JP4426416B2 - Fluorescent lamp and backlight device - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光ランプ及びこれを備えるバックライト装置に関し、特に、蛍光ランプにおける色度差を低減する技術に関する。 The present invention relates to a fluorescent lamp and a backlight device including the same, and more particularly to a technique for reducing a chromaticity difference in a fluorescent lamp.
近年、種々の蛍光ランプが開発・利用されている。ところで、蛍光ランプの発光管を構成するガラスバルブ内には、電子からのエネルギーを得て紫外線を放射する水銀が封入されているが、この水銀がガラスバルブと反応すること(以下、本明細書において「水銀反応」と表記する。)によってガラスバルブが変色したり、水銀が消耗され短寿命になるといった不具合が生じることがある。 In recent years, various fluorescent lamps have been developed and used. Incidentally, mercury that obtains energy from electrons and emits ultraviolet rays is enclosed in a glass bulb that constitutes the arc tube of the fluorescent lamp, and this mercury reacts with the glass bulb (hereinafter referred to as the present specification). In this case, the glass bulb may be discolored or the mercury may be consumed, resulting in a short life.
そこで、上記の水銀反応を抑制するために、ガラスバルブと蛍光体膜とのあいだに、保護膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。図10は、従来の発光管を管軸を通る平面で切断したときの拡大写真であって、ガラスバルブ100に、保護膜102、蛍光体膜104が積層された状態を示している。
ところで、保護膜102は金属酸化物の粒子からなり、当該粒子間には空隙Aが存在する。保護膜102内に空隙Aが存在すると、屈折率が異なる界面において可視光線が乱反射するので、発光管の光束が低下することを本発明者らが見出した。また、水銀反応を抑制する観点からは、保護膜102の厚みを十分に厚くする必要がある。ここで、水銀反応を抑制するために保護膜102を厚くすると、上述の乱反射により光束が低下し、逆に、光束を確保するために保護膜102を薄くすると、水銀反応を十分に抑制することができないという課題があった。
In order to suppress the mercury reaction, it has been proposed to form a protective film between the glass bulb and the phosphor film (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). FIG. 10 is an enlarged photograph of a conventional arc tube cut along a plane passing through the tube axis, and shows a state in which a protective film 102 and a phosphor film 104 are laminated on a glass bulb 100.
By the way, the protective film 102 is made of metal oxide particles, and a gap A exists between the particles. The present inventors have found that when the air gap A exists in the protective film 102, visible light is irregularly reflected at the interface having different refractive indexes, so that the luminous flux of the arc tube decreases. In addition, from the viewpoint of suppressing the mercury reaction, it is necessary to sufficiently increase the thickness of the protective film 102. Here, if the protective film 102 is made thick in order to suppress the mercury reaction, the luminous flux is reduced due to the above-mentioned diffuse reflection, and conversely, if the protective film 102 is made thin in order to secure the luminous flux, the mercury reaction is sufficiently suppressed. There was a problem that it was not possible.
そこで、本発明者らは、保護膜における金属酸化物粒子の嵩密度を高めることを発案した。これにより、保護膜101における粒子間の空隙が減少して乱反射を抑制することが可能となり、従来よりも膜厚を厚くすることができるので、光束の低下を招くことなく、水銀反応を十分に抑えることができると考えられる。
本発明者らは、保護膜101を形成する粒子の嵩密度を高めた蛍光ランプを試作してみたところ、確かに膜厚を厚くしても従来よりも光束の低下が生じないことが確認された。
しかしながら、当該蛍光ランプでは、各色蛍光体の分布にむらができて、発光管全体において色度差が生じるという新たな問題が発生することが判明した。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、発光管全体において生じる色度差を抑えることができる蛍光ランプ及びバックライト装置を提供することを目的としている。
The inventors of the present invention have made a prototype of a fluorescent lamp in which the bulk density of the particles forming the protective film 101 is increased. As a result, it has been confirmed that even if the film thickness is increased, the luminous flux does not decrease more than before. It was.
However, it has been found that the fluorescent lamp has a new problem that the distribution of the phosphors of each color is uneven and a chromaticity difference occurs in the entire arc tube.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluorescent lamp and a backlight device that can suppress a chromaticity difference generated in the entire arc tube.
本発明者らが上記色度差発生の原因を究明したところ、保護膜を形成する金属酸化物の粒子の嵩密度を高めると、保護膜の蛍光体膜との被着面が滑らかになることが原因で、ガラス管を鉛直に立てて蛍光体懸濁液を塗布する際に、各色蛍光体の比重の相違により蛍光体の分布にむらができて、発光管の部位によって色度差が生じることが判明した。これは、保護膜の蛍光体膜との被着面が滑らかであると、蛍光体懸濁液中のバインダーが当該被着面を滑って下方に流れやすくなり、これに伴って蛍光体懸濁液中の各色の蛍光体も下方に流れやすくなるが、その落下速度が比重に応じて異なることに起因するものと考えられる。 The present inventors have investigated the cause of the occurrence of the chromaticity difference, and when the bulk density of the metal oxide particles forming the protective film is increased, the surface of the protective film to be adhered to the phosphor film becomes smooth. Because of this, when applying the phosphor suspension with the glass tube standing vertically, the distribution of phosphors can be uneven due to the difference in specific gravity of each color phosphor, resulting in chromaticity differences depending on the location of the arc tube It has been found. This is because if the surface of the protective film to be adhered to the phosphor film is smooth, the binder in the phosphor suspension can easily flow downward along the surface of the phosphor. The phosphors of the respective colors in the liquid are also likely to flow downward, but this is considered to be due to the fact that the falling speed differs depending on the specific gravity.
