(57)【要約】【課題】大きな管電流で使用される場合でもスパッタリングによる影響を受けにくい冷陰極蛍光ランプを提供する。【解決手段】冷陰極蛍光ランプは、気密に封止された内部空間に少なくとも不活性ガスと水銀ガスとが封入され、内壁面に蛍光体層が形成されたガラス管（不図示）内に、一端に底面部８が、他端に開口部１０が形成された一対の筒状電極７であって、開口部１０同士が対向するように配置された一対の筒状電極７を有する冷陰極蛍光ランプにおいて、筒状電極７は、モリブデンまたはモリブデン合金を基材とし、筒状電極７の壁部材の厚さは、０．２３ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下である。【選択図】図３
2009110801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密に封止された内部空間に少なくとも不活性ガスと水銀ガスとが封入され、内壁面に蛍光体層が形成されたガラス管と、
前記内部空間に配置され、一端に底面部が、他端に開口部が形成された一対の筒状電極であって、前記開口部同士が対向するように配置された一対の筒状電極と、
一端が前記底面部の外面に接合され、他端が前記ガラス管の外部に引き出されたリード線と、
を有する冷陰極蛍光ランプにおいて、
前記筒状電極は、モリブデンまたはモリブデン合金を基材とし、
前記筒状電極を構成する壁部材の厚さは、０．２３ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記筒状電極の長手方向の長さは３．８ｍｍから１１．２ｍｍの範囲内であり、
前記筒状電極の、前記底面部の外面から前記筒状電極の長手方向に２．８ｍｍの位置までの部分における前記壁部材の厚さは、０．２８ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下である、請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプは、熱陰極蛍光ランプに比べて、電極構造が簡単であるため小型化が容易で、点灯時に加熱が不要であるため低消費電力で、フィラメントの断線が無いため長寿命であるといった特長を有している。そのため冷陰極蛍光ランプは、近年、テレビやモニタなどの液晶表示装置用のバックライト等に多く用いられている。冷陰極蛍光ランプは、一般に、アルゴン等の不活性ガスと水銀ガスとを充填したガラス管の内部の両端に一対の電極が対向するように配置され、各電極にはリード線が接続されている。
【０００３】
電極は、通常、ニッケル（Ｎｉ）やニッケル合金で作製される。電極の原料として用いられるものとしては、ニッケル９９．７重量％、マンガン０．１重量％、鉄０．１重量％、その他の不純物（炭素、けい素、銅、硫黄等）０．１重量％の組成比のものなどがある。
【０００４】
電極は、筒状で、その一端が底面部で他端が開口部になるように、いわゆるカップ状に成形される。電極の形状は、筒状にすることで、ホロー効果が生じることにより、発光に寄与しない陰極降下電圧を低下させることができる。そのため、筒状電極を用いることにより、棒状や板状の電極を用いるよりも発光効率の向上や消費電力の低減を図ることができる。
【０００５】
筒状電極は、開口部が互いに対向するようにガラス管の内部の両端よりやや内側にそれぞれ配置される。筒状電極間にリード線を介して電圧が印加されると、一方の筒状電極から電子が放出され、その電子が水銀原子に衝突することにより紫外線が発生する。その紫外線は、ガラス管内側の表面に形成された蛍光体層で可視光線に変換されてガラス管の内部から外部へ放出される。
【０００６】
冷陰極蛍光ランプの点灯時に、筒状電極表面に対してガラス管内部の水銀または不活性ガスのイオンが衝突することにより、筒状電極表面にあるニッケル原子がたたき出されて飛散する。この現象はスパッタリングと呼ばれている。ニッケル原子の飛散により、筒状電極が消耗するが、それと同時に、飛散したニッケル原子は水銀ガスを取り込んで水銀アマルガムとなるため、水銀ガスの有効量が減少する。このようにスパッタリングは、冷陰極蛍光ランプの筒状電極および水銀ガスを消耗させるため、冷陰極蛍光ランプ短寿命化の大きな原因となっている。
【０００７】
