(57)【要約】  【課題】沿面発光させるための駆動電圧を低くし、水銀の封入や水銀合金材料を使用しないことによる環境負荷を低減させた管状発光体を提供する。  【解決手段】本発明の管状発光体(21)は、透明又は半透明の管状体(1)と管状体(1)の長手方向に沿った導体からなる外側電極(3)と、管状体(1)の中心部の長手方向に沿った導体からなる内側電極(2)と、管状体(1)と内側電極(2)との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子(6)を含む多孔質発光体(7)を含み、外側電極(3)と、内側電極(2)間に電圧を印加することにより発光させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は半透明の管状体と前記管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、
前記管状体の中心部の長手方向に沿って設置された導体からなる内側電極と、
前記管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体を含み、
前記外側電極と、前記内側電極間に電圧を印加することにより発光させる管状発光体。
【請求項２】
多孔質発光体が蛍光体粒子と絶縁性無機物の混合物である請求項１に記載の管状発光体。
【請求項３】
絶縁性無機物が絶縁性繊維である請求項２に記載の多孔質発光体。
【請求項４】
蛍光体粒子が絶縁性無機物で被覆されている請求項１に記載の管状発光体。
【請求項５】
蛍光体粒子と絶縁性繊維がともに絶縁性無機物で被覆されている請求項１に記載の管状発光体。
【請求項６】
内側電極が管状金属である請求項１に記載の管状発光体。
【請求項７】
外側電極が透明な導体薄膜電極である請求項１に記載の管状発光体。
【請求項８】
外側電極が透明な導体薄膜電極に加え、金属導体からなる補助電極を備える請求項１に記載の管状発光体。
【請求項９】
外側電極が管状体の内側に設置されている請求項１に記載の管状発光体。
【請求項１０】
外側電極が管状体の外側に設置され、内側電極と前記外側電極の間に交流電圧を印加することにより発光させる請求項１に記載の管状発光体。
【請求項１１】
管状発光体の両端部が気密封止されている請求項１に記載の管状発光体。
【請求項１２】
円筒型に成型された蛍光体粒子を含む多孔質発光体の外壁に外側電極を形成し、内壁に内側電極を備え、
前記多孔質発光体が、透明又は半透明の管状体の中に封入され、
前記外側電極と前記内側電極間に電圧を印加することにより発光させる管状発光体。
【請求項１３】
多孔質発光体が蛍光体粒子を含有する焼結体からなる請求項１２に記載の管状発光体。
【請求項１４】
管状体に希ガスが封入されてなる請求項１又は１２に記載の管状発光体。
【請求項１５】
透明な管状体の長手方向に沿って導体電極を形成する工程と、
前記管状体の中心部の長手方向に沿って内側電極となる導体を設置する工程と、
前記管状体と内側電極との間隙に蛍光体粒子を含有する多孔質発光体を充填する工程とを含む管状発光体の製造方法。
【請求項１６】
蛍光体粒子を含有する多孔質発光体の充填後において、管状体に曲げ加工を施す工程を含む請求項１５に記載の管状発光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明、例えば液晶ディスプレイ用のバックライトなどに使用される管状発光体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶ディスプレイ用バックライト等に用いられる照明には冷陰極蛍光放電管が知られている。第１電極と第２電極の他に、第３電極を第１電極の近傍に配置し、第１電極と第３電極との間の放電電極間距離を短縮することで放電開始電圧を低下させ、暗所下点灯を容易にし、第３電極と第１電極間の放電開始後に、第１電極と第２電極間に主たる放電を発生させるように構成したものである。こうすることにより、冷陰極蛍光放電管において、良好な暗所下点灯特性を提供し、高効率冷陰極蛍光放電管を実現できることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の冷陰極蛍光放電管として、両端に放電用電極が封着されると共に内面に蛍光体が塗布された管内径が１．５〜３．５ｍｍの外囲器内に、６０〜９９．９％のネオンと残部アルゴンからなる混合ガスを、６〜１８ｋＰａの封入圧力にて封入することにより構成される。こうすることにより、管内径、封入ガス及びその封入圧力という要因に基づいて細管化、低消費電力化、発光効率の高効率化を実現し、照明光源の一層の薄型化、軽量化に寄与した冷陰極蛍光放電管が提供できることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、冷陰極蛍光ランプとして、細径のガラス管の両端部に配置する一対の電極のうち、一方の電極は円筒状のニッケル製の電極本体にゲッタ材料及び水銀合金材料からなる多孔質体を充填したスティック電極とし、他方の電極は高融点材料やゲッタ材料からなる線状の電極材をコイル状に巻回したコイル電極とする。このように構成することにより、管径を細径化しても点灯体のチラツキやスパッタリングがなく、また高輝度で長寿命の冷陰極蛍光ランプを提供できることが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５７９８７号公報（段落［０００９］〜［００１０］）
【特許文献２】特開平８−１０２２８８号公報（段落［０００５］〜［００１２］）
【特許文献３】特開平６−１９６１２５号公報（段落［０００５］〜［００１０］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の冷陰極蛍光ランプにおいては駆動電圧がかなり高く、これは管状体の長手方向の放電により発光させるため管状体の管の長さが大きくなると、発光に際し比較的高電圧を印加する必要があること、希ガスの封入が必要であることなどという問題があった。また、比較的大きい面積を有する液晶表示装置においてはバックライト用に使用される冷陰極蛍光放電管の管長はかなり長くなり、駆動回路の価格もかさみ、管状体周辺の絶縁対策にも配慮する必要があるという問題もあった。さらに、冷陰極蛍光ランプには水銀を封入して放電させること、また水銀合金からなる材料を使用することなどの環境負荷の面においても問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑み、管状発光体において放電距離を短くして、駆動電圧を低減させた管状発光体を提供することを目的としている。また、管状発光体の放電において沿面放電を利用し、水銀やその関連物質を使用しない環境に優しい管状発光体を提供することを目的としている。さらに、管状発光体の曲げ加工を容易にし、自由な形状に加工できる管状発光体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の管状発光体は、透明又は半透明の管状体と前記管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、前記管状体の中心部の長手方向に沿って設置された導体からなる内側電極と、前記管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体を含み、前記外側電極と、前記内側電極間に電圧を印加することにより発光させるという構成を備えたものである。
【０００８】
本発明の別の管状発光体は、円筒型に成型された蛍光体粒子を含む多孔質発光体の外壁に外側電極を形成し、内壁に内側電極を備え、前記多孔質発光体が、透明又は半透明の管状体の中に封入され、前記外側電極と前記内側電極間に電圧を印加することにより発光させるという構成を備えたものである。
【０００９】
本発明の管状発光体の製造方法は、透明な管状体の長手方向に沿って導体電極を形成する工程と、前記管状体の中心部の長手方向に沿って内側電極となる導体を設置する工程と、前記管状体と内側電極との間隙に蛍光体粒子を含有する多孔質発光体を充填する工程とを含むものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の管状発光体によれば、放電距離を短くできるので駆動電圧を低減させることができること、また沿面放電をさせているため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に優しいものにすることができること、さらに曲げ加工が容易であるため、比較的自由な形状に加工できる管状発光体とその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
