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WO2004075242A1 - 蛍光管及びその製造方法 - Google Patents

蛍光管及びその製造方法 Download PDF

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WO2004075242A1
WO2004075242A1 PCT/JP2004/001767 JP2004001767W WO2004075242A1 WO 2004075242 A1 WO2004075242 A1 WO 2004075242A1 JP 2004001767 W JP2004001767 W JP 2004001767W WO 2004075242 A1 WO2004075242 A1 WO 2004075242A1
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WO
WIPO (PCT)
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fluorescent tube
electrode
tube
electron emission
gas
Prior art date
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PCT/JP2004/001767
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English (en)
French (fr)
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Tadahiro Ohmi
Yasuyuki Shirai
Akihiro Morimoto
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Original Assignee
Individual
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Priority to JP2005502721A priority patent/JP4344355B2/ja
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    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
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    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
    • H01J9/385—Exhausting vessels

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent tube and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a cold cathode fluorescent tube having an electron emission electrode and a method for manufacturing the same.
  • Background technology :
  • the cold cathode fluorescent tube generally includes a fluorescent tube tube 101 having an inner surface coated with a phosphor, and a pair of opposing electron emission electrodes 100, as indicated by reference numeral 100 in FIG. 2, and a lead wire 104 electrically connected to the electron emission electrode 102, and a gas is sealed inside the fluorescent tube body 101.
  • the fluorescent tube body 101 used for such a fluorescent tube is formed of a glass tube, and the electron emission electrode 102 is formed of a low work function material such as Ni, Ta, Zr, or the like.
  • a mixed gas of Hg—Ar—Ne is used as the gas sealed in the tube 101.
  • the step of cleaning the tube 101 is indispensable.
  • one of the tubes is conventionally used.
  • a method is used in which the cleaning liquid is flowed at a constant pressure from one open end to the other open end in one direction, that is, at normal pressure.
  • holo-caso is used.
  • the R 2 0 3 type electron-emitting material is applied once the electrode inner surface, it reduces the effective work function number of electrodes, thereby, there is a technique to reduce the cathode fall voltage.
  • the cleaning liquid flows in one direction and at a constant pressure, so the inside of the thin and long tube is sufficiently covered. It could not be cleaned, causing problems such as poor adhesion of the phosphor and unevenness. It was also found that this also shortened the life of the cold cathode fluorescent tube.
  • an object of the present invention is to provide a fluorescent tube, particularly a cold cathode fluorescent tube, which can improve luminous efficiency by improving electron emission efficiency and has a long life. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a fluorescent tube capable of extending the life of the fluorescent tube, improving the luminance, and making the luminance uniform.
  • a specific object of the present invention is to improve a washing step of a tube in the manufacture of a fluorescent tube.
  • a cold cathode fluorescent tube La 2 ⁇ 3 , Th 0 2 , and Y 2 0 3
  • a fluorescent tube is obtained in which at least the tip of the electron emission electrode is constituted by a mixture of at least one material selected from the group and tungsten (W).
  • the portion of the electron-emitting electrode that is in contact with the tube is made of a material (for example, W) that has good adhesion to the tube and good thermal conductivity, and the material selected above does not need to be added to that portion. .
  • a lead wire for supplying a voltage to this electrode is made of the same material as at least a portion of the electron emission electrode where the lead wire continues.
  • the opening tip of the electron emission electrode has an obtuse or curved shape.
  • a characteristic fluorescent tube is obtained.
  • the tip may be rounded, may have a shape substantially defined by a hyperbolic function, or may have a shape defined by a curve other than the hyperbolic function
  • the portion of the horo one-sided sword that contacts the inner bottom surface be not oblique but curved or oblique. This is because the plasma is generated inside the hollow source.
  • Electron emission electrode having the above-mentioned shape, at least the opening tip, La 2 ⁇ 3, Th_ ⁇ 2, Y 2 ⁇ 3 at least and one material selected from the group consisting of, W of which low resistance, high heat Conductivity ⁇ It is desirable to use a mixture with a high melting point material.
  • wt% 0 10. 0%, preferably 5-7%.
  • La 2 0 3, Th o 2, Y 2 in W containing one or more O 3 is substantially composed entirely or at least electron emission portion of the electron emitting electrode, the resin component in electrode production 1% by volume or less.
  • the fluorescent tube enclosing the gas into the tube, the gas, the fluorescent tube you characterized in that it contains either or both of He and H 2 is can get.
  • the cleaning step includes reciprocating the cleaning liquid in the tube to perform cleaning.
  • a method for manufacturing a fluorescent tube characterized in that the method is performed, is obtained. Washing is preferably performed at a pressure higher than normal pressure. That is, it is preferable that the pressure of the cleaning liquid against the inner surface of the tube exceeds 1 kg fZcm 2 .
  • a method for manufacturing a fluorescent tube characterized in that a drying gas having a low moisture concentration is passed when drying the inside of the tube.
  • the method includes a step of performing a batch purge at the time of evacuation of the inside of the tubular body, wherein dry nitrogen is supplied to a purge port provided on the exhaust side of a primary pump such as a turbo molecular pump.
  • a primary pump such as a turbo molecular pump.
  • a method for manufacturing a fluorescent tube characterized by purging gas is obtained.
  • the fluorescent tube is preferably used for a cold cathode fluorescent tube.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a cold cathode fluorescent tube according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining in more detail the electron emission electrode of the cold cathode fluorescent tube shown in FIG. 1;
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing a state of concentration of an electric field of a cold cathode having a normal shape
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing the relaxation of the concentration of the electric field of the cold cathode having a hyperbolic function shape
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the characteristics of the cold cathode fluorescent tube according to the present invention in comparison with those of the conventional cold cathode fluorescent tube. Graph to do;
  • Fig. 5 is a block diagram illustrating a method and apparatus for cleaning a cold cathode fluorescent tube according to the present invention
  • FIG. 6 is a graph illustrating the effect of the cleaning shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a drying apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram for explaining an exhaust method and an exhaust device according to the present invention
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a case where an exhaust is performed by connecting an atmospheric pressure ionization mass spectrometer (APIMS);
  • APIMS atmospheric pressure ionization mass spectrometer
  • Fig. 10 is a graph showing the measurement results according to Fig. 9;
  • Fig. 11 illustrates the case where stainless steel pipes are connected and APIMS is connected to the end opposite to the exhaust side to exhaust air.
  • Fig. 12 is a graph showing the relationship between the number of exhausts and the residual oxygen concentration in the configuration shown in Fig. 11;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a conventional cold cathode fluorescent tube.
  • the cold-cathode fluorescent tube 110 is arranged so as to face both ends of the tube 101 and the tube 101, and the electron tube shown in FIG. What is the emission electrode 102? It has a pair of electron emission electrodes 105 having different cross-sectional shapes, and an electrode lead wire 104 connected to each electron emission electrode 102.
  • a sealed gas 103 is sealed in the tube 101.
  • the tubular body 101 of the cold cathode fluorescent tube 110 shown is formed of glass, the material forming the electron emission electrode 105 having a high thermal conductivity containing less La 2 ⁇ 3 work function It is made of tungsten (W).
  • the electron emission electrode 105 which is illustrated is formed by a mixture of La 2 ⁇ 3 and W. Addition to the L a 2 ⁇ 3 "W is made only to the electrode tip, the sealing portion of the glass is only W. That, La 2 0 to contribute electrode tip for electron emission adding an electron-emitting material such as 3, in the part not required contribution to electron emission, such as sealing portion such as a glass, and a W only.
