JP4309393B2 - 外部電極型放電ランプおよびその製造方法、液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルのバックライトなどに使用する外部電極型放電ランプの構造とその製造方法およびこの外部電極型放電ランプをバックライトとして使用した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、その液晶表示パネルに形成した電子的な画像を可視化するために、外部から照明光を与える必要がある。この照明方法には、周囲光を用いるパッシブ照明方式と、液晶表示パネルの背面側、あるいは表面側に冷陰極蛍光ランプや発光ダイオード等の光源を用いるアクティブ照明方式がある。アクティブ照明方式のうち液晶表示パネルのサイズが大きい大型表示装置では、その液晶表示パネルの背面に光源を配置するのが一般的であり、バックライトと称するが、大型化に伴う蛍光ランプの使用数増加による製造コストの増加などの問題があり、蛍光ランプの改良が求められている。

バックライト用蛍光ランプには、冷陰極蛍光ランプと外部電極型蛍光ランプとが用いられており、一般的には、蛍光ランプ内に一対の内部電極が設けられ、電極間に電圧を印加して放電させる構造とした冷陰極蛍光ランプが一般的であった。しかし、表示部の薄型化、消費電力の削減、製作コストの削減などについて冷陰極蛍光ランプでは対応できなくなり、製作コストや消費電力の削減が期待できる外部電極型蛍光ランプが注目されるようになった。この外部電極型蛍光ランプとしては、ガラス管の両端部の外側に短管状の金属製電極がそれぞれ設けられた構成が開示されている（特許文献１参照。）。
特開２００３−９１００７号公報

ところで、上述したような外部電極型蛍光ランプでは、複数本の蛍光ランプを並列点灯させた場合のランプ電流のばらつきや、外部電極部分の局部的な温度上昇などの問題を避けるために、ガラス管と外部電極を構成する金属材とが密着されている必要がある。しかしながら、機械的加工による密着度の向上には限界があり、上述の問題を克服するために、ガラス管の外面と外部電極の内面との隙間を、錫を主成分とするハンダ合金で埋めることによって接合することが考えられている。

一方で、錫を主成分とするハンダ合金は、平均線膨張係数が２３０×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／℃から２５０×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／℃程度であり、ガラス管の線膨張係数５１×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／℃よりもはるかに大きく、融点が２１０℃から２３０℃で、作業時のハンダ温度が２５０℃前後になる。

このため、ガラス管と外部電極との隙間にハンダ合金の融着層を設ける際、溶融したハンダ合金のハンダ槽内に、外部電極が取り付けられたガラス管の端部を浸漬したときに、熱衝撃によってガラス管が破損してしまうおそれがある。また、ガラス管に外部電極をハンダ付けした後であっても、ハンダ合金が固化した際、ハンダ合金とガラス管との各線膨張係数の差から、ガラス管が破損してしまうおそれもあり、液晶表示装置のバックライト用ランプとして十分な信頼性が得られないという問題がある。

そこで、本発明は、外囲器に外部電極をハンダ付けする際やハンダ付けした後に破損が発生することを防ぎ、信頼性の向上を図ることができる外部電極型放電ランプおよびその製造方法、液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る外部電極型放電ランプは、中空の気密空間
を形作るガラス材からなる外囲器と、この外囲器の内部に封入された放電媒体の気体と、外囲器の外面に設けられ放電媒体の気体に誘電体バリア放電を起こさせるための外部電極とを備える。また、外部電極が、導電性材料の板からなり、外囲器の外面の周回りに亘って設けられたハンダ合金の融着層によって接合されている。そして、ハンダ合金は、ビスマスが３０重量％から７０重量％の範囲で含まれ、残部が錫と、０．０１重量％から２重量％の範囲で添加された銅とからなる。

以上のように構成した本発明に係る外部電極型放電ランプによれば、融着層をなすハンダ合金がビスマスを含むことで、ガラス材からなる外囲器の線膨張係数に、ハンダ合金の線膨張係数を近づけることができるので、外囲器に外部電極をハンダ合金で接合する際に、熱衝撃による破損が抑えられる。また、この外部電極型放電ランプによれば、外部電極と外囲器との間に、ハンダ合金の融着層が良好に形成されるので、例えば複数本の放電ランプを並列点灯させた場合のランプ電流のばらつきが小さくなり、外部電極部分の局部的な温度上昇が抑えられる。その結果、外部電極型放電ランプの信頼性が向上されると共に、製造不良が低減される。

