JP2005166638A - 冷陰極蛍光ランプおよび当該冷陰極蛍光ランプを搭載したバックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 ２５４ｎｍの紫外線だけでなく、３１３ｎｍの紫外線も十分に遮蔽されており、バックライトユニットの表面輝度の低下を引き起こし難い冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニットを低コストで提供する。
【解決手段】 発光管２の管内面に蛍光体６が塗布され、前記発光管２の管内に水銀および緩衝用希ガスが封入された冷陰極蛍光ランプ１において、前記発光管２を、組成比率５．１重量％を超え９．０重量％以下の範囲で紫外線吸収剤がドープされたホウケイ酸ガラスにより形成した。
【選択図】 図１
【解決手段】 発光管２の管内面に蛍光体６が塗布され、前記発光管２の管内に水銀および緩衝用希ガスが封入された冷陰極蛍光ランプ１において、前記発光管２を、組成比率５．１重量％を超え９．０重量％以下の範囲で紫外線吸収剤がドープされたホウケイ酸ガラスにより形成した。
【選択図】 図１
Description
本発明は、液晶テレビや液晶ディスプレイ機器に使用される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の主光源である冷陰極蛍光ランプに関し、特に、大型液晶テレビに用いられるバックライトユニットおよび冷陰極蛍光ランプに関する。
近年、液晶テレビや液晶ディスプレイ機器の需要が増加し、当該液晶テレビや液晶ディスプレイ機器に用いられるバックライトユニットの需要も増加している。バックライトユニットには、小型液晶テレビやパソコンの液晶ディスプレイなどに用いられるエッジライト方式のものと、大型液晶テレビなどに用いられる直下方式のものがある。
一般に、直下方式のバックライトユニットは、複数の冷陰極蛍光ランプと、当該バックライトユニットの光放出側に配置される拡散板と、当該バックライトユニットの光反射側に配置される反射板とを備えている。また、拡散板の前記光放出側には、拡散シートやレンズシートが配置されており、当該レンズシートの前記光放出側に、液晶テレビのＬＣＤパネルが設置される。なお、拡散板、反射板、拡散シートおよびレンズシートは、一般に、それぞれ樹脂製の部材である。
一般に、直下方式のバックライトユニットは、複数の冷陰極蛍光ランプと、当該バックライトユニットの光放出側に配置される拡散板と、当該バックライトユニットの光反射側に配置される反射板とを備えている。また、拡散板の前記光放出側には、拡散シートやレンズシートが配置されており、当該レンズシートの前記光放出側に、液晶テレビのＬＣＤパネルが設置される。なお、拡散板、反射板、拡散シートおよびレンズシートは、一般に、それぞれ樹脂製の部材である。
冷陰極蛍光ランプは、発光管が小径かつ薄肉であるため、バックライトユニットの薄型化、軽量化に適しており、当該発光管は、ホウケイ酸ガラスによって形成されている。ホウケイ酸ガラスは、ソーダ石灰ガラスと比較して融点が高いため、発光管を小径かつ薄肉にしても蛍光体の焼付け時の熱で変形することがなく、また、機械的な強度が高いため折れ難い。
ここで、ホウケイ酸ガラスとは、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）の組成比率が９重量％以上であり、かつ、酸化ホウ素が二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）についで多い成分であるガラスである（硬質ガラスまたは耐熱ガラスともいう）。また、ソーダ石灰ガラスとは、二酸化ケイ素、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）などを主成分とするガラスであって、酸化ホウ素は少量しか含まれていない。なお、ソーダ石灰ガラスには、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）の代わりに酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）などが用いられることもある。
ところで、冷陰極蛍光ランプは、低圧水銀蒸気中の放電により放射される紫外線によって蛍光体を励起し、可視光線を発生させている。放射される紫外線は、輝線スペクトル２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍなどにピークを有している。
放電の際に放射される紫外線の一部は、蛍光体を透過して発光管の管外に漏洩し、バックライトユニットの拡散板や反射板などに照射される。そのため、樹脂製の部材である拡散板や反射板などは、紫外線の影響により劣化・変色して透明性・透光性を失い、その結果バックライトユニットの表面輝度が比較的短い動作時間で低下するという不具合が生じる。
放電の際に放射される紫外線の一部は、蛍光体を透過して発光管の管外に漏洩し、バックライトユニットの拡散板や反射板などに照射される。そのため、樹脂製の部材である拡散板や反射板などは、紫外線の影響により劣化・変色して透明性・透光性を失い、その結果バックライトユニットの表面輝度が比較的短い動作時間で低下するという不具合が生じる。
そこで、蛍光体を透過する紫外線を発光管で遮蔽し、当該紫外線が当該発光管の管外へ漏洩することを防ぐため、当該発光管には紫外線吸収剤がドープされている。すなわち、紫外線吸収剤が、ホウケイ酸ガラスを構成する一成分として、当該発光管に含有されている。
紫外線吸収剤としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、および酸化亜鉛（ＺｎＯ2）などが挙げられるが、一般的な発光管には、組成比率約０．５重量％の酸化チタンがドープされている。このように、約０．５重量％の酸化チタンをドープすれば、バックライトユニットの表面輝度の低下に最も悪い影響を及ぼす２５４ｎｍの紫外線を略完全に遮蔽することができる。一方、３１３ｎｍや３６５ｎｍなどの紫外線は、約０．５重量％の酸化チタンをドープしても十分に遮蔽することができない。
