(57)【要約】【課題】本発明は、製造コストが安くかつ、冷陰極ランプの寿命の延命を図ることのできる冷陰極ランプを提供する。【解決手段】冷陰極ランプ１は、ガラス管２と蛍光膜３と電極４とリード部材５とを備える。ガラス管２は、密閉空間を形成する。蛍光膜３は、ガラス管２の内面に形成される。電極４は、カップ形状に形成されて、開口部４１を互に内向させる状態にガラス管２の両方の端部へそれぞれ封入される。この電極４は、カップ形状の円筒部４３の外径寸法が、底部４２側から開口部４１側まで一定であり、少なくとも底部４２寄りの半分の円筒部４３である第１の部分４３１および底部４２の厚みが、開口部４１寄りの円筒部４３である第２の部分４３２の厚みよりも大きい。リード部材５は、電極４に接続されてガラス管２の外部に導出される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極ランプに使用されるカップ形状の電極であって、
前記カップ形状の円筒部の外径寸法は、底部側から開口部側まで一定であり、
少なくとも前記底部寄りの半分の前記円筒部である第１の部分および前記底部の厚みは、前記開口部寄りの前記円筒部である第２の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする電極。
【請求項２】
前記第１の部分の内周面と前記第２の部分の内周面とは、一定の勾配を有したテーパ部で連結されることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記第１の部分は、前記第１の部分の内径から前記第２の部分の内径へ拡がるテーパ部を前記第２の部分寄りの端部に有していることを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記開口部は、前記第２の部分の厚みのまま前記第２の部分の内径よりもすぼまっている縮径部を有することを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項５】
冷陰極ランプのガラス管の両方の端部へそれぞれ封着される電極ユニットであって、
前記ガラス管の内側に封入されるカップ形状の電極と、この電極に接続されて前記ガラス管の外側に導出されるリード部材とを備え、
前記電極は、
前記カップ形状の円筒部の外径寸法が、底部側から開口部側まで一定であり、
少なくとも前記底部寄りの半分の前記円筒部である第１の部分および前記底部の厚みが、前記開口部寄りの前記円筒部である第２の部分の厚みよりも大きい
ことを特徴とする電極ユニット。
【請求項６】
密閉空間を形成するガラス管と、
前記ガラス管の内面に形成される蛍光膜と、
カップ形状に形成されて開口部を互に内向させる状態に前記ガラス管の両方の端部へそれぞれ封入される電極と、
前記電極に接続されて前記ガラス管の外部に導出されるリード部材と
を備える冷陰極ランプにおいて、
前記電極は、
前記カップ形状の円筒部の外径寸法が、底部側から開口部側まで一定であり、
少なくとも前記底部寄りの半分の前記円筒部である第１の部分および前記底部の厚みが、前記開口部寄りの前記円筒部である第２の部分の厚みよりも大きい
ことを特徴とする冷陰極ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶画面のバックライトに使用される冷陰極ランプの端部に封入される電極、およびこの電極を備える電極ユニットならびに冷陰極ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極ランプは、消費電力が少なく光源としての寿命も長いため、液晶パネルなどの表示装置のバックライトとして、多く用いられるようになった。冷陰極ランプは、放電用ガスが封入されるガラス管と、このガラス管の両端に封着される一対の電極ユニットとを備える。放電用ガスは、アルゴンなどの不活性な希ガスと水銀蒸気とで構成される。電極ユニットは、導電性を有しかつガラスとの密着性に優れるリードと、このリードの端部に接続されてガラス管内部に収められる電極とで構成されている。
【０００３】
電極間に電圧が印加されると一方の電極から電子が放出される。放出された電子が水銀の原子に衝突することによって、紫外線が放射される。この紫外線は、ガラス管の内面に塗布された蛍光膜によって可視光線に変換される。この結果、冷陰極ランプは、可視光線を放射する。
【０００４】
電極から放射されるイオンによって、電極の近傍が黒化しないように、特許文献１や特許文献２に開示された電極は、カップ形状に形成されている。この電極の開口部は、互に向き合うように配置される。冷陰極ランプが点灯されている間、放出された電子が衝突することによって加速されたアルゴンのイオンが電極に当る。
【０００５】
