JP2002110085A - 蛍光放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光放電管のランプ寿命を低下させずに高輝
度化を高水準に達成する。 【解決手段】 閉鎖空間(3)を形成するガラス管(2)と、
閉鎖空間(3)内に配置され且つガラス管(2)の両端に固定
された一対の電極(8)と、ガラス管(2)の表面に形成され
た蛍光膜(9)とを備えた蛍光放電管において、スパッタ
リング率の低いニオブ、チタン、タンタル又はこれらの
合金から選択された金属により電極(8)を構成するの
で、電流密度を１×１０³A/m²以上にしても、電極(8)を
構成する金属の消耗を抑制し且つ所望のランプ寿命を得
ることができる。蛍光放電管の非発光領域の長さを減少
して、蛍光放電管を高輝度で発光させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のランプ寿命
を維持しつつ、放電管の非発光領域の長さを減少できる
蛍光放電管に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス管（ガラスバルブ）の両端に一対
の電極を対向して固定し、ガラス管の内部に形成される
閉鎖空間（密閉空間）内に希ガス及び水銀蒸気を密封状
態に充填し、ガラス管の内壁に蛍光膜を被覆した冷陰極
蛍光放電管は、例えば液晶ディスプレイ用のバックライ
ト光源等として広く使用されている。従来の冷陰極放電
管は、端子構成部材及び端子構成部材の先端部分に融着
されたカップ形状の電極を備えた電極組立体と、電極組
立体が両端に気密に固定され且つ内部に放電用ガス（希
ガス、水銀蒸気）が充填されたガラス管と、ガラス管の
内壁面に形成されて一対の電極間の放電によって発生す
る紫外線の照射を受けて可視光線を放出する蛍光膜とを
備える。電極は、加工性に優れるニッケル等によって形
成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】冷陰極蛍光放電管の電
極に電流を流して、冷陰極蛍光放電管を点灯させると、
電極にイオン等が衝突するスパッタリングが発生して、
スパッタリングにより電極金属の原子又は分子が電極か
ら放電管内部に放出される。電極金属の原子又は分子は
放電管内に充填された水銀と結合し、水銀アマルガムを
形成するため、放電管内の水銀が消耗し、放電管の寿命
（ランプ寿命）が低下する。従って、ランプ寿命の長さ
は、放電管内に充填される水銀蒸気の消耗速度に大きく
依存する。例えばノート型パーソナルコンピュータ用に
使用される冷陰極蛍光放電管には、高輝度化の要求と共
に放電管の非発光領域の長さを極力小さくすることが望
まれている。ここで、放電管の非発光領域の長さを減少
するためには電極を小型化する必要があるが、電極を小
型化すると電流密度が増大する。このため、電極のスパ
ッタリング量が増加し、電極から放電管内部に放出され
る電極金属の原子又は分子の総量が増加するので、結果
としてランプ寿命が低下する。

【０００４】この場合、放電管に充填される希ガスの圧
力を増大してスパッタリングを抑制すれば、電流密度が
増加しても所望のランプ寿命を維持することができる
が、希ガスの圧力が増加すると、結果的に輝度が低下す
る難点がある。また、ガス圧力を増大すると、管電圧の
増大、放電管点灯開始時の電圧の増大等を招来する。こ
のため、従来では、所望のランプ寿命を維持しつつ、非
発光領域の長さを減少すること等は困難であった。そこ
で、本発明の目的は、所望のランプ寿命が得られ且つ非
発光領域の長さを減少できる高輝度な蛍光放電管を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光放電管は、
閉鎖空間(3)を形成するガラス管(2)と、閉鎖空間(3)内
に配置され且つガラス管(2)の両端に固定された一対の
電極(8)と、ガラス管(2)の表面に形成された蛍光膜(9)
とを備え、一対の電極(8)に電圧を印加して発光を生ず
る。スパッタリング率の低いニオブ、チタン、タンタル
又はこれらの合金から選択された金属により電極(8)を
構成するので、電流密度を１×１０³A/m²以上にしても
希ガスの圧力を高いレベルに設定することなく電極(8)
を構成する金属の消耗を抑制することができる。ニオ
ブ、チタン、タンタルのスパッタリング率は従来使用さ
れたニッケルのスパッタリング率より低いので、所望の
ランプ寿命が得られる。また、電極(8)の小型化によ
り、非発光領域の長さを減少できるので、逆に、発光領
域の長さ及び総発光量を増大させて蛍光放電管を高輝度
で発光させることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】ノート型パーソナルコンピュータ
用に使用される冷陰極蛍光放電管に適用した本発明によ
る蛍光放電管の実施の形態を図１及び図２について説明
する。蛍光放電管(1)は、内部にほぼ円柱状の閉鎖空間
(3)を形成する細長いガラス管（ガラスバルブ）(2)と、
ガラス管(2)の両端に気密に融着された一対の電極組立
体(4)と、ガラス管(2)の内壁面に形成された蛍光膜(5)
とを備えている。閉鎖空間(3)内にはアルゴンガス等の
希ガスと水銀蒸気（放電用ガス）が充填される。電極組
立体(4)は、図２に示すように、例えばニッケルにより
形成される導出部(6)と、例えばタングステンにより形
成される埋設部(7)と、例えばカップ形状に形成された
電極(8)とを備えている。導出部(6)は埋設部(7)の一端
に抵抗溶接等により融着されるため、導出部(6)と埋設
部(7)との間に膨出部(9)が形成されるが、両者の線径を
変えるなどすれば膨出部(9)の形成は抑制される。導出
部(6)と埋設部(7)は導入線を構成する。電極(8)は埋設
部(7)の他端に抵抗溶接等により融着される。蛍光膜(5)
は、電極(8)間の放電により発生する紫外線の照射を受
けて可視光線を放出する。

