(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管内に設置される電極の放電部となる放電管用電極部材において、
前記電極部材は、凹部を有しホロー効果のある電極部材であって、前記凹部の内側表面となる金属層（Ａ）の表面を、金属層（Ａ）よりも高融点である高融点金属層（Ｂ）で被覆したこと、
を特徴とする放電管用電極部材。
【請求項２】
放電管内に設置される電極の放電部となる放電管用電極部材において、
前記電極部材は、金属層（Ａ）の表面に、金属層（Ａ）よりも高融点である高融点金属層（Ｂ）をクラッドしたクラッド板を加工して形成されたこと、
を特徴とする放電管用電極部材。
【請求項３】
放電管内に設置される電極の放電部となる放電管用電極部材において、
前記電極部材は、凹部を有しホロー効果のある電極部材であって、金属層（Ａ）の表面に、金属層（Ａ）よりも高融点である高融点金属層（Ｂ）をクラッドしたクラッド板を加工して形成され、前記金属層（Ａ）が前記凹部の内側表面となり、その表面が前記高融点金属層（Ｂ）で被覆されていること、
を特徴とする放電管用電極部材。
【請求項４】
前記金属層（Ａ）は、ニッケルまたはニッケル合金からなる金属層であること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載される放電管用電極部材。
【請求項５】
前記高融点金属層（Ｂ）は、モリブデン（Mo）、タンタル（Ta）若しくはニオブ（Nb）またはそれらの合金、のうち少なくとも１つからなる金属層であること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載される放電管用電極部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載される放電管用電極部材を用いて電極の放電部とすることを特徴とする放電管。
【請求項７】
前記放電管は、液晶ディスプレイ用のバックライト向けの蛍光ランプであることを特徴とする請求項６に記載される放電管。
【請求項８】
請求項６に記載された放電管をバックライトとして用いたことを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電管内の電極の放電部となる放電管用電極部材、およびこれを用いる放電管並びに液晶ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から多分野において放電管が様々な用途に用いられている。最近では、特に放電管の１つである冷陰極蛍光ランプは、ノートパソコンなどの液晶ディスプレイ用のバックライトなどとして幅広く活躍している。
【０００３】
ノートパソコンのような携帯機器では、携帯時には携帯機器を駆動させる電力源を内部バッテリに依存する。液晶ディスプレイ用のバックライトもバッテリ駆動によって点灯させられる。しかし、バッテリの電力容量には限界がある。そこで、バックライトとなる冷陰極蛍光ランプの消費電力の低減が重要となる。
【０００４】
電力損失を低減して消費電力の効率化をはかり、低消費電力化を図るには、冷陰極蛍光ランプの消費電力の大きな原因となる放電の際の電力損失をできるだけ少なくする必要がある。従来から、（１）放電管内に設置される電極の放電部となる電極部材（以下、電極部材とする）には、電子を放出しやすい仕事関数が小さい金属材料を適用すると、冷陰極蛍光ランプの消費電力の低減として有効であることが知られている。
【０００５】
また、冷陰極蛍光ランプが液晶ディスプレイ用のバックライトとして用いられる場合などでは、ユーザが１日に使用する時間が長いなどで、寿命がつきるのが、ユーザのニーズ等と対比して短期間となりやすいことが多い。よって、蛍光ランプを長寿命化することも大きな課題となる。
【０００６】
冷陰極蛍光ランプの寿命は、冷陰極管（通常はガラス管が多い）内に充填される水銀蒸気の消耗速度に大きく依存することが知られている。冷陰極管内には、水銀とは別にアルゴンやネオンなどの希ガスの封入気体が封入されている。冷陰極蛍光ランプの両端の電極に十分な電圧がかかると、陽イオン化された希ガスの封入気体は陰極の電極部材に衝突して電極部材をスパッタリングする。そのスパッタリングによって、電極部材の原子が封入気体中へ飛び出し、水銀とアマルガムを形成したりする。その結果、冷陰極管内の水銀蒸気が消耗してしまい、蛍光ランプの寿命となってしまう場合がある。したがって、このような（２）水銀蒸気の消耗をできるだけ防止するため、電極部材がなるべくスパッタリングされないようにスパッタ率が小さい電極部材を電極の放電部に用いることが必要である。
