(57)【要約】  本発明は、厚膜組成物を利用する冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の製造方法に関する。本発明のＣＣＦＬは、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）用途に用いて、ＴＦＴ−ＬＣＤバックライトユニットに用いる電極構造を与える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極蛍光ランプを作製する方法であって、
電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を提供するステップと、
第１の端部、第２の端部、第１の内部電極、第２の内部電極、および内側周壁を有する円筒形ガラス管を提供するステップであって、蛍光物質は前記内側周壁に沿って提供され、放電ガスは前記ガラス管に注入され、前記第１の内部電極は前記ガラス管の内側から前記第１の端部を通して延在して、前記第１の電極の内部および外部を形成し、前記第２の内部電極は前記ガラス管の内側から前記第２の端部を通して延在して、前記第２の電極の内部および外部を形成し、前記ガラス管、第１の電極および第２の電極は封止されてガラス管構造を形成して、前記蛍光物質および放電ガスが前記ガラス管構造内に含まれるようにするステップと、
前記導電性層厚膜組成物を前記ガラス管構造の前記第１および第２の端部に適用して、第１の導電性層および第２の導電性層を形成するステップと、
前記ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、冷陰極蛍光ランプを形成するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１の導電性層は、前記第１の電極の前記外側部分を完全にカバーしていることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、保護層は、１つまたは複数の前記第１および第２の導電性層に適用されていることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記保護層は、無鉛の層であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記適用するステップは、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティング、およびスプレーコーティングを含む群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記焼成するステップの前に、前記導電性層厚膜組成物を乾燥するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記導電性層厚膜組成物は、ガラスフリットをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記焼成するステップは、３００〜６００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記焼成するステップは、８０〜３００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、前記ガラスフリット組成物は、無鉛のガラスフリット組成物であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法において、前記ガラスフリット組成物は、重量％合計ガラスフリット組成物において、ＳｉＯ2４〜８、Ａｌ2Ｏ3２〜３、Ｂ2Ｏ3８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ2Ｏ3３０〜７０、ＳｎＯ2０〜３を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法により作製された冷陰極蛍光ランプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の冷陰極蛍光ランプを含む液晶ディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００６年５月２４日に出願された米国仮特許出願第６０／８０２，９１２号明細書の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、厚膜組成物を利用する冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の製造方法に関する。