JP2011146363A - 蛍光ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光反応性物質を含有した液晶パネルの製造工程において使用する蛍光ランプにおいて、発光管の内部に形成された蛍光体層には、マグネシウムバリウムアルミネート、リン酸ガドリニウム・イットリウムおよびアルミン酸マグネシウム・ランタンのいずれかを母結晶としCe3+により付活した蛍光体を含むことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
このような構造の液晶パネルにおいて、配向膜は、電極間に電圧を印加して液晶を配向させる液晶配向を制御するためのものである。
従来、配向膜の制御はラビングにより行われてきたが、近年、新しい配向制御技術が試みられている(特許文献1参照)。
この方法によれば、従来プレチト角度を付与するために必要であった斜面を持った突起物が不要となるので、液晶パネルの製造工程を簡略化でき、また最終製品においては、突起物による影がなくなるので開口率が改善されるようになり、結果的に液晶パネルの製造コストや製造時間を削減でき、更に、バックライトを省電力化できるようになる。
パネル90は、ガラスからなる光透過性基板91のそれぞれの面にITO等による電極92が形成され、かつその周辺にシール剤(不図示)が塗布、形成されて貼り合わされたものである。基板91の間には液晶が注入されている。この液晶は、負の誘電率異方性をもつネガ型液晶に、紫外線硬化型モノマー93が適宜の割合で添加されたものである。
このパネル90に、電圧印加および紫外線照射を行うことで、液晶の配向規制が行われる。
このため、特許文献1等に知られるように、紫外線の照射を複数段階に分割した、2段階の紫外線照射工程が用いられる。具体的には、図12で示すように、(A)1次照射工程では、液晶材料および光重合性モノマーを含む液晶層に電圧を印加した状態で液晶層に紫外線を照射し、その後、(B)2次照射工程では、電圧無印加状態で紫外線を照射する。その結果、1次照射工程で液晶材料の分子配向が傾斜した状態で、配向膜近傍のモノマーが重合してポリマー層が形成され、2次照射工程で液晶分子の傾斜方向がポリマーに記憶される。このような工程を経ることで、液晶材料中に残存するモノマーが完全に重合し、モノマーが消滅する。
(1)
光反応性物質を含有した液晶パネルの製造工程において使用する蛍光ランプにおいて、発光管の内部に形成された蛍光体層には、マグネシウムバリウムアルミネート、リン酸ガドリニウム・イットリウムおよびアルミン酸マグネシウム・ランタンのいずれかを母結晶としCe3+により付活した蛍光体を含むことを特徴とする。
(2)
また、前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活マグネシウムバリウムアルミネートを含むことを特徴とする。
Cex(Mg1−y−z,Bay−z)Al11O19−(3(1−x)+2z)/2
(但し、0.6≦x≦0.8)
(3)
また、前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活リン酸ガドリニウム・イットリウムを含むことを特徴とする。
(Y1−x,Gdx)PO4:Ce
(但し、0.1≦x≦0.5)
(4)
また、前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活アルミン酸マグネシウム・ランタンを含むことを特徴とする。
(La1−x,Cex)MgAl11O19
(但し、0.07≦x≦0.12)
(5)
また、前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウムおよびランタン付活マグネシウムバリウムアルミネートを含むことを特徴とする。
(Ce0.8,Lax)(Mg0.8,Ba0.1)Al11O18.6+3x
(但し、0<x≦0.06)
図1は、光反応性物質を含有する液晶を内部に封入した液晶パネルの製造工程において、光反応性物質としてのモノマーをポリマー化するための紫外線照射装置100の概略説明図である。ワークステージSには、コロなどの適宜の搬送装置により運ばれてきた液晶パネル30が光照射部の直下に載置される。液晶パネル30は、例えば、ガラスからなる光透過性を備えた2枚の基板31の間に、枠状にシール剤32が塗布されるとともに、その内部に未反応状態の光反応性物質(モノマー)を含んだ液晶33が注入されて、構成されたものである。
基板31の各々には、同図では不図示とした電極が設けられており、各電極は電圧を印加する機構に接続されている。なおここでは不図示としたが、このような電圧を印加する機構を備えた紫外線照射装置34の紫外線照射装置が備わっている。
