JP2004538613A - 放電ランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は誘電体バリア放電用に設計された放電ランプの製造方法に関する。この製造方法では、放電空間の封鎖前における封入ステップ時に放電容器の一部（３）が支持要素（１５）によって持上げ支持され、支持要素は持上げ支持された部分（３）を沈下させるために後で少なくとも部分的に軟化する。その場合に、支持要素（１５）は放電空間の外側にある。

Description

【０００１】
［技術分野］
本発明は誘電体バリア放電用に設計された放電ランプの製造方法に関する。
【０００２】
［従来の技術］
このような誘電体バリア放電用に設計された放電ランプは公知である。放電容器の放電空間は多くはキセノン（Ｘｅ）である放電媒体を収容するのに使われる。電極セットにより、放電媒体内に、つまり放電空間内に誘電体バリア放電を発生させることができる。その場合に、電極セットは放電空間の内部または外部に設けることができる。電極セットは必要不可欠的に少なくとも部分的に誘電体層によって放電媒体から分離され、この誘電体層は放電容器壁によって形成してもよい。
【０００３】
放電ランプの特殊な例としていわゆる平面形放射器が知られている。この平面形放射器においては、放電容器が底板と蓋板とを持っており、底板と蓋板とはこれらの板の外縁範囲に設けられた枠体によって結合されている。この枠体は底板と蓋板とのうち一方の板の構成部分であってもよい。本発明はこのような平面形放射器構造に限定されない。しかし、この構造において底板と蓋板との間に支持要素を設けることは公知である。これらの支持要素は、有効曲げ長を短くしかつ放電容器を機械的に安定化させるのに役立つ。これは、とりわけ平面形表示装置のバックライトにおいて部分的に大型の平面形放射器のため、及びしばしば放電媒体中に現れる負圧のためには重要である。
【０００４】
独国特許第１９８１７４７８号明細書から、これらの支持要素を特別に形成すること、すなわち封入ステップの温度で軟化する部材（軟化部材）を支持要素に備えることが知られている。封入ステップは、放電容器内壁上の吸着物質を排除するためおよび／または支持要素の上記部材の軟化を可能にするため、例えば真空炉内で高温度で行うとよい。さらに、上記独国特許明細書に記載された処理法にしたがって、平面形放射器の枠体に設けられた密封面も同様に、対応部分が互いに接触させられるとき、密封面が密封結合部を形成するように軟化部材を備えているとよい。それによって、放電容器は封入ステップ中に自動的に閉じられる。すなわち、封入ステップは放電容器中の残留空気をできるだけ希薄にして所望の放電媒体を封入するのに使われる。その場合に、支持要素はこのステップにしたがって平面形放射器の蓋板をまず枠体の上方に持上げる機能を有し、それによって蓋板の下面と枠体の上面との間に放電空間への封入のための開口が形成される。ここで支持要素の軟化部材が相応の温度で十分に軟化すると、支持要素のこれらの軟化部材が平らに押されているために蓋板が重力によって沈下させられる。蓋板の下面が枠体上の密封面に当接した状態になることによって密封結合が行われ、それにより放電空間内への所望の放電媒体の封入および放電空間の封鎖を行うことができる。
【０００５】
その場合に、密封面のためにも、支持要素の軟化部材としても、しばしばガラスろう材料または類似物質が用いられる。使用できる材料、支持要素の構造、標準的な温度、支持要素における種々の部分の好ましい粘度は上記独国特許明細書の開示内容を参照できるが、この開示内容はここで引用することによって本発明に含まれているものとする。
【０００６】
［発明の説明］
本発明の課題は、上述の従来技術から出発して、誘電体バリア放電用に設計された放電ランプの封入ステップに関して改善された製造方法を提供することにある。本発明は、放電空間の封鎖を行う封入ステップの期間中、放電容器の少なくとも２つの部品のうち一方の部品が支持要素によって持上げ支持され、放電空間の封鎖のために支持要素の少なくとも一部が加熱によって軟化させられることにより、放電容器の持上げ支持されている放電容器部品が沈下させられ、しかも従来技術と違って支持要素が放電容器部品を持上げ支持する際に放電空間の完全に外側に配置されている放電ランプの製造方法に関する。
【０００７】
