CN101430998B - 冷阴极荧光灯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不降低光束维持率、不需要进行用于得到效果的专用工序、并且在透光性玻璃管的弯曲工序中不产生荧光体层的剥离的冷阴极荧光灯。所述冷阴极荧光灯具有透光性玻璃管(2)、在该透光性玻璃管(2)的内表面形成的荧光体层(3)、封入内部的水银及惰性气体和在透光性玻璃管(2)的两端相对置地被封入配置的冷阴极(4)，在荧光体层(3)是由多个荧光体粒子(3a)和粘合剂(3b)形成的冷阴极荧光灯(1)中，粘合剂(3b)由氧化铝和氧化硼构成，该粘合剂(3b)以被覆荧光体粒子(3a)的方式形成，并使荧光体粒子(3a)及粘合剂(3b)粘合于透光性玻璃管(2)的内表面，由此使荧光体粒子(3a)的表面被氧化铝保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于液晶监视器及液晶电视等液晶显示器用背光(back light)装置的光源的冷阴极荧光灯，特别涉及形成于透光性玻璃管内表面的荧光体层的粘合结构。
背景技术
通常，冷阴极荧光灯是在透光性玻璃管的内表面形成荧光体层，在该玻璃管的内部使用冷阴极作为电极，在管内部封入稀有气体(也称惰性气体)和微量的水银，通过在管两端的电极间施加高电压而发光。
在使用非发光型液晶显示面板的图像显示装置中，通过设置外部照明方法使在该液晶显示面板上形成的电子潜像可视化。在外部照明方法中，除了利用自然光的结构以外，在液晶显示面板的背面或前面设置照明装置。特别是在要求高亮度的显示装置中，在液晶显示面板的背面设置照明装置的结构已成为主流。将其称为背光。
背光大致包括侧光式(side edge)和直下式。侧光式是沿着由透明板构成的导光板的侧缘部设置以冷阴极荧光灯为代表的线形光源的结构，多用于个人电脑用等要求薄型化的显示装置。另一方面，在显示监视器或电视机中使用的显示装置等大型液晶显示装置中，多使用直下式。直下式背光是在液晶显示面板背面的正下面设置照明装置的结构。
这种照明装置中使用的一般的冷阴极荧光灯，是在透光性玻璃管的两端设置一对阴极，在其内表面粘附形成荧光体膜，在该玻璃管内封入水银及稀有气体而构成的。然后，在玻璃管两端的阴极间施加高电压，使其在该玻璃管内放电，引起水银的激发辐射，进而产生以约254nm为主体的紫外线，该紫外线激发荧光体放射出可见光，由此得到发光光束。
已知通常冷阴极荧光灯由于长时间亮灯，光束维持率逐渐降低，为了提高亮度而增加流过冷阴极荧光灯的电流进一步增大了这种倾向。
作为光束维持率降低的原因，认为是以下说明的理由。第一个原因在于透光性玻璃管自身由于紫外线引起的着色或水银的吸附使可见光线的透过率降低。另外，第二个原因在于亮灯时荧光体受到水银离子的撞击，导致荧光体表面变质，或水银吸附于荧光体表面而蓄积，因而发光光量降低。
因此，针对透光性玻璃管的劣化，通常采取使用较难劣化的玻璃管，或在玻璃管的内表面形成金属氧化物等材料的保护膜等方法。
另一方面，关于荧光体的劣化，在下述专利文献1中公开了通过在荧光体粉末上形成金属氧化物的连续被膜后形成荧光体层，来抑制荧光体的劣化的技术。另外，在下述专利文献2中公开了通过使用将金属硼酸盐与难以吸附.结合水银的氧化铝粒子混合的粘合剂作为粘合剂，来抑制荧光体的劣化、提高光束维持率的技术。
【专利文献1】特开平7-316551号公报
【专利文献2】特开平1-21856号公报
发明内容
但是，在上述现有技术中存在以下问题：虽然针对透光性玻璃管劣化可得到效果，但无法针对荧光体劣化得到效果，从而必须进行用于形成保护膜的工序。另外，在上述专利文献1中存在以下问题：针对荧光体劣化可得到效果，但无法针对透光性玻璃管劣化得到效果，从而必须进行对荧光体的前处理。
