(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）のうちの少なくとも一種の粉体を５０〜８０wt％と、アマルガム化しにくい導電性金属の粉体を２０〜５０wt％とを混合したものを主成分としたことを特徴とするエミッタ。
【請求項２】
アマルガム化しにくい導電性金属は、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）からなる群のうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載のエミッタ。
【請求項３】
導電性金属の１次粒径が１〜１０μｍ、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）の１次粒径が１〜８μｍであることを特徴とする請求項１または２記載のエミッタ。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載のエミッタが付着されたことを特徴とする電極。
【請求項５】
エミッタは、導電体に付着されており、この導電体が電極の主体部に取付けられていることを特徴とする請求項４記載の電極。
【請求項６】
エミッタは、電極または導電体にプラズマ溶射により付着されていることを特徴とする請求項４または５記載の電極。
【請求項７】
内面に蛍光体層が形成された管状の透光性気密容器と；
この容器内に封入された水銀および希ガスからなる放電媒体と；
容器端部に導入された一対のリード線と；
このリード線に取付けられた請求項４ないし６のいずれか一記載の電極と；
を具備していることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項８】
請求項７記載の冷陰極蛍光ランプと；
このランプが装着される装置本体と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エミッタ物質を有する電極を備えた冷陰極蛍光ランプおよびそのランプを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイなどのバックライトに内蔵される冷陰極蛍光ランプは、バックライトの小形化に伴い細管化されいる。例えば、冷陰極蛍光ランプの管径は４ｍｍ以下、特に２．５ｍｍが主流になっており、電極としてはニッケル（Ｎｉ）やタングステン（Ｗ）などの金属から構成されることが多い。
【０００３】
一方、バックライトを携帯して移動する用途が急増しており、こうした用途の場合には冷陰極蛍光ランプはバッテリーで駆動される。したがって、冷陰極蛍光ランプは消費電力が一層低く、長寿命であることが要求されている。
【０００４】
冷陰極蛍光ランプの電極は、上記のように金属であるため電極寿命は長いが、一般的に電界放出によって電子を取出すので、消費電力は発光に寄与しない電極損失の占める割合が大きい。
【０００５】
最近では、この電極損失を低減するために、電極にエミッタ物質を付着させる技術が開示されている。例えば、タングステン（Ｗ）とホウ化ランタン（ＬａＢ6）を混合した焼結体にアルミニウム（Ａｌ）のスリーブをかぶせたもの（特開平７−１５３４２２号公報）や、筒状内にチタン（Ｔｉ）−水銀（Ｈｇ）とこの外周囲にホウ化ランタン（ＬａＢ6）を塗布した電極を用いたもの（特開平７−２１９７９号公報）などである。これらの電極は、エミッタ物質を用いているためニッケル（Ｎｉ）などの金属のみからなる電極よりも仕事関数が低く、陰極降下電圧が下がり、電極損失が少なくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホウ化ランタン（ＬａＢ6）は点灯中に水銀（Ｈｇ）と反応してアマルガムを形成することが分かった。この水銀（Ｈｇ）のアマルガム化によって、ランプ中に蒸気として存在する水銀（Ｈｇ）の量が減少し、放電によって得られる水銀（Ｈｇ）の輝線である紫外線（１８５ｎｍ、２５４ｎｍ）の放射量が低下してしまう。
【０００７】
すなわち、水銀（Ｈｇ）の消耗によって希ガスによる放電の占める割合が増加し、発光色が希ガス発光に影響されるようになってしまうばかりでなく、蛍光体から紫外線の励起によって放射される可視光量も低下するため、冷陰極蛍光ランプの輝度が著しく低下し、早期に寿命を迎えてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであって、電極損失を少なくするとともに、ランプ寿命を改善する冷陰極蛍光ランプおよびそのランプを用いた照明装置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】
請求項１のエミッタは、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）のうちの少なくとも一種の粉体を５０〜８０wt％と、アマルガム化しにくい導電性金属の粉体を２０〜５０wt％とを混合したものを主成分としたことを特徴とする。
【００１０】
本請求項および以下の請求項において、各構成要件の定義は以下の説明により、特に説明がない構成については適宜周知の構成を選択することが可能である。
【００１１】
エミッタは、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）のうちの少なくとも一種の粉体を５０〜８０wt％と、アマルガム化しにくい導電性金属の粉体を２０〜５０wt％とを混合したものを主成分とし、プラズマ溶射法や周知の塗布手段で電極に付着される。
【００１２】
