(57)【要約】【課題】  冷陰極と支持基板との密着性が問題にならず、良好な電子放出特性を実現可能な冷陰極を用いた蛍光ランプを提供する。【解決手段】  中空の筒状部材の一方の端部に、グラファイトからなる例陰極が取り付けられている。冷陰極の、筒状部材の中心側を向く面に凹凸が形成されている。筒状部材の内周面上に、蛍光体膜が形成されている。冷陰極から電子を引き出す電場を発生させる電子引出電極が、筒状部材に形成されている。【選択図】  図４
2006031996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の筒状部材と、
前記筒状部材の一方の端部に取り付けられ、該筒状部材の中心側を向く面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極と、
前記筒状部材の内周面上に形成された蛍光体膜と、
前記冷陰極から電子を引き出す電場を発生させる電子引出電極と
を有する蛍光ランプ。
【請求項２】
前記電子引出電極が、前記蛍光体膜の表面上に形成されている請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記電子引出電極が、前記筒状部材と前記蛍光体膜との間に形成されている請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記電子引出電極が、前記筒状部材の外周面上に形成されている請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記電子引出電極は、導電材料で形成されたメッシュ形状を有するか、または前記蛍光体膜から発生する蛍光を透過させる導電材料で形成されている請求項４に記載の蛍光ランプ。
【請求項６】
中空の筒状部材と、
前記筒状部材の内周面のうち、軸方向に延在する一部の領域上に形成された蛍光体膜と、
前記筒状部材の内部空洞内であって、前記蛍光体膜に対向する位置に配置され、該蛍光体膜側を向く表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極と、
前記冷陰極から電子を引き出す電場を発生させる電子引出電極と
を有する蛍光ランプ。
【請求項７】
前記電子引出電極が、前記蛍光体膜の表面上に形成されている請求項６に記載の蛍光ランプ。
【請求項８】
前記電子引出電極が、前記筒状部材と前記蛍光体膜との間に形成されている請求項６に記載の蛍光ランプ。
【請求項９】
前記電子引出電極が、前記筒状部材の外周面上に形成されている請求項６に記載の蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記電子引出電極は、導電材料で形成されたメッシュ形状を有するか、または前記蛍光体膜から発生する蛍光を透過させる導電材料で形成されている請求項９に記載の蛍光ランプ。
【請求項１１】
一方向に長い第１の表面が画定された第１の部材の、該第１の表面上に蛍光体膜を形成する工程と、
一方向に長い第２の表面が画定された第２の部材の、該第２の表面上に、表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極を、凹凸が形成された面が該第２の部材側と反対の側を向くように取り付ける工程と、
前記第１の部材と第２の部材とを、前記第１の表面と第２の表面とが、間隙を隔てて相互に対向するように配置し、側方及び両端を閉じて、該第１の部材と第２の部材とによって挟まれた空間を画定し、該空間内を真空排気する工程と
を有する蛍光ランプの製造方法。
【請求項１２】
少なくとも一端が開放された中空の筒状部材の内周面に、蛍光体膜を形成する工程と、
前記筒状部材の内周面の長手方向に長い領域上の前記蛍光体膜を除去する工程と、
前記蛍光体膜が除去された領域に、表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極を、凹凸の形成された面が前記蛍光体膜側を向くように取り付ける工程と、
前記筒状部材の開放された端部を閉じ、内部空洞を真空排気する工程と
を有する蛍光ランプの製造方法。
【請求項１３】
前記蛍光体膜を形成した後、該蛍光体膜を除去する前に、さらに、前記蛍光体膜の表面上に、電子引出電極を構成する導電体膜を形成する工程を有し、
前記蛍光体膜を除去する工程において、該蛍光体膜を除去する領域の前記導電体膜も除去する請求項１２に記載の蛍光ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ及びその製造方法に関し、特に冷陰極から放出された電子を蛍光体に入射させて蛍光を発生させる蛍光ランプ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光を発生するランプとして、水銀蒸気中の放電により発生する紫外線を蛍光体に入射させるものや、キセノンを主成分とする不活性ガス中の放電により発生する紫外線を蛍光体に入射させるものが知られている。
