专利名称：冷阴极荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作液晶显示器装置等的背景光源的冷阴极荧光灯。
背景技术：
对于作为液晶显示器装置的背景灯用光源使用的冷阴极荧光灯，结构上在玻璃管的内表面涂布荧光体的发光管内设有作为电极的圆筒或板状的金属并且封入水银等，利用通过放电产生于发光管内部的紫外线来激励荧光体，由此获得可见光。
随着液晶显示器装置的多样化，也正在研究使得上述冷阴极荧光灯小型、管径细、高亮度、使用寿命长的各种课题。例如，在特开平1-151148号公报中提出了下述技术，为了抑制高输出放电时灯内的水银的消耗并且使得电极的放电面积最适合，在发光管的端部设置金属制的筒状电极，由此获得延长使用寿命的冷阴极荧光灯。
然而，上述结构的冷阴极荧光灯当灯电流为大于5mA的较大电流并且发光管的内径为1～6mm这样极细的情况下，使得筒状电极的内表面与外表面都进行放电。这样，会加剧由放电产生的电极溅射物质增加和灯内的水银损耗这样的所谓水银陷阱现象，使冷阴极荧光灯的寿命受到影响。
本发明为了解决上述问题，提供一种冷阴极荧光灯，即使在灯电流大且发光管管径细的情况下，也能够抑制放电引起的溅射并减少水银的消耗，增加使用寿命。
发明内容
本发明的冷阴极荧光灯是在密封且内表面涂布有荧光体的发光管的端部设置筒状电极，利用放电在所述发光管内部产生的紫外线激励设置于所述发光管内的荧光体从而获得可见光，其特点在于，对所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面之间的距离作出规定，使上述放电以圆筒状电极的内表面为主体进行。
根据本发明，即使对于大电流且管径细的发光管，也能够抑制电极的溅射，能够抑制水银的消耗速度，由此延长冷阴极荧光灯的使用寿命。
本发明的第1方面的冷阴极荧光灯是在密封且内表面涂布有荧光体的发光管的端部设置筒状电极，利用放电产生在所述发光管的内部的紫外线激励设置于所述发光管的荧光体而获得可见光，其特点在于，对所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面之间的距离作出规定，使上述放电以圆筒状电极的内表面为主体进行。
根据上述构造，能够抑制过剩的溅射并且抑制水银的消耗速度，由此延长冷阴极荧光灯的使用寿命。
本发明的第2方面的冷阴极荧光灯具有以下特征，在上述第1方面中，所述发光管的内径D1为1～6mm的范围，所述筒状电极的外径D2在D1-0.4(mm)≤D2＜D1的范围中，并且最大灯电流大于5mA。
根据上述构造，能够以筒状电极的内表面为主体进行放电，能够使得发光管的内表面与筒状电极的外表面的间隔充分地小。
本发明第3方面的冷阴极荧光灯具有以下特征在上述第2方面中，所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面的距离d在0＜d≤0.2(mm)的范围中。
根据上述构造，即使在溅射量比常温时大的低温的使用环境下，放电也不会转移到发光管的内表面与筒状电极的外表面的之间的间隙，能够抑制因溅射而水银在短时间内大量消耗，能够抑制早期的电极损耗等导致的使用寿命缩短。
本发明第4方面的冷阴极荧光灯具有以下特征在上述第1方面中，以不同材料形成所述筒状电极的内表面与外表面，使得形成所述外表面的材料的功函数大于形成所述内表面的材料的功函数。
根据上述构造，由于在功函数小的筒状电极的内侧进行放电，能够成倍地抑制过剩溅射导致的水银消耗，从而延长冷阴极荧光灯使用寿命。
本发明第5方面的冷阴极荧光灯具有以下特征在上述第1方面中，在所述筒状电极的内部设置电子发射物质，所述电子发射物质所含材料的功函数小于形成所述筒状电极的内表面的材料的功函数的材料。
根据上述构造，由于在功函数小的筒状电极的内侧进行放电，能够成倍地抑制过剩溅射导致的水银消耗，从而延长冷阴极荧光灯使用寿命。
