(57)【要約】【課題】安定な動作を得ることができるとともに寿命の長い放電用冷陰極およびその製造方法ならびにその放電用冷陰極を用いた冷陰極型放電管を得ることを可能にする。【解決手段】一方の端面から他方の端面に貫通する少なくとも１つの孔８ａが内部に設けられた導電性のダイヤモンド部材４と、ダイヤモンド膜内の孔の一方の端面側を埋め込むように設けられた導電性材料３ａと、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面から他方の端面に貫通する少なくとも１つの孔が内部に設けられた導電性のダイヤモンド部材と、
前記孔の前記一方の端面側を埋め込むように設けられた導電性材料と、
を備えたことを特徴とする放電用冷陰極。
【請求項２】
前記孔は複数個設けられ、それぞれの孔は前記ダイヤモンド部材によって隔てられていることを特徴とする請求項１記載の放電用冷陰極。
【請求項３】
前記複数の孔は、少なくとも１つの第１の孔と、前記第１の孔よりも径の小さな第２の孔とを備えていることを特徴とする請求項２記載の放電用冷陰極。
【請求項４】
前記第１の孔の前記一方の端面側に埋め込まれた第１の導電性材料と、前記第２の孔の前記一方の端面側に埋め込まれた第２の導電性材料とを有し、前記第１の導電性材料によって埋め込まれた前記第１の孔が第１の空隙部を形成し、前記第２の導電性材料によって埋め込まれた前記第２の孔が第２の空隙部を形成し、前記第１の空隙部の深さと前記第２の空隙部の深さが異なることを特徴とする請求項３記載の放電用冷陰極。
【請求項５】
前記導電性材料と前記ダイヤモンド部材との界面に炭化物が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電用冷陰極。
【請求項６】
前記孔の内表面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電用冷陰極。
【請求項７】
前記ダイヤモンド部材の外表面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電用冷陰極。
【請求項８】
前記導電性材料の前記孔と反対側の面に接続される引出部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放電用冷陰極。
【請求項９】
前記ダイヤモンド部材の前記一方の端面側の前記導電性材料を覆うように設けられた金属膜と、前記金属膜の前記導電性材料と反対側の面に接続される引出部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放電用冷陰極。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の放電用冷陰極を陰極として用いたことを特徴とする冷陰極型放電管。
【請求項１１】
金属芯材の周囲を覆うように導電性のダイヤモンド膜を形成する工程と、
前記金属芯材の一方の端部から前記金属芯材をエッチングし、前記金属芯材の一部を残置する工程と、
を備えたことを特徴とする放電用冷陰極の製造方法。
【請求項１２】
複数本の金属芯材を束ねた金属芯材群の少なくとも外表面を覆うように導電性のダイヤモンド膜を形成する工程と、
前記金属芯材群の一方の端部から前記金属芯材群の前記金属芯材をエッチングし、前記金属芯材の一部を残置する工程と、
を備えたことを特徴とする放電用冷陰極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電用冷陰極およびその製造方法ならびにその放電用冷陰極を用いた冷陰極型放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極型放電管は液晶ディスプレィのバックライトをはじめとして近年幅広く用いられている。この冷陰極型放電管においては、両端に設けた陰極（カソード）間に高周波電圧を印加することにより、放電が開始され発光が行われる。この冷陰極型放電管には、カソードの物理寿命を決める加熱用フィラメントがないことから寿命が長く、細径化が容易などの特徴がある。このため現在のバックライトはほぼ１００％、冷陰極型が占めている。この冷陰極型放電管の冷陰極の材料として通常Ｎｉなどの金属が用いられ、その形状には平面型や、ホローカソード型がある。ホローカソード型は平面型に比べて陰極の有効面積を大きくすることができるため、冷陰極型放電管に一般的によく用いられる。
