專利名稱：冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于照明用光源或個人計算機的監(jiān)視器、液晶電視、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)用的液晶顯示器等的背光照明等的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，特別涉及防止在金屬基材上形成射極層的狀態(tài)下對電極進行深沖成形時的射極層的剝離的技術(shù)。
背景技術(shù)：
歷來，冷陰極熒光燈被使用作各種各樣的用途，最近，盛行對液晶顯示器用背光照明的應(yīng)用進行研究。由于液晶顯示器的設(shè)備儀器主要是電池驅(qū)動，關(guān)于液晶顯示器用背光照明所使用的冷陰極熒光燈，強烈要求低的耗電功率。為了實現(xiàn)該低耗電功率，重要是減少對發(fā)光沒有貢獻的電極的壓降。另外，由于近年TV中開始使用液晶元件，因此期望比歷來更長壽命、更高亮度的冷陰極熒光燈。
冷陰極熒光燈，如圖1所示，具有在玻璃管1內(nèi)部通過端子2連接到外部的電極3配置在兩端的結(jié)構(gòu)，該玻璃管1的內(nèi)側(cè)涂布熒光物質(zhì)4，同時，封入由惰性氣體和微量的水銀組成的封入氣體5而構(gòu)成。向兩端的電極3施加強電場，在低壓水銀蒸汽中產(chǎn)生輝光放電，通過該放電激發(fā)的水銀產(chǎn)生紫外線，同時通過該紫外線激發(fā)玻璃管1內(nèi)表面的熒光物質(zhì)4而使之發(fā)光。其中所用的電極3在近年通常使用形成杯形的電極。通過使電極形成杯形，通過由該形狀引起的空心陰極效應(yīng)，容易從電極內(nèi)側(cè)發(fā)射電子，可以降低陰極壓降，有效實現(xiàn)低耗電功率化。另外，為了降低冷陰極熒光燈的電極損耗，達到高效率、低耗電功率，作為電極3材料，一直使用含有功函比其他金屬低的第1族～第3族元素的發(fā)射材料。
已經(jīng)公知了通過涂布或離子鍍，在杯形金屬基材上被覆上述那樣的發(fā)射材料而形成射極層的杯形陰極電極，已經(jīng)報道了應(yīng)用該杯形電極的冷陰極熒光燈，可以使電極下降電壓比歷來的棒狀金屬電極降低40V左右，可以實現(xiàn)低耗費電功率(例如參照特開平10-14425號公報、特開2000-11866號公報)。
另外，已經(jīng)報道了，通過使用Mo，Ta，Nb等高熔點金屬材料作為發(fā)射材料，燈照明中的電極的濺射受到抑制，燈內(nèi)的水銀消耗量減少，壽命變長(例如，參照日本照明學(xué)會志Vol.1.87，No.1 2003 15頁、“液晶顯示器冷陰極熒光燈的技術(shù)動向”)。這時，Mo和Ta電極比歷來的Ni電極的水銀消耗量約少40％，期待延長燈壽命。
然而，在被加工成杯形的電極金屬基材的內(nèi)表面上，不容易使厚度均勻并且使附著強度牢固而形成射極層。例如，當(dāng)通過涂布在杯形的金屬電極上形成射極層時，射極層的厚度不均勻。另外，還存在金屬電極和射極層的附著強度減弱，熒光燈生產(chǎn)過程中或照明中的離子轟擊而容易造成射極層脫落的缺陷。另外，當(dāng)通過浸漬形成射極層時，還有在電極的外周也會涂布射極層等麻煩。
另外，當(dāng)通過離子鍍形成射極層時，雖然可以制得附著強度大的射極層，但是存在發(fā)射材料附著在金屬基材以外的鍍敷裝置的內(nèi)表面，材料合格率不佳的缺點。另外，適用于通過涂布的情況，但是，由于在杯形的電極基材上獨立地形成射極層，因此存在生產(chǎn)效率低、制造成本過高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述事實而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種固然可以在杯形電極基材的內(nèi)表面形成厚度均勻并且附著強度牢固的射極層，生產(chǎn)效率良好，且可以降低生產(chǎn)成本的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法。
