JP4119924B2 - 蛍光ランプ及びバックライトユニット - Google Patents

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Description

本発明は、管状のガラスバルブ両端に電極を備える蛍光ランプ及び当該蛍光ランプを光源として備えるバックライトユニットに関し、特に、暗黒始動特性を改善する技術に関する。
近年、液晶ディスプレイ画面の大型化が進み、大型画面用のバックライトユニットの需要が増大している。このバックライトユニットに用いるランプとして、例えば、ガラスバルブの外部に電極を有する蛍光ランプ(いわゆる、外部電極型蛍光ランプである。)や、ガラスバルブの内部に電極を有する蛍光ランプ(いわゆる、冷陰極型蛍光ランプである。)の開発が進められている。
ところで、これらの蛍光ランプは、暗黒状態下においては、始動電圧が印加されても直ちに点灯しない、つまり、点灯にまで長い時間を要してしまうという暗黒始動特性が悪く、この特性を改善する技術としては、2次電子放出係数の高い電子放射性物質、例えば、セシウム化合物をガラスバルブの端部内面に塗布するようにしたものが提案されている。この技術によると、塗布されたセシウム化合物から2次電子が放出され、この2次電子によって始動時の放電が起こりやすくなり、結果的に暗黒始動特性が改善される(特許文献1)。
特開2001−15065号公報
しかしながら、上記技術により暗黒始動特性を改善することができるが、セシウム化合物をガラスバルブ内に塗布する必要があり、その作業が煩わしいという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、煩わしい作業をおこなうことなく、簡単に暗黒始動特性を改善できる蛍光ランプ及びバックライトユニットを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、前記ガラスバルブは、ソーダガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して蛍光体層が形成されており、前記領域は、前記放電空間に露わになっていることを特徴としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、前記ガラスバルブは、Naの含有率が5wt%以上20wt%以下のガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して蛍光体層が形成されており、前記領域は、前記放電空間に露わになっていることを特徴としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、前記ガラスバルブは、ソーダガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して保護層と蛍光体層とが内面側からこの順で形成されており、前記領域は、前記放電空間に露わになっていることを特徴としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る蛍光ランプは、内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、前記ガラスバルブは、Naの含有率が5wt%以上20wt%以下のガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して保護層と蛍光体層とが内面側からこの順で形成されており、前記領域は、前記放電空間に露わになっていることを特徴としている。
本発明に係る上記の各「蛍光ランプ」は、電極がガラスバルブの外周にある外部電極型蛍光ランプを少なくとも含む概念である。
前記領域は、ガラスバルブの内面にあればよく、その領域の形状、大きさ、数等特に限定するものでないが、暗黒始動特性を改善の観点から前記領域が電極に近い位置にある方が良い。
一方、前記領域に、前記ソーダガラスから析出したアルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも一方が存在していることを特徴としている。
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なく一方の形態は特に限定するものでなく、ガラスから析出して膜の形態で存在しても良いし、さらに、粒子の形態で存在しても良い。当然、両者が混在する形態で存在しても良い。
また、前記電極は、前記ガラスバルブの両端部の外周に設けられていることを特徴としている。なお、電極の形状構成も特に限定するものではない。さらに、前記保護層はセシウム化合物を含むことを特徴としている。