【０００３】
しかし、この冷陰極型放電管は、電子放出をイオンによる二次電子放出にのみ頼っていることから、放電維持に必要な電圧が高く、熱陰極型に比べ効率が劣るという問題があった。
【０００４】
この問題を改善するために、ホローカソード型冷陰極（以下、ホローカソードとも云う）の材料として大きな二次電子放出効率を有するダイヤモンドを用いる提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のホローカソードは、絶縁体であるダイヤモンドからなる中空の筒の外表面を金属膜で覆うとともに、上記筒の一端を金属プラグで塞ぐ構成となっている。
【特許文献１】米国特許第５，８８０，５５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放電時には冷陰極といえども、かなりの発熱を伴う。しかるに、上記特許文献１のホローカソードは、ダイヤモンドからなる中空の筒の外表面を、ダイヤモンドと熱膨張率が著しく異なる金属膜で覆った構造を有しているため、ホローカソードの放電領域が加熱された場合に、ダイヤモンドと金属膜との間に熱応力が印加されて剥離が生じる可能性があり、安定な動作を得ることができないとともに寿命が短くなるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、安定な動作を得ることができるとともに寿命の長い放電用冷陰極およびその製造方法ならびにその放電用冷陰極を用いた冷陰極型放電管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様による放電用冷陰極は、一方の端面から他方の端面に貫通する少なくとも１つの孔が内部に設けられた導電性のダイヤモンド部材と、前記孔の前記一方の端面側を埋め込むように設けられた導電性材料と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記孔は複数個設けられ、それぞれの孔は前記ダイヤモンド部材によって隔てられていてもよい。
【０００９】
なお、前記複数の孔は、少なくとも１つの第１の孔と、前記第１の孔よりも径の小さな第２の孔とを備えていてもよい。
【００１０】
なお、前記第１の孔の前記一方の端面側に埋め込まれた第１の導電性材料と、前記第２の孔の前記一方の端面側に埋め込まれた第２の導電性材料とを有し、前記第１の導電性材料によって埋め込まれた前記第１の孔が第１の空隙部を形成し、前記第２の導電性材料によって埋め込まれた前記第２の孔が第２の空隙部を形成し、前記第１の空隙部の深さと前記第２の空隙部の深さが異なってもいてもよい。
【００１１】
なお、前記導電性材料と前記ダイヤモンド部材との界面に炭化物が形成されていてもよい。
【００１２】
なお、前記孔の内表面に凹凸が設けられていてもよい。
【００１３】
なお、前記ダイヤモンド部材の外表面に凹凸が設けられていてもよい。
【００１４】
なお、前記導電性材料の前記孔と反対側の面に接続される引出部をさらに備えていてもよい。
【００１５】
なお、前記ダイヤモンド部材の前記一方の端面側の前記導電性材料を覆うように設けられた金属膜と、前記金属膜の前記導電性材料と反対側の面に接続される引出部と、をさらに備えていてもよい。
【００１６】
また、本発明の第２の態様による冷陰極型放電管は、上記記載の放電用冷陰極を陰極として用いたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第３の態様による放電用冷陰極の製造方法は、金属芯材の周囲を覆うように導電性のダイヤモンド膜を形成する工程と、前記金属芯材の一方の端部から前記金属芯材をエッチングし、前記金属芯材の一部を残置する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第４の態様による放電用冷陰極の製造方法は、複数本の金属芯材を束ねた金属芯材群の少なくとも外表面を覆うように導電性のダイヤモンド膜を形成する工程と、前記金属芯材群の一方の端部から前記金属芯材群の前記金属芯材をエッチングし、前記金属芯材の一部を残置する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定な動作を得ることができるとともに寿命の長い放電用冷陰極およびその製造方法ならびにその放電用冷陰極を用いた冷陰極型放電管を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を以下、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による放電用冷陰極（以下、ホローカソードともいう）を図１（ａ）乃至図２を参照して説明する。