(57)【要約】【課題】酸化チタニウムを含むガラスからなり、内壁面に蛍光体が塗布された放電管、ニッケルニオビウム合金からなり、前記放電管の両端に配置される複数の放電電極を有する放電ランプ、及びこれを含む表示装置が開示される。【解決手段】  ニッケルニオビウム合金材質の電極は耐スパッタ性に優れ、ランプの寿命を延ばす。また、酸化チタニウムが含まれたガラス材質の放電管は、紫外線遮断性能に優れ、ランプ周辺の光学部材の変色などによる表示装置の画質の劣化を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタニウムを含むガラスからなり、内壁面に蛍光体が塗布された放電管と、
ニッケルニオビウム合金からなり、前記放電管の両端に配置される複数の放電電極と、
前記放電管の内部に充填された放電ガスと、を含むことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記合金のニオビウムの含有量は、重量比が６〜３２％である請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記合金のニオビウムの含有量は重量比６〜１０％である請求項１又は２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記放電ガスはネオンアルゴン混合ガスであり、前記混合ガスのネオン含有量は体積比が８０〜９０％である請求項１〜３のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記混合ガスの放電管内の圧力は、５５〜６０ｔｏｒｒである請求項１〜４のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記放電管の酸化チタニウム含有率は、重量比５〜２０％である請求項１〜５のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項７】
前記合金のビッカース硬度が４００以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項８】
前記放電電極の表面に硬質のニッケルニオビウム化合物が析出されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項９】
前記電極は、放電面が凹んだカップ形状に形成されている請求項１〜８のいずれか１つに記載の放電ランプ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の放電ランプを１以上と、
前記放電ランプから照射される光を用いて画像を表示するために前記複数のランプと対向して配置された表示パネルと、
前記ランプと前記表示パネルとの間に配置される１以上の光学部材とを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記表示パネルは、ＴＦＴ基板、前記ＴＦＴ基板に対向するカラーフィルタ基板、及び前記ＴＦＴ基板と前記カラーフィルタ基板との間に介在された液晶層を含むことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示パネルに沿って互いに平行に配列された複数の放電ランプをさらに含む請求項１０又は１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ及びこれを有する表示装置に関し、より詳細には、ランプの寿命を長くし、紫外線遮断能力が改善された放電ランプ及びこれを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、表示装置は、情報処理装置で処理された電気的信号フォーマットを有するデータを画像に変換させる。表示装置の一つである液晶表示装置は、液晶の電気的特性及び光学的特性を用いて画像を表示する。
画像を表示するために液晶表示装置は、液晶表示パネル及び光供給装置を必要とする。光供給装置で発生した光は、液晶表示パネルの液晶を通過し、これによって液晶表示パネルから画像が表示される。
【０００３】
液晶表示パネルに光を供給する光源としては、冷陰極放電管ランプ（ＣＣＦＬ）、外部電極放電ランプ（ＥＥＦＬ）、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられている。このうち、冷陰極放電管ランプが液晶ディスプレイのバックライト用光源として広く用いられている。この冷陰極放電管ランプは、水銀蒸気を含有した希ガスを内部に封入した細いガラス管と、ガラス管の内壁に塗られた蛍光膜と、ガラス管の管軸方向に対向する状態でガラス管の量端に固定された一対の電極を具備している。点灯時、冷陰極放電管ランプの電極の間に電圧を印加し、冷状態の一側の電極（陰極）から２次電子を出して放電を維持し、その放電によって他側の電極（陽極）に引かれる電子とガラス管内の水銀分子が衝突することによって水銀分子から紫外線が放射され、この紫外線によって蛍光膜が励起されて可視光線が発光される。
