JPWO2008044334A1 - 冷陰極管用電極とそれを用いた冷陰極管 - Google Patents

Abstract

この発明の冷陰極管用電極（１）は、筒状側壁部（２）と、当該筒状側壁部の一端に設けられた底部（３）と、前記筒状側壁部の他端に形成された開口部（４）とを有する。前記電極は、高融点金属（Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｒｅ）の焼結体からなる。前記電極の全長をＬ、Ｌ／２の位置における前記筒状側壁部の内径をｄ１、前記底部の内径をｄ２、内径ｄ１の位置と内径ｄ２の位置とを結ぶ前記筒状側壁部の内面（５）の曲率半径をＲとすると、前記電極は、次の条件を満足する。Ｌ≧６［ｍｍ］ｄ２＞ｄ１Ｒ≧２０［ｍｍ］

Description

本発明は冷陰極管用電極とそれを用いた冷陰極管に関する。

従来から、液晶表示装置のバックライトには冷陰極管が用いられている。冷陰極管は熱陰極管に比べて長寿命であることから、テレビ、パソコン、携帯電話、パチンコ機等の各種分野で長期に渡って用いられる液晶表示装置のバックライトに好適である。冷陰極管の構造としては、ＮｉやＭｏ等からなる高融点金属電極の表面をＬａＢ_６やＢａＡｌ_２Ｏ_４等の電子放射物質（エミッタ材）で被覆した一対の冷陰極管用電極を、ガラスバルブ（ガラス管）内に対向配置した構造が一般的である（特許文献１参照）。冷陰極管用電極は一般的に有底円筒形状を有している。

従来の有底円筒状電極は、溶解法で作製したインゴットや粉末冶金法で作製した焼結体を熱間圧延（または冷間圧延）した板材（高融点金属板材）に、打抜き加工を施すことにより作製されている。有底円筒体を作製する場合には、絞り加工とも言う。冷陰極管用電極を量産化するにあたっては、トランスファープレスや順送プレス等の複雑な打抜き加工装置が用いられている。

打抜き加工を適用するためには、高融点金属板材に圧延等の前処理を施して、その厚さを十分に薄くする必要がある。さらに、円筒状電極を打抜き加工で作製する場合、打抜き屑の発生が避けられず、板材（原材料）を１００％使い切ることは難しい。仮に打抜き屑を再利用するためには、溶解法を適用して再度板材を作製する必要がある。これらはいずれも冷陰極管用電極の製造コストを増加させる要因となる。

このように、打抜き加工を適用した円筒状電極の作製方法は製造コストを増大させる要因が多く、円筒状電極を安価に作製することは困難であった。さらに、溶解法や粉末冶金法で作製した高融点金属板材は相対密度が実質的に９９％以上であり、表面に気孔を有しないため、表面積が小さいという難点を有する。このため、電子放射物質を表面に塗布した際に、表面積と同等の塗布面積しか得ることができない。

特許文献２にはＷ等の高融点金属粉末の焼結体からなる冷陰極管用電極が記載されている。この電極は焼結体を用いていることから、打抜き加工を適用した電極に比べて安価に作製することができる。しかし、電極形状が底部のない円筒体（中空体）であるため、電極の表面積が不足するという難点を有する。表面積が不足するとホローカソード（ｈｏｌｌｏｗ ｃａｔｈｏｄｅ）効果を十分に得ることができない。特許文献２では表面積不足を解消するために仕切りを設けているが、このような形状では直径３ｍｍ以下の小型の電極を作製することが難しい。

冷陰極管は、ガラス管の内面に紫外線で励起される蛍光体層を設け、管内に微量の水銀や希ガスを封入して構成される。ガラス管の両端に設けられた電極に電圧を印加すると水銀が蒸発して紫外線を放出し、この紫外線により蛍光体層を発光させる。冷陰極管を長期間使用し続けると、電子放射物質（エミッタ材）や電極材料のスパッタリング現象が生じる。スパッタリング現象により形成されるスパッタ層に管内の水銀が取り込まれ、冷陰極管の発光効率や寿命の低下を招いてしまう。

特許文献３にはスパッタリング現象を抑制するために、冷陰極管用電極の内部に凸部を設けて表面積を稼ぐことが記載されている。表面積を稼いで電子放射物質の塗布量を増加させることによって、スパッタリング現象を抑制している。しかしながら、特許文献３に記載された電極は有底型ではないため、表面積の向上には限界がある。特に、直径が３ｍｍ以下の細い電極（中空の円筒状電極）においては、内部に凸部を設けたとしても表面積の向上には限界がある。

