JP3568898B2 - 誘電性に阻止される電極を有する放電ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
技術の分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載の放電ランプに関する。
【０００２】
この場合に放電ランプの語にはガス放電を基礎とする電磁放射線の供給源が含まれる。その際放射線のスペクトルは可視領域、ＵＶ（紫外線）領域／ＶＵＶ（真空紫外線）領域およびＩＲ（赤外線）領域を含めてもよい。更に非可視放射線を可視放射線に変換するために発光物質層が備えられていてもよい。
【０００３】
この場合はいわゆる誘電性に阻止される電極を有する放電ランプである。誘電性に阻止される電極は典型的には薄い金属の条片の形で実現され、条片の少なくとも一部が放電容器の内部壁に配置されている。この内部壁電極の少なくとも一部は放電容器の内部に対して誘電性の遮断層で完全に覆われている。
【０００４】
単一の極性の電極、有利にはアノードのみが誘電性の遮断層で覆われている場合に、有利には単極の作動中にいわゆる片側の誘電性に阻止される放電が形成される。これに対してすべての電極、すなわち２つの極性が誘電性の遮断層で覆われている場合に、単極の作動および双極の作動中に両側の誘電性に阻止される放電が形成される。
【０００５】
誘電性の遮断層および一般に放電容器の内部壁の他の部分に、少なくとも１つの他の機能性層、例えば発光物質または発光物質混合物からなる層および／または可視放射線（光線）および／またはＵＶ放射線のための１つ以上の反射層が被覆されている。反射層は可視光線を意図的に外側に、すなわちランプの決められた優先方向に運ぶ目的に用いられる。
【０００６】
放電容器の幾何学的形状は特別の制限がない。例えば管状または平面状放電容器が一般的であり、後者は特にいわゆる平面ランプとして液晶ディスプレー（ＬＣＤ）の背景を照らすために適している。
【０００７】
技術の水準
リフレクター層および発光物質層のための出発材料は、まず粉末として適当な粒度で存在する。引き続きこの粉末に懸濁液として多くの場合に有機結合剤を添加し、決められた層厚でランプの内部壁もしくは予め被覆した他の機能性層、例えば電極および誘電性遮断層に被覆する。リフレクター層もしくは発光物質層の層厚を懸濁液の粘度により調節し、それぞれの被覆法に適合する。乾燥および加熱後にリフレクター層および／または発光物質層は多孔質の粉末層として存在する。
【０００８】
発光物質の層厚とともにリフレクター層および／または発光物質層の閉鎖性および層厚の増加とともに減少するこれらの層の機械的付着力は、ＵＶ光線から可視光線への最適な変換を達成するための重要な前提である。
【０００９】
誘電性の遮断層は一般にはガラスフリット、有利にはホウケイ酸鉛ガラス（Ｐｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ）からなる。
【００１０】
放電容器がそれぞれ実質的に平らな基礎ガラス、平らなフロントガラスおよび任意のフレームからなる平面ランプの場合に、基礎ガラスはいわゆるハンダ縁部を備え、該縁部は同様にガラスフリット、有利にはＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏからなる。このハンダ縁部は放電容器の構成部材（基礎ガラス、フレーム、フロントガラス）を接合工程の際に真空密に結合するという課題を有する。この接合工程の際にハンダ縁部が限定されて溶融する、すなわち決められた粘度を達成する温度処理が行われる。
【００１１】
リフレクター層および／または発光物質層の被覆は多くの場合にこの接合工程の前に行う。これにより接合温度でハンダ縁部の他に誘電性の遮断層が再び低い粘性になる。これにより再びこの上に存在する多孔質のリフレクター層および／または発光物質層が誘電性遮断層中の運動（氷塊の形成）により引き裂かれる。このための理由は、多孔質の層が結合力を有せず、従ってこの運動を破壊されずに行うことができず、引き裂かれおよび／または更に部分的に誘電性の遮断層中に沈むことである。これによりリフレクター層および発光物質層の閉鎖性はもはや付与されず、光の損失を生じる。更にこの氷塊はランプの運転の際に、例えば平面ランプの光面に光密度の不均一性として明らかに認められる。
【００１２】
発明の説明
本発明の課題は、前記の欠点を回避し、均一性に関して改良された発光物質層および／または反射層を有する、請求項１の上位概念に記載の放電ランプを提供することである。
【００１３】
前記課題は、請求項１の特徴部分により解決される。特に有利な実施態様は請求項２以下に記載される。
