CN101807510A

CN101807510A - 低压水银灯

Info

Publication number: CN101807510A
Application number: CN201010105514A
Authority: CN
Inventors: 菱沼宣是; 田川幸治
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-08-18
Also published as: TW201103072A; KR20100093477A; JP2010192159A; JP5223716B2

Abstract

本发明提供一种低压水银灯，其抑制320nm左右以下的光的射出，并射出波长在320nm～350nm左右的区域的紫外线，适用作将与液晶一并填充的单体聚合的光源。在发光管内部具有一对电极的低压水银灯中，其特征在于，由下述部件构成：由石英玻璃构成的发光管；由设于该发光管的内表面的、含有5wt％以下的过渡金属氧化物的硬质玻璃构成的玻璃层；以及设于该玻璃层的内表面的荧光体层。

Description

低压水银灯

技术领域

本发明涉及到在发光管内部封入有水银的低压水银灯。特别涉及到在液晶面板的制造工序中使用的作为照射装置的光源的低压水银灯。

背景技术

以往，在多畴垂直取向模式(Multi-domain Vertical Alignmentmode)液晶面板中，作为液晶分子的取向限制(预倾角(Pretilt))用结构物，在基板上设有堤线(线状突起)。然而，由于堤线会遮光，使背光灯的光减弱，因此存在显示画面的亮度减弱的问题。

近年来，作为对液晶分子进行取向限制的方法，提出有如下的液晶面板的制造方法(专利文献1)：在构成液晶面板的两张玻璃基板之间填充含有聚合性成分(单体、或者低聚物等，以下记为单体)的液晶，通过在施加电压的同时照射紫外线，使单体聚合，并限制液晶分子的倾斜方向(预倾角)。

此外，已知现有的用于紫外线照射的低压水银灯(专利文献2)。图4是示出现有的低压水银灯的剖视图。

低压水银灯9的发光管90由合成石英玻璃、熔融石英玻璃、或者硼硅酸玻璃等构成，在内部具有由灯丝架构成的电极93、94。在发光管90内部封入有例如氩气等稀有气体和水银，其两端由箔密封进行封闭。

该种低压水银灯9通过放电使发光管90内的水银原子电离并激励，从而得到185nm、254nm、313nm、365nm等波长带的紫外线。

专利文献1：日本特开2008-123008号

专利文献2：日本特开2001-222973号

在上述液晶面板的制造方法中，通过紫外线的照射使单体聚合，然而液晶也同时受到了紫外线的照射，因而存在液晶劣化的问题。

液晶为有机物，存在由于紫外线而使分子结合分解的可能。紫外线的波长越短则光子能量越大，分解分子结合的能力越高。此外，液晶材料具有从320nm左右开始吸收，并且波长越短越容易吸收的光吸收特性。因此，波长短于320nm左右的紫外线容易将液晶分解，因此不优选以该波长的紫外线照射液晶材料。

此外，在该方法中，一般是将两张玻璃基板利用以紫外线硬化的封固剂粘接。由于用于该硬化的紫外线采用峰值波长在365mn左右的紫外线，因此单体被设计成会对波长短于365nm左右的紫外线感光，从而不会因该紫外线而聚合。

根据以上所述，优选使与液晶一并填充的单体聚合的紫外线为波长在320nm～350nm左右的区域中的光。

然而，在现有的低压水银灯中，射出的光具有比320nm以下的水银的相对强度更大的254nm或313nm的峰值波长。为了解决该问题，考虑了在发光管的内表面涂布预定的荧光体，将光的波长转换为340nm左右的光的方案。然而，荧光体虽然能够吸收185nm或254nm的光，但是不能吸收313nm的光。因此，有可能会照射波长在320nm以下的光，使液晶材料分解。

发明内容

根据以上问题，本发明的目的在于提供一种低压水银灯，其抑制320nm左右以下的光的射出，使波长在320nm～350nm左右范围内的紫外线射出，适用作使与液晶一并填充的单体聚合的光源。

为了解决上述课题，本发明中的低压水银灯在发光管内部具有一对电极，其特征在于，该低压水银灯由如下部件构成：由石英玻璃构成的发光管；由设于该发光管的内表面的、含有5wt％以下的过渡金属氧化物的硬质玻璃构成的玻璃层；以及设于该玻璃层的内表面的荧光体层。

此外，本发明的特征在于，所述玻璃层为玻璃粉末堆积成的玻璃层。

根据本发明的低压水银灯，在液晶面板的制造工序中能够射出用于使与液晶一并填充到基板内的单体聚合的紫外线，通过设于发光管内表面的玻璃层能够使水银发出的峰值波长为313nm的光的透过率大幅度下降。由此，不会产生液晶材料的劣化，适于以波长320nm～350nm的紫外线使单体聚合。

