(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブと；
このバルブの内壁面に形成された平均粒径が０．０１〜０．０３μｍのγ−アルミナからなる層厚さが２〜１２μｍの保護層と；
この保護層上に重層形成された蛍光体層と；
上記バルブの端部に封着された冷陰極と；
上記バルブの内部に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブと；
このバルブの内壁面に形成された平均粒径が０．０１〜０．０３μｍのγ−アルミナからなる層厚さが２〜１２μｍの保護層と；
この保護層上に重層形成された蛍光体、カルシウムバリウムボレートおよびγ−アルミナとの混合物で形成された蛍光体層と；
上記バルブの端部に封着された冷陰極と；
上記バルブの内部に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
蛍光体層は、蛍光体重量に対して０．１〜１．０重量％のカルシウムバリウムボレートが混入されていることを特徴とする請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
蛍光体層は、蛍光体重量に対して０．１〜１．０重量％のγ−アルミナが混入されていることを特徴とする請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
ガラス管バルブの管壁負荷が、９．５×１０-4Ｗ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】
基体と；
この基体に設けられた反射体と；
上記基体に設けられた蛍光ランプの取着装置と；
この取着装置に装着された上記請求項１ないし請求項５に記載の冷陰極蛍光ランプと；
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパソコン、電子手帳などのＯＡ機器や計器などの表示機器のバックライト装置として用いられる冷陰極蛍光ランプおよびこれら機器に組込まれる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス管バルブ内に水銀を封入した一般の蛍光ランプにおいては、バルブからナトリウムなどのアルカリ成分が滲出して水銀と反応することによってアマルガムが形成されたり、また、バルブ内壁面に透明導電層を形成したラピッドスタート形の蛍光ランプでは、透明導電層と水銀との間に微放電が生じるなどのことから、バルブ内面や蛍光体層に茶色などの変色や黒化を生じることがある。そして、この変色や黒化などはランプの有効光出力の減衰を招き、ランプの光束維持率を早期に低下させたりランプを短寿命化する原因となっている。
【０００３】
また、この蛍光ランプにおいてバルブ内壁面に形成されている蛍光体層表面上を水銀が移動すると、蛍光体層の一部が剥がれてピンホールを発生し外観品質を低下することがある。
【０００４】
そこで、これらの対策としてバルブ内壁面と蛍光体層との間や透明導電層と蛍光体層との間にアルミナやシリカなどの難溶融性酸化物の微粉末を塗布し、変色や黒化を防ぐとともに蛍光体層の被着強度を高めることが行われている。
【０００５】
しかし、従来このバルブ内面にアルミナなどの保護層を形成することは、通常の照明用として用いられるバルブの管内径が２５ｍｍ程度のランプまでであり、また、特に細径のランプへの適用は全く考慮されていなかった。
【０００６】
これは、バルブの管内径が約２０ｍｍ以下の場合、保護層の層厚さが従来と同じ１，５μｍ以下の層厚さでは茶色などに変色する問題があり、保護層の形成は行っていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
また、近年パソコンや電子手帳などのコンパクト化や多機能化がすすむに伴い、これらに組込まれる蛍光ランプも一層の高輝度化と長期に亘る光束維持率の向上および長寿命化の要求が強くなってきている。特にＯＡ機器などは民生用のためランプの交換が行われないのが原則で、１万時間以上の寿命が必要とされている。  そこで、これらＯＡ機器などに使用されるバルブ径が細径で高い管壁負荷となる蛍光ランプにおいても、光束維持率の向上および長寿命化をはかるためバルブ内壁面と蛍光体層との間にアルミナ層などの保護層を設けることが考えられるが、上述したような理由からなされていなかった。
【０００８】
また、保護層を構成するアルミナは平均粒径が０．０１μｍ程度（沈降法による測定値、以下同様。）と微粉末であるため，バルブのガラス面およびこの保護層上に形成される蛍光体層の蛍光体粉末（アルミナの微粉末より大径）との間にあって、相互を繋ぎ蛍光体層の剥離を防止する作用を有している。
【０００９】
さらに、ＯＡ機器などに組付け使用される蛍光ランプは高効率が要求されるため管壁負荷も高く、蛍光体層の早期劣化が激しく光束維持特性が悪いため何等かの対策を要していた、