本发明第6方面所述的冷阴极荧光灯具有以下特征在上述第1～4方面中，在所述筒状电极的外表面设有与所述发光管的内表面相接的凸部。
根据上述构造，即使对于管内径为1～6mm的超细径冷阴极荧光灯，将筒状电极封装在放电管的端部时，也能够防止筒状电极与放电管内壁的接触，从而抑制发光管外壁部位的温度上升。
附图简述
图1是表示本发明实施形态1的冷阴极荧光灯的主要部分的侧面剖视图。
图2是表示本发明实施形态2的冷阴极荧光灯的主要部分的侧面剖视图。
图3是表示本发明实施形态3的冷阴极荧光灯的主要部分的侧面剖视图。
图4是表示本发明实施形态4的冷阴极荧光灯的主要部分的侧面剖视图与沿着A-A’线的放大纵向剖视图。
最佳实施形态以下，参照图1～图4对本发明的各实施形态进行说明(实施形态1)图1表示本发明实施形态1的冷阴极荧光灯。
在玻璃管2的内表面被覆荧光体3的发光管1的端部，通过电极支持导线5设置导电性的筒状电极4，在发光管1的内部密封封入适量的水银与隋性气体。
当通过电极支持导线5向筒状电极4提供电流时，在发光管1的内部产生放电，利用这一该放电产生的紫外线激励荧光体3并且获得可见光。6是筒状电极与电极支持导线5的接点。
在上述结构的冷阴极荧光灯中，在该实施形态中，以筒状电极4的内表面为主体进行放电，为了使得在点灯时灯内的水银不因电极溅射物质导致的水银陷阱现象而枯竭，将发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离规定为d。
具体地说，为了使得即使在发光管1的内径D1为1～6mm这样小直径并且点灯时的灯电流为大于5mA的较大电流的情况下，也能够抑制过剩的溅射并且进行稳定的点灯，如下式(1)那样规定筒状电极4的外径D2。又，这里所指的放电管1的内径D1相当于玻璃管2的内径。
D1-0.4≤D2＜D1(1)这里，数值0.4的单位是(mm)。
根据上述结构，由于点灯时的放电很难移向筒状电极4的外侧，并且以筒状电极4的内表面为主体进行放电，故能够抑制过剩的溅射，并且能够抑制水银的消耗速度，从而延长冷阴极荧光灯的使用寿命。
再者，当发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离d满足下式(2)时，能够在点灯时维持适当的放电，特别地，即使在溅射较强的0℃以下的低温环境下，由于能够抑制向形成于发光管1的内表面与筒状电极4的外表面之间的间隙处集中放电，从而能够抑制过剩的溅射导致的水银减少，使冷阴极荧光灯的使用寿命得以延长。
0＜d≤0.2(2)这里，数值0.2的单位是(mm)。
(实施形态2)图2表示本发明的(实施形态2)。
在(实施形态2)中，筒状电极4的外表面及用不同材料形成该外表面这二点上是与上述实施例1不同的。
详细地说，筒状电极4为由外侧与内侧由不同材料形成的双层结构，并且形成外层4a的材料的功函数大于形成内层4b的材料的功函数。
作为这样的材料的组合，例如，以镍材料形成筒状电极4的外层4a，以钛、铌、钽等材料构成内侧4b。
当采用这样构成的筒状电极4时，由于点灯中时放电集中在功函数小的筒状电极4的内侧，能够抑制筒状电极4的外层的剩余放电溅射导致的水银消耗以及电极的早期损耗。
又，这里，在筒状电极4的外侧的全部面上设置外层4a，而本发明并不限于此，使以该功函数大的材料形成的外层4a为筒状电极4的开口部分侧的外周面的约1/4以上，这样也能够获得相同的效果。
又，不特别限定外层4a与内层4b的厚度，例如，内层4b可以是电极的基本金属，外层4a可以是镀有基本金属的材料。
又，使得筒状电极4为外层4a与内层4b组成的双层结构，而本发明不局限于此，若筒状电极4的外侧由比内侧功函数更大的材料形成，也可做成2层以上的结构。
(实施形态3)图3表示本发明的实施形态3。
在上述的实施形态2中，以不同材料形成筒状电极4的外表面与外表面，而在实施形态3中，在以往的筒状电极4的内层设置比筒状电极4的内表面功函数更小的材料。这样做，也能够与上述同样地抑制因剩余放电溅射导致的水银消耗以及电极的早期消耗。
