JP5223716B2 - Low pressure mercury lamp - Google Patents

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Description

本発明は発光管の内部に水銀を封入した低圧水銀ランプに関する。特に、液晶パネルの製造工程において用いられる照射装置の光源である低圧水銀ランプに関する。   The present invention relates to a low-pressure mercury lamp in which mercury is sealed inside an arc tube. In particular, the present invention relates to a low-pressure mercury lamp that is a light source of an irradiation device used in a manufacturing process of a liquid crystal panel.

従来、マルチドメイン垂直配向型(Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｏｄｅ)液晶パネルにおいては、液晶分子の配向規制(プレチルト)用構造物として基板上に土手(線状突起)が設けられている。しかし、土手は光を遮りバックライトの光を減じる為、表示画面の明るさを減じてしまうという問題があった。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a multi-domain vertical alignment mode liquid crystal panel, a bank (linear protrusion) is provided on a substrate as a structure for regulating alignment (pretilt) of liquid crystal molecules. However, since the bank blocks light and reduces the light of the backlight, there is a problem that the brightness of the display screen is reduced.

近年、液晶分子を配向規制(プレチルト)させる方法として、液晶パネルを構成する２枚のガラス基板間に重合性成分(モノマー、またはオリゴマー等、以下モノマーと記述する)を含有した液晶を充填して、電圧を印加しながら紫外線を照射することにより、モノマーを重合して液晶分子の傾斜方向(プレチルト角)を規制する液晶パネルの製造方法が提案されている（特許文献１）。   In recent years, as a method for regulating alignment (pretilt) of liquid crystal molecules, a liquid crystal containing a polymerizable component (monomer or oligomer, hereinafter referred to as a monomer) is filled between two glass substrates constituting a liquid crystal panel. A method for manufacturing a liquid crystal panel has been proposed in which monomers are polymerized by applying ultraviolet rays while voltage is applied to regulate the tilt direction (pretilt angle) of liquid crystal molecules (Patent Document 1).

また、従来から紫外線照射に用いられる低圧水銀ランプが知られている（特許文献２）。図４は、従来の低圧水銀ランプを示す断面図である。
低圧水銀ランプ９の発光管９０は合成石英ガラスや溶融石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどよりなり、内部にフィラメントマウントからなる電極９３、９４を備えている。発光管９０内部には例えばアルゴン等の希ガスと水銀が封入され、両端が箔シールによって封止されている。
このような低圧水銀ランプ９は、放電により発光管９０内の水銀原子が電離および励起され、１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍ等の波長帯の紫外線が得られる。 Further, a low-pressure mercury lamp used for ultraviolet irradiation has been known (Patent Document 2). FIG. 4 is a sectional view showing a conventional low-pressure mercury lamp.
The arc tube 90 of the low-pressure mercury lamp 9 is made of synthetic quartz glass, fused silica glass, borosilicate glass, or the like, and includes electrodes 93 and 94 made of filament mounts inside. The arc tube 90 is filled with a rare gas such as argon and mercury, and both ends are sealed with foil seals.
In such a low-pressure mercury lamp 9, mercury atoms in the arc tube 90 are ionized and excited by discharge, and ultraviolet rays having a wavelength band such as 185 nm, 254 nm, 313 nm, and 365 nm are obtained.

