(57)【要約】【課題】冷陰極蛍光ランプの長寿命化や暗黒始動性の向上を図る。【解決手段】ビードガラス３によって気密に封止された内部空間５内に少なくとも希ガスが封入され、内壁面４に蛍光体層が形成されたガラス管２と、内部空間５内に配置された筒状の電極７と、一端が電極７の底部外面８に接合され、他端がビードガラス３を貫通してガラス管２の外部に引き出されたリード線９とを備えた冷陰極蛍光ランプ１であって、電極７は、イットリウム及び／又は酸化イットリウムが分散されたニッケル基の金属材料によって形成され、底部外面８が平面、底部内面１２が曲面とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止ガラスによって気密に封止された内部空間内に少なくとも希ガスが封入され、内壁面に蛍光体層が形成されたガラス管と、前記内部空間内に配置された筒状の電極と、一端が前記電極の底部外面に接合され、他端が前記封止ガラスを貫通して前記ガラス管の外部に引き出されたリード線とを有する冷陰極蛍光ランプであって、
前記電極は、イットリウム及び／又は酸化イットリウムが分散されたニッケル基の金属材料によって形成され、前記底部外面が平面、該底部外面と反対側の底部内面が曲面であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
電極内面におけるニッケルの露出面積に対する前記イットリウム及び／又は前記酸化イットリウムの露出面積の比率が0.21％以上であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
冷陰極蛍光ランプに用いられる電極の製造方法であって、
イットリウム又は酸化イットリウムが分散されたニッケル基の金属線の端面を叩いて凹陥させて、内面が曲面の底部と、該底部に対向する開口部とを有する筒状に成形することを特徴とする電極製造方法。
【請求項４】
前記金属線におけるイットリウム及び／又は酸化イットリウムの分散量が0.18重量％以上0.68重量％以下であることを特徴とする請求項３記載の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプに関するものであり、特に、冷陰極蛍光ランプに用いられる電極の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプは、液晶ディスプレイのバックライト用光源などとして広く用いられている。一般的な冷陰極蛍光ランプは、内壁面に蛍光体層が形成され、かつ、希ガスが封入されたガラス管と、ガラス管の両端に対向配置された一対の電極と、一端が各電極に接続され、他端がガラス管の外部に引き出されたリード線とを有する。
【０００３】
冷陰極蛍光ランプに用いられる上記電極は、一端が開口され、他端が閉塞された円筒状の形状を有する。また、電極材料には、安価で加工性に優れたニッケル（Ni）が用いられるのが通常である。以下の説明では、電極の閉塞された端部を底部という。
【０００４】
図４（ａ）〜（ｅ）に現在使用されている電極の断面形状の異なる例を示す。図４（ａ）（ｂ）に示されている電極３０、３１は、プレス加工によって製造された電極であり、図４（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示されている電極４０、４１及び４２は、冷間圧造加工（ヘッダー加工）によって製造された電極である。すなわち、現在使用されている電極の殆どは、プレス加工又はヘッダー加工のいずれかの方法によって製造されている。
【０００５】
プレス加工によって電極を製造する場合には、厚み0.1〜0.2mmの金属板を加圧して図４（ａ）又は（ｂ）に示すようなカップ形状に成形する（深絞りする）。一方、ヘッダー加工によって電極を製造する場合は、金属線の端面を叩いて凹陥させて図４（ｃ）、（ｄ）又は（ｅ）に示すようなカップ形状に成形する。
【０００６】
図４（ａ）〜（ｅ）に示されているように、プレス加工によって製造された電極３１、３２もヘッダー加工によって製造された電極４０、４１、４２も、その断面形状に大差はない。特に、各電極の底部内面５０は、平坦かつ直線的な形状である点で共通している。
【０００７】
以上が従来の冷陰極蛍光ランプ、特に、電極の概要であるが、従来の電極及び該電極を備えた冷陰極蛍光ランプには、耐スパッタ性と暗黒始動性の２点において次のような問題があった。
【０００８】
（耐スパッタ性について）
上記電極を備えた冷陰極蛍光ランプが液晶ディスプレイのバックライト用光源として多用されていることは既述のとおりであるが、液晶ディスプレイの大型化、高精細化、高輝度化に伴って、電極印加電圧が高くなる傾向にある。電極印加電圧が上昇すると、イオン化された希ガスが従来に増して加速される。この結果、イオン化された希ガスが高速で電極表面、特に、電極の底部内面に衝突し、電極構成物質（主にニッケル）が外部に放出されやすくなる。すなわち、スパッタ現象が顕著になる。特に、底部内面が平坦かつ直線的な形状を有する従来の電極においては、イオン化された希ガスが底部内面の中央に集中的に衝突し、底部中央が局所的に磨耗する。磨耗がさらに進行して底部外面に接合されているリード線に達すると、電極とリード線との断裂を引き起こす。このため、電極の寿命が短くなり、液晶バックライト用光源に要求される寿命が得られなくなる。
