JP2006221984A - 蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 管端色度差の小さい蛍光ランプを安価に製造することのできる蛍光ランプの製造方法を提供することを主たる目的とする。また、本発明の他の目的は、管端色度差の小さい蛍光ランプを提供する。
【解決手段】 複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法において、前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に、沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする
【選択図】 図２

Description

本発明は、蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関し、特には複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層を備えた蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプに関する。

希土類含有赤色蛍光体粒子、希土類含有緑色蛍光体粒子および希土類含有青色蛍光体粒子からなる蛍光体層を備えた３波長蛍光ランプ（以下、単に蛍光ランプ）は、演色性が良く、任意に色度を調整することができるため、一般に広く利用されている。このような蛍光ランプの蛍光体層は、３色の蛍光体粒子を所定の混合比で懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持したガラス管の内面に塗布し、その後乾燥させて形成されている。

ところが、蛍光体粒子は色ごとに比重が異なるため、懸濁液の乾燥中に比重の大きい蛍光体粒子がガラス管の下端側に偏って、蛍光体粒子の混合比がガラス管の上端側と下端側とで異なってしまう。そのため、出来上がった蛍光ランプに管端色度差が生じる。
近年需要の増加している冷陰極蛍光ランプの場合は、発光管が細くて長いため懸濁液の乾燥により時間がかかる。したがって、蛍光体粒子の混合比にもより差異が生じ易く、管端色度差が問題になり易い。特に、液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプの場合は、管端色度差が液晶の画面の色合いもに大きな影響を及ぼすため、問題がより深刻である。

そこで、特許文献１には、懸濁液を二度に分けて塗布する製造方法が開示されている。この製造方法では、一度目の塗布完了後、ガラス管を上下に反転させて二度目の塗布を行うため、一度目の塗布で生じる管端色度差と二度目の塗布で生じる管端色度差とが平均化されて、最終製品の管端色度差が小さくなる。
また、特許文献２には、比重の小さい蛍光体粒子については粒径の大きなものを使用し、比重の大きい蛍光体粒子との重量差を縮め、乾燥の際に生じる蛍光体粒子の混合比の偏りを少なくすることによって、管端色度差を小さくする製造方法が開示されている。
特開平４−２８００３１号公報 特開２００４−１８６０９０号公報

しかし、特許文献１の製造方法は、塗布と乾燥が二度繰り返されるため、作業時間が長く製造コストが高い。かといって、一度目の塗布の後の乾燥を省略すれば、二度目の塗布の際に塗布ムラが生じる。
一方、特許文献２の方法は、蛍光体粒子の輝度に影響を及ぼさない範囲で蛍光体粒子の粒径を大きくしなければならず、管端色度差の改善が十分に図れないため実用的でない。

本発明は、上記した課題に鑑み、管端色度差の小さい蛍光ランプを安価に製造することのできる蛍光ランプの製造方法を提供することを主たる目的とする。また、本発明の他の目的は、管端色度差の小さい蛍光ランプを提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究の結果、懸濁液の乾燥の際に生じる蛍光体粒子の混合比の差異は、単に蛍光体粒子の比重差や、比重差に起因する流動性の差によってのみ生じるのではなく、蛍光体粒子の沈降速度の差が大きく影響していることをつきとめた。
さらに、従来の蛍光体粒子は、表面が比較的平滑であるため、沈降時に蛍光体粒子の表面近くを流れる懸濁液は層流が支配的であるが、蛍光体粒子の表面に微粒子を付着させて乱流を発生させれば、蛍光体粒子の受ける圧力抵抗が小さくなって、前記蛍光体粒子の沈降速度が速くなることをつきとめた。

そこで、上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法であって、前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする。

また、請求項２記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項１記載の蛍光ランプの製造方法において、前記沈降速度が最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、沈降速度が最も速い種類の蛍光体粒子の沈降速度に対して８０％以上にすることを特徴とする。
請求項３記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項１または２記載の蛍光ランプの製造方法において、前記微粒子を蛍光体粒子に対して１．２〜３．０ｗｔ％付着させることを特徴とする。

請求項４記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項１から３のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法において、前記微粒子は、平均粒径が３０〜２００ｎｍであることを特徴とする。
請求項５記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法であって、前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする。

