JPH07142027A

JPH07142027A - 放電管

Info

Publication number: JPH07142027A
Application number: JP30970493A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tsuji; 斉辻; Yoshiyuki Okubo; 好幸大久保; Fuyutoshi Satou; 冬季佐藤; Takeshi Maeso; 剛前岨; Tokuhide Shimojo; 徳英下条; Masao Uchiyama; 政男内山
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス管内面の管壁黒化を抑制し、長期間に
わたって高効率，高輝度が得られるとともに長寿命化を
実現可能とする。【構成】気密封止されたガラス管１の放電空間内にイ
ンナーリード３に接続された一対の電極装置４Ａが対向
配置され、一対の電極装置４ＡがＢａＴｉＯ₃ にＬａを
０．２ｍｏｌ％ドープして構成される柱状電極４_1Aと、
この柱状電極４_1Aを覆い、かつ柱状電極４_1Aから飛散蒸
発放出される電子放射物質を捕捉するＡｌカップ状電極
４_2Aとから構成され、柱状電極４_1Aは優先的に気化した
Ｂａがカップ状電極４_2Aで捕捉され、管壁黒化が抑えら
れる。また、捕捉されたＢａは同じ電位に保たれるた
め、カップ状電極４_2Aの内面で電子放射物質として作用
し、高い電子放射効率が長期間にわたって維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネル用バ
ックライト等に適用される放電管に係わり、特にガラス
管内に希ガスおよび水銀を封入して構成され両端部にイ
ンナーリードに接続された電子放射電極とこの電子放射
電極の外周を取り囲む金属性カップ状電極とで構成され
る一対の電極装置が対向配置されて構成される放電管に
関し、詳細にはその電極装置の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の液晶技術の進歩により、各種表示
装置に液晶表示パネルが多く用いられるようになってき
た。この液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、最
近、特に小型化，軽量化が強く要請され、このような液
晶表示装置に係わる要求を満足するために液晶表示パネ
ルのバックライトとして放電管が広く採用されている。
このため、小型化した液晶表示装置を製作するには、液
晶表示パネルの改善とともにバックライトの小型化が特
に要求されるようになってきた。同時に液晶表示装置の
表示品質を向上させるために高効率および高輝度化を図
り、長寿命化が要求されている。

【０００３】図４は、この種の放電管の構成を説明する
図であり、図４（ａ）は全体構成を示す要部断面図，図
４（ｂ）は電極装置の斜視図，図４（ｃ）はその断面図
である。図４において、１は両端が気密封止されて放電
管本体を形成する透明なガラス管、２はこのガラス管１
の内壁面に塗布された蛍光面、３はガラス管１の長手方
向両端部にこのガラス管１を貫通して保持された例えば
Ｎｉ材からなるインナーリード、４は各インナーリード
３の先端部に互いに対向してガラス管１の長手方向の同
軸上に対向配置された電極装置であり、これらの電極装
置４は電子放射物質のＢａＴｉＯ₃ （チタン酸バリウ
ム）などの焼結体から形成されている。また、このガラ
ス管１内には、放電のための例えばアルゴンガス約６０
Ｔｏｒｒおよび少量の水銀の混合ガスが封入されてい
る。なお、この種の放電管の電極装置４の構造は、例え
ば実公平５−１４４５３号公報などに開示されている。

【０００４】このように構成された放電管は、これらの
電極装置４が電子放射物としてのＢａＴｉＯ₃ の焼結体
から形成することにより、電極として充分な機械的強度
を有し、かつ原材料の特性を損なうことなく、電極形成
ができるので、アーク放電電極として働き、超高輝度の
放電が安定して得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成される放電管において、電極装置４は、ＢａＴ
ｉＯ₃ の焼結体などにより形成されているので、高い電
子放射効率が得られる反面、この高電子放射効率を得る
ために要する活性化時間が約１００時間程度と極めて長
いため、多大な工数を要し、生産性を低下させるという
問題があった。また、このように構成される電極装置４
は高い電子放射効率が得られる反面、長期間の使用に対
してＢａ（バリウム）のみが優先的に気化し、ガラス管
１の内面に付着し、管壁黒化が大きくなり、かつＢａＴ
ｉＯ₃ が化学量論比から外れ、電子放射効率が劣化し易
く、短寿命となり易くなり、したがって長寿命化が得ら
れなくなるとともに長期間にわたって高効率および高輝
度発光も得られないという問題があった。