特開２００８−１２３００８号JP 2008-123008 A 特開２００１−２２２９７３号JP-A-2001-222973

上記の液晶パネルの製造方法においては、紫外線の照射によってモノマーが重合されるが、同時に液晶にも紫外線が照射されるため、液晶の劣化が問題となる。
液晶は有機物であり、紫外線によって分子結合が分解される可能性がある。紫外線は波長が短くなるほど光子エネルギーが大きくなり、分子結合を分解する能力が高くなる。また、液晶材料は３２０ｎｍ程度に吸収端を持ち、波長が短くなるにつれて吸収しやすくなる光吸収特性を持っている。したがって、３２０ｎｍ程度より短い波長の紫外線は液晶を分解しやすいため、液晶材料に照射することは好ましくないと考えられる。
また、この方法においては、一般的に２枚のガラス基板は紫外線で硬化する封着剤で接着される。この硬化に用いる紫外線は３６５ｎｍ付近にピーク波長を持つ紫外線であるため、モノマーはこの紫外線によって重合しないよう、３６５ｎｍ付近の紫外線より短波長で感光するように設計されている。
以上のことから、液晶とともに充填されたモノマーを重合させるための紫外線としては３２０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度の領域の波長を持つ光であることが好ましい。 In the above liquid crystal panel manufacturing method, the monomer is polymerized by irradiation with ultraviolet rays, but at the same time, the liquid crystal is also irradiated with ultraviolet rays, so that deterioration of the liquid crystal becomes a problem.
Liquid crystal is an organic substance, and molecular bonds may be decomposed by ultraviolet rays. As the wavelength of ultraviolet rays decreases, the photon energy increases and the ability to break down molecular bonds increases. In addition, the liquid crystal material has an absorption edge at about 320 nm, and has a light absorption characteristic that facilitates absorption as the wavelength becomes shorter. Therefore, it is considered that it is not preferable to irradiate the liquid crystal material because ultraviolet rays having a wavelength shorter than about 320 nm easily decompose the liquid crystal.
In this method, generally, two glass substrates are bonded with a sealing agent that is cured by ultraviolet rays. Since the ultraviolet ray used for the curing is an ultraviolet ray having a peak wavelength near 365 nm, the monomer is designed to be exposed at a shorter wavelength than the ultraviolet ray around 365 nm so as not to be polymerized by the ultraviolet ray.
From the above, the ultraviolet light for polymerizing the monomer filled with the liquid crystal is preferably light having a wavelength in the region of about 320 nm to 350 nm.

しかし、従来の低圧水銀ランプにおいては、出射される光は３２０ｎｍ以下の水銀による２５４ｎｍや３１３ｎｍの相対強度の大きいピーク波長を持つ。これを解決するためには、発光管の内面に所定の蛍光体を塗布し、光の波長を３４０ｎｍ程度の発光に変換するという方策が考えられる。しかし、蛍光体は１８５ｎｍや２５４ｎｍの発光を吸収することができるが、３１３ｎｍの光を吸収することができない。したがって、３２０ｎｍ以下の波長の光が照射されて液晶材料を分解してしまうおそれがある。   However, in the conventional low-pressure mercury lamp, the emitted light has a peak wavelength with a large relative intensity of 254 nm or 313 nm due to mercury of 320 nm or less. In order to solve this, it is conceivable to apply a predetermined phosphor on the inner surface of the arc tube and convert the light wavelength to light emission of about 340 nm. However, the phosphor can absorb light of 185 nm and 254 nm, but cannot absorb light of 313 nm. Therefore, there is a possibility that the liquid crystal material is decomposed by irradiation with light having a wavelength of 320 nm or less.

以上により、本発明は３２０ｎｍ程度以下の光の出射を抑制して、３２０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度の領域の波長を持つ紫外線を出射する、液晶とともに充填されたモノマーを重合する光源に適した低圧水銀ランプを提供することを目的とする。   As described above, the present invention provides a low-pressure mercury lamp suitable for a light source for polymerizing a monomer filled with liquid crystal, which emits ultraviolet light having a wavelength in the region of about 320 nm to 350 nm while suppressing emission of light of about 320 nm or less. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明は、発光管の内部に一対の電極を有する低圧水銀ランプにおいて、石英ガラスよりなる発光管と、この発光管の内表面に設けられた遷移金属酸化物を５ｗｔ％以下含有した硬質ガラスよりなるガラス層と、このガラス層の内表面に設けられた蛍光体層よりなることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a low-pressure mercury lamp having a pair of electrodes inside an arc tube, and an arc tube made of quartz glass and a transition metal oxide provided on the inner surface of the arc tube at 5 wt. % Of the glass layer made of hard glass and a phosphor layer provided on the inner surface of the glass layer.

また、本発明は、前記ガラス層はガラス粉末が堆積したガラス層であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the glass layer is a glass layer on which glass powder is deposited.

