專利名稱：冷陰極管的電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷陰極管的新型電極及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往的電極B有著多種形狀(特許文獻(xiàn)1)，例如圖3所示的，由杯狀電極部20、焊接到杯狀電極部20的底部21之上的引入線22(引入線22由引入線基部23與引入線前端部24構(gòu)成)，以及位于杯狀電極部20附近取安裝成包圍引入線22(這里即引入線基部23)周圍的形式的玻璃珠25構(gòu)成。
這種杯狀電極部20是Ni制的，通過深拉伸加工制成，例如成為外形尺寸(直徑)0.9mm、長約3mm的有底筒狀。此外，引入線22由直接焊接到杯狀電極部20的底部21上的柯伐鐵鎳鈷合金制的引入線基部23(焊接部以26示明)，以及平接焊合到此導(dǎo)入線基部23上的Ni制引入線前端24構(gòu)成，上述玻璃珠25設(shè)于引入線基部23和引入線前端部24平接焊合部27(其形狀有如圖1中的6，稍有擴(kuò)大)與杯狀電極部20之間。在這種電極B中上述玻璃珠25用來熔接到冷陰極低壓放電燈用加細(xì)直管型密封體的兩端。在本發(fā)明的實(shí)施例圖4所示，玻璃珠(25)相當(dāng)于圖4的15，熔接于密封體19的兩端。此外，使用玻璃珠25的理由是為了填補(bǔ)粗的密封體與細(xì)的引入線基部23的間隙。
這樣形成的冷陰極放電燈已用作字處理機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等以液晶顯示器與液晶電視為首的液晶顯示裝置的后照明，但在最近，特別是由于液晶電視的大型化顯著發(fā)展，對于冷陰極放電燈也要有能對應(yīng)液晶電視這種顯示裝置大型化的，這就是說，同樣要求冷陰極放電燈的大型化、高功率化與長壽命化等(特別是在液晶電視這類民用設(shè)備中，絕對需要冷陰極放電燈的長壽命，壽命短時(shí)直接關(guān)系到液晶電視本身的質(zhì)量)。
尤其是對于杯狀電極部20，為了與高功率化相對應(yīng)，需要能充分耐受亮燈時(shí)的高溫(高耐熱性)，杯狀電極部20的材料是Ni，隨著其因變形與耗損所致的劣化而激劇暗化(電極物質(zhì)蒸發(fā)，附著于密封體的內(nèi)表面上，顯著損害整個(gè)密封體的光透過率的現(xiàn)象)，最終不可能實(shí)現(xiàn)長壽命。
為此，已探討過由鎢或鉬等高熔點(diǎn)金屬來替換電極部20的材料，但鎢或鉬等高熔點(diǎn)金屬不可能或是很難形成杯狀，而且即使是能形成杯狀，但由于引入線基部23焊接部26的底部21的再結(jié)晶化(熔融接合部位周圍的結(jié)晶生長，而從這部分破斷的現(xiàn)象)，由通常的電阻焊接方接方法就不能將高熔點(diǎn)金屬制的杯狀電極部20的底部21與柯伐鐵鎳鈷合金制的引入線基部23焊接。
也考慮過采用焊接時(shí)間短、使發(fā)生上述因再結(jié)晶所致的熱影響部分小的激光器一類焊接裝置，來焊接杯狀電極部20的底部21與柯伐鐵鎳鈷合金制引入線基部23，但在這種情形下，焊接部位26中杯狀電極部20的底部21表面粗糙，縱令可減輕再結(jié)晶問題，最終還存在必須研磨杯狀電極部20內(nèi)表面這種制造上的問題，因此在當(dāng)前，對于液晶電視一類顯示裝置大型化，上述電極問題正成為當(dāng)前的卡脖子問題。
特許文獻(xiàn)1特開2002-110087號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于新開發(fā)能對應(yīng)液晶電視之類顯示裝置大型化的電極，確切地說是把鎢或鉬等高熔點(diǎn)金屬用作主要材料的電極，以及這種電極的制造方法。