【０００６】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、高
効率，高輝度が得られるとともに高生産性を実現可能と
した放電管を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、ガラス管内面の管壁黒化を抑制し、長期間にわ
たって高効率，高輝度が得られるとともに長寿命化を実
現可能とした放電管を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による放電管は、両端が気密封止された
ガラス管内に少なくとも希ガスおよび水銀が封入された
放電空間にインナーリードに接続された一対の電極装置
が対向配置され、この一対の電極装置の少なくとも一方
がＢａＴｉＯ₃ にＬａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープさせ
て構成するものである。また、他の発明による放電管
は、両端が気密封止されたガラス管内に少なくとも希ガ
スおよび水銀が封入された放電空間にインナーリードに
接続された一対の電極装置が対向配置され、この一対の
電極装置の少なくとも一方がＢａＴｉＯ₃にＬａを０．
１〜５ｍｏｌ％ドープさせて構成された第１の電極と、
この第１の電極を覆い、かつ第１の電極から飛散蒸発放
出される電子放射物質を捕捉する第２の電極とから構成
するものである。

【０００８】

【作用】本発明における電極装置は、ＢａＴｉＯ₃ にＬ
ａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープすることでＢａが一部金
属化し、半導体化されるので、活性化を不要とすること
ができる。また、本発明における他の電極装置における
第１の電極は、ＢａＴｉＯ₃ にＬａを０．１〜５ｍｏｌ
％ドープすることでＢａが一部金属化し、半導体化され
るので、活性化を不要とすることができるとともに、第
２の電極を設けることで第１の電極から優先的に気化し
たＢａが第２の電極で捕捉され、管壁黒化が抑えられ
る。また、捕捉されたＢａは同じ電位に保たれるため、
第２の電極内面で電子放射物質として作用し、高い電子
放射効率が長期間にわたって維持される。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。（実施例１）図１は、本発明による放電管の一実施例に
よる構成を示す要部拡大断面図で（ａ）は放電管の全体
構成を示す断面図、（ｂ）は電極装置の構成を示す拡大
斜視図、（ｃ）はその断面図であり、図４と同一部分に
は同一符号を付してある。図１において、直径約４mm，
長さ約２６０mmのガラス管１の両端側に対向配置される
一対の電極装置４Ａは、Ｎｉ材からなるインナーリード
３の先端部に設けられた柱状電極４_1Aと、この柱状電極
４_1Aを取り囲むＡｌカップ状電極４_2Aとから構成されて
いる。

【００１０】この柱状電極４_1Aは、電子放射物質として
例えばＢａＴｉＯ₃ にＬａを約０．２ｍｏｌ％の範囲で
ドープされて形成されている。具体的には、この柱状電
極４_1Aは、ＢａＴｉＯ₃ の粉末と、Ｌａ₂Ｏ₃の粉末とを
Ｌａのドープ量が約０．２ｍｏｌ％となるように機械的
に混合したものを、約１１００℃程度の温度で約２時間
程度の焼成を行うことにより、焼結体電極として形成す
ることができる。なお、この柱状電極４_1Aは、直径約２
ｍｍ，長さ１ｍｍの程度の大きさの寸法を有して形成さ
れている。

【００１１】また、Ａｌカップ状電極４_2Aは、アルミニ
ウム板材をプレス成型加工によりほぼ円錐状に形成さ
れ、その寸法は、内径約２．５ｍｍ，外径約２．７ｍｍ
程度の大きさで形成されている。そしてこのＡｌカップ
状電極４_2Aは、インナーリード３に挿通され、その先端
部に設けられている柱状電極４_1Aを囲んでその根元部分
でインナーリード３にかしめ固定され同芯軸上に配置さ
れる構成となっている。なお、ガラス管１の内部には、
アルゴンガスが約６０Ｔｏｒｒおよび少量の水銀の混合
ガスが封入されている。

