JPH10149797A - 冷陰極材料及び冷陰極蛍光管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｗ、Ｎｉ材や化学量論的導電性酸化物では実
現されていなかった電流範囲や電流密度範囲で低電圧で
冷陰極として機能し、この特性が長期的に安定に持続す
る、高効率・長寿命な冷陰極蛍光管を実現する冷陰極材
料を提供し、実際にこのような冷陰極蛍光管を実現する
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明は、ランタノイド元素、アルカリ
土類元素、イットリウムの中から一元素以上の物質と、
遷移金属元素の中から一元素以上の物質とを含む導電性
酸化物であって、この導電性酸化物の組成比が、酸素の
欠損の主原因により、化学量論比から還元方向にずれて
いる酸素欠損型導電性酸化物を含む冷陰極材料であり、
このような冷陰極材料を冷陰極３に用いた冷陰極蛍光管
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極材料及び冷
陰極蛍光管に関し、特にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用
パックライト等に好適に用いられる冷陰極材料及び冷陰
極蛍光管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蛍光管は、熱陰極型と冷陰極型
に大別される。

【０００３】例えば、照明用蛍光灯等、概ね５φ以上の
比較的管径の大きなものには、発光効率の高い熱陰極型
が利用される。

【０００４】そして、熱陰極型の電極は、金属基体表面
にエミッタとしてＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ等が塗布され
ており、これによって低電圧動作が可能となり高発光効
率を実現している。

【０００５】一方で、ＬＣＤバックライト等の冷陰極蛍
光管には、小型化（細管化）が容易、寿命が長い、発熱
が比較的少ない、点灯回路が単純等の長所がある冷陰極
型が広く利用されている。

【０００６】また、このような冷陰極蛍光管では、封入
ガスとしては、１種類以上の希ガスが用いられ、多くの
場合は希ガスにＨｇ蒸気が追加されており、このような
ガスの圧力は０．１〜２００ｔｏｒｒ、そして放電電流
１〜２０ｍＡ等の条件範囲で使用されることが一般的で
ある。

【０００７】また、このような冷陰極蛍光管では、冷陰
極動作で有効に機能するエミッタがないために、電極に
は、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｒ等の遷移金属やこれを
主原料とする合金が用いられてきた。

【０００８】また、冷陰極動作で有効に機能する材料を
実現すべく、（ＬａＳｒ）ＣｏＯ₃等のペロブスカイト
型結晶構造を有する酸化物導電体の電極が提案されてお
り、例えば特開平５−１９０１３７号公報に開示されて
いる。

【０００９】これらの型酸化物導電体は、化学量論的な
酸化物であって、Ｗ、Ｎｉ等に比べて、放電電流が８〜
２０ｍＡの領域で放電電圧が２５Ｖ程度と低いもので、
冷陰極蛍光管に用いた場合の低電圧化・高効率化が可能
となった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような化
学量論的な酸化物導電体を用いた冷陰極は、冷陰極とし
ては比較的大電流である８〜２０ｍＡの範囲でのみ低電
圧で動作可能であり、現在最も用途の多い０．５〜７．
０ｍＡの範囲での動作ではこのような効果は発現せず、
従来のＷ等と有意差がなくなってしまうという課題があ
った。

【００１１】また、このような化学量論的な酸化物導電
体を用いた冷陰極は、初期特性としては低電圧で動作可
能であるが、数時間点灯後にはその効果が失われてしま
い、冷陰極蛍光管に用いるのは好ましくない課題を有し
ていた。

【００１２】本発明の目的は、このような動作範囲上の
制限や寿命といった技術的課題を解決し、従来実現でき
なかった電流範囲等において低電圧で冷陰極として機能
し、この低電圧特性が１０００時間以上もの間長期的に
安定に持続する、即ち高効率・長寿命な冷陰極蛍光管を
実現すべく、新規な冷陰極材料を提供し、実際に冷陰極
蛍光管を実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ランタノイド元素、アルカリ土類元素、
イットリウムの中から一元素以上の物質と、遷移金属元
素の中から一元素以上の物質とを含む導電性酸化物であ
って、この導電性酸化物の組成比が、酸素の欠損の主原
因により、化学量論比から還元方向にずれている酸素欠
損型導電性酸化物を含む冷陰極材料であり、このような
冷陰極材料を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管である。

【００１４】このような構成により、高効率・長寿命な
冷陰極蛍光管を実現する新規な冷陰極材料を提供し、実
際に高効率・長寿命な冷陰極蛍光管を実現する。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明は、ランタ
ノイド元素、アルカリ土類元素、イットリウムの中から
一元素以上の物質と、遷移金属元素の中から一元素以上
の物質とを含む導電性酸化物であって、前記導電性酸化
物の組成比が化学量論比から還元方向にずれている酸素
欠損型導電性酸化物を含有した冷陰極材料である。

