(57)【要約】【課題】  比重の違う赤、青、緑色蛍光体を用いて安定した発光効率の蛍光ランプを作製する。【解決手段】  扁平形ガラス管３の内部に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線４を介し一対の放電電極１が設置され、ガラス管３の内壁に蛍光体被膜２が塗布された扁平形蛍光ランプにおいて、蛍光体被膜２として、その赤色蛍光体の一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．２、緑色蛍光体の比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４〜２．０、青色蛍光体の比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．７である三波長蛍光体を用いたことを特徴とする。【選択図】    図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体被膜の赤色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．２のものを用いたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体被膜の緑色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４〜２．０であるものを用いたことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項３】
ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体被膜の青色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．７であるものを用いたことを特徴とする蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は一般的な扁平形冷陰極蛍光ランプの構造を示している。図１４において、１は電極、２は三波長蛍光体を用いた蛍光体被膜、３は扁平形のガラス管、４は封着線、５は放電空間を表している。この蛍光ランプでは、扁平形のガラス管３の内部の放電空間５に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線４を介し一対の放電電極１が設置されている。また、ガラス管３の内壁には三波長蛍光体被膜２が約１０〜２５μｍの厚さで形成されている。
【０００３】
液晶ディスプレイのバックライト用光源として用いられている扁平形冷陰極蛍光ランプは、主として三波長蛍光体の粒子径は様々であり、ランプ特性を駆使して赤・緑・青色蛍光体それぞれの粒子径を変えて組み合わせるのが一般的である。
【０００４】
図１５は従来の扁平形冷陰極蛍光ランプの管端色差特性を示す図である。グラフは中央部と各測定ポイントの色度値の差を示している。一般的に色度ｘ値、ｙ値が同方向に同値程度の変化量であればランプは見た目に色みが均一となる。しかしながら従来の蛍光体被膜を採用した蛍光ランプでは、色度ｘ値の偏差はほぼ０で推移しているのに対し、色度ｙ値の偏差は排気側では大きくマイナス方向を向いている。その結果ランプの排気側は赤っぽく発色し、ランプの軸方向の色みは不均一となる。この現象は色度偏差ｘ値Δｘが色度偏差ｙ値Δｙに対し高くなるほど顕著に現れる。そのため、色みを均一に見せるためにはΔｘ−Δｙ≦０．００５が望ましい。また色度ｘ値、ｙ値が同方向に同程度の変化量であっても中央部との色度差が０．０１０以上となるとランプ軸方向の色みが不均一となっている。
【０００５】
一般に液晶ディスプレイのバックライト用光源として用いられる扁平形冷陰極蛍光ランプは主として三波長蛍光体（赤：Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、緑：ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、青：ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）が用いられる。これら各色蛍光体は粒子径が大きいほど、膜厚が厚いほど高効率となる。各色蛍光体は比重の違いから流動性がそれぞれ異なるため、塗布工程時に各色蛍光体の流れ落ち方に差が生じ、ランプ軸方向で赤、緑、青色蛍光体の配合比率が異なってくる問題が発生する。その結果ランプの軸方向で色度値が異なり、色みが不均一となる。
【０００６】
そこで、従来は比重の大きな蛍光体は一次粒子径Ｄｆを小さく、比重の小さな蛍光体は一次粒子径Ｄｆを大きくし流動特性を制御することで、比重の異なる蛍光体の流動速度をほぼ同一にし、色みの均一化を図ってきた。しかしながら、明るさに最も寄与する緑色蛍光体は比重が最も大きいため、一次粒子径Ｄｆを小さなものにする必要があり、その結果ランプの発光効率が低下する問題点が生じていた。
【特許文献１】特開平６−５２８３１号公報
【特許文献２】特開平６−３３８２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、比重の異なる赤、青、緑色蛍光体を用いて三波長蛍光体被膜を備えた蛍光ランプにあって、ランプ軸方向での色みが均一化され、かつ安定した発光効率を示す蛍光ランプ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】
【０００８】
