(57)【要約】【課題】水銀の消費の抑制と高輝度との両立がなされた蛍光ランプおよびその製造方法、ならびに上記蛍光ランプ用いた発光装置、表示装置を提供する。【解決手段】本発明の蛍光ランプは、透光性容器と、透光性容器内に封入された水銀と、透光性容器の内面に形成された蛍光体層とを含み、蛍光体層は、蛍光体粒子２ａと、蛍光体粒子同士を架橋し金属酸化物を含んだ棒状体２ｂとを含む。棒状体の太さは、例えば、１．５μｍ以下である。隣接する一対の蛍光体粒子は複数の棒状体によって架橋されている場合もある。【選択図】図２
2007207524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性容器と、
前記透光性容器内に封入された水銀と、
前記透光性容器の内面に形成された蛍光体層とを含み、
前記蛍光体層は、蛍光体粒子と、金属酸化物を含み前記蛍光体粒子を架橋する棒状体とを含むことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
隣接する一対の蛍光体粒子は、複数の前記棒状体によって架橋されている請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記棒状体の太さは、１．５μｍ以下である請求項１に記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記金属酸化物は、Ｙ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，ＶおよびＺｒからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む請求項１〜３のいずれかの項に記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記金属酸化物は、Ｙ2Ｏ3を含む請求項１〜４のいずれかの項に記載の蛍光ランプ。
【請求項６】
前記透光性容器は、内径１．２ｍｍ〜１３．４ｍｍのガラス管である請求項１〜５のいずれかの項に記載の蛍光ランプ。
【請求項７】
蛍光体粒子が溶媒に分散され、かつ金属化合物が前記溶媒に溶解された塗料を、透光性容器の内面に塗布し、塗布された前記塗料に含まれる溶媒を気化した後、前記塗料を加熱して、前記金属化合物を金属酸化物とし前記蛍光体粒子が前記金属酸化物を含む棒状体によって架橋された蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、
前記蛍光体層の形成後に、前記透光性容器内に水銀を封入する水銀封入工程とを含み、
前記溶媒が、沸点の異なる２種以上の溶媒を含むことを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
【請求項８】
前記金属化合物は、有機金属化合物である請求項７に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項９】
前記有機金属化合物は、カルボン酸イットリウムを含む請求項８に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項１０】
前記蛍光体層形成工程において、前記溶媒の気化を、前記透光性容器内に２５℃における湿度が１０％〜４０％の気体を供給しながら行う請求項９に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項１１】
前記気体の流量は、１平方ミリメートル当たり１６ｍｌ／ｍｉｎ〜４８ｍｌ／ｍｉｓである請求項１０に記載の蛍光ランプの製造方法。
【請求項１２】
複数の蛍光ランプと、
前記複数の蛍光ランプが収納され、前記複数の蛍光ランプが放つ光を透過させることが可能な窓部を備えた外囲器と、を備え、
各蛍光ランプは、請求項１〜１１のいずれかの項に記載の蛍光ランプであることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
ディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルの背面に配置された請求項１２に記載の発光装置とを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記表示装置は、液晶ディスプレイ装置である請求項１３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、蛍光ランプとその製造方法、並びに蛍光ランプを用いた発光装置および表示装置に関する。本発明は、特に、蛍光体層の構造を開示するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、陰極蛍光ランプ等の蛍光ランプでは、ガラス管等からなる透光性容器の内面に蛍光体を含む蛍光体層が形成されている。このガラス管内には、水銀と、一種以上の希ガスを含む可電離性のガスが充填されている。ガラス管内には、ガラス管の両端近傍において電極が配置されている。この電極間で陽光柱放電が開始されると、ガラス管内の水銀が励起および電離され、水銀の励起に伴って共鳴線（波長１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍ）が発生する。この共鳴線は、ガラス管内面に形成された蛍光体層により可視光に変換される。
【０００３】
近年、環境保護の観点から、蛍光ランプに使用される水銀量を削減する要請が高まっている。そのため、ガラス管内の水銀消費量を抑制する技術の開発が求められている。しかし、蛍光ランプ内の水銀は、下記現象が原因で使用時間の経過とともに次第に消費されることが知られている。蛍光ランプを点灯すると、水銀はガラス管内へ拡散したり、ガラス管から蛍光体へ拡散したナトリウム（Ｎａ）と反応してアマルガムを形成したり、蛍光体へ吸着されることにより消費される。消費された水銀は可視光を吸収し易く、輝度の低下原因の１つとなる。
