冷陰極蛍光ランプ用電極及びその製造方法
【課題】厚膜であり、長寿命を実現する冷陰極蛍光ランプ用電極を提供する。
【解決手段】カップ形状電極内面に酸化物セラミックス膜を形成するために、プラズマ溶射法を用いたこと、さらに施工時の溶射ガンの角度を任意で設定することを特徴とし、前記カップ形状電極の内側面部への成膜が可能となる。
【解決手段】カップ形状電極内面に酸化物セラミックス膜を形成するために、プラズマ溶射法を用いたこと、さらに施工時の溶射ガンの角度を任意で設定することを特徴とし、前記カップ形状電極の内側面部への成膜が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプに関するものであり、特に冷陰極蛍光ランプに使用される電極及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展に伴いパーソナルコンピュータなどの情報処理装置の普及が進んでいる。主に使用される表示装置としては、液晶ディスプレイが挙げられる。液晶ディスプレイは、装置の薄型・軽量化、省電力化に対応しやすいなどの利点があるため、今後も、パーソナルコンピュータや液晶テレビの表示部など、各種機器の表示部分に多用されることが予想される。
【０００３】
このような、パーソナルコンピュータの液晶モニターや液晶テレビ等のバックライトには冷陰極蛍光ランプが使用されている。冷陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体皮膜層を形成したガラス管内に少なくとも希ガス、水銀の放電媒体を封入し、ガラス管内の両端に一対の電極を配置し、電極端部にはリード線が溶接され、リード線を介して電圧が印加される。この冷陰極蛍光ランプは、両電極間に高電圧を印加して、ガラス管内の電子を電極に衝突させて電極から電子を放出させる。そして、この電子とガラス管内の水銀とを反応させて紫外線を放射させ、蛍光体被膜層を発光させる。
【０００４】
また、電極はホローカソード効果が見込まれるようカップ形状をしており、電極のスパッタリング抑制効果や陰極電圧降下を見込み、カップ内面にはディップ法やスプレー法により酸化物セラミックス膜等が塗布、焼付けにより成膜されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５５９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような、装置の薄型、軽量化に対応するためには、装置内に組み込まれる冷陰極蛍光ランプの本数を減らしつつ、長いライフが必要とされている。長いライフの指標としては例えば、冷陰極蛍光ランプに電圧をかけた時の電極へのスパッタリング抑制時間が挙げられる。スパッタリング抑制効果を得るには、冷陰極蛍光ランプ内に組み込まれた電極への厚膜化が知られているが、従来のディップ法やスプレー法による成膜方法では、数μｍ程度の膜厚を得るためには数十回のコーティングが必要であり、コーティング後の焼成により膜の剥離やクラックが発生する場合があり厚膜化は困難である。
【０００７】
そのような中、特許文献１の記載には、ニッケル金属や鉄等の金属層の上に、タングステンやモリブデンなどの純金属と希土類元素の六硼化物などの混合物を溶射法により、均一な膜厚で成膜した後、前記金属層を圧延加工により薄板形状とし、その薄板をさらに塑性加工により膜厚１０〜４０μｍ程度の電極形状にすることとした冷陰極蛍光ランプ用電極が開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、溶射後の圧延加工や塑性加工により、成膜された溶射膜の割れや基材からの剥離が発生する恐れがあり、ランプ使用時の電極のスパッタリング抑制性能があるとは言いがたい。たとえ圧延加工及び塑性加工の際、膜に欠陥が生じなかったとしても、成膜された膜が薄いために長いライフは期待できない。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、冷陰極蛍光ランプで使用される電極内面に容易に厚膜の酸化物セラミックス膜を成膜することができ、さらなるスパッタリング抑制効果や陰極電圧降下が見込める長寿命かつ低消費電力の冷陰極蛍光ランプ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】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成され、前記カップ形状電極の内底面と内側面に形成された前記酸化物セラミックス膜の膜厚が異なることを特徴としている。
【００１１】
このように、カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成されることにより、電極に対するスパッタリング抑制効果を発揮し、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が見込める。
【００１２】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜の異なる膜厚は、内側面より内底面の方が厚膜であることを特徴としている。
【００１３】
このように、酸化物セラミックス膜の膜厚を、内側面より内底面を厚く成膜することにより、より多くスパッタリングされやすい内底面のスパッタリング抑制効果が得られ、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が見込める。
【００１４】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記カップ形状電極の内面に成膜される前記セラミックス膜の膜厚が、５０μｍ以上であることを特徴としている。
【００１５】
このように、酸化物セラミックス膜の膜厚を５０μｍ以上とすることで、電極に対するスパッタリング抑制効果を発揮し、冷陰極蛍光ランプの長寿命が見込める。膜厚が５０μｍ未満の場合、スパッタリングの抑制効果が薄い。
【００１６】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜の原料は、３Ａ族元素からなる酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯから１種若しくは２種以上から選択されることを特徴している。また、前記３Ａ族元素からなる酸化物は、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３のいずれかであることを特徴としている。
【００１７】
上記のような原料を使用し、冷陰極蛍光ランプ用電極に酸化物セラミックス膜を成膜することにより、スパッタリング抑制に優れた長寿命な冷陰極蛍光ランプが形成可能である。
【００１８】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜は、プラズマ溶射法により成膜されることを特徴としている。
【００１９】