このような点を改善するために、特許文献４や特許文献５にはＷ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ等の焼結体からなる冷陰極管用電極が記載されている。Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ等の焼結体からなる冷陰極管用電極によればコストダウンが図れ、水銀消耗量等の改善効果を得ることができている。しかしながら、特許文献４や特許文献５に記載された冷陰極管用電極は、電極内面の断面形状がコ字形状のように底面部と開口部の形状が同じ形状、あるいはＶ字形状（またはＵ字形状）のように底面部から開口部に向かって徐々に広がる形状を有している。

従来の冷陰極管用電極は、点灯中にイオンの衝突を受けて、電極物質が飛散してランプ（冷陰極管）内壁に堆積するスパッタリング現象を十分に抑制することができないという問題を有している。スパッタリング現象が起きると、冷陰極管内の水銀が取り込まれて放電に使用することができなくなる。そのため、長時間点灯すると管内の水銀はほとんどスパッタ層に取り込まれ、ランプの輝度が極端に低下して寿命末期となる。従って、スパッタリング現象を抑制できれば水銀の消耗が抑えられ、同じ水銀封入量でも長寿命化を図ることが可能となる。

このような点に対して、従来の断面がコ字形状やＶ字（Ｕ字）形状を有する冷陰極管用電極では、スパッタリング現象を十分に抑制することができない。さらに、冷陰極管用電極はリード端子を接合した状態で使用される。特許文献４や特許文献５に記載された冷陰極管用電極（焼結体電極）は底部側方の肉厚が厚いため、リード端子の溶接性に劣るという難点を有している。
特開昭６２−２２９６５２号公報 特開平０４−２７２１０９号公報 特開２００２−０２５４９９公報 特開２００４−１７８８７５公報 特開２００４−１９２８７４公報

本発明の目的は、冷陰極管内の水銀消耗量を抑制することによって、冷陰極管の長寿命化を図ることを可能にした冷陰極管用電極、およびそのような電極を用いた冷陰極管を提供することにある。本発明の他の目的は、リード端子の溶接性を向上させた冷陰極管用電極、およびそのような電極を用いた冷陰極管を提供することにある。

本発明の一態様に係る冷陰極管用電極は、筒状側壁部と、前記筒状側壁部の一端に設けられた底部と、前記筒状側壁部の他端に設けられた開口部とを具備し、前記電極はタングステン、ニオブ、タンタル、モリブデンおよびレニウムから選ばれる金属の単体、または前記金属を含む合金の焼結体からなり、かつ前記筒状側壁部の軸方向に対する前記電極の全長をＬ、前記全長Ｌの１／２（Ｌ／２）の部分における前記筒状側壁部の内径をｄ１、前記底部の内径をｄ２、前記内径ｄ１の部分と前記内径ｄ２の部分とを結ぶ前記筒状側壁部の内面の円弧をＲとしたとき、前記電極はＬ≧６［ｍｍ］、ｄ２＞ｄ１、Ｒ≧２０［ｍｍ］を満足することを特徴としている。

本発明の他の態様に係る冷陰極管用電極は、筒状側壁部と、前記筒状側壁部の一端に設けられた底部と、前記筒状側壁部の他端に設けられた開口部とを具備し、前記電極はタングステン、ニオブ、タンタル、モリブデンおよびレニウムから選ばれる金属の単体、または前記金属を含む合金の焼結体からなり、かつ前記筒状側壁部の軸方向に対する前記電極の全長をＬ、前記全長Ｌの１／２（Ｌ／２）の部分における肉厚をｔ１、前記底部の側方肉厚をｔ２、前記Ｌ／２部分における前記筒状側壁部の内径部分と前記底部の内径部分とを結ぶ前記筒状側壁部の内面の円弧をＲとしたとき、前記電極はＬ≧６［ｍｍ］、ｔ１＞ｔ２、Ｒ≧２０［ｍｍ］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、本発明の態様に係る陰極管用電極からなる一対の電極であって、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とを具備することを特徴としている。

本発明の第１の実施形態による冷陰極管用電極を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態による冷陰極管用電極を示す断面図である。 本発明の実施形態による冷陰極管用電極の底部にＲ面取り加工を施した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態による冷陰極管用電極の底部にＣ面取り加工を施した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態による冷陰極管用電極の外径を示す正面図である。 本発明の実施形態による冷陰極管用電極にセンタレス加工を施した状態を示す断面図である。 本発明の実施形態による冷陰極管を示す断面図である。 実施例３の冷陰極管用電極を示す断面図である。

符号の説明

１，１１…冷陰極管用電極、２…筒状側壁部、３…底部、４…開口部、５…側壁部の内面、６…Ｒ面取り部、７…Ｃ面取り部、２１…冷陰極管、２２…蛍光体層、２３…管形透光性バルブ、２４…リード端子。

