JP2938838B2

JP2938838B2 - 放電灯用電極とその製造方法

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Publication number: JP2938838B2
Application number: JP1217098A
Authority: JP
Inventors: 明武石; 宗光浜田; 正忠淀川; 拓原田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JPH11213944A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
装置のバックライト、電球形蛍光ランプ、ファクシミリ
やスキャナ等の読み取り用光源等種々の放電灯に用いら
れる放電灯用電極とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、低消費電力で軽薄化が可能な液晶
ディスプレイが急速に広まってきている。これに伴い、
液晶ディスプレイの光源として、小型蛍光ランプの開発
が盛んに行われている。同様に、電球形蛍光ランプは、
白熱電球に比べて消費電力が少なく、寿命が長いことか
ら普及しつつある。

【０００３】一般に蛍光ランプは、熱電子放出によるア
ーク放電を利用した熱陰極ランプと、二次電子放出によ
るグロー放電を利用した冷陰極ランプに分けることがで
きる。

【０００４】熱陰極ランプは冷陰極ランプに比べ、陰極
降下電圧が小さく、電力に対する発光効率がよい。ま
た、熱電子放出のため、電流密度が大きくとれ、冷陰極
に比べて高輝度化が可能である。このため、大画面の液
晶ディスプレイ用バックライト、電球形蛍光ランプ、フ
ァクシミリやスキャナ等の読み取り用光源等、多量の光
束が必要となる場合の光源に適している。

【０００５】従来の熱陰極ランプ用の電極として、タン
グステンコイルに遷移金属の一部とバリウムを含むアル
カリ土類金属を塗布した電極（特開昭５９−７５５５３
号公報）が知られている。

【０００６】しかし、液晶表示装置の薄型化に伴い、光
源としての蛍光ランプも細管で多量の光束を発するもの
への要求が強まっている。同様に、電球形蛍光ランプ、
ファクシミリ、スキャナにおいても、小型化に伴い、光
源としての蛍光ランプに細管で多量の光束を発するもの
に対する要求が強い。従来の熱陰極ランプでは、熱電子
放出を開始するための予熱回路が必要なため、冷陰極ラ
ンプ並みの細管化は難しかった。

【０００７】本発明者等は、これらの問題を解決する電
極材料を、特開平２−１８６５５０号公報において提案
し、さらに電極材料、電極材料製造方法および電極を特
開平４−４３５４６号公報、特開平６−２６７４０４号
公報、特開平７−２９６７６８号公報、さらに特開平９
−１２９１７７号公報において提案した。

【０００８】また、特開平７−１４２０３１号公報、特
開平７−１４２０３２号公報においては、電極の保持方
法として、金属、半導体セラミックス等の電気伝導性の
高い材料からなる導電体キャップ等を用いた方法を提案
した。また、特開平７−２６２９６３号公報において
は、金属、半導体セラミック等の電気伝導性の高い材料
からなる導電体パイプ、リード線を電極に巻き付ける方
法等を提案した。

【０００９】図４（Ａ）、（Ｂ）は前記特開平７−１４
２０３１号公報に記載された放電灯の一方の管端部を示
す断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）において、１は蛍
光ランプのガラス製バルブ、２は導電性を有する電極容
器、３は該電極容器２に充填したアグリゲート型電子放
出材料、４は電極容器２の底部に嵌着した有底円筒状の
金属キャップ、５はリード線であり、該リード線５は金
属キャップ４に電気的、機械的に接続されている。バル
ブ１内には、放電用ガスとしての水銀ガスと水銀ガスの
電離を促進するためのアルゴンガスが封入されている。
そして、水銀ガスが放射する紫外線をバルブ１の管壁に
塗布された蛍光物質に照射して可視光に変換する。