本発明の低圧水銀ランプによれば、液晶パネルの製造工程において基板内に液晶ともに充填されるモノマーの重合に用いられる紫外線を出射することができ、発光管内表面に設けられたガラス層により、水銀によるピーク波長３１３ｎｍの発光について透過率を大幅に下げることができる。これにより、液晶材料の劣化を生じさせること無く、波長３２０〜３５０ｎｍの紫外線によりモノマーの重合を好適に行うことができる。   According to the low-pressure mercury lamp of the present invention, it is possible to emit ultraviolet rays used for polymerization of a monomer filled with liquid crystal in the substrate in the manufacturing process of the liquid crystal panel, and the glass layer provided on the inner surface of the arc tube makes mercury As a result, the transmittance can be significantly reduced for light emission with a peak wavelength of 313 nm. Thereby, the polymerization of the monomer can be suitably performed by ultraviolet rays having a wavelength of 320 to 350 nm without causing deterioration of the liquid crystal material.

また、本発明によれば、ガラス層を粒子状のガラス粉末が堆積した層で構成することにより、応力を緩和してクラックの発生を防ぐことができる。   Moreover, according to this invention, by comprising a glass layer with the layer which the particulate glass powder deposited, stress can be relieve | moderated and generation | occurrence | production of a crack can be prevented.

（ａ）は本発明にかかる低圧水銀ランプを長手方向に沿って切断した断面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図である。(A) is sectional drawing which cut | disconnected the low pressure mercury lamp concerning this invention along the longitudinal direction, (b) is A-A 'sectional view taken on the line. 本発明においてガラス管内にガラス層を形成する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of forming a glass layer in a glass tube in this invention. 本発明におけるガラス層について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the glass layer in this invention. 従来における低圧水銀ランプを長手方向に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the conventional low pressure mercury lamp along the longitudinal direction.

図１（ａ）は本発明にかかる低圧水銀ランプを長手方向に沿って切断した断面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図である。
低圧水銀ランプ１は、発光管１０の内部に一対の電極を備えている。発光管１０の材料は石英ガラスであり、例えば溶融石英ガラスである。電極は内部リードとフィラメントにより構成されるフィラメントマウントによる電極１３、１４であり、発光管１０の両端において封止された箔１６を介して外部リード１７と電気的に接続されている。給電はこの外部リード１７によって行われる。発光管１０の内部には放電物質として、例えばアルゴン等の希ガスと水銀が封入される。封入量は例えばアルゴン４ＫＰａ（３０Ｔｏｒｒ）であり、水銀が１０ｍｇである。 FIG. 1A is a cross-sectional view of the low-pressure mercury lamp according to the present invention cut along the longitudinal direction, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′.
The low-pressure mercury lamp 1 includes a pair of electrodes inside the arc tube 10. The material of the arc tube 10 is quartz glass, for example, fused silica glass. The electrodes are electrodes 13 and 14 by filament mounts composed of internal leads and filaments, and are electrically connected to external leads 17 via foils 16 sealed at both ends of the arc tube 10. Power is supplied by the external lead 17. For example, a rare gas such as argon and mercury are enclosed in the arc tube 10 as a discharge substance. The amount of sealing is, for example, 4 KPa (30 Torr) of argon and 10 mg of mercury.

図１（ｂ）に示すように、この発光管１０の内面には２つの層が形成されている。発光管１０の内表面上に接して設けられるのは、硬質ガラスによるガラス層１１である。さらにガラス層１１の表面上には蛍光体層１２が設けられる。   As shown in FIG. 1B, two layers are formed on the inner surface of the arc tube 10. A glass layer 11 made of hard glass is provided in contact with the inner surface of the arc tube 10. Further, a phosphor layer 12 is provided on the surface of the glass layer 11.