そこで、本発明に係る蛍光ランプは、ガラスバルブの内面に保護膜が形成されているとともに、当該保護膜に蛍光体膜が被着された蛍光ランプであって、前記保護膜における前記蛍光体膜との被着面には、亀裂が形成されていることを特徴としている。 Therefore, the fluorescent lamp according to the present invention is a fluorescent lamp in which a protective film is formed on the inner surface of a glass bulb, and the protective film is deposited on the protective film, and the fluorescent film in the protective film It is characterized in that a crack is formed on the adherend surface.
上記の構成では、保護膜の蛍光体膜との被着面に亀裂が形成されており、蛍光体懸濁液を塗布する際に当該亀裂に蛍光体懸濁液中のバインダーが入り込む。一般にバインダーは粘度が高いので、その一部が亀裂の中に入り込むことにより下方へ流れにくくなる。その結果、このバインダーに覆われている各色の蛍光体も下方へ流れにくくなり、各色蛍光体の比重の差による落下速度の差も生じにくくなって、蛍光体の分布が不均一になる傾向が低減されると考えられる。 In said structure, the crack is formed in the adherence surface with the fluorescent substance film of a protective film, and when apply | coating fluorescent substance suspension, the binder in fluorescent substance suspension enters into the said crack. Generally, since the binder has a high viscosity, it becomes difficult to flow downward when a part of the binder enters the crack. As a result, the phosphors of the respective colors covered by the binder are less likely to flow downward, the difference in the falling speed due to the difference in specific gravity of the phosphors of each color is less likely to occur, and the phosphor distribution tends to be non-uniform. It is thought to be reduced.
上記構成において、前記被着面の管軸方向における亀裂の数は、20個/mm以上200個/mm以下であることが望ましい。
保護膜の蛍光体膜との被着面の管軸方向における亀裂の数が20[/mm]未満であると、バインダーが亀裂に入り込んだ際の上述の作用が十分でなくなり、蛍光体の分布が均一になりにくく、また、200[個/mm]より多いと、亀裂に入り込む水銀の量が多くなり、水銀反応が生じるおそれがあるからである。
In the above configuration, the number of cracks in the tube axis direction of the adherend surface is desirably 20 / mm or more and 200 / mm or less.
When the number of cracks in the tube axis direction of the surface to be adhered to the phosphor film of the protective film is less than 20 [/ mm], the above-described action when the binder enters the cracks becomes insufficient, and the distribution of the phosphors This is because the amount of mercury entering the crack increases and mercury reaction may occur if the amount is more than 200 [pieces / mm].
また、前記保護膜は、金属酸化物の粒子を主成分とし、前記保護膜における前記金属酸化物の粒子の嵩密度は、80%以上であることが望ましい。
金属酸化物の粒子の嵩密度が70%未満であると、粒子間に空隙が多くなって乱反射により光束が低下するので、粒子の嵩密度は80%以上であることが好ましい。なお、「粒子の嵩密度」とは、単位体積中における粒子の体積占有率を百分率で表したものである。
The protective film is preferably composed mainly of metal oxide particles, and the bulk density of the metal oxide particles in the protective film is preferably 80% or more.
When the bulk density of the metal oxide particles is less than 70%, voids increase between the particles and the luminous flux is reduced due to irregular reflection. Therefore, the bulk density of the particles is preferably 80% or more. The “bulk density of the particles” is the percentage of the volume occupancy of the particles in the unit volume.
ここで、前記金属酸化物の粒子の平均粒径は、0.01μm以上1μm以下であることが望ましい。
金属酸化物の粒子の平均粒径が1μm以上であると、嵩密度を80%以上にすることができず、また、0.01μm未満のものは、製造することが困難だからである。
また、前記保護膜の厚みは、0.5μm以上5μm以下であることが望ましい。保護膜の厚みが0.5μm未満であると、前記被着面に亀裂を形成することが困難であり、保護膜の厚さが5μmより大きいとランプの光束が低下するからである。
Here, the average particle diameter of the metal oxide particles is preferably 0.01 μm or more and 1 μm or less.
This is because if the average particle diameter of the metal oxide particles is 1 μm or more, the bulk density cannot be increased to 80% or more, and those having a particle diameter of less than 0.01 μm are difficult to manufacture.
The protective film preferably has a thickness of 0.5 μm or more and 5 μm or less. This is because if the thickness of the protective film is less than 0.5 μm, it is difficult to form a crack on the adherend surface, and if the thickness of the protective film is greater than 5 μm, the luminous flux of the lamp decreases.