在完全以W或Mo構(gòu)成電極時(shí)，通過W電極或Mo電極內(nèi)封入密封體內(nèi)的氣體(例如Ne氣)，經(jīng)過長時(shí)間后會(huì)散逸到外部，而存在有密封體內(nèi)的氣體組成變化，致照明不良的問題，解決此問題是本發(fā)明的主題。此外，當(dāng)顯示裝置大型化后，冷陰極放電燈則必須使用多個(gè)，這就必須讓用于一個(gè)顯示裝置的多個(gè)冷陰極管放電燈的亮度完全一致，即使是其中之一的亮度相異也一定要同其他的冷陰極管作出相應(yīng)的更換。在這種情形下，需使冷陰極管放電燈的更換容易進(jìn)行，而解決這一問題則是本發(fā)明的次要課題。
權(quán)利要求1所述的冷陰極放電燈的電極A1，它的第一實(shí)施例的特征在于其包括(a)由主要材料為鎢或鉬的杯狀電極部10以及從杯狀電極部10的底部11整體延伸出的引入線基部13構(gòu)成的杯狀電極主體a；(b)與導(dǎo)入線基部13的端部電氣連接，比杯狀電極主體a的熔點(diǎn)低，構(gòu)成供電用引入線12一部分的引入線前端部14；(c)圍繞上述引入線基部13周邊安裝，密封時(shí)熔敷于密封體19的密封部16上的玻璃珠15。
權(quán)利要求2所述的冷陰極放電燈的電極A2。它的第二實(shí)施例的特征在于，主要材料為鎢或鉬，其前端部分凹成杯狀，后端的一部分是埋設(shè)于放電燈19的密封部16中的引入線12。
權(quán)利要求3是有關(guān)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述冷陰極放電燈的電極A1與A2的限定，其特征在于，“于鎢或鉬中混摻有Ni”。
權(quán)利要求4是對權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的冷陰極放電燈的電極A1與A2作進(jìn)一步的限定，其特征在于“作為電子發(fā)射性材料，還混摻有從Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Tn、U、Nb這組中選取的至少一種元素“。
權(quán)利要求5是對權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的冷陰極放電燈的電極A1與A2的后端部分的限定，其特征在于“位于杯狀前端部分相反側(cè)的后端部分成為供點(diǎn)用接點(diǎn)18”。
權(quán)利要求6是上述冷陰極放電燈的電極A1的制造方法，其特征在于(a)將主要材料鎢的細(xì)微燒結(jié)粉末或鉬的細(xì)微燒結(jié)粉末、Ni粉末、有必要時(shí)加入的電子發(fā)射性材料與雙液性熱塑型粘合劑樹脂混勻，將此混勻體注射模塑成形，形成帶有可預(yù)計(jì)燒成收縮量大小的引入線的杯狀電極生坯；(b)由于溶劑一方面溶出熱塑性粘合劑樹脂，而另一方面由殘留的熱塑性粘合劑樹脂作為保形的多孔性脫脂生坯；(c)將此脫脂生坯燒成后，對帶有燒成引入線的杯狀電極主體a的引入線基部13與由另一種金屬棒形成的引入線前端部14進(jìn)行電氣連接；(d)將熱膨脹系數(shù)與引入線基部13基本相同的玻璃珠15熔敷于引入線基部13的周圍。