【０００４】
図１１には、水銀消費の問題を解決した従来の蛍光ランプの蛍光体層の部分断面を示している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。図１１に示すように、蛍光体層１００は、ガラス管１３０上に、蛍光体粒子１２０が堆積して形成されており、蛍光体粒子１２０の表面の一部は金属酸化物１１０により覆われている。金属酸化物１１０は、隣り合う蛍光体粒子間に配置されてこれら連結しており、蛍光体粒子間の空隙を狭小化している。この金属酸化物１１０の存在により、蛍光体層１００内に侵入する水銀が減少され、蛍光体への吸着等による水銀の消費が抑制されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００２／０４７１１２号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−６３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属酸化物１１０は塊状であるため、蛍光体層によって変換された光がガラス管１３０の外側に透過し難い。したがって、上記従来の蛍光ランプには、水銀の消費を抑制できる反面、初期輝度が低くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、水銀の消費の抑制と高輝度との両立がなされた蛍光ランプおよびその製造方法、並びにこの蛍光ランプを用いた発光装置および表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の蛍光ランプは、透光性容器と、前記透光性容器内に封入された水銀と、前記透光性容器の内面に形成された蛍光体層とを含み、前記蛍光体層は、蛍光体粒子と、金属酸化物を含み前記蛍光体粒子を架橋する棒状体とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の蛍光ランプの製造方法は、蛍光体粒子が溶媒に分散され、かつ金属化合物が前記溶媒に溶解された塗料を、透光性容器の内面に塗布し、塗布された前記塗料に含まれる溶媒を気化した後、前記塗料を加熱して、前記金属化合物を金属酸化物とし前記蛍光体粒子が前記金属酸化物を含む棒状体によって架橋された蛍光体層を形成する蛍光体層形成工程と、前記蛍光体層の形成後に、前記透光性容器内に水銀を封入する水銀封入工程とを含み、前記溶媒が、沸点の異なる２種以上の溶媒を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光装置は、複数の蛍光ランプと、前記複数の蛍光ランプが収納され、前記複数の蛍光ランプが放つ光を透過させることが可能な窓部を備えた外囲器とを備え、各蛍光ランプは、本発明の蛍光ランプであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の表示装置は、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの背面に配置された本発明の発光装置とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蛍光体層に含まれる蛍光体粒子が、金属酸化物を含んだ棒状体によって架橋されるので、蛍光体層によって変換された光がガラス管の外側に透過し易い。蛍光体層内への水銀の浸入は、棒状の金属酸化物によって抑制でき、蛍光体への吸着等による水銀の消費も抑制できる。よって、本発明によれば、水銀の消費の抑制と高輝度との両立がなされた蛍光ランプおよびその製造方法、並びにこの蛍光ランプを用いた発光装置および表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１３】
本発明の蛍光ランプの一例では、蛍光体粒子間方向の長さが径方向の長さより長い棒状体の太さは１．５μｍ以下である。また、隣接する一対の蛍光体粒子が複数の棒状体によって架橋されている場合もある。ここで、棒状体の「太さ」は、高分解能走査顕微鏡（ＨＲＳＥＭ）で観察したときに見える、棒状体の長手方向長さ（棒状体によって架橋される蛍光体粒子間方向の長さ）の２分の１の箇所における太さを意味する。
【００１４】
金属酸化物は、具体的には、Ｙ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，ＶおよびＺｒから選ばれる少なくとも一種を含んでいると好ましい。特に好ましい金属はＹである。金属酸化物が、Ｙの酸化物として例えばＹ2Ｏ3を含むと、よりいっそう水銀消費が少なくなる。
【００１５】
本発明の蛍光ランプの一例では、透光性容器は管状ガラスであり、その内径は１．２ｍｍ〜１３．４ｍｍと小さい。このように内径が小さい蛍光ランプに対して、金属酸化物からなる棒状体によって架橋された蛍光体粒子を含む蛍光体層を採用することは、非常に有益である。
【００１６】
本発明の蛍光ランプの製造方法の一例では、金属化合物として、例えば、カルボン酸イットリウム等の有機金属化合物を用いると好ましい。この場合、蛍光体層形成工程における溶媒の気化を、透光性容器内に２５℃における湿度（相対湿度）が１０％〜４０％の気体を供給しながら行うと好ましい。透光性容器内の湿度が低すぎると、その理由は明らかではないが、蛍光体層の厚み等の均一性が悪くなり、高すぎると、溶媒の気化に時間がかかりすぎ生産効率が悪くなる。溶媒の気化を、透光性容器内に２５℃における湿度が１０％〜４０％の気体を供給しながら行えば、均一性が優れた蛍光体層を効率的に形成できる。溶媒を気化する際の雰囲気温度は、塗料に含まれる溶媒の種類によって異なるが、通常２５℃〜５０℃が適当である。
【００１７】
本発明の蛍光ランプの一例は、例えば、発光装置を構成する光源として好ましく用いられる。上記発光装置の一例は、例えば、本発明の蛍光ランプの一例を複数備え、これらは、蛍光ランプが放つ光を透過させることが可能な窓部を備えた外囲器内に収納されている。