請求項１の発明は、ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜の赤色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．２のものを用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜の緑色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４〜２．０であるものを用いたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、ガラス管の内部の放電空間に水銀及び希ガスが１種類以上封入され、その両端内部に封着線を介し一対の放電電極が設置され、前記ガラス管の内壁に蛍光体被膜が塗布された蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜の青色蛍光体として、その一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率がＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．７であるものを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比重の違う赤、青、緑色蛍光体を用いてランプ軸方向での色みが均一であり、かつ、安定した発光効率の蛍光ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプについて説明する。第１の実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプは、図１４に示した一般的な構造であり、楕円形若しくは扁平形のガラス管３の内部の放電空間５に水銀及び希ガスが一種類以上封入され、その両端内部には封着線４を介し一対の放電電極１が設置されている。また、ガラス管３の内壁には三波長蛍光体被膜２が１７〜４０μｍの厚さで形成された構造となっている。三波長蛍光体の赤色蛍光体はＹ２Ｏ３：Ｅｕ、緑色蛍光体はＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、そして青色蛍光体はＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕである。そして、赤色蛍光体についてはＤｆ（一次粒子平均粒子径）：Ｄｍ（二次粒子平均粒子径）＝１：１．０〜１．４のもの、緑色蛍光体にはＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４〜２．０のもの、そして青色蛍光体にはＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．７のものを採用し、扁平形のガラス管３の内壁にこれらの三波長蛍光体を塗布し乾燥させて蛍光体被膜２を形成している。
【００１４】
図１には、緑色・青色蛍光体として、その一次、二次粒子径の粒子径比率Ｄｆ，Ｄｍを、緑色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：１．２、青色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：２．０にしたものを用い、赤色蛍光体として、そのフィッシャー・サブ−シーブ・サイザーで測定した一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率を変化させた種々のものを用い、これらの混合した三波長蛍光体を扁平形ガラス管３の内壁に塗布、乾燥させて蛍光体被膜２を形成した扁平形冷陰極蛍光ランプについて、ランプ管端色差特性を測定した結果を示している。
【００１５】
図１に示したグラフから、赤色蛍光体については、そのＤｍ／Ｄｆの比率が小さくなるほど色度ｘ値と色度ｙ値の偏差は小さくなることがわかる。よって、赤色蛍光体はＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．４のものを用いることが好ましい。
【００１６】
図２には、赤色・青色蛍光体として、その一次、二次粒子径の粒子径比率を、赤色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４、青色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：２．０に設定し、緑色蛍光体のフィッシャー・サブ−シーブ・サイザーで測定した一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率を変化させた種々のものを用い、これらの混合した三波長蛍光体を扁平形ガラス管３の内壁に塗布、乾燥させて蛍光体被膜２を形成した扁平形冷陰極蛍光ランプについて、ランプ管端色差特性を測定した結果を示している。
【００１７】
図２に示したグラフから、緑色蛍光体については、そのＤｍ／Ｄｆの比率が大きくなるほど色度ｘ値と色度ｙ値の偏差は小さくなることがわかる。よって、緑色蛍光体はＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４〜２．０のものを用いることが好ましい。
【００１８】
図３には、赤色・緑色蛍光体として、その一次、二次粒子径比率を、赤色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：１．４、緑色蛍光体ではＤｆ：Ｄｍ＝１：１．２に設定し、青色蛍光体のフィッシャー・サブ−シーブ・サイザーで測定した一次粒子の平均粒子径Ｄｆとその凝集体から形成される二次粒子の平均粒子径Ｄｍとの大きさの比率を変化させた種々のものを用い、これらの混合した三波長蛍光体を扁平形ガラス管３の内壁に塗布、乾燥させて蛍光体被膜２を形成した扁平形冷陰極蛍光ランプについて、ランプ管端色差特性を測定した結果を示している。
【００１９】
図３に示したグラフから、青色蛍光体については、そのＤｍ／Ｄｆの比率が小さくなるほど色度ｘ値と色度ｙ値の偏差は小さくなることがわかる。よって、青色蛍光体はＤｆ：Ｄｍ＝１：１．０〜１．７のものを用いることが好ましい。
