JP2919736B2

JP2919736B2 - 放電ランプ電極

Info

Publication number: JP2919736B2
Application number: JP5564094A
Authority: JP
Inventors: 宗光浜田; 滋守矢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1999-07-19
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JPH07262963A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯用のパーソナル・
コンピュータあるいはワード・プロセッサ等に用いられ
る液晶表示装置用バックライト放電ランプの電極に係る
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の急速なパーソナル・コンピュータ
の普及の中で、携帯に適した小型のパーソナル・コンピ
ュータあるいはワード・プロセッサが急速に普及しつつ
あり、特に外形が一般のビジネス文書と同じＡ４型の大
きさであるノート型と呼ばれるパーソナル・コンピュー
タは携帯が小型軽量である上に価格が低廉であるという
ことから人気がある。

【０００３】このノート型パーソナル・コンピュータに
は表示装置として多くの場合液晶表示装置が用いられて
いるが、この液晶表示装置は発光表示装置でないため表
示内容を見るためには光源が必要である。この光源とし
て最も単純なものは外部光源を利用するが、外部光源が
不十分な場所で使用するためあるいはカラー表示を行う
ためには十分な量の外部光が必要なため内部光源が必要
である。この内部光源は液晶表示装置の背面から光を照
射するためバックライト光源と呼ばれ、液晶表示面の全
体を表示するために面光源であることが要求されてい
る。そのため、現在は電界発光（Electro Luminescent=
EL）素子あるいは導光板と組み合わされた放電ランプが
バックライト光源として使用されている。

【０００４】放電ランプを用いたバックライト光源の構
成を図１に示す。この図において１はガラスあるいはア
クリル樹脂等の透光性材料からなる導光板であり、その
表面には板の側面から入射された光を平面方向に放射す
るための凹凸２が形成されている。そして、導光板１の
両側面には導光板１に光を入射させるための光源として
放電ランプ３，３が取り付けられている。

【０００５】一般的な放電ランプは、ガラス等の透明材
料で形成された管内に放電用ガスが封入され、ガラス管
内に対向して配置された放電電極に交流あるいは直流電
圧が印加されることにより放電用ガスを介して放電が発
生し、光が外部に放射される。蛍光放電ランプの場合は
放電用ガスに低圧（１Ｐａ程度）の水銀（Ｈｇ）ガスを
用い、水銀ガスが放射する波長２５３.７nmの紫外線を
ガラス管内壁に塗布されたハロ燐酸カルシウム（３Ｃａ
₃（ＰＯ₄）₂・ＣａＦＣｌ／Ｓｂ，Ｍｎ）等の蛍光物質
に照射して可視光に変換している。また、放電用ガス中
にはこの他に水銀ガスの電離を促進して放電をし易くす
るため（ペニング効果）に数１００Ｐａ程度の圧力のア
ルゴン（Ａｒ）ガスが封入されている。

【０００６】従来のバックライト光源用に用いられる放
電ランプ２の断面図を図２（ａ）に、管端部の円ｂ部の
拡大断面図を図２（ｂ）に示す。この図において４は内
壁に蛍光物質が塗布された円筒型の細長い密封ガラス管
容器であり、ガラス管容器４の左右側端部にはそれぞれ
リード線５，５が設けられている。リード線５の先端に
は酸化バリウム（ＢａＯ）等の電子放射物質を塗布され
たタングステン製フィラメント６，６が取り付けられて
いる。また、放電用水銀ガスを供給する水銀ディスペン
サ容器７がリード線５に取り付けられている。

【０００７】Ｔｉ₃Ｈｇで表される水銀ディスペンサ材
料はチタンの結晶格子の内部に水銀の原子が取り込まれ
た構造をしており、加熱されることによりＴｉ₃Ｈｇ→
３Ｔｉ＋Ｈｇとなって水銀が放出されると考えられてい
る。この水銀ディスペンサ材料そのものは粉末であり、
粉末の状態，ニッケルメッキが施された鉄の薄板上にＴ
ｉ₃Ｈｇの粉末が塗布された状態あるいはニッケルのパ
イプ内にＴｉ₃Ｈｇの粉末が充填された状態で供給され
るが、ここに示した水銀ディスペンサ容器７はニッケル
のパイプ内にＴｉ₃Ｈｇの粉末が充填されたものであ
る。水銀ディスペンサ容器７をリード線５に取り付ける
には水銀ディスペンサ材料８が充填されたニッケルパイ
プ９を所定長さに切断し、その軸方向中心にリード線５
を挿通することができる孔を形成し、その孔にリード線
５を挿通した後にニッケルパイプの上から圧着する。