紫外線吸収剤としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、および酸化亜鉛（ＺｎＯ2）などが挙げられるが、一般的な発光管には、組成比率約０．５重量％の酸化チタンがドープされている。このように、約０．５重量％の酸化チタンをドープすれば、バックライトユニットの表面輝度の低下に最も悪い影響を及ぼす２５４ｎｍの紫外線を略完全に遮蔽することができる。一方、３１３ｎｍや３６５ｎｍなどの紫外線は、約０．５重量％の酸化チタンをドープしても十分に遮蔽することができない。
特許文献１には、より広い波長領域の紫外線が遮蔽されているため、表面輝度の低下が少ないバックライトユニットが開示されている。図１１は、特許文献１のバックライトユニットの冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す断面図である。当該冷陰極蛍光ランプ３０においては、発光管３１に０．１〜０．８重量％の範囲で紫外線吸収剤がドープされていると共に、当該発光管３１の管内面と蛍光体層３２との間に、被着量０．０２〜０．５ｍｇ／ｃｍ2の紫外線吸収剤層３３が形成されている。
また、特許文献２には、蛍光灯や白熱電球への使用を目的とし、紫外線透過量が少なく熱加工性に優れた照明用ガラスが開示されている。特許文献２の照明用ガラスは、紫外線吸収剤としての酸化チタンまたは酸化セリウムが０．０５〜３．０重量％の範囲でドープされたソーダ石灰ガラスである。
特開２００３−１６７２５０号公報
特開２００３−７３１４２号公報
近年、液晶テレビの大型化が進み、画面サイズが１７インチを超えるような大型液晶テレビが普及している。このような大型液晶テレビには、小型液晶テレビで使用されているようなアクリル樹脂製の拡散板が使用されておらず、ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂製の拡散板が使用されている。
つまり、アクリル樹脂は吸湿性が高いため、アクリル樹脂製の拡散板は吸湿によって反りを生じ易いが、当該拡散板が大型になるほど反りによる寸法誤差も大きくなるため、バックライトユニットの設計上の不具合が生じ易い。一方、ＰＣ樹脂は、耐湿性、機械強度、耐熱性および光透過性に優れており、ＰＣ樹脂製の拡散板が吸湿によって反りを生じることは殆どないため、上記不具合は生じない。
つまり、アクリル樹脂は吸湿性が高いため、アクリル樹脂製の拡散板は吸湿によって反りを生じ易いが、当該拡散板が大型になるほど反りによる寸法誤差も大きくなるため、バックライトユニットの設計上の不具合が生じ易い。一方、ＰＣ樹脂は、耐湿性、機械強度、耐熱性および光透過性に優れており、ＰＣ樹脂製の拡散板が吸湿によって反りを生じることは殆どないため、上記不具合は生じない。
ところが、画面サイズが１７インチを超えるような大型液晶テレビに使用されているＰＣ樹脂製の拡散板は、小型液晶テレビに使用されているアクリル樹脂製の拡散板と比較して、紫外線の影響により劣化・変色し易いという問題点を有していた。そこで、発明者は、アクリル樹脂製の拡散板では殆ど問題にならない３１３ｎｍの紫外線によって、ＰＣ樹脂製の拡散板が著しく劣化・変色することをつきとめた。
また、特許文献１の冷陰極蛍光ランプ３０は、発光管３１が小径であるため、当該発光管３１の管内面に紫外線吸収剤を均一に被着させることが困難であり、当該紫外線吸収剤の被着量が、当該発光管３１の管長方向に沿って変動するといった不具合が生じていた。特に、大型の液晶テレビに用いられる発光管３１は長尺であるため、紫外線吸収剤の被着量に変動が生じ易かった。そして、変動により紫外線吸収剤の被着量が少なくなった部分では、紫外線が十分に遮蔽されない不具合が生じていた。
加えて、特許文献１の冷陰極蛍光ランプ３０を製造するためには、発光管３１の管内面に紫外線吸収剤を被着させる工程が必要となり、当該冷陰極蛍光ランプ３０の生産コストが上昇する原因となっていた。
一方、特許文献２の照明用ガラスは、ソーダ石灰ガラスであるため、当該照明用ガラスでは冷陰極蛍光ランプの発光管を作製することは出来なかった。すなわち、前述したように、ソーダ石灰ガラスは、ホウケイ酸ガラスよりも融点が低いため、蛍光体を焼き付ける際に熱で発光管が変形し易く、また、機械的強度が低いため当該発光管が折れ易かった。
一方、特許文献２の照明用ガラスは、ソーダ石灰ガラスであるため、当該照明用ガラスでは冷陰極蛍光ランプの発光管を作製することは出来なかった。すなわち、前述したように、ソーダ石灰ガラスは、ホウケイ酸ガラスよりも融点が低いため、蛍光体を焼き付ける際に熱で発光管が変形し易く、また、機械的強度が低いため当該発光管が折れ易かった。
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、２５４ｎｍの紫外線だけでなく、３１３ｎｍの紫外線も十分に遮蔽されており、バックライトユニットの表面輝度の低下を引き起こし難い冷陰極蛍光ランプを低コストで提供すると共に、当該冷陰極蛍光ランプが搭載された表面輝度の低下が起こり難いバックライトユニットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る冷陰極蛍光ランプは、発光管の管内面に蛍光体が塗布され、前記発光管の管内に水銀および緩衝用希ガスが封入された冷陰極蛍光ランプにおいて、前記発光管は、組成比率５．１〜９．０重量％の範囲で紫外線吸収剤がドープされたホウケイ酸ガラスにより形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプの特定の局面では、前記紫外線吸収剤は、酸化チタン、酸化セリウムおよび酸化亜鉛のうちのいずれか１つまたは複数の組み合わせからなることを特徴とする。