実施の形態１における管状発光体は透明又は半透明の管状体と管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、管状体の中心部に設置された導体からなる内側電極と、管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体からなり、外側電極と、内側電極間に電圧を印加することにより発光させるように構成してなるものである。特に、本実施の形態においては外側電極が管状体の外壁に形成されている。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しながら説明する。図１は本実施の形態における管状発光体２１の断面図であり、図２乃至図４は本実施の形態における管状発光体の製造方法を説明するための部分断面図である。
【００１４】
透明又は半透明の管状体１は、外径１８ｍｍ、厚み１．６ｍｍ、長さ１００ｍｍのガラス管を用いた。内側電極２は、外径６ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ８０ｍｍの金属製の管を用いた。内側電極２には内側電極端子４を接続した。管状体１の外周には長さ方向に沿って外側電極３を形成した。外側電極３は管状体１の外周全体に設けても良いし、外周の一部に設けても良い。蛍光体粒子６は絶縁性無機物１１と一体化され、多孔質発光体７を形成している。８はチップオフ部、９は仕切り板、１０は仮止め材及び２１は管状発光体である。
【００１５】
図１において、透明又は半透明のガラス管からなる管状体１の外壁は外側電極３で被覆されていて、この外側電極は例えばインジウム錫酸化物合金（ＩＴＯ）からなる透明な導電性薄膜（膜厚：０．１μｍ、比抵抗値１．２×１０-4Ω・ｃｍ）であり、インジウムと錫化合物の熱分解等により形成される。
【００１６】
多孔質発光体７は蛍光体粒子６又はこれを主成分とするものから構成され、本実施の形態においては蛍光体粒子の表面を絶縁性無機物１１で被覆したものを使用した。蛍光体粒子６は平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の無機化合物を所望の発光を得るために、それぞれ単独又はそれらを混合したものを用いることが可能である。
【００１７】
本実施の形態においては上記の蛍光体粒子６を等分に混合し、その表面にＭｇＯからなる絶縁性無機物１１のコーティング層を形成したものを蛍光体粒子６として使用した。絶縁性無機物からなるコーティング層を蛍光体粒子６の表面に形成する方法については、実施の形態３で詳しく述べるが、マグネシウムアルコキシドのゾル・ゲル溶液を調製し、これに上記の蛍光体粒子を加えて長時間にわたって攪拌することにより、ＭｇＯの均一なコーティング層を蛍光体の表面に形成させたものである。
【００１８】
つぎに、本実施の形態おける管状発光体の製造方法について、管状蛍光体の部分断面図である図２乃至図４を参照しながら説明する。図２に示すように、ＩＴＯからなる透明な導電性薄膜を外側電極３として用いるために、ガラス管の外壁に被覆した管状体１を準備し、この管状体１にガラス管を封じるためのチップオフ（封止）部８を設ける。次に、図３に示すように、銅、ニッケル、ＳＵＳ等の金属線又は金属パイプからなる内側電極２を作製する。内側電極２の両端には内側電極端子４がかしめ等により接続されていて、この内側電極端子４の先端にはタングステン線のリード部が具備されている。このような内側電極２をガラス製の管状体１の中央に位置するように挿入し、内側電極端子４のリード部であるタングステン線を図３に示すように、管状体１の底部に封じる。
【００１９】
このように管状体１に内側電極端子４のタングステン線を封着させた後に、上述の蛍光体粒子６を内側電極２と管状体１の間に形成された空所に入れる。蛍光体粒子６を充填する際、図４に示すように蛍光体粒子６がこぼれないようにチップオフ部８にセラミック板又はガラス繊維等の仮止め材１０を挿入しておく。所望の量の蛍光体粒子６を管状体１に充填してから、図４に示すようにセラミック製のリング状仕切り板９を管状体１にはめ込んで、蛍光体粒子６が零れないようにしっかりと蓋をする。次に、内側電極端子４の上部においても底部と同様に内側電極端子４のリード部に相当するタングステン線を管状体１に封止する。最終的に、仮止め材を除去し、チップオフ部を封じることにより、既述の図１に示すような管状発光体２１が得られる。
【００２０】
また、チップオフを行う前に熱処理を施すとガラス製の管状体１が収縮し、蛍光体粒子が蜜に充填されるので好ましい。その際、水分も同時に除去されることから放電による蛍光体粒子の湿度劣化を防止することがでるので好都合である。
【００２１】
さらに、場合によってはＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスを封入させて封止することや真空封止することも可能である。不活性ガスを封入する場合は、6.65Pa(500torr)以下の範囲の圧力とするのが好ましい。
【００２２】
次に、管状発光体２１の発光作用について、図１を参照しながら説明する。
【００２３】
管状発光体２１を駆動するために、内側電極２と外側電極３の間に交流電圧を印加する。電圧の印加により、絶縁性無機物１１であるＭｇＯからなるコ−ティング層で沿面放電が発生し、この放電は連鎖的に継続して起こり、その際紫外線や電子、可視光線が発生する。発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、その結果可視光線を生じて発光する。
【００２４】
いったん沿面放電が開始されると上述したように連鎖的に放電が繰り返され、絶えず紫外線や電子、可視光線を発生するので、光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００２５】
本実施の形態においては交流電源を用いて約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧を印加すると沿面放電が発生し、続いて発光が開始された。本実施の形態ではグロー放電のような高電圧の印加は不要であった。また、内側電極として使用する金属線や金属パイプはそれらの径のサイズを選定することにより、内側電極と外側電極の電極間距離が比較的狭くなるように所望の値に設定することができ、こうすることにより、管状発光体を駆動するために印加する電圧が低減され好都合である。さらに、本実施の形態の管状発光体においては沿面放電による発光を利用しているため、水銀やその関連物質を使用しないので環境負荷に好ましいという特徴を有するものである。
【００２６】
放電時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％に低下させても発光が継続し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。１０〜３０ lm/Wの発光効率を持った発光デバイスであった。
【００２７】
本実施の形態における管状発光体は、構造的に無機ＥＬに近い構造であるが、発光メカニズムは全く違うものである。すなわち、本実施の形態の管状発光体においては電圧印加による沿面放電で発生した可視光線、紫外線、電子で蛍光体粒子を励起して発光させるフォトルミネッセンスであるのに対して、他方無機ＥＬにおいては電圧印加により蛍光体の電子とホールの再結合又は励起子により発光させていることから両者は異なるものである。
【００２８】
したがって、無機ＥＬに使用される蛍光体はＺｎＳ：Ｍｎ2+、ＧａＰ：Ｎなどに代表されるように半導体からなる発光体であるが、本実施の形態における蛍光体粒子は絶縁体又は半導体のいずれでもよい。すなわち、半導体の蛍光体粒子を用いる際においても、絶縁性無機物である金属酸化物で均一に被覆されているために短絡することなく継続して発光させることができる。
【００２９】
