冷陰極放電管用電極、その製造方法、および冷陰極放電管
【課題】冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極を製造すること。
【解決手段】金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１を成形して電極本体ＤＨのグリーン体を形成する第１のステップと、電極本体ＤＨのグリーン体の一方の端部２３に、第１の混練物ＲＢ１と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物ＲＢ２からなる接合層２４のグリーン体を付加する第２のステップと、電極本体ＤＨのグリーン体と接合層２４のグリーン体とを同時に焼成することにより、電極本体ＤＨと接合層２４とが一体になった金属の電極ＤＫを生成する第３のステップと、を有する。
【解決手段】金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１を成形して電極本体ＤＨのグリーン体を形成する第１のステップと、電極本体ＤＨのグリーン体の一方の端部２３に、第１の混練物ＲＢ１と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物ＲＢ２からなる接合層２４のグリーン体を付加する第２のステップと、電極本体ＤＨのグリーン体と接合層２４のグリーン体とを同時に焼成することにより、電極本体ＤＨと接合層２４とが一体になった金属の電極ＤＫを生成する第３のステップと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用光源などとして用いられる冷陰極放電管用電極、その製造方法、および冷陰極放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、種々の形状の冷陰極放電管用電極およびその製造方法が提案されている。例えば、特許文献１には、金属の棒材をプレス加工することによって形成した、有底円筒状のホロー電極と棒状の封止金属とが一体となった冷陰極放電管用電極が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、中空部が形成されたカップ状の電極部と棒状の封着線とが一体となった冷陰極放電管用電極を射出成形によって製造することが開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、タングステンまたはモリブデンの微細焼結粉末と２液性熱可塑性バインダー樹脂とを混練したものを射出成形してグリーン体を形成し、溶剤により一方の熱可塑性バインダー樹脂を溶出させてポーラスな脱脂グリーン体とした後、これを焼成することによってカップ状の電極を製造することが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５９４４５
【特許文献２】特開２００４−６３４６９
【特許文献３】特開２００５−７１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年において、液晶テレビやパーソナルコンピュータなどの普及にともなって液晶表示装置の需要が急激に増大しており、これとともに液晶表示装置の大型化および長寿命化が急速に進んでいる。そのバックライト用光源として用いられる冷陰極放電管においてもさらなる長寿命化が望まれている。
【０００６】
従来においては、冷陰極放電管用電極の材料として、加工性およびコストの面で優れるニッケルが主として使われてきた。しかし、放電用の電極材料としてはニッケルよりも融点の遙かに高いタングステンやモリブデンの方が有利であり、タングステンを用いることによって冷陰極放電管の寿命を飛躍的に延ばすことが可能である。例えば、タングステンを用いることによって点灯２万時間を遙かに越える寿命を得ることも可能である。しかし、タングステンは加工が容易ではなくまた高価でもあるのでまだ量産化には至っていない。
【０００７】
つまり、特許文献１に記載のようにタングステンをプレス加工により放電用の電極とするには、極めて高い温度の下でプレスを行う必要があるなど、実用化は極めて困難である。また、特許文献２または３のようにタングステンの粉末を用いて射出成形を行うには、バインダー樹脂などの種類および混合方法、温度、圧力、金型など、解決すべき課題は多い。
【０００８】
また、特許文献３に記載のように、一旦ポーラスな脱脂グリーン体とした後に焼成して電極とする場合に、製造された電極にポーラスな部分が残らないように製造条件を選択しまたその品質管理を行う必要がある。つまり、電極はガラス管の端部に配置されるが、電極をガラス管で支持し且つリード線と接続するために、電極に一体に設けられた線状の電極基部（導入線基部）の外周面にガラスが融着した構造となる。この構造において、もし電極基部にポーラスな部分が残っていた場合には、冷陰極放電管の内部のガスが外へ漏れるおそれがあり冷陰極放電管の寿命の低下につながる。したがって、理論的におよび開発試験における結果については問題がないとした場合でも、タングステンを今までにない長寿命化のために用いるという目的を考慮した場合に、この部分に実績のない構造を採用することは信頼性の点において慎重にならざるを得ない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極の製造方法、冷陰極放電管用電極、および冷陰極放電管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る冷陰極放電管用電極の製造方法は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して電極本体のグリーン体を形成する第１のステップと、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に、前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する第２のステップと、前記電極本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより、前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する第３のステップと、を有する。
【００１１】
好ましくは、前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる。
【００１２】
また、前記第１のステップにおいて、バインダ樹脂として溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用い、電極本体のグリーン体を形成した後に脱脂を行う。
【００１３】
また、前記第１のステップにおいて成形される前記電極本体のグリーン体はカップ状であり、前記第２のステップにおいて、前記カップ状のグリーン体の底部の外側に前記接合層のグリーン体を付加する。
【００１４】
また、前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物によるペースト状のものを用い、当該ペースト状のものを前記電極本体の前記グリーン体の前記端部に塗布することによって付加する。
【００１５】
また、前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物を成形した固形状のものを用い、当該固形状のものを前記電極本体のグリーン体の前記端部に配置することによって付加する。
【００１６】
また、前記電極本体のグリーン体および前記接合層のグリーン体には、前記接合層のグリーン体を前記電極本体のグリーン体の端部に配置したときに互いに嵌合して位置決めがなされる嵌合部が設けられる。
【００１７】
また、前記電極本体のグリーン体の前記一方の端部に、その端面から突出してその上に前記接合層のグリーン体が付加されるべき突起部が設けられる。
【００１８】
また、前記第３のステップで生成された金属の電極の接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部を溶着する第４のステップを有する。
【００１９】
また、前記電極基部は、熱間引き抜きによって製造されたものである。
【００２０】
本発明に係る冷陰極放電管用電極は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成されてなる。
【００２１】
好ましくは、前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる。
【００２２】
また、前記接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部が溶着されてなる。
【００２３】
