JP2004119241A - 放電灯及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ダイヤモンドを電子放出源とする放電灯について、その発光効率を向上させるとともに長寿命化を図ること。
【解決手段】水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器１と、この外囲器１の外面に配置された電極４、４´とを備え、外囲器１を介して電極４、４´と対向する外囲器１の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、外囲器１の内面にダイヤモンド膜５が被覆されてなることを特徴とする放電灯。ダイヤモンド膜５により水素ガスの漏出を防止して、水素ガスによるダイヤモンド膜５表面の電子放出効率を維持することができ、発光効率が高く長寿命な放電灯を提供できる。
【選択図】 図１
【解決手段】水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器１と、この外囲器１の外面に配置された電極４、４´とを備え、外囲器１を介して電極４、４´と対向する外囲器１の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、外囲器１の内面にダイヤモンド膜５が被覆されてなることを特徴とする放電灯。ダイヤモンド膜５により水素ガスの漏出を防止して、水素ガスによるダイヤモンド膜５表面の電子放出効率を維持することができ、発光効率が高く長寿命な放電灯を提供できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯及びその製造方法に係わり、特にダイヤモンドを電子放出源として用いた放電灯及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極放電灯は、冷陰極蛍光ランプとして一般照明用に用いられる（例えば、特許文献１参照。）他、近年液晶用バックライト光源としての需要も急拡大している。冷陰極放電灯においては、放電空間を形作る放電管としてガラスが用いられ、陰極材料として様々な金属が用いられている。また、バリヤ型と呼ばれる冷陰極放電灯も知られており、放電空間を形作る管の外部に電極が設けられ、当該電極は直接放電面に接していない構成となっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、ガラス管内部に希ガスとＨｇと金属ハロゲン化物を封入しアーク励起による金属特有のスペクトルを利用する金属蒸気放電灯が知られている。しかしながら、この金属蒸気放電灯では、放電管壁の変質による劣化により寿命が制限されており、このため、放電管の内面にダイヤモンド膜を形成することにより管壁の劣化を防止して長寿命化を図る放電灯等も考案されている（例えば、特許文献３、４、５参照。）。
【０００４】
一方、上述した放電灯においては、陰極表面での電子放出性能が全体の発光効率を左右している。即ち、陰極表面からの電子放出効率が向上すると、多量に放出された電子によりさらに放電が促進され発光効率が向上する。したがって、冷陰極放電灯の活用領域を拡大していくためには、放電管等の劣化を低減し、同時に電子放出性能を向上させることが求められている。
【０００５】
冷陰極放電灯の性能向上を図るために、発明者らは特願２００１−（先願出願番号）や特願２００１−（先願出願番号）に示されるように陰極の電子放出材料としてダイヤモンドを用いた冷陰極放電灯を考案した。ダイヤモンドは電子放出効率が高くスパッタ耐性も高いので、発光効率が高く寿命も長い放電灯を提供することができる。なお、ダイヤモンドを冷陰極に用い真空中で電子放出を行う技術は既に確立したものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
ダイヤモンドを用いた冷陰極を用いた他の例としてプラズマディスプレイパネルが挙げられる（例えば、非特許文献２参照。）。プラズマディスプレイパネルに係る当該文献において、水素終端したダイヤモンドはイオン衝撃による二次電子放出効率が高い材料であることが報告されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２７４１５６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２３６０８３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平３−２３８７４８号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開平４−２９６４３７号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開平７−２１９８６号公報
【００１２】
【非特許文献１】
Ｋ・オカノ（Ｋ．Ｏｋａｎｏ）他，「ロー・スレッショルド・コールド・カソーヅ・メイド・オブ・ナイトロジェン−ドープト・ケミカル−ベーパー−デポジッテド・ダイヤモンド（Ｌｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ−ｄｏｐｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｕｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ）」，ネーチャー（Ｎａｔｕｒｅ） ，（イギリス），マクミラン（Ｍａｃｍｉｌｌａｎ） ，１９９６年，第３８１巻，ｐ．１４０
【００１３】
【非特許文献２】
Ｐ・Ｋ・バッハマン（Ｐ．Ｋ．Ｂａｃｈｍａｎｎ）他，「ＣＶＤ・ダイヤモンド：ア・ノベル・ハイ・γ−コーティング・フォー・プラズマ・ディスプレイ・パネルズ（ＣＶＤ ｄｉａｍｏｎｄ： ａ ｎｏｖｅｌ ｈｉｇｈ γ−ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌｓ）」，ダイヤモンド・アンド・リレーテド・マテリアルズ（Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）， （オランダ），エルセビア・サイエンス（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ），２００１年，第１０巻，ｐ．８１４，Ｆｉｇ．６
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
冷陰極放電灯の性能向上を図るために、水素終端したダイヤモンドを冷陰極に用いた放電灯を本発明者らは検討している。即ち、発明者らは、放電灯の放電管内部に水素を混入させ、冷陰極表面のダイヤモンド表面を水素終端状態としてダイヤモンド表面からの二次電子放出を促進し、放電効率ひいては発光効率の向上を図ろうと実験を重ねている。
【００１５】
しかしながら、本発明者らの検討によると、放電管内部に水素を混入させて放電を行った場合、発光効率は高いものの、放電時間の経過とともに発光効率が徐々に減少していくことを見出した。
【００１６】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、発光効率が高く寿命が長い放電灯及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（構成）
前述した課題を解決するために、本発明の第１の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第２の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の第１及び第２の放電灯において、前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の第３の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第４の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の第３及び第４の放電灯において、前記外囲器はガラスからなり、水素の漏出を防止する観点から、前記封止部の厚みは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
また、上記本発明の第１乃至第４のいずれかの放電灯において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００２４】
（１）前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜上に形成されていること。
【００２５】
（２）前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜と当該内面との間に形成されていること。
【００２６】
また、本発明の第５の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第６の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする。
【００２８】
上記本発明の第５及び第６の放電灯において、前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることが好ましい。
【００２９】
また、上記本発明の第１乃至第６のいずれかの放電灯において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００３０】
（１）前記外囲器の壁には貫通孔が設けられ、該貫通孔にダイヤモンド層が埋め込まれてなること。
【００３１】
（２）前記放電用ガスは２００ｎｍ以下の主要発光ピークを有する元素を含むガスを含むこと。
【００３２】
（３）前記放電用ガスは希ガスと水銀を含むこと。
【００３３】
（４）前記放電用ガスはＸｅを含むこと。
【００３４】
（５）前記電子放出部材のダイヤモンドはドナー性不純物あるいはアクセプター性不純物を含有すること。
【００３５】
また、本発明 の放電灯の製造方法は、貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程と、ダイヤモンドからなる部材を電子放出部材とする電極を外囲器に取り付ける工程と、前記貫通孔を介して前記外囲器の内部に水素及び炭素を含む原料ガスを導入し、ＣＶＤ法により前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長し、かつ前記貫通孔をダイヤモンドで埋め込んで前記外囲器を封止する工程とを具備することを特徴とする。
【００３６】
かかる本発明の放電灯の製造方法において、前記貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程は、芯部材表面の前記貫通孔に対応する領域にマスクを形成する工程と、前記マスク以外の前記芯部材表面に選択的にダイヤモンド層を成長させる工程と、前記芯部材及び前記マスクを除去する工程とを有することが好ましい。
【００３７】
（作用）
本発明の放電灯によれば、放電用ガスに含まれた水素ガスがダイヤモンドからなる電子放出部材の電子放出効率を向上させるとともに、外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に被覆されたダイヤモンド膜により、当該水素ガスが外囲器を透過して外へ散逸することを防止することが可能である。さらに上記ダイヤモンド膜は、外囲器の壁に対するダメージ防止や不要不純物の放出等の抑止等の効果もある。従って、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００３８】
また、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器の場合は、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されていれば、外囲器内の水素ガスが当該外囲器の封止部以外の部分を透過して外へ散逸することを防止することができ、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００３９】
さらにまた、ダイヤモンドからなる外囲器を用いることによっても、外囲器内の水素ガスが当該外囲器を透過して外へ散逸することを防止することができ、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００４０】
なお、本発明の放電灯において、水素の漏出を防止する観点から、ダイヤモンドの厚みは１μｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
