(57)【要約】【課題】発熱された熱の伝導を抑制できる冷陰極管を提供する。【解決手段】冷陰極管１は、カップ状の電極６と、熱を赤外線に変換する赤外線放射材料を含み、電極６の外周を覆う熱交換部材８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状の電極と、
熱を赤外線に変換する赤外線放射材料を含み、前記電極の外周面または内周面を覆う熱交換部材とを備えることを特徴とする冷陰極管。
【請求項２】
前記熱交換部材は、前記電極の外側に嵌められていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管。
【請求項３】
長さ方向において、前記熱交換部材の内端部は、前記電極の内端部よりも内側に位置す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項に記載の冷陰極管。
【請求項４】
前記熱交換部材の内周面には突部が形成され、
径方向において、前記突部の内周面は、前記電極の内周面よりも中心側に位置することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷陰極管。
【請求項５】
長さ方向において、前記熱交換部材の外端部は、前記電極の外端部よりも外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の冷陰極管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト等に適用される冷陰極管に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガラスバルブと、リード線と、電極ヘッドと、蓋とを備えた蛍光ランプが開示されている。電極ヘッドは、カップ状に形成されている。電極ヘッドの外端部は、リード線と接続されている。電極ヘッドの内側は、開口され、蓋が、この電極ヘッドの開口部に設けられている。蓋の中心部は、開口されている。蓋の一部は、電極ヘッドの内周面の一部を覆うように構成されている。
【０００３】
特許文献１の蛍光ランプでは、リード線を介して電極ヘッドに電圧が印加される。これにより、電子が電極ヘッドから放出される。放出された電子は、ガラスバルブ内に封入されている水銀と衝突して紫外線を放出する。紫外線は、蛍光体によって、可視光に変換された後、外部に照射される。
【０００４】
電極ヘッドから放出された電子は、ガラスバルブ内に封入されている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、金属からなる電極ヘッドをスパッタする。この結果、電極ヘッドの周辺部がスパッタされた金属原子により黒化するといった問題があった。特許文献１の技術は、電極ヘッドの開口部に設けられた蓋によって、スパッタされた金属原子を捕獲することができた。これにより、上述の金属原子による黒化を抑制することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、冷陰極管は、高電流・低ガス圧下での使用が要望されている。これは、冷陰極管の光の強度を高めるためである。これにより、液晶表示装置のバックライトとして用いる場合に、冷陰極管の本数を減らすことができる。しかし、冷陰極管は、高電流（例えば、３０ｍＡ〜４０ｍＡ）が流されると、電極で多量の熱が発熱されて、高温（例えば、１５０℃〜４００℃）になる。特許文献１の技術では、発熱された熱が、冷陰極管が設けられる液晶表示装置等の部品に伝導されるといった課題がある。このため特許文献１の技術では、熱が伝導された部品が破損する。ここで、冷却装置や発熱を低減できる電極材料等により解決する技術も提案されている。しかしながら、このような技術では、装置が大型化または高価になる等の別の問題が生じ、現実的な解決方法とはなっていない。
【０００７】
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、発熱された熱の伝導を抑制できる冷陰極管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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カップ状の電極と、熱を赤外線（遠赤外線）に変換する赤外線放射材料を含み、前記電極の外周面または内周面を覆う熱交換部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記熱交換部材は、前記電極の外側に嵌められていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、長さ方向において、前記熱交換部材の内端部は、前記電極の内端部よりも内側に位置することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記熱交換部材の内周面には突部が形成され、径方向において、前記突部の内周面は、前記電極の内周面よりも中心側に位置することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、長さ方向において、前記熱交換部材の外端部は、前記電極の外端部よりも外側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、赤外線放射材料を含む熱交換部材を備えているので、電極により発熱された熱を赤外線に変換することができる。この結果、電極により発熱された熱が、熱のまま伝導することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による冷陰極管の全体断面図である。