本実施の形態における管状発光体はガラス管に封じられているが、グロー放電のような真空封入や高電圧の印加を必要としないものであり、元来大気中で高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光体として期待されるものである。また、有機ＥＬや無機ＥＬに比較すると構造が簡単である点においても優れている。本実施の形態における発光体の沿面放電は蛍光体粒子の充填状態に依存し、蛍光体粒子が比較的疎に充填されている場合には沿面放電が多孔質発光体の表面だけでなく内部にも発生し、蛍光体粒子を効率よく発光させることができるが、他方蛍光体粒子間の間隔が部分的に大きくなり過ぎて、充填の程度が非常に疎な場合には空気放電が生じるようになる。したがって、理想的には蛍光体粒子６が比較的疎に充填されて粒子が互いに三次元的に点接触している状態が望ましい。
【００３０】
絶縁性無機物からなるコーティング層はできるだけ均質でかつ均一に形成させることが肝要である。そうしないと発光は行われるが、輝度低下や寿命劣化（紫外線劣化）が起こり易くなる。また、比較のためにコーティング層を有していない蛍光体粒子のみで構成された多孔質発光体に電圧を印加して発光状態を観察したところ、蛍光体粒子の表面で沿面放電が発生し、本実施の形態と同様に発光するが、輝度低下が生じ易く、発光の持続性においても劣っていた。
【００３１】
このことから、絶縁性無機物からなるコーティング層の存在は、蛍光体粒子６の紫外線劣化を抑制するための保護膜としての作用を有するだけでなく、沿面放電の発生を継続的に行う作用を有するものと判断される。
【００３２】
本実施の形態においてはコーティング層にＭｇＯを使用したが、ＭｇＯは抵抗値が１０9Ω・ｃｍ以上もあり、沿面放電を効率よく発生させることができる。抵抗値が１０9Ω・ｃｍよりも低い場合には沿面放電が発生しにくく、最悪の場合には短絡する虞があり好ましくない。なお、電子又は紫外線を遮断するものや潮解作用や風解作用を有するものは適していない。絶縁性無機物としての絶縁性金属酸化物は電子及び紫外線を遮断するものがほとんどであるが、これらのものはいずれもコーティング層の厚さを調節することで使用に供することが可能である。
【００３３】
また、管状発光体の中に不活性ガスのＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどのガスを封入した場合、電圧が約０．０３〜０．８ｋV／mmで発光が開始され、不活性ガスを封入していな場合に比べ電圧が６０〜８０％程度に低下し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の良好な管状発光体が得られた。この理由は、不活性ガスを封入することにより放電がより発生しやすく、かつ電子及び紫外線が発生しやすい雰囲気になるためである。しかし、この場合においてもグロー放電は確認できなかった。
【００３４】
上記のように本実施の形態の管状発光体によれば、放電距離を短くできるので駆動電圧を低減することが可能であること、また沿面放電によるものであるため、水銀やその関連物質を必要としないので環境負荷においても好ましいことなどの優れた特徴を有するものを提供することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２の管状発光体は、透明又は半透明の管状体と管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、管状体の中心部に設置された導体からなる内側電極と、管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体からなり、外側電極と、内側電極間に電圧を印加することにより発光させるように構成してなるものである。特に、本実施の形態においては外側電極が管状体の内壁に形成されている。以下、実施の形態２について、図５乃至図８を参照しながら説明する。実施の形態１と共通する符号の説明は省略することがある。
【００３６】
図５は本実施の形態における管状発光体２１の断面図であり、図６乃至図８は本実施の形態における管状発光体の製造方法を説明するための部分断面図である。１は透明又は半透明の管状体、２は内側電極、３は外側電極、４は内側電極端子、５は外側電極端子、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体、８はチップオフ部、９は仕切り板、１０は仮止め材及び２１は管状発光体である。管状体１は透明又は半透明のガラス管からなり、この内壁は外側電極３で被覆されていて、この外側電極はＩＴＯからなる透明導電性薄膜であり、インジウムと錫化合物の熱分解等により形成される。
【００３７】
多孔質発光体７は蛍光体粒子６又はこれを主成分とするものから構成されていて、本実施の形態においては蛍光体粒子の表面を絶縁性無機物１１で被覆したものを使用した。また、被覆する代わりに、蛍光体粒子７に絶縁性無機物や絶縁性繊維を混合して使用することも可能である。
【００３８】
蛍光体粒子６は平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の無機化合物をそれぞれ単独又は混合したものを用いることが可能である。本実施の形態においては図６に示すように、蛍光体粒子を等分に混合した粒子の表面に絶縁性金属酸化物であるＭｇＯのコーティング層を形成させることにより、蛍光体粒子を絶縁性無機物で被覆した。被覆方法については後述する。
【００３９】
次に、本実施の形態おける管状発光体の製造方法について図６乃至図８を参照しながら説明する。
【００４０】
図６に示すように、ＩＴＯからなる透明導電性薄膜を外側電極３としてガラス管の内壁に被覆させた管状体１を準備し、この管状体１を最終的に封じるためのチップオフ部８をあらかじめ設ける。次に、図７に示すように、管状体１の底部に外側電極端子５を挿入し、外側電極３に密着させることにより、外側電極端子５と外側電極３を接続する。外側電極端子５の本体は銅やニッケル、又はそれらの合金からなり、外側電極３にしっかりと密着させるだけで接続することはできるが、外側電極３と外側電極端子５の間に銀ペイントを介在させて接着させてもよい。外側電極端子５にはタングステン線からなるリード部が具備されていて、このリード部を管状体１の底部に加熱処理を施すことにより封じる。
【００４１】
しかるのちに、外側電極端子５の上にセラミック板などの絶縁性の仕切り板９を設けて、外側電極端子５と管状体１に充填する蛍光体粒子６が直に接触しないようにする。
【００４２】
次に、図８に示すように、内側電極２を管状体１に挿入し、蛍光体粒子６を内側電極２と管状体１の間に生じた空所へ入れる。仕切り板９の中央には内側電極２の径に相当する窪み（図示せず）を設けておけば、ここに内側電極２が嵌め込まれるため内側電極がうまく位置決めされた状態で固定することができるので好都合である。内側電極２はＮｉ、Ｃｕ、Ａｌ又はその合金からなる金属線や金属パイプなどが使用可能である。また、図８に示すように蛍光体粒子６を充填する際には蛍光体粒子６が零れないようにチップオフ部８に仮止め材１０を挿入しておく。所望の量の蛍光体粒子６を管状体に充填してからセラミック製のリング状の仕切り板９を内側電極２に囲繞するように嵌め込んでしっかりと蓋をする。
【００４３】
内側電極２の上端にはタングステン線などからなるリード部を有する内側電極端子４があらかじめ接続されていて、このリード部のタングステン線をガラス製の管状体１に封止する。最終的に仮止め材を除去し、チップオフ部を封じることにより、既述のように図５に示した管状発光体２１が得られる。このような本実施の形態の管状発光体においては内側電極２の線径や管径のサイズを選定することにより、内側電極２と外側電極３の間隔を狭めることが可能でなり、この間隔を狭くすることによって管状発光体の駆動電圧を容易に低減させることができ好都合である。さらに、本実施の形態における管状発光体は水銀やその関連物質を使用していないので、環境負荷に対しても非常に好ましいものである。
なお、実施の形態１と同様に、チップオフを行う前に熱処理を施すとガラス製の管状体が収縮し蛍光体粒子が蜜に充填されるので好ましい。その際、水分も同時に除去されることから蛍光体粒子の湿度劣化を防止することがでるので好都合である。また、場合によってはＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスを封入して封止することや真空封止することも可能である。不活性ガスの封入によって、沿面放電の際の駆動電圧をこれらのガスが封入されていない場合の６０〜８０％に低減させることが可能になる。
