专利名称：外电极荧光灯以及使用该外电极荧光灯的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种外电极荧光灯以及使用该外电极荧光灯的装置，更具
体而言，涉及一种暗黑启动(in-dark startup)特性优异，可以抑制汞齐的形 成，并且实现高强度的外电极荧光灯和装置。
背景技术：
由于其具有优良的特性比如高强度、高显色性、长寿命、低功率消耗 等，冷阴极荧光灯被广泛用作应用于电视和计算机等的液晶显示装置中的 背光、用于传真机等的读出光源、复印机的消磁器光源、各种显示应用等。 在这种类型的冷阴极荧光灯中，对设置在由玻璃等制成的内部密封保持有 惰性气体和汞的透光管的每一个端部附近的电极施加电压，使得惰性气体 被光电子电离，所述光电子作为初始电子以非常少的量存在于透光管中， 并且迫使电离后的惰性气体离子与电极碰撞以发射二次电子，从而导致辉 光放电，籍此使汞原子激发以辐射紫外光。然后，在遭遇紫外光的情况下， 设置在透光管的内壁上的荧光材料将发射可见光。在这种冷阴极荧光灯 中，由于电极遭受惰性气体离子等的溅射，因此使用其中电极被安置在透 光管的外周表面上的外电极荧光灯以减少溅射对电极造成的损害。
当长时间放置在与外部光隔绝的空间(黑暗空间)内时，冷阴极荧光灯 将变得更难或不能够启动(点亮)，因此已经对黑暗空间中的启动失败着手 进行改进。具体地，有报导一种利用了氧化铝的初级电子发射性质的放电 灯，氧化铝细粒被分散和混合在荧光材料层中或氧化铝细粒层形成在玻璃 灯管的内表面上以暴露于放电空间(参见日本专利公开2004-95378);以及 有报导这样的一种放电灯，其中由氧化锌和氧化钇的混合物制成的氧化物 层被设置在光发射管的内周表面和荧光材料层之间，或设置在光发射管的 每一个端部上(参见日本专利公开2007-73481)。
然而，在根据日本专利公开2004-95378的外电极荧光灯中，氧化铝细粒被混合到荧光材料层中引起发光强度的显著下降。即，氧化铝的电子 发射性质非常弱，并且当试图获得稳定暗黑启动特性时，需要提高氧化铝 的混合量。氧化铝并不是发射由汞原子发射的紫外光引起的荧光的荧光材 料，并且包含在荧光材料层中的氧化铝的量的增加将导致灯亮度的降低。
此外，不影响亮度下降的氧化铝含量的水平实现不了稳定暗黑特性(in-dark chamcteristic)性质。此外，可能导致使亮度维持因子降低的不利影响，比 如在玻璃灯管内的汞吸附至混入荧光材料层中的氧化铝细粒，由此形成汞 齐。而且，尽管有公开这样的一种方法，其中氧化铝细粒没有混入荧光材 料层中，并且氧化铝细粒层只是设置在玻璃灯管的外电极部分的内表面 上，所述外电极部分没有设置荧光材料层，但是由于氧化铝细粒的初级电 子发射性质天生就非常弱，因此只在该部分设置氧化铝细粒层可能实现不 了稳定的暗黑启动效果。
此外，在根据日本专利公开2007-73481的外电极荧光灯中，从荧光 材料发射的荧光被由氧化锌和氧化钇构成的氧化物层吸收并反射，由此导 致灯亮度的降低。而且，由于由氧化锌和氧化钇构成的氧化物层的传导性 非常弱，因此当在电极之间施加电压时，由于氧化物层制备过程中条件的 变化，使得设置在灯的整个内周表面上的氧化物层起着连接两个端部的外 电极的作用，并且这种漏电流将使得放电性质也不稳定，而且可能实现不 了所需的暗黑特性。由于这种原因，为了制备具有稳定暗黑特性的灯，在 氧化锌和氧化钇的氧化物层的制备过程中，需要严格操纵制备条件。
本发明的一个目的是提供一种外电极荧光灯以及使用该外电极荧光灯 的装置，所述外电极荧光灯利用了初级电子发射性质优于氧化铝细粒的氧 化锌，并且由此可以实现稳定的暗黑启动特性，抑制汞齐的形成，保持长 时间的光发射，并且防止发光强度的降低，此外，是高度可靠和容易制造 的。
发明内容