また、前記保護膜の前記被着面の表面粗さは、200nm以下であることが望ましい。 表面粗さが200nmより大きいと、可視光の散乱が多くなり輝度が低下するからである。
本発明のバックライト装置は、上記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。上記の蛍光ランプを光源として備えているので、色度差の少ないバックライト装置を提供することができる。
In addition, the surface roughness of the deposition surface of the protective film is preferably 200 nm or less. This is because if the surface roughness is larger than 200 nm, the scattering of visible light increases and the luminance decreases.
The backlight device of the present invention is characterized by including the fluorescent lamp described above as a light source. Since the above-described fluorescent lamp is provided as a light source, a backlight device with little chromaticity difference can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプ及びバックライト装置について説明する。
<バックライト装置の構成>
はじめに、本実施の形態に係るバックライト装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るアスペクト比16:9の液晶テレビ用バックライト装置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。
Hereinafter, a cold cathode fluorescent lamp and a backlight device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of backlight device>
First, the configuration of the backlight device according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a backlight device 1 for a liquid crystal television having an aspect ratio of 16: 9 according to the present embodiment. In the figure, a part of the front panel 16 is cut away to show the internal structure.
バックライト装置1は、図1に示すように、冷陰極蛍光ランプ(以下、「ランプ」と表記する。)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11に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。
As shown in FIG. 1, the backlight device 1 includes a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “lamp”) 20, a housing 10 having an opening and housing these lamps 20, and the housing. And a front panel 16 covering the opening of the body 10.
The housing 10 is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET) resin, and a reflective surface is formed by depositing a metal such as silver on the inner surface 11 thereof.
ランプ20は直管状をしており、本実施の形態では、14本のランプ20が筐体10内に直下式で配設され、電気的に並列に接続されている。なお、ランプ20の構成については後述する。
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。
The lamp 20 has a straight tube shape, and in the present embodiment, 14 lamps 20 are arranged directly below in the housing 10 and are electrically connected in parallel. The configuration of the lamp 20 will be described later.
The opening of the housing 10 is covered with a translucent front panel 16 formed by laminating a diffusion plate 13, a diffusion sheet 14, and a lens sheet 15, so that foreign matters such as dust and dust do not enter inside. It is sealed.
前面パネル16における拡散板13及び拡散シート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。
<第1の実施の形態>
[ランプ20の構成]
つぎに、図2を参照しながら第1の実施の形態に係るランプ20の構造について説明する。図2は、ランプ20の概略構成を示す一部切欠斜視図である。
The diffusion plate 13 and the diffusion sheet 14 in the front panel 16 scatter and diffuse the light emitted from the lamp 20, and the lens sheet 15 aligns the light in the normal direction of the sheet 15, Thus, the light emitted from the lamp 20 is configured to irradiate the front uniformly over the entire surface (light emitting surface) of the front panel 16.
<First Embodiment>
[Configuration of Lamp 20]
Next, the structure of the lamp 20 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of the lamp 20.
ランプ20は、円形断面を有するガラス管の両端部がリード線21部分で気密封止されてなる直管状をしたガラスバルブ30を有する。
ガラスバルブ30は、ホウケイ酸ガラスからなる。なお、ガラスバルブ30のサイズは、長さ340mm、外径4.0mm、内径3.0mmである。ガラスバルブ30内面には、水銀反応を防止するための保護膜32が形成されており、保護膜32には蛍光体膜34が被着されている。保護膜32の構成については後述する。
The lamp 20 includes a glass bulb 30 having a straight tube shape in which both end portions of a glass tube having a circular cross section are hermetically sealed at a lead wire 21 portion.
The glass bulb 30 is made of borosilicate glass. The glass bulb 30 has a length of 340 mm, an outer diameter of 4.0 mm, and an inner diameter of 3.0 mm. A protective film 32 for preventing a mercury reaction is formed on the inner surface of the glass bulb 30, and a phosphor film 34 is deposited on the protective film 32. The configuration of the protective film 32 will be described later.
蛍光体膜34は、赤色発光のY2O3:Eu、緑色発光のLaPO4:Ce,Tbおよび青色発光のBaMg2Al16O27:Euといった3種類の希土類蛍光体を含む。また、蛍光体膜34には、結着剤が含有されている。
リード線21は、タングステンからなる内部リード線とニッケルからなる外部リード線との継線であり、ガラスバルブ30は両端部とも、内部リード線部分で気密封止されている。
The phosphor film 34 includes three kinds of rare earth phosphors such as red light emitting Y 2 O 3 : Eu, green light emitting LaPO 4 : Ce, Tb, and blue light emitting BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu. The phosphor film 34 contains a binder.
The lead wire 21 is a connection between an internal lead wire made of tungsten and an external lead wire made of nickel, and both ends of the glass bulb 30 are hermetically sealed at the internal lead wire portion.
リード線21のガラスバルブ30内部の端部には、電極22がレーザ溶接等によって接合されている。電極22は、有底筒状をしたいわゆるホロー型電極であり、ニッケル棒又はニオブ棒を加工したものである。電極22として、ホロー型の電極を採用したのは、ランプ点灯時の放電によって生じる電極におけるスパッタリングの抑制に有効だからである。 An electrode 22 is joined to the end of the lead wire 21 inside the glass bulb 30 by laser welding or the like. The electrode 22 is a so-called hollow electrode having a bottomed cylindrical shape, and is obtained by processing a nickel rod or a niobium rod. The reason why the hollow electrode is used as the electrode 22 is that it is effective for suppressing sputtering in the electrode caused by the discharge when the lamp is turned on.