前記ガラスバルブは、その横断面形状が扁平形状であり、短軸方向の内径が1.6mm以上4.0mm以下であることを特徴としている。なお、ここいう「短軸方向の内径」とは、ガラスバルブの横断面において、その中心を通る短軸方向の仮想線分と、ガラスバルブの内面とが交差する2点間の寸法(或いは、短軸方向と平行な方向での寸法の最大値)を言い、ガラスバルブの横断面形状が円形状以外でも内径としている。
また、前記蛍光体層は両電極の内方端間にわたって形成され、前記保護層は両電極の外方端間にわたって形成されていることを特徴としている。
一方、上記目的を達成するために、本発明に係るバックライトユニットは、上記記載の蛍光ランプを光源として備えることを特徴としている。
本発明に係る蛍光ランプによれば、ソーダガラスにアルカリ系金属が含まれているため、放電空間内で保護層が形成されていない領域に、例えば、蛍光体層の焼成時にアルカリ系金属が析出しやすくなる。この領域に析出したアルカリ系金属は放電空間に露呈することになり、暗黒始動特性を改善することができる。
しかも、ソーダガラスは、ホウケイ酸ガラスよりもアルカリ系金属を多く含むため析出する量も、ホウケイ酸ガラスよりも多くなり、ホウケイ酸ガラスを用いたランプよりも暗黒始動特性を効果的に改善できる。
また、本発明に係る蛍光ランプによれば、ガラスバルブはNaの含有率が5wt%以上20wt%以下のガラスにより構成されるので、放電空間内で保護層が形成されていない領域に、例えば、蛍光体層の焼成時にアルカリ系金属が析出しやすくなる。この領域に析出したアルカリ系金属は放電空間に露呈することになり、暗黒始動特性を改善することができる。
また、上記アルカリ系金属は、例えば、加熱によってソーダガラス中から析出するので、例えば、蛍光体層の焼成時やガラスバルブ端部の封止時の熱を利用すれば、アルカリ系金属を析出させるための特別な加熱工程を設ける必要はない。
さらに、前記領域に、前記ソーダガラスから析出したアルカリ系金属が存在することになる。このアルカリ系金属は、通常ガラス材料に比べて電気陰性度が低い一方、ガラス材料に比べて電子放出係数が高い。このため、容易にアルカリ系金属を析出させることができる。
また、前記電極は、前記ガラスバルブの両端部の外周に設けられている。一般に、電極を外部に備えるランプは、電子放射物質等を有する電極(熱陰極、冷陰極型の電極)をガラスバルブ内に有したランプに比べて、暗黒始動特性が劣る傾向にある。しかしながら、この構成によると、ガラスバルブ内にアルカリ系金属を有することになり、暗黒始動特性を改善できる。
さらに、前記保護層にセシウム化合物を含む。これにより、2次電子放出係数の高い電子放射物質であるセシウム化合物を容易にガラスバルブ内に配することができる。
前記ガラスバルブは、その横断面形状が扁平形状であり、短軸方向の内径が1.6mm以上4.0mm以下である。このため、ランプ効率を高めることができる。
また、前記蛍光体層は両電極の内方端間にわたって形成され、前記保護層は両電極の外方端間にわたって形成されている。このため、ガラスから析出したアルカリ系金属と蛍光体層との直接的な接触を防ぐことができる。これによって、両者の化学反応を防ぐことができ、蛍光体層の劣化を抑制できる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る外部電極型蛍光ランプ(以下、単に「ランプ」という。)及びバックライトユニットについて説明する。
<バックライトユニットの構成>
はじめに、バックライトユニットの構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る液晶テレビ用のバックライトユニット1の構成を示す概略斜視図である。同図において内部の構造を示すために、前面パネル16の一部を切り欠いて示している。なお、ホン発明を説明する図1、2、4〜6は、バックライトユニット及びランプの構成の把握を容易にするための模式図であって、その寸法及び比率は実際のものと相違する。
バックライトユニット1は、図1に示すように、所定方向(図中のY方向)に間隔をおいて、例えば、16列に配された直管状のランプ20と、開口部を有しこれらのランプ20を収納する筐体10と、この筐体10の開口部を覆う前面パネル16とを備える。
筐体10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が形成されている。
また、筐体10の開口部は、拡散板13、拡散シート14およびレンズシート15を積層してなる透光性の前面パネル16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。
