专利名称：冷阴极管用烧结电极、具有此冷阴极管用烧结电极的冷阴极管及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷阴极管用烧结电极、具有此冷阴极管用烧结电极的冷阴极管及液晶显示装置。
背景技术：
迄今，冷阴极管用烧结电极及具有此电极的冷阴极管，例如，用作液晶显示装置的背光灯。对这种液晶用的冷阴极管，除了要求是高亮度、高效率之外，还要求是长寿命。
一般，作为液晶用背光灯有用的冷阴极管，其构成为在内表面上涂敷荧光体的玻璃管内填充微量汞及稀有气体，在此玻璃管的两端部安装电极及引入线(例如，KOV+杜美(dumet)丝)。对于这种冷阴极管，通过在其两端的电极上施加电压，可使封入玻璃管内的汞蒸发，发射紫外线，吸收该紫外线的荧光体会发光。
迄今，主要使用镍材料作电极。然而，这种Ni电极中，除了为了使电子从电极发射到放电空间所必需的阴极电压降比较高之外，由于所谓溅射这一现象的发生而容易使灯的寿命缩短。此处，所谓溅射现象指的是在冷阴极管的点亮中电极受到来自离子的冲击，电极物质飞散，其飞散物质及汞等在玻璃管内壁表面上蓄积的现象。
由于溅射现象形成的溅射层吸收汞，使该汞不能用来发光，因此在冷阴极管长时间点亮时，灯的亮度极端降低而到达寿命的末期。因此，如果能够减少溅射现象就可以抑制汞的消耗，由此，即使是相同的汞封入量，也可以达到长寿命化。
于是，一直在以降低阴极电压降和抑制溅射两者为目标进行尝试。在最近的组配中，完成了将电极制作成为有底的圆筒状，利用空心阴极效应的以减少阴极电压降和抑制溅射两者为目标的电极设计(日本专利特开20001-176445号公报)。另外，电极材质采用阴极电压降可以低20V左右的Mo或Nb等来代替迄今的镍。
专利文献1日本专利申请特开2001-176445号公报发明内容上述的有底筒状的冷阴极管用电极，虽然与现有的镍电极相比，在阴极电压降的下降及寿命方面为优选，但是由于都是将板材(通常是使用厚度为0.07mm至0.2mm左右的板材)通过拉深加工得到的有底的圆筒型，所以材料的利用率差，并且对于拉深性差的金属而言，一直存在在加工中出现裂纹等等的问题。此外，就板材的拉深加工而言，存在成本高的问题。
另外，已经发现有底的圆筒型的电极的底部一方，与其侧壁部相比，存在溅射引起的消耗易于进行的倾向，且在上述这种拉深加工中控制底部和侧壁部的厚度及形态比较困难，将底部及侧壁部两者制造成为最佳厚度及形态的制品很困难。其结果，有时产生厚度不足的部分及厚度过厚的部分。另外，在底部及侧壁部过厚的场合，有时电极的表面积不够或电极本身变大，不是优选的。
因此，为了提供高亮度、高效率且长寿命的冷阴极管，一直在寻求能够高度发挥作为电极所要求的性能并且可以很容易以低成本进行批量生产的冷阴极管用电极。
通常，在有底的圆筒型的电极中在其底部上焊接有引线，在利用板材拉深加工制造的现有的电极的场合，在引线焊接时底部会消失或变形，由于再结晶导致的焊接强度显著降低，很难得到强度足够的焊接有引线的圆筒型电极。
本发明正是为解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有与由板材经过拉深加工产生的电极相同或更佳的特性的同时，引线焊接时的焊接强度高，批量生产性佳，可以以低成本制造的冷阴极管用电极及冷阴极管以及液晶显示装置。
因此，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，是具有筒状的侧壁部，在该侧壁部的一端具有底部，并且在该侧壁部的另一端具有开口部的冷阴极管用烧结电极，其特征在于该电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。
这样的根据本发明的冷阴极管用烧结电极，优选是可以使上述侧壁部的平均厚度为大于等于0.1mm小于等于0.7mm。
这样的根据本发明的冷阴极管用烧结电极，优选是可以使上述底部的平均厚度为大于等于0.25mm小于等于1.5mm。
这样的根据本发明的冷阴极管用烧结电极，优选是可以由W、Nb、Ta、Ti、Mo、Re中选择的金属或其合金构成。
这样的根据本发明的冷阴极管用烧结电极，优选是可以使其相对密度大于等于80％。
于是，根据本发明的上述的冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括由含有稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的高熔点金属的烧结体构成的电极。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的含量中稀土类元素(R)为大于0.05质量％小于等于20质量％的电极。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括含碳量为大于1ppm小于等于100ppm的电极。
此冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括含氧量为大于0.01质量％小于等于6质量％的电极。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物作为平均粒径小于等于10μm的微粒存在于烧结体中的电极。
根据本发明的上述的冷阴极管用烧结电极，优选为可以是在垂直于上述冷阴极管用烧结电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为凹凸形状。
根据本发明的上述的冷阴极管用烧结电极，作为优选方式，包括在垂直于上述冷阴极管用烧结电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为对于从上述冷阴极管用烧结电极的外径起算出的与假想中心O的外径距离a，内径最大长度b和外径距离a的比(b/a)大于0.50，小于等于0.95，并且内径最小长度c和内径最大长度b的比(c/b)大于0.50，小于等于0.95的电极。
