KR20090035657A - 냉음극 형광 램프용 전극 - Google Patents

Abstract

고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프 및, 이 램프용 전극을 제공한다. 전극의 표면의 적어도 일부를 로듐, 팔라듐 및, 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 재료로 형성한다. 예를 들면, 기재상에 이러한 재료로 이루어지는 표면층을 형성한다. 또한, 표면층과 기재와의 밀착을 높이기 위해, 금 또는 금 합금으로 이루어지는 접합층을 기재상에 형성한다. 로듐 등의 금속은, 수은과 합금화하기 어렵고, 고융점인 점에서, 이 금속으로 이루어지는 전극을 구비하는 냉음극 형광 램프는, 아말감을 형성하여 수은을 소비하거나, 충분히 방전할 수 없음으로써 휘도가 저하하는 것을 저감할 수 있다. 또한, 수은의 소비나 전극의 소비를 저감할 수 있기 때문에, 이 램프는, 수명이 길다.

냉음극 형광 램프, 전극, 고휘도, 수명

Description

냉음극 형광 램프용 전극 {ELECTRODE FOR COLD-CATHODE FLUORESCENT LAMP}

본 발명은, 냉음극 형광 램프에 이용하는 전극 및, 이 전극을 구비하는 냉음극 형광 램프에 관한 것이다. 특히, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프에 적,합한 전극에 관한 것이다.

종래, 복사기나 이미지 스캐너 등의 원고 조사(照射)용 광원, 퍼스널 컴퓨터의 액정 모니터나 액정 텔레비젼 등의 액정 디스플레이의 백 라이트용 광원이라는 여러 가지의 광원에 냉음극 형광 램프가 이용되고 있다. 냉음극 형광 램프는, 대표적으로는, 내벽면에 형광체층을 갖고, 희(稀)가스 및 수은이 봉입되는 유리관내에 한 쌍의 전극을 구비한다. 전극은, 단부(端部)에 리드선이 용접되고, 리드선을 통하여 전압이 인가된다. 리드선은, 대표적으로는, 유리관내에 고정되는 인너(inner) 리드선과, 관외에 배치되는 아우터(outer) 리드선으로 이루어진다. 이 형광 램프는, 양전극간에 고전압을 인가하여, 유리관내의 전자를 전극에 충돌시켜 전극으로부터 전자를 방출시키고(방전시키고), 이 방전과 관내의 수은을 이용하여 자외선을 방사시켜, 이 자외선을 이용하여 형광체를 발광시킴으로써 발광한다.

상기 전극은, 순(純) 니켈(Ni)로 이루어지는 것이 대표적이다. 그 외에, 특허 문헌 1에는, 아말감(amalgam)을 형성하기 어렵게 하기 위해, 지르코늄(Zr)으로 이루어지는 전극 표면에 Zr의 탄화물층을 구비하는 피복 전극이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본공개특허 제2005-85472호 공보

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

최근, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프가 대단히 요망되고 있고, 이러한 요구를 만족시키는 전극이 요구되고 있다.

고휘도로 하려면, 전극에 흘리는 전류를 크게 하는 것을 들 수 있다. 그러나, 전류를 크게 하면, 스퍼터링(sputtering) 등에 의해 전극의 소비가 빨라져, 수명이 짧아진다. 또한, 최근은, 에너지 절약화의 사정을 고려하여 전류를 크게 하는 것을 바라지 않는 경향이 있다. 따라서, 전극 자체의 특성을 개선할 필요가 있다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 장수명이며 고휘도인 냉음극 형광 램프에 적합한 전극을 제공하는 것을 주(主)목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프를 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프를 실현하기 위해 전극에 필요한 특성으로서, 특히, 1. 수은과 합금화하기 어려울(아말감을 형성하기 어려울) 것, 2. 융점이 높을 것에 착안하여 예의 검토를 행했다.

냉음극 형광 램프에서는, 전극의 방전에 의해 생긴 수은 이온이 전극에 충돌함으로써, 전극 물질이 유리관내에 비산하여 유리관의 내벽에 퇴적하는 스퍼터링이라는 현상이 생긴다. 전극 물질이 아말감을 형성하기 쉬운 경우, 이 퇴적물(스퍼터링층)이 수은을 취입함으로써, 자외선의 조사가 충분하게 행해지지 않아, 휘도가 저하된다. 또한, 스퍼터링층이 수은을 소비함으로써, 결과로서 형광 램프의 수명을 짧게 한다. 따라서, 스퍼터링층에 의한 수은의 소비를 저감함으로써, 형광 램프를 고휘도 그리고 장수명으로 할 수 있다.

