JPH11162340A - 冷陰極の製造方法および当該製造方法により製造された冷陰極および当該冷陰極を具備する冷陰極蛍光灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の冷陰極の製造方法では予めに冷陰極の
形状を形成しておき、その内径に電子放射物質を充填、
塗布するものであったので、希土類金属などの蒸着など
による成膜が行えず、より一層の性能向上が行えない問
題点がある。 【解決手段】 本発明により、平板状とした基板１の一
方の面に希土類金属による電子放射性物質を成膜して電
極面１ａを形成し、しかる後に適宜に切断、絞り加工、
曲げ加工を施すことで前記電極面１ａが内径側に位置す
る筒状部を有するホロー型冷陰極を形成する冷陰極１０
の製造方法としたことで、効率に優れるホロー型の冷陰
極の内径に、効率に優れる希土類金属の中間酸化物によ
る電子放射性物質の高精度の敷設を可能として一層の性
能向上を可能とし課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一層に電子放射効
率を高めることを可能とするホローカソード型とした冷
陰極の製造方法、および、当該のホローカソード型の冷
陰極と、それを具備する冷陰極蛍光灯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の冷陰極蛍光灯の例として
は、例えば、特開平８―５５６０３号公報に見られるよ
うに、内面側に電子放射物質を設けたホローカソード型
の冷陰極を具備する冷陰極蛍光灯が開示されている。ま
た、電子放射物質としては、半導体磁器のもの（特開平
６―１３２０１０号公報）や、アルカリ土類金属の酸化
物のもの（特開平８―５５６０３号公報）が開示されて
いる。

【０００３】そして、これら電子放射物質のホローカソ
ード型とした冷陰極の所定位置への配置方法は、半導体
磁器のものでは、事前に所定形状として酸化、焼結した
ものを冷陰極の内部に充填するものであり、また、アル
カリ土類金属の酸化物のものではペースト状として冷陰
極の内部に塗布し、しかる後に焼成することによって行
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に上記酸化物は、高温の雰囲気中では半導体的な性質に
より導電性となる場合があり、このような性質を有する
ものは熱陰極蛍光灯などでは電子放射物質としての特性
を発揮するが、冷陰極蛍光灯など電極部分が低温に保た
れるものでは絶縁性が保持され、電子放射物質としての
特性を発揮することはない。

【０００５】従って、冷陰極蛍光灯に電子放射物質とし
て希土類金属などを含む酸化物などを適用する場合、こ
の酸化物も、材料の形成過程、或いは、ランプ内でのエ
ージング工程などにおいて、加熱などにより酸化物を還
元して導電性を持たせ活性化する必要があるが、一般的
に希土類金属の酸化物は極めて安定度が高く、実質的に
は還元は不可能である。

【０００６】即ち、希土類金属の酸化物を塗布法などに
より直接被覆した後、この酸化物膜を還元処理すること
が極めて困難であるため、電子放射物質としての特性を
有する中間酸化状態を得るためには、金属の状態で成膜
し、これを適度な状態が得られるまで酸化させて行くし
か方法がない。

【０００７】ここで、冷陰極の所定位置に上記希土類金
属の金属状態のものを成膜し金属膜を形成させること
は、上記従来例の焼結、塗布などの方法では成し得ず、
蒸着、スパッタなどの成膜方法によってのみ可能である
が、このときに、前記冷陰極がホローカソード型とされ
ているときには、その所定位置、代表的には有底円筒状
の内面に上記蒸着、スパッタなどによりムラなく金属膜
の成膜を行うことは不可能であり、従って、均一な膜厚
でムラのない電子放射性金属酸化物膜を形成することが
できず、高効率とした冷陰極が現実化できないものとな
っていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、平板状とした
基板の一方の面に希土類金属による電子放射性物質を成
膜して電極面を形成し、前記基板を所定の大きさに切断
すると共に適宜に絞り加工、曲げ加工を施すことで前記
電極面が内径側に位置する筒状部を有するホロー型冷陰
極を形成することを特徴とする冷陰極の製造方法を提供
することで、ホローカソード型とされ、加えて、所定位
置に電子放射性物質が成膜されて高効率とされた冷陰極
の現実化を可能とし、課題を解決するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は本発明に係
る冷陰極の製造方法を工程の順に示すものであり、先
ず、本発明では第一の工程として図１に示すように、ニ
ッケルなどにより平板状に形成された基板１の一方の面
の全面に蒸着、スパッタなどの成膜方法により、希土類
金属、例えばＹ（イットリウム）の金属膜２を所定の厚
さ（例えば１．３μm以下）として形成し、この金属膜
２が形成された側の面を電極面１ａとする。