また、ガラスバルブ30内には、例えば、水銀及びガス圧60Torrの希ガス(Ar5% Ne95%)が所定量封入されている。
[保護膜32の構成]
保護膜32は、イットリア(Y2O3)の微粒子からなり、粒子の嵩密度が90%程度である。ここで、嵩密度は80%以上であることが好ましい。80%未満であると、粒子間に空隙が多く存在して、乱反射によって保護膜の透光性が低下するからである。
The glass bulb 30 is filled with a predetermined amount of, for example, mercury and a rare gas (Ar 5% Ne 95%) having a gas pressure of 60 Torr.
[Configuration of Protective Film 32]
The protective film 32 is made of yttria (Y 2 O 3 ) fine particles, and the bulk density of the particles is about 90%. Here, the bulk density is preferably 80% or more. If it is less than 80%, there are many voids between the particles, and the translucency of the protective film decreases due to irregular reflection.
イットリア粒子の平均粒径は、0.01μmから1μmであることが望ましい。 イットリア粒子を0.01μm未満に製造するのは困難であり、また粒子が1μmより大きいと、粒子の嵩密度を80%以上とすることが困難だからである。
保護膜32における蛍光体膜34との被着面には亀裂50が形成されている。図3は、発光管を管軸方向に切断したときの断面を拡大撮影した写真であって、ガラスバルブ30内面に保護膜32が形成され、保護膜32に蛍光体膜34が被着された状態を示している。
The average particle size of the yttria particles is desirably 0.01 μm to 1 μm. This is because it is difficult to produce yttria particles less than 0.01 μm, and when the particles are larger than 1 μm, it is difficult to increase the bulk density of the particles to 80% or more.
A crack 50 is formed on the surface of the protective film 32 to be adhered to the phosphor film 34. FIG. 3 is an enlarged photograph of a cross section when the arc tube is cut in the tube axis direction. A protective film 32 is formed on the inner surface of the glass bulb 30, and a phosphor film 34 is attached to the protective film 32. Indicates the state.
管軸方向における亀裂50の数は、写真の例では単位長さ当たり約100[個/mm]である。なお、管軸方向における亀裂50の数は、発光管の縦断面を走査電子顕微鏡(SEM)で撮影して(例えば、図3を参照)、単位長さ当たりに亀裂が幾つあるかをカウントすることにより測定することができる。
図4は、保護膜32における蛍光体膜34を塗布する前の被着面を撮影した写真であって、被着面の表面に亀裂50が形成されている状態を示している。図4に示されているように、亀裂50は、被着面の表面において亀甲状に多数形成されている。
The number of cracks 50 in the tube axis direction is about 100 [piece / mm] per unit length in the example of the photograph. The number of cracks 50 in the tube axis direction is obtained by taking a longitudinal section of the arc tube with a scanning electron microscope (SEM) (see, for example, FIG. 3) and counting how many cracks are present per unit length. Can be measured.
FIG. 4 is a photograph of the surface to be coated of the protective film 32 before the phosphor film 34 is applied, and shows a state in which a crack 50 is formed on the surface of the surface to be deposited. As shown in FIG. 4, many cracks 50 are formed in a turtle shell shape on the surface of the adherend surface.
なお、可視光線の散乱による輝度の低下を抑制する点から、保護膜32の被着面は表面粗さが200nm以下であることが好適である。好ましくは100nm以下、さらには50nm以下であることが望ましい。
[保護膜及び蛍光体膜の形成方法]
つぎに、図5及び図6を参照しながら、ガラスバルブ30の内面に保護膜32及び蛍光体膜34を形成する方法について説明する。図5は、保護膜32を形成する工程を示す模式図であり、図6は蛍光体膜34を形成する工程を示す模式図である。
In addition, from the viewpoint of suppressing a decrease in luminance due to scattering of visible light, it is preferable that the surface of the protective film 32 to be deposited has a surface roughness of 200 nm or less. The thickness is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less.
[Method of forming protective film and phosphor film]
Next, a method for forming the protective film 32 and the phosphor film 34 on the inner surface of the glass bulb 30 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a schematic diagram showing a process of forming the protective film 32, and FIG. 6 is a schematic diagram showing a process of forming the phosphor film 34.
まず、ホウケイ酸ガラスからなるガラス管30、保護膜溶液40、蛍光体懸濁液42を用意する。
保護膜溶液40としては、適当な界面活性剤を含ませた水溶液中にイットリア粒子を分散させたものを用いる。
蛍光体懸濁液42としては、赤、緑、青の各色蛍光体、バインダー、結着剤及び有機溶剤が混合されたものを用いる。
First, a glass tube 30 made of borosilicate glass, a protective film solution 40, and a phosphor suspension 42 are prepared.
As the protective film solution 40, a solution obtained by dispersing yttria particles in an aqueous solution containing an appropriate surfactant is used.
As the phosphor suspension 42, a mixture of red, green and blue phosphors, a binder, a binder and an organic solvent is used.
