(57)【要約】  【課題】  蛍光体膜中の蛍光体粒子が密に配列された蛍光ランプを提供する  【解決手段】  蛍光体膜２２は、略球状の青色蛍光体２３Ｂを含み、蛍光体膜２２の膜密度は2.00ｇ/ｃｍ3以上であって、ガラス容器１２の単位内表面積あたりの塗布量が3.416ｍｇ/ｃｍ2〜4.117ｍｇ/ｃｍ2である。【選択図】図１
2007194147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス容器と、当該ガラス容器の内面側に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプであって、
前記蛍光体膜は、略球状の青色蛍光体を含み、
前記蛍光体膜の膜密度は2.00ｇ/ｃｍ3以上であって、
ガラス容器への内表面積あたりの塗布量が3.416ｍｇ/ｃｍ2〜4.117ｍｇ/ｃｍ2であること
を特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記略球状の青色蛍光体は、その長径と短径の比が、1.0〜1.3であること
を特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記青色蛍光体は、バリウムマグネシウムアルミン酸塩化合物であること
を特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記ガラス容器は、管長が450ｍｍ〜1500ｍｍ、内径が2.0ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記蛍光体膜は、略球状の赤色蛍光体及び略球状の緑色蛍光体を含むこと
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蛍光ランプ。
【請求項６】
光源として、請求項５に記載の蛍光ランプを備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
液晶ディスプレイパネルと、請求項６に記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
略球状の青色蛍光体を含む懸濁液を作製する作製工程と、
作製された懸濁液を用いてガラス管内面に、焼成後の蛍光体膜の膜密度が2.0ｇ/ｃｍ3以上となり、かつ、ガラス管への内表面積あたりの前記蛍光体膜の塗布量が3.416ｍｇ/ｃｍ2〜4.117ｍｇ/ｃｍ2となるように蛍光体膜を形成する形成工程とを含むこと
を特徴とする蛍光体膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ等に関し、特にガラス容器内面に形成される蛍光体膜の様態に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプの中でも、冷陰極蛍光ランプは細径化に適しているため、薄型化が要求されるバックライトユニットの光源として好適に用いられている。係る冷陰極蛍光ランプは、管状をしたガラス容器の内面側に蛍光体層が形成され、両端部に内部電極として冷陰極が設けられてなるものである。また、蛍光体層は、蛍光体懸濁液の塗布、乾燥、焼成という工程を経て形成される。
【０００３】
バックライトユニットの光源用途としては、特に高輝度であることが求められる。高輝度化実現のための一つの方策として、上記蛍光体層の膜厚は最適な範囲に設定することが望ましいとされる。
これは、最適な範囲より膜厚が薄すぎると、紫外線が可視光に変換される割合が少なくなり十分な輝度を得ることができなくなり、逆に、膜厚が分厚すぎると可視光を遮るという理由に基づく（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2004-207073号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バックライトユニットの大型化・薄型化の要求に応えるために、冷陰極蛍光ランプのガラス容器は、長尺化、細径化する傾向にある。
このような長尺かつ細径なガラス管は、ガラス管の中央部、両端の各部において蛍光体懸濁液を均一に塗布し、乾燥することが困難である。このような塗布ムラは、蛍光体層の膜厚が厚い程、より甚だしくなることが明らかになっている。
【０００５】
係る塗布ムラ発生による生産性の悪化を回避するため、膜厚の上限値は、高輝度化にとって望ましい最適値（ピーク値）よりも低い値に設定せざるを得ないのが現状である。
