JP2013257998A

JP2013257998A - Fluorescent lamp

Info

Publication number: JP2013257998A
Application number: JP2012132498A
Authority: JP
Inventors: Koji Tagawa; 幸治田川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2013-12-26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a fluorescent lamp arranged to be able to emit light of a wavelength region of 320-350 nm with high efficiency, and to further reduce the damage to a liquid crystal in comparison to that in the prior art by suppressing the light emission in a wavelength range of 320 nm or less, provided that the fluorescent lamp has an arc tube made of quartz glass and a phosphor layer applied to an inner face of the arc tube, and emits ultraviolet light.SOLUTION: The fluorescent lamp comprises a phosphor layer. The phosphor layer includes a cerium-activated yttrium-aluminum-borate phosphor expressed by the general formula, (Y,Ce)AlBO, where x is in a range of 0.03-0.12.

Description

この発明は、紫外領域の光を放射する蛍光ランプに関するものであり、特に、波長３１０ｎｍ以下の紫外線の放射を抑え、波長３２０〜３５０ｎｍの範囲の発光を得る蛍光ランプに係わるものである。 The present invention relates to a fluorescent lamp that emits light in the ultraviolet region, and more particularly to a fluorescent lamp that suppresses radiation of ultraviolet light having a wavelength of 310 nm or less and obtains light emission in a wavelength range of 320 to 350 nm.

液晶パネルの製造工程において、液晶内にモノマーを封入して、電圧を印加しながら光を照射し、モノマーを重合させて液晶分子にプレチルト角を付与する技術が特許文献１（特開２００８−１３４６６８号公報）等に開示されている。
この技術によると、製造工程を簡略化できてコストを削減できるともに、得られる最終製品においては開口率が大きくなるため、バックライトの電力を下げることができるので、消費電力の小さい液晶ディスプレイを提供できる。
このような、液晶中にモノマーを封入した製造工程では、液晶にダメージを与えることなく、モノマーの重合に必要な特定の波長領域の光（紫外線）を照射する必要があり、光源の選定が非常にデリケートである。 In a manufacturing process of a liquid crystal panel, a technique for encapsulating a monomer in a liquid crystal, irradiating light while applying a voltage, polymerizing the monomer, and giving a pretilt angle to liquid crystal molecules is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-134668. No.) and the like.
According to this technology, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced, and since the aperture ratio in the final product obtained is large, the power of the backlight can be lowered, so a liquid crystal display with low power consumption is provided. it can.
In such a manufacturing process in which a monomer is encapsulated in a liquid crystal, it is necessary to irradiate light (ultraviolet rays) in a specific wavelength region necessary for the polymerization of the monomer without damaging the liquid crystal. It is delicate.

具体的に言うと、モノマーの重合に必要とされる光は、波長領域が約３００〜３５０ｎｍの紫外線であり、液晶がダメージを受ける波長領域は３２０ｎｍ以下の紫外線である。つまり、上述した技術分野においては、波長３２０〜３５０ｎｍという極めて限定的な波長領域の光が必要である。このための光源として、本出願人は先に特許文献２に開示される蛍光ランプを提案している。
該特許文献２の記載の技術は、紫外線を放射する既存の蛍光体に賦活材料としてセリウムを使用することにより、最も効率よく放射される範囲を見いだして蛍光体としたものである。 Specifically, the light required for the polymerization of the monomer is ultraviolet light having a wavelength region of about 300 to 350 nm, and the wavelength region in which the liquid crystal is damaged is ultraviolet light having a wavelength of 320 nm or less. That is, in the technical field described above, light in a very limited wavelength region of a wavelength of 320 to 350 nm is necessary. As a light source for this purpose, the present applicant has previously proposed a fluorescent lamp disclosed in Patent Document 2.
The technique described in Patent Document 2 uses a cerium as an activating material for an existing phosphor that emits ultraviolet rays, thereby finding the most efficiently radiated range and making it a phosphor.

