(57)【要約】【課題】リード部とガラスとの密着性に優れるガラス接合構造、冷陰極蛍光ランプ用電極部材、冷陰極蛍光ランプ、及びリードスイッチを提供する。【解決手段】電極部材1は、電極部11と、電極部11の端部に接続されるリード部12と、リード部12の外周に接合されるガラス部13とを具える。リード部12は、例えばコバールから構成され、その表面においてガラス部13に覆われる箇所に酸化膜121sを有する。ガラス部13において酸化膜121sに接触する内周側にイオン拡散層13iを有する。酸化膜121sの表面が微細な凹凸を有する形状であると共に、イオン拡散層13i中にFe2O3が実質的に存在しないことで、リード部12とガラス部13とは密着性に優れる。【選択図】図1
2012109236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封入ガスが充填されたガラス管内に一端側が配置されるリード部と、リード部の外周に接合されたガラスとを具えるガラス接合構造であって、
前記リード部の表面のうち、前記ガラスに覆われる箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超であり、
前記ガラスにおいて前記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下であることを特徴とするガラス接合構造。
前記表面粗さ指標は、前記リード部の横断面観察において、単位長さあたりに存在する凹部の数とする。
【請求項２】
電極部と、電極部の端部に接続されるリード部と、リード部の外周に接合されるガラス部とを有する冷陰極蛍光ランプ用電極部材であって、
前記リード部の表面のうち、前記ガラス部に覆われる箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超であり、
前記ガラス部において前記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ用電極部材。
前記表面粗さ指標は、前記リード部の横断面観察において、単位長さあたりに存在する凹部の数とする。
【請求項３】
封入ガスが充填されたガラス管と、
前記ガラス管の内壁に形成された蛍光体層と、
請求項2に記載の電極部材とを具え、
前記ガラス管内の端部に前記電極部材の電極部が挿入されており、前記ガラス部を介して前記電極部材が前記ガラス管に固定されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
封入ガスが充填されたガラス管と、ガラス管の各端部にそれぞれ固定され、ガラス管内に接点となる一端側が配置された一対のリード部とを具えるリードスイッチであって、
前記リード部の表面のうち、前記ガラス管との接合箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超であり、
前記接合箇所を構成するガラスにおいて前記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下であることを特徴とするリードスイッチ。
前記表面粗さ指標は、前記リード部の横断面観察において、単位長さあたりに存在する凹部の数とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード部にガラスが接合されたガラス接合構造、冷陰極蛍光ランプの構成部材に利用される電極部材、冷陰極蛍光ランプ、及びリードスイッチに関するものである。特に、リード部とガラスとの密着性に優れる冷陰極蛍光ランプ用電極部材、リードスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やイメージスキャナなどの原稿照射用光源、パソコンの液晶モニタや液晶テレビなどの液晶表示装置(液晶ディスプレイ)のバックライト用光源といった種々の光源として、冷陰極蛍光ランプが利用されている。冷陰極蛍光ランプは、代表的には、内壁面に蛍光体層を有する円筒状のガラス管と、ガラス管の両端に配置される一対の電極と、電極に接合されて電極に電力を供給するリード線とを具える。上記リード線はガラス管に固定され、ガラス管内には、希ガス及び水銀、或いは希ガスのみが封入される。
【０００３】
上記冷陰極蛍光ランプの部品として、リード線においてガラス管内に固定される箇所に予めガラスビーズを溶融してガラス部を形成すると共に、リード線の一端部に電極を溶接などにより接合して作製された、電極・ガラス部・リード線を具える電極部材が利用されている。上記ガラス部とガラス管とを溶融して、リード線とガラス管とを接合する。また、リード線とガラスビーズとの密着性を高めるために、ガラスビーズの形成前にリード線の外周に酸化膜を形成することが行われている。リード線においてガラス部が形成される箇所(通常、インナーリード線と呼ばれる箇所)は、代表的には、コバールといったFe(鉄)含有金属から構成され、上記酸化膜は、鉄の酸化物から構成される。
【０００４】
特許文献1には、ガラスが接合された状態においてリード線に具える酸化膜中のFeOの含有量が1体積％以上となるように、FeOを含有する酸化膜をリード線に形成しておくことで、リード線とガラスとが密着性に優れ、ガラス管内の封入ガスが漏洩し難いことが開示されている。
【０００５】
一方、永久磁石などと組み合せて、スイッチング部品やセンサ部品に利用されるリードスイッチがある。リードスイッチは、FeやFe-Ni合金といった強磁性体から構成された一対のリード線がガラス管の各端部にそれぞれ固定されたものである。各リード線の一端部は、ガラス管の長手方向にみたとき重なり合うように、かつガラス管の径方向にみたとき離れた状態となるようにガラス管に固定されている。そして、上記の一端部は、ガラス管外に配置した磁石によって、非接触(開)又は接触(閉)するように動作して、接点に利用される。ガラス管内は、窒素ガスに代表される不活性ガスが封入された状態、又は真空であるため、ガラス管内に配置された接点部分及びその近傍は、外気や水分などの外部環境から保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第4185539号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
冷陰極蛍光ランプの電極部材や冷陰極蛍光ランプ、リードスイッチなどの、ガス封止されたガラス管に固定されるリード線を具える部材に求められる特性として、(1)ガラス管にリード線を取り付けた後ガラス管内の封入ガスが漏洩し難いこと、(2)リード線とガラスとの密着力が高いことが挙げられる。しかし、従来、リード線とガラスとの密着力についての検討が十分とは言えず、上記両者の特性を具える電極部材やリードスイッチ、即ち、封入ガスが漏洩し難く、かつリード線とガラスとが安定した密着力を有する電極部材やリードスイッチの開発が望まれる。
【０００８】