請求項６記載の本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、請求項１から５のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法であって、前記ガラス管の内面に前記複数種類の蛍光体粒子が２〜５ｇ／ｃｍ^２付着するように前記懸濁液を塗布することを特徴とする。
請求項７記載の本発明に係る蛍光ランプは、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備え、前記複数種類の蛍光体粒子のうちの最も比重の小さい蛍光体粒子の表面に、微粒子が２０〜７０個／μｍ^２付着していることを特徴とする。

請求項８記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項７に記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、前記最も比重の小さい蛍光体粒子に対して１．２〜３．０ｗｔ％付着していることを特徴とする。
請求項９記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項７または８記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、平均粒径が３０〜２００ｎｍであることを特徴とする。

請求項１０記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項７〜９のいずれかに記載の蛍光ランプであって、前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする。
請求項１１記載の本発明に係る蛍光ランプは、請求項７〜１０のいずれかに記載の蛍光ランプであって、前記ガラス管の内面には、前記複数種類の蛍光体粒子が２〜５ｇ／ｃｍ^２付着していることを特徴とする。

本発明に係る蛍光ランプの製造方法は、沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、他の種類の蛍光体粒子の沈降速度に近づけることができ、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差を縮めることができる。そのため、略鉛直状態に保持された直管状のガラス管の内面に塗布した懸濁液を乾燥させる際に、前記ガラス管の上端側と下端側とに蛍光体粒子の混合比の差異が生じ難い。したがって、製品としての品質が十分に担保された管端色度差の少ない蛍光ランプを二度塗りすることなく製造することができ、二度塗りが必要な従来の製造方法と比較して、蛍光ランプの製造コストが安価である。

以下、本発明の実施の形態に係る蛍光ランプおよび蛍光ランプ製造方法について説明する。
（蛍光ランプの構成）
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプを、液晶バックライトに用いられる３波長形の冷陰極蛍光ランプを例にし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構成を示す概略図である。図１に示す冷陰極蛍光ランプ１（以下、単に蛍光ランプ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ている。
蛍光ランプ１の発光管２は、ホウケイ酸ガラス（ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ−ＴｉＯ_２）によって形成されており、内径は約２ｍｍ、肉厚は約０．５ｍｍ、全長は約７００ｍｍである。

発光管２は、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。

発光管２の内面には、蛍光体層６が形成されている。蛍光体層６についての詳細は後述する。また、発光管２の管内には、約３ｍｇの水銀と、約８ｋＰａのネオン・アルゴン混合ガス（９５％Ｎｅ−５％Ａｒ）が封入されている。
以上、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプを具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプは、上記の実施の形態に限定されない。

例えば、上記の実施の形態では、液晶バックライト用の冷陰極蛍光ランプの場合について説明したが、蛍光ランプは、低圧水銀ランプのような熱陰極蛍光ランプや、無電極蛍光ランプ、外部電極蛍光ランプ等であっても良い。本発明は、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備えた蛍光ランプに広く適用することができる。

また、発光管２の形状は、直管状に限定されず、Ｕ字状や環状であっても良い。本発明は、懸濁液を塗布する際に、ガラス管の形状が直管状であれば適用可能であり、懸濁液塗布後にガラス管がＵ字状や環状に曲げ加工されても構わない。
また、発光管２のサイズは、上記サイズに限定されないが、内径が１〜３０ｍｍ、管長が３００〜２５００ｍｍである場合に、より本発明が有効である。特に、内径が３ｍｍ以下である細い発光管や、管長が５００ｍｍ以上である長い発光管は、管端色度差が生じ易いため本発明が有効である。

また、発光管２は、ホウケイ酸ガラスで形成されたものに限定されず、蛍光ランプの種類に応じて、ソーダガラスや石英ガラス等で形成されたものを使用すれば良い。さらに、発光管２の内面には、蛍光体層６の他に保護膜等が形成されていても良い。
（蛍光体層の構成）
図２は、蛍光体層の構成を示す模式図である。図２に示すように、蛍光体層６は、希土類含有赤色蛍光体粒子１１（以下、赤色蛍光体１１）、希土類含有緑色蛍光体粒子１２（以下、緑色蛍光体１２）、希土類含有青色蛍光体粒子１３（以下、青色蛍光体１３）、および結着剤１４からなる。

