冷陰極螢光燈和製造電極的方法

2023-04-26 16:01:21 1

專利名稱：冷陰極螢光燈和製造電極的方法
技術領域：
本發明涉及冷陰極螢光燈，並且更具體地，涉及用在7令陰極螢光燈中的電 極的改進。
技術背景7令陰極螢光燈正廣泛地用作例如、液晶顯示器的背光源。普通的7令陰，及螢光 燈具有玻璃管、設置在玻璃管的相對端從而彼此面對的一對電極、以及一端連 接到電極並且另一端延伸至玻璃管夕Ki的引線，所述玻璃管具有形成在內壁表 面上的螢光材料層和在其中封閉的稀有氣體。上文描述的用在冷陰極螢光燈中的電極具有圓柱皿，，一端開口，在 另一端封閉。鎳(M)通常用作電極的材料，因為M價格低、可加工性高。電 極的封閉端在以下的描述中稱為底部。圖la至le示出了截面開沐不同的電極的例子。圖la和lb中所示的電極 30和31是iiil衝壓加工製造的電極。圖lc、 ld和le中所示的電極40、 41和 42 ^ilil7^^製造的電極。幾乎所有目fH頓的電極都^M31衝壓加工或7鄉 製造的。在衝壓加工製造電極盼瞎況下，具有0.1-0.2mm厚度的金屬板(ililiS行 深衝壓)形成為諸如圖la或lb中所示的杯形。在y鄉製造電極盼瞎況下，壓 制金屬線的端面並4吏其凹陷以形成諸如圖lc、 ld和le中所示的杯形。如圖la至le中所示，衝壓加工製造的電極31和32和冷鐓製造的電極40、 41和42的截面形，別不大。具體地，平±旦性和平，是這些電禾及的底部內表 面50所共有的。然而，電極和具有電極的冷陰極螢光燈具有兩方面的已知問題 |寸電阻 (sputteringresistance)禾卩暗啟動性(dark startability)，如下文所述。(關於ill寸電阻)具有，電極的冷陰極螢光燈在許多情況下用作液晶顯示器的背光源，如 前文所提及的。然而，隨著液晶顯示器的尺寸、^fjf率和照度的增加，施加給 電極的電壓往往較高。如果施加給電極的電壓變得較高，電離的稀有氣體被加 速並且以高速撞擊到電極表面，尤其是底部內表面。換言之，濺射現象變得明 顯。特別地，在具有平坦並且平直底面的電極的情況下，電離的稀有氣體的撞 擊集中在底部內表面，從而使底部在中心處局部損傷。如果損傷發展到觸及連 結至臓部外表面的引線，貝IJ電極和弓踐彼此脫落。由於這個機制，電極壽命縮 短，並且無法獲得液晶顯示器背光源所需的壽命。同樣，釋放的電極材料ilil在玻璃管中與汞反應形成汞合金，形成的汞合金沉積在電極的內表面(尤其是內側表面)以阻礙電子從電極的底部內表面向 外輻射。日本專利公開No.2005-71972描述了一禾中具有半球形底部內表面的電極(參 見第
段和圖1)。然而，日本專利公開No.2005-71972不包括將電禾鵬部內 表面製造成半球形的技術方法的描述。日本專利公開No.2005-71972中公開的技 術假定4柳如鴇(W)或鉬(Mo)之類的高熔點材料以解決將鎳作為基本材料 形成的電極的技術問題。因此，日本專利公開Na2005-71972沒有公開或提出解 決J^將鎳作為基本材料形成的電極中的濺射電阻問題的有效方法。 (關於暗啟動性)液晶顯示器的背光單元等通常具有封閉結構。也就是說，作為背光源提供 的冷陰極螢光燈通常放置在外部光無法進入的暗空間中。另一方面，冷陰極熒 光燈在其啟動時需要角蟲發放電的初始電子。自然界中的宇宙射線、高電場、等 發射的熱電子、光電子、電子一般被用作初始電子。