前者(1)は、冷陰極蛍光ランプの耐久性やリードスイッチの耐久性に係わる特性である。封入ガスの漏洩は、冷陰極蛍光ランプの寿命やリードスイッチの寿命を短くする。より具体的には、冷陰極蛍光ランプでは、発光に必要な紫外線が十分に放射されなくなる恐れがあり、リードスイッチでは、リード線の酸化などによって磁気特性が低下し、接触・非接触動作が行えなくなる恐れがある。封入ガスの漏洩の防止には、特許文献1に記載されるように、リード線に形成された酸化膜中のFeOの含有量が1体積％以上である電極部材を利用することが効果的である。また、上記酸化膜を具えるリード線は、リードスイッチにも利用できる。
【０００９】
一方、本発明者らは、冷陰極蛍光ランプの製造過程において、筒状のガラス管の一端に電極部材のリード線を固定した後、ガラス管の他端から真空ポンプにより真空引きを行った際、上記固定したリード線が真空ポンプに引き抜かれることがある、との知見を得た。この理由は以下のように考えられる。リード線にガラス部を形成後、ガラス管とガラス部とを溶融する際、リード線及びリード線とガラスとの界面にも溶融時の熱が過度に加わり、リード線中のFe成分がガラスに拡散して酸化膜中のFeOが1体積％未満となって、リード線とガラスとの密着力を十分に確保できなくなったためと考えられる。
【００１０】
このことから、冷陰極蛍光ランプに組み付けられた後だけでなく、冷陰極蛍光ランプの製造過程においてもリード線とガラスとの密着力が十分に高い電極部材の開発が望まれる。
【００１１】
リードスイッチにおいても、製造過程においてガラス管内を真空引きなどする場合、上述のようにガラス管に既に固定したリード線が引き抜かれる恐れがある。従って、リード線とガラスとの密着力が十分に高いリードスイッチの開発が望まれる。
【００１２】
そこで、本発明の目的の一つは、リード部とガラスとの密着力が高いガラス接合構造を提供することにある。また、本発明の他の目的は、リード部とガラスとの密着力が高い冷陰極蛍光ランプ用電極部材、及び上記電極部材を具える冷陰極蛍光ランプを提供することにある。更に、本発明の他の目的は、リード部とガラスとの密着力が高いリードスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
特許文献1では、封入ガスの漏洩防止に対して、酸化膜中の鉄の存在形態に着目していた。しかし、上述のように冷陰極蛍光ランプなどの製造途中に、酸化膜中のFeOが十分に存在できなくなるような製造条件をとる場合があることから、酸化膜中のFeOが1体積％未満となっても、リード線とガラスとが高い密着力を有する構成とすることが望まれる。そこで、本発明者らは、リード線とガラスとの密着力が高いガラス接合構造を得るために、製造条件を変えて種々の構成の電極部材を作製し、密着力を調べた。その結果、高い密着力を有する電極部材は、酸化膜の表面にある程度凹凸を有する、との知見を得た。即ち、リード線とガラスとの密着力を考慮すると、酸化膜の表面形状を制御することが好ましい、と言える。かつ、高い密着力を有する電極部材は、ガラス部のイオン拡散層中のFeの存在形態が特定の形態である、との知見を得た。このことから、酸化膜の表面を特定の形状(凹凸を有する形状)とする場合、リード線表面の酸化膜中の鉄の存在形態よりも、リード線に接合しているガラスにおいて、イオン拡散層中の鉄の存在形態がリード線とガラスとの密着力に影響を与え得る、と考えられる。従って、リード線とガラスとの密着力を考慮すると、イオン拡散層中のFeの存在形態を制御することが好ましい、と言える。本発明は、これらの知見に基づくものである。
【００１４】
本発明ガラス接合構造は、封入ガスが充填されたガラス管内に一端側が配置されるリード部と、リード部の外周に接合されたガラスとを具える。上記リード部の表面のうち、上記ガラスに覆われる箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超である。また、本発明ガラス接合構造は、上記ガラスにおいて上記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下である。
上記表面粗さ指標は、上記リード部の横断面観察において、単位長さあたりに存在する凹部の数とする。
【００１５】
本発明電極部材は、冷陰極蛍光ランプに用いられる部材であり、電極部と、電極部の端部に接続されるリード部と、リード部の外周に接合されるガラス部とを有する。上記リード部の表面のうち、上記ガラス部に覆われる箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超である。また、本発明電極部材は、上記ガラス部において上記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下である。上記表面粗さ指標は、上述の規定と同様とする。
【００１６】
本発明リードスイッチは、封入ガスが充填されたガラス管と、ガラス管の各端部にそれぞれ固定され、ガラス管内に接点となる一端側が配置された一対のリード部とを具える。上記リード部の表面のうち、上記ガラス管との接合箇所に酸化膜を有しており、この酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超である。また、本発明リードスイッチは、上記接合箇所を構成するガラスにおいて上記酸化膜に接触する内周側にイオン拡散層を有しており、このイオン拡散層中のFe2O3の含有量が1体積％以下である。上記表面粗さ指標は、上述の規定と同様とする。
【００１７】
上記構成によれば、酸化膜の表面に特定の凹凸を有することで、リード部とガラスとの接触面積が増加される。
【００１８】
かつ、上記構成によれば、イオン拡散層中のFe2O3が1体積％以下、即ち、3価のFeが実質的に存在しない。ここで、イオン拡散層中に3価のFeが存在する場合、酸化膜形成直後において、酸化膜中にFe2O3が比較的多く存在していたと考えられ、この酸化膜中の3価のFeが例えば、冷陰極蛍光ランプの製造過程の熱によりイオン拡散層に拡散して存在するようになったと考えられる。酸化膜の構成成分がイオン拡散層に拡散することで、酸化膜に巣が生じた状態となったり、薄くなったり、平滑になったりすることで、リード線とガラスとの密着力の低下を招く。一方、リード線に接合されたガラス(電極部材に具えるガラス部など)のイオン拡散層中にFe2O3が実質的に存在しない場合、酸化膜中もFe2O3が少ないと考えられるため、ガラス部の形成時やガラス管の溶融時にイオン拡散層へのFeの拡散が抑制され、電極部材やリードスイッチのリード線は、ある程度の厚さで、緻密で、かつ上記特定の凹凸を有する酸化膜を十分に具える、と言える。
【００１９】
本発明ガラス接合構造は、上述のようにリード部とガラスとの接触面積が十分に大きく、かつ酸化膜を十分に具えることで、高い密着力を有する。従って、例えば、ガラス管の一端にリード部を接合するにあたり、ガラス管の他端に既に接合されたリード部が引き抜かれる、といった不具合が生じ難い上に、リード部とガラスとが十分に接合されているため、ガラス管内の封入ガスが漏洩し難い。
【００２０】
本発明電極部材は、上述のようにリード部とガラス部との接触面積が十分に大きく、かつ酸化膜を十分に具えることで、後述する試験例に示すように高い密着力を有する。従って、本発明電極部材は、冷陰極蛍光ランプの製造途中においても上述のようなリード部の引き抜きといった不具合が生じ難く、冷陰極蛍光ランプの生産性を高められる。また、上述のようにリード部(酸化膜)とガラス部との接触面積が増加されて、リード部とガラス部とが隙間なく接合され易くなることから、本発明電極部材を用いて冷陰極蛍光ランプを形成した場合、長期に亘り、封入ガスが漏洩し難く、本発明電極部材は、冷陰極蛍光ランプの長寿命化に寄与することができる。
