JPH0224952A - 発光装置用冷陰極管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電極部に電子放射能の良好な酸化物を有する
任意形状の冷陰極放電管及び冷陰掻蛍光放電管（以下単
に冷陰極管と称する）を高周波電流供給用のコンデンサ
とトリガー用のコートを使用するか、または前記放電管
の管電流を自動制御するための点灯電子回路を使用する
ことによって透過式液晶表示機器のバックライト乃至平
板状光源とした発光装置に関するものであり、殊に冷陰
せしめることによって放電特性を負特性となしこれによ
り長寿命と超高輝度の両特色を異存するようにした発光
装置用冷陰極管に係るものである。

（従来の技術） 前記種類の発光装置に使用されている冷陰極管例えば冷
陰極放電管は、第１図に示すように、透明ガラス管１の
両端内部にニッケルまたはタングステン等から成る電極
２と３を設け、当該両電掻から引出線４と５を導出し、
前記ガラス管内部にはアルゴンガスまたはキセノンガス
等の封入ガス６が充填してあり、この場合、冷陰橿蛍光
放電管の時は前記ガラス管の内壁面に蛍光膜を形成し。

管内に数ａｎ、゛ｇの水銀を封入してある。しかして。

一方の電極２は引出線４を介してバラスト用抵抗または
コンデンサ７及び例えば直流または交流電圧等のｔ源８
を有する配線９に接続され、他方の電極３は引出線５を
介して前記配線に接続されており、冷陰橿を形成してい
るガラス管ｌの外壁長手方向には導電性塗料を塗布して
トリガー用コート１０が形成してあり、電ａ８に直流ま
たは交流電圧をバラスト用抵抗またはコンデンサ７を介
して印加するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したような冷陰極管は放電特性が正特性を示すもの
であって、長寿命にして消費電力も少なく１点減点灯も
容易で発熱量が少ない等の特徴を有するが、熱陰極管（
蛍光灯）に比べて著しく暗い欠点があるために現在まで
殆んど使用されていない、また、熱陰極管は熱電子によ
る放電特性が負特性であって明るいが、寿命が短かくて
消費電力及び発熱量も大きく１点減点灯ができない等の
欠点がある。

そこで、従来の冷陰極管が暗いことから明るくするため
に放電電流を増大すると１次第に電極が赤熱し、熱暴走
を起して遂には管自体が破損し使用できない状態となる
。即ち、冷陰極管では熱陰極管と同等の明るさを得るこ
とはできない、また、熱陰極管は蛍光灯に見られるよう
にフィラメントに電流を流して予熱し、熱電子を放射し
てアーク放電を利用するので、フィラメントの熱電子放
射材例えばバリウム、セシウム等の消耗が著しく２発熱
量及び消費電力も大きくて長寿命を維持することはでき
ない。

本発明の目的は、カップ１掻のグロー放電で長寿命を維
持すると共に、フィラメントコイルのアーク放電にて超
高輝度が得られる長寿命と超高輝度の両特色を異存した
発光装置用冷陰極管を提供することにある。

（問題を解決するための手段） このため２本発明は、ガラス管内部の両端に電子放射能
の良好な酸化物が塗布してあるフィラメントコイルをカ
ップ内に収納して一体化したカップ状電掻を対向配置し
、前記管内部にアルゴンガスまたはキセノンガス等を封
入すると共に前記管外壁の長手方向に高周波電流供給用
トリガーコートを付着形成し、前記両カップ状電掻に高
周波電流を供給することにより放電特性が２次電子によ
る正特性から熱電子による負特性に移行せしめられるよ
うに構成したものである。

また１本発明は、ガラス管内部の両端に電子放射能の良
好な酸化物にて含浸処理した筒体を棒状引出線に取付け
た筒状電極を対向配置し、前記管内部にアルゴンガスま
たはキセノンガス等を封入すると共に前記管外壁の長手
方向に高周波電流供給用トリガーコートを付着形成し、
前記両筒状電極に高周波電流を供給することにより放電
特性が２次電子による正特性から熱電子による負特性に
移行せしめられるように構成したものである。

更に９本発明は、額橡状のガラススペーサにて区画され
ている透明または透光性の上部ガラス板と下部ガラス板
との内部空間の両端に電子放射能の良好な酸化物が塗布
してあるフィラメントコイルをボックス内に収納して一
体化した箱状電極を対向配置し、前記内部空間にアルゴ
ンガスまたはキセノンガス等を封入すると共に前記下部
ガラス板の下面に高周波電流供給用導電板乃至導電膜を
付着形成し、前記両箱状電極に高周波電流を供給するこ
とにより放電特性が２次電子による正特性から熱電子に
よる負特性に移行せしめられるように構成したものであ
る。

