JP2006286447A

JP2006286447A - 外部電極型蛍光ランプおよびバックライトユニット

Info

Publication number: JP2006286447A
Application number: JP2005105908A
Authority: JP
Inventors: Hideki Wada; 英樹和田; Taizo Ono; 泰蔵小野; Toshihiro Terada; 年宏寺田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】本発明は、蛍光体被膜を機械的に剥ぐ等の複雑な工程を必要とせず、ランプ長に対して有効発光長を最大限に長くし、かつ、光束維持率の低下およびガラスバルブの放電穴の発生を抑制した長寿命の外部電極型蛍光ランプおよびバックライトユニットを提供する。
【解決手段】希ガスおよび水銀が封入されたガラスバルブ１０１の内面に、赤色、緑色、青色の光を発する各色の蛍光体粒子を含む蛍光体層１０８が形成されており、ガラスバルブの両端部１０４，１０５の外側に外部電極１０２、１０３とを備え、外部電極１０２、１０３が透明電極膜で形成されているとともに、蛍光体層１０８が外部電極１０２、１０３の領域内まで形成され、かつ、少なくとも管中心に近い面にある最上層の蛍光体粒子の表面に金属酸化物１０９が付着されたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、外部電極型蛍光ランプおよびこの外部電極型蛍光ランプを搭載したバックライトユニットに関する。

近年、大型液晶テレビの普及がめざましく、この大型液晶テレビに用いられている直下方式のバックライトユニット（以下「ＬＣＢＬユニット」という）の需要が増大している。

ＬＣＢＬユニット用の光源としては、内部にホロー電極を有する冷陰極蛍光ランプ（特許文献１参照）が一般的であるが、複数灯を点灯するためには同数の高周波電子安定器が必要である等の諸事情により、他の光源の利用が検討されている。

ここで誘電体バリア放電ランプ（以下、「外部電極型蛍光ランプ」という）は、複数灯を１つの高周波電子安定器により点灯できるというメリットがあるので、例えば１６灯のランプが用いられるＬＣＢＬユニットの光源として好適である。

図６に示すような従来の外部電極型蛍光ランプ１は、前記冷陰極蛍光ランプに対して、ガラスバルブ２における長手方向の有効発光長を長くし、かつ、ホロー電極のスパッタリングによる水銀消耗を抑制して光維持率を向上させるために、希ガスと水銀とを封入して両端を閉塞するとともに、内面に蛍光体被膜３を設けたガラスバルブ２を形成し、ガラスバルブ２の両端部の外面に外部電極５、６を配置し、光投射用の開口部７に対応する部位の外部電極５、６の一部を除去したものである（特許文献２参照）。
特開平９−８２２７５号公報特開２００３−１９７１５３号公報

しかしながら、上記のような従来の外部電極型蛍光ランプ１にあっては、ガラスバルブ２に光投射用の開口部７とその開口部７に対応する部位を除去した外部電極５、６とを必要とし、特に、光投射用の開口部７の形成には、ガラスバルブ２の内面に蛍光体を塗布し乾燥した後、ガラスバルブ２内に剥離爪を有するスクレーパを挿入し管軸方向に進行させ、ガラスバルブ２内に形成された蛍光体被膜３を剥離爪で機械的に剥ぐ等の複雑な工程を必要とし、そして、この工程は、ガラスバルブ２の管径の細いもの及び長さの長いものに制限があるという問題があった。