この特許文献２に開示される蛍光体では、波長３１０ｎｍ以下の領域の発光を抑えつつ、蛍光のピークの波長を３４０ｎｍ以下とすることで、高効率化を図ろうとするものである。
しかしながら、この蛍光体では、３１０〜３２０ｎｍ以上の波長領域の光がわずかではあるが放射されており、この僅少の紫外線により液晶がダメージを受ける可能性があるというデリケートな問題を抱えている。 The phosphor disclosed in Patent Document 2 intends to achieve high efficiency by suppressing the light emission in the region of wavelength 310 nm or less and setting the wavelength of the fluorescence peak to 340 nm or less.
However, this phosphor has a delicate problem that light in a wavelength region of 310 to 320 nm or more is radiated although it is slight, and the liquid crystal may be damaged by the slight ultraviolet rays.

特開２００８−１３４６６８号公報JP 2008-134668 A 特開２０１１−１４６３６３号公報JP 2011-146363 A

この発明は、上記のような事情に鑑みて、波長３２０〜３５０ｎｍの領域の光を高い効率で放射できるとともに、波長３２０ｎｍ以下の領域の発光を抑えて、従来技術よりさらに液晶が受けるダメージを減らすことができる蛍光ランプを提供せんとするものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention can emit light in the wavelength region of 320 to 350 nm with high efficiency, suppress light emission in the wavelength region of 320 nm or less, and further reduce damage to the liquid crystal as compared with the prior art. It is intended to provide a fluorescent lamp that can be used.

上記課題を解決するために、この発明に係る蛍光ランプは、
発光管内面に形成した蛍光体層が、一般式が（Ｙ_１−ｘ，Ｃｅ_ｘ）Ａｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２で表されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ホウ酸塩蛍光体を含み、該蛍光体の一般式において、ｘが０．０３〜０．１２の範囲であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a fluorescent lamp according to the present invention is
Phosphor layers formed within the arc tube surface, includes a general formula _{_{_{(Y 1-x, Ce x}}} ) Al 3 B 4 O 12 represented by the cerium-activated yttrium aluminum borate phosphor, the phosphor In the general formula, x is in the range of 0.03 to 0.12.

本発明に係る蛍光ランプによれば、波長３２０〜３５０ｎｍの範囲の光を効率よく放射できるとともに、波長３２０ｎｍ以下の紫外線の放射が少なく抑えられて、液晶中にモノマーを備えた液晶パネルの製造工程で使用される光源として、高効率で、液晶の受けるダメージを減らした蛍光ランプを提供することができる。 The fluorescent lamp according to the present invention can efficiently emit light in the wavelength range of 320 to 350 nm, and can reduce the emission of ultraviolet light having a wavelength of 320 nm or less. As a light source used in the above, a fluorescent lamp with high efficiency and reduced damage to liquid crystal can be provided.

本発明に係る蛍光ランプの斜視図。1 is a perspective view of a fluorescent lamp according to the present invention. 図１の断面図。Sectional drawing of FIG. 本発明の蛍光ランプの発光スペクトルグラフ。The emission spectrum graph of the fluorescent lamp of this invention. セリウム濃度による波長３００〜３２０ｎｍと波長３２０〜３５０ｎｍ域の発光強度比を示す図。The figure which shows the luminescence intensity ratio of wavelength 300-320nm and wavelength 320-350nm area by cerium density | concentration. 蛍光体組成による波長体ごとの強度相対値比較の表。The table | surface of the intensity | strength relative value comparison for every wavelength body by fluorescent substance composition.

図１は、本発明に係る蛍光ランプの斜視図であり、図２はその断面図であって、（Ａ）は軸方向断面図、（Ｂ）は径方向（Ａ−Ａ）断面図である。
図１に示すように、蛍光ランプ１において、石英ガラスからなる発光管２の外周面上には、一対の外部電極３、４が対向配置されており、該外部電極３、４は管軸方向に伸びる概略帯状の形状をなし、例えば、銀（Ａｇ）とフリットガラスを混合した銀ペーストや、金（Ａｕ）とフリットガラスを混合した金ペーストなどの導電膜より形成されている。
前記外部電極３、４にはそれぞれリード線Ｗ１、Ｗ２が接続されており、これらが高周波電圧を発生する電源６に接続されている。 FIG. 1 is a perspective view of a fluorescent lamp according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view thereof, (A) is an axial sectional view, and (B) is a radial (AA) sectional view. .
As shown in FIG. 1, in the fluorescent lamp 1, a pair of external electrodes 3, 4 are arranged opposite to each other on the outer peripheral surface of an arc tube 2 made of quartz glass, and the external electrodes 3, 4 are in the tube axis direction. It is formed of a conductive film such as a silver paste mixed with silver (Ag) and frit glass, or a gold paste mixed with gold (Au) and frit glass.
Lead wires W1 and W2 are connected to the external electrodes 3 and 4, respectively, and these are connected to a power source 6 that generates a high-frequency voltage.

