JP2008269830A - 蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層が剥がれるのを防止することを目的とするものである。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、ガラスバルブ2の内面に保護膜103を介して蛍光体層104が形成されており、保護膜103は、粒子の集合体を溶融することによって層状に形成されており、その溶融層103bにおける蛍光体層104側の表面層103aにおいて部分的な粒子状態が残っている。
【選択図】図1
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、ガラスバルブ2の内面に保護膜103を介して蛍光体層104が形成されており、保護膜103は、粒子の集合体を溶融することによって層状に形成されており、その溶融層103bにおける蛍光体層104側の表面層103aにおいて部分的な粒子状態が残っている。
【選択図】図1
Description
本発明は、蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。
従来の蛍光ランプは、ガラスバルブの内面に蛍光体層が形成され、ガラスバルブの内部に放電媒体として水銀が封入されている。ガラスバルブの内部に封入された水銀は、蛍光体層に含まれる蛍光体粒子やガラスバルブに含まれるナトリウムと反応してアマルガムを形成してしまう。その結果、アマルガム化した水銀は放電媒体としての機能を失い、蛍光ランプの輝度は低下する。これを抑制するために、蛍光体層に金属酸化物を含ませることで、水銀と蛍光体粒子およびナトリウムとの反応を抑制することが行われている(例えば特許文献1等参照)。
特開平6−267511号公報
ところが、図11に示すように、金属酸化物1aを含む蛍光体層1は、それを用いた蛍光ランプの製造工程中や製品の包装、出荷後の運搬等の外部から受ける衝撃によってガラスバルブ2から剥がれてしまうおそれがある。
特にバックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプのような細管の蛍光ランプに用いた場合、ガラスバルブ2の両端を封止した状態において、ガラスバルブ2を局部加熱した後に屈曲を行うため、屈曲部分において蛍光体層1が剥がれてしまうおそれが高まる。
そこで、本発明に係る蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置は、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層が剥がれるのを防止することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る蛍光ランプは、ガラスバルブの内面に保護膜を介して蛍光体層が形成されており、前記保護膜は、粒子の集合体を溶融することによって層状に形成されており、その溶融層における前記蛍光体層側の表面層において部分的な粒子状態が残っていることを特徴とする。
また、本発明に係る蛍光ランプは、前記保護膜の平均膜厚は、0.3[μm]以上1.0[μm]以下の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係る蛍光ランプは、前記粒子の前記蛍光体層に含まれる蛍光体粒子の総重量に対する重量比率が1[wt%]以上3[wt%]以下の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係る蛍光ランプは、前記蛍光体層には、金属酸化物が含まれ、前記蛍光体層の蛍光体粒子の総重量に対する前記金属酸化物の重量比率が0.1[wt%]以上0.6[wt%]以下の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係る蛍光ランプは、前記ガラスバルブは、その管軸が一直線である状態に対して屈曲されている屈曲部を有することが好ましい。
また、本発明に係る蛍光ランプは、前記屈曲部における前記ガラスバルブの管軸の曲率半径は、3[mm]以上40[mm]以下の範囲内にあることが好ましい。
また、本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、ガラスバルブの内面に保護膜を介して蛍光体層が形成された蛍光ランプの製造方法であって、ガラス管の内面に少なくとも蛍光体粒子の総重量に対する重量比率が1[wt%]以上3[wt%]以下の範囲内のCBBを含む保護膜懸濁液を塗布する工程、乾燥させる工程および焼成する工程の後に、少なくとも蛍光体粒子と金属酸化物を含む蛍光体懸濁液を塗布する工程、乾燥する工程および焼成する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記蛍光ランプを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る液晶表示装置は、前記バックライトユニットを備えることを特徴とする。
本発明に係る蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置は、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層が剥がれるのを防止することができる。
本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプの管軸X100を含む断面図を図1(a)に、そのA部分の要部拡大断面図を図1(b)に、そのB部分の要部拡大断面図を図1(c)にそれぞれ示す。本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100(以下、単に「ランプ100」という)は、図1に示すように、冷陰極蛍光ランプであって、ガラスバルブ2と、このガラスバルブ2内の両端部に設けられた電極101と、一端部がこの電極101に接続され、かつ他端部がガラスバルブ2の管端から外側に導出しているリード線102とを備えている。
<ガラスバルブの説明>
ガラスバルブ2は、例えばホウ珪酸ガラス製で、管軸X100に対して垂直に切った断面が円環形状であって、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。なお、ガラスバルブ2は、その両端を、例えばガラスビード2aにより封止されている。ガラスバルブ2の封止方法は、これ以外にも、ピンチシール法等のような公知の種々の手法を適用することができる。
ガラスバルブ2は、例えばホウ珪酸ガラス製で、管軸X100に対して垂直に切った断面が円環形状であって、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。なお、ガラスバルブ2は、その両端を、例えばガラスビード2aにより封止されている。ガラスバルブ2の封止方法は、これ以外にも、ピンチシール法等のような公知の種々の手法を適用することができる。
ガラスバルブ2の内面には、保護膜103が形成され、その上に蛍光体層104が形成されている。保護膜103および蛍光体層104についての倍率2000[倍]の要部拡大断面写真を図2(a)に、同じく倍率20000[倍]の要部断面拡大写真を図2(b)にそれぞれ示す。なお、各写真は日本電子株式会社製のSEM(走査電子顕微鏡)により撮影したものである。
<保護膜の説明>
保護膜103は、例えばCBB(CaO,BaO,B2O3)からなる粒子の集合体を溶融することによって基本的に層状に形成されているが、その溶融層103bにおける蛍光体層104側の表面層103aにおいてのみ部分的な粒子状態を残している。別の言い方をすれば、保護膜103は、蛍光体層104側の表面層103aのみにおいて部分的な粒子状態が残っているだけで、少なくともガラスバルブ2側の表面層は粒子の形跡を全く残さない完全な溶融層103bを形成している。
保護膜103は、例えばCBB(CaO,BaO,B2O3)からなる粒子の集合体を溶融することによって基本的に層状に形成されているが、その溶融層103bにおける蛍光体層104側の表面層103aにおいてのみ部分的な粒子状態を残している。別の言い方をすれば、保護膜103は、蛍光体層104側の表面層103aのみにおいて部分的な粒子状態が残っているだけで、少なくともガラスバルブ2側の表面層は粒子の形跡を全く残さない完全な溶融層103bを形成している。
もっとも、「粒子の形成の全く残さない完全な溶融層103b」といっても、あくまでも「実質的に」という意味であって、そのプロセス上、部分的な粒子状態が不可避的に残ってしまう場合も含まれる。
なお、溶融プロセス条件にもよるが、部分的な粒子状態は、蛍光体層104側からガラスバルブ2側へ近づくに従って、その部分的な粒子としての形跡が連続的に薄れ、最終的には上記したように粒子としての形跡を全く残さない状態になる。
このように保護膜103が粒子の集合体を溶融し溶融層103bを形成することにより、すなわち粒子の集合体をガラス化することにより、ガラスバルブ2との接着性を向上させることができつつ、その溶融層103bにおける蛍光体層104側の表面層103aにおいてのみ部分的な粒子状態を残しているので、蛍光体層104に対する保護膜103の表面積を大きくすることができ、蛍光体層104に含まれる蛍光体粒子104aや結着剤(図示せず)との接着性も同時に向上させることができる。
このような保護膜103をガラスバルブ2と蛍光体層104との間に介在させることで、ガラスバルブ2の一部を管軸X100に対して加熱により屈曲させても、その屈曲部分において蛍光体層104にひび割れや膜剥がれが生じるのを防止することができる。