前面パネル16における拡散板13、拡散シート14は、ランプ20から放射された光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート15は、当該シート15の法線方向へ光をそろえるものであって、これらによりランプ20から発せられた光が前面パネル16の表面(発光面)の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。
ランプ20は、誘電体バリア放電を利用したものであって、本実施の形態では、16本のランプ20が、電気的に並列接続されている。なお、図1においては、ランプ20は、その軸心が筐体10の長辺に沿う方向(図中のX方向)を向くように配列されているが、その軸心が筐体10の短辺に沿う方向(Y方向)を向くように配列しても良い。
<ランプの構成>
つぎに、ランプ20の構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るランプ20の構成を示す図であって、(a)はランプ20の平面図であり、(b)は、ランプ20の端部を、ランプ20の軸心を含む平面で切断したときの縦断面拡大図であり、(c)は、横断面拡大図である。
図2の(a)に示すように、ランプ20は、直管円筒状のガラス管の両端が封止されてなるガラスバルブ21と、このガラスバルブ21の両端外周に設けられた電極31、32とを備える。
ガラスバルブ21は、例えば、Naの含有率が約16(wt%)のソーダガラスからなり、軸心に垂直な平面で切断したときの断面(横断面)は、図2(c)に示すように、略楕円形状をしている。なお、ランプ20は、その横断面形状である楕円の長軸の延伸方向が前面パネル16の主面と平行になる状態で、筐体10の内部に格納されている。
ガラスバルブ21の内部には、例えば、水銀や希ガス(例えば、アルゴン、ネオン)等の放電媒体が所定の封入圧で封入されている。なお、これらの放電媒体は、減圧状態で充填されている。
図2(b)に示すように、ガラスバルブ21内面には、ガラスバルブ21の1つ(1箇所)以上の領域(本発明に係る領域であり、ここではガラスバルブ21の両端側の2領域である。)を残してガラスバルブ21側から、保護層22及び蛍光体層23がこの順で形成されている。
保護層22は、例えば、酸化イットリウム等の、ガラスバルブから析出する金属化合物等を除く金属酸化化合物により構成され、ガラスから析出したNaと、ガラスバルブ21の内部に封入されている水銀や、ガラスバルブの内面に形成された蛍光体層23が反応して劣化するのを防止するためのものである。なお、Naと反応すると、水銀が消耗し短命化を招き、蛍光体層23が劣化し効率・輝度の低下を招く。
一方、蛍光体層23は、水銀から放射された紫外線を所定の可視光に変換するためのものであり、例えば、希土類の蛍光体粒子から構成される。希土類の蛍光体粒子としては、例えば、三波長の場合、赤色としてY:Eu3+、緑色としてLaPO:Ce3+,Tb3+、青色としてBaMgAl1627:Eu2+が用いることができる。
なお、上記の赤色・緑色・青色の蛍光体粒子以外に、高色再現性の蛍光体粒子を利用しても良い。具体的には、赤色としてYVO:Eu3+、緑色としてBaMgAl1627:Eu2+,Mn2+、青色として、(Sr,Ca,Ba)(POCl:Eu2+や、Sr10(POCl:Eu2+の蛍光体粒子を用いても良い。
この蛍光体層23は、図2の(a)及び(b)に示すように、電極31、32の内方端(位置Bに相当する。)間(図中のBB間に相当する。)、例えば、実質的に可視光線が出光する出光領域と略同じ又は広い範囲に形成されており、電極31、32によって覆われている部分に相当するガラスバルブ21の内面(各電極における位置Aと位置Bとの間である。)には形成されていない。
一方、保護層22は、図2の(a)及び(b)に示すように、電極31、32の外方端(位置Aに相当する。)間(図中のAA間に相当する。)に形成されており、電極31、32の外方端より外側(ランプにおける各電極の外方端とランプの端部までの範囲が相当する。)には形成されていない。
この保護層22が形成されていない部分に、ガラスバルブを構成しているソーダガラスから析出した酸化ナトリウム(NaO)24が存在している。この酸化ナトリウム24は、2次電子放出係数が高いので、ガラスバルブ21内の電極31、32の近傍に形成されると、この酸化ナトリウム24から放出される2次電子により放電が起こりやすくなるので、暗黒始動特性を改善することができる。
