KR101257651B1

KR101257651B1 - 전극재료

Info

Publication number: KR101257651B1
Application number: KR1020110076800A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 나카이; 마사타다 누마노; 카즈오 야마자키
Original assignee: 스미덴 파인 컨덕터 가부시키가이샤; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-04-30
Also published as: TWI320803B; JP2007173197A; KR20060121715A; TW200704784A; KR20110103907A; TW201011111A; KR100935276B1; JP4367954B2

Abstract

본 발명은, 냉음극 형광램프의 전극에 적합한 전극재료, 전극, 전극부재, 이 전극재료를 이용한 냉음극 형광램프용 전극의 제조방법, 및 보다 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 제공하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단에 있어서, 내부벽면에 형광체층(101)을 가지며, 내부에 희(希)가스 및 수은이 밀봉되는 유리관(102)과, 이 유리관(102) 내의 양측 단부에 배치되는 한 쌍의 전극(103)을 구비하는 냉음극 형광램프(100)에 있어서, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In, 희토류 원소로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 5.0질량%이하 함유하고, 잔부(殘部)가 Ni 및 불순물로 이루어진 Ni합금으로 전극을 구성한다. 니켈 단체(單體)는 아니고, 상기 조성의 Ni합금으로 이루어진 전극으로 함으로서, 방전성, 내산화성, 내스퍼터링성, 수은과의 내반응성을 향상시킬 수 있으며, 고휘도화, 장수명화를 실현하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

전극재료{ELECTRODE MATERIAL}

본 발명은, 냉음극 형광램프의 전극에 적합한 전극재료, 이 전극재료에 의해 냉음극 형광램프용 전극을 제조하는 제조방법, 및 냉음극 형광램프에 관한 것이다. 특히, 보다 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프에 관한 것이다.

종래, 이미지 스캐너의 원고조사용 광원이나, PC의 액정 모니터, 액정 TV 등의 액정표시장치(액정 디스플레이)의 백라이트용 광원이라고 하는 다양한 광원으로서, 냉음극 형광램프가 자주 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조). 냉음극 형광램프로서는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 구성의 것이 있다. 도 1은, 냉음극 형광램프의 일례이며, 그 개략구성을 나타낸 단면도이다. 이 냉음극 형광램프(100)는, 내부벽면에 형광체층(101)을 가지며, 희(希)가스와 수은이 밀봉된 유리관(102)과, 유리관(102) 내에 배치되는 한 쌍의 전극(103)을 구비한다. 형광체층(101)은, 유리관(102)의 내부벽면의 거의 전체둘레 및 전체길이에 걸쳐서 형성되며, 관(102) 내에 있어서 2개의 전극(103) 사이가 주로 발광부가 되고, 전극(103) 근방이 비발광부가 된다. 전극(103)은, 일단부가 개구하고, 타단부가 바닥이 있는 컵형상이며, 개구부가 대향하도록 유리관(102) 내에 배치된다(특허문헌 1, 2 참조). 개구하고 있지 않은 전극(103)의 타단부측(바닥측)에는, 리드선(아우터리드선(104))이 접속되고, 이 리드선(104)을 개재해서 전극(103)에 전압이 인가된다. 전극(103)과 아우터리드선(104)과의 사이는, 유리관(102)의 열팽창계수와 동일한 정도의 열팽창계수로 조정된 코바(KOV) 등의 재료로 이루어진 이너리드선(105)이 접속된다. 이너리드선(105)의 외주부에는, 비드 유리(beed glass)(106)가 용착(溶着)된다. 이 비드 유리(106)에 의해 전극(103)을 유리관(102)에 고정시키는 동시에 관(102)을 밀봉함으로서, 관(102) 내의 기밀상태가 안정되게 유지된다. 또한, 희가스만을 유리관(102)에 밀봉한 수은을 함유하지 않은 형광램프도 있다.

이와 같은 형광램프(100)는, 이하의 원리에 의해 발광한다. 리드선(104)을 개재해서 2개의 전극(103) 사이에 고전압을 인가하면, 유리관(102) 내에 약간 존재하는 전자가 전극(103)에 고속으로 끌어 당겨져서 충돌하고, 이때, 전극(103)으로부터 2차 전자가 방출되어서 방전한다. 이 방전에 의해, 양극(陽極)으로 끌리는 전자와 유리관(102) 내에 존재하는 수은분자 등이 충돌해서 자외선이 방사되고, 이 자외선이 형광체를 여기해서, 형광체는, 가시광선을 발광한다.

상기 전극의 형성재료로서는, 니켈(Ni)이 대표적이다. 그 외의 전극의 형성재료로서, 특허문헌 1에는, Ti, Zr, Hf, Nb 또는 Ta를 이용하는 것, 특허문헌 3에는, Mo, Nb, Ta를 이용하는 것이 기재되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2004-71276호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개평10-144255호 공보

[특허문헌 3]

일본국 특개2004-207056호 공보

최근, 액정 디스플레이 등에 이용되는 백라이트 유닛에 있어서, 박형, 경량, 고휘도, 장수명이 중요시되고 있다. 이런 연유로, 백라이트용 광원으로서 이용되는 냉음극 형광램프에 대해서도, 더 한층의 소형화, 고휘도화, 장수명화가 강력히 요구되고 있다. 또, 이미지 스캐너에 있어서도 고속화, 장수명화 등이 중요시되고 있으며, 광원인 냉음극 형광램프에 대해서도 고휘도화, 장수명화가 강력히 요구되고 있다.

니켈로 이루어진 전극을 구비하는 종래의 냉음극 형광램프에서는, 점등 중, 방전에 의해 발생한 수은이온이 전극에 충돌됨으로써, 전극물질이 유리관 내에 비산해서 관 내부벽에 퇴적해 가는 스퍼터링이라고 하는 현상이 일어난다. 스퍼터링이 일어나면, 전극이 소모된다. 특히, 전극의 일부분만이 집중적으로 소모되어서 그 부분에 구멍이 남으로서, 전극을 방전에 사용할 수 없게 되어 버려서, 형광램프의 수명이 다 된다. 또, 스퍼터링층(증발된 전극물질로 이루어진 층)과 수은이 아말감을 형성한다. 이런 연유로, 장시간 점등하고 있으면, 수은이 스퍼터링층에 거의 흡수됨으로써, 자외선의 방사가 충분히 실행되지 않고, 램프의 휘도가 극단적으로 저하되어, 형광램프의 수명이 다 된다. 즉, 니켈로 이루어진 전극을 구비하는 종래의 냉음극 형광램프에서는, 상기 스퍼터링에 의해 비교적 수명이 단축되기 쉽다.