【００１４】
本発明により、実質的に放電ランプの発光物質層または反射層のすぐ下方に配置されている層がハンダガラスからなり、このガラスの温度に関する粘度の変化が不可逆的である。この特徴は以下に詳細に説明される。簡単にするためにこの層を以下に支持層または氷塊防止層と記載する。
【００１５】
この関連で実質的に放電ランプの発光物質層または反射層のすぐ下方とは、支持層と多孔質の発光物質層もしくは反射層の間に可能な限り他の層が存在せず、場合によりなおきわめて薄い層のみが存在することである。付加的な層の最も厚い許容される厚さはそのすぐ上に配置される多孔質の発光物質層もしくは反射層がランプの加熱（加熱、接合工程等）の際に付加的な層の軟化による激しすぎる運動により引き裂かれない条件に従う。付加的な層の厚さは性質および組成に応じて１００μｍ、より有利には５０μｍ、典型的には１０μｍ、理想的には５μｍを上回るべきでない。しかしながら有利には支持層は発光物質層または反射層のすぐ下方に配置され、すなわち支持層と発光物質層もしくは反射層の間にそれぞれ付加的な層が存在しない。
【００１６】
この支持層（氷塊防止層）は、放電に関して誘電性の阻止として作用する遮断層自体により、または一方では誘電性の遮断層および他方では反射層および／または発光物質層の間に配置される中間層により実現されていてもよい。
【００１７】
この中間層は少なくとも全部の誘電性の遮断層を覆うべきであるが、全面に被覆されていてもよい。本発明の作用に関してはこの支持中間層の厚さが約１０μｍ以上の規模である場合に十分であることが示された。典型的なペースト状のシステムの被覆は噴霧、分散、圧延、スクリーン印刷法、またはステンシル印刷等のような標準的方法により行う。
【００１８】
誘電性の遮断層は条片の形で個々の電極に被覆されていてもよく（片側および両側の誘電性の阻止のために）、および両側の誘電性に阻止される放電の場合には全面に個々のつながった遮断層を用いて全部の内部壁電極を覆うこともできる。遮断層の適当な厚さの選択は実質的に放電の物理的要求により決定され、典型的には１０μｍから数百μｍまで、特に５０μｍ〜２００μｍまで、典型的には８０μｍ〜１８０μｍまでの規模である。更に両側の誘電性に阻止される放電の場合には、アノードもしくはカソードのための遮断層の厚さを種々に選択することができる。有利には単極性の衝撃作動の際に（ＷＯ９４／２３４４２号）アノードのための遮断層はカソードのための遮断層より厚いが、しかし層厚は同じであってもよい。
【００１９】
誘電性の遮断層が同時に支持層（氷塊防止層）として形成されている第１の解決の利点は、実質的に付加的な製造工程もしくは圧縮工程が必要でないことにある。これに対して付加的な中間層を用いる解決は、誘電性の遮断層の意図的な物質の選択のために、特に放電に影響を及ぼす誘電特性および電気特性に関して付加的な自由度を提供する。
【００２０】
本発明をよりよく理解するために、まず多孔質の層のために支持ガラス層として一般に使用されるハンダガラスの挙動を説明する。一般にはＰｂ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ−ガラスの場合は温度を高めると共に粘度が低下する。この挙動は温度がすでにガラスの失透が起きるほど高くない限り再現可能である。再現可能は、ガラスが決められた粘度で軟化する温度範囲が、繰り返される場合に、すなわちそれぞれ相当して予め冷却した後にほぼ一定であることである。
【００２１】
これに対して本発明により提案されるハンダガラスはこの挙動を示さない。むしろその温度に関する粘度の変化は不可逆的である。この場合に確かに最初は粘度が温度の上昇とともに低下する。しかしその後更に温度を高めると再び粘度の上昇が生じる。
【００２２】
この温度に関する粘度の挙動は、特に、放電ランプの発光物質層または反射層のすぐ下方に配置されている層としての使用が本発明により提案される公知の結晶ハンダガラスに示される。温度が一定または更に上昇した場合の前記の粘度の上昇は結晶ハンダガラスにおいては晶出工程の開始により引き起こされる。更に決められた温度の供給により結晶の成長、相の存続、および結晶子の大きさを調節することができる。この方法で達成されるいわゆる焼結ガラスセラミックは、引き続く温度処理の際に高い温度で、典型的には約５０〜１００℃およびこれより高い温度ではじめて軟化を開始することを特徴とする。
【００２３】
これは、多孔質の層に印刷することができる、接合温度で固体の、すなわち高粘性の支持可能な層を得るための前提を達成する。この焼結ガラスセラミック層の使用により、特に接合工程後に閉鎖されたリフレクター層および／または発光物質層が得られる。
【００２４】
