201011806 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於冷陰極螢光燈，尤有關於可以減少汞消耗量、 可以於製造處理期間防止在電極上形成鏽、以及可以被有效率地 製造之冷陰極螢光燈。 【先前技術】 冷陰極螢光燈具有高亮度、優越的演色性、長使用壽命、低 ^率消耗以及其[性質之特徵，並jg此已常被使帛作為在電視、 它液晶顯示設備中之背光、在傳真機及其它類似設備 =之衫像s胃取統、在複印機巾之抹除器細、、以及種種顯示用 型式之冷陰極螢光燈運作方式如P施加電壓至設置在透 端附奴電極，其中該透明管由玻璃或任何其它適當的 :子使得惰性氣體離子化。 二以輝級電照射的汞被激發而 』3 雷极炎fT降低s龟壓及功率消耗，此型式之冷陰極螢光产的 透明iS:端並吏得杯形電極的開口彼此相對的方式配i在 度、 射性、對通當用作_ 〃 _子及其匕物貝之優越的耐機 充分耐祕。細，ίf雜的情況下之 之背光部的冷陰極螢光燈中，^螢桊、咼焭度液晶顯示設備 流下之耐用性'對為電極需要WmAS更大之管電 電起動電壓，_銳已取代^作低功函數、以及低敌 2〇〇4-35597i號）。 、’、屯極材料（曰本公開專利公報第 然而，鉬及鈮分別具有262 * 622 C及195〇χ之高溶點，且難以 201011806 點金屬之加熱爐來生產電極。再者， 因此，由在魏點下具有_性的加熱爐亦為昂貴。 通常_由對^"遠^屬戶斤製成的電極係為昂貴。為了克服此問題， 玄吊2由對在低於其炫點之溫度(如❸_ •由二：成之鑄塊或金屬線進行加工來製造電極。鈇而，二 =因此，在冷陰極勞 ❹ 以 =會使得在原料晶粒之間的結合力“心 選 不可靠未’、有耐 濺射性而且實;上並 ω· Α再者雖然鉬及銳對汞及惰性氣體離子及1私所 性稍微優於鎳，但因油及銳在螢絲 ^物^耐濺射 日f管中的汞量必需為用於光發射的汞i力3，通入至透 〇 置ιί年來，從環境議題的 觀點而言’亦_望將β所耗之水 的汞量減到最少。具體言之，目前每螢光字通入至透明管中 佈至5mg，而此數量需要降低至2mg或H、吏用之果量從4mg分 電極被賤f時能狗降低汞齊形成量之電極材料因此，吾人需要當 不與汞反應而形成汞齊之主要材料範例 、*。然而，鶴具有極高的熔點，由燒杜 W鐵、鎮、及 貴而因此實際上不適合。財用上亦電極因此極為昂 鐵實用上可㈣合作為電極材料電_主成分。 鏽。通常稱為純鐵的材料(其碳含量^旦增加時可能形成 題，因為其报容易被氧化。 里^里§十約為〇,〇2%)會有問 下述之公開案已報告使用以鐵為基礎之罄 電燈，其包含：電極，該電極的每一個二$燈電極：一種放 田、杲、不鏽鋼、鐵、 201011806 鋁、及銅至少其中之一製成的—薄； 鈮、或其它適當物質製成的另一賓:又置其上之鎢、鉬、 射體持久性H *八γ : θ，且该放電燈具有優越的發 =肢狩久性此及長使用胥命（日本公開專 諕），一種冷陰極螢光燈電極，i包含 831 鎮、及靖成之-崎由選 一電_面(曰本公開專利公報第纖-〇6〇〇〜ί號);：及 種、陰極螢光燈電極，其包含由鎳 1 及鋇製成之-基底，由鎢或_成之—H、鐵、ff金、鎢、 成之-接合層（曰本公開專利公報第2008__0曰57=)及鋅合金製 ，而’制在電極表面中线H、/狀它 存ί由任何上述物質所製成之表面層時在完 ，先燈衣k處理之刖’齡形成在基底之表面上。如果盆上已 =====縣⑽蝴賴之部分而 【發明内容】 本發明的目的為提供-種冷陰極螢光燈，其可財 ^下述方式而製造，·減少職在含戦鐵合金材料之電極上之^ 供廉價及長使用壽命的實用水準下運作；即使在施加高 仍具有優越_濺雛；能夠減少汞齊的形成量；以及 對¥境造成極少負擔。 