本発明に係る冷陰極放電管は、ガラス管と前記ガラス管の両端部に配置された電極とを有してなる冷陰極放電管であって、前記電極は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成され、且つ、前記接合層に、前記ガラス管に近い熱膨張係数を有する金属からなる電極基部が溶着されてなり、前記ガラス管の端部において前記電極が挿入され且つ前記電極基部の部分で前記ガラス管との間が密封されてなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極の製造方法、冷陰極放電管用電極、および冷陰極放電管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明に係る冷陰極放電管１の断面正面図、図２は冷陰極放電管１の要部を拡大して示す断面図、図３は電極構造体１２の断面正面図、図４は図３に示す電極構造体１２の左側面図、図５は図３に示す電極構造体１２の右側面図、図６は電極ＤＫの断面正面図である。
【００２６】
図１および図２において、冷陰極放電管１は、ガラス管１１、ガラス管１１の両端に配置されて封止された電極構造体１２ａ，１２ｂ、および電極構造体１２ａ，１２ｂにそれぞれ接続されたリード線１３ａ，１３ｂを有する。
【００２７】
ガラス管１１は、細長い円筒形状を有した直管形のものである。ガラス管１１の両端部において、電極構造体１２ａ，１２ｂが、その各電極基部２５の部分でガラスビーズ２６を介し融着し、これによってガラス管１１との間が密封されている。ガラス管１１は、電極基部２５およびガラスビーズ２６とほぼ同じ熱膨張係数を有するので、この部分での温度変化による応力は生じない。ガラス管１１の寸法の例をあげると、外径１．５〜５ｍｍ程度、内径１〜４ｍｍ程度、長さ数十ｍｍ〜数百ｍｍ程度、長いものでは１メートル以上の場合もある。
【００２８】
２つの電極構造体１２ａ，１２ｂは互いに同じ構造のものであるので、一方の電極構造体１２ａについてのみ説明する。なお、これらの電極構造体１２ａ，１２ｂを「電極構造体１２」と記載することがある。
【００２９】
図３〜図６をも参照して、電極構造体１２は、電極ＤＫ、電極ＤＫに溶着された電極基部２５、および電極基部２５に装着されたガラスビーズ２６からなる。
【００３０】
電極ＤＫは、径大部２１と径小部２２とを有する２段の有底の円筒状つまりカップ状に形成されている。なお、後でも述べるように２段に限定されるものではない。径大部２１の外径は、ガラス管１１の内径とほぼ同じであり、例えばガラス管１１の内径よりも僅かに小さい。
【００３１】
なお、ガラス管１１の内径と径大部２１の外径との間に十分な隙間を設けるようにしてもよい。径大部２１と径小部２２との連結部分３２は、テーパの円錐面状に形成してもよい。カップ状の底部３１ａの外側の端面２１ａには、その中心から軸方向に突出した突起部２３が一体に設けられている。本実施形態において、突起部２３は、先端にいく程径小となるテーパ状（円錐台状）に形成されている。そして、突起部２３において、接合層２４が溶着によって一体に設けられている。
【００３２】
なお、電極ＤＫには、径小部２２の端面２２ａに開口する円柱形状の空洞部３１が、径大部２１に至る深さにまで設けられている。つまり、空洞部３１は、径小部２２から径大部２１の奥深くまで形成され、その底面部３１ａは端面２１ａに近づいており、それらの間に側端壁２１ｂを形成している。なお、底面部３１ａは、その隅部がアール状になっており、これによって底面部３１ａの全体が皿状ないし半球面状になっている。空洞部３１によって、上に述べたように電極ＤＫの全体がカップ状となっている。また、径小部２２の端面２２ａは、その外周縁および内周縁のいずれもアール状となっている。
【００３３】
電極ＤＫの寸法の例をあげると、径大部２１の外径１〜４ｍｍ程度、径小部２２の外径０．８〜３ｍｍ程度、全体の長さ３〜１０ｍｍ程度、空洞部３１の内径０．５〜２．５ｍｍ程度、深さ２〜８ｍｍ程度である。
【００３４】
本実施形態において、このような電極ＤＫは、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体ＤＨのグリーン体と、電極本体ＤＨのグリーン体の一方の端部に付加され第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層２４のグリーン体とが、同時に焼成（とも焼き）され、電極本体ＤＨと接合層２４とが溶着（融着）して一体に形成されたものである。
【００３５】
接合層２４のグリーン体として、第２の混練物によるペースト状のものを用いてもよく、また、第２の混練物を成形した固形状のものを用いてもよい。ペースト状のものを用いる場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に塗布すればよい。固形状のものを用いた場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に載せたり被せたりし、または溶剤などを用いて接着すればよい。
【００３６】
また、本実施形態において、第１の混練物の金属として、主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、これにニッケルなどの添加物が少量添加されている。第２の混練物の金属として、焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどが含まれている。これら、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末は、焼成により融合してコバールとなる。コバールの熱膨張係数はタングステンとほぼ同じである。
【００３７】
具体例を上げると、鉄５４重量％、ニッケル２９重量％、コバルト１７重量％のコバールは熱膨張係数が４．３×１０-6 であり、これはタングステンの４．６×１０-6、モリブデンの４．９×１０-6に近い。電極ＤＫの製造方法については後で詳しく説明する。
【００３８】
電極基部２５は、上に述べた第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含んで円柱状（線状）に形成されたものである。本実施形態において、電極基部２５は、電極本体ＤＨと同じ材料であるタングステンまたはモリブデンが用いられ、例えば熱間引き抜きによって緻密な構造の線材に形成されたものを所定の長さに切断することによって製造される。
【００３９】
この電極基部２５は、電極ＤＫの接合層２４との間で、抵抗溶接またはレーザ溶接によって一体化されている。接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低く、溶融し易いので、極短時間の抵抗溶接によって確実に電極基部２５と一体化し、電極本体ＤＨの本来の機能である放電特性に悪い影響を与えない。
【００４０】
ガラスビーズ２６は、上に述べたように電極基部２５とほぼ同じ熱膨張係数を持つガラス材料からなり、球状またはそれに近い形状であり、中央に貫通孔が設けられたものである。ガラスビーズ２６を電極基部２５に装着した状態で、ガラスビーズ２６を加熱して電極基部２５に溶着させる。このようにして電極構造体１２が構成される。さらに、リード線１３ａを接続したものを電極構造体１２としてもよい。その場合には、電極基部２５の先端に短いリード線１３ａが溶着により接続される。リード線１３ａは、ニッケルまたはニッケル合金などの金属材料によって形成され、その先端部を電極基部２５の先端部と突き合わせた状態で溶接３３される。溶接３３には電気溶接またはレーザ溶接などが用いられる。
【００４１】
上に述べたような電極構造体１２が、ガラス管１１の端部から挿入され、ガラス管１１の端部およびガラスビーズ２６が加熱され、それらが溶融し電極基部２５に溶着することによって、それらの間が密封され、冷陰極放電管１が形成されている。なお、ガラス管１１の内部には少量の放電ガスや水銀などが封入される。
【００４２】
その後、リード線１３ａに対して実際の配線が行われる。配線に際してはリード線１３ａにはんだ付けを行う。リード線１３ａが未だ接続されていない場合には電極基部２５に対して配線を行う。
【００４３】
電極１２の製造に当たっては、例えば、粉末冶金法（ＰＭ法）の１つであるホットランナ方式による金属粉末射出成形法をその工程の１つに用いることができる。次に、電極ＤＫおよび電極構造体１２の製造方法についてさらに詳しく説明する。なお、グリーン体については、その最終生成物名の符号の後に「Ｇ」を付加して示すことがある。
【００４４】
図７は電極構造体１２の製造方法を説明するための図、図８は電極構造体１２の製造方法の例を示すフローチャートである。図８のフローチャートに沿って電極構造体１２の製造方法を説明する。
【００４５】
図７において、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１を準備する（図７左下、図８の＃１１）。第１の混練物ＲＢ１の金属として、主にタングステンまたはモリブデンを用いる。例えば、タングステンの微粉末を９５〜９９重量％程度とし、これにニッケルの微粉末を１重量％程度、残りを他の金属の微粉末とする。バインダ樹脂として、溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用いる。例えば、溶剤不溶性樹脂としてポリエチレンを用い、溶剤可溶性樹脂としてポリスチレンを用いる。必要に応じて可塑剤や離形剤などをも用いる。金属（メタルコンパウンド）とバインダ樹脂との混合比は体積比で１対１程度とする。または、金属を３０〜６０体積％程度とし、残りをバインダ樹脂とする。これを１２０〜２００℃程度の高温で混合したものが第１の混練物ＲＢ１である。
【００４６】
