JP2006147289A - 冷陰極蛍光ランプ及びバックライト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 蛍光体粒子40からなる蛍光体層34がガラスバルブの内面に形成され、ガラスバルブ30内に水銀が封入されている冷陰極蛍光ランプ20であって、少なくとも励起されることにより青色の光を放射する蛍光体粒子40の表面に、酸化マグネシウムの粒子42がまばらに付着されており、酸化マグネシウムの粒子42は、蛍光体粒子40の表面全域にわたって、ほぼ均一な割合で分布している。
酸化マグネシウムの粒子42による蛍光体粒子40表面の被覆率P(%)は、0<P<76であって、酸化マグネシウムの粒子42は、平均粒径が0.01μm以上0.1μm以下である。
【選択図】 図4
Description
ところで、ランプ寿命中において、発光管内に封入された水銀が蛍光体層を構成する蛍光体粒子に付着して、蛍光体粒子への紫外線入射量が減少することにより光束維持率が低下することが知られている。そこで、光束維持率の低下を抑制するために、蛍光体粒子に金属酸化物からなる被膜をコーティングする技術が開示されている(例えば、特許文献1〜3参照)。例えば、公知のゾル‐ゲル法により蛍光体粒子の表面を金属酸化物からなる被膜でコーティングすることによって、蛍光体粒子に水銀が付着する現象が抑制され、蛍光ランプの光束維持率の低下を抑制することができる。
そこで、本発明は、光束維持率の高い冷陰極蛍光ランプ及びバックライト装置を提供することを目的としている。
蛍光体粒子の表面において、金属酸化物の粒子分布に偏りがある場合には、金属酸化物の粒子がほとんど存在しない領域に水銀が付着しやすくなり光束維持率も低下するが、蛍光体粒子の表面全域にわたって、粒子分布の偏りなくほぼ均一に金属酸化物の粒子を付着させることによって、蛍光体粒子の表面全域において水銀が付着しにくくなるので、光束維持率の低下を抑制することができると考えられる。
被覆率P(%)が0<P<76であると、金属酸化物の粒子による蛍光体粒子の被覆率が0%あるいは100%の従来構成の冷陰極蛍光ランプよりも、光束維持率が改善されることが実験により確認された。なお、被覆率とは、蛍光体粒子の表面における金属酸化物粒子による面積占有率をいう。
これは、蛍光体粒子に付着させる金属酸化物粒子の平均粒径が0.1μmよりも大きいと、蛍光体粒子に到達する紫外線の量が低下することにより光束が低下すると考えられるからであり、粒径が0.01μm未満のものは製造することが困難だからである。
上記構成において、金属酸化物として酸化マグネシウム(MgO)を用いると、光束維持率の改善がはかられることが実験により確認された。
また、上記構成において、前記少なくとも一部の蛍光体粒子には、励起されることにより、青色の光を放射するものが含まれていることが好適である。
<バックライト装置の構成>
はじめに、本実施の形態に係るバックライト装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るアスペクト比16:9の液晶ディスプレイ用バックライト装置1の構成を示す概略斜視図である。同図において内部の構造を示すために前面パネル16の一部を切り欠いて示している。
筐体10は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面11に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。
筐体10の開口部は、拡散板13、拡散シート14およびレンズシート15を積層してなる透光性の前面パネル16で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。
<ランプの構成>
つぎに、図2を参照しながらランプ20の構造について説明する。図2は、ランプ20の概略構成を示す一部切欠図である。
リード線21は、タングステンからなる内部リード線とニッケルからなる外部リード線の継線であり、ガラスバルブ30は両端部とも、内部リード線に対応する部分で気密封止されている。
保護膜32は、例えばイットリア(Y2O3)等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ30内に封入されている水銀とガラスバルブ30とが反応するのを抑制する機能を有している。
<蛍光体粒子40の構成>
図3は、走査電子顕微鏡(SEM)で本実施の形態に係る蛍光体粒子40を拡大撮影した写真である。また図4は、図3よりも倍率を上げて蛍光体粒子40を拡大撮影した写真である。
従来のように、表面に金属酸化物を全く被覆させない蛍光体粒子を用いた場合には、ランプ点灯中に水銀が蛍光体粒子に付着して、蛍光体粒子への紫外線の入射量が低減するので、次第に光束維持率が低下していく。
一つは、蛍光体粒子の表面に酸化マグネシウム粒子42が存在するので、金属酸化物を全く被覆させない蛍光体粒子を用いた場合よりも、蛍光体粒子に水銀が付着する現象を抑制することができるということである。
本実施の形態に係るランプ20は、これら2つの要因が伴って、公知技術を適用したランプよりも光束維持率が改善されるものと考えられる。
蛍光体粒子40の粒径は、5μmから10μm程度である。ここで、酸化マグネシウム粒子42の平均粒径は0.01μmから0.1μmであることが好適である。平均粒径が0.1μmよりも大きいと、蛍光体粒子に到達する紫外線の量が低減することにより、光束が低下すると考えられるからであり、0.01μm未満のものは製造することが困難だからである。
つぎに、図5を参照しながら、上記形態の蛍光体粒子40を製造する方法について述べる。図5は、蛍光体粒子の表面に酸化マグネシウムの粒子を付着する方法を示す模式図である。
はじめに、図5(a)のように、蛍光体粒子41を、蒸留水50の入ったビーカー52内に投入し、攪拌することによって均一に分散させる。なお、ここで用いる溶媒は蒸留水とアルコールの混合溶媒であってもよい。
そして、酸もしくはアルカリ溶液56を滴下して、この水溶液54のpHを調整する。ここで、この水溶液54のpHを蛍光体粒子41と酸化マグネシウムの粒子42との等電点の中間値の近傍に調整する。その後、所定時間攪拌を続けることによって、図5(d)に示すように、静電的引力によって各蛍光体粒子41の表面に酸化マグネシウムの粒子42が分散して付着する。このとき、酸化マグネシウムの粒子42は、蛍光体粒子41の表面全域にわたって、ほぼ均一に分布する。
