(57)【要約】【課題】  所定の消費電力で輝度及び紫外線遮蔽能が向上した冷陰極蛍光ランプを提供する。【解決手段】  ガラス管１の内壁に、順次に高屈折率層２次いで低屈折率層３からなる反射防止層４が形成され、更にその内側に蛍光体層５が形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内壁に、順次に高屈折率層次いで低屈折率層からなる反射防止層が形成され、更にその内側に蛍光体層が形成されてなることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記高屈折率層が酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムのうちの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記高屈折率層が酸化チタンからなることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記低屈折率層が二酸化珪素を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記蛍光体層が酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化ランタンのうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】
請求項１に記載の冷陰極蛍光ランプを用いたことを特徴とする液晶用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶モニター、液晶ＴＶ等の液晶表示装置のバックライトに適した冷陰極蛍光ランプ、及び本発明の冷陰極蛍光ランプを用いた液晶用バックライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極蛍光ランプは、高輝度、省電力、小型化可能などの特性から液晶表示装置のバックライトとして多用されている。近年の液晶表示装置は、一方においては液晶モニターや液晶ＴＶ等の分野で大型化が進み、他方においてはノート型ＰＣ、携帯電話機、携帯情報端末等の可搬型情報機器の分野で小型軽量化が進んでいる。そしてこれらの何れの分野においてもより薄く、より軽く、より高精細に、という要求に加えて、より省電力であることが強く求められている。電力消費に着目するとき、液晶表示装置において消費電力の大きい割合を占める部分はバックライトである。このため、バックライトの光源として用いられる冷陰極蛍光ランプとしては、同一消費電力なら少しでも高輝度のもの、また同一輝度なら少しでも省電力のものが求められている。しかし所定の消費電力で冷陰極蛍光ランプの輝度を向上させることは困難であった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、冷陰極蛍光ランプを液晶表示装置のバックライトとして用いる場合に、導光部材等として用いられるプラスチック材が冷陰極蛍光ランプから放射される紫外線により経時的に黄ばみや亀裂などの劣化を起こすという問題も指摘されていた。
【特許文献１】特開２００４−７１２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、所定の消費電力で輝度が向上し、かつ紫外線の放射が抑制された冷陰極蛍光ランプ、及びこれを用いた明るく省電力で経時劣化が少ない液晶用バックライトの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管の内壁に、順次に高屈折率層次いで低屈折率層からなる反射防止層が形成され、更にその内側に蛍光体層が形成されてなることを特徴とする。
【０００６】
本発明者らは、冷陰極蛍光ランプの内部で発生した光を効率よく外部へ取り出すことを鋭意研究した結果、従来の冷陰極蛍光ランプにおいては、ガラス管内で蛍光体から発光した光がガラス内面で反射してしまい、発光効率を低下させていることを見出し、従来、無駄となっていたこれらの光を外部へ取り出すことのできる冷陰極蛍光ランプの構造を発明した。すなわち、本発明の冷陰極蛍光ランプにおいては、ガラス内面に高屈折率層／低屈折率層／蛍光体層の順に各機能層を設けることにより、高屈折率層と低屈折率層とが反射防止効果を発揮し、これにより蛍光体から発光した光がガラス内面で反射することなく、効率よく外部へ照射できるようになった。しかも、本発明の冷陰極蛍光ランプにおいては、前記の高屈折率層が紫外線を遮断し、外部に放出される紫外線量を減少させることもわかった。ここで高屈折率層とは、前記低屈折率層に比して屈折率が高い層である。
【０００７】
前記高屈折率層は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムのうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。特にこの高屈折率層は、酸化チタンからなることが好ましい。また、前記低屈折率層は、二酸化珪素を含有することが好ましい。
【０００８】
高屈折率層を形成する素材としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム、又は酸化ジルコニウムが好ましいが、これらの素材は屈折率の高い順に並べると、
