JP4254384B2

JP4254384B2 - 電極および冷陰極放電管

Info

Publication number: JP4254384B2
Application number: JP2003191956A
Authority: JP
Inventors: 慎二木原; 茂幸足川; 博文山下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP2005026139A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライト光源として採用されている冷陰極放電管および冷陰極放電管に備えられている電極に関し、詳しくは、細管化されたガラスバルブを備えた冷陰極放電管および導入金属体と電極本体とを接続して構成される電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のようにパーソナルコンピュータ、液晶テレビあるいは携帯情報端末（ＰＤＡ）などには液晶表示装置が多用されている。この液晶表示装置には、バックライト光源として冷陰極放電管が採用されている。
【０００３】
従来の冷陰極放電管は図３に示すように、ガラスバルブ１の両側の開口端部に、電極２が配置され、ガラスバルブ１の内面に蛍光被膜３が形成され、そしてガラスバルブ１内にネオンとアルゴンとの混合ガスおよび水銀が適切な分量だけ拡散封入された構成となっている。
【０００４】
電極２は、ビードガラス４を介してガラスバルブ１の開口端部に封止されている棒状の導入金属体５と、ガラスバルブ内に位置した導入金属体５の先端部に溶接される電極本体６とから構成されている。電極本体６は、例えばニッケルやニオブなどによって形成され、その放電面積を大きくするため、底部７と筒状部８とからなるホロー形状とされている。
【０００５】
また、導入金属体５は、ビードガラス４を介してガラスバルブ１の開口端部に封止される第１金属体９と、ガラスバルブ１の外側に配置される第２金属体１０とが溶接によって同軸に一体化されたものである。このような第１金属体９は、ビードガラス４との間の気密性を確保するため、ビードガラスの熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有した例えばタングステンなどによって形成されている。
【０００６】
一方、第２金属体１０は、柔らかくて折り曲げやすいといった作業性に優れ、また予備半田が付着しやすいニッケルなどによって形成されている。
【０００７】
したがって、第１金属体９と第２金属体１０との接合部１１は、第１金属体９の端部が第２金属体１０の端部に食い込む、換言すれば第２金属体１０の端部が第１金属体９の端部を包み込み、第２金属体１０の端部が膨出した形状となっている。
【０００８】
そして、第１金属体９の端面と電極本体６の底部７とは、両者が当接した状態で、電極本体６の底部７の内側面に溶接棒を当接して行う抵抗溶接、または第１金属体９と電極本体６とを当接させた状態で筒状部８の開口部からレーザ光を照射するレーザ溶接などによって溶接されている。
【０００９】
しかし、抵抗溶接にしてもレーザ溶接にしても第１金属体９の小面積の端面が電極本体６の底面に接合してされているだけであるため、第１金属体９と電極本体６との接続強度は弱く、電極本体６が第１金属体９から外れやすいという不具合がある。
【００１０】
そこで図４に示すように、電極本体６の断面をＨ字形とし、底部７に第１金属体９の端部を嵌入する凹部１２を形成した電極２を有する冷陰極放電管が特許文献１に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２７９９３１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷陰極放電管が備えられているＰＤＡなどは、ますます小型化されており、ガラスバルブ１の外径は1.8mm、内径は1.4mmと細管化され、また全長が短くされ、全体的に短小化されている。このようなガラスバルブ１の細管化、短小化に伴って、電極本体６の筒状部８を細径化すると、放電特性が低下したり、また一対の電極本体６，６の間隔を小さくすると、発光領域が狭くなるため輝度特性が低下する等好ましくない。
【００１３】