權(quán)利要求7是上述冷陰極放電燈的電極A2的制造方法，其特征在于(a)將主要材料鎢的細(xì)微燒結(jié)粉末或鉬的細(xì)微燒結(jié)粉末、Ni粉末、有必要時(shí)加入的電子發(fā)射性材料與雙液性熱塑型粘合劑樹脂混勻，將此混勻體注射模塑成形，按預(yù)計(jì)其燒成收縮量的大小，形成其前端部分分凹成杯狀的圓柱形電極用生坯；(b)由于溶劑一方面溶出熱塑性粘合劑樹脂，而另一方面由殘留的熱塑性粘合劑樹脂作為保形的多孔性脫脂生坯；(c)對此脫脂生坯進(jìn)行燒成。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電極A1，由于從杯狀電極部10的底部11整體地突出設(shè)置引入線基部13，焊接處成為與引入線前端部14相接合的部位17的一處，這不僅使電極A1的焊接工程減半，而且100％地消除了以往杯狀電極部20的底部21與引入線基部23焊接時(shí)發(fā)生的的問題。
此外，權(quán)利要求1的杯狀電極主體a或權(quán)利要求2的電極A2，其主要材料是鎢或鉬這樣的高熔點(diǎn)金屬，因而即使用作照明時(shí)供給高功率的大型冷陰極放電燈的電極，也與過去那種Ni制的電極B不同，具有優(yōu)越的耐熱性與抗變形性(電極的變形性是指由于照明時(shí)的放電現(xiàn)象，電極本身會(huì)逐漸蒸發(fā)、損耗，致電極形狀漸次損壞的現(xiàn)象)，因而顯著有助于大型冷陰極放電燈的長壽命化。
再有，作為權(quán)利要求1的帶引入線基部的杯狀電極主體a或權(quán)利要求2的杯狀電極A2的形成方法，由于采用了雙液性粘合劑樹脂，過去不可能有的帶引入線基部的杯狀電極主體a或杯狀電極A2的正確的整體成形品，可以由燒結(jié)法獲得。換言之，通過采用這種方法，首次能大規(guī)模生產(chǎn)具有杯狀部分的電極。
還有，由于將Ni混摻于鎢或鉬中，Ni將填充到燒結(jié)的鎢粒或鉬粒間產(chǎn)生的微隙中，因而能防止密封體19的充填氣體經(jīng)長時(shí)間后流出(所謂緩慢泄漏)。由于摻混了電子發(fā)射性材料，就能謀求改進(jìn)亮燈起始性能與照明穩(wěn)定性。另外，通過把電極A1、A2的后端部分作為供電用接點(diǎn)，采用本電極的冷陰極管易從后照明燈脫出，更簡單地進(jìn)行更換(一般，冷陰極管的接點(diǎn)是用焊錫附著于后照明燈的軟線上，不易脫出)。


圖1是本發(fā)明的電極(第一、二實(shí)施例)的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的電極(第一實(shí)施例)組裝前的剖面圖。
圖3是既有例的電極的剖面圖。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明電極(第一實(shí)施例)的大型冷陰極放電燈的局部剖面圖。
圖5是應(yīng)用本發(fā)明電極(第二實(shí)施例)的大型冷陰極放電燈的局部剖面圖。
圖6是應(yīng)用本發(fā)明電極(第二實(shí)施例的其他例)的大型冷陰極放電燈的局部剖面圖。
圖中各標(biāo)號的意義如下A，本發(fā)明的冷陰極放電燈的電極；10，杯狀電極主體；11，底部；12，引入線；13，引入線基部；14，引入線前端部；15，玻璃珠。
具體實(shí)施例方式
以下?lián)D示實(shí)施例詳述本發(fā)明。本發(fā)明的冷陰極放電燈的電極A1(實(shí)施例1)包括以鎢或鉬作為主要材料的杯狀電極部10；從杯狀電極部10的底部11整體延伸出的引入線基部13；與引入線基部13的端部電氣連接，構(gòu)成引入線12的一部分且多用作例如鎳、杜美(Ni-Fe合金)絲、Mn-Ni絲之類引入線，由熔點(diǎn)較鎢或鉬低的金屬絲構(gòu)成的引入線前端部14；圍繞上述引入線基部13周邊安裝的玻璃珠15，特征在于過去由不同部分制成而必須焊接的杯狀電極部10與引入線基部13現(xiàn)在已是整體成形。
