(57)【要約】【課題】  良好な暗黒始動特性を安定して得ることができる外面電極放電ランプを提供する。【解決手段】  本発明の外面電極放電ランプは、内部に放電空間１１が形成された放電容器１と、放電空間１１に封入された放電媒体と、放電容器１内面に形成された蛍光体層２と、放電容器１外面に形成された外面電極３ａ、３ｂとを具備し、放電容器１内面には、その少なくとも一部が放電空間１１に接触、かつ放電容器１中央側の外面電極３ａの境界３’を跨るように導電層４が形成されていることを特徴とする。導電層４としては、亜鉛Ｚｎ、インジウムＩｎ、スズＳｎ、銅Ｃｕ、ジルコニウムＺｒ、カーボンＣから選択された金属またはその化合物を使用することができる。【選択図】  図２
2009200037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間が形成された放電容器と、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記放電容器内面に形成された蛍光体層と、前記放電容器外面に形成された外面電極とを具備し、
前記放電容器内面には、その少なくとも一部が前記放電空間に接触、かつ前記放電容器中央側の前記外面電極の境界を跨るように導電層が形成されていることを特徴とする外面電極放電ランプ。
【請求項２】
前記導電層は、亜鉛Ｚｎ、インジウムＩｎ、スズＳｎ、銅Ｃｕ、ジルコニウムＺｒ、カーボンＣから選択された金属の単体、酸化物または化合物を含む層であることを特徴とする請求項１に記載の外面電極放電ランプ。
【請求項３】
前記導電層は、セシウムＣｓの単体、酸化物または化合物を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の外面電極放電ランプ。
【請求項４】
前記導電層は、酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４とで構成されており、硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４は６０〜８０％の割合で混合されていることを特徴とする請求項３に記載の外面電極放電ランプ。
【請求項５】
前記導電層の管軸方向の形成範囲Ｌは、１．０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一に記載の外面電極放電ランプ。
【請求項６】
前記導電層の膜厚Ｔは、０．２μｍ以上、２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一に記載の外面電極放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶テレビやノートパソコン等のバックライトの光源として用いられる外面電極放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイのバックライトに用いられる光源としては、冷陰極蛍光ランプに代わり、外面電極放電ランプが主流になりつつある。この外面電極放電ランプは、特開２００７−５３１１７号公報（特許文献１）に記載されているような、筒状の放電容器の外側両端に外面電極が形成されたランプ構成であり、その外面電極に高周波電圧を印加することによりランプ内で放電が生じ、発光する。
【０００３】
この外面電極放電ランプにおいては、暗黒始動特性、すなわち外部からの光が入射しないバックライトの筐体内部などの暗黒空間に放置したランプの始動特性が良好でないという問題が知られている。このように暗黒始動特性が悪いと、放電が発生しないため発光せず画像が映らないほか、放電しない時間が数秒にわたると回路の安全装置がはたらいて消灯してしまう。
【０００４】
この暗黒始動特性の問題に対し、特開２００４−９５３７８号公報（特許文献２）、特開２００４−２５３２４５号公報（特許文献３）、特開２００７−７３４８１号公報（特許文献４）の発明が提案されている。特許文献２には蛍光体層にアルミナの微粒子を分散、混在させる手段、特許文献３には蛍光体層面に放電遅れ防止用金属酸化物としてセシウム酸化物の層を形成する手段、特許文献４には酸化亜鉛と酸化イットリウムを混合した酸化物層を発光管の内壁の広範囲に形成する手段が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５３１１７号公報
【特許文献２】特開２００４−９５３７８号公報
【特許文献３】特開２００４−２５３２４５号公報
【特許文献４】特開２００７−７３４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら特許文献２〜４の発明は、点灯前に放電空間に初期電子を発生させておくことにより、暗黒始動特性を改善しようとする点で共通しており、現にこのような手段を具備した外面電極放電ランプが実現されつつある。しかしながら、暗黒始動特性について、さらに良好な特性を求めるニーズがあり、更なる改善が必要となっている。
【０００７】
そこで、発明者は従来とは異なる方法での暗黒始動特性の改善を試みた。その結果、放電空間内に存在する初期電子が少ない状態でも、高確率で放電を開始させることができる発明を見出したため、提案するに至った。