特に好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００８】
しばしば、持上げ支持された放電容器部品を沈下させるために使用される支持要素は封入ステップ期間中に軟化する部材（軟化部材）を有する。この軟化部材は放電空間内の残留ガス雰囲気を有害に汚染する。一方ではこの汚染は封入ステップ中の高い温度のために発生し、他方ではランプの寿命期間中にも発生することがある。特に、軟化部材にはいわゆるガラスろう材料を使用することができる。これは、例えば有機結合剤によって保持されたガラス粉末である。これにより比較的低い温度において適当な粘度に達することができる。しかしながら結合剤材料によって不可避の残留ガス放出が起こり、これが残留ガス雰囲気の純度を損なわせる。
【０００９】
今述べた問題が顕著なのは、ただ成形されただけでガラス粉末のほかに有機結合剤をなおも元の形で含んでいる部材の場合である。しかしながら、結合剤残留物がなおも存在するだけの焼結部材の場合にも、たとえ僅かでも障害となるガス放出が起こる。
【００１０】
原理的には、適当な温度で軟化する純粋なガラス、例えば純粋なＳＦ６ガラスからなる部材を使用することも可能である。これらの完全な結合剤なしの部材は障害となるガス放出をもたらさない。それは、それにもかかわらず欠点につながる。というのは、とりわけ支持要素の定められた形状の場合に放電空間を幾何形状的に妨害することがあるからである。例えば蓋板と底板とのうち一方の板上に尖端またはエッジが載る支持要素を使用し、しかも尖端またはエッジと該当板との間の接触部周辺にまで放電空間が利用されるか又は定められた光学的特性が保証されるようにすることが望まれる。軟化部材は尖端またはエッジによって面へ押され放電空間の一部を遮断または妨害する。
【００１１】
本発明は、これらの軟化部材が根本的に放電容器部品を持上げ支持するために使用されるので放棄できないという認識に基づいている。放電空間自体内での支持機能は、引用した従来技術では装置の一様性のためにまさにこれらの支持機能に関してかかる軟化部材の使用が推奨されているが、かかる軟化部材なしにも実現できる。しかしながら、本発明においては、残留ガス雰囲気の純度は非常に重要であり、場合によっては放電空間内部の支持要素は、そこの軟化部材を放棄することができるようにするため、又はとにかく放電空間内部に設ける軟化部材をより少数にするために、十分な精度で作られるということから出発している。したがって、本発明は、とりわけ放電空間内部にまったく支持要素が設けられていない放電ランプにも関係する。
【００１２】
放電空間の完全に外側にあり封入ステップ期間中に全体的または部分的に軟化する支持要素によって、放電容器部品が良好に持上げ支持され、しかも軟化部材は放電空間の外部でのみガス放出し放電空間を阻害することもない。放電空間の外側での配置とは、軟化部材が放電容器の封鎖時に放電空間の縁の外側にあり、放電空間との接触を持たないことでもある。したがって、その軟化部材は特に例えば平面形放射器の枠体の外側にも配置できる。これは本件明細書において用語“完全に外側に”を意味する。
【００１３】
封入ステップが行われる例えば真空炉内の流れが十分に強くまたは適当な方向に向けられている場合、放電空間自体は外側にあるガラスろう材料または類似物からのガス放出によって何の影響も受けない。特に、放電空間自体は放電容器部品の沈下後には外側にある軟化部材の引き続くガス放出によってもはや影響を受けない。これは重要である。というのは、沈下時に最高温度が現れて、その温度が避け得ない慣性のためになおもある時間の間留まるからでる。
【００１４】
さらに、本発明は封入ステップ期間中に蓋板と底板との相互の密封または枠体に対する密封も既述したようにガラスろう材料または他の軟化材料を介して行うことに限定されない。しかしながら、この方法は好ましい変形例をなす。この場合に、これに使用される軟化材料による放電媒体の汚染はあまり大きな問題にはならない。なぜならば、放電媒体にさらされる密封部の表面積を非常に小さくすることができるからである。しかしながら、支持要素の軟化部材は必然的にある程度の体積を持ち、それゆえある程度の表面積を持つ。結局、軟化部材は、持上げ支持された板が目視できるほどの距離にわたって移動することを可能にする。
【００１５】
