(57)【要約】【課題】寿命を延ばすことができる冷陰極放電管及び冷陰極放電管の使用方法を提供する。【解決手段】冷陰極放電管１は、内部に封止空間１１が形成された封止管２と、封止管２の内部に配置された一対の電極６と、一端が電極６に接続され、他端が封止空間１１の外部まで伸びる一対のアウターリード線４及びインナーリード線５とを備えている。電極６は、４重量％〜６重量％のニオブを含み、ニッケルを主体とする合金材料からなる。【選択図】図１
2011113813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に封止空間が形成された封止管と、
前記封止管の内部に配置された一対の電極と、
一端が前記電極に接続され、他端が封止空間の外部まで伸びる一対のリード線とを備え、
前記電極は、４重量％〜６重量％のニオブを含み、ニッケルを主体とする合金材料からなることを特徴とする冷陰極放電管。
【請求項２】
前記封止空間の内部の気圧が、１５Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒ（＝２０００Ｐａ〜４０００Ｐａ）であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極放電管。
【請求項３】
前記封止空間には、アルゴンとネオンとが封入され、
ネオンの分圧ＰＮｅに対するアルゴンの分圧ＰＡｒの分圧比が、
７≦（ＰＡｒ／ＰＮｅ）×１００≦６７
であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の冷陰極放電管。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷陰極放電管の使用方法において、
前記一対の電極間に流れる電流が１７ｍＡ以上であることを特徴とする冷陰極放電管の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止空間内に設けられた電極を有する冷陰極放電管及び冷陰極放電管の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のバックライト等に適用される冷陰極放電管が知られている。冷陰極放電管は、封止管と、一対の電極と、一対のアウターリード線とを備えている。封止管は、封止空間を形成する。封止空間には、水銀及び希ガスが封入されている。一対の電極は、封止空間の内部の両端部に配置されている。アウターリード線は、各電極と接続されている。アウターリード線の外端部は、封止空間から露出している。
【０００３】
冷陰極放電管では、電圧が一対のアウターリード線に印加されると、電子が電極から放出される。この電子は、封止空間内を進行して、水銀と衝突する。これにより、光が照射される。
【０００４】
ここで、電子は、水銀以外に希ガスにも衝突して、希ガスがイオン化される。イオン化された希ガスは電極をスパッタする。これによって、電極が劣化して、最終的には、冷陰極放電管が故障する。そこで、電極のスパッタを低減して、冷陰極放電管の寿命を延ばすことができる技術が求められている。
【０００５】
特許文献１には、ニッケルとニオブからなる電極を備えた冷陰極放電管が開示されている。特許文献１の技術では、ニオブの重量％を３％〜６％にすることによって、電極のスパッタを低減して、冷陰極放電管の寿命を延ばしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２７９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者の鋭意検討した実験によると、特許文献１の技術では、充分に電極のスパッタを低減できておらず、冷陰極放電管の寿命が短いといった課題がわかった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、寿命を延ばすことができる冷陰極放電管及び冷陰極放電管の使用方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に封止空間が形成された封止管と、前記封止管の内部に配置された一対の電極と、一端が前記電極に接続され、他端が封止空間の外部まで伸びる一対のリード線とを備え、前記電極は、４重量％〜６重量％のニオブを含み、ニッケルを主体とする合金材料からなることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記封止空間の内部の気圧が、１５Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒ（＝２０００Ｐａ〜４０００Ｐａ）であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、前記封止空間には、アルゴンとネオンとが封入され、ネオンの分圧ＰＮｅに対するアルゴンの分圧ＰＡｒの分圧比が、
