JP2008251430A - Glass tube for lamp, low-voltage discharge lamp, backlight unit, and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ランプ用ガラス管、低圧放電ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a glass tube for a lamp, a low-pressure discharge lamp, a backlight unit, and a liquid crystal display device.
図16は、従来の低圧放電ランプ、例えば、冷陰極蛍光ランプ1の管軸X1を含む断面図である。従来の冷陰極蛍光ランプ1は、例えば液晶テレビ等の液晶表示装置の光源(バックライト)として多用されている。この種の冷陰極蛍光ランプ1は、ガラスバルブ2とこのガラスバルブ2内の両端部に設けられた電極3とを備えており、特に液晶表示装置の光源として使用するために例えば内径が1[mm]〜6[mm]の細径で、かつ例えば300[mm]〜1500[mm]の長尺な形状を有している。近時、液晶テレビは大型化が進んでいることから、より一層長尺な冷陰極蛍光ランプ1が求められている。
FIG. 16 is a cross-sectional view including a tube axis X 1 of a conventional low-pressure discharge lamp, for example, a cold cathode
冷陰極蛍光ランプ1では、このように細径で、かつ長尺な形状を有するが故にガラスの加工性等の問題から、数多くある種類の中でもホウ珪酸ガラス等の硬質ガラスからなるガラスバルブ2が用いられている(例えば特許文献1等参照)。
もっとも、冷陰極蛍光ランプ1のガラスバルブ2として、一般照明用の蛍光ランプで用いられているソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスの適用可能性自体についても多く提案されている。これら軟質ガラスへの適用は例えばコスト面で有利になる可能性がある。
However, as the
しかし、実際にこれらの軟質ガラスを適用し、実用化するには全く至っていないのが現状である。その理由の一つとして、これらの軟質ガラスは、前記硬質ガラスに比して機械的強度が弱いことが挙げられる。つまり、上記したように冷陰極蛍光ランプ1は細径で、かつ長尺であるが故にランプの製造プロセスや輸送過程において、ガラスバルブ2にクラックが発生しやすいからである。
However, at present, these soft glasses are actually applied and not put into practical use at all. One of the reasons is that these soft glasses have lower mechanical strength than the hard glass. That is, as described above, the cold cathode
そこで、本発明は、このような提案レベルにとどまっていた状況を打破し、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをガラス材料として用いた場合でも、そのガラスにクラックが発生するのを防止することのできるランプ用ガラス管、低圧放電ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention breaks the situation that has remained at such a proposal level, and even when a soft glass such as soda glass or lead-free glass is used as a glass material, the occurrence of cracks in the glass is prevented. An object of the present invention is to provide a glass tube for a lamp, a low-pressure discharge lamp, a backlight unit, and a liquid crystal display device.
上記課題を解決するために、本発明に係るランプ用ガラス管は、熱膨張係数が60[K-1]〜110[K-1]であって、少なくともその外表面層がイオン交換層であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the glass tube for a lamp according to the present invention has a thermal expansion coefficient of 60 [K −1 ] to 110 [K −1 ], and at least its outer surface layer is an ion exchange layer. It is characterized by that.
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、前記イオン交換層におけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度は、非イオン交換層におけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度よりも高いことが好ましい。 Further, in the glass tube for a lamp according to the present invention, the concentration of the alkali metal having a larger ion radius than sodium in the ion exchange layer is higher than the concentration of the alkali metal having a larger ion radius than sodium in the non-ion exchange layer. Is preferred.
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、前記アルカリ金属はカリウムであることが好ましい。 In the glass tube for a lamp according to the present invention, the alkali metal is preferably potassium.
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、前記イオン交換層の厚みが5[μm]以上であってもよい。 In the glass tube for a lamp according to the present invention, the thickness of the ion exchange layer may be 5 [μm] or more.
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、前記イオン交換層は、第1イオン交換層および前記第1イオン交換層の外側に位置する第2イオン交換層の2層からなり、前記第1イオン交換層におけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度が非イオン交換層におけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度よりも高く、前記第2イオン交換層におけるアルカリ金属の濃度は、前記第1イオン交換層のアルカリ金属の濃度よりも低いことが好ましい。 In the glass tube for a lamp according to the present invention, the ion exchange layer includes two layers, a first ion exchange layer and a second ion exchange layer located outside the first ion exchange layer, and the first ion exchange layer. The concentration of the alkali metal having a larger ion radius than sodium in the exchange layer is higher than the concentration of the alkali metal having a larger ion radius than sodium in the non-ion exchange layer, and the concentration of the alkali metal in the second ion exchange layer is It is preferable that the concentration is lower than the alkali metal concentration of one ion exchange layer.
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、酸化ホウ素の含有率が0[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。 In the lamp glass tube according to the present invention, the boron oxide content is preferably in the range of 0 [mol%] to 5 [mol%].
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、アルミナの含有率が0[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。 In the lamp glass tube according to the present invention, the alumina content is preferably in the range of 0 [mol%] to 5 [mol%].
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の含有率の合計が10[mol%]以上30[mol%]以下の範囲内であって、かつ酸化ストロンチウムと酸化バリウムの含有率の合計が0[mol%]以上12[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。 In the glass tube for a lamp according to the present invention, the total content of the alkali metal oxide and the alkaline earth metal oxide is in the range of 10 [mol%] to 30 [mol%] and is oxidized. The total content of strontium and barium oxide is preferably in the range of 0 [mol%] to 12 [mol%].
また、本発明に係るランプ用ガラス管は、内径が1[mm]以上8[mm]以下、厚みが0.2[mm]以上0.6[mm]以下、長さが300[mm]以上2000[mm]以下であることが好ましい。 The glass tube for a lamp according to the present invention has an inner diameter of 1 [mm] to 8 [mm], a thickness of 0.2 [mm] to 0.6 [mm], and a length of 300 [mm] or more. It is preferable that it is 2000 [mm] or less.
本発明に係るランプ用ガラス管の製造方法は、少なくともガラス管をナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の融解塩に浸漬させる工程を含む第1イオン交換層形成工程と、少なくとも前記第1イオン交換層形成工程を経たガラス管を前記第1イオン交換層形成工程で用いたアルカリ金属よりもイオン半径の小さいアルカリ金属の融解塩に浸漬させる工程を含む第2イオン交換層形成工程を含むことを特徴とする。 The method for producing a glass tube for a lamp according to the present invention includes a first ion exchange layer forming step including a step of immersing at least a glass tube in a molten salt of an alkali metal having an ionic radius larger than sodium, and at least the first ion exchange. Including a second ion exchange layer forming step including a step of immersing the glass tube that has undergone the layer forming step in a molten salt of an alkali metal having an ion radius smaller than that of the alkali metal used in the first ion exchange layer forming step. And
また、本発明に係る低圧放電ランプは、前記ランプ用ガラス管を備えることを特徴とする。 The low-pressure discharge lamp according to the present invention includes the glass tube for a lamp.
本発明に係るバックライトユニットは、前記低圧放電ランプを備えることを特徴とする。 The backlight unit according to the present invention includes the low-pressure discharge lamp.
本発明に係る液晶表示装置は、前記バックライトユニットを備えることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to the present invention includes the backlight unit.