ところで、蛍光体層の膜厚がピーク値より低い値に設定されている場合には、より密に蛍光体粒子が配列された方が高輝度が見込まれる。本願発明者らは、この点に着眼して、蛍光体粒子を密に配列する手法について検討している。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、冷陰極蛍光ランプ等の蛍光ランプであって、蛍光体粒子が従来より密に配列された蛍光ランプ、蛍光体膜の形成方法、バックライトユニット、および当該バックライトユニットを備えた液晶表示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】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る蛍光ランプは、ガラス容器と、当該ガラス容器の内面側に形成された蛍光体膜とを有する蛍光ランプであって、前記蛍光体膜は、略球状の青色蛍光体を含み、前記蛍光体膜の膜密度は2.00ｇ/ｃｍ3以上であって、ガラス容器への内表面積あたりの塗布量が3.416ｍｇ/ｃｍ2〜4.117ｍｇ/ｃｍ2であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る蛍光ランプは、前記略球状の青色蛍光体は、その長径と短径の比が、1.0〜1.3であることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る蛍光ランプは、前記青色蛍光体は、バリウムマグネシウムアルミン酸塩化合物であることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係る蛍光ランプは、前記ガラス容器は、管長が450ｍｍ〜1500ｍｍ、内径が2.0ｍｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項５に係る蛍光ランプは、前記蛍光体膜は、略球状の赤色蛍光体及び略球状の緑色蛍光体を含むことを特徴とする。
また、本発明の請求項６に係るバックライトユニットは、光源として、請求項５に記載の蛍光ランプを備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項７に係る液晶表示装置は、液晶ディスプレイパネルと、請求項６に記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項８に係る蛍光体膜の形成方法は、略球状の青色蛍光体を含む懸濁液を作製する作製工程と、作製された懸濁液を用いてガラス管内面に、焼成後の蛍光体膜の膜密度が2.0ｇ/ｃｍ3以上となり、かつ、ガラス管への内表面積あたりの前記蛍光体膜の塗布量が3.416ｍｇ/ｃｍ2〜4.117ｍｇ/ｃｍ2となるように蛍光体膜を形成する形成工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係るに蛍光ランプによれば、青色蛍光体が略球状であるため、蛍光体膜中における配列を従来より密に形成することができ、従来より膜厚を厚くすることなく塗布量を増やすことが可能となる。
そして、従来にはない範囲の、高膜密度で、塗布量が多量な蛍光体膜であるため、塗布ムラを抑制しつつ高輝度化を実現することが可能となる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る蛍光ランプによれば、青色蛍光体として、長径と短径の比が小さく真球に近い形状のものを用いることにより、蛍光体膜中における配列をより密に形成することができる。
本発明の請求項３に係る蛍光ランプによれば、バリウムマグネシウムアルミン酸塩化合物の形状は、六方晶形など歪な形状であることが通常であり、配列すると隙間が生じやすかったため、形状を球状に置き換えることによる配列を稠密する効果が特に大きい。
【００１３】
本発明の請求項４に係る蛍光ランプによれば、管長が450ｍｍ〜1500ｍｍ、内径が2.0ｍｍ以下と管長が長くて内径の細いガラス容器は、塗布量を増やすと、特に、塗布ムラが発生しやすいため本発明を適用することが好適である。
また、本発明の請求項５に係る蛍光ランプによれば、青色以外の蛍光体のみならず、赤色及び緑色の蛍光体の形状をも、略球状であるため、より蛍光体膜中における配列を密にできる。
【００１４】
また、本発明の請求項６に係るバックライトユニットによれば、光源として上記蛍光ランプを備えているため、高輝度化を実現することが可能となる。
また、本発明の請求項７に係る液晶表示装置によれば、液晶ディスプレイパネルと、上記バックライトユニットを備えているため、液晶ディスプレイパネルの表示面の高輝度化を実現できる。
【００１５】
また、本発明の請求項８に係る蛍光体膜の形成方法によれば、青色蛍光体が略球状であるため、蛍光体膜中における配列を従来より密に形成することができ、従来より膜厚を厚くすることなく塗布量を増やすことが可能となる。また、膜厚を分厚くすることによる生産性の悪化を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