【００１６】このような構成により、高効率・長寿命な
冷陰極蛍光管を実現する新規な冷陰極材料が実現され、
冷陰極蛍光管に使用した場合、実際に高効率・長寿命な
冷陰極蛍光管を実現する。

【００１７】より具体的には、請求項２記載のように、
酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ
_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_z-a''で
示され、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元
素、イットリウム及びアルカリ土類元素から選択される
元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、酸素、ｘ、
ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理数、ａ’、
ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、酸素欠損量に対
応した正の有理数のものでもよい。

【００１８】さらに、より具体的には、請求項３記載の
ように、酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ
_{1(1-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(1-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'
…）Ｏ_{3-a' '}で示され、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、
ランタノイド元素、イットリウム及びアルカリ土類元素
から選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏ
は、酸素、ｘ、ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の
有理数、ａ’、ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、
酸素欠損量に対応した正の有理数であるものでもよい。

【００１９】または、請求項４記載のように、酸素欠損
型導電性酸化物が、一般式（Ａ_{1(2- a-b・・・)}Ａ_2aＡ
_3b…）（Ｂ_{1(1-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_4-a''で示さ
れ、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元素、
イットリウム及びアルカリ土類元素から選択される元
素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、酸素、ｘ、
ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理数、ａ’、
ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、酸素欠損量に対
応した正の有理数であるものでもよい。

【００２０】または、請求項５記載のように、酸素欠損
型導電性酸化物が、一般式（Ａ_{1(1- a-b・・・)}Ａ_2aＡ
_3b…）（Ｂ_{1(2-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）（Ｃ
_{1(3-a'-b'・・・)}Ｃ_2a'Ｃ_3b'…）Ｏ_7-a''で示され、前記一
般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元素及びイットリ
ウムから選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、アルカリ土類
元素、Ｃ₁、Ｃ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、酸素、ｘ、
ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理数、ａ’、
ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、酸素欠損量に対
応した正の有理数であるものでもよい。

【００２１】または、請求項６記載のように、酸素欠損
型導電性酸化物が、ランタノイド元素、イットリウム、
アルカリ土類元素、遷移金属元素以外の元素を同時に含
むものでもよく、ここで、請求項７記載のように、この
遷移金属元素以外の元素が、ＰｂまたはＢであってもよ
い。

【００２２】または、請求項８記載のように、酸素欠損
型導電性酸化物が、請求項３から７のいずれか記載の酸
素欠損型導電性酸化物の中から二つ以上を同時に含むも
のであってもよい。

【００２３】または、請求項９記載のように、酸素欠損
型導電性酸化物が、請求項３から８のいずれか記載の酸
素欠損型導電性酸化物と、Ａ又はＡ_xＯ_y （Ａは、ラン
タノイド元素、イットリウム、アルカリ土類元素、遷移
金属元素の中のいずれか、Ｏは、酸素、ｘ，ｙは正の整
数）で示されるものから二つ以上を同時に含むものであ
ってもよい。

【００２４】そして、請求項１０記載の本発明は、ガラ
ス管と、前記ガラス管の内部に存在するガス体と、前記
ガラス管の内面に配された蛍光体と、前記ガス体に連絡
した冷陰極と、前記冷陰極に対向した一方の電極とを有
し、前記冷陰極が、請求項１から９のいずれか記載の冷
陰極材料を含む冷陰極蛍光管である。

【００２５】このような構成により、高効率・長寿命な
冷陰極蛍光管を実現する。ここで、請求項１１記載のよ
うに、冷陰極は、所定形状が付加された請求項１から９
のいずれか記載の冷陰極材料から形成されるものでもよ
い。

【００２６】または、請求項１２記載のように、冷陰極
は、基体と、前記基体表面に形成された請求項１から９
のいずれか記載の冷陰極材料部とを有するものでもよ
い。

【００２７】そして、請求項１３記載のように、０．５
〜７．０ｍＡの印加電流で使用される冷陰極蛍光管であ
ってもよい。

【００２８】または、請求項１４記載のように、５０〜
５０００ｍＡ／ｃｍ²の印加電流密度で使用される冷陰
極蛍光管であってもよい。

【００２９】以下、本発明の各実施の形態について、図
面を参照しながら詳細に説明していく。

【００３０】（実施の形態１）最初に、本発明の実施の
形態１について図面を参照しながら説明する。

【００３１】まず、本実施の形態の酸素欠損型酸化物材
料の作製方法について説明する。本実施の形態では、酸
素欠損型酸化物材料の作製するための前段として、化学
量論的導電性酸化物を以下のように作製した。

