JP2004063469A - Manufacturing method of electrode for discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコン等の液晶表示装置(LCD)のバックライトとして使用される冷陰極蛍光ランプ等の放電ランプの電極の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
パソコンやワープロ等のOA機器に用いられている液晶表示装置(LCD)には、該LCDを照明するためのバックライトが組み込まれている。このバックライトの光源としては、冷陰極蛍光ランプが使用されている。
【0003】
冷陰極蛍光ランプ等の電極部分は、電極部と封着線部と外部リード線とで構成されている。電極部はカップ形状で、その材質は、ニオブ、モリブデン、ニッケル、タングステン等である。また、封着線部は、ガラスシールされるため、石英ガラスと熱膨張係数が近似するタングステン、モリブデン、コバールやジメット線である。さらに外部リード線の材質はニッケル等である。これら各部は通常抵抗溶接で接合され電極を構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の液晶表示装置の全体の大きさはOA機器の形状寸法で決まるので、液晶表示装置全体の大きさは一定のままで、液晶画面を取り囲む額縁部分をできるだけ小さくし、液晶画面をなるべく大きくすることが要求されている。この要求に応えるためには、バックライト用の冷陰極蛍光ランプの長さを一定としたままで、発光部の長さをできるだけ長くすること、すなわち、ランプの暗部をできるだけ短くすることが必要となる。
【0005】
また、ノートパソコン等では、電源として電池を使用する場合が多いため、バックライトの消費電力を低減することも要求されている。さらに、高輝度化や消費電力低減のため、電極の放電特性の改善も要求されている。
【0006】
従来のこの種のランプでは、図4に示すように、電極部4’と封着線3’が別々に製作され、溶接で接合されていたため、接合部自身の長さに加えて、抵抗溶接等の接合時のつかみ代が必要であるから、一定以上の短寸化は困難であり、接合のためのコストもかかっていた。また、接合部は、電気抵抗が他の部分に比べて高くなるため、消費電力もその分だけ大きくなるという問題点もあった。
【0007】
さらに、抵抗溶接による接合時に、タングステンやモリブデンが再結晶し、接合部の破壊の一因となっていた。また、封着線3’として使用されるタングステン、モリブデン、コバール等の線は、線引き加工によって製造されるが、タングステン、モリブデン等の比較的延性の乏しい金属では、線引き加工によって生ずる長手方向の傷によるリークの問題も抱えていた。
【0008】
そこで本発明は、できるだけランプの暗部が短く、しかも溶接による強度低下の問題や、電力消費量の増大を防止することのできる放電ランプ用電極を比較的簡単に製造することのできる製造方法を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる放電ランプ用電極の製造方法は、ガラスバルブ内に配置される電極部と、一方の端部が前記電極部に接続され他端部に外部リード線が接続される封着線部とを一体に成形してなる放電ランプ用電極の製造方法であって、原料粉末を射出成形することによって所定の形状に成形した後、非酸化性雰囲気中で燒結することを特徴としている。
【0010】
この放電ランプ用電極の材質としては、タングステンもしくはモリブデン又はこれらに0.05〜1wt%のニッケルを添加したものが好ましく、これに放電特性改良剤として、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バリウム、酸化トリウム、硼化ランタンからなる群のうちの1種又は2種以上を0.1〜4wt%含有せしめたものがより好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された本発明の実施形態例に基づいて、具体的に説明する。図1は放電冷陰極蛍光ランプの一部断面図である。この蛍光ランプ1は、例えば外径が約2.6mm、内径が1.6mm、長さが約200mmの直管形である。材質的は、線膨張係数が5〜5.5ppmの硼珪酸ガラスやアルミノシリケートガラスからなる管形のガラスバルブ2の両端に、封着部5,5が設けられ、この封着部に電極部4と封着線3が一体化した電極(一体化電極)10が封止されている。ガラスバルブ2の内面には蛍光膜11が設けられている。
【0012】
一体化電極10は、タングステン、モリブデン又はそれらの合金からなるもので、以下の説明ではタングステンを材質とするものを例にとって説明する。この一体化電極10の封着部3は、例えば外径約0.8mmで、図2に示すように、硼珪酸ガラスからなるビードガラス被覆層7によって封着されている。また、電極部4は、外径1.2mm、内径0.9mmのカップ型で、長さは約5mmである。外部リード線8はニッケル線である。
【0013】
電極部4は、中空部4aが形成されたカップ状であるが、この中空部の中に上記放電特性改良剤である酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バリウム、酸化トリウム、硼化ランタンからなる群のうちの1種又は2種以上を充填しておくのが好ましい。
【0014】
この一体化電極10は、例えば次のようにして製造される。まず、粒度がミクロンオーダーのタングステン粉末又はモリブデン粉末に適量のドープ剤と放電特性改良剤を添加し、水素還元した後、有機バインダーを加えて射出成形する。この成形体の形状は、電極部と封着部とが一体化した形状とする。得られた成形体を1800℃以上の高温で燒結することにより、相対密度98%程度の電極を得ることができる。