既に述べた平面形放射器は本発明の優れた適用例である。そこでは、本発明にしたがって放電空間の外側にあり軟化部材を備える１個の支持要素（または多数のかかる支持要素）は枠体の外側にあるが、しかしなおも完全に蓋板と底板との間に配置されている。これは板を適当に延長することによって行うことができ、その延長部分は製造方法の後のステップにおいて例えば折ることによって除かれる。特に、本発明による支持要素は、完成した放電ランプのためには何の役割も持たずそれゆえ製造時に放電ランプから分離される単なる方法補助手段であってよい。
【００１６】
支持要素の好ましい構成は少なくとも２つの部材からなり、それらのうち軟化する部材（軟化部材）は封入ステップ期間中に下側に位置する板の上に置かれ、軟化しない部材をその軟化部材上に載せる。それによって、光放射がほとんど影響を受けないように、例えば上側の部材と上側の板、特に蓋板との間における接触面を小さくすることができる。
【００１７】
もちろん、本発明による製造方法の場合に、放電空間の内部では軟化部材を完全に放棄するのが好ましい。ただし、ここでは枠体の密封面または放電容器の別の密封面を指してはいない。さらに、放電空間の外側において本発明による支持要素をあまりにも多く使用すべきでない。なぜならば、放電空間の外側でのガス放出によっても放電空間内の残留ガス雰囲気にある程度の影響があり得るからである。さらに、支持要素の軟化部材の個数が少ないことは、沈下する放電容器部品の重量が少ない支持要素の軟化部材に配分されるという利点をもたらす。この場合に、沈下すべき放電容器部品は僅かに荷重を加えられるか又は全く荷重を加えられなくてもよい。しかしながら、加える荷重の重量の節減は加熱および冷却の際における高速の温度変化、均質の温度分布および改善された空間利用率をもたらす。そのうえ、沈下すべき放電容器部品を押下する有効重量への適合化を行うのに、軟化部材の個数を利用することもできる。つまり、多数の放電容器が積み重ねられる場合に、積み重ねの下にある方の放電容器における有効重量は上にある放電容器の有効重量よりも大きい。
【００１８】
好ましいのは、最高でも４個の支持要素をこのように設計して使用することである。例えばこれらの４個の支持要素は矩形板状の平面形放射器の放電容器における４つのコーナに、持上げ支持されるべき方の板がそれらの外側のコーナ範囲においてそれぞれ支えられるように配置される。しかしながら。基本的には１枚の板を平らに支えるためには３つの支持要素でも十分である。結局、板の１つのコーナまたは１つのエッジを枠体上に載せて、残りは２個またはそれどころか１個だけの支持要素でもって支えることも可能である。しかしながら、その場合に、放電空間の封入のために利用できる開口はもはや全方面に形成されないが、しかしこれは必ずしも問題にはならない。特に、この開口は、十分な断面積を利用できるように、全方面に形成される開口の場合よりも若干高くすることができる。
【００１９】
本発明において、板を持上げ支持するのに使用する全ての部材が軟化し、したがって別の表現をすると蓋板と底板との間に配置された全ての要素が軟化するという変形例も好ましい。その場合にもちろん、板自身が部分的に支持要素機能を有するように蓋板と底板とのうちの一方の板を成形することもできる。この変形例の場合には、蓋板および底板とそれらの間にあって軟化する支持要素（支持要素の軟化部材）以外にさらに支持要素の別個の軟化しない部材は全く存在しない（持上げ支持のために使用する支持要素個所にはない）。
【００２０】
板に、特に蓋板に一体形成された支持要素を形成するためには、このことに関する開示内容を含んでいる同一出願人の２つの先願、すなわち独国特許出願第１００４８１８７．６号明細書および独国特許出願第１００４８１８６．８号明細書を参照することができる。すなわち、支持要素は蓋板と一体の構造部分として形成することができ
【００２１】
放電空間の外側にある支持突起は、放電空間の内側にある支持突起よりも若干少ない深さにつまり低く形成するならば、これらの個所では軟化部材を間挿することができる。その場合に位置決め労力は、本発明によるこれらの個所の比較的少ない個数により削減される。
【００２２】