（実施例） 本発明の冷陰極管は、従来の冷陰極管の二次電子放射に
よるグロー放電の正特性領域をそのまま使用し、カップ
状電極内に収納された熱電子放射能の良好な酸化物を塗
布したフィラメントコイルがグロー放電の中で電子と陽
イオンによる衝撃にて自己発熱し、熱電子を放射してア
ーク放電に移行することを利用したものである。即ち、
ガラス管内の両端部に設面したカップ状電極間に高周波
電圧を印加すると電子流が発生し、この電子流が前記両
カップ伏型橿とフィラメントコイルの両方に衝突して、
放電初期においては低温（常温）であるから主として陽
イオンと電子のボンバードによる二次電子を放出し、グ
ロー放電を開始する。

次いで１時間の経過と共にフィラメントコイルが自己発
熱しく蛍光灯は電源からフィラメントコイルに電流を流
して熱電子を放出させている）、この自己発熱によって
熱電子を発生してグロー放電からアーク放電に移行する
。従って１本発明によれば、カップ状電極は放電初期か
らグロー放電を継続して維持し、フィラメントコイルは
放電初期のグロー放電からアーク放電に移行して放電を
維持するために、安定状態では放電電流の主役はアーク
放電であるから放電特性は負性を示し、このようにする
ことによって長寿命の超高輝度の冷陰極管を得ることが
できたものである。

これを図面について説明すると、第２図において、１１
はガラス管、１２．１３は前記ガラス管内の両端部に配
置された同一構造のカップ状電極。

１４は前記ガラス管内にアルゴンガスまたはキセノンガ
ス等を充填した封入ガスをそれぞれ示すものであって、
力ンブ状電極１２（１３）はニッケル、アルミニウムま
たは銅等から作られたカップ１５（１６）とこのカップ
内に収納されている二重フィラメントコイル１７（１Ｂ
）と一体的に形成されており、前記両二重フィラメント
コイルは電子放射能酸化物９例えばバリウム、セシウム
。

ストロンチウム等の酸化物である活性物質を塗布したタ
ングステンフィラメントを小さい径の細かいピッチで捲
いた第１コイル（図示せず）の内部に前記酸化物を完全
に充填し、振動乃至衝撃で剥離しないようにするために
、前記第１コイルの外側を比較的大きい径の粗いピッチ
の第２コイルを捲いて形成して前記両カップの開口部１
９（２０）からカップ内部に挿入するものであり、ガラ
ス管１１の両端から挿通された引出線例えばジュメツト
線２１．２２　（２３，２４）の先端は前記両カップの
底面２５　（２６）を貫通して前記両二重フィラメント
コイルの自由端にそれぞれ溶着されている。

また、ガラス管１１の外壁長手方向には高周波電流を供
給するためのトリガーコート２７がカップ伏型ｉ１２．
１３間の距離に相当して付着形成してあって、該コート
の端末部には引出線２８がリング状に捲いてあり　（ト
リガーコート２７はガラス管１１の長さが短い場合には
必要がないこともある）、更に、ガラス管１１の内壁に
蛍光膜２９を付着形成すれば、冷陰極蛍光放電管として
使用することができる。

次に、第３図及び第４図は前述したカップ伏型１１２（
１３）の他の実施例を示すもので、一方のカップ状電極
１２についてのみ説明すると、第２図の二重フィラメン
トコイル１７が横方向に平行であるのに対して５第３図
では、カップ１５内の二重フィラメントコイル３０．．
３０□が縦方向に平行であって、大型の冷陰極管に使用
するものであり、また、第４図ではカップ１５内の二重
フィラメントコイル３１は脱落しないように中心方向へ
圧縮するようにしたもので、何れのカップ状電極におい
てもカップ１５の開口部１９　（２０）は円筒形である
が、これを直径方向に圧縮することにより楕円形にして
も比較性能は同一である。