本発明の一実施の形態に係る蛍光ランプ10について、詳細に説明する。ガラス等の誘電体からなる透光性の気密容器11の内壁には蛍光体が積層されて形成された蛍光体層12が形成される。この気密容器11の内部にはキセノン等の希ガスからなる放電媒体が封入されており、気密容器11の外面上には一対の外部電極13,14が配置されている。リード線15,16を介して、かかる一対の外部電極13,14間に、高周波高電圧が印加されると、気密容器11により構成された誘電体の壁を介在させた放電が形成され、キセノンのスペクトルである172nmの紫外線が放出する。
本発明で用いられる蛍光体層12は、このような短波長紫外線、例えばキセノンから発される波長172nm紫外線を照射したとき、波長310〜380nmの領域に発光ピーク波長を有する長波長紫外線を発する蛍光体を備えている。
なお以下の説明においては、光反応性物質を含有する液晶を内部に封入した液晶パネルの製造工程において、従来、光反応性物質の反応に使用されていたいわゆるブラックライトと対比して説明する。なお、ブラックライトに使用される蛍光体は種々のものがあるが、ここでは一般的な蛍光体であるセリウム付活リン酸ランタンを比較例に用いて説明することとし、後段の説明においては、このセリウム付活リン酸ランタン蛍光体を用いたブラックライトを「従来例1」という。
なお、セリウム付活リン酸ランタン蛍光体の一般式は下記の通りである。
セリウム付活リン酸ランタン蛍光体の一般式:(La,Ce)PO4
本実施形態1にかかる蛍光ランプは、蛍光体層12を主としてセリウム付活マグネシウムバリウムアルミネート(Ce−Mg−Ba−Al−O)系の蛍光体を用いたものである。この蛍光体層12は、一般式が次の式(1)で表される蛍光体であり、特にセリウム(Ce)のモル比(x)が0.6〜0.8の範囲のものである。
波長310nm以下、特に波長300nm以下の紫外線放射が少ない蛍光体としては下記式(2)に示す、セリウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体(略称CAM蛍光体)が一般に知られている。
なお、式(2)において、セリウム(Ce)のモル数は1である
なお、その検証においては、光反応性物質を含有する液晶を内部に封入した液晶パネルの製造工程において、光反応性物質の反応に使用されるスペクトル域、すなわち有効波長帯(波長321〜350nm)と、液晶に対してダメージを与えるスペクトル域(波長300〜310nm;以下、「ダメージ波長帯」という。)と、これら間のスペクトル域(波長311〜320nm)とに分けて、各領域の積算光量を、従来技術にかかるブラックライトのものと比較して行った。
まず、セリウムの配合割合を変えずにCAM蛍光体の一般式(式(1))において2価の金属イオンであるマグネシウムの一部を、同じく2価の金属イオンであるバリウムに置換して、比較例2、比較例3に係る蛍光体を作製した。以下、それぞれの蛍光体の一般式を示す。
(比較例3)Ce(Mg0.9,Ba0.1)Al11O19
これらの蛍光体を用いて図2に示した構成に従って比較例2および比較例3にかかる蛍光ランプを製作した。
このようにして製作した蛍光ランプに所定の電圧を投入して点灯し、ランプの発光強度を測定した。この結果、バリウムを添加することによる、大きな改善は認められなかったが、比較例2にかかる蛍光ランプは比較例3にかかる蛍光ランプよりも波長のピーク値が短波長側にシフトし、発光強度がわずかに高くなることが確認された。
続いて、バリウム置換した蛍光体のうち、バリウムのモル数0.1モルを採用し、セリウムの添加量を変化させることを試みた。ここに、セリウムのモル比は0.5とした。なお蛍光体はCe,Mg,Ba,Alを一般式で表されるモル比で混合し、その後に焼成することを経て作製し、図2に示す構成の蛍光ランプを製作した。この蛍光ランプを点灯させ、発光スペクトルを検証した。
この結果、蛍光のピークは更に短波長側にシフトして発光強度が増し、大きく改善したことがわかった。
そこで更にセリウム(Ce)濃度を変化させた蛍光体を製作した。
実施例1〜3として、上記式(2)におけるxの値を順に0.6、0.7、0.8となるよう調製して蛍光体を製造した。なお各実施例のセリウム濃度は0.6モル、0.7モル、0.8モルである。
表1中、左側の「測定値」欄は、発光管から25mmの位置で分光器により測定したスペクトルのこの積分強度の実測値である。右側はこの積分強度を従来例1のランプにおける各波長域の積分値を100とした相対値で示している。
続いて本発明の実施形態2について説明する。
本実施形態にかかる蛍光ランプは、図2で示す蛍光ランプの蛍光体層12として、セリウム付活リン酸ガドリニウム・イットリウム(Gd−Y−P−O:Ce)系の蛍光体を使用したものである。この蛍光体層12は、一般式が次式、式(3)で表される蛍光体であり、特にガドリニウム(Gd)のモル比(x)が0.1〜0.5の範囲のものである
なお、以下の説明おいても、従来例に係るランプとしてセリウム付活リン酸ランタン蛍光体を用いたブラックライトを従来例1という。
波長310nm以下、特に波長300nm以下の紫外線放射が少ない蛍光体としては、下記式(4)に示すセリウム付活リン酸イットリウム(Y−P−O:Ce)蛍光体(略称YPC蛍光体)が一般に知られている。