【０００３】
水銀蒸気中の放電を利用するランプでは、明るさが水銀の蒸気圧に依存するため、明るさの温度依存性が大きい。低温下では、特に光量が低下する。また、環境温度が６０℃を超えると光量が低下し始める。このため、使用に適した温度範囲が常温〜６０℃程度と狭い。また、光量の立ち上がりに時間がかかる。
【０００４】
キセノン中の放電を利用するランプでは、明るさの温度依存性がほとんどなく、電圧を印加してからの光量の立ち上がりが早い。ところが、水銀を利用したランプに比べて発光効率が低い。さらに、通常、駆動電圧がパルス波または矩形波であるため、周囲の電子機器への影響が大きい。特に、車載用ナビゲーションシステムの液晶表示装置のバックライトに適用した場合に、ノイズが大きな問題になる。
【０００５】
下記の特許文献１に、冷陰極から放出された電子を蛍光体に入射させて蛍光を発生させる蛍光表示装置が開示されている。
【０００６】
電界放出型冷陰極装置の代表的な例として、スピント（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らの提案によるスピント型冷陰極装置が挙げられる。スピント型冷陰極装置においては、モリブデン等からなる微小な円錐状の金属突起を冷陰極として用いる。ところが、微小な円錐状の金属突起を、形状の再現性良く作製することが困難であり、製造歩留まりが低い。
【０００７】
特許文献１〜特許文献４に、カーボンナノチューブ等を用いた冷陰極装置が開示されている。これらの冷陰極装置では、支持基板上に形成されたカーボンナノチューブが冷陰極として作用する。また、特許文献１の従来の技術の欄に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜やダイヤモンド薄膜を支持基板上に堆積させ、この薄膜を冷陰極として用いる技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３２９３１２号公報
【特許文献２】特開２００３−８６０８０号公報
【特許文献３】特開２００３−８６０７９号公報
【特許文献４】特開平１０−１４９７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
支持基板上にカーボンナノチューブ等を形成した構造では、カーボンナノチューブ等と支持基板との間で充分な密着性が得られない。また、支持基板上に形成されたカソード電極と冷陰極との界面での電圧降下が、電子放出特性の劣化（電流飽和）の原因になる。また、界面に電流が集中することにより、冷陰極の破壊等が生じやすくなる。
【００１０】
本発明の目的は、冷陰極と支持基板との密着性が問題にならず、良好な電子放出特性を実現可能な冷陰極を用いた蛍光ランプを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、上記蛍光ランプの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によると、中空の筒状部材と、前記筒状部材の一方の端部に取り付けられ、該筒状部材の中心側を向く面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極と、前記筒状部材の内周面上に形成された蛍光体膜と、前記冷陰極から電子を引き出す電場を発生させる電子引出電極とを有する蛍光ランプが提供される。
【００１３】
本発明の他の観点によると、中空の筒状部材と、前記筒状部材の内周面のうち、軸方向に延在する一部の領域上に形成された蛍光体膜と、前記筒状部材の内部空洞内であって、前記蛍光体膜に対向する位置に配置され、該蛍光体膜側を向く表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極と、前記冷陰極から電子を引き出す電場を発生させる電子引出電極とを有する蛍光ランプが提供される。
【００１４】
さらに、本発明の他の観点によると、一方向に長い第１の表面が画定された第１の部材の、該第１の表面上に蛍光体膜を形成する工程と、一方向に長い第２の表面が画定された第２の部材の、該第２の表面上に、表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極を、凹凸が形成された面が該第２の部材側と反対の側を向くように取り付ける工程と、前記第１の部材と第２の部材とを、前記第１の表面と第２の表面とが、間隙を隔てて相互に対向するように配置し、側方及び両端を閉じて、該第１の部材と第２の部材とによって挟まれた空間を画定し、該空間内を真空排気する工程とを有する蛍光ランプの製造方法が提供される。