【０００９】
また、放出された電極構成物質がガラス管内の水銀と反応してアマルガムを形成し、形成されたアマルガムが電極の内面（特に、内側面）に堆積する。すると、電極の底部内面から電極外への電子放射が阻害される。
【００１０】
この点、特許文献１には、底部内面が半球状の電極が記載されている（特許文献１[0022]、図１など）。しかし、特許文献１には、電極の底部内面を半球状としたことの技術的意義について一切開示がない。また、同文献記載の技術は、ニッケルを基材とする電極の技術的課題を解決するために、タングステン（W）やモリブデン（Mo）などの高融点材料によって電極を製造することを前提とする技術である（特許文献１[0005]）。従って、特許文献１は、ニッケルを基材とする電極における上記耐スパッタ性に関する問題の有効な解決手段を開示ないし示唆するものではない。
【００１１】
（暗黒始動性について）
液晶ディスプレイのバックライトユニットなどは密閉構造を有するのが通常である。すなわち、バックライト用光源としての冷陰極蛍光ランプは、外来光が届かない暗黒空間内に配置されることが多い。一方、冷陰極蛍光ランプは、その始動に際し、放電のきっかけとなる初期電子を必要とする。通常、初期電子としては、熱電子、光電子、高電界によって放出される電子および自然界の宇宙線などが利用される。しかし、外界から遮断された暗黒空間内に設置された冷陰極蛍光ランプでは、上記いずれの初期電子も著しく不足し、始動性が低下する。
【００１２】
そこで、電極中に電子放射物質（例えば、イットリウム（Y））を分散させることによって暗黒始動性の向上を図ることが知られている（特許文献１[0013]）。
【００１３】
しかし、電極製造法として汎用されている上記プレス加工によってイットリウムが分散された電極を製造した場合、暗黒始動性が十分に向上しないという問題があった。その原因について本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、次のような原因を発見するに至った。すなわち、プレス加工によってイットリウムが分散された電極を製造する場合は、概ね次のような工程を経る。
【００１４】
まず、溶融法によって適量のイットリウムが分散したニッケル基の金属材料（インゴット）を製造する。続いて、上記インゴットに対して圧延処理、表面研磨処理を複数回行って、厚み0.1〜0.2mmの短冊状の金属板を製造する。次いで、上記金属板をプレス加工して図４（ａ）（ｂ）に示すようなカップ形状に成形した後、最終研磨処理を施す。
【００１５】
しかし、ニッケルにイットリウムを添加すると、材料の延性が著しく低下し、材料表面が脆弱化する。このため、インゴットの圧延が困難になるばかりでなく、プレス時や最終研磨処理時に電極表面部でニッケルのダレやイットリウムの脱落が発生する。ニッケルのダレが発生すると、結晶粒界に偏析しているイットリウムがニッケルによって覆われ、電極表面部にイットリウムが殆ど露出しない。また、イットリウムの脱落によっても、電極表面部に露出するイットリウムが減少する。この結果、ニッケルにイットリウムが添加された材料で電極を製作しても、暗黒始動性が十分に向上しない。
【特許文献１】特開２００５−７１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来技術によっては、冷陰極蛍光ランプの電極材料として従来から一般的に用いられており、安価で加工性にも優れたニッケルを基材としつつ、上記耐スパッタ性や暗黒始動性に関する問題を十分に解決することができなかった。
【００１７】
本発明の目的は、ニッケルを基材とし、これに電子放射物質が分散された電極の耐スパッタ性や初期電子の放出性を向上させ、もって、冷陰極蛍光ランプの長寿命化や暗黒始動性の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の冷陰極蛍光ランプは、封止ガラスによって気密に封止された内部空間内に少なくとも希ガスが封入され、内壁面に蛍光体層が形成されたガラス管と、前記内部空間内に配置された筒状の電極と、一端が前記電極の底部外面に接合され、他端が前記封止ガラスを貫通して前記ガラス管の外部に引き出されたリード線とを備える。さらに、前記電極は、イットリウム及び／又は酸化イットリウムが分散されたニッケル基の金属材料によって形成され、前記底部外面が平面、該底部外面と反対側の底部内面が曲面であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の冷陰極蛍光ランプでは、電極内面における、ニッケルの露出面積に対するイットリウム及び／又は酸化イットリウムの露出面積の比率が0.21％以上であることが望ましい。
【００２０】
本発明の電極製造方法は、冷陰極蛍光ランプに用いられる電極の製造方法であって、イットリウム及び／又は酸化イットリウムが分散されたニッケル基の金属線の端面を叩いて凹陥させて、内面が曲面の底部と、該底部と対向する開口部とを有する筒状に成形することを特徴とする。