【００１２】このような構成において、柱状電極４_1Aが
円錐状に形成されたＡｌカップ状電極４_2A内に内包され
ることにより、柱状電極４_1Aが熱電子を放出するのに適
当な温度に上昇させられ、高輝度発光させることができ
る。さらにはこのカップ状電極４_2Aは、柱状電極４_1Aが
イオン衝撃によりスパッタされ、飛散蒸発する熱電子放
射物質または電極部材によるガラス管１の内面への付着
による管壁黒化を抑制させながら、カップ状電極４_2Aの
内面に付着した電子放射物質による熱電子放射が利用で
きる。

【００１３】また、その電子放射物質を柱状電極４_1Aの
表面に再付着させることで電子放射物質の再生効果が利
用できるので、電子放射物質の消耗が極めて少なくな
り、充分な放電電流が得られ、光量が増大することにな
り、高輝度発光が得られるとともに高い電子放射効率が
長時間にわたって維持され、長寿命化を達成することが
できる。

【００１４】また、このような構成によれば、この柱状
電極４_1Aは、電子放射体として例えばＢａＴｉＯ₃ にＬ
ａを約０．２ｍｏｌ％ドープすることにより、Ｂａが一
部金属化し、半導体化されるので、活性化のための長時
間のエージング工程を不要とすることができ、したがっ
て高電子放射効率，高輝度発光および長寿命を有する放
電管が製作工数を短縮させて得られ、生産性を向上させ
ることができる。

【００１５】（実施例２）なお、前述した実施例１にお
いて、柱状電極４_1Aは、ＢａＴｉＯ₃ にＬａを約０．２
ｍｏｌ％ドープさせた場合について説明したが、他の実
施例としてＢａＴｉＯ₃ にＬａを約４ｍｏｌ％ドープし
た場合についてもほぼ同様の効果が得られた。

【００１６】また、前述した実施例１および実施例２に
おいて、ＢａＴｉＯ₃ にドープするＬａのドープ量を約
０．２ｍｏｌ％および約４ｍｏｌ％とした場合について
説明したが、このＬａのドープ量が約０．１ｍｏｌ％未
満では活性化時間の短縮に効果がなく、また、約５ｍｏ
ｌ％を超えると、柱状電極４_1Aが寿命的に短寿命となる
ので、Ｌａのドープ量は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲が実
験の結果、好ましい効果が得られることが確認できた。

【００１７】（実施例３）図２は、本発明による放電管
の他の実施例による構成を示す図で（ａ）は放電管の全
体構成を示す断面図、（ｂ）は電極装置の構成を示す拡
大斜視図、（ｃ）はその断面図であり、図４と同一部分
には同一符号を付してある。図２において、図１と異な
る点は、直径約４mm，長さ約２６０mmのガラス管１の両
端側に対向配置される一対の電極装置４Ｂは、Ｎｉ材か
らなるインナーリード３の先端部に電子放射物質として
例えばＢａＴｉＯ₃ にＬａが約０．２ｍｏｌ％の範囲で
ドープされて構成されている。つまり、この実施例３で
は、電極装置４Ｂが前述した実施例１および実施例２と
は、カップ状電極４_2Aを持たない構造で構成されてい
る。なお、この場合も、電極装置４Ｂは、直径約２ｍ
ｍ，長さ１ｍｍの程度の大きさの寸法を有して形成され
ている。

【００１８】このような構成において、電極装置４Ｂ
は、熱電子放射効率が良いので、高輝度発光させても、
イオン衝撃によるスパッタは少なく、飛散蒸発する熱電
子放射物質は少ない。

【００１９】また、このような構成によれば、この電極
装置４Ｂは、電子放射体として例えばＢａＴｉＯ₃ にＬ
ａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープすることでＢａが一部金
属化し、半導体化されるので、活性化のための長時間の
エージング工程，カップ状電極の製作工程およびこのカ
ップ状電極のインナーリード３への取り付け工程などを
不要とすることができ、したがって高電子放射効率，高
輝度発光を有する放電管の製作工数がさらに大幅に短縮
できるので、生産性を大幅に向上させることができる。