次に１本発明による冷陰極管Ａはグロー放電からアーク
放電に移行するために、急速化及び安定化が要求される
ことから第５図に示すような点灯電子回路Ｂが必要とな
る。即ち、冷陰極管Ａのカップ状電極１２は引出線２１
．２２よりバラスト用コンデンサ３２に、高周波電流供
給用トリガーコート２７は高周波電流供給用コンデンサ
３３にまたカップ状電極１３は引出線２３．２４より高
周波型［３４にそれぞれ接続されており、咳高周波電源
は高周波発振回路３５と発振トランス３６から成り、該
発振トランスはベース捲線り１．コレクタ捲線Ｌ２及び
高電圧の出力捲線り、から形成され、出力捲線り、の高
圧端子側はバラスト用コンデンサ３２と高周波電流を供
給するトリガーコート２７のコンデンサ３３に接続し、
出力捲線り、の低圧端子側は管電流を電圧に変換して定
電流回路３７に供給する検出回路３８に接続してあり、
定電流回路３７と検出回路３８とによって自動制御回路
３９が構成されるものである。

なお　４０４１は直流電源の■、ｅを示し電流は前記直
流電源から定電流回路３７を経て高周波電源３４に供給
されるものである。

（実験例） 本発明による冷陰極管Ａは肉厚５ｍ、直径６ｍｍ長さ２
００ｍｍのガラス管１１の両端部に、第４図に示すよう
なカップ状電極１２（１３）（直径１．５閣、長さ３ｍ
ｍのニッケル製カップ１５内にバリウムを塗布した二重
フィラメントコイル３１を収納し且つ開口部１９を直径
方向に圧縮して脱落しないようにしてある）を配置し、
前記ガラス管の内壁に三波長の蛍光膜２９を付着形成す
ると共に管内にはアルゴンガス１００Ｔｏｒｒと水銀５
■を封入した０点灯電子回路Ｂは正弦波発振電圧２００
０　Ｖ　。

発振周波数ＫＨｚでバラスト用コンデンサ３２に４７Ｐ
Ｆ、）リガーコート用コンデンサ３３に３３ＰＦを使用
し、検出回路３８は放電電流を数Ｖから数１０Ｖに変換
し、直流電圧に整流して定電流回路３７に供給した。

その結果、冷陰極管Ａの放電電流は２０＋＋Ａ（実効値
）、電圧は２４０Ｖ（実効値）、管面輝度は２５０００
　ｈｔが得られた。

これに対して、従来の冷陰極管は放電電流が最大５ｍＡ
で７ｍＡ以上流すと熱暴走を起すので、　２０００〜３
０００ｎｔ以上明るくすることはできないが１本発明に
よる冷−陰極管は、従来の冷陰極管に比べて１０倍の輝
度が得られ、しかもグロー放電からアーク放電に移行す
る時間も約３秒であった。

次に、第６図は別の発明を示すもので、第２図と同一部
分には同一符号を付して説明すると、ガラス管１１内の
両端部には筒状電極４２．４３が第２図と同様に配置し
てあり、管内部にはアルゴンガスまたはキセノンガス等
の封入ガス１４が充填してあって、前記両筒状電極は全
表面をセシウム等で含浸処理したジルコニウムから作ら
れた筒体４４．４５とこれを管外部から挿入されたタン
グステンから作られた棒状引出線４６．４７の先端部に
かしめて取付けてあり、電子放射能の良好な電極である
。

また、蛍光発光の場合は、ガラス管１１の内壁に蛍光膜
（図示せず）を付着形成し、アルゴンガス数ＩＱＴｏｒ
ｒと水銀数■を封入してあり、これらの冷陰極管Ｃを第
５図に示すような点灯電子回路Ｂで点灯するとグロー放
電にて点灯を開始してその熱によって筒伏型ｉ４２．４
３が自己発熱してアーク放電に移行し、第２図に示す冷
陰極管Ａと同様に長寿命にして超高輝度の特性が得られ
る。

（実験例） 冷陰極管Ｃの肉厚０．５−１直径４．１ｍｍ、長さ１５
０閤、封入ガス１４はアルゴンガス１００Ｔｏｒｒ水銀
１０■で、第２図に示す冷陰極管Ａと同様の方法でテス
トしたところ同様の結果が得られ、しかも−５０゛Ｃの
低温でも瞬時に点灯すること確認された。

次に、第７図は、別の発明による冷陰極板Ｄ（冷陰極放
電板または冷陰極蛍光放電板）に点灯電子回路Ｂを接続
した場合を示すもので、透明または透光性の上部ガラス
板４８と下部ガラス板４９との間には額橡状のガラスス
ペーサ５０が介設してあり、これらの上下部ガラス板と
ガラススペーサの接触面は１例えばガラス半田で接着し
、蛍光発光では前記上部ガラス板の下面と前記下部ガラ
ス板の上面にそれぞれ蛍光膜（図示せず）を形成すると
共に数■の水銀が封入してある。また、上部ガラス板３
９と下部ガラス板４０との間にはアルゴンガスまたはキ
セノンガス等の封入ガス１４を充填し、その内部空間の
両端には対向的に箱状電極５１．５２が設けてあって、
これらの箱状電極は同一の構造で勝手違いになっている
だけであるから、Ｎ状電極５Ｉについてのみ説明する。