另外，根据本发明的上述的冷阴极管用烧结电极，是在上述任一个冷阴极管用烧结电极的底部上焊接有引线，此引线的每单位剖面面积的焊接强度为大于等于400N/mm2的电极。
于是，根据本发明的冷阴极管的特征在于具有封入放电介质的中空的管形透光灯管，在上述管形透光灯管的内壁表面上设置的荧光体层，以及配置在上述管形透光灯管的两端部的一对上述冷阴极管用烧结电极。
于是，根据本发明的液晶显示装置的特征在于具有上述冷阴极管，接近上述冷阴极管配置的导光体，配置在上述导光体的一个表面侧的反射体，以及配置在上述导光体的另一个表面侧的液晶显示屏。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，由于该电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm，所以表面积大并且可以抑制工作时的溅射。所以，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，可以提供工作电压低，汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，由于可以降低溅射引起的电极飞散物的量，可以有效防止此飞散物质和汞的汞齐(amalgam)生成引起的照度降低以及汞消耗引起的照度降低，可以提供高亮度、高效率且长寿命的冷阴极管。
另外，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，由于与现有的由板材利用拉深加工而成的电极相比批量生产性更佳，可以以低成本制造。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，特别是在由含有稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的高熔点金属的烧结体构成的场合，可以使阴极电压降非常低。所以，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，可以提供工作电压更低，汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管。于是，由含有此特定的稀土类化合物的烧结体构成的冷阴极管用烧结电极，就焊接条件而言是可以抑制烧结体组织的再结晶化的。所以，因为在本发明中可以采用在利用现有的拉深加工制造的一般的电极中实质上不能采用的高电压的焊接条件，所以可以很容易得到与现有的相比引线焊接强度更高的冷阴极管用烧结电极。
于是，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，在垂直于电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为凹凸形状的场合，阴极电压降更低。所以，可以提供工作电压更低，汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管。
就本发明人所知，迄今，根本没有进行过针对冷阴极管用烧结电极的表面特性的研究，以及对烧结电极的表面特性和冷阴极管的性能的关联性的研究。所以，针对冷阴极管用烧结电极的表面特性，特别是冷阴极管用烧结电极的内侧表面的表面特性，从而进一步通过将其表面粗糙度(Sm)控制在特定范围内，提供工作电压低，且汞消耗量受到显著抑制的冷阴极管是出乎意料的。
于是，在以这种方式将表面粗糙度(Sm)控制在特定范围内的冷阴极管用烧结电极中，通过使用含有稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的高熔点金属的烧结体，阴极效应电压非常低；而且，在以这种方式将表面粗糙度(Sm)控制在特定范围内的冷阴极管用烧结电极中，由于筒状的侧壁部的内壁表面的形状为凹凸形状，阴极电压降进一步降低；而且，与现有相比引线焊接强度提高是出乎意料的。
工作电压的低压化，使烧结电极的温度条件及电压条件稳定，有效地防止电极的溅射。其结果，在显著抑制电极本身的消耗及冷阴极管内的汞消耗的同时，可以防止溅射引起的飞散物质在冷阴极管内壁表面上蓄积。由于它们的复合效果，在根据本发明的冷阴极管中，由于使用引起的性能劣化很少，并且冷阴极管达到不能使用为止的寿命显著延长。另外，冷阴极管的工作电压的低压化，可以使由其组装的显示装置低压化，有助于装置的小型、轻量、薄型化及降低成本。
这种根据本发明的冷阴极管用烧结电极、冷阴极管及液晶显示装置，例如，不仅适用于电池驱动的便携式电子装置，而且特别适用于长期要求节电而稳定的高品质的显示的显示装置等。
图1为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向平行的剖面)的示图。
图2为示出在计算冷阴极管用烧结电极的侧壁部平均厚度及底面部的平均厚度时使用的剖面的取得位置的示图。
图3为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向平行的剖面)的示图。
图4为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向平行的剖面)的示图。
图5为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向平行的剖面)的示图。
图6为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向平行的剖面)的示图。
图7为示出实施例1的冷阴极管用烧结电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)的测定结果的示图。
图8为示出比较例6的冷阴极管用烧结电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)的测定结果的示图。
图9为示出根据本发明的液晶显示装置的优选具体示例的剖面图。
图10为示出引线焊接强度的评价方法的概要的示图。