本發(fā)明者們?yōu)榱颂岣呃潢帢O熒光燈用電極的生產(chǎn)效率，研究了在金屬材料板材上形成放電層(射極層)以后，由該原材料制造杯形冷陰極熒光燈用電極。然而，如果在形成放電層后進行深沖等激烈的塑性加工，放電層必然受到強烈的摩擦而剝離，因此，事實上現(xiàn)在是無法提供這種技術(shù)的。其中，本發(fā)明等研究了使放電層致密并且與金屬材料牢固地附著的方法。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)在金屬基材上涂布放電層以后通過壓縮加工，可以使放電層牢固地附著在金屬基材上，即使進行深沖也不會剝離。
本發(fā)明是基于上述認(rèn)識而完成的，提供一種具有金屬基材和在該金屬基材上形成的放電層、被加工成冷陰極熒光燈的放電電極的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于具有以下工序使發(fā)射體粉末分散在分散介質(zhì)中的粉末涂料涂布在金屬基材上，形成放電層的涂布工序、向金屬基材側(cè)壓縮放電層的第一壓縮工序、第一壓縮工序后，從放電層除去發(fā)射體粉末以外的組分的除去工序、和向金屬基材側(cè)壓縮除去了發(fā)射體粉末以外的組分的放電層的第二壓縮工序。
在金屬基材上涂布粉末涂料而形成的放電層的內(nèi)部存在大量氣孔。該氣孔中含有由于干燥蒸發(fā)溶劑后出現(xiàn)的孔隙或混合粉末涂料時卷入的空氣粒子等。根據(jù)本發(fā)明，通過在第一壓縮工序中壓縮由涂布工序形成的放電層，放電層內(nèi)部的氣孔壓壞而變得致密，同時，放電層牢固地附著在金屬基材上。接著，由于在除去工序中除去分散介質(zhì)等發(fā)射體粉末以外的組分而生成氣孔，氣孔在第二壓縮工序中壓壞，放電層再次變得致密。
通過進行第二壓縮工序，使放電層的厚度均勻同時放電層更加牢固地附著在金屬基材上。例如通過對該冷熒光燈用電極材料實施深沖等塑性加工，可以制造杯形的冷陰極熒光燈用電極。這時，由于放電層致密同時牢固地附著在金屬基材上，可以防止塑性加工時發(fā)射體粉末的脫落或剝離。
因此，例如通過從輥連續(xù)地開卷金屬基材，同時進行本發(fā)明的一系列工序，接著提供給沖壓裝置，利用深沖形成電極等，工廠的連續(xù)流水線進行處理成為可能。因此，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)然可以形成厚度均勻并且附著強度牢固的放電層，并且冷陰極熒光燈用電極的生產(chǎn)效率良好、可以降低生產(chǎn)成本。
另外，通過壓縮工序使放電層牢固地附著在金屬基材上的原因不清楚。根據(jù)本發(fā)明者們的研究，證實一部分發(fā)射體粉末嵌入金屬基材的表面，推測這也是原因之一。另外，也考慮到發(fā)射體粉末之間或發(fā)射體粉末和金屬基材之間夾存分散介質(zhì)殘留物而密著，由于大氣壓而相互不分離。但是，這些純粹是推測，是否存在這種作用，當(dāng)然本發(fā)明不受此限定。
另外，使用本發(fā)明制造的材料形成電極，使用該電極試制冷陰極熒光燈并測試，在玻璃管內(nèi)部完全不會發(fā)生排氣的問題。因此，即使存在上述這樣的殘留物，殘留物也被確認(rèn)是無害的。


圖1是表示冷陰極線燈的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是按順序表示本發(fā)明的實施方式的工序的圖。
圖3是表示冷陰極線燈用電極材料的剖面的SEM照片。
圖4是表示本發(fā)明的實施例中冷陰極線燈的電流和電壓的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