【０００８】放電ランプを製造する際には、放電開始用
ガスであるアルゴンガスを封入してから、管端部を閉じ
て管全体を密封し、その後水銀ディスペンサ容器７を高
周波誘導加熱装置を用いて加熱してＴｉ₃Ｈｇから水銀
蒸気を放出する。このニッケルパイプの外形は１〜２mm
程度であり、その軸方向中心に開孔してリード線５を挿
通する作業は非常に困難である。また、水銀ディスペン
サ材料は粉末であって非常に脆いため、圧着の際に注意
を有する。

【０００９】一方、この放電ランプの陰極はフィラメン
ト６からなる熱陰極であるため、消費電力が大きいばか
りでなくイオン衝撃によりフィラメントに塗布された電
子放射物質及びフィラメントを構成するタングステンが
スパッタして失われ、管の寿命が短い。そして、フィラ
メントがある程度の大きさを必要とするためガラス管の
内径を小さくすることができず、通常のガラス管外径は
８mm程度である。

【００１０】蛍光放電ランプを使用したバックライト光
源が多く用いられているノート型パーソナル・コンピュ
ータに対する小型化及び省電力化の要求は強く、したが
ってバックライト光源に対する省電力化及び薄型化への
要求も強い。この要求に応えるため、水銀ディスペンサ
容器を兼ねる電界放射型冷陰極を用いた放電ランプが提
案されているが、放電開始電圧が高く、また大きな電子
流を得ることができないため輝度を高くすることができ
ず用途に限界がある。

【００１１】特開平２−１８６５２７号公報，特開平２
−１８６５５０号公報，特開平２−２１５０３９号公
報，特開平４−４３５４６号公報に、一方が開放口とな
っている有底円筒状の高融点又は耐スパッタリング性の
良好な半導体磁器からなる円筒電極と、この円筒電極内
に収納された塊状または粒状もしくは多孔質状の電子放
出性半導体磁器とにより構成され、円筒電極の表面上に
はＴａ系のスパッタリング防止層が形成されたセラミッ
ク陰極が記載されている。

【００１２】本発明者らは特願平５−８７５４２号にお
いて、ニッケルパイプに充填された水銀ディスペンサを
セラミック陰極の円筒電極と管端部の間のリード線に取
付ける構成を、特願平５−８７５４３号において水銀デ
ィスペンサ容器をセラミック陰極の円筒電極とともに取
付ける構成を、特願平５−２９１６４８号においてニッ
ケルパイプに充填された水銀ディスペンサ容器をセラミ
ック陰極の円筒電極と一体化した構成を提案した。これ
らの先願に記載された構成を説明する。

【００１３】図３に特願平５−８７５４２号に記載され
たセラミック陰極放電ランプの管端部の断面図を示す。
リード線５の先端には分岐部１０が形成されており、一
方が開放口となっている有底円筒状の半導体磁器からな
る電極円筒１１が分岐部１０により弾性挟持されてお
り、この電極円筒１１内には塊状または粒状もしくは多
孔質状の電子放出性半導体磁器１２が収納されている。
水銀ディスペンサ材料１３は円筒形状を有するニッケル
等の金属製パイプ１４内に充填されており、金属製パイ
プ１４は電極円筒１１とリード線導入部との間に配設さ
れ、リード線５による巻き付部１５が形成されることに
より固着されている。

【００１４】図４に同様に特願平５−８７５４２号に記
載された他のセラミック陰極放電ランプの管端部の断面
図を示す。このセラミック陰極放電ランプの円筒形状を
有するニッケル等の金属製パイプ１４内に充填された水
銀ディスペンサ材料１３は電極円筒１１とリード線導入
部との間に配設され、リード線５の途中に溶接部１５が
形成されることにより固着されている。

【００１５】図５に特願平５−８７５４３号に記載され
たセラミック陰極放電ランプの管端部の断面図を示す。
このセラミック陰極放電ランプの円筒形状を有するニッ
ケル等の金属製パイプ１４内に充填された水銀ディスペ
ンサ材料１３は電極円筒１１とリード線５の導入部との
間に電極円筒１２に隣接して配設され、水銀ディスペン
サ材料１３と電極円筒１１の周囲にリード線５による巻
き付部１６が形成されている。

