具有金刚石膜的用于放电灯的冷阴极制造技术

一种用于放电灯的冷阴极包括：具有弯曲部分的金属板；形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜；以及安装在所述金属板上的金属构件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在照明设备、液晶显示器的背光、通用照明设备的光源等中使用的用于放电灯的冷阴极、冷阴极放电灯，以及用于放电灯的冷阴极的制造方法。
技术介绍
放电灯在工业领域和日常生活中很重要，并且占据了用于照明设备的光源的约一半。特别地，近年来，作为用于液晶显示器的背光源和用于通用照明设备的光源的冷阴极放电灯的产量迅速增加。冷阴极放电灯的一个实例是冷阴极荧光灯。在冷阴极荧光灯中，一对相互面对的冷阴极设置在玻璃管中，在该玻璃管中含有惰性气体和微量的汞(Hg)。当对该冷阴极对施加高电压时，两电极之间开始放电。维持放电以激励汞，并产生紫外射线，从而荧光材料发光。还已知阻挡型冷阴极放电灯。阻挡型冷阴极放电灯在形成放电空间的管外部具有电极，该电极不与放电表面接触。与常规热阴极荧光灯相比，冷阴极放电灯特有地具有非常长的使用寿命，同时较少引起在热灯丝中的断裂，并消耗较少的用于电子发射的发射源材料。因此，冷阴极放电灯在其中很难更换光源的工业照明设备中得到广泛使用。特别地，对作为用于液晶显示器的背光源的冷阴极放电灯的需求正在增长。为了提高冷阴极放电灯的性能，本专利技术人开发了使用金刚石作为阴极电子发射材料的冷阴极放电灯(见日本专利申请公开No.2002-298777和2003-132850)。由于金刚石具有高的二次发射效率和高的耐溅射性，因此可以提供具有高发射效率和长使用寿命的冷阴极放电灯。在这种冷阴极放电灯的冷阴极侧，利用在柱体形状、杯状形状等的金属材料上具有金刚石涂层的冷阴极，以获得高放电电流。(例如，见美国专利No.5880559)然而，利用体金刚石生产的用于放电灯的冷阴极成本非常高。因此，通常通过CVD(化学气相淀积)方法在具有各种形状的金属材料的表面上形成金刚石膜，如在美国专利No.5880559中所公开的。通过CVD方法，可以在平面金属材料上均匀地形成金刚石膜。当通过CVD方法形成金刚石膜时，可以在多个平面基体构件上形成具有均匀厚度的金刚石膜。然而，很难在具有例如柱体形状或杯状形状的非平面基体构件上形成均匀的膜。例如，在美国专利No.5880559中，杯状构件的内部和管状构件的内部被金刚石涂覆。然而，很难通过CVD方法在非平面基体构件上形成具有均匀的面内厚度的金刚石膜。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种用于放电灯的冷阴极包括具有弯曲部分的金属板；形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜；以及安装在所述金属板上的金属构件。根据本专利技术的另一个方面，一种冷阴极放电灯包括冷阴极，包括具有弯曲部分的金属板、形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜、以及安装在所述金属板上的金属构件；玻璃管，其中具有所述冷阴极，并且具有涂覆于其内壁的荧光材料；以及惰性气体，包含在所述玻璃管中。根据本专利技术的又一个方面，一种制造用于放电灯的冷阴极的方法包括以下步骤在金属板的预定区域上形成金刚石膜，所述金属板通过弯曲变成具有开口的三维结构；通过弯曲其上形成有所述金刚石膜的所述金属板，形成具有开口的所述三维结构；在所述开口中安装金属杆；以及将所述金属杆固定到所述金属板。根据本专利技术的再一个方面，一种制造用于放电灯的冷阴极的方法包括以下步骤在通过弯曲变成具有开口的三维结构的金属板的部分上形成抗蚀剂图形，所述部分包括在所述金属板被弯曲变成所述三维结构处的部分以及在用于将金属杆固定到所述金属板的接合构件处的部分；将金刚石颗粒附着到其上形成有所述抗蚀剂图形的所述金属板；从其上附着有所述金刚石颗粒的所述金属板去除所述抗蚀剂图形；在所述金刚石颗粒被附着于其的区域上形成金刚石膜；通过弯曲其上形成有所述金刚石膜的所述金属板，形成所述三维结构；在由所述金属板形成的三维结构的所述开口中安装所述金属杆；以及安装用于将所述金属杆固定到所述金属板的所述接合构件。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的冷阴极的截面图；图2是根据第一实施例的冷阴极的外部视图；图3示出了在利用本实施例的冷阴极的冷阴极放电灯中发生的现象；图4A至4D示出了用于第一实施例的冷阴极且在其上形成有金刚石薄膜的箱状薄膜金属板的制造工序；图5是示出了制造第一实施例的冷阴极的操作工序的流程图；图6A至6D示出了用于第一实施例的修改的冷阴极且在其上形成有金刚石薄膜的八角柱状薄膜金属板的制造工序；图7是根据本专利技术的第二实施例的冷阴极的截面图；图8是根据第二实施例的冷阴极的外部视图；图9A至9F示出了用于第二实施例的冷阴极且在其上形成有金刚石薄膜的矩形管状薄膜金属板的制造工序；以及图10是示出了制造第二实施例的冷阴极的操作工序的流程图。