本發日狀已_過透_研究並發現：包含基纽 ，極能提供優越的抗鏽效果，其巾該基底由贼鐵合金材料势 成，該抗鏽膜形成在該基底上且包括鎳或鉻；以及使用該電極^ 令陰極螢光燈中能允許在冷陰極螢光燈之製造處理期間省略去除 鏽的步驟，並因此可使冷陰極螢光燈被有效率地製造。本發明又 並也已發現以鐵或鐵合金為基礎且包含具耐減射性的抗鏽膜之電 極，可以降低汞齊的形成量，並可以降低通入至透明管中的汞量。 本發明係基於上述發現而達成。 亦即，本發明關於一種冷陰極螢光燈，其包含：一透明管， 其包括設置在内壁表面上之一螢光層以及其中包括一惰性氣體及 201011806 汞，該透明管的兩端以密 中的兩端附近；以及導屏敝；電極，其設置在該透明管 該電極的每一個为杯、”，/、連接至該電極且穿過該密封構件。 減少述方式而製造·· 使用壽命的實用水準下 一之鏽1，在提供廉價及長 的耐減雜；能施加高管電流時仍具有優越 【實施方式】 Θ的形成I;以及對環境造成極少負擔。 表面: -透明管，其包括設置在内壁 端以密封構件屏蔽；電ς，二體m透明管的兩 及導線，其連接至兮带抵n ；:叹置在該透明管中的兩端附近；以 括由-鐵或鐵合金;^料製^過件。該電極的每一個包 鏽膜。該抗細包括^===絲面上之一抗 璃、之^陰f螢光燈中之透明管可以由梦酸鹽玻 彎曲的形狀、或ί何明管可以具有筆直的形狀、 將螢光層設置在幾乎整個透明管 藉由從汞放射之㈣光崎發 ^ 上。螢光層包含 並發射可見光。吾人可㈣ί二其將在町作說明）， 螢光物質。可使用上述螢光物質的適當組:以它 的厚度較佳者_含Ιΐμπι分佈至含35_。X射白先。營先層 將被施加放電時會產生紫外光之汞，與從氬、氤、氖、及其 7 201011806 匕適合的元素中選宏 明管中之釋出通^的惰性氣體通入透明管中。產生在透 波長之紫^ 產生™及其它 量較佳者知下㈣ft轉螢先㈣。待通蚊汞及惰性氣體 從收分佈至1〇Pa，二螢士燈運作期間，汞蒸氣壓例如 設置在透明管兩j力例如從5000Pa分佈至1100〇 Pa。 料(此後其有反+中的电極之每一個包含：由鐵或鐵合金材 抗鏽膜:、ί二之基底、及在基底之表面上的 含鐵之上述♦坧#·^匕3/里蛱的但主要包含鐵。由於主要包 在加工性面'^低於翻、銳、及其它類似元素之魅， 流施加至電4二相f製ΐ時’即使在將例如ι〇誕的高管電 時5成電極仍顯現優越的耐濺射性。 因為汞齊的鐵在電極材料中較佳為具有高含量， 之1極基底遭受雜_減少。具體言 暂旦!ll i 1中之鐵合置以質量計較佳為99.5%或更高，石炭含量以 ^十％d土為0.5〇/〇或更低。然❿’當電極材 ^於_9%時’鐵的精煉成本將 中^ ，此顯著地變高。因此，實際可行的鐵含量以 含99.5%分佈至含99,999%。 、冲車乂佺為攸 ^述之電極材料可以包含鉑、猛、鉻、及發其中 或以上，以及鐵或鐵合金。 m3—禮 包括料，的基底較佳為具有微結構，該微結構 子的平ί直^^4 9’ 晶子。當鐵或鐵合金晶體粒 體離子會具有優越的耐濺射性。 、或h性氣 在電極中之晶體粒子的平均直徑可峨由比較法 ^直徑加以判定，在該比較法中’係使用光學顯微鏡來 酉文钱之電極表面。具體言之，該比較法係依照插述於「 ^二 與結構導論」第189至193頁中之方法而實行，其由日本熱處^ 201011806 技術協會編輯及由Taiga出版社出版。具體言之，在顯微圖片（藉 由在光學顯微鏡下放大直徑〇.8mm之實際視域1〇〇倍而得到）丄 之直徑80mm的圓圈中，將在圓圈之内的晶體粒子與標準圖中 晶體粒子作比較以找出對應之粒子尺寸號碼。吾人因此得到平均 粒子直徑。例如，當在藉由使用光學顯微鏡所得到的電極圖中 〃有平均直徑之粒子對應至粒子尺寸號碼5時，平均粒子直彳获為 4.9 μηι。 