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。図１は本発明の第１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は有底円筒形状を有し、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。側壁部２は内面５を有している。

図１に示す冷陰極管用電極１は、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびレニウム（Ｒｅ）から選ばれる高融点金属の単体、もしくは前記高融点金属を含む合金の焼結体からなる。焼結体を構成する合金としては、上記した高融点金属を２種以上含む合金、もくしは上記した高融点金属を主成分として含む合金が挙げられる。

冷陰極管用電極１に適用する合金としては、例えばＷ−Ｍｏ合金、Ｒｅ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｍｏ合金等が挙げられる。前述した特許文献２に記載されているように、電子放射物質としてのアルカリ土類金属酸化物や希土類元素酸化物等と高融点金属とを混合したものであってもよい。さらに、焼結助剤としてニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、リン（Ｐ）等を微量（例えば１質量％以下）添加してもよい。焼結助剤を添加することによって、焼結体（電極）の密度を調整することができる。

冷陰極管用電極１を構成する焼結体は平均結晶粒径が１００μｍ以下であることが好ましい。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。電極１の表面積を増加させる上で、焼結体は相対密度を８０〜９８％の範囲とし、若干の気孔を備えさせることが好ましい。このとき、焼結体の平均結晶粒径が１００μｍを超えると、相対密度が８０％未満になりやすくなると共に、焼結体の強度が低下しやすくなる。結晶粒のアスペクト比も同様である。結晶粒の平均粒径は５０μｍ以下とすることがより好ましく、アスペクト比は３以下であることがより好ましい。

相対密度の測定方法はＪＩＳ−Ｚ−２５０１に準じた方法で密度を測定する。なお、相対密度が１００％の基準値は、各材料の比重として、Ｗは１９．３、Ｎｂは８．６、Ｔａは１６．７、Ｍｏは１０．２、Ｒｅは２１．０とした場合の値を示すものとする。合金を用いるときは各材料の割合（質量比）に応じて上記値を適用する。

第１の実施形態の冷陰極管用電極１において、筒状側壁部２の軸方向に対する電極１の全長Ｌは６ｍｍ以上（Ｌ≧６ｍｍ）とされている。全長Ｌの１／２の部分（Ｌ／２部分）における筒状側壁部２の内径をｄ１、底部３の内径をｄ２としたとき、ｄ２＞ｄ１の条件を満足している。さらに、内径ｄ１の部分と内径ｄ２の部分とを結ぶ筒状側壁部２の内面５の円弧Ｒは２０ｍｍ以上（Ｒ≧２０ｍｍ）とされている。

このような形状を有する有底円筒状電極１によれば、底部３の内面部分からのスパッタリング現象を抑制することができる。つまり、内径ｄ１と内径ｄ２がｄ２＞ｄ１である場合、側壁部２の内面５に実質的な凸部が形成されることから、底部３の内面部分までイオンが到達しにくくなる。これによって、底部３の内面部分からのスパッタリング現象を抑制することが可能となる。なお、内径ｄ２は底部３における最も大きな内径を示すものとする。

また、有底円筒状電極１の全長Ｌを６ｍｍ以上とすることによって、電極１の表面積が増大する。これによって、冷陰極管用電極１としての機能を高めることができる。このとき、有底円筒状電極１の筒状側壁部２の内面５の形状を、円弧Ｒが２０ｍｍ以上となる曲面とすることによって、電極１の強度を向上させることができる。すなわち、筒状側壁部２に円弧Ｒが２０ｍｍ以上の内面形状を適用することによって、全長Ｌを６ｍｍ以上と長くした有底円筒状電極１の強度を維持することが可能となる。

さらに、筒状側壁部２のＬ／２部分における内径ｄ１に対する底部３の内径ｄ２の比（ｄ２／ｄ１）は１．０３以上であることが好ましい。ｄ２／ｄ１比が１．０３未満であると、底部３の内面部分がスパッタリング現象を受けやすくなる。ｄ２／ｄ１比は１．０８以上とすることがより好ましい。有底円筒状電極１を製造するにあたって、ｄ２／ｄ１が大きくなりすぎるとクラックが入りやすくなるため、ｄ２／ｄ１比は１．２０以下とすることが好ましい。このように、ｄ２／ｄ１比は１．０３≦ｄ２／ｄ１≦１．２０の範囲とすることが好ましい。

有底円筒状電極１の開口部４の内径ｄ３はｄ３≧ｄ１であることが好ましい。ｄ３≧ｄ１とすることによって、電極１の内面５の表面積を大きくすることができる。また、ｄ３がｄ１より小さい（ｄ３＜ｄ１）場合、金型成形で作製することが難しくなる。このため、ｄ３＜ｄ１を満足する焼結体を得るためには特殊な加工（研磨加工等）が必要になり、製造コストの増加要因となる。

