(57)【要約】  この発明の蛍光ランプ（２）は、ガラス容器（２１）の内面に形成された蛍光体層（２３）を備える。当該蛍光体層は、９０％発光立ち上がり時間が５ミリ秒以下であり、１０分の１残光時間が５ミリ秒以下である蛍光体（具体的には、Ｓｎ２＋、Ｐｒ３＋、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋及びＴｂ３＋からなる群から選択された付活剤を含む蛍光体）だけを含む。  この蛍光ランプは、素早く点滅させることができるので、液晶の駆動に合わせてバックライトを点滅させる点滅点灯方式の液晶表示装置のバックライトとして使用すると、残像の発生を抑制することができる。
2008038670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体が封入されたガラス容器と、このガラス容器の端部に設けられた放電電極と、前記ガラス容器の内面に形成された複数種類の蛍光体からなる多波長蛍光とを備え、これらの蛍光体は1/10残光時間が5msec以下であることを特徴とする点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体は90%発光立ち上がり時間が5msec以下であることを特徴とする請求項1に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項３】
前記蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項４】
前記蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項５】
前記蛍光体は赤色、緑色、青色の蛍光体を含む多波長蛍光体であり、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、Tb3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項６】
前記蛍光体は赤色、緑色、青色の蛍光体を含む多波長蛍光体であり、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、Tb3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項７】
前記蛍光体は赤色、緑色、青色の蛍光体を含む多波長蛍光体であり、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項８】
前記蛍光体は赤色、緑色、青色の蛍光体を含む多波長蛍光体であり、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の点滅点灯用蛍光ランプ。
【請求項９】
筐体と、前記筐体内に収容された請求項5に記載の蛍光ランプと、前記蛍光ランプを点滅点灯可能な点灯回路とを具備することを特徴とするバックライト装置。
【請求項１０】
筐体と、前記筐体内に収容された請求項6に記載の蛍光ランプと、前記蛍光ランプを点滅点灯可能な点灯回路とを具備することを特徴とするバックライト装置。
【請求項１１】
請求項9に記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置の発光面側に配置された液晶パネルと、を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項10に記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置の発光面側に配置された液晶パネルと、を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点滅点灯に用いられる蛍光ランプ、バックライト装置及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ等に使用されているバックライト装置の点灯方式は、従来、ランプを常時点灯する方式(以下、従来方式)が主流であったが、近年、ランプをオンオフさせながら点灯する方式(以下、点滅点灯方式)の開発が進められている。【０００３】
点滅点灯方式には、配置した複数のランプのオンオフのタイミングを合わせて点灯するブリンキング点灯方式やランプのオンオフのタイミングをずらすことにより、順次スクロールさせながら点灯するスキャニング点灯方式などが一般に知られている。何れの方式においても、液晶の駆動と組み合わせることで動画表示の際に生じる動きぼけを防止することができるというメリットがある。【０００４】
すなわち、これらの点滅点灯方式は、一般に動画に弱いといわれている液晶テレビの課題を解決する手段として注目を浴びている。このような点滅点灯方式のバックライト装置は、国際公開第04/053826号パンフレット、特開2004-87489号公報、特開2003-84739号公報、特開2002-6815号公報などに開示されている。【０００５】
