JPH10289689A

JPH10289689A - ランプ電極の構造

Info

Publication number: JPH10289689A
Application number: JP9336297A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamanaka; 英雄山中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電極やフィラメントから成るランプ電極の劣
化を抑制すること。【解決手段】本発明は、所定のガスが封入された放電
管１０内に一対の電極１１、１２配置され、この一対の
電極１１、１２間の放電によって光を生成するランプ電
極の構造または真空管内のフィラメント材に通電するこ
とによって光を生成するランプ電極の構造であり、この
一対の電極１１、１２の表面またはフィラメント材の表
面に金属窒化膜１１ａ、１２ａを形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等で
使用する放電管タイプまたはフィラメントタイプから成
る光源のランプ電極の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の目的で使用される光源とし
ては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ガイス
ラー管、蛍光灯などから成る放電管タイプや、ハロゲン
ランプ、白熱電球などから成るフィラメントタイプがあ
る。

【０００３】このうち、例えば投射型液晶表示装置の光
源としては、効率および色調を考慮して、メタルハライ
ドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどが適用
されている。

【０００４】メタルハライドランプは石英製放電管に金
属ハロゲン化物（メタルハライド）を水銀、アルゴンガ
スとともに封入した高（蒸気）圧放電管ランプの一種で
あり、交流点灯方式と直流点灯方式とがある。近年で
は、白濁現象の抑制のため、直流点灯方式が主流となっ
ている。

【０００５】また、光源の高効率化、高輝度化のため、
電極間距離の短い短アーク長化（例えば、アーク長１．
３ｍｍ）したランプが一般的に使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、短アー
ク長化したランプでは、わずかなアーク長の変動によっ
て輝度が変化してしまうフラッタリング現象が起こりや
すく、例えば投影型液晶表示装置の光源として使用した
場合には、このフラッタリング現象が画質劣化を起こす
原因となっている。このフラッタリング現象は光学手段
を用いてもその悪影響を十分除去することは困難であ
る。

【０００７】特に放電管タイプのランプでは、アーク放
電で電極がスパッタリングされ、その表面に凹凸が発生
することによって電極間すなわちアーク長が変動してし
まい、上記フラッタリング現象を起こすという問題があ
る。

【０００８】さらに、アーク放電等での放電管壁のスパ
ッタリングによる水分およびガスの排出、また、フィラ
メントタイプのランプにおけるフィラメント発熱での電
球壁からの水分およびガスの排出によって、管内の真空
度劣化やランプ電極やフィラメントの酸化劣化等で輝度
の低下および寿命の劣化を起こすという問題も生じてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成されたランプ電極の構造である。す
なわち、本発明は、所定のガスが封入された放電管内に
一対の電極材が配置され、この一対の電極材間の放電に
よって光を生成するランプ電極の構造であり、この一対
の電極材の表面に金属窒化膜を形成したものである。

【００１０】また、真空管内のフィラメント材に通電す
ることによって光を生成するランプ電極の構造において
は、このフィラメント材の表面に金属窒化膜を形成した
ものである。

【００１１】本発明では、放電管内に配置された一対の
電極材の表面や、真空管内に配置されたフィラメント材
の表面に金属窒化膜が形成されていることから、一対の
電極材やフィラメント材の表面を硬く、しかも化学的に
安定な状態にすることができるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のランプ電極の構
造における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は
本実施形態における放電管ランプを説明する模式断面
図、図２は本実施形態におけるフィラメント型ランプを
説明する模式断面図である。

【００１３】図１（ａ）に示すように、本実施形態にお
ける放電管ランプは、所定のガスが封入された放電管１
０内に一対の電極１１、１２が配置され、この電極１
１、１２間でのアーク放電によって光を生成するもので
ある。

【００１４】図１（ｂ）は、この放電管ランプ１の放電
管１０内に配置された電極１１、１２の部分拡大断面図
である。本実施形態では、このように電極１１、１２の
表面に金属窒化膜１１ａ、１２ａが形成されている点に
特徴がある。

【００１５】放電管ランプ１では、高効率化および高輝
度化を図るため、電極１１、１２間を短くする短アーク
長化（例えば、１．３ｍｍ）が行われている。このた
め、電極１１、１２間の距離の変動が輝度変化に大きく
影響することになる。

【００１６】そこで、本実施形態のように、電極１１、
１２の表面に金属窒化膜１１ａ、１２ａを形成すること
によって、電極１１、１２の表面を硬くするとともに化
学的に安定な状態にして、電極１１、１２間距離の変動
抑制および電極１１、１２の酸化劣化防止を図ってい
る。

【００１７】つまり、この金属窒化膜１１ａ、１２ａで
電極１１、１２の表面が硬くなることにより、電極１
１、１２間でアーク放電を行ってもスパッタリングによ
る電極１１、１２表面の凹凸形成を防止できるようにな
り、電極１１、１２間距離の変動を抑制できるようにな
る。

