(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管アレイ型の光源を構成するガス放電発光管の製造方法において、
製造すべき発光管の長さを単位長さとして当該単位長さの少なくとも２倍の長さを有する長尺ガラス細管を準備する工程、
前記長尺ガラス細管の中に放電ガスを封入し、その後両端の密封された長尺密封ガラス細管を得る工程、及び
前記長尺密封ガラス細管を移送台に載せると共に、当該長尺密封ガラス細管と対向する位置にガスバーナを配置し、前記移送台とガスバーナを相対的に順次移動して当該ガスバーナの火炎により当該長尺密封ガラス細管を製造すべき発光管の単位長さ毎に熔断し、両端が溶融した長尺ガラス細管自身の材料でシールされた複数の発光管を得る工程、を含んでなることを特徴とするガス放電発光管の製造方法。
【請求項２】
前記放電ガスの封入に先立って前記長尺ガラス細管の内面に蛍光体層を形成する工程を更に含み、かつ前記熔断工程が前記長尺密封ガラス細管の熔断箇所に火炎の当たる範囲を規制する火炎マスクのスリットを介して行われることを特徴とする請求項１記載のガス放電発光管の製造方法。
【請求項３】
前記長尺ガラス細管が長径寸法５〜１ｍｍ、短径寸法３〜０．５ｍｍの扁平楕円断面を有し、肉厚３００μｍ以下の硼珪酸ガラスから成り、前記放電ガスの封入に先立って前記長尺ガラス細管の長径側対向面の一方の内面に長手方向に沿った蛍光体層を形成する工程を含み、更に前記熔断工程が前記蛍光体層を形成した面に対向する他方の外面側からガスバーナの火炎を当てて行われることを特徴とする請求項１記載のガス放電発光管の製造方法。
【請求項４】
発光管アレイ型の光源を構成するガス放電発光管の製造方法において、
製造すべき発光管の長さを単位長さとして当該単位長さの少なくとも２倍の長さを有する扁平断面の長尺ガラス細管を準備する工程、
前記扁平断面を有する長尺ガラス細管の長径側対向面の一方の内面に長手方向に沿った蛍光体層を形成する行程、
前記長尺ガラス細管の中に放電ガスを封入し、その後両端の密封された長尺密封ガラス細管を得る工程、及び
前記長尺密封ガラス細管の前記蛍光体層が形成してある長径側の一方の面に対向する他方の外面からの加熱によって当該長尺密封ガラス細管を製造すべき発光管の単位長さ毎に熔断し、両端が溶融した長尺ガラス細管自身の材料でシールされた複数の発光管を得る工程、
を含んでなることを特徴とするガス放電発光管の製造方法。
【請求項５】
扁平楕円断面を有し、製造すべき発光管の長を単位長さとして当該単位長さの少なくとも２倍の長さを有する長尺ガラス細管を準備する工程、
前記ガラス細管の長径側対向面の一方の内面に長手方向に沿った蛍光体層を形成し、その後内部に放電ガスを封入した長尺密封ガラス細管を得る工程、
前記長尺密封ガラス細管の前記蛍光体層を形成した長径側の一方の面に対向する他方の外面からの加熱によって当該長尺密封ガラス細管を製造すべき発光管の単位長さ毎に熔断して複数のガス放電発光管を製造する工程、
前記複数のガス放電発光管を絶縁層上に配置して発光管アレイ組み立て体を得る工程、
絶縁基板上に隙間を挟んで対向する少なくとも１対の電極パターンを備えた電極組み立て体を製造する工程、及び
前記電極組み立て体の上に前記ガス放電発光管の長手方向が前記電極パターンの隙間と直交するように前記発光管アレイ組み立て体を重ねて配置する工程
とからなる発光管アレイ型面光源の製造方法。
【請求項６】
前記蛍光体層が紫外蛍光体層であることを特徴とする請求項５記載の発光管アレイ型面光源の製造方法。
【請求項７】