また、ガラスバルブ２の内面に形成された蛍光体被膜３において、特にアルミナを含む青色の蛍光体粒子は、他のアルミナを含まない赤色、緑色の蛍光体粒子より水銀が吸着しやすくライフ期間中の光束維持率の低下が大きく、かつ、外部電極５、６の領域の蛍光体粒子への水銀付着が起因して外部電極５、６の領域のガラスバルブ２に放電穴が発生し、不点灯になるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、蛍光体被膜を機械的に剥ぐ等の複雑な工程を必要とせず、ランプ長に対して有効発光長を最大限に長くし、かつ、光束維持率の低下およびガラスバルブの放電穴の発生を抑制した長寿命の外部電極型蛍光ランプおよびバックライトユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載された外部電極型蛍光ランプは、希ガスおよび水銀が封入されたガラスバルブの内面に、赤色、緑色、青色の光を発する各色の蛍光体粒子を含む蛍光体層が形成されており、前記ガラスバルブの両端部の外側に外部電極とを備えた外部電極型蛍光ランプにおいて、前記外部電極が透明電極膜で形成されているとともに、前記蛍光体層が前記外部電極の領域内まで形成され、かつ、少なくとも管中心に近い面にある最上層の前記蛍光体粒子の表面に金属酸化物が付着されていることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、直下型のバックライトユニットであって、上記外部電極型蛍光ランプを複数本と、前記複数本の外部電極型蛍光ランプの全て点灯させる１個の高周波電子安定器とを備える液晶テレビに用いられる直下型のバックライトユニットであって、上記蛍光ランプを複数本と、複数本の蛍光ランプの全て点灯させる１個の高周波電子安定器とを備えることを特徴とする。

課題を解決するための手段に記載した構成により、蛍光体被膜を機械的に剥ぐ等の複雑な工程を必要とせず、ランプ長に対して有効発光長を最大限に長くし、かつ、光束維持率の低下及びガラスバルブの放電穴の発生を抑制した外部電極型蛍光ランプおよびバックライトユニットを提供することができるものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液晶テレビの概要を示す図である。

図１に示す液晶テレビ１０は、例えば３２吋液晶テレビであり、液晶画面ユニット１１とバックライトユニット１２とを備える。

液晶画面ユニット１１は、カラーフィルタ基板、液晶、ＴＦＴ基板、駆動モジュール等（図示せず）を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。

バックライトユニット１２は、ＬＣＢＬユニットであり、１個の高周波電子安定器１３と、１６本の外部電極型蛍光ランプ１００を含む。また、図２に示すようなソケット台５０は、１６本の外部電極型蛍光ランプ１００の両端を、弾性のあるステンレス、りん青銅等からなる電極ソケット５１及び電極ソケット５２に保持し、ランプ点灯させるものである。

高周波電子安定器１３は、１６本の外部電極型蛍光ランプ１００の全てを点灯させる点灯回路である。

図３は、本発明の実施の形態１における外部電極型蛍光ランプ１００の概要を示す図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態１における外部電極型蛍光ランプ１００は、管状のガラスバルブ１０１の両端部外周に、リング状の透明電極膜が形成された外部電極１０２、１０３を設け、ガラスバルブ１０１の両端封着部１０４、１０５に、外部電極の一端部１０２ｂ、１０３ｂを被覆し、かつ、封着部１０４、１０５を保温する保温体１０６、１０７、例えば厚みが０．０５〜２ｍｍのシリコンゴム、エポキシ樹脂等の絶縁体を設けている。外部電極１０２、１０３（以下、「透明電極膜１０２、１０３」ともいう）は、約厚みが１０００オングストローム以上のＩＴＯ又はＳｎＯ₂が蒸着法により蒸着された薄膜である。

ガラスバルブ１０１内面には、赤色（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺）、緑色（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺）及び青色（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺）の光を発する各色の蛍光体粒子を混合した希土類蛍光体が塗布されて、厚さ１０μｍ〜２０μｍの蛍光体層１０８が形成されている。蛍光体層１０８は、ランプ長手方向の有効発光長を大きくするために外部電極１０２、１０３の領域内まで形成され、かつ、少なくとも管中心に近い面にある最上層の蛍光体粒子の表面に波長２５４ｎｍの光を透過する物質からなるＹ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｌａ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂の金属酸化物１０９が付着されている。