本発明に係るランプ用ガラス管、低圧放電ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置は、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをガラス材料として用いた場合でも、そのガラスにクラックが発生するのを防止することができる。 The glass tube for a lamp, the low-pressure discharge lamp, the backlight unit and the liquid crystal display device according to the present invention are free from cracks even when soft glass such as soda glass or lead-free glass is used as the glass material. Can be prevented.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管の管軸X100を含む断面図を図1(a)に、そのA部分の要部拡大断面図を図1(b)にそれぞれ示す。本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管100(以下、単に「ガラス管100」という)は、熱膨張係数が60[K-1]〜110[K-1]、例えば92.5[K-1]であって、外表面層の一部が後述するイオン交換処理によって形成されたイオン交換層100aと、イオン交換されていない本来のガラス組成を有する非イオン交換層100bとから形成される。
(First embodiment)
In FIGS. 1 (a) a sectional view including the tube axis X 100 of the glass tube lamp according to a first embodiment of the present invention, respectively the enlarged sectional view of the A portion in FIG. 1 (b). The
<イオン交換層の説明>
イオン交換層100aでは、ナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度が非イオン交換層100bにおけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度よりも高くなっている。以下、ナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の一例としてカリウムを用いた場合について、図2を用いてイオン交換層100aの形成工程を説明する。
<Description of ion exchange layer>
In the
<浸漬工程>
まず、図2(a)に示すようにイオン交換処理前のガラス管(以下、単に「ガラス管101」という)を準備する。ガラス管101は、例えば、表1に示す組成のもので、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。
<Immersion process>
First, as shown in FIG. 2A, a glass tube before the ion exchange treatment (hereinafter simply referred to as “
このガラス管101を、350[℃]〜450[℃]に加熱した硝酸カリウム(KNO3)溶融塩102の入った浴槽103に例えば10[min]〜120[min]浸漬させる。ガラス管101を硝酸カリウム溶融塩102に浸漬させる時間によって、イオン交換層100aの厚みを変化させることができる。なお、ガラス管101の外表面層にのみイオン交換層100aを形成したい場合には、ガラス管101の両端開口部にソーダガラスや石英等の栓をすることが好ましい。
The
<洗浄工程>
次に図2(b)に示すように、イオン交換処理後のガラス管100を水104の入った浴槽105で洗浄することで、ガラス管100の表面に付着した余分な硝酸カリウム溶融塩102を除去する。
<Washing process>
Next, as shown in FIG. 2 (b), the
<乾燥工程>
次に図2(c)に示すように、ガラス管100をヒータ106等で乾燥させることにより、洗浄工程で付着した水分を除去する。
<Drying process>
Next, as shown in FIG.2 (c), the
以上の工程を経ることにより、ガラス管100が完成される。
The
<イオン交換層の形成のイメージ>
続いて、浸漬工程初期のガラス管101の外表面層の要部拡大断面のイメージ図を図3(a)に、浸漬工程終期のガラス管100の外表面層の要部拡大断面のイメージ図を図3(b)にそれぞれ示す。図3(a)に示すように、浸漬工程の初期においては、ガラス管101の外表面層には、ガラス管101の他の部分と同じように、ナトリウムイオン(Na+)が分布している。これに対して、図3(b)に示すように、浸漬工程終期においては、ガラス管100の外表面層のナトリウムイオンの一部が硝酸カリウム溶融塩に含まれるカリウムイオン(K+)と交換され、ガラス管100の外表面層にはガラス管100の他の部分よりもカリウムイオンが多く分布している。このカリウムイオンのイオン半径は、ナトリウムイオンのイオン半径よりも大きい。したがって、このようなイオン交換層100aでは、イオン半径が小さなナトリウムイオンが収まっていた部分にそのナトリウムイオンよりもイオン半径の大きなカリウムイオンが収まることで圧縮応力が働いている。このように圧縮応力の働いているイオン交換層100aがガラス管100の外表面層に形成されることで、ガラス管100が外部からの衝撃に対して強くなり、ガラス管100の機械的強度を向上し、クラックが発生するのを防止することができる。
<Image of ion exchange layer formation>
Then, the image figure of the principal part expanded cross section of the outer surface layer of the
<非イオン交換層の説明>
非イオン交換層100bの具体的な組成比率を表1に示す。
<Description of non-ion exchange layer>
Table 1 shows specific composition ratios of the
なお、表1に記載の組成比率は、酸化物換算したものである。以下、本実施形態や他の実施形態において、組成比率や含有比率の数値の記載のあるものについては、全て酸化物換算した値を用いている。また、イオン交換層100aは、ガラス管100の外表面層に形成されているにすぎないため、ガラス管100と非イオン交換層100bの組成比率は実質的に同一のものである。
In addition, the composition ratio described in Table 1 is an oxide conversion. Hereinafter, in the present embodiment and other embodiments, the values converted into oxides are used for all the descriptions of the composition ratio and the content ratio. Moreover, since the
もっとも、非イオン交換層100bの組成は、表1に記載のものに限られず、その熱膨張係数が60[K-1]以上110[K-1]以下のものであればよい。
However, the composition of the
しかし、非イオン交換層100bの酸化ナトリウムの含有率は、5[mol%]以上15[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ガラス管100の中にイオン交換されるナトリウムが十分に含まれているため、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。
However, the content of sodium oxide in the
また、非イオン交換層100bの酸化ホウ素(B2O3)の含有率は、0[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ナトリウムの析出を抑制してしまうホウ素の量を抑制することで、ガラス管100の中のナトリウムイオンの挙動を活性化させることができ、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。特に非イオン交換層100bの酸化ホウ素(B2O3)の含有率は、0[mol%]以上3[mol%]以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、ナトリウムの析出を抑制してしまうホウ素の量をさらに抑制することで、ガラス管100の中のナトリウムイオンの挙動をさらに活性化させることができ、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。
The content of boron oxide of the
また、非イオン交換層100bのアルミナ(Al2O3)の含有率は、0[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ナトリウムの析出を抑制してしまうアルミニウムの量を抑制することで、ガラス管100の中のナトリウムイオンの挙動を活性化させることができ、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。特に非イオン交換層100bのアルミナ(Al2O3)の含有率は、1.5[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であることがより好ましい。この場合、ガラス管100の中のアルミニウムイオンが4配位のものよりも6配位のものが増加する。アルミニウムイオンは、4配位のものよりも6配位のものの方が各結合の強度が弱くなるため、ガラス管100の中のアルミニウム以外の他の成分、例えばナトリウムイオンの結合にも影響を及ぼし、ナトリウムイオンが溶出しやすく、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。
The content of alumina (Al 2 O 3 ) in the
また、非イオン交換層100bの酸化ホウ素(B2O3)の含有率が0[mol%]以上5[mol%]以下の範囲内であって、かつアルミナ(Al2O3)の含有率が1.5[mol%]以上4[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ガラス管100の中のホウ素の一部が共有結合からイオン結合へと変換され、各結合の結合強度が弱くなるため、ガラス管100の中のホウ素以外の他の成分、例えばナトリウムイオンの結合にも影響を及ぼし、ナトリウムイオンが溶出しやすく、イオン交換層100aを形成しやすくすることができる。
The content of boron oxide (B 2 O 3 ) in the
また、非イオン交換層100bの中のアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の含有率の合計が10[mol%]以上30[mol%]以下の範囲内であって、かつ酸化ストロンチウム(SrO)と酸化バリウム(BaO)の含有率の合計が0[mol%]以上12[mol%]以下の範囲内であることが好ましい。この場合、ストロンチウムイオンとバリウムイオンは、ナトリウムイオンに比べてイオン半径が大きいため、ナトリウムイオンがガラス中から外部に移動するのを抑制し、イオン交換層100aの形成が妨げられるのを防止することができる。
The total content of the alkali metal oxide and the alkaline earth metal oxide in the
<実験>
発明者らは、上記イオン交換処理を施したガラス管A1,A2,A3と未処理のガラス管Bとを破壊試験にかけて、両者の破壊強度を調べた。
<Experiment>
The inventors conducted a destructive test on the glass tubes A 1 , A 2 , A 3 subjected to the ion exchange treatment and the untreated glass tube B, and investigated the breaking strength of both.
実験に用いたガラス管のガラス材料は、いずれも、表1にガラスaとして示す鉛フリーガラスで、全長が150[mm]、外径が4.0[mm]、内径が3.0[mm]である。イオン交換処理を施すにあたっては、加熱温度約540[℃]で、硝酸カリウム溶融塩に浸漬してイオン交換処理を行った。ただし、ガラス管A1,A2,A3では、下記のとおりそれぞれ浸漬時間のみが異なる。 The glass materials used in the experiments are all lead-free glass shown in Table 1 as glass a in Table 1. The overall length is 150 [mm], the outer diameter is 4.0 [mm], and the inner diameter is 3.0 [mm]. ]. In performing the ion exchange treatment, the ion exchange treatment was performed by dipping in a molten potassium nitrate salt at a heating temperature of about 540 [° C.]. However, the glass tubes A 1 , A 2 , and A 3 differ only in the immersion time as described below.
(1)ガラス管A1:浸漬時間120[min]
(2)ガラス管A2:浸漬時間180[min]
(3)ガラス管A3:浸漬時間240[min]
破壊試験は、万能試験機を使用し、図4に示すように、70[mm]のスパンで支持部材107によって支持されたガラス管の中央に圧子108により集中荷重を与え、ガラス管に曲げ荷重を与える3点曲げ法によって行った。そして、ガラス管が破壊した時(割れた時)の荷重値[kgf]を破壊強度として記録した。なお、集中荷重を加えるための圧子の移動速度は1[mm/min]とした。
(1) Glass tube A 1 : immersion time 120 [min]
(2) Glass tube A 2 : immersion time 180 [min]
(3) Glass tube A 3 : immersion time 240 [min]
In the destructive test, a universal testing machine is used. As shown in FIG. 4, a concentrated load is applied to the center of the glass tube supported by the
そして、上記4種類のガラス管A1,A2,A3,Bの各々を12[本]ずつ用意して試験を行った。試験結果を表2に示す。なお、表2に示すのは、各種ガラス管A1,A2,A3,Bに対するワイブル判定における50[%]破壊強度とワイブル係数である。50[%]破壊強度の値が大きいほど、ガラス管の機械的強度が強く、ワイブル係数が大きいほど、その機械的強度のばらつきが小さいことを示している。 Each of the four types of glass tubes A 1 , A 2 , A 3 , and B was prepared for 12 [pieces] and tested. The test results are shown in Table 2. Table 2 shows the 50% fracture strength and the Weibull coefficient in the Weibull determination for various glass tubes A 1 , A 2 , A 3 , and B. It shows that the larger the value of 50 [%] fracture strength, the stronger the mechanical strength of the glass tube, and the greater the Weibull coefficient, the smaller the variation in mechanical strength.
表2に示すように、ガラス管A1、ガラス管A2およびガラス管A3はともにイオン交換未処理のガラス管Bに比べて機械的強度が向上していることがわかる。 As shown in Table 2, it can be seen that the glass tube A 1 , the glass tube A 2 and the glass tube A 3 are all improved in mechanical strength compared to the glass tube B which has not been subjected to ion exchange.
ここで、それぞれのガラス管A1,A2,A3,Bの外表面層についての元素分析を日本電子株式会社製のJMX−8900により行い、ガラス管A1,A2,A3,Bの外表面層のナトリウムとカリウムの濃度を調べた。 Here, elemental analysis of the outer surface layer of each glass tube A 1 , A 2 , A 3 , B is performed by JMX-8900 manufactured by JEOL Ltd., and glass tubes A 1 , A 2 , A 3 , B The concentration of sodium and potassium in the outer surface layer was investigated.