【００１６】図６に特願平５−２９１６４８号に記載さ
れたセラミック陰極放電ランプの管端部の断面図を示
す。このセラミック陰極放電ランプの円筒形状を有する
ニッケル等の金属製パイプ１４内に充填された水銀ディ
スペンサ材料１３は、リード線５の導入部側と円筒電極
１１の間に円筒電極１１に接して配設されている。ニッ
ケルパイプ１４の外径と円筒電極１１の外径とは等しく
されており、これらの外径に等しい内径を有する金属パ
イプ１８の中に挿入されている。この金属パイプ１８に
はリード線５の端部が取り付けられている。

【００１７】図７（ａ）に同じく特願平５−２９１６４
８号に記載されたセラミック陰極放電ランプの管端部の
断面図を、図７（ｂ）に陰極の拡大斜視図を示す。電極
円筒１９はこれまでのものと異なり、２つの有底円筒の
底部同士を接続された形状をしており、一方の開放口に
塊状または粒状もしくは多孔質状の電子放出性半導体磁
器１２が収納され、他方の解放口にこの解放口の内径と
等しい外形を有するニッケルパイプ１４に充填された水
銀ディスペンサ材料１３が挿入されている。円筒電極１
７の水銀ディスペンサ材料１３挿入側には浅い円筒形状
の金属キャップ２０が取り付けられており、この金属キ
ャップ２０にリード線５が取り付けられている。また、
金属キャップ２０には水銀蒸気を放出するための開口２
１が形成されている。

【００１８】

【発明の概要】本願においては、水銀ディスペンサを放
電ランプに取り付けるためのさらに新規な構造を提供す
る。

【００１９】本願発明においては水銀ディスペンサを側
面に水銀ガス放出用の開口孔が形成された金属あるいは
セラミックからなるパイプ内の中央部に充填し、このパ
イプ内の両端に陰極及びリード線を挿入した。

【００２０】このような構成を有する本願発明の水銀デ
ィスペンサは、周囲にリード線が巻き付けられていない
ため外径が大きくなることはないから、放電ランプのガ
ラス管容器に細径のものを使用することができるため、
この放電ランプを採用した液晶表示装置の薄型化を図る
ことができる。また、溶接の必要がないため、水銀ディ
スペンサが加熱されることによって水銀の一部が失われ
てしまうこともなく、使用する水銀ディスペンサ量を減
らすことができるとともに、酸化された溶接部分から発
生する不純物による放電ランプの性能への悪影響をなく
すことができる。

【００２１】

【実施例】以下、図を用いて本願発明の実施例を説明す
る。なお、本発明の放電ランプの基本的な構成は図２に
示した従来の放電ランプの構成と共通であるから、以下
に説明する実施例においては放電ランプの概要について
の説明は省略する。

【００２２】図８に示したのは、本願発明に係る第１の
実施例であるセラミック陰極を採用した放電ランプであ
り（ａ）に管端部の断面図を（ｂ）に陰極の陰極の拡大
斜視図を示す。陰極は一方が開放口となっている有底円
筒状の高融点又は耐スパッタリング性の良好な半導体磁
器、例えばＢａ（Ｚｒ，Ｔａ）Ｏ₃系の半導体磁器から
なる円筒電極２２と、この円筒電極２２内に収納された
塊状または粒状もしくは多孔質状の電子放出性半導体磁
器２３とにより構成され、円筒電極２２の表面上にはＴ
ａ系のスパッタリング防止層が形成されている。なお、
この円筒電極２２を電子放出性半導体磁器で構成しても
よい。円筒電極の大きさとしては内径０.９mm、外径１.
９mm、長さ２.３mmのもの及び内径１.６mm、外径２.６m
m、長さ２.３mmのものがある。

【００２３】水銀ディスペンサ材料２４は円筒形状を有
するニッケル等の金属製パイプ２５内に充填されてい
る。このニッケルパイプ２５の外径と円筒電極２２の外
径とは等しくされており、これらの外径に等しい内径を
有する金属パイプ２７の中に挿入されている。

【００２４】リード線２６の一端には拡大部２８が形成
されており、この拡大部２８が金属パイプ２７の管端部
側に挿入されることによりリード線２６に陰極が固着さ
れる。なお、この拡大部２８は必ずしも必要ではない。

【００２５】（ｂ）に拡大図を示すように、金属パイプ
２７にはスリット状の開口２９が形成されており、水銀
ディスペンサ材料２４中の水銀ガスがこの開口２９から
放出される。この開口２９の形状は水銀ガスを放出する
ことができるならば、スリット状以外に円形等どのよう
な形状であってもよい。また、金属パイプに代えてセラ
ミック製のパイプを用いることも可能である。