<蛍光体層の説明>
蛍光体層104に用いる蛍光体粒子は、例えば赤色蛍光体粒子(Y2O3:Eu3+)、緑色蛍光体粒子(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)である。
蛍光体層104に用いる蛍光体粒子は、例えば赤色蛍光体粒子(Y2O3:Eu3+)、緑色蛍光体粒子(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)である。
ところで、蛍光体層104には、蛍光体粒子104aの総重量に対して0.3[wt%]の金属酸化物104bが含まれていることが好ましい。この場合、ランプ100の輝度維持率を向上させることができるからである。蛍光体層104に含まれる金属酸化物104bは、例えば酸化イットリウム(Y2O3)である。なお、全蛍光体粒子104aの総重量に対する酸化イットリウムの重量比率は、0.1[wt%]以上0.6[wt%]以下の範囲内であることが好ましい。酸化イットリウムはその量が増すほどランプの初期輝度を低下させるため、酸化イットリウムの全蛍光体粒子104aの総重量に対する重量比率が0.1[wt%]以上0.6[wt%]以下の範囲内である場合には、初期輝度の低下を3[%]以下に抑制でき、実使用上問題ない程度にすることができるからである。さらに、酸化イットリウムの全蛍光体粒子104aの総重量に対する重量比率は、0.1[wt%]以上0.3[wt%]以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、初期輝度の低下を1[%]以内に抑制できるためである。
また、図1(c)に示すように、金属酸化物104bは、蛍光体粒子104aの間を糸を引いたかのように架橋していることが好ましい。この構造により、金属酸化物を添加していないものと比べて初期輝度が低下するのをより抑制しつつ、輝度維持率の低下を防止することができる。
ガラスバルブ2の内部には、水銀および希ガスが封入されている。水銀は、例えば4[mg]封入されている。希ガスは、例えばネオン(Ne)とアルゴン(Ar)が95[mol%]:5[mol%]の割合で混合された混合ガスで、その封入ガス圧(室温)が約8[kPa]である。
<電極の説明>
電極101は、ニッケル(Ni)製の有底筒状のホロー電極であって、全長が5.2[mm]、外径が2.7[mm]、内径が2.3[mm]、肉厚が0.2[mm]である。なお、この電極101の材料としては、ニッケルに限定されず、例えばニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)であってもよい。この電極101は、その管軸とガラスバルブ2の管軸とがほぼ一致するように配置されており、その外周面とガラスバルブ2の内面との間隔が全域に亘ってほぼ均一となっている。
電極101は、ニッケル(Ni)製の有底筒状のホロー電極であって、全長が5.2[mm]、外径が2.7[mm]、内径が2.3[mm]、肉厚が0.2[mm]である。なお、この電極101の材料としては、ニッケルに限定されず、例えばニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)であってもよい。この電極101は、その管軸とガラスバルブ2の管軸とがほぼ一致するように配置されており、その外周面とガラスバルブ2の内面との間隔が全域に亘ってほぼ均一となっている。
電極101の外周面とガラスバルブ2の内面との間隔は、0.2[mm]以下が好ましい。例えば、0.15[mm]に設定されている。このように間隔を0.2[mm]以下に規定することにより、点灯中、電極101の外周面とガラスバルブ2の内面との間に形成される空間に放電が入り込まず、電極101の内部のみで放電が起こる。したがって、点灯中の放電が筒状電極101の外側に移行しにくくなり、ガラスバルブ2の内面への、過剰のスパッタリングを抑制して水銀の消耗速度を抑えることができ、ランプ8の長寿命化を図ることができる。また、放電がリード線102側へ回り込むことを防止することにより、リード線102の消耗を抑制することができる。
<リード線の説明>
リード線102は、例えば、タングステン(W)製の内部リード線102aと、半田等に付着し易いニッケル(Ni)製の外部リード線102bとの継線からなり、内部リード線102aと外部リード線102bとの接合面が、ガラスバルブ2の外表面とほぼ面一である。すなわち、内部リード線102aは、その一端部がホロー状の電極101の底部に電気的かつ機械的に接続され、外部リード線102bと継線されている他端部側の大半がガラスバルブ2に封着されている。外部リード線102bは、実質的に全体がガラスバルブ2の外部に位置している。内部リード線102aは、断面が略円形であって、全長が3[mm]、線径が1.0[mm]である。外部リード線102bは、断面が略円形であって、全長が10[mm]、線径が0.8[mm]である。
リード線102は、例えば、タングステン(W)製の内部リード線102aと、半田等に付着し易いニッケル(Ni)製の外部リード線102bとの継線からなり、内部リード線102aと外部リード線102bとの接合面が、ガラスバルブ2の外表面とほぼ面一である。すなわち、内部リード線102aは、その一端部がホロー状の電極101の底部に電気的かつ機械的に接続され、外部リード線102bと継線されている他端部側の大半がガラスバルブ2に封着されている。外部リード線102bは、実質的に全体がガラスバルブ2の外部に位置している。内部リード線102aは、断面が略円形であって、全長が3[mm]、線径が1.0[mm]である。外部リード線102bは、断面が略円形であって、全長が10[mm]、線径が0.8[mm]である。
なお、リード線102の構成は上記構成に限定されず、例えば、内部リード線102aと外部リード線102bが分けられておらず、一本線で構成されていてもよいし、または内部リード線102aあるいは外部リード線102bがさらに複数の線を継線したものでもよい。
<実験1>
発明者らは、両端を封止した状態において、ガラスバルブ2を管軸に対して加熱により屈曲させた場合、その屈曲部において、蛍光体層104の膜剥がれを防止する効果があることを確認するため、衝撃に対する蛍光体層104の脱落の有無を調べる衝撃試験を行った。
発明者らは、両端を封止した状態において、ガラスバルブ2を管軸に対して加熱により屈曲させた場合、その屈曲部において、蛍光体層104の膜剥がれを防止する効果があることを確認するため、衝撃に対する蛍光体層104の脱落の有無を調べる衝撃試験を行った。
具体的には、本発明の第1の実施形態に記載の蛍光ランプ(以下、単に「ランプA」という)と、保護膜無しのランプ(以下、単に「ランプB」という)を各20[本]ずつ作製した。ランプA、Bは、保護膜の有無を除いて同じ構成を有している。ガラスバルブ2はホウ珪酸ガラス製で、屈曲前の全長が720[mm]、外径が3[mm]、内径が2[mm]であって、図1(a)に示すように管軸の曲率半径Rが4[mm]となるように管軸が一直線である状態に対して90[°]屈曲され、内部に水銀が4[mg]、混合希ガス(Ne:95[mol%]、Ar:5[mol%])が封入ガス圧(室温)8[kPa]で封入されている。蛍光体層104は、蛍光体粒子104aとして赤色蛍光体粒子(Y2O3:Eu3+)、緑色蛍光体粒子(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)を用い、蛍光体粒子104aの総重量に対して0.135[wt%]のCBBと蛍光体粒子104aの総重量に対して0.3[wt%]の酸化イットリウム104bとが混合されている。
これらのランプA、Bを衝撃試験装置にかけて衝撃試験を行った。
衝撃試験に用いた試験装置105の概要を示す平面図を図3(a)に、そのA−A´線における断面図を図3(b)にそれぞれ示す。試験装置105は、試験ランプTLを固定するためのランプ支持台106と、試験ランプTLに衝撃を与えるための試験棒107と、試験棒107の一端を固定するための試験棒固定台108と、ランプ支持台106と試験棒固定台108とを固定するための基台109とで構成される。
図3(a)および(b)に示すように、ランプ支持台106には、L字状の試験ランプTLを嵌め込むことができる横断面がV字状のV字溝106aが形成されている。試験ランプTLは、ガラスバルブ部分がランプ支持台106のV字溝106aに沿うようにして、当該ランプ支持台106に載置されている。ランプ支持台106は、図3(a)の紙面上において、そのV字溝に試験ランプTLを載置した状態で、試験ランプTLの屈曲部が試験棒に当たるような位置で基台109に固定されている。
試験棒107は、コイルばね110とプラスチック棒111とからなる。コイルばね110の上記固定支点110aからプラスチック棒111との接続部までの長さL2は、30[mm]である。プラスチック棒111は、直径8[mm]の円柱状をしており、コイルばね110との接続部からV字溝の中心までの長さL3が20[mm]である。なお、プラスチック棒111は、テフロン(登録商標)からなる。
試験棒固定台108は、試験棒107をその一端で固定する。当該固定部は、固定支点108aとなる。上記の構成からなる試験装置105による試験の手順は以下の通りである。
(a)ランプ支持台106に試験ランプTLを載置する。
(b)プラスチック棒111を持ち上げ、その軸心が水平方向から角度α=45[°]傾く位置までコイルばね110を撓ませる。このときに、プラスチック棒111のガラスバルブ打撃部分に、当該プラスチック棒111の軸心と直交する方向に加えられる荷重が、0.1[kgf]となる。