【００２１】
上記密着力が高い本発明電極部材を具える本発明冷陰極蛍光ランプは、例えば、以下の構成とすることができる。本発明冷陰極蛍光ランプは、封入ガスが充填されたガラス管と、上記ガラス管の内壁に形成された蛍光体層と、上記本発明電極部材とを具える。そして、上記ガラス管内の端部に上記電極部材の電極部が挿入されており、上記ガラス部を介して上記電極部材が上記ガラス管に固定されている。
【００２２】
本発明電極部材を具えることで本発明冷陰極蛍光ランプは、リード部とガラス(ここではガラス部とガラス管との溶融物)とが十分に密着する。そのため、本発明冷陰極蛍光ランプは、長期に亘り、ガラス管の封止部分からの封入ガスの漏洩を抑制でき、ガラス管内に十分なガスが存在することで、寿命が長くなる。また、本発明冷陰極蛍光ランプは、長期に亘り、十分な封入ガスが存在するため、高輝度を維持でき、輝度の低下により寿命が短くなることも抑制することができる。
【００２３】
本発明リードスイッチは、上述のようにリード部とガラスとの接触面積が十分に大きく、かつ酸化膜を十分に具えることで、高い密着力を有する。従って、本発明リードスイッチは、例えば、製造途中に上述のリード部の引き抜きが生じ難く、不良品の発生を低減でき、生産性を高められる。また、リード部とガラスとが隙間無く接合されて、ガラス管の封止部分からの封入ガスの漏洩(ガラス管内が真空の場合にはガラス管外の雰囲気ガスの侵入)を抑制できる。従って、本発明リードスイッチは、長期に亘り、スイッチやセンサとして機能することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明ガラス接合構造、本発明冷陰極蛍光ランプ用電極部材、本発明リードスイッチは、リード部とガラスとの密着性に優れる。本発明冷陰極蛍光ランプは、リード部からガラス管までの間の構成部材同士が十分に密着でき、ガラス管において封止部分からの封入ガスの漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図1(I)は実施形態に係る電極部材の概略構成を示す部分断面図、図1(II)は、ガラス部が存在する箇所を切断した横断面図であり、その一部のみを示す。
【図２】図2は、試験例1で作製した電極部材においてガラス部を具える箇所の横断面の顕微鏡写真(2000倍)であり、図2(I)は、試料No.1、図2(II)は、試料No.100を示す。
【図３】図3は、実施形態に係る電極部材において、イオン拡散層中の酸素の存在状態をESCA分析した結果を示すグラフである。
【図４】図4は、実施形態に係る電極部材において、イオン拡散層中の鉄の存在状態をESCA分析した結果を示すグラフであり、Fe  2pのナロースペクトルを示す。
【図５】図5は、実施形態に係る電極部材において、イオン拡散層中の鉄の存在状態をESCA分析した結果を示すグラフであり、Fe  2p3/2のナロースペクトルを示す。
【図６】図6は、密着力試験を説明する説明図である。
【図７】図7は、冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００２７】
[ガラス接合構造]
本発明ガラス接合構造は、代表的には、冷陰極蛍光ランプ用電極部材に具えるリード部とガラス部との接合箇所、冷陰極蛍光ランプに具えるリード部とガラス管との接合箇所、リードスイッチに具えるリード部とガラス管との接合箇所、などを構築する。以下、電極部材、冷陰極蛍光ランプ及びリードスイッチをより詳細に説明する。
【００２８】
[電極部材、リードスイッチ、冷陰極蛍光ランプ]
≪電極部≫
電極部材に具える電極部は、放電に利用される部材であり、代表的には、ホローカソード効果によりスパッタリングを抑制し易いカップ状体(有底筒状体)が挙げられる。カップ状の電極部は、例えば、板材をプレス加工することで容易に形成できる。
【００２９】
電極部の形成材料は、例えば、ニッケル(純Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などが利用できる。純Niは、加工性や経済性に優れる。WやMoは、純Niと比較して非常に高融点であり、電極部の消費や輝度の低下を低減できる。その他、純Niに添加元素を添加してなるNi合金が利用できる。例えば、Ti,Hf,Zr,V,Fe,Nb,Mo,Mn,W,Sr,Ba,B,Th,Be,Si,Al,Y及び希土類元素(Yを除く)から選ばれる1種以上の元素を合計で0.001質量％以上5.0質量％以下含有し、残部がNi及び不可避的不純物からなるNi合金が挙げられる。Ni合金は、1.純Niよりも仕事関数が小さいため放電し易い、2.スパッタリングし難い、3.アマルガムを形成し難い、4.酸化され難く、酸化膜により放電が阻害され難い、といった様々な利点を有する。特に、Yを含有するNi合金は、耐スパッタリング性を高められる。また、電極部の表面にCe酸化物といった放電層を具える形態とすると、放電性を高められる。
【００３０】
≪リード部≫
電極部材に具えるリード部は、電極部に電力を供給する給電路に利用される部材であり、冷陰極蛍光ランプのガラス管に固定されるインナーリード部と、インナーリード部の一端に溶接などにより接合されて、ガラス管の外部に配置されるアウターリード部とを具える構成が代表的である。本発明電極部材は、インナーリード部とアウターリード部とが一様な組成で構成された形態(リード部が接合部を有さない形態)を含む。
【００３１】
アウターリード部は、例えば、ニッケル(Ni)からなる線材、MnNiといったニッケル合金からなる線材、ジュメットからなる線材などが挙げられる。また、これらの線材の表面にニッケルメッキ層などのメッキ層を具える形態とすることができる。
【００３２】
インナーリード部は、導電性に優れ、かつ少なくとも表面側領域の熱膨張係数がガラスに近い材料からなる線材が好適に利用できる。このような特性を満たす線材として、鉄(Fe)含有金属、例えば、コバールと呼ばれるFeにCo,Niを配合した鉄合金(その他Si,Mnなどを含む)からなる線材、銅(Cu)からなる芯材と、その外周に設けられるコバール層とを有する線材、Niの含有量が50質量％程度のFe-Ni合金からなる線材などが利用できる。
【００３３】
リードスイッチに具えるリード部は、強磁性体で構成された棒状体であり、一端側領域が接点に利用され、他端側領域がガラス管に固定され、ガラス管外に配置された磁石(永久磁石又は電磁石)によって一端側領域が開閉動作される接点部材である。強磁性体は、Fe(純鉄)や鉄合金、Fe,Ni,及びCoの少なくとも1種を主要元素とする合金などが代表的である。上記合金は、Niの含有量が50質量％程度のFe-Ni合金(例えば、52Ni-Fe合金、88Ni-Fe合金)、Co-Fe合金などが挙げられる。上記一端側領域には、RhやPdなどの白金族元素のめっきや接点用金属の溶接など、種々の手法で形成された接点部を具える。接点部は、公知の手法により形成することができる。
