(57)【要約】【課題】従来技術における欠点を有さない外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）を提供すること。【解決手段】仕事関数Ｗａが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲と低い値である、被覆ガラス及び／又は該被覆ガラスの内面への（部分）コーティングを含む、ディスプレイ又はスクリーンの背景照明用の外部電極蛍光ランプ。これにより、効率の最適化及び点弧電圧の低減化がなされる。【選択図】図１
2008047526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆ガラスを含む、ディスプレイ又はスクリーンの背景照明用の外部電極蛍光ランプであって、
（１）前記被覆ガラスが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い仕事関数Ｗａを有し、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントからなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、及び／又は
（２）前記被覆ガラスが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い仕事関数Ｗａを有する部分的な内面コーティングによる加工面を有し、前記部分的な内面コーティングによる加工面が、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂｉ２Ｏ３、及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントからなる群から選択された、少なくとも１種類のドーパントからなるか、あるいは少なくとも１種類のドーパントを含んでなる、外部電極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記被覆ガラスに含まれるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記部分的な内面コーティングに含まれるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項１又は２記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項４】
最適な効率を示す、請求項１から３のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項５】
低い点弧電圧を示す、請求項１から４のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記被覆ガラス及び／又は前記内面コーティングがドーパント（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、γ＞０．０１、より好ましくはγ＞０．０５、特に好ましくはγ＞０．１の高い二次電子放出率γを有する、請求項１から５のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記被覆ガラス及び／又は前記内面コーティングが価電子帯における大きな電子の状態密度を有する、請求項１から６のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記内面コーティングが大きな帯間隙、特に＞４ｅＶの帯間隙を有し、蛍光色素上でコーティング加工ができる、請求項１から７のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項９】
前記外部電極蛍光ランプに混合気体が含まれ、前記混合気体に特にネオンが含まれる、請求項１から８のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記混合気体にネオンが１０〜９９体積％の範囲で含まれる、請求項１から９のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記内面コーティングの層厚が、好ましくは約０．３ｎｍ〜約１０μｍの範囲である、請求項１から１０のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１２】
外部電極蛍光ランプ用の被覆ガラスであって、
（１）前記被覆ガラスが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い仕事関数Ｗａを有し、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントからなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、及び／又は