はじめに、図5(a)に示すように、ガラス管30を鉛直に立てて下端開口を保護膜溶液40表面に当てた状態で、上端開口部に接続した不図示の吸引装置により、保護膜溶液40をガラス管30内へ吸引する。液面が所定の高さに達すると吸引を止め、図5(b)のようにガラス管30を保護膜溶液40から引き上げて、保護膜溶液40をガラス管30の下端開口から排出する。これによりガラス管30の内面に保護膜溶液40が膜状に付着する。 First, as shown in FIG. 5 (a), the protective film solution is drawn by a suction device (not shown) connected to the upper end opening in a state where the glass tube 30 is set up vertically and the lower end opening is applied to the surface of the protective film solution 40. 40 is sucked into the glass tube 30. When the liquid level reaches a predetermined height, the suction is stopped, the glass tube 30 is pulled up from the protective film solution 40 as shown in FIG. 5B, and the protective film solution 40 is discharged from the lower end opening of the glass tube 30. Thereby, the protective film solution 40 adheres to the inner surface of the glass tube 30 in the form of a film.
つづいて図5(c)に示すように、ガラス管30の上端開口から乾燥エアーを通気させることによって、ガラス管30の内面に付着した保護膜溶液40を乾燥させる。つぎに、図5(d)に示すようにガラス管30を所定の温度で焼成し、保護膜溶液40内に残留している有機成分を分解する。これにより、保護膜32がガラス管の内面に形成される。
ここで、例えば焼成温度630℃、常温から焼成温度に至るまでの昇温速度を1.7〜2.0℃/secに調整することにより、保護膜32表面(蛍光体膜34との被着面)には、図4に示すように全面にわたって亀裂50が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the protective film solution 40 adhering to the inner surface of the glass tube 30 is dried by ventilating dry air from the upper end opening of the glass tube 30. Next, as shown in FIG. 5D, the glass tube 30 is baked at a predetermined temperature to decompose organic components remaining in the protective film solution 40. Thereby, the protective film 32 is formed on the inner surface of the glass tube.
Here, for example, by adjusting the firing temperature from 630 ° C. to the firing temperature from room temperature to 1.7 to 2.0 ° C./sec, the surface of the protective film 32 (attachment to the phosphor film 34) As shown in FIG. 4, a crack 50 is formed on the entire surface.
つぎに図6(a)に示すように、ガラス管30の下端開口を蛍光体懸濁液42の液面に当てて、蛍光体懸濁液42をガラス管30内に吸引する。つぎに吸引を止め、図6(b)のようにガラス管30を蛍光体懸濁液42から引き上げ、蛍光体懸濁液42を排出する。これにより、保護膜32の表面に蛍光体懸濁液42を膜状に付着させる。
つづいて図6(c)に示すように、ガラス管30の上端から乾燥エアーを通気させることによって、保護膜32に付着した蛍光体懸濁液42が乾燥して、蛍光体膜32が保護膜30上に形成される。そして、図6(d)に示すように、下端部側の不要な蛍光体膜34及び保護膜32を除去する。その後、所定の方法により電極22を配設するとともに、希ガス及び水銀を封入することにより、ランプ20が得られる。
Next, as shown in FIG. 6A, the lower end opening of the glass tube 30 is applied to the liquid surface of the phosphor suspension 42, and the phosphor suspension 42 is sucked into the glass tube 30. Next, the suction is stopped, and the glass tube 30 is pulled up from the phosphor suspension 42 as shown in FIG. 6B, and the phosphor suspension 42 is discharged. Thereby, the phosphor suspension 42 is attached to the surface of the protective film 32 in the form of a film.
Subsequently, as shown in FIG. 6C, by drying the air from the upper end of the glass tube 30, the phosphor suspension 42 attached to the protective film 32 is dried, so that the phosphor film 32 is protected. 30 is formed. Then, as shown in FIG. 6D, the unnecessary phosphor film 34 and protective film 32 on the lower end side are removed. Thereafter, the electrode 22 is disposed by a predetermined method, and a rare gas and mercury are enclosed, whereby the lamp 20 is obtained.
[作用]
上記のようにガラス管30を鉛直に立てて蛍光体懸濁液42を塗布しているので、従来は蛍光体懸濁液42を塗布してから乾燥させるまでに、比重の大きい緑や赤の蛍光体が下端に近づくほど多くなり、比重の小さい青の蛍光体が上端に近づくほど多くなる傾向にあり、発光管の各部位において色度差が生じていた。液晶ディスプレイ等のバックライト装置の光源として用いられる冷陰極蛍光ランプでは、色度差が大きいと、例えば画面の片側のみが青みを帯びる等の問題が生じるので、この色度差を特に小さくする必要がある。
[Action]
Since the phosphor suspension 42 is applied with the glass tube 30 standing vertically as described above, conventionally, green or red having a large specific gravity is applied between the application of the phosphor suspension 42 and the drying. The phosphors tend to increase as they approach the lower end, and the blue phosphors having a lower specific gravity tend to increase as they approach the upper end, resulting in chromaticity differences at each part of the arc tube. In a cold cathode fluorescent lamp used as a light source of a backlight device such as a liquid crystal display, if the chromaticity difference is large, there is a problem that only one side of the screen is bluish, for example. This chromaticity difference needs to be particularly small. There is.