このように、酸化物セラミックス膜を得る方法としてプラズマ溶射法とすることにより、高温、高速プラズマ流により完全溶融されたなめらかな皮膜が得られる。さらに、基材（カップ形状電極を意味する）と酸化物セラミックス膜とが密着するため、成膜された皮膜には剥離等は発生しない。また、溶射材料を酸化物セラミックスとしたことにより、所定の気孔を有する膜であってもスパッタリングを抑えられ、膜が剥離し難いことを見出し、発明に至ったものである。さらに、溶射膜成膜後に塑性加工などの変形を生じさせるような工程も存在しないため、成膜された皮膜には剥離等は発生しない。
【００２０】
このように、カップ状電極内面に酸化物セラミックス膜を成膜することにより、スパッタリング抑制効果や陰極電圧降下による長寿命化が見込める。また、従来のディップ法やスプレー法と比較しても厚膜化が可能なため、管電圧を低下させることができ低消費電力が見込める。さらに、厚膜であるためその初期特性の維持も見込める。
【００２１】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極の製造方法は、内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直若しくは傾斜を付けて配置し、プラズマ溶射法により前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜を形成する、前記カップ形状電極と酸化物セラミックス膜とが密着しており、前記酸化物セラミックス膜に剥離が発生しないことを特徴としている。
【００２２】
このように、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内面及び開口部の縁部に成膜が可能である。さらに若しくは、開口部に対し、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的に厚膜の成膜が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、冷陰極蛍光ランプ内のカップ形状電極の内面に、プラズマ溶射法により、内底面と内側面とで膜厚の異なる５０μｍ以上の膜厚の酸化物セラミックス膜を備えた冷陰極蛍光ランプ用電極とすることにより、使用時に剥離が発生しない、かつ長寿命を兼ね備えた冷陰極蛍光ランプ用電極を提供することができる。また、膜形成の際、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内面及び開口部の縁部に成膜が可能である。若しくは、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的に厚膜の成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る冷陰極蛍光ランプの概略的な構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る溶射装置の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）本発明に係る溶射ガンの配置を説明するための概略的な構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の詳細を説明するための概略的な構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００２６】
（冷陰極蛍光ランプの構造）
図１は本発明に係る冷陰極蛍光ランプの概略的な構造を示す断面図である。図１に示される冷陰極蛍光ランプ１のガラス管２は、ソーダガラス、鉛ガラス等の硬質ガラス材料で形成されており、その外径は用途に応じて異なるが、１．８〜５．０ｍｍ程度で長さは１５０〜１５００ｍｍ程度である。また、ガラス管２の両端が硼酸ガラス、珪酸ガラス等で形成された封止ガラス５により気密に封止されている。
【００２７】
また、ガラス管２の内壁には、例えば希土類蛍光体皮膜等の蛍光体が、その用途に応じて適宜選択された蛍光体皮膜３が形成されており、ガラス管２の内部空開には、放電媒体４となるアルゴン、キセノン、ネオン等の希ガス及び、蛍光体励起用の水銀が所定量封入されている。
【００２８】
ガラス管２内の両端には、リード線６の接合された一対の電極７が、リード線６が封止ガラス５を貫通する形で、一対の電極７が対向するように配置されている。また電極７は、対向する面が開口している有底のカップ形状であり、ホローカソード効果により、電極内側から電子放射が行われやすく、陰極電圧降下が低減でき、低消費電力化も見込まれる。また電極材料としては、本発明では安価で加工性の優れるニッケルを使用しているが、ニオブやモリブデンやタングステンで作製された電極であっても良いことは勿論である。また、電極７の内面及び開口部の縁部には酸化物セラミックス膜８が形成されている。
【００２９】
冷陰極蛍光ランプ１は上記のような構造を示しており、リード線６を介して電力を投入することにより、両端の電極７間に放電が発生し、水銀が励起され紫外線が発生する。その発生した紫外線により蛍光体皮膜３から可視光線が外部に放射される。
【００３０】
（酸化物セラミックス膜）
次に電極７に形成される酸化物セラミックス膜８について説明する。本発明における酸化物セラミックス膜８はプラズマ溶射法により成膜されている。プラズマ溶射法は出力が高く高融点材料の溶射に適している。プラズマ溶射法とすることで、完全溶融された酸化物セラミックス膜８の原料が、カップ形状電極の内面に密着するために放電による膜剥離が発生しない。
【００３１】
プラズマ溶射装置としては特に限定はなく、公知の装置を使用すればよいが、ここでは図２にプラズマ溶射装置の原理として一例を図示する。プラズマ溶射装置２０は、プラズマ炎射出口１１を有する本体部１０と、本体部１０とプラズマ炎射出口１１の反対側に設けられた陰極１２と、本体１０の両側面にそれぞれ支持部材（図示せず）に支持されて設けられた陽極１３を備えている。
【００３２】
陰極１２の先端には、Ａｒガス、Ｏ２ガス等のプラズマガス供給口１４よりプラズマガスが供給され、図示しない電源装置より電圧が印加され、電極より高温のプラズマが発生する。また、図示しない原料供給ホッパーから原料供給配管１５へ溶射原料である酸化物セラミックス原料１６が、プラズマ炎射出口１１へ供給され、高温のプラズマにより溶融された酸化物セラミックス原料１６が高速のプラズマジェット１７に乗り、基材へ成膜を行なう。
【００３３】
このとき使用される酸化物セラミックス膜８の原料としては、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）やＧｄ２Ｏ３（酸化ガドリニウム）、Ｙｂ２Ｏ３（酸化イッテルビウム）などからなる３Ａ族元素、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）などから１種若しくは２種以上を混合物として使用するのが好適である。また、上記主成分以外の他成分が含まれていても構わない。ただし、このような他成分は、成膜された酸化物セラミックス膜８に対して悪影響を与えないものが好ましい。そのような他成分は、不可避成分であり、例えばＳｉ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｋなどが挙げられる。