（２）前記被覆ガラスが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い仕事関数Ｗａを有する部分的な内面コーティングによる加工面を有し、前記部分的な内面コーティングによる加工面が、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂｉ２Ｏ３、及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントからなる群から選択された、少なくとも１種類のドーパントからなるか、あるいは少なくとも１種類のドーパントを含んでなる、外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１３】
前記被覆ガラスに含まれるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項１２記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１４】
前記部分的な内面コーティングに含まれるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項１２記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１５】
前記被覆ガラス及び／又は前記内面コーティングがドーパント（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、γ＞０．０１、より好ましくはγ＞０．０５、特に好ましくはγ＞０．１の高い二次電子放出率γを有する、請求項１から５のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１６】
前記被覆ガラス及び／又は内面コーティングが価電子帯における大きな電子の状態密度を有する、請求項１２から１５のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１７】
前記内面コーティングが大きな帯間隙、特に＞４ｅＶの帯間隙を有し、蛍光色素上でコーティング加工ができる、請求項１２から１６のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラス。
【請求項１８】
前記内面コーティングの層厚が、好ましくは約０．３ｎｍ〜約１０μｍの範囲である、請求項１２から１７のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１９】
請求項１２から１８のいずれか一項記載の外部電極蛍光ランプ用被覆ガラスの部分的な内面コーティングの製造方法であって、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントから選択された少なくとも１種類のドーパントからなるか又は含んでなるコーティング材料を用いたスパッタリング工程、浸漬工程、スプレー工程又は焼き付け工程である方法。
【請求項２０】
前記内面コーティングが、前記ドーパント（ａ）及び／又は（ｂ）のドーパントの少なくとも１つからなるか又は含んでなるパウダーを含むスラッジへの浸漬によって行われる、請求項１９記載の製造方法。
【請求項２１】
前記スプレー工程が、前記ドーパント（ａ）及び／又は（ｂ）のドーパントの少なくとも１つからなるか又は含んでなるパウダーを含むスラッジを用いて行われる、請求項１９記載の製造方法。
【請求項２２】
請求項１から１１のいずれか１項記載の外部電極蛍光ランプ、特にミニチュア蛍光ランプの、あらゆる種類の電子表示装置又はディスプレイの背景照明又はバックライトシステムへの使用。
【請求項２３】
能動型又は受動型ディスプレイへの使用である、請求項２２記載の使用。
【請求項２４】
コンピュータ用モニタ、特にＴＦＴ装置、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、スキャナ、広告プレート、医療器具、航空機用及び宇宙船用の機器、ナビゲーション技術、電話ディスプレイ、特に携帯電話ディスプレイ及びＰＤＡ（携帯情報端末）への使用である、請求項２２又は２３記載の使用。
【請求項２５】
低い仕事関数Ｗａを必要とする用途、特に外部電極蛍光ランプへの被覆ガラスの使用であって、前記低い仕事関数Ｗａが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲であり、前記被覆ガラスが、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパント、からなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを含む、使用。
【請求項２６】