한편, 유리관내의 전자가 전극에 충돌할 때의 에너지는, 10⁷eV 정도로 매우 크다. 그 때문에, 융점(또는 액상 온도)이 낮은 전극은, 전자와의 충돌에 의해 원자 레벨에 있어서 용융하여, 액화나 기화함으로써 충분히 방전을 행할 수 없고, 결과로서 형광 램프의 휘도가 저하된다. 또한, 상기 액화나 기화에 의해 전극을 소비함으로써, 형광 램프의 수명을 짧게 한다. 따라서, 전자와의 충돌에 의한 전극의 소비를 저감함으로써, 형광 램프를 고휘도 그리고 장수명으로 할 수 있다.

상기 1, 2의 특성을 만족시키는 재료로서 로듐, 팔라듐 및, 로듐 합금이나 팔라듐 합금이라는 이들의 합금이 바람직하다는 인식에 기초하여, 본 발명 전극은, 이들의 금속을 이용하여 형성한다. 구체적으로는, 본 발명 냉음극 형광 램프용 전극은, 그 표면의 적어도 일부를 로듐, 팔라듐 및, 이들의 합금으로 이루어지는 제1군으로부터 선택되는 1종으로 구성한다.

본 발명 전극은, 아말감을 형성하기 어렵고, 고융점인 로듐이나 팔라듐, 이들의 합금이라는 금속에 의해, 전극 표면의 적어도 일부를 구성함으로써, 스퍼터링층에 의한 수은의 소비나, 전자 충돌시의 융융에 의한 전극의 소비를 효과적으로 저감한다. 따라서, 본 발명 전극을 이용함으로써, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프가 얻어진다. 이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명 전극은, 전술한 바와 같이 그 표면의 적어도 일부를 로듐(Rh), 팔라듐(Pd) 및, 이들의 합금, 구체적으로는, 로듐 합금(Rh 합금), 팔라듐 합금(Pd 합금), 로듐 팔라듐 합금(Rh-Pd 합금)으로 이루어지는 제1군으로부터 선택되는 1종의 재료(이하, 제1 재료로 칭함)로 형성한다. Rh 합금은, 예를 들면, Rh-Co 합금, Rh-Ni 합금을 들 수 있다. Pd 합금은, 예를 들면, Pd-Co 합금, Pd-Ni 합금을 들 수 있다. 공지의 조성인 Pd 합금을 이용할 수 있다. Rh-Pd 합금은, 예를 들면, Rh, Pd의 2상(相) 합금, Rh-Pd-Co 합금, Rh-Ph-Ni 합금을 들 수 있다. 2상 합금의 경우, Rh, Pd의 어느 한쪽을 주성분으로 하는 합금이라도, 양 원소가 동일한 양인 합금이라도 좋다.

제1 재료는, 전술한 바와 같이 수은과 합금화하기 어렵고, 고융점인 것에 더하여, 저항 온도 계수가 작다. 여기서, 전극은, 전기 저항이 크면, 투입한 전류의 일부가 줄(Joule)열로서 이용되어, 에너지 효율이 나빠진다. 따라서, 전극은, 저항 온도 계수가 작은 경우, 전자의 충돌시에 있어서의 원자 레벨의 발열에 의해 전기 저항이 커지기 어려워, 에너지 효율의 열화를 저감할 수 있다. 그 때문에, 제1 재료를 이용한 전극을 구비하는 냉음극 형광 램프는, 에너지 효율이 좋고, 에너지 절약도 실현된다.

본 발명 전극은, 그 표면의 적어도 일부가 제1 재료로 구성되어 있으면 좋아, 예를 들면, 전극 전체를 제1 재료로 구성하거나, 표면부를 제1 재료로 구성하고, 내부를 제1 재료와 다른 재료로 구성할 수 있다. 전자(前者) 전극 전체를 제1 재료로 구성하는 경우, 아말감이 가장 형성되기 어렵고, 전자의 충돌에 의한 전극의 소비도 가장 저감할 수 있기 때문에, 이 전극을 이용하면, 매우 휘도가 높고, 수명이 긴 냉음극 형광 램프가 얻어진다.

