JPH1012189A

JPH1012189A - 放電灯電極及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1012189A
Application number: JP15646796A
Authority: JP
Inventors: Munemitsu Hamada; 宗光浜田; Takeshi Masuda; 健増田; Haruo Taguchi; 春男田口; Akira Takeishi; 明武石
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3069047B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光ランプ用の放電灯電極材料において、電子
放射性物質であるアグリゲート型構造充填物の脱落を抑
えることにより、連続点灯寿命を伸ばし、安定してアー
ク放電を維持できる放電灯電極およびその製造方法を提
供する。【解決手段】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種以
上を含む化合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又はＴ
ｉを含む化合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／又はＮ
ｂを含む化合物からなる第三成分を含むアグリゲート型
構造充填物となる電子放射性物質を導電性電極容器に収
容し、導電性電極容器は有底円筒状をなし、容器内には
前記充填物を収容する収容部を備え、収容部の表面積が
有底円筒内壁の表面積よりも大きくなるようにした構造
をもつ放電灯電極である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶用バックライト
等の蛍光ランプあるいは種々の放電灯に利用できる放電
灯電極およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、低消費電力で、かつ、軽薄化が可
能な液晶ディスプレイの需要が急速に広まりつつある。
これに伴って、液晶ディスプレイの光源としての小型蛍
光ランプの開発が盛んに行われている。一般に蛍光ラン
プは、熱電子放出によるアーク放電を利用した熱陰極ラ
ンプと、二次電子放出によるグロー放電を利用した冷陰
極ランプに分けることができる。

【０００３】熱陰極ランプは、冷陰極ランプに比べ陰極
降下電圧が小さいため、電力に対する発光効率が良い。
また、熱電子放出のため電流密度を大きくとることがで
き、冷陰極に比べ高輝度化が可能である。そのため、熱
陰極ランプは画面サイズの大きな液晶など、多量の光束
が必要となる場合の光源に適している。

【０００４】このような熱陰極ランプ用の電極として、
特開昭５９−７５５５３号公報に示されるようなタング
ステン（Ｗ）フィラメントに遷移金属の一部とバリウム
（Ｂａ）を含むアルカリ土類金属を塗布した放電灯電極
が知られている。また、特開昭６３−２４５３９号公報
に示されるようにアルミン酸バリウムを含む易電子放射
物質を多孔質タングステンに含浸した電極が知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように液晶表示装置の軽薄化が一層進むにつれて、光
源としての蛍光ランプも細管化の要求が強まっている。
このため、従来の熱陰極ランプのような熱電子放出を開
始するために予熱回路（予熱電極）を必要とする構造で
は、冷陰極ランプ程度の細管化は難しかった。

【０００６】また、従来の熱陰極ランプの別の問題とし
て放電中に生じた水銀（Ｈｇ）イオンやアルゴン（Ａ
ｒ）イオンが電極に衝突し電子放射性物質を飛散させ
る、いわゆるイオンスパッタリングによる電極の劣化が
顕著であった。このため、放電中に電子放射性物質が枯
渇し、安定したアーク放電を長時間にわたって維持する
ことができない。更に、飛散した電子放射性物質により
ランプのガラス管内壁を黒化する、いわゆる管壁黒化に
よって光束維持率が早期に低下するという欠点を有して
いた。

【０００７】本発明者等は、これらの問題を解決する手
段として特開平２−１８６５５０号公報や特開平６−２
６７４０４号公報に示すように、放電電極材料（電子放
射性物質）、その製造方法および電極構造を提案した。
これらは耐熱衝撃性に優れた特性を有するものであった
が、導電性電極容器に電子放射性物質となる塊状または
粒状の放電電極材料を収容しているという構造上、放電
中に塊状または粒状の放電電極材料の脱落が生じること
があり、蛍光ランプとして用いた場合、点灯中に電子放
射性物質の不足によりアーク放電からグロー放電へと移
行してしまい、熱陰極としての寿命がそれほど延びず不
十分であった。

【０００８】そこで本発明の目的は、アグリゲート型構
造充填物の脱落を防ぐことにより連続点灯寿命を伸ば
し、安定してアーク放電を維持できる放電灯電極および
その製造方法を提供することである。