전극의 형상을 바닥이 있는 통형상으로 하면, 할로우 캐소드 효과에 의해, 어느 정도 스퍼터링을 억제할 수 있지만, 더 한층의 고휘도화, 장수명화의 요구에 대해서 충분한 구성이라고는 할 수 없다. 고휘도화의 요구에 대해서, 램프전류를 크게 하는 것이 고려되지만, 전류의 증대는, 전극부하를 증대시키기 때문에, 스퍼터링이 일어나기 쉬워지는, 즉, 스퍼터링 속도가 빨라진다. 그 결과, 전극의 소모나 아말감의 형성을 촉진해서, 형광램프의 수명의 저하를 초래한다. 전극을 대형화하면, 스퍼터링에 의한 문제를 저감시킬 수 있지만, 이런 경우, 1. 박형화, 소형화의 요구에 역행함, 2. 비발광부가 커진다고 하는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 1이나 3에 기재된 바와 같이 전극재료에 니켈 이외의 재료를 이용하거나, 니켈로 이루어진 본체에 니켈 이외의 재료로 이루어진 층을 형성함으로써, 스퍼터링을 억제하는 것이 고려된다. 그러나, Mo, Nb, Ta 등이라고 하는 재료는, 전극에 가공하기 어렵거나, 전극에 가공할 수 있어도, 이 재료로 이루어진 전극은, 이너리드선 등과 접합하기 어렵다고 하는 문제가 있다. 또, 특허문헌 1, 3에 열거된 Mo, Nb, Ta 등의 재료는, 비교적 고가이며, 이 재료로 이루어진 전극을 이용하는 경우, 상당한 비용상승이 된다.

한편, 전극에 전자방출을 촉진하는 물질, 예를 들면, 란탄화합물, 세슘화합물, 이트륨화합물, 바륨화합물 등을 도포하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이들 전자방출물질은, 램프 점등 중, 방전에 의해 발생한 이온의 충돌을 받아 비산해 버리기 때문에, 더 한층의 장수명화가 어렵다.

그래서, 본 발명의 주된 목적은, 냉음극 형광램프의 장수명화, 고휘도화에 기여할 수 있는 전극재료, 전극, 전극부재를 제공하는 데에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 이 전극재료로부터 바닥이 있는 통형상의 전극을 얻는 데에 적합한 냉음극 형광램프용 전극의 제조방법을 제공하는 데에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 보다 장수명이며 고휘도인 냉음극 형광램프를 제공하는 데에 있다.

보다 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 얻기 위해, 본 발명자들은, 램프의 구성부재에 있어서, 특히 전극에 주목해서 예의 검토를 진행하였다. 그리고, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 실현하기 위하여 전극으로서 필요한 특성은, 1. 방전하기 쉬운 것, 2. 전극 표면이 산화되기 어려운 것, 3. 수은과 아말감을 형성하기 어려운 것, 4. 스퍼터링 속도가 더딘 것이라는 식견을 얻었다.

전극이 방전되기 어려운 경우, 방출되는 전자가 적어지는 결과, 자외선이 충분히 방출되지 않아, 휘도를 높게 하는 것이 어려워진다. 이에 대해서, 방전하기 쉬운 전극은, 휘도를 높게 하기 쉬기 때문에, 방전되기 어려운 전극과 동일한 휘도로 사용하는 경우, 보다 장수명으로 할 수 있다. 또, 방전되기 쉬운 전극은, 보다 저전력으로 전자의 방출을 실행할 수 있기 때문에, 소비전력을 저감시킬 수도 있다. 따라서, 전극은, 방전되기 쉬운 재료로 이루어지는 것이 요구된다.

또, 전극 표면에 산화 피막이 있으면, 방전성이 저해된다. 즉, 전극이 방전되기 어려워진다. 여기서, 전극을 제조할 때나 얻어진 전극을 이용해서 형광램프를 제조할 때(전극과 이너리드선과의 접합 시 등)에 전극재료나 전극이 가열되는 경우가 있다. 전극재료가 산소가스를 흡착하기 쉬운 경우, 이 가열에 의해, 전극 표면에 산화 피막이 형성되기 쉬워진다. 이에 대해서, 산소가스를 흡착하기 어려운 전극재료로 이루어진 전극은, 해당 표면에 산화 피막이 형성되기 어려워, 방전성의 저하를 저감시킬 수 있다. 따라서, 전극은, 산소가스를 흡착하기 어려운 재료로 이루어지는 것이 요구된다.

또한, 전극재료가 수은과 아말감을 형성하기 쉬우면, 이 전극재료로 이루어진 전극은, 스퍼터링할 때, 수은의 소비를 촉진하고, 결과적으로 형광램프의 수명을 단축시킨다. 이에 대해서, 아말감을 형성하기 어려운 전극재료로 이루어진 전극은, 수은의 소비를 더디게 해서 수명을 보다 연장할 수 있다. 따라서, 전극은, 아말감을 형성하기 어려운 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

부가해서, 전극이 스퍼터링을 일으키기 쉬운, 즉, 스퍼터링 속도가 빠르면, 전극의 소비를 촉진하고, 결과적으로 형광램프의 수명을 단축시킨다. 이에 대해서, 스퍼터링을 일으키기 어려운 전극은, 유리관 내에 스퍼터링층을 형성하기 어려우므로 휘도의 저하가 저감되기 때문에, 스퍼터링을 일으키기 쉬운 전극과 비교해서, 장시간에 걸쳐서 고휘도이다. 따라서, 전극은, 스퍼터링을 일으키기 어려운, 즉, 스퍼터링 속도가 더딘 재료로 이루어지는 것이 요구된다.

상기의 특성에 부가해서, 본 발명자들은, 보다 저비용으로 하기 위해서 Mo나 Nb 등이라고 하는 고가의 재료를 단체(單體)로 이용하지 않는 전극재료(성분)에 대해서 검토하였다. 그 결과, 전극재료의 성분으로서, 비교적 염가인 Ni를 이용한 Ni합금이 바람직하다는 식견을 얻었다. 그래서, 본 발명 전극재료는, Ni합금에 의해 구성된다.

첫 번째의 본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 전극재료이며, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In, 희토류 원소로 이루어진 기준그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 5.0질량%이하 함유하고, 잔부(殘部)가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 전극재료는, 특정의 첨가원소를 특정의 범위에서 함유하는 Ni합금으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 특정 조성의 Ni합금으로 이루어지는 전극재료로 제작된 전극은, 방전되기 쉬워, 스퍼터링 속도가 더디다. 또, 이 전극재료로 이루어진 전극은, 산화 피막이 형성되기 어려워, 아말감을 형성하기 어렵다. 따라서, 상기 본 발명 전극재료로 이루어진 전극을 이용함으로써, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 얻을 수 있다.

두 번째의 본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 전극재료이며, Ni합금으로 이루어지고, 일함수가 4.7eV미만인 것을 특징으로 한다. 일함수는, 고체 표면으로부터 1개의 전자를 진공 중으로 방출하는 데에 필요한 최소의 에너지이다. 일함수가 작을수록, 전자를 방출하기 쉬운, 즉, 방전되기 쉬운 재료라 할 수 있다. 본 발명자들은, 냉음극 형광램프의 전극에 요구되는 방전특성을 일함수로 평가한 결과, 4.7eV미만이 바람직하다는 식견을 얻었다. 이 식견에 의거하여, 이 본 발명 전극재료는, Ni합금으로 구성되는 동시에, 특정의 일함수를 만족시키는 것으로 한다. 이와 같은 본 발명 전극재료로 이루어진 전극을 이용함으로써, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 얻을 수 있다.

