(57)【要約】【課題】始動時に放電遅れがなく、しかも初期段階でのエージングによる電極消耗や輝度低下がなく、ランプ製造時にクラックが発生することもない冷陰極蛍光ランプを提供する。【解決手段】この冷陰極蛍光ランプ１２では、１０００℃を超える融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層２０としてガラス管１の内壁面に形成する構造にして、当該冷陰極蛍光ランプの製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあってもガラス材に溶融することをなくし、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させる恐れをなくし、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造を可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁面に蛍光体層が形成され、かつ内部に希ガスが封入されたガラス管と、前記ガラス管の両端それぞれに封装された一対の電極と、前記電極それぞれに一端が接続され、他端側が前記ガラス管の端部から外方に導出された一対の導入線とを備えた冷陰極蛍光ランプにあって、
前記ガラス管の内壁面にリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムによる放電遅れ対策材層が形成されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記放電遅れ対策材層は、前記蛍光体層の放電空間側表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記放電遅れ対策材層の放電空間側端は、前記電極の放電空間側端に対して、−１．０ｍｍ〜＋５．０ｍｍの範囲に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
内壁面に蛍光体層が形成され、かつ内部に希ガスが封入されたガラス管と、前記ガラス管の両端それぞれに封装された一対の電極と、前記電極それぞれに一端が接続され、他端側が前記ガラス管の端部から外方に導出された一対の導入線とを備えた冷陰極蛍光ランプにあって、
前記電極それぞれの外周面又は内周面にリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムによる放電遅れ対策材層が形成されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶のバックライト光源や小型照明用の光源として使用される冷陰極蛍光ランプは図７に示す構成である。この従来の冷陰極蛍光ランプ１１は、ガラスバルブ１の外壁に蛍光体被膜３を形成し、かつ内部に放電媒体としてアルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスの少なくとも一種と水銀とが封入され、ガラスバルブ１の両端それぞれには内部電極２が封装されている。そして、各内部電極２に電圧を印加するためにそれぞれに導入線４の一端が接続され、この導入線４の他端はガラスバルブ１の端部壁を気密に貫通して外部に導出されている。
【０００３】
さらに、ガラスバルブ１の端部内周において、蛍光体被膜３の電極側表面に放電遅れ対策材層としてＣｓ化合物層５を形成し、内部電極２の外周面に対向させている。
【０００４】
この冷陰極蛍光ランプ１１に対し、その両端の導入線４を介して内部電極２に高圧電力を供給すると放電を開始するが、蛍光ランプ１１を長時間暗黒中や低温中に放置した後に点灯させようとすると、放電のきっかけとなる初期電子数が極端に減少していて放電開始に必要な電子が放出されるまで放電開始が遅れる。その始動性を改善するために、従来、エージング時に過電流を流したりエージング時間を延長したりすることにより、電極部分をスパッタリングさせて強制黒化し、あるいは図７に示したように電極２若しくはガラスバルブ１の端部内周に放電遅れ対策材層としてＣｓ化合物５のような電子放射性物質を塗布することで改善を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、放電遅れ対策としてエージング時に電極部分を強制黒化する場合、エージング時の電流設定が高いために電極２の消耗やランプ輝度の低下がある問題点があった。
【０００６】
また、電極２や図７に示したようにガラスバルブ１の端部内周にＣｓ化合物５の放電遅れ対策層を設ける場合、次のような問題点があった。Ｃｓ化合物は融点が高くても９００℃までである。ところが、図７に示したような構造の冷陰極蛍光ランプ１１を製造する場合、ガラス融着のためにガラスバルブ１の端部を加熱してガラス材を軟化、溶融させる工程があるが、その際にガラス材よりも融点の低いＣｓ化合物５がガラス材に溶融してしまう。