このとき、電極がニッケル（Ｎi）製であるとスパッタリングが生じやすい。カップ形電極の場合、図３に示すように、カップ形状の電極１００の内面がスパッタリングされることが知られている。スパッタリングによって電極１００が腐食されると、終には孔が開き、場合によっては、脱落する。スパッタリングの影響を受け難くするため、特許文献１や特許文献２においては、例えば、ニオブ（Ｎb）、チタン（Ｔi）、タンタル（Ｔa）またはこれらの合金で電極を作ることが開示されている。この他スパッタリングの影響を受け難い材料として、特許文献３には、モリブデン（Ｍo）およびタングステン（Ｗ）が上げられている。
【特許文献１】特開２００２−１１００８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３５８９２２号公報
【特許文献３】特開２００３−１８７７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、モリブデン（Ｍo）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔa）といった材料は、靭性が低く圧延やプレス加工が難しい。また、これらの材料は、希少金属であるため、材料単価が高い。さらに、Ｍo、Ｎb、Ｗ、Ｔaは、いずれも融点が高いのでリードとの接合において十分に溶融されることが無く、必要とする接合強度が得られない可能性がある。
【０００７】
また、これら高融点金属で作られた電極は、ガラス管に封入される際に、ガラス管を溶融させる熱が伝わり表面が酸化してしまうことがある。酸化膜が形成されるとスパッタリングに対する効果が低下してしまう。さらに、ＭoやＮbは、ひとたび酸化されてしまうと後の工程で還元することが極めて難しい。そのため、製造過程での取り扱いにおいて慎重を要する。
【０００８】
ＭｏやＮｂは、高融点金属であるため、ＭｏやＮｂで作られた電極にリード部材を接合するには高い熱を加えることになる。しかし、リード部材に熱が加わり過ぎてしまい好ましくない。
【０００９】
材料が安価に入手されることと加工が容易であることを考慮し、また、長期間使用することに耐えられるように、予め電極の肉厚を分厚くして従来のようにＮiで造ることも考えられる。しかし、冷陰極ランプの直径が細くなるとカップの内径が小さくなりすぎてしまい、加工が難しくなるとともに、カップ電極としての十分なホローカソード効果が得られなくなるため実施されていない。
【００１０】
そこで、本発明は、製造コストが安くかつ、冷陰極ランプの寿命の延命を図ることのできる電極、および、この電極を有する電極ユニット並びに冷陰極ランプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電極は、冷陰極ランプに使用されるものであり、カップ形状をしている。カップ形状の円筒部の外径寸法は、底部側から開口部側まで一定であり、少なくとも底部寄りの半分の円筒部である第１の部分および底部の厚みは、開口部寄りの円筒部である第２の部分の厚みよりも大きくする。
【００１２】
本発明の電極ユニットは、冷陰極ランプのガラス管の両方の端部へそれぞれ封着されるものであり、電極とリード部とを備える。電極は、ガラス管の内側に封入されるカップ形状を有している。そして、電極は、カップ形状の円筒部の外径寸法が、底部側から開口部側まで一定であり、少なくとも底部寄りの半分の円筒部である第１の部分および底部の厚みが、開口部寄りの円筒部である第２の部分の厚みよりも大きい。リード部材は、この電極に接続されてガラス管の外側に導出される。
【００１３】
本発明の冷陰極ランプは、ガラス管と蛍光膜と電極とリード部材とを備える。ガラス管は、密閉空間を形成する。蛍光膜は、ガラス管の内面に形成される。電極は、カップ形状に形成されて、開口部を互に内向させる状態にガラス管の両方の端部へそれぞれ封入される。この電極は、カップ形状の円筒部の外径寸法が、底部側から開口部側まで一定であり、少なくとも底部寄りの半分の円筒部である第１の部分および底部の厚みが、開口部寄りの円筒部である第２の部分の厚みよりも大きい。リード部材は、電極に接続されてガラス管の外部に導出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電極は、カップ形状の開口部近傍の厚みよりも底部および底部近傍の円筒部の厚みが大きく設けられている。したがって、この電極は、十分な開口部の有効径を確保しつつ、スパッタリングによる腐食を受けても十分な寿命を維持できる。そして、電極の材料として、Ｎｉを使用することができるので、材料コストおよび製造単価も安く押さえることができる。また、本発明の電極ユニットおよび冷陰極ランプは、この電極を備えることで、冷陰極ランプの長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る第１の実施形態を説明する。図１に示す冷陰極ランプ１は、ガラス管２と蛍光膜３と電極４とリード部材５とを備える。ガラス管２は、冷陰極ランプ１としての密閉空間を形成する。密閉空間内には、アルゴン、キセノン、ネオン、などの希ガスおよび水銀蒸気が所望の比率で混合された混合ガス６が、０．１気圧程度の圧力で封入されている。
