(57)【要約】【課題】  蛍光体層の剥がれ不良を低減した冷陰極蛍光ランプを提供すること。【解決手段】  ガラス管体１０の内壁に形成されたフロスト処理層１１と、このフロスト層１１の表面に形成したガラス管体の劣化を防止する保護膜層１２と、この保護膜層の表面に形成した蛍光体層１３と、この蛍光体層１３を形成した前記ガラス管体の管内に充填した希ガス１６と、希ガス１６を充填した前記ガラス管体１０の両端にそれぞれ封装１５された１対の電極１４とからなることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。【選択図】図１
2005340066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管体の内壁に形成されたフロスト処理層と、
このフロスト層の表面に形成した保護膜層と、
この保護膜層の表面に形成した蛍光体層と、
この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に充填した希ガスと、
希ガスが充填された前記ガラス管の両端にそれぞれ封装された１対の電極とからなることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
ガラス管体の内壁に形成されたフロスト処理層と、
このフロスト層の表面に形成した蛍光体層と、
この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に充填した希ガスと、
希ガスが充填された前記ガラス管の両端にそれぞれ封装された1対の電極とからなることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記フロスト処理層は、フッ酸処理により形成したことを特徴とする請求項１または２記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項４】
ガラス管体の内壁にフロスト処理層を形成する工程と、
このフロスト処理層の表面に保護膜層を形成する工程と、
この保護膜層の表面に蛍光体層を形成する工程と、
この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に希ガスを充填する工程と、
希ガスが充填された前記ガラス管の両端に１対の電極をそれぞれ封装する工程を含むことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ製造の方法。
【請求項５】
ガラス管体の内壁にフロスト処理層を形成する工程と、
このフロスト処理層の表面に蛍光体層を形成する工程と、
この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に希ガスを充填する工程と、
希ガスが充填された前記ガラス管の両端に１対の電極をそれぞれ封装する工程を含むことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ製造の方法。
【請求項６】
請求項１乃至３いずれか記載の冷陰極蛍光ランプの複数を配列して設置したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極蛍光ランプおよびこれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷陰極蛍光ランプの構造は、ガラス管体の内壁面に蛍光体層が設けられ、両端にそれぞれ封装された１対の電極を備える。このガラス管体の内部には、放電媒体として例えばネオンおよびアルゴンの混合ガスからなる希ガスが封入され、両端部が気密に封止されている。また、従来蛍光ランプでは、水銀等の放電媒体とガラスとの化学反応に起因するガラス管体の黒化あるいは劣化を防止するために内面保護膜層を設けることも行なわれている。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス管体５１の内面に、金属酸化物よりなる保護膜５２が塗布コーティングにより形成され、さらにこの保護膜５２の上に蛍光体層５３が形成されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
このように製造された冷陰極蛍光ランプは、また、複数本のランプを並列に配列することにより液晶表示装置の直下型バックライトユニットとして使用される。
【特許文献１】特開２００２−３２４５１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冷陰極蛍光ランプの蛍光体コーティング工程において、ガラス管内壁に保護膜を施し蛍光体を塗布する保護膜仕様や、長尺のガラス管体の蛍光ランプで、ガラスと保護膜層あるいは蛍光体層との間の結着力の不足による蛍光体剥がれが多発している。
【０００５】
また、これらの蛍光ランプを用いた液晶表示装置用のバックライトユニットにおいては、各蛍光ランプの輝度ムラが生じ、均一な発光が得られなかった。
【０００６】
