(57)【要約】【課題】  管内の不純ガス／粒子の大幅な減少、発光効率と作動効率の向上、および動作電圧の低下により長寿命化が実現できる冷陰極蛍光ランプを提供する。【解決手段】  光透過管２００と少なくとも１つのカップ形吸着構造２０２とからなる。光透過管内には電圧印加により励起されて光を発するガスが封入されている。吸着構造は光透過管の端部に配置されており、開口２１４を有する担持部材２０４と、この開口内に装填された吸着材料層２０６とを備えてなる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧印加により励起され光を発するガスが内部に封入された光透過管と、前記光透過管の端部に配置された少なくとも１つのカップ形吸着構造とを備えてなる冷陰極蛍光ランプであって、
前記吸着構造が、少なくとも１つの第１の開口と、完全に充填しない状態で該第１の開口に内装された少なくとも１つの吸着材料層とから構成された担持部材を備えてなる冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記担持部材の前記開口が位置する一側に対して他側に接続された、少なくとも１つの接続部をさらに備える請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記吸着材料層を形成する材料は、ジルコニウム、バリウム、バナジウム、チタニウムまたはこれらの合金よりなる群から選ばれた１種であり、かつ、前記吸着材料層のタイプは、蒸発型または非蒸発型よりなる群から選ばれた１種である請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記担持部材の前記開口の底部に設けられた少なくとも１つの凹溝をさらに備え、該凹溝が２つ以上の場合、各凹溝内の吸着材料層は、いずれも同じ材料またはそれぞれ異なる材料から形成される請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
担持部材の開口に少なくとも１つの吸着材料層を内装してカップ形吸着構造を形成する工程と、
前記吸着構造を光透過管に内挿する工程と、
前記光透過管を真空排気する工程と、
電圧印加により励起され光を発するガスを前記光透過管内に封入する工程と、
前記光透過管を封止し、前記光透過管と前記吸着構造とを緊密に結合させる工程とからなる冷陰極蛍光ランプの製造方法。
【請求項６】
少なくとも１つの第１の開口を有する担持部材と、
完全に充填しない状態で前記開口に内装された吸着材料層とからなる冷陰極蛍光ランプのカップ形吸着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプ（Cold  Cathode  Fluorescent  Lamp＝CCFL）およびその吸着構造に関し、特に、管内部の不純ガスの含量を低減して動作電圧を低下させた、長寿命の冷陰極蛍光ランプ、その製造方法および吸着構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプを所望の用途に応用するにあたり、管体内に不純ガスが存在しているとランプの照明効果が著しく低下するばかりでなく、その使用寿命も大幅に短縮する。そこで、ランプ管体内部の不純ガスを取り除くために、製造工程において、ゲッター材で不純ガスを吸着してから、封止の際にゲッター材を除去するという手段が一般的にとられている。
【０００３】
図１Ａ〜図１Ｃに示すのは、公知技術による冷陰極蛍光ランプ製造工程の説明図である。その製造工程は次の通りである。先ず、ガラス管１００内に電極１０８とアマルガム１０２を装着する。電極１０８は、溶接ガラスビード１０６および金属リード線１０４からなるものである。アマルガム１０２は、その表面にゲッター材が被着されており（図示せず）、電極１０８の金属リード線１０４側に、金属リード線１０４との間に一定の間隔をとって配置する。次に、アマルガム１０２の後方に位置するガラス管１００の開口１１０に真空排気装置を接続して真空排気を行うと共に希ガスを充填する。続いて、ガラス管１００を気密状に封止してから、高周波印加などによってアマルガム１０２およびゲッター材を活性化して、水銀物質を発光領域１１２へと放出すると同時に、残留した不純ガスを吸着する。最後に、ガラス溶接を２度行って、ガラスビード１０６とガラス管１００とを溶接し封止したら、溶接部１１４以外の余分なガラス管とアマルガム１０２を除去する。
【０００４】