筒状電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、筒状電極の内側の表面積を増加させることによって、冷陰極蛍光ランプの点灯時の筒状電極における電流密度を低減させることができるため、ジュール発熱等による筒状電極への負荷が軽減されるので、筒状電極を長寿命化させることができる。また、筒状電極の内側の表面積を増加させると、筒状電極に、より有効にホロー効果が生じるため、冷陰極蛍光ランプの発光効率を向上させることができる。したがって、筒状電極の内側の表面積を増加させるために、筒状電極の壁部材の厚さは薄くされている。筒状電極の壁部材の厚さは通常０．１５ｍｍ以下で成形されており、冷陰極蛍光ランプの点灯時のスパッタリングにより消耗されやすい底面部でも通常０．２ｍｍ以下で成形されている。
【０００８】
ニッケルが筒状電極の原料として使用される利点としては、安価であることや、一般にリード線として使用されるコバールとの溶接性が良好であることや、圧延加工や絞り加工などの加工性に優れているため筒状に加工することが容易であることが挙げられる。また、ニッケル製の筒状電極は、６〜７ｍＡの管電流で使用される場合には十分な耐スパッタリング性を有している。
【０００９】
しかし、近年の液晶表示装置の大画面化や高輝度化に伴い、７ｍＡより大きな管電流で使用されることが多くなってきており、これに対応する電極が必要とされている。ニッケル製の筒状電極は、冷陰極蛍光ランプが７ｍＡより大きな管電流で使用される場合には、耐スパッタリング性が不十分であり、筒状電極および水銀ガスが急速に消耗されてしまう。このようにニッケル製の筒状電極は、冷陰極蛍光ランプが大電流で使用される場合には、冷陰極蛍光ランプを短寿命化させてしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、近年では、耐スパッタリング性に優れた電極を採用し、冷陰極蛍光ランプの長寿命化を図る技術が検討されている。具体的には、ニッケルに比べて高融点で耐スパッタリング性に優れたモリブデン（Ｍo）やニオブ（Ｎb）などを使った筒状電極が試されている。
【００１１】
筒状電極にモリブデンやニオブを用いた冷陰極蛍光ランプの従来技術は、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３５８９２２号公報
【特許文献２】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】
【００１２】
モリブデンを筒状電極として用いるために成形するには、まずモリブデンの原料を薄板にする必要があるため、モリブデンの原料粉末が固化成形された焼結体に対し圧延加工された後に、筒状に絞り加工される。また、ニッケルは結晶構造が面心立方格子であるため常温での圧延加工が容易であるが、モリブデンは結晶構造が体心立方格子であるため常温での圧延加工は困難であり、モリブデンの焼結体を圧延加工する際には加熱して行われる。
【００１３】
そのため、たとえば焼結体中の結晶同士の結合が弱い結晶粒界が存在した場合や圧延加工時の温度が十分に高くなかった場合には、圧延加工時や絞り加工時に電極材料表面に微細なクラックが発生してしまうことがある。表面にクラックが発生した筒状電極は、表面にクラックのない筒状電極に比べて、ガラス管内部の水銀または不活性ガスのイオンに衝突される面積が著しく大きいため、冷陰極蛍光ランプの点灯時に、スパッタリングにより著しく消耗されてしまうことがある。このように、圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生が、冷陰極蛍光ランプの短寿命化の原因となることがある。
【００１４】
そこで本発明は、大きな管電流で使用される場合でもスパッタリングによる影響を受けにくい冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の冷陰極蛍光ランプは、気密に封止された内部空間に少なくとも不活性ガスと水銀ガスとが封入され、内壁面に蛍光体層が形成されたガラス管と、前記内部空間に配置され、一端に底面部が、他端に開口部が形成された一対の筒状電極であって、前記開口部同士が対向するように配置された一対の筒状電極と、一端が前記底面部の外面に接合され、他端が前記ガラス管の外部に引き出されたリード線と、を有する冷陰極蛍光ランプにおいて、前記筒状電極は、モリブデンまたはモリブデン合金を基材とし、前記筒状電極を構成する壁部材の厚さは、０．２３ｍｍ以上０．３６ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大きな管電流で使用される場合でもスパッタリングによる影響を受けにくい冷陰極蛍光ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの長手方向における断面図である。
