TW200836236A - Cold cathode fluorescent lamp and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

200836236 九、發明說明： 【交互參考相關申請資料】 依據20 07年2月20日申請之日本專利申請案第 200 7-39532號，為此申請案之優先權主張，其所揭露之内 容在此列入參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於冷陰極螢光燈管以及冷陰極螢光燈管 製U方法更特別疋哥命延長的冷陰極螢光燈管以及長效 冷陰極螢光燈管的製造方法。 【先前技術】 冷陰極螢光燈管經常使用於液晶顯示裝置的背光模 :且中明取傳真影像及其相關的光源、複印機的消除電荷 光源、及各種顯不裝置；因為這些都需要極佳的特性，像 是高亮度、高色彩飽和度、長效及低電能消耗。於此種冷 陰極螢光燈管中，電壓供應於透明管，像是玻璃管，内鄰 近兩端部，電極’於其内部密閉的留住稀有氣體與汞；藉 此，玻璃管内少量的電子將撞擊相對側的的電極，因此造 成第二次的釋放出電子且產生炙熱。結果，藉由炙熱而處 於激發態的求輻射出紫外線，接著於透明管内壁上的營光 物貝接收紫外線並釋放出可見光。 、吏用7陰極螢光燈官的電極，即只需要提供低電壓 且可減少功率損耗的一對杯型電極，並且此等電極皆裝設

