(57)【要約】  【課題】  蛍光体膜の剥離を生じることなく、十分な紫外線遮断効果を奏する屈曲形蛍光ランプを提供する。  【解決手段】  屈曲されたガラスバルブ３０の内面に、紫外線を遮断する保護膜３２が形成されているとともに、保護膜３２に蛍光体膜３４が被着された屈曲形蛍光ランプであって、ガラスバルブ３０は、チタニアを含有せしめたホウケイ酸ガラスからなり、蛍光体膜３４は、カルシウム−バリウム−ホウ素の各酸化物を主成分とする第１の結着剤を含有しており、保護膜３２はチタニアからなり、第１の結着剤と略同成分の第２の結着剤を含有している。保護膜３２の厚さｔは、０．１μｍ以上０．４５μｍ以下である。  【選択図】  図４
2006066104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲されたガラスバルブの内面に、紫外線を遮断する保護膜が形成されているとともに、当該保護膜に蛍光体膜が被着された屈曲形蛍光ランプであって、
前記ガラスバルブは、紫外線遮断材料を含有せしめたホウケイ酸ガラスからなり、
前記蛍光体膜は、第１の結着剤を含有しており、
前記保護膜は、前記紫外線遮断材料からなり、第２の結着剤を含有していることを特徴とする屈曲形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記保護膜の膜厚は、０．１０μｍ以上０．４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記紫外線遮断材料は、チタニアであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ホウケイ酸ガラスは、重量比０．１％以上０．７％以下の範囲のチタニアを含有することを特徴とする請求項３記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項５】
前記保護膜は、平均粒径が０．０３μｍ以上０．４０μｍ以下のチタニアからなることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項６】
前記蛍光体膜における前記第１の結着剤の重量比は、１％以上５％以下の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項７】
前記保護膜における前記第２の結着剤の重量比は、１０％以上３０％以下の範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項８】
前記ホウケイ酸ガラスは、重量比１３％以上１８％以下の範囲のホウ酸を含有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項９】
前記第１の結着剤と、前記第２の結着剤とは、略同成分であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記第１の結着剤は、カルシウム−バリウム−ホウ素の各酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の屈曲形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装置。
【請求項１２】
光源から発せられた光を、拡散板によって拡散するバックライト装置であって、
前記光源は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプであり、
前記拡散板は、ポリカーボネート樹脂からなることを特徴とするバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスバルブをＵ字状、コ字状等に屈曲した屈曲形蛍光ランプ及びバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイのバックライト装置等の光源として、細径の冷陰極蛍光ランプが用いられている。
冷陰極蛍光ランプは、封入された水銀が放電によって励起されて紫外線を発生し、当該紫外線が蛍光体によって可視光線に変換されることにより発光する。ここで、水銀の励起によって発せられた紫外線のなかには、蛍光体によって可視光線に変換されることなく、そのままランプ外部に漏れるものがある。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイのバックライト装置においては、例えば拡散板等、プラスチックからなる部材が多く用いられている。プラスチックは、紫外線が照射されると劣化して変色することが知られている。例えば、拡散板は透明なプラスチックからなり、ランプから発せられる光を透過させる部材であるので、紫外線劣化によって変色すると、バックライト装置の輝度が低下することになる。したがって、プラスチックの紫外線劣化による変色を抑制するために、冷陰極蛍光ランプから漏洩する紫外線の量を抑える必要がある。
【０００４】
そこで、バックライト装置等の光源に用いられる冷陰極蛍光ランプにおいて、ガラスバルブと蛍光体膜との間に紫外線を遮断する保護膜を形成することが提案されている。保護膜を形成することにより、ランプ外部に漏洩する紫外線の量を抑えることができるので、プラスチック部材の紫外線劣化を抑制することができる。
しかし、ガラスバルブと蛍光体膜との間に保護膜を形成すると、蛍光体膜と保護膜との被着強度が弱いため、蛍光体膜の剥離が生じやすくなる。
【０００５】
蛍光体膜の剥離が生じると、蛍光体膜がガラスバルブ内に剥がれ落ちる。この剥がれ落ちた蛍光体膜が存在するところは、蛍光体膜の膜厚が厚くなるので、輝度が大きく低下してしまう。