酸化チタン＞酸化ジルコニウム＞酸化セリウム＞酸化亜鉛
となる。高屈折率層はまた、冷陰極蛍光ランプが放射する紫外線を遮断する効果を発揮するが、紫外線遮蔽性に関しては
酸化亜鉛＞酸化チタン≧酸化セリウム＞酸化ジルコニウム
の順になる。そこで、高屈折率性と高紫外線遮蔽性とを兼ね備えた素材として、酸化チタンが、高屈折率層を形成する素材として特に好適である。
低屈折率層を形成する素材としては、二酸化珪素、酸化アルミニウム等が使用できるが、特に二酸化珪素が最も屈折率が低い膜を形成することが可能なため好適である。
【０００９】
高屈折率層の層厚は、好ましくは５０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内、更に好ましくは１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内、特に好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内である。一方、低屈折率層の層厚は、好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、更に好ましくは７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内、特に好ましくは８０ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲内である。
【００１０】
本発明の冷陰極蛍光ランプにおいて、蛍光体層は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム及び酸化ランタンのうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。
酸化アルミニウム又は酸化イットリウムが蛍光体層中に存在すると、蛍光体層と低屈折率層との密着性が向上する。しかも、これらの成分は必要量含有させても蛍光体の輝度等にはあまり影響を与えない。
【００１１】
蛍光体層を形成する蛍光材としては、主に希土類蛍光体からなる三波長発光蛍光体が使用されるが、アンチモン・マンガン賦活ハロりん酸塩蛍光体でもよい。三波長発光蛍光体は、赤・緑・青の各波長域を発光する３種類の蛍光体を混合することで、白色光を発光させるものである。例えば、赤色系発光蛍光体には、酸化イットリウム［Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ］、緑色系発光蛍光体にはセリウムを含有するテリビウム賦活りん酸塩蛍光体［（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４］、青色系発光蛍光体には２価のユーロピウム賦活アルカリ土類ハロりん酸塩蛍光体［（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２ ：Ｅｕ］などが用いられる。
また冷陰極蛍光ランプの中空部には、所定量のＨｇと希ガスが封入されている。
【００１２】
次に、本発明の冷陰極蛍光ランプの製造方法の一例を述べる。ただし製造方法は本例に限定されるものではない。
まず、高屈折率層を形成する酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム又は酸化ジルコニウムの粒子が分散媒に分散された分散液を調製する。必要によっては、これらの粒子を予め酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又は二酸化珪素からなる被覆材で表面処理したものを用いてもよい。
【００１３】
高屈折率層を形成するためのこれらの粒子は、高屈折率層が紫外線を遮蔽し、しかも可視光を透過してランプの輝度（明るさ）を低下させない特性が要求される。この観点から、粒子径は、一次粒子径として１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００１４】
分散液の調製に用いる分散媒としては、例えば、水や、メチルアルコール、エチルアルコール、１−プロピルアルコール、２−プロピルアルコール等の低級アルコール類、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸ｓｅｃ−ブチル等のギ酸エステル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル等の酢酸エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、等が用いられる。中でも、水、アルコール類、酢酸エステル類が好ましい。
また、高屈折率層は、粒子を含有した分散液の代わりに、金属アルコキシド（Ｔｉ系、Ｚｒ系など）を用いても形成できる。
【００１５】
次に低屈折率層を形成する素材、例えば二酸化珪素の粒子が分散媒中に分散した分散液を調製する。この粒子も透明性に優れた膜を形成することによって、ランプの輝度（明るさ）を低下させない観点から、粒子径は、一次粒子径として１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内とすることが好ましい。分散媒としては、高屈折率層形成に用いるものと同様のものが用いられる。
