JPH1021876A - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライトユニットの薄型，軽量化，高輝
度化，長寿命化などが可能な、小形，軽量で信頼性の高
い冷陰極蛍光ランプの提供。 【解決手段】 内壁面に蛍光体層１が設けられ、かつ放
電媒体を封有するガラス管２、および前記ガラス管３の
両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰極５，５′を具
備して成る冷陰極蛍光ランプであって、前記冷陰極５，
５′は対向面側が空洞5bに保持された円筒状金属部材5a
と、この円筒状金属部材5aの他端側に先端部が挿入され
た導電性金属棒5cとを備え、かつ導電性金属棒5cと円筒
状金属部材5aとが円筒状金属部材5a側壁の圧接・凹面化
5dにより係合的に固定・接続し、さらに要すれば、係合
部の近傍領域をスポット溶接5eして成ることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は細管型の冷陰極蛍光
ランプに係り、さらに詳しくは高輝度化を図るととも
に、長寿命化や軽量，小形化なども図った冷陰極蛍光ラ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶バックライト用光源とし
て、冷陰極蛍光ランプ（冷陰極低圧放電灯）が一般的に
使用されており、このような用途に対して、図６ (a)に
要部構成を断面的に、また、図６ (b)に冷陰極の構造を
拡大して縦断面的にそれぞれ示すような冷陰極蛍光ラン
プが提供されている。すなわち、内壁面に紫外線による
刺激で発光する蛍光体層１が設けられ、かつ放電媒体を
封有するガラス管２と、このガラス管２の両端部にそれ
ぞれ封装された一対の冷陰極３，３′とで構成されてい
る。ここで、図６ (a)， (b)に図示した構成の場合、冷
陰極３，３′は、たとえばNi製の円筒状金属部材3aと、
この円筒状金属部材3a内の対向面側に充填された水銀合
金およびゲッター剤の混合物3bと、前記円筒状金属部材
3aの他端側に先端部が挿入され、かつ外側でスポット溶
接3cにより固定接続された導電性金属棒3dとで構成され
ている。また、前記ガラス管２の端部に封止・導入した
導入線4a，4bの先端を、前記導電性金属棒3dに溶接し、
電気的および機械的に接続・保持して放電電極として機
能させる構成を採っている。（たとえば特開平6-302267
号公報など） この種の冷陰極蛍光ランプは、導入線4a，4bを介して各
冷陰極３，３′に通電することによって発生した初期プ
ラズマ中のイオンにより、各冷陰極３，３′から二次電
子が放出され、ガラス管２内で放電が開始する。そし
て、この放電開始に伴う放電エネルギーで励起された水
銀原子の共鳴遷移により紫外線が放射され、この紫外線
がガラス管２内壁面の蛍光体膜１によって、可視光に変
換されて放電灯として機能する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワードプロ
セッサー，パーソナルコンピュータ，液晶テレビなどに
おける液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプに関して
は、市場の動向として、バックライトユニットの薄型，
軽量，高輝度，長寿命化が重要視され、このような動向
に伴い、組み込む光源（ランプ）についても、より一層
の軽量化，小形化，長寿命化，高輝度化が望まれてい
る。

【０００４】しかしながら、上記図６ (a)， (b)に図示
した構成の冷陰極蛍光ランプの場合は、接続不良など起
こす恐れがある。すなわち、冷陰極３，３′は、円筒状
金属部材3aと導電性金属棒3dとの電気的，機械的な接続
は、円筒状金属部材3aに先端部を挿入した導電性金属棒
3dを円筒状金属部材3aの端部でスポット溶接3cで行われ
ている。

【０００５】換言すると、挿入された導電性金属棒3d外
周面と円筒状金属部材3a内壁面との間に空隙部が形成さ
れており、溶接不良を招来し易いだけでなく、固定接続
もスポット溶接3cであるため、電気的な接続が不安定
で、点灯・放電に所要の電流を流せないことも起こり易
いという問題がある。