また、蛍光体膜が剥離した箇所では、紫外線が蛍光体によって可視光線に変換されないので、ランプ外部に漏洩する紫外線の割合が増大することになる。
【０００６】
そこで、蛍光体膜の剥離を防止するために、特許文献１における蛍光ランプでは、蛍光体膜の結着に用いる結着剤と略同成分の結着剤を保護膜に含有させることが提案されている。これにより、蛍光体膜と保護膜との被着強度が増大するので、蛍光体膜の剥離を防止することができる。
この技術を直管状の冷陰極蛍光ランプに転用すると、蛍光体膜と保護膜との剥離を防止することができる。これにより、蛍光体膜の膜はがれを生じることなく、紫外線遮断効果の高い直管状の冷陰極蛍光ランプを得ることができる。
【特許文献１】特開平５−４１１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、ディスプレイ画面の大型化を図るために、バックライト装置の光源として、Ｕ字状、コ字状等に屈曲した冷陰極蛍光ランプが用いられている。これらの屈曲形の冷陰極蛍光ランプは、直管状の冷陰極蛍光ランプを加熱によって屈曲することにより得ることができる。
しがしながら、上述の特許文献１の技術を転用した直管状の冷陰極蛍光ランプを用いて、屈曲形冷陰極蛍光ランプを形成すると、蛍光体膜の剥離の防止と、十分な紫外線の遮断効果を両立させることができないという問題がある。以下、この問題について述べる。
【０００８】
本発明者らは、上述した特許文献１の技術を転用した直管状の冷陰極蛍光ランプを用いて、数本の屈曲形冷陰極蛍光ランプの試作品を作製した。
図７は、屈曲形冷陰極ランプの屈曲部の拡大断面図であって、ガラスバルブ１３０の内面に保護膜１３２が形成され、保護膜１３２に蛍光体膜１３４が被着されている。試作品の中には、図７に示すように、屈曲部Ａにおいて蛍光体膜３４の剥離が生じるものがあった。これは、特許文献１でガラスバルブの材料として用いられているソーダ石灰ガラスと比較して、冷陰極ランプのガラスバルブの材料として用いられるホウケイ酸ガラスが硬い性質を有しており、ガラスバルブ１３０を屈曲成形する際に、ガラスバルブ１３０の屈曲予定部を加熱軟化して引き伸ばすことなく屈曲させるので、屈曲部Ａにしわが発生しやすいことに起因していると考えられる。上述したように、蛍光体膜１３４の剥離が生じると、輝度の低下及び漏洩する紫外線による樹脂劣化が生じるので問題である。
【０００９】
その一方で、試作品の中には、屈曲部において蛍光体膜の剥離を生じていないランプもあった。しかし、当該ランプについて特性試験を実施したところ、これらのランプは紫外線を遮断する効果が小さく、プラスチック部材の紫外線劣化を抑えるまでには至っていないことがわかった。
つまり、特許文献１の技術を転用した直管状の冷陰極蛍光ランプを屈曲させて得られる屈曲形冷陰極蛍光ランプでは、蛍光体膜の剥離の防止と、十分な紫外線の遮断効果を両立させることができない。
【００１０】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、蛍光体膜の剥離を生じることなく、十分な紫外線遮断の効果を奏する屈曲形蛍光ランプ、及びプラスチック部材の紫外線劣化による輝度の低下が生じにくいバックライト装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ガラスバルブを屈曲させた際に蛍光体膜が剥離する原因について鋭意研究を重ねた。その結果、蛍光体膜が剥離する主な原因は、保護膜の厚さにあることがわかった。すなわち蛍光体膜は、保護膜と被着しているのみならず、保護膜中の結着剤を介してガラスバルブとも連結している。ここで保護膜が厚いと、保護膜中の結着剤による蛍光体膜とガラスバルブとの連結が弱まり、ガラスバルブを屈曲させた際に蛍光体膜の剥離が生じることが判明した。ここで、保護膜を薄くすれば、保護膜中の結着剤によるガラスバルブと蛍光体膜との連結が強くなって、蛍光体膜の剥離を防止することができる。しかし、保護膜を薄くすると、紫外線の遮断率が低下して十分な紫外線遮断効果を得ることができないことが判明した。
【００１２】
そこで、本発明は、屈曲されたガラスバルブの内面に、紫外線を遮断する保護膜が形成されているとともに、当該保護膜に蛍光体膜が被着された屈曲形蛍光ランプであって、前記ガラスバルブは、紫外線遮断材料を含有せしめたホウケイ酸ガラスからなり、前記蛍光体膜は、第１の結着剤を含有しており、前記保護膜は、前記紫外線遮断材料からなり、第２の結着剤を含有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成では、保護膜のみならずガラスバルブにも紫外線遮断材料を含有させているので、保護膜の厚みを薄く形成しても、プラスチックの紫外線劣化を抑えるのに十分な紫外線の遮断効果を奏する。これにより、保護膜の厚みを薄く形成することができるので、保護膜中に含有させた第２の結着剤の作用による蛍光体膜とガラスバルブとの連結強度が大きくなる。したがって、ガラスバルブを屈曲させた場合でも、屈曲部において蛍光体膜の剥離が生じない。したがって、上記構成とすることによって、蛍光体膜の剥離を生じることなく、十分な紫外線遮断の効果を奏する屈曲形蛍光ランプを提供することができる。
【００１４】
ここで、前記保護膜の膜厚は、０．１０μｍ以上０．４５μｍ以下であることことが望ましい。保護膜の膜厚が０．１０μｍ未満であると紫外線の透過率が高くなり、その一方で、膜厚が０．４５μｍより大きいと輝度の低下及び蛍光体膜の剥離を招く。したがって、保護膜の厚みは、上記範囲内に規定することが好適である。
