JPH0644945A - 放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電開始電圧の低減化、長寿命化、並びに低
温時での迅速な立上りを実現し得る電極を具備した放電
灯を提供する。 【構成】 平面発光型放電灯で使用される電極（16c）
を、φ10〜15μｍ程度の二重コイルで形成したセリウム
−タングステン合金からなるフィラメント状細線（18）
と、矩形金属平板を略中央部から断面Ｖ字状に二つ折り
して、その屈曲部近傍の外側面に板状の外部リード（2
0）を溶接により接続したニッケル−鉄合金からなる端
子板（19）とで構成し、上記フィラメント状細線（18）
の一端を端子板（19）の内面に、且つ、その他端を外部
リード（20）（21）にそれぞれ溶接することにより電気
的に接続し、上記フィラメント状細線（18）を、上記端
子板（19）の対向面間に収納配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電灯に関し、詳しく
は、ＯＡ機器等の液晶ディスプレイパネルのバックライ
ト、テレビ用のバックライト等に使用される放電灯に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器等の液晶ディスプレイパネルの
バックライトとして、ＥＬや放電灯を光源に使用するの
が一般的であるが、ＥＬは薄い面発光体で輝度分布が均
一である利点を有する反面、輝度が低い、寿命が短い、
良好な白色が出せない等の技術的問題が多くて、液晶デ
ィスプレイパネルのバックライトとしては不十分である
のが現状であり、そこで、ＥＬよりも高輝度の直管形や
Ｕ字形の放電灯を光源に使用したバックライトが多く実
用化され、近年ではバックライトの薄型化を実現するた
めに平面発光型放電灯が開発されつつある。

【０００３】この種の平面発光型放電灯を、液晶ディス
プレイパネルのバックライトに使用した例としては、刊
行物［ＳＩＤ ９１ ＤＩＧＥＳＴ］の751〜754頁に記載
されており、蛇行状の放電路を有する。その他、蛇行状
の放電路を有する放電灯としては、米国特許第５０４１
７６２号や特開平１−１７５１６０号公報に開示された
ものがある。

【０００４】これら平面発光型放電灯には、その放電路
の少なくとも両端部に一対の電極が封止され、この電極
には、例えば、ニッケル−鉄合金の金属板からなる冷陰
極が使用される。

【０００５】上記電極（1）は、図12に示すように、薄
い矩形状の端子板（2）及びその端子板（2）から延びる
板状端子リード（3）からなり、上記端子板（2）は、ニ
ッケル鉄板（4）の上面にチタニウム水銀からなる薄い
第１シート材（5）を、その下面にジルコニウムアルミ
ニウムからなる第２シート材（6）をそれぞれ圧着した
もので、端子リード（3）は、上記端子板（2）にスポッ
ト溶接により固定したものである。

【０００６】上記電極（1）を使用して平面発光型放電
灯を点灯させるに際しては、まず、電極（1）を高周波
加熱して、端子板（2）の第１シート材（5）から水銀蒸
気を発生させて放電路内を水銀蒸気で充満させる。その
時に発生した不要なガスを端子板（2）の第２シート材
（6）をゲッター材として吸着させる。このようにして
有害な水銀を直接、放電路内に封入する危険性を排除し
て水銀蒸気を封入している。そして、電極（1）間に高
電圧を印加して放電が開始されると、放電による陽光柱
が発生し、且つ、それによって水銀蒸気から紫外線が発
生し、更に、紫外線が放電路内の蛍光膜を刺激して発光
させ、その光を外部に放射させ、バックライトとして液
晶ディスプレイパネルを照明する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の平面発光型放電灯で使用される電極（1）はニッケ
ル−鉄合金であり、それぞれのニッケルと鉄の仕事関数
がニッケルで 4.9eV 、鉄で 4.6eV 程度で比較的大き
い。その結果、電子が放出しにくく、放電開始電圧が高
くなって点灯効率が悪く、電極での消費電力が大きいた
め、輝度向上を図るためには消費電力が増加してしまう
ので輝度向上にも限界があった。