【００２１】
本発明の電極の製造方法では、前記金属線におけるイットリウム及び／又は酸化イットリウムの分散量が0.18重量％以上0.68重量％以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ニッケルを基材とし、これに電子放射物質が分散された電極の耐スパッタ性や初期電子の放出性が向上する。この結果、冷陰極蛍光ランプの長寿命化や暗黒始動性の向上が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の冷陰極蛍光ランプの実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本例の冷陰極蛍光ランプの構造概略を示す断面図である。
【００２４】
図１に示す冷陰極蛍光ランプ１では、硼・珪酸ガラスによって形成されたガラス管２の両端が封止ガラス（ビードガラス３）によって気密に封止されている。ガラス管２の外径は、1.5〜6.0mmの範囲内、好ましくは1.5〜3.0mmの範囲内である。もっとも、ガラス管２の材料は、鉛ガラス、ソーダガラス、低鉛ガラスなどであってもよい。
【００２５】
ガラス管２の内壁面４には、そのほぼ全長に亙って不図示の蛍光体層が設けられている。蛍光体層を構成する蛍光体は、ハロリン酸塩蛍光体や希土類蛍光体などの既存又は新規の蛍光体から冷陰極蛍光ランプ１の目的や用途に応じて適宜選択することができる。さらに、蛍光体層は、２種類以上の蛍光体が混合されてなる蛍光体によって構成することもできる。
【００２６】
内壁面４によって囲まれたガラス管２の内部空間５内には、アルゴン、キセノン、ネオン等の希ガス及び水銀が所定量封入され、内部圧力は大気圧の数十分の一程度に減圧されている。
【００２７】
ガラス管２の長手方向両端には、一対の電極ユニット６がそれぞれ設けられている。各電極ユニット６は、筒状の電極７と、その電極７の底部外面８に接合されたリード線９とから構成されている。一方の電極ユニット６が備える電極７は、ガラス管２の内部空間５の長手方向端部よりもやや内側の位置に、他方の電極ユニット６が備える電極７と対向する向きで配置されている。また、リード線９は、その一端が対応する電極７の底部外面８に溶接され、他端がビードガラス３を貫通してガラス管２の外部に引き出されている。以上が本例の冷陰極蛍光ランプ１の基本構造である。
【００２８】
次に、図１に示す各電極ユニット６について図２及び図３を参照しながらさらに詳しく説明する。図２は、冷陰極蛍光ランプ１が備える電極ユニット６を示す拡大斜視図であり、図３（ａ）（ｂ）は電極７の断面形状の異なる例を示す縦断面図である。
【００２９】
図２に示すように、電極ユニット６を構成している電極７は、長手方向一端に開口部１０が設けられ、他端が底１１によって閉塞された円筒状（カップ状）の外観を有する。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、電極７の底部内面１２は、所定の曲率を有する曲面であり、底部外面８は平面とされている。リード線９は、その一方の端面１３が電極７の平坦な底部外面８に溶接されている（図２）。
【００３０】
電極７は、該電極７と略同一の直径を有する金属線（ワイヤー）をヘッダー加工して図２及び図３に示すようなカップ状の形状に成形したものである。具体的には、イットリウム（Y）又は酸化イットリウム（Y2O3）を溶融分散させたニッケル（Ni）を硬化させてニッケル基の金属材料（母材インゴット）を製造する。尚、イットリウム又は酸化イットリウムは、その性質上、母材インゴット中の結晶粒界領域に選択的に析出する。
【００３１】
次いで、上記母材インゴットを加工して所定の線径の金属線とする。具体的には、熱間圧延、伸線、焼鈍、研削、伸線、焼鈍の各加工を順次に実行して金属線を製造する。次に、金属線を所定長に切断し、切断された金属線の一方の端面をパンチで叩いて凹陥させ、電極７の底部内面１２を図３(ａ)(ｂ)に示すような曲面面とするとともに、底部内面１２と対向する開口部１０を同時に形成する。
【００３２】
このように、電極７は、ヘッダー加工によって製造されたものであるので、プレス加工によって成形された電極と異なり、表面におけるニッケルのダレやイットリウムの脱落がない。従って、母材インゴット（金属線）に分散されていたイットリウム又は酸化イットリウムが電極表面に十分に露出している。この結果、イットリウム又は酸化イットリウムから常時放出される電子が初期電子となり、暗黒空間においても優れた始動性が得られる。さらに、電極７の表面のみでなく、電極内部にも均一にイットリウム又は酸化イットリウムが存在するので、表面のイットリウム又は酸化イットリウムがスパッタなどによって消耗しても、内部のイットリウム又は酸化イットリウムが順次表面に現れ、良好な始動性が長期間に亘って継続する。
【００３３】