(c)プラスチック棒111を解放し、コイルばね110を復元させて、プラスチック棒111で試験ランプTLに衝撃を加える。
(d)試験ランプTLにおいて蛍光体層の脱落がないかどうかを目視で確認する。試験ランプ1[本]に対し、上記(a)〜(d)を20[回]繰り返し実施した。実験結果を、表1に示す。
表1に示すように、ランプBは、全てのランプにおいて衝撃試験により屈曲部を中心として蛍光体層104の剥がれが観測された。これに対し、ランプは、全てのランプにおいて、衝撃試験により蛍光体層104の剥がれが観測されたものはなかった。
しかしながら、ランプAにおいて、蛍光体層104の剥がれこそなかったものの、目視上、蛍光体層104がひび割れているものがあった。このようなひび割れも外部からの激しい衝撃等によって剥がれを誘引するおそれがある。したがって、単に蛍光体層104の剥がれだけでなく、ひび割れも無いことが好ましい。
そこで、発明者らは、種々の実験を繰り返す中で、その理由は不明であるが蛍光体粒子104aの総重量に対する保護膜103の形成材料である粒子の重量比率を規定することにより、前記ひび割れを防止できることを見出した。
なお、保護膜103の形成材料である粒子は、完成ランプにおいて既に溶融し層状になっているので、その重量とは溶融させて保護膜103を形成する前の状態での重量を示す。
<実験2>
まず、発明者らは、蛍光体層104のひび割れを防止することを目的とし、蛍光体粒子104aの総重量に対する保護膜103の形成材料である粒子(CBB)の重量比率を変えて、上記と同じ衝撃試験を行った。なお、ここで言う「蛍光体層104のひび割れ」とは、蛍光体層104の膜剥がれのような蛍光体層104の脱落はないものの、蛍光体層104に亀裂が入っているような状態のことをいい、その亀裂は目視でも確認できる程度である。
まず、発明者らは、蛍光体層104のひび割れを防止することを目的とし、蛍光体粒子104aの総重量に対する保護膜103の形成材料である粒子(CBB)の重量比率を変えて、上記と同じ衝撃試験を行った。なお、ここで言う「蛍光体層104のひび割れ」とは、蛍光体層104の膜剥がれのような蛍光体層104の脱落はないものの、蛍光体層104に亀裂が入っているような状態のことをいい、その亀裂は目視でも確認できる程度である。
具体的には、蛍光体粒子104aの総重量に対するCBBの重量比率を表2に示すとおり0.2[wt%](以下、「ランプC」という)、0.5[wt%](以下、「ランプD」という)、1.0[wt%](以下、「ランプE」という)、1.5[wt%](以下、「ランプF」という)、2.0[wt%](以下、「ランプG」という)、3.0[wt%](以下、「ランプH」という)と変化させたものを、各20[本]ずつ作製し、衝撃試験を実施した。各ランプC,D,E,F,G,Hは、保護膜103の構成を除いて実験1で用いたランプAと同じ構成を有する。
実験結果を、表2に示す。
表2から明らかなように、ランプCおよびランプDでは、全数の蛍光体層104にひび割れが確認された。ランプEでは、20[本]中3[本]のものが蛍光体層104にひび割れが確認されたものの、残りの17[本]にひび割れは確認されなかった。一方、ランプF、ランプGおよびランプHでは、全数において蛍光体層104にひび割れは確認されなかった。
以上の結果から、蛍光体粒子104aの総重量に対する保護膜103の形成材料である粒子の重量比率を1.0[wt%]以上3.0[wt%]以下の範囲内に規定することにより、ガラスバルブ2を管軸に対して加熱によって屈曲させても、その屈曲部分における蛍光体層104のひび割れを防止できることがわかった。特に、蛍光体粒子104aの総重量に対する保護膜103の形成材料である粒子の重量比率を1.5[wt%]以上3.0[wt%]以下の範囲内に規定することにより、その蛍光体層104のひび割れを完全に防止できることがわかった。
実験2の結果を蛍光体層104の膜厚が10[μm]〜30[μm]程度である場合の保護膜103の厚みに換算すると、保護膜103の平均膜厚は、0.3[μm]以上であることが好ましい。この場合、蛍光体層104のひび割れを防止することができるからである。また、保護膜103の平均膜厚は、0.5[μm]以上であることがより好ましい。この場合、蛍光体層104のひび割れを完全に防止することができるからである。なお、保護膜103の平均膜厚は、1[μm]以下であることが好ましい。保護膜103の平均膜厚が1[μm]よりも厚い場合、保護膜103の懸濁液に含まれるニトロセルロース(NC)中の炭素(C)が、焼成時に蒸発せずにCBBの中に残留し、茶褐色に着色してしまうおそれがあるからである。
なお、ここでいう「平均膜厚」とは、図1(a)に示すように、ランプ100の管軸X100を含む断面において、d1〜d4の厚みの平均値である。具体的に、d1、d2、d3およびd4はガラスバルブの管端から全長Lの1/4離れた点(L/4[mm])をとった位置における厚みである。なお、測定点d1とd2、d3とd4というようにガラスバルブ2の長手方向の各位置でそれぞれ180[°]対向した位置の厚みを測定するのは、ガラスバルブ2の周方向で保護膜103の膜厚にばらつきがある場合を想定したためである。d1〜d4の厚みの測定は、日本電子株式会社製のSEM(走査電子顕微鏡)を用いてランプ100の管軸X100を含む断面の写真(倍率20000[倍])から測定した。
<小括>
上記のとおり、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100の構成によれば、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
上記のとおり、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100の構成によれば、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
なお、実験1、2では、保護膜103を形成する材料である粒子としてCBBを用いたが、この他にもピロリン酸カルシウムCBBP(Ca2P2O7,BaO,B2O3)やB2O3等のホウ酸塩を用いた場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、金属酸化物104bは、酸化イットリウムの1種類を含有させる場合に限らず、イットリウム、ランタン、ケイ素、マグネシウム、ジルコニウムのうち、1種類以上の金属を含む酸化物を含有させた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、ガラスバルブ2の形状は、図1(a)に示すL字状のものに限られず、直管形状であってもよいし、U字形状、コの字形状、L字形状および渦巻き形状等のように管軸が一直線である状態に対して屈曲されている屈曲部を有するものであってもよい。
ところで、図1(a)に示す屈曲部の曲率半径Rは、3[mm]以上40[mm]以下の範囲内にあることが好ましい。発明者の検討によると、曲率半径Rが小さいほど、従来の蛍光体層のガラスバルブの内面からの剥がれが顕著になり、特に、曲率半径Rが3[mm]より小さくなると、蛍光体層の剥がれが目視できる程度に大きくなる。逆に、曲率半径Rが40[mm]より大きくなると、曲率が大きくなり、従来の蛍光体層でもガラスバルブの内面からの剥がれが生じないからである。
ところで、保護膜113には、セシウム化合物が含まれていてもよい。この場合、図4に示すように、ガラスバルブ2の内面における少なくとも一端側の電極対応部sに保護膜113が形成され、かつその上に蛍光体層104の形成されていない領域tが存在することが好ましい。この場合、保護膜113に含まれるセシウムにより、ランプ112の暗黒始動特性を向上させることができる。さらに、領域tは、電極におけるランプ112の長手方向の中央部側の端縁から1/2sの領域を少なくとも含んでいることがより好ましい。この場合、ガラスバルブ2の内面における電界強度の強い部分に保護膜がさらされることとなり、セシウムにより、暗黒始動特性をさらに向上させることができるからである。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る蛍光ランプの製造方法は、ガラス管の内面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜の上に蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、蛍光体層が形成されたガラス管の内部を排気し、封入ガスを封入し、端部に電極等を封着する封止・排気工程とから構成されている。これらの工程を経ることにより、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100が作製される。
本発明の第2の実施形態に係る蛍光ランプの製造方法は、ガラス管の内面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜の上に蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、蛍光体層が形成されたガラス管の内部を排気し、封入ガスを封入し、端部に電極等を封着する封止・排気工程とから構成されている。これらの工程を経ることにより、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100が作製される。
