KR101110503B1

KR101110503B1 - 냉음극관용 전극과 그것을 이용한 냉음극관 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101110503B1
Application number: KR1020097003498A
Authority: KR
Inventors: 다까유끼 와자따
Original assignee: 도시바 마테리알 가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2012-01-31
Also published as: JPWO2008029507A1; US20090316076A1; WO2008029507A1; US8072560B2; TWI373062B; CN101512718A; CN101512718B; KR20090033484A; TW200820306A; JP4982494B2

Abstract

본 발명의 냉음극관용 전극(1)은, 통 형상의 측벽부(2)와, 상기 측벽부의 일단에 형성된 저부(3)와, 상기 측벽부의 타단에 형성된 개구부(4)를 갖는다. 상기 측벽부 및 상기 저부는, 텅스텐으로 구성된다. 이 텅스텐은, 상기 측벽부 또는 상기 저부의 두께 방향에 대하여 대략 수직으로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖는다. 상기 측벽부 또는 상기 저부의 두께 T와, 상기 섬유 형상 결정 조직의 상기 두께 방향의 평균의 폭 W는, 다음 관계식을 만족한다.

0.003≤W/T≤0.07

냉음극관용 전극, 일 함수, 액정 표시 장치, 측벽부, 저부

Description

냉음극관용 전극과 그것을 이용한 냉음극관 및 액정 표시 장치{ELECTRODE FOR COLD CATHODE TUBE, AND COLD CATHODE TUBE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE ELECTRODE}

본 발명은 냉음극관용 전극과 그것을 이용한 냉음극관 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 액정 표시 장치의 백라이트로서 냉음극관이 이용되고 있다. 이와 같은 용도로 이용되는 냉음극관에는, 고휘도, 고효율인 것 외에 긴 수명인 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 액정 TV 등에서는 60000 시간을 초과하는 높은 수명이 요구되고 있다. 또한，냉음극관은 글로우 방전에 의해 방전이 개시되기 때문에, 냉음극관용 전극에는 방전 개시가 보다 용이한 재질이 요망되고 있다.

액정 표시 장치용 백라이트로서 유용한 냉음극관은, 형광체가 내면에 도포된 글래스관 내에 미량의 수은 및 희 가스가 충전되고, 이 글래스관의 양단부에 냉음극관용 전극 및 도입선(예를 들면 KOV+ 듀메트선)이 장착된 구성을 갖고 있다. 이와 같은 냉음극관에서는, 그 양단의 전극에 전압을 걸음으로써 글래스관 내에 봉입된 수은을 증발시켜 자외선을 방출시키고, 이 자외선을 형광체가 흡수하여 발광한다.

냉음극관용 전극의 구성 재료에는, Ni, Ti, Al 등의 비교적 가공하기 쉬운 재료가 이용되고 있다. 그러나，이와 같은 냉음극관용 전극은, 전극으로부터 전자를 방전 공간으로 방출시키기 위해 필요한 음극 강하 전압이 비교적 높은 것 외에 소위 스퍼터링이라고 하는 현상의 발생에 의해, 램프 수명이 저하되기 쉽다. 스퍼터링 현상이란, 냉음극관의 점등 중에 전극이 이온의 충돌을 받아서 전극 물질이 비산하고, 비산 물질이나 수은 등이 글래스관 내 벽면에 축적해 가는 현상을 말한다.

스퍼터링 현상에 기초하여 형성된 퇴적층은 수은을 함유하게 되어, 그 수은을 발광에 이용할 수 없게 되기 때문에, 냉음극관의 휘도는 극단적으로 저하된다. 이와 같은 스퍼터링 현상을 적게 함으로써 수은의 소모가 억제되고, 동일한 수은 봉입량이어도 긴 수명인 것으로 할 수 있다.

음극 강하 전압의 저감과 스퍼터링 현상의 억제를 도모하기 위해, 냉음극관용 전극을 바닥이 있는 원통 형상으로 함과 함께, 그 측벽부에 절결을 형성한 전극 구조가 시도되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이것은 홀로 캐소드 효과에 의한 음극 강하 전압의 저감과 스퍼터링의 억제라는 2가지의 효과를 목적으로 한 것이다.

한편，텅스텐 등으로 이루어지는 통 형상의 냉음극관용 전극에서, 저부의 두께를 a, 측면부의 두께를 b로 하였을 때에 a>b로 하거나, 또는 상대 밀도가 80～98％인 소결체를 사용함으로써, 전극의 표면적을 증가시키는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조). 이들에 의해, 전자 방출성 물질의 피복량을 증가시켜, 냉음극관의 장수명화를 도모하는 것이 시도되어 있다.

