JP4479560B2

JP4479560B2 - 蛍光管の製造方法

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Publication number: JP4479560B2
Application number: JP2005092152A
Authority: JP
Inventors: 裕人渡辺; 武金子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006278018A; KR20060103854A; US20060214551A1; US20100102695A1; US7717766B2; CN1841640B; CN1841640A

Description

本発明は、熱陰極管等の蛍光管の製造方法に係わる。

従来から、光源用として、蛍光体を利用した蛍光管が用いられている。
特に、熱陰極型の蛍光管は、発光効率が高く輝度も高いことから、照明に用いられる他に、液晶ディスプレイのバックライトとしても用いられる。
熱陰極型の蛍光管は、ガラス管の両端部に電極を備え、ガラス管内の空間にアルゴン等のガスと水銀が封入されると共に、ガラス管の内面に蛍光体が塗布された構成である（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５−２５１０４２号公報

従来の蛍光管の一端部の概略構成図を図９に示す。
従来の蛍光管では、製造時に排気管を使用して、蛍光管の内部を排気しているため、図９に示すように、完成した蛍光管１０１に排気管１０２が残っている。

さらに、コイル等の電極１０３に接続されるリード線１０４は、排気管１０２とは別に設ける必要があることから、蛍光管１０１の径Ｄを細くすることができない。
そのため、バックライトのうち、狭額縁タイプには使用することができない。

さらにまた、排気管１０２の径ｄが、蛍光管１０１の径Ｄと比較してかなり小さいため（Ｄ＞ｄ）、蛍光管１０２が細くなると、排気のコンダクタンスが極端に悪くなったり、排気管１０２が使用できなくなったりする場合がある。

上述した問題の解決のために、本発明においては、管径の細い蛍光管を実現する蛍光管の製造方法を提供するものである。

本発明の蛍光管の製造方法は、電極に２本以上のリード線が接続され、電極から延びる２本以上のリード線に、このリード線に沿う方向に並んで２個のガラスビーズが固着された電極構体を使用し、２個のガラスビーズの間のリード線のうち、少なくとも１本に水銀アマルガムを溶接し、電極構体のリード線をガラス管に挿入した後に、ガラス管内を排気し、２個のガラスビーズのうち、ガラス管の端部に近いガラスビーズをガラス管に溶着させてガラス管内を封止し、水銀アマルガムを加熱して水銀を蒸発させ、２個のガラスビーズのうち、ガラス管の内部に近いガラスビーズをガラス管に溶着させてガラス管内を封止するものである。

上述の本発明によれば、電極から延びる２本以上のリード線に、このリード線に沿う方向に並んで２個のガラスビーズが固着された電極構体を使用し、電極構体のリード線をガラス管に挿入した後に、ガラス管内を排気するため、排気管を設けなくてもガラス管の内部の排気を行うことができる。
また、２個のガラスビーズのうち、ガラス管の端部に近いガラスビーズをガラス管に溶着させてガラス管内を封止し、水銀アマルガムを加熱して水銀を蒸発させるため、この状態では、封止された空間内に水銀アマルガムがある。これにより、蒸発した水銀は、もう一方のガラスビーズとガラス管との隙間からガラス管の内部に入り込むが、外部には漏れ出ることがない。
さらに、２個のガラスビーズのうち、ガラス管の内部に近いガラスビーズをガラス管に溶着させて、ガラス管内を封止することにより、ガラス管を確実に封止することができる。

また、本発明の蛍光管の製造方法によれば、排気管を設けなくても排気を行うことができるため、管径の細い蛍光管を製造することが可能になる。

本発明の一実施の形態として、蛍光管の概略構成図を図１に示す。
この蛍光管１は、細長いガラス管２の両端部にそれぞれ電極３，４が設けられ、右端部の電極３に接続された２本のリード線５，６と、左端部の電極４に接続された２本のリード線１１，１２とが、ガラス管２の外まで延びている。
ガラス管２の内面には、蛍光体層２Ａ（図２参照）が形成されている。
また、ガラス管２の内部には、アルゴンＡｒやネオンＮｅ等の希ガスと発光物質である水銀Ｈｇが封入されている。
両電極３，４には、電子放射性物質が被覆されている。

