(57)【要約】【課題】  電極の材料歩留まり、電子放射性及び耐スパッタリング性に優れ、省電力で長寿命を実現可能にする冷陰極蛍光ランプを提供する。【解決手段】  内面に蛍光体被膜を形成したガラス管内に放電媒体を封入し、かつ前記ガラス管の両端に内部導入線（６）に接続した電極（４）を設けて成り、前記電極は電極板材を曲げ加工して製作された単数又は複数の電極部材を用いてホロー型構造とされ、前記電極のランプ径方向断面積をＳ（cm2）、ランプ電流をＩ（Ａ）とすると、0.04 ≦I/S ≦6の関係を有する。前記電極は電極板材を曲げ加工して製作された電極部材を用いてホロー型構造を実現しているから、深絞り加工を行う場合に比べ、高い材料歩留まりを実現できる。I/Sが６を越えるとホロー内部に起点が発生して電極部材の損傷が起き、望ましくない。その値が0.04より小さくなると、放電がホロー開口部先端に偏り、望ましくない。【選択図】  図１
2005327485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体被膜を形成したガラス管内に放電媒体を封入し、かつ前記ガラス管の両端に内部導入線に接続した電極を設けて成る冷陰極蛍光ランプであって、
前記電極は電極板材を曲げ加工して製作された単数又は複数の電極部材を用いてホロー型構造とされ、
前記電極のランプ径方向断面積をＳ（cm2）、ランプ電流をＩ（Ａ）とすると、
0.04 ≦I/S ≦6であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
上記電極部材はランプ径方向の断面が半円、半楕円、又は半多角形の形状を呈す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】
前記電極は、２個の電極部材の側面を端縁部分で付き合わせ或いは部分的に重ね合わせて接合することにより円筒状、楕円状、又は多角形筒状の筒状部が成形され、前記筒状部に、内部導入線に接続する底部が形成されて成ることを特徴とする請求項２記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記底部は、筒状部の一端開口部が押しつぶされて構成されることを特徴とする請求項３記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記底部は、前記筒状部の円筒状、楕円筒状、又は多角形筒状に対応される形状を有し、金属製の円形板、楕円形板、又は多角形板にて構成される請求項３記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記電極は、断面形状が半円、半楕円、又は半多角形の凹部が内側となるように、前記電極部材の軸方向中央部から二つ折りとされ、全体として円筒状、楕円状、又は多角形筒状の筒状部が成形され、前記二つ折りの基端部を内部導入線に接続する底部とすることを特徴とする請求項２記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記電極は、電極板が曲げ加工されて断面形状が円、楕円、又は多角形を呈する電極部材にて構成された筒状部と、筒状部の一開口部を閉塞する底部から成り、前記底部は、前記筒状部の円筒状、楕円筒状、又は多角形筒状に対応される形状を有し、金属製の円形板、楕円形板、又は多角形板にて構成される請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記底部には電極の内部に位置させてセンターポールを設けた特徴とする請求項３乃至７の何れか１項記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項９】
前記センターポールの先端から前記電極の先端開口面までの距離をＨ（mm）、ホローの長さをＬ（mm）とすると、
0.1 ≦ H ≦ L/3の関係を有することを特徴とする請求項８記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記底部には電極の内部に位置させてセンターポールを設け、前記センターポール、底部及び内部導入線はヘッダー加工又はフォーミング加工により一体成形されていることを特徴とする請求項５記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記電極板材は、（１）タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板材、