また、本発明に係る冷陰極蛍光ランプの特定の局面では、前記紫外線吸収剤は、酸化チタン、酸化セリウムおよび酸化亜鉛のうちのいずれか１つまたは複数の組み合わせからなることを特徴とする。
本発明に係るバックライトユニットは、冷陰極蛍光ランプとして、上述の冷陰極蛍光ランプが搭載されていることを特徴とする。
また、本願発明に係るバックライトユニットの特定の局面では、複数の冷陰極蛍光ランプと、当該冷陰極蛍光ランプに対して、バックライトユニットの光放出側に配置される拡散板とを備えた直下方式のバックライトユニットにおいて、前記冷陰極蛍光ランプは、上述の冷陰極蛍光ランプであり、前記拡散板は、ポリカーボネイト樹脂により形成されていることを特徴とする。
また、本願発明に係るバックライトユニットの特定の局面では、複数の冷陰極蛍光ランプと、当該冷陰極蛍光ランプに対して、バックライトユニットの光放出側に配置される拡散板とを備えた直下方式のバックライトユニットにおいて、前記冷陰極蛍光ランプは、上述の冷陰極蛍光ランプであり、前記拡散板は、ポリカーボネイト樹脂により形成されていることを特徴とする。
本発明に係る冷陰極蛍光ランプは、ホウケイ酸ガラスにより形成された発光管に、組成比率５．１〜９．０重量％の範囲で紫外線吸収剤がドープされているため、当該冷陰極蛍光ランプの輝度を低下させることなく、３１３ｎｍの紫外線が十分に遮蔽されており、３１３ｎｍ以外の紫外線も効果的に遮蔽されている。したがって、３１３ｎｍなどの紫外線による拡散板や反射板の劣化・変色を抑制することができ、ひいてはバックライトユニットの表面輝度の低下を抑制することが出来る。
さらに、紫外線吸収剤は発光管にドープされているため、当該紫外線吸収剤を当該発光管全体に均一に分散させることが容易で、紫外線遮蔽効果が安定している。また、従来の冷陰極蛍光ランプと同様の工程によって生産することができ、生産コストが上昇することもない。
本発明のバックライトユニットは、上記冷陰極蛍光ランプを搭載しているため、拡散板や反射板などが紫外線によって劣化・変色し難く、表面輝度が低下し難い。
本発明のバックライトユニットは、上記冷陰極蛍光ランプを搭載しているため、拡散板や反射板などが紫外線によって劣化・変色し難く、表面輝度が低下し難い。
さらに、バックライトユニットの冷陰極蛍光ランプでは、３１３ｎｍの紫外線が十分に遮断されているため、ＰＣ樹脂製の拡散板を備えたバックライトユニットの表面輝度の低下を効果的に抑制することが出来る。
（冷陰極蛍光ランプの説明）
以下、本発明の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。当該冷陰極蛍光ランプ１の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準じるものである。
以下、本発明の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。当該冷陰極蛍光ランプ１の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準じるものである。
発光管２は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ−ＴｉＯ2）によって形成されたものであって、その外径は約４．０ｍｍ、内径は約３．０ｍｍ、全長は約７２０ｍｍである。なお、発光管２の外径、内径および全長は、上記に限定されない。冷陰極蛍光ランプ１の発光管２は、小径かつ薄肉の細管であることが望まれるため、一般的には、その外径は、１．８（内径は１．４）〜６．０（内径は５．０）ｍｍとされている。
発光管２には、紫外線吸収剤としての酸化チタンが、組成比率約６．０重量％となるようドープされている。なお、紫外線吸収剤は、酸化チタンに限定されず、酸化セリウムまたは酸化亜鉛であっても良い。また、紫外線吸収剤は、酸化チタン、酸化セリウムおよび酸化亜鉛のうちのいずれか複数を組み合わせたものであっても良い。
また、ドープされる紫外線吸収剤の量は、約６．０重量％に限定されず、５．１重量％を超え９．０重量％以下の範囲であれば良い。当該範囲であれば、後述する実験結果からも明らかなように、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができる。なお、後述する実験結果からも明らかなように、ドープされる紫外線吸収剤の量が５．１重量％よりも少なくなれば、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができない。また、ドープされる紫外線吸収剤の量が９．０重量％を超えると、当該紫外線吸収剤の影響によって発光管２が乳白色になり透明性が失われるため、冷陰極蛍光ランプ１の輝度が低下するといった不具合が生じる。
また、ドープされる紫外線吸収剤の量は、約６．０重量％に限定されず、５．１重量％を超え９．０重量％以下の範囲であれば良い。当該範囲であれば、後述する実験結果からも明らかなように、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができる。なお、後述する実験結果からも明らかなように、ドープされる紫外線吸収剤の量が５．１重量％よりも少なくなれば、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができない。また、ドープされる紫外線吸収剤の量が９．０重量％を超えると、当該紫外線吸収剤の影響によって発光管２が乳白色になり透明性が失われるため、冷陰極蛍光ランプ１の輝度が低下するといった不具合が生じる。