【００３４】
電極部材に具えるインナーリード部の表面の少なくとも一部、より具体的には、後述するガラス部に覆われる箇所には、酸化膜を具える。また、リードスイッチに具えるリード部の表面の少なくとも一部、より具体的には、ガラス管との接合箇所(ガラス管を構成するガラスに覆われる箇所)に酸化膜を具える。即ち、本発明電極部材は、インナーリード部とガラス部との境界近傍に酸化膜が存在し、本発明リードスイッチは、リード部とガラス管との境界近傍に酸化膜が存在する。この酸化膜は、電極部材では後述するようにガラス部を形成する前、リードスイッチでは、ガラス管に固定する前にリード部に形成しておく。
【００３５】
酸化膜は、リード部の構成元素が酸化してできた酸化物で構成される。上述のようにインナーリード部の少なくとも表面側領域やリードスイッチに具えるリード部は鉄含有金属から構成されることから、酸化膜は、実質的に酸化鉄で構成される。後述する特定の条件によりインナーリード部に酸化膜を形成した後、ガラス部を形成することで、電極部材に具える酸化膜は、三酸化二鉄(Fe2O3)及び四酸化三鉄(Fe3O4)を含み、一酸化鉄(FeO)を1体積％以上含有する形態と、実質的に三酸化二鉄(Fe2O3)及び四酸化三鉄(Fe3O4)のみで構成される形態、即ち、FeOが1体積％未満である形態との双方の形態があり得る。本発明電極部材は、上述のように酸化膜の形状が特定の形状であり、かつイオン拡散層が特定の組成であることで、FeOを実質的に含有していなくても(FeOが1体積％未満であっても)、リード部とガラスとの密着性に優れる。リードスイッチに具えるリード部に対しても、上述のインナーリード部と同様の条件で酸化膜を形成することで、当該リード部に具える酸化膜も、上述のインナーリード部に形成された酸化膜と同様なもの(上述のようにFeOが1体積％以上の形態、1体積％未満の形態のいずれか)となる。
【００３６】
電極部材の酸化膜の厚さ(ガラス部を具える状態での厚さ)は、リード部の大きさ(直径)やガラス管の大きさ(内径)に応じて適宜選択することができ、リード部の直径が0.4mm〜1.2mm程度の場合、1μm以上10μm未満、特に1μm以上7μm以下が好ましい。上記厚さが1μm未満であると、電極部材をガラス管に固定する際の加熱により、酸化膜の厚さが薄くなり易い。酸化膜が薄いことで、リード部の構成元素がガラス側に拡散し易く、後述するイオン拡散層が厚くなり易い。上記酸化膜の厚さが10μm超であると、酸化膜自体が脆くなって剥離し易くなったり、リード部よりも熱膨張係数が高い傾向にある酸化膜が介在することでガラスの割れの原因となったり、ガラス管への固定後に過度に酸化膜が残存し、酸化膜に有する空隙により封入ガスの漏洩を招いたりする恐れがある。リード部の直径が上記よりも大きい場合は、酸化膜の厚さを上記範囲よりも大きくすることができる。なお、ガラス部形成後の酸化膜の厚さが上記範囲(1μm〜10μm)となるように、リード部に形成する酸化膜は、当該範囲よりも厚く、例えば、6μm〜20μm程度に形成する。冷陰極蛍光ランプに具えるリード部の酸化膜は、ガラス管接合前の酸化膜の厚さにもよるが、0.1μm以上、0.5μm以上、或いは1μm以上が挙げられる。リードスイッチに具えるリード部の酸化膜の厚さ(ガラス管に接合する前の厚さ)も、リード部の大きさ(直径)やガラス管の大きさ(内径)に応じて適宜選択することができ、リード部におけるガラス管との接合箇所の直径が0.1mm〜10mm程度の場合、0.1μm以上10μm以下であると、上述のようにイオン拡散層の厚膜化・酸化膜の過剰な残存を防止できる。
【００３７】
そして、上記酸化膜表面に特定の凹凸を有することが本発明電極部材や本発明リードスイッチの特徴の一つである。この凹凸形状の指標として、上記表面粗さ指標(凹部の数(個)/単位長さ(mm))を利用する。この表面粗さ指標の測定方法は、後述する試験例で詳細に説明する。表面粗さ指標が大きいほど、凹部が多く、リード部とガラス(部)との接触面積が大きくなり、両者の密着力を高められる。従って、500個/mm以上がより好ましく、上限は特に設けない。
【００３８】
≪ガラス部≫
電極部材に具えるガラス部は、電極部を冷陰極蛍光ランプのガラス管に固定するために、リード部とガラス管とを接合するための接着剤として機能すると共に、ガラス管の封止部材として機能する。ガラス部を具える電極部材は、特に、長寿命で高品質であることが要求される冷陰極蛍光ランプに好適に利用することができる。
【００３９】
ガラス部は、筒状のガラスビーズを上記酸化膜が形成されたリード部(インナーリード部)の外周に挿通配置して加熱して変形すると共に、インナーリード部の外周に当該変形したビーズを接合することで形成される。ガラスビーズの構成材料は、例えば、ホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられ、リード部の構成材料に応じて軟質ガラス及び硬質ガラスのいずれも利用できる。
【００４０】
＜イオン拡散層＞
ガラス部の形成のための加熱により、電極部材を構成するリード部も加熱されて、当該リード部や酸化膜を構成する元素がガラス側に拡散して、ガラス部の成分とリード部の成分とが混合した混合層がガラス部において酸化膜と接触する内周側に形成される。この混合層をイオン拡散層と呼ぶ。
【００４１】
イオン拡散層は、ガラス部の他の部分と熱膨張係数が異なり、厚過ぎるとガラスの割れの原因となる。また、イオン拡散層は、ガラス管の封止のための加熱によっても厚くなる。そのため、電極部材のイオン拡散層は、できるだけ薄いことが好ましく、厚さが15μm以下、特に、12μm以下が好ましい。
【００４２】
リードスイッチに具えるイオン拡散層も、上述のようにリード部や酸化膜の成分とガラス部の成分とが混合して形成された層であり、リード部をガラス管に接合するためにガラス管の端部を溶融し、この溶融部分が固まってできたガラス部分において、リード部との接触箇所に形成される。このイオン拡散層もその厚さは、15μm以下、更に12μm以下が好ましい。
【００４３】
そして、上記イオン拡散層中のFe2O3が1体積％以下であることが本発明電極部材及びリードスイッチの特徴の一つである。上述のようにイオン拡散層中に3価のFeが実質的に存在していないことは、酸化膜を十分に有していると言える。従って、本発明では、イオン拡散層中の3価のFeの含有量を酸化膜の存在状態を示す指標として利用する。なお、Fe2O3が1体積％以下であるとは、代表的には、ESCA(Electron  Spectroscopy  for  Chemical  Analysis、XPS:X線光電子分光分析と同じ)による測定限界を言う。
【００４４】
≪ガラス管≫
上述の特定のイオン拡散層を具える電極部材が取り付けられるガラス管、つまり、本発明冷陰極蛍光ランプに具えるガラス管やリードスイッチに具えるガラス管は、I字状で、両端がそれぞれ開口した、封止前において開口部を二つ有するものが代表的である。その他、本発明冷陰極蛍光ランプに具えるガラス管は、L字状(開口部が二つ又は三つ)やT字状(開口部が三つ)などがある。ガラス管は、電極部材に具えるガラス部の材質、又はリードスイッチに具えるリード部の材質に応じて適宜選択することができ、上述の硬質ガラス及び軟質ガラスのいずれも利用できる。本発明冷陰極蛍光ランプに具えるガラス管に形成される蛍光体層は、ハロリン酸塩からなるものが挙げられる。