【０００７】
上記、（１）電極部材に電子を放出しやすく、仕事関数が低くなる金属材料を適用することで冷陰極蛍光ランプの消費電力の低減を図り、（２）水銀蒸気の消耗を防止するため、スパッタ率が低い電極部材を用いて冷陰極蛍光ランプの長寿命化する課題とを解決する手段を提供するものとしては、特開２００２−１００３１９号公報および特開２００２−１１００８５号公報がある。これらの公報では、仕事関数が小さく、スパッタ率を低下させる電極部材として、ニオブ、チタン、タンタル又はこれらの合金から選択される金属材料を、電極部材の材料として選択的に用いることが記載されている。その効果として、これら金属材料は従来、用いられてきたニッケル系の金属またはこれらの合金に比べて高融点金属であり、仕事関数が小さく、電極部材のスパッタ率を低下させて蛍光ランプを長寿命化できることが示されている。
【０００８】
さらに、特開２００２−１７５７７６号公報では、ニオブ、チタン、タンタル又はこれらの合金（以下、これらを含め、高融点を有する金属を高融点金属とする）から選択される金属材料で放電部として先端にある電極部材に凹部を形成した電極を作製することが記載されている。該公報では電極部材に凹部を形成したことにより、ホロー電極の利点となるホロー効果をえることができる消費電力の低下、低発熱化、長寿命化をはかることができることが示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１７５７７６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１００８５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１００３１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高融点金属材料は、従来から用いられてきたニッケルとその合金（以下、ニッケル材とする）と比較するとかなり高価であるため、高融点金属材料を用いた電極部材にはコストがかかる。事例としても、例えば、高融点金属材料の電極部材に、モリブデンあるいはニオブ等が一部の蛍光ランプに実用化されているが、従来のニッケル材の電極より価格が数倍となるという現状がある。
【００１１】
また、主として高融点金属材料を用いた電極部材は、従来の機械加工と比較して難しい場合がある。例えば、高融点金属材料は従来のニッケル材に比べ頑強な材料特性であるために、素材である板材を放電部として希望する形状の電極部材に加工成形することが難しいことなどが挙げられる。したがって、加工が困難であるという観点からもコスト高くなる場合がある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、放電管が安価であり、長寿命、低消費電力となることを実現する放電管用電極部材およびこれを用いる放電管並びに液晶ディスプレイを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の放電管用電極部材は、放電管内に設置される電極の放電部となる放電管用電極部材において、前記電極部材は、金属層（Ａ）の表面に、金属層（Ａ）よりも高融点である高融点金属層（Ｂ）を被覆した部分を有する被覆金属電極部材であることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の放電管用電極部材を放電管に用いることにより、金属層（Ａ）に高融点金属層（Ｂ）を被覆させることで、高融点金属層（Ｂ）を主として用いた電極部材よりも安価とすることができるなど、様々な利点がある。
【００１５】
また、金属層（Ａ）の表面を少なくとも部分的に被覆している高融点金属層（Ｂ）はスパッタ率が小さく、放電管内部の水銀などを消費したりすることが防止できるため、長寿命化であることには問題はない。
【００１６】
また、高融点金属層（Ｂ）は、仕事関数が小さいために、放電の際の陰極降下電圧を少さくすることができる。よって、消費電力を低減できるという観点に関しても問題はない。