蛍光体１１，１２，１３は、発光管２の内面に３．５ｇ／ｃｍ^２付着している。なお、蛍光体１１，１２，１３の付着量は、上記に限定されないが、２〜５ｇ／ｃｍ^２の範囲で付着していることが好ましい。前記付着量が２ｇ／ｃｍ^２よりも少なくなると、蛍光ランプ１の輝度が低くなり過ぎ、また前記付着量が５ｇ／ｃｍ^２を超えると、蛍光ランプ１の輝度が低くなり過ぎるばかりでなく、管端色度差も大きくなる。

赤色蛍光体１１は、ユーロピウム付活酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋）からなり、平均粒径が約６．３μｍ、比重が約５．１である。なお、赤色蛍光体１１の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が５〜７μｍ、比重が４．５〜５．５の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
緑色蛍光体１２は、セリウム・テルビウム共付活リン酸ランタン（ＬａＰＯ₄：Ｃｅ^３＋、Ｔｂ^３＋）からなり、平均粒径が約５．２μｍ、比重が約４．８である。なお、緑色蛍光体１２の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が４〜６μｍ、比重が４．５〜５．５の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。

青色蛍光体１３は、ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋）からなり、平均粒径が約５．１μｍ、比重が約３．８である。なお、青色蛍光体１３の平均粒径および比重は上記に限定されないが、平均粒径が４〜６μｍ、比重が３．４〜４．４の範囲であれば蛍光ランプ用として好適である。
図２において二点鎖線で囲んだ領域に示すように、各青色蛍光体１３の表面には、微粒子１５が付着している。図３は、表面に微粒子が付着した青色蛍光体粒子を示す電子顕微鏡写真である。図３において、大型でブロック形状の粒子が青色蛍光体１３であり、前記青色蛍光体１３の表面に白っぽく写る小径の粒子が微粒子１５である。このように微粒子１５が付着していると、青色蛍光体１３の沈降速度が速くなる。

微粒子１５は、具体的には、平均粒径が約１００ｎｍの酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）であって、青色蛍光体１３に対して約１．５ｗｔ％付着している。また、微粒子１５は、青色蛍光体１３の表面に２０〜７０個／μｍ^２付着している。このように微粒子１５が付着しているため、青色蛍光体１３は、赤色蛍光体１１および緑色蛍光体１２と略同等の沈降速度を有する。

微粒子１５は、青色蛍光体１３の表面にのみ付着させている。しかし、蛍光体層６は、赤色蛍光体１１、緑色蛍光体１２および青色蛍光体１３が混在した状態であるため、赤色蛍光体１１や緑色蛍光体１２の表面にも微粒子１５が付着していることもあり得る。
なお、微粒子１５は、酸化イットリウムに限定されず、例えば、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、アルミニウム（Ａｌ）およびケイ素（Ｓｉ）を主原料とした酸化物若しくはリン酸化合物等、若しくはそれらの組み合わせであっても良い。但し、酸化イットリウム、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）は、青色蛍光体１３の発光に必要な紫外線を吸収し難く、また、前記青色蛍光体１３から発せられる可視光線を吸収し難いため、蛍光ランプの輝度が低下せず好適である。

また、微粒子１５の平均粒径は、上記に限定されないが、３０〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。平均粒径が３０ｎｍよりも小さいと、微粒子１５に不純ガスが吸着し易くなり蛍光ランプの輝度が低下する。一方、平均粒径が２００ｎｍよりも大きいと、微粒子１５の可視光線吸収量が大きくなり過ぎて、蛍光ランプの輝度が低下する。特に、平均粒径が３０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の範囲であれば、好ましい輝度を得ることができる。

また、微粒子１５の付着量は、上記に限定されないが、青色蛍光体１３に対して１．２〜３．０ｗｔ％が好適である。付着量が１．２ｗｔ％よりも少ないと、後述するように青色蛍光体１３の沈降速度を十分に速めることができず、管端色度差の改善効果に乏しい。一方、付着量が３ｗｔ％よりも多いと、可視光線の透過率が低下して蛍光ランプの輝度が低下する。