発光管２は、波長３００ｎｍ以上の紫外線に対して透過性の高いガラス、具体的には、石英ガラスからなる。
そして、発光管２内には放電ガスとして希ガスが、例えば１０〜３０ｋＰａ封入されるが、希ガスとしては、キセノンのみ、或いは、キセノンと他の希ガスの混合ガスのいずれであってもよい。 The arc tube 2 is made of glass that is highly transmissive to ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or more, specifically, quartz glass.
The arc tube 2 is filled with, for example, 10 to 30 kPa of a rare gas as a discharge gas. The rare gas may be either xenon alone or a mixed gas of xenon and another rare gas. .

図２に詳細が示されるように、前記発光管２の内面には蛍光体層５が形成されている。
ここでは詳細に図示しないが、蛍光体層５の内側、即ち発光管２の内面に、軟化点が蛍光体よりも低いガラス層を形成して、蛍光体層５と発光管（石英ガラス管）２との密着性を確保するようにしてもよい。
上記構成において、発光管２を構成するガラスを介在させて両外部電極３、４間に高周波高電圧が印加されると、発光管２の管壁を介在させたバリア放電が開始され、発光管２内に封入したキセノンガスの発光によって波長１７２ｎｍの真空紫外光が生起される。この放電は一対の外部電極３、４間に発光管２の軸方向にそって形成される。 As shown in detail in FIG. 2, a phosphor layer 5 is formed on the inner surface of the arc tube 2.
Although not shown in detail here, a glass layer having a softening point lower than that of the phosphor is formed inside the phosphor layer 5, that is, on the inner surface of the arc tube 2, and the phosphor layer 5 and the arc tube (quartz glass tube). 2 may be ensured.
In the above configuration, when a high frequency high voltage is applied between the external electrodes 3 and 4 with the glass constituting the arc tube 2 interposed, barrier discharge with the tube wall of the arc tube 2 is started, and the arc tube 2 emits vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm. This discharge is formed between the pair of external electrodes 3 and 4 along the axial direction of the arc tube 2.

本発明において蛍光体層５に用いられる蛍光体は、発光ガスの発光で得られた紫外線を吸収して、それより長波長の紫外線に変換する蛍光体であって、下記一般式で示されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ホウ酸塩蛍光体である。
式：（Ｙ_１−ｘ，Ｃｅ_ｘ）Ａｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２
ここで、該一般式において賦活金属元素であるＣｅは理想的には３価のカチオンとして存在する。
そして、上記蛍光体の一般式において、ｘの好ましい範囲は０．０３〜０．１２である。
なお、この実施態様における蛍光体を励起する紫外線は、上述した波長１７２ｎｍの真空紫外光として説明したが、これに限定されるものではない。 The phosphor used in the phosphor layer 5 in the present invention is a phosphor that absorbs ultraviolet light obtained by light emission of a luminescent gas and converts it into ultraviolet light having a longer wavelength, and is represented by the following general formula: It is activated yttrium / aluminum / borate phosphor.
_{_{_{Formula: (Y 1-x, Ce}}} x) Al 3 B 4 O 12
Here, Ce, which is an activating metal element in the general formula, ideally exists as a trivalent cation.
In the general formula of the phosphor, a preferable range of x is 0.03 to 0.12.
In addition, although the ultraviolet-ray which excites the fluorescent substance in this embodiment was demonstrated as the vacuum ultraviolet light of wavelength 172nm mentioned above, it is not limited to this.