工两 電極材料藉由冷卻主要包含鐵或鐵合金之熔體而得到。者 ❹ $ ^料包含石炭時，存在鐵或鐵合金中的碳以固溶體(肥^鐵 (emte)、沃斯田鐵(austenite)、及麻田散鐵(martensite》、零 (graphite))、或碳化鐵(雪明碳鐵(cementite))之形式呈現且 =角形晶相之碳礦物，雪明_為鐵與碳彼 瑞。 U間的間隙之間隙固溶體。間隙固溶 二2 = 構為沃斯田鐵(面心立方晶格結 二，疋結 梵立方晶格結構)。當具有二； 熱狀態-加熱，使其處於受 β展的回火麻田散鐵。固^ 常易延 存在鐵或鐵合金之冷卻速率(時間）、 到之合成齡的厚度、以及i g子^ 3里、由冷卻炫體而得 以使得電極材料包吾人可以調整上述之條件 者，較底可以被塑形為例如平板。或 201011806 ΐί自圓形平板並將該圓形平板壓製為杯形 由上述電極===結極。或者，籍由形成 當的杯子形狀^月二輸出的情況下，可以選定適 杯子^射以從3酿分從⑽麵分佈至2·乃麵， 鎳及路置;J上述基底的表面上。抗鏽膜包括選自於 鎳及鉻來形在;;中不太可能會氧化。當使用 會被減射。抗娜的運作_鎳及鉻不太可能 鏽的形成量，減少在由戦鐵合金製狀基底上之 的整個表面上，或電在電極 曝鼓空氣並因此被氧化的基^表^線之^外的表面上，亦即， 膜的+G~m恤知_。當抗鏽 的基底上之鏽的形成f 在U鐵合金材料製成 的鍍電鑛、無電鑛覆、或任何其它適當 很少數孔洞ϊ均勻^ ’鐘覆允許形成具有 鍍浴可為：瓦特贫ϋ佳者為局純度金屬。在鑛鎳鑛覆中，電 sulfate)、氯化鋅(i=丨fs bath)，其主要包含硫酸鎳(nickel Mfamic acid)^ f e)、及《㈣咖㈣ 酸，亦包含氣#、主要包含胺基磺酸鎳(nickel sulfamate)及硼 化錄浴，編)，其包含氣 浴。 /、已3鎳離子及鋅離子；或任何其它適當的鍍 無電錢為—種包含於鑛浴中之鍍覆金屬陽離子藉由還原劑加 10 201011806 以還原而使得所得的金屬沈澱在待鍍物上之處理。在鍍鎳 ^ 原劑例如可為二鱗酸（hypophosphoric acid)、二.胺獅二 (dimethylamine borane)、或聯胺(hydrazine)。 朋烷 αίί ’上述之抗翁膜可以減鐘、沉積、或金屬噴塗而形成。 在濺鍍中，將抗鏽膜的原料在真空室中設置為靶材，並 = 匕的惰性氣體或氮來撞擊靶材。被濺 金屬原子> 儿積在基底上。抗鏽膜因此形成。
沉積可以為物理氣相沉積(PVD)4化學氣相沉積(CVD 之一。，物理氣相沉積中，例如，藉由在真空度約為從1二、八 佈至10 Pa之容器中，使用電阻加熱、電子束、高頻感應、♦身刀、 或任何其它適當的方法將被沉積的金屬加熱，而吏'之^【、曰 華。抗鏽膜可以因此形成在基底上。 文心轧化或歼 較佳者為化學氣相沉積，因為其不需高度真空。化 積可以為下列任一者：熱化學氣相沉積(ihermal CVD)，其中料 氣體、還原劑、及其它材料被供應至設置於設備中之基^上^而 抗鏽膜在熱絲巾形成；诚有魏相沈積(metal deposmon)，其使用有機金屬作為氣體及原料；觸媒化學氣相沉積 (catalytc chemical vapor deposition);電漿化學氣相沈積(1 CVD)、蠢曰曰曰化學氣相沉積CVD);及其它化學^目^ ©方法。 m 在金屬噴塗中，使用高溫燃燒火焰、電漿、或任何A它適合 的手段來加熱錄化—薄卿成材料，且將被溶化的材料喷塗I 基底上以形成抗鏽膜。