JP3067661B2 - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

冷陰極蛍光ランプ

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貴史 上野
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は細管型の冷陰極蛍光
ランプに係り、さらに詳しくは長寿命化や軽量,小形化
だけでなく、低電力で、発光効率の向上を図った冷陰極
蛍光ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえばパソコン、ワードプロセッサ
ー、液晶テレビなどの液晶表示装置においては、液晶バ
ックライト用光源として、一般的に、冷陰極蛍光ランプ
(冷陰極低圧放電灯)が使用されている。すなわち、図
3 (a)に要部構成を断面的に、また、図3 (b)および
(c)に一部を拡大して縦・横断面的にそれぞれ示すよう
な冷陰極蛍光ランプが提供されている。
【0003】図3 (a)〜 (c)において、1は内壁面に紫
外線による刺激で発光する蛍光体層2が設けられ、かつ
希ガスを封有するガラス管1である、また、3,3′は
前記ガラス管1の両端部にそれぞれ封装された一対の冷
陰極、4,4′は前記冷陰極3,3′に接続してガラス
管1外部から所要の電力を供給する導入線である。
【0004】ここで、冷陰極3,3′は、エミッタを含
浸させた多孔質のNi焼結体であり、前記ガラス管1の端
部に封止・導入した導入線4,4′の先端を、前記Ni焼
結体に溶接し、電気的および機械的に接続・保持して放
電電極として機能させる構成を採っている。
【0005】この種の冷陰極蛍光ランプは、導入線4,
4′を介して冷陰極3,3′に通電すると、放電が開始
され紫外線を放射し、この紫外線を蛍光体層2で可視光
線に変換して光源として機能する。ところで、この種の
冷陰極蛍光ランプを、たとえば10mA以下の低電流動作
(点灯)させた場合、エミッタを含浸・担持した冷陰極
3,3′を成す焼結体の表面に付着しているエミッタ
は、冷陰極3,3′からの電子放出に利用できる。
【0006】しかし、焼結体内部に含浸しているエミッ
タは、表面に拡散してこないので、冷陰極3,3′から
の電子放出に有効に利用できないことになり、結果的
に、長寿命化が損なわれる。つまり、冷陰極3,3′の
電子放出に寄与するエミッタは、冷陰極3,3′表面に
露出している一部が有効に利用されるだけで、冷陰極
3,3′内部に含浸・担持されたエミッタは、有効に利
用されないので、放電電極の機能の長寿命化が達成され
ない。
【0007】一方、液晶表示装置においては、その小形
化や長寿命化が図られており、液晶バックライト用光源
としての冷陰極蛍光ランプも、小形化や長寿命化が図ら
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記液晶バ
ックライト用光源としての冷陰極蛍光ランプに関して
は、市場の動向として、バックライトユニットの薄型,
軽量,高輝度,長寿命化が重要視され、このような動向
に伴い、組み込む光源(冷陰極蛍光ランプ)について
も、より一層の軽量化,小形化,長寿命化,高発光効率
化が望まれる。
【0009】このような要望に対して、たとえば蛍光体
の改善、封入ガスの検討、冷陰極の構造改善などが試み
られている。これら改善策のなかでも、冷陰極の構造
は、電力量や寿命などに対する影響が大きいので、いろ
いろの改善策が提案されている(特開平 4-58449号公
報,特開平6-1302号公報,特開平8-102285号公報)。し
かし、実用上十分に満足できるような、軽量、小形、長
寿命、低電力で高い発光効率を備えた冷陰極蛍光ランプ
を提供するまでに至っていない。
【0010】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、バックライトユニットの薄型、軽量化、高輝度化な
どが可能で、かつ低電力で、発光効率の高い長寿命な冷