【００３４】
また、酸化物セラミックス膜８の気孔率は５％以上２０％以下が好ましく、さらには、５％以上１０％以下であることがより好ましい。気孔率が５％未満の場合、皮膜が緻密すぎるため皮膜にクラックが発生し、そこから膜剥離の原因となる恐れがある。また、気孔率が２０％を超えると、その空隙に放電が入り込み、膜剥離の原因となる恐れがある。また例えば、特許文献１は、溶射材料に金属を含んでいる。金属溶射では、酸化物セラミックス溶射よりも緻密化できることから、その膜を緻密とすることによりスパッタリングを抑えているものと考えられる。一方、本発明は、溶射材料を酸化物セラミックスとし、所定の気孔を有する緻密でない膜を形成することにより、スパッタリングが抑えられ、膜が剥離し難いことを見出したものである。さらに、溶射膜の原料を酸化物セラミックスとし、内側面よりも内底面を厚い膜厚にすることにより、よりスパッタリングを抑えられることとしたものである。
【００３５】
また、酸化物セラミックス膜８は１０ＭＰａ以上、より好ましくは１５ＭＰａ以上の強度で基材である電極７に密着していることが好ましい。１０ＭＰａ以上とすることで、皮膜の剥離を防止することができる。電極７より皮膜が剥離してしまうと、剥離部分よりスパッタリングが発生し、冷陰極蛍光ランプ１の寿命が極端に低下する。
【００３６】
また、酸化物セラミックス膜８は、９０．０％以上の純度を有する原料が使用可能である。９０．０％以上の純度とすることにより、スパッタ環境においても皮膜へのダメージの進行を抑制できる。さらには、純度９５．０％以上であることがより好ましい。また、溶射原料の平均粒径としては、２０μｍ以上６０μｍ以下の溶射原料を使用する。２０μｍ以上の溶射原料を使用することにより、プラズマ炎に吹き飛ばされることなくプラズマ炎内に流すことが可能である。また６０μｍ以下の溶射原料を使用することにより、原料の重さによりプラズマ炎を通り抜けることなくプラズマ炎内に流すことが可能である。さらに言うと、平均粒径３０μｍ以上５０μｍ以下の溶射原料を使用することがより好ましい。
【００３７】
また、酸化物セラミックス膜８は、電極７の内面であって、その最も薄い部分の膜厚が膜厚５０μｍ以上であることがスパッタリング抑制効果を発揮して、電極の長寿命を得られるとして好ましい。内側面の膜厚は、内底面よりも薄いことが好ましく、内側面の膜厚が５０μｍ未満では、スパッタリングを抑える効果が小さくなり、使用時の内側面のスパッタリングが進行してしまう。成膜される膜厚はその対象となる基材にもよるが、好ましくは１５０μｍ以上、さらには３００μｍ以上、もっと言うと５００μｍ以上がより好ましい。
【００３８】
（溶射ガンの配置）
図３に示された図は、本発明に係る溶射ガンの配置を説明するための概略的な構成を模式的に示す図である。電極７にプラズマ溶射法により酸化物セラミックス膜８を成膜する際、電極７の開口部に対し、溶射ガン３０の配置を垂直、より好ましくは傾斜を付けて配置して溶射を行なう。
【００３９】
電極７の開口部に対し、垂直若しくは傾斜を付けて溶射ガン３０を配置させて成膜することにより、電極７の内面及び開口部の縁部に溶射膜が成膜できる。なお、電極７は使用時、内側面よりも内底面の方がより多くスパッタリングされ易い。その理由は明らかではないが、電圧を印加すると電気エネルギーは直線的に電極へ向かって進むため、底面のイオン衝突密度が大きいためと推測される。そのため、電極７の内底面に厚膜を施すことが重要なファクターとなる。つまり、垂直に溶射ガン３０を配置させて成膜を行なうことにより、カップ形状電極の内底面に厚膜が成膜できる。若しくは、傾斜を付けて成膜を行なうことで、内側面部にもより厚い溶射膜が形成可能である。そのときの溶射ガン３０の傾斜角度αは、電極７の底部の中心を基準点とし、縦方向へ伸びる垂直線Ｙを想定し、同様に横方向へ伸び、線Ｙと直角に交わる線Ｘを想定した時、その角度αが、図３の（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように電極７の径及び深さにもよるが、望ましくは−４５°〜＋４５°の範囲とすることで、電極７の内面全面及び開口部の縁部に厚膜の成膜が可能となる。角度については電極７に対して垂直に配置する時を角度０°と定義している。
【００４０】
内側面の膜厚を内底面の膜厚と均一としない理由は、スパッタリング抑制効果を向上し、長いライフを得るためには、厚膜とすることは前途のとおりである、しかしながら内側面を内底面と均一な膜厚で成膜してしまうと、使用されている電極７の径は数ｍｍ程度の小径なものであるために開口部が塞がる若しくは狭くなりすぎ、電極７のホローカソード効果が見込めなくなり、冷陰極蛍光ランプとしての性能を発揮できなくなる。
【００４１】
また膜形成の際、溶射ガン３０側を回転させ電極７を固定して内面を成膜しても、溶射ガン３０を固定し、電極７側を回転させて内面を成膜しても良い。若しくは双方を回転させて成膜を行なっても良い。その場合はお互いの回転方向は逆回転が好ましい。
【００４２】
上記方法を用いることで、電極内面全面及び開口部の縁部に容易に酸化物セラミックス膜８を成膜することが可能となる。これにより、スパッタリング抑制効果や陰極電圧降下が見込め、長寿命かつ低消費電力の優れた冷陰極蛍光ランプを提供することを可能となる。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明に係る一実施例を詳細に説明する。なお本発明は以下に説明する実施例に何ら限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１〜３）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意し、酸化物セラミックス膜の原料として、平均粒径３０μｍ、純度９９．０％で残部が不可避成分から成る酸化イットリウムを準備した。そして溶射装置として、一対のアノード（陽極）を有するトーチ型溶射装置、ツインアノード型溶射装置（エアロプラズマ社製・ＡＳＰ７１００）を使用し、上記ニッケル製電極の内面に酸化イットリウム膜を成膜した。このときニッケル製電極の開口部に対し、溶射ガンの傾斜は０°の設定とした。また、実施例１〜３における膜厚差はパス数（塗り回数）によるものである。
【００４５】
（実施例４）
ニッケル製電極の開口部に対し、溶射ガンの傾斜を２０°と設定したこと以外は、上記実施例１と同様の方法で酸化イットリウム膜の成膜を行なった。また、パス数は実施例１と同様の回数で行なった。
【００４６】