  • La 2 0 3 the electrode tip It is preferable to use only La 2 ⁇ 3 , Th 0 2 , Th 0 2 , over the entire electrode, since the thermal conductivity can be improved and the temperature rise at the electrode can be suppressed as compared with the case where the additive is added over the entire electrode. or Y 2 0 3 was added to be plugged supporting Enoi. in that case, the fabrication is easy.
  • the lead wire 104 is formed by being integrally molded with at least the glass sealing portion of the electron emission electrode 105, and He is added to H g-Ar gas as the sealing gas 103 sealed in the tube 101. The contained gas mixture was used.
  • composition of the charged gas is as follows: using a mixed gas of argon, neon, and helium (Ar / Ne / He) or a mixed gas of argon, neon, and hydrogen (Ar / Ne / H 2 )
  • the H 2 ratio is preferably 1 to 10% by volume with respect to ArZNe.
  • Hydrogen gas like helium gas, has high thermal conductivity, so that no temperature is accumulated, and plasma is concentrated, and electron recombination at the glass tube wall and phosphor is suppressed, so mercury Excitation efficiency is improved, and luminance is improved. Hydrogen gas also has the effect of reducing the atmosphere in the fluorescent tube to a reducing atmosphere and preventing the electrode from being oxidized due to inevitable moisture generated during glass burning (sealing cutting).
  • the electron-emitting electrode 105 has a hollow one-sided sword structure, and the corner at the tip of the opening is rounded by grinding using a grinding method.
  • the electron emission electrode 105 having a hollow U-shaped sword structure having a U-shaped cross section has a rounded opening tip 106.
  • the illustrated opening tip 106 is formed in a shape defined by a hyperbolic function. In the example shown in the figure, the tip shape indicated by A after polishing is machined into a hyperbolic function shape with a radius r of 0.1 mm.
  • a cold-cathode fluorescent tube is applied to the electron-emitting electrode 105 obtained by this polishing process by applying the method described in Japanese Patent No. 2871499 (hereinafter referred to as Reference 2). 1 10 was produced.
  • a mixed gas of H g -Ar and He was sealed as a sealed gas 103.
  • the inner bottom surface is also made to show an obtuse angle or a curved surface.
  • Table 1 shows the properties of various materials. Table 1
  • the content of the electron-emitting material such as L a 2 0 3, in weight% It is 1 to 10%, preferably 5 to 7%.
  • the electron emission from the electron-emitting material increases the plasma density near the electrode and decreases the plasma potential.
  • the irradiation energy of ions flowing from the plasma to the electrode is reduced, so that the electrode is less likely to be sputtered.
  • blackening of the tube wall around the electrode due to the electrode material can be suppressed, and the life of the cold cathode tube can be improved.
  • the tip of the electrode need not be long.
  • the overall length of the cold cathode tubes is becoming longer.
  • the holo-sword length is shortened to, for example, 1.0 cm. Is also good.
  • the work function may tungsten thermal conductivity (W) smaller the L a 2 0 3
  • W tungsten thermal conductivity
  • the electron emission electrode 105 used in the cold cathode fluorescent tube 110 according to the present embodiment has the electrode 105 and the voltage supply lead wire 104 integrally formed, Therefore, the heat transfer efficiency is improved, and the evaporation of the electron emission material from the electron emission electrode 105 can be suppressed.
  • an equipotential surface 107 (107 a, It has been found that 107 b, 107 c) occurs.
  • the electrode shape is parallel to the equipotential surfaces 107a, 107b, and 107c, the electric field concentration can be most reduced, and electrons can be uniformly emitted over the entire surface of the electrode.
  • reference numeral 1 1 1 indicates electric lines of force. Therefore, in order to effectively maximize the electron emission area, it is preferable that the shape of the electrode edge portion 105 be a hyperbolic function as shown in FIG. 3B. By making the shape of the electrode tip a hyperbolic function shape, electric field concentration is unlikely to occur, so current flows locally through the electrode wedge, etc., and the electrode is sputtered, depending on the electrode material on the tube wall around the electrode. Blackening can be suppressed, and the life of the cold-cathode tube can be prolonged.
  • the opening end of the electron emission electrode 105 may be rounded.
  • the roundness at the bottom can also be made to follow the hyperbolic function.
  • the opening tip or bottom surface has a shape according to the hyperbolic function, local concentration of the electric field can be prevented, and as a result, the electrode spattering phenomenon can be suppressed.
  • the electrode material adheres to the glass tube wall, and Hg gas adheres to the electrode material, causing a decrease in luminance.
  • the sputtering phenomenon occurs.
  • the electrode material can be prevented from adhering to the glass tube wall, and as a result, a decrease in luminance can be suppressed.
  • He which has a large heat capacity and a good thermal conductivity, is mixed with the gas 103 of the cold cathode fluorescent tube according to the present embodiment, the discharge current path can be narrowed. As a result, it is possible to suppress a decrease in luminance due to the electrons colliding with the tube wall of the tube 101 and being absorbed, thereby improving the light emission luminance.
  • the life of the cold cathode fluorescent tube having the above-described structure was compared with the life of the conventional cold cathode fluorescent tube.
  • the lighting time decreased to about 90% in 100 hours, and after 100 hours, the luminance was less than 80%.
  • the electron emission electrodes 1 0 5 of the present invention formed on a material including W and L a 2 ⁇ 3, lighting time elapses 1 0 0 0 hours However, 90% brightness is maintained.
  • the opening tip As indicated by the curve C 3, have a hyperbolic function shape to the opening tip, and, using the electron emission electrode 1 0 5 of the present invention formed by W and L a 2 ⁇ 3 In this case, the brightness of 95% is maintained even after the lighting time has exceeded 100 hours. Good effects can be obtained even if the shape of the opening tip is obtuse or a general curve. Therefore, the life of the cold cathode fluorescent lamp is improved by including tungsten (W) in the electron emission electrode, and further improved by using the shape of the opening tip at an obtuse angle or a curved shape. It turns out that it is done.
  • W tungsten
  • the cold cathode fluorescent tube according to the present invention was able to suppress the sputtering that occurs during lighting, so that the life was significantly extended as compared with the conventional cold cathode fluorescent tube. .
  • the electron emission electrode 105 can be formed by using MIM (Metal Injection Molding) as described below.
  • MIM Metal Injection Molding
  • L a 2 ⁇ 3 and tungsten alloy powder containing 3% by volume ratio, and the weight ratio 0 of styrene as a resin powder 5:. 1 were kneaded with, further, trace amounts of N i as a sintering aid This was added to obtain a pelletized tundast alloy pellet.
  • the size of the tungsten alloy powder was about 1 m.
  • Injection molding (MIM) was performed by using a mold formed into the shape of the electron emission electrode 105 using the pellets thus obtained.
  • the injection molding temperature was a temperature at which injection was possible, and was 150 ° C. in this example.
  • the molded article formed by injection molding was degreased by heating in hydrogen.
  • the heating temperature was gradually increased from 500 ° C. to 900 ° C., and thereafter, firing was performed at 160 ° C. for 1 hour.
  • the electrode was completed by slow cooling and removal. Ni added as a termination aid can lower the sintering temperature of the MIM sintered body.
  • the illustrated cleaning apparatus includes a pair of tube support portions 201 that support both ends of a plurality of tubes 101, and a cleaning solution from a cleaning solution reservoir 202 is provided with a cleaning solution supply portion 2.