2138-9372-PF 6 200836236 2透明管内的兩端，使得杯型孔六彼 由鎳材料構成，因為錄可以輕易地加工， 4電極係 近1200。广* 勿也加工，其熔點可以低至 稀有_離子：屬::=濺^ 做成電極以便改進電極的濺鑛阻抗，並:於具== 物質的汞合金型式抑制汞的消耗。 有缝電極 材料螢光燈管的電極，其已經被揭露過，電極 k自匕含鈮、鉬、鈕、鎢等的族群，以—種或多種 金屬構成，並且自表面連續的凹凸相101至5叫（專利 、獻1)《陰極螢光燈管的電極亦已揭露以簡單金屬物質 y成被粒’像是鶊、矿匕、組、翻與銖，或者將此等金屬 燒結成合金微粒，1呈右伞的 /、具有十均粒子直徑不超過1〇〇 利文獻2) 。而，鉬（熔點：2622。〇、鈮（熔點：195〇 ^及相 似者具有高_，且製造可以完全融化這類金屬的加熱爐 相當困難。此外，&等金屬本身相當昂貴，為了製造電極 而生產高溫加熱爐使得成本相當高。因為如此，一般而 。，製造電極使用鑄造，或者於1〇〇〇 〇c將此等金屬燒結 成金屬線。然而，鑄造或金屬線的成形溫度不高於熔點， 因此於邊界處#在原始顆粒材料。冑造或金屬、線的成形的 電極，於邊界處存在原始顆粒材料，自邊界處的原始顆粒 材料處選擇性地噴濺。汞與稀有氣體應用於可實施程度的 々陰極螢光燈管時，假如電極是以鉬及鈮材料製造的將產 生問題’其不具有充分的噴濺阻力成為離子。 2138-9372-PF 7 200836236 本黍明已經完成-種冷陰極螢光燈 濺的電極，其構成物暂6人， /〜、开改善噴 夭力且古土" 、匕3做為主成份的鎳或鎳合金以及 =加”有去減作料金屬，像是鈦、料給（專利文獻 二：陰極榮光燈管的製造過程中，當電極被加熱至連 柄，鈦、錯與給的金屬原子首先被氧化，抑制了主 鎖或鎳合金的氧化;結果’可以抑制電極錢 、〜即使使用錯線的銅可法（copper-Koval)雙社 構，與低熔點的電極連接的錯線可以低溫工作，並於連接 期間抑制銅原子流出；藉此，由於銅原子流出產生的凹洞 可以被抑制。因為如此，使用冷陰極螢光燈管期間，藉由 電和產生的熱可以較佳的輪射出來。金屬氧化物，像是在 錄或錄合金内的欽、錐與銓’不規則地分佈於鎳或錄合金 ^邊界晶粒；因此’束縛住鎳或錄合金的晶粒的力量藉此 等金屬氧化物給強化。當這類物質應用於電極時，電極可 以獲得極佳的噴濺阻力。 [專利文獻1 ]日本公開專利第2〇06-1 561 51號 [專利文獻2]日本公開專利第2〇〇4—178875號 [專利文獻3]日本公開專利第2〇〇6 —22861 5號 【發明内容】 有鑑於此’本發明之目的在於提供一種具有電極的冷 陰極螢光燈官’其具有較佳的喷濺阻力，且可藉由使用鎳 或鎳合金作為主要成分而低成本的製造。本發明之另一目 的在於提供一種長效的冷陰極螢光燈管，以及長效的冷陰 2138-9372-PF 8 200836236 柽登先丈且官的製造方法；於使用燈管期間，即 的銅可法（c〇PPer-Koval)雙結構， 銘線 較佳的產生。 了使來自電極的熱輕射 有=自：對學術的貢獻在於，當電極的晶粒微結構 ^千均曰曰粒直徑不大於25μπι且電極是以錄或鎖合金構 成％，獲得電極具有極佳的噴錄力的研究。本發明亦發 現鎳或鎳合金的晶粒微結構可以 χ 磋+如入人丄 稽由加入特疋置的紀至 錄或錄合金中而輕易完成。本發明可㈣的完成之。 即，本發明係關於一種冷陰極營光燈管，盆包括内 含稀有氣體及汞且兩端完全密封的一透明管、於透明管内 ，上形成一螢光物質層、於透明管内部且鄰近兩端部位置 处设置的電極以及將電極連結至電源的鉛線；其中電極且 有^結構，其具有以錄或錄合金為主成分構成的晶粒且平 均晶粒直徑不大於25 μιη。 、再者，本發明係關於一種冷陰極螢光燈管的製造方 法’冷陰極螢光燈管包含内含稀有氣體及汞且兩端完全密 封的—透明管、於透明管内壁上形成一勞光物質層、於透 明官内部且鄰近兩端部位置處設置的電極以及將電極連 結至電源的錯線’包括藉由將紀與含有主成份為錄或錄合 ^的融化金屬混合形成鑄塊或金屬線，以及自該禱塊或金 屬線形成包含晶粒且平均晶粒直徑不大於25叫而具有微 結構的電極。 本發明之冷陰極螢光燈管具有電極，其中錄或錄合金 作為主成>，且其具有極佳的喷濺阻力。此電極可輕易地 2138-9372-PF 9 200836236 以低成本製造。即使使用鉛線的銅可法（c〇ppen⑽al)雙 結構，本發明的冷陰極螢光燈管於使用燈管期間，可使來 自電極的熱輻射較佳的產生，且燈管具有長效壽命。 本發明之其他目的、特徵及優點將藉由以下的說明並 參考圖式做更詳細的說明。 【實施方式] 本發明之冷陰極螢光燈管之特徵在於，包含内含稀有 氣體及水且兩端完全密封的一透明管、於透明管内壁上形 成”螢光物負層、於透明管内部且鄰近兩端部位置處設置 的電極以及將電極連結至電源的鉛線。於此冷陰極螢光燈 官中’電㉟具有微結構且包含以鎳或鎳合金為主成份的晶 粒，其具有平均晶粒直徑不大於25 μηι。 田透明管應用於本發明之冷陰極螢光燈管時，構成的 成刀為例如矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋅硼矽酸鹽玻 璃、，备玻璃及蘇打玻璃，即只要能長時間使用後仍可使可 見光透過的材料製造。透明管可以是任何形狀，像是直線 吕狀或弓曲官狀皆可使用。透明管可具有任何管狀直徑， 例如’透明管的直徑可為1·5至6.〇 _。 榮光物質層可行成於透明管之内壁表面之所有面積 榮光物貝層包含可藉由汞輻射的紫外線激發的螢光 物並毛出可見光，其將說明如下。此類螢光物可根據使 用目的選擇發出需要的光，其具體的範例包含素鱗酸鹽 螢光物及稀以素螢光物。藉由適當的結合這些螢光物，