（比較例１）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意し、酸化イットリウムゾルをディップ法にて、電極内面に酸化イットリウムゾルゲル膜を成膜した。成膜条件としては、焼成温度を３００℃、加熱時間５時間とした。
【００４７】
（比較例２）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意した。なお比較例２については、酸化イットリウム膜は形成しなかった。
【００４８】
上記で得られた電極７を切断し、内底面と内側面及び開口部の縁部を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した膜厚について、測定部の位置を示した図４を元にその結果を表１に示す。図４における符号については、４１は底面中心部を、４２は底面周辺部を、４３は電極７の開口部の縁部を４／４と想定した時、１／４の位置を、４４は同様に３／４の位置、４５を電極７の開口部の縁部とした。さらに、気孔率においても、電極７の断面におけるＳＥＭ観察により行なったものである。
【００４９】
また、実施例１〜４、比較例１及び比較例２で作製された電極を、φ４．０ｍｍ、長さ９００ｍｍの蛍光体皮膜層３が形成されたガラス管２を準備し、両端を封止ガラス５で封止するように電極７を配置し、冷陰極蛍光ランプ１を作製した。なお、ガラス管２内には、放電媒体４として、アルゴン及び水銀が封入されている。
【００５０】
次に、作製した冷陰極蛍光ランプ１の封止ガラス５より外部へ貫通するリード線６を介して、６ｍＡで点灯試験を行った。その時の管電圧（Ｖ）の状態と管内温度について表２に示す。また、表２中におけるライフの指標としては、未形成品と特性が同等となった時間を記載した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
表１より、比較例１の電極と比較し、実施例の電極は、成膜された全ての面において、厚膜を有している。これにより、比較例１に対し厚膜であるためスパッタリング抑制効果が発揮され、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が可能である。さらに、プラズマ溶射の特徴でもある、なめらかな皮膜が得られるために初期特性の維持もされやすい。また、実施例の気孔率は９〜１０％の気孔を有した膜であっても、スパッタリング抑制効果が発揮された。また、比較例１の皮膜を得るために要した時間は、数時間を要するが、プラズマ溶射を用いて成膜をした場合、厚膜にも関わらず、短時間で形成可能であるため量産性がよく、産業的にも非常に好適な方法である。
【００５４】
さらに、内側面より多くスパッタリングされる傾向のある内底面に厚膜を施したこともスパッタリングの抑制効果と成っている。また、傾斜を付けて成膜を行なった実施例４では、実施例１と同様のパス数で内側面により厚い溶射膜を成膜可能としており、原料の使用効率もよく、より安定的な冷陰極蛍光ランプの提供が可能であることもわかった。
【００５５】
表２より、比較例１及び比較例２の電極は、実施例の電極と比較して、管電圧が４０〜１２０Ｖ、管内温度が１５〜５５℃高くなっている事がわかる。このように厚膜とすることで、管電圧が比較例に対し低い値を示し、その結果低消費電力となっている。また、管内温度も低温であることも長寿命の要素となる。
【００５６】
実施例１及び実施例４の冷陰極蛍光ランプ１は、１万時間経過した後でも性能維持が確認され、現在も輝度低下などの性能低下もなく性能を維持している。比較例１の電極を２千時間経過したところで状態を確認したところ、電極２の底面近辺に、スパッタリングされた形跡が見られた。これは成膜時、底面に液だまりが発生し、膜割れが発生していたためである。また、比較例２の電極は、数百時間経過した程度でスパッタリングにより電極の底面に穴が確認された。
【００５７】
以上のことから、冷陰極蛍光ランプ内のカップ形状電極の内面に、プラズマ溶射法により、厚膜の酸化物セラミックス膜を備えた冷陰極蛍光ランプ用電極とすることにより、使用時に剥離が発生しないかつ長寿命を兼ね備えた冷陰極蛍光ランプ用電極を提供することができる。また、膜形成の際、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の底面及び開口部の縁部に成膜が可能である。若しくは、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的な成膜が可能とした。
【符号の説明】
【００５８】
１ 冷陰極蛍光ランプ
２ ガラス管
３ 蛍光体皮膜層
４ 放電媒体
５ 封止ガラス
６ リード線
７ 電極
８ 酸化物セラミックス膜
１０ 本体部
１１ プラズマ炎射出口
１２ 陰極
１３ 陽極
１４ プラズマガス供給口
１５ 原料供給配管
１６ 酸化物セラミックス原料
１７ プラズマジェット
２０ プラズマ溶射装置
３０ 溶射ガン
４１〜４５ 膜厚測定箇所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプに関するものであり、特に冷陰極蛍光ランプに使用される電極及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の進展に伴いパーソナルコンピュータなどの情報処理装置の普及が進んでいる。主に使用される表示装置としては、液晶ディスプレイが挙げられる。液晶ディスプレイは、装置の薄型・軽量化、省電力化に対応しやすいなどの利点があるため、今後も、パーソナルコンピュータや液晶テレビの表示部など、各種機器の表示部分に多用されることが予想される。
【０００３】
このような、パーソナルコンピュータの液晶モニターや液晶テレビ等のバックライトには冷陰極蛍光ランプが使用されている。冷陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体皮膜層を形成したガラス管内に少なくとも希ガス、水銀の放電媒体を封入し、ガラス管内の両端に一対の電極を配置し、電極端部にはリード線が溶接され、リード線を介して電圧が印加される。この冷陰極蛍光ランプは、両電極間に高電圧を印加して、ガラス管内の電子を電極に衝突させて電極から電子を放出させる。そして、この電子とガラス管内の水銀とを反応させて紫外線を放射させ、蛍光体被膜層を発光させる。
【０００４】
また、電極はホローカソード効果が見込まれるようカップ形状をしており、電極のスパッタリング抑制効果や陰極電圧降下を見込み、カップ内面にはディップ法やスプレー法により酸化物セラミックス膜等が塗布、焼付けにより成膜されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５５９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような、装置の薄型、軽量化に対応するためには、装置内に組み込まれる冷陰極蛍光ランプの本数を減らしつつ、長いライフが必要とされている。長いライフの指標としては例えば、冷陰極蛍光ランプに電圧をかけた時の電極へのスパッタリング抑制時間が挙げられる。スパッタリング抑制効果を得るには、冷陰極蛍光ランプ内に組み込まれた電極への厚膜化が知られているが、従来のディップ法やスプレー法による成膜方法では、数μｍ程度の膜厚を得るためには数十回のコーティングが必要であり、コーティング後の焼成により膜の剥離やクラックが発生する場合があり厚膜化は困難である。