【００１５】
さらに、本発明の他の観点によると、少なくとも一端が開放された中空の筒状部材の内周面に、蛍光体膜を形成する工程と、前記筒状部材の内周面の長手方向に長い領域上の前記蛍光体膜を除去する工程と、前記蛍光体膜が除去された領域に、表面に凹凸が形成されたグラファイトからなる冷陰極を、凹凸の形成された面が前記蛍光体膜側を向くように取り付ける工程と、前記筒状部材の開放された端部を閉じ、内部空洞を真空排気する工程と
を有する蛍光ランプの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
表面に凹凸が形成されたグラファイトを冷陰極として使用することにより、良好な電子放出特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施例による蛍光ランプで用いられるグラファイト製の冷陰極の製造方法について説明する。表面が鏡面状のグラファイト製の基板を準備する。この基板の表面を水素プラズマに晒す。この水素プラズマ処理は、例えば、マイクロ波プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。
【００１８】
図１（Ａ）に、水素プラズマ処理前のグラファイト基板の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示し、図１（Ｂ）に、水素プラズマ処理後のグラファイト基板の表面のＳＥＭ写真を示す。図１（Ｂ）に示したグラファイト基板は、マイクロ波プラズマエッチング装置を用い、入力ＲＦパワー８００Ｗ、圧力約１３３０Ｐａ（約１０Ｔｏｒｒ）、水素流量８０ｓｃｃｍの条件で３０分間の水素プラズマ処理を行ったものである。
【００１９】
図１（Ａ）に示されるように、水素プラズマ処理前の基板表面は、ほぼ平坦である。水素プラズマ処理を行うと、図１（Ｂ）に示されているように、面内の寸法が約０．５μｍ程度の微細な凹凸が形成される。一つの窪みと、それに隣接する窪みとの境界に尾根状の凸部が形成されていると考えられる。この尾根状の凸部の高さは一定ではなく、うねりをもっていると考えられる。このため、尾根状の凸部に沿って、先の尖った突起部が離散的に分布していると考えられる。
【００２０】
凹凸の形成されたグラファイト基板の表面に電界を発生させると、突起部の先端に電界が集中する。このため、表面が鏡面状である場合に比べて、グラファイト基板から電子が放出されやすいと考えられる。
【００２１】
図２に、グラファイト基板の電子放出特性の測定結果を示す。横軸はグラファイト基板の表面に発生する電界を単位「Ｖ／μｍ」で表し、縦軸は、グラファイト基板から放出された電子による電流を単位「Ａ」で表す。図中の破線は、水素プラズマ処理前のグラファイト基板の測定結果を示し、実線は、水素プラズマ処理後のグラファイト基板の測定結果を示す。
【００２２】
水素プラズマ処理前の、表面が鏡面状のグラファイト基板からは、ほとんど電子が放出されないことがわかる。水素プラズマ処理により表面に凹凸を形成したグラファイト基板からは、表面の電界が１０Ｖ／μｍを超えた領域で電子が放出されていることがわかる。このため、水素プラズマ処理したグラファイト基板は、冷陰極として用いることが可能である。電子放出の閾値は、約１０Ｖ／μｍと考えられる。
【００２３】
上記実施例では、表面を水素プラズマに晒すことにより、突起が形成される。このため、支持基板上に多数の突起を成長させるスピント型冷陰極に比べて、製造工程を簡略化することができる。水素プラズマ処理で形成された突起は、本来グラファイト基板と一体であるため、突起と下地との密着性に起因する問題は生じない。また、グラファイト基板自体がカソード電極となるため、突起とカソード電極との接触抵抗に起因する問題も生じない。このように、上記方法により、低価格、長寿命、かつ安定な冷陰極を作製することができる。
【００２４】
水素プラズマ処理は、入力ＲＦパワー１００〜１０００Ｗ、圧力１．３３×１０２〜１．３３×１０４Ｐａ（１〜１００Ｔｏｒｒ）、水素流量５〜１００ｓｃｃｍ、処理時間１〜１００分の範囲内の条件で行ってもよい。この範囲内の条件で水素プラズマ処理を行っても、良好な電子放出特性を得ることができる。また、水素プラズマとグラファイト基板との間に適当な電位差を設けると、表面に形成される凹凸の高低差がより大きくなる場合がある。凹凸の高低差が大きくなると、より良好な電子放出特性を得ることができる。
【００２５】
