JPH11120958A - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［課題］ エミッタ量及び封入水銀量を特定することに
より、低消費電力維持時間及び水銀消耗による寿命の長
時間化を図り得ると共にランプ照射光量の無駄をなくし
た冷陰極蛍光ランプを提供する。 ［解決手段］ 表面にエミッタ層を形成し、内部に水銀
及び微量の希ガスを封入した冷陰極蛍光ランプにおい
て、前記エミッタがＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ
のいずれか１種類以上の元素を含む化合物からなり、こ
のエミッタ量が一方の冷陰極について０．７〜２．５ｍ
ｇであり、前記封入水銀量が０．７〜２．５ｍｇである
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、液晶表示装置の背
面照明光源や小形の照明光源として使用される冷陰極蛍
光ランプに係り、特に、冷陰極に設けられるエミッタ量
及び管内封入水銀量を改良した冷陰極蛍光ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パソコン、ワープロ等のような液晶表示
装置に使用される背面照明光源用小形冷陰極蛍光ランプ
は、長寿命化、低消費電力化、小形化、高輝度化が要求
される。殊に、これらの機器は民生用であるため、使用
されている背面照明用小形冷陰極蛍光ランプは交換され
ないのが原則であり、１００００時間以上の点灯寿命を
有することが要求される。この要求に対応するために、
次のような冷陰極蛍光ランプが提案されている。

【０００３】例えば、特開平５−１９０１３７号公報に
開示されているように、ガラス管の両端に口金を封着
し、これらの口金のうち一方の口金にはペロブスカイト
型結晶構造を有する酸化物導電体からなるエミッタを塗
布した円柱状電極を溶接し、他方の口金には電極を兼ね
る水銀ディスペンサを溶接して、この水銀ディスペンサ
から放出される水銀蒸気をガラス管内に封入する構造に
することにより、輝度を維持しつつ消費電力の低減化を
図るようにしたものが提案されている。又、特開平４−
７３８５２号公報に開示されているように、管内に封入
される希ガス圧を一定範囲内（封入圧８０〜１３０Ｔｏ
ｒｒ）にすると共に、冷陰極が内外面に夫々ゲッター材
と水銀化合物を付着した２枚の電極基板を一定角度をな
して内側方に開くＶ字状に形成することにより、電極物
質の飛散を抑制し、ガラス管の黒化を防止して輝度特性
及び点灯寿命を図るようにしたものが提案されている。

【０００４】ところで、特開平５−１９０１３７号公報
及び特開平４−７３８５２号公報開示の冷陰極蛍光ラン
プであると、エミッタ塗布面が極めて狭小であり、エミ
ッタ量が少量となるため、管電圧低減の維持時間が短
く、長寿命化を図ることができず、しかも電極構造上管
の細径化が困難であるという問題点を有していた。

【０００５】このような問題を解決する手段として、本
発明者らはエミッタ量を増量するために、先に特開平９
−８２２７５号公報に見られるようなニッケルスリーブ
を二重管構造にしてエミッタ塗布面積を拡大したもの
や、冷陰極を対向面が開口するニッケル製円筒状カップ
とし、ＹＢ_６、ＧｄＢ_６、ＬａＢ_６、ＣｅＢ_６のいずれ
かから選択した希土類元素ホウ化物を主体としたエミッ
タ層をカップ内外壁面に開口側から底面側にかけて厚く
したものを出願した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが出願した前記発明であると、エミッタ量の増量に
よるランプの長寿命化を図るという長所がある反面、エ
ミッタ量が具体的に明示されていない。例えば１個の冷
陰極に形成するエミッタ層のエミッタ量が図６に示すよ
うに、０．７ｍｇ未満の場合は、低消費電力維持時間が
５０００時間未満となり、所望の維持時間を満足できな
い。又、エミッタ量が２．５ｍｇを超過すると、それ以
上エミッタ量を増量しても低消費電力維持時間はそれほ
ど長くならなかった。

【０００７】ところで、冷陰極蛍光ランプの寿命は、エ
ミッタ量に加えて封入水銀量も関係する。エミッタ電極
を用いたランプの場合、通常のエミッタ層を形成しない
冷陰極を用いたランプに比較して点灯中の電極物質のス
パッタリングが激しい。水銀がスパッタリングした電極
物質と化合することによる水銀の消耗が激しく、エミッ
タを設けない冷陰極を用いたランプと同量の水銀を管内
に封入しても水銀消耗による寿命（希ガス放電状態に至
るまでの寿命）が大幅に短くなってしまう。封入水銀量
が０．６ｍｇの場合に、エミッタを使用しない冷陰極を
用いたランプにおいては約１００００時間の寿命がある
のに対し、エミッタ電極を用いたランプにおいては、図
５に示すように５０００時間未満と短寿命である。ま
た、封入水銀量が２．５ｍｇを超えると寿命特性は良好
になるが、例えば内径がφ２ｍｍ以下の細管の蛍光ラン
プの場合は、水銀粒の影若しくはしみが肉眼視可能に発
生し、これらの影若しくはしみの影響で、蛍光ランプか
ら照射する光が遮蔽され、全光量が減少するという不具
合があった。