ホウケイ酸ビスマスガラス（Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ）が特に適当な結晶ハンダガラスであることが示された。他の適当な結晶ハンダガラスは、例えばホウケイ酸亜鉛ビスマスガラス（Ｚｎ−Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ）およびホウケイ酸亜鉛ガラス（Ｚｎ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ）である。
【００２５】
同様の粘度−温度挙動を有する所定の複合ハンダを用いて良好な結果が達成される。
【００２６】
図面の説明
本発明を以下に複数の実施例により詳細に説明する。
【００２７】
図１ａは基板に配置された電極を有する本発明の平面状放電ランプの部分的に破断した平面図であり、
図１ｂは図１ａの平面状ランプの側面図であり、
図１ｃは線ＡＡに沿った図１ａの平面状ランプの部分断面図であり、
図２は線ＡＡに沿った図１ａの平面状ランプの変更実施態様の部分断面図である。
【００２８】
図１ａ、１ｂおよび１ｃは作動中に白色光を放出する平面状発光物質ランプの平面図、側面図または線ＡＡに沿った部分断面図を示す。これはＬＣＤ（液晶ディスプレー）のための背景の照明として考案される。
【００２９】
平面状ランプ１は長方形の底面を有する平面状放電容器２、４個の条片状の金属カソード３，４（−）およびアノード（＋）からなり、このうち３個が縦長の二重アノード５としておよび２個が単一の条片状アノード６として形成されている。放電容器２はその面が基板７、フロント板８およびフレーム９からなる。基板７およびフロント板８はそれぞれハンダガラス１０を用いて、放電容器２の内部１１が直方体状に形成されるように、フレーム９と気密に接続されている。基板７は放電容器２が回転する空いた縁部を有するように、フロント板８より大きい。フロント板８中の破断は説明のためにのみ用いられ、カソード３，４およびアノード５，６の一部が見渡せる。
【００３０】
カソード３，４およびアノード５，６は交互にかつ並行に基板７の内部壁に配置されている。アノード６，５およびカソード３，４はそれぞれの端部が伸びており、基板７上に放電容器２の内部１１から両側に外側に向かって導かれる。基板７の縁部上で、電極条片３，４，５，６がそれぞれ１つのカソード側１３もしくはアノード側１４のバス状の外部の電流供給手段に移行する。２つの外部の電流供給手段１３，１４は電気的供給源（図示されていない）と接続するための接触部分として用いられる。
【００３１】
放電容器２の内部１１に電極３〜６がＢｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏからなる焼結ガラスセラミック層６１で完全に覆われ（図１ｃ参照）、セラミック層の厚さは約２５０μｍである。この層は一方では氷塊形成を防ぐ。他方では焼結ガラスセラミック層６１は同時にすべての電極３〜６のための誘電性の遮断層として作用する。従ってこの場合は両側の誘電性の阻止である。焼結ガラスセラミック層６１にＴｉＯ_２からなるリフレクター層６２が被覆され、その厚さは約４μｍである。再びリフレクター層６２におよびフロント板８の内部壁に発光物質混合層６３が被覆され（この層は図１ａには概略をよく説明するために示されていない、図１ｃ参照）、この層が放電から生じるＵＶ／ＶＵＶ放射線を可視の白色光に変換する。この場合は青色成分ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋）、緑色成分ＬＡＰ（ＬａＰＯ_４：［Ｔｂ^３＋、Ｃｅ^３＋］）および赤色成分ＹＯＢ（［Ｙ、Ｇｄ］ＢＯ_３：Ｅｕ^３＋）を有する３個の周波数域の発光物質である。発光物質混合層６３の厚さは約３０μｍである。
【００３２】
通過部分を含めた電極３〜６および外側の電流供給手段１３，１４はそれぞれつながったカソード側もしくはアノード側の導体路状の層状の構造として形成されている。この２つの層状の構造およびその上に続く他の機能性層、誘電性の遮断層６１、反射層６２および発光物質層６３はスクリーン印刷技術を用いて直接基板７もしくはフロント板８に被覆されている。
【００３３】
層６１〜６３を被覆した後に基板７をフレーム９と、フレームを再びフロント板８とそれぞれハンダガラス１０により溶融し、完全な平面状ランプ１を形成する。接合工程は例えば真空炉中で行う。放電容器の成分を溶融する前に平面状ランプ１の内部１１に充填圧力１０ｋＰａでキセノンを満たす。
【００３４】