图11为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向垂直的剖面)的示图。
图12为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向垂直的剖面)的示图。
图13为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面(与长轴方向垂直的剖面)的示图。
图14为示出2％La-C-O化合物的平均粒径(μm)和初始放电电压(V)的关系的示图。
图15为对2％La-C-O化合物的利用EPMA法的色彩映射的分析图。
(附图标记说明)1冷阴极管用烧结电极2侧壁部3底部4开口部5电极的内侧表面6最深部7杜美丝8突起部20液晶显示装置21冷阴极管22导光体23反射体24液晶显示屏25a、25b、25c光扩散体具体实施方式
<冷阴极管用烧结电极(其一)>
如上所述，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，是具有筒状的侧壁部，在该侧壁部的一端具有底部并且在该侧壁部的另一端具有开口部的冷阴极管用烧结电极，其特征在于该电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。
在本发明中，“表面粗糙度(Sm)”，具体而言，指的是根据由JIS B0601-1994规定的“凹凸的平均间隔(Sm)”，即“从粗糙度曲线在其平均线方向上取出基准长度I，求出一个峰及与其相邻的一个谷相对应的平均线的长度之和，以毫米(mm)表示的平均值”。
Sm=1nΣi=1nSmi]]> 图1及图3～图6，为示出根据本发明的冷阴极管用烧结电极的优选具体示例的剖面的示图。在这些各图中示出与冷阴极管用烧结电极的长轴方向平行的剖面。
图1所示的根据本发明的冷阴极管用烧结电极(1)是具有筒状的侧壁部(2)，在该侧壁部(2)的一端具有底部(3)并且在该侧壁部(2)的另一端具有开口部(4)的冷阴极管用烧结电极，该电极的内侧表面(5)的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。另外，在本说明书中，所谓“侧壁部”，如图1所示，指的是从冷阴极管用烧结电极(1)的最深部[即开口部(4)的缘端面(4’)和电极内壁表面的距离(L1)最长的部分](6)起存在于缘端面(4’)一侧的部分。另外，所谓“底部”指的是从冷阴极管用烧结电极(1)的上述最深部(6)起存在于缘端面(4’)的相反侧的部分。另外，所谓内侧表面(5)指的是冷阴极管用烧结电极(1)的筒状的侧壁部(2)的内侧表面以及底部(3)的内侧表面这两者。
另外，本发明的主要特征之一是此内侧表面(5)的表面粗糙度在预定的Sm范围内，不过在本发明中并不一定需要内侧表面(5)的各个区域一直都是同一Sm值。另外，在本发明中，只要是内侧表面(5)的实质上的整个区域(优选是内侧表面(5)的30％或以上的面积，特别优选是50％或以上的面积)在预定的Sm范围内即可，并不一定需要内侧表面(5)的所有区域一直都在预定的Sm范围内。所以，根据场合的不同，内侧表面(5)的一部分区域也可以不在预定的Sm范围内。
另一方面，对于冷阴极管用烧结电极(1)的外侧表面[即包含筒状的侧壁部(2)的外侧表面及底部(3)的外侧表面及缘端面(4’)表面等]，Sm并非特定的。就是说，冷阴极管用烧结电极(1)的外侧表面的Sm是任意的，与对冷阴极管用烧结电极(1)的内侧表面规定的上述Sm范围既可以相同，也可以不同。
另外，在本说明书中，所谓底部的“厚度”指的是在上述底部中上述最深部(6)和冷阴极管用烧结电极的底部的外侧表面之间的距离(L2)。另外，所谓侧壁部的“厚度”指的是在上述侧壁部中冷阴极管用烧结电极的内侧表面和外侧表面之间的距离(L3)。
另外，对于侧壁部，所谓“平均厚度”，如图2所示，指的是对于由通过筒状的冷阴极管用烧结电极的中心的第一剖面[以下称其为“第一剖面”。另外，由此第一剖面可以得到侧壁剖面(ィ)和与其成对的侧壁剖面(ロ)两个侧壁剖面]和通过筒状的冷阴极管用烧结电极的中心并且与上述第一剖面正交的第二剖面[以下称其为“第二剖面”。另外，由此第二剖面可以得到侧壁剖面(ハ)和与其成对的侧壁剖面(ニ)]所得到的四个侧壁剖面[(ィ)～(ニ)]各自的最大厚度(LMAX)和最小厚度(LMIN)的测定而求得的、从下述式(2)算出的值(单位“mm”)。
[式中所谓“(ィ)LMAX”指的是“剖面(ィ)的最大厚度(LMAX)”，所谓“(ィ)LMIN”指的是上述的“剖面(ィ)的最小厚度(LMIN)”。“(ロ)LMAX”、“(ロ)LMIN”、“(ハ)LMAX”、“(ハ)LMIN”、“(ニ)LMAX”、“(ニ)LMIN”也同此。
另外，对于底部，所谓“平均厚度”，与上述一样，指的是对由第一剖面及第二剖面所得到的四个剖面测定各个底部的最大厚度(LMAX)及最小厚度(LMIN)，利用上式算出的值。
其结构为，在冷阴极管用烧结电极(1)的底部(3)的大致中央部通常接合有由Mo、W或KOV(铁镍钴合金)中的某一种构成的线材或其箔材，在这些线材或箔材上还接合有杜美丝或Ni丝(7)，利用此杜美丝(7)在冷阴极管用烧结电极(1)上施加电压。在冷阴极管用烧结电极(1)和Mo、W或KOV丝杜美丝(7)的接合部上，根据场合的不同，如图3所示，可以设置突起部(8)。在此场合，将冷阴极管用烧结电极(1)的底部(3)的内侧表面和Mo、W或KOV丝杜美丝(7)的接合部之间的距离(L4)作为底部的厚度。由于此突起部(8)使底部的厚度增大的结果，冷阴极管用电极的寿命及耐久性提高。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，如上所述，内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。这是因为在有底的电极中为了使工作电压降低，特别是电极的表面积的大小越大越有利，特别是因为以电极内侧为中心产生放电，所以加大电极内侧表面积是优选的。在Sm值大于100μm时，可以观察到关于这种工作电压的有利效应变小，并且汞消耗也明显地增加的倾向，要达到本发明的目的，即提供工作电压低、可以显著抑制汞消耗量的长寿命的冷阴极管是困难的。优选的Sm的范围为大于等于70μm小于等于90μm，特别优选为大于等于40μm小于等于50μm。
