專利名稱：低壓水銀燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到在發(fā)光管內(nèi)部封入有水銀的低壓水銀燈。特別涉及到在液晶面板的制造工序中使用的作為照射裝置的光源的低壓水銀燈。
背景技術(shù)：
以往,在多疇垂直取向模式(Multi-domain Vertical Alignmentmode)液晶面板 中，作為液晶分子的取向限制(預(yù)傾角(Pretilt))用結(jié)構(gòu)物，在基板上設(shè)有提線(線狀突 起)。然而，由于提線會(huì)遮光，使背光燈的光減弱，因此存在顯示畫面的亮度減弱的問題。近年來，作為對(duì)液晶分子進(jìn)行取向限制的方法，提出有如下的液晶面板的制造方 法(專利文獻(xiàn)1)在構(gòu)成液晶面板的兩張玻璃基板之間填充含有聚合性成分(單體、或者 低聚物等，以下記為單體)的液晶，通過在施加電壓的同時(shí)照射紫外線，使單體聚合，并限 制液晶分子的傾斜方向(預(yù)傾角)。此外，已知現(xiàn)有的用于紫外線照射的低壓水銀燈(專利文獻(xiàn)2)。圖4是示出現(xiàn)有 的低壓水銀燈的剖視圖。低壓水銀燈9的發(fā)光管90由合成石英玻璃、熔融石英玻璃、或者硼硅酸玻璃等構(gòu) 成，在內(nèi)部具有由燈絲架構(gòu)成的電極93、94。在發(fā)光管90內(nèi)部封入有例如氬氣等稀有氣體 和水銀，其兩端由箔密封進(jìn)行封閉。該種低壓水銀燈9通過放電使發(fā)光管90內(nèi)的水銀原子電離并激勵(lì)，從而得到 185nm、254nm、313nm、365nm等波長帶的紫外線。專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-123008號(hào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2001-222973號(hào)在上述液晶面板的制造方法中，通過紫外線的照射使單體聚合，然而液晶也同時(shí) 受到了紫外線的照射，因而存在液晶劣化的問題。液晶為有機(jī)物，存在由于紫外線而使分子結(jié)合分解的可能。紫外線的波長越短則 光子能量越大，分解分子結(jié)合的能力越高。此外，液晶材料具有從320nm左右開始吸收，并 且波長越短越容易吸收的光吸收特性。因此，波長短于320nm左右的紫外線容易將液晶分 解，因此不優(yōu)選以該波長的紫外線照射液晶材料。此外，在該方法中，一般是將兩張玻璃基板利用以紫外線硬化的封固劑粘接。由于 用于該硬化的紫外線采用峰值波長在365mn左右的紫外線，因此單體被設(shè)計(jì)成會(huì)對(duì)波長短 于365nm左右的紫外線感光，從而不會(huì)因該紫外線而聚合。根據(jù)以上所述，優(yōu)選使與液晶一并填充的單體聚合的紫外線為波長在320nm 350nm左右的區(qū)域中的光。然而，在現(xiàn)有的低壓水銀燈中，射出的光具有比320nm以下的水銀的相對(duì)強(qiáng)度更 大的254nm或313nm的峰值波長。為了解決該問題，考慮了在發(fā)光管的內(nèi)表面涂布預(yù)定的 熒光體，將光的波長轉(zhuǎn)換為340nm左右的光的方案。然而，熒光體雖然能夠吸收185nm或 254nm的光，但是不能吸收313nm的光。因此，有可能會(huì)照射波長在320nm以下的光，使液晶材料分解。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低壓水銀燈，其抑制320nm左右以下 的光的射出，使波長在320nm 350nm左右范圍內(nèi)的紫外線射出，適用作使與液晶一并填充 的單體聚合的光源。為了解決上述課題，本發(fā)明中的低壓水銀燈在發(fā)光管內(nèi)部具有一對(duì)電極，其特征 在于，該低壓水銀燈由如下部件構(gòu)成由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管；由設(shè)于該發(fā)光管的內(nèi)表 面的、含有5wt%以下的過渡金屬氧化物的硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的玻璃層；以及設(shè)于該玻璃層的 內(nèi)表面的熒光體層。