JP3637301B2

JP3637301B2 - Barrier type cold cathode discharge lamp

Info

Publication number: JP3637301B2
Application number: JP2001323997A
Authority: JP
Inventors: 忠司酒井; 富男小野; 尚志佐久間; 真理子鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2003132850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極放電灯に係り、特にはバリア型冷陰極放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極放電灯は、蛍光灯とは異なり陰極として冷陰極を使用しており、それによってエミッタ材料の消耗やヒータコイルの断線等に基づく寿命の問題を回避している。そのため、冷陰極放電灯は、液晶ディスプレイのバックライトのように長寿命が要求される各種照明用光源で広く使用されており、その市場は放電灯市場全体の２０％を占めるに至っている。
【０００３】
このように、冷陰極放電灯は極めて重要であり且つ市場からの要求も高い製品であるが、環境負荷の観点で２つの技術的課題を抱えている。すなわち、冷陰極放電灯には、脱水銀と発光効率の向上とが求められている。
【０００４】
第１の課題である脱水銀は、例えば、水銀に代わり、水銀に匹敵する他の励起紫外線発生源を使用することによって達成可能である。しかしながら、水銀は、高効率であり且つ適当な波長の励起紫外線発生源であるのに加え、水銀蒸気による逆拡散現象により、冷陰極材料がスパッタリングによって消耗されるのを抑制する役割も果たしている。そのため、このような方法では、根本的な解決が難しい状況にある。
【０００５】
しかしながら、水銀を使用し続けることは、冷陰極放電灯の市場をＬＥＤや有機ＥＬなどの他方式の照明源に明け渡すことにも繋がりかねない。そこで最近注目されているのがバリア型冷陰極放電灯である。
【０００６】
図１４は、従来のバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。なお、図中、蛍光体膜は省略されている。従来のバリア型冷陰極放電灯１０１は、図１４に示すように、希ガスが封入され且つ内面に蛍光体膜が形成されたガラス管１０２の外部に導体１０４ａ，１０４ｂを配置した構造を有している。この放電灯１０１は、導体１０４ａ，１０４ｂ間に高周波電圧を印加することにより絶縁体であるガラス壁間で断続放電を生じさせ、それによって生じる紫外線で蛍光体を励起して発光を生じさせるものである。なお、この放電灯１０１において、上記のガラス壁はバリア層と呼ばれ、導体１０４ａとバリア層との積層構造及び導体１０４ｂとバリア層との積層構造は一対の絶縁型電極を構成している。
【０００７】
このように、このタイプの放電灯１０１では、導体１０４ａ，１０４ｂを放電空間に晒していない。そのため、導体１０４ａ，１０４ｂが消耗されるのを抑制するためにガラス管１０２内に水銀蒸気を存在させる必要がない。したがって、この放電灯１０１では、ガラス管１０２の内部に封入するガスとしてキセノンなどの希ガスのみを使用すればよい。
【０００８】
しかしながら、この放電灯１０１は、上記の第２の課題である発光効率の向上に関して不利である。すなわち、この放電灯１０１によると、ガラス管１０２内で放電を生じさせるには、電極として剥き出しの導体をガラス管の内部に配置した一般的な冷陰極放電灯に比べて、約３倍の電圧を印加する必要がある。そのため、図１４に示す放電灯１０１には、一般的な冷陰極放電灯に比べて、発光効率が半分以下から数割程度になるという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高い発光効率を実現可能なバリア型冷陰極放電灯を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、光透過部を有し且つ希ガスを収容した中空体と、少なくとも部分的に前記中空体内に配置された第１導体及び前記第１導体の前記中空体内に位置する部分を被覆した第１絶縁膜を備えた第１電極と、少なくとも前記第１絶縁膜を介して前記第１導体と対向した第２導体を備えた第２電極と、前記中空体の内面に設けられた蛍光体膜とを具備し、前記第２導体は少なくとも部分的に前記中空体内に配置され、前記第１及び第２電極はそれらの先端面同士を向かい合わせており、前記第１絶縁膜はダイヤモンド膜であることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯が提供される。
【００１１】
本発明の第２の側面によると、光透過部を有し且つ希ガスを収容した中空体と、少なくとも部分的に前記中空体内に配置された第１導体及び前記第１導体の前記中空体内に位置する部分を被覆した第１絶縁膜を備えた第１電極と、少なくとも前記第１絶縁膜を介して前記第１導体と対向した第２導体を備えた第２電極と、前記中空体の内面に設けられた蛍光体膜とを具備し、前記第２導体は少なくとも部分的に前記中空体内に配置され、前記第１及び第２電極はそれらの先端面同士を向かい合わせており、前記第２導体の前記中空体内に位置する部分は前記中空体内の空間に晒されていることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯が提供される。
【００１４】
なお、ここでいう「バリア型冷陰極放電灯」は、電極の少なくとも１つについて、それを構成する導体と放電空間との間に絶縁体を介在させることにより、その導体を放電空間内に露出させていない冷陰極放電灯を意味する。この放電灯では、導体と放電空間との間に絶縁体が介在しているため、持続的な放電（電荷移動）は生じず、それゆえ、電極間に高周波電圧を印加して発光を生じさせる。したがって、バリア型冷陰極放電灯では、電圧サイクルに対応して、放電による発光と電流が途切れることによる消光とが繰り返される。このような「断続放電」に基づく発光と消光とは、高速度カメラなどで観察可能であり、バリア型冷陰極放電灯の特徴の１つである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、第１の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図１に示すバリア型冷陰極放電灯１は、中空体２と、中空体２内に部分的に挿入された一対の電極３ａ，３ｂと、中空体２の内面上に設けられた蛍光体膜６とを有している。電極３ａは、導体４ａとそれを被覆した絶縁膜５ａとを有しており、同様に、電極３ｂは、導体４ｂとそれを被覆した絶縁膜５ｂとを有している。また、中空体２には希ガスが封入されている。
【００２１】
図１に示す放電灯１によると、高い発光効率を実現可能である。これについては、図２を参照しながら説明する。
【００２２】
図２は、バリア型冷陰極放電灯の発光原理を概略的に示す図である。なお、図２において、参照番号１１ａ，１１ｂはそれぞれバリア層の容量を示し、参照番号１２は放電空間の容量を示している。図２に示すように、バリア型冷陰極放電灯では、バリア層容量１１ａと放電空間容量１２とバリア層容量１１ｂとが直列接続されているとみなすことができる。