前記発光管アレイ組み立て体を得る工程において、前記各ガス放電発光管を絶縁層上に塗布した熱伝導性粘着剤に埋め込む形で配置することを特徴とする請求項５又は６に記載の発光管アレイ型面光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光管を並べて構成する発光管アレイ型面光源において主体となるガス放電発光管の製造方法と、該発光管アレイ型面光源の製造方法及び面光源用ガス放電発光管の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス放電を利用した光源デバイスとして、高圧水銀ランプやエキシマ放電ランプなどがよく知られている。また、紫外発光源としては、紫外発光蛍光体を用いたガス放電デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、平面光源の構成に適した発光管アレイ型のガス放電デバイスも周知である（例えば、特許文献２及び３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０７４３８１号特許公報
【特許文献２】特開２００４−１７００７４号公開特許公報
【特許文献３】特開２０１１−０４０２７１号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
紫外蛍光体を利用した従来のエキシマ放電ランプは、高価な石英ガラス外囲器を使用するほか、駆動のために高圧の方形波交流電源を必要とするなどの問題がある。また、ガス放電チューブを利用した従来の発光管アレイ型の紫外光源デバイスは、電極構成が複雑であるほか、発光効率や発光出力の点で未だ実用の域に達していない。
【０００５】
この点、本発明者等が先に発明し、特願2015-99146号として特許出願した外部電極型の新しいガス放電発光管とそれを利用した発光管アレイ型の面光源は、内部に放電ガスを封入した細長いガラス管と、該ガラス細管の長手方向に隙間を空けて両側に延びる１対の長電極とが独立した構成を有し、フレキシブルな発光面を持った高効率の光源を構成する上で上記従来技術を超えた多くの利点を備えている。この光源デバイスは、内部に封入した放電ガスの放電時の発光スペクトルをそのまま利用する構成や、管内に紫外又は可視蛍光体層を設け、ガス放電により発生した真空紫外線の励起により紫外又は可視の発光を得るような構成とすることができる。
【０００６】
ここにおいて本発明は、上記先願発明で提案された発光管アレイ型の光源デバイスにおいては、各発光管と電極とが独立したパーツとして構成される点に着目し、多数の発光管を効率的に製造する方法の提供を目的とするものである。また、本発明は、そのような発光管を用いた発光管アレイ型面光源の簡易な製造方法の提供を目的とするものである。更に本発明は、新しい製造法で製造された発光管特有の構成により、発光管の全長に亘って均一な発光特性を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡単に述べると本発明は、予め内部に放電ガスを封入した長尺の密封ガラス細管を単位長さに熔断することによって複数のガス放電発光管を製造する考え方を骨子とするものである。つまり１本の長尺密封ガラス細管から複数本の発光管を切り分けて製造することを特徴とするもので、各熔断箇所が個々の発光管のシール端面としてガラス細管自身の熔融材料で密封された状態となる。長尺のガラス細管の内面に予め紫外又は可視蛍光体層を形成しておくことにより紫外又は可視の発光管を製造することができる。
【０００８】
ガラス細管としては、例えば５００μm以下、好ましくは３００μm以下の肉厚を有する円形又は扁平楕円形断面の硼珪酸ガラス管を用いるのが好ましい。このようなガラス細管の場合、長径寸法が５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下であれば、熔断位置をバーナーで１０００℃程度に加熱することで、密封状態を破壊することなく複数の発光管に切り分けることができる。
【０００９】
更に本発明は、上記のような発光管の製造に引き続いて、当該発光管を絶縁フィルム上に複数本平行に配列した発光管アレイ組み立て体と、絶縁基板上に少なくとも１対の放電電極を配置した電極組み立て体とを別々に準備し、前記電極組み立て体の上に前記複数本の発光管の長手方向が放電電極対の隙間を横切るように発光管アレイ組み立て体を重ねて配置することでフレキシブルな発光面を有する発光管アレイ方式の面光源を製造することを特徴とするものである。複数本の発光管を絶縁フィルム上に塗布されたシリコーングリース（silicone grease）等の熱伝導性の粘着剤に埋め込む形で配置することで電極基板を通して背面側から効果的に放熱が可能となる。各発光管として内部に紫外又は可視蛍光体層を有するものを用いれば紫外又は可視の面光源を得ることができる。
