外部電極蛍光ランプを作製する方法、それに用いる厚膜電極組成物、それから作製されたランプおよびＬＣＤデバイス
本発明は、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）用途に用いる外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の電極を作製する方法に関する。ＴＦＴ−ＬＣＤバックライトユニットに用いる外部電極蛍光ランプ用電極構造も開示されている。方法は、電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と；第１の端部、第２の端部および内側周壁を有する円筒形ガラス管（２）を準備する工程であって、前記内側周壁に沿って蛍光物質が提供され、放電ガスが前記ガラス管に注入され、前記ガラス管が前記第１の端部および前記第２の端部の両方で封止されている、工程と；前記導電性層厚膜組成物を、前記ガラス管（２）の前記第１の端部および前記第２の端部に適用する工程と；前記ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、前記第１の端部の電極と前記第２の端部の電極とを含む外部電極蛍光ランプを作製する工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）用途に用いる外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の電極を作製する方法に関する。本発明はまた、ＴＦＴ−ＬＣＤバックライトユニットに用いる外部電極蛍光ランプ用電極構造も提供する。
【背景技術】
【０００２】
基本レベルの液晶ディスプレイデバイスは、偏光フィルム側とガラス側とを有する２片の偏光ガラスを含む。表面に微細な溝（偏光膜と同じ方向に配向された）を作成する特殊ポリマーが、ガラスの非偏光膜側で擦られる。ネマチック液晶のコーティングを、フィルタの一方に追加する。溝によって、液晶分子の第１の層が、フィルタの配向と並ぶ。ガラスの第２の片を、第１の片に対して直角に、偏光フィルムに追加する。最上層が、下部に対して９０度の角度になって、第２の偏光ガラスフィルタの配向に適合するまで、液晶分子の各連続層が、徐々に捩れる。
【０００３】
光が第１のフィルタに当たると偏光する。液晶分子の最後の層が、第２の偏光ガラスフィルタと適合すると、光は通過する。通過する光は、液晶分子に電荷を用いることにより制御される。
【０００４】
アクティブ−マトリックスＬＣＤは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）次第である。基本的に、ＴＦＴは、ガラス基板上に特定のマトリックスで配列された微小スイッチングトランジスタとキャパシタである。これらのＴＦＴが電荷を受ける領域を制御して、画像が見られる。
【０００５】
ＬＣＤデバイスへの光は、バックライトユニットを用いることにより供給される。２つの可能なバックライトユニットタイプとして、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）とがある。
【０００６】
図４Ａに、従来の外部電極を示す。金属カプセルが、ガラス管の端部に結合されていて、強誘電体が、金属カプセルの内側に適用されている。このタイプの電極は、グリーンリー（Ｇｒｅｅｎｌｅｅ）による米国特許公報（特許文献１）に開示されている。しかしながら、電極の結合された部分は損傷を受け易い。ガラス管の熱膨張係数が、金属カプセルとは異なるためである。
【０００７】
図４Ｂに、他のタイプの電極が示されており、これは、チョら（Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ．）による米国特許公報（特許文献２）に開示されている。チョら（Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ．）の電極は、導電性接着剤１６を用いて、封止されたガラス管に取り付けられた金属キャップである。同開示文献において、電極はまた、接着剤付きの導電性テープ１４とすることもでき、テープ１４は、図４Ｃに示すように、ガラス管２に取り付けられている。
【０００８】
図４Ｄに、他のタイプの電極が示されており、これは、タケダら（Ｔａｋｅｄａ ｅｔ ａｌ．）による米国特許公報（特許文献３）に開示されている。タケダら（Ｔａｋｅｄａ ｅｔ ａｌ．）に開示された電極は、アルミニウムホイル１５であり、導電性シリコーン接着層を用いて、封止されたガラス管２に取り付けられている。
【０００９】