また、本発明に係る外部電極型放電ランプは、ハンダ合金に、ビスマスと錫以外に、銅が０．０１重量％から２重量％の範囲で添加されている。銅が添加されることで、溶融したハンダ合金がのび易くなり、外囲器の外面にハンダ合金を付着させ易くなる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上述した本発明の外部電極型放電ランプと、液晶表示板とを備え、外部電極型放電ランプが液晶表示板のバックライトとして用いられている。

また、本発明に係る外部電極型放電ランプの製造方法は、中空の気密空間を形作るガラス材からなる外囲器と、外囲器の内部に封入された放電媒体の気体と、外囲器の外面に設けられ放電媒体の気体に誘電体バリア放電を起こさせるための外部電極とを備え、外部電極が、導電性材料の板からなり外囲器の外面の周回りに亘って設けられたハンダ合金の融着層によって接合され、ハンダ合金はビスマスが３０重量％から７０重量％の範囲で含まれ残部が錫からなる、外部電極型放電ランプの製造方法であって、外囲器に外部電極を取り付ける第１工程と、外囲器の外面と外部電極の内面との間にハンダ合金を流し込んで融着層を形成する第２工程とを有する。

上述したように、本発明によれば、ハンダ合金の融着層によって外囲器と外部電極との接合状態が良好に確保されると共に、ガラス材からなる外囲器の線膨張係数に、ハンダ合金の線膨張係数が近づけられる。このため、本発明によれば、複数本の放電ランプを並列点灯させた場合のランプ電流のばらつきが小さくなり、外囲器に外部電極をハンダ付けする際やハンダ付けした後に放電ランプの破損が発生することを防ぎ、信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に、本実施形態の外部電極型放電ランプを示す。図２に本発明の第１の実施形態に係る外部電極型放電ランプの端部の側面図を示す。また、図３は、第１の実施形態に係る外部電極型放電ランプの電極部分の断面図であって、図３（ａ）がＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）がＢ−Ｂ断面図である。

図１、図２および図３に示すように、外部電極型放電ランプは、水銀蛍光ランプであって、円筒状のガラスバルブ１の両端部の外面に、外部電極２２が１つずつ設けられている。

各外部電極２２どうしは、電気的には互いに絶縁状態にある。ガラスバルブ１は、例えばほう珪酸ガラスなどからなる透光性の密閉された円筒状をなし、内部の中空気密の空間（放電室）に、アルゴンと水銀蒸気との混合ガスのような放電媒体の気体が封入されている。放電媒体のガスとしては、例えば、アルゴンと水銀蒸気との混合ガスあるいは、アルゴン、ネオン、クリプトンやキセノンなどの希ガスまたはこれらの希ガスの混合ガスと、水銀蒸気との混合ガスが封入されている。封入圧力は、１．３×１０³Ｐａから４０×１０³Ｐａ（１０Ｔｏｒｒから３００Ｔｏｒｒ）程度である。放電に関わる基本構成は、上述したガラスバルブ１と、放電媒体の気体と、外部電極２２の３つであるが、その他に、ガラスバルブ１の放電室側の内面に蛍光体層４が設けられている。蛍光体層４は、放電によってガラスバルブ１内に生じる紫外線を、例えば可視光のような他の波長の光に変換する役を担っている。蛍光体は、特に限定されず、外部に放射すべき光の波長に応じて適当なものを選択する。

また、ガラスバルブ１の内面の各外部電極２２の下に対応する部分には、保護層３が形成されており、それ以外の部分には蛍光体層４が形成されている。この保護層３は、ガラスバルブ１の内面を保護するためのもので、例えば酸化イットリウムなどのような金属酸化物からなる。なお、これらの保護層３や蛍光体層４は、後述する説明で分かるように、特に設けられなくても本発明の作用効果に何ら影響を及ぼすものではない。このため、図３（ａ）に示す横断面図では、ガラスバルブ１の内面に形成されている保護層３の図示を省略する。

