KR20090105808A - 전극 재료, 전극 및, 냉음극 형광 램프 - Google Patents

Abstract

소성(塑性) 가공성이 우수한 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지고, 평균 결정 입경이 50㎛ 이하, 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 냉음극 형광 램프에 이용되는 전극 재료를 제공한다. 표면이 미세한 요철 형상임과 함께 미세 조직으로 이루어지는 전극 재료는, 워크함수(work function)가 4.7eV 미만, 에칭 레이트가 22nm/min 미만이다. 이러한 전극 재료에 의해 형성된 전극은 방전성 및 내(耐) 스퍼터링성을 높일 수 있어, 냉음극 형광 램프의 휘도를 향상시킬 수 있다.

형광램프, 전극, 워크함수, 에칭레이트, 방전성, 내 스퍼터링성

Description

전극 재료, 전극 및, 냉음극 형광 램프{ELECTRODE MATERIAL, ELECTRODE, AND COLD CATHODE FLUORESCENT LAMP}

본 발명은, 냉음극 형광 램프의 전극용 소재에 적합한 전극 재료, 이 전극 재료로 이루어지는 전극 및, 이 전극을 구비하는 냉음극 형광 램프에 관한 것이다. 특히, 냉음극 형광 램프의 휘도의 향상에 기여할 수 있는 전극 재료에 관한 것이다.

(관련 기술의 설명)

액정 표시 장치의 백 라이트용 광원이라는 여러 종류의 전기 기기의 광원으로서, 냉음극 형광 램프가 이용되고 있다. 이 램프는, 대표적으로는, 내벽면에 형광체층을 갖는 원통 형상의 유리관과, 이 관의 양단에 배치되는 한 쌍의 컵 형상의 전극을 구비하고, 관 내에 희가스(rare gas) 및 수은이 봉입되어 있다. 전극의 재질은, 니켈이 대표적으로, 일본공개특허공보 2007-173197호에는 특정의 원소를 첨가한 니켈 합금, 일본공개특허공보 2007-250343호에는 몰리브덴이라는 고융점 금속이 개시되어 있다.

최근, 냉음극 형광 램프는 한층 더 고휘도화가 요망되고 있다. 휘도는 전극 의 방전의 용이함이나 스퍼터링 속도(에칭 레이트(etching rate)와 동일한 뜻)에 의존한다. 전극으로부터 전자가 취출되기 쉬우면, 즉, 워크함수(work function)가 작으면 방전하기 쉽다. 한편, 니켈 전극은 점등 중, 전극 구성 물질이 비산(飛散)하여 유리관 내에 퇴적하는 스퍼터링 현상이 발생한다. 이 퇴적층이 수은을 취입하면, 발광에 필요한 자외선이 형광체층으로부터 충분히 방사되지 않게 되어, 램프의 휘도가 저하된다. 따라서, 스퍼터링되기 어려우면(에칭 레이트가 작으면), 휘도의 저하를 억제할 수 있어 고휘도인 상태를 유지하기 쉽다. 그 때문에, 방전성 및 내(耐)스퍼터링성이 우수한 전극의 개발이 요망된다.

일본공개특허공보 2007-250343호에 기재되는 몰리브덴은, 니켈보다도 내 스퍼터링성이 우수하지만, 니켈보다도 소성 가공성이 나빠, 컵 형상의 전극을 프레스 가공이라는 소성 가공으로 제조하기 어려운 데다, 매우 융점이 높은 점에서, 몰리브덴 전극은 급전용의 리드선을 용접 접합하기 어렵다. 또한, 일본공개특허공보 2007-250343호에 기재되는 바와 같이 전극을 소결체(燒結體)로 구성하면, 밀도가 낮아 강도의 저하를 초래한다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 냉음극 형광 램프의 휘도의 향상에 기여할 수 있는 전극 재료 및 전극을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 고휘도인 냉음극 형광 램프를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 전극 재료로서, 소성 가공성이 우수한 니켈 또는 니켈 합금에 대하여 검토한 바, 전극 재료의 표면 거칠기와 결정 입경(粒徑)의 쌍방을 제어함으로써, 냉음극 형광 램프의 휘도를 향상할 수 있다는 지식을 얻었다. 본 발명은 이러한 지식에 기초하는 것이다. 구체적으로는, 본 발명 전극 재료는 냉음극 형광 램프의 전극에 이용되는 것으로, 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지며, 평균 결정 입경이 50㎛ 이하, 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명 전극 재료에 소성 가공을 행함으로써, 본 발명 전극을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 본 발명 전극은, 냉음극 형광 램프에 이용되는 컵 형상의 전극으로, 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지며, 평균 결정 입경이 50㎛ 이하이고, 내측의 저면(底面)의 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 냉음극 형광 램프는 상기 본 발명 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.