本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、保護膜層あるいは蛍光体のガラス管内壁への結着力を高めて、蛍光体剥がれによる不良発生を低減した冷陰極蛍光ランプ及びその製造方法及びこれを用いた輝度ムラを低減した照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管体の内壁に形成されたフロスト処理層と、このフロスト層の表面に形成した保護膜層と、この保護膜層の表面に形成した蛍光体層と、この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に充填した希ガスと、希ガスが充填された前記ガラス管の両端にそれぞれ封装された１対の電極とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管体の内壁に形成されたフロスト処理層と、このフロスト層の表面に形成した蛍光体層と、この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に充填した希ガスと、希ガスが充填された前記ガラス管の両端にそれぞれ封装された1対の電極とからなることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、上記本発明の冷陰極蛍光ランプにおいては、前記フロスト処理層は、フッ酸処理により形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明の冷陰極蛍光ランプの製造方法は、ガラス管体の内壁にフロスト処理層を形成する工程と、このフロスト処理層の表面に保護膜層を形成する工程と、この保護膜層の表面に蛍光体層を形成する工程と、この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に希ガスを充填する工程と、希ガスが充填された前記ガラス管の両端に１対の電極をそれぞれ封装する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明の冷陰極蛍光ランプの製造方法は、ガラス管体の内壁にフロスト処理層を形成する工程と、このフロスト処理層の表面に蛍光体層を形成する工程と、この蛍光体層を形成した前記ガラス管体の管内に希ガスを充填する工程と、希ガスが充填された前記ガラス管の両端に１対の電極をそれぞれ封装する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、前記の冷陰極蛍光ランプの複数を配列して設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガラス管体の内壁に対し施したフロスト加工処理により、蛍光体層の剥がれを防止することができ、特に保護膜上に蛍光体層を形成した冷陰極蛍光ランプに比べて、蛍光体剥がれ不良の発生率を飛躍的に低減した冷陰極蛍光ランプを製造できる。
【００１４】
また、本発明による複数個の冷陰極蛍光ランプが平行に配列された、例えば液晶表示装置のバックライトユニットのような面照明装置では、ガラス管体に施したフロスト加工処理により、ガラス管体から放射される光を広角に拡散させるので、配列方向の輝度ムラが低減する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面及び特性の評価結果を用いて説明する。
【００１６】
本実施形態は、冷陰極管蛍光ランプの製造におけるガラス（ホウ珪酸ガラス）管の加工工程において、図1（ａ）に模式的に示すように、このガラス管体１０の内壁に、フッ酸（ＨＦ）により溶解処理を行なって、フロスト層部１１を形成する。さらに、同図（ｃ）に横断面で示すように、このフロスト加工により形成したフロスト層１１にガラス管内壁の黒化等の劣化防止用の保護膜１２を形成し、この保護膜１２に蛍光体を塗布して蛍光体層１３を形成する。この蛍光体層１３を形成したガラス管体１０の内部に希ガス１６を充填し、このガラス管体１０の両端部に１対の電極１４それぞれを気密封装１５して、本実施形態の冷陰極蛍光ランプが製造される。あるいは、保護膜の形成を行なわず、このフロスト層部１１に直接蛍光体を塗布して蛍光体層１３を形成し、冷陰極蛍光ランプが製造される。同図（ｂ）に、このガラス管体１０の内壁に形成したフロスト層部１１の正面からの顕微鏡写真の例を示す。この顕微鏡写真から、このフッ酸による溶解により内壁の表面は、５μｍ程度の凹凸（フロスト）が形成される。このフロスト層部１１に形成される凹凸の状態は、フッ酸の濃度、溶解処理温度、添加剤の条件などを変えることにより変化することができる。
【００１７】
表１には、本実施形態のフッ酸による溶解処理を施してフロスト層部を形成した場合と、フッ酸による処理を行なわない従来の場合とにおいて、蛍光体の剥がれ発生率のそれぞれ比較を示す。
【表１】
2005340066.tif 000003
【００１８】
この蛍光体剥がれの比較を行なった試験試料のカラス管体は、表1に示すように、外形φ４ｍｍ（内径φ3.0ｍｍ）で長さ９００ｍｍの試料２１、２２と、これより細い外形φ2.4ｍｍ（内径φ2.0ｍｍ）で長さ３５０ｍｍの試料２３、２４の２種の管径である。また、表１の試験試料の試料２１、２３がフッ酸によるフロスト加工を行なっていない従来のもので、試料２２、２４が本発明のフッ酸によるフロスト加工を施したものである。このフロスト加工の有無に加えて、さらにそれぞれに内面保護膜層の形成の有無の組み合わせを加えた。すなわち、従来のフロスト加工を行なっていない、内面保護膜層を塗布せずにガラス管体内壁に直接蛍光体層を形成した管径の異なる試料２１ａ、２３ａと、ガラス管体の内壁に先ず内面保護膜層を形成して、それに蛍光体層を形成した管径の異なる試料２１ｂ、２３ｂと、さらに本発明のフロスト加工を施し、内面保護膜層を塗布せずにフロスト加工した内壁に直接蛍光体層を形成した管径の異なる試料２２ａ，２４ａと、フロスト加工した内壁に内面保護膜を形成して、それに蛍光体層を形成した管径の異なる試料２２ｂ、２４ｂの８種の試料について、それぞれ４００本を基準サンプル数とした。
【００１９】