此外，根据本发明，通过使玻璃层由粒子状的玻璃粉末堆积而成的层构成，能够缓和应力，防止产生裂纹。

附图说明

图1(a)是将本发明所述的低压水银灯沿长边方向剖开的剖视图，(b)为沿A-A’线的剖视图。

图2是用于说明在本发明的玻璃管内形成玻璃层的方法的图。

图3是用于对本发明所述的玻璃层进行说明的示意图。

图4是将现有的低压水银灯沿长边方向剖开的剖视图。

具体实施方式

低压水银灯1在发光管10的内部具有一对电极。发光管10的材料为石英玻璃，例如是熔融石英玻璃。电极为通过由内部导线和灯丝构成的灯丝架形成的电极13、14，其通过封固在发光管10的两端的箔16与外部导线17电连接。供电通过该外部导线17进行。在发光管10的内部封入有作为放电物质的例如氩气等稀有气体和水银。封入量例如氩气为4KPa(30Torr)，水银为10mg。

如图1(b)所示，在该发光管10的内表面形成有两个层。与发光管10的内表面上接触设置的是由硬质玻璃构成的玻璃层11。进而，在玻璃层11的表面上设有荧光体层12。

以下参照图2或图3对在发光管10的内表面形成玻璃层11和荧光体层12的方法进行说明。

首先，对设于发光管的内表面的玻璃层的材料的制造进行说明。

将作为硬质玻璃的原材料的SiO₂、B₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、TiO₂等氧化物粉末混合。在由所述原材料制造的硬质玻璃中，例如在紫外线透过方面较好的有硼硅酸玻璃(Si-B-O类玻璃，软化点：约800℃)、铝硅酸玻璃(Si-Al-O类玻璃，软化点：约900℃)等，所述硬质玻璃可以单独使用，也可以以适当的比例混合使用。

将过渡金属混合到混合好的氧化物粉末中。过渡金属并不限定于基本的材料，可以适当选用例如Ti、V、Cr、Fe等。所述过渡金属混合成能够降低硬质玻璃的波长在320nm以下的光的透过率。过渡金属的含有量优选为与氧化物的重量和的5wt(重量)％以下。例如，通过含有3％的TiO₂，能够将波长短于320nm的紫外线的透过率降低到50％以下。

混合好的氧化物粉末放入炉(坩锅)中加热、熔融。温度能够根据组成进行适当设定，例如为1000～1700℃。

将熔融形成为玻璃状的物质取出并使其固化。将固化的玻璃粉碎并过筛，根据颗粒大小进行分级。通过以上步骤得到预定的粉末大小的玻璃粉末。

使用玻璃粉末制作用于形成玻璃层的料浆。所使用的玻璃粉末的平均粒径为0.5～10μm，优选为1～5μm。

将该玻璃粉末与硝化纤维素和醋酸丁酯的混合液(按照重量比1∶4的比例)混合。通过将混合液与氧化铝球一并进行球磨并充分磨碎，从而形成分散有玻璃粉末分料浆(以下也简称作玻璃料浆)。

接着，将玻璃料浆涂布在发光管材料的玻璃管的内表面。

图2是用于说明在本发明的玻璃管内形成玻璃层的方法的图。

作为本发明的低压水银灯的发光管的发光管材料用玻璃管80是如图2所示在内部具有作为放电空间的内部空间，并且长边方向两端部被封闭的玻璃管，在其两端部具有连通内部和外部的小管83A、83B。

保持该玻璃管80垂直，将小管83B放入盛满玻璃料浆的容器的液面中，并通过从小管83A吸引将玻璃料浆吸起，使玻璃料浆充满玻璃管80的内部。在填充后，将玻璃料浆从小管83B排出，形成在玻璃管80的内表面上涂布有玻璃料浆的状态。

调整玻璃料浆的粘度或涂布次数能够改变最终得到的玻璃层的厚度。为了防止剥离，优选涂布的玻璃料浆的厚度为1～30μm。

另外，根据发光管的形状不同，小管83A、83B也并不是必须的，也可以不改变玻璃管80的管状的原状，而对其进行玻璃料浆和后述荧光体的涂布和干燥。

在涂布了玻璃料浆后，从玻璃管80的小管83A向另一侧的小管83B流过干燥氮气，使玻璃料浆中含有的醋酸丁酯蒸发。由此，在玻璃管80的内表面上形成厚度为1～30μm的、由玻璃粉末堆积形成的层。用于干燥的气体也可以是干燥空气。

加热玻璃管80，并使玻璃粉末的层烧结。烧结条件为在大气中大约500～1000℃，最高温度下的保持时间为0.2～1小时左右。在使用上述的硼硅酸玻璃、铝硅酸玻璃的情况下，优选以600～900℃进行烧结。通过该烧结过程，使玻璃粉末达到软化点，使粒子相互熔接并结合，并且熔接在玻璃管80上，形成与玻璃管80结合的玻璃层11。