図１（ａ）乃至図２は、本実施形態のホローカソードの製造工程を示す断面図である。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように高融点金属芯材３として例えばタングステン（Ｗ）のワイヤを用い、この金属芯材３をＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)チャンバー内に適当な間隔に保持して懸架する。その後、図１（ｂ）に示すように、金属芯材３の表面に不純物がドープされたダイヤモンド膜５を形成する。ダイヤモンド膜５の形成方法は、概略以下の手順で行う。まず、金属芯材３の表面にＤＣバイアスを印加しながら、メタンと水素との混合プラズマを照射し、表面にバイアス核生成処理を施す。この核生成処理は、ダイヤモンドあるいはその前駆体となる微細な核構造を表面に形成するものである。なお、核生成は、ここで述べたバイアス核生成処理の代わりに、ダイヤモンド微粒子を懸濁した液で金属芯材３を超音波洗浄処理することによって行ってもよい。また、ナノダイヤモンドコロイド液を用いて同様に超音波洗浄処理を行うあるいは、コーティング処理を行ってもよい。さらには、アダマンタン溶液を用いた同様の処理を行ってもよい。この核生成処理の後に、水素濃度比を上げて、ＣＶＤを行い、金属芯材３の表面にダイヤモンド結晶を成長させる。このとき、ダイヤモンド膜５に導電性を付与するため、ダイヤモンド中に不純物を添加する必要がある。本実施形態では、炭素源と同時にボロン源となるガスを用いたＣＶＤ法によってボロンが添加された円筒形状のダイヤモンド膜５を形成した。また、上述した工程で形成することにより、金属芯材３の外表面とダイヤモンド膜５との界面には金属炭化物が形成される。この金属炭化物は、金属芯材３を構成する金属と、ダイヤモンド膜５を生成する際に用いた炭素源からの炭素との化合物であり、金属心材３とダイヤモンド膜５とを固定する役割を持っている。
【００２３】
ＣＶＤ法により金属芯材３の外表面にダイヤモンド膜５を形成した後、金属芯材３を所定の寸法にカットする。その後、図１（ｃ）に示すように、金属芯材３の一方の端面に、樹脂等を塗布して保護膜７を形成し、他方の端面から金属芯材３を選択的にエッチングする。これにより、上記他方の端部にはエッチング空隙８が形成される。図１（ｄ）に示すように、更にエッチングを行って金属芯材３の一部３ａを上記一方の端部に残置させることにより陰極底部３ａを形成する。このとき、エッチングされた金属芯材の跡には陰極空隙部８ａが形成される。この後に、樹脂からなる保護膜７を除去し、ホローカソード構造が形成される。なお、陰極空隙部８ａは放電が集中する領域となる。また、ダイヤモンド膜５を形成する際に金属芯材３とダイヤモンド膜５との界面に形成された金属炭化物は、陰極空隙部８ａを構成するダイヤモンド膜５の内表面においては、陰極空隙部８ａを形成するためのエッチングによって、除去され、ダイヤモンド膜の内表面には炭化物が付着しておらず、ダイヤモンドのみからなる表面となっている。
【００２４】
次に、図２に示すように、ガラスビード１３が設けられた金属例えばタングステンからなる陰極引出部１１を陰極底部３ａの外側の表面に溶接により接続することにより、ホローカソード１が形成される。
【００２５】
このようにして形成したホローカソード１の１対を、図３に示すように内面に蛍光膜２６が形成されたガラス管（外囲器）２２の両端に配置し、上記ガラスビード１３とガラス管２２とを接着することにより上記１対のホローカソード１をガラス管２２内に封止し、これにより冷陰極型放電管２０が形成される。なお、ホローカソード１の封止の際に、ガラス管２２内には放電のための希ガスなどの封止ガス２４も一緒に封止される。また、封止前に若干の酸素・水素を添加して放電処理させることによってダイヤモンド膜５の内表面、特に陰極空隙部８ａの面を覆うグラファイト系成分を除去し、性能を向上させることができる。また、封止ガス２４中に極微量の水素を添加することも性能維持に有効である。この水素は、具体的には、封止ガス２４の主成分となる希ガスに対して０．０２％以下の濃度、望ましくは０．０１％以下の濃度にすることが好ましい。