低い仕事関数Ｗａを必要とする用途、特に外部電極蛍光ランプへの部分的な内面コーティングの使用であって、前記低い仕事関数Ｗａが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲であり、被覆ガラスが、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパント、からなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを含む、使用。
【請求項２７】
前記被覆ガラスに添加されるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項２５記載の使用。
【請求項２８】
前記内面コーティングに添加されるドーパント（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量において、その下限が好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％であり、その上限が好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である、請求項２５記載の使用。
【請求項２９】
前記被覆ガラス及び／又は前記内面コーティングがドーパント（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、γ＞０．０１、より好ましくはγ＞０．０５、特に好ましくはγ＞０．１の高い二次電子放出率γを有する、請求項２５から２８のいずれか１項記載の使用。
【請求項３０】
前記被覆ガラス及び／又は前記内面コーティングが価電子帯における大きな電子の状態密度を有する、請求項２５から２９のいずれか一項記載の使用。
【請求項３１】
前記内面コーティングが大きな帯間隙、特に＞４ｅＶの帯間隙を有し、蛍光色素上でコーティング加工ができる、請求項１から７のいずれか一項記載の使用。
【請求項３２】
前記内面コーティングにおける層厚が、好ましくは約０．３ｎｍ〜約１０μｍの範囲である、請求項２５から３１のいずれか一項記載の使用。
【請求項３３】
低い仕事関数Ｗａを必要とする用途、特に外部電極蛍光ランプに用いる被覆ガラスであって、前記低い仕事関数Ｗａが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲であり、前記被覆ガラスが、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパントからなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを被覆ガラス製造用出発原料に添加し、前記被覆ガラスを製造することにより得られる、被覆ガラス。
【請求項３４】
低い仕事関数Ｗａを必要とする用途、特に外部電極蛍光ランプに用いる被覆ガラス用の部分的な内面コーティングであって、前記低い仕事関数Ｗａが＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲であり、前記部分的な内面コーティングが、
（ａ）ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるドーパント、及び／又は
（ｂ）Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるドーパント、からなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを被覆ガラス製造用出発原料に添加し、被覆ガラス上に塗布することにより得られる、被覆ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最適効率化された外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴフラットスクリーンの背景照明には、通常薄壁のガラス小管からなる蛍光ランプが使用されることが公知である。この用途には新規開発製品としての、交流電圧を通じて電力を結集させるランプである、いわゆるＥＥＦＬ（外部電極蛍光ランプ）が用いられる。このタイプのランプでは、金属電極がガラス内に通し入れられることはない。例えば、外部金属キャップを付与した導電体としてのガラス、並びに水銀又は希ガスなどのイオン化気体により、交流電圧による電力を蓄積できるコンデンサが小管内面に生成される。このとき、ガラスはコンデンサ内で導電体として機能するだけでなく、ガラス管の内表面が陰極を形成する。
【０００３】
現在では、外部電極蛍光ランプには、従来型蛍光ランプ用のものと同一のガラスが使用されている。例えば金属電極のガラス内への通し入れ可能なタイプもある（ＣＣＦＬ：冷陰極蛍光ランプ）。例えば、特許文献１及び２には、外部電極蛍光ランプ及びその用途に関する記載が存在する。しかしこれらは効率が最適化されていない。また、使用するガラスに関しては何も言及していない。