本実施形態において、各外部電極２２は、例えば４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ４２合金）やコバール（ＫＯＶ）などからなる帯状の板を巻いてリング状に形成されたもので、ガラスバルブ１に装着する前のまだ部品の状態では、内径がガラスバルブ１の外径よりも小さくされている。但し、帯状金属板の円周方向の長さは、従来の「Ｃ」字形電極に比べて十分長くされ、リング状に丸めた状態で、帯板の一方の端部と他方の端部とが適当な距離をもって重なり合っており、さらに、ガラスバルブに装着した後でも重なり合う部分が残るような「深巻き」構造になっている。このような構造を、「深巻き」または「重ね巻き」と呼ぶ。端と端とが重なり合っている部分の長さＬ１は、特には限定されない。

本実施形態においては、上述のような、「深巻き」構造の外部電極の部品の内径を拡げておいて、これにガラスバルブ１を端の方から管軸方向に沿ってくぐらせて、外部電極をガラスバルブ１に被せる。装着された後の外部電極２２は、内径が部品状態のときよりも拡がったことによるばね弾性によってガラスバルブ１を押さえつけて固定される。

外部電極２２は、深巻き構造のリング状電極をガラスバルブ１の外側に被せることで容易に取り付けられる。加えて、外部電極２２は、「深巻き」になっていてリング状の端の部分と端の部分とが重なっているので、従来の「Ｃ」字形の外部電極とは異なり、端と端の切れ目の間からの光の漏れが解消される。また、外部電極２２によれば、電極面積を従来の「Ｃ」字形外部電極よりも大きくすることができ、発熱量を低減し、放熱面積を大きくすることができる。

外部電極２２の材料としては、４２アロイやＫＯＶに限定されない。しかしながら、ほう珪酸ガラス製ガラスバルブの熱膨張率との関係を考慮すると、熱膨張率がガラスバルブの熱膨張率に近い４２アロイまたはＫＯＶなどが好ましい。すなわち、外部電極２２の熱膨張率は、ガラスバルブ１の熱膨張率とほぼ等しくされることで、ガラスバルブ１の破損の防止が図られている。

また、図示しないが、外部電極２２の内周面（ガラスバルブ１の外周面側に臨む面）には、例えばフラッシュメッキ法によって金属めっきが施される構成が、防錆などの点で好ましい。特に、外部電極２２は、４２アロイやＫＯＶは、鉄（Ｆｅ）を含む合金からなるので、めっきを施しておくことの効果が大きい。めっき材料としは、例えば金やニッケルなどの酸化しにくい金属や、その他にも銅、スズ、亜鉛、銀などが挙げられるが、もちろんこれに限定されるものではない。また、外部電極２２の外周面にも同様に金属めっきが施されても効果的である。

以上のように構成された外部電極型の水銀蛍光ランプでは、外部の電源装置（不図示）から一対の外部電極２２の間に、例えば、周波数：１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ、電圧：１ｋＶから１０ｋＶ程度の交流電力を投入することで、放電室内にガラスバルブ１の管壁を誘電体とする誘電体バリア放電が発生する。そして、その誘電体バリア放電によって発生した紫外線が蛍光体層４を励起し、蛍光体層４によって他の波長に変換された光がガラスバルブ１を通して外部に放射される。

そして、本実施形態の外部電極型放電ランプには、外部電極２２とガラスバルブ１との間に、ハンダ合金の融着層５が設けられている。つまり、本実施形態では、各外部電極２２がガラスバルブ１の両端部にハンダ合金の濡れ現象で接合されているので、機械的な接触が原因になる接触状態のむらがない。

しかも、ハンダ合金は金属材であるので、紫外線による劣化はない。したがって、従来の有機樹脂を含む粘・接着剤を使った外部電極とは異なり、外部電極とガラスバルブとの接合状態が経時的に劣化することはない。

本実施形態に係る外部電極２２は、以下のようにして製造する。図４（ａ）に、本実施形態において、外部電極２２をハンダ付けするときの状態を示す。図４（ａ）に示すように、先ず、ガラスバルブ１の両端部の外面に、「深巻き」の外部電極２２を装着する。そして、外部電極２２のガラスバルブ１を取り巻く円周の縁の部分にハンダ棒６の先端をあてがい、併せてハンダ鏝７を外部電極２２に接触させて、ガラスバルブ１を管軸回りに回転させながら外部電極２２に熱と超音波エネルギーとを与える。これにより、溶融したハンダ合金は、毛管現象で外部電極２２とガラスバルブ１との間の隙間、および外部電極２２の深巻き部分の、電極端どうしの重なりの間に浸み込むことで、ハンダ付けがなされる。また、ガラスバルブ１にハンダ付けされた外部電極２２は、外部から見えない程度までハンダ合金で被覆されている。