【００１８】
上記発光装置の一例は、例えば、液晶ディスプレイ装置等の表示装置を構成するバックライトユニットとして好ましく用いられる。上記液晶ディスプレイ装置の一例では、例えば、ディスプレイパネルの背面に上記発光装置が配置される。
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の一例について説明する。
【００２０】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の蛍光ランプの一例について説明する。図１は、本実施形態の蛍光ランプの一例を示した断面図であり、図２は、図１に示した蛍光ランプを構成する蛍光体層の拡大概念図である。
【００２１】
図１に示す蛍光ランプは、冷陰極型蛍光ランプ１である。蛍光ランプ１において、円形断面を有するガラス管４の両端部は、それぞれリード線３で気密封止されており、リード線３のガラス管４内に在る端部には、それぞれ、電極６が接合されている。ガラス管４内面の所定の領域には、蛍光体層２が形成されている。
【００２２】
図２に示すように、蛍光体層２は、蛍光体粒子２ａを含み、蛍光体粒子同士は金属酸化物を含んだ棒状体２ｂによって互いに架橋されている。棒状体２ｂの太さは、例えば１．５μｍ以下である。隣接する一対の蛍光体粒子２ａが複数の棒状体２ｂによって架橋されている場合もある。この棒状体２ｂの存在により、蛍光体粒子２ａ間の間隙が狭小化しており、蛍光体層２の内部への水銀の浸入が抑制されている。よって、蛍光体粒子２ａへ吸着することによる水銀の消費が抑制されている。また、蛍光体粒子２ａ間に配置され、蛍光体粒子２ａ同士を架橋する金属酸化物は棒状であるので、蛍光体層２によって変換された光はガラス管４の外側に透過し易い。以上のことより、本実施形態の蛍光ランプ１は、後述の実施例でも示すように、水銀の消費の抑制と高輝度との両立がなされている。
【００２３】
金属酸化物は、具体的には、例えば、Ｙ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，ＶおよびＺｒから選ばれる少なくとも一種を含んでいると好ましい。なかでも、Ｚｒ，Ｙ，Ｈｆ等は、酸素原子との結合エネルギーが１０．７×１０-9Ｊを超えるので好ましい。１０．７×１０-9Ｊは、水銀の励起に伴って発生する共鳴線のうちの波長１８５ｎｍの紫外線が有する光量子エネルギーに相当する。酸素原子との結合エネルギーが１０．７×１０-9Ｊを超える金属を含む金属酸化物、例えば、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3，ＨｆＯ2を用いれば、波長１８５ｎｍの紫外線の照射に対する金属酸化物の耐久性が向上する。また、金属酸化物がＹ2Ｏ3を含むと、よりいっそう水銀消費が少なくなり好ましい。
【００２４】
金属酸化物として、例えば、ＳｉＯ2，Ａｉ2Ｏ3，ＨｆＯ2を用いてもよい。これらは波長２５４ｎｍの光の透過率がほぼ１００％と高い。蛍光体は２５４ｎｍの光を受けて発光する。よって、波長２５４ｎｍの光の透過率が高い金属酸化物を用いれば、発光効率が高くなり好ましい。
【００２５】
尚、波長２５４ｎｍの光の透過率は、ＺｒＯ2については約９５％であり、Ｖ2Ｏ5，Ｙ2Ｏ3，ＮｂＯ5については約８５％である。Ｙ2Ｏ3、ＺｒＯ2については、波長２００ｎｍ以下の光の透過率が低く、それぞれ、３０％未満、２０％未満である。そのため、これらは、蛍光体を劣化させる波長１８５ｎｍの光の遮断効果が大きく好ましい。
【００２６】
蛍光体層は、例えば、ガラス管４の両端部の内面を残してガラス管４の内面に形成される。ガラス管４の端面から蛍光体層までの距離Ｍについて、特に制限はないが、例えば、４ｍｍ〜７ｍｍが適当である。
【００２７】
蛍光体層２に含まれる蛍光体の組成については、赤色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体を含んでいれば、特に制限はない。赤色に発光する蛍光体には、例えば、（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）、（ＹＶＯ4：Ｅｕ）等が、緑色に発光する蛍光体には、例えば、（ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ）、（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ）等が、青色に発光する蛍光体には、例えば、（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ）、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ等が用いられる。これらの蛍光体の配合割合は、色温度が例えば３０００Ｋ以上となるように調整すればよい。
【００２８】
蛍光体層２は、蛍光体粒子および金属酸化物以外に、必要に応じて増粘剤や結着剤等を含んでいてもよい。
【００２９】
ガラス管４の材料は、ソーダガラス以外に、例えば、下記組成の硬質ホウケイ酸ガラスであってもよい。
【００３０】
ＳｉＯ2                   ６８〜７７％
Ａｌ2Ｏ3                  １〜６％
Ｂ2Ｏ3                    １４〜１８％
Ｌｉ2Ｏ                   ０〜０．６％
Ｎａ2Ｏ                   １〜５％
Ｋ2Ｏ                     １〜６％
ＭｇＯ                    ０．３〜０．６％
ＣａＯ                    ０．６〜１％
ＳｒＯ                    ０〜０．０５％
ＢａＯ                    ０〜１．３％
Ｓｂ2Ｏ3                  ０〜０．７％
Ａｓ2Ｏ3                  ０〜０．２％