第１の混練物ＲＢ１を用いて電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって製作する（＃１２）。このような目的のための射出成形用金型および射出成形方法として、本発明者は先に特願２００５−２０２７２８を提案した。提案した金型を用いることによって、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって高い効率で量産することができる。
【００４７】
その概略を説明すると、金型は、キャビティと、キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、材料注入室において注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、を有し、バルブピンの内部には、材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられており、バルブピンの先端部が注入口に当接することによって当該注入口が閉塞され、バルブピンの先端部が注入口から離れることによって当該注入口が開放され、且つバルブピンの先端部によって加熱されて溶融した材料が注入口からキャビティの内部に注入されるように構成される。
【００４８】
また、射出成形方法は、第１の混練物ＲＢ１をスプルーから材料注入室に送り込み、少なくともバルブピンの外周に沿った部分に材料の溶融層を形成しておき、油圧シリンダによってバルブピンの先端部が注入口に当接するように押し付けて注入口を閉塞した状態から、バルブピンを移動することによってバルブピンの先端部を注入口から離し、これによってバルブピンの先端部に存在する材料の溶融層を注入口からキャビティの内部に注入し、キャビティの内部において材料を冷却する。
【００４９】
その後、移動側金型を下降させ、これによってキャビティを開き、且つ雄型をキャビティ内から抜き出し、成形品を雄型から抜き出す。これによってカップ状の成形品が得られる。これが電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）となる。
【００５０】
電極本体ＤＨの成形において、本実施形態においては突起部２３がテーパ状に形成されているので、成形品の抜き出しが容易であり、金型が割り型でなくてもよいのでコスト的に有利である。
【００５１】
次に、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を脱脂する（＃１３）。脱脂は、電極本体ＤＨＧを、溶剤可溶性樹脂を溶解する溶剤中に浸漬することにより行う。脱脂によって、溶剤可溶性樹脂が溶け出して、グリーン体（ＤＨＧ）は多孔質状態となる。この状態において、溶剤不溶性樹脂が繊維状となって電極本体ＤＨＧの形状が維持される。
【００５２】
また、第１の混練物ＲＢ１とは別に、第２の混練物ＲＢ２を準備する（＃１４）。第２の混練物ＲＢ２は、第１の混練物ＲＢ１と組成の異なる金属の微粉末を用い、これとバインダ樹脂とによる混練物である。つまり、第２の混練物ＲＢ２の金属として、例えば、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末を用いる。これらは焼成により融合してコバールとなる。これらの他、銀および銅などを用いることもある。バインダ樹脂として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、または第１の混練物ＲＢ１の場合と同様なものを用いる。必要に応じて、ケトン系、エステル系、石油系などの溶剤を入れて混合する。金属とバインダ樹脂との混合比および混合方法などについて、第１の混練物ＲＢ１の場合と同様とすることができる。このようにして第２の混練物ＲＢ２を得る。
【００５３】
第２の混練物ＲＢ２を、脱脂した電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）の突起部２３Ｇの先端部に付加し、これによって電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を得る（＃１５）。第２の混練物ＲＢ２を付加するために、第２の混練物ＲＢ２をペースト状のままで付加する方法、または固形状として付加する方法がある。
【００５４】
例えば、第２の混練物ＲＢ２を、ペースト状の状態で、突起部２３Ｇの先端面に塗布する。塗布に際して、例えば、第２の混練物ＲＢ２を圧力タンクに収容して加圧し、デスペンサーによって第２の混練物ＲＢ２の一定量を突起部２３Ｇの先端面に向かって吐出させ、付着させる。
【００５５】
または、第２の混練物ＲＢ２を押し出し成形などによって丸棒ＭＢとし、丸棒ＭＢを切断してペレット状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。また、第２の混練物ＲＢ２をペレット状に射出成形して固形状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を突起部２３Ｇの先端面に載せる。接合層２４Ｇを突起部２３Ｇに載せる際に、その前に接合層２４Ｇの先端部にシンナーなどの溶剤を塗布すると、両者がなじみや易く、離れ難くなる。
【００５６】
なお、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇの形状として種々の形状を採用することができる。例えば、図９（Ａ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＡの先端面に円柱状の接合層２４ＧＡを配置する。図９（Ｂ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＢの先端部に、キャップ状の接合層２４ＧＢを被せるように配置する。図９（Ｃ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＣの先端部に凹部を設けておき、接合層２４ＧＢに設けられた突部が嵌入するように配置する。
【００５７】
また、図９（Ｄ）に示すように、円柱状の突起部２３ＧＤの先端部に凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＤを嵌め込むように配置する。図９（Ｅ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＥに凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＥを嵌め込むように配置する。このように、配置によって互いに嵌合する嵌合部を設けておくことによって、接合層２４Ｇの位置決めが容易に行われる。また、図９（Ｆ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＦに円柱状の接合層２４ＧＦを配置する。
【００５８】
また、図９（Ｇ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＧに凹部を設けておき、凹部にペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４ＧＧとする。また、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す突起部２３ＧＡ〜Ｄ、図９（Ｅ）に示す凹部、または図９（Ｆ）に示す平坦な端面部２３ＧＦに対しても、ペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４Ｇとすることが可能である。
【００５９】
そして、電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を焼成する（＃１６）。電極ＤＫＧの焼成は、例えば炉の中に電極ＤＫＧを入れて、１４００〜１４５０℃程度の温度となるまで加熱する。または、電極ＤＫＧをコンベアで搬送し、１４００〜１４５０℃程度のトンネル炉の中を通過させる。これによって、樹脂が熱分解して消失するとともに、金属同士が焼結して緻密に一体化した電極ＤＫとなる。つまり、電極本体ＤＨＧの金属同士および接合層２４Ｇの金属同士がそれぞれ融合して緻密に一体化するとともに、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇとの間においてもそれらの金属同士が互いに融合して緻密で一体の合金層を形成する。電極ＤＫＧを焼成することによって、その形状を維持したまま相似的に収縮した電極ＤＫが得られる。
【００６０】
次に、電極ＤＫの接合層２４に、電極基部２５を抵抗溶接によって一体化する（＃１７）。電極基部２５は、ガラス管１１およびガラスビーズ２６とほぼ同じの熱膨張係数を持つ金属材料を用いて熱間引き抜きによって製造されたものである。電極基部２５の一方の端面を接合層２４の表面に押し当て、圧力を加えた状態で電流を流して両者を溶接する。抵抗溶接を不活性ガス中で行ってもよい。抵抗溶接によって、電極基部２５と接合層２４とのそれぞれの端部は溶融し、緻密で一体の合金層を形成する。このとき、接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低いので、溶接が短時間で容易に確実に行われる。これによって、一体化した電極構造体１２が製造される。また、ガラスビーズ２６を装着する（＃１８）。その後、ガラス管１１の端部に挿入してガラスビーズ２６とともに電極基部２５に溶着し、電極基部２５の先端に短いリード線１３ａを溶着する。