以下に発光管１０の内面にガラス層１１および蛍光体層１２を形成する方法について、図２または図３を参照しながら説明する。
まず、発光管の内面に設けるガラス層の材料の製造について説明する。
硬質ガラスの原材料となるＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２などの酸化物粉末を混合する。これらの原材料から製造される硬質ガラスにおいて、例えば紫外線の透過という点で良好なものは、ホウケイ酸ガラス（Ｓｉ−Ｂ−Ｏ系ガラス、軟化点：約８００℃）、アルミノケイ酸ガラス（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系ガラス、軟化点：約９００℃）などであり、このような硬質ガラスは単独で用いたり、適宜の割合で混合したりして用いることができる。 Hereinafter, a method of forming the glass layer 11 and the phosphor layer 12 on the inner surface of the arc tube 10 will be described with reference to FIG. 2 or FIG.
First, the production of the glass layer material provided on the inner surface of the arc tube will be described.
Oxide powders such as SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Na 2 O, K 2 O, and TiO 2 which are raw materials for hard glass are mixed. Among the hard glasses manufactured from these raw materials, for example, borosilicate glass (Si—B—O-based glass, softening point: about 800 ° C.), aluminosilicate glass (Si—Al) is preferable in terms of ultraviolet transmission. -O glass, softening point: about 900 ° C), and such hard glass can be used alone or mixed at an appropriate ratio.

混合した酸化物粉末に遷移金属酸化物を混合する。遷移金属であれば基本的に材料が限定されるものではなく、例えばＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅなどを好適に用いることができる。これら遷移金属は、硬質ガラスの３２０ｎｍ以下の波長の透過率を下げるために混合される。遷移金属酸化物の含有量は、酸化物との重量の和に対して５ｗｔ（重量）％以下であることが好ましい。例えば、ＴｉＯ２を３％含有させることで３２０ｎｍより短波長の紫外線の透過率を５０％以下に下げることができる。 A transition metal oxide is mixed with the mixed oxide powder. The material is basically not limited as long as it is a transition metal, and for example, Ti, V, Cr, Fe, and the like can be suitably used. These transition metals are mixed in order to lower the transmittance of the hard glass at a wavelength of 320 nm or less. The content of the transition metal oxide is preferably 5 wt% or less with respect to the sum of the weight of the oxide. For example, the transmittance of ultraviolet light having a wavelength shorter than 320 nm can be lowered to 50% or less by containing 3% of TiO 2 .

混合した酸化物粉末は、炉（坩堝）に入れられて加熱され、溶融される。温度は組成によって適宜設定されるが、例えば１０００〜１７００℃である。   The mixed oxide powder is put into a furnace (crucible), heated and melted. Although temperature is suitably set with a composition, it is 1000-1700 degreeC, for example.

溶融してガラス状になったものは、取り出して固化される。固化したガラスは粉砕され、篩にかけられて粒の大きさごとに分級される。以上により所定の粉末サイズのガラス粉末を得ることができる。   What is melted and becomes glassy is taken out and solidified. The solidified glass is crushed, sieved and classified according to the size of the grains. As described above, glass powder having a predetermined powder size can be obtained.

ガラス粉末を用いて、ガラス層を形成するためのスラリーを作製する。使用するガラス粉末の平均粒径は０．５〜１０μｍであり、好ましくは１〜５μｍである。
このガラス粉末を、ニトロセルロースと酢酸ブチルの混合液（重量比１：４の割合）と混合する。混合液をアルミナボールとともにボールミルにかけて十分にミリングすることで、ガラス粉末が分散されたスラリー（以下、単にガラススラリーとも呼ぶ）となる。 Using glass powder, a slurry for forming a glass layer is prepared. The average particle size of the glass powder used is 0.5 to 10 μm, preferably 1 to 5 μm.
This glass powder is mixed with a mixed solution of nitrocellulose and butyl acetate (weight ratio 1: 4). By sufficiently milling the mixed solution together with alumina balls on a ball mill, a slurry in which glass powder is dispersed (hereinafter also simply referred to as glass slurry) is obtained.

