(57)【要約】【課題】  ガラス管内面の黒化を抑制でき、テレビ受像機等で要求される長寿命を有するとともに、比較的低温焼結で、所定の特性を有する冷陰極管用電極及び冷陰極管を提供する。【解決手段】  冷陰極蛍光管１の両端の電極部２のカップ電極４に、タングステン及び／またはモリブデンの基材に、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化ハフニウム及び酸化バリウムからなる群のうちの１種または２種以上を４〜１０ｗｔ％含有し、さらに、重量比で０．０５〜０．５ｗｔ％のニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムのうちの１種または２種以上を含有する電極を用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステン及び／またはモリブデンの基材に、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化ハフニウム及び酸化バリウムからなる群のうちの１種または２種以上を４〜１０ｗｔ％含有し、さらに、重量比で０．０５〜０．５ｗｔ％のニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムのうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする冷陰極管用電極。
【請求項２】
金属粉末射出成形法で成形したことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極管用電極。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷陰極管用電極を用いたことを特徴とする冷陰極管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレビ受像器やパソコン等の液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトとして使用される冷陰極管用電極及び該電極を用いた冷陰極管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコンやワープロ等のＯＡ機器に用いられている液晶表示装置（ＬＣＤ）には、該ＬＣＤを照明するための冷陰極蛍光管を光源とするバックライトが組み込まれている。この光源の冷陰極蛍光管は、大別すると電極部とガラス管部とで構成されている。
【０００３】
上記電極部は、カップ電極、封着棒及びリード線から構成されている。カップ電極の材質は、従来はニッケルが用いられ、近年ではニオブ、モリブデン、タングステン等が使用されるようになってきている。封着棒は、ガラスシールされるため、熱膨張係挙動がガラスと近似しているコバール、タングステン、モリブデンが使用されている。また、外部リード線は、ジメット線やニッケル線が用いられている。そして、これらの各部は、通常抵抗溶接やレーザ溶接で接合され、電極部を構成している。また、ガラス管部は、内面に蛍光塗料を塗布され、外径２ｍｍ程度で、長さは１００〜１０００ｍｍ程度となっている。ガラス管は、ガラスビーズ巻きされた封入棒により封止されている。
【０００４】
また、スパッタの影響を抑制し、長寿命で高出力化を図った陰極管用電極も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第２７９２５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年、テレビ受像機に液晶表示装置が使用されるようになってきているが、このテレビ受像機は、従来使用されてきたパソコン等のＯＡ機器に比べ、液晶表示装置に長寿命化や高輝度化が要求される。すなわち、液晶表示装置のバックライト、その光源である冷陰極管も長寿命化及び高輝度化が要求される。また、表示画面の大型化に伴い、冷陰極管も長寸化し、作動電圧も高電圧化している。
【０００６】
ここで、ランプ寿命を決定するのは、電極部近傍のガラス管内面の黒化である。これは、水銀イオン等によりカップ電極表面から電極物質がたたき出され、このたたき出された電極物質が電極近傍のガラス管内面に付着し、ガラス管内面を黒化させるもので、これにより冷陰極管の寿命が短縮される。
【０００７】