保護膜形成工程および蛍光体層形成工程以外の工程は、公知であるため、保護膜形成工程および蛍光体層形成工程について詳細に説明し、それ以外の工程については省略する。
<保護膜形成工程の説明>
保護膜形成工程は、保護膜の材料となる保護膜懸濁液をガラス管内面に塗布する保護膜塗布工程と、塗布された保護膜懸濁液を乾燥する保護膜乾燥工程と、乾燥された保護膜懸濁液を焼成する保護膜焼成工程とからなる。以下、図5を用いて順に説明する。
保護膜形成工程は、保護膜の材料となる保護膜懸濁液をガラス管内面に塗布する保護膜塗布工程と、塗布された保護膜懸濁液を乾燥する保護膜乾燥工程と、乾燥された保護膜懸濁液を焼成する保護膜焼成工程とからなる。以下、図5を用いて順に説明する。
<保護膜塗布工程の説明>
まず、保護膜を形成するガラス管200を準備する。ここで用いたガラス管200は、例えば、長さ750[mm]、外径4.0[mm]、内径3.0[mm]の直管状のガラス管である。
まず、保護膜を形成するガラス管200を準備する。ここで用いたガラス管200は、例えば、長さ750[mm]、外径4.0[mm]、内径3.0[mm]の直管状のガラス管である。
そして、図5(a)に示すように、ガラス管200をその長手方向の中心軸X200が重力方向に略一致するようにした状態で、その上端部をコレットチャック201の下面に当接させつつ把持機構202によって把持する。コレットチャック201は、ガラス管200の上端部に密封装着され、真空ポンプ(図示せず)およびコンプレッサ(図示せず)とに選択的に連通することができる吸排管203に接続され、後述するようにガラス管200内に保護膜懸濁液204を吸排出させることができる。
次に、図5(b)に示すように保護膜懸濁液204を入れたタンク205の上方にガラス管200を前記状態のままで配置する。
その後、図5(c)に示すようにタンク205を上昇させることによってガラス管200の下端部を保護膜懸濁液204に浸す。保護膜懸濁液204は、保護膜を形成する粒子、有機溶媒、増粘剤を含む。本実施の形態では、保護膜の形成材料である粒子としてCBBが、有機溶媒として酢酸ブチルが、増粘剤としてニトロセルロース(NC)がそれぞれ用いられている。蛍光体粒子の総重量(3波長すべて含む)を100[wt%]としたときの保護膜懸濁液204を構成する各物質の重量比率は、例えば
CBB ・・・0.135[wt%]
酢酸ブチル ・・・45[wt%]
ニトロセルロース ・・・1.3[wt%]
である。
CBB ・・・0.135[wt%]
酢酸ブチル ・・・45[wt%]
ニトロセルロース ・・・1.3[wt%]
である。
次に、図5(d)に示すように、ガラス管200の上端開口部からコレットチャック203を通じて真空ポンプによって内部のガス(空気)を吸引してガラス管200内にタンク205の保護膜懸濁液204を液面センサ206の位置まで吸い上げる。
その後、図5(e)に示すように前記ガラス管200の上端開口部からコレットチャック203を通じてコンプレッサによってガス(空気)を吹き込んでガラス管200内の余分な保護膜懸濁液204の排出を行う。
次に、図5(f)に示すように、タンク205を下降させ、ガラス管200の内面に保護膜懸濁液204を膜状に塗布した状態でガラス管200を保護膜乾燥工程へと移行させる。
<保護膜乾燥工程の説明>
次に、図5(g)に示すように、ガラス管200を上記した状態を維持しつつ、長手方向の中心軸X200を回転軸として回転させながら、ガラス管200の側面に配置したIRヒータ(図示せず)やガラス管200の内部に吹き込まれる乾燥ガスによって乾燥させる。保護膜乾燥工程を経ることにより、ガラス管200の内面に膜状に塗布した保護膜懸濁液204を定着させる。
次に、図5(g)に示すように、ガラス管200を上記した状態を維持しつつ、長手方向の中心軸X200を回転軸として回転させながら、ガラス管200の側面に配置したIRヒータ(図示せず)やガラス管200の内部に吹き込まれる乾燥ガスによって乾燥させる。保護膜乾燥工程を経ることにより、ガラス管200の内面に膜状に塗布した保護膜懸濁液204を定着させる。
<保護膜焼成工程の説明>
次に、図5(h)に示すように、蛍光体乾燥工程を終えたガラス管200を所定温度(焼成温度)の雰囲気内(例えば、加熱炉)に入れ、所定時間(焼成時間)焼成を行う。
次に、図5(h)に示すように、蛍光体乾燥工程を終えたガラス管200を所定温度(焼成温度)の雰囲気内(例えば、加熱炉)に入れ、所定時間(焼成時間)焼成を行う。
焼成温度や焼成時間は、ガラス管200の寸法(内径、長さ等)、蛍光体の種類、有機金属化合物の種類等により適宜設定されるものであるが、例えば、焼成温度を600[℃]以上660[℃]以下の範囲で、焼成時間を約15[分]間で行う。この保護膜焼成工程により、保護膜を形成するCBB粒子のガラス管200側表面が溶融し、ガラス管200に固着される。
<蛍光体層形成工程の説明>
蛍光体層形成工程は、蛍光体層の材料となる蛍光体懸濁液をガラス管200の内面に塗布する蛍光体層塗布工程と、塗布された蛍光体懸濁液を乾燥する蛍光体層乾燥工程と、乾燥された蛍光体懸濁液を焼成する蛍光体層焼成工程とからなる。以下、図6を用いて順に説明する。
蛍光体層形成工程は、蛍光体層の材料となる蛍光体懸濁液をガラス管200の内面に塗布する蛍光体層塗布工程と、塗布された蛍光体懸濁液を乾燥する蛍光体層乾燥工程と、乾燥された蛍光体懸濁液を焼成する蛍光体層焼成工程とからなる。以下、図6を用いて順に説明する。
<蛍光体層塗布工程の説明>
まず、図6(a)に示すように、保護膜乾燥工程を終えたガラス管200を上記した状態を維持しつつ、蛍光体懸濁液207を入れたタンク208の上方にガラス管200を前記状態のままで配置する。
まず、図6(a)に示すように、保護膜乾燥工程を終えたガラス管200を上記した状態を維持しつつ、蛍光体懸濁液207を入れたタンク208の上方にガラス管200を前記状態のままで配置する。
その後、図6(b)に示すようにタンク208を上昇させることによってガラス管200の下端部を蛍光体懸濁液207に浸す。蛍光体懸濁液207は、蛍光体粒子、金属酸化物、結着剤、有機溶媒、増粘剤を含む。本実施の形態では、蛍光体粒子として赤色蛍光体粒子(Y2O3:Eu3+)、緑色蛍光体粒子(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)の三波長の蛍光体粒子が、金属酸化物としてカルボン酸イットリウムが、結着剤としてCBBが、有機溶媒として酢酸ブチルが、増粘剤としてニトロセルロース(NC)がそれぞれ用いられている。蛍光体粒子の総重量(3波長すべて含む)を100[wt%]としたときの蛍光体懸濁液207を構成する各物質の重量比率は、例えば
カルボン酸イットリウム・・・0.3[wt%]
CBB ・・・0.135[wt%]
酢酸ブチル ・・・45[wt%](但し、塗布量に合せて任意)
ニトロセルロース ・・・01.3[wt%]
である。
カルボン酸イットリウム・・・0.3[wt%]
CBB ・・・0.135[wt%]
酢酸ブチル ・・・45[wt%](但し、塗布量に合せて任意)
ニトロセルロース ・・・01.3[wt%]
である。
その後、図6(c)に示すように、ガラス管200の上端開口部からコレットチャック203を通じて真空ポンプによって内部のガス(空気)を吸引してガラス管200内にタンク208の蛍光体懸濁液207を液面センサ209の位置まで吸い上げた後、図6(d)に示すように前記ガラス管200の上端開口部からコレットチャック203を通じてコンプレッサによってガス(空気)を吹き込んでガラス管200内の余分な蛍光体懸濁液207の排出を行う。
次に、図6(e)に示すように、タンク208を下降させ、ガラス管200の内面に蛍光体懸濁液207を膜状に塗布した状態で、ガラス管200を蛍光体層乾燥工程へと移行させる。
<蛍光体層乾燥工程の説明>
次に、図6(f)に示すように、ガラス管200を上記した状態を維持しつつ、長手方向の中心軸X200を回転軸として回転させながら、ガラス管200の側面に配置したIRヒータ(図示せず)やガラス管200の内部に吹き込まれる乾燥ガスによって乾燥させる。蛍光体層乾燥工程を経ることにより、ガラス管200の内面に膜状に塗布した蛍光体懸濁液207を定着させることができる。
次に、図6(f)に示すように、ガラス管200を上記した状態を維持しつつ、長手方向の中心軸X200を回転軸として回転させながら、ガラス管200の側面に配置したIRヒータ(図示せず)やガラス管200の内部に吹き込まれる乾燥ガスによって乾燥させる。蛍光体層乾燥工程を経ることにより、ガラス管200の内面に膜状に塗布した蛍光体懸濁液207を定着させることができる。
<蛍光体層焼成工程の説明>
次に、図6(g)に示すように、蛍光体乾燥工程を終えたガラス管200を所定温度(焼成温度)の雰囲気内(例えば、加熱炉)に入れ、所定時間(焼成時間)焼成を行う。
次に、図6(g)に示すように、蛍光体乾燥工程を終えたガラス管200を所定温度(焼成温度)の雰囲気内(例えば、加熱炉)に入れ、所定時間(焼成時間)焼成を行う。
焼成温度や焼成時間は、ガラス管200の寸法(内径、長さ等)、蛍光体の種類、有機金属化合物の種類等により適宜設定されるものであるが、例えば焼成温度を600[℃]以上680[℃]以下の範囲で、焼成時間を約20[分]間で行う。この蛍光体層焼成工程により、保護膜を形成するCBB粒子がさらに溶融し、蛍光体層側の表面層において部分的な粒子状態が残っている他は溶融して層状となる。
少なくとも以上の工程を経ることにより、蛍光ランプが完成される。
なお、図1(a)に示すように、L字状に屈曲させた蛍光ランプ100を得るには、さらに屈曲工程を経ることが必要である。