次に、本発明の第２の実施形態による冷陰極管用電極について、図２を参照して説明する。図２に示す冷陰極管用電極１１は、第１の実施形態と同様に有底円筒形状を有し、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。有底円筒状電極１１はＷ、Ｎｂ、Ｔａ、ＭｏおよびＲｅから選ばれる高融点金属の単体、もしくは前記高融点金属を含む合金の焼結体からなる。焼結体の具体的な構成は第１の実施形態と同様である。

冷陰極管用電極１１は、全長Ｌの１／２の部分（Ｌ／２部分）における筒状側壁部２の内厚（内径ｄ１に対応する側壁部２の内厚）をｔ１、底部３の側方肉厚（内径ｄ２に対応する底部３の側方への内厚）をｔ２としたとき、ｔ１＞ｔ２の条件を満足している。さらに、第１の実施形態と同様に、電極１１の全長Ｌは６ｍｍ以上（Ｌ≧６ｍｍ）、内径ｄ１の部分と内径ｄ２の部分とを結ぶ筒状側壁部２の内面５の円弧Ｒは２０ｍｍ以上（Ｒ≧２０ｍｍ）とされている。

このように、筒状側壁部２のＬ／２部分の内厚ｔ１を底部３の側方肉厚ｔ２より厚くする（ｔ１＞ｔ２）ことによって、電極１１に対するリード端子の溶接性を高めることができる。底部３の側方肉厚ｔ２に対するＬ／２部分の内厚ｔ１の比（ｔ１／ｔ２）は１．２以上６．０以下の範囲（１．２≦ｔ１／ｔ２≦６．０）とすることが好ましい。ｔ１／ｔ２比が１．２未満（ｔ１／ｔ２＜１．２）であると底部３の体積が大きくなり、電極１１に対してリード端子を溶接しにくくなる。

ｔ１／ｔ２比が６．０を超える（ｔ１／ｔ２＞６．０）と底部３の側方肉厚ｔ２が薄くなりすぎるため、その部分に溶接時の電力が集中し、スパークの発生や焼結体の再結晶化が起こりやすくなる。スパークの発生は溶接不良を招く。焼結体の再結晶化に関しては、焼結体全体が再結晶化されるのであれば問題はないが、部分的な再結晶化は内部歪を生じるために好ましくない。このようなことから、ｔ１／ｔ２比は１．２≦ｔ１／ｔ２≦６．０とすることが好ましい。

第２の実施形態においても、有底円筒状電極１１の全長Ｌを６ｍｍ以上とすることによって、電極１１の表面積を増大させることができる。このとき、有底円筒状電極１１の筒状側壁部２の内面５の形状を、円弧Ｒが２０ｍｍ以上となる曲面とすることによって、電極１１の強度を向上させることができる。すなわち、筒状側壁部２に円弧Ｒが２０ｍｍ以上の内面形状を適用することによって、全長Ｌを６ｍｍ以上と長くした有底円筒状電極１１の強度を維持することが可能となる。

第１および第２の実施形態の冷陰極管用電極１、１１の底部３の外周部分（角部）に、図３に示すようなＲ面取り部６や図４に示すようなＣ面取り部７を形成する場合、それらの形状は底部３の外径Ｄ［ｍｍ］に対するＲ面取り部６の形状Ｒ［ｍｍ］やＣ面取り部７の形状Ｃ［ｍｍ］の比（Ｒ／ＤまたはＣ／Ｄ）が０．０８〜０．４０の範囲となるように設定することが好ましい。

Ｒ／Ｄ比またはＣ／Ｄ比が０．０８未満であると面取りの効果が得られず、リード端子を溶接する際の電力消費量が多くなる。Ｒ／Ｄ比またはＣ／Ｄ比が０．４０を超えるとリード端子の溶接性が低下し、溶接時の電力値が高くなる。面取り部の形状は曲面形状であってもよいし、直線形状であってもよい。Ｒ面取り部６の形状ＲはＲ面取りの曲率半径［ｍｍ］を示すものである。Ｃ面取り部７の形状Ｃは４５°のＣ面取り加工を行う場合の削り取る一辺の長さ［ｍｍ］を示すものである。