【０００９】なお、アグリゲート型構造とは、「多孔材
料ハンドブック」（株式会社アイピーシー出版、昭和６
３年１２月１日発行）に記述されているように、例えば
焼結金属や耐火断熱レンガのように、固体粒子があっ
て、その粒子が相互に接点で焼結固化してできたような
多孔構造である。その模式図を図９に示す。ここで、本
発明のアグリゲート型構造充填物とは、塊状または粒状
の電子放射性物質を電極容器に充填し、焼成することに
より形成されたアグリゲート型構造の電子放射性物質の
充填物を示すものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち
少なくとも一種以上を含む化合物からなる第一成分と、
Ｚｒ及び／又はＴｉを含む化合物からなる第二成分と、
Ｔａ及び／又はＮｂを含む化合物からなる第三成分を含
む電子放射性物質からなるアグリゲート型構造充填物を
備えており、前記充填物は、電極容器に収容されてお
り、前記電極容器は、有底円筒状をなし、該容器内には
前記充填物を収容する収容部を備え、該収容部の表面積
が有底円筒内壁の表面積よりも大きくなるようにした放
電灯電極である。

【００１１】また、前記電極容器は導電性の高融点金
属、又は還元性雰囲気中で焼成することによって表面も
しくは全体に導電性をもつセラミックスからなる放電灯
電極である。

【００１２】更に、前記収容部はアグリゲート型構造充
填物を支持する支持部を備えている放電灯電極である。

【００１３】更に詳しくは、前記支持部は前記収容部の
底面及び／又は内側面から収容部内部に突出した突起部
を備えている放電灯電極である。

【００１４】また、前記収容部及び／又は前記支持部
は、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種以上を含む
化合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又はＴｉを含む
化合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／又はＮｂを含む
化合物からなる第三成分を含む材料からなる放電灯電極
である。

【００１５】更に、前記電子放射性物質は第一成分を
Ｘ、第二成分をＹ、第三成分をＺとするときにそれぞれ
モル比で、０．８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２．０で表記され
る範囲にあり、かつ、第二成分は０．０５モル≦Ｙ≦
０．６モル、第三成分は０．４モル≦Ｚ≦０．９５モル
とする放電灯電極である。

【００１６】更に詳しくは、前記電子放射性物質の表面
にＴａ又はＮｂの炭化物及び／又は窒化物のスパッタリ
ング防止層が形成されている放電灯電極である。

【００１７】また、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも
一種以上を含む化合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／
又はＴｉを含む化合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／
又はＮｂを含む化合物からなる第三成分を含む電子放射
性物質からなるアグリゲート型構造充填物を備え、前記
充填物を電極容器に収容し、前記電極容器は、有底円筒
状をなし、該容器内には前記充填物を収容する収容部を
備え、該収容部の表面積が有底円筒内壁の表面積よりも
大きくなるようにした放電灯電極を製造する方法におい
て、前記充填物は前記第一成分、第二成分、第三成分か
らなる原料を混合して仮焼きし粉砕後、造粒して顆粒粉
とし、前記顆粒粉は支持部を備えた電極容器に充填し
て、還元性雰囲気中で焼成することによりアグリゲート
型構造充填物となっている放電灯電極を製造する方法で
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係わる放電灯電極は、焼
成されることによってアグリゲート型構造充填物となっ
た電子放射性物質が、支持部を備えた電極容器に充填さ
れたものであるから電子放射性物質の脱落が抑制され
る。従って、安定したアーク放電を長期に亘って維持す
ることが可能となる。

【００１９】（放電灯電極を用いた蛍光ランプ）本発明
の放電灯電極容器を用いた蛍光ランプについて説明す
る。図１（ａ）は蛍光ランプ管端部の断面図を示してい
る。図１（ｂ）は放電灯電極の拡大図を示している。９
はバルブで、細長いガラス管で形成されている。特に図
示はしないがバルブ９の内壁には蛍光体が塗布されてい
る。バルブ９の両端部は希ガスを封入して気密封止さ
れ、内部に放電空間１０を構成している。バルブ９の両
端部には導体のリード線５が形成されている。リード線
５のバルブ内部（放電空間側）の先端にはリード線拡大
部６があり、このリード線拡大部６が金属、半導体セラ
ミックスなどの電気導電性の高い材料からなる導電性パ
イプ７の一方端部（管端部側）に挿入されている。ま
た、導電性電極容器１が導電性パイプ７の他方端部（放
電空間側）で囲まれるように挿入されている。これによ
ってリード線５と導電性電極容器１とは電気的に固着さ
れることになる。導電性パイプ７の材質は電気導電性の
高い材料なら特に問題はないが、真空中でガス放出の少
ないＮｉなどの材料であれば、ランプ製造時に不純物質
を含むガスの発生により放電が不安定になることがない
ので好ましい。水銀ディスペンサ材料３はニッケル（Ｎ
ｉ）等の金属製パイプ４に充填されており、リード線５
の拡大部６と導電性電極容器１の間に配置されている。
図１（ｂ）の拡大図に示すように、導電性パイプ７には
先端部（放電空間側）からスリット状の開口８が形成さ
れており、導電性電極容器１を囲むように保持すると共
に水銀ディスペンサ材料３中の水銀が高周波加熱等で加
熱されて水銀蒸気としてこの開口８から放電空間１０に
放出されるようになっている。この開口８の形状は、導
電性電極容器１の保持および水銀蒸気を放出することが
できるならば、スリット状以外に窓状等どのような形状
であってもよい。なお、リード線５の拡大部６は必ずし
も必要ではない。