＜実施形態＞
以下、本実施形態を更に詳細に説明する。
下記の仕様に基づいて図１、図２で示した構造の蛍光ランプを作製した。
発光管の材質：ソーダ系ガラス
（日本電気硝子社製、型式ＰＳ−９４）、
発光管の寸法：外径９．８ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ
全長３８０ｍｍ、発光部全長３５０ｍｍ
電極幅：３ｍｍ
発光ガス：キセノンガス１３．３ＫＰａ（１００Ｔｏｒｒ） <Embodiment>
Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.
A fluorescent lamp having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was produced based on the following specifications.
Arc tube material: Soda glass
(Nippon Electric Glass Co., Ltd., model PS-94),
Arc tube dimensions: Outer diameter 9.8 mm, wall thickness 0.5 mm
Total length 380mm, light emitting part total length 350mm
Electrode width: 3 mm
Luminescent gas: Xenon gas 13.3 KPa (100 Torr)

上記構造の蛍光ランプ１の発光管２内面に塗布する蛍光体として、上記式で示したセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ホウ酸塩蛍光体において、ｘの値を、０．０１〜０．１２の範囲で値を変更して計５種類の蛍光ランプ（ランプ１〜５）を作製した。
ここで、ランプ１〜５におけるｘの値は次の通り。
ランプ１：ｘ＝０．０１
ランプ２：ｘ＝０．０３
ランプ３：ｘ＝０．０５
ランプ４：ｘ＝０．０８
ランプ５：ｘ＝０．１２ In the cerium activated yttrium / aluminum / borate phosphor represented by the above formula as the phosphor applied to the inner surface of the arc tube 2 of the fluorescent lamp 1 having the above structure, the value of x is in the range of 0.01 to 0.12. A total of five types of fluorescent lamps (lamps 1 to 5) were manufactured by changing the values.
Here, the values of x in the lamps 1 to 5 are as follows.
Lamp 1: x = 0.01
Lamp 2: x = 0.03
Lamp 3: x = 0.05
Lamp 4: x = 0.08
Lamp 5: x = 0.12

これらランプ１〜５を点灯して発光スペクトルを測定した。発光スペクトルは、スペクトロラディオメーター（ウシオ電機社製、ＵＳＲ−４０Ｄ／Ｖ）を用いて測定し、蛍光ランプから放射される光のスペクトルを、波長３００〜３２０ｎｍ，３２０〜３５０ｎｍの各波長帯で測定した。その結果を図３に示す。
これらによれば、Ｃｅ濃度を増加していくと、液晶製造工程上で有害となる波長３２０ｎｍ以下（３００〜３２０ｎｍ）の光が相対的に減少していくことが分かる。 The lamps 1 to 5 were turned on and the emission spectrum was measured. The emission spectrum is measured using a spectroradiometer (USR-40D / V, manufactured by USHIO INC.), And the spectrum of light emitted from the fluorescent lamp is measured in each wavelength band of wavelengths of 300 to 320 nm and 320 to 350 nm. did. The result is shown in FIG.
According to these figures, it is understood that as the Ce concentration is increased, light having a wavelength of 320 nm or less (300 to 320 nm) that is harmful in the liquid crystal manufacturing process is relatively decreased.

次いで、先に本出願人が提案した特許文献２において、従来技術として挙げた（Ｌａ，Ｃｅ）ＰＯ_４の例を比較例として、波長３００〜３５０ｎｍの光を図４の場合よりも更に細かく観察して、波長３００〜３１０ｎｍ，３１０〜３２０ｎｍ，３２０〜３５０ｎｍの各波長帯での強度の比較実験を行った。
この実験では、比較例における、波長３００〜３１０ｎｍ，３１０〜３２０ｎｍ，３２０〜３５０ｎｍの各波長帯での強度をそれぞれ１００として、上記ランプ１〜５のそれぞれの波長帯での出力強度を相対比較した。
その結果が図５の表に示されている。 Next, in Patent Document 2 previously proposed by the present applicant, as an example of (La, Ce) PO ₄ cited as the prior art, light having a wavelength of 300 to 350 nm is observed more finely than in the case of FIG. Then, an intensity comparison experiment was performed in each wavelength band of wavelengths of 300 to 310 nm, 310 to 320 nm, and 320 to 350 nm.
In this experiment, the intensity in each wavelength band of wavelengths 300 to 310 nm, 310 to 320 nm, and 320 to 350 nm in the comparative example was set to 100, and the output intensity in each wavelength band of the lamps 1 to 5 was relatively compared. .
The results are shown in the table of FIG.