上述の方法では、マイクロ波プラズマエッチング装置を用いて水素プラズマ処理を行ったが、その他のプラズマエッチング装置、例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ装置、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置等を用いてもよい。また、グラファイトを化学的にエッチングするためのガスとして、水素以外に、酸素、ＣＦ４等を用いることも可能である。なお、処理条件によっては、化学的なエッチング作用に物理的なスパッタリング作用が共存して、グラファイト基板の表面に凹凸が形成される。
【００２６】
上記実施例では、主として化学的なエッチング作用を利用して、グラファイト基板に凹凸を形成したが、主として物理的なスパッタリング作用を利用してもよい。例えば、スパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）を用いることができる。また、サンドブラスト等の機械的な表面処理により、グラファイト基板の表面に凹凸を形成してもよい。また、パルスレーザビームをグラファイト基板の表面に照射して損傷を与えることにより、凹凸を形成してもよい。
【００２７】
上述の表面処理を組み合わせてもよい。例えば、機械的な表面処理によって凹凸を形成し、その後化学的なエッチングまたは物理的なスパッタリングを行ってもよい。
【００２８】
グラファイト表面に凹凸を形成した後、表面にＣＯ２レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザビームを照射することにより、電子放出特性を向上させることができるであろう。カーボンナノチューブを用いた冷陰極にレーザビームを照射すると電子放出特性が向上することが報告されている（例えば、J. S. Kim et. al., "Ultraviolet laser treatment of multiwallcarbon nanotubes grown at room temperature" Appl. Phys. Lett. 82, 1607(2003)）。
【００２９】
図３に、上記実施例による方法で作製したグラファイト製の冷陰極の電子放出特性を、従来の冷陰極の電子放出特性と比較して示す。横軸は、冷陰極の表面の電界を単位「Ｖ／μｍ」で表し、縦軸は、電子放出に起因する電流を単位「Ａ」で表す。図中の実線ａ、ｂ、及びｃは、それぞれ上記実施例による方法で作製したグラファイト製の冷陰極、ＦｅＮｉ合金基板上に熱ＣＶＤで形成したグラファイトナノファイバ（ＧＮＦ）を用いた冷陰極、及びＦｅＮｉ合金基板上にプラズマＣＶＤにより形成したカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いた冷陰極の電子放出特性を示す。
【００３０】
実施例による方法で作製したグラファイト製の冷陰極のグラフの傾きが、他の２つの冷陰極のグラフの傾きよりも急峻である。これは、抵抗成分が小さいことを表している。
【００３１】
上述のように、グラファイトの表面に凹凸を形成することにより、良好な冷陰極を作製することができる。
【００３２】
図４に、第１の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。円筒状のガラスチューブ１の内周面に、厚さ約２０μｍの蛍光体膜２が形成されている。蛍光体膜２は、例えば白色蛍光体であるＹ２Ｏ３Ｓ：ＴｂとＹ２Ｏ３：Ｅｕとを混合した蛍光体を溶媒に溶かしてガラスチューブ１の内周面に塗布し、乾燥させることにより形成される。蛍光体膜２の表面上に、アルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ１００〜２００ｎｍの電子引出電極３が蒸着されている。
【００３３】
ガラスチューブ１の両端が、フェースガラス５及び６により閉じられている。フェースガラス５及び６は、低融点フリットガラスによりガラスチューブ１に接着される。２本のリードピン７がフェースガラス５を貫通し、１本のリードピン８がフェースガラス６を貫通している。ガラスチューブ１内に気密な空洞が画定され、その内部空洞内が１．３×１０−３Ｐａ（１×１０−５Ｔｏｒｒ）以下の圧力になるまで真空排気されている。内部空洞内にＢａやＴｉ等のゲッタを配置しておくことにより、内部空洞を長期間にわたって高真空に維持することができる。
【００３４】
リードピン７の内部空洞側の端部が、電子引出電極３に接続されている。リードピン８の内部空洞側の先端に冷陰極４が固定されている。このようにして、冷陰極４が、ガラスチューブ１の内部空洞の一方の端部に配置される。冷陰極４は表面に凹凸が形成されたグラファイトで構成され、凹凸を形成された面が、ガラスチューブ１の中心側を向くような姿勢で固定されている。