本発明は、ガラス管バルブの管径が細く、かつ、管璧負荷の高いランプにおいて、バルブや蛍光体層に変色や黒化の発生が少なく、光束維持特性が向上できるとともに長寿命化できるＯＡ機器などに好適な冷陰極形の蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプは、内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブと、このバルブの内壁面に形成された平均粒径が０．０１〜０．０３μｍのγ−アルミナからなる層厚さが２〜１２μｍの保護層と、この保護層上に重層形成された蛍光体層と、上記バルブの端部に封着された冷陰極と、上記バルブの内部に封入された放電媒体とを具備していることを特徴としている。
【００１１】
バルブ径が細径で高い管壁負荷となるランプにおいて、γ−アルミナからなる保護層を設けることによって、蛍光体層の早期劣化を防止できるとともにその被着力を高めることができる。
なお、上記保護層を構成するγ−アルミナは化学的に安定した結晶構造を有するばかりか、ガラスとのなじみにも優れバルブから剥離しにくい。また、上記でγ−アルミナの平均粒径を０．０１〜０．０３μｍとしたのは、平均粒径が０．０１μｍを下回るとその比表面積が大きくなり不純ガスの放出源となるとともに、電極スパッタによる放電空間からの消失およびガラスを着色するなどの現象を生じる。また、平均粒径が０．０３μｍを越えると可視光を遮り光透過率が悪くなり、蛍光体を十分発光させることができずに特性を低下するなどのことからである。
また、上記γ−アルミナの層厚さが２μｍ未満であると、茶色状などに変色して可視光透過量および外観品質が低下する。また、層厚さが１２μｍを越えると、変色の発生は見られないが可視光の吸収が大きく可視光透過量が低下する。この層厚は２〜１２μｍの範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮すると５〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプは、内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブと、このバルブの内壁面に形成された平均粒径が０．０１〜０．０３μｍのγ−アルミナからなる層厚さが２〜１２μｍの保護層と、この保護層上に重層形成された蛍光体、カルシウムバリウムボレートおよびγ−アルミナとの混合物で形成された蛍光体層と、上記バルブの端部に封着された冷陰極と、上記バルブの内部に封入された放電媒体とを具備していることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項１に記載と同様な作用を奏する保護層が形成されているとともに蛍光体層中に、蛍光体形成材料、低融点ガラス材料および保護層形成材料を添加することにより、保護層と蛍光体層との両層の境界部が融合してその被着力を高めることができる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の冷陰極蛍光ランプは、蛍光体層に、蛍光体重量に対して０．１〜１．０重量％のカルシウムバリウムボレートが混入されていることを特徴としている。
【００１５】
上記請求項２に記載と同様な作用を奏する。また、上記カルシウムバリウムボレートの混入量が０．１重量％未満であると、被着力が弱く水銀が蛍光体層上を転がったときに蛍光体層を剥がしピンホールを発生することがあり、また、混入量が１．０重量％を越えると、輝度の低下を起こす。この混入量は０．１〜１．０重量％の範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮すると０．３〜０．７重量％の範囲が好ましい。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の冷陰極蛍光ランプは、蛍光体層に、蛍光体重量に対して０．１〜１．０重量％のγ−アルミナが混入されていることを特徴としている。
【００１７】
上記請求項２に記載と同様な作用を奏する。また、上記γ−アルミナの混入量が０．１重量％未満であると、蛍光体層が剥がれことがあり、また、混入量が１．０重量％を越えると、明るさが低下することがある。この混入量は０．１〜１．０重量％の範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮すると０．３〜０．７重量％の範囲が好ましい。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管バルブの管壁負荷が、９．５×１０-4Ｗ／ｍｍ以上であることを特徴としている。
【００２１】