【００１９】
冷陰極蛍光ランプ１は、気密に封止されたガラス管２と、ガラス管２の両端を封止しているビードガラス３と、ガラス管２の内部で放電を生じさせる一対の電極ユニット６と、を有している。
【００２０】
冷陰極蛍光ランプ１は、ホウ珪酸ガラスによって形成されたガラス管２の両端がビードガラス３で気密に封止されている。ガラス管２の材料は、鉛ガラス、ソーダガラス、低鉛ガラスなどでもよい。
【００２１】
ガラス管２の内壁面４には、そのほぼ全長にわたって蛍光体層（不図示）が設けられている。蛍光体層を構成する蛍光体としては、たとえばハロリン酸塩蛍光体や希土類蛍光体などの蛍光体があり、２種類以上の蛍光体が混合されたものでもよい。これらの蛍光体の種類は、冷陰極蛍光ランプの目的や用途に応じて選択することができる。
【００２２】
内壁面４で囲まれたガラス管２の内部空間５には、アルゴン、キセノン、ネオン等の不活性ガスおよび水銀が所定量封入され、内部空間５の内部圧力は大気圧の数十分の一程度に減圧されている。そのため、ガラス管２の中に封入された水銀は気体として存在している。
【００２３】
ガラス管２の両端には、一対の電極ユニット６が設けられている。各電極ユニット６は、筒状電極７と、筒状電極７の底面部８に接合されたリード線９とを有している。各電極ユニット６の筒状電極７は、ガラス管２の内部空間５の端部よりもやや内側の位置に、一方の筒状電極７の開口部１０と他方の筒状電極７の開口部１０とが対向するようにそれぞれ配置されている。各リード線９は、その一端が筒状電極７の底面部８に接合され、他端がビードガラス３を貫通してガラス管２の外部に引き出されている。リード線９は、コバール等の導電性材料が用いられる。
【００２４】
図２は、本実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの電極ユニットの斜視図である。
【００２５】
筒状電極７は、長手方向の一方の端部が開口部１０として開口され、他方の端部が底面部８によって閉塞された、筒状部１１を備えている。リード線９は、一方の端面１２が筒状電極７の底面部８の外面に溶接されている。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの筒状電極の長手方向における断面図である。
【００２７】
筒状電極７は、モリブデンまたはモリブデンを主成分とするモリブデン合金の粉末を固化成形した焼結体に、圧延加工を加えて薄板にし、さらに絞り加工を加えることにより筒状に成形されている。
【００２８】
筒状電極７は、底面部８の壁部材の厚さＡが０．３０ｍｍ、筒状部１１の壁部材の厚さＢが０．２８ｍｍ、外径Ｃが２．１ｍｍ、長手方向の長さＤが５０ｍｍになるように成形されている。従来の冷陰極蛍光ランプの筒状電極の壁部材の厚さは通常０．２ｍｍ以下であるのに対し、冷陰極蛍光ランプ１の筒状電極７の壁部材の厚さはそれよりも厚くされている。これは、圧延加工時や絞り加工時にモリブデンの焼結体の結晶粒界に加わる負荷を低減させるためであり、これにより、筒状電極７では、０．２ｍｍ以下の厚さに圧延加工される場合と比べて、圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生を抑制することができている。
【００２９】
筒状電極７と同様の加工方法で成形され、外径および長さが筒状電極７と同一であるが、底面部の壁部材の厚さが０．２ｍｍで筒状部の壁部材の厚さが０．１８ｍｍの筒状電極を用いた冷陰極蛍光ランプは、点灯時にスパッタリングが多く発生した。それに比べて、筒状電極７を用いた冷陰極蛍光ランプ１は、点灯時のスパッタリングが大幅に抑制されていた。これは、筒状電極を作製する際の圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生が、筒状電極の壁部材の厚さを厚くすることによって大幅に抑制された結果として得られた効果である。
【００３０】
この筒状電極表面のクラックは、筒状電極の壁部材の厚さが、０．２３ｍｍを境にして、０．２３ｍｍ未満の場合に急激に増加し、０．２３ｍｍ以上の場合には大幅に減少した。また、壁部材の厚さが０．２３ｍｍ未満の筒状電極を用いた冷陰極蛍光ランプは、点灯時にスパッタリングが多く発生したのに対し、壁部材の厚さが０．２３ｍｍ以上の筒状電極を用いた冷陰極蛍光ランプは、点灯時のスパッタリングは抑制されていた。このように、筒状電極の壁部材の厚さを０．２３ｍｍ以上にすることにより、この筒状電極を作製する際の圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生を抑制することができる。