具体地说，在筒状电极4的内部设置包含功函数小于形成筒状电极4内表面的材料的功函数的材料的电子发射物质。例如，在由镍形成的筒状电极4的内侧，被覆由包含功函数比镍小的钡的氧化物组成的电子发射物质7。
作为电子发射物质7，可以列举Cs、Li、Mg等的碱金属或者碱土族金属的氧化物及合金等。
根据上述结构，由于点灯时的放电集中在功函数小的筒状电极4的内侧，能够抑制筒状电极4的外侧因剩余放电溅射导致的水银消耗以及电极的早期损耗。
(实施形态4)图4表示本发明的实施形态4。
实施形态4与上述实施形态1的不同点在于，在筒状电极4的外表面设有与发光管1的内表面相接蚀的凸部8。
具体地说，如图4(a)所示，在与图1相同结构的冷阴极荧光灯中，在筒状电极4的外表面上，如图4(b)所示在圆周方相上例如等间隔地设置与发光管1的内表面相接触并用于确定安装到筒状电极4距发光管1的位置的凸部8。
当这样设置凸部8时，能够防止在发光管1的端部筒状电极4偏移或者倾斜而接触到发光管1的内壁，同时能够使筒状电极4的外表面与发光管1的内表面之间的间隙保持一定距离。
又，即使是管内径为1～6mm的超细径冷阴极荧光灯，也能够防止将筒状电极4封装在放电管1的端部时筒状电极2与放电管1的内壁的接触，从而能够抑制发光管1的外壁部位的温度上升。
又，这里，以实施形态1的冷阴极荧光灯为示例进行了描述，而本发明并不局限于此，也可以适用图2或图3所示的冷阴极荧光灯。
又，在图4中，例举了设置4个凸部8的示例进行了说明，凸部8的数目不作限定，而且若是环状的凸部，也可以获得相同的效果。
又，作为形成凸部8的材料，最好能够采用对放电不产生影响的材料，例如，绝缘性陶瓷等。
以下展示上述各实施形态的具体示例(实验例1)以下述步骤作成图1所示的冷阴极荧光灯。
在由硼硅玻璃形成的内径D1为1.6mm的玻璃管2的内表面上，按要求量被覆色温度5000K的三波长区域发光荧光体3，形成发光管1，在发光管1的端部设置由镍材料形成的外径D2为1.2mm、内径为0.8mm、长度为5mm的有底筒状电极4。
在发光管中封入200μg水银和8kPa氩氖混合气体，作成额定灯电流为8mA、全长为300mm的冷阴极灯，作为试验灯A。
又，除了使筒状电极的外径D2为1.0mm之外，作成与试验灯A相同的试验灯B。
采用该试验灯A与试验灯B，采用点灯频率为60kHz的高频逆变器点灯电路，在常温的周围温度环境下，以灯电流为6mA进行点灯试验。
用于试验灯A以及试验灯B的筒状电极4虽然不能够确保在筒状电极4的内表面上放电所必须的电极面积，对于试验灯A，将发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离作为本发明的范围，以筒状电极4的内表面为主体进行放电，利用空心结构，能够获得几乎完全空心的效果。如此，当在筒状电极4的内表面上进行放电时，产生的溅射物质再次附着在电极的内表面，被重新利用，从而抑制了电极溅射的产生，能够将水银消耗量抑制到试验灯B的约10分之一左右，能够满足作为目标的30,000小时的无故障使用寿命。
又，作为空心效果，使得电极成为圆圆柱形时，从电极放出的电子向对面侧的表面冲击，使其加热，然后再次反射回原来的表面附近，由此能够提高电子放射率，将能获得这样效果的电极结构称作空心结构。
一方面，对于试验灯B，发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的间隔大于本发明的范围，故在筒状电极4的外表面也进行放电，不能够获得完全的空心效果，在达到作为目标的30,000个小时的寿命之前的15,000个小时内，灯内的水银由于电极溅射物质导致的水银陷阱现象而完全枯竭，灯的亮度将下降到初期辉度的50％以下。
根据该试验结果，通过不断改变发光管1的内径D1与筒状电极4的外径D2来进行试验，结果发现，在发光管1内径D1在1～6mm的范围内的情况下，当筒状电极4的外径D2(mm)满足上述式(1)时，放电不会泄漏到筒状电极4的外周面，能够充分获得作为空心电极的效果。又发现，由于筒状电极4不与玻璃管2的内表面接触，对应于电极部分的玻璃管2的外表面温度不会升高并且能够经受实际使用。