후자(後者) 전극의 표면부와 내부를 다른 재료로 구성하는 경우, 본 발명 전극은, 예를 들면, 기재(基材)와, 기재 표면의 적어도 일부에 피복되는 피복층으로 이루어지는 것으로 하여, 피복층의 표면측을 제1 재료로 구성한다. 본 발명자들은, 피복층에 대하여 검토한 결과, 제1 재료로 이루어지는 층을 기재상에 바로 형성하면, 층 형성시의 잔류 응력에 의해, 기재로부터 제1 재료층이 박리해 버린다는 인식을 얻었다. 특히, 제1 재료층은, 비교적 경도가 높기 때문에, 박리하기 쉽다. 즉, 제1 재료층과 기재는, 밀착성이 나쁘다. 그래서, 제1 재료층의 형성시의 응력을 완화하는 것이 가능하며, 기재와의 밀착성이 우수한 층을 기재 바로 위에 마련하여, 이 층을 기재와 제1 재료층과의 접합에 이용한다. 즉, 피복층은, 기재 바로 위에 마련되는 접합층과, 접합층상에 마련되는 표면층으로 이루어지는 구성으로 하고, 이 표면층을 제1 재료로 형성한다.

제1 재료로 이루어지는 표면층은, 전기(電氣) 도금법이나 스퍼터법에 의해 형성할 수 있다. 특히, 전기 도금법은, 기재가 컵 형상이라는 복잡한 형상이어도, 그 표면에, 특히, 컵의 내주면에 균일적으로 표면층을 만들 수 있어서 바람직하다. 또한, 전기 도금법은, 양산성에도 뛰어나다.

표면층은, 그 두께가 두꺼울수록, 냉음극 형광 램프의 고휘도화, 장수명화에 공헌할 수 있다. 따라서, 표면층의 두께의 상한은 설정하지 않지만, 도금법에 의해 표면층을 형성하는 경우, 제조 한계는 10㎛ 정도라고 생각된다. 한편, 표면층이 너무 얇으면, 특히, 0.05㎛ 미만에서는, 냉음극 형광 램프의 고휘도화, 장수명화의 효과가 결여된다. 따라서, 표면층은, 0.05∼10㎛, 특히, 0.2∼5㎛가 바람직하다.

본 발명자들은, 접합층에 요구되는 특성을 만족시키는 재료로서, 부드럽고, 기재와의 밀착성이 우수한 점에서, 금(Au)이 바람직하다는 인식을 얻었다. 그래서, 접합층의 형성 재료는, 금 또는 금 합금으로 한다. 특히, 접합층은, 고농도의 금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 순(純) Au가 가장 바람직하다.

접합층을 금 합금으로 구성하는 경우, Au의 함유량은, 95 질량% 이상이 바람직하다. 금 합금의 첨가 원소는, 기재를 구성하는 원소를 들 수 있다. 순 Au를 이용하여 접합층을 형성해도, 기재를 구성하는 원소가 접합층을 구성하는 Au 중으로 확산하여 합금화하는 경우가 있다. 따라서, 접합층을 구성하는 금 합금은, 의도적으로 첨가 원소를 함유시킨 것 외에, 기재를 구성하는 원소가 확산하여 이루어지는 금 합금을 포함하는 것으로 한다.

또한, 금은, 융점이 낮기 때문에, 전자의 충돌에 의한 발열에 대한 내성을 고려하면, 피복층에 바람직한 막질(膜質)은 아니다. 그러나, 본 발명에서는, 금이나 금 합금을 내열성층으로서 이용하는 것이 아니라, 전술한 바와 같이 고융점의 제1 재료로 이루어지는 표면층과 기재와의 접합층에 이용한다. 따라서, 이와 같은 저융점의 원소로 이루어지는 층을 기재상에 구비하고 있어도, 본 발명 전극은, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프의 실현에 공헌할 수 있다.

접합층은, 전기 도금법이나 증착법에 의해 형성할 수 있다. 특히, 전기 도금법은, 전술한 바와 같이 균일적으로 접합층을 형성할 수 있고, 또한 양산성이 우수하여 바람직하다.

접합층은, 기재와 표면층이 충분히 접합할 수 있는 정도의 두께를 갖고 있으면 좋다. 접합층이 너무 얇으면, 표면층이 박리하기 쉽게 되고, 너무 두꺼우면, 접합층(금)의 내부에서의 파괴가 일어나, 박리하기 쉽게 된다. 접합층의 구체적인 두께는, 0.01∼1㎛, 바람직하게는, 0.03∼0.10㎛으로 한다.