【図２】電極近傍の断面図である。
【図３】第１実施形態による冷陰極管の製造工程を説明する図である。
【図４】第１実施形態による冷陰極管の製造工程を説明する図である。
【図５】第２実施形態による電極近傍の断面図である。
【図６】第２実施形態による冷陰極管の製造工程を説明する図である。
【図７】第３実施形態による電極近傍の断面図である。
【図８】第４実施形態による電極近傍の断面図である。
【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管の全体断面図である。図２は、電極近傍の断面図である。尚、以下の説明において、図１に矢印Ａで示す方向を長さ方向とする。
【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、熱伝導部材７と、一対の熱変換部材８とを備えている。
【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４ｍｍの内径、及び、約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。封止空間１１には、アルゴン等の希ガスと、水銀とが封入されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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の外部に設けられている。
【００２０】
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まで延びる。
【００２１】
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、ニッケルからなる。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の長さを有する。電極６は、約３．３ｍｍの内径、及び、約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。
【００２２】
熱伝導部材７は、電極６と熱交換部材８とを接着するとともに、電極６の熱を熱交換部材８へと伝導させるものである。熱伝導部材７は、電極６の外周部と熱交換部材８の内周部との間に設けられている。熱伝導部材７は、熱硬化性の樹脂を含む熱伝導性の高い銅・銀ペーストからなる。銅・銀ペースは、約１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するものが好ましい。
【００２３】
熱交換部材８は、電極６で発熱した熱を遠赤外線に変換するものである。熱交換部材８は、熱を遠赤外線に変換可能なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系セラミック（請求項の赤外線放射材料に相当）からなる。アルミナ系セラミックは、約０．９以上の遠赤外線の放射率を有するものが好ましい。また、アルミナ系セラミックは、約４０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有するものが好ましい。熱交換部材８は、円筒部１５と、突部１６とを有する。
【００２４】
円筒部１５の内径は、電極６の外径よりも約０．２ｍｍ大きく構成されている。円筒部１５は、電極６の外側に嵌められている。これにより、円筒部１５は、電極６の外周面を全周にわたって覆うことになる。円筒部１５の外周面は、封止管２の内周面と所定の間隔が開けられている。円筒部１５は、約１０ｍｍ〜約１５ｍｍの長さを有する。長さ方向において、円筒部１５の外端部は、電極６の外端部（閉口側端部）と略同じ位置に配置される。長さ方向において、円筒部１５の内端部は、電極６の内端部（開口側端部）よりも内側に位置する。ここで、円筒部１５の内端部の位置は、冷陰極管１の機能に支障のない位置に設定される。
【００２５】
突部１６は、製造段階では、熱交換部材８の位置決め部材として機能する。また、突部１６は、蛍光時にスパッタによって生じるニッケル原子（電極構成原子）を捕獲するものである。突部１６は、円筒部１５と一体的に構成されている。突部１６は、円筒部１５の長さ方向の中央部に形成されている。突部１６は、円筒部１５の内周面の全周にわたって形成されている。突部１６の中心は、円筒部１５の中心と一致するように形成されている。突部１６は、リング板状に形成されている。即ち、突部１６の中心部は、開口されている。突部１６の内径は、電極６の内径よりも小さい。これにより、径方向において、突部１６の内周面は、電極６の内周面よりも中心側に位置する。この結果、突部１６は、電極６がスパッタされて生じるニッケル原子を効率よく捕獲する。
【００２６】
次に、上述した第１実施形態による冷陰極管１の動作を説明する。
【００２７】
まず、電圧が、外部電源から両端のアウターリード線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、電極６から放出される。
【００２８】
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。
【００２９】
一方、電圧が印加されると、電極６は発熱する。この熱は、熱伝導部材７によって熱交換部材８に伝導されて、吸収される。熱交換部材８は、この熱を遠赤外線に変換する。変換された遠赤外線は、熱交換部材８から外部へ放射される。ここで、遠赤外線は、エネルギーが低いため、外部に配置された部品にあまり吸収されることなく遠方へと達する。これにより、冷陰極管１の付近に配置される部品の昇温を抑制できる。