【０００６】さらに、この種の冷陰極蛍光ランプにおい
ては、寿命抑制の要因の一つに封入水銀が、冷陰極蛍光
ランプ内の蛍光体層やガラス管表面に吸着したり、点灯
中に、イオンによってスパッタされた電極構成物質と化
合するなどし、たとえば図３および図４に曲線Ｂでそれ
ぞれ示すように、黒化の発生などに伴って、放電に寄与
する水銀が徐々に減少し、水銀がない状態の希ガス放電
状態に至る。つまり、冷陰極蛍光ランプの細管化に伴っ
て、必然的に電極の表面積も低減するため、過電流点灯
が行われた場合、前記スパッター現象が大きくなり、図
３および図４に曲線Ｂで示すように、水銀の消耗が速く
なって短寿命化する。

【０００７】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、バックライトユニットの薄型，軽量化，高輝度化，
長寿命化などが可能な、小形，軽量で信頼性の高い冷陰
極蛍光ランプの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内壁
面に蛍光体層が設けられ、かつ放電媒体を封有するガラ
ス管、および前記ガラス管の両端部にそれぞれ封装され
た一対の冷陰極を具備して成る冷陰極蛍光ランプであっ
て、前記冷陰極は対向面側が空洞に保持された円筒状金
属部材と、この円筒状金属部材の他端側に先端部が挿入
された導電性金属棒とを備え、かつ導電性金属棒と円筒
状金属部材とが円筒状金属部材側壁の圧接・凹面化によ
り係合的に固定・接続して成ることを特徴とする冷陰極
蛍光ランプである。

【０００９】請求項２の発明は、内壁面に蛍光体層が設
けられ、かつ放電媒体を封有するガラス管、および前記
ガラス管の両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰極を
具備して成る冷陰極蛍光ランプであって、前記冷陰極は
対向面側が空洞に保持された円筒状金属部材と、この円
筒状金属部材の他端側に先端部が挿入された導電性金属
棒とを備え、かつ導電性金属棒と円筒状金属部材とが円
筒状金属部材側壁の圧接・凹面化により係合するととも
に、その周辺部の溶接で固定・接続して成ることを特徴
とする冷陰極蛍光である。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の冷陰極蛍光ランプにおいて、円筒状金属部材
の対向する端面の内径が 0.2〜 1.0mmであることを特徴
とする。

【００１１】すなわち、本発明は、ガラス管の両端部に
封入された一対の冷陰極は、互いに対向する面が開口し
た円筒状金属部材（チューブもしくはスリーブ）を具備
した構成を採っている。また、前記円筒状金属部材の他
端側は、外部電源に電気的に接続するための導電線と接
続するため、円筒状金属部材の他端側に導電リードとな
る金属棒の一端側を挿入・接続した構成を成している。
そして、この電気的，機械的な接続を、円筒状金属部材
を圧潰する形で、円筒状金属部材側壁を凹設化（内側に
凸設化）することにより、前記挿入された金属棒の外周
面を圧接ないし挟着して、電気的および機械的に確実な
接続・固定を行ったことを骨子としている。

【００１２】本発明において、放電媒体は、たとえばア
ルゴン，キセノン，クリプトンなどの希ガス類、および
水銀アマルガム，水銀などでありこの封入量は、通常の
冷陰極蛍光ランプの場合と同様であり、また、一般的に
ガラス管は、その内径が 1.0〜 2.0mm程度，長さ50〜 5
00mm程度である。

【００１３】さらに、本発明において、冷陰極の要部を
形成する円筒状金属部材は、たとえばNi系製であり、そ
の内径は 0.2〜 1.0mm程度が好ましく、また、長さは一
般的に 2〜 4mm程度がよい。そして、この円筒状金属部
材は、所要のホーロ効果を容易に得るため、対向する端
面側が開口・空洞化されているが、この空洞側壁面にた
とえば酸化マグネシウム，酸化バリウムから選ばれた少
なくとも１種およびNi金属の混合粉末を含む焼成体など
のエミッタ層を形成しておくことにより、ホーロ効果の
助長を図ることもできる。

【００１４】この発明では、外部電源に電気的に接続す
るための金属棒（導電線）と、円筒状金属部材との嵌合
接続において、導電性金属棒と円筒状金属部材とが円筒
状金属部材側壁の圧接・凹面化により係合し、確実で安
定した固定・接続が保持される。つまり、信頼性の高い
冷陰極が形成されているために安定した放電がなされる
とともに、電極表面積も広く確保されているので長寿命
化も達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して実施
の形態例を説明する。