また、前記紫外線遮断材料は、チタニアであることが望ましい。チタニアは、紫外線を遮断する効果が高いので、紫外線遮断材料として好適である。また、保護膜をチタニアのみで形成すると、特許文献１のように保護膜をアルミナとチタニアとで形成した場合よりも、同程度の紫外線遮断効果を得るのに膜厚を薄くすることができる。これにより、保護膜中の結着剤による蛍光体膜とガラスバルブとの連結効果を強めることができるので、蛍光体膜の剥離を防止することができる。
【００１５】
ここで、前記ホウケイ酸ガラスは、重量比０．１％以上０．７％以下の範囲のチタニアを含有することが望ましい。チタニアの含有率が重量比０．１％未満であると紫外線の透過率が高くなり、また、含有率が重量比０．７％より大きいと、可視光線の透過率が低下する。したがって、ホウケイ酸ガラス中のチタニアの含有率は、上記の範囲内に規定することが好適である。
【００１６】
また、前記保護膜は、平均粒径が０．０３μｍ以上０．４０μｍ以下のチタニアからなることが望ましい。平均粒径が０．０３μｍ未満であると、製造工程において不純物ガスを吸着して発光輝度が低下し、また、平均粒径が０．４０μｍよりも大きいと、粒子の空隙が大きくなって紫外線の透過率が高くなる。したがって、保護膜を形成するチタニアの平均粒径は、上記範囲内に規定することが好適である。
【００１７】
ここで、前記蛍光体膜における前記第１の結着剤の重量比は、１％以上５％以下の範囲にあることが望ましい。蛍光体膜における第１の結着剤の重量比が１％未満であると、蛍光体膜の剥離が生じ、重量比が５％よりも大きいと輝度の低下を招く。したがって、蛍光体膜における第１の結着剤の重量比は、上記の範囲内に規定することが好適である。
また、前記保護膜における前記第２の結着剤の重量比は、１０％以上３０％以下の範囲にあることが望ましい。保護膜における第２の結着剤の重量比が１０％未満であると蛍光体膜の剥離が生じ、重量比が３０％よりも大きいと輝度の低下を招く。したがって、保護膜における第２の結着剤の重量比は、上記の範囲内に規定することが好適である。
【００１８】
ここで、前記ホウケイ酸ガラスは、重量比１３％以上１８％以下の範囲のホウ酸を含有することが望ましい。ホウケイ酸ガラスからなるガラスバルブは、封止部においてタングステンからなるリード線を封着している。ホウケイ酸ガラスにおいて、ホウ酸の濃度が上記の範囲を逸脱すると、タングステンとの熱膨張係数と大きく相違して、封止部において封入ガスのリーク等が生じる。したがって、ホウケイ酸ガラスにおけるホウ酸の濃度は、上記の範囲内に規定することが好適である。
【００１９】
また、前記第１の結着剤と、前記第２の結着剤とは、略同成分であることが望ましい。  これにより、簡易な構成で、蛍光体中の結着剤と保護膜中の結着剤との結合力が高まり、蛍光体膜とガラスバルブとの連結強度が大きくなるので、蛍光体膜の剥離が生じにくくなる。
ここで、前記第１の結着剤は、カルシウム−バリウム−ホウ素の各酸化物を主成分とすることが望ましい。この結着剤は、溶融温度が約６００℃であり、製造工程における加工温度の点で適している。また、透明であり光束の低下を招き難いので蛍光体膜の結着剤として好適である。
【００２０】
本発明に係るバックライト装置は、上記のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプを光源として備えることを特徴としている。上記の屈曲形蛍光ランプは、蛍光体膜の剥離が生じることなく、また、十分な紫外線の遮断効果を有しているので、このランプを光源として用いることによって、プラスチック部材の樹脂劣化が生じにくいので、寿命中において輝度の低下が生じにくいバックライト装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明に係る他のバックライト装置は、光源から発せられた光を、拡散板によって拡散するバックライト装置であって、前記光源は、上記のいずれかに記載の屈曲形蛍光ランプであり、前記拡散板は、ポリカーボネート樹脂からなることを特徴としている。拡散板の材料として用いられるポリカーボネート樹脂は、３４５ｎｍ以下の波長の紫外線によって劣化しやすい。特に、水銀の輝線スペクトルのうち波長３１３ｎｍの紫外線がポリカーネート樹脂の劣化に影響する。ここで、上記記載の屈曲形蛍光ランプは、３４５ｎｍ以下の波長の紫外線を遮断できるとともに、波長３１３ｎｍの紫外線を効果的に遮断する。したがって、当該屈曲形蛍光ランプを用いたバックライト装置は、拡散板の紫外線劣化が生じにくいので、寿命中において輝度の低下が生じにくいという効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る屈曲形冷陰極蛍光ランプ（以下、「屈曲形ランプ」という。）及びバックライト装置について説明する。
＜バックライト装置の構成＞
はじめに、本実施の形態に係るバックライト装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るアスペクト比１６：９の液晶テレビ用バックライト装置１の構成を示す概略斜視図である。同図において内部の構造を示すために前面パネル１６の一部を切り欠いて示している。
【００２３】
バックライト装置１は、図１に示すように、屈曲形ランプ２０と、開口部を有しこれらのランプ２０を収納する筐体１０と、この筐体１０の開口部を覆う前面パネル１６とを備える。
筐体１０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１１に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。