さらに、冷陰極管用電極１、１１の外径Ｄは面取り部６、７を除いて、その偏差が０．０１ｍｍ以下であることが好ましい。外径Ｄの偏差が０．０１ｍｍを超えると溶接電流値が安定しにくくなり、かつ芯ずれや冷陰極管を構成する管形バルブとの接触等が生じやすくなる。外径Ｄの測定は図５に示すように、電極１、１１の全長Ｌ（面取り部を除く）を４つ以上に均等分割し、各部分の外径Ｄ１〜Ｄ４を測定して平均値を求める。平均値と各測定値の差を取り、最も大きな差を「外径の偏差」とする。

第１の実施形態の冷陰極管用電極１によれば、スパッタリング現象の発生を抑制することができる。第２の実施形態の冷陰極管用電極１１によれば、リード端子の溶接性の改善および冷陰極管の歩留りの改善を図ることができる。第１の実施形態の冷陰極管用電極１と第２の実施形態の冷陰極管用電極１１とは組合せることができる。これらを組合せることによって、両方の効果を得ることが可能となる。

電極１、１１を冷陰極管に適用する場合、底部３にリード端子を接合した状態で使用される。リード端子にはタングステン棒、モリブデン棒、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金棒（例えばコバール棒）、Ｎｉ−Ｍｎ合金棒等が用いられる。これらは電極端子として抵抗溶接法やレーザ溶接法等で電極１、１１の底部３に溶接される。有底円筒形状の電極１、１１においては、線状のリード端子ではなく、棒状のリード端子を使用することができる。これによって、電極１、１１とリード端子との接合部を面接合として、接合強度の向上を図ることが可能となる。電極１、１１にリード端子を接合するにあたって、コバール等のインサート金属材を適宜使用することができる。

冷陰極管用電極１、１１は必要に応じて電子放射物質で被覆される。電子放射物質の被覆は、電子放射物質を含むペーストを塗布した後に焼成する方法、スパッタ法やＣＶＤ法による被覆法等、種々の方法を適用して実施することができる。電子放射物質は電極１、１１の外表面に限らず、筒状側壁部２の内面５や底部３の内面にも被覆することができる。電子放射物質としてはＬａ_２Ｂ_６等の公知のものが適用可能である。

第１および第２の実施形態は外径Ｄが１０ｍｍ以下の小型の冷陰極管用電極１、１１に有効である。冷陰極管用電極１、１１は外径Ｄが５ｍｍ以下の場合にさらに有効であり、特に外径Ｄが３ｍｍ以下の場合に効果的である。冷陰極管用電極１、１１の全長Ｌは６ｍｍ以上であるため、それを用いて構成した冷陰極管の輝度を高めることができる。そのため、同じ大きさの冷陰極管を使用してバックライト等を製造したとき、同じ輝度を得るための冷陰極管の本数を減らすことが可能となる。

第１および第２の実施形態による冷陰極管用電極１、１１は、表面積を増加させた有底円筒形状を有することから、電子放射物質の被覆面積を増大させることができると共に、ホローカソード効果を向上させることが可能となる。また、スパッタリング現象を抑制できることから、電極１、１１を有する冷陰極管内の水銀の取り込みを抑制することが可能となる。また、電極１、１１に対するリード端子の溶接性を高めているため、リード端子の溶接工程を含む加工歩留りを向上させることが可能となる。

次に、冷陰極管用電極１、１１の製造方法について述べる。まず、原料粉末としてＷやＭｏ等の高融点金属粉末を用意する。高融点金属粉末は純度が９９．９％以上、さらには９９．９５％以上の高純度粉末であることが好ましい。不純物量が０．１質量％を超えると、電極１、１１として使用したときに不純物が悪影響を与えるおそれがある。高融点金属粉末の平均粒径は１〜１０μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１〜５μｍの範囲である。原料粉末の平均粒径が１０μｍを超えると、焼結体の平均結晶粒径が１００μｍを超えやすくなる。

高融点金属粉末を純水やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のバインダと混合して造粒を行う。このとき、高融点金属を主成分とする合金を使用する場合には、第２成分も一緒に混合する。前述した特許文献２に記載されているように、電子放射物質と高融点金属との複合焼結体を作製する場合には、電子放射物質も混合する。次いで、必要に応じてバインダを追加し、造粒粉をペースト状にしたものを成形する。

造粒粉の成形には、金型成形、ロータリープレス、射出成形等が適用される。このような成形方法によって、有底円筒状の成形体（カップ状の成形体）を作製する。この際、焼結後の電極の全長Ｌが６ｍｍ以上となるように成形体を作製する。なお、電極の全長Ｌの上限は特に限定されるものではないが、製造性（例えば成形しやすさ）を考慮すると、電極の全長Ｌは１０ｍｍ以下とすることが好ましい。