냉음극관용 전극은 그 형상 등을 개량함으로써 장수명화가 도모되고 있다. 그러나, 종래의 냉음극관용 전극에서는，방전 개시 특성이나 수명 특성 등에 대하여 일정한 향상은 보이지만, 한층 더한 특성의 향상이 요구되고 있다. 또한，냉음극관용 전극은 예를 들면 금속판에 조임 가공을 가함으로써 제조되어 있다. 그러나, 종래의 전극 제조용의 금속판은, 가공성이 우수한 것은 방전 개시 특성 등이 뒤떨어지는 한편, 방전 개시 특성이 우수한 것은 가공성이 뒤떨어진다고 하는 과제를 갖고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-176445호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-178875호 공보

<발명의 개시>

본 발명의 목적은, 방전 개시 특성이나 수명 특성이 우수하고, 또한 제조성이 우수한 냉음극관용 전극을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 그와 같은 냉음극관용 전극을 이용한 냉음극관 및 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 양태에 따른 냉음극관용 전극은, 텅스텐 단체, 또는 25ppm 이상 200ppm 이하의 범위의 칼륨 및 25ppm 이상 100000ppm 이하의 범위의 전자 방출 물질 중에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 텅스텐을 포함하는 텅스텐재의 판재를 통 형상으로 성형하여 이루어지는 측벽부와, 상기 측벽부의 한쪽의 단부를 코킹하는 것에 의해, 또는 상기 단부에 상기 텅스텐재의 판재를 접합함으로써 설치된 저부와, 상기 측벽부의 다른 쪽의 단부에 설치된 개구부를 포함하는 냉음극관용 전극으로서, 상기 측벽부 및 상기 저부 중 적어도 상기 측벽부는, 그 두께 방향에 대하여 90°±5°의 범위로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖고, 상기 섬유 형상 결정 조직은 상기 두께를 T, 상기 섬유 형상 결정 조직의 상기 두께 방향의 평균의 폭을 W라고 했을 때, 0.003≤W/T≤0.07을 만족하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 양태에 따른 냉음극관은, 방전 매체가 봉입된 관형 투광성 밸브와, 상기 관형 투광성 밸브의 내벽면에 형성된 형광체층과, 상기 관형 투광성 밸브의 양단부에 배설된 한 쌍의 전극으로서, 본 발명의 양태에 따른 음극관용 전극으로 이루어지는 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 양태에 따른 액정 표시 장치는, 본 발명의 양태에 따른 냉음극관과, 상기 냉음극관에 근접하여 배치된 도광체와, 상기 도광체의 한쪽의 면측에 배치된 반사체와, 상기 도광체의 다른 쪽의 면측에 배치된 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극을 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극을 나타내는 단면도.

도 3은 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극의 일부를 확대하여 나타내는 단면도.

도 4는 섬유 형상 결정 조직의 섬유 길이를 설명하기 위한 단면도.

도 5는 스퍼터링 수율의 측정 결과를 나타내는 도면.

도 6은 절곡 횟수의 측정 결과를 나타내는 도면.

도 7은 칼륨의 함유량과 일 함수와의 관계를 나타내는 도면.

도 8은 전자 방출 물질의 함유량과 일 함수와의 관계를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관을 나타내는 단면도.

도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 냉음극관용 전극

2: 측벽부

3: 저부

4: 개구부

5: 도입선

6: 글래스 비즈

20: 냉음극관

21: 관형 투광성 밸브

22: 형광체층

30: 액정 표시 장치

31: 액정 표시 패널

32: 확산판

33: 도광체

34: 반사체

35: 냉음극관용 반사체

C: 섬유 형상 결정 조직

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극은, 홑원소의 텅스텐, 또는 25ppm 이상 200ppm 이하의 범위의 칼륨 및 25ppm 이상 100000ppm 이하의 범위의 전자 방출 물질 중에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 텅스텐을 포함하는 텅스텐재의 판재를 통 형상으로 성형하여 이루어지는 측벽부와, 측벽부의 한쪽의 단부를 코킹하거나, 또는 단부에 텅스텐재의 판재를 접합함으로써 설치된 저부와, 측벽부의 다른 쪽의 단부에 설치된 개구부를 포함하는 냉음극관용 전극으로서, 측벽부 및 저부 중 적어도 측벽부는, 그 두께 방향에 대하여 90°±5°의 범위로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖고, 섬유 형상 결정 조직은 두께를 T, 섬유 형상 결정 조직의 두께 방향의 평균의 폭을 W라고 했을 때, 0.003≤W/T≤0.07을 만족한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극의 구성을 나타내고 있다. 도 1에 도시한 냉음극관용 전극(1)은, 통 형상의 측벽부(2)와, 측벽부(2)의 일단에 형성된 저부(3)와, 측벽부(2)의 타단에 형성된 개구부(4)를 구비하고 있다. 직선 J는 냉음극관용 전극(1)의 중심축을 통과하는 축선이다. 냉음극관용 전극(1)에는, 예를 들면 막대 형상의 도입선(5)이 접합되어 있어도 되며, 또한 도입선(5)에는 글래스 비즈(6)가 형성되어 있어도 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 냉음극관용 전극의 구성을 나타내고 있다. 도 2에 도시한 냉음극관용 전극(1)은, 도 1에 도시한 냉음극관용 전극(1)과 마찬가지로，통 형상의 측벽부(2)와, 측벽부(2)의 일단에 형성된 저부(3)와, 측벽부(2)의 타단에 형성된 개구부(4)를 구비하고 있다. 도 2에 도시한 냉음극관용 전극(1)은, 도 1에 도시한 냉음극관용 전극(1)과는 달리，저부(3)를 향해서 측벽부(2)의 단면 직경을 축소시킨 구조를 갖는다. 또한，저부(3)에는 도입선(5)의 일부가 삽입되어 있으며, 도입선(5)이 저부(3)의 일부를 구성하고 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 냉음극관용 전극(1)에서는, 측벽부(2) 및 저부(3) 중 적어도 한쪽이 텅스텐재로 이루어진다. 텅스텐재로서는 홑원소의 텅스텐, 혹은 칼륨이나 전자 방출 물질을 함유하는 텅스텐이 이용된다. 텅스텐재로 이루어지는 부분은 그 두께 T의 방향에 대하여 대략 수직으로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖는다. 도 3은 텅스텐재로 이루어지는 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 3에서, 상면은 측벽부(2) 또는 저부(3)의 내표면(1i)이며, 하면은 측벽부(2) 또는 저부(3)의 외표면(1e)이다. 내표면(1i)과 외표면(1e) 사이의 거리가 두께 T이며, 이 두께 T의 방향이 본 발명에서 규정되는 두께 방향이다.