另外，在上述专利文献2中，通过使粘合剂具有保护荧光体及透光性玻璃管的效果，从而不需要其它特殊的工序，故而有利，但存在下述问题，即，使用的金属硼酸盐易与水银吸附·结合，紫外线发光所需的水银的消耗较大，或者荧光体层自身着色，阻断可见光线及激发荧光体所需的紫外线等，与不使用该方法的情况相比，具有一定程度的效果，但无法得到充分的效果。
需要说明的是，作为与上述专利文献2类似的技术，有只使用氧化铝的粘合剂。氧化铝是在其它领域中也作为无机粘合剂用于各种用途的一般性材料，将其用作粘合剂时，与专利文献2相比，由于不含金属硼酸，所以有望具有更好的效果。但是，由于粘合作用只由范德华力产生，难以承受一定程度以上的应力，特别是对于U字型、L字型荧光灯，在弯曲透光性玻璃管的工序中，氧化铝的伸缩导致内表面的荧光体层剥离。
因此，本发明是为了解决上述现有问题而完成的，其目的是提供一种冷阴极荧光灯，所述荧光灯不降低光束维持率，不需要进行用于得到效果的专用工序，并且在透光性玻璃的弯曲工序中不发生荧光体层剥离。
为了实现所述目的，本发明的冷阴极荧光灯具有内部封入了稀有气体及水银的透光性玻璃管，在该玻璃管的两端相对置地被封入配置的一对冷阴极，一端连接于该冷阴极、另一端被气密密封在玻璃管外并导出至玻璃管外的一对电力导入线，以及在玻璃管内表面形成的荧光体层，荧光体层由多个荧光体粒子和粘合剂形成，粘合剂由氧化铝和氧化硼形成，多个荧光体粒子被粘合剂被覆并粘合于玻璃管的内表面，由此使荧光体粒子的表面被氧化铝被覆并保护，所以能够解决背景技术的课题。
另外，本发明的其它冷阴极荧光灯的特征在于，在上述结构中荧光体层中的粘合剂量相对于荧光体总量优选在2wt％至10wt％的范围。
另外，本发明的其它冷阴极荧光灯的特征在于，在上述结构中粘合剂中氧化硼的比例优选在氧化铝与氧化硼总和的6wt％至10wt％的范围内。
另外，本发明的其它冷阴极荧光灯的特征在于，在上述结构中氧化铝的一次粒径(单体粒径)优选为200nm以下。
需要说明的是，本发明不限于上述结构，只要不脱离本发明的技术构思，可进行各种改变。
根据本发明的冷阴极荧光灯，通过将由氧化铝和氧化硼构成的粘合剂的总量及混合比、氧化铝的粒径设定在希望的范围内，由氧化铝的保护效果可得到高光束维持率，可利用与以往相同的工序进行制作，并且利用氧化硼的低温熔融性可得到耐受弯曲工序的效果。
附图说明
【图1】为表示本发明的冷阴极荧光灯实施例之一的结构的主要部分剖面图。
【图2】为图1中所示的荧光体层的主要部分放大剖面图。
【图3】为表示图2中所示的粘合剂中氧化硼的比例与该冷阴极荧光灯亮灯1000小时后的光束维持率以及弯曲加工时荧光体层剥离频度的图。
【图4】为表示粘合剂相对于荧光体的比例与冷阴极荧光灯亮灯约1000小时后的全光束维持率以及初期亮度(以粘合剂约为2wt％时的初期亮度作为100时的相对值)的关系的图。
符号说明
1…冷阴极荧光灯，2…透光性玻璃管，3…荧光体层，3a…荧光体粒子，3b…粘合剂，4…冷电极，5…放电空间，6…内部电极，7…电力导入线，8…玻璃珠
具体实施方式
以下参照实施例的附图，详细说明本发明的具体实施方案。
图1为表示本发明的冷阴极荧光灯的实施例的结构的主要部分放大剖面图，图2为图1的荧光体层的放大剖面图。在图1及图2中，冷阴极荧光灯1在例如由硼硅酸玻璃构成的透光性玻璃管(以下称为玻璃管)2的内表面上相对玻璃面粘合荧光体层3成膜，所述荧光体层3是在多个荧光体粒子3a的表面被覆由氧化铝和氧化硼的混合分散液构成的粘合剂3b而形成的。
此处，对于荧光体层3而言，在荧光体粒子3a的表面被覆粘合剂3b时，也形成一部分荧光体粒子3a未被粘合剂3b被覆的部分，但大部分荧光体粒子3a的表面被粘合剂3b被覆，所以通过荧光体层3的烘烤(baking)工序，混合分散液内的分散介质飞散，含有低熔点玻璃的氧化硼熔融，牢固地粘合在玻璃表面上，由此使粘合剂3b内的氧化铝粘着在荧光体粒子3a的表面，进行保护。