【００１０】また、前記電極容器２は、高融点またはス
パッタリング性の良好な半導体磁器、例えば、Ｂａ−Ｚ
ｒ−Ｔａの酸化物系の半導体磁器からなり、表面にはＴ
ａ系窒化物や炭化物からなるスパッタリング防止層が形
成され、かつ導電性を得ている。電子放出材料３は電極
容器２内に充填した粒状、塊状または多孔質状の半導体
磁器からなる。

【００１１】図４（Ｂ）の例は、電極容器２の底面に穴
部２ａを設け、該穴部２ａに金属６を埋め込み、該金属
６にリード線５を電気的に接続したものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図４（Ａ）のように、
電極容器２の底部に金属キャップ４を固着したものは、
金属キャップ４の強度上、その肉厚ｔを約０．１ｍｍ強
程度に設定する必要があるため、例えばバルブ１の外径
ｄ１が３ｍｍ、内径ｄ２が２ｍｍの場合、バルブ１の内
壁と金属キャップ４との間の隙間ｇを０．２５ｍｍ程度
確保するとすれば、電極容器２の外径ｄ３は（２ｍｍ−
０．１ｍｍ×２−０．２５ｍｍ×２）＝１．３ｍｍとな
り、電極容器２の肉厚を０．３ｍｍに設定すれば、電極
容器２の内径ｄ４は０．７ｍｍと小さくなる。このた
め、電極容器２の開口面積、すなわち電子放出材料３の
充填面積が小さくなり、点灯時間の寿命が十分でなかっ
た。逆に、電極容器２として、同じ直径のものを得るた
めには、バルブ１の径を大きくしなければならず、蛍光
ランプの太さが大きくなる。

【００１３】また、金属キャップ４の底部４ａの肉厚も
前記厚みｔに設定されるため、バルブ１の長さが一定に
設定された状態において、その厚みｔ分だけ有効発光長
（この有効発光長はバルブ１の両端の電子放出材料３間
の間隔にほぼ比例する）が短くなり、換言すれば、蛍光
ランプの長さが長くなるという問題点がある。

【００１４】一方、図４（Ｂ）のように、電極容器２の
底面部に穴２ａを設けて金属６を埋め込み、その金属６
にリード線５を接続する構成においては、金属６の固定
強度を考慮してその厚みｓを例えば１ｍｍ程度に設定し
た場合、両端で合計２ｍｍ、有効発光長が減少する。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑み、放電灯の太
さ、長さを小さくし、かつ有効発光長を長くすることが
でき、かつ寿命を延ばすことができる構成の放電灯用電
極とその製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の放電灯用電極
は、少なくとも表面に導電性を持たせたセラミックス製
有底円筒状電極容器の底部に貫通孔を設け、該貫通孔に
リード線を嵌合してセラミックスの焼結収縮により固定
し、前記電極容器に電子放出材料からなるアグリゲート
型構造の充填物を収容してなることを特徴とする（請求
項１）。

【００１９】請求項１の発明においては、有効発光長の
増大、バルブ径の縮小が可能となる上、リード線が電極
容器に強固に結合される。

【００２０】請求項１の発明のように、電極容器として
セラミックスを用いる場合、好ましくは、前記電極容器
として、還元性雰囲気で焼成することによって表面もし
くは全体に導電性を持たせたセラミックスからなるもの
を用いる（請求項２）。

【００２１】

【００２２】また、本発明の放電灯用電極は、有底円筒
状電極容器をセラミックスにより構成し、該電極容器の
底面に金属層を形成し、該電極底面の金属層上に前記リ
ード線をろう付けし、前記電極容器に電子放出材料から
なるアグリゲート型構造の充填物を収容してなることを
特徴とする（請求項３）。

【００２３】請求項３の発明においては、リード線のセ
ラミックスでなる電極へのろう付けが強固に行える。

【００２４】また、本発明の放電灯用電極は、水銀ゲッ
ターをリード線に溶接したことを特徴とする（請求項
４）。

【００２５】また、本発明の放電灯用電極において、好
ましくは、前記電子放出材料が、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのう
ち少なくとも一種以上を含む化合物からなる第一成分
と、Ｚｒおよび／またはＴｉを含む化合物からなる第二
成分と、Ｔａおよび／またはＮｂを含む化合物からなる
第三成分とを含む材料からなることを特徴とする（請求
項５）。