続いて、ガラススラリーを発光管材料のガラス管の内面に塗布する。
図２は、本発明においてガラス管内にガラス層を形成する方法を説明するための図である。
本発明の低圧水銀ランプの発光管となる発光管材料用ガラス管８０は、図２に示すように内部に放電空間となる内部空間を備え、長手方向の両端部が封止されたガラス管であり、両端部には内部と外部が連通する小管８３Ａ、８３Ｂを備えている。
このガラス管８０を垂直に保持し、ガラススラリーを満たした容器の液面に、小管８３Ｂを入れ、小管８３Ａから吸引によりガラススラリーを吸い上げると、ガラス管８０内部にガラススラリーが充填される。充填後、ガラススラリーを小管８３Ｂより排出すると、ガラス管８０の内面にガラススラリーが塗布された状態となる。
ガラススラリーの粘度や塗布回数を調整すると、最終的に得られるガラス層の厚みを変えることができる。塗布されたガラススラリーの厚みは、剥離を防止するために１〜３０μｍであることが好ましい。
なお、小管８３Ａ、８３Ｂについては、発光管の形状によっては必ずしも必要ではなく、ガラス管８０が管状のままでもガラススラリーや後述する蛍光体について、塗布や乾燥を行うことができる。 Subsequently, glass slurry is applied to the inner surface of the glass tube of arc tube material.
FIG. 2 is a view for explaining a method of forming a glass layer in a glass tube in the present invention.
An arc tube material glass tube 80 which serves as an arc tube of a low-pressure mercury lamp according to the present invention is a glass tube having an internal space serving as a discharge space inside and sealed at both ends in the longitudinal direction as shown in FIG. There are small pipes 83A and 83B that communicate with the inside and the outside at both ends.
When the small tube 83B is inserted into the liquid surface of the container filled with the glass slurry while the glass tube 80 is held vertically and the glass slurry is sucked up by suction from the small tube 83A, the glass slurry is filled into the glass tube 80. After the filling, when the glass slurry is discharged from the small tube 83B, the glass slurry is applied to the inner surface of the glass tube 80.
By adjusting the viscosity and the number of coatings of the glass slurry, the thickness of the finally obtained glass layer can be changed. The thickness of the applied glass slurry is preferably 1 to 30 μm in order to prevent peeling.
The small tubes 83A and 83B are not necessarily required depending on the shape of the arc tube, and the glass slurry and the phosphor described later can be applied and dried even when the glass tube 80 remains tubular.

ガラススラリーを塗布した後、ガラス管８０の小管８３Ａから他方の小管８３Ｂへ乾燥窒素ガスを流して、ガラススラリーに含まれる酢酸ブチルを蒸発させる。これにより、ガラス管８０の内表面上に、厚さが１〜３０μｍのガラス粉末が堆積した層が形成される。乾燥に用いる気体は乾燥空気でも良い。   After applying the glass slurry, dry nitrogen gas is flowed from the small tube 83A of the glass tube 80 to the other small tube 83B to evaporate butyl acetate contained in the glass slurry. Thereby, a layer in which glass powder having a thickness of 1 to 30 μm is deposited is formed on the inner surface of the glass tube 80. The gas used for drying may be dry air.

ガラス管８０を加熱し、ガラス粉末の層を焼成する。焼成条件は、大気中において約５００〜１０００℃、最高温度での保持時間が０．２〜１時間程度である。前述したホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスを用いた場合には、６００〜９００℃で行うことが好ましい。この焼成過程によってガラス粉末は軟化点まで達し、粒子どうしが融着して結合するとともに、ガラス管８０に融着し、ガラス管８０に結着したガラス層１１となる。
ガラス層１１は粒子全体が溶融する溶融温度まで昇温させずとも、表面だけで結合することにより結着するため、粒子形状を維持している。 The glass tube 80 is heated and the layer of glass powder is fired. The firing conditions are about 500 to 1000 ° C. in the atmosphere and the holding time at the maximum temperature is about 0.2 to 1 hour. When the borosilicate glass or aluminosilicate glass described above is used, it is preferably performed at 600 to 900 ° C. Through this firing process, the glass powder reaches the softening point, and the particles are fused and bonded together, and are fused to the glass tube 80 to form the glass layer 11 bonded to the glass tube 80.
Since the glass layer 11 is bonded by bonding only on the surface without raising the temperature to the melting temperature at which the entire particle melts, the particle shape is maintained.