本発明のＣＣＦＬは、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）用途に用いて、ＴＦＴ−ＬＣＤバックライトユニットに用いるＣＣＦＬの電極構造を与える。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイデバイスは、偏光フィルム側とガラス側とを有する２片の偏光ガラスを含む。表面に微細な溝（偏光膜と同じ方向に配向された）を作成する特殊ポリマーが、ガラスの非偏光膜側で擦られる。ネマチック液晶のコーティングを、フィルタの一方に追加する。溝によって、液晶分子の第１の層が、フィルタの配向と並ぶ。ガラスの第２の片を、第１の片に対して直角に、偏光フィルムに追加する。最上層が、下部に対して９０度の角度になって、したがって、第２の偏光ガラスフィルタの配向に適合するまで、液晶分子の各連続層が、徐々に捩れる。
【０００４】
光が第１のフィルタに当たると偏光する。液晶分子の最後の層が、第２の偏光ガラスフィルタと適合すると、光は通過する。通過する光は、液晶分子に電荷を用いることにより制御される。
【０００５】
アクティブ−マトリックスＬＣＤは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）次第である。基本的に、ＴＦＴは、ガラス基板上に特定のマトリックスで配列された微小スイッチングトランジスタとキャパシタである。これらのＴＦＴが電荷を受ける領域を制御して、画像が見られる。
【０００６】
ＬＣＤデバイスへの光は、バックライトユニット（ＢＬＵ）を用いることにより供給される。２つの可能なバックライトユニットタイプとして、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）とがある。ある実施形態において、ＥＥＦＬと比べて、ＣＣＦＬは、寿命／信頼性が改善され、量産工程が用意できているために、ＴＦＬ−ＬＣＤ  ＢＬＵ光源として用いられてきた。
【０００７】
白熱電球より光の生成が効率的なため、蛍光ランプを用いて、一般照明用の典型的な電気装置で照明がなされている。蛍光ランプは、低圧ガス放電源であり、アークを形成する水銀プラズマにより生成される紫外線エネルギーで活性化される蛍光粉末により、主に、光が生成される。通常、各端部に電極が封止された管状電球の形態にあるランプには、始動のための少量の不活性ガスと共に低圧水銀蒸気が含まれている。電球の内壁は、一般的に蛍光体と呼ばれる蛍光粉末でコートされている。適切な電圧を印加すると、水銀蒸気を通して、電極間に電流が流れることにより、プラズマ形成アークが生成される。この放電により、目視される放射線が生成される。すると、紫外線が、蛍光体を励起して、光を放出する。
【０００８】
蛍光ランプの中には、２つの電極がそれぞれ各端部で電球に密封されているものがある。これらの電極は、「冷」または「熱」陰極または電極のいずれかとして操作するように設計されている。冷陰極（またはグロー）操作用の電極は、発光材料で内側がコートされた閉口金属シリンダからなる。
【０００９】
図１Ａに、先行技術の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を示す。ランプは、典型的にはガラス管１である管状電球の形態にあり、各端部から延在する２つの電極４を備えている。ランプには、蛍光粉末３および放電ガス２が含まれる。典型的な先行技術のＣＣＦＬ電極は、インバータとＣＣＦＬ間に、各電極からインバータまで接続５をはんだ付けすることにより、電気的接続を行っている。この先行技術のＣＣＦＬ構造においては、ランプをＢＬＵモジュールに組み立てる前に、ワイヤをＣＣＦＬランプの電極にはんだ付けすることにより電気的接続を行う。ＣＣＦＬランプを組み立てるとき、両端にワイヤを吊るして、これらのランプをＢＬＵパネルに配置する。ワイヤをＢＬＵモジュールのインバータまでさらにはんだ付けすることにより、ランプからＢＬＵモジュールまでの電気的接続を行う。これは非常に時間労働集約型である。図１Ｂに、先行技術のＣＣＦＬのはんだ付けによる接続を示す。図１Ｃに、複数の１−２インバータ６を備えた典型的なＣＣＦＬを示す。
【００１０】
他のＣＣＦＬ例において、金属キャップを内部電極に固定して、ＣＣＦＬからインバータまで接続している。金属キャップは、はんだ付けによりランプに取り付けられる。ランプをＢＬＵモジュールのホルダーに配置して留め、電気的接続を形成する。この方法でもなお、金属キャップをランプに取り付けるのにはんだ付けが必要である。金属キャップにより進歩したものの、処理のし易さ、組立のし易さおよびランプの交換に関して、ＣＣＦＬの処理を改善することがなお必要とされている。
