(57)【要約】  【課題】  蛍光体膜の被着強度を確保しつつ、蛍光体劣化の生じにくい蛍光懸濁液の製造方法を提供する  【解決手段】  蛍光体懸濁液の製造方法は、蛍光体粉体と増粘剤を含む溶媒との混合物を硬練りする硬練りステップと、前記硬練りステップの後に、増粘剤と結着剤とを含有する溶媒、及び金属化合物コート剤をさらに加えて攪拌する攪拌ステップとを含む。【選択図】図４
2007165198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプ用ガラス管の内面に塗布される蛍光体懸濁液の製造方法であって、
蛍光体粉体と増粘剤を含む溶媒との混合物を硬練りする硬練りステップと、
前記硬練りステップの後に、増粘剤と結着剤とを含有する溶媒及び金属化合物コート剤をさらに加えて攪拌する攪拌ステップとを含む
ことを特徴とする蛍光体懸濁液の製造方法。
【請求項２】
前記金属化合物は、イットリウム化合物である
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体懸濁液の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス管の肉厚は0.5ｍｍ未満である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体懸濁液の製造方法。
【請求項４】
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層とを有する蛍光ランプであって、
前記蛍光体層は、複数の蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子をコーティングする金属酸化物とを含み、
前記ガラス容器の横断面の内面側において、当該ガラス容器の周方向長さに対する前記蛍光体粒子の接触個数が、0.150〜0.190個/μmであることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項５】
光源として、請求項４に記載の蛍光ランプを有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項６】
液晶ディスプレイパネルと、請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプ用ガラス管の内面に塗布される蛍光体懸濁液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体層を形成する方法としては、蛍光体粉体、増粘剤、結着剤などを溶媒に分散させた蛍光体懸濁液をガラス管内面に塗布し、乾燥させ、その後、焼成する方法が採用されている。
この蛍光体懸濁液の作製においては、蛍光体粉体、増粘剤、結着剤を一度に混合するのではなく、まず蛍光体粉体に増粘剤を含む少量の溶媒を加えて混練し、その後、さらに増粘剤及び結着剤を含む溶媒を加えて攪拌する手法が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
上記混練では、溶媒分の少ない状態で蛍光体粉体を混練するため、蛍光体粉体の凝集塊が一次粒子にまで解ぎほぐされる。従って、蛍光体層中の蛍光体粒子を隙間なく配列でき、膜の被着強度を高めることができる。
【特許文献１】特開2005-294049号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本願発明者らによると、上記手法を用いて蛍光ランプを製造すると、膜の被着強度は向上するものの、その反面、蛍光体層中の蛍光体粒子が劣化し易くなるという問題が生じることがわかった。
これは、蛍光体粒子が密に配列されているため、蛍光体粒子とガラス管内面との接触面積が大きくなり、蛍光体粒子がガラス管材料（Ｎａ）に反応し易い状態にあることが原因と考えられる。
【０００５】
この点、蛍光体粒子の配列を疎に形成すれば、蛍光体粒子の劣化の発現を減らすことは可能ではある。しかし、そうすると、蛍光体層の被着強度が低下してしまうというジレンマに陥る。
ことに蛍光ランプの中でもガラス管の小径な冷陰極蛍光ランプは、液晶モニター等のバックライトユニットの光源に用いられており、液晶モニターに対する小型化の要請に伴いガラス管は小径化・薄肉化する傾向にある。
【０００６】
肉厚が薄い（例えば、肉厚0.5ｍｍ未満）ガラス管は、反りやすいため、被着強度の向上が必須である。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、必要な被着強度を確保しつつ、蛍光体劣化の生じにくくすることができる蛍光体懸濁液の製造方法等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、本発明に係る蛍光体懸濁液の製造方法は、蛍光ランプ用ガラス管の内面に塗布される蛍光体懸濁液の製造方法であって、蛍光体粉体と増粘剤を含む溶媒との混合物を硬練りする硬練りステップと、前記硬練りステップの後に、増粘剤と結着剤とを含有する溶媒及び金属化合物コート剤をさらに加えて攪拌する攪拌ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この構成によれば、硬練りにより蛍光体粒子の配列が密となり、蛍光体粒子とガラス管内面との接触面積を大きくできるので必要な被着強度を確保できる。加えて、蛍光体粒子が金属化合物によりコートされるため劣化を抑えることができる。