しかしこのような点滅点灯方式を用いたバックライト装置においては、動画表示の際に生じる動きぼけをある程度防止することができるが、十分に防止することはできず、依然として残像が残ることが大きな問題となっている。【０００６】
この問題に対し、発明者が検討した結果、バックライト装置を構成する蛍光灯に用いられる蛍光体の応答速度にも原因があることを発見した。すなわち、従来方式に使用されている蛍光ランプを点滅点灯方式に使用した場合、蛍光ランプヘのオンオフ入力に対し、蛍光体が遅れて反応するため、上記問題が生じているという結論に達した。
【発明の開示】
【０００７】
この点滅点灯方式に適した蛍光ランプの蛍光体について研究を重ねた結果、従来よりも残像が残りにくい点滅点灯用蛍光ランプ、バックライト装置及び液晶表示装置を実現することができたため、本発明を提案するに至った。
【０００８】
本発明の目的は、残像が残りにくい点滅点灯用蛍光ランプ、バックライト装置及び液晶表示装置を提供することである。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の点滅点灯用蛍光ランプは、ガラス容器の内面に1/10残光時間が5msec以下である複数種類の蛍光体からなる多波長蛍光体が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の点滅点灯用蛍光ランプにおいては、前記蛍光体は90%発光立ち上がり時間が5msec以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の点滅点灯用蛍光ランプにおいては、前記蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明の点滅点灯用蛍光ランプにおいては、前記蛍光体は赤色、緑色、青色の蛍光体を含む多波長蛍光体であり、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、Tb3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含んでいることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のバックライト装置は、筐体と、前記筐体内に収容された上記の蛍光ランプと、前記蛍光ランプを点滅点灯可能な点灯回路とを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の液晶表示装置は、上記のバックライト装置と、このバックライト装置の発光面側に配置された液晶パネルと、を具備したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、残像が残りにくい点滅点灯用蛍光ランプ、バックライト装置及び液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第1の実施の形態（embodiment）のバックライト装置について説明するための図。
【図２】図１に示す蛍光ランプの断面について説明するための図。
【図３】Y203:Eu3+の蛍光体を塗布した蛍光ランプの発光特性について説明するための図。
【図４】応答速度の異なる蛍光ランプで液晶上の動画を投影したときの残像の有無について説明するための図。
【図５】実施例(Example)1のランプをブリンキング点灯により点滅点灯したときの発光特性について説明するための図。
【図６】比較例(Comparison Example)1のランプをブリンキング点灯により点滅点灯したときの発光特性をについて説明するための図。
【図７】実施例1と比較例1の相違について説明するための図。
【図８】さまざまな蛍光体を用いたときの蛍光ランプの応答速度について説明するための図。
【図９】図8の蛍光体を組み合わせたときの蛍光ランプの応答速度について説明するための図。
【図１０】本発明の第2の実施の形態のバックライト装置について説明するための図。
【図１１】本発明の第3の実施の形態の液晶表示装置について説明するための図。
【図１２】本発明の液晶表示装置で得られる発光について説明するための図。
【発明の詳細な説明】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態の点滅点灯用蛍光ランプを用いたバックライト装置について図面を参照して説明する。
【００１８】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態のバックライト装置について説明するための図である。
【００１９】
本実施の形態のバックライト装置BLは、直下型方式である。バックライト装置BLの筐体は、フロントフレーム1aとバックフレーム1bとで構成されている。フロントフレーム1aには、開口面が形成されている。バックフレーム1bは、有底開口形状であり、その内側には高反射性の反射面が形成されている。
【００２０】
