TW201103072A - Low pressure mercury vapor lamp - Google Patents

Description

201103072 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於在發光管內部封入水銀的低壓水銀燈。 尤其是關於在液晶面板的製造工程所使用的照射裝置的光 源的低壓水銀燈。 【先前技術】 傳統，在多分域垂直配向型（Multi-domain Vertical Alignment mode)液晶面板，作爲液晶分子的配向規制（ 預傾斜）用構造物，在基板上設有土堤（線狀突起）。但 是土堤是遮住光而會減少背面光的光之故，因而有會減少 顯示畫面的亮度的缺點問題。 近年來，將液晶分子作爲施以配向規制（預傾斜）的 方法，提案在構成液晶面板的兩枚玻璃基板間塡充含有聚 合性成分（單體，或是寡聚物等，以下記述爲單體）的液 晶，藉由一面施加電壓一面照射紫外線，聚合單體而規制 液晶分子的傾斜方向（預傾斜角）的液晶面板的製造方法 (專利文獻1 )。 又，習知就知使用於照射紫外線的低壓水銀燈（專利 文獻2)。第4圖是表示習知的低壓水銀燈的斷面圖。 低壓水銀燈9的發光管90是由合成石英玻璃或熔融 石英玻璃，硼矽酸玻璃等所構成，而在內部具備燈絲座所 成的電極93、94。在發光管90內部封入例如氬等的稀有 氣體與水銀，藉由箔封口來密封兩端。 -5- 201103072 此種低壓水銀燈9是藉由放電使得發光管90內的水 銀原子被電離及激勵，而得到185nm、254nm、313nm、 3 65nm等的波長帶的紫外線。 專利文獻1:日本特開2008-123008號 專利文獻2 :日本特開2001-222973號 【發明內容】 在上述液晶面板的製造方法中，藉由照射紫外線使得 單體被聚合，同時在液晶也照射紫外線之故，因而液晶劣 化成爲缺點問題。 液晶是有機物’藉由紫外線有分子結合被分解的可能 性。紫外線是波長愈短則光子能愈大，使得分子結合予以 分解的能力變高。又’液晶材料是在約32〇nm具有吸收端 ’隨著波長變短具有容易吸收的光吸收特性。因此，比約 3 20nm還要短波長的紫外線是容易分解液晶之故，因而照 射至液晶材料爲不太好的事情。 又’在此方法中，一般爲兩枚玻璃基板是以紫外線被 硬化的密封劑進行接著。使用於此硬化的紫外線是在 3 65nm左右具有峰値波畏的紫外線之故，因而單體是設計 成藉由此紫外線不會聚合的方式，以比365nm左右的紫外 線還要短波長進行感光。 由以上可得到作爲用以聚合與液晶一起被塡充的單體 的紫外線，具有320nm〜3 50nm左右的領域的波長的光較 201103072 但是，在習知的低壓水銀燈中，出射的光是具有依 320nm以下水銀的254nm或3 13nm的相對強度大的峰値 波長。爲了解決此，考量到將所定螢光體塗佈於發光管的 內面，俾將光的波長變換成3 40nm左右的發光的對策。但 是’螢光體是可吸收185nm或254nm的發光，惟無法吸 收3 1 3nm的光。因此，有3 20nm以下的波長的光被照射 而會分解液晶材料之虞。 由以上，本發明是提供一種抑制3 20nm左右以下的光 的出射，而出射具有3 20nm~3 5 0nm程度的領域的波長的 紫外線，適用於聚合與液晶一起被塡充的單體的光源的低 壓水銀燈作爲目的。 