ドープされる紫外線吸収剤の量は、特に、５．５〜６．５重量％の範囲であることが望ましい。後述する実験結果からも明らかなように、当該範囲は、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽しつつ、可視領域（３８０〜４５０ｎｍ）の光線をなるべく遮蔽しないというバランスの観点において最適である。
なお、発光管２に、酸化ヒ素（Ａｓ2Ｏ3）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、酸化硫黄（ＳＯ3）、フッ素（Ｆ2）または塩素（Ｃｌ2）等の清澄剤を０〜１重量％ドープし、ガラスの透明性を向上させることによって、可視領域の光線の透過率を向上させても良い。なお、清澄剤を１重量％よりも多くドープすると、ガラスが着色して可視領域の光線の透過率は逆に低下する。
なお、発光管２に、酸化ヒ素（Ａｓ2Ｏ3）、酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）、酸化硫黄（ＳＯ3）、フッ素（Ｆ2）または塩素（Ｃｌ2）等の清澄剤を０〜１重量％ドープし、ガラスの透明性を向上させることによって、可視領域の光線の透過率を向上させても良い。なお、清澄剤を１重量％よりも多くドープすると、ガラスが着色して可視領域の光線の透過率は逆に低下する。
発光管２は、その両端部がそれぞれビーズガラス３によって気密封止されている。また、発光管２の両端部付近には、タングステン・ニッケル継線からなる直径約０．８ｍｍのリード線４が、ビーズガラス３を貫通するようにして、当該リード線４のタングステン線部分でそれぞれ気密封止されている。さらに、当該リード線４には、発光管２の管内に配置される側の端部に、それぞれニッケルあるいはニオブからなるカップ状の電極５が取り付けられている。なお、ビーズガラス３，リード線４および電極５は、上記の構成のものに限定されない。
発光管２の管内面には、赤発光、緑発光および青発光の蛍光体（Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、ＬａＰＯ4：Ｃｅ、Ｔｂ、およびＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、Ｍｎ）を混合してなる希土類蛍光体６が塗布されている。また、発光管２の管内には、０．８〜２．５ｍｇの水銀と、冷却時圧力が約１０ｋＰａのネオン・アルゴン混合ガス（Ｎｅ＋５％Ａｒ）が封入されている。
上記冷陰極蛍光ランプ１は、図示しない電子安定器により、点灯周波数４０〜１２０ｋＨｚ、ランプ電流３．５〜８．５ｍＡにおいて動作される。
（バックライトユニットの説明）
図２は、本願発明の一実施形態にかかる直下方式のバックライトユニットの要部構成を示す概略図である。本発明の一実施形態にかかる直下方式のバックライトユニット１０の構造は、基本的に従来技術によるバックライトユニットの構造に準じるものである。
（バックライトユニットの説明）
図２は、本願発明の一実施形態にかかる直下方式のバックライトユニットの要部構成を示す概略図である。本発明の一実施形態にかかる直下方式のバックライトユニット１０の構造は、基本的に従来技術によるバックライトユニットの構造に準じるものである。
外囲器１１は、白色のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂によって形成されており、略方形の反射板１２と、当該反射板１２を囲むように配された複数の側板１３とからなる。外囲器１１の内部には、それぞれ等間隔に並列配置された複数の冷陰極蛍光ランプ１が格納されており、当該冷陰極蛍光ランプ１は、それぞれ反射板１２に近接した状態で、当該反射板１２によって水平点灯方向に保持されている。
外囲器１１には、ＰＣ樹脂によって形成された拡散板１４が、冷陰極蛍光ランプ１を挟んで反射板１２と対向するようにして配置されている。バックライトユニット１０においては、冷陰極蛍光ランプ１に対して拡散板１４側が、当該バックライトユニット１０の光放出側となり、当該冷陰極蛍光ランプ１に対して反射板１２側が、当該バックライトユニット１０の光反射側となる。そして、拡散板１４の前記光放出側には、ＰＣ樹脂によって形成された拡散シート１５、およびアクリル樹脂によって形成されたレンズシート１６が互いに重ね合わされた状態で配置されている。
以上のようなバックライトユニット１０を備えた液晶テレビでは、当該液晶テレビのＬＣＤパネル１７が、レンズシート１６の前記光放出側に設置される。
なお、バックライトユニット１０は、上記構成のものに限定されない。例えば、当該バックライトユニット１０の典型的な形状として、画面サイズが３２インチの液晶テレビに用いられるバックライトユニットの場合、外囲器１１は、横幅寸法が約７４０ｍｍ、縦幅寸法が約４０８ｍｍ、奥行き寸法が約１９ｍｍに設定されている。また、外囲器１１には、１６灯の冷陰極蛍光ランプ１が、それぞれ約２５．７ｍｍの間隔をあけて配置されている。そして、冷陰極蛍光ランプ１は、発光管２の外径が約４．０ｍｍ、内径が約３．０ｍｍ、全長が約７２０ｍｍに設定されている。このようなバックライトユニット１０をランプ電流５．５ｍＡで動作したとき、レンズシート１６では、約８０００ｃｄ／ｍ2の表面輝度が得られる。
なお、バックライトユニット１０は、上記構成のものに限定されない。例えば、当該バックライトユニット１０の典型的な形状として、画面サイズが３２インチの液晶テレビに用いられるバックライトユニットの場合、外囲器１１は、横幅寸法が約７４０ｍｍ、縦幅寸法が約４０８ｍｍ、奥行き寸法が約１９ｍｍに設定されている。また、外囲器１１には、１６灯の冷陰極蛍光ランプ１が、それぞれ約２５．７ｍｍの間隔をあけて配置されている。そして、冷陰極蛍光ランプ１は、発光管２の外径が約４．０ｍｍ、内径が約３．０ｍｍ、全長が約７２０ｍｍに設定されている。このようなバックライトユニット１０をランプ電流５．５ｍＡで動作したとき、レンズシート１６では、約８０００ｃｄ／ｍ2の表面輝度が得られる。