また、低屈折率層は、粒子を含有した分散液の代わりに、例えば、シリコーン樹脂、金属アルコキシド（シリカ・アルミナ）または金属アルコキシドの加水分解物等を用いても形成できる。好ましいものは金属アルコキシドまたは金属アルコキシドの加水分解物である。
【００１６】
前記の分散液は、高屈折率層形成に用いるものも低屈折率層形成に用いるものも、バインダー成分を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。バインダーを用いる場合、その例としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、セルロース樹脂（ニトロセルロース、メチルセルロース、エチルセルロースなど）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ポリビニルアセタール、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、などを挙げることができる。バインダーは、冷陰極蛍光ランプの製品中に残存すると不純物となり、製品としての寿命（耐久性）や輝度（明るさ）、反射防止効果などに不具合をもたらす可能性もあるので、次に説明する焼成工程で揮散させ実質的に残らないようにする。ただし製品として不具合が生じない程度の量であれば残存してもかまわない。
【００１７】
更に、同様にして蛍光体層を形成するために蛍光材を含む分散液を調製する。この場合、必要なら分散液中に酸化アルミニウム又は酸化イットリウムを添加する。
【００１８】
冷陰極蛍光ランプ用のガラス管内壁に順次、高屈折率層、低屈折率層及び蛍光体層を形成する。ここで、形成方法は特に制限されるものではないが、例えば次の通りである。
分散液がバインダー成分を含まない場合は、例えば、（イ）〔高屈折率層塗布〕→〔焼成１〕→〔低屈折率層塗布〕→〔焼成２〕→〔蛍光体層塗布〕→〔焼成３〕となり、
分散液がバインダー成分を含む場合は、例えば、（ロ）〔高屈折率層塗布〕→乾燥→〔低屈折率層塗布〕→〔焼成１〕→〔蛍光体層塗布〕→〔焼成２〕、または、（ハ）〔高屈折率層塗布〕→乾燥→〔低屈折率層塗布〕→乾燥→〔蛍光体層塗布〕→〔焼成〕となる。
この中では（イ）の作業工程を採用した場合、粒子が緻密に充填され、各層の光学的特性が向上し、反射防止効果に優れる。
【００１９】
分散液の塗布方法は、例えばガラス管を立てて下部から分散液を吸い上げて落とす吸い上げ塗工、ガラス管上部から分散液をガラス管内壁に沿ってフローさせるフローコート等が用いられる。また、焼成は、例えば、ガラス管内部に熱風（または常温の風）を送り込み乾燥させ、その後、所定の温度で焼成する。
【００２０】
本発明はまた、前記本発明の冷陰極蛍光ランプを用いた液晶用バックライトを提供する。
本発明の液晶用バックライトは、前記本発明の冷陰極蛍光ランプと導光部材等から構成される。本発明の冷陰極蛍光ランプは輝度（明るさ）が向上しているので、これを用いた本発明の液晶用バックライトは、従来のものと同一電力ならより明るく、同一輝度ならより少ない電力で液晶表示面を照明することができる。また冷陰極蛍光ランプからの紫外線の放出が少ないので周辺のプラスチック部材等の劣化が起こりにくくなり、初期性能が長期に亘り維持されるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の冷陰極蛍光ランプはガラス管の内壁と蛍光体層との間に高屈折率層次いで低屈折率層からなる反射防止層が形成されているのでガラス管の内面反射が防止され、結果として、従来の反射防止層を設けていないものに比べ、同一消費電力ならより明るく、同一輝度なら消費電力をより少なくすることができる。また高屈折率層に酸化チタンもしくは酸化亜鉛を使用した際には、反射防止効果に加え紫外線遮蔽能も向上する。
【００２２】
高屈折率層の素材が酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム又は二酸化珪素からなる被覆材で表面処理されている場合は、高屈折率層の密着性が改善され、紫外線遮蔽能の低下が抑制された冷陰極蛍光ランプが得られる。蛍光体層が酸化アルミニウム又は酸化イットリウムを含む場合は、蛍光体層と低屈折率層との密着性が改善され、輝度の低下が更に抑制された冷陰極蛍光ランプが得られる。
【００２３】
本発明の液晶用バックライトは、前記本発明の冷陰極蛍光ランプを用いているので、従来のものと同一電力ならより明るく、同一輝度ならより少ない電力で液晶表示面を照明することができる。また紫外線遮蔽能の低下が抑制されているので、周辺のプラスチック部材等の劣化が起こりにくく、バックライトとしての基準性能が長期間に亘って維持されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明の実施の形態を具体例によって説明するがこれらの具体例は本発明を何ら制限するものではない。
（実施例１）
【００２５】
図１は、本発明の冷陰極蛍光ランプの一実施形態を示す断面図である。