2138- 9372-PF 200836236 /、亦可產生白光。較佳地，螢光物質層的厚度不可小於11 μΠ1 ’且不可大於28 μιη。 填裝於透明管内的稀有氣體，適當的選擇自氬、氙、 坑等等，其被與電子撞擊後離子化並變成氣體化離子，並 開始造成放電，且維持放電。較佳地，填裝於透明管内的 稀有氣體體積，當冷陰極螢光燈管發光時，其内汽化壓力 約為 5000 Pa 至 liooo pa。

^填裝於透明管内的汞，藉由與透明管内產生的放電電 荷碰撞，產生具有波長為253. 7 nm的紫外光線；接著， 螢光物質藉由紫外線激發後發光。較佳地，填裝於透明管 内的汞的體積，當冷陰極螢光燈管發光時，其汽化壓力約 為 1 Pa 至 1〇 pa。 μ 於透明管内部且鄰近兩端部位置處設置的電極，具有 微結構且具有平均晶粒直徑不大於25 μιη，其包含以鎳或 鎳合金為主成份的晶粒。較佳地，作為主要成份的鎳，於 電極成份的重量百分比中不得小於7〇 %。鎳合金可為任何 狀態，例如固溶體、金屬化合物及兩者的混合。鎳合金的 例子包括鎳以及自以下元素中選擇—種、兩種或更多的物 質的组合’其包含鎂、鋁、矽、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鋅、 叙錯、銳、、錯、錕、顧等等。較佳地，於鎳合金中，除 了錄以外的金屬’其重量百分比為G. G1至2 %。鎳為主要 ^成分；因此’電極具有低熔點，並且當㈣與電極連 、、σ日守其可以抑制錯線的惡化、損毀等等。

進步’上述電極較佳地含有釔。包含釔可以使鎳晶 2138-9372-PF 11 200836236 粒形成更精細的狀態，並具有平均晶粒直徑不大於25 _。較佳地’電極中紀的重量百分比含量…0.15 % 不大於1 · 1 /〇。假若電極中的釔含量在此範圍中時，其 可綠保鎳絲的㉟粒直#在±述範目Μ。 再者，電極中矽的重量百分比含量不可大於0.003 /〇叙右電極中矽的重量百分比含量不大於〇· 〇〇3 %時，鎳 的曰曰粒會更精細且具有平均晶粒直徑不大於Μ _。