接着剤を用いると、上述した従来技術のＥＥＦＬのように、ＥＥＦＬデバイスの電極とガラス管との間の結合が脆弱となるという欠点がある。接着剤は、機械的な結合を提供するに過ぎず、電極の脆弱な結合によって、信頼性が乏しくなってしまう。例えば、熱サイクル中、電極とガラス管との間のギャップが生じる。これは、金属キャップ（電極）とガラス管との間の熱膨張係数の不適合によるものである。過酷な環境において接着剤が劣化してもギャップが生じる。電極とガラス管との間のギャップによって、ＥＥＦＬ欠陥につながる。これは、恐らく、ＥＥＦＬの高操作電圧が、ガラス管に均一に適用されないためである。ギャップ周囲の高い電気抵抗によって、ガラス管の破壊的損傷につながる。ギャップ周囲の高い応力もまた、分離を強め、信頼性試験中、デバイスの損傷を加速する可能性がある。
【００１０】
本発明は、ＥＥＦＬの電極を作製し、ＬＣＤデバイスを作製する新規な方法である。本発明は、外部電極を備えた蛍光ランプ、およびかかるランプと電極を作製する方法に関し、かかる方法および電極は、厚膜ペーストを利用するものであり、特に、ＬＣＤ用途に用いられる本明細書に記載された方法から作製されたバックライトユニットに関する。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第２，６２４，８５８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６７４，２５０号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９１４，３９１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、外部電極蛍光ランプを作製する方法であって、電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と、第１の端部、第２の端部および内側周壁を有する円筒形ガラス管を準備する工程であって、該内側周壁に沿って蛍光物質が提供され、放電ガスが該ガラス管に注入され、該ガラス管が該第１の端部および該第２の端部の両方で封止されている工程と、導電性層厚膜組成物を、該ガラス管の該第１の端部および該第２の端部に適用する工程と、該ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、該第１の端部の電極と該第２の端部の電極とを含む外部電極蛍光ランプを作製する工程とを含む方法を提供する。
【００１３】
一実施形態において、本発明の方法、上記の適用工程は、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティングおよびスプレーコーティングから選択される。さらなる実施形態において、本方法は、該焼成工程の前に、該導電性層厚膜組成物を乾燥する工程をさらに含む。さらなる実施形態において、本方法は、保護層組成物を準備する工程と、該焼成工程後に、該保護層組成物を、該導電性層厚膜組成物を部分的または完全に覆うように、該第１の端部および該第２の端部に適用する工程とをさらに含む。さらに他の実施形態において、本発明の導電性層厚膜組成物は、ガラスフリットをさらに含む。
【００１４】
さらなる実施形態において、外部電極蛍光ランプは、上述および後述の本発明の方法により作製される。他の実施形態において、液晶ディスプレイデバイスは、上記から作製された外部電極蛍光ランプを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
開示されているのは、外部電極蛍光ランプを作製する方法である。図面を参照すると、本発明の利点は、蛍光ランプ１のガラス管２への外部電極５の取り付けの優れた結合強度である。この構成によって、外部電極の信頼性が改善される。焼成プロセス中、電極ペースト８のガラスフリットが、導電性層６（図３（Ｂ）参照）を、ガラス管へ強固に化学および機械結合する。業界の様々な例に比べ、電極の強固で均一なしっかりと結合された構造によって、信頼性および電気的特性において優れた性能を与える。
【００１６】
電極の良好な結合から得られる他の利点は、電気的性能である。電極の強固で均一な結合によって、電極がランプのガラス管と密着することにより、電気抵抗が低く、ランプに印加された電力の電力への変換効率が高くなって、ガラス管内側の蛍光物質が励起される。ＥＥＦＬを操作するためのＡＣ電力は、通常、４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲であり、電極とガラス管の界面での結合が、ＥＥＦＬにおけるような高電気周波数の状況においてより顕著に、デバイス照明効率に影響する。本発明のさらなる利点は、大量生産し易いことである。本発明において、ローリング、スプレー、ディップ等の適用プロセスは、業界においては、一般的に、容易なプロセスである。必要とされる設備投資は低コストであり、高性能の再現性でＥＥＦＬデバイスを作製することができる。電極の物理および性能均一性は、導電性材料が、従来技術で述べたように、テープ、金属キャップまたはホイルの形態よりも、本発明において既述したように、ペーストの形態にあるときの方が達成され易い。このように、容易に取り入れて、高品質ＥＥＦＬデバイスを、大量生産することができる。