以上、本発明の一実施形態にかかる蛍光ランプの蛍光体層６を具体的に説明してきたが、本発明に係る蛍光ランプの蛍光体層６は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、蛍光体層６は、上記のように赤色蛍光体１１、緑色蛍光体１２および青色蛍光体１３からなる３波長型のものに限定されず、複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層であれば良い。したがって、２色の蛍光体粒子や４色以上の蛍光体粒子を組み合わせた蛍光体層であっても良く、また、使用する蛍光体粒子の色も、赤色、緑色および青色に限定されない。

どの様に蛍光体粒子を組み合わせる場合であっても、微粒子１５は、少なくとも沈降速度の最も遅い蛍光体粒子に付着させることが重要である。これにより、最も遅い蛍光体粒子の沈降速度を、他の蛍光体粒子の沈降速度に近づけることができるため、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差が縮まり、蛍光ランプの管端色度差を小さくすることができる。
微粒子１５は、沈降速度が最も遅い蛍光体粒子以外にも付着させることが可能である。例えば、管端色度差を最小限にしたい場合、沈降速度が最も速い蛍光体粒子以外の蛍光体粒子全てにそれぞれ微粒子１５を付着させ、それら蛍光体粒子の沈降速度を前記最も速い蛍光体粒子の沈降速度と同等にし、各種蛍光体粒子全ての沈降速度を略均一にすることが考えられる。

なお、各種蛍光体粒子間の最大沈降速度差を縮める他の方法として、沈降速度の最も速い蛍光体粒子の沈降速度を遅くすることも考えられる。蛍光体粒子の沈降速度を遅くするためには、前記蛍光体粒子が沈降時に懸濁液から受ける圧力抵抗を大きくすればよく、そのための処理を前記蛍光体粒子の表面に施せばよい。
青色蛍光体１３の表面には、発光管２内に封入された水銀が付着し易いが、微粒子１５は、前記水銀が前記前記青色蛍光体１３に付着するのを防止する効果を有するため、水銀消費による蛍光ランプ１の光束維持率低下を防止することもできる。

さらに、蛍光ランプ１が、外部電極蛍光ランプである場合、発光管２の内面における外部電極に対応する位置に青色蛍光体１３が残留していると、前記青色蛍光体１３に水銀が付着し、前記水銀に電界が集中して前記発光管２にピンホールが発生する弊害がある。しかし、青色蛍光体１３の表面に微粒子１５を付着していれば、前記青色蛍光体１３に水銀が付着し難くなり、外部電極に対応する位置に青色蛍光体１３が残留していても、ピンホールが発生し難い。

（蛍光ランプの製造方法）
本発明の実施の形態に係る蛍光ランプの製造方法は、発光管２となるガラス管の内面に蛍光体層６を形成する工程に特徴を有し、他の工程は従来技術に準ずるものであるため、蛍光体層６を形成する工程のみを詳細に説明し、他の工程についてはその説明を省略するか簡略するにとどめる。

蛍光体層６を形成する工程は、懸濁液を作製する懸濁液作製工程と、ガラス管の内面に前記懸濁液を塗布し乾燥させる塗布・乾燥工程とで構成される。
１．懸濁液作製工程
青色蛍光体１３は、赤色蛍光体１１および緑色蛍光体１２と比べて沈降速度が遅い。そこで、青色蛍光体１３の沈降速度を、赤色蛍光体１１および緑色蛍光体１２の沈降速度に近づけるため、前記青色蛍光体１３の表面に微粒子１５を付着させる。

まず、酸化ブチルや水等の溶媒に、微粒子１５および分散剤を加えて攪拌し、前記微粒子１５を均一に分散させる。さらに、前記溶媒に、青色蛍光体１３を加えて攪拌し、前記青色蛍光体１３と微粒子とを混合する。その後、混合液を加熱して溶媒蒸発させ、さらに約５００℃で１０分間加熱して分散剤を分解除去する。なお、加熱は、青色蛍光体１３が劣化しない温度でなければならない。以上により、青色蛍光体１３の表面に微粒子１５を強固に付着させることができる。