７≦（ＰＡｒ／ＰＮｅ）×１００≦６７
であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷陰極放電管の使用方法において、前記一対の電極間に流れる電流が２０ｍＡ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、４重量％〜６重量％のニオブを含み、ニッケルを主体とする合金材料により電極を構成することによって、スパッタによる電極の消耗を抑制して、寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による冷陰極放電管の全体断面図である。
【図２】電極近傍の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態による冷陰極放電管の製造工程を説明する図である。
【図４】電極に含有されるニオブの含有率と電極の耐スパッタ率との関係を示すグラフである。
【図５】封止管の内部の気圧（封入圧）と寿命比との関係を示すグラフである。
【図６】封止管の封止空間に封入されたネオンの分圧に対するアルゴンの分圧の比と、寿命比との関係を示すグラフである。
【図７】封止管の封止空間に流れる電流（管電流）と輝度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明による第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態による冷陰極放電管の全体断面図である。図２は、電極近傍の拡大断面図である。尚、以下の説明において、
【００１６】
図１及び図２に示すように、第１実施形態による冷陰極放電管１は、封止管２と、蛍光膜３と、一対のアウターリード線４と、一対のインナーリード線５と、一対の電極６とを備えている。尚、アウターリード線４とインナーリード線５とが請求項のリード線に相当する。
【００１７】
封止管２は、内部を封止するものである。封止管２は、ガラスからなる。封止管２は、円筒状に形成されている。封止管２は、約２ｍｍ〜４ｍｍの内径、及び、約３ｍｍ〜５ｍｍの外径を有する。封止管２の両端部は、インナーリード線５とによって塞がれている。封止ビーズ２ａは、ガラスからなる。封止ビーズ２ａは、封止管２と一体化されている。封止ビーズ２ａは、インナーリード線５と封着されている。これにより、封止空間１１が、封止管２の内部に形成される。
【００１８】
封止空間１１の内部の気圧（封入圧）は、１５Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒ（＝２０００Ｐａ〜４０００Ｐａ）に設定されている。封止空間１１には、希ガスであるアルゴン及びネオンと、水銀とが封入されている。ネオンの分圧ＰＮｅに対するアルゴンの分圧ＰＡｒの比は、以下に示すように、９％〜１９％である。
７≦（ＰＡｒ／ＰＮｅ）×１００≦６７
【００１９】
蛍光膜３は、封止空間１１で発光された紫外線を可視光に変換するものである。蛍光膜３は、封止管２の内周面に形成されている。蛍光膜３は、封止管２の長さ方向の中央部に形成されている。
【００２０】
アウターリード線４は、インナーリード線５を介して、外部の電源と電極６とを接続するためのものである。アウターリード線４は、半田付けが容易なニッケルからなる。アウターリード線４は、封止管２の外部まで伸びる。
【００２１】
インナーリード線５は、アウターリード線４と電極６とを接続するものである。インナーリード線５は、封止ビーズ２ａを構成するガラス材料と良好に封着できるタングステンからなる。インナーリード線５は、封止ビーズ２ａによって、封止管２と封着されている。インナーリード線５の外端部は、抵抗溶接によってアウターリード線４と接続されている。インナーリード線５の内端部は、封止空間１１まで伸びる。
【００２２】