【００１７】
図３に、本発明の一実施形態による蛍光ランプ１を示す。図３を参照すると、蛍光ランプ１は、円筒形ガラス管２を含む。蛍光物質３が、ガラス管２の内側周壁に沿って提供される。蛍光物質がガラス管２内側に適用された後、互いに混合した不活性ガス、水銀（Ｈｇ）等からなる放電ガス４を用い、ガラス管２に注入してから、ガラス管２の両端を封止する。
【００１８】
図３を参照すると、蛍光ランプ１の外部電極５は、封止されたガラス管２の対向端部にそれぞれ形成されている。電極５の構造は、導電性層６と、導電性層６を覆う保護層７とを含む。導電性層６は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属とバインダー材料とを含む厚膜ペーストである。本発明に用いるために選択される金属は、導電性層６に非常に低い電気抵抗を与え、バインダー組成物は、導電性層６のガラス管２に対する強い接着力を与える。典型的に、厚膜ペーストの適用方法は、スクリーン印刷またはディップコートである。しかしながら、当業者に周知の他の方法も可能である。本発明に有用な適用可能な厚膜ペースト組成物について後述する。
【００１９】
（Ｉ．電極の厚膜ペースト導電性層）
（Ａ．電気的機能性粒子）
導体用途においては、機能性相は、電気的機能性導体粉末を含む。ある厚膜組成物中の電気的機能性粉末は、単一種の粉末、粉末の混合物、数種類の元素の合金または化合物を含んでいてよい。本発明で用いられる電気的機能性導電性粉末は、これらに限られるものではないが、金、銀、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、モリブデン、タングステン、タンタル、錫、インジウム、ルテニウム、コバルト、タンタル、ガリウム、亜鉛、マグネシウム、鉛、アンチモン、導電性カーボン、白金、銅またはこれらの混合物が挙げられる。
【００２０】
金属粒子は、有機材料でコートしても、しなくてもよい。特に、金属粒子は、界面活性剤でコートされていてよい。一実施形態において、界面活性剤は、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアレートの塩、パルミテートの塩およびこれらの混合物から選択される。対イオンは、これらに限られるものではないが、水素、アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物とすることができる。
【００２１】
球状粒子やフレーク（ロッド、コーンおよびプレート）をはじめとする実質的に任意の形状の金属粉末を、本発明を実施するのに用いることができる。一実施形態において、金属粉末は、金、銀、パラジウム、白金、銅およびこれらの組み合わせである。さらなる実施形態において、粒子は球である。
【００２２】
さらなる実施形態において、本発明は、有機媒体中の分散液に関する。金属粉末は、ナノサイズの粉末であってもよい。さらに、導電性機能性粒子は、界面活性剤でコートされていてもよい。界面活性剤は、所望の分散液特性を形成するのに役立つ。電気的機能性粒子の典型的な粒径は、約１０ミクロン未満である。粒径は、適用方法および厚膜組成物の所望の特性に応じて異なるものと考えられる。一実施形態において、２．０〜３．５ミクロンの平均粒径を用いる。さらなる実施形態において、Ｄ９０は、約９ミクロンである。さらに、一実施形態において、表面積対重量比は、０．７〜１．４ｍ２／ｇの範囲である。
【００２３】
（Ｂ．有機媒体）
記載した無機成分は、典型的に、機械的混合により、有機媒体と混合されて、「ペースト」と呼ばれる粘性組成物を形成する。これに限られるものではないが、スクリーン印刷やディップコーティング等、適用可能なコーティング方法に好適なコンシステンシーとレオロジーを粘性組成物は有している。様々な不活性粘性材料を、有機媒体として用いることができる。有機媒体は、無機成分が、適切な程度の安定性で分散可能なものでなければならない。媒体のレオロジー特性は、組成物への良好な適用特性を与えるようなものでなければならない。固体の安定分散、スクリーン印刷にとって適切な粘度およびチキソトロピー、基板とペースト固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度および良好な焼成特性が挙げられる。本発明の厚膜組成物に用いる有機ビヒクルは、好ましくは、非水性不活性液体である。増粘剤、安定剤および／またはその他一般的な添加剤を含有していても、していなくてもよい様々な有機ビヒクルを用いることができる。