【００１０】
また、上記本発明の製造方法を適用して得られる発光管においては、内部に予め形成された蛍光体層がシール端面の中まで均質な状態で延在した形となる。そしてこのような熔断シールが良好に完了した場合、シール端面の外側中央部に透明な微小突起ができて良品の目印となる。
【００１１】
なお、本発明において紫外発光管を構成するガラス細管には、一般に紫外線透過率の高いガラスとして従来の高圧水銀ランプ等の外囲器等に用いられていた石英ガラスよりも格段に安価で融点の低い硼珪酸系ガラスを用い、管の肉厚を３００μｍ以下としているので、十分な紫外線透過光を得ると共に、長尺密封管を切り分けての熔断シールが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば複数の紫外発光管を並べてフレキシブルな発光面を有する発光管アレイ型の紫外面光源を製造するに際し、予め内部に蛍光体層を形成し、放電ガスを封入した長尺の密封ガラス細管を所望の単位長さに熔断して個々の発光管を製造するようにしているので、発光管毎に蛍光体層形成工程、ガス封入工程、シール工程を行う場合に比べて作業工数を減らし工程を大幅に効率化することができる。
【００１３】
更に、本発明によれば、上記のプロセスで製造した発光管を絶縁フィルム上に熱伝導性の粘着剤で配列したものを電極基板上に配置するだけでフレキシブルで大きな発光面を有する光源デバイスを得ることができ、高輝度、高効率の面光源を容易かつ安価に製造することが可能となる。このようにして製造した発光管アレイ方式の紫外又は可視の面光源は、水銀レスで高輝度の紫外光源又は可視光源として医療用途や殺菌・滅菌用途、露光等の産業用途、植物育成照射用途などに広く応用することができる。
【００１４】
また、上記の熔断プロセスで製造した発光管においては、最初に準備した密封ガラス細管の中の蛍光体層が熔断位置においてもシール端面の中まで均質状態で延在するので、端部まで均等な発光輝度を得ることができる。そしてこのような熔断シールの良好な完成度合いは、シール端面外側にできる透明な微小突起を目視確認することで検査工程を簡素化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によって製造する発光管アレイ型紫外光源の基本的構成を示す縦断面図と横断面図である。
【図２】本発明による紫外発光管の製造プロセスを段階的に説明するための模式図である。
【図３】本発明による発光管アレイ型紫外光源の製造工程を段階的に説明するための横断面図と概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に示す実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。なお、説明を簡略化するため、同じ構成要素には同じ符号を付けている。また、以下の実施形態では発光管アレイ型の紫外光源を代表例として説明するが、本発明はガラス細管内に赤や青等の可視蛍光体層を設けたカラー発光管や、蛍光体層を持たないガス放電光のみを利用する発光管にも適用できるものである。
【００１７】
［製造対象となる発光管アレイ型紫外光源の基本構成］
