熱陰極蛍光ランプ用マウント及び熱陰極蛍光ランプ
【課題】管径が細く、且つ安定した発光性能及び高い信頼性を有する熱陰極蛍光ランプを実現するマウント及びそれを使用した熱陰極蛍光ランプを提供することにある。
【解決手段】マウント７をフィラメント電極２、導入線３及び排気管４で構成すると共に、排気管４の開口端部４ａを漏斗状とし、その漏斗状の開口端部４ａにフィラメント電極２を支持する導入線３を気密に貫通させた構造とした。そして、排気管４の、導入線３が貫通した漏斗状の開口端部４ａとガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウント７で封止するようにした。
【解決手段】マウント７をフィラメント電極２、導入線３及び排気管４で構成すると共に、排気管４の開口端部４ａを漏斗状とし、その漏斗状の開口端部４ａにフィラメント電極２を支持する導入線３を気密に貫通させた構造とした。そして、排気管４の、導入線３が貫通した漏斗状の開口端部４ａとガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウント７で封止するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ用マウント及び熱陰極蛍光ランプに関するものであり、詳しくは、ガラスビードやガラスフレアを使用しない熱陰極蛍光ランプ用マウント及び熱陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱陰極蛍光ランプは、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管の内部に希ガスと水銀が封入されると共にガラス管内の両端部に電極が配置された構造を有しており、この両電極間に電圧（交流電圧）を印加することにより一方の電極から放出された電子がガラス管内の希ガスや水銀の気体原子と衝突し、これらを電離、励起しながら他方の電極に向かって進み、放電が行われる。
【０００３】
このとき、電子の衝突を受けた水銀原子は電子のエネルギーで励起されて紫外線（波長：２５３．７ｎｍ）を放出し、この紫外線がガラス管の内壁に塗布された蛍光物質に照射されて該蛍光物質を励起し、可視光に変換される。
【０００４】
ところで、ガラス管内の両端部に配置する電極（以下、フィラメント電極と呼称する）は、一般的に、熱陰極蛍光ランプの製造工程上、予めステムに支持された状態（マウント）に組立てられ、その後ガラス管の両端部を封止する。
【０００５】
この場合、ステムについては従来より種々の構造のものがあるが、熱陰極蛍光ランプに最も広く採用されているステムはフレアステムと称されるものである。フレアステムは例えば図８に示すように、ガラスを裾広がりのスカート状に成形したフレア部５０を有するガラスフレア５１の中央部に排気管５２が一体に接続され、排気管５２を挟んで対向する位置に前記ガラスフレア５１を気密に貫通する一対の導入線５３が設けられた構造となっている。
【０００６】
そして、このフレアステム５４の夫々の導入線５３の先端部が折返されてフック状に成形され、両フック間にコイル状で且つ電子放射性物質（エミッタ）が塗布されたフィラメント電極５５が配置、継線されてマウント５６が構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図９は、上記フレアステムを用いたマウントを使用して熱陰極蛍光ランプを製造する方法を示している。まず、（ａ）の工程において、エミッタが塗布されたフィラメント電極５５がフレアステム５４に継線されてなるマウント５６と、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管５７を準備する。
【０００８】
（ｂ）の工程において、マウント５６をガラス管５７の両端部に挿入し、ガラスフレア５１のフレア部５０の外周とガラス管５７の端部をバーナー等により加熱溶着してガラス管５７の両端部を封止する。
【０００９】
（ｃ）の工程において、一方の排気管５２ａを加熱溶融して封止切り（チップオフ）した後、他方の排気管５２ｂよりガラス管５７内部を真空に排気しながら、夫々の一対の導入線５３間に電圧を印加してフィラメント電極５５に通電し、通電電流によってフィラメント電極５５を加熱して該フィラメント電極５５に塗布されたエミッタを活性化させる。エミッタは炭酸塩の状態で塗布されており、この活性化工程により炭酸塩から金属酸化物の状態に変化し、所望の電子放射性能を発揮するようになる。
【００１０】
その後、図示は省略したが、ガラス管内に希ガス及び水銀を封入する工程を経て熱陰極蛍光ランプは完成する。
【００１１】
その他の構造を有するステムとしては、排気管と導入線をガラスを成形したガラスビードで固定しただけの単純な構造のステムも開示されている。具体的には、排気管と該排気管を挟んで対向する位置に一対の導入線が設けられ、これらを２本のガラス棒で両側から挟みこんだ状態で互いのガラス棒を加熱溶着して一体化させ、一体化したガラスビードに排気管が一体に接続されて貫通すると共に一対の導入線がガラスビードを気密に貫通する構造とするものである（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
また、排気管を有しないステムについて、特許文献３に従来例として示されている。それは、ガラス管の管径が細く、製造工程上排気管を必要としない冷陰極蛍光ランプにおいて最も一般的に使用されているものであり、ガラスビードを気密に貫通するジュメット線の先端部にニッケル棒を接合し、該ニッケル棒に、ニッケル基板の表裏面にゲッター剤及び水銀合金が塗布されてなる短冊状の板状ターゲットを接合した構造とするものである。
【００１３】
更に、上述のフレアやビードを使用しないステムについての開示もなされている。具体的には、一対のリード線が排気管の外面に直接埋め込まれて固定された構造とされ、このステムを用いたマウントの排気管を直接ガラス管の端部に溶着することによりマウントの固定及びガラス管の封止を可能とするものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平４−２２３０３６号公報（第３図、第２図）