기재의 형성 재료로는, 예를 들면, 종래의 전극 재료를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 니켈(Ni)이나 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있다. 순 Ni은, 가공성이나 경제성이 우수하다. W이나 Mo은, 순 Ni과 비교하여 매우 고융점이며, 가령 피복층이 없어져도, 전극의 소비나 휘도의 저하를 저감할 수 있다.

또한, 기재의 형성 재료로서, 순 Ni에 첨가 원소를 첨가하여 이루어지는 Ni 합금을 이용할 수 있다. 구체적으로는, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y 및, 희토류 원소(Y를 제외함)로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001 질량% 이상 5.0 질량% 이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 Ni 합금을 들 수 있다. 상기 원소 중, Be, Si, Al, Y 및, 희토류 원소(Y를 제외함)로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.001 질량% 이상 3.0 질량% 이하 함유하고, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 Ni 합금으로 해도 좋다. 특히, Y를 함유하는 Ni 합금은, 내(耐) 스퍼터링성을 높일 수 있어서 바람직하다.

상기 Ni 합금은, 1. 순 Ni보다도 워크 함수가 작기 때문에 방전하기 쉽다, 2. 스퍼터링하기 어렵다(스퍼터링 속도 또는 에칭 레이트(rate)가 작다), 3. 아말감을 형성하기 어렵다, 4. 산화 피막을 형성하기 어렵기 때문에, 방전이 저해되기 어렵다라는 여러 가지 이점을 갖고 있다. 그 때문에, 이 Ni 합금으로 이루어지는 기재에 피복층을 마련한 전극은, 가령 피복층이 소비되어 기재가 노출해도, 휘도의 저하나 전극의 소비를 저감할 수 있다. 워크 함수나 에칭 레이트는, Ni 합금의 첨가 원소의 종류나 함유량을 조정함으로써 변화시킬 수 있다.

또한, 기재의 형성 재료로서, 철(Fe) 또는 철 합금(Fe 합금)을 이용할 수 있다. 여기서, 전극에 전력을 공급하는 리드선 중, 유리관내에 고정되는 인너 리드선은, 일반적으로, 유리와 열팽창 계수가 가까운 재료로 구성된다. 이러한 재료로서, 철에 코발트(Co), 니켈(Ni)을 첨가한 철 니켈 코발트 합금이 있다. 이 철 니켈 코발트 합금으로서, 예를 들면, 코바르(Kovar)로 불리는 것이 있다. 그 외에, 인너 리드선의 형성 재료로서, 철 니켈 합금이나 철 니켈 크롬 합금을 이용할 수 있다. 이들의 철 합금은, 소성 가공성이나 절삭 가공성에도 우수하다. 따라서, 이러한 철 합금으로 인너 리드선과 전극을 일체로 형성하면, 양자를 별개로 제작하거나, 양자를 용접 등에 의해 접합하는 일이 불필요하게 되어, 제조성을 향상할 수 있다. 한편, 철은, 텅스텐이나 몰리브덴과 비교하여, 소성 가공성이 우수한 것에 더하여, 인너 리드선의 형성 재료에 이용되는 상기 철 합금에 융점이 가깝다. 따라서, 철로 이루어지는 기재는, 인너 리드선과의 접합을 용접에 의해 용이하게 또한 확실하게 행할 수 있다. 또한, 철이나 철 합금은, 비교적 저렴하여, 경제성이 우수하다. 또한, 철이나 철 합금은, 워크 함수가 낮다. 이런 점에서, 철 또는 철 합금은, 기재의 형성 재료로 바람직하다. 그러나, 철 또는 철 합금으로 형성한 전극은, 워크 함수가 낮기는 하지만, 유리관내의 수은과 빠르게 반응함으로써, 전자 방출성이 열화된다고 예상된다. 그 때문에, 철 또는 철 합금은, 전극의 형성에 이용해도, 전극에 요구되는 특성을 충분히 갖는 것이 어렵다고 생각된다. 이에 대하여, 상기 피복층을 구성하는 로듐이나 팔라듐이라는 금속은, 철이나 철 합금과 비교하여, 워크 함수(work function)가 약간 크기는 하지만, 전자의 방출에 상당히 기여하는 표면 원자의 존재수가 많음으로써, 전자 방출성이 우수하다. 따라서, 철이나 철 합금으로 이루어지는 기재에 전술한 피복층을 마련함으로써, 전자 방출성을 향상할 수 있고, 이러한 전극은, 형광 램프의 고휘도화, 장수명화에 기여할 수 있다고 생각된다.

