(57)【要約】【課題】  Ｎａ２Ｏ成分が点灯中に水銀と反応して黒化現象を起こすことを抑制し、長時間の点灯でも光束を維持できる水銀封入平面型蛍光ランプを提供する。【解決手段】  ガラス素材の前面基板１と背面基板２とを対置し、間にスペーサー５を介在させ、内部に水銀を含む放電媒体を封止して面状放電容器とし、この面状放電容器の内部又は外部に少なくとも１対の電極６ａ、６ｂを形成した平面型蛍光ランプにあって、前面基板１と背面基板２とを、Ｎａ２Ｏを含有し、かつ、放電が形成される側の表層において当該Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスで形成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス素材の前面基板と背面基板とを対置し、間にスペーサーを介在させ、内部に水銀を含む放電媒体を封止して面状放電容器とし、前記面状放電容器の内部又は外部に少なくとも１対の電極を形成した平面型蛍光ランプにおいて、
前記前面基板と背面基板とを、Ｎａ２Ｏを含有し、かつ、放電が形成される側の表層において当該Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスで形成したことを特徴とする平面型蛍光ランプ。
【請求項２】
前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスの表面を、水素を含有したプラズマで処理することにより生成したものであることを特徴とする請求項１に記載の平面型蛍光ランプ。
【請求項３】
前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスの表面を、水素を含む炎で処理することにより生成したものであることを特徴とする請求項１に記載の平面型蛍光ランプ。
【請求項４】
前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスを、水素を含む雰囲気中で加熱処理することにより生成したものであることを特徴とする請求項１に記載の平面型蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種液晶表示装置のバックライトなどに使用される平面型蛍光ランプの１例として、図１８に特公平６−５０６２４号公報（特許文献１）に記載されたものを示している。図１８では、内面に蛍光体を塗布した前面基板４１と背面基板４２とを対向させて配置し、スペーサー５１を介して周辺部を低融点ガラスで接合することにより、内部を気密に封止した面状放電容器を形成し、面状放電容器内に封入した水銀蒸気を含む放電媒体を、放電容器の内部に設けられた電極４９に電圧を印加して放電させ、水銀蒸気から放射される紫外線を蛍光体４３により可視光に変換する構成である。
【０００３】
図１８で、前面基板４１と背面基板４２とに用いられるガラス材料としては、特許文献１では、安価なことからソーダライムガラスを用いることが開示されている。ソーダライムガラスにはＮａ２Ｏが添加されているが、平面型蛍光ランプを点灯させると、放電空間側に面するガラス表層においてＮａイオンが水銀イオンと結合してアマルガムを形成して、ガラス表面が黒化する現象が発生する。この黒化部により、蛍光体からの可視光が遮断される。点灯時間とともに黒化現象は顕著となり、点灯中の輝度維持率が悪くなる一因となる。また、点灯中の水銀の消耗が大きくなるために、製造初期にランプに封入する水銀の量が増大させる必要がある。
【０００４】
Ｎａ２Ｏ成分の含有割合を低下させたガラス材料としては、石英ガラスなどあるが、Ｎａ２Ｏ成分の含有割合を低下させると膨張係数も低下し、前面基板４１と背面基板４２との周辺を封止するために使用する低融点ガラスの膨張係数に合わなくなり、ランプが製造ができなくなる問題点を生じる。
【０００５】
特開平３−１１９６４５号公報（特許文献２）には、ソーダライムガラスにＺｎＯを３〜１０％添加し、光束維持率低下の直接の原因となるＮａ２Ｏ成分のガラス表面移動を抑制し、点灯中の光束維持率を改善する技術が記載されている。
【特許文献１】特公平６−５０６２４号公報
【特許文献２】特開平３−１１９６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、特許文献２とは別のアプローチにより、点灯により発生する水銀の黒化現象を抑制し、封入水銀量を増やすことなくランプ寿命を長くできる平面型蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ガラス素材の前面基板と背面基板とを対置し、間にスペーサーを介在させ、内部に水銀を含む放電媒体を封止して面状放電容器とし、前記面状放電容器の内部又は外部に少なくとも１対の電極を形成した平面型蛍光ランプにおいて、前記前面基板と背面基板とを、Ｎａ２Ｏを含有し、かつ、放電が形成される側の表層において当該Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスで形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の平面型蛍光ランプにおいて、前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスの表面を、水素を含有したプラズマで処理することにより生成したものであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