【００４４】
次に、管状発光体２１の発光作用について、図５を参照しながら説明する。
【００４５】
本実施の形態においては管状発光体２１を駆動するために内側電極２と外側電極３の間に直流電圧又は交流電圧を印加する。電圧の印加により、絶縁性無機物１１であるＭｇＯからなるコ−ティング層で沿面放電が発生し、この放電は連鎖的に継続して起こり、その際紫外線や電子、可視光線が発生する。発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、可視光線を生じて発光する。
【００４６】
いったん沿面放電が開始されると上述のように連鎖的に放電が繰り返され、絶えず紫外線や電子、可視光線を発生するので、光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００４７】
本実施の形態においては交流電源又は直流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧を印加すると沿面放電が発生し、続いて発光が開始された。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、発光がはじまると電圧値を印加時の５０〜８０％に低下させても発光が継続し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。１０〜３０ lm/Wの発光効率を持った発光デバイスであった。
上記のように本実施の形態の管状発光体によれば、放電距離を短くできるので駆動電圧を低減することが可能であること、また沿面放電によるものであるため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に好ましいことなどの優れた特徴を有するものを提供することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
本発明の管状発光体は透明な管状体と管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、管状体の中心部に設置された導体からなる内側電極と、管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体からなり、前記外側電極と、前記内側電極間に電圧を印加することにより発光するように構成されてなるものである。特に、本実施の形態において使用される多孔質発光体について図９を用いて説明する。
【００４９】
図９は本実施の形態における多孔質発光体の断面を拡大した模式図である。図９において、蛍光体粒子６と、絶縁性無機物１１で多孔質発光体７が構成されている。本実施の形態における多孔質発光体は、実施の形態１における管状発光体を作製した際に用いたものである。その製造方法は、まず金属アルコキシドであるＭｇ（ＯＣ2Ｈ5）2粉末（１モル比）にＣＨ3ＣＯＯＨ（１０モル比）、Ｈ2Ｏ（５０モル比）及びＣ2Ｈ5ＯＨ（５０モル比）からなる溶液を室温で攪拌しながらよく混合し、ほぼ透明なゾル・ゲル溶液を調製する。これに平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の無機化合物をそれぞれ等分に混合した蛍光体粒子（２モル比）を上述のゾル・ゲル溶液中に攪拌しながら少しずつ加えて混合する。この操作を一日継続して行ってから混合溶液を遠心分離し、粉体をセラミックス製のバットに取り、１５０℃で一昼夜乾燥させた。
【００５０】
次に、乾燥後の粉体を大気中で４００〜６００℃、２〜５時間仮焼することにより、図９に示すように蛍光体粒子６の表面にＭｇＯからなる絶縁性無機物１１の均一なコ−ティング層を有する多孔質発光体７が得られた。
【００５１】
絶縁性無機物からなるコ−ティング層の厚みは、蛍光体粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した結果、０．１〜２．０μmであった。上述したように、絶縁性無機物の被覆は、蛍光体粒子を金属アルコキシド溶液に浸漬後、熱処理することにより得られるが、金属アルコキシド溶液の代わりに金属錯体溶液を用いても製造することが可能である。なお、絶縁性無機物の被覆は、蒸着、スパッタ又はＣＶＤにより行うことも可能である。
【００５２】
絶縁性無機物としての絶縁性金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3，Ｌｉ2Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＺｒＯ2，ＴｉＯ2，Ｂ2Ｏ3等が知られていて、これらのうちの少なくとも１種類を用いてコーティング層を形成することが望ましい。
【００５３】
特に、気相法でコーティング層を形成する際には蛍光体粒子を窒素雰囲気中で２００〜５００℃、１〜５時間程度前処理することが望ましく、通常蛍光体粒子は吸着水や結晶水を多量に含んでおり、このような状態でコーティング層を形成すると、輝度低下や発光スペクトルのシフトなどの寿命特性に影響を及ぼすことになり好ましくない。
【００５４】
コーティング層の厚みは、本実施の形態では０．１〜２．０μm程度としたが、蛍光体粒子の平均粒径や沿面放電の発生状況を考慮して決定する。平均粒径がサブミクロンオーダーの場合には非常に薄いコーティング層を形成する必要があるものと考えられる。また、コーティング層の厚みが大きくなると発光スペクトルのシフト、輝度低下、紫外線及び電子を遮蔽するので好ましくない。逆に、コ−ティング層が薄くなると沿面放電の継続的な発生がやや難しくなることが予想される。したがって、蛍光体粒子の平均粒径とコーティング層の厚みの関係は前者１に対して後者は１／１０〜１／５００の範囲にあることが好ましい。
【００５５】
コーティングに際して、個々の蛍光体粒子がそれぞれ絶縁性金属酸化物のコーティング層で被覆されていることが好ましいが、実際には２，３の蛍光体粒子が凝集した状態でコーティングされている。このように蛍光体粒子が多少凝集した状態でコーティングされていても発光のようすにほとんど影響は認められない。
【００５６】
こうして得られた多孔質発光体を用いて、図１に示す本発明の管状発光体を作製したところ、実施の形態１と同様に、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の管状発光体が得られることを確認した。
【００５７】
（実施の形態４）
本実施の形態においては本発明の管状発光体において使用される多孔質発光体について図１０を用いて説明する。図１０は本実施の形態における多孔質発光体の断面の拡大模式図である。図１０において、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体及び１１は絶縁性無機物である。
【００５８】
本実施の形態における多孔質発光体は実施の形態３で既述した絶縁性無機物１１を蛍光体粒子６の表面に被覆する代わりに、比較的簡便な方法として蛍光体粒子６と絶縁性無機物１１を混合した。平均粒径５μｍのＭｇＯ粉末（１モル比）、ＣＨ3ＣＯＯＨ（１０モル比）、Ｈ2Ｏ（５０モル比）及びＣ2Ｈ5ＯＨ（５０モル比）からなる懸濁液を室温でよく攪拌する。これに平均粒径２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の無機化合物を等分に混合した蛍光体粒子（２モル比）を上記の溶液中に攪拌しながら少しずつ加えてよく混合する。攪拌を一日継続して行ってから混合溶液を遠心分離し、粉体をセラミックス製のバットに取り、１５０℃で一昼夜乾燥させた。こうすることにより、図１０に示すように蛍光体粒子６とＭｇＯからなる絶縁性無機物１１の混合物からなる多孔質発光体７が得られた。
【００５９】
こうして得られた多孔質発光体を用いて、図１に示す本発明の管状発光体を作製し、内側電極と外側電極の間に交流電圧を印加する。電圧印加により、多孔質発光体７の表面で沿面放電が発生し、放電が継続して起こり、紫外線や電子、可視光線が発生する。その際発生した紫外線及び電子が無機蛍光体粒子１１を光励起し、可視光線を生じて発光する。
【００６０】
いったん沿面放電が開始されると、連鎖的に放電が繰り返されて紫外線や電子、可視光線を発生するので、これらの光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。