本发明人坚持不懈地进行研究，最终发现通过在相对于外电极的特定 区域中设置其中含氧化锌的启动加速层被安置在透光管的内表面上的区 域，能够抑制对来自荧光材料的光发射的吸收和反射，抑制汞的吸收以及防止灯的发光强度的下降。基于这种发现，本发明人完成了本发明。
艮P，本发明涉及一种外电极荧光灯，该外电极荧光灯包含其内保留惰 性气体和汞的透光管、设置在透光管的内壁表面上的荧光材料层和设置在 透光管的每一个端部的外周表面中的外电极，其中所述外电极荧光灯在透 光管内表面上与至少一个外电极相对的区域中包含含氧化锌的启动加速 层，并且所述启动加速层的管中心侧的边缘位于从外电极的管中心侧的边
缘向管中心侧10mm的位置上，或相对于上述位置在管端部侧。
而且，本发明涉及装配有上述外电极荧光灯的装置。 本发明的外电极荧光灯利用初级电子发射性质优于氧化铝细粒的氧化 锌，由此可以实现稳定的暗黑启动特性，此外，可以抑制汞齐的形成，保 持长时间的光发射，防止发光强度的下降，并且是高度可靠和容易生产的。
图1是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的部分示意性构造图； 图2是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的示意性横截面图； 图3是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的示意性横截面图； 图4是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的示意性横截面图； 图5是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的示意性横截面图；和 图6是显示本发明的外电极荧光灯的一个实例的示意性横截面图。
具体实施例方式
本发明的外电极荧光灯是一种包含如下构造的外电极荧光灯其内保 留惰性气体和汞的透光管、设置在透光管的内壁表面上的荧光材料层和设 置在透光管的每一个端部的外周表面上的外电极，其中所述外电极荧光灯 在透光管内表面上与至少一个外电极相对的区域中包含含氧化锌的启动 加速层，并且所述启动加速层的管中心侧的边缘位于从外电极的管中心侧
的边缘向管中心侧10mm的位置上，或相对于上述位置在管端部侧。
用于本发明的外电极荧光灯的透光管可以是任何对于从荧光材料发射 的荧光具有高透射性的材料，由玻璃等制成，比如，由硅酸盐玻璃、硼硅 酸盐玻璃、锌硼硅酸盐玻璃、铅玻璃、钠玻璃等制成的那些。具体地，合
5适的材料包括其中碱组分比如钠、钾等的含量不大于10质量％的钠玻璃 和硼硅酸盐玻璃。其形状可以是任何直的管状、弧状等。管直径可以是例
如2至5 mm的外径。尽管透光管的厚度可以根据使用目的而适当选择， 但是对于上述的管直径，厚度优选为0.2至0.7 mm。透光管的两端是密封 的，并且管的长度可以是例如500 mm至1500mm。
荧光材料层被设置在透光管的几乎整个内壁表面上。荧光材料层包含 受汞原子辐射的紫外光激发而发射可见光的荧光材料。可以选择这种荧光 材料以使其根据使用目的发射所需颜色光；例如，可以使用卤代磷酸盐荧 光材料和稀土荧光材料等。也可以将它们适当组合使用以发射白光。具体 地，用于发射白光的荧光材料的可能组合包括红色荧光材料Y203:Eu、绿 色荧光材料LaP04: Ce, Tb和蓝色荧光材料BaMgAl1QOl7: Eu的组合。荧 光材料层的厚度优选不低于15 pm并且不大于25 |im。尽管一直到与外电 极相对的区域都可以设置荧光材料层，但是所述相对区域优选在透光管的 轴方向上的10mm内。
通过放电产生紫外光的汞以及适当选自氩、氙和氖等的惰性气体被引 入到透光管中。在透光管内产生的放电电子与汞原子碰撞，并且汞原子产 生紫外光，包括使荧光材料激发的波长为253.7 nm的紫外光。被引入到透 光管中的汞的量优选为这样的量:灯被点亮时汞的蒸气压为例如1至10Pa 的量。被引入到透光管中的惰性气体的量优选为这样的量在灯被点亮时， 惰性气体的压力为例如2000 Pa至6000 Pa的量。