【０００７】
そのような中、特許文献１の記載には、ニッケル金属や鉄等の金属層の上に、タングステンやモリブデンなどの純金属と希土類元素の六硼化物などの混合物を溶射法により、均一な膜厚で成膜した後、前記金属層を圧延加工により薄板形状とし、その薄板をさらに塑性加工により膜厚１０〜４０μｍ程度の電極形状にすることとした冷陰極蛍光ランプ用電極が開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、溶射後の圧延加工や塑性加工により、成膜された溶射膜の割れや基材からの剥離が発生する恐れがあり、ランプ使用時の電極のスパッタリング抑制性能があるとは言いがたい。たとえ圧延加工及び塑性加工の際、膜に欠陥が生じなかったとしても、成膜された膜が薄いために長いライフは期待できない。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、冷陰極蛍光ランプで使用される電極内面に容易に厚膜の酸化物セラミックス膜を成膜することができ、さらなるスパッタリング抑制効果や陰極電圧降下が見込める長寿命かつ低消費電力の冷陰極蛍光ランプ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】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成され、前記カップ形状電極の内底面と内側面に形成された前記酸化物セラミックス膜の膜厚が異なることを特徴としている。
【００１１】
このように、カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成されることにより、電極に対するスパッタリング抑制効果を発揮し、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が見込める。
【００１２】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜の異なる膜厚は、内側面より内底面の方が厚膜であることを特徴としている。
【００１３】
このように、酸化物セラミックス膜の膜厚を、内側面より内底面を厚く成膜することにより、より多くスパッタリングされやすい内底面のスパッタリング抑制効果が得られ、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が見込める。
【００１４】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記カップ形状電極の内面に成膜される前記セラミックス膜の膜厚が、５０μｍ以上であることを特徴としている。
【００１５】
このように、酸化物セラミックス膜の膜厚を５０μｍ以上とすることで、電極に対するスパッタリング抑制効果を発揮し、冷陰極蛍光ランプの長寿命が見込める。膜厚が５０μｍ未満の場合、スパッタリングの抑制効果が薄い。
【００１６】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜の原料は、３Ａ族元素からなる酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯから１種若しくは２種以上から選択されることを特徴している。また、前記３Ａ族元素からなる酸化物は、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３のいずれかであることを特徴としている。
【００１７】
上記のような原料を使用し、冷陰極蛍光ランプ用電極に酸化物セラミックス膜を成膜することにより、スパッタリング抑制に優れた長寿命な冷陰極蛍光ランプが形成可能である。
【００１８】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極は、前記酸化物セラミックス膜は、プラズマ溶射法により成膜されることを特徴としている。
【００１９】
このように、酸化物セラミックス膜を得る方法としてプラズマ溶射法とすることにより、高温、高速プラズマ流により完全溶融されたなめらかな皮膜が得られる。さらに、基材（カップ形状電極を意味する）と酸化物セラミックス膜とが密着するため、成膜された皮膜には剥離等は発生しない。また、溶射材料を酸化物セラミックスとしたことにより、所定の気孔を有する膜であってもスパッタリングを抑えられ、膜が剥離し難いことを見出し、発明に至ったものである。さらに、溶射膜成膜後に塑性加工などの変形を生じさせるような工程も存在しないため、成膜された皮膜には剥離等は発生しない。
【００２０】
このように、カップ状電極内面に酸化物セラミックス膜を成膜することにより、スパッタリング抑制効果や陰極電圧降下による長寿命化が見込める。また、従来のディップ法やスプレー法と比較しても厚膜化が可能なため、管電圧を低下させることができ低消費電力が見込める。さらに、厚膜であるためその初期特性の維持も見込める。
【００２１】
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプ用電極の製造方法は、内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直若しくは傾斜を付けて配置し、プラズマ溶射法により前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜を形成する、前記カップ形状電極と酸化物セラミックス膜とが密着しており、前記酸化物セラミックス膜に剥離が発生しないことを特徴としている。
【００２２】
このように、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内面及び開口部の縁部に成膜が可能である。さらに若しくは、開口部に対し、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的に厚膜の成膜が可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、冷陰極蛍光ランプ内のカップ形状電極の内面に、プラズマ溶射法により、内底面と内側面とで膜厚の異なる５０μｍ以上の膜厚の酸化物セラミックス膜を備えた冷陰極蛍光ランプ用電極とすることにより、使用時に剥離が発生しない、かつ長寿命を兼ね備えた冷陰極蛍光ランプ用電極を提供することができる。また、膜形成の際、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内面及び開口部の縁部に成膜が可能である。若しくは、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の内底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的に厚膜の成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る冷陰極蛍光ランプの概略的な構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る溶射装置の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）本発明に係る溶射ガンの配置を説明するための概略的な構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の詳細を説明するための概略的な構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００２６】