【０００４】
特許文献３では、外部電極を有する照明具用の各種ガラスに関する記載が存在し、損失角と誘電率との商に関して次式が成り立つ。
ｔａｎδ／ε’＜５×１０−４
これらのガラスは最適化された誘電特性を有する。
【０００５】
本発明者らは、ランプの被覆ガラスが、できる限り高い確率で二次電子の放出ができるように、又はその準備態勢にあるように調整され、同時に希ガスイオンが中和された時に蛍光ランプの効率が最大になり、ランプの点弧電圧が最低になることを確認した。これはいわゆる「オージェ中和」と言われるもため、特に金属表面における希ガスイオンの中和に関して知られている。
【０００６】
ガラスは絶縁体であるため、ガラスプラズマからのイオンが陰極表面で中和される場合、その第一の理由として言えるのが二次電子放出の確率が非常に低いということである。その結果、蛍光ランプは高い点弧電圧を示す。点弧電圧が高いため、フラットスクリーンでは高い電圧が使用され、それゆえ安全性が損なわれうる。更に、駆動交流電圧の半波の間に時間的なロスが生じる可能性があるため、効率は低下する。
【特許文献１】国際公開第２００６／００６８３１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００６／０１１７５２号パンフレット
【特許文献３】独国実用新案第２０２００５００４４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上より、本発明の課題は、上記従来技術の問題を回避し、上記で指摘した欠点を有さない外部電極蛍光ランプを提供することである。
【０００８】
驚くべきことに、外部電極蛍光ランプの場合、高い確率で二次電子を放出することのできるガラス及び／又はコーティングガラスを使用すれば、効率が非常に高くなり、同時にランプの点弧電圧が最大限低くなることが確認された。上記確率は、電子の仕事関数Ｗａで表わすことができる。仕事関数とは、非荷電固体から１電子を取り出すのに必要な最小エネルギーを指す。したがって、本発明では仕事関数Ｗａをできる限り低く設定することのできるガラス及び／又はコーティング加工ガラスが使用の対象になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上より、上記課題は、本発明に係る被覆ガラスを含む、ディスプレイ又はスクリーンの背景照明用外部電極蛍光ランプによって解決される。ここで、
（１）被覆ガラスは、＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い電子の仕事関数Ｗａを有し、
−ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるグループ（ａ）
及び／又は
−Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢａＯ及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるグループ（ｂ）
からなる群から選択された少なくとも１種類のドーパントを含み、
及び／又は
（２）被覆ガラスは、＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲の低い電子の仕事関数Ｗａを有する（部分）内面コーティング加工面を有し、該内面コーティング加工面が、
−ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯからなり、３〜７０重量％、特に好ましくは５〜６０重量％、最も好ましくは１０〜６０重量％の範囲にあるグループ（ａ）
及び／又は
−Ｌａ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂｉ２Ｏ３、及び／又はＰｂＯからなり、３〜８０重量％、特に好ましくは５〜７５重量％、最も好ましくは１０〜６５重量％の範囲にあるグループ（ｂ）
からなる群から選択された、少なくとも１種類のドーパントを含むか、あるいは少なくとも１種類のドーパントからなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明の教示によれば、少なくとも１種類のドーパント、特に好ましくは数種類のドーパントの組み合わせを含む極めて特殊なガラス又はコーティング加工ガラスを提供する。それにより、使用する被覆ガラス及び／又は被覆ガラスの内面コーティング加工の電子の仕事関数Ｗａが低くなり、外部電極蛍光ランプは最適な効率を達成することが可能になる。それに加え、本発明の外部電極蛍光ランプの点弧電圧を低減することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の範囲内では、被覆ガラスはそれが外部電極蛍光ランプに適する限り、特に限定されない。ベースとなるこれらのガラスは、本発明の変形（１）では、低い電子の仕事関数Ｗａを有する。