酸化ナトリウム24は、ガラスバルブ21に含まれるアルカリ系金属、例えば、Na(ナトリウム)が、蛍光体層23の焼成時に、上記保護層22が形成されていない部分に析出する。これは、Naがガラスバルブ21を構成するソーダガラスよりも電気陰性度が低いためである。なお、Naの析出する部分を別の言い方をすると、ガラスバルブ21の内面であって放電空間25に面している部分である。
なお、Naは上述したように水銀や蛍光体層と反応する。本来は、これらの反応を防止すために、保護層22を形成しているが、電極31,32の外方端よりも外側部分のガラスバルブ21の内面であれば、ガラスバルブ21内に封入されている水銀や、ガラスバルブ21の内面に形成されている蛍光体層23との反応も少なく、その悪影響は少ない。
酸化ナトリウム24は、蛍光体層23を焼成するときの熱又はガラスバルブの端部を封止するときの熱によりNaが析出して形成される。
<暗黒始動特性>
上記構成のランプの暗黒始動特性について調査した。
まず、暗黒始動特性の測定に供したランプは、以下の2タイプである。
従来品
・断面形状:円
・寸法:外径4(mm)、内径3(mm)、全長300(mm)
・材質:ホウケイ酸ガラス(Naの含有率:1.4wt%)
・その他:エミッタ(電子放射物質)なし
発明品
・断面形状:楕円
・寸法:長軸の外径10.3(mm)、内径9.1(mm)
短軸の外径4.0(mm)、内径2.8(mm)
全長300(mm)
・材質:ソーダガラス(Naの含有率:16wt%)
・その他:析出物である酸化ナトリウムあり、エミッタなし
上記2種類のランプを用いて暗黒条件下で始動点灯させることにより暗黒始動特性を測定した。ランプを始動させるときの条件は、24時間常温で暗黒放置後、0.1(Lux)下での暗黒状態で点灯させた。そして、ランプに電圧を印加し始めてから、ランプに電流が流れるまでの時間(暗黒始動時間)をオシロスコープにより測定した。
上記試験での測定結果を図3に示す。
図3中の「暗黒始動時間」の欄で「不点」は、始動時間が30秒経過しても点灯しなかった場合である。また、「評価」の欄で、「×」は暗黒始動時間が1秒以上であった場合を、「○」は暗黒始動時間が1秒以内であった場合をそれぞれ表している。最後に、「結果」の欄は、試験本数に対する「○」の評価の数を示している。なお、暗黒条件下での暗黒始動時間は、ランプの用途に関係なく短い方が好ましく、例えば、TV用のバックライトユニットとして使用される場合には、上記の「1秒以内」の性能が要求される。
同図に示すように、従来品では、試験本数4本中、不点であったものが1本(No.4)あり、暗黒始動時間が1秒以内のものも無く、全数において「×」の評価であり、その結果は「0/4」である。
これは、従来品は、ガラスバルブ内にエミッタを設けず、ガラスバルブをホウケイ酸ガラスで構成しているため、蛍光体層の焼成時にアルカリ系金属が析出せず、ガラスバルブ内に、例えば、エミッタになるようなものが存在しないためと考えられる。
これに対して、発明品は、30秒経過後に不点のものはなく、また、暗黒始動時間が1秒以内のものが4本あり、その結果は「4/4」であった。これは、ガラスバルブ21をソーダガラスで構成しているため、蛍光体層23の焼成時にNaが析出して、この析出したNaがエミッタの代替となったためと考えられる。
以上の結果から、ガラスバルブにソーダガラスを用い、蛍光体層の焼成工程及びガラス端部の封止工程を行うことにより、アルカリ系金属が析出して、暗黒始動特性を改善できることが分かった。
<変形例>
1.Naの含有率について
上記実施の形態では、ガラスバルブとして、Naを約16(wt%)含有したソーダガラスを使用したが、本発明のガラスバルブは、Naを約16(wt%)含有したものに限定されない。
つまり、本発明は、ガラスバルブを構成するガラスに含まれているアルカリ系金属を析出させて、その析出した金属を利用して、暗黒始動特性を改善している。従って、暗黒始動特性改善できる程度に、アルカリ系金属を析出できれば良い。なお、ガラスの加工性を考慮すると、アルカリ系金属の含有率は、5(wt%)以上20(wt%)以下の範囲内が好ましい。
これは、アルカリ系金属の含有率が5(wt%)未満になると、暗黒条件下での暗黒始動時間が1秒を越える確率が高くなり、逆に、アルカリ系金属の含有率が20(wt%)を越えると、長時間の使用によりガラスバルブが白色化して輝度の低下を招いたり、ガラスバルブ自体の強度が低下したりするなどの不具合が発生するからである。
なお、環境対策を考慮した場合、アルカリ系金属の含有率が前記範囲内のソーダガラスであって、かつ、鉛の含有率が0.1(wt%)以下のガラスが好ましく(所謂、「鉛フリーガラス」である。)、さらには、鉛の含有率が0.01(wt%)以下のガラスがより好ましい。
2.アルカリ系金属