<屈曲工程の説明>
まず、図7(a)に示すように、直管形状の蛍光ランプ100を準備する。
まず、図7(a)に示すように、直管形状の蛍光ランプ100を準備する。
次に、図7(b)に示すように、ガラスバルブ2における屈曲予定部およびその周辺部を、例えば、ガスバーナー209を利用して加熱し、加熱部分のガラスバルブ2の温度が500[℃]〜600[℃]程度に加熱する。
その後、図7(c)に示すように、屈曲予定部を中心としてその両側部分が略直角となるように屈曲させる。
以上の工程を経ることで、L字形状の蛍光ランプ100を得ることができる。
<小括>
上記のとおり、本発明の第2の実施形態に係る蛍光ランプの製造方法の構成によれば、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層104が剥がれるのを防止することのできる蛍光ランプ100を提供することができる。
上記のとおり、本発明の第2の実施形態に係る蛍光ランプの製造方法の構成によれば、外部からの衝撃や局部加熱による屈曲等により、蛍光体層104が剥がれるのを防止することのできる蛍光ランプ100を提供することができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300の分解斜視図を図8に示す。本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300(以下、単に「バックライト300」という)は直下方式であり、一つの面が開口した直方体状の筐体301と、この筐体301の内部に収納された複数のランプ100と、ランプ100を点灯回路(図示せず)に電気的に接続するための一対のソケット302と、筐体301の開口部を覆う光学シート類303とを備えている。なお、ランプ100は、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100であって、ガラスバルブ2が直管形状のものである。この他にもU字形状、L字形状、渦巻き形状のもの等を用いることができる。
本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300の分解斜視図を図8に示す。本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300(以下、単に「バックライト300」という)は直下方式であり、一つの面が開口した直方体状の筐体301と、この筐体301の内部に収納された複数のランプ100と、ランプ100を点灯回路(図示せず)に電気的に接続するための一対のソケット302と、筐体301の開口部を覆う光学シート類303とを備えている。なお、ランプ100は、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100であって、ガラスバルブ2が直管形状のものである。この他にもU字形状、L字形状、渦巻き形状のもの等を用いることができる。
<筐体の説明>
筐体301は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面に銀等の金属が蒸着されて反射面304が形成されている。なお、筐体301の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウムや冷間圧延材(例えばSPCC)等の金属材料により構成してもよい。また、内面の反射面304として金属蒸着膜以外、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを筐体301に貼付したものを用いてもよい。
筐体301は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面に銀等の金属が蒸着されて反射面304が形成されている。なお、筐体301の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウムや冷間圧延材(例えばSPCC)等の金属材料により構成してもよい。また、内面の反射面304として金属蒸着膜以外、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを筐体301に貼付したものを用いてもよい。
筐体301の内部には、ソケット302、絶縁体305およびカバー306が配置されている。具体的に、ソケット302は、ランプ100の配置に対応して筐体301の短手方向(縦方向)に各々所定間隔を空けて設けられている。ソケット302は、例えばステンレスやりん青銅からなる板材を加工したものであって、リード線102が嵌め込まれる嵌込部302aを有している。そして、リード線102を嵌込部302aを押し拡げるように弾性変形させて嵌め込む。その結果、嵌込部302aに嵌め込まれたリード線102は、嵌込部302aの復元力によって押圧され、外れにくくなる。これにより、リード線102を嵌込部302aへ容易に嵌め込むことができつつ、外れにくくすることができる。
ソケット302は、互いに隣り合うソケット302同士で短絡しないように絶縁体305で覆われている。絶縁体305は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂で構成されている。なお、絶縁体305は、上記の構成に限定されない。ソケット302はランプ100の動作中に比較的高温となる内部電極3の近傍にあることから絶縁体305は耐熱性のある材料で構成することが好ましい。耐熱性のある絶縁体305の材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂やシリコンゴム等を適用することができる。
筐体301の内部には、必要に応じた場所にランプホルダ(図示せず)を設けてもよい。筐体301内側でのランプ100の位置を固定するランプホルダは、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂であり、ランプ100の外面形状に沿うような形状を有している。「必要に応じた場所」とは、ランプ100の長手方向の中央部付近のように、ランプ100が例えば全長600[mm]を越えるような長尺のものである場合に、ランプ100のたわみを解消するために必要な場所である。
カバー306は、ソケット302と筐体301の内側の空間とを仕切るものであり、例えばポリカーボネート(PC)樹脂で構成し、ソケット302の周辺を保温するとともに、少なくとも筐体301側の表面を高反射性とすることにより、ランプ100の端部の輝度低下を軽減する。
<光学シート類の説明>
筐体301の開口部は、透光性の光学シート類303で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。光学シート類303は、拡散板307、拡散シート308およびレンズシート309を積層してなる。
筐体301の開口部は、透光性の光学シート類303で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。光学シート類303は、拡散板307、拡散シート308およびレンズシート309を積層してなる。
拡散板307は、例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂製の板状体であって、筐体301の開口部を塞ぐように配置されている。拡散シート308は、例えばポリエステル樹脂製である。レンズシート309は、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せである。これらの光学シート類303は、それぞれ拡散板307に順次重ね合わせるようにして配置されている。
<小括>
上記のとおり、本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
上記のとおり、本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニットの一部切欠斜視図を図9に示す。本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニット400(以下、単に「バックライトユニット400」という)は、エッジライト方式で、反射板401、ランプ100、ソケット(図示せず)、導光板402、拡散シート403およびプリズムシート404から構成されている。
本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニットの一部切欠斜視図を図9に示す。本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニット400(以下、単に「バックライトユニット400」という)は、エッジライト方式で、反射板401、ランプ100、ソケット(図示せず)、導光板402、拡散シート403およびプリズムシート404から構成されている。
反射板401は、液晶パネル側(矢印Q)を除く導光板402の周囲を囲むように配置されており、底面を覆う底面部401bと、ランプ100の配置されている側を除く側面を覆う側面部401aと、ランプ100の周囲を覆う曲面状のランプ側面部401cとで構成されており、ランプ100から照射される光を導光板402から液晶パネル(図示せず)側(矢印Q)に反射させる。また、反射板401は、例えばフィルム状のPETに銀を蒸着したものやアルミ等の金属箔と積層したもの等からなる。
ランプ100は、本発明の第1の実施形態に係る蛍光ランプ100であって、ガラスバルブ2がL字形状のものである。この他にもガラスバルブ2が直管形状のものも用いることができる。
