JP4982494B2 - 冷陰極管用電極とそれを用いた冷陰極管および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は冷陰極管用電極とそれを用いた冷陰極管および液晶表示装置に関する。

従来から、液晶表示装置のバックライトとして冷陰極管が用いられている。このような用途に用いられる冷陰極管には、高輝度、高効率であることに加え、長寿命であることが求められている。例えば、液晶ＴＶ等では６００００時間を超える高寿命が要求されている。さらに、冷陰極管はグロー放電により放電が開始されるため、冷陰極管用電極には放電開始がより容易な材質が望まれている。

液晶表示装置用バックライトとして有用な冷陰極管は、蛍光体が内面に塗布されたガラス管内に微量の水銀および希ガスが充填され、このガラス管の両端部に冷陰極管用電極および導入線（例えばＫＯＶ＋ジュメット線）が装着された構成を有している。このような冷陰極管では、その両端の電極に電圧をかけることでガラス管内に封入された水銀を蒸発させて紫外線を放出させ、この紫外線を蛍光体が吸収して発光する。

冷陰極管用電極の構成材料には、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ等の比較的加工しやすい材料が用いられている。しかし、このような冷陰極管用電極は、電極から電子を放電空間へ放出させるために必要な陰極降下電圧が高めであることに加え、所謂スパッタリングという現象の発生によって、ランプ寿命が低下しやすい。スパッタリング現象とは、冷陰極管の点灯中に電極がイオンの衝突を受けて電極物質が飛散し、飛散物質や水銀等がガラス管内壁面に蓄積していく現象をいう。

スパッタリング現象に基づいて形成された堆積層は水銀を取り込み、その水銀を発光に利用できなくしてしまうことから、冷陰極管の輝度は極端に低下する。このようなスパッタリング現象を少なくすることで水銀の消耗が抑制され、同じ水銀封入量でも長寿命なものとすることができる。

陰極降下電圧の低減とスパッリング現象の抑制を図るために、冷陰極管用電極を有底の円筒状にすると共に、その側壁部に切欠きを設けた電極構造が試みられている（特許文献１参照）。これはホロカソード効果による陰極降下電圧の低減とスパッタリングの抑制との両方の効果を狙ったものである。

一方、タングステン等からなる筒状の冷陰極管用電極において、底部の厚さをａ、側面部の厚さをｂとしたときにａ＞ｂとしたり、また相対密度が８０〜９８％の焼結体を使用することによって、電極の表面積を増加させることが提案されている（特許文献２参照）。これらによって、電子放出性物質の被覆量を増加させ、冷陰極管の長寿命化を図ることが試みられている。

冷陰極管用電極はその形状等を改良することによって長寿命化が図られている。しかしながら、従来の冷陰極管用電極においては、放電開始特性や寿命特性等について一定の向上は見られるものの、さらなる特性の向上が求められている。また、冷陰極管用電極は例えば金属板に絞り加工を加えることで製造されている。しかしながら、従来の電極製造用の金属板は、加工性に優れるものは放電開始特性等に劣り、一方放電開始特性に優れるものは加工性が劣るといった課題を有している。
特開２００１−１７６４４５公報 特開２００４−１７８８７５公報

本発明の目的は、放電開始特性や寿命特性に優れ、かつ製造性に優れた冷陰極管用電極を提供することにある。本発明の他の目的は、そのような冷陰極管用電極を用いた冷陰極管および液晶表示装置を提供することにある。

本発明の態様に係る冷陰極管用電極は、タングステン単体、もしくは２５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲のカリウムおよび２５ｐｐｍ以上１０００００ｐｐｍ以下の範囲の電子放出物質から選ばれる少なくとも１種を含有するタングステンからなるタングステン材の板材を筒状に成形してなる側壁部と、前記側壁部の一方の端部をかしめることによって、もしくは前記端部に前記タングステン材の板材を接合することによって設けられた底部と、前記側壁部の他方の端部に設けられた開口部とを具備する冷陰極管用電極であって、前記側壁部および前記底部のうち、少なくとも前記側壁部は、その厚さ方向に対して略垂直に延びる繊維状結晶組織を有し、前記繊維状結晶組織は前記厚さをＴ、前記繊維状結晶組織の前記厚さ方向の平均の幅をＷとしたとき、０．００３≦Ｗ／Ｔ≦０．０７を満足することを特徴としている。