ガラス層を構成する硬質ガラス粉末が粒子形状を維持しているときは以下のような効果がある。
図３は本発明におけるガラス層について、ガラス粉末とガラス管が融着している様子を示す説明のための模式図である。この図においてガラス粉末は説明のために大きさを誇張して表現されている。また、接着の様子も説明のために誇張して表現されている。
ガラス粉末２０Ａとガラス粉末２０Ｂは粒子全体が融着して一体となっているわけではなく、例えば略球状の粒子形状を維持し、その表面の一部どうしが少ない面積で接触して融着している。
同様に、ガラス管８０とガラス粉末２０Ａ、またはガラス粉末２０Ｂも、表面の一部どうしが少ない面積で接触して融着している。 The following effects are obtained when the hard glass powder constituting the glass layer maintains the particle shape.
FIG. 3 is a schematic diagram for explanation showing how the glass powder and the glass tube are fused with respect to the glass layer in the present invention. In this figure, the glass powder is exaggerated in size for explanation. The state of adhesion is also exaggerated for the sake of explanation.
The glass powder 20A and the glass powder 20B are not fused and united as a whole. For example, the substantially spherical particle shape is maintained, and a part of the surface of the glass powder 20A and the glass powder 20B are fused in a small area. ing.
Similarly, the glass tube 80 and the glass powder 20 </ b> A or the glass powder 20 </ b> B are also in contact with each other in a small area and fused together.

発光管１０の材料である石英ガラスの熱膨張係数は、室温付近で５×１０−７〜７×１０−７（１／Ｋ）であるのに対して、硬質ガラスの場合、多くは３０×１０−７〜５０×１０−７（１／Ｋ）である。石英ガラスの表面上に、ある程度の厚み（１０μｍ程度）に溶融して一体となったガラス層を形成した場合、熱膨張係数の差により硬質ガラス層にクラックが発生してしまう。このため、硬質ガラスは粉末状で粒子形状を概ね維持することで、表面の一部どうしが少ない面積で接触して融着している方が熱膨張係数の差による応力を緩和することができるため、好ましい。 The coefficient of thermal expansion of quartz glass which is the material of the arc tube 10, whereas a 5 × 10 -7 ~7 × 10- 7 (1 / K) at around room temperature, for a hard glass, many 30 × 10 is a -7 ~50 × 10- 7 (1 / K). When a glass layer that is fused and integrated to a certain thickness (about 10 μm) is formed on the surface of quartz glass, a crack occurs in the hard glass layer due to a difference in thermal expansion coefficient. For this reason, hard glass is in powder form and generally maintains the particle shape, so that it is possible to relieve the stress due to the difference in thermal expansion coefficient when part of the surface is in contact and fused in a small area. Therefore, it is preferable.