【００６１】
なお、上に述べた電極本体ＤＨＧの成形や電極ＤＫＧの焼成などにおいて、本発明者が先に提案した特開２００３−３１３６０３に記載の粉末焼結用成形組成物および焼結用粉末の焼結方法を適用することができる。
【００６２】
このように製造した電極構造体１２を、ガラス管１１の両端部に挿入し、ガラス管１１およびガラスビーズ２６を加熱して電極基部２５に溶着させて密封する。これによって冷陰極放電管１が製造される。
【００６３】
上のように製造された冷陰極放電管１は、電極ＤＫとしてタングステンまたはモリブデンを用いることにより、放電によって電極ＤＫが劣化することがほとんどなく、寿命が極めて長い。電極構造体１２とガラス管１１との間の密封部分は、従来から実績のある熱間引き抜きによって製造された電極基部２５が貫通し、電極基部２５にガラスが融着しているので、長期にわたって密封性を維持する点において信頼性が高い。
【００６４】
また、電極ＤＫと電極基部２５とを連結するに当たり、連結部分は融点の低い金属からなる接合層２４であるから、その溶着が容易であり、連結を短時間で容易に確実に行うことができ、また電極本体ＤＨへの悪影響もない。
【００６５】
電極ＤＫは、空洞部３１の存在によって、径小部２２がリング状に突出しており、ガラス管１１内における露出表面積を大きくとることができるので、放電し易い。また、単位面積当たりの圧力が低くなるので寿命の点で有利である。端面２２ａの内外周縁部および底面部３１ａがアール状になっているので、放電特性が初期から安定し、放電による劣化が抑えられて冷陰極放電管１の寿命が延びる。
【００６６】
上に述べた実施形態において、電極ＤＫの形状は、上に述べた以外の種々の形状とすることができる。例えば、図１０の電極構造体１２Ｂに示すように、電極本体ＤＨＢは、上のようには外径が２段になっていない単純なカップ状である。この場合に、上に述べた電極本体ＤＨと同様な材料および方法で製造した電極本体ＤＨＢに、同様な材料からなる接合層２４Ｂを同様な方法で付加し、それを焼成して電極ＤＫＢとする。
【００６７】
上の実施形態において、冷陰極放電管１の使用時における温度変化によってガラス管１１が割れないようにするためには、電極基部２５、ガラス管１１、およびガラスビーズ２６との熱膨張係数を合わせる必要である。電極本体ＤＨがガラス管１１に接しない場合には、電極本体ＤＨとガラス管１１との熱膨張係数、したがって電極本体ＤＨと電極基部２５との熱膨張係数を合わせる必要は必ずしもない。
【００６８】
上の実施形態において、第１の混練物ＲＢ１と第２の混練物ＲＢ２とで、金属の組成が互いに異なったものとしたが、これは、第２の混練物ＲＢ２による接合層２４に要求される性質に応じて第２の混練物ＲＢ２の金属の組成を選択すればよいのである。本実施形態においては、電極基部２５の溶接を容易化するために接合層２４を設けたので、接合層２４の融点が電極本体ＤＨの融点よりも低い金属を用いればよいのである。また、第２の混練物ＲＢ２の金属として、焼成された後においては第１の混練物ＲＢ１の金属に近い熱膨張係数を有した金属とした場合には、電極構造体１２の全体の熱膨張係数がほぼ一定となり、温度変化による歪みの発生が極限的に抑えられ、一層の長寿命化が期待できる。
【００６９】
上の実施形態において、ガラス管１１を直管形としたが、Ｕ字管形でもよい。電極本体ＤＨ、電極ＤＫ、突起部２３、接合層２４、電極基部２５、電極構造体１２、リード線１３ａ，１３ｂ、ガラス管１１、または冷陰極放電管１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材料、材質、混合比、または温度などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る冷陰極放電管の断面正面図である。
【図２】冷陰極放電管の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】電極構造体の断面正面図である。
【図４】図３に示す電極構造体の左側面図である。
【図５】図３に示す電極構造体の右側面図である。
【図６】電極の断面正面図である。
【図７】電極構造体の製造方法を説明するための図である。
【図８】電極構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】突起部と接合層の形状の例を示す図である。
【図１０】電極の形状の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 冷陰極放電管
１１ ガラス管
１２ 電極構造体
２３ 突起部
２４ 接合層
２５ 電極基部
２６ ガラスビーズ
ＲＢ１ 第１の混練物
ＲＢ２ 第２の混練物
ＤＫ 電極
ＤＫＧ 電極のグリーン体
ＤＨ 電極本体
ＤＨＧ 電極本体のグリーン体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用光源などとして用いられる冷陰極放電管用電極、その製造方法、および冷陰極放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、種々の形状の冷陰極放電管用電極およびその製造方法が提案されている。例えば、特許文献１には、金属の棒材をプレス加工することによって形成した、有底円筒状のホロー電極と棒状の封止金属とが一体となった冷陰極放電管用電極が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、中空部が形成されたカップ状の電極部と棒状の封着線とが一体となった冷陰極放電管用電極を射出成形によって製造することが開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、タングステンまたはモリブデンの微細焼結粉末と２液性熱可塑性バインダー樹脂とを混練したものを射出成形してグリーン体を形成し、溶剤により一方の熱可塑性バインダー樹脂を溶出させてポーラスな脱脂グリーン体とした後、これを焼成することによってカップ状の電極を製造することが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５９４４５
【特許文献２】特開２００４−６３４６９
【特許文献３】特開２００５−７１９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年において、液晶テレビやパーソナルコンピュータなどの普及にともなって液晶表示装置の需要が急激に増大しており、これとともに液晶表示装置の大型化および長寿命化が急速に進んでいる。そのバックライト用光源として用いられる冷陰極放電管においてもさらなる長寿命化が望まれている。
【０００６】
従来においては、冷陰極放電管用電極の材料として、加工性およびコストの面で優れるニッケルが主として使われてきた。しかし、放電用の電極材料としてはニッケルよりも融点の遙かに高いタングステンやモリブデンの方が有利であり、タングステンを用いることによって冷陰極放電管の寿命を飛躍的に延ばすことが可能である。例えば、タングステンを用いることによって点灯２万時間を遙かに越える寿命を得ることも可能である。しかし、タングステンは加工が容易ではなくまた高価でもあるのでまだ量産化には至っていない。
【０００７】
つまり、特許文献１に記載のようにタングステンをプレス加工により放電用の電極とするには、極めて高い温度の下でプレスを行う必要があるなど、実用化は極めて困難である。また、特許文献２または３のようにタングステンの粉末を用いて射出成形を行うには、バインダー樹脂などの種類および混合方法、温度、圧力、金型など、解決すべき課題は多い。
【０００８】
また、特許文献３に記載のように、一旦ポーラスな脱脂グリーン体とした後に焼成して電極とする場合に、製造された電極にポーラスな部分が残らないように製造条件を選択しまたその品質管理を行う必要がある。つまり、電極はガラス管の端部に配置されるが、電極をガラス管で支持し且つリード線と接続するために、電極に一体に設けられた線状の電極基部（導入線基部）の外周面にガラスが融着した構造となる。この構造において、もし電極基部にポーラスな部分が残っていた場合には、冷陰極放電管の内部のガスが外へ漏れるおそれがあり冷陰極放電管の寿命の低下につながる。したがって、理論的におよび開発試験における結果については問題がないとした場合でも、タングステンを今までにない長寿命化のために用いるという目的を考慮した場合に、この部分に実績のない構造を採用することは信頼性の点において慎重にならざるを得ない。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極の製造方法、冷陰極放電管用電極、および冷陰極放電管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る冷陰極放電管用電極の製造方法は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して電極本体のグリーン体を形成する第１のステップと、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に、前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する第２のステップと、前記電極本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより、前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する第３のステップと、を有する。