この方法でハンダ付けを行う場合、ガラスバルブ１は水平に保持されてもよいし、垂直に立てられてもよい。ガラスバルブ１に嵌められた状態でのまだハンダ付けされる前では、外部電極２２がばね弾性によってガラスバルブ１に固定されているので、垂直に保持した場合であってもガラスバルブ１から滑り落ちることがなく、ハンダ付け作業に何ら支障がない。このような、ハンダ鏝を用いてハンダ付け対象物に熱と超音波エネルギーとを印加しながらハンダ付けする方法を、「超音波ハンダ付け」と呼ぶ。

外部電極のハンダ付けは、上述した「超音波ハンダ付け」に限らず、次に述べる「超音波ハンダディップ法」でも同様に実現することができる。図４（ｂ）に、「超音波ハンダディップ法」によるハンダ付けの方法を示す。図４（ｂ）に示すように、超音波振動子８を備えるハンダ浴槽９に、ハンダ合金を溶融させておく。そして、予めガラスバルブ１に「深巻き」構造の外部電極２２を被せておいたガラスバルブ１を溶融ハンダ１０の中に浸漬させ、超音波振動子８を作動させる。これにより、ハンダ合金は、外部電極２２とガラスバルブ１との間の隙間と、外部電極２２の深巻き部分の、電極端どうしの重なりの間とに円滑に浸み込んで例えば厚さ１００μｍ程度の融着層５が形成されて、ハンダ付けが良好になされる。

このような、ハンダ浴槽を用いて、溶融ハンダに超音波エネルギーを与えながらハンダ付け対象物を溶融ハンダに浸すハンダ付け法を、「超音波ハンダディップ法」と呼ぶ。超音波ハンダディップ法によるハンダ付けの場合には、図３（ｂ）に示すように、融着層５がガラスバルブ１の端面にも形成される。

超音波ハンダディップ法によるハンダ付けの場合、通常、ガラスバルブ１を、管軸方向を垂直にして溶融ハンダ１０に浸漬させることになるが、その場合でも、ハンダ付け前の外部電極２２は、ばね弾性でガラスバルブ１に固定されているので、作業に何ら支障はない。この超音波ハンダディップ法によれば、外部電極２２とガラスバルブ１との間隙へのハンダ合金の浸透性が良好にされ、融着層による接合力も向上される。

本実施形態のように外部電極２２とガラスバルブ１とをハンダ付けする場合、ガラスバルブに直接、ハンダ合金の融着層を形成しても良いが、融着層の下地として、予めガラスバルブ１の外面に例えばニッケルなどの金属のめっき層を形成しておくことも良い方法である。このようにすれば、融着層５とガラスバルブ１とのなじみが良くなって、ハンダ付け作業がより一層行い易くなる。

ここで、本発明の要部である、ハンダ付けに用いられるハンダ合金について、詳細に説明する。

ハンダ合金は、ビスマスが３０重量％から７０重量％の範囲で含まれており、銅が０．０１重量％から２重量％の範囲で添加され、残部が錫からなる。

ビスマスは、ハンダ合金の線膨張係数をガラスバルブ１の線膨張係数に近づけるために、ハンダ合金の線膨張係数を小さくする目的で添加されている。ビスマスが３０重量％よりも少ない場合、ハンダ合金の線膨張係数を小さくする効果が乏しく、７０重量％よりも多い場合、溶融したハンダ合金にガラスバルブ１を浸した際に、いわゆる「だま」が発生し易く、ハンダ合金が固化後に脆くなり、割れや剥離が生じ易くなる不都合がある。

銅は、溶融したハンダ合金をのび易くする働きがあり、ガラスバルブ１の外面にハンダ合金を付着させ易くする目的で添加され、０．０１％よりも少ない場合、ハンダ合金が固化後に脆くなるので好ましくない。２％よりも多い場合には、溶融したハンダ合金の流動性が低下し、溶融したハンダ合金にガラスバルブ１を浸したときに、いわゆる「だま」が発生し易い不都合がある。

そして、本実施形態の外部電極型放電ランプにおいて、ハンダ合金の成分比の一例としては、ビスマスが４０重量％、銅が０．１重量％、錫が５９．９重量％からなるものが最適であった。