【００２４】
屈曲形ランプ２０はコ字状をしており、本実施の形態では、５つの屈曲形ランプ２０が筐体１０内に直下方式で配設され、電気的に並列に接続されている。なお、屈曲形ランプ２０の詳細については後述する。
筐体１０の開口部は、拡散板１３、拡散シート１４およびレンズシート１５を積層してなる透光性の前面パネル１６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。
【００２５】
拡散板１３の材料としては、ポリカーボネート樹脂が用いられている。従来、拡散板１３の材料としては一般的にアクリルが用いられているが、液晶テレビ画面が大型になると、耐熱性及び耐湿性の点で不利である。アクリル樹脂の耐熱温度は約９０℃であり、大型のバックライト装置では内部空間が高温となるので、耐熱性の点で不安要素を抱えている。さらに、アクリル樹脂は吸湿性が高いため、アクリル樹脂からなる拡散板は吸湿によって反りを生じやすく、拡散板が大型になるほど反りによる寸法誤差も大きくなるため、バックライト装置の設計上の不具合が生じやすい。
【００２６】
それに対して、ポリカーボネート樹脂は耐熱温度が約１３０℃とアクリル樹脂より高く、さらに、ポリカーボネート樹脂は耐湿性に優れており、吸湿によって反りが生じにくいので、ポリカーボネート樹脂は、大型バックライト装置の拡散板の材料としてより適している。
前面パネル１６における拡散板１３及び拡散シート１４は、屈曲形ランプ２０から放射された光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート１５は、当該シート１５の法線方向へ光をそろえるものであって、これらにより屈曲形ランプ２０から発せられた光が前面パネル１６の表面（発光面）の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。
【００２７】
＜屈曲形ランプの構成＞
つぎに、図２を参照しながら屈曲形ランプ２０の構造について説明する。図２は、屈曲形ランプ２０の概略構成を示す一部切欠図である。
屈曲形ランプ２０は、円形断面を有するガラス管の両端部がリード線２１で気密封止されてなるコ字状に屈曲したガラスバルブ３０を有する。
【００２８】
ガラスバルブ３０は、チタニア（酸化チタン：ＴｉＯ2）が所定の重量比で添加されたホウケイ酸ガラスからなる。ガラスバルブ３０の外径は８ｍｍ以下、例えば、４ｍｍである。ガラスバルブ３０内面には、紫外線を遮断する保護膜３２が形成されており、保護膜３２には蛍光体膜３４が被着されている。
蛍光体膜３４は、赤色発光のＹ2Ｏ3：Ｅｕ、緑色発光のＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂおよび青色発光のＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕといった３種類の希土類蛍光体を含む。また、蛍光体膜３４には、カルシウム−バリウム−ホウ素の各酸化物を主成分とする結着剤（第１の結着剤）が含有されている。なお、結着剤としては、主成分の他に、例えばリンを含むものを用いてもよい。
【００２９】
保護膜３２は紫外線遮断材料であるルチル型のチタニアからなる。なお、アナターゼ型ではなくルチル型のチタニアを用いるのは、ルチル型のチタニアは紫外線を遮断する効果が大きいからである。保護膜３２には、蛍光体膜３４に用いる結着剤と略同等のカルシウム−バリウム−ホウ酸の各酸化物を主成分とする結着剤（第２の結着剤）が含有されている。
【００３０】
リード線２１は、タングステンからなる内部リード線２２とニッケルからなる外部リード線２３の継線であり、ガラスバルブ３０は両端部とも、内部リード線２２部分で気密封止されている。
内部リード線２２のガラスバルブ３０内部の端部には、電極２４がレーザ溶接等によって接合されている。電極２４は、有底筒状をしたいわゆるホロー型電極であり、ニオブ棒を加工したものである。電極２４として、ホロー型の電極を採用したのは、ランプ点灯時の放電によって生じる電極におけるスパッタリングの抑制に有効だからである。
【００３１】
また、ガラスバルブ３０内には、例えば、水銀及び減圧状態の希ガス（例えば、アルゴン、ネオン）等が所定量封入されている。
＜屈曲形ランプを屈曲する工程＞
図３を参照しながら、屈曲形ランプ２０を形成する工程について簡潔に説明する。図３は、屈曲形ランプ形成工程を示す概略図である。屈曲形ランプ２０は、直管形ランプ２０ａを屈曲させることにより得ることができる。
【００３２】
まず、内面に保護膜及び蛍光体膜を形成した直管形ランプ２０ａを用意して、直管ランプ形２０ａを屈曲装置にセットする。
屈曲装置は、直管形ランプ２０ａの略中央を固定する固定チャック１０３と、固定チャック１０３で固定される部分よりも直管形ランプ２０ａの端寄りの位置を保持する保持ローラ１０１，１０２と、直管形ランプ２０ａの屈曲予定部分を加熱するコイルヒータ１０８，１０９とを備える。
【００３３】
ここで、コイルヒータ１０９及び保持ローラ１０２は図示しない第１の基台に、コイルヒータ１０８及び保持ローラ１０１は図示しない第２の基台に取り付けられており、屈曲装置は、２つの基台を回転中心Ｇ，Ｇ'廻りに回動させる機構を有している。
直管形ランプ２０ａを屈曲させるには、コイルヒータ１０８，１０９で直管形ランプ２０ａの屈曲予定部位を略軟化点まで加熱した状態で、第１の基台及び第２の基台とを回転中心Ｇ，Ｇ'の廻りを上方へ回動させる。これにより、直管形ランプ２０ａより屈曲形ランプ２０を得ることができる。
【００３４】
＜検討＞