これは、上記グループ（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された１種類又は数種類のドーパントによるガラスのドーピングによって達成される。例えばアルカリ土類イオン（グループ（ａ））を、好ましい必要最低限の濃度として３重量％、好ましくは５重量％、特に好ましくは１０重量％含めることができる。例えばＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＦ２あるいはＭｇ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙＯが例示される。これらは、単独で、あるいは２種類、３種類、４種類又はそれ以上の種類の組み合わせで使用できる。
【００１２】
本発明のガラスには、上記のアルカリ土類イオンに加えてＡｌ２Ｏ３及び／又はＡｌＮなどのアルミニウム化合物も使用できる。これらのドーパントが被覆ガラスの所望の低い仕事関数Ｗａに寄与できるための、好ましい濃度範囲は約３〜約７０重量％、特に約１０〜約６０重量％である。
【００１３】
そのほか、上記に代えて、又は上記に加えて、重金属（グループ（ｂ））をガラス中に含有させることもできる。その場合対象になるのは、例えばランタン、ビスマス、バリウム及び／又は鉛の化合物、特に酸化物である。これらは、かなり容易に分極できるイオンであり、これらの電子雲は核に対して容易に位置移動することが可能である。
【００１４】
本発明の別の変形例（２）では、被覆ガラスの内面に、少なくとも１種類のドーパント、好ましくは上記グループ（ａ）及び／又は（ｂ）の組み合わせを含む（部分的）内面コーティングを施すことができる。使用量は、グループ（ａ）のドーパントに関しては、好ましくは約３〜約７０重量％の範囲に、グループ（ｂ）のドーパントに関しては、好ましくは約３〜約８０重量％の範囲とすることができる。既に説明したように、グループ（ａ）と（ｂ）のドーパントを組み合わせることもできる。
【００１５】
被覆ガラスの内表面のコーティングは、好ましくは部分コーティングとし、特に被覆ガラスの一定の領域のみに行う。内面コーティングは、ランプ内に含まれる気体のイオンが放電する部位、すなわち蛍光ランプの陰極が金属と接触する領域内及びその周辺に限定するのが好ましい。
【００１６】
本発明の外部電極蛍光ランプの内面コーティングの層厚は、好ましくは約０．３ｎｍ〜約１０μｍの範囲である。しかし、場合によっては上記の値を顕著に上下させてもよい。コーティング層には、ドーパントの他にも通常用いられる添加剤を含めてもよい。
【００１７】
特に好ましくは、被覆ガラスに添加するグループ（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量としては、その下限は好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％とし、その上限は好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である。同様に、（部分的）内面コーティングに使用されるグループ（ａ）及び（ｂ）のドーパントの総量も、下限は好ましくは≧１５重量％、より好ましくは≧２０重量％、特に好ましくは≧３０重量％とし、上限は好ましくは≦８０重量％、より好ましくは≦７５重量％、特に好ましくは≦７０重量％である。これにより、特に、本発明の有利な特性が達成される。
【００１８】
本発明で使用される被覆ガラスの内面コーティングの製造方法としては、特に限定されず、当業者間で公知のコーティング法であればいずれも使用できる。例えば、スパッタリング、被覆ガラスの浸漬、スプレー法によるコーティング加工、又はコーティング面の焼き付け加工を実施できる。例えば、コーティングは、上記ドーパントの少なくとも１つを含む、又はこのドーパントからなるパウダーを含んだスラッジに浸漬することによって行う。
【００１９】
本発明の更に別の好ましい実施形態では、上記の変形（１）及び（２）を個別に使用できるだけでなく、組み合わせても使用できる。この組み合わせによる変形では、ガラス組成に、グループ（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された少なくとも１種類のドーパントを含む、外部電極蛍光ランプに用いられる本発明の被覆ガラスに、追加加工としてグループ（ａ）及び／又は（ｂ）から選択された上記ドーパントの少なくとも１つを含み、又は該ドーパントからなるコーティング層が付与される。上記ドーパントの使用に関しては、２種類、３種類、４種類又はそれ以上の種類の組み合わせが特に好ましい。
【００２０】