另外，在该玻璃管2两端的内部对置配置一对冷阴极4，并且将玻璃管2内部的放电空间5抽真空后封入惰性气体氖(Ne)-氩(Ar)气体及水银。
另外，一对冷电极4通过以下方法形成，将例如镍材料或钼材料等通过例如加压成型法成型为杯状，得到内部电极6，使其开口端朝向主放电区域，其后端底部紧挨着由与玻璃管2的热膨胀率相近的例如镍-钴-铁合金构成的电力导入线7，通过例如电阻焊接法或激光焊接法接合，从而进行电连接。
该电力导入线7被玻璃珠8支撑在玻璃管2的两端并气密密封，一对冷电极4的开口端对置朝向主放电领域，并被气密密封在玻璃管2的两端。需要说明的是，该玻璃管2是以壁厚约为1.0mm～1.5mm左右的厚度形成的。
另外，该冷阴极荧光灯1是以相对于其玻璃管2主体的壁厚例如为数百微米左右，玻璃管2两端的壁厚约为200μm～300μm左右而形成的。另外，玻璃管2的外径约为2.0mm～3.0mm、内径约为2.0～2.4mm左右，全长(管长)对应于显示面板的大小，是以约300mm～800mm左右的大小形成的。
如上构成的冷阴极荧光灯1通过下述方法形成，在例如外径约为2mm～3mm、内径约为2mm～2.4mm、全长(管长)约为300mm～800mm的玻璃管2的内表面形成荧光体层3后，经过烘烤、形成阴极4、排气、封入惰性气体及水银等工序而形成。
另外，如下形成荧光体层3，在透光性玻璃管2的内表面涂布由乙酸正丁酯、硝化纤维素(nitrocellulose)、粘合剂和R(红)，G(绿)，B(蓝)各色发光荧光体混合形成的荧光体悬浮液，使其干燥，由此形成荧光体层3。
此处，混合在荧光体层3内的粘合剂3b的组合物由氧化铝和氧化硼构成，氧化硼的比例优选在氧化铝和氧化硼总和的约6wt％～10wt％的范围。
图3表示粘合剂3b中氧化硼的比例A(％)与光束维持率的初期比B(％)以及弯曲加工时荧光体层剥离频度C的关系。根据该图3，氧化硼的比例小于约6wt％时，由于冷阴极荧光灯1进行弯曲加工时荧光体层3的剥离频度增加，故不优选。另外，氧化硼量超过约10wt％时，由于存在全光束维持率逐渐降低的倾向，故不优选。因此，可知氧化硼的比例优选在氧化铝和氧化硼总和的约6wt％～10wt％的范围内。另外，粘合剂3b的总量相对于荧光体粒子3a的总量优选在约2wt％～10wt％的范围内。
图4表示粘合剂3b相对于荧光体粒子3a的总量的比例(荧光体比)A％与亮灯约1000小时(时间)后的全光束维持率及初期亮度(以粘合剂约为2wt％时的初期亮度作为100时的相对值)B％的关系。根据该图4，粘合剂3b的比例小于2wt％时，由于保护荧光体粒子3a所必需的氧化铝的量不足，荧光体粒子3a显著劣化，所以光束维持率显著降低，故不优选。
另外，随着粘合剂3b比例增加，存在初期亮度逐渐降低的倾向。这是由于氧化铝的量增加，导致漫反射成分逐渐变多，从而使到达荧光体粒子3a的紫外线量逐渐减少。另外，粘合剂3b的比例超过约10wt％时，由于初期亮度降低至约小于95％，降低量较大，故不优选。因此，可知粘合剂3b相对于荧光体粒子3a的总量的比例优选在约2wt％～10wt％的范围内。
进而，氧化铝的一次粒径(单体粒径)变大时，粒子之间的间隙变大，导致实质上被覆荧光体粒子3a的面积减少。改变几次氧化铝粒径进行调查，结果表明粒径超过约200nm时保护效果减小，光束维持率显著降低。因此，氧化铝的一次粒径优选为约200nm以下。
【实施例1】
在乙酸正丁酯中分散约9wt％一次粒径约为20nm的氧化铝、约1wt％的氧化硼，制备粘合剂3b的分散液，添加粘合剂3b，使其相对于荧光体粒子3a的总量约为2wt％，与乙酸正丁酯及硝化纤维素一同混合，制备荧光体悬浮液，通过上述说明的现有工序制作冷阴极荧光灯。