ここで、母材インゴットを製造する際にニッケルに添加されるイットリウム又は酸化イットリウムの量が1.1重量％を越えると、母材インゴットの硬化が進み、線引き加工やヘッダー加工が困難になる。加工の容易性の観点からは、ニッケルに添加されるイットリウム又は酸化イットリウムの量が0.68重量％以下であることが望ましい。
【００３４】
一方、イットリウム又は酸化イットリウムの量が少なすぎると、暗黒始動性の十分な向上が図れない。具体的には、電極内面におけるイットリウム又は酸化イットリウムの露出面積が、ニッケルの露出面積に対して0.21％以上であることが望ましい。尚、イットリウム又は酸化イットリウムが電極内面において十分に露出していれば、暗黒始動性の向上効果が得られる。よって、電極外面におけるイットリウム又は酸化イットリウムの露出面積比率は、0.21％以下でもよい。
【００３５】
ニッケルの露出面積に対するイットリウム又は酸化イットリウムの露出面積の比率を0.21％以上とするためには、0.18重量％以上のイットリウム又は酸化イットリウムをニッケル中に均一に分散させて母材インゴットを製造する必要がある。
【００３６】
以上より、母材インゴット（金属線）には、0.18重量％以上0.68重量％以下のイットリウム又は酸化イットリウムが分散していることが望ましい。
【００３７】
さらに、電極７の底部内面１２は曲面（球面）であるので、イオン化された高速の希ガスは、底部内面１２の全面に略均一に衝突する。従って、底部内面１２の一部が集中的にスパッタされて局所的な磨耗が生じることがない。また、電極構成物質（ニッケル）のスパッタ量も減少するので、アマルガムの発生量も低減される。この結果、電極内面に堆積したアマルガムによる外部への電子放射が阻害されることもない。
【００３８】
上記説明では、酸化イットリウムの一例としてイットリア（Y2O3）を挙げた。しかし、電極に分散されている酸化イットリウム、または母材インゴットの製造においてニッケルに混合させる酸化イットリウムは、イットリアに限定されるものではない。また、イットリウムは活性度が高く、酸化され易い性質を有する。よって、ニッケルと混合させる際には、酸化イットリウムの形態で混同させることが便利である。もっとも、金属イットリウム（Y）の形態でニッケルと混合させてなる金属材料によって電極を形成してもよい。また、酸化イットリウム及びイットリウムと、ニッケルとを混合させてなる母材インゴットから電極を製造してもよい。尚、イットリウムが酸化され易いことは前述の通りであり、イットリウムとニッケルと混合させて母材インゴットを製造する過程及びその他の過程において、イットリウムが酸化イットリウムに変化することがある。この場合も、母材インゴットから製造された電極にはイットリウム及び酸化イットリウムの双方が分散されている結果となる。要するに、電極に酸化イットリウムが分散されている場合、その酸化イットリウムは、酸化イットリウムの形態でニッケルに混合されたものであっても、母材インゴットの製造過程その他において形成された酸化イットリウムであってもよい。
【００３９】
また、電極に脱酸素作用を有する金属を分散させることによって、さらに良好な暗黒始動性を得ることができる。その理由は、脱酸素作用を有する金属の介在によって、酸化していたイットリウムの一部が還元されるためである。また、脱酸素作用を有する金属の介在によって耐スパッタ性が向上することも確認されている。
【００４０】
脱酸素作用を有する金属としては、チタン（Ti）、マンガン（Mn）、ジルコニウム（Zr）及びハフニウム（Hf）が挙げられる。
【００４１】
脱酸素作用を有する金属がチタン（Ti）の場合、その混合比は0.009重量％〜0.800重量％であることが望ましい。また、マンガン（Mn）である場合には、その混合比が1.1重量％〜4.0重量％であることが望ましい。また、ジルコニウム（Zr）又はハフニウム（Hf）である場合には、その混合比は0.05重量％〜1.10重量％であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の冷陰極蛍光ランプの実施形態の一例を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す電極ユニットの拡大斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、図１に示す電極の断面形状の異なる例を示す拡大断面図である。
【図４】(ａ)〜(ｅ)は、従来の電極の断面形状の異なる例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  冷陰極蛍光ランプ
２  ガラス管
３  ビードガラス
４  内壁面
５  内部空間
６  電極ユニット
７  電極
８  底部外面
９  リード線
１０  開口部
１１  底
１２  底部内面
１３  端面
【図１】
2008176980.tif 000003
【図２】
2008176980.tif 000004
【図３】
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【図４】
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