【００４５】
≪封入ガス≫
上記ガラス管に封入されるガスは、冷陰極蛍光ランプでは、希ガス(アルゴンなど)及び水銀、或いは希ガスのみが挙げられる。リードスイッチでは、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス(混合ガスでもよい)、或いは真空(低酸素ガス)が挙げられる。
【００４６】
[製造方法]
本発明電極部材は、例えば、以下の製造方法により製造することができる。この製造方法は、電極部の端部に接続されるリード部の外周にガラス部を接合して電極部材を製造する方法に係るものであり、以下の工程を具える。
酸化膜形成工程:リード部の外周に酸化膜を形成する工程。
ガラス部形成工程:上記酸化膜を具えるリード部の外周にガラス部を形成する工程。
【００４７】
特に、上記酸化膜形成工程は、以下に示す雰囲気が異なる二工程を具える製造方法を好適に利用できる。また、以下の工程は、本発明リードスイッチに具えるリード部に酸化膜を形成する場合にも好適に利用することができる。以下の条件は、リード部の構成成分中のFeの含有量などによって適宜調整すると、酸化膜をより安定して製造することができる。
酸化性工程:酸化性雰囲気でリード部を加熱して酸化膜を形成する工程。
非酸化性工程:酸化性工程後に非酸化性雰囲気でリード部を加熱する工程。
【００４８】
一段階目の酸化性工程では、酸素を含んだ雰囲気、代表的には大気雰囲気とし、酸素(O)とリード部の少なくとも表面側領域の構成元素(Fe)とを結合させて、酸素の結合量が多い酸化鉄、例えばFe2O3やFe3O4を形成する。この加熱には、バーナーや電気炉を用いることができる。バーナーは、燃焼用ガスの調整が容易であり、燃焼用ガスを適切に調整することで、所望の厚さの酸化膜を安定して形成できる。電気炉は、大量のリード部に対して一度に酸化膜を形成できるため、量産性に優れる。バーナーを利用する場合の条件は、加熱温度:900℃〜1200℃、3秒〜12秒、電気炉を利用する場合の条件は、加熱温度:650℃〜1000℃、2分〜8分が挙げられる。加熱温度が高いほど、或いは加熱時間が長いほど酸化膜は厚くなる傾向にある。より好ましい条件は、バーナーを利用する場合、加熱温度:950℃〜1150℃、3秒〜8秒、電気炉を利用する場合、加熱温度:700℃〜850℃、3分〜5分である。
【００４９】
二段階目の非酸化性工程では、酸素を実質的に含んでいない雰囲気、例えば、窒素(N2)やアルゴン(Ar)、ヘリウム(He)などの不活性ガスからなる不活性雰囲気や、上記不活性ガスに水素などの還元性ガスを含有する還元性雰囲気で加熱する。そして、この非酸化性工程では、上記酸化性工程により形成した酸化膜の厚さを実質的に増加させることなく、その形状を特定の形状、即ち、凹凸を有する形状とする。特に、本発明では、この非酸化性工程の加熱温度を高くすること、及び加熱時間を長くすることの少なくとも一方を行う。具体的には、電気炉を用い、加熱温度:1100℃超、及び加熱時間:5分超の少なくとも一方の条件を採用する。後述するように凹凸の維持、酸化膜の薄膜化の抑制を考慮すると、加熱温度:1100℃〜1200℃、加熱時間:5分〜6分が好ましいと考えられる。また、加熱温度を1100℃超とする場合、加熱時間は、3分〜5分、加熱時間を5分超とする場合、加熱温度は900℃〜1100℃とすることができる。なお、上述したように非酸化性工程での加熱は、酸化膜の厚さがほとんど変化しないため、一段階目の酸化性工程での加熱で所望の厚さの酸化膜を形成しておく。
【００５０】
詳細な理由は定かで無いが、特定の凹凸を有する酸化膜は以下のようにして形成されると考えられる。上記一段階目の熱処理により、比較的ポーラスな酸化膜が形成され、気孔の存在により、酸化膜の表面が凹凸形状となる。また、上記一段階目の熱処理では、酸化膜の表面側では酸素が多く、酸化膜のリード部側ではリード部からの金属成分(主としてFe)が多い状態の酸化膜が得られる。上記二段階目の熱処理中、リード部からの金属成分が酸化膜の表面側に拡散すると共に、酸化膜の表面側から酸化膜の内部に酸素が拡散して、ポーラスな酸化膜が内部から緻密化すると共に、均一的な組成となる。即ち、二段階目の熱処理は、酸化膜の構成成分の変化に利用される。このため、二段階目の熱処理後、一段階目に形成した凹凸が実質的に残存し、この状態でガラス部を形成したり、リードスイッチではガラス管に接合したりすることで、酸化膜の表面の凹凸にガラス成分が流入して、ガラス部の形成後や上記ガラス管への固定後においても、酸化膜の凹凸が残存した状態が維持される、と考えられる。このことから、一段階目の熱処理において加熱が不十分であると、凹凸が十分に形成されず、加熱が過剰であると、ポーラスな酸化膜が過剰に成長することで、二段階目の熱処理により十分に緻密化・組成の均一化ができず、その結果、酸化膜が脆く、破断や剥離し易くなると考えられる。一方、一段階目の熱処理が上記特定の条件を満たしても、二段階目の熱処理において加熱が不十分であると、酸化膜が緻密化できずポーラスな状態に維持されて酸化膜が脆くなり、破断や剥離し易くなった結果、一段階目で形成した凹凸を十分に維持することができず、加熱が過剰であると、酸化膜が薄くなりガラスとの濡れ性を十分に高められない。
【００５１】
上述のように非酸化性雰囲気において、上記特定の範囲で高温に加熱したり、長時間加熱することで、酸化膜の表面を、特定の凹凸を有する形状とすることができながら、均一的な組成の酸化膜を十分に存在させることができる。また、上記条件で酸化膜を形成することで、酸化膜中のFe2O3の含有量が低減されると考えられ、この結果、後述する特定の条件でガラス部を形成した後、リードスイッチではガラス管に接合した後、イオン拡散層中のFe2O3を1体積％以下にすることができる、と考えられる。加熱温度が高いほど、或いは加熱時間が長いほど、上述した表面粗さ指標を大きくすることができ、結果として密着力を高められる。ここで、リード部に具える酸化膜は、ガラス部の形成時の加熱、リードスイッチではガラス管への接合時の加熱により、その構成成分がガラスに拡散していくことで、その表面の凹凸が滑らかになる傾向にある。従って、後述する試験例に示すように、ガラス部形成後においてリード部とガラスとが十分な密着力を有するには、ガラス部が形成される前のリード部、リードスイッチではガラス管への接合前のリード部に具える酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超であることが好ましい、との知見を得た。そこで、ガラス部を形成した後の酸化膜の表面粗さ指標、リードスイッチではガラス管への接合後の酸化膜の表面粗さ指標が300個/mm超となる製造条件として、上記熱処理条件を提案する。なお、リード部に酸化膜を形成した後、表面粗さ指標を測定したり、表面粗さRaなどを測定したりして、凹凸が十分であるかを確認してもよい。なお、リードスイッチでは、リード部全体に酸化膜を形成すると生産性に優れるが、接点に利用される箇所に酸化膜が存在すると、磁気特性の低下を招くことから、接点に利用される箇所に形成された酸化膜は、適宜除去して、上述のめっきなどを施すとよい。