次に、得られた成形体を８００〜１１００℃のウエット水素雰囲気中で脱脂する。続いて、脱脂体を水素雰囲気中にて１６００〜２３００℃の範囲の温度で焼成することによって焼結体を作製する。焼結には常圧焼結、雰囲気加圧焼結やＨＩＰのような加圧焼結等、種々の焼結方法を適用することができる。

得られた焼結体が直接電極として使用可能であれば、焼結したままの状態の焼結体が冷陰極管用電極となる。バリ等が発生している場合には、バレル研磨等でバリ取りを行い、必要に応じて洗浄した後に製品（電極）とする。焼結体の相対密度は、成形体中のバインダ量や脱脂時の条件を変えることによって、脱脂後の成形体中にバインダを所定量残したまま焼結する方法等を適用することで制御することができる。

第１の実施形態の冷陰極管用電極１、すなわちｄ２＞ｄ１の条件を満足する冷陰極管用電極１を得るためには、金型の先端（カップ内側の底部）にＲやテーパをつけることが有効である。これは、造粒粉末がＲまたはテーパとなることで、その部分の成形時の密度が上がり、ｄ２＞ｄ１になりやすい。Ｒを例にとると、金型の内径をＤａとすると、ＲはＤａ／１．５〜Ｄａ／３の範囲とすることが好ましい。

冷陰極管用電極１、１１に面取り部６、７を形成したり、また冷陰極管用電極１、１１の外径Ｄの偏差を低減する場合、焼結体の外周をセンタレス加工することが好ましい。図６はセンタレス研磨加工により研磨される部分８の一例を示している。成形体を焼結する際に若干の収縮が起き、焼結体の外周は緩やかな凹状になる。このような焼結体にセンタレス研磨加工を施す（研磨部８を除去する）ことによって、所望の形状の電極１、１１を得ることができる。

センタレス研磨加工であれば、外径Ｄが１０ｍｍ以下、さらには３ｍｍ以下の小型の電極１、１１であったとしても、外径Ｄが左右対称（全長Ｌ方向に対して左右対称）の電極１、１１が歩留りよく得られる。つまり、偏芯量の小さい電極１、１１を得ることができる。偏芯量とは全長Ｌ方向に対して垂直の断面（横断面）を取ったとき、各断面が真円にどの程度近い形状を有しているかを示すものである。電極の横断面が真円に近いと、電極１、１１を溶接する際の電力消費が抑えられ、溶接がしやすくなる。さらに、電極１、１１を冷陰極管に組み込んだ際に、管形バルブに触れてショートする危険性が低下する等の効果が得られる。

電極１、１１は底部３にリード端子を溶接した後に、冷陰極管に組み込まれる。このとき、電極１、１１の底部３の外周に前述した条件を満足する面取り部６、７を形成したり、また電極１、１１の外径Ｄの偏差を前述した条件内に設定することによって、リード端子の溶接性を改善することができる。従って、リード端子を有する電極１、１１を歩留りよく製造することが可能となる。

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７は本発明の実施形態による冷陰極管を示す断面図である。冷陰極管２１は内壁面に蛍光体層２２が設けられた管形透光性バルブ２３を具備する。管形透光性バルブ２３は、例えばガラス管により構成される。管形透光性バルブ２３の両端部には、図１ないし図５に示したような電極１（１１）が対向して配設されている。電極１（１１）にはリード端子２４が設けられている。管形透光性バルブ２３の内部には放電媒体が封入されている。

冷陰極管２１の電極１（１１）以外の構成要素である管形透光性バルブ２３、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が用いられる。

第１および第２の実施形態による冷陰極管用電極１、１１を有する冷陰極管２１によれば、電子放射物質の被覆面積の増大効果やホローカソード効果に基づいて、放電効率ひいては発光効率を高めることが可能となる。さらに、電極１、１１のスパッタリング現象が抑制されることから、冷陰極管２１内の水銀の取り込みを抑制することができる。これによって、冷陰極管２１の長寿命化を実現することが可能となる。さらに、電極１、１１に対するリード端子２４の溶接性を向上させているため、電極１、１１ひいては冷陰極管２１の製造歩留りを向上させることができる。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

（実施例１〜２３、参考例１、比較例１〜３）
種々の条件を変えて、高融点金属の焼結体からなる電極を作製し、これらを冷陰極管に組み込んで評価した。焼結体電極は外径Ｄを１．７ｍｍ、全長Ｌを７．０ｍｍとし、ｄ２／ｄ１比を変化させた。各電極には、平均粒径が１〜５μｍの高融点金属粉末（不純物量：０．１質量％以下）を用いて作製した密度が８５〜９５％の焼結体を適用した。各電極の構成材料、製造方法、形状を表１に示す。また、側壁部の内面のＲとして、ｄ１部分とｄ２部分とを結ぶ円弧Ｒを求めた。その結果を表１に示す。