【００３０】
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）が飛び出すが、このニッケル原子は、熱交換部材８の突部１６によって捕獲される。
【００３１】
次に、上述した第１実施形態による冷陰極管１の製造方法について説明する。図３及び図４は、第１実施形態による冷陰極管の製造工程を説明する図である。
【００３２】
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。次に、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。
【００３３】
次に、図４に示すように、電極６の外周面に熱伝導部材７を塗布する。この後、電極６の外周面に熱交換部材８を外嵌する。ここで、突部１６が電極６の内端部に接触するまで、電極６が、熱交換部材８に挿入される。これにより、電極６と熱交換部材８との位置決めが行われる。この状態で、熱伝導部材７を加熱して、乾燥及び熱硬化させる。ここで、熱伝導部材７は、乾燥エアまたは窒素エアを導入しつつ乾燥することが好ましい。封止管２の封止後、封止空間１１内に有機物ガスが放出されることを抑制するためである。
【００３４】
次に、封止管２を封止ビーズ２ａの外側に嵌めた状態で、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、図１に示す、冷陰極管１が完成する。
【００３５】
次に、上述した第１実施形態による冷陰極管１の効果について説明する。
【００３６】
上述したように第１実施形態による冷陰極管１は、熱を遠赤外線に変換可能な熱交換部材８を備えている。これにより、電圧印加により電極６が発熱しても、その熱を熱交換部材８によって、外部の部品に吸収され難い遠赤外線に変換して外部へ放射することができる。即ち、電極６が発熱した熱が、熱のまま伝導することを抑制できる。この結果、外部の部品が高温になることを抑制できるので、冷陰極管１が設けられる装置の破損を抑制できる。
【００３７】
また、冷陰極管１では、熱交換部材８が電極６の外側に設けられている。これにより、熱交換面積が増し、熱交換部材８が、外部へ放出される熱を効率よく吸収して、遠赤外線に変換することができる。
【００３８】
また、冷陰極管１では、熱交換部材８に突部１６が形成されている。ここで、突部１６の内周面は、電極６の内周面よりも径方向の内側（中心側）に突出している。これにより、電極６がスパッタされて飛び出すニッケル原子を突部１６によって捕獲することができる。この結果、ニッケル原子が、封止管２の内周面等に堆積して黒化することを抑制できる。
【００３９】
また、冷陰極管１では、熱交換部材８の円筒部１５の長さ方向の内端部が、電極６の長さ方向の内端部よりも内側に延びるように形成されている。これにより、突部１６の開口部を通り抜けたニッケル原子を円筒部１５の内端部によって捕獲することができる。この結果、ニッケル原子が、封止管２に堆積することをより抑制することができる。
【００４０】
また、冷陰極管１では、製造段階において、熱交換部材８の突部１６を電極６に接触させることによって、熱交換部材８と電極６とを容易に位置決めすることができる。
【００４１】
また、冷陰極管１では、熱交換部材８と電極６との間に熱伝導部材７を設けることによって、熱交換部材８への熱伝導の向上のみならず、熱交換部材８と電極６との熱膨張率の違いに起因するクラック等の破損を応力緩和により抑制できる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、上述した実施形態の一部を変更した第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態による電極近傍の断面図である。図６は、第２実施形態による冷陰極管の製造工程を説明する図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００４３】
図５に示すように、第２実施形態による冷陰極管１Ａでは、熱交換部材８Ａが電極６Ａの内側に嵌められている。
【００４４】
具体的には、熱交換部材８Ａは、円筒形状に形成されている。熱交換部材８Ａの外径は、電極６Ａの内径よりも約０．２ｍｍ程度小さい。熱交換部材８Ａは、電極６Ａの内周面を全周にわたって覆っている。熱交換部材８Ａは、アルミナ系セラミックからなる。アルミナ系セラミックは、約０．９以上の遠赤外線の放射率を有するものが好ましい。また、アルミナ系セラミックは、約４０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有するものが好ましい。長さ方向において、熱交換部材８Ａの内端部は、電極６Ａの内端部（開口部）よりも内側に位置する。長さ方向において、熱交換部材８Ａの外端部は、電極６Ａの外端部（閉口部）よりも、約１ｍｍ〜約３ｍｍ程度（カシメしろが確保できる以上の長さ）内側に位置する。凹部８Ａａが、熱交換部材８Ａの外周面に形成されている。凹部８Ａａは、熱交換部材８Ａの長さ方向の中央部よりもインナーリード５側に形成されている。これにより、熱交換部材８Ａの電極６Ａの外側に配置される部分が、熱交換部材８Ａの電極６Ａの内側に配置される部分よりも長くなる。尚、熱交換部材８Ａの電極６Ａの内側に配置される部分は、電極６Ａによってカシメられる程度の長さでよい。
【００４５】
電極６Ａの長さ方向の内端部６Ａａは、径方向の中心へと曲げられている。これにより、電極６Ａの内端部６Ａａは、熱交換部材８Ａの凹部８Ａａに嵌合されている。この結果、熱交換部材８Ａが、電極６Ａに固定される。