【００２０】
このような特性の三波長蛍光体を採用し、扁平形ガラス管３の内壁に三波長蛍光体被膜２を形成した本実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプでは、蛍光体被膜２の各色の蛍光体として、その色度ｘ値と色度ｙ値の偏差が小さいものを用いたことにより、ランプ軸方向の色みが均一化し、かつ、安定した発光効率の発光特性を示す。
【００２１】
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプについて説明する。第２の実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプも、図１４に示した一般的な構造であり、扁平形のガラス管３の内部の放電空間５に水銀及び希ガスが一種類以上封入され、その両端内部には封着線４を介し一対の放電電極１が設置されている。また、ガラス管３の内壁には三波長蛍光体被膜２が１７〜４０μｍの厚さで形成された構造となっている。三波長蛍光体の赤色蛍光体はＹ２Ｏ３：Ｅｕ、緑色蛍光体はＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、そして青色蛍光体はＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕである。そして、三波長蛍光体被膜２の各色の蛍光体としては、発光効率の良い大粒子蛍光体として赤色蛍光体はＤｆ＝５μｍで、かつ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．１、緑色蛍光体はＤｆ＝５μｍで、かつ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．６、青色蛍光体はＤｆ＝４μｍで、かつ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．２のものを用いている。
【００２２】
図４に赤色蛍光体はＤｆ＝５μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．１、緑色蛍光体はＤｆ＝５μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．６、青色蛍光体はＤｆ＝４μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．２のものを用いて、従来のものと管端色差特性を比較した。色度ｘ値に対して従来の蛍光体でも本実施の形態の蛍光体でも共に安定しているが、色度ｙ値に対しては、従来の蛍光体では測定距離０〜８００ｍｍで色度偏差ｙ値は−０．００６〜０．００２のバラツキがあるのに対し、本実施の形態の蛍光体では測定距離０〜８００ｍｍで色度偏差ｙ値は−０．００１〜０．００４のバラツキに減少している。
【００２３】
図５は膜厚別の相対輝度を比較した図である。膜厚が１５μｍ以下の場合は従来のものの方が相対輝度は良く、１５μｍ以上の膜厚の場合には本実施の形態のものの方が相対輝度が良いのが見てとれる。
【００２４】
本実施の形態では、三波長蛍光体被膜２の各色の蛍光体として比較的大きな粒子径にして、Ｄｆ：Ｄｍもとくて井の範囲内のものを用いたことにより、管端色差特性が改善される。また、扁平形冷陰極蛍光ランプでは放電空間が狭いため蛍光体被膜２に照査される紫外線量が増えるため、粒子径の大きな蛍光体を採用することで発光効率が上昇する。
【００２５】
（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプについて説明する。本実施の形態は、三波長蛍光体被膜２を形成するのに、水溶性溶媒を用いて蛍光体を扁平形ガラス管３の内壁に塗布し、その後乾燥させる工程を採用したことを特徴とする。蛍光体そのものの条件は第２の実施の形態と同様、赤色蛍光体はＤｆ＝５μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．１、緑色蛍光体はＤｆ＝５μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．６、青色蛍光体はＤｆ＝４μｍ、Ｄｍ／Ｄｆ＝１．２のものを用い、また膜厚は１７〜４０μｍである。
【００２６】
水溶性溶媒では塗布後の乾燥工程時に乾燥風の温度・周囲温度を高く設定することで乾燥時間を短縮でき、液垂れによる排気側の色度低下を低減することが可能となる。
【００２７】
図６に水溶性溶媒を用いて三波長蛍光体混合粉末をガラス管３の内壁に塗布し、その後に乾燥させて三波長蛍光体被膜２を形成した扁平形冷陰極蛍光ランプについて、管端色差特性を示している。色度ｘ値では従来の蛍光体でも本実施の形態の蛍光体でも安定しているが、色度ｙ値では従来の蛍光体では測定距離０〜８００ｍｍで色度偏差ｙ値に−０．００６〜０．００２のバラツキがあるのに対し、本実施の形態の蛍光体の場合には測定距離０〜８００ｍｍで色度偏差ｙ値のバラツキが０．０００〜０．００３であり、バラツキが減少している。また、赤、緑、青色蛍光体の流動性をほぼ同じに改善することによって、ランプの軸方向の色度差は低減しており、ランプ軸方向の色みの均一化になっていることが確認できる。
【００２８】
本実施の形態の扁平形冷陰極蛍光ランプと従来型の冷陰極ランプとの全光束特性を図７に示している。蛍光体膜厚は４０μｍである。高効率である粒子蛍光体を厚く塗布することでランプの全光束は５．８％向上していることが分かる。
【００２９】
（第４の実施の形態）図８は本発明の第４の実施の形態の蛍光ランプの製造工程を示す図である。本発明の第４の実施の形態は、ランプ内壁面への蛍光体被膜２の形成を、楕円もしくは扁平形状のガラス管の成形前に、真円形状のガラス管に対して行なうことを特徴とする。