세 번째의 본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 전극재료이며, Ni합금으로 이루어지고, 에칭율이 22㎚/min미만인 것을 특징으로 한다. 전극이 스퍼터링을 일으키면, 전극에 있어서 수은 이온의 충돌에 의해 원자가 방출된 부분은, 홈이 생겨서 표면이 거칠어진다. 스퍼터링을 일으키기 쉬운 전극일수록, 시간 당의 홈의 깊이가 커진다. 이 시간 당의 홈의 평균 깊이를 에칭율로 하고, 본 발명자들은, 냉음극 형광램프의 전극에 요구되는 스퍼터링 상태를 에칭율로 평가한 결과, 22㎚/min미만이 바람직하다는 식견을 얻었다. 이 식견에 의거해서, 이 본 발명 전극재료는, Ni합금으로 구성되는 동시에, 특정의 에칭율을 만족시키는 것으로 한다. 이와 같은 본 발명 전극재료로 이루어진 전극을 이용함으로써, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 얻을 수 있다. 또한, 에칭율은, 스퍼터링 속도와 실질적으로 동일한 뜻이며, 본 발명에서는, 에칭율을 이용한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명 전극재료는, Ni합금으로 이루어지는 것으로 한다. 특히, 첨가원소로서는, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In, 희토류 원소로 이루어진 기준그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소가 바람직하다. 첨가원소는, 상기 기준그룹에서 선택되는 1종의 원소이어도 되고, 2종 이상의 복수의 원소이어도 된다. 첨가원소의 함유량은, 0.001질량%이상 5.0질량%이하가 바람직하다. 복수종의 첨가원소를 함유하는 Ni합금으로 하는 경우, 합계 함유량이 상기 범위를 만족시키도록 조정한다. 첨가원소의 함유량이 O.001질량%미만에서는, 첨가원소의 함유에 의한 고휘도화, 장수명화라고 하는 특성의 개선효과를 얻을 수 없다. 한편, 이 특성개선효과는, 첨가원소의 함유량의 증가에 수반해서 향상하는 경향이 있지만, 첨가원소의 함유량이 5.0질량%로 포화한다고 사료된다. 또, 첨가원소의 함유량을 5.0질량% 초과로 하면, 첨가원소의 증가에 의한 비용상승을 초래한다. 또한, 첨가원소의 증가는, 전극재료를 제조할 때나 이 전극재료로 전극을 제조할 때의 소성가공성을 저하시킨다. 본 발명 전극재료는, 후술하는 바와 같이 용해주조 이후에 압연가공이나 신선(伸線)가공이라고 하는 소성가공을 주조재에 실시해서 제작한다. 또, 본 발명 전극재료를 이용해서 전극을 제작하는 경우, 프레스가공이나 후술하는 단조가공이라고 하는 소성가공을 전극재료에 실시해서 제작한다. 따라서, 전극재료를 제작하기 위한 소재나 전극재료의 소성가공성을 저하시키지 않도록 하기 위해서 첨가원소의 함유량의 상한은, 5.0질량%로 한다.

상기 기준그룹은, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Mg, In으로 이루어진 제1 그룹과, Be, Si, Al, Y, 희토류 원소로 이루어진 제2 그룹으로 분류하며, 어느 한쪽의 그룹에 포함되는 원소를 첨가원소로 해도 된다. 특히, 상기 제1 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소(이하, 원소 Ⅰ라고 함)를 첨가원소로 하는 경우, 그 함유량으로서는, 0.001질량%이상 2.0질량%이하를 들 수 있다. 즉, 본 발명 전극재료는, 상기 제1 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 2.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것으로 할 수 있다. 원소 Ⅰ를 이 범위에서 함유하는 Ni합금에 의해 전극재료를 구성함으로써, 상술한 1~4의 특성을 지니는 전극을 보다 저비용으로 얻을 수 있다. 또, 이 Ni합금으로 이루어진 주조재는, 압연가공이나 신선가공이라고 하는 소성가공을 실행할 수 있는 정도의 가공성을 지니고 있으며, 상기 소성가공을 실시해서 전극재료를 제작할 수 있다. 또한, 이 전극재료는, 프레스가공이나 단조가공이라고 하는 소성가공을 실행할 수 있는 정도의 가공성을 충분히 지니고 있기 때문에, 상기 소성가공을 실시해서 전극을 제작할 수 있다. 원소 Ⅰ는, 1종의 원소이어도 되고, 2종 이상의 복수의 원소이어도 된다. 원소 Ⅰ를 복수종의 원소로 하는 경우, 합계 함유량이 0.001~2.0질량%가 되도록 조정해서 Ni에 첨가한다. 원소 Ⅰ의 함유량이 O.001질량%미만에서는, 원소 Ⅰ의 함유에 의한 특성의 개선효과를 얻을 수 없다. 한편, 이 특성개선효과는, 원소 Ⅰ의 함유량이 2.0질량%로 포화하는 경향이 있다. 또, 2.0질량%를 초과해서 원소 Ⅰ를 첨가하면, 제조비용을 상승시키거나, 소성가공성을 저하시킬 우려가 있다. 이런 연유로, 제조비용이나 소성가공성을 고려하면, 원소 Ⅰ의 함유량은, 2.0질량%이하가 바람직하다. 원소 Ⅰ로서 보다 바람직한 원소는, Mg, Ti, Hf, Ti와 Zr, Hf와 Zr로부터 선택되는 원소이다. 특히, Mg의 첨가는, 상기 주조재의 소성가공성을 개선하는 효과를 가진다. 원소 Ⅰ의 보다 바람직한 함유량은, 합계로 0.01질량%이상 1.0질량%이하이다. 첨가원소를 보다 저감시킴으로써, 전극재료의 비용을 저감시킬 수 있다.

상기 제2 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소(이하, 원소 Ⅱ라고 함)만을 첨가원소로 해도 되지만, 상기 특정범위의 원소 I와 원소 Ⅱ를 합쳐서 첨가원소로 해도 된다. 후자의 경우, 원소 Ⅱ의 함유량은, 0.001질량%이상 3.0질량%이하를 들 수 있다. 즉, 전극재료는, 상기 제1 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001~2.0질량% 함유하며, 또한 상기 제2 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001~3.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것이어도 된다. 원소 I에 부가해서, 원소 Ⅱ를 0.001~3.0질량% 함유하는 Ni합금에 의해 전극재료를 구성하고, 이 전극재료에 의해 제조된 전극은, 방전성, 내산화성, 내스퍼터링성을 보다 높일 수 있다. 또, 원소 Ⅱ를 0.001~3.0질량% 함유해도 전극재료의 소성가공성에 거의 영향을 미치는 일이 없다. 이 원소 Ⅱ는, 1종의 원소이어도 되고, 2종 이상의 복수의 원소이어도 된다. 원소 Ⅱ를 복수종의 원소로 하는 경우, 합계 함유량이 0.001~3.0질량%가 되도록 조정해서 Ni에 첨가한다. 원소 Ⅱ의 함유량이 O.001질량%미만에서는, 원소 Ⅱ의 함유에 의한 효과를 얻을 수 없다. 한편, 이 효과는, 원소 Ⅱ의 함유량이 3.0질량%로 포화하는 경향이 있으며, 3.0질량%를 초과해서 첨가하면, 비용상승이나 전극재료의 소성가공성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, 제조비용이나 소성가공성을 고려하면, 원소 Ⅱ의 함유량은, 3.0질량%이하가 바람직하다. 원소 Ⅱ로서 보다 바람직한 원소는, Si, Al, Y이다. 특히, Y를 첨가원소로 하는 경우, 석출물이 결정립계에 존재함으로써, 가열 시의 결정립의 성장이나 산화를 방지할 수 있다. 원소 Ⅱ의 보다 바람직한 함유량은, 합계로 0.01질량%이상 2.0질량%이하이다. 첨가원소를 보다 저감시킴으로써, 전극재료의 비용을 저감시킬 수 있다.