実施の形態では、Na(正確には酸化ナトリウム)を析出させていたが、例えば、Na、K等の第1族の金属、さらには、Ba、Ca等の第2族の金属であっても良い。つまり、アルカリ系金属であれば良い。
この理由は、アルカリ系金属は、通常ガラス材料に比べて電気陰性度が低く、しかも、ガラス材料に比べて電子放出係数が高いためである。これによって、容易にアルカリ系金属を析出させることができると共に、内部に電極を有しない外部電極型のランプにおいて、暗黒始動特性を効果的に改善できるのである。
なお、ガラスバルブの材料として、ソーダガラスを単に使用すると、アルカリ系金属(例えば、Na)が析出して、析出物と蛍光体粒子とが反応して蛍光体層の劣化を招くが、本実施の形態で説明したように、ソーダガラスと蛍光体層との間に、これらの反応を防止するための保護層が形成されているので、蛍光体層の劣化を防止できる。
3.蛍光体層の形成領域
実施の形態では、両電極31,32の内方端の間に亘った領域(図2におけるB−B間)に形成されている。これは、光の取り出し領域を最大限広げるためであり、また、蛍光体層によって可視光に変換されなかった紫外線がランプ20の外部に放出されると、筐体10等の劣化を招くからである。なお、ランプの端部(酸化ナトリウムが存在する部分)には、蛍光体層が形成されていないが、基本的に、放電は一対の電極31,32の間で発生するので、この部分からの紫外線の放出は、電極間31,32に比べて少なく、無視できる。
4.保護層と蛍光体層との形成領域について
上記実施の形態では、蛍光体層は両電極の内方端間にわたって形成され、また、保護層は、電極の外方端間にわたって形成されている。しかしながら、保護層は、蛍光体層が形成されている領域より広ければ、ソーダガラスから析出したアルカリ系金属と蛍光体層とが反応するのを防止できる。
従って、保護層は、蛍光体層よりも広く形成されておれば、蛍光体層の劣化を抑えることができる。この観点から保護層の形成領域をみると、実施の形態で説明したように、保護層を電極の外方端間に亘る全領域に形成しなくても良い。
図4は、実施の形態における保護層の形成領域に係る変形例を示す図である。
保護層122aの形成領域は、図4の(a)に示すように、その形成領域における端は、電極31の外方端(位置Aである)よりも外方(ガラスバルブ21の軸心方向の端)側にあっても良い。つまり、保護層の122aの形成領域は、電極31(,32)の外方端間(A−A間)よりも広くても良い。
また、保護層122bの形成領域は、図4の(b)に示すように、その形成領域の端は、電極31の外方端(位置Aである)よりも内方(ガラスバルブ21の中央部)側にあっても良い。つまり、保護層の122bの形成領域は、電極31(,32)の外方端間(A−A間)よりも狭く、電極31(,32)の内方端間(B−B間)よりも広くても良い。
このような領域で、保護層122a,122bを形成しても、ソーダガラスから析出したアルカリ系金属と蛍光体層23との直接的な接触を防ぐことができる。これによって、両者の化学反応を防ぐことができ、蛍光体層23の劣化を抑制できる。
なお、保護層(22、122a,122b)は、電極31,32がある領域に対応する領域においては形成されている方が好ましい。これは、放電空間(25)内の電子が電極31,32に引かれ、ガラスバルブ21の内面に衝突する。このとき、ガラスバルブ21の内面に保護層(22,122a,122b)が形成されていると、放電空間25内の電子がガラスバルブ21における電極31,32のある領域の内面に直接衝突することが無く、ガラスバルブ21における電極31,32がある領域に対応する内面に、電子の衝突によってピンホール等が発生するのを抑制できる。
特に、保護層(22,122a,122b)は、その形成領域の端が、電極31,32における外方端(位置A)と内方端(位置B)との略中央よりも外方(位置A)側にある方が好ましい。これは、電極31,32における外方端と内方端との略中央(電極31では、位置Aと位置Bとの略中央)から内方端(位置B)に移るに従って電界が高くなるからである。電界が高いところでは、電子のエネルギーが大きくなり、ガラスバルブ21の内面に衝突したときにピンホールが発生しやすくなる。つまり、電界が高くなる部分を保護層で被覆した方が、ガラスバルブ21の内面を確実に保護できるのである。
5.保護層について
(1)保護層の形成箇所について
上記実施の形態における保護層は、ガラスバルブと蛍光体層との間に形成されていたが、例えば、少なくとも1種類の蛍光体粒子を被覆するように形成されていても良い。つまり、蛍光体粒子に、例えば、金属酸化物である酸化イットリウムを被覆させ、被覆された蛍光体粒子を用いてガラスバルブの内面に蛍光体層を形成しても良い。