まず、ガラス管A1,A2,A3,Bの元素分析の測定方法を図6に示す。ガラス管A1,A2,A3,Bをその管軸方向の中央部で、管軸に対して垂直に切断し、管軸方向の厚みsが10[mm]の測定試料109を作製する。測定点は、その切断面における外表面層のうち、等間隔にあいた任意の4[箇所](外表面層1〜外表面層4)であって、一辺100[μm]の正方形で囲まれた部分である。測定結果は、その4[箇所]での値の平均値で算出した。 First, FIG. 6 shows an elemental analysis measurement method for glass tubes A 1 , A 2 , A 3 , and B. The glass tubes A 1 , A 2 , A 3 , and B are cut perpendicularly to the tube axis at the center in the tube axis direction to produce a measurement sample 109 having a thickness s of 10 [mm] in the tube axis direction. . The measurement points were arbitrary 4 [locations] (outer surface layer 1 to outer surface layer 4 ) at equal intervals among the outer surface layers on the cut surface, and were surrounded by a square of 100 [μm] on one side. Part. The measurement result was calculated by an average value of the values at 4 [locations].
測定結果を図5(a1)〜(a4)、(b1)〜(b4)に示す。図5(a1)〜(a4)はナトリウムの濃度変化を、図5(b1)〜(b4)はカリウムの濃度変化をそれぞれ示す。図5(a1)および(b1)はイオン交換未処理のガラス管Bを、図5(a2)および(b2)は浸漬時間120[min]でイオン交換処理を施したガラス管A1を、図5(a3)および(b3)は浸漬時間180[min]でイオン交換処理を施したガラス管A2を、図5(a4)および(b4)は浸漬時間240[min]でイオン交換処理を施したガラス管A3をそれぞれ示す。 The measurement results are shown in FIGS. 5 (a1) to (a4) and (b1) to (b4). FIGS. 5A1 to 5A4 show changes in sodium concentration, and FIGS. 5B1 to 5B4 show changes in potassium concentration. Figure 5 (a1) and the (b1) is a glass tube B of the ion exchange untreated, Figure 5 (a2) and (b2) is a glass tube A 1 subjected to ion exchange treatment with immersion time 120 [min], FIG. 5 (a3) and (b3) show a glass tube A 2 subjected to an ion exchange treatment at an immersion time of 180 [min], and FIGS. 5 (a4) and (b4) show an ion exchange treatment at an immersion time of 240 [min]. Glass tubes A 3 are shown respectively.
なお、図5(a1)〜(a4)、(b1)〜(b4)では、横軸に最外表面からの深さ[μm]をとって、ナトリウムの濃度変化を色の濃淡で表している。ただし、図面上、色の濃淡の境界が明確で、かつ直線的になっているが、これは模式化したものであって実際の濃度変化は連続的でその境界が明確に認識できるとは限らない。 5 (a1) to (a4) and (b1) to (b4), the horizontal axis represents the depth [μm] from the outermost surface, and the change in the concentration of sodium is represented by color shading. . However, in the drawing, the color shading boundary is clear and linear, but this is a schematic and the actual density change is continuous and the boundary may not be clearly recognized. Absent.
図5(a1)〜(a4)から明らかなように、イオン交換処理を施したガラス管A1,A2,A3では、外表面層におけるナトリウムの濃度がイオン交換未処理のガラス管Bのナトリウムの濃度を下回り、かつ最外表面に近づくほど低く、しかも浸漬時間が長いほど、ガラス管Bのナトリウム濃度よりも低濃度の領域が深くなっている。これとは反対に、図5(a1)〜(a4)から明らかなように、ガラス管A1,A2,A3では、外表面層におけるカリウムの濃度がガラス管Bのカリウムの濃度を上回り、最外表面に近づくほど高く、しかも浸漬時間が長いほど、ガラス管Bのカリウム濃度よりも高濃度の領域が深くなっている。 As apparent from FIGS. 5 (a1) to (a4), in the glass tubes A 1 , A 2 , and A 3 subjected to the ion exchange treatment, the concentration of sodium in the outer surface layer is that of the glass tube B that has not been subjected to the ion exchange treatment. The lower the sodium concentration and the closer to the outermost surface, and the longer the immersion time, the deeper the region of lower concentration than the sodium concentration of the glass tube B. On the contrary, as apparent from FIGS. 5 (a1) to (a4), in the glass tubes A 1 , A 2 and A 3 , the potassium concentration in the outer surface layer exceeds the potassium concentration in the glass tube B. The closer to the outermost surface, the higher the immersion time, and the deeper the region of higher concentration than the potassium concentration of the glass tube B.
ここで、イオン交換層100aを、カリウムの含有率が非イオン交換層100bにおけるカリウムの含有率に対して1[割]以上高い領域であると定義した場合、そのイオン交換層100aの厚みが5[μm]以上であることが好ましい。プロセス上、イオン交換層の厚みにばらつきが生じるおそれがあり、そのばらつきを考慮してもガラス管100全体の機械的強度を十分に向上させるためには、その厚みが5[μm]以上あることが好ましいからである。さらには、イオン交換層100aの厚みが30[μm]以上であることがより好ましい。ガラス管100の機械的強度がより向上し、ガラス管100の外表面に傷がつきにくく、外的負荷によってガラス管100が毀損しにくくなるからである。
Here, when the
なお、イオン交換層100aを、カリウムの含有率が非イオン交換層100bにおけるカリウムの含有率に対して2[割]以上高い領域であると定義した場合、上記した理由と同様により、そのイオン交換層100aの厚みが2[μm]以上であることが好ましく、さらには20[μm]以上であることがより好ましい。
When the
なお、非イオン交換層100bにおけるカリウムの含有率は、ガラス管100におけるイオン交換処理の施されていない部分のカリウムの含有率であるが、以下の測定方法により測定することが好ましい。すなわち、図6に示す測定試料109の切断面における厚み方向中央部のうち、等間隔にあいた任意の4[箇所](中央部1〜中央部4)であって、一辺100[μm]の正方形で囲まれた部分を測定する。そして、その4[箇所]での値の平均値で測定結果を算出する。イオン交換層100aは、ガラス管100の表面から順次形成されていくため、ガラス管100の内表面層および外表面層の両方をイオン交換処理する場合、ガラス管100の厚み方向の中央部が最もイオン交換されにくいからである。ただし、ガラス管100の外表面層のみをイオン交換処理する場合には、ガラス管100の内表面側が最もイオン交換されにくいため、測定点の中心がガラス管100の内表面から100[μm]内側であって、等間隔にあいた任意の4[箇所]を測定することが好ましい。ここで、測定点の中心がガラス管100の内表面から100[μm]内側としたのは、ガラス管100の内表面は、外気にさらされるため、その測定値が不安定になるおそれがあるためである。
In addition, although the content rate of potassium in the
なお、本実験では、ガラス管100の組成として表1に示すガラスaのものを用いたが、これに限らず例えば表1に示すガラスb、cの組成のものでも同様の結果が得られた。
In this experiment, the
<小括>
上記のとおり、本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管100の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをその材料として用いた場合でも、そのガラスにクラックが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the glass tube for
ところで、液晶表示装置は、薄型でかつ大型化の傾向にあり、その内部に搭載されるバックライトユニットおよびバックライトに対しても同様の傾向がある。これを実現するために、冷陰極蛍光ランプ、外部電極型蛍光ランプ、熱陰極型蛍光ランプ等のバックライトに用いるガラス管は、細管で長尺のものが求められる。具体的には、内径が1[mm]以上8[mm]以下、厚みが0.2[mm]以上0.6[mm]以下、長さが300[mm]以上2000[mm]以下である。しかし、細管で長尺にするほどガラス管100にかかる負荷が大きくなり、ガラス管100の機械的強度がより求められるようになる。本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管は、このような細管で長尺なガラス管に対してその効果を最も発揮し、ガラス管を移送する際の負荷や、バックライトユニットに挿入する際の負荷や、バックライトユニットに挿入後に移送する際の負荷等によって毀損するのを防止することができる。
By the way, the liquid crystal display device tends to be thin and large, and there is a similar tendency with respect to the backlight unit and the backlight mounted therein. In order to achieve this, glass tubes used for backlights such as cold cathode fluorescent lamps, external electrode fluorescent lamps, hot cathode fluorescent lamps, and the like are required to be thin and long. Specifically, the inner diameter is 1 [mm] or more and 8 [mm] or less, the thickness is 0.2 [mm] or more and 0.6 [mm] or less, and the length is 300 [mm] or more and 2000 [mm] or less. . However, as the length of the thin tube is increased, the load applied to the
また、ガラス管100の外表面層だけでなく、内表面層にもイオン交換層が形成されている場合、ガラス管100の機械的強度をさらに向上させることができる。
Moreover, when the ion exchange layer is formed not only on the outer surface layer of the
また、本実施形態においては、ナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属としてカリウムについて詳細に説明したが、この他にもルビジウム(Rb)やセシウム(Cs)のようなアルカリ金属を適用することができる。 In the present embodiment, potassium has been described in detail as an alkali metal having an ionic radius larger than that of sodium. However, other alkali metals such as rubidium (Rb) and cesium (Cs) can be applied. .