표면 거칠기(Sm)가 작은 본 발명 전극 재료에 의해 전극을 형성함으로써, 이 전극의 표면 거칠기(Sm)도 작게 할 수 있다. 표면 거칠기(Sm)가 작은 전극은, 그 표면에 미세한 요철이 존재하여 표면적이 커지기 때문에, 전극 표면으로부터 전자가 방출되기 쉬워져, 방전성을 높일 수 있는 점에서, 냉음극 형광 램프의 휘도를 향상할 수 있다. 그러나, 표면에 상기 미세한 요철이 존재하고 있어도, 조대(粗大) 조직으로 이루어지는 전극에서는, 램프의 점등 초기에 방전성이 우수해도, 방전에 수반되는 전극의 소모에 의해 시간 경과적으로 전극 표면이 고르게 됨으로써, 점등 초기의 방전성을 유지할 수 없게 된다. 그래서, 본 발명 전극 재료는 미세 조직으로 한다. 그리고, 이 재료로 이루어지는 전극도 미세 조직이 되도록 함으로써, 방전에 의해 전극이 소비되어도, 전극 표면은 미세한 요철이 존재하는 상태로 할 수 있어 방전성이 우수한 상태를 유지할 수 있다. 이와 같이 본 발명 전극 재료에 의해, 표면에 미세한 요철이 존재함과 함께 미세 조직으로 이루어지는 본 발명 전극을 구성함으로써, 이 전극을 구비하는 본 발명 램프는 점등 초기의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 장기에 걸쳐 고휘도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명 전극 재료는 소성 가공성이 우수한 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되는 점에서, 컵 형상의 본 발명 전극을 소성 가공에 의해 용이하게 제조할 수 있어, 본 발명 전극의 생산성의 향상에도 기여할 수 있다.

본 발명 전극 재료 및 본 발명 전극은 냉음극 형광 램프의 휘도의 향상에 공헌할 수 있다. 본 발명 냉음극 형광 램프는 고휘도이다.

또한, 니켈이나 니켈 합금은, 몰리브덴이라는 금속과 비교하여 융점이 낮기 때문에, 본 발명 전극은 리드선의 접합도 용이하게 행할 수 있어, 본 발명 냉음극 형광 램프의 생산성의 향상에도 기여할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[전극 재료]

(조성)

본 발명 전극 재료는, Ni 및 불순물로 이루어지는 니켈(순 니켈), 또는 첨가 원소와 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 니켈 합금으로 이루어지는 것으로 한다. 이들 니켈이나 니켈 합금은 몰리브덴 같은 금속보다도 소성 가공성이 우수하고, 융점도 낮아, 본 발명 전극 재료로 전극을 제작했을 때, 코바르(Kovar) 등으로 이루어지는 리드선을 용접에 의해 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 니켈 합금은 니켈보다도 결정입이 미세해지기 쉽다.

니켈 합금은, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In 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 것이 바람직하다. 이 니켈 합금은, 1. 니켈보다도 워크함수가 작기 때문에 방전하기 쉽다, 2. 스퍼터링하기 어렵다(에칭 레이트가 작다), 3. 아말감을 형성하기 어렵다, 4. 산화막을 형성하기 어렵기 때문에 방전이 저해되기 어렵다라는 다양한 이점을 갖는다. 특히, Y를 함유한 니켈 합금은 내 스퍼터링성을 높이기 쉽다. Y의 바람직한 함유량은 0.01∼2.0 질량 %이다. Y, Si 및, Mg를 함유하는 니켈 합 금은, 내 스퍼터링성을 더욱 향상할 수 있고, 바람직한 함유량은, 질량 %로 Y 및 Si의 합계로 0.01∼2.0%, Mg : 0.01∼1.0%이다. 이들 첨가 원소는, Ni와의 금속간 화합물을 만들고, 전극 재료 또는 전극 중에 존재한다.