図１(a)、(b) は、本発明によって製造する発光管アレイ型紫外光源の基本的構成を示す模式的縦断面図と横断面図である。放電ガスとしてネオン(Ne)とキセノン(Xe)の混合ガスを封入したガラス細管１が光源の主体となる紫外発光管１０の外囲器を構成する。図１(b)の横断面図から明らかなようにガラス細管１は扁平四辺形又は扁平楕円形状の横断面を有し、長径側で対向する平坦な前面側上部１aと背面側底部１bを持つ。ガラス細管１の背面側底部外面に絶縁層２を介してガラス細管の長手方向に沿った１対の放電電極３及び４が近接端に電極間隙部５を挟んで両サイドに延びるよう配置されている。放電電極３及び４はガラス細管１に沿って細長いので、長電極とも称する。なお、図１に示した発光管アレイ方式の紫外光源は、発光管１０それ自身が内部にも外部にも固定された電極を持たず、当該発光管と絶縁シート上に支持された電極組み立て体とがそれぞれ独立したパーツとして構成されている点に注目すべき特徴を持つ。
【００１８】
発光管１０において、主体となるガラス細管１は、酸化珪素(SiO2)と酸化硼素(B2O3)を主成分とする硼珪酸系ガラスのパイプ状母材を外径０．５−５ｍｍの範囲で肉厚が５００μ以下の細管となるようリドロウ(線引き)して形成される。また、ガラス管１の横断面は、例えば、図１(b)に示すように長径寸法２ｍｍ、短径寸法１ｍｍの扁平四辺形又は扁平楕円形状を有するが、他に円形、矩形、台形などのバリエーションが可能である。このようなガラス細管の製法は、特許公開公報（特開2003-286043号）等に詳しく述べられている。
【００１９】
ガラス細管１は、背面側底部１bの内面には紫外発光蛍光体層６が形成されており、ネオンとキセノンの混合ガスのガス放電に伴って発生する真空紫外線（発光波長１４３nm、１７３nm）で励起されて蛍光体の特性に応じたスペクトルの紫外線を発生する。因に蛍光体層の材料を赤、青、緑等の蛍光体に変えることで可視のカラー発光管を作ることができる。また、そのような蛍光体層６を省き、放電ガスの組成や混合比に応じたガス放電光のみを利用する発光管とすることもできる。
【００２０】
紫外発光蛍光体層６として、例えば、ガドリリュウム賦活蛍光体（LaMgAl11O19:Gd）を用いた場合には、３１１nmに狭い帯域幅のピーク波長を持つUV-Bバンドの紫外発光が得られる。
【００２１】
また、プラセオジュウム賦活の蛍光体（YBO3:Pr 又はY2SiO5:Pr）を用いた場合には、２６３nmにピーク波長を持つUV-Cバンドの紫外発光を得ることができる。
【００２２】
ガラス細管１の内壁面への紫外蛍光体層6の形成には、周知の沈降法や溶液通過法を用いることができる。また、紫外蛍光体層6に可視蛍光体、例えば赤色蛍光体を少量混合した場合、発光スペクトル幅を広げたり、不可視の紫外スペクトルの発光を赤色の可視発光成分によって確認したりすることが可能となる。
【００２３】
紫外発光管１０を構成する場合、ガラス細管１の発光面となる前面側上部１aの肉厚を３００μm以下にすることが紫外線透過率の点から重要である。本発明者等は先に、硼珪酸系のガラスであっても厚さを３００μm以下にすることにより、UV-Bの波長バンドの紫外線に対し９０％以上の透過率が得られることを実験的に確認している。また、発光面の厚さを１００μm以下にするとUV-Cの波長域にたいしても８０％以上の透過率を得ることができる。
【００２４】
図１(a)の構成において、絶縁層２の下面に設けられた１対の長電極３と４は、互いの近接端が電極間隙部５を挟んだトリガ電極部３aと４aを構成し、電極間隙部５に対応したガス空間がトリガ放電部７となる。また、トリガ電極部３aと４aから両側に離間する方向に延びる延長部がそれぞれ主電極部３bと４bを構成し、主電極部３b，４bの対応ガス空間が主ガス放電部８となる。トリガ電極部３a，４aと主電極部３b，４bからなる１対の長電極３と４を、以下、それぞれＸ電極３、Ｙ電極４と呼ぶ。
【００２５】
電極間隙部５の電極間隙長Ｄｇは０．１−２０ｍｍの範囲で適宜設定される。また、Ｘ電極３及びＹ電極４の長さは、電極間隙長Ｄｇの３倍以上から１０倍程度、又はそれ以上に設定される。電極間隙長Ｄｇを３ｍｍとし、Ｘ電極３とＹ電極４の長さをそれぞれ２３．５ｍｍとした場合、それらの総和寸法から有効発光領域長５０ｍｍのガス放電紫外発光管１０が得られる。但し、対となるＸ，Ｙ電極３、４の長さは、放電を有効発光領域の全長に拡張するに必要な交番駆動電圧のピーク値と、電極間隙部５の耐圧との関係から考慮して決める必要がある。
【００２６】