【００１７】
このような構成の電極とするには、例えば、金属層（Ａ）で電極を形成し、その後、金属層（Ａ）の表面に高融点金属層（Ｂ）の膜を被覆させたり、以下の予め金属層（Ａ）の表面に高融点金属層（Ｂ）をクラッドしたクラッド板を用いて電極部材を作製する方法など、様々な方法が考えられる。
【００１８】
ここで、上記、本発明の放電管用電極部材の前記金属層（Ａ）は、ニッケルまたはニッケル合金からなる金属層であってもよい。
【００１９】
また、上記、本発明の放電管用電極部材の前記高融点金属層（Ｂ）は、モリブデン（Mo）、タンタル（Ta）若しくはニオブ（Nb）またはそれらの合金、のうち少なくとも１つからなる金属層であってもよい。
【００２０】
上記、本発明の放電管用電極部材の前記被覆金属電極部材は、前記金属層（Ａ）に前記高融点金属層（Ｂ）をクラッドしたクラッド板を加工して形成されてもよい。
【００２１】
このように、予め前記金属層（Ａ）に前記高融点金属層（Ｂ）をクラッドしたクラッド板から電極部材を加工することで、複雑な電極部材の形成も、高融点金属層（Ｂ）の板から形成するよりも機械加工等が容易となる。一般に金属層（Ａ）が高融点金属層（Ｂ）に比べ融点が低いと塑性加工が容易である。したがって、このようにすると複雑な形状の放電管用電極部材を形成することもできる。
【００２２】
上記、本発明の前記電極部材は、凹部を有しホロー効果のある電極部材であって、前記凹部の少なくとも内側表面は、前記金属層（Ｂ）が前記金属層（Ａ）の表面に被覆していてもよい。
【００２３】
このような構成とすることで、さらにホロー効果が起こる電極部材の凹部内面表面において高融点金属層（Ｂ）を被覆させることができ、従来と同様のホロー効果の、低消費電力、長寿命化、低発熱化と、高融点金属層（Ｂ）による低消費電力、長寿命化の複合化した特性を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の放電管は上記本発明の放電管用電極部材を用いて電極の放電部とすることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の前記放電管は、液晶ディスプレイ用のバックライト向けの蛍光ランプであってもよい。
【００２６】
また、本発明の液晶ディスプレイは上記本発明の放電管をバックライトとして用いたことを特徴とする。
【００２７】
本発明は、上述のように金属層（Ａ）と高融点金属金属層（Ｂ）とを併せた放電管用電極部材を用いることで、放電管およびこれを用いる液晶ディスプレイの低コスト化、長寿命化、低消費電力化等様々な効果を得ることができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は本発明を実施する上で好ましい一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
図１は、本発明の電極部材の素材であるクラッド板１０の構造図である。このクラッド板１０は、以下に説明する金属クラッド手法を用いて作製できるものである。各金属層は所望の厚さになるようにクラッドの工程にて調整される。高融点金属層（Ｂ）１とニッケル材層（Ａ）２をクラッドする方法は、圧延法や爆発法が一般的には用いられている。本実施形態では、クラッド板１０を形成するのに圧延法を用いたが、クラッド板材を作成する方法であれば何であってもよい。それぞれの方法に対してそれぞれ利点等が異なるため、クラッド板の作製には最適な方法が選ばれるべきである。例えば、圧延法の利点は、要求される板厚と精度のクラッド板を容易にかつ高精度に形成可能であるため、薄い高融点金属層（Ｂ）１を形成することに適している。前記高融点金属層（Ｂ）１は、例えば５μｍの厚さで金属層（Ａ）２の板の片面にクラッドされて、本発明の板材であるクラッド板１０が完成する。ここで、クラッド板１０はその用途等、必要に応じて前記高融点金属層（Ｂ）１はニッケル材の金属層（Ａ）２の板の両面にクラッドされている金属層構造としてもよい。
【００３０】
図２は、図１のクラッド材１０を用いて形成された本発明のホロー型電極２０である。ホロー型電極は、放電部である電極部材２０ａと導入線４からなる。導入線４は、後の工程でガラス管へ融着させることを考慮し、公知技術と同様にガラスビーズ３を図３のように融着させておくこともできる。ホロー型電極部材２０は、従来から蛍光ランプに良く用いられている。ホロー効果が得られ、熱陰極蛍光ランプと近似する輝度等を得ることができるなどの利点が得られる効果は従来と同様である。