爲了解決上述課題，本發明的一種低壓水銀燈，屬於 在發光管的內部具有一對電極的低壓水銀燈，其特徵爲： 由石英玻璃所構成的發光管，及含有設於此發光管的內表 面的5wt%以下過渡金屬氧化物的硬質玻璃所構成的玻璃 層’及設於此玻璃層的內表面的螢光體層所構成。 又，本發明爲上述玻璃層是堆積有玻璃粉末的玻璃層 爲其特徵者。 依照本發明的低壓水銀燈，在液晶面板的製造工程中 可出射使用於與液晶一起被塡充於基板內的單體的聚合的 紫外線，藉由設於發光管內表面的玻璃層，針對於依水銀 的峰値波長313nm的發光可大幅度地降低穿透率。藉此， 不會產生液晶材料的劣化，藉由波長320~3 50nm的紫外線 可適用地進行單體的聚合。 201103072 又，依照本發明，藉由以堆積有粒子狀的玻璃粉末的 層來構成玻璃層，緩和應力而可防止發生裂縫。 【實施方式】 第1 ( a )圖是沿著長度方向切剖本發明的低壓水銀燈 的斷面圖，而第1 (b)圖是A-A’線斷面圖。 低壓水銀燈1是在發光管10的內部具備一對電極。 發光管1〇的材料是石英玻璃，例如熔融石英玻璃。電極 是由內部引線與燈絲所構成的燈絲座所致的電極1 3，1 4， 經由在發光管10的兩端被密封的箔16而與外部引線17 電性地被連接。饋電是藉由外部引線1 7所進行。在發光 管1〇內部作爲放電物質封入有如氬等的稀有氣體與水銀 。封入量是在例如氬4KPa ( 30Torr )下，水銀爲l〇mg ^ 如第1 ( b )圖所示地，在此發光管1 0的內面形成有 兩層。緊接設於發光管10的內表面，爲依硬質玻璃的玻 璃層11。又，在玻璃層11的表面上設有螢光體層12。 以下針對於在發光管10的內面形成玻璃層11及螢光 體層12的方法，一面參照第2圖或第3圖一面進行說明 〇 首先，針對於製造設於發光管內面的玻璃層的材料進 行說明。 混合成爲硬質玻璃的原材料的Si02、B203、Al2〇3、 Na20、K20、Ti02等的氧化物粉末》在由此些原材料所製 造的硬質玻璃中，例如在穿透紫外線上良好者，有硼矽酸 -8- 201103072 玻璃（Si-B-〇系玻璃，軟化點：約8〇(TC )，鋁矽酸玻璃 (Si-Al-Ο系玻璃，軟化點：約90〇t：)等，此種硬質玻 璃是可單獨使用，或以適當的比率混合而加以使用。 在混合的氧化物粉末混合過渡金屬。若爲過渡金屬基 本上未限定材料者，可適用例如Ti、V、Cr、Fe等。此些 過渡金屬是爲了降低硬質玻璃的3 2 0nm以下的波長的穿透 $而®混合。過渡金屬的含有量是對於與氧化物的重量的 總和爲5wt (重量）％以下較佳。例如含有3%Ti02就可將 比3 20nm還要短波長的紫外線的穿透率降低成5〇%以下。 被 '混合的氧化物粉末是被放進爐（坩堝）而被加熱， 會熔融。溫度是藉由組成而被適當地設定，惟例如 1000〜1700 0c 。 經溶融成爲玻璃狀者，被取出而被固化。經固化的玻 璃是被粉碎’經篩選而依粒子大小別地被分級。由以上， 可得到所定的粉末尺寸的玻璃粉末。 使用玻璃粉末，來製作用以形成玻璃層的漿料。所使 用的玻璃粉末的平均粒徑是0.5〜ΙΟμπι，較佳爲1~5μιη。 將此玻璃粉末與硝化纖維素與乙酸丁酯的混合液（重 量比1 : 4的比率）進行混合。將混合液與氧化鋁球一起 放進球磨粉機充分地碾碎之後，成爲玻璃粉末被分散的漿 料（以下，簡稱爲玻璃漿料）。 然後，將玻璃漿料塗佈於發光管材料的玻璃管內面。 第2圖是用以說明在本發明中在玻璃管內形成玻璃層 的方法的圖式。 -9- 201103072 M m 2圖所示地，成爲本發明的低壓水銀燈的發光管 胃材料用玻璃管80是在內部具備成爲放電空間的 內’爲長度方向的兩端部被密封的玻璃管，而在兩 端部具備連通著內部與外部的小管83A，83B。 垂直地保持此玻璃管8 〇，在充滿玻璃漿料的容器的液 面’放進小管8 3 B，由小管8 3 A利用吸引抽上玻璃漿料， 則玻璃漿料被塡充於玻璃管8 0內部。塡充後由小管8 3 B 排出玻璃漿料，則在玻璃管8 0的內面成爲塗佈著玻璃漿 料的狀態。 調整玻璃漿料的黏度或塗佈次數，則可變更最後所得 到的玻璃層的厚度。所塗佈的玻璃漿料的厚度是爲了防止 剝離爲1〜30μπι較佳。 又’針對於小管83Α，83Β，藉由發光管的形狀並不 —定需要，即使玻璃管8 0仍爲管狀，針對於玻璃漿料或 下述的螢光體，也可進行塗佈或乾燥。 塗佈玻璃漿料之後，由玻璃管8 0的小管8 3 Α朝另一 方的小管83B流動乾燥氮氣，俾蒸發含於玻璃漿料的乙酸 丁酯。藉由此，在玻璃管80的內表面上，形成有堆積著 厚度爲1〜30μπι的玻璃粉末的層。使用於乾燥的氣體是乾 燥空氣也可以。 加熱玻璃管80，燒成玻璃粉末之層。燒成條件是在大 氣中約5 00~1 000°C，最高溫度的保持時間爲0.2〜1小時左 右。在使用上述的硼砂酸玻璃，鋁砂酸玻璃時，在 600〜900 °C下進行較佳。藉由此燒成過程，玻璃粉末是達 -10- 201103072 到軟化點，粒子彼此間會熔合而結合，而且熔合於玻璃管 80，成爲黏合於玻璃管80的玻璃層1 1。 玻璃層11是雖未昇溫至熔融粒子全體的熔融溫度， 利用僅結合表面就可黏合之故，因而維持著粒子形狀。 構成玻璃層的硬質玻璃粉末維持著粒子形狀時是具有 如下的效果。 第3圖是表示用以說明針對於本發明的玻璃層熔合著 玻璃粉末與玻璃管的樣子的模式圖，。在此圖中，玻璃粉末 是爲了說明將大小誇大表現。又，黏合的樣子爲了說明也 誇大表現。 玻璃粉末20A與玻璃粉末20B並不是粒子全體熔合成 爲一體，例如維持大約球狀粒子形狀，而其表面的一部分 彼此間以少面積接觸而被熔合。 同樣地，玻璃管80與玻璃粉末20A，或是玻璃粉末 20B，表面的一部分彼此間也以少面積接觸而被溶合。 發光管10的材料的石英玻璃的熱脹係數是在室溫附 近爲5xl0_7〜7xl(T7 ( 1/K )，對此，硬質玻璃的情形，較 多爲30χ10_7〜50xl(T7 ( 1/Κ)。在石英玻璃的表面上，形 成熔融於某一程度的厚度（約ΙΟμιη )而成爲一體的玻璃 層時，藉由熱脹係數的相差而裂縫會發生在硬質玻璃層。 因爲，硬質玻璃是粉末狀而大約維持粒子形狀，表面的一 部分彼此間以少面積接觸而被熔合者，可緩和依熱脹係數 相差所致的應力之故，因而較佳。 燒成依硬質玻璃的粉末的玻璃層之後，將玻璃管80 -11 - 201103072 冷卻至常溫，將經調整的螢光體漿料塗佈於發光管內。 螢光體的塗佈方法是與先前所說明的玻璃漿料的塗佈 方法同樣，垂直地保持玻璃管80’將一方的小管83B放 進充滿螢光體漿料的容器的液面，由一方的小管83A進行 吸引，抽取螢光體漿料而塡充於玻璃管80內部，之後從 小管8 3 B排出，藉此進行塗佈。 在本發明的低壓水銀燈中可適用的螢光體，是例如爲 銪賦活硼酸緦（Sr-B-O: Eu、中心波長3 6 8nm)螢光體， 铈賦活鋁酸鎂鑭（La-Mg-Al-0 : Ce，中心波長33 8nm (但 是寬頻帶響應）螢光體，釓、鐯賦活磷酸鑭（La-P-0 : Gd 、Pr)螢光體等。