バルブ内径が細径で高い管壁負荷となるランプにおいて、管壁負荷が、９．５×１０-4Ｗ／ｍｍ未満の場合は、保護層や蛍光体層の劣化程度も低く、保護層を設けることは不要である。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の照明装置は、基体と、この基体に設けられた反射体と、上記基体に設けられたランプの取着装置と、この取着装置に装着された上記請求項１ないし請求項５に記載の冷陰極蛍光ランプとを備えたことを特徴としている。
【００２３】
上記請求項１ないし請求項５に記載の高品質のランプを点灯して、照明装置の発光特性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１および図２を参照して説明する。図１は直管形の冷陰極蛍光ランプＬを示す一部切欠縦断面図、図２は図１における矢視Ａ−Ａ線に沿って切断した部分を示す横断面図である。
【００２５】
このランプＬは直管形の外径が約２．４ｍｍ、内径が約１．８ｍｍ、全長が約２２０ｍｍのガラス管バルブ１両端の封止部２、２にニッケルメッキした鉄板製の冷陰極（電極）３を取付けたリード線４、４がそれぞれ封着してある。
【００２６】
また、５はこのバルブ１の内壁面に平均粒径が０．０１〜０．０３μｍ（沈降法による測定値、以下同様。）のγ−アルミナ微粉末を塗布して形成した約６．０μｍの厚さの保護層、６はこの保護層５の表面上に塗布して重層形成された青色、緑色、赤色に発光領域を有する蛍光体を混合した３波長形蛍光体層である。また、このバルブ１内には放電媒体としてアルゴンとネオンとの混合希ガスが約６０トールと金属水銀が約１０ｍｇ封入されている。
【００２７】
上記保護層５の形成は、たとえば酢酸ブチルにγ−アルミナの微粉末と硝化綿とを混合して懸濁液を作り、この懸濁液をバルブ１の内壁面に塗布し、これを焼成して形成したり、有機化合γ−アルミ液、たとえばアルコキシドアルミ液にバルブ１を浸漬してこれを引上げて乾燥後、焼成してアルミナの保護層５を形成することもできる。
【００２８】
この冷陰極蛍光ランプの点灯は、高周波電源からリード線４、４を通じ冷陰極（電極）３、３に周波数３０ＫＨＺ、１０００Ｖ（実効値）の高周波電力を供給することにより、冷陰極３、３から二次電子が放出され、バルブ１内で放電を開始する。この放電のエネルギーで励起された水銀原子の共鳴遷移により紫外線が放射され、この紫外線は蛍光体層６にて可視光に変換されてバルブ１の外部に放射される。
【００２９】
また、上記でγ−アルミナの平均粒径を０．０１〜０．０３μｍとしたのは、平均粒径が０．０１μｍを下回るとその比表面積が大きくなり不純ガスの放出源となるとともに、電極スパッタによる放電空間からの消失およびガラスを着色するなどの現象を生じるからである。また、平均粒径が０．０３μｍを越えると可視光を遮り光透過率が悪くなり、蛍光体を十分発光させることができずに特性を低下するなどのことからである。
【００３０】
また、バルブ１のガラス材料中にナトリウムなどのアルカリ物質が含有されていても、バルブ１の内壁表面には保護層５が形成してあるので、ランプ点灯中においては水銀イオンがアルカリ物質を衝撃することがなく、たとえあったとしても僅かであって、バルブ１が茶色に変色したり黒化することはない。通常、蛍光体層６は水銀イオンのバルブ１面への衝撃や浸透による接触や付着を完全に防ぐことができないので、保護層５の形成は極めて有効なものである。
【００３１】
また、上記構成の蛍光ランプＬにおいて、上記γ−アルミナからなる保護層５の層厚さを種々変えてランプＬを製造し輝度を測定したところ、保護層５を形成しないランプＬを１００％としたとき図３に示すような結果を得た。図３は蛍光ランプＬを４時間点灯した後のバルブ１の着色状態を示し、横軸にγ−アルミナからなる保護層５の層厚さ（μｍ）を、縦軸に輝度（比較％）を対比させてある。  この図３から明らかなようにγ−アルミナからなる保護層５の層厚さが、２〜１０μｍの範囲内ならば殆ど着色が見当たらずによかった。すなわち、上記γ−アルミナの層厚さが２μｍ未満であるとやや茶色し、１μｍ未満であると茶色状などに変色して可視光透過量および外観品質が低下する。また、層厚さが１２μｍを越えると、変色の発生は見られないが可視光の吸収が大きく可視光透過量が低下する。この層厚は２〜１２μｍの範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮すると５〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００３２】
また、本発明では蛍光体層６を形成する蛍光体に、この蛍光体重量に対してそれぞれ０．１〜１．０重量％のカルシウムバリウムボレートおよびγ−アルミナを混入しておいてもよい。このカルシウムバリウムボレートの混入により、螢光体層６の剥離によるピンホールの発生防止ができる。また、γ−アルミナの混入により、下地層のγ−アルミナからなる保護層５との融合がよくなって、さらに蛍光体層６の被着強度を高めることができる。
【００３３】