【００２６】また、本発明は、前記電子放出材料は、前
記第一成分、第二成分、第三成分のモル比をそれぞれ
Ｘ、Ｙ、Ｚとして、０．８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２．０で
表される範囲にあり、かつ第二成分は０．０５≦Ｙ≦０．６第三成分は０．４≦Ｚ≦０．９５であることを特徴
とする（請求項６）。

【００２７】また、本発明の放電灯用電極は、前記電子
放出材料の表面に、ＴａまたはＮｂの炭化物および／ま
たは窒化物のスパッタリング防止層が形成されているこ
とを特徴とする（請求項７）。

【００２８】請求項５〜７の発明において、電子放出材
料のうち、第一成分は主に低仕事関数の電子放出材料で
あり、第二成分は電子放出材料の高融点化および低電気
抵抗化のための成分であり、第三成分は電子放出材料表
面に形成されるスパッタリング防止層となる。前記電子
放出材料組成とすることにより、電子放出性、高融点、
低電気抵抗でスパッタリングによる消耗が防止される良
好な特性の電子放出材料が得られ、放電灯の延命化が図
れる。そして、このような組成の電子放出材料を用いる
と共に、前記請求項１〜４のようなリード線と電極容器
との結合構造、すなわち電極容器の電子放出材料収容部
（内径）の増大による延命化との相乗効果により、小型
で寿命の長い蛍光ランプを提供することができる。

【００２９】本発明の放電灯用電極の製造方法は、電子
放出材料からなるアグリゲート型構造の充填物を収容し
たセラミックス製有底円筒状電極容器の底面に金属層を
形成し、該金属層上に中性または非酸化雰囲気でリード
線をろう付けすることを特徴とする（請求項８）。

【００３０】また、本発明の放電灯用電極の製造方法
は、電子放出材料からなるアグリゲート型構造の充填物
を収容したセラミックス製有底円筒状電極容器の底面に
金属層を形成し、該金属層上に、リード線を７００℃〜
１０００℃でろう付けすることを特徴とする（請求項
９）。

【００３１】

【発明の実施の形態】（蛍光ランプの全体構成）図１
（Ａ）は本発明による放電灯用電極の一実施の形態を示
す蛍光ランプの一端側の一部断面側面図、図１（Ｂ）は
そのＥ−Ｅ断面図である。図１において、１は細長いガ
ラスにより形成された蛍光ランプのバルブであり、内面
に蛍光物質が塗布されている。バルブ１の内部には希ガ
スが封入され、両端部において気密封止され、内部は放
電空間７を構成している。

【００３２】バルブ１の両端部には導体でなるリード線
５が固定される。また、バルブ１内の導電性電極容器８
は、その底面において、リード線５に銀ろう等のろう９
により機械的、電気的に接続される。

【００３３】電極容器８は放電空間７側が開口部になっ
ており、この開口部内に、電子放出材料１０としてのア
グリゲート型構造充填物が充填されている。放電空間７
にはアルゴン（Ａｒ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリ
プトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスの少なくと
も一種以上が１３３０Ｐａ〜２２０００Ｐａ（１０Ｔｏ
ｒｒ〜１７０Ｔｏｒｒ）程度の封入圧で封入されてお
り、リード線５を通じて両電極間に電位差を与えること
で放電を開始する。

【００３４】１１はリード線５に接合された水銀ゲッタ
ーである。なお、この水銀ゲッターは、必ずしも配置し
なくても良く、封止の過程で水銀を供給する形でもよ
い。以下各部の詳細について記載する。（電極容器８）本発明の電極容器８は、有底円筒状をなす。これらの電
極容器８の材質は、表面に導電性を持たせるかあるいは
導電材をコーティングしたセラミックスで形成されるこ
とが好ましい。ここで、１４００℃以上の高融点として
いる理由は、後述の組成のアグリゲート型構造充填物で
なる電子放出材料１０と電極容器８とを同時に焼成する
場合、おおよそ１４００℃以上の温度で焼成する必要が
あり、その場合の電極容器８の溶解を防止するためであ
る。