の平面型蛍光ランプにおいて、前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスの表面を、水素を含む炎で処理することにより生成したものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の平面型蛍光ランプにおいて、前記Ｎａ２Ｏの含有量を減少させたアルカリ含有ガラスは、アルカリ含有ガラスを、水素を含む雰囲気中で加熱処理することにより生成したものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放電容器の材料に用いるアルカリ含有ガラスの、放電空間側の表面の近傍のＮａ２Ｏ成分を減少させたことにより、ランプ点灯中のＮａ成分と水銀との反応を抑制でき、水銀による黒化現象を低減でき、その結果、黒化部分での蛍光体からの可視光の吸収を低減でき、長時間点灯時の光束維持率を向上させることができる。また、Ｎａ２Ｏとの反応による水銀の消耗も抑制できるため、製造初期に封入する水銀量を低減できる。また、アルカリ含有ガラスは材料として安価であるため、ランプの材料コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの垂直方向の断面図であり、図２は水平方向の断面図であり、図３は上面図である。図１〜図３において、１は前面基板、２は背面基板、３は側壁、４は蛍光体、５はスペーサー、６ａ、６ｂは外部電極、７は放電空間を表している。
【００１４】
図１の断面形状に示すように、透光性のアルカリ含有ガラス（ソーダガラス）板から構成される前面基板１と背面基板２を略一定の間隔で対向させて配置し、２枚のガラス板の周辺部を、側壁３を介してフリットガラスで接着して、放電容器を形成している。その他、平面状放電容器の形成例としては、どちらか一方のガラス基板を盆状に熱成形して側壁を省略する構成や、フリットガラスを使用しないで、ガラス基板の周辺部を加熱してガラスを溶融させて接着する方法などをとることができる。
【００１５】
平面状放電容器の内部には、放電媒体として、水銀蒸気とキセノン、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウムの単独もしくは２種類以上混合されたガスとが、数ｋＰａから数１００ｋＰａの封入圧力で封入されている。前面基板１と背面基板２との間には、細長のスペーサー５が所定の間隔で複数本配置してあり、前面基板１と背面基板２の間隔を一定に保つとともに、放電容器の内外気圧差によるランプの爆縮による破損を防止している。スペーサー５は、図１の形状以外に、図４（ａ）〜（ｆ）に示すような断面四角形、断面三角形、断面台形、円柱形、円管形等の任意形状とすることができ、また、棒状体形以外に、点状など多彩な形状をすることができる。また、スペーサー５を設置する代わりに、図５、図６に示すように前面基板１を熱成形により凹凸に形成し、凸部を平坦な背面基板２に押し当てて、スペーサーとして機能させることもできる。逆に、図７、図８に示すように、背面基板２を凹凸加工してスペーサーとして機能させることも可能である。
【００１６】
前面基板１、背面基板２、スペーサー５の放電空間に面する表面それぞれには、蛍光体層４が形成されている。この蛍光体層４は、放電によって放電媒体から放射される紫外線を可視光に変換する。蛍光体層４の材料としては、一般照明、冷陰極蛍光ランプ、ＰＤＰに使用される蛍光体を用い、単独で塗布したり、発光色の異なる数種類の蛍光体を混合して塗布したりすることができる。また、異なる発光色の蛍光体を個別に縞状又はドット状に塗布する構成とすることもできる。
【００１７】
光を取り出す側である前面基板１の蛍光体層４は、背面基板２側の蛍光体からの光を損失なく透過させるために、例えば、平均粒径（１次粒子径）が約２．５μｍ以上の蛍光体粒子を、厚さ５〜１５μｍと薄く形成する構成とする。一方、光を取り出さない背面基板２の蛍光体層４は、光を前面基板１側に多く導くために、例えば、平均粒径が約２．５μｍ以下の蛍光体粒子を、厚さ３０〜１００μｍと厚く形成して、反射輝度を高める構成とする。また、背面基板２と蛍光体層４との間に、微粒子の金属酸化物の反射層を形成することもできる。また、前面基板１及び背面基板２と蛍光体層４との間に、金属酸化物の層を形成し、水銀がガラス表面に移動するのを防止したり、放電から発生する紫外線を吸収するようにしたりすることも可能である。
【００１８】
図中では、両方のガラス基板１、２の内面に蛍光体層４を設けているが、どちらか一方の蛍光体層を省略する構成も採ることができる。また、前面基板１と背面基板２の両方の蛍光体層４を省略して、放電媒体から放射される可視光を直接利用する形態も採ることができる。
【００１９】
図３に示すように、前面基板１の外面には、放電容器の端部に沿って、高圧電圧を印加する外部電極６ａと、低圧電圧を印加する外部電極６ｂとが配置されている。外部電極６ａ、６ｂの形状は、図示のように帯型形状をとる以外に、スペーサーで分離されている各放電空間７へ向かって凸部を形成するなど、多彩な異形状にすることもできる。また、図３では一対の電極を示したが、複数対の電極構成も可能である。
【００２０】
上記構成の平面型蛍光ランプでは、高電圧側の外部電極６ａと低電圧側の外部電極６ｂとの間に周波数１０〜２００ｋＨｚの矩形波電圧、三角波電圧、正弦波電圧又はパルス電圧を印加することによって平面状放電容器内で放電が発生する。この放電により、水銀蒸気から紫外線が放射され、蛍光体層４に入射して可視光を発光させるので、その可視光を前面基板側１から外部に放射させることによって光源となる。