（２）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板の上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属板を積層したもの、
（３）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属膜を形成したもの、
（４）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金板のうちの少なくとも１種にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属粉末を埋め込んだもの、及び
（５）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の板材の表層にエミッタが埋め込まれたもの、の中から選ばれた一種類のものであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記エミッタは、ほう化ランタン、タングステン酸バリウム、アルミン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化イットリウムのうちの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記エミッタを備えた電極板材は、前記板材に前記エミッタが埋め込まれた後、真空中で５００°Ｃから9００°Ｃの温度で加熱処理が施されたことを特徴とする請求項１２記載の冷陰極蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトやOA機器の原稿照明用光源等に使用される冷陰極蛍光ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等のバックライトには細管の冷陰極蛍光ランプが使用されているが、電極には、従来、特開平１０−１８８８８８号公報に示されているようなニッケルから成る円筒あるいはカップ型の電極が用いられてきた。電極を円筒あるいはカップ型にするのは、円筒あるいはカップ内部で電子の増倍作用、いわゆるホロー効果が起き、板状あるいは棒状電極に比較して大電流を取り出せることによる。しかし近年、長寿命を目的として、電極材にイオンでスパッタされ難い高融点金属材料のモリブデンやニオブ等が採用され始めた。また一方、冷陰極蛍光ランプを備えた液晶ディスプレイに携帯用途が増えており、この場合冷陰極蛍光ランプはしばしば電池駆動になることから、ランプの省電力化が要求される。特許第３０６７６６１号公報には、省電力化を図るため、電極にエミッタLaB6を付加することや、また特開平１１−１１１２１６号公報にはアルミン酸バリウムやアルミン酸リチウムを使用することが示されている。エミッタの使用により、電極からの電子放出が容易となり、その結果陰極降下電圧が低下するので、省電力となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８８８８８号公報
【特許文献２】特許第３０６７６６１号公報
【特許文献３】特開平１１−１１１２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上記高融点金属材料は従来のニッケル材に比べて桁違いに高価である。一般にホロー型電極はカップ形状で、深絞り加工法で作られる。絞り加工の材料取りは板材から取るので、一般には材料歩留まりは３０％から４０％になる。このため高融点材料で電極を作る場合、電極に加工する時に材料歩留まりを如何に高くするかが重要になる。また、近年テレビ用途の冷陰極蛍光ランプでは高輝度が要求されるため、大電流で動作される。このために電極の表面積を大きくして電流密度を下げることが長寿命のために望まれる。電極の表面積を大きくするにはカップ電極の長さを長くすることで実現できるが、その分深絞り加工がさらに難しくなる問題がある。
【０００５】
またエミッタを円筒型あるいはカップ型電極に適用する場合、従来、エミッタの微粉末をスラリー状にしてカップ内面に塗布し、高温加熱により内面に焼結させることが行われる。しかしながら、このような電極ではランプ動作中にエミッタであるLaB6やアルミン酸バリウムがカップ内面から剥離したり、放電のイオンに叩かれて電極から飛散してしまうという問題があった。またカップ加工前に板材にエミッタを塗布し、その後加工すると、エミッタが加工時に脱落してしまう問題があった。従ってエミッタが効果を発揮する時間は高々5000時間と、極めて寿命が短いものであった。また、製法上も工程が複雑となり、手間がかかり、コスト高いものであった。