【０００８】また、電流も大きくできず、無理に電流を
大きくすると電極素材がスパッタリングで飛散し、管壁
が黒化して寿命が低下する。

【０００９】更に、冷陰極型の電極（1）では、熱陰極
型のように予熱されることがないので、低温時での放電
開始が遅く、立上りが悪いという問題があった。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、放電開始電圧
の低減化、長寿命化、並びに低温時での迅速な立上りを
実現し得る電極を具備した放電灯を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、以下の点を特徴とす
る。

【００１２】(1) 少なくとも両端部に一対の電極を封
止した放電路を有し、上記電極を、仕事関数が小さい金
属からなるフィラメント状細線を構成したこと

【００１３】(2) 少なくとも両端部に一対の電極を封
止した放電路を有し、上記電極を、矩形金属平板を略中
央部から二つ折りし、その屈曲部外面に外部リードを接
続した端子板で構成したこと

【００１４】(3) 少なくとも両端部に一対の電極を封
止した放電路を有し、上記電極を、矩形金属平板を略中
央部から二つ折りし、その屈曲部外面に一方の外部リー
ドを接続した端子板と、仕事関数が小さい金属からな
り、上記端子板の対向面間に収納されて両端を上記端子
板内面及び他方の外部リードにそれぞれ接続して上記端
子板の開口側から電子を放出するフィラメント状細線と
で構成したこと

【００１５】(4) 上記(1)又は(3)におけるフィラメン
ト状細線を構成する金属が、セリウム−タングステン合
金であること

【００１６】(5) 上記(2)又は(3)における端子板の屈
曲部の形状が断面Ｖ字状であること (6) 上記(3)におけるフィラメント状細線の一部を端子
板の対向面間に収納配置すると共に、その他の部分を端
子板から外部に露出させたこと

【００１７】(7) 上記(3)におけるフィラメント状細線
を絶縁スペーサを介して端子板の対向面間に収納したこ
と

【００１８】(8) 上記(7)における絶縁スペーサが、シ
ート状又は綿状のＳｉＣウィスカであること

【００１９】(9) 上記(1)、(2)又は(3)における電極
が、冷陰極であること (10) 上記(1)、(2)又は(3)における放電路が蛇行状に配
置されていること (11) 上記(1)、(2)又は(3)における放電路が、二枚の板
状透明ガラス板を密着状態で重合し、その少なくとも一
方の透明ガラス板の衝合面に凹部を設け、その凹部を放
電路とした平面発光型であること

【００２０】

【作用】本発明に係る放電灯では、セリウム−タングス
テン合金等の仕事関数が小さい金属からなるフィラメン
ト状細線で構成した電極では、電子が放出し易く、放電
開始電圧を低くすることができて点灯効率の向上が図
れ、消費電力の低減化並びに輝度の向上が図れる。

【００２１】また、小さな電流で済むために電極素材の
スパッタリングによる飛散に起因する管壁の黒化が抑制
できて長寿命化が図れ、予熱可能となって、低温時での
放電開始が迅速にできて立上りの向上が図れる。

【００２２】また、端子板とフィラメント状細線からな
る電極では、ＳｉＣウィスカ等の絶縁スペーサを介在さ
せたことにより、上記フィラメント状細線の活性化等が
効率よく行える。

【００２３】

【実施例】本発明に係る放電灯の実施例を図１乃至図11
に示して説明する。

【００２４】本発明の前提となる放電灯を、本出願人が
先に提案しており〔特願平３−１０８５０２号、特願平
３−１８０７２８号〕、その放電灯に使用する電極を本
発明の特徴とする。