このように保護層を蛍光体粒子に形成すると、実施の形態のようなガラスバルブと蛍光体層との間の保護層が不要となる。この場合、本発明に係る「1つ以上の領域」は、蛍光体層が形成されていない、つまり、ガラスバルブが放電空間に露出した領域となる。なお、暗黒始動特性の改善のみを考え、蛍光体層と放電空間内の水銀との反応を考慮しない場合は、上記実施の形態及び本例等で説明した保護層や、蛍光体粒子を被覆する金属酸化物は無くても良い。
以下、保護層を蛍光体粒子に形成する方法について説明する。なお、発明者らの検討から、放電空間中の水銀が蛍光体粒子に付着するのは、蛍光体粒子にアルミナを含有する場合に生じることが見出されているので、ここではアルミナを含む青色の蛍光体粒子に保護層(金属酸化物)を被覆する工程について説明する。
材料として、青色の蛍光体粒子(BaMgAl1627:Eu2+)の粉体とカプリル酸イットリウム[Y(C15COO)]と、酢酸ブチルとを用意する。
酢酸ブチルを入れた容器に、青色の蛍光体粒子の粉体と、カプリル酸イットリウムとを投入して攪拌する。十分に攪拌した後に、容器を常温で十分な時間放置して、溶液中の酢酸ブチルを自然蒸発させる。
つぎにビーカーに残留している粉体を600℃で5分間焼成する。焼成して得られた粉体は凝集しており粒径が不均一なので、ボールミルによって粉砕して粒径を整える。以上の工程によって、表面が保護層により被膜された青色の蛍光体粒子を得ることができる。
なお、上述のY(C15COO)の代わりに、Y(OCやランタン(La(C15COO))を用いて、青色の蛍光体粒子を保護層で被覆することも可能である。このような材料を用いて被覆を行うと、蛍光体粒子が緻密に被覆されるので、蛍光体粒子に水銀が付着し難くなる。
つぎに、蛍光体層形成用の懸濁液を作成する工程について説明する。
材料として、保護層である金属酸化物を表面に付着させていない赤色の蛍光体粒子(Y2:Eu、アルミナ非含有)及び緑色の蛍光体粒子(LaPO:Ce,Tb、アルミナ非含有)、上述の工程により酸化イットリウムの保護層で被膜された青色の蛍光体粒子、カルシウム−バリウム−ホウ素−リンの各酸化物を主成分とする結着剤、増粘剤、分散剤、及び酢酸ブチルを用意する。
まず、所定量の酢酸ブチル、結着剤、増粘剤、分散剤をビーカーに入れて混合する。そして、この溶液中に、赤色の蛍光体粒子、緑色の蛍光体粒子、及び保護層により被膜された青色の蛍光体粒子を投入して十分に攪拌する。これにより、蛍光体層を形成するための懸濁液が得られる。
そして、公知の技術を用いて、この懸濁液をガラスバルブ内側に塗布して、蛍光体層を形成することにより、青色の蛍光体粒子(アルミナ含有蛍光体粒子)のみが酸化イットリウムによって被覆されている蛍光体層を得ることができる。
なお、ここでは、青色の蛍光体粒子に保護層を形成したが、当然、他の色の蛍光体粒子を保護層で形成しても良いし、赤・青・緑のすべての蛍光体粒子を保護層で被覆しても良い。
(2)保護層の材料について
実施の形態では、保護層を酸化イットリウム等の金属酸化化合物により構成していたが、保護層は、酸化イットリウムのほかに、暗黒始動特性を改善することができるセシウムを含んでいても良い。この場合、ガラスバルブの端部を含めた内面に保護層を形成し、形成した保護層が放電空間に面するように保護層上に蛍光体層を形成するのが好ましい。
この構成によれば、セシウムをわざわざガラスバルブの内面に塗布しなくても、放電空間にセシウムが露出することになり、暗黒始動特性を改善することができる。
6.ガラスバルブ端部について
(1)端部形状
実施の形態では、ガラスバルブ21の端部21aの内面(放電空間に対向する面)の形状は、ガラスバルブ221の軸心と略直交するような平坦状であった(図2参照)が、他の形状でも良い。
図5は、実施の形態におけるガラスバルブの端部形状についての変形例2を示す図である。
ガラスバルブ221、226の端部221a、226aの内面形状は、図5の(a)、(b)に示すように、ガラスバルブ221,226の端部221a、226aの内面が、放電空間228側に膨出するような形状であっても良い。
(2)端部構成
実施の形態では、ガラスバルブの端部の封止は、ピンチシール方法を用いている。この方法で封止すると、図2の(b)及び図4で示すように、ガラスバルブ21の端部21aの内面が平坦となる。なお、図では、紙面に対して直交する方向からピンチしている。
しかしながら、端部の封止方法は、上記のピンチシール方法以外の他の方法で行っても良い。他の方法としては、チップオフ方法があり、この方法で封止すると、図5のように、ガラスバルブ226の端部226aの形状が、放電空間228側へと膨出する。