【０００６】
本発明の目的は、材料歩留まりの向上に資することができる電極構造を備えた冷陰極蛍光ランプを提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、電子放射性及耐スパッタリング性に優れ、省電力で長寿命を実現可能にする冷陰極蛍光ランプを提供することにある。
【０００８】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体被膜を形成したガラス管内に放電媒体を封入し、かつ前記ガラス管の両端に内部導入線に接続した電極を設けて成り、前記電極は電極板材を曲げ加工して製作された単数又は複数の電極部材を用いてホロー型構造とされ、前記電極のランプ径方向断面積をＳ（cm2）、ランプ電流をＩ（Ａ）とすると、0.04 ≦I/S ≦6の関係を有する。
【００１０】
前記電極は電極板材を曲げ加工して製作された電極部材を用いてホロー型構造を実現しているから、深絞り加工を行う場合に比べて、高い材料歩留まりを実現できる。特に高融点金属材料のような高価な材料を電極材料に用いる場合にはコスト低減に資することができる。上記0.04 ≦I/S ≦6の条件は所謂電流密度に相当し、I/Sが６を越えるとホロー外部に起点が発生して、電極部材の損傷が起き、望ましくない。また、この値が0.04より小さくなると、放電がホロー開口部先端に偏り、望ましくない。
【００１１】
電極構造の具体的な形態として、上記電極部材はランプ径方向の断面が半円、半楕円、又は半多角形の形状を呈する。そのような電極部材を用いた前記電極の第１の構造は、例えば２個の電極部材の側面を端縁部分で付き合わせ或いは部分的に重ね合わせて接合することにより円筒状、楕円状、又は多角形筒状の筒状部が成形され、前記筒状部に、内部導入線接続する底部が形成されて成る。前記底部は、それぞれ金属製の円形板、楕円形板、又は多角形板としてよい。その他に前記底部は前記筒状部の一端部を押し潰して形成してもよい。また、前記電極部材を用いた前記電極の第２の構造は、断面形状が半円、半楕円、又は半多角形の凹部が内側となるように、前記電極部材の軸方向中央部から二つ折りとされ、全体として円筒状、楕円状、又は多角形筒状の筒状部が成形され、前記二つ折りの基端部を内部導入線に接続する底部とする構造とされる。電極の第３の構造は、電極板が曲げ加工されて断面形状が円、楕円、又は多角形を呈する電極部材にて構成された筒状部と、筒状部の一開口部を閉塞する底部から成り、前記底部は、前記筒状部の円筒状、楕円筒状、又は多角形筒状に対応される形状を有し、金属製の円形板、楕円形板、又は多角形板にて構成される。
【００１２】
望ましい形態として、前記底部には電極の内部に位置させてセンターポールを設ける。センターポールはホロー内部の電子増殖を一層促進し、ランプ電圧を低減する。ランプ電圧の低減は省電力に寄与する。
【００１３】
更に、前記センターポールの先端から前記電極の先端開口面までの距離をＨ（mm）、ホローの長さをＬ（mm）とすると、0.1 ≦ H ≦ L/3の関係を有することが望ましい。上記距離Hが0.1mmより短いと、放電のホロー内部への入り込みが悪く、また距離HがL/3より長いとホロー内部の放電への影響が小さい。
【００１４】
更に具体的な形態として、前記センターポール、底部及び内部導入線をヘッダー加工又はフォーミング加工により一体成形してよい。
【００１５】
本発明の別の具体的な形態として、前記電極板材は、（１）乃至（５）の中から選ばれた一種類のものとすることができる。（１）タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板材。（２）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板の上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属板を積層したもの。（３）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属膜を形成したもの。（４）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金板のうちの少なくとも１種にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属粉末を埋め込んだもの。（５）ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の板材の表層にエミッタが埋め込まれたもの。