そのために、電極本体６の筒状部８を小型化せずに、また一対の電極本体６，６の間隔を小さくしないで細径化されたガラスバルブ１の端部内に配置するとなると、図５に示すように、電極本体６の底部７がガラスバルブ１とビードガラス４との溶融した封止部に埋め込まれる状態となり、放電特性に悪影響を及ぼすことになりかねない。
【００１４】
また、ビードガラス４には、第１金属体９を挿通する貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ビードガラス４と第１金属体９とを気密に溶着するために、第１金属体９の外径よりもわずかに大きな内径とされており、また第１金属体９と第２金属体１０との膨出した接合部１１よりも小さいことから、第２金属体１０がビードガラス４の貫通孔内を挿通し、ビードガラス４が第２金属体１０から第１金属体９の方へ移動するようにすることができない。したがって、先にビードガラス４を第１金属体９に溶着した後に、第１金属体９の内端部を電極本体６の底部７の凹部１２に嵌入し、底部７の側面部にレーザ光を例えば３方向から照射することにより、第１金属体９の端部と電極本体６の底部７とを溶接している。
【００１５】
そして、電極本体６が有利に放電できるようにするため、筒状部８の内径を大きくし、この内径に合わせて大きくされた外径と同じ外径で底部７が形成されていると、図５に示すように底部７の外周面から凹部１２の内面までの肉厚が厚くなる。したがって、第１金属体９の内端部と電極本体６の底部７とを溶接するためのレーザ光は、筒状部８の内径を大きくしないときよりも、出力を強力にしなければ、第１金属体９の内端部と電極本体６の底部７とを溶接することができない。
【００１６】
しかし、レーザ光が強力な出力でもって電極本体６の底部７の側面部を照射し、第１金属体９の端部が急激に加熱されると、その発熱がビードガラスにも伝導してビードガラス４も急激に加熱されることとなりビードガラス４に歪やクラックが入ることがある。
【００１７】
また、レーザ光が、電極本体６の底部７にその沸点を超えて照射すると金属粉が飛散し、その金属粉がビードガラス４に付着することがある。すると、ビードガラス４とガラスバルブ１の開口端部との溶融状態が悪くなり、冷陰極放電管は十分な気密性を確保できないことにもなりかねない。
【００１８】
したがって、本発明は、ガラスバルブが細管化や短小化されても、良好な状態で発光することができるようにした電極およびこの電極を備えた冷陰極放電管を提供することを課題としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電極は、ガラスバルブの開口端部にビードガラスを介して封止される棒状の導入金属体の端部と、有底筒状の電極本体における底部の外面とが接続されている電極であって、前記電極本体は、前記ガラスバルブの内径よりもわずかに小さな外径であって有底の筒状部と、該筒状部の外径より小さい外径でかつ前記導入金属体の端部が嵌入する凹部を有した底部と、前記筒状部の外周面と前記底部の外周面との間をテーパ状の外周面で形成され、前記筒状部の有底部分から前記底部にかけて一体成形された中間部とからなり、前記底部の外周面に照射されたレーザー光によって、前記導入金属体の端部に溶接されてされていることを特徴としている。
【００２０】
この電極によれば、筒状部がガラスバルブの内径よりもわずかに小さな外径にでき、ガラスバルブが細管化されても、放電面積を十分に確保できるとともに、また、導入金属体が嵌入できる凹部を有した底部の肉厚を薄くできるので、溶接のためのレーザ光は強力にしなくてもよく、レーザ光による発熱でビードガラスに歪やクラックが生じることもなく、かつ、金属粉が飛散しない程度の出力によって底部と導入金属体の端部とを溶接することができる。また、筒状部の外周面と底部の外周面とを連続させる中間部をテーパ状に形成することにより、この中間部が、ガラスバルブとビードガラスとを溶融する封止部に沿うように配置されることによって、電極本体がこの封止部内に埋め込まれないようにすることができる。なお、導入金属体の端部は、前記電極本体の中間部内方まで挿入するようにしてもよく、導入金属体と電極本体とを溶接するまでの工程において、導入金属体が電極本体の底部内から抜け出にくいようにすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る冷陰極放電管は、前記電極を構成している導入金属体が、ガラスバルブの開口端部にビードガラスを介して封止され、電極本体がガラスバルブの端部内に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