這里所用的杯狀電極部10的形狀與已有的Ni制品相比是大型的，例如是直徑1-3mm(本實(shí)施例為φ2)、長4-6mm(本實(shí)施例約5mm)、一端開口而另一端封閉的筒形構(gòu)件，而這一封閉端(即底部11)為半球狀。然后從此本球狀的底部11整體地突出設(shè)置引入線基部13。引入線基部13粗0.8-1.4mm(本實(shí)施例約為φ1)、長2-5mm(本實(shí)施例約為3mm)。
引入線基部13如圖1(a)所示，直到杯狀電極部10的底部11的粗細(xì)都相同，但也可如圖1(b)所示，隨著接近杯狀電極部10的底部11而漸粗，這樣就可增大引入線基部13的杯狀電極部10底部11附近部分的機(jī)械強(qiáng)度。此時(shí)既可使引入線基部13的整體取錐形，也可使底部11附近部分呈錐狀而讓從此錐狀部分到前端部分取直線形。
再有，杯狀電極部10可以整體取同一厚度，也可以隨著接近開口側(cè)而漸薄。但不論何種情形下，杯狀電極部10開口前端的厚度一般約為t0.2-t0.1。另外，本發(fā)明的從杯狀電極部10到引入線基部13的整體成形體a，如后所述，是由注射模塑形成的生坯經(jīng)燒結(jié)成形，因而引入線基部13的形狀，雖然可自由地形成杯狀電極部10的形狀，但由于需要若干拔模斜度，如前所述，最好進(jìn)行錐狀化與薄壁化。
圖1(c)是權(quán)利要求2的電極A2(第二實(shí)施例)的一例，全體以鎢或鉬為主要材料，呈圓柱狀，于前端形成前述的杯狀，一直到后端的粗細(xì)都相同。(顯然不局限于這種情形，后端也可較前端細(xì)或粗)。再有，此例中的后端成為平坦面，但也可如圖5所示，形成可裝卸端子30的凹部31，或焊接上Ni之類的供電用部件18。供電用部件18的粗細(xì)在圖示實(shí)施例中是與電極A2同粗細(xì)，但顯然不局限于此，可比電極A2較粗或較細(xì)。32為電極端部的夾子。
權(quán)利要求1的杯狀電極主體a或權(quán)利要求2的電極A2雖可整體用鎢或鉬，但為了防止前述的緩慢漏泄，最好將少量的Ni作為粘合劑混入。此外，為了改進(jìn)易亮燈性與照明穩(wěn)定性，進(jìn)一步摻混Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U與Nb這組中選取的至少一種作為電子發(fā)射性材料，也是有效的。
下面說明杯狀電極部10與引入線基部13的整體件a(權(quán)利要求2的電極A2的情形也與此相同)的制造方法。準(zhǔn)備鎢或鉬(以下只稱作為燒結(jié)用微粉)的具有約0.2-0.5μm平均粒度的亞微細(xì)粒的微細(xì)燒結(jié)用粉末，將這種燒結(jié)用粉末單個(gè)(即只是鎢或鉬)或加上前述的Ni或電子發(fā)射性材料的粉末(亦即只是W或Mo，W或是Mo+Ni，W或是Mo+電子發(fā)射性材料，W或是Mo+Ni+電子放射性材料的組合)加入到分散載體的熱塑性雙液性粘合劑樹脂中，混合至充分均勻，不使燒結(jié)用微粉分布不均，換言之，要將燒結(jié)用微粉混合成充分分散到粘合劑樹脂內(nèi)。再將這種混合物置入造粒機(jī)中制成粒狀，投入注射模塑成形裝置的加熱筒的料斗內(nèi)，使之加熱熔混。
另一方面，注射模塑成形裝置的模具成形部裝設(shè)的模具中，從其底部凹設(shè)有多個(gè)形成引入線基部形成用凹部的杯狀模腔(或權(quán)利要求2的電極形狀的模腔)，由上述加熱筒將混勻的計(jì)量的含燒結(jié)用微粉的混勻樹脂充填到上述模腔中。經(jīng)注射充填步驟→保壓步驟→冷卻步驟與通常的注射模塑成形步驟，形成帶引入線基部的杯狀電極主體(或權(quán)利要求2的電極形狀)的生坯。