【００２１】
面状放電容器を構成する前面基板１、背面基板２、スペーサー５には、Ｎａ２Ｏを含むアルカリ含有ガラスで、かつ、放電に曝される表層部分のＮａ２Ｏ成分を減少させたアルカリ含有ガラスを素材として用いている。通常のアルカリ含有ガラスのＮａ２Ｏの含有量は、１０％〜２０％である。これに対して、本実施の形態では、該当表層のＮａ２Ｏの含有量を０．２％〜４．０％まで低減させている。
【００２２】
上記のアルカリ含有ガラス素材は、下記の方法で作製したものである。第１の製法は、アルカリ含有ガラスの該当表面を、水素を含有したプラズマで処理する方法であり、第２の製法は、アルカリ含有ガラスの該当表面を、水素を含む炎で処理する方法であり、第３の製法は、アルカリ含有ガラスの少なくとも該当表面を、水素を含む雰囲気中で加熱処理する方法である。以上のような方法で処理すると、ガラス表面のナトリウムイオンが雰囲気中に蒸発し、雰囲気中に含まれる水素イオンと交換し、ガラス表面にはシリカに富む層を形成することができるため、ガラス表面から０．１μｍ〜１００μｍまでの層のガラスに含まれるＮａ２Ｏ成分を減少させることができる。
【００２３】
さらに別の製法として、アルカリ含有ガラスを、その歪点以下の温度でＮａイオン以外のイオン溶液に浸してイオン交換することにより、ガラス表面のＮａ２Ｏの含有量を低減できる。イオン溶液としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓイオンを含む溶液を用いる。
【００２４】
本実施の形態の平面型蛍光ランプでは、放電容器の材料に用いるアルカリ含有ガラスの、放電空間側の表面の近傍のＮａ２Ｏ成分を減少させたことにより、ランプ点灯中のＮａ成分と水銀との反応を抑制でき、水銀による黒化現象を低減でき、その結果、黒化部分での蛍光体からの可視光の吸収を低減でき、長時間点灯時の光束維持率を向上させることができる。また、Ｎａ２Ｏとの反応による水銀の消耗も抑制できるため、製造初期に封入する水銀量を低減できる。また、アルカリ含有ガラスは材料として安価であるため、ランプの材料コストを低減できる。
【００２５】
（第２の実施の形態）本発明は、水銀蒸気を用いた全ての平面型放電ランプに適用されるものであり、図１〜３では、電極と放電媒体とが分離されているバリア放電型の平面型蛍光ランプを示したが、図９、図１０に示す第２の実施の形態のように、電極６ａ、６ｂを導入線８ａ，８ｂを介してランプ容器の内部に配置した内部電極構造の平面型蛍光ランプにおいても、本発明のガラスを素材として採用することができる。
【００２６】
（第３の実施の形態）図１１、図１２は本発明の第３の実施の形態の平面型蛍光ランプの構造を示す断面図である。図１１、図１２において、１１は前面基板、１２はスペーサー、１３は背面基板、１４は電極、１５は放電ガス、１６は蛍光体層、１７は反射膜層、１８はフリットガラス、１９は側壁を表している。図１１の平面型蛍光ランプは、側壁１９と蛍光体層１６との間に反射膜層１７(例えば、アルミナ：Ａｌ２Ｏ３など)を形成したことを特徴としている。また、図１２の平面型蛍光ランプは、背面基盤１３の内面及び側壁１９と蛍光体層１６との間に、反射膜層１７を形成したことを特徴としている。本実施の形態では、前面基板１１、スペーサー１２、背面基板１３には第１、第２の実施の形態と同様のアルカリ含有ガラスを用いている。尚、本実施の形態では、前面基板１１、スペーサー１２、背面基板１３のすべてにアルカリ含有ガラスを用いているが、一部に用いる構成でもよい。
【００２７】
本実施の形態によれば、第１、第２の実施の形態と同様に、長時間点灯時の光束維持率を向上させることができ、また、Ｎａ２Ｏとの反応による水銀の消耗も抑制できるため、製造初期に封入する水銀量を低減できる。また、アルカリ含有ガラスは材料として安価であるため、ランプの材料コストを低減できる。加えて、本実施の形態によれば、反射膜層１７により、より強い発光を前面方向に放射させることができる。
【００２８】
（第４の実施の形態）図１３（ａ）、（ｂ）は本発明の第４の実施の形態の蛍光ランプの側壁形状の説明図であり、図１４はその垂直方向の断面図であり、図１５は平面図である。
【００２９】
図１３、図１４に示すように、本実施の形態の平面型蛍光ランプでは、側壁２３にフリット充てん用の曲面状の溝部２９を設けたことを特徴とする。本実施の形態では、溝部２９は曲面状であるが、三角や四角でもよい。
【００３０】
本実施の形態の平面型蛍光ランプは、ある一定の間隔にて向かい合う２枚の平板状の透明なガラス基板２１、２２と、２枚の透明ガラス基板２１、２２の周辺部にフリット２４を塗布し、そのフリット２４の塗布部分と側壁２３のフリット充てん用の溝部２９とを重ね合わせて配置し、溶着させ密閉放電容器を形成している。また、フリット２４は、側壁２３のフリット充てん用の溝２９側に塗布してもよい。透明なガラス基板２１、２２には第１の実施の形態と同様にアルカリ含有ガラスを用いている。
【００３１】
この密閉放電容器は、容器内壁に蛍光体層２７を有し、容器内部に水銀、希ガスなどの放電媒体２６が１気圧以下にて封入されている。大気圧による爆縮を防止するため、２枚の透明なガラス基板２１、２２の間にスペーサー２５を配置している。電極２８は、透明なガラス基板２１の放電空間外部に一対形成されているが、複数対でもかまわない。また、本実施の形態では、電極２８は放電空間外にあるが、放電空間内でもよい。
