JPH11273617A - 冷陰極低圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より効果的に陰極降下電圧の低減ができ、ま
た、バックライトユニットの薄型、軽量、長寿命化など
が可能な、細管形の冷陰極低圧放電灯の提供。 【解決手段】 内壁面に蛍光体層２が設けられ、かつ希
ガスおよび水銀を封入するガラス管１、および前記ガラ
ス管１の両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰極
３′，４′を具備して成る冷陰極低圧放電灯において、
前記冷陰極３′，４′は、互いに対向する面が開口し、
かつ側壁内外面を凹凸面化3c′，4c′させたニッケル製
の有底円筒状カップ本体3a′，4a′と、この有底円筒状
カップ本体3a′，4a′の側壁内外面に担持させたエミッ
ター層3b′，4b′とを具備した構成を成していることを
特徴とする冷陰極低圧放電灯である。ここで、有底円筒
状カップ本体3a′，4a′側壁内外面の凹凸面化3c′，4
c′は、たとえばニッケル系粒粉末の塗布焼き付けで成
されている。

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低圧
放電灯に係り、特に高性能で、小形化や長寿命化などを
図った冷陰極低圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶ディスプレイ、ワードプロ
セッサー、パーソナルコンピューターを始めとした液晶
表示機器は、その普及に伴って高性能化、多機能化、小
形化、長寿命化などが要求されている。こうした要求に
対応して、バックライト用光源としての冷陰極低圧放電
灯（冷陰極蛍光ランプ）についても、高性能化などのレ
ベルアップが必然的に要望されている。

【０００３】図４ (a)〜 (c)は、バックライト用光源と
して、従来使用されている冷陰極低圧放電灯の概略構成
を示したもので、図４ (a)は全体の断面図、図４ (b)お
よび(c)は封装されている冷陰極の拡大断面図である。
図４ (a)〜 (c)において、１は内壁面に紫外線による刺
激で発光する蛍光体層２が設けられ、かつ希ガスおよび
水銀を封入するガラス管（ガラスバルブ）、３，４はこ
のガラス管１の両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰
極（放電電極）である。ここで、ガラス管１は、内径
1.8〜 3.4mm程度、長さ50〜 500mm程度であり、ガラス
管１内には、たとえば 0.5〜 2.0mg／cm³ 程度の水銀お
よび60〜 150terr程度の希ガスが放電媒体として封入さ
れている。

【０００４】また、図４ (a)〜 (c)に図示する構成にお
いて、冷陰極３，４は、たとえば内径 0.6〜 1.0mm程
度、肉厚 0.1〜 0.2mm程度、長さ 2〜 3mm程度のニッケ
ル製の有底円筒状カップ本体3a，4a、この有底円筒状カ
ップ本体3a，4aの側壁内外面に塗布・焼き付けされたエ
ミッター層3b，4b、および有底円筒状カップ本体3a，4a
に電気的に接続する一方、前記ガラス管１の端部を封止
・導出された導入線5a，5bで形成されている。つまり、
導入線5a，5bを介して冷陰極３，４に、所要の電圧を印
加し、冷陰極３，４を放電電極として機能させる構成と
成っている。ここで、エミッター層3b，4bは、バリウム
化合物、イットリウム化合物、ランタン化合物などの電
子放出性の物質を主体としている。

【０００５】そして、エミッター層3b，4bを担持する冷
陰極３，４に、導入線5a，5bを介して通電すると、紫外
線が放射され、この紫外線を蛍光体層２によって可視光
線に変換して、冷陰極低圧放電灯として機能する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷陰極低圧
放電灯の発光効率の向上など性能を規制する要因の一つ
に、放電電極（冷陰極）３，４の構造が挙げられる。た
とえば、ガラス管１の細管化は、封入する放電電極３，
４の小形化を必然として伴う。そして、この放電電極
３，４の小形化は、電極表面積の低減となるだけでな
く、エミッター層3b，4bの機能低減（陰極降下電圧の増
大）などを招来する傾向が認められる。

【０００７】すなわち、エミッター層3b，4bは、有底円
筒状カップ本体3a，4aの側壁内外面に、エミッター物質
粒子系のペーストを塗布し、その後、電気炉もしくはレ
ーザー光などによって加熱して形成されている。そし
て、このエミッター層3b，4bは、エミッター粒子が比較
的平坦な有底円筒状カップ本体3a，4aの側壁内外面に、
非常に小さい接触面で接触している形態を採っている。
したがって、冷陰極本体（有底円筒状カップ本体）3a，
4aとの接触が十分で、電子の授受を十分に確保するのが
困難であり、結果的に、エミッターとしての機能が十分
に果たされず、液晶表示機器値の高性能化、小形化、長
寿命化に対応できない。