【０００７】ガラス管(2)の両端から外部に導出される
導出部(6)の導出部分には、半田を介して外部端子(10)
が接続されるため、半田付け性の良好な金属によって導
出部(6)を形成するのが望ましい。埋設部(7)の一方の端
部側はガラス管(2)の内部に導入される。タングステン
は、この種のガラス管(2)を構成するガラス材料と良好
に密着するので、埋設部を形成する材料として望まし
い。ガラス管(2)の両端に配置される一対の電極組立体
(4)を構成する埋設部(7)の内端と電極(8)はガラス管(2)
の閉鎖空間(3)内に配置され、導出部(6)はガラス管(2)
の外部に導出される。

【０００８】本実施の形態では、埋設部(7)に溶接され
たカップ電極(8)が本発明に基づいてニオブ（Ｎｂ）又
はニオブを主成分とする金属材料によって形成される。
ニオブを主成分とする金属材料とは、ニオブ以外の金属
等を合金として又は組成物として含む場合があるので、
ニオブの特性が実質的に維持される金属を意味する。

【０００９】カップ電極(8)は、円筒状の側壁部(8a)と
側壁部(8a)の一端に設けられた底壁部(8b)とから構成さ
れ、側壁部(8a)の他端には開口部(8c)が形成される。本
実施の形態に示す電極(8)は、カップ形状に限定され
ず、棒状、螺旋状又は対向電極形状等の種々の形状に形
成することができる。また、本実施の形態では、スパッ
タリング率の低いニオブ又はニオブを主成分とする金属
材料によって電極(8)を構成するので、電流密度を１×
１０³A/m²以上にしても希ガスの圧力を高いレベルに設
定することなく電極(8)を構成する金属の消耗を抑制す
ると同時に、従来の電極の長さに対して、電極(8)の長
さを約５０%短縮することができる。この結果、放電管
の非発光領域の長さが減少するので、有効な発光領域の
長さが増加する。したがって、所望のランプ寿命を維持
しつつ、蛍光管を高輝度で発光させることができる。本
実施の形態では、ガラス管(2)内に充填される希ガスの
圧力を９.３×１０³パスカルとした。

【００１０】動作の際に、一対の電極(8)間に電圧を印
加すると、一方の電極(8)から電子が放出され、ガラス
管(2)内の水銀原子に電子が衝突して紫外線を発生す
る。この紫外線は、ガラス管(2)の内壁に形成された蛍
光膜(5)で可視光線に波長変換される。上述のように、
ニッケルより硬質のニオブによって形成される電極(8)
は、比較的大きな電流密度としても、水銀及びイオンの
衝突によるスパッタリングが生じ難い。

【００１１】本発明者が行った実験では、チタン及びニ
オブのスパッタリング率はいずれも０.４以下で、タン
タルのスパッタリング率は０.６以下であるのに対し、
ニッケルは約０.７であった。ここにいうスパッタリン
グ率Ｓとは、高速粒子がＮ₁個衝突したターゲット物質
からＮ_s個のターゲットを構成する原子が飛び出したと
き、Ｓ≡Ｎ₁／Ｎ_sで定義される量である。即ち、電流密
度が増大しても電極(8)からガラス管(2)内に放出される
電極金属の原子又は分子の総量があまり増大せず、水銀
アマルガムの形成量は少ない。ニオブ製の電極(8)で
は、その長さを短縮させて電流密度が１×１０³A/m²以
上となった場合でも、スパッタリングによる電極(8)の
消耗量は少なく、ガラス管(2)内の希ガスの圧力を比較
的低いレベルに設定して、所望のランプ寿命を維持して
高輝度化できる。

【００１２】前記実施の形態では、ニオブによって電極
(8)を形成する代わりに、ニオブを主体とする合金、チ
タン若しくはタンタル、チタン若しくはタンタルを主体
とする合金又はニオブ、チタン及びタンタルから選択さ
れた金属の合金によって形成しても良い。従って、本発
明の蛍光放電管では、ニオブ、チタン、タンタル又はこ
れらの合金から電極(8)を形成することができるが、管
電圧特性ではニオブから構成される電極(8)が最も良好
なランプ特性を示す。

【００１３】

【発明の効果】前記の通り、本発明では、所望のランプ
寿命が得られ且つ非発光領域の長さを減少することがで
きる蛍光放電管を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による蛍光放電管の断面図

【図２】 図１の蛍光放電管に使用する電極組立体の分
解斜視図

【符号の説明】

(1)・・蛍光放電管、 (2)・・ガラス管、 (3)・・閉
鎖空間、 (4)・・電極組立体、 (5)・・蛍光膜、
(6)・・導出部、 (7)・・埋設部、 (8)・・電極、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉鎖空間を形成するガラス管と、前記閉
   鎖空間内に配置され且つ前記ガラス管の両端に固定され
   た一対の電極と、前記ガラス管の表面に形成された蛍光
   膜とを備え、一対の前記電極に電圧を印加して発光を生
   ずる蛍光放電管において、 ニオブ、チタン、タンタル又はこれらの合金から選択さ
   れた金属により前記電極を構成し、 前記電極を流れる電流の電流密度が１×１０³A/m²以上
   であることを特徴とする蛍光放電管。
2. 【請求項２】 前記蛍光放電管は、ノート型パーソナル
   コンピュータ用に使用される冷陰極蛍光放電管である請
   求項１に記載の蛍光放電管。