철이나 철 합금은, 탄소(C)의 함유량이 0.1 질량% 이하로, Fe가 99.9 질량% 이상, 잔부가 불순물로 이루어지는 소위 순철이나 강(鋼)을 들 수 있다. 탄소가 0.1 질량% 초과의 강에서는, 딱딱해지고, 기계 가공시에 흠집이나 요철 등이 발생하여, 표면 성상(性狀)에 영향을 주기 때문에, 바람직하지 않다. 강 이외의 철 합금은, 전술한 바와 같이 유리의 열팽창 계수에 가까운 것이 바람직하며, 이러한 합금으로서, Ni을 함유하는 철 니켈 합금을 들 수 있다. 그 외에, 철 니켈 합금에, 코발트를 첨가한 철 니켈 코발트 합금, 크롬을 첨가한 철 니켈 크롬 합금을 들 수 있다. 철 합금의 구체적인 조성을 이하에 나타낸다.

1. 철 니켈 합금:질량%로 Ni:41∼52%를 함유하며, 잔부:Fe 및 불순물로 이루어지는 합금

이 합금은, 추가로, 질량%로 Mn:0.8% 이하, Si:0.3% 이하를 포함하고 있어도 좋다.

2. 철 니켈 코발트 합금:질량%로, Ni:28∼30%, Co:16∼20%를 함유하며, 잔부:Fe 및 불순물로 이루어지는 합금

이 합금은, 추가로, 질량%로 Mn:0.1∼0.5%, Si:0.1∼0.3%를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 이 합금은, 시판의 코바르를 이용할 수 있다.

3. 철 니켈 크롬 합금:질량%로, Ni:41∼46%, Cr:5∼6%를 함유하며, 잔부:Fe 및 불순물로 이루어지는 합금

이 합금은, 추가로, Mn:0.25 질량% 이하를 포함하고 있어도 좋다.

본 발명 전극은, 여러 종류의 형상을 이용할 수 있다. 대표적으로는, 중공(中空)의 바닥이 있는 통(筒)으로 이루어지는 컵 형상이나, 안이 차 있는(中實) 기둥(柱) 형상을 들 수 있다. 컵 형상의 전극은, 할로우 캐소드(hollow cathode) 효과에 의해, 스퍼터링을 어느 정도 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 기둥 형상의 전극은, 제1 재료 또는 기재 형성 재료로 이루어지는 선상재(線狀材)를 소정 길이로 절단함으로써 형성할 수 있어, 제조가 용이하다. 컵 형상의 전극은, 대표적으로는, 제1 재료 또는 기재 형성 재료로 이루어지는 판상재를 프레스 가공함으로써 형성할 수 있다. 기재 형성 재료로 이루어지는 전극 본체(피복층 형성 전의 것)와 인너 리드선을 일체로 형성하는 경우는, 기재 형성 재료로 이루어지는 선상재를 제작하여, 이 선상재의 일단에 단조 가공을 시행함으로써, 컵 형상의 전극 본체를 형성할 수 있다. 이 선상재의 타단에 적절히 절삭 가공을 시행하여, 인너 리드선의 지름을 조정해도 좋다. 또는, 상기 기재 형성 재료로 이루어지는 선상재 전체에 절삭 가공을 시행하여, 컵 형상의 전극 본체와 선 형상의 인너 리드선을 일체로 형성해도 좋다. 안이 차 있는 기둥 형상의 전극 본체와 선 형상의 인너 리드선을 일체로 형성하는 경우는, 상기 선상재의 일단을 전극 본체로 하고, 타단을 인너 리드선으로 할 수 있다. 이 선상재의 타단에 적절히 절삭 가공을 시행하여, 인너 리드선의 지름을 조정해도 좋다. 본 발명 전극은, 전극 본체와 인너 리드선이 일체 형성된 구성을 포함하는 것으로 한다.

