稀有气体荧光灯的制作方法

专利名称：稀有气体荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种在发光管的内部封入有稀有气体的稀有气体荧光体。尤其涉及 到作为在液晶面板制造工程中所使用的照射装置的光源的稀有气体荧光灯。
背景技术：
以往在多区域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment mode)液晶面板 中，在基板上设有提墙(线状突起)作为液晶分子的配向限制(预倾，Pretilt)用构造物。 但是，提墙会遮蔽光而减少背光的光，因此会有减低显示画面的明亮度的问题。近年来，作为使液晶分子配向限制(预倾)的方法，提出了一种在构成液晶面板的 2片玻璃基板间填充含有聚合性成分(单体、或低聚物等，以下记述为单体)的液晶，在施加 电压的同时照射紫外线，由此将单体聚合而限制液晶分子的倾斜方向(预倾角)的液晶面 板的制造方法(专利文献1)。此外，以往，作为用于上述紫外线照射用途的灯，已知有例如低压水银灯(专利文 献2)。图4是表示现有的低压水银灯的剖面图。低压水银灯9的发光管90由合成石英玻璃或熔融石英玻璃、硼硅酸玻璃等构成， 在内部具有由灯丝座构成的电极93、94。在发光管90内部封入有例如氩等稀有气体与水 银，两端通过箔密封予以密封。如上所述的低压水银灯9通过放电而使发光管90内的水银原子受到电离及激发， 而获得185nm、254nm、313nm、365nm等的波长区域的紫外线。专利文献1日本特开2008-123008号专利文献2日本特开2008-222973号

发明内容
在上述液晶面板的制造方法中，通过照射紫外线而使单体聚合，但是由于同时也 对液晶照射紫外线，因此会有液晶劣化的问题。液晶为有机物，会有因紫外线而使分子键分解的可能性。紫外线的波长越短，光子 能量越大，分解分子键的能力越高。此外，液晶材料具有随着波长越短越容易吸收的光吸收 特性。因此，比300nm左右短的波长的紫外线容易分解液晶，因此并不适于照射液晶材料。此外，在该方法中，一般而言2片玻璃基板利用以紫外线硬化的封接剂予以接合。 用于该硬化的紫外线是在365nm附近具有峰值波长的紫外线，因此单体设计成以比365nm 附近的紫外线短的波长来感光，以不会因该紫外线而聚合。因此，需要300 350nm的波长 区域的紫外线。但是，在现有的低压水银灯中，出射的光所含的波长313nm的峰值的相对强度非 常大。即使如上所示为300nm以上的长波长，若相对强度过大时，会有将液晶材料分解的 危险，因此采取将包含该峰值波长的区域的紫外线通过滤光片等各种手段来加以抑制的对 策。因此，在封入水银作为发光物质的灯中，会有无法有效利用包含该发光峰值的300 320nm光的课题。亦即，作为用来使与液晶一起被填充的单体聚合的紫外线，优选在300nm 350nm 的波长区域中不会有相对强度过大的发光峰值，是具有波长具有较为宽广(broad)峰值的 光。基于以上，本发明的目的在提供一种稀有气体荧光灯，适用作将在300nm 350nm 左右的波长区域具有宽广峰值的紫外线出射的将与液晶一起被填充的单体聚合的光源。为解决上述课题，本发明是一种稀有气体荧光灯，具有设在发光管的外部的一对 电极及设在发光管的内部的荧光体层，在发光管的内部封入有稀有气体，其特征在于，上 述发光管由以硼硅酸玻璃及/或铝硅酸玻璃为主成分、且过渡性金属氧化物的含量为1 5wt%，碱金属氧化物的含量为1 5wt%的玻璃构成。根据技术方案1所述的稀有气体荧光灯，其特征在于，在上述发光管的内面，遍及 圆周方向的大致半周设有与该发光管相同的玻璃材料的粉末堆积而成的反射层。根据本发明，构成发光管的玻璃由以硼硅酸玻璃及/或铝硅酸玻璃为主成分，且 过渡性金属氧化物的含量为1 5wt%，碱金属氧化物的含量为1 5wt%，由此获取适于 用来将单体聚合的光，可提供难以产生因紫外线而造成液晶劣化的稀有气体荧光灯。此外，根据本发明，在发光管的内面设有与发光管相同材料的粉末堆积而成的反 射层，由此提高在被照射面上来自灯的紫外线照射强度。