【００１６】
前記エミッタは、ほう化ランタン、タングステン酸バリウム、アルミン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化イットリウムのうちの少なくとも１種であってよい。前記エミッタを備えた電極板材は、前記板材に前記エミッタが埋め込まれた後、真空中で５００°Ｃから9００°Ｃの温度で加熱処理が施されてよい。加熱処理によってエミッタと金属との結合力が強まる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電極構造の点において材料歩留まりの向上に資することができる。電子放射性及耐スパッタリング性に優れ、省電力で長寿命の冷陰極蛍光ランプを実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係わる冷陰極蛍光ランプを説明する図である。ガラス管１の内面には蛍光体被膜２が形成され、放電媒体３が封入され、ガラス管１の両端にはボタン型のステム７を介して電極４が封着されている。放電媒体３は一般的には9.3KPaのネオンとアルゴンの混合ガスと水銀である。ガラス管１の外径は1.4〜５mmで、長さは用途に応じて30mmから2000mmである。外部導入線５を介して電力を投入すると、両端の電極４の間に放電が発生して、水銀が励起され、発生した紫外線により蛍光体から可視光が外部に放射される。
【００１９】
ランプ点灯中、放電は電極４からの電子放出によって維持される。電子は電極４が陰極サイクルのとき入射する陽イオン衝撃による二次電子放出によって供給される。陽イオンは陰極サイクル時、陰極前面に存在する陰極降下電圧のエネルギーを持って陰極に衝突し、その際二次電子を放出させる。この陰極降下部は発光には寄与しないので、省電力のためにはこの陰極降下電圧を低くすることが必要である。
【００２０】
図２に代表的に示されるように、電極４は一端が開口したホロー型構造を有し、筒状部４Ａ部と底部４Ｂから成り、底部４Ｂには外部に向けて内部導入線６が固定されている。このホロー型構造の電極４は、放電が筒状部４Ａの内部から発生し、前記内部で電子増殖が起きる、いわゆるホロー効果が得られる。その結果、陰極降下電圧が下がり、省電力となる。特に図示はしないが、金属カップで筒状部と底部を構成した従来の電極では、金属カップはニッケル、モリブデン、ニオブ等の金属板を深絞りして製作されている。
【００２１】
上記電極４では、金属を基材とした電極板材を曲げ加工して製作した単数又は複数の電極部材を組み合わせてこれをホロー型構造とすることを特徴とする。以下それらの具体的な構造を説明する。
【００２２】
図３は上記電極板材を半円状に曲げた電極部材８及び９を組み合わせることによって円筒状にしたことが特徴である。この場合、円筒の底はないので、内部導入線６に溶接するときは、端部を押し潰して底部４Ｂとする。図２はその状態を代表的に示し、内部導入線６は底部４Ｂに挟み付けら、その状態で溶接されている。このとき電極部材８及び９は半円筒の側面を端縁部分でつき合わせ状態にするか、あるいは側面を重ね合わせ状態にして、溶接によって固定してよい。
【００２３】
図４は半楕円状に曲げた電極部材１０及び１１を組み合わせて筒状にしたもので、この場合も底が無いので、内部導入線６に溶接するときは端部を押しつぶして底部４Ｂ作成することができる。
【００２４】
図５は電極板材を両端部で径を変えて半円状とし、この電極部材１２及び１３を組み合わせることでホーン状の筒を作成したもので、小口径側を内部導入線６に溶接し、大口径側を放電側に向けると、ホロー効果に有効である。この場合も底が無いので、内部導入線６に溶接するときは小径側の端部を押しつぶして底部４Ｂ作成することができる。
【００２５】
図６は電極板材を半多角形の例として半六角形筒状に曲げた電極部材１４及び１５を組み合わせて六角柱筒にしたものである。半六角形筒はその形状を保持するために、図のように相互の部材が入れ子状態になって、機械的に圧入され、接触面は一部かしめられるか、あるいは重なり合う部分を備えて溶接され、形状を維持するだけの機械的強度を持つ。
【００２６】