【００２３】
図１４に示すバリア型冷陰極放電灯１０１では、バリア層容量１１ａ，１１ｂはそれぞれガラス管１０２の壁部の容量に相当し、放電空間容量１２はガラス管１０２内のそれらガラス壁に挟まれた空間の容量に相当している。ガラス管１０２には十分な強度が要求されるため、その壁部の厚さを薄くするには限界がある。そのため、図１４に示す放電灯１０１では、バリア層容量１１ａ，１１ｂが小さく、放電を生じさせるのに高い電圧を印加する必要があった。
【００２４】
これに対し、図１に示すバリア型冷陰極放電灯１では、バリア層容量１１ａ，１１ｂは絶縁膜５ａ，５ｂの容量にそれぞれ相当し、放電空間容量１２はガラス管１０２内の絶縁膜５ａ，５ｂに挟まれた空間の容量に相当している。この放電灯１において、絶縁膜５ａ，５ｂは、導体４ａ，４ｂをイオン衝撃から保護することができる程度の厚さを有していればよく、そのような厚さは中空体２の壁部の厚さに比べれば遥かに薄い。そのため、図１に示す放電灯１によると、バリア層容量１１ａ，１１ｂを大幅に増大させることができ、より低い電圧で放電を生じさせることができる。すなわち、より高い発光効率を実現することができる。
【００２５】
また、図１に示す放電灯１では、絶縁膜５ａ，５ｂがバリア層に相当しているので、バリア層間の距離を中空体２のサイズに依存することなく所望の値に設定可能である。そのため、図１に示す放電灯１では、図１４に示す放電灯１０１に比べて、バリア層間の距離を狭めることが容易であり、したがって、さらに低い電圧で放電を生じさせることが可能となる。
【００２６】
図１に示す放電灯１において、絶縁膜５ａ，５ｂはそれぞれダイヤモンド膜であることが好ましい。絶縁膜５ａ，５ｂとしてダイヤモンド膜をそれぞれ用いた場合、絶縁膜５ａ，５ｂがそれぞれガラスなどの他の絶縁膜である場合に比べて、放電によって生じた希ガスイオンが絶縁膜５ａ，５ｂに衝突することにより絶縁膜５ａ，５ｂから放出される二次電子が著しく増大する。すなわち、二次電子放出効率を著しく高めることができる。この場合、放電電流は電圧印加開始直後から急激に増加することとなり、その結果、発光効率が大幅に向上する。
【００２７】
さらに、ダイヤモンド膜は、他の絶縁膜に比べ、イオン衝撃に対する耐性が遥かに高い。そのため、ダイヤモンド膜を使用した場合、絶縁膜５ａ，５ｂの厚さをより薄くすること，すなわち、絶縁膜５ａ，５ｂの容量を高めること，ができる。したがって、さらに低い電圧で放電を生じさせることが可能となる。
【００２８】
以下、上述した放電灯１の各構成要素について説明する。
中空体２は、透明なガラス管のように光透過部を有しており、その内部に気密な空間を形成している。中空体２の内部には、キセノンなどの希ガスが封入されており、通常、中空体２内のガス圧は４０００Ｐａ〜４００００Ｐａ程度に設定されている。中空体２は、典型的には管状体或いは平板状中空体であるが、他の形状を有していてもよい。また、中空体２は、光透過部を有していれば、全体が透明である必要はない。さらに、中空体２は複数の部品で構成することもできる。また、後述するように、中空体２の一部を電極３ａや電極３ｂの一部として用いることができる。
【００２９】
電極３ａは、導体４ａとそれを被覆した絶縁膜５ａとを有している。同様に、電極３ｂは、導体４ｂとそれを被覆した絶縁膜５ｂとを有している。図１では、一組の電極３ａ，３ｂが描かれているが、複数組の電極３ａ，３ｂを使用することもできる。
【００３０】
導体４ａ，４ｂの形状に特に制限はなく、導体４ａ，４ｂは、例えば、棒状、板状、環状、渦巻状、或いは櫛形状などであってもよい。また、導体４ａ，４ｂは、図３に示すような断面形状を有していてもよい。
【００３１】
図３は、図１に示すバリア型冷陰極放電灯で使用可能な電極の一例を概略的に示す断面図である。なお、図３では、電極３ａの長手方向に垂直な断面を描いている。導体４ａの断面が図３に示すように凹凸形状を有している場合、通常、絶縁膜５ａもそれに対応した形状になる。このような構造の電極３ａでは、断面形状が円形の電極３ａなどと比較して、絶縁膜５ａの静電容量が高い。そのため、低電圧で放電を生じさせる上で有利である。
【００３２】
導体４ａ，４ｂの材料としては、通常、金属材料が使用される。なお、絶縁膜５ａ，５ｂとしてダイヤモンド膜を形成する場合は、導体４ａ，４ｂの材料として、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、或いは銅などを用いることが好ましい。そのような材料を使用した場合、ダイヤモンド膜をＣＶＤ法によって容易に形成することができる。
【００３３】
絶縁膜５ａ，５ｂとしては、従来からバリア層として使用されていたガラスよりもイオン衝撃に対する耐性がより大きい及び／またはより高い二次電子放出効率を実現可能なものを使用することが好ましい。そのような絶縁膜５ａ，５ｂとしては、ダイヤモンド膜に加え、ＡｌＮ膜、ＭｇＯ膜、ＬｉＮＯ₃膜、ＳｉＣ膜、或いはそれらの積層体などを挙げることができる。絶縁膜５ａ，５ｂとしてダイヤモンド膜を使用する場合、それらダイヤモンド膜は単結晶及び多結晶のいずれであってもよい。なお、絶縁膜５ａ，５ｂとしてダイヤモンド膜を使用する場合、その絶縁性は、グラファイト相が混在することなどによって低下する。したがって、より高い絶縁性を実現するために、グラファイト相の混在を防止することが望ましい。
【００３４】
絶縁膜５ａ，５ｂの厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。通常、絶縁膜５ａ，５ｂの厚さが上記下限値以上とした場合、絶縁膜５ａ，５ｂとしてピンホールなどのない連続膜を形成することができるのに加え、イオン衝撃に対する十分な耐性を得ることができる。また、絶縁膜５ａ，５ｂの厚さがより薄いほど、それらの容量は増大する。通常、絶縁膜５ａ，５ｂの厚さが１００μｍ以下であれば、発光効率が向上する効果が顕著となる。
【００３５】
蛍光体膜６は、冷陰極放電灯で一般に使用されている紫外線励起蛍光体のような蛍光体を含有している。蛍光体膜６は、典型的には、図１に示すように中空体２の内面上に形成されるが、中空体２の内部であれば他の位置に設けられていてもよい。
【００３６】
次に、第２の参考例について説明する。
図４は、第２の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図４に示すバリア型冷陰極放電灯１は、絶縁膜５ａ，５ｂが連続膜５として形成され、それにより、電極３ａ，３ｂが一体化されていること以外は図１に示す放電灯１とほぼ同様の構造を有している。図４に示すように電極３ａ，３ｂを一体化した場合、中空体２内で電極３ａ，３ｂ間距離が変動することがない。そのため、性能の安定化が可能となる。
【００３７】
導体４ａ，４ｂはそれぞれ平板状であることが好ましい。これについては、図５を参照しながら説明する。
【００３８】
図５は、図４に示すバリア型冷陰極放電灯で使用可能な電極の一例を概略的に示す断面図である。なお、図５では、電極３ａ，３ｂの長手方向に垂直な断面を描いている。導体４ａ，４ｂを図５に示すように平板状とし且つそれらの側端部同士を向き合わせた場合、絶縁膜５の面積が増大し、それらの静電容量が増加する。そのため、低電圧で放電を生じさせる上で有利である。
【００３９】