【００１０】このときに、前記基板１の大きさとして
は、上記した蒸着、スパッタを行うときの装置で成膜が
可能な大きさの最大限のものとしておけば、この基板１
の一枚から後の工程で多数の冷陰極が製造可能となり、
生産効率の向上、コストダウンなどの面で有利となる。

【００１１】続く第二の工程として、図２に示すように
前記基板１から、例えばプレスの打抜加工などにより１
つの冷陰極を形成するに必要な面積、必要な形状を有す
る基材Ｈとして切り出す。尚、このときに前記基材Ｈ
は、一方の面の全面が電極面１ａとされた基板１から切
り出されるものであるので、どの位置から切り出された
ものでも均一な特性を有するものとなる。尚、この実施
形態では前記基材Ｈは、長方形状として切り出されてい
る。

【００１２】続く第三の工程として、この実施形態にお
いては図３に示すように、長方形状とした前記基材Ｈの
長辺側の両端に略半円筒状とする絞り加工をプレス加工
などで施し電極対応部Ｄを形成する。このときに、上記
略半円筒状とする絞り加工を施すときには、前記電極面
１ａ、即ち、金属膜２が設けられた面が略半円筒状の内
径側に位置するものとされる。

【００１３】続く第四の工程として、図４に示すように
両端に電極対応部Ｄが形成された基材Ｈを長辺側の中心
であり、且つ、前記電極面１ａの側を内側とする折曲げ
加工が施される。このようにすることで、基材Ｈの両端
に設けられた略半円筒状の電極対応部Ｄの一対は略密着
して円筒状となり、目的とするホロー型の冷陰極の形状
が得られるものとなる。

【００１４】よって、上記の折曲げ加工が施された部分
の近傍にステム３をスポット溶接などにより取付けれ
ば、図５に示すホロー型の冷陰極１０が得られるものと
なる。尚、実際の実施に当たっては、上記した第一の工
程が行われた後、或いは、第四の工程若しくは冷陰極１
０として完成した時点など適宜な時点で、金属膜２を中
間酸化状態とするための活性化処理が行われる。

【００１５】中間酸化状態とするための活性化処理の一
例としては、金属膜２のイットリウムを水素存在下の酸
素希薄状態で数百度程度にアニールする方法がある。中
間酸化状態のイットリウムの結晶格子としては単純立方
格子、面心立方格子、体心立方格子の単体型、若しく
は、これらのうちの複数から選択される中間型があり、
生成される格子型は反応系内の酸素濃度などに依存す
る。

【００１６】アニール処理は、極微量の酸素と、水素或
いは水素を含んだアルゴンなどの希ガスとの混合雰囲気
で行われる。ちなみに、中間酸化状態とは、例えば、イ
ットリウム酸化物の場合、Ｙ₂ Ｏ₃ が酸素欠損によりス
トイキオメトリーからずれたＹ₂ Ｏ_3-X （０＜Ｘ≦１）
の状態のことを示すものである。尚、各図中において、
活性化された金属酸化膜は便宜上金属膜と同じ符号２が
付されている。

【００１７】図６は、上記の製造方法により形成された
冷陰極１０を用いて形成された冷陰極蛍光灯２０の例で
あり、本発明によっても冷陰極１０の形状、取付け方法
などに従来例のものと本質的な相違を来すものとはなら
ないので、従来の工程のままで冷陰極蛍光灯２０の製造
は可能である。そして、効率、光量、寿命など性能面に
おいては著しい向上が得られるものとなる。