此外，本發(fā)明的特征在于，所述玻璃層為玻璃粉末堆積成的玻璃層。根據(jù)本發(fā)明的低壓水銀燈，在液晶面板的制造工序中能夠射出用于使與液晶一并 填充到基板內(nèi)的單體聚合的紫外線，通過設(shè)于發(fā)光管內(nèi)表面的玻璃層能夠使水銀發(fā)出的峰 值波長為313nm的光的透過率大幅度下降。由此，不會(huì)產(chǎn)生液晶材料的劣化，適于以波長 320nm 350nm的紫外線使單體聚合。此外，根據(jù)本發(fā)明，通過使玻璃層由粒子狀的玻璃粉末堆積而成的層構(gòu)成，能夠緩 和應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋。


圖1 (a)是將本發(fā)明所述的低壓水銀燈沿長邊方向剖開的剖視圖，(b)為沿A-A’線 的剖視圖。圖2是用于說明在本發(fā)明的玻璃管內(nèi)形成玻璃層的方法的圖。圖3是用于對(duì)本發(fā)明所述的玻璃層進(jìn)行說明的示意圖。圖4是將現(xiàn)有的低壓水銀燈沿長邊方向剖開的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1 (a)是將本發(fā)明所述的低壓水銀燈沿長邊方向剖開的剖視圖，(b)為沿A-A’線 的剖視圖。低壓水銀燈1在發(fā)光管10的內(nèi)部具有一對(duì)電極。發(fā)光管10的材料為石英玻璃， 例如是熔融石英玻璃。電極為通過由內(nèi)部導(dǎo)線和燈絲構(gòu)成的燈絲架形成的電極13、14，其通 過封固在發(fā)光管10的兩端的箔16與外部導(dǎo)線17電連接。供電通過該外部導(dǎo)線17進(jìn)行。 在發(fā)光管10的內(nèi)部封入有作為放電物質(zhì)的例如氬氣等稀有氣體和水銀。封入量例如氬氣 為 4KPa(30Torr)，水銀為 10mg。如圖1(b)所示，在該發(fā)光管10的內(nèi)表面形成有兩個(gè)層。與發(fā)光管10的內(nèi)表面上 接觸設(shè)置的是由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的玻璃層11。進(jìn)而，在玻璃層11的表面上設(shè)有熒光體層12。以下參照?qǐng)D2或圖3對(duì)在發(fā)光管10的內(nèi)表面形成玻璃層11和熒光體層12的方 法進(jìn)行說明。首先，對(duì)設(shè)于發(fā)光管的內(nèi)表面的玻璃層的材料的制造進(jìn)行說明。將作為硬質(zhì)玻璃的原材料的Si02、B203、A1203、Na2O, K2O, TiO2等氧化物粉末混合。在由所述原材料制造的硬質(zhì)玻璃中，例如在紫外線透過方面較好的有硼硅酸玻璃(Si-B-O 類玻璃，軟化點(diǎn)約800°C )、鋁硅酸玻璃(Si-Al-O類玻璃，軟化點(diǎn)約900°C )等，所述硬質(zhì) 玻璃可以單獨(dú)使用，也可以以適當(dāng)?shù)谋壤旌鲜褂?。將過渡金屬混合到混合好的氧化物粉末中。過渡金屬并不限定于基本的材料，可以適當(dāng)選用例如Ti、V、Cr、Fe等。所述過渡金屬混合成能夠降低硬質(zhì)玻璃的波長在320nm 以下的光的透過率。過渡金屬的含有量?jī)?yōu)選為與氧化物的重量和的5wt (重量)％以下。例 如，通過含有3%的TiO2，能夠?qū)⒉ㄩL短于320nm的紫外線的透過率降低到50%以下。混合好的氧化物粉末放入爐(坩鍋)中加熱、熔融。溫度能夠根據(jù)組成進(jìn)行適當(dāng) 設(shè)定，例如為1000 17000C O將熔融形成為玻璃狀的物質(zhì)取出并使其固化。將固化的玻璃粉碎并過篩，根據(jù)顆 粒大小進(jìn)行分級(jí)。通過以上步驟得到預(yù)定的粉末大小的玻璃粉末。使用玻璃粉末制作用于形成玻璃層的料漿。所使用的玻璃粉末的平均粒徑為 0. 5 ~ 10 μ m, itizfe^J 1 5 μ m。將該玻璃粉末與硝化纖維素和醋酸丁酯的混合液(按照重量比1 4的比例)混 合。通過將混合液與氧化鋁球一并進(jìn)行球磨并充分磨碎，從而形成分散有玻璃粉末分料漿 (以下也簡(jiǎn)稱作玻璃料漿)。接著，將玻璃料漿涂布在發(fā)光管材料的玻璃管的內(nèi)表面。圖2是用于說明在本發(fā)明的玻璃管內(nèi)形成玻璃層的方法的圖。