また、本発明の放電灯の製造方法によれば、外囲器に設けられた貫通孔を介して当該外囲器の内部に水素及び炭素を含む原料ガスを導入し、ＣＶＤ法により前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長し、かつ前記貫通孔をダイヤモンドで埋め込んで前記外囲器を封止することにより、前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長すると同時に、ダイヤモンドからなる電子放出部材の電子放出効率を向上させる水素ガスを当該外囲器内に導入することが可能である。また、引き続いて前記貫通孔は前記ＣＶＤ法によりダイヤモンドで埋め込まれることになるので、外囲器の封止を簡単な工程で行うことが可能である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯であり、放電管の外面に電極が設けられ、この電極に対して電圧が印加されることにより、放電管内部に放電を誘起して発光させるものである。
【００４４】
図１に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管１と、その内面に形成された円筒状のダイヤモンド膜５（膜厚は３μｍ。以下、第６の実施形態までのダイヤモンド膜も同等の厚みを有する。）と、このダイヤモンド膜５上に形成された円筒状の蛍光体膜３を塗布したガラス管１と、ガラス管１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´とを有する。一対の電極４、４´のそれぞれはＷ（タングステン）等からなるものである。
【００４５】
ガラス管１の内部２には放電用ガスが封入されている。例えば、ガラス管１内には放電を容易にするために水素ガス及びアルゴン又は混合希ガス（例えば、アルゴン、ネオン、キセノンから選ばれるガスの混合ガス等。）が８０ｈＰａの圧力で封止されている。水素ガスの分圧は４ｈＰａである。また、ガラス管１の両端部には、上記放電用ガスを封止するための封止部１ａ及び１ｂが設けられており、封止部１ａ及び１ｂの厚みはそれ以外の部分の厚みよりも厚くなっている。例えば、封止部１ａ及び１ｂの厚みは０．５ｍｍであり、それ以外の部分は０．２ｍｍである。
【００４６】
ガラス管１を介して一対の電極４、４´と対向するガラス管１内面部分にも、それぞれダイヤモンド膜５が形成されている。ダイヤモンド膜は電子放出効率が高い材料であり、放電用ガス中の水素がその表面に終端することにより多量の電子を放電空間に放出して放電を維持する役割を担う。
【００４７】
次に、本実施形態のバリア型放電灯の動作について説明する。
【００４８】
まず、放電を開始させるために、一対の電極４、４´間に周波数４０ｋＨｚ、１５００Ｖの高周波電圧を印加する。電極４、４´の片方がエミッタ（陰極）として作用するときは他方は対極電極（陽極）として作用する。この高周波電圧の印加により、絶縁体であるガラス壁（バリア層と呼ばれる。）間の空間２において強電界が生じ、この強電界によりダイヤモンド膜５の表面から電子が放出される。このとき、放電用ガス中の水素がダイヤモンド膜５の表面に終端することにより、電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。放出された電子は対極電極（陽極）側に移動し、放電が開始する。
【００４９】
以上の機構により断続放電が生じ、それによって生じる紫外線により蛍光体膜３が励起されて発光が生じる。このように、バリア型放電灯では、電極４、４´を放電空間に晒していないため、電極４、４´が消耗されるのを抑制するためにガラス管１内に水銀蒸気を存在させる必要がない。したがって、ガラス管１の内部に封入するガスとして水素ガスと希ガスのみを使用すればよい。
【００５０】
次に、放電が始まるとガラス管１内は電離ガスによって満たされるため、このような絶縁空間では電子放出も陰極への放電ガスイオン（Ａｒ等の希ガスイオン等）の接近や衝突による二次電子放出が主因となる。このときの電子放出のしやすさは、陰極表面材料の電子構造、特に電子親和力に大きく依存する。
【００５１】
ダイヤモンド膜５等の膜は、広いバンドギャップと小さな電子親和力を有し、放電開始後には、ダイヤモンド膜５の表面に放電ガスイオンが接近したり衝突することにより、ダイヤモンド膜５の表面から二次電子を効率的に放出させることが可能である。さらに、放電用ガス中の水素がダイヤモンド膜５の表面に終端することにより多量の電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。したがって、放電を維持するための電圧を低減することが可能であり、冷陰極放電灯の消費電力を少なくすることができる。具体的には、従来のＮｉ等の電極を用いた場合は、１４０Ｖ程度の陰極降下電圧を放電維持に必要としたのに対して、ダイヤモンド膜を用いた本実施形態では、それを１０％以上下回る電圧での放電維持が可能になった。
【００５２】
以上のようにダイヤモンド膜を電子放出源として用いることにより、放電の開始及び維持を低電圧で行うことができ、消費電力の少ない放電灯を提供することができるが、本実施形態の放電灯によれば、かかる効果に加えて、ダイヤモンド膜５により以下に述べる効果を奏する。
【００５３】
即ち、ガラス管内部の放電用ガス中の水素はダイヤモンド表面に終端することにより電子放出効率を向上させることができる一方、ガラス管を透過して外へ散逸しやすいことが本発明者により見出された。この水素のガラス管外への散逸により、ガラス管内部の水素濃度は徐々に減少し、その結果、ダイヤモンド表面の電子放出効率の減少、ひいては発光効率の低下が生じて、放電灯の寿命が短くなっていることがわかった。
【００５４】
本実施形態の放電灯によれば、ガラス管１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管１内部から外部への水素の拡散を防止することができる。このため、ガラス管１内部の水素濃度を保持することができ、長期間にわたって発光効率が高く長寿命な放電灯を提供することが可能である。具体的には、ダイヤモンドを内面に被覆しないガラス管を用いた放電灯は、寿命が１００００時間程度であったのに対して、ダイヤモンドを内面に被覆したガラス管を用いた本実施形態の放電灯では、それを５０％以上上回る寿命を有していた。
【００５５】
本発明者は、ダイヤモンドが水素の拡散を抑制する効果を有することを確かめるため、ダイヤモンド結晶及び酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）中に水素をイオン注入し熱処理を行ったときの水素濃度分布の変化を調べた。具体的には、ピーク濃度深さ８００ｎｍ、最高濃度１０２２／ｃｍ３となるように水素のイオン注入を行い、加速試験として４００℃の熱処理を行った。図２は酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）の水素濃度分布変化、図３はダイヤモンド結晶の水素濃度分布変化をそれぞれ示す図である。横軸は表面からの深さ、縦軸は水素濃度分布を表す。各図において破線は熱処理前、実線は熱処理後の水素濃度分布を表す。
【００５６】
図２に示すように、酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）では、水素濃度ピークは低くなり、ピーク位置に入った水素が表面および内部に向かって拡散してしまっていた。その他、放電灯に使われる一般的な酸化物ガラス材料（例えば、ホウケイ酸ガラス等。）でも同様の傾向が認められた。これに対してダイヤモンド結晶は、図３に示すように、イオン注入後に４００℃の熱処理を行ったにもかかわらず、結晶中の水素ピーク濃度は殆ど動いていないことがわかった。以上の実験結果は、水素イオンはその大きさが小さいために、一般的な管壁材料の中では非常に動きやすい一方、ダイヤモンド結晶中では殆ど移動しないことが原因であると推測される。
【００５７】
以上の実験結果からもわかるように、本実施形態の放電灯によれば、ガラス管１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管１内部から外部への水素の拡散を防止することができ、放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００５８】
本実施形態では、ガラス管１両端部の放電用ガス封止用の封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていない。封止部１ａ及び１ｂがガラス管１全体に占める割合は小さいが、この部分を介してガラス管１内部から外部へ水素が拡散して漏れ出ることを抑制することも重要である。本実施形態では、封止部１ａ及び１ｂの厚みをそれ以外の部分の厚みよりも厚くしている。特に、封止部１ａ及び１ｂの厚みをそれ以外の部分の５０％増し以上としている。このように封止部１ａ及び１ｂの厚みを厚くすることにより、封止部１ａ及び１ｂを介した水素の漏出を防止することができ、放電灯の長寿命化を図れる。封止部１ａ及び１ｂ以外の厚みを薄くしているが、これはバリヤ型の放電灯において放電空間２に十分な高電圧を印加するために外面電極４，４´と放電空間２までの厚みを薄くする必要もあるからである。
【００５９】
なお、ダイヤモンド膜５は、ガラス管壁のダメージによる変質を低減することができ、また、ガラス管中の不純物等の放電空間内への漏出を防ぐこともでき、これらの効果も相俟って放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００６０】
次に、図１に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管１を準備し、このガラス管１の内面にダイヤモンド膜５をマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を６００℃、成膜時間を６０分とした。ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにはダイヤモンド膜を成膜しない。例えば、この封止部１ａ及び１ｂに予めマスクを形成しておき、成膜後に除去する等の工程を加えればよい。
【００６１】
次に、ダイヤモンド膜５の表面に蛍光体膜３を塗布により形成する。蛍光体膜３の材料としてはハロリン酸カルシウム蛍光体等を用いることができ、スラリー状に調製した原料をダイヤモンド膜５の表面に塗布すればよい。このとき、ダイヤモンド膜５の両端部（ガラス管１外面に設けられる一対の電極４、４´がガラス管１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３を形成しないことが好ましい。これによりダイヤモンド膜５表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。
【００６２】
次に、ガラス管１内部に上記放電用ガスを導入するとともに、ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにおいてガラス管１の封止を行う。例えば、８００℃の温度でガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂを熱処理することにより当該部分を軟化、流動させて封止を行うことができる。この際、ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていないことはガラス管の封止工程に有利である。即ち、封止工程において封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が存在すると、封止の際にガラスが流動しにくくなり封止が阻害される恐れがある。本実施形態では、封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていないのでガラス管封止工程を容易に行うことが可能である。
【００６３】
最後に、ガラス管１の外面の両端部に一対の電極４、４´を形成して本実施形態の放電灯が完成する。
【００６４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００６５】
図４に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管１の外面にもダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管１の内面にはダイヤモンド膜４５ａが形成され、ガラス管１の外面にはダイヤモンド膜４５ｂが形成されている。電極４、４´はダイヤモンド膜４５ｂの表面に設けられている。
【００６６】
本実施形態の放電灯では、ガラス管１の内面のみならずガラス管１の外面にもダイヤモンド膜が形成されているので、ガラス管１の内面にのみダイヤモンド膜が形成される場合と比べ、水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００６８】
図５（ｂ）に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管５１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管５１の内面にはダイヤモンド膜５５ａが、外面にはダイヤモンド膜５５ｂが設けられている。また、ガラス管５１の両端部にそれぞれ孔が設けられており、これらの孔それぞれにダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄが埋め込まれている。電極４、４´はダイヤモンド膜５５ｂの表面に設けられている。５３は蛍光体膜である。本実施形態においても、第２の実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００６９】