なお、図４及び図５では、導体４ａ，４ｂの側面同士を対向させ、それらを絶縁膜５によって被覆することにより電極３ａ，３ｂを一体化しているが、他の形態で電極３ａ，３ｂを一体化することも可能である。例えば、導体４ａ，４ｂの先端同士を所定の距離を隔てて突き合わせ、それらを絶縁膜５によって被覆することにより電極３ａ，３ｂを一体化してもよい。
【００４０】
電極３ａ，３ｂを一体化する方法に特に制限はなく、様々な方法を利用することができる。例えば、適当な絶縁基板の一方の主面上に導体４ａ，４ｂを配置し、その上に絶縁膜５を成膜してもよい。また、絶縁基板の一方の主面上に導体４ａを配置し、その上に絶縁膜５ａを成膜した後、絶縁基板の絶縁膜５ａを配置した面に導体４ｂを配置し、その上に絶縁膜５ｂを成膜してもよい。さらに、絶縁基板の絶縁基板の一方の主面上に導体４ａを配置し、その上に絶縁膜５ａを成膜した後、絶縁基板の他方の主面に導体４ｂを配置し、その上に絶縁膜５ｂを成膜してもよい。なお、図１に示す放電灯１においても、電極３ａ，３ｂをホルダなどを用いて一体化することが好ましい。
【００４１】
次に、第３の参考例について説明する。
図６は、第３の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図６に示すバリア型冷陰極放電灯１は、一体化された電極３ａ，３ｂが中空体２を貫通するように設けられていること以外は図４に示す放電灯１と同様の構造を有している。このような構造によると、一体化された電極３ａ，３ｂが中空体２内でふらつくのを抑制することができる。
【００４２】
次に、第４の参考例について説明する。
図７は、第４の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図７に示すバリア型冷陰極放電灯１は、電極３ｂが電極３ａとは反対側から中空体２に挿入されていること以外は図１に示す放電灯１と同様の構造を有している。このような構造によると、中空体２の外部で露出した導体４ａ，４ｂ間で不所望な放電などが生じるのを防止することができる。
【００４３】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第１の実施形態に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図８に示すバリア型冷陰極放電灯１は、電極３ａと電極３ｂとが先端同士を突き合わせるように配置されていること以外は図１に示す放電灯１と同様の構造を有している。このような構造は、中空体２の径を縮小する上で有利であるのに加え、調光性が要求される場合などに有用である。なお、このような構造においては、電極３ａ，３ｂは先端同士をホルダなどを用いて固定することが好ましい。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図９に示すバリア型冷陰極放電灯１は、電極３ｂに絶縁膜５ｂが設けられていないこと以外は図８に示す放電灯１とほぼ同様の構造を有している。このような構造によると、電極３ｂの消耗を生じるが、より低電圧で放電を生じさせることが可能となる。
【００４５】
次に、第５の参考例について説明する。
図１０は、第５の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図１０に示すバリア型冷陰極放電灯１では、中空体２の両端に開口が設けられており、それら開口は導体４ａ，４ｂでそれぞれ塞がれている。また、導体４ａ，４ｂの中空体２の内部に対向した面はダイヤモンド膜５ａ，５ｂでそれぞれ被覆されている。
【００４６】
このような構造では、導体４ａ，４ｂ間の距離は中空体２の形状或いはサイズに依存するため、先に説明した構造ほど、電極３ａ，３ｂ間の距離を狭めることは困難である。しかしながら、図１０に示す構造では、ダイヤモンド膜５ａ，５ｂがバリア層に相当しているため、ガラス壁がバリア層に相当している図１４に示す構造に比べれば、遥かに高い発光効率が得られる。
【００４７】
次に、第６の参考例について説明する。
図１１は、第６の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図１１に示すバリア型冷陰極放電灯１では、中空体２の両端に開口が設けられており、それら開口はバルクのダイヤモンド５ａ，５ｂでそれぞれ塞がれている。また、バルクのダイヤモンド５ａ，５ｂの中空体２の内部に対向した面の裏面には導体４ａ，４ｂが設けられている。このような構造でも、図１０を参照して説明したのと同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、第７の参考例について説明する。
図１２は、第７の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図１２に示すバリア型冷陰極放電灯１では、中空体２の両端外面に導体４ａ，４ｂがそれぞれ設けられており、中空体２の両端内面にはダイヤモンド膜５ａ，５ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、この放電灯１において、電極３ａは、導体４ａとダイヤモンド膜５ａと中空体２のそれらの間に位置する部分とで構成され、電極３ｂは、導体４ｂとダイヤモンド膜５ｂと中空体２のそれらの間に位置する部分とで構成されている。
【００４９】
このような構造では、ダイヤモンド膜５ａと中空体２の壁部との積層構造及びダイヤモンド膜５ｂと中空体２の壁部との積層構造がそれぞれバリア層に相当しているため、第１及び第２の実施形態並びに第１〜第６の参考例で説明した構造に比べ、バリア層の静電容量を高めることは困難である。しかしながら、上述のようにダイヤモンド膜５ａ，５ｂを使用した場合、二次電子放出効率を著しく高めることができる。したがって、図１２に示す構造でも、図１４に示す構造に比べれば、遥かに高い発光効率が得られる。
【００５０】
なお、図１０〜図１２においては、中空体２の両端部に電極３ａ，３ｂを設けているが、電極３ａ，３ｂは他の位置に設けてもよい。例えば、中空体２が管状である場合は、中空体２の側面に電極３ａ，３ｂを設けてもよい。また、中空体２が平板状である場合は、電極３ａ，３ｂを中空体２の両主面の位置に設けてもよい。
【００５１】
次に、第８の参考例について説明する。
図１３は、第８の参考例に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図である。図１３に示すバリア型冷陰極放電灯１では、中空体２の外側両側面に導体４ａ，４ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、この放電灯１において、電極３ａは、導体４ａと中空体２の壁部とで構成され、電極３ｂは、導体４ｂと中空体２の壁部とで構成されている。また、この放電灯１において、蛍光体膜６中にはダイヤモンド微粒子５ｃが混在している。
【００５２】
このような構造では、中空体２の壁部がバリア層に相当しているため、第１及び第２の実施形態並びに第１〜第６の参考例で説明した構造に比べ、バリア層の静電容量を高めることは困難である。しかしながら、この放電灯１では、電極３ａ，３ｂ間に蛍光膜６が設けられているため、放電によって生じたイオンは蛍光体膜６に向かって加速し、大きな運動エネルギーを伴って蛍光体膜６中のダイヤモンド微粒子５ｃに衝突する。そのため、図１３に示す構造でも、高い二次電子放出効率を実現することができ、したがって、図１４に示す構造に比べれば遥かに高い発光効率が得られる。
