CN100530514C - 冷阴极荧光灯、电极以及电极单元 - Google Patents

Abstract

一种冷阴极荧光灯，具有：玻璃管，其在气密密封的内部空间内至少封入有稀有气体和汞蒸气，并在内壁表面形成有荧光层；一对筒形电极，其被配置在内部空间中，其一端形成底面部，另一端形成开口部，并被配置成开口部彼此相对；以及导线，其一端与底面部接合，另一端被引出至玻璃管的外部。筒形电极由以镍或镍合金为基体材料并添加了具有脱氧作用的金属而成的材料来形成。

Description

冷阴极荧光灯、电极以及电极单元

技术领域

本发明涉及冷阴极荧光灯以及构成冷阴极荧光灯一部分的电极和电极单元，特别涉及冷阴极荧光灯的电极构造。

背景技术

冷阴极荧光灯由于容易小型化、功耗低、寿命长等特性近年来常用于液晶面板的背光等。冷阴极荧光灯一般具有以下构造：在填充了氩等稀有气体和汞蒸汽的玻璃管的内部相对配置一对电极，并且在各电极上连接了导线。电极被成形为杯形，并被配置成杯的开口部彼此相对。通过导线在电极间施加电压后，从一个电极释放出电子并与汞原子碰撞从而产生紫外线。紫外线由形成于玻璃管表面的荧光膜转换为可视光线，并从玻璃管的内部发出该可视光线。因此，冷阴极荧光灯的寿命在很大程度上依赖于汞蒸汽的消耗。

通常用镍来制作电极，如下例所示：镍99.7％、锰0.1％、铁0.1％、其他杂质(碳、硅、铜、硫磺)0.1％。在镍中包含0.01％左右的微量的钴。以上的混合比例是重量百分比。镍受到玻璃管内部的氩气体等的冲击后，镍原子被击走并飞散。该现象称为溅射。飞散的镍原子获得汞蒸气并变为汞合金，由此汞蒸汽的有效量降低。其结果是汞蒸气被消耗并导致冷阴极荧光灯的寿命降低。

因此，近年来正在研究采用耐溅射性能优良的电极来延长冷阴极荧光灯的寿命的技术。具体来说，公开了如下技术：使用与镍相比功函低且耐溅射性能优良的钼(Mo)或铌(Nb)等来制作杯形电极。例如，可以参照日本专利文献特开2002-358992号公报和特开2003-187740号公报。

但是，使用这些金属的冷阴极荧光灯存在以下问题。第一，使用钼或铌等高熔点金属的电极在被封入玻璃管时存在表面氧化的问题。具体来说，在冷阴极荧光灯的制造工序中，将电极配置在玻璃管的端部后，在空气中使用煤气火焰等烘烤玻璃管一侧端部的密封玻璃(玻珠)并使其焊着在玻璃管上从而进行气密密封。但是使玻珠熔融时的热量会传至电极，电极表面由于受热而被氧化。电极表面氧化后将造成耐溅射性能降低，因此不能发挥难得的耐溅射性能。并且，由于钼或铌一旦被氧化后就难以还原，所以在后续的工序中很难在氢气等气氛中进行还原。

第二，由于钼或铌是高熔点金属，所以在将导线焊接在电极上时不进行非常高温的加热就无法获得足够的接合强度。特别是，由于钼的熔点大约为3400℃，而这比经常用作导线的科瓦铁镍钴合金的熔点(大约为1550℃)高很多，所以需要充分熔化导线来使其接合在电极上。但是，由于钼的电极几乎不熔化，所以结果是无法获得足够的接合强度。另外，如果加热到钼的电极充分熔化的温度，则导线被过度加热至高温，从而导致接合变得困难。并且，当使用在科瓦铁镍钴合金制的外管的内部填充了铜的双重结构的导线时，由于铜的熔点更低，大约为1080℃，所以存在内部的铜首先熔化并在焊接时流出的问题。当使用冷阴极荧光灯时，铜被用作散热手段以使电极发出的热量散发到玻璃管的外部。但是，如果铜流出的话，在科瓦铁镍钴合金制的外管的内部就会产生没有铜填充的空洞部分，从而导致散热性能降低。