【００１１】
図２Ａに、従来の外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）を示す。金属カプセル１０が、ガラス管１の端部に結合されていて、強誘電体が、金属カプセルの内側に適用されている。このタイプの電極は、Ｇｒｅｅｎｌｅｅによる（特許文献１）に開示されている。しかしながら、電極の結合された部分は損傷を受けやすい。ガラス管の熱膨張係数が、金属カプセルとは異なるためである。
【００１２】
図２Ｂに、他のタイプの電極が示されており、これは、Ｃｈｏ  ｅｔ  ａｌ．による（特許文献２）に開示されている。Ｃｈｏ  ｅｔ  ａｌ．の電極は、導電性接着剤１６を用いて、封止されたガラス管に取り付けられた金属キャップ１３である。同開示文献において、電極はまた、接着剤付きの導電性テープ１４とすることもでき、テープは、図２Ｃに示すように、ガラス管に取り付けられている。
【００１３】
図２Ｄに、他のタイプの電極が示されており、これは、Ｔａｋｅｄａ  ｅｔ  ａｌ．による（特許文献３）に開示されている。Ｔａｋｅｄａ  ｅｔ  ａｌ．に開示された電極は、アルミニウムホイル１５であり、導電性シリコーン接着層を用いて、封止されたガラス管に取り付けられている。
【００１４】
接着剤を用いると、上述したＥＥＦＬのように、ＥＥＦＬデバイスの電極とガラス管との間の結合が脆弱となるという欠点がある。接着剤は、機械的な結合を提供するに過ぎず、電極の脆弱な結合によって、信頼性が乏しくなってしまう。例えば、熱サイクル中、電極とガラス管との間のギャップが生じる。これは、金属キャップ（電極）とガラス管との間の熱膨張係数の不適合によるものである。過酷な環境において接着剤が劣化してもギャップが生じる。電極とガラス管との間のギャップによって、ＥＥＦＬ欠陥につながる。これは、恐らく、ＥＥＦＬの高操作電圧が、ガラス管に均一に適用されないためである。ギャップ周囲の高い電気抵抗によって、ガラス管の破壊的損傷につながる。ギャップ周囲の高い応力もまた、分離を強め、信頼性試験中、デバイスの損傷を加速する可能性がある。
【００１５】
本発明は、ＣＣＦＬを作製する新規な方法およびＬＣＤデバイスを作製する方法を提供することにより、上記の問題に対処するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、冷陰極蛍光ランプを作製する方法を提供するものであり、電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と、第１の端部、第２の端部、第１の内部電極、第２の内部電極および内側周壁を有する円筒形ガラス管を準備する工程であって、蛍光物質が前記内側周壁に沿って提供されていて、放電ガスが前記ガラス管に注入され、前記第１の内部電極が、前記ガラス管の内側から前記第１の端部を通して延在していて、したがって、前記第１の電極の内部および外部を形成し、前記第２の内部電極が前記ガラス管の内側から前記第２の端部を通して延在していて、したがって、前記第２の電極の内部および外部を形成し、前記ガラス管、第１の電極および第２の電極が封止されてガラス管構造を形成し、したがって、前記蛍光物質および放電ガスが前記ガラス管構造内に含まれるようにする工程と、導電性層厚膜組成物を、前記ガラス管構造の前記第１および第２の端部に適用して、第１の導電性層および第２の導電性層を形成する工程と、前記ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、冷陰極蛍光ランプを形成する工程とを含む。
【００１７】
本発明の一実施形態において、上記の適用工程は、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティングおよびスプレーコーティングから選択される。さらなる実施形態において、本方法は、前記焼成工程の前に、前記導電性層厚膜組成物を乾燥する工程をさらに含む。さらなる実施形態において、本方法は、保護層組成物を、前記第１の導電性層および前記第２の導電性層の一方または両方に提供する工程をさらに含む。さらに他の実施形態において、本発明の導電性層厚膜組成物は、ガラスフリットをさらに含む。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態において、冷陰極蛍光ランプは、上述および後述する本発明の方法により形成される。他の実施形態において、上述の冷陰極蛍光ランプを含む液晶ディスプレイデバイスが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】従来の冷陰極蛍光ランプの図である。