【００５３】
ダイヤモンド微粒子５ｃが混在した蛍光体膜６は、蛍光体と、ダイヤモンド微粒子５ｃと、必要に応じてバインダ材料などとを含有したスラリーを調製し、これを中空体２の内面に塗布することにより形成することができる。ダイヤモンド微粒子５ｃの表面は、予め水素終端処理しておくことが好ましい。また、蛍光体に対するダイヤモンド微粒子５ｃの重量比は５〜５０％程度であることが好ましい。この場合、ダイヤモンド微粒子５ｃを蛍光体膜６中に混在させない場合に比べて、動作電圧を１０％程度低減することができる。
【００５４】
以上説明した第１及び第２の実施形態並びに第１〜第８の参考例では、第２の実施形態を除き、電極３ａの構造と電極３ｂの構造とを同一としたが、それらは互いに異なっていてもよい。すなわち、第１及び第２の実施形態並びに第１〜第８の参考例で説明した構造を互いに組み合わせることができる。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明の例について説明する。
（例１）
本例では、以下に説明する方法により、ダイヤモンドとガラスとの間で二次電子放出効率の比較を行った。
【００５６】
まず、４ｍｍ×４ｍｍのモリブデン基板の表面に対し、ダイヤモンド微粉末を含む懸濁液を用いた超音波洗浄などによって種付け処理を施した。次いで、モリブデン基板の種付け処理した表面に、ＣＶＤ法によりダイヤモンド膜を形成した。なお、ここでは、ダイヤモンド膜として、原料ガスとしてＣＨ₄とＨ₂とを含むガスを用い、成膜温度を８００〜９００℃とし、マイクロ波プラズマによって励起することにより、厚さ２０μｍの緻密な多結晶ダイヤモンド膜を成膜した。以上の方法で、それぞれモリブデン基板とダイヤモンド膜とを有する一対の積層構造を形成した。
【００５７】
次に、これら積層構造を８０００Ｐａのキセノン雰囲気中にダイヤモンド膜同士が対向するように配置し、モリブデン基板間に５０ｋＨｚの高周波電圧を印加した。なお、基板間距離は３ｍｍとした。その結果、電源電圧を約６００Ｖにまで高めた時点で放電が生じた。
【００５８】
次いで、上記と同様の試験を、モリブデン基板とガラス膜とを有する積層構造についても実施した。なお、ガラス膜の膜厚はダイヤモンド膜の膜厚と同一とした。その結果、放電を生じさせるのに、電源電圧を約８００Ｖにまで高めなければならなかった。
【００５９】
（例２）
本例では、図１に示すバリア型冷陰極放電灯１を以下に説明する方法により作製した。
まず、モリブデンからなる直径１ｍｍの導体４ａ，４ｂの表面に、ダイヤモンド膜５ａ，５ｂをそれぞれ成膜し、電極３ａ，３ｂを形成した。なお、ダイヤモンド膜５ａ，５ｂは例１で説明したのと同条件で成膜し、それらの厚さは５０μｍとした。次に、一端が開口し、他端が封止された内径４ｍｍのガラス管２の内面に、塗布法により蛍光体膜６を形成した。次いで、電極３ａ，３ｂにガラスビード処理を施し、それら電極３ａ，３ｂを内面に蛍光体膜６を形成したガラス管２内に挿入した。さらに、８０００Ｐａのキセノン雰囲気中で、ガラスビードとガラス管２の開口部とを融着させることによりガラス管２を封止した。以上のようにして、図１に示す放電灯１を作製した。なお、本例では、電極３ａ，３ｂは、その先端から１５０ｍｍまでをガラス管２内に位置させた。また、電極３ａ，３ｂ間の距離は１ｍｍとした。
【００６０】
次に、上述した方法で作製した放電灯１について、電極３ａ，３ｂ間に５０ｋＨｚの高周波電圧を印加した場合の発光特性を調べた。その結果、電源電圧を４２０Ｖにまで高めた時点で発光が観測された。
【００６１】
（比較例）
本比較例では、図１４に示すバリア型冷陰極放電灯１０１を以下に説明する方法により作製した。
まず、一端が開口し、他端が封止された内径４ｍｍのガラス管１０２の内面に、塗布法により蛍光体膜１０６を形成した。なお、ここで使用したガラス管１０２の壁部の厚さは０．５ｍｍであった。次に、８０００Ｐａのキセノン雰囲気中で、ガラス管２の開口部を融着させることにより封止した。さらに、ガラス管２の外面にそれぞれ長さ１５０ｍｍ×幅２ｍｍの導体１０４ａ，１０４ｂを取り付けた。以上のようにして、図１４に示す放電灯１０１を作製した。
【００６２】
次に、上述した方法で作製した放電灯１０１について、例１で説明したのと同条件で発光特性を調べた。その結果、電源電圧を１５００Ｖにまで高めた時点で発光が観測された。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、電極を導体とそれを被覆する絶縁膜とで構成し且つその電極を放電空間内に配置することによりバリア層の静電容量を高めている。また、本発明では、ダイヤモンドを放電空間内で露出させることにより二次電子放出効率を高めている。そのため、本発明に係るバリア型の冷陰極放電灯では、低い電源電圧で放電を生じさせることができ、高い発光効率を実現することができる。
すなわち、本発明によると、高い発光効率を実現可能なバリア型冷陰極放電灯が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図２】バリア型冷陰極放電灯の発光原理を概略的に示す図。
【図３】図１に示すバリア型冷陰極放電灯で使用可能な電極の一例を概略的に示す断面図。
【図４】参考例２に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図５】図４に示すバリア型冷陰極放電灯で使用可能な電極の一例を概略的に示す断面図。
【図６】参考例３に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図７】参考例４に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図１０】参考例５に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図１１】参考例６に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図１２】参考例７に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【図１３】参考例８に係るバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図
【図１４】従来のバリア型冷陰極放電灯を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…バリア型冷陰極放電灯
２…中空体
３ａ，３ｂ…電極
４ａ，４ｂ…導体
５，５ａ，５ｂ…絶縁膜
５ｃ…ダイヤモンド微粒子
６…蛍光体膜
１１ａ，１１ｂ…バリア層容量
１２…放電空間容量
１０１…バリア型冷陰極放電灯
１０２…ガラス管
１０４ａ，１０４ｂ…導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cold cathode discharge lamp, and more particularly to a barrier type cold cathode discharge lamp.