上記の黒化対策として、電極材料に従来のニッケルに代わって、水銀イオンに対する耐スパッタ性に優れたモリブデンやタングステンが使用されるようになってきている。しかし、これらの材料を使用しても、黒化対策は十分でなく、所望の寿命は得られなかった。
【０００８】
一方、モリブデンやタングステンの電極に、比較的少量のランタナ等の低仕事関数物質を添加する電極も提唱されている。該電極では、モリブデンやタングステン電極に比べ黒化の抑制は改良されているが、テレビ受像機で要求される冷陰極管の寿命には依然十分でなかった。
【０００９】
本発明の目的は、ガラス管内面の黒化を抑制でき、テレビ受像機等で要求される長寿命、例えば６万時間で輝度の低下５０％以下の要求に対応可能な冷陰極管用電極及び該電極を用いた冷陰極管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は次のような構成を採用した。
【００１１】
タングステン及び／またはモリブデンの基材に、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化ハフニウム及び酸化バリウムからなる群のうちの１種または２種以上を４〜１０ｗｔ％含有し、さらに、重量比で０．０５〜０．５ｗｔ％のニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムのうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の冷陰極管用電極を金属粉末射出成形法で成形したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷陰極管用電極において、タングステン及び／またはモリブデンに、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化ハフニウム及び酸化バリウムからなる群のうちの１種または２種以上を４〜１０ｗｔ％含有させることにより、ガラス管内面の黒化を抑制でき、テレビ受像機等で要求される長寿命を有する冷陰極管を提供することができる。
【００１４】
また、酸化物に加えて、重量比で０．０５〜０．５％のニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムのうちの１種または２種以上を含有することにより、比較的低温焼結で、所定の特性を有する冷陰極管用電極を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面について本発明の実施形態例を具体的に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る冷陰極蛍光管の構造を示す（一部）断面図である。この冷陰極蛍光管１は、例えば外径が約２．６ｍｍ、内径が１．６ｍｍ、長さが約４００ｍｍの直管形となっている。そして、線膨張係数が５．１ｐｐｍのコバールガラス（日本電気硝子株式会社製：コード番号ＢＦＫ）や線膨張係数が３．８ｐｐｍのタングステンガラス（日本電気硝子株式会社製：コード番号ＢＦＷ）からなる管形のガラスバルブ２の両端に電極部３が設けられ、この電極部３は、カップ電極４と封入棒５及びリード線６からなり、封入棒３でガラス被覆層７を介して封止されている。また、ガラスバルブ２の内面には、蛍光体膜８が設けられている。
【００１７】
上記カップ電極４は、基材がタングステンで、これに電子放出性を改善するために、酸化ランタンが例えば７ｗｔ％添加されている。また、焼結特性を改良するため、例えば重量比で０．２％のニッケルが添加されている。このカップ電極４は、外径１．２ｍｍ、内径０．９ｍｍで、長さは約５ｍｍである。モリブデンからなる封入棒５は、外径約０．８ｍｍで、図１に示すように、コバールガラスからなるガラス被覆層７によって封着されている。また、外部接続するリード線６は、ジメット線を用いている。
【００１８】
また、カップ電極４とモリブデンの封入棒５は、レーザ溶接により接合されている。このモリブデンの封入棒５とリード線６であるジメット線は、抵抗溶接により接合されている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、次のような構成を採用している。すなわち、基材金属としてタングステン及び／またはモリブデンを用いている。タングステン、モリブデン及びそれらの合金は、よく知られた高融点材料で、耐黒化性の指標となる耐スパッタ性は、最も優れた金属の部類に属している。すなわち、従来の電極に使用されているニッケルに比べ、耐スパッタ性は優れている。