第三，钼或铌一般价格较高，以这些金属为基体材料的电极往往比镍制的电极的成本高。

发明内容

本发明的目的在于，鉴于以上问题提供一种耐溅射性能和制作性能优良并且经济的冷阴极荧光灯。

本发明的冷阴极荧光灯具有：玻璃管，其在气密密封的内部空间内至少封入有稀有气体和汞蒸气，并在内壁表面上形成有荧光层；一对筒形电极，其被配置在内部空间中，其一端形成有底面部，另一端形成有开口部，并被配置成开口部彼此相对；以及导线，其一端与底面部接合，另一端被引出至玻璃管的外部。筒形电极由以镍或镍合金为基体材料并添加了具有脱氧作用的金属而成的材料来形成。

被添加到以镍或镍合金为基材的材料中的这些金属具有容易从外部获取氧并以氧化物的形式在晶界偏析的性质。由于溅射倾向于选择性地从粒子之间的结合力弱的晶界发生，所以通过由这些金属氧化物来强化晶界的粒子之间的结合，可以提高耐溅射性能。另外，由于本发明的冷阴极荧光灯还以熔点低的镍或镍合金为基体材料，所以可在低温下进行与导线接合时的加热，从而提高制作性能。并且，在本发明的冷阴极荧光灯中，由于筒形电极以镍或镍合金为基体材料，所以加工性能优良，并能有效抑制材料成本。

具有脱氧作用的金属优选钛，钛的混合比例优选0.01～2.0重量百分比。

具有脱氧作用的金属也可以是锆，锆的混合比例优选0.05～1.1重量百分比。

具有脱氧作用的金属也可以是铪，铪的混合比例优选0.05～1.1重量百分比。

导线也可以具有用导电体形成外周部并在内部填充了铜或铜合金的双层构造。

本发明的电极是用于冷阴极荧光灯的筒形电极，其一端具有底面部，另一端具有开口部，并由以镍或镍合金为基体材料并添加了具有脱氧作用的金属而成的材料来形成。

本发明的电极单元具有上述电极和一端与电极的底面部接合的导线。

导线也可以具有用导电体形成外周部并在内部填充了铜或铜合金的双层构造。

如上所述，由于本发明的冷阴极荧光灯具有改善了镍的晶界的结合力的材料，所以可以实现比现有的镍材料优越的耐溅射性能。另外，制作性能和经济性能也非常优良，能够充分达到本发明的目的。

本发明的上述及其他目的、特征和优点从参照示意本发明的附图而进行的以下的说明中可知。

附图说明

图1是示出本发明的冷阴极荧光灯的第一实施方式的示意性截面图；

图2是图1所示的电极单元的放大立体图；

图3是用于说明本发明的耐溅射性能的改善效果的金属组织的示意图；

图4是示出本发明的冷阴极荧光灯的第二实施方式的示意性截面图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本发明的冷阴极荧光灯的第一实施方式。本发明的冷阴极荧光灯适合用作液晶面板的背光，也可以应用于其他用途的冷阴极荧光灯。图1是示出本发明的冷阴极荧光灯的第一实施方式的简要构造的截面图。

冷阴极荧光灯1通过用密封玻璃(玻珠3)气密密封由硼硅酸玻璃形成的玻璃管2的两端而构成。玻璃管2的外径在1.5～6.0mm的范围内，优选在1.5～5.0mm的范围内。玻璃管2的材料也可以是铅玻璃、钠玻璃、低铅玻璃等。

在玻璃管2的内壁表面4上设有未图示的荧光层，几乎覆盖着内壁表面4的全长。构成荧光层的荧光体可以根据冷阴极荧光灯1的目的和用途从卤磷酸盐荧光体或稀土族荧光体等现有或新的荧光体中适当选择。并且，荧光层也可以由两种以上的荧光体混合而成的荧光体构成。

在被内壁表面4包围着的玻璃管2的内部空间5中封入预定量的氩、氙、氖等稀有气体和汞，并将其内部压力减压至大气压的几十分之一左右。

在玻璃管2的长度方向的两端设有一对电极单元6。各电极单元6由筒形电极7以及与筒形电极7的底面部8接合的导线9构成。各电极单元6的筒形电极7配置在玻璃管2的内部空间5中比长度方向的端部稍微靠近内侧的位置上，并使得该筒形电极7的开口部10与其他的电极单元6的开口部10之间相对。各导线9的一端焊接在对应的筒形电极7的底面部8上。另一端贯穿玻珠3而被引出至玻璃管2的外部。导线9用科瓦铁镍钴合金等导电材料制作。

