JP3068659B2 - 冷陰極蛍光放電管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ装置
のバックライト等に使用される冷陰極蛍光放電管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷陰極蛍光放電管は液晶ディ
スプレイ装置のバックライト等、照明用光源として有用
されており、種々の構成のものが知られている。

【０００３】例えば、特開昭６３−２９２５５８号公報
には、その放電電極が放電方向に開口する複数個の孔を
有する基体金属で形成され、上記複数の孔のうち少なく
とも１つが他の孔よりもアークスポットができやすいよ
うに構成されており、放電状態が安定で良好になり、ま
た発光効率も良好にできるものが開示され、また封入ガ
ス等を含めたその具体例として外径８mmのガラスバルブ
内に５mgの水銀と２０torr（２．７kPass）のアルゴン
を封入したものが開示されている。

【０００４】また、特開平２−７３４５号公報には、放
電電極となるリードを挟んで互いに向い合わせたニッケ
ル板状電極に絶縁層と保護層を設け、始動電圧と放電維
持電圧を低下させることができるものが開示され、また
封入ガス等を含めたその具体例として管径が８mmのガラ
スバルブ内にネオン／アルゴン０．１％の希ガスが１０
〜５０torrと数mgの水銀が封入されたものが開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、冷
陰極蛍光放電管は種々のものが周知である。

【０００６】一方、近年、バックライト等の照明光源の
一層の薄型化，軽量化，低消費電力化が求められてお
り、かかる要望に対応するために上記冷陰極蛍光放電管
についてもその低消費電力化，高効率化が強く要望され
ている。

【０００７】上記のような冷陰極蛍光放電管の低消費電
力化等を図るための設計要素としては、管径，電極およ
び蛍光体の組成や構造あるいは封入ガスの種類および圧
力という因子が考えられる。

【０００８】ここで、前述した従来の冷陰極蛍光放電管
を、夫々上記の各因子に対応させてみてみると、いずれ
の従来例もその放電電極に特徴を有するものであり、そ
の他の因子については特に検討されておらず、冷陰極蛍
光放電管の低消費電力化等に関しては依然として検討，
改善の余地がある。

【０００９】すなわち、前述した各従来例において具体
例として開示されている冷陰極蛍光放電管についてみて
みても、その管径は８mm程度、また、封入ガスおよびそ
の封入圧力はアルゴン単体やネオン／アルゴン０．１％
の希ガスを１０〜５０torrの範囲で使用することが開示
されているだけである。

【００１０】このため、管径あるいは封入ガスおよびそ
の封入圧力という要因に基づいた低消費電力化，高効率
化に関しては、従来周知の結果以上のものを期待するこ
とはできなかった。

【００１１】本発明は上記のような点を考慮してなした
もので、管径あるいは封入ガスおよびその封入圧力とい
う要因に基づいて低消費電力化，発光の高効率化を実現
した冷陰極蛍光放電管を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による冷陰極蛍光
放電管は、両端に、有底筒状のスリーブで覆われたフィ
ラメント電極ではない放電用電極が封着されると共に内
面に蛍光体が塗布された管内径が１．５〜３．５mmの外
囲器内に、６０〜９９．９％のネオンと残部アルゴンか
らなる混合ガスを封入圧力６〜１８kPassにて封入する
ことにより構成されている。

【００１３】

【作用】本発明による冷陰極蛍光放電管は上記のように
外囲器内径が１．５〜３．５mmに構成されることから従
来周知の冷陰極蛍光放電管に比してその消費電力を低く
できるとともに、封入ガスを６０〜９９．９％のネオン
と残部アルゴンからなる混合ガスとし、かつその封入圧
力を６〜１８kPassの範囲としたことからその発光効率
についても向上させることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による冷陰極蛍光放電管の一実
施例を示す部分断面を含む正面図である。

【００１５】図１からも明らかなように、本発明による
冷陰極蛍光放電管は、内面に蛍光体２が塗布された外囲
器１の両端に、有底筒状のスリーブで覆われたフィラメ
ント電極ではない放電用電極３，４が封着されている。

【００１６】上記放電用電極３は、金属キャップ５に例
えば水銀の上記外囲器１内への封入を行なう水銀放出構
体６を溶接して取りつけた陰極を示し、他方の電極４
は、金属キャップ５に例えばタングステンを焼結してな
る焼結体７を溶接して取りつけた陽極を示している。

【００１７】なお、上記水銀放出構体としては、イタリ
アのＳ．Ａ．Ｅ．Ｓ．社より商品名ＧＥＭＥＤＩＳとし
て市販されている素子等が採用できる。

【００１８】また、後で詳述するが上記外囲器１は、そ
の管内径が１．５〜３．５mmになされており、またその
内部には６０〜９９．９％のネオンと残部アルゴンから
なる混合ガスが封入圧力６〜１８kPassにて封入されて
いる。