（紫外線が拡散板に与える影響について）
図３は、紫外線照射後の拡散板１４の分光透過率を示す図である。図３において、（０）は、紫外線を照射していない初期品としての拡散板１４の分光透過率を示し、（１）は、２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示し、（２）は、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示し、（３）は、３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示している。
図３は、紫外線照射後の拡散板１４の分光透過率を示す図である。図３において、（０）は、紫外線を照射していない初期品としての拡散板１４の分光透過率を示し、（１）は、２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示し、（２）は、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示し、（３）は、３６５ｎｍの紫外線が照射された拡散板１４の分光透過率を示している。
図４は、紫外線の照射方法を説明する概略図である。図４に示すように、拡散板１４は、試験台２０上に設置され、紫外線カットフィルタ２１を介した紫外線ランプ（２０Ｗ×３灯）２２の紫外線が、当該拡散板１４に約５００時間照射される。紫外線カットフィルタ２１では、適宜特定波長の紫外線がカットされ、目的の波長の紫外線のみが拡散板１４に照射される。
なお、紫外線ランプ２２の紫外線強度は、画面サイズが３２インチの液晶テレビに用いられる冷陰極蛍光ランプ１（発光管２の外径約４．０ｍｍ、内径約３．０ｍｍ、全長約７２０ｍｍ）の紫外線強度の約５０倍であって、拡散板１４が劣化・変色する波長を短時間で特定することができる。
図３のグラフにおいて、（３）の分光透過率を（０）の分光透過率と比較すると、可視領域の透過率に顕著な低下はみられない。このことから、３６５ｎｍの紫外線は、拡散板１４の劣化・変色に大きな影響を与えないことがわかる。
図３のグラフにおいて、（３）の分光透過率を（０）の分光透過率と比較すると、可視領域の透過率に顕著な低下はみられない。このことから、３６５ｎｍの紫外線は、拡散板１４の劣化・変色に大きな影響を与えないことがわかる。
一方、（１）の分光透過率および（２）の分光透過率を、（０）の分光透過率と比較すると、可視領域の透過率に顕著な低下がみられる。このことから、２５４ｎｍおよび３１３ｎｍの紫外線は、拡散板１４の劣化・変色に大きな影響を与えることがわかる。ところで、２５４ｎｍの紫外線は、既に従来の冷陰極蛍光ランプにおいても十分遮蔽されているため、より紫外線遮蔽効果を向上させるためには、３１３ｎｍの紫外線を遮蔽する必要がある。
（紫外線が反射板に与える影響について）
図５は、紫外線照射後の反射板１２の分光反射率を示す図である。図５において、（０）は、紫外線を照射していない初期品としての反射板１２の分光反射率を示し、（１）は、２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示し、（２）は、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示し、（３）は、３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示している。
図５は、紫外線照射後の反射板１２の分光反射率を示す図である。図５において、（０）は、紫外線を照射していない初期品としての反射板１２の分光反射率を示し、（１）は、２５４ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示し、（２）は、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示し、（３）は、３６５ｎｍの紫外線が照射された反射板１２の分光反射率を示している。
反射板１２には、拡散板１４の場合と同様の方法によって紫外線が照射された。図４に示すように、反射板１２は、試験台２０上に設置され、紫外線カットフィルタ２１を介した紫外線ランプ（２０Ｗ×３灯）２２の紫外線が、当該反射板１２に約５００時間照射される。紫外線カットフィルタ２１では、適宜特定波長の紫外線がカットされ、目的の波長の紫外線のみが反射板１２に照射される。
なお、紫外線ランプ２２の紫外線強度は、画面サイズが３２インチの液晶テレビに用いられる冷陰極蛍光ランプ１（発光管２の外径約４．０ｍｍ、内径約３．０ｍｍ、全長約７２０ｍｍ）の紫外線強度の約５０倍であって、反射板１２が劣化・変色する波長を短時間で特定することができる。
図５のグラフにおいて、（３）の分光反射率を（０）の分光反射率と比較すると、可視領域の反射率に顕著な低下はみられない。このことから、３６５ｎｍの紫外線は、反射板１４の劣化・変色に大きな影響を与えないことがわかる。
図５のグラフにおいて、（３）の分光反射率を（０）の分光反射率と比較すると、可視領域の反射率に顕著な低下はみられない。このことから、３６５ｎｍの紫外線は、反射板１４の劣化・変色に大きな影響を与えないことがわかる。
一方、（１）の分光反射率および（２）の分光反射率を、（０）の分光反射率と比較すると、可視領域の反射率に顕著な低下がみられる。このことから、２５４ｎｍおよび３１３ｎｍの紫外線は、反射板１４の劣化・変色に大きな影響を与えることがわかる。ところで、２５４ｎｍの紫外線は、既に従来の冷陰極蛍光ランプにおいても十分遮蔽されているため、より紫外線遮蔽効果を向上させるためには、３１３ｎｍの紫外線を遮蔽する必要がある。
（紫外線吸収剤をドープする量と紫外線遮蔽効果との関係について）
図６は、酸化チタンがドープされたホウケイ酸ガラスの分光透過率を示す図である。