次に、図５（ｂ）に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管５１を準備し、ガラス管５１の内面に蛍光体膜５３を第１の実施形態と同様に塗布により形成する。このとき、ガラス管５１の両端部（ガラス管５１外面に設けられる一対の電極４、４´がガラス管５１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜５３を形成しないことが好ましい。これにより後に形成するダイヤモンド膜５５ａ表面からの電子放出効率を向上させることができる。
【００７０】
次に、ガラス管５１両端の封止部においてガラス管５１の封止を行う。封止工程は第１の実施形態と同様である。その後、ガラス管５１両端の封止部にそれぞれ孔を開口する（図５（ａ））。
【００７１】
次に、ガラス管５１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜をマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を８００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を６００℃、成膜時間を６０分とした。
【００７２】
この成膜工程により、ガラス管５１の内面にはダイヤモンド膜５５ａが、外面にはダイヤモンド膜５５ｂが形成され、さらにガラス管５１の両端部の孔それぞれにダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄが埋め込まれる。これらのダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄの埋め込みによってガラス管５１の封止が完了する（図５（ｂ））。なお、ガラス管５１の両端に設けられた孔５１ａ及び５１ｂの直径は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．０５ｍｍ未満の場合はガラス管５１内におけるダイヤモンド膜の成膜が困難となり、０．５ｍｍより大きい場合はダイヤモンド膜による封止が困難になる。
【００７３】
なお、この成膜工程において成膜のためのガスとして水素を用いるが、この水素を過剰に原料ガスに含ませておくことにより、放電に有効な所定量の水素ガスをガラス管１内に封入することができる。また、当該成膜工程において放電用ガスとしての希ガス等も同時にガラス管１内に封入しておく。
【００７４】
最後に、ガラス管１外面のダイヤモンド膜５５ｂの両端部に一対の電極４、４´を形成して本実施形態の放電灯が完成する。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯
はいわゆる内部電極型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００７６】
図６に示すように、ガラス管６１の両端には内部に一対のダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａ（冷陰極）が設けられている。これらのダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａはそれぞれＷ（タングステン）等からなる引き出し電極６４、６４´を介して外部電源と接続される構造となっている。
【００７７】
ガラス管６１の内部２には放電用ガスが封入されている。例えば、ガラス管６１内には放電を容易にするために封止ガスとして、第１の実施形態で述べたアルゴン又は混合希ガスと水素ガスの他、微量の水銀が４〜８０ｈＰａの圧力で封止されている。
【００７８】
また、ガラス管６１の両端部には、上記放電用ガスを封止するための封止部６１ａ及び６１ｂが設けられており、封止部６１ａ及び６１ｂの厚みはそれ以外の部分の厚みよりも厚くなっている。例えば、封止部６１ａ及び６１ｂ以外の部分の厚みは０．２ｍｍであり、封止部６１ａ及び６１ｂの厚みはその２倍である。かかる構成により、封止部６１ａ及び６１ｂを介した水素の透過漏出をより一層防止することが可能である。
【００７９】
以上述べた構造を作製するには、ガラス管６１の両端からガラス管６１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入した状態でガラス管６１の封止工程を行って厚い封止部６１ａ及び６１ｂを形成すれば良い。封止工程において放電用ガスがガラス管６１内に封入される。
【００８０】
本実施形態の放電灯では、一対のダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａに対して、外部電源より高電圧、例えば５００Ｖが印加される。ここで、一般的には放電を生じさせるために交流電圧をダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａ間に印加する構成となっており、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａの片方がエミッタ（陰極）として作用するときは他方は対極電極（陽極）として作用する。電圧を印加し始める時は、ガラス管６１内は絶縁状態であり、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａに印加された電圧は、当該電極の先端において電界集中を生じて局所的に強電界を生じる。この強電界によりダイヤモンド電極６４ａ、６４´から放出された電子は対極電極（陽極）側に移動し、放電が開始する。このとき、放電用ガス中の水素がダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａの表面に終端することにより、電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。
【００８１】
この放電により電子はガラス管６１内に封止した水銀原子と衝突する。水銀原子は衝突によりエネルギーを受け紫外線を放出する。この紫外線により蛍光体３が励起され可視光線を発生する。発光色は蛍光体の種類によって異なり、白色、昼光色、青色など数々の色種の光がランプから放射される。
【００８２】
その後、第１の実施形態と同様に放電が維持される。本実施形態では、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´やダイヤモンド膜５の表面に放電用ガス中の水素が終端することにより多量の電子を効率よく放電空間に放出させることが可能であり、放電維持電圧を低くすることが可能である。
【００８３】
本実施形態の放電灯においても、ガラス管６１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管６１内部から外部への水素の拡散を防止することができ、放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００８４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯
もいわゆる内部電極型の放電灯である。図６と同一部分には同一の符号を記す。
【００８５】
図７に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管６１の内面に蛍光体膜７３が形成され、この蛍光体膜７３の表面を含むガラス管６１内全面にダイヤモンド膜７５が設けられていることを特徴とする。本実施形態によれば、ガラス管６１両端の封止部６１ａ及び６１ｂの表面にもダイヤモンド膜７５が形成されているので、水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００８６】
なお、図７の放電灯を製造するには、ガラス管６１の両端部にそれぞれ孔を開口し、これらの孔を介してガラス管６１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入する。その後、上記孔の部分においてガラス管６１と引き出し電極６４、６４´間に隙間が存在することを利用して、第３の実施形態と同様にダイヤモンド膜７５の成膜、放電用ガスの封入、及びガラス管６１の封止を行うことが可能である。
【００８７】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について説明する。図８は、本発明の第６の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆる内部電極型の放電灯である。図６と同一部分には同一の符号を記す。
【００８８】
図８（ｂ）に示されるように本実施形態に係る内部電極型の放電灯は、ガラス管８１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管８１の内面にはダイヤモンド膜８５ｂ、８５ｃが、外面にはダイヤモンド膜８５ｄが設けられている。ダイヤモンド膜８５ｂは蛍光体膜８３の表面に、ダイヤモンド膜８５ｃはそれ以外のガラス管８１内面にそれぞれ形成されている。また、ガラス管８１の円筒胴体部及び蛍光体膜８３には複数の孔が設けられており、これらの孔それぞれにダイヤモンド膜８５ｅが埋め込まれている。本実施形態においても、第３の実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００８９】
次に、図８（ｂ）に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管８１を準備し、第１の実施形態と同様にガラス管８１の内面にダイヤモンド膜８５ａを成膜し、さらに蛍光体膜８３を塗布形成する。
【００９０】
次に、ガラス管８１の両端からガラス管８１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入した状態でガラス管６１の封止工程を行う。さらに、図８（ａ）に示すように、かかる封止工程を行ったガラス管８１の円筒胴体部から蛍光体膜８３にかけて複数の貫通孔を形成する。その後、第３の実施形態と同様にガラス管８１の内面及び外面にダイヤモンド膜の成膜を行うことにより、図８（ｂ）に示す放電灯が完成する。本実施形態では、ガラス管８１の円筒胴体部に貫通孔を設けるので、ガラス管８１内面におけるダイヤモンド膜の成膜を均一に行うことができ、寿命の長い放電灯を歩留まり良く得ることが可能である。
【００９１】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態について説明する。図９は、本発明の第７の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００９２】
図９に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管９１（厚み０．１ｍｍ。）と、この放電管９１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管９１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´とを有する。放電管９１の両端部（放電管９１外面に設けられる一対の電極４、４´が放電管９１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管９１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。一対の電極４、４´のそれぞれはＷ（タングステン）等からなるものである。放電管９１の内部２には第１の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【００９３】
９１ａ及び９１ｂは封止部であり、放電管９１を封止する部分である。この封止部９１ａ及び９１ｂは、例えば円筒状のダイヤモンド管と円盤状のダイヤモンド板を接合することによって作製することができる。接合工程において上述したダイヤモンドのＣＶＤ法を用いることが可能であり、ダイヤモンド管及び円盤状のダイヤモンドそれぞれの表面及び両者の隙間にダイヤモンドを成膜してこれにより接合を行う。その他、後述するロッド等の型を用いる方法もある。
【００９４】
本実施形態の放電灯によれば、放電管自体がダイヤモンドで構成されているので、放電管の内部から外部へ水素が漏出することをさらに有効に防止することが可能であり、長寿命の放電灯を提供することができる。
【００９５】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第８の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００９６】