此些螢光體都可吸收比波長2 5 4ηηι左右 還要短的波長領域的紫外線而分別變換成具有中心波長帶 的紫外線而進行放射。 藉由螢光體漿料，在玻璃管80內面塗佈螢光體之後 ’從小管83A朝另一方的小管83B流著乾燥氮氣，就可蒸 發含於螢光體漿料的乙酸丁酯。 將塗佈螢光體經乾燥的玻璃管80放進爐中進行燒成 。燒成條件是例如在大氣中約5 0 0 °C〜8 0 0 °C，在最高溫度 的保持時間爲約〇.2~1小時。 在此燒成工程中，在螢光體層與玻璃層之境界面會產 生玻璃的軟化’使得螢光體黏合於玻璃層，得到牢固的結 合狀態。 藉由以上’在發光管材料用玻璃管80的內面，可形 成硬質玻璃層1 1與螢光體層12。 -12- 201103072 在形成玻璃層11與螢光體層12的玻璃管80，把放電 物質封入於內部，安裝有電極，被氣密地密封。 再回到第1 (a)圖，針對於玻璃層11及螢光體層12 的作用加以說明。 在本發明中，從低壓水銀燈所放射的紫外線中，發光 強度相對性強的峰値波長185nm，254nm，313nm的發光 成爲缺點問題。如上述地，此些的峰値波長是具有320nm 以下的強能量的紫外線而具有分解液晶材料之虞者。 其中，針對於185nm，254nm的發光，如上述地，藉 由所定的螢光體層可進行吸收。 在本發明中，藉由玻璃層11在峰値波長313nm的紫 外線可大幅度地降低穿透率。構成玻璃層1 1的硬質玻璃 爲以上述的硼矽酸玻璃或鋁矽酸玻璃等作爲主成分的硬質 玻璃，藉由在此玻璃層含有5 wt%以下過渡金屬，針對於 313nm的發光也可大幅度地降低穿透率。藉由此，本發明 的低壓水銀燈是抑制約3 2 0 nm以下的光出射，而可出射具 有約3 20nm〜3 50nm的領域的波長的紫外線。 又，在本發明中爲了提高從低壓水銀所出射的波長 3 2 0〜3 5Onm的穿透性而在發光管10使用石英玻璃。玻璃 層11是硬質玻璃，與石英玻璃的熱脹係數有很大不同。 以粒子狀玻璃粉末所堆積之層來構成此玻璃層11，藉此就 可減少接觸面積而緩和應力，可防止發生裂縫。 【圖式簡單說明】 -13- 201103072 第1 ( a )圖是沿著長度方向切剖本發明的低壓水銀燈 的斷面圖，第1 (b)圖是A-A’線斷面圖。 第2圖是用以說明在本發明中在玻璃管內形成玻璃層 的方法的圖式。 第3圖是用以說明針對於本發明的玻璃層的模式圖。 第4圖是沿著長度方向切剖習知的低壓水銀燈的斷面 圖。 【主要元件符號說明】 I :低壓水銀燈 10 :發光管 II :玻璃層 12 :螢光體層 1 3，1 4 :電極 16 :箔 17 :外部引線 20A，20B :玻璃粉末 8 0 :玻璃管 8 3 A，8 3 B :小管 9 :低壓水銀燈 90 :發光管 93，94 :電極 96 ， 97 :箔 S :放電空間 14-

Claims (1)

1. 201103072 七、申請專利範圍： 1. 一種低壓水銀燈，屬於在發光管的內部具有一對 電極的低壓水銀燈，其特徵爲： 由石英玻璃所構成的發光管，及含有設於此發光管的 內表面的5wt%以下過渡金屬氧化物的硬質玻璃所構成的 玻璃層，及設於此玻璃層的內表面的螢光體層所構成。 2. 如申請專利範圍第1項所述的低壓水銀燈，其中 > 上述玻璃層是堆積有玻璃粉末的玻璃層。 •15-