【０００８】そこで、本発明は上記不具合を除去するた
めに、エミッタ量及び封入水銀量を特定することによ
り、低消費電力維持時間及び水銀消耗による寿命の長時
間化を図り得ると共にランプ照射光量の無駄をなくした
冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、内面に蛍光体
被膜を形成し、内径がφ１〜φ４ｍｍのガラス管内に希
ガス及び水銀を封入すると共に、表面にアルカリ土類金
属、希土類元素のうちのいずれか１種類以上を含む化合
物からなるエミッタ層を形成してなる１対の冷陰極を対
向配置した冷陰極蛍光ランプにおいて、前記夫々の冷陰
極に０．７〜２．５ｍｇのエミッタが設けられ、かつ前
記ガラス管内に封入されている水銀量が０．７〜２．５
ｍｇであることを特徴とする。

【００１０】本発明のうち請求項２記載の発明は、上記
アルカリ土類金属がＣａ、Ｓｒ、Ｂａであり、上記土類
元素がＹ、Ｌａ、Ｃｅであることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は冷陰極蛍光ランプの要部を示す一部
切欠断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これ
らの図において、内径がφ１．８ｍｍ、全長が約２２０
ｍｍの直管形ガラス管１の内面には蛍光体被膜２が形成
されており、内部には例えばアルゴンガス等の希ガスと
共に水銀が封入されている。この水銀の封入量は０．７
ｍｇを超えて２．５ｍｇ以下である。ガラス管１の両端
内側には１対の冷陰極３が封装されている。これらの冷
陰極３は夫々導入線４と電気的に接続されており、ガラ
ス管１の端部壁を気密に貫通して外部に導出され、外部
電極（図示せず）と電気的に接続できるように構成され
ている。前記冷陰極３は、１端を開口したニッケル製の
円筒状スリーブ５の内周面及び外周面に、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅの化合物の中から選択された少な
くとも１種類以上の化合物からなるエミッタ６が塗布さ
れている。エミッタ６は、共沈法等により得られた微粉
末を、さらに数μｍ以下の微粉末にし、公知の方法によ
りペースト状に調整したものを円筒状スリーブ５の内周
面及び外周面に塗布し、乾燥、焼結することによって形
成される。１つの冷陰極３につき、０．７ｍｇを超えて
２．５ｍｇ以下の量のエミッタ６を塗布する。エミッタ
層の形成は、上記塗布以外の方法、例えば蒸着若しくは
スパッタリング等による方法であってもよい。

【００１３】図５〜図７は本発明を成すための発明者に
よる実験結果を示すもので、これらの結果により、封入
水銀量と冷陰極３の１個当たりの、換言すれば一方の冷
陰極３のエミッタ６の塗布量を限定した。図５により、
エミッタ６を塗布した冷陰極３を使用する冷陰極蛍光ラ
ンプの寿命は、封入水銀量が０．６ｍｇの場合は５００
０時間未満となり、０．７ｍｇ以上の場合は５０００時
間以上の寿命を確保することが判明した。図６は、冷陰
極３の一方（１個）に対してのエミッタ量と低消費電力
維持時間の関係を示す図であって、１個の冷陰極３に対
するエミッタ６の塗布量が０．７ｍｇを超えると、低消
費電力維持時間が５０００時間を超し、２．５ｍｇを超
えると低消費電力維持時間がそれ程長くはならないこと
が判明した。図７は１個の冷陰極３におけるエミッタ６
の塗布量別管電圧の寿命特性を示す図である。常温環境
下で、内径が１．８ｍｍ、冷陰極３、３間の距離が１９
０ｍｍ、ランプ電流が５ｍＡの条件で、エミッタ６の塗
布量が夫々０．４ｍｇ、０．７ｍｇ、１．３ｍｇの冷陰
極蛍光ランプについて実験を行った。図７において、１
個の冷陰極におけるエミッタ塗布量０．４ｍｇの冷陰極
蛍光ランプは一点鎖線で、０．７ｍｇの冷陰極蛍光ラン
プは二点鎖線で、１．３ｍｇの冷陰極蛍光ランプは実線
で、エミッタを使用しない冷陰極蛍光ランプは点線で示
している。この図７により、いずれのエミッタ塗布量で
あっても寿命初期は、エミッタを使用しない冷陰極蛍光
ランプに比べて管電圧が約４０Ｖ低減されている。又、
エミッタの塗布量が多い程、管電圧低減維持時間は長く
なり、エミッタの塗布量が１．３ｍｇの場合は約８５０
０時間維持されることが判る。これらの実験結果より、
封入水銀量を０．７〜２．５ｍｇ、一方の冷陰極へのエ
ミッタ塗布量を０．７〜２．５ｍｇという最も好適なも
のに限定することができた。