これによって陰極降下電圧の低減と安定性を両立させることができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態のホローカソードにおいては、放電が集中する陰極空隙部８ａは不純物がドープされた導電性のダイヤモンドの単層膜５から構成されている。このため、放電が主に集中する陰極空隙部８ａを構成するダイヤモンド膜５の内面に放電が生じるだけでなく、ダイヤモンド膜５の外面も放電に寄与することが可能となり、有効陰極面積を大きくすることができる。これにより、動作時（放電時）の電流密度を低下させることが可能となり、放電による発熱が生じても、従来の場合と異なり、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のホローカソードの構成を図４に示す。本実施形態のホローカソード１Ａは、第１実施形態のホローカソード１において陰極引出部１１を陰極底部３ａに直接接続する代わりに金属膜９を介して陰極底部３ａに接続した構成となっている。この金属膜９は円筒形状の導電性のダイヤモンド膜５の１つの端面および陰極底部３ａの端面を覆うように設けられる。
【００２８】
本実施形態のホローカソード１Ａは以下のように形成される。まず、図５（ａ）に示すように金属芯材３をＣＶＤチャンバーに入れ、第１実施形態で説明した製造方法を用いて図５（ｂ）に示すようにＣＶＤ法により金属芯材３の外表面に不純物がドープされた円筒形状のダイヤモンド膜５を形成する。ダイヤモンド膜５を形成した後、図５（ｃ）に示すように金属芯材３およびダイヤモンド膜５の一方の端面を覆うよう金属膜９を形成する。そして、図５（ｄ）に示すように、第１実施形態の製造方法と同様に、金属芯材３の他方の端面から金属芯材３をエッチングし、上記一方の端部にのみ金属芯材３を残置し、陰極底部３ａを形成する。その後は、ガラスビード１３が形成された金属からなる陰極引出部１１を例えば溶接を用いて金属膜９に接続し、ホローカソード１Ａを形成する。金属膜９の材料を適切に選択することにより、陰極底部３ａおよび陰極引出部１１に使用する材料の選択範囲を広げることが可能となる。なお、陰極底部３ａ、金属層９、および陰極引出部１１の材料としては例えば、ジュメット線、コバール線が用いられる。
【００２９】
本実施形態のホローカソード１Ａを用いた冷陰極型放電管２０Ａを図６に示す。この冷陰極型放電管２０Ａも第１実施形態のホローカソード１を用いた冷陰極型放電管２０と同様に形成することができる。
【００３０】
本実施形態のホローカソードも第１実施形態と同様に、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるホローカソードの構成を図７（ａ）、７（ｂ）に示す。図７（ａ）は本実施形態のホローカソード１Ｂの断面図、図７（ｂ）は側面図である。本実施形態のホローカソード１Ｂは、図４に示す第２実施形態のホローカソード１Ａにおいて、陰極空隙部８ａを複数個設けた構成となっている。なお、図７（ｂ）は陰極空隙部８ａが形成された側の端面からみた側面図である。
【００３２】
本実施形態のホローカソード１Ｂは、以下のように形成される。まず、図８（ａ）に示すように、複数本の金属芯材３を適宜離間して束ねたものを、ＣＶＤチャンバーに入れる。その後、図８（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法を用いて複数本の金属芯材３間に、不純物がドープされたダイヤモンド膜５を形成する。続いて、図８（ｃ）に示すように、金属芯材３およびダイヤモンド膜５の一方の端面を覆うように金属層９を形成し、他方の端面から金属芯材３をエッチングし、エッチング空隙８を形成する。更に金属芯材３のエッチングを行って、上記一方の端面側に金属芯材３を残置し、複数個の陰極底部３ａを形成する。すると、エッチングされた複数の金属芯材３の跡に複数個の陰極空隙部８ａが形成される。その後、ガラスビート１３が設けられた金属例えばタングステンからなる陰極引出部１１を例えば溶接を用いて金属膜９に接続し、ホローカソード１Ｂを形成する。
【００３３】
本実施形態のホローカソード１Ｂには、複数の陰極空隙部８ａが設けられているので、陰極の強度を高めながら、表面積を更に大きくとることが可能となり、放電に必要な電流密度をさらに低下させることができる。また、金属芯材３のサイズ（断面積）を調整することによって、所望のサイズの陰極空隙部８ａを得ることができ、圧力・電流などの条件に合わせたホローカソードを得ることができる。