【０００８】
本発明の目的は、良好な暗黒始動特性を安定して得ることができる外面電極放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の外面電極放電ランプは、内部に放電空間が形成された放電容器と、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記放電容器内面に形成された蛍光体層と、前記放電容器外面に形成された外面電極とを具備し、前記放電容器内面には、その少なくとも一部が前記放電空間に接触、かつ前記放電容器中央側の前記外面電極の境界を跨るように導電層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な暗黒始動特性を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の実施の形態の外面電極放電ランプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための全体図である。
【００１２】
外面電極放電ランプの容器は、例えば硬質ガラスからなる放電容器１で構成されている。放電容器１は両端部が封着により密閉された細長い筒型形状であり、その内部には放電空間１１が形成されている。放電空間１１には、水銀Ｈｇおよび希ガスからなる放電媒体が封入されている。希ガスとしてはネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスが適しており、アルゴンＡｒの比率を大きくすることでランプの始動性を向上させる等の調整が可能である。また、放電容器１の内面には、蛍光体層２が形成されている。蛍光体層２としてはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で発光する単波長蛍光体のほか、ＲＧＢを混合した３波長蛍光体、さらに深紅の蛍光体を混合した４波長蛍光体などを目的用途に合わせて使用することができる。なお、蛍光体層２の形成範囲としては、ランプの光放出領域を覆う程度であればよい。
【００１３】
放電容器１の両端には、その外面に沿うように外面電極３ａ、３ｂが形成されている。外面電極３ａ、３ｂは、例えば、スズＳｎ、亜鉛Ｚｎ、アンチモンＳｂを主体とする金属材料を超音波半田ディッピングすることにより形成することができる。なお、外面電極３ａ、３ｂとしては、金属性のキャップや、金属板を筒状に形成したものを管端に被せたのち半田ディッピングして形成した電極層などに置き換えることも可能である。
【００１４】
そして、放電容器１の内面には、導電層４が形成されている。この導電層４について、図２および図３を用いて詳しく説明する。図２は図１に示されたＸの範囲について説明するための図、図３は図１に示されたＹ−Ｙ’断面について説明するための図である。
【００１５】
これらの図からわかるように、導電層４は、蛍光体層２の内面に外面電極３ａの放電容器１中央側の境界３’を跨るように円筒状に形成されている。このような導電層４は、例えば蛍光体層２の塗布と同様、放電容器１の開口側からスラリー化した導電材料を吸い上げて塗布する、いわゆる吸い上げ方式により形成することができる。なお、導電層４の管軸方向の形成範囲Ｌは、１．０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下、さらには２．０ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であるのが望ましい。この範囲であれば、安定的な暗黒始動特性を得るとともに、軸方向の発光の変化を少なくすることができる。また、導電層４の膜厚Ｔは、導電性、製膜のしやすさ及び遮光の観点から、０．２μｍ以上、２５μｍ以下、さらには１．０μｍ以上、１０μｍ以下であるのが望ましい。
【００１６】
ここで、導電層４は図３から明らかなようにその内周面が放電空間１１に接触している。ただし、導電層４の全体が放電空間１１に接触している必要はなく、少なくともその一部が接していればよい。その「一部」は場所、大きさ等に特に限定されない。つまり、導電層４の少なくとも一部分が放電空間１１に接してさえいれば、導電層４上にさらに製膜する構成も許容される。
【００１７】
導電層４の材料について説明する。導電層４としては、電気伝導率が１０−１０Ω／ｃｍ以上であるような導電性に優れた材料、例えば亜鉛Ｚｎ、インジウムＩｎ、スズＳｎ、銅Ｃｕ、ジルコニウムＺｒ、カーボンＣから選択された金属の単体、酸化物または化合物を含む層を用いることができる。本発明においては、特に酸化亜鉛ＺｎＯが好適である。また、セシウムＣｓの単体、酸化物または化合物を含む混合層であるとさらに望ましい。なお、本発明の効果を向上させるために、導電層４を構成する粒子は、平均粒径が１．０μｍ程度か、それ以下であるのが望ましい。ちなみに、平均粒径等は粒度分析計を用いたレーザー回折・散乱法により測定できる。
【００１８】
下記に本実施の形態の外面電極放電ランプの一実施例を示す。なお、以下で説明する試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。