원소 Ⅱ를 첨가한 Ni합금으로서, 예를 들면, Ni-Y합금을 들 수 있다. 산화되기 쉬운 Y를 Ni에 첨가하는 경우, 적정한 양의 Y를 Ni 중에 균일적으로 함유시키는 것이 곤란하거나, Ni합금의 소성가공성을 악화시키는 경향이 있다. 그래서, Y를 첨가원소로 하는 경우, 산소제거, 소성가공성의 열악화의 억제를 목적으로서, Si, Mg을 상기의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, Si, Mg의 첨가에 부가해서, 후술하는 바와 같이 C의 함유량을 특정의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 본 발명 전극재료는, 이와 같은 Ni-Y합금이나 Ni-Y계 합금을 이용할 수 있다.

본 발명 전극재료를 구성하는 금속인 Ni합금은, 주성분인 Ni로서, 예를 들면, 순Ni(99.0질량%이상의 Ni 및 불순물)를 이용하고, 이 순Ni에 상기 기준그룹이나 제1 그룹, 제2 그룹에서 선택되는 원소를 첨가시켜서 얻으면 된다. 시판된 순Ni를 이용해도 된다. 시판된 순Ni(99질량%이상이 Ni)에는, 불순물로서 C나 S를 함유한 것이 있다. 본 발명자들이 조사한바, C 및 S를 합계로 O.10질량% 초과 함유한 전극은, 휘도 및 수명의 저하를 초래한다는 식견을 얻었다. 또, C의 함유량이 많은 전극재료는, 강도가 상승하는 반면, 소성가공성이 저하되고, S의 함유량이 많은 전극재료는, 취화(脆化)해서, 역시 소성가공성이 저하된다는 식견을 얻었다. 따라서, 본 발명 전극재료는, C와 S의 함유량이 합계로 0.10질량%이하인 것이 바람직하다. 한편, C나 S의 함유량이 0.001질량%미만이 되면, 전극재료의 강도가 부족하거나, 전극재료를 구성하는 Ni합금의 결정립이 조대화(粗大化)해서 프레스가공성이나 단조가공성에 악영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, Ni합금에는, C나 S가 합계로 0.001질량%이상 함유되어 있는 것이 바람직하다. C, S의 함유량을 합계로 0.001질량%이상 O.10질량%이하로 하기 위해서는, C나 S의 함유량이 적은 Ni를 이용하거나, 정련(精鍊)에 의해 저감하는 것을 들 수 있다.

Ni합금으로 이루어진 본 발명 전극재료는, 일함수가 4.7eV미만이며, 방전성이 우수하다. 따라서, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극은, 방전되기 쉬워, 고휘도화를 실현한다. 또, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극을 종래의 전극과 동일한 휘도로 이용하는 경우, 수명을 보다 연장할 수 있는 데에 부가해서, 보다 소전류로 높은 휘도를 얻을 수 있기 때문에, 소비전력의 저감도 도모할 수 있다. 일함수는, Ni합금에 첨가하는 첨가원소의 종류나 함유량을 적절히 조정함으로써 변화시킬 수 있다. 상기 첨가원소의 함유량이 많아지면, 일함수는, 작아지기 쉽다. 또, 일함수가 작을수록 전극의 휘도는, 높아지는 경향이 있다. 보다 바람직한 일함수는, 4.3eV이하, 한층 더 바람직한 일함수는, 4.0eV이하이다. 일함수는, 예를 들면, 자외선광전자분광분석법에 의해 측정할 수 있다.

또, Ni합금으로 이루어진 본 발명 전극재료는, 에칭율이 22㎚/min미만이며, 내스퍼터링성이 우수하다. 따라서, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극은, 스퍼터링되기 어려우므로 장시간 사용에도 휘도의 저하가 적어, 장수명화를 실현한다. 또한, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극을 종래의 전극과 동일한 수명으로 되도록 이용하는 경우, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극은, 스퍼터링되기 어려우므로, 장기간에 걸쳐서 휘도가 높은 상태를 유지할 수 있어서, 고휘도화를 실현한다. 부가해서, 스퍼터링되기 어렵기 때문에, 본 발명 전극재료로 이루어진 전극은, 대전류에 의해 휘도를 높인 경우에 스퍼터링층이 형성되기 어려워, 휘도의 저하나 수명의 저하를 저감시킬 수 있다. 에칭율은, Ni합금에 첨가하는 첨가원소의 종류나 함유량을 적절히 조정함으로써 변화시킬 수 있다. 상기 첨가원소의 함유량이 많아지면, 에칭율은, 작아지기 쉽다. 또, 에칭율이 작을수록, 수명이 연장되는 경향이 있다. 보다 바람직한 에칭율은, 20㎚/min이하, 한층 더 바람직한 에칭율은, 18㎚/min이하, 특히 바람직한 에칭율은, 16㎚/min이하이다. 에칭율은, 이하와 같이 해서 측정한다. 전극재료를 진공장치 내에 배치해서, 불활성 원소의 이온 조사를 소정시간 실행하고, 조사 후의 전극재료의 표면거칠기를 측정하고, 표면거칠기를 조사시간으로 나눈 값(표면거칠기/조사시간)을 에칭율로 한다.