【００１８】また、金属窒化膜１１ａ、１２ａで電極１
１、１２の表面が化学的に安定な状態となることで、放
電管１０内に封入されたガスと電極１１、１２との間で
の不要な反応性生成物の形成を防止することができるよ
うになり、電極１１、１２の酸化劣化を抑制できるよう
になる。

【００１９】図２（ａ）に示すフィラメント型ランプ２
では、電球２０内のフィラメント２１に通電することで
光を生成するものである。図２（ｂ）はこのフィラメン
ト型ランプ２の電球２０内に設けられたフィラメント２
１の部分拡大断面図である。このように、本実施形態に
おけるフィラメント型ランプ２では、電球２０内のフィ
ラメント２１の表面に金属窒化膜２１ａを被着している
点に特徴がある。

【００２０】このように、フィラメント２１の表面に金
属窒化膜２１ａを被着することで、フィラメント２１の
表面を硬くするとともに化学的に安定な状態にすること
ができるようになる。

【００２１】すなわち、金属窒化膜２１ａでフィラメン
ト２１の表面を硬くしかも化学的に安定な状態にするこ
とで、フィラメントの酸化劣化を抑制して断線の防止を
図ることが可能となる。

【００２２】図１に示す放電管ランプ１の電極１１、１
２や図２に示すフィラメント型ランプ２のフィラメント
２１としては、主としてタングステン、モリブデンなど
が使用される。

【００２３】本実施形態では、このような材質から成る
電極１１、１２、およびフィラメント２１の表面に形成
する金属窒化膜１１ａ、１２ａ、２１ａとして、例え
ば、窒化タングステン、窒化モリブデン、窒化タンタ
ル、窒化チタンを、焼成、スパッタリング、ＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長）等によって被着する。

【００２４】電極１１、１２およびフィラメント２１の
材料であるタングステンまたはモリブデンの表面にこの
金属の窒化物を焼成によって形成するには、タングステ
ンまたはモリブデンから成る電極１１、１２およびフィ
ラメント２１を高温の窒素雰囲気中で焼成し、その表面
に窒化タングステンまたは窒化モリブデンから成る金属
窒化膜１１ａ、１２ａ、２１ａを形成する。

【００２５】なお、焼成によって金属窒化膜１１ａ、１
２ａ、２１ａを形成する際には、酸化を防止するため、
低温フォーミングガス（水素と窒素との混合ガス）〜高
温窒素〜低温フォーミングガス（水素と窒素との混合ガ
ス）というように温度によってガス雰囲気を変えるのが
望ましい。

【００２６】また、スパッタリングによって金属窒化膜
１１ａ、１２ａ、２１ａを形成するには、窒化タングス
テン、窒化モリブデン、窒化タンタル、窒化チタン等の
窒化金属ターゲットをスパッタリングして、タングステ
ンやモリブデンから成る電極１１、１２またはフィラメ
ント２１の表面に各々の材料から成る金属窒化膜１１
ａ、１２ａ、２１ａを被着する。なお、スパッタリング
によって形成する金属窒化膜１１ａ、１２ａ、２１ａの
密着性を向上させるため、電極１１、１２、フィラメン
ト２１は数百℃にベーキングしておくことが望ましい。

【００２７】また、ＭＯＣＶＤによって金属窒化膜１１
ａ、１２ａ、２１ａを形成するには、以下の条件に基づ
き電極１１、１２またはフィラメント２１の表面に気相
成長させる。なお、このときの電極１１、１２またはフ
ィラメント２１の温度は５００℃〜６００℃が望まし
い。

【００２８】窒化タングステンから成る金属窒化膜１１
ａ、１２ａ、２１ａを形成するには、次の（１）または
（２）の反応式による。（１）４ＷＣｌ₆＋Ｎ₂＋１２Ｈ₂→２Ｗ₂Ｎ＋２４Ｈ
Ｃｌ（２）４ＷＣｌ₆＋２ＮＨ₃＋９Ｈ₂→２Ｗ₂Ｎ＋２４
ＨＣｌなお、この窒化タングステンをＭＯＣＶＤで形成するに
は、例えば、ＢＴＢＴＷ（Bistert butylamido-bister
butylimido-tungsten ）を圧力２０ｍＴｏｒｒ（２．６
６Ｐａ）、５００℃で反応させて形成する。

【００２９】窒化モリブデンから成る金属窒化膜１１
ａ、１２ａ、２１ａを形成するには、次の（３）または
（４）の反応式による。（３）２ＭｏＣｌ₆＋Ｎ₂＋６Ｈ₂→２ＭｏＮ＋１２Ｈ
Ｃｌ（４）２ＭｏＣｌ₆＋２ＮＨ₃＋３Ｈ₂→２ＭｏＮ＋１
２ＨＣｌ