텅스텐재로 이루어지는 부분은 섬유 형상 결정 조직 C를 갖고 있다. 섬유 형상 결정 조직 C는 다수의 섬유 형상의 결정립 c₁, c₂, c₃, …, c_n의 집합체로 구성되어 있다. 섬유 형상 결정 조직 C는 두께 T 방향에 대하여 대략 수직인 방향으로 연장되어 있다. 여기에서, 대략 수직이란 두께 T 방향에 대하여, 결정 조직의 섬유 방향이 90°±5°로 되어 있는 섬유 형상 조직이 90％ 이상 존재하고 있는 상태를 가리키는 것으로 한다.

냉음극관용 전극(1)은 측벽부(2) 및 저부(3) 중 적어도 한쪽이 텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C로 이루어지는 것이면 된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 측벽부(2)와 저부(3)가 원래 별체인 경우에는, 적어도 측벽부(2)가 텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 2에 도시한 바와 같이, 측벽부(2)와 저부(3)가 원래 일체(도입선(5)을 제외함)인 경우에는, 측벽부(2) 및 저부(3)의 전체가 텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C로 이루어지는 것이 바람직하다.

텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C는 두께 T 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장되어 있으면 된다. 측벽부(2)에서는，축선 J를 따라서 연장되는 것이어도 되고, 이와는 직교하는 방향인 측벽부(2)의 원주 방향을 따라서 연장되는 것이어도 된다.

텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C는, 그 부분의 두께를 T, 섬유 형상 결정 조직 C의 두께 T 방향의 평균의 폭을 W로 하였을 때에, 0.003≤W/T≤0.07의 조건을 만족하고 있다. 여기에서, T 및 W의 단위는 모두 [㎜]이다. 평균의 폭 W는 도 3에 도시한 바와 같이, 섬유 형상 결정 조직 C의 길이 방향의 단면에서, 섬유 형상 결정립 c₁, c₂, c₃, …, c_n의 각각의 두께 T 방향의 폭을 w₁, w₂, w₃, …, w_n으로 하였을 때, W=(w₁+w₂+w₃+…+w_n)/n으로 표현된다.

평균의 폭 W는 내표면(1i)과 외표면(1e) 사이에 포함되는 모든 섬유 형상 결정립 c₁, c₂, c₃, …, c_n의 폭 w₁, w₂, w₃, …, w_n을 측정하여 산출하는 것이 바람직하다. 단，통상은 두께 T 방향의 임의의 범위(50㎛ 정도)에 대하여, 섬유 형상 결정립의 폭을 측정하고, 그들을 평균한 것을 상기한 평균의 폭 W라고 간주할 수 있다. 두께 50㎛ 정도의 범위에 대하여, 측정 및 평균한 것을 평균의 폭 W라고 간주한 경우이어도, 두께 T는 내표면(1i)과 외표면(1e)과의 거리이다.

이 실시 형태의 냉음극관용 전극(1)은, 측벽부(2) 및 저부(3) 중 적어도 한쪽을 텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C로 구성하고, 또한 이 부분에서의 두께 T와 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W가 소정의 관계를 충족시키도록 하고 있다. 이것에 의해, 스퍼터링 현상에 의한 전극(1)의 소모 등을 억제하여 장수명화를 도모할 수 있고, 나아가서는 전극(1)의 제조성을 높여 저렴한 것으로 할 수 있다.

즉, 냉음극관용 전극(1)은 냉음극관 내에 설치되어 사용된다. 냉음극관 내에 봉입된 Ne-Ar 가스의 전리에 기초하여 발생하는 Ar⁺이온 등의 하전 입자의 충돌에 의해, 전극은 스퍼터링되어 소모된다. 스퍼터링에 의한 전극의 소모는 결정 입계 부근에서 일어나기 때문에, 결정 입계가 많은 재료로 구성된 전극일수록 스퍼터링에 의한 소모가 심하게 된다.