【００１１】
好ましくは、前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる。
【００１２】
また、前記第１のステップにおいて、バインダ樹脂として溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用い、電極本体のグリーン体を形成した後に脱脂を行う。
【００１３】
また、前記第１のステップにおいて成形される前記電極本体のグリーン体はカップ状であり、前記第２のステップにおいて、前記カップ状のグリーン体の底部の外側に前記接合層のグリーン体を付加する。
【００１４】
また、前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物によるペースト状のものを用い、当該ペースト状のものを前記電極本体の前記グリーン体の前記端部に塗布することによって付加する。
【００１５】
また、前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物を成形した固形状のものを用い、当該固形状のものを前記電極本体のグリーン体の前記端部に配置することによって付加する。
【００１６】
また、前記電極本体のグリーン体および前記接合層のグリーン体には、前記接合層のグリーン体を前記電極本体のグリーン体の端部に配置したときに互いに嵌合して位置決めがなされる嵌合部が設けられる。
【００１７】
また、前記電極本体のグリーン体の前記一方の端部に、その端面から突出してその上に前記接合層のグリーン体が付加されるべき突起部が設けられる。
【００１８】
また、前記第３のステップで生成された金属の電極の接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部を溶着する第４のステップを有する。
【００１９】
また、前記電極基部は、熱間引き抜きによって製造されたものである。
【００２０】
本発明に係る冷陰極放電管用電極は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成されてなる。
【００２１】
好ましくは、前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる。
【００２２】
また、前記接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部が溶着されてなる。
【００２３】
本発明に係る冷陰極放電管は、ガラス管と前記ガラス管の両端部に配置された電極とを有してなる冷陰極放電管であって、前記電極は、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成され、且つ、前記接合層に、前記ガラス管に近い熱膨張係数を有する金属からなる電極基部が溶着されてなり、前記ガラス管の端部において前記電極が挿入され且つ前記電極基部の部分で前記ガラス管との間が密封されてなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、冷陰極放電管の長寿命化を図ることができる信頼性の高い冷陰極放電管用電極の製造方法、冷陰極放電管用電極、および冷陰極放電管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明に係る冷陰極放電管１の断面正面図、図２は冷陰極放電管１の要部を拡大して示す断面図、図３は電極構造体１２の断面正面図、図４は図３に示す電極構造体１２の左側面図、図５は図３に示す電極構造体１２の右側面図、図６は電極ＤＫの断面正面図である。
【００２６】
図１および図２において、冷陰極放電管１は、ガラス管１１、ガラス管１１の両端に配置されて封止された電極構造体１２ａ，１２ｂ、および電極構造体１２ａ，１２ｂにそれぞれ接続されたリード線１３ａ，１３ｂを有する。
【００２７】
ガラス管１１は、細長い円筒形状を有した直管形のものである。ガラス管１１の両端部において、電極構造体１２ａ，１２ｂが、その各電極基部２５の部分でガラスビーズ２６を介し融着し、これによってガラス管１１との間が密封されている。ガラス管１１は、電極基部２５およびガラスビーズ２６とほぼ同じ熱膨張係数を有するので、この部分での温度変化による応力は生じない。ガラス管１１の寸法の例をあげると、外径１．５〜５ｍｍ程度、内径１〜４ｍｍ程度、長さ数十ｍｍ〜数百ｍｍ程度、長いものでは１メートル以上の場合もある。
【００２８】
２つの電極構造体１２ａ，１２ｂは互いに同じ構造のものであるので、一方の電極構造体１２ａについてのみ説明する。なお、これらの電極構造体１２ａ，１２ｂを「電極構造体１２」と記載することがある。
【００２９】
図３〜図６をも参照して、電極構造体１２は、電極ＤＫ、電極ＤＫに溶着された電極基部２５、および電極基部２５に装着されたガラスビーズ２６からなる。
【００３０】
電極ＤＫは、径大部２１と径小部２２とを有する２段の有底の円筒状つまりカップ状に形成されている。なお、後でも述べるように２段に限定されるものではない。径大部２１の外径は、ガラス管１１の内径とほぼ同じであり、例えばガラス管１１の内径よりも僅かに小さい。
【００３１】
なお、ガラス管１１の内径と径大部２１の外径との間に十分な隙間を設けるようにしてもよい。径大部２１と径小部２２との連結部分３２は、テーパの円錐面状に形成してもよい。カップ状の底部３１ａの外側の端面２１ａには、その中心から軸方向に突出した突起部２３が一体に設けられている。本実施形態において、突起部２３は、先端にいく程径小となるテーパ状（円錐台状）に形成されている。そして、突起部２３において、接合層２４が溶着によって一体に設けられている。
【００３２】
なお、電極ＤＫには、径小部２２の端面２２ａに開口する円柱形状の空洞部３１が、径大部２１に至る深さにまで設けられている。つまり、空洞部３１は、径小部２２から径大部２１の奥深くまで形成され、その底面部３１ａは端面２１ａに近づいており、それらの間に側端壁２１ｂを形成している。なお、底面部３１ａは、その隅部がアール状になっており、これによって底面部３１ａの全体が皿状ないし半球面状になっている。空洞部３１によって、上に述べたように電極ＤＫの全体がカップ状となっている。また、径小部２２の端面２２ａは、その外周縁および内周縁のいずれもアール状となっている。
【００３３】
電極ＤＫの寸法の例をあげると、径大部２１の外径１〜４ｍｍ程度、径小部２２の外径０．８〜３ｍｍ程度、全体の長さ３〜１０ｍｍ程度、空洞部３１の内径０．５〜２．５ｍｍ程度、深さ２〜８ｍｍ程度である。
【００３４】
本実施形態において、このような電極ＤＫは、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体ＤＨのグリーン体と、電極本体ＤＨのグリーン体の一方の端部に付加され第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層２４のグリーン体とが、同時に焼成（とも焼き）され、電極本体ＤＨと接合層２４とが溶着（融着）して一体に形成されたものである。
【００３５】
接合層２４のグリーン体として、第２の混練物によるペースト状のものを用いてもよく、また、第２の混練物を成形した固形状のものを用いてもよい。ペースト状のものを用いる場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に塗布すればよい。固形状のものを用いた場合には、それを電極本体ＤＨのグリーン体の端部に載せたり被せたりし、または溶剤などを用いて接着すればよい。
【００３６】
また、本実施形態において、第１の混練物の金属として、主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、これにニッケルなどの添加物が少量添加されている。第２の混練物の金属として、焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどが含まれている。これら、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末は、焼成により融合してコバールとなる。コバールの熱膨張係数はタングステンとほぼ同じである。
【００３７】
具体例を上げると、鉄５４重量％、ニッケル２９重量％、コバルト１７重量％のコバールは熱膨張係数が４．３×１０-6 であり、これはタングステンの４．６×１０-6、モリブデンの４．９×１０-6に近い。電極ＤＫの製造方法については後で詳しく説明する。
【００３８】
電極基部２５は、上に述べた第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含んで円柱状（線状）に形成されたものである。本実施形態において、電極基部２５は、電極本体ＤＨと同じ材料であるタングステンまたはモリブデンが用いられ、例えば熱間引き抜きによって緻密な構造の線材に形成されたものを所定の長さに切断することによって製造される。