再者，除了釔以外，電極可自以下選擇兩種或更多種 的兀素’如鍅、铪、鈦、錳等等，鎳的晶粒會更精細且具 有平均晶粒直徑不大於2 5 _。較佳地，於電極中，各個 金屬的重量百分比含量約為〇· 〇1至〇· 3 %，因為可以形成 微結構。 藉由晶粒形成的這類電極之微結構具有平均晶粒直 徑不大於25 μιη。電極的微結構可防止鎳原子藉由稀有氣 體離子產生噴濺。當電極具有以晶粒平均直徑不大於託 μπι晶粒形成為結構時，晶粒之間的鍵結強度變得更強，其 結果改善了稀有氣體離子喷濺的阻力。電極晶粒的平均晶 粒直徑可藉由比較法獲得粒子直徑，其方法包括使用一光 學顯微鏡，並以酸化物侵蝕電極表面後觀察之。具體地， 藉由 The Japan Society for Heat Treatment(JSfiT)編撰 且由 Κ· K. Taiga Shuppan發行揭露的一方法、、An Introduction to Metallic Materials and Structure"' (第189頁至第193頁），可遵照上述揭露的方法獲得平均 晶粒直徑。假若於印刷照片中顯示尺寸為80 mm直徑的 2138-9372-PF 12 200836236 圓’是利用光學顯微鏡對於真實視場中，直徑為〇. 8 _ 的圓放大一百倍觀察得到；利用標準圖式的比較，可判斷 等同晶粒的尺碼，藉此便可獲得平均晶粒直徑。舉例，假 如粒子直徑2 5 μιη，擺放於粒子尺碼約當7與8之間的 7· 5，便可獲得平均粒子直徑值。 f 較佳地，使用杯狀的一對電極，藉此種電極可降低管 内電壓與電能損耗。使杯狀的一對電極的開口彼此相對， 此一電極分別設置於透明管内部鄰近兩端部位置處。雖然 杯狀電極可採用將切割片狀鑄塊的兩端接合，亦可以採= 先切割成圓形的方法，在對形成圓形物件播邀使得圓形的 中央部位凹陷構成杯狀。再者，亦可以藉由俗稱裝桶蓋加 工方法輕易形成具有微結構的電極，其包含將金屬 適當的長度’對切割面軸向加熱形成一凹面，接 形成杯狀。根據透明管内直徑及燈的輸出亮度，例如 狀的外部直徑可為I.1至2.7 Μ且長度為 又两J至7 _。 接二發明之冷陰極螢光燈管之電極與錯線連 接讀連接電極至外部電源。錯線可採 錯線之-端與電極底部表面了方式女f’ 且穿刺通過密封處，例如透明f的密另二=^^ 地，鉛線具有尚耐熱性，當 又么 時，使得料可防止因為加對^密封執行加熱 般，可使用可法線（Koval wires)雙結=者’如同錯線-極螢光燈管使用期間，借 又、、、Q ，其中，於冷陰 法，可使來自電極的熱有效用:二㈣ 有放地輻射至透明管外部。

2138-9372-PF 200836236 本發明之冷陰極螢光燈管’在透明管與螢光物質層之 間具有4呆邊層，可防止自汞發出的紫外線外茂至透明管 〔卜’或防止汞造成透明管的惡化。保護層可藉由使用金屬 氧化物形&，像是氧化釔、氧化鋁、氧化鈽等等。 (