图1是表示本发明的第1实施方式的稀有气体荧光灯的图，(a)是将稀有气体荧 光灯沿着长边方向切断的剖面图，(b)是A-A，线剖面图。图2是表示本发明的稀有气体荧光灯的发光频谱图。图3是表示本发明的第2实施方式的稀有气体荧光灯的图，(a)是将稀有气体荧 光灯沿着长边方向切断的剖面图，(b)是A-A，线剖面图。图4是表示现有的低压水银灯的剖面图。
具体实施例方式以下参照图示加以说明。图1(a)是本发明的第一实施方式的稀有气体荧光灯的 剖面图，(b)是A-A’线剖面图。在图1中，稀有气体荧光灯1具有由后述的预定的玻璃构成且在内部具有放电空 间S的发光管10，在发光管10的外表面上，隔着发光管10，沿着发光管10的管轴方向配设 有一对带状的外部电极13、14。在发光管10的内面形成有遍及整个区域涂布有主要发出紫 外光的荧光体的荧光体层12。另外，关于发光管10的形状，并非局限于剖面为圆形的发光管，也可为矩形或其 他形状。上述外部电极只要为导电性的电极，并不特别限制，例如可适当地使用金、银、镍、 碳、金钯、银钯、钼、铝等，在发光管10的外表面粘贴带状(tape)金属，通过将导电性糊膏进 行丝网印刷而进行烧成即可实现。外部电极的供电部以外由将玻璃糊膏进行烧成后的保护
膜覆盖。
被封入在发光管10的内部的稀有气体是例如氙、氪、氩、氖或它们的混合气体等， 封入10 300Torr左右。在本发明的稀有气体荧光灯中可适用的荧光体例如可以是铕活化的硼 酸锶(Sr-B-0:Eu(以下仅称为SBE)、中心波长368nm)荧光体、铈活化的铝酸镁镧 (La-Mg-Al-0:Ce (以下仅称为LAM)、中心波长338nm(但为broad))荧光体、钆、镨活化的磷 酸镧(La-P-0:Gd、Pr(以下仅称为LAP:Pr、Gd)荧光体、铈活化的磷酸镧(LA-P_0:Ce(以下 仅称为LAP:Ce))荧光体等。上述荧光体均吸收波长小于250nm的区域的紫外线，转换成分 别具有的中心波长区域的紫外线且进行放射。如果在外部电极间施加高频电压时，通过作为介电材料的发光管10而在放电空 间S内发生准分子放电，通过由该准分子放电发生的真空紫外光而激发荧光体，而使紫外 光等出射至发光管10的外部。以下针对本发明中的发光管10的结构及制造工程加以说明。首先，将作为构成发光管10的硬质玻璃的原材料的Si02、B203、A1203、Na20、K20、 Ti02等氧化物粉末加以混合。在由上述原材料制造的硬质玻璃中，例如作为从透过紫外线 的方面来看较为良好的材料，有硼硅酸玻璃(Si-B-0类玻璃、软化点约800°C )、铝硅酸玻 璃(Si-Al-0类玻璃、软化点约900°C )等，如上所示的硬质玻璃可单独使用，也可以以适 当比例混合使用。在混合后的氧化物粉末中混合过渡性金属。只要为过渡性金属，基本上并不限定 材料，可适当地使用例如Ti、V、Cr、Fe等。上述过渡性金属为了降低硬质玻璃的300nm以 下的波长的透过率而进行混合。形成为玻璃时的过渡性金属氧化物的含量优选相对于与其 他氧化物的重量和而言为1 5wt(重量)％。例如，通过含有3衬％的1102，可将比300nm 短的波长的紫外线透过率降低至50%以下。此外，在氧化物粉末中混合碱金属氧化物。形成为玻璃时的碱金属氧化物的含量 优选为1 5wt%。为了降低玻璃的软化点而添加碱金属氧化物，具有在制造工程中易于加 工发光管所使用的玻璃的效果。具体而言，可适当地使用例如Na20、K20等。混合后的氧化物粉末被置入炉(坩埚)内予以加热、熔融。温度根据组成而适当 设定，例如为1000 1700°C。将暂时熔融的玻璃进行拉管，可形成预定的壁厚、内径的玻璃管。根据如上述所得的玻璃管，在硬质玻璃中含有1 5衬％的过渡性金属，由此可抑 制可能将液晶分解的300nm以下的紫外线的透过。在本发明的稀有气体荧光灯中，由荧光体发出的光是具有对单体的聚合有效的 300 350nm的宽广特性，包含340nm的峰值的光。在图2中表示本发明的稀有气体荧光灯与现有的低压水银灯的分光测定结果的 发光频谱。在图2的测定结果中，稀有气体荧光灯以实线表示，低压水银灯以虚线表示。相 对强度是将各自的发光峰值设为100%的值。另外，稀有气体荧光灯的荧光体使用上述的 LAM。在该图中，B是低压水银灯的水银所得的313nm的发光峰值，A是由稀有气体荧光 灯的荧光体激发的340nm附近的宽广的发光峰值。如上所述，紫外线的波长越短，分解分子键的能力越高，因此当在313nm存在如B