【図１Ｂ】はんだ接続された単一の従来の冷陰極蛍光ランプの図である。
【図１Ｃ】複数の１−２インバータおよびはんだ接続を備えた従来の冷陰極蛍光ランプの図である。
【図２Ａ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｂ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｃ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｄ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｅ】米国仮特許出願第６０／８０２９１２号明細書に開示された外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｆ】米国仮特許出願第６０／８０２９１２号明細書に開示された外部電極蛍光ランプの図である。
【図２Ｇ】米国仮特許出願第６０／８０２９１２号明細書に開示された外部電極蛍光ランプの図である。
【図３Ａ】冷陰極蛍光ランプの本発明の図である。
【図３Ｂ】冷陰極蛍光ランプの本発明の図である。
【図３Ｃ】冷陰極蛍光ランプの本発明の図である。
【図３Ｄ】冷陰極蛍光ランプの本発明の図である。
【図３Ｅ】冷陰極蛍光ランプの本発明の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２Ｅに、参考文献として援用されるＬｉｎらによる米国仮特許出願第６０／８０２，９１２号明細書（代理人整理番号ＥＬ−０６６３）に開示された外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）を示す。図２Ｆおよび２Ｇは、Ｌｉｎらに記載されたＥＥＦＬを利用するはんだフリー接続の様々な実施形態を示す。米国仮特許出願第６０／８０２，９１２号明細書はＥＥＦＬ用途に関するものであるが、本発明は、ＣＣＦＬ用途に関する。
【００２１】
本発明の１つの利点は、厚膜導電性層の蛍光ランプの内部電極およびガラス管３に対する良好な結合強度であり、従って、内部電極の良好な信頼性を達成することができる。焼成プロセス中、電極ペースト中のガラスフリットが、導電性層のガラス管への強固な化学的および機械的結合を与える。先行技術の例に比べて、電極の強固で、均一な、しっかりと結合された構造が、信頼性および電気的特性において優れた性能を与える。
【００２２】
電極の良好な結合による他の利点は、電気的性能と増大した信頼性である。電極の強固で均一な結合によって、電極がランプのガラス管と密着することにより、電気抵抗が低く、ランプに印加された電力の電力変換効率が高くなって、ガラス管内側の蛍光物質が励起される。ＣＣＦＬを操作するためのＡＣ電力は、通常、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲であり、電極とガラス管の界面での結合が、ＣＣＦＬにおけるような高電気周波数において信頼性に大きく影響するであろう。
【００２３】
本発明のさらなる利点は、大量生産しやすいことである。本発明において、ローリング、スプレー、ディップ等のプロセスは、業界においては、一般的に、実施しやすいプロセスである。必要とされる設備投資は低コストであり、高性能の再現性でＣＣＦＬデバイスを作製することができる。電極の物理および性能均一性は、導電性材料が、従来技術で述べたように、テープ、金属キャップまたはホイルの形態よりも、本発明において既述したように、ペーストの形態にあるときの方が達成されやすい。このように、高品質ＣＣＦＬデバイスは大量生産することができる。さらに、本発明によれば、厚膜ペーストを用いることにより、はんだ接続の必要性が排除される。ペーストをランプに適用し、はんだフリーの電極を形成する。ランプをホルダーでＢＬＵモジュールに配置して留めて、完全なバックライトユニットを形成する。
【００２４】
プロセスの説明