【００３４】
本実施形態のホローカソード１Ｂを用いた冷陰極型放電管２０Ｂの構成を図９に示す。この冷陰極型放電管２０Ｂも第１実施形態のホローカソード１を用いた冷陰極型放電管２０と同様に形成することができる。図１０に示すように、この冷陰極型放電管２０Ｂに用いられるホローカソード１Ｂの陰極空隙部８ａの先端の領域が放電集中領域１５となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態のホローカソードも、第２実施形態と同様に、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００３６】
本実施形態の変形例によるホローカソード１Ｃを図１１（ａ）、１１（ｂ）に示す。図１１（ａ）は本変形例によるホローカソード１Ｃの断面図、図１１（ｂ）は本変形例によるホローカソード１Ｃの側面図である。この変形例のホローカソード１Ｃは、ダイヤモンド膜５の外周形状を複数本の金属芯材３を束ねたものの外周形状に合わせて形成した構成となっている。すなわち、本変形例のホローカソード１Ｃのダイヤモンド膜５の外周は、第３実施形態のホローカソード１Ｂのダイヤモンド膜５の外周に凹凸を設けた形状となっている。この変形例のホローカソード１Ｃは、金属芯材３の断面形状や離間距離の設定を第３実施形態の場合と異ならせることにより（例えば、離間距離を離すことにより）形成することができる。本変形例のようにすることによって、陰極空隙部８ａの面積だけでなく、外周の面積も併せて増大させることが可能となり、カソード全体の有効面積を大きくすることができ、放電に必要な電流密度を低下させることが可能となる。これにより、第３実施形態よりもさらに寿命を長くすることができる。また、第３実施形態と同様に安定な動作を得ることができることは云うまでもない。
【００３７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態によるホローカソードの構成を図１２（ａ），１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）は本実施形態によるホローカソード１Ｄの断面図、図１２（ｂ）は本実施形態によるホローカソード１Ｄの側面図である。本実施形態のホローカソード１Ｄは、図１１（ａ）、１１（ｂ）に示す第３実施形態の変形例によるホローカソード１Ｃにおいてサイズ（直径）が同じ複数の陰極空隙部８ａをサイズが異なる２種類の陰極空隙部８ａ１、８ａ２に置き換えた構成となっている。直径の大きな陰極空隙部８ａ１は中央部に配置され、直径の小さな陰極空隙部８ａ２は周囲に配置されている（図１２（ｂ）参照）。
【００３８】
本実施形態のホローカソード１Ｄは、第３実施形態の変形例において、中央部に大きな径の金属芯材３を、その周囲に相対的に小さな径の金属芯材３を用いることで得ることができる。
【００３９】
本実施形態は、径の異なる陰極空隙部８ａ１、８ａ２を有しているため、一つのカソードで異なる放電条件に対応することができ、効率よく放電を生起させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態のホローカソードも、第３実施形態の変形例と同様に、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００４１】
（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態によるホローカソードの構成を図１３（ａ）、１３（ｂ）に示す。図１３（ａ）は本実施形態によるホローカソード１Ｅの断面図、図１３（ｂ）は本実施形態によるホローカソード１Ｅの側面図である。本実施形態のホローカソード１Ｅは、図１２（ａ）、１２（ｂ）に示す第４実施形態のホローカソード１Ｄにおいて、陰極空隙部８ａ１の深さと、陰極空隙部８ａ２の深さを変えた構成となっている。本実施形態においては、陰極空隙部８ａ１の深さを陰極空隙部８ａ２の深さよりも深くした構成となっている。このため、陰極空隙部８ａ１に対応する陰極底部３ａ１の厚さは、陰極空隙部８ａ２に対応する陰極底部３ａ２の厚さよりも薄くなっている。
【００４２】
本実施形態のホローカソード１Ｅは、以下のようにして形成される。
【００４３】