本発明で使用されるドーパントは、被覆ガラスのガラス組成及び／又はコーティング層における電子の仕事関数Ｗａを＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの値へと顕著に低下させる効果がある。更に、仕事関数Ｗａに依存して、いわゆる二次放出率γを調整することもできる。したがって、本発明による場合、被覆ガラス及び／又は被覆ガラスの内面コーティング層が、例えばＨｇ、Ｘｅ、Ｎｅ及び／又はＡｒイオンなどのイオンの放射時に、それに伴って高い二次電子放出率γを有することが好ましい。二次電子放出率γは、適量ドーパントの選択によって、好ましくはγ＞０．０１、より好ましくはγ＞０．０５、特に好ましくはγ＞０．１の関係が成立するように調整する。二次電子放出率γの調整によって、更に、本発明の被覆ガラス又は被覆ガラス用内面コーティング層を外部電極蛍光ランプに適用するにあたり最適化でき、その結果所望の低い電子の仕事関数Ｗａを得る。これは、例えば、上にまとめたドーパントの各種組み合わせ及び使用量の調整によって可能となる。
【００２１】
本発明では、特に好ましくは、価電子帯における電子の状態密度の大きなガラス組成及び／又はコーティング材料を使用する。例えば、蛍光色素上でもコーティング加工ができるようにするには、例えば＞４ｅＶという大きな帯間隙を有するコーティング材料が特に好ましい。
【００２２】
更に、外部電極蛍光ランプの稼動において、混合気体を使用すれば非常に有利であることを見出した。この混合気体は、特に、水銀蒸気の有無にかかわらず、２種類以上の希ガスからなる希ガス混合物が好ましい。例えば、ネオン及び／又はヘリウム及び／又はアルゴン及び／又はＨｇなどを含む混合気体である。特に、ネオンを１０〜９９体積％含み、残りを他の希ガスが占める混合気体が好ましい。混合気体を使用する理由としては、多くの好適な特性の組み合わせが得られることが挙げられる。例えば、キセノンが非常に良好な蛍光特性を有する一方で、他方ネオンはその大きなイオン化エネルギーにより、本発明において特に有利であると認められる大きな二次放出率γをもたらす。
【００２３】
本発明はまた、低い仕事関数Ｗａの要求される分野での被覆ガラス又は（部分的）内面コーティング層の使用にも関する。その場合、低い値としての電子の仕事関数Ｗａは特に、被覆ガラス又は（部分的）コーティング層に上記ドーパントの少なくとも１種類が適量含まれている外部電極蛍光ランプの場合＜６ｅＶ、好ましくは＜５ｅＶ、より好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶである。
【００２４】
本発明の外部電極蛍光ランプ、特にミニチュア蛍光ランプの用途としては、特に例えばＬＣＤ−ＴＦＴなどの、能動型、又は受動型ないし非自己照明型のディスプレイ（いわゆる「非自己放出型」ディスプレイ）における、例えば背面照明表示など、あらゆる種類の電子表示装置又はディスプレイの背景照明又はバックライトシステムが挙げられる。典型例としては、コンピュータ用モニタ、特にＴＦＴ装置、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、スキャナ、広告プレート、医療器具、航空機用及び宇宙船用の機器、ナビゲーション技術、電話ディスプレイ、特に携帯電話ディスプレイ及びＰＤＡ（携帯情報端末）が挙げられる。これらに適用されるかかる照明具は非常にサイズが小さく、それに応じてランプ用ガラスも厚さの極薄いものしか使用できない。好ましいディスプレイ及びスクリーンとしては、ラップトップで使用されるいわゆる平面ディスプレイ、特に平面バックライト装置が挙げられる。
【００２５】
本発明の外部電極蛍光ランプを使用できるバックライトシステムは、その構成、配置及び構造全体が本発明によって限定されることはない。当業者によく知られた、想定可能なバックライト装置であればいずれも使用できる。以下では幾つかのバックライト装置を典型的な例としてのみ説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００２６】
バックライト装置の第１の変形例によれば、例えば２つ以上の蛍光ランプを、好ましくは互いに平行に配置し、特に基礎プレート又は支持プレートと被覆プレート又は被層プレート又は被層ディスクとの間に設置する。この場合、支持プレートには照明具を格納するための１つ又は複数の窪みを設けるのが好ましい。１つの窪みにそれぞれ１つずつ蛍光ランプを納めるのが好ましい。蛍光ランプの放射光はディスプレイ又はスクリーン上で反射する。
【００２７】
この変形例による反射性の支持プレートでは、すなわち特に１つ又は複数の窪み内で、ランプから支持プレートの方向に放射した光を、一種の反射器として均一に散乱させ、それによってディスプレイ又はスクリーンを均一に照明する反射層を設けるのが有利である。被層プレート又は被覆プレート、被覆ディスクとしては、システム構成及び適用目的に応じ光分配ユニットとして、あるいは単にカバーとして機能する、この目的のために一般的な任意のプレート又はディスクが使用できる。したがって、被層プレート又は被覆プレート、被覆ディスクには、例えば曇った拡散ディスク又はクリアな透明ディスクが使用できる。