酸化チタンがドープされたホウケイ酸ガラスにより、厚さ約０．５ｍｍのガラス板を作製し、当該ガラス板の分光透過率を測定した。（ａ）は、酸化チタンが１．５重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｂ）は、酸化チタンが３．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｃ）は、酸化チタンが６．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｄ）は、酸化チタンが９．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｅ）は、酸化チタンが１５．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示す。
図６は、酸化チタンがドープされたホウケイ酸ガラスの分光透過率を示す図である。
酸化チタンがドープされたホウケイ酸ガラスにより、厚さ約０．５ｍｍのガラス板を作製し、当該ガラス板の分光透過率を測定した。（ａ）は、酸化チタンが１．５重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｂ）は、酸化チタンが３．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｃ）は、酸化チタンが６．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｄ）は、酸化チタンが９．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示し、（ｅ）は、酸化チタンが１５．０重量％ドープされたガラス板の分光透過率を示す。
まず、酸化チタンのドープ量の下限値について説明する。
（ａ）の分光透過率において、３１３ｎｍの紫外線の透過率は約５０％であるため、３１３ｎｍの紫外線は約５０％しか遮蔽されていないことがわかる。したがって、ドープされる酸化チタンの量が１．５重量％であると、紫外線遮蔽効果が不十分であるといえる。
一方、（ｂ）の分光透過率において、３１３ｎｍの紫外線の透過率は約１０％であるため、３１３ｎｍの紫外線は約９０％遮蔽されていることがわかる。冷陰極蛍光ランプ１では、３１３ｎｍの紫外線の一部は希土類蛍光体６によって遮蔽されるため、発光管２で３１３ｎｍの紫外線が９０％以上遮蔽されていれば、当該冷陰極蛍光ランプ１全体として、３１３ｎｍの紫外線を略完全に遮蔽することができる。
（ａ）の分光透過率において、３１３ｎｍの紫外線の透過率は約５０％であるため、３１３ｎｍの紫外線は約５０％しか遮蔽されていないことがわかる。したがって、ドープされる酸化チタンの量が１．５重量％であると、紫外線遮蔽効果が不十分であるといえる。
一方、（ｂ）の分光透過率において、３１３ｎｍの紫外線の透過率は約１０％であるため、３１３ｎｍの紫外線は約９０％遮蔽されていることがわかる。冷陰極蛍光ランプ１では、３１３ｎｍの紫外線の一部は希土類蛍光体６によって遮蔽されるため、発光管２で３１３ｎｍの紫外線が９０％以上遮蔽されていれば、当該冷陰極蛍光ランプ１全体として、３１３ｎｍの紫外線を略完全に遮蔽することができる。
ただし、蛍光体６の塗布ムラなどに影響されることなく、拡散板１４や反射板１２の劣化・変色を防止するためには、発光管２の紫外線遮蔽効果がより高いことが好ましい。そこで、実験により、実際に３１３ｎｍの紫外線が蛍光体６によってどの程度遮蔽されているのかを明らかにし、その結果に基づいて発光管２に求める紫外線透過率を規定することとした。図７は、蛍光体の膜厚と冷陰極蛍光ランプの輝度との関係、および、蛍光体の膜厚と３１３ｎｍの紫外線の透過率との関係を示す図である。
図７において、（ａ）は、蛍光体６の膜厚と冷陰極蛍光ランプ１の輝度との関係を示している。（ａ）から、冷陰極蛍光ランプ１が製品として好ましい輝度（相対輝度が９５％以上）を得るためには、蛍光体６の膜厚を１０〜３０μｍの範囲にしなければならないことがわかる。
図７において（ｂ）は、蛍光体６の膜厚と３１３ｎｍの紫外線との関係を示している。（ｂ）から、蛍光体６の膜厚を前記望ましい範囲（１０〜３０μｍ）にすると、３１３ｎｍの紫外線の透過率は９５％以下になることがわかる。
図７において（ｂ）は、蛍光体６の膜厚と３１３ｎｍの紫外線との関係を示している。（ｂ）から、蛍光体６の膜厚を前記望ましい範囲（１０〜３０μｍ）にすると、３１３ｎｍの紫外線の透過率は９５％以下になることがわかる。
これら結果から、製品として好ましい輝度を有する冷陰極蛍光ランプ１では、３１３ｎｍの紫外線が蛍光体６によって最低でも５％遮蔽されていることがわかった。したがって、発光管２の紫外線透過率を５％以下にすれば、冷陰極蛍光ランプ１全体として紫外線透過率を略０％にすることができ、拡散板１４や反射板１２の劣化・変色を効果的に抑制することができる。
そこで、３１３ｎｍの紫外線の透過率が５％以下なるときの酸化チタンの量を検討した。図８は、酸化チタンのドープ量と３１３ｎｍの紫外線の透過率との関係を示す図である。図８から明らかなように、酸化チタンの量が５．１重量％以上の場合に、３１３ｎｍの紫外線の透過率が好ましい範囲（５％以下）内におさまる。よって、拡散板１４や反射板１２の劣化・変色を効果的に防止するためには、発光管２に酸化チタンを５．１重量％以上ドープする必要があることがわかる。
次に、酸化チタンのドープ量の上限値について説明する。
冷陰極蛍光ランプ１の輝度は、実用的なレベルにするために、３８０ｎｍの透過率を７０％以上としている。曲線（ｄ）では、透過率が７０％である。ガラスの透過率曲線（ｄ）の形状より、３８０ｎｍにおける可視透過率が７０％以上のレベルであれば、輝度に最も影響が大きい緑色蛍光体の発光ピークである５４５ｎｍの透過率が低下しない上限範囲であることが分かる。このことから、酸化チタンのドープ量は９．０％が、実使用上の上限値である。