ＴｉＯ2                   ０．４〜６％
ＺｒＯ2                   ０〜０．２％
【００３１】
ガラス管の寸法について特に制限はないが、管長Ｌは、例えば３９ｍｍ〜１３００ｍｍが適当である。ガラス管がホウケイ酸ガラスからなる場合、コスト等を考慮すると、その内径は１．２ｍｍ〜３．８ｍｍが好ましく、外径は１．８ｍｍ〜４．８ｍｍが好ましい。ガラス管がソーダガラスからなる場合は、機械的強度等を考慮すると、その内径は３．０ｍｍ〜１３．４ｍｍが好ましく、外径は４．０ｍｍ〜１５．０ｍｍが好ましい。このように内径が小さいガラス管４を用いた蛍光ランプ１では、より内径が大きいガラス管を用いた蛍光ランプよりも、ランプ電流密度が大きい。このような細径化および大電流化は、水銀の励起に伴って発生する共鳴線のうちの波長１８５ｎｍの紫外線の放射割合を増大させる。特に、短波長側共鳴線は蛍光体を劣化させるので、短波長側共鳴線の放射割合の増大は、点灯時間に伴う輝度の低下割合を大きくする。また、水銀の消費割合も増大させ、さらに輝度の低下割合を大きくする。そのため、蛍光体粒子が棒状の金属酸化物によって架橋された構造の蛍光体層の採用は、ガラス管４の内径が例えば１．２ｍｍ〜１３．４ｍｍと小さい蛍光ランプ４に対して非常に有益である。
【００３２】
ガラス管４内には、例えば、適量の水銀（不図示）と１種または２種以上の希ガスが封入されている。水銀の封入量は、例えば、１ｍｇ〜４．８ｍｇが適当である。希ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス等が用いられる。これらのガスの混合割合は、例えばＮｅガス９０〜９５体積％に対してＡｒガス５〜１０体積％が適当である。蛍光ランプ１が点灯していない状態でのガス圧は、例えば６．３〜２０ｋＰａが適当である。
【００３３】
リード線３は、例えば、ガラス管４内に配置された内部リード線３ａと、内部リード線３ａに接合されガラス管４外に配置された外部リード線３ｂとからなる。内部リード線３ａは、例えばタングステンからなり、外部リード線３ｂは、例えばニッケルからなる。
【００３４】
電極６は、例えば有底筒状をしており、ホロー型電極とも言われる。電極６は、レーザ溶接等の方法によってリード線３に接合されている。電極６は有底筒状物の内面にエミッタ（図示せず）が保持された構造をしている。有底筒状物は、例えば、ＮｂまたはＮｉ等からなり、エミッタには、例えば、Ｃｓ2ＡｌＯ3等が用いられる。
【００３５】
電極６のサイズは、放電に寄与する有効表面積が所望の大きさとなるように設定されるが、例えば、電極６の軸方向の長さＮを３．１ｍｍ〜５．６ｍｍ、内径を１ｍｍ〜２．８ｍｍとすればよい。ガラス管４の端面から電極６までの距離Ｒは、例えば５ｍｍ〜８．３ｍｍが適当である。
【００３６】
図３に示すように、蛍光体層２のガラス管４と向い合う面の反対面において、蛍光体粒子２ａは露出していないと好ましい。すなわち、蛍光体粒子２ａの表面が上記反対面の一部を成さないように、蛍光体粒子２ａが蛍光体層２内に埋入された状態にあり、上記反対面は金属酸化物等によって形成されていると好ましい。この場合、蛍光体粒子２ａが水銀から隔離され、蛍光体粒子２ａへの水銀の吸着がより効果的に抑制される。上記金属酸化物として、波長２４５ｎｍの光に対する透過率が、例えば、８５％以上と高い金属酸化物を用いれば、波長２４５ｎｍが蛍光体粒子２ａに到達して蛍光体粒子を発光させることができる。この場合、金属酸化物は、例えば、ＳｉＯ2，Ａｉ2Ｏ3，ＨｆＯ2,ＺｒＯ2，Ｖ2Ｏ5，Ｙ2Ｏ3，ＮｂＯ5等であると好ましい。
【００３７】
図３に示すように、ガラス管４と蛍光体層２との間には、連続した金属酸化物層５が形成されていてもよい。この場合も、ガラス管４は水銀から隔離され、水銀がガラス管４に拡散して消費されることを抑制できる。ガラス管４がＮａを多く含む例えばソーダガラスからなる場合は、Ｎａと水銀とが反応してアマルガムが生成されることを抑制できる。この金属酸化物層５を構成する金属酸化物は、例えば、Ｙ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，ＶおよびＺｒから選ばれる少なくとも一種が用いられる。金属酸化物層５を構成する金属酸化物は、蛍光体層２に含まれる金属酸化物と同じであってもよいし、異なるものであってもよいが、なかでも、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等が特に好ましい。
【００３８】
以上、本実施形態の蛍光ランプについて、冷陰極型蛍光ランプを例に挙げて説明したが、本発明はこれに制限されず、例えば、外部電極型蛍光ランプ、熱陰極型蛍光ランプ、電球型蛍光ランプ、外部の誘電コイルなどを用いる無電極蛍光ランプ等に対しても同様に適用できる。
【００３９】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１で説明した蛍光ランプの製造方法の一例について説明する。
【００４０】
図４に示すように、まず、蛍光体層２を形成するための塗料を調整する。塗料の調整は、溶媒に所定量の蛍光体粒子を分散させ、得られた懸濁液に、所定量の金属化合物を投入して溶解させる。ここで用いる溶媒は、沸点の異なる２種以上の有機溶媒を含んでいる。具体的には、酢酸ブチル（沸点１２０〜１２６．５℃），エタノール（沸点７８．３℃），メタノール（沸点６４．６℃），テレピン油（沸点１５０〜２００℃）等から、沸点の異なる２種以上の溶媒を適宜選択すればよい。
【００４１】
２種以上の溶媒の配合割合については、低沸点溶媒１００ｗｔ％に対して、高沸点溶媒が０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％であると適当であり、２ｗｔ％〜６ｗｔ％であるとより適当である。低沸点溶媒と高沸点溶媒との配合割合を調整すれば、棒状体の平均太さを所望の値に調整できる。
【００４２】
