[发明专利]陶瓷阴极放电灯

说明书

本发明涉及作为液晶显示装置中底光的小尺寸荧光放电灯，和/或在传真机或扫描仪中用于阅读的光源。

近来，由于低功耗、小尺寸和轻重量，液晶显示装置(LCD)发展得很快。因此小尺寸荧光放电灯发展成为液晶显示的光源。类似地，由于它与白炽灯比较功耗低和寿命长，所以适用于白炽灯插座的荧光灯发展起来。

荧光灯分为使用热电子发射的电弧放电的热阴极荧光放电灯和使用二次电子发射的辉光放电的冷阴极荧光放电灯。热阴极荧光放电灯具有比冷阴极荧光放电灯低的阴极压降和高的输入功率光效率。此外，由于热电子发射，与冷阴极放电灯对比而言，前者具有较高亮度。因此，热电子放电灯适于用作提供大量光通量的光源，例如大型屏幕液晶显示装置中用作底光的光源，状如白炽灯的荧光灯，在传真机和扫描仪中供阅读用的光源。在现有技术热阴极灯中，已知的有一种荧光灯，其阴极是钨(W)丝圈涂上一部分过渡金属和包括钡在内的碱土金属(公开的日本专利59-75553)，及其阴极具有用包括铝化钡在内的电子发射材料浸渍的多孔钨(公开的日本专利63-24539)。

由于液晶显示装置小而薄，所以灯本身必须薄。但是，在热阴极灯中预热是重要的，因此难于实现像冷阴极灯那样的薄结构。但公开的日本专利4-73858中所示的没有预热的薄结构的缺点是寿命短。

此外，由于放电运行中产生的汞离子和/或氩离子与阴极和溅射电子发射材料碰撞而出现的离子溅射，阴极受到损伤。因此在放电运行中电子发射材料消耗掉，不可能在长时间内获得稳定电弧。此外，溅射电子发射材料沾附在管子的内表面，使管子变黑，从而使光通量很快地减少。

本发明人曾提出过一种荧光灯，它具有日本专利公开6-103627中的陶瓷阴极，一个薄管和高亮度热阴极荧光灯，该灯通过防止在公开的日本专利2-186550中的陶瓷阴极材料的溅射和蒸发而具有延长的寿命，该灯的陶瓷阴极中如公开的日本专利4-43546和6-267404中那样在起始时间内容易从辉光放电过渡到电弧放电。

这些热阴极电灯的优点是容易从辉光放电过渡到电弧放电，寿命长，但它仍不能满足5-6千小时寿命的要求。

在这些现有技术的具有陶瓷阴极、内径为2.0mm、充以5乇压力氩气的荧光灯中，当灯电流为15mA时平均寿命短至约1,000小时。

本发明的一个目的是提供一种荧光放电灯，其具有陶瓷阴极，自起始时间至寿命终结的长时间内具有优质放电起动特性，薄管结构，高亮度和长寿命。

为达到以上目的，本发明提供一种荧光放电灯，其具有稀有气体氩、氖、氪或氙或它们的混合物在封装压力10-170乇下的陶瓷阴极。

所述陶瓷阴极最好包含第一成分、第二成分和第三成分；其中第一成分包括钡、锶和钙中至少一种，分别为氧化钡、氧化锶和氧化钙的形式和x克分子比的量；第二成分包括锆和钛中至少一种，分别为二氧化锆和二氧化钛的形式和y克分子比的量；及第三成分包括钽和铌中至少一种，分别为(1/2)(Ta₂O₅)和(1/2)(Nb₂O₅)的形式和z克分子的量；其中0.8≤x/(y+z)≤2.0，0.05≤y≤0.6，及0.4≤z≤0.95，以及所述阴极具有粒状颗粒的形式，颗粒表面具有钽或铌的碳化物和氮化物中至少一种，其直径为20μm-300μm，安装于导电外壳内。

本荧光放电灯具有如下优点：即使在灯的内径小和运行温度高的情况下，电子发射材料也不会飞溅或挥发；自起始时间至寿命终结时间内具有优良放电起始特性；高亮度；及长寿命。

图1A显示使用本发明的放电灯的结构，

图1B显示其中目前的放电灯用作液晶显示装置中的底光的系统结构，

图1C和1D显示本发明的放电灯两端的放大视图，

图1E显示具有多孔聚集形式的陶瓷阴极安装电子发射材料的结构，

图2至14显示灯的封装压力和寿命和亮度间的关系的实验结果。

图15显示氩的封装压力和电弧放电寿命间的关系，

图16显示氩的封装压力和灯表面亮度间的关系，

图17显示灯电流和电弧放电寿命间的关系，

图18显示电子发射材料和一个陶瓷阴极的生产步骤，以及

图19显示陶瓷阴极中粒状颗粒的平均直径与灯的寿命t₁间的关系。

1.放电灯的一般说明

图1A至1E显示一种使用本发明的放电灯。