それぞれのアノード対５の２つのアノード条片５ａ、５ｂは、電極条片３〜６に対して垂直に配向している平面状ランプ１の２つの縁部１５，１６の方向に幅が広くなり、従ってそれぞれの対の条片５ｂもしくは５ａの方向にのみ非対称的に幅が広がる。それぞれのアノード対５の２つの条片の相互の最も大きな間隔は約４ｍｍであり、最も小さい間隔は約３ｍｍである。２つの個々のアノード条片６はそれぞれ電極条片３〜６に対して並行の平面状ランプ１の２つの縁部１７，１８のすぐ近くに配置されている。
【００３５】
カソード条片３，４はそれぞれの隣接するアノード５，６に面した鼻状の半円状の突起１９を有する。これは電場の局所的に限定される強化を引き起こし、従ってＷＯ９４／２３４４２号による作動中に生じる三角形の個々の放電（図１ａには示されていない）がこの位置でのみ発火する。突起１９とそれぞれ直接隣接するアノード条片との間隔は約６ｍｍである。半円形の突起１９の半径は約２ｍｍである。
【００３６】
図２は線ＡＡに沿った図１ａの平面状ランプの変更例の部分断面図を示す。同じ特徴は同じ参照符号を備える。この場合に図１ｃの表現と異なり、誘電性の遮断層６１′と反射層６２の間にＢｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏからなる付加的な厚さ１２μｍの中間層６４が配置されている。この場合に誘電性の遮断層６１′はホウケイ酸鉛ガラスからなる。従ってこの場合に氷塊形成を阻止する結晶層の機能は中間層６４により負担される。
【００３７】
変更例（図示されていない）においてはＴｉＯ_２層と発光物質層の間にＡｌ_２Ｏ_３からなる他の反射層が配置されている。この方法で反射作用が改良される。 Ａｌ_２Ｏ_３層の厚さは約５μｍである。
【００３８】
本発明の枠内で本発明の有利な作用を失わずに更に他の付加的な層および層の配置が考えられる。この場合に温度に関する粘度の変化が不可逆的であり、これにより氷塊形成が阻止される誘電性の層が発光物質層もしくは反射層のすぐ下方に配置されている（支持層）ことが重要である。
【００３９】
この位置で再び図１ｃおよび２で太く示されている層が必ずしも基板の全部の面にわたり伸びていなくてよいことが指摘される。少なくともそれぞれ該当する電極が完全に相当する層で覆われていることが重要である。片側の誘電性の阻止の場合は１つの極性の電極のみが、有利にはアノードが支持する誘電性の層で覆われている。
【００４０】
更に図１ｃおよび２に簡単に示されているように、個々の層は必ずしも完全に平らでなくてもよい。むしろ個々の層、特にきわめて薄い層は実際には自体平らでなくてもよい。これは特に１個以上の層が電極より薄く、従って層が電極を有する基板の表面の形をなお認識可能に写す場合に生じる。
【００４１】
他の実施例（図示されていない）においては管状のアパーチャランプである。放電容器の種々の形を別として図１のランプに対する主要な相違は変化した容器の形に合わせた製造法にある。この場合に特に発光物質はスラリー状に塗布することにより内部壁もしくは予めその上に配置された機能性層に被覆する。個々の機能性層の原則的な順序および機能、特に氷塊形成を阻止する本発明による支持層の作用は図１に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】１ａは基板に配置された電極を有する本発明の平面状放電ランプの部分的に破断した平面図であり、
図１ｂは図１ａの平面状ランプの側面図であり、
図１ｃは線ＡＡに沿った図１ａの平面状ランプの部分断面図である。
【図２】線ＡＡに沿った図１ａの平面状ランプの変更実施態様の部分断面図である。

Claims (1)

1. 少なくとも一部分が非導電性材料からなる放電容器（２）、
   前記放電容器（２）の壁（７）に配置されている電極（３〜６）、
   前記電極（３〜６）および任意の付加的な放電容器壁（７）の少なくとも一部を覆う少なくとも１つの誘電性の層（６１；６４）、
   前記少なくとも１つの誘電性の層（６１；６１，６４）を覆う発光物質層（６３）および／または反射層（６２）
   を有する誘電性に阻止される放電による作動に適する放電ランプ（１）において、少なくとも実質的に前記発光物質層もしくは前記反射層（６２）のすぐ下方に配置される前記誘電性の層（６１；６４）がハンダガラスからなり、前記ハンダガラスがＢｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏからなる焼結ガラスセラミックからなり、繰り返し加熱する際のハンダガラスの軟化温度が最初の溶融工程での軟化温度より２５℃以上高いことを特徴とする誘電性に阻止される放電による作動に適する放電ランプ。

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