上記以外の方法として、端部にビードを用いて封止しても良い。
図6は、ガラスバルブの端部をビードで封止した変形例の概略図を示す。
この封止方法は、ガラスバルブ321(ガラス管321a)の内径に近い寸法の外径のビード330をガラス管321aの端部に挿入した後、ガラス管321aにおけるビード330が挿入されている部分(321b)を加熱して、ガラス管321aとビード330とを融着する。この方法で封止すると、ガラスバルブ321における放電空間325と面する端部(ビードを含めている)の形状を所望形状にできる。つまり、球状のビードを使うと放電空間325側に半球状に膨出するし、端面が平坦なビードを使うと図5の(a)に示すように、平坦状にできる。
(3)内径について
実施の形態では、ガラスバルブの横断面形状が楕円形状で、その内径(短径)が2.8(mm)であった。しかしながら、ガラスバルブの内径は8(mm)以下が好ましい。これは、内径が8(mm)より大きい場合には、ガラスバルブの表面積による放熱効果が大きすぎ、輝度立ち上がりが遅くなってしまうためである。
また、ガラスバルブの内径は、特に、ガラスバルブの軸心と、光を主に取り出す側(バックライトユニットに使用される場合、前面パネル側)に位置する内面との距離(当該距離の2倍が、本発明で言う「端軸方向の内径」に相当する。)が、横断面形状に関係なく、0.8(mm)以上、2.0(mm)以下の範囲内であることが好ましい。つまり、横断面形状が円形状の場合は、内径が、1.6(mm)以上、4.0(mm)以下の範囲であれば良く、実施の形態のように、ガラスバルブの横断面形状が楕円形状の場合は、短軸の内径が、1.6(mm)以上、4.0(mm)以下であれば良い。
なお、ガラスバルブの軸心と、光を取り出す側に位置する内面との距離が、上記範囲とする理由は、高いランプ効率が得られる傾向にあるからである。
(4)横断面形状について
実施の形態におけるガラスバルブの横断面形状は、上述したように、楕円形状であったが、他の形状、例えば、円形状であっても良い。
特に、ソーダガラスを用いてガラスバルブを細管にすると、同じ寸法であればホウケイ酸ガラスよりも機械的強度が弱くなるが、横断面を偏平形状にすると、例えば、短軸方向の直径と同じ寸法を有する横断面が円形状のものに比べて、長軸方向の直径が円形のものよりも大きくなる。このため、横断面が偏平形状のガラス管(ガラスバルブ)の方が、横断面が円形状のガラス管(ガラスバルブ)よりも剛性(断面2次モーメント)を高くすることができ、結果的に機械的強度を高めることができる。
なお、横断面を偏平形状にすることでガラスバルブの大型化を招く惧れがあるが、例えば、このような偏平状のガラスバルブを用いたランプをバックライトユニットに使用する場合、バックライトユニットの厚み方向と、ガラスバルブの短軸方向とを一致させることで、バックライトユニットの厚肉化を防ぐことができる。
また、ここでいう「扁平形状」には、実施の形態での「楕円形状」のほか、長円形状、多角形状(例えば、矩形状)であってその角部を丸めたような形状等が含まれる。
7.電極について
(1)位置について
実施の形態、つまり、図2に示す例では、電極31,32の外方端(位置A)が、ガラスバルブ21の内面端より、ガラスバルブ21の中央側に位置しているが、電極31の外方端が、図5の(a)に示すように、ガラスバルブ221の内面端より、ガラスバルブ221の端側(外方側)に位置しても良いし、さらには、電極の外方端が、ガラスバルブの内面端と略一致するように位置しても良い。
(2)形状について
実施の形態での電極31,32は、ガラスバルブ21の外周に帯状に設けられているが、他の形状の電極を用いても良い。他の形状としては、例えば、ガラスバルブの端部を全体的に被覆するようなキャップ状であっても良い。
8.蛍光体層及び保護層について
保護層22を酸化イットリウムで構成していたが、他の材料で構成しても良い。他の材料としては、例えば、金属酸化物、具体的には、電極と接する部材の誘電率を高めるために、比誘電率の高いチタニアが、酸化マグネシウム等がある。
さらに、実施の形態では、保護層は蛍光体層よりも広い面積に亘って形成されていたが、保護層は、蛍光体層とガラス管の内面とが接触しない範囲に形成されておれば良く、例えば、保護層の端面と蛍光体層の端面とが略一致するような状態でも良い。
9.ランプの種類
実施の形態では、蛍光ランプとして、ガラスバルブの外部に電極を備える外部電極型について説明したが、ガラスバルブの内部に(冷陰極)電極がある冷陰極型についても、本発明は適用できる。
11.バックライトについて