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る低圧放電ランプの管軸X200を含む断面図を図7(a)に、そのB部分の要部拡大断面図を図7(b)にそれぞれ示す。本発明の第2の実施形態に係る低圧放電ランプ200(以下、単に「ランプ200」という)は、冷陰極蛍光ランプであって、ガラスバルブ201と、このガラスバルブ201内の両端部に設けられた内部電極3と、一端部がこの内部電極3に接続され、かつ他端部がガラスバルブ201の管端から外側に導出しているリード線202とで構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 7A shows a cross-sectional view including the tube axis X 200 of the low-pressure discharge lamp according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7B shows an enlarged cross-sectional view of a main part B thereof. A low-pressure discharge lamp 200 (hereinafter simply referred to as “
<ガラスバルブの説明>
ガラスバルブ201は、本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管100を加工したものであって、管軸X200に対して垂直に切った断面が円環形状で、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。ガラスバルブ201は、例えばその両端部がガラスビード203により封止されている。なお、ガラスバルブ201の封止は、ピンチシール法等の公知の種々の手法を用いることができる。
<Description of glass bulb>
The
ガラスバルブ201の内面には蛍光体層204が形成されている。蛍光体層204は、例えば赤色蛍光体(Y2O3:Eu2+)、緑色蛍光体(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体(BaMg2Al16O27:Eu2+)からなる希土類蛍光体で形成されている。
A
なお、ガラスバルブ201の外側の端とこの端に近い方の蛍光体層204の端との距離すなわち、蛍光体層204が形成されていないガラスバルブ201の領域の長さがガラスバルブ201の両側で異なっていることが好ましい。ガラスバルブ201が、細管で長尺である場合、ガラスバルブ201の内面に膜厚の均一な蛍光体層204を形成するのが難しくなる。つまり、蛍光体層204の厚みは、ガラスバルブ201の長手方向で均一とならず、例えば一端側から他端側に行くにつれて厚くなる。このようなランプ200を複数本バックライトユニット(図示せず)に並べて任意の方向で組み込んだ場合、バックライトユニット全体として輝度むらが起こるおそれがある。これを防止するためには、バックライトユニットに組み込むランプ200の管軸方向の向きを一本ずつ交互に逆向きにする必要がある。または、ランプ200を1[本]だけ使用する場合にもランプ200の方向に応じた光学系の補正が必要である。つまり、いずれの場合にもランプ200をソケット(図示せず)に自動挿入するためには、ランプ200の方向を自動的に判別できることが必要となる。そこで、ランプ200の方向を自動的に判断する方法として、例えばセンサにより、ランプ200の両端部におけるガラスバルブ201の外側の端とこの端に近い方の蛍光体層204の端との距離を識別する方法が考えられる。なお、その距離の差は2[mm]以上であることが好ましい。センサで十分に識別できる長さであり、識別ミスがほとんど起こらないからである。
The distance between the outer end of the
なお、ガラスバルブ201の内面と蛍光体層204との間には、例えば、酸化イットリウム(Y2O3)、アルミナ(Al2O3)、酸化カルシウム(CaO)、シリカ(SiO2)等の金属酸化物による保護膜が形成されていてもよい。
In addition, between the inner surface of the
ガラスバルブ201の内部には、例えば、約2[mg]の水銀、および、希ガスとして約8[kPa](20[℃])のネオンとアルゴンとの混合ガス(Ne95[%]+Ar5[%])がそれぞれ封入されている。なお、混合希ガスの分圧比はこれに限らず、ネオンを60[%]〜99.9[%]の範囲で設定し、残部をアルゴンで占めるようにしても構わない。また、ガス圧も6[kPa]〜18[kPa]の範囲で変更してもよい。
Inside the
<内部電極の説明>
内部電極3は、例えばニッケル(Ni)製の有底筒状のホロー電極であって、全長が5.2[mm]、外径が2.7[mm]、内径が2.3[mm]、肉厚が0.2[mm]である。なお、この内部電極3の材料としては、ニッケルに限定されず、例えばニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)であってもよい。この内部電極3は、その管軸とガラスバルブ201の管軸とがほぼ一致するように配置されており、その外面とガラスバルブ201の内面との間隔が全域に亘ってほぼ均一となっている。
<Description of internal electrode>
The
内部電極3の外面とガラスバルブ201の内面との間隔は、0.2[mm]以下が好ましく、例えば0.15[mm]に設定されている。このように間隔を0.2[mm]以下に規定することにより、点灯中、内部電極3の外面とガラスバルブ201の内面との間に形成される空間に放電が入り込まず、内部電極3の内側のみで放電が起こる。したがって、点灯中の放電が内部電極3の外側に移行しにくくなり、ガラスバルブ201の内面への、過剰のスパッタリングを抑制して水銀の消耗速度を抑えることができ、ランプ200の長寿命化を図ることができる。また、放電がリード線202側へ回り込むことを防止することにより、リード線202の消耗を抑制することができる。
The distance between the outer surface of the
<リード線の説明>
リード線202は、例えば、ジュメット製の内部リード線202aと半田等に付着し易いニッケル(Ni)製の外部リード線202bとの継線からなり、内部リード線202aと外部リード線202bとの接合面がガラスバルブ201の外面とほぼ面一である。すなわち、内部リード線202aは、その一端部がホロー状の内部電極3の底部に電気的かつ機械的に接続され、外部リード線202bと継線されている他端部側の大半がガラスビード203に封着されている。外部リード線202bは、実質的に全体がガラスバルブ201の外部に位置している。内部リード線202aは、例えば全長が3[mm]、線径が1.0[mm]である。外部リード線202bは、例えば全長が10[mm]、線形が0.8[mm]である。
<Description of lead wire>
The
なお、リード線202の構成は上記構成に限定されず、例えば、内部リード線202aと外部リード線202bとが分けられておらず、例えば鉄とニッケルとの合金からなる一本線で構成されていてもよいし、または内部リード線202aあるいは外部リード線202bがさらに複数の線を継線したものでもよい。
Note that the configuration of the
<小括>
上記のとおり、本発明の第2の実施形態に係る低圧放電ランプ200の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをガラスバルブ201の材料として用いた場合でも、ガラスバルブ201にクラックが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the low-
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るランプ用ガラス管の管軸X300を含む断面図を図8(a)に、そのC部分の要部拡大断面図を図8(b)にそれぞれ示す。本発明の第3の実施形態に係るランプ用ガラス管300(以下、単に「ガラス管300」という)は、熱膨張係数が60[K-1]〜110[K-1]、例えば92.5[K-1]であって、外表面層の一部が後述するイオン交換処理によって形成されたイオン交換層300aと、イオン交換されていない本来のガラス組成を有する非イオン交換層100bとから形成される。ガラス管300は、イオン交換層300aを除いては、本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管と実質的に同一の構成を有するため、イオン交換層300aについて詳細に説明し、それ以外の点については省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8A shows a cross-sectional view including the tube axis X 300 of the glass tube for a lamp according to the third embodiment of the present invention, and FIG. The glass tube for
<イオン交換層の説明>
イオン交換層300aは、第1イオン交換層300bおよび第1イオン交換層300bの外側に位置する第2イオン交換層300cの2層からなり、第1イオン交換層300bにおけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度が非イオン交換層100bにおけるナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属の濃度よりも高く、第2イオン交換層300cにおけるアルカリ金属の濃度は、第1イオン交換層300bのアルカリ金属の濃度よりも低くなっている。以下、ナトリウムよりもイオン半径の大きいアルカリ金属としてカリウムを用いた場合について、図9を用いてイオン交換層300aの形成工程を説明する。
<Description of ion exchange layer>
The
<第1浸漬工程>
まず、図9(a)に示すように、イオン交換処理前のガラス管101を準備する。なお、ガラス管101は、本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管100で用いたものと実質的に同一の表1に示す組成のもので、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]のものである。このガラス管101を、350[℃]〜450[℃]に加熱した硝酸カリウム(KNO3)溶融塩301の入った浴槽302に例えば60[min]〜240[min]浸漬させる。ガラス管101を硝酸カリウム溶融塩301に浸漬させる時間によって、第1イオン交換層300bの膜厚を変化させることができる。
<First immersion process>
First, as shown to Fig.9 (a), the
<第1洗浄工程>
次に、図9(b)に示すように、第1浸漬工程後のガラス管303を水304の入った浴槽305で洗浄することで、ガラス管303の表面に付着した余分な硝酸カリウム溶融塩301を除去する。
<First cleaning step>
Next, as shown in FIG. 9 (b), the excess potassium nitrate
<第1乾燥工程>
次に、図9(c)に示すように、ガラス管303をヒータ306等で乾燥させることにより、洗浄工程で付着した水分を除去する。
<First drying step>
Next, as shown in FIG. 9C, the
<第2浸漬工程>
次に、図9(d)に示すように、ガラス管303を、350[℃]〜450[℃]に加熱した硝酸ナトリウム(NaNO3)溶融塩307の入った浴槽308に例えば60[min]〜240[min]浸漬させる。ガラス管303を硝酸ナトリウム溶融塩307に浸漬させる時間によって、第2イオン交換層300cの膜厚を変化させることができる。
<Second immersion process>
Next, as shown in FIG. 9D, the
<第2洗浄工程>
次に図9(e)に示すように、第2浸漬工程後のガラス管300を水309の入った浴槽310で洗浄することで、ガラス管300の表面に付着した余分な硝酸ナトリウム溶融塩307を除去する。
<Second cleaning step>
Next, as shown in FIG. 9 (e), the excess sodium nitrate
<第2乾燥工程>
次に図9(f)に示すように、ガラス管300をヒータ311等で乾燥させることにより、洗浄工程で付着した水分を除去する。
<Second drying step>
Next, as shown in FIG. 9 (f), the
以上の工程を経ることによりガラス管300が完成される。
The
<イオン交換層の形成のイメージ>
次に、イオン交換層300aがガラス管300の外表面層に形成される過程について説明する。第1浸漬工程初期のガラス管101の外表面層の要部拡大断面のイメージ図を図10(a)に、第1浸漬工程終期のガラス管303の外表面層の要部拡大断面のイメージ図を図10(b)に、第2浸漬工程終期のガラス管300の外表面層の要部拡大断面のイメージ図を図10(c)にそれぞれ示す。図10(a)に示すように、ガラス管101の外表面層には、ガラス管101の他の部分と同じように、ナトリウムイオン(Na+)が分布している。これに対して、図10(b)に示すように第1浸漬工程終期には、ナトリウムイオンの一部が、硝酸カリウム溶融塩に含まれるカリウムイオン(K+)とイオン交換されるため、ガラス管303の外表面層には、ガラス管303の他の部分よりもカリウムイオンが多く分布した第1イオン交換層300bが形成される。カリウムイオンのイオン半径は、ナトリウムイオンのイオン半径よりも大きい。したがって、このような第1イオン交換層300bでは、イオン半径が小さなナトリウムイオンが収まっていた部分にそのナトリウムイオンよりもイオン半径の大きなカリウムイオンが収まることで圧縮応力が働くこととなる。このように圧縮応力の働いている第1イオン交換層300bがガラス管303の外表面層に形成されることで、ガラス管303が外部からの衝撃に対して強くなり、ガラス管303の機械的強度を向上させることができる。次に、図10(c)に示すように、第2浸漬工程終期には、第1イオン交換層300bにおける外表面層のカリウムイオンがナトリウムイオンにより置換され、第2イオン交換層300cが形成される。これにより、第2イオン交換層300cに働いている圧縮応力は第1イオン交換層300bよりも小さく、第2イオン交換層300cには、傷等が入りやすい構造となっている。このようにイオン交換層300aが、大きな圧縮応力の働いている第1イオン交換層300bとその外側の小さな圧縮応力の働いている第2イオン交換層300cとで構成されていることで、ランプ用ガラス管300の外面に細かな傷がついても、その傷に起因してクラックに至るのを防止することができる。