上述した本実施形態に係るハンダ合金によれば、外部電極２２およびガラスバルブ１に対する最適な濡れ性が確保されるので、外部電極２２の内周面とガラスバルブ１の外周面との間隙にハンダ合金が毛管現象で良好に浸入し、この間隙のほぼ全域に亘って融着層５がほぼ均一な厚みで良好に形成することができる。また、このハンダ合金によれば、外部電極２２を溶融ハンダ１０に浸した後に引き出す際に、外部電極２２の外内面に付着した酸化物が表面に残留することが抑えられ、表面が平坦な融着層５を良好に形成することができる。

また、上述したハンダ合金の他の用途としては、例えばガラスバルブの外周面に超音波ハンダディッピング法によって電流導体層を外部電極として形成された構成、例えば特開２００４−１４６３５１号公報に開示されている外部電極型放電ランプに採用されて好適である。上述した成分比のハンダ合金を超音波ハンダディッピング法で用いて、外部電極を形成することで、ハンダ合金の濡れ性が良好に確保されているので、ガラスバルブおよび外部電極をハンダ浴槽に浸した際、ハンダディッピング層の外周面に酸化物などの異物が残留することが抑制され、酸化物による凹凸が外周面上に生じること無く、融着層からなる外部電極の外周面を平坦面に形成すると共に、融着層をほぼ均一な厚みで形成することができる。したがって、外部電極の外周面の平坦度が向上されることで、外部電極の剥離や、酸化物の凹凸に起因するガラスバルブの破損が防止されると共に、外部電極に電力を供給するコネクタとの良好な接触状態が確保され、生産性および歩留まりの向上を図ることができる。

また、各外部電極２２の内周面には、金属めっき層を形成しておくことも良い結果をもたらす。本実施形態では、外部電極２２の内周面は、ハンダ付けされており、直接空気に触れることがないので、酸化されにくい構造にはなっているが、ハンダ付けの際のハンダ合金の濡れ性が向上するので、ハンダ浴槽に浸した際に外部電極２２とガラスバルブ１との間隙に円滑にハンダ合金が浸入されて、ハンダ付け作業が容易になり、ハンダ付けの信頼性も向上することができる。さらに、外部電極２２の外周面にも同様に金属めっきが施されることで、外周面上に融着層５を均一な厚さで良好に付着させることができる。

上述したように、第１の実施形態の外部電極型放電ランプによれば、外部電極２２とガラスバルブ１との間隙に亘って設けられた融着層５をなすハンダ合金が、ビスマス、錫、銅からなることによって、融着層５の線膨張係数をガラスバルブ１の線膨張係数に近づけることが可能になる。このため、この外部電極型放電ランプによれば、ガラスバルブ１に外部電極２２をハンダ付けする工程で熱衝撃によるガラスバルブ１の破損や、ハンダ付けした後にガラスバルブ１の破損が生じることが抑えられる。

また、この外部電極型放電ランプによれば、外部電極２２とガラスバルブ１との間に、ハンダ合金の融着層５が良好に形成されるので、例えば複数本の放電ランプを並列点灯させた場合のランプ電流のばらつきが小さくなり、外部電極２２部分の局部的な温度上昇が抑えられる。その結果、外部電極型放電ランプの信頼性が向上されると共に、製造不良を低減して製造コストの低減を図ることができる。

（第２の実施形態）
図５に、第２の実施形態に係る外部電極の横断面図を示す。図５と、併せて図３を参照して、本実施形態は、「深巻き」構造の外部電極を用い、その外部電極をガラスバルブ１に上述のハンダ合金でハンダ付けしている点は、第１の実施形態と同じであるが、外部電極２４の端面がガラスバルブ１の端面から軸方向に向かって外側に突出されている点が異なっている。

このように構成することで、細径のガラスバルブでは、ガラスバルブ１の端面に形成される融着層５の厚さが、外部電極２４のガラスバルブ１の端面からの突出量Ｌ２に応じて、突出されていない場合に比べて厚く形成されるので、その分、放熱性が良くなる。

また、ガラスバルブ１の端面が平坦面でなく、図５（ｂ）に示すように断面円弧状の場合、外部電極２４の端面が突出されているガラスバルブ１の端面が曲がり始める部分で融着層５が厚くなるので、その分、放熱性が良くなる。