冷陰極管は、外径が２．０ｍｍ、電極間距離が３５０ｍｍのガラス管を用いて作製した。管内には水銀とネオン・アルゴンの混合気体を封入した。冷陰極管の寿命は、管内の水銀がスパッタ物質とアマルガムを形成して消耗する「希ガス放電モード」が支配的であることから、水銀の消耗量を評価することで、寿命を評価することができる。ここでは１００００時間後の水銀消耗量を評価した。その結果を表１に示す。

参考例１として全長Ｌが４．０ｍｍの電極を用いた冷陰極管についても、同様な評価を行った。また、比較例１〜３として高融点金属板材に絞り加工を施して作製した電極（外径＝１．７０ｍｍ、全長＝５．０ｍｍ）を用意し、これらを用いた冷陰極管についても同様な評価を行った。

表１から分かるように、ｄ２＞ｄ１を満たす電極を用いた冷陰極管は水銀消耗量が低い。特に、ｄ２／ｄ１が１．０３以上の電極を用いた冷陰極管においては、水銀消耗量が低く抑えられており、スパッタリング現象の抑制効果が十分に得られていることが分かる。これによって、冷陰極管を長寿命化することが可能となる。

（実施例２４〜４１、比較例４〜５）
Ｌａ_２Ｏ_３を２質量％含有したMo焼結体（ｄ２＝１．１ｍｍ、ｄ２／ｄ１＝１．０８）を用いて、外径Ｄが１．７０ｍｍ、全長Ｌが７．０ｍｍ、筒状側壁部の内面の円弧Ｒが２５ｍｍ、底部の肉厚が０．３ｍｍの電極を作製した。Ｌ／２部分の肉厚ｔ１は０．３ｍｍとし、底部の側方肉厚ｔ２を種々変更した。肉厚ｔ２は、成形時の金型の大きさとセンタレス加工の研磨量により調整した。各電極の構成材料、製造方法、形状（Ｌ、ｔ１、ｔ２／ｔ１比）を表１に示す。

各電極に対して溶接試験を実施した。溶接試験は、溶接電圧を５．５Vで一定としてＭｏ製リード端子を溶接した際に、インサート金属である直径１．０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍのコバール合金が全溶融する溶接電流値を測定した。このような実験を各電極に対して１０回ずつ行い、その平均値を測定結果として表２に示す。比較例として、板絞りMｏカップ（外径１．７０ｍｍ×長さ５．０ｍｍ、底厚０．２ｍｍ、側部肉厚さ０．１ｍｍ）と、ｔ２／ｔ１比を１としたＭｏ電極について同様の実験を行った。

ｔ１／ｔ２比を１．２０以上とした場合に、特に溶接電流値が下がり、少ない電力で溶接可能であることが分かる。一方、ｔ１／ｔ２比が６．０を超えると、電流値は下がるものの、溶接時にスパークが発生しやすくなる。表中、ｎは１０個の電極に溶接した際のスパークが発生した電極の個数を示している。この測定結果から、ｔ１／ｔ２比は１．２〜６．０の範囲とすることが好ましいことが分かる。

（実施例４２〜６１、参考例２）
Ｌａ_２Ｏ_３を２質量％含有したＭｏ焼結体（ｄ２＝１．１ｍｍ、ｄ２／ｄ１＝１．０８）を用いて、図７に示すような形状（外径Ｄ＝１．７ｍｍ、全長Ｌ＝７．０ｍｍ、内面の円弧Ｒ＝２５ｍｍ、ｔ２＝０．３ｍｍ、ｔ１＝０．１５ｍｍ、底部の内面Ｒ＝０．６５ｍｍ、底部の厚さ＝０．２５ｍｍ）を有し、かつＣ面取り部の形状Ｃと底部の外径Ｄ（１．７ｍｍ）との比を変更した電極を作製した。これら電極に溶接試験を行った。溶接試験は上述した実施例と同様にして実施した。

併せて、電極の偏芯量も測定した。偏芯量の測定は全長Ｌ方向の横断面を取り、任意の直径を３箇所以上測定して平均値を求め、その平均値との差が最も大きい値を「偏芯量」とした。その結果を表３に示す。

表３から明らかなように、Ｃ／Ｄ比が０．０８〜０．４０の範囲の電極は偏芯量が小さく、少ない電力で溶接可能であることが分かる。

本発明の態様に係る冷陰極管用電極によれば、水銀消耗量を抑制することができる。さらに、リード端子の溶接性を向上させることができる。本発明の態様に係る電極は冷陰極管に有用であり、そのような冷陰極管用電極を用いることによって、長寿命で製造歩留りに優れる冷陰極管を提供することが可能となる。

