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1. WO2005015604 - 冷陰極管の電極とその製造方法

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[ JA ]
のの品質に直結する)等が要求されるようになってきた。

[0005] 特に、カップ状電極部 (20)については、高電力化に対応するためには点灯時の高 温に十分に耐える必要があり (高耐熱性)、カップ状電極部 (20)の材質が Niでは形状 変形や消耗などによりその劣化やこれに伴う黒化 (電極物質が蒸発してこれが封体の 内表面に付着し、封体全体の光通過度を大きく損なう現象)が激しぐ長寿命を望む ことは到底不可能であった。

[0006] そこで、電極部 (20)の材質をタングステンやモリブデンなどの高融点金属に切り替 えることが検討されたが、タングステンやモリブデンなどの高融点金属をカップ状に成 形することが不可能或いは非常に困難であり、し力も仮にカップ状に形成することが できたとしても、導入線基部 (23)との溶接部位 (26)のである底部 (21)の再結晶化 (溶融 接合部分の周囲の結晶が成長してその部分から破断してしまう現象)のために高融 点金属製のカップ状電極部 (20)の底部 (21)とコバール製の導入線基部 (23)とを通常 の抵抗溶接のような方法では溶接することができなかった。

[0007] そこで、カップ状電極部 (20)の底部 (21)とコバール製導入線基部 (23)との溶接を、溶 接時間が短く前記再結晶による熱影響部の発生が小さいレーザーのような溶接手段 を使用して溶接することも考えられるが、この場合、溶接部位 (26)であるカップ状電極 部 (20)の底部 (21)の表面が荒れ、再結晶問題を緩和することができるとしても、最終 的にカップ状電極部 (20)の内側表面を研磨しなければならないという製造上の問題 力 Sある。それ故、現時点では液晶テレビのような表示装置の大型化については、この 電極問題が現在 1番のネックとなっている。

特許文献 1 :特開 2002-110087号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明は、液晶テレビのような表示装置の大型化に対応することができる電極、端 的にはタングステン又はモリブデンなどの高融点金属を主材に使用した電極、とその 製造方法を新たに開発することをその課題とするものである。

[0009] なお、電極を Wや Mo単体で構成した場合、長期の間には W電極や Mo電極内を 通って封体内部の封入ガス (例えば Neガス)が外部に逃げ、封体内部のガス組成が

[0015] 請求項 6は前記冷陰極放電灯の電極 (Al)の製造方法で、

(a) 主材であるタングステン微細焼結粉末或いはモリブデン微細焼結粉末、 Ni粉末 、必要に応じてカ卩えられる電子放出性材料、 2液性熱可塑性バインダー樹脂とを混 練し、この混練体を射出成形して焼成による収縮量を見込んだ大きさの導入線付き のカップ状電極のグリーン体を形成し、

(b) 溶剤により一方の熱可塑性バインダー樹脂を溶出させ、他方の残留熱可塑性バ インダー樹脂により保形されたポーラスな脱脂グリーン体とし、

(c) この脱脂グリーン体を焼成した後、焼成導入線付きのカップ状電極本体 (a)の導 入線基部 (13)と別種類の金属棒で形成された導入線先端部 (14)とを電気的に接合し

(d) 導入線基部 (13)とほぼ同じ熱膨張係数を持つガラスビーズ (15)を導入線基部 (13)の周囲に融着させたことを特徴とする。

[0016] 請求項 7は前記冷陰極放電灯の電極 (A2)の製造方法で、

(a) 主材であるタングステン微細焼結粉末或いはモリブデン微細焼結粉末、 Ni粉末 、必要に応じてカ卩えられる電子放出性材料、 2液性熱可塑性バインダー樹脂とを混 練し、この混練体を射出成形して焼成による収縮量を見込んだ大きさで、その先端 部分がカップ状に凹成された円柱状の電極用グリーン体を形成し、

(b) 溶剤により一方の熱可塑性バインダー樹脂を溶出させ、他方の残留熱可塑性バ インダー樹脂により保形されたポーラスな脱脂グリーン体とし、

(c) この脱脂グリーン体を焼成することを特徴とする。

発明の効果

[0017] 本発明の第 1実施例の電極 (A1)によれば、カップ状電極部 (10)の底部 (11)から一体 的に導入線基部 (13)が突設されているので、溶接箇所は導入線先端部 (14)との接合 部位 (17)の一力所になり、電極 (A1)の溶接工程が半分になるだけでなぐ従来例のよ うなカップ状電極部 (20)の底部 (21)と導入線基部 (23)との溶接時に発生する問題点が 100%解消される。