【００３２】最初に、一般式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b
…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_zで示される所
望の化学量論的化合物の各構成元素の硝酸溶液を、所望
の元素比率になるように混合する。

【００３３】ここで、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元
素、イットリウム及びアルカリ土類元素から選択される
元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、酸素、ｘ、
ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理数、及び
ａ’、ｂ’…は、正の有理数である。

【００３４】次に、この混合溶液を、蓚酸とエタノール
の混合溶液に滴下し、これらの蓚酸塩の沈殿物を得る。

【００３５】ついで、この沈殿物を約７０度で乾燥し
て、乾燥した各固形物を混合した後、電気炉を用いて空
気中にて５００度程度で３時間程度加熱して、不要な蓚
酸塩を熱分解し、各構成元素の酸化物を得る。

【００３６】ついで、これらの各酸化物を、酸素気流中
または空気中で、各構成元素に対応して選択される７０
０〜２０００度の温度で５時間程度本焼成し、完全な結
晶構造を有する複合酸化物を得る。

【００３７】そして、この複合酸化物は、粉末状で粒子
が結合して固まっているので、乳鉢やボールミルなどで
数〜数十ミクロンに粉砕し、所望の粒径にする。

【００３８】さらに、必要に応じて焼結体を形成しても
よい。もちろん、所望の化学量論的導電性酸化物が得ら
れるなら、このような作製方法に限定されものではな
い。

【００３９】そして次に、このようにして得た化学量論
的導電性酸化物から酸素欠損型酸化物を作製する方法に
ついて説明する。

【００４０】一般的に化学量論的酸化物の定常状態にお
ける酸素欠損量は、還元性雰囲気である場合を除いて、
酸素分圧と温度により一義的に決定される。

【００４１】従って、所望の酸素欠損型酸化物は、化学
量論的酸化物を、所定の酸素分圧と温度環境下に、定常
状態になるまで保持することによって簡便に得られるこ
とになる。

【００４２】なお、このようにして得られた酸素欠損型
酸化物は、一般式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ
_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_z-a''で示され、ここで
ａ’’は、酸素欠損量に対応した正の有理数である。

【００４３】ただし、このような酸素欠損型酸化物を構
成する酸素以外の元素成分の化学量論比からのずれは、
±１０％の範囲であれば機能上実質的な支障はない。

【００４４】さて、本実施の形態では、このような酸素
欠損型導電性酸化物として、Ｌａ_{1- x}Ｓｒ_xＣｏＯ_3-a''
を用いた場合、具体的には、ＬａＣｏＯ_3-a''、Ｌａ_0.5
Ｓｒ_{0 .5}ＣｏＯ_3-a''、ＳｒＣｏＯ_3-a''の３種類につい
て代表させて説明する。

【００４５】図１は、本実施の形態の酸素欠損型導電性
酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管の断面図を示す。

【００４６】図１において、１は蛍光管のガラス管、
２、２’はガラス管端部に設けれた口金、３は口金２に
設けられた冷陰極、４は冷陰極と１対をなす口金２’に
設けられた一方の電極、５はガラス管１の内面に配され
た蛍光体、及び６はガラス管内部に封入された封入ガス
である。

【００４７】ここで、口金２、２’としては、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｆｅ合金製を用い、ガラス管４は、内径２．０ｍｍ
とし、硬質ガラス製を用いたが、もちろん他の金属やガ
ラス材等も、適宜用いることができる。

【００４８】また、冷陰極３の形状は、先端部分が幾分
丸みをもった０．６φｘ４．０ｍｍの円柱形状とした
が、厚みのほとんどない円状等、適宜所望の形状で形成
することもできる。

【００４９】そして、この冷陰極３としては、最初に化
学量論的導電性酸化物を作製した上で、酸素欠損型導電
性酸化物を作製して形成することは前述した通りである
が、本実施の形態では、まず化学量論的酸化物の焼結体
を作製し、直接口金２と力学的かしめによって結合し、
その後、前述したように、各々所定の酸素分圧と温度環
境下おきに、定常状態になるまで保持して、酸素欠損型
導電性酸化物を用いた冷陰極３を形成した。

【００５０】ここで、このように、冷陰極３を口金２と
直接結合する以外に、Ａｇペースト等による接着やＷ等
を介した溶接等の化学的結合等を用いたり、適当な中間
層をも介する等、適宜選択して結合してもよい。