図１０に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管１０１（厚み０．１ｍｍ。）と、この放電管１０１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管１０１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´と、放電管１０１を封止する封止部材１０６ａ、１０６ｂとを有する。放電管１０１の両端部（放電管１０１外面に設けられる一対の電極４、４´が放電管１０１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管１０１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。放電管１０１の内部２には第７の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【００９７】
封止部材１０６ａ及び１０６ｂは、例えばガラス等の材料からなり、円筒状の放電管１０１の両端部にはめ込まれることにより封止が行われている。
【００９８】
本実施形態の放電灯によれば、放電管のほとんどがダイヤモンドで構成されているので、放電管の内部から外部へ水素が漏出することを有効に防止することが可能であり、長寿命の放電灯を提供することができる。また、封止部材を用いた封止を行っているので、封止工程が容易である。
【００９９】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第９の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。
【０１００】
図１１に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管１１１（厚み０．１ｍｍ。）と、放電管１１１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管１１１を補強するために放電管１１１の外部に密着して設けられた補強管１１７と、補強管内に埋め込まれ放電管１１１の両端外面に接して取り付けられた円筒状の一対の電極１１４、１１４´と、封止部材１１６ａ、１１６ｂを有する。
【０１０１】
放電管１１１の両端部（放電管１１１外面に設けられる一対の電極１１４、１１４´が放電管１１１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管１１１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。放電管１１１の内部２には第７の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【０１０２】
封止部材１１６ａ及び１１６ｂは、第８の実施形態と同様の材料からなり、円筒状の放電管１１１の両端部にはめ込まれることにより封止が行われている。
【０１０３】
本実施形態の放電灯によれば、第８の実施形態と同様の効果を得ることができる他、補強管１１７により放電灯の強度を向上させることができ、中型、大型放電管への適用も可能となる。また、ダイヤモンドからなる放電管１１１の厚みを薄くすることができ、ダイヤモンド成膜時間を短くして製造時間を短縮することが可能である。
【０１０４】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第１０の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆる内部電極型の放電灯であり、蛍光体を用いないものである。
【０１０５】
本実施形態の放電灯の製造方法について説明する。まず、図１２（ａ）に示すようにタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等からなる円柱状の金属ロッド１２０を準備し、この金属ロッド１２０の円柱側面部にシリカ（ＳｉＯ２）からなる粒子１２０ａを分散して設ける。例えば、当該粒子をアルコール等に分散させた溶液を塗布し乾固させる等の方法を用いることができる。
【０１０６】
次に、シリカ粒子１２０ａが表面に形成された金属ロッド１２０の表面に、厚みが０．１ｍｍのダイヤモンド層１２１ａをマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を８５０℃、成膜時間を６００分とした。シリカ粒子１２０ａはダイヤモンドの成長を抑制する働きをするので、金属ロッド１２０表面のうちシリカ粒子１２０ａが形成された表面以外の表面にダイヤモンド層１２１ａが形成される。なお、この際に、メタン、水素などのガスに加えて、ボロン或いはリン等のドーピングガスを加えることによって、導電性を付与した膜を形成することが望ましい。また、窒素ガスを高濃度に加えることなどによって、ダイヤモンド膜に加えて、グラファイトライクな導電性介在物相を意図的に生成させ、膜としての導電性を向上させることも有効である。
【０１０７】
次に、図１２（ｂ）に示すようにフッ酸等を用いたエッチングによりシリカ粒子１２０ａを落としこの部分に孔１２１ｂを形成する。引き続いて、孔１２１ｂを介して王水等を導入することにより、金属ロッド１２０のエッチングを行う。この際、孔１２１ｂの分布に基づき、エッチングが金属ロッド１２０の長手方向中央部分からその両側に向かって進み、ダイヤモンド層１２１ａの両端部に金属部材１２４、１２４´が残置され、中空部２が形成される（図１２（ｃ））。
【０１０８】
次に、以上の工程により形成されたダイヤモンド筒（ダイヤモンド層１２１ａ）に対して孔１２１ｂを介してダイヤモンドの成膜を施す。即ち、図１２（ｄ）に示すように第６の実施形態と同様にＣＶＤ法により、ダイヤモンド筒１２１ａの内面にはダイヤモンド膜１２１ｃを、外面にはダイヤモンド膜１２１ｄを形成する。また、孔１２１ｂそれぞれにはダイヤモンド膜１２１ｅが埋め込まれる。ここで、シリカ粒子１２０ａは粒径が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．０５ｍｍ未満の場合はダイヤモンド筒１２１ａ内におけるダイヤモンド膜の成膜が困難となり、０．５ｍｍより大きい場合はダイヤモンド膜によるダイヤモンド筒１２１ａの封止が困難になる。
【０１０９】
本実施形態においても、上記各実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。また、製造工程の簡略化を図ることもできる。
【０１１０】
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態について説明する。図１３は、本発明の第１１の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯である。
【０１１１】
本実施形態の放電灯の製造方法について説明する。まず、図１３（ａ）に示すようにタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等からなる円柱状の金属ロッド１２０を準備し、この金属ロッド１２０の円柱側面部に選択的に厚みが５μｍ程度のダイヤモンド層１３１ａをマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を８５０℃、成膜時間を３０分とした。ここで、金属ロッド１２０の両端側面にはダイヤモンド層１３１ａを形成しない。例えば、両端側面にマスクを形成し、ダイヤモンド成膜後に当該マスクを除去する方法等を採用すればよい。
【０１１２】
次に、図１３（ｂ）に示すようにダイヤモンド層１３１ａの表面に蛍光体膜１３３を第１の実施形態と同様に形成する。ダイヤモンド層１３１ａの水素終端効果による電子放出効果の向上を図るために、蛍光体膜１３３は金属ロッド１２０の両端部には形成されない。さらに、金属ロッド１２０の両端部にそれぞれ円筒状の一対の電極１１４、１１４´を形成する。
【０１１３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、一対の電極１１４、１１４´及び金属蛍光体膜１３３が形成された金属ロッド１２０の表面に、例えばガラス粉を塗布し熱処理により溶融、硬化させることにより、補強管１３７を形成する。
【０１１４】
次に、図１３（ｄ）に示すように、金属ロッド１２０の両端側面を介して王水等を導入することにより、金属ロッド１２０のエッチング除去を行う。金属ロッド１２０はすべて除去し、これによりダイヤモンド層１３１ａはダイヤモンド筒として残される。最後に、上記各実施形態と同様の放電用ガスを封入し、ダイヤモンド筒１３１ａを封止部材１３６ａ、１３６ｂにより封止することにより本実施形態の放電灯が完成する。
【０１１５】
本実施形態においても、上記各実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。また、補強管の作製を含めた製造工程の簡略化を図ることもできる。
【０１１６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では放電管に電極を近接させた構造を採用しているが、マイクロ波等を用い電極を設けない無電極型放電灯に対しても本発明は適用可能である。また、蛍光体を設けない構造を採用することも可能である。
【０１１７】
また、直管型だけでなく、環型型等の放電灯に対しても適用が可能である。また、高圧のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）型の放電灯、例えばメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ等の高輝度放電灯等に対しても適用が可能である。さらにまた、放電管の断面形状も、円形に限らず、楕円形、矩形その他様々な形を採用することができる。
【０１１８】
さらにまた、上記実施形態では、電子放出部材とダイヤモンド膜とを同じダイヤモンド膜で一体的に構成する例等を示したが、これらを別々に分けて形成することも可能である。この場合、電子放出部材部分にはメタン、水素などのガスに加えて、ボロン或いはリン等のドーピングガスを加えることによって、導電性を付与した膜を形成することが望ましい。また、窒素ガスを高濃度に加えることなどによって、ダイヤモンド膜に加えて、グラファイトライクな導電性介在物相を意図的に生成させ、膜としての導電性を向上させることも有効である。一方、電子放出部材部分以外の管内壁と管外面のダイヤモンド膜は、電子放出部材間に電圧が印加されるように絶縁性とするか、または前記電子放出部材と絶縁した上で、上記のごとく導電性を付与してもよい。この場合、前記電子放出部材の近傍にはダイヤモンド膜を形成しないようにするか、当該周辺部分のみドーピングを施さない絶縁性ダイヤモンド膜とするなどの方法が可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態において、高い放電効率を得る観点から水素ガスの分圧は外囲器中の全ガス圧の０．１％以上１０％以下の範囲が好ましい。
【０１２０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、発光効率が高く寿命が長い放電灯及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図２】酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）中の水素イオンの拡散を示す特性図。
【図３】ダイヤモンド中の水素イオンの拡散を示す特性図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
１ ガラス管
１ａ、１ｂ 封止部
２ ガラス管１の内部
３ 蛍光体膜
４、４´ 一対の電極
５ ダイヤモンド膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯及びその製造方法に係わり、特にダイヤモンドを電子放出源として用いた放電灯及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極放電灯は、冷陰極蛍光ランプとして一般照明用に用いられる（例えば、特許文献１参照。）他、近年液晶用バックライト光源としての需要も急拡大している。冷陰極放電灯においては、放電空間を形作る放電管としてガラスが用いられ、陰極材料として様々な金属が用いられている。また、バリヤ型と呼ばれる冷陰極放電灯も知られており、放電空間を形作る管の外部に電極が設けられ、当該電極は直接放電面に接していない構成となっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
一方、ガラス管内部に希ガスとＨｇと金属ハロゲン化物を封入しアーク励起による金属特有のスペクトルを利用する金属蒸気放電灯が知られている。しかしながら、この金属蒸気放電灯では、放電管壁の変質による劣化により寿命が制限されており、このため、放電管の内面にダイヤモンド膜を形成することにより管壁の劣化を防止して長寿命化を図る放電灯等も考案されている（例えば、特許文献３、４、５参照。）。
【０００４】
一方、上述した放電灯においては、陰極表面での電子放出性能が全体の発光効率を左右している。即ち、陰極表面からの電子放出効率が向上すると、多量に放出された電子によりさらに放電が促進され発光効率が向上する。したがって、冷陰極放電灯の活用領域を拡大していくためには、放電管等の劣化を低減し、同時に電子放出性能を向上させることが求められている。
【０００５】