【００３９】
この電極基部２５は、電極ＤＫの接合層２４との間で、抵抗溶接またはレーザ溶接によって一体化されている。接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低く、溶融し易いので、極短時間の抵抗溶接によって確実に電極基部２５と一体化し、電極本体ＤＨの本来の機能である放電特性に悪い影響を与えない。
【００４０】
ガラスビーズ２６は、上に述べたように電極基部２５とほぼ同じ熱膨張係数を持つガラス材料からなり、球状またはそれに近い形状であり、中央に貫通孔が設けられたものである。ガラスビーズ２６を電極基部２５に装着した状態で、ガラスビーズ２６を加熱して電極基部２５に溶着させる。このようにして電極構造体１２が構成される。さらに、リード線１３ａを接続したものを電極構造体１２としてもよい。その場合には、電極基部２５の先端に短いリード線１３ａが溶着により接続される。リード線１３ａは、ニッケルまたはニッケル合金などの金属材料によって形成され、その先端部を電極基部２５の先端部と突き合わせた状態で溶接３３される。溶接３３には電気溶接またはレーザ溶接などが用いられる。
【００４１】
上に述べたような電極構造体１２が、ガラス管１１の端部から挿入され、ガラス管１１の端部およびガラスビーズ２６が加熱され、それらが溶融し電極基部２５に溶着することによって、それらの間が密封され、冷陰極放電管１が形成されている。なお、ガラス管１１の内部には少量の放電ガスや水銀などが封入される。
【００４２】
その後、リード線１３ａに対して実際の配線が行われる。配線に際してはリード線１３ａにはんだ付けを行う。リード線１３ａが未だ接続されていない場合には電極基部２５に対して配線を行う。
【００４３】
電極１２の製造に当たっては、例えば、粉末冶金法（ＰＭ法）の１つであるホットランナ方式による金属粉末射出成形法をその工程の１つに用いることができる。次に、電極ＤＫおよび電極構造体１２の製造方法についてさらに詳しく説明する。なお、グリーン体については、その最終生成物名の符号の後に「Ｇ」を付加して示すことがある。
【００４４】
図７は電極構造体１２の製造方法を説明するための図、図８は電極構造体１２の製造方法の例を示すフローチャートである。図８のフローチャートに沿って電極構造体１２の製造方法を説明する。
【００４５】
図７において、金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物ＲＢ１を準備する（図７左下、図８の＃１１）。第１の混練物ＲＢ１の金属として、主にタングステンまたはモリブデンを用いる。例えば、タングステンの微粉末を９５〜９９重量％程度とし、これにニッケルの微粉末を１重量％程度、残りを他の金属の微粉末とする。バインダ樹脂として、溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用いる。例えば、溶剤不溶性樹脂としてポリエチレンを用い、溶剤可溶性樹脂としてポリスチレンを用いる。必要に応じて可塑剤や離形剤などをも用いる。金属（メタルコンパウンド）とバインダ樹脂との混合比は体積比で１対１程度とする。または、金属を３０〜６０体積％程度とし、残りをバインダ樹脂とする。これを１２０〜２００℃程度の高温で混合したものが第１の混練物ＲＢ１である。
【００４６】
第１の混練物ＲＢ１を用いて電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって製作する（＃１２）。このような目的のための射出成形用金型および射出成形方法として、本発明者は先に特願２００５−２０２７２８を提案した。提案した金型を用いることによって、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を射出成形によって高い効率で量産することができる。
【００４７】
その概略を説明すると、金型は、キャビティと、キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、材料注入室において注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、を有し、バルブピンの内部には、材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられており、バルブピンの先端部が注入口に当接することによって当該注入口が閉塞され、バルブピンの先端部が注入口から離れることによって当該注入口が開放され、且つバルブピンの先端部によって加熱されて溶融した材料が注入口からキャビティの内部に注入されるように構成される。
【００４８】
また、射出成形方法は、第１の混練物ＲＢ１をスプルーから材料注入室に送り込み、少なくともバルブピンの外周に沿った部分に材料の溶融層を形成しておき、油圧シリンダによってバルブピンの先端部が注入口に当接するように押し付けて注入口を閉塞した状態から、バルブピンを移動することによってバルブピンの先端部を注入口から離し、これによってバルブピンの先端部に存在する材料の溶融層を注入口からキャビティの内部に注入し、キャビティの内部において材料を冷却する。
【００４９】
その後、移動側金型を下降させ、これによってキャビティを開き、且つ雄型をキャビティ内から抜き出し、成形品を雄型から抜き出す。これによってカップ状の成形品が得られる。これが電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）となる。
【００５０】
電極本体ＤＨの成形において、本実施形態においては突起部２３がテーパ状に形成されているので、成形品の抜き出しが容易であり、金型が割り型でなくてもよいのでコスト的に有利である。
【００５１】
次に、電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）を脱脂する（＃１３）。脱脂は、電極本体ＤＨＧを、溶剤可溶性樹脂を溶解する溶剤中に浸漬することにより行う。脱脂によって、溶剤可溶性樹脂が溶け出して、グリーン体（ＤＨＧ）は多孔質状態となる。この状態において、溶剤不溶性樹脂が繊維状となって電極本体ＤＨＧの形状が維持される。
【００５２】
また、第１の混練物ＲＢ１とは別に、第２の混練物ＲＢ２を準備する（＃１４）。第２の混練物ＲＢ２は、第１の混練物ＲＢ１と組成の異なる金属の微粉末を用い、これとバインダ樹脂とによる混練物である。つまり、第２の混練物ＲＢ２の金属として、例えば、鉄、ニッケル、コバルトの微粉末を用いる。これらは焼成により融合してコバールとなる。これらの他、銀および銅などを用いることもある。バインダ樹脂として、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、または第１の混練物ＲＢ１の場合と同様なものを用いる。必要に応じて、ケトン系、エステル系、石油系などの溶剤を入れて混合する。金属とバインダ樹脂との混合比および混合方法などについて、第１の混練物ＲＢ１の場合と同様とすることができる。このようにして第２の混練物ＲＢ２を得る。
【００５３】
第２の混練物ＲＢ２を、脱脂した電極本体ＤＨのグリーン体（ＤＨＧ）の突起部２３Ｇの先端部に付加し、これによって電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を得る（＃１５）。第２の混練物ＲＢ２を付加するために、第２の混練物ＲＢ２をペースト状のままで付加する方法、または固形状として付加する方法がある。
【００５４】
例えば、第２の混練物ＲＢ２を、ペースト状の状態で、突起部２３Ｇの先端面に塗布する。塗布に際して、例えば、第２の混練物ＲＢ２を圧力タンクに収容して加圧し、デスペンサーによって第２の混練物ＲＢ２の一定量を突起部２３Ｇの先端面に向かって吐出させ、付着させる。
【００５５】
または、第２の混練物ＲＢ２を押し出し成形などによって丸棒ＭＢとし、丸棒ＭＢを切断してペレット状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。また、第２の混練物ＲＢ２をペレット状に射出成形して固形状の接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を得る。接合層２４のグリーン体（２４Ｇ）を突起部２３Ｇの先端面に載せる。接合層２４Ｇを突起部２３Ｇに載せる際に、その前に接合層２４Ｇの先端部にシンナーなどの溶剤を塗布すると、両者がなじみや易く、離れ難くなる。
【００５６】
なお、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇの形状として種々の形状を採用することができる。例えば、図９（Ａ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＡの先端面に円柱状の接合層２４ＧＡを配置する。図９（Ｂ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＢの先端部に、キャップ状の接合層２４ＧＢを被せるように配置する。図９（Ｃ）に示すように、円錐台状の突起部２３ＧＣの先端部に凹部を設けておき、接合層２４ＧＢに設けられた突部が嵌入するように配置する。
【００５７】