【００３５】
直流電源９の陽極が、リードピン７を介して電子引出電極３に接続され、陰極がリードピン８を介して冷陰極４に接続されている。
【００３６】
冷陰極４の表面に発生する電場の大きさが閾値を超えると、冷陰極４から電子が放出され、電子引出電極３に向かって加速される。電子引出電極３に衝突した電子は、電子引出電極３を貫通して蛍光体膜２まで到達する。この結果、蛍光体膜２の蛍光材料が励起され、白色の蛍光を発する。蛍光体膜２で発生した蛍光は、電子引出電極３で反射され、効率的に外部に放出される。
【００３７】
蛍光体としてＹ２Ｏ３Ｓ：ＴｂとＹ２Ｏ３：Ｅｕ以外の材料を用いてもよい。例えば、蛍光体として結晶性のよいダイヤモンド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ボロン（ＢＮ）等を用いると、波長２５０ｎｍ以下の紫外線を発生させることができる。この場合には、ガラスチューブ１の材料として、これらの蛍光材料がエピタキシャル成長し、かつ紫外線を透過させるものを用いる必要がある。
【００３８】
電子引出電極３が薄すぎると、ピンホール等が発生しやすくなり、反射効率が低下してしまう。逆に厚すぎると、加速された電子が電子引出電極３で吸収されてしまい、蛍光体膜２まで到達しなくなってしまう。例えば、加速エネルギ１０ｋｅＶで加速された電子は、Ａｌ膜の厚さを４μｍまで厚くすると、透過率がほぼ０になってしまう。これらを考慮して、電子引出電極３の厚さは、上述のように１００〜２００ｎｍとすることが好ましい。
【００３９】
第１の実施例の構造では、冷陰極４がガラスチューブ１の一方の端部に配置されているため、長さ方向に関して電子線の照射量が均一ではない。特に、ガラスチューブ１が長く、かつ細くなると、照射量の均一度が低下しやすい。このような場合には、電子引出電極３と冷陰極４との間に印加する電圧を調節することにより、均一度の低下を抑制することが出来る。
【００４０】
上記第１の実施例では、ガラスチューブ１の内周面上に蛍光体膜２を形成し、その上に電子引出電極３を形成したが、これとは逆に、ガラスチューブ１の内周面上に電子引出電極３を形成し、その上に蛍光体膜２を形成してもよい。この構造では、電子引出電極３は、ガラスチューブ１と蛍光体膜２との間に配置される。
【００４１】
この構造の場合、電子引出電極３及び蛍光体膜３に、蛍光体膜２から発生した蛍光を外に取り出すための窓を形成する必要がある。例えば、ガラスチューブ１の中心軸に垂直な断面において、ガラスチューブ１の内周面のうち、中心角９０°の扇形で切り取られる領域を、電子引出電極３及び蛍光体膜２の形成されていない窓にすればよい。
【００４２】
図５に、第２の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。第１の実施例では、電子引出電極３がガラスチューブ１の内側に配置されていたが、第２の実施例では、電子引出電極３がガラスチューブ１の外周面上に蒸着されている。また、第１の実施例では、冷陰極４と電子引出電極３との間に直流電圧が印加されたが、第２の実施例では、交流電源９Ａが、リードピン８を介して冷陰極４に接続されると共に、リードピン７を介して電子引出電極３との間に接続されている。その他の構成は、第１の実施例による蛍光ランプの構成と同様である。
【００４３】
第２の実施例では、電子引出電極３の電位が冷陰極４の電位よりも高くなっている期間に、冷陰極４の表面に発生する電場の大きさが閾値を超えると、冷陰極４から電子が放出される。これにより、第１の実施例の場合と同様に、蛍光が発生する。発生した蛍光は、電子引出電極３を透過して外部に放射される。蛍光を効率的に外部に取り出すために、電子引出電極３を、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料で形成するか、またはメッシュ形状とすることが好ましい。
【００４４】
また、電子引出電極３がガラスチューブ１の外側に配置されている場合には、冷陰極４側を接地すると、電子引出電極３からの放電や漏電が発生しやすくなる。放電や漏電を抑制するために、電子引出電極３側を接地することが好ましい。蛍光体の緩和時間、蛍光ランプのキャパシタンス、冷陰極４から蛍光体膜２までの電子の飛翔時間等を考慮して、交流電圧の周波数を１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚとすることが好ましい。なお、本願発明者らの実験によると、直流電圧を印加した場合でも、少なくとも１０分間の発光が観測された。