【００２５】まず、上記放電灯は、図１及び図２に示す
ように平面発光型のもので、二枚の板状透明ガラス板
（11）（12）を密着状態で重ね合わせ、その一方のガラ
ス板（11）の衝合面に絞り加工などにより凹部（13）を
設け、その凹部（13）の内面に蛍光膜（14）を被着させ
た放電路（15）を、例えばＷ字状の蛇行状に形成したも
ので、その放電路（15）の両端部に一対の電極（16）
〔図１では図３に示す後述の電極（16a）を示す〕を配
置すると共に、その中央に位置する変曲部にも電極（1
6）を配置し、その電極（16）の配置部分を含むガラス
板（11）（12）の周囲をフリットガラスで封止してい
る。また、放電路（15）内は、真空状態で上記電極（1
6）を加熱して活性化した後、アルゴン、ネオン等の不
活性ガスが封入される。尚、図中、（17）は上記放電路
（15）の内部空間を排気処理し、その後、チップオフさ
れる排気管である。

【００２６】この平面発光型放電灯では、放電路（15）
の両端部及び変曲部の電極（16）に電源でもって高周波
電圧を印加することにより点灯開始し、放電路（15）に
おいてグロー放電が発生して凹部（13）内面の蛍光膜
（14）が発光し、その光はガラス板（12）から外部に放
射されて、バックライトとしてガラス板（12）上の液晶
ディスプレイパネルを照明する。

【００２７】上記平面発光型放電灯で使用される電極
（16a）は、具体的に、図３に示すように冷陰極型のも
ので、セリウム−タングステン合金からなるフィラメン
ト状細線（18）で構成される。このフィラメント状細線
（18）としては、例えば、φ10〜15μｍ程度の二重コイ
ルで形成する。

【００２８】上記電極（16a）を使用した場合、その電
極（16a）を構成するセリウム−タングステン合金の仕
事関数が、後述する活性化により 2.7eV 程度と小さく
なるので、電子が放出し易く、放電開始電圧が低くくで
きて、点灯効率を輝度の面で20％程度高めることができ
る。また、無理に電流を大きくする必要性もないので、
電極素材がスパッタリングで飛散して管壁が黒化して寿
命が短くなる虞もない。更に、上記電極（16a）をフィ
ラメント状細線（18）で構成したことにより、放電開始
に先立って予熱することができるので、例えば−10℃程
度の低温時での放電開始が、その放電開始電圧を30％程
度低減できることにより、迅速に行なえて立上りが早
い。

【００２９】上記電極（16a）は、本発明の一実施例で
あり、他の実施例として、図４乃至図11に示す構造のも
のがある。

【００３０】まず、図４に示す実施例の電極（16b）
は、ニッケル−鉄合金からなる端子板（19）で構成され
たもので、具体的に、その端子板（19）は、矩形金属平
板を略中央部から断面Ｖ字状に二つ折りして、その屈曲
部近傍の外側面に板状の外部リード（20）の端部を溶接
することにより、端子板（19）に外部リード（20）を接
続する。このように、矩形金属平板を二つ折りして端子
板（19）を形成することで、端子板（19）の表面積が大
きくなって放電中の異常な温度上昇を抑制できる。尚、
端子板（19）の屈曲部の形状は断面Ｖ字状に限らず、曲
状でも良い。

【００３１】また、図５及び図６に示す実施例の電極
（16c）は、セリウム−タングステン合金からなる前述
のフィラメント状細線（18）と、ニッケル−鉄合金から
なる上記端子板（19）とを組み合わせた構造のもので、
具体的に、上記フィラメント状細線（18）の一端を端子
板（19）の内面に、且つ、その他端を外部リード（20）
（21）にそれぞれ溶接することにより電気的に接続し、
上記フィラメント状細線（18）を、上記端子板（19）の
対向面間に収納配置する。これにより、端子板（19）の
二つ折りの対向面内で保温性が確保できてフィラメント
状細線（18）の温度が上昇しやすくなり、電子を低電圧
で多量に放出し易くなると共に始動時間が短縮される。