金屬喷塗的範例可以包含：線材火焰噴塗 (wire fl聽spraying)、粉末火焰噴塗bower丘職啊加幻、及任 何其它適當的火焰喷塗；電弧噴塗(arcspraying)、電漿喷塗、及任 何其它適當的電式喷塗(electric spraying);超音速火焰噴塗 (high-vdodty flame spraying);以及冷噴塗(c〇ldspraysprayi^)'。 吾人將導線連接至上述之電極以使電極連接至外部電源。導 線的一端與電極的底部熔接，另一端穿過密封透明管一端的密封 構件並突出密封構件。導線較佳者為具有耐熱性以降低其劣化， 11 201011806 當t線嫩熔接時所產生的熱及當密封構件 ίΐί，的—端時所產生的熱。再者，導線較佳者為呈ϊϊ 效率地散：ΐί;允運作期間產生在電極 之柯華内，導線可以具有雙重構造Ξ 广任何其它適當的金屬線包覆華 (Dumf)金騎或任何其它適當的金麟 卜_包_絲 透明’如2(stems) ’其密封包含惰性氣體及汞之上述 密封f件例如可以由玻璃珠而形成mm過的構件。 層。保護層防止從汞=：;3=::^可以包含保護 從透明管析出之物f反應。㈣透明吕外’亚防止汞與 氧化:；或任何其它適當的金屬：物而匕匕紀㈣1聰0鮮 它需要的適當元素所得到之“二、或任何其 所得的鑄塊或金屬線，而使盆奮=成，措由鍛造或軋製所 ❹ 例如當將使用的電極材料以質且而製成。 步驟：在約携(^下炫化基底的方法具體言之包含下述 鑄件進行變形處理。該變J處二^5供—轉ί;以及對合成的 用熱锻造或熱幸L，由禱件塊二2二之可以實行如下··藉由使 螺旋材料然後退火，^去除任^2材料。以酸液清理所得之 行硬度調整之同時，螺旋材料被=力=善延展性。然後在進 具有根據待形成電極之直和的 例如，將螺旋材料塑形為 2.6 mm之直徑。再者，斜入厘、、、、、_’例如，具有從1mm分佈至 的金屬線具有所欲之形狀，加工處理，以使得合成 12 201011806 為且=據鍛?、熱軋製、或冷軋製，將鑄件塊塑形 H#；r對所付辭板進行壓製加吨· WOTking) 佳秘基底。在變形處理期間之加熱溫度較 後，ίίίίίϋί，底表面上之合成電極的表面被撤光 产將¥線與電極接合。當使用柯華合金金屬線時，用電阻 ❹ ❹ 或雷射焊接〇aSer 以直接將柯華合金與 驟將螢光層形成在透明管的_上 在溶劑中而得到之分散液；藉由使用浸潰、嗔塗 厚ί ·’該透明管由玻璃或任何其它適當的材料製成並具ί 形狀，以及使所施加的分散液乾燥。從而形成具有預i厚 以藉由下述步驟而製造冷陰極瑩光燈：將 官的端部，以及通入汞及惰性氣體進入透明管中。 訂笾月 以ϊ為i發明之冷陰極縣燈的實補，®1巾所示之在液曰 3板中之、光源可以範例的方式呈現。如係為橫剖面示意圖之= 中所不之冷陰極#統i包♦蝴魏财·· :璃Ϊ丄的兩端以氣密的方式用作為密封構件之玻璃珠C ; 吕2的外徑從1.5mm分佈至6.〇匪，較佳為從J 5贿八 佈至5.0mm。-將螢光| 4幾乎沿著其全部長度而設置在玻刀2 之内壁表面上。將就數量的惰性氣體及汞通人至被綱管 Γίί面所，_部郎5,，並將内部壓力降低至約為大氣 壓的十如圖2之透視圖所示，以使得開口 1〇彼此相對的 方^將電極7沿長度的方向配置在玻璃f 2的兩端，其中^ 的每-個在杯形基底7a故諸細7b，杯絲底％具有 鐵或鐵合金晶體粒子且其平均紐為4 9畔或更小之微結構。將 13 201011806 由柯華合金或任何其它適當的材 端焊接至電極7的底邱8、而$ — 之¥線9以將導線9的一 該破璃珠3的方々—:杜另^牙過一對應破璃珠3並突出於 聊珠3的方式，連接至杯形電極7的每-個。I穴出於 由於上述冷陰極螢光燈之電極的一承 錄膜，因此可以降低形成電極且由鐵或鐵包含抗 程度’且在冷陰極螢光燈之製造處理_=不氧化 電極的每一個具;:鐵2;2;造冷陰極螢光燈。尤其由於 扃又小之鐵或鐵合金晶體粒子 q 螢光燈在耐濺射性方面表現優越，可以冷陰極 將通入透明管的汞量從習用之需要旦\得低=的形成置’可以 更少，而僅對環境造J 里4 mg至5mg降低至〜或 [實施例] 以下將參考實施例來對本發明作更詳細之說明。 L貫'施例1] 將藉由以在表i中所示的比例來混 ：：mf^i38〇〇c 〇