  • the liquid is supplied to the inside of the tube 101 attached to the tube connecting portion 201 via the cleaning liquid supply pipe 204 and the cleaning liquid supply pipe 204.
  • An ultrasonic irradiation unit 206 is provided in the illustrated tube support unit 301, and the tube 101 is irradiated with ultrasonic waves by the ultrasonic irradiation unit 206. , Be washed.
  • the cleaning liquid supply section 203 and the cleaning liquid supply pipe 204 are provided on both sides of the tube support section 201.
  • the control unit 205 is connected to the control unit 205 via a line, and performs an operation of sending and sucking the cleaning liquid under the control of the control unit 205.
  • the cleaning liquid supply unit 203 has a configuration in which a transfer pump for feeding and sucking the cleaning liquid rotates forward and backward.
  • the cleaning liquid from the cleaning liquid reservoir 202 is stored in the pipe 101 attached to the pipe supporting unit 201 at a pressure higher than the normal pressure.
  • the pressure that is, the liquid pressure on the inner surface of the pipe, is supplied at a pressure exceeding lkgf / cm 2 , and reciprocates in the left-right direction, so that the inside of the pipe 101 is washed.
  • the cleaning liquid was supplied to the tube 101 at a pressure of 0.5 kgf / cm 2 .
  • the pumping pressure is not limited to the above value as long as the mechanical strength of the pipe 101 to be washed can be maintained.
  • the cold cathode fluorescent tube 101 having an inner diameter of 4 mm and a length of 70 cm was washed, and organic matter in the inside of the tube 101 before and after washing was washed.
  • the amount of adsorption was measured by gas desorption-gas chromatography with thermal desorption.
  • FIG. 6 the spectrum of the amount of organic matter adsorbed before and after washing is shown, and Prl before washing and Pr2 after washing.
  • the adsorbed organic matter is removed by the washing described above. This indicates that a sufficient cleaning effect has been obtained.
  • unevenness and the like were suppressed, and the phosphor could be applied uniformly.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a drying device for a tube, and a heating heater for heating the tube 101. Evening 210, a tube support section 210 supporting the tube 101, and a gas supply section for passing dry gas through the tube support 101 through the tube support section 210 2 0 7
  • the gas supply section 207 and the pipe support section 210 are connected via a pipe 209. Further, the tube support portion 210 is connected so that a drying gas can flow through the inside of the tube 101.
  • the tube support 210 may support at least one end of the opening of the tube 101.
  • the heating heater 208 only needs to be able to heat the tube 101 to a temperature at which moisture adsorbed on the inner wall of the tube 101 is evaporated, and it is preferable that the heater can be heated to 100 ° C. or more.
  • a gas such as dry nitrogen gas, dry clean air (manufactured by CDASS-mini manufactured by Takasago Thermal Engineering), or a gas whose moisture concentration is sufficiently lower than that of ordinary air may be used.
  • the cold cathode fluorescent tube tube 101 having an inner diameter of 4 cm and a length of 70 cm is washed, and the amount of water adsorbed on the inner wall of the tube before and after drying by this device is measured at atmospheric pressure. Analysis was performed by ionization mass spectrometry (APIMS). The tube heating temperature was 250 ° C., and N 2 gas (residual moisture concentration: 0.2 ppb) at a flow rate of 50 cm 3 / min was passed for 5 minutes. As a result of the drying, the adsorbed moisture, which was 4 ⁇ 10 16 molecules / cm 2 before drying, was 2 ⁇ 10 ′′ molecules Z cm 2 which was less than the monolayer adsorption. It was found that evaporation due to oxidation could be suppressed and the electrode life was improved.
  • APIMS ionization mass spectrometry
  • the electrode life can be improved not only in the drying step described above but also in the evacuation method in the evacuation step.
  • the evacuation process of the cold cathode fluorescent tube since the tube is long and one side is sealed, there is a problem that a pressure difference is generated inside and the evacuation is not performed sufficiently. An evacuation method in the manufacturing process of the cold cathode tube according to the present invention will be described.
  • the exhaust method and the exhaust device 212 of the present invention are provided with a cold cathode tube 101, an exhaust pump 214, and a pump provided upstream of the exhaust pump 214 to be exhausted.
  • the first purge port 2 17 provided on the opposite side of the exhaust valve 2 16 from the gate valve 2 16 and the gate valve 2 16, and installed on the exhaust pump 2 14 side of the gate valve 2 16 Second purge port 218, and first and second gas supply sections 219, 220 connected to the respective purge ports 217, 218.
  • the first and second purge ports are provided with valves 22 1 and 22 2, respectively.
  • atmospheric pressure ionization is used instead of the cold cathode tube 101 to be evacuated.
  • FIG. 10 shows the results of measuring the oxygen concentration by connecting a mass spectrometer (APIMS) 224. It was found that when the flow rate of the nitrogen gas flowing through the second purge port 2 18 became 10 cm 3 Z minutes or more, the oxygen concentration decreased to the lower limit of measurement.
  • APIMS mass spectrometer
  • an exhaust method for exhausting the cold-cathode tube using such an exhaust device 212 will be described below.
  • a stainless steel pipe 2 25 having an inner diameter of 4 mm and a length of 70 cm was connected instead of the cold cathode tube 101.
  • the APIMS 224 was connected to the end opposite to the exhaust side.
  • dry nitrogen gas was supplied to the second purge port at a flow rate of 100 cm 3 Z.
  • the gate valve was opened and the inside of the tube was evacuated. Subsequently, the gate valve was closed, dry nitrogen was supplied to the first purge port 217, and the pressure was adjusted to normal pressure.
  • Figure 12 shows the relationship between the number of exhausts and the residual oxygen concentration. It was found that the residual oxygen concentration could be reduced to below the detection limit of 0.1 ppb by making the number of evacuations three or more. It was found that by reducing the residual oxygen concentration, evaporation due to electrode oxidation could be suppressed, and the electrode life was improved.
  • the shape of the opening tip 106 or the bottom surface is most effective when it follows a hyperbolic function, but has a rounded corner at the tip.
  • W, T H_ ⁇ 2 or Y 2 0 3, or these or may be a mixture of mixtures thereof with L a 2 0 3, may be mixed material other than high thermal conductivity W.
  • the emission efficiency can be improved by improving the electron emission efficiency, and a long-life cold cathode fluorescent tube can be obtained.
  • the life of the cold cathode fluorescent tube can be prolonged by improving the washing process of the tube. That is, in the present invention, the life of the electrode itself is prolonged by forming the electron emission electrode from a material containing tantastan having good thermal conductivity.
  • at least the tip of the opening of the electron emission electrode is defined by a hyperbolic function.
  • the present invention by using either or both of He and H 2 having high thermal conductivity as the sealing gas, heat can be efficiently radiated from the electrodes, and the long life of the cold cathode fluorescent tube can be improved. Can be achieved. Further, in the present invention, in the washing step of the inside of the fluorescent tube, the washing liquid is reciprocated not only in one direction but also in a reciprocating manner, so that kinetic energy can be efficiently given to the contaminants in the tube. This makes it possible to suppress unevenness and the like of the phosphor, thereby improving the luminance and making the luminance uniform.
  • the adsorbed moisture can be efficiently removed by the dry gas, so that the tungsten component of the electrode is oxidized and evaporated by the residual moisture.
  • the electrode life can be improved.