背景技術の項で示した特許文献１の技術を転用して、直管形ランプを数本形成した。つまり、ガラスバルブの内面に保護膜を形成し、当該保護膜に蛍光体膜を被着させて、保護膜は、アルミナ及びチタニアによって形成するとともに、保護膜には蛍光体膜に含有させるものと略同成分の結着剤を含有させた。この直管形ランプを用いて、上記の工程によって屈曲形ランプを数本形成した。
【００３５】
すると、図７に示すように、屈曲部において蛍光体膜の剥離が生じるものがいくつかあった。これは、ホウケイ酸ガラスが硬い性質を有しており、ガラスバルブ１３０を屈曲成形する際に、ガラスバルブ１３０の屈曲予定部を加熱軟化して引き伸ばすことなく屈曲させるので、屈曲部Ａにしわが発生しやすいことに起因していると考えられる。蛍光体膜１３４の剥離は、背景技術の項で述べたように、ランプ光束の低下と紫外線の漏洩を招くので、蛍光体膜の剥離が発生しないように対策をたてる必要がある。
【００３６】
その一方で、屈曲させても蛍光体膜の剥離が生じていないランプもあった。しかし、当該ランプについて特性試験を実施したところ、これらのランプは紫外線を遮断する効果が小さく、プラスチック部材の紫外線劣化を抑えるまでには至っていないことがわかった。
これらの結果に基づいて、本発明者らは、ガラスバルブを屈曲させた際に蛍光体膜が剥離する原因を追求した。その結果、屈曲させても蛍光体膜の剥離が生じないランプは、蛍光体膜の剥離が生じるランプよりも、保護膜の膜厚が薄いことが分かった。これより、本発明者らは、蛍光体膜が剥離する主な原因は、保護膜の厚さにあるという仮定のもとに更なる研究を重ねた。その結果、蛍光体膜の被着強度について次のような知見が得られた。
【００３７】
すなわち、蛍光体膜は保護膜と被着しているが、結着剤を含有する蛍光体膜は、保護膜中の結着剤を介してガラスバルブとも連結している。つまり、保護膜中の結着剤は、ガラスバルブと蛍光体膜とを連結させる橋渡しの役割を果たしている。これにより、ガラスバルブを屈曲させた場合でも、蛍光体膜は、保護膜中の結着剤によるガラスバルブとの連結作用によって、剥離が生じにくくなっているのである。
【００３８】
ここで、保護膜の厚みが増すと、ガラスバルブと蛍光体膜との距離が離れて、保護膜中の結着剤によるガラスバルブと蛍光体膜との連結作用が弱まる。これにより、ガラスバルブを屈曲させた場合に、蛍光体膜の剥離が生じるものと考えられる。
保護膜の厚みを薄くすれば、保護膜中の結着剤によるガラスバルブと蛍光体膜との連結作用が強くなるので、ガラスバルブを屈曲させた場合でも蛍光体膜の剥離が生じない。しかし、保護膜の厚みを薄くすると、保護膜による紫外線の遮断率が低下してランプとして十分な紫外線遮断の効果を得ることができない。
【００３９】
そこで、本発明者らは、各種検討の末、蛍光体膜の剥離を防止するために保護膜の厚みを薄くしたことによる紫外線遮断率の低下を補完するために、ガラスバルブに紫外線遮断材料を含有させることに想到した。これにより、蛍光体膜の剥離を防止するために保護膜の膜厚を薄くした場合でも、ガラスバルブによって紫外線が遮断されるので、ランプ外部へ漏洩する紫外線の量を低減することができ、よって、プラスチック部材の紫外線劣化を抑えることができる。
【００４０】
そこで、本発明者らは、ガラスバルブに紫外線遮断材料であるチタニアを含有させるとともに、ガラスバルブ内面にチタニアからなり結着剤を含有する保護膜を形成し、当該保護膜に結着剤を含有した蛍光体膜を被着させた屈曲形ランプ２０を形成した。
図４は、屈曲形ランプ２０の屈曲部の拡大断面図である。図４に示すように、屈曲形ランプ２０では、屈曲部において蛍光体膜３４が剥離しないことが確認された。また、詳細については後述するが、屈曲ランプ２０の特性試験を実施したところ、紫外線遮断効果も高いことが確認された。したがって、上述した構成にすることにより、蛍光体膜の剥離が生じることなく、紫外線の遮断効果の高い屈曲形蛍光ランプを提供することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、保護膜を紫外線遮断効果の高いチタニアのみで形成しており、特許文献１のようにチタニアの他にアルミナを含有していないで、同程度の紫外線遮断効果を得ることができる保護膜の厚みを薄くすることができる。このことも、膜厚を薄くすることによって蛍光体膜とガラスバルブとの連結作用を強めて蛍光体膜の剥離を防止できる一因となっている。
【００４２】
＜保護膜の膜厚＞
つづいて、保護膜の膜厚ｔについて検討する。保護膜の膜厚ｔが薄いと紫外線の透過率が高くなって紫外線遮断効果が低下する。一方、膜厚ｔが厚いと、可視光線が遮られて発光輝度が低下するとともに、保護膜中の結着剤による蛍光体膜とガラスバルブとの連結作用が弱まり、ガラスバルブを屈曲させた場合に蛍光体膜の剥離を生じる。表１は、保護膜の膜厚ｔと、紫外線透過率、相対発光輝度及び蛍光体膜の剥離との関係を示す実験結果である。なお、相対発光輝度は、最も輝度が高い条件のときの輝度を１００％として、各条件における輝度を相対的な数値（百分率）で示したものである。
【００４３】
【表１】
2006066104.tif 000003
膜厚ｔが０．１μｍのときには、紫外線（３２０ｎｍ）の透過率は６０％であるが、０．０５μｍのときには紫外線の透過率は６５％となる。紫外線の透過率が６０％をこえると、プラスチック部材の紫外線劣化が大きく、寿命中においてバックライト装置の輝度の低下も大きくなるので好ましくない。よって、膜厚は、０．１μｍ以上とすることが好適である。
【００４４】