【００２０】導電性電極容器１にはアグリゲート型構造
となった電子放射性物質が収容され、本発明に係わる放
電灯電極を構成している。放電空間１０にはアルゴン
（Ａｒ）ガス，ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋ
ｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスの少なくとも一種以上
が３０ｔｏｒｒ〜１７０ｔｏｒｒ（≒３９００Ｐａ〜２
２０００Ｐａ）程度の封入圧で封入されており、リード
線５を通じて両電極間に電位差を与えることで放電を開
始する。

【００２１】（導電性電極容器）本発明のもっとも特徴
的な構造であるアグリゲート型構造充填物２を収容する
導電性電極容器１は有底の略円筒形状をしており、その
内部を電子放射性物質の収容部としている。この収容部
はアグリゲート型構造充填物２を確実に保持できるよう
にその表面積を単純な有底円筒形状の内壁表面積より増
加させた構造となっていればよい。たとえば凹凸を設け
ることによってその表面積を大きくすることができる。
このようにすることによって、放電によるアグリゲート
型構造充填物２の脱落が生じにくくなり、電子放射性物
質の不足が起こりにくくなるので、連続点灯寿命が延び
る。

【００２２】導電性電極容器１の材質はその全体がＷ，
Ｔａ，Ｎｉなどの電気導電性が高い材料で形成されるこ
とが好ましいが、これに限らず、導電性材料でなくと
も、その表面に導電性物質がコーティングされている材
料で形成されているなら特に問題はない。例えばＢａ，
Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種以上を含む化合物から
なる第一成分と、Ｚｒ及び／又はＴｉを含む化合物から
なる第二成分と、Ｔａ及び／又はＮｂを含む化合物から
なる第三成分を含む材料である。電子放射性物質からな
るアグリゲート型構造充填物２の成分に近い材料である
ならば、アグリゲート型構造充填物２を収容する導電性
電極容器１の収容部とアグリゲート型構造充填物２との
間の接触が強固となるのでより好ましい。

【００２３】収容部の構造としては、例えばアグリゲー
ト型構造充填物２の支持部、例えば収容部の底面及び／
又は内側面から収容部内部に突出した突起部を設けた
り、収容部の内壁にヒダ状の凹凸や表面を粗面化した凹
凸を設けたり、あるいはこれらを併用したり、種々の手
段によって導電性電極容器１の内壁表面積が単純な有底
円筒状容器の内壁表面積よりも大きくなるような構造と
する。アグリゲート型構造充填物２の支持部は、導電性
電極容器１の内壁表面積を大きくするように形成されて
いればよい。例えば、導電性電極容器１の底面及び／又
は内壁に突起部を設けてもよいが、アグリゲート型構造
充填物２を支持する表面積が大きくなる構造であれば、
特にその形状にはこだわらない。この突起部は導電性電
極容器１の本体と一体化していてもよいし、有底円筒状
容器に穴をあけ、支持部を差し込んで形成してもよい。

【００２４】導電性電極容器１は導電性の高融点金属、
又は還元性雰囲気中で焼成することによって表面もしく
は全体が導電性をもつセラミックスとするので、突起部
自体も導電性であることが好ましいが、高抵抗であって
もかまわない。

【００２５】アグリゲート型構造充填物２を支持する表
面積を大きくすることで、電子放射性物質との接触点が
増加するのでランプ内部に封入した場合の放電中にアグ
リゲート型構造充填物２が脱落することを防ぐことがで
き、従来のような支持部を設けない単なる有底円筒状容
器の場合よりも連続点灯寿命を伸ばすことができる。

