JP2007141593A - 蛍光放電管用電極 - Google Patents

Abstract

【課題】成形加工性の良好でランプ寿命が長い蛍光放電管用電極を提供する。
【解決手段】本発明による蛍光放電管用電極は、絞り加工によって形状を形成する金属からなり、電極内側底部側面に段部１３を形成しており、その電極各部位の厚さが電極開放部３の厚みに対して、電極底部４の厚みが１．８倍から２．０倍、電極開放部３の厚みに対して、電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部１３の厚みが１．４倍から１．８倍、かつ段部から解放部端との長さが電極内部の長さの０．５倍以下にした前記電極の底部には前記電極解放部３と同心状に給電用導電***置決め用凹部６を形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶のバックライトとして用いられる蛍光放電管電極に関する。

液晶装置にはバックライトとして小形の蛍光放電管が用いられている。かかる蛍光放電管は、図２に示すように、内壁面に蛍光膜８が形成され、その内部に放電用ガス（Ａｒガス等の希ガスおよび水銀蒸気）が封入されたガラス管１と、そのガラス管１の両端部に設けられた一対の冷陰極を構成する電極２を備えている。前記電極２は、一端が解放された筒状の管部３と、この管部３の他端を閉塞する底部４とによって有底筒状に一体的に形成されている。前記底部４の導電***置決め用凹部６に導電体５を配置し、さらに導電体５の他端にリード線７が接続される。

前記電極２は従来純Ｎｉによって形成され、そのサイズは、バックライト等の小形の蛍光放電管用のものでは、例えば内径１．５ｍｍ程度、全長５ｍｍ程度、管部３の肉厚０．１ｍｍ程度である。かかる筒状電極は、通常、前記管部の肉厚と同等の厚さを有する純Ｎｉ薄板を絞り加工することによって一体的に成形される。

上記の通り、蛍光放電管電極は、成形性が良好で、材質的にも安定な純Ｎｉによって形成されていたが、ランプ寿命が比較的短いという問題がある。すなわち、蛍光放電管は点灯の際、電極にイオン等が衝突して電極金属から原子を放出する現象（スパッタリング）が生じる。このスパッタリングによって放出された電極金属の原子は、ガラス管内に封入された水銀と結合し、ガラス管内の水銀蒸気を消耗させる。

このため、従来、特開昭６２−２２９６５２号（特許文献１）に記載されているように、Ｎｂ、Ｍｏからなる高融点金属電極の表面にＬａＢ_６やＢａＡｌ_２Ｏ_４などの電子放射性物質（エミッタ−物質）を被覆した冷陰極管用電極をガラス管の中に配置する構造となっている。このような冷陰極管用電極は有底のカップ形状となっていた。

また、近年、特開２００２−１１００８５号公報（特許文献２）に記載されているように、電極に耐スパッタ性の高い、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ又はこれらの合金で形成することが試みられている。

他の従来技術として、特開２００２−２８９１３６号（特許文献３）では、底部の厚さｔを側壁の１．５倍厚くし、放電管の長寿命化が試みられている。

特開昭６２−２２９６５２号

特開２００２−１１００８５号

特開２００２−２８９１３６号

しかし、特許文献１に記載のエミッター物質では、電極を有底のカップ形状にすることでホロー放電になり放電特性の向上が図れるが、エミッタ−物質は、長時間放電を行うとスパッタにより損耗し電極内側からなくなってしまう。エミッタ−物質がなくなった電極底部では激しい損耗が発生し、電極に孔があいてしまう恐れがある。

また、特許文献２に記載のこれらの金属元素はＮｉに比して高価であり、さらに高融点の酸化し易い材料であるため、その製造に際してもプラズマアーク溶接法や粉末冶金法など、通常の溶解・鋳造法とは異なる特殊な方法によってバルク材を製造する必要がある。
また、Ｎｂについてはその薄板に対して絞り加工を施すことができるものの、バルク材の圧延に際して真空焼鈍などの無酸化雰囲気焼鈍と圧延とを繰り返して薄肉化する必要がある。このように、Ｎｂ、Ｔａ等は、総じて小形の筒状電極を製造する上で、成形加工性に劣り、製造コストが非常に高くなるという問題がある。