分别设置在透光管的外周表面的两个端部处的外电极是由铁或铁合金 例如SUS等形成的。通过将铁或铁合金薄板绕着透光管巻绕可以形成外电 极，并且可以使用焊料以改善电极与透光管的粘附。
在上面所述的透光管的内表面上，在与至少一个外电极相对的区域中 设置含有氧化锌的启动加速层。启动加速层可以被设置为与两端处的外电 极相对的一对，或与一个外电极相对的单个形式。氧化锌具有优良的电子 发射能力，并且恒定地发射电子，因此可以使外电极荧光灯具有优异的暗 黑启动特性，因而即使在长时间放置于没有施加电压的黑暗状态之后，当 对电极施加电压时，也在短时间内启动放电。包含在启动加速层中的氧化 锌优选具有平均粒径不大于100 nm的初级粒子，因为氧化锌粒子的表面积增加，从而加速电子的发射。
现在，平均粒子直径可以作为从扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显
微镜(TEM)的观察获得的值而给出。
尽管上述的启动加速层可以只由氧化锌形成，但是它还可以包含一种 或多种具有电子发射能力的材料，例如氧化钇、氧化铝、氧化钛、氧化镁 和氧化锡。这些材料可以改善外电极荧光灯的启动特性。相对于氧化锌， 这些材料的含量优选在10质量％至100质量％的范围内。除此之外，启动 加速层还可以包含在不损害氧化锌和上述具有电子发射能力的材料的功 能的范围内的荧光材料。具体地，可例举的荧光材料是在上述荧光材料层 中使用的荧光材料。
上述启动加速层被设置在透光管内表面上与至少一个外电极相对的区 域内。尽管它可以在透光管内表面上以与外电极相对的非环状形式设置， 但是它可以优选以与外电极相对的环状形式设置在透光管内表面上。如图 l的透视图显示，启动加速层6优选以环状形式形成在与外电极3相对的 透光管2的内表面上。启动加速层的管中心侧的边缘位于从外电极的管中 心侧的边缘向管中心侧10mm的位置上，或相对于前述位置在管端部侧。 作为启动加速层的管中心侧的边缘位于从外电极的管中心侧的边缘向管 中心侧10 mm的位置上或相对于前述位置在管端部侧的结果，变得能够防 止任何对紫外光激发荧光材料的阻碍，由此防止灯亮度的下降。尽管启动 加速层的管端部侧的边缘可以位于管端部侧至外电极的管端部侧的边缘， 但是优选位于从外电极的管中心侧的边缘向管端部侧10 mm的位置上，或 相对于前述位置的在管中心侧，因为它能够抑制汞被吸附至启动加速层而 形成汞齐。启动加速层优选在透光管的轴方向上具有20 mm之内的宽度， 而与透光管的形状和大小无关。启动加速层如果被设置在上述区域内，可 以包括层压有荧光材料层的部分。启动加速层的厚度可以根据所要使用的 氧化锌粒子的平均粒径和透光管的材料等而适当选取。
这样的启动加速层可以通过如下步骤形成制备涂层液体，即，将具 有上述平均粒径的初级粒子的氧化锌分散在比如水和异丙醇等的溶剂中； 以及使用所述液体，通过浸渍或涂布等，在透光管的内表面的所需区域内 形成涂层膜；之后适当地干燥和加热涂层膜。本发明的外电极荧光灯可以根据需要在荧光材料层和透光管之间设置 保护层等，以抑制汞原子辐射出的紫外光等泄漏到透光管的外部，或抑制 由于汞等所致的透光管的劣化。
制备上述外电极荧光灯的方法包括在透光管的内壁上形成荧光材料 层。形成荧光材料层包括制备流体分散体，即，将上述荧光材料分散于 溶剂中；以及浸渍涂布和之后的将分散体在预定形状的由玻璃等制成的透 光管的内壁表面上干燥成预定的厚度，从而形成上述厚度的荧光材料层。 之后，通过浸渍等，在透光管的内表面上形成上述的启动加速层。之后， 将预定量的汞和惰性气体引入到透光管中，并且将透光管的两端密封。将 铁合金等的薄板缠绕在透光管的每一个端部的外周表面上，并且在透光管 和所缠绕的板之间添加焊料以进行填充，由此使得它们紧密接触以形成外 电极。
