JPWO2007105821A1 - 冷陰極管用焼結電極およびそれを用いた冷陰極管並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、一方に底部、もう一方に開口部を有する筒状の冷陰極管用焼結電極において、前記底部には導入線が一体に接合されていると共に、前記焼結電極の密度をｄ１、前記導入線の密度をｄ２としたとき、ｄ２／ｄ１＞１を満たすことを特徴とする冷陰極管用焼結電極である。このような本発明では、焼結電極と導入線の接合強度が高く、取扱い性の良好な冷陰極管用焼結電極が提供される。特に焼結電極と導入線の主成分が同一であることが好ましい。このように導入線の密度を高密度とすることにより信頼性等をさらに向上させることができる。

Description

本発明は、冷陰極管用焼結電極、この冷陰極管用焼結電極を具備する冷陰極管および液晶表示装置に関するものである。

従来より、冷陰極管用焼結電極およびこの電極を具備する冷陰極管は、例えば液晶表示装置のバックライトとして使用されている。このような液晶用の冷陰極管には、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。
一般に、液晶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を充填し、このガラス管の両端部に導入線およびリード棒（例えばＫＯＶ箔＋高融点金属製導入線＋ジュメット線）が装着された構成となっている。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が蒸発し、紫外線を放出し、その紫外線を吸収した蛍光体が発光する。
従来、電極としてはニッケル材料が主として用いられている。しかし、このようなＮｉ電極では、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て、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がちであった。ここで、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からの衝突を受け、電極物質が飛散し、その飛散物質および水銀等がガラス管内壁面に蓄積していく現象をいうものである。
スパッタリング現象によって形成されたスパッタリング層は、水銀を取り込み、その水銀を発光に利用出来なくしてしまうことから、冷陰極管を長時間点灯すると、ランプの輝度が極端に低下して寿命末期となる。このことから、スパッタリング現象を少なくできれば水銀消耗費が抑えられるので、同じ水銀封入量でも長寿命化をはかることが可能になる。

そこで、陰極降下電圧低減とスパッリング抑制の両方を狙った試みがなされている。最近の取組みでは、電極を有底の円筒状にしてホロカソード効果による陰極降下電圧低減とスパッタリングの抑制の両方を狙った電極設計がなされている（特開２００１−１７６４４５号公報（特許文献１））。また、電極材質を従来のニッケルに代えて陰極降下電圧を２０Ｖ程度低くできるＭｏあるいはＮｂ等とすることが行なわれている。
上記特許文献１の有底円筒状の冷陰極管用電極は、従来のニッケル電極に比べると陰極降下電圧の降下および寿命の点で好ましいものの、いずれも板材（通常、厚さが０．０７ｍｍから０．２ｍｍ程度のものが用いられる）から絞り加工によって有底円筒型を得ていることから材料歩留りが悪く、かつ絞り性の悪い金属については加工中に割れ等が発生してしまうという問題点があった。さらに板材からの絞り加工では、コストが高くなるという問題点があった。
このような問題に対処するために特開２００４−１７８８７５号公報（特許文献２）ではＭｏ等の焼結体で有底円筒形状を得ている。

特開２００１−１７６４４５号公報 特開２００４−１７８８７５号公報 特開２００３−２４２９２７号公報

確かに、焼結体で有底円筒形状を得ることにより、板材からの絞り加工と比べて大幅にコストダウンを図ることが出来る。通常、有底の円筒型の電極にはその底部にＫＯＶ箔（コバール箔）を介して導入線が溶接されるが、導入線の溶接工程は位置合わせや高周波加熱等の複雑な工程が必要であり、必ずしも十分なコストダウンが図れずにいた。
このような問題に対処するために特開２００３−２４２９２７号公報（特許文献３）では射出成形により、導入線と電極を一体的に成形したものが提案されている。しかしながら、射出成形により一体的に成形したものは導入線と電極の接合強度が不十分であった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。
本発明による冷陰極管用焼結電極は、一方に底部、もう一方に開口部を有する筒状の冷陰極管用焼結電極において、前記底部には導入線が一体に接合されていると共に、前記焼結電極の密度をｄ１、前記導入線の密度をｄ２としたとき、ｄ２／ｄ１＞１を満たすことを特徴とするものである。
本発明では、焼結電極と導入線の主成分が同一であることが好ましい。また、焼結電極がタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、レニウム、ニッケルの少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。また、前記焼結電極と前記導入線の接合界面が焼結接合であることが好ましい。また、前記焼結電極の内面の表面粗さ（Ｓｍ）が１００μｍ以下であることが好ましい。
また、前記ｄ１が密度８５％以上９８％以下であることが好ましい。また、前記ｄ２が密度９２％以上１００％以下であることが好ましい。
そして、本発明による冷陰極管は、放電媒体が封入された中空の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、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明による液晶表示装置は、前記の冷陰極管と、前記冷陰極管に近接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、前記導光体のもう一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ものである。