そしてガラス材に溶融しているＣｓ化合物とガラス材との熱膨張係数の違いによって、加熱後の冷却期間中にガラス材にクラックが入ってしまい、冷陰極蛍光ランプとしては不良品となってしまう場合が多い問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術的な課題に鑑みてなされたもので、始動時に放電遅れがなく、しかも初期段階でのエージングによる電極消耗や輝度低下がなく、ランプ製造時にクラックが発生することもない冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内壁面に蛍光体層が形成され、かつ内部に希ガスが封入されたガラス管と、前記ガラス管の両端それぞれに封装された一対の電極と、前記電極それぞれに一端が接続され、他端側が前記ガラス管の端部から外方に導出された一対の導入線とを備えた冷陰極蛍光ランプにあって、前記ガラス管の内壁面にリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムによる放電遅れ対策材層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の冷陰極蛍光ランプにおいて、前記放電遅れ対策材層は、前記蛍光体層の放電空間側表面に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１及び２の発明の冷陰極蛍光ランプでは、１０００℃を超える融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層としてガラス管の内壁面に形成したことにより、当該冷陰極蛍光ランプの製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあってもガラス材に溶融することがなく、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させる恐れがなく、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造が可能である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の冷陰極蛍光ランプにおいて、前記放電遅れ対策材層の放電空間側端は、前記電極の放電空間側端に対して、−１．０ｍｍ〜＋５．０ｍｍの範囲に位置するように形成されていることを特徴とするものであり、ガラス管の可視光放出面積を狭めることなく、放電を開始する電極端部の周囲に初期電子を放電遅れ対策材層から集中的に供給して放電点灯速度を速めることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、内壁面に蛍光体層が形成され、かつ内部に希ガスが封入されたガラス管と、前記ガラス管の両端それぞれに封装された一対の電極と、前記電極それぞれに一端が接続され、他端側が前記ガラス管の端部から外方に導出された一対の導入線とを備えた冷陰極蛍光ランプにあって、前記電極それぞれの外周面又は内周面にリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムによる放電遅れ対策材層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の発明の冷陰極蛍光ランプでは、１０００℃を超える融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層として内部電極の外周面又は内周面に形成したことにより、当該冷陰極蛍光ランプの製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあっても放電遅れ対策材がガラス材に溶融することがなく、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させる恐れがなく、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。本発明の第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１２について、図１を用いて説明する。第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１２は、外観構造においては従来例として示した図７のものと同様であり、ガラスバルブ１の外壁に蛍光体被膜３を形成し、かつ内部に放電媒体としてアルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスの少なくとも一種と水銀とが封入され、ガラスバルブ１の両端それぞれには内部電極２が封着されている。そして、各内部電極２に電圧を印加するためにそれぞれに導入線４の一端が接続され、この導入線４の他端はガラスバルブ１の端部壁を気密に貫通して外部に導出されている。
【００１５】
そして第１の実施の形態の特徴として、ガラスバルブ１の少なくとも一方の端部内周において、蛍光体被膜３の電極側表面に放電遅れ対策材層２０として電子放射性物質であり、かつ融点が１０００℃を超えるフッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）又はリン酸カルシウム（Ｋ３ＰＯ４）の層を形成し、内部電極２の外周面に対向させている。
【００１６】
図１に示した第１の実施の形態では、ガラスバルブ１の外径は１．８ｍｍ、内径は１．４ｍｍであり、軸方向の長さが３ｍｍの電極２に対して、放電遅れ対策材層５は導入線側端部を電極２の端部とほぼ揃え、かつ放電側では電極２の先端よりも２ｍｍ長くし、全塗布長を５ｍｍにしている。
【００１７】
上記構成の冷陰極蛍光ランプ１２では、両導入線４，４を介して両電極２，２に２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、５００〜２０００Ｖの高周波高電圧を印加することにより、放電空間の内部電極２，２間で放電が発生し紫外線を放射する。ここで放射された紫外線は、ガラスバルブ１の内壁面に形成された蛍光体被膜３により可視光に変換され、ガラスバルブ１の外に可視光を放射する。これにより冷陰極蛍光ランプ１２は光源として輝くことができる。
