(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部の外径が中央部の外径より小さくかつ両端に開口部を有する円筒状のガラス管と、一端に開口部を備え、他端に閉塞部を備えた封着部材と放電電極を兼ねた、前記一端から前記他端側の閉塞部までが同一径である円筒の金属キャップとを有し、前記金属キャップの開口部側が前記ガラス管の各開口部に封着されている放電管であって、前記金属キャップの開口部が前記ガラス管の各開口部の内側に挿入され、かつ金属キャップの円筒の外周面と前記ガラス管の内周面とが密着状態でこのガラス管の両端に封着されていることを特徴とする放電管。
【請求項２】
前記金属キャップの閉塞部内面に電子放射体を備えたことを特徴とする請求項１記載の放電管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用光源やカメラのストロボ用光源等に用いられる放電管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶モジュールのバックライト用の放電管として冷陰極蛍光ランプが多用されている。この冷陰極蛍光ランプは、図９に示すように、内面に蛍光体１が塗布されたガラス管２の端部に導入線３が封着され、この導入線３の先端に棒状または筒状の電極４を保持した構成を有している。
【０００３】
このような冷陰極蛍光ランプでは、電極構造が簡単であるがゆえにランプの細管化、コンパクト化が容易であり、このため液晶表示装置の小型軽量化に適した光源として有用され、管外径１．８ｍｍのものが実用化されるに至っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷陰極蛍光ランプでは、封着部と電極部とを加えたいわゆる非発光部の長さはほとんど短縮されていない。そのため、最近の液晶モジュールの狭額縁化に対して、従来の冷陰極蛍光ランプでは、非発光部が長いために液晶画面の端辺部の輝度が低くなってしまうという問題点があった。また、カメラのストロボ用光源として用いられているキセノンフラッシュランプでも同様に長い非発光部が反射鏡ユニットのコンパクト化を図る上で障害になっていた。さらに、このような冷陰極放電管は、陰極降下電圧が高いために管電圧、管電力が高く、発光効率が低いという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、狭額縁の液晶モジュールのバックライト用光源や、その他のコンパクト化が要求される照明装置用の光源に適した、非発光部の長さが短くかつ発光効率のよい放電管を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の放電管は、両端部の外径が中央部の外径より小さくかつ両端に開口部を有する円筒状のガラス管と、一端に開口部を備え、他端に閉塞部を備えた封着部材と放電電極を兼ねた、前記一端から前記他端側の閉塞部までが同一径である円筒の金属キャップとを有し、前記金属キャップの開口部側が前記ガラス管の各開口部に封着されている放電管であって、前記金属キャップの開口部が前記ガラス管の各開口部の内側に挿入され、かつ金属キャップの円筒の外周面と前記ガラス管の内周面とが密着状態でこのガラス管の両端に封着されているものである。
【０００７】
この構成により、金属キャップが封着部材と放電電極を兼ね備えることができるので、従来の放電管に比べて非発光部の長さを短縮することができる。
【０００８】
また、本発明の放電管は、前記金属キャップの閉塞部内面に電子放射体を備えたものである。
【０００９】
この構成により、放電電極からの電子放射効率を高めることができるので、陰極降下電圧を低減させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態の放電管は、図１に示すように、中央部が外径２．１ｍｍ、内径１．５ｍｍ、両端部が外径２．０ｍｍ、内径１．４ｍｍのホウケイ酸ガラスからなり、両端に開口部を有し、内面に蛍光体１を塗布したガラス管５と、一端に開口部を有し、他端に閉塞部を有し、かつガラス管５の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するコバール金属からなる金属キャップ６とを有する。そして金属キャップ６は、その開口部側がガラス管５の開口部内側に挿入され、高周波加熱等を用いて９００℃に加熱されてガラス管５の各開口部に封着されており、点灯中はホロー型の放電電極として動作するものである。