実施の形態では、図1に示すようにバックライトユニットは直下型のものについて説明したが、エッジ型のバックライトユニットの光源として本発明に係るランプを用いても良い。なお、エッジ型の場合は、ランプが、直管状、L字状、U字状をしたものとなる。
12.その他
実施の形態では、ランプをバックライトユニットの光源に用いる場合について説明したが、ランプを一般照明等、バックライトユニット以外の光源として用いることもできる。
本発明は、複雑な工程を行わずに、暗黒始動特性を改善できる蛍光ランプに利用できる。
本実施の形態に係る液晶テレビ用のバックライトユニットの構成を示す概略 斜視図である。 本実施の形態に係るランプの構成を示す図である。 暗黒始動特性を測定した結果である。 実施の形態における保護層の形成領域に係る変形例を示す図である。 実施の形態におけるガラスバルブの端部形状に係る変形例2を示す図である。 ガラスバルブの端部をビードで封止した変形例の概略図である。
符号の説明
1 バックライトユニット
10 筐体
16 前面パネル
20 蛍光ランプ
21 ガラスバルブ
23 蛍光体層
24 酸化ナトリウム
26 保護層
31、32 外部電極

Claims (10)

  1. 内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、
    前記ガラスバルブは、ソーダガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して蛍光体層が形成されており、
    前記領域は、前記放電空間に露わになっている
    ことを特徴とする蛍光ランプ。
  2. 内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、
    前記ガラスバルブは、Naの含有率が5wt%以上20wt%以下のガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に1つ以上の領域を残して蛍光体層が形成されており、
    前記領域は、前記放電空間に露わになっている
    ことを特徴とする蛍光ランプ。
  3. 内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、
    前記ガラスバルブは、ソーダガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に、保護層および蛍光体層が形成されていない1つ以上の領域を残して保護層と蛍光体層とが内面側からこの順で形成されており、
    前記領域は、前記放電空間に露わになっている
    ことを特徴とする蛍光ランプ。
  4. 内部に放電空間を有するガラスバルブの両端部の外周に電極を備える蛍光ランプであって、
    前記ガラスバルブは、Naの含有率が5wt%以上20wt%以下のガラスから構成され、当該ガラスバルブの内面に、保護層および蛍光体層が形成されていない1つ以上の領域を残して保護層と蛍光体層とが内面側からこの順で形成されており、
    前記領域は、前記放電空間に露わになっている
    ことを特徴とする蛍光ランプ。
  5. 前記保護層は、セシウム化合物を含む
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載の蛍光ランプ。
  6. 前記蛍光体層は両電極の内方端間にわたって形成され、前記保護層は両電極の外方端間にわたって形成されている
    ことを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の蛍光ランプ。
  7. 前記領域に、ガラスから析出したアルカリ金属およびアルカリ土類金属のうち少なくとも一方が存在している
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の蛍光ランプ。
  8. 前記蛍光体層を構成する蛍光体粒子のうち少なくとも1種類の蛍光体粒子が金属酸化物により被覆されている
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の蛍光ランプ。
  9. 前記ガラスバルブは、その横断面形状が扁平形状であり、短軸方向の内径が1.6mm以上4.0mm以下である
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の蛍光ランプ。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の蛍光ランプを光源として備えることを特徴とするバックライトユニット。
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