(제조 방법)

본 발명 전극 재료의 형태는, 판형상재나 선형상재를 들 수 있어, 대표적으로는, 용해→주조→열간 압연→냉간 소성 가공(판형상재 : 냉간 압연, 선형상재 : 냉간 신선(cold drawing)) 및 열처리에 의해 얻어진다. 이러한 용제법에 의해 제조함으로써, 전극 재료는 고밀도(상대 밀도가 98% 넘어, 대체로 100%)이고, 이러한 고밀도의 전극 재료에 의해 제조한 전극도 고밀도가 되어 강도가 높다.

(표면 성상)

본 발명 전극 재료는, 그 표면이 미세한 요철로 이루어지는 것을 특징의 하나로 한다. 구체적으로는, 표면 거칠기(Sm)(JIS B 0601(1994))가 50㎛ 이하이다. 표면 거칠기(Sm)가 작을수록 전극의 표면 거칠기(Sm)도 작아지기 쉬워 휘도를 향상할 수 있기 때문에, 특별히 하한(下限)을 두지 않는다. 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.

전극 재료의 표면 거칠기(Sm)를 50㎛ 이하로 하는 데는, 냉간 소성 가공 후의 가공재, 혹은 최종 열처리 후의 처리재에 숏 블라스트(shot blasting)나 배럴 연마(barrel polishing)라는 기계적인 처리를 행하는 것을 들 수 있다. 기계적인 처리에 더하여, 전극 재료의 제조 조건을 조정함으로써, 표면 거칠기(Sm)를 50㎛ 이하로 하기 쉽다. 구체적인 조건으로서는, 예를 들면, 최종 열처리(연화 처 리;softing treatment) 시의 가열 온도를 700∼1000℃, 이동 속도(선속;wire-supplying speed)를 50℃/sec 이상으로 하는 것을 들 수 있다.

(조직)

본 발명 전극 재료는 미세 조직을 갖는 것을 특징의 하나로 한다. 구체적으로는 평균 결정 입경이 50㎛ 이하이다. 전극 재료의 평균 결정 입경이 작을수록 전극의 평균 결정 입경도 작아지기 쉬워 휘도를 향상할 수 있기 때문에, 특별히 하한을 두지 않는다. 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.

전극 재료의 평균 결정 입경을 50㎛ 이하로 하는 데는, 예를 들면, 제조 조건을 제어하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 최종 열처리(연화 처리)에 있어서 가열 온도를 비교적 고온으로 함과 함께, 가열 시간을 짧게 하여 입 성장(grain growth)을 촉진하지 않도록 한다. 구체적인 조건은 가열 온도를 700∼1000℃, 특히 800∼900℃ 정도로 하고, 이동 속도(선속)를 50℃/sec 이상, 특히 80℃/sec 이상으로 하는 것을 들 수 있다. 전극 재료를 니켈 합금으로 구성하는 경우, 첨가 원소의 종류나 함유량을 조정함으로써, 평균 결정 입경을 조정할 수 있다.

(워크함수)

표면이 미세한 요철 형상이고, 그리고 미세 조직으로 이루어지는 본 발명 전극 재료는, 방전성이 우수하고 워크함수가 작다. 구체적으로는 4.7eV 미만이다. 이러한 전극 재료로 이루어지는 본 발명 전극도 워크함수가 작아지고, 워크함수가 작을수록 전극으로부터 전자가 방출되기 쉬워, 냉음극 형광 램프가 이 전자를 이용함으로써 발광하기 쉬워져, 휘도를 향상할 수 있기 때문에, 특별히 하한을 두지 않 는다. 보다 바람직하게는 4.3eV 이하이다.

(에칭 레이트)

표면이 미세한 요철 형상이고, 그리고 미세 조직으로 이루어지는 본 발명 전극 재료는, 또한, 내 스퍼터링성도 우수하여 에칭 레이트가 작다. 구체적으로는, 22nm/min 미만이다. 특별히 하한을 두지 않는다. 에칭 레이트가 작을수록 스퍼터링층이 생성되기 어려워져 이 층에 취입되는 수은량을 저감하여, 수은을 발광에 충분히 이용할 수 있는 점에서 램프의 휘도를 향상할 수 있다. 보다 바람직하게는 20nm/min 이하이다. 이러한 전극 재료로 이루어지는 본 발명 전극도 에칭 레이트가 작다.