次に、酢酸ブチルに、赤色蛍光体１１、緑色蛍光体１２、微粒子１５を付着させた青色蛍光体１３、増粘剤および結着剤を加えて、プラネタリーミキサーで攪拌・混合し懸濁液を作製する。なお、懸濁液用の溶媒は、酢酸ブチルに限定されず、例えば水等であってもよい。
２．塗布・乾燥工程
図４は、懸濁液の塗布・乾燥工程を説明するための図である。

まず、図４（ａ）に示すように、ガラス管１００を、その一方の開口部が上側、他方の開口部が下側となるように、把持部材２００によって略鉛直状態に保持する。次に、真空ポンプ（不図示）およびコンプレッサ（不図示）に接続された吸排管３００のアタッチメント３０１に、ガラス管１００の上端部１０１を当接させる。さらに、懸濁液４００を貯留した液浴５００を上昇させて、ガラス管１００の下側部１０２を前記懸濁液４００に浸漬させる。この状態で、真空ポンプを駆動させて、アタッチメント３０１の貫通孔３０２からガラス管１００内のエアを吸引し、懸濁液４００を吸い上げる。

なお、アタッチメント３０１は、前記アタッチメント３０１の貫通孔３０２を形成する筒体３０３と、前記筒体３０３に外嵌された弾性体３０４とからなる。弾性体３０４は、例えばシリコンゴムのような弾性を有する素材で形成されており、ガラス管１００の上端部１０１を当接させた際の衝撃を和らげ前記ガラス管１００の損傷を防ぐ役割、および、前記ガラス管とアタッチメント３０１とを密着させる役割を有する。一方、筒体３０３は、例えばステンレスのような硬質の素材で形成されているため、アタッチメント３０１にガラス管１００の上端部１０１を当接させても貫通孔３０２が潰れるようなことがない。なお、筒体３０３の上端側には、弾性体３０４が上方にずれ動くのを規制するための鍔部３０５が設けられている。

次に、図４（ｂ）に示すように、ガラス管１００を懸濁液回収用のトレー６００上に移動させる。そして、真空ポンプによる吸引状態を開放するとともに、コンプレッサを駆動させてアタッチメント３０１の貫通孔３０２からガラス管１００内に乾燥エアを吹き込む。これにより、ガラス管１００内の懸濁液４００がトレー６００内に排出され、ガラス管１００の内面の所定の範囲１０３に懸濁液４００が塗布される。

さらに、乾燥エアを吹き込み続けることによって、ガラス管１００の内面に塗布された懸濁液４００を乾燥させることができる。なお、乾燥中のガラス管周りの雰囲気温度は、例えば３５℃に保たれ、乾燥エアは、例えば所定温度の空気であり、アタッチメント３０１から吹き込む量は、例えば２００ｍｌ／ｍｉｎである。
その後、ガラス管１００の内面に付着した蛍光体を約６５０℃で焼成する。そして、ガラス管１００の両端部１０１，１０２に電極５が取り付けられたリード線４を封着し、内部にネオン・アルゴン混合ガスと水銀を封入し、蛍光ランプを完成させる。なお、蛍光体の焼成温度は、５００〜７００℃の範囲が好ましく、これ以上温度を上げると蛍光体が破壊され得る。

懸濁液４００の塗布は、次に説明する方法で行うこともできる。図５は、懸濁液塗布工程を説明するための図である。
まず、図５（ａ）に示すように、ガラス管１００を、その一方の開口部が上側、他方の開口部が下側となるように、把持部材２００によって略鉛直状態に保持する。次に、懸濁液貯留槽（不図示）に接続された吸排管７００のアタッチメント７０１に、ガラス管１００の上端部１０１を当接させる。そして、懸濁液貯留槽から吸排管７００へ懸濁液４００を送液し、その懸濁液４００をアタッチメント７０１の貫通孔７０２からガラス管１００内に流し込む。

ガラス管１００内に給送された懸濁液４００は、図５（ｂ）に示すように、前記ガラス管１００の内部を通って下端部１０２側から排出され、回収槽８００で回収される。その後、ガラス管１００内に、気体流入パイプ（不図示）から乾燥エアを吹き込んで、前記ガラス管１００の内面の所定の範囲１０３に塗布された懸濁液４００を乾燥させる。
なお、アタッチメント７０１も、上述したアタッチメント３０１と同様に、、鍔部７０５が設けられた筒体７０３と、前記筒体７０３に外嵌された弾性体７０４とからなる。筒体７０３および弾性体７０４の構成および機能は、筒体３０３および弾性体３０４と同様である。