  • the cathode for a fluorescent tube according to the present invention can be used not only as a cathode of a cold cathode fluorescent tube used for an LCD backlight, but also for other fluorescent tubes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Abstract

電子放出電極を管体内に封入した冷陰極蛍光管では、時間と共に輝度の低下が大きく、長時間に亘る使用には、不向きであったので、電子放出電極を電界が局部的に集中しないような形状にすると共に、当該電子放出電極に熱伝導率の高い材料、例えば、タングステンを混合することによって、或いは、封入ガスとして熱伝導率の高いＨｅを用いることによって、冷陰極蛍光管の長寿命化を達成する。

Description

明 細 書 蛍光管及びその製造方法 技術分野：
本発明は、 蛍光管およびその製造方法に関し、 詳しくは、 電子放出電極を備え た冷陰極蛍光管及びその製造方法に関する。 背景技術：
一般に、 この種の冷陰極蛍光管は、 フィラメントを用いた熱陰極型の蛍光管に 比較して、 電極寿命が長く、 小型化が容易であるため、 液晶ディスプレイのパッ クライト等の用途に広く用いられている。 冷陰極蛍光管は、 一般的に第 1 3図の 符号 1 0 0に示すように、 内面に蛍光体が塗布された蛍光管管体 1 0 1と、 対向 する一組の電子放出電極 1 0 2と、 電子放出電極 1 0 2に電気的に接続されたリ ード線 1 0 4とを備え、 蛍光管管体 1 0 1内部には、 ガスが封入されている。 このような蛍光管に使用される蛍光管管体 1 0 1は、 ガラス管によって形成さ れ、 電子放出電極 1 0 2は、 N i、 T a、 Z r等、 低仕事関数材料によって形成さ れるのが普通であり、 更に、 管体 1 0 1に封入されるガスとしては、 H g— A r - N eの混合ガスが通常使用されている。
また、 冷陰極蛍光管 1 0 0を製造する製造工程には、 管体 1 0 1を洗浄するェ 程が不可欠であるが、 従来、 管体 1 0 1の洗浄工程では、 管体の一方の開口端か ら他方の開口端に向かって一方向に一定の圧力で、 即ち、 常圧で洗浄液を流す手 法が採用されている。
前述のような構成を備え、 前述した手法で製造される冷陰極蛍光管を液晶ディ スプレイに使用した場合、 液晶ディスプレイの普及と共に、 より寿命が長く、 し かも、 高輝度の冷陰極蛍光管が求められる傾向にある。
高輝度の冷陰極蛍光管を形成するためには、 電極部付近に発生する陰極降下電 圧を低減することが極めて重要である。 更に、 陰極降下電圧を低減するために、 筒状の電極内部にグロ一放電を閉じ込めるホロ一力ソード電極構造が広く採用さ れてきた。
ホロ一力ソード電極を用いて、 陰極降下電圧を更に下げるために、 特許第 3 1 0 7 7 4 3号明細書 （以下、 参考文献 1と呼ぶ） に開示されているように、 ホロ —カソ一ド電極内面に R 203型の電子放出材料を塗布し、電極の実効的な仕事関 数を減少させ、 これにより、 陰極降下電圧を低減する手法がある。
しかしながら、 参考文献 1に示されたように、 ホロ一力ソード電極内面に、 電 子放出材料を塗布しただけでは、 電極材料の熱伝導率が悪いため、 電子放出物質 である L a 2〇3等が蒸発し、 電極寿命が低下してしまっていた。
本発明者等の研究によれば、 筒状のホロ一力ソード電極を採用した場合、 放電 開始時に、 筒の開口端部に電界が集中し、 これによつて、 電極がスパッタリング される現象が観測された。 この電界の集中の結果、 電極の寿命が短縮されること が判明した。
また、 電極に電圧を供給するリ一ド線と電極とは溶接により接合されていたた め、 接合界面に熱抵抗が発生し、 熱伝導が効率良く行われていないことも判明し た。 更に、 封入ガスのうち、 希ガス成分として、 熱伝導率の悪い A rや N eを使 用していたために、 電極からの放熱が効率良く行われず、 電極温度が上昇し、 電 極寿命が低下してしまっていた。
製造工程をも検討すると、 製造工程中の管体洗浄工程においては、 洗浄液の通 水方向が一方向で、 しかも、 一定の圧力で行われているため、 細く長い管体の内 部を十分に洗浄することができず、 蛍光体の密着不良、 むら付きの問題が生じ、 これによつても、 冷陰極蛍光管の寿命が低下することも分かった。
また、 管体内部に残留する水分や酸素が電極寿命を低下させていることもわか つた。 残留水分は、 洗浄後の乾燥方法が問題であることがわかった。 残留酸素は 管体を封じきる際の排気方法に問題があることがわかった。
洗浄後の乾燥方法では、 大気中で管体内部の水分を昇温脱離させていたが、 乾 燥が終了し、 管体を冷却した際に大気成分が管体内部に混入し、 大気中の水分が 管体内部に再吸着する問題を生じてしまっていた。
封じきりの際の排気方法では、 管体が長いため排気中の管体内部に圧力差が生 じ、 管体内部のガス成分を完全に排気できていないことがわかった。 さらに排気 ポンプの排気側の成分が管体内部に逆拡散し、 酸素が残留する問題を生じてしま つていた。
そこで、 本発明の一目的は、 電子放出効率を改善することにより発光効率を向 上させることができ、長寿命の蛍光管、特に冷陰極蛍光管を提供することにある。 また、 本発明のもう一つの目的は、 蛍光管の長寿命化および輝度の向上と、 輝 度の均一化を図ることができる蛍光管の製造方法を提供することにある。
また、 本発明の具体的な目的は、 蛍光管の製造において、 管体の洗浄工程を改 善することにある。
また、 本発明のもう一つの具体的な目的は、 蛍光管の製造において、 冷陰極管 管体内部の乾燥方法および乾燥装置を改善し、 電極寿命を向上することにある。 また、 本発明のさらに、 もう一つの具体的な目的は、 蛍光管の製造において、 冷陰極管管体内部ガスの排気方法を改善し、 電極寿命を向上させることにある。 発明の開示：
前述した目的を達成し、蛍光管、特に、冷陰極蛍光管の寿命を長くするために、 本発明の一態様によれば、 L a 2〇3、 T h 02、 Y203からなる群から選ばれた 少なくとも一つの材料とタングステン （W) とを混合した混合物によって電子放 出電極のうち少なくとも先端部を構成したことを特徴とする蛍光管が得られる。 電子放出電極のうち管体に接する部分は、 管体との密着性が良くかつ熱伝導性の 良い材料 （たとえば W) によって構成し、 その部分には上記選択した材料は添加 しなくてもよい。
この電極に電圧を供給するリード線は、 電子放出電極のうち少なくともリード 線が連なる部分と同一材料によって形成されていることが望ましい。
本発明の他の態様によれば、 ホロ一カソ一ド構造を有する電子放出電極を備え た蛍光管において、 前記電子放出電極の開口先端部は、 鈍角状または曲線状にさ れていることを特徴とする蛍光管が得られる。 この場合、 先端部は、 丸みを有し ていても良いし、 実質的に双曲線関数によって規定される形状を有していても良 いし、 双曲線関数以外の曲線によって規定される形状を有していても良いが、 実 質的に双曲線関数によって規定される形状を有していてるのが好ましい。さらに、 ホロ一力ソードの内面壁内底面と接する部分も直角でなく鈍角または曲線状にす るのが好ましい。 これは、 プラズマはホロ一力ソ一ド内部で発生しているからで ある。