【００１８】
このような構成の第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１２の放電特性について、図２〜図４を用いて説明する。図２に、電子放射性物質であるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の化合物で融点が１０００℃を超える材料を用いて、放電遅れ特性について調査した結果を示してある。
【００１９】
前述のように電子放射性物質であっても、融点が１０００℃に届かないような材料の場合、ランプ製造の際にガラスバルブのガラス材と溶融してしまい、その材料とガラス材との熱膨張係数の違いによって、加熱後の冷却期間中にガラス材にクラックが入ってしまい、冷陰極蛍光ランプとしては不良品となる確率が高いので、そのような恐れのない高融点の材質のものが望まれる。また、液晶バックライト用の光源として使用されるような冷陰極蛍光ランプの場合、電源スイッチをオンした時点から例えば１００ｍｓｅｃ以内という速い速度で点灯することが要求される。
【００２０】
図２のグラフから、融点が１０００℃を超え、かつ、放電遅れ特性が１００ｍｓｅｃ以下である電子放射性物質としては、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）とリン酸カルシウム（Ｋ３ＰＯ４）があることが判かる。この調査により、従来のＣｓ化合物に代えてフッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）又はリン酸カルシウム（Ｋ３ＰＯ４）を放電遅れ対策材層２０に用いることにより不良品の発生率を改善でき、品質の安定した冷陰極蛍光ランプ１２の製造が可能になることが分かる。
【００２１】
また、放電遅れ対策材層２０の形成位置と放電遅れ特性との関係を究明するために、放電遅れ対策材としてフッ化ストロンチウムを用い、その形成長を異ならせた構造の冷陰極蛍光ランプについて、放電遅れ特性を調査した。その結果が図３のグラフに示してある。
【００２２】
放電遅れ対策材層２０の一端は電極２の導入線接続側端と一致させ、放電遅れ対策材層２０の長さを電極２の長さと異ならせた複数種の冷陰極蛍光ランプを作製し、それぞれについて放電遅れ特性を計測した結果が、図３に示してある。電極２と同じ長さの場合を０ｍｍとし、それよりも短い場合にはマイナス（−）、長い場合にはプラス（＋）で寸法を示してある。
【００２３】
この調査結果から、放電遅れ対策材層２０の長さが電極２の放電空間側先端よりも１ｍｍを超えて短くなれば（マイナス側）放電遅れ対策効果が小さくなることが分かった。また、長い方では電極２の先端部と一致する長さからプラス側に長くしても放電遅れ対策効果はほとんど変化しないことも分かった。しかしながら、放電遅れ対策材層２０は光透過性を有していないため、その長さを不必要に長くすればガラスバルブ１からの可視光の放射量を低下させることになる。そこで、この調査から、放電遅れ対策材層２０の長さとして−０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が適切であることが判明した。
【００２４】
次に、図１の構成の冷陰極蛍光ランプ１２を作製し、放電遅れ対策材料のガラス材への溶融状態を検査した。この検査結果を図４に示してある。放電遅れ対策材としてフッ化ストロンチウムを用い、図１に示した構造の冷陰極蛍光ランプを作製し、また同一寸法で放電遅れ対策材層を形成していない冷陰極蛍光ランプを作製した。図４は、それらの２種類の冷陰極蛍光ランプのガラス材の組成を顕微鏡で観察し、撮影したものを比較して示してある。このガラス材の組成から、放電遅れ対策材をガラスバルブ１の端部内周面に形成し、電極２、導入線４を加熱封着した本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１２では、放電遅れ対策材層を形成していない冷陰極蛍光ランプとほぼ同じガラス組織が観察できた。なお、本実施の形態のガラス組織の写真において細かな白い斑点はガラス材表面に付着した不純物であり、ガラス組織内に入り込んでいるものではない。
【００２５】
以上により、本発明の第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプでは、１０００℃を超える高融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層２０としてガラスバルブ１の内壁面に形成したことにより、当該冷陰極蛍光ランプ１２の製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあってもガラス材に溶融することがなく、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させることがなく、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造を可能にする。また、放電遅れ対策材層２０の放電空間側端を電極２の放電空間側端に対して、−１．０ｍｍ〜＋５．０ｍｍの範囲に形成することにより、放電を開始する電極２の端部の周囲に初期電子を放電遅れ対策材層２０から集中的に供給して放電点灯速度を速めることができ、かつガラスバルブ１の光束を低下させることもない。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１３を、図５を用いて説明する。第２の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１３は、第１の実施の形態と同様に放電遅れ対策材としてフッ化ストロンチウム又はリン酸カルシウムを用い、放電遅れ対策材層２０を電極２の外周面に形成したことを特徴とする。なお、その他の構成は図１に示した第１の実施の形態と共通であり、共通する要素には同一の符号を付して示してある。