본 발명 전극을 기재(전극 본체)와 피복층으로 구성하는 경우에 기재의 형상을 컵 형상으로 할 수 있고, 피복층은, 적어도 컵의 내주면, 즉, 컵의 통 형상 부분의 내주면 및, 바닥 부분의 내주면의 전면(全面)을 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 컵의 내주면 및 외주면의 전면을 덮도록 피복층을 형성해도 좋다. 부분적으로 피복층을 형성하는 경우는, 피복층을 형성하지 않을 부분에 피복층이 형성되지 않도록 대책을 행하고 나서 피복층을 형성하면 좋다. 예를 들면, 도금법으로 피복층을 형성하는 경우, 기재를 부분적으로 마스킹(masking)하거나, 기재에 있어서 피복층을 형성하지 않을 부분의 근방에 희생 전극을 배치하거나, 차폐판을 배치하는 것을 들 수 있다. 스퍼터법이나 증착법에 의해 피복층을 형성하는 경우, 피복층을 형성하는 입자의 확산 범위를 규제하는 차폐판을 이용하는 것을 들 수 있다. 인너 리드선을 전극 본체와 일체로 마련한 전극으로 하는 경우, 인너 리드선의 표면에 피복층이 형성되지 않도록 상기 마스킹 등을 행한다.

본 발명 전극은, 냉음극 형광 램프의 전극에 이용한다. 냉음극 형광 램프는, 내벽면에 형광체층을 갖고, 내부에 아르곤이나 크세논(xenon)이라는 희가스 및, 수은이 봉입되는 유리관을 구비하며, 이 관내에 본 발명 전극을 배치하여 구성한다.

(발명의 효과)

본 발명 전극은, 그 표면의 적어도 일부를, 수은과 합금화하기 어렵고 고융점인 재료로 구성하고 있기 때문에, 냉음극 형광 램프의 전극에 이용했을 때, 수은의 소비에 의한 휘도의 저하나, 불충분한 방전에 의한 휘도의 저하를 저감하고, 또한 수은의 소비나 전극의 소비를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명 전극을 구비하는 본 발명 냉음극 형광 램프는, 고휘도이며 장수명이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

표1 에 나타내는 조성의 기재의 형성 재료를 이용하여, 컵 형상의 전극 또는 원기둥 형상의 전극(모두 직경 Φ1.6mm×길이 3.0mm)을 제작하고, 이 전극을 이용한 냉음극 형광 램프를 제작하여, 휘도 및 수명을 평가했다.

컵 형상의 전극은, 이하와 같이 제작한다. 표1 에 나타내는 조성의 기재의 형성 재료로 이루어지는 주괴(鑄塊)에 열간 압연을 행하고, 얻어진 압연 판재에 열 처리를 행한 후, 표면 절삭을 행한다. 이 표면 처리재에 냉각 압연 및 열처리를 반복하여 행한 후, 최종 열처리(연화 처리)를 행하여, 판상재(두께:0.1mm)를 제작한다. 이 판상재를 소정의 크기로 절단하여, 얻어진 판상편(片)에 냉간 프레스 가공을 행하여, 컵 형상의 기재를 제작한다. 피복층을 갖고 있지 않은 전극은, 이 기재를 컵 형상의 전극으로 하고, 피복층을 구비하는 전극은, 전기 도금법에 의해, 표1 에 나타내는 조성의 접합층 및 표면층을 형성하여, 컵 형상의 전극으로 한다. 피복층의 두께는, 도금 시간을 조정함으로써 변화시킨다. 피복층은, 전극의 표면 전체(내주면 및 외주면 전체)에 걸쳐서 형성하고 있다.

원기둥 형상의 전극은, 이하와 같이 제작한다. 표1 에 나타내는 조성의 기재의 형성 재료로 이루어지는 주괴에 열간 압연을 행한다. 얻어진 압연선재에 냉간 신선(伸線) 및 열처리를 조합하여 행한 후, 최종 열처리(연화 처리)를 행하여, 선상재(선지름 Φ1.6mm)를 제작한다. 이 선상재를 소정의 길이(3mm)로 절단하여, 원기둥 형상의 기재를 제작한다. 피복층을 갖고 있지 않은 전극은, 이 기재를 원기둥 형상의 전극으로 하고, 피복층을 구비하는 전극은, 전기 도금법에 의해, 표1 에 나타내는 조성의 접합층 및 표면층을 형성하여, 원기둥 형상의 전극으로 한다. 피복층의 두께는, 도금 시간에 의해 조정한다. 피복층은, 전극의 표면 전체에 걸쳐서 형성한다.