图2是冷阴极荧光灯1具有的电极单元6的放大立体图。构成电极单元6的筒形电极7具有筒形部分23，该筒形部分23的长度方向的一侧作为开口部10而开口，另一侧通过底面部8而封闭。筒形电极7通过将金属板冲压成圆柱形(杯形)而成形。导线9一侧的端面12焊接于筒形电极7的底面部8。

筒形电极7通过下述材料形成，即：该材料以镍或镍合金为基体材料，并添加具有脱氧作用的金属(以下称为添加物)。作为添加物，可以列举出钛、锆、铪。钛的混合比例优选0.01～2.0重量百分比，锆的混合比例优选0.05～1.1重量百分比，铪的混合比例优选0.05～1.1重量百分比。各混合比例的上限主要依赖于筒形电极7的制作性能。即，如果是上限以上的混合比例，则材料变硬从而难以冲压成形为圆柱形状。各混合比例的下限按照能够获得足够的耐溅射性能来设定，将在后面详细说明。

一个实施例的组成为：镍99.7％、钛0.05％、锰0.15％、其他杂质(碳、硅、铜、硫磺、镁、铁)0.1％。另外，镍中包含0.01％左右的微量的钴。

参照图3来说明通过混合这些金属来提高筒形电极7的耐溅射性能的理由。下面，以钛为例来说明，对于锆、铪也是一样。镍或镍合金一般为多晶构造，并且在结晶G的界面上形成晶界B。晶界B由于粒子间的连接较弱，所以容易受到溅射的影响。溅射主要从晶界B发生并逐渐向结晶G的内部扩展。即使是钼或铌，被氧化后，溅射也会从晶界B明显推进。如前所述，这些物质一旦被氧化后就难以还原，因此难以恢复耐溅射性能。

对此，本发明利用了钛的脱氧特性。即，镍中的添加物倾向于在晶界B偏析，钛也不例外。因此，通过使钛在晶界B充分偏析并获取来自外部的氧，可以提高在晶界B的结晶之间的结合力，从而提高电极的耐溅射性能。上述混合比例的最小值是为了提高耐溅射性能而使足够量的钛分布在晶界B所需要的量。

这里，为了检验耐溅射性能提高了多少，制作样品并确认其溅射性能。在试验中，分别在镍中添加钛、锆、铪，并制作添加量(重量百分比)不同的多个样品，从而评价耐溅射性能和加工性能。评价是与纯镍的相对比较，由好至差的顺序为1、2、3、4。由于纯镍的耐溅射性能不是很好，所以为3，由于加工性能良好，所以为1。耐溅射性能通过目测电极的溅射量来判定，溅射量由少至多的顺序为1、2、3。加工性能通过综合考虑杯形电极的成形特性、成形的形状的精度、有无缺陷等来判定，由好至差的顺序为1、2、3、4。加工性能的4只是不适于实用程度的加工性能的状态，3以下为合格。另外，耐溅射性为3的样品与纯镍相比不具有优点，所以不采用。如此进行各样品的评价，并得到了如表1所示的结果。耐溅射性能和加工性能兼顾的样品为No2～5、8、11、12(表中用阴影表示)。这样，确认了在镍中添加了钛、锆、铪等添加物的电极的耐溅射性能比现有的镍制的(没有添加物)电极有了显著的提高。特别是添加了0.05重量百分比的钛的样品的耐溅射性能和加工性能都非常好。