又，当筒状电极4的外径D2为(D-0.4)以下时，放电会泄漏到筒状电极4的外周面并使电极溅射物质增加，导致水银的消耗量增加，故不能达到目标的使用寿命。又，当玻璃管2的内径D1与筒状电极4的外径D2相等时，由于筒状电极3与玻璃管2的内表面接触，对应于电极部分的玻璃管2的外表面温度会升高，不能够经受实际使用。
(试验例2)下面，对于发光管1的内径D1为1～6mm的细直径并且以正弦波波形输出的逆变器灯电流大于5mA的冷阴极荧光灯，为了求得筒状电极4的最适合的设计条件，进行下述试验。
首先，对于形成发光管1的玻璃管2的内径D1为1.4mm、筒状电极4的外径D2为1.0mm、内径为0.8mm、长度为3mm的冷阴极荧光灯，使得发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离d固定为0.2mm而作成试验灯C。
又，使得筒状电极4倾斜并且使得发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离d为0.35~0.05mm而作成试验灯D。
用获得的试验灯C与试验灯D，在周围温度为0℃的使用环境下进行点灯试验。
对于试验灯C，在水银的消耗量方面，实用上并不存在障碍。一方面(比较例2)试验灯D虽然水银消耗量增加而也能够达到目标寿命。然而，在发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的间隙大的一侧，会集中放电泄漏，发光管1的外表面的温度会升高。
从该结果可知，当发光管1的内表面与筒状电极4的外表面的距离d满足上式(2)时，能够充分抑制水银的消耗量，同时，能够获得抑制向间隙大的一侧集中放电泄漏从而抑制发光管1的外表面温度上升的耐实际使用的效果。
(试验例3)如图2所示，使得筒状电极4的外侧4a的功函数大于内侧4b的功函数，用镍形成外侧4a，由功函数大于镍的钛、钽、铌或者它们的合金等的材料形成内侧4b，这样制成筒状电极4。此外，与试验灯A一样作成试验灯E。
又，作成具有使得试验灯E的筒状电极4的外侧4a与内侧4b的材料相反的筒状电极4的试验灯F。
用该试验灯E与试验灯F，利用点灯频率60kHz的高频逆变器点灯电路，在周围温度0℃的环境下，在灯电流为6mA下进行点灯试验。
对于试验灯E，放电主要发生在功函数较小的筒状电极4的内表面，由于能够减少向外表面的放电泄漏，故能够抑制电极溅射量，使水银的消耗量减少。
另一方面，对于试验灯F，放电仅围绕功函数小的筒状电极的外表面，由于利用空心效果而向内表面的放电较少，故电极溅射量增加，水银消耗量也增加。
如此，以比内侧4b功函数大的材料形成筒状电极4的外侧4a时，比上述试验灯A在实用上存在更大的优点。
又，在上述试验例3中，例举以外侧材料4a形成筒状电极4的外侧全部表面的示例作了说明，而若由外侧材料4a形成筒状电极4的开口部侧的外周面的约1/4以上，则也能够获得相同的效果。
(试验例4)在试验例1作成的试验灯A中由镍形成的筒状电极4的内部，如图3所示，设有作为包含功函数小于镍的物质的电子放射性物质，并包含硼硅氧化物的电子放射性物质，由此作成试验灯G。
采用该试验灯G作与上述同样的点灯试验，可知，由于放电仅进入筒状电极4的内表面而不会向外表面放电泄漏，故能够获得抑制电极溅射量并且减少水银的消耗量这样的实用上的改进效果。
(试验例5)在采用了内径D1为1～6mm细直径的玻璃管2的发光管1的端部封装筒状电极4时，研究使得筒状电极4倾斜而没有固定的方法。
在试验例1中作成的试验灯A的筒状电极4的端头附近的外表面上，如图4所示，与等间隔地在圆周方向上配置二个与发光管1的内表面相接触的陶瓷制凸部8。