金属キャップ６の寸法は外径１．４ｍｍ、内径１．２ｍｍ、長さ３ｍｍであり、金属キャップ６の先端間距離すなわち電極間距離は８０ｍｍ、放電管の全長は８６ｍｍである。また、金属キャップ６の閉塞部の内面には、直径が１．１ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状の、チタン等のゲッタ材料を含んだ水銀合金部材７を備えている。これは金属キャップ６を封着する時の加熱によりガラス管５内に水銀を封入するためのものである。チタン等のゲッタ材料はガラス管５内の不純物ガスを取り除くためのものである。また、ガラス管５内には水銀とともにアルゴンとネオンとの混合ガスが、全圧が１１ｋＰａになるように封入されている。
【００１２】
かかる構成によれば、金属キャップ６が封着部材と電極とを兼ね備えることができるので、従来の放電管に比べて非発光部の長さを短縮することができる。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態における放電管と従来の放電管とを高周波点灯回路を用いて点灯周波数５０ｋＨｚ、管電流５ｍＡで点灯したところ、放電管の軸方向の管表面の輝度分布として図２に示す通りの結果が得られた。図２において、曲線Ａは本発明の第１の実施の形態における放電管の場合、曲線Ｂは従来の放電管の場合の輝度分布特性をそれぞれ示す。また、横軸の座標は、放電管の一方の管端から軸方向に沿った距離を表す。なお、従来の放電管は図９に示されるように、内面に蛍光体１が塗布されたガラス管２の端部にコバール金属からなる導入線３が封着され、さらに導入線３に外径０．８ｍｍ、長さ３ｍｍのタングステンよりなる棒状の電極４を保持したものである。この従来の放電管は、全長を本発明の放電管と同じ８６ｍｍとしており、電極間距離は７６ｍｍである。
【００１４】
図２より、本発明の第１の実施の形態における放電管は従来のものに比べ発光部分の長さが長いことが確認された。また、本発明の第１の実施の形態における放電管の消費電力は従来のものと変わらなかった。その結果、本発明の第１の実施の形態における放電管は従来のものに比べ発光効率が約５％向上することが認められた。
【００１５】
本発明の第２の実施の形態の放電管は、図３に示すように、金属キャップ６の閉塞部の内面に、チタン等のゲッタ材料を含んだ水銀合金部材７および電子放射体８を備えた構成を有している。その他の構成については、図１に示すものと同様である。電子放射体８としてペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＭｎＯ3を用い、外径１．１ｍｍ、内径０．７ｍｍ、長さ２ｍｍの筒状に形成した焼結体とした。そして、これを外径１．４ｍｍ、内径１．２ｍｍ、長さ３ｍｍの金属キャップ６内に収納して電極９を構成した。内面に蛍光体１を塗布したガラス管５は中央部が外径２．１ｍｍ、内径１．５ｍｍ、両端部が外径２．０ｍｍ、内径１．４ｍｍであり、ホウケイ酸ガラスからなる。また、放電管の全長は８６ｍｍであり、ガラス管５の内部には水銀と共にアルゴンとネオンとの混合ガスが１１ｋＰａ封入されている。また、金属キャップ６は、高周波加熱等を用いて９００℃に加熱されてガラス管５の各開口部に封着されている。
【００１６】
この構成により、電子放射体８が金属よりも仕事関数が小さいので電極からの電子放出が容易になり、陰極降下電圧が低減することにより管電圧が低下し、結果として管電力が低下し、放電管の発光効率を向上させることができる。また、筒状に形成された電子放射体８の中空部において放電が誘起され、電極９の放電面積を増大させ、電子をより放出しやすくして管電圧の低減とそれによる発光効率を向上させることができる。さらに電子放射体８は焼結体であるので、イオン衝撃による飛散が少なく、その飛散物質と管内に封入した水銀とのアマルガム形成が少なくなるので、電子放射体８および水銀合金部材７の消耗が抑制され、放電管の寿命を長くすることができる。
【００１７】