【特許文献２】特開平２００５−１８３２６７号公報（第２図）
【特許文献３】特開平８−１７１８５１号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記フレアステムは、構造が複雑であるため熱陰極蛍光ランプに使用されるガラス管の細径化が難しいという問題を有している。つまり、熱陰極蛍光ランプの製造工程には電極（フィラメント電極）に塗布されたエミッタを活性化させる工程が不可欠であるが、この工程を容易に実施するためには、ガラスフレアに一体に接続された排気管の外径が２ｍｍφ以上、ガラスフレアを気密に貫通する一対の導入線の外径が０．２５ｍｍφ以上であることが望ましい。さらに、ガラスフレアにはガラス管に溶着するためのフレア部が必要であり、これら寸法上の制約からフレアステムの外径寸法は６ｍｍφ程度以上が必要となる。そのためガラス管の管径が７ｍｍφ未満の熱陰極蛍光ランプにフレアステムを使用することは製造上不可能である。
【００１５】
一方、ガラスビードを使用したビードステムは、上記フレアステムと比較して構造が単純であるためにフレアステムよりも小型化が可能であるが、フレアステムと同様に外径寸法についての構造上の制約があり、ガラス管の管径が７ｍｍφ未満の熱陰極蛍光ランプにビードステムを使用することは現実的ではない。
【００１６】
更に、ガラス管に対するビードステムの封止工程において、ビードステムにはフレアステムのガラスフレアに形成されたフレア部のような、ガラス管に加熱溶着するための特別な部分が設けられておらず、ガラスビード全体を加熱溶融してガラス管との溶着を行うことになる。そのため、ガラス管に対する封止部のガラス量がフレアステムに比較して増大し、ガラス管との加熱溶着後の冷却過程において封止部に大きな残留応力が発生する。残留応力はクラックの発生要因となるため、長時間のアニール工程、或いはガラス肉厚を薄く均一にするためのピンチシール工程等の残留応力を除く工程の追加が必須となり、新たな設備投資、生産性の低下が課題となる。
【００１７】
排気管を有しないステムは、構造が非常に単純化されるために小型化が極めて容易であり、管径が３ｍｍφ以下のガラス管に対しても使用が可能である。そのため、熱陰極蛍光ランプにおいても排気管を必要としない製造工程を採用することによりガラス管を７ｍｍφ未満に細径化することができる。
【００１８】
但し、エミッタの活性化工程を排気管のない状態で行うためには、複雑な製造工程を付加する必要があり、そのため製造コストの大幅な上昇を招くという問題を有している。
【００１９】
また、ステムを排気管のない構造とした場合、前述の残留応力に起因するクラック発生の課題は、ガラス管に対する封止部のガラス量がさらに増大するために、より顕著となる。
ガラス管の封止を単純な焼き絞りで行う冷陰極蛍光ランプの場合、ガラス管の管径が４ｍｍφ程度から大きくなるにつれてクラックの発生確率が無視できないほど高くなり、管径が５ｍｍφ以上になるとクラックによる歩留り低下が避けられなくなる。通常、熱陰極蛍光ランプに使用されるガラス部材は低価格化のために軟質ガラスが使用されるが、軟質ガラスは熱膨張係数が９０〜１００（×１０−７／℃）と比較的大きく、クラックの発生要因となる残留応力が発生し易い。そのため、熱陰極蛍光ランプにおけるこのような課題は冷陰極蛍光ランプ以上に重要なものとなる。このような構造のステムを使用する場合はガラス管の管径が５ｍｍφ以上の熱陰極蛍光ランプは実現が困難である。
【００２０】
このように、熱陰極蛍光ランプのガラス封止に最も一般的に使用されているフレアステム及びビードステムは、ステムの小型化の困難性と残留応力に起因するクラックの発生の２つの問題点から、ガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプに対する使用には適さない。そこでこれに対応できる構造を有するステムが、上述したガラスフレアやガラスビードを使用せず排気管の外面に直接リード線を埋め込んだ構造のステムである。
【００２１】
この構造のステムは、ガラスフレアやガラスビードを使用しないためにステムの小型化及び残留応力によるクラックの問題は解決され、ガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプには最適のように思われる。しかしながら、ガラス管に対するステムの封止工程において、排気管が直接ガラス管に溶着されるために、排気管の、ガラス管内に位置する側の開口端部がガラス管との加熱溶着時に変形し、縮径或いは閉塞してしまうという不具合が生じる。
【００２２】
封止工程において排気管の開口端部が閉塞した場合、後工程であるエミッタの活性化工程での処理が不可能となり熱陰極蛍光ランプとしては成立しなくなる。また、縮径した場合、排気路のコンダクタンスが大きくなるため、エミッタの活性化工程においてエミッタから放出される不純ガスの排気時間が長くなる、或いは排気が不十分となって不純ガスがガラス管内に残留する、等の不具合が生じる。
【００２３】
熱陰極蛍光ランプの製造工程におけるエミッタの活性化工程において、エミッタの活性化を適切に行うことにより所望の、エミッタの電子放射性能を得ることは殊のほか重要な要件である。そのため、封止工程において排気管の開口端部の形状維持が困難な構造のステムの使用は熱陰極蛍光ランプの実現を不可能なものとする。
【００２４】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、管径が細く、且つ安定した発光性能及び高い信頼性を有する熱陰極蛍光ランプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、
両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、
を有することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、