【００５１】また、冷陰極３の基体となるＷ等の遷移金
属粉末を焼結した所望形状の金属体を口金２に予め溶接
し、この金属体表面上へ化学量論的酸化物の粉末と低融
点ガラスフリットを主成分とするペーストを塗布して、
ガラスフリットが溶融する温度で焼成して膜を形成する
か、化学量論的酸化物の粉末を、金属体表面上に溶射す
る一般的な溶射法によって膜を形成するか、または化学
量論的酸化物の膜を、基体上に一般的スパッタ法によっ
て形成する等の手法により、金属体表面上に化学量論的
酸化物膜を形成してもよい。

【００５２】ついで、このような化学量論的酸化物焼結
体や、あるいは化学量論的酸化物焼結膜を酸素欠損型に
するために、ガラス管１と口金２とは溶接して固定して
おく一方で、一方の電極４の側は、所望の電極間距離、
具体的には８０ｍｍとなる位置に仮止め、すなわち電極
４の位置は動かないが、電極４とガラス管１の内壁の隙
間を、ガスが自由に通過できる状態に設定した。

【００５３】そして、この仮止めした状態を利用して排
気を行い、この排気工程の真空度、加熱温度、排気時間
を適宜単独で、あるいは組合せて制御し、ＬａＣｏＯ
_3-a''、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_3-a''、ＳｒＣｏＯ_3-a''
の３種類の酸素欠損型酸化物から構成された、またはこ
のような酸素欠損型酸化物を表面に形成した冷陰極３を
作製した。

【００５４】また、封入ガス６は、このように酸素欠損
型酸化物が形成された後、所定の排気、電極の還元処理
終了後、８０ｔｏｒｒの９５％のＮｅガスと５％のＡｒ
ガスの混合ガスと、十分なＨｇ蒸気とを封入したもので
ある。

【００５５】もちろん、場合によっては、Ｈｇ蒸気は、
省略してもかまわない。また、一方の電極４は、このよ
うに封入ガス６が完全に封入された後、口金２’とガラ
ス管１とを完全に溶接した後、チップオフしたものであ
る。

【００５６】このようにして作製された冷陰極蛍光管
を、高周波インバータを用いて６０ｋＨｚで点灯させ、
放電特性を評価した。

【００５７】図２に、放電電流が５ｍＡである場合にお
けるＬａＣｏＯ_3-a''、Ｌａ_0.5Ｓｒ _0.5ＣｏＯ_3-a''、Ｓ
ｒＣｏＯ_3-a''の酸素欠損率と低電圧特性維持寿命との
関係を示す。

【００５８】ここで、酸素欠損率は、（ａ’’／３）×
１００（％）であり、低電圧維持寿命とは、放電電圧の
低電圧特性が完全に失われるまでの時間、換言すれば、
放電電圧が、点灯時間経過とともにＷ等の遷移金属電極
の場合と同等にまで劣化するまでの時間、のことをい
い、時間的制約から１０００時間で測定は終了させた。

【００５９】また、放電電流とは、冷陰極３に印加する
電流である。図２から、元々の化学量論的酸化物である
ＬａＣｏＯ₃、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ₃、ＳｒＣｏＯ₃を
用いて冷陰極とした場合に比べて、つまり酸素欠損率が
０である場合に比較して、酸素欠損型酸化物であるＬａ
ＣｏＯ_3-a''、Ｌａ_0.5Ｓｒ_{0. 5}ＣｏＯ_3-a''、ＳｒＣｏＯ
_3-a''を用いて冷陰極３とした冷陰極蛍光管の低電圧維
持寿命は、格段に長寿命化されたことが理解できる。

【００６０】ただし、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_3-a''、Ｓ
ｒＣｏＯ_3-a''を用いて冷陰極３とした冷陰極蛍光管の
場合には、酸素欠損率が、概ね１％程度以上であれば１
０００時間以上の寿命が得られるのに対し、ＬａＣｏＯ
_3-a''の場合には、０．１％程度以上で同様の寿命特性
が得られる相違点を有する一方で、酸素欠損率が３０％
を越えると、一様に寿命が１０００時間を切ってくる傾
向を呈した。

【００６１】次に、図３は、一般的なＷを用いて冷陰極
とした冷陰極蛍光管と、元々の化学量論的酸化物である
ＬａＣｏＯ₃、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ₃、ＳｒＣｏＯ₃を
用いて冷陰極とした冷陰極蛍光管と、酸素欠損型酸化物
であるＬａＣｏＯ_3-a''、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_3-a''、
ＳｒＣｏＯ_3-a''を用いて冷陰極３とした冷陰極蛍光管
の各々における放電電流と放電電圧の関係を示す。

