[发明专利]冷阴极荧光灯

说明书

该申请基于并要求于2007年10月30日申请的日本专利申请2007-281854的优先权。其公开通过引用而整体并入这里。

技术领域

本发明涉及一种冷阴极荧光灯。

背景技术

与热阴极荧光灯相比，冷阴极荧光灯的特征在于：具有简单的电极结构；利于减小灯的尺寸；消除了在照明过程中加热的需要；需要的功耗减小；并且防止灯丝可能的破损，因而允许灯使用得更长久。因此，近年来，冷阴极荧光灯被经常用在，例如，用于诸如电视和监视器的液晶显示设备的背光。冷阴极荧光灯一般包括一个充满诸如氩气和水银气体的惰性气体的玻璃灯管，并且包括一对彼此相对的，安排在玻璃灯管内部相对端部的电极，带有连接到电极中的每个的引线。

电极通常是由镍或镍合金形成。下列材料通常以下述成份比例用于电极：99.9wt％的镍、0.1wt％的锰、0.1wt％的铁和0.1wt％的其它杂质(碳、硅、铜、硫等)。

每个电极形成在下述筒的空间中，所述筒在其第一端部具有底面部并且在其第二端部具有开口；该电极具有被称为杯形的形状。该电极的筒状的形状可用于施加空心效应(hollow effect)，使得能够减小阴极电压下降而不影响发光。因此，筒状电极使得能够比条状或者板状电极更显著改进发光效率并且更急剧地减小功耗。

在玻璃灯管的各内部末端略微向内处放置筒状电极，从而将电极的开口放置为彼此相对。当筒状电极之间通过引线施加电压时，通过筒状电极中的一个电极发射电子，并使之与水银原子相撞以产生紫外线。通过在玻璃灯管的内表面上形成的荧光体层转换为可见光线。由玻璃灯管内部向外部发射可见光线。

当点亮冷阴极荧光灯时，玻璃灯管内的水银气体离子或惰性气体离子与筒状电极的表面相撞，以将出现在筒状电极的表面上的镍原子打出。这样将镍原子打出并且该现象被称为溅射。镍原子的溅射导致筒状电极逐渐被耗尽。同时，溅射的镍原子吸收水银气体成为水银汞合金。这减少了水银气体的有效量。因此，溅射导致冷阴极荧光灯的筒状电极和水银气体逐渐耗尽。溅射因此是冷阴极荧光灯工作寿命减少的主要原因。

在包括筒状电极的冷阴极荧光灯中，每个筒状电极的内表面积的增加使得在冷阴极荧光灯点亮期间，能够减小筒状电极的电流密度。因此，减少了筒状电极上的焦耳热等的负荷，以允许筒状电极使用得更久。此外，筒状电极内表面积的增加使得空心效应更有效地施加在筒状电极上。能够因此提高冷阴极荧光灯的发光效率。因此，为了增加筒状电极的内表面积，筒状电极的壁构件形成得很薄。筒状电极的壁构件通常在厚度上形成为最多0.15毫米。即便是在冷阴极荧光灯点亮期间有可能被可能的溅射耗尽的筒状电极的底面部通常形成为最多0.2毫米。

将镍用作筒状电极的材料具有以下优点：成本低廉，适合于焊接到柯伐合金(kovar)，其是能够用于引线的常见材料，并且在轧制和拉伸方面具有高加工性能，这使得镍可以被轻易地形成为一个筒。此外，当在6到7毫安的管电流下使用时，由镍制成的筒状电极可以提供足够的抗溅射性。

然而，随着最近的液晶显示设备屏幕尺寸和屏幕亮度的增加，筒状电极更加频繁地被在高于7毫安的管电流下使用。因此，需要这样高的电流下能够很好地工作的电极。如果在高于7毫安的管电流下使用冷阴极荧光灯，由镍制成的筒状电极便不能够提供足够的抗溅射性，这样导致筒状电极和水银气体迅速耗尽。因此，如果在高电流下使用冷阴极荧光灯，由镍制成的筒状电极可能不利地导致冷阴极荧光灯使用较短的时间。

因此，近年来，已经测试了哪种技术采用了具有出色抗溅射性的电极以允许冷阴极荧光灯能够使用更长时间。具体地，已经试验了使用钼(Mo)或铌(Nb)的筒状电极。这两种材料与镍相比具有更高的熔点并提供更高的抗溅射性。

在日本专利特开2002-358922和2003-187740中公开了具有由钼或铌制成的筒状电极的冷阴极荧光灯的相关技术。

为了使用钼形成筒状电极，首先需要将钼材料形成为薄盘。为了达到这个目标，轧制通过对粉状的钼材料进行固化和成形而获得的烧结体。然后该材料被拉伸并成形为一个筒。此外，镍的晶体结构是面心立方晶格，从而镍能够轻易地在常温下轧制。然而，钼的晶体结构是体心立方晶格，从而难以在常温下轧制钼。为了轧制，需要将钼的烧结体加热。