【0015】
【実施例1】
平均粒度0.8ミクロンのタングステン粉末に0.2wt%相当のニッケル量になるように硝酸ニッケルを水又はエタノールに溶解してドーピングした。この場合のニッケル量は、0.05〜1w%とするのが好ましい。ニッケル量がこれよりも少ない場合は、経済的な燒結温度である2000℃以下ではタングステンが緻密化しない。また、1wt%より多い場合は、電気伝導度が低下し、電極としての性能が悪くなる。
【0016】
上記のようにドープしたタングステン粉末に放電特性改良剤として、酸化ランタン(La2 O3 )、酸化イットリウム(Y2 O3 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化ハフニウム(HfO2 )、酸化バリウム(BaO)、酸化トリウム(ThO2 )、硼化ランタン(LaB6 )のうちの1種又は2種以上を総量で0.1〜4wt%添加するのが好ましい。これら酸化物もしくは硼化物の添加は、粉末で混合してもよく、液状として振りかけて混合してもよい。放電特性改良剤が0.1%より少ない場合は、再結晶温度上昇と放電特性の向上が望めない。また4%よりも多い場合は、得られる電極の強度が低下するので、好ましくない。
【0017】
得られた粉末を乾燥した後、水素中で800℃で還元した。しかる後、この還元粉末を射出成形用の有機バインダーであるエチレンビニルアセテート・ブチルメタアクリレート・ポリスチレンの共重合体、パラフィンワックス、フタル酸ブチル、ステアリン酸と混練し、金属粉末射出成形用のフィードストックとした。これを150〜160℃に保持した射出成形機に投入し、所定の金型中に射出成形した。得られた成形体の寸法は、外径1.6mm、内径1.2mm、全長6.8mmであった。
【0018】
得られた成形体を水素雰囲気中で800℃まで徐昇温し、脱脂した。その後、水素中で1850℃で30分燒結し、外径1.2mm、内径0.9mm、全長5mmの燒結体からなる一体化電極を得た。その形状を図2に示す。得られた燒結体の相対密度は98%であった。
【0019】
上記のようにして得られた一体化電極10に外部リード線であるニッケル線8を抵抗溶接で接合した。その後、封着線部3を無酸化雰囲気中でヒーターで加熱して硼珪酸ガラス7を溶着した。これによって、一体化電極とガラス巻き部(封着部5)が物理的に気密に接着した。この接着をより確実にするため、一体化電極の封着線部3の外周に環状の凹部又は凸部を設けておいてもよい。上記ガラス巻き部の長さは2〜3mm、外径は約2mmであった。
【0020】
上記ガラス巻き部に発光管(ガラスバルブ)の端部を溶着して封止し、つづいてアンニーリング処理を行った。ついで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て冷陰極蛍光ランプが完成した。
【0021】
【実施例2】
平均粒度1.0ミクロンのモリブデン粉末に0.2wt%相当のニッケル量になるように硝酸ニッケルを水又はエタノールに溶解してドーピングした。この場合のニッケル量は、0.05〜1w%とするのが好ましい。ニッケル量がこれよりも少ない場合は経済的な燒結温度である2000℃以下ではモリブデンが緻密化しない。また、1wt%より多い場合は、電気伝導度が低下し、電極としての性能が悪くなる。
【0022】
ドープしたモリブデン粉末に放電特性改良剤として、酸化ランタン(La2 O3 )、酸化イットリウム(Y2 O3 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化ハフニウム(HfO2 )、酸化バリウム(BaO)、酸化トリウム(ThO2 )、硼化ランタン(LaB6 )のうちの1種又は2種以上を粉末状又は液状で、総量で0.1〜4wt%となるように添加するのが好ましい。この添加量が0.1%より少ない場合は、再結晶温度上昇と放電特性の向上が望めず、逆に3%よりも多い場合は、得られる電極の強度が低下するので、いずれも好ましくない。
【0023】
得られた粉末を乾燥した後、水素中で800℃で還元した。しかる後、この還元粉末を射出成形用の有機バインダーであるエチレンビニルアセテート・ブチルメタアクリレート・ポリスチレンの共重合体、パラフィンワックス、フタル酸ブチル、ステアリン酸と混練し、金属粉末射出成形用のフィードストックとした。これを150〜160℃に保持した射出成形機に投入し、所定の金型中に射出成形した。得られた成形体の寸法は、外径1.6mm、内径1.2mm、全長6.8mmであった。
【0024】
得られた成形体を水素雰囲気中で800℃まで徐昇温し、脱脂した。その後、水素中で1650℃で30分燒結し、外径1.2mm、内径0.9mm、全長5mmの燒結体からなる一体化電極10を得た。なお、封着線部3には、封止を確実にするため、リング状の凸部(図3に示す)9を設けている。この凸部9の代わりにリング状の凹部を設けておいてもよい。得られた燒結体の相対密度は98.5%であった。
【0025】
上記のようにして得られた一体化電極に外部リード線であるニッケル線8を抵抗溶接で接合した。その後、この一体化電極10の封着線部3を無酸化雰囲気中でヒーターで加熱してアルミノ硼珪酸ガラスを溶着した。これによって、一体化電極とガラス巻き部が物理的に気密に接着した。ガラス巻き部の長さは2〜3mm、外径は2mm程度であった。
【0026】