[0018] 加えて、請求項 1のカップ状電極本体 (a)又は請求項 2の電極 (A2)は主材がタンダス テン或いはモリブデンのような高融点金属であるから、高電力が点灯時に供給される

大型の冷陰極放電灯の電極として使用されても、従来のような Ni製の電極 (B)と異な り、耐熱性、耐変形性 (電極の変形性とは、点灯時の放電現象により電極本体が次第 に蒸発 ·損耗していき、電極形状が次第に損なわれていく現象)に優れるため、大型 冷陰極放電灯の長寿命化に大いに貢献することになる。

[0019] また、請求項 1の導入線基部付きカップ状電極本体 (a)或いは請求項 2のカップ状 電極 (A2)の形成方法として、 2液性バインダー樹脂の利用により、従来、不可能であ つた導入線基部付きカップ状電極本体 (a)或いはカップ状電極 (A2)の正確な一体成 形品が焼結法により得られるようになった。換言すれば、この方法を採用することで、 カップ状部分を有する電極の大量生産が初めて可能となった。

[0020] なお、タングステン或いはモリブデンに Niを混入することで、焼結されたタンダステ ン粒或いはモリブデン粒の間に発生した微細間隙を Niが充填し、これによつて封体 (19)の充填ガスの長期にわたるガス流出 (いわゆる、スローリーク)が防止される。また 、電子放出性材料の混入により、点灯開始性能の向上や点灯安定性の向上が図ら れる。その他、電極 (A1XA2)の後端部分を給電用接点 (18)とすることで、本電極

(A1XA2)を用いた冷陰極管のバックライトからの脱着が容易となり、簡単に交換するこ とが出来る (通常、冷陰極管の接点はバックライトのコードにハンダ付けされており、脱 着は容易でない。)

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明にかかる電極 (第 1 , 2実施例)の断面図

[図 2]本発明にかかる電極 (第 1実施例)の組み立て前の断面図

[図 3]従来例の電極の断面図

[図 4]本発明にかかる電極 (第 1実施例)を用いた大型冷陰極放電灯の部分断面図 [図 5]本発明にかかる電極 (第 2実施例)を用いた大型冷陰極放電灯の部分断面図 [図 6]本発明にかかる電極 (第 2実施例の他例)を用いた大型冷陰極放電灯の部分断 面図

符号の説明

[0022] (A) 本発明の冷陰極放電灯の電極

(10) カップ状電極本体

(11) 底部

(12) 導入線

(13) 導入線基部

(14) 導入線先端部

(15) ガラスビーズ

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。本発明にかかる冷陰極放電灯の電 極 (A1) [実施例 1]は、タングステン或いはモリブデンを主材とするカップ状電極部 (10) と、カップ状電極部 (10)の底部 (11)から一体的に延出されている導入線基部 (13)と、 導入線基部 (13)の端部に電気的に接続され、導入線 (12)の一部を構成する、例えば ニッケル、ジュメット線 (Ni-Fe合金)、マンニ線 (Mn-Ni線)のような導入線として多用さ れ、タングステン或いはモリブデンと比較して低融点の金属線で構成された導入線先 端部 (14)と、前記導入線基部 (13)の周囲を取り巻くように取り付けられてレ、るガラスビ ーズ (15)とで構成されており、特徴的なのは、従来、別体で製造し、溶接しなければ ならなかったカップ状電極部 (10)と導入線基部 (13)とが一体に形成されている点であ る。

[0024] ここで使用されるカップ状電極部 (10)の形状は、従来の Ni製のものに比べて大型で 、例えば直径が 1一 3mm [本実施例では φ 2]、長さが 4一 6mm [本実施例では 5m m程度]の一端開口、他端閉塞の筒状部材で、前記閉塞端 (即ち、底部 (11))は半球 状となっている。そして、この半球状の底部 (11)から導入線基部 (13)がー体的に突設 されているのである。導入線基部 (13)の太さは 0.8 1.4mm [本実施例では φ 1程度 ]、長さが 2— 5mm [本実施例では 3mm程度]である。