この冷陰極放電管によれば、電極本体の中間部がテーパ状に形成されていることにより、一対の電極本体の間隔を十分に確保すべく、電極本体をガラスバルブの開口端部に接近させて配置しても、電極本体がガラスバルブとビードガラスとの溶融した封止部に埋め込まれないため、良好な放電特性が得られる。また、導入金属体に溶着されたビードガラスにはクラックが入らず、且つ金属粉などが付着していないため、ビードガラスとガラスバルブとは気密性をもって溶着されているため、良好な放電特性が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電極及びこの電極を備えた冷陰極放電管の一実施形態について、図１および図２を参照しながら説明する。なお、従来と同一部分は同一符号を付して説明する。
【００２４】
本実施形態の電極１３は、図１に示すようにガラスバルブ１の両側の開口端部に配置される電極本体１４が、ガラスバルブ１の内径よりもわずかに小さな外径の筒状部１５と、棒状の導入金属体５を構成している第１金属体９の端部を嵌入する底部１６と、筒状部１５の外周面と底部１６の外周面とをテーパ状に連接した中間部１７とによって形成されていることを特徴としている。
【００２５】
ガラスバルブ１が細管化されても、筒状部１５がガラスバルブ１の内径よりもわずかに小さな外径とされ、この外径に合わせて内径も大きくされることにより、この電極本体１４は、細管化されていないガラスバルブ１に備えられた電極本体と同等の放電面積を確保することができる。
【００２６】
また、底部１６には、第１金属体９の端部が貫通する孔部が形成され、中間部１７には孔部に連続して第１金属体９の端部を挿入する凹部１８が形成される。底部１６の外径が筒状部１５の外径よりも相当に小さくされ、第１金属体９の端部が挿入される底部１６の肉厚を薄くすることにより、レーザ光は、底部１６の外径が筒状部１５の外径と同一であるときよりも弱い出力で照射しても、底部１６と第１金属体９の端部とを確実に強固に溶接することができる。このように弱いレーザ光の照射でよいので、第１金属体９は高温に加熱されないため、ビードガラスに歪やクラックを生じさせず、またレーザ光が照射された底部１６から金属粉が飛散しないようにすることができる。
【００２７】
また、筒状部１５と底部１６との間の連接した中間部１７がテーパ状に形成されていることにより、この中間部１７がガラスバルブ１とビードガラス４との溶融部分に埋め込まれないようにすることができる。すなわち、ガラスバルブ１とビードガラス４との溶融部分は椀形状となるが、中間部１７がテーパ状に形成されることにより、中間部１７をこの溶融部に沿って近接させることができるため、ガラスバルブ１が短くされても、一対の電極本体１４の間隔は小さくすることなく、広い範囲で発光するようにすることができる。
【００２８】
また、導入金属体５の内端部は図２に示すように、電極本体１４の中間部１７内にまで挿入できるようにして、底部１６を短くし、筒状部１５をビードガラス４の方へ近接させ、一対の電極本体１４，１４の間隔を大きくするべく、各電極本体１４，１４をガラスバルブ１の開口端部に近づけて配置するようにすることができる。このような電極本体１４の中間部１７にはレーザ光が照射されないものの、第１金属体９の内端部が電極本体１４の中間部１７内まで深く挿入された状態となるため、溶接されるまでの工程において、第１金属体９が電極本体１４の底部１６の凹部１８内から抜脱しにくいようにすることができる。
【００２９】
そして、第１金属体９がビードガラス４の貫通孔を挿通し、両者９，４が溶着された後、電極本体１４の底部１６の凹部１８内に第１金属体９の端部が挿入され、レーザ光が例えば周方向に120°の間隔で３方向から照射される。このレーザ光によって、電極本体１４の底部１６が溶融し、同時に第１金属体９の端部もわずかに溶融し、溶融した部位が組織的に融合して溶接された電極が完成する。
【００３０】