第８図に示すように１箱状電極５１（５２）は細長い形
状のボックス５３内に、第２図に示す冷陰極管Ａと同様
に電子放射能の良好な活性物質を塗布したフィラメント
コイル５４を長手方向に収納し２引出線５５．５６に前
記ボックス底面５７と共に溶着してある。フィラメント
コイル５４は。

第４図に示すように引出線５５．５６に溶着しないで５
前記ボツクスの対向する側壁面５８．５９内に圧縮して
収納しても良い。

更に、冷陰極板りの一側面には排気管６０を取付け、下
部ガラス板４９の下面にはアルミニウム等の高周波電流
供給用導電板乃至導電膜６１が付着形成してあり９箱状
電極５１は引出線５５゜５６及び配線６２を介してバラ
スト用コンデンサ３２に、他の箱状電極５２は引出線６
３．６４及び配線６５を介して直流電ｆＡ４１のｅ側に
接続され、導電板乃至導電膜６１はトリガーコート用コ
ンデンサ３３に接続されて高周波電流を供給する。

このように構成された冷陰極板りは第２図及び第６図に
示す冷陰極管Ａ、Ｃと全く同様にグロー放電からアーク
放電に移行するので、第７図に示すように、急速化及び
安定化をするためには第５図におけると同様の点灯電子
回路Ｂと接続する必要がある。

なお、叙上の冷陰極板りの箱状電極５１．５２はフィラ
メントコイル５４を使用しているが、これに代えて棒状
または短冊状のフィラメントを使用しても同様の効果が
得られることは勿論である。

（作　用） 第５図に示されている冷陰極管Ａと点灯電子回路Ｂによ
る放電状態の実施測定の結果を第９図に示してある。

第５図において、カップ状電極１２と１３に印加する高
周波電圧が次第に上昇すると、ａ点（約４００　Ｖ）で
グロー放電を開始し、ｂ点（約８ＯＯ■）までグロー放
電は継続する。ａ点からｂ点の間は冷陰極管Ａの管電圧
と放電電流は比例して正特性を示し、これは従来の冷陰
極管の点灯領域であり、ａ点の放電電流は２１１Ａ、　
　ｂの放電電流は５ｍＡであり、ａ点からｂ点まではカ
ップ状電極１２と１３及び二重フィラメントコイル１７
．１８（第２図）が共に２次電子放射による放電を示し
ている。

更に、高周波電圧を上昇して、放電電流を増加すると、
冷陰極管Ａの管電圧はｂ点（約８００　Ｖ）から降下し
始めて負特性を示し、輝度はｂ点から急激に上昇するこ
とによってグロー放電からアーク放電に移行したことが
判明され１次いで、アーク放電は０点、ｄ点を経て超高
輝度の安定した放電を継続して維持することができる。

なお、ｄ点における冷陰極管Ａの管電圧は約４００Ｖで
放電電流が２０ｍＡの時の輝度は前述した実験例におけ
るように２５００ＯＮｔであった。

かくして９本発明の冷陰極管Ａのカップ状電極１２．１
３はカップ１５．１６内に二重フィラメントコイル１７
．１８を収′納しているので、従来の蛍光灯のようにフ
ィラメントコイルに塗布されたバリウム等の酸化物が消
耗すると、この消耗酸化物は蛍光灯の管壁に付着して黒
化するために寿命が短かくなるが２本発明の冷陰極管に
おけるカップ状電極では消耗した酸化物はカップの内壁
面のみに付着するので、管壁の黒化現象を著しく減少し
、蛍光灯の寿命が約４０００時間に対して本冷陰極管の
寿命は２００００時間以上と長い利点がある。

（発明の効果） 以上述べたところから１本発明によれば、以下に記載さ
れるような効果を奏する。

（］）　　カップ状１掻がカップの中にフィラメントコ
イルを収納して一体とした構成であるので、冷陰極管で
ありながらアーク放電の超高輝度が得られるために従来
の冷陰極管の約１０倍明るい。

（２）　　グロー放電とアーク放電の両性能を具有する
ので、蛍光灯では４０００時間の使用に対して１本冷陰
極管は２００００時間以上の使用が可能となって寿命が
長い。