膜厚ｔが０．４５μｍのときには、相対発光輝度は９８％であるが、膜厚が０．７μｍになると、相対発光輝度が９６％となり発光輝度が低下するとともに、ガラスバルブを屈曲させたときに蛍光体膜の剥離が生じた。なお、相対発光輝度については、製品の品質を高めるために９８％以上あることが好ましい。したがって、保護膜の膜厚ｔは０．４５μｍ以下とすることが好適である。以上より、保護膜の膜厚は、０．１μｍ以上０．４５μｍ以下とすることが好適である。
【００４５】
＜チタニア微粒子の粒径＞
つぎに、保護膜に用いるチタニア微粒子の粒径について検討する。図５は、ガラスバルブ３０、保護膜３２及び蛍光体膜３４が積層している部位を、電子顕微鏡にて拡大して見たときの状態を示す模式図である。チタニア粉末を用いて保護膜３２を形成すると、図５（ａ）のように、チタニア微粒子が凝集した状態となる。このような保護膜３２では、凝集したチタニア粒子間の空隙が大きくなって紫外線の透過率が高くなる。
【００４６】
そこで、チタニア粉末をミキサーで粉砕したのち、適当な界面活性剤を入れた液に分散させた後に保護膜３２を形成すると、図５（ｂ）のように粒径の小さいチタニアからなる保護膜３２を形成することができる。
チタニア微粒子の粒径が小さいと、粒子間の間隙を小さく密に配置できるので、紫外線の遮断効果が固まる。その一方で、粒径が小さすぎると、製造工程において二酸化炭素等の不純物ガスがチタニアに吸着して、ランプ点灯時にこれらの不純物ガスが放電空間内に放出され、当該不純物ガスの影響でランプの光束が低下する。
【００４７】
ここで、好適なチタニア粒子の粒径の大きさについて範囲を求めた。表２は、チタニア微粒子の平均粒径と、紫外線透過率及び相対発光輝度との関係を示す実験結果である。
【００４８】
【表２】
2006066104.tif 000004
平均粒径が０．４μｍのときの紫外線透過率は６０％であるが、平均粒径が０．６μｍになると、粒子間の空隙が大きなり、紫外線透過率が６３％となる。紫外線透過率が６０％を超えると、プラスチック部材の紫外線劣化が大きく、寿命中においてバックライト装置の輝度の低下も大きくなるので好ましくない。したがって、平均粒径は０．４μｍ以下とすることが好適である。
【００４９】
その一方で、チタニアの平均粒径が０．０２μｍになると不純物ガスの吸着が顕著に起こって相対発光輝度が９６％に低下する。相対発光輝度については、製品の品質を高めるために９８％以上あることが好ましいので、チタニアの平均粒径は０．０３μｍ以上にすることが好適である。以上より、保護膜は、平均粒径が０．０３μｍ以上０．４μｍ以下のチタニア微粒子によって形成することが好適である。
【００５０】
＜チタニア濃度＞
つづいて、ホウケイ酸ガラスに含有させるチタニア濃度について検討する。ホウケイ酸ガラス中のチタニア濃度が低いと紫外線遮断率が低下し、その一方で、チタニア濃度が高いと可視光線の透過率が低下する。
ここで、好適なチタニア濃度を求める実験を行った。表３は、ホウケイ酸ガラス中のチタニアの濃度（重量比）と、紫外線透過率及び相対発光輝度との関係を示す実験結果である。
【００５１】
【表３】
2006066104.tif 000005
チタニアの重量比が０．１％のときには紫外線の透過率は６０％であるが、０．０５％になると紫外線の透過率が６３％となる。紫外線の透過率が６０％を超えると、プラスチック部材の紫外線劣化が大きく、寿命中においてバックライト装置の輝度の低下も大きくなるので、チタニア濃度は、重量比０．１％以上であることが好適である。
【００５２】
また、チタニアの重量％が０．１％以上では、重量％が大きくなるほど紫外線の遮断率が高くなるが、チタニアの重量％が０．９％のときには、相対発光輝度が９７％となる。相対発光輝度については、製品の品質を高めるために９８％以上あることが好ましいので、チタニアの濃度は、重量比０．７％以下であることが好ましい。以上より、チタニア濃度は０．１％以上０．７％以下であることが好適である。
【００５３】
＜蛍光体膜における結着剤の含有率＞
つづいて、蛍光体膜中の結着剤の含有率について検討する。蛍光体膜中の結着剤の濃度が高い場合には、結着剤によって可視光線が遮られるために発光輝度が低下する。一方、結着剤の濃度が低い場合には、保護膜と蛍光体膜との被着強度が低下して、ガラスバルブを屈曲させたときに蛍光体膜の剥離が生じる。
【００５４】
ここで、蛍光体膜における結着剤の含有率について最適な範囲を求める実験を行った。表４は、結着剤の含有率（重量比）と、相対発光輝度及び蛍光体膜の剥離との関係を示す実験結果である。
【００５５】
【表４】
2006066104.tif 000006
結着剤の含有率が５％のときには、相対発光輝度は９８％を保っているが、含有率が７％になると、結着剤による可視光線の透過率が低下して相対発光輝度が９６％になった。相対発光輝度については、製品の品質を高めるために９８％以上あることが好ましいので、結着剤の含有率は５％以下であることが好適である。
【００５６】
結着剤の含有率を低くすると発光輝度は高まるが、含有率が０．５％になると保護膜との被着強度が低下して蛍光体膜の剥離が生じた。よって、結着剤の含有率は１％以上であることが好適である。以上より、蛍光体膜における含有率は重量比１％以上５％以下であることが好適である。
＜保護膜における結着剤の含有率＞
つぎに、保護膜中の結着剤の含有率について検討する。保護膜中の結着剤の含有率が高い場合には、結着剤によって可視光線が遮られるために発光輝度が低下する。一方、結着剤の含有率が低い場合には、保護膜中の結着剤による蛍光体膜とガラスバルブとの連結強度が低下して、ガラスバルブを屈曲加工する際に蛍光体膜の剥離が生じる。
【００５７】