請求項１の作用を説明する。エミッタは、例えば冷陰極蛍光ランプの電極に付着され、エミッタからの電子放出により気密容器（バルブ）内に放電が起り、気密容器（バルブ）内に封入された水銀原子が放電により電離、励起し、水銀から紫外線が放射され、この紫外線が蛍光体層によって可視光に変換されてバルブの外部に放射される。
【００１３】
電極に付着されたアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）からは比較的多くの電子が放出され、陰極降下電圧を低減できる。アマルガム化しにくい導電性金属はエミッタの導電性を高めるために混合されているが、水銀（Ｈｇ）と反応しにくいため、容器（バルブ）内の水銀（Ｈｇ）が電極部分で消耗されることはほとんど無くなり、水銀量の低減による寿命が起こり難くなる。
また、アマルガム化しにくい導電性金属の混合比は２０〜５０wt％で、所定量含まれていれば、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）の一種と混合されたものであっても、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）とアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）とを混合したものであってもよい。
導電性金属の混合比が２０wt％に満たないと、エミッタ物質の導電性が損なわれるため陰極降下電圧が上昇してしまい、また、５０wt％を超えるとアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）からの初期電子放出量が多く望めないのでやはり、陰極降下電圧が上昇してしまう。
また、導電性金属の混合比が２０wt％に満たないと、水銀（Ｈｇ）と比較的反応しやすいエミッタ中のバリウム（Ｂａ）またはリチウム（Ｌｉ）の割合が多くなるため、ホウ化ランタン（ＬａＢ6 ）の水銀（Ｈｇ）消耗ほどではないにしても、やはり水銀（Ｈｇ）量の低減につながるので好ましくない。
なお、種々の実験によれば、冷陰極蛍光ランプの動作特性上、導電性金属の最も効果的な混合比は３０〜４０wt％であった。
【００１４】
請求項２は、請求項１のエミッタにおいて、アマルガム化しにくい導電性金属は、マンガン（Ｍｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）からなる群のうち少なくとも一種であることを特徴とする。
【００１５】
エミッタには上記の群から選択された金属が混入されるが、本発明の作用効果を損なわない程度であれば、上記の群以外の物質を含むものであってもよい。
【００１６】
また、ランプ特性、製造容易性、コストなどの面から考慮すると、上記群の中でもマンガン（Ｍｎ）をアマルガム化しない導電性金属として使用するのが好ましい。
【００２２】
請求項３は、請求項１または請求項２のエミッタにおいて、導電性金属の１次粒径が１〜１０μｍ、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2 Ｏ4 ）またはアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2 ）の１次粒径が１〜８μｍであることを特徴とする。
【００２３】
請求項３のエミッタによれば、最適な粒径の材料を選択することによって、製造容易性が高まるとともに、エミッタの付着強度が向上する。さらに、効果的に陰極降下電圧を低減することができる。
【００２４】
請求項４の電極は、請求項１ないし３いずれか一記載のエミッタが付着されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５は、請求項４の電極において、エミッタは、導電体に付着されており、この導電体が電極の主体部に取付けられていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の電極によれば、電極に直接エミッタを付着させる必要がなく、エミッタを容易に電極に付着することができる。
【００２７】
例えば、最初に大きめの導電体にエミッタを付着しておき、その後導電体を所望の大きさに切断して電極に取付けるようにしてもよい。
【００２８】
エミッタは、電極の表面に直接付着してもよいが、電極に取付けられる導電体を介して間接的に付着させてもよい。
【００２９】
導電体は、電極またはリード線に電気的接続するように取付けられている。
【００３０】
電極は、導電性を有する例えばニッケル（Ｎｉ）などの金属でスリーブ状または板状に形成されたものであるが、形状は任意である。さらに、電極内には、アルミニウム（Ａｌ）−ジルコニウム（Ｚｒ）からなるゲッターとチタン（Ｔｉ）−水銀（Ｈｇ）からなる水銀放出構体とが収容されていてもよく、サエス社製の「ＧＥＭＥＤＩＳ（商品名）」を用いてもよい。
【００３１】
電極およびリード線との接続は電気溶接やレーザー溶接などの周知手段によって行われる。
【００３２】
請求項６は、請求項４または５の電極において、エミッタは、電極または導電体にプラズマ溶射により付着されていることを特徴とする。
プラズマ溶射によると材料粉体が金属基体に溶射されるまでアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気にあり、材料粉体の表面を溶かして基体に付着し粉体同士結着するので、製造工程が簡単となるとともに不純ガスの発生が低減できる。