【００４５】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に、第３の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。図６（Ａ）は、蛍光ランプの中心軸に平行な断面を示し、図６（Ｂ）は、垂直な断面を示す。
【００４６】
筒状のガラスチューブ１の内面に、中心軸を挟んでほぼ平行に対向する一対の平面領域画定されている。一方の平面領域上に、蛍光体膜２が形成され、その上に電子引出電極３が形成されている。他方の平面領域上に、表面に凹凸が形成されたグラファイト製の冷陰極４が固定されている。蛍光体膜２及び電子引出電極３の材料及び膜厚は、図４に示した第１の実施例による蛍光ランプのそれらと同一である。
【００４７】
ガラスチューブ１の両端がフェースガラス５及び６で閉じられている。フェースガラス６を、リードピン７及び８が貫通する。リードピン７は、電子引出電極３に接続され、もう一方のリードピン８は、冷陰極４に接続されている。直流電源９から、リードピン７及び８を介して、電子引出電極３及び冷陰極４に、電子引出電極３が冷陰極４よりも高い電位になるように、直流電圧が印加される。直流電圧は、例えば２０〜３０ｋＶである。
【００４８】
次に、第３の実施例による蛍光ランプの製造方法について説明する。ガラスチューブ１を、その中心軸を含み、かつ一対の平面領域と平行な面で切断し、ガラス部材１Ａ及び１Ｂに分離させる。ガラス部材１Ａの平面領域上に、塗布法または蒸着法により蛍光体膜２を形成する。蛍光体膜２の表面上に、Ａｌからなる電子引出電極３を蒸着する。筒状のガラスチューブ１を２つのガラス部材１Ａと１Ｂとに分離しているため、ガラスチューブ１が細長い場合でも、蛍光体膜２及び電子引出電極３を容易に形成することができる。
【００４９】
もう一方のガラス部材１Ｂの平面領域に、冷陰極４を接着剤等で固定する。このとき、例陰極４の凹凸が形成された面が、ガラス部材１Ｂとは反対側を向くようにして、冷陰極４を固定する。
【００５０】
ガラス部材１Ａと１Ｂとを、フリットガラス接着剤により貼り合わせ、元のガラスチューブ１の形状に復元する。このとき、一対の平面領域が、間隔を隔てて相互に平行に配置され、その側方が気密に閉じられる。両端の開放部を、フェースガラス５及び６で閉じ、内部を真空排気する。真空排気するためには、ガラスチューブ１に予め排気管を取り付けておき、排気管を介して真空排気した後、この排気管を封じ切ればよい。
【００５１】
ガラスチューブ１の長さが２００ｍｍ、ガラスチューブ１の内面のうち相互に対向する一対の平面領域の間の間隔が５ｍｍ、蛍光体膜２及び電子引出電極３の幅が５ｍｍの蛍光ランプを作製し、直流電圧を２０ｋＶにした時、約１０ｍＡの電流が流れ、蛍光が発生した。すなわち、消費電力は約２００Ｗであった。
【００５２】
図６（Ｃ）に、第３の実施例の変形例による蛍光ランプの断面図を示す。この変形例では、図６（Ｂ）に示したガラス部材１Ａの代わりに、平板のガラス部材１Ｃが用いられている。もう一方のガラス部材１Ｂの代わりに、円筒をその中心軸を含む平面で切断した半円筒形状のガラス部材１Ｄが用いられる。その他、種々の断面形状を有するガラス部材を用いることが可能である。
【００５３】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示した第３の実施例、及び図６（Ｃ）に示したその変形例において、蛍光体膜２と電子引出電極３との積層の順序を逆にしてもよい。すなわち、電子引出電極３を、ガラスチューブ１と蛍光体膜２との間に配置してもよい。この場合、蛍光体膜２で発生した蛍光が、冷陰極４側から観測されることになる。このため、冷陰極４の寸法を、その機能が損なわれない程度に小さくすることが好ましい。
【００５４】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に、第４の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。図７（Ａ）は、蛍光ランプの中心軸に平行な断面を示し、図７（Ｂ）は、垂直な断面を示す。
【００５５】
第３の実施例では、電子引出電極３がガラスチューブ１内に配置されていたが、第４の実施例では、蛍光体膜２の形成されているガラス部材１Ａの外側の面上に、電子引出電極３が形成されている。直流電源９の代わりに、交流電源９Ａが用いられる。その他の構成は、第３の実施例による蛍光ランプの構成と同一である。
【００５６】
図７（Ｃ）に、第４の実施例の変形例による蛍光ランプの断面図を示す。第４の実施例の変形例による蛍光ランプは、図６（Ｃ）に示した第３の実施例の変形例による蛍光ランプの電子引出電極３を、平板状のガラス部材１Ｃの外側の表面上に形成した構造を有する。電子引出電極３は、ＩＴＯ等の透明導電材料で形成されるか、またはメッシュ状にされる。