【００１４】内径がφ１．８ｍｍのガラス管１の内部に
１．５ｍｇの水銀を封入し、夫々の冷陰極３に１．２ｍ
ｇのエミッタ６を塗布し、この冷陰極３間の距離が１９
０ｍｍの冷陰極蛍光ランプを常温下で点灯し、点灯時間
と輝度維持率を求めた。その結果は、図８に示す通りで
ある。図中、封入水銀量１．５ｍｇのものは実線で、封
入水銀量０．７ｍｇのものは一点鎖線で示す。封入水銀
量は１．５ｍｇのものは、ランプ電流５ｍＡにて１００
００時間までは、図中点線で示されるエミッタを使用し
ない従来の冷陰極蛍光ランプと略同等の輝度維持率を示
した。これに対して、水銀封入量が０．７ｍｇである以
外は同一構造のエミッタ付冷陰極蛍光ランプの場合は、
５０００時間経過時に水銀が消耗してしまい輝度維持率
が急激に３０％に下降した。これら両者の比較から明白
なように本発明の実施の形態の冷陰極蛍光ランプは長寿
命を維持しながら、管電圧及び管電力（消費電力）が低
減し、発光効率が向上することが判る。

【００１５】図３は他の実施の形態における冷陰極蛍光
ランプの要部を示す一部切欠断面図、図４は図３のＢ−
Ｂ線断面図である。説明を簡単にするために、前述の図
１及び図２に示される部分と同一作用をなす部分は同一
符号を用いて説明する。これらの図において、ガラス管
１の両端内側に、１対の冷陰極３が封装されている。冷
陰極３はタングステン金属からなる円柱状電極７の対向
内側面及び周面にＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅの
化合物の中から選択された少なくとも１種類以上の化合
物からなるエミッタ６が塗布されて形成されている。エ
ミッタ６の塗布量は、一方の冷陰極３につき０．７ｍｇ
を超えて２．５ｍｇ以下の量である。他の構成は前述の
図１及び図２に示される実施の形態と同様であるので説
明を省略する。

【００１６】この図３及び図４に示される冷陰極蛍光ラ
ンプについても、前述の図１及び図２に示される冷陰極
蛍光ランプの場合と同一の条件下で輝度維持率と点灯時
間の関係を実験により求めた。その結果は、図８に示す
通りであった。冷陰極の形状の如何に拘らず、エミッタ
量と封入水銀量を一定範囲内に限定することにより、冷
陰極蛍光ランプは、高輝度を維持しながら、管電圧及び
管電力が低減し、発光効率が向上することが判る。

【００１７】又、以上の実施の形態においては、冷陰極
の形状が円筒スリーブや棒状形状のものを例に説明した
が、冷陰極の材質、形状、寸法等に制約されず例えばＶ
状形状等あらゆる形状の電極にエミッタを設けた冷陰極
が本発明には包含される。また、ガラス管の形状も直管
のものに限定されるものではなく、Ｌ字管状、Ｕ字管
状、Ｗ字管状等の屈曲管等、あらゆる形状のものが本発
明には包含される。

【００１８】

【発明の効果】エミッタ量と封入水銀量を限定すること
により、低消費電力を維持する時間及び水銀消耗による
寿命が長く、発光効率の向上を図り得る冷陰極蛍光ラン
プを提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷陰極蛍光ランプの一部切欠断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の冷陰極蛍光ランプの一部切欠断面図で
ある。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】封入水銀量と寿命の関係を示す図である。

【図６】一方の冷陰極に形成するエミッタ量と低消費電
力を維持する時間との関係を示す図である。

【図７】エミッタ塗布量別管電圧寿命特性を示す図であ
る。

【図８】封入水銀量別輝度維持率寿命特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ガラス管 ２ 蛍光体被膜 ３ 冷陰極 ６ エミッタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面に蛍光体被膜を形成し、内径がφ１
   〜φ４ｍｍのガラス管内に希ガス及び水銀を封入すると
   共に、表面にアルカリ土類金属、希土類元素のうちのい
   ずれか１種類以上の元素を含む化合物からなるエミッタ
   層を形成してなる１対の冷陰極を対向配置した冷陰極蛍
   光ランプにおいて、前記夫々の冷陰極に０．７〜２．５
   ｍｇのエミッタが設けられ、かつ前記ガラス管内に封入
   されている水銀量が０．７〜２．５ｍｇであることを特
   徴とする冷陰極蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 上記アルカリ土類金属がＣａ、Ｓｒ、Ｂ
   ａであり、上記希土類元素がＹ、Ｌａ、Ｃｅであること
   を特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。