ソケットは、本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300に用いられるソケット302と実質的に同じ構成を有している。なお、図9において、図示の便宜上により、ランプ100の端部については省略している。
導光板402は、反射板により反射された光を液晶パネル側に導くためのものであって、例えば透光性プラスチックからなり、バックライトユニット400の底面に設けられた反射板401の上に積層されている。なお、材料としては、ポリカーボネート(PC)樹脂やシクロオレフィン系樹脂(COP)を適用することができる。
拡散シート403は、視野拡大のためのものであって、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂製の拡散透過機能を有するフィルムからなり、導光板402の上に積層されている。
プリズムシート404は、輝度を向上させるためのものであって、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂とを貼り合せたシートからなり、拡散シート403の上に積層されている。なお、プリズムシート404の上にさらに拡散板が積層されていてもよい。
なお、本実施形態の場合には、ランプ100の周方向における一部分(バックライトユニット400に挿入した場合における導光板402側)を除き、ガラスバルブ2の外面に反射シート(図示せず)を設けたアパーチャ型のランプであってもよい。
<小括>
上記のとおり、本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニット400の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
上記のとおり、本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニット400の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の概要を図10に示す。図10に示すように液晶表示装置500は、例えば32[inch]テレビであり、液晶パネル等を含む液晶画面ユニット501と本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300と点灯回路502とを備える。
本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の概要を図10に示す。図10に示すように液晶表示装置500は、例えば32[inch]テレビであり、液晶パネル等を含む液晶画面ユニット501と本発明の第3の実施形態に係るバックライトユニット300と点灯回路502とを備える。
液晶画面ユニット501は、公知のものであって、液晶パネル(カラーフィルター基板、液晶、TFT基板等)(図示せず)、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。
点灯回路502は、バックライトユニット300内部のランプ100を点灯させる。そして、ランプ100は、点灯周波数40[kHz]〜100[kHz]、ランプ電流3.0[mA]〜25[mA]で動作される。
なお、図10では、液晶表示装置500の光源装置として本発明の第5の実施形態に係るバックライトユニット300に第1の実施形態に係る蛍光ランプ100を挿入した場合について説明したが、これに限らず、本発明の第4の実施形態に係るバックライトユニット400も用いることができる。
<小括>
上記のとおり、本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置500の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
上記のとおり、本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置500の構成によれば、外部からの衝撃等により、その内部に搭載される蛍光ランプ100の蛍光体層104が剥がれるのを防止することができる。
<変形例>
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を用いることができる。
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を用いることができる。
1.ガラスバルブについて
(1)紫外線吸収について
ガラスバルブの材料であるガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより254[nm]や313[nm]の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン(TiO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収し、組成比率2[mol%]以上ドープすることにより313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率0.05[mol%]以上5.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
(1)紫外線吸収について
ガラスバルブの材料であるガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより254[nm]や313[nm]の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン(TiO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収し、組成比率2[mol%]以上ドープすることにより313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率0.05[mol%]以上5.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
また、酸化セリウム(CeO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化セリウムを組成比率0.05[mol%]以上0.5[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。なお、酸化セリウムに加えて酸化スズ(SnO)をドープすることにより、酸化セリウムによるガラスの着色を抑えることができるため、酸化セリウムを組成比率5.0[mol%]以下までドープすることができる。この場合、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]以上ドープすれば313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、この場合においても酸化セリウムを組成比率が5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまう。
また、酸化亜鉛(ZnO)の場合は、組成比率2.0[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化亜鉛を組成比率20[mol%]より多くドープした場合、ガラスが失透してしまうおそれがあるため、酸化亜鉛を2.0[mol%]以上20[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
また、酸化鉄(Fe2O3)の場合は、組成比率0.01[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化鉄を組成比率2.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化鉄を組成比率0.01[mol%]以上2.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
(2)赤外線透過係数について
ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数は、0.3以上1.2以下の範囲、特に0.4以上0.8以下の範囲となるように調整することが好ましい。赤外線透過率係数が1.2以下であれば、外部電極蛍光ランプ(EEFL)や長尺の冷陰極蛍光ランプ等の高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、0.8以下であれば誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧印加ランプに適用可能となる。
ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数は、0.3以上1.2以下の範囲、特に0.4以上0.8以下の範囲となるように調整することが好ましい。赤外線透過率係数が1.2以下であれば、外部電極蛍光ランプ(EEFL)や長尺の冷陰極蛍光ランプ等の高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、0.8以下であれば誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧印加ランプに適用可能となる。
なお、赤外線透過率係数(X)は下式で表すことができる。
(3)ガラスバルブの形状について