硬質ガラスの粉末によるガラス層を焼成した後は、ガラス管８０を常温まで冷却し、調整済みの蛍光体のスラリーを発光管内に塗布する。
蛍光体の塗布方法は先に説明したガラススラリーの塗布方法と同様であり、ガラス管８０を垂直に保持し、蛍光体スラリーを満たした容器の液面に一方の小管８３Ｂを入れ、一方の小管８３Ａから吸引を行い、蛍光体スラリーを吸い上げてガラス管８０内部に充填し、その後小管８３Ｂから排出することにより塗布する。
本発明にかかる低圧水銀ランプにおいて好適に用いることができる蛍光体は、例えば、ユーロピウム付活ホウ酸ストロンチウム（Ｓｒ−Ｂ−Ｏ：Ｅｕ、中心波長３６８ｎｍ）蛍光体、セリウム付活アルミン酸マグネシウムランタン（Ｌａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｏ：Ｃｅ、中心波長３３８ｎｍ（ただしｂｒｏａｄ））蛍光体、ガドリニウム、プラセオジム付活リン酸ランタン（Ｌａ−Ｐ−Ｏ：Ｇｄ、Ｐｒ）蛍光体などである。これらの蛍光体はいずれも波長２５４ｎｍ付近より短い波長領域の紫外線を吸収して各々有する中心波長帯の紫外線に変換して放射する。 After firing the glass layer of hard glass powder, the glass tube 80 is cooled to room temperature, and the adjusted phosphor slurry is applied to the arc tube.
The phosphor coating method is the same as the glass slurry coating method described above. The glass tube 80 is held vertically, one small tube 83B is placed on the liquid surface of the container filled with the phosphor slurry, and one small tube is formed. The suction is performed from 83A, the phosphor slurry is sucked up and filled in the glass tube 80, and then discharged from the small tube 83B.
Phosphors that can be suitably used in the low-pressure mercury lamp according to the present invention include, for example, europium activated strontium borate (Sr—B—O: Eu, center wavelength 368 nm) phosphor, cerium activated lanthanum magnesium aluminate ( La-Mg-Al-O: Ce, center wavelength 338 nm (but broad)) phosphor, gadolinium, praseodymium activated lanthanum phosphate (La-PO: Gd, Pr) phosphor, and the like. Each of these phosphors absorbs ultraviolet rays in a wavelength region shorter than the vicinity of a wavelength of 254 nm, converts them into ultraviolet rays having a central wavelength band, and emits them.

蛍光体スラリーによって、ガラス管８０の内面に蛍光体を塗布した後は、小管８３Ａから他方の小管８３Ｂに乾燥窒素ガス等を流すことで蛍光体スラリーに含まれる酢酸ブチルを蒸発させる。   After the phosphor is applied to the inner surface of the glass tube 80 by the phosphor slurry, butyl acetate contained in the phosphor slurry is evaporated by flowing dry nitrogen gas or the like from the small tube 83A to the other small tube 83B.

蛍光体を塗布して乾燥させたガラス管８０を炉に入れて焼成する。焼成条件は例えば大気中において約５００℃〜８００℃であり、最高温度での保持時間にして０．２〜１時間程度である。
この焼成工程において、蛍光体層とガラス層との境界面でガラスの軟化が生じて蛍光体がガラス層に結着し、強固な結合状態が得られる。
以上により発光管材料用ガラス管８０の内面に、硬質ガラス層１１と蛍光体層１２とを形成することが出来る。
ガラス層１１と蛍光体層１２とを形成したガラス管８０には内部に放電物質が封入され、電極がとりつけられ、気密に封止される。 The glass tube 80 coated with the phosphor and dried is placed in a furnace and baked. The firing conditions are, for example, about 500 ° C. to 800 ° C. in the atmosphere, and the holding time at the maximum temperature is about 0.2 to 1 hour.
In this firing step, the softening of the glass occurs at the interface between the phosphor layer and the glass layer, and the phosphor is bound to the glass layer, thereby obtaining a strong bonded state.
Thus, the hard glass layer 11 and the phosphor layer 12 can be formed on the inner surface of the arc tube material glass tube 80.
The glass tube 80 in which the glass layer 11 and the phosphor layer 12 are formed is filled with a discharge substance, and an electrode is attached and hermetically sealed.

再び図１（ａ）に戻り、ガラス層１１および蛍光体層１２の役割について説明する。
本発明においては、低圧水銀ランプから放射される紫外線のうち、相対的に発光強度の強いピーク波長１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、３１３ｎｍの発光が問題となる。前述のようにこれらのピーク波長は３２０ｎｍ以下の強いエネルギーを持つ紫外線であり液晶材料を分解するおそれがあるためである。
そのうち、１８５ｎｍ、２５４ｎｍの発光については、前述したとおり所定の蛍光体層によって吸収することができる。
本発明においては、ガラス層１１によってピーク波長３１３ｎｍの紫外線に透過率を大幅に下げることが出来る。ガラス層１ １ を構成する硬質ガラスが前述のホウケイ酸ガラスやアルミノケイ酸ガラスなどを主成分とする硬質ガラスであり、このガラス層に遷移金属酸化物が５ｗｔ％以下含まれることにより、３１３ｎｍの発光についても透過率を大幅に下げることができる。これにより、本発明にかかる低圧水銀ランプは、３２０ｎｍ程度以下の光の出射を抑制して、３２０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度の領域の波長を持つ紫外線を出射することができる。