본 발명 전극재료는, 판형상재로 해도 되고, 선형상재(와이어)로 해도 된다. 판형상재는, 예를 들면, 용해→주조→열간압연→냉간압연 및 열처리에 의해 얻어진다. 선형상재는, 예를 들면, 용해→주조→열간압연→냉간신선 및 열처리에 의해 얻어진다. 보다 구체적으로는, 주성분의 Ni 및 첨가원소, 특히, 기준그룹, 제1 그룹, 제2 그룹 중 어느 한 그룹에서 선택되는 원소를 준비하고, 이들을 진공용해로나 대기용해로 등에서 용해해서, Ni합금의 용탕을 얻는다. 이 용탕을 적절히 조정하여(예를 들면, 진공용해로에 의한 용해의 경우, 온도조정을 실행하거나, 대기용해로에 의한 용해의 경우, 정련 등에 의해 불순물이나 개재물을 제거 또는 저감하거나, 온도조정을 실행하거나 함), 진공주조라고 하는 주조에 의해 잉곳을 얻는다. 본 발명 전극재료를 판형상재로 하는 경우, 이 잉곳에 열간압연을 실시하여, 압연판재를 얻는다. 이 압연판재에 냉간압연과 열처리를 반복해서 실시하여, 판형상의 본 발명 전극재료를 얻는다. 한편, 본 발명 전극재료를 선형상재로 하는 경우, 이 잉곳에 열간압연을 실시하여, 압연선재를 얻는다. 이 압연선재에 냉간신선과 열처리를 반복해서 실시하여, 선형상의 본 발명 전극재료를 얻는다. 본 발명 전극재료가 판형상재, 선형상재 중 어느 하나이어도, 최종열처리(연화처리(annealing))는, 수소분위기 하, 또는 질소분위기 하에서 700~1000℃, 특히, 800~900℃정도에서 실행하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 해서 얻어진 본 발명 전극재료에 함유되는 수소의 함유량은, 질량비율로 O.1ppm이상 20ppm이하인 것이 바람직하다. 전극재료의 수소함유량이 질량비율로 20ppm 초과이면, 이 전극재료에 의해 얻어진 전극은, 이너리드선과의 접합부분이 취화되기 쉬워서, 접합강도의 저하를 일으키거나, 이 전극이 불순물가스를 발생시키는 발생원이 되며, 램프 내에서 불순물가스가 발생함으로써, 램프의 수명저하로 연결된다. 한편, 수소함유량이 질량비율로 O.1ppm미만인 경우, 이 전극재료로 이루어진 전극에 코바 등으로 이루어진 이너리드선을 용접할 때, 전극이 산화 변색하기 쉬워진다. 보다 바람직한 수소함유량은, 질량비율로 1ppm이상 1Oppm이하이다. 전극재료의 수소함유량을 질량비율로 0.1ppm이상 20ppm이하로 하기 위해서는, 예를 들면, 상기 전극재료의 제조 시에 상기 최종열처리의 분위기를 조정하는 것을 들 수 있다. 예를 들면, 최종열처리의 분위기를 수소분위기로 할 때, 수소함유량을 조정하거나, 질소분위기 등의 수소 이외의 분위기로 하는 것을 들 수 있다. 질소분위기 하에서 최종열처리를 한 전극재료나 이 전극재료로 이루어진 전극은, 수소함유량이 질량비율로 1Oppm이하가 된다.

또, 본 발명자들이 조사한바, 전극재료를 구성하는 합금의 결정립이 미세한 경우, 이 전극재료로 이루어진 전극의 장수명화, 고휘도화에 효과가 있다고 하는 식견을 얻었다. 구체적으로는, 평균결정입경이 70㎛이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 평균결정입경은, 50㎛이하, 한층 더 바람직하게는 20㎛이하이다. 전극재료를 구성하는 합금의 평균결정입경은, 첨가원소의 종류나 함유량을 조정하거나, 전극재료의 제조 시에 있어서의 최종열처리 조건에 의해 조정할 수 있다. 예를 들면, 최종열처리에 있어서, 가열온도(열처리온도)를 비교적 높은 온도로 하고, 가열시간을 단축하면, 입자성장을 촉진하지 않도록 할 수 있다. 구체적으로는, 열처리온도를 700~1000℃, 특히 800℃정도로 하고, 판형상재의 경우, 이동속도를 50℃/sec이상, 선형상재의 경우, 선속(線速)을 50℃/sec이상으로 하는 것을 들 수 있다. 이동속도나 선속을 크게 하면, 평균결정입경은, 작아지는 경향이 있다. 평균결정입경 70㎛이하의 전극재료를 이용해서 전극을 제조할 때, 프레스가공이나 단조가공, 이너리드선의 접합 등에 의해, 전극을 구성하는 Ni합금의 결정입경이 약간 변화한다. 그러나, 전극의 결정입경은, 상기 전극재료의 결정입경에 기본적으로 의존하며, 대체로 평균결정입경이 70㎛이하가 된다.

본 발명 전극재료를 판형상재로 하는 경우, 이 판형상재를 소정형상으로 프레스가공함으로서 컵형상의 전극을 간단히 제조할 수 있다. 프레스가공에 의해 컵형상의 전극을 제작하면, 판형상재에 폐기부분이 생기기 때문에, 수율을 저하시켜, 그만큼 고비용을 초래하기 쉽다. 그러나, 종래의 전극제조장치(프레스장치)를 사용할 수 있기 때문에, 설비비용의 저감에 의해, 비용의 저감을 도모할 수 있다.

한편, 본 발명 전극재료를 선형상재(와이어)로 하는 경우, 막대형상체의 전극이나, 컵형상의 전극을 간단히 얻을 수 있다. 전자의 경우, 소정길이로 와이어를 절단함으로서 막대형상의 전극을 제조할 수 있다. 후자의 경우, 와이어를 절단해서 소정길이의 단척재(短尺材)로 하고, 이 단척재에 단조가공을 실시해서 바닥이 있는 통형상으로 성형함으로써, 컵형상의 전극을 제조할 수 있다. 본 발명 전극재료는, Ni합금으로 구성함으로써, 고휘도화, 장수명화를 도모하는 데에 부가해서, 상술한 바와 같이 첨가원소에 의한 소성가공성의 저하가 억제되고 있으며, 단조가공이라고 하는 비교적 강(强)가공의 소성가공을 충분히 실시할 수 있다. 이와 같이 선형상의 본 발명 전극재료는, 절단이나 단조가공에 의해 전극을 제조할 수 있기 때문에, 막대형상의 전극, 컵형상의 전극 중 어느 하나를 제조하는 경우이어도 폐기부분이 거의 생기지 않으므로 수율이 양호하여, 전극의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다. 또, 상기 선형상의 본 발명 전극재료에 단조가공을 실시해서 컵형상의 전극을 제작하는 경우, 바닥부분의 두께를 측면부분의 두께와 비교해서 보다 두껍게 하는 것을 간단히 할 수 있다. 바닥부분의 두께가 두꺼운 전극을 이용하면, 전극 바닥면과 코바 등으로 이루어진 이너리드선과의 접합강도를 보다 높일 수 있어서, 고품질의 형광램프를 제공할 수 있다. 전극 바닥면과 이너리드선을 용접 등에 의해 접합할 시에, 접합강도부족을 방지하기 위해서는, 전극 바닥부분의 두께를 전극 측면부분보다도 두껍게 하는 것이 유효하다. 일반적으로는, 전극 바닥부분의 두께가 측면부분의 두께의 4배 정도이면, 충분한 접합강도를 얻는 데에 효과가 있다. 판형상재에 프레스가공을 실시해서 컵형상의 전극을 제작하는 경우, 바닥부분만을 두껍게 하는 데에 한계가 있으며, 기껏해서 측면부분의 두께의 2배가 한도이다. 이에 대해서, 선형상체(단척재)에 단조가공을 실시해서 컵형상의 전극을 제작하는 경우, 전극 바닥부분만을 2배 이상으로 두껍게 하는 것이 용이하다. 따라서, 선형상의 전극재료로 하는 경우, 전극의 제조 시에 수율의 향상 및 저비용화에 부가해서, 램프의 품질을 보다 향상시킬 수 있다.