【００２６】（アグリゲート型構造充填物（放電灯電極
用材料））本発明者らによる先の出願（平成７年特許願
第２８１００２号）を利用したものであって、具体的に
はＢａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種以上を含む化
合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又はＴｉを含む化
合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／又はＮｂを含む化
合物からなる第三成分を含むを含む電子放射性物質から
なる材料を顆粒状に造粒して電極容器に収容後焼成しア
グリゲート型構造とした充填物２を得る。そしてこの充
填物主成分の組成形態はＡＢＯ₃となっており、例えば
Ｂａ（Ｚｒ，Ｎｂ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ
（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｔｉ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃，
Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔ
ａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃等がある
が、ＡサイトをＢａに換えてＳｒ、Ｃａ、更にＢａ、Ｓ
ｒ、Ｃａの任意の組合せからなる組成でもよい。

【００２７】また、この充填物２の表面にはＴａ又はＮ
ｂの炭化物及び／又は窒化物からなるスパッタリング防
止層が形成されている。

【００２８】第一成分は主に低仕事関数の電子放射性物
質である。また、第二成分は電子放射性物質の高融点化
および低電気抵抗化のための成分であり、第三成分は電
子放射性物質表面に形成されるスパッタリング防止層と
なる炭化物及び／又は窒化物の供給源となる。

【００２９】これらの第一成分、第二成分、第三成分は
それぞれモル比で、０.８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２.０（第
一成分をＸ、第二成分をＹ、第三成分をＺとする）で表
記される範囲にあり、かつ第二成分は０.０５≦Ｙ≦０.
６、第三成分は０.４≦Ｚ≦０.９５の範囲にあることが
好ましい。

【００３０】第一成分が上記範囲の下限より少なくなる
と、電子放射性物質の量が不足し、早期に点灯不能とな
る。一方上記範囲の上限より多くなると、放電中に電子
放射性物質の蒸散が顕著となり、ランプ管壁の黒化が激
しく、輝度が低下し実用上好ましくない。

【００３１】第二成分が上記範囲の下限より少ないと電
子放射性物質が低融点化し、還元焼成の際、アグリゲー
ト型構造充填物２の状態が保てず、放電が不安定にな
る。一方上記範囲の上限より多いと電子放射性物質が高
抵抗化し、放電が不安定となる。

【００３２】第三成分が上記範囲の下限より少ないと還
元性雰囲気中の焼成により、電子放射性物質の表面に炭
化物または窒化物が形成されにくい。一方上記範囲の上
限より多いと還元性雰囲気中の焼成により電子放射性物
質の蒸散が激しくなり、製造上で問題になる。

【００３３】電子放射性物質の表面に形成される相は炭
化物または窒化物いずれでもよいし、Ｔａ−Ｎｂ−Ｃ，
Ｔａ−Ｎ−Ｃ，Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ−Ｃなどの固溶体でもよ
い。また、特開平６−３３３５３４号公報において、Ｈ
ｆＣなどの炭化物を含有する高圧放電ランプ用電極が、
管壁の黒化を防ぐ効果があることが記載されているが、
本発明に係わる放電灯電極の電子放射性物質の表面の炭
化物及び／又は窒化物もイオンスパッタリングに強く、
熱衝撃に優れているため、連続点灯におけるランプ管壁
の黒化が少ない。

【００３４】アグリゲート型構造充填物２の形状は球状
に限らず不規則な塊状であってもよく、充填物がアグリ
ゲート型構造を有することで、選択的にアグリゲート型
構造充填物部分に熱がこもる。この結果、特開平７−２
９６７６８号公報に記載したようにアークスポットが確
実に形成されアーク放電が容易に維持できる。

【００３５】（放電灯電極の製造方法）電極は、図２に
示す工程で製造する。全体の製造工程は一般的なセラミ
ックスの製造方法とほぼ同様に行うことができる。

【００３６】（ａ）秤量工程では各原料を上記で説明し
たような所定比になるように秤量する。ここでの各原料
としては通常ＢａＣＯ₃，ＳｒＣＯ₃，ＣａＣＯ₃，Ｚｒ
Ｏ₂，ＴｉＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，Ｎｂ₂Ｏ₅などを用いるが、こ
こに挙げたもの以外の酸化物、炭酸塩、シュウ酸塩など
を用いてもよい。