【００２０】（実施例４）なお、前述した実施例３にお
いても、電極装置４Ｂは、ＢａＴｉＯ₃ にＬａを約０．
２ｍｏｌ％ドープした場合について説明したが、他の実
施例としてＢａＴｉＯ₃ にＬａを約４ｍｏｌ％ドープし
た場合についても前述と同様の効果が得られた。

【００２１】また、前述した実施例３および実施例４に
おいて、ＢａＴｉＯ₃ にドープするＬａのドープ量を約
０．２ｍｏｌ％および約４ｍｏｌ％とした場合について
説明したが、このＬａのドープ量が約０．１ｍｏｌ％未
満では効果がなく、また、約５ｍｏｌ％を超えると、柱
状電極４_1Aが寿命的に短寿命となるので、Ｌａのドープ
量は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲が好ましい。

【００２２】図３は、アルゴンガス約６０Ｔｏｒｒおよ
び少量の水銀の混合ガスを封入し、内面に蛍光面２が形
成された管径約４mm，管長約２６０mmガラス管１内に従
来例１によるＢａＴｉＯ₃ の焼結体からなる電極装置４
を対向配置された放電管と、従来例２によるＴｉ₃ Ｈｇ
の板状電極からなる電極装置を対向配置させた放電管
と、実施例１によるＢａＴｉＯ₃ にＬａを約０．２ｍｏ
ｌ％ドープした柱状電極４_1Aとカップ状電極４_2Aとを組
み合わせた電極装置４Ａを対向配置させた放電管と、実
施例２によるＢａＴｉＯ₃ にＬａを約４ｍｏｌ％ドープ
した柱状電極４_1Aとカップ状電極４_2Aとを組み合わせた
電極装置４Ａを対向配置させた放電管と、実施例３によ
るＢａＴｉＯ₃ にＬａを約０．２ｍｏｌ％ドープしたの
みの電極装置４Ｂと、実施例４によるＢａＴｉＯ₃ にＬ
ａを約４ｍｏｌ％ドープしたのみの電極装置４Ｂとをそ
れぞれに管電流を供給し、この管電流を約１４ｍＡで一
定としたときの開閉回数（３０秒オン，３０秒オフのオ
ン回数）に対する放電電圧の変化、つまり、約１４ｍＡ
の管電流を維持するための放電電圧の変化を示したもの
である。

【００２３】図３に示すように従来例１では、放電電圧
が約２５０Ｖに達するのに約１００Ｈ（時間）程度の活
性化を要する。また、従来例１および実施例４では、約
４万回の開閉で放電電圧がそれぞれ約３５０Ｖ，３４０
Ｖに上昇する。また、実施例３では、約８万回の開閉で
約３４０Ｖに上昇する。これに対して実施例１および実
施例２では、約１０万回の開閉後もそれぞれ約２５０
Ｖ，２６０Ｖの低い放電電圧を維持している。なお、実
施例１〜実施例４においては、約１００Ｈのエージング
は同一条件で行っている。

【００２４】したがって図３から明かなように実施例１
および実施例２による構成では、初期に低い放電電圧
（約２４０〜２５０Ｖ程度）で高い電子放射効率が得ら
れ、引き続き、約１０万回開閉後も約２５０Ｖ，２６０
Ｖ程度の管電圧を維持でき、電子放射効率が極めて良好
であった。つまり、高い電子放射効率で高輝度発光が長
期間にわたって得られることが確認できた。また、実施
例３および実施例４による構成においても、約８万回程
度までの開閉で約３４０Ｖ程度の管電圧を維持できるの
で、電子放射効率が良好となり、高い電子放射効率で高
輝度発光が比較的長期間にわたって得られることが確認
できた。

【００２５】また、従来の熱陰極管では、高輝度，高効
率が得られるが、低寿命であり、かつ管径の小さい熱陰
極管には製造上の困難性があり、さらに冷陰極管は長寿
命が得られるが、低輝度，低効率であり、これに対して
本実施例による電極装置４Ａおよび電極装置４Ｂの構造
では、冷陰極管とほぼ同等の製造し易さで液晶表示パネ
ルのバックライトとして使用可能な管径の小さい長寿
命，高輝度，高効率の放電管が容易に実現できる。