【００３５】また、電極容器８としては、好ましくは電
子放出材料１０に近い材料であるならば、電極容器８と
電子放出材料１０と固着が強固となり、しかも熱膨張差
が少なく、ヒートサイクルに強くなるという点において
好ましい。例えば、電極容器８または電子放出材料１０
として、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも一種以上を
含む化合物を含む第一成分と、Ｚｒおよび／またはＴｉ
を含む化合物からなる第二成分と、Ｔａおよび／または
Ｎｂを含む化合物からなる第三成分とを含むセラミック
ス材料が用いられる。（電子放出材料１０）本発明における電子放出材料１０
は、効率の良い電子放出材料であれば何でもよい。一例
として、好ましくは、本発明者等による先の出願（特開
平９−１２９７７号）を利用したものを用いることがで
きる。これは、前記電極容器８にも用いられるＢａ、Ｓ
ｒ、Ｃａのうち少なくとも一種以上を含む化合物からな
る第一成分と、Ｚｒおよび／またはＴｉを含む化合物か
らなる第二成分と、Ｔａおよび／またはＮｂを含む化合
物からなる第三成分とを含む電子放出材料を顆粒状に造
粒して電極容器８に収容後焼成してアグリゲート型構造
とした充填物としての電子放出材料１０を得る。また、
この充填物としての電子放出材料１０の表面にはＴａま
たはＮｂの炭化物および／または窒化物からなるスパッ
タリング防止層が形成されている。

【００３６】前記各成分のうち、第一成分は主に低仕事
関数の電子放出材料である。また、第二成分は電子放出
材料の高融点化および低電気抵抗化のための成分であ
り、第三成分は電子放出材料表面に形成されるスパッタ
リング防止層となる炭化物および／または窒化物の供給
源となる。

【００３７】これらの第一成分、第二成分、第三成分の
モル比をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚとして、０．８≦Ｘ／（Ｙ
＋Ｚ）≦２．０、第二成分は、０．０５≦Ｙ≦０．６、
第三成分は、０．４≦Ｚ≦０．９５の範囲にあることが
好ましい。

【００３８】前記特開平９−１２９７７号公報において
記載したように、第一成分が上記範囲の下限より少なく
なると、電子放出材料の量が不足し、早期に点灯不良と
なる。一方、上記範囲の上限より多くなると、放電中に
電子放出材料の蒸発飛散が顕著となり、ランプ管壁の黒
化が激しく、輝度が低下し、実用上好ましくない。

【００３９】また、前記第二成分のＺｒおよび／または
Ｔｉを含む化合物が上記範囲の下限より少ないと、電子
放出材料が低融点化し、還元焼成の際、電子放出材料１
０がアグリゲート型構造充填物の状態を保てず、放電が
不安定になる。一方、上記範囲の上限より多いと、電子
放出材料が高抵抗化し、放電が不安定となる。

【００４０】また、第三成分のＴａおよび／またはＮｂ
を含む化合物が上記範囲の下限より少ないと、還元雰囲
気中の焼成により、電子放出材料１０の表面にスパッタ
リング防止層となる炭化物または窒化物が形成されにく
い。一方、上記範囲の上限より多いと、還元雰囲気中に
おける焼成により電子放出材料の蒸発飛散が激しくな
り、製造上で問題となる。

【００４１】電子放出材料１０の表面に形成されるスパ
ッタリング防止層は炭化物、窒化物のいずれでもよい
し、Ｔａ−Ｎｂ−Ｃ、Ｔａ−Ｎ−Ｃ、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ−
Ｃ等の固溶体でもよい。