關於製造冷陰極螢光燈管，其包括内含稀有氣體及采 且兩端完全密封的一透明管、於透明管内壁上形成一螢光 物質層、於透明管内部且鄰近兩端部位置處設置的電極以 及將電極連結至電源的鉛線；本發明之冷陰極螢光燈管之 製造方法特徵在於’藉由將釔與含有主要成份的鎳或鎳合 金的溶化金屬混合，形成—鑄塊或金屬線，以及自錄塊或 成平均晶粒直徑不超過25 μηι的包含晶粒微結構 的電極。 於本發明之冷陰極螢光燈管製造方法中，具體地，將 含有主要成份且用以形成電極的鎳或鎳合金的粉狀混合 物熔化。當晶粒直徑的鎳或鎳合金被使用時，因為這些^ 質，溶化至熔點附近時，可使任何量。加人炫化物的:粉 末里之較佳範圍為，整體重量百分比的〇15至υ%。釔 的溶點為149G t ;因此紀可以輕易地均句料於錄熔化 物中。 之後，熔化物倒入鑄塊製作模型中，並且鑄造成鑄 塊。進一步，藉由熱軋及冷軋處理此鑄塊，例如，藉此將 此鑄塊形成厚度為〇·；[至〇· 2 mm的薄片，或直徑i至2· 6 _的金屬線。熱軋或冷軋之後，對鑄塊退火，藉以解除内 應力且改善伸展性。t後，執行表面研磨。#纟執行輕壓 2138-9372-PF 14 200836236 或拉伸金屬線，使其可以獲得平均晶粒直徑不超過Μ邮 的包含微結構的電極。將錯線與電極融合連接。 Π ^於透明管内壁上形成螢光物質層過程中，製備一種擴 政液體，即以上所述的螢光物溶解於溶劑。接著，透明管 之内壁沉浸於擴散液體中或藉由擴散使用而將擴散液^ 塗佈等的方法，接著烘乾並於玻璃管的内壁上形成螢光物 貝層。之後，電極設置於透明管之端部位置，並利用密封 ，物將透明官的端部密冑，且錯線穿刺通過此密封物。采及 稀有氣體填充入透明管中，藉此便完成冷陰極螢光燈管的 製造。 本發明之冷陰極螢光燈管範例中，冷陰極螢光燈管如 第1圖所示的應用於液晶顯示面板之被光模組上。參考第 1圖’於概要剖面顯示的冷陰極螢光燈管1中，以硼石夕酸 鹽玻璃材料製造的玻璃管2之兩端係以玻璃珠3完全密 封。玻璃管2的外部直徑範圍為h 5至6· 0mm，較佳的範 圍為1.5至5.0_。關於玻璃管2的内壁表面4，無光的 螢光物質層大體沿著玻璃管的整個長度方向分布。將稀有 氣體與求以特定量注入内壁表面4環繞玻璃管2的内部空 間’且内部壓力約為大氣壓力的數十分之一。於玻璃管2 的縱方向之兩端，如第2圖放大後的剖視所示，設置杯狀 電極7 ’其具有彼此相對立的杯狀開口 1 〇。電極具有以平 均晶粒直徑不超過2 5 μπι的鎳晶粒形成的微結構。每一鉛 線9的一端與電極7的底部處8焊接，以及另一端穿刺過 玻璃珠3且拉出至玻璃管2的外部。 2138-9372-PF 15 200836236 此冷陰極榮光燈管具有改善卓越的喷濺阻力，以及長 奇命’因為以上所述的冷陰極螢光燈管具有以平均晶粒直 徑不超過25 μιη的晶粒形成微結構的電極，其主要構成成 伤為錄或錄合金。 本發明將藉由以下實施範例做更詳細的說明。 [實施範例1] 以鎖為主要材料熔化後，將重量百分比為〇· 72 %的釔 混合至熔化的鎳中並且均勻的混合。之後，此熔化物灌入 杈子中並且冷卻。熱軋與冷軋交替出現，並且重量，並且 製造出厚度為〇· 2 mm的捲曲物。對此捲曲物退火與輾壓 後對表面拋光，藉以製造出外直徑1.7 且長度5 mm的 杯狀電極。内徑〇 · 8 mm的可法線與電極的底部表面焊接 成一個構件。 電極的鎳平均晶粒直徑藉由比較方法量測得。鎳晶粒 的平均晶粒直徑為2 〇 μιη。 勞光物質以厚度約為18 μιη塗佈於具有内徑2. 〇 _ =玻璃s的内壁上。電極與可法線溶融焊接並設置於玻璃 吕的兩端，使彳于電極開口彼此對立設置，並且玻璃管的兩 端藉由玻璃珠雄、封’其中可法線穿刺過玻璃珠。之後，汞 稀有氣體庄入，藉以完成冷陰極螢光燈管的製備。 對於製備的冷陰極螢光燈管，於以丨〇 “電流點燈 ’ 0 0 0 j時後，藉由觀察枉狀部的耗損狀況判斷是否仍具 有相當，的噴濺阻力。與比較範例1相比，電極的杯狀部 的耗損量相當少’並且此等電極具有極佳的噴_阻力。