上述したように、レーザ光によって電極本体１４の底部１６と第１金属体９の端部とが溶接されても、第１金属体９は必要以上に高温とならないことから、ビードガラス４に歪やクラックが入らず、また、底部１６から金属粉が飛散することがないことから、ビードガラス４に金属粉が付着することもない。したがって、ビードガラス４とガラスバルブ１の開口端部とは気密に封止され、細管化された冷陰極放電管が完成する。
【００３１】
なお、ガラスバルブ１の内面には蛍光被膜３が形成され、ガラスバルブ１内には、ネオンとアルゴンの混合ガスおよび水銀が適切な分量だけ拡散封入されている。
【００３２】
そして、一対の第２金属体１０，１０が電源に接続され、一対の電極本体１４，１４間に高電圧が印加されることによって両電極間で放電が発生する。この放電により、ガラスバルブ１内の混合ガスおよび水銀が励起され、紫外線が発生する。この紫外線が蛍光被膜３によって可視光に変換され、発光する。
【００３３】
なお、本発明の電極および冷陰極放電管は、前記発明の実施の形態に限定することなく、特許請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内において種々変更することができる。
【００３４】
例えば、冷陰極放電管は、ガラスバルブ１の一端側の端部内にのみ内部電極が配置され、ガラスバルブ１の外周に外部電極が配置されるとともに、ガラスバルブ１内にキセノンの単一ガスまたはキセノンを主体としてアルゴン、ネオン、クリプトンなどを混合した混合ガスが封入され、無水銀でエキシマ放電するものにおいても、この内部電極に本発明の電極を採用することができる。
【００３５】
また、導入金属体５は第１金属体９と第２金属体１０とを溶接したものについて説明したが、融点の高い金属体のみで形成された導入金属体５であっても同様に実施することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、電極本体が筒状部と底部と中間部とから構成され、筒状部がガラスバルブの内径よりもわずかに小さな外径にすることにより、十分な放電面積が得られるため、この電極を備えた冷陰極放電管は、ガラスバルブが細管化されても放電特性が悪化せず、また、導入金属体が嵌入される底部の凹部の肉厚を薄くできるので、導入金属体と底部間の溶接のためのレーザ光は余り出力の大きいものでなくとも良く、したがってレーザ光の照射による発熱がビードガラスに加わることなく、ビードガラスが良好な状態を維持するため、ビードガラスとガラスバルブとが十分に気密に溶着される。
【００３７】
さらに筒状部と底部との中間部がテーパ状に形成されることにより、電極本体がビードガラスとガラスバルブとの溶着した封止部に埋め込まれることがないように一対の電極本体を配置することができるため、放電特性に悪い影響を及ぼすといったことも全くない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電極および冷陰極放電管の一実施形態を示す断面図
【図２】本発明に係る電極の一実施形態を示す要部拡大断面図
【図３】従来の冷陰極放電管の断面図
【図４】従来の電極の要部拡大断面図
【図５】従来の別形態の冷陰極放電管の断面図
【符号の説明】
１ガラスバルブ
４ビードガラス
５導入金属体
１３電極
１４電極本体
１５筒状部
１６底部
１７中間部

Claims

ガラスバルブの開口端部にビードガラスを介して封止される棒状の導入金属体の端部と、有底筒状の電極本体における底部の外面とが接続されている電極であって、前記電極本体は、前記ガラスバルブの内径よりもわずかに小さな外径であって有底の筒状部と、該筒状部の外径より小さい外径でかつ前記導入金属体の端部が嵌入する凹部を有した底部と、前記筒状部の外周面と前記底部の外周面との間をテーパ状の外周面で形成され、前記筒状部の有底部分から前記底部にかけて一体成形された中間部とからなり、前記底部の外周面に照射されたレーザー光によって、前記導入金属体の端部に溶接されていることを特徴とする電極。
前記底部に設けられた凹部にかえて、前記底部を貫通して前記中間部に凹部が設けられ、前記導入金属体の端部が、前記中間部に設けられた凹部まで嵌入されることを特徴とする請求項１記載の電極。
請求項１または２に記載の電極を備えたことを特徴とする冷陰極放電管。