玻璃层11由于并未升温至使粒子整体熔融的熔融温度，并仅通过表面结合而粘着在一起，因此维持了粒子形状。

构成玻璃层的硬质玻璃粉末维持粒子形状时，具有下述效果。

图3是用于说明本发明中的玻璃层中玻璃粉末与玻璃管熔接的状态的示意图。在该图中玻璃粉末为了便于说明而将其大小夸张地进行表现。此外，为了说明粘着的状态也进行了夸张的表现。

玻璃粉末20A和玻璃粉末20B并不是粒子整体熔接并形成为一体，而是例如维持大致球状的粒子形状，并且其表面的一部分之间以较小的面积接触并熔接。

同样地，玻璃管80与玻璃粉末20A以及玻璃粉末20B也是在表面的一部分之间以较小的面积接触并熔接。

作为发光管10的材料的石英玻璃的热膨胀系数在室温附近为5×10^-7～7×10^-7(1/K)，与此相对，在硬质玻璃的情况下，大多为30×10^-7～50×10^-7(1/K)。在石英玻璃的表面上形成一定厚度(10μm左右)熔融成一体的玻璃层的情况下，由于热膨胀系数的差，会在硬质玻璃层产生裂缝。因此，通过使硬质玻璃基本维持粉末状的粒子形状，能够使表面的一部分之间以较小的面积接触并熔接，能够缓和热膨胀系数的差产生的应力，因此是优选的。

在硬质玻璃的粉末形成的玻璃层烧结后，使玻璃管80冷却到常温，并在发光管内涂布调整好的荧光体的料浆。

荧光体的涂布方法与之前说明的玻璃料浆的涂布方法相同，保持玻璃管80垂直，将一侧的小管83B放入盛满荧光体料浆的容器的液面中，从另一侧小管83A进行吸引，将荧光体料浆吸起并填充到玻璃管80内部，其后从小管83B排出，从而进行涂布。

适用于本发明所述的低压水银灯的荧光体例如是铕活化的硼酸锶(ユ一ロピウム付活ホウ酸ストロンチウム)(Sr-B-O:Eu，中心波长368nm)荧光体、铈活化的铝酸镁镧(セリウム付活アルミン酸マグネシウムランタン)(La-Mg-Al-O:Ce，中心波长338nm(其中是发光幅宽broad))荧光体、钆、镨活化的磷酸镧(ガドリニウム、プラセオジム付活リン酸ランタン)(La-P-O:Gd、Pr)荧光体等。所述荧光体均吸收波长短于254nm左右的波长区域的紫外线，并转换成各自具有的中心波长带的紫外线并放射出去。

以荧光体料浆在玻璃管80内表面涂布荧光体后，通过从小管83A向另一侧的小管83B流过干燥氮气等来将荧光体料浆中含有的醋酸丁酯蒸发。

将涂布有荧光体并干燥过的玻璃管80放入炉中并烧结。烧结条件为例如在大气中大约500℃～800℃，在最高温度下的保持时间为0.2～1小时左右。

在该烧结工序中，在荧光体层和玻璃层的边界面处生成玻璃的软化并将荧光体与玻璃层结合，得到稳固的结合状态。

通过以上内容，能够在发光管材料用玻璃管80的内表面上形成硬质玻璃层11和荧光体层12。

在形成有玻璃层11和荧光体层12的玻璃管80中，在内部封入放电物质，安装电极并进行气密的密封。

回到图1(a)，对玻璃层11和荧光体层12的作用进行说明。

在本发明中，存在从低压水银灯放射出的紫外线中存在发光强度相对较强的峰值波长为185nm、254nm、313nm的光的问题。如上所述，所述峰值波长在320nm以下的、具有较强能量的紫外线会有将液晶材料分解的危险。

其中，对于185nm、254nm的光能够如上所述地以预定的荧光体层吸收。

在本发明中，通过玻璃层11能够使峰值波长为313nm的紫外线的透过率大幅度地下降。构成玻璃层11的硬质玻璃是以上述的硼硅酸玻璃或铝硅酸玻璃等为主要成分形成的硬质玻璃，该玻璃层中含有5wt％以下的过渡金属，由此能够大幅度地降低313nm的光的透过率。由此，本发明所述的低压水银灯能够抑制320nm左右以下的光的射出，能够放射出具有320nm～350nm左右的区域的波长的紫外线。

此外，在本发明中为了提高从低压水银中射出的波长为320～350nm的光的透过性，发光管10采用石英玻璃。玻璃层11为硬质玻璃，与石英玻璃的热膨胀系数有很大不同。通过使该玻璃层11由粒子状的玻璃粉末堆积的层构成，能够减少接触面积，缓和应力，防止产生裂缝。

Claims

1.一种低压水银灯，其在发光管内部具有一对电极，其特征在于，由如下部件构成：

由石英玻璃构成的发光管；

由设于该发光管的内表面的、含有5wt％以下的过渡金属氧化物的硬质玻璃构成的玻璃层；以及

设于该玻璃层的内表面的荧光体层。

2.根据权利要求1所述的低压水银灯，其特征在于，

所述玻璃层为玻璃粉末堆积成的玻璃层。