JP2004207073A

JP2004207073A - 冷陰極蛍光ランプ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004207073A
Application number: JP2002375445A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ikeda; 達也池田
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体それぞれに最適な粒子径のものを採用することで、高効率でかつランプ軸方向の色度ずれも少ない発光ができる冷陰極蛍光ランプを提供する。
【解決手段】この冷陰極蛍光ランプ１０は、バルブ１の内部空間２に水銀及び希ガスが封入され、その両端に一対の放電電極４を有し、バルブ１の内面に三波長蛍光体を含む蛍光体被膜５が形成されていて、蛍光体被膜５の素材である三波長蛍光体における赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径は３μｍ以上であり、三波長蛍光体の緑色蛍光体の粒子径はこれら赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下であることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極蛍光ランプ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイや誘導灯、また液晶ディスプレイのバックライトに用いられる冷陰極蛍光ランプは一般的に、図５に示す構造である。
【０００３】
この冷陰極蛍光ランプ１０では、管状ガラス製のバルブ１の内部の放電空間２に水銀及び希ガスを封入し、バルブ１の両端に封着線３を介して一対の放電電極４を封止してある。またバルブ１の内面には蛍光体被膜５が約２０〜３０μｍの厚さで形成してある。
【０００４】
このような構造の冷陰極蛍光ランプ１０にあって、液晶バックライトの光源に用いるものでは、蛍光体被膜５には赤色蛍光体（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ）、青色蛍光体（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）を含む三波長蛍光体が主に用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷陰極蛍光ランプ１０では、バルブの内面に形成された蛍光体被膜に用いられる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色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体それぞれの粒子径を変えて用途に応じて最適な発光を行う組合わせを求めており、冷陰極蛍光ランプの製造において、この三波長蛍光体の組成を決定する段階で多くの労力が必要とされていた。
【０００６】
加えて近年は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体として粒子径を大きいものを採用したり、逆に小粒子蛍光体を凝集して蛍光体表面積を大きくし輝度の向上を図ったり、ランプ軸方向で蛍光体の分散度合いを変えてランプ軸方向の色度シフトの改善を図ったりする工夫もなされているが、冷陰極蛍光ランプとして最適な蛍光体被膜は得られていない。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体それぞれに最適な粒子径のものを採用することで、高効率でかつランプ軸方向の色度ずれも少ない発光ができる冷陰極蛍光ランプとその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、バルブの内部空間に水銀及び希ガスが封入され、その両端に一対の放電電極を有し、前記バルブの内面に三波長蛍光体を含む蛍光体被膜が形成された冷陰極蛍光ランプにおいて、前記三波長蛍光体の赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径は３μｍ以上であり、前記三波長蛍光体の緑色蛍光体の粒子径は前記赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の冷陰極蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜の厚みは、１０μｍ〜４０μｍの範囲であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の冷陰極蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜の表面に、金属化合物の被膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１又は２の冷陰極蛍光ランプにおいて、前記蛍光体被膜は、蛍光体粒子の表面に金属酸化物被膜を形成した蛍光体で形成したものであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、バルブの内部空間に水銀及び希ガスが封入され、その両端に一対の放電電極を有し、前記バルブの内面に三波長蛍光体を含む蛍光体被膜が形成された冷陰極蛍光ランプの製造方法であって、平均粒子径は３μｍ以上の赤色蛍光体及び青色蛍光体と、これら赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下の粒子径の緑色蛍光体とをミックスした三波長蛍光体粉末を前記バルブの内面にコートし、前記蛍光体被膜を形成することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５の冷陰極蛍光ランプの製造方法において、前記蛍光体被膜を１０μｍ〜４０μｍの範囲に形成することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５又は６の冷陰極蛍光ランプの製造方法において、前記蛍光体被膜の表面に、金属化合物の被膜を形成することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項５又は６の冷陰極蛍光ランプの製造方法において、前記三波長蛍光体には、蛍光体粒子の表面に金属化合物被膜を形成したものを用いることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。