（第３の実施形態）
図６に、第３の実施形態に係る外部電極の横断面図を示す。なお、図６（ａ）の横断面図では、第１の実施形態と同じ理由により、ガラスバルブ１内面の保護層３の図示を省略する。

図６と、併せて図３を参照して、本実施形態は、外部電極２５をガラスバルブ１にハンダ付けしている点、および用いるハンダ合金は第１の実施形態と同一である。しかし、「Ｃ」字形の外部電極を用いている点が、「深巻き」構造の電極を用いている第１の実施形態と異なっている。本実施形態に用いる「Ｃ」字形の外部電極２５は、４２アロイやＫＯＶなどの帯板を断面円形のリング状に湾曲させて丸めたものである。外部電極２５は、リングの内径が、ガラスバルブ１に装着する前の部品の状態で、ガラスバルブ１の外径よりも小さくされており、ガラスバルブ１に装着した後に拡げられ、帯板の端と端とが離れて「Ｃ」字形になる。

本実施形態の外部電極２５は「Ｃ」字形ではあるが、この外部電極２５の下地として、外部電極２５をガラスバルブ１にハンダ付けしている融着層５が、ガラスバルブ１の円周方向に亘って設けられているので、ガラスバルブ１内から放射される光が、融着層５によって遮断されて、外部電極２５の「Ｃ」字形の切れ目の部分から外部に漏れ出すことはない。

しかも、外部電極２５とガラスバルブ１とはハンダ付けで固着されているので、金属板製の「Ｃ」字形の外部電極をただ単にガラスバルブに嵌め込んだだけで、機械的な接触しかしていない従来の外部電極とは大きく異なり、接触状態のむらがない。また、融着層５は、紫外線によって劣化しないので、「Ｃ」字形の外部電極を粘・接着剤でガラスバルブに固着した従来の外部電極とは違って、接触状態の経時的な劣化がない。

本実施形態に係る外部電極２５を形成するときは、第２の実施形態におけると同様に、先ず、ガラスバルブ１に外部電極２５を嵌め込んでおく。そして、その後、ガラスバルブ１と外部電極２５との間に、超音波ハンダ付け、あるいは超音波ハンダディップ法で融着層５を流し込む。ハンダ付けの際にガラスバルブ１を垂直に立てるようなことがあっても、外部電極２５がガラスバルブ１から滑り落ちることはなく、作業性が低下することはない。「Ｃ」字形の外部電極２５は、もともとは内径がガラスバルブ１の外径よりも小さくされている。したがって、ガラスバルブ１に嵌め込んだ状態では、外部電極自体のばね弾性によってガラスバルブ１に固定されているからである。

上述したように、本実施形態の外部電極型放電ランプによれば、ガラスバルブ１の外面の周回りにわたって設けられた融着層５によって、ガラスバルブ１の内部からの光が遮断されるので、外部電極２５における光の漏れを解消することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る外部電極の一例の正面図および透視側面図を図７に示す。また、もう一つ他の例の正面図および透視側面図を図８に示す。これらの図７，８はいずれも、ガラスバルブに装着前の、部品のときの状態を示す。図７および図８を参照して、本実施形態に係る外部電極２６は、金属板からなる切れ目が無い円筒１３を主体としている。金属板製の円筒１３は、内径がガラスバルブ１の外径よりも大きく形成されており、内部にガラスバルブ１側に向って突出された突起が設けられている。突起としては、例えば図７に示すように、円筒１３の中腹を半径方向に絞って内側に突出させた構造の突起１４が使われる。あるいは、図８に示すように、円筒１３の側面を管軸方向に「コ」の字形に切り込んで、内側に引き起こして形成された突起１５でもよい。いずれも、突起１４または突起１５の突出量Ｌ３は、外部電極２６をガラスバルブ１に装着する前の部品の状態で、突起１４，１５の先端に内接する円の直径がガラスバルブ１の外径よりも小さくなるような大きさにされている。そして、外部電極２６をガラスバルブ１に取り付けた後では、内部の突起のばね弾性によってガラスバルブ１を押さえつける構造になっている。

本実施形態によれば、外部電極２６は、円筒を主体としているので、ガラスバルブ１内から外部電極２６を通しての光の漏れはない。しかも、ガラスバルブ１に外部電極２６を組み付ける際には、外部電極２６をガラスバルブ１の一端から管軸方向に沿って嵌め込むだけであるので、組み付け作業が簡単である。