【００２６】なお、前述した実施例においては、柱状電
極４_1Aおよび電極装置ＢとしてＢａＴｉＯ₃ の粉末と、
Ｌａ₂Ｏ₃の粉末とをＬａのドープ量が所定量となるよう
に機械的に混合したものを焼成して焼結体電極として構
成した場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、ＬａがドープされたＢａＴｉＯ₃の
粉体から得られる焼結体，プラズマ溶射体またはスラリ
ーからの成型体などの構造体で構成しても、前述と同様
の効果が得られる。

【００２７】また、前述した実施例において、カップ状
電極４_2Aとしてアルミニウム材の成形体を用いた場合に
ついて説明したが、Ｔｉ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗまたはステン
レス材の成形体を用いても前述と同様の効果が得られ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
両端が気密封止されたガラス管の放電空間内にインナー
リードに接続された一対の電極装置が対向配置され、こ
の一対の電極装置の少なくとも一方がＢａＴｉＯ₃ にＬ
ａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープして構成したことによ
り、Ｂａが一部金属化し、半導体化されるので、活性化
を不要として電子放射効率が長期間にわたって維持で
き、高効率の放電特性が得られるので、製作工数が大幅
に短縮され、生産性の高い小型で高効率，高輝度発光を
有する放電管が得られるという極めて優れた効果を有す
る。

【００２９】また、他の発明によれば、両端が気密封止
されたガラス管の電空間内にインナーリードに接続され
た一対の電極装置が対向配置され、この一対の電極装置
の少なくとも一方がＢａＴｉＯ₃ にＬａを０．１〜５ｍ
ｏｌ％ドープして構成される第１の電極と、この第１の
電極を覆い、かつ第１の電極から飛散蒸発放出される電
子放射物質を捕捉する第２の電極とから構成したことに
より、第１の電極から優先的に気化したＢａが第２の電
極で捕捉され、管壁黒化が抑えられ、捕捉されたＢａは
同じ電位に保たれるため、第２の電極内面で電子放射物
質として作用するので、高い電子放射効率が長期間にわ
たって維持でき、高効率の放電特性が得られるので、上
記効果に加えて小型で高効率，高輝度発光が得られると
ともに、長寿命の放電管が得られるという極めて優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による放電管の一実施例による
構成を示す断面図、（ｂ）は電極装置の構成を示す拡大
斜視図、（ｃ）はその断面図である。

【図２】（ａ）は本発明による放電管の他の実施例によ
る構成を示す断面図、（ｂ）は電極装置の構成を示す拡
大斜視図、（ｃ）はその断面図である。

【図３】本実施例による各放電管と従来の放電管との開
閉回数に対する放電電圧の関係を示す図である。

【図４】（ａ）は従来の放電管の構成を示す断面図、
（ｂ）は電極装置の構成を示す拡大斜視図、（ｃ）はそ
の断面図である。

【符号の説明】

１ガラス管２蛍光面３インナーリード４_1A 柱状電極４_2A カップ状電極４Ａ電極装置４Ｂ電極装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤冬季愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者前岨剛愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者下条徳英三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内 (72)発明者内山政男三重県伊勢市上野町字和田700番地伊勢電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が気密封止されたガラス管内に少な
くとも希ガスおよび水銀が封入された放電空間にインナ
ーリードに接続された一対の電極装置が対向配置され、
前記一対の電極装置は少なくとも一方がＢａＴｉＯ₃ に
Ｌａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープさせて構成されたこと
を特徴とする放電管。
【請求項２】両端が気密封止されたガラス管内に少な
くとも希ガスおよび水銀が封入された放電空間にインナ
ーリードに接続された一対の電極装置が対向配置され、
前記一対の電極装置の少なくとも一方がＢａＴｉＯ₃ に
Ｌａを０．１〜５ｍｏｌ％ドープさせて構成された第１
の電極と、前記第１の電極を覆い、かつ前記第１の電極
から飛散蒸発放出される電子放射物質を捕捉する第２の
電極とを備えたことを特徴とする放電管。