内侧表面的表面粗糙度(Sm)，可以通过设定烧结体的制造条件(例如，原料粉末的粒径等)以得到那种内侧表面的烧结电极或在得到烧结体之后实施适当的加工(例如，滚磨、喷砂等抛光加工、蚀刻加工等)而得到。
侧面部的平均厚度优选是在大于等于0.1mm小于等于0.7mm的范围内。这是因为在使其作为冷阴极管工作时，如果平均厚度不足0.1mm时，有时会发生强度不足、开孔等问题。在大于0.7mm时，冷阴极管用烧结电极的内侧的表面积减小，不能充分得到降低工作电压的效果。优选的侧面部的平均厚度为大于等于0.3mm小于等于0.6mm，特别优选是大于等于0.35mm小于等于0.55mm。
另一方面，底面部的平均厚度优选是在大于等于0.25mm小于等于1.5mm的范围内。这是因为电极的底面部内侧由于消耗显著，比0.25mm厚是优选的。然而，在大于1.5mm时，内侧的表面积变小，与上述一样不能充分得到工作电压降低的效果。优选的底面部的平均厚度为大于等于0.4mm小于等于1.35mm，特别优选是大于等于0.6mm小于等于1.15mm。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，可以由符合目的的任意的高熔点金属形成。例如，优选是可以由W、Nb、Ta、Ti、Mo、Re中选择的金属单体或其合金中的至少一种形成。作为优选金属可以举出的有Mo，可以示例举出的还有La、Ce、Y等的稀土类氧化物、稀土类碳氧化物(特别优选是“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”(详情后述))、添加了Ba、Mg、Ca这样的轻元素的氧化物的Mo。作为优选的合金，可以举出的例子有W-Mo合金、Re-W合金、Ta-Mo合金。另外，根据需要，可以是将电子发射性物质和高熔点金属混合的材料，还可以将Ni、Cu、Fe、P等作为烧结助剂添加微量(例如，小于等于1质量％)。通常，在冷阴极管的制造工序中，由于在高温下将氮气用于置换等等，所以优选是使用比Nb系及Ta系更难以氮化的Mo系及W系的材料。就Mo系和W系而言，特别是在低温下进行烧结的Mo系更是优选的。
烧结体的晶粒的平均粒径小于等于100μm是优选的。另外，烧结体的晶粒的长宽比(长径/短径)小于等于5为优选。
相对密度，优选是大于等于80％，特别优选是大于等于90％小于等于98％。此处，相对密度是按照下述方法测定时的密度。
(相对密度的测定)1.将冷阴极管用烧结电极的底部利用丝线放电加工等方法切断去掉并采集样本。
2.接着，将在1中得到的侧壁部的样本，以轴对称方式利用丝线放电加工等方法切断成为两半。另外，此处将底部切断的理由是由于在存在底部时气泡进入冷阴极管用烧结电极内部的闭塞空间而不能正确测定。
3.将在2中得到的样本，利用由JIS Z2501-2000规定的阿基米德法测定N＝5时的平均值作为代表值。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极的长度[即缘端面(4’)表面和距离缘端面(4’)最远的底面部的外侧表面(在具有突起部的场合为该突起部前端的表面)之间的长度]，主要是相应于其中组装有电极的冷阴极管的大小及性能等而确定，优选是大于等于3mm小于等于8mm，特别优选是大于等于4mm小于等于7mm。
冷阴极管用烧结电极的直径也一样是相应于其中组装有电极的冷阴极管的大小及性能等而确定，优选是大于等于φ1.0mm小于等于φ3.0mm，特别优选是大于等于φ1.3mm小于等于φ2.7mm。在本发明中，由于是烧结电极，所以对这种小型电极有效。
冷阴极管用烧结电极的长度和直径的比(长度/直径)，优选是大于等于2小于等于3，特别优选是大于等于2.2小于等于2.8。
另外，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，从表面积大且制造及加工容易以及在制造冷阴极管时在安装到中空灯管中时的操作性等观点出发，在与长轴方向平行的剖面中示出的筒状内空间的形状为如图1的长方形形状及图3的梯形形状是优选，但并不限定于上述形状，也可以是图4(剖面为V字)、图5(剖面为U字)、图6(剖面为阶梯形)等各种形状。另外，由于同样的理由，侧壁部的外形形状为筒状是优选，但也可以是其他形状(例如，椭圆、多角形)。另外，冷阴极管用烧结电极的外形形状和冷阴极管用烧结电极的内部形状也可以不同。
利用上述的构成，可以提供工作电压低、汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管。
《冷阴极管用烧结电极及冷阴极管的制造方法(其一)》
本发明的冷阴极管用烧结电极，可以通过混合原料粉末、造粒、将其成形为预定形状、随后进行烧结而制造。
下面以钼为中心对本发明的冷阴极管用烧结电极的优选制造方法予以叙述。
作为原料粉末的钼粉末使用的是平均粒径大于等于1μm小于等于5μm，纯度大于等于99.95％的粉末。在此粉末中混合纯水、粘接剂(优选粘接剂是聚乙烯醇(PVA))进行造粒。随后，藉助单个压力机、回转式压力机或注射模塑成形，得到帽子状[例如，直径3.0mm×长度7.0mm、侧面部平均厚度0.5mm、底面部平均厚度1.0mm、底面突起R0.6mm(另外，此突起部不包含在长度7.0mm中)]的成形体。突起部分，在采用注射成形的场合，也可根据需要制成引线形状。
随后，在800℃～1000℃的干燥氢气气氛中进行脱脂。作为脱脂时间，优选是4小时以内。如果脱脂时间大于4小时，因为稀土类碳氧化物中的碳量变少，不是优选的。随后，在1700～1800℃×4小时以上、在氢气气氛中进行烧结，再根据需要在1100～1600℃×100～250Mpa中进行热静压(HIP)处理。在有底形状部的内侧表面粗糙度不在预定的Sm范围的场合，或为了成为更优选的Sm范围的表面粗糙度，可以调整有底形状部的内侧的表面粗糙度(Sm)。作为该方法，例如，可以例示的有滚磨、喷砂等等。此时，可以适当选择乃至调整使用的研磨材料、作业内容等。