陰極蛍光ランプの提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、内壁
面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガスを封有するガラス
管、および前記ガラス管の両端部にそれぞれ封装された
一対の冷陰極を具備して成る冷陰極蛍光ランプであっ
て、前記冷陰極は対向面が開口するNi系製円筒状カップ
と、この円筒状カップ内壁面および外壁面に設けられた
希土類元素のホウ化物を主体としたエミッタ層とを有
し、かつエミッタ層の厚さが開口部側に比べて底面側を
厚く設定してあることを特徴とする冷陰極蛍光ランプで
ある。
【0012】請求項2の発明は、請求項1記載の冷陰極
蛍光ランプにおいて、希土類元素のホウ化物は、YB6
GdB6 , LaB6 , CeB6 の群れから選ばれた少なくとも
1種であることを特徴とする。
【0013】すなわち、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ
は、両端部に封入された一対の冷陰極を、互いに対向す
る面が開口した円筒状カップとし、かつ円筒状カップの
内壁面および外壁面(内周面および外周面)に、希土類
元素のホウ化物を主体としたエミッター層を具備させ構
成を採っている。また、前記構成において、円筒状カッ
プ開口端側のエミッター層の厚さを比較的薄く、もしく
は円筒状カップの開口端側を除いた領域面にエミッター
層を形成する。
【0014】本発明において、発光管を成すガラス管
は、一般的に、外径 2〜 4mm程度、肉厚 0.2〜 0.6mm程
度、長さ50〜 500mm程度であり、その内壁面の蛍光体層
は、通常、この種の蛍光ランプで使用されている蛍光体
で形成されている。また、冷陰極を成すNi系製円筒状カ
ップは、一般的に、内径 0.6〜 1.0mm程度,長さ 2〜 3
mm程度で、Ni系製円筒状カップの嵌合・配置は、一般的
に、ガラス管に対して同心円的であ。
【0015】上記のごとく、冷陰極を構成したことによ
り、希土類元素のホウ化物を主体としたエミッタは、す
ぐれた電子放出性および有効利用の向上が図られる一
方、低電流動作で、また、長期間に亘って高い発光効率
を維持する冷陰極蛍光ランプとして機能する。すなわ
ち、冷陰極のエミッタとして一般的なアルカリ土類金属
の酸化物、たとえば BaOは消耗が激しく、エミッタの寿
命が短いのに比べて、 LaB6 のエミッタ寿命は数倍程度
である。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、図1 (a), (b)を参照して
本発明の実施形態例を説明する。
【0017】図1 (a)は冷陰極蛍光ランプの要部構成例
を縦断面的に、また、図1 (b)は冷陰極蛍光ランプの要
部構成例を横断面的にそれぞれ示したものである。
【0018】図1 (a), (b)において、5は内壁面に紫
外線による刺激で発光する蛍光体層6が設けられ、かつ
希ガスを封有する外径 3.0mm,内径 2.0mm,長さ 220mm
のガラス管、7は前記ガラス管5の両端部にそれぞれ封
入された一対の冷陰極である。ここで、前記冷陰極7
は、たとえば内径 0.8mm,長さ 2.8mmのNi製の円筒状カ
ップ7a、前記円筒状カップ7aの内外両面に被着形成され
た希土類元素のホウ化物、たとえばYB6 , GdB6 , LaB
6 , CeB6 の少なくとも1種を主体とする厚さ 5〜10μ
m 程度のエミッタ層7bで構成されている。
【0019】そして、この構成例では、前記エミッタ層
7bの厚さが、円筒状カップ7aの開口端側(電極の対向面
側)に比べて導入線8との接続側(導入線8封着部側)
を厚くしてある。
【0020】ここで、希土類元素のホウ化物を主体とし
たエミッタ層7bは、たとえばYB6 ,GdB6 , LaB6 , Ce
B6 などの微粉末をスラリー状に調製し、これを円筒状
カップ7aの内壁面および外壁面の少なくとも一方の面に
流し塗り・乾燥・焼結することによって形成できる。
【0021】なお、前記冷陰極の構成においては、円筒
状カップ7aの開口端側の一部を除いた領域に、図2 (a)