【００６１】
交流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、ひき続いて発光が開始された。グロー放電のような高電圧は不要であった。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、一度発光が開始されると電圧値を印加時の５０〜８０％にしても発光が継続的に続いた。このようにして高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の管状発光体が得られたことを確認した。また、これらの諸特性は絶縁性無機物を混合しない蛍光体粒子のみからなる発光体の場合に比べると、明らかに優れたものであることが判明した。しかし、本実施形態の多孔質発光体７が蛍光体粒子６と絶縁性無機物１１の混合物であり、実施の形態３で既述したように、多孔質発光体７が絶縁性無機物１１からなるコーティング層により均質でかつ均一に被覆されている蛍光体粒子に比べると、輝度低下が生じ易く、継続的な発光においてもやや劣っていた。
【００６２】
（実施の形態５）
本実施の形態においては本発明の管状発光体において使用される多孔質発光体について図１１を用いて説明する。図１１は本実施の形態における多孔質発光体の断面を拡大した模式図である。図１１において、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体及び１２は絶縁性繊維である。
【００６３】
既述した実施の形態４の多孔質発光体においては蛍光体粒子と絶縁性無機物の混合物を使用したが、絶縁性無機物の代わりに絶縁性繊維を使用することも可能である。本実施の形態において用いた絶縁性繊維１２の粉末はＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯからなり、その形状は繊維径約１〜２μm、繊維長約２５〜５０μmであった。
【００６４】
絶縁性繊維の粉末（重量比で蛍光体粒子量の１／２）、ＣＨ3ＣＯＯＨ（１０モル比）、Ｈ2Ｏ（５０モル比）及びＣ2Ｈ5ＯＨ（５０モル比）からなるものを室温で攪拌しながら混合した溶液を調製する。これに平均粒径２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の蛍光体粒子を等分に混合したもの（２モル比）を上記の溶液中に攪拌しながら混合する。攪拌を一日継続して行ってから混合溶液を遠心分離し、粉体をセラミックス製のバットに取り、１５０℃で一昼夜乾燥させた。こうすることにより、図１１に示すように蛍光体粒子６が絶縁性繊維１２の表面に付着してなる多孔質発光体７が得られた。
【００６５】
こうして得られた多孔質発光体を用いて、図１に示す本発明の管状発光体を作製し、内側電極と外側電極の間に交流電圧を印加する。電圧印加により、多孔質発光体７の表面と内部で放電が発生し、放電が継続して起こり、紫外線や電子、可視光線が発生する。その際発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、可視光線となって発光する。
【００６６】
いったん沿面放電が開始されると、連鎖的に放電が繰り返されて紫外線や電子、可視光線を発生するので、これらの光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。
【００６７】
交流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、ひき続いて発光が開始された。グロー放電のような高電圧は不要であった。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、一度発光が開始されると電圧を印加時の５０〜８０％にしても発光が継続的に続いた。このようにして高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の管状発光体が得られたことを確認した。
【００６８】
効率の良い放電は気孔率に大きく依存し、気孔率が非常に小さいと、放電が発生しにくく、また放電が発生しても発光が表面でしか起こらず、発光効率が低いものとなる。効率よく発光させるためには気孔率が比較的大きい方が好ましく、絶縁性繊維を蛍光体粒子に混合した多孔質発光体の場合には絶縁性無機物を混合した場合の多孔質発光体に比べて気孔率が大きくなるために、放電が内部に及んで発生し、蛍光体粒子を効率よく発光させることができた。
【００６９】
また、絶縁性繊維としてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯを選定した理由は、熱的、化学的に安定で抵抗値が１０9Ω・ｃｍ以上であり、比較的大きな気孔率を維持することができ、発光体全体にわたって放電を発生させることができるからである。なお、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4からなる絶縁性繊維を用いても同様な効果が得られる。
【００７０】
本実施の形態において使用される絶縁性繊維は、熱変形温度が２２０℃以上の耐熱性合成繊維であってもよい。これらは管状発光体デバイスの内部に充填され、放電の際に溶融や軟化を起こさずに本来の形状をそのまま維持していることが望まれる。熱変形温度が２２０℃以上の耐熱性合成繊維の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ弗化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＰＥＴＦＥ）等のフッ素繊維、ポリイミド繊維、アラミド繊維（メタ系及びパラ系を含む）、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエステルイミド繊維、ポリエーテル繊維、ポリエーテルエーテル繊維、ポリスルホン繊維等公知の耐熱性繊維はいずれも使用できる。
【００７１】
（実施の形態６）
本実施の形態においては本発明の管状発光体において使用される多孔質発光体について図１２を用いて説明する。図１２は本実施の形態における多孔質発光体の断面の拡大模式図である。図１２において、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体、１１は絶縁性無機物及び１２は絶縁性繊維である。
【００７２】
上述した実施の形態５の多孔質発光体は蛍光体粒子と絶縁性繊維の混合物であったが、蛍光体粒子と絶縁性繊維の両者を絶縁性無機物で被覆したものを混合して使用することも可能である。用いた絶縁性繊維１２の粉末はＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯからなり、その形状は繊維径約１〜２μm、繊維長約２５〜５０μmであった。まず金属アルコキシドであるＭｇ（ＯＣ2Ｈ5）2粉末（１モル比）にＣＨ3ＣＯＯＨ（１０モル比）、Ｈ2Ｏ（５０モル比）及びＣ2Ｈ5ＯＨ（５０モル比）からなるものを室温で攪拌しながら混合し、ほぼ透明なゾル・ゲル溶液を調製する。これに平均粒径２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の蛍光体粒子６を等分に混合したもの（２モル比）と絶縁性繊維１２の粉末（重量比で蛍光体の１／２）を上記の溶液に攪拌しながら少しずつ加えてよく混合する。この操作を一日継続して行ってから混合溶液を遠心分離し、粉体をセラミックス製のバットに取り、１５０℃で一昼夜乾燥させた。次に、乾燥後の粉体を大気中で４００〜６００℃、２〜５時間仮焼して図１２に示すように、蛍光体粒子６と絶縁性繊維１２の両者の表面にＭｇＯからなる絶縁性無機物１１のコ−ティング層を形成した多孔質発光体７が得られた。
【００７３】
得られたコ−ティング層の厚さは、蛍光体粒子を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した結果、０．１〜２．０μmであった。本実施の形態においては蛍光体粒子６と絶縁性繊維１２の混合物にＭｇＯからなる絶縁性無機物１１で被覆させることにより多孔質発光体７を作製したが、蛍光体粒子と絶縁性繊維はそれぞれ別々に絶縁性無機物で被覆させたのちに両者を混合してもよい。
【００７４】