【００２８】
第１の変形例に基づくこの装置は、特に、テレビなど比較的大きなディスプレイに使用される。
【００２９】
バックライトに関し想定できる第２の変形例では、本発明の蛍光ランプは、例えば光分配ユニットの外側に配置することもできる。すなわち照明具は例えばディスプレイ又はスクリーンの外側に設置することができ、その場合、光は光ガイドとして用いられる導光プレート、いわゆるＬＧＰ（ライトガイドプレート）により、目的に沿うようにディスプレイ又はスクリーン上均一に分配される。そのような導光プレートは光を分散させる、例えば粗い表面を有する。
【００３０】
バックライトシステムの第３の変形例として、好ましい実施形態の１つでは、光生成ユニットが、例えば周囲の取り囲まれた、すなわち上方を好ましくは構造化されたディスクにより、下方を支持ディスクにより、側方を壁により区切られた空間を有する。蛍光ランプは、例えばユニットの側方に設置される。取り囲まれたこの空間は、更に、個別の光線空間に細分化することが可能であり、これらは例えば予備設定された厚さで支持ディスクに付与される放電発光物質を含むことができる。被覆プレート又は被覆ディスクとしては、システム構造に応じて、曇りのある拡散ディスク又はクリアな透明ディスク等を使用することもできる。
【００３１】
以下では、本発明を添付の図１を参照してより詳細に説明する。
【００３２】
この図では、被覆ガラス１１０、例えば外部に装着する金属製キャップ形態の金属接触部１２０及び外部電極蛍光ランプ１００の内面に存在する放電気体１３０で構成された、本発明の、特にミニチュアサイズの蛍光ランプ１００を示す。特に好ましい実施形態の１つでは、放電気体１３０として混合気体を使用する。それにより、被覆ガラス１１０の内面に、交流電圧として通電作用を示す実質的なコンデンサが生成する。被覆ガラス１１０は、このコンデンサ内で誘電体として機能するだけでなく、この被覆ガラスの内表面は陰極材として別な機能も有する。放電気体１３０からのイオン１４０は、陰極材として用いられる被覆ガラス１１０の内表面の方に移行し、そこで中和される。本発明の被覆ガラス１１０は、本発明の少なくとも１種類のドーパントを有し、及び／又は本発明の少なくとも１種類のドーパントを含んでなる、あるいはこれらよりなる内面コーティング層（図示せず）を有する。これにより、本発明に基づき調整された低い電子の仕事関数Ｗａの作用によって二次電子１５０の放出が誘発される。この現象は、被覆ガラス１１０自体から、又は被覆ガラス１１０上に塗布されたコーティング層（内面コーティング層）から、又はコーティング層と被覆ガラスから生じる。被覆ガラス１１０及び／又は内面コーティング層のドーピングにより、気体プラズマ１３０からのイオン１４０が陰極表面で中和される場合には、二次電子１５０の放出確率は明らかに増大する。そのようにして、蛍光ランプの効率をできる限り高く設定することが可能である。更に、本外部電極蛍光ランプでは、従来技術から公知の外部電極蛍光ランプと比較して点弧電圧が顕著に低下する。
【００３３】
上記のとおり、本発明により初めて、最適化された外部電極蛍光ランプが提供される。この被覆ガラスは、高濃度のアルカリ土類又はアルミニウム化合物でドーピングされており、及び／又は上記重金属元素の少なくとも１種を有し、及び／又は上記ドーパントの少なくとも１種を含む、又はそれよりなる内面コーティング層が設けられている。外部電極蛍光ランプの被覆ガラスの内壁内及び／又は内表面上に少なくとも１種類のドーパントを適量付与することで、電子の仕事関数Ｗａが＜６ｅＶの範囲、好ましくは＜５ｅＶ、特に好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜４ｅＶ、最も好ましくは０ｅＶ＜Ｗａ＜３ｅＶの範囲へと低くなることから、二次電子放出の確率を高く維持することが可能になる。このようにして、外部電極蛍光ランプの機能を最適化するためのオーダーメイドの被覆ガラスが初めて提供された。最大限の効率化に加え、ランプの点弧電圧をできる限り低く設定できる。点弧電圧の低下によって、例えばフラットスクリーンでは、不利益をもたらす非常に高い電圧をもはや使用する必要がない。それにより、操作危険度も顕著に低減できる。更に、無駄な時間が顕著に短縮できるため、より大きな効率が得られる。
【実施例】
【００３４】
ＭｇＯ及びＢａＯ単結晶の仕事関数の理論的算出
【００３５】
高いＢａＯ及びＭｇＯを含むガラスに関する理論を支持するため、発明者はＢａＯ及びＭｇＯ単結晶の結晶表面における仕事関数を算出した。仕事関数を算出する方法の詳細に関する優れた説明はＨ．Ｄ．Ｈａｇｓｔｒｕｍ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．１２２，８３，１９６１においてなされている。仕事関数φ及び二次電子射出係数γの単純な近似の関係を以下に示す。