また、特許文献３に記載の形状では、放電に伴う電極の損耗（スパッタリング）は、ホロー放電により電極の底部側面で主に起こり、従来技術では、長寿命化のために電極の底部を厚くしても、厚くしていない電極底部側面での激しい損耗によって貫通し、電極の長寿命化が図れない。
本発明は、これらの課題を解決するためのものであり、電極内側底部側面に段部を形成することで、電極底部側面で激しく損耗しても電極の肉厚がある為、従来よりも貫通しにくくなり電極の長寿命化が図れる。また、電極の表面積を従来よりも減少させないようにすることで輝度の低下を抑える。

本発明の発明者は、蛍光放電管用電極内側の形状に応じてスパッタ率の変化を詳細に観察したところ、電極内側底部側面が著しく損耗することを知見し、本発明を完成させるに到った。
すなわち、本発明による蛍光放電管用電極は、電極内側底部側面に段部を形成しており、その電極各部位の厚さが電極開放部端の厚みに対して、電極底部の厚みが１．８倍から２．０倍、電極開放部端の厚みに対して、電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部の厚みが１．４倍から１．８倍、かつ段部から開放部端との長さが電極内部の長さの０．５倍以下にしたものである。

この蛍光放電管用電極は、電極内側底部側面に段部を形成しており、その電極各部位の厚さが電極開放部端の厚みに対して、電極底部の厚みが１．８倍から２．０倍、電極開放部側面の厚みに対して、電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部の厚みが１．４倍から１．８倍、かつ段部から開放部端との長さが電極内部の長さの０．５倍以下にしているので、電極内側底部側面が著しく損耗しても、電極内側底部側面段部により、ホロー放電したとき、電極内側底部側面の激しい損耗が起きても電極側面が貫通しにくくなり、電極の寿命を向上させることができる。
また、段部から開放部端の長さが電極内部の長さの０．５倍以下にすることで電極内側の表面積が従来より狭くならず、十分なホロー効果が得られるので、輝度の低下もない。

また、本発明による蛍光放電管用電極は、一端が解放された管状の開放部と、前記管部の他端を閉塞する底部とを備え、前記開放部と底部とが一体的に絞り成形され、底部に近い前記開放部に段部が形成されたものである。

本発明による蛍光放電管用電極は、純ＮｉまたはＮｉを８０ｍａｓｓ％以上、より好ましくは９４ｍａｓｓ%以上９８ｍａｓｓ％以下含有することが好ましい。

さらに、本発明による蛍光放電管用電極は、Ｎｂを２ｍａｓｓ％以上６ｍａｓｓ％以下含有することが好ましい。

前記電極において、前記底部の外側に前記開放部と同心状に配置された導電***置決め用凹部を設けることが好ましい。かかる導電***置決め用凹部を設けることによって、導電体の端部を前記凹部に差し込んで溶着するだけで、電極の底部に導電体を同心状に確実に溶着することができる。このため、導電体をガラス管の端部に同心状に封止することにより、電極とガラス管とが同心状に配置され、ガラス管内における放電状態の均一性、安定性が向上し、ランプ寿命を向上させることができる。

また、本発明による蛍光放電管は、内壁面に蛍光膜が形成され、その内部に放電用ガスが封入されたガラス管と、そのガラス管の両端部にガラス管と同心状かつガラス管の内外に管通状に封止された給電用導電体と、前記ガラス管の内部に配置され、前記給電用導電体の端部に接続された一対の電極を備えた蛍光放電管であって、前記電極として上記本発明にかかる蛍光放電管用電極が用いられ、前記電極の底部の外側に前記給電用導電体が同心状に溶着されたものである。この蛍光放電管によれば、上記本発明にかかる電極による各効果を備える。

本発明の蛍光放電管用電極は、絞り加工によって形状を形成する金属からなり、その絞り加工後の形状において、電極内側底部側面に段部を形成しており、かつその電極各部位の厚さが電極開放部端の厚みに対して電極底部の厚みが１．８から２．０倍、電極開放部端の厚みに対して電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部の厚みが１．４から１．８倍、かつ段部から開放部端との長さが電極内部の長さの０．５倍以下であるため、電極内側底部側面段部の激しい損耗が起きても電極側面が貫通しにくくなり、電極の寿命を向上させることができる。