本発明の態様に係る冷陰極管は、放電媒体が封入された管形透光性バルブと、前記管形透光性バルブの内壁面に設けられた蛍光体層と、前記管形透光性バルブの両端部に配設された一対の電極であって、本発明の態様に係る陰極管用電極からなる電極とを具備することを特徴としている。

本発明の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係る冷陰極管と、前記冷陰極管に近接して配置された導光体と、前記導光体の一方の面側に配置された反射体と、前記導光体の他方の面側に配置された液晶表示パネルとを具備することを特徴としている。

本発明の実施形態による冷陰極管用電極を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による冷陰極管用電極を示す断面図である。 実施形態による冷陰極管用電極の一部を拡大して示す断面図である。 繊維状結晶組織の繊維長を説明するための断面図である。 スパッタリング収率の測定結果を示す図である。 折曲回数の測定結果を示す図である。 カリウムの含有量と仕事関数との関係を示す図である。 電子放出物質の含有量と仕事関数との関係を示す図である。 本発明の実施形態による冷陰極管を示す断面図である。 本発明の実施形態による液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１…冷陰極管用電極、２…側壁部、３…底部、４…開口部、５…導入線、６…ガラスビーズ、２０…冷陰極管、２１…管形透光性バルブ、２２…蛍光体層、３０…液晶表示装置、３１…液晶表示パネル、３２…拡散板、３３…導光体、３４…反射体、３５…冷陰極管用反射体、Ｃ…繊維状結晶組織。

発明を実施するための形態

以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の実施形態による冷陰極管用電極は、筒状の側壁部と、側壁部の一端に設けられた底部と、側壁部の他端に設けられた開口部とを具備し、側壁部および底部から選ばれる少なくとも一部が主としてタングステンからなる。主としてタングステンからなる部分は、その厚さ方向に対して略垂直に延びる繊維状結晶組織を有する。そして、繊維状結晶組織は主としてタングステンからなる部分の厚さをＴ、繊維状結晶組織の当該厚さＴ方向の平均の幅をＷとしたとき、０．００３≦Ｗ／Ｔ≦０．０７を満足する。

図１は本発明の実施形態による冷陰極管用電極の構成を示している。図１に示す冷陰極管用電極１は、筒状の側壁部２と、側壁部２の一端に設けられた底部３と、側壁部２の他端に設けられた開口部４とを具備している。直線Ｊは冷陰極管用電極１の中心軸を通る軸線である。冷陰極管用電極１には、例えば棒状の導入線５が接合されていてもよく、さらに導入線５にはガラスビーズ６が設けられていてもよい。

図２は本発明の他の実施形態による冷陰極管用電極の構成を示している。図２に示す冷陰極管用電極１は、図１に示す冷陰極管用電極１と同様に、筒状の側壁部２と、側壁部２の一端に設けられた底部３と、側壁部２の他端に設けられた開口部４とを具備している。図２に示す冷陰極管用電極１は、図１に示す冷陰極管用電極１とは異なり、底部３に向けて側壁部２の断面径を縮小させた構造を有する。また、底部３には導入線５の一部が挿入されており、導入線５が底部３の一部を構成している。

図１および図２に示す冷陰極管用電極１において、側壁部２および底部３から選ばれる少なくとも一部はタングステン材からなる。タングステン材としては単体タングステン、あるいはカリウムや電子放出物質を含有するタングステンが用いられる。タングステン材からなる部分はその厚さＴの方向に対して略垂直に延びる繊維状結晶組織を有する。図３はタングステン材からなる部分を拡大して示す断面図である。図３において、上面は側壁部２または底部３の内表面１ｉであり、下面は側壁部２または底部３の外表面１ｅである。内表面１ｉと外表面１ｅとの間の距離が厚さＴであり、この厚さＴの方向が本発明で規定される厚さ方向である。