（３）　　蛍光灯のフィラメントは別の電源で予熱する
ために消費電力が大きいのに対して１本冷陰極管は自己
発熱であるために消費電力が少なく発熱量が少ない。例
えば、蛍光灯の電極部の管壁塩は常温にて＋４０°Ｃで
あるが１本冷陰極では＋１５°Ｃと少ない。

（４）　　フィラメントコイルから消耗する電子放射能
を有する活性物質はカップ状電極のカップ内に付着する
ので、蛍光灯のように管壁面に直接付着して黒化現象を
生して寿命を短縮するようなことはない。即ち、黒化現
象を激減することができるから寿命は長い。

（５）　　点滅点灯が容易で１億回以上可能であるから
デイスプレィ等に適しており、しかも振動また衝撃（１
００Ｇ以上）に強い。

（６）　　冷陰極板は前述冷陰極と全く同様の効果を有
するものであるが、その他に電極に電子放射能の良好な
酸化物がある場合も無い場合も均一な面発光が困難であ
るのに対して１本冷陰極板は下面にアルミニウム等の高
周波電流供給用導電板乃至導′Ｔ１１膜が付着形成して
あるために均一な面発光が得られる。

なお１本発明に係る冷陰極管乃至冷陰極板の用途は次の
通りである。

（１）　　液晶表示機器のバックライト（平板状光源と
して）例えば液晶テレビ、壁掛テレビ、携帯用パソコン
等または事務用機器、メータ表示用光源 （２）　　複写機のイレーサー用ランプ（消去灯）（３
）　　各種表示用ランプ

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷陰極管の正面図、第２図は本発明に係
る冷陰極管の両端部を破断して示す正面図、第３図及び
第４図は本冷陰極管の電極のそれぞれ異なる実施例を示
す斜視図、第５図は本冷陰極管と点灯電子回路を接続し
た場合の回路図、第６図は別の発明に係る冷陰極の両端
部を破断して示す正面図、第７図は別の発明に係る冷陰
極板と点灯電子回路を接続した場合の回路図、第８図は
本冷陰極の電極の一部を破断して示す斜視図、第９図は
本発明に係る冷陰極と冷陰極板と点灯電子回路による放
電状態の実施例の測定結果を示すダイアダラムである。 なお１図示された主要部と符号との対応関係は下記の通
りである。 １１・・・ガラス管、１２．１３・・・カップ状電極１
４・・・封入ガス、１５．１６・・・カップ、１７゜１
８・・・フィラメントコイル、２７・・・高周波電流供
給用トリガーコート、３０．．３０□、３１・・・フィ
ラメントコイル、４２．４３・・・筒状型ｆｆｉ、４４
゜４５・・・筒体、４６．４７・・・棒状引出線、４８
４９・・・上部及び下部ガラス板、５０・・・ガラスス
ペーサ、５１．５２・・・箱状電極、５３・・・ボック
ス第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス管内部の両端に電子放射能の良好な酸化物
   が塗布してあるフィラメントコイルをカップ内に収納し
   て一体化したカップ状電極を対向配置し、前記管内部に
   アルゴンガスまたはキセノンガス等を封入すると共に前
   記管外壁の長手方向に高周波電流供給用トリガーコート
   を付着形成し、前記両カップ状電極に高周波電流を供給
   することにより放電特性が２次電子による正特性から熱
   電子による負特性に移行せしめられるように構成したこ
   とを特徴とする発光装置用冷陰極管。
2. （２）ガラス管内部の両端に電子放射能の良好な酸化物
   にて含浸処理した筒体を棒状引出線に取付けた筒状電極
   を対向配置し、前記管内部にアルゴンガスまたはキセノ
   ンガス等を封入すると共に前記管外壁の長手方向に高周
   波電流供給用トリガーコートを付着形成し、前記両筒状
   電極に高周波電流を供給することにより放電特性が２次
   電子による正特性から熱電子による負特性に移行せしめ
   られるように構成したことを特徴とする発光装置用冷陰
   極管。
3. （３）額橡状のガラススペーサにて区画されている透明
   または透光性の上部ガラス板と下部ガラス板との内部空
   間の両端に電子放射能の良好な酸化物が塗布してあるフ
   ィラメントコイルをボックス内に収納して一体化した箱
   状電極を対向配置し、前記内部空間にアルゴンガスまた
   はキセノンガス等を封入すると共に前記下部ガラス板の
   下面に高周波電流供給用導電板乃至導電膜を付着形成し
   、前記両箱状電極に高周波電流を供給することにより放
   電特性が２次電子による正特性から熱電子による負特性
   に移行せしめられるように構成したことを特徴とする発
   光装置用冷陰極板。