ガラスバルブ１０１の内部には圧力が約８ｋＰａのアルゴン及ネオン等の希ガス１１０と、約２ｍｇの水銀１１１が充填されている。

本実施の形態では、ガラスバルブ１０１は、断面が略円状の放電容囲器であって、例えばホウ珪酸ガラスからなり、外径φ４.０ｍｍ、内径φ３.０ｍｍ、全長７２０ｍｍの直形ガラスバルブである。このガラスバルブ１０１の封着部１０４、１０５は、例えば、ガラスバルブ１０１の端部に破線で示すビードガラス１１２、１１３を挿入し、その挿入されているビードガラス１１２、１１３周辺をガスバーナーにより加熱溶融させることで行っている。封止後のガラスバルブ１０１においては、その端部の内周面の形状が略同じになっている。正確に言うと、封着部１０４における放電空間に面する部分１１２ａには、ガラスバルブ１０１の端側に凹入する凹部１１２ｂがある。逆に、封着部１０４における放電空間に面する部分１１２ａに放電空間側に突出する部分があると、放電空間ロスを招くことになるが、放電空間と反対側（ガラスバルブ１０１の端側）に凹入する凹部１１２ｂの場合、放電空間ロスを招く惧れがなく、封着部１０４、１０５における放電空間に面する部分１１２ａ、１１３ａの形状が略等しいとみなすことができる。これにより、透明電極膜１０２の領域と透明電極膜１０３の領域のガラスバルブ１０１で形成される第１のコンデンサと第２のコンデンサとの静電容量を実質的に等しくすることができる。

このときの透明電極膜１０２、１０３におけるガラスバルブ１０１の中央側（内方側）の端面１０２ａ、１０３ａと、ガラスバルブ１０１の端面との距離Ｌ２が２３ｍｍ、また、透明電極膜１０２、１０３の内方側の端面１０２ａ、１０３ａと封着部１０４、１０５が放電空間に面している部分１１２ａ、１１３ａとの距離Ｌ３が２０ｍｍとそれぞれなっている。また、この透明電極膜１０２、１０３の幅Ｌ1、位置等は、バックライトユニットの寸法、接続端子との接続方法等により適宜決定されるが、発光光率を向上させるには、透明電極膜１０２、１０３におけるガラスバルブ１０１の端側（外方側）の端面（端縁）１０２ｂ、１０３ｂが、封着部１０４、１０５が放電空間に面している部分１１２ａ、１１３ａよりも外方側にある方が好ましい。ここでは、金属酸化物１０９は、最上層の蛍光体層１０８の表面上に連続して形成されたＹ₂Ｏ₃の薄膜が付着している。

なお、実施の形態では、透明電極膜１０２、１０３はリング状に形成されたものであるが、これに限らず、ガラスバルブ１０１の両端封着部１０４、１０５の端面まで覆うキャップ状のものであってもよいし、また、光束維持率を向上させるために、リング状又はキャップ状の透明電極膜１０２、１０３を管軸方向にスリットを設けたものでもよい。このとき、保温体１０６、１０７は、ガラスバルブ１０１の両端封着部１０４、１０５に設けてもよいし、設けなくてもよい。

また、透明電極膜１０２、１０３は、蒸着法で形成された蒸着膜であるが、これに限らず、デップ法で形成されたデップ膜でもよい。

また、金属酸化物１０９は、最上層の蛍光体層１０８の表面上に連続して形成されたＹ₂Ｏ₃の薄膜の形態で付着しているが、これに限らず、薄膜の形態ではなく図４に示すようなＹ₂Ｏ₃の微粒子層１０９ａ、或いは図５に示すような各色の蛍光体粒子のうちアルミナを含む蛍光体粒子、例えば青色の蛍光体粒子の表面にＹ₂Ｏ₃の金属酸化膜１０９ｂが被覆されているものでもよい。さらに、前記金属酸化物の材料はＹ₂Ｏ₃であるが、これに限らず、ＭｇＯ、Ｌａ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂でもよい。

ここでいう、本発明のアルミナを含む蛍光体粒子とは、蛍光体粒子を表す化学式にＡｌ_xＯ_Yが含まれているもの、例えば前記の青色蛍光体粒子をいい、アルミナを含まない蛍光体粒子とは、蛍光体粒子を表す化学式にＡｌ_xＯ_Yが含まれていないもの、例えば前記の赤色及び緑色の蛍光体粒子をいう。

また、図５に示す蛍光体層１０８は、アルミナを含まない蛍光体粒子及び金属酸化物を付着させたアルミナを含む蛍光体粒子を混合させたものであるので、アルミナを含まない蛍光体粒子の表面にも僅かな金属酸化物が存在することがある。したがって、本発明の蛍光体粒子のうちアルミナを含む蛍光体粒子の表面のみに金属酸化膜１０９ｂが被覆されているものとは、アルミナを含まない蛍光体粒子に僅少の金属酸化物が付着しているものも含む。つまり、アルミナを含まない蛍光体粒子の表面よりもアルミナを含む蛍光体粒子に、より広い面積で金属酸化物が付着されているものをいう。

また、ガラスバルブ１０１の両端封着部１０４、１０５に、封着部１０４、１０５を保温する保温体１０６、１０７を設けたが、これに限らず、保温体１０６、１０７を必ずしも設けなくてもよい。

次に、上記外部電極型蛍光ランプ１００及びバックライトユニット１２の作用効果について説明する。

本発明の第１の実施形態における外部電極型蛍光ランプは、外部電極１０２、１０３が透明電極膜で形成されているとともに、蛍光体層１０８が外部電極１０２、１０３の領域内まで形成されているので、上記従来の外部電極型蛍光ランプで説明した蛍光体被膜を機械的に剥ぐ等の複雑な工程を必要とせず、ガラスバルブ１０１の両端封着部を除く中央部領域がランプ長手方向の有効発光長Ｌ４となり、ガラスバルブ１０１の長さ方向の利用効率を向上することができる。また、少なくとも管中心に近い面にある最上層の蛍光体粒子の表面に金属酸化物１０９が付着されているので、蛍光体粒子に水銀が付着しにくく、水銀消耗による光束維持率の低下及びガラスバルブ１０１の放電穴の発生を抑制することができランプを長寿命化することができる。さらに、外部電極１０２、１０３が透明電極膜で形成されているため、ガラスバルブ１０１内への光照射を妨げるものがないので、暗黒始動性も向上することができる。

また、本発明の第１の実施形態における外部電極型蛍光ランプは、最上層の蛍光体層１０８の表面上に連続して形成され、かつ１８５ｎｍの紫外線を遮断して２５４ｎｍの紫外線を透過する物質からなるＹ₂Ｏ₃（ＭｇＯ、Ｌａ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂）の薄膜１０９が付着しているので、１８５ｎｍの紫外線を遮断して波長２５４ｎｍの光を蛍光体層１０８へ照射でき、かつ蛍光体層１０８への水銀付着を遮断することができる。その結果、水銀消耗、１８５ｎｍの紫外線等による蛍光体劣化による光束維持率の低下及びガラスバルブ１０１の放電穴の発生を抑制することができランプを長寿命化することができる。

また、本発明の第１の実施形態における外部電極型蛍光ランプは、各色の蛍光体粒子のうちアルミナを含む蛍光体粒子の表面のみに金属酸化膜１０９ｂが被覆されているので、前記薄膜１０９に比べ原材料の高い金属酸化物の使用量を削減できる。

また、本発明の第１の実施形態における外部電極型蛍光ランプは、透明電極膜１０２、１０３が蒸着法で形成された蒸着膜であるので、デップ法で形成されたデップ膜に比較し、膜の透明度やガラスバルブ１０１との密着度が高くなる。その結果、初期輝度が向上し、かつ、ガラスバルブ１０１と透明電極膜１０２、１０３との間で発生するコロナ放電の発生を抑制することができ、さらに、透明電極膜１０２の領域と透明電極膜１０３の領域のガラスバルブ１０１で形成される第１のコンデンサと第２のコンデンサとの静電容量を実質的に等しくすることができる。