在形成了帶引入線基部的杯狀電極主體(或權(quán)利要求2的電極形狀)的生坯后，將上述生坯浸漬于粘合劑樹脂的溶劑中進(jìn)行脫脂。上述粘合劑樹脂是雙液性的，相互以細(xì)微狀態(tài)完全混合，一種粘合劑樹脂為溶劑溶解，另一種粘合劑樹脂則不為該溶劑溶解而殘留，非溶性粘合劑樹脂以保持細(xì)微燒結(jié)用微粉的狀態(tài)保持完整的形狀。當(dāng)其中之一的粘合劑樹脂溶出后，由殘留的不溶性粘合劑樹脂和保持于其中的細(xì)微燒結(jié)用微粉構(gòu)成的生坯中，溶出的粘合劑樹脂空出的痕跡便整個(gè)地作為細(xì)微的連通孔成為殘留的多孔質(zhì)狀態(tài)。這種生坯于后述的燒結(jié)步驟中以可預(yù)計(jì)的發(fā)生的收縮量，形成大于最終形狀的形狀(一般為大致相似的形狀)。
然后將此多孔質(zhì)生坯置入燒成爐內(nèi)，從室溫升溫到700℃的溫度，加熱多孔質(zhì)脫脂件，首先使殘留的溶劑不溶性樹脂(包含脫模劑與增塑劑)熱分解與消失，進(jìn)一步升溫，于粉末材料燒結(jié)溫度下加熱，使鎢或鉬的燒結(jié)用粉末相互致密整體化，完成燒結(jié)。(最好將能于爐內(nèi)加壓的爐用于燒結(jié)目的)。此時(shí)，在摻混有Ni時(shí)，Ni便封塞于燒結(jié)的鎢或鉬之間的微隙中。Ni除了用作防止上述的緩慢漏泄外，對于與不同的金屬(例如Ni)焊接時(shí)，通過Ni的存在，與單純是鎢或鉬的情形相比，與別的金屬的焊接就變得容易。在鎢的燒成情形，為了避免形成WC，最好于不存在碳的氫氣氛中進(jìn)行。燒結(jié)完后，帶引入線基部的杯狀電極主體a(或權(quán)利要求2的電極A2)即取得所希望的尺寸。
繼而對于權(quán)利要求1的帶引入線基部的杯狀電極主體a或權(quán)利要求2的電極A2，將例如鎳制的棒狀的引入線前端部14與通過上述粉末燒結(jié)所形成的帶引入線基部的整體型杯狀電極主體a的引入線基部13(或是權(quán)利要求2的電極A2與必要的其他部件18)，通過適當(dāng)?shù)暮附臃椒?旋轉(zhuǎn)摩擦焊接、激光焊接或銀焊等)進(jìn)行對合焊接，在權(quán)利要求1的情形，最后于該焊接部分17和杯狀電極部10之間熔敷玻璃珠15以包圍引入線基部13的周邊。玻璃珠15與鎢制引入線基部13的熱膨脹系數(shù)基本相同，例如可以采用硬質(zhì)玻璃的玻璃珠。
整體型杯狀電極主體a的引入線基部13至少是其接合部分13a的粗細(xì)與引入線前端部14的粗細(xì)相同或比其細(xì)約30％。接合時(shí)，使低熔點(diǎn)側(cè)的引入線前端部14的接合部分熔融，將引入線基部13的前端部分(即接合部分13a)引入上述接合部分，于此界面上成為整體化的接合。于是，兩者的接合部分17如圖4所示，引入線基部13前端的接合部分13a進(jìn)入引入線前端部14的脹大部分內(nèi)，以整體化的狀態(tài)形成接合部分17。
這樣形成的冷陰極管用的電極A1與A2中，可用通常的方法將必要的充填物與必要的充填氣體封入密封體19的內(nèi)部，且于密封體19的兩側(cè)熔敷以玻璃珠15使其整體化。這樣形成的大型冷陰極放電燈是長1000-2000mm、直徑4-6mm(本實(shí)施例為φ5)的大型直管或U形管，是前所未有的大型冷陰極放電燈。
本發(fā)明的電極特別能用作為可作為大型液晶顯示裝置的背照光用光源的大型冷陰極管用電極。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極放電燈的電極，其特征在于包括(a)由主要材料為鎢或鉬的杯狀電極部以及從杯狀電極部的底部一體延伸出的引入線基部構(gòu)成的杯狀電極主體；(b)與導(dǎo)入線基部的端部電氣連接，比杯狀電極主體的熔點(diǎn)低，構(gòu)成供電用引入線一部分的引入線前端部；(c)圍繞上述引入線基部周邊安裝，密封時(shí)熔敷于密封體的密封部上的玻璃珠。