<Image of ion exchange layer formation>
Next, a process in which the
ここで、第1イオン交換層300bを、カリウムの含有率が非イオン交換層100bにおけるカリウムの含有率に対して1[割]以上高い領域であると定義し、第2イオン交換層300cを、第1イオン交換層の外側でカリウムの含有率が第1イオン交換層300bのカリウムの含有率よりも低い領域であると定義した場合、第1イオン交換層300bは、ガラス管300の十分な機械的強度を得るためには10[μm]以上であることが好ましい。さらに、第1イオン交換層300bは、20[μm]以上であることがより好ましい。この場合、ガラス管300の機械的強度がさらに向上し、外的負荷によって、ガラス管300が毀損しにくくなるからである。
Here, the first
また、第2イオン交換層300cは、10[μm]以上であることがより好ましい。この場合、ガラス管300の表面に傷が入ったとしても、その傷が第2イオン交換層300cよりも内側に届きにくくなるからである。さらに、第2イオン交換層300cは、20[μm]以上であることがより好ましい。この場合、ガラス管の表面に傷が入ったとしても、その傷が第2イオン交換層300cよりも内側に一層届きにくくなり、その傷に起因してクラックに至るのを防止することができるからである。
The second
なお、第1イオン交換層300bおよび第2イオン交換層300cの厚みの合計は20[μm]以上であることが好ましい。第1イオン交換層300bおよび第2イオン交換層300cの厚みの合計が20[μm]より薄い場合には、第1イオン交換層300bを形成した後にその外側に第2イオン交換層300cを形成しにくいためである。
The total thickness of the first
また、第1イオン交換層300bの厚みが第2イオン交換層300cの厚みよりも厚いことが好ましい。この場合、ガラス管300の機械的強度を向上させつつ、ガラス管300の外表面に多少の傷がついたとしてもその傷に起因してクラックに至るのを防止することができるからである。
Moreover, it is preferable that the thickness of the 1st
さらに、第1イオン交換層300bの厚みが第2イオン交換層300cの厚みよりも5[μm]以上厚いことが好ましい。この場合、ガラス管300の外表面にさらに多くの傷がついたとしても、第1イオン交換層100bによりその傷の進行を抑制することができるため、その傷に起因してクラックに至るのを防止することができるからである。
Furthermore, the thickness of the first
<小括>
上記のとおり、本発明の第3の実施形態に係るランプ用ガラス管300の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをその材料として用いた場合でも、そのガラスにクラックが発生するのを防止することができる。また、ランプ用ガラス管300の外面に多少の傷がついたとしても、その傷に起因してクラックに至るのを防止することができる。ただし、その傷が増えたり深くなったりするとクラックを生じるおそれがあるが、その前にガラス管300の外表面についた傷を視認し交換することで、ガラス管300のクラックを未然に防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る低圧放電ランプの管軸X400を含む断面図を図11(a)に、そのD部分の要部拡大断面図を図11(b)にそれぞれ示す。本発明の第4の実施形態に係る低圧放電ランプ400(以下、単に「ランプ400」という)は、冷陰極蛍光ランプであって、ガラスバルブ401を除いては、本発明の第2の実施形態に係る低圧放電ランプと実質的に同じ構成を有している。
(Fourth embodiment)
FIG. 11A shows a cross-sectional view including the tube axis X 400 of the low-pressure discharge lamp according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11B shows an enlarged cross-sectional view of the principal part thereof. A low-pressure discharge lamp 400 (hereinafter simply referred to as “
<ガラスバルブの説明>
ガラスバルブ401は、本発明の第3の実施形態に係るランプ用ガラス管300を加工したものであって、管軸X400に対して垂直に切った断面が円環形状で、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。
<Description of glass bulb>
The
<小括>
上記のとおり、本発明の第4の実施形態に係る低圧放電ランプ400の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをガラスバルブ401の材料として用いた場でも、ガラスバルブ401にクラックが発生するのを防止することができる。また、ガラスバルブ401の外面に多少の傷がついたとしても、その傷に起因する破損を防止することができる。ただし、その傷が増えたり深くなったりするとクラックを生じるおそれがあるが、その前にガラスバルブ401の外表面についた傷を視認しランプ400を交換することで、ガラスバルブ401のクラックを未然に防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the low-
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る低圧放電ランプの管軸X500を含む断面図を図12(a)に、そのE部分の要部拡大断面図を図12(b)に、そのF部分の要部拡大断面図を図12(c)にそれぞれ示す。本発明の第5の実施形態に係る低圧放電ランプ500(以下、単に「ランプ500」という)は、外部電極型蛍光ランプである。ランプ500は、ガラスバルブ501とその両端部の外面に形成された外部電極502とで構成されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 12A is a cross-sectional view including the tube axis X 500 of the low-pressure discharge lamp according to the fifth embodiment of the present invention, FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. FIG. 12C shows an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. A low-pressure discharge lamp 500 (hereinafter simply referred to as “
<ガラスバルブの説明>
ガラスバルブ501は、その外表面層に本発明の第1の実施形態に係るランプ用ガラス管100と実質的に同一のイオン交換層100aを有することに加えて、さらにその内表面層であって、外部電極502と対応する部分にもイオン交換層100aを有する。ガラスバルブ501の内表面層であって、外部電極502と対応する部分は、ランプ500の点灯時に直接的に放電にさらされるため、イオン交換層100aにより、その部分にピンホールが発生するのを防止することができる。
<Description of glass bulb>
The
ガラスバルブ501は、例えば管軸X500に対して垂直に切った断面が円環形状で、全長が730[mm]、外径が4[mm]、内径が3[mm]、肉厚が0.5[mm]である。ガラスバルブ501は、例えばその両端部がガラスビード503により封止されている。なお、ガラスバルブ501の封止は、ピンチシール法等の公知の種々の手法を用いることができる。
ガラスバルブ501の内面であって、外部電極に対応する部分を除く部分には蛍光体層504が形成されている。蛍光体層504は、例えば赤色蛍光体(Y2O3:Eu2+)、緑色蛍光体(LaPO4:Ce3+,Tb3+)および青色蛍光体(BaMg2Al16O27:Eu2+)からなる希土類蛍光体で形成されている。なお、ガラスバルブ501の内面と蛍光体層504との間には、例えば、酸化イットリウム(Y2O3)等の金属酸化物による保護膜(図示せず)が形成されていてもよい。
A
ガラスバルブ501の内部には、例えば、約2[mg]の水銀、および、希ガスとして約8[kPa](20[℃])のネオンとアルゴンとの混合ガス(Ne95[%]+Ar5[%])がそれぞれ封入されている。
Inside the
<外部電極の説明>
外部電極502は、例えば、アルミニウムの金属箔からなり、シリコン樹脂に金属粉体を混合した導電性粘着剤(図示せず)によってガラスバルブ501の両端部の外周面を覆うように貼着されている。
<Description of external electrode>
The
なお、導電性粘着剤として、シリコン樹脂の代わりにフッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂等を用いてもよい。また、金属箔を導電性粘着剤でガラスバルブ501に貼着する代わりに、銀ペーストをガラスバルブ501の電極形成部分の全周に塗布することによって外部電極502が形成されていてもよい。この場合、導電性粘着剤の劣化により外部電極502が剥がれることを防止することができる。また、上記の外部電極502の上に半田膜が形成されている場合には、外部電極502を損傷から保護することができる。また、超音波半田ディップ処理等の公知の手法により、半田膜のみで外部電極502を形成することも可能である。なお、図12(a)に示すランプ500の外部電極502は、ガラスバルブ501の管端まで形成されておらず、鉢巻状に形成されているが、ガラスバルブ501の管端全体を覆うように外部電極502が形成されていてもよい。
Note that a fluororesin, a polyimide resin, an epoxy resin, or the like may be used as the conductive adhesive instead of the silicon resin. Further, instead of sticking the metal foil to the
また、例えば鉄とニッケルとの合金等からなる金属製のスリーブを被せ、その上から半田ディップ処理を施すことにより、外部電極502が形成されていてもよい。
Alternatively, the
<小括>
上記のとおり、本発明の第5の実施形態に係る低圧放電ランプ500の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスをガラスバルブ501の材料として用いた場合でも、ガラスバルブ501にクラックが発生するのを防止することができる。さらに、放電中にガラスバルブ501における外部電極の対応部分においてピンホールが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the low-
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600の分解斜視図を図13に示す。本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600は直下方式であり、一つの面が開口した直方体状の筐体601と、この筐体601の内部に収納された複数のランプ200と、ランプ200を点灯回路(図示せず)に電気的に接続するための一対のソケット602と、筐体601の開口部を覆う光学シート類603とを備えている。なお、ランプ200は、本発明の第2の実施形態に係る低圧放電ランプ200である。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 shows an exploded perspective view of a
<筐体の説明>
筐体601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、その内面に銀などの金属が蒸着されて反射面604が形成されている。なお、筐体601の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウムや冷間圧延材(例えばSPCC)等の金属材料により構成してもよい。また、内面の反射面604として金属蒸着膜以外、例えば、ポリエチレンレンテレフタレート(PET)樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを筐体601に貼付したものを用いてもよい。
<Description of the housing>
The
筐体601の内部には、ソケット602、絶縁体605およびカバー606が配置されている。具体的に、ソケット602は、ランプ200の配置に対応して筐体601の短手方向(縦方向)に各々所定間隔を空けて設けられている。ソケット602は、例えばステンレスやりん青銅からなる板材を加工したものであって、リード線202が嵌め込まれる嵌込部602aを有している。そして、リード線202を嵌込部602aを押し拡げるように弾性変形させて嵌め込む。その結果、嵌込部602aに嵌め込まれたリード線202は、嵌込部602aの復元力によって押圧され、外れにくくなる。これにより、リード線202を嵌込部602aへ容易に嵌め込むことができつつ、外れにくくすることができる。
Inside the
ソケット602は、互いに隣り合うソケット602同士で短絡しないように絶縁体605で覆われている。絶縁体605は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂で構成されている。なお、絶縁体605は、上記の構成に限定されない。ソケット602はランプ200の動作中に比較的高温となる内部電極3の近傍にあることから絶縁体605は耐熱性のある材料で構成することが好ましい。耐熱性のある絶縁体605の材料としては、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂やシリコンゴム等を適用することができる。
The