2138-9372-PF 16 200836236 [比較範例1 ] 除了利用純錄製造出具有平均晶粒直徑45叫的電極 之外，以實施範例！製&出—冷陰極榮光燈管，並且此冷 陰極螢光燈管可點亮使用。 觀察電極的杯狀部位的損耗，冷陰極螢光燈管的喷滅 阻力僅稍微減小。 [實施範例2 ] 與實施範例1相似的方法’準備一熔融物，並且拉長 成—金屬線’最後退火，藉此製造出具有外直徑為U關 的=線。之後’金屬線的中間切割部壓扁形成一凹面， 接著完成長度5 mm且外直彳f 1 7 m 「且位1 · 7 _的杯狀電極。直徑〇. 8 mm的可法線與電極的庙邱本 & 4表面處熔接。此電極的鎳晶粒平 均晶粒直徑為18 μιη。 藉由使用此電極，以知a, # + 、 才〇於貫施範例1的相似方法製 造出冷陰極螢光燈管，接荽拥> + 接者執仃贺濺阻力測試。與比較範 例2相較，電極的杯狀部位 1的耗知相當少，並且電極具有 極佳的噴濺阻力。 ^ [比較範例2 ] 除了利用純鎳製造中呈古& ^ /、有平均晶粒直徑5 〇 pm的電極 之外’以實施範例2的方法劁、皮 J万忐出一冷陰極螢光燈管，並 且此冷陰極螢光燈管可點亮使用。 觀察電極的杯狀部位的指 … 的扣耗，冷陰極螢光燈管的噴濺 阻力僅稍微減小。 顯然，使用具有平均晶知古斤 才直徑不超過2 5 μπι的微結構

2138-9372-PF 17 200836236 電極的冷陰極螢光燈管’其以鎳或鎳合金構成，具有極佳 的噴濺阻力及使用壽命。 可將本發明之冷陰極螢光燈管應用於液晶顯示裝置 的月光模組、傳真裝置的影像讀取光源、複印機的消除光 源以及各種顯示單元中，並具有極佳的特性，像是高亮 度、高色彩飽和特性及低功率損耗，其電極具有極佳的噴 濺阻力，並且可以低成本輕易製造獲得。進一歩，於使用 燈管期間，即使當使用銅可法雙結構鉛線時，本發明的冷 陰極螢光燈管可使來自電極的熱輻射完善運行。此冷陰^ 螢光燈管具有長效壽命並且有相當多的用處。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之冷陰極榮光燈管之實施範例的概要 剖視圖； 第2圖是第丨圖所示的電極的實施範例之概要透視 【主要元件符號說明】 1 ......冷陰極螢光燈管 2 ......玻璃管

2138-9372-PF 18 200836236 3 ......玻璃珠 4 ......内壁表面 5 ......内部空間 7 ......杯狀電極 8 ......底部 9 ......船線 10 ......開口

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Claims (1)

1. 200836236 、申請專利範圍： 1· 一種陰極螢光燈管，包括·· 且密封其兩 端 .-透明管，於《内部具有稀有氣體及汞 一螢光物質層，形成於透明管的内壁上 電極’設置於透明管内部鄰近兩端部處： 錯線，將電極連結至電源； 其中，電極具有以鎳或鎳合金作 微結構，並且有平灼日#吉^ 為主要成份的晶粒的 工/、有千均日日粒直徑不超過25_。 2·如申請專利範圍第1項所β μ人 苴中，兮發、斤迷的冷陰極螢光燈管， /、 °亥電極包含重量百分比不低;^ 〇 1 ς 0/ > 的釔。 个低於0· 15 %且不高於1% 管，：_月專利氣圍第1或2項所述的冷陰極螢光燈 ：電極包含重量百分比不超過0.003%的矽成份。 [於」—種製造冷陰極螢光燈管的方法，其中冷陰極螢 且h括於其内部具有稀有氣體及汞且密封其 一透明瞢、犯a、w < 、… 成於透明管内壁上的-螢光物質層、設置於 内4 W近兩端部處的電極以及將電極連結至電源 的鉛線，其包括： 人—將纪與以鎳或鎳合金作為主成份的熔化物混 '’形成一鑄塊或金屬線；以及 Μ ♦鬼或金屬線形成平均晶粒直徑不超過2 5 μπι的 从結構的電極 2138-9372-pp 20