ガラスバルブの形状は、直管形状のものに限られず、例えばL字形状、U字形状、コの字形状、渦巻き形状等であってもよい。また、その管軸に対して垂直に切った断面は、略円形状のものに限られず、例えばトラック形状や角丸形状のような扁平形状や楕円形状等であってもよい。
ガラスバルブの形状は、直管形状のものに限られず、例えばL字形状、U字形状、コの字形状、渦巻き形状等であってもよい。また、その管軸に対して垂直に切った断面は、略円形状のものに限られず、例えばトラック形状や角丸形状のような扁平形状や楕円形状等であってもよい。
2.蛍光体層の蛍光体について
(1)紫外線吸収について
例えば、近年、液晶カラーテレビの大型化に伴って、バックライトユニットの開口を塞ぐ拡散板に寸法安定性の良いポリカーボネートが使用されるようになっている。このポリカーボネートは、水銀が発する313[nm]の波長の紫外線により劣化しやすい。このような場合には、波長313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を利用すると良い。なお、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体としては、以下のものがある。
(1)紫外線吸収について
例えば、近年、液晶カラーテレビの大型化に伴って、バックライトユニットの開口を塞ぐ拡散板に寸法安定性の良いポリカーボネートが使用されるようになっている。このポリカーボネートは、水銀が発する313[nm]の波長の紫外線により劣化しやすい。このような場合には、波長313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を利用すると良い。なお、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体としては、以下のものがある。
(a)青色
ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0≦z<0.1なる条件を満たす数であることが好ましい。
ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0≦z<0.1なる条件を満たす数であることが好ましい。
このような蛍光体としては、例えば、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム[BaMg2Al16O27:Eu2+]、[BaMgAl10O17:Eu2+](略号:BAM−B)や、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[(Ba,Sr)Mg2Al16O27:Eu2+]、[(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu2+](略号:SBAM−B)等がある。
(b)緑色
・マンガン不活マグネシウムガレート[MgGa2O4:Mn2+](略号:MGM)
・マンガン付活アルミン酸セリウム・マグネシウム・亜鉛[Ce(Mg,Zn)Al11O19:Mn2+](略号:CMZ)
・テルビウム付活アルミン酸セリウム・マグネシウム[CeMgAl11O19:Tb3+](略号:CAT)
・ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0.1≦z≦0.6なる条件を満たす数であり、zは0.4≦x≦0.5であることが好ましい。
・マンガン不活マグネシウムガレート[MgGa2O4:Mn2+](略号:MGM)
・マンガン付活アルミン酸セリウム・マグネシウム・亜鉛[Ce(Mg,Zn)Al11O19:Mn2+](略号:CMZ)
・テルビウム付活アルミン酸セリウム・マグネシウム[CeMgAl11O19:Tb3+](略号:CAT)
・ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0.1≦z≦0.6なる条件を満たす数であり、zは0.4≦x≦0.5であることが好ましい。
このような蛍光体としては、例えば、ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・マグネシウム[BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+]、[BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+](略号:BAM−G)や、ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[(Ba,Sr)Mg2Al16O27:Eu2+,Mn2+]、[(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu2+,Mn2+](略号:SBAM−G)等がある。
(c)赤色
・ユーロピウム付活リン・バナジン酸イットリウム[Y(P,V)O4:Eu3+](略号:YPV)
・ユーロピウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Eu3+](略号:YVO)
・ユーロピウム付活イットリウムオキシサルファイド[Y2O2S:Eu3+](略号:YOS)
・マンガン付活フッ化ゲルマン酸マグネシウム[3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+](略号:MFG)
・ジスプロシウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Dy3+](赤と緑の2成分発光蛍光体であり、略号:YDS)
なお、一種類の発光色に対して、異なる化合物の蛍光体を混合して用いても良い。例えば、青色にBAM−B(313[nm]を吸収する。)のみ、緑色にLAP(313[nm]を吸収しない。)とBAM−G(313[nm]を吸収する。)、赤色にYOX(313nmを吸収しない。)とYVO(313[nm]を吸収する。)の蛍光体を用いても良い。このような場合は、前述のように波長313[nm]を吸収する蛍光体が、総重量組成比率で50%より大きくなるように調整することで、紫外線がガラスバルブ外に漏れ出ることをほとんど防止できる。したがって、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を蛍光体層に含む場合には、上記のバックライトユニットの開口を塞ぐポリカーボネート(PC)からなる拡散板等の紫外線による劣化が抑制され、バックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。
・ユーロピウム付活リン・バナジン酸イットリウム[Y(P,V)O4:Eu3+](略号:YPV)
・ユーロピウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Eu3+](略号:YVO)
・ユーロピウム付活イットリウムオキシサルファイド[Y2O2S:Eu3+](略号:YOS)
・マンガン付活フッ化ゲルマン酸マグネシウム[3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+](略号:MFG)
・ジスプロシウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Dy3+](赤と緑の2成分発光蛍光体であり、略号:YDS)
なお、一種類の発光色に対して、異なる化合物の蛍光体を混合して用いても良い。例えば、青色にBAM−B(313[nm]を吸収する。)のみ、緑色にLAP(313[nm]を吸収しない。)とBAM−G(313[nm]を吸収する。)、赤色にYOX(313nmを吸収しない。)とYVO(313[nm]を吸収する。)の蛍光体を用いても良い。このような場合は、前述のように波長313[nm]を吸収する蛍光体が、総重量組成比率で50%より大きくなるように調整することで、紫外線がガラスバルブ外に漏れ出ることをほとんど防止できる。したがって、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を蛍光体層に含む場合には、上記のバックライトユニットの開口を塞ぐポリカーボネート(PC)からなる拡散板等の紫外線による劣化が抑制され、バックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。
ここで、「313[nm]の紫外線を吸収する」とは、254[nm]付近の励起波長スペクトル(励起波長スペクトルとは、蛍光体を波長変化させながら励起発光させ、励起波長と発光強度をプロットしたものである。)の強度を100[%]としたときに、313[nm]の励起波長スペクトルの強度が80[%]以上のものと定義する。すなわち、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体とは、313[nm]の紫外線を吸収して可視光に変換できる蛍光体である。
(2)高色再現について
液晶カラーテレビで代表される液晶表示装置では、近年における高画質化の一環としてなされる高色再現化に伴い、当該液晶表示装置のバックライトユニットの光源として用いられる冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプにおいて、再現可能な色度範囲の拡大化の要請がある。
液晶カラーテレビで代表される液晶表示装置では、近年における高画質化の一環としてなされる高色再現化に伴い、当該液晶表示装置のバックライトユニットの光源として用いられる冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプにおいて、再現可能な色度範囲の拡大化の要請がある。