【００１８】また、上記金属膜２を形成する金属とし
て、この実施形態ではＹ（イットリウム）とした例で説
明したが、本発明はこれを限定するものでなく、同じ希
土類金属であるＮｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウ
ム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄ
ｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エ
ルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウ
ム）、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）の何
れかであっても良い。

【００１９】更には、この実施形態では理解を容易とす
るために冷陰極１０の形成は、第一工程から第四工程ま
での工程で行われ、且つ、各工程は独立して行われるも
のとして説明したが、実際の実施に当たっては必ずしも
上記の工程、および、工程数に限定するものでなく、ま
た、各工程を独立して行うことに限定するものではな
い。

【００２０】例えば、基板１を長い帯状として形成すれ
ば、第一工程においては連続蒸着機の使用も可能であり
生産性の向上が図れ、また第二工程から第四工程に至る
成形のための工程でもトランスファプレス機の使用が可
能となり生産性の向上が図れる。そして、トランスファ
プレス機を使用する際は、この実施形態で示した第二工
程の基板１からの切離しは最終工程として行われるのが
通常である。

【００２１】また、本発明は上記したように工程に自由
度を生じるばかりでなく、上記した工程により得られる
冷陰極１０の形状にも自由度があるものであり、要は、
基板１が平板状である状態で希土類金属による金属膜２
を先ず形成し、その後に冷陰極１０の形状加工を行うこ
とに本発明の要旨があり、その要旨の部分を除き変更は
自在である。

【００２２】次いで、上記の製造方法としたことによる
作用および効果について説明する。従来は、蒸着、スパ
ッタなどの成膜方法では均一な厚みの確保など精度の確
保ができなかった深い凹部への金属膜の成膜を、本発明
では、平板状の基板１の一方の面の全面に最初に希土類
金属を蒸着或いはスパッタにより成膜して電極面１ａを
形成し、しかる後にプレス加工などにより前記電極面１
ａが内径側に成るホロー型の冷陰極１０の形状に加工す
る製造方法としたことで成膜可能とするため、非平面形
状である冷電子放出可能な電極面１ａに、均一でムラの
ない中間酸化状態の金属膜２が形成できる。尚、本発明
の方法によれば、成膜は上記蒸着、スパッタ以外のどの
ような方法でも採用は可能である。

【００２３】よって、本発明によれば、本来効率に優れ
るホロー型の形状とした冷陰極の内径に、最も効率に優
れる希土類金属の中間酸化物による電子放射性物質の高
精度、高純度での敷設が可能となる。また、上記基板１
の状態で希土類金属の成膜を行うので、従来のホロー型
の冷陰極１０の形状を形成した後に、１個毎にその内径
に充填若しくは塗布により電子放射性物質の取付けを行
うものに較べて格段の工数の低減が可能となる。

【００２４】図７〜図１０は、本発明により得られる冷
陰極の形状のバリエーションの例を示すものであり、図
７に示すものは電極対応部Ｄを横並びとして形成し、両
電極対応部Ｄ間の二点鎖線で示されている折曲線で折り
曲げることで目的とする冷陰極１１を得るものであり、
この形状とすると前記電極対応部Ｄと同軸にステム受１
１ａを形成できるので、組立が完了した時点で冷陰極１
１とステム３とが同軸となり、冷陰極蛍光灯の製造工程
上で冷陰極１１のバルブに対する芯出しが容易となる利
点がある。

【００２５】図８は、図７に示す形状を折曲げ線の部分
で分割し、二つに分離して形成した冷陰極１２であり、
このようにすると部品点数が増加する難点を有する反面
で折曲げ加工の工程が省略できる利点を有するものとな
るので、若しも折曲げ加工の省略で工程上などで一層の
利益が得られるのであれば、図７の形状に換えてこの図
８の形状を採用すれば良い。