以下に本発明の実施形態にかかる蛍光放電管用電極およびその電極を用いた蛍光放電管について説明する。
本発明の蛍光放電管電極に用いられる金属は、純Ｎｉ、あるいはＮｉを８０ｍａｓｓ％以上、さらに好ましくは９４ｍａｓｓ％から９８ｍａｓｓ％含有したＮｉ合金である。前記Ｎｉ合金において、添加する元素としては、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａが挙げられる。これらのうちで好ましいのは、Ｎｂである。

Ｎｉ合金におけるＮｂの含有量は２ｍａｓｓ％から６ｍａｓｓ％にするのがよい。２ｍａｓｓ％から６ｍａｓｓ％のＮｂ含有量では、ＮｂＮｉ₈金属間化合物を生成させることなく、ＮｉとＮｂとが固溶した状態になるため、成形性、加工性を劣化させず、含有量の割には耐スパッタ性を効果的に向上させ、電極の損耗を純Ｎｉよりも抑えることができる。

前記電極用金属は、高融点の難加工性元素を含むものの、純Ｎｉと同様、成形性、加工性に優れるので、真空中で鋳造した後、その鋳造片を大気下で熱間圧延し、必要に応じて不活性雰囲気下で焼鈍した後、冷間圧延することにより０．１ｍｍ程度の板材に加工することができる。そして、必要に応じて仕上焼鈍（軟化焼鈍）した後、前記板材を複数回絞り加工又は凹凸形状を有するパンチにて絞り加工することによって、筒状電極を製造することができる。なお、仕上焼鈍は、８００℃〜９５０℃程度で３分から３時間程度保持すればよい。焼鈍雰囲気は、Ｎｂは酸化および窒化しやすいので、真空雰囲気あるいはＡｒ等の不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。

図１は、実施形態にかかる蛍光放電管の要部断面図であり、この蛍光放電管は、内壁面に蛍光膜８が形成され、放電用ガス（Ａｒガス等の希ガスおよび水銀蒸気）が封入されたガラス管１と、そのガラス管１の両端部に設けられた一対の冷陰極を構成する電極２を備えている。

前記電極２は、絞り加工によって形状を形成する金属からなり、その絞り加工後の形状において、電極内側底部側面に段部を形成されている。前記電極は絞り加工によって形成され、一端が解放された開放部と、他端が閉塞された底部を有する。前記底部は、給電用の棒状の導電体５と前記開放部とが同心状に配置されるように、前記導電体５の一端が嵌合される導電***置決め用凹部６が形成されている。前記導電体５は、ガラス管１の端部を内外に貫通するように封止され、ガラス管１の内側の端部が前記凹部６に嵌合され、底部４との境界外周部においてレーザー溶接、抵抗溶接、ろう付けなどによって溶着されている。前記ガラス管１の外側に位置する、前記導電体５の他端には給電用のリード線７が接続される。

前記電極の内側の厚さは、電極内側底部側面に段部を形成しており、その電極各部位の厚さが電極開放部端３の厚みに対して底部４の厚みｔが１．８倍から２．０倍、電極開放部端３の厚みに対して電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部１３の厚みが１．４倍から１．８倍、段部から開放部端の長さが電極内部の長さの０．５倍以下にて形成されている。小形の蛍光放電管では、電極２の長さは３ｍｍから６ｍｍ程度、前記電極開放部３の厚みは０．１０ｍｍから０．１３mm程度、前記電極底部４の厚みは０．１８ｍｍから０．２０mm程度、前記電極内側底部側面段部１３の厚みは０．１４ｍｍから０．１８mm程度に形成される。

前記電極２は、前記電極用Ｎｉ−Ｎｂ合金で形成されるのが好ましい。前記Ｎｉ−Ｎｂ合金を用いることにより、良好な冷間成形性を有するとともに、耐スパッタ性を純Ｎｉに比べて向上することができる。この電極は、成形面が凹凸形状であるパンチを用いて絞り加工、またはインパクト成型によって作製される。

なお、本発明は図１の他に図３から図５にある電極形状に行ってもよい。この際、絞り加工をする金属の延びや硬さを考慮して、凹凸に形成されたパンチにて一度に絞り加工をして所定の段部を形成するか、複数回絞り加工を繰り返して所定の段部を形成するかを判断する。また、インパクト成型によって作製されてもよい。