γ〜Ｅｉ−２φ  （１）
式中、Ｅが放出プラズマ（例えばＸｅは１２．１３ｅＶＪ、ＥｉＸｅを有する）におけるイオンのイオン化エネルギーである。これは、低い仕事関数を有する材料がかなりの二次電子放出率、すなわち放電ランプの低い点弧電圧及び高効率を示すことを意味する。仕事関数は、周囲の真空に表面の上のバルク材料から電子を移動させるエネルギーとして定義される。それは、（真空の電子エネルギー）−（固体内面のフェルミエネルギー）の差として算出できる。通常、理想的な結晶質の材料は、格子の定数ａの周期性により、空間において完全に周期的である。表面の近くで、構造は主に表面の最初の２枚又は３枚の原子層において変化する。算出は、以下の通りに実行され、市販の密度関数理論（ＤＦＴ）パッケージＶＡＳＰ（Ｇ．Ｋｒｅｓｓｅ，Ｊ．Ｆｕｒｔｈｍｅｌｌｅｒ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ５４，１１１６９．１９９６）において行う。理想的な周期的結晶のための第一段階において、最低限構造は、正に荷電する原子核のバックグラウンドの電子に関する本体部のシュレーディンガー方程式の近似解により算出される構造全体のエネルギーを最小化することによって得られる。第二段階では、特定の方向に沿った表面が、この方向の各々の上に多くの基本セルを積み重ねることによって形成される。最後に、電子波動関数が壊変する長さより顕著に大きい厚みとなるように真空状態にする。１０Ａ（＝１０−９ｍ）の厚さが充分であることがわかる。次のステップとして、周期的境界条件がスタックに適用され、特定の方向に沿った一対の表面が得られる。この後に、原子位置の構造緩和を実行する必要がある。最後に、仕事関数は、真空電子エネルギーと表面付近のフェルミエネルギーとの差として算出できる。その方法及び課題は、Ｓ．Ｐｉｃｏｚｚｉ、Ｒ．Ａｓａｈｉ，Ｃ．Ｂ，Ｇｅｌｌｅｒ．Ａ．Ｊ．Ｆｒｅｅｍａｎ、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ  Ｌｅｔｔ  ８９，１９７６０１，２００２にも記載されている。ＢａＯ及びＭｇＯにおける結果を表１に示す。それらは実験結果（Ｊ．Ｙ．Ｌｉｒａ，Ｊ．Ｓ．Ｏｈ，Ｂ．Ｄ．Ｋｏ，Ｊ．Ｗ．Ｃｈｏ，Ｓ．Ｏ．Ｋａｎｇ，Ｇ．Ｃｈｏ，Ｈ．Ｓ．Ｕｈｍ，Ｅ．Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９４，１，２００３）と十分一致し、ＭｇＯ及びＢａＯの大きな二次電子放出率（Ｅ．Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ｙ．ＬｉＧ，Ｙ．Ｇ．Ｋｉｍ，Ｊ．Ｊ．Ｋｏ，Ｄ．Ｉ．Ｋｉｍ，Ｃ．Ｗ．Ｌｅｅ，Ｇ．Ｃｈｏ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８６，６５２５，１９９９）を説明するものである。しかしながら、実験は行うのが極めて困難である。その理由は、絶縁体上の表層の電荷の増大及び仕事関数は、放出プラズマにおける異なる攻撃イオンを用いた実験を数多く行うことより漸近的に推定できるだけだからである。にもかかわらず、（Ｊ．Ｙ．Ｌｉｒａ，Ｊ，Ｓ．Ｏｈ．Ｂ．Ｄ．Ｋｏ，Ｊ．Ｗ．Ｃｈｏ，Ｓ．Ｏ．Ｋａｎｇ，Ｇ．Ｃｈｏ，Ｈ．Ｓ．Ｕｈｍ，Ｅ．Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９４，１，２００３）において測定される実験値は、ＭｇＯの単結晶（（１１１）−方向では４．２２ｅＶ、（１００）−方向では４．９４ｅＶ、及び（１１０）−方向では５．０７ｅＶ）に関する表１の計算値とよく一致する。従って、ＢａＯの場合の計算値もまた合理的で��ると考えられる。
表１：異なる結晶方向における仕事関数の計算値
【表１】
2008047526.tif 000003
表中の※：（Ｊ，Ｙ，Ｌｉｍ，Ｊ．Ｓ，Ｏｈ，Ｂ．Ｄ．Ｋｏ，Ｊ．Ｗ．Ｃｈｏ，Ｓ．Ｏ．Ｋａｎｇ，Ｇ．Ｃｈｏ，Ｈ．Ｓ．Ｕｈｍ，Ｅ．Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９４，１，２００３）
【００３６】
全体として、計算値は引用文献（Ｊ，Ｙ，Ｌｉｍ，Ｊ．Ｓ，Ｏｈ，Ｂ．Ｄ．Ｋｏ，Ｊ．Ｗ．Ｃｈｏ，Ｓ．Ｏ．Ｋａｎｇ，Ｇ．Ｃｈｏ，Ｈ．Ｓ．Ｕｈｍ，Ｅ．Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９４，１，２００３）の実験結果と十分一致した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の外部電極蛍光ランプの好ましい実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  外部電極蛍光ランプ
１１０  被覆ガラス
１２０  金属接触部
１３０  放電気体
１４０  イオン
１５０  二次電子
【図１】
2008047526.tif 000004