【００３２】上述した各種電極（16a）〜（16c）を具備
した平面発光型放電灯では、放電開始後、外部リード
（20）（21）を短絡して電極（16a）〜（16c）間で放電
させると、その極性が負電位の場合、主に仕事関数が小
さいフィラメント状細線（18）から電子を多量に放出し
て低電圧で大電流が流れる。このため、電極（16a）〜
（16c）の消費電力が低減し、点灯効率が向上する。一
方、電極（16a）〜（16c）の電圧極性が正電位に反転す
ると、主に表面積が大きい端子板（19）に多量の電子が
吸収されて端子板（19）の異常な温度上昇が抑制され、
蒸発損傷が防止され、寿命が伸びる。このため、従来と
同じ定格消費電力で放電させる場合は電極（16a）〜（1
6c）の消費電力が減少した分だけ輝度が向上する。ま
た、輝度一定とする場合、消費電力が減少する。

【００３３】そこで、本発明に係る電極（16a）〜（16
c）及び従来の電極（1）を具備した平面発光型放電灯に
ついて、消費電力に対する各輝度をそれぞれ測定する
と、図７に示すように測定結果（A）（B）（C）（D）を
得た。ここで、測定結果（A）は図５及び図６の電極（1
6c）、測定結果（B）は図３の電極（16a）、測定結果
（C）は図４の電極（16b）、測定結果（D）は従来の電
極（1）にそれぞれ対応する。同図に示すように同じ消
費電力に対して電極（1）（16b）（16a）（16c）の順に
逐次、各輝度が向上することは明らかである。

【００３４】更に、上記平面発光型放電灯の製造では、
フィラメント状細線（18）を真空状態で活性化してセリ
ウム−タングステン合金の仕事関数を低減する工程があ
り、図５及び図６に示す電極（16c）の場合、上記フィ
ラメント状細線（18）が端子板（19）の内面に接触して
いると、フィラメント状細線（18）が端子板（19）と短
絡状態になって十分な活性化が困難になる。

【００３５】そのため、上記端子板（19）の対向面間隔
が狭くてフィラメント状細線（18）が接触し易い状態に
ある場合には、図５及び図６に示すようにフィラメント
状細線（18）の一部を端子板（19）の対向面間に収納配
置すると共に、その他の部分を端子板（19）から外部に
露出させる。これによって、フィラメント状細線（18）
の外部露出部分でもって抵抗加熱が容易となり良好な活
性化を実現できる。

【００３６】このような手段と共に、上記フィラメント
状細線（18）の端子板（19）への非接触状態をより一層
確保するため、端子板（19）とフィラメント状細線（1
8）の間に後述の絶縁スペーサを介在させた電極（16d）
とすることにより、上記端子板（19）にフィラメント状
細線（18）を非接触状態で収納する。

【００３７】上記絶縁スペーサとしては、雲母などから
なる薄板状部材を局所的に使用したり、或いは、図８及
び図９に示すシート状ＳｉＣウィスカ（22）、又は、図
10及び図11に示す綿状のＳｉＣウィスカ（23）を使用す
ればよい。特に、上記ＳｉＣウィスカ（22）（23）は、
以下の理由から好適である。

【００３８】上記ＳｉＣウィスカ（22）（23）は微細な
繊維質のものであり、良好な絶縁性を有すると共に、熱
伝導性がよく、且つ、高い誘電率を具備する。即ち、熱
伝導性がよいことにより、フィラメント状細線（18）を
活性化するに際して、外部リード（20）からの給電によ
って加熱された端子板（19）からの熱が、上記ＳｉＣウ
ィスカ（22）（23）を介してフィラメント状細線（18）
に効率よく伝達され、電子を放出し易くすることが可能
となる。また、１ＭＨzで４０程度と高い誘電率を有す
るため、ＳｉＣウィスカ（22）（23）自体が発熱して熱
源となり、上記フィラメント状細線（18）から電子が放
出され易くなって、活性化が効率よく行える。