【００１９】以下、上記のような本発明による冷陰極蛍
光放電管の管径等の設計理由および特性等の検討結果に
ついて詳述する。

【００２０】一般に、バックライトは数Ｗという低電力
で点灯されるため、本発明が対象としている電極損失の
大きい冷陰極蛍光放電管では陽光柱部に十分な電力を供
給しにくく、よって管壁温度が上がりにくく、その発光
効率を最高効率まで上昇させることが難しくなる。

【００２１】そこで本願発明者らは、かかる不都合を改
善するべく、放電管の管径を小さくすることで管壁負荷
を上げるようにする対策を考え、この点について本願発
明者らは管内径と発光効率との関係について検討した。

【００２２】検討は、管内にアルゴン単体を５３２０Pa
ssの封入圧力で封入した１．２Ｗの冷陰極蛍光放電管に
おける管内径を種々変化させた場合の光束を測定した。
その結果を図２に示すが、かかる図２よりも明らかなよ
うに２〜２．５mmの範囲をピークに１．５〜３．５mmま
での管内径の小型化は、発光効率の面で極めて有効であ
ることが確認できた。

【００２３】しかしながら、管内径を小さくすると今度
は新たに寿命特性の点で不都合が発生することも知られ
ている。

【００２４】すなわち、管内径を小さくすると電極のス
パッタリングによる管端部の黒化現象が顕著になること
から寿命特性の確保が極めて困難となり、いたずらに管
内径を小さくすることはできなかった。

【００２５】一方、上記スパッタリングを抑制するため
には封入ガスの封入圧力を上げれば良いことが従来より
知られており、本願発明者らは次に封入圧力と発光効率
の関係について検討してみた。

【００２６】検討は、先の従来例にも開示されていたよ
うに封入ガスとしては極めて一般的なアルゴン単体を用
いた全長１５０mmの冷陰極蛍光放電管の管内径および封
入圧力を種々異ならせた場合の光束を測定することによ
り行なった。その結果を図３に示すが、かかる図３より
も明らかなように、封入圧力は管径に関係なく低いほど
発光効率が高くなる傾向が確認できた。また、図示はし
ないが封入圧力を上げていくとその始動電圧も上昇する
ことが確認できた。

【００２７】すなわち、スパッタリングを抑制するため
に封入ガスの封入圧力を上げると、アルゴンでは始動電
圧の上昇と発光効率の低下を招くことになり、先の管径
同様いたずらに上記封入圧力を上昇させることはでき
ず、従来実用化されている冷陰極蛍光放電管の管内径と
しては、上記のような諸点を考慮して５mm前後が最小で
あった。

【００２８】以上述べたような検討結果を踏まえ、本願
発明者らは、ある程度の寿命特性の確保を行ないつつ管
内径のさらなる小型化，種々のガスおよびその封入圧力
について検討し、冷陰極蛍光放電管の高効率化の検討を
行なった。

【００２９】以下にその検討の結果について述べる。検
討は、管内径２mm，全長１５０mmの外囲器内に、９５％
のネオンと残部アルゴンからなる封入ガスを種々の封入
圧力で封入した冷陰極蛍光放電管と６０％のネオンと残
部アルゴンからなる封入ガスを種々の封入圧力で封入し
た冷陰極蛍光放電管とアルゴン単体を種々の封入圧力で
封入した冷陰極蛍光放電管とを作成し、その光束を測定
してみた。

【００３０】その結果を図４に示すが、かかる図４から
も明らかなように、アルゴン単体の場合、その封入圧力
が低くなる程発光効率が上昇する、換言すれば、先の図
３でも述べたようにその封入圧力が高くなる程発光効率
が低下するのに対し、ネオン９５％残部アルゴンからな
る混合ガスの場合、逆にその封入圧力が高くなる程発光
効率は上昇していることが確認できた。

【００３１】上記発光効率の上昇は、上記封入圧力１０
kPassを越えるとほとんど飽和状態となり、すなわち、
発光効率はアルゴン単体の場合より高い封入圧力１０kP
ass以上において最高効率を示すとともに６kPass以上の
圧力においてはアルゴン単体の場合より良くなってい
る。

【００３２】したがって、実用化に際しては、低圧側の
封入圧力としては６kPass以上の圧力の採用が実用的で
あり、高圧側の封入圧力としては発光効率以外の要素、
例えば封入ガスのコスト等を考慮して決定すれば良く、
実際には１８kPass程度までの封入圧力が上述した発光
効率の上昇の効果を実用面で十分に享受できることにな
り適当である。なお、１０〜１３kPassの範囲の封入圧
力とすることが、発光効率，コスト等の点でもっとも好
ましい結果の得られることも確認できている。