（冷陰極蛍光ランプの構造）
図１は本発明に係る冷陰極蛍光ランプの概略的な構造を示す断面図である。図１に示される冷陰極蛍光ランプ１のガラス管２は、ソーダガラス、鉛ガラス等の硬質ガラス材料で形成されており、その外径は用途に応じて異なるが、１．８〜５．０ｍｍ程度で長さは１５０〜１５００ｍｍ程度である。また、ガラス管２の両端が硼酸ガラス、珪酸ガラス等で形成された封止ガラス５により気密に封止されている。
【００２７】
また、ガラス管２の内壁には、例えば希土類蛍光体皮膜等の蛍光体が、その用途に応じて適宜選択された蛍光体皮膜３が形成されており、ガラス管２の内部空開には、放電媒体４となるアルゴン、キセノン、ネオン等の希ガス及び、蛍光体励起用の水銀が所定量封入されている。
【００２８】
ガラス管２内の両端には、リード線６の接合された一対の電極７が、リード線６が封止ガラス５を貫通する形で、一対の電極７が対向するように配置されている。また電極７は、対向する面が開口している有底のカップ形状であり、ホローカソード効果により、電極内側から電子放射が行われやすく、陰極電圧降下が低減でき、低消費電力化も見込まれる。また電極材料としては、本発明では安価で加工性の優れるニッケルを使用しているが、ニオブやモリブデンやタングステンで作製された電極であっても良いことは勿論である。また、電極７の内面及び開口部の縁部には酸化物セラミックス膜８が形成されている。
【００２９】
冷陰極蛍光ランプ１は上記のような構造を示しており、リード線６を介して電力を投入することにより、両端の電極７間に放電が発生し、水銀が励起され紫外線が発生する。その発生した紫外線により蛍光体皮膜３から可視光線が外部に放射される。
【００３０】
（酸化物セラミックス膜）
次に電極７に形成される酸化物セラミックス膜８について説明する。本発明における酸化物セラミックス膜８はプラズマ溶射法により成膜されている。プラズマ溶射法は出力が高く高融点材料の溶射に適している。プラズマ溶射法とすることで、完全溶融された酸化物セラミックス膜８の原料が、カップ形状電極の内面に密着するために放電による膜剥離が発生しない。
【００３１】
プラズマ溶射装置としては特に限定はなく、公知の装置を使用すればよいが、ここでは図２にプラズマ溶射装置の原理として一例を図示する。プラズマ溶射装置２０は、プラズマ炎射出口１１を有する本体部１０と、本体部１０とプラズマ炎射出口１１の反対側に設けられた陰極１２と、本体１０の両側面にそれぞれ支持部材（図示せず）に支持されて設けられた陽極１３を備えている。
【００３２】
陰極１２の先端には、Ａｒガス、Ｏ２ガス等のプラズマガス供給口１４よりプラズマガスが供給され、図示しない電源装置より電圧が印加され、電極より高温のプラズマが発生する。また、図示しない原料供給ホッパーから原料供給配管１５へ溶射原料である酸化物セラミックス原料１６が、プラズマ炎射出口１１へ供給され、高温のプラズマにより溶融された酸化物セラミックス原料１６が高速のプラズマジェット１７に乗り、基材へ成膜を行なう。
【００３３】
このとき使用される酸化物セラミックス膜８の原料としては、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）やＧｄ２Ｏ３（酸化ガドリニウム）、Ｙｂ２Ｏ３（酸化イッテルビウム）などからなる３Ａ族元素、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）などから１種若しくは２種以上を混合物として使用するのが好適である。また、上記主成分以外の他成分が含まれていても構わない。ただし、このような他成分は、成膜された酸化物セラミックス膜８に対して悪影響を与えないものが好ましい。そのような他成分は、不可避成分であり、例えばＳｉ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｋなどが挙げられる。
【００３４】
また、酸化物セラミックス膜８の気孔率は５％以上２０％以下が好ましく、さらには、５％以上１０％以下であることがより好ましい。気孔率が５％未満の場合、皮膜が緻密すぎるため皮膜にクラックが発生し、そこから膜剥離の原因となる恐れがある。また、気孔率が２０％を超えると、その空隙に放電が入り込み、膜剥離の原因となる恐れがある。また例えば、特許文献１は、溶射材料に金属を含んでいる。金属溶射では、酸化物セラミックス溶射よりも緻密化できることから、その膜を緻密とすることによりスパッタリングを抑えているものと考えられる。一方、本発明は、溶射材料を酸化物セラミックスとし、所定の気孔を有する緻密でない膜を形成することにより、スパッタリングが抑えられ、膜が剥離し難いことを見出したものである。さらに、溶射膜の原料を酸化物セラミックスとし、内側面よりも内底面を厚い膜厚にすることにより、よりスパッタリングを抑えられることとしたものである。
【００３５】
また、酸化物セラミックス膜８は１０ＭＰａ以上、より好ましくは１５ＭＰａ以上の強度で基材である電極７に密着していることが好ましい。１０ＭＰａ以上とすることで、皮膜の剥離を防止することができる。電極７より皮膜が剥離してしまうと、剥離部分よりスパッタリングが発生し、冷陰極蛍光ランプ１の寿命が極端に低下する。
【００３６】
また、酸化物セラミックス膜８は、９０．０％以上の純度を有する原料が使用可能である。９０．０％以上の純度とすることにより、スパッタ環境においても皮膜へのダメージの進行を抑制できる。さらには、純度９５．０％以上であることがより好ましい。また、溶射原料の平均粒径としては、２０μｍ以上６０μｍ以下の溶射原料を使用する。２０μｍ以上の溶射原料を使用することにより、プラズマ炎に吹き飛ばされることなくプラズマ炎内に流すことが可能である。また６０μｍ以下の溶射原料を使用することにより、原料の重さによりプラズマ炎を通り抜けることなくプラズマ炎内に流すことが可能である。さらに言うと、平均粒径３０μｍ以上５０μｍ以下の溶射原料を使用することがより好ましい。
【００３７】