本発明者らが発光管における上記色度差発生の原因を究明したところ、保護膜を形成する金属酸化物の粒子の嵩密度を高めたために、保護膜の蛍光体膜との被着面が滑らかになることが原因であると考えられる。これは、保護膜の蛍光体膜との被着面が滑らかであると、蛍光体懸濁液中のバインダーが当該被着面を滑って下方に流れやすくなり、これに伴って蛍光体懸濁液中の各色の蛍光体も下方に流れやすくなるが、その落下速度が比重に応じて異なることに起因するものと考えられる。 The present inventors have investigated the cause of the occurrence of the chromaticity difference in the arc tube, and since the bulk density of the metal oxide particles forming the protective film was increased, the surface of the protective film to be adhered to the phosphor film was It is thought to be caused by smoothness. This is because if the surface of the protective film to be adhered to the phosphor film is smooth, the binder in the phosphor suspension can easily flow downward along the surface of the phosphor. The phosphors of the respective colors in the liquid are also likely to flow downward, but this is considered to be due to the fact that the falling speed differs depending on the specific gravity.
本実施の形態では、保護膜32の形成工程において、保護膜32を塗布して乾燥させた後に、所定の条件(焼成温度、昇温速度)で焼成をしているので、保護膜32の表面(蛍光体膜との被着面)に亀裂50が形成されている。この亀裂50により、蛍光体の分布が均一になることの理由について以下述べる。
保護膜32の蛍光体膜34との被着面に亀裂50が形成されていると、蛍光体懸濁液42を塗布する際に亀裂50に蛍光体懸濁液中のバインダーが入り込む。一般にバインダーは粘度が高いので、その一部が亀裂50の中に入り込むことにより下方へ流れにくくなる。その結果、このバインダーに覆われている各色の蛍光体も下方へ流れにくくなり、各色蛍光体の比重の差による落下速度の差も生じにくくなって、蛍光体の分布が不均一になる傾向が低減されると考えられる。
In the present embodiment, in the step of forming the protective film 32, the protective film 32 is applied and dried, and then baked under predetermined conditions (baking temperature, heating rate). A crack 50 is formed on the (attachment surface with the phosphor film). The reason for the uniform distribution of the phosphor due to the crack 50 will be described below.
If a crack 50 is formed on the surface of the protective film 32 to be adhered to the phosphor film 34, the binder in the phosphor suspension enters the crack 50 when the phosphor suspension 42 is applied. Generally, since the binder has a high viscosity, it becomes difficult to flow downward when a part of the binder enters the crack 50. As a result, the phosphors of the respective colors covered by the binder are less likely to flow downward, the difference in the falling speed due to the difference in specific gravity of the phosphors of each color is less likely to occur, and the phosphor distribution tends to be non-uniform. It is thought to be reduced.
また、本発明者らは、亀裂50がどのくらいの頻度で存在すれば好適であるかについて検討した。ここで、鉛直に立てたガラス管30に蛍光体懸濁液42を塗布するので、管軸方向における亀裂50の数に着目した。
検討の結果、保護膜32の蛍光体膜34との被着面の管軸方向における亀裂50の数が20[/mm]未満であると、バインダーが亀裂50に入り込んだ際の上述の作用が十分ではなく、蛍光体の分布が均一になりにくく、また、亀裂50の数が200[/mm]より多いと、亀裂50から水銀が入り込んで、水銀反応が生じるおそれがあることが分かった。したがって、保護膜32の被着面における管軸方向の亀裂50の数は、20〜200[/mm]であることが好ましい。なお、亀裂の数は、昇温速度及び焼成温度を調節することにより調整することができる。
The present inventors also examined how often the crack 50 should be present. Here, since the phosphor suspension 42 is applied to the vertically standing glass tube 30, attention was paid to the number of cracks 50 in the tube axis direction.
As a result of the examination, when the number of cracks 50 in the tube axis direction of the surface of the protective film 32 to be adhered to the phosphor film 34 is less than 20 [/ mm], the above-described action when the binder enters the crack 50 is achieved. It has been found that the distribution of the phosphor is not sufficient, and the distribution of the phosphor is difficult to be uniform, and if the number of cracks 50 is greater than 200 [/ mm], mercury may enter from the cracks 50 and a mercury reaction may occur. Therefore, the number of cracks 50 in the tube axis direction on the adherend surface of the protective film 32 is preferably 20 to 200 [/ mm]. The number of cracks can be adjusted by adjusting the heating rate and the firing temperature.
また、本発明者らは、保護膜32の厚みについても検討を行った。その結果、保護膜32の厚みが1μm未満であると、保護膜を形成する金属酸化物の粒径に対して、保護膜の厚みが薄いため、亀裂を形成することが困難であると推察され、また、5μmより厚いと光の透過率が低下して、光束が低下することが判明した。したがって、保護膜32の厚みは、1μm以上5μm未満であることが好適である。 The present inventors also examined the thickness of the protective film 32. As a result, when the thickness of the protective film 32 is less than 1 μm, it is presumed that it is difficult to form a crack because the protective film is thin relative to the particle size of the metal oxide forming the protective film. Further, it has been found that when the thickness is larger than 5 μm, the light transmittance is lowered and the luminous flux is lowered. Therefore, the thickness of the protective film 32 is preferably 1 μm or more and less than 5 μm.