また、図９（Ｄ）に示すように、円柱状の突起部２３ＧＤの先端部に凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＤを嵌め込むように配置する。図９（Ｅ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＥに凹部を設けておき、凹部に円柱状の接合層２４ＧＥを嵌め込むように配置する。このように、配置によって互いに嵌合する嵌合部を設けておくことによって、接合層２４Ｇの位置決めが容易に行われる。また、図９（Ｆ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＦに円柱状の接合層２４ＧＦを配置する。
【００５８】
また、図９（Ｇ）に示すように、突起のない端面部２３ＧＧに凹部を設けておき、凹部にペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４ＧＧとする。また、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す突起部２３ＧＡ〜Ｄ、図９（Ｅ）に示す凹部、または図９（Ｆ）に示す平坦な端面部２３ＧＦに対しても、ペースト状の第２の混練物ＲＢ２を塗布して接合層２４Ｇとすることが可能である。
【００５９】
そして、電極ＤＫのグリーン体（ＤＫＧ）を焼成する（＃１６）。電極ＤＫＧの焼成は、例えば炉の中に電極ＤＫＧを入れて、１４００〜１４５０℃程度の温度となるまで加熱する。または、電極ＤＫＧをコンベアで搬送し、１４００〜１４５０℃程度のトンネル炉の中を通過させる。これによって、樹脂が熱分解して消失するとともに、金属同士が焼結して緻密に一体化した電極ＤＫとなる。つまり、電極本体ＤＨＧの金属同士および接合層２４Ｇの金属同士がそれぞれ融合して緻密に一体化するとともに、突起部２３Ｇと接合層２４Ｇとの間においてもそれらの金属同士が互いに融合して緻密で一体の合金層を形成する。電極ＤＫＧを焼成することによって、その形状を維持したまま相似的に収縮した電極ＤＫが得られる。
【００６０】
次に、電極ＤＫの接合層２４に、電極基部２５を抵抗溶接によって一体化する（＃１７）。電極基部２５は、ガラス管１１およびガラスビーズ２６とほぼ同じの熱膨張係数を持つ金属材料を用いて熱間引き抜きによって製造されたものである。電極基部２５の一方の端面を接合層２４の表面に押し当て、圧力を加えた状態で電流を流して両者を溶接する。抵抗溶接を不活性ガス中で行ってもよい。抵抗溶接によって、電極基部２５と接合層２４とのそれぞれの端部は溶融し、緻密で一体の合金層を形成する。このとき、接合層２４は、電極本体ＤＨよりも融点が低いので、溶接が短時間で容易に確実に行われる。これによって、一体化した電極構造体１２が製造される。また、ガラスビーズ２６を装着する（＃１８）。その後、ガラス管１１の端部に挿入してガラスビーズ２６とともに電極基部２５に溶着し、電極基部２５の先端に短いリード線１３ａを溶着する。
【００６１】
なお、上に述べた電極本体ＤＨＧの成形や電極ＤＫＧの焼成などにおいて、本発明者が先に提案した特開２００３−３１３６０３に記載の粉末焼結用成形組成物および焼結用粉末の焼結方法を適用することができる。
【００６２】
このように製造した電極構造体１２を、ガラス管１１の両端部に挿入し、ガラス管１１およびガラスビーズ２６を加熱して電極基部２５に溶着させて密封する。これによって冷陰極放電管１が製造される。
【００６３】
上のように製造された冷陰極放電管１は、電極ＤＫとしてタングステンまたはモリブデンを用いることにより、放電によって電極ＤＫが劣化することがほとんどなく、寿命が極めて長い。電極構造体１２とガラス管１１との間の密封部分は、従来から実績のある熱間引き抜きによって製造された電極基部２５が貫通し、電極基部２５にガラスが融着しているので、長期にわたって密封性を維持する点において信頼性が高い。
【００６４】
また、電極ＤＫと電極基部２５とを連結するに当たり、連結部分は融点の低い金属からなる接合層２４であるから、その溶着が容易であり、連結を短時間で容易に確実に行うことができ、また電極本体ＤＨへの悪影響もない。
【００６５】
電極ＤＫは、空洞部３１の存在によって、径小部２２がリング状に突出しており、ガラス管１１内における露出表面積を大きくとることができるので、放電し易い。また、単位面積当たりの圧力が低くなるので寿命の点で有利である。端面２２ａの内外周縁部および底面部３１ａがアール状になっているので、放電特性が初期から安定し、放電による劣化が抑えられて冷陰極放電管１の寿命が延びる。
【００６６】
上に述べた実施形態において、電極ＤＫの形状は、上に述べた以外の種々の形状とすることができる。例えば、図１０の電極構造体１２Ｂに示すように、電極本体ＤＨＢは、上のようには外径が２段になっていない単純なカップ状である。この場合に、上に述べた電極本体ＤＨと同様な材料および方法で製造した電極本体ＤＨＢに、同様な材料からなる接合層２４Ｂを同様な方法で付加し、それを焼成して電極ＤＫＢとする。
【００６７】
上の実施形態において、冷陰極放電管１の使用時における温度変化によってガラス管１１が割れないようにするためには、電極基部２５、ガラス管１１、およびガラスビーズ２６との熱膨張係数を合わせる必要である。電極本体ＤＨがガラス管１１に接しない場合には、電極本体ＤＨとガラス管１１との熱膨張係数、したがって電極本体ＤＨと電極基部２５との熱膨張係数を合わせる必要は必ずしもない。
【００６８】
上の実施形態において、第１の混練物ＲＢ１と第２の混練物ＲＢ２とで、金属の組成が互いに異なったものとしたが、これは、第２の混練物ＲＢ２による接合層２４に要求される性質に応じて第２の混練物ＲＢ２の金属の組成を選択すればよいのである。本実施形態においては、電極基部２５の溶接を容易化するために接合層２４を設けたので、接合層２４の融点が電極本体ＤＨの融点よりも低い金属を用いればよいのである。また、第２の混練物ＲＢ２の金属として、焼成された後においては第１の混練物ＲＢ１の金属に近い熱膨張係数を有した金属とした場合には、電極構造体１２の全体の熱膨張係数がほぼ一定となり、温度変化による歪みの発生が極限的に抑えられ、一層の長寿命化が期待できる。
【００６９】
上の実施形態において、ガラス管１１を直管形としたが、Ｕ字管形でもよい。電極本体ＤＨ、電極ＤＫ、突起部２３、接合層２４、電極基部２５、電極構造体１２、リード線１３ａ，１３ｂ、ガラス管１１、または冷陰極放電管１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材料、材質、混合比、または温度などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る冷陰極放電管の断面正面図である。
【図２】冷陰極放電管の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】電極構造体の断面正面図である。
【図４】図３に示す電極構造体の左側面図である。
【図５】図３に示す電極構造体の右側面図である。
【図６】電極の断面正面図である。
【図７】電極構造体の製造方法を説明するための図である。
【図８】電極構造体の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】突起部と接合層の形状の例を示す図である。
【図１０】電極の形状の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 冷陰極放電管
１１ ガラス管
１２ 電極構造体
２３ 突起部
２４ 接合層
２５ 電極基部
２６ ガラスビーズ
ＲＢ１ 第１の混練物
ＲＢ２ 第２の混練物
ＤＫ 電極
ＤＫＧ 電極のグリーン体
ＤＨ 電極本体
ＤＨＧ 電極本体のグリーン体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極放電管用電極の製造方法であって、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して電極本体のグリーン体を形成する第１のステップと、
前記電極本体のグリーン体の一方の端部に、前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する第２のステップと、
前記電極本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより、前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する第３のステップと、
を有してなることを特徴とする冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項２】
前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる、
請求項１記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおいて、バインダ樹脂として溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用い、電極本体のグリーン体を形成した後に脱脂を行う、
請求項１または２記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップにおいて成形される前記電極本体のグリーン体はカップ状であり、