また、酸化物セラミックス膜８は、電極７の内面であって、その最も薄い部分の膜厚が膜厚５０μｍ以上であることがスパッタリング抑制効果を発揮して、電極の長寿命を得られるとして好ましい。内側面の膜厚は、内底面よりも薄いことが好ましく、内側面の膜厚が５０μｍ未満では、スパッタリングを抑える効果が小さくなり、使用時の内側面のスパッタリングが進行してしまう。成膜される膜厚はその対象となる基材にもよるが、好ましくは１５０μｍ以上、さらには３００μｍ以上、もっと言うと５００μｍ以上がより好ましい。
【００３８】
（溶射ガンの配置）
図３に示された図は、本発明に係る溶射ガンの配置を説明するための概略的な構成を模式的に示す図である。電極７にプラズマ溶射法により酸化物セラミックス膜８を成膜する際、電極７の開口部に対し、溶射ガン３０の配置を垂直、より好ましくは傾斜を付けて配置して溶射を行なう。
【００３９】
電極７の開口部に対し、垂直若しくは傾斜を付けて溶射ガン３０を配置させて成膜することにより、電極７の内面及び開口部の縁部に溶射膜が成膜できる。なお、電極７は使用時、内側面よりも内底面の方がより多くスパッタリングされ易い。その理由は明らかではないが、電圧を印加すると電気エネルギーは直線的に電極へ向かって進むため、底面のイオン衝突密度が大きいためと推測される。そのため、電極７の内底面に厚膜を施すことが重要なファクターとなる。つまり、垂直に溶射ガン３０を配置させて成膜を行なうことにより、カップ形状電極の内底面に厚膜が成膜できる。若しくは、傾斜を付けて成膜を行なうことで、内側面部にもより厚い溶射膜が形成可能である。そのときの溶射ガン３０の傾斜角度αは、電極７の底部の中心を基準点とし、縦方向へ伸びる垂直線Ｙを想定し、同様に横方向へ伸び、線Ｙと直角に交わる線Ｘを想定した時、その角度αが、図３の（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように電極７の径及び深さにもよるが、望ましくは−４５°〜＋４５°の範囲とすることで、電極７の内面全面及び開口部の縁部に厚膜の成膜が可能となる。角度については電極７に対して垂直に配置する時を角度０°と定義している。
【００４０】
内側面の膜厚を内底面の膜厚と均一としない理由は、スパッタリング抑制効果を向上し、長いライフを得るためには、厚膜とすることは前途のとおりである、しかしながら内側面を内底面と均一な膜厚で成膜してしまうと、使用されている電極７の径は数ｍｍ程度の小径なものであるために開口部が塞がる若しくは狭くなりすぎ、電極７のホローカソード効果が見込めなくなり、冷陰極蛍光ランプとしての性能を発揮できなくなる。
【００４１】
また膜形成の際、溶射ガン３０側を回転させ電極７を固定して内面を成膜しても、溶射ガン３０を固定し、電極７側を回転させて内面を成膜しても良い。若しくは双方を回転させて成膜を行なっても良い。その場合はお互いの回転方向は逆回転が好ましい。
【００４２】
上記方法を用いることで、電極内面全面及び開口部の縁部に容易に酸化物セラミックス膜８を成膜することが可能となる。これにより、スパッタリング抑制効果や陰極電圧降下が見込め、長寿命かつ低消費電力の優れた冷陰極蛍光ランプを提供することを可能となる。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明に係る一実施例を詳細に説明する。なお本発明は以下に説明する実施例に何ら限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１〜３）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意し、酸化物セラミックス膜の原料として、平均粒径３０μｍ、純度９９．０％で残部が不可避成分から成る酸化イットリウムを準備した。そして溶射装置として、一対のアノード（陽極）を有するトーチ型溶射装置、ツインアノード型溶射装置（エアロプラズマ社製・ＡＳＰ７１００）を使用し、上記ニッケル製電極の内面に酸化イットリウム膜を成膜した。このときニッケル製電極の開口部に対し、溶射ガンの傾斜は０°の設定とした。また、実施例１〜３における膜厚差はパス数（塗り回数）によるものである。
【００４５】
（実施例４）
ニッケル製電極の開口部に対し、溶射ガンの傾斜を２０°と設定したこと以外は、上記実施例１と同様の方法で酸化イットリウム膜の成膜を行なった。また、パス数は実施例１と同様の回数で行なった。
【００４６】
（比較例１）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意し、酸化イットリウムゾルをディップ法にて、電極内面に酸化イットリウムゾルゲル膜を成膜した。成膜条件としては、焼成温度を３００℃、加熱時間５時間とした。
【００４７】
（比較例２）
φ２．０ｍｍ、深さ５ｍｍのカップ状のニッケル製電極を用意した。なお比較例２については、酸化イットリウム膜は形成しなかった。
【００４８】
上記で得られた電極７を切断し、内底面と内側面及び開口部の縁部を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した膜厚について、測定部の位置を示した図４を元にその結果を表１に示す。図４における符号については、４１は底面中心部を、４２は底面周辺部を、４３は電極７の開口部の縁部を４／４と想定した時、１／４の位置を、４４は同様に３／４の位置、４５を電極７の開口部の縁部とした。さらに、気孔率においても、電極７の断面におけるＳＥＭ観察により行なったものである。
【００４９】
また、実施例１〜４、比較例１及び比較例２で作製された電極を、φ４．０ｍｍ、長さ９００ｍｍの蛍光体皮膜層３が形成されたガラス管２を準備し、両端を封止ガラス５で封止するように電極７を配置し、冷陰極蛍光ランプ１を作製した。なお、ガラス管２内には、放電媒体４として、アルゴン及び水銀が封入されている。
【００５０】
次に、作製した冷陰極蛍光ランプ１の封止ガラス５より外部へ貫通するリード線６を介して、６ｍＡで点灯試験を行った。その時の管電圧（Ｖ）の状態と管内温度について表２に示す。また、表２中におけるライフの指標としては、未形成品と特性が同等となった時間を記載した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
表１より、比較例１の電極と比較し、実施例の電極は、成膜された全ての面において、厚膜を有している。これにより、比較例１に対し厚膜であるためスパッタリング抑制効果が発揮され、冷陰極蛍光ランプの長寿命化が可能である。さらに、プラズマ溶射の特徴でもある、なめらかな皮膜が得られるために初期特性の維持もされやすい。また、実施例の気孔率は９〜１０％の気孔を有した膜であっても、スパッタリング抑制効果が発揮された。また、比較例１の皮膜を得るために要した時間は、数時間を要するが、プラズマ溶射を用いて成膜をした場合、厚膜にも関わらず、短時間で形成可能であるため量産性がよく、産業的にも非常に好適な方法である。
【００５４】