有機媒体は、典型的に、溶剤中のポリマー溶液である。さらに、界面活性剤等の少量の添加剤を有機媒体の一部としてもよい。この目的で最もよく用いられるポリマーは、エチルセルロースである。ポリマーとしては他に、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、ワニス樹脂および低級アルコールのポリメタクリレートが挙げられ、用いることができる。厚膜組成物で最もよく用いられている溶剤は、エステルアルコールおよびテルペン、例えば、アルファ−またはベータ−テルピネオールまたは松根油｛しょうこんゆ｝等のその他の溶剤との混合物、ケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコール、ならびに高沸点アルコールおよびアルコールエステルである。さらに、基板への適用後、即時の硬化を促進するための揮発性液体を、ビヒクルに含めることができる。これらおよびその他の溶剤の様々な組み合わせを処方して、所望の粘度および揮発性要件が得られる。
【００２４】
有機媒体中に存在するポリマーは、合計組成物の０．２重量％〜８．０重量％の範囲である。本発明の厚膜銀組成物を調整して、有機媒体により所定のスクリーン印刷可能な粘度としてもよい。
【００２５】
厚膜組成物中の有機媒体と、分散液中の無機成分の比率は、ペーストの適用方法および用いる有機媒体の種類に依存しており、変えることができる。通常、分散液は、良好な湿潤性を得るために、４０重量％〜９０重量％の無機成分と、１０重量％〜６０重量％の有機媒体（ビヒクル）を含有する。
【００２６】
（Ｃ．任意のガラスフリット）
本発明の典型的なガラスフリット組成（ガラス組成）を以下の表１に挙げる。本発明のガラスフリットは任意である。表１に挙げた組成は、限定されるものではないことに留意すべきである。ガラス化学の当業者であれば、本発明のガラス組成物の所望の特性を大きく変えずに、追加の成分で少量置き換えることが考えられるからである。例えば、有用なガラスフリット組成を修正して、耐摩耗性、はんだぬれ性およびその他特性を最適化してもよい。
【００２７】
重量パーセント合計ガラス組成物におけるガラス組成を表１に示す。実施例の好ましいガラス組成は、以下の酸化物構成成分を、重量パーセント合計ガラス組成物において、ＳｉＯ２４〜８、Ａｌ２Ｏ３２〜３、Ｂ２Ｏ３８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ２Ｏ３３０〜７０、ＳｎＯ２０〜３の組成範囲で含む。ガラスのより好ましい組成は、重量パーセント合計ガラス組成物において、ＳｉＯ２７、Ａｌ２Ｏ３２、Ｂ２Ｏ３８、ＣａＯ１、ＺｎＯ１２、Ｂｉ２Ｏ３７０である。本発明のいくつかの実施形態は、Ｐｂを含まないガラス組成物を含む。ガラスを本発明の厚膜組成物に用いると、処理の際に、基板と組成物との間の熱膨張係数（ＴＣＥ）がより適合するようになる。特に有利な実施形態は、厚膜組成物がＰｂを含まないガラスを含むものである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
本発明に有用なガラスフリットとしては、旭硝子（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されているＡＳＦ１１００およびＡＳＦ１１００Ｂが挙げられる。
【００３０】
本発明のガラスフリット（ガラス組成物）の平均粒径は、実際的な用途について０．５μｍ〜５．０μｍである。２．５μｍ〜３．５μｍの範囲の平均粒径が好ましい。ガラスフリットの軟化点（Ｔｓ：ＤＴＡの第２の転移点）は、３００〜６００℃の範囲でなければならない。合計組成物中のガラスフリットの量は、合計組成物の０．５〜１０重量％の範囲である。一実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の１〜３重量％の量で存在する。さらなる実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の４〜５重量％の範囲で存在する。
【００３１】
本明細書に記載したガラスは、従来のガラス製造技術により製造される。ガラスは５００〜１０００グラムの量で作製される。典型的に、成分は、秤量されて、所望の比率で混合され、床昇降式炉で加熱され、白金合金るつぼ中で溶融物を形成する。加熱は、ピーク温度（１０００〜１２００℃）まで、溶融物が完全に液体かつ均質になる時間にわたって実施される。溶融ガラスを、対向する回転ステンレス鋼ローラ間で冷却して、１０〜２０ミルの厚さの板のガラスを形成する。得られたガラス板をミリングして、その５０％の体積分布が１〜３ミクロンに設定された粉末を形成する。
【００３２】
（ＩＩ．電極の任意の保護層）