内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の両端がマウントで気密封止されて内部に水銀と希ガスが封入されてなる熱陰極蛍光ランプであって、
前記マウントは一方の端部が閉塞されて閉塞部が形成されると共に、他方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有し、
前記ガラス管の端部と前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部の先端部が融着されてガラス管が気密封止されると共に、前記フィラメント電極が前記ガラス管の内部の端部近傍に位置して該フィラメント電極を継線する前記導入線が前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を介して外部に延長されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、ガラス管の両端を封止する熱陰極蛍光ランプ用マウントを、両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、筒状ガラス部材の漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて該一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有する構成とした。
【００２８】
そのため、マウントを従来のものよりも小型化することが可能となり、熱陰極蛍光ランプの細径化が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００３０】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ用マウントとこれを使用した熱陰極蛍光ランプに関するものであり、特にガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプに好適なマウントの構造とそのマウントを使用した熱陰極蛍光ランプに関するものである。本発明の要点は、マウントをフレアやビードを使用しない構成とすると共に、ガラス管を気密封止する筒状ガラス部材の漏斗状の端部に、フィラメント電極を継線する導入線を気密に貫通させることにより小型化し、それによって熱陰極蛍光ランプの細径化を実現したことにある。
【００３１】
図１は、本発明の熱陰極蛍光ランプの製造方法を製造工程に沿って示したものである。以下、図を参照して製造方法を詳細に説明する。
【００３２】
まず、図１（ａ）の部材準備の工程において、両端に開口を有すると共に内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管１、コイル状の電極（フィラメント電極）２、所定の長さの金属線からなる一対の導入線３、所定の長さ及び径の管状ガラスからなる排気管４を準備する。
【００３３】
次に、（ｂ）の排気管成形加工の工程において、（ｂ）−（１）のように排気管４を回転させながら開口端部４ａを外側からバーナーなどで加熱し、軟化させる。同時に、先端部５ａを回転円錐形状とする成形治具５を準備する。そして、（ｂ）−（２）のように成形治具５の先端部５ａを排気管４の軟化した開口端部４ａ側から他方の開口４ｂに向かって押圧移動させる。すると、排気管４の開口端部４ａが成形治具５の先端部５ａの押圧力によって漏斗状に成形加工される。
【００３４】
この工程において重要なことは、図２のように、成形加工後の排気管４の開口端部４ａの内径ｄ２を加工前の内径ｄ１よりも大きくすることであり、加工後の排気管４に加工前よりも縮径した部分あるいは閉塞した部分があってはならない。
【００３５】
次に、（ｃ）の導入線の融着工程において、（ｃ）−（１）のように、排気管４を回転させながら漏斗状に加工された開口端部４ａをバーナーなどで加熱し、軟化させる。そして、（ｃ）−（２）のように、一対の導入線３を排気管４の管軸Ｘと平行な方向に移動して軟化した開口端部４ａの所定の位置に刺し通す。この工程により、導入線３が排気管４の開口端部４ａに気密に貫通されてなるステム６が形成される（図３参照）。
【００３６】
次に、（ｄ）のマウント工程において、（ｄ）−（１）又は（ｄ）−（２）のようにステム６の一対の導入線３の夫々の一方の端部間にフィラメント電極２をカシメあるいは溶接等の方法により継線し、フィラメント電極２と導入線３を電気的に導通させてなるマウント７が形成される（図４参照）。フィラメント電極２には予め電子放射性物質（以下、エミッタと呼称する）が炭酸塩の状態で塗布されている。
【００３７】
このとき、（ｄ）−（１）のマウント７はフィラメント電極２が、該フィラメント電極２の巻き線方向を排気管４の管軸Ｘと平行な方向とするように配置されたものであり、（ｄ）−（２）のマウント７はフィラメント電極２が、該フィラメント電極２の巻き線方向を排気管４の径方向と平行な方向（管軸Ｘに対して垂直な方向）とするように配置されたものである。なお、フィラメント電極２の形状、配置方向あるいはこれらの組み合わせは任意であり、この２例のマウント構成に限定されるものではない。
【００３８】
次に（ｅ）の封止工程において、（ｅ）−（１）のように、ガラス管１の開口１ａより、フィラメント電極２が一対の導入線３に支持されてなるマウント７をフィラメント電極２側からガラス管１内に挿入し、ガラス管１の開口端部１ｂと排気管４の漏斗状の開口端部４ａが近接した位置で保持する。そして（ｅ）−（２）のように、ガラス管１を回転（マウント７も同時に回転）させながらガラス管１の開口端部１ｂの外側から加熱することにより、ガラス管１の開口端部１ｂと排気管４の開口端部４ａの先端部を融着して封止部８を形成する。
【００３９】
なお、この封止工程は、ガラス管１の両開口端部について行われる。
【００４０】