【００３２】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用、効果に加えて、側壁２３とガラス基板２１、２２とをフリット２４にて溶着する面にフリット充てん用の溝２９を設けたことにより、フリット２４の厚みを厚くすることができ、側壁２３とガラス基板２１、２２との接着強度を向上することができる。
【００３３】
（第５の実施の形態）図１６は本発明の第５の実施の形態の平面型蛍光ランプの側壁形状の説明図である。図１６において、側壁２３は、ジグザグに溝部２９を設けたものである。溝部２９は第４の実施の形態と同様にフリット２４の充てん用に設けたものである。また、溝部２９には、外部にフリット２４が流れるように溝部３０を設けてある。溝部３０は、余剰フリット２４を外部に逃がすことができ、フリット部の厚みを均一にすることができる。尚、図１６において、図１３〜図１５と共通する要素には同一の符号を付して示してある。
【００３４】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用、効果に加え、側壁２３とガラス基板２１、２２とをフリット２４にて溶着する面にフリット充てん用の溝２９を設けたことにより、フリット２４の厚みを厚くすることができ、側壁２３とガラス２１、２２の接着強度を向上することができる。
【００３５】
（第６の実施の形態）図１７は本発明の第６の実施の形態の平面型蛍光ランプの側壁２３の形状の説明図である。図１７から側壁２３は、ノコギリ型に溝部３１を設けたものである。ノコギリ状の溝部３１は、第５、第６の実施の形態と同様のフリット２４を充てんした場合に、そのフリット２４を十分厚く充てんでき、かつ余剰フリットを外部に逃がすことができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用、効果に加えて、側壁２３とガラス基板２１、２２とをフリット２４にて溶着する面にフリット充てん用の溝部３１を設たことにより、フリット２４の厚みを厚くすることができ、側壁２３とガラス基板２１、２２の接着強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの垂直断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプ水平断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの平面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプのスペーサーの多様な形状例を示す説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの他の例の上面側からの斜視図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプの他の例の底面側からの斜視図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプのさらに他の例の上面側からの斜視図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の平面型蛍光ランプのさらに他の例の底面側からの斜視図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の平面型蛍光ランプの垂直断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の平面型蛍光ランプの水平断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の平面型蛍光ランプの垂直断面図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の平面型蛍光ランプの水平断面図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の平面型蛍光ランプの側壁形状の説明図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の平面型蛍光ランプの垂直断面図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の平面型蛍光ランプの平面図。
【図１６】本発明の第５の実施の形態の平面型蛍光ランプの側壁形状の説明図。
【図１７】本発明の第６の実施の形態の平面型蛍光ランプの側壁形状の説明図。
【図１８】従来の平面型蛍光ランプの構造を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  前面基板
２  背面基板
３  側壁
４  蛍光体
５  スペーサー
６ａ、６ｂ  外部電極
７  放電空間
８ａ、８ｂ  導入線
１１  前面基板
１２  スペーサー
１３  背面基板
１４  電極
１５  放電ガス
１６  蛍光体層
１７  反射膜層
１８  フリットガラス
１９  側壁
２１、２２  ガラス基板
２３  側壁
２４  フリット
２５  スペーサー
２６  放電媒体
２７  蛍光体
２８  電極
２９、３０、３１  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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