図７は半円状の電極部材をプレスで折り曲げて製造された有底円筒を示す。上記図６と同様に相互の部材が入れ子状態になるよう作成されている。この例では半割り状の電極部材１６を１個用いて電極が構成される。即ち、断面形状が半円形の凹部が内側となるように、前記電極部材１６の軸方向中央部からプレスで二つ折りとされ、全体として円形筒状の筒状部４Ａが成形され、前記二つ折りの基端部１７を内部導入線６に接続する底部４Ｂとする。この場合、入れ子状態の部材によって機械的強度が増加する。半円筒以外に半多角形筒を作り、同様にして多角形筒を作ることができる。
【００２７】
図８は内部導入線６の先端に金属製円板１８を設け、この金属製円板１８に電極板材を巻きつけるか、あるいは電極板材を円筒状に成形した電極部材１９を金属製円板１８に溶接する。上記金属円板１８は多角形板や楕円板であってもよい。上記金属製円板１８と内部導入線６から成る部品は内部導入線６の線材からヘッダー加工あるいはフォーミング加工で一体に作ることができ、または金属製円板１８に溶接で内部導入線６を取り付けてもよい。
【００２８】
上記した種々の構造を有するホロー型構造の電極において、ランプ径方向断面積Ｓが重要な要素となる。ランプ径方向断面積Ｓは上記電極部材で囲まれたホロー構造内側のランプ径方向における断面積を云う。例えば上記図３においては、半円の電極部材８、９に囲まれたホローの内側断面積を意味する。このランプ径方向断面積Ｓ(cm2)をランプ電流Ｉ(Ａ)に対して、0.04 ≦ I/S ≦6とする。この条件はいわゆる電流密度に相当するものであり、I/Sが６を越えるとホロー外部に起点が発生して、電極部材の損傷が起き、望ましくない。また、この値が0.04より小さくなると、放電がホロー開口部先端に偏り、望ましくない。
【００２９】
図９にはセンターポール２０の例が示される。センターポール２０の根元には底部４Ｂを構成する金属製底板２１が設けられ、また内部導入線６が取り付けている。底板２１には電極部材２２を溶接する。この場合、底板２１に電極板材を巻きつけて電極部材２２としてもよく、また、あらかじめ電極部材２２を成形後、底板２１に取り付けてもよい。底板２１の形状は円形または多角形である。図１０の部品は、センターポール２０、底板２１および内部導入線６が同一材料の場合には、ヘッダー加工あるいはフォーミング加工で形成することができる。一部の高融点金属材料では加工比率が大きく取れない場合や各材料が異質の場合、センターポール２０、底板２１、内部導入線６を溶接法で組み立てるのが適している。
【００３０】
図１１にセンターポールの他の構造を示す。金属棒２３は内部導入線６の機能をし、その一部に溝部２４が金属線２３の円周上に形成されている。幅は金属棒２３の径の３分の１から３分の２程度で、深さはおおよそ金属棒２３の径の３分の１以下の溝である。このような部品は転造法で生産性良く作ることができる。
【００３１】
このような溝つき棒を図１２に示すような孔のある半割り状の電極部材２５と組み合わせて電極を完成させる。金属棒２３と電極部材２５を強固に固定する方法は、金属棒２３の溝に電極部材２５の底板を合わせ、電極の外周、径方向から内側に圧力を加えて、電極部材２５を塑性変形させ、金属棒２３の溝に電極の底の一部を食い込ませ、強固に固定させる。その他、固定方法としては、抵抗溶接法やレーザ溶接法が採用できる。上記孔つき電極部材２５は、例えばあらかじめ有底の半円筒状態に成形した電極板材を溝部２４に挟み、溶接などによって固定して完成する。
【００３２】
上記電極板材は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板材が適しており、純金属もしくは合金が用いられる。または、上記電極板材は、図１３に概念的に示すように、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板から成る第一層２６上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属板の第二層２７を積層した板材であってもよい。または第二層２７はニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金のうちの少なくとも１種の板上にタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属膜を形成した板材でもよい。