【００６２】ここで、酸素欠損型酸化物であるＬａＣｏ
Ｏ_3-a''、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_{3-a ''}、ＳｒＣｏＯ
_3-a''の代表例として、ＬａＣｏＯ_2.97（酸素欠損率１
％）、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_2.8（酸素欠損率約６．７
％）、ＳｒＣｏＯ_2.45（酸素欠損率１８．３％）を用い
た。

【００６３】また、放電電圧とは、冷陰極３に印加され
る電圧である。図３から、酸素欠損型酸化物であるＬａ
ＣｏＯ_2.97、Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_{2. 8}、ＳｒＣｏＯ
_2.45を冷陰極に用いた場合には、互いにほぼ同様な放電
電圧特性を呈しており、かつＷを用いた場合に比較し
て、８ｍＡ以上の高電流領域では約６０Ｖ、０．５〜７
ｍＡの低電流領域でも約４０Ｖも低い放電電圧特性を示
していることが理解できる。

【００６４】さらに、図３から、元々の化学量論的酸化
物であるＬａＣｏＯ₃、Ｌａ_0.5Ｓｒ _0.5ＣｏＯ₃、ＳｒＣ
ｏＯ₃を用いて冷陰極とした場合には、互いにほぼ同様
な放電電圧特性を呈しており、Ｗを用いた場合に比較し
て、放電電流が大きい場合には約２０Ｖ程の低い放電電
圧特性を示してはいるものの、一方で全ての電流領域
で、酸素欠損型酸化物であるＬａＣｏＯ_2.97、Ｌａ_0.5
Ｓｒ_0.5ＣｏＯ_2.8、ＳｒＣｏＯ_2.45を冷陰極に用いた場
合に比較すると、３０〜４０Ｖ程度、放電電圧が高いこ
とがわかる。

【００６５】また、酸素欠損率が、０．１％〜３０％程
度の範囲であれば、これらと同様の特性を呈することも
確認した。

【００６６】なお、放電電流５ｍＡにおける効率につ
き、各酸素欠損型酸化物とＷとを互いに比較した結果、
約２０％向上していた。

【００６７】次に、図４に、放電電流５ｍＡにおける放
電電流密度と放電電圧の関係を示す。

【００６８】ここで、放電電流密度とは、放電電流を冷
陰極の表面積で割った値である。図４から、Ｗを冷陰極
に用いた場合には、電流密度を高くすると放電電圧が上
昇しているのに対して、酸素欠損型酸化物であるＬａＣ
ｏＯ_2.97、Ｌａ_0.5Ｓｒ_{0 .5}ＣｏＯ_2.8、ＳｒＣｏＯ_2.45
を冷陰極に用いた場合には、５０〜５０００ｍＡ／ｃｍ
²程度の高い電流密度の領域で使用しても、５０ｍＡ／
ｃｍ²程度以下と同様に放電電圧は低く維持され、より
詳細には、放電電圧は電流密度の上昇に伴い低くなる傾
向を呈することがわかる。

【００６９】なお、以上において、管内径は、２．０ｍ
ｍの他に１．２、３．０、４．０及び５．０ｍｍの４種
類、管長は、８０ｍｍの他に１０、４０、１６０及び３
２０ｍｍの４種類、ガス圧力は、８０ｔｏｒｒの他に１
０、４０、６０、１００、１４０及び１８０ｔｏｒｒの
６種類、駆動方法は、直流も含め種々の周波数の交流、
希ガスは、１００％のＨｅガス、１００％のＮｅガス、
１００％のＡｒガス、１００％のＫｒガス、１００％の
Ｘｅガス、組成比が（１−ｘ’）：ｘ’のＮｅガスとＡ
ｒガスとの混合ガス（ここで０＜ｘ’＜１）、組成比が
（１−ｘ’）：ｘ’のＮｅガスとＸｅガスとの混合ガス
等の種々のものを組合せて、同様の低電圧放電維持寿命
と放電電圧特性を測定をしたところ、同様の結果が得ら
れることを確認した。

【００７０】以上より、本実施の形態の酸素欠損型酸化
物冷陰極材料を用いれば、従来の化学量論的酸化物を用
いた冷陰極では実現できなかった１０００時間以上もの
低電圧放電維持寿命を実現した。

【００７１】さらに、従来のＷ、Ｎｉ等や化学量論的酸
化物を用いた冷陰極では実現できなかった広い範囲の放
電電流の範囲で、低い放電電圧特性を実現し、特に化学
量論的酸化物を用いた冷陰極に比較して、０．５〜７．
０ｍＡの低い放電電流の範囲でも低い放電電圧特性を実
現した。