【００４２】また、特開平６−３３３５３４号公報にお
いて、ＨｆＣ等の炭化物を含有する高圧放電ランプ用電
極が、管壁の黒化を防ぐ効果があることが記載されてい
るが、本発明に係る放電灯用電極の電子放出材料１０の
表面の炭化物および／または窒化物もイオンスパッタリ
ングに強く、熱衝撃に優れているため、連続点灯におけ
るランプの管壁の黒化が少ない。

【００４３】前記電子放出材料１０の形状は、球状に限
らず、不規則な塊状であってよく、電極容器８の充填物
がアグリゲート型構造を有することで、選択的にアグリ
ゲート型構造充填物部分に熱がこもる。この結果、特開
平７−２９６７６８号公報に記載したようにアークスポ
ットを確実に形成することができる。（水銀ゲッター）水銀ゲッター１１は、Ｔｉ₃Ｈｇの粉
末およびＺｒ−Ａｌ合金粉末からなり、これらの粉末が
ニッケル等の金属パイプに加圧充填されたものをリード
線５にスポット溶接する。この水銀ゲッター１１は、バ
ルブ１の管端部を密封した後、高周波誘導加熱装置によ
りこの材料のゲッター材であるＺｒ−Ａｌ合金を加熱し
て不要残留ガスを吸着した後、水銀合金であるＴｉ₃Ｈ
ｇから水銀蒸気を蒸発させるものである。（放電灯用電極の製造方法）図２は本発明による蛍光ラ
ンプの製造方法の一例を示す工程図である。図２に示す
工程のうち、（ａ）〜（ｅ）の工程で放電用電極を製造
する。全体の製造工程は一般的なセラミックスの製造方
法とほぼ同様に行うことができる。（ａ）の秤量工程で
は各原料を上記で説明したように所定比になるように秤
量する。ここでの各原料としては、通常、ＢａＣＯ₃、
ＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、
Ｎｂ₂Ｏ₅等を用いるが、ここで上げたもの以外の酸化
物、炭酸塩、シュウ酸塩等を用いても良い。（ｂ）の混
合工程では秤量工程（ａ）で秤量した各成分の原料を混
合し粉末を得る。混合法としては、ボールミル法、摩擦
ミル法、共沈法等の方法を用い、その後、脱水加熱乾燥
法または凍結乾燥法等で乾燥を行う。（ｃ）の仮焼き工
程では混合工程（ｂ）で混合された原料粉末を仮焼きす
る。仮焼き温度は８００℃〜１３００℃程度に設定し、
電子放出材料の化合物を得る。この仮焼きは、粉末の状
態でも粉末を成形した状態で行ってもよい。（ｄ）の微
粉砕工程では工程（ｃ）の仮焼き工程で得られた化合物
を微粉砕する。この微粉砕はボールミル法や気流粉砕等
で行う。（ｅ）の造粒工程では、工程（ｄ）の微粉砕工
程で得られた微粒子から適度の大きさの顆粒を得る。微
粉砕により得られた粉末をポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレ
ンオキサイド（ＰＥＯ）等の有機系バインダーを含む水
溶液を用いて造粒し、顆粒状の電子放出材料の原料粉を
得る。この際、噴霧乾燥法、押出造粒法、転動造粒法あ
るいは乳鉢、乳棒を用いて造粒するが、造粒方法はこれ
らの方法に限定されない。（ｆ）の成形工程では工程
（ｅ）の造粒工程で選られた顆粒状の電子放出材料粉か
ら電極容器８の成形体を得る。この時、図３（Ａ）また
は（Ｂ）に示すように、電極容器８の底部にリード線５
を嵌合する貫通孔８ａを同時に形成してもよい。（ｇ）
の充填工程では、電極容器８に工程（ｅ）の造粒工程で
得られた顆粒状の電子放出材料１０を充填して電極要素
を得る。この際、顆粒状の電子放出材料の原料粉を加圧
せずに充填する。