[0002]
[Prior art]
Unlike a fluorescent lamp, a cold cathode discharge lamp uses a cold cathode as a cathode, thereby avoiding the problem of lifetime due to the consumption of the emitter material, the disconnection of the heater coil, and the like. Therefore, cold cathode discharge lamps are widely used in various illumination light sources that require a long life, such as backlights for liquid crystal displays, and the market has accounted for 20% of the total discharge lamp market.
[0003]
As described above, the cold cathode discharge lamp is a product that is extremely important and highly demanded by the market, but has two technical problems from the viewpoint of environmental load. That is, cold cathode discharge lamps are required to remove mercury and improve luminous efficiency.
[0004]
The first problem, demercury, can be achieved, for example, by using other excitation ultraviolet light source comparable to mercury instead of mercury. However, mercury is highly efficient and is a source of excitation ultraviolet light having an appropriate wavelength, and also plays a role in suppressing cold cathode material from being consumed by sputtering due to a reverse diffusion phenomenon caused by mercury vapor. For this reason, the fundamental solution is difficult with such a method.
[0005]
However, continuing to use mercury may lead to surrendering the cold cathode discharge lamp market to other illumination sources such as LEDs and organic EL. Thus, the barrier type cold cathode discharge lamp has recently been attracting attention.
[0006]
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a conventional barrier-type cold cathode discharge lamp. In the figure, the phosphor film is omitted. As shown in FIG. 14, the conventional barrier type cold cathode discharge lamp 101 has a structure in which conductors 104a and 104b are arranged outside a glass tube 102 in which a rare gas is sealed and a phosphor film is formed on the inner surface. ing. The discharge lamp 101 generates intermittent light between the glass walls as an insulator by applying a high-frequency voltage between the conductors 104a and 104b, and excites the phosphor with ultraviolet rays generated thereby to generate light. is there. In the discharge lamp 101, the glass wall is referred to as a barrier layer, and the laminated structure of the conductor 104a and the barrier layer and the laminated structure of the conductor 104b and the barrier layer constitute a pair of insulated electrodes.
[0007]
Thus, in this type of discharge lamp 101, the conductors 104a and 104b are not exposed to the discharge space. Therefore, it is not necessary for mercury vapor to be present in the glass tube 102 in order to prevent the conductors 104a and 104b from being consumed. Therefore, in the discharge lamp 101, only a rare gas such as xenon may be used as the gas sealed in the glass tube 102.
[0008]
However, this discharge lamp 101 is disadvantageous in terms of improving the light emission efficiency, which is the second problem described above. That is, according to the discharge lamp 101, in order to generate a discharge in the glass tube 102, the voltage is about three times that of a general cold cathode discharge lamp in which a bare conductor is arranged as an electrode inside the glass tube. Must be applied. Therefore, the discharge lamp 101 shown in FIG. 14 has a problem that the light emission efficiency is about half or less to about several tens of percent as compared with a general cold cathode discharge lamp.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a barrier-type cold cathode discharge lamp capable of realizing high luminous efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a hollow body having a light transmission part and containing a rare gas, a first conductor disposed at least partially within the hollow body, and the hollow body of the first conductor A first electrode having a first insulating film covering a portion located; a second electrode having a second conductor facing at least the first conductor via the first insulating film; and an inner surface of the hollow body A phosphor film provided on The second conductor is at least partially disposed in the hollow body, the first and second electrodes have their tip surfaces facing each other, and the first insulating film is a diamond film. A barrier type cold cathode discharge lamp is provided.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, light transmission Part A hollow body having a rare gas and containing Disposed at least partially within the hollow body First conductor and first conductor A first insulating film covering a portion located in the hollow body A first electrode and at least said First insulating film A second electrode provided with a second conductor facing the first conductor via a phosphor film, and a phosphor film provided on the inner surface of the hollow body. The second conductor is at least partially disposed in the hollow body, the first and second electrodes face each other, and a portion of the second conductor located in the hollow body is Exposed to the space inside the hollow body A barrier type cold cathode discharge lamp is provided.
[0014]
Note that the “barrier cold cathode discharge lamp” here refers to at least one electrode that is exposed to the discharge space by interposing an insulator between the conductor constituting the electrode and the discharge space. It means a cold cathode discharge lamp that is not allowed to go. In this discharge lamp, since an insulator is interposed between the conductor and the discharge space, continuous discharge (charge transfer) does not occur. Therefore, high-frequency voltage is applied between the electrodes to cause light emission. . Therefore, in the barrier type cold cathode discharge lamp, light emission due to discharge and quenching due to current interruption are repeated corresponding to the voltage cycle. Such light emission and quenching based on “intermittent discharge” can be observed with a high-speed camera or the like, and is one of the features of a barrier-type cold cathode discharge lamp.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components having the same or similar functions, and redundant description is omitted.
[0020]
FIG. First reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. A barrier cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 1 includes a hollow body 2, a pair of electrodes 3 a and 3 b partially inserted into the hollow body 2, and a phosphor film provided on the inner surface of the hollow body 2. 6. The electrode 3a has a conductor 4a and an insulating film 5a covering it, and similarly, the electrode 3b has a conductor 4b and an insulating film 5b covering it. The hollow body 2 is filled with a rare gas.
[0021]
According to the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, high luminous efficiency can be realized. This will be described with reference to FIG.
[0022]
FIG. 2 is a diagram schematically showing the light emission principle of the barrier type cold cathode discharge lamp. In FIG. 2, reference numerals 11a and 11b each indicate the capacity of the barrier layer, and reference numeral 12 indicates the capacity of the discharge space. As shown in FIG. 2, in the barrier type cold cathode discharge lamp, it can be considered that the barrier layer capacitance 11a, the discharge space capacitance 12, and the barrier layer capacitance 11b are connected in series.
[0023]
In the barrier type cold cathode discharge lamp 101 shown in FIG. 14, the barrier layer capacities 11a and 11b correspond to the capacities of the wall portions of the glass tube 102, respectively, and the discharge space capacities 12 are sandwiched between those glass walls in the glass tube 102. It corresponds to the capacity of the space. Since the glass tube 102 is required to have sufficient strength, there is a limit to reducing the thickness of the wall portion. Therefore, in the discharge lamp 101 shown in FIG. 14, the barrier layer capacities 11a and 11b are small, and it is necessary to apply a high voltage to cause discharge.
[0024]
On the other hand, in the barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 1, the barrier layer capacities 11a and 11b correspond to the capacities of the insulating films 5a and 5b, respectively, and the discharge space capacity 12 corresponds to the insulating films 5a and 5b in the glass tube 102. This corresponds to the capacity of the space between 5b. In this discharge lamp 1, the insulating films 5 a and 5 b only need to have a thickness that can protect the conductors 4 a and 4 b from ion bombardment, and such thickness is the wall portion of the hollow body 2. It is much thinner than the thickness. Therefore, according to the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, the barrier layer capacities 11a and 11b can be greatly increased, and discharge can be generated at a lower voltage. That is, higher luminous efficiency can be realized.