전극의 결정 조직이 등축 조직인 경우, 결정 입계가 많아지기 때문에 스퍼터링에 의한 소모가 심하게 된다. 이 실시 형태의 냉음극관용 전극(1)은 결정 조직을 섬유 형상 결정 조직 C로 하고 있기 때문에，등축 조직에 비하여 상대적으로 결정 입계를 적게 할 수 있다. 따라서, 스퍼터링에 의한 소모가 억제된다. 또한，냉음극관용 전극(1)을 섬유 형상 결정 조직 C로 구성함으로써, 등축 조직에 비하여 특정 방향에 대한 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 냉음극관용 전극(1)을 제조할 때의 절곡이나 조임 등의 소성 가공에 기초하는 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

섬유 형상 결정 조직 C로 이루어지는 냉음극관용 전극(1)이어도, W/T가 0.003 미만인 경우에는 두께 T에 대한 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W가 지나치게 작게 된다. 이렇게 되면 결정 입계의 양이 증가하여, 스퍼터링에 의한 소모가 많게 된다. 이 실시 형태에서는 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W를 크게 하고, W/T가 0.003 이상으로 되도록 하고 있다. 이것에 의해, 결정 입계의 양을 적게 하여, 스퍼터링에 의한 소모를 억제하고 있다. 냉음극관용 전극(1)은 장수명화된다.

섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W를 크게 하여 결정 입계의 양을 적게 함으로써, 스퍼터링에 의한 소모를 억제할 수 있다. 단，W/T가 0.07을 초과하면, 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W가 지나치게 크기 때문에, 가공성이 저하하여 제조시에 크랙이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W는 W/T가 0.07 이하로 되도록 제어된다. 이것에 의해, 냉음극관용 전극(1)의 제조시의 가공성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

냉음극관용 전극(1)의 두께 T는 0.05㎜ 이상 0.40㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 두께 T가 0.05㎜ 미만이면 강도가 부족하여, 제조시에 크랙이 발생하기 쉬워진다. 또한，냉음극관 내에 장착하여 사용하였을 때에, 스퍼터링에 의한 소모로 구멍 등이 발생하기 쉽게 된다. 두께 T가 0.40㎜를 초과하면 냉음극관용 전극(1)의 내측의 표면적이 감소하여, 동작 전압의 저감화 효과를 충분히 얻을 수 없다.

도 4는 도 3의 일부를 확대하여 나타내고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 섬유 형상 결정 조직 C의 길이 방향의 길이(섬유 길이)를 L로 하였을 때, 섬유 길이 L의 평균값은 100㎛ 이상인 것이 바람직하다. 섬유 길이 L의 평균값이 100㎛ 이상이면 결정 입계의 양이 적어져서, 스퍼터링에 의한 소모도 감소한다. 섬유 길이 L의 평균값의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니라, 크면 클수록 결정 입계의 양이 적어져서, 스퍼터링에 의한 소모도 적어지기 때문에 바람직하다.

텅스텐의 섬유 형상 결정 조직 C를 갖는 부분은, 칼륨 및 전자 방출 물질 중에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 전자 방출 물질로서는, 산화이트륨, 산화토륨, 산화란탄, 산화세륨, 산화지르코늄 및 산화하프늄 중에서 선택되는 적어도 1종이 이용된다. 이들은 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다. 칼륨이나 전자 방출 물질은 일 함수를 내려서 전자 방출을 용이하게 하고, 또한 결정 입계 내에 존재하는 것은 결정립의 성장을 억제한다.

칼륨이나 전자 방출 물질을 함유시키는 경우, 각각 텅스텐에 25ppm(질량비) 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한，반드시 칼륨 및 전자 방출 물질의 양쪽을 25ppm 이상 함유시킬 필요는 없으며, 칼륨 및 전자 방출 물질 중 적어도 한쪽을 25ppm 이상 함유시키면 된다.

칼륨이나 전자 방출 물질의 함유량이 25ppm 미만이면, 일 함수의 저하가 불충분하기 때문에，전자 방출 특성을 충분히 높일 수 없다. W/T를 소정의 범위 내로 하기 위해서는, 섬유 형상 결정 조직 C의 섬유 길이 L이 어느 정도 길 필요가 있지만, 칼륨이나 전자 방출 물질의 함유량이 적으면 섬유 형상 결정 조직 C의 섬유 길이 L이 충분한 것으로 되기 어렵다. 칼륨 및 전자 방출 물질 중 어느 쪽인가에 상관없이, 25ppm 이상 함유시킴으로써 전자 방출을 용이하게 하고, 또한 W/T를 소정의 범위 내로 할 수 있다.

칼륨이나 전자 방출 물질의 함유량이 지나치게 많아지면, 냉음극관용 전극(1)을 제조할 때의 소성 가공시에 미시적인 크랙의 기점으로 되기 쉽다. 이 때문에, 칼륨의 함유량은 200ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 전자 방출 물질의 함유량은 100000ppm(10 질량％) 이하로 하는 것이 바람직하다.