[0025] 導入線基部 (13)は図 1(a)のようにカップ状電極部 (10)の底部 (11)に至るまで同じ太 さのものであってもよいが、図 1(b)のようにカップ状電極部 (10)の底部 (11)に近づくに つれて次第に太くなるように形成してもよぐこのようにすることにより導入線基部 (13) のカップ状電極部 (10)の底部 (11)近傍部分の機械的強度を大きくすることができる。 この場合、導入線基部 (13)全体をテーパー状にしてもよいし、底部 (11)近傍部分をテ 一パー状にし、テーパー状部分力先端の部分を直線状にしてもよい。

[0026] また、カップ状電極部 (10)の肉厚も全体が同厚でもよいし、或いは開口側に近づく に連れて薄肉となるようにしてもよレ、。いずれの場合でも、カップ状電極部 (10)の開口 先端の肉厚は通例 tO.2— tO.1程度となる。なお、本発明のカップ状電極部 (10)から 導入線基部 (13)に至る一体成形体 (a)は、後述するように射出成形によって形成され たグリーン体を焼結して成形されるものであるから、導入線基部 (13)の形状は勿論、 カップ状電極部 (10)の形状も自由に成形することができるが、若干の抜け勾配を必要 とするので、前述のようにテーパーや薄肉化を行うことが好ましレ、。

[0027] 図 1(c)は請求項 2の電極 (A2) [第 2実施例]の 1例で、全体がタングステン又はモリブ デンを主材とするもので、円柱状で先端側に前述のカップ形状が形成され、後端部 に至るまで同一の太さで形成されている。(勿論、これに限られず後端部分が先端部 分より細く或いは太くなつていてもよい。)また、後端部はこの場合、平坦面となってい るが、図 5のように端子 (30)が脱着できるように窪み (31)を形成したり、 Niのような給電 用部材 (18)を溶接してもよい。給電用部材 (18)の太さは図の実施例では、電極 (A2)と 同じ太さである力勿論、これに限られず、電極 (A2)より太くてもよいし細くてもよい。

(32)は電極端部のクランプである。

[0028] 請求項 1のカップ状電極本体 (a)や請求項 2の電極 (A2)は、タングステン単体或いは モリブデン単体でもよいが、前述のスローリークを防止するために、少量の Niをバイ ンダとして混入することが好ましい。また、点灯容易性や点灯安定性を向上させるた めに電子放出性材料として Sc, Y, La, Ce, Gd, lu, Th, U, Nbのグループ力も選 ばれる少なくとも 1つの元素を更に混入することも有効である。

[0029] 次に、当該カップ状電極部 (10)と導入線基部 (13)との一体物 (a) [請求項 2の電極

(A2)の場合も同じ]の製造方法について説明する。タングステン或いはモリブデン (以 下、単に焼結用微細粉末という。)の 0.2 0.5 x m程度の平均粒径を持つサブミクロ ンの微細焼結用微細粉末を用意し、これら焼結用粉末を単味 (即ち、タングステン又 はモリブデンだけ)或いは前述の Ni又は電子放出性材料の粉末卩ち、 W又は Mo単 味、 W又は Mo + Ni、 W又は Mo +電子放出性材料、 W又は Mo + Ni +電子放出性 材料の組み合わせ]と、この焼結用粉末を分散担持する熱可塑性の二液性バインダ 樹脂に投入し、均一に十分に混練し、焼結用微細粉末の偏在がないようにする。換

言すれば、焼結用微細粉末のすべてがバインダ樹脂内に十分に分散するように混 練する。この混練物をペレタイザにかけてペレット状にし、これを射出成形装置の加 熱シリンダーのホッパーに投入し、加熱溶融混練する。

[0030] 一方、射出成形装置の金型成形部に搭載された金型には、その底部から導入線 基部形成用の凹部が形成されているカップ状の金型キヤビティ (或いは請求項 2の電 極形状の金型キヤビティ)が 1乃至複数個凹設されており、前記加熱シリンダーにて 混練計量された焼結用微細粉末含有混練樹脂が前記金型キヤビティに充填される。 射出充填工程→保圧工程→冷却工程と通常の射出成形工程を経て導入線基部付 きのカップ状電極本体 (或いは請求項 2の電極形状)のグリーン体が形成される。