本発明による放電空間の外側における支持突起は、引用された先願において説明されているように、リブ状に、すなわちいわば１次元にのみ先細りに形成することができる。しかしながら二次元に先細りになっている、つまりほとんど尖っているように形成するのが有利である。その場合に軟化部材は開口を備えるとよく、開口には該当支持突起の先端が挿入され、それによって軟化部材上への蓋板の載置が少し自動的に調整されるか、あるいは少なくとも比較的確実に行われるようにすることができる。その際に軟化部材内に生じる空洞は特に開口を備えている方が良く、この開口を通して不純物が空洞の外に出ることができる。このために例えば管片の周面に切欠きを設けることができ、又は支持突起の形をかえてもよい。側部に孔を設けてもよい。さらに管片に軸方向のスリットを設けてもよい。
【００２３】
軟化部材に関連して板の持上げ支持に使用されない放電空間内の支持突起においては、支持突起と底板との間で接触当接だけが行われるが、これは安定化作用に関して特に放電媒体の負圧時でもしばしば十分である。
【００２４】
さらに、軟化部材に好適な材料は主としてＳＦ６ガラスからなる。軟化部材の粘度が非常に低くならないかもしくは低くなるべきではない場合、または沈下すべき板が非常に軽い場合には、既に述べたように、持上げ支持される板に沈下を促進するために荷重を加えてもよい。
【００２５】
［図面の説明］
以下において本発明を一実施例に基づいて詳細に説明する。その際に開示された特徴は他の組み合わせでも本発明にとって重要である。
図１は支持要素と底板との概略的に示された接触個所およびコーナでの支持要素における軟化部材を備えた本発明による平面形放射器の放電ランプの概略平面図である。
図２は図１の１つのコーナにおける支持要素の軟化部材の軟化前における概略側面図である。
図３は軟化部材の軟化後における図２に対応した概略側面図である。
図４は別の実施例についての図２と同じ概略側面図である。
図５は図４における支持要素の軟化後を示す概略側面図である。
【００２６】
図１に対して両引用先願のそれぞれの図３を参照する。明確にするために、本件明細書においても同じ要素であるかぎり先願におけると同一の参照番号を使用する。
【００２７】
図１は蓋板（図２および図３における３）と底板（図２および図３における４）からなる構成の概略平面図を示す。この構成は、以下に説明する細部を除いて先に引用した先願の構成に完全に一致している。
【００２８】
蓋板３と底板４とは、最も外側のコーナ近辺において、図２において良く認識できるが、図１にほぼ円形の横断面で記入されたＳＦ６ガラス管片１５によって隔てられている。これらの管片１５の上には、平面形放射器の矩形形状の外側にあるコーナにおいて最も外側の支持突起が載っている。この場合に、支持突起は、蓋板３の平面部分に１’〜１’’’’で示された円形の付け根と、そこから底板４の方向に円錐状に尖るように延び出した下端に先端２’〜２’’’’とを持っている。先端２’〜２’’’’は板平面への投影において円１’〜１’’’’の中心点を形成している。蓋板３は、上面と下面とがほぼ同一の形状を有する熱成形されたガラス板である。これらの支持突起は、放電空間の内部にある他の支持突起、すなわち図１の平面図における後述の枠体８の内部にある支持突起２と類似している。これに対する詳細は先に引用した両先願に既に説明されているので、それをここに参照することができる。
【００２９】
図１においては外側の縁部範囲は分かり易くするために若干大きく示されている。実際には、平面形放射器の利用できる光発生面を上回る平面部分をできるだけ小さくとどめるように努められる。
【００３０】
図１において５で帯状電極が示されている。帯状電極５は全体で誘電体バリア放電のための完全な電極セットを構成する。陽極も陰極も誘電体層で被覆され、他の点でも互いに相違しない。帯状電極５は、右側の集合接続部１０と左側の集合接続部１１とに交互に振り分けて導かれ、これらの接続部を介して電子安定器に接続されている。放電範囲は、隣り合って並んでいる帯状電極５の近接区間にそれぞれに形成され、これらの放電範囲は図３において６を付された放電空間部分にある。これについては引用した先願が参照される。それはそこに詳しく説明されている帯状電極の形状についても当てはまる。しかし次のことが明らかである。支持突起がそれぞれすぐ隣り合う放電範囲の同一配列によって取り囲まれ、逆に放電範囲がそれぞれすぐ隣り合う支持突起の同一配列によって取り囲まれていること（縁部範囲は除く）、そして図１に示された配列により放電範囲と支持突起とが交互に現れるいくつものラインを見て取ることができることである。これについても先願が参照される。さらに図１において円形の付け根１は図を見易くするために描かれておらず、支持突起は先端２によってのみ表されている。