この冷陰極蛍光ランプは、両端を電極（図示せず）によって閉鎖されたガラス管１からなり、ガラス管１の内壁に、順次に高屈折率層２、次いで低屈折率層３からなる反射防止層４が形成され、更にその内側に蛍光体層５が形成されている。ガラス管の中空部６には所定量のＨｇと希ガスが封入されている。本実施例において、高屈折率層２は酸化チタンで形成し、低屈折率層３はテトラメトキシシランの加水分解液を使用して、二酸化珪素からなる膜を形成した。
蛍光体層５は赤色系発光蛍光体、緑色系発光蛍光体及び青色系発光蛍光体の混合物（蛍光体混合物）を用いた。
（実施例２）
【００２６】
この冷陰極蛍光ランプは、図１における高屈折率層２を形成する材料として、酸化チタンの代わりに酸化ジルコニウムを用いた以外は、実質的に実施例１と同様である。
（実施例３）
【００２７】
この冷陰極蛍光ランプは、図１における高屈折率層２を形成する材料として、酸化チタンの代わりに酸化セリウムを用いた以外は、実質的に実施例１と同様である。
（実施例４）
【００２８】
この冷陰極蛍光ランプは、図１における蛍光体層５を形成する蛍光体混合物に酸化アルミニウムを３重量％混合して用いた以外は、実質的に実施例１と同様である。
実施例１〜実施例４の構成要素を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
比較例として下記の冷陰極蛍光ランプを作成した。
（比較例１）
反射防止層４（高屈折率層２及び低屈折率層３）を設けない以外は実質的に実施例１と同様とした。
（比較例２）
低屈折率層３を設けない以外は実質的に実施例１と同様とした。
（比較例３）
高屈折率層２を設けない以外は実質的に実施例１と同様とした。
比較例１〜比較例３の構成要素を表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
次に、前記各実施例及び比較例の試料について評価試験を行った。
（明るさの評価）
各試料の光波長５５０ｎｍにおける分光発光エネルギーを測定し、反射防止層４を設けていない比較例１の明るさを１００としたときの各試料の輝度を求め、下記の５段階で評価した。
評点
５：（比較例１）を１００としたとき、１０５以上である。
４：（比較例１）を１００としたとき、１００〜１０５未満である。
３：（比較例１）を１００としたとき、９５〜１００未満である。
２：（比較例１）を１００としたとき、９０〜９５未満である。
１：（比較例１）を１００としたとき、９０未満である。
得られた結果を表３に示す。
【００３３】
（紫外線遮蔽能の評価）
各試料の光波長３１３ｎｍにおける分光発光エネルギーを測定し、反射防止層４を設けていない比較例１の紫外線放射値を１００としたときの各試料の紫外線放射値を求め、下記の５段階で評価した。
評点
５：（比較例１）を１００としたとき、５未満である。
４：（比較例１）を１００としたとき、５以上〜１０未満である。
３：（比較例１）を１００としたとき、１０以上〜２０未満である。
２：（比較例１）を１００としたとき、２０以上〜４０未満である。
１：（比較例１）を１００としたとき、４０以上である。
得られた結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３の結果から、高屈折率層２と低屈折率層３とを共に有する実施例１〜実施例５の試料はいずれも、高屈折率層２と低屈折率層３とを共に有しない比較例１、何れか一方のみを有する比較例２、比較例３と比べ明らかに輝度が向上していることがわかる。特に高屈折率層２が酸化チタンからなる実施例１は、反射防止層を有しない比較例１に比べ５％以上明るさが向上している。また、高屈折率層２として酸化チタン又は酸化セリウムを用いた場合は、紫外線遮蔽効果も大きい。従って、輝度と紫外線遮蔽効果との双方の観点から、高屈折率層２が酸化チタンからなる実施例１が、本実施例の範囲内で最も勝れていた。
実施例４では特に、製造工程及び長期使用中における各層の層間剥離の抑制効果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の冷陰極蛍光ランプは輝度（明るさ）が従来のものより向上しているので、これをバックライト照明に用いれば、従来の液晶表示装置に比べ視認性又は電力消費が改善された液晶表示装置が得られる。従って、電池寿命に係わって問題があったモバイルＰＣ、携帯電話機、携帯情報端末等、可搬型の情報表示機器にも有利に適用できる。更に、高屈折率層として酸化チタンを用いると明るさと紫外線遮蔽効果が共に勝れた冷陰極蛍光ランプが得られるので、明るさや色調に経年変化が少ない高い信頼性が求められる情報表示機器に利用可能である。
本発明の液晶用バックライトは、薄型ＴＶ、ＰＣ、可搬型情報表示機器等に用いられる液晶表示装置における液晶パネルの照明に使用できるほか、反射型や透過型の広告板等各種掲示板の均一な面照明にも広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の冷陰極蛍光ランプの一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ガラス管、２…高屈折率層、３…低屈折率層、４…反射防止層、５…蛍光体層。
【図１】
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