피복층 형성 후, 표면층의 밀착 상태를 조사해 본 바, 어느 전극에 있어서도, 접합층이 기재로부터 박리하는 일이 없이, 충분히 밀착되어 있었다. 또한, 피복층의 형성 후에 있어서 접합층의 조성을 조사하면, 합금화한 것(Au-Ni 합금, Au- Fe 합금)이 인식되었다. 이 Ni, Fe는, 기재로부터 확산된 것으로 생각된다. 또한, 접합층이 합금화하고 있어도, 밀착성에 문제는 없었다.

전극의 구성
전극 No.	피복층				기재
	표면층		접합층
	원소	막두께 (㎛)	원소	막두께 (㎛)	원소	형상
1	-				Ni	컵
2	Rh	0.05	Au	0.05	Ni
3	Rh	0.5	Au	0.05	Ni
4	Rh	5	Au	0.05	Ni
5	Rh	0.5	Au	0.01	Ni
6	-				Rh
7	Rh	0.5	Au	0.01	Ni-0.35mass%Y
8	-				Ni	원기둥
9	Rh	0.5	Au	0.01	Ni
10	85mass%Pd- 15mass%Co	0.05	Au	0.05	Ni	컵

11	85mass%Pd- 15mass%Co	0.5	Au	0.05	Ni	컵
12	85mass%Pd- 15mass%Co	5	Au	0.05	Ni
13	Pd	0.5	Au	0.05	Ni
14	Ph-20mass%Pd	0.5	Au	0.05	Ni
15	Rh-5mass%Co	0.5	Au	0.05	Ni
16	Rh	0.5	Au	0.05	Fe-0.025mass%C
17	Rh	0.5	Au	0.05	Fe-42mass%Ni
18	Rh	0.5	Au	0.05	Fe-30mass%Ni -16mass%Co

같이 제작한다. 코바르로 이루어지는 인너 리드선과, 구리 피복 Ni 합금선으로 이루어지는 아우터 리드선을 용접하고, 인너 리드선을, 전술한 바와 같이 하여 제작한 전극의 저면 또는 단면에 용접하여 접속한다. 니켈이나 니켈 합금, 철이나 철 합금으로 이루어지는 전극(기재)과 코바르로 이루어지는 인너 리드선과는, 융점이 같은 정도 또는 비교적 가깝기 때문에, 용접에 의해 간단하게 접합할 수 있다. 인너 리드선의 외주에 유리 비즈(beads)를 용착시켜, 리드선, 전극, 유리 비즈를 일체로 한 전극 부재가 얻어진다. 이러한 전극 부재를 2개 준비한다. 또한, 양 리드선 및 유리 비즈를 장착한 상태로 기재에 피복층을 형성해도 좋다.

기재의 형성 재료로서, 철 니켈 합금이나 철 니켈 코발트 합금을 이용하는 경우, 기재와 인너 리드선을 일체로 형성할 수도 있다. 이 일체물의 제작 순서를 이하에 나타낸다. 먼저, 전술한 원기둥 형상의 전극을 제작하는 경우와 동일하게 선상재를 제작하고, 이 선상재를 소정의 길이(4mm)로 절단한다. 얻어진 단척재(短尺材)의 일단측(단면으로부터 길이 방향으로 1mm까지의 범위)에 냉간 단조 가공을 행하여 컵 형상의 전극을 제작하고, 타단측에 적절히 절삭 가공을 행하여 선 형상의 인너 리드선을 제작한다. 인너 리드선의 일단에는, 아우터 리드선을 접합한다.

한편, 내벽면에 형광체층(본 시험에서는 할로린산염 형광체층)을 갖고, 양단이 개구(開口)한 유리관을 준비하고, 개구한 관의 일단에 한쪽의 전극 부재를 삽입하고, 유리 비즈와 관의 단부를 용착하여, 관의 일단을 밀봉함과 함께, 이 전극 부재를 관내에 고정한다. 다음으로, 개구한 유리관의 타단으로부터 진공 배기하여 희가스(본 시험에서는 Ar 가스) 및 수은을 도입하여, 다른 한쪽의 전극 부재를 동일하게 고정함과 함께 유리관을 밀봉한다. 이 순서에 따라, 컵 형상의 전극의 경우, 한 쌍의 전극의 개구부가 대향 배치된 냉음극 형광 램프(샘플)를 얻는다. 원통 형상의 전극의 경우, 한 쌍의 전극의 단면이 대향 배치된 냉음극 형광 램프(샘플)를 얻는다.

