JP3906223B2 - Barrier type cold cathode discharge lamp - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a cold cathode discharge lamp, and more particularly to a barrier type cold cathode discharge lamp.
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。 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. For this reason, 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 accounts for 20% of the total discharge lamp market.
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。 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.
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。 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 not only a high-efficiency excitation ultraviolet light source having an appropriate wavelength, but 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.
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。 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.
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。
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a conventional barrier cold cathode discharge lamp. In the figure, the phosphor film is omitted. As shown in FIG. 14, the conventional barrier type cold
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。
Thus, in this type of
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。
However, this
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。 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.
本発明の第1の側面によると、光透過部及び開口を有し且つ希ガスを収容した中空体と、第1導体及び前記第1導体と前記中空体内の空間との間に介在したダイヤモンド絶縁部を備え且つ前記開口を塞いだ第1電極と、少なくとも前記ダイヤモンド絶縁部を介して前記第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、前記ダイヤモンド絶縁部は前記第1導体の一主面を被覆したダイヤモンド膜であり、前記第1導体の前記ダイヤモンド絶縁部で被覆された前記主面は凹んで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。 According to the first aspect of the present invention, a hollow body having a light transmission part and an opening and containing a rare gas, and a diamond insulator interposed between the first conductor and the first conductor and the space in the hollow body. A first electrode having a portion and closing the opening; a second electrode having a second conductor facing at least the first conductor through the diamond insulating portion; and a fluorescence provided on the inner surface of the hollow body A diamond film covering one main surface of the first conductor, and the main surface covered with the diamond insulating portion of the first conductor is recessed. A barrier type cold cathode discharge lamp is provided.
本発明の第2の側面によると、光透過部及び開口を有し且つ希ガスを収容した中空体と、第1導体及び前記第1導体と前記中空体内の空間との間に介在したダイヤモンド絶縁部を備え且つ前記開口を塞いだ第1電極と、少なくとも前記ダイヤモンド絶縁部を介して前記第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、前記開口は、前記中空体内の空間と比較して、前記中空体の前記開口が設けられた壁部の外面に平行な方向の寸法がより小さく、前記第1導体は、前記外面のうち前記開口の周囲の部分と前記開口とを被覆し、前記ダイヤモンド絶縁部は、前記開口内に位置し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。 According to the second aspect of the present invention, a hollow body having a light transmission part and an opening and containing a rare gas, and a diamond insulator interposed between the first conductor and the first conductor and the space inside the hollow body. A first electrode having a portion and closing the opening; a second electrode having a second conductor facing at least the first conductor through the diamond insulating portion; and a fluorescence provided on the inner surface of the hollow body A body membrane, and the opening has a smaller dimension in a direction parallel to the outer surface of the wall portion where the opening of the hollow body is provided than the space in the hollow body, and the first conductor is A barrier-type cold cathode discharge lamp is provided , which covers a portion of the outer surface around the opening and the opening, and the diamond insulating portion is located in the opening .
本発明の第3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、前記中空体の外面に設けられた第1導体を備えた第1電極と、前記中空体の内面に設けられ且つダイヤモンド微粒子を含有した蛍光体膜と、少なくとも前記中空体の壁部及び前記蛍光体膜を介して前記第1導体と対向した第2導体を備えた第2電極とを具備し、前記蛍光体膜中の蛍光体に対する前記ダイヤモンド微粒子の重量比は5乃至50%の範囲内に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。 According to the third aspect of the present invention, a hollow body having a light transmission portion and containing a rare gas, a first electrode provided with a first conductor provided on an outer surface of the hollow body, and the hollow body a phosphor film containing and diamond particles provided on the inner surface, and a second electrode having a second conductor which is opposed to the first conductor through the wall portion and the phosphor layer of at least the hollow body A barrier type cold cathode discharge lamp is provided in which the weight ratio of the diamond fine particles to the phosphor in the phosphor film is in the range of 5 to 50% .
本発明の第4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、前記中空体の外面に設けられた第1導体を備えた第1電極と、前記中空体の内面に設けられ且つダイヤモンド微粒子を含有した蛍光体膜と、前記中空体の外面に設けられ且つ前記第1導体から離間すると共に前記第1導体と対向した第2導体を備えた第2電極とを具備し、前記蛍光体膜中の蛍光体に対する前記ダイヤモンド微粒子の重量比は5乃至50%の範囲内に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。 According to a fourth aspect of the present invention, a hollow body having a light transmission part and containing a rare gas, a first electrode provided with a first conductor provided on an outer surface of the hollow body, a phosphor film containing and diamond particles provided on the inner surface, and a second electrode having a second conductor which is opposed to the first conductor with spaced apart from the previous SL provided on the outer surface of the hollow body and the first conductor And a weight ratio of the diamond fine particles to the phosphor in the phosphor film is in the range of 5 to 50% .