本発明の一実施形態における蛍光ランプ製造プロセスおよび蛍光ランプの内部電極の構造を詳細に説明する。当業者であれば、この説明は、製造プロセスのあくまでも一例に過ぎないことが理解されており、他の製造プロセスが当業者に知られている。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｅに、本発明の例示の実施形態による蛍光ランプを示す。図３Ａ〜３Ｅを参照すると、蛍光ランプは、円筒ガラス管１を含む。蛍光物質３が、ガラス管１の内側周壁に沿って提供されている。蛍光物質をガラス管１内側に適用した後、不活性ガス、水銀（Ｈｇ）等を含む放電ガス２を、互いに混合し、ガラス管１へ注入し、ガラス管１の両端を封止する。
【００２６】
蛍光ランプの電極は、それぞれ、ガラス管１の対向端に形成される。電極４の構造は、厚膜導電性層１７および導電性層１７を部分的または完全にカバーする任意の保護層１８でコートされている。ガラス管１の外側に延在する電極４の部分は、導電性層１７により完全にカバーされている、または導電性層１７を越えて延在していてもよい。
【００２７】
導電性層１７は、厚膜ペーストであり、バインダー材料と、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔおよびこれらの混合物を含む群から選択される金属とを含んでいる。本発明で選択された金属は、導電性層１７に非常に低い電気抵抗を与える。２５μｍで１００ｍオーム／ｓｑ未満の電気シート抵抗が達成される。一実施形態において、電気シート抵抗範囲は、２５μｍで１〜１０ｍオーム／ｓｑの範囲内である。さらなる実施形態において、シート抵抗は２５μｍで３ｍオーム／ｓｑである。バインダー組成物は、導電性層１７に、ガラス管１および電極材料に対する強固な接着力を提供する。典型的に、厚膜ペーストの適用方法は、スクリーン印刷またはディップコートである。しかしながら、当業者に周知の他の方法も可能である。本発明に有用な適用可能な厚膜ペースト組成物について後述する。
【００２８】
Ｉ．厚膜ペースト導電性層
Ａ．電気的機能性粒子
導体用途においては、機能性相は、電気的機能性導体粉末を含む。ある厚膜組成物中の電気的機能性粉末は、単一種の粉末、粉末の混合物、数種類の元素の合金または化合物を含んでいてよい。本発明で用いられる電気的機能性導電性粉末は、これらに限られるものではないが、金、銀、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、モリブデン、タングステン、タンタル、錫、インジウム、ルテニウム、コバルト、タンタル、ガリウム、亜鉛、マグネシウム、鉛、アンチモン、導電性カーボン、白金、銅およびこれらの混合物を含む。
【００２９】
金属粒子は、有機材料でコートしても、しなくてもよい。特に、金属粒子は、界面活性剤でコートされていてよい。一実施形態において、界面活性剤は、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアレートの塩、パルミテートの塩およびこれらの混合物から選択される。対イオンは、これらに限られるものではないが、水素、アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物とすることができる。
【００３０】
球状粒子やフレーク（ロッド、コーンおよびプレート）をはじめとする実質的に任意の形状の金属粉末を、本発明を実施するのに用いることができる。一実施形態において、金属粉末は、金、銀、パラジウム、白金、銅およびこれらの組み合わせである。さらなる実施形態において、粒子は球である。
【００３１】
さらなる実施形態において、本発明は、分散液に関する。分散液は、組成物、粒子、フレークまたはこれらの組み合わせを含む。金属粉末は、ナノサイズの粉末であってもよい。さらに、導電性機能性粒子は、界面活性剤でコートされていてもよい。界面活性剤は、所望の分散液特性を形成するのに役立つ。電気的機能性粒子の典型的な粒径は、約１０ミクロン未満である。粒径は、適用方法および厚膜組成物の所望の特性に応じて異なるものと考えられる。一実施形態において、２．０〜３．５ミクロンの平均粒径（Ｄ50）を用いる。さらなる実施形態において、Ｄ90は、約９ミクロンである。さらに、一実施形態において、表面積対重量比は、０．７〜１．４ｍ２／ｇの範囲である。
【００３２】
Ｂ．有機媒体