【００３１】
図１において参照番号８は枠体構造部を示す。この構造部はこの実施例では別個の枠体ではなく蓋板３に同様に熱成形された突出部である。しかしながら、これはリブとして形成されており、先の尖った円錐形として形成されてはいない。枠体リブ８の幅は底板４への気密結合に役立ち、この気密結合は既に説明したようにガラスろうによって作ることができる。さらに外側にある線９は枠体の外周面を示し、ある意味では支持突起における円形付け根１に対応している。
【００３２】
枠体８を底板４に接着またはろう付けによって気密結合する前に、ランプの封入を行おうとするときには、コーナにおける最も外側の支持突起１’〜１’’’’，２’〜２’’’’を管片１５の上に載せることによって、ランプが図１および図２に概略的に示した状態に置かれる。その場合に、管片１５は管片の内部空間に及ぶ図示されていない側部スリットを持っている。封入ステップ期間中、放電空間全体を所望の放電媒体で満たすことができるように、管片１５はそれの垂直方向の長さに応じてほぼ２．５ｍｍだけ蓋板３を持上げて支持する。その後、この例においてこのために使用される真空炉が管片１５を形成するＳＦ６ガラスの軟化温度に到達するまで加熱され、これにともなって管片１５が必要ならば重しを載せられた蓋板３の重量によって押しつぶされて不規則な材料堆積物１６になり、その結果として図３に示された状態が生じる。そこでは図２の管片１５から無定形に形成された小さな材料堆積物が残るだけであり、その堆積物は支持突起１’，２’を底板４に付加的に接合する。
【００３３】
図示の例では先端２’が図３において底板４に当接している（２’〜２’’’’も同様）。これは必ずしもそうでなければならないということではない。軟化する管片１５のために設計された支持突起は、先端２’が材料１６を下方に全部押しのけなくてもすむように、より小さい垂直方向寸法を持っていてもよい。先端２’の尖った形状によりその押しのけは特別な妨害を受けない。リブ状の支持突起も別のものであってもよい。
【００３４】
図４および図５は第２の実施例を示す。４はここでも平らな底板を示しているが、この上には若干変形された蓋板３’が載せられている。この蓋板３’は“底板４に向けてこぶ状に隆起した多数の隆起部を有する構造”を持っており、これは既に引用した先願、すなわち独国特許出願第１００４８１８７．６号および第１００４８１８６．８号の明細書に示されている。封入ステップの終了前の図４において、蓋板３’は、それの外周部のところで、軸方向を板に平行にして横たわるＳＦ６ガラス管片１５’の上に載せられている。蓋板３’の最も外側の縁におけるぴったり合わされて相補的に形成された突出部によって、１個の管片１５’もしくは３個または４個のこのような管片１５’の上に蓋板３’を容易に載置することができる。それによって、放電容器の外周部の最大部分を越えて、蓋板３’と底板４との間に相応の開放すき間が生じる。
【００３５】
ＳＦ６ガラス管片１５’は相応の温度で軟化して沈み込み、その結果、図５に示されている無定形の材料堆積物１６’が残る。放電空間の密封は、蓋板３’にこれらの場所に一体形成されている枠体を密封するガラスろう材１７を介して行われる。ガラスろう材１７は蓋板３’の沈下時に同様に軟化し、それにより密封部１８（図５）を形成する。ここでは、３ｍｍの直径および０．３ｍｍの壁厚を持つ特殊ガラス管片１５’は、正しい高さ寸法を予め定めるのに正確な長さに切断されている必要はない。むしろ、ここでは精密な長さに切断されていない切り売り商品を使用することもできる。さらに，薄壁の管ならば比較的少ない材料量が達成され、しかも板に平行な管軸姿勢によってスリット形成の必要なしに管の開口が得られる。蓋板３’側からの係合保持によって図４に示された構造は比較的安定で耐振性もよい。もちろん、管１５’の代わりに別の断面を持った管や中実の棒も使用できる。さらに、底板４および蓋板３’を接着または溶着する材料１６’（図５）は、一体形成されている枠体の密封部１８とは独立に両板３’，４間の結合を付加的に安定化させる働きもする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による平面形放射器の放電ランプの概略平面図