冷陰極放電灯の性能向上を図るために、発明者らは特願２００１−（先願出願番号）や特願２００１−（先願出願番号）に示されるように陰極の電子放出材料としてダイヤモンドを用いた冷陰極放電灯を考案した。ダイヤモンドは電子放出効率が高くスパッタ耐性も高いので、発光効率が高く寿命も長い放電灯を提供することができる。なお、ダイヤモンドを冷陰極に用い真空中で電子放出を行う技術は既に確立したものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
ダイヤモンドを用いた冷陰極を用いた他の例としてプラズマディスプレイパネルが挙げられる（例えば、非特許文献２参照。）。プラズマディスプレイパネルに係る当該文献において、水素終端したダイヤモンドはイオン衝撃による二次電子放出効率が高い材料であることが報告されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−２７４１５６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２３６０８３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平３−２３８７４８号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開平４−２９６４３７号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開平７−２１９８６号公報
【００１２】
【非特許文献１】
Ｋ・オカノ（Ｋ．Ｏｋａｎｏ）他，「ロー・スレッショルド・コールド・カソーヅ・メイド・オブ・ナイトロジェン−ドープト・ケミカル−ベーパー−デポジッテド・ダイヤモンド（Ｌｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｍａｄｅ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ−ｄｏｐｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｕｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ）」，ネーチャー（Ｎａｔｕｒｅ） ，（イギリス），マクミラン（Ｍａｃｍｉｌｌａｎ） ，１９９６年，第３８１巻，ｐ．１４０
【００１３】
【非特許文献２】
Ｐ・Ｋ・バッハマン（Ｐ．Ｋ．Ｂａｃｈｍａｎｎ）他，「ＣＶＤ・ダイヤモンド：ア・ノベル・ハイ・γ−コーティング・フォー・プラズマ・ディスプレイ・パネルズ（ＣＶＤ ｄｉａｍｏｎｄ： ａ ｎｏｖｅｌ ｈｉｇｈ γ−ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌｓ）」，ダイヤモンド・アンド・リレーテド・マテリアルズ（Ｄｉａｍｏｎｄ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）， （オランダ），エルセビア・サイエンス（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ），２００１年，第１０巻，ｐ．８１４，Ｆｉｇ．６
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
冷陰極放電灯の性能向上を図るために、水素終端したダイヤモンドを冷陰極に用いた放電灯を本発明者らは検討している。即ち、発明者らは、放電灯の放電管内部に水素を混入させ、冷陰極表面のダイヤモンド表面を水素終端状態としてダイヤモンド表面からの二次電子放出を促進し、放電効率ひいては発光効率の向上を図ろうと実験を重ねている。
【００１５】
しかしながら、本発明者らの検討によると、放電管内部に水素を混入させて放電を行った場合、発光効率は高いものの、放電時間の経過とともに発光効率が徐々に減少していくことを見出した。
【００１６】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、発光効率が高く寿命が長い放電灯及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（構成）
前述した課題を解決するために、本発明の第１の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第２の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の第１及び第２の放電灯において、前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の第３の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第４の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明の第３及び第４の放電灯において、前記外囲器はガラスからなり、水素の漏出を防止する観点から、前記封止部の厚みは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
また、上記本発明の第１乃至第４のいずれかの放電灯において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００２４】
（１）前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜上に形成されていること。
【００２５】
（２）前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜と当該内面との間に形成されていること。
【００２６】
また、本発明の第５の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第６の放電灯は、水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする。
【００２８】
上記本発明の第５及び第６の放電灯において、前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることが好ましい。
【００２９】
また、上記本発明の第１乃至第６のいずれかの放電灯において、以下の構成を備えることが好ましい。
【００３０】
（１）前記外囲器の壁には貫通孔が設けられ、該貫通孔にダイヤモンド層が埋め込まれてなること。
【００３１】
（２）前記放電用ガスは２００ｎｍ以下の主要発光ピークを有する元素を含むガスを含むこと。
【００３２】
（３）前記放電用ガスは希ガスと水銀を含むこと。
【００３３】
（４）前記放電用ガスはＸｅを含むこと。
【００３４】
（５）前記電子放出部材のダイヤモンドはドナー性不純物あるいはアクセプター性不純物を含有すること。
【００３５】
また、本発明 の放電灯の製造方法は、貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程と、ダイヤモンドからなる部材を電子放出部材とする電極を外囲器に取り付ける工程と、前記貫通孔を介して前記外囲器の内部に水素及び炭素を含む原料ガスを導入し、ＣＶＤ法により前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長し、かつ前記貫通孔をダイヤモンドで埋め込んで前記外囲器を封止する工程とを具備することを特徴とする。
【００３６】
かかる本発明の放電灯の製造方法において、前記貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程は、芯部材表面の前記貫通孔に対応する領域にマスクを形成する工程と、前記マスク以外の前記芯部材表面に選択的にダイヤモンド層を成長させる工程と、前記芯部材及び前記マスクを除去する工程とを有することが好ましい。
【００３７】
（作用）
本発明の放電灯によれば、放電用ガスに含まれた水素ガスがダイヤモンドからなる電子放出部材の電子放出効率を向上させるとともに、外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に被覆されたダイヤモンド膜により、当該水素ガスが外囲器を透過して外へ散逸することを防止することが可能である。さらに上記ダイヤモンド膜は、外囲器の壁に対するダメージ防止や不要不純物の放出等の抑止等の効果もある。従って、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００３８】
また、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器の場合は、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されていれば、外囲器内の水素ガスが当該外囲器の封止部以外の部分を透過して外へ散逸することを防止することができ、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００３９】
さらにまた、ダイヤモンドからなる外囲器を用いることによっても、外囲器内の水素ガスが当該外囲器を透過して外へ散逸することを防止することができ、発光効率が高く寿命が長い放電灯を提供することが可能である。
【００４０】
なお、本発明の放電灯において、水素の漏出を防止する観点から、ダイヤモンドの厚みは１μｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
また、本発明の放電灯の製造方法によれば、外囲器に設けられた貫通孔を介して当該外囲器の内部に水素及び炭素を含む原料ガスを導入し、ＣＶＤ法により前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長し、かつ前記貫通孔をダイヤモンドで埋め込んで前記外囲器を封止することにより、前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長すると同時に、ダイヤモンドからなる電子放出部材の電子放出効率を向上させる水素ガスを当該外囲器内に導入することが可能である。また、引き続いて前記貫通孔は前記ＣＶＤ法によりダイヤモンドで埋め込まれることになるので、外囲器の封止を簡単な工程で行うことが可能である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯であり、放電管の外面に電極が設けられ、この電極に対して電圧が印加されることにより、放電管内部に放電を誘起して発光させるものである。
【００４４】
図１に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管１と、その内面に形成された円筒状のダイヤモンド膜５（膜厚は３μｍ。以下、第６の実施形態までのダイヤモンド膜も同等の厚みを有する。）と、このダイヤモンド膜５上に形成された円筒状の蛍光体膜３を塗布したガラス管１と、ガラス管１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´とを有する。一対の電極４、４´のそれぞれはＷ（タングステン）等からなるものである。
【００４５】
ガラス管１の内部２には放電用ガスが封入されている。例えば、ガラス管１内には放電を容易にするために水素ガス及びアルゴン又は混合希ガス（例えば、アルゴン、ネオン、キセノンから選ばれるガスの混合ガス等。）が８０ｈＰａの圧力で封止されている。水素ガスの分圧は４ｈＰａである。また、ガラス管１の両端部には、上記放電用ガスを封止するための封止部１ａ及び１ｂが設けられており、封止部１ａ及び１ｂの厚みはそれ以外の部分の厚みよりも厚くなっている。例えば、封止部１ａ及び１ｂの厚みは０．５ｍｍであり、それ以外の部分は０．２ｍｍである。
【００４６】
ガラス管１を介して一対の電極４、４´と対向するガラス管１内面部分にも、それぞれダイヤモンド膜５が形成されている。ダイヤモンド膜は電子放出効率が高い材料であり、放電用ガス中の水素がその表面に終端することにより多量の電子を放電空間に放出して放電を維持する役割を担う。
【００４７】
次に、本実施形態のバリア型放電灯の動作について説明する。
【００４８】
まず、放電を開始させるために、一対の電極４、４´間に周波数４０ｋＨｚ、１５００Ｖの高周波電圧を印加する。電極４、４´の片方がエミッタ（陰極）として作用するときは他方は対極電極（陽極）として作用する。この高周波電圧の印加により、絶縁体であるガラス壁（バリア層と呼ばれる。）間の空間２において強電界が生じ、この強電界によりダイヤモンド膜５の表面から電子が放出される。このとき、放電用ガス中の水素がダイヤモンド膜５の表面に終端することにより、電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。放出された電子は対極電極（陽極）側に移動し、放電が開始する。
【００４９】
以上の機構により断続放電が生じ、それによって生じる紫外線により蛍光体膜３が励起されて発光が生じる。このように、バリア型放電灯では、電極４、４´を放電空間に晒していないため、電極４、４´が消耗されるのを抑制するためにガラス管１内に水銀蒸気を存在させる必要がない。したがって、ガラス管１の内部に封入するガスとして水素ガスと希ガスのみを使用すればよい。
【００５０】