電極６は、封止空間１１に電子を放出するものである。電極６は、封止管２の内部に配置されている。電極６は、円筒状に形成されている。電極６の長さ方向の内端部は、開口されている。一方、電極６の長さ方向の外端部は、閉口されている。即ち、電極６は、カップ状に形成されている。電極６は、約５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有する。電極６は、約１．４ｍｍ〜３．４ｍｍの内径、及び、約１．８ｍｍ〜３．７ｍｍの外径を有する。電極６の外端部（閉口部）は、抵抗溶接によってインナーリード線５の内端部と接続されている。これにより、電極６は、インナーリード線５を介して、アウターリード線４と接続される。電極６は、ニオブを含み、ニッケルを主体とする合金材料からなる。ここで、電極６におけるニオブの重量％は、４重量％〜６重量％である。ニオブの重量％は、より好ましくは、５重量％である。
【００２３】
（冷陰極放電管の動作）
次に、上述した第１実施形態による冷陰極放電管１の動作について説明する。
【００２４】
まず、電圧が、外部電源からアウターリード線４とアウターリード線４との間に印加される。ここで、電圧は、電極６と電極６との間に流れる電流（管電流）が１７ｍＡ以上となるように設定される。これにより、電界が、アウターリード線４、４と接続されている封止空間１１の電極６と電極６との間に形成される。この結果、電子が一方の電極６から放出されて、１７ｍＡ以上の電流が封止空間１１に流れる。
【００２５】
電子は、電界によって加速されて、封止空間１１の内部を進行する。そして、電子は、封止空間１１の内部に封入されている水銀と衝突する。これにより、紫外線が、照射される。紫外線は、蛍光膜３によって可視光に変換された後、外部へ照射される。
【００２６】
また、電極６から放出された電子は、水銀のみならず、封止空間１１に封入された希ガスにも衝突する。これにより、希ガスは、イオン化されて、電極６をスパッタする。このため、電極６からニッケル原子（電極構成原子）が飛び出す。しかし、電極６は、４重量％〜６重量％のニオブを含有するので、電極６は、ほとんどスパッタされない。
【００２７】
（冷陰極放電管の製造方法）
次に、上述した第１実施形態による冷陰極放電管１の製造方法について説明する。図３は、第１実施形態による冷陰極放電管の製造工程を説明する図である。
【００２８】
まず、４重量％〜６重量％のニオブを含有し、ニッケルを主体とする合金からなる平板を準備する。この平板をプレス加工によって、カップ形状にすることによって、電極６を作成する。
【００２９】
次に、図３に示すように、アウターリード線４とインナーリード線５とを溶接接合する。その後、インナーリード線５の周りに封止ビーズ２ａを外嵌させる。この後、インナーリード線５と電極６とを溶接接合する。この状態で、封止ビーズ２ａが封止管２の両端の位置となるように、封止管２の内部に電極６を挿入する。
【００３０】
次に、電極６が封止管２の内部に挿入された状態で、封止ビーズ２ａを溶融させる。これにより、封止ビーズ２ａが、インナーリード線５と封着されるとともに、封止管２と一体化する。この結果、封止管２が封止されて、図１に示す、冷陰極放電管１が完成する。
【００３１】
（冷陰極放電管の効果）
次に、上述した第１実施形態による冷陰極放電管１の効果について説明する。
【００３２】
上述したように第１実施形態による冷陰極放電管１では、電極６のニオブの含有率が４重量％〜６重量％である。これにより、電極６が、イオン化されたアルゴンイオンまたはネオンイオンによってスパッタされることを抑制できる。この結果、冷陰極放電管１は、電極６の寿命を延ばすことができる。
【００３３】
また、冷陰極放電管１では、封止空間１１の封入圧が、１５Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒ（＝２０００Ｐａ〜４０００Ｐａ）に設定されている。これにより、冷陰極放電管１は、電極６の寿命を延ばすことができる。
【００３４】
また、冷陰極放電管１では、封止空間１１のネオンの分圧ＰＮｅに対するアルゴンの分圧ＰＡｒの比（＝ＰＡｒ／ＰＮｅ）が、７％〜６７％である。これにより、冷陰極放電管１は、電極６の寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、冷陰極放電管１の使用方法では、１７ｍＡ以上の電流が封止空間１１に流れるように、アウターリード線４、４の間に電圧が印加される。これにより、冷陰極放電管１は、輝度を向上させることができる。
【００３６】
（実験）
次に、上述した冷陰極放電管１の効果を証明するために行った実験について説明する。
【００３７】
（ニオブの含有率と耐スパッタ率との関係）
電極６に含有されるニオブの含有率と電極の耐スパッタ率との関係を調べた実験について、図４を参照して説明する。図４において、横軸は電極内のニオブの重量％を示し、縦軸は電極の耐スパッタ率を示す。本願発明による実施例は、ニオブの含有率が４重量％、５重量％、６重量％の電極を用いた冷陰極放電管である。比較例は、ニオブの含有率が０重量％〜３重量％、７重量％、８重量％の電極を用いた冷陰極放電管である。