上記ガラス巻き部に発光管の端部を溶着して封止し、つづいてアンニーリング処理を行った。ついで、発光管内の排気工程、水銀導入工程、及びリード線半田仕上げ工程を経て冷陰極蛍光ランプが完成した。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる放電ランプ用電極の製造方法によると、原料粉末の射出成形により、成形して燒結するので、ガラスバルブ内に配置される電極部と、ガラスで封止される封着部とが一体に成形された放電ランプ用電極を容易かつ比較的安価にに製造することができる。このようにして得られる電極は、溶接のためのつかみ代等が不要となり、全長を20%程度短くすることが可能となる。具体例をあげれば、従来の全長6mmを5mmにすることができた。また、接合のためのコストも節減できた。しかも、線引き加工が不要であるので、軸方向の傷が生じず、導入線部のスローリークが減少した。さらに、酸化ランタン(La2 O3 )、酸化イットリウム(Y2 O3 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化ハフニウム(HfO2 )、酸化バリウム(BaO)、酸化トリウム(ThO2 )、硼化ランタン(LaB6 )のうちの1種又は2種以上を適量添加しておくことにより、再結晶温度が高くなり、接合時の熱によるタングステンやモリブデンの脆化による接合部の破壊を避けることができた。また、電極の仕事関数の低下により、放電特性も改善された。
【図面の簡単な説明】
【図1】放電ランプの一部断面図である。
【図2】本発明の実施形態を表す要部の断面図である。
【図3】上記と異なる実施形態を表す要部の断面図である。
【図4】従来の放電電極を表す断面図である。
【符号の説明】
1 放電ランプ
2 ガラスバルブ
3 封着線部
4 電極部
8 外部リード線
9 凸部
10 一体化電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing electrodes of a discharge lamp such as a cold cathode fluorescent lamp used as a backlight of a liquid crystal display (LCD) such as a personal computer.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display (LCD) used in OA equipment such as a personal computer and a word processor incorporates a backlight for illuminating the LCD. As a light source of the backlight, a cold cathode fluorescent lamp is used.
[0003]
The electrode portion of a cold cathode fluorescent lamp or the like is composed of an electrode portion, a sealing wire portion, and an external lead wire. The electrode portion has a cup shape, and its material is niobium, molybdenum, nickel, tungsten, or the like. In addition, since the sealing wire portion is glass-sealed, it is made of tungsten, molybdenum, kovar, or dimet wire whose thermal expansion coefficient is similar to that of quartz glass. Further, the material of the external lead wire is nickel or the like. These parts are usually joined by resistance welding to form electrodes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the overall size of this type of liquid crystal display device is determined by the shape and dimensions of the OA equipment, the frame size surrounding the liquid crystal screen is made as small as possible while keeping the size of the entire liquid crystal display device constant, and the liquid crystal screen is made as large as possible Is required. In order to meet this demand, it is necessary to make the length of the light emitting part as long as possible while keeping the length of the cold cathode fluorescent lamp for backlight constant, that is, to make the dark part of the lamp as short as possible. Become.