冷陰極蛍光ランプ１の輝度は、実用的なレベルにするために、３８０ｎｍの透過率を７０％以上としている。曲線（ｄ）では、透過率が７０％である。ガラスの透過率曲線（ｄ）の形状より、３８０ｎｍにおける可視透過率が７０％以上のレベルであれば、輝度に最も影響が大きい緑色蛍光体の発光ピークである５４５ｎｍの透過率が低下しない上限範囲であることが分かる。このことから、酸化チタンのドープ量は９．０％が、実使用上の上限値である。
しかし一方で、酸化チタンのドープ濃度が１５％の曲線（ｅ）からもわかるように、酸化チタンのドープ濃度が９％を超えると濃度に依存してさらに可視光の透過率が低下する傾向になる。曲線（ｅ）では、輝度に最も影響が大きい緑色蛍光体のピーク５４５ｎｍの透過率が低下してしまうので輝度低下が顕著となる。
このことから、冷陰極蛍光ランプ１の輝度を実用的なレベルにするためには、酸化チタンのドープ量を９．０重量％以下にしなければならないことがわかる。なお、（ｄ）および（ｅ）は、いずれも３１３ｎｍの紫外線の透過率が略０％であり、３１３ｎｍの紫外線は略完全に遮蔽されている。
このことから、冷陰極蛍光ランプ１の輝度を実用的なレベルにするためには、酸化チタンのドープ量を９．０重量％以下にしなければならないことがわかる。なお、（ｄ）および（ｅ）は、いずれも３１３ｎｍの紫外線の透過率が略０％であり、３１３ｎｍの紫外線は略完全に遮蔽されている。
以上のことから、発光管２にドープする酸化チタンの量は、５．１〜９．０重量％の範囲が適当であり、当該範囲であれば、輝度を低下させることなく、拡散板１４および反射板１２の劣化・変色の原因となる３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができる。
また、（ｃ）の分光透過率に関して、可視領域３８０ｎｍ付近における透過率が約７５％を下回っていないことから、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽しつつ、可視領域の光線をなるべく遮蔽しないというバランスの観点において、酸化チタンをドープする量は、５．１〜６．５重量％の範囲であることが特に望ましい。
また、（ｃ）の分光透過率に関して、可視領域３８０ｎｍ付近における透過率が約７５％を下回っていないことから、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽しつつ、可視領域の光線をなるべく遮蔽しないというバランスの観点において、酸化チタンをドープする量は、５．１〜６．５重量％の範囲であることが特に望ましい。
（酸化チタンをドープする量が紫外線強度に与える影響について）
図９は、冷陰極蛍光ランプの紫外線強度を示す図である。図９において、（ａ）は、酸化チタンが６．０重量％ドープされた発光管２を備えた冷陰極蛍光ランプ１の紫外線強度を、（ｂ）は、酸化チタンが０．５重量％ドープされた発光管を備えた冷陰極蛍光ランプの紫外線強度を示している。なお、紫外線強度は、紫外線絶対強度を輝度で除することによって算定している。なお、発光管は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ2７０重量％−Ｂ2Ｏ3１７重量％−Ａｌ2Ｏ3５重量％−Ｋ2Ｏ２重量％−ＴｉＯ2１．５重量％＋アルカリ土類金属酸化物）により形成されている。
図９は、冷陰極蛍光ランプの紫外線強度を示す図である。図９において、（ａ）は、酸化チタンが６．０重量％ドープされた発光管２を備えた冷陰極蛍光ランプ１の紫外線強度を、（ｂ）は、酸化チタンが０．５重量％ドープされた発光管を備えた冷陰極蛍光ランプの紫外線強度を示している。なお、紫外線強度は、紫外線絶対強度を輝度で除することによって算定している。なお、発光管は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ2７０重量％−Ｂ2Ｏ3１７重量％−Ａｌ2Ｏ3５重量％−Ｋ2Ｏ２重量％−ＴｉＯ2１．５重量％＋アルカリ土類金属酸化物）により形成されている。
図９において、（ａ）の３１３ｎｍ付近の紫外線強度は、（ｂ）の３１３ｎｍ付近の紫外線強度と比較して顕著に低くなっており、酸化チタンが６．０重量％ドープされた発光管２からは３１３ｎｍの紫外線が殆ど放射されていないことがわかる。したがって、酸化チタンが１．５重量％ドープされていれば、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮蔽することができるといえる。
なお、（ａ）に係る冷陰極蛍光ランプ１の輝度は、２３２００ｃｄ／ｍ2であり、（ｂ）に係る冷陰極蛍光ランプの輝度は、２３５００ｃｄ／ｍ2であった。したがって、発光管２に６．０重量％の酸化チタンがドープされていても、冷陰極蛍光ランプ１の輝度に殆ど影響を与えないといえる。
（バックライトユニットの表面輝度の経時的変化について）
図１０は、バックライトユニットの輝度維持率を示す図である。図１０において、（ａ）および（ｂ）は、バックライトユニットの面輝度維持率を経時的に示している。（ａ）のバックライトユニット１０においては、酸化チタンが６．０重量％ドープされた発光管２を備えた冷陰極蛍光ランプ１が搭載されている。また、（ｂ）のバックライトユニットにおいては、酸化チタンが０．５重量％ドープされた発光管を備えた冷陰極蛍光ランプが搭載されている。なお、発光管は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ2７０重量％−Ｂ2Ｏ3１７重量％−Ａｌ2Ｏ3５重量％−Ｋ2Ｏ２重量％−ＴｉＯ2１．５重量％＋アルカリ土類金属酸化物）により形成されている。
（バックライトユニットの表面輝度の経時的変化について）