【００３７】（ｂ）混合工程では工程（ａ）の秤量工程
で秤量した各成分の原料を混合し粉末を得る。ボールミ
ル法、凍結乾燥法、摩擦ミル法、共沈法などの方法で混
合を行う。

【００３８】（ｃ）仮焼き工程では工程（ｂ）の混合工
程で混合された原料粉末を仮焼きする。仮焼き温度を８
００℃〜１３００℃程度に設定し電子放射性物質の化合
物を得る。この際、粉末の状態でも粉末を成形した状態
であってもよい。

【００３９】（ｄ）微粉砕工程では工程（ｃ）の仮焼き
工程で得られた化合物を微粉砕する。ボールミル法など
の方法で行う。

【００４０】（ｅ）造粒工程では工程（ｄ）の微粉砕工
程で得られた微粒子から適度の大きさの粒子を得る。微
粉砕により得られた粉末をポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレ
ンオキサイド（ＰＥＯ）などの有機系バインダーを含む
水溶液を用いて造粒し、顆粒状の電子放射性物質原料粉
を得る。この際、噴霧乾燥法、押出造粒法、転動造粒法
あるいは乳鉢、乳棒を用いて造粒するが、造粒法には特
に限定されない。

【００４１】（ｆ）充填工程では工程（ｅ）の造粒工程
で得られた顆粒状の電子放射性物質原料粉を上記で説明
した電極容器に充填して電極要素を得る。この際、顆粒
状の電子放射性物質原料粉を加圧せずに充填する。焼結
電極のように加圧成形後焼成すると、熱電子放出のため
に十分な蓄熱効果が得られず、放電開始時に予熱回路を
用いることになる。顆粒状の電子放射性物質原料粉を加
圧せずに電極容器に適当な間隙を備えながら充填するこ
とにより、予熱回路を用いることなく速やかにアーク放
電を開始させることができる。

【００４２】（ｇ）焼成工程では工程（ｆ）の充填工程
で得られた電極要素を焼成し焼結体（放電灯電極）とす
る。そしてこの焼結体主成分の組成形態はＡＢＯ₃とな
っており、例えばＢａ（Ｚｒ，Ｎｂ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚ
ｒ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｔｉ，
Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｔ
ｉ，Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ₃，
Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｏ₃，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ）Ｏ₃等があるが、ＡサイトをＢａに換えてＳ
ｒ、Ｃａ、更にＢａ、Ｓｒ、Ｃａの任意の組合せからな
る組成でもよい。顆粒状の電子放射性物質原料粉が充填
された電極要素の焼成温度は１４００〜２０００℃が好
ましい。これが１４００℃未満であると、放電灯電極表
面にＴａまたＮｂの炭化物及び／又は窒化物からなるス
パッタリング防止層が形成されない。また２０００℃を
越えると、アグリゲート型構造状態を維持できない。焼
成雰囲気については、例えば主に炭化物を放電灯電極表
面に形成する場合、ベンゼンや一酸化炭素を含むアルゴ
ンや窒素などの不活性ガスを流して焼成する。また、電
極要素をカーボン粉末に埋没させて不活性ガスを流して
焼成してもよい。主に窒化物を放電灯電極表面に形成す
る場合は、水素や一酸化炭素などの還元性ガスを含む窒
素ガスを流して焼成する。このように還元性雰囲気中で
焼成することにより、ＴａまたはＮｂの炭化物及び／又
は窒化物からなるスパッタリング防止層が電子放射性物
質の表面に形成される。また、電極容器１に支持部があ
ると、焼成によりアグリゲート型構造充填物２を形成す
ると共に電子放射性物質と支持部が反応して部分的につ
ながるため、放電中のアグリゲート型構造充填物２の脱
落が生じにくくなり、ランプ点灯寿命が伸びる。

【００４３】

【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。前記した放電灯電極の製造方法に示される工程
のうち、工程（ａ）〜（ｅ）に従ってＢａＣＯ₃，Ｓｒ
ＣＯ₃，ＣａＣＯ₃，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，Ｎｂ
₂Ｏ₅等を出発原料とする未焼成の顆粒状の電子放射性物
質原料粉を作製する。以下にその一例を示すが、これに
限定するものではなく、前記したように本発明者らによ
る先の出願（平成７年特許願第２８１００２号）の電子
放射性物質を得ることが望ましい。