前記第２のステップにおいて、前記カップ状のグリーン体の底部の外側に前記接合層のグリーン体を付加する、
請求項１ないし３のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項５】
前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物によるペースト状のものを用い、当該ペースト状のものを前記電極本体の前記グリーン体の前記端部に塗布することによって付加する、
請求項１ないし４のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物を成形した固形状のものを用い、当該固形状のものを前記電極本体のグリーン体の前記端部に配置することによって付加する、
請求項１ないし４のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項７】
前記電極本体のグリーン体および前記接合層のグリーン体には、前記接合層のグリーン体を前記電極本体のグリーン体の端部に配置したときに互いに嵌合して位置決めがなされる嵌合部が設けられている、
請求項６記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項８】
前記電極本体のグリーン体の前記一方の端部に、その端面から突出してその上に前記接合層のグリーン体が付加されるべき突起部が設けられている、
請求項１乃至７のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項９】
前記第３のステップで生成された金属の電極の接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部を溶着する第４のステップを有する、
請求項１乃至８のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記電極基部は、熱間引き抜きによって製造されたものである、
請求項９記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項１１】
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成されてなる、
ことを特徴とする冷陰極放電管用電極。
【請求項１２】
前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる、
請求項１１記載の冷陰極放電管用電極。
【請求項１３】
前記接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部が溶着されてなる、
請求項１１または１２記載の冷陰極放電管用電極。
【請求項１４】
ガラス管と前記ガラス管の両端部に配置された電極とを有してなる冷陰極放電管であって、
前記電極は、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成され、且つ、前記接合層に、前記ガラス管に近い熱膨張係数を有する金属からなる電極基部が溶着されてなり、
前記ガラス管の端部において前記電極が挿入され且つ前記電極基部の部分で前記ガラス管との間が密封されてなる、
ことを特徴とする冷陰極放電管。
【請求項１】
冷陰極放電管用電極の製造方法であって、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して電極本体のグリーン体を形成する第１のステップと、
前記電極本体のグリーン体の一方の端部に、前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体を付加する第２のステップと、
前記電極本体のグリーン体と前記接合層のグリーン体とを同時に焼成することにより、前記電極本体と前記接合層とが一体になった金属の電極を生成する第３のステップと、
を有してなることを特徴とする冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項２】
前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる、
請求項１記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおいて、バインダ樹脂として溶剤不溶性樹脂が溶剤可溶性樹脂に配合されたものを用い、電極本体のグリーン体を形成した後に脱脂を行う、
請求項１または２記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップにおいて成形される前記電極本体のグリーン体はカップ状であり、
前記第２のステップにおいて、前記カップ状のグリーン体の底部の外側に前記接合層のグリーン体を付加する、
請求項１ないし３のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項５】
前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物によるペースト状のものを用い、当該ペースト状のものを前記電極本体の前記グリーン体の前記端部に塗布することによって付加する、
請求項１ないし４のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、前記接合層のグリーン体として前記第２の混練物を成形した固形状のものを用い、当該固形状のものを前記電極本体のグリーン体の前記端部に配置することによって付加する、
請求項１ないし４のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項７】
前記電極本体のグリーン体および前記接合層のグリーン体には、前記接合層のグリーン体を前記電極本体のグリーン体の端部に配置したときに互いに嵌合して位置決めがなされる嵌合部が設けられている、
請求項６記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項８】
前記電極本体のグリーン体の前記一方の端部に、その端面から突出してその上に前記接合層のグリーン体が付加されるべき突起部が設けられている、
請求項１乃至７のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項９】
前記第３のステップで生成された金属の電極の接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部を溶着する第４のステップを有する、
請求項１乃至８のいずれかに記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記電極基部は、熱間引き抜きによって製造されたものである、
請求項９記載の冷陰極放電管用電極の製造方法。
【請求項１１】
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成されてなる、
ことを特徴とする冷陰極放電管用電極。
【請求項１２】
前記第１の混練物の金属として主にタングステンまたはモリブデンが含まれ、前記第２の混練物の金属として焼成された後においてはタングステンまたはモリブデンに近い熱膨張係数を有し且つタングステンまたはモリブデンよりも融点の低い合金となる複数種類の金属が含まれてなる、
請求項１１記載の冷陰極放電管用電極。
【請求項１３】
前記接合層に、前記第１の混練物の金属に近い熱膨張係数を有する金属を含む電極基部が溶着されてなる、
請求項１１または１２記載の冷陰極放電管用電極。
【請求項１４】
ガラス管と前記ガラス管の両端部に配置された電極とを有してなる冷陰極放電管であって、
前記電極は、
金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第１の混練物を成形して得られた電極本体のグリーン体と、前記電極本体のグリーン体の一方の端部に付加され前記第１の混練物と組成の異なる金属の微粉末とバインダ樹脂とによる第２の混練物からなる接合層のグリーン体とが、同時に焼成され、前記電極本体と前記接合層とが融合して一体に形成され、且つ、前記接合層に、前記ガラス管に近い熱膨張係数を有する金属からなる電極基部が溶着されてなり、
前記ガラス管の端部において前記電極が挿入され且つ前記電極基部の部分で前記ガラス管との間が密封されてなる、
ことを特徴とする冷陰極放電管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９４２４２（Ｐ２００７−２９４２４２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２１１４２（Ｐ２００６−１２１１４２）
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（５９１１０９７５１）有限会社コーキ・エンジニアリング (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（５９１１０９７５１）有限会社コーキ・エンジニアリング (9)
【Ｆターム（参考）】
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