ところが、上述のような製造方法では、２度の溶接を行わなければならないことから、より多くの不純ガスが発生してしまう。これによって不純ガスがガラス管内に多く残留すると、ランプの使用寿命が短くなり、動作電圧も高まる。
【０００５】
このような問題の解決策として、管内にゲッター材を設ける手段が提案されている（特許文献１、２および３参照）。しかし、これらはいずれも複雑な構造を用いることで実現される技術であり、かかる技術には、高コスト、量産不能といった課題が依然残されており、さらに、管内部で生成されたプラズマにより、イオンが電極に衝撃し、ゲッター材が飛散するという別の問題もある。
【０００６】
また、上記に関して提案されたものであって、その構造設計上の必要性から冷陰極蛍光ランプの動作特性を変更しなければならないものがあるが（特許文献２および４参照）、かかる構造を用いると、点灯が困難になるという更なる問題が生じてしまう。
【特許文献１】特開平８−３３９７７８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３２７７号公報
【特許文献３】米国特許第５５７２０８８号明細書
【特許文献４】特開平７−４５１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題に鑑みて、本発明は、管体内の不純ガス／粒子の含量を極力低く抑えて、発光効率と作動効率を大幅に向上することで、使用寿命が飛躍的に延長される冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、動作電圧を低減させてランプの作動効率を向上させ得る吸着構造を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、電圧印加により励起され光を発するガスが内部に封入された光透過管と、前記光透過管の端部に配置された少なくとも１つのカップ形吸着構造とを備えてなる冷陰極蛍光ランプであって、前記吸着構造が、少なくとも１つの第１の開口と、完全に充填しない状態で該第１の開口に内装された少なくとも１つの吸着材料層とから構成された担持部材を備えてなる、冷陰極蛍光ランプに関する。
【００１０】
前記担持部材の前記開口が位置する一側に対して他側に接続された、少なくとも１つの接続部をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
前記吸着材料層を形成する材料は、ジルコニウム、バリウム、バナジウム、チタニウムまたはこれらの合金よりなる群から選ばれた１種であり、かつ、前記吸着材料層のタイプは、蒸発型または非蒸発型よりなる群から選ばれた１種である請求項１記載の冷陰極蛍光ランプである。
【００１２】
前記担持部材の前記開口の底部に設けられた少なくとも１つの凹溝をさらに備え、該凹溝が２つ以上の場合、各凹溝内の吸着材料層は、いずれも同じ材料またはそれぞれ異なる材料から形成されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は担持部材の開口に少なくとも１つの吸着材料層を内装してカップ形吸着構造を形成する工程と、前記吸着構造を光透過管に内挿する工程と、前記光透過管を真空排気する工程と、電圧印加により励起され光を発するガスを前記光透過管内に封入する工程と、前記光透過管を封止し、前記光透過管と前記吸着構造とを緊密に結合させる工程とからなる冷陰極蛍光ランプの製造方法に関する。
【００１４】
さらに、本発明は、少なくとも１つの第１の開口を有する担持部材と、完全に充填しない状態で前記開口に内装された吸着材料層とからなる冷陰極蛍光ランプのカップ形吸着構造に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明が提供する冷陰極蛍光ランプによれば、その吸着構造を吸着材料層を備えてなる構成としたため、管内に不純ガスまたは粒子が残留していても、それらを随時吸着することができ、管内の不純ガスまたは粒子の含量を効果的に減少させることができ、発光効率が著しく向上するため、ランプの使用寿命の大幅な延長に寄与し得る。
【００１６】
さらに、本発明にかかわる吸着構造において、その吸着材料層の仕事関数は、担持部材の仕事関数よりもはるかに低いため、吸着構造自身の動作電圧を極めて低く抑えることができ、ランプの作動効率向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明にかかわる冷陰極蛍光ランプは、光透過管と少なくとも１つのカップ形吸着構造により構成される。光透過管内には、電圧印加により励起されて光を発するガス、例えば、希ガスまたは水銀ガス／粒子含有の希ガスが封入されている。吸着構造は、開口を有する担持部材とこの開口内の吸着材料層とからなっている。