【００４４】ＢａＣＯ₃，ＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅を出発原料
として、ＢａＣＯ₃を１．０モル，ＺｒＯ₂を０．２モ
ル，Ｔａ₂Ｏ₅を０．８モルとなるように秤量した後、ボ
ールミル法により２０時間程度湿式混合し、８０〜１３
０℃の乾燥機にて乾燥した後、成形圧１００ＭＰａ程度
で成形した。これを大気中で８００〜１３００℃にて２
時間程度仮焼きした。得られた粉末をボールミル法によ
り２０時間程度粉砕し、８０〜１３０℃の乾燥機にて乾
燥後、ポリビニルアルコールを含む水溶液を加え、乳
鉢、乳棒を用いて造粒をおこない、更に得られた顆粒粉
をふるいにより平均粒径１００μｍ程度に整粒したもの
を用いた。

【００４５】次に前記した放電灯電極の製造方法に示さ
れる工程のうち、工程（ｆ）〜（ｇ）に従って未焼成の
顆粒状の電子放射性物質原料粉を電極容器に充填し電極
要素を作製し、これら電極要素を焼成し放電灯電極を完
成する。

【００４６】（実施例１）図３（ａ）は放電灯電極の正
面図を示している。図３（ｂ）は放電灯電極側面の断面
図を示している。いずれもアグリゲート型構造を簡略的
に図示したものである。導電性電極容器１の収容部の底
部より突出した突起部１ａを備えている。電極容器に顆
粒状の電子放射性物質原料粉を加圧せずに充填した後、
これをカーボン粉末に埋設させ、窒素を流しながら焼成
することにより放電灯電極を作製した。この時に用いる
導電性電極容器１は、上記電子放射性物質原料粉を有底
円筒形状及び突起部１ａを備えるように金型で加圧成形
したり、前記原料粉をブロック状に金型で成形した後に
研削したり、あるいは有底円筒形状に加工したものに穴
をあけ支持部１ａを差し込んで焼成したものを使用し
た。

【００４７】導電性電極容器１の形状は以下の通りであ
る。

【００４８】外径２．３ｍｍ全長２．０ｍｍ収容部内径１．５ｍｍ収容部深さ１．５ｍｍ突起部外径０．５ｍｍ突起部全長１．２ｍｍ（実施例２）図４（ａ）は放電灯電極の正面図を示して
いる。図４（ｂ）は放電灯電極側面の断面図を示してい
る。いずれもアグリゲート型構造を簡略的に図示したも
のである。導電性電極容器１の収容部の内壁にヒダ状の
凹凸１ｂを備えている。実施例１と同様に電極容器に顆
粒状の電子放射性物質原料粉を加圧せずに充填した後、
これをカーボン粉末に埋設させ、窒素を流しながら焼成
することにより放電灯電極を作製した。この時に用いる
導電性電極容器１は、上記電子放射性物質原料粉を有底
円筒形状及びヒダ状凹凸１ｂを備えるように金型で加圧
成形したり、前記原料粉をブロック状に金型で成形後に
研削して焼成したものを使用した。

【００４９】導電性電極容器１の形状は以下の通りであ
る。

【００５０】外径２．３ｍｍ全長２．０ｍｍ収容部最大内径１．６ｍｍ収容部最小内径１．２ｍｍ収容部深さ１．５ｍｍ（実施例３）図５（ａ）は放電灯電極の正面図を示して
いる。図５（ｂ）は放電灯電極側面の断面図を示してい
る。いずれもアグリゲート型構造を簡略的に図示したも
のである。導電性電極容器１の収容部の底部より突出し
た突起部１ａを備え、かつ、収容部内壁にヒダ状の凹凸
１ｂを備えている。実施例１及び２と同様に電極容器に
顆粒状の電子放射性物質原料粉を加圧せずに充填した
後、これをカーボン粉末に埋設させ、窒素を流しながら
焼成することにより放電灯電極を作製した。この時に用
いる導電性電極容器１は、上記電子放射性物質原料粉を
有底円筒形状及び突起部１ａ、ヒダ状凹凸１ｂを備える
ように金型で加圧成形したり、前記原料粉をブロック状
に金型で成形した後に研削したり、あるいは有底円筒形
状及びヒダ状凹凸１ｂを加工したものに穴をあけ支持部
１ａを差し込んで焼成したものを使用した。