筐体601の内部には、必要に応じた場所にランプホルダ(図示せず)を設けてもよい。筐体601内側でのランプ200の位置を固定するランプホルダは、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂であり、ランプ200の外面形状に沿うような形状を有している。「必要に応じた場所」とは、ランプ200の長手方向の中央部付近のように、ランプ200が例えば全長600[mm]を越えるような長尺のものである場合に、ランプ200のたわみを解消するために必要な場所である。
Inside the
カバー606は、ソケット602と筐体601の内側の空間とを仕切るものであり、例えばポリカーボネート(PC)樹脂で構成し、ソケット602の周辺を保温するとともに、少なくとも筐体601側の表面を高反射性とすることにより、ランプ200の端部の輝度低下を軽減する。
The
<光学シート類の説明>
筐体601の開口部は、透光性の光学シート類603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。光学シート類603は、拡散板607、拡散シート608およびレンズシート609を積層してなる。
<Description of optical sheets>
The opening of the
拡散板607は、例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂製の板状体であって、筐体601の開口部を塞ぐように配置されている。拡散シート608は、例えばポリエステル樹脂製である。レンズシート609は、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せである。これらの光学シート類603は、それぞれ拡散板607に順次重ね合わせるようにして配置されている。
The
<小括>
上記のとおり、本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスを低圧放電ランプ200のガラスバルブ201の材料として用いた場合でも、ガラスバルブ201にクラックが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係るバックライトユニットの一部切欠斜視図を図14に示す。本発明の第7の実施形態に係るバックライトユニット700は、エッジライト方式で、反射板701、ランプ200、ソケット(図示せず)、導光板702、拡散シート703およびプリズムシート704から構成されている。
(Seventh embodiment)
FIG. 14 shows a partially cutaway perspective view of a backlight unit according to the seventh embodiment of the present invention. The
反射板701は、液晶パネル側(矢印Q)を除く導光板702の周囲を囲むように配置されており、底面を覆う底面部701bと、ランプ200の配置されている側を除く側面を覆う側面部701aと、ランプ200の周囲を覆う曲面状のランプ側面部701cとで構成されており、ランプから照射される光を導光板702から液晶パネル(図示せず)側(矢印Q)に反射させる。また、反射板701は、例えばフィルム状のPETに銀を蒸着したものやアルミ等の金属箔と積層したもの等からなる。
The reflection plate 701 is disposed so as to surround the periphery of the light guide plate 702 excluding the liquid crystal panel side (arrow Q), and the side surface covering the bottom surface portion 701b covering the bottom surface and the side surface excluding the side where the
ソケットは、本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600に用いられるソケット602と実質的に同じ構成を有している。なお、図14において、図示の便宜上により、ランプ200の端部については省略している。
The socket has substantially the same configuration as the
導光板702は、反射板により反射された光を液晶パネル側に導くためのものであって、例えば透光性プラスチックからなり、バックライトユニット700の底面に設けられた反射板701の上に積層されている。なお、材料としては、ポリカーボネート(PC)樹脂やシクロオレフィン系樹脂(COP)を適用することができる。
The light guide plate 702 is for guiding the light reflected by the reflection plate to the liquid crystal panel side, and is made of, for example, translucent plastic and laminated on the reflection plate 701 provided on the bottom surface of the
拡散シート703は、視野拡大のためのものであって、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂製の拡散透過機能を有するフィルムからなり、導光板702の上に積層されている。
The
プリズムシート704は、輝度を向上させるためのものであって、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂とを貼り合せたシートからなり、拡散シート703の上に積層されている。なお、プリズムシート704の上にさらに拡散板が積層されていてもよい。
The prism sheet 704 is for improving luminance, and is made of, for example, a sheet obtained by bonding an acrylic resin and a polyester resin, and is laminated on the
なお、本実施形態の場合には、ランプ200の周方向における一部分(バックライトユニット700に挿入した場合における導光板702側)を除き、ガラスバルブ101の外面に反射シート(図示せず)を設けたアパーチャ型のランプであってもよい。
In the case of the present embodiment, a reflective sheet (not shown) is provided on the outer surface of the
<小括>
上記のとおり、本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット700の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスを低圧放電ランプ200のガラスバルブ201の材料として用いた場合でも、ガラスバルブ201にクラックが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the
(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態に係る液晶表示装置の概要を図15に示す。図15に示すように液晶表示装置800は例えば32[inch]テレビであり、液晶パネル等を含む液晶画面ユニット801と本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600と点灯回路802とを備える。
(Eighth embodiment)
FIG. 15 shows an outline of a liquid crystal display device according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the liquid
液晶画面ユニット801は、公知のものであって、液晶パネル(カラーフィルター基板、液晶、TFT基板等)(図示せず)、駆動モジュール等(図示せず)を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。
The liquid
点灯回路802は、バックライトユニット600内部のランプ200を点灯させる。そして、ランプ200は、点灯周波数40[kHz]〜100[kHz]、ランプ電流3[mA]〜25[mA]で動作される。
The
なお、図8では、液晶表示装置800の光源装置として本発明の第6の実施形態に係るバックライトユニット600に第2の実施形態に係る低圧放電ランプ200を挿入した場合について説明したが、これに限らず、本発明の第4の実施形態に係る低圧放電ランプ400や、本発明の第5の実施形態に係る低圧放電ランプ500も適用することができる。また、バックライトユニットについても、本発明の第7の実施形態に係るバックライトユニット700も用いることができる。
In FIG. 8, the case where the low-
<小括>
上記のとおり、本発明の第8の実施形態に係る液晶表示装置の構成によれば、ソーダガラスや鉛フリーガラス等の軟質ガラスを低圧放電ランプ200のガラスバルブ201の材料として用いた場合でも、ガラスバルブ201にクラックが発生するのを防止することができる。
<Summary>
As described above, according to the configuration of the liquid crystal display device according to the eighth embodiment of the present invention, even when soft glass such as soda glass or lead-free glass is used as the material of the
<変形例>
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示し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用いることができる。
<Modification>
As described above, the present invention has been described based on the specific examples shown in the above embodiments. However, the content of the present invention is not limited to the specific examples shown in the respective embodiments. Variations can be used.
1.ランプ用ガラス管およびガラスバルブに用いるガラスについて
(1)紫外線吸収について
ランプ用ガラス管100,300の材料であるガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより254[nm]や313[nm]の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン(TiO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収し、組成比率2[mol%]以上ドープすることにより313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率0.05[mol%]以上5.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
1. Glass used for lamp glass tube and glass bulb (1) UV absorption 254 [nm] by doping a glass, which is a material of
また、酸化セリウム(CeO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化セリウムを組成比率0.05[mol%]以上0.5[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。なお、酸化セリウムに加えて酸化スズ(SnO)をドープすることにより、酸化セリウムによるガラスの着色を抑えることができるため、酸化セリウムを組成比率5.0[mol%]以下までドープすることができる。この場合、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]以上ドープすれば313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、この場合においても酸化セリウムを組成比率が5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまう。 In the case of cerium oxide (CeO 2 ), 254 [nm] ultraviolet rays can be absorbed by doping at a composition ratio of 0.05 [mol%] or more. However, when cerium oxide is doped more than 0.5 [mol%], the glass is colored, so cerium oxide has a composition ratio of 0.05 [mol%] to 0.5 [mol%]. It is preferable to dope in the following range. In addition, since coloring of glass by cerium oxide can be suppressed by doping tin oxide (SnO) in addition to cerium oxide, cerium oxide can be doped to a composition ratio of 5.0 [mol%] or less. . In this case, if cerium oxide is doped with a composition ratio of 0.5 [mol%] or more, ultraviolet rays of 313 [nm] can be absorbed. However, even in this case, when the composition ratio of cerium oxide is more than 5.0 [mol%], the glass is devitrified.