本発明の実施の形態の冷陰極蛍光ランプは、従来同様に図５に示す一般的な構造であり、管状ガラス製のバルブ１の内部の放電空間２に水銀及び希ガスを封入し、バルブ１の両端に封着線３を介して一対の放電電極４を封止してある。またバルブ１の内面には蛍光体被膜５が約１０〜４０μｍの厚さで形成してある。
【００１７】
このような構造の冷陰極蛍光ランプ１０にあって、蛍光体被膜５には赤色蛍光体（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ）、青色蛍光体（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）を含む三波長蛍光体が用いられている。
【００１８】
図１は、図５に示した構造の冷陰極蛍光ランプ１０において、蛍光体被膜５の素材である三波長蛍光体内の赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体それぞれの平均粒子径と全光束との関係を求めたグラフである。
【００１９】
この図１のグラフでは、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体それぞれの平均粒子径を２μｍから５μｍまで変えたとき、その混合物の三波長蛍光体を用いて蛍光体被膜５を形成している冷陰極蛍光ランプ１０の相対全光束の変化を示しているが、平均粒子径が３μｍ以上の大粒子になると冷陰極蛍光ランプ１０の発光効率が高くなることが分かる。
【００２０】
また、ランプ軸方向の色度ずれの改善のために、蛍光体の比重が緑＞赤＞青であるので緑色蛍光体の粒子径が大きく影響することに着目し、赤色蛍光体と青色蛍光体としてほぼ同じ平均粒子径のものを用い、その粒子径に対する緑色蛍光体の粒子径の比率を変えたものを混合した三波長蛍光体により蛍光体被膜５を形成した冷陰極蛍光ランプの色度ずれを調査した。その結果は図２に示してある。
【００２１】
この図２のグラフから、赤色蛍光体、青色蛍光体の粒子径に対して緑色蛍光体の粒子径が８０％を超えたものを混合した三波長蛍光体を蛍光体被膜５に用いた冷陰極蛍光ランプの場合、ランプ軸方向の色度シフト（特にｙ値）がかなり大きくなることが明らかになった。
【００２２】
この実験結果から、図５に示した構造の冷陰極蛍光ランプ１０として、その明るさの向上とランプ軸方向の色度ずれの低減とを図るためには、蛍光体被膜５の素材とする三波長蛍光体について、赤色蛍光体、青色蛍光体それぞれには平均粒子径が３μｍ以上の大粒子径のものを採用し、かつ緑色蛍光体としてこれらの赤色蛍光体、青色蛍光体の平均粒子径に対して８０％以下の粒子径のものを採用し、これらの粒子径の赤・緑・青色蛍光体を混合した三波長蛍光体をバルブ１の内面にコートして蛍光体被膜５を形成することにより、高効率で、しかもランプ軸方向の色度ずれもないものが得られることが明らかになった。なお、蛍光体被膜５の厚さは、１０μｍ〜４０μｍが好ましい。
【００２３】
図５に示したような本実施の形態の冷陰極蛍光ランプ１０において、明るさの低下を防ぎかつ長寿命化のためには、蛍光体被膜５の表面に金属化合物を０．１％〜５％コートすることができる。金属化合物としては、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯを採用する。そして、被膜の含有量は、０．１％〜５％が適当である。これにより、蛍光体被膜５の発光を妨げず、かつ水銀の吸着、イオン衝撃から蛍光体母体を保護することにより、長寿命化が図れる。
【００２４】
また、蛍光体被膜５の表面を金属酸化物によりコートする代わりに、予め三波長蛍光体それぞれの蛍光体粒子の表面に金属酸化物がコートされた蛍光体粉末を用いて蛍光体被膜５を形成しても同様の効果がある。
【００２５】
【実施例】
（１）本発明の実施例と従来例とを比較した。従来例と本発明の実施例の冷陰極蛍光ランプについて、バルブ内径：２．０ｍｍφ、ランプ長：３００ｍｍのバルブ１の内面に表１の特性の三波長蛍光体を用いて蛍光体被膜５を形成し、電流６ｍＡrmsの管電流を流して、全光束特性、ランプ軸方向の色度ずれ特性を測定した。
【００２６】
【表１】

本発明の実施例の冷陰極蛍光ランプと従来例の冷陰極蛍光ランプに対する上記の測定結果は、図３の表２、図４（ａ），（ｂ）のグラフに示す通りであった。すなわち、本発明の実施例の冷陰極蛍光ランプは従来例の冷陰極蛍光ランプよりも全光束が３〜４％上昇した。また、従来例品のｙ値色度ずれが０．０１程度であるのに、本発明の実施例品は０．００５に半減した。
【００２７】
（２）実験により、表１の組成で、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍ、５０μｍそれぞれの膜厚の蛍光体被膜５を形成した（１）の実施例と同様の構成の冷陰極蛍光ランプについて、全光束を測定した。結果は、図６に記載するものであった。
【００２８】
