(57)【要約】【課題】大電流の連続通電でも充分な冷電子を長時間にわたって保証する高融点金属を用いた電極を有する放電管を得る。【解決手段】外套管の放電領域側に開放端を有し、この開放端と反対側端に有する底部外壁に上記外套管の外側から電力を導入するためのインナーリードＬＩＤを突き合わせ溶接したカップ状電極ＣＥＤを外套管の両端内部に具備し、カップ状電極ＣＥＤの底部に開口部Ｈを形成し、溶接で溶解したインナーリードＬＩＤの一部がこの開口部Ｈを貫通してカップ状電極ＣＥＤの底部内に露呈させて溶接強度を強めた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外套管の放電領域側に開放端を有し、この開放端と反対側端に有する底部外壁に上記外套管の外側から電力を導入するためのインナーリードを突き合わせ溶接したカップ状電極を上記外套管の両端内部に具備した放電管であって、
前記カップ状電極の前記底部に開口部を有し、
前記溶接で溶解した前記インナーリードの一部が前記開口部を貫通して前記カップ状電極の前記底部内に露呈していることを特徴とする放電管。
【請求項２】
外套管の放電領域側に開放端を有し、この開放端と反対側端に有する底部外壁に上記外套管の外側から電力を導入するためのインナーリードを突き合わせ溶接したカップ状電極を上記外套管の両端内部に具備した放電管であって、
前記カップ状電極の前記底部に開口部を有し、
前記インナーリードの前記突き合わせ溶接部に当該インナーリードとは異種の金属を有し、
前記溶接で溶解した前記異種の金属の一部が前記開口部を貫通して前記カップ状電極の前記底部内に露呈していることを特徴とする放電管。
【請求項３】
前記カップ状電極の前記底部内に露呈している前記異種の金属が前記開口部を通して前記底部外壁側と前記インナーリードとに溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の放電管。
【請求項４】
前記インナーリードが高融点金属であり、前記異種の金属が前記インナーリードの融点より低い融点の金属であることを特徴とする請求項３に記載の放電管。
【請求項５】
前記カップ状電極の材料がモリブデン、タングステン、タンタルの何れかであり、前記インナーリードの材料がニッケル−コバルト−鉄合金、タングステン、ニッケル、鉄の何れかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の放電管。
【請求項６】
液晶パネルと、この液晶パネルの背面または前面に設置した照明装置とからなり、上記照明装置の光源が請求項１乃至５の何れかに記載の放電管を具備していることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管とこの放電管を照明装置の光源として用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の照明装置のなかで、低消費電力、高輝度、あるいは小サイズの光源として放電管が多用されている。放電管のうち、蛍光体を内壁に塗布したガラス等の透明絶縁材料からなる外套管内に不活性ガスと水銀を封入した低圧放電管は蛍光灯として広く知られている。この種の低圧放電管には、熱電子を用いる熱陰極型と冷電子を用いる冷陰極型とがある。例えば、パソコン等のモニターや液晶テレビ用に用いられる液晶表示装置の照明装置としての光源は高輝度化、大電流での長寿命化が要求されており、冷陰極型の放電管（冷陰極蛍光ランプ：ＣＦＬ）が多く採用されている。
【０００３】
図５は従来から用いられている放電管の構成例を説明する電極部分を管軸に沿って切断した要部断面図である。図中、参照符号ＴＢはガラスからなる外套管、ＣＥＤはカップ状電極、ＬＩＤはインナーリード、ＬＯＤはインナーリードと接続したアウターリード、ＢＺは封止部を構成するガラスビーズ（封止栓）を示す。外套管ＴＢは、厚みが０．３±０．０６ｍｍのガラス管で、外径がφ２．６ｍｍである。カップ状電極ＣＥＤはニッケル（Ｎｉ）からなり、その外径がφ１．７ｍｍ、長さ５ｍｍである。このカップ状電極ＣＥＤの底部外壁には外側から電力を導入するための導入線であるインナーリードＬＩＤの一端がレーザ溶接されている。溶接部を参照符号Ａで示す。インナーリードＬＩＤはニッケル−コバルト−鉄合金を用い、他端にはニッケルのアウターリードＬＯＤが溶接部Ｂで溶接されている。
【０００４】