【００３０】
つまり、図８に示すように、新円形状のガラス管３’に対してその内壁に所定厚まで蛍光体２を塗布して乾燥し（工程ａ、ｂ）、必要箇所の蛍光体膜を除去し（工程ｃ）、蛍光体を焼き付けることによって蛍光体被膜２を固定し（工程ｄ）、その後にガラス管３’を加熱しながら扁平形に成形して扁平形ガラス管３とする（工程ｅ）。本実施の形態の工程で製作した扁平形蛍光ランプの外観を図９、円周方向の膜厚分布を図１０に示す。
【００３１】
本実施の形態の製造工程により作製した扁平形蛍光ランプについて、真円形状のガラス管に蛍光体被膜を塗布、形成した真円形蛍光ランプと、従来の工程による扁平形蛍光ランプとで、ランプの全光束特性を測定した。その結果は、図１１に示すものであった。つまり、本実施の形態の場合、ガラス管に蛍光体を塗布し、その後にガラス管３を楕円形、扁平形状に成形しているため、断面形状が楕円や扁平形状のガラス管３に蛍光体を塗布した時のような張力による蛍光体の偏りがなく、蛍光体は円周ほぼ均一に塗布される。その結果、真円形状のランプに比べて約５％向上することが確認できた。
【００３２】
（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態の扁平形蛍光ランプについて説明する。本実施の形態は、図１４に示したような扁平形蛍光ランプを作製するのに当たり、楕円形もしくは扁平形状のガラス管３に塗布する蛍光体スラリー組成として、蛍光体の重量に対し結着剤量が１．５％〜７％の範囲で配合したものを塗布し乾燥させて蛍光体被膜２を形成することを特徴とする。
【００３３】
図１２は、蛍光体被膜２の形成に用いる結着剤量と製品の扁平形蛍光ランプの全光束との関係を示す図である。結着剤重量が１．５％以下では加工時に蛍光体が剥離してしまい、逆に結着剤配合量を多くすると結着力は強くなるが、発光体ではないため、明るさは配合量が多くなるほど低下してしまう。上限値の７％はランプの初期輝度が結着剤を添加していないときの明るさに対し３％以内の輝度を満足する値としている。
【００３４】
（第６の実施の形態）本発明の第６の実施の形態の扁平形蛍光ランプについて説明する。本実施の形態は、図１４に示したような扁平形蛍光ランプを作製するのに当たり、蛍光体被膜２を塗布し形成したガラス管を楕円形若しくは扁平形状に成形するときのガラス管に対する成形温度を、６５０℃〜７５０℃の範囲とすることを特徴とする。
【００３５】
図１３は、ガラス管の扁平成形加工時の加熱温度とそれによって作製された扁平形蛍光ランプの全光束の関係を示す図である。成形温度が７５０℃以上になると蛍光体の劣化とガラス材の溶融による蛍光体のガラスへの溶け込みが合い重なり極端に輝度が低下していることがわかる。また、ランプ成形時の温度が低いほど輝度は高いが、加工時の温度が６５０℃以下であると加工時にガラスの割れが生じる。したがって、蛍光体を塗布した真円形状のガラス管を扁平もしくは楕円形状に成形するときのガラス管成形温度は６５０℃〜７５０℃の範囲にすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の扁平形蛍光ランプに採用する赤色蛍光体の管端色差特性を示すグラフ。
【図２】本発明の第１の実施の形態の扁平形蛍光ランプに採用する緑色蛍光体の管端色差特性を示すグラフ。
【図３】本発明の第１の実施の形態の扁平形蛍光ランプに採用する青色蛍光体の管端色差特性を示すグラフ。
【図４】本発明の第２の実施の形態の扁平形蛍光ランプと従来例との管端色差特性について比較したグラフ。
【図５】本発明の第２の実施の形態の扁平形蛍光ランプと従来例との蛍光体被膜の膜厚別の相対輝度を比較したグラフ。
【図６】蛍光体被膜の形成に水溶性溶媒を用いた本発明の第３の実施の形態の扁平形蛍光ランプと従来例との管端色差特性についてのグラフ。
【図７】本発明の第３の実施の形態の扁平形冷陰極ランプと従来例との全光束特性を比較した表。
【図８】本発明の第４の実施の形態の扁平形蛍光ランプの製造工程図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の製造方法で作製した扁平形蛍光ランプの外観写真。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の製造方法で作製した扁平形蛍光ランプの円周方向の膜厚分布を示す説明図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の製造方法で作成した扁平形蛍光ランプと従来例との全光束特性を比較した表。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の扁平形蛍光ランプについて、蛍光体被膜形成のために使用する結着剤量と作製された扁平形蛍光ランプの全光束特性との関係を示すグラフ。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の扁平形蛍光ランプについて、真円形状のガラス管を扁平形状のガラス管に成形する時の加工温度と作製された扁平形蛍光ランプの全光束特性との関係を示すグラフ。
【図１４】一般的な扁平形蛍光ランプの説明図。
【図１５】従来の扁平形冷陰極蛍光ランプの管端色差特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３７】
１  電極
２  蛍光体被膜
３  扁平形ガラス管
５  放電空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図９】
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【図１０】
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