または第二層２７としてニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金板のうちの少なくとも１種に、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の高融点金属粉末を埋め込んだ板材も適している。さらに第二層２７は、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金、タングステン、モリブデン、ニオブ、タンタルのうちの少なくとも１種の板材の表層にエミッタが埋め込まれているものである。上記エミッタはほう化ランタン、タングステン酸バリウム、アルミン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸バリウム、又は酸化イットリウムが最適である。なお上記では第一層の上に第二層を形成する方法を示したが、第一層の金属上に直接上記高融点金属膜を形成したり、高融点金属粉末を埋め込んだり、またエミッタを埋め込んでもよい。
【００３３】
具体的な実施例を説明する。モリブデン金属板を使用して図７の有底円筒１６を製作した。0.1mmのモリブデン金属板をまず0.75mmの半径を有する半円筒を作り、この半円筒の軸方向開口部の中央を金型プレスによって押して半円筒の開口面をつき合わせ、入り子部分で強度を確保した。製作した円筒の長さは５mm、外径は1.7mmである。この円筒の底部１７に0.6mm径のコバール線の内部導入線６を溶接した。このモリブデン製有底円筒電極の品名をＡとする。上記曲げ加工による円筒製作は材料歩留まりが高く、かつ加工が容易であるので、電極コストが安価となり、実用的である。
【００３４】
また、厚み0.2mmのニッケル板にモリブデン金属粉末を溶射し、これを圧延して厚み0.1mmの電極板材を製作した。これを半円形の曲げ加工を行って電極部材とし、これの二個の電極部材８、９を組み合わせ、図３のように円筒にし、これの端部を内部導入線である0.6mm径のコバール線に溶接した。ここで円筒の外径は1.7mm、長さは５mmである。この品名をＢとした。また比較のため、従来の外径1.7mm、長さ5mm、板厚0.1mmの深絞りニッケル製カップ電極に0.6mm径のコバール線を溶接したものを品名Ｃとした。
【００３５】
上記電極Ａ及びＢ、さらに従来例の電極Ｃを使用して冷陰極蛍光ランプを製作し、特性試験を行った。ランプは外径2.6mm、電極間距離234mm、アルゴン10%混合ネオンガス10KPa、および水銀を封入した。図１４に上記ランプの１００００時間までの点灯試験結果を示す。モリブデン板の折り曲げ加工による円筒電極（品名Ａ）およびモリブデン金属粉末を表層に有するニッケル板の半円形加工による円筒電極（品名Ｂ）の輝度維持率は従来のニッケルカップ電極に比べて優れていることが分かる。スパッタリングに強いモリブデンを使うことで輝度低下が減少したもので、本発明ではこれを従来にない新規な加工方法で、安価にかつ簡易に制作できることを証明した。上記ではモリブデン板およびモリブデン粉末を使用した実施例を示したが、タングステン、タンタル、ニオブ、鉄、ニッケル合金、鉄合金など他の金属板によっても同様な効果を発揮できる。また、ニッケル、鉄、ニッケル合金、鉄合金等の金属板上にタングステン、モリブデン、タンタル、ニオブの金属膜を形成した金属板、さらにタングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ等の金属粉末を表層に埋め込んだ金属板を使用しても同様な効果が得られるものである。
【００３６】
さらに本発明では金属板の表層にエミッタを保持してホロー構造の電極を製作するとき、大きな効果を発揮する。即ち、従来、エミッタをあらかじめ金属板上に塗布し、その後深絞りでカップ加工等を行うと、表面のエミッタが削り取られ問題があり、そのためまず金属板のカップ加工を行い、その後カップ内面にエミッタを塗布していた。しかしながら加工後のエミッタ塗布では、塗布方法が限定され、エミッタのペースト液を作成し、これをカップ内面に流し込み、加熱焼成する方法で行うのが通常であった。しかしこの方法ではエミッタの金属板への接着が十分でなく、ランプ製作中でのエミッタの脱落がしばしば発生する。本発明によれば、エミッタをあらかじめ板状の金属に強固に結合させることができ、また簡単な加工でホロー構造の電極を製作することができる。
【００３７】