其后，经过清洗，在大于等于700℃小于等于1000℃的温度中进行退火。对于在成形时附加引线部的部分，例如，实施与直径0.6mm×长度25mm的杜美棒的焊接。对于未附加引线部的部分，例如，进行直径0.8mm×长度2.6mm的钼棒和直径0.6mm×长度40mm的杜美棒的焊接而完成电极的组装。此处，在底部的电极和Mo棒的焊接中，也可以插入Ni、KOV等的箔材进行焊接。另外，引线部的结构(直径及长度)为任意的。
<冷阴极管用烧结电极(其二)>
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，作为优选实施方式，如前所述，包含由含有稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的高熔点金属的烧结体构成的电极。此处，所谓“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”指的是将稀土类元素(R)、碳(C)、氧(O)作为构成成分而包含的化合物。
在此稀土类元素(R)中，例如，有镧(La)、铈(Ce)、钐(Sm)、镨(Pr)、钕(Nd)，其中特别是La、Ce及Sm为优选。此“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”，在同一化合物中可以包含多种稀土类元素。另外，根据本发明的冷阴极管用烧结电极的烧结体，可以包含稀土类元素的种类、其存在量、碳和(或)氧的存在量不同的多种“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”。
形成冷阴极管用烧结电极的烧结体的组成，利用EPMA(电子探针微分析仪)法的色彩映射可以很容易判定。所以，根据本发明的冷阴极管用烧结电极，利用EPMA法的色彩映射，可以认定在烧结体中，作为高熔点金属以外的烧结体构成成分的至少一种，存在上述“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”。
另外，此“稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物”可以以RxCyOz或RxOy(COz)a的化学式表示(式中，R表示稀土类元素，x、y、z、a表示任意的数字)。在这样表述的化合物中，可以考虑以下场合包含(1)作为La系的化合物，例如，有LaCO、La2O(CO3)2、La2O2CO3、La2CO5、La2O(CO3)2、La2O2CO3，(2)作为Ce系的化合物，例如，有CeO2C2、Ce4O2C2，(3)作为Sm系的化合物，例如，有SmO0.5C0.4、Sm2CO5Sm2O2CO3，(4)结构不定的化合物，(5)上述(1)～(4)的混合物或化合物，(6)其它。
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的含量，作为稀土类元素(R)，大于0.05质量％而小于等于20质量％为优选，大于0.5质量％而小于等于10质量％为特别优选。因为上述含量小于等于0.05质量％的电极的阴极电压降高，另一方面，大于10质量％时难以烧结，所以上述范围是优选的。
形成根据本发明的冷阴极管用烧结电极的烧结体中的含碳量，优选是大于1ppm而小于等于100ppm，特别优选是大于5ppm而小于等于70ppm。由于含碳量小于等于1ppm的电极的阴极电压降高，另一方面，大于100ppm用作电极时由于放出气体(主要是CO2气体)对放电有不良影响，所以上述范围是优选的。此处，含碳量，可以在没有来自环境的碳污染的状态(例如，洁净室内为优选)下，通过测定试料的红外线吸收特性而求得。另外，试样量应大于等于5g，这对于提高检测精度是必需的。
形成根据本发明的冷阴极管用烧结电极的烧结体中的含氧量，大于0.01质量％而小于等于6质量％为优选，大于0.1质量％而小于等于3质量％为特别优选。由于含氧量小于等于0.01质量％的电极的稀土类金属在使用中容易蒸发，另一方面，大于3.0质量％时用作电极时由于放出气体(主要是CO2气体)对放电有不良影响，所以上述范围是优选的。
形成根据本发明的冷阴极管用烧结电极的烧结体中的稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物，作为平均粒径小于等于10μm，特别是平均粒径小于等于5μm的微粒存在于烧结体中为优选。由于平均粒径大于10μm的场合，上述化合物向电极表面的扩散不充分，并且在电极表面中的上述化合物的分布量变小而阴极电压降变高，所以上述范围是优选的。此处的“平均粒径”是利用电子显微镜对40μm×40μm的3个以上地点进行测定而求出移动到其中的微粒的最大直径的平均值。
由这种烧结体构成的根据本发明的冷阴极管用烧结电极，可以抑制在施加有高压电流时的烧结体组织的再结晶化。所以，在使用这种特定的烧结体的本发明中，在将引线焊接到电极上时，可以采用更高电压的焊接条件。因此，因为在本发明中可以采用在利用现有的拉深加工制造的一般的电极中实质上不能采用的高电压的焊接条件，所以可以很容易地得到与现有相比引线焊接强度更高的冷阴极管用烧结电极。
在这样的本发明中，如前所述，在可以得到工作电压低、汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管的同时，可以很容易地得到引线的每单位剖面面积的焊接强度为大于等于400N/mm2的冷阴极管用烧结电极。
另外，引线的每单位剖面面积的焊接强度，如图10所示，底部焊接有引线的冷阴极管用烧结电极1固定在夹头A中形成的狭缝内，另一方面，利用夹头B固定引线9，通过以10mm/分钟的速度拉夹头A可以进行测定。
<冷阴极管用烧结电极(其三)>