5这样的强峰值时，会有液晶劣化的危险而不优选。此外，用来将单体聚合的340nm附近的相 对强度非常低。另一方面，A是波长340nm附近为中心波长的宽广峰值，适于促进单体的聚合。此 外，随着越接近300nm以下的短波长，相对强度越降低，因此可防止液晶劣化。如以上所示，本发明的稀有气体荧光灯将具有300 350nm的宽广发光峰值的光 出射，因此可促进单体聚合，而且可防止液晶劣化。此外，在300 320nm的范围并不存在 相对强度较大的峰值等，因此无须将其遮蔽，关于该区域的光也可以用于单体的聚合。图3(a)是本发明的第2实施方式的稀有气体荧光灯的剖面图，(b)是A_A’线剖 面图。稀有气体荧光灯1与图1所示的荧光灯具有相同的结构，仅反射层15不同，故省略 说明。如图3(b)所示，在发光管10的内表面，在圆周方向遍及大致半周设有反射层15。 荧光体层12进而设在该反射层15的内表面。反射层15是由与例如发光管10相同的玻璃 材料的粉末获得的粒子堆积层，如下所示进行制作。使用玻璃粉末，制作用以形成反射层1 5的浆体。所使用的玻璃粉末的平均粒径 为0. 5 10 ii m，优选为1 5 ii m。将该玻璃粉末与硝化纤维素(nitrocellulose)和乙酸丁酯的混合液(重量比 1 4的比例)混合。将该混合液连同氧化铝球一起放入球磨机充分研磨，由此形成为分散 有玻璃粉末的浆体(以下也仅称为“玻璃浆体”)。玻璃浆体涂布在作为发光管10的材料的玻璃管的内面，在干燥后予以烧成。烧成条件为在大气中约500 700°C，在最高温度下的保持时间为0. 2 1小时左 右。在使用例如硼硅酸玻璃、铝硅酸玻璃粉末时，优选以600 700°C来进行。通过该烧成 过程而使玻璃粉末的表面软化，而发生粒子之间的附着，并且也附着在发光管10，由此形成 为反射层15。反射层15并未升温至粒子整体熔融的熔融温度，通过仅在表面进行结合而予以 结着，因此维持粒子形状。因此该反射层15是堆积有多个玻璃粒子的粒子堆积层。通过如 上所示的反射层15，所入射的紫外线的一部分在玻璃粒子的表面反射，而一部分进行折射， 透过粒子内部而再次在其他表面反射或折射等，而有效地将紫外线进行漫反射。如图3(b)所示，在发光管10的圆周方向遍及大致半周设有反射层15的情况下， 通过漫反射而向箭头所示的方向出射光。由此提高被照射面上的来自灯的紫外线强度。在将由硬质玻璃的粉末形成的玻璃层烧成后，将玻璃管冷却至常温，将调整完毕 的荧光体的浆体涂布在发光管内。在玻璃管内面涂布荧光体之后，通过在玻璃管内流过干燥氮气等而使荧光体浆体 所含有的乙酸丁酯蒸发。将涂布荧光体且使其干燥后的玻璃管80置入炉内进行烧成。烧成条件例如在大 气中为约500°C 700°C，在最高温度下的保持时间为0. 2 1小时左右。通过以上，可在发光管材料用玻璃管80的内面形成反射层15与荧光体层12。
权利要求
一种稀有气体荧光灯，具有设在发光管的外部的一对电极及设在发光管的内部的荧光体层，在发光管的内部封入有稀有气体，其特征在于，上述发光管由以硼硅酸玻璃及/或铝硅酸玻璃为主成分、且过渡性金属氧化物的含量为1～5wt％，碱金属氧化物的含量为1～5wt％的玻璃构成。
2.根据权利要求1所述的稀有气体荧光灯，其特征在于，在上述发光管的内面，遍及圆 周方向的大致半周设有与该发光管相同的玻璃材料的粉末堆积而成的反射层。
全文摘要
提供一种稀有气体荧光灯，适用作将在300nm～350nm左右的波长区域具有宽广峰值的紫外线出射的将与液晶一起填充的单体聚合的光源。该稀有气体荧光体，具有设在发光管的外部的一对电极及设在发光管的内部的荧光体层，在发光管的内部封入有稀有气体，其特征在于，上述发光管由以硼硅酸玻璃及/或铝硅酸玻璃为主成分、且过渡性金属氧化物的含量为1～5wt％，碱金属氧化物的含量为1～5wt％的玻璃构成。
文档编号H01J61/30GK101826442SQ20101012390
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月2日 优先权日2009年3月5日
发明者田川幸治, 菱沼宣是 申请人:优志旺电机株式会社