図１においてＸ電極３とＹ電極４は、原理的構成として絶縁フィルム２の下面に配置されているが、この関係位置を保つよう図示しない別の絶縁基板の上に銀ペースト等の導電性インクを印刷して直接形成した形で長電極対を配置してもよいし、銅やアルミ等の金属導体箔を別の絶縁基板の上に粘着または接着して構成したものを絶縁フィルム２の下面に配置する形でもよい。絶縁フィルム２の上に発光管１０を複数本アレイ状に粘着配置することでフレキシブルな発光面を持つ発光管アレイ型の紫外光源を得ることができる。
【００２７】
本発明の対象とする発光管アレイ型の紫外光源は、外部電極型であり、正弦波電圧で駆動する。対となるＸ，Ｙ電極３，４のＸ電極３を接地した状態でＹ電極４に正弦波の電圧を印加すると、電圧の上昇過程においてトリガ電極部３aと４a間の電圧がトリガ放電部７の放電開始電圧Ｖｆを超えた時点でトリガ放電が発生する。このトリガ放電部７からの空間電荷の供給による種火効果で近傍の放電開始電圧が低下するので、印加正弦波電圧の上昇と相俟って新たな放電が主電極部３b、４bの両端方向に拡張していく。
【００２８】
一方、外部電極型放電デバイスの特徴として放電した電極対応部分の内壁には印加電圧の極性と反対極性の電荷（電子と陽イオン）が壁電荷として蓄積し、この内部電界が当該対応部分に印加された外部電圧の電界を打ち消す結果、一旦発生した放電は順次停止していくことになる。この動作原理は、先に引用した特願2015-99146号の明細書に更に詳しく述べられている。
【００２９】
印加される正弦波駆動電圧の極性が反転すると、壁電荷による内部電界が外部印加電圧の電界に加算される結果、再度、トリガ放電部７で放電が始まった後、上記と同様に印加正弦波電圧の上昇に伴う放電の拡張と停止とが、主電極部３ｂ，４ｂの両端方向に進行する。
【００３０】
この動作の繰り返しでガス放電とそれに伴う発光が行われる。因に、駆動電源としては６〜１２ＶのＤＣ電圧を正弦波に変換して昇圧するインバータ電源を用いることができ、正弦波出力電圧は、そのピーク値において、放電の広がりがＸ電極３，Ｙ電極４の両端部まで広がるよう例えば１０００Ｖ乃至それ以上に設定する。また正弦波の駆動周波数は、負荷となる発光管の容量や電極間容量及びインバータ電源に含まれる出力トランスのインダクタンス等の回路定数で定まる共振周波数に設定するのが望ましく、数１０kHz、例えば、４０kHzが適切である。この正弦波駆動電圧を間欠的に印加するバースト周期を加減することで発光輝度を調節することができる。
【００３１】
［本発明による紫外発光管の製造方法の実施態様］
本発明は、上述したような発光管アレイ式紫外光源の主体となる紫外発光管の新しい製造方法を提供するものであり、製造プロセスを段階的に示す図２を参照して以下詳細に説明する。
【００３２】
第1工程として、図２(a)に示すように、長尺ガラス細管１００を準備する。その細管の長さは、製造すべき紫外発光管１０の単位長の少なくとも２倍あり、例えば１ｍとする。発光管アレイ式紫外光源の発光管は通常２０ｃｍ以下であるので、ガラス細管１００はそのほぼ５倍となる。また、ガラス細管１００の断面形状と寸法は先に基本構成として述べたような長径寸法１〜５ｍｍ、短径寸法０．５〜３ｍｍで、肉厚５０〜３００μｍほどの扁平四辺形又は扁平楕円形のものとする。一例としては、長径２ｍｍ、短径１ｍｍ、肉厚１００μｍで長さ１ｍの扁平楕円管が適当である。
【００３３】
上記の長尺ガラス細管１００は、酸化硼素と酸化珪素を主成分とした例えばパイレック（登録商標）等の呼称で知られるポピュラーな耐熱性のパイプ状硼珪酸ガラス母材から成り、プラズマチューブアレイ型のディスプレイに用いられていたプラズマチューブと同様、例えば先に参照した公開特許公報（特開2003-286043号）等に記載された公知のリドロープロセスで作ることができる。
【００３４】