タングステン材からなる部分は繊維状結晶組織Ｃを有している。繊維状結晶組織Ｃは多数の繊維状の結晶粒ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３、……、ｃ_ｎの集合体より構成されている。繊維状結晶組織Ｃは厚さＴ方向に対して略垂直な方向に延びている。ここで、略垂直とは厚さＴ方向に対し、結晶組織の繊維方向が９０°±５°となっている繊維状組織が９０％以上存在している状態を指すものとする。

冷陰極管用電極１は側壁部２および底部３から選ばれる少なくとも一部がタングステンの繊維状結晶組織Ｃからなるものであればよい。図１に示すように、側壁部２と底部３とが元々別体である場合は、少なくとも側壁部２がタングステンの繊維状結晶組織Ｃからなることが好ましい。図２に示すように、側壁部２と底部３とが元々一体（導入線５を除く）である場合は、側壁部２および底部３の全体がタングステンの繊維状結晶組織Ｃからなることが好ましい。

タングステンの繊維状結晶組織Ｃは厚さＴ方向に対して垂直な方向に延びていればよい。側壁部２においては、軸線Ｊに沿って延びるものであってもよいし、これとは直交する方向である側壁部２の円周方向に沿って延びるものであってもよい。

タングステンの繊維状結晶組織Ｃは、その部分の厚さをＴ、繊維状結晶組織Ｃの厚さＴ方向の平均の幅をＷとしたときに、０．００３≦Ｗ／Ｔ≦０．０７の条件を満足している。ここで、ＴおよびＷの単位はいずれも［ｍｍ］である。平均の幅Ｗは図３に示すように、繊維状結晶組織Ｃの長手方向の断面において、繊維状結晶粒ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３、……、ｃ_ｎのそれぞれの厚さＴ方向の幅をｗ_１、ｗ_２、ｗ_３、……、ｗ_ｎとしたとき、Ｗ＝（ｗ_１＋ｗ_２＋ｗ_３＋……＋ｗ_ｎ）／ｎで表される。

平均の幅Ｗは内表面１ｉと外表面１ｅとの間に含まれる全ての繊維状結晶粒ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３、……、ｃ_ｎの幅ｗ_１、ｗ_２、ｗ_３、……、ｗ_ｎを測定して算出することが好ましい。ただし、通常は厚さＴ方向の任意の範囲（５０μｍ程度）について、繊維状結晶粒の幅を測定し、それらを平均したものを上記した平均の幅Ｗと見なすことができる。厚さ５０μｍ程度の範囲について、測定および平均したものを平均の幅Ｗと見なした場合であっても、厚さＴは内表面１ｉと外表面１ｅとの距離である。

この実施形態の冷陰極管用電極１は、側壁部２および底部３から選ばれる少なくとも一部をタングステンの繊維状結晶組織Ｃで構成し、かつこの部分における厚さＴと繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗとが所定の関係を満たすようにしている。これによって、スパッタリング現象による電極１の消耗等を抑制して長寿命化を図ることができ、さらに電極１の製造性を高めて安価なものとすることができる。

すなわち、冷陰極管用電極１は冷陰極管内に設置されて使用される。冷陰極管内に封入されたＮｅ−Ａｒガスの電離に基づいて発生するＡｒ^＋イオン等の荷電粒子の衝突によって、電極はスパッタリングされて消耗する。スパッタリングによる電極の消耗は結晶粒界付近で起こるため、結晶粒界が多い材料で構成された電極ほどスパッタリングによる消耗が激しくなる。