iLt Γ 5 ^920〇c S 幸L製、冷軋製、拉製、以及其它處理，以製造具有直徑約 ^古1^1之金屬線材。對金屬線材進行金屬線頭座加工，以製造 ，、有1.7m=外徑及5mm長度之杯形電極基底。 成呈„的3上，在1^特鑛浴(WattS bath)中’執行鑛鎳以形 成具有〇·1μιη厚度之抗鏽膜。從而得到電極。 時 示評估結果 A:完全沒有看見鏽。 看見微量的鏽。 看見少量的鏽，但確認有鏽減少之效果 將合成的電極置放在大氣中（濕度從4〇%分佈至6〇%)72小 、。人將觀祭鏽疋否形成’並依照下述標準評估其結果。表丄顯 爷估結果。 〜
B
C 14 201011806 e : 相^^比較性貫施例，確認有顧少之效果。 工形，鏽，且確認沒有鏽減少之效果。 呈古古、/<7lf情外’合成的電極並沒有被置放在大氣巾，而是鮮 i線盘ΐ極Z5柯華合金金屬線立即焊接至電極底部，以使全 電極，以電極將與柯華合金金屬線炫接之 用被柯華合金以來 ❹ 參 泉及，綠崎巾====端。然後將 打破運狀後，將螢光燈1
7k# J；ifh 8〇0 C ^ . 卜…、後里測剩下之汞齊化的汞量。依昭下述椤m ^古采齊化減少之效果。表丨顯示評估結果。依'、、、下这標丰 Β C D Ε A:汞齊化的汞量很少。 =的汞已汞齊化’但完全確認有汞齊化減少之效果。 -些水已汞齊化’但確認有汞齊域少之效果。 Γ些汞已汞齊化，但_確認餘齊化減少之效果。 [實且恤有槪減少之效果。 制士1使用表1中所示的原料之外，以相同如實施例1之方十 S3極螢光燈。絲齊化減少之效果方面，“實 [比較性實關]4轉統。表1顯謂估結果。 制占使用表1中所示的原料之外，以相同如實施例1之方々 ^極J光燈。就果齊化減少之效果方面，平以 極螢光燈。表1顯示評估結果。 τ 今陰 15 鐵含量 以重量 it)___ 製造抗鏽 膜的方法 抗鏞膜的 厚度(μηι) 丨當電極被置 放在大氣中 時(72小時） 鐵形成的情 況
201011806 [表l] 電極的鐵含量及碳 含量 碳含量 (%以重 量計） 貫施例1 99.8 0.1 實施例2 99.8 0.1 實施例3 99.8 0.1 實施例4 99.8 0.1 實施例5 99.8 0.1 實施例21 實施例22 99.2 0.4 實施例23 [99.2 0.5 實施例24 99.2 0.6 實施例25 99.5 0.4 貫施例26 99.6 0.4 比較性 實施例 99.8 0.1 16 201011806 ❹ 去、二·、Λ ‘ ^ 燈中，在將電極裝 先且轉在抗鏽狀態，且汞齊化的程度大大降低。 先權而^係根^本專利申請案第2_-屬66號所主張的優 出’亚將其所述之全部揭露内容併入於此。 減少陰極縣燈可以有效率地藉由下述方式而製造： 使用^命的合金，H之鏽量；在提供廉價及長 的耐即使在施加高管電流時仍具有優越 此冷陰極螢;齊的成量；以及對環境造成極少負擔。 複印機中之機及其它_設财之影像讀取光源、在 <抹除盗先源、以及種種顯示用途。 【圖式簡單說明】 以及圖1為顯示本發明之冷陰極螢光燈之實施例的結構示意圖； 圖2為顧示本發明之冷陰極螢光燈之實施例之電極的透視圖。 [主要兀件符號說明】 冷陰極螢光燈 :極裝設至螢 Ο 2 3 4 5 7 7a 7b 8 9 10 破璃營(透明管） 玻璃珠 螢光層 内部空間 電極 基底 抗鐵膜 底部 導線 開口 17