圖2是表示本發(fā)明各工序和放電層的狀態(tài)的剖面圖，圖中的符號10是金屬基材、符號11是放電層。如圖2所示，發(fā)射體粉末和分散介質(zhì)(有時也含有溶劑)混合成漿狀，在涂布工序在金屬基材10的一面上涂布上述得到的粉末涂料，通過干燥或冷卻工序使粉末涂料固化。從而在溶劑蒸發(fā)后形成氣孔。該氣孔通過第一壓縮工序被壓破，使放電層變得致密。接著，通過除去工程將分散介質(zhì)蒸發(fā)，然后形成氣孔。該氣孔通過第二壓縮工序被壓破，使放電層變得致密。以下，對本發(fā)明的各個工序詳細(xì)地說明。
作為金屬基材，可以使用鎳(Ni)或鎳合金(例如坡莫合金、鐵合金(例如不銹鋼)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈮(Nb)純金屬或兩種以上的這些金屬的合金。
另外，作為發(fā)射體粉末，優(yōu)選含有功函低的元素，例如，適合使用鎢酸鋇(Ba2CaWO6，BaWO4)、六硼化鈣(CaB6)、六硼化鍶(SrB6)、六硼化鋇(BaB6)、六硼化鑭(LaB6)、六硼化鈰(CeB6)、六硼化鐠(PrB6)、六硼化釹(NdB6)、六硼化釤(SmB6)、六硼化銪(EuB6)、碳化鈦(TiC)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉬(MoC)、碳化鉿(HfC)、碳化鉭(TaC)、和碳化鎢(WC)中的1種或2種以上。
將上述這類發(fā)射體粉末與分散介質(zhì)混合成漿狀的粉末涂料，涂布在金屬基材上?？梢允褂镁燮蚁?、丙烯酸樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、聚乙烯樹脂、聚酰亞胺樹脂等可溶性樹脂、羥丙基纖維素、甲基纖維素、明膠等天然或合成的多糖類、亞乙基雙硬脂酰胺等高級脂肪酸中的一種或兩種以上溶解在溶劑中的溶液作為分散介質(zhì)。這時，可以使用n-甲基吡咯烷酮這種有機溶劑或水作為溶解分散介質(zhì)的溶劑。粉末涂料適合在包含溶劑的分散介質(zhì)和粉末按質(zhì)量比約為1∶1左右混合制備。另外，優(yōu)選在涂布工序后進行使溶劑蒸發(fā)的干燥工序。
另外，可以使用被加熱而處于熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂、天然或合成的多糖類、硬脂酸鋅等金屬皂、高級脂肪酸中的一種或兩種以上作為分散介質(zhì)。這時，由于分散介質(zhì)在冷卻至室溫時固化，因而節(jié)省能量。另外，優(yōu)選在涂布工序后進行固化分散介質(zhì)的冷卻工序。
涂布工序可以使用浸漬法、噴霧法、印刷法、刷涂法、流涂法、刮涂法的任一種方法。刮涂法是通過刮刀將附著在金屬基材上的粉末涂料刮落至一定的厚度而涂布的方法，該涂布方法可以嚴(yán)格地進行粉末涂料的厚度控制，因而適合。
在金屬基材上涂布粉末涂料后，通過干燥或冷卻而固化，在金屬基材的單面形成放電層。接著，進行將放電層向金屬基材側(cè)壓縮的第一壓縮工序。第一壓縮工序通過將金屬基材和放電層夾在一對輥之間來進行。這樣使得放電層被壓縮變得致密、放電層的厚度變得均勻。另外，用溶劑溶解分散介質(zhì)時，由于干燥使溶劑蒸發(fā)后形成氣孔，該氣孔在第一壓縮工序中被壓壞。為了完全達到本發(fā)明的目的，第一壓縮工序中的壓縮率優(yōu)選在20％以上。其中，如果壓縮前后的試料的板厚為h0、h1，壓縮率表示為(h0-h1)/h0×100。
接著，進行從放電層中除去發(fā)射體粉末以外的組分的除去工序。在除去工序中，加熱使分散介質(zhì)蒸發(fā)。加熱溫度和時間適宜根據(jù)分散介質(zhì)的種類和含量來選擇。由于加熱溫度為數(shù)百℃，為了防止發(fā)射體粉末的氧化，除去工序優(yōu)選在氮氣等惰性氣體中進行。
接著，進行使放電層向金屬基材側(cè)再次壓縮的第二壓縮工序。第二壓縮工序通過將金屬基材和放電層夾在一對輥之間進行。通過除去工序使得分散介質(zhì)蒸發(fā)后形成氣孔，由于壓縮，氣孔被壓壞、放電層變得致密。另外，通過第二壓縮工序，放電層的厚度變得更均勻。為了完全達到本發(fā)明的目的，第二壓縮工序中的壓縮率優(yōu)選在50％以上。