【００２０】
また、タングステン及び／またはモリブデンに対し、４ｗｔ％超、１０ｗｔ％までの酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化ハフニウム及び酸化バリウムは、電極表面における電子放出性を向上させ、タングステン、モリブデンの優れた耐スパッタ性をより改善する効果を持っている。
【００２１】
４ｗｔ％以下では、耐スパッタ性が劣っており、所定の効果が得られない。これは、電極表面における酸化ランタン等の酸化物相の専有面積が不足するためと考えられる。また１０ｗｔ％以上では、酸化物の比率が大きくなり、電極強度が不足し、組み立て不能となる。
【００２２】
タングステン及びモリブデンの焼結性を改善して密度を向上させるため、ニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムからなる金属のうちの１種または２種以上を０．０５〜０．５ｗｔ％含有している。タングステン及び／またはモリブデンに重量比で０．０５〜０．５％のニッケル等を添加すると、焼結性が改良され、経済的な焼結温度で、高密度の焼結体を得ることができる。
【００２３】
また、ニッケル、鉄、コバルト及びパラジウムの量は、０．０５％未満では焼結性が改善されない。０．５％超では、電気伝導度及び熱伝導度が低下し、電極性能を低下させることとなる。
【００２４】
図２はタングステンの基材に対するＬａ２Ｏ３（酸化ランタン）含有量と電極近傍の光透過強度の関係を示す図であり、横軸はＬａ２Ｏ３含有量〔ｗｔ％〕、縦軸は相対透過強度である。同図に示すように、Ｌａ２Ｏ３の含有量が４ｗｔ％以下であると透過強度が極端に低下する。また、Ｌａ２Ｏ３の含有量が１０ｗｔ％以下であると焼結性が悪い。
【００２５】
また、タングステンに対するニッケル量が０．０３％程度になると、１２００℃及び１３００℃とも焼結が著しく進行する。０．０５％になると、緻密化が達成される。これ以上のニッケル量では、１２００℃、１３００℃の焼結ではすべて緻密化する。０．０５％以下、（０．０２〜０．０３％）でも焼結温度が２０００℃程度であれば緻密化するが、経済的ではない。Ｎｉ；０％では、２６００℃を超えないと緻密化しない。０．５％を超えると緻密化するが、ニッケル量が増えるとともに、金属間化合物層であるＮｉ４Ｗの生成量が増し、電気伝導度や熱伝導度が低下する。つまり、Ｎｉ４Ｗ自身が低電気伝導である。緻密化が不充分（０．０５以下）であると、タングステン粒子間の結合力が不足し、耐スパッタ性が不足する。また空隙が多いので、電気伝導度及び熱伝導度も低下する。ニッケル量が多すぎると（０．５％以上）、上記のように電気伝導度、熱伝導度ともに低下する。ニッケル量は、好ましくは、０．１〜０．３％である。
【００２６】
ここで、上述のカップ電極４は、例えば次のようにして製造される。まず、粒度がミクロンオーダーのタングステン粉末に０．２ｗｔ％のニッケルをまず添加し、その後酸化ランタンを７ｗｔ％添加する。そして、有機バインダーを加え、射出成型用のフィードストックを作成する。次にこのフィードストックを加熱し、所定の金型中に射出成形し、所定形状の成形体を得る。得られた成形体を水素気流中で加熱し、脱脂及び予備焼結を行う。得られた予備焼結体を水素気流中１６００℃で本焼結することにより、相対密度９８％程度の電極を得ることができる。
【００２７】
このようにして得られたカップ電極４に、あらかじめ外部リード線６であるジメット線に抵抗溶接されたモリブデンの封入棒５をレーザ溶接し、その後、コバールガラスからなるガラスビーズを封着部に貫挿させ、無酸化雰囲気中で加熱してガラスビーズをモリブデンの封入棒５に溶着し、ガラス被覆層７を形成する。そして、上記ガラス巻き部にガラスバルブ２の端部を溶着して封止し、続いてアニーリング処理を行う。
【００２８】
次いで、ガラスバルブ２内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て、冷陰極蛍光管１が完成する。このようにして得られた冷陰極蛍光管１では、管の長さによらず２０〜３０Ｖの陰極電圧降下が得られた。さらに、寿命加速試験を行った結果、耐スパッタ性が向上し、黒化が著しく減少した。
【実施例１】
【００２９】