次に、（ｆ）のエミッタの活性化工程において、図示しないが、ガラス管１の両開口端部に一体化されたマウントの一方のマウント７の排気管を４チップオフして閉塞する。なお、排気管のチップオフに先立ち、予め排気管内にアマルガム、合金等の水銀放出部材を挿入しておくことにより、後工程の水銀封入工程において利用することができる。その後、チップオフされていない側の排気管４を真空ポンプ（図示せず）に接続し、ガラス管１内を真空に排気した後に導入線３を介して各フィラメント電極２に通電し、夫々のフィラメント電極２に塗布されたエミッタを金属酸化物の状態にして活性化を図る。
【００４１】
最後に、（ｇ）の希ガス及び水銀の封入工程において、ガラス管１内に希ガス及び水銀を封入した後、排気管４をチップオフして閉塞し、熱陰極蛍光ランプ２０が完成する。なお、希ガスの種類、圧力は任意であり、水銀の封入は従来と同様の方法で行われる。
【００４２】
以上が、熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る基本的な製造工程であるが、そのなかのいくつかの工程においては、他の処理方法を採用することも可能である。
【００４３】
例えば、（ｂ）の排気管成形加工の工程において、図５に示すように、開口端部４ａが加熱、軟化された状態の排気管４の内部の開口端部４ａの位置近傍に該排気管４の管軸Ｘに略平行に棒状の成形治具９を挿入し、排気管４を回転させながら管軸Ｘに対する成形治具９の傾斜角αを徐々に大きくしていく方法も可能である。
【００４４】
この方法によると、管軸Ｘに対する成形治具９の傾斜角αを制御することにより、排気管４の漏斗状の開口端部４ａの開口角度を任意に設定することができる。
【００４５】
また、（ｃ）の導入線の融着工程において、図６示すように、一対の導入線３を排気管４の径方向と平行な方向（管軸Ｘに対して垂直な方向）に移動して、加熱、軟化した漏斗状の開口端部４ａの所定の位置に押し込む方向も可能である。
【００４６】
また、（ｄ）のマウント工程において、導入線は必ずしも一対である必要はなく、図７に示すように、３本以上で構成してもよい。その場合、例えばフィラメント電極２が継線された２本の導入線３と共に、フィラメント電極２を覆うように配設される金属スリーブ１０や水銀放出材料等を支持する導入線１１の３本の導入線３、１１で構成される。このようなマウント構造にすることは熱陰極蛍光ランプにおいては通常実施される手法である。
【００４７】
以上説明したように、本発明の熱陰極蛍光ランプは、マウントをフィラメント電極、導入線及び排気管で構成すると共に、排気管の開口端部を漏斗状とし、その漏斗状の開口端部にフィラメント電極を支持する導入線を気密に貫通させた構造とした。そして、排気管の、導入線が貫通した漏斗状の開口端部の先端部とガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウントで封止するようにした。
【００４８】
それに対し、ガラスフレアを有するマウントを備えた従来の熱陰極蛍光ランプは、ガラスフレアの、導入線が気密に貫通する部分の外側にフレア部が位置しており、そのフレア部とガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウントで封止するような構造とされていた。
【００４９】
そのため、本発明の熱陰極蛍光ランプはマウントを従来のものよりも小型化することが可能となり、排気管を備えた従来のマウントでは作製が困難であった管径が７ｍｍφ以下の細径の熱陰極蛍光ランプでも容易に作製することができるようになった。
【００５０】
また、予め排気管の開口端部を漏斗状に成形し、マウントの封止工程において漏斗状の開口端部の先端部を直接ガラス管との間で融着する構造とした。そのため、排気管側の融着部の肉厚を薄くすることができ、管径が５ｍｍφ以上のガラス管であっても融着時の加熱、冷却における残留応力の発生を抑制することが可能となり、残留応力に起因するフラックによる破壊の可能性を低減することができるようになった。その結果、高い信頼性を有する熱陰極蛍光ランプを実現することができた。
【００５１】
また、マウントの封止工程において、予め排気管を漏斗状に成形した開口端部をガラス管との融着部とするため、排気管の開口端部が融着時の加熱により縮径、あるいは閉塞することがなく、その形状を維持することができる。これにより、エミッタの活性化工程において発生するエミッタ燃焼ガスの排気を迅速且つ確実に行うことができるようになった。その結果、安定した発光性能を有する熱陰極蛍光ランプを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る製造工程図である。
【図２】製造工程の一部を示す図である。
【図３】ステムの説明図である。
【図４】マウントの説明図である。
【図５】製造工程の一部を示す図である。
【図６】同じく、製造工程の一部を示す図である。
【図７】他のマウントの説明図である。
【図８】従来例のマウント構造を示す図である。
【図９】従来例の熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る製造工程図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ガラス管
１ａ 開口
１ｂ 開口端部
２ フィラメント電極
３ 導入線
４ 排気管
４ａ 開口端部
４ｂ 開口
５ 成形治具
５ａ 先端部
６ ステム
７ マウント
８ 封止部
９ 成形治具
１０ 金属スリーブ
１１ 導入線
２０ 熱陰極蛍光ランプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ用マウント及び熱陰極蛍光ランプに関するものであり、詳しくは、ガラスビードやガラスフレアを使用しない熱陰極蛍光ランプ用マウント及び熱陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱陰極蛍光ランプは、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管の内部に希ガスと水銀が封入されると共にガラス管内の両端部に電極が配置された構造を有しており、この両電極間に電圧（交流電圧）を印加することにより一方の電極から放出された電子がガラス管内の希ガスや水銀の気体原子と衝突し、これらを電離、励起しながら他方の電極に向かって進み、放電が行われる。