<表1>

本发明的冷阴极荧光灯不仅提高了耐溅射性能，还能够改善制作性能。筒形电极7由于以镍或镍合金为基体材料并且添加物的混合比例小，所以熔点与镍的熔点(1455℃)基本相同。由于筒形电极7的熔点与导线9的材料科瓦铁镍钴合金的熔点(1550℃)基本相同，所以在将导线9焊接并固定在筒形电极7上时，两者同等程度地软化并相互融合，从而在其间形成合金层并被牢固地固定。与此相对，由钼或铌等高熔点的金属构成电极时，只能使导线9熔化来固定，因此在接合强度和接合顺序等方面容易受到限制。本发明可以同时解决这些问题。并且，由于本发明的冷阴极荧光灯的添加物的混合比例小，所以可以将对成本的影响抑制到最小程度。即，由于本发明的冷阴极荧光灯的大部分由镍或镍合金来制成，所以成本与镍或镍合金的电极相差不多，因此可以提供经济的冷阴极荧光灯。

接着，说明本发明的冷阴极荧光灯的第二实施方式。本实施方式的冷阴极荧光灯与第一实施方式的导线管的结构不同，而其他部分与第一实施方式相同。因此，仅对导线管的结构进行说明，而省略与第一实施方式相同的构成部分的说明。

如图4所示，构成电极单元6b的导线9b具有如下的多层构造(双层构造)：在由科瓦铁镍钴合金构成的外侧部分33的内部插入由铜(Cu)或铜合金构成的内侧部分32。内侧部分32是为了散发从电极产生的热量而设置的。多层构造部分的顶端部分与用铜覆盖镍铁合金周边的杜美包铜铁镍合金丝34结合，并通过杜美包铜铁镍合金丝34与电源装置(未图示)连接。

与第一实施方式相同，筒形电极7由以下材料形成，该材料是以镍或镍合金为基体材料，并在该基体材料中添加了钛、锆、铪等具有脱氧作用的金属。因此，在耐溅射性能方面与第一实施方式完全相同。另外，筒形电极7的熔点与镍的熔点大致相同，所以在接合导线9b时不需要过高的温度，因此降低了由于焊接时的热量而使导线9b的内侧部分32过热从而导致铜流出到外部的可能性。因此可以充分确保导线9b的散热性能。

以上根据实施方式对本发明进行了说明，但本发明当然不限于上述的实施方式，而是可以有各种变形。例如，作为添加物列举了钛、锆、铪，但也可以将多种以上的金属组合起来使用。

另外，容易被溅射的部位是筒形电极的筒形部分23的底面部8一侧的部分。因此，也可以仅在该部分混合具有脱氧作用的金属，也可以提高该部分的具有脱氧作用的金属的混合比例。

以上对本发明的优选实施方式进行了提示和详细的说明，但应当理解成只要不脱离权利要求的主旨或范围，就可以进行各种改变或修正。

Claims (11)

1.一种冷阴极荧光灯，具有：

玻璃管，其在气密密封的内部空间内至少封入有稀有气体和汞蒸气，并在内壁表面上形成有荧光层；

一对筒形电极，其被配置在所述内部空间中，其一端形成有底面部，另一端形成有开口部，并被配置成该开口部彼此相对；以及

导线，其一端与所述底面部接合，另一端被引出至所述玻璃管的外部，其中，

所述筒形电极由以镍或镍合金为基体材料并添加了具有脱氧作用的金属而成的材料来形成。

2.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其中，所述具有脱氧作用的金属为钛。

3.如权利要求2所述的冷阴极荧光灯，其中，所述钛的混合比例为0.01～2.0重量百分比。

4.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其中，所述具有脱氧作用的金属为锆。

5.如权利要求4所述的冷阴极荧光灯，其中，所述锆的混合比例为0.05～1.1重量百分比。

6.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其中，所述具有脱氧作用的金属为铪。

7.如权利要求6所述的冷阴极荧光灯，其中，所述铪的混合比例为0.05～1.1重量百分比。

8.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其中，所述导线具有用导电体形成外周部并在内部填充了铜或铜合金的双层构造。

9.一种电极，筒形，用于冷阴极荧光灯，其中，

所述电极的一端具有底面部，另一端具有开口部，并且所述电极由以镍或镍合金为基体材料并添加了具有脱氧作用的金属而成的材料来形成。

10.一种电极单元，其中，具有：

权利要求9所述的电极；和

一端与所述电极的所述底面部接合的导线。

11.如权利要求10所述的电极单元，其中，

所述导线具有用导电体形成外周部并在内部填充了铜或铜合金的双层构造。

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