以下、本発明の蛍光放電管用電極について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定的に解釈されるものではない。

純Ｎｉ、Ｎｂ量が２ｍａｓｓ％，４ｍａｓｓ％，６ｍａｓｓ％それぞれ含まれるＮｉ−Ｎｂ合金４ｋｇをそれぞれ真空誘導炉にて１５００℃で溶解し、その溶湯を鋳造した鋳造片を大気中で１１００℃で熱間鍛造した後、圧延開始温度１１００℃で熱間圧延板及び熱延線材を得た。これらの熱延材は窒素および水素の混合ガス（大気圧）中で焼鈍（９００℃で２時間保持）され、冷間圧延および冷間伸線が施され、板厚０．１５ｍｍの薄板、外径１．７ｍｍの線材に加工した。

これらの試料を用いて前述した絞り加工を行い、図１に示す電極の長さが５mm、前記電極開放部３の厚みが０．１０mm、前記電極底部４の厚みが０．２０mm、前記電極内側底部側面段部１３の厚みが０．１８mm電極内側底部側面段部から開放端の長さが電極内部の長さの０．４倍、である段付き形状の実施例１から４の筒状電極を作成した。

また、比較例として図２に示す電極の長さが５mm、前記電極開放部３の厚みが０．１０mm、前記電極底部４の厚みが０．２０mmの筒状電極を純Ｎｉ、Ｎｂを２ｍａｓｓ％，４ｍａｓｓ％，６ｍａｓｓ％含むＮｉ−Ｎｂ合金からなる比較例１から４をそれぞれ作成した。

これらの試料を用いて、以下の要領にて電極の寿命を評価した。
電極とコバール（登録商標）からなるリード線とをレーザー溶接し、前記電極を真空装置内に５０ｍｍ間隔で電極開放部が対向するように配置した。前記真空容器内にＡｒガスを８００Ｐａ程度流入させ、対向させた電極に３００Ｖから４００V、３０ｋＨｚの高周波電圧を加えて放電を起こさせた。この状態で約３００時間放電行い、放電後に電極の脱落、穴あきが無いか確認した。

結果、実施例の電極では、脱落や穴あきの異常は見受けられなかったが、比較例では、カップの底面側面部に穴が空いたのが確認された。

本発明の実施形態にかかる蛍光放電管電極を備えた蛍光放電管の要部断面部である。 従来の蛍光放電管電極を備えた要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる蛍光放電管電極を備えた他の一例を示す蛍光放電管の要部断面部である。 本発明の実施形態にかかる蛍光放電管電極を備えた他の一例を示す蛍光放電管の要部断面部である。 本発明の実施形態にかかる蛍光放電管電極を備えた他の一例を示す蛍光放電管の要部断面部である。

符号の説明

１ ガラス管
２ 電極
３ 開放部
４ 底部
５ 導電体
６ 導電***置決め用凹部
７ リード線
１３ 底部側面段部

Claims (4)

1. 絞り加工によって形状を形成する金属からなる蛍光放電管用電極において、
   電極内側底部側面に段部を形成しており、
   その電極各部位の厚さが、
   電極開放部端の厚みに対して電極底部の厚みが１．８倍から２．０倍、
   電極開放部端の厚みに対して電極開放部端にもっとも近い電極内側底部側面段部の
   厚みが１．４倍から１．８倍、
   かつ電極内側底部側面段部から開放端の長さが電極内部の長さの０．５倍以下、
   である蛍光放電管用電極。
2. 前記蛍光放電管用電極において、電極に用いられる金属がＮｉを８０ｍａｓｓ％以上含有する請求項１に記載の蛍光放電管用電極。
3. 前記蛍光放電管用電極において、電極に用いられる金属がＮｉを９４ｍａｓｓ％以上９８ｍａｓｓ％以下含有する請求項２に記載の蛍光放電管用電極。
4. 前記蛍光放電管用電極において、電極に用いられる金属がＮbを２ｍａｓｓ％以上６ｍａｓｓ％以下含有する請求項２又は３に記載の蛍光放電管用電極。
   

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