バックフレーム1bの内部には、細長形状の蛍光ランプ2が複数本、それぞれの管軸がほぼ平行になるように配置されている。なお、本実施の形態では冷陰極蛍光ランプを使用しているが、熱陰極蛍光ランプ、外面電極蛍光ランプ、平面型蛍光ランプなどでもよく、種類や形状、大きさ等に制限はない。
【００２１】
蛍光ランプ2の具体的な構造を図2に示す。
【００２２】
蛍光ランプ2は、例えば軟質ガラス製のガラス容器21で主要部が構成されており、その内部には、Ne、Arからなる混合ガスと水銀が封入されている。ガラス容器21の両端には、電極マウント22a、22bが封止されている。電極マウント22a、22bは、電極22a1、22b1とビーズガラス22a2、22b2とで構成されている。
【００２３】
ガラス容器21の内面には、蛍光体23が形成されている。本発明では、応答速度が速い蛍光体を使用することが望ましい。図3は、Y203:Eu3+の蛍光体を塗布した蛍光ランプの発光特性について説明するための図である。なお、同図の横軸は時間であり、縦軸は電圧あるいは電流値を表している。同図の波形（Ａ）は蛍光ランプをオンオフ制御するための電圧波形であるオンオフ信号、波形（Ｂ）はランプ電圧波形、波形（Ｃ）はランプ電流波形、波形（Ｄ）はランプの発光強度をフォトダイオードにより光電変換して得られる出力電圧波形である。これらの波形は、オシロスコープにより測定表示したものである。
【００２４】
図からわかるように、蛍光ランプ2はオンオフ信号波形（Ａ）に対し、ランプ電圧及びランプ電流波形（Ｂ）（Ｃ）は遅滞なく反応しているが、ランプの発光波形（Ｄ）の反応は遅れる傾向がある。これは蛍光体の応答速度が影響した結果である。したがって、応答速度がオンオフ信号（Ａ）と同じ速さの蛍光体を用いるのが最も望ましいが、そのような蛍光体は実現困難である。
【００２５】
そこで、発明者は様々な蛍光体の応答速度を調査し、1/10残光時間(最大の明るさをAとしたとき、ランプの明るさがAから0.1Aになるまでの時間)がおよそ1msec〜10msecである3波長蛍光ランプを作成した。そして、その蛍光ランプで液晶上の動画を投影し、その動画に残像を感じるかどうか被験者10人を対象に試験を行った。
【００２６】
その結果を図4に示す。図4からわかるように、1/10残光時間が5msec以下であれば、人の目には残像として見えにくく、さらに3msec以下であれば、残像としてほとんど認識できないことが分かった。ちなみに、図3に示したY203:Eu3+の蛍光体は、90%立ち上がり時間、1/10残光時間ともに約2.5msecであるため、点滅点灯における応答速度が速く、本発明の蛍光体として適している。なお、ほとんどの蛍光体において、発光の立ち上がりと発光の立ち下がりとは相関があることがわかった。例えば、図3の蛍光体は、1/10残光時間が2.5msecであるのに対し、90%発光立ち上がり時間(ランプの明るさがOから0.9Aになるまでの時間〉も約3msecである。すなわち、1/10残光時間と90%発光立ち上がり時間は、ほぼ同じ結果になるため、発光の立ち下がりが早い蛍光体は、発光の立ち上がりも早い蛍光体であるといえる。
【００２７】
図１において、バックフレーム1bの開口側には、拡散板3が配置されている。拡散板3としては、発光ムラを低減でき、かつ効率が下がりすぎないよう、50%〜85%の透過率のものを使用するのが望まれる。
【００２８】
拡散板3上には、光学シート4が配設されている。光学シート4としては、拡散シート、プリズムシートなどを目的に合わせて一枚、又は複数枚使用することができる。
【００２９】
バックフレーム1bの裏側には、点灯回路5が配置されている。この点灯回路5としては、蛍光ランプ2が点滅点灯できるものであればよく、例えばPWM(Pulse  Width  Modulation)回路が代表的である。このPWM回路の場合、周波数は50〜300Hz、デューティ比は10〜70%の範囲でランプを点灯するのが望ましい。その際当然ではあるが、残像抑制の観点から、1/10残光時間よりもランプのオフ期間が長くなるように、周波数とデューティ比を設定するのが望まれる。
【００３０】
下記に本発明のバックライト装置の実施例及び比較例の一仕様を示す。
【００３１】
(実施例1)
バックライト装置BL;サイズ=32インチ(約760mm×約440mm)、
蛍光ランプ2;冷陰極蛍光ランプ、内径=2.Omm、外径=3.Omm、ランプ電流=6.OmA、使用本数=16本、ランプピッチ=23.8mm、蛍光ランプ2と拡散板3との距離=14mm、
蛍光体23;Y203:Eu3+(R)、Y2Si5:Tb3+(G)、BaMg2Al10O17:Eu2+(B)、
拡散板3;透過率=60%、
光学シート4;拡散シート、プリズムシート、
点灯回路5:PWM回路、周波数＝50Hz、デューティ比＝50%。
【００３２】
(比較例1)
蛍光体23;Y203:Eu3+(R)、LaPO4:Ce3+、Tb3+(G)、BaMg2Al10Ol7:Eu2+(B)、
蛍光体23以外の構成は、実施例1と同じ仕様。
【００３３】