상기 워크함수나 에칭 레이트는 표면 거칠기(Sm)나 평균 결정 입경을 보다 작게함으로써, 작아지는 경향이 있다. 또한, 워크함수나 에칭 레이트는, 본 발명 전극 재료를 니켈 합금으로 구성하는 경우, 첨가 원소의 종류나 함유량을 조정함으로써 변화되게 되어, 첨가 원소의 함유량을 많게 하면 작아지는 경향이 있다. 워크함수 및 에칭 레이트의 측정 방법은 후술한다.

[전극]

상기 본 발명 전극 재료에, 프레스 가공(판형상재의 경우)이나 단조 가공(선형상재의 경우)이라는 소성 가공을 행함으로써, 중공(hollow)의 바닥이 있는 통(筒)으로 이루어지는 컵 형상의 본 발명 전극을 얻을 수 있다. 컵 형상의 전극은 홀로우 캐소드(hollow cathode) 효과에 의해, 스퍼터링 현상을 어느 정도 억제할 수 있다. 본 발명 전극 재료는 전술한 바와 같이 소성 가공성이 우수한 니켈이나 니켈 합금으로 구성되기 때문에, 상기 소성 가공을 냉간에서 행할 수 있다. 또한, 냉간 가공으로 함으로써 전극 재료의 미세 조직을 유지하기 쉽다. 컵 형상으로 형성한 가공재에 별도 전술한 기계적인 처리를 행하면, 확실히 표면 거칠기(Sm)를 50㎛ 이하로 할 수 있다. 컵 형상의 전극에서는, 통상, 그 내측, 특히 저면(底面)을 중심으로 방전이 일어난다. 그 때문에, 컵 형상의 전극의 적어도 내측의 저면의 표면 거칠기(Sm)가 작으면, 방전성이나 내 스퍼터링성을 높여 고휘도로 하기 쉽다. 그래서, 본 발명 전극은, 적어도 내측의 저면의 표면 거칠기(Sm)를 50㎛ 이하로 한다. 내측의 전면에 걸쳐 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하라도 좋고, 외측의 면은 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하라도 50㎛ 넘어도 좋다.

또한, 표면 거칠기(Sm) 및 평균 결정 입경이 모두 50㎛ 이하의 전극 재료를 이용하여 전극이나 냉음극 형광 램프를 제조할 때, 프레스 가공이나 단조 가공, 리드선의 용접 등에 의해, 전극의 표면 거칠기(Sm)나 결정 입경이, 전극 재료의 표면 거칠기나 결정 입경으로부터 약간 변화하는 일이 있다. 그러나, 전극의 표면 거칠기나 결정 입경은, 상기 전극 재료의 표면 거칠기나 결정 입경에 기본적으로 의존하여, 전극 재료의 표면 거칠기(Sm) 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하이면, 대체로 50㎛ 이하로 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

표 1에 나타내는 조성으로 이루어지는 전극 재료(판형상재, 선형상재)를 제작하여 그 특성을 조사했다. 또한, 이 전극 재료로부터 컵 형상의 전극을 제작하 고, 또한, 이 전극을 이용한 냉음극 형광 램프를 제작하여 그 성능을 평가했다.

(시료 No. 1, 2, 101, 102)

판 형상의 전극 재료를 이하와 같이 제작했다. 통상의 진공 용해로를 이용하여 표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 금속의 용탕을 제작하고, 용탕 온도를 적절히 조정하여 진공 주조에 의해 잉곳(ingot)을 얻었다. 얻어진 잉곳에 열간 압연을 행하여 두께 4.2mm의 압연 판재를 얻었다. 이 압연 판재에 열처리를 행한 후, 표면을 절삭하여 두께 4.0mm의 처리 판재를 얻었다. 이 처리 판재에 냉간 압연 및 열처리를 반복하여 행하고, 얻어진 판재에 최종 열처리(연화 처리)를 행하여, 두께 0.2mm의 판 형상의 연재(軟材)를 얻었다. 연화 처리는 온도를 800℃로 하고, 이동 속도를 10∼150℃/sec의 범위에서 적절히 선택하여, 수소 분위기에서 행했다. 이동 속도를 상기 범위에서 다르게 함으로써 같은 성분 조성이라도 평균 입경이 다른 판형상재가 얻어졌다.