このような要請に対して、例えば、以下の蛍光体を用いることで、実施の形態での蛍光体を用いる場合よりも、色度範囲の拡大を図ることができる。具体的には、CIE1931色度図において、高色再現用の当該蛍光体の色度座標値が、実施の形態で使用した3つの蛍光体の色度座標値を結んでできる三角形を含んで色再現範囲を広げる座標に位置する。
(a)青色
・ユーロピウム付活ストロンチウム・クロロアパタイト[Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SCA)、色度座標:x=0.151、y=0.065
上記以外に、ユーロピウム付活ストロンチウム・カルシウム・バリウム・クロロアパタイト[(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SBCA)も使用でき、上記波長313(nm)の紫外線も吸収できるSBAM−Bも高色再現用に使用できる。
・ユーロピウム付活ストロンチウム・クロロアパタイト[Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SCA)、色度座標:x=0.151、y=0.065
上記以外に、ユーロピウム付活ストロンチウム・カルシウム・バリウム・クロロアパタイト[(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SBCA)も使用でき、上記波長313(nm)の紫外線も吸収できるSBAM−Bも高色再現用に使用できる。
(b)緑色
・BAM−G、色度座標:x=0.139、y=0.574
・CMZ、色度座標:x=0.164、y=0.722
・CAT、色度座標:x=0.267、y=0.663
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、MGMも高色再現用に使用することもできる。
・BAM−G、色度座標:x=0.139、y=0.574
・CMZ、色度座標:x=0.164、y=0.722
・CAT、色度座標:x=0.267、y=0.663
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、MGMも高色再現用に使用することもできる。
(c)赤色
・YOS、色度座標:x=0.651、y=0.344
・YPV、色度座標:x=0.658、y=0.333
・MFG、色度座標:x=0.711、y=0.287
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、YVO、YDSも高色再現用に使用することもできる。
・YOS、色度座標:x=0.651、y=0.344
・YPV、色度座標:x=0.658、y=0.333
・MFG、色度座標:x=0.711、y=0.287
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、YVO、YDSも高色再現用に使用することもできる。
また、上記で示した色度座標値は各々の蛍光体の粉体のみで測定した代表値であり、測定方法(測定原理)等に起因して、各蛍光体の粉体が示す色度座標値は、上掲した値と若干異なる場合があり得る。参考として上記実施の形態1の各蛍光体の粉体の色度座標値は、YOX(x=0.644、y=0.353)、LAP(x=0.351、y=0.585)、BAM−B(x=0.148、y=0,056)で構成されている。
さらに、赤、緑、青の各色を発光させるために用いる蛍光体は各波長につき1種類に限らず、複数種類を組み合わせて用いることとしても良い。
ここで、上記の高色再現用の蛍光体粒子を用いて蛍光体層を形成した場合について説明する。ここでの評価は、CIE1931色度図内においてNTSC規格の3原色の色度座標値を結ぶNTSC三角形(NTSCtriangle)の面積を基準とした、高色再現用の蛍光体を用いた場合の3つの色度座標値を結んでできる三角形の面積の比(以下、NTSC比という。)で行なう。
例えば、青色としてBAM−B、緑色としてBAM−G、赤色としてYVOを用いると(例1)NTSC比が92[%]となり、また、青色としてSCA、緑色としてBAM−G、赤色としてYVOを用いると(例2)NTSC比が100[%]となり、また、青色としてSCA、緑色としてBAM−G、赤色としてYOXを用いると(例3)、NTSC比が95[%]となり、例1及び2に比べて輝度を10[%]向上させることができる。
なお、ここでの評価に用いた色度座標値は、ランプ等が組み込まれた液晶表示装置とした状態で測定したものである為、カラーフィルターとの組み合わせにより色再現範囲が上記値より前後する可能性がある。
3.ランプの種類について
上記の各実施形態においては、蛍光ランプとして、冷陰極蛍光ランプを中心に説明したが、冷陰極蛍光に限られず、外部電極型蛍光ランプや、熱陰極蛍光ランプや外部内部電極型蛍光ランプ等であってもよい。
上記の各実施形態においては、蛍光ランプとして、冷陰極蛍光ランプを中心に説明したが、冷陰極蛍光に限られず、外部電極型蛍光ランプや、熱陰極蛍光ランプや外部内部電極型蛍光ランプ等であってもよい。
本発明は、蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置に広く適用することができる。
2 ガラスバルブ
100,112 蛍光ランプ
103,113 保護膜
104 蛍光体層
104a 蛍光体粒子
104b 金属酸化物
200 ガラス管
204 保護膜懸濁液
207 蛍光体懸濁液
300,400 バックライトユニット
500 液晶表示装置
100,112 蛍光ランプ
103,113 保護膜
104 蛍光体層
104a 蛍光体粒子
104b 金属酸化物
200 ガラス管
204 保護膜懸濁液
207 蛍光体懸濁液
300,400 バックライトユニット
500 液晶表示装置
Claims (9)
- ガラスバルブの内面に保護膜を介して蛍光体層が形成されており、
前記保護膜は、粒子の集合体を溶融することによって層状に形成されており、その溶融層における前記蛍光体層側の表面層において部分的な粒子状態が残っていることを特徴とする蛍光ランプ。 - 前記保護膜の平均膜厚は、0.3[μm]以上1.0[μm]以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の蛍光ランプ。
- 前記蛍光体層に含まれる蛍光体粒子の総重量に対する前記保護膜の形成材料である粒子の重量比率が1[wt%]以上3[wt%]以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載の蛍光ランプ。
- 前記蛍光体層には、金属酸化物が含まれ、前記蛍光体層の蛍光体粒子の総重量に対する前記金属酸化物の重量比率が0.1[wt%]以上0.6[wt%]以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光ランプ。
- 前記ガラスバルブは、その管軸が一直線である状態に対して屈曲されている屈曲部を有することを特徴とする請求項1〜4に記載の蛍光ランプ。
- 前記屈曲部におる前記ガラスバルブの管軸の曲率半径は、3[mm]以上40[mm]以下の範囲内にあることを特徴とする請求項5に記載の蛍光ランプ。
- ガラスバルブの内面に保護膜を介して蛍光体層が形成された蛍光ランプの製造方法であって、
ガラス管の内面に少なくとも蛍光体粒子の総重量に対する重量比率が1[wt%]以上3[wt%]以下の範囲内のCBBを含む保護膜懸濁液を塗布する工程、乾燥させる工程および焼成する工程の後に、少なくとも前記蛍光体粒子と金属酸化物を含む蛍光体懸濁液を塗布する工程、乾燥する工程および焼成する工程を含むことを特徴とする蛍光ランプの製造方法。 - 請求項1〜6に記載の蛍光ランプを備えることを特徴とするバックライトユニット。
- 請求項8に記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007107959A JP2008269830A (ja) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | 蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007107959A JP2008269830A (ja) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | 蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2007107959A Pending JP2008269830A (ja) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | 蛍光ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置 |
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Country | Link |
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-
2007
- 2007-04-17 JP JP2007107959A patent/JP2008269830A/ja active Pending
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