平均粒度０．８ミクロンのタングステン粉末に、０．２ｗｔ％相当のニッケル量になるように、硝酸ニッケルを水またはエタノールに溶解して添加した。該粉末を乾燥後、水素気流中６００℃で加熱し、硝酸根を除去した。該ニッケルを添加したタングステン粉末に、放電特性改良剤として、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を７ｗｔ％添加し、均一混合した。
【００３０】
上記混合粉末を射出成形用の有機バインダーであるエチレンビニルアセテート・ブチルメタアクリレート・ポリスチレンの共重合体、パラフィンワックス、フタル酸ブチル、ステアリン酸と混練し、金属粉末射出成形用のフィードストックとした。該フィードストックを射出成形機に投入し、１５０〜１６０℃に加熱後、所定の金型中に射出成形した。得られた成形体の寸法は、外径２．２１ｍｍ、内径１．８２ｍｍ、全長６．５ｍｍであった。
【００３１】
次に、上記の得られた成形体を水素雰囲気中で８００℃まで徐昇温し、脱脂した。その後、水素中１６００℃で３０分焼結し、外径１．７ｍｍ、内径１．４ｍｍ、全長５ｍｍのカップ電極を得た。その形状を図１に示す。得られた焼結体の相対密度は９９％であった。
【００３２】
上記のようにして得られたカップ電極４に、あらかじめ外部リード線６であるジメット線と抵抗溶接されたモリブデンの封入棒５をレーザ溶接した。その後、コバールガラスからなるガラスビーズを封着部に貫挿させ、非酸化雰囲気中で加熱してガラスビーズをモリブデン封入棒５に溶着した。
【００３３】
上記ガラス巻き部に発光管（ガラスバルブ）の端部を溶着して封止し、続いてアンニーリング処理を行った。次いで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て、冷陰極蛍光ランプを完成させた。この冷陰極蛍光ランプでは、長さによらず２０〜３０Ｖの陰極電圧降下が得られ、寿命加速試験を行った結果、耐スパッタ性が向上し、黒化が著しく減少した。
【実施例２】
【００３４】
平均粒度０．８ミクロンのタングステン粉末に、放電特性改良剤として酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を４ｗｔ％添加し、ボールミル中でエチルアルコールを溶媒として湿式混合した。混合後、スラリーを乾燥し、混合粉末を得た。
【００３５】
上記の粉末を射出成形用の有機バインダーであるエチレンビニルアセテート・ブチルメタアクリレート・ポリスチレンの共重合体、パラフィンワックス、フタル酸ブチル、ステアリン酸と混練し、金属粉末射出成形用のフィードストックとした。これを１５０〜１６０℃に保持した射出成形機に投入し、所定の金型中に射出成形した。得られた成形体の寸法は、外径１．６ｍｍ、内径１．２ｍｍ、全長６．８ｍｍであった。
【００３６】
上記の得られた成形体を水素雰囲気中で８００℃まで徐昇温し、脱脂、予備焼結した。その後、該予備焼結体を水素中２２００℃で３０分本焼結し、外径１．２ｍｍ、内径０．９ｍｍ、全長５ｍｍのカップ電極４を得た。得られた焼結体の相対密度は９８．５％であった。
【００３７】
このようにして得られたカップ電極４に、あらかじめ外部リード線６であるニッケル線と抵抗溶接されたタングステンの封入棒５をレーザ溶接した。その後、タングステンガラスからなるガラスビーズを封着部に貫挿させ、非酸化雰囲気中で加熱して、ガラスビーズをタングステン封入棒５に溶着した。
【００３８】
上記ガラス巻き部に発光管の端部を溶着して封止し、続いてアニーリング処理を行った。次いで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て、冷陰極蛍光ランプを完成させた。この冷陰極蛍光ランプでは、長さによらず２０〜３０Ｖの陰極電圧降下が得られ、寿命加速試験を行った結果、耐スパッタ性が向上し、黒化が著しく減少した。
【実施例３】
【００３９】
平均粒度１．２ミクロンのタングステン粉末に、０．２ｗｔ％相当のニッケル量になるように、硝酸ニッケルを水またはエタノールに溶解して添加した。該粉末を乾燥後、水素気流中６００℃で加熱し、硝酸根を除去した。
【００４０】
上記ニッケルを添加したタングステン粉末に、放電特性改良剤として酸化イットリウム粉末を７ｗｔ％添加し、ボールミル中でエチルアルコールを溶媒として湿式混合した。混合後、スラリーを乾燥し、混合粉末を得た。
【００４１】