図5は実施例1、図6は比較例1のランプをブリンキング点灯により点滅点灯したときの発光特性について説明するための図である。これらの図において、横軸は時間であり、縦軸は電圧あるいは電流値を表している。同図の波形（Ａ）は蛍光ランプをオンオフ制御するための電圧波形であるオンオフ信号、波形（Ｂ）はランプ電圧波形、波形（Ｃ）はランプ電流波形、波形（Ｄ）はランプの発光強度をフォトダイオードにより光電変換して得られる出力電圧波形である。
【００３４】
図5と図6の発光波形を比較すると、実施例1の方が比較例1よりもランプの応答速度が速いことがわかる。具体的には、実施例1の1/10残光時間は約3msec、比較例1は約7msecであり、実施例1の方が早く消灯している。また、90%発光立ち上がり時間についても、実施例1は3msec弱であるのに対し、比較例1は8msec弱である。
【００３５】
なお、それぞれのランプを液晶表示装置に搭載し、動画を写した場合、実施例1は残像としてほとんど残らなかったが、比較例1は残像が残り、動画がぼけて見えるのが一目瞭然であった。また、残像をさらに消すためにランプのオフのタイミングに液晶を閉じる状態で使用をした場合、すなわちランプがオンの期間しかランプ輝度が得られない状態で両者の輝度を比較した。その結果は、デューティ比が100%のときのランプの光束に対する両者の輝度は、実施例1では約95%、比較例1では約70%であった。つまり、実施例1を用いた液晶表示装置の方が明らかに明るく感じられた。
【００３６】
このような結果になった理由としては、以下のように推測している。
【００３７】
実施例1と比較例1との違いは、図7に示すように、オンオフ信号に対して応答速度が異なる緑色蛍光体を使った点のみである。しかし、図5、6から明らかなように、3波長蛍光体としたときにはランプの発光立ち上がり及び残光に大きな差が生じている。このことから、3波長蛍光体を塗布した蛍光ランプ2を用いて点滅点灯する場合、R(赤)、G(緑)、B(青)の蛍光体のうちの一でも応答速度が遅ければ、蛍光ランプの応答速度が遅くなってしまうことが推測された。
【００３８】
そこで、さまざまな蛍光体を組み合わせた3波長蛍光体をランプに形成し、試験をしたところ、その全てにおいて最も応答速度が遅い蛍光体が3波長蛍光体の応答速度を決定していることが確認された。したがって、点滅点灯用の3波長蛍光ランプでは、RGB全てにおいて応答速度が速い蛍光体を組み合わせて使用する必要がある。なお、赤、緑、青、深紅等の蛍光体を混合した4波長蛍光体、又はそれ以上の蛍光体を混合した多波長蛍光体においても、全ての蛍光体の応答速度が速い場合に限り、発光の応答速度が速い蛍光ランプを実現可能である。
【００３９】
ここで、発明者によるさらなる研究により、蛍光体の応答速度は、主に蛍光体の付活剤に関係するという事実を発見した。すなわち、蛍光体の組成はY203:Eu3+のように表現され、Y203を母体、Eu3+を付活剤と一般的に呼んでいるが、図8からわかるように、蛍光体の応答速度は付活剤にほぼ依存することを発見した。そこで、蛍光体の付活剤に注目して試験を行なったところ、Sn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+から選択された付活剤からなる蛍光体であれば、5msec以下の1/10残光時間を実現しやすいことがわかった。ただし、Eu3+やTb3+の付活剤は応答速度が数msecであるため、母体との組み合わせによっては1/10残光時間が5msecを超える蛍光体も存在する。したがって、これらの場合には1/10残光時間が5msec以下の蛍光体のみが点滅点灯に適している。一方、Sn2+、Pr3+、Eu2+、Ce3+の付活剤は、90％発光立ち上がり時間、1/10残光時間がともに0.1msec程度であり、オンオフ信号に対してほぼ遅滞なく蛍光体が応答するため、特に点滅点灯の用途に適しているといえる。ちなみに、付活剤が複数使用されている場合には、その中で最も応答速度の遅い付活剤の特性がその蛍光体の応答速度として得られる傾向がある。例えば比較例１の緑色蛍光体であるLaPO4：Ce3+、Tb3+の場合には、応答速度が早いCe3+を含んでいるが、それよりも応答速度の遅いTb3+の応答速度となる。つまり、複数付活の場合では、その中の一に応答速度が遅い付活剤を含むと点滅点灯に使用する蛍光体として好適ではない。
【００４０】
なお、付活剤は、その種類や価数によって蛍光体の特性が変わるため、所望の発光色ごとに使用できる付活剤と使用できない付活剤とがある。上記したSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+の付活剤であれば、Sn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+は赤色蛍光体、Eu2+、Ce3+は緑色蛍光体、Tb3+、Eu2+は青色蛍光体に使用することができる。
【００４１】