１，冷陰極蛍光ランプの構成
図１は、本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの概略構成を示す縦断面図である。
冷陰極蛍光ランプ１０は、直管状をしたガラス容器１２を有する。このガラス容器１２は、硬質のホウケイ酸ガラスからなり、その全長は450ｍｍ、外径3.0ｍｍ、内径2.0ｍｍ、肉厚0.5ｍｍである。
【００１７】
このガラス容器１２の両端部には、リード線１４，１６が封着されている。
リード線１４（１６）は、タングステンからなる内部リード線１４Ａ（１６Ａ）と、ニッケルからなる外部リード線１４Ｂ（１６Ｂ）とからなる継線である。内部リード線１４Ａ，１６Ａのガラス容器１２内部側端部には、それぞれ電極１８，２０がレーザ溶接等によって接合されている。
【００１８】
電極１８，２０は、有底筒状をしたいわゆるホロー型電極であり、材料としてニオブを用いている。
電極１８，２０は、ホロー型電極であるためランプ点灯中の放電は筒状の内面を主体として進行する。このため、棒型電極を用いた場合と比べて、ランプ内の水銀がスパッタリングにより消耗される現象を防止できる（詳細は、特開2002-289138号等参照。）。
【００１９】
ガラス容器の内部には、発光物質としての水銀（図示しない）、アルゴン、ネオン等の希ガスが所定の封入圧で封入されている。
また、ガラス容器１２内面には、厚み約19.2μｍの蛍光体層２２が形成されている。蛍光体層２２は、ガラス管の内面に蛍光体懸濁液を塗布し、乾燥、焼成の工程を経て形成されたものである。
【００２０】
蛍光体層２２は、赤色蛍光体粒子２３Ｒ、緑色蛍光体粒子２３Ｇ、青色蛍光体粒子２３Ｂの粒子群が積層されてなる。各粒子の材料は、赤色蛍光体粒子としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ3+（ＹＯＸ）、緑色蛍光体粒子としてＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｍｎ2+,Ｅｕ2+（ＢＡＭ：Ｍｎ2+,Ｅｕ2+：バリウムマグネシウムアルミン酸塩マンガン・ユーロピウム付活蛍光体）、青色蛍光体粒子としてＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+（ＢＡＭ：Ｅｕ2+，バリウムマグネシウムアルミン酸塩ユウロピウム付活蛍光体）を用いている。蛍光体層２２の色度は、ｘ=0.265,ｙ=0.237（ｘ，ｙは色度座標での値）に設定されている。
【００２１】
青色蛍光体粒子２３Ｂの表面には、蛍光体劣化防止を目的としてＬａ、Ｙなどの希土類金属酸化物の微粒子が粒状に被覆されている。
なお、被覆（コーティング）の他の態様として青色蛍光体粒子２３Ｂの周囲を、金属酸化物の連続被膜でコーティングしたものを用いても構わない。
ここで、赤色、緑色の蛍光体粒子２３Ｒ，２３Ｇは略球状の形状であり、青色の蛍光体粒子２３Ｂも同様に略球状の形状である。
【００２２】
従来、青色蛍光体粒子（ＢＡＭ）は六方晶形、六角板状もしくは平板状のもの用いることが一般的である。このため、係る形状の青色蛍光体粒子の存在が、蛍光体層中で粒子どうしに隙間が生じる要因となっていた。
本実施の形態では青色蛍光体粒子２３Ｂが球状であるため蛍光体層２２中の蛍光体粒子２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを密に配列することが可能となる。
【００２３】
そして、蛍光体粒子が詰まるため、従来より蛍光体膜厚を分厚くすることなく蛍光体塗布量を増加でき、最適な蛍光体塗布量に近づけることが可能となる。
なお、球状の青色蛍光体粒子としては、例えば、アルファアルミナ等のアルミニウム化合物をプラズマ等の高温中にさらし、急冷する事により球状化したものを用いることができる。
【００２４】
また、「球状」な形状としては、長径と短径の比が1.0〜1.3であることが好ましい。この比が1.3を超える歪な形状となると、粒子どうしの配列が密になる効果が得られにくくなるからである。
なお、必ずしも青色蛍光体粒子の全粒子が上記長径／短径の範囲に収まっていなくとも、約８０％以上が上記範囲内であれば、配列を密にする効果が得られるものである。
２，蛍光体懸濁液の塗布方法
次に、上記構成からなる冷陰極蛍光ランプ１０の製造工程の内、蛍光体層２２の形成に関わる工程について図２を参照しながら説明する。
【００２５】
蛍光体層は、（１）ガラス管に蛍光体の懸濁液を塗布する塗布工程、（２）懸濁液が塗布されたガラス管を乾燥する乾燥工程、（３）ガラス管を焼成する工程（シンター工程）、を経て形成される。