【００１８】
本発明にかかわる冷陰極蛍光ランプの製造方法は次の通りである。先ず、少なくとも１つの吸着材料層を担持部材の開口に内装して、吸着材料層と担持部材からなるカップ形吸着構造を形成する。次に、吸着構造を光透過管に内挿してから、光透過管を真空排気する。続いて、電圧印加により励起され光を発するガスを充填したら、光透過管を封着して、光透過管と吸着構造とを緊密に接合させる。
【００１９】
本発明にかかわる冷陰極蛍光ランプの吸着構造は、開口を有する担持部材と、開口に内装された吸着材料層とより構成されることに特徴がある。担持部材の開口の底部にあたる位置には接続部材が連結されており、この接続部材と担持部材とは、一体成型、融接、ろう接または嵌合の方式によって連結される。また、担持部材の開口の底部にあたる位置に開口を設けて、接続部材を連結させてもよい。接続部材は、ニッケル、モリブデン、ニオブ、タングステンもしくはこれらの合金、または、カーボンナノチューブ、ニッケル・鉄合金（kover）もしくは導電性プラスチックから形成されたものであり得る。接続部材と担持部材を形成する材料は、同じでも異なっていてもよい。
【００２０】
光透過管は、棒形、環形、弧形、多角形または平板形の形状であり得る。光透過管を形成する材料には、ガラスまたは光透過性を有するプラスチックなどが使用可能である。
【００２１】
吸着材料層は、光透過管内の不純ガス／粒子を吸着するためのものであって、これを形成する材料には、ジルコニウム、バリウム、バナジウム、チタニウムまたはこれらの合金が使用可能である。吸着材料層のタイプは、蒸発型または非蒸発型のいずれでもよい。吸着材料層は、担持部材に、充填、圧着、埋め込みまたは蒸着などの方式によって内装される。吸着材料層の厚さは、担持部材の開口深さよりも小さく、担持部材の開口深さの約１／２であると好ましい。
【００２２】
また、担持部材と光透過管との間に少なくとも１つの溶接部を備えてもよい。この溶接部は、担持部材と光透過管とに緊密に接合する材料、例えばガラスビードからなる。
【００２３】
担持部材の開口は、少なくとも１つの凹溝から構成されており、この凹溝の断面形状は、円形、環形、矩形、多角形、規則的な形状または不規則な形状であり得る。凹溝が２つ以上である場合、各凹溝に内装される各吸着材料層の材料は、同じであっても、それぞれ異なるものであってもよい。また、凹溝は仕切りによって分割されていてもよく、この仕切りと担持部材とは、一体成型、嵌合、係合、ろう接または融接などの方式により連結される。
【００２４】
上述した本発明の目的、特徴および長所がより明りょうに理解されるよう、以下に好適な実施例を挙げ、図面と対応させながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図２に示すのは、本発明実施例１による冷陰極蛍光ランプ２００を説明する要部断面図である。冷陰極蛍光ランプ２００は、光透過管２１２および吸着構造２０２を備えてなる。吸着構造２０２は、担持部材２０４と吸着材料層２０６とから構成されており、この吸着材料層２０６は、例えば、ゲッター材から形成されたものである。
【００２６】
光透過管２１２は封止構造体であって、その内部には電圧印加により励起されて光を発するガスが封入されている。このガスは、例えば、希ガス、水銀ガス／粒子含有希ガス、水銀ガスまたはそのほか蛍光体を励起するガスとすることができる。また、光透過管２１２には、内部の光を外部に拡散させ得る材料、例えば、ガラスや光透過性プラスチック、またはその他の材料を用いることができる。光透過管２１２の形状は、例えば、棒形、環形、弧形、多角形、平板形、任意の規則的な形状または不規則な形状であり得る。
【００２７】
担持部材２０４は光透過管２１２の端部に配置され、吸着材料層２０６を内装させると共に、外部電源との接続に用いられるものである。担持部材２０４は、開口２１４を有した筒状またはカップ形の導電体であり、開口２１４の形状は、例えば、筒状またはカップ形である。担持部材２０４の開口２１４底部の封止端は、外側に向かって延伸する接続部材２１０に形成されており、外部電源と担持部材２０４とはこの接続部材２１０を介して接続されることとなる。接続部材２１０は、担持部材２０４と一体成型させてもよいし、または融接、ろう接もしくは嵌合などの接合方式により担持部材２０４に接合させることもできる。担持部材２０４および接続部材２１０は、例えば、ニッケル、モリブデン、ニオブ、タングステンもしくはこれらの合金、または、例えばカーボンナノチューブ、ニッケル・鉄合金もしくは導電性プラスチックなどの非金属導電材料からなるものであり得る。担持部材２０４および接続部材２１０は、同類の材料または異なる材料を用いて形成することができる。担持部材２０４の高さは光透過管２１２端部のスペースの大きさによって決まるが、好ましい高さとしては約２〜６ｍｍである。