また、図１の蛍光管１の左端部の電極４付近の拡大図を図２に示す。
電極４は、コイル部８Ａとこのコイル部８Ａから繋がる第１のリード部８Ｂ及び第２のリード部８Ｃとから成るヒータ８を備える。ヒータ８は、タングステン（Ｗ）或いはレニウムタングステン（Ｒｅ−Ｗ）等の線材から構成される。
ヒータ８は、線材を螺旋状に巻いたものを、線材同士が互いに接触しないように更に二重或いは三重の螺旋状に巻いて略円筒型のコイル部８Ａを形成し、コイル部８Ａの後端から２本のリード部８Ｂ，８Ｃが延びる形状となっている。

また、ヒータ８は、電子放射性物質、例えば、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒ、カルシウムＣａから成る３元アルカリ土類金属酸化物により被覆されている。
なお、電子放射性物質としては、その他の物質、例えば二元のバリウム酸化物を用いてもよい。

ヒータ８を二重又は三重の螺旋構造としたことにより、コイル部８Ａを形成するために長い線材が必要となることから、コイル部８Ａの表面積を増加させることができるため、コイル部８Ａに塗布される電子放射性物質の量を増やすことができ、電極４の寿命を延ばすことが可能となる。
ヒータ８を形成する線材としては、２５μｍ〜７０μｍ程度の直径のものが用いられるが、二重の螺旋構造とした場合の巻きやすさと、強度を両立できる太さとしては、例えば、４５μｍ〜５５μｍ程度の直径が望ましい。

電極４は、ヒータ８を支持する第１のヒータタブ９Ａと、第２のヒータタブ９Ｂとを備える。第１のヒータタブ９Ａには、ヒータ８の第１のリード部８Ｂの後端側が、溶接により接続される。第２のヒータタブ９Ｂには、ヒータ８の第２のリード部８Ｃの後端側が、溶接により接続される。
第１のヒータタブ９Ａ及び第２のヒータタブ９Ｂは、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）等の板材から成る。

電極４は、第１のヒータタブ９Ａと第２のヒータタブ９Ｂを介して、リード線１１，１２にそれぞれ接続されている。リード線１１，１２は互いが略平行で、ガラス管２の端部を外部から内部へと貫通している。
リード線１１のガラス管２の内部へ延びている部分の先端側に、第１のヒータタブ９Ａが溶接により接続されている。リード線１２のガラス管２の内部へ延びている部分の先端側に、第２のヒータタブ９Ｂが溶接により接続されている。
このように、リード線１１，１２に支持される電極４は、ヒータ８のコイル部８Ａがガラス管２の管軸に沿った縦型の配置となっている。このため、放電によって生じるイオンは、主にコイル部８Ａの先端に衝突することになり、コイル部８Ａの側面では、イオンの衝突による電子放射性物質の飛散が発生しにくい。
また、電極４は、コイル部８Ａの後端側から延びる２本のリード部８Ｂ，８Ｃでヒータ８を導入線に支持しているので、ヒータ８にはテンションがかからないことから、断線が発生しにくい。

さらに、電極４にスリーブ７を備えていることにより、電子放射性物質の飛散や蒸発を防いでいる。スリーブ７は飛散防止部材の一例で、ニッケルＮｉ、モリブデンＭｏ等により構成され、両端が開口した円筒形状を有している。
スリーブ７は、内側にヒータ８のコイル部８Ａが略平行となる向きで挿入され、スリーブリード１０によって第１のヒータタブ９Ａに取り付けられている。これにより、スリーブ７はコイル部８Ａの先端側と後端側を開放した形態でコイル部８Ａの周囲を覆っている。
スリープリード１０は、第１のヒータタブ９Ａ及び第２のヒータタブ９Ｂと同様に、例えば、ステンレスＳＵＳ３０４）で構成される。また、スリープリード１０は第２のヒータタブ９Ｂに固定してもよい。