また、酸化亜鉛(ZnO)の場合は、組成比率2.0[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化亜鉛を組成比率20[mol%]より多くドープした場合、ガラスが失透してしまうおそれがあるため、酸化亜鉛を2.0[mol%]以上20[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。 In the case of zinc oxide (ZnO), ultraviolet rays of 254 [nm] can be absorbed by doping at a composition ratio of 2.0 [mol%] or more. However, when zinc oxide is doped more than 20 [mol%], the glass may be devitrified, so zinc oxide is in the range of 2.0 [mol%] to 20 [mol%]. It is preferable to dope.
また、酸化鉄(Fe2O3)の場合は、組成比率0.01[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化鉄を組成比率2.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化鉄を組成比率0.01[mol%]以上2.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。 Further, in the case of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 254 [nm] ultraviolet rays can be absorbed by doping at a composition ratio of 0.01 [mol%] or more. However, when iron oxide is doped more than the composition ratio of 2.0 [mol%], the glass is colored, so the iron oxide is contained in the composition ratio of 0.01 [mol%] to 2.0 [mol%]. It is preferable to dope in the following range.
(2)赤外線透過係数について
ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数は、0.3以上1.2以下の範囲、特に0.4以上0.8以下の範囲となるように調整することが好ましい。赤外線透過率係数が1.2以下であれば、外部電極蛍光ランプ(EEFL)や長尺の冷陰極蛍光ランプ等の高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、0.8以下であれば誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧印加ランプに適用可能となる。
(2) Infrared transmission coefficient The infrared transmission coefficient indicating the water content in the glass is adjusted to be in the range of 0.3 to 1.2, particularly 0.4 to 0.8. Is preferred. When the infrared transmittance coefficient is 1.2 or less, it becomes easy to obtain a low dielectric loss tangent applicable to a high voltage application lamp such as an external electrode fluorescent lamp (EEFL) or a long cold cathode fluorescent lamp, and 0.8 or less. If so, the dielectric loss tangent becomes sufficiently small and can be applied to a high voltage application lamp.
なお、赤外線透過率係数(X)は下式で表すことができる。 The infrared transmittance coefficient (X) can be expressed by the following formula.
X=(log(a/b))/t
a:3840[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
b:3560[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
t:ガラスの厚み
(3)ランプ用ガラス管およびガラスバルブの形状について
ランプ用ガラス管100,300およびガラスバルブ201,401,501の形状は、直管形状のものに限られず、例えばL字形状、U字形状、コの字形状、渦巻き形状等であってもよい。また、その管軸に対して垂直に切った断面は、略円形状のものに限られず、例えばトラック形状や角丸形状のような扁平形状や楕円形状等であってもよい。
X = (log (a / b)) / t
a: Transmittance [%] of a minimum point in the vicinity of 3840 [cm −1 ]
b: Transmittance [%] of a minimum point in the vicinity of 3560 [cm −1 ].
t: Thickness of glass (3) Shape of glass tube for lamp and glass bulb The shape of glass tube for
2.蛍光体層の蛍光体について
(1)紫外線吸収について
例えば、近年、液晶カラーテレビの大型化に伴って、バックライトユニットの開口を塞ぐ拡散板に寸法安定性の良いポリカーボネートが使用されるようになっている。このポリカーボネートは、水銀が発する313[nm]の波長の紫外線により劣化しやすい。このような場合には、波長313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を利用するとよい。なお、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体としては、以下のものがある。
2. Regarding phosphors in the phosphor layer (1) About ultraviolet absorption For example, in recent years, with the increase in size of liquid crystal color televisions, polycarbonate with good dimensional stability has been used for the diffusion plate that closes the opening of the backlight unit. ing. This polycarbonate is easily deteriorated by ultraviolet rays having a wavelength of 313 [nm] emitted from mercury. In such a case, a phosphor that absorbs ultraviolet rays having a wavelength of 313 [nm] may be used. The following phosphors absorb 313 [nm] ultraviolet rays.
(a)青色
・ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0≦z<0.1なる条件を満たす数であることが好ましい。
(A) barium strontium magnesium active aluminate with blue, europium manganese co [Ba 1-xy Sr x Eu y Mg 1-z Mn z Al 10 O 17] or [Ba 1-xy Sr x Eu
Here, x, y, and z are preferably numbers satisfying the conditions of 0 ≦ x ≦ 0.4, 0.07 ≦ y ≦ 0.25, and 0 ≦ z <0.1, respectively.
このような蛍光体としては、例えば、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム[BaMg2Al16O27:Eu2+]、[BaMgAl10O17:Eu2+] (略号:BAM−B)や、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[(Ba,Sr)Mg2Al16O27:Eu2+]、[(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu2+](略号:SBAM−B)等がある。 Examples of such phosphors include europium activated barium magnesium aluminate [BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ ], [BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ ] (abbreviation: BAM-B), Europium activated barium aluminate / strontium / magnesium [(Ba, Sr) Mg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ ], [(Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu 2+ ] (abbreviation: SBAM-B) Etc.
(b)緑色
・マンガン不活マグネシウムガレート[MgGa2O4:Mn2+](略号:MGM)
・マンガン付活アルミン酸セリウム・マグネシウム・亜鉛[Ce(Mg,Zn)Al11O19:Mn2+](略号:CMZ)
・テルビウム付活アルミン酸セリウム・マグネシウム[CeMgAl11O19:Tb3+](略号:CAT)
・ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[Ba1-x-ySrxEuyMg1-zMnzAl10O17]又は[Ba1-x-ySrxEuyMg2-zMnzAl16O27]
ここで、x,y,zはそれぞれ0≦x≦0.4、 0.07≦y≦0.25、 0.1≦z≦0.6なる条件を満たす数であり、zは0.4≦x≦0.5であることが好ましい。
(B) Green • Manganese inactive magnesium gallate [MgGa 2 O 4 : Mn 2+ ] (abbreviation: MGM)
Manganese activated cerium aluminate, magnesium, zinc [Ce (Mg, Zn) Al 11 O 19 : Mn 2+ ] (abbreviation: CMZ)
· Active aluminate, cerium-magnesium with terbium [CeMgAl 11 O 19: Tb 3+ ] ( abbreviation: CAT)
• Europium • Manganese co-activated barium aluminate • Strontium • Magnesium [Ba 1 -xy Sr x Eu y Mg 1 -z Mn z Al 10 O 17 ] or [Ba 1 -xy Sr x Eu y Mg 2 -z Mn z Al 16 O 27 ]
Here, x, y and z are numbers satisfying the conditions of 0 ≦ x ≦ 0.4, 0.07 ≦ y ≦ 0.25, and 0.1 ≦ z ≦ 0.6, respectively, and z is 0.4 It is preferable that ≦ x ≦ 0.5.
このような蛍光体としては、例えば、ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・マグネシウム[BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+]、[BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+](略号:BAM−G)や、ユーロピウム・マンガン共付活アルミン酸バリウム・ストロンチウム・マグネシウム[(Ba,Sr)Mg2Al16O27:Eu2+,Mn2+]、[(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu2+,Mn2+](略号:SBAM−G)等がある。 Examples of such phosphors include europium / manganese co-activated barium aluminate / magnesium [BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ ], [BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2]. + ] (Abbreviation: BAM-G), europium / manganese co-activated barium aluminate / strontium / magnesium [(Ba, Sr) Mg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ ], [(Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ ] (abbreviation: SBAM-G).
(c)赤色
・ユーロピウム付活リン・バナジン酸イットリウム[Y(P,V)O4:Eu3+](略号:YPV)
・ユーロピウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Eu3+](略号:YVO)
・ユーロピウム付活イットリウムオキシサルファイド[Y2O2S:Eu3+](略号:YOS)
・マンガン付活フッ化ゲルマン酸マグネシウム[3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+](略号:MFG)
・ジスプロシウム付活バナジン酸イットリウム[YVO4:Dy3+](赤と緑の2成分発光蛍光体であり、略号:YDS)
なお、一種類の発光色に対して、異なる化合物の蛍光体を混合して用いてもよい。例えば、青色にBAM−B(313[nm]を吸収する。)のみ、緑色にLAP(313[nm]を吸収しない。)とBAM−G(313[nm]を吸収する。)、赤色にYOX(313nmを吸収しない。)とYVO(313[nm]を吸収する。)の蛍光体を用いてもよい。このような場合は、前述のように波長313[nm]を吸収する蛍光体が、総重量組成比率で50%より大きくなるように調整することで、紫外線がガラスバルブ外に漏れ出ることをほとんど防止できる。したがって、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体を蛍光体層105に含む場合には、上記のバックライトユニットの開口を塞ぐポリカーボネート(PC)からなる拡散板等の紫外線による劣化が抑制され、バックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。
(C) Red • Europium activated phosphorus • Yttrium vanadate [Y (P, V) O 4 : Eu 3+ ] (abbreviation: YPV)
Europium activated yttrium vanadate [YVO 4 : Eu 3+ ] (abbreviation: YVO)
・ Europium-activated yttrium oxysulfide [Y 2 O 2 S: Eu 3+ ] (abbreviation: YOS)
Manganese-activated magnesium fluoride germanate [3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn 4+ ] (abbreviation: MFG)
Dysprosium-activated yttrium vanadate [YVO 4 : Dy 3+ ] (red and green two-component phosphor, abbreviation: YDS)
Note that phosphors of different compounds may be mixed and used for one kind of emission color. For example, only BAM-B (absorbs 313 [nm]) in blue, LAP (does not absorb 313 [nm]) in green, BAM-G (absorbs 313 [nm]) in green, and YOX in red Alternatively, a phosphor of YVO (absorbs 313 [nm]) may be used. In such a case, as described above, the phosphor that absorbs the wavelength 313 [nm] is adjusted so that the total weight composition ratio is larger than 50%, so that the ultraviolet rays almost leak out of the glass bulb. Can be prevented. Therefore, when the phosphor layer 105 includes a phosphor that absorbs ultraviolet rays of 313 [nm], deterioration due to ultraviolet rays such as a diffusion plate made of polycarbonate (PC) that closes the opening of the backlight unit is suppressed, The characteristics as a backlight unit can be maintained for a long time.