【００２８】
光透過管２１２内に存在する不純物または不純ガスを吸着するための吸着材料層２０６は、担持部材２０４の開口２１４に内装され、その形状は開口２１４の形状如何によって決定する。吸着材料層２０６は、例えば、充填、圧着、埋め込みまたは蒸着などの方式によって担持部材２０４内に形成される。吸着材料層２０６を形成する材料には、仕事関数が担持部材２０４を形成する材料よりも低い、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）、バナジウム（Ｖ）、チタニウム（Ｔｉ）もしくはこれらの合金またはそのほか吸着能力を備えた材料が使用可能である。また、吸着材料層２０６の厚さは開口２１４の深さよりも小さく、特に、開口２１４深さの約１／２であるのが好ましい。吸着材料層２０６の厚さを開口２１４深さの約１／２とすると、一層望ましい吸着効果が得られるからである。
【００２９】
吸着材料層２０６のタイプとしては、蒸発型、非蒸発型または蒸発／非蒸発の混合型が挙げられる。吸着材料層２０６が蒸発型である場合、冷陰極蛍光ランプ２００の動作時に、吸着材料層２０６の吸着材料が蒸発によって担持部材２０４の内璧表面に吸着し、仕事関数が低く高活性な吸着薄膜を形成する。この吸着薄膜は、仕事関数が低いため、電子を励起させ易く、よって、動作電圧の効果的な低減が図られる。また、この吸着薄膜は高活性でもあるので、光透過管２１２内の不純ガスまたは粒子との相互作用によってこれらを容易に吸着することができる。
【００３０】
吸着材料層２０６と不純ガスまたは粒子との結合により生成される化合物の仕事関数は、担持部材２０４のそれよりも低いため、吸着材料層２０６が不純ガスまたは粒子を吸着した後にあっても、吸着構造２０２の吸着効率が低下することはない。
【００３１】
また、吸着構造２０２と光透過管２１２との接合をより緊合とするために、吸着構造２０２に溶接部２０８を形成してもよい。溶接部２０８は、吸着構造２０２および光透過管２１２に接合し易い性質を持つガラスビードなどからなる。かかる溶接部２０８の、吸着構造２０２および光透過管２１２に緊合し得る特性により、吸着構造２０２と光透過管２１２とが材料の違いにより緊密に接合されないといった問題が有効に回避できる。
【００３２】
本実施例では、担持部材２０４をカップ形とし、吸着材料層２０６を開口２１４内に設け筒状に形成させているが、本発明はこれらの態様に限られることはなく、開口２１４の形状は、例えば図３Ａから図４Ｂに示すような各種形状への変更が可能である。
【実施例２】
【００３３】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明実施例２による冷陰極蛍光ランプ吸着構造を説明する要部断面図である。実施例１と異なる本実施例の特徴は次の通りである。
【００３４】
本実施例では、担持部材２０４ａを略Ｗ字形の形状とし、開口２１４ａ，２１４ｂを備えた構成としている。開口２１４ａは吸着材料層２０６ａ，２０６ｂを内装させるための開口であり、開口２１４ｂは接続部材２１０ａを挿入させるための開口である。接続部材２１０ａは、嵌合、係合またはろう接などの方式により担持部材２０４に接合される。担持部材２０４ａの開口２１４ａの底部となる部分に、図３Ｂに示されるような周溝、または図３Ｃに示されるような凹溝を設けてもよく、その深さは、開口２１４ａの最大深さに等しいまたはこれよりも小さい深さであり得るが、開口２１４ａ深さの約１／２とするのが好ましい。この開口２１４ａ底部の周溝または凹溝の断面形状は、環状、矩形、多角形、その他の規則的な形状または不規則な形状とすることができる。吸着材料層２０６ａ，２０６ｂはこの周溝または凹溝内に形成され、その形状は周溝または凹溝の形状如何によって決まってくる。また、凹溝の数が２つ以上である場合は、各凹溝内の吸着材料層２０６ａ，２０６ｂは、同じ材料または異なる材料のものであってもよく、材料の選択は実際の必要に応じて決めればよい。
【実施例３】
【００３５】