無機成分は、典型的に、機械的混合により、有機媒体と混合されて、「ペースト」と呼ばれる粘性組成物を形成する。これに限られるものではないが、スクリーン印刷やディップコーティング等、適用可能なコーティング方法に好適なコンシステンシーとレオロジーを粘性組成物は有している。様々な不活性粘性材料を、有機媒体として用いることができる。有機媒体は、無機成分が、適切な程度の安定性で分散可能なものでなければならない。媒体のレオロジー特性は、組成物への良好な適用特性を与えるようなものでなければならない。固体の安定分散、スクリーン印刷にとって適切な粘度およびチキソトロピー、基板とペースト固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度および良好な焼成特性が挙げられる。本発明の厚膜組成物に用いる有機ビヒクルは、好ましくは、非水性不活性液体である。増粘剤、安定剤および／またはその他一般的な添加剤を含有していても、していなくてもよい様々な有機ビヒクルを用いることができる。有機媒体は、典型的に、溶剤中のポリマー溶液である。さらに、界面活性剤等の少量の添加剤を有機媒体の一部としてもよい。この目的で最もよく用いられるポリマーは、エチルセルロースである。本発明に有用なポリマーの他の例としては、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、ワニス樹脂および低級アルコールのポリメタクリレートが挙げられ、用いることができる。厚膜組成物で最もよく用いられている溶剤は、エステルアルコールおよびテルペン、例えば、アルファ−またはベータ−テルピネオールまたは松根油等のその他の溶剤との混合物、ケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコール、ならびに高沸点アルコールおよびアルコールエステルである。さらに、基板への適用後、即時の硬化を促進するための揮発性液体を、ビヒクルに含めることができる。これらおよびその他の溶剤の様々な組み合わせを処方して、所望の粘度および揮発性要件が得られる。
【００３３】
有機媒体中に存在するポリマーは、総組成物の０．２重量％〜８．０重量％の範囲、および中に含まれる任意の範囲である。本発明の厚膜導電性組成物を、有機媒体により、所定のスクリーン印刷可能な粘度まで調節してもよい。一実施形態において、厚膜導電性組成物は銀を含む。
【００３４】
厚膜組成物中の有機媒体と、分散液中の無機成分の比率は、ペーストの適用方法および用いる有機媒体の種類に依存しており、変えることができる。通常、分散液は、良好な湿潤性を得るために、４０〜９０重量％の無機成分と、１０〜６０重量％の有機媒体（ビヒクル）を含有する。
【００３５】
Ｃ．任意のガラスフリット
本発明の典型的なガラスフリット組成（ガラス組成）を以下の表１に挙げる。本発明のガラスフリットは任意である。表１に挙げた組成は、限定されるものではないことに留意すべきである。ガラス化学の当業者であれば、本発明のガラス組成物の所望の特性を大きく変えずに、追加の成分で少量置き換えることが考えられるからである。例えば、有用なガラスフリット組成を修正して、耐摩耗性、はんだぬれ性およびその他特性を最適化してもよいということを、当業者は理解している。
【００３６】
重量％合計ガラス組成物におけるガラス組成を表１に示す。実施例の好ましいガラス組成は、以下の酸化物構成成分を、重量％合計ガラス組成物において、ＳｉＯ2４〜８、Ａｌ2Ｏ3２〜３、Ｂ2Ｏ3８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ2Ｏ3３０〜７０、ＳｎＯ2０〜３の組成範囲で含む。ガラスのより好ましい組成は、重量％合計ガラス組成物において、ＳｉＯ2７、Ａｌ2Ｏ3２、Ｂ2Ｏ3８、ＣａＯ１、ＺｎＯ１２、Ｂｉ2Ｏ3７０である。本発明のいくつかの実施形態は、Ｐｂを含まないガラス組成物を含む。ガラスを本発明の厚膜組成物に用いると、処理の際に、基板と組成物との間の熱膨張係数（ＴＣＥ）がより適合するようになる。特に有利な実施形態は、厚膜組成物がＰｂを含まないガラスを含むものである。
【００３７】
【表１】
2010517239.tif 000003
【００３８】
本発明に有用なガラスフリットとしては、旭硝子（Ａｓａｈｉ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されているＡＳＦ１１００およびＡＳＦ１１００Ｂが挙げられる。
【００３９】
本発明のガラスフリット（ガラス組成物）の平均粒径は、実際の用途において、０．５〜５．０μｍの範囲である。ただし、２．５〜３．５μｍの範囲の平均粒径が好ましい。ガラスフリットの軟化点（Ｔｓ：ＤＴＡの二次転移点）は、３００〜６００℃の範囲でなければならない。導電性層厚膜組成物に存在するときは、総組成物中のガラスフリットの量は、総組成物の０．５〜１０重量％の範囲である。一実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の１〜３重量％の量で存在する。さらなる実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の４〜５重量％の範囲で存在する。