【００２６】図９は、小径の冷陰極蛍光灯の冷陰極１３
に適する形状であり、例えばバルブ径が３mm以下など小
径となると冷陰極１３の外径は１mm程度となり、その内
径はステム３の外径とほヾ同一となる。よって、この例
では、冷陰極１３としては電極対応部Ｄのみの形状で、
一対を組合せたときにはパイプ状となるように形成さ
れ、ステム３を両側から抱き込むようにスポット溶接を
行うことで、ステム３共々で冷陰極１３の形状を成すよ
うにされている。

【００２７】また、上記のようにパイプ状で良い場合に
は、単なる曲げ加工で形成可能であるので、例えば図１
０に示すように所定の径を有する長尺のものを予めに形
成しておき、その長尺のものから必要な長さを切り出し
て冷陰極１４を得る形成方法としても良い。この場合に
おいても一端からステム３を挿入しスポット溶接を行
い、ステム３共々で冷陰極１４の形状を成すことは図９
のものと同様である。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、平
板状とした基板の一方の面に希土類金属による電子放射
性物質を成膜して電極面を形成し、前記基板を所定の大
きさに切断すると共に適宜に絞り加工、曲げ加工を施す
ことで前記電極面が内径側に位置する筒状部を有するホ
ロー型冷陰極を形成する冷陰極の製造方法としたこと
で、第一には、従来は、蒸着、スパッタなどの成膜方法
では均一な厚みの確保など精度の確保ができなかった深
い凹部への金属膜の成膜を、本発明では、平板状の基板
の一方の面の全面に最初に希土類金属を蒸着或いはスパ
ッタにより予めに成膜して電極面を形成し、しかる後に
プレス加工などにより前記電極面が内径側に成るホロー
型の冷陰極の形状に加工する製造方法としたことで可能
とする。よって、本発明によれば、本来効率に優れるホ
ロー型の冷陰極の内径に、最も効率に優れる希土類金属
の中間酸化物による電子放射性物質の高精度、高純度で
の敷設が可能となり。これにより冷陰極蛍光灯の効率、
光量、寿命の延長を可能とし性能の向上に極めて優れた
効果を奏するものである。

【００２９】また、上記基板の状態で希土類金属の成膜
を行うので、従来のホロー型の冷陰極の形状を形成した
後に、１個毎にその内径に充填若しくは塗布により電子
放射性物質の取付けを行うものに較べて格段の工数の低
減が可能となり、この種の冷陰極、延いては、この種の
冷陰極を使用する冷陰極蛍光灯の生産性の向上とコスト
ダウンとに極めて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷陰極の製造方法の第一工程を
示す説明図である。

【図２】 同じ冷陰極の製造方法の第二工程を示す説明
図である。

【図３】 同じ冷陰極の製造方法の第三工程を示す説明
図である。

【図４】 同じ冷陰極の製造方法の第四工程を示す説明
図である。

【図５】 本発明に係る冷陰極の製造方法により製造さ
れる冷陰極を示す斜視図である。

【図６】 本発明に係る冷陰極を採用した冷陰極蛍光灯
の例を示す断面図である。

【図７】 本発明に係る冷陰極の別の実施形態を示す斜
視図である。

【図８】 本発明に係る冷陰極の更に別の実施形態を示
す斜視図である。

【図９】 本発明に係る冷陰極の更に別の実施形態を示
す斜視図である。

【図１０】 本発明に係る冷陰極の更に別の実施形態を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１……基板 １ａ……電極面 ２……金属膜（金属酸化膜） ３……ステム Ｈ……基材 Ｄ……電極対応部 １０、１１、１２、１３、１４……冷陰極 ２０……冷陰極蛍光灯

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状とした基板の一方の面に希土類金
   属による電子放射性物質を成膜して電極面を形成し、前
   記基板を所定の大きさに切断すると共に適宜に絞り加
   工、曲げ加工を施すことで前記電極面が内径側に位置す
   る筒状部を有するホロー型冷陰極を形成することを特徴
   とする冷陰極の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により製造され
   ることを特徴とする冷陰極。
3. 【請求項３】 請求項２記載の冷陰極を具備することを
   特徴とする冷陰極蛍光灯。