（実験）
蛍光体粒子の溶媒中における沈降速度の測定方法を説明する。
図６は、沈降速度の測定方法を説明するための図である。まず、酢酸ブチル３０ｇおよび蛍光体粒子１０ｇを沈降管９００に加えて均一に懸濁する。次に、沈降管９００を静置し、懸濁液４００が、蛍光体粒子が殆ど含まれない上澄層４０１と、蛍光体粒子が懸濁する懸濁層４０２と分離するの観察する。この際、上澄層４０１の上面の高さＴ１と、懸濁層４０２の上面の高さＴ２とを経時的に計測する。

図７は、蛍光体粒子の沈降速度を示す図である。図７に示すように、青色蛍光体１３は、赤色蛍光体１１および緑色蛍光体１２に比べて、懸濁層４０２の上面が下方に移動する速度が遅い、すなわち前記青色蛍光体１３の沈降速度が遅い。
本実験では、高さＴ１および高さＴ２を、１分おきに５分後まで測定したが、３分後以降は、赤色蛍光体１１や緑色蛍光体１２のグラフの傾きが穏やかになっていることからわかるように、蛍光体１１，１２，１３は、それぞれ一定の時間が経過すると殆ど沈降しなくなる。

したがって、沈降速度を評価は、グラフの傾きが緩やかになる前に行わなければならない。種々検討の末、実際にガラス管１００に塗布した懸濁液４００を乾燥させるときの沈降速度と相関の高いのは、１分後の沈降速度であることがわかった。
次に、青色蛍光体１３の表面に種々の量の微粒子１５を付着させて、沈降速度がどの様に改善されるかを評価した。

図８は、微粒子付着青色蛍光体の沈降速度を示す図である。実験では、微粒子１５を青色蛍光体１３に対して、０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％、１．２ｗｔ％、１．５ｗｔ％および３．０ｗｔ％付着させた。図８に示すように、付着量が０．５ｗｔ％では、青色蛍光体１３の沈降速度はほとんど変わらなかった。しかし、付着量が１．２ｗｔ％以上になると、青色蛍光体１３の沈降速度が赤色蛍光体１１および緑色蛍光体１２の沈降速度に近づいた。そして、付着量が１．５ｗｔ％になると赤色蛍光体および緑色蛍光体と略同じ沈降速度になった。

次に、管端色度差の感じられない蛍光ランプ１を得るためには、沈降速度の最も遅い青色蛍光体１３をの沈降速度を、沈降速度の最も速い緑色蛍光体粒子１２の沈降速度に対してどの程度にすべきか検討した。
赤色蛍光体１１、緑色蛍光体１２および微粒子１５が付着した青色蛍光体１３からなる蛍光体層６が形成された管長約７００ｍｍの冷陰極蛍光ランプを、微粒子１５の付着量を変えて種々作製し、それら冷陰極蛍光ランプを管電流６ｍＡで点灯させて、それぞれの管端色度差を測定した。

管端色度差の測定は、色彩輝度計（ＴＯＰＣＯＭ製ＳＲ−３）を用いて行った。まず、冷陰極蛍光ランプの一端部を起点として、他端部側に１５ｍｍ、１８２．５ｍｍ、３５０ｍｍ、５１７．５ｍｍおよび６８５ｍｍ離れた５箇所について、それぞれ色度を測定した。次に、それら５箇所のうちの色度の差の大きい２箇所についてｘ値の差Δｘ、ｙ値の差Δｙを算出し、その算出結果を式（１）にあてはめて算出した。

管端色度差＝（Δｘ^２＋Δｙ^２）^０．５ ・・・（１）
なお、管端色度差は、０．００３以下であれば肉眼で判別することができなかった。
青色蛍光体１３の緑色蛍光体１２に対する沈降速度比は、上記沈降速度の測定方法により、青色蛍光体１３および緑色蛍光体１２の１分後における高さＴ２をそれぞれ計測し、緑色蛍光体１２の高さＴ２に対する青色蛍光体１３の高さＴ２の比率を沈降速度比として算出した。