上記電子放射体８を備えた放電管、金属キャップ６のみを備えた放電管および従来の放電管に関して、高周波点灯回路を用いて５０ｋＨｚで点灯したところ、図４に示す通りの管電流−管電圧特性が得られた。図４において、曲線Ａが電子放射体８を備えた放電管（以下放電管Ａという）の場合、曲線Ｂが金属キャップ６のみを備えた放電管（以下放電管Ｂという）の場合、曲線Ｃが従来の放電管（以下放電管Ｃという）の場合の特性である。なお、放電管Ｂは、第１の実施の形態において説明した、蛍光体１を塗布したガラス管５と、コバール金属からなる金属キャップ６とを有する放電管であり、電極間距離は８０ｍｍ、放電管の全長は８６ｍｍである。また、放電管Ｃは図９に示すような構造を有し、封着部の長さが２ｍｍのコバール金属からなる導入線３に外径０．８ｍｍ、長さ３ｍｍのタングステンよりなる棒状の電極４を保持したものであり、電極間距離は７６ｍｍ、全長は８６ｍｍである。
【００１８】
図４から明らかなように、放電管Ｂと放電管Ｃとは管電圧はほぼ同じであった。一方、放電管Ａは、放電管Ｂよりもさらに管電圧を約３０Ｖ低減できることが確認された。ここで、放電管の中央部の輝度は電極の形態によらず全て３５０００ｃｄ／ｍ2であったので、放電管Ａは、放電管Ｂに比べ約１０％、放電管Ｃに比べ約１５％発光効率が向上することがわかった。
【００１９】
なお、電子放射体８を構成する材料としてＬａ0.5Ｓｒ0.5ＭｎＯ3を用いたが、ペロブスカイト型の結晶構造を有する金属酸化物であれば他の組成比や元素であってもよい。また、例えばＬａ2Ｏ3-X（但し０≦ｘ＜３）などペロブスカイト型の結晶構造を有さない他の金属酸化物でもよい。
【００２０】
また、水銀合金部材７として、水銀を含む金属、化合物または混合物を用いてもよい。
【００２１】
本発明の第３の実施の形態の放電管は、図５に示すように金属キャップ６の内面に電子放射体８を塗布したものである。この構成によれば、従来の放電管よりも発光効率を向上させることができる。
【００２２】
本発明の第４の実施の形態の放電管は、図６に示すように電子放射体８を中空部を有さない焼結体の形で収納させたものである。この構成によれば、従来の放電管よりも発光効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第５の実施の形態の放電管は、図７に示すように電子放射体８を細い棒状に形成した焼結体を、金属キャップ６の軸中心に備えたものである。この構成によれば、従来の放電管よりも発光効率を向上させることができる。
【００２５】
本発明は蛍光放電管だけでなく、キセノンフラッシュ放電管など、他の放電管にも実施することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の放電管によれば、従来の放電管に比べて非発光部の長さを短縮することができ、発光効率を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の放電管によれば、金属キャップ内に仕事関数の低い電子放射体を備えることにより、電極からの電子放射効率を高めて陰極降下電圧を低減させることができるため、従来よりも管電圧、管電力を低減させることができ、発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における放電管の断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態における放電管と従来の放電管の点灯時における管軸方向の輝度分布を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態における放電管の要部断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態における放電管、同第２の実施の形態における放電管および従来の放電管の点灯時における管電流と管電圧との関係を示した図
【図５】本発明の第３の実施の形態における放電管の要部断面図
【図６】同第４の実施の形態における放電管の要部断面図
【図７】同第５の実施の形態における放電管の要部断面図
【図８】同第６の実施の形態における放電管の要部断面図
【図９】従来の放電管の部分断面図
【符号の説明】
１  蛍光体
５  ガラス管
６  金属キャップ
７  水銀合金部材
８  電子放射体
【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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【図８】
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【図９】
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