作為本發(fā)明的低壓水銀燈的發(fā)光管的發(fā)光管材料用玻璃管80是如圖2所示在內(nèi) 部具有作為放電空間的內(nèi)部空間，并且長邊方向兩端部被封閉的玻璃管，在其兩端部具有 連通內(nèi)部和外部的小管83A、83B。保持該玻璃管80垂直，將小管83B放入盛滿玻璃料漿的容器的液面中，并通過從 小管83A吸引將玻璃料漿吸起，使玻璃料漿充滿玻璃管80的內(nèi)部。在填充后，將玻璃料漿 從小管83B排出，形成在玻璃管80的內(nèi)表面上涂布有玻璃料漿的狀態(tài)。調(diào)整玻璃料漿的粘度或涂布次數(shù)能夠改變最終得到的玻璃層的厚度。為了防止剝 離，優(yōu)選涂布的玻璃料漿的厚度為1 30 μ m。另外，根據(jù)發(fā)光管的形狀不同，小管83A、83B也并不是必須的，也可以不改變玻璃 管80的管狀的原狀，而對(duì)其進(jìn)行玻璃料漿和后述熒光體的涂布和干燥。在涂布了玻璃料漿后，從玻璃管80的小管83A向另一側(cè)的小管83B流過干燥氮 氣，使玻璃料漿中含有的醋酸丁酯蒸發(fā)。由此，在玻璃管80的內(nèi)表面上形成厚度為1 30 μ m的、由玻璃粉末堆積形成的層。用于干燥的氣體也可以是干燥空氣。加熱玻璃管80，并使玻璃粉末的層燒結(jié)。燒結(jié)條件為在大氣中大約500 1000°C， 最高溫度下的保持時(shí)間為0. 2 1小時(shí)左右。在使用上述的硼硅酸玻璃、鋁硅酸玻璃的情 況下，優(yōu)選以600 900°C進(jìn)行燒結(jié)。通過該燒結(jié)過程，使玻璃粉末達(dá)到軟化點(diǎn)，使粒子相互 熔接并結(jié)合，并且熔接在玻璃管80上，形成與玻璃管80結(jié)合的玻璃層11。玻璃層11由于并未升溫至使粒子整體熔融的熔融溫度，并僅通過表面結(jié)合而粘 著在一起，因此維持了粒子形狀。構(gòu)成玻璃層的硬質(zhì)玻璃粉末維持粒子形狀時(shí)，具有下述效果。圖3是用于說明本發(fā)明中的玻璃層中玻璃粉末與玻璃管熔接的狀態(tài)的示意圖。在該圖中玻璃粉末為了便于說明而將其大小夸張地進(jìn)行表現(xiàn)。此外，為了說明粘著的狀態(tài)也 進(jìn)行了夸張的表現(xiàn)。玻璃粉末20A和玻璃粉末20B并不是粒子整體熔接并形成為一體，而是例如維持 大致球狀的粒子形狀，并且其表面的一部分之間以較小的面積接觸并熔接。同樣地，玻璃管80與玻璃粉末20A以及玻璃粉末20B也是在表面的一部分之間以 較小的面積接觸并熔接。
作為發(fā)光管10的材料的石英玻璃的熱膨脹系數(shù)在室溫附近為5X10_7 7X 10_7(1/K)，與此相對(duì)，在硬質(zhì)玻璃的情況下，大多為30Χ 10_7 50Χ 10_7(1/Κ)。在石英 玻璃的表面上形成一定厚度(IOym左右)熔融成一體的玻璃層的情況下，由于熱膨脹系數(shù) 的差，會(huì)在硬質(zhì)玻璃層產(chǎn)生裂縫。因此，通過使硬質(zhì)玻璃基本維持粉末狀的粒子形狀，能夠 使表面的一部分之間以較小的面積接觸并熔接，能夠緩和熱膨脹系數(shù)的差產(chǎn)生的應(yīng)力，因 此是優(yōu)選的。在硬質(zhì)玻璃的粉末形成的玻璃層燒結(jié)后，使玻璃管80冷卻到常溫，并在發(fā)光管內(nèi) 涂布調(diào)整好的熒光體的料漿。熒光體的涂布方法與之前說明的玻璃料漿的涂布方法相同，保持玻璃管80垂直， 將一側(cè)的小管83Β放入盛滿熒光體料漿的容器的液面中，從另一側(cè)小管83Α進(jìn)行吸引，將熒 光體料漿吸起并填充到玻璃管80內(nèi)部，其后從小管83Β排出，從而進(jìn)行涂布。適用于本發(fā)明所述的低壓水銀燈的熒光體例如是銪活化的硼酸鍶(工一口匕?！?Λ付活*々酸；^卜口 >^·々Λ) (Sr-B-0:Eu，中心波長368nm)熒光體、鈰活化的鋁酸鎂鑭 (七丨J々A付活7 ；ι < >酸7夕'才、〉々Λ，>夕> )(La-Mg-Al-O:Ce，中心波長338nm(其 中是發(fā)光幅寬broad))熒光體、釓、鐠活化的磷酸鑭(力’K U 二々A、，七才7 A付活1J >酸，> 夕> )(La-P-0:Gd、Pr)熒光體等。所述熒光體均吸收波長短于254nm左右的波長 區(qū)域的紫外線，并轉(zhuǎn)換成各自具有的中心波長帶的紫外線并放射出去。