本発明によるエミッタ付電極の実施例を示す。0.2mm厚みのニッケル板の表面にほう化ランタン（LaB6）を溶射し、これを圧延して0.1mmの板厚の電極板材を作った。このときLaB6はニッケル表面の約３０μm深さに粒状に埋め込まれており、最表面ではLaB6が約３０％ニッケル表面に露出している。この電極板材を用いて図７に示した有底電極を製作した。即ち、LaB6を埋め込んだ面を内面にして型押しで外径1.7mmの円筒を作成し、底部に内部導入線６として外径0.6mmのコバール線を溶接した。円筒の長さは5mmである。この電極の品名をＤとする。さらに同様にタングステン酸バリウム（Ba3WO6）から成るエミッタをニッケル板に適用した。エミッタのタングステン酸バリウム（Ba3WO6）を埋め込んだ電極板材は上記と異なる方法で製作した。即ち、厚み0.2mmのニッケル板上に先ずニッケル金属紛を焼結させ、その上にBa3WO6粉末懸濁液をスプレイした後、これを厚み0.1mmに圧延することにより、ニッケル粉末に保持されたBa3WO6がニッケル板中に粒状で埋め込まれた板が作成できる。この電極板材を用いて上記と同様の有底円筒を製作した。この電極の品名をＥとする。さらに従来例として外径1.7mm、長さ5mmの深絞りニッケルカップを品名Ｆとした。
【００３８】
これらの電極を使用して冷陰極蛍光ランプを製作し、特性試験を行った。ランプは外径3.0mm、電極間距離96mm、アルゴン10%混合ネオンガス10KPa、及び水銀を封入した。図１５に上記電極Ｄ、Ｅ、及びＦを使用したランプのランプ電流（mA）に対するランプ電圧（V）の特性を示す。従来電極Ｆに比較し、本発明の電極Ｄ及びＥでは同一ランプ電流でランプ電圧が低いこと、即ち本発明の電極では従来のニッケルカップ電極に比較して５〜２０％の省電力が得られることがわかる。またこれらのランプを点灯寿命試験を行ったところ、１００００時間経過しても本発明のランプのランプ電圧は従来例より低い状態を保っており、安定である。本発明になる電極において大きな省電力効果が得られ、かつ長時間点灯においてもランプ電圧が安定しているのは、本発明においてはエミッタを適度に埋め込んだ金属板で構成したホロー構造が電子放射に効率よく作用しており、かつ金属に埋め込まれているので、放電のイオン・スパッタリングに強いことによる。上記電極板材を使用して上記実施例以外の図３、図４、図５、図６及び図８の構造の電極を製作し、ランプに適用した場合、同様の効果が得られることは自明である。
【００３９】
また、タングステン酸バリウムはBa3WO6以外、他の化学形、例えばBaWO4やBa2CaWO6、さらにこれらの化学量論組成から若干ずれたもの等を使用してもよい。上記エミッタはほう化ランタン、タングステン酸バリウム以外、アルミン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化イットリウム等が有効である。酸化イットリウムは上記の溶射あるいは粉末スプレイ法によってニッケル板に埋め込んだものを作成して、同様に電極を製作することができる。
【００４０】
本発明では上記エミッタを埋め込んで板材とした後の工程で真空中で500℃〜900℃の温度で加熱処理を行うことを特徴とする。この真空加熱によって、埋め込んだエミッタ粒と金属基材との界面に存在する水分、炭水化物等の介在物が抜け、エミッタと金属との結合力が強まる効果がある。この温度が500℃以下では上記介在物の抜けが不十分である。また、900℃以上ではエミッタと金属の化学反応が起きるので、好ましくない。この加熱工程は板材を製作後、あるいは板材の曲げ加工後、あるいは電極に組み立て後、さらにランプに電極を組み込んだ後に実施してもよい。
【００４１】
図１０に示すようにホロー型電極の内側に前記センターポール２０が設けられている。実施例ではセンターポール２０、根元の金属製底板２１、および内部導入線６をコバール金属棒のヘッダー加工により一体製作した。センターポール２０は外径0.6mm、長さ３mm、底板２１は外径1.5mm、厚み1mmの円形、内部導入線６の外径は0.6mmである。この底板２１に0.1mm厚みのニッケル板を巻きつけ、端部を溶接した。このときニッケル円筒の外径は1.7mm長さは5mmであり、センターポール２０の先端はニッケル円筒の開口面より僅かに下がっている。このセンターポール２０の先端からニッケル円筒の開口面までの距離H(mm)がランプのランプ電圧低減に効果があることが分かった。この距離Hを種々変えて試験したところ、ホロー型電極のホローの長さをL(mm)とすると、0.1 ≦ H ≦ L/3の範囲で５〜７％のランプ電圧低減が見られた。この効果は、センターポールがホロー内部の電子増殖を一層促進し、その結果ランプ電圧低減となったことによると考えられる。このときホロー型電極の内壁とセンターポールの外面との間隙が重要であり、少なくとも0.2mm離れていることである。上記距離Hが0.1mmより短いと、放電のホロー内部への入り込みが悪く、また距離HがL/3より長いとホロー内部の放電への影響が小さい。