냉음극관용 전극(1)의 길이, 즉 저부(3)의 외표면으로부터 개구부(4)까지의 길이는, 냉음극관용 전극(1)이 조립되는 냉음극관의 크기나 성능에 의해서도 약간 다르지만，일반적으로 3㎜ 이상 8㎜ 이하이며, 4㎜ 이상 7㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한，저부(3)에 돌기부가 있는 경우에는, 이 돌기부의 단부로부터 개구부(4)까지의 길이가 냉음극관용 전극(1)의 길이로 된다.

냉음극관용 전극(1)의 직경은, 그것이 조립되는 냉음극관의 크기나 성능에 의해서도 약간 다르지만，일반적으로 1.0㎜ 이상 3.0㎜ 이하이며, 1.3㎜ 이상 2.7㎜ 이하인 것이 바람직하다. 냉음극관용 전극(1)의 길이와 직경과의 비(길이/직경)는 일반적으로 2 이상 3 이하이며, 2.2 이상 2.8 이하가 바람직하다.

다음으로，이 실시 형태의 냉음극관용 전극(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 도 2에 도시한 형상을 갖는 냉음극관용 전극(1)의 제조 방법에 대하여 주로 설명한다. 우선，냉음극관용 전극(1)의 제조에 이용되는 텅스텐 분말, 혹은 칼륨이나 전자 방출 물질이 첨가된 텅스텐 분말을 조제한다.

텅스텐 분말의 조제 방법으로서는, 예를 들면 분말 텅스텐산 암모늄 파우더(APT)를, 수소 환원법을 적용하여 텅스텐 산화물로 하고, 거기에 칼륨 혹은 전자 방출 물질(산화이트륨 등)의 수용액을 혼합한 후, 혼합물을 환원하는 방법을 들 수 있다. 다른 조제 방법으로서는, 텅스텐 분말과 칼륨 또는 전자 방출 물질의 분말을 동일한 포트에 넣고, 교반 혼합하는 방법을 들 수 있다. 텅스텐 분말의 조제 방법은 한정되는 것은 아니며, 습식 또는 건식의 조제 방법으로부터 적절히 선택하여 사용된다.

다음으로，텅스텐 분말을 프레스 성형하고, 예를 들면 수소 분위기 속에서 2000℃×1시간의 조건에서 소결을 행한다. 얻어진 텅스텐 소결체를 판 형상으로 가공하고, 텅스텐 리본으로 한다. 판 형상에의 가공은, 예를 들면 전타, 신선, 압연 등의 소성 가공과, 결정 제어나 변형 수정을 목적으로 한 어닐링 가공을 교대로 조합하여 행한다. 텅스텐 소결체의 초기의 단면적을 100％로 한 경우, 텅스텐 소결체의 단면적이 1.0％ 이하(감면율 99.0％ 이상), 바람직하게는 0.4％ 이하(감면율 99.6％ 이상)로 되도록, 소성 가공과 어닐링 가공을 적절히 조합하여 행한다.

소성 가공은 700℃ 이상 1500℃ 이하의 온도 조건 아래에서 행하는 것이 바람직하다. 어닐링 가공은 1400℃ 이상 2400℃ 이하의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 소성 가공과 어닐링 가공은 각각 2회 이상 행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 가공 공정은 소성 가공을 행한 후에 어닐링 가공을 행하는 조작을 반복하여 실시하는 것이 보다 바람직하다. 소성 가공과 어닐링 가공을 반복하여 행함으로써, 텅스텐 리본의 결정 조직을 그 두께 방향에 대하여 대략 수직으로 연장되는 섬유 형상 결정 조직으로 하고, 또한 0.003≤W/T≤0.07의 조건을 만족시킬 수 있다.

또한，여기서의 T는 텅스텐 리본의 두께이며, W는 텅스텐 리본 내의 섬유 형상 결정 조직의 그 두께 방향의 평균의 폭이다. 후술하는 바와 같이, 텅스텐 리본에서 냉음극관용 전극(1)의 측벽부(2)를 제작한 경우, 텅스텐 리본의 두께 T는 냉음극관용 전극(1)의 측벽부(2)의 두께 T에 상당하고, 텅스텐 리본 내의 섬유 형상 결정 조직의 평균의 폭 W는 측벽부(2)에서의 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W에 상당한다.

이와 같은 텅스텐 리본은 소정의 길이로 절단하고, 예를 들면 그 단부끼리를 서로 겹쳐 측벽부(2)로 되는 통 형상 부분을 제조한다. 또한，통 형상 부분의 한쪽의 단부에 도입선(5)으로 되는 듀메트봉을 삽입하고, 그 단부를 코킹하여 접합함으로써, 냉음극관용 전극(1)을 제작한다. 텅스텐 리본을 통 형상의 측벽부(2)로 하는 경우, 텅스텐 리본의 대향하는 2조의 변 중，섬유 형상 결정 조직의 길이 방향에 수직인 방향의 양단부의 변끼리를 서로 겹쳐도 되고, 반대로 텅스텐 리본의 섬유 형상 결정 조직의 길이 방향의 양단부의 변끼리를 서로 겹쳐도 된다.