根据本发明的冷阴极管用烧结电极，作为一优选实施方式，如前所述，包含在与上述冷阴极管用烧结电极的长轴方向垂直的剖面中上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为凹凸形状的烧结电极。这种根据本发明的冷阴极管用烧结电极，其电极的内侧表面积(即筒状电极的圆柱内部的表面积)大，可以最大限度地利用由于电极的筒状形状引起的空心阴极效应。
所以，这种根据本发明的冷阴极管用烧结电极，是可以进一步降低冷阴极管的工作电压的烧结电极。
在根据本发明的冷阴极管用烧结电极1中，筒状的侧壁部的内壁表面的凹凸形状是任意的。在这种凹凸形状的优选具体示例中，例如，包含如图11所示的波动形状、图12～13所示的凹凸形状等。在这些之中，图11所示的波动形状的表面积及空心阴极效应大，并且制造及加工容易程度、以及耐久性等方面上是特别优选的。
在本发明中，优选的冷阴极管用烧结电极(包含图11所示的电极及在图11～13未示出的电极两者)，是在垂直于电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为，对于从上述冷阴极管用烧结电极的外径起算出的到假想中心O的外径距离a，内径最大长度b和外径距离a的比(b/a)大于0.50，小于等于0.95，并且内径最小长度c和内径最大长度b的比(c/b)大于0.50，小于等于0.95。
其中，假想中心(O)，使用圆度测定仪利用JIS B7451规定的“最小区域法”求出。所谓“外径距离a”，指的是在垂直于冷阴极管用烧结电极的长轴方向的剖面(同一剖面)中，在上述假想中心(O)与在筒状的侧壁部的外侧表面上存在的多个点(优选是大于等于8点)之间的平均距离，所谓“内径最大长度b”，指的是在该剖面中，在上述假想中心(O)与在侧壁部的内侧表面上存在的距离最远的点之间的距离，而“内径最小长度c”，指的是在该剖面中，与在侧壁部的内侧表面上存在的距离最近的点之间的距离。
在内径最大长度b和外径距离a的比率(b/a)小于等于0.50时，在电极内壁表面中确保足够的表面积很难，并且在制造电极时使用的型模容易破损。在大于0.95时，在制造电极时电极中容易产生裂纹，废品率升高。在内径最大长度b与外径距离a的比率(c/b)小于等于0.50时，在制造电极时在电极中容易产生裂纹，在大于0.95时使内壁表面的表面积提高的效应减小，因此上述范围为优选。
电极内壁表面的凹凸形状，既可以是相同、类似乃至相似的凹部及(或)凸部有规律地排列的，也可以是大小及形状完全不同的凹凸形状无规律地存在，并且在从筒状电极的开口部起一直到底部为止的部分的整个剖面中，无论是在其内壁部形成实质上同一形状的凹凸形状，无论是从开口部起一直到底部为止的中途地点凹凸形状改变，还是存在不形成凹凸形状的部分都可以。在此场合，内径最大长度b、内径最小长度c、(b/a)及(c/b)，相应于筒状电极的部分(即剖面位置)而异。
然而，电极内壁表面的凹凸形状，如果考虑到制造电极时的便利性、作为电极使用时的稳定性、耐久性等，则在制成烧结体之后从型模中取出的操作容易，并且整体上强度均匀且不存在局部不足的形状为优选。所以，电极内壁表面的凹凸形状，在垂直于电极的长轴方向的剖面中，其凹部及凸部比较平滑地连续并且在平行于电极的长轴方向的剖面中，连续形成同样的凹凸形状为特别优选。作为这样的形状，例如，可以举出图11所示的波动形状，内径最大长度b、内径最小长度c、(b/a)及(c/b)，相应于筒状电极的部分(即剖面位置)没有很大的不同，从筒状电极的开口部一直到底部的内壁表面连续形成的形状。
得到筒状的侧壁部的内壁表面为上述形状的冷阴极管用烧结电极的方法是任意的。在本发明中，在制造烧结体时，使用其构成可以使具有上述形状的内壁表面的筒状的烧结体形成的型模的方法是优选的。另外，在本发明中，在制造烧结体之后，例如，进行滚磨、清洗、退火处理等等，可以将筒状的侧壁部的内侧加工成为上述形状。
《冷阴极管用烧结电极及冷阴极管的制造方法(其二)》内壁表面的形状为上述预定形状的本发明的冷阴极管用烧结电极可以通过混合原料粉末、造粒、将其成形为预定形状、随后进行烧结而制造。
下面以钼为中心对本发明的冷阴极管用烧结电极的优选制造方法予以叙述。
作为原料粉末的钼粉末使用的是平均粒径大于等于1μm小于等于5μm，纯度大于等于99.95％，含氧量小于等于0.5质量％的粉末。在使用原料粉末中含氧量多的粉末时，由于烧结后含氧量也多，上述范围为优选。稀土类金属(通常为氧化物)，使用平均粒径大于等于0.1μm小于等于2μm的粉末。在这些粉末中混合纯水、粘接剂(优选地，粘接剂是聚乙烯醇(PVA))进行造粒。
随后，利用使用了适于形成预定形状的内壁表面的型模的单个压力机、回转式压力机或注射模塑成形法，由上述造粒物制造成形体。其后，在大于等于800℃小于等于1000℃的温度的干燥氢气中进行小于等于4小时的脱脂处理。此处，在脱脂时间大于4小时时，有时碳成分变得过少。随后，在大于等于1700℃小于等于1800℃的温度中，在氢气中进行大于等于4小时的烧结。根据需要进行滚磨、清洗、退火，可以得到在内壁表面上具有预定的凹凸形状的烧结体[例如，直径1～3mm×长度3～6mm]。
随后，将直径0.8mm，长度2.6mm的钼棒与直径0.6mm，长度40mm的杜美棒进行焊接而完成电极的组装。另外，作为电极和Mo棒的插入金属可以使用铁镍钴合金及镍等。
<冷阴极管>
根据本发明的冷阴极管的特征在于具有封入放电介质的中空的管形透光灯管，在上述管形透光灯管的内壁表面上设置的荧光体层，以及配置在上述管形透光灯管的两端部的一对上述冷阴极管用烧结电极。
在根据本发明的冷阴极管中，作为冷阴极管用烧结电极以外的必需结构的放电介质、管形透光灯管及荧光体层等，可以将现有在这种冷阴极管中，特别是在液晶显示器的背光灯用冷阴极管中使用的上述这些原样不变或适当改变之后使用。
可以在根据本发明的冷阴极管中应用并且是优选的，例如，作为放电介质，可以举出的示例有稀有气体和汞系的材料(作为稀有气体可以是氩、氖、氙、氪及这些气体的混合物等)，作为荧光体可以举出的示例有由于紫外线激励而发光的材料，优选为例如，卤代磷酸钙荧光体。