【００５２】
上記ガラス部形成工程は、酸化膜が形成されたリード部の外周にガラスビーズを配置し、ガラスビーズを加熱して変形してガラス部を形成すると共に、このガラス部をリード部に接合する工程であり、以下に示すように加熱温度が異なる二工程を具える製造方法を好適に利用できる。
変形工程:非酸化性雰囲気中で、加熱温度:700℃〜800℃、加熱時間:3分〜5分
接合工程:還元性雰囲気中で、加熱温度:900℃〜1100℃、加熱時間:3分〜5分
【００５３】
ガラス部の形成は、一段の加熱でも行えるが、上述のように二段階に分けて加熱を行うことで、ガラスビーズを所望の形状に精度良く変形できると共に、変形したガラスビーズとリード部とを十分に接合でき、かつイオン拡散層の厚膜化を防止できる。また、上記条件でガラス部を形成することで、イオン拡散層中にFe2O3の含有量が多くなったり、酸化膜の凹凸が過少になったりすることを抑制できる。
【００５４】
変形工程は、主としてガラスビーズの変形を行うための加熱工程である。非酸化性雰囲気は、例えば、窒素やアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスからなる不活性雰囲気が挙げられる。非酸化性雰囲気とすることから、この加熱は、電気炉を好適に利用できる。また、電気炉は、一度に多くのガラスビーズを変形可能で、量産性に優れる。特に、加熱温度:750℃〜800℃、加熱時間:3.5分〜4分が好ましい。なお、変形工程は、比較的低温としているため、イオン拡散層がほとんど形成されない。
【００５５】
接合工程は、主として変形したガラスビーズとリード部とを接合するための加熱工程である。還元性雰囲気は、例えば、窒素やアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスに水素といった還元性ガスを含有した混合雰囲気が挙げられる。加熱は、バーナーも利用できるが、電気炉を用いると、上記変形工程に連続して行え、量産性に優れる。特に、加熱温度:950℃〜1000℃、加熱時間:3.5分〜4分が好ましい。バーナーを用いる場合は、加熱温度:1000℃〜1200℃、加熱時間:5秒〜10秒が挙げられる。
【００５６】
上記接合工程では、イオン拡散層が形成されるものの、上記条件で加熱することで、イオン拡散層の厚さを15μm以下にできる。加熱温度が高過ぎたり、加熱時間が長過ぎると、酸化膜表面の凹凸が低減されて、上記表面粗さ指標を満たさなくなったり、酸化膜の構成成分がガラス部に拡散して酸化膜自体が無くなり、その下層のリード部の構成成分がガラス部に拡散して、イオン拡散層のFe2O3の含有量が多くなる。これに対して、上記条件で加熱することで、(1)酸化膜が十分に存在できる、(2)イオン拡散層に接している酸化膜の表面を上述の特定の形状に維持できる、(3)イオン拡散層のFe2O3の含有量を1体積％以下とすることができる。その他、接合工程の加熱により、酸化膜中に存在する空隙を低減したり、リード部においてガラス部で覆われない箇所の酸化膜を還元して除去することができる。
【００５７】
なお、電極部とリード部との接合は、ガラス部形成の前後のいずれでもよい。また、インナーリード部とアウターリード部とを具える形態とする場合、両リード部の接合は、ガラス部形成の前後のいずれでもよいが、両リード部の接合部分に溶接コブを設けて、この溶接コブをガラスビーズの位置決めに利用すると、ガラス部を位置精度よく形成できる。
【００５８】
一方、上記酸化膜が形成されたリード部をガラス管に接合して、リードスイッチを製造する場合の加熱条件は、例えば、加熱温度:700℃〜800℃、加熱時間:3分〜20分が挙げられる。ガラス管全体を長時間加熱すると、接合箇所以外の変形を招くため、低温で長時間加熱することが好ましく、上記条件が好適に利用できる。また、この条件で加熱することで、(1)酸化膜が十分に存在できる、(2)イオン拡散層に接している酸化膜の表面を上述の特定の形状に維持できる、(3)イオン拡散層のFe2O3の含有量を1体積％以下とすることができる、(4)イオン拡散層の厚さを15μm以下にできる。更に、ガラス管の一端側に一つのリード部を接合した後、他端側に別のリード部を接合するにあたり、ガラス管内を真空する場合であっても、既に固定されたリード部は、表面粗さ指標が300個/mm超を満たし、ガラスに強固に接合されていることで、引き抜かれることがない。
【００５９】
[冷陰極蛍光ランプの製造方法]
開口部を二つ有するガラス管と、本発明電極部材とを用いて冷陰極蛍光ランプを形成するには、例えば、以下の手順が挙げられる。内壁面に蛍光体層を設けたガラス管を用意し、ガラス管の一方の開口部に電極部材を挿入し、開口部近傍にリード部のガラス部を配置する。そして、ガラス管においてガラス部との接触箇所及びガラス部を加熱してガラスを溶融し、一方の開口部を封止すると共に、電極部材を固定する。次に、他方の開口部から真空引きした後、ガラス管内に所定の封入ガスを導入し、他方の開口部に別の電極部材を挿入し、開口部近傍にリード部のガラス部を配置し、同様にガラス管とガラス部を加熱してガラスを溶融し、ガラス管を封止すると共に、電極部材をガラス管に固定する。以上の工程により、本発明冷陰極蛍光ランプが得られる。
【００６０】
上述のようにガラス管に本発明電極部材を固定するにあたり、ガラス部を加熱することで、酸化膜の表面の凹凸が若干低減されるものの、ガラス管を取り付けた状態でも、電極部材と概ね同等程度の凹凸を有し、表面粗さ指標が300個/mm超を満たす。そして、この凹凸によりガラスとリード部との密着力が高められていることで、上述のように真空引きの際に、既に固定された電極部材が引き抜かれることを効果的に防止できる。
【００６１】
{試験例1}
種々の条件で電極部材を作製し、酸化膜の表面形状、イオン拡散層の組成、及びリード部とガラス部との密着力を調べた。
【００６２】
[試料(電極部材)の作製]
図1を参照して、作製した電極部材を説明する。図1では、説明の便宜上、各構成要素を強調して示す。電極部材1は、カップ状の電極部11と、電極部11の底端面(端部)に接合されるリード部12と、リード部12の外周に接合されるガラス部13とを具える。リード部12は、冷陰極蛍光ランプのガラス管にガラス部13を介して固定されるインナーリード部121と、ガラス管の外部に配されるアウターリード部122とを具える。インナーリード部121は、その表面においてガラス部13で覆われる箇所に酸化膜121sを具える。ガラス部13において酸化膜121sに接する内周側にはイオン拡散層13iが存在する。この電極部材1は、以下のように作製した。
【００６３】
1.電極部及びリード部の形成
電極部11は、ニッケル板(厚さ:0.1mm)をプレス加工によりカップ状に成形したもの(外径φ:1.8mm、内径φ:1.6mm、長さ：5.0mm)を複数用意した。リード部12は、コバール(Ni:28質量％〜30質量％、Co:16質量％〜18質量％、残部Fe)からなる線材(直径φ0.8mm)の一端面と、ニッケル合金(MnNi)からなる線材の一端面とを溶接して形成した。コバール線材部分がインナーリード部121であり、ニッケル合金線材部分がアウターリード部122である。両線材の接合部分には、溶接コブ(図示せず)を形成した。得られたリード部12にバレル研磨、化学研磨などの表面処理を行った。このようなリード部を複数用意した。