上記した形状を有する電子放出電極は、 少なくともその開口先端部が、 La2 〇3、 Th〇2、 Y2〇3からなる群から選択された少なくとも一つの材料と、 Wな どの低抵抗 ·高熱伝導率 ·高融点材料との混合物を用いて形成されていることが 望ましい。
本発明において、 La203、 Th02、 Y203が含まれている部分における L a2〇3、 Th〇2、 Y203の含有割合は重量％で 1. 0— 10. 0 %、 好ましく は 5— 7%である。 あるいは La203、 Th〇2、 Y203の少なくとも一つは、 Wに対して、 体積比で 0. 001から 0. 05、 更に好ましくは、 0. 01から 0. 1だけ含有するようにされることが好ましい。 このように、 La203、 Th o2、 Y2O3の一以上を含有した Wで、 電子放出電極の全体または少なくとも電 子放出部分がほぼ構成されるが、 電極製造時の樹脂成分が 1体積％以下含まれる ことがある。
更に、本発明の別の態様によれば、管体内部にガスを封入した蛍光管において、 前記ガスは、 Heおよび H2のどちらかまたは両方を含んでいることを特徴とす る蛍光管が得られる。
本発明の更なる態様によれば、 管体内部を洗浄液で満たした状態で洗浄を行う 洗浄工程を含む蛍光管の製造方法において、 前記洗浄工程では、 前記洗浄液を管 体内で往復させて洗浄を行うことを特徴とする蛍光管の製造方法が得られる。 洗 浄は常圧より高い圧力で行うのが好ましい。 即ち、 管内面に対する洗浄液の圧力 が 1 kg fZcm2を超えるようにするのが好ましい。
本発明の更なる様態によれば、 管体内部の乾燥時に水分濃度の小さい乾燥ガス を通じることを特徴としている蛍光管の製造方法が得られる。
本発明の更なる様態によれば、 管体内部の排気時に、 回分パージを行うことを 特徴とする工程を含み、 ターボ分子ポンプなどの 1次ポンプの排気側に設けられ たパージポートに乾燥窒素ガスをパージすることを特徴とする蛍光管の製造方法 が得られる。 ここで、 本発明において、 前記蛍光管は、 冷陰極蛍光管に用いられることが好 ましい。 図面の簡単な説明：
第 1図は本発明の実施例に係る冷陰極蛍光管を示す断面図；
第 2図は第 1図に示された冷陰極蛍光管の電子放出電極をより詳細に説明する ための断面図；
第 3 A図は通常の形状の冷陰極の電界の集中の状態を示す概略図；
第 3 B図は双曲線関数形状の冷陰極の電界の集中の緩和を示す概略図； 第 4図は本発明に係る冷陰極蛍光管の特性を従来の冷陰極蛍光管の特性と比較 して説明するグラフ；
第 5図は本発明に係る冷陰極蛍光管の洗浄方法及び洗浄装置を説明するプロッ ク図；
第 6図は第 5図に示された洗浄による効果を説明するグラフ；
第 7図は本発明に係る乾燥装置を示す概略構成図；
第 8図は本発明に係る排気方法および排気装置を説明するための概略構成図； 第 9図は大気圧イオン化質量分析装置 (APIMS)を接続して排気を行う場合を説 明する図；
第 1 0図は第 9図による計測結果を示すグラフ；
第 1 1図はステンレス配管を接続し、 排気側とは反対の末端に A P I M Sを接 続して、 排気を行う場合を説明する図；
第 1 2図は第 1 1図に示された構成における排気回数と残存酸素濃度の関係を 示すグラフ；及び
第 1 3図は従来の冷陰極蛍光管を説明する断面図である。 発明を実施するための最良の形態：
以下、 本発明の実施例について説明する。
第 1図に示すように、 本発明に係る冷陰極蛍光管 1 1 0は、 管体 1 0 1、 管体 1 0 1の両端に対向して配置され、 第 1 3図に示された電子放出電極 1 0 2とは 異なる断面形状を備えた一対の電子放出電極 105、 各電子放出電極 102に接 続された電極リード線 104とを有している。 管体 101内には、 封入ガス 10 3が封入されている。
具体的に説明すると、 図示された冷陰極蛍光管 110の管体 101はガラスで 形成され、 電子放出電極 105を形成する材料は、 仕事関数の小さい La 2〇3を 含有する熱伝導率の高いタングステン （W) によって形成されている。 換言すれ ば、 図示された電子放出電極 105は、 La2〇3と Wとの混合物によって形成さ れている。 この L a2〇3の" Wへの添加は、 電極先端部のみに為され、 ガラスとの 封着部は Wのみとされている。 即ち、 電子放出に寄与する電極先端部に La 203 などの電子放出性材料を添加し、 ガラスなどとの封着部などの電子放出への寄与 が必要のない部分においては、 Wのみとしている。 このように、 La203を電極 先端部のみとすることが、 電極すべてにわたって添加したものよりも、 熱伝導率 を向上させ、 電極における温度上昇を抑制することができるので好ましい。 勿 論、 電極全体にわたって L a2〇3、 Th02、 または Y203を添加しても差し支 えない。 その場合は、 製造が容易となる。
更に、 リード線 104は当該電子放出電極 105の少なくともガラス封着部分 と一体成型されることによって形成されており、 管体 101内に封入される封入 ガス 103として H g-Arガスに H eを含有した混合ガスが使用された。
封入ガスの組成は、 上記のほか、 アルゴン、 ネオン、 ヘリウムの混合ガス （A r/Ne/He) 又は，アルゴン、 ネオン、 水素の混合ガス (Ar/Ne/H2) を用い、 その He又は H2比率は ArZNeに対して、 体積で 1〜10%が好ま しい。
水素ガスは、 ヘリウムガスと同様、 熱伝導度が高いため、 温度が蓄積されるこ とがなく、 かつプラズマが集中し、 ガラス管壁や蛍光体での電子再結合が抑えら れるため、 水銀の励起効率が改善され、 輝度が向上する。 また、 水素ガスは、 蛍 光管内雰囲気を還元雰囲気にし、 ガラス焼き切り （封止切り） の際に発生する、 どうしても避けられない水分による電極の酸ィ匕を防ぐ効果がある。
第 1図からも明らかな通り、 電子放出電極 105は、 ホロ一力ソード構造を有 し、 開口先端部の角部はグラインデング法により研磨加工して丸められている。 ここで、 第 2図をも参照すると、 断面コ字状のホロ一力ソード構造を有する電 子放出電極 1 0 5は、 丸め加工された開口先端部 1 0 6を備えている。 図示され た開口先端部 1 0 6は、 双曲線関数によって規定される形状に成形されている。 図示された例では、研磨加工後の Aで示される先端形状は、半径 rが 0. 1 mmの 双曲線関数形状に加工されている。
この研磨加工によって得られた電子放出電極 1 0 5に、 特許第 2 8 7 1 4 9 9 号明細書 （以下、 参考文献 2と呼ぶ） 等に記載された方法を適用して冷陰極蛍光 管 1 1 0を製造した。 この場合、 H g -A r及び H eの混合ガスが封入ガス 1 0 3として封入された。 また、 図に示すように、 内底面も鈍角または曲面を示すよ うに作られている。