【００１９】
（実施例）
放電容器１；ホウ珪酸ガラス製、全長＝７３３ｍｍ、外径＝３．０ｍｍ、内径＝２．０ｍｍ、
放電媒体；水銀Ｈｇ、ネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガス＝６０ｔｏｒｒ、
蛍光体層２；ＲＧＢの３波長蛍光体、
電極３ａ、３ｂ；電極長＝２５ｍｍ、
導電層４；酸化亜鉛ＺｎＯ、平均粒径＝０．９２０μｍ（中心粒径＝０．８４８μｍ）、軸方向長Ｌ＝４．０ｍｍ（境界３’が中心に位置）、膜厚Ｔ＝２．０μｍの円筒状。
【００２０】
図４は、上記実施例のランプと導電層を形成していない従来例のランプの点灯初期の暗黒始動特性について説明するための図である。なお、暗黒始動特性は、ランプを暗黒空間に４８時間放置後、放電が安定する電圧、例えば２０００Ｖｒｍｓ程度の電圧を印加することで測定している。
【００２１】
結果からわかるように、実施例では１ｍｓeｃまたはそれ以下で放電開始しており、安定した暗黒放電特性が得られているのに対し、従来例では放電開始時間が遅く、かつばらつきも大きいことがわかる。このように、本発明では良好な暗黒始動特性を安定して得ることができたのは、放電空間１１中に存在する初期電子を確実に放電開始させるように導電層４が作用したためである。すなわち、最も電界が集中する外面電極３ａの境界３’を跨るように導電層４を形成したことにより、導電層４の管軸方向端部で沿面放電が発生し、これが電子なだれ発生の補助をしたため、暗黒始動特性が改善されたと考えられる。
【００２２】
なお、本発明の導電層４の管軸方向の形成範囲はランプの全長に対して十分に小さいため、軸方向の発光の変化がほとんどないことも確認された。また、上記のような効果は、酸化亜鉛ＺｎＯのみならず、他の亜鉛Ｚｎの化合物、インジウムＩｎ、スズＳｎ、銅Ｃｕ、ジルコニウムＺｒ、カーボンＣから選択された金属の単体、酸化物または化合物であっても得られることが確認されている。
【００２３】
したがって、第１の実施の形態では、放電容器１内面には、その少なくとも一部が放電空間１１に接触、かつ放電容器１中央側の外面電極３ａの境界３’を跨るように酸化亜鉛ＺｎＯからなる導電層４が形成されていることにより、沿面放電によって放電空間１１内に存在する初期電子を高確率で放電開始させることができるため、良好な暗黒開始特性を安定して得ることができる。
【００２４】
また、導電層４の管軸方向の形成範囲Ｌは、１．０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であるため、安定的な暗黒始動特性を得るとともに、軸方向の発光の変化を少なくすることができる。
【００２５】
さらに、導電層４の膜厚Ｔは、０．２μｍ以上、２５μｍ以下であるため、導電性を確保しやすいとともに、製膜しやすくなり、さらに遮光による発光特性の影響を少なくすることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、導電層４として、酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４を２：５の割合で配合した膜厚が２．０μｍの混合層を用いている。この混合層を形成したランプの暗黒始動特性を確認したところ、点灯初期の放電開始時間は図４と同様に１ｍｓｅｃ程度と早いことが確認された。また、３０００時間点灯後の暗黒始動特性は、図５に示したように、導電層を形成していない従来例のランプでは点灯初期よりも格段にも放電開始時間が遅くなっているのに対し、点灯初期の放電開始時間と同様に１ｍｓｅｃ程度と早いことが確認された。
【００２７】
このような混合層では、点灯初期は酸化亜鉛ＺｎＯによる導電性物質としての効果、硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４による初期電子放出効果により、良好な暗黒始動特性が得られる。一方、寿命中は水銀親和力の高い硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４が水銀Ｈｇを引き寄せ、これによって混合層の表面には水銀層が形成される。この水銀層が形成された混合層は、酸化亜鉛ＺｎＯ等と同様に導電性物質として機能するため、寿命中も良好な暗黒始動特性が得られる。したがって、本実施の形態では、点灯初期〜寿命時間に亘り、安定した暗黒始動特性を得ることができたと考えられる。なお、他の導電性物質と水銀親和力の高い物質の組み合わせでも同様の効果を得ることができるが、酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の混合導電層の組み合わせが最適である。
【００２８】
次に、酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の配合比を変えたときの３０００時間点灯後の放電開始時間について試験を行った。その結果を図６に示す。ここで、配合比は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により測定することができる。
【００２９】