여기에서는 본 발명의 냉음극관용 전극(1)의 제조 방법에 대하여, 도 2에 도시한 냉음극관용 전극(1)을 제조하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 도 1에 도시한 바와 같은 냉음극관용 전극(1)을 제조하는 경우, 텅스텐 리본을 통 형상으로 가공한 후, 통 형상 부분의 한쪽의 단부에 저부(3)로 되는 금속판을 접합하고, 이 금속판에 도입선(5)으로 되는 듀메트봉을 접합한다.

다음으로，W/T를 소정의 범위로 한 경우의 효과, 텅스텐에 칼륨이나 전자 방출 물질을 첨가한 경우의 효과에 대하여, 시험 결과에 기초하여 설명한다. 또한，이하의 시험은 냉음극관용 전극(1)의 제조에 이용하는 텅스텐 리본에 실시하고 있으며, T는 텅스텐 리본의 두께, W는 텅스텐 리본 내의 섬유 형상 결정 조직의 그 두께 방향의 평균의 폭을 나타내고 있다.

텅스텐 리본의 두께 T는, 냉음극관용 전극(1)의 섬유 형상 결정 조직 C를 갖는 부분의 두께 T에 상당하고, 텅스텐 리본 내의 섬유 형상 결정 조직의 평균의 폭 W는 냉음극관용 전극(1)의 섬유 형상 결정 조직 C의 평균의 폭 W에 상당한다. 텅스텐 리본의 시험 결과는 냉음극관용 전극(1)의 시험 결과와 동일시할 수 있는 것이다.

<스퍼터링 수율의 측정>

W/T가 서로 다른 텅스텐 리본을 제작하고, 스퍼터링 수율의 측정을 행하였다. 텅스텐 리본의 제작에 이용하는 텅스텐 분말은, 분말 텅스텐산 암모늄 파우더(APT)를, 수소 환원법을 적용하여 텅스텐의 산화물로 하고, 이것에 칼륨의 수용액을 혼합한 후, 이 혼합물을 환원함으로써 조제하였다. 칼륨의 첨가량은, 최종적으로 제작되는 텅스텐 리본 내에서의 함유량(질량비)이 50ppm으로 되도록 조정하였다.

텅스텐 분말을 프레스 성형한 후, 수소 분위기 속에서 2000℃×1시간의 조건에서 소결을 행하였다. 또한，얻어진 텅스텐 소결체에 압연 가공과 어닐링 가공을 교대로 반복하여 실시하였다. 이것에 의해, 두께 방향에 대하여 대략 수직 방향으로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖고，두께 T가 0.15㎜로 일정하며, W/T가 서로 다른 복수의 텅스텐 리본을 제작하였다. W/T는 압연 가공의 가공율과 어닐링 가공의 조건(온도와 시간)에 의해 조정하였다.

스퍼터링 수율은 Si 기판 상에 성막된 막 두께에 기초하여 측정하였다. 즉, 스퍼터링 장치를 이용하여, 기판-타겟(텅스텐 리본) 간의 거리를 100㎜, 배압 1×10^-4Pa, 출력 200W, Ar 유량 20sccm으로 하고, 스퍼터 시간 5min으로 하여 퇴적막의 막 두께를 측정하였다. 측정 결과를 표 1 및 도 5에 나타낸다.

W/T	스퍼터링 수율 (atoms/ion)
0.001	0.68
0.002	0.63
0.003	0.58
0.004	0.59
0.005	0.58
0.01	0.57
0.03	0.58
0.05	0.57
0.07	0.57
0.10	0.57

표 1 및 도 5로부터 분명한 바와 같이, W/T가 0.003 이상인 텅스텐 리본은 스퍼터링 수율이 낮은 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 냉음극관용 전극(1)을 W/T가 0.003 이상인 텅스텐재로 구성함으로써, 스퍼터링에 의한 소모를 억제하여, 장수명화할 수 있는 것이 확인되었다.

<절곡 횟수의 측정>

스퍼터링 수율의 측정에 이용한 것과 마찬가지의 텅스텐 리본에 대하여, 절곡 접촉부의 곡률 R이 2㎜인 치구를 이용하여, 절곡 각도 90°의 절곡을 반복하여 행하였다. 텅스텐 리본에 크랙이 발생할 때까지의 절곡 횟수를 측정하였다. 측정 결과를 표 2 및 도 6에 나타낸다.

W/T	절곡 횟수(회)
0.001	16
0.005	14
0.01	13
0.03	11
0.05	10
0.06	9
0.07	8
0.08	1
0.09	0
0.10	0

표 2 및 도 6으로부터 분명한 바와 같이, W/T가 0.07을 초과하면 적은 절곡 횟수로 크랙이 발생하는 것을 알았다. 이것으로부터, 냉음극관용 전극(1)을 W/T가 0.07 이하인 텅스텐재로 구성함으로써, 냉음극관용 전극(1)의 제조성을 높이는 것이 가능한 것이 확인되었다. 냉음극관용 전극(1)의 제조성의 향상은 제조 코스트의 저감에 기여한다.