【００３０】窒化タンタルから成る金属窒化膜１１ａ、
１２ａ、２１ａを形成するには、次の（５）〜（８）の
いずれかの反応式による。（５）２ＴａＣｌ₅＋Ｎ₂＋５Ｈ₂→２ＴａＮ＋１０Ｈ
Ｃｌ（６）４ＴａＣｌ₅＋Ｎ₂＋２Ｈ₂→２ＴａＮ＋２０Ｈ
Ｃｌ（７）２ＴａＣｌ₅＋２ＮＨ₃＋２Ｈ₂→２ＴａＮ＋１
０ＨＣｌ（８）４ＴａＣｌ₅＋２ＮＨ₃＋７Ｈ₂→２ＴａＮ＋２
０ＨＣｌなお、この窒化タンタルをＭＯＣＶＤで形成するには、
例えば、ＴＢＴＤＥ（Tert butylimido-tris-diethylam
ido-tantalum）を圧力２０ｍＴｏｒｒ（２．６６Ｐ
ａ）、６５０℃で反応させて形成する。

【００３１】窒化チタンから成る金属窒化膜１１ａ、１
２ａ、２１ａを形成するには、次の（９）または（１
０）の反応式による。（９）２ＴｉＣｌ₄＋Ｎ₂＋４Ｈ₂→２ＴｉＮ＋８ＨＣ
ｌ（１０）２ＴｉＣｌ₄＋２ＮＨ₃＋Ｈ₂→２ＴｉＮ＋８
ＨＣｌなお、（１０）の反応式によって窒化チタンを形成する
場合には、例えば、ＴｉＣｌ₄を流量３５（ｓｃｃ
ｍ）、圧力２０Ｔｏｒｒ（２．６６×１０³Ｐａ）、で
流し、ＮＨ₃を流量６０（ｓｃｃｍ）で流し、Ｎ₂を流
量３０００（ｓｃｃｍ）で流し、６３０℃で反応させ
る。

【００３２】このような各種方法によって電極１１、１
２またはフィラメント２１の表面に金属窒化膜１１ａ、
１２ａ、２１ａを形成し、電極１１、１２またはフィラ
メント２１の表面を硬くしかも化学的に安定な状態にす
る。

【００３３】なお、電極１１、１２またはフィラメント
２１の表面に形成する金属窒化膜１１ａ、１２ａ、２１
ａとしては、電極１１、１２またはフィラメント２１の
材料と同じ金属から成る金属窒化膜１１ａ、１２ａ、２
１ａを用いるのが良いが、別の種類の金属窒化膜１１
ａ、１２ａ、２１ａを用いてもよい。この際は、下地の
金属との熱膨張係数の近いものを選択するのが望まし
い。

【００３４】また、本発明では金属窒化膜１１ａ、１２
ａ、２１ａを形成する方法として、上記説明した各種方
法には限定されず、他の方法によって形成しても同様で
ある。また、本発明のランプ電極の構造は、投射型液晶
表示装置の光源として使用する以外に、他の装置の光源
として適用してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のランプ電
極の構造によれば次のような効果がある。すなわち、放
電管内の一対の電極材の表面に金属窒化膜が形成されて
いることで、アーク放電によるスパッタリングでの電極
表面の凹凸形成を抑制でき、アーク長変動を抑制するこ
とが可能となり、アーク長変動による輝度変化（フラッ
タリング）を抑制することが可能となる。さらに、封入
ガスと電極との間の不要な反応性生成物の形成を抑制す
ることが可能となる。

【００３６】また、真空管内のフィラメント材の表面に
金属窒化膜が形成されていることで、フィラメントの酸
化を抑制でき断線を防止することが可能となる。

【００３７】これらにより、ランプの輝度変動低減およ
び長寿命化を図ることが可能となり、信頼性の高い光源
を提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における放電管ランプを説明する模
式断面図である。

【図２】本実施形態におけるフィラメント型ランプを説
明する模式断面図である。

【符号の説明】

１放電管ランプ２フィラメント型ランプ１
０放電管１１、１２電極１１ａ、１２ａ金属窒化膜
２０電球２１フィラメント２１ａ金属窒化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のガスが封入された放電管内に一対
の電極材が配置され、該一対の電極材間の放電によって
光を生成するランプ電極の構造であって、前記一対の電極材の表面に金属窒化膜が形成されている
ことを特徴とするランプ電極の構造。
【請求項２】真空管内のフィラメント材に通電するこ
とによって光を生成するランプ電極の構造であって、前記フィラメント材の表面に金属窒化膜が形成されてい
ることを特徴とするランプ電極の構造。
【請求項３】前記金属窒化膜は、窒化タングステンか
ら成ることを特徴とする請求項１または２記載のランプ
電極の構造。
【請求項４】前記金属窒化膜は、窒化モリブデンから
成ることを特徴とする請求項１または２記載のランプ電
極の構造。
【請求項５】前記金属窒化膜は、窒化タンタルから成
ることを特徴とする請求項１または２記載のランプ電極
の構造。
【請求項６】前記金属窒化膜は、窒化チタンから成る
ことを特徴とする請求項１または２記載のランプ電極の
構造。