この図６のグラフより、１０μｍよりも薄い膜厚の蛍光体被膜５では紫外線量に対する蛍光体量が少ないため十分な光束を得ることはできない。また、４０μｍを超える膜厚にすると、紫外線量に対する蛍光体膜厚が厚すぎて逆に可視光の透過率を低下させてしまい、光量が低下する問題が発生している。この事実から、蛍光体被膜５の厚さは、１０μｍ〜４０μｍが好ましいことが明らかになった。
【００２９】
（３）実施例として、（１）の実施例と同様の構成にして、同じ厚さの蛍光体被膜に対して金属化合物Ｌａ₂Ｏ₃を０％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、５％、１０％となる割合でそれぞれコートしたものを備えた冷陰極蛍光ランプについて、初期輝度特性と５０００時間の連続点灯試験を実施した。結果は図７、図８に示すとおりであった。
【００３０】
まず、初期輝度特性では、Ｌａ化合物のコート量が増えるにつれて輝度は低下する。初期輝度を低下させないコート量は５％以下である。そして連続点灯試験の結果として、Ｌａ化合物のコート量が０．０５％の場合、蛍光体被膜に無コートの場合とほとんど変わらず、５０００時間で発光量が７７％まで低下した。一方、Ｌａ化合物のコート量が０．１％以上の場合、５０００時間での発光量が８０％以上維持でき、長寿命化に寄与することが明らかになった。
【００３１】
この結果より、金属化合物Ｌａ₂Ｏ₃の被膜を蛍光体被膜の表面に０．１％〜５％の範囲で形成することにより、冷陰極蛍光ランプの発光量を阻害せず、長寿命化できることが明らかになった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明の冷陰極蛍光ランプによれば、バルブ内面の蛍光体被膜に用いる三波長蛍光体の赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径は３μｍ以上であり、三波長蛍光体の緑色蛍光体の粒子径は赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下にしたことにより、高効率でかつランプ軸方向の色度ずれも少ない発光ができる。
【００３３】
また本発明の冷陰極蛍光ランプの製造方法によれば、高効率でかつランプ軸方向の色度ずれも少ない発光ができる冷陰極蛍光ランプを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷陰極蛍光ランプにおける蛍光体被膜の粒子径と全光束との関係を示すグラフ。
【図２】冷陰極蛍光ランプのランプ軸方向の色度ずれとその蛍光体被膜中の緑色蛍光体の粒子径との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施例品と従来例品との輝度・全光束の比較表。
【図４】本発明の実施例品と従来例品とのランプ軸方向の色度ずれを比較したグラフ。
（ａ）はｘ値、（ｂ）はｙ値。
【図５】一般的な冷陰極蛍光ランプの構造を示す断面図。
【図６】本発明の実施例において蛍光体被膜の膜厚と全光束の関係を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例において蛍光体被膜にコートする金属酸化物の量と冷陰極蛍光ランプの発光量の関係を示すグラフ。
【図８】本発明の実施例において蛍光体被膜にコートする金属化合物量と冷陰極蛍光ランプの発光の時間変化の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１バルブ
２放電空間
３封着線
４電極
５蛍光体被膜
１０冷陰極蛍光ランプ

Claims

バルブの内部空間に水銀及び希ガスが封入され、その両端に一対の放電電極を有し、前記バルブの内面に三波長蛍光体を含む蛍光体被膜が形成された冷陰極蛍光ランプにおいて、
前記三波長蛍光体の赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径は３μｍ以上であり、前記三波長蛍光体の緑色蛍光体の粒子径は前記赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下であることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
前記蛍光体被膜の厚みは、１０μｍ〜４０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
前記蛍光体被膜の表面に金属化合物の被膜を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷陰極蛍光ランプ。
前記蛍光体被膜は、蛍光体粒子の表面に金属酸化物被膜を形成した蛍光体で形成したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷陰極蛍光ランプ。
バルブの内部空間に水銀及び希ガスが封入され、その両端に一対の放電電極を有し、前記バルブの内面に三波長蛍光体を含む蛍光体被膜が形成された冷陰極蛍光ランプの製造方法であって、
平均粒子径は３μｍ以上の赤色蛍光体及び青色蛍光体と、これら赤色蛍光体及び青色蛍光体の平均粒子径の８０％以下の粒子径の緑色蛍光体とをミックスした三波長蛍光体粉末を前記バルブの内面にコートし、前記蛍光体被膜を形成することを特徴とする冷陰極蛍光ランプの製造方法。
前記蛍光体被膜を１０μｍ〜４０μｍの範囲に形成することを特徴とする請求項５記載の冷陰極蛍光ランプの製造方法。
前記蛍光体被膜の表面に、金属化合物の被膜を形成することを特徴とする請求項５又は６記載の冷陰極蛍光ランプの製造方法。
前記三波長蛍光体には、蛍光体粒子の表面に金属化合物被膜を形成したものを用いることを特徴とする請求項５又は６記載の冷陰極蛍光ランプの製造方法。