本発明の冷陰極管用焼結電極は、板材から絞り加工による電極と同等あるいは同等以上の特性を有すると共に、導入線と電極の接合強度が高く、量産性がよく、低コストで製造可能なものである。また、本発明の冷陰極管用電極を用いた冷陰極管および液晶表示装置は優れた特性を有するものである。

本発明の冷陰極管用焼結電極の一例を示す断面図。 本発明の冷陰極管用焼結電極の他の一例を示す断面図。 本発明の冷陰極管用焼結電極の他の一例を示す断面図。 本発明の冷陰極管用焼結電極の他の一例を示す断面図。 本発明の冷陰極管用焼結電極の他の一例を示す断面図。 導入線と焼結電極の接合強度の測定方法の概要を示す図。 本発明による液晶表示装置の一例を示す断面図。

本発明の冷陰極管用焼結電極は、一方に底部、もう一方に開口部を有する筒状の冷陰極管用焼結電極において、前記底部には導入線が一体に接合されていると共に、前記焼結電極の密度をｄ１、前記導入線の密度をｄ２としたとき、ｄ２／ｄ１＞１を満たすことを特徴とするものである。
図１は、本発明の冷陰極管用焼結電極の好ましい一具体例の断面図である。図中、１は冷陰極管用焼結電極、２は焼結電極の側壁部、３は焼結電極の底部、４は焼結電極の開口部、５は焼結電極の内側表面、６は導入線、７はリード線である。
本発明は、焼結電極１の密度をｄ１、導入線６の密度をｄ２としたときｄ２／ｄ１＞１を満たすことを特徴とするものである。ｄ２／ｄ１＞１であると言うことは、焼結電極１の密度より、導入線６の密度の方が大きい、つまり高密度であることを意味するものである。また、ｄ２／ｄ１の上限は特に限定されるものではないが、１．１８≧ｄ２／ｄ１＞１の範囲であることが好ましい。ｄ２／ｄ１が１．１８を超えると密度差が大きすぎるため焼結電極１と導入線６の接合強度が不十分となるおそれがある。より好ましくは１．１０≧ｄ２／ｄ１＞１である。

本発明の密度とは相対密度のことである。また、測定方法は次の通りとする。
（１）冷陰極管用焼結電極の底部をワイヤ放電加工等の方法で切断し除去し、サンプルを採取する。
（２）続いて、（１）で得られた側壁部のサンプルを軸対象にワイヤ放電加工等の方法で半分に切断する。尚、ここで底部を切断する理由は、底部があると冷陰極管用焼結電極内部の閉塞空間に気泡が入り正確な測定ができないからである。
（３）（２）で得られたサンプルを、ＪＩＳ−Ｚ−２５０１（２０００）に規定されるアルキメデス法によりＮ＝５測定した際の平均値を代表値とする。
（４）導入線の密度は、導入管を任意の長さに切断し、ＪＩＳ−Ｚ−２５０１（２０００）に規定されるアルキメデス法によりＮ＝５測定した際の平均値を代表値とする。

焼結電極１の密度ｄ１は密度８５％以上９８％以下、導入線６の密度ｄ２は９２％以上１００％以下であることが好ましい。焼結電極１の密度ｄ１が８５％未満であると焼結電極の強度が低下する。一方、密度ｄ１が９８％を越えると電極表面にポアが形成されないので表面積を増加させることができない。電極表面にポアが存在すると表面に微小な凹凸ができ電子放射性物質（エミッタ材）の被覆量を増加させることができると共に、アンカー効果により電子放射性物質と焼結電極との接合性を向上させることができる。強度と表面積の増加を考慮すると好ましい密度ｄ１は９０〜９６％である。
また、導入線６の密度ｄ２は９２〜１００％であることが好ましい。導入線６は冷陰極管に装着する際の封着部となる箇所である。具体的には、ガラスビーズ等の封着材を塗布して加熱により管形透光性バルブ（例えば、ガラス管）に固定することにより冷陰極管とする。導入線６の密度ｄ２が９２％未満であると導入線の密度が不十分であるため冷陰極管の機密性が十分に保てなくなるおそれがある。また、導入線６の密度が低いと焼結電極１との接合強度も低くなる。機密性と接合強度を考慮すると密度ｄ２は９７〜１００％が好ましい。