また、蛍光体の剥がれの試験方法は、厚さ１０ｍｍのベークライト板上で、先ず、ランプの一方の端部（例えば、ランプ製造工程で先に電極を封着した封止側端）を支点に、ランプの傾きが８０度以上になるように立て、他端（ランプ製造工程で管内の気体を排気した排気側端）を自然落下させる。次に、今度は逆に排気側端を支点とし、封止側端をランプの傾きが８０度以上になるように立て、他端（封止側）を自然落下させる。このような転倒・落下をそれぞれ５回繰り返した後、蛍光体の剥がれの有無を判定し、剥がれのない試料と剥がれの生じた試料のそれぞれの数をカウントした。
【００２０】
この試料試験の結果は、表１の蛍光体剥がれ発生数の欄２５に示すように、フロスト加工を行なわない従来のランプでは、蛍光体層の剥がれが、いずれの管径のガラス管体２１、２３でも発生した。すなわち、保護膜の無い試料２１ａ、２３ａで４本あるいは２本、保護膜を塗布した試料２１ａｂ、２３ｂで１５本あるいは１１本の蛍光体剥がれが発生している。
【００２１】
一方、本発明のフロスト加工を行なったランプにおいては、保護膜の有無に係わらず全ての試料２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂで、蛍光体剥がれの発生は皆無であった。
【００２２】
次に、上述の冷陰極蛍光ランプを使用した照明装置について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２３】
図２は、上述のフロスト加工を施し蛍光体層を形成した冷陰極蛍光ランプの複数本を平行に配列した本発明の他の実施形態である面照明装置の構成を示す模式図である。同図（ｂ）に示すこの面照明装置４０は、例えば液晶表示装置の液晶素子の背部に配置されて、配列された冷陰極蛍光ランプ４１ａ〜４１ｎが液晶素子の背面を照明するバックライト照明ユニットとして使用されるものである。
【００２４】
同図（ａ）は、配列方向に沿った断面方向に輝度変化の特性を示した輝度分布特性図である。同図のフロスト加工を行なわない従来の冷陰極蛍光ランプを配列した場合の輝度分布特性４２は、拡散が少なく輝度が高いので、ランプ正面の輝度とランプ間中央の輝度の輝度差４２ａは大きい。一方、同図のフロスト加工を施した本実施形態の冷陰極蛍光ランプの輝度分布特性４３は、拡散が多くて輝度は低いが、従来品の輝度差４２ａに比較して小さい輝度差４３ａとなって、輝度ムラを抑えた面照明装置を実現している。従来のフロスト加工を行なわない冷陰極蛍光ランプによる面照明装置では、冷陰極蛍光ランプの正面に拡散板などの輝度ムラを緩和する光学部材を配置する必要があったが、フロスト加工を施した冷陰極蛍光ランプを用いた本発明のバックライト照明装置では、これらの光学部材を不要とし、コストを削減できると共に、照明装置をコンパクトにすることができる。
【００２５】
図３に本実施形態のフロスト加工を施した冷陰極蛍光ランプとフロスト加工を行なっていない従来の冷陰極蛍光ランプそれぞれの輝度特性、および全光束特性を示す。同図（ａ）に示す輝度特性図によれば、従来の冷陰極蛍光ランプの特性３２に比べて、本実施形態のフロスト加工を施した冷陰極蛍光ランプの特性３１は約７％の輝度の減少があり、同図（ｂ）に示す全光束特性図では、本実施形態の冷陰極蛍光ランプも従来品も３ｍＡ〜８ｍＡのランプ電流の範囲で同等の光束３３が出力されていることが分かる。この特性の差異は、本実施形態の例えばフッ酸によるガラス管体の内壁に対するフロスト加工により生じる内壁の凹凸が、ランプで発生した光を広角に拡散させることによると考えられる。
【００２６】
本発明の照明装置によれば、冷陰極蛍光ランプの配列方向における輝度ムラを減少し、均質の照明を行なうことができるため、液晶表示装置などのバックライトユニットに好適する。またこの場合、拡散のための光学部材を不要とすることもできるので、部材コストの削減と、装置のコンパクト化を可能とすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の冷陰極蛍光ランプの構成を示す模式断面図。
【図２】本発明の面照明装置の構成と輝度ムラ特性を示す図。
【図３】本発明の冷陰極蛍光ランプおよび従来品の輝度特性図と全光束特性図。
【図４】従来の冷陰極蛍光ランプの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１０、５１・・・ガラス管体、
１１・・・フロスト加工をした内壁面、
１２、５２・・・保護膜、
１３、５３・・・蛍光体層、
１４、５６・・・電極、
１５、５４・・・気密封装、
１６・・・希ガス充填、
１７、５５・・・入線、
２０・・・蛍光体剥がれ比較試験の結果表、
２１、２３・・・蛍光体剥がれ比較試験の従来品試料、
２２、２４・・・蛍光体剥がれ比較試験の本実施形態(フロスト加工)試料、
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ・・・蛍光体剥がれ比較試験の保護膜の無い試料、
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ・・・蛍光体剥がれ比較試験の保護膜の有る試料、
３１・・・本実施形態の輝度特性、
３２・・・従来品の輝度特性、
３３・・・従来品と本実施形態のランプ全光束特性（特性が重なる）、
４０・・・他の実施形態の照明装置（ＢＬＵ）、
４１ａ、４１ｂ〜４１ｎ・・・配列した冷陰極蛍光ランプ、
４２・・・従来の冷陰極蛍光ランプを配列した照明装置の発光強度の分布、
４２ａ・・・従来の冷陰極蛍光ランプを配列した照明装置の輝度ムラの大きさ、
４３・・・フロスト加工による冷陰極蛍光ランプを配列した本実施形態の照明装置の発光強度の分布、
４３ａ・・・本実施形態の照明装置の輝度ムラの大きさ。
【図２】
2005340066.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図１】
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