【００６４】
2.酸化膜の形成
インナーリード部121の外周を加熱し、インナーリード部121の表面に酸化膜121sを形成した。試料No.1,2の加熱は、酸化性工程と、非酸化性工程との二段階に亘って行い、酸化性工程は、試料No.1,2のいずれも電気炉を用いて、大気雰囲気、加熱温度:800℃、加熱時間:4分とした。非酸化性工程の条件を以下に示す。
【００６５】
〈試料No.1〉
引き続いて電気炉を用いて窒素雰囲気、加熱温度:1200℃、加熱時間:4分で加熱した後、冷却した。
〈試料No.2〉
引き続いて電気炉を用いて窒素雰囲気、加熱温度:980℃、加熱時間:6分で加熱した後、冷却した。
【００６６】
比較として、酸化膜形成工程を一段階の加熱で形成した試料No.100を用意した。この試料No.100は、電気炉を用いて、大気雰囲気、加熱温度:800℃、加熱時間:4分で加熱した後、冷却した。また、比較として、酸化膜形成工程を二段階の加熱で形成した試料No.200を用意した。この試料No.200は、試料No.1,2と同様の条件で酸化性工程を行った後、引き続いて電気炉を用いて窒素雰囲気、加熱温度:950℃、加熱時間:2分で加熱した後、冷却した。
【００６７】
試料No.1,2のリード部に形成した酸化膜の厚さを調べたところ、1.5μm〜1.9μmであった。酸化膜の厚さは、リード部の横断面の光学顕微鏡写真(400倍)を用いて測定した。また、この観察像から、試料No.1,2,200は酸化膜の表面に凸凹を有すること、試料No.100,200の酸化膜の表面は、試料No.1,2よりも滑らかであることが確認できた。
【００６８】
次に、上記酸化膜を形成したインナーリード部121の外周にガラスビーズを挿通した。ガラスビーズは、ここでは、SiO2を主成分とし、Na2Oなどを含むホウケイ酸ガラス(BFK)からなる中空の円筒状体であり、インナーリード部121に挿通した際、溶接コブにより、インナーリード部121の長手方向の所定位置に容易に位置決めされる。
【００６９】
3.電極部の接合
インナーリード部121の他端面(アウターリード122が接合されていない面)に、カップ状の電極部11の底端面をレーザー溶接で接合した。ガラスビーズの溶融前(ガラス部形成前)に電極部11をリード部12に接合することで、電極部を接合するときの加熱により、インナーリード部121が加熱されて、酸化膜の構成元素がガラス側に拡散することを抑制できる。電極部の接合は、後述するガラスビーズの溶融後に行うこともできる。
【００７０】
4.ガラス部の形成
(1)  変形工程
電極部11を接合し、ガラスビーズを配置したリード部12を電気炉に配置し、窒素雰囲気中で加熱温度:800℃、加熱時間:4分で加熱して、ガラスビーズを変形させると共に、酸化膜に付着させた。
(2)  接合工程
電気炉中に水素ガスを混入して、(窒素＋水素)雰囲気とし(水素割合:16体積％)、この還元性雰囲気中で加熱温度:980℃、加熱時間:4分で加熱して、ガラス部13と酸化膜121sとを密着させると共に、酸化膜121sの一部をガラス部13に拡散させる。また、この加熱により、インナーリード部121において、ガラス部13で覆われず、露出した部分の酸化膜を還元して除去する。
【００７１】
上記1〜4の工程により、電極部、リード部、ガラス部を有する電極部材を得た。試料ごとに電極部材を複数作製した。
【００７２】
[酸化膜の表面形状]
得られた電極部材について、リード部に具える酸化膜の表面形状を以下のようにして調べた。
【００７３】
各電極部材をエポキシ樹脂といった保護材に埋め込み、この状態でリード部の軸方向に対して直交方向に切断して横断面をとり、この断面を光学顕微鏡により観察する(1000倍〜5000倍程度が好ましい。ここでは2000倍)。そして、各観察像において、リード部とガラス部との境界に沿って基準線を採る。上記境界は、例えば、顕微鏡写真を明視野写真とすると、リード部及び酸化膜が影部分、イオン拡散層及びガラス部が光透過部分で表わされることで、視覚的に容易に判断できる。また、上述のようにある程度高倍率で観察することで、上記境界の曲率(リード部の外径の曲率)が直線に近似できるため、基準線を直線で採ることができる。ここでは、基準線を30μmとし、基準線内に存在する凹部の個数を調べ、基準線を1mmとしたときの凹部の個数:個/mmを表面粗さ指標とする。この試験では、試料ごとに3個の電極部材について、表面粗さ指標(個数/0.030mm)を求め、その平均を調べた。凹部は、上記基準線より0.5μm以上凹んでいる箇所とし、図2は、凹部の地点に縦線を付した状態を示す。試料No.1,2では、図2(I)に示すように凹部が多く(図2(I)は試料No.1を示す)、基準線:30μm中の凹部の平均個数はいずれの試料も21個であり、試料No.100,200では、図2(II)に示すように凹部が少なく、平均個数はいずれの試料も9個であった。従って、試料No.1,2の表面粗さ指標は700個/mm、試料No.100,200の表面粗さ指標は300個/mmである。なお、図2は、明視野写真であり、上方側の明るい領域がガラス部(イオン拡散層を含む)、下方側の暗い領域がリード部(酸化膜を含む)である。
【００７４】
上記結果から、酸化膜の形成にあたり、特に二段階目の加熱処理時に、特定の範囲で加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたりした試料No.1,2は、ガラス部が形成された後でも酸化膜の表面に凹凸を有しており、ガラス部と酸化膜との接触面積が大きいことが分かる。
【００７５】
上記顕微鏡写真を用いて、試料No.1,2の各電極部材の酸化膜の厚さをそれぞれ測定し、その平均を求めたところ(試料ごとに3個の平均)、0.2μm〜0.6μmであり、リード部に形成したときよりも薄くなっていたが存在していた。また、上記顕微鏡写真の暗視野写真を用いて、試料No.1,2,100,200の各電極部材を調べたところいずれも、イオン拡散層が存在しており、その厚さをそれぞれ測定し、n＝3の平均を求めたところ、いずれの試料も15μm以下であった(10μm〜15μm)。
【００７６】
[イオン拡散層の組成]
得られた電極部材について、リード部に具えるイオン拡散層の組成を以下のようにして調べた。
【００７７】
各電極部材をエポキシ樹脂といった保護材に埋め込み、この状態でリード部の軸方向に対して15°の傾斜をつけて切断して、斜め断面をとり、この断面を光学顕微鏡により観察する(1000倍〜5000倍程度が好ましい。ここでは2000倍)。断面において、リード部の外周からガラス部に向かって20μm離れた地点を測定地点とし、直径φ20μmの励起プローブを用いて、ESCA分析を行った。
【００７８】