【０００３】
このとき、電子の衝突を受けた水銀原子は電子のエネルギーで励起されて紫外線（波長：２５３．７ｎｍ）を放出し、この紫外線がガラス管の内壁に塗布された蛍光物質に照射されて該蛍光物質を励起し、可視光に変換される。
【０００４】
ところで、ガラス管内の両端部に配置する電極（以下、フィラメント電極と呼称する）は、一般的に、熱陰極蛍光ランプの製造工程上、予めステムに支持された状態（マウント）に組立てられ、その後ガラス管の両端部を封止する。
【０００５】
この場合、ステムについては従来より種々の構造のものがあるが、熱陰極蛍光ランプに最も広く採用されているステムはフレアステムと称されるものである。フレアステムは例えば図８に示すように、ガラスを裾広がりのスカート状に成形したフレア部５０を有するガラスフレア５１の中央部に排気管５２が一体に接続され、排気管５２を挟んで対向する位置に前記ガラスフレア５１を気密に貫通する一対の導入線５３が設けられた構造となっている。
【０００６】
そして、このフレアステム５４の夫々の導入線５３の先端部が折返されてフック状に成形され、両フック間にコイル状で且つ電子放射性物質（エミッタ）が塗布されたフィラメント電極５５が配置、継線されてマウント５６が構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図９は、上記フレアステムを用いたマウントを使用して熱陰極蛍光ランプを製造する方法を示している。まず、（ａ）の工程において、エミッタが塗布されたフィラメント電極５５がフレアステム５４に継線されてなるマウント５６と、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管５７を準備する。
【０００８】
（ｂ）の工程において、マウント５６をガラス管５７の両端部に挿入し、ガラスフレア５１のフレア部５０の外周とガラス管５７の端部をバーナー等により加熱溶着してガラス管５７の両端部を封止する。
【０００９】
（ｃ）の工程において、一方の排気管５２ａを加熱溶融して封止切り（チップオフ）した後、他方の排気管５２ｂよりガラス管５７内部を真空に排気しながら、夫々の一対の導入線５３間に電圧を印加してフィラメント電極５５に通電し、通電電流によってフィラメント電極５５を加熱して該フィラメント電極５５に塗布されたエミッタを活性化させる。エミッタは炭酸塩の状態で塗布されており、この活性化工程により炭酸塩から金属酸化物の状態に変化し、所望の電子放射性能を発揮するようになる。
【００１０】
その後、図示は省略したが、ガラス管内に希ガス及び水銀を封入する工程を経て熱陰極蛍光ランプは完成する。
【００１１】
その他の構造を有するステムとしては、排気管と導入線をガラスを成形したガラスビードで固定しただけの単純な構造のステムも開示されている。具体的には、排気管と該排気管を挟んで対向する位置に一対の導入線が設けられ、これらを２本のガラス棒で両側から挟みこんだ状態で互いのガラス棒を加熱溶着して一体化させ、一体化したガラスビードに排気管が一体に接続されて貫通すると共に一対の導入線がガラスビードを気密に貫通する構造とするものである（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
また、排気管を有しないステムについて、特許文献３に従来例として示されている。それは、ガラス管の管径が細く、製造工程上排気管を必要としない冷陰極蛍光ランプにおいて最も一般的に使用されているものであり、ガラスビードを気密に貫通するジュメット線の先端部にニッケル棒を接合し、該ニッケル棒に、ニッケル基板の表裏面にゲッター剤及び水銀合金が塗布されてなる短冊状の板状ターゲットを接合した構造とするものである。
【００１３】
更に、上述のフレアやビードを使用しないステムについての開示もなされている。具体的には、一対のリード線が排気管の外面に直接埋め込まれて固定された構造とされ、このステムを用いたマウントの排気管を直接ガラス管の端部に溶着することによりマウントの固定及びガラス管の封止を可能とするものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平４−２２３０３６号公報（第３図、第２図）
【特許文献２】特開平２００５−１８３２６７号公報（第２図）
【特許文献３】特開平８−１７１８５１号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記フレアステムは、構造が複雑であるため熱陰極蛍光ランプに使用されるガラス管の細径化が難しいという問題を有している。つまり、熱陰極蛍光ランプの製造工程には電極（フィラメント電極）に塗布されたエミッタを活性化させる工程が不可欠であるが、この工程を容易に実施するためには、ガラスフレアに一体に接続された排気管の外径が２ｍｍφ以上、ガラスフレアを気密に貫通する一対の導入線の外径が０．２５ｍｍφ以上であることが望ましい。さらに、ガラスフレアにはガラス管に溶着するためのフレア部が必要であり、これら寸法上の制約からフレアステムの外径寸法は６ｍｍφ程度以上が必要となる。そのためガラス管の管径が７ｍｍφ未満の熱陰極蛍光ランプにフレアステムを使用することは製造上不可能である。
【００１５】
一方、ガラスビードを使用したビードステムは、上記フレアステムと比較して構造が単純であるためにフレアステムよりも小型化が可能であるが、フレアステムと同様に外径寸法についての構造上の制約があり、ガラス管の管径が７ｍｍφ未満の熱陰極蛍光ランプにビードステムを使用することは現実的ではない。
【００１６】
更に、ガラス管に対するビードステムの封止工程において、ビードステムにはフレアステムのガラスフレアに形成されたフレア部のような、ガラス管に加熱溶着するための特別な部分が設けられておらず、ガラスビード全体を加熱溶融してガラス管との溶着を行うことになる。そのため、ガラス管に対する封止部のガラス量がフレアステムに比較して増大し、ガラス管との加熱溶着後の冷却過程において封止部に大きな残留応力が発生する。残留応力はクラックの発生要因となるため、長時間のアニール工程、或いはガラス肉厚を薄く均一にするためのピンチシール工程等の残留応力を除く工程の追加が必須となり、新たな設備投資、生産性の低下が課題となる。