상기 특정조성을 가지는 Ni합금으로 이루어진 전극을 구비함으로써, 보다 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광램프를 얻을 수 있다. 즉, 내부벽면에 형광체층을 가지며, 내부에 희가스 및 수은이 밀봉된 유리관, 또는 내부벽면에 형광체층을 가지며, 내부에 희가스가 밀봉된 유리관과, 이 관 내의 단부에 배치시키는 전극을 구비한 냉음극 형광램프로서, 전극이 Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In, 희토류 원소로 이루어지는 기준그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 5.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어진 본 발명 형광램프는, 고휘도화, 장수명화를 실현한다. 특히, 전극은, 일단부가 개구하고, 타단부가 바닥이 있는 컵형상으로 하면, 할로우 캐소드 효과에 의한 내스퍼터링성의 향상을 도모할 수 있다. 이 컵형상의 전극은, 상술한 바와 같이 본 발명 전극재료에 프레스가공이나 단조가공을 함으로써 간단히 얻을 수 있다. 이 컵형상의 전극을 한 쌍 준비하고, 양전극의 개구부가 대향하도록 유리관 내에 양전극을 배치한 형광램프로 해도 되며, 이 컵형상의 전극을 1개 준비해서 유리관 내의 편단부에만 배치시킨 형광램프로 해도 된다.

상기 전극은, 1. Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Mg, In으로 이루어진 제1 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 2.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것, 2. 상기 제1 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001~2.0질량% 함유하며, 또한 Be, Si, Al, Y, 희토류 원소로 이루어진 제2 그룹에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001~3.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것으로 해도 된다.

상기 특정의 조성을 가지는 Ni합금으로 이루어진 전극이나 본 발명 전극재료는, 내산화성이 우수하며, 전극제조 시나, 이너리드선과의 접합 시 등에, 산화 피막이 형성되기 어렵다. 구체적으로는, 전극의 표면에 형성되는 산화 피막의 두께를 1㎛이하로 할 수 있다. 따라서, 이 전극은, 방전성의 열악화가 적어, 램프의 고휘도화, 장수명화를 도모할 수 있다. 산화 피막의 보다 바람직한 두께는, 0.3㎛이하이다. 첨가원소로서 Ti, Zr, Hf를 함유하는 Ni합금으로 이루어진 전극의 경우, 특히 산화 피막이 형성되기 어려워, 그 두께를 0.3㎛이하로 할 수 있다. 산화 피막이 형성되기 쉬운 것은, 전극을 구성하는 합금의 조성에 영향을 미쳐, 상기 특정조성의 Ni합금으로 형성된 전극의 경우, 산화 피막의 두께는, 1㎛이하가 된다. 또, 전극재료의 제조 시에 있어서 열처리를 산소 이외의 분위기 하에서 실행함으로써, 전극재료에 산화 피막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Ni합금으로 이루어진 본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 요구되는 방전성, 내스퍼터링성을 만족시킨다. 특히, 특정조성의 Ni합금으로 이루어진 본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 요구되는 방전성, 내산화성, 수은에 대한 내반응성, 내스퍼터링성을 충분히 구비한다. 이런 연유로, 본 발명 전극재료로 제조된 전극이나 상기 특정조성의 Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 본 발명 냉음극 형광램프는, 전극을 대형화하지 않고, 더한층의 고휘도화 및 장수명화를 실현할 수 있다.

또, 본 발명 전극재료는, 상기 전극에 요구되는 특성에 부가해서, 프레스가공이나 단조가공이라고 하는 소성가공성도 우수하다. 특히, 선형상의 본 발명 전극재료에 단조가공을 실시함으로써, 내스퍼터링성이 우수한 컵형상의 전극을 간단히 저비용으로 제조할 수 있다.

도 1은 냉음극 형광램프의 개략구성을 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 냉음극 형광램프 101: 형광체층
102: 유리관 103: 전극
104: 아우터리드선 105: 이너리드선
106: 비드 유리

[실시예]

이하, 본 발명의 실시의 형태를 설명한다. 표 1, 2에 나타낸 성분조성(금속 No.1~36)의 Ni합금을 이용해서, 냉음극 형광램프용 전극을 제작하였다. 전극은, 2종류의 형상이 다른 전극재료로 제작하였다. 구체적으로는, 선형상의 전극재료와, 판형상의 전극재료를 준비하였다. 선형상의 전극재료에는, 단조가공을 실시함으로써 컵형상의 전극을 제작하고, 판형상의 전극재료에는, 프레스가공을 실시함으로써 컵형상의 전극을 제작하였다.

<선형상의 전극재료>

선형상의 전극재료는, 이하와 같이 제작하였다. 통상의 진공용해로를 이용해서 표 1, 2에 나타낸 성분조성을 가지는 금속의 용탕을 제작하고, 용탕온도를 적절히 조정해서 진공주조에 의해, 잉곳을 얻었다. 얻어진 잉곳을 열간압연에 의해 선직경 5.5㎜

까지 가공하고, 압연선재를 얻었다. 이 압연선재에 냉간신선 및 열처리를 조합해서 실시하고, 얻어진 선재에 최종열처리(연화처리)를 실시해서, 선직경 1.6㎜

의 풀림재를 얻었다. 연화처리는, 온도를 800℃, 선속을 10~150℃/sec의 범위에서 적절히 선택하고, 질소분위기 또는 수소분위기로 해서 실행하였다(표 3~6에 나타낸 시료 중, 수소함유량이 10ppm이하의 시료가 질소분위기). 또, 주성분으로 한 Ni는, 시판된 순Ni(99.0질량%이상 Ni)를 이용하여, 정련상태를 변화함으로써, C 및 S의 합계 함유량을 변화시켰다(이 점은, 후술하는 판형상의 전극재료도 동일함).

<판형상의 전극재료>

판형상의 전극재료는, 이하와 같이 제작하였다. 상기 선형상의 전극재료와 동일한 수법으로, 표 1, 2에 나타낸 성분조성의 금속의 용탕으로 잉곳을 제작하였다. 얻어진 잉곳에 열간압연을 실시하고, 두께 4.2㎜의 압연판재를 얻었다. 이 압연판재에 열처리를 한 후, 표면을 절삭하고, 두께 4.0㎜의 처리판재를 얻었다. 이 처리판재에 냉간압연 및 열처리를 반복해서 실시하고, 얻어진 판재에 최종열처리(연화처리)를 실시해서, 두께 0.2㎜의 판형상의 풀림재를 얻었다. 연화처리는, 온도를 800℃, 이동속도를 10~150℃/sec의 범위에서 적절히 선택하고, 질소분위기 또는 수소분위기로 해서 실행하였다.