本発明による冷陰極管用焼結電極は、高融点金属を主成分とすることが好ましく、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｒｅから選ばれる金属の単体、またはその合金の少なくとも一種が挙げられる。好ましい合金としては、Ｗ−Ｍｏ合金、Ｒｅ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｍｏ合金を例示することができる。
また、冷陰極管用焼結電極には電子放射性物質（エミッタ材）を含有させても良い。電子放射性物質としてはＬａ、Ｃｅ、Ｙ等の希土類酸化物、希土類炭酸化物（特に好ましくは「希土類元素（Ｒ）−炭素（Ｃ）−酸素（Ｏ）化合物」、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａといった軽元素の酸化物を例示することができる。また、必要に応じ、電子放射性物質と高融点金属を混合したものでよく、さらにＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐなどを焼結助剤として微量（例えば１質量％以下）添加してもよい。通常、冷陰極管の製造工程では、高温で、窒素ガスを置換等で使用することから、Ｎｂ系やＴａ系よりは窒化しにくいＭｏ系やＷ系のものの方が好ましい。Ｍｏ系とＷ系とでは、特に低温で焼結が進むＭｏ系がより好ましい。

また、焼結体（焼結電極１）の結晶粒の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ましい。また、焼結体の結晶粒のアスペクト比（長径／短径）は５以下であることが好ましい。
導入線６の材質についても高融点金属を主成分とすることが好ましく、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｒｅから選ばれる金属の単体、またはその合金の少なくとも一種が挙げられる。後述するように焼結電極１を成形する際に導入線６を一体に成形し、焼結するので導入線６も高融点金属であることが好ましい。この点からすると、焼結電極１の主成分の融点と同等もしくは同等以上の融点を有する材料で導入線６を形成する必要がある。

本発明は、焼結電極１の底部３に導入線６が一体に接合されていることを特徴とするものである。「一体に接合」とは、従来のようにＫＯＶ（コバール）箔等のろう材層を介さずに接合させることを意味するものである。このとき、焼結電極１を焼結する前の成形体と導入線６を一体に成形し、焼結することにより焼結電極１と導入線６を焼結接合することができる。焼結接合であれば金属接合となり、焼結電極１と導入線６の主成分が同一であればより強固な接合状態となる。
また、「一体に接合」する際は、導入線６の先端が底部３を貫通しないことが好ましい。導入線６の先端が底部３を貫通しない形状であれば、底部３と導入線６先端の接触面積が大きくなるので接合強度がより向上する。

前記の通り、本発明による冷陰極管用焼結電極は、筒状の側壁部と、この側壁部の一端に底部を有し、かつこの側壁部のもう一端に開口部を有する冷陰極管用焼結電極である。このとき、該電極の内側表面の表面粗さ（Ｓｍ）が１００μｍ以下のものであることが好ましい。
本発明において、「表面粗さ（Ｓｍ）」は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１（１９９４）に規定される「凹凸の平均間隔（Ｓｍ）」によるもの、すなわち、「粗さ曲線から、その平均線方向に基準長さ ｌ だけ抜き取り、１つの山及びそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和を求め、平均値をミリメートル（ｍｍ）で表したもの」を意味する。

図１および図２〜図５は、本発明による冷陰極管用焼結電極の好ましい一例を示す断面図である。これらの各図には、冷陰極管用焼結電極の長手軸方向に平行な断面が示されている。
図１に示される冷陰極管用焼結電極１は、筒状の側壁部２と、この側壁部２の一端に底部３を有し、かつこの側壁部２のもう一端に開口部４を有する冷陰極管用焼結電極であって、該電極の内側表面５の表面粗さ（Ｓｍ）が１００μｍ以下のものである。なお、本明細書において、「側壁部」とは、図１に示されるように、冷陰極管用焼結電極１の、その最深部〔即ち、開口部４の縁端面４’と電極内壁面との距離（Ｌ１）が最も長い部分〕より、縁端面４’側に存在する部分を言う。また、「底部」とは、冷陰極管用焼結電極１の、前記最深部より、縁端面４’の反対側に存在する部分を言う。また、内側表面５とは、冷陰極管用焼結電極１の筒状の側壁部２の内側表面および底部３の内側表面の両者を言うものである。