次いで第2工程では、図２(b)に示すように、長尺ガラス細管１００の長手方向に沿った底部内面に紫外蛍光体層１０１を形成する。この工程は、ガラス細管１００の中に先に述べた紫外蛍光体粉末の懸濁液（スラリー）を導入して一定時間水平状態に静置し、その後溶液分を排出し、静置時の底部内面に沈殿した蛍光体材料を焼成して蛍光体層１０１とする、いわゆる沈降法で行うことができる。この沈降法も例えば、公開特許公報（特開2003-86096号）に記載のようにプラズマチューブアレイ型のディスプレイの分野で公知のプロセスであってそれ自体に特徴はない。なお、ガスの放電光のみを利用する発光管においては、この蛍光体層形成工程は当然必要ない。
【００３５】
第3工程は排気とガスの封入である。この工程もプラズマチューブアレイ型ディスプレイの場合と実質的に同じである。即ち、予め一端を密封した長尺ガラス細管１００を排気装置に連結して一旦内部を排気した後、放電ガスとしてのネオン(Ne)とキセノン(Xe)の混合ガスを所定のガス圧(例えば５０−８０ｋＰa)で導入する。その後、他方の端部を溶融して密封することで図２(c)に示したような長尺の密封ガラス細管１０２が得られる。
【００３６】
続く第4工程が、本発明の特徴とする熔断工程である。即ち、この工程では図２(d)に示すように、長尺密封ガラス細管１０２を、製造すべき紫外発光管１０（図１）の単位長さに切り分ける。図中一点鎖線１０３で示す熔断位置に熱源となるガスバーナ１０４の火炎を当てることで切断箇所を１０００−１５００℃に加熱すると、溶融したガラス自身で両側の密封状態を保ったまま切断を行うことができる。１箇所の熔断に要する時間はバーナの温度にもよるが５秒乃至はそれより少し長い程度である。なお、長尺密封ガラス細管１０２の両端から数センチの部分１０７は放電特性の均一性が確保し難いので熔断して廃棄する。
【００３７】
上記のような熔断方法によれば、両端廃棄部分１０７を含めて１ｍ余りの長さの密封ガラス細管１０２に対してガスバーナ１０４を１０ｃｍ間隔で移動させることにより、１０ｃｍ長の発光管１０を１０本連続して作ることができる。なお、自動化に当たっては、ガスバーナ１０４を移動させる代わりに、長尺密封ガラス細管１０２を製造すべき発光管１０の長さ単位で順送りするようにしてもよい。更に、複数本の長尺密封ガラス細管１０２を、一方向に移動する移送台に並列に載せ、対向する位置に直交方向に移動可能なガスバーナを配置して両者を位置決めしながら移動して同時に複数本宛の発光管を切り出すようにすれば製造効率が一層向上する。
【００３８】
また熔断工程においては、ガスバーナ１０４の火炎の当たる範囲を規制するため、図示しない火炎マスクのスリットを通して火炎を熔断箇所に当てるようにすることが望ましい。また熔断は、ガスバーナ１０４の火炎が長尺密封ガラス細管１０２の前面側、即ち蛍光体層１０１の対向面側から当たるような位置関係で行うのが望ましい。焼成された蛍光体層１０１は脆い焼き物状態であるので、支持体としての背面側ガラスが先に熔融して流動変形すると、蛍光体層１０１に無用な応力が作用してひび割れや剥離などの問題が生じるおそれがある。従って、前面側からバーナを当てて先に熔融した前面側のガラスで蛍光体層１０１を包み込むようにシールを行うわけである。
【００３９】
図２(e)及び(f)は、このようにして切り出した紫外発光管１０５を示す平面図と縦断面図である。この紫外発光管１０５の特徴として、紫外蛍光体層１０１が両端のシールの中に内包された形で延在していることが分かる。密封された長尺のガラス細管１０２を蛍光体層１０１と対向する前面側から熔断することにより、始めに溶融した前面側のガラスが減圧ガス空間との圧力差で内側に引き込まれる形で背面側に溶け落ちて蛍光体層を包み込むように裏側のガラスと融着する。この状態でガラス細管１０２を熔断線１０３の両側に引き離すことで、蛍光体層１０１の端部が溶融したガラスで取り巻かれた形でのシールが完成する。この結果、紫外発光管１０５の両端は図２(f)のように裏面側に絞り込まれた先細の端面形状となり、蛍光体層１０１に無用な応力はかからない。
【００４０】