ここで、保護膜における結着剤の含有率について最適範囲を求める実験を行った。表５は、結着剤の含有率（重量比）と、相対発光輝度及び蛍光体膜の剥離との関係を示す実験結果である。
【００５８】
【表５】
2006066104.tif 000007
結着剤の含有率が３０％のときには、相対発光輝度で９８％を保っているが、含有率が４０％になると、結着剤による可視光線の透過率が低下して相対発光輝度が９７％になった。相対発光輝度については、製品の品質を高めるために９８％以上あることが好ましいので、ランプ品質の観点より、結着剤の含有率は３０％以下であることが好適である。
【００５９】
結着剤の含有率を低くすると発光輝度は高まるが、含有率が５％になると保護膜中の結着剤による蛍光体膜とガラスバルブとの連結強度が低下して、蛍光体膜の剥離が生じた。よって、結着剤の含有率は１０％以上であることが好適である。以上より、保護膜における結着剤の含有率は重量比１０％以上３０％以下であることが好適である。
＜ホウケイ酸ガラスにおけるホウ酸濃度＞
つづいて、ホウケイ酸ガラス中のホウ酸の濃度について検討する。ホウケイ酸ガラス中のホウ酸の濃度は、ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数の点から１３％以上１８％以下に規定されることが好ましい。すなわち、ホウケイ酸ガラスからなるガラスバルブは、封止部においてタングステンからなるリード線を封着しており、ホウケイ酸ガラスにおいて、ホウ酸の濃度が上記の範囲を逸脱すると、タングステンとの熱膨張係数と大きく相違して、封止部において封入ガスのリーク等が生じる。したがって、ホウケイ酸ガラス中のホウ酸の重量比は１３％以上１８％以下とするのが好適である。
【００６０】
＜実施例＞
本発明の実施例について、比較例と対比しながら説明する。
実施例は、ガラスバルブの材料として重量比でＳｉＯ2：７２％、Ｂ2Ｏ3：１６．５％、ＢａＯ：１．５％、ＣａＯ：０．８％、Ａｌ2Ｏ3：４．５％、Ｎａ2Ｏ：１．７％、Ｋ2Ｏ：３．０％、ＴｉＯ2：０．４％、ＭｇＯ：０．３％、Ｌｉ2Ｏ：０．３％その他を含むホウケイ酸ガラスを用いた。そして、平均粒径０．０９μｍのルチル型チタニアの微粒子よりなる膜厚０．２μｍの保護膜をガラスバルブに被着した。保護膜中には重量比１５％のホウリン酸バリウム・カルシウムよりなる結着剤を含有させた。保護膜上には、色温度１００００Ｋの三波長域発光形蛍光体膜を保護膜に含有と同等の結着剤を１．５重量％含有させて被着させた。
【００６１】
比較例は、ガラスバルブの材料として、ＴｉＯ2を含まず、重量比でＳｉＯ2：７７％、Ｂ2Ｏ3：１２％、ＢａＯ：１．０％、ＣａＯ：０．８％、Ａｌ2Ｏ3：４．０％、Ｎａ2Ｏ：２．２％、Ｋ2Ｏ：３．５％、ＭｇＯ：０．５％、Ｌｉ2Ｏ：０．４％なる組成のホウケイ酸ガラスを用い、また、保護膜としては平均粒径１μｍのルチル型チタニア微粒子を用いて膜厚が２μｍとなるように形成し、重量比３％のカルシウム−バリウム−ホウ素の酸化物よりなる結着剤を含有させた。なお、蛍光体膜中には、保護膜に混入した結着剤と同等の材料を６％含有させた。
【００６２】
実施例及び比較例について、各種特性試験を実施したところ、次のような結果が得られた。
実施例では、３００本のランプを試作したが、屈曲部の内側における蛍光体膜の剥離は１本も生じなかった。また、点灯初期の発光輝度も３９０００ｃｄ／ｍ2の目標を達成することができた。長時間点灯中の光束維持率も、目標の２０００時間点灯における初期発光光束の８８％を充分に維持することができた。また、ランプの長時間点灯に際しても、ガラスバルブの黒化等の異常は発生しなかった。
【００６３】
一方、比較例は、初期発光輝度も実施例と比べて約５％低く、長時間点灯における発光輝度の維持率も実施例と比べて低かった。また、ランプの長時間点灯に際して、ガラスバルブの黒化が一部に見られた。
以上より、実施例のランプの方が、初期発光輝度及び光束維持率の点で優れていることが確認された。また、長時間点灯において、紫外線の影響によりホウケイ酸ガラスからなるガラスバルブが黒化することが知れているが、実施例のランプでは、紫外線遮断の効果が大きいので、紫外線の影響によるガラスバルブの黒化が生じないことが確認された。
【００６４】
つぎに、実施例及び比較例のランプをバックライト装置に組み込んだときの特性を調べる試験を行った。その結果、実施例のランプを組み込んだバックライト装置では、比較例のランプを組み込んだバックライト装置よりも、寿命中において輝度の低下が生じにくいことが確認された。なお、バックライト装置としては、拡散板にポリカーボネート樹脂が用いられているものを使用した。
【００６５】
ポリカーボネート樹脂は、３４５ｎｍ以下の波長の紫外線によって劣化しやすいことが知られている。ところで、水銀の輝線スペクトルは、紫外線領域では２５４ｎｍ、３１３ｎｍ及び３６５ｎｍ等にピークを有している。波長３６５ｎｍの紫外線は、ポリカーボネート樹脂の劣化にほとんど影響しない。波長２５４ｎｍ、３１３ｎｍの紫外線は、ポリカーボネート樹脂の劣化に影響する。波長２５４ｎｍの紫外線は、従来のランプ構造において遮断することが可能であるが、波長３１３ｎｍの紫外線は遮断されない。したがってポリカーボネート樹脂の紫外線劣化を抑制するためには、ランプにおいて波長３１３ｎｍの紫外線の遮断率を特に高める必要がある。
【００６６】
図６は、上述の実施例と比較例について、各ランプにおける紫外領域の分光透過率を示したグラフであって、グラフの縦軸は光の透過率（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示している。実線は実施例のランプのデータ（保護膜あり、ガラスにチタニア含有）であり、破線は比較例のランプのデータ（保護膜あり、ガラスにチタニア含有せず）である。なお、一点鎖線は、保護膜を形成せずに、かつ、ガラスバルブにチタニアを含有させていない従来構成のランプのデータである。