電極７の保護層は、Ｓｎ等の低反応性の金属でできている。これは、導電性層６の、環境中の成分、例えば、水分や反応性ガスとの反応から保護するためである。保護層は、全く任意である。
【００３３】
図１に、ガラス管２に、電極の導電性層６を適用する異なる方法を示す。金属粉末およびバインダー（上述）をはじめとする電極材料を併せてよく混合して、電極ペースト８を形成する。外部電極５の図３Ｂおよび３Ｃに示す導電性層の細部６は、電極ペースト８でできている。異なる粘度の電極ペースト８を、異なるコーティングプロセス、例えば、ローリング、スプレー、ディッププロセス等により、ガラス管２に適用することができる。
【００３４】
図１Ａを参照すると、ガラス管２のローリングプロセスの例を、３つの工程で行うことができる。ガラス管２の一端を、電極ペースト８に近づけ、移動し、離すものである。ローリングプロセス中、ガラス管２は、両端を通る軸により回され、ガラス管２は、タンクの電極ペースト８の表面に対して小さな角度で並んでいる。
【００３５】
図１Ｂを参照すると、スプレープロセスの一例が行われており、ノズルを通して、電極ペースト８を空気中へ排出し、液滴を形成し、電極ペースト８の液滴は、ガラス管２の端部に堆積する。良好なコーティング均一性のためには、プロセス中、ガラス管２を回すのが好ましい。
【００３６】
図１Ｃを参照すると、ディッププロセスの一例が実施されており、ガラス管２を電極ペースト８にディップし、タンク中の電極ペースト８の表面から引っ張るものであった。ガラス管２の並び方は、電極ペースト８の表面に垂直なものに限定されず、ガラス管２の回転を、ディッププロセス中に採用することができる。
【００３７】
図２に、ガラス管２が電極ペースト８でコートされた後の製造プロセスを示す。後のプロセスには、ガラス管２の乾燥、焼成および冷却が含まれる。乾燥、焼成および冷却のプロセスは、バッチまたは連続プロセスで行うことができる。
【００３８】
図２を参照すると、乾燥プロセスが定義されており、ガラス管２および導電性層６を、５０〜１８０℃まで、ある時間にわたって加熱することにより実施される。ガラス管２の加熱は、乾燥オーブン中、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで行うことができる。ガラス管２の電極ペースト８中の低沸点有機溶媒は、乾燥プロセス中に引かれ、ガラス管２を焼成プロセスにかける準備が整う。導電性層６は、乾燥後、物理変化を受け難いからである。
【００３９】
図２を参照すると、焼成プロセスが定義されており、ガラス管２および導電性層６を、３００〜６００℃まで加熱することにより実施される。ガラス管は、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで、焼成炉にて、加熱することができる。焼成工程中、耐熱性キャリア９、例えば、石英管を、ガラス管２の均一な加熱および機械的サポートに用いる。加熱雰囲気の組成は、電極ペーストの異なる種類および電極ペースト８の異なる目標性能のために、修正および制御することができる。連続焼成プロセスにおいて、ガラス管２を均一に加熱するために、ガラス管２を、キャリア９の動く方向に垂直に並べることができる。焼成プロセスの目的は、導電性層６の低電気抵抗および導電性層６のガラス管２への高い結合強度を達成することである。焼成プロセス中、電極ペースト８中の全ての有機材料が燃え尽きる。典型的に、焼成工程は、３００〜６００℃の温度範囲で実施される。焼成後、金属およびガラスフリットのみが、電極の導電性層６に残る。
【００４０】
焼成プロセス後、ガラス管２は、空気中で徐冷される。図２を参照すると、冷却プロセスは、ガラス管２に焼き戻し減少温度勾配を与える。冷却プロセス中、ガラス管と導電性層６との間の界面の熱応力を徐々に放出するためには、中程度の冷却速度が必要である。
【００４１】
本発明の一実施形態では、ガラスフリットは、厚膜ペースト導電性層に含まれていない。この変形実施形態における電極ペーストは、上述した機能性金属、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕおよび有機媒体、例えば、溶媒と樹脂を含む。このガラスを含まない実施液体の一実施形態において、焼成温度は、８０〜３００℃の範囲である。さらなるガラスを含まない実施形態において、焼成温度は、３００〜６００℃の範囲である。一実施形態において、電気的機能性粒子は、ナノサイズ粒子である。ある実施形態において、厚膜組成物は、ポリマーを含むため、ポリマー厚膜組成物である。
【００４２】
この変形のガラスを含まない実施形態の利点としては、機械類のコストが低くなること、材料コストが低くなること、そしてプロセスの処理量が多くなることである。変形実施形態の欠点は、結合強度が低くなること、そして、電気的性能は若干悪くなることである。ガラス含有とガラス非含有の実施形態の両方共、大量生産し易いという利点を共有している。