請求項７の冷陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体層が形成された管状の透光性気密容器と；この容器内に封入された水銀および希ガスからなる放電媒体と；容器端部に導入された一対のリード線と；このリード線に取付けられた請求項４ないし６のいずれか一記載の電極と；を具備していることを特徴とする。
【００３３】
容器（バルブ）は、ガラスまたはセラミックスなどの透光性材料で構成され、その断面形状は円形、楕円形や長円形などであってもよい。また、外形は直管形、Ｌ字形、コの字形、Ｗ字形や環形などの形状であってもよい。
【００３４】
蛍光体層は、水銀輝線の紫外線によって励起され、可視光線を放射するものであり、組成は周知のものを使用すればよい。なお、可視光線を放射するもの以外に、波長３００〜４００ｎｍの紫外線を放射するものであってもよい。
【００３５】
放電媒体は、水銀およびアルゴンまたはネオンなどの希ガスからなり、周知の手段によってバルブ内に封入されている。
【００３６】
エミッタは、一対の電極のうち一方のみに付着してもよく、両者に付着してもよい。
【００３７】
請求項８の照明装置は、請求項７記載の冷陰極蛍光ランプと；このランプが装着される装置本体と；を具備していることを特徴とする。
【００３８】
ここでいう照明装置とは、液晶バックライトの他、車載用計器、表示灯、誘導灯などが挙げられるがこれらに限らない。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００４０】
図１は第１の実施形態の冷陰極蛍光ランプＡを示す断面図である。
【００４１】
１はガラス製の透光性容器（バルブ）で、内面に蛍光体層２が形成されている。容器１は管外径が３ｍｍであり、両端にサエス社製の商品名「ＧＥＭＥＤＩＳ」からなる一対の電極３，３′がリード線４，４′を介し封装されている。
【００４２】
電極３，３’は、外径１ｍｍ、長さ５ｍｍのニッケル（Ｎｉ）スリーブ内にアルミニウム（Ａｌ）−ジルコニウム（Ｚｒ）からなるゲッタとチタン（Ｔｉ）−水銀（Ｈｇ）からなる水銀放出構体とが収容されている。
【００４３】
容器１の内部には、アルゴン（Ａｒ）ガスが圧力８０Ｔｏｒｒで封入されている。その後、電極３，３’を高周波誘導加熱することによって容器１内部に水銀（Ｈｇ）を放出させている。
【００４４】
エミッタ５は、一対の電極３，３’の外表面に、導電性金属としてのマンガン（Ｍｎ）３３ｗｔ％とアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）６７ｗｔ％を混合した粉をアルゴン（Ａｒ）をキャリアガスとしてプラズマ溶射して付着されている。このとき、マンガン（Ｍｎ）の１次粒径は１〜１０μｍ、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）の１次粒径は１〜８μｍである。
【００４５】
図２は、この冷陰極蛍光ランプのエミッタ５のマンガン（Ｍｎ）の混合比を変えたときの陰極降下電圧の変化を測定した結果を表すグラフである。
【００４６】
マンガン（Ｍｎ）の混合比が５０ｗｔ％より多くなると、陰極降下電圧は上昇し１１０Ｖ前後の値をとる。５０ｗｔ％以下では、従来使用されていたホウ化ランタン（ＬａＢ6）とアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）とを混合したエミッタと同程度の陰極降下電圧となり、マンガン（Ｍｎ）の混合比が３０ｗｔ％のときに７８Ｖを示した。
【００４７】
マンガン（Ｍｎ）の混合比が２０ｗｔ％より少なくなると、エミッタ５の導電性が低下してやはり陰極降下電圧が９０Ｖ以上と高くなった。また、２０ｗｔ％より少なくなるとエミッタ５はスパッタにより飛散して容器内壁面に付着してしまった。
【００４８】
また、電極にエミッタとしてホウ化ランタン（ＬａＢ6）とアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）とを混合したものを比較例の冷陰極蛍光ランプとして作成し、本実施形態の蛍光ランプとともにランプ電流１０ｍＡで点灯させた。
【００４９】
すると、比較例の蛍光ランプの電極は３０００時間で輝度が著しく低下した。この電極をＳＥＭ（電子顕微鏡写真）で観察したところ、電極表面が水銀（Ｈｇ）とランタン（Ｌａ）およびバリウム（Ｂａ）とのアマルガムで覆われており、エミッタはほとんど飛散していないことが確認された。
【００５０】
これに対し、本実施形態の蛍光ランプは、数１０００時間経過後でも比較例のような現象は生じなかった。この理由としは、水銀（Ｈｇ）とバリウム（Ｂａ）とのアマルガムは消灯時表面に若干形成されるが、ランプを点灯することで、Ｈｇは放電空間中に放出されるためではないかと考えられる。
【００５１】
なお、エミッタのアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）に代えて、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）とアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2）とを混合物したものおよびアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2）単体にマンガン（Ｍｎ）を混合したエミッタを上記のように測定をしたところほぼ同様の特性が得られた。
【００５２】