【００３１】
図１のクラッド板１０を本発明のホロー型電極部材２０ａに機械加工する。本実施形態では、高融点金属層（Ｂ）１がホロー型電極部材２０ａの凹部の内側表面になるように加工形成する。金属層（Ａ）２は高融点金属層（Ｂ）１に比べて、機械加工しやすくかつ安価な金属材料であるニッケル材からなることとしているが、実際は鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはその合金などであってもよく、最適な金属層（Ａ）が選ばれるべきである。
【００３２】
クラッド板１０は、電極部材２０ａの厚さが従来と一定の場合では、金属層（Ａ）２が高融点金属層（Ｂ）１に比べて厚くなるほど高価な高融点金属の厚さを薄くできるために電極部材２０ａの全体の材料費も安くなり、ニッケル等の塑性加工が容易な金属の特性によって板材からの凹部を有する電極部材２０ａの形成が高融点金属の電極と比べ容易となる。この効果によって、安価にかつ電極部材を大量生産することができることとなる。その上、ホロー型電極部材の凹部形状だけでなく、さらに複雑な電極形状である電極部材の提供も可能となる。例えば、複数の凹部を有する形状、テーパ状、などの複雑形状を有する電極部材を形成することも可能となる。ここで、クラッド材１０から、それら電極部材への機械加工方法等は、従来公知の方法等を考慮して、本発明に適するものを選べばよい。
【００３３】
図３は、前記電極２０であるホロー型陰極２０を用いてなる冷陰極蛍光ランプ３０である。この冷陰極蛍光ランプ３０は、希ガス及び水銀蒸気が充填されたガラス管５の内部に一対のホロー型陰極２０が対向して配置され、ガラス管５の内壁に蛍光膜６が被覆された放電管である一対のホロー型陰極２０とガラス管５は、予め導入線４に融着されたガラスビーズ３をガラス管５と融着することで、融着される。冷陰極蛍光ランプの一対の電極には導入線４の一端が接続され、導入線４の他端はガラス管の両端から外部に導出される。一対のホロー型陰極２０間にこの導入線４を介して外部から放電に十分な電圧を印加すると、ホロー型陰極２０の放電部２０ａの表面である高融点金属層（Ｂ）１から主に電子が放出される。放出された電子はガラス管５内に存在する水銀原子に衝突して水素原子を励起させ、紫外線を発生させる。この紫外線は、ガラス管５の内壁に形成された蛍光膜６に衝突し、可視光線に波長変換され、冷陰極蛍光ランプ３０が発光する。
【００３４】
本実施形態の冷陰極蛍光ランプ３０の構成をより詳説すると、ガラス管５の内径は２．０ｍｍで、一対のホロー型陰極２０の距離は５０ｍｍ、ガラス管１内にはＡｒガス１０％−Ｎｅガス９０％の混合ガスがガス圧１０ＫＰａで、また水銀（Ｈｇ）５００μｇを封入している。ここで、円筒形状であるホロー型陰極２０の電極部材２０ａにおいて、円筒部の底面円の外径は１．７ｍｍφであり、円筒部の円筒軸方向の長さは３．０ｍｍである。
【００３５】
このような放電管では、ホロー型陰極２０の電極部材（放電部）２０ａの内面で放電現象が起こりやすいことが知られている。したがって、放電に直接的に関与し、スパッタ率が高くなりやすい凹部の内側表面部分に高融点金属層（Ｂ）１を被覆させた本実施形態の電極２０であれば、高融点金属の利点であるスパッタ率が小さく、蛍光ランプ中の水銀の消耗防止による長寿命化を図ることができ、仕事関数が小さく陰極での電圧降下が少なく、消費電力も低減できるという利点を有した冷陰極蛍光ランプ３０を提供できることとなる。すなわち、電極部材２０ａからなるホロー型陰極２０を用いてなる本実施形態の冷陰極蛍光ランプ３０は、上記の理由により、従来のニッケルのみ、あるいは、高融点金属材料からなる電極部材より、製造が容易であり、低コスト、長寿命、低消費電力等を達成することができる。よって、このような効果等を勘案すれば、本発明の放電管は、例えば、液晶ディスプレイ用のバックライト等に使われる冷陰極蛍光ランプとして好適である。液晶ディスプレイでは、低価格化、長寿命化、消費電力の低減が切望されているのはすでに述べたとおりであり、本発明の放電管は低コスト、長寿命、低消費電力等を液晶ディスプレイに用いることによっても達成することができる。