将该筒状电极4安装在与试验例1相同的发光管1并且作为试验灯H。对于该试验灯H，将筒状电极4配置在适当位置并封在玻璃管2的端部，而且由于陶瓷的热传导率低，在点灯时电极与玻璃接触的部分的玻璃外表面的局部温度不会上升，而且不会产生因水银的消耗而导致的使用寿命缩短。又，若设置该二个以上的凸部8，则能够可靠地将筒状电极4安装在发光管1。
又，在上述各实施形态以及各试验例中，作为筒状电极4采用圆圆柱形的有底玻璃管2为示例进行说明，而本发明并不限于此，无底的玻璃管也适用，而且也能够适于以绝缘物质构成筒状电极4的外侧的情况以及在筒状电极4的外侧形成了氧化膜的情况。
又，冷阴极荧光灯的尺寸、设计、材料、形状、规格等等不限于上述内容。
根据本发明的冷阴极荧光灯，在密封且内表面涂布有荧光体的发光管的端部设置筒状电极，利用放电在所述发光管内部产生的紫外线激励设置于所述发光管的荧光体从而获得可见光，对所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面之间的距离作出规定，使所述放电以筒状电极(4)的内表面为主体进行。由此，能够抑制过剩的溅射并且抑制水银的消耗速度，使冷阴极荧光灯的寿命得以延长。
要特别指出，即使在发光管1的内径D1为1～6mm的小直径并且最大灯电流为5mA以上时，只要使筒状电极的外径D2在D1-0.4≤D2＜D1的范围内，就能够把放电溅射的增加所引起的水银消耗抑制在最小限度，从而实现减少电极的消耗而延长使用寿命的目的，获得更良好的实用效果。
权利要求
1.一种冷阴极荧光灯，在密封且内表面涂布有荧光体(3)的发光管(1)的端部设有筒状电极(4)，通过放电在所述发光管(1)的内部产生的紫外线激励荧光体(3)而获得可见光，其特征在于，控制所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面之间的距离(d)，使所述放电以筒状电极(4)的内表面为主体进行。
2.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述发光管的内径D1在1～6mm的范围内，所述筒状电极的外径D2在D1-0.4(mm)≤D2＜D1的范围内，并且最大灯电流大于5mA。
3.如权利要求2所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述发光管的内表面与所述筒状电极的外表面的距离d在0＜d≤0.2mm的范围内。
4.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，以不同材料形成所述筒状电极(4)的内表面(4b)与外表面(4a)，使得形成所述外表面的材料的功函数大于形成所述内表面的材料的功函数。
5.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，在所述筒状电极(4)的内部设置电子发射物质(7)，所述电子发射物质(7)包含功函数小于形成所述筒状电极的内表面的材料的功函数的材料。
6.如权利要求1～4任一项所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，在所述筒状电极(4)的外表面设有与所述发光管(1)的内表面相接触的凸部(8)。
全文摘要
本发明目的在于提供一种冷阴极荧光灯,它即使在灯电流较大且发光管管径细的情况下,也能够抑制放电引起的溅射并减少水银的消耗,由此延长使用寿命。对于本发明的冷阴极荧光灯,为了使放电主要在筒状电极的内表面进行而规定发光管1的内表面与筒状电极4的外表面之间的距离d,当发光管1的内径D1为1～6mm的范围且最大灯电流为5mA以上时,筒状电极4的外径D2最好在D1－0.4(mm)≤D2<D1的范围中。
文档编号H01J61/72GK1378232SQ0210854
公开日2002年11月6日 申请日期2002年3月28日 优先权日2001年3月28日
发明者山下博文, 山崎治夫, 寺田年宏, 木原慎二 申请人:松下电器产业株式会社