電極３，３’へのエミッタ５の付着方法は、プラズマ溶射の他にマンガン（Ｍｎ）とアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）とをガラス系の結着剤に混合して膜を金属表面に形成する方法が挙げられるが、この方法の場合、結着剤とバインダーとを分解するのに加熱が必要であり、多くのガスを放出することもあるため、エミッタの付着にはプラズマ溶射が好適である。
【００５３】
また、プラズマ溶射によると材料粉体が金属基体に溶射されるまでアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気にあり、材料粉体の表面を溶かして基体に付着し粉体同士結着するので、製造工程が簡単となり、不純ガスによる輝度の低下が避けられるという利点もある。
【００５４】
図３は、第２の実施形態の冷陰極蛍光ランプの電極を示す一部拡大斜視図である。３ａは第１実施形態と同様のゲッターおよび水銀放出構体である。
【００５５】
この電極３の外表面にはニッケル（Ｎｉ）製の板状導電体６が張合わせるように取付けられている。この導電体６の外表面には第１実施形態と同様のエミッタ５が付着されている。
【００５６】
導電体６は、最初に大きめの導電体にエミッタ５を付着し、その後導電体６を所望の大きさに切断して作られたものである。この導電体６は、リード線に電気的接続するように取付けられてもよい。
【００５７】
また、導電体６の形状は板状に限らず、棒状、筒状、コイル状などであっても構わない。
【００５８】
図４は、第３実施形態である液晶表示装置Ｂを示す概略断面図である。液晶表示装置Ｂは前面に照射用の開口１２を有する薄箱状のケース体１３を有し、このケース体１３内には照明装置となるバックライトユニット１４が収納されている。このバックライトユニット１４は、冷陰極蛍光ランプＡを有し、この冷陰極蛍光ランプＡの近傍には容器１を内包するように近接導体を兼ねた銀蒸着されたフィルム状の反射面１５が一方向を開口した状態で巻回され、この反射面１５の照射方向にはアクリル樹脂製の導光板１６が配設されている。
【００５９】
導光板１６はケース体１３の開口１２に対向して位置している。また、導光板６の背面側には平面状の反射板１８が配設され、導光板１６とケース体３との間には、拡散板２０および集光板２１にて構成される制光手段２２が配設されている。そして、ケース体１３の開口１２の前面側には、表示手段としての液晶ユニット２４が配設されている。
【００６０】
本実施形態によれば、すなわち陰極降下電圧が低減されるので、電極３近傍の容器の温度が低減でき、冷陰極蛍光ランプＡ収納部の材質または構造を簡素化できる効果が期待できる。また、冷陰極蛍光ランプＡがバッテリー駆動する携帯情報機器の液晶バックライト用蛍光ランプの場合、ランプ電圧低減に伴う省電力化により好適な特性を提供することができる。
【００６１】
図５は、第４実施形態である平面形蛍光ランプＣを示す分解斜視図である。
【００６２】
容器１は、上面ガラス３１、下面ガラス３２およびこれらガラス３１，３２の周縁部を気密に閉塞する枠ガラス３３とで構成されている。
【００６３】
上面ガラス３１の内面には蛍光体層が形成されており、容器１の内部には水銀（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）などの希ガスが所定圧力で封入されている。
【００６４】
容器１の長手方向の両端部には、一対の板状電極３，３’が配設されており、この電極３，３’は枠ガラス３３から気密に外部導出されたリード線と接続されている。
【００６５】
一対の電極３，３’同士が対向する側の表面には、マンガン（Ｍｎ）３０ｗｔ％、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）７０ｗｔ％からなるエミッタをプラズマ溶射により付着されている。
【００６６】
この平面形ランプＣの大きさは約３インチであり、例えばビデオカメラのビューファインダのバックライトに使用される。
【００６７】
本実施形態によると、従来のエミッタなしの電極と比較して同じ明るさであれば、０．３〜０．１５Ｗの消費電力が少なくできるとともに、ランプ寿命も大幅に改善することができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、冷陰極蛍光ランプの電極にアルミン酸バリウム（ＢａＡｌ2Ｏ4）およびアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ2）のうち少なくとも一種とアマルガム化しにくい導電性金属とを主成分としたエミッタを付着したので、電極から比較的多くの初期電子が放出されて陰極降下電圧が低減されるとともに、容器中の水銀（Ｈｇ）が電極部分で消耗されることはほとんど無くなり、水銀量の低減によるランプ寿命を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態の冷陰極蛍光ランプを示す断面図。
【図２】  同上冷陰極蛍光ランプのエミッタの混合比を変えたときの陰極降下電圧の変化を測定した結果を示すグラフ。
【図３】  本発明の第２の実施形態の冷陰極蛍光ランプの電極を示す一部拡大斜視図。
【図４】  本発明の第３の実施形態である液晶表示装置を示す概略断面図。
【図５】  本発明の第４の実施形態である平面形蛍光ランプを示す分解斜視図。
【符号の説明】
１…透光性気密容器（バルブ）、２…蛍光体層、３，３′…電極、４，４…リード線、５…エミッタ、６…導電体、１４…照明装置、Ａ…冷陰極蛍光ランプ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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