(시료 No.3∼5, 103)

선 형상의 전극 재료를 이하와 같이 제작했다. 통상의 진공 용해로를 이용하여 표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 금속의 용탕을 제작하고, 용탕 온도를 적절히 조정하여 진공 주조에 의해 잉곳을 얻었다. 얻어진 잉곳을 열간 압연에 의해 선직경 5.5mmφ까지 가공하여 압연 선재를 얻었다. 이 압연 선재에 냉간 신선 및 열처리를 조합하여 행하고, 얻어진 선재에 최종 열처리(연화 처리)를 행하여, 선직경 1.6mmφ의 선 형상의 연재를 얻었다. 연화 처리는 온도를 800℃, 이동 속도(선속)를 10∼150℃/sec의 범위에서 적절히 선택하여, 수소 분위기에서 행했다. 이동 속도를 상기 범위에서 다르게 함으로써 평균 입경을 변화시켰다.

표 1에 나타내는 「Ni」은, 시판의 순 니켈(99.0 질량 % 이상 Ni)으로, 정련에 의해 C 및 S의 합계 함유량을 저감시킨 것을 이용했다. 용해는 대기 용해로(air atmosphere furnace)에서 행하여도 좋으며, 이 경우, 정련 등에 의해 불순물이나 개재물을 제거 또는 저감하거나, 온도 조정을 행하여 용탕을 조정한다. 열처리는 수소 분위기 하 또는 질소 분위기 하에서 행한다. 압연 판재나 연재의 두께, 압연 선재나 연재의 선직경은 적절히 선택할 수 있다. 연재의 두께는 0.1∼0.3mm가 바람직하고, 연재의 선직경은 0.5∼5mmφ가 바람직하다. 연화 처리는 열 전도율이 높은 수소의 함유량이 높은 분위기(특히, 수소 분위기)에서 행하면, 효율 좋게 가열할 수 있는 점에서 이동 속도(선속)를 빠르게 할 수 있기 때문에, 생산성을 향상할 수 있다. 한편, 연화 처리를 수소의 함유량이 적거나, 혹은 질소 분위기 등의 수소를 포함하지 않는 분위기에서 행하면, 전극의 수소 함유량이 저감되어, 리드선의 용접 시 등에서 전극이 산화 변색하는 것을 방지할 수 있다.

얻어진 연재에 대하여, 평균 결정 입경을 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 평균 결정 입경은 JIS G 0551(2005)에 나타내는 방법에 준하고, 연재의 단면을 현미경에 의해 조직 관찰함으로써 행했다.

얻어진 연재에 표면 처리를 행하여 전극 재료로 하고 이 전극 재료의 표면 거칠기(Sm)를 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 표면 처리는, 배럴 연마(시판의 연마기를 사용)로 행하고, 소망하는 표면 거칠기(Sm)가 얻어지도록 적절히 배럴용 연마재를 선택했다. 또한, 시료 No.101은, 표면 처리를 행하지 않았다. 표 면 거칠기(Sm)는, JIS B 0601(1994)에 준하고, 광학식 표면 형상 계측기로 측정했다.

얻어진 전극 재료에 대하여, 워크함수 및 에칭 레이트를 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 워크함수는, 전(前)처리로서 Ar 이온 에칭을 수분간 행한 후, 자외선 광전자 분광분석법에 의해 측정했다. 상기 전처리의 에칭은, 이온 조사 시간이 짧기 때문에 표면 거칠기로의 영향은 무시할 수 있다고 생각된다. 측정은, 복합 전자 분광분석 장치(PHI 제 ESCA-5800 부속 UV-150HI)를 이용하고, 자외선원 : HeI(21.22eV)/8W, 측정 시의 진공도 : 3×10-9∼6×10-9torr(0.4×10-9∼0.8×10-9kPa), 측정 전의 베이스 진공도 : 4×10-10torr(5.3×10-11kPa), 인가 바이어스 : 약-10V, 에너지 분해능 : 0.13eV, 분석 에어리어 : φ800㎛ 타원형, 분석 깊이 : 약 1nm로 했다. 그 외, 워크함수는, 대기 주사형 켈빈 프로브(영국 KP Technology Ltd., 제조)를 이용하여 측정할 수도 있다(사용 프로브의 칩 사이즈 : 직경 2mm). 이 경우, 각 시료에 대하여, 측정 위치를 조금 옮기면서 복수점(예를 들면, N=5)을 측정하여 그 평균치를 이용한다. 에칭 레이트는, 이하와 같이 하여 구했다. 전처리로서 전극 재료에 부분적으로 마스킹을 행하고, 마스킹되어 있지 않은 노출 부분에 이온 조사를 소정 시간 행한 후, 이온 조사에 의해 노출 부분에 의해 생긴 패인 곳의 평균 깊이를 측정하여, 평균 깊이/조사 시간을 에칭 레이트로 했다. 이온 조사는, X선 광전자 분광분석 장치(PHI 제 Quantum-2000)를 이용하여, 가속 전압 : 4kV, 이온 종(種) : Ar+, 조사 시간 : 120min, 진공도 : 2×10-8∼4×10-8torr(2.7×10-9∼5.3×10-9kPa), 아르곤 압(壓) : 약 15mPa, 입사 각도 : 시료 면에 대하여 약 45도로 하여 행하고, 패인 곳의 깊이는, 촉침식 표면 형상 측정기(비코 인스트루먼츠사(Veeco Instruments Inc.) 제조 Dektak-3030)를 이용하여, 촉침 : 다이아몬드 반경 = 5㎛, 침압 : 20㎎, 주사 거리 : 2mm, 주사 속도 : Medium으로 하여 측정했다.