【００３８】
本実験では、一例として一部マスキングした合金にＩＢＥ（Ion Beam Etching）装置を用いて試料をスパッタして、触針粗度計で段差測定をしてスパッタ量を測定した。ここでいう耐スパッタ率とは、スパッタ後の材料残率のことである。即ち、耐スパッタ率が高いほど、スパッタされていないことを意味する。この実験の耐スパッタ率測定条件は、加速電圧が５００Ｖ、電流密度が０．６ｍＡ／ｃｍ２、入射角度が４５ｄｅｇである。
【００３９】
図４に示すように、比較例の耐スパッタ率に比べて、実施例の耐スパッタ率は極めて高い。比較例の耐スパッタ率は、最大でも４５％であるが、実施例の耐スパッタ率は最低でも６９％である。即ち、比較例の耐スパッタ率に比べて、実施例の耐スパッタ率は、５０％以上向上していることがわかる。これにより、本願発明による実施例は、電極のスパッタ量を低減して、寿命を延ばせることがわかる。
【００４０】
（封入圧と寿命との関係）
次に、封止管２の封止空間１１の気圧（封入圧）と寿命比との関係を調べた実験について、図５を参照して説明する。図５において、横軸は本願発明による実施例の封入圧［Ｔｏｒｒ］を示し、縦軸は寿命比を示す。ここで、寿命比は、封入圧が３０Ｔｏｒｒの寿命を「１」した場合の各封入圧での寿命の比を意味する。
【００４１】
図５に示すように、封入圧が１５Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒ（＝２０００Ｐａ〜４０００Ｐａ）の実施例は、寿命比が極めて延びていることがわかる。即ち、本願発明による実施例は、封入圧を１５Ｔｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒにすることによって、寿命が延びていることがわかる。
【００４２】
（アルゴンの分圧比と寿命との関係）
次に、封止管２の封止空間１１に封入されたネオンの分圧ＰＮｅに対するアルゴンの分圧ＰＡｒの比（＝ＰＡｒ／ＰＮｅ）と、寿命比との関係を調べた実験について説明する。図６において、横軸は分圧比を示し、縦軸は寿命比を示す。尚、ここで、寿命比は、アルゴンの分圧比が「１０％」の寿命を「１」とした場合の各アルゴンの分圧比での寿命の比のことである。
【００４３】
図６に示すように、分圧比が７％〜６７％である実施例は、寿命比が極めて延びていることがわかる。即ち、本願発明による実施例は、分圧比を７％〜６７％にすることによって、寿命が延びることがわかる。
【００４４】
（管電流と輝度の関係）
次に、封止管２の封止空間１１に流れる電流（管電流）と輝度との関係を調べた実験について説明する。図７において、横軸は管電流［ｍＡ］を示し、縦軸は光束比［％］を示す。比較例は、外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍであること以外は実施例と同じ構成を有する冷陰極放電管である。光束比の１００％とは、比較例に１１ｍＡの管電流を流した場合の光束比のことである。
【００４５】
図７に示すように、本願発明における実施例は、１７ｍＡ未満の管電流では比較例と輝度がほとんど変わらない。しかしながら、管電流が１７ｍＡ以上となると、実施例の光束比が、比較例の光束比に比べて大きくなることがわかる。具体的には、管電流が３０ｍＡでは、実施例は比較例に比べて約１７％の光束比の向上を実現している。また、管電流が４０ｍＡでは、実施例は比較例に比べて約２４％の光束比の向上を実現している。この結果、本願発明による実施例は、１７ｍＡ以上の管電流を流すことによって、輝度を向上できることがわかる。
【００４６】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１     冷陰極放電管
２     封止管
２ａ   封止ビーズ
３     蛍光膜
４     アウターリード線
５     インナーリード線
６     電極
１１   封止空間
ＰＡｒ   分圧
ＰＮｅ   分圧
【図１】
2011113813.tif 000003
【図２】
2011113813.tif 000004
【図３】
2011113813.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011113813.tif 000007
【図６】
2011113813.tif 000008
【図７】
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