電極の結晶組織が等軸組織であった場合、結晶粒界が多くなるためにスパッタリングによる消耗が激しくなる。この実施形態の冷陰極管用電極１は結晶組織を繊維状結晶組織Ｃとしているため、等軸組織に比べて相対的に結晶粒界を少なくすることができる。従って、スパッタリングによる消耗が抑制される。さらに、冷陰極管用電極１を繊維状結晶組織Ｃで構成することで、等軸組織に比べて特定方向についての機械的強度を向上させることができる。これによって、冷陰極管用電極１を製造する際の折曲や絞り等の塑性加工に基づくクラックの発生を抑制することができる。

繊維状結晶組織Ｃからなる冷陰極管用電極１であっても、Ｗ／Ｔが０．００３未満の場合には厚さＴに対する繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗが小さすぎることになる。これでは結晶粒界の量が増えて、スパッタリングによる消耗が多くなる。この実施形態では繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗを大きくし、Ｗ／Ｔが０．００３以上となるようにしている。これによって、結晶粒界の量を少なくし、スパッタリングによる消耗を抑制している。冷陰極管用電極１は長寿命化される。

繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗを大きくして結晶粒界の量を少なくすることで、スパッタリングによる消耗を抑制することができる。ただし、Ｗ／Ｔが０．０７を超えると、繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗが大きすぎるため、加工性が低下して製造時にクラックが発生しやすくなる。このため、繊維状結晶組織Ｃの平均の幅ＷはＷ／Ｔが０．０７以下となるように制御される。これによって、冷陰極管用電極１の製造時の加工性を向上させることが可能となる。

冷陰極管用電極１の厚さＴは０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下とすることが好ましい。厚さＴが０．０５ｍｍ未満であると強度が不足し、製造時にクラックが発生しやすくなる。さらに、冷陰極管内に装着して使用した際に、スパッタリングによる消耗で穴等が発生しやすくなる。厚さＴが０．４０ｍｍを超えると冷陰極管用電極１の内側の表面積が減少し、動作電圧の低減化効果を十分に得ることができない。

図４は図３の一部を拡大して示している。図４に示されるように、繊維状結晶組織Ｃの長手方向の長さ（繊維長）をＬとしたとき、繊維長Ｌの平均値は１００μｍ以上であることが好ましい。繊維長Ｌの平均値が１００μｍ以上であると結晶粒界の量が少なくなり、スパッタリングによる消耗も減少する。繊維長Ｌの平均値の上限は特に限定されるものではなく、大きければ大きいほど結晶粒界の量が少なくなり、スパッタリングによる消耗も少なくなるために好ましい。

タングステンの繊維状結晶組織Ｃを有する部分は、カリウムおよび電子放出物質から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。電子放出物質としては、酸化イットリウム、酸化トリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムから選ばれる少なくとも１種が用いられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。カリウムや電子放出物質は仕事関数を下げて電子放出を容易にし、さらに結晶粒界中に存在するものは結晶粒の成長を抑制する。

カリウムや電子放出物質を含有させる場合、それぞれタングステンに２５ｐｐｍ（質量比）以上含有させることが好ましい。なお、必ずしもカリウムおよび電子放出物質の両方を２５ｐｐｍ以上含有させる必要はなく、カリウムおよび電子放出物質の少なくとも一方を２５ｐｐｍ以上含有させればよい。

カリウムや電子放出物質の含有量が２５ｐｐｍ未満であると、仕事関数の低下が不十分であるため、電子放出特性を十分に高めることができない。Ｗ／Ｔを所定の範囲内とするためには、繊維状結晶組織Ｃの繊維長Ｌがある程度長い必要があるが、カリウムや電子放出物質の含有量が少ないと繊維状結晶組織Ｃの繊維長Ｌが十分なものになりくい。カリウムおよび電子放出物質のいずれかに関わらず、２５ｐｐｍ以上含有させることで電子放出を容易にし、またＷ／Ｔを所定の範囲内とすることができる。