Claims (18)

1. 筒状側壁部と、前記筒状側壁部の一端に設けられた底部と、前記筒状側壁部の他端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、
   前記電極は、タングステン、ニオブ、タンタル、モリブデンおよびレニウムから選ばれる金属の単体、または前記金属を含む合金の焼結体からなり、
   かつ、前記筒状側壁部の軸方向に対する前記電極の全長をＬ、前記全長Ｌの１／２（Ｌ／２）の部分における前記筒状側壁部の内径をｄ１、前記底部の内径をｄ２、前記内径ｄ１の部分と前記内径ｄ２の部分とを結ぶ前記筒状側壁部の内面の円弧をＲとしたとき、前記電極はＬ≧６［ｍｍ］、ｄ２＞ｄ１、Ｒ≧２０［ｍｍ］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ｄ１に対するｄ２の比（ｄ２／ｄ１）が１．０３以上であることを特徴とする冷陰極管用電極。
3. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記Ｌ／２部分における前記筒状側壁部の肉厚をｔ１、前記底部の側方肉厚をｔ２としたとき、前記電極はｔ１＞ｔ２を満足することを特徴とする冷陰極管用電極。
4. 請求項３記載の冷陰極管用電極において、
   前記ｔ２に対するｔ１の比（ｔ１／ｔ２）が１．２以上６．０以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
5. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記電極の外径の偏差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
6. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記電極の外径が３ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
7. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記底部はその外周角部をＣ面取りまたはＲ面取りした面取り部を有し、かつ前記底部の外径をＤ［ｍｍ］、前記Ｃ面取りの形状をＣ［ｍｍ］、前記Ｒ面取りの形状をＲ［ｍｍ］としたとき、前記Ｄに対する前記Ｃまたは前記Ｒの比（Ｃ／ＤまたはＲ／Ｄ）が０．０８以上０．４０以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
8. 請求項７記載の冷陰極管用電極において、
   前記底部の面取り部を除く前記電極の外径の偏差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
9. 請求項１記載の冷陰極管用電極において、
   前記焼結体はセンタレス加工が施された外周面を有することを特徴とする冷陰極管用電極。
10. 筒状側壁部と、前記筒状側壁部の一端に設けられた底部と、前記筒状側壁部の他端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、
    前記電極は、タングステン、ニオブ、タンタル、モリブデンおよびレニウムから選ばれる金属の単体、または前記金属を含む合金の焼結体からなり、
    かつ、前記筒状側壁部の軸方向に対する前記電極の全長をＬ、前記全長Ｌの１／２（Ｌ／２）の部分における肉厚をｔ１、前記底部の側方肉厚をｔ２、前記Ｌ／２部分における前記筒状側壁部の内径部分と前記底部の内径部分とを結ぶ前記筒状側壁部の内面の円弧をＲとしたとき、前記電極はＬ≧６［ｍｍ］、ｔ１＞ｔ２、Ｒ≧２０［ｍｍ］を満足することを特徴とする冷陰極管用電極。
11. 請求項１０記載の冷陰極管用電極において、
    前記ｔ２に対するｔ１の比（ｔ１／ｔ２）が１．２以上６．０以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
12. 請求項１０記載の冷陰極管用電極において、
    前記電極の外径の偏差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
13. 請求項１０記載の冷陰極管用電極において、
    前記電極の外径が３ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
14. 請求項１０記載の冷陰極管用電極において、
    前記底部はその外周角部をＣ面取りまたはＲ面取りした面取り部を有し、かつ前記底部の外径をＤ［ｍｍ］、前記Ｃ面取りの形状をＣ［ｍｍ］、前記Ｒ面取りの形状をＲ［ｍｍ］としたとき、前記Ｄに対する前記Ｃまたは前記Ｒの比（Ｃ／ＤまたはＲ／Ｄ）が０．０８以上０．４０以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
15. 請求項１４記載の冷陰極管用電極において、
    前記底部の面取り部を除く前記電極の外径の偏差が０．０１ｍｍ以下であることを特徴とする冷陰極管用電極。
16. 請求項１０記載の冷陰極管用電極において、
    前記焼結体はセンタレス加工が施された外周面を有することを特徴とする冷陰極管用電極。
17. 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、
    請求項１記載の冷陰極管用電極からなる一対の電極であって、前記管形透光性バルブの両端に配設された一対の電極と
    を具備することを特徴とする冷陰極管。
18. 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、
    請求項１０記載の冷陰極管用電極からなる一対の電極であって、前記管形透光性バルブの両端に配設された一対の電極と
    を具備することを特徴とする冷陰極管。

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