本発明者等は、このような形状で良好な熔断シールが行われた時、シール外端面の裏面に近いほぼ中央部に絞り込まれた透明な小突起１０６ができることを確認した。即ち扁平楕円断面の密封ガラス細管において、熔断時のガスバーナ火炎で先に溶融する前面側平坦面のガラスが減圧状態の管内側に引き込まれる形で絞り込まれ、遅れて溶融する背面側ガラスと融合した状態で両側に切り分けられる結果、シール外端面の背面に近い中ほどに前面側ガラス部分が溶融して蛍光体層を包み込む微小な突起１０６が形成されることになる。従って、完成した紫外発光管１０５の両外端面にできた透明な突起１０６を良品検査の目印とすることができる。
【００４１】
以上のように長尺密封ガラス細管１０２から熔断手法で個別の紫外発光管１０５を切り出す製造方法によれば、最初から単位長さに切断したガラス細管を用いて蛍光体層の形成や放電ガスの封入を個別に行う製法に比べて製造効率を格段に向上することができる。また熔断によるガラス自身でシールされた端部では蛍光体層が内包された形となるので、端部まで均等な発光輝度特性を得ることができる。
【００４２】
［本発明による発光管アレイ型面光源の製造方法の実施形態］
図３は、上記のようにして製造した紫外発光管１０５を用いて発光管アレイ型面光源を組み立てる工程を段階的に示した模式的断面図である。即ち、基本的には図３(a)(c)に示す発光管アレイ組み立て体１２０と、図３(b)に示す電極組み立て体１３０、及び図３(d)に示す放熱基板組み立て体１４０とを重ね合わせた形で所望の面光源が作られる。以下、代表的な紫外発光管を用いて紫外面光源を製造する例について説明する。
【００４３】
図３(a)に示す発光管アレイ組み立て体１２０は、厚さ２０〜５０μｍ程度の薄い絶縁フィルム１２１の上面に複数本例えば６本の紫外発光管１０５を平行に配置した形で作られる。各紫外発光管１０５の配置は、絶縁フィルム１２１の表面にシリコーングリースのような熱伝導性の良い粘着剤１２２を塗り、その粘着面に各紫外発光管１０５を押し込む形で組み立てられる。各紫外発光管１０５は固着されているわけではないので、修理・交換のため絶縁フィルム１２１から容易に離脱させることも可能である。
【００４４】
電極組み立て体１３０は、シート状の薄い絶縁基板１３１とその表面に設けられたＸ電極１３２とＹ電極１３３とからなる電極シートの形を持つ。絶縁基板１３１はポリイミド系耐熱樹脂の薄いフィルムからなる。また、Ｘ電極１３２とＹ電極１３３は複数本の紫外発光管１０５の長手方向を、図１と同じ間隙Ｇｐを挟んで両側に二分するようなパターンを持った金属層、例えばアルミ箔からなり、絶縁基板１３１の表面に貼り付けられている。またＸ電極１３２とＹ電極１３３の一部がそれぞれ絶縁基板１３１の端部からリボン状のリード導体１３４（Ｘ側）、１３５（Ｙ側）として引き伸ばされ、当該基板の裏面側に折り返されてＸ電極端子ＸＴとＹ電極端子ＹＴを構成している。
【００４５】
図３(ｃ)は、１対のＸ電極１３２とＹ電極１３３のパターン形状をよりよく理解するための発光管アレイ組み立て体１２０の概略平面図である。Ｘ電極１３２とＹ電極１３３は代表的に示された６本の紫外発光管１０５に対して共通のベタ電極パターンを持つ。また、各紫外発光管１０５を共通に横切る電極ギャップＤｇの近接端部から前記リボン状リード導体１３４、１３５が並んで引き出され、これが絶縁基板１３１の裏側に廻されて前記電極端子ＸＴとＹＴとなる。
【００４６】
図３（ｄ）に示す放熱基板組み立て体１４０は、紫外光源の基体となるもので、樹脂基板１４１の両面に銅(Cu)の放熱層１４２，１４３を持つ。放熱層１４２、１４３は、図３(c)のＸ及びＹ電極パターン１３２、１３３に対応して２分割されており、かつ、表面および裏面はそれぞれ樹脂レジスト膜１４４ａ，１４４ｂで絶縁被覆されている。また両面の銅の放熱層１４２，１４３間は複数のスルーホール１４５の内壁に形成した銅の熱伝導路を通して繋がれている。
【００４７】