然而，在與外部隔離的暗 空間中，這些電子的每一種的量相當不足，從而冷陰極螢光燈的啟動粗氐。已知一種M31分散電子，材料(如，釔(Y))來改進暗啟動性的技術(參 見日本專利公開No.2005-71972中第[OOl3]段)。然而，在M—般用作電極製造方法的衝壓加工製造的其中分散了釔的電 極盼瞎況中，暗啟動性並沒有得到充分改進。本發明的發明者認真研究此現象， 並且發現了此現象的原因，如下文所述。在通過衝壓加工製造其中分散了釔的 電極的情況下，執糹f下文概括的過程。首先生產其中分散了適量釔的鎳基金屬材料(鑄塊)。在鑄i央上執行一定次數的輥軋和表面拋光以製成厚度為0.1>0.2mm的帶狀金屬板。該金屬銜tt成 如圖la或lb中所示的杯形，最後對形成的物件進行最後拋光。然而，釔的加入導致材料的延展性大大M^荊吏得材料表面易碎。因似隹 於對鑄i央進行輥軋。熔化的鎳向下流在電極表面上，並且在壓制和最後拋光時 會導致紀從電極表面脫落(falling-off)。 m的鎳流動的結果是使得在晶界偏析 的釔被鎳覆蓋，從而基本上沒有釔暴驗電極表面。暴驗電極表面的釔的量 還被釔脫落減少。這意贈通過j頓在鎳中加入釔製備的材料來葡臘電極並不 能有效,暗啟動性。發明內容本發明的一個目的在於 由鎳和分散在鎳中的電子，材料,的材料 製成的電極的濺射電阻和初始電子發射能力，從而提高冷陰極螢光燈的壽命和暗啟動性。根據本發明，提供了一種冷陰極螢光燈，包括至少含有填充其用密封玻璃 以氣密方式密閉的內部空間的稀有氣體以及具有形^ 內壁表面上的螢光材 料層的玻璃管、設置在內部空間的管狀電極、以及一端與電極的底部外表面結 合、另一端鄉紐密封玻璃延伸至鵬管外部的引線。該電極由其中分散了釔和/ 或釔的氧化物的鎳基金屬材料形成；底部外表面為平面；並且與底部外表面相 對的底部內表面為曲面。在本發明的冷陰極螢光燈中，在電極內表面中的釔和/或釔的氧化物的暴露 區嫩目對於鎳的暴露區域的比例優選為0.21%或更多。根據本發明，還提供了一種用在冷陰極螢光燈中的電極的製造方法，該方 法包括製備其中分散了釔或釔的氧化物的鎳基金屬線、衝模並凹陷金屬線的一 端表面以使金屬線形成具有彎曲內表面的底部和面對底部的開口部分的管狀。在本發明的電豐及製造方法中，金屬線中分散的紀和/或釔的氧化物的量^ 等於或大於0.18wt。/。以及等於或小於0.68wt%。參考示出本發明示例的附圖，結合下文的描述，本發明的J^和其他目的、 特點以及優點將變得顯而易見。


圖la至le是相皿術中截面皿不同的電^^例的放; 面圖； 圖2是在本發明示範性實施例中的冷陰極螢光燈示例的示意截面圖；圖3是圖2中所示電極單元的放^ig視亂以及圖4a和4b是與圖1所示截面形狀不同的電極示例的放大截面圖。
具體實施方式
下面將參考附圖詳細描述根據本發明示範性實施例的冷陰極螢光燈的示 例。圖2是根據本示範性實施例的冷陰極螢光燈結構的示意截面圖。圖2中所示的玻璃管2由硼矽玻璃形成。玻璃管2在其相對端用密封玻璃 (粒狀玻璃3)以氣密方式密閉。玻璃管2的外徑在1.5至6.0mm的範圍內，優 選在1.5至3.0匪的範圍內。玻璃管2的材料可選地可以是鉛玻璃、鈉玻璃、 低鉛玻璃等。在玻璃管2的內壁表面4的整^;度上提供螢光材料層(未示出)。根據冷 陰極螢光燈1的目的和〗吏用，形成螢光t才料層的螢光材料可選自現有或新的熒 光材料，如卣代磷酸鹽螢光材料和稀土螢光材料。此外，螢光材料層可由兩種 或更多種螢光材料混合製備的螢光材料形成。