JP2007184232A - 外部電極蛍光ランプ及びその製造方法並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による外部電極蛍光ランプは、内部で放電させるためのガラス管;及びガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材;を備え、ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び/又は、外部電極蛍光ランプがさらにガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜を備える。
【選択図】図3
Description
バックライトは、光源の位置によって、直下型方式とエッジ型方式に大別される。エッジ型バックライトは、液晶表示装置の一側端に光源を設け、その光源から入射される光を導光板と多数の光学シートとを介して液晶表示パネルに照射する。直下型バックライトは、液晶表示装置の直下に多数の光源を配置し、その光源から入射される光を拡散板と多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。
このような直下型方式のバックライトユニットに利用される光源としての蛍光ランプは、図1に示されているような冷陰極蛍光ランプ(CCFL)が主に使用されている。冷陰極蛍光ランプ(CCFL)は、ガラスからなるガラス管6、ガラス管6の両端の端部内側に設けられる内部電極2、内部電極2と接触し、両端の端部外側に伸張されたリード電極4、ガラス管6の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質10から構成される。ガラス管6の内部空間9には、アルゴン(Ar)及びネオン(Ne)からなる放電ガスと水銀(Hg)が充填されている。このような冷陰極蛍光ランプ(CCFL)は、内部電極を利用したランプであって、電気的なエネルギーを具現するため、別当のワイヤーアッセンブリなどを必要とする。
図2に示されている外部電極蛍光ランプ(EEFL)は、ガラスからなるガラス管16、ガラス管16の両端の端部表面に設けられた外部電極12、ガラス管16の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質20から構成されている。ガラス管の内部空間19には、アルゴン(Ar)及びネオン(Ne)からなる放電ガスと水銀(Hg)が充填されている。 このような外部電極蛍光ランプ(EEFL)は、水銀(Hg)と放電ガスを入れたガラス管16を封止した後、端部に外部電極12をつけ、この外部電極12間に電圧を印加することで放電が起こり、放電による紫外線が蛍光物質20に当たり、可視光線がランプの外部に出射されることとなる。
補足すると、上記構成要件の(A)、(B)及び(a)を備えていてもよいし、(A)、(B)及び(C)を備えていてもよいし、(A)、(B)、(a)及び(C)を備えていてもよい。
強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含む。
強誘電性ガラス管は、Li2O、Na2O、K2O、BaOのうち、少なくともいずれか一つを含む。
強誘電性コート膜の比誘電率は、4〜20程度である。
強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(BaTi3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、モリブデン酸ガドリニウム(Gd2(MoO4)3)、ヨード化硫化アンチモン(SbSI)、亜硝酸ナトリウム (NaNO2)、リン酸二水素カリウム(KH2PO4)、グリシン硫酸塩((NH2CH2COOH)3H2SO4)、ロッシェル塩(NaKC4H4O6・4H2O)のうち、少なくともいずれか一つを含む。
放電ガスは、アルゴン(Ar)からなることを特徴とする。
放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、5〜45Torr程度である。
第1の電極は、リン青銅を含む。
第2の外部電極は、60〜70%程度の錫(Sn)、22〜28%程度のビスマス(Bi)、3〜6%程度の亜鉛(Zn)、1〜2%程度のインジウム(In)、0.2〜0.7%程度のアンチモン(Sb)、0.05〜0.15%程度のアルミニウム(Al)からなる。
また、強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質を形成した。
また、強誘電性物質をガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成した。
また、ガラス管の内部壁面に蛍光物質を形成し、強誘電性コート膜が蛍光物質とオーバーラップしないようにした。
補足すると、上記構成要件の(A)、(a)、(C)及び(D)を備えていてもよいし、(A)、(B)、(C)及び(D)を備えていてもよいし、(A)、(a)、(B)、(C)及び(D)を備えていてもよい。
また、第2の外部電極を設けるステップが、60〜70%の錫(Sn)、22〜28%のビスマス(Bi)、3〜6%の亜鉛(Zn)、1〜2%のインジウム(In)、0.2〜0.7%のアンチモン(Sb)、0.05〜0.15%のアルミニウム(Al)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ;及びガラス管の第1の外部電極に設けられた部分を導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ;を含む。