시료 No.	조성 (질량%)	형상	평균 결정 입경 (㎛)	표면 거칠기 (Sm) (㎛)	워크함수 (eV)	에칭 레이트 (nm/min)
1	Ni	판	40	30	4.5	19
2	0.3Y-Ni	판	10	20	4.1	12
3	0.3Al-0.1Si-Ni	선	40	40	4.5	18
4	0.4Zr-Ni	선	25	40	4.4	15
5	0.3Y-0.1Si-0.01Mg-Ni	선	9	20	4.0	11
101	Ni	판	320	100	4.7	22
102	Ni	판	320	60	4.7	22
103	Ni	선	320	30	4.5	22

표 1에 나타내는 바와 같이, 전극 재료는, 표면 거칠기(Sm) 및 평균 결정 입경이 50㎛ 이하이면, 워크함수 및 에칭 레이트가 작음을 알 수 있다. 또한, 표면 거칠기(Sm)나 평균 결정 입경이 작을수록 워크함수나 에칭 레이트가 작아지는 경향이 있음을 알 수 있다.

얻어진 판 형상의 전극 재료를 소정의 크기(10mm 네모조각)로 절단하여, 얻어진 판형상편에 냉간 프레스 가공을 행하여, 컵 형상의 전극(외경 1.6mmφ, 길이 3.0mm, 개구부의 직경 1.4mmφ, 개구부의 깊이 2.8mm, 저부의 두께 0.2mm)을 제작했다. 또한, 전극의 크기는 적절히 변경할 수 있다.

얻어진 선 형상의 전극 재료를 소정 길이(1.0mm)로 절단하여, 얻어진 단척(short length)재에 냉간 단조 가공을 행하여 컵 형상의 전극을 제작했다. 그 결과, 모든 조성을 갖는 연재도 컵 형상의 전극(외경 1.6mmφ, 길이 3.0mm, 개구부의 직경 1.4mmφ, 개구부의 깊이 2.6mm, 저부의 두께 0.4mm)을 얻을 수 있었다.

얻어진 전극 중, 시료 No.1∼5, 102, 103의 전극은 블라스트 처리를 행하여 표면 거칠기를 조정했다. 블라스트 처리는, 시판의 블라스트 장치를 이용하여, 소망하는 표면 거칠기(Sm)를 얻을 수 있도록 적절히 블라스트용 연마재를 선택했다. 이 처리 후에, 전극의 내측의 저면의 표면 거칠기(Sm)를 전극 재료의 경우와 동일하게 하여 조사한 바, 전극 재료일 때의 표면 거칠기와 동등했다. 또한, 전극의 평균 결정 입경을 전극 재료의 경우와 동일하게 하여 조사한 바, 전극 재료일 때의 평균 결정 입경과 동등했다.

얻어진 전극을 이용하여 냉음극 형광 램프를 제작하고, 초기 휘도와 500시간 경과 후의 휘도를 조사했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 시료 No.101의 냉음극 형광 램프의 초기의 중앙 휘도(43000cd/m²)를 100으로 하고, 그 외의 시료의 초기 휘도 및 500시간 경과 후의 휘도를 상대적으로 나타냈다.