【００１７】
排気管を有しないステムは、構造が非常に単純化されるために小型化が極めて容易であり、管径が３ｍｍφ以下のガラス管に対しても使用が可能である。そのため、熱陰極蛍光ランプにおいても排気管を必要としない製造工程を採用することによりガラス管を７ｍｍφ未満に細径化することができる。
【００１８】
但し、エミッタの活性化工程を排気管のない状態で行うためには、複雑な製造工程を付加する必要があり、そのため製造コストの大幅な上昇を招くという問題を有している。
【００１９】
また、ステムを排気管のない構造とした場合、前述の残留応力に起因するクラック発生の課題は、ガラス管に対する封止部のガラス量がさらに増大するために、より顕著となる。
ガラス管の封止を単純な焼き絞りで行う冷陰極蛍光ランプの場合、ガラス管の管径が４ｍｍφ程度から大きくなるにつれてクラックの発生確率が無視できないほど高くなり、管径が５ｍｍφ以上になるとクラックによる歩留り低下が避けられなくなる。通常、熱陰極蛍光ランプに使用されるガラス部材は低価格化のために軟質ガラスが使用されるが、軟質ガラスは熱膨張係数が９０〜１００（×１０−７／℃）と比較的大きく、クラックの発生要因となる残留応力が発生し易い。そのため、熱陰極蛍光ランプにおけるこのような課題は冷陰極蛍光ランプ以上に重要なものとなる。このような構造のステムを使用する場合はガラス管の管径が５ｍｍφ以上の熱陰極蛍光ランプは実現が困難である。
【００２０】
このように、熱陰極蛍光ランプのガラス封止に最も一般的に使用されているフレアステム及びビードステムは、ステムの小型化の困難性と残留応力に起因するクラックの発生の２つの問題点から、ガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプに対する使用には適さない。そこでこれに対応できる構造を有するステムが、上述したガラスフレアやガラスビードを使用せず排気管の外面に直接リード線を埋め込んだ構造のステムである。
【００２１】
この構造のステムは、ガラスフレアやガラスビードを使用しないためにステムの小型化及び残留応力によるクラックの問題は解決され、ガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプには最適のように思われる。しかしながら、ガラス管に対するステムの封止工程において、排気管が直接ガラス管に溶着されるために、排気管の、ガラス管内に位置する側の開口端部がガラス管との加熱溶着時に変形し、縮径或いは閉塞してしまうという不具合が生じる。
【００２２】
封止工程において排気管の開口端部が閉塞した場合、後工程であるエミッタの活性化工程での処理が不可能となり熱陰極蛍光ランプとしては成立しなくなる。また、縮径した場合、排気路のコンダクタンスが大きくなるため、エミッタの活性化工程においてエミッタから放出される不純ガスの排気時間が長くなる、或いは排気が不十分となって不純ガスがガラス管内に残留する、等の不具合が生じる。
【００２３】
熱陰極蛍光ランプの製造工程におけるエミッタの活性化工程において、エミッタの活性化を適切に行うことにより所望の、エミッタの電子放射性能を得ることは殊のほか重要な要件である。そのため、封止工程において排気管の開口端部の形状維持が困難な構造のステムの使用は熱陰極蛍光ランプの実現を不可能なものとする。
【００２４】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、管径が細く、且つ安定した発光性能及び高い信頼性を有する熱陰極蛍光ランプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、
両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、
を有することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、
内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の両端がマウントで気密封止されて内部に水銀と希ガスが封入されてなる熱陰極蛍光ランプであって、
前記マウントは一方の端部が閉塞されて閉塞部が形成されると共に、他方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有し、
前記ガラス管の端部と前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部の先端部が融着されてガラス管が気密封止されると共に、前記フィラメント電極が前記ガラス管の内部の端部近傍に位置して該フィラメント電極を継線する前記導入線が前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を介して外部に延長されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、ガラス管の両端を封止する熱陰極蛍光ランプ用マウントを、両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、筒状ガラス部材の漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて該一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有する構成とした。
【００２８】
そのため、マウントを従来のものよりも小型化することが可能となり、熱陰極蛍光ランプの細径化が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００３０】