作为中空管形透光灯管，可以举出的示例有长度大于等于60mm小于等于700mm，直径大于等于1.6mm小于等于4.8mm的玻璃管。
<液晶显示装置>
根据本发明的液晶显示装置的特征在于具有上述的冷阴极管用烧结电极，接近上述冷阴极管用烧结电极配置的导光体，配置在上述导光体的一个表面侧的反射体以及配置在上述导光体的另一个表面侧的液晶显示屏。
图9为示出根据本发明的液晶显示装置的特别优选具体示例的剖面图。
此图9所示的液晶显示装置20，具有冷阴极管21，接近此冷阴极管21配置的导光体22，配置在此导光体22的一个表面侧的反射体23，以及配置在此导光体22的另一个表面侧的液晶显示屏24，此外还在上述导光体22和液晶显示板24之间配置光扩散体25，并配置使冷阴极管21的光反射到上述导光体22一侧的冷阴极管用反射体27。
在本发明中，冷阴极管的数目是任意的，例如，如图9所示，既可以接近与导光体22对置的两边总共配置两根冷阴极管21，也可以接近导光体的一边(或大于等于3边)配置一根或大于等于两根冷阴极管。光扩散体25的形状和数目也是任意的。例如，可以将通过使在内部存在光扩散性微粒而具有光扩散性的薄片形光扩散体25a及通过调整表面形状而具有光扩散性的透镜形状或棱镜形状的光扩散体25b在上述导光体22和液晶显示屏24之间配置一个或大于等于两个。另外，在上述液晶显示屏24的观察者一面，可根据需要设置光扩散体25c、表面保护体28、防止或减少外光的反射或进入的反射防止体29、带电防止体30等等。也可以将这些光扩散体25a、25b、25c、表面保护体28、反射防止体29及带电防止体30等之中的两个或两个以上作成复合体而设置一层或两层或两层以上的兼具多种功能的复合层。作为液晶显示装置，如果能发挥所要求的功能，也可以不配置光扩散体25a、25b、25c及表面保护体28、反射防止体29及带电防止体30等。另外，可以设置收容将液晶显示装置20的各构成部件(即冷阴极管21、导光体22、反射体23、液晶显示屏24、光扩散体25a、25b、25c、表面保护体28、反射防止体29及带电防止体30等)保持于预定的位置的支持基板26、框架、隔离物以及它们的各构成部件的机壳，也可以设置散热部件31等。根据本发明的液晶显示装置也与现有的液晶显示装置一样，可以在需要的部位设置向液晶显示屏24供给驱动电压的电气布线及LSI芯片、将该驱动电压供给冷阴极管21的电气布线以及防止光泄漏到不需要的部分及尘埃及湿气进入装置内部的密封材料等等。
在本发明中，只有冷阴极管21必须满足前面详细示出的预定的必要条件，除了冷阴极管21以外的各种构成部件(例如，导光体22、反射体23、液晶显示屏24、光扩散体25a、25b、25c、支持基板26、冷阴极管用反射体27、表面保护体28、反射防止体29及带电防止体30、散热部件31、框架、机壳、密封材料等)，可以利用原来使用的部件。
(实施例)<实施例1～53、比较例1～33>
如表1～表4所示，改变各种条件，制作电极，组装成为冷阴极管并对其性能予以评价。
冷阴极管的外径为3.2mm，电极间距离为350mm，管内封入汞和氖及氩的混合气体。在表1～表4中示出工作电压的测定结果作为初始特性。
由于冷阴极管的寿命的支配性因素是管内的汞形成溅射物质及汞齐而消耗的“稀有气体放电模式”，所以是通过评价汞的消耗量来评价冷阴极管的寿命。
15000小时后的汞消耗量的结果如表1～表4所示。
当Sm的值大于100μm时，工作电压和汞蒸发量急剧增加，而在小于等于100μm时此现象不存在。
此外，了解到利用添加La2O3的Mo，工作电压可降低很多。
另外，侧壁部的厚度为0.4mm、底面部的厚度为0.5mm时可以得到非常优良的特性。
利用实施例1的冷阴极管用烧结电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)的测定结果示于图7，而利用比较例6的冷阴极管用烧结电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)的测定结果示于图8。
●测定器件テ-ラ-ホブソン公司制造的S4●测定条件切断(cut-off)0.8mm，评价长度1.6mm，滤光片为高斯滤光片，触针前端R 2μm，触针形状60°圆锥表1
表2
表3
表4
<实施例54～110、比较例34～35>
如表5～表7所示，改变各种条件，制作电极，组装成为冷阴极管并对其性能予以评价。
另外，这些实施例、比较例的冷阴极管用烧结电极的形状都为如图1所示的形状，电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。
冷阴极管的外径为2.0mm，电极间距离为350mm，管内封入汞和氖及氩的混合气体。由于冷阴极管的寿命的支配性因素是管内的汞形成溅射物质及汞齐而消耗的“稀有气体放电模式”，所以可以通过评价汞的消耗量来评价冷阴极管的寿命。
10000小时后的汞消耗量的结果如表5～表7所示。
含有实施例59的组成(即“2％La-C-O化合物(O2量0.4质量％、C量30ppm)”)的Mo烧结体中的La-C-O化合物的平均粒径(μm)和初始放电电压(V)的关系如图14所示。
另外，同一烧结体(即“2％La-C-O化合物(O2量0.4质量％、C量30ppm)”)的利用EPMA法的色彩映射的分析结果如图15所示。[分析条件照射电压＝15kV，照射电流＝5.0×10-8A，测定范围＝在5000倍的视野中对至少大于等于100μm×100μm的面积进行测定(在一次不能对大于等于100μm×100μm的面积进行测定时，可以分割为多次进行测定)]。
图15中，(A)表示反射电子像(SEM像)，(B)表示对氧(O)进行色彩映射的结果，(C)表示对镧(La)进行色彩映射的结果，(D)表示对钼(Mo)进行色彩映射的结果，(E)表示对碳(C)进行色彩映射的结果。在使这些数据重叠时，由于氧、镧、钼、碳的映射位置重叠，可以确认存在La-C-O化合物。