なお、本発明は、この内側表面５の表面粗さが所定のＳｍ範囲内であることが好ましいが、本発明では必ずしも内側表面５の各領域が常に同一のＳｍ値である必要はない。また、本発明では、内側表面５の実質的に全領域（好ましくは内側表面５の３０％以上、特に好ましくは５０％以上、の面積）が、所定のＳｍ範囲内であればよく、内側表面５の全ての領域が常に所定のＳｍ範囲内であることを要しない。従って、場合により内側表面５の一部分の領域が所定のＳｍ範囲内でなくてもよい。
一方、冷陰極管用焼結電極１の外側表面〔即ち、筒状の側壁部２の外側表面および底部３の外側表面および縁端面４’表面等を含む〕については、Ｓｍは特定されていない。即ち、冷陰極管用焼結電極１の外側表面のＳｍは任意であって、冷陰極管用焼結電極１の内側表面について規定された前記Ｓｍ範囲と同一であっても異なっていてもよい。
また、本明細書において、底部の「厚さ」とは、前記底部において、前記最深部と冷陰極管用焼結電極の底部の外側表面との間の距離（Ｌ２）を言う。また、側壁部の「厚さ」とは、前記側壁部において、冷陰極管用焼結電極の内側表面と外側表面と間の距離（Ｌ３）を言う。

冷陰極管用焼結電極１の底部３には導入線６が一体に接合されている。導入線６の先端にはリード線７が接合することができる。リード線７はジュメット線、ニッケル線等のように導入線６と接合でき、リード線として導通可能な材質を用いることが好ましい。
本発明による冷陰極管用焼結電極は、前記の通り、内側表面の表面粗さ（Ｓｍ）が１００μｍ以下であることが好ましい。これは、有底の電極において、動作電圧を低くするためには、特に電極の表面積の大きさが大きいほど有利であり、特に電極内側を中心に放電が起こるため、電極内側表面積を大きくすることが望ましいからである。Ｓｍ値が１００μｍを超えると、このような動作電圧に関する有利な効果が乏しくなり、また水銀消耗量も有意に増加する傾向がみられ、本発明の目的、即ち動作電圧が低く、水銀消耗量が著しく抑制された長寿命の冷陰極管の提供、を達成することが困難になる。好ましいＳｍの範囲は、３０μｍ以上９０μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以上５０μｍ以下、である。
内側表面の表面粗さ（Ｓｍ）は、そのような内側表面の焼結電極が得られるように焼結体の製造条件（例えば原料粉末の粒径等）を設定するか、あるいは焼結体を得た後に適当な加工（例えばバレル研磨、ブラスト等の研磨加工、エッチング加工等）を施すことによって得ることができる。

側面部の平均厚さは、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲内が好ましい。これは、冷陰極管として動作させた時に、平均厚さが０．１ｍｍ未満であると、強度が不足したり、孔があく等の問題が発生する場合があるからである。０．７ｍｍ超過では、冷陰極管用焼結電極の内側の表面積が減少して、動作電圧の低減化効果が十分得られない。好ましい側面部の平均厚さは、０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下、特に好ましくは０．３５ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下である。
一方、底面部の平均厚さは、０．２５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内が好ましい。これは、電極の底面部内側は消耗が著しいため０．２５ｍｍよりも厚いことが好ましいからである。しかし、１．５ｍｍを越えるようになると内側の表面積が小さくなって、前記と同様に動作電圧の低減化効果が十分得られない。好ましい底面部の平均厚さは、０．４ｍｍ以上１．３５ｍｍ以下、特に好ましくは０．６ｍｍ以上１．１５ｍｍ以下である。