【００４４】この時、（ｆ）の成形工程で電極容器８の
底部３に貫通孔８ａを設けていた場合、その貫通孔８ａ
にリード線５を通しておき（図３（Ａ）の例は、リード
線５を貫通孔８ａに貫通せずに嵌合し、図３（Ｂ）の例
は、リード線５により貫通孔８ａに貫通して嵌合した例
である）、その後、電極容器８に、工程（ｅ）の造粒工
程で得られた顆粒状の電子放出材料１０を充填する。こ
の場合も同様に顆粒状の電子放出材料１０の原料粉を加
圧せずに充填する。

【００４５】焼結電極のように加圧成形後に焼成する
と、熱電子放出のために十分な蓄熱効果が得られず、放
電開始時に予熱回路を用いることになる。一方、顆粒状
の電子放出材料の原料粉を加圧せずに電極容器８に適当
な間隙を備えながら充填することにより、予熱回路を用
いることなく、速やかにアーク放電を開始させることが
できる。（ｈ）の焼成工程では、工程（ｇ）の充填工程
で得られた電極要素を焼成し、焼結体（放電灯電極）を
得る。そして、焼結体主成分は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのう
ち少なくとも一種以上を含む化合物からなる第一成分
と、Ｚｒおよび／またはＴｉを含む化合物からなる第二
成分と、Ｔａおよび／またはＮｂを含む化合物からなる
第三成分を含む材料からなる。顆粒状の電子放出材料１
０の原料粉が充填された電極要素の焼成温度は、１４０
０〜２０００℃が好ましい。この焼成温度が１４００℃
未満であると、電極容器８の表面にＴａまたはＮｂの炭
化物および／または窒化物からなるスパッタリング防止
層が形成されない。また、２０００℃を超えると、アグ
リゲート型構造が実現できない。

【００４６】焼成雰囲気については、例えば主に炭化物
を電極容器８の表面に形成する場合、ベンゼンや一酸化
炭素を含むアルゴンや窒素等の不活性ガスを流して焼成
する。また、電極容器８をカーボン粉末に埋没させて不
活性ガスまたは窒素ガスを流して焼成してもよい。ま
た、脱バインダーを不十分にする等、予め材料中に炭素
源を含ませ残留させておく場合には、特に焼成雰囲気中
に炭素源は不要である。主に窒化物を電極容器８の表面
に形成する場合は、水素や一酸化炭素等の還元性ガスを
含む窒素ガスを流して焼成する。

【００４７】このように、還元性雰囲気で焼成すること
により、電子放出材料１０の表面にＴａまたはＮｂの炭
化物および／または窒化物からなるスパッタリング防止
層が形成される。（ｉ）のリード線接合工程は、焼成工
程（ｈ）で得られたセラミックスでなる電極容器８の底
面へのリード線５のろう付けを容易にするために、底面
を清浄化、活性化し、例えばＭｏ−Ｍｎ等の金属層をメ
タライズにより形成するか、またはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
ＮｉもしくはＳｎ等の金属層をメッキあるいは蒸着やス
パッタリングによって形成し、該金属層にニッケルろ
う、銀ろう等のろう９を塗布し、その部分にリード線５
の先端を密着させながら、中性または非酸化雰囲気で７
００〜１０００℃の温度で焼き付けしてリード線５を接
合する。

【００４８】図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電極容
器８の底部に貫通孔８ａを設けている場合は、リード線
５を貫通孔８ａに嵌合して焼成する場合はこのリード線
５のろう付け工程を省略することができる。また、リー
ド線５を貫通孔８ａに嵌合して電子放出材料１０と同時
に焼成すれば、電極容器８の焼成冷却工程による収縮に
よりリード線５が電極容器８に強固に結合される。

【００４９】

【実施例】図２において説明した電極の製造工程のう
ち、工程（ａ）〜（ｅ）に従って、ＢａＣＯ₃、ＳｒＣ
Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂
Ｏ₅等を出発原料とする未焼成の顆粒状の電子放出材料
の原料粉を作成する。