また、蛍光体粒子と絶縁性繊維の混合比については、前者の量が増加すると緻密な構造となり放電が比較的発生しにくくなり、逆に、後者の量が増加すると多孔質構造となるが輝度が低下する傾向がある。したがって、混合比は蛍光体粒子に対し、絶縁性繊維は重量比で１／１０〜１０の範囲が適当であり、より好ましい範囲は１／５〜５である。絶縁性繊維は沿面放電を網目状に発生させることができるため、発光体の構造や発光強度を考慮すると比較的細かい方が望ましい。市販のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ繊維の形状は繊維径約１〜２μm、繊維長約２５〜５０μmであったが、機械粉砕で繊維長を細かくし（約５μm）使用することも可能である。しかし、非常に細かくなると放電ネットワークの形成が困難になり、かえって放電が発生しにくくなる。したがって、繊維径０．５μm、繊維長３μm程度が下限である。
【００７５】
こうして得られた多孔質発光体を用いて、図１に示す本発明の管状発光体を作製し、内側電極と外側電極の間に交流電圧を印加する。電圧印加により、多孔質発光体７の表面で沿面放電が発生し、放電が継続して起こり、紫外線や電子、可視光線が発生する。その際発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子１１を光励起し、可視光線となって発光する。
【００７６】
いったん沿面放電が開始されると、連鎖的に放電が繰り返されて紫外線や電子、可視光線を発生するので、これらの光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。
【００７７】
交流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、ひき続いて発光が開始された。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、いったん発光が開始されると電圧を印加時の５０〜８０％にしても発光が継続的に続いた。このようにして高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の管状発光体が得られることを確認した。この場合の発光体は気孔率が比較的大きいこと、かつ発光体粒子の表面が絶縁性無機物で均一に被覆されていることから、上記の諸特性においてきわめて優れたものが得られることが判明した。
【００７８】
また、絶縁性繊維としてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯを選定した理由は、熱的、化学的に安定で、抵抗値が１０9Ω・ｃｍ以上であり、比較的大きな気孔率を維持することができ、発光体全体にわたって放電を発生させることができるからである。なお、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4からなる絶縁性繊維を用いても同様な効果が得られる。
【００７９】
（実施の形態７）
本発明の管状発光体は透明な管状体と管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、管状体の中心部に設置された導体からなる内側電極と、管状体と内側電極との間に生じた空所に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体からなり、外側電極と、内側電極間に電圧を印加することにより発光するように構成されてなるものである。特に、本実施の形態においては管状発光体の多孔質発光体が大気と接していて、ガラス管に封止されていない場合について図面を参照しながら説明する。
【００８０】
以下、本発明の実施の形態７について、図１３を参照しながら説明する。図１３は本実施の形態における管状発光体２１の断面図であり、１は透明又は半透明の管状体、２は内側電極、３は外側電極、４は内側電極端子、５は外側電極端子、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体、９は仕切り板及び２１は管状発光体である。透明又は半透明の管状体１は、外径１８ｍｍ、厚み１．６ｍｍ、長さ１００ｍｍのガラス管からなり、この内壁は外側電極３で被覆されていて、この外側電極はＩＴＯからなる透明導電性薄膜であり、インジウムと錫化合物の熱分解等により形成される。内側電極２は、外径６ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ９５ｍｍの金属製の管を用いた。
【００８１】
本実施の形態における多孔質発光体７は実施の形態１で既述したものと同様の蛍光体粒子６の表面を絶縁性無機物１１で被覆したものを使用した。また、被覆の方法についても実施の形態１において既述した通りに行った。
【００８２】
本実施の形態おける管状発光体２１の製造方法は図１３に示すように、管状体１の底部において、管状体１の内壁の表面を被覆している外側電極３に外側電極端子５の本体をしっかりと密着させて接続する。その際、必要に応じて銀ペイントを介在させ加熱して接触させてもよい。外側電極端子５は銅やニッケル、又はそれらの合金からなり、その先端には銅線又はニッケル線からなるリード部が接続されている。次に、外側電極端子５の上にセラミック板などの絶縁性の仕切り板９を設ける。これは外側電極端子５と管状体１の内部に充填する多孔質発光体７が直に接触しないようにするためである。
【００８３】
しかるのちに、内側電極２を管状体１に挿入し、蛍光体粒子６を内側電極２と外側電極３の間に生じた空所へ入れる。その際、仕切り板９の中心部に内側電極の径に相当する凹部（図示せず）をあらかじめ設けておいて、ここへ内側電極２を嵌め込む。こうすることにより、内側電極２が管状体１の中央に位置決めされた状態で固定されることになり好都合である。内側電極２はＮｉ、Ｃｕ、Ａｌ又はその合金からなる金属線や金属管などが使用可能である。所望の量の蛍光体粒子６を管状体に充填してからセラミック製のリング状仕切り板９を図１３に示すように、管状体の上端に配置して多孔質発光体７がこぼれないように蓋をする。その際、仕切り板９は内側電極２を囲繞させて嵌め込み、仕切り板９を内側電極２と外側電極３の間にしっかりと固定する。また、内側電極２の上端には図１３に示すように、銅線などからなるリード部を有する内側電極端子４が、かしめ等により接続されている。このように本実施の形態における管状発光体は実施の形態１と２で既述したような発光体がガラス管に封じられたものと異なり、比較的簡単な方法で管状発光体を作製することができる。
【００８４】
元来、本発明の管状発光体は沿面放電による発光作用を利用したものであり、グロー放電による発光ではないこと、特に蛍光体粒子が絶縁性無機物で被覆されているような場合においては、発光体が耐湿性や耐酸化性優れていることから発光体をガラス管に封じなくても十分使用に耐えるものである。上述した本実施の形態における管状発光体は製造方法がきわめて簡単であることから経済性に優れ、使用する管状体の形状を比較的自由に選定することも可能であることから所望の形状の管状発光体が作製できること、また駆動回路も比較的廉価であるという優れた特徴を有している。さらに、本実施の形態における管状発光体は実施の形態１と２において既述した利点も同時に有するものである。
【００８５】
次に、管状発光体２１の発光作用について、図１３を参照しながら説明する。本実施の形態においては内側電極２と外側電極３の間に直流電圧又は交流電圧を印加する。電圧の印加により、絶縁性無機物１１であるＭｇＯからなるコ−ティング層で沿面放電が発生し、この放電は連鎖的に継続して起こり、その際紫外線や電子、可視光線が発生する。発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、可視光線を生じて発光する。
【００８６】
いったん沿面放電が開始されると上述のように連鎖的に放電が繰り返され、絶えず紫外線や電子、可視光線を発生するので、光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧の値を低減させる方が好ましい。
【００８７】
本実施の形態においては交流電源又は直流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧を印加すると沿面放電が発生し、続いて発光が開始された。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、発光がはじまると電圧値を印加時の５０〜８０％に低下させても発光が継続し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。