[0025]
Further, in the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, since the insulating films 5 a and 5 b correspond to the barrier layer, the distance between the barrier layers can be set to a desired value without depending on the size of the hollow body 2. Therefore, in the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, it is easy to reduce the distance between the barrier layers as compared with the discharge lamp 101 shown in FIG. 14, and therefore it is possible to generate discharge at a lower voltage.
[0026]
In the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, the insulating films 5a and 5b are preferably diamond films. When a diamond film is used as each of the insulating films 5a and 5b, rare gas ions generated by discharge collide with the insulating films 5a and 5b as compared with the case where the insulating films 5a and 5b are other insulating films such as glass. As a result, the secondary electrons emitted from the insulating films 5a and 5b are remarkably increased. That is, the secondary electron emission efficiency can be significantly increased. In this case, the discharge current increases rapidly immediately after the start of voltage application, and as a result, the light emission efficiency is greatly improved.
[0027]
Furthermore, the diamond film is much more resistant to ion bombardment than other insulating films. Therefore, when a diamond film is used, the insulating films 5a and 5b can be made thinner, that is, the capacity of the insulating films 5a and 5b can be increased. Therefore, it is possible to cause discharge at a lower voltage.
[0028]
Hereinafter, each component of the discharge lamp 1 mentioned above is demonstrated.
The hollow body 2 has a light transmission part like a transparent glass tube, and forms an airtight space therein. The hollow body 2 is filled with a rare gas such as xenon, and the gas pressure in the hollow body 2 is normally set to about 4000 to 40000 Pa. The hollow body 2 is typically a tubular body or a flat hollow body, but may have other shapes. Moreover, the hollow body 2 does not need to be transparent as a whole as long as it has a light transmission part. Furthermore, the hollow body 2 can also be comprised by several components. Further, as will be described later, a part of the hollow body 2 can be used as a part of the electrode 3a or the electrode 3b.
[0029]
The electrode 3a has a conductor 4a and an insulating film 5a covering the conductor 4a. Similarly, the electrode 3b has a conductor 4b and an insulating film 5b covering the conductor 4b. In FIG. 1, a set of electrodes 3a and 3b is depicted, but a plurality of sets of electrodes 3a and 3b can also be used.
[0030]
The shape of the conductors 4a and 4b is not particularly limited, and the conductors 4a and 4b may be, for example, a rod shape, a plate shape, an annular shape, a spiral shape, or a comb shape. The conductors 4a and 4b may have a cross-sectional shape as shown in FIG.
[0031]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrode that can be used in the barrier-type cold cathode discharge lamp shown in FIG. In addition, in FIG. 3, the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the electrode 3a is drawn. When the cross section of the conductor 4a has a concavo-convex shape as shown in FIG. 3, the insulating film 5a usually has a shape corresponding thereto. In the electrode 3a having such a structure, the insulating film 5a has a higher capacitance than the electrode 3a having a circular cross section. Therefore, it is advantageous for generating discharge at a low voltage.
[0032]
As a material for the conductors 4a and 4b, a metal material is usually used. When a diamond film is formed as the insulating films 5a and 5b, it is preferable to use molybdenum, tungsten, nickel, iron, copper, or the like as the material of the conductors 4a and 4b. When such a material is used, the diamond film can be easily formed by the CVD method.
[0033]
As the insulating films 5a and 5b, it is preferable to use a film having higher resistance to ion bombardment and / or higher secondary electron emission efficiency than glass conventionally used as a barrier layer. As such insulating films 5a and 5b, in addition to diamond films, AlN films, MgO films, LiNO films _Three Examples thereof include a film, a SiC film, and a laminate thereof. When a diamond film is used as the insulating films 5a and 5b, the diamond film may be either single crystal or polycrystalline. In the case where a diamond film is used as the insulating films 5a and 5b, the insulating property is deteriorated due to the presence of a graphite phase. Therefore, it is desirable to prevent mixing of graphite phases in order to achieve higher insulation.
[0034]
The thickness of the insulating films 5a and 5b is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. Usually, when the thickness of the insulating films 5a and 5b is equal to or more than the above lower limit value, a continuous film without pinholes can be formed as the insulating films 5a and 5b, and sufficient resistance to ion bombardment is obtained. be able to. Further, as the insulating films 5a and 5b are thinner, their capacities increase. Usually, when the thickness of the insulating films 5a and 5b is 100 μm or less, the effect of improving the light emission efficiency becomes remarkable.
[0035]
The phosphor film 6 contains a phosphor such as an ultraviolet-excited phosphor generally used in a cold cathode discharge lamp. The phosphor film 6 is typically formed on the inner surface of the hollow body 2 as shown in FIG. 1, but may be provided at other positions as long as it is inside the hollow body 2.
[0036]
next, Second reference example Will be described.
FIG. Second reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. The barrier cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 4 has the same structure as that of the discharge lamp 1 shown in FIG. 1 except that the insulating films 5a and 5b are formed as a continuous film 5 and the electrodes 3a and 3b are thereby integrated. It has almost the same structure. As shown in FIG. 4, when the electrodes 3 a and 3 b are integrated, the distance between the electrodes 3 a and 3 b does not vary in the hollow body 2. Therefore, performance can be stabilized.
[0037]
Guidance Each of the bodies 4a and 4b is preferably flat. This will be described with reference to FIG.
[0038]
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of electrodes that can be used in the barrier cold cathode discharge lamp shown in FIG. In FIG. 5, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrodes 3a and 3b is drawn. When the conductors 4a and 4b are formed in a flat plate shape as shown in FIG. 5 and their side ends face each other, the area of the insulating film 5 increases and their capacitance increases. Therefore, it is advantageous for generating discharge at a low voltage.
[0039]
4 and 5, the electrodes 3a and 3b are integrated by making the side surfaces of the conductors 4a and 4b face each other and covering them with the insulating film 5, but the electrodes 3a and 3b are formed in other forms. It is also possible to integrate them. For example, the electrodes 3a and 3b may be integrated by abutting the tips of the conductors 4a and 4b with a predetermined distance therebetween and covering them with the insulating film 5.
[0040]
There is no particular limitation on the method of integrating the electrodes 3a and 3b, and various methods can be used. For example, the conductors 4a and 4b may be disposed on one main surface of a suitable insulating substrate, and the insulating film 5 may be formed thereon. In addition, the conductor 4a is disposed on one main surface of the insulating substrate, the insulating film 5a is formed thereon, and then the conductor 4b is disposed on the surface of the insulating substrate on which the insulating film 5a is disposed, and the insulation is formed thereon. The film 5b may be formed. Further, the conductor 4a is arranged on one main surface of the insulating substrate of the insulating substrate, and after the insulating film 5a is formed thereon, the conductor 4b is arranged on the other main surface of the insulating substrate, and insulation is provided thereon. The film 5b may be formed. In addition, also in the discharge lamp 1 shown in FIG. 1, it is preferable to integrate the electrodes 3a and 3b using a holder or the like.