図１０は、バックライトユニットの輝度維持率を示す図である。図１０において、（ａ）および（ｂ）は、バックライトユニットの面輝度維持率を経時的に示している。（ａ）のバックライトユニット１０においては、酸化チタンが６．０重量％ドープされた発光管２を備えた冷陰極蛍光ランプ１が搭載されている。また、（ｂ）のバックライトユニットにおいては、酸化チタンが０．５重量％ドープされた発光管を備えた冷陰極蛍光ランプが搭載されている。なお、発光管は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ2７０重量％−Ｂ2Ｏ3１７重量％−Ａｌ2Ｏ3５重量％−Ｋ2Ｏ２重量％−ＴｉＯ2１．５重量％＋アルカリ土類金属酸化物）により形成されている。
図１０から明らかなように、（ａ）に係るバックライトユニット１０は、（ｂ）に係るバックライトユニットよりも、動作時間の経過に従う面輝度維持率の低下が顕著に抑制されている。したがって、（ａ）に係るバックライトユニット１０は、（ｂ）に係るバックライトユニットよりも長寿命であるといえる。
なお、（ａ）および（ｂ）のバックライトユニットを約４０００時間動作させた後、当該バックライトユニットの拡散板および反射板の劣化・変色を目視で観察したところ、（ａ）のバックライトユニット１０では、拡散板１４および反射板１２の劣化・変色が全く観測されなかったが、（ｂ）のバックライトユニットでは、拡散板および反射板に劣化・変色が観測された。
なお、（ａ）および（ｂ）のバックライトユニットを約４０００時間動作させた後、当該バックライトユニットの拡散板および反射板の劣化・変色を目視で観察したところ、（ａ）のバックライトユニット１０では、拡散板１４および反射板１２の劣化・変色が全く観測されなかったが、（ｂ）のバックライトユニットでは、拡散板および反射板に劣化・変色が観測された。
以上のように、本実施例の冷陰極蛍光ランプ１は、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮断できるため、当該冷陰極蛍光ランプ１を搭載したバックライトユニット１０の拡散板１４、反射板１２、拡散シート１５およびレンズシート１６の劣化・変色を効果的に防止することができる。したがって、バックライトユニット１０は、動作によって生じる表面輝度の低下が著しく抑制されており、長寿命である。
以上、本発明に係る冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニットを実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
特に近年、液晶テレビのハイビジョン化が進んでいるが、ハイビジョンの液晶テレビは通常の液晶テレビよりも開口率が小さく、より高い表面輝度が必要であるため、冷陰極蛍光ランプの数を増やすなどしてバックライトユニットの表面輝度を高めている。
特に近年、液晶テレビのハイビジョン化が進んでいるが、ハイビジョンの液晶テレビは通常の液晶テレビよりも開口率が小さく、より高い表面輝度が必要であるため、冷陰極蛍光ランプの数を増やすなどしてバックライトユニットの表面輝度を高めている。
このように、バックライトユニットの表面輝度を高くすると、それに伴って２５４ｎｍおよび３１３ｎｍの紫外線の量が増加し、拡散板や反射板などの劣化・変色が激しくなり、バックライトユニットの表面輝度が低下するといった問題が生じる。しかし、本願発明の冷陰極蛍光ランプを用いれば、当該問題を解決することが出来る。
さらに、近年、液晶テレビに動作時間６万時間以上が望まれるなど、液晶テレビの長寿命化の要請が高まっているが、本発明の冷陰極蛍光ランプを用いれば、バックライトユニットの表面輝度の低下をより抑制することが出来るため、当該液晶テレビの寿命をより長くすることが出来る。
さらに、近年、液晶テレビに動作時間６万時間以上が望まれるなど、液晶テレビの長寿命化の要請が高まっているが、本発明の冷陰極蛍光ランプを用いれば、バックライトユニットの表面輝度の低下をより抑制することが出来るため、当該液晶テレビの寿命をより長くすることが出来る。
本発明の冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニットは、液晶テレビやその他の液晶ディスプレイ機器に利用できる。特に、ＰＣ樹脂製の拡散板を備えた直下方式のバックライトユニットを備えた大型液晶テレビや大型液晶ディスプレイ、およびハイビジョン液晶テレビに適している。
１ 冷陰極蛍光ランプ
２ 発光管
６ 蛍光体
１０ バックライトユニット
１４ 拡散板
２ 発光管
６ 蛍光体
１０ バックライトユニット
１４ 拡散板
Claims (4)
- 発光管の管内面に蛍光体が塗布され、前記発光管の管内に水銀および緩衝用希ガスが封入された冷陰極蛍光ランプにおいて、前記発光管は、組成比率５．１〜９．０重量％の範囲で紫外線吸収剤がドープされたホウケイ酸ガラスにより形成されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
- 前記紫外線吸収剤は、酸化チタン、酸化セリウムおよび酸化亜鉛のうちのいずれか１つまたは複数の組み合わせからなることを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 冷陰極蛍光ランプとして、請求項１または２に記載の冷陰極蛍光ランプが搭載されていることを特徴とするバックライトユニット。
- 複数の冷陰極蛍光ランプと、当該冷陰極蛍光ランプに対して、バックライトユニットの光放出側に配置される拡散板とを備えた直下方式のバックライトユニットにおいて、前記冷陰極蛍光ランプは、請求項１または２に記載の冷陰極蛍光ランプであり、前記拡散板は、ポリカーボネイト樹脂により形成されていることを特徴とするバックライトユニット。
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