図４Ａ〜図４Ｂは、本発明実施例３による冷陰極蛍光ランプ吸着構造を説明する要部断面図である。実施例１と異なる本実施例の特徴は次の通りである。
【００３６】
本実施例では、担持部材２０４内に仕切り２１６を設けて、担持部材２０４開口２１４ｃの底部に複数個の凹溝を形成した構成としている。この仕切り２１６は、例えば、ニッケル、モリブデン、ニオブ、タングステンもしくはこれらの合金、または、例えばカーボンナノチューブ、ニッケル鉄合金もしくは導電性プラスチックなどの非金属導電材料からなるものとすることができ、担持部材２０４と同じ材料としてもよいし、異なる材料としてもよい。また、仕切り２１６と担持部材２０４とは、一体成型、嵌合、係合、ろう接または融接などの方式により結合されている。仕切り２１６の高さは、開口２１４ｃの最大深さと同じまたはそれよりも小さい高さであり、好ましくは開口２１４ｃの最大深さの約１／２である。仕切り２１６によって分割された領域の断面形状は、例えば、円形、環状、矩形、多角形、規則的な形状または不規則な形状であり得る。吸着材料層２０６ｃ，２０６ｄは、分割された各領域内にそれぞれ形成され、その形状は各領域の形状如何によってそれぞれ決まる。吸着材料層２０６ｃ，２０６ｄには、同じまたは異なる材料を用いることができ、材料の選択は実際の必要に応じて決めればよい。
【００３７】
続いて、本発明にかかわる冷陰極蛍光ランプ２００の製造工程を、図２に示される実施例を用いて説明する。先ず、吸着材料層２０６を担持部材２０４に内装してカップ形の吸着構造２０２に形成してから、吸着構造２０２を光透過管２１２に内挿する。次に、光透過管２１１を真空排気すると共に、希ガスおよび蛍光体を励起させ得る気体または粒子（例えば、水銀ガスまたは粒子）をその発光領域に導入したら、光透過管２１２を封着して、その封着部分と吸着構造２０２の担持部材２０４または接続部材２１０とを緊密に接合させれば、冷陰極蛍光ランプ２００が完成する。
【００３８】
以上、好適な実施例を用いて本発明を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはなく、本発明の精神と範囲を脱しない限りにおいて、当業者は各種変更お修飾を加えることができる。すなわち、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義された範囲が基準となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】公知の冷陰極蛍光ランプの製造工程を説明する図である。
【図１Ｂ】公知の冷陰極蛍光ランプの製造工程を説明する図である。
【図１Ｃ】公知の冷陰極蛍光ランプの製造工程を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１による冷陰極蛍光ランプの要部断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例２による冷陰極蛍光ランプの要部断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例２による冷陰極蛍光ランプの吸着構造の概略上面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施例２による冷陰極蛍光ランプの吸着構造の概略上面図である。
【図４Ａ】本発明実施例３による冷陰極蛍光ランプの要部断面図である。
【図４Ｂ】本発明実施例３による冷陰極蛍光ランプの吸着構造の概略上面図である。
【符号の説明】
【００４０】
２００  冷陰極蛍光ランプ
２０２  吸着構造
２０４，２０４ａ  担持部材
２０６，２０６ａ，２０６ｂ,２０６ｃ,２０６ｄ  吸着材料層
２０８  溶接部
２１０，２１０ａ  連結部
２１２  光透過管
２１４，２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ  開口
２１６  仕切り
【図１Ａ】
2005197199.tif 000003
【図１Ｂ】
2005197199.tif 000004
【図１Ｃ】
2005197199.tif 000005
【図２】
2005197199.tif 000006
【図３Ａ】
2005197199.tif 000007
【図３Ｂ】
2005197199.tif 000008
【図３Ｃ】
2005197199.tif 000009
【図４Ａ】
2005197199.tif 000010
【図４Ｂ】
2005197199.tif 000011