【０００８】ところで、冷陰極低圧放電灯は、細径のガ
ラス管１を発光管本体とし、この発光管本体１内に、こ
れよりも細径のニッケル製の有底円筒状カップ本体3a，
4aを封装した構成を採っているため、製造工程における
封装、排気などいろいろの問題がある。こうした問題を
考慮しながら、封入ガスの変更、電極構造の改良、蛍光
体層上に保護膜を形成するなどし、明るさの向上や長寿
命化することが試みられている（特開平5-290808号公
報）。しかしながら、上記液晶表示機器値の高性能化、
小形化、長寿命化に十分対応できる構成の冷陰極低圧放
電灯は提供されるに至っていない。

【０００９】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、より効果的に陰極降下電圧の低減ができ、また、バ
ックライトユニットの薄型、軽量、長寿命化などが可能
な、細管形の冷陰極低圧放電灯の提供を目的とする。

【００１０】

【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、かつ希ガスおよび水銀を封入
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低圧放電
灯において、前記冷陰極は、互いに対向する面が開口
し、かつ側壁内外面を凹凸面化させたニッケル製の有底
円筒状カップ本体と、この有底円筒状カップの側壁内外
面に担持させたエミッター層とを具備した構成を成して
いることを特徴とする冷陰極低圧放電灯である。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の冷陰極
低圧放電灯において、有底円筒状カップ本体側壁内外面
の凹凸面化が、ニッケル系粒粉末の塗布焼き付けで成さ
れていることを特徴とする。

【００１２】すなわち、本発明は発光管内に水銀および
希ガを封入するとともに、その両端部に一対の冷陰極を
封装して成る冷陰極低圧放電灯において、冷陰極が互い
に対向する面が開口したニッケル製の有底円筒状カップ
を本体とし、この本体側壁内外面にエミッター層を担持
させた構成とし、かつ本体側壁内外面にエミッター粒子
が食い込む形態で、十分な接触を確保したエミッター層
を形成具備させたことを骨子とする。ここで、ニッケル
製の有底円筒状カップ本体の側壁内外面の微細な凹凸面
化は、たとえばニッケル微粒子の塗布焼き付け、エッチ
ングなど化学処理や研磨など機械的処理など例示され
る。

【００１３】上記の発明では、冷陰極の構成において、
エミッター層が担持されるニッケル製の有底円筒状カッ
プの側壁内外面を微細な凹凸面化して、エミッター層を
形成するエミッター粒子と有底円筒状カップ面との接触
が良好化している。したがって、エミッター機能が十
分、かつ容易に確保され、より効果的に、陰極降下電圧
を低減でき、長寿命な冷陰極低圧放電灯として機能す
る。すなわち、放電電極構造を小形化しても、前記冷陰
極の全表面に担持されたエミッター層による機能が十分
に保持発揮されるので、細管化、長寿命化、高輝度化、
高効率化の図られた冷陰極低圧放電灯として機能するこ
とになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図１ (a)， (b)、図２および
図３を参照して実施例を説明する。

【００１５】図１ (a)は冷陰極低圧放電灯の主要部体構
成を拡大して横断面的に、図１ (b)は同じく主要部体構
成を拡大して縦断面的にそれぞれ示したものである。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
２が設けられ、かつ希ガスおよび水銀を封入する外径
3.0mm、内径 1.8mm、長さ 220mmのガラス管１と、この
ガラス管１の両端部にそれぞれ封装（電極間距離52mm）
された一対の冷陰極（放電電極）３′，４′とで構成さ
れている。

【００１６】ここで、冷陰極３′，４′は、外径 0.9m
m、内径 0.7mm、長さ 2.8mmのニッケル製の有底円筒状
カップ本体3a′，4a′と、この有底円筒状カップ本体3
a′，4a′の側壁内外面に形成・配置されたニッケル系
微粒子（平均粒径 1〜 6μm 程度）から成る凹凸面層3
c′，4c′と、このニッケル微粒子系の凹凸面層3c′，4
c′上に形成・担持されたエミッター層3b′，4b′とで
構成されている。なお、ニッケル微粒子系の凹凸面層3
c′，4c′は、ニッケル微粒子系の蒸着や塗布焼き付け
などで形成されており、また、エミッター層3b′，4b′
は、バリウム化合物、イットリウム化合物、ランタン化
合物などの電子放出性の物質を主体として形成されてい
る。