Returning to FIG. 1A again, the roles of the glass layer 11 and the phosphor layer 12 will be described.
In the present invention, among the ultraviolet rays radiated from the low-pressure mercury lamp, light emission having a peak wavelength of 185 nm, 254 nm, and 313 nm having a relatively strong emission intensity is a problem. This is because, as described above, these peak wavelengths are ultraviolet rays having a strong energy of 320 nm or less, which may decompose the liquid crystal material.
Among them, 185 nm and 254 nm emission can be absorbed by a predetermined phosphor layer as described above.
In the present invention, the transmittance of the ultraviolet light having a peak wavelength of 313 nm can be greatly reduced by the glass layer 11. The hard glass constituting the glass layer 1 1 is a hard glass mainly composed of the above-described borosilicate glass, aluminosilicate glass, or the like. When the glass layer contains 5 wt% or less of a transition metal oxide , 313 nm light emission The transmittance can be significantly reduced. As a result, the low-pressure mercury lamp according to the present invention can emit ultraviolet light having a wavelength in the region of about 320 nm to 350 nm while suppressing the emission of light of about 320 nm or less.

また、本発明においては低圧水銀から出射される波長３２０〜３５０ｎｍの透過性を高めるために発光管１０に石英ガラスを用いている。ガラス層１１は硬質ガラスであり、石英ガラスとの熱膨張係数が大きく異なる。このガラス層１１を粒子状のガラス粉末が堆積した層で構成することにより、接触面積を少なくして応力を緩和し、クラックの発生を防ぐことができる。   Further, in the present invention, quartz glass is used for the arc tube 10 in order to enhance the transmittance at a wavelength of 320 to 350 nm emitted from low-pressure mercury. The glass layer 11 is hard glass, and has a thermal expansion coefficient that differs greatly from that of quartz glass. By configuring the glass layer 11 with a layer in which particulate glass powder is deposited, the contact area can be reduced to relieve stress and prevent the occurrence of cracks.

１ 低圧水銀ランプ
１０ 発光管
１１ ガラス層
１２ 蛍光体層
１３ 電極
１４ 電極
１６ 箔
１７ 外部リード
２０Ａ ガラス粉末
２０Ｂ ガラス粉末
８０ ガラス管
８３Ａ 小管
８３Ｂ 小管
９ 低圧水銀ランプ
９０ 発光管
９３ 電極
９４ 電極
９６ 箔
９７ 箔
Ｓ 放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low pressure mercury lamp 10 Luminescent tube 11 Glass layer 12 Phosphor layer 13 Electrode 14 Electrode 16 Foil 17 External lead 20A Glass powder 20B Glass powder 80 Glass tube 83A Small tube 83B Small tube 9 Low pressure mercury lamp 90 Light emitting tube 93 Electrode 94 Electrode 96 Foil 97 Foil S Discharge space

Claims (2)

発光管の内部に一対の電極を有する低圧水銀ランプにおいて、
石英ガラスよりなる発光管と、この発光管の内表面に設けられた遷移金属酸化物を５ｗｔ％以下含有した硬質ガラスよりなるガラス層と、このガラス層の内表面に設けられた蛍光体層よりなることを特徴とする低圧水銀ランプ。 In a low-pressure mercury lamp having a pair of electrodes inside the arc tube,
From an arc tube made of quartz glass, a glass layer made of hard glass containing 5 wt% or less of a transition metal oxide provided on the inner surface of the arc tube, and a phosphor layer provided on the inner surface of the glass layer A low-pressure mercury lamp characterized by 前記ガラス層は、ガラス粉末が堆積したガラス層であることを特徴とする請求項１に記載の低圧水銀ランプ。   The low-pressure mercury lamp according to claim 1, wherein the glass layer is a glass layer on which glass powder is deposited.
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