なお、酸化マグネシウムの粒子42による蛍光体粒子41表面の被覆率は、水溶液のpH、酸化マグネシウムの粒子42の水溶液中の濃度、および反応時間等を調節することにより調整できる。
続いて、この蛍光体を結着剤やバインダーを含む溶媒と混合・攪拌して蛍光体懸濁液を作成し、その後、この懸濁液を内面に保護膜32を形成したガラスバルブ30に塗布し、乾燥、焼成(シンター)することによって、ガラスバルブ30内面に形成された保護膜32に被着した蛍光体層34が形成される。
本発明者らは、本実施の形態に係るランプと従来構成に係るランプについてそれぞれ特性試験を実施した。具体的には、実施例として本実施の形態に係る被覆率40%のランプ20、比較例1としてゾル‐ゲル法により作成した被覆率100%の蛍光体粒子を用いたランプ(特許文献2)、比較例2として何も処理を施していない(被覆率0%の)蛍光体粒子を用いたランプを用意し、これらのランプの光束維持率を測定した。
グラフから分かるように、ゾル‐ゲル法により100%被覆した比較例1は、何も処理を施していない比較例2よりも光束維持率は若干改善されてはいるものの、十分な光束維持率が得られているとは言い難い。
さらに、点灯開始時(ライフ時間:0時間)の輝度についても、以下のような結果が得られた。ゾル‐ゲル法により100%被覆した比較例1は、点灯開始時の輝度は約4200cd/m2であり、何も処理を施していない比較例2は、点灯開始時の輝度は約4400cd/m2だった。これは、ゾル‐ゲル法により蛍光体粒子を金属酸化物で100%被覆したことにより、紫外線が蛍光体粒子を励起しにくくなったことに起因していると考えられる。
<被覆率の最適範囲>
上述の特性試験では、実施例として、酸化マグネシウム粒子42による被覆率が40%
の蛍光体粒子40を用いたが、本発明者らは、被覆率が異なる蛍光体粒子を数種類作成し、これらの蛍光体粒子を備える各ランプの光束維持率を測定することによって、被覆率の最適な範囲を調べる実験をさらに実施した。
なお、酸化マグネシウム粒子42による蛍光体粒子40表面の被覆率は、蛍光体粒子40を走査電子顕微鏡(SEM)等によって撮影し、一方向から見たときの蛍光体粒子40の表面積における酸化マグネシウム粒子42の面積占有率を測定することにより求められる。
グラフより、被覆率P(%)が0<P<76のときは、酸化マグネシウムの粒子42による蛍光体粒子40の被覆率が0%あるいは100%の従来構成のランプよりも、光束維持率が改善されていることが見て取れる。すなわち、酸化マグネシウムの粒子42による蛍光体粒子40の被覆率P(%)を0<P<76に調整することにより、従来構成のものよりも光束維持率の高いランプを提供することができる。
さらには、被覆率P(%)は、37≦P≦57であることが好ましい。この範囲では、被覆率が0%あるいは100%の従来構成のランプよりも、1000時間点灯時における光束維持率が2%以上も改善される。
本実施の形態に係るランプでは、蛍光体粒子40の表面に酸化マグネシウムの粒子42がまばらに付着しているために、光束維持率が改善されることが実験により確かめられた。すなわち、本実施の形態に係るランプは、光束維持率が高いので、例えば液晶ディスプレイのバックライト装置の光源として用いることにより、高品質のバックライト装置を提供することができる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
(1)上記においては、蛍光体粒子の表面に酸化マグネシウムの粒子をまばらに付着させた構成について説明した。蛍光体層34には、励起されることにより赤、緑、青の各色の光を放射する蛍光体粒子がそれぞれ用いられるが、中でも、青色の光を放射する蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu)に最も水銀が付着しやすく、このことが光束維持率が低下する要因となっていることが本発明者らにより見出された。
(2)上記においては、蛍光体粒子の表面に付着させる金属酸化物として、酸化マグネシウム(MgO)を用いた場合について説明したが、金属酸化物として、酸化亜鉛(ZnO)、酸化イットリウム(Y2O3)、又は酸化ジルコニウム(ZrO2)を用いてもよいと考えられる。
10 筐体
13 拡散板
14 拡散シート
15 レンズシート
16 前面パネル
20 冷陰極蛍光ランプ
30 ガラスバルブ
32 保護膜
34 蛍光体層
40 蛍光体粒子
42 酸化マグネシウム粒子
Claims (7)
- 放電管の内面に蛍光体層を備える冷陰極蛍光ランプであって、
前記蛍光体層を構成する少なくとも一部の蛍光体粒子の表面に、金属酸化物の粒子が分散して付着されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。 - 前記金属酸化物の粒子は、前記蛍光体粒子の表面全域にわたって、ほぼ均一に分布していることを特徴とする請求項1記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 前記金属酸化物の粒子による前記蛍光体粒子表面の被覆率P(%)は、0<P<76であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 前記金属酸化物の粒子は、平均粒径が0.01μm以上0.1μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 前記金属酸化物は、酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 前記少なくとも一部の蛍光体粒子には、励起されることにより、青色の光を放射するものが含まれていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の冷陰極蛍光ランプ。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の冷陰極蛍光ランプを備えることを特徴とするバックライト装置。
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