金属化合物の添加量について特に制限はないが、例えば、金属化合物の反応により得られる金属酸化物が、蛍光体粒子１００重量部に対して、０．１〜０．６重量部程度蛍光体層に含まれるように、金属化合物が添加されることが好ましい。金属化合物が反応して得られる金属酸化物が少なすぎると蛍光体層が強度不足となり、多すぎると輝度が不十分となる。金属酸化物が、蛍光体粒子１００重量部に対して０．１〜０．６重量部程度含まれるように、金属化合物を添加すれば、強度および輝度の両立がなされた蛍光体層を得ることができる。溶媒の添加量ついても特に制限はないが、例えば、蛍光体粒子１００重量部に対して４５〜１２０重量部程度が適当である。
【００４３】
塗料は、必要に応じて結着剤や増粘剤等を含んでいてもよい。結着剤としては、例えば、リン系結着剤またはホウ素系結着剤等が、増粘剤等としては、ニトロセルロース等が用いられる。この場合、結着剤の添加量は、例えば、蛍光体粒子１００重量部に対して０．１〜２重量部程度が適当であり、増粘剤の添加量は、例えば、蛍光体粒子１００重量部に対して０．３〜２．５重量部程度が適当である。
【００４４】
次に、塗料をガラス管４の内面に塗布する。ガラス管４への塗料の塗布は、例えば、直立されたガラス管４の上方から液を吸い上げる方法で行う。塗料の塗布量について特に制限はないが、蛍光体層に蛍光体が例えば２〜５ｍｇ／ｃｍ2含まれるように調整される。
【００４５】
次いで、塗布された塗料に含まれる有機溶媒を気化して、塗料層を乾燥させる。この際、塗料中の溶媒が気化するにつれて、塗料における金属化合物の濃度が上昇し（金属化合物溶液が濃縮され）、やがて金属化合物が蛍光体粒子間に析出する。気化の進行とともに、表面張力により溶液は蛍光体粒子間においてより狭い空隙へと移動していく。その結果、金属化合物は、蛍光体粒子間の間隔が狭い部分に偏って析出する。
【００４６】
塗料の乾燥は、例えば、ガラス管４を直立させた状態、すなわち、塗料の塗布後ガラス管４の姿勢を変化させないで行う。または、直立されたガラス管を回転させながら行ってもよい。
【００４７】
塗料の乾燥は、ガラス管４内を溶媒が気化しやすい雰囲気に保持して行えばよい。例えば、気体をガラス管４内に連続供給すればよい。気体の供給量について特に制限はないが、供給量が少なすぎると生産性が悪くなり、供給量が多すぎると均一性の高い蛍光体層の形成を阻害してしまう。そのため、気体の供給量は、０を越え６４ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2が適当であり、１６〜４８ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2であるとより好ましい。尚、溶媒は完全に除去される必要はなく、若干残っていてもかまわない。
【００４８】
塗料の乾燥は、後述する実施例２において示すように、ガラス管４内に２５℃における湿度が１０％〜４０％の気体を供給しながら行うと好ましい。ガラス管４内の湿度が低すぎると、その理由は明らかではないが、蛍光体層２の厚み等の均一性が悪くなる。具体的には、塗料が乾燥中にずれ落ちたかのように蛍光体層２に空隙が発生して、これにより蛍光体層２に凹凸が生じる。一方、湿度が高すぎると、溶媒の気化に時間がかかり生産効率が悪くなる。溶媒の気化を、ガラス管４内に上記気体を供給しながら行えば、厚み等の均一性が優れた蛍光体層２を効率的に形成できる。また、蛍光体層２の均一性の向上により、輝度ムラの少ない蛍光ランプ１を提供できる。
【００４９】
次に、乾燥された塗料を焼成する。焼成温度は、ガラス管４内の温度が約６００℃〜７００℃となるように、例えば、シンター炉、電気炉等を用いて行えばよい。
【００５０】
次に、通常行われているように、ガラス管４内を排気した後、ガラス管４内に水銀および希ガスを充填し、次いで、ガラス管４の両端部を封止する。
【００５１】
塗料を構成する金属化合物には、例えば、カルボン酸イットリウム（Ｙ（ＣnＨn+1ＣＯＯ）3，ｎ＝５〜８）、イットリウムイソプロポキシド（Ｙ（ＯＣ3Ｈ7）3）、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）等の有機金属化合物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属カルボン酸塩、金属β―ジケトナート錯体等を用いることができる。
【００５２】
以下に、金属化合物として、カプリル酸イットリウム（Ｙ（Ｃ7Ｈ15Ｃ００）3）を用いた場合を例に挙げて、金属化合物が金属酸化物となる反応を説明する。
【００５３】
【化１】
2007207524.tif 000003
【００５４】
（化１）に示すように、カプリル酸イットリウムは、加水分解によりカプリル酸基（−ＯＯＣＣ7Ｈ15）が、水酸基（−ＯＨ）により置換され、同時にＣ7Ｈ15ＣＯＯＨが生成される。得られたイットリウム化合物は脱水して重合する。この反応が繰り返された後、重合体は焼成されてアニール処理される。このようにして、カプリル酸イットリウムは酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）となる。
【００５５】
尚、図３に示したように、蛍光体層２のガラス管４と向い合う面の反対面において、蛍光体粒子２ａが露出しないようにするためには、例えば、蛍光体層形成用の塗料に含まれる金属化合物等の割合等を調整すればよい。または、蛍光体層形成用の塗料とは別に、蛍光体粒子を含まない上記金属化合物含有塗料を用意し、蛍光体層形成用塗料の乾燥後焼成前に金属化合物含有塗料を塗布して形成してもよい。金属酸化物層５の形成方法についても同様である。金属化合物含有塗料は、例えば、蛍光体層形成用の塗料から蛍光体粒子を除いた残余の成分を含む。
【００５６】
（実施形態３）