【００４６】
第２実施形態による冷陰極管１Ａの製造方法を説明する。
【００４７】
最初に、第１実施形態と同じ工程により、アウターリード線４、インナーリード線５、及び、電極６Ａが溶接接続される（図３参照）。
【００４８】
次に、図６に示すように、熱交換部材８Ａの外周面に熱伝導部材７が塗布される。この後、熱交換部材８Ａが、電極６Ａの内周側に嵌められる。ここで、長さ方向において、熱交換部材８Ａの凹部８Ａａが、電極６Ａの内端部６Ａａと一致するように、熱交換部材８Ａが設置される。次に、電極６Ａの内端部６Ａａが、内周側に押圧される。これにより、熱交換部材８Ａが、電極６Ａの内端部６Ａａによりかしめられて、固定される。
【００４９】
第２実施形態による冷陰極管１Ａでは、熱交換部材８Ａを備えている。これにより、熱交換部材８Ａの内端部から遠赤外線が放射されるので、外部への熱の伝導を抑制することができる。
【００５０】
また、冷陰極管１Ａでは、熱交換部材８Ａを電極６Ａの内周側に設けているので、電極６Ａの外径を大きくすることができる。これにより、電極６Ａの内表面積を大きくすることができるので、スパッタによる電極６Ａの短命化を抑制できる。
【００５１】
また、冷陰極管１Ａでは、熱交換部材８Ａが、電極６Ａの内周側に設けられているので、熱交換部材８Ａに突部を設けることなく、スパッタにより生じたニッケル原子（スパッタ物）を捕獲することができる。これにより、熱交換部材８Ａの形状を簡略化することができる。
【００５２】
また、冷陰極管１Ａでは、熱交換部材８Ａの外端部は、電極６Ａの外端部（閉口部）よりも、内側に位置する。これにより、冷陰極管１Ａの封止管２の内壁部に捕獲されたニッケル原子（スパッタ付着物）と電極６Ａの外端部（閉口部）との間で生じる異常放電を抑制できる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、上述した実施形態の熱交換部材を変更した第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態による電極近傍の断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５４】
第３実施形態による冷陰極管１Ｂでは、熱交換部材８Ｂの円筒部１５Ｂの構成が、第１実施形態と異なる。
【００５５】
具体的には、長さ方向において、円筒部１５Ｂの外端部１５Ｂａが、電極６の外端部（閉口側端部）よりも外側に位置する。
【００５６】
これにより、第３実施形態による冷陰極管１Ｂでは、インナーリード線５の側面から電子が放出される異常放電を抑制することができる。
【００５７】
（第４実施形態）
次に、上述した実施形態の熱交換部材を変更した第４実施形態について説明する。図８は、第４実施形態による電極近傍の断面図である。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００５８】
第４実施形態による冷陰極管１Ｃでは、熱交換部材８Ｃが封止管２の内周面に設けられている。
【００５９】
具体的には、熱交換部材８Ｃは、フレキシブル性を有するアルミナ系セラミックシートまたは円筒状に形状工夫したアルミナパイプからなる。熱交換部材８Ｃは、接着部材９を介して、封止管２の内周面に接着されている。熱交換部材８Ｃは、封止管２の内周面の全周にわたって設けられている。径方向において、熱交換部材８Ｃは、電極６の外周面と対向する位置に設けられている。これにより、熱交換部材８Ｃは、間接的に、電極６の外周面を覆う。
【００６０】
第４実施形態による冷陰極管１Ｃでは、フレキシブル性を有するアルミナ系セラミックシートにより熱交換部材８Ｃを構成しているので、容易に熱交換部材８Ｃを取り付けることができる。
【００６１】
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。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００６２】
上述した各実施形態の構成の材料、数値、形状等は適宜変更可能である。
【００６３】
上述した各実施形態を組み合わせてもよい。
【００６４】
熱交換部材を構成する材料は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の遠赤外線を含む赤外線を放射可能な材料を適用することができる。
【００６５】
熱交換部材をＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＰＶＤ法（物理気相成長法）によって、電極の外周部に成膜してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 冷陰極管
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、６Ａ  電極
６Ａａ    内端部
７   熱伝導部材
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ 熱交換部材
８Ａａ    凹部
９   接着部材
１１ 封止空間
１５、１５Ｂ   円筒部
１５Ｂａ  外端部
１６ 突部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011023116.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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