[0041]
next, Third reference example Will be described.
FIG. Third reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. The barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 6 has the same structure as the discharge lamp 1 shown in FIG. 4 except that the integrated electrodes 3 a and 3 b are provided so as to penetrate the hollow body 2. doing. According to such a structure, it is possible to prevent the integrated electrodes 3 a and 3 b from fluctuating in the hollow body 2.
[0042]
next, Fourth reference example Will be described.
FIG. Fourth reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. The barrier cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 7 has the same structure as the discharge lamp 1 shown in FIG. 1 except that the electrode 3b is inserted into the hollow body 2 from the opposite side to the electrode 3a. . According to such a structure, it is possible to prevent undesired discharge or the like from occurring between the conductors 4a and 4b exposed outside the hollow body 2.
[0043]
Next, the present invention First Embodiments will be described.
FIG. 8 illustrates the present invention. First It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on embodiment. The barrier-type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 8 has the same structure as the discharge lamp 1 shown in FIG. 1 except that the electrodes 3a and 3b are arranged so that the tips are butted. . Such a structure is advantageous in reducing the diameter of the hollow body 2 and is also useful when light control is required. In such a structure, it is preferable that the ends of the electrodes 3a and 3b are fixed using a holder or the like.
[0044]
Next, the present invention Second Embodiments will be described.
FIG. 9 illustrates the present invention. Second It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on embodiment. The barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 9 has substantially the same structure as the discharge lamp 1 shown in FIG. 8 except that the insulating film 5b is not provided on the electrode 3b. According to such a structure, the electrode 3b is consumed, but it is possible to generate discharge at a lower voltage.
[0045]
next, Fifth reference example Will be described.
FIG. Fifth reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. In the barrier cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 10, openings are provided at both ends of the hollow body 2, and these openings are closed by conductors 4a and 4b, respectively. The surfaces of the conductors 4a and 4b facing the inside of the hollow body 2 are covered with diamond films 5a and 5b, respectively.
[0046]
In such a structure, since the distance between the conductors 4a and 4b depends on the shape or size of the hollow body 2, First It is difficult to narrow the distance between the electrodes 3a and 3b as the structure described. However, in the structure shown in FIG. 10, since the diamond films 5a and 5b correspond to the barrier layer, a much higher luminous efficiency is obtained compared to the structure shown in FIG. 14 in which the glass wall corresponds to the barrier layer. It is done.
[0047]
next, Sixth reference example Will be described.
FIG. Sixth reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. In the barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 11, openings are provided at both ends of the hollow body 2, and these openings are respectively closed by bulk diamonds 5a and 5b. Conductors 4a and 4b are provided on the back surface of the surface of the bulk diamond 5a and 5b facing the inside of the hollow body 2. Even with such a structure, the same effect as described with reference to FIG. 10 can be obtained.
[0048]
next, Seventh reference example Will be described.
FIG. Seventh reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. In the barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 12, conductors 4a and 4b are provided on the outer surfaces of both ends of the hollow body 2, and diamond films 5a and 5b are provided on the inner surfaces of both ends of the hollow body 2, respectively. . That is, in this discharge lamp 1, the electrode 3a is composed of the conductor 4a, the diamond film 5a, and the portion located between them, and the electrode 3b is composed of the conductor 4b, the diamond film 5b, and the hollow body 2. It is comprised with the part located between them.
[0049]
In such a structure, the laminated structure of the diamond film 5a and the wall part of the hollow body 2 and the laminated structure of the diamond film 5b and the wall part of the hollow body 2 correspond to the barrier layers, respectively. And second Embodiment of And first to sixth reference examples It is difficult to increase the capacitance of the barrier layer as compared with the structure described in the above. However, when the diamond films 5a and 5b are used as described above, the secondary electron emission efficiency can be significantly increased. Therefore, even with the structure shown in FIG. 12, a much higher luminous efficiency can be obtained as compared with the structure shown in FIG.
[0050]
10 to 12, the electrodes 3 a and 3 b are provided at both ends of the hollow body 2, but the electrodes 3 a and 3 b may be provided at other positions. For example, when the hollow body 2 is tubular, the electrodes 3 a and 3 b may be provided on the side surface of the hollow body 2. Further, when the hollow body 2 has a flat plate shape, the electrodes 3 a and 3 b may be provided at the positions of both main surfaces of the hollow body 2.
[0051]
next, Eighth reference example Will be described.
FIG. Eighth reference example It is sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on. In the barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 13, conductors 4 a and 4 b are provided on both outer side surfaces of the hollow body 2. In other words, in the discharge lamp 1, the electrode 3a is composed of the conductor 4a and the wall portion of the hollow body 2, and the electrode 3b is composed of the conductor 4b and the wall portion of the hollow body 2. In the discharge lamp 1, diamond fine particles 5 c are mixed in the phosphor film 6.
[0052]
In such a structure, since the wall portion of the hollow body 2 corresponds to the barrier layer, the first And second Embodiment of And first to sixth reference examples It is difficult to increase the capacitance of the barrier layer as compared with the structure described in the above. However, in this discharge lamp 1, since the fluorescent film 6 is provided between the electrodes 3a and 3b, ions generated by the discharge are accelerated toward the fluorescent film 6, and the fluorescent film 6 is accompanied by a large kinetic energy. It collides with the diamond fine particles 5c inside. Therefore, even with the structure shown in FIG. 13, a high secondary electron emission efficiency can be realized, and therefore a much higher luminous efficiency can be obtained as compared with the structure shown in FIG.
[0053]
Da The phosphor film 6 in which the diamond fine particles 5c are mixed is formed by preparing a slurry containing the phosphor, the diamond fine particles 5c, and a binder material, if necessary, and applying this to the inner surface of the hollow body 2. can do. The surface of the diamond fine particles 5c is preferably preliminarily treated with hydrogen. The weight ratio of the diamond fine particles 5c to the phosphor is preferably about 5 to 50%. In this case, the operating voltage can be reduced by about 10% compared to the case where the diamond fine particles 5 c are not mixed in the phosphor film 6.
[0054]
The first explained above And second Embodiment of And first to eighth reference examples Then Second Except for the embodiment, the structure of the electrode 3a and the structure of the electrode 3b are the same, but they may be different from each other. That is, the first And second Embodiment of And first to eighth reference examples Can be combined with each other.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention Example Will be described.
( Example 1 )
This example Then, the secondary electron emission efficiency was compared between diamond and glass by the method described below.