表5La-O-C-Mo系
表6Ce-O-C-Mo系
表7Sm-O-C-Nb系
<实施例111～143>
制作由含有实施例59的组成(即2％La-C-O化合物(O2量0.4质量％、C量50ppm)的Mo烧结体构成的，在筒状的侧壁部的内壁上形成如图11所示的波动形状的冷阴极管用烧结电极，得到如表8所记载的多个冷阴极管用烧结电极(任何一个电极的外径距离a都是0.085mm)。
对各电极以与实施例59同样的方式组装成冷阴极管，同样对其性能予以评价。
结果如表8所记载。
表82％ La-O-C烧结体(O20.4重量％、C 50ppm)、a＝0.085mm
<实施例144>
对实施例60和比较例34的电极的焊接强度进行了测定。对于焊接强度，是经过直径1.0×长度0.1mm的铁镍钴合金箔，与直径0.8mm×2.6mm的Mo引线进行焊接，是以500A×30ms的直流电流进行焊接的。实施例以及比较例的电极分别制作10个，其后，以10mm/分钟的速度进行拉引试验(图10)，比较焊接强度。其结果如表9所示。
表9
从表9可知，本实施例的烧结电极与引线的焊接强度高。
权利要求
1.一种冷阴极管用烧结电极，具有筒状的侧壁部，在该侧壁部的一端具有底部，且在该侧壁部的另一端具有开口部，其特征在于该电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。
2.如权利要求1所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于上述侧壁部的平均厚度为大于等于0.1mm小于等于0.7mm。
3.如权利要求1或2所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于上述底部的平均厚度为大于等于0.25mm小于等于1.5mm。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于是由W、Nb、Ta、Ti、Mo、Re中选择的金属或其合金构成的。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于其相对密度大于等于80％。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于是由含有稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的高熔点金属的烧结体构成的。
7.如权利要求6所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于上述稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物的含量中，稀土类元素(R)为大于0.05质量％小于等于20质量％。
8.如权利要求6或7所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于含碳量为大于1ppm小于等于100ppm。
9.如权利要求6～8中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于含氧量为大于0.01质量％小于等于6质量％。
10.如权利要求6～9中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于上述稀土类元素(R)-碳(C)-氧(O)化合物作为平均粒径小于等于10μm的微粒存在于烧结体中。
11.如权利要求1～10中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于在垂直于上述冷阴极管用烧结电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为凹凸形状。
12.如权利要求11所述的冷阴极管用烧结电极，其特征在于在垂直于上述冷阴极管用烧结电极的长轴方向的剖面中，上述筒状的侧壁部的内壁表面的形状为对于从上述冷阴极管用烧结电极的外径起算出的到假想中心O的外径距离a，内径最大长度b和外径距离a的比(b/a)大于0.50，小于等于0.95，并且内径最小长度c和内径最大长度b的比(c/b)大于0.50，小于等于0.95。
13.一种冷阴极管用烧结电极，其特征在于在权利要求1～12中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极的底部上焊接有引线，此引线的每单位剖面面积的焊接强度为大于等于400N/mm2。
14.一种冷阴极管，其特征在于具有封入放电介质的中空的管形透光灯管，在上述管形透光灯管的内壁表面上设置的荧光体层，以及配置在上述管形透光灯管的两端部的一对权利要求1～13中的任一项所述的冷阴极管用烧结电极。
15.一种液晶显示装置，其特征在于具有如权利要求14所述的冷阴极管，接近上述冷阴极管配置的导光体，配置在上述导光体的一个表面侧的反射体，以及配置在上述导光体的另一个表面侧的液晶显示屏。
全文摘要
提供一种冷阴极管用烧结电极、具有此冷阴极管用烧结电极的冷阴极管及液晶显示装置，该冷阴极管用烧结电极具有筒状的侧壁部，在该侧壁部的一端具有底部，且在该侧壁部的另一端具有开口部，其特征在于该电极的内侧表面的表面粗糙度(Sm)小于等于100μm。上述冷阴极管的特征在于具有封入放电介质的中空的管形透光灯管，在上述管形透光灯管的内壁表面上设置的荧光体层，以及配置在上述管形透光灯管的两端部的一对上述冷阴极管用烧结电极。上述液晶显示装置的特征在于具有上述的冷阴极管，接近冷阴极管配置的导光体，配置在导光体的一个表面侧的反射体，以及配置在导光体的另一个表面侧的液晶显示屏。利用本发明可以以低成本提供工作电压低、汞消耗量受到显著抑制的长寿命的冷阴极管。
文档编号G02F1/1335GK1842888SQ20058000094
公开日2006年10月4日 申请日期2005年5月2日 优先权日2004年5月10日
发明者青山齐 申请人:株式会社东芝, 东芝高新材料公司