また、前記金属化合物は、イットリウム化合物であることを特徴とする。
また、前記ガラス管の肉厚は0.5ｍｍ未満であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、肉厚が薄く蛍光体層に剥がれが生じやすい蛍光ランプにおいても、必要な被着強度を確保することができる。
本発明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層とを有する蛍光ランプであって、前記蛍光体層は、複数の蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子をコーティングする金属酸化物とを含み、前記ガラス容器の横断面の内面側において、当該ガラス容器の周方向長さに対する前記蛍光体粒子の接触個数が、0.150〜0.190個/μmであることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るバックライトユニットは、光源として、前記蛍光ランプを有することを特徴とする。
本発明に係る液晶表示装置は、液晶ディスプレイパネルと、前記バックライトユニットとを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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2.4ｍｍ、内径2.0ｍｍ、そして肉厚は0.2ｍｍと薄肉である。
【００１２】
ガラス容器１２は、薄肉な上に長尺であるため反り易く、反りによる膜はがれを回避できるだけの蛍光体層の被着強度が必要である。
このガラス容器１２の両端部は、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り、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。
【００１３】
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、ニオブ棒を加工したものである。
電極１８，２０として、ホロー型の電極を採用したのは、ランプ点灯中の放電によって生じる電極におけるスパッタリングの抑制に有効であるからである（詳細は、特開2002-289138号等参照。）。
【００１４】
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18μｍ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。
【００１５】
後述するように、蛍光体層２２は硬練り工程を経た蛍光体懸濁液を用いて製造されたため蛍光体２４が稠密に配列されている。
図２（ａ）は、本実施の形態に係る蛍光体層２２を拡大した模式図である。
結着剤２３は、ＣＢＢ（アルカリ土類金属ホウ酸塩）の材料からなり、蛍光体２４どうしを結着している。
【００１６】
図２（ｂ）は比較のため、従来の硬練りを用いてない蛍光体層１０２２を示した模式図である。
図２（ａ）、図２（ｂ）から明らかなように、本実施の形態に係る蛍光体層２２は、硬練りを用いていない蛍光体層１０２２と比べて、蛍光体粒子２４が密に充填されている。
しかしその一方で、蛍光体層２２は、ガラス容器１２との接触面積が大きいため、ガラス容器１２材料（Ｎａ等）と反応し易い状態にある。図３（ａ）に、蛍光体２４がガラス管１２から攻撃される様子を模式的に矢印で示している。
【００１７】
本実施の形態に係る蛍光体２４は、図３（ｂ）に示すように、蛍光体粒子２６と、この蛍光体粒子２６をコーティングするイットリウム酸化物の被膜２８とからなる。この被膜２８により、蛍光体粒子２６とガラス容器１２材料と直接接触することを防ぎ、浸食を抑えることができる。
２，蛍光体懸濁液の作製方法
以下、本実施の形態に係る蛍光体懸濁液の作製について説明する。
【００１８】
図４は、蛍光体懸濁液の作製工程を模式的に示す図である。
まず、蛍光体粉体３０と、増粘剤成分としてニトロセルロース2〜4重量％を含有する少量の酢酸ブチル溶媒３２と、槽内に投入する[図４（ａ）]。
両者の混合比は一定の粘度を確保できる比率に調整され、例えば、蛍光体粉体100ｇに対して、溶媒10〜30ｇである。
【００１９】
蛍光体粉体は、例えば、青色蛍光体として、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋（ＢＡＭ，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）、緑色蛍光体として、ＬａＰＯ４：Ｔｂ３＋（ＬＡＰ）、赤色蛍光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋（ＹＯＸ）を用いる。
次に、羽根３６ａ，３６ｂを回転させることにより、数十分間の硬練りを行う[図４（ｂ）]。この羽根３６ａ，３６ｂは自転と公転の遊星運動を行うものである。