実施形態３では、本発明の蛍光ランプの一例を備えた発光装置の一例について説明する。下記に、発光装置の一例として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置を構成するバックライトユニットを例に挙げて説明する。しかし、本発明の発光装置はこれに限定されず、発光装置を必要とする公知の表示装置のいずれに用いられるものであってもよい。また、下記では、ＬＣＤパネルの背面に複数本の蛍光ランプを当該背面に並行に配列する直下方式のバックライトユニットについて説明するが、本実施形態の発光装置は、ＬＣＤパネルの背面に置かれた導光板の端面に蛍光ランプを配置するエッジライト方式のバックライトユニットであってもよい。
【００５７】
図５は、本実施形態のバックライトユニット１０の概略構成を示す平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ拡大断面図であり、図７は本実施形態のバックライトユニット１０の斜視図である。尚、図５および図７では、図６に示した透光板２２と、当該透光板２２が取り付けられる取り付け枠２４等を除いた状態を示している。また、図５〜図７において、各構成部材間の縮尺は統一していない。
【００５８】
図５および図６に示すように、バックライトユニット１０は、外囲器１２を備え、外囲器１２内には本発明の蛍光ランプ１４の一例が複数本収納されている。蛍光ランプ１４は、Ｕ字状をした屈曲型の外部電極型蛍光ランプ（ＥＥＦＬ：External Electrodes Fluorescent Lamp）である。
【００５９】
外囲器１２は、例えば、反射板１８と、反射板１８の周縁部から立設された側壁２０と、反射板１８と対向するように側壁２０に取り付けられた取り付け枠２４と、透光板２２とを備えている。透光板２２は、取り付け枠２４内に嵌めこまれており、反射板１８に対して平行に配置されている。透光板２２は、反射板１８側（蛍光ランプ１４側）から、光拡散板２６、光拡散シート２８、およびレンズシート３０がこの順に積層されて構成されている。取り付け枠２４は不透光材料で形成されているので、蛍光ランプ１４から発せられた光は、図５において二点鎖線で囲んだ、透光板２２が存在する領域から取り出されることとなる。すなわち、透光板２２は蛍光ランプ１４が放つ光を透過させることが可能な窓部として機能する。
【００６０】
蛍光ランプ１４は、ガラス管３４の両端部分の外周に外部電極３６，３８が取り付けられ、ガラス管壁をキャパシタンスとして利用する誘電体バリア放電蛍光ランプである。外部電極３６，３８は、例えば、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔をガラス管３４の外周に巻回し、ガラス管表面に金属を蒸着し、または導電性ペーストを塗布し焼成して、形成されている。
【００６１】
蛍光体層４０は、ガラス管３４の内面に形成されている。ただし、ガラス管３４内に封入された水銀の著しい消耗を抑制するために、蛍光体層４０は、ガラス管３４の外部電極３６，３８と接した部分の内面を避けて形成されている。蛍光体層４０の材料およびその形成方法は、実施形態１の蛍光ランプにおける場合と同様である。ガラス管３４内には、水銀に加え、放電物質（放電ガス）としてネオンとアルゴンとを含む混合気体が封入されている（いずれも、不図示）。
【００６２】
ガラス管３４は、Ｕ字状に屈曲された屈曲部４２と、屈曲部４２から平行に延設されてなる第１直線状部４４および第２直線状部４６を有する。後述する第２コネクタ５８の配置位置に合わせて、第２直線状部４６は、第１直線状部４４よりも長くなっている。
【００６３】
図７に示すように、反射板１８上面には、細長い２枚の絶縁板（第１絶縁板４８および第２絶縁板５０）が略平行して敷設されている。第１絶縁板４８および第２絶縁板５０は、例えば、ポリカーボネートからなる。尚、本例では、第１絶縁板４８および第２絶縁板５０に代えて、この２枚の合計面積と同程度の面積を有する１枚の絶縁板を用いてもよい。第１絶縁板４８上面には、第１外部電極３６に給電するための第１給電部材５２が設けられ、第２絶縁板５０上面には、第２外部電極３８に給電するための第２給電部材５４が設けられている。
【００６４】
第１給電部材５２は、複数の第１コネクタ５６と、これら第１コネクタ５６を物理的に連結すると共に電気的に接続する第１プレート５７とから成る。第１コネクタ５６の数は、蛍光ランプ１４の数に対応している。第１プレート５７は、第１絶縁板４８上面に貼着されている。各第１コネクタ５６には、外部電極３６（以下、外部電極３８との区別のために「第１外部電極３６」と称する場合もある。）が嵌着されている。第１コネクタ５６は、挟持片５６ａ，５６ｂと、両挟持片５６ａ，５６ｂを連結する板状部分（連結部５６ｃ）とで構成され、第１コネクタ５６以外の残余の板材部分が第１プレート５７を構成している。各挟持片５６ａ，５６ｂは、例えば、リン青銅等の導電性材料からなる細長い板材を下記のように加工することにより形成できる。上記板材に、その長手方向に２個連続する長方形の隣り合う一辺を残すように切り込みを入れる。こうして形成された１対の片持片を板材に対してほぼ垂直折り曲げ、各片持片の先端側を蛍光ランプの外周に沿う形に加工する。第１コネクタ５６に、第１外部電極３６が嵌着される際には、両挟持片５６ａ，５６ｂは、外側に撓み、その復元力によって第１外部電極３６が第１コネクタ５６に保持される。
【００６５】
同様に、第２給電部材５４も、複数の第２コネクタ５８と、これら第２コネクタ５８を物理的に連結すると共に電気的に接続する第２プレート６０とから成る。
【００６６】
第１プレート５７のうちの、ガラス管３４の第２直線状部４６と立体交差する領域は、絶縁シート８２により覆われている。絶縁シート８２は、例えば、ポリカーボネート等の絶縁性材料からなる。
【００６７】
図７に示した例では、ガラス管３４の第２直線状部４６のうちの第２外部電極３８に近い部分が、第１外部電極３６と電気的に接続された第１プレート５７と立体交差している。そのため、第２直線状部４６と第１プレート５７とが交差する箇所の電位差は大きなものとなる。したがって、絶縁シート８２を設けないと、第２直線状部４６と第１プレート５７とが交差する箇所で、電位の高い方から低い方へと漏れ電流が流れてしまい、これが原因で蛍光ランプ１４の輝度が低下してしまう。そこで、当該漏れ電流を可能な限り抑制するため、上記交差箇所に絶縁シート８２を配置すると好ましい。