【００４３】
外部電極５の任意の保護層７は、冷却プロセス後に導電性層６に適用される。反応性の低い金属層、例えば、Ｓｎ、ＮｉおよびＺｎの導電性層をコーティングすると、外部電極５の保護層７となる。異なるコーティングプロセス、例えば、はんだ付け、電気めっき、化学めっき等を保護層７に採用することができる。
【００４４】
外部電極５の長さは、最適化する必要がある。ＥＥＦＬ１の電極５の長さは、ランプの電気的性能に大きく影響する。長い電極を有するランプは、ガラス管２との接触面積が大きくなるため、電気抵抗が低い。例えば、長さを減じた１０ｍｍのランプにおいて４ｍＡの典型的な管電流を得るには、長さ２０ｍｍの電極のランプに必要とされる電圧の１．７倍という高い電圧を印加しなければならない。短い電極５のランプ１の操作電圧が高いと、電極５周囲にオゾンが生成されたり、バックライトモジュールに絶縁材料を特別に設ける必要があったり、インバータ出力電圧制限に達する等の問題につながる。ランプの高い輝度には、高い操作電流が必要とされる。高操作電圧で高電流のランプを操作するには、電極の長さを長くするという解決策が広く採用されている。この解決策の欠点は、ランプの実際の照明領域が、長い電極より小さくなることである。従って、電極の長さとランプ輝度の最適化を考慮しなければならない。
【実施例】
【００４５】
（実施例）
（試験のための導電性電極の形成）
以下の厚膜ペースト組成物を用いて、信頼性試験のための導電性電極を形成した。
【００４６】
【表２】
【００４７】
上記の組成成分についての詳細な情報を以下に示す。
【００４８】
（材料１）
松根油−６０．８重量％
ダマールワニス−３７．６重量％
エチルセルロース−１．３重量％
ピロガロール酸−０．３重量％
（材料２）
酢酸ブチルカルビトール−７５．４重量％
ジブチルフタレート−７．３重量％
エチルセルロース−１７．３重量％
（材料３）
ＭＰＡ−６０チキソトロープ−３０重量％
ミネラルスピリッツ−３５重量％
ジブチルカルビトール−３５重量％
（ガラスフリット組成物）
酸化ビスマス−６９．８重量％
酸化亜鉛−１２．０重量％
酸化ホウ素−８．４重量％
二酸化ケイ素−７．１重量％
酸化アルミニウム−２．１重量％
酸化カルシウム−０．６重量％
【００４９】
上記の厚膜ペースト組成物成分の合計は、合計組成物の１００重量％である。
【００５０】
上記の成分を秤量し、混合した（１．７重量％の材料１とキシレンは除く）。組成物を０ｐｓｉの圧力で２回通過によりロールミリングし、１００、１５０、２００ｐｓｉの圧力でそれぞれ２回通過させた。粒度（ＦＯＧ）１２ｕｍ／６ｕｍ未満。１．７重量％の材料１およびキシレンを添加して処方を完成し、混合して、以下の仕様の組成物を得た。
【００５１】
粘度−４−６パスカル秒、１／２ＰＶＴ（ＲＶＴは、粘度計の標準モデル）、１分当たり１０回転でＳＣ４−１４／６ｒ（粘度計と共に用いるカップとスピンドルを含むＳＣ４−１４／６ｒは試験セットアップである）。
【００５２】
外部電極蛍光ランプを、上記の厚膜組成物から作製した。まず、円筒形ガラス管（ランプ）をＷｅｌｌｙｐｏｗｅｒにより提供した。ランプ仕様は次のとおりであった。（１）ランプ長さ１７９ｍｍ（３２インチＴＦＴ−ＬＣＤ ＢＬＵ用）、（２）ランプ直径２．４ｍｍ（内）および３ｍｍ（外）および（３）外部電極長さ２５ｍｍ。上記のようにして作製した導電性層厚膜を、ガラス管の端部に適用した。ガラス管を５００℃で６５分間焼成した。Ｐｂを含まないはんだを２６０℃で実施した。
【００５３】
実施例を作製して（上記の組成物を用いて）、本発明の新規な組成物を用いて、ランプの信頼性を求めた。信頼性試験には、（Ａ）高温（８５℃）、高湿（８５％相対湿度）寿命試験と（Ｂ）バーンイン寿命試験が含まれていた。以下の特性を４つの異なる間隔（０、１５０、３７７および７９２時間）で試験した。（１）開始電圧（６５ｋＨｚで測定されたＶ）、（２）輝度（操作電流＋７ｍＡ．ｒｍｓ）、（３）色度（Ｘ）（７ｍＡ．ｒｍｓ）および（４）色度（Ｙ）（７ｍＡ．ｒｍｓ）。
【００５４】
以下の表２および３に、上記の高温／高湿寿命試験（Ａ）と上記のバーンイン寿命試験（Ｂ）についての信頼性試験の結果をそれぞれ記してある。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図１Ｂ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図１Ｃ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図２】電極ペーストが、外部電極蛍光ランプの電極としてガラス管に適用された後の製造プロセスの図である。