【０００４】
冷陰極放電管が点灯される間、電極を構成する金属原子がスパッタリングによって放電管内に放出され、放電ガスに含まれる水銀と結合して水銀アマルガムを形成するため、電極そのものと放電管内の水銀が消耗され放電管の寿命は減少する。このような発光原理から、ニッケル電極は、加工性が良好であり、安価であるという長所があるが、耐スパッタ性が十分でないので、冷陰極放電管の寿命が十分長くないという問題点があった。
【０００５】
また、一般のガラス材質で放電管を形成した従来の冷陰極放電管は、紫外線領域の光を完全に遮断せず、相当量を放出してバックライトの光学部品（拡散板、光学シートなど）の損傷を招き、これによって画像再現の品質が低下するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、放電管内の放電によるスパッタリングに対して向上した耐久性を有し、紫外線遮断能力が改善された放電ランプ及びこれを有する表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による表示装置の光源（放電ランプ）は、二酸化チタニウムを含むガラスからなり、内壁面に蛍光耐が塗布された放電管、ニッケルを含む金属からなり、放電管の両端に配置される複数の放電電極及び放電管の内部に充填された放電ガスを含む。
本発明による表示装置の光源の放電電極は、ニッケルニオビウム（Ｎｉ−Ｎｂ）合金からなり、放電電極を構成する合金のニオビウム含有量は重量比６〜３２％であることが望ましい。
【０００８】
本発明による表示装置の光源の放電ガスは、ネオン含有量が体積比８０〜９０％であるネオンアルゴン混合ガスからなり、放電管内の混合ガスの圧力は５５〜６０ｔｏｒｒであることが望ましい。
本発明による表示装置の光源の放電管の二酸化チタニウムの含有率は重量比が５〜２０％であることが望ましい。
【０００９】
本発明による表示装置は、少なくとも一つの放電ランプ、表示パネル及び光学部材を含む。前記放電ランプは、酸化チタニウムを含むガラスからなり、内壁面に蛍光体が塗布された放電管、ニッケルニオビウム合金からなり、前記放電管の両端に配置される複数の放電電極及び前記放電管の内部に充填された放電ガスを含む。前記表示パネルは、前記放電ランプから照射される光を用いて画像を表示するために前記複数のランプと対向して配置される。前記光学部材は、前記ランプと前記表示パネルとの間に配置される。
【発明の効果】
【００１０】
ニッケルニオビウム合金材質の電極は、耐スパッタ性に優れ、ランプの寿命を延ばす。また、酸化チタニウムが含まれたガラス材質の放電管は、紫外線遮断性に優れ、ランプ周辺の光学部材の変色などによる表示装置の画質の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による冷陰極放電管の断面図である。
本発明の一実施例による冷陰極放電管は、内部に水銀、アルゴン、ネオンなどの混合ガスが充填される空間が形成されたガラス管１０と、前記ガラス管１０の両端に装着され、前記混合ガスが外部に流出しないように封入する封止部１２と、前記封止部１２を貫通して前記ガラス管１０の内部に延びるリード線１４と、前記ガラス管１０の内部のリード線の端部に連結された電極１６と、前記ガラス管１０の両端内部の前記封止部１２から電極１６までのリード線１４を囲むカバー１８とで構成されている。前記ガラス管１０の内壁には、蛍光体１１が塗布されている。前記電極１６の放電面１６ａは、凹んだカップ形状を有する。ここで、前記電極１６の放電面１６ａが平面形状、凹凸形状などとしてもよい。蛍光体１１は、一般の放電管に用いられる発光用蛍光物質であり、一般的に希土類元素であるイットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、テルビウム（Ｔｂ）などが用いられる。本実施例において、前記ガラス管１０内の前記混合ガスはネオンアルゴン混合ガスであり、前記混合ガスのネオン含有量は体積比８０〜９０％であり、前記混合ガスの圧力は５５〜６０ｔｏｒｒである。
【００１２】
本発明の一実施例による冷陰極放電管は、二酸化チタニウム（ＴｉＯ2）を含有したガラス管で形成される。ＴｉＯ2は、ガラス組成物に黄色い色彩を付与する着色剤であり、かつ紫外線吸収剤である。本実施例において、前記ガラス管１０の酸化チタニウム含有率は、重量比５〜２０％である。