【００１６】
ガラス管２は、硼・珪酸ガラスの他、鉛ガラス、ソーダガラス、低鉛ガラスによって、形成される。この冷陰極ランプ１は、液晶パネルのバックライトの光源として用いられる場合、ガラス管２の外径の種類にφ１．５ｍｍ〜φ５．０ｍｍの範囲内において数種類のものが用意され、液晶パネルの仕様に応じて使い分けられる。
【００１７】
蛍光膜３は、ガラス管２の内壁全域に蛍光材が均質に塗布されることによって形成されている。蛍光材には、ハロリン酸塩蛍光体や希土類蛍光体などの既存のものから今後新規に開発されるであろう蛍光材まで適用され得る。
【００１８】
電極４は、内面に蛍光膜３が形成された状態のガラス管２の内径よりもやや小さい外径を有したカップ形状である。電極４は、ガラス管２の両方の端部にそれぞれ封入される。電極４は、カップ形状の開口部４１を互に内向させて配置される。電極４は、図２に示すように、底部４２と円筒部４３とで構成されている。
【００１９】
円筒部４３の外径寸法は、底部４２側から開口部４１側まで一定である。円筒部４３において、底部４２寄りの半分の第１の部分４３１の内径寸法に比べて、開口部４１寄りの第２の部分４３２の内径寸法の方が大きい。すなわち、円筒部４３の第１の部分４３１の厚みは、第２の部分４３２の厚みよりも大きい。
【００２０】
底部４２の厚みは、円筒部４３の第１の部分４３１とほぼ同じである。また、第２の部分４３２の内径寸法は、従来の電極とほぼ同じ大きさに造られることが好ましい。このように、カップ形状の電極４の部材の厚みは、カップの深さ方向に半分から奥が分厚く、半分から手前側が薄く作られている。
【００２１】
第１の部分４３１の内周面と第２の部分４３２の内周面との遷移部分は、一定の勾配を有したテーパ部４３３でなだらかに連続する。このテーパ部４３３は、第１の部分４３１の側に設けられ、円筒部４３の長さの１／４を超えない長さであることが好ましい。また、開口部４１は、第２の部分４３２の厚みのまま、第２の部分４３２の内径よりもすぼまっている縮径部４１１が形成されている。この縮径部４１１を有することにより、蛍光膜３が形成されたガラス管２に電極４を挿入する場合、蛍光膜３がこそげられることを防止することができる。
【００２２】
図３に示した従来の電極１００のように、スパッタリングにより電極１００が腐食される箇所は、底部１０１の内面Ａ、および、カップ形状の深さ方向に底部１０１から約４分の１の位置を中心とする範囲の円筒部１０２の内面Ｂであることが、発明者によって解明されている。また、腐食される範囲は、カップ形状の口径に依存していない。
【００２３】
したがって、円筒部４３の長さ方向に底部４２から半分までの第１の部分４３１および底部４２の肉厚を開口部４１寄りの半分である第２の部分４３２よりも分厚くすることによって、スパッタリングによる経年腐食に対して耐久性が向上する。また、開口部４１の口径は、従来のものと同じ大きさを確保しているので、この電極４は、ホローカソード効果を損なうこともない。
【００２４】
リード部材５は、ガラス管２に対する濡れ性に優れた封着部材５１と、配線と接続されるリード線５２とで構成されている。封着部材５１は、リード線５２と接合された後、電極４の底部４２に抵抗溶接（フラッシュ溶接）やレーザービーム溶接などによって接合される。
【００２５】
電極４とリード部材５とで構成される電極ユニット７は、ガラス管２との接合に先立って封着部材５１にビードガラス８が溶着される。電極ユニット７をガラス管２に取り付ける際は、ビードガラス８とガラス管２の端部とを溶融接合する。
【００２６】
上記構成とすることにより、スパッタリングに対する電極４の耐久性が向上するので、冷陰極ランプ１の寿命が延びる。また、電極４の開口部４１の内径は、従来のものと変わらないので、同様のホローカソード効果を得ることができる。また、電極４の材料に従来から使用されているＮｉを適用することができるので、材料にＭｏやＮｂを使用すること比較すると、材料単価も安く、かつ、製造中の管理も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る一実施形態の冷陰極ランプを示す断面図。
【図２】図１に示した冷陰極ランプの電極ユニットの電極を示す断面図。
【図３】従来の冷陰極ランプの電極の断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１…冷陰極ランプ、２…ガラス管、３…蛍光膜、４…電極、５…リード部材、６…混合ガス、７…電極ユニット、８…ビードガラス、４１…開口部、４２…底部、４３…円筒部、４１１…縮径部、４３１…第１の部分、４３２…第２の部分、４３３…テーパ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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