Wなどの低抵抗 ·高熱伝導率 ·高融点材料に仕事関数の低い電子放出性材料を 添加することがこのましい。
下記表 1は各種材料の特性を示している。 表 1
Figure imgf000008_0001
上記表 1から Wには、 T h〇2， L a 203, Y 203を用いることができること が理解できる。 具体的には、 L a 203などの電子放出材料の含有量は、 重量％で 1〜1 0 %、 好ましくは 5〜7 %である。 この範囲内の含有量においては、 電子 放出材料からの電子放出によって、 電極近傍のプラズマ密度が上昇し、 プラズマ 電位が減じられる。 これによつて、 プラズマから電極に流入するイオンの照射ェ ネルギ一が減少するために、 電極のスパッ夕が生じにくくなる。 これによつて、 電極周辺の管壁の電極材料による黒化を抑制でき、 冷陰極管の寿命を向上するこ とができる。 L a 2〇3、 T h〇2、 または Y 203を添加すれば、 電子放出性は良 くなるが， L a 2〇3、 T h 02、 または Y203自体は、 電気抵抗が高く、 また、 熱伝導率が低いため、 電極での電圧降下や電子放出材料の蒸発などの問題を発生 してしまうため、 上記濃度が好ましい。
また、 電極の先端は長くなくてもよいことは勿論である。 冷陰極管が使用され る液晶表示装置などの大型化に伴い、 冷陰極管の全長は長くなつてきている。 冷 陰極管の全長に対し、 実質的な発光長さを長くするためには、 ホロ一力ソード長 が短い方が良く、 この場合でも、 上述の効果を得ることができる。 図示した例で は、 外径 1 . 7 c m、 内径 1 . 4 c m (側厚 0 . 3 c m)、 長さ 4. 2 c mである が、 その長さをたとえば 1 . 0 c mと短くしてもよい。
上記したように、 本発明の実施例に係る冷陰極蛍光管のように電子放出電極 1 0 5の材料として、 熱伝導率の良いタングステン （W) と仕事関数の小さい L a 203との混合物を使用することにより、電子放出電極 1 0 5に生じた熱を効率よ く蛍光管外部に排出できるため、 電子放出材料の蒸発を抑制でき、 電極の寿命を 長くすることができた。
更に、本実施例に係る冷陰極蛍光管 1 1 0に用いられる電子放出電極 1 0 5は、 当該電極 1 0 5と電圧供給用リード線 1 0 4とを一体成形しているため、 これに よっても、 熱伝達効率が向上し、 電子放出電極 1 0 5からの電子放出材料の蒸発 を抑制できる。
また、 電子放出電極 1 0 5の開口先端部を双曲線関数に従う形状にすることに よって、 点灯時の電界集中によるスパッタリングを抑制でき、 これによつても、 電極寿命を長くすることができる。 より詳細に、 第 3 A図， 第 3 B図を用いて、 双曲線関数について説明する。 第 3 A図， 第 3 B図を参照すると、 本発明者等の 調査により、電極 1 0 5周辺部には、双曲線関数形状の等電位面 1 0 7 ( 1 0 7 a , 1 0 7 b , 1 0 7 c )が発生することが判明している。電極形状は、 この等電位面 1 0 7 a， 1 0 7 b， 1 0 7 cに平行にすることが最も電界集中を緩和でき、 電 極全面で均一に電子放出を行うことができる。 尚、 符合 1 1 1は電気力線を示し ている。 従って， 電子放出面積を実効的に最大とするためには、 電極エッジ部 1 0 5の形状を第 3 B図に示すように、 双曲線関数形状とすることが好ましい。 電 極先端部の形状を双曲線関数形状とすることで、 電界集中が生じにくいため電極 ェッジなどを局所的に電流が流れ込み、 電極がスパッ夕されることによる電極周 辺の管壁の電極材料による黒化を抑制でき、 これにより冷陰極管の寿命を向上さ せることができる。
更に、 また、 電子放出電極 1 0 5の開口先端部だけでなく、 電子放出電極 1 0 5の底面にも丸みを持たせても良い。 この底面における丸みも双曲線関数に従う 形状にすることができる。 このように、 開口先端部或いは底面に双曲線関数に従 う形状を持たせた場合、 電界の局所的な集中を防止でき、 この結果、 電極のスパ ッタリング現象を抑制できる。 通常、 電極がスパッタリングされると、 ガラス管 壁に電極材料が付着し、 これに H gガスが付着して輝度の低下を招くが、 本発明 の実施例に係る電子放出電極では、 スパッタリング現象を抑制できるため、 ガラ ス管壁に電極材料が付着するのを防止でき、この結果、輝度の低下を抑制できる。 次に、 本実施例に係る冷陰極蛍光管の封入ガス 1 0 3に、 熱容量が大きく、 熱 伝導率の良い H eを混合しているため、 放電電流の通路を狭めることができ、 こ の結果、 電子が管体 1 0 1の管壁に衝突して吸収されることによる輝度の低下を 抑制でき、 発光輝度を改善できる。
第 4図に示された点灯時間と輝度の変化との関係を用いて、 前述した構造の冷 陰極蛍光管の寿命と従来の冷陰極蛍光管の寿命とを比較した。 曲線 で示すよ うに、 従来の冷陰極蛍光管では、 点灯時間が 1 0 0時間で 9 0 %程度まで輝度が 低下し、 1 0 0 0時間経過すると、 輝度は 8 0 %以下となっている。 他方、 曲線 C 2で示すように、 Wと L a 2〇3とを含む材料に形成された本発明の電子放出電 極 1 0 5を使用した場合、 点灯時間が 1 0 0 0時間経過しても、 9 0 %の輝度を 維持している。 更に、 曲線 C 3で示すように、 双曲線関数形状を開口先端部に有 し、 且つ、 Wと L a 2〇3によって形成された本発明の電子放出電極 1 0 5を使用 した場合、点灯時間が 1 0 0 0時間を経過しても、 9 5 %の輝度を維持している。 開口先端部形状を鈍角または一般 曲線状にしても、 良好な効果が得られる。 したがって、 冷陰極蛍光管の寿命は、 電子放出電極にタングステン （W) を含 ませることによって改善され、 更に、 開口先端部の形状を鈍角または曲線状にす ることと併用することによって、 更に改善されることが判る。
また、 連続点灯消灯試験を行った結果、 本発明に係る冷陰極蛍光管では、 点灯時 に生じるスパッタリングを抑制できるため、 従来の冷陰極蛍光管に比較して大幅 に寿命を延ばすことができた。
第 1図及び第 2図に示したリード線 1 0 4—体型の電子放出電極 1 0 5は、 成 型後に研磨加工することによって双曲線関数形状を得る方法について説明した。 電子放出電極 1 0 5の成形は、以下に説明するように、 M I M (Metal Inj ection Molding) を用いて行うことができる。 この場合、 まず、 L a 2〇3を体積比率で 3 %含むタングステン合金粉末と、樹脂粉末としてスチレンとを重量比率 0 . 5 ： 1で混練し、 更に， 焼結助剤として N iを微量添加し、 ペレット状のタンダステ ン合金ペレットを得た。 この場合、 タングステン合金粉末のサイズは 1 m程度 とした。 このようにして得られたペレットを用いて、 電子放出電極 1 0 5の形状 に成形した金型を用いて、 射出成形 （M I M) を行った。 射出成形温度は射出が 可能な温度であり、 この例では 1 5 0 °Cであった。