【００１７】また、前記冷陰極３′，４′は、ガラス管
１の端部に封止・導出された導入線5a，5bに、ニッケル
製の有底円筒状カップ本体3a′，4a′を電気的に接続・
保持させて放電電極として機能する構成と成っている。
つまり、導入線5a，5bを介して冷陰極３′，４′に通電
すると、この通電で紫外線が放射され、この紫外線を蛍
光体層２により可視光線に変換し、所要の光源として機
能する構成と成っている。換言すると、冷陰極（放電電
極）３′，４′の具体的な構成において、前記したよう
に、ニッケル製の有底円筒状カップ本体3a′，4a′の側
壁内外面、すなわちエミッター層3b′，4b′の形成・担
持面が、凹凸化3c′，4c′を成している外は、基本的な
構成および基本的な作用とも、従来の場合と同様であ
る。したがって、下記の特性評価に使用した冷陰極低圧
放電灯の相違は、この点のみである。 上記構成の冷陰
極低圧放電灯に、導入線5a，5bを介して冷陰極３′，
４′に通電して、放電・点灯を行ったところ、連続点灯
（もしくは間欠的な点灯）で、安定した点灯動作が認め
られる。すなわち、前記冷陰極３′，４′のニッケル製
の有底円筒状カップ本体3a′，4a′によるエミッター層
3b′，4b′担持力が強固で、点灯中での耐スパッターリ
ングが向上し、長寿命の光源として機能する。より具体
的には、図２に曲線ａで示すごとく、従来の冷陰極低圧
放電灯の場合、約3000hrの点灯で管電圧が上昇したのに
対して、図２に曲線Ａで示すごとく、実施例の場合、管
電圧の上昇は約6000hr程度まで見られず、エミッター層
3b′，4b′の消耗時間が大幅に延び、長寿命の冷陰極低
圧放電灯として機能することが確認された。

【００１８】また、同一電流で点灯した場合も、従来の
冷陰極低圧放電灯に比べて、実施例の冷陰極低圧放電灯
は、管電圧の低減が大きく低電力化が可能な、高効率の
冷陰極低圧放電灯として機能することが確認された。す
なわち、冷陰極低圧放電灯に流す電流と管電圧との関係
を調べた結果、図３に示すような傾向が認められた。な
お、図３において、曲線Ｂは実施例の場合を、曲線ｂは
従来の冷陰極低圧放電灯の場合をそれぞれ示す。また、
曲線ｃは実施例の構成においてエミッター層を設けなか
った場合を、曲線ｄは従来の構成においてエミッター層
を設けなかった場合を参考までに（陰極降下電圧の低減
を）示す。

【００１９】上記では、エミッター層3b′，4b′を担持
するニッケル製の有底円筒状カップ本体3a′，4a′面上
の凹凸面層3c′，4c′は、ニッケル微粒子系の蒸着や塗
布焼き付けなどで形成する代りに、化学エッチング処理
や研磨処理などで行うこともできる。

【００２０】なお、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
形を採り得る。たとえば、発光管を成すガラス管の長さ
や直径などの寸法、放電電極間距離、放電電極の寸法、
形状など適宜変更・設定することも可能である。

【００２１】

【発明の効果】上記説明から分かるように、放電電極の
構成に工夫を凝らした本発明に係る冷陰極低圧放電灯に
よれば、エミッター層の耐スパッターリングが向上し、
エミッターの消耗時間が大幅に延長されるため、小形サ
イズで、長寿命な陰極低圧放電灯が提供される。一方、
前記エミッター層の耐スパッターリング性の向上は、管
電圧（陰極降下電圧）の低減効果にも寄与するので、陰
極低圧放電灯の低電力化ないし高効率化ともなる。した
がって、小形、高効率、長寿命化などを要求されている
液晶表示機器のバックライトに適する陰極低圧放電灯の
提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷陰極低圧放電灯の要部構成例を
拡大して示すもので、 (a)は縦断面図、 (b)は横断面
図。

【図２】本発明に係る冷陰極低圧放電灯および従来の冷
陰極低圧放電灯の管電圧と点灯時間との関係例を比較し
て示す特性図。

【図３】本発明に係る冷陰極低圧放電灯および従来の冷
陰極低圧放電灯などの管電圧と管電流との関係例を比較
して示す特性図。

【図４】従来の冷陰極低圧放電灯の構成例を示すもの
で、 (a)は全体の構成を示す縦断面図、 (b)は要部構成
を拡大して示す縦断面図、 (c)は要部構成を拡大して示
す横断面図。

【符号の説明】

１……ガラス管 ２……蛍光体層 ３，３′，４，４′……冷陰極（放電電極） 3a，3a′，4a，4a′……有低円筒状カップ−本体 3b′，4b′……エミッター層 3c′，4c′……凹凸面層 5a，5b……導入線

Claims (2)

【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、かつ希ガ
   スおよび水銀を封入するガラス管、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
   成る冷陰極低圧放電灯において、 前記冷陰極は、互いに対向する面が開口し、かつ側壁内
   外面を凹凸面化させたニッケル製の有底円筒状カップ本
   体と、この有底円筒状カップ本体の側壁内外面に担持さ
   せたエミッター層とを具備した構成を成していることを
   特徴とする冷陰極低圧放電灯。
2. 【請求項２】 有底円筒状カップ本体側壁内外面の凹凸
   面化が、ニッケル系粒粉末の塗布焼き付けで成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の冷陰極低圧放電灯。