なお、この比較に当たっては、本出願人が先に特許文献２で提案した例を参照例１〜４として比較した。
また、良否判断については、液晶製造において有害となる３２０ｎｍ以下の光の出力強度の大小を主眼として判断している。つまり、３２０ｎｍ以上の光出力が低下していたとしても、有害となる３２０ｎｍ以下の光出力が大きく減少していることが、液晶製造上より良好である、との判断基準にたっている。
また、ランプ１〜５の良否は最終的には参照例１〜４との対比において判断している。 In this comparison, the examples previously proposed by the present applicant in Patent Document 2 were compared as Reference Examples 1 to 4.
In addition, the quality is judged mainly on the magnitude of the output intensity of light of 320 nm or less, which is harmful in liquid crystal production. In other words, even if the light output of 320 nm or more is reduced, the fact that the harmful light output of 320 nm or less is greatly reduced is based on the judgment standard that it is better for liquid crystal production.
In addition, the quality of the lamps 1 to 5 is finally determined in comparison with the reference examples 1 to 4.

その結果、ランプ１〜５は、いずれも、液晶製造で有害となる波長３００〜３１０ｎｍと３１０〜３２０ｎｍの波長域の光強度は、比較例に比べて大きく減少していて、その意味では参照例１〜４と同様に、比較例より優れて良好である。
しかしながら、参照例１〜４と対比してみると、ランプ１における波長３００〜３１０の光強度が、参照例２の強度よりも大きくなっており、本発明の範囲としては好ましいものとはいえない。
そして、ランプ２〜５においては、いずれも、波長３００〜３１０ｎｍ，３１０〜３２０ｎｍの強度が参照例１〜４の値を下回っており、良好な結果である。
これらのことから、一般式が（Ｙ_１−ｘ，Ｃｅ_ｘ）Ａｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２で表されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ホウ酸塩蛍光体において、ｘが０．０３〜０．１２の範囲（ランプ２〜５）が良好な結果をもたらすことが分かった。 As a result, in each of the lamps 1 to 5, the light intensities in the wavelength ranges of 300 to 310 nm and 310 to 320 nm which are harmful in the liquid crystal production are greatly reduced as compared with the comparative example. Similar to 1-4, it is better and better than the comparative example.
However, when compared with Reference Examples 1 to 4, the light intensity at wavelengths 300 to 310 in the lamp 1 is larger than that of Reference Example 2, which is not preferable for the scope of the present invention. .
And in the lamp | ramp 2-5, as for all, the intensity | strength of wavelength 300-310 nm and 310-320 nm is less than the value of the reference examples 1-4, and is a favorable result.
For these reasons, the general formula _{_{_{(Y 1-x, Ce x}}} ) in _Al 3 B _{4 O 12} with cerium-activated yttrium aluminum borate phosphor represented, x is from the 0.03 to 0.12 The range (lamps 2-5) was found to give good results.

以上のように、本発明の蛍光ランプでは、石英ガラスからなる発光管の内表面に、一般式が（Ｙ_１−ｘ，Ｃｅ_ｘ）Ａｌ_３Ｂ_４Ｏ_１２で表されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ホウ酸塩蛍光体を備えるものであり、特に、該一般式におけるｘ＝０．０３〜０．１２の範囲とすることにより、液晶製造過程において有害となる波長３２０ｎｍ以下の光の出力を極めて少ない状態に抑えることができて、液晶の受けるダメージを極めて減少させることができ歩留まりの向上をもたらすという効果を奏するものである。 As described above, in the fluorescent lamp of the present invention, the inner surface of the arc tube made of quartz glass, general formula _{_{_{(Y 1-x, Ce x}}} ) Al 3 cerium activated yttrium aluminum represented by B _{4 O 12} -It is provided with a borate phosphor, and in particular, by setting x = 0.03 to 0.12 in the general formula, the output of light having a wavelength of 320 nm or less that is harmful in the liquid crystal manufacturing process is extremely high. It can be suppressed to a small state, and the damage received by the liquid crystal can be greatly reduced, resulting in an improvement in yield.

１蛍光ランプ
２発光管（石英ガラス）
３、４外部電極
５蛍光体層

1 fluorescent lamp 2 arc tube (quartz glass)
3, 4 External electrode 5 Phosphor layer

Claims

In the fluorescent lamp in which the phosphor layer is formed on the inner surface of the arc tube and the discharge medium is sealed in the arc tube,
The phosphor layer comprises a general formula _{_{_{(Y 1-x, Ce x}}} ) Al 3 B 4 O 12 represented by the cerium-activated yttrium aluminum borate phosphor,
In the general formula of the phosphor, x is in a range of 0.03 to 0.12.