図3〜図5は、試料No.1について、イオン拡散層中のイオンの存在状態をESCA分析した結果を示すグラフである。図3は、O(酸素)に関する状態分析結果(O  1sのナロースペクトル)である。このグラフから、試料No.1のイオン拡散層は、ガラス部の構成成分に由来すると考えられるSiO2を多く含んでいること、SiO2以外の酸化物:「Met.-O」が存在することが分かる。また、上記測定地点の定性分析結果(ワイドスペクトル)では、FeのピークがO(酸素)のピークの近くに存在していることを確認している。このことから、Feは酸化物として存在すると推測される。
【００７９】
図4,図5は、Fe(鉄)に関する状態分析結果(図4:Fe  2pのナロースペクトル、図5:Fe  2p3/2のナロースペクトル)である。両グラフから、試料No.1は、710.8eV近傍にピークを有すること、図4のグラフから、720eV近傍にピークを有していないことが分かる。
【００８０】
試料No.2も、試料No.1と同様に、710.8eV近傍にピークを有し、かつ720eV近傍にピークを有していなかった。これに対し、試料No.100,200は、710.8eV近傍及び720eV近傍の双方にピークを有していた。
【００８１】
ここで、710.8eV近傍は、2価のFeの結合エネルギーを示し、720eV近傍は、3価のFeの結合エネルギーを示す。上述のようにFeは、酸化物として存在すると考えられることから、710.8eV近傍にピークを有することは、2価のFeの酸化物が存在する、即ち、FeOが存在すると言える。一方、720eV近傍にピークを有することは、3価のFeの酸化物が存在する、即ち、Fe2O3が存在すると言える。
【００８２】
以上から、710.8eV近傍にピークを有し、かつ720eV近傍にピークを有していない試料No.1,2はいずれも、イオン拡散層中に実質的にFe2O3が存在しない(Fe2O3の含有量が測定限界である1体積％以下である)と言え、710.8eV近傍及び720eV近傍の双方にピークを有する試料No.100,200はいずれも、イオン拡散層中にFe2O3を1体積％以上含有していると言える。
【００８３】
[密着力の測定]
試料No.1,2,100,200の電極部材について、以下のようにしてリード部とガラス部との密着力を調べた。密着力は、図6に示すようにリード部が挿通可能で、ガラス部が挿通不可能な大きさの貫通孔を設けた治具200に電極部材を固定し、アウターリード部を荷重を加えて引っ張った際、ガラス部が破壊するときの力(N)を調べた。この試験では、インナーリード部120にガラス部130を形成した代替部材100を上述した電極部材の作製と同様の条件で作製し、この代替部材100を用いて密着力を調べた。
【００８４】
この試験では、試料ごとに5個の電極部材について密着力を調べ、その平均を求めたところ、試料No.1:234N、試料No.2:234N、試料No.100:118N、試料No.200:160Nであり、試料No.1,2は、密着力が高いことがわかる。
【００８５】
試料No.1,2のような電極部材を用いて冷陰極蛍光ランプを形成する場合、封入ガスの導入にあたり真空引きをする際に、ガラス管から電極部材が引き抜かれる、といった不具合が生じ難いと考えられる。また、形成された冷陰極蛍光ランプは、リード部からガラス管までの間の構成部材が十分に密着することができ、ガラス管の封止部分からガスが漏れることを防止できると期待される。
【００８６】
[リーク試験]
試料No.1,2,100,200の電極部材を用いて、以下のように冷陰極蛍光ランプを作製し、リーク試験を行った。図7に示すように冷陰極蛍光ランプ10は、開口部を二つ有するI字状のガラス管15を用い、各開口部に作製した電極部材1をそれぞれ配置してガラスを加熱し、開口部を封止すると共に、リード部12を固定して作製した。ガラス管15には、内壁面に蛍光体層16としてハロリン酸塩を予め形成した。また、一方の開口部を封止する際、真空引きした後、ガラス管15内に水銀とアルゴンとの混合ガスを導入した。この試験では、試料ごとに5本ずつ冷陰極蛍光ランプを用意し、真空引きの際、電極部材が引き抜かれるかを調べたところ、試料No.1,2は、引き抜かれることが無かったが、試料No.100及び試料No.200のいずれも5本とも、真空引き最中に引き抜かれた。この結果から、試料No.1,2は、密着力が高いことが分かる。また、酸化膜の表面を特定の形状とすると共に、イオン拡散層中のFeの存在形態を制御することで、このような密着力が高い電極部材を安定して製造できることが分かる。
【００８７】
得られた冷陰極蛍光ランプについて、リーク試験を行った。この試験は、90℃、湿度90％の高温多湿状態で点灯を開始し、リークが生じるまでの時間を測定した。ここで、リークが生じた場合の不具合として、電圧の上昇が挙げられる。そこで、ここでは、リークの発生は、一定時間経過後に一定の輝度まで点灯させ、そのときの電圧を測定し、測定電圧が初期の電圧の1.3倍以上となったときをリーク発生時として評価した。その結果、試料No.1,2のランプはいずれも、1000時間以上を経てもリークが生じなかったが、試料No.100のランプは、500時間、試料No.200のランプは、800時間でリークが認められた。
【００８８】
このことから、酸化膜の表面に特定の凹凸を有すると共に、イオン拡散層を特定の組成とすることで、リード部からガラス管までの間の構成部材同士が十分に密着することができる。従って、上記構成を具える本発明電極部材によれば、ガラス管内の封入ガスが十分に存在して耐久性に優れる冷陰極蛍光ランプが得られる上に、当該ランプの製造工程においても不良品の発生を低減でき、生産性よくランプを製造できる。
【００８９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能である。例えば、冷陰極蛍光ランプに代えて、リードスイッチとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明電極部材は、冷陰極蛍光ランプの構成部材に好適に利用できる。本発明電極部材を用いた本発明冷陰極蛍光ランプは、例えば、液晶ディスプレイのバックライト用光源、小型ディスプレイのフロントライト用光源、複写機やスキャナなどの原稿照射用光源、複写機のイレイサー用光源といった種々の電気機器の光源として好適に利用できる。本発明リードスイッチは、永久磁石や電磁石と組み合わせて、各種の電気・電子機器におけるスイッチング部品やセンサ部品などに好適に利用できる。例えば、車載部品では、リードリレー、スピードセンサや衝撃センサなど、家庭用電気機器の部品では、リードリレー、防犯センサ、ガス流量センサなど、携帯用電気機器の部品では、携帯電話などの近接センサが挙げられる。
【符号の説明】
【００９１】
1  電極部材  10  冷陰極蛍光ランプ
11  電極部  12  リード部  121  インナーリード部  121s  酸化膜
122  アウターリード部  13  ガラス部  13i  イオン拡散層
15  ガラス管  16  蛍光体層
100  代替部材  120  インナーリード部  130  ガラス部  200  治具
【図１】
2012109236.tif 000003
【図３】
2012109236.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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