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。 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.
本発明の第1乃至第3の側面において、第2導体は中空体の外面上に配置してもよい。この場合、中空体壁部の第2導体が設けられた面の裏面にダイヤモンド膜などの絶縁膜を設けてもよい。 In the first to third aspects of the present invention, the second conductor may be disposed on the outer surface of the hollow body. In this case, you may provide insulating films, such as a diamond film, in the back of the surface in which the 2nd conductor of the hollow body wall part was provided.
第1乃至第3の側面において、第2導体は少なくとも部分的に中空体内に配置してもよい。この場合、第2導体は中空体内で露出していてもよく、或いは、第2電極は第2導体の中空体内に位置する部分を被覆したダイヤモンド膜などの絶縁膜をさらに備えていてもよい。 In the first to third aspects , the second conductor may be disposed at least partially within the hollow body. In this case, the second conductor may be exposed in the hollow body, or the second electrode may further include an insulating film such as a diamond film covering a portion of the second conductor located in the hollow body.
本発明の第1及び第2の側面において、ダイヤモンド絶縁部は、ダイヤモンド膜及びバルクのダイヤモンドのいずれであってもよい。 In the first and second aspects of the present invention, diamonds insulating portion may be either of the diamond film and bulk of the diamond.
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。 According to the present invention, a barrier-type cold cathode discharge lamp capable of realizing high luminous efficiency is provided.
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。 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 duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明の第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。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a barrier-type cold cathode discharge lamp according to a first reference example of the present invention. A barrier cold
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。
According to the
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。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the light emission principle of the barrier type cold cathode discharge lamp. In FIG. 2,
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。
In the barrier type cold
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。
On the other hand, in the barrier type cold
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。
Further, in the
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。
In the
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。
Furthermore, the diamond film is much more resistant to ion bombardment than other insulating films. Therefore, when a diamond film is used, the insulating
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。
Hereinafter, each component of the
The
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。
The
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。
The shape of the
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。
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
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。
As a material for the
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。
As the insulating
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。
The thickness of the insulating
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。
The
次に、本発明の第2の参考例について説明する。
図4は、本発明の第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。
Next, a second reference example of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a barrier-type cold cathode discharge lamp according to a second reference example of the present invention. The barrier cold
本参考例において、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。
In this reference example , the
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。
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
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。
4 and 5, the
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。
There is no particular limitation on the method of integrating the
次に、本発明の第3の参考例について説明する。
図6は、本発明の第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。
Next, a third reference example of the present invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a barrier cold cathode discharge lamp according to a third reference example of the present invention. The barrier type cold
次に、本発明の第4の参考例について説明する。
図7は、本発明の第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。
Next, a fourth reference example of the present invention will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a barrier cold cathode discharge lamp according to a fourth reference example of the present invention. The barrier cold
次に、本発明の第5の参考例について説明する。
図8は、本発明の第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。
Next, a fifth reference example of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a barrier-type cold cathode discharge lamp according to a fifth reference example of the present invention. The barrier type cold
次に、本発明の第6の参考例について説明する。
図9は、本発明の第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。
Next, a sixth reference example of the present invention will be described.
FIG. 9 is a sectional view schematically showing a barrier cold cathode discharge lamp according to a sixth reference example of the present invention. The barrier type cold
次に、本発明の第1の実施形態について説明する。
図10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。
Next, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a barrier cold cathode discharge lamp according to the first embodiment of the present invention. In the barrier-type cold
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、第1〜第6の実施形態で説明した構造ほど、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。
In such a structure, since the distance between the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図11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。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a barrier-type cold cathode discharge lamp according to the second embodiment of the present invention. In the barrier type cold
次に、本発明の第7の参考例について説明する。
図12は、本発明の第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。
Next, a seventh reference example of the present invention will be described.
FIG. 12 is a sectional view schematically showing a barrier cold cathode discharge lamp according to a seventh reference example of the present invention. In the barrier type cold
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〜第8の実施形態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。
In such a structure, the laminated structure of the
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。
10 to 12, the
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図13は、本発明の第3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。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a barrier-type cold cathode discharge lamp according to the third embodiment of the present invention. In the barrier type cold
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〜第8の実施形態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。
In such a structure, since the wall portion of the
本実施形態において、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。
In the present embodiment, the
以上説明した第1〜第7の参考例及び第1〜第3の実施形態では、第6の参考例を除き、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〜第7の参考例及び第1〜第3の実施形態で説明した構造を互いに組み合わせることができる。
In the first to seventh reference examples and the first to third embodiments described above, the structure of the
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例)
本実施例では、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。
Examples of the present invention will be described below.
( Example )
In this example, the efficiency of secondary electron emission was compared between diamond and glass by the method described below.