本发明的外电极荧光灯的实例显示在图2至6中。构造图2所示的外
电极荧光灯1，使得由钠玻璃、硼硅酸盐玻璃等制成的透光管2的两端被 密封；惰性气体和汞被保留在其内部；以及内压被降低到约数十分之一个 大气压。在透光管2的几乎整个长度的内壁表面上，都设置有荧光材料层 5。外电极3被设置在透光管2的轴方向的每一个端部上。启动加速层6 被设置在与外电极相对的透光管的内周表面中。启动加速层6被设置在荧 光材料层的远端，并且启动加速层6的管中心侧的边缘6a位于从外电极 3的管中心侧的边缘3a向管中心侧10 mm的位置3a'上，或相对于前述位 置在管端部侧。启动加速层6的管端部侧的边缘6b位于从外电极3的管 中心侧的边缘3a向管端部侧10 mm的位置3b'上，或相对于前述位置在 管中心侧。
被设置在如图3所示的外电极荧光灯ll内的启动加速层61是安置在 荧光材料层和透光管的内壁表面上的，并且启动加速层61的管中心侧的 边缘61a位于从外电极3的管中心侧的边缘3a向管中心侧10 mm的位 置3a'(图2所示)上，或相对于前述位置在管端部侧，并且启动加速层61 的管端部侧的边缘61b位于从外电极3的管中心侧的边缘3a向管端部侧 10mm的位置3b'(图2所示)，或相对于前述位置在管中心侧。在图3中， 类似图2中的标记符号表示类似设置在图2所示的外电极荧光灯1中的部件。
被设置在图4所示的外电极荧光灯12内的启动加速层62是安置在透 光管的内壁表面上的，并且启动加速层62的管中心侧的边缘62a位于从 外电极3的管中心侧的边缘3a向管中心侧10 mm的位置3a'(图2所示) 上，或相对于前述位置的在管端部侧，并且启动加速层62的管端部侧的 边缘62b位于从外电极3的管中心侧的边缘3a向管端部侧10 mm的位 置3b'(图2所示)，或相对于前述位置在管中心侧。在图4中，类似图2 中的标记符号表示类似设置在图2所示的外电极荧光灯1中的部件。
被设置在图5所示的外电极荧光灯13内的启动加速层63是安置在透 光管的内壁表面上的，并且荧光材料层被层压在启动加速层的一部分上。 启动加速层63的管中心侧的边缘63a位于从外电极3的管中心侧的边缘 3a向管中心侧10 mm的位置3a'(图2所示)上，或相对于前述位置在管端 部侧，并且启动加速层63的管端部侧的边缘63b位于从外电极3的管中 心侧的边缘3a向管端部侧10mm的位置3b'(图2所示)，或相对于前述位 置在管中心侧。在图5中，类似图2中的标记符号表示类似设置在图2所 示的外电极荧光灯1中的部件。
被设置在图6所示的外电极荧光灯14内的启动加速层64是安置在透 光管的内壁表面上的，并且荧光材料层被包含在上述层中。启动加速层64 的管中心侧的边缘64a位于从外电极3的管中心侧的边缘3a向管中心侧 10mm的位置3a'(图2所示)上，或相对于前述位置在管端部侧，并且启动 加速层64的管端部侧的边缘64b位于从外电极3的管中心侧的边缘3a 向管端部侧10 mm的位置3b'(图2所示)，或相对于前述位置在管中心侧。 在图6中，类似图2中的标记符号表示类似设置在图2所示的外电极荧光 灯1中的部件。
本发明的装置装配有上述的外电极荧光灯，并且其具体实例是在电视、 计算机、移动电话等中使用的液晶显示器；传真机、复印机等。
实施例
下面，将通过实施例对本发明进一步描述。
将荧光材料连同硼硅酸盐玻璃粘合剂和硝酸纤维素一起分散在乙酸丁酯中形成60质量％的浓度，由此制备出荧光材料涂层液体。将外径为4.0
mm、厚度为0.5 mm、长度为1000 mm并且碱组分浓度不大于10质量％ 的钠玻璃的内壁表面浸渍到所得的涂层液体中，并且将干燥空气在其中通 过进行干燥，从而制备出厚度为约20 pm的荧光材料层。
将其初级粒子的平均粒径为约30 nm的氧化锌分散在异丙醇(IPA)中， 以制备氧化锌浓度为5质量％的涂层液体。