また、強誘電性コート膜を形成するステップが、ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ;を含み、強誘電性物質がポンプの動作によって開放したガラス管の内部壁面をコーティングするようにした。
また、ガラス管の内部空間での放電ガスは、アルゴン(Ar)のみからなり、5〜45トール程度の気体圧力を保持させることによって、小さい電圧で放電を起こすことができる。その結果、液晶表示パネルに供給される光の効率が向上し、光の形成のための電力が節減される。
図3及び図4は、本発明による外部電極蛍光ランプ(EEFL)を示すものであり、図5は、図3及び図4の外部電極蛍光ランプ(EEFL)を光源として利用する液晶表示装置のバックライトユニットを示すものである。
ボトムカバー162は、多数の外部電極蛍光ランプ(EEFL)155が内側空間に収納される構造で製作され、その内側空間の底面及び側面には、反射板(図示せず)が設けられる。
図7aは、通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量を示し、図7bは、強誘電性ガラス管116及び強誘電性コート膜122を利用する場合に充電される電荷量を示している(なお、符号は116を用いているが、図7aにおいては通常のガラス管を示すものとする)。図7a及び図7bから分かるように、強誘電性ガラス管116及びコート膜122を利用する場合、一層多量の電荷量が充電される。
結果として、強誘電性ガラス管116及びコート膜122を導入することによって、電気容量(C)が増加し、それにより電荷量(Q)が増加して、全体の蛍光ランプの両端に従来と同一の放電電圧(V)を印加しても、従来に比べて一層多量の電荷が充電されることとなる。
従って、光効率が向上し、消費電力が節減される。
まず、両端が開いた強誘電性ガラス管116が用意されるとともに、表2に示す物質のうちの少なくとも1つが溶解した液体の強誘電性物質122aが満たされた容器212が用意される。
従来技術においては、内部放電ガス、即ち、アルゴン(Ar)及びネオン(Ne)によるガラス管の内部圧力は50トールより大きく、放電ガス全体におけるアルゴンの比率は約10%である。ガラス管の内圧が大幅に下がれば、アルゴンは急速に枯渇してしまう。その結果、ガラス管の寿命が縮まってしまう。
光の発生のために、陰極と陽極に放電電圧が印加されると、陰極における電子が放電ガス、即ち、気体分子と衝突して、気体分子が電子とイオンに分離されるプラズマ状態になり、電子172は、陽極に移動し、イオン174は、陰極に移動する。ここで、電子172とイオン174の発生のための放電電圧Vfと気体の圧力P及び電極間の距離dの関係を示す法則をパッシェンの法則という。ここで、A及びBはガスの種類により指定された常数である。前記γはイオンがカソードに衝突される際の2次電子放出係数である。従って、係数γはカソードの材質と関連される。
このような関係を本発明に適用すると、電極間の距離dが固定されることによって、結局、気体の圧力Pが低くなると、放電電圧Vfが低くなる。これによって、従来に比べて小さい放電電圧Vfを利用することで放電を起こすことができ、光効率が向上する共に消費電力が節減される。
また、同一の光を供給するために必要な放電電圧が小さくなることによって、消費電力が節減される。
12:外部電極
10、20、120:蛍光物質
9、19、119:ガラス管の内部空間
111:第2外部電極
112:外部電極部材
114:第1外部電極
116:強誘電性ガラス管
122:強誘電性コート膜
150:液晶表示パネル
155:外部電極蛍光ランプ
166:光学シート
164:拡散板
162:ボトムカバー
176:容器
210:ポンプ
214:センサ
216:チューブ
Claims (19)
- 外部電極蛍光ランプであって、
内部で放電させるためのガラス管;及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材;を備え、
前記ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び/又は前記外部電極蛍光ランプがガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜をさらに備えることを特徴とする外部電極蛍光ランプ。 - 前記強誘電性ガラス管の比誘電率は、6〜20であることを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含むことを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性ガラス管は、Li2O、Na2O、K2O、BaOのうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性コート膜の比誘電率は、4〜20であることを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(BaTi3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、モリブデン酸ガドリニウム(Gd2(MoO4)3)、ヨード化硫化アンチモン(SbSI)、亜硝酸ナトリウム (NaNO2)、リン酸二水素カリウム(KH2PO4)、グリシン硫酸塩((NH2CH2COOH)3H2SO4)、ロッシェル塩(NaKC4H4O6・4H2O)のうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項5に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記放電ガスは、アルゴン(Ar)からなることを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、5〜45トールであることを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記外部電極部材が、
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む筒状管形状に形成された第1の外部電極;及び
前記第1の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲むとともに、前記第1の外部電極及び前記ガラス管との間の隙間に充填された第2の外部電極;
を含むことを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。 - 前記第1の電極は、リン青銅を含むことを特徴とする請求項9に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記第2の外部電極は、60〜70%の錫(Sn)、22〜28%のビスマス(Bi)、3〜6%の亜鉛(Zn)、1〜2%のインジウム(In)、0.2〜0.7%のアンチモン(Sb)、0.05〜0.15%のアルミニウム(Al)からなることを特徴とする請求項1に記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質が塗布されたことを特徴とする請求項1記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記強誘電性物質が前記ガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成されたことを特徴とする請求項1記載の外部電極蛍光ランプ。
- 前記ガラス管の内部壁面に蛍光物質が形成され、前記強誘電性コート膜が前記蛍光物質とオーバーラップしないことを特徴とする請求項1記載の外部電極蛍光ランプ。
- 外部電極蛍光ランプの製造方法であって、
両端が開放したガラス管を用意するステップであって、前記ガラス管が強誘電性ガラスからなる、及び/又は、前記ガラス管の内部壁面に強誘電性コート膜を形成するステップをさらに含む、ステップ;
放電ガスを前記開放したガラス管に導入し、前記ガラス管を封止プロセスによって封止するステップ;及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材を形成するステップ;
からなる製造方法。 - 請求項15記載の製造方法において、前記外部電極部材を形成するステップが、
前記ガラス管の外部壁面を囲む筒状金属管状に形成された第1の外部電極を設けるステップ;及び
前記第1の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲み、かつ前記第1の外部電極と前記ガラス管との間の隙間を埋める第2の外部電極を設けるステップ;
を含む製造方法。 - 請求項16記載の製造方法において、前記第2の外部電極を設けるステップが、
60〜70%の錫(Sn)、22〜28%のビスマス(Bi)、3〜6%の亜鉛(Zn)、1〜2%のインジウム(In)、0.2〜0.7%のアンチモン(Sb)、0.05〜0.15%のアルミニウム(Al)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ;及び
前記ガラス管の第1の外部電極に設けられた所定部分を前記導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、その後該導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ;
を含む製造方法。 - 請求項15記載の製造方法において、前記強誘電性コート膜を形成するステップが、
前記ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、該ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ;を含み、
前記ポンプの動作によって前記強誘電性物質が前記開放したガラス管の内部壁面をコートすることを特徴とする製造方法。 - 表示装置のバックライトユニットであって、
表示パネルに供給される光を発生させる複数の、請求項1から14いずれか一項に記載の外部電極蛍光ランプ(EEFL);
外部電極蛍光ランプ(EEFL)から発生する光を散乱させ、前記表示パネルの方に出射させる拡散板;及び
前記拡散板と液晶表示パネルとの間に位置し、前記拡散板を経た光を、前記表示パネルに垂直方向に入射させるための光学シート;
を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
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