まず、図１４（ａ）に示すように、径の異なる２種類の金属芯材３１、３２を用意し、所定の距離だけ離間して束ねたものを、ＤＶＤチャンバーに入れる。続いて、ず１４（ｂ）に示すように、金属芯材３１、３２の表面を覆うように不純物がドープされたダイヤモンドを堆積し、導電性のダイヤモンド膜５を形成する。その後、図１４（ｃ）に示すように、金属芯材３１、３２およびダイヤモンド膜５の一方の端面を覆うように金属膜９を形成する。そして、金属芯材３１、３２の他方の端部からエッチングし、径の太い金属芯材３１のエッチング深さが径の細い金属芯材３２のエッチング深さよりも深くなるようにし、エッチング空隙８１、８２を形成する（図１４（ｃ）参照）。その後、更にエッチングを行い上記一方の端部にのみに金属芯材を残置し、陰極底部３ａ１、３ａ２を形成する（図１３（ａ）参照）。続いて、ガラスビート１３が設けられた金属例えばタングステンからなる陰極引出部１１を例えば溶接を用いて金属膜９に接続し、ホローカソード１Ｅを形成する。なお、上記エッチング工程では、径の異なる金属芯材をエッチングする場合に、細径のほうが一般にエッチング液の供給・循環が遅いことから、細径のものほど浅く、また太いものほど深い空隙を得やすく、自動的に実現することもできる。
【００４４】
本実施形態のホローカソード１Ｅは、異なる径と異なる深さを持つ陰極空隙部８ａ１、８ａ２を備えているため、第４実施形態に比べて、さらに幅広い放電条件に対応することができる。
【００４５】
なお、本実施形態のホローカソードも、第４実施形態と同様に、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００４６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態によるホローカソードの構成を図１５に示す。本実施形態のホローカソード１Ｆは、図１１に示す第３実施形態の変形例によるホローカソード１Ｃにおいて、複数の陰極空隙部８ａの代わりにこれらの複数の陰極空隙部８ａの断面積の総和よりも大きな断面積を有する１個の陰極空隙部８ａを設けた構成となっている。
【００４７】
本実施形態のホローカソード１Ｆは、以下のように形成される。
【００４８】
まず。図１６（ａ）に示すように、径が同じ複数本の金属芯材３を最稠密に配置して束ねたものを、ＣＶＤチャンバーに入れる。続いて、ＣＶＤ法を用いて、最稠密に配置した複数本の金属芯材３の外表面に不純物がドープされたダイヤモンドを堆積し、導電性のダイヤモンド膜５を形成する（図１６（ｂ）参照）。その後、金属芯材３およびダイヤモンド膜５の一方の端面を金属膜９で覆い、他方の端面からエッチングを行って、上記一方の端部に金属芯材を残置させ、陰極底部３ａを形成する（図１６（ｃ）、図１５参照）。このとき、金属芯材３のエッチングの跡に断面積の大きな陰極空隙部８ａが形成される。その後、金属からなる陰極引出部１１を例えば溶接を用いて金属膜９に接続し、ホローカソード１Ｆを形成する。
【００４９】
本実施形態のホローカソード１Ｆは、大きな凹凸や複雑な形状の断面を有する陰極空隙部８ａを備えているので、カソードの表面積を増やすとともに幅広い放電条件に対して対応することができる。
【００５０】
なお、本実施形態のホローカソード１Ｆも、第３実施形態の変形例と同様に、安定な動作を得ることができるとともに寿命を長くすることができる。
【００５１】
なお、上記第１乃至第６実施形態においては、ダイヤモンド膜５は不純物がドープされたダイヤモンドを、ＣＶＤ法を用いて堆積することにより形成したが、不純物がドープされていないダイヤモンドをＣＶＤにより堆積し、その後に不純物をドープしても良い。
【００５２】
上記第１乃至第６実施形態においては、ホロー放電を生じる領域はダイヤモンドの単体膜５で構成されており、熱ストレスの生じるおそれがない。もちろん、ここでの発熱は、ダイヤモンド膜５を通じて金属からなる陰極底部３ａにも伝搬されるが、陰極底部３ａで直接放電が生じているわけではなく、陰極引出部１１によって外部に熱が運ばれるようになっていることから昇温による熱応力発生は大幅に抑えることができる。また、この陰極底部３ａとダイヤモンド膜５との間は元々ダイヤモンドをＣＶＤ成長したままの界面であることから、後から金属を形成した場合に比べ安定で接合力も高いという利点がある。
【００５３】