図２は、塗布工程・乾燥工程を模式的に示す図である。
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス容器１２の素材であるガラス管２６の内面に蛍光体粒子を含む懸濁液２８を付着させる。
【００２６】
具体的には懸濁液２８の入ったタンク３０を準備する。懸濁液２８は、有機溶媒としての酢酸ブチルの中に、所定量の赤色・緑色・青色の蛍光体粒子、ホウ酸バリウムなどの低融点ガラス粉末の粒子、増粘剤としてニトロセルロース（ＮＣ）を加えたものである。
そして、ガラス管２６を、垂直に立て下端部を懸濁液２８に浸した状態で保持する。不図示の真空ポンプの吸引力によって、ガラス管２６の上端からガラス管２６内を排気して、ガラス管２６内を負圧にして懸濁液２８を吸い上げる。ガラス管２６内の液面が上端に至る途中（所定の高さ）で吸い上げを止めて、ガラス管２６を懸濁液２８から引き上げる。これにより、ガラス管２６内周の所定領域に、懸濁液２８が膜状に付着する。
【００２７】
続いて、垂下姿勢にあるガラス管２６を回転させ、その余剰の懸濁液を排出させながら、上端から内部に乾燥エアを吹き込む。また、ガラス管２６の近傍に赤外線ヒータ３２を配置して、このヒータ３２をガラス管２６の上端から下端に向けて所定の速度で下降させる[図２（ｂ）〜図２（ｄ）]。
これにより、ガラス管２６の乾燥部分３５と未乾燥部分３７の境界部分３６は徐々にガラス管下部へと移動することとなる。
【００２８】
なお、上記乾燥エアの流量は、ガラス管２６の中心軸に垂直な断面の単位面積１ｍｍ2あたり１６〜８０ｃｍ3/ｍｉｎの範囲である。また、赤外線ヒータ３２の温度は、ガラス管の加熱部分３４の周辺温度が４０℃〜４５℃になるように設定される。また、加熱されていないガラス管の部分の周辺温度は、２０℃〜３０℃程度に設定される。
このように、ガラス管２６の懸濁液を上部から下部へと乾燥させるのは、ガラス管下部において局所的に乾燥箇所が生じ、この乾燥箇所を起点として懸濁液が分流して塗布ムラが発生することを防止するためである。
【００２９】
乾燥工程の後、ガラス管２６の焼成工程が行われ、蛍光体膜が形成される。
以上、説明した本実施の形態に係る塗布工程・乾燥工程は、塗布ムラの発生が抑えられるため、生産性を低下させることなく蛍光体の塗布量を比較的多くすることができる。
なお、塗布ムラが発生を防止できる蛍光体の塗布方法としては、上述の例に限らず、例えば、ガラス管をその長手方向の中心軸を回転軸として、第１の回転速度で回転させながら蛍光体を含む懸濁液をガラス管内面に塗布し、その後、上記第１の回転速度より高速な第２の回転速度で回転させることにより、遠心力で懸濁液中の蛍光体をガラス管内壁に押し当て、蛍光体の配列を密にする塗布方法が挙げられる。同様の方法は、特開2002-208350号公報に詳しい。
３，蛍光体粒子形状の影響
本発明者らは、蛍光体粒子の形状の差異が蛍光体膜へ与える影響について評価を行った。
【００３０】
まず、蛍光体として青色蛍光体粒子だけを含み赤色・緑色蛍光体粒子を含まない懸濁液を作成し、この青色蛍光体粒子の形状として、従来品としては六方晶形、発明品としては略球状を用いた。
この懸濁液を、上記ガラス容器２６と同様の寸法のガラス管に同量塗布し、蛍光体膜を形成した。
【００３１】
図３は、ガラス容器１２の断面を模式的に示す図である。
図３（ａ）は従来品の蛍光体膜１０２２と青色蛍光体粒子１０２３Ｂを示し、図３（ｂ）は発明品の蛍光体膜２２と青色蛍光体粒子２３Ｂを示す。
発明品の蛍光体膜２２は、蛍光体粒子が略球状であるため密に充填され、具体的には膜厚が従来品より約２７％薄くなる結果となった(ｔ1＝ｔ0×0.73)。また、蛍光体膜の単位体積あたりの蛍光体粒子の重量である膜密度は、発明品は2.00ｇ/ｃｍ3以上となった（従来品は1.93ｇ/ｃｍ3程度であった。）
この結果より考察すると、３色蛍光体粒子を用いる場合、バックライトユニットの光源用途における青色蛍光体粒子の割合は通常多くても６０％程度であるため、最大で16％（27×0.60より）は膜厚を薄くできる計算となる。図４に３色蛍光体粒子を用いる場合のガラス容器１２の断面を模式的に示す(ｔ3＝ｔ2×0.84である)。
【００３２】
図５は、基準塗布量比と、塗布膜厚の関係を示すグラフである。図６は、塗布量と冷陰極蛍光ランプの相対輝度との関係を示すグラフである。
塗布量とはガラス管内面に塗布する懸濁液の重量である。
基準塗布量とは、最もランプの輝度が高くなる理想値であり、具体的には図６の輝度ピーク値の4.6ｍｇ/ｃｍ2である。また、塗布膜厚とは、蛍光体膜が形成された後（焼成後）の蛍光体膜の膜厚である。
【００３３】