本発明による冷陰極管用焼結電極の長さ〔即ち、縁端面４’表面と、縁端面４’から最も遠い底面部の外側表面（突起部を有するものの場合には、その突起部先端の表面）との間の長さ〕は、主として、電極が組み込まれる冷陰極管の大きさや性能等に応じて定められるが、好ましくは３ｍｍ以上８ｍｍ以下、特に好ましくは４ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
冷陰極管用焼結電極の直径も、同様に、電極が組み込まれる冷陰極管の大きさや性能等に応じて定められるが、好ましくはφ１．０ｍｍ以上φ３．０ｍｍ以下、特に好ましくはφ１．３ｍｍ以上φ２．７ｍｍ以下、である。
冷陰極管用焼結電極の長さと直径との比（長さ／直径）は、好ましくは２以上３以下、特に好ましくは２．２以上２．８以下、である。
また、本発明による冷陰極管用焼結電極は、表面積が大きいこと、かつ製造や加工の容易さ、並びに冷陰極管の製造に際して中空バルブに装着するときの作業性等の観点から、長手軸方向に平行な断面において示される筒状内空間の形状が、図１のような長方形形状や、図２のような台形形状であるものが好ましいが、上記に限られるものはなく、図３（断面Ｖ字）、図４（断面Ｕ字）、図５（断面階段型）など様々な形状であることができる。また、同様に理由から、側壁部の外形形状が円筒形状であるものが好ましいが、他の形状（例えば楕円、多角形）であっても良い。また、冷陰極管用焼結電極の外形形状と冷陰極管用焼結電極の内部形状とは異なっていてもよい。

上記の構成により、動作電圧が低く、水銀消耗量が著しく抑制された、長寿命の冷陰極管が提供される。また、従来のようにＫＯＶ箔を用いて導入線を接合する必要がないので大幅なコストダウンを図ることができる。
次に、本発明の冷陰極管用焼結電極の製造方法について説明する。
製造方法は特に限定されるものではないが、例えば次の方法が挙げられる。以下の製造方法はモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする焼結電極の製造方法を例に説明する。
まず、導入線となるＭｏ線を調製する。このＭｏ線は密度９２％以上が好ましい。密度を所定の値にするために予め高密度の焼結体を用いても良いし、線引き加工により加工された線材を用いても良い。特に、線引き加工により加工された線材は、焼結インゴット（または溶解インゴット）を鍛造、圧延、線引き加工等を用いて線材にしているので高密度の導入線を得易い。
次に冷陰極管用焼結電極は、原料粉末を混合し、造粒し、これを所定形状に成形し、その後に焼結することによって製造することができる。原料粉末であるモリブデンの粉末は、平均粒径が１μｍ以上５μｍ以下で、純度が９９．９５％以上のものを使用する。この粉末に純水、バインダー（バインダーとしてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が好ましい）を混ぜ、造粒を行う。その後、単発プレス、ロータリープレスあるいは射出成形によって、カップ状（円筒状）の形状の成形体を得る。

成形体を作製する際に、前述の導入線と一緒に成形することにより、カップ状成形体と導入線が一体となった成形体を得ることができる。また、別の方法では成形体を一旦形成した後、導入線を成形体に挿入する工程を用いてカップ状成形体と導入線が一体となった成形体を得てもよい。
また、必要に応じ、Ｍｏ合金としての第２成分や電子放射性物質（エミッタ材）を添加してもよいものとする。

続いて、８００〜１１００℃のウエット水素中で脱脂を行う。続いて、１６００〜２３００℃×５〜２４時間水素中で焼結を行い、さらに必要に応じて１３００〜１７００℃×１００〜３００ＭＰａで熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行う。有底形状部の内側の表面粗さが所定のＳｍ範囲でない場合、あるいはより好ましいＳｍ範囲のものとするために、有底形状部の内側の表面粗さ（Ｓｍ）を調整することができる。その方法としては、例えばバレル研磨、ブラスト処理等を例示することができる。その際、使用する研磨材、作業内容等を適宜選択ないし調整することができる。また、この焼結工程により、焼結電極と導入線を一体に接合することができる。このとき、焼結電極の主成分と導入線の主成分が同じであれば、焼結電極と導入線の接触面で金属結合が生じるので、より強固な結合を得ることができる。
その後、洗浄し、７００〜１０００℃の温度で、アニールを行う。その後、リード線を溶接し、電極の組立が完成する。

このような焼結体からなる本発明による冷陰極管用焼結電極は、焼結電極と導入線が一体に接合されているので、ＫＯＶ箔等を用いた溶接を行わなくて済むのでコストダウンを図ることができる。
このような本発明では、前記のように、動作電圧が低く、水銀消耗量が著しく抑制された、長寿命の冷陰極管が得られると共に、導入線の単位断面積あたりの接合強度が２５０Ｎ／ｍｍ^２以上である冷陰極管用焼結電極を得ることができる。
なお、導入線の単位断面積あたりの接合強度は、図６に示したように冷陰極管用焼結電極１をチャッキングＡに形成されたスリット内に固定し、一方、導入線６をチャッキングＢで固定し、チャッキングＡを１０ｍｍ／分の速度で引っ張ることによって計測するものとする。