【００６８】
バックライトユニット１０は、インバータ６２を備え、インバータ６２は２本のリード線６８，７０を介して第１プレート５７と第２プレート６０に電気接続されている。電源回路ユニットであるインバータ６２は、商用電源（不図示）からの５０／６０Ｈｚの交流電力を、高周波電力に変換して、蛍光ランプ１４に給電する。これにより、２条の導電ラインによって、第１プレート５７、第２プレート６０を介して蛍光ランプに給電でき、一台のインバータ６２で複数の蛍光ランプ１４を並列点灯させることができる。
【００６９】
側壁２０には、各蛍光ランプ１４に対応して「Ｃ」字状部を有する屈曲部支持部材８０が取り付けられている。屈曲部支持部材８０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂からなる。蛍光ランプ１４の外囲器１２内への組み付けは、「Ｃ」字状部にガラス管３４の屈曲部４２がはめ込んだ後、ガラス管３４の両端部外周に形成された第１外部電極３６および第２外部電極３８をそれぞれ、第１コネクタ５６、第２コネクタ５８に嵌着するだけでよいので、簡便である。
【００７０】
図８に、上記実施形態のバックライトユニット１０を用いた表示装置の一例として、液晶テレビの一例を示している。図８において、説明の都合上、液晶テレビ１７０はその前面の一部が切り欠かれている。液晶テレビ１７０は、例えば、３２インチサイズの液晶テレビであり、バックライトユニット１０の他に液晶ディスプレイパネル１７２等を備えている。液晶ディスプレイパネル１７２は、カラーフィルター基板、液晶、ＴＦＴ基板等からなり、外部からの画像信号に基づき、駆動モジュール（不図示）で駆動されて、カラー画像を形成する。
【００７１】
バックライトユニット１０の外囲器１２は、前記液晶ディスプレイパネル１７２の背面側に配置されており、バックライトユニット１０は背面から液晶ディスプレイパネル１７２に光を照射する。インバータ６２は、例えば、液晶テレビ１７０の筐体１７４内であって、外囲器１２外に配置される。
【００７２】
以下、実施例を用いて本発明の一例をより具体的に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００７３】
実施例１では、図１に示した構造の冷陰極型蛍光ランプを下記のとおり作製した。まず、三波長蛍光体として、（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ）、（ＬａＰＯ4：Ｔｂ，Ｃｅ）、（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ）を準備した。こられの配合割合は、色温度が１００００Ｋとなるように調整した。この三波長蛍光体１ｋｇを、酢酸ブチルとテレピン油とからなる混合溶媒に分散させて懸濁液を得た。混合溶媒には、蛍光体の分散前に予めＮＣ（ニトロセルロース）を１５ｇ、ホウ酸系結着剤１．５ｇを溶解させておいた。混合溶媒における酢酸ブチルとテレピン油との混合割合は、酢酸ブチル９００ｇに対してテレピン油４ｇとした。この懸濁液に、カプリル酸イットリウムを添加し、攪拌して溶解させ、蛍光体層形成用の塗料を得た。カプリル酸イットリウムは、蛍光体粒子１ｋｇに対して１５ｇ添加した。
【００７４】
次に、上記塗料を、管内径２．４ｍｍ、長さ４００ｍｍ、肉厚０．２ｍｍのガラス管の内面に塗布した。ガラス管への塗料の塗布は、直立されたガラス管の上方から液を吸い上げる方法で行った。ガラス管の組成は下記のとおりである。
【００７５】
ＳｉＯ2                   ６９．３％
Ａｌ2Ｏ3                  ５．１％
Ｂ2Ｏ3                    １５．５％
Ｌｉ2Ｏ                   ０．４８％
Ｎａ2Ｏ                   １．４％
Ｋ2Ｏ                     ４．８％
ＭｇＯ                    ０．５％
ＣａＯ                    ０．９％
ＳｒＯ                    ０．０４％
ＢａＯ                    １．２％
Ｓｂ2Ｏ3                  ０．１％
Ａｓ2Ｏ3                  ０％
ＴｉＯ2                   ０．６％
ＺｒＯ2                   ０．１％
【００７６】
次いで、ガラス管内に、温度２５℃相対湿度１２％の空気を約８分間供給して、塗布された塗料からなる層を乾燥させた。上記層の乾燥は、直立されたガラス管を回転させながら行った。温風の供給量は３０ｍｌ／ｍｉｎ／ｃｍ2とした。その後、６７０℃に設定した電気炉内で焼成を行った。焼成時間は１０分間とした。このとき、ガラス管内の温度を、熱電対を用いて測定したところ６５０℃に達していた。
【００７７】
次に、ガラス管内の排気をし、水銀３ｍｇおよびガス（Ｎｅ：Ａｒ＝９５：５；約８ｋＰａ）の封入、ガラス管の封止を順次行って、蛍光ランプ（ａ）を得た。
【００７８】
尚、電極の材料にはＮｂを用いた。電極の軸方向の長さＮは５．５ｍｍ、内径は１．７ｍｍ、肉厚は０．１ｍｍ、ガラス管の端面から電極６までの距離Ｍは８．２ｍｍとした。エミッタには、Ｃｓ2ＡｌＯ3を用いた。
【００７９】
蛍光体層について、３００μｍ四方をＨＲＳＥＭで観察したところ、蛍光体粒子同士は、太さ０．２μｍ〜１．５μｍの棒状の金属酸化物（棒状体）によって架橋されていた。また、部分的には、１対の蛍光体粒子同士が複数の棒状体によって架橋されていた。棒状体の平均太さは０．５μｍであった。図９には、蛍光体層のＨＲＳＥＭ写真を示している。
【００８０】