【００７２】さらに、従来のＷ、Ｎｉ等を用いた冷陰極
では実現できなかった広い範囲の放電電流密度の範囲
で、低い放電電圧特性を実現し、特に５０〜５０００ｍ
Ａ／ｃｍ²程度の高い電流密度の範囲で低い放電電圧特
性を実現可能した。

【００７３】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることにより、長寿命かつ高効率な冷
陰極蛍光管を実現することができる。

【００７４】（実施の形態２）本実施の形態では、一般
式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ
_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_z-a''で示される酸素欠損型酸化物の
内、実施の形態１で代表的に説明したもの以外の一般式
（Ａ_{1(1-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(1-a'-b'・・・)}Ｂ _2a'
Ｂ_3b'…）Ｏ_3-a''で示されるものについて説明する。

【００７５】本実施の形態においても、実施の形態１に
準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物冷陰極材料
Ａ〜Ｄを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を構成し、放
電電流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿命と放電電
圧を評価した。

【００７６】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ａ〜Ｄについ
ても同様の評価を行なった。

【００７７】その結果を、以下の（表１）に示す。

【００７８】

【表１】

【００７９】この（表１）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【００８０】さらに、ＢａＲｕＯ_3-a''、Ｐｒ_0.9Ｃａ
_0.1ＭｎＯ_3-a''、Ｎｄ_0.6Ｇｄ_0.2Ｃａ _0.1Ｓｒ_0.1Ｃｏ
_0.7Ｆｅ_0.3Ｏ_3-a''等についても同様の評価を行なった
ところ、同様の結果となった。

【００８１】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【００８２】（実施の形態３）本実施の形態では、一般
式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ
_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_z-a''で示される酸素欠損型酸化物の
内、実施の形態１や実施の形態２で代表的に説明したも
の以外の一般式（Ａ_{1(2-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1
(1-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_4-a''で示されるものに
ついて説明する。

【００８３】本実施の形態においても、実施の形態１に
準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物冷陰極材料
Ｅ〜Ｆを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を構成し、放
電電流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿命と放電電
圧を評価した。

【００８４】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ｅ〜Ｆについ
ても同様の評価を行なった。

【００８５】その結果を、以下の（表２）に示す。

【００８６】

【表２】

【００８７】この（表２）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【００８８】さらに、Ｎｄ₂ＣｕＯ_4-a''、Ｄｙ_1.7Ｂａ
_0.3ＮｉＯ_4-a''、Ｌａ_1.4Ｇｄ_0.3Ｓｒ_0.2Ｂａ_0.1Ｃｕ
_0.9Ｍｎ_0.1O_4-a''等についても同様の評価を行なったと
ころ、同様の結果となった。

【００８９】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【００９０】（実施の形態４）本実施の形態では、一般
式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ
_2a'Ｂ_3b'…）Ｏ_z-a''で示される酸素欠損型酸化物の
内、実施の形態１から実施の形態３で代表的に説明した
もの以外の一般式（Ａ_{1(1-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ
_{1(2-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'…）（Ｃ_{1(3-a'-b'・・・)}Ｃ_2a'
Ｃ_3b'…）Ｏ_7-a''で示されるものについて説明する。こ
こで、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元素及びイットリウ
ムから選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、アルカリ土類元
素、Ｃ₁、Ｃ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、酸素、ｘ、
ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理数、ａ’、
ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、酸素欠損量に対
応した正の有理数である。

【００９１】本実施の形態においても、実施の形態１に
準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物冷陰極材料
Ｇを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を構成し、放電電
流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿命と放電電圧を
評価した。

【００９２】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ｇについても
同様の評価を行なった。

【００９３】その結果を、以下の（表３）に示す。

【００９４】

【表３】

【００９５】この（表３）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【００９６】さらに、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-a''、Ｙ_0.9Ｌａ
_0.1Ｂａ_1.8Ｓｒ_0.2Ｃｕ_2.9Ｎｉ_0.1Ｏ_7-a''等についても
同様の評価を行なったところ、同様の結果となった。

【００９７】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【００９８】（実施の形態５）本実施の形態では、一般
式（Ａ_{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ
_2a'Ｂ_3b'…）…Ｏ_z-a''で示される酸素欠損型酸化物の
内、ランタノイド元素、イットリウム、アルカリ土類元
素、遷移金属元素以外のＰｂ、Ｂｉ等を同時に含む酸化
物について説明する。

【００９９】本実施の形態においても、実施の形態１に
準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物冷陰極材料
Ｈを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を構成し、放電電
流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿命と放電電圧を
評価した。