更に、図３（ｂ）に示す電極組み立て体１３０のＸ電極端子ＸＴとＹ電極端子ＹＴに対応する位置の両面には、前記銅の放熱層１４２、１４３とは分離したパターンを持つ端子パッドＸＴp、ＹＴｐが設けられ、それぞれの両面は互いにスルーホールで電気的に繋がれている。下面側の各端子パッドに図示しないコネクタコードを接続しておくことで駆動用インバータ電源との接続が可能となる。電極組み立て体１３０のＸ及びＹ電極端子ＸＴ，ＹＴと放熱基板組み立て体１４０の両面端子パッドＸＴｐ（ＹＴｐ）との間は単なる接触コンタクトだけで駆動用正弦波電圧の供給には何ら支障はない。
【００４８】
放熱効果を更に高めるため、放熱基板組み立て体１４０の背面側に放熱フィンを設けることもできる。この放熱フィンも上記放熱層１４２、１４３と同様Ｘ及びＹ電極１３２、１３３のパターンに対応して分割した構成であることが必須である。放熱フィンの取り付け例が図３(d)に破線１４６で示してある。この放熱フィン１４６紙面垂直方向に重なる位置にＸ，Ｙ電極に対応して対となる放熱フィンが存在する。
【００４９】
上記３つの組み立て体１２０、１３０及び１４０を重ね合わせることで発光管アレイ式の紫外光源が完成する。各組み立て体の間は、シリコーングリースのようなサーマルコンパウンドで粘着してもよいし両面接着テープで貼り合わせても良い。或いはそのまま重ねて位置決めしただけでも良い。簡単な工程で組み立てができるほか、発光管の長さと並置する本数で発光面積の異なる面発光型の紫外光源を容易に製造することができる。
【００５０】
［実施態様の変形例］
なお、上記放熱基板組み立て体１４０は光源デバイスとしては必ずしも必須の要素ではない。発光管アレイ組み立て体１２０と電極シートとしての電極組み立て体１３０を重ねることで発光管の長手方向と交差する方向にフレキシブルな面光源を得ることができる。このフレキシブル面光源により彎曲発光面や円筒状発光面を構成して用途の拡大に図ることができ、必要に応じて放熱基板組み立て体１４０を付設すればよい。
【００５１】
また、図３（ｂ）の電極組み立て体１３０としては、表面にＸ及びＹ電極１３２、１３３の導体パターンを形成したハードな絶縁基板１３１を用い、当該電極パターンをレジスト膜などで絶縁被覆した状態で、その上に両面テープで発光管アレイ組み立て体１２０を取り付けるようにしてもよい。この構成によれば電極組み立て体１３０の絶縁基板１３１の形状に応じて発光面の形状を規定することができ、平面又は湾曲した発光面を持つ面光源を容易に作ることができる。更に別の実施形態として図３（ｄ）の放熱基板組み立て体１４０を電極組み立て体として用いることもできる。この場合、表側の放熱層１４４をＸ及びＹ電極１３２、１３３の印刷導体パターンで形成し、その表面を絶縁膜で被覆した状態で、その上に同じく発光管アレイ組み立て体１２０を重ねて取り付ける。
【００５２】
また本発明の対象とする発光管アレイ型光源においては、同じ発光波長のガス放電発光管を複数本配列したものの他、発光波長の異なる発光管を配列したマルチバンドの光源を構成するようにしてもよい。更に、１対の電極でカバーするにはピーク電圧が高くなりすぎるほど長い発光管を使用して大型の発光面を得る場合には、複数本の発光管の長手方向を複数に分割する放電間隙を挟むパターンで複数対の帯状電極を配置することができる。
【００５３】
本発明によれば、発光管に直接電極を設ける必要がないので、長尺の密封ガラス細管を熔断手法で切り分けることで所望の発光スペクトルのガス放電発光管を効率的に製造することが可能となる。この発光管を用いて発光管アレイ型の紫外光源を組み立てることにより、均一な発光面を持ったフレキシブルな面光源を低いコストで得ることができ、水銀レスの紫外又は可視の面光源として応用範囲の拡大に効果がある。
【符号の説明】
【００５４】
１：ガラス細管
２：絶縁層
３、４：放電電極
６、１０１：蛍光体層
１０、１０５：紫外発光管
１００：長尺ガラス細管
１０２：長尺密封ガラス細管
１０４：ガスバーナ
１２０：発光管アレイ組み立て体
１３０：電極組み立て体
１３２：Ｘ電極
１３３：Ｙ電極
１４０：放熱基板組み立て体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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