ここで、スリーブ７の内径は、ヒータ８のコイル部８Ａの外径より大きく、スリーブ７の内側にヒータ８のコイル部８Ａを略平行となる向きで挿入したときに、スリーブ７にコイル部８Ａが接触しないように構成される。
また、スリーブ７の外径がガラス管２の内径より小さく、スリーブ７とガラス管２が接触しないように構成される。
さらに、スリーブ７の開口端面より、コイル部８Ａの先端部が突出しない位置関係となるように、スリーブ７が取り付けられている。なお、スリーブ７とヒータ８の位置関係は、スリーブ７の開口端面よりコイル部８Ａの先端部が内側に入り込んでいる位置関係が望ましいが、スリーブ７の開口端面とコイル部８Ａの先端部が同一面に位置していても良い。
また、スリーブ７の長さはコイル部８Ａの長さより長くなっており、コイル部８Ａの側面全体がスリーブ７で覆われている。

ガラス管２の内面の蛍光体層２Ａの塗布範囲は、電極４のスリーブ７の開口端面より若干外側となる位置までとしている。この蛍光体層２Ａの塗布範囲が、蛍光管１の発光部分となる。

本実施の形態の蛍光管１は、特に、ガラス管２の管径が一様であり、かつガラス管２の管径が６．５ｍｍ以下である構成となっている。
これにより、ガラス管２の端部に排気管がなく、細い管径とすることが可能になる。また、蛍光管１の無効発光長を少なくすることができる。

そして、ガラス管２の管径が６．５ｍｍ以下と細いため、細い蛍光管１を構成することができる。
より好ましくは、ガラス管２の管径を２ｍｍ〜３ｍｍ程度と細くする。

次に、本実施の形態の蛍光管１の動作について説明する。
まず、各電極３，４に例えば５Ｖ程度の電圧を印加し、ヒータ８で電子放射性物質を加熱する。そして、リード線５，６及び１１，１２を通じて、両電極３，４の間に高周波で例えば３００Ｖの電圧を印加する。これにより、電子放射性物質から電子が放出され、電極３，４間にアーク放電が発生する。なお、電極３，４間にアーク放電が発生した後は、電極３，４間に例えば１００Ｖ程度の電圧を印加すると共に、各電極３，４に例えば２Ｖ程度の電圧を印加するような制御を行う。
電子放射性物質から放出され加速された電子は、水銀原子に衝突し、水銀原子を励起する。励起された水銀原子は紫外線を放出する。この紫外線が蛍光体層２Ａの蛍光体により可視光に変換されて、蛍光管１が発光する。

放電中に生じたイオンは、電極３，４に衝突し、電子放射性物質を飛散させる要因となるが、コイル部８Ａがガラス管２の管軸に沿った縦方向に配置されるので、イオンは主にコイル部８Ａの先端部に衝突する。このため、コイル部８Ａの側面の大部分では電子放射性物質の飛散が抑えられる。
また、コイル部８Ａがスリーブ７に挿入され、スリーブ７の開口端面がコイル部８Ａの先端部より突出していることから、コイル部８Ａの先端部へのイオンの衝突も低減される。これにより、長期間にわたって電子放射性物質の枯渇を抑えることができる。
従って、電極３，４は、長期間にわたり電子を放出することができるため、電極３，４の寿命を延ばすことができる。

さらに、スリーブ７を備えない場合には、蒸発した電子放射性物質がガラス管２の内面に蒸着する。
これに対して、本実施の形態では、コイル部８Ａがスリーブ７に挿入されているため、ヒータ８から蒸発した電子放射性物質がスリーブ７の内面に蒸着される。そして、ヒータ８が加熱されることにより、スリーブ７も加熱され、スリーブ７に付着している電子放射性物質からも電子が放出される。よって、電極３，４の寿命を延ばすことができる。
このように電極３，４の寿命を延ばすことができるため、蛍光管１の長寿命化を図ることができる。

また、ヒータ８がスリーブ７に挿入されていることにより、熱輻射によって低電圧で所望の温度まで加熱することができる。例えば、予熱時に印加する電圧を、例えば、５Ｖ程度から３Ｖ程度までに下げることができる。

次に、本発明の蛍光管の製造方法の実施の形態として、図１に示した蛍光管１を製造する方法を説明する。

ここでは、図３に示す構成の電極構体２０を用いる。
この電極構体２０は、電極４に接続された２本のリード線１１，１２に、２個のガラスビーズ１３，１４が溶着された構成となっている。
２個のガラスビーズ１３，１４は、２本のリード線１１，１２に沿った方向に並んで、溶着されている。
また、リード線１１，１２同士は、接触しないように一定の間隔を有している。
さらに、一方のリード線１１の２個のガラスビーズ１３，１４の間に、水銀アマルガム１５が溶接されている。