尚、上記棒状体の「平均太さ」は、３００μｍ四方をＨＲＳＥＭで観察したときに見受けられた複数の棒状体の各棒状体について、長手方向長さの２分の１の箇所における太さを測定し、それらを相加平均した値である。
【００８１】
色彩輝度計（ＴＯＰＣＯＮ社製、ＳＲ−３型番）を用いてランプ輝度を測定したところ、初期輝度は３６８３５ｃｄ／ｍ2であった。初期輝度を１００％として、２０００時間点灯時における輝度維持率を測定したところ９０％であった。尚、点灯周波数は５５ｋＨｚ、ランプ電流は６ｍＡで一定とした。
【００８２】
（比較例１）
蛍光体層形成用の塗料を構成する溶媒として、酢酸ブチルのみを用いたこと以外は実施例１と同様にして蛍光ランプ（ｂ）を作製した。
【００８３】
実施例１と同様に、蛍光体層をＨＲＳＥＭで観察したところ、蛍光体粒子同士は、金属酸化物の塊によって架橋されていた。上記塊の太さは２μｍ以上であった。初期輝度は３４２６０ｃｄ／ｍ2、２０００時間点灯時における輝度維持率は９２％であった。ここで、塊の「太さ」は、塊によって架橋された蛍光体粒子間方向の長さの２分の１の箇所における太さである。
【００８４】
上述のとおり、蛍光ランプ（ａ）および蛍光ランプ（ｂ）の２０００時間点灯後の輝度維持率はともに９０％以上と高かった。これにより、蛍光ランプ（ａ）は蛍光ランプ（ｂ）とほぼ同等の水銀のバリア効果を有していることが確認できた。また、蛍光ランプ（ａ）と蛍光ランプ（ｂ）とを比較すると、蛍光ランプ（ａ）は輝度維持率について蛍光ランプ（ｂ）よりも２％低いが、初期輝度については、蛍光ランプ（ｂ）のそれより約７％高かった。以上のことより、蛍光ランプ（ａ）では、蛍光ランプ（ｂ）よりも、水銀の消費を抑制しながら高い輝度が確保されていることが認められた。
【実施例２】
【００８５】
実施例２では、塗料層を乾燥させる際にガラス管内に供給する気体の湿度を変化させたこと以外は実施例１と同様にして、蛍光ランプ（ｃ）〜（ｇ）を作製した。
【００８６】
上記気体には、２５℃の時のときに湿度が４０％、１５％、１０％、８％、５％の気体を用いた。本実施例では２５℃の気体を用いたため、気体が供給されている間のガラス管内の湿度は、４０％、１５％、１０％、８％、５％に保たれていることになる。
【００８７】
蛍光ランプ（ｃ）〜（ｇ）について、蛍光体層の厚みの均一性を調べた。まず、ＨＲＳＥＭで各蛍光ランプの長手方向の全長に渡って蛍光体層を観察した。２５℃における湿度が１０％未満の気体を用いて塗料の乾燥を行った蛍光ランプ（ｆ）、（ｇ）については、２５℃における湿度が１０％〜４０％の気体を用いて塗料の乾燥を行った蛍光ランプ（ｃ）〜（ｅ）よりも、蛍光体層について大きい厚みムラが観察された。具体的には、塗料が乾燥中にずれ落ちたかのような空隙が蛍光体層に発生しており、これにより蛍光体層２に凸凹が観察された。一方、蛍光ランプ（ｃ）〜（ｅ）については、蛍光体層２の厚みは、長手方向の全長に渡ってほぼ一定（１８μｍ±２μｍ）であった。
【００８８】
次に、所定箇所における、蛍光体層とガラス管との接点の数をＨＲＳＥＭで観察した。上記所定箇所は、蛍光体層の両端のうちの一方端から延びた長さ１ｍｍの直線上であり、上記一方端部は、塗料の塗布時に、上方に配置された方の端である。この箇所における接点（個／ｍｍ）が多いということは、塗料の垂れの程度が小さく、蛍光体層の厚み等の均一性が良いことを意味する。
【００８９】
ガラス管内の湿度と接点の数との関係を、図１０に示している。接点の数は、湿度４０％では１６３個、湿度１５％では１６５個、湿度１０％では１６０個、湿度８％では７０個、５％では６０個であった。この結果から、蛍光体層を形成する工程において、溶媒の気化を、ガラス管内に２５℃における湿度が１０％〜４０％の気体を供給しながら行うと、厚みの均一性が優れた蛍光体層を形成できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の蛍光ランプは、水銀の消費の抑制と高輝度との両立がなされているので、照明装置、表示装置を構成する発光装置等の光源として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の蛍光ランプの一例を示す断面図
【図２】本発明の蛍光ランプを構成する蛍光体層の一例を示す拡大概念図
【図３】本発明の蛍光ランプを構成する蛍光体層の他の一例を示す拡大概念図
【図４】本発明の蛍光ランプの製造方法の一例を説明するフローチャート
【図５】本発明の発光装置の一例を示す平面図
【図６】図５のＡ−Ａ断面図
【図７】本発明の発光装置の一例を示す斜視図
【図８】本発明の表示装置の一例を示す斜視概念図
【図９】実施例１の蛍光ランプを構成する蛍光体層のＨＲＳＥＭ写真
【図１０】塗料層を乾燥する際のガラス管内の湿度と、蛍光体層とガラス管の接点数との関係を示したグラフ
【図１１】従来の蛍光ランプを構成する蛍光体層の一例を示す拡大概念図
【符号の説明】
【００９２】
１        蛍光ランプ
２        蛍光体層
２ａ      蛍光体粒子
２ｂ      棒状体
３        リード線
３ａ      内部リード線
３ｂ      外部リード線
４，３４  ガラス管
５        金属酸化物層
１０      バックライトユニット
１７０    液晶テレビ
【図１】
2007207524.tif 000004
【図２】
2007207524.tif 000005
【図３】
2007207524.tif 000006
【図４】
2007207524.tif 000007
【図５】
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【図６】
2007207524.tif 000009
【図７】
2007207524.tif 000010
【図８】
2007207524.tif 000011
【図１０】
2007207524.tif 000012
【図１１】
2007207524.tif 000013
【図９】
2007207524.tif 000014