【００５７】
このように、電子引出電極３を、蛍光体膜２及び冷陰極４が配置された内部空洞の外側に形成しても、図５に示した第２の実施例と同様に、蛍光を発生させることができる。
【００５８】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に、第５の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。図８（Ａ）は、蛍光ランプの中心軸に平行な断面を示し、図８（Ｂ）は、垂直な断面を示す。
【００５９】
円柱状のガラスチューブ１の内面の、軸方向に延在する一部の領域上に、蛍光体膜２が形成されている。蛍光体膜２の表面に、電子引出電極３が形成されている。この形状の蛍光体膜２及び電子引出電極３は、内面全面に蛍光体を塗布し、その表面上にアルミニウム膜を蒸着した後、内面の一部の領域上に形成されている膜を、機械的、化学的、または両者を併用して除去することにより形成される。
【００６０】
ガラスチューブ１内に、グラファイトからなる細長い冷陰極４を挿入し、ガラスチューブ１の内面の露出した領域に固定する。冷陰極４は、蛍光体膜２に対向する位置に配置される。冷陰極４の、蛍光体膜２の方を向く表面に、凹凸が形成されている。
【００６１】
ガラスチューブ１の両端を、フェースガラス５及び６で塞ぎ、ガラスチューブ１内を真空排気する。リードピン７、８、及び電源９の構成は、図６に示した第３の実施例による蛍光ランプの構成と同一である。第３の実施例と同様に、蛍光を発生することができる。
【００６２】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示した第５の実施例において、蛍光体膜２と電子引出電極３との積層の順序を逆にしてもよい。すなわち、電子引出電極３を、ガラスチューブ１と蛍光体膜２との間に配置してもよい。この場合、蛍光体膜２で発生した蛍光が、冷陰極４側から観測されることになる。このため、冷陰極４の寸法を、その機能が損なわれない程度に小さくすることが好ましい。
【００６３】
図９（Ａ）及び（Ｂ）に、第６の実施例による蛍光ランプの断面図を示す。図９（Ａ）は、蛍光ランプの中心軸に平行な断面を示し、図９（Ｂ）は、垂直な断面を示す。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示した第５の実施例では、電子引出電極３が、ガラスチューブ１の内部空洞内に形成されていたが、第６の実施例では、電子引出電極３が、ガラスチューブ１の外周面上に形成されている。電子引出電極３が形成されている領域は、蛍光体膜２の形成されている領域にほぼ整合する。電子引出電極３は、ＩＴＯ等の透明導電材料で形成されるか、またはメッシュ状にされる。直流電源９の代わりに交流電源９Ａが用いられている。その他の構成は、第５の実施例による蛍光ランプの構成と同一である。図７に示した第４の実施例と同様に、蛍光を発生することができる。
【００６４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１（Ａ）】水素プラズマ処理前のグラファイト基板の表面の写真である。
【図１（Ｂ）】水素プラズマ処理後のグラファイト基板の表面の写真である。
【図２】グラファイト基板の電子放出特性の測定結果を示すグラフである。
【図３】グラファイト製の冷陰極の電子放出特性を、従来の冷陰極の電子放出特性と比較して示すグラフである。
【図４】第１の実施例による蛍光ランプの断面図である。
【図５】第２の実施例による蛍光ランプの断面図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、第３の実施例による蛍光ランプの断面図であり、（Ｃ）は、その変形例による蛍光ランプの断面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、第４の実施例による蛍光ランプの断面図であり、（Ｃ）は、その変形例による蛍光ランプの断面図である。
【図８】第５の実施例による蛍光ランプの断面図である。
【図９】第６の実施例による蛍光ランプの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ガラスチューブ
２  蛍光体膜
３  電子引出電極
４  冷陰極
５、６  フェースガラス
７、８  リードピン
９  直流電源
９Ａ  交流電源
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
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