また、本発明の第１の実施形態における外部電極型蛍光ランプは、ガラスバルブ１０１の両端封着部１０４、１０５に、外部電極の一端部１０２ｂ、１０３ｂを被覆し、かつ、封着部１０４、１０５を保温する保温体１０６、１０７を設けていることで、オゾンの発生を抑制することができ、また、封着部１０４、１０５への水銀移動（カタホレシス現象の発生）が低減され、ガラスバルブ１０１の両端部において輝度ムラを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態におけるバックライトユニットは、前記外部電極型蛍光ランプを光源として備えることで、透明電極膜１０２、１０３の部分も有効発光長の一部となり、バックライトユニットをコンパクト化することもできる。

また、本発明の第１の実施形態は、直下型のバックライトユニットであって、外部電極型蛍光ランプ１００を複数本と、この複数本の外部電極型蛍光ランプ１００の全て点灯させる１個の高周波電子安定器１３とを備えることで、冷陰極蛍光ランプを搭載したバックライトユニットに比べ、高周波電子安定器の使用数が少ないのでバックライトユニットを安価にすることができる。

本発明に係る外部電極型蛍光ランプは、コンパクトで有効発光長が長く、かつ、長寿命化することができるので、パソコンの液晶ディスプレイ用、大型液晶テレビ用及び小型液晶テレビ用等のバックライトユニットとして利用可能である。

本発明の実施の形態１における液晶テレビの概要を示す図同実施の形態１におけるソケット台５０の概要を示す図同実施の形態１における外部電極型蛍光ランプ１００の概要を示す図同外部電極型蛍光ランプ１００における蛍光体層１０８と金属酸化物の微粒子層１０９ａとの関係を示す図同外部電極型蛍光ランプ１００におけるアルミナを含む蛍光体粒子と金属酸化物との関係を示す図従来の外部電極型蛍光ランプ１の概要を示す図

符号の説明

１０１ガラスバルブ
１０２、１０３外部電極
１０４、１０５ガラスバルブの封着部
１０８蛍光体層
１０９金属酸化物

Claims

希ガスおよび水銀が封入されたガラスバルブの内面に、赤色、緑色、青色の光を発する各色の蛍光体粒子を含む蛍光体層が形成されており、前記ガラスバルブの両端部の外側に外部電極とを備えた外部電極型蛍光ランプにおいて、前記外部電極が透明電極膜で形成されているとともに、前記蛍光体層が前記外部電極の領域内まで形成され、かつ、少なくとも管中心に近い面にある最上層の前記蛍光体粒子の表面に金属酸化物が付着されていることを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。
前記金属酸化物は、前記各色の蛍光体粒子のうちアルミナを含む蛍光体粒子の表面のみに金属酸化膜が被覆されているものであることを特徴とする請求項１に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記金属酸化物は、前記最上層の前記蛍光体層の表面上に連続して形成された前記金属酸化物の薄膜が付着していることを特徴とする請求項１に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記金属酸化物は、Ｙ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｌａ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂を含むものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記外部電極は、管軸方向にスリットを有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記透明電極膜はＩＴＯ又はＳｎＯ₂で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記透明電極膜は蒸着膜であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記ガラスバルブと前記蛍光体層との間に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
前記ガラスバルブの両端封着部に、前記封着部を保温する保温体を設けていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプ。
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の外部電極型蛍光ランプを光源として備えることを特徴とするバックライトユニット。
直下型のバックライトユニットであって、請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の外部電極型蛍光ランプを複数本と、前記複数本の外部電極型蛍光ランプの全て点灯させる１個の高周波電子安定器とを備えることを特徴とするバックライトユニット。