そして、このカルシウムバリウムボレートの混入量が０．１重量％未満であると、蛍光体層６の被着力が弱く水銀が蛍光体層６上を転がったときに蛍光体層６を剥がしピンホールを発生することがあり、また、混入量が１．０重量％を越えると、輝度の低下を起こす。この混入量は０．１〜１．０重量％の範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮すると０．３〜０．７重量％の範囲が好ましい。
【００３４】
また、上記γ−アルミナの混入量が０．１重量％未満であると蛍光体層６に剥がれを生じることがあり、また、混入量が１．０重量％を越えると明るさが低下し、したがって、０．１〜１．０重量％の範囲が好ましい。
【００３５】
そして、上記実施例構成の冷陰極蛍光ランプＬは、照明装置に組込まれ使用される。図４は照明装置Ｄの一例を示し、この図４においてＤ１は基体、Ｄ２はこの基体Ｄ１に設けられた反射鏡で蛍光ランプＬが図示されていないソケット装置などのランプ取着装置に装着されている。また、基体Ｄ１の背面には点灯装置Ｄ４が、反射鏡Ｄ２の開口部には光拡散板Ｄ３が取付けられている。そして、この照明装置Ｄは、パソコンやテレビなどの液晶表示装置のバックライトとして、あるいはディスプレイの表示板のバックライトや通常の照明用の器具として使用される。
【００３６】
なお、本発明は保護層５および蛍光体層６への添加材料としてγ−アルミナを用いたが、同じアルミナ材料であるα−アルミナを適用することも考えられるが、α−アルミナを用いた場合は粒径が大きくなるなどの理由で蛍光体層の剥がれや変色の発生があり、また、発光特性の向上も見られなっかった。
【００３７】
なお、本発明は上記実施例に限定されない。たとえば蛍光ランプのバルブ内に形成する蛍光体層は３波長形に限らず、他の種類の蛍光体を形成する場合であってもよい。
【００３８】
また、バルブの形状は直管形に限らずＵ字形、Ｗ字形、環形などに屈曲してあってもよい。
【００３９】
また、冷陰極（電極）の形状は平板状のものに限らず、板体を折曲したく字状、円筒状や円柱状あるいはコイル状などであってもよく、冷陰極（電極）に電子放射性物質が設けてあっても差支えない。
【００４０】
また、本発明の照明装置は実施例記載のものに限らず、必ずしも基体、反射鏡および光拡散板の三者が揃つていなくてもよく、また、点灯装置が一体化されていなくてもよい。さらに、照明装置は液晶表示装置、液晶テレビや装飾装置などのバックライト用のほか、ファクシミリなどの読取り装置、複写機の露光用などのＯＡ機器用あるいは通常の照明用の器具や灯具などとしてひろく使用できることはいうまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の記載によれば、バルブ管径が細径で高い管壁負荷となるランプにおいて、蛍光体層の下地層としてγ−アルミナの微粒子からなる層厚さが２〜１２μｍの保護層を設けたことによって、蛍光体層の剥離および水銀との反応による変色などランプの早期の劣化を防止し、光束維持特性や外観品質の向上した蛍光ランプを提供することができる。
【００４２】
また、本発明の請求項２の記載によれば、上記請求項１に記載の効果のほか、混入物質が下地層と融合して、さらに被着力の向上と発光特性（輝度）を高めることができる。
【００４３】
また、本発明の請求項３の記載によれば、カルシウムバリウムボレートの混入量を規制することにより、蛍光体層の剥離が防止でき外観品質の向上および発光特性の向上がはかれた。
【００４４】
また、本発明の請求項４の記載によれば、保護層を構成するγ−アルミナの混入量を規制することにより、バルブのガラス面および蛍光体層との接着強度を高め蛍光体層の剥離防止の効果を奏する。
【００４５】
また、本発明の請求項５の記載によれば、上記数値規制の管壁負荷のランプに適用することにより、上記請求項１ないし請求項４の記載と同様の効果を奏する。
【００４６】
さらに、本発明の請求項６の記載によれば、液晶表示装置などの機器に上記ランプを装着したことにより、機器を長期に亘り高い光出力で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる冷陰極蛍光ランプの一部切欠断面正面図である。
【図２】図１のランプのＡ−Ａ線に沿って切断した部分の横断面図である。
【図３】γ−アルミナからなる保護層の層厚さ（μｍ）と明るさ（輝度）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係わる照明装置を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｌ：冷陰極蛍光ランプ
１：ガラス管バルブ
２：封止部
３：冷陰極（電極）
４：リード線
５：保護層
６：蛍光体層
Ｄ：照明装置
Ｄ１：基体
【図１】
0003653552.tif 000002
【図２】
0003653552.tif 000003
【図３】
0003653552.tif 000004
【図４】
0003653552.tif 000005