カリウムや電子放出物質の含有量が多くなりすぎると、冷陰極管用電極１を製造する際の塑性加工時に微視的なクラックの起点となりやすい。このため、カリウムの含有量は２００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。電子放出物質の含有量は１０００００ｐｐｍ（１０質量％）以下とすることが好ましい。

冷陰極管用電極１の長さ、すなわち底部３の外表面から開口部４までの長さは、冷陰極管用電極１が組み込まれる冷陰極管の大きさや性能によっても若干異なるが、一般的に３ｍｍ以上８ｍｍ以下であり、４ｍｍ以上７ｍｍ以下であることが好ましい。なお、底部３に突起部がある場合には、この突起部の端部から開口部４までの長さが冷陰極管用電極１の長さとなる。

冷陰極管用電極１の直径は、それが組み込まれる冷陰極管の大きさや性能によっても若干異なるが、一般的に１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、１．３ｍｍ以上２．７ｍｍ以下であることが好ましい。冷陰極管用電極１の長さと直径との比（長さ／直径）は一般的に２以上３以下であり、２．２以上２．８以下が好ましい。

次に、この実施形態の冷陰極管用電極１の製造方法について説明する。以下では図２に示した形状を有する冷陰極管用電極１の製造方法について主として述べる。まず、冷陰極管用電極１の製造に用いられるタングステン粉末、もしくはカリウムや電子放出物質が添加されたタングステン粉末を調製する。

タングステン粉末の調製方法としては、例えば粉末タングステン酸アンモニウムパウダ（ＡＰＴ）を、水素還元法を適用してタングステン酸化物とし、そこにカリウムもしくは電子放出物質（酸化イットリウム等）の水溶液を混合した後、混合物を還元する方法が挙げられる。他の調製方法としては、タングステン粉末とカリウムまたは電子放出物質の粉末とを同一のポットに入れ、撹拌混合する方法が挙げられる。タングステン粉末の調製方法は限定されるものではなく、湿式または乾式の調製方法から適宜に選択して使用される。

次に、タングステン粉末をプレス成形し、例えば水素雰囲気中にて２０００℃×１時間の条件で焼結を行う。得られたタングステン焼結体を板状に加工して、タングステンリボンとする。板状への加工は、例えば転打、伸線、圧延等の塑性加工と、結晶制御や歪取りを目的としたアニール加工とを交互に組み合わせて行う。タングステン焼結体の初期の断面積を１００％とした場合、タングステン焼結体の断面積が１．０％以下（減面率９９．０％以上）、好ましくは０．４％以下（減面率９９．６％以上）となるように、塑性加工とアニール加工とを適宜に組み合わせて行う。

塑性加工は７００℃以上１５００℃以下の温度条件下で行うことが好ましい。アニール加工は１４００℃以上２４００℃以下の温度範囲で行うことが好ましい。塑性加工とアニール加工はそれぞれ２回以上行うことが好ましい。このような加工工程は塑性加工を行った後にアニール加工を行う操作を繰り返して実施することがより好ましい。塑性加工とアニール加工とを繰り返して行うことによって、タングステンリボンの結晶組織をその厚さ方向に対して略垂直に延びる繊維状結晶組織とし、さらに０．００３≦Ｗ／Ｔ≦０．０７の条件を満足させることができる。

なお、ここでのＴはタングステンリボンの厚さであり、Ｗはタングステンリボン中の繊維状結晶組織の当該厚さ方向の平均の幅である。後述するように、タングステンリボンで冷陰極管用電極１の側壁部２を作製した場合、タングステンリボンの厚さＴは冷陰極管用電極１の側壁部２の厚さＴに相当し、タングステンリボン中の繊維状結晶組織の平均の幅Ｗは側壁部２における繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗに相当する。