図７，８に示す外部電極２６は、第１の実施形態（図３参照）と同様に、ガラスバルブ１に上述のハンダ合金でハンダ付けされている。このようにすれば、金属板製の外部電極をただ単にガラスバルブに嵌め込んだだけの、機械的な接触を原因とする接触状態のむらが解消される。本実施形態において、ハンダ付けする際には、第１の実施形態と同様に、ガラスバルブ１に外部電極２６を嵌め込んだ後に、超音波ハンダ付けあるいは超音波ハンダディップ法で、ガラスバルブ１と外部電極２６との間の隙間にハンダ合金を流し込むことで、融着層５を形成する。

なお、上述した第１から第４の実施形態ではいずれも、ほぼ円筒状で管軸方向の両端面が開放されている構造の外部電極を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。図示しないが、外部電極は、ガラスバルブの端面に近い側の端面が塞がれたキャップ状に形成された構造であってもよい。このようにすれば、放熱面積がより一層大きくなるので、放熱効果を更に向上することができる。

また、これまでの説明で明らかなように、本発明は放電媒体の気体に水銀蒸気を含む水銀放電ランプに限定されるものではなく、蛍光体層４の有無や種類あるいは、保護層３の有無や材料なども、本発明の作用効果に影響を及ぼすものではない。

また、本発明に係る外部電極型放電ランプには、実施形態で述べたような円筒型の外囲器（ガラスバルブ１）が用いられる構成ばかりではなく、いわゆる平板構造と呼ばれる構造のものにも好適ある。この構造の外部電極型放電ランプは、間隔をあけて向い合わせた２枚のガラスの平板で中空気密の放電空間を作り、ガラス板の外面に一対の外部電極が設けられた構造にされている。この平板構造の外部電極型放電ランプにおいても、ガラス板と金属板製の外部電極とをハンダ付で接合することができる。そして、このように構成することによって、外部電極とガラス板との直接的な機械的な接触だけの構成で生じる接触状態のむらを改善することができる。また、外囲器と外部電極との接触状態が、放電空間から放射される紫外線によって劣化することを防止することができる。

図１、図２および図３に示したように、実施例の蛍光ランプは、ガラスバルブ１の両端部の外側に外部電極２２がそれぞれ設けられ、その外部電極２２を覆うように、錫、ビスマスおよび微量の銅からなるハンダ合金の融着層５が設けられ、ガラスバルブ１と外部電極２２との間隙にハンダ合金の融着層５が形成されている。また、実施例で用いたハンダ合金は、ビスマスが４０重量％、銅が０．１重量％および残部が錫からなる。

蛍光ランプのガラスバルブ１の両端部の外側に外部電極２２をそれぞれ設ける構造としては、ガラスバルブ１の外側に金属薄板が巻き付けられる構成を採用した。また、金属製の外部電極２２とガラスバルブ１との間隙に、ビスマスが４０重量％、銅が０．１重量％およびその残部が錫からなるハンダ合金の融着層５を形成する工程では、外部電極２２が取り付けられたガラスバルブ１の端部をハンダ合金の溶融物に浸漬した後に引き上げることで、外部電極２２の内面とガラスバルブ１の外面との間隙にハンダ合金の融着層５を形成した。

実施例と同様の構造で、ビスマスを含まずに錫を主成分としたハンダ合金の融着層が設けられた構成を比較例１とする。

比較例２は、実施例におけるガラスバルブ１と外部電極２２との接着性を有するハンダ合金の融着層５が設けられていない構成であり、蛍光ランプの両端部の外側に外部電極がそれぞれ設けられただけの構成である。この構成は、上述した特開２００３−９１００７号公報に開示されている外部電極と同様な構造である。

比較例３は、実施例における外部電極２２が設けられていない構成である。比較例３は、ガラスバルブの両端部の外側に、錫を主成分としたハンダ合金の融着層がそれぞれ設けられた構造である。

実施例、比較例１、比較例２および比較例３の各蛍光ランプについて、剥がれ率、製造時の熱衝撃破損の有無、外部電極のピンホールの有無、およびランプ電流ばらつきをそれぞれ測定した結果を表１に示す。剥がれ率は、対象となる外部電極部分に直径１ｍｍの銅線を接合したものに、２Ｋｇｆの引っ張り加重をガラス管軸方向に負荷したときに剥がれた割合（実験個数：ｎ＝２０個）を示す。また、ピンホールの有無は、製造された蛍光ランプを点灯させることで検査した。