【００２６】図９に示したのは、本願発明に係る第２の
実施例であるタングステンフィラメント陰極を採用した
放電ランプであり（ａ）に管端部の断面図を（ｂ）に陰
極の陰極の拡大斜視図を示す。陰極３０はコイル形状を
し、酸化バリウム（ＢａＯ）等の電子放射物質を塗布さ
れたタングステン製フィラメントで構成されており、円
板形状の取り付け基台３１にかしめ等の手段によって固
着されており、基台３１の外径は金属パイプ２７の内径
に等しい。なお、この陰極の場合には高い放電開始電圧
が必要である。

【００２７】図１０に示したのは、本願発明に係る第３
の実施例である金属酸化物からなる電子放射材料と高融
点金属とを焼結した陰極を採用した放電ランプであり
（ａ）に管端部の断面図を（ｂ）に陰極の陰極の拡大斜
視図を示す。３２は酸化バリウム（ＢａＯ）等の電子放
射物質の粉末とタンタルあるいはモリブデン等の高融点
金属材料の粉末とを焼結することによって得られた陰極
であり、その外径は金属パイプ２７の内径に等しい。

【００２８】以上説明した実施例において、水銀ディス
ペンサ材料２４は容器であるニッケルパイプ２５に充填
された上でパイプ２７に挿入されている。これは取り扱
いの便のためであって、ニッケルパイプ２５がない方が
コストの点及び水銀放出の点からは望ましい。したがっ
て、そのような場合にはパイプ２７中に水銀ディスペン
サ材料２４を直接に充填する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した実施例から明らかなよう
に、本願発明においては水銀ディスペンサ容器をリード
線の巻き付けによることなく取り付けているから、放電
ランプのガラス管容器として細径のものを使用すること
ができ、この放電ランプを採用した液晶表示装置の薄型
化を図ることができる。また、水銀ディスペンサ材料中
の水銀ガスは溶接時の熱によって事前に放出されること
なく、水銀ガス放出のための加熱が行われるときに効果
的に放出されるとともに、酸化された溶接部分から発生
する不純物による放電ランプの性能への悪影響がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電ランプを適用した液晶表示装置用バックラ
イトの斜視図。

【図２】従来例のバックライト用放電ランプの全体断面
図及び管端部断面図。

【図３】第１の先願に記載されたバックライト用放電ラ
ンプの管端部断面図。

【図４】第１の先願に記載された他のバックライト用放
電ランプの管端部断面図。

【図５】第２の先願に記載されたバックライト用放電ラ
ンプの管端部断面図。

【図６】第３の先願に記載されたバックライト用放電ラ
ンプの管端部断面図。

【図７】第３の先願に記載された他のバックライト用放
電ランプの管端部断面図及び陰極拡大斜視図。

【図８】本願発明第１実施例の放電ランプの管端部断面
図及び陰極拡大斜視図。

【図９】本願発明第２実施例の放電ランプの管端部断面
図及び陰極拡大斜視図。

【図１０】本願発明第３実施例の放電ランプの管端部断
面図及び陰極拡大斜視図。

【符号の説明】

１導光板２凹凸３放電ランプ４ガラス管容器５，２６リード線６，３０タングステンフィラメント７水銀ディスペンサ容器８，１３，２４水銀ディスペンサ材料９，１４，２５ニッケルパイプ１０分岐部１１，１９，２２円筒電極１２，２３電子放出性半導体磁器１５，１７巻き付部１６溶接部１８，２７金属パイプ２０金属キャップ２１，２９開口２８拡大部３１基台３２焼結陰極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 61/067 H01J 61/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出性材料を用いた陰極、ガラス管容器の管端部から導出されたリード線、側壁に開口が形成されたパイプ及びチタン結晶格子中に
水銀原子が取り込まれた水銀ディスペンサ材料からな
り、前記パイプ内の一端に前記陰極が収納され、前記パイプ内の他端に前記リード線の端部が挿入され、前記パイプ内に収納された前記陰極と前記リード線の端
部との間に前記水銀ディスペンサが収納された放電ラン
プ電極。
【請求項２】前記陰極が内部に電子放出性半導体磁器
を収納した有底半導体磁器である請求項１記載の放電ラ
ンプ電極。
【請求項３】前記陰極がタングステンフィラメント陰
極である請求項１記載の放電ランプ電極。
【請求項４】前記陰極が高融点金属と電子放射金属酸
化物からなる陰極である請求項１記載の放電ランプ電
極。