このようなタングステンリボンは所定の長さに切断し、例えばその端部同士を重ね合わせて側壁部２となる筒状部分を製造する。さらに、筒状部分の一方の端部に導入線５となるジュメット棒を挿入し、当該端部をかしめて接合することによって、冷陰極管用電極１を作製する。タングステンリボンを筒状の側壁部２とする場合、タングステンリボンの対向する２組の辺のうち、繊維状結晶組織の長手方向に垂直な方向の両端部の辺どうしを重ね合わせてもよいし、反対にタングステンリボンの繊維状結晶組織の長手方向の両端部の辺どうしを重ね合わせてもよい。

ここでは本発明の冷陰極管用電極１の製造方法について、図２に示す冷陰極管用電極１を製造する場合を例に挙げて説明した。図１に示したような冷陰極管用電極１を製造する場合、タングステンリボンを筒状に加工した後、筒状部分の一方の端部に底部３となる金属板を接合し、この金属板に導入線５となるジュメット棒を接合する。

次に、Ｗ／Ｔを所定の範囲にした場合の効果、タングステンにカリウムや電子放出物質を添加した場合の効果について、試験結果に基づいて説明する。なお、以下の試験は冷陰極管用電極１の製造に用いるタングステンリボンに実施しており、Ｔはタングステンリボンの厚さ、Ｗはタングステンリボン中の繊維状結晶組織の当該厚さ方向の平均の幅を示している。

タングステンリボンの厚さＴは、冷陰極管用電極１の繊維状結晶組織Ｃを有する部分の厚さＴに相当し、タングステンリボン中の繊維状結晶組織の平均の幅Ｗは冷陰極管用電極１の繊維状結晶組織Ｃの平均の幅Ｗに相当する。タングステンリボンの試験結果は冷陰極管用電極１の試験結果と同視できるものである。

（スパッタリング収率の測定）
Ｗ／Ｔが異なるタングステンリボンを作製し、スパッタリング収率の測定を行った。タングステンリボンの作製に用いるタングステン粉末は、粉末タングステン酸アンモニウムパウダ（ＡＰＴ）を、水素還元法を適用してタングステンの酸化物とし、これにカリウムの水溶液を混合した後、この混合物を還元することにより調製した。カリウムの添加量は、最終的に作製されるタングステンリボン中における含有量（質量比）が５０ｐｐｍとなるように調整した。

タングステン粉末をプレス成形した後、水素雰囲気中にて２０００℃×１時間の条件で焼結を行った。さらに、得られたタングステン焼結体に圧延加工とアニール加工とを交互に繰り返し実施した。これによって、厚さ方向に対して略垂直方向に延びる繊維状結晶組織を有し、厚さＴが０．１５ｍｍで一定であり、Ｗ／Ｔが異なる複数のタングステンリボンを作製した。Ｗ／Ｔは圧延加工の加工率とアニール加工の条件（温度と時間）により調整した。

スパッタリング収率はＳｉ基板上に成膜された膜厚に基づいて測定した。すなわち、スパッタリング装置を用い、基板−ターゲット（タングステンリボン）間の距離を１００ｍｍ、背圧１×１０^−４Ｐａ、出力２００Ｗ、Ａｒ流量２０ｓｃｃｍとし、スパッタ時間５ｍｉｎとして堆積膜の膜厚を測定した。測定結果を表１および図５に示す。

表１および図５から明らかなように、Ｗ／Ｔが０．００３以上のタングステンリボンはスパッタリング収率が低いことが分かる。このことから、冷陰極管用電極１をＷ／Ｔが０．００３以上のタングステン材で構成することによって、スパッタリングによる消耗を抑制し、長寿命化することができることが確認された。

（折曲回数の測定）
スパッタリング収率の測定に用いたものと同様のタングステンリボンに対し、折曲接触部の曲率Ｒが２ｍｍの治具を用いて、折曲角度９０°の折り曲げを繰り返して行った。タングステンリボンにクラックが発生するまでの折曲回数を測定した。測定結果を表２および図６に示す。