さらに、亀裂の幅は、0.1μm以上5μm以下であることが望ましい。0.1μm未満であると、上述のバインダーによる作用が十分でなくなるからであり、5μmよりも大きいと、亀裂50に水銀が入りやすくなるからである。
[実施例]
以下、本発明の実施例について、比較例と対比しながら説明する。
Furthermore, the width of the crack is desirably 0.1 μm or more and 5 μm or less. This is because if the thickness is less than 0.1 μm, the above-described action of the binder is not sufficient, and if it is larger than 5 μm, mercury easily enters the crack 50.
[Example]
Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples.
実施例として、保護膜32の厚みが1.8μmで、保護膜32における金属酸化物の粒子の嵩密度が90%であり、管軸方向において100個/mmで亀裂50が形成されているものを用いた。
比較例として、保護膜32の厚みが1μmで、保護膜32における金属酸化物の粒子の嵩密度が70%であり、亀裂を形成していないものを用いた。
As an example, the thickness of the protective film 32 is 1.8 μm, the bulk density of the metal oxide particles in the protective film 32 is 90%, and cracks 50 are formed at 100 / mm in the tube axis direction. Was used.
As a comparative example, a protective film 32 having a thickness of 1 μm, a bulk density of metal oxide particles in the protective film 32 of 70%, and having no cracks was used.
図7及び図8は、発光管の各位置における色度偏差であって、グラフの縦軸は色度図上のx方向又はy方向の色度偏差であり、横軸は、発光管の一端を原点としたときの管軸方向における各位置を原点からの距離で示したものである。グラフの実線は実施例、破線は比較例のデータである。なお、色度偏差は、ランプの中央部(位置17mm)の色度を基準色度としたときの、各位置における色度の基準色度からの色度図上での偏差で求められる。 7 and 8 are chromaticity deviations at each position of the arc tube, the vertical axis of the graph is the chromaticity deviation in the x direction or y direction on the chromaticity diagram, and the horizontal axis is one end of the arc tube. Each position in the tube axis direction is indicated by the distance from the origin, where is the origin. The solid line in the graph is data of the example, and the broken line is data of the comparative example. The chromaticity deviation is obtained as a deviation on the chromaticity diagram from the chromaticity reference chromaticity at each position when the chromaticity at the center of the lamp (position 17 mm) is used as the reference chromaticity.
図7より、ランプ全体において色度図上におけるx方向の最大色度差は、実施例では約0.0058、比較例では約0.011であり、また図8より色度図上におけるy方向の最大色度差は、実施例では約0.0117、比較例では約0.0138であることがわかる。すなわち、x方向、y方向のいずれについても比較例よりも実施例の方が最大色度差が小さくなっており、実施例の方が発光管全体において色度差が小さくなっている。以上により、保護膜の被着面に亀裂を形成することにより、発光管における色度差を従来構成のランプよりも低減できることが実験により確認された。 From FIG. 7, the maximum chromaticity difference in the x direction on the chromaticity diagram in the entire lamp is about 0.0058 in the example and about 0.011 in the comparative example, and in the y direction on the chromaticity diagram from FIG. The maximum chromaticity difference is about 0.0117 in the example and about 0.0138 in the comparative example. That is, in both the x direction and the y direction, the maximum chromaticity difference is smaller in the example than in the comparative example, and the chromaticity difference is smaller in the entire arc tube in the example. From the above, it was confirmed by experiments that a chromaticity difference in the arc tube can be reduced as compared with a lamp having a conventional configuration by forming a crack in the surface to which the protective film is applied.
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示され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考えることができる。
(1)上記においては、保護膜を一層で形成する構成について説明したが、保護膜を複数層で形成する構成としてもよい。図9は、変形例における発光管を管軸を通る平面で切断したときの模式図であり、ガラスバルブ30内面に第1保護膜62A、第2保護膜62Bが積層され保護膜62が形成されている。
<Modification>
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the content of the present invention is not limited to the specific examples shown in the above embodiments. For example, the following modifications are possible. Can think.
(1) In the above description, the configuration in which the protective film is formed in one layer has been described. However, the protective film may be formed in a plurality of layers. FIG. 9 is a schematic view when the arc tube in the modified example is cut along a plane passing through the tube axis, and the first protective film 62A and the second protective film 62B are laminated on the inner surface of the glass bulb 30, and the protective film 62 is formed. ing.