【００３６】
本願発明者が鋭意検討した結果、本実施形態に於いて、高融点金属層（Ｂ）１が少なくとも５μｍ以上あれば、スパッタ率の低減、消費電力の低減、という効果を得ることに問題はない。しかし、あまりに高融点金属層（Ｂ）１が厚くなりすぎると材料費の低減、機械加工の容易化、という効果が小さくなる場合がある。すなわち、高価な高融点金属の量を電極部材全体において少なくすると、電極部材全体の材料費の高騰は避けられるが、スパッタ率の低減は高融点金属材料の特性であるので長寿命化や消費電力の低減という効果が得にくくなってしまう。しかしながら、高融点金属層（Ｂ）１の厚さは、実際の取引やニーズによる電極部材２０の使用態様や高融点金属の種類、金属層（Ａ）２の両面に、高融点金属層（Ｂ）１を被覆した場合など等には放電特性が異なることがあるので、５μｍよりも薄くても、また、かなり厚くてもよい場合がある。
【００３７】
また、高融点金属層（Ｂ）１は、好ましくは仕事関数の小さいニオブ材であり、金属層（Ａ）２は機械加工しやすいニッケルが良いが、同様の理由等によりそれらの材料には限定されず、高融点金属層（Ｂ）１は金属層（Ａ）２よりも高融点の材料であれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本発明の放電管は冷陰極蛍光ランプ以外であってもよい。例えば、冷陰極を用いる放電管は勿論、また、冷陰極以外でもセミホット型の放電管等にも幅広く適用することができる。
【００３９】
【実施例】
（実施例および比較例）
高融点金属層（Ｂ）１にモリブデン（Ｍｏ）材を用い、ニッケル（Ｎｉ）金属層（Ａ）２に圧延法でクラッド板１０作製した。モリブデン層は５μｍでクラッド板１０の厚さは０．１ｍｍである。このクラッド板１０を使い、図２に示す形状のホロー型電極２０を形成した。ホロー型電極２０における電極部材２０ａの底面円の径は１．７ｍｍφで、円筒軸方向の高さは３ｍｍである。
【００４０】
このホロー型電極を用いて上述の通り、図３に例示される冷陰極蛍光ランプ３０を作製し、本発明の実施例とした。また、比較の例として、本発明の電極部材２０を用いていない従来のニッケル材の電極部材を用いて、冷陰極蛍光ランプもそれ以外は同様の方法・材にて作製し、冷陰極蛍光ランプの効率を表す特性として重要な陰極降下電圧を対比し、測定した。陰極降下電圧は蛍光ランプの全長を変化させ、直流電圧を蛍光ランプに印加してランプ電圧を測定して求めた。その結果、従来公知の蛍光ランプが１２０Ｖであったのに対し、本発明の蛍光ランプの陰極降下電圧は１１０Ｖと約９％小さかったため、消費電力の低減が図れた。また、寿命については、実施例は比較例と対比して１．５倍以上伸びることが確認され、スパッタ率の低減によって長寿命化が図れたと推測できる。また、電極部材２０ａの板材であるクラッド材１０は、モリブデンを５μｍ使ったのみであり、殆ど大部分がニッケルであるために材料費の低減と、機械加工の容易化等に関してもモリブデンを用いた電極部材よりも向上させることができた。以上より、本発明品が優れた効果を奏することは明白である。したがって、いろいろな用途向けの蛍光ランプ、例えば液晶ディスプレイ用のバックライト等に適用することができ、産業上非常に有用である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の電極部材を放電管に用いることにより、放電管の低コスト、低消費電力、長寿命化等を図ることができる。よって、この放電管を液晶ディスプレイに用いれば液晶ディスプレイの低コスト、低消費電力、長寿命化等も図ることができ、産業上非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電極部材の素材であるクラッド板の構造図である。
【図２】  本発明に係る電極の構造図である。
【図３】  本発明に係る冷陰極蛍光ランプの構造図である。
【符号の説明】
１  高融点金属層（Ｂ）、２  金属層（Ａ）、３  ガラスビーズ、４  導入線、５  ガラス管、６  蛍光体、１０  クラッド板、２０  電極（ホロー型陰極）、２０ａ  電極部材（放電部）、３０  冷陰極蛍光ランプ。
【図１】
0003679397.tif 000002
【図２】
0003679397.tif 000003
【図３】
0003679397.tif 000004