インナーリードＬＩＤのアウターリードＬＯＤ寄りはガラスビーズＢＺを貫通している。このガラスビーズＢＺは外套管ＴＢの封止端に挿入され、当該封止端を加熱溶融して封止されている。封止端に位置する溶接部Ｂからカップ状電極ＣＥＤの遠端までの距離は最大で８．５ｍｍ、カップ状電極ＣＥＤのインナーリードＬＩＤとの溶接部Ｂからカップ電極ＣＥＤとの溶接部Ａまでの距離は２．７ｍｍ、アウターリードＬＯＤの長さは１５ｍｍ、カップ状電極ＣＥＤとインナーリードＬＩＤの溶接部からアウターリードＬＯＤの先端までの長さは１７．７ｍｍである。なお、上記の各サイズは一例であるが、カップ状電極ＣＥＤの外径は、外套管ＴＢに挿入できると共に管内排気のための隙間を外套管の内壁との間に確保するために充分なサイズとする必要がある。また、電極面積を大きくするためにカップ状電極ＣＥＤの長さを長くすると放電管の有効発光長が短くなるので、電極長さは自ずと制限される。
【０００５】
図６は従来のカップ状電極とインナーリードとの溶接構造を模式的に説明する要部断面である。従来のカップ状電極２は、その底部外壁にインナーリード３の一端を当接した状態でカップ状電極２の内側から矢印Ｌで示したようにレーザ光を照射して溶接している。なお、カップ状電極にニッケルを用い、ニッケル−コバルト−鉄合金のインナーリードをレーザ溶接した放電管の従来技術の関しては特許文献１に開示がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７６６１７号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、この種の放電管の電極としては、低発熱量で高い熱伝導率を有し、電極磨耗が少ない材料および形状とする必要があるため、電極形状はカップ状とし、カップ状電極の内径を大きくして電流密度を下げ、水銀の消耗率を低減することで長寿命化を図ってきた。
【０００８】
一般に、ニッケルを用いた電極はスパッタ性があるため、動作中に消散し、消耗する。したがって、冷陰極蛍光管の電極は、ある程度の大きさが必要とされる。一方、電極サイズが大きくなるとその表面積も大きくなって単位面積あたりの電流密度が低下し、放電時（特に、製品出荷前におけるエージング（Ａｇｉｎｇ）時）における電極材料の外套管内壁へのスパッタ量が少なくなる。そのため、近年ではモリブデン等の高融点金属が用いられるようになっている。例えば、モリブデンは高融点であると共に、仕事関数が４．４Ｖと低い、等の特徴があり、放電管の陰極降下電圧の低減、電極部の発熱温度の低減、低スパッタ性による蛍光膜と外套管への影響が小さく、放電光の色度変化を低減効する効果がある。
【０００９】
例えば、液晶テレビ等の高輝度モニターに用いる液晶表示装置の照明光源に使用される放電管に流す電流は、従来の液晶モニターが６ｍＡ〜８ｍＡであるのに対し１５ｍＡ前後の大電流を必要とする。従来のニッケルを用いたカップ状電極では、このような大電流の連続通電で充分な冷電子を長時間にわたって保証することが困難である。そのため、モリブデン、タングステン、タンタル等の高融点金属を用いる必要がある。しかし、高融点金属のカップ電極にインナーリードを溶接するためには、高出力のレーザ光を用いなければならない。高出力のレーザ光を用いると、カップ電極事態の変形や溶接部の脆化で溶接強度不足となる。
【００１０】
また、抵抗溶接を用いても、やはり強度不足となる。溶接手段を用いずにカップ状電極とインナーリードとをかしめた後に溶接することも考えられるが、電極の変形等の問題があり、実用的でない。本発明の目的は、カップ状電極の長さを長くすることなく、電極面積を大きくして高輝度で寿命の長い放電管を得ること、およびこの放電管を照明装置として用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、外套管の放電領域側に開放端を有し、この開放端と反対側端に有する底部外壁に上記外套管の外側から電力を導入するためのインナーリードを突き合わせ溶接したカップ状電極を上記外套管の両端内部に具備した放電管において、前記カップ状電極の前記底部に開口部を有し、前記溶接で溶解した前記インナーリードの一部が前記開口部を貫通して前記カップ状電極の前記底部内に露呈するように構成した。これにより、充分な溶接強度を持ちカップ状電極の長さを長くすることなく、電極面積を大きくして高輝度で寿命の長い放電管を得ることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記インナーリードの前記突き合わせ溶接部に当該インナーリードの融点より低い融点の異種の金属を設け、前記溶接で溶解した前記異種の金属の一部が前記開口部を貫通して前記カップ状電極の前記底部内に露呈するようにすることもできる。
【００１３】