얻어진 선형상의 풀림재 및 판형상의 풀림재에 대해서, 수소함유량(질량비율 ppm), 풀림재를 구성하는 금속의 평균결정입경(㎛), 일함수(eV), 에칭율(㎚/min)을 측정하였다. 그 결과를 표 3~6에 나타낸다.(표 3, 4: 선형상의 전극재료를 이용한 시료, 표 5, 6: 판형상의 전극재료를 이용한 시료) 수소함유량은, 불활성가스 중 융해-열전도도법에 의해 측정하였다(측정장치: 호리바세이사쿠쇼 제품 EMGA-620). 금속의 평균결정입경은, JIS G 0551에 나타낸 방법에 준해서 측정하였다. 일함수는, 자외선광전자분광분석법에 의해 측정하였다. 구체적으로는, 전처리로서, Ar이온 에칭을 몇 분간 실시한 후, 복합전자분광분석장치(PHI제 ESCA-5800 부속 UV-150HI)를 이용하여, 자외선원: He I(21.22eV)/8W, 측정 시의 진공도: 3×1O^-9~6×1O^-9torr(O.4×1O^-9~O.8×1O^-9kpa), 측정 전의 베이스진공도: 4×10^-10torr(5.3×10^-11kPa), 인가바이어스: 약 -10V, 에너지분해능: 0.13eV, 분석에어리어:

800㎛ 타원형, 분석깊이: 약 1㎚로 해서 측정하였다. 에칭율은, 경면 연마한 풀림재에 진공장치 내에서 아르곤 이온을 조사한 후, 표면거칠기를 측정하고, 조사시간과 표면거칠기로부터 구하였다. 전처리로서, 풀림재에 부분적으로 마스킹을 실행하고 나서 이온조사를 실행하였다. 이온조사는, X선광전자분광분석장치(PHI제 Quantum-2000)를 이용하여, 가속전압: 4kV, 이온종: Ar⁺, 조사시간: 120min, 진공도: 2×10^-8~4×10^-8torr(2.7×10^-9~5.3×10^-9kPa), 아르곤압: 약 15mPa, 입사각도: 시료면에 대해서 약 45도로 해서 실행하였다. 표면거칠기의 측정은, 촉침식 표면형상측정기(Vecco사 제품 Dektak-3030)를 이용하여, 촉침: 다이아몬드 반경 = 5㎛, 침압: 20mg, 주사거리: 2㎜, 주사속도: Medium으로 해서 실행하였다. 풀림재에 있어서 이온조사에 의해 표면에 홈이 생긴 곳(마스킹되어 있지 않은 곳)에 대해서 홈의 평균깊이를 표면거칠기로 하고, 표면거칠기/조사시간(120min)을 에칭율로 하였다.

다음에, 얻어진 선형상의 풀림재를 소정길이(1.O㎜)로 절단하고, 얻어진 단척재에 냉간단조가공을 실시해서, 컵형상의 전극을 제작하였다. 그 결과, 어느 조성을 가지는 풀림재나 컵형상의 전극(외경 1.6㎜

, 길이 3.0㎜, 개구부의 직경 1.4㎜

, 개구부의 깊이 2.6㎜, 바닥부분의 두께 0.4㎜)을 얻을 수 있었다.

또, 얻어진 판형상의 풀림재를 소정의 크기(1O㎜ 각도)로 절단하고, 얻어진 판형상 조각에 냉간프레스가공을 실시해서, 컵형상의 전극을 제작하였다. 그 결과, 어느 조성을 가지는 풀림재나 컵형상의 전극(외경 1.6㎜

, 길이 3.0㎜, 개구부의 직경 1.4㎜

, 개구부의 깊이 2.8㎜, 바닥부분의 두께 0.2㎜)을 얻을 수 있었다.

얻어진 전극에 있어서, 전극을 구성하는 금속의 산화 피막의 두께(㎛)를 측정하였다. 그 결과를 표 3~6에 나타낸다(표 3, 4: 선형상의 전극재료를 이용한 시료, 표 5, 6: 판형상의 전극재료를 이용한 시료). 산화 피막의 두께는, 전극을 절단하고, 전극 표면을 오제전자분광법에 의해 측정해서 구하였다. 또한, 얻어진 전극에 대해서, 상기와 동일하게 해서 수소함유량, 평균결정입경을 측정한바, 풀림재의 경우와 거의 동일했다.

다음에, 얻어진 전극을 이용해서 도 1에 도시한 바와 같은 냉음극 형광램프를 제작하였다. 구체적으로는, 이하의 순서로 제작하였다. 코바로 이루어진 이너리드선과 구리피복 Ni합금선으로 이루어진 아우터리드선을 용접하고, 상기 전극의 바닥면에 이너리드선을 용접해서 접속하고, 이너리드선의 외주부에 비드 유리를 용착시킨다. 이와 같은 전극부재를 2개 준비한다. 또, 내부벽면에 형광체층(본 시험에서는, 할로인산염 형광체층)을 가지며, 양측 단부가 개구한 유리관을 준비하고, 개구한 관의 일단부에 한쪽의 전극부재를 삽입하고, 비드 유리와 관을 용착해서, 관의 일단부를 밀봉하는 동시에, 전극부재를 관 내에 고정시킨다. 다음에, 개구한 유리관의 타단부로부터 진공화해서 희가스(본 시험에서는, Ar가스) 및 수은을 도입하고, 마찬가지로 다른 쪽의 전극부재를 고정시키는 동시에 유리관을 밀봉한다. 이 순서에 의해, 한 쌍의 전극의 개구부가 대향하도록 배치된 냉음극 형광램프를 얻는다. 각 조성의 전극에 대해서 각각, 상기 한 쌍의 전극부재를 제작하고, 이들 전극부재를 이용해서 냉음극 형광램프를 제작한다. 이들 형광램프에 대해서, 휘도와 수명을 조사하였다. 본 시험에서는, 니켈로 이루어지는 전극을 구비한 시료 No.50A, 50B의 냉음극 형광램프의 중앙휘도(43000cd/㎡) 및 수명을 100으로 하고, 그 이외의 시료 No.1A~38A, 1B~38B의 휘도 및 수명을 상대적으로 나타냈다. 그 결과를 표 3~6에 나타낸다. 또한, 수명은, 중앙휘도가 50%가 된 경우로 하였다.

표 3, 4에 나타낸 바와 같이, Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 시료 No.1A~38A의 형광램프는, 니켈로 이루어지는 전극을 구비한 시료 No.50A의 형광램프와 비교해서, 고휘도이며 장수명이다. 또, 표 5, 6에 나타낸 바와 같이, Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 시료 No.1B~38B의 형광램프는, 니켈로 이루어지는 전극을 구비한 시료 No.50B의 형광램프와 비교해서, 고휘도이며 장수명이다. 이것은, 금속 No.1~36이 니켈 단체의 금속 No.50과 비교해서, 일함수 및 에칭율이 작은 재료, 즉, 방전되기 쉬워, 스퍼터링 속도가 더딘 재료이기 때문이라고 사료된다. 또, Ni합금으로 이루어진 금속 No.1~36은, 니켈 단체의 금속 No.50과 비교해서, 산화 피막이 형성되기 어려우므로 방전성을 열악화시키기 어려워, 수은과 아말감을 형성하기 어려운 재료이기 때문이라고 사료된다.