【００４０】
本明細書に記載したガラスは、従来のガラス製造技術により製造される。ガラスは５００〜１０００グラムの量で作製される。典型的に、成分は、秤量されて、所望の比率で混合され、床昇降式炉で加熱され、白金合金るつぼ中で溶融物を形成する。当該技術分野において周知のように、加熱は、ピーク温度（１０００〜１２００℃）まで、溶融物が完全に液体かつ均質になる時間にわたって実施される。溶融ガラスを、対向する回転ステンレス鋼ローラ間で冷却して、１０〜２０ミルの厚さの板のガラスを形成する。得られたガラス板をミリングして、その５０％の体積分布が１〜３ミクロンに設定された粉末を形成する。
【００４１】
ＩＩ．電極の任意の保護層
図３Ｂ〜３Ｅに示した本発明の様々な実施形態において詳述したとおり、少なくとも部分的に導電性層１７をカバーする保護層１８が示されている。保護層１８は、導電性層全体または一部のみをカバーしてよい。さらに、ある実施形態において、電極は保護層に延在していて、保護層は電極をカバーしている。電極１８の保護層は、Ｓｎ等の低反応性の金属でできている。これは、導電性層１７の、環境中の成分、例えば、水分や反応性ガスとの反応から保護するためである。保護層は、全く任意である。
【００４２】
導電性層１７をガラス管１に適用するのに、異なる方法を利用してよい。ガラス管１外側に延在する電極４の一部は、導電性層１７に完全にカバーされていても、導電性層１７を越えて延在していてもよい。ある実施形態において、電極は、保護層がなくても、電極が導電性層に接続されている限りは、導電性層を越えて延在していてもよい。
【００４３】
ある実施形態において、電極は、導電性層を越えて、保護層へと延在している。保護層は、電極および導電性層を部分的または完全にカバーしていてもよい。金属粉末およびバインダーを含む電極材料（上述したとおり）を併せてよく混合して、電極ペーストを形成する。導電性層１７は、厚膜導電性ペーストから作製される。異なる粘度の厚膜導電性ペーストを、ガラス管および電極に、異なるコーティングプロセス、例えば、ローリング、スプレー、ディッピングプロセス等により適用することができる。
【００４４】
一実施形態において、厚膜導電性ペーストは、ガラス管を、ペースト容器またはタンクに近づけ、ペーストをガラス管に移動し、ガラス管を厚膜導電性ペーストタンクから離すと、厚膜導電性ペーストのコーティングがガラス管の所望の場所に残るロールコーティングプロセスにより適用される。ローリングプロセス中、ガラス管は、両端を通る軸により回され、ガラス管は、タンクの厚膜導電性ペーストの表面に対して小さな角度で並んでいる。
【００４５】
他の実施形態において、ノズルを通して、厚膜ペーストを空気中へ排出して、液滴を形成し、ペーストの液滴が、ガラス管の両端に堆積することによりなされるスプレープロセスを介して導電性ペーストを適用することにより、ＣＣＦＬは形成される。良好なコーティング均一性のためには、プロセス中、ガラス管を回すのが好ましい。
【００４６】
ガラス管を導電性ペーストにディッピングし、タンク中のペーストの表面から引っ張ることによる、ディッピングプロセスもまた導電性層厚膜適用に用いてよい。ガラス管の並び方は、ペーストの表面に垂直なものに限定されず、ガラス管の回転を、ディッピングプロセス中に採用することができる。
【００４７】
後の製造プロセスには、ガラス管の乾燥、焼成および冷却が含まれる。ある実施形態において、特定の乾燥工程は、プロセスの条件によって、必要ではない。乾燥、焼成および冷却のプロセスは、バッチまたは連続プロセスで行うことができる。
【００４８】
一実施形態において、乾燥プロセスが定義されており、ガラス管および導電性層を、５０〜１８０℃まで、ある時間にわたって加熱することにより実施される。ガラス管の加熱は、乾燥オーブン中、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで行うことができる。ガラス管の電極ペースト中の低沸点有機溶媒が、乾燥プロセス中に引かれると、ガラス管を焼成プロセスにかける準備が整う。導電性層は、乾燥後、物理変化を受け難いからである。
【００４９】