図６からわかるように、硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の割合が低すぎても高すぎても放電開始時間が遅くなっており、放電開始時間を早くするには適切な配合比が存在することがわかる。すなわち、硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の割合が２０％、４０％、１００％の場合には、放電開始時間が遅い傾向があるが、６０％、８０％では放電開始時間が早い。したがって、硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の混合割合は６０〜８０％であるのが好適である。なお、酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４以外の導電性物質と水銀親和力の高い物質を組み合わせたり、他の物質を微量混合したりしても、同様の効果が得られる傾向があったため、水銀親和力の高い物質の混合割合が６０〜８０％であれば良いと考えられる。
【００３０】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の外面電極放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態では、外面電極３ａの境界３’から管軸方向の導電層４にスリット５１を形成し、導電層４を第１の導電層４１と第２の導電層４２に分割している。このような構造にすることにより、第２の導電層４２はアースに近い電位になるため、第1の導電層４１と第２の導電層４２との間で沿面放電が発生しやすくなり、さらに安定した暗黒始動特性を得ることができる。なお、このような導電層４は、所望の箇所を削り取ることで形成することができ、スリット５１としては、沿面放電の発生しやすさの観点から１．０ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００３２】
したがって、第３の実施の形態では、沿面放電が発生しやすくなり、さらに安定した暗黒始動特性を得ることができる。
【００３３】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図である。
【００３４】
本実施の形態では、第１の実施の形態の導電層４（第１の導電層４１）に加え、ランプの端部側の蛍光体層２の未形成部分に第３の導電層４３を形成している。この第３の導電層４３は、主に点灯時間経過に伴う電圧上昇やスネーキング現象などの原因となる不純ガスのゲッター作用を期待して形成したものである。なお、ゲッター作用は、第３の導電層４３を構成する材料の平均粒径が小さいほど、また、形成範囲が広いほどその効果が高くなる。
【００３５】
したがって、第４の実施の形態では、良好な暗黒始動特性を得ることができるとともに、点灯時間経過に伴う電圧上昇やスネーキング現象などを防止することができる。
【００３６】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図である。
【００３７】
本実施の形態では、第１の実施の形態の導電層４と形成範囲は同じだが、蛍光体層２上ではなく、放電容器１内面に直接形成している。この構成では、導電層４が剥がれにくくなり、安定した層を得ることができる。なお、酸化亜鉛ＺｎＯなどの導電層４には紫外線カット作用があるため、当該部分を通って紫外線が外部に放出されることはないが、酸化亜鉛ＺｎＯの導電層４の場合には、ランプを点灯させたときに当該部分が緑色系の発光をしてしまう。ただ、バックライトに当該ランプを組み込んだときにはその緑色系の発光が発光面に現れない程度であるため、実用上は無視することができる。なお、この実施の形態において、第４の実施の形態と同様にランプの端部側の導電層４を延長させてもよい。
【００３８】
したがって、第５の実施の形態では、良好な暗黒始動特性を得ることができるとともに、安定した導電層４を得ることができる。
【００３９】
（第６の実施の形態）
図１０は、本発明の第６の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図であり、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は周方向の断面図である。
【００４０】
本実施の形態では、導電層４の軸方向にスリット５２を形成することにより、断面において導電層４を複数に分割した構成にしている。具体的には、導電層４はスリット５２により６つに分割されており、それぞれの導電層４の周長さは０．５ｍｍである。なお、当然のことながら６つの導電層４はその軸方向において、外面電極３ａの境界３’を跨っている。このように、外面電極３ａの境界３’に跨った導電層４を電気的に複数分割形成することで、近接導体効果によって放電の確率がさらに高くなり、良好な暗黒始動特性を得ることが可能となる。
【００４１】
したがって、第６の実施の形態では、近接導体効果によってさらに安定した暗黒始動特性を得ることができる。
【００４２】
（第７の実施の形態）
図１１は、本発明の第７の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図である。