また、第２乃至第６実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、ダイヤモンド膜５を形成する際に金属芯材３とダイヤモンド膜５との界面に金属炭化物が形成される。しかし、この金属炭化物は、陰極空隙部８ａを構成するダイヤモンド膜５の内表面においては、陰極空隙部８ａを形成するためのエッチングによって、除去され、ダイヤモンド膜の内表面には炭化物が付着しておらず、ダイヤモンドのみからなる表面となっている。
【００５４】
以上により、上記各実施形態によれば、安定動作が可能で、より寿命の長いホローカソードおよびこのホローカソードを用いた冷陰極型放電管を得ることができる。
【００５５】
以上述べてきた本発明の各実施形態の効果をまとめて述べる。
【００５６】
まず、冷陰極の主用途であるバックライト用放電管のような細径の放電管に不可欠な細径でホロー効果を期待できる細孔状の空隙を有する自立型ダイヤモンドホローカソードを得ることができる。
【００５７】
また、ダイヤモンドをロッド状や平板状の基材に被覆形成したカソードや、ホロー型でも金属など導電層を裏打ちとしたタイプのものはこれまでに知られていたが、ダイヤモンドを自立殻として有するホローカソードは本発明によって初めて得られたものである。
【００５８】
ホロー放電に触れない底部でＣＶＤ成長の基材金属と接合することにより、放電による熱ストレスを軽減するとともに、十分な強度を確保し、安定な動作と長寿命を得ることができる。さらに、金属芯材の本数・径・形状などを変化させ、空隙のエッチング深さを変えることによって様々な径と内部形状・深さの空隙を得ることができる。また、空隙の径、深さ、形状の異なるものを複数合体したホローカソードを得ることができる。これによってより幅広い条件下でホローカソード効果を得ることが期待できるとともに、カソードの強度向上にも寄与することができる。
【００５９】
また、細孔状の空隙構造はホローカソードとして知られるように、内部に高効率にプラズマを立てることを可能にする。さらに、複数の異なる径や深さの空隙を配置することは異なるホローカソード条件に対応し、幅広い範囲で効率よくプラズマを立てることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態によるホローカソードの製造工程を示す断面図。
【図２】第１実施形態によるホローカソードの製造工程を示す断面図。
【図３】第１実施形態によるホローカソードを用いた冷陰極型放電管の断面図。
【図４】本発明の第２実施形態によるホローカソードの断面図。
【図５】第２実施形態によるホローカソードの製造工程を示す断面図。
【図６】第２実施形態によるホローカソードを用いた冷陰極型放電管の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態によるホローカソードの構成を示す図。
【図８】第３実施形態によるホローカソードの製造工程を示す断面図。
【図９】第３実施形態によるホローカソードを用いた冷陰極型放電管の断面図。
【図１０】第３実施形態によるホローカソードの放電動作時の断面図。
【図１１】第３実施形態の変形例によるホローカソードの構成を示す図。
【図１２】本発明の第４実施形態によるホローカソードの構成を示す図。
【図１３】本発明の第５実施形態によるホローカソードの構成を示す図。
【図１４】第５実施形態のホローカソードの製造工程を示す断面図。
【図１５】本発明の第６実施形態によるホローカソードの構成を示す図。
【図１６】第６実施形態のホローカソードの製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１  ホローカソード
３  金属芯材
３ａ  陰極底部
５  不純物がドープされたダイヤモンド膜
７  保護膜
８  エッチング空隙
８ａ  陰極空隙部
９  金属膜
１１  陰極引出部
１３  ビード
２０  冷陰極型放電管
２２  ガラス管（外囲器）
２４  希ガス
２６  蛍光膜
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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【図６】
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【図１０】
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【図１３】
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