また、本発明では、前記カップ状電極の材料としてモリブデン、タングステン、タンタルの何れか、前記インナーリードの材料としてニッケル−コバルト−鉄合金、タングステン、ニッケル、鉄の何れかを用いることができる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、この液晶パネルの背面または前面に設置した照明装置とで構成し、この照明装置に上記の放電管を用いることによって、高輝度で長寿命を実現できる。なお、本発明は、上記の各構成、および後述する実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による放電管の１実施例の電極部の溶接構造を模式的に説明する要部断面図である。本実施例では、カップ状電極ＣＥＤをモリブデンで構成し、その底部に予め径０．１〜１．０ｍｍ（好ましくは、０．３〜０．４ｍｍ）の開口部Ｈを開けておく。一方、インナーリードＬＩＤはニッケル−コバルト−鉄合金線を用い、図１（ａ）に示したようにインナーリードＬＩＤの一端をカップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈに突き合わせ、カップ状電極ＣＥＤの開放端からレーザ光Ｌを開口部Ｈに照射する。図１（ｂ）はレーザ光Ｌの照射で両者が溶接された状態を示す。なお、本実施例では、カップ状電極ＣＥＤの底部に設ける開口部Ｈの径をインナーリードＬＩＤの径以下としているが、この開口部Ｈの径をインナーリードＬＩＤの径と同等またはそれより大きくし、開口部にインナーリードの一端を挿入した状態でレーザ光を照射してもよい。
【００１６】
インナーリードＬＩＤの一端はレーザ光Ｌの照射で溶融し、溶融したインナーリードＬＩＤはカップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈを貫通して当該カップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈの内壁に溶け込み、冷却で硬化したとき開口部Ｈに錨着形状となってカップ状電極２に強固に溶接される。モリブデンのカップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈ付近はレーザ光の照射時に若干の脆化が生じるが、インナーリードＬＩＤの溶融したニッケル−コバルト−鉄合金が脆化部分をリベット状に挟み込むため脆化した部分に応力がかかり難い。
【００１７】
このように、カップ状電極ＣＥＤの底面に開口部Ｈを形成して溶接を行うことにより、従来のニッケルからなるカップ状電極とニッケル−コバルト−鉄合金のインナーリードＬＩＤとの溶接と同等の溶接強度が得られ、８ｍＡ以上の大電流でも５０ｋｈ以上の長寿命を達成できる。
【００１８】
なお、カップ状電極ＣＥＤはモリブデンに限らず、タングステンやタンタル等の高融点金属が使用でき、またインナーリードＬＩＤはニッケル−コバルト−鉄合金に限らず、他のニッケル合金、鉄合金、その他の線材を用いることもできる。また、レーザ光を照射する際にカップ状電極ＣＥＤとインナーリードＬＩＤの一端の間を加圧してもよい。
【００１９】
図２は本発明による放電管の他の実施例の電極部の溶接構造を模式的に説明する要部断面図である。本実施例では、カップ状電極ＣＥＤをモリブデンで構成し、その底部に予め径０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ（好ましくは、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ）の開口部Ｈを開けておく。一方、インナーリードＬＩＤはタングステン線を用い、その一端に予めモリブデンよりも融点が低いニッケル、あるいは鉄の第３の金属ＴＭを微量付着されておく。図２（ａ）に示したようにインナーリードＬＩＤの第３の金属ＴＭを微量付着した一端をカップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈに突き合わせ、カップ状電極ＣＥＤの開放端からレーザ光Ｌを開口部Ｈに照射する。図２（ｂ）はレーザ光Ｌの照射で両者が溶接された状態を示す。
【００２０】
インナーリードＬＩＤの一端に有する第３の金属ＴＭはレーザ光Ｌで溶融し、カップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈを貫通して当該カップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈの内壁に溶け込み、冷却で硬化したとき開口部Ｈに錨着形状となってカップ状電極ＣＥＤに強固に溶接される。モリブデンのカップ状電極ＣＥＤは、その開口部Ｈ付近がレーザ光の照射時に若干の脆化が生じるが、インナーリードＬＩＳの一端にあって溶融した第３の金属ＴＭが脆化部分をリベット状に挟み込むため脆化した部分に応力がかかり難い。
【００２１】