次に、射出成形によって形成された成形品を水素中で加熱することで脱脂した。 この場合の加熱温度は 5 0 0 °Cから徐々に加熱し、 9 0 0 °Cにし、 その後、 1 6 0 0 °Cで 1時間焼成した。 焼成後、 徐冷し、 取り出すことにより、 電極を完成し た。 終結助剤として添加した N iは、 M I M焼結体の焼結温度を低下させること ができる。
上に述べた実施例は、 主に電子放出電極 1 0 5の構造及び製作方法について説 明したが、 冷陰極蛍光管の長寿命化は、 冷陰極蛍光管の製造工程のうち、 管体 1 0 1の洗浄工程を改良することによつても実現できることが判明した。ここでは、 第 5図を参照して、 本発明に係る冷陰極蛍光管管体 1 0 1内部の洗浄方法及び洗 浄装置を説明する。 図示された洗浄装置は、 複数の管体 1 0 1の両端を支持する 一対の管体支持部 2 0 1を備え、 洗浄液溜 2 0 2からの洗浄液は洗浄液供給部 2 0 3及び洗浄液供給管 2 0 4を介して、 管体接続部 2 0 1に取り付けられた管体 1 0 1内部に供給される。 図示された管体支持部 3 0 1内には、 超音波照射部 2 0 6が設けられており、 管体 1 0 1は、 超音波照射部 2 0 6で超音波が照射され た状態で、 洗浄される。
図示された例では、 洗浄液供給部 2 0 3及び洗浄液供給管 2 0 4は、 管体支持 部 2 0 1の両側に設けられており、 このうち、 2つの洗浄液供給部 2 0 3は、 信 号線を介して制御部 2 0 5に接続され、 当該制御部 2 0 5の制御にしたがって、 洗浄液を送出、 吸引する動作を行う。 洗浄液供給部 2 0 3は、 洗浄液の圧送、 吸 引する移送ポンプを正逆回転を行う構成を有している。 この構成では、 制御部 2 0 5の制御のもとに、 洗浄液溜 2 0 2からの洗浄液が管体支持部 2 0 1に取り付 けられた管体 1 0 1内に、 常圧より高い圧力、 即ち、 管体内面での液圧力が l k g f / c m2を超える圧力で供給され、 左右方向に往復して、 管体 1 0 1内部の 洗?争が行なわれる。
この例の場合、 管体 1 0 1に洗浄液を 0 . 5 k g f / c m2の圧送圧力で供給し た。 尚、 圧送圧力は洗浄される管体 1 0 1の機械的強度を保てる範囲であれば、 上記した値に限定されない。
第 5図に示された洗浄装置 2 0 0を用いて、 内径 4mm、 長さ 7 0 c mの冷陰 極蛍光管管体 1 0 1を洗浄し、 洗浄前後における管体 1 0 1内部における有機物 吸着量を加熱脱離一ガスクロマトダラフ質量分析法で測定した。
第 6図を参照すると、 洗浄前後における有機物吸着量のスぺクトルが示されて おり、 洗浄前は P r l， 洗浄後は P r 2で示されている. 前述した洗浄により、 吸着有機物が除去され、 十分な洗浄効果が得られていることが判る。 このように して、洗浄した管体 1 0 1内部に蛍光体を塗布した結果、ムラ付き等が抑制され、 蛍光体を均一に塗布することができた。
上述の実施例は管体内部の洗浄方法について述べたが、 冷陰極蛍光管 1 1 0の 寿命は、 さらにその後の乾燥方法によっても向上できることがわかった。 ここで は、 本発明にかかる冷陰極蛍光管管体 1 0 1の乾燥方法および乾燥装置について 述べる。
第 7図は管体の乾燥装置を表す概略図であり、 管体 1 0 1を加熱する加熱ヒー 夕一 2 0 8と管体 1 0 1を支持する管体支持部 2 1 0と、 管体支持部 2 1 0を経 由し管体 1 0 1内部に乾燥ガスを通じるためのガス供給部 2 0 7とからなる。 ガ ス供給部 2 0 7と管体支持部 2 1 0とは配管 2 0 9を介して接続されている。 ま た、 管体支持部 2 1 0は管体 1 0 1内部に乾燥ガスを流せるように接続されてい る。 管体支持部 2 1 0は少なくとも管体 1 0 1の開口の一端を支持すればよい。 加熱ヒーター 2 0 8は、 管体 1 0 1の内壁に吸着した水分を蒸発させる温度に管 体 1 0 1を加熱できればよく、 100°C以上に加熱できることが好ましい。乾燥ガス としては、 乾燥窒素ガス、 乾燥清浄空気（高砂熱学製 CDASS- miniにより製造） な ど水分濃度が通常空気に比べ十分に小さいガスを用いればよい。
この乾燥装置 2 1 1を用いて内径 4匪、 長さ 7 0 c mの冷陰極蛍光管管体 1 0 1を洗浄し、 本装置による乾燥前後での管体内壁への水分吸着量を大気圧イオン 化質量分析法 （APIMS) により分析した。 管体加熱温度は 250°Cとし、 50 c m3/ 分の流量の N2ガス （残留水分濃度 0 . 2 p p b ) を 5分間通じた。乾燥の結果、 乾燥前は 4X 1016分子/ c m2であった吸着水分が単分子層吸着以下の 2 X 1 0 " 分子 Z c m2であった。 残留水分濃度が減少することで、 電極の酸化による蒸発 が抑制でき、 電極寿命が向上することがわかった。
上述の乾燥工程のみならず、 排気工程における排気方法においても電極寿命を 向上できることがわかった。 冷陰極蛍光管の排気工程においては管体が長く、 ま た片側が封止されているため、 内部に圧力差が生じ排気が十分に行われない問題 が生じる。 本発明にかかる冷陰極管の製造工程における排気方法について説明す る。
本発明の排気方法および排気装置 2 1 2は、 第 8図に示すように、 排気対象の 冷陰極管管体 1 0 1、 排気ポンプ 2 1 4、 排気ポンプ 2 1 4上流に設けられたゲ —トバルブ 2 1 6、 ゲートバルブ 2 1 6の排気ポンプ 2 1 4とは反対側に設けら れた第 1のパージポート 2 1 7、 ゲートバルブ 2 1 6の排気ポンプ 2 1 4側に設 けられた第 2のパ一ジポ一ト 2 1 8、 それぞれのパージポート 2 1 7 , 2 1 8に 接続された第 1及び第 2のガス供給部 2 1 9， 2 2 0とで構成される。 なお、 第 1及び第 2のパージポ一トには、 バルブ 2 2 1 , 2 2 2が夫々設けられている。 第 9図に示すように、 排気対象の冷陰極管 1 0 1の代わりに、 大気圧イオン化 質量分析装置（APIMS) 2 2 4を接続して酸素濃度を計測した結果を第 1 0図に示 す。 第 2のパージポート 2 1 8に流す窒素ガスの流量が 1 0 c m3Z分以上にな ると酸素濃度が測定下限まで減少することがわかった。