<일 함수의 측정>

칼륨이나 전자 방출 물질이 텅스텐재의 전자 방출성의 향상에 기여하는 효과를 조사하기 위해서, 텅스텐 리본에 칼륨이나 전자 방출 물질을 함유시켜 일 함수를 측정하였다. 일 함수를 저하시킴으로써, 전자 방출성을 높일 수 있다.

일 함수의 측정은, (1) 칼륨만을 함유시킨 경우, (2) 전자 방출 물질(산화토륨)만을 함유시킨 경우, (3) 칼륨과 전자 방출 물질(산화토륨)을 함유시킨 경우, (4) 칼륨과 2종의 전자 방출 물질(산화란탄과 산화세륨)을 함유시킨 경우의 4종류에 대하여 행하였다. 일 함수의 측정에 이용한 텅스텐 리본은, 함유시키는 물질을 바꾸는 이외에는 스퍼터링 수율의 측정에 이용한 것과 마찬가지로 하여 제조되고, W/T가 0.05 인 것을 이용하였다.

(1) 칼륨만을 함유시킨 경우의 측정 결과를 표 3 및 도 7에 나타낸다. (2) 전자 방출 물질(산화토륨)만을 함유시킨 경우의 측정 결과를 표 4 및 도 8에 나타낸다. (3) 칼륨과 전자 방출 물질(산화토륨)을 함유시킨 경우의 측정 결과를 표 5에 나타낸다. (4) 칼륨과 2종의 전자 방출 물질(산화란탄과 산화세륨)을 함유시킨 경우의 측정 결과를 표 6에 나타낸다.

칼륨 함유량 (ppm)	일 함수 (eV)
0	4.8
15	4.8
30	4.7
45	4.3
60	4.3
75	4.2
100	4.2
150	4.2
200	4.2

산화토륨 함유량 (ppm)	일 함수 (eV)
0	4.8
15	4.7
30	4.7
45	4.0
60	4.1
75	4.0
100	4.0
1000	4.0
1700	3.8

칼륨 함유량 (ppm)	산화토륨 함유량 (ppm)	일 함수 (eV)
0	0	4.8
0	1000	4.0
0	1700	3.8
50	0	4.3
50	1000	3.9
50	1700	3.8

칼륨 함유량 (ppm)	산화토륨 함유량 (ppm)	산화세륨 함유량 (ppm)	일 함수 (eV)
0	0	0	4.8
0	50	0	4.3
50	50	0	4.2
0	50	50	4.0
50	50	50	4.0

표 3 및 도 7로부터 분명한 바와 같이, 칼륨을 25ppm 이상 함유시킴으로써 일 함수를 저감시킬 수 있다. 이와 같은 재료를 적용함으로써, 전자 방출이 용이하고 방전 개시 특성이 우수한 냉음극관용 전극(1)을 제공할 수 있다. 특히, 칼륨의 함유량을 40ppm 이상으로 함으로써, 일 함수를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 이것은 냉음극관용 전극(1)의 구성 재료로서 바람직하다.

표 4 및 도 8로부터 분명한 바와 같이, 칼륨 대신에 전자 방출 물질(산화 토륨)을 함유시켜도 일 함수를 저감시킬 수 있다. 그 함유량은 25ppm 이상이 바람직하며, 40ppm 이상이 보다 바람직한 것을 알았다. 또한，표 5로부터 분명한 바와 같이, 칼륨과 전자 방출 물질을 병용하여도 된다. 표 6으로부터 분명한 바와 같이, 전자 방출 물질은 2종(산화란탄, 산화세륨)을 병용하여도 되며, 또한 2종의 전자 방출 물질과 칼륨을 병용하여도 된다.

다음으로，본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 냉음극관의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 9에 도시되는 냉음극관(20)은, 내벽면에 형광체층(22)이 형성된 관형 투광성 밸브(21)을 구비한다. 관형 투광성 밸브(21)의 양단부에는, 도 1에 도시한 바와 같은 전극(1)이 대향하여 형성되어 있다. 관형 투광성 밸브(21)의 내부에는 도시하지 않은 방전 매체가 봉입되어 있다. 냉음극관(20)은 전술한 실시 형태의 냉음극관용 전극(1)을 이용하고 있기 때문에，저코스트로 제조할 수가 있고，또한 방전 개시가 용이하며, 또한 장수명화를 도모할 수 있다.

냉음극관(20)의 전극(1) 이외의 구성 요소인 관형 투광성 밸브(21), 형광체층(22) 및 방전 매체는, 종래부터 이 종류의 냉음극관, 특히 백라이트용의 냉음극관에 적용되어 있는 것을 그대로 한 상태이며, 혹은 적당한 개변을 가한 다음에 이용할 수 있다. 방전 매체로서는 희 가스-수은계(희 가스로서는 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤, 이들의 혼합물)가 예시된다. 형광체층(22)를 구성하는 형광체로서는, 자외선에 의한 자극에 의해 발광하는 것, 바람직하게는 할로인산 칼슘 형광체를 들 수 있다. 관형 투광성 밸브(21)로서는, 길이 60㎜ 이상 700㎜ 이하, 직경 1.6㎜ 이상 4.8㎜ 이하의 글래스관이 예시된다.