次に、放電が始まるとガラス管１内は電離ガスによって満たされるため、このような絶縁空間では電子放出も陰極への放電ガスイオン（Ａｒ等の希ガスイオン等）の接近や衝突による二次電子放出が主因となる。このときの電子放出のしやすさは、陰極表面材料の電子構造、特に電子親和力に大きく依存する。
【００５１】
ダイヤモンド膜５等の膜は、広いバンドギャップと小さな電子親和力を有し、放電開始後には、ダイヤモンド膜５の表面に放電ガスイオンが接近したり衝突することにより、ダイヤモンド膜５の表面から二次電子を効率的に放出させることが可能である。さらに、放電用ガス中の水素がダイヤモンド膜５の表面に終端することにより多量の電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。したがって、放電を維持するための電圧を低減することが可能であり、冷陰極放電灯の消費電力を少なくすることができる。具体的には、従来のＮｉ等の電極を用いた場合は、１４０Ｖ程度の陰極降下電圧を放電維持に必要としたのに対して、ダイヤモンド膜を用いた本実施形態では、それを１０％以上下回る電圧での放電維持が可能になった。
【００５２】
以上のようにダイヤモンド膜を電子放出源として用いることにより、放電の開始及び維持を低電圧で行うことができ、消費電力の少ない放電灯を提供することができるが、本実施形態の放電灯によれば、かかる効果に加えて、ダイヤモンド膜５により以下に述べる効果を奏する。
【００５３】
即ち、ガラス管内部の放電用ガス中の水素はダイヤモンド表面に終端することにより電子放出効率を向上させることができる一方、ガラス管を透過して外へ散逸しやすいことが本発明者により見出された。この水素のガラス管外への散逸により、ガラス管内部の水素濃度は徐々に減少し、その結果、ダイヤモンド表面の電子放出効率の減少、ひいては発光効率の低下が生じて、放電灯の寿命が短くなっていることがわかった。
【００５４】
本実施形態の放電灯によれば、ガラス管１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管１内部から外部への水素の拡散を防止することができる。このため、ガラス管１内部の水素濃度を保持することができ、長期間にわたって発光効率が高く長寿命な放電灯を提供することが可能である。具体的には、ダイヤモンドを内面に被覆しないガラス管を用いた放電灯は、寿命が１００００時間程度であったのに対して、ダイヤモンドを内面に被覆したガラス管を用いた本実施形態の放電灯では、それを５０％以上上回る寿命を有していた。
【００５５】
本発明者は、ダイヤモンドが水素の拡散を抑制する効果を有することを確かめるため、ダイヤモンド結晶及び酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）中に水素をイオン注入し熱処理を行ったときの水素濃度分布の変化を調べた。具体的には、ピーク濃度深さ８００ｎｍ、最高濃度１０２２／ｃｍ３となるように水素のイオン注入を行い、加速試験として４００℃の熱処理を行った。図２は酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）の水素濃度分布変化、図３はダイヤモンド結晶の水素濃度分布変化をそれぞれ示す図である。横軸は表面からの深さ、縦軸は水素濃度分布を表す。各図において破線は熱処理前、実線は熱処理後の水素濃度分布を表す。
【００５６】
図２に示すように、酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）では、水素濃度ピークは低くなり、ピーク位置に入った水素が表面および内部に向かって拡散してしまっていた。その他、放電灯に使われる一般的な酸化物ガラス材料（例えば、ホウケイ酸ガラス等。）でも同様の傾向が認められた。これに対してダイヤモンド結晶は、図３に示すように、イオン注入後に４００℃の熱処理を行ったにもかかわらず、結晶中の水素ピーク濃度は殆ど動いていないことがわかった。以上の実験結果は、水素イオンはその大きさが小さいために、一般的な管壁材料の中では非常に動きやすい一方、ダイヤモンド結晶中では殆ど移動しないことが原因であると推測される。
【００５７】
以上の実験結果からもわかるように、本実施形態の放電灯によれば、ガラス管１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管１内部から外部への水素の拡散を防止することができ、放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００５８】
本実施形態では、ガラス管１両端部の放電用ガス封止用の封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていない。封止部１ａ及び１ｂがガラス管１全体に占める割合は小さいが、この部分を介してガラス管１内部から外部へ水素が拡散して漏れ出ることを抑制することも重要である。本実施形態では、封止部１ａ及び１ｂの厚みをそれ以外の部分の厚みよりも厚くしている。特に、封止部１ａ及び１ｂの厚みをそれ以外の部分の５０％増し以上としている。このように封止部１ａ及び１ｂの厚みを厚くすることにより、封止部１ａ及び１ｂを介した水素の漏出を防止することができ、放電灯の長寿命化を図れる。封止部１ａ及び１ｂ以外の厚みを薄くしているが、これはバリヤ型の放電灯において放電空間２に十分な高電圧を印加するために外面電極４，４´と放電空間２までの厚みを薄くする必要もあるからである。
【００５９】
なお、ダイヤモンド膜５は、ガラス管壁のダメージによる変質を低減することができ、また、ガラス管中の不純物等の放電空間内への漏出を防ぐこともでき、これらの効果も相俟って放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００６０】
次に、図１に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管１を準備し、このガラス管１の内面にダイヤモンド膜５をマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を６００℃、成膜時間を６０分とした。ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにはダイヤモンド膜を成膜しない。例えば、この封止部１ａ及び１ｂに予めマスクを形成しておき、成膜後に除去する等の工程を加えればよい。
【００６１】
次に、ダイヤモンド膜５の表面に蛍光体膜３を塗布により形成する。蛍光体膜３の材料としてはハロリン酸カルシウム蛍光体等を用いることができ、スラリー状に調製した原料をダイヤモンド膜５の表面に塗布すればよい。このとき、ダイヤモンド膜５の両端部（ガラス管１外面に設けられる一対の電極４、４´がガラス管１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３を形成しないことが好ましい。これによりダイヤモンド膜５表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。
【００６２】
次に、ガラス管１内部に上記放電用ガスを導入するとともに、ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにおいてガラス管１の封止を行う。例えば、８００℃の温度でガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂを熱処理することにより当該部分を軟化、流動させて封止を行うことができる。この際、ガラス管１両端の封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていないことはガラス管の封止工程に有利である。即ち、封止工程において封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が存在すると、封止の際にガラスが流動しにくくなり封止が阻害される恐れがある。本実施形態では、封止部１ａ及び１ｂにダイヤモンド膜５が設けられていないのでガラス管封止工程を容易に行うことが可能である。
【００６３】
最後に、ガラス管１の外面の両端部に一対の電極４、４´を形成して本実施形態の放電灯が完成する。
【００６４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００６５】
図４に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管１の外面にもダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管１の内面にはダイヤモンド膜４５ａが形成され、ガラス管１の外面にはダイヤモンド膜４５ｂが形成されている。電極４、４´はダイヤモンド膜４５ｂの表面に設けられている。
【００６６】
本実施形態の放電灯では、ガラス管１の内面のみならずガラス管１の外面にもダイヤモンド膜が形成されているので、ガラス管１の内面にのみダイヤモンド膜が形成される場合と比べ、水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００６７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００６８】
図５（ｂ）に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管５１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管５１の内面にはダイヤモンド膜５５ａが、外面にはダイヤモンド膜５５ｂが設けられている。また、ガラス管５１の両端部にそれぞれ孔が設けられており、これらの孔それぞれにダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄが埋め込まれている。電極４、４´はダイヤモンド膜５５ｂの表面に設けられている。５３は蛍光体膜である。本実施形態においても、第２の実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００６９】
次に、図５（ｂ）に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管５１を準備し、ガラス管５１の内面に蛍光体膜５３を第１の実施形態と同様に塗布により形成する。このとき、ガラス管５１の両端部（ガラス管５１外面に設けられる一対の電極４、４´がガラス管５１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜５３を形成しないことが好ましい。これにより後に形成するダイヤモンド膜５５ａ表面からの電子放出効率を向上させることができる。
【００７０】
次に、ガラス管５１両端の封止部においてガラス管５１の封止を行う。封止工程は第１の実施形態と同様である。その後、ガラス管５１両端の封止部にそれぞれ孔を開口する（図５（ａ））。
【００７１】
次に、ガラス管５１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜をマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を８００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を６００℃、成膜時間を６０分とした。
【００７２】
この成膜工程により、ガラス管５１の内面にはダイヤモンド膜５５ａが、外面にはダイヤモンド膜５５ｂが形成され、さらにガラス管５１の両端部の孔それぞれにダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄが埋め込まれる。これらのダイヤモンド膜５５ｃ、５５ｄの埋め込みによってガラス管５１の封止が完了する（図５（ｂ））。なお、ガラス管５１の両端に設けられた孔５１ａ及び５１ｂの直径は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．０５ｍｍ未満の場合はガラス管５１内におけるダイヤモンド膜の成膜が困難となり、０．５ｍｍより大きい場合はダイヤモンド膜による封止が困難になる。
【００７３】
なお、この成膜工程において成膜のためのガスとして水素を用いるが、この水素を過剰に原料ガスに含ませておくことにより、放電に有効な所定量の水素ガスをガラス管１内に封入することができる。また、当該成膜工程において放電用ガスとしての希ガス等も同時にガラス管１内に封入しておく。
【００７４】
最後に、ガラス管１外面のダイヤモンド膜５５ｂの両端部に一対の電極４、４´を形成して本実施形態の放電灯が完成する。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯
はいわゆる内部電極型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００７６】
図６に示すように、ガラス管６１の両端には内部に一対のダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａ（冷陰極）が設けられている。これらのダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａはそれぞれＷ（タングステン）等からなる引き出し電極６４、６４´を介して外部電源と接続される構造となっている。