【实施例2】
在乙酸正丁酯中分散约14wt％一次粒径约为20nm的氧化铝及约1wt％的氧化硼，制备粘合剂3b的分散液，相对于荧光体粒子3a的总量使粘合剂3b约为6wt％进行添加，与乙酸正丁酯及硝化纤维素一同混合，制备荧光体悬浮液，通过上述说明的现有工序制作冷阴极荧光灯。
【比较例1】
制备在制作冷阴极荧光灯中通常使用的焦磷酸钙(Ca2P2O7)和CBB(CaO·BaO·B2O3)的混合分散液作为粘合剂，相对于荧光体粒子3a的总量使粘合剂3b约为2wt％进行添加，与乙酸正丁酯及硝化纤维素一同混合，制备荧光体悬浮液，通过上述说明的现有工序制作冷阴极荧光灯。
【比较例2】
制备只含有一次粒径约为20nm的氧化铝的乙酸正丁酯分散液作为粘合剂3b的分散液，相对于荧光体粒子3a使粘合剂3b约为2wt％进行添加，与乙酸正丁酯及硝化纤维素一同混合，制备荧光体悬浮液，通过上述说明的现有工序制作冷阴极荧光灯。
下述表1表示在上述实施例及比较例中制作的冷阴极荧光灯在亮灯约1000小时后的光束维持率及弯曲加工时荧光体层的剥离频度。
【表1】
| 粘合剂比例(wt％) | 氧化硼比例(wt％) | 亮度维持率(1000小时后)(％) | 荧光体层剥离频度 | |
| 实施例1 | 2 | 10 | 93 | 0 |
| 实施例2 | 6 | 6.7 | 95 | 0 |
| 比较例1 | 2 | - | 85 | 0 |
| 比较例2 | 2 | - | 93 | 100 |
从该表1可以明确，本发明的荧光体层3通过使用粘合剂3b，可以实现光束维持率高、在进行玻璃管2的U字型或L字型弯曲加工时不引起荧光体剥离的冷阴极荧光灯1。
需要说明的是，被覆荧光体粒子3a的粘合剂3b内的氧化硼由于含有低熔点玻璃，所以对玻璃的粘合性极高，另外，具有软化温度低时硬化、如果升高其温度则发生软化的功能，所以进行U字型或L字型弯曲加工时不发生荧光体层3的剥离。
需要说明的是，在上述实施例中说明了由氧化铝和氧化硼形成被覆荧光体粒子3a的粘合剂3b的情况，但也可以使用硼酸盐代替氧化硼，当然，使用氧化硼和硼酸盐的混合体也可以得到与上述大致同等的效果。
产业上的可利用性
近年来，随着液晶电视的大型化，对背光的高亮度化、省电化的要求越来越高，因此相应地要求提高冷阴极荧光灯单管的亮度以及减少灯管使用根数。必须进行荧光灯的高施加电压·大电流化及长管的弯曲。因此，抑制长时间亮灯时的亮度降低(抑制光束维持率降低)以及防止弯曲加工时荧光体层的剥离变得极其重要。本发明有望得到可充分对应于所述要求的效果。
Claims (3)
1.一种冷阴极荧光灯，具有
内部封入了稀有气体及水银的透光性玻璃管，
在所述玻璃管的两端部相对置地被封入配置的一对冷阴极，
一端被连接于所述冷阴极、另一端气密密封在所述玻璃管外并被导出至所述玻璃管外的一对电力导入线，和
形成于所述玻璃管内表面的荧光体层，
其特征在于，所述荧光体层由多个被粘合剂被覆的荧光体粒子形成，所述粘合剂由氧化铝和氧化硼形成，
所述被粘合剂被覆的荧光体粒子粘合于所述玻璃管的内表面，
所述粘合剂保护所述荧光体粒子的表面，将所述荧光体粒子粘合在所述玻璃管上，
所述粘合剂中的所述氧化硼的比例，在所述氧化铝和氧化硼的总和的6wt％至10wt％的范围内。
2.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述荧光体层中的所述粘合剂的量相对于所述荧光体粒子的总量在2wt％至10wt％的范围内。
3.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述氧化铝的一次粒径在200nm以下。
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