시료 No.1A~38A, 1B~38B의 형광램프 중, 연화처리를 질소분위기 하에서 실행함으로써 수소함유량이 저감된 Ni합금, 구체적으로는 수소함유량이 질량비율로 10ppm이하의 Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 형광램프는, 보다 장수명, 고휘도였다. 또한, 선속 또는, 이동속도를 50℃/sec이상으로 한 시료는, Ni합금의 평균결정입경이 70㎛이하였다. 그리고, 시료 No.1A~38A, 1B~38B의 형광램프 중, 평균결정입경이 70㎛이하의 Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 형광램프는, 보다 장수명, 고휘도였다. 부가해서, 시료 No.1A~38A, 1B~38B의 형광램프 중, C 및 S의 합계 함유량이 0.001~0.1질량%의 Ni합금으로 이루어지는 전극을 구비한 형광램프는, 보다 장수명, 고휘도였다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 이하의 구성을 얻을 수 있다.

(부기 1)

Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In, 희토류 원소로 이루어진 기준그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 5.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지며,

냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극재료.

(부기 2)

기준그룹에 포함되는 원소 중, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Mg, In으로 이루어진 제1 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.01질량%이상 2.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 전극재료.

(부기 3)

일함수가 1.5eV이상이고 4.7eV미만인 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재된 전극재료.

(부기 4)

에칭율이 0을 초과하고 22㎚/min미만인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 3 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 5)

Ni합금으로 이루어지며, 일함수가 1.5eV이상 4.7eV미만이고, 냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극재료.

(부기 6)

Ni합금으로 이루어지며, 에칭율이 0을 초과하고 22㎚/min미만이고, 냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극재료.

(부기 7)

C 및 S의 함유량이 합계로 0.001질량%이상 O.10질량%이하인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 6 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 8)

수소함유량이 0.1ppm이상 2Oppm이하인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 7 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 9)

상기 전극재료를 구성하는 금속의 평균결정입경이 0을 초과하고 70㎛이하인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 8 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 10)

상기 전극재료는, 판형상재인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 9 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 11)

상기 전극재료는, 선형상재인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 9 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료.

(부기 12)

부기 11에 기재된 상기 전극재료의 선형상재를 절단하고, 소정길이의 단척재를 얻는 공정과,

상기 단척재에 단조가공을 실시하고, 바닥이 있는 통형상으로 성형해서 전극을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프용 전극의 제조방법.

(부기 13)

부기 1 내지 11 중 어느 한 부기에 기재된 전극재료에 의해 형성되고,

냉음극 형광램프에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극.

(부기 14)

부기 13에 기재된 전극과,

상기 전극의 바닥면에 접속된 이너리드선, 및 이 이너리드선에 접속된 아우터리드선과,

상기 이너리드선의 외주부에 용착된 비드 유리를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극부재.

(부기 15)

내부벽면에 형광체층을 가지며, 내부에 희가스 및 수은, 또는 희가스가 밀봉된 유리관과,

상기 유리관의 단부에 고정된 부기 14에 기재된 전극부재를 구비하고,

상기 유리관과 상기 전극부재의 비드 유리를 용착해서, 상기 유리관을 밀봉하는 동시에, 상기 전극을 유리관 내의 단부에 고정시키고 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.

(부기 16)

상기 유리관 내의 단부에 배치되는 전극을 구비하고,

상기 전극은,

일단부가 개구하고, 타단부가 바닥이 있는 컵형상인 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.

(부기 17)

상기 전극은, 기준그룹에 포함되는 원소 중, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Mg, In으로 이루어진 제1 그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001질량%이상 2.0질량%이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 16에 기재된 냉음극 형광램프.

(부기 18)

상기 전극은, C 및 S의 함유량이 합계로 0.001질량%이상 O.10질량%이하인 것을 특징으로 하는 부기 16 또는 17에 기재된 냉음극 형광램프.

(부기 19)

상기 전극은, 수소함유량이 0.1ppm이상 2Oppm이하인 것을 특징으로 하는 부기 16 내지 18 중 어느 한 부기에 기재된 냉음극 형광램프.

(부기 20)

상기 전극을 구성하는 금속의 평균결정입경이 0을 초과하고 70㎛이하인 것을 특징으로 하는 부기 16 내지 19 중 어느 한 부기에 기재된 냉음극 형광램프.

(부기 21)

상기 전극의 표면에 형성되는 산화피막의 두께가 0을 초과하고 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 부기 16 내지 20 중 어느 한 부기에 기재된 냉음극 형광램프.

(부기 22)

부기 15 내지 21 중 어느 한 부기에 기재된 냉음극 형광램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

본 발명 전극재료는, 냉음극 형광램프의 전극에 매우 적합하게 이용할 수 있고, 본 발명 전극, 및 전극부재는, 냉음극 형광램프의 구성부품에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 또, 본 발명 전극의 제조방법은, 선형상의 본 발명 전극재료로부터 컵형상의 냉음극 형광램프용 전극의 제조에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명 형광램프는, 예를 들면, 액정 디스플레이의 백라이트용 광원, 소형 디스플레이의 프런트라이트용 광원, 복사기나 스캐너 등의 원고조사용 광원, 복사기의 이레이서용 광원이라고 하는 다양한 전력기기의 광원으로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

Ti, Hf, Zr, V, Fe, Mn, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Y, Mg, In, 희토류 원소로 이루어진 기준그룹에서 선택된 적어도 1종의 원소 및 Al을 합계로 0.001질량%이상 5.0질량%이하 함유하고,
C 및 S를 합계로 0.001질량%이상 0.10질량%이하 함유하며,
잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지고,
냉음극 형광램프의 전극에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극재료.
제1항에 기재된 전극재료는, 선형상재이며, 이 선형상재를 절단하고, 일정길이의 단척재(短尺材)를 얻는 공정과,
상기 단척재에 단조가공을 실시하고, 바닥이 있는 통형상으로 성형해서 전극을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프용 전극의 제조방법.
제1항에 기재된 전극재료에 의해 형성되고,
냉음극 형광램프에 이용되는 것을 특징으로 하는 전극.
제3항에 기재된 전극과,
상기 전극의 바닥면에 접속된 이너리드선, 및 이 이너리드선에 접속된 아우터리드선과,
상기 이너리드선의 외주부에 용착된 비드 유리를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극부재.
내부벽면에 형광체층을 가지며, 내부에 희(希)가스 및 수은, 또는 희가스가 밀봉된 유리관과,
상기 유리관의 단부에 고정된 제4항에 기재된 전극부재를 구비하고,
상기 유리관과 상기 전극부재의 비드 유리를 용착해서, 상기 유리관을 밀봉하는 동시에, 상기 전극을 유리관 내의 단부에 고정시키고 있는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.
제5항에 기재된 냉음극 형광램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.