本発明は、熱陰極蛍光ランプ用マウントとこれを使用した熱陰極蛍光ランプに関するものであり、特にガラス管の管径が５〜７ｍｍφの熱陰極蛍光ランプに好適なマウントの構造とそのマウントを使用した熱陰極蛍光ランプに関するものである。本発明の要点は、マウントをフレアやビードを使用しない構成とすると共に、ガラス管を気密封止する筒状ガラス部材の漏斗状の端部に、フィラメント電極を継線する導入線を気密に貫通させることにより小型化し、それによって熱陰極蛍光ランプの細径化を実現したことにある。
【００３１】
図１は、本発明の熱陰極蛍光ランプの製造方法を製造工程に沿って示したものである。以下、図を参照して製造方法を詳細に説明する。
【００３２】
まず、図１（ａ）の部材準備の工程において、両端に開口を有すると共に内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管１、コイル状の電極（フィラメント電極）２、所定の長さの金属線からなる一対の導入線３、所定の長さ及び径の管状ガラスからなる排気管４を準備する。
【００３３】
次に、（ｂ）の排気管成形加工の工程において、（ｂ）−（１）のように排気管４を回転させながら開口端部４ａを外側からバーナーなどで加熱し、軟化させる。同時に、先端部５ａを回転円錐形状とする成形治具５を準備する。そして、（ｂ）−（２）のように成形治具５の先端部５ａを排気管４の軟化した開口端部４ａ側から他方の開口４ｂに向かって押圧移動させる。すると、排気管４の開口端部４ａが成形治具５の先端部５ａの押圧力によって漏斗状に成形加工される。
【００３４】
この工程において重要なことは、図２のように、成形加工後の排気管４の開口端部４ａの内径ｄ２を加工前の内径ｄ１よりも大きくすることであり、加工後の排気管４に加工前よりも縮径した部分あるいは閉塞した部分があってはならない。
【００３５】
次に、（ｃ）の導入線の融着工程において、（ｃ）−（１）のように、排気管４を回転させながら漏斗状に加工された開口端部４ａをバーナーなどで加熱し、軟化させる。そして、（ｃ）−（２）のように、一対の導入線３を排気管４の管軸Ｘと平行な方向に移動して軟化した開口端部４ａの所定の位置に刺し通す。この工程により、導入線３が排気管４の開口端部４ａに気密に貫通されてなるステム６が形成される（図３参照）。
【００３６】
次に、（ｄ）のマウント工程において、（ｄ）−（１）又は（ｄ）−（２）のようにステム６の一対の導入線３の夫々の一方の端部間にフィラメント電極２をカシメあるいは溶接等の方法により継線し、フィラメント電極２と導入線３を電気的に導通させてなるマウント７が形成される（図４参照）。フィラメント電極２には予め電子放射性物質（以下、エミッタと呼称する）が炭酸塩の状態で塗布されている。
【００３７】
このとき、（ｄ）−（１）のマウント７はフィラメント電極２が、該フィラメント電極２の巻き線方向を排気管４の管軸Ｘと平行な方向とするように配置されたものであり、（ｄ）−（２）のマウント７はフィラメント電極２が、該フィラメント電極２の巻き線方向を排気管４の径方向と平行な方向（管軸Ｘに対して垂直な方向）とするように配置されたものである。なお、フィラメント電極２の形状、配置方向あるいはこれらの組み合わせは任意であり、この２例のマウント構成に限定されるものではない。
【００３８】
次に（ｅ）の封止工程において、（ｅ）−（１）のように、ガラス管１の開口１ａより、フィラメント電極２が一対の導入線３に支持されてなるマウント７をフィラメント電極２側からガラス管１内に挿入し、ガラス管１の開口端部１ｂと排気管４の漏斗状の開口端部４ａが近接した位置で保持する。そして（ｅ）−（２）のように、ガラス管１を回転（マウント７も同時に回転）させながらガラス管１の開口端部１ｂの外側から加熱することにより、ガラス管１の開口端部１ｂと排気管４の開口端部４ａの先端部を融着して封止部８を形成する。
【００３９】
なお、この封止工程は、ガラス管１の両開口端部について行われる。
【００４０】
次に、（ｆ）のエミッタの活性化工程において、図示しないが、ガラス管１の両開口端部に一体化されたマウントの一方のマウント７の排気管を４チップオフして閉塞する。なお、排気管のチップオフに先立ち、予め排気管内にアマルガム、合金等の水銀放出部材を挿入しておくことにより、後工程の水銀封入工程において利用することができる。その後、チップオフされていない側の排気管４を真空ポンプ（図示せず）に接続し、ガラス管１内を真空に排気した後に導入線３を介して各フィラメント電極２に通電し、夫々のフィラメント電極２に塗布されたエミッタを金属酸化物の状態にして活性化を図る。
【００４１】
最後に、（ｇ）の希ガス及び水銀の封入工程において、ガラス管１内に希ガス及び水銀を封入した後、排気管４をチップオフして閉塞し、熱陰極蛍光ランプ２０が完成する。なお、希ガスの種類、圧力は任意であり、水銀の封入は従来と同様の方法で行われる。
【００４２】
以上が、熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る基本的な製造工程であるが、そのなかのいくつかの工程においては、他の処理方法を採用することも可能である。
【００４３】
例えば、（ｂ）の排気管成形加工の工程において、図５に示すように、開口端部４ａが加熱、軟化された状態の排気管４の内部の開口端部４ａの位置近傍に該排気管４の管軸Ｘに略平行に棒状の成形治具９を挿入し、排気管４を回転させながら管軸Ｘに対する成形治具９の傾斜角αを徐々に大きくしていく方法も可能である。
【００４４】
この方法によると、管軸Ｘに対する成形治具９の傾斜角αを制御することにより、排気管４の漏斗状の開口端部４ａの開口角度を任意に設定することができる。
【００４５】
また、（ｃ）の導入線の融着工程において、図６示すように、一対の導入線３を排気管４の径方向と平行な方向（管軸Ｘに対して垂直な方向）に移動して、加熱、軟化した漏斗状の開口端部４ａの所定の位置に押し込む方向も可能である。
【００４６】
また、（ｄ）のマウント工程において、導入線は必ずしも一対である必要はなく、図７に示すように、３本以上で構成してもよい。その場合、例えばフィラメント電極２が継線された２本の導入線３と共に、フィラメント電極２を覆うように配設される金属スリーブ１０や水銀放出材料等を支持する導入線１１の３本の導入線３、１１で構成される。このようなマウント構造にすることは熱陰極蛍光ランプにおいては通常実施される手法である。