【００５０】ＢａＣＯ₃、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、を出発原
料として、ＢａＣＯ₃を１．０モル、ＺｒＯ₂を０．２モ
ル、Ｔａ₂Ｏ₅を０．８モルとなるように秤量した後、ボ
ールミル法により２０時間湿式混合し、８０〜１３０℃
で乾燥機により乾燥した後、成形圧１０ＭＰａ程度で成
形した。これを大気中で８００〜１３００℃で２時間程
度仮焼きした。得られた粉末をボールミル法により２０
時間程度粉砕し、８０〜１３０℃で乾燥機により乾燥
後、ポリビニルアルコールを含む水溶液を加え、乳鉢、
乳棒を用いて造粒を行った。

【００５１】次に、図２により説明した放電灯用電極の
製造方法に示される工程のうち、工程（ｆ）〜（ｉ）に
従って未焼成の顆粒状の電子放出材料を用いた電極容器
８に、同じ原料粉を充填して電極要素を形成し、放電灯
用電極を完成した。また、予め水銀ゲッターを兼ねた水
銀ディスペンサ材料１１をスポット溶接したリード線５
は電極容器８の底面に銀ろうによりろう付けした。

【００５２】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リード
線５を電極容器８の底面にろう付けするか、あるいは図
３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リード線５を電極容器
８の貫通孔８ａに嵌合する構造とすれば、図４（Ａ）に
示すように、金属キャップ４を用いた場合のように、金
属キャップ４の厚みｔの分だけ電極容器８の外径ｄ３を
小さくする必要がなく、前記バルブ１の外径ｄ１、内径
ｄ２がそれぞれ前述したように、３ｍｍ、２ｍｍのもの
において、電極容器８の外径ｄ３、内径ｄ４はそれぞれ
１．５ｍｍ、０．９ｍｍとなり、電極容器８の開口面積
を約６割程度増やすことができ、同じバルブ１の管径で
ありながら大きな電極容器８の開口面積とすることがで
き、逆に、同じ電極容器８の開口面積でありながら、バ
ルブ１の管径を小さくすることができる。また、図４
（Ｂ）に示すように、電極容器に金属６を設けた場合に
比較し、有効発光長を１ｍｍ×２＝２ｍｍ程度長くする
ことができるから、有効発光長を長くする意味で効果が
あり、特にバルブ１の長さが短いもの、例えばカムコー
ダのビューファインダに使われる液晶バックライト用の
もの（例えば長さが３２ｍｍ程度）において、顕著な効
果がある。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、電極容器の底部に設け
た貫通孔にリード線を嵌合して結合した（請求項１）の
で、電極容器に金属キャップを嵌着してその金属キャッ
プにリード線を接合する構造や、金属キャップの底部に
設けた貫通孔に金属を嵌合してその金属にリード線を接
合する構造等に比較して、有効発光長を長くし、かつ電
子放出材料を収容する電極容器の収容部の断面積を大き
くすることができ、バルブを細く、かつ短くすることが
可能となる。換言すれば、同じサイズで輝度が高い放電
灯を提供することが可能となる。

【００５４】また、電極容器の焼成冷却工程によって電
極容器の貫通孔を収縮させることによってリード線を電
極容器の貫通孔に締め付け固定することにより、リード
線を強固に固定することができ、かつろう付けの工程が
不要となる。

【００５５】また請求項２においては、電極容器にセ
ラミックスを用い、還元雰囲気で焼成することにより表
面に導電性を持たせたので、電子放出材料と親和性があ
って相互の結合強度の高いセラミックスを電極容器に用
いた場合において、電極容器に特別の工程によって導電
性を持たせる必要がなく、工程が簡略化できる。

【００５６】また、請求項３のように、電極容器として
セラミックスを用い、底面に金属層を形成してその金属
層にリード線をろう付けすることにより、リード線を強
固にかつ容易にろう付けすることができる。