使用所得的涂层液体，在钠玻璃管的一端的已经制备有荧光材料层的 内周表面上，制备如图3所示的宽15mm并且厚约1 pm的启动加速层。
在钠玻璃管被煅烧以烧掉硝酸纤维素之后，将预定量的汞和氩气引入 到钠玻璃管中，并且将该钠玻璃管的两端密封。将SUS的薄膜缠绕在钠玻 璃管的每一个端部的外周表面上，并且使用焊料固定，从而形成外电极。 - 将所得外电极荧光灯进行如下所示的暗黑启动特性的测量。制备出30 个外电极荧光灯，将它们在黑暗条件下静置72小时，之后施加7.0 mA的 管电流，发现30个外电极荧光灯全部都在100毫秒之内被点亮。
除了不提供启动加速层之外，以与所述实施例相同的方式制备外电极 荧光灯，并且以相同方式对外电极荧光灯进行暗黑启动特性的测量，发现 所制备的外电极荧光灯中有12个在100毫秒内点亮。因此，显然本发明 的外电极荧光灯具有优良的暗黑特性。
本申请基于并且要求2008年7月24日提交的日本专利申请 2008-191276的优先权权益，该日本专利申请2008-191276的公开内容通 过引用全部结合在此。
符号说明
1,11,12, 13， 14 外电极荧光灯
2 透光管
3 外电极
3a 外电极的管中心侧的边缘
3a' 从外电极的管中心侧的边缘向管中心侧10 mm的位置 3b' 从外电极的管中心侧的边缘向管端部侧10 mm的位置 5 荧光材料层6,61,62,63,64 启动加速层
6a， 61a, 62a， 63a， 64a 启动加速层的管中心侧的边缘 6b, 61b， 62b, 63b， 64b 启动加速层的管端部侧的边缘
权利要求
1.一种外电极荧光灯，所述外电极荧光灯包含其内保留惰性气体和汞的透光管、设置在所述透光管的内壁表面上的荧光材料层和设置在所述透光管的每一个端部的外周表面上的外电极，其中所述外电极荧光灯在所述透光管的内表面上与至少一个外电极相对的区域中包含含氧化锌的启动加速层，并且所述启动加速层的管中心侧的边缘位于从所述外电极的管中心侧的边缘向管中心侧10mm的位置上，或相对于上述位置在管端部侧。
2. 根据权利要求1所述的外电极荧光灯，其中所述启动加速层的管端 部侧的边缘位于从所述外电极的管中心侧的边缘向管端部侧10 mm的位 置上，或相对于上述位置在管中心侧。
3. 根据权利要求1所述的外电极荧光灯，其中所述启动加速层包含氧 化钇、氧化铝、氧化钛、氧化镁和氧化锡中的任一种或多种。
4. 根据权利要求1所述的外电极荧光灯，其中所述启动加速层具有层 压有所述荧光材料层的部分，或由构成所述荧光材料层的材料和构成所述 启动加速层的材料的混合物制成。
5. 根据权利要求1所述的外电极荧光灯，其中所述氧化锌具有平均粒 径不大于100 nm的初级粒子。
6. —种装置，所述装置装配有根据权利要求1至5中任一项所述的外 电极荧光灯。
全文摘要
本发明提供一种外电极荧光灯和使用该外电极荧光灯的装置，所述外电极荧光灯利用了初级电子发射性质优于氧化铝细粒的氧化锌，并且由此可以实现稳定的暗黑启动特性，抑制汞齐的形成，保持长时间的光发射，并且防止发光强度的降低，此外，是高度可靠和容易制造的。所述外电极荧光灯包含其内保留惰性气体和汞的透光管、设置在所述透光管的内壁表面上的荧光材料层和设置在所述透光管的每一个端部的外周表面中的外电极，其中所述外电极荧光灯在所述透光管的内表面上与至少一个外电极相对的区域中包含含氧化锌的启动加速层，并且所述启动加速层的管中心侧的边缘位于从所述外电极的管中心侧的边缘向管中心侧10mm的位置上，或相对于上述位置在管端部侧。
文档编号H01J65/04GK101635248SQ20091015979
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月24日
发明者今田浩二, 冬木哲朗, 松田绘里, 田村敏, 真野泰广 申请人:Nec照明株式会社