【０１００】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ｈについても
同様の評価を行なった。

【０１０１】その結果を、以下の（表４）に示す。

【０１０２】

【表４】

【０１０３】この（表４）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【０１０４】さらに、Ｂｉ₂Ｂａ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_7-a''、Ｌ
ａ_2-xＰｂ_xＲｕ₂Ｏ_4-a''についても、同様の評価を行な
ったところ、同様の結果となった。

【０１０５】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【０１０６】（実施の形態６）本実施の形態では、実施
の形態１〜５の酸素欠損型酸化物の中から二つ以上を同
時に含むものについて説明する。

【０１０７】本実施の形態においても、基本的には実施
の形態１に準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物
冷陰極材料Ｉ〜Ｊを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を
構成し、放電電流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿
命と放電電圧を評価した。

【０１０８】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ｉ〜Ｊについ
ても同様の評価を行なった。

【０１０９】その結果を、以下の（表５）に示す。

【０１１０】

【表５】

【０１１１】この（表５）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【０１１２】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【０１１３】（実施の形態７）本実施の形態では、実施
の形態１〜６の酸素欠損型酸化物と、Ａ又はＡ_xＯ_y（Ａ
はランタノイド元素、イットリウム、アルカリ土類元
素、遷移金属元素の中のいずれか、Ｏは酸素、ｘ，ｙは
正の整数）で示されるものから二つ以上を同時に含むも
のについて説明する。

【０１１４】本実施の形態においても、基本的には実施
の形態１に準じた作製方法で作製した酸素欠損型酸化物
冷陰極材料Ｋを用い、同様の構成の冷陰極蛍光管を構成
し、放電電流５ｍＡとした場合の低電圧放電維持寿命と
放電電圧を評価した。

【０１１５】また、比較のために同様の組成だが酸素欠
損がない状態の化学量論的酸化物の比較例Ｋについても
同様の評価を行なった。

【０１１６】その結果を、以下の（表６）に示す。

【０１１７】

【表６】

【０１１８】この（表６）から明らかなように、表中に
示した酸素欠損型酸化物を冷陰極に用いた冷陰極蛍光管
は、実施の形態１におけるものと同様の放電電圧特性と
低電圧放電維持寿命とを有することがわかる。

【０１１９】さらに、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、ＳｒＯ、Ｎｉ
Ｏ、Ａｌ等と実施の形態１〜６の酸素欠損型酸化物とを
組合せたものについても同様の評価を行なったところ、
同様の結果となった。

【０１２０】従って、本実施の形態の酸素欠損型酸化物
冷陰極材料を用いることによっても、長寿命かつ高効率
な冷陰極蛍光管を実現することができた。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば、ランタノイド゛元素、
アルカリ土類元素、イットリウムの中から一元素以上の
物質と、遷移金属元素の中から一元素以上の物質とを同
時に含む導電性酸化物であって、その導電性酸化物の組
成比が酸素欠損が主原因で化学量論比から還元方向にず
れている酸素欠損型導電性酸化物である酸素欠損型酸化
物冷陰極材料を用いることにより、従来の化学量論的酸
化物を用いた冷陰極では実現できなかった１０００時間
以上もの低電圧放電維持寿命を実現できる。

【０１２２】さらに、従来のＷ、Ｎｉ等や化学量論的酸
化物を用いた冷陰極では実現できなかった広い範囲の放
電電流の範囲で、低い放電電圧特性を実現し、特に化学
量論的酸化物を用いた冷陰極に比較して、０．５〜７．
０ｍＡの低い放電電流の範囲でも低い放電電圧特性を実
現できる。

【０１２３】さらに、従来のＷ、Ｎｉ等を用いた冷陰極
では実現できなかった広い範囲の放電電流密度の範囲
で、低い放電電圧特性を実現し、特に５０〜５０００ｍ
Ａ／ｃｍ²程度の高い電流密度の範囲で低い放電電圧特
性を実現できる。

【０１２４】従って、このような酸素欠損型酸化物冷陰
極材料を、冷陰極蛍光管に適用した結果として、長寿命
かつ高効率な冷陰極蛍光管を実現することができ、ＬＣ
Ｄ用バックライト等として最適に使用可能な冷陰極蛍光
管を実際に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における冷陰極蛍光管の断
面図