[0031] 導入線基部付きカップ状電極本体 (或いは請求項 2の電極形状)のグリーン体が形 成されると、バインダー樹脂の溶剤に前記グリーン体を浸漬して脱脂を行う。前記バ インダ樹脂は二液性で互いに微細な状態で完全に混ざり合っており、一方のバイン ダ樹脂が溶剤で溶けるが他のバインダー樹脂は当該溶剤で溶けずに残留しており、 非溶バインダー樹脂が微細焼結用微細粉末を担持した状態で完全な形を保つ。一 方のノインダー樹脂が溶出すると、残留した非溶バインダー樹脂とこれに担持された 微細焼結用微細粉末により構成されたグリーン体は溶出バインダー樹脂の抜けた跡 が全体に微細な連通孔として残留したポーラスな状態となる。このグリーン体は、後 述する焼結工程において発生する収縮量を見込んで最終形状より大きい形 (一般的 には略相似形)に形成されることになる。

[0032] 続いて、この多孔質グリーン体を焼成炉に入れ、室温から 700°Cの温度に昇温して 多孔質脱脂品を加熱し、まず残留していた溶剤不溶性樹脂 (離型材及び可塑剤を含 む)を熱分解'消失させ、これを更に温度を上げ、粉末材料の焼結温度で加熱してタ ングステン又はモリブデンの焼結用粉末に同士を稠密一体化させ焼結を完了する。 ( 焼結は炉内を加圧することが出来るヒップ炉を使用することが好ましい。)この時、 Ni が混入されていると、焼結タングステン又はモリブデン間の微細間隙が Niにて閉塞さ れる。 Niの作用は前記スローリーク防止のほカ別種金属 (例えば Ni)との溶接の場 合、 Niの存在により別種金属との溶接がタングステン又はモリブデン単体の場合に 比べて容易になることもあげられる。タングステンの焼成の場合、 WCの形成を避ける ため炭素の存在しない水素雰囲気中で行うことが好ましい。焼結が完了すると導入 線基部付きカップ状電極本体 (a) [或いは請求項 2の電極 (A2)]は、所望の寸法となつ ている。

[0033] 続いて、請求項 1の導入線基部付きカップ状電極本体 (a)又は請求項 2の電極 (A2) にあっては、例えばニッケノレ製の棒状の導入線先端部 (14)と前記粉末焼結により形 成された導入線基部付き一体型カップ状電極本体 (a)の導入線基部 (13)とを [或いは 請求項 2の電極 (A2)と必要な別部材 (18)とを]適当な溶接方法 (回転摩擦溶接、レー ザ一溶接或いは銀ロー付け等)により突き合わせ溶接を行い、請求項 1の場合にあつ ては最後に当該溶接部分 (17)とカップ状電極部 (10)との間にて導入線基部 (13)の周 囲を包むようにガラスビーズ (15)が融着されることになる。ガラスビーズ (15)はタンダス テン製の導入線基部 (13)とほぼ同じ熱膨張係数を持つ、例えばハードガラスのような ものが用いられる。

[0034] —体型カップ状電極本体 (a)の導入線基部 (13)の少なくとも接合部分 (13a)の太さは 、導入線先端部 (14)の太さと同径あるいは 30%程度細ぐ接合時、低融点側の導入 線先端部 (14)の接合部分が溶け、この接合部分に導入線基部 (13)の先端部分 (即ち 、接合部分 (13a》が入り込み、その境界面で一体化して接合することになる。従って、 両者の接合部分 (17)は図 4に示すように導入線先端部 (14)の膨大部分内に導入線基 部 (13)の先端の接合部分 (13a)が入り込んで一体化した状態で接合部分 (17)が形成 されることになる。

[0035] このようにして形成された冷陰極管用の電極 (A1XA2)は、通常の手法により封体 (19)の内部に必要充填物及び必要充填ガスが封入され且つ封体 (19)の両側に前記 ガラスビーズ (15)が融着 ·一体化されることになる。このようにして形成された大型冷 陰極放電灯は、長さ 1 ,000 2,000mm、直径 4一 6mm (本実施例では φ 5)の大型 の直管或いは U字管で、これまでにない大型の冷陰極放電灯である。

産業上の利用可能性

[0036] 本発明の電極は、特に大型の液晶表示装置のバックライト用光源として使用される 大型の冷陰極管用電極として使用される。