預定量的稀有氣體(諸如氬、氤或氖)以及預定量的滎封閉在被內壁表面4 圍繞的玻璃管2的內部空間5中，內部空間5的壓力減小到小於大氣壓。一對電極單元6分別提供在玻璃管2的相對端。每個電極單元6具有管狀 電極7和與電極7的底部外表面8結合的引線9。在一個電極單元6中提供的電 極7 ^S在置於玻璃管2的內部空間5的端部內的位置處，與內部空間5的端 部有一定的小距離，並且與提供在另一電極單元6中的電極7相面對。每個引 線9的一個端部與相應電極7的底部外表面8焊接，而另一端經過粒狀玻璃3 延伸至玻璃管2的外部。本示範性實施例中的冷陰極螢光燈1具有上述9基本 結構。將參考圖3和4更詳細地描述圖2中所示的電極單元6。圖3是提供在冷陰 極螢光燈1中的電極單元6的放煩視圖。圖4a和4b是截面開^t不同的電極7 示例的縱向截面圖。如圖3中所示，組成電極單元6的電極7具有圓柱(杯狀)形的外形，其 在一端具有開口IO，另一端以底部ll密閉。如圖4a和4b所示，電極7的底部 內表面12為具有一定曲率的曲面，底部外表面8為平面。引線9的一個端面13 與電極7的平坦底部外表面8焊接(圖3 )。電極7 fflil在與電極7具有基本相同直徑的金屬線上執行y，而形成，因而金屬線形成為杯形，如圖3和4所示。更具體地，從其中熔化並分散了憶(Y)或紀的氧化物(Y203)的鎳(M)製成鎳基金屬材料(基本材料鑄塊)。釔或憶 的氧化物由於與其特性相關的原因，有選擇地沉澱在基本材料鑄塊中的晶界區。 上述基本材料鑄i央被加工成具有預定線直徑的金屬線。更具體地，加工步驟如下熱輥軋、拉絲、退火、磨光、拉絲和退火相繼執行以製成金屬線。隨後，金屬線被切割成預定長度，切害啲金屬線的一個端面被衝壓機壓製成凹陷。在ithil程中，如圖4a和4b中所示的底部內表面(曲面)12和面對底部內表面 12的開口 10同時形成。由於電極7是由上文描述的^f姊喊的，不像衝壓加工形成的電極，電極7 沒有在表面上流動的融化的鎳以及憶從表面脫落。因此，分散在基本材料鑄塊 (金屬線)中的釔或憶的氧化物充分暴露在電極表面。結果，一1^人釔或釔的 氧化物發射的電子充當初始電子以保證即使在暗空間中的改進的啟動性。此外， 由於憶或紀的氧化物不僅在電極7的表面還在電極內部均勻存在，就算表面的 釔或紀的氧化物被濺射等損傷時，內部的釔或紀的氧化物會相繼出現。因此， 育脹期維持改進的啟動性。當基本材料鑄塊製成時，如果加入鎳中的釔或憶的氧化物的量超過l.lwt %，基本材料鑄塊的硬化發展到這樣的程度，使得難以通過拉絲或^^來加工 鑄塊。從可加工性來看，希望將紀或憶的氧化物的量配置為0.68wt^自少。如果憶或紀的氧化物的量過小，暗啟動性得不到充分改進。希望電極內表 面中的釔或憶的氧化物的暴露區域為鎳的暴露區域的0.21 %#多。如果韋乙或 釔的氧化物充分暴露在電極內表面，將獲得改進暗啟動性的效果。因此，電極 夕卜表面中的釔或釔的氧化物的暴露區域的比例可為0.21 %或更少。為了使紀或釔的氧化物的暴露區域的比例相對於鎳的暴露區域設置為0.21 %或更多，需要在鎳中均勻分散0.18wt^或更多的釔或f乙的氧化物以製成基本 材料鑄塊。/Xi:述可見，希望在鎳中分散憶或紀的氧化物的量等於或大於0.18wt^以 及等於或小於0.68wt^。由於電極7的底部內表面12為曲面(球面)，電離的高速稀有氣體均勻撞 擊到W^底部內表面12。因此，基本不可能發生底部內表面12的任何部分被濺 射局部損傷。