[0005]
In many cases, a notebook personal computer or the like uses a battery as a power supply, so that it is required to reduce the power consumption of the backlight. Further, in order to increase the brightness and reduce the power consumption, it is required to improve the discharge characteristics of the electrodes.
[0006]
In this type of conventional lamp, as shown in FIG. 4, the electrode portion 4 'and the sealing wire 3' were separately manufactured and joined by welding, so that in addition to the length of the joint itself, resistance welding was performed. Since it is necessary to have a gripping margin at the time of joining, etc., it is difficult to reduce the length to a certain size or more, and the cost for joining is also high. In addition, since the electrical resistance of the junction is higher than that of the other portions, there is also a problem that the power consumption increases accordingly.
[0007]
Furthermore, at the time of joining by resistance welding, tungsten and molybdenum recrystallized, and this was one of the causes of destruction of the joint. Wires such as tungsten, molybdenum, and Kovar used as the sealing wire 3 'are manufactured by wire drawing. However, in the case of metals having relatively low ductility such as tungsten and molybdenum, longitudinal scratches caused by wire drawing are produced. Had a leak problem.
[0008]
Accordingly, the present invention provides a manufacturing method capable of relatively easily manufacturing an electrode for a discharge lamp in which the dark portion of the lamp is as short as possible and in which the problem of strength reduction due to welding and the increase in power consumption can be prevented. The challenge is to do that.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration. That is, the method of manufacturing an electrode for a discharge lamp according to the present invention includes a sealing method in which an electrode portion disposed in a glass bulb is connected to the electrode portion at one end and an external lead wire is connected to the other end. A method for manufacturing an electrode for a discharge lamp in which a wire portion is integrally formed, wherein a raw material powder is formed into a predetermined shape by injection molding, and then sintered in a non-oxidizing atmosphere. .
[0010]
The material for the discharge lamp electrode is preferably tungsten or molybdenum or a material obtained by adding 0.05 to 1% by weight of nickel to them, and lanthanum oxide, yttrium oxide, cerium oxide, strontium oxide as a discharge characteristic improving agent. , Calcium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, barium oxide, thorium oxide, and lanthanum boride are more preferably those containing 0.1 to 4 wt% of one or more of them.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a specific description will be given based on an embodiment of the present invention illustrated in the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of a discharge cold cathode fluorescent lamp. The fluorescent lamp 1 is, for example, a straight tube having an outer diameter of about 2.6 mm, an inner diameter of 1.6 mm, and a length of about 200 mm. In terms of material, sealing
[0012]
The integrated
[0013]
The electrode portion 4 is cup-shaped in which a hollow portion 4a is formed. In the hollow portion, lanthanum oxide, yttrium oxide, cerium oxide, strontium oxide, calcium oxide, zirconium oxide, oxide It is preferable to fill one or more of the group consisting of hafnium, barium oxide, thorium oxide, and lanthanum boride.
[0014]
The integrated
[0015]
Embodiment 1
Nickel nitrate was dissolved in water or ethanol and doped into a tungsten powder having an average particle size of 0.8 μm so as to have a nickel amount equivalent to 0.2 wt%. In this case, the amount of nickel is preferably 0.05 to 1 w%. If the nickel content is less than this, tungsten will not be densified below the economical sintering temperature of 2000 ° C. If the content is more than 1 wt%, the electric conductivity is reduced, and the performance as an electrode is deteriorated.
[0016]
Lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), strontium oxide (SrO), calcium oxide (CaO 2 ) are used as discharge characteristics improvers in the tungsten powder doped as described above. ), Zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), barium oxide (BaO), thorium oxide (ThO 2 ), and lanthanum boride (LaB 6 ) in a total amount of 0.1%. It is preferable to add 1 to 4% by weight. The addition of these oxides or borides may be carried out in the form of a powder or as a liquid and sprinkled. If the discharge property improving agent is less than 0.1%, it is not possible to expect a rise in recrystallization temperature and an improvement in discharge properties. On the other hand, if it is more than 4%, the strength of the obtained electrode decreases, which is not preferable.