【００２０】
この硬練りにおいては、蛍光体粉体３０と溶媒３２とが徐々に混合されて半固形体３８となり、さらに、この半固形体３８に対して硬練りが継続されることとなる。半固形体３８を練り合わせることで、蛍光体粒子の凝集塊に、羽根３６ａ，３６ｂによるせん断力が加わり、凝集塊を解きほぐして１次粒子にまで分散させることができる。
硬練りの後[図４（ｃ）]、ニトロセルロースと結着剤としてのＣＢＢとを含む酢酸ブチル溶媒４０、及びカプリル酸イットリウム[（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３Ｙ]を含むコート剤４２を、槽内に加える[図４（ｄ）]。
【００２１】
続いて、羽根３６ａ，３６ｂ及び小型羽根３７ａ，３７ｂを回転させて攪拌を行う[図４（ｅ）]。
この攪拌中に、カプリル酸イットリウムが蛍光体粒子にコーティングされる。そして、後の焼成工程において、次の反応式に示すようにイットリウム酸化物として蛍光体粒子にコーティングされることになる。
【００２２】
Ｙ(Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ)３ ＋ Ｈ２Ｏ
→ Ｙ-(ＯＨ)３＋３Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯＨ
→ Ｙ２Ｏ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
この作製された蛍光体懸濁液は、液中の蛍光体粒子が１次粒子まで解砕されている。このため、塗布後形成された蛍光体膜中における蛍光体粒子どうしを隙間少なく稠密に配列することができる。
【００２３】
稠密に配列されているため、蛍光体膜とガラス管内面との被着強度を確保でき、また、ガラス容器内部の水銀が蛍光体間の隙間に入って滞留することを防止できる。
また、蛍光体粒子はイットリウム酸化物によりコーティングされているため、当該蛍光体粒子とガラス材料との反応を防止できる。
（蛍光体層の顕微鏡写真）
図５は、蛍光体層のＳＥＭ写真である。図５（ａ）は、本実施の形態に係る蛍光体層２２の写真であり、図５（ｂ）は硬練りを経ずに作製された蛍光体懸濁液を用いて形成された蛍光体層の写真である。
【００２４】
両蛍光体層は、同じ大きさのガラス容器（全長400ｍｍ、外径2.4ｍｍ、内径2.0ｍｍ）に対して、同組成、同量の蛍光体懸濁液を塗布を経て形成してたものである。
この写真は、ガラス容器の長手方向の略中央における横断面の内面を撮影したものである。
図５から明らかなように、硬練り有りの蛍光体層[図５（ａ）]は硬練り無しの蛍光体[図５（ｂ）]と比べて、蛍光体が密に配列され膜厚が薄いことがわかる。
【００２５】
しかしながら、硬練り有りの蛍光体層は、密に配列されているゆえに蛍光体とガラス容器内面との接触表面積が大きい。
具体的に、写真を複数枚貼り合わせて、ガラス容器の周方向長さ291μｍの範囲で、ガラスに接している蛍光体の個数を計数したところ、例えば、硬練り無しでは、41個（41個/291μｍ=0.141個/μｍ）であったのに対して、硬練り有りでは、48個（41個/291μｍ=0.165個/μｍ）であった。
【００２６】
なお、硬練り有りの場合では、0.150〜0.190個/μmの範囲に収まることが確認されている。
硬練り有りの場合、ガラス容器に接している蛍光体の個数が多いため（蛍光体とガラス容器内面との接触表面積が大きいため）、前述したように蛍光体粒子がガラス容器の材料（Na等）に反応して劣化しやすい環境となっている。
【００２７】
本実施の形態に係る蛍光体粒子は、イットリウム酸化物によりコーティングされているため、係る劣化を防止することができる。
３，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、液晶表示装置に用いることができる。
図６は、液晶表示装置５０を示す断面図である。
【００２８】
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。
【００２９】
本実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ１０は、肉薄でありながら、蛍光体膜の被着強度の確保された上、蛍光体劣化が生じにくいので、バックライトユニットの薄型化、長寿命化に貢献することができる。
とりわけミリオーダーで薄型化が要求されるモバイルパソコン用のバックライトユニットの光源として有用である。
４，その他の事項
（１）金属酸化物について
本実施の形態では、蛍光体粒子にコートする金属酸化物の一例として、イットリウムを挙げているが、他にも金属酸化物として、二酸化硅素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ及び酸化イットリウム等を用いることができる。
【００３０】
（２）コート剤について
コート剤としては、実施の形態で例示したカプリル酸イットリウム[（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３Ｙ]の他に、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯＯ）３Ｙ,ｎ=1〜10、２エチルヘキサンＹ、炭酸Ｙ、シュウ酸Ｙ等を用いても同様の効果が得られる。