電極材料(鎳)的濺射速率也減小了，因而產生的汞合金的量減小。因此，基本不可能發生沉積在電極內表面上的汞合金阻礙電極的電子鄉。 在上文的描述中，提及氧化釔(Y203)作為釔的氧化物的示例。然而，在 製作基本材料鑄塊的過程中分散在電極中的釔的氧化物或混合在l臬中的釔的氧 化物並不限於氧化紀。釔具有高活性和易於氧化的特徵。因此，在和鎳混合時易於將釔以釔的氧化物的形式混合。然而，電極可由i!31混合金屬憶(Y)禾口鎳製備的金屬材料形成。同樣，電極可由通過混合釔的氧化物、釔和鎳製成的基 本材料鑄塊製成。由於憶易於氧化，可能在混合憶和鎳製作基本材料鑄塊的過 程步驟以及其他步驟中，釔轉變成釔的氧化物。同樣在這種情況中，釔和釔的 氧化物都分散在基本材料鑄塊製成的電極中。簡言之，分散在電極中的釔的氧 化物可以釔的氧化物的形式混合在鎳中存在或者以在製作基本材料鑄塊的步驟 或不同的步驟中被氧化而存在。具有還原性的金屬可分散在電極中以獲得進一歩改進的暗啟動性。這是由 於部分氧化的釔ffiil具有還原性的金屬而還原。已經確定通過具有還原性的金 屬可改進濺射電阻。具有還原性的金屬的示例為鈦(Ti)、錳(Mn)、鋯(Zr)和鉿(Hf)。 如果具有還原性的金屬為鈦，希望混合物中鈦的比例為0.009至0.800wt%。 在具有還原性的金屬為錳的情況下，希望混合物中錳的比例為1.1至4.0wt^。 在具有還原性的金屬為鋯或鉿的情況下，希望混合物中鋯或鉿的比例為0.05至 l,10wt%。雖然已用具體術語描述了本發明的優選實施式，這些描述的目的只是示例 性的，應理解的是在不背離所附權禾腰求的精神或範圍的前提下，可以做出改 變和變
權利要求
1.一種冷陰極螢光燈，包含至少含有填充其用密封玻璃以氣密方式密閉的內部空間的稀有氣體以及具有形成在其內壁表面上的螢光材料層的玻璃管、設置在該內部空間中的管狀電極、以及一端與電極的底部外表面結合、另一端經過密封玻璃延伸至玻璃管外部的引線，其中該電極由其中分散了釔和/或釔的氧化物的鎳基金屬材料形成；底部外表面為平面；並且與底部外表面相對的底部內表面為曲面。
2. 根據權利要求1的冷陰極螢光燈，其中在電極內表面中，憶和/或紀的 氧化物的暴露區嫩目對於鎳的暴露區域的比例為0.21 %或更多。
3. —種用在冷陰極螢光燈中的電極的製造方法，該方 跑含 製備其中分散了釔或憶的氧化物的l臬基金屬線；以及 衝模並凹陷該金屬線的一端表面以使該金屬線形成具有彎曲內表面的底部和面對底部的開口部分的管狀。
4. 根據權利要求3的方法，其中，在金屬線中分散的憶和/或憶的氧化物 的量等於a於0.18wt。/。以^l等於或小於0.68wt%。
全文摘要
冷陰極螢光燈1具有至少含有填充其用粒狀玻璃3以氣密方式密閉的內部空間5的稀有氣體以及具有形成在其內壁表面4上的螢光材料層的玻璃管2、設置在內部空間5中的管狀電極7、以及一端與電極7的底部外表面8結合、另一端經過粒狀玻璃3延伸至玻璃管2的外部的引線9。電極7由其中分散了釔和/或釔的氧化物的鎳基金屬材料形成，底部外表面8為平面，並且底部內表面12為曲面。
文檔編號H01J61/04GK101236878SQ20081000950
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月17日 優先權日2007年1月17日
發明者杉村俊和, 田村敏 申請人:Nec照明株式會社