に要部を拡大して断面的に示すごとく、前記エミッタ層
7bを形成してもよい。また、前記エミッタ層7bの厚さ
は、図2 (b)に要部を拡大して断面的に示すごとく、全
体的にほぼ一様な厚さであってもよいが、前記図1およ
び図2 (a)にそれぞれ例示した構成の場合の方が、エミ
ッタのスパッタリングによる黒化なども防止できるだけ
でなく、より有効にエミッタを利用できる。
【0022】上記冷陰極蛍光ランプについて、常温状態
下,ランプ電流 5mAでそれぞれ点灯試験を行ったとこ
ろ、陰極降下電圧は 100 V r・ m・ s程度であり、発光
効率も従来の同等規格の冷陰極蛍光ランプに比べて約 7
%程度向上していた。すなわち、エミッタ層7bが円筒状
カップ7a面が露出した状態で担持されているため、冷陰
極7からの電子放出に、より有効に利用されるので発光
効率も向上する。
【0023】一方、点灯中における電極構成材料のスパ
ッタリングによる消耗も少ないので、前記エミッタの有
効利用率の向上と相俟って、従来の同等規格の冷陰極低
圧放電灯に比べて 1.2倍程度長寿命化していた。
【0024】特に、上記例示のごとく、エミッタ層7bの
厚さを円筒状カップ7aの開口端側が薄くなるように傾斜
付けた場合、あるいは円筒状カップ7aの開口端側にエミ
ッタ層7bを設けない構成の場合は、エミッタのスパッタ
リングによる黒化が防止されるため、長時間点灯後も、
長い有効発光長をを維持することができる。
【0025】本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。たとえば、ガラス管の外径、肉厚、長
さ、あるいは円筒状カップの外径、肉厚、長さ、エミッ
タ層の厚さや形成方法なども適宜選択できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、良好で耐久性の高いエ
ミション性を有する希土類元素のホウ化物を主体とした
エミッタ材を使用する一方、エミッタ材を円筒状カップ
の表面に露出させて被着・担持させた形態を採っている
ため、エミッタがより有効に利用できることになり、小
形であっても発光輝度の高く、かつ長機関に亘って所要
の発光を保持できる(長寿命な)な冷陰極蛍光ランプが
提供できる。そして、この冷陰極蛍光ランプの提供は、
液晶表示機器類の小形化や長寿命化などに大きく寄与す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成例を
示すもので、 (a)は縦断面図、(b)は横断面図。
【図2】(a)、 (b)は参考例に係る冷陰極蛍光ランプが
具備する冷陰極の互いに異なる構成例を示す断面図。
【図3】従来の冷陰極蛍光ランプの要部構成を示すもの
で、 (a)は縦断面図、 (b)は一部を拡大して示す縦断面
図、 (c)は拡大横断面図。
【符号の説明】
1,5……ガラス管 2,6……蛍光体層 3,3′,7……冷陰極 4,4′,8……導入線 7a……Ni製円筒状カップ 7b……エミッタ層(希土類元素のホウ化物を主体とした
層)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガ
    スを封有するガラス管、および前記ガラス管の両端部に
    それぞれ封装された一対の冷陰極を具備して成る冷陰極
    蛍光ランプであって、 前記冷陰極は対向面が開口するNi系製円筒状カップと、
    この円筒状カップ内壁面および外壁面に設けられた希土
    類元素のホウ化物を主体としたエミッター層とを有し、
    かつエミッター層の厚さが開口部側に比べて底面側を厚
    く設定してあることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
  2. 【請求項2】 希土類元素のホウ化物は、YB6 , Gd
    B6 , LaB6 , CeB6 の群れから選ばれた少なくとも1
    種であることを特徴とする請求項1記載の冷陰極蛍光ラ
    ンプ。
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