続いて、図４Ａ〜図４Ｇを参照して、この電極構体２０の作製方法を説明する。なお、図４Ａ〜図４Ｇでは、リード線１１，１２の一端側に接続された電極４は、図示を省略している。

まず、図４Ａに示すように、一端側に電極４（図３参照）が接続され、一定の間隔をあけた２本のリード線１１，１２に、円柱形のガラス管２１を通す。
次に、図４Ｂに示すように、ガラス管２１を加熱２２してリード線１１，１２に溶着させることにより、図４Ｃに示すように、２本のリード線１１，１２に溶着された第１のガラスビーズ１３を形成する。

続いて、図４Ｄに示すように、最初に溶着させた第１のガラスビーズ１３から一定の間隔をあけた箇所のリード線１１，１２に、ガラス管２３を通す。
次に、図４Ｅに示すように、ガラス管２３を加熱２４してリード線１１，１２に溶着させることにより、図４Ｆに示すように、２本のリード線１１，１２に溶着された第２のガラスビーズ１４を形成する。

その後、図４Ｇに示すように、片方のリード線１１の２個のガラスビーズ１３，１４の間に、水銀アマルガム１５を溶接または取り付ける。このとき、水銀アマルガム１５が、もう片方のリード線１２に接触しないようにする。
このようにして、図３に示した電極構体２０を作製することができる。

続いて、図３に示した電極構体２０を使用して、図１に示した蛍光管を製造する方法を説明する。

まず、図５Ａに示すように、すでに一端側に電極３及びリード線５，６を取り付けて封止したガラス管２に対して、電極構体２０をガラス管２の他端側から挿入する。この状態の外観を図５Ｂに示す。
そして、電極構体２０の２個のガラスビーズ１３，１４のうち、ガラス管２の内部側のガラスビーズ１４とガラス管２とを溶着させて仮止めすることにより、電極構体２０が落ちないようにする。

次に、図５Ｃに示すように、２本の通電電極２６と排気口２７とを備えた給電装置２５を用意して、この給電装置２５をガラス管２の開口端部に装着して、ガラス管２を気密シールする。また、２本のリード線１１，１２を、給電装置２５の通電電極２６に接触させて導通をとる。

次に、図６Ｄに示すように、給電装置２５の排気口２７に、排気装置２８を取り付けて、ガラス管２内の排気を行う。
そして、一定の真空度が得られた時点で、図６Ｅに示すように通電電極２６に通電させる。これにより、リード線１１，１２に取り付けた電極の電子放射性物質を活性化させる。このとき、先にガラス管２の一端側に取り付けられた電極３に対しても、リード線５，６に通電して、電極３の電子放射性物質を活性化させる。
なお、通電電極２６に通電させる代わりに、電極３，４に対して高周波加熱を行ってもよい。

電子放射性物質の活性化が終了した後、図７Ｆに示すように、給電装置２５に近い側（ガラス管２の端部側）のガラスビーズ１３と、ガラス管２とを、加熱３１により溶着してガラス管２内を封止する。
その後、排気装置２８及び給電装置２５を取り外す。

次に、図７Ｇに示すように、高周波加熱３２によって水銀アマルガム１５を加熱して、水銀を蒸発させる。これにより、仮止めされたガラスビーズ１４とガラス管２との隙間を通過して、ガラス管２の内部に水銀が拡散する。
このとき、ガラスビーズ１３とガラス管２とが溶着されてガラス管２内が封止されているため、ガラス管２の外部に水銀が漏れ出すことはない。

続いて、図７Ｈに示すように、ガラス管の内部側のガラスビーズ１４とガラス管２とを加熱３３により溶着して、ガラス管２の内部を封止する。
最後に、図８Ｉに示すように、このガラスビーズ１４を溶着して封止した箇所３４から端部側を切断する。
このようにして、図８Ｊに示すように、図１の蛍光管１を製造することができる。