さらに、内側面より多くスパッタリングされる傾向のある内底面に厚膜を施したこともスパッタリングの抑制効果と成っている。また、傾斜を付けて成膜を行なった実施例４では、実施例１と同様のパス数で内側面により厚い溶射膜を成膜可能としており、原料の使用効率もよく、より安定的な冷陰極蛍光ランプの提供が可能であることもわかった。
【００５５】
表２より、比較例１及び比較例２の電極は、実施例の電極と比較して、管電圧が４０〜１２０Ｖ、管内温度が１５〜５５℃高くなっている事がわかる。このように厚膜とすることで、管電圧が比較例に対し低い値を示し、その結果低消費電力となっている。また、管内温度も低温であることも長寿命の要素となる。
【００５６】
実施例１及び実施例４の冷陰極蛍光ランプ１は、１万時間経過した後でも性能維持が確認され、現在も輝度低下などの性能低下もなく性能を維持している。比較例１の電極を２千時間経過したところで状態を確認したところ、電極２の底面近辺に、スパッタリングされた形跡が見られた。これは成膜時、底面に液だまりが発生し、膜割れが発生していたためである。また、比較例２の電極は、数百時間経過した程度でスパッタリングにより電極の底面に穴が確認された。
【００５７】
以上のことから、冷陰極蛍光ランプ内のカップ形状電極の内面に、プラズマ溶射法により、厚膜の酸化物セラミックス膜を備えた冷陰極蛍光ランプ用電極とすることにより、使用時に剥離が発生しないかつ長寿命を兼ね備えた冷陰極蛍光ランプ用電極を提供することができる。また、膜形成の際、溶射ガンを垂直に配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の底面及び開口部の縁部に成膜が可能である。若しくは、溶射ガンの傾斜を付けて配置して溶射を行なうことにより、カップ形状電極の底面、開口部の縁部のみならず、内側面部にも効率的な成膜が可能とした。
【符号の説明】
【００５８】
１ 冷陰極蛍光ランプ
２ ガラス管
３ 蛍光体皮膜層
４ 放電媒体
５ 封止ガラス
６ リード線
７ 電極
８ 酸化物セラミックス膜
１０ 本体部
１１ プラズマ炎射出口
１２ 陰極
１３ 陽極
１４ プラズマガス供給口
１５ 原料供給配管
１６ 酸化物セラミックス原料
１７ プラズマジェット
２０ プラズマ溶射装置
３０ 溶射ガン
４１〜４５ 膜厚測定箇所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成され、前記カップ形状電極の内底面と内側面に形成された前記酸化物セラミックス膜の膜厚が異なることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項２】
前記酸化物セラミックス膜の異なる膜厚は、内側面より内底面の方が厚膜であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項３】
前記カップ形状電極の内面に成膜される前記セラミックス膜の膜厚が、５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項４】
前記酸化物セラミックス膜の原料は、３Ａ族元素からなる酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯから１種若しくは２種以上から選択されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項５】
前記３Ａ族元素からなる酸化物は、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項６】
前記酸化物セラミックス膜は、プラズマ溶射法により成膜されることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項７】
内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直若しくは傾斜を付けて配置し、プラズマ溶射法により前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜を形成する、前記カップ形状電極と酸化物セラミックス膜とが密着しており、前記酸化物セラミックス膜に剥離が発生しない冷陰極蛍光ランプ用電極の製造方法。
【請求項１】
内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜が形成され、前記カップ形状電極の内底面と内側面に形成された前記酸化物セラミックス膜の膜厚が異なることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項２】
前記酸化物セラミックス膜の異なる膜厚は、内側面より内底面の方が厚膜であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項３】
前記カップ形状電極の内面に成膜される前記セラミックス膜の膜厚が、５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項４】
前記酸化物セラミックス膜の原料は、３Ａ族元素からなる酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯから１種若しくは２種以上から選択されることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項５】
前記３Ａ族元素からなる酸化物は、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項６】
前記酸化物セラミックス膜は、プラズマ溶射法により成膜されることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の冷陰極蛍光ランプ用電極。
【請求項７】
内面に蛍光体皮膜層を有するガラス管内に放電媒体を封入し、前記ガラス管の両端内側にカップ形状の電極を封着してなる冷陰極蛍光ランプにおいて、前記カップ形状電極の開口部に対し、溶射ガンを垂直若しくは傾斜を付けて配置し、プラズマ溶射法により前記カップ形状電極の内面に酸化物セラミックス膜を形成する、前記カップ形状電極と酸化物セラミックス膜とが密着しており、前記酸化物セラミックス膜に剥離が発生しない冷陰極蛍光ランプ用電極の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７７９８０（Ｐ２０１０−２７７９８０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５８１８（Ｐ２００９−１４５８１８）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（３９１００５８２４）株式会社日本セラテック (200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（３９１００５８２４）株式会社日本セラテック (200)
【Ｆターム（参考）】
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