【００３１】
なお、筒状電極の壁部材の厚さを０．２８ｍｍ以上にすることで、圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生はさらに抑制され、冷陰極蛍光ランプの点灯時のスパッタリングもさらに抑制されていた。
【００３２】
以上のように、本実施形態の冷陰極蛍光ランプによれば、筒状電極のスパッタリングによる消耗を抑制することができるため、大きな管電流で使用される場合でもスパッタリングの影響を受けにくい冷陰極蛍光ランプを提供することができる。
【００３３】
また、長手方向の長さが３．８ｍｍから１１．２ｍｍまでの筒状電極においては、筒状電極の底面部の外面から長手方向に２．８ｍｍまでの部分が、スパッタリングの影響を受けやすく消耗されるのが早い。これにより、筒状電極のこの部分の消耗が原因で冷陰極蛍光ランプが寿命を迎えることがあるという問題がある。この問題は、この部分の壁部材の厚さをさらに厚くしてこの部分が多く消耗しても筒状電極が正常に機能するようにすることにより、解決することができる。
【００３４】
長手方向の長さが３．８ｍｍから１１．２ｍｍまでの筒状電極の、底面部の外面から長手方向に２．８ｍｍまでの部分の壁部材の厚さが０．２８ｍｍ未満であると、この部分のスパッタリングによる消耗が他の部分よりも早いことから、この部分の消耗が原因で冷陰極蛍光ランプが寿命を迎えることがある。一方、この部分の壁部材の厚さが０．２８ｍｍ以上であれば、この部分のスパッタリングによる消耗が原因で冷陰極蛍光ランプが寿命を迎えることは大幅に減少する。このように、長手方向の長さが３．８ｍｍから１１．２ｍｍまでの筒状電極において、筒状電極の底面部の外面から長手方向に２．８ｍｍまでの部分の壁部材の厚さを０．２８ｍｍ以上にすることで、冷陰極蛍光ランプを長寿命化することができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態の冷陰極蛍光ランプによれば、筒状電極のスパッタリングの影響を受けやすい部分が原因で冷陰極蛍光ランプが短寿命化することを防止できるので、大きな管電流で使用される場合でもスパッタリングの影響を受けにくい冷陰極蛍光ランプを提供することができる。
【００３６】
なお、筒状電極の壁部材の厚さは、厚くするほど、この筒状電極を作製する際の圧延加工時や絞り加工時の電極材料表面での微細なクラックの発生を効果的に抑制することができるが、厚くしすぎると、この筒状電極を作製する際の絞り加工性が悪化するためにこの筒状電極の量産性が損なわれる。これにより、この筒状電極の製造コストが高くなる。
【００３７】
具体的には、筒状電極の壁部材の厚さが、０．３６ｍｍ以下の場合にはこの筒状電極の量産性への影響は小さかったが、０．３６ｍｍを超える場合にはこの筒状電極を作製する際の絞り加工性が急激に悪化することによりこの筒状電極の量産性が大幅に損なわれた。このように、筒状電極の壁部材の厚さを０．３６ｍｍ以下にすることで、この筒状電極の製造コストが高くなることを防止できる。
【００３８】
また、筒状電極の壁部材の厚さを０．３２ｍｍ以下にすることで、この筒状電極を作製する際の十分な絞り加工性が得られるため、この筒状電極の量産性への影響はほとんど見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの長手方向における断面図である。
【図２】図１に示した冷陰極蛍光ランプの電極ユニットの斜視図である。
【図３】図２に示した電極ユニットの筒状電極の長手方向における断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      冷陰極蛍光ランプ
２      ガラス管
３      ビードガラス
４      内壁面
５      内部空間
６      電極ユニット
７      筒状電極
８      底面部
９      リード線
１０    開口部
１１    筒状部
１２    端面
【図１】
2009110801.tif 000003
【図２】
2009110801.tif 000004
【図３】
2009110801.tif 000005