另外，第二壓縮工序后的放電層的厚度優(yōu)選為0.005～0.05mm。為了保證放電性能，放電層的厚度需要在0.005mm以上。但是，如果放電層的厚度超過0.05mm，深沖成形時容易造成剝離。
如上所述所制造的冷陰極熒光燈用電極材料，可以在金屬基材的一面形成包含發(fā)射體粉末的放電層。該放電層由于變得致密同時牢固地附著在金屬基材上，防止在深沖形成杯形電極時放電層的剝離。另外，由于通過第一、第二壓縮工序，放電層的厚度變得均勻，電極用于冷陰極熒光燈時的放電性能良好。
實施例1、電極的制作在厚度為0.30mm的鎳板的一個面上，涂布厚度為0.02mm的六硼化鑭(LaB6)的粉末涂料。粉末涂料使用47.6質(zhì)量％的六硼化鑭、2.4質(zhì)量％的羥丙基纖維素、50.0質(zhì)量％N-甲基吡咯烷酮混合的涂料。該試樣在空氣中在120℃加熱15分鐘，使得N-甲基吡咯烷酮蒸發(fā)，使粉末涂料固化。
接著，通過壓延輥，以25％或53％的壓縮率壓延上述試樣(第一壓縮工序)。接著，試樣在氮氣中、500℃下加熱1小時，使羥丙基纖維素蒸發(fā)。接著，通過壓延輥，以53％的壓縮率壓延上述試樣(第二壓縮工序)、制作本發(fā)明實施例中的試樣1。
為了比較，除了不進行第一壓縮工序或第二壓縮工序以外，在與上述相同的條件下制作冷陰極熒光燈用電極材料(試樣2、試樣3)。沒有進行第一壓縮工序而進行第二壓縮工序的試樣2，在第二壓縮工序中放電層從金屬基材上剝離。
2、膠帶剝離試驗將如上所述制作的冷陰極熒光燈用電極材料切割成適當(dāng)?shù)拇笮∫灾谱髟囼炂?，在該放電層上貼加玻璃紙膠帶，然后剝離以進行膠帶剝離試驗。該結(jié)果如表1所示。在表1中，放電層的一部分附著在玻璃紙膠帶上而剝離時表示為“△”、放電層無剝離時表示為“○”。
表1

如表1所示，進行第一壓縮、第二壓縮工序的試樣1中的放電層沒有剝離，沒有進行第二工序的試樣3中的放電層的一部分剝離。另外，沒有進行第一壓縮工序的試樣2中，由于第二壓縮工序，放電層剝離，不能進行膠帶剝離試驗。
3、180°彎曲試驗以放電層作為內(nèi)側(cè)，將試驗片折彎180°進行彎曲試驗，觀察放電層的剝離情況，結(jié)果一并記載在表1中。如表1所示，進行第一、第二壓縮工序的試樣1和沒有進行第二壓縮工序的試樣3由于放電層沒有剝離，表示為“○”。
4、振動試驗在注入甲醇的超聲波清洗機中裝入試驗片，進行5分鐘超聲波清洗。觀察超聲波清洗后的試驗片放電層的剝離情況，結(jié)果一并記載在表1中。如表1所示，進行第一、第二壓縮工序的試樣1和沒有進行第二壓縮工序的試樣3由于放電層沒有剝離，表示為“○”。
如上所述，沒有進行第一壓縮工序的試樣2，由于除去的溶劑和使分散介質(zhì)除掉后形成的氣孔，放電層形成多孔狀，放電層在第二壓縮工序中不能耐變形而導(dǎo)致放電層破壞、剝離。另外，沒有進行第二壓縮的試樣3，由于在分散介質(zhì)除掉后形成的氣孔，發(fā)射體粉末之間的結(jié)合強度降低、對膠帶剝離的抵抗力降低。由此證實為了使放電層變得致密、提高其對金屬基材的附著強度，必須進行第一、第二壓縮工序。
5、放電層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3是表示試樣1的剖面的SEM照片。由該照片可以判斷，發(fā)射體粉末之間相互緊密附著，幾乎不能發(fā)現(xiàn)氣孔存在，放電層變得致密。另外，也可以證實發(fā)射體粉末的一部分嵌入金屬基材的表面。
6、放電性能將試樣1深沖，形成圖1中符號3所示的杯形的電極，使用該電極制作圖1所示的冷陰極熒光燈。另外，作為本發(fā)明的其他實施例，除了替換羥丙基纖維素和N-甲基吡咯烷酮，在相同質(zhì)量％下混合硬脂酸鋅以外，其余在與試樣1相同的條件下形成電極，制作冷陰極熒光燈。另外，為了比較，僅由鎳板形成電極、制作冷陰極熒光燈。提供電流給以上冷陰極熒光燈，研究電流和電壓的關(guān)系。其結(jié)果如圖4所示。