[0056]
First, a seeding process was performed on the surface of a 4 mm × 4 mm molybdenum substrate by ultrasonic cleaning using a suspension containing fine diamond powder. Next, a diamond film was formed by CVD on the surface of the molybdenum substrate that had been seeded. Here, as the diamond film, the source gas is CH. _Four And H ₂ A dense polycrystalline diamond film having a thickness of 20 μm was formed by excitation with microwave plasma at a film forming temperature of 800 to 900 ° C. With the above method, a pair of laminated structures each having a molybdenum substrate and a diamond film were formed.
[0057]
Next, these laminated structures were arranged in a 8000 Pa xenon atmosphere so that the diamond films face each other, and a high frequency voltage of 50 kHz was applied between the molybdenum substrates. The distance between the substrates was 3 mm. As a result, discharge occurred when the power supply voltage was increased to about 600V.
[0058]
Next, a test similar to the above was performed on a laminated structure having a molybdenum substrate and a glass film. The film thickness of the glass film was the same as that of the diamond film. As a result, the power supply voltage had to be increased to about 800 V in order to cause discharge.
[0059]
( Example 2 )
This example Then, the barrier type cold cathode discharge lamp 1 shown in FIG. 1 was produced by the method described below.
First, diamond films 5a and 5b were respectively formed on the surfaces of conductors 4a and 4b made of molybdenum and having a diameter of 1 mm to form electrodes 3a and 3b. The diamond films 5a and 5b are Example 1 The film was formed under the same conditions as described in the above, and the thickness thereof was 50 μm. Next, the phosphor film 6 was formed by the coating method on the inner surface of the glass tube 2 having an inner diameter of 4 mm and having one end opened and the other end sealed. Next, glass beads were applied to the electrodes 3a and 3b, and the electrodes 3a and 3b were inserted into the glass tube 2 having the phosphor film 6 formed on the inner surface. Furthermore, the glass tube 2 was sealed by fusing the glass bead and the opening of the glass tube 2 in a 8000 Pa xenon atmosphere. The discharge lamp 1 shown in FIG. 1 was produced as described above. In addition, This example Then, the electrodes 3a and 3b were positioned in the glass tube 2 up to 150 mm from the tip. The distance between the electrodes 3a and 3b was 1 mm.
[0060]
Next, regarding the discharge lamp 1 manufactured by the above-described method, the light emission characteristics when a high frequency voltage of 50 kHz was applied between the electrodes 3a and 3b were examined. As a result, light emission was observed when the power supply voltage was increased to 420V.
[0061]
(Comparative example)
In this comparative example, the barrier type cold cathode discharge lamp 101 shown in FIG. 14 was produced by the method described below.
First, a phosphor film 106 was formed on the inner surface of a glass tube 102 having an inner diameter of 4 mm, having one end opened and the other end sealed. In addition, the thickness of the wall part of the glass tube 102 used here was 0.5 mm. Next, sealing was performed by fusing the opening of the glass tube 2 in a 8000 Pa xenon atmosphere. Further, conductors 104a and 104b each having a length of 150 mm and a width of 2 mm were attached to the outer surface of the glass tube 2. As described above, the discharge lamp 101 shown in FIG. 14 was produced.
[0062]
Next, for the discharge lamp 101 produced by the method described above, Example 1 The light emission characteristics were examined under the same conditions as described above. As a result, light emission was observed when the power supply voltage was increased to 1500V.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the capacitance of the barrier layer is increased by configuring the electrode with the conductor and the insulating film covering the electrode and disposing the electrode in the discharge space. In the present invention, the efficiency of secondary electron emission is enhanced by exposing diamond in the discharge space. Therefore, in the barrier type cold cathode discharge lamp according to the present invention, discharge can be generated with a low power supply voltage, and high luminous efficiency can be realized.
That is, according to the present invention, a barrier-type cold cathode discharge lamp capable of realizing high luminous efficiency is provided.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Reference example 1 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the light emission principle of a barrier cold cathode discharge lamp.
3 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrode that can be used in the barrier-type cold cathode discharge lamp shown in FIG.
[Fig. 4] Reference example 2 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrode that can be used in the barrier-type cold cathode discharge lamp shown in FIG.
[Fig. 6] Reference example 3 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
[Fig. 7] Reference example 4 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. 8 shows the present invention. First Sectional drawing which shows roughly the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on embodiment of this.
FIG. 9 shows the present invention. Second Sectional drawing which shows roughly the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on embodiment of this.
FIG. 10 Reference Example 5 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. 11 Reference Example 6 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. Reference Example 7 Sectional drawing which shows schematically the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on.
FIG. 13 Reference Example 8 Sectional drawing which shows roughly the barrier type cold cathode discharge lamp which concerns on
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a conventional barrier-type cold cathode discharge lamp.
[Explanation of symbols]
1 ... Barrier type cold cathode discharge lamp
2 ... hollow body
3a, 3b ... electrodes
4a, 4b ... conductor
5, 5a, 5b ... insulating film
5c Diamond fine particles
6 ... phosphor film
11a, 11b: barrier layer capacity
12 ... Discharge space capacity
101 ... Barrier type cold cathode discharge lamp
102 ... Glass tube
104a, 104b ... conductor

Claims

A hollow body having a light transmission part and containing a rare gas;
A first electrode including a first conductor disposed at least partially within the hollow body and a first insulating film covering a portion of the first conductor located within the hollow body;
A second electrode comprising a second conductor facing the first conductor through at least the first insulating film;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body,
The second conductor is at least partially disposed within the hollow body;
The first and second electrodes have their tip surfaces facing each other ,
The barrier type cold cathode discharge lamp, wherein the first insulating film is a diamond film .

The barrier type cold cathode discharge lamp according to claim 1, wherein the second electrode further includes a second insulating film covering a portion of the second conductor located in the hollow body.

The barrier type cold cathode discharge lamp according to claim 2, wherein the second insulating film is a diamond film.

The barrier-type cold cathode discharge lamp according to claim 1, wherein a portion of the second conductor located in the hollow body is exposed to a space in the hollow body.

A hollow body having a light transmission part and containing a rare gas;
A first electrode including a first conductor disposed at least partially within the hollow body and a first insulating film covering a portion of the first conductor located within the hollow body;
A second electrode comprising a second conductor facing the first conductor through at least the first insulating film;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body,
The second conductor is at least partially disposed within the hollow body;
The first and second electrodes have their tip surfaces facing each other,
Said second conductor said hollow portion positioned in the body, wherein the to Luba rear cold cathode discharge lamp that has been exposed to the space of the hollow body.

The barrier-type cold cathode according to any one of claims 1 to 5, wherein the second conductor faces the first conductor via the first insulating film and a space in the hollow body. Discharge lamp.

The barrier type cold cathode discharge lamp according to any one of claims 1 to 5, wherein the first electrode and the second electrode are in contact with each other.