（３）蛍光体懸濁液の作製について
本実施の形態は、実施の形態で示した硬練りを用いる方法に限らず、例えば、ロールミル、ボールミル、ホモミキサー等、または、蛍光体表面処理をすることによって、0.150〜0.190個/μmの範囲に入る場合には、イットリウム酸化物のコーティング効果が得られる。
【００３１】
（４）色調整について
本実施の形態では、特に詳細に述べなかったが、色の調整方法について説明する。
Ａ．第1の調整方法
図７は、第1の調整方法を示すフローチャートである。
まず、三波長（四波長でも構わない）蛍光体、及び増粘剤や結着剤を含む溶媒を秤量し（Ｓ１０１）、蛍光体懸濁液の作製する（Ｓ１０２）。
【００３２】
作製した蛍光体懸濁液を用いて色度サンプル用のランプを製造し、点灯させて色度評価を行う（Ｓ１０３）。
評価した色度が目標の値の範囲内で、補正が不要ならば（Ｓ１０４：Ｎｏ）ルーチンを終える。補正が必要ならば（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、蛍光体懸濁液に補正液を加えて混合して色度を補正する（Ｓ１０５）。
【００３３】
この補正液は、単色の蛍光体を含む蛍光体懸濁液である。
Ｂ．第２の調整方法
図８は、第２の調整方法を示すフローチャートである。
まず、単色蛍光体、及び増粘剤や結着剤を含む溶媒を秤量し（Ｓ２０１）、色毎に別々の単色の蛍光体懸濁液を作製する（Ｓ２０２）。
【００３４】
作製した単色の蛍光体懸濁液を必要量準備し（Ｓ２０３）、準備した蛍光体懸濁液をブレンド（混合）する（Ｓ２０４）。
このように、予め作製しておいた単色の蛍光体懸濁液をブレンドしても、硬練り及びイットリウム酸化物コーティングの効果は、第１の調整方法と同様に得られる。この場合は単色の補正液を準備する必要がなく、作業効率が良くなるという利点がある。
【００３５】
その後のＳ２０５〜Ｓ２０７は、Ｓ１０３〜Ｓ１０５（図７参照）と同様である。
（５）ランプの種類について
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、これに限らず熱陰極蛍光ランプや、ＥＥＦＬ（外部電極型蛍光ランプ）にも適用可能である。
（６）コーティングについて
実施の形態では、図３（ｂ）にあるように、蛍光体粒子２６に被膜２８が連続的にコーティングされていた（連続膜）が、これに限らず、蛍光体粒子の表面に金属の微粒子を多数付着させるコーティング（不連続膜）であっても構わない。
【００３６】
また、図３（ｂ）に示した例では、蛍光体粒子２６の全てが被膜２８によって包囲にされていたが、蛍光体粒子は被膜によって完全に覆い被さられなくても（蛍光体粒子の一部が露出していても）構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、蛍光体膜の必要な被着強度を確保しつつ、蛍光体劣化が生じにくい蛍光ランプを提供できるので有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】図２（ａ）は本実施の形態に係る蛍光体層２２の、図２（ｂ）は従来の硬練りを用いていない蛍光体層１０２２の拡大模式図である。
【図３】図３（ａ）は、蛍光体２４がガラス管１２から受ける影響を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、蛍光体２４の概略構成を示す図である。
【図４】蛍光体懸濁液の作製工程を模式的に示す図である。
【図５】蛍光体層のＳＥＭ写真である。図５（ａ）は、本実施の形態に係る蛍光体層２２の写真であり、図５（ｂ）は硬練りを経ずに作製された蛍光体懸濁液を用いて形成された蛍光体層の写真である。
【図６】液晶表示装置５０の概略構成を示す断面図である。
【図７】第1の色の調整方法を示すフローチャートである。
【図８】第２の色の調整方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０      冷陰極蛍光ランプ
１２      ガラス容器
２２      蛍光体膜
２４      蛍光体
２６      蛍光体粒子
２８      被膜
３２      増粘剤（ニトロセルロース）を含む少量の酢酸ブチル溶媒
４０      増粘剤（ニトロセルロース）と結着剤（ＣＢＢ）を含む酢酸ブチル溶媒
４２      カプリル酸イットリウムを含むコート剤
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】
2007165198.tif 000003
【図２】
2007165198.tif 000004
【図３】
2007165198.tif 000005
【図４】
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【図６】
2007165198.tif 000007
【図７】
2007165198.tif 000008
【図８】
2007165198.tif 000009
【図５】
2007165198.tif 000010