表２および図６から明らかなように、Ｗ／Ｔが０．０７を超えると少ない折曲回数でクラックが発生することが分かる。このことから、冷陰極管用電極１をＷ／Ｔが０．０７以下のタングステン材で構成することによって、冷陰極管用電極１の製造性を高めることが可能であることが確認された。冷陰極管用電極１の製造性の向上は製造コストの低減に寄与する。

（仕事関数の測定）
カリウムや電子放出物質がタングステン材の電子放出性の向上に寄与する効果を調べるために、タングステンリボンにカリウムや電子放出物質を含有させて仕事関数を測定した。仕事関数を低下させることで、電子放出性を高めることができる。

仕事関数の測定は、（１）カリウムのみを含有させた場合、（２）電子放出物質（酸化トリウム）のみを含有させた場合、（３）カリウムと電子放出物質（酸化トリウム）を含有させた場合、（４）カリウムと２種の電子放出物質（酸化ランタンと酸化セリウム）を含有させた場合、の４種類について行った。仕事関数の測定に用いたタングステンリボンは、含有させる物質を変える以外はスパッタリング収率の測定に用いたものと同様にして製造され、Ｗ／Ｔが０．０５であるものを用いた。

（１）カリウムのみを含有させた場合の測定結果を表３および図７に示す。（２）電子放出物質（酸化トリウム）のみを含有させた場合の測定結果を表４および図８に示す。（３）カリウムと電子放出物質（酸化トリウム）とを含有させた場合の測定結果を表５に示す。（４）カリウムと２種の電子放出物質（酸化ランタンと酸化セリウム）とを含有させた場合の測定結果を表６に示す。

表３および図７から明らかなように、カリウムを２５ｐｐｍ以上含有させることで仕事関数を低減させることができる。このような材料を適用することによって、電子放出が容易で放電開始特性に優れた冷陰極管用電極１を提供することができる。特に、カリウムの含有量を４０ｐｐｍ以上とすることで、仕事関数を効果的に低減させることができる。これは冷陰極管用電極１の構成材料として好適である。

表４および図８から明らかなように、カリウムの代わりに電子放出物質（酸化トリウム）を含有させても仕事関数を低減させることができる。その含有量は２５ｐｐｍ以上が好ましく、４０ｐｐｍ以上がより好ましいことが分かる。さらに、表５から明らかなように、カリウムと電子放出物質とを併用してもよい。表６から明らかなように、電子放出物質は２種（酸化ランタン、酸化セリウム）を併用してもよく、また２種の電子放出物質とカリウムとを併用してもよい。

次に、本発明の実施形態による冷陰極管について説明する。図９は本発明の実施形態による冷陰極管の構成を示す断面図である。図９に示される冷陰極管２０は、内壁面に蛍光体層２２が設けられた管形透光性バルブ２１を具備する。管形透光性バルブ２１の両端部には、図１に示したような電極１が対向して設けられている。管形透光性バルブ２１の内部には図示しない放電媒体が封入されている。冷陰極管２０は前述した実施形態の冷陰極管用電極１を用いているため、低コストで製造することができ、また放電開始が容易で、かつ長寿命化を図ることができる。

冷陰極管２０の電極１以外の構成要素である管形透光性バルブ２１、蛍光体層２２および放電媒体は、従来からこの種の冷陰極管、特にバックライト用の冷陰極管に適用されているものをそのままの状態で、あるいは適当な改変を加えた上で用いることができる。放電媒体としては希ガス−水銀系（希ガスとしてはアルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、これらの混合物）が例示される。蛍光体層２２を構成する蛍光体としては、紫外線による刺激で発光するもの、好ましくはハロリン酸カルシウム蛍光体が挙げられる。管形透光性バルブ２１としては、長さ６０ｍｍ以上７００ｍｍ以下、直径１．６ｍｍ以上４．８ｍｍ以下のガラス管が例示される。

次に、本発明の実施形態による液晶表示装置について説明する。図１０は本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を示す斜視図である。図１０に示される液晶表示装置３０は液晶表示パネル３を具備する。液晶表示パネル３１は、例えば内面に液晶駆動電極が形成された２枚のガラス基板の間に液晶層を封入したものであり、その前面および背面には図示しない偏光板が貼り付けられている。