【図３Ａ】外部電極蛍光ランプの電極構造の斜視図である。
【図３Ｂ】外部電極蛍光ランプの電極構造の図である。
【図３Ｃ】外部電極蛍光ランプの電極構造の図である。
【図４Ａ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｂ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｃ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｄ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 蛍光ランプ
２ ガラス管
３ 蛍光物質
４ 放電ガス
５ 外部電極
６ 導電性層
７ 保護層
８ 電極ペースト
８Ａ ペースト
８Ｂ ペースト液滴
９ 焼成プロセス中のガラス管のキャリア
１０ タンク
１１ スプレーノズル
１２ 電気ペースト用供給固定具
１３ 金属カプセル
１４ 導電性テープ
１５ 導電性ホイル
１６ 導電性接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ−液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）用途に用いる外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）の電極を作製する方法に関する。本発明はまた、ＴＦＴ−ＬＣＤバックライトユニットに用いる外部電極蛍光ランプ用電極構造も提供する。
【背景技術】
【０００２】
基本レベルの液晶ディスプレイデバイスは、偏光フィルム側とガラス側とを有する２片の偏光ガラスを含む。表面に微細な溝（偏光膜と同じ方向に配向された）を作成する特殊ポリマーが、ガラスの非偏光膜側で擦られる。ネマチック液晶のコーティングを、フィルタの一方に追加する。溝によって、液晶分子の第１の層が、フィルタの配向と並ぶ。ガラスの第２の片を、第１の片に対して直角に、偏光フィルムに追加する。最上層が、下部に対して９０度の角度になって、第２の偏光ガラスフィルタの配向に適合するまで、液晶分子の各連続層が、徐々に捩れる。
【０００３】
光が第１のフィルタに当たると偏光する。液晶分子の最後の層が、第２の偏光ガラスフィルタと適合すると、光は通過する。通過する光は、液晶分子に電荷を用いることにより制御される。
【０００４】
アクティブ−マトリックスＬＣＤは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）次第である。基本的に、ＴＦＴは、ガラス基板上に特定のマトリックスで配列された微小スイッチングトランジスタとキャパシタである。これらのＴＦＴが電荷を受ける領域を制御して、画像が見られる。
【０００５】
ＬＣＤデバイスへの光は、バックライトユニットを用いることにより供給される。２つの可能なバックライトユニットタイプとして、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）と、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）とがある。
【０００６】
図４Ａに、従来の外部電極を示す。金属カプセルが、ガラス管の端部に結合されていて、強誘電体が、金属カプセルの内側に適用されている。このタイプの電極は、グリーンリー（Ｇｒｅｅｎｌｅｅ）による米国特許公報（特許文献１）に開示されている。しかしながら、電極の結合された部分は損傷を受け易い。ガラス管の熱膨張係数が、金属カプセルとは異なるためである。
【０００７】
図４Ｂに、他のタイプの電極が示されており、これは、チョら（Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ．）による米国特許公報（特許文献２）に開示されている。チョら（Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ．）の電極は、導電性接着剤１６を用いて、封止されたガラス管に取り付けられた金属キャップである。同開示文献において、電極はまた、接着剤付きの導電性テープ１４とすることもでき、テープ１４は、図４Ｃに示すように、ガラス管２に取り付けられている。
【０００８】
図４Ｄに、他のタイプの電極が示されており、これは、タケダら（Ｔａｋｅｄａ ｅｔ ａｌ．）による米国特許公報（特許文献３）に開示されている。タケダら（Ｔａｋｅｄａ ｅｔ ａｌ．）に開示された電極は、アルミニウムホイル１５であり、導電性シリコーン接着層を用いて、封止されたガラス管２に取り付けられている。
【０００９】
接着剤を用いると、上述した従来技術のＥＥＦＬのように、ＥＥＦＬデバイスの電極とガラス管との間の結合が脆弱となるという