表１に示した結果から明らかなように、本発明の蛍光ランプ（実施例）は、本発明の構成要件の一部を欠く蛍光ランプ（比較例１、２、３）に比べて蛍光ランプの特性が優れているばかりでなく、製造時の熱衝撃による破損、ピンホールもなく信頼性に優れた蛍光ランプであった。また、実施例によれば、製造時の熱衝撃による破損が発生しないので、不良率が減少する直接的な効果に加えて、良品、不良品の選別作業が不要になり、検査工程を省くことが可能になり、製造コストの低減に大いに貢献する。

なお、本発明の外部電極型放電ランプによれば、液晶表示装置におけるバックライトの信頼性の向上を図り、廉価に提供することが可能になり、今後ますます表示画面が大型化する液晶表示装置に用いられて好適である。

第１の実施形態の外部電極型放電ランプ全体を示す側面図である。 第１の実施形態の外部電極型放電ランプの端部を示す側面図である。 第１の実施形態の外部電極型放電ランプの縦断面および横断面を示す図である。 第２の実施形態において、外部電極をハンダ付けする方法を示す図である。 第２の実施形態の外部電極型放電ランプの縦断面および横断面を示す図である。 第３の実施形態の外部電極型放電ランプの縦断面および横断面を示す図である。 第４の実施形態に係る外部電極の一例を部品状態で正面および透視側面を示す図である。 第４の実施形態に係る外部電極の他の例を部品状態で正面および透視側面を示す図である。

符号の説明

１ ガラスバルブ
３ 保護層
４ 蛍光体層
５ 融着層
９ ハンダ浴槽
１０ 溶融ハンダ
２２ 外部電極

Claims (8)

1. 中空の気密空間を形作るガラス材からなる外囲器と、前記外囲器の内部に封入された放電媒体の気体と、前記外囲器の外面に設けられ前記放電媒体の気体に誘電体バリア放電を起こさせるための外部電極とを備える外部電極型放電ランプにおいて、
   前記外部電極は、導電性材料の板からなり、前記外囲器の外面の周回りに亘って設けられたハンダ合金の融着層によって接合され、
   前記ハンダ合金は、ビスマスが３０重量％から７０重量％の範囲で含まれ、残部が錫と、０．０１重量％から２重量％の範囲で添加された銅とからなる、外部電極型放電ランプ。
2. 前記外部電極は、円筒状の前記外囲器の両端部にそれぞれ設けられている請求項１に記載の外部電極型放電ランプ。
3. 前記外部電極は、前記ハンダ合金で覆われている請求項１または２に記載の外部電極型放電ランプ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の外部電極型放電ランプと、液晶表示板とを備え、前記外部電極型放電ランプが前記液晶表示板のバックライトとして用いられている液晶表示装置。
5. 中空の気密空間を形作るガラス材からなる外囲器と、前記外囲器の内部に封入された放電媒体の気体と、前記外囲器の外面に設けられ前記放電媒体の気体に誘電体バリア放電を起こさせるための外部電極とを備え、前記外部電極が、導電性材料の板からなり前記外囲器の外面の周回りに亘って設けられたハンダ合金の融着層によって接合され、前記ハンダ合金はビスマスが３０重量％から７０重量％の範囲で含まれ残部が錫からなる、外部電極型放電ランプの製造方法であって、
   前記外囲器に前記外部電極を取り付ける第１工程と、
   前記外囲器の外面と前記外部電極の内面との間に前記ハンダ合金を流し込んで前記融着層を形成する第２工程とを有する、外部電極型放電ランプの製造方法。
6. 前記第２工程では、前記外囲器に取り付けられた前記外部電極を、溶融した前記ハンダ合金に浸漬することによって、前記外囲器と前記外部電極との間に前記融着層を形成する請求項５に記載の外部電極型放電ランプの製造方法。
7. 前記第２工程では、前記ハンダ合金に超音波を印加しながら前記外部電極を浸漬する請求項６に記載の外部電極型放電ランプの製造方法。
8. 前記第２工程では、前記ビスマスと前記錫以外に、銅が０．０１重量％から２重量％の範囲で添加されている前記ハンダ合金を用いる請求項５ないし７のいずれか１項に記載の外部電極型放電ランプの製造方法。

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