【００７７】
ガラス管６１の内部２には放電用ガスが封入されている。例えば、ガラス管６１内には放電を容易にするために封止ガスとして、第１の実施形態で述べたアルゴン又は混合希ガスと水素ガスの他、微量の水銀が４〜８０ｈＰａの圧力で封止されている。
【００７８】
また、ガラス管６１の両端部には、上記放電用ガスを封止するための封止部６１ａ及び６１ｂが設けられており、封止部６１ａ及び６１ｂの厚みはそれ以外の部分の厚みよりも厚くなっている。例えば、封止部６１ａ及び６１ｂ以外の部分の厚みは０．２ｍｍであり、封止部６１ａ及び６１ｂの厚みはその２倍である。かかる構成により、封止部６１ａ及び６１ｂを介した水素の透過漏出をより一層防止することが可能である。
【００７９】
以上述べた構造を作製するには、ガラス管６１の両端からガラス管６１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入した状態でガラス管６１の封止工程を行って厚い封止部６１ａ及び６１ｂを形成すれば良い。封止工程において放電用ガスがガラス管６１内に封入される。
【００８０】
本実施形態の放電灯では、一対のダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａに対して、外部電源より高電圧、例えば５００Ｖが印加される。ここで、一般的には放電を生じさせるために交流電圧をダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａ間に印加する構成となっており、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａの片方がエミッタ（陰極）として作用するときは他方は対極電極（陽極）として作用する。電圧を印加し始める時は、ガラス管６１内は絶縁状態であり、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａに印加された電圧は、当該電極の先端において電界集中を生じて局所的に強電界を生じる。この強電界によりダイヤモンド電極６４ａ、６４´から放出された電子は対極電極（陽極）側に移動し、放電が開始する。このとき、放電用ガス中の水素がダイヤモンド電極６４ａ、６４´ａの表面に終端することにより、電子を効率よく放電空間に放出させることが可能である。
【００８１】
この放電により電子はガラス管６１内に封止した水銀原子と衝突する。水銀原子は衝突によりエネルギーを受け紫外線を放出する。この紫外線により蛍光体３が励起され可視光線を発生する。発光色は蛍光体の種類によって異なり、白色、昼光色、青色など数々の色種の光がランプから放射される。
【００８２】
その後、第１の実施形態と同様に放電が維持される。本実施形態では、ダイヤモンド電極６４ａ、６４´やダイヤモンド膜５の表面に放電用ガス中の水素が終端することにより多量の電子を効率よく放電空間に放出させることが可能であり、放電維持電圧を低くすることが可能である。
【００８３】
本実施形態の放電灯においても、ガラス管６１の内面に形成されたダイヤモンド膜５が水素の拡散を抑制し、これによりガラス管６１内部から外部への水素の拡散を防止することができ、放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００８４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯
もいわゆる内部電極型の放電灯である。図６と同一部分には同一の符号を記す。
【００８５】
図７に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ガラス管６１の内面に蛍光体膜７３が形成され、この蛍光体膜７３の表面を含むガラス管６１内全面にダイヤモンド膜７５が設けられていることを特徴とする。本実施形態によれば、ガラス管６１両端の封止部６１ａ及び６１ｂの表面にもダイヤモンド膜７５が形成されているので、水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００８６】
なお、図７の放電灯を製造するには、ガラス管６１の両端部にそれぞれ孔を開口し、これらの孔を介してガラス管６１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入する。その後、上記孔の部分においてガラス管６１と引き出し電極６４、６４´間に隙間が存在することを利用して、第３の実施形態と同様にダイヤモンド膜７５の成膜、放電用ガスの封入、及びガラス管６１の封止を行うことが可能である。
【００８７】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について説明する。図８は、本発明の第６の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆる内部電極型の放電灯である。図６と同一部分には同一の符号を記す。
【００８８】
図８（ｂ）に示されるように本実施形態に係る内部電極型の放電灯は、ガラス管８１の内面全面と外面全面にダイヤモンド膜が設けられていることを特徴とする。即ち、ガラス管８１の内面にはダイヤモンド膜８５ｂ、８５ｃが、外面にはダイヤモンド膜８５ｄが設けられている。ダイヤモンド膜８５ｂは蛍光体膜８３の表面に、ダイヤモンド膜８５ｃはそれ以外のガラス管８１内面にそれぞれ形成されている。また、ガラス管８１の円筒胴体部及び蛍光体膜８３には複数の孔が設けられており、これらの孔それぞれにダイヤモンド膜８５ｅが埋め込まれている。本実施形態においても、第３の実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。
【００８９】
次に、図８（ｂ）に示した放電灯の製造方法について述べる。まず、円筒状のガラス管８１を準備し、第１の実施形態と同様にガラス管８１の内面にダイヤモンド膜８５ａを成膜し、さらに蛍光体膜８３を塗布形成する。
【００９０】
次に、ガラス管８１の両端からガラス管８１内にダイヤモンド電極６４ａ、６４´及び引き出し電極６４、６４´を挿入した状態でガラス管６１の封止工程を行う。さらに、図８（ａ）に示すように、かかる封止工程を行ったガラス管８１の円筒胴体部から蛍光体膜８３にかけて複数の貫通孔を形成する。その後、第３の実施形態と同様にガラス管８１の内面及び外面にダイヤモンド膜の成膜を行うことにより、図８（ｂ）に示す放電灯が完成する。本実施形態では、ガラス管８１の円筒胴体部に貫通孔を設けるので、ガラス管８１内面におけるダイヤモンド膜の成膜を均一に行うことができ、寿命の長い放電灯を歩留まり良く得ることが可能である。
【００９１】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態について説明する。図９は、本発明の第７の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００９２】
図９に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管９１（厚み０．１ｍｍ。）と、この放電管９１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管９１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´とを有する。放電管９１の両端部（放電管９１外面に設けられる一対の電極４、４´が放電管９１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管９１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。一対の電極４、４´のそれぞれはＷ（タングステン）等からなるものである。放電管９１の内部２には第１の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【００９３】
９１ａ及び９１ｂは封止部であり、放電管９１を封止する部分である。この封止部９１ａ及び９１ｂは、例えば円筒状のダイヤモンド管と円盤状のダイヤモンド板を接合することによって作製することができる。接合工程において上述したダイヤモンドのＣＶＤ法を用いることが可能であり、ダイヤモンド管及び円盤状のダイヤモンドそれぞれの表面及び両者の隙間にダイヤモンドを成膜してこれにより接合を行う。その他、後述するロッド等の型を用いる方法もある。
【００９４】
本実施形態の放電灯によれば、放電管自体がダイヤモンドで構成されているので、放電管の内部から外部へ水素が漏出することをさらに有効に防止することが可能であり、長寿命の放電灯を提供することができる。
【００９５】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第８の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。図１と同一部分には同一の符号を記す。
【００９６】
図１０に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管１０１（厚み０．１ｍｍ。）と、この放電管１０１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管１０１の両端外面に取り付けられた円筒状の一対の電極４、４´と、放電管１０１を封止する封止部材１０６ａ、１０６ｂとを有する。放電管１０１の両端部（放電管１０１外面に設けられる一対の電極４、４´が放電管１０１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管１０１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。放電管１０１の内部２には第７の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【００９７】
封止部材１０６ａ及び１０６ｂは、例えばガラス等の材料からなり、円筒状の放電管１０１の両端部にはめ込まれることにより封止が行われている。
【００９８】
本実施形態の放電灯によれば、放電管のほとんどがダイヤモンドで構成されているので、放電管の内部から外部へ水素が漏出することを有効に防止することが可能であり、長寿命の放電灯を提供することができる。また、封止部材を用いた封止を行っているので、封止工程が容易である。
【００９９】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第９の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯もいわゆるバリヤ型の放電灯である。
【０１００】
図１１に示されるように本実施形態に係る放電灯は、ダイヤモンドからなる放電管１１１（厚み０．１ｍｍ。）と、放電管１１１の内面に塗布形成された蛍光体膜３と、放電管１１１を補強するために放電管１１１の外部に密着して設けられた補強管１１７と、補強管内に埋め込まれ放電管１１１の両端外面に接して取り付けられた円筒状の一対の電極１１４、１１４´と、封止部材１１６ａ、１１６ｂを有する。
【０１０１】
放電管１１１の両端部（放電管１１１外面に設けられる一対の電極１１４、１１４´が放電管１１１管壁を介して対向する部分）には蛍光体膜３は形成されていない。これにより放電管１１１表面に対する水素終端を促進することができ、当該表面からの電子放出効率を向上させることができる。放電管１１１の内部２には第７の実施形態と同様に放電用ガスが封入されている。かかる構造の放電灯は超小型の管に適したものである。
【０１０２】
封止部材１１６ａ及び１１６ｂは、第８の実施形態と同様の材料からなり、円筒状の放電管１１１の両端部にはめ込まれることにより封止が行われている。
【０１０３】
本実施形態の放電灯によれば、第８の実施形態と同様の効果を得ることができる他、補強管１１７により放電灯の強度を向上させることができ、中型、大型放電管への適用も可能となる。また、ダイヤモンドからなる放電管１１１の厚みを薄くすることができ、ダイヤモンド成膜時間を短くして製造時間を短縮することが可能である。
【０１０４】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第１０の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆる内部電極型の放電灯であり、蛍光体を用いないものである。
【０１０５】
本実施形態の放電灯の製造方法について説明する。まず、図１２（ａ）に示すようにタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等からなる円柱状の金属ロッド１２０を準備し、この金属ロッド１２０の円柱側面部にシリカ（ＳｉＯ２）からなる粒子１２０ａを分散して設ける。例えば、当該粒子をアルコール等に分散させた溶液を塗布し乾固させる等の方法を用いることができる。
【０１０６】