【図２】同冷陰極蛍光管の酸素欠損率と低電圧特性維持
寿命の関係を示した図

【図３】同冷陰極蛍光管の放電電流と管電圧との関係を
示した図

【図４】同冷陰極蛍光管の放電電流密度と管電圧との関
係を示した図

【符号の説明】

１ ガラス管 ２ 口金 ２’ 口金 ３ 冷陰極 ４ 一方の電極 ５ 蛍光体 ６ 封入ガス

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランタノイド元素、アルカリ土類元素、
   イットリウムの中から一元素以上の物質と、遷移金属元
   素の中から一元素以上の物質とを含む導電性酸化物であ
   って、前記導電性酸化物の組成比が化学量論比から還元
   方向にずれている酸素欠損型導電性酸化物を含有した冷
   陰極材料。
2. 【請求項２】 酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ
   _{1(x-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(y-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'
   …）Ｏ_z-a''で示され、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、
   ランタノイド元素、イットリウム及びアルカリ土類元素
   から選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏ
   は、酸素、ｘ、ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の
   有理数、ａ’、ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、
   酸素欠損量に対応した正の有理数である請求項１記載の
   冷陰極材料。
3. 【請求項３】 酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ
   _{1(1-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(1-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'
   …）Ｏ_3-a''で示され、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、
   ランタノイド元素、イットリウム及びアルカリ土類元素
   から選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏ
   は、酸素、ｘ、ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の
   有理数、ａ’、ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、
   酸素欠損量に対応した正の有理数である請求項１または
   ２記載の冷陰極材料。
4. 【請求項４】 酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ
   _{1(2-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(1-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'
   …）Ｏ_4-a''で示され、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、
   ランタノイド元素、イットリウム及びアルカリ土類元素
   から選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、遷移金属元素、Ｏ
   は、酸素、ｘ、ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の
   有理数、ａ’、ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、
   酸素欠損量に対応した正の有理数である請求項１または
   ２記載の冷陰極材料。
5. 【請求項５】 酸素欠損型導電性酸化物が、一般式（Ａ
   _{1(1-a-b・・・)}Ａ_2aＡ_3b…）（Ｂ_{1(2-a'-b'・・・)}Ｂ_2a'Ｂ_3b'
   …）（Ｃ_{1(3-a'-b'・・・)}Ｃ_2a'Ｃ_3b'…）Ｏ_{7-a' '}で示さ
   れ、前記一般式中、Ａ₁、Ａ₂…は、ランタノイド元素及
   びイットリウムから選択される元素、Ｂ₁、Ｂ₂…は、ア
   ルカリ土類元素、Ｃ₁、Ｃ₂…は、遷移金属元素、Ｏは、
   酸素、ｘ、ｙ、ｚは、正の整数、ａ、ｂ…は、正の有理
   数、ａ’、ｂ’…は、正の有理数、及びａ’’は、酸素
   欠損量に対応した正の有理数である請求項１または２記
   載の冷陰極材料。
6. 【請求項６】 酸素欠損型導電性酸化物が、ランタノイ
   ド元素、イットリウム、アルカリ土類元素、遷移金属元
   素以外の元素を同時に含む請求項１または２記載の冷陰
   極材料。
7. 【請求項７】 遷移金属元素以外の元素が、Ｐｂまたは
   Ｂである請求項６記載の冷陰極材料。
8. 【請求項８】 酸素欠損型導電性酸化物が、請求項３か
   ら７のいずれか記載の酸素欠損型導電性酸化物の中から
   二つ以上を同時に含む請求項１または２記載の冷陰極材
   料。
9. 【請求項９】 酸素欠損型導電性酸化物が、請求項３か
   ら８のいずれか記載の酸素欠損型導電性酸化物と、Ａ又
   はＡ_xＯ_y （Ａは、ランタノイド元素、イットリウム、
   アルカリ土類元素、遷移金属元素の中のいずれか、Ｏ
   は、酸素、ｘ，ｙは正の整数）で示されるものから二つ
   以上を同時に含む請求項１または２記載の冷陰極材料。
10. 【請求項１０】 ガラス管と、前記ガラス管の内部に存
    在するガス体と、前記ガラス管の内面に配された蛍光体
    と、前記ガス体に連絡した冷陰極と、前記冷陰極に対向
    した一方の電極とを有し、前記冷陰極が、請求項１から
    ９のいずれか記載の冷陰極材料を含む冷陰極蛍光管。
11. 【請求項１１】 冷陰極は、所定形状が付加された請求
    項１から９のいずれか記載の冷陰極材料から形成される
    請求項１０記載の冷陰極蛍光管。
12. 【請求項１２】 冷陰極は、基体と、前記基体表面に形
    成された請求項１から９のいずれか記載の冷陰極材料部
    とを有する請求項１０記載の冷陰極蛍光管。
13. 【請求項１３】 ０．５〜７．０ｍＡの印加電流で使用
    される請求項１０から１２のいずれか記載の冷陰極蛍光
    管。
14. 【請求項１４】 ５０〜５０００ｍＡ／ｃｍ²の印加電
    流密度で使用される請求項１０から１３のいずれか記載
    の冷陰極蛍光管。