一実施形態において、焼成プロセスが定義されており、ガラス管および導電性層を、約３００〜６００℃の範囲の温度まで加熱することにより実施される。ガラス管は、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで、焼成炉にて、加熱することができる。焼成工程中、典型的に、耐熱性キャリア、例えば、石英管を、ガラス管１の均一な加熱および機械的サポートに用いる。加熱雰囲気の組成は、導電性ペーストの異なる種類および電極の異なる目標性能のために、修正および制御することができる。連続焼成プロセスにおいて、ガラス管を均一に加熱するために、ガラス管を、キャリアの動く方向に垂直に並べることができる。焼成プロセスの目的は、導電性層の低電気抵抗（２５μｍで＜１００オーム／ｓｑの低シート抵抗を達成する）および導電性層のガラス管への高い結合強度を達成することである。焼成プロセス中、導電性層厚膜中の全ての有機材料が燃え尽きる。典型的に、焼成工程は、３００〜６００℃の温度範囲で実施される。焼成後、金属およびガラスフリット（厚膜組成物に添加したとき）のみが、導電性層に残る。
【００５０】
焼成プロセス後、ガラス管を徐冷する。冷却プロセスは、ガラス管に焼き戻し減少温度勾配を与える。冷却プロセス中、ガラス管と導電性層との間の界面の熱応力を徐々に放出するためには、中程度の冷却速度が必要である。ガラス管は、ある実施形態においては、周囲条件にて適切に冷却される。
【００５１】
本発明の一実施形態では、ガラスフリットは、厚膜ペースト導電性層に含まれていない。この変形実施形態における電極ペーストは、上述した機能性金属、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、およびそれらの混合物、および有機媒体、例えば、溶媒と樹脂を含む。このガラスを含まない実施液体の一実施形態において、焼成温度は、８０〜３００℃の範囲である。さらなるガラスを含まない実施形態において、焼成温度は、３００〜６００℃の範囲である。一実施形態において、電気的機能性粒子は、ナノサイズ粒子である。ある実施形態において、厚膜組成物は、ポリマーを含むため、ポリマー厚膜組成物である。かかるポリマー厚膜組成物は硬化してもよい。この硬化によって、典型的に、焼成温度を低くし、エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００５２】
この変形のガラスを含まない実施形態の利点としては、機械類のコストが低くなること、材料コストが低くなること、そしてプロセスの処理量が多くなることである。変形実施形態の欠点は、結合強度が低くなること、そして、電気的性能が若干悪くなることである。ガラス含有とガラス非含有の実施形態の両方共、大量生産しやすいという利点を共有している。
【００５３】
任意の保護層１８は、冷却プロセス後に導電性層１７に適用される。反応性の低い金属層、例えば、Ｓｎ、ＮｉおよびＺｎの導電性層をコーティングすると、保護層１８となる。異なるコーティングプロセス、例えば、はんだ付け、電気めっき、化学めっき等を保護層１８に採用することができる。
【００５４】
厚膜ペースト層の長さ（すなわち、ガラス管の被覆範囲）は、最適化する必要がある。ＣＣＦＬの厚膜の被覆範囲は、ランプの電気的性能に大きく影響する。長い被覆範囲のランプは、ガラス管との接触面積が大きくなるため、電気抵抗が低い。例えば、長さを減じた１０ｍｍのランプにおいて４ｍＡの典型的な管電流を得るには、長さ２０ｍｍの電極のランプに必要とされる電圧の１．７倍という高い電圧を印加しなければならない。短い電極のランプの操作電圧が高いと、電極周囲にオゾンが生成されたり、バックライトモジュールに絶縁材料を特別に設ける必要があったり、インバータ出力電圧制限に達する等の問題につながる。ランプの高い輝度には、高い操作電流が必要とされる。高操作電圧で高電流のランプを操作するには、電極の長さを長くするという解決策が広く採用されている。この解決策の欠点は、ランプの実際の照明領域が、長い電極より小さくなることである。従って、電極の長さとランプ輝度の最適化を考慮しなければならない。
【符号の説明】
【００５５】
１  管状電球（ガラス管）
２  放電ガス
３  蛍光層（典型的に、蛍光体）
４  内部電極
５  はんだ接続
６  インバータ
１０  結合金属カプセル
１３  金属キャップ
１４  接着剤付き導電性テープ
１５  アルミニウムホイル
１６  接着材料
１７  厚膜導電性ペースト
１８  保護層
１９  電極と機械的に接触するＥＥＦＬホルダー
２０  電極と機械的に接触するＣＣＦＬホルダー
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【国際調査報告】
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