このように、カップ状電極ＣＥＤの底面に開口部Ｈを形成して溶接を行うことにより、従来のニッケルからなるカップ状電極とニッケル−コバルト−鉄合金のインナーリードとの溶接と同等の溶接強度が得られ、前記実施例と同等の大電流駆動での長寿命を達成できる。なお、第３の金属ＴＭをインナーリードＬＩＤに付着させる代わりに、第３の金属ＴＭをペレット状あるいは粉末状、若しくはペースト状としてカップ状電極ＣＥＤの開口部Ｈに装入し、あるいは開口部Ｈ付近にメッキ等で付着させておいてもよい。さらに。カップ状電極ＣＥＤはモリブデンに限らず、タングステンやタンタル等の高融点金属が使用できる。また、インナーリードＬＩＤはタングステンに限らず、他の高融点金属を用いることもできる。また、レーザ光を照射する際にカップ状電極とインナーリードの一端の間を加圧してもよい。
【００２２】
図３は本発明による放電管に用いるインナーリードとアウターリードの電極組立て体の形成例を説明する模式図である。図３（ａ）に示したように、ニッケル−コバルト−鉄合金からなるインナーリードＬＩＤの一端側に給電線であるアウターリードＬＯＤを溶接する。この溶接には、突き合わせ溶接法や抵抗溶接法を採用する。次いで、インナーリードＬＩＤにガラス・パイプを嵌め、加熱溶融させてガラスビーズＢＺに成形する（同図（ｂ））。ガラス・パイプは、上記ニッケル−コバルト−鉄合金に近い熱膨張率を有する硼珪酸ガラス（硬質ガラス）を用いる。このようにして形成したインナーリードＬＩＤとアウターリードＬＯＤの組立て体を前記実施例で説明したようにカップ状電極ＣＥＤの底部外面に溶接する（同図（ｃ））。
【００２３】
図４は本発明による液晶表示装置の実施例の全体構成を説明する展開斜視図である。この液晶表示装置は、液晶パネルＰＮＬの背面に光学補償シートＯＰＳを介在させて照明装置ＢＬを配置した、所謂サイドエッジ型照明装置を用いたものである。液晶パネルＰＮＬは第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の間に液晶層ＬＣを挟持し、各基板の表面側にそれぞれ偏光板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２を積層して構成されている。本実施例の光学シートＯＰＳは第１の拡散板ＳＰＳ１とプリズムシートＰＲＳおよび第２の拡散板ＳＰＳ２を重ね合わせたものを用いているが、このような構造に限らない。
【００２４】
照明装置ＢＬは、平板状の導光板ＧＬＢの対向する二辺にそって、それぞれ２本の放電管ＣＦＬを設置したものであり、この放電管ＣＦＬとして前記図１または図２で説明した構造を有するものを用いている。各放電管ＣＦＬの導光板ＧＬＢと反対側には、所謂ランプ反射シートＬＳを有し、放電管ＣＦＬの放出光の利用効率を上げている。導光板ＧＬＢの背面には反射ドットＰＤＯＴが印刷されると共に、反射板ＲＦＳが設置されている。この液晶パネルＰＮＬの周辺には駆動用の回路素子（ドライバ）が実装され、かつ制御回路などを搭載した回路基板が設置されるが、図示は省略してある。
【００２５】
本発明による放電管は、上記したような液晶テレビや液晶モニター用の液晶表示装置の照明光源としての用途以外に、各種の照明装置の光源として使用できることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高融点金属を用いて電極の表面積の大きなカップ状電極とすることで大電流の連続通電で充分な冷電子を長時間にわたって保証することが可能となり、充分な溶接強度を持ちカップ状電極の長さを長くすることなく、電極面積を大きくして輝度の高い放電管を得ることができる。また、このような電極を有する放電管を液晶表示装置の照明装置の光源に用いることで明るく、高品質の画像を長時間に渡って保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電管の１実施例の電極部の溶接構造を模式的に説明するの要部断面図である。
【図２】本発明による放電管の他の実施例の電極部の溶接構造を模式的に説明するの要部断面図である。
【図３】本発明による放電管に用いるインナーリードとアウターリードの電極組立て体の形成例を説明する模式図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の実施例の全体構成を説明する展開斜視図である。
【図５】従来の放電管の構成例を説明する電極部分を管軸に沿って切断した要部断面図である。
【図６】従来のカップ状電極とインナーリードとの溶接構造を模式的に説明する要部断面である。
【符号の説明】
ＴＢ・・・・外套管（ガラス管）、ＣＥＤ・・・・電極（カップ状電極）、ＬＩＤ・・・・インナーリード、ＬＯＤ・・・・アウターリード、ＢＺ・・・・ガラスビーズ、ＢＺ・・・・ガラスビーズ（封止栓）。
【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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【図６】
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