다음으로，본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 10에 도시한 액정 표시 장치(30)는 액정 표시 패널(3)을 구비한다. 액정 표시 패널(31)은, 예를 들면 내면에 액정 구동 전극이 형성된 2매의 글래스 기판 사이에 액정층을 봉입한 것이며, 그 전면 및 배면에는 도시하지 않은 편광판이 접착되어 있다.

액정 표시 패널(31)의 배면측에는 확산판(32)을 개재하여, 예를 들면 아크릴 평판으로 이루어지는 도광체(33)가 설치되어 있다. 도광체(33)는 그 표면이 액정 표시 패널(31)과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 도광체(33)의 표면과는 반대측의 이면에는, 반사체(34)가 배치되어 있다. 도광체(33)의 일측면(입사면)에는, 전술한 실시 형태의 냉음극관(20)이 근접하여 배치되어 있다. 냉음극관(20)의 주위는 반사체(35)로 덮여 있다.

액정 표시 장치(30)에서, 냉음극관(20)으로부터 출사된 광은 도광체(33)의 입사면으로부터 그 내부에 진입하고, 반사를 반복하면서 면 형상으로 전파해 간다. 도광체(33)로부터 출사된 광은, 확산판(32)에 의해 확산되고, 액정 표시 패널(31)을 조사한다. 도광체(33)와 확산판(32) 사이에는, 액정 표시 장치(30)의 휘도를 향상시키기 위해서, 집광 수단으로서 프리즘 시트 등이 배치되어 있어도 된다.

또한，액정 표시 장치(30)는 2개 이상의 냉음극관(20)을 갖고 있어도 된다. 액정 표시 장치(30)의 관찰면측에는 필요에 따라서 광확산체, 표면 보호체, 외광의 반사나 비침을 방지 또는 저감하는 반사 방지체, 대전 방지체 등을 설치할 수 있다. 또한，각 구성 부재를 소정의 위치에 유지하는 지지 기판, 프레임, 스페이서, 이들 구성 부재를 수용하는 케이스를 설치할 수도 있다. 액정 표시 장치(30)의 구성 부재로서는 냉음극관(20)을 제외하고, 종래부터 이용되고 있는 것을 이용할 수 있다.

본 발명의 양태에 따른 냉음극관용 전극은, 그 적어도 일부를 구성하는 텅스텐 재의 섬유 형상 결정 조직에 기초하여, 스퍼터링 현상에 의한 소모 등을 억제 할 수가 있어，제조성을 더 높일 수 있다. 따라서, 수명 특성이 우수한 냉음극관용 전극을 염가로 제공하는 것이 가능하게 된다. 그와 같은 전극을 이용한 냉음극 관은 방전 특성, 신뢰성, 제조 코스트 등이 우수하기 때문에, 액정 표시 장치를 비롯한 각종 장치에 바람직하게 이용된다.

Claims

홑원소의 텅스텐, 또는 25ppm 이상 200ppm 이하의 범위의 칼륨 및 25ppm 이상 100000ppm 이하의 범위의 전자 방출 물질 중에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 텅스텐을 포함하는 텅스텐재의 판재를 통 형상으로 성형하여 이루어지는 측벽부와,

상기 측벽부의 한쪽의 단부를 코킹하거나, 또는 상기 단부에 상기 텅스텐재의 판재를 접합함으로써 설치된 저부와,

상기 측벽부의 다른 쪽의 단부에 설치된 개구부

를 포함하는 냉음극관용 전극으로서,

상기 측벽부 및 상기 저부 중 적어도 상기 측벽부는, 그 두께 방향에 대하여 90°±5°의 범위로 연장되는 섬유 형상 결정 조직을 갖고, 상기 섬유 형상 결정 조직은 상기 두께를 T, 상기 섬유 형상 결정 조직의 상기 두께 방향의 평균의 폭을 W라고 했을 때, 0.003≤W/T≤0.07을 만족하는 것을 특징으로 하는 냉음극관용 전극.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 전자 방출 물질은 산화이트륨, 산화토륨, 산화란탄, 산화세륨, 산화지르코늄 및 산화 하프늄 중에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 냉음극관용 전극.
제1항에 있어서,

상기 섬유 형상 결정 조직의 길이 방향의 길이는 100㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 냉음극관용 전극.
제1항에 있어서,

상기 측벽부 및 상기 저부 중 적어도 상기 측벽부의 두께 T는 0.05㎜ 이상 0.4㎜ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 냉음극관용 전극.
방전 매체가 봉입된 관형 투광성 밸브와,

상기 관형 투광성 밸브의 내벽면에 형성된 형광체층과,

상기 관형 투광성 밸브의 양단부에 배설된 한 쌍의 전극으로서, 제1항의 냉음극관용 전극으로 이루어지는 전극

을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극관.
제7항의 냉음극관과,

상기 냉음극관에 근접하여 배치된 도광체와,

상기 도광체의 한쪽의 면 측에 배치된 반사체와,

상기 도광체의 다른 쪽의 면 측에 배치된 액정 표시 패널

을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.