次に、冷陰極管の製造方法について説明する。
本発明による冷陰極管は、放電媒体が封入された中空の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、一対の前記冷陰極管用焼結電極と、を具備すること、を特徴とするものである。本発明による冷陰極管において、冷陰極管用焼結電極以外の必須構成である、放電媒体、管形透光性バルブおよび蛍光体層等は、従来からこの種の冷陰極管、特に液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管、において用いられてきたものを、そのままあるいは適当な改変を加えた上で、用いることができる。
本発明による冷陰極管において適用できかつ好ましいものは、例えば放電媒体としては、希ガス−水銀系のもの（希ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、これらの混合物等）を例示することができ、蛍光体としては、紫外線による刺激で発光するもの、好ましくは例えばハロリン酸カルシウム蛍光体を例示することができる。中空の管形透光性バルブとしては、長さ６０ｍｍ以上７００ｍｍ以下、直径１．６ｍｍ以上４．８ｍｍ以下のガラス管を例示することができる。
また、本発明の冷陰極管においては、導入線の部分により管形透光性バルブに封着される構造であることが好ましい。導入線は密度が高くなっているため、ガラスビーズ等により封着した際にバルブ内の機密性を保ち易くなる。

次に液晶表示装置について説明する。本発明による液晶表示装置は、前記の冷陰極管と、前記冷陰極管に近接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、前記導光体のもう一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、を特徴とするものである。
図７は、本発明による液晶表示装置の好ましい一具体例を示す断面図である。
この図７に示される液晶表示装置２０は、冷陰極管２１と、この冷陰極管２１に近接配置された導光体２２と、この導光体２２の一方の面側に配置された反射体２３と、この導光体２２のもう一方の面側に配置された液晶表示パネル２４とを具備し、さらに前記の導光体２２と液晶表示パネル２４との間に光拡散体２５が配置され、冷陰極管２１の光を前記導光体２２側に反射させる冷陰極管用反射体２７が配置されてなるものである。
本発明では、冷陰極管の数は任意であって、例えば図７に示されるように導光体２２の対向する２辺に近接して合計２本の冷陰極管２１を配置することができるし、導光体の１辺（または３辺以上）に近接して１本あるいは２本以上の冷陰極管を配置することができる。反光拡散体２５の数および形状も任意である。例えば、内部に光拡散性粒子を存在させることによって光拡散性をもたせたシート状光拡散体２５ａや、表面形状を調整することによって光拡散性をもたせたレンズ状ないしプリズム状の光拡散体２５ｂを、前記の導光体２２と液晶表示パネル２４との間に、一または二以上配置することができる。また、前記液晶表示パネル２４の観察者面には、必要に応じて、光拡散体２５ｃ、表面保護体２８、外光の反射や写り込みを防止ないし低減する反射防止体２９、帯電防止体３０等を設けることができる。これらの光拡散体２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、表面保護体２８、反射防止体２９および帯電防止体３０等のうちの２以上を複合化したものとし、複数の機能を併有する層を一または二層以上設けることも可能である。なお、液晶表示装置として所望の機能が発揮されるなら、光拡散体２５ａ、２５ｂ、２５ｃおよび表面保護体２８、反射防止体２９および帯電防止体３０等は配置しなくてもよい。また、液晶表示装置２０の各構成部材（即ち、冷陰極管２１、導光体２２、反射体２３、液晶表示パネル２４、光拡散体２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、表面保護体２８、反射防止体２９および帯電防止体３０等）を所定の位置に保持する支持基板２６、フレーム、スペーサや、およびこれらの各構成部材を収容するケースを設けることができ、放熱部材３１等を設けることもできる。
本発明による液晶表示装置も従来の液晶表示装置と同様に、液晶表示パネル２４に駆動電圧を供給する電気配線やＬＳＩチップ、冷陰極管２１にその駆動電圧を供給する電気配線、および不要部分への光の漏洩や装置内部へ埃や湿気が進入するのを防止するシール材などを、必要部位に設けることができる。

本発明では、冷陰極管２１のみは先に詳細に示した所定の要件を満たす必要があるが、冷陰極管２１以外の各種の構成部材（例えば、導光体２２、反射体２３、液晶表示パネル２４、光拡散体２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、支持基板２６、冷陰極管用反射体２７、表面保護体２８、反射防止体２９、帯電防止体３０、放熱部材３１、フレーム、ケース、シール材等）は従来から用いられてきたものを利用することができる。また、図７はサイドライト型バックライト構造を具備した液晶表示装置について例示したが、本発明の液晶表示装置においては直下型バックライト構造を適用させても良いものとする。