【００５１】導電性電極容器１の形状は以下の通りであ
る。

【００５２】外径２．３ｍｍ全長２．０ｍｍ収容部深さ１．５ｍｍ突起部外径０．５ｍｍ突起部全長１．２ｍｍ収容部最大内径１．６ｍｍ収容部最小内径１．２ｍｍ（比較例）図６（ａ）は放電灯電極の正面図を示してい
る。図６（ｂ）は放電灯電極側面の断面図を示してい
る。導電性電極容器１の収容部に加工を加えていないも
のを使用した。実施例１〜３と同様に電極容器に顆粒状
の電子放射性物質原料粉を加圧せずに充填した後、これ
をカーボン粉末に埋設させ、窒素を流しながら焼成する
ことにより放電灯電極を作製した。この時に用いる導電
性電極容器１は、上記で得た電子放射性物質原料粉を有
底円筒状に金型で加圧成形したり、前記原料粉をブロッ
ク状に金型で成形後に研削して焼成したものを使用し
た。

【００５３】導電性電極容器１の形状は以下の通りであ
る。

【００５４】外径２．３ｍｍ全長２．０ｍｍ収容部内径１．５ｍｍ収容部深さ１．５ｍｍ（評価方法）次に上記方法により得られた放電灯電極を
用いて蛍光ランプを作成し、その連続点灯試験をおこな
った。

【００５５】ここで、蛍光ランプの連続点灯試験におけ
る評価方法を説明する。液晶表示用のバックライトの光
源として蛍光ランプを用いる場合、直下型方式でもエッ
ジライト方式でもランプの管壁温度は１００℃以下が望
ましい。１００℃を超えるとバックライトの構成部品で
ある反射板、拡散板、導光板の劣化が激しく、実用的で
ない。

【００５６】しかしながら、蛍光ランプの管壁温度は点
灯時間の経過とともに上昇する。これは点灯時間が長く
なるにしたがい、放電灯電極の電子放射性物質２が減少
し、ランプ電圧が増加するために、ランプ電力が大きく
なるためである。この様子を模式的に図７に示す。図７
よりランプ寿命の目安として管壁温度が１００℃となる
時間ｔ１を測定し、連続寿命試験の評価とした。ランプ
管壁の温度は以下に示す方法で測定した。まずバルブ上
の温度分布を赤外線サーモグラフィ温度計により測定し
た。その結果、ランプ管端部付近のバルブ上の位置がも
っとも温度が高かった。そこで２５℃一定に保った空間
において、貼り付け型のＫ熱電対をランプ管端部付近の
バルブ上の位置、すなわち熱電対貼り付け部１１（図１
参照）に直接取り付け管壁温度を測定した。

【００５７】なお、アグリゲート型構造充填物２の脱落
量は、放電後の放電灯電極を樹脂に埋めて研磨し、断面
の状態にして電子顕微鏡写真をとり、画像解析すること
で求めた。

【００５８】ランプ形状、連続点灯試験の条件は実施例
１〜３及び比較例全てにおいて以下の通りである。

【００５９】ランプ長：１００ｍｍランプ外径：４ｍｍφ ランプ電流：３０ｍＡ駆動電源周波数：３０ｋＨｚ評価結果を表１に実施例１〜３および比較例の連続点灯
寿命時間ｔ１及びアグリゲート型構造充填物１０％脱落
時間をまとめてある。

【００６０】

【表１】

【００６１】比較例の寿命時間ｔ１は３０００ｈｒであ
るのに対して、実施例１〜３の寿命時間ｔ１は６０００
ｈｒ以上（比較例の２倍以上）を達成した。

【００６２】放電によるアグリゲート型構造充填物２の
脱落量と連続点灯時間との関係を図８に示す。図８のよ
うに実施例１〜３は３０００ｈｒまで脱落を１０％以下
に抑えることができるのに対して、比較例では同じ３０
００ｈｒで既に４０％の充填物が脱落してしまった。ま
た、１０％以下の脱落量で比べれば比較例は１０００ｈ
ｒでしかなかった。

【００６３】アグリゲート型構造充填物２の脱落は電子
放射性物質の不足を招き、ランプ電圧の上昇すなわち管
壁温度の上昇を引き起こす。しかし実施例１〜３の放電
灯電極はアグリゲート型構造充填物２を支持している導
電性電極容器１の表面積が比較例よりも大きいため、ア
グリゲート型構造充填物２の脱落量は比較例よりもずっ
と少ない。このため、点灯時間が長くなっても電子放射
性物質の不足が生じにくくなり、管壁の温度上昇が抑え
られるため、実施例１〜３の寿命時間ｔ１は比較例の寿
命時間ｔ１より長くなっている。