保護膜62は、亀裂がほとんど形成されていない(例えば、管軸方向において10個/mm)第1保護膜62Aと、表面に亀裂が例えば200個/mmで形成されている第2保護膜62Bとの2層で構成されている。したがって、保護膜62Bに形成された亀裂50により各色蛍光体の分布が均一になるとともに、第1保護膜62Aで亀裂50に侵入した水銀がガラスバルブと反応するのを抑制する。これにより、各色蛍光体の分布を均一にするために保護膜62の蛍光体膜34との被着面に亀裂50を形成しても、水銀反応を効果的に抑制することができる。 The protective film 62 has almost no cracks (for example, 10 pieces / mm in the tube axis direction) and the second protective film 62B has a surface formed with cracks of 200 pieces / mm, for example. And two layers. Accordingly, the distribution of each color phosphor is made uniform by the crack 50 formed in the protective film 62B, and the mercury that has entered the crack 50 by the first protective film 62A is prevented from reacting with the glass bulb. Thereby, even if the crack 50 is formed on the surface of the protective film 62 to be adhered to the phosphor film 34 in order to make the distribution of the respective color phosphors uniform, the mercury reaction can be effectively suppressed.
(2)上記においては、保護膜32、62を形成する金属酸化物として、イットリアを用いた場合について説明したが、イットリアの代わりに、チタニア(TiO2)、セリア(CeO2)、マグネシア(MgO)、ランタニア(La2O3)、又はアルミナ(Al2O3)のいずれか、或いはこれらの2種以上の混合物を用いてもよい。中でも、金属酸化物としてチタニアを用いた場合には、水銀反応を抑制するとともに、紫外線を遮断する効果も奏するので、チタニアからなる保護膜を備えるランプは、紫外線劣化の起きやすいプラスチック部材が多く用いられるバックライト装置の光源として好適である。 (2) In the above description, the case where yttria is used as the metal oxide for forming the protective films 32 and 62 has been described. Instead of yttria, titania (TiO 2 ), ceria (CeO 2 ), magnesia (MgO) ), Lantania (La 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 ), or a mixture of two or more of these may be used. In particular, when titania is used as the metal oxide, it suppresses the mercury reaction and has the effect of blocking ultraviolet rays. Therefore, lamps equipped with a protective film made of titania often use plastic members that are susceptible to UV degradation. It is suitable as a light source for a backlight device.
(3)上記においては、亀裂は亀甲状に形成されていると説明したが、亀裂はその他の形状、例えば縞状等に形成されていてもよい。
(4)上記の実施の形態においては、発光管のサイズは、長さ340mm、外径4.0mm、内径3.0mmであると説明したが、このサイズに限定されないことは勿論であり、例えば、発光管の管軸方向の長さは720mm程度であってもよい。また、発光管の形状も直管状のものに限らず、例えば、屈曲された形状であってもよい。
(3) Although it has been described above that the crack is formed in a turtle shell shape, the crack may be formed in another shape, for example, a stripe shape.
(4) In the above embodiment, the size of the arc tube has been described as having a length of 340 mm, an outer diameter of 4.0 mm, and an inner diameter of 3.0 mm, but it is of course not limited to this size. The length of the arc tube in the tube axis direction may be about 720 mm. Further, the shape of the arc tube is not limited to a straight tube shape, and may be, for example, a bent shape.
(5)上記においては、冷陰極蛍光ランプについて説明したが、製造工程においてガラス管を鉛直に立てて蛍光体懸濁液を塗布する蛍光ランプ、例えば一般照明として広く利用されている環状の蛍光ランプ等についても本発明を適用することができる。 (5) In the above description, the cold cathode fluorescent lamp has been described. In the manufacturing process, a fluorescent lamp in which a glass tube is set up vertically and a phosphor suspension is applied, for example, an annular fluorescent lamp widely used as general illumination. The present invention can also be applied to the above.
本発明は、蛍光ランプにおいて広く適用することができる。特に、液晶ディスプレイのバックライト装置等では、バックライト装置の光源として用いられる蛍光ランプが色度差の大きいものであれば、ディスプレイに画像を表示した際に色むらが生じて問題であるが、本発明は、蛍光ランプの色度差を小さくすることができるので、バックライト装置の光源として最適である。 The present invention can be widely applied to fluorescent lamps. In particular, in a backlight device of a liquid crystal display or the like, if a fluorescent lamp used as a light source of the backlight device has a large chromaticity difference, color unevenness occurs when an image is displayed on the display. Since the chromaticity difference of the fluorescent lamp can be reduced, the present invention is optimal as a light source for a backlight device.
1 バックライト装置
10 筐体
13 拡散板
20 冷陰極蛍光ランプ
22 電極
30 ガラスバルブ
32、62 保護膜
34 蛍光体膜
40 保護膜溶液
42 蛍光体懸濁液
50 亀裂
62A 第1保護膜
62B 第2保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Backlight apparatus 10 Case 13 Diffusion plate 20 Cold cathode fluorescent lamp 22 Electrode 30 Glass bulb 32, 62 Protective film 34 Phosphor film 40 Protective film solution 42 Phosphor suspension 50 Crack 62A 1st protective film 62B 2nd protection film
Claims (7)
前記保護膜における前記蛍光体膜との被着面には、亀裂が形成されていることを特徴とする蛍光ランプ。 A fluorescent lamp in which a protective film is formed on the inner surface of the glass bulb, and a phosphor film is attached to the protective film,
A fluorescent lamp characterized in that a crack is formed on a surface of the protective film to be adhered to the phosphor film.
A backlight device comprising the fluorescent lamp according to any one of claims 1 to 6 as a light source.
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