냉음극 형광 램프는 이하와 같이 제작했다. 코바르로 이루어지는 이너 리드선과 구리 피복 Ni 합금선으로 이루어지는 아우터 리드선을 용접하고, 또한, 상기 전극의 외측의 저면에 이너 리드선을 용접한다. 니켈이나 니켈 합금과 코바르는 융점이 같은 정도 혹은 비교적 가깝기 때문에, 전극과 이너 리드선을 간단하게 접합할 수 있었다. 상기 이너 리드선의 외주에 유리 비즈(glass beads)를 용착시켜, 리드선, 전극 및, 유리 비즈가 일체화한 전극 부재를 한 쌍 제작한다. 다음으로, 내벽면에 형광체층(여기에서는 할로린산염(halophosphate) 형광체층)을 갖고, 양단이 개구한 원통 형상의 유리관의 일단에 한쪽의 전극 부재를 삽입하고, 유리 비즈와 관의 일단을 용착하여, 관의 일단을 밀봉함과 함께, 전극을 관 내에 고정한다. 다음으로, 유리관의 타단으로부터 진공흡입하여 희가스(여기에서는 Ar 가스) 및 수은을 도입하고, 다른 한쪽의 전극 부재를 삽입하여 전극을 고정함과 함께 유리관을 밀봉한다. 이 순서에 의해 한 쌍의 컵 형상의 전극의 개구부가 대향 배치된 냉음극 형광 램프가 얻어진다.

시료 No.	전극 재료		초기 휘도 (상대치 시료 No.101=100)	500H 후 휘도 (상대치)
	평균 결정 입경 (㎛)	표면 거칠기(Sm) (㎛)
1	40	30	180	150
2	10	20	200	180
3	40	40	180	150
4	25	49	190	170
5	9	20	210	200
101	320	100	100	90
102	320	60	100	90
103	320	30	180	100

표 2에 나타내는 바와 같이, 평균 결정 입경 및 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 전극 재료에 의해 제작한 전극을 구비하는 냉음극 형광 램프는, 초기 휘도가 높을 뿐만 아니라, 장시간 경과 후도 고휘도를 유지할 수 있음을 알 수 있다. 특히, 평균 결정 입경 및 표면 거칠기가 작을수록 초기 휘도를 향상할 수 있음과 함께, 고휘도를 장기에 걸쳐 유지할 수 있는 경향이 있음을 알 수 있다. 이 점에서, 전극 재료의 평균 결정 입경 및 표면 거칠기(Sm)를 제어함으로써 고휘도인 냉음극 형광 램프를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

또한, 전술한 실시 형태는 본 발명의 요지를 일탈하는 일 없이 적절히 변경하는 것이 가능하여, 전술한 구성에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 전극 재료나 전극의 조성, 평균 결정 입경, 표면 거칠기(Sm)를 적절히 변경할 수 있다.

본 발명 전극 재료는, 냉음극 형광 램프의 전극용 소재에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명 전극은, 냉음극 형광 램프의 전극에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명 냉음극 형광 램프는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터의 액정 모니터나 액정 텔레비전 등의 액정 표시 장치의 백 라이트용 광원, 소형 디스플레이의 프런트 라이트용 광원, 복사기나 스캐너 등의 원고 조사용 광원, 복사기의 이레이저(eraser)용 광원이라는 여러 종류의 전기 기기의 광원에 매우 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (7)

1. 냉음극 형광 램프의 전극에 이용되는 전극 재료로서,

   니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지고,

   평균 결정 입경이 50㎛ 이하, 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극 재료.
2. 제1항에 있어서,

   상기 니켈 합금은, Ti, Hf, Zr, V, Fe, Nb, Mo, Mn, W, Sr, Ba, B, Th, Be, Si, Al, Y, Mg, In 및, 희토류 원소(Y를 제외함)로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 합계로 0.001 질량 % 이상 5.0 질량 % 이하 함유하여, 잔부가 Ni 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극 재료.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전극 재료의 워크함수가 4.7eV 미만인 것을 특징으로 하는 전극 재료.
4. 제2항에 있어서,

   상기 전극 재료의 워크함수가 4.7eV 미만인 것을 특징으로 하는 전극 재료.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전극 재료의 에칭 레이트가 22nm/min 미만인 것을 특징으로 하는 전극 재료.
6. 냉음극 형광 램프에 이용되는 컵 형상의 전극으로서,

   니켈 또는 니켈 합금으로 이루어지고,

   평균 결정 입경이 50㎛ 이하이며,

   이 전극의 내측의 저면의 표면 거칠기(Sm)가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극.
7. 제6항에 기재된 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프.