液晶表示パネル３１の背面側には拡散板３２を介して、例えばアクリル平板からなる導光体３３が設置されている。導光体３３はその表面が液晶表示パネル３１と平行となるように配置されている。導光体３３の表面とは反対側の裏面には、反射体３４が配置されている。導光体３３の一側面（入射面）には、前述した実施形態の冷陰極管２０が近接して配置されている。冷陰極管２０の周囲は反射体３５で覆われている。

液晶表示装置３０において、冷陰極管２０から出射された光は導光体３３の入射面からその内部に進入し、反射を繰り返しながら面状に伝播していく。導光体３３から出射された光は、拡散板３２によって拡散され、液晶表示パネル３１を照射する。導光体３３と拡散板３２との間には、液晶表示装置３０の輝度を向上させるために、集光手段としてプリズムシート等が配置されていてもよい。

なお、液晶表示装置３０は２個以上の冷陰極管２０を有していてもよい。液晶表示装置３０の観察面側には必要に応じて光拡散体、表面保護体、外光の反射や写り込みを防止ないしは低減する反射防止体、帯電防止体等を設けることができる。さらに、各構成部材を所定の位置に保持する支持基板、フレーム、スペーサ、これらの構成部材を収容するケースを設けることもできる。液晶表示装置３０の構成部材としては冷陰極管２０を除いて、従来から用いられているものを利用することができる。

本発明の態様に係る冷陰極管用電極は、その少なくとも一部を構成するタングステン材の繊維状結晶組織に基づいて、スパッタリング現象による消耗等を抑制することができ、さらに製造性を高めることができる。従って、寿命特性に優れた冷陰極管用電極を安価に提供することが可能となる。そのような電極を用いた冷陰極管は放電特性、信頼性、製造コスト等に優れることから、液晶表示装置を始めとする各種の装置に好適に用いられる。

Claims (6)

1. タングステン単体、もしくは２５ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下の範囲のカリウムおよび２５ｐｐｍ以上１０００００ｐｐｍ以下の範囲の電子放出物質から選ばれる少なくとも１種を含有するタングステンからなるタングステン材の板材を筒状に成形してなる側壁部と、前記側壁部の一方の端部をかしめることによって、もしくは前記端部に前記タングステン材の板材を接合することによって設けられた底部と、前記側壁部の他方の端部に設けられた開口部とを具備する冷陰極管用電極であって、
   前記側壁部および前記底部のうち、少なくとも前記側壁部は、その厚さ方向に対して略垂直に延びる繊維状結晶組織を有し、前記繊維状結晶組織は前記厚さをＴ、前記繊維状結晶組織の前記厚さ方向の平均の幅をＷとしたとき、０．００３≦Ｗ／Ｔ≦０．０７を満足することを特徴とする冷陰極管用電極。
2. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記電子放出物質は酸化イットリウム、酸化トリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ハフニウムから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする冷陰極管用電極。
3. 請求項１または請求項２記載の冷陰極管用電極において、
   前記繊維状結晶組織の長手方向の長さは１００μｍ以上であることを特徴とする冷陰極管用電極。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の冷陰極管用電極において、
   前記側壁部および前記底部のうち、少なくとも前記側壁部の厚さＴは０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする冷陰極管用電極。
5. 放電媒体が封入された管形透光性バルブと、
   前記管形透光性バルブの内壁面に設けられた蛍光体層と、
   前記管形透光性バルブの両端部に配設された一対の電極であって、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の冷陰極管用電極からなる電極と
   を具備することを特徴とする冷陰極管。
6. 請求項５記載の冷陰極管と、
   前記冷陰極管に近接して配置された導光体と、
   前記導光体の一方の面側に配置された反射体と、
   前記導光体の他方の面側に配置された液晶表示パネルと
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。

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