【００８８】
本実施の形態によれば、放電距離を短くできるので駆動電圧を低減することができること、また沿面放電を利用しているため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に優しいものであること、所望の形状のものが作製されることなどの優れた特徴を有する管状発光体を提供することができる。
【００８９】
（実施の形態８）
実施の形態８においては、特に管状発光体に使用される透明又は半透明の管状体とその表面に形成される外側電極及び補助電極について図面を参照しながら説明する。図１４は本実施の形態における管状体の断面図であり、１は透明又は半透明の管状体、３は外側電極及び１５は補助電極である。管状体１の内壁の表面を被覆するようにして形成されている外側電極３はＩＴＯの薄膜であり、この膜はきわめて薄く電気抵抗が比較的大きいため、管状発光体を作動させるに当たり、ＩＴＯ膜からなる外側電極と内側電極に電圧を印加すると両極間に介在する多孔質発光体に均一に電圧が印加されない虞がある。このような事情から図１４に示すように、管状体１の内壁を被覆している外側電極３の表面において長手方向に細い帯状の電極、つまり補助電極１５を外側電極３の表面に密着させるようにして形成すれば上述の懸念は解消するものと判断される。このような補助電極１５を形成する際には補助電極１５が発光体からの光を遮らないように幅の細いものであること、またできるだけ遮光しない箇所に形成することが好ましい。形成する補助電極は複数箇所であってもよい。このような補助電極は銀ペーストを焼き付けることによって容易に形成される。実施の形態１において述べたように、外側電極３が管状体１の外壁の表面に形成されている場合にはその上に補助電極１５が形成される。
【００９０】
図１４に示す外側電極の表面に補助電極を有する管状体を用いて、図１３に示す管状発光体を作製し、内側電極と外側電極の間に直流電圧を印加する。電圧印加により、多孔質発光体７の表面で沿面放電が発生し、放電が継続して起こり、紫外線や電子、可視光線が発生する。その際発生した紫外線及び電子が無機蛍光体粒子１１を光励起し、可視光線となって発光する。
【００９１】
いったん沿面放電が開始されると、連鎖的に放電が繰り返されて紫外線や電子、可視光線を発生するので、これらの光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制するために、発光開始後は電圧値を下げることが好ましい。
【００９２】
交流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧印加を行うと沿面放電が発生し、ひき続いて発光が開始された。グロー放電のような高電圧は不要であった。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、一度発光が開始されると電圧を印加時の５０〜８０％にしても発光が継続的に続いた。このようにして高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の管状発光体が得られたことを確認した。
【００９３】
（実施の形態９）
本発明の管状発光体は透明な管状体と管状体の長手方向に沿って設置された導体からなる外側電極と、管状体の中心部に設置された導体からなる内側電極と、管状体と内側電極との間隙に充填された少なくとも蛍光体粒子を含む多孔質発光体からなり、前記外側電極と、前記内側電極間に電圧を印加することにより発光するように構成されてなるものである。特に、本実施の形態においては上記の管状発光体の形状がＵ字型である場合について図面を参照しながら説明する。
【００９４】
図１５は本実施の形態における管状発光体２１の断面図であり、透明又は半透明の管状体１は、外径１８ｍｍ、厚み１．６ｍｍ、長さ３００ｍｍのガラス管を、内側電極２は、外径６ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ２８０ｍｍの金属製の管を用いた。３は外側電極、４は内側電極端子、５は外側電極端子、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体、９は仕切り板及び２１は管状発光体である。
【００９５】
管状体１は透明又は半透明のガラス管からなり、その内壁は透明なＩＴＯからなる外側電極３により被覆されている。
【００９６】
本実施の形態における多孔質発光体７は実施の形態１又は２において既述した蛍光体粒子６の表面を絶縁性無機物１１で被覆したものを使用し、被覆する方法についても既述した通りに行った。
【００９７】
本実施の形態おける管状発光体２１の製造方法は図１５に示すように、管状体１の一端において、内壁の表面に被覆されている外側電極３と外側電極端子５の本体を密着させて両者をしっかりと接続する。その際、接続を確実に行うために銀ペイントを介在させてもよい。
【００９８】
外側電極端子５は銅やニッケル、又はそれらの合金からなり、その先端には銅線又はニッケル線からなるリード部が接続されている。次に、外側電極端子５の本体に隣接させてセラミック板などの絶縁性の仕切り板９を設ける。これは外側電極端子５と管状体１の内部に入れる多孔質発光体７が直に接触しないようにするためである。しかるのちに、内側電極２を管状体１に挿入し、蛍光体粒子６を内側電極２と外側電極３の隙間に生じた空所へ充填する。
【００９９】
その際、仕切り板９の表面に内側電極の径に相当する凹部（図示せず）をあらかじめ設けておくと、ここへ内側電極２が嵌め込まれるため、内側電極２が管状体１中央に位置決めされることになり好都合である。内側電極２はＣｕやＡｌ又はその合金からなる金属線や細い金属パイプなどの比較的曲げ易いものを使用すると好都合である。所望の量の蛍光体粒子６を管状体１に充填してからセラミック製のリング状の仕切り板９を図１５に示すように内側電極２を囲繞するように嵌め込み、仕切り板９を内側電極２と外側電極３の間に固定する。その際、耐熱性の接着剤を使用してもよい。
【０１００】
内側電極２の他端には電圧を印加する際に使用する銅線などからなるリード部を有する内側電極端子４が接続されている。このようにして得られた管状発光体を加熱しながら、ゆっくりと曲げると本実施の形態のＵ字型管状発光体が得られる。
【０１０１】
上述のように、Ｕ字型の管状発光体を作製するに当たり、真直ぐな管状発光体をつくってから、これに曲げ加工を施すことによりＵ字型の管状発光体が得られたが、はじめからＵ字型の管状体を使用することにより、本実施の形態のＵ字型管状発光体を製造することも可能である。また、実施の形態１又は２で記述した管状発光体の製造方法を用いることにより、発光体がガラス管に封じられたＵ字型の管状発光体も作製することも可能である。なお、本実施の形態における管状発光体は曲げ加工を容易に施すことできるため、Ｕ字型に限らず波型などのいろいろな形状のものが作製できる特徴を有している。
【０１０２】
次に、管状発光体２１の発光作用について、図１５を参照しながら説明する。
【０１０３】
本実施の形態においては内側電極２と外側電極３の間に直流電圧又は交流電圧を印加する。電圧の印加により、絶縁性無機物１１であるＭｇＯからなるコ−ティング層で沿面放電が発生し、この放電は連鎖的に継続して起こり、その際紫外線や電子、可視光線が発生する。発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、可視光線を生じて発光する。
【０１０４】
いったん沿面放電が開始されると上述のように連鎖的に放電が繰り返され、絶えず紫外線や電子、可視光線を発生するので、光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧の値を低減させる方が好ましい。
【０１０５】
本実施の形態においては交流電源又は直流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧を印加すると沿面放電が発生し、続いて発光が開始された。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、発光がはじまると電圧値を印加時の５０〜８０％に低下させても発光が継続し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。