以熒光體料漿在玻璃管80內(nèi)表面涂布熒光體后，通過從小管83A向另一側(cè)的小管 83B流過干燥氮?dú)獾葋韺晒怏w料漿中含有的醋酸丁酯蒸發(fā)。將涂布有熒光體并干燥過的玻璃管80放入爐中并燒結(jié)。燒結(jié)條件為例如在大氣 中大約500°C 800°C，在最高溫度下的保持時(shí)間為0. 2 1小時(shí)左右。在該燒結(jié)工序中，在熒光體層和玻璃層的邊界面處生成玻璃的軟化并將熒光體與 玻璃層結(jié)合，得到穩(wěn)固的結(jié)合狀態(tài)。通過以上內(nèi)容，能夠在發(fā)光管材料用玻璃管80的內(nèi)表面上形成硬質(zhì)玻璃層11和 熒光體層12。在形成有玻璃層11和熒光體層12的玻璃管80中，在內(nèi)部封入放電物質(zhì)，安裝電 極并進(jìn)行氣密的密封?；氐綀D1 (a)，對(duì)玻璃層11和熒光體層12的作用進(jìn)行說明。在本發(fā)明中，存在從低壓水銀燈放射出的紫外線中存在發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)的峰值 波長為185nm、254nm、313nm的光的問題。如上所述，所述峰值波長在320nm以下的、具有較 強(qiáng)能量的紫外線會(huì)有將液晶材料分解的危險(xiǎn)。其中，對(duì)于185nm、254nm的光能夠如上所述地以預(yù)定的熒光體層吸收。在本發(fā)明中，通過玻璃層11能夠使峰值波長為313nm的紫外線的透過率大幅度地下降。構(gòu)成玻璃層11的硬質(zhì)玻璃是以上述的硼硅酸玻璃或鋁硅酸玻璃等為主要成分形成 的硬質(zhì)玻璃，該玻璃層中含有5wt%以下的過渡金屬，由此能夠大幅度地降低313nm的光的 透過率。由此，本發(fā)明所述的低壓水銀燈能夠抑制320nm左右以下的光的射出，能夠放射出 具有320nm 350nm左右的區(qū)域的波長的紫外線。 此外，在本發(fā)明中為了提高從低壓水銀中射出的波長為320 350nm的光的透過 性，發(fā)光管10采用石英玻璃。玻璃層11為硬質(zhì)玻璃，與石英玻璃的熱膨脹系數(shù)有很大不 同。通過使該玻璃層11由粒子狀的玻璃粉末堆積的層構(gòu)成，能夠減少接觸面積，緩和應(yīng)力， 防止產(chǎn)生裂縫。
權(quán)利要求
一種低壓水銀燈，其在發(fā)光管內(nèi)部具有一對(duì)電極，其特征在于，由如下部件構(gòu)成由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管；由設(shè)于該發(fā)光管的內(nèi)表面的、含有5wt％以下的過渡金屬氧化物的硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的玻璃層；以及設(shè)于該玻璃層的內(nèi)表面的熒光體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓水銀燈，其特征在于， 所述玻璃層為玻璃粉末堆積成的玻璃層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低壓水銀燈，其抑制320nm左右以下的光的射出，并射出波長在320nm～350nm左右的區(qū)域的紫外線，適用作將與液晶一并填充的單體聚合的光源。在發(fā)光管內(nèi)部具有一對(duì)電極的低壓水銀燈中，其特征在于，由下述部件構(gòu)成由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管；由設(shè)于該發(fā)光管的內(nèi)表面的、含有5wt％以下的過渡金屬氧化物的硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的玻璃層；以及設(shè)于該玻璃層的內(nèi)表面的熒光體層。
文檔編號(hào)H01J61/38GK101807510SQ20101010551
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者田川幸治, 菱沼宣是 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社