【図２】
図１の一つのコーナにおける軟化部材の軟化前における支持要素の概略側面図
【図３】
軟化部材の軟化後における図２に対応した概略側面図
【図４】
別の実施例についての図２と同じ概略側面図
【図５】
図４における支持要素の軟化後を示す概略側面図
【符号の説明】
１’〜１’’’’ 支持突起の付け根（支持要素）
２’〜２’’’’ 支持突起の先端（支持要素）
３、３’ 蓋板
４ 底板
５ 帯状電極
６ 放電空間
８ 枠体リブ
９ 枠体外周面
１０ 集合接続部
１１ 集合接続部
１５、１５’ ガラス管片（支持要素の軟化部材）
１６、１６’ 材料堆積物
１７ ガラスろう堆積物
１８ 密封部

Claims (9)

1. 製造開始前には少なくとも２つの分離した部品（３，４）から成り放電空間内に放電媒体を収容する放電容器と、放電媒体中に誘電体バリア放電を発生させるための電極セット（５）と、電極セット（５）の少なくとも一部と放電媒体との間に設けられた誘電体層とを備え、放電空間の封鎖に先行して行われる封入ステップ時に一方の放電容器部品（３）を支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）によって持上げ支持し、放電空間の封鎖のために支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）の少なくとも一部（１５，１６）を加熱によって軟化させることにより、持上げ支持されている一方の放電容器部品（３）を沈下させる誘電体バリア放電用に設計された放電ランプの製造方法において、
   支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）は一方の放電容器部品（３）を持上げ支持する際に放電空間の完全に外側に配置されることを特徴とする放電ランプの製造方法。
2. 放電ランプは平面形放射器であり、２つの放電容器部品は平面形放射器の蓋板（３）および底板（４）であり、支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）は一方の板（３）の持上げ支持時に平面形放射器の枠体（８，９）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 放電容器の内部には封入ステップ期間中に軟化する部材がないことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 支持要素はこの方法の単なる補助手段であり、完成した放電ランプはこの製造方法の後に支持要素から分離されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 一方の放電容器部品（３）を持上げ支持するための支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）は、一方の放電容器部品（３）のこのために設けられた部分に係合し、この部分が製造方法時に取除かれることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 少なくとも１個でかつ最高でも４個の支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）が使用されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. 支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）は軟化材料からなる管片（１５）を有することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 支持要素（１’〜１’’’’，２’〜２’’’’，１５）は主としてＳＦ６ガラスからなる軟化材料（１５）を有することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 持上げ支持された一方の放電容器部品（３）は沈下を促進するために付加的な荷重をかけられることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。