【００１６】図１は第１の実施形態に係る冷陰極蛍光ラ
ンプの要部構成を示す断面図であり、基本的には、前記
図６ (a)に図示した冷陰極蛍光ランプの構成と同様であ
る。すなわち、内壁面に紫外線による刺激で発光する蛍
光体層１が設けられ、かつ放電媒体を封有するガラス管
２と、このガラス管２の両端部にそれぞれ封装された一
対の冷陰極３，３′とで構成されている。そして、この
発明では、ガラス管（発光管）の両端部に封入された一
対の冷陰極の構造が、図１に拡大して示すような構成に
変更されている。

【００１７】図１において、２は内壁面に紫外線による
刺激で発光する蛍光体層１が設けられ、かつ放電媒体を
封有する外径 2.6mm，内径 2.0mmのガラス管、５，
（５′）は、前記ガラス管２の両端部に封入された一対
の冷陰極３，３′に対応する新たな構成とした冷陰極で
ある。ここで、冷陰極５，（５′）は、たとえば内径
0.2〜 1.0mm，長さ 2〜 4mm程度のNi製の円筒状金属部
材5aと、円筒状金属部材5aの一端側が開口・空洞5b化
し、円筒状金属部材5aの他端側に先端部（約 1.2mm）が
挿入されたコバール製の直径 0.6mmの導電性金属棒5cと
を備えている。そして、前記導電性金属棒5cと円筒状金
属部材5aとは、円筒状金属部材5a側壁の一部（約1mm
幅）を圧接・凹面5d化することによって、相互に縮径し
て係合的に、電気的，機械的に固定・接続した構成を採
っている。

【００１８】上記したように、円筒状金属部材5aの一端
側空洞部5bとし、また、他端側に先端部を挿入した導電
性金属棒5cとの電気的，機械的な固定・接続を圧接・挟
着的に行っている。つまり、冷陰極５，（５′）は、相
互に対向する電極面がホロー効果を最も出し易い構造を
採るとともに、円筒状金属部材5aと導電性金属棒5cとの
電気的，機械的な固定・接続も確実に成されており、信
頼性の高い放電ランプ特性が容易に得られる。

【００１９】たとえば、前記冷陰極５，（５′）の構成
において、円筒状金属部材5aの内径（ホロー間隔）をい
ろいろに変えて、この冷陰極５，（５′）を封装して成
る冷陰極蛍光ランプの相対管電圧と電極ホロー間隔の関
係を評価したところ、図２に示すごとくであった。な
お、ここで、冷陰極蛍光ランプは、ガラス管内径 2.0m
m，外径 2.6mm、管電流 5mA、電極管距離 200mm、封入
ガス圧60Torr、電極長さ 3mmである。

【００２０】図２から分かるように、電極ホロー間隔が
0.2〜 1.0mmのときが最適であり、この場合には、所要
の放電・点灯に要する管電圧が、他の場合に比べて 5〜
8％程度低下するので低電力となる。つまり、ホロー効
果によって、陰極降下電圧が低減する一方、発光輝度な
どが向上するだけでなく、図３に曲線Ａで示すように黒
化の発生も低減し、また、図４に曲線Ａで示すごとく、
スパッタリングによる水銀消耗も低減され、冷陰極蛍光
ランプの長寿命化が併せて図られる。

【００２１】なお、この黒化の発生や水銀消耗の試験・
評価は、ランプ外径 2.6mm、ランプ長 220mmの冷陰極蛍
光ランプを、周囲温度25℃、点灯電流 7mAで動作させた
場合であり、黒化は冷陰極先端面から放電路に伸びる黒
化部の長さを目安にしている。 図５は、第２の実施形
態であり、前記図１に図示した構成の場合と同様の部分
についての説明は省略する。この実施形態では、冷陰極
５，（５′）のが次のように構成されている。すなわ
ち、円筒状金属部材5aの他端側に先端部が挿入された導
電性金属棒5cは、円筒状金属部材5a側壁の一部を圧接・
凹面5d化して相互に縮径して係合的に固定・接続され、
さらに、その周辺部がたとえばスポット溶接7eされて、
より確実な電気的，機械的な固定・接続を行った構成を
採っている。 上記、第２の実施形態の冷陰極蛍光ラン
プも、冷陰極５，（５′）は、相互に対向する電極面が
ホロー効果を最も出し易い構造を採っているため、ホロ
ー効果によって、陰極降下電圧が低減する一方、発光輝
度などが向上するだけでなく、黒化の発生も低減し、ま
た、スパッタリングによる水銀消耗も低減され、前記固
定・接続の信頼性向上に伴って、冷陰極蛍光ランプの長
寿命化などさらに助長される。