本発明による冷陰極放電管用電極は、重量基準により、６〜３２％のニオビウム（Ｎｂ）と、残部のニッケル（Ｎｉ）とを含有する。ニッケルに所定量のニオビウムを添加して合金化すると、電極の表面に硬質の金属間化合物が析出する。これが、電極の耐スパッタ性を向上させる。、実験の結果、６％以上のニオビウムをニッケルに加えて合金化して形成した電極は、純ニオビウムとほぼ同じ程度の高い耐スパッタ性を有することがわかった。また、ニオビウムの含有量が重量比３２％を超えても、耐スッパタ性の向上程度が飽和するとともに、加工性に影響を与える場合がある。
【００１３】
実験の結果によると、重量比６％〜３２％のニオビウムを含有するニオビウムニッケル合金を電極の材料として用いると、加工性に大きい問題がなく、放電特性に優れたカップ形状の電極が容易に成型することができる。また、リードとの溶接性が良好であり、高温における酸化汚染の問題もないことがわかった。
表１は、本発明の一実施例によるニッケルニオビウム合金電極の耐スパッタ性の実験結果である。多様な重量比でニオビウムをニッケルに配合させたニッケルニオビウム合金の試験片を製作して、各実験片に対してスパッタリング実験を行った。その後、測定装置を用いてミリング量を測定して、冷陰極放電管用電極組立体１４の電極１０のスパッタリングの特性を評価した。
【００１４】
具体的には、加速電圧５００Ｖ、加速電流２１０ｍＡ、減速電圧２５０Ｖ、入射角度４５°、ガスアルゴン（Ａｒ）の真空度２×１０−６ｔｏｒｒの条件で所定時間（６０分または３０分）アルゴンイオンビームを加速して実験片に照射し、スッパタリングによって生じた穴の深さでミリング量を測定した。ミリング量に基づいてスッパタリング率（１分当たりのミリング量）、基準になる純ニッケル（１００％）に対するスッパタリング率の割合を算出した。その結果を表１に示した。
【００１５】
【表１】
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表１の実験片番号５〜１２及び図２に示したように、わずか６％のニオビウムをニッケル中に含有して合金化した実験片番号５では、純粋ニッケルに比べてスッパタリング率が急激減少した。一方、実験片１２及び１３に示すように、３２％ニオビウム含有量を超えてニオビウム含有量を増加させてもスッパタリング率はあまり減少せず、ニオビウムの含有効果はほぼ飽和する。言い換えれば、ニオビウムの含有量が３２％を超えると、ニオビウムの含有量の増大に比べて耐スッパタ性が増加しない反面、金属間化合物が多く析出し、材料そのものの硬度は高くなる。このため、加工が困難になることもわかる。
【００１６】
このように、ニオビウムを配合して合金化したニッケルによって耐スパッタ性が向上し、金属間化合物の形成に起因すると思われる硬度も、ニオビウムの含有による合金化によって高くなる。但し、６％のニオビウムの含有によって、耐スパッタ性の向上効果は急激に示され、３２％を超えてさらにニオビウム含有量が増加しても耐スパッタ性があまり向上しないが、ニオビウム含有量の増加によって硬度が高くなる。
【００１７】
表２は、ニオビウムの含有量の増加によって硬度が増加するニオビウム含有量と焼鈍後の硬度との関係を示す。３５％までニオビウムの含有量を増加させると、電極の製造において、プレス成型が可能なビッカース硬度の限度である４００を上回り、ビッカース硬度４３０〜４７０になる。実際の電極の大量生産時には、２３０以下のビッカース硬度が要求されるため、耐スパッタ性の向上効果と硬度の上昇とを総合して勘案すると、ニオビウムの含有量を６〜３２％にする必要があり、ニオビウムの含有量は、望ましくは６％〜１５％、特に望ましくは６〜１０％である。
【００１８】
【表２】
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従来の放電ランプと本発明による放電ランプの使用時間による輝度減少及び色座標の偏差を比較した。その実験結果を表３及び表４に示した。
【００１９】
【表３】
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本発明による放電ランプは、耐スパッタ性が優れるとともに、従来のニッケル電極を用いた放電ランプと比較しても輝度維持性能を維持していることがわかる。
【００２０】
【表４】
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内部にＴｉＯ2を含有して放電管を構成するガラスがＵＶ遮断作用を示して、周辺光学器具の損傷を減少させる。よって、従来のＵＶ遮断成分を放電管の内壁に塗布した放電ランプと比較して、色座標の偏差が減少したことがわかる。
【００２１】
図２は、本発明によるバックライトアセンブリを示した斜視図であり、図３は、図２に示したバックライトアセンブリを組み立てた後に切断した断面図である。