次に図9のように、さまざまなRGB蛍光体を用いた3波長蛍光ランプを作成し、応答速度の試験を行った。その結果、90%発光立ち上がり時間は、実施例2、3、5が約3msec、実施例4が1msec以下、比較例2、3が10msec以上であった。また、1/10残光時間は、実施例2、3、5が約3msec、実施例4が1msec以下、比較例2が約6msec、比較例3が10msec以上であった。以上から、応答速度の速い蛍光体同士の組み合わせであればどのような組み合わせであっても、応答速度が速く、点滅点灯方式のバックライト装置に適用できることが確認された。
【００４２】
また、本発明の蛍光ランプは、PWM方式によって調光を行う場合にも有効である。すなわち、調光は主にコントラストを調整する目的で行われるが、結果として残像が残りにくいという効果も得ることができる。
【００４３】
したがって、第1の実施の形態では、1/10残光時間が5msec以下であるRGBの蛍光体23をガラス容器21の内面に塗布した蛍光ランプを使用し、ブリンキング点灯することにより、残像が残りにくいバックライト装置を提供することができる。また、そのような蛍光体はほとんどの場合、90%発光立ち上がり時間も5msec以下であるため、ランプと液晶のオンオフを同期させて液晶表示装置を構成した場合には、ランプの輝度ロスが少なく、高輝度を実現することができる。
【００４４】
具体的には、赤色蛍光体はSn2+、Pr3+、Eu2+、Eu3+、緑色蛍光体はEu2+、Ce3+、Tb3+、青色蛍光体はEu2+から選択された付活剤を含む3波長蛍光体によりランプを構成すれば、上記効果を再現することができる。
【００４５】
上記の実施形態においては、バックライト装置の点灯方式として、ブリンキング点灯方式を用いたが、本発明は、スキャニング点灯方式のバックライト装置にも有効に適用できる。
【００４６】
図10は、スキャニング点灯方式のバックライト装置について説明するための図である。このバックライト装置においては、12本のランプをそれぞれ2本ずつに分けて6つのランプ群を構成するとともに、各ランプ群に1/6ずつタイミングをずらしたオンオフ信号を入力し、スキャニング点灯を行なっている。そのオンオフ信号は、周波数=60Hz、デューティ比=50%であり、PWM方式によって発生している。このスキャニング点灯方式では、点灯状態において何れかのランプ群の一又は複数が常にオンになっている点でブリンキング点灯方式と異なるが、上記と同様に、高輝度で残像が少ないバックライト装置を実現できる。
【００４７】
(第2の実施の形態)
図11は、本発明の蛍光ランプを用いた液晶表示装置の実施形態を説明するための図である。
【００４８】
液晶表示装置は、フロントケースFCとバックケースBCにより、筐体が構成されている。フロントケースFCの開口面には液晶パネルLCPが配設されている。バックケースBCは有底開口の形状であり、その内部にはバックライト装置BLが配設される。
【００４９】
液晶表示装置の場合、バックライト装置BLの点滅点灯と液晶パネルLCPの開閉の動作を組み合わせることが可能である。図12は、バックライト装置BLのランプを点滅点灯したときの発光特性について説明するための図である。同図の横軸は時間であり、縦軸は電圧あるいは電流値を表している。また、同図の波形（Ａ）は蛍光ランプをオンオフ制御するための電圧波形であるオンオフ信号、波形（Ｂ）はランプ電圧波形、波形（Ｃ）はランプ電流波形、波形（Ｄ）はランプの発光強度をフォトダイオードにより光電変換して得られる出力電圧波形である。さらに、波形（Ｅ）は液晶パネルLCPを形成する液晶を開閉するための信号であり、波形（Ｆ）は液晶パネルLCPで得られる発光波形、波形（Ｇ）は液晶パネルLCPで得られない発光波形である。
【００５０】
図12に示すように、バックライト装置BLにオフ信号を入力したと同時に、液晶パネルLCPを閉めればランプの残光をカットすることができるため、両者の組み合わせによって動きぼけの発生をほぼ完全に防止することが可能である。しかし、カットされた光は液晶の光として利用できないため、その分だけ輝度が低下することになってしまう。例えば、比較例1では約30%輝度が低下してしまう。その点、本発明の蛍光ランプを用いたバックライト装置であれば、ランプの応答速度が速いためにカットされる光は少なくなり、高輝度を達成できる。
【００５１】
したがって、第2の実施の形態では、点滅点灯においても高輝度で残光が少ない液晶表示装置を実現することができる。
【図１】
2008038670.tif 000003
【図２】
2008038670.tif 000004
【図３】
2008038670.tif 000005
【図４】
2008038670.tif 000006
【図５】
2008038670.tif 000007
【図６】
2008038670.tif 000008
【図７】
2008038670.tif 000009
【図８】
2008038670.tif 000010
【図９】
2008038670.tif 000011
【図１０】
2008038670.tif 000012
【図１１】
2008038670.tif 000013
【図１２】
2008038670.tif 000014
【国際調査報告】
2008038670.tif 000015
2008038670.tif 000016