【０１０６】
本実施の形態における管状発光体によれば、放電距離を短くできるので駆動電圧を低減させることができること、また本発明は沿面放電を利用しているため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に優しいものにすることができること、さらに曲げ加工により比較的自由な形状のものが得られることなどの優れた特徴を有するものを提供することができる。
【０１０７】
（実施の形態１０）
実施の形態１０について、多孔質発光体が蛍光体粒子を焼結したものからなる管状発光体について図面を参照しながら説明する。図１６は多孔質発光体が蛍光体を主成分とする焼結体を用いた管状発光体の断面図である。外径１８ｍｍ、厚み１．６ｍｍ、長さ１００ｍｍのガラス管を、内側電極２は、外径６ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ８０ｍｍの金属製の管を用いた。３は外側電極、４は内側電極端子、５は外側電極端子、６は蛍光体粒子、７は多孔質発光体、９は仕切り板、１７は銀ペースト及び２１は管状発光体である。
【０１０８】
実施の形態１において作製したＭｇＯからなる絶縁性無機物１１のコーティング層を有する蛍光体粒子６をポリビニールアルコール５ｗｔ％と混合し、造粒した後、成型用金型を用いて約５０ＭＰａの圧力で円筒状に成形した。
【０１０９】
次に、窒素雰囲気中４５０〜１２００℃で２〜５時間熱処理を行い、円筒状に焼結された多孔質発光体７を作製した。多孔質発光体７の焼結密度を理論密度の９０％以上にすると、沿面放電が発光体の表面でしか発生しなくなり発光効率が低いものとなる。したがって、理論密度の９０％未満の多孔質構造を有する発光体が望まれる。逆に、発光体の気孔があまりにも大きく、気孔率が過大になると、発光効率が低下することや沿面放電が発生しにくくなることが予想される。理想的には理論密度の５０〜９０％の焼結密度を有する発光体が適当であると考えられる。
【０１１０】
上述のようにして得られた多孔質発光体７の外壁にＩＴＯ膜からなる透明な外側電極３をスパッタにより設けた。次に、図１６に示すように、円筒状の多孔質発光体７の中へニッケル線からなる内側電極２を挿入し、内側電極２と多孔質発光体７の内壁の間に銀ペースト１７を介在させて内側電極２を多孔質発光体７の内壁に接着させる。しかるのちに、内側電極２の上端にタングステン線からなるリード部を有する内側電極端子４を接続する。その際、接続を確実に行うために銀ペースト用いて接着させることも可能である。他方、多孔質発光体７の底部においては図１６に示すように、セラミック製の仕切り板を介して多孔質発光体７が外側電極端子５に嵌め込まれるようにして外側電極端子５にしっかりと接続されている。その際、銀ペーストを用いて接着させることも可能である。外側電極端子５には内側電極２と同様にタングステン線からなるリード部を有しているものを使用する。このように構成されたものを図１６に示すようにタングステン線からなる上下のリード部を透明なガラス管の上端と下端で封じ、最終的にチップオフ部を封止することにより、本実施の形態の管状発光体を作製した。
【０１１１】
本実施の形態の管状発光体おいては、必要に応じてＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスを封入して封止するによって、沿面放電の際の駆動電圧を希ガスが封入されていない場合の６０〜８０％に低減させることが可能になる。
【０１１２】
次に、管状発光体２１の発光作用について、図１６を参照しながら説明する。
【０１１３】
本実施の形態における管状発光体において、上下のリード部を通じて内側電極２と外側電極３の間に直流電圧又は交流電圧を印加する。電圧の印加により、絶縁性無機物１１であるＭｇＯからなるコ−ティング層で沿面放電が発生し、この放電は連鎖的に継続して起こり、その際紫外線や電子、可視光線が発生する。発生した紫外線及び電子が蛍光体粒子６を光励起し、可視光線を生じて発光する。
【０１１４】
いったん沿面放電が開始されると上述のように連鎖的に放電が繰り返され、絶えず紫外線や電子、可視光線を発生するので、光線による蛍光体粒子６の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧の値を低減させる方が好ましい。
【０１１５】
本実施の形態においては交流電源又は直流電源で約０．５〜１．０ｋV／mmの電圧を印加すると沿面放電が発生し、続いて発光が開始された。この時の電流値は０．１ｍA以下であった。また、発光がはじまると電圧値を印加時の５０〜８０％に低下させても発光が継続し、高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。
上述のように本実施の形態によれば、多孔質発光体からなる成型体のサイズを所望の値に設定できるという利点があり、その結果、放電距離を短くして駆動電圧を容易に低減することができること、希ガスの封入によっても駆動電圧を低減することができること、また沿面放電を利用しているため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に好ましいものにできることなどの優れた特徴を有する管状発光体を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかる管状発光体は放電距離を短くできるので駆動電圧を低減させることができること、また沿面放電を利用しているため、水銀やその関連物質を必要としないので環境に優しいものであること、さらに曲げ加工が容易であるため、比較的自由な形状に加工できることなどの優れた特徴を有するものであり、このことから照明、特に液晶ディスプレイ用のバックライトなどに適用される管状発光体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態１における管状発光体の断面図。
【図２】本発明の実施の形態１における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図３】本発明の実施の形態１における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図４】本発明の実施の形態１における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図５】本発明の実施の形態２における管状発光体の断面図。
【図６】本発明の実施の形態２における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図７】本発明の実施の形態２における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図８】本発明の実施の形態２における管状発光体の製造方法を説明するための管状発光体の部分断面図。
【図９】本発明の一実施の形態３における多孔質発光体の断面の拡大模式図。
【図１０】本発明の実施の形態４における多孔質発光体の断面の拡大模式図。
【図１１】本発明の実施の形態５における多孔質発光体の断面の拡大模式図。
【図１２】本発明の実施の形態６における多孔質発光体の断面の拡大模式図。
【図１３】本発明の実施の形態７における管状発光体の断面図。
【図１４】本発明の実施の形態８における管状体の断面図。
【図１５】本発明の実施の形態９における管状発光体の断面図。
【図１６】本発明の実施の形態１０における管状発光体の断面図。
【符号の説明】
【０１１８】
１  透明又は半透明の管状体
２  内側電極
３  外側電極
４  内側電極端子
５  外側電極端子
６  蛍光体粒子
７  多孔質発光体
８  チップオフ部
９  仕切り板
１０  仮止め材
１１  絶縁性無機物
１５  補助電極
１７  銀ペースト
２１  管状発光体
【図１】
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【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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