バックライトアセンブリ４００は、光を発生させるためのランプアセンブリ４１０、光学特性を向上させるための光学部材３００、ランプアセンブリ４１０と光学部材３００とを収納するための収納容器４３０及びランプアセンブリ４１０と収納容器４３０との間に介在された反射板４４０を含む。
【００２２】
具体的に、ランプアセンブリ４１０は、光を発生する複数のランプ４１２とランプ４１２を固定するためにランプ４１２の両端部に設置されるランプ固定部材４１４を含む。ランプについての詳細な説明は前述したので、省略する。
ここで、ランプ固定部材４１４は、複数が並列に配置されたランプ４１２を固定し、ランプ４１２を駆動するために外部から印加される駆動電圧をランプ４１２に伝達する電源印加部（図示せず）を収納する。
【００２３】
収納容器４３０は、底面４３１と底面４３１から延びた四つの側壁（４３２、４３３、４３４、４３５）を含む。収納容器４３０は、ランプアセンブリ４１０及び光学部材３００を収納する。ランプアセンブリ４１０は、収容容器４３０の底面４３１に配置され、光学部材３００は、収納容器４３０を介してランプアセンブリ４１０の上部に配置される。
光学部材３００は、ランプアセンブリ４１０のランプ４１２から発生した光を拡散及び集光する。光学部材は、光学基板３１０と集光パターン３２７及び光学基板３１０と集光パターン３２７との間に形成された空洞３３０を含む。
【００２４】
前記反射板４４０は、平面部４４２及び前記平面部４４２の端部に延びた折曲げ部４４４を含む。前記ランプ４１２から発生した光の一部は、前記反射板４４０から前記光学部材３００側に反射される。
図４は、本発明による表示装置の分解斜視図である。
表示装置７００は、バックライトアセンブリ４００、表示パネル５００及びトップシャーシ６００を含む。
【００２５】
バックライトアセンブリ４００は、再び複数のランプ４１２が並列に配列されたランプアセンブリ４１０、ランプアセンブリ４１０から発生した光の特性を向上させるための光学部材３００、ランプアセンブリ４１０と光学部材３００を収納する収納容器４３０、収納容器４３０の内部に実装される反射板４４０を含む。参照符号４５０は、収納容器４３０及び表示パネル５００を相互連結させるためのミドルシャーシである。
【００２６】
表示パネル５００は、ＴＦＴ基板５２１、カラーフィルタ基板５２２、データ印刷回路基板５２３及びゲート印刷回路基板５２４を含む。
データ印刷回路基板５２３と、ゲート印刷回路基板５２４は、それぞれデータ側ＴＣＰ５２５とゲート側ＴＣＰ５２６を用いて表示パネル５００に連結される。
ＴＦＴ基板５２１は、カラーフィルタ基板５２２と向い合うように配置され、ＴＦＴ基板５２１とカラーフィルタ基板５２２との間には液晶が介在される。液晶は、ＴＦＴ基板５２１とカラーフィルタ基板５２２との間に形成された電場に対応して配列が変更され、これによって液晶を通過する光の透過率が変更されて画像を表示する。
【００２７】
トップシャーシ６００は、ミドルシャーシ４５０に固定された表示パネル５００が収納容器４３０から離脱しないように固定及び脆性の弱い表示パネルが外部の衝撃によって破損することを防止する。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による液晶表示装置用放電ランプの断面図である。
【図２】本発明によるバックライトアセンブリを示した斜視図である。
【図３】図２に示したバックライトアセンブリを組み立てた後、切断した断面図である。
【図４】本発明による光学部材を含む表示装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    ガラス管
１１    蛍光体
１２    封止部
１４    電極組立体
１６    電極
３００    光学部材
３１０    光学基板
３２７    集光パターン
３３０    空洞
４００    バックライトアセンブリ
４１０    ランプアセンブリ
４１２    ランプ
４１４    ランプ固定部材
４３０    収納容器
４３１    底面
４４０    反射板
４４４    折曲げ部
４５０    ミドルシャーシ
５００    表示パネル
５２２    カラーフィルタ基板
５２３    データ印刷回路基板
５２４    ゲート印刷回路基板
５２５    データ側ＴＣＰ
５２６    ゲート側ＴＣＰ
６００    トップシャーシ
７００    表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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