ここで、「313[nm]の紫外線を吸収する」とは、254[nm]付近の励起波長スペクトル(励起波長スペクトルとは、蛍光体を波長変化させながら励起発光させ、励起波長と発光強度をプロットしたものである。)の強度を100[%]としたときに、313[nm]の励起波長スペクトルの強度が80[%]以上のものと定義する。すなわち、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体とは、313[nm]の紫外線を吸収して可視光に変換できる蛍光体である。 Here, “absorbing ultraviolet rays of 313 [nm]” means an excitation wavelength spectrum near 254 [nm] (excitation wavelength spectrum means that excitation light is emitted while changing the wavelength of the phosphor, and the excitation wavelength and emission intensity are changed. The intensity of the excitation wavelength spectrum at 313 [nm] is defined as 80 [%] or more. That is, the phosphor that absorbs ultraviolet rays of 313 [nm] is a phosphor that can absorb ultraviolet rays of 313 [nm] and convert it into visible light.
(2)高色再現について
液晶カラーテレビで代表される液晶表示装置では、近年における高画質化の一環としてなされる高色再現化に伴い、当該液晶表示装置のバックライトユニットの光源として用いられる冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプにおいて、再現可能な色度範囲の拡大化の要請がある。
(2) High color reproduction Liquid crystal display devices typified by liquid crystal color televisions have been used as a light source for a backlight unit of the liquid crystal display device in accordance with the recent high color reproduction that is performed as part of the improvement in image quality. There is a need to expand the reproducible chromaticity range in cathode fluorescent lamps and external electrode fluorescent lamps.
このような要請に対して、例えば、以下の蛍光体を用いることで、実施の形態での蛍光体を用いる場合よりも、色度範囲の拡大を図ることができる。具体的には、CIE1931色度図において、高色再現用の当該蛍光体の色度座標値が、実施の形態で使用した3つの蛍光体の色度座標値を結んでできる三角形を含んで色再現範囲を広げる座標に位置する。 In response to such a request, for example, by using the following phosphor, the chromaticity range can be expanded as compared with the case of using the phosphor in the embodiment. Specifically, in the CIE 1931 chromaticity diagram, the chromaticity coordinate value of the phosphor for high color reproduction includes a triangle formed by connecting the chromaticity coordinate values of the three phosphors used in the embodiment. Located at the coordinates that expand the reproduction range.
(a)青色
・ユーロピウム付活ストロンチウム・クロロアパタイト[Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SCA)、色度座標:x=0.151、y=0.065
上記以外に、ユーロピウム付活ストロンチウム・カルシウム・バリウム・クロロアパタイト[(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+](略号:SBCA)も使用でき、上記波長313(nm)の紫外線も吸収できるSBAM−Bも高色再現用に使用できる。
(A) Blue • Europium-activated strontium chloroapatite [Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ ] (abbreviation: SCA), chromaticity coordinates: x = 0.151, y = 0.065
In addition to the above, europium activated strontium, calcium, barium, chloroapatite [(Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ ] (abbreviation: SBCA) can also be used, and the wavelength 313 (nm) SBAM-B, which can absorb ultraviolet rays), can also be used for high color reproduction.
(b)緑色
・BAM−G、色度座標:x=0.139、y=0.574
・CMZ、色度座標:x=0.164、y=0.722
・CAT、色度座標:x=0.267、y=0.663
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、MGMも高色再現用に使用することもできる。
(B) Green BAM-G, chromaticity coordinates: x = 0.139, y = 0.574
CMZ, chromaticity coordinates: x = 0.164, y = 0.722
CAT, chromaticity coordinates: x = 0.267, y = 0.663
As described above, these can also absorb ultraviolet rays having a wavelength of 313 [nm], and in addition to the three phosphor particles described here, MGM can also be used for high color reproduction.
(c)赤色
・YOS、色度座標:x=0.651、y=0.344
・YPV、色度座標:x=0.658、y=0.333
・MFG、色度座標:x=0.711、y=0.287
なお、これらは上述したように、波長313[nm]の紫外線も吸収でき、また、ここで説明した3つの蛍光体粒子以外にも、YVO、YDSも高色再現用に使用することもできる。
(C) Red • YOS, chromaticity coordinates: x = 0.651, y = 0.344
YPV, chromaticity coordinates: x = 0.658, y = 0.333
MFG, chromaticity coordinates: x = 0.711, y = 0.287
As described above, these can also absorb ultraviolet rays having a wavelength of 313 [nm], and besides the three phosphor particles described here, YVO and YDS can also be used for high color reproduction.
また、上記で示した色度座標値は各々の蛍光体の粉体のみで測定した代表値であり、測定方法(測定原理)等に起因して、各蛍光体の粉体が示す色度座標値は、上掲した値と若干異なる場合があり得る。参考として上記実施の形態1の各蛍光体の粉体の色度座標値は、YOX(x=0.644、y=0.353)、LAP(x=0.351、y=0.585)、BAM−B(x=0.148、y=0.056)で構成されている。 In addition, the chromaticity coordinate values shown above are representative values measured only with each phosphor powder, and due to the measurement method (measurement principle), etc., the chromaticity coordinates indicated by each phosphor powder The value may be slightly different from the value listed above. For reference, the chromaticity coordinate values of the phosphor powders of the first embodiment are YOX (x = 0.644, y = 0.353), LAP (x = 0.351, y = 0.585). , BAM-B (x = 0.148, y = 0.56).
さらに、赤、緑、青の各色を発光させるために用いる蛍光体は各波長につき1種類に限らず、複数種類を組み合わせて用いることとしても良い。 Furthermore, the phosphor used for emitting each color of red, green, and blue is not limited to one type for each wavelength, and a plurality of types may be used in combination.
ここで、上記の高色再現用の蛍光体粒子を用いて蛍光体層を形成した場合について説明する。ここでの評価は、CIE1931色度図内においてNTSC規格の3原色の色度座標値を結ぶNTSC三角形(NTSCtriangle)の面積を基準とした、高色再現用の蛍光体を用いた場合の3つの色度座標値を結んでできる三角形の面積の比(以下、NTSC比という。)で行なう。 Here, the case where a phosphor layer is formed using the above-described phosphor particles for high color reproduction will be described. In this evaluation, there are three evaluations in the case of using a phosphor for high color reproduction based on the area of the NTSC triangle (NTSC triangle) connecting the chromaticity coordinate values of the three primary colors of the NTSC standard in the CIE1931 chromaticity diagram. A triangular area ratio formed by connecting chromaticity coordinate values (hereinafter referred to as NTSC ratio) is used.
例えば、青色としてBAM−B、緑色としてBAM−G、赤色としてYVOを用いると(例1)NTSC比が92[%]となり、また、青色としてSCA、緑色としてBAM−G、赤色としてYVOを用いると(例2)NTSC比が100[%]となり、また、青色としてSCA、緑色としてBAM−G、赤色としてYOXを用いると(例3)、NTSC比が95[%]となり、例1及び2に比べて輝度を10[%]向上させることができる。 For example, when BAM-B is used as blue, BAM-G as green, and YVO as red (Example 1), the NTSC ratio is 92%, and SCA is used as blue, BAM-G as green, and YVO as red. (Example 2) When NTSC ratio is 100%, SCA is used as blue, BAM-G is used as green, and YOX is used as red (Example 3), NTSC ratio is 95%. The luminance can be improved by 10 [%] as compared with the above.
なお、ここでの評価に用いた色度座標値は、ランプ等が組み込まれた液晶表示装置とした状態で測定したものである為、カラーフィルターとの組み合わせにより色再現範囲が上記値より前後する可能性がある。 Note that the chromaticity coordinate values used for the evaluation here are measured in the state of a liquid crystal display device in which a lamp or the like is incorporated, so that the color reproduction range is around the above value depending on the combination with the color filter. there is a possibility.
3.ランプの種類について
なお、上記の各実施形態に係る低圧放電ランプにおいては、そのガラスバルブの内面に蛍光体層を有するものについて説明したが、例えば、蛍光体層を設けていない紫外線ランプであってもよい。
3. Regarding the types of lamps In the low-pressure discharge lamp according to each of the above embodiments, the glass bulb has the phosphor layer on the inner surface. For example, the lamp is an ultraviolet lamp not provided with a phosphor layer. Also good.
また、低圧放電ランプは、冷陰極蛍光ランプや外部電極型蛍光ランプに限られず、熱陰極型蛍光ランプや外部内部電極型蛍光ランプであってもよい。 The low-pressure discharge lamp is not limited to a cold cathode fluorescent lamp or an external electrode fluorescent lamp, and may be a hot cathode fluorescent lamp or an external internal electrode fluorescent lamp.
本発明は、ランプ用ガラス管、低圧放電ランプ、バックライトユニットおよび液晶表示装置に広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to glass tubes for lamps, low-pressure discharge lamps, backlight units, and liquid crystal display devices.
100,300 ランプ用ガラス管
100a,300a イオン交換層
200,400,500 低圧放電ランプ
201,401,501 ガラスバルブ
300b 第1イオン交換層
300c 第2イオン交換層
600,700 バックライトユニット
800 液晶表示装置
100,300 Glass tube for
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