具体实施例方式图1是根据第一实施例的冷阴极100的截面图。如图1所示，冷阴极100包括金属杆103，具有用于从外部施加电压的伸长引线105；具有开口面的箱状金属基体(在下文中也称为“金属板”)101；金刚石薄膜102，形成在金属基体101的平面上；以及接合构件104，用于将金属基体101固定到金属杆103。用于金属杆103的金属可以是任何种类的金属，只要其具有导电性。例如，在本实施例中使用镍。在本实施例中，金属杆103为矩形平行六面体。然而，并不特别限制金属杆103的形状，其可以是棒状、板状或是环状结构。然而，金属杆103应优选具有这样的形状，以容易地对与金属杆103接触的金属基体101导电。用于金属基体101的金属优选具有1000℃或更高的熔点。由于将通过CVD方法在金属基体101的表面上形成金刚石膜，金属基体101应优选由具有高熔点的金属制成，以耐受为形成金刚石膜而进行的高温处理(例如，在800℃下)。金属基体101应当由例如钼或钨制成。在本实施例中，金属基体101由钨制成。因此，当在金属基体101上形成金刚石薄膜102时，可以防止用于金属基体101的金属被熔化，从而金属基体101可以用金刚石薄膜102涂覆。在预定的弯曲部分处弯曲金属基体101，以形成箱状结构。箱状结构中的一个面开口，并且通过该开口插入金属杆103。稍后将说明弯曲部分的位置。除了形成箱状形状的弯曲部分外，在金属基体101的外表面上形成金刚石薄膜102。在本实施例中，金刚石薄膜102还具有p型电导率，且掺杂有硼(B)。然而，本专利技术的金刚石薄膜102不限于该结构。金刚石薄膜102的表面为氢封端的(hydrogen-terminated)，且具有负的电子亲和势。因此，当金刚石薄膜102表面附近的电子被激发至导带时，容易进行放电。从而，可大幅提高二次发射效率。在这种情况下，在开始施加电压之后，放电电流立即迅速增大，从而大幅提高放电效率。并且，由于金刚石薄膜102具有高的耐溅射性，因此引起很少的磨损损伤，从而可实现长的使用寿命。当使用金刚石薄膜102时，该膜可以是单晶型或多晶型。在本实施例中，使用多晶膜。稍后将说明在金属基体101上形成金刚石薄膜102的方法。接合构件104用于在金属基体101中接合并固定金属杆103。图2是根据本实施例的冷阴极100的外部视图。如图2所示，金属基体101为具有将一个开口面作为开口部分的箱状形状。在该箱状形状中，将与通过其插入金属杆103的开口部分相对的面设定为端面，而与该端面相邻的面设定为侧面。在这种情况下，在端面与侧面之间的拐角部分106，即弯曲部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于放电灯的冷阴极，包括：具有弯曲部分的金属板；形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜；以及安装在所述金属板上的金属构件。

【技术特征摘要】
JP 2005-8-24 243253/20051.一种用于放电灯的冷阴极，包括具有弯曲部分的金属板；形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜；以及安装在所述金属板上的金属构件。2.根据权利要求1的冷阴极，其中所述金刚石膜形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的两面上。3.根据权利要求1的冷阴极，其中所述金属板为具有1000℃或更高的熔点的金属材料。4.根据权利要求1的冷阴极，其中所述金刚石膜为氢封端的。5.根据权利要求1的冷阴极，其中所述金属板被设计为具有开口的箱状形状。6.根据权利要求2的冷阴极，其中所述金属板被设计为具有两个相对的开口的柱体形状，以及所述金属构件安装在所述两个开口中的一个中。7.一种冷阴极放电灯，包括冷阴极，包括具有弯曲部分的金属板、形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的面上的金刚石膜、以及安装在所述金属板上的金属构件；玻璃管，其中具有所述冷阴极，并具有涂覆于其内壁的荧光材料；以及惰性气体，包含在所述玻璃管中。8.根据权利要求7的冷阴极放电灯，其中所述冷阴极的所述金刚石膜形成在除了所述弯曲部分以外的所述金属板的两面上。9.根据权利要求7的冷阴极放电灯，其中所述冷阴极的所述金属板为具有1000℃或更高的熔点的金属材料。10.根据权利要求7的冷阴极放电灯，其中所述冷阴极的所述金刚石膜为氢封端的。11.根据权利要求7的冷阴极放电灯，其中所述冷阴极的所述金属板被设计为具有开口的箱状形状。12.根据权利要求8的冷阴极放电灯，其中所述冷阴极的所述金属板被设计为具有两个相对的开口的柱体形状，以及所述冷阴极的所述金属构件安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野富男，酒井忠司，佐久间尚志，吉田博昭，铃木真理子，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]