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。 First, a seeding process was performed on the surface of a 4 mm × 4 mm molybdenum substrate by ultrasonic cleaning using a suspension containing diamond fine 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, a gas containing CH 4 and H 2 is used as a source gas, the film forming temperature is set to 800 to 900 ° C., and excitation is performed by microwave plasma, so that the dense film having a thickness of 20 μm is formed. A crystalline diamond film was formed. With the above method, a pair of laminated structures each having a molybdenum substrate and a diamond film were formed.
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。 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.
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。 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.
(参考例)
本参考例では、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は実施例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、本参考例では、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。
( Reference example )
In this reference example , the barrier type cold
First,
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。
Next, regarding the
(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。
(Comparative example)
In this comparative example, the barrier type cold
First, a phosphor film 106 was formed on the inner surface of a
次に、上述した方法で作製した放電灯101について、実施例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。
Next, the light emission characteristics of the
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。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第1導体及び前記第1導体と前記中空体内の空間との間に介在したダイヤモンド絶縁部を備え且つ前記開口を塞いだ第1電極と、
少なくとも前記ダイヤモンド絶縁部を介して前記第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、
前記ダイヤモンド絶縁部は前記第1導体の一主面を被覆したダイヤモンド膜であり、
前記第1導体の前記ダイヤモンド絶縁部で被覆された前記主面は凹んでいることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯。 A hollow body having a light transmission part and an opening and containing a rare gas;
A first electrode comprising a first conductor and a diamond insulating portion interposed between the first conductor and a space in the hollow body and closing the opening;
A second electrode comprising a second conductor facing the first conductor through at least the diamond insulating part;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body,
The diamond insulating part is a diamond film covering one main surface of the first conductor,
The barrier type cold cathode discharge lamp, wherein the main surface of the first conductor covered with the diamond insulating portion is recessed.
第1導体及び前記第1導体と前記中空体内の空間との間に介在したダイヤモンド絶縁部を備え且つ前記開口を塞いだ第1電極と、
少なくとも前記ダイヤモンド絶縁部を介して前記第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、
前記開口は、前記中空体内の空間と比較して、前記中空体の前記開口が設けられた壁部の外面に平行な方向の寸法がより小さく、
前記第1導体は、前記外面のうち前記開口の周囲の部分と前記開口とを被覆し、
前記ダイヤモンド絶縁部は、前記開口内に位置していることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯。 A hollow body having a light transmission part and an opening and containing a rare gas;
A first electrode comprising a first conductor and a diamond insulating portion interposed between the first conductor and a space in the hollow body and closing the opening;
A second electrode comprising a second conductor facing the first conductor through at least the diamond insulating part;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body,
The opening has a smaller dimension in a direction parallel to the outer surface of the wall portion where the opening of the hollow body is provided, compared to the space in the hollow body,
The first conductor covers a portion of the outer surface around the opening and the opening,
The barrier type cold cathode discharge lamp, wherein the diamond insulating portion is located in the opening.
前記中空体の外面に設けられた第1導体を備えた第1電極と、
前記中空体の内面に設けられ且つダイヤモンド微粒子を含有した蛍光体膜と、
少なくとも前記中空体の壁部及び前記蛍光体膜を介して前記第1導体と対向した第2導体を備えた第2電極とを具備し、
前記蛍光体膜中の蛍光体に対する前記ダイヤモンド微粒子の重量比は5乃至50%の範囲内にあることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯。 A hollow body having a light transmission part and containing a rare gas;
A first electrode provided with a first conductor provided on the outer surface of the hollow body;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body and containing diamond fine particles;
Comprising at least a second electrode provided with a second conductor facing the first conductor via the wall of the hollow body and the phosphor film;
The barrier type cold cathode discharge lamp according to claim 1, wherein the weight ratio of the diamond particles to the phosphor in the phosphor film is in the range of 5 to 50%.
前記中空体の外面に設けられた第1導体を備えた第1電極と、
前記中空体の内面に設けられ且つダイヤモンド微粒子を含有した蛍光体膜と、
前記中空体の前記外面に設けられ且つ前記第1導体から離間すると共に前記第1導体と対向した第2導体を備えた第2電極とを具備し、
前記蛍光体膜中の蛍光体に対する前記ダイヤモンド微粒子の重量比は5乃至50%の範囲内にあることを特徴とするバリア型冷陰極放電灯。 A hollow body having a light transmission part and containing a rare gas;
A first electrode provided with a first conductor provided on the outer surface of the hollow body;
A phosphor film provided on the inner surface of the hollow body and containing diamond fine particles;
A second electrode provided on the outer surface of the hollow body and provided with a second conductor spaced from the first conductor and facing the first conductor ;
The barrier type cold cathode discharge lamp according to claim 1, wherein the weight ratio of the diamond particles to the phosphor in the phosphor film is in the range of 5 to 50%.
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