【００４７】
以上説明したように、本発明の熱陰極蛍光ランプは、マウントをフィラメント電極、導入線及び排気管で構成すると共に、排気管の開口端部を漏斗状とし、その漏斗状の開口端部にフィラメント電極を支持する導入線を気密に貫通させた構造とした。そして、排気管の、導入線が貫通した漏斗状の開口端部の先端部とガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウントで封止するようにした。
【００４８】
それに対し、ガラスフレアを有するマウントを備えた従来の熱陰極蛍光ランプは、ガラスフレアの、導入線が気密に貫通する部分の外側にフレア部が位置しており、そのフレア部とガラス管の開口端部の融着によってガラス管の両端部をマウントで封止するような構造とされていた。
【００４９】
そのため、本発明の熱陰極蛍光ランプはマウントを従来のものよりも小型化することが可能となり、排気管を備えた従来のマウントでは作製が困難であった管径が７ｍｍφ以下の細径の熱陰極蛍光ランプでも容易に作製することができるようになった。
【００５０】
また、予め排気管の開口端部を漏斗状に成形し、マウントの封止工程において漏斗状の開口端部の先端部を直接ガラス管との間で融着する構造とした。そのため、排気管側の融着部の肉厚を薄くすることができ、管径が５ｍｍφ以上のガラス管であっても融着時の加熱、冷却における残留応力の発生を抑制することが可能となり、残留応力に起因するフラックによる破壊の可能性を低減することができるようになった。その結果、高い信頼性を有する熱陰極蛍光ランプを実現することができた。
【００５１】
また、マウントの封止工程において、予め排気管を漏斗状に成形した開口端部をガラス管との融着部とするため、排気管の開口端部が融着時の加熱により縮径、あるいは閉塞することがなく、その形状を維持することができる。これにより、エミッタの活性化工程において発生するエミッタ燃焼ガスの排気を迅速且つ確実に行うことができるようになった。その結果、安定した発光性能を有する熱陰極蛍光ランプを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る製造工程図である。
【図２】製造工程の一部を示す図である。
【図３】ステムの説明図である。
【図４】マウントの説明図である。
【図５】製造工程の一部を示す図である。
【図６】同じく、製造工程の一部を示す図である。
【図７】他のマウントの説明図である。
【図８】従来例のマウント構造を示す図である。
【図９】従来例の熱陰極蛍光ランプの製造方法に係る製造工程図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ガラス管
１ａ 開口
１ｂ 開口端部
２ フィラメント電極
３ 導入線
４ 排気管
４ａ 開口端部
４ｂ 開口
５ 成形治具
５ａ 先端部
６ ステム
７ マウント
８ 封止部
９ 成形治具
１０ 金属スリーブ
１１ 導入線
２０ 熱陰極蛍光ランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、
を有することを特徴とする熱陰極蛍光ランプ用マウント。
【請求項２】
内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の両端がマウントで気密封止されて内部に水銀と希ガスが封入されてなる熱陰極蛍光ランプであって、
前記マウントは一方の端部が閉塞されて閉塞部が形成されると共に、他方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有し、
前記ガラス管の端部と前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部の先端部が融着されてガラス管が気密封止されると共に、前記フィラメント電極が前記ガラス管の内部の端部近傍に位置して該フィラメント電極を継線する前記導入線が前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を介して外部に延長されていることを特徴とする熱陰極蛍光ランプ。
【請求項１】
両端に開口を有すると共に、一方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、
を有することを特徴とする熱陰極蛍光ランプ用マウント。
【請求項２】
内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の両端がマウントで気密封止されて内部に水銀と希ガスが封入されてなる熱陰極蛍光ランプであって、
前記マウントは一方の端部が閉塞されて閉塞部が形成されると共に、他方の端部が外側に向かって開いた漏斗状を呈する筒状ガラス部材と、
前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を気密に貫通する一対の導入線と、
前記一対の導入線の夫々の一方の端部間に継線されて前記一対の導入線と電気的に接続されたフィラメント電極と、を有し、
前記ガラス管の端部と前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部の先端部が融着されてガラス管が気密封止されると共に、前記フィラメント電極が前記ガラス管の内部の端部近傍に位置して該フィラメント電極を継線する前記導入線が前記筒状ガラス部材の前記漏斗状の端部を介して外部に延長されていることを特徴とする熱陰極蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１０６６（Ｐ２０１０−２１０６６Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８１５５３（Ｐ２００８−１８１５５３）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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