得られた粉末を射出成形用の有機バインダーであるエチレンビニルアセテート・ブチルメタアクリレート・ポリスチレンの共重合体、パラフィンワックス、フタル酸ブチル、ステアリン酸と混練し、金属粉末射出成形用のフィードストックとした。これを１５０〜１６０℃に保持した射出成形機に投入し、所定の金型中に射出成形した。得られた成形体の寸法は、外径１．６ｍｍ、内径１．２ｍｍ、全長６．８ｍｍであった。
【００４２】
上記得られた成形体を水素雰囲気中で８００℃まで徐昇温し、脱脂、予備焼結した。その後、該予備焼結体を水素中１６００℃で３０分本焼結し、外径１．２ｍｍ、内径０．９ｍｍ、全長５ｍｍのカップ電極４を得た。得られた焼結体の相対密度は９８．５％であった。
【００４３】
このようにして得られたカップ電極４に、あらかじめ外部リード線６であるニッケル線と抵抗溶接されたモリブデンの封入棒５をレーザ溶接した。その後、コバールガラスからなるガラスビーズを封着部に貫挿させ、非酸化雰囲気中で加熱して、ガラスビーズをモリブデン封入棒５に溶着した。
【００４４】
上記ガラス巻き部に発光管の端部を溶着して封止し、続いてアニーリング処理を行った。次いで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て、冷陰極蛍光ランプを完成させた。該冷陰極蛍光ランプを用い、加速試験を行った結果、耐スパッタ性が向上し、黒化が著しく減少した。また、管の長さによらず、２０〜３０Ｖの陰極電圧降下が得られた。
【実施例４】
【００４５】
平均粒度０．８ミクロンのタングステン粉末に、０．２ｗｔ％相当のニッケル量になるように、硝酸ニッケルを水またはエタノールに溶解して添加した。該粉末を乾燥後、水素気流中６００℃で加熱し、硝酸根を除去した。該ニッケルを添加したタングステン粉末に、放電特性改良剤として酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を２ｗｔ％及び酸化セリウム（ＣｅＯ２）を２ｗｔ％添加し、均一混合した。以下実施例１と同様にして、カップ電極を作成し、試験に供した。同様の結果が得られた。
【実施例５】
【００４６】
平均粒度０．８ミクロンのモリブデン粉末に、放電特性改良剤として酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）を６ｗｔ％添加し、ボールミル中でエチルアルコールを溶媒とし湿式混合した。混合後スラリーを乾燥し、混合粉末を得た。
【００４７】
該粉末にプレス成形用の有機バインダーであるポリビニルアルコール及びステアリン酸を１．５ｗｔ％加え、エチルアルコール中で顕濁させ、噴霧造粒機にて造粒を行い、造粒粉末を得た。該造粒粉末を所定のプレス金型中でプレス成形した。得られたプレス成形体の寸法は、外径２．６４ｍｍ、内径１．９２ｍｍ、全長４．８ｍｍであった。
【００４８】
上記得られた成形体を水素雰囲気中で８００℃まで徐昇温し、脱脂、予備焼結した。その後、該予備焼結体を水素中１８５０℃で３０分本焼結し、外径２．２ｍｍ、内径１．６ｍｍ、全長４ｍｍのカップ電極４を得た。得られた焼結体の相対密度は９８％であった。
【００４９】
このようにして得られたカップ電極４に、あらかじめ外部リード線６であるニッケル線と抵抗溶接されたモリブデン封入棒５をレーザ溶接した。その後、コバールガラスからなるガラスビーズを封着部に貫挿させ、非酸化雰囲気中で加熱してガラスビーズをモリブデン封入棒５に溶着した。
【００５０】
上記ガラス巻き部に発光管の端部を溶着して封止し、続いてアニーリング処理を行った。次いで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て、冷陰極蛍光ランプを完成させた。該冷陰極蛍光ランプでは、長さによらず２０〜３０Ｖの陰極電圧降下が得られ、寿命加速試験を行った結果、耐スパッタ性が向上し、黒化が著しく減少した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る冷陰極蛍光管の構造を示す断面図
【図２】Ｌａ２Ｏ３含有量と電極付近の光透過強度の関係を示す説明図
【符号の説明】
【００５２】
１  冷陰極蛍光管
２  ガラスバルブ
３  電極部
４  カップ電極
５  封入棒
６  リード線
７  ガラス被覆層
８  蛍光体膜
【図１】
2005285587.tif 000003
【図２】
2005285587.tif 000004