2.一種冷陰極放電燈的電極，其特征在于，主要材料為鎢或鉬，其前端部分凹成杯狀，后端的一部分是在密封時(shí)直接密封在放電燈的密封部中的引入線。
3.一種冷陰極放電燈的電極，其特征在于，它是在權(quán)利要求1的杯狀電極主體形成用原料或是權(quán)利要求2的電極形成用的原料中混摻有Ni。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的冷陰極放電燈的電極，其特征在于作為電子發(fā)射性材料，還混摻有從Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu、Th、U、Nb組中選取的至少一種元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的冷陰極放電燈的電極，其特征在于位于杯狀前端部分相反側(cè)的后端部分成為供電用接點(diǎn)。
6.一種冷陰極放電燈的電極的制造方法，其特征在于(a)將主要材料鎢的細(xì)微燒結(jié)粉末或鉬的細(xì)微燒結(jié)粉末、Ni粉末、有必要時(shí)加入的電子發(fā)射性材料與雙液性熱塑型粘合劑樹脂混勻，將此混勻體注射模塑成形，形成帶有可預(yù)計(jì)燒成收縮量大小的引入線的杯狀電極生坯；(b)由溶劑一方面溶出熱塑性粘合劑樹脂，而另一方面由殘留的熱塑性粘合劑樹脂作為保形的多孔性脫脂生坯；(c)將此脫脂生坯燒成后，對帶有燒成引入線的杯狀電極主體的引入線與由另一種金屬棒形成的引入線前端部進(jìn)行電氣連接；(d)將熱膨脹系數(shù)與引入線基部基本相同的玻璃珠熔敷于引入線基部的周圍。
7.一種冷陰極放電燈的電極的制造方法，其特征在于(a)將主要材料鎢的細(xì)微燒結(jié)粉末或鉬的細(xì)微燒結(jié)粉末、Ni粉末、有必要時(shí)加入的電子發(fā)射性材料與雙液性熱塑型粘合劑樹脂混勻，將此混勻體注射模塑成形，按已預(yù)計(jì)了其燒成收縮量后的大小，形成其前端部分凹成杯狀的圓柱形電極用生坯；(b)由溶劑一方面溶出熱塑性粘合劑樹脂，而另一方面由殘留的熱塑性粘合劑樹脂作為保形的多孔性脫脂生坯；(c)對此脫脂生坯進(jìn)行燒成。
全文摘要
大型液晶電視機(jī)一類顯示裝置用的大型冷陰極管用的電極，它包括(a)由主要材料為鎢或鉬的杯狀電極部(10)以及從杯狀電極部(10)的底部(11)整體延伸出的引入線基部(13)構(gòu)成的杯狀電極主體(a)；(b)與導(dǎo)入線基部(13)的端部電氣連接，比杯狀電極主體(a)的熔點(diǎn)低，構(gòu)成供電用引入線(12)一部分的引入線前端部(14)；(c)圍繞上述引入線基部(13)周邊安裝，密封時(shí)熔敷于密封體(19)的密封部(16)上的玻璃珠(15)。由于從杯狀電極部(10)的底部(11)整體地突出設(shè)置引入線基部(13)，焊接處成為與引入線前端部(14)相結(jié)合的部位(17)的一處，這不僅使電極(A1)的焊接工程減半，還徹底消除了以往杯狀電極部(20)的底部(21)與引入線基部(23)焊接時(shí)發(fā)生的問題。
文檔編號H01J9/02GK1757092SQ200480004920
公開日2006年4月5日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者渡邊信次 申請人:O.M.C株式會(huì)社, 有限會(huì)社工機(jī)工程