＜実施例１、２＞
平均粒径２μｍのモリブデン粉末（純度が９９．９５％以上）を１００重量％用意し、純水、ＰＶＡバインダーを混ぜ、造粒を行う。その後、単発プレスによりカップ状成形体を得る。
一方、線引き加工されたモリブデン線材を所定の長さに切断し、その後、前記カップ状成形体の底部に固定する。続いて、１０００℃のウエット水素中で脱脂を行う。続いて、２０００℃×１２時間水素中で焼結を行い、実施例１および実施例２にかかる焼結電極と導入線が一体に接合された冷陰極管用焼結電極を作製した。

＜実施例３〜７＞
線引き加工されたモリブデン線材を所定の長さに切断し、導入線を形成する。
次に、平均粒径２μｍのモリブデン粉末（純度が９９．９５％以上）を１００重量％用意し、純水、ＰＶＡバインダーを混ぜ、造粒を行う。その後、単発プレスによりカップ状成形体を得る。このとき、成形体底部に導入線が固定されるように成形した。続いて、１０００℃のウエット水素中で脱脂を行う。続いて、２０００℃×１２時間水素中で焼結を行い、実施例３ないし実施例７にかかる焼結電極と導入線が一体に接合された冷陰極管用焼結電極を作製した。
なお、実施例１ないし実施例７のいずれも導入線は焼結電極の底部を貫通しない形状とした。また、焼結電極の外径は２．３ｍｍ、底部の厚さは０．８ｍｍに統一した。また、焼結電極の内面の表面粗さ（Ｓｍ）は８０μｍ以下とした。また、焼結電極の平均結晶粒径は１００μｍ以下、アスペクト比は５以下のものを用いた。

＜比較例１＞
導入線の接合をＫＯＶ箔を用いて行った以外は実施例１と同じものを比較例１に係る冷陰極管用焼結電極とした。

＜比較例２＞
射出成形により、導入線とカップ状成形体が一体となった成形体を作製したこと以外は実施例１と同じものを比較例２に係る冷陰極管用焼結電極とした。

＜比較例３＞
導入線の密度ｄ２と焼結電極の密度ｄ１の関係をｄ２／ｄ１＜１とした以外は実施例１と同様のものを比較例３とした。
冷陰極管
実施例および比較例に係る冷陰極管用焼結電極を用いて冷陰極管を作製した。冷陰極管用焼結電極にはジュメット線を接合した。冷陰極管は直径（外径）３．２ｍｍ、電極間距離３５０ｍｍのガラス管を用い、冷陰極管用焼結電極の導入線部分にガラスビーズを取り付けてガラス管と封着した。なお、ガラス管内には水銀や蛍光体層等の冷陰極管として必要な構成は具備させている。
このような冷陰極管に対し、リーク不良率、電極脱落不良率、導入線の接合強度を測定した。リーク不良率は、冷陰極管を稼動させた際の封着部でのリーク不良の発生する割合を測定した。電極脱落不良率は、冷陰極管を作製する際に焼結電極と導入線が分離する焼結電極の脱落不良が発生する割合を調べた。接合強度は、前述の通り、チャッキングＡ・Ｂを用いて焼結電極と導入線の接合強度を測定したものである。
以下にその結果を示す。

表１は冷陰極管用焼結電極の構成を示し、表２は測定結果を示した。
実施例に係る冷陰極管は導入線に高密度のＭｏ線を用いていることから機密性が高いのでリーク不良の発生率が低い。また、導入線と焼結電極を一体に接合しているので電極脱落不良は発生しなかった。それに対し、比較例１はＫＯＶ箔での接合が弱いので焼結電極の脱落が確認された。また、比較例２では導入線と焼結電極を射出成形により同一成形体にしているが、このような構造では導入線と焼結電極の結合が弱いので導入線部分が折れ易い。また、接合強度も本実施例に係る冷陰極管用焼結電極では、焼結接合を用いているので強固な接合状態を得ることができた。なお、表中の「ｐｐｍ」とは百万分の１の意味で、例えば実施例１のリーク不良２ｐｐｍとは冷陰極管を百万個作製した場合に２個のリーク不良が発生したことを意味するものである。
このような冷陰極管用焼結電極およびそれを用いた冷陰極管はリーク不良等の発生が少ないので信頼性が高く、電極脱落等もないので取扱い性も良好である。また、ＫＯＶ箔等によるろう付けが不要なため大幅なコストダウンを図ることができる。
また、本実施例に係る冷陰極管を用いてバックライトを構成して液晶表示装置に組み込んだところ良好な結果が得られた。また、サイドライト型バックライトおよび直下型バッライトの両方で適用できた。