【００３３】また、その寿命特性については、詳述はし
ないが上記６〜１８kPassの範囲の封入圧力の場合、特
に問題を生じないことが確認できている。

【００３４】一方、ネオンの比率が６０％になると図４
中に示したように、封入圧力が上昇しても発光効率が大
きく上昇することはなくなり、すなわちネオンの比率が
低くなるほど発光効率は下降、始動電圧は上昇し、また
ネオンの比率が上記６０％以下になると、先にネオンの
比率が９５％の場合に説明した封入圧力を高くすると発
光効率が上昇する本発明による冷陰極蛍光放電管の特徴
ある特性が見られなくなり、アルゴン単体の場合と同様
の封入圧力を高くすると発光効率が低下する特性となる
ことが確認できている。

【００３５】したがって、実用化を考える場合、アルゴ
ンに対するネオン比率の低比率側は６０％以上となすこ
とが適当であり、さらに具体的に述べるなら９０％以上
の比率となすことにより９５％の場合の発光効率に対す
る下降は極めて少なくなり、好ましいことも確認できて
いる。

【００３６】また、ネオン比率の高比率側については先
に例示した９５％を越えると封入圧力と発光効率の関係
を示す図４の特性はほとんど変化がなくなり、さらにネ
オン比率が９９．９％を越えると始動電圧が上昇するこ
とが確認できており、実用化に際しては、例えば封入ガ
スのコスト，始動電圧等の条件を考慮してネオン比率を
決定すれば良く、実際には９９．９％以下のネオン比率
において上述した発光効率の上昇の効果を実用面で十分
に享受できることになり適当である。なお、上述した点
も考慮して９０〜９７％のネオン比率が、前述した管内
径の範囲においては発光効率，コスト等の点でもっとも
好ましい結果の得られるネオン比率範囲であることも確
認できている。

【００３７】最後に、管内径について説明を補足する
と、管内径は大きくなるほど消費電力が多くなり最高効
率を得られなくなると共に上述したネオン比率を６０％
以下になした場合同様、図４で説明した本発明による冷
陰極蛍光放電管の特徴ある特性が見られなくなる傾向の
あることが確認できている。

【００３８】したがって、先にも述べたように１．５〜
３．５mmとなすことが適当であると共に、特に、図２よ
りも明らかなように２〜２．５mmの範囲への管内径の小
型化は、バックライト装置全体の小型化、発光効率の面
で極めて有効であり、実用化に際してはかかる範囲の採
用がもっとも好ましいことも確認できている。

【００３９】以上の検討結果より、冷陰極蛍光放電管に
おける外囲器の内径を細くしても、封入ガスとしてネオ
ンを主としたアルゴンとの混合ガスを用いた場合、その
封入圧力を適宜設定することにより、発光効率の良い、
寿命特性も確保できる冷陰極蛍光放電管を提供できるこ
とが確認できた。

【００４０】

【発明の効果】本発明による冷陰極蛍光放電管は、両端
に、有底筒状のスリーブで覆われたフィラメント電極で
はない放電用電極を封着した外囲器の内径を１．５〜
３．５mmになすと共に封入ガスとして６０〜９９．９％
のネオンと残部アルゴンの混合ガスを採用し、さらにそ
の封入圧力を６〜１８kPassの範囲としたことから、小
型形状，低消費電力，高発光効率を実現できることにな
る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷陰極蛍光放電管の一実施例を示
す部分断面を含む正面図

【図２】管内径と発光効率との関係について検討した結
果を示す図

【図３】封入圧力と発光効率の関係について検討した結
果を示す図

【図４】異なる封入ガスを種々の封入圧力で封入した場
合の冷陰極蛍光放電管の光束を測定した結果を示す図

【符号の説明】

１ 外囲器 ２ 蛍光体 ３，４ 放電用電極 ５ 金属キャップ ６ 水銀放出構体 ７ 焼結体

フロントページの続き (72)発明者 井関 幸人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 審査官 小島 寛史 (56)参考文献 特開 平４−220940（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に、有底筒状のスリーブで覆われた
   フィラメント電極ではない放電用電極が封着されると共
   に内面に蛍光体が塗布された管内径が１．５〜３．５mm
   の外囲器内に、６０〜９９．９％のネオンと残部アルゴ
   ンからなる混合ガスを封入圧力６〜１８kPassにて封入
   してなる冷陰極蛍光放電管。