上述した製造方法によれば、電極４から延びる２本のリード線１１，１２に、このリード線に沿う方向に並んで２個のガラスビーズ１３，１４が固着された電極構体２０を使用し、電極構体２０のリード線１１，１２をガラス管２に挿入した後に、ガラス管２内を排気するため、排気管を設けなくてもガラス管２の内部の排気を行うことができる。

従って、排気管のない、管径の細い蛍光管１を製造することが可能になる。

また、２個のガラスビーズ１３，１４のうち、ガラス管２の端部側のガラスビーズ１３をガラス管２に溶着させてガラス管２内を封止し、水銀アマルガム１５を加熱して水銀を蒸発させるため、この状態では、封止された空間内に水銀アマルガム１５がある。
これにより、蒸発した水銀は、もう一方のガラスビーズ１４とガラス管２との隙間からガラス管２の内部に入り込むが、ガラス管２の外部には漏れ出ることがない。

さらに、２個のガラスビーズ１３，１４のうち、ガラス管２の内部側のガラスビーズ１４をガラス管２に溶着させて、ガラス管２内を封止することにより、ガラス管２を確実に封止することができる。

また、図５Ｃに示した通電電極２６を有する給電装置２５を使用することにより、従来のＣＣＦＬ（冷陰極管）で使用されている、排気装置２８等の製造装置を流用することができる。

なお、上述した製造方法に対して、リード線に溶着されたガラスビーズが１個だけである電極構体を用いて、これをガラス管に仮止めして排気を行った後、図３のガラスビーズ１３を溶着させる代わりに、リード線を直接ガラス管と溶着させて、水銀拡散後にガラスビーズとガラス管と封止する方法も考えられるが、この方法では、ガラス管の内部の充分な気密性を保てない。

上述の実施の形態では、電極４及びリード線１１，１２を図２に示した構成としたが、本発明に係る蛍光管は、図２に示した構成に限らず、従来公知の様々な構成を採用することができる。また、本発明は、図２に示した電極を備えた構成（熱陰極管）に限らず、冷陰極管等にも適用することができる。

また、電極に接続されるリード線の数は３本以上であってもよく、また水銀アマルガムが溶接されるリード線の数も２本以上であってもよい。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明の一実施の形態の蛍光管の概略構成図である。図１の左端部の電極付近の拡大図である。図１の蛍光管の製造に用いる電極構体の概略構成図である。Ａ〜Ｇ図３のガラスビーズ付きのリード線を作製する方法を説明する図である。Ａ〜Ｃ図１の蛍光管の製造方法を示す工程図である。Ｄ、Ｅ図１の蛍光管の製造方法を示す工程図である。Ｆ〜Ｈ図１の蛍光管の製造方法を示す工程図である。Ｉ、Ｊ図１の蛍光管の製造方法を示す工程図である。従来の蛍光管の一端部の概略構成図である。

符号の説明

１蛍光管、２ガラス管、３，４電極、５，６，１１，１２リード線、７スリーブ、８ヒータ、１３，１４ガラスビーズ、１５水銀アマルガム、２０電極構体、２５給電装置、２６通電電極、２７排気口、２８排気装置

Claims

電極に２本以上のリード線が接続され、前記電極から延びる前記２本以上のリード線に、前記リード線に沿う方向に並んで２個のガラスビーズが固着された電極構体を使用し、
前記２個のガラスビーズの間の前記リード線のうち、少なくとも１本に水銀アマルガムを溶接し、
前記電極構体の前記リード線をガラス管に挿入した後に、前記ガラス管内を排気し、
前記２個のガラスビーズのうち、前記ガラス管の端部に近いガラスビーズを前記ガラス管に溶着させて、前記ガラス管内を封止し、
前記水銀アマルガムを加熱して、水銀を蒸発させ、
前記２個のガラスビーズのうち、前記ガラス管の内部に近いガラスビーズを前記ガラス管に溶着させて、前記ガラス管内を封止する
蛍光管の製造方法。
前記電極が電子放射性物質を含んで成り、前記ガラス管内を排気する際に、前記リード線を通じて前記電極に通電することにより、或いは、前記電極に対して高周波加熱を行うことにより、前記電極の前記電子放射性物質を活性化させる請求項１に記載の蛍光管の製造方法。