【００２７】
この第２の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１３でも、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造を可能にし、また放電を開始する電極２の端部の周囲に初期電子を放電遅れ対策材層２０から集中的に供給して放電点灯速度を速めることができ、かつガラスバルブ１の光束を低下させることもない。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１４について、図６を用いて説明する。第３の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１４は、第１の実施の形態と同様に放電遅れ対策材としてフッ化ストロンチウム又はリン酸カルシウムを用い、放電遅れ対策材層２０を有底円筒体状の電極２の内周面に形成したことを特徴とする。なお、その他の構成は図１に示した第１の実施の形態と共通であり、共通する要素には同一の符号を付して示してある。
【００２９】
この第３の実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１４でも、第２の実施の形態と同様に始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造を可能にし、また放電を開始する電極２の端部の周囲に初期電子を放電遅れ対策材層２０から集中的に供給して放電点灯速度を速めることができ、かつガラスバルブ１の光束を低下させることもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように請求項１及び２の発明によれば、１０００℃を超える融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層としてガラス管の内壁面に形成したことにより、当該冷陰極蛍光ランプの製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあってもガラス材に溶融することがなく、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させる恐れがなく、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造を可能にする。
【００３１】
請求項３の発明によれば、放電遅れ対策材層の放電空間側端を電極の放電空間側端に対して、−１．０ｍｍ〜＋５．０ｍｍの範囲に位置するように形成することにより、ガラス管の有効可視光放出面積を狭めることなく、放電を開始する電極端部の周囲に初期電子を放電遅れ対策材層から集中的に供給して放電点灯速度を速めることができる。
【００３２】
請求項４の発明によれば、１０００℃を超える融点で、電子放射性の高いリン酸カルシウム又はフッ化ストロンチウムを放電遅れ対策材層として内部電極の外周面又は内周面に形成したことにより、当該冷陰極蛍光ランプの製造時のガラス材の加熱時に放電遅れ対策材が共に加熱されることがあっても放電遅れ対策材がガラス材に溶融することがなく、したがって加熱後の冷却期間中に熱膨張係数の違いによりガラス材にクラックを発生させる恐れがなく、始動性が良くかつ安定した高品質の冷陰極蛍光ランプの製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプのガラスバルブ端部の断面図。
【図２】放電遅れ対策材として種々の電子放電特性を有する材料を用いた冷陰極蛍光ランプの放電開始時間特性の計測結果を示すグラフ。
【図３】放電遅れ対策材としてフッ化ストロンチウムを用い、その長さを種々異ならせた放電遅れ対策材層をガラスバルブの内周面に形成した冷陰極蛍光ランプについて放電開始時間特性を計測した結果を示すグラフ。
【図４】本発明の第１の実施の形態の冷陰極蛍光ランプのガラス組織の顕微鏡写真と放電遅れ対策材層を形成せずに作製した冷陰極蛍光ランプのガラス組織の顕微鏡写真を比較した表。
【図５】本発明の第２の実施の形態の冷陰極蛍光ランプのガラスバルブ端部の断面図。
【図６】本発明の第３実施の形態の冷陰極蛍光ランプのガラスバルブ端部の断面図。
【図７】従来例の冷陰極蛍光ランプのガラスバルブ端部の断面図。
【符号の説明】
１  ガラスバルブ
２  電極
３  蛍光体被膜
４  導入線
１２  冷陰極蛍光ランプ
１３  冷陰極蛍光ランプ
１４  冷陰極蛍光ランプ
２０  放電遅れ対策材層
【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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【図７】
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