【００３９】尚、上述したようなフィラメント状細線
（18）の活性化を容易に実現するための手段は、フィラ
メント状細線（18）を予熱する場合についても同様に適
用可能である。

【００４０】尚、上記実施例では、蛇行状の放電路に冷
陰極型の電極を配置した平面発光型放電灯について説明
したが、本発明はこれに限定されることなく、蛇行状以
外の放電路でもよく、また、熱陰極型の電極であっても
よく、更に、平面発光型以外の放電灯についても適用可
能であるのは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係る放電灯によれば、セリウム
−タングステン合金等の仕事関数が小さい金属からなる
フィラメント状細線で構成した電極では、電子が放出し
易く、放電開始電圧を低くすることができて点灯効率の
向上が図れ、消費電力の低減化並びに輝度の向上が図れ
る。

【００４２】また、同じ消費電力において小さな電流で
済むために電極素材のスパッタリングによる飛散に起因
する管壁の黒化が抑制できて長寿命化が図れ、予熱可能
となって、低温時での放電開始が迅速にできて立上りの
向上が図れる。

【００４３】また、端子板とフィラメント状細線からな
る電極では、ＳｉＣウィスカ等の絶縁スペーサを介在さ
せたことにより、上記フィラメント状細線の活性化等が
効率よく行える。

【００４４】本発明では、以上の効果によって、実用的
価値大なる高品質の放電灯を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面発光型放電灯を示す一部省略
部分を含む平面図

【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図

【図３】フィラメント状細線で構成した本発明に係る電
極の一実施例を示す正面図

【図４】端子板で構成した本発明に係る電極を上方から
見た斜視図

【図５】図３のフィラメント状細線と図４の端子板とを
組み合わせた本発明に係る電極を上方から見た斜視図

【図６】図５の電極を前方から見た斜視図

【図７】本発明の電極と従来の電極を使用した平面発光
型放電灯について、消費電力に対する各輝度の比較を表
す特性図

【図８】絶縁スペーサとしてシート状のＳｉＣウィスカ
を使用した場合の図５の電極を上方から見た斜視図

【図９】図８の電極を前方から見た斜視図

【図10】絶縁スペーサとして綿状のＳｉＣウィスカを使
用した場合の図５の電極を上方から見た斜視図

【図11】図10の電極を前方から見た斜視図

【図12】放電灯に使用される従来の電極の一例を示す斜
視図

【符号の説明】

11、12 ガラス板 13 凹部 14 蛍光膜 15 放電路 16 電極 16a〜16d 電極 18 フィラメント状細線 19 端子板 20、21 外部リード 22、23 ＳｉＣウィスカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 夏原 善信 滋賀県大津市晴嵐２丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも両端部に一対の電極を封止し
   た放電路を有し、上記電極を、仕事関数が小さい金属か
   らなるフィラメント状細線により構成したことを特徴と
   する放電灯。
2. 【請求項２】 少なくとも両端部に一対の電極を封止し
   た放電路を有し、上記電極を、矩形金属平板を略中央部
   から二つ折りし、その屈曲部外面に外部リードを接続し
   た端子板で構成したことを特徴とする放電灯。
3. 【請求項３】 少なくとも両端部に一対の電極を封止し
   た放電路を有し、上記電極を、矩形金属平板を略中央部
   から二つ折りし、その屈曲部外面に一方の外部リードを
   接続した端子板と、仕事関数が小さい金属からなり、上
   記端子板の対向面間に収納されて両端を上記端子板内面
   及び他方の外部リードにそれぞれ接続して上記端子板の
   開口側から電子を放出するフィラメント状細線とで構成
   したことを特徴とする放電灯。
4. 【請求項４】 請求項３記載のフィラメント状細線を構
   成する金属が、セリウム−タングステン合金であり、前
   記端子板の屈曲部の形状を断面Ｖ字状にし、前記フィラ
   メント状細線の一部を端子板の対向面間に収納配置する
   と共に、その他の部分を端子板から外部に露出させたこ
   とを特徴とする放電灯。