如從圖4可以明白，使用通過本發(fā)明的制造方法所制作的電極的冷陰極熒光燈與使用僅由鎳板組成的電極的冷陰極熒光燈相比，放電電壓更低、顯示良好的放電性能。因此發(fā)現(xiàn)本發(fā)明發(fā)揮了使用具有低功函的發(fā)射體粉末時的效果。事實表明本發(fā)明所制造的冷陰極熒光燈用電極材料不因深沖加工而剝離放電層。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，它是具有金屬基材和在該金屬基材上形成的放電層，且被加工成冷陰極熒光燈的放電電極的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于具有以下工序?qū)⑹拱l(fā)射體粉末分散在分散介質(zhì)中而制成的粉末涂料涂布在前述金屬基材上、形成前述放電層的涂布工序、向前述金屬基材側(cè)壓縮前述放電層的第一壓縮工序、前述第一壓縮工序后，從前述放電層中除去前述發(fā)射體粉末以外的組分的除去工序、和向前述金屬基材側(cè)壓縮除去了前述發(fā)射體粉末以外的組分的前述放電層的第二壓縮工序。
2.權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于前述金屬基材是鎳、鐵、鉻、鉬、鉭、鈮的純金屬或兩種以上的這些金屬的合金。
3.權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于前述發(fā)射體粉末包含鎢酸鋇(Ba2CaWO6，BaWO4)、六硼化鈣(CaB6)、六硼化鍶(SrB6)、六硼化鋇(BaB6)、六硼化鑭(LaB6)、六硼化鈰(CeB6)、六硼化鐠(PrB6)、六硼化釹(NdB6)、六硼化釤(SmB6)、六硼化銪(EuB6)、碳化鈦(TiC)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉬(MoC)、碳化鉿(HfC)、碳化鉭(TaC)和碳化鎢(WC)中的一種或兩種以上。
4.權(quán)利要求1或3所述的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于前述分散介質(zhì)是可溶性樹脂、天然或合成的多糖類、金屬皂、高級脂肪酸的一種或兩種以上溶解在溶劑中的物質(zhì)。
5.權(quán)利要求1或3所述的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于前述分散介質(zhì)包含溶融狀態(tài)的熱塑性樹脂、天然或合成的多糖類、金屬皂、高級脂肪酸的一種或兩種以上。
6.權(quán)利要求1或3所述的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于前述涂布工序是浸漬法、噴霧法、印刷法、刷涂法、流涂法、刮涂法的任一種。
全文摘要
一種冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，該制造方法是一種具有金屬基材和在該金屬基材上形成的放電層，被加工成冷陰極熒光燈的放電電極的冷陰極熒光燈用電極材料的制造方法，其特征在于具有以下工序?qū)⑹拱l(fā)射體粉末分散在分散介質(zhì)中的粉末涂料涂布在金屬基材上、形成放電層的涂布工序、向金屬基材側(cè)壓縮放電層的第一壓縮工序、第一壓縮工序后，從放電層中除去發(fā)射體粉末以外的組分的除去工序、和向金屬基材側(cè)壓縮被除去了發(fā)射體粉末以外的組分的放電層的第二壓縮工序。
文檔編號B22F3/00GK1913078SQ20061015937
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者岡原正宏, 石島善三 申請人:日立粉末冶金株式會社