[0017]
After drying the obtained powder, it was reduced at 800 ° C. in hydrogen. Thereafter, the reduced powder is kneaded with an organic binder for injection molding, such as a copolymer of ethylene vinyl acetate, butyl methacrylate, and polystyrene, paraffin wax, butyl phthalate, and stearic acid. And This was put into an injection molding machine maintained at 150 to 160 ° C., and injection-molded in a predetermined mold. The dimensions of the obtained molded body were an outer diameter of 1.6 mm, an inner diameter of 1.2 mm, and a total length of 6.8 mm.
[0018]
The obtained molded body was gradually heated to 800 ° C. in a hydrogen atmosphere and degreased. Then, it was sintered in hydrogen at 1850 ° C. for 30 minutes to obtain an integrated electrode made of a sintered body having an outer diameter of 1.2 mm, an inner diameter of 0.9 mm, and a total length of 5 mm. The shape is shown in FIG. The relative density of the obtained sintered body was 98%.
[0019]
A
[0020]
The end of the arc tube (glass bulb) was welded to the above-mentioned glass winding portion and sealed, followed by annealing treatment. Subsequently, a cold cathode fluorescent lamp was completed through an evacuation step in the arc tube, a mercury introduction step, and a lead wire soldering step.
[0021]
Molybdenum powder having an average particle size of 1.0 μm was doped with nickel nitrate dissolved in water or ethanol so as to obtain a nickel amount equivalent to 0.2 wt%. In this case, the amount of nickel is preferably 0.05 to 1 w%. If the nickel content is less than this, molybdenum will not be densified below the economical sintering temperature of 2000 ° C. If the content is more than 1 wt%, the electric conductivity is reduced, and the performance as an electrode is deteriorated.
[0022]
Lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), strontium oxide (SrO), calcium oxide (CaO), zirconium oxide as a discharge property improver for the doped molybdenum powder (ZrO 2 ), one or more of hafnium oxide (HfO 2 ), barium oxide (BaO), thorium oxide (ThO 2 ), and lanthanum boride (LaB 6 ) in powder or liquid form in a total amount It is preferable to add so as to be 0.1 to 4 wt%. When the addition amount is less than 0.1%, the recrystallization temperature rise and the improvement of the discharge characteristics cannot be expected. On the contrary, when it is more than 3%, the strength of the obtained electrode is reduced, and neither is preferable. .
[0023]
After drying the obtained powder, it was reduced at 800 ° C. in hydrogen. Thereafter, the reduced powder is kneaded with an organic binder for injection molding, such as a copolymer of ethylene vinyl acetate, butyl methacrylate, and polystyrene, paraffin wax, butyl phthalate, and stearic acid. And This was put into an injection molding machine maintained at 150 to 160 ° C., and injection-molded in a predetermined mold. The dimensions of the obtained molded body were an outer diameter of 1.6 mm, an inner diameter of 1.2 mm, and a total length of 6.8 mm.
[0024]
The obtained molded body was gradually heated to 800 ° C. in a hydrogen atmosphere and degreased. Then, it was sintered at 1650 ° C. for 30 minutes in hydrogen to obtain an
[0025]
A
[0026]
The end of the arc tube was welded to the above-mentioned glass winding portion and sealed, and then an annealing treatment was performed. Subsequently, a cold cathode fluorescent lamp was completed through an evacuation step in the arc tube, a mercury introduction step, and a lead wire soldering step.
[0027]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing an electrode for a discharge lamp according to the present invention, since the raw material powder is molded and sintered by injection molding, the electrode portion arranged in the glass bulb and the glass are used. An electrode for a discharge lamp in which a sealing portion to be sealed is integrally formed can be manufactured easily and relatively inexpensively. The electrode obtained in this manner does not require a margin for gripping for welding and the like, and the overall length can be reduced by about 20%. As a specific example, the conventional total length of 6 mm could be reduced to 5 mm. Also, the cost for joining was reduced. In addition, since the wire drawing process is not required, no scratch is generated in the axial direction, and the slow leak at the introduction wire portion is reduced. Further, lanthanum oxide (La 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), strontium oxide (SrO), calcium oxide (CaO), zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO) 2 ) By adding an appropriate amount of one or more of barium oxide (BaO), thorium oxide (ThO 2 ), and lanthanum boride (LaB 6 ), the recrystallization temperature increases, and The breakage of the joint due to the embrittlement of tungsten or molybdenum due to the heat of the first embodiment can be avoided. In addition, the discharge characteristics were also improved due to the decrease in the work function of the electrode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view of a discharge lamp.
FIG. 2 is a sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a main part showing an embodiment different from the above.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional discharge electrode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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