次に、シリカ粒子１２０ａが表面に形成された金属ロッド１２０の表面に、厚みが０．１ｍｍのダイヤモンド層１２１ａをマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を８５０℃、成膜時間を６００分とした。シリカ粒子１２０ａはダイヤモンドの成長を抑制する働きをするので、金属ロッド１２０表面のうちシリカ粒子１２０ａが形成された表面以外の表面にダイヤモンド層１２１ａが形成される。なお、この際に、メタン、水素などのガスに加えて、ボロン或いはリン等のドーピングガスを加えることによって、導電性を付与した膜を形成することが望ましい。また、窒素ガスを高濃度に加えることなどによって、ダイヤモンド膜に加えて、グラファイトライクな導電性介在物相を意図的に生成させ、膜としての導電性を向上させることも有効である。
【０１０７】
次に、図１２（ｂ）に示すようにフッ酸等を用いたエッチングによりシリカ粒子１２０ａを落としこの部分に孔１２１ｂを形成する。引き続いて、孔１２１ｂを介して王水等を導入することにより、金属ロッド１２０のエッチングを行う。この際、孔１２１ｂの分布に基づき、エッチングが金属ロッド１２０の長手方向中央部分からその両側に向かって進み、ダイヤモンド層１２１ａの両端部に金属部材１２４、１２４´が残置され、中空部２が形成される（図１２（ｃ））。
【０１０８】
次に、以上の工程により形成されたダイヤモンド筒（ダイヤモンド層１２１ａ）に対して孔１２１ｂを介してダイヤモンドの成膜を施す。即ち、図１２（ｄ）に示すように第６の実施形態と同様にＣＶＤ法により、ダイヤモンド筒１２１ａの内面にはダイヤモンド膜１２１ｃを、外面にはダイヤモンド膜１２１ｄを形成する。また、孔１２１ｂそれぞれにはダイヤモンド膜１２１ｅが埋め込まれる。ここで、シリカ粒子１２０ａは粒径が０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．０５ｍｍ未満の場合はダイヤモンド筒１２１ａ内におけるダイヤモンド膜の成膜が困難となり、０．５ｍｍより大きい場合はダイヤモンド膜によるダイヤモンド筒１２１ａの封止が困難になる。
【０１０９】
本実施形態においても、上記各実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。また、製造工程の簡略化を図ることもできる。
【０１１０】
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態について説明する。図１３は、本発明の第１１の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る放電灯はいわゆるバリヤ型の放電灯である。
【０１１１】
本実施形態の放電灯の製造方法について説明する。まず、図１３（ａ）に示すようにタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等からなる円柱状の金属ロッド１２０を準備し、この金属ロッド１２０の円柱側面部に選択的に厚みが５μｍ程度のダイヤモンド層１３１ａをマイクロ波ＣＶＤ法により成膜する。この時の成膜条件は、マイクロ波パワーを４ｋＷ、反応ガス圧力を４０ｈＰａ、水素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、メタンガス流量を４ｓｃｃｍ、基板温度を８５０℃、成膜時間を３０分とした。ここで、金属ロッド１２０の両端側面にはダイヤモンド層１３１ａを形成しない。例えば、両端側面にマスクを形成し、ダイヤモンド成膜後に当該マスクを除去する方法等を採用すればよい。
【０１１２】
次に、図１３（ｂ）に示すようにダイヤモンド層１３１ａの表面に蛍光体膜１３３を第１の実施形態と同様に形成する。ダイヤモンド層１３１ａの水素終端効果による電子放出効果の向上を図るために、蛍光体膜１３３は金属ロッド１２０の両端部には形成されない。さらに、金属ロッド１２０の両端部にそれぞれ円筒状の一対の電極１１４、１１４´を形成する。
【０１１３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、一対の電極１１４、１１４´及び金属蛍光体膜１３３が形成された金属ロッド１２０の表面に、例えばガラス粉を塗布し熱処理により溶融、硬化させることにより、補強管１３７を形成する。
【０１１４】
次に、図１３（ｄ）に示すように、金属ロッド１２０の両端側面を介して王水等を導入することにより、金属ロッド１２０のエッチング除去を行う。金属ロッド１２０はすべて除去し、これによりダイヤモンド層１３１ａはダイヤモンド筒として残される。最後に、上記各実施形態と同様の放電用ガスを封入し、ダイヤモンド筒１３１ａを封止部材１３６ａ、１３６ｂにより封止することにより本実施形態の放電灯が完成する。
【０１１５】
本実施形態においても、上記各実施形態と同様に水素の透過漏出をより一層防止することが可能であり、より長寿命な放電灯を提供することが可能となる。また、補強管の作製を含めた製造工程の簡略化を図ることもできる。
【０１１６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では放電管に電極を近接させた構造を採用しているが、マイクロ波等を用い電極を設けない無電極型放電灯に対しても本発明は適用可能である。また、蛍光体を設けない構造を採用することも可能である。
【０１１７】
また、直管型だけでなく、環型型等の放電灯に対しても適用が可能である。また、高圧のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）型の放電灯、例えばメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ等の高輝度放電灯等に対しても適用が可能である。さらにまた、放電管の断面形状も、円形に限らず、楕円形、矩形その他様々な形を採用することができる。
【０１１８】
さらにまた、上記実施形態では、電子放出部材とダイヤモンド膜とを同じダイヤモンド膜で一体的に構成する例等を示したが、これらを別々に分けて形成することも可能である。この場合、電子放出部材部分にはメタン、水素などのガスに加えて、ボロン或いはリン等のドーピングガスを加えることによって、導電性を付与した膜を形成することが望ましい。また、窒素ガスを高濃度に加えることなどによって、ダイヤモンド膜に加えて、グラファイトライクな導電性介在物相を意図的に生成させ、膜としての導電性を向上させることも有効である。一方、電子放出部材部分以外の管内壁と管外面のダイヤモンド膜は、電子放出部材間に電圧が印加されるように絶縁性とするか、または前記電子放出部材と絶縁した上で、上記のごとく導電性を付与してもよい。この場合、前記電子放出部材の近傍にはダイヤモンド膜を形成しないようにするか、当該周辺部分のみドーピングを施さない絶縁性ダイヤモンド膜とするなどの方法が可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態において、高い放電効率を得る観点から水素ガスの分圧は外囲器中の全ガス圧の０．１％以上１０％以下の範囲が好ましい。
【０１２０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、発光効率が高く寿命が長い放電灯及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図２】酸化物結晶（ニオブ酸リチウム結晶）中の水素イオンの拡散を示す特性図。
【図３】ダイヤモンド中の水素イオンの拡散を示す特性図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係る放電灯の構造を示す断面図。
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る放電灯の構造及びその製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
１ ガラス管
１ａ、１ｂ 封止部
２ ガラス管１の内部
３ 蛍光体膜
４、４´ 一対の電極
５ ダイヤモンド膜
Claims (14)
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする放電灯。
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の内面若しくは外面のいずれか又はその両面にダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする放電灯。
- 前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電灯。
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする放電灯。
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入され、封止部を有するとともに該封止部の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚い外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器を介して前記電極と対向する当該外囲器の内面にダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器の封止部以外の部分の内面若しくは外面のいずれか又はその両面に少なくともダイヤモンド膜が被覆されてなることを特徴とする放電灯。
- 前記外囲器はガラスからなり、前記封止部の厚みは０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の放電灯。
- 前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜上に形成さ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灯。
- 前記外囲器内に蛍光膜を有し、該蛍光膜は前記外囲器の内面の前記ダイヤモンド膜と当該内面との間に形成さ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灯。
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器内に配置された電極とを備え、該電極はダイヤモンドからなる電子放出部材を有し、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする放電灯。
- 水素ガスを含む放電用ガスが封入された外囲器と、この外囲器の外面に配置された電極とを備え、前記外囲器はダイヤモンドからなることを特徴とする放電灯。
- 前記外囲器は開口部を有し、該開口部に封止部材が嵌合してなることを特徴とする請求項９又は１０に記載の放電灯。
- 前記外囲器の壁には貫通孔が設けられ、該貫通孔にダイヤモンド層が埋め込まれてなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の放電灯。
- 貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程と、ダイヤモンドからなる部材を電子放出部材とする電極を外囲器に取り付ける工程と、前記貫通孔を介して前記外囲器の内部に水素及び炭素を含む原料ガスを導入し、ＣＶＤ法により前記外囲器の内面にダイヤモンド膜を成長し、かつ前記貫通孔をダイヤモンドで埋め込んで前記外囲器を封止する工程とを具備することを特徴とする放電灯の製造方法。
- 前記貫通孔が壁に設けられた外囲器を準備する工程は、 芯部材表面の前記貫通孔に対応する領域にマスクを形成する工程と、前記マスク以外の前記芯部材表面に選択的にダイヤモンド層を成長させる工程と、前記芯部材及び前記マスクを除去する工程とを有することを特徴とする放電灯の製造方法。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100361270C (zh) * | 2005-06-17 | 2008-01-09 | 东南大学 | 外电极荧光灯管及其制备工艺 |
| CN100433237C (zh) * | 2004-05-14 | 2008-11-12 | 友达光电股份有限公司 | 背光装置的荧光灯管结构 |
| US7528535B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cold cathode, cold cathode discharge lamp, and method for producing the same |
| US7605527B2 (en) | 2004-05-31 | 2009-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Discharge lamp and discharge electrode having an electron-emitting layer including a plurality of protrusions separated by grooves |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002282442A patent/JP2004119241A/ja active Pending
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