図９は、緑色蛍光体に対する青色蛍光体の沈降速度比を示す図である。図９に示すように、管端色度差を０．００３以下にするためには、沈降速度比を８０％以上することが好ましいとわかった。
比較例として、微粒子１５を付着させていない青色蛍光体１３を用いた同タイプの冷陰極蛍光ランプを作製し、管端色度差を評価したところ、その値は０．０１０であり、本発明の冷陰極蛍光ランプよりも色度差が大きいことが確認された。

さらに、冷陰極蛍光ランプだけでなく、例えば内径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、管長２４００ｍｍであってソーダガラスからなる発光管を備えた蛍光ランプ等の種々の蛍光ランプを作製し、同様の実験を行ったところ、図９に示す結果と略同様の結果を得た。

大画面液晶テレビの液晶バックライトに用いられるような管径の小さい冷陰極蛍光ランプや、店舗の天井などに配置されるランプ長の長い蛍光ランプは、管端色度差が生じ易いため、本発明に係る蛍光ランプの製造方法および蛍光ランプが有効である。

本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプの構成を示す概略図である。 蛍光体層の構成を示す模式図である。 表面に微粒子が付着した青色蛍光体を示す電子顕微鏡写真である。 懸濁液の塗布・乾燥工程を説明するための図であり、図４（ａ）は、懸濁液をガラス管内に吸い上げるステップを、図４（ｂ）は、懸濁液をガラス管から排出するステップを示す図である。 懸濁液塗布工程を説明するための図であり、図５（ａ）は、懸濁液をガラス管内に上方から流し込むステップを、図５（ｂ）は、懸濁液を回収するステップを示す図である。 沈降速度の測定方法を説明するための図である。 蛍光体粒子の沈降速度を示す図である。 微粒子が付着した青色蛍光体粒子の沈降速度を示す図である。 緑色蛍光体粒子に対する青色蛍光体粒子の沈降速度比を示す図である。

符号の説明

１ 蛍光ランプ
２ 発光管
１１，１２，１３ 蛍光体粒子
１５ 微粒子
１００ ガラス管
４００ 懸濁液

Claims (11)

1. 複数種類の蛍光体粒子を溶媒に懸濁させてなる懸濁液を、略鉛直状態に保持した直管状のガラス管の内面に塗布する塗布工程を含む蛍光ランプの製造方法であって、
   前記塗布工程前に、少なくとも前記溶媒中における沈降速度の最も遅い種類の蛍光体粒子の表面に、前記蛍光体粒子の沈降速度を速めるための微粒子を付着させることを特徴とする蛍光ランプの製造方法。
2. 前記沈降速度が最も遅い種類の蛍光体粒子の沈降速度を、沈降速度が最も速い種類の蛍光体粒子の沈降速度に対して８０％以上にすることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプの製造方法。
3. 前記微粒子を蛍光体粒子に対して１．２〜３．０ｗｔ％付着させることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ランプの製造方法。
4. 前記微粒子は、平均粒径が３０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
5. 前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
6. 前記ガラス管の内面に前記複数種類の蛍光体粒子が２〜５ｇ／ｃｍ^２付着するように前記懸濁液を塗布することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光ランプの製造方法。
7. 複数種類の蛍光体粒子からなる蛍光体層が内面に形成されたガラス管からなる発光管を備え、前記複数種類の蛍光体粒子のうちの最も比重の小さい蛍光体粒子の表面に、微粒子が２０〜７０個／μｍ^２付着していることを特徴とする蛍光ランプ。
8. 前記微粒子は、前記最も比重の小さい蛍光体粒子に対して１．２〜３．０ｗｔ％付着していることを特徴とする請求項７記載の蛍光ランプ。
9. 前記微粒子は、平均粒径が３０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項７または８に記載の蛍光ランプ。
10. 前記微粒子は、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の蛍光ランプ。
11. 前記ガラス管の内面には、前記複数種類の蛍光体粒子が２〜５ｇ／ｃｍ^２付着していることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の蛍光ランプ。