【００２２】なお、上記、図１および図５に図示した冷
陰極５，５′の構成において、円筒状金属部材5aの対向
面側空洞5b内壁面に、エミッター性物質層を設けた場合
は、ホロー効果の助長によって、陰極降下電圧がさらに
低減する一方、発光輝度なども向上するだけでなく、黒
化発生の低減も図られる。

【００２３】本発明は上記実施例に限定されるものでな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採
ることができる。たとえば、ガラス管の内径，外径，長
さ、冷陰極（円筒状金属部材や導電性金属棒）の素材や
寸法など、用途などによって使い分けしてもよい。ま
た、先端部を挿入した導電性金属棒に対する円筒状金属
部材の一部側壁の圧接・凹面化は、全周に亘る必要はな
く１か所もしくは複数箇所に分割した形態を採ってもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】この発明に係る冷陰極蛍光ランプによれ
ば、冷陰極蛍光ランプの高輝度化や長寿命化など容易に
図り得るとともに、コンパクト化なども達成できる。す
なわち、冷陰極は、その電極面が比較的広く確保され、
かつホロー効果が得られ易い構造を採っているため、ス
パッタリングによる水銀の消耗や黒化などが抑制され、
ランプの高発光効率化および長寿命化などが図られた冷
陰極蛍光ランプとして機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の冷陰極蛍光ランプの要部構成を拡
大して示す断面図。

【図２】冷陰極蛍光ランプに封装した冷陰極の対向端面
のホロー間隔と相対管電圧との関係例を示す曲線図。

【図３】第１実施例の冷陰極蛍光ランプについて点灯時
間と黒化発生量との関係を従来の冷陰極蛍光ランプの場
合と比較して示す曲線図。

【図４】第１実施例の冷陰極蛍光ランプについて点灯時
間と水銀残存率との関係を従来の冷陰極蛍光ランプの場
合と比較して示す曲線図。

【図５】第２実施例の冷陰極蛍光ランプの要部構成を拡
大して示す断面図。

【図６】従来の冷陰極蛍光ランプの要部構成を示すもの
で、 (a)は全体の断面図、 (b)は一部を拡大して示す断
面図。

【符号の説明】

１……蛍光体層 ２……ガラス管 ３，３′，５，５′……冷陰極 3a，5a……円筒状金属部材 3b……水銀合金−ゲッター材料混合物 3d，5c……導電性金属棒 ４，４′……導入線 5b……空洞部 5d……圧接・凹面部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ放電
   媒体を封有するガラス管、および前記ガラス管の両端部
   にそれぞれ封装された一対の冷陰極を具備して成る冷陰
   極蛍光ランプであって、 前記冷陰極は対向面側が空洞に保持された円筒状金属部
   材と、この円筒状金属部材の他端側に先端部が挿入され
   た導電性金属棒とを備え、かつ導電性金属棒と円筒状金
   属部材とが円筒状金属部材側壁の圧接・凹面化により係
   合的に固定・接続して成ることを特徴とする冷陰極蛍光
   ランプ。
2. 【請求項２】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ放電
   媒体を封有するガラス管、および前記ガラス管の両端部
   にそれぞれ封装された一対の冷陰極を具備して成る冷陰
   極蛍光ランプであって、 前記冷陰極は対向面側が空洞に保持された円筒状金属部
   材と、この円筒状金属部材の他端側に先端部が挿入され
   た導電性金属棒とを備え、、かつ導電性金属棒と円筒状
   金属部材とが円筒状金属部材側壁の圧接・凹面化により
   係合するとともに、その周辺部の溶接で固定・接続して
   成ることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 円筒状金属部材の対向する端面の内径が
   0.2〜 1.0mmであることを特徴とする請求項１もしくは
   請求項２記載の冷陰極蛍光ランプ。