図５のグラフに示すように、懸濁液の塗布量と、塗布膜厚とは略比例の関係にある。上記したように16％だけ膜厚が薄くなるとすると、従来品の傾き(＝24.017)が16％低下することとなるので、24.017×0.84[=(100-16)/100]より発明品の傾きは20.174となる。
本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプにおいては、塗布膜厚としての設定値が19.2μｍである。発明品では同じ塗布膜厚19.2μｍでも従来品より塗布量を増やすことができる。塗布量4.117ｍｇ/ｃｍ2の発明品は、塗布量2.795ｍｇ/ｃｍ2の従来品と比べると2.1％もの輝度向上を実現できる。
【００３４】
図７は、塗布量と輝度バラツキの関係を示すグラフである。
同図に示すように、従来品は、塗布量3.415ｍｇ/ｃｍ2を超えると輝度バラツキ（σ）が±13％より大きくなるため、生産性を考慮すると塗布量3.415ｍｇ/ｃｍ2を上回る値に設定することができなかった。
これに対して発明品は、従来品と同じ塗布膜厚19.2μｍであっても塗布量を増やすことができるため、従来ではなし得なかった3.416ｍｇ/ｃｍ2以上の塗布量に設定することができる。塗布量の上限値は例えば、4.117ｍｇ/ｃｍ2である。
４，液晶表示装置
本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ１０は、従来より高輝度であるため、液晶表示装置用バックライトの光源として用いることが好適である。
【００３５】
図８は、液晶表示装置５０を示す断面図である。
液晶表示装置５０は、液晶ディスプレイパネル６０と、その背面に配されたエッジライト方式のバックライトユニット７０とからなる。
バックライトユニット７０は、透光性を有するアクリル樹脂製の導光板７２、導光板７２の一端面に設けられた冷陰極蛍光ランプ１０、冷陰極蛍光ランプ１０から放射された光を導光板７２側に反射させる反射板７４、導光板７２の主面に設けられた輝度向上シート７６、を備えている。
５，その他
（１）ランプ種類
実施の形態では、冷陰極蛍光ランプを例に挙げて説明したが、本発明は、熱陰極型蛍光ランプや、外部電極型蛍光ランプにも適用することが可能である。
【００３６】
（２）蛍光体種類
実施の形態では、蛍光体粒子は三波長タイプであったが、例えば四波長タイプも用いることができる。
（３）青色蛍光体粒子形状の効果
実施の形態では、詳細を述べなかったが、青色蛍光体粒子の形状が略球状であると、蛍光体膜中に粒子が密に配列される。このため、蛍光体膜の被着強度の向上や、管端色差の防止を見込むことができる。
【００３７】
（４）ガラス容器寸法
管長が長尺で細径なガラス容器を有するランプは、蛍光体膜の塗布ムラが発生し易いため、本発明を適用することが好適である。具体的には、管長が450ｍｍ〜1500ｍｍ、内径が2.0ｍｍ以下であるランプに適用することが好適である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る蛍光ランプは青色蛍光体が略球状であるため、蛍光体膜中における配列を従来より密に形成することができるので有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】冷陰極蛍光ランプ１０の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】塗布工程・乾燥工程を模式的に示す図である。
【図３】ガラス容器１２の断面を模式的に示す図である。
【図４】ガラス容器１２の断面を模式的に示す図である。
【図５】基準塗布量比と、塗布膜厚の関係を示すグラフである。
【図６】塗布量と冷陰極蛍光ランプの相対輝度との関係を示すグラフである。
【図７】塗布量と輝度バラツキの関係を示すグラフである。
【図８】液晶表示装置５０を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０      冷陰極蛍光ランプ
１２      ガラス容器
２２      蛍光体膜
２３Ｂ      青色蛍光体粒子
２６      ガラス管
２８      懸濁液
５０      液晶表示装置
６０      液晶パネル
７０      バックライトユニット
【図１】
2007194147.tif 000003
【図２】
2007194147.tif 000004
【図３】
2007194147.tif 000005
【図４】
2007194147.tif 000006
【図５】
2007194147.tif 000007
【図６】
2007194147.tif 000008
【図７】
2007194147.tif 000009
【図８】
2007194147.tif 000010