【００６４】以上のことから、実施例１〜３では、アグ
リゲート型構造充填物２を支持する導電性電極容器１の
表面積を増やすことにより、寿命時間ｔ１が伸びるとい
う効果が得られた。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、蛍光ランプ等の放
電灯電極として本発明の電極を用いることにより、放電
中のアグリゲート型構造充填物の脱落を抑制すること
で、ランプ管壁の温度上昇を抑制し、安定したアーク放
電を長期に維持することを可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプ（ａ）管端部断面図と
（ｂ）拡大図

【図２】本発明の放電灯電極材料および放電灯電極の製
造方法を示す工程図

【図３】本発明の実施例１（ａ）正面図と（ｂ）側面の
断面図

【図４】本発明の実施例２（ａ）正面図と（ｂ）側面の
断面図

【図５】本発明の実施例３（ａ）正面図と（ｂ）側面の
断面図

【図６】本発明の比較例（ａ）正面図と（ｂ）側面の断
面図

【図７】蛍光ランプにおける連続点灯時間とランプ管壁
温度の関係を示す図

【図８】本発明実施例１〜３および比較例の連続点灯時
間とアグリゲート型構造充填物の脱落量の関係を示す図

【図９】アグリゲート型構造を示す模式図

【符号の説明】

１：導電性電極容器１ａ：突起部１ｂ：ヒダ状凹凸２：アグリゲート型構造充填物３：水銀ディスペンサ材料４：金属製パイプ５：リード線６：拡大部７：導電性パイプ８：開口９：バルブ１０：放電空間１１：熱電対貼り付け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武石明東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種
以上を含む化合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又は
Ｔｉを含む化合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／又は
Ｎｂを含む化合物からなる第三成分を含む電子放射性物
質からなるアグリゲート型構造充填物を備えており、前記充填物は、電極容器に収容されており、前記電極容器は、有底円筒状をなし、該容器内には前記
充填物を収容する収容部を備え、該収容部の表面積が有
底円筒内壁の表面積よりも大きくなるようにしたことを
特徴とする放電灯電極。
【請求項２】前記電極容器は、導電性の高融点金属、
又は還元性雰囲気中で焼成することによって表面もしく
は全体に導電性をもつセラミックスからなることを特徴
とする請求項１に記載の放電灯電極。
【請求項３】前記収容部は、アグリゲート型構造充填
物を支持する支持部を備えていることを特徴とする請求
項１又は２に記載の放電灯電極。
【請求項４】前記支持部は、前記収容部の底面及び／
又は内側面から収容部内部に突出した突起部であること
を特徴とする請求項３の放電灯電極。
【請求項５】前記収容部及び／又は前記支持部は、Ｂ
ａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種以上を含む化合物
からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又はＴｉを含む化合物
からなる第二成分と、Ｔａ及び／又はＮｂを含む化合物
からなる第三成分を含む材料からなることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放電灯電極。
【請求項６】前記電子放射性物質は、第一成分をＸ、
第二成分をＹ、第三成分をＺとするときにそれぞれモル
比で、０．８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２．０で表記される範
囲にあり、かつ、第二成分は０．０５モル≦Ｙ≦０．６
モル、第三成分は０．４モル≦Ｚ≦０．９５モルである
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
載の放電灯電極。
【請求項７】前記電子放射性物質の表面にＴａ又はＮ
ｂの炭化物及び／又は窒化物のスパッタリング防止層が
形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のい
ずれか１項に記載の放電灯電極。
【請求項８】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａのうち少なくとも一種
以上を含む化合物からなる第一成分と、Ｚｒ及び／又は
Ｔｉを含む化合物からなる第二成分と、Ｔａ及び／又は
Ｎｂを含む化合物からなる第三成分を含む電子放射性物
質からなるアグリゲート型構造充填物を備え、前記充填
物を電極容器に収容し、前記電極容器は、有底円筒状を
なし、該容器内には前記充填物を収容する収容部を備
え、該収容部の表面積が有底円筒内壁の表面積よりも大
きくなるようにした放電灯電極を製造する方法におい
て、前記充填物は前記第一成分、第二成分、第三成分からな
る原料を混合して仮焼きし粉砕後、造粒して顆粒粉と
し、前記顆粒粉は支持部を備えた電極容器に充填して、
還元性雰囲気中で焼成することによりアグリゲート型構
造充填物となっていることを特徴とする請求項１ないし
７のいずれか１項に記載の放電灯電極の製造方法。