このような排気装置 2 1 2を用いて冷陰極管管体を排気する際の排気方法につ いて次に述べる。 本発明の排気方法の効果を計測するために、 第 1 1図に示すよ うに、 冷陰極管管体 1 0 1の代わりに内径 4 mm長さ 7 0 c mのステンレス配管 2 2 5を接続し、 排気側とは反対の末端に A P I M S 2 2 4を接続した。 まず第 2のパージポートに 1 0 0 c m3Z分の流量で乾燥窒素ガスを供給した。 次に、 ゲートバルブを開いて、 管体内部を排気した。 続いて、 ゲートバルブを閉じ、 第 1のパージポート 2 1 7に乾燥窒素を供給し、 常圧とした。 更に、 第 1のパ一ジ ポート 2 1 7を閉じ、 ゲートバルブ 2 1 6を開き管体 1 0 1内部を排気した。 こ れを繰り返すことで管体 1 0 1の排気を完了した。 第 1 2図に排気回数と残存酸 素濃度の関係を示す。 排気回数を 3回以上とすることで残留酸素濃度が検出限界 以下の 0. 1 p p bまで減少できることがわかった。 残留酸素濃度が減少するこ とで、 電極の酸化による蒸発が抑制でき、 電極寿命が向上することがわかった。 尚、第 1図及び第 2図に示された例では、開口先端部 1 0 6又は底面の形状は、 双曲線関数に従う場合が最も効果的であつたが、 先端部の角部に丸みを持たせ、 または、 鈍角とし双曲線関数以外の曲線形状にすることによつても効果があるこ とが判った。 また、 上記実施例では、 電子放出電極として、 1^ 2〇3に を混合 することによって得られた電極についてのみ説明したが、 本発明は何等これに限 定されることなく、 Wに、 T h〇2或いは Y 203またはこれらもしくはこれらと L a 203との混合物を混合しても良いし、熱伝導率の高い W以外の材料を混合し ても良い。
以上説明したように、 本発明によれば、 電子放出効率を改善することにより発 光効率を向上させることができ、 長寿命の冷陰極蛍光管を得ることができる。 更に、 本発明では、 管体の洗浄工程を改善することによつても、 冷陰極蛍光管 の長寿命化を実現できる。 即ち、 本発明においては、 熱伝導性の良いタンダステ ンを含む材料によって電子放出電極を構成することによって、 電極自身の長寿命 化を実現している。 また、 電子放出電極の少なくとも開口先端部を双曲線関数の 形状にするか、 角部に丸みを持たせて曲線形状にすることにより、 実効電子放出 面積を最大にできるため、 電子放出効率を向上させることができ、 以つて、 発光 効率を改善できる。
一方、 本発明においては、 封入ガスとして熱伝導率の高い H eおよび H 2のど ちらかまたは両方を使用することにより、 電極からの放熱を効率良く行うことが でき、 冷陰極蛍光管の長寿命化を図ることができる。 更に、 本発明では、 蛍光管 管体内部の洗浄工程の際、洗浄液を単一方向のみならず、往復運動させることで、 管内の汚染物質に対して効率良く運動エネルギーを与えられるため、 洗浄効率を 上げ、 蛍光体のムラ付き等を抑制し、 輝度の向上、 輝度の均一化を図ることがで きる。
本発明の冷陰極管管体内部の乾燥方法および乾燥装置によれば、 乾燥ガスによ り吸着水分を効率よく除去できるため、 電極の夕ングステン成分が残留水分によ り酸化され蒸発することが抑制され、 電極寿命を向上することができる。
また、 本発明の冷陰極管管体内部ガスの排気方法によれば、 管体内部に残留す る酸素を効率よく排気できるため、 電極の夕ングステン成分が残留酸素により酸 化され蒸発することが抑制される、 電極寿命を向上することができる。 産業上の利用可能性：
以上説明したように、 本発明に係る蛍光管用陰極は、 L C Dのバックライトに 用いられる冷陰極蛍光管の陰極としてはもちろん、 その他の蛍光管に用いること ができる。

Claims

請 求 範 囲
1. 電子放出電極を備えた蛍光管において、前記電子放出電極は、 L a 203、 Th〇2、 Y203からなる群から選択された少なくとも一つの材料と、 当該選択 された材料より熱伝導率の高い金属との混合物を用いて形成された部分を有して いることを特徴とする蛍光管。
2. 請求項 1に記載の蛍光管において、 前記熱伝導率の高い金属は夕ングス テン （W) であることを特徴とする蛍光管。
3. 請求項 2に記載の蛍光管において、 前記電子放出電極は当該電極に電圧 を供給するリード線と同一材料によって形成されていることを特徴とする蛍光管。
4. 請求項 1に記載の蛍光管において、 前記電子放出電極のうち管壁に接す る部分は前記選択された材料を含まないことを特徴とする蛍光管。
5. ホロ一力ソード構造を有する電子放出電極を備えた蛍光管において、 前 記電子放出電極の開口先端部は、 鈍角状または曲線状であることを特徴とする蛍
6. 請求項 5に記載の蛍光管おいて、 前記電子放出電極の開口先端部は、 実 質的に双曲線関数によって規定される形状を有していることを特徴とする蛍光管。
7. 請求項 4乃至 6のいずれか一つに記載の蛍光管において、 前記電子放出 電極のうち少なくとも前記開口先端部は、 La2〇3、 Th〇2、 Y2〇3からなる 群から選択された材料の少なくとも一つと、 Wとの混合物を用いて形成されてい ることを特徴とする蛍光管。
8. 管体内部にガスを封入した蛍光管において、 前記ガスは、 Heおよび Η 2の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする蛍光管。
9. 請求項 2に記載の蛍光管において、 La203、 Th02、 Y2〇3の少な くとも一つは、 Wに対して 0. 001から0. 5の体積比で含有されていること を特徴とする蛍光管。
10. 請求項 2に記載の蛍光管において、 La2〇3、 Th〇2、 Y203の少 なくとも一つは、 Wに対して 0. 01から 0. 1の体積比で含有されていること を特徴とする蛍光管。
1 1 . 請求項 1に記載の蛍光管において、 前記部分は前記選択された材料を 重量％で 1〜1 0 %含むことを特徴とする蛍光管。
1 2 . 請求項 1 1に記載の蛍光管において、 前記部分は前記選択された材料 を重量％で 5〜 7 %含むことを特徴とする蛍光管。
1 3 . 請求項 1乃至 1 2のうちのいずれか一つに記載の蛍光管において、 冷 陰極蛍光管に用いられることを特徴とする蛍光管。
1 4. 蛍光管に使用される電極において、 L a 203、 T h〇2、 Y 2〇3から なる群から選択された材料の少なくとも一つと、 Wとの混合物を用いて形成され ていることを特徴とする蛍光管用電極。
1 5 . 請求項 1 4に記載の蛍光管用電極において、 前記電極は、 開口された 端部を有するホロ一力ソード構造を備え、 前記端部は、 鈍角または曲線形状を有 していることを特徴とする蛍光管用電極。
1 6 . 管体内部を洗浄液で満たした状態で洗浄を行う洗浄工程を含む蛍光管 の製造方法において、 前記洗浄工程では、 前記洗浄液を常圧より高い圧力で、 管 体内を往復させて洗浄することを特徴とする蛍光管の製造方法。
1 7 . 管体内部の水分を昇温脱離し乾燥する工程を含む蛍光管の製造方法に おいて、 前記乾燥工程は乾燥ガスを管体内部に通じながら行うことを特徴とする 蛍光管の製造方法。
1 8 . 請求項 1 7に記載の蛍光管の製造方法において、 前記乾燥ガスは窒素 ガスもしくは乾燥空気もしくはアルゴンもしくは酸素であることを特徴とする蛍 光管の製造方法。
1 9 . 管体内部のガスを排気する工程を含む蛍光管の製造方法において、 前 記排気工程と酸素を含まない乾燥ガスを管体内に導入する工程とを交互に繰り返 すことを特徴とする蛍光管の製造方法。
2 0 . 請求項 1 9に記載の蛍光管の製造方法において、 乾燥ガスは窒素ガス もしくはアルゴンガスであることを特徴とする蛍光管の製造方法。
2 1 . 請求項 1 6乃至 2 0の内のいずれか一つに記載の蛍光管の製造方法に おいて、 前記蛍光管は冷陰極蛍光管に用いられることを特徴とする蛍光管の製造 方法。
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