【００５７】また、電子放出材料として、請求項５ない
し請求項７のものを採用することにより、電子放出材料
の寿命が長くなり、前記請求項１〜４のリード線の電極
容器との結合構造による電子放出材料の収容部の断面積
の増大による延命化と合わせて、寿命の長い放電灯を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明による一実施の形態を示す放電
灯の端部を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面図
である。

【図２】本発明の放電灯の製造方法の一例を示す工程図
である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明による他の実
施の形態を示す放電灯の端部を示す断面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の放電灯の端部
を示す断面図である。

【符号の説明】

１：バルブ、７：放電空間、８：電極容器、９：ろう、
１０：電子放出材料、１１：水銀ディスペンサ材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田拓東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティ−ディ−ケイ株式会社内 (56)参考文献特開平10−12189（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−130068（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−21059（ＪＰ，Ａ) 特開平９−120794（ＪＰ，Ａ) 特開平７−142031（ＪＰ，Ａ) 特開平７−142032（ＪＰ，Ａ) 特開平10−3878（ＪＰ，Ａ) 特開平９−129177（ＪＰ，Ａ) 特開平７−296768（ＪＰ，Ａ) 特開平７−262963（ＪＰ，Ａ) 特開平６−267404（ＪＰ，Ａ) 特開平４−43546（ＪＰ，Ａ) 特開平２−186550（ＪＰ，Ａ) 特開平２−186527（ＪＰ，Ａ) 特開平11−102611（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／48121（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 61/067 H01J 9/02 H01J 61/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面に導電性を持たせたセラミ
ックス製有底円筒状電極容器の底部に貫通孔を設け、該
貫通孔にリード線を嵌合してセラミックスの焼結収縮に
より固定し、前記電極容器に電子放出材料からなるアグリゲート型構
造の充填物を収容してなることを特徴とする放電灯用電
極。
【請求項２】請求項１において、前記電極容器は、還元性雰囲気で焼成することによって
電極容器の表面もしくは全体に導電性を持たせたことを
特徴とする放電灯用電極。
【請求項３】有底円筒状電極容器をセラミックスにより
構成し、該電極容器の底面を含む表面に金属層を形成し、該電極容器の底面の金属層上にリード線をろう付けし、前記電極容器に電子放出材料からなるアグリゲート型構
造の充填物を収容してなることを特徴とする放電灯用電
極。
【請求項４】請求項１から３までのいずれかにおいて、水銀ゲッターをリード線に溶接したことを特徴とする放
電灯用電極。
【請求項５】請求項１から４までのいずれかにおいて、前記電子放出材料は、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくと
も一種以上を含む化合物からなる第一成分と、Ｚｒおよび／またはＴｉを含む化合物からなる第二成分
と、Ｔａおよび／またはＮｂを含む化合物からなる第三成分
とを含む材料からなることを特徴とする放電灯用電極。
【請求項６】請求項５において、前記電子放出材料は、第一成分、第二成分、第三成分の
モル比をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚとして、０．８≦Ｘ／（Ｙ
＋Ｚ）≦２．０で表される範囲にあり、かつ第二成分は０．０５≦Ｙ≦０．６第三成分は０．４≦Ｚ≦０．９５であることを特徴とする放電灯用電極。
【請求項７】請求項１から６までのいずれかにおいて、前記電子放出材料の表面に、ＴａまたはＮｂの炭化物お
よび／または窒化物のスパッタリング防止層が形成され
ていることを特徴とする放電灯用電極。
【請求項８】電子放出材料からなるアグリゲート型構造
の充填物を収容したセラミックス製有底円筒状電極容器
の底面に金属層を形成し、該金属層上に中性または非酸化雰囲気でリード線をろう
付けすることを特徴とする放電灯用電極の製造方法。
【請求項９】電子放出材料からなるアグリゲート型構造
の充填物を収容したセラミックス製有底円筒状電極容器
の底面に金属層を形成し、該金属層上に、リード線を７００℃〜１０００℃でろう
付けすることを特徴とする放電灯用電極の製造方法。