【００４２】
以上より、ガラス管の両端に設けた電極において、前記電極は金属を基材とした電極板材を曲げ加工して製作した電極部材を組み合わせてこれをホロー型構造としたことにより、高融点金属材料やエミッタを使用した電極を簡易かつ安価に製作でき、その結果電子放射性に優れ、耐スパッタリング性の電極を提供でき、省電力で長寿命な冷陰極蛍光ランプを実現すことができる。
【００４３】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。例えば図２のように筒状部の一端を押しつぶした構成において、押しつぶし部分は閉塞されていることを要せず、隙間があっても問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る冷陰極蛍光ランプの一例を示す断面図である。
【図２】一端が開口したホロー型構造の電極を例示する断面図である。
【図３】電極板材を半円状に曲げた電極部材を組み合わせることによって円筒状の筒状部を構成するときの概念図である。
【図４】半楕円状に曲げた電極部材を組み合わせることによって楕円筒状の筒状部を構成するときの概念図である。
【図５】電極板材を両端部で径を変えて半円状として当該電極部材を組み合わせることによって円錐台状の筒状部を構成するときの概念図である。
【図６】電極板材を半六角形筒状に曲げた電極部材を組み合わせて六角柱筒の筒状部を構成するときの概念図である。
【図７】半円状に曲げた電極部材をプレスで折り曲げて製造された有底円筒の電極構造を示す概念図である。
【図８】内部導入線の先端に金属製円板を設けて製造された電極構造を示す概念図である。
【図９】センターポールを設けた電極の構造を例示する側面図である。
【図１０】センターポール、底板及び内部導入線を同一材料によりヘッダー加工あるいはフォーミング加工で形成した状態を示す斜視図である。
【図１１】一体成形されたセンターポール及び内部導入線を示す正面図である。
【図１２】図１１のセンターポール及び内部導入線を取り付けた電極の正面断面図である。
【図１３】２層構造の電極板材を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る電極Ａ及びＢ、及び従来例の電極Ｃを使用した冷陰極蛍光ランプに対する１００００時間までの点灯試験結果を示す特性図である。
【図１５】本発明に係る電極Ｄ、Ｅ、及び従来の電極Ｆを使用したランプのランプ電流（mA）に対するランプ電圧（V）の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ガラス管
２  蛍光体被膜
３  放電媒体
４  電極
４Ａ  筒状部
４Ｂ  底部
５  外部導入線
６  内部導入線
８，９  半円筒状の電極部材
１０，１１  半楕円状の電極部材
１２，１３  半円錐台状の電極部材
１４，１５  半六角形筒状の電極部材
１６  有底円筒を構成する電極部材
１７  二つ折りの基端部
１８  金属製円板
１９  円筒状に成形された電極部材
２０  センターポール
２１  底板
２６  電極板材を構成する第一層
２７  電極板材を構成する第二層
【図１】
2005327485.tif 000003
【図２】
2005327485.tif 000004
【図３】
2005327485.tif 000005
【図４】
2005327485.tif 000006
【図５】
2005327485.tif 000007
【図６】
2005327485.tif 000008
【図７】
2005327485.tif 000009
【図８】
2005327485.tif 000010
【図９】
2005327485.tif 000011
【図１０】
2005327485.tif 000012
【図１１】
2005327485.tif 000013
【図１２】
2005327485.tif 000014
【図１３】
2005327485.tif 000015
【図１４】
2005327485.tif 000016
【図１５】
2005327485.tif 000017