【００４３】
本実施の形態では、外面電極３ａの放電容器１の中央側端部にスリット５３を形成することにより、外面電極３ａに境界３１’と境界３２’を形成し、その境界３１’と境界３２’の間で導電層４が跨るように構成している。これにより、第６の実施の形態と同様、放電の確率がさらに高くなり、良好な暗黒始動特性を得ることが可能となる。
【００４４】
したがって、第７の実施の形態では、さらに安定した暗黒始動特性を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００４６】
本発明は、直管型の外面電極放電ランプに限らず、Ｕ字型、Ｌ字型、その他様々な形状のランプにも適用できる。
【００４７】
蛍光体層２に、アルミナＡｌ２Ｏ３を混合して、初期電子の放電空間１１への放出性を向上させてもよい。その際、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定したときに、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が１０％以下であるような、大粒のアルミナＡｌ２Ｏ３を用いれば、点灯初期〜寿命時間に亘り、アルミナの初期電子放出を維持することができるので、さらに好適である。
【００４８】
外面電極３ａ、３ｂの境界３’としては、第１の実施の形態のような直線状、第７の実施の形態のような凹凸状に限らず、斜め状等の形状であっても良い。その際、導電層４との位置関係は、境界３’全てに対して跨っている必要はなく、少なくとも一部が跨っていれば良い。
【００４９】
導電層４には、その導電性が失われない程度であれば、他の材料を添加することが許容される。例えば、酸化亜鉛ＺｎＯの重量に対し、３０重量％のアルミナを添加してもよく、この場合には初期電子を補う効果が増すので、特に点灯初期の暗黒始動特性が良好になるとともに、酸化亜鉛ＺｎＯによる緑色系の発光色を緩和することができる。また、酸化亜鉛ＺｎＯの重量に対し、１５重量％の蛍光体を添加すれば、導電層４周辺の発光色を白色に近づけることができる。また、酸化亜鉛ＺｎＯに低融点ガラスを添加すれば、導電層の剥がれを防止できるとともに、放電に対する耐久性を上昇させることができる。
【００５０】
導電層４は、円筒状に形成する場合に限らず、図１２のように外部電極３ａ、３ｂの境界３’を跨るように一部の小領域のみに形成したものであってもよい。この形態でも、従来よりも良好な暗黒始動特性を安定して得ることができる。なお、このような導電層４は、スラリー化した導電材料を所望の箇所に滴下、乾燥させることにより簡単に形成できる。
【００５１】
導電層４は、外面電極３ａ、３ｂの両方に形成する必要はなく、一方の外面電極側に形成されていれば十分であるが、一方の外面電極には高圧、他方の外面電極には低圧またはアースとする場合には、高圧側に導電層４を形成するのが望ましい。
【００５２】
本発明の暗黒中での放電開始メカニズムは、２次電子放出確率、電界強度、ガス圧、電極間距離にも影響するため、それらの条件を好適に調整することで、さらに安定した暗黒始動特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図２】図１に示されたＸの範囲について説明するための図。
【図３】図１に示されたＹ−Ｙ’断面について説明するための図。
【図４】実施例のランプと導電層を形成していない従来例のランプの点灯初期の暗黒始動特性について説明するための図。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるランプと従来例のランプの３０００時間点灯後の暗黒始動特性について説明するための図。
【図６】酸化亜鉛ＺｎＯと硫酸セシウムＣｓ２ＳＯ４の配合比を変えたときの３０００時間点灯後の暗黒始動特性について説明するための図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図８】本発明の第４の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図９】本発明の第５の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図１１】本発明の第７の実施の形態の外面電極放電ランプについて説明するための図。
【図１２】本発明の他の形態について説明するための図。
【符号の説明】
【００５４】
１  放電容器
１１  放電空間
２  蛍光体層
３ａ、３ｂ  外面電極
３’  境界
４  導電層
【図１】
2009200037.tif 000003
【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】
2009200037.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009200037.tif 000011
【図１０】
2009200037.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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