先ず、上記式(4)の蛍光体のイットリウム(Y)の一部を、ガドリニウム(Gd)に置換して蛍光体を作製し、比較例6にかかる蛍光ランプを製作した。
実施例4〜7、として、上記式(3)におけるxの値を0.1、0.2、0.3、0.5となるよう調製して蛍光体を製造した。なお、セリウム濃度は、イットリウム(Y)とガドリニウム(Gd)の合計値が全て0.95モルに対して、全て0.05モルである。
表2の左側の欄はこの積分強度の実測値である。右側はこの積分強度を従来例1のランプにおける各波長域の積分値を100としたときの相対値で示している。
続いて本発明の実施形態3について説明する。
本実施形態にかかる蛍光ランプは、図2で示す蛍光ランプの蛍光体層12として、セリウム付活アルミン酸マグネシウム・ランタン(La−Mg−Al−O:Ce)系の蛍光体を使用したものである。この蛍光体層12は、一般式が次式、式(5)で表される蛍光体であり、特にセリウム(Ce)のモル比(x)が0.07〜0.12の範囲のものである
なお、以下の説明おいて、従来例に係るランプとしてセリウム付活リン酸ランタン蛍光体を用いたブラックライトランプを従来例1という。セリウム付活リン酸ランタン蛍光体(一般式:LaPO4:Ce)におけるセリウム(Ce)のモル数は0.05モルである。
実施例8〜11、として、上記式(5)におけるxの値を0.07、0.09、0.1、0.12となるよう調製して蛍光体を製造した。なお各実施例におけるセリウムのモル数は0.07モル、0.09モル、0.1モル、0.12モルである。
表3の左側の欄はこの積分強度の測定値である。右側はこの積分強度を従来例1のランプにおける各波長域の積分値を100としたときの相対値で示している。
本実施形態4にかかる蛍光ランプは、蛍光体層12を主としてセリウムおよびランタン付活マグネシウムバリウムアルミネート(Ce−La−Mg−Ba−Al−O)系の蛍光体を用いたものである。この蛍光体層12は、一般式が次の式(6)で表される蛍光体であり、特にセリウム(Ce)のモル比(x)が0.8であり、ランタン(La)のモル比が0.06以下となる範囲(但し0を含まない)のものである。
実施例12〜16として、上記式(6)におけるLa濃度xの値を0.01、0.02、0.04、0.06、0.10となるよう調製して蛍光体を製造した。なお各実施例のセリウム濃度は0.8モルである。
表4中、左側の「測定値」欄は、発光管から25mmの位置で分光器により測定したスペクトルのこの積分強度の実測値である。右側はこの積分強度を従来例1のランプにおける各波長域の積分値を100とした相対値で示している。
10 蛍光ランプ
11 気密容器
12 蛍光体層
13,14 電極
15,16 リード線
20 光照射部
21 ミラー
30 液晶パネル
31 光透過性基板
32 シール剤
33 光反応性物質を含んだ液
34 電圧を印加する機構
Claims (5)
- 光反応性物質を含有した液晶パネルの製造工程において使用する蛍光ランプにおいて、
発光管の内部に形成された蛍光体層には、マグネシウムバリウムアルミネート、リン酸ガドリニウム・イットリウムおよびアルミン酸マグネシウム・ランタンのいずれかを母結晶としCe3+により付活した蛍光体を含む
ことを特徴とする蛍光ランプ。 - 前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活マグネシウムバリウムアルミネートを含むことを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
Cex(Mg1−y−z,Bay−z)Al11O19−(3(1−x)+2z)/2
(但し、0.6≦x≦0.8) - 前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活リン酸ガドリニウム・イットリウムを含むことを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
(Y1−x,Gdx)PO4:Ce
(但し、0.1≦x≦0.5) - 前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウム付活アルミン酸マグネシウム・ランタンを含むことを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
(La1−x,Cex)MgAl11O19
(但し、0.07≦x≦0.12) - また、前記蛍光体は、一般式が次式で表されるセリウムおよびランタン付活マグネシウムバリウムアルミネートを含むことを特徴とする請求項1記載の蛍光ランプ。
(Ce0.8,Lax)(Mg0.8,Ba0.1)Al11O18.6+3x
(但し、0<x≦0.06)
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