【００６７】
図６からわかるように、３４５ｎｍ以下の波長の紫外領域において、実施例のランプが紫外線の遮断効果が高いことがわかる。特に、ポリカーボネート樹脂の劣化に最も影響する波長３１３ｎｍの紫外線については、比較例では透過率が約５０％であるの対し、実施例では透過率が約３５％であって、実施例のランプは、比較例のランプと比べて約１５％も高い割合で遮断していることが確認された。
【００６８】
ここで、さらに、実施例及び比較例のそれぞれのランプで、ポリカーボネート樹脂に１００００時間照射してポリカーボネート樹脂の変色度合いを調べる実験を行った。
試験後のポリカーボネート樹脂を確認すると、比較例のランプで照射されたポリカーボネート樹脂は、黄褐色に変色していることが目視で確認できた。実施例のランプで照射されたポリカーボネート樹脂については、変色は目視では確認できなかった。
【００６９】
紫外線劣化による変色の度合いを、さらに詳細に調べるために、ランプを照射させた部位における波長４３６ｎｍの光の反射率を測定した。波長４３６ｎｍの光は青色であり、黄褐色の物体に照射すると吸収されやすいことが知られている。つまり、波長４３６ｎｍの光は、より黄色味を帯びた物体に照射するほどその反射率は低下する。
実施例のランプを照射したポリカーボネート樹脂に、波長４３６ｎｍの光を照射したときの反射率は９５％であった。一方、比較例のランプを照射したポリカーボネート樹脂に、波長４３６ｎｍの光を照射したときの反射率を測定すると８５％であった。
【００７０】
比較例のランプの方が、波長４３６ｎｍの光の反射率が低く、より多く吸収されているので、ポリカーボネート樹脂は、より黄褐色に変色していることが実験により確認された。
以上より、実施例のランプでは、紫外線劣化によるポリカーボネート樹脂の変色がほとんど確認されず、十分な紫外線の遮断効果が得られているので、当該ランプをポリカーボネート樹脂からなる拡散板を備えるバックライト装置の光源に採用することにより、寿命中において輝度の低下が生じにくいバックライト装置を得ることができるといえる。
【００７１】
＜変形例＞
以上、本発明を種々の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示され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考えることができる。
（１）上記実施の形態においては、バックライト装置の拡散板の材料としてポリカーボネート樹脂を用いる場合について説明したが、ポリカーボネート樹脂の代わりにアクリル樹脂を用いてもよい。このとき、バックライト装置の光源として用いる本実施の形態に係る屈曲形ランプは、上述したように紫外線の遮断効果が高いので、拡散板にアクリル樹脂を用いた場合でも、拡散板が紫外線劣化により変色して、バックライト装置の輝度が低下するといった不具合は生じない。
【００７２】
（２）上記実施の形態においては、紫外線遮断材料として、チタニアを用いる場合について説明したが、チタニアの代わりに酸化セリウムを用いてもよい。
（３）上記実施の形態においては、第１の結着剤と第２の結着剤としては、略同成分であるものを用いたが、第１の結着剤と第２の結着剤との成分が異なるものであっても、それらの結合力の高い組み合わせのものを用いてもよい。
【００７３】
（４）上記実施の形態においては、冷陰極蛍光ランプについて説明したが、本実施の形態に係るランプの構成は、例えば熱陰極蛍光ランプ等、その他の屈曲形の蛍光ランプにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、特に液晶ディスプレイ等のバックライト装置に広く適用することができる。また、本発明に係る屈曲形蛍光ランプは、バックライト装置の光源に限らず、例えば一般照明用等、その他の光源としても広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施の形態に係る液晶テレビ用バックライト装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】屈曲形ランプ２０の概略構成を示す一部切欠図である。
【図３】屈曲ランプを形成する工程を示す概略図である。
【図４】屈曲形冷陰極ランプの屈曲部の拡大断面図である。
【図５】ガラスバルブ３０、保護膜３２及び蛍光体膜３４が積層している部位を、電子顕微鏡にて拡大して見たときの状態を示す模式図である。
【図６】各ランプにおける紫外領域の分光透過率を示したグラフである。
【図７】屈曲形冷陰極ランプの屈曲部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１            バックライト装置
１０          筐体
１３          拡散板
２０          屈曲形ランプ
３０          ガラスバルブ
３２          保護膜
３４          蛍光体膜
【図１】
2006066104.tif 000008
【図２】
2006066104.tif 000009
【図３】
2006066104.tif 000010
【図４】
2006066104.tif 000011
【図５】
2006066104.tif 000012
【図６】
2006066104.tif 000013
【図７】
2006066104.tif 000014