＜実施例８〜１１＞
焼結電極の内面をブラスト処理することにより、表面粗さを（Ｓｍ）４０μｍとしたものを実施例８、（Ｓｍ）を１００μｍとしたものを実施例９、（Ｓｍ）２００μｍとしたものを実施例１０とした以外は実施例１と同様のものを作製した。
また、電子放射性物質（エミッタ材）として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）を２重量％添加した以外は実施例８と同様のものを実施例１１とした。
各冷陰極管用焼結電極を用いて冷陰極管を作製した。各冷陰極管における動作電圧と水銀蒸発量を測定した。動作電圧は冷陰極管を点灯する際に必要な初期電圧（Ｖ）を測定した。また、水銀蒸発量は１００００時間後の水銀の蒸発量を測定した。以下、その結果を表３に示す。

上記結果から分かる通り、内面の表面粗さは（Ｓｍ）で１００μｍ以下が好ましいことが分かる。つまり、前述の焼結電極と導入線を一体に接合した冷陰極管用焼結電極の構造に用いることにより、信頼性、取扱い性、コストダウンのみならず電極としての特性をも向上させることができる。また、電子放射性物質を含有させた方が初期電圧や水銀蒸発量が向上することが確認された。

＜実施例１２〜１８＞
線引き加工されたモリブデン線材を所定の長さに切断し、導入線を形成する。
次に、平均粒径２μｍのモリブデン粉末（純度が９９．９５％以上）を９９重量％、エミッタ材としてＬａＯ_２粉末を１重量％用意し、純水、ＰＶＡバインダーを混ぜ、造粒を行う。その後、単発プレスによりカップ状成形体を得る。このとき、成形体底部に導入線が固定されるように成形した。続いて、９００〜１１００℃のウエット水素中で脱脂を行う。続いて、２０００〜２１００℃×１０〜１６時間水素中で焼結を行い、表４に示した実施例１２ないし実施例１８にかかる焼結電極と導入線が一体に接合された冷陰極管用焼結電極を作製した。
なお、実施例１２ないし実施例１８のいずれも導入線は焼結電極の底部を貫通しない形状とした。また、焼結電極の外径は２．６ｍｍ、底部の厚さは０．８ｍｍに統一した。また、焼結電極の内面の表面粗さ（Ｓｍ）は３０〜７０μｍとした。また、焼結電極の平均結晶粒径は８０μｍ以下、アスペクト比は５以下のものを用いた。
各実施例に対して実施例１と同様にリーク不良率、電極脱落不良率、接合強度について測定した。その結果を表５に示す。

以上のように本実施例にかかる焼結電極はエミッタ材を含有した焼結電極に対しても効果的である。また、実施例１２ないし実施例１８の冷陰極管用焼結電極を用いて実施例１と同様に冷陰極管を製造したところ、初期電圧は５１０〜５４０（Ｖ）、水銀蒸発量は０．１９〜０．２６（ｍｇ）と良好な結果が得られた。

Claims (9)

1. 一方に底部、もう一方に開口部を有する筒状の冷陰極管用焼結電極において、前記底部には導入線が一体に接合されていると共に、前記焼結電極の密度をｄ１、前記導入線の密度をｄ２としたとき、ｄ２／ｄ１＞１を満たすことを特徴とする、冷陰極管用焼結電極。
2. 焼結電極と導入線の主成分が同一である、請求項１記載の冷陰極管用焼結電極。
3. 焼結電極がタングステン、モリブデン、ニオブ、タンタル、レニウム、ニッケルの少なくとも１種を主成分とする、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極。
4. 前記焼結電極と前記導入線の接合界面が焼結接合している、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極。
5. 前記焼結電極の内面の表面粗さ（Ｓｍ）が１００μｍ以下である、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極。
6. 前記ｄ１が密度８５％以上９８％以下である、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極。
7. 前記ｄ２が密度９２％以上１００％以下である、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極。
8. 放電媒体が封入された中空の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、請求項１に記載の冷陰極管用焼結電極と、を具備することを特徴とする、冷陰極管。
9. 請求項８に記載の冷陰極管と、
   前記冷陰極管に近接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、
   前記導光体のもう一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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