제작된 각 샘플에 대하여 휘도 및 수명은, 전극 No.1(Ni로 이루어지는 컵 형상의 전극)을 구비하는 샘플 No.1의 중앙 휘도(43000cd/m²) 및 수명을 100으로 하고, 그 외의 전극을 구비하는 각 샘플의 휘도 및 수명을 상대적으로 나타내어 평가하고 있다. 그 결과를 표2 에 나타낸다. 또한, 수명은, 중앙 휘도가 50%가 되었을 때로 하고 있다.

샘플 No.	휘도	수명
1	100	100
2	300	110
3	310	120
4	320	210
5	310	120
6	320	400
7	310	395
8	80	40
9	240	60
10	220	105
11	230	110
12	240	185
13	230	115
14	280	115
15	290	110
16	310	120
17	320	110
18	310	110

표2 에 나타내는 바와 같이, 로듐으로 이루어지는 기재 및, 로듐이나 팔라듐 등으로 이루어지는 피복층을 갖는 전극을 구비하는 샘플은, 피복층을 갖고 있지 않은 전극을 구비하는 샘플과 비교하여, 고휘도이며 장수명이다. 특히, 표면층이 두꺼운 전극을 구비하는 샘플일수록, 고휘도이며 장수명이다. 이 점에서, 로듐, 팔라듐 및, 이들의 합금으로부터 선택되는 재료로 표면을 구성한 전극은, 고휘도이며 장수명인 냉음극 형광 램프의 실현에 공헌한다고 추측된다.

그 외에, 컵 형상의 전극을 구비하는 샘플은, 원기둥 형상의 전극을 구비하는 샘플보다도 고휘도이며 장수명이다. 또한, 피복층이 로듐으로 이루어지는 전극을 구비하는 샘플은, 피복층이 팔라듐으로 이루어지는 전극을 구비하는 샘플보다도 고휘도이며 장수명이다. 기재가 Ni 합금으로 이루어지는 전극을 구비하는 샘플은, 기재가 Ni로 이루어지는 전극을 구비하는 샘플보다도 장수명이다. Ni 합금으로 이루어지는 기재는, 기재 자체가 방전되기 쉽고, 내(耐) 스퍼터링성이 우수한 점에서, 피복층이 소비된 후라도 휘도의 저하나 전극의 소비가 저감될 수 있었기 때문에, 이 기재로 이루어지는 전극을 구비하는 샘플은 장수명이 되었다고 생각된다. 또한, Fe(C:0.025 질량% 함유)나 Fe 합금으로 기재를 형성한 전극을 구비하는 샘플도 고휘도이며 장수명이다. 이것은, 피복층이 전자 방출성이 우수하기 때문이라고 생각된다.

또한, 전술한 실시 형태는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 적절히 변경하는 것이 가능하며, 전술한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전극의 기재를 W이나 Mo로 형성해도 좋다. 또한, 유리 비즈를 이용하지 않아도 좋다.

본 발명을 상세하게 그리고 특정의 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지의 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 분명하다. 본 출원은 2006년 8월 4일의 일본 특허 출원(제2006-213947호) 및 2006년 11월 29일 출원의 일본 특허 출원(제2006-322637호)에 기초한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 취입된다.

본 발명 전극은, 냉음극 형광 램프의 전극에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명 냉음극 형광 램프는, 예를 들면, 액정 디스플레이의 백 라이트용 광원, 소형 디스플레이의 프론트 라이트(front light)용 광원, 복사기나 스캐너 등의 원고 조사용 광원, 복사기의 이레이저(eraser)용 광원이라는 여러 종류의 전기 기기의 광원으로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (5)

1. 전극 표면의 적어도 일부가 로듐, 팔라듐 및, 이들의 합금으로 이루어지는 제1군으로부터 선택되는 1종의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프용 전극.
2. 제1항에 있어서,

   전극은, 기재(基材)와, 기재 표면에 피복되는 피복층으로 구성되고,

   피복층은, 제1군으로부터 선택되는 재료로 이루어지는 표면층과, 기재와 표면층과의 사이에 피복되며, 금 또는 금 합금으로 이루어지는 접합층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프용 전극.
3. 제1항에 있어서,

   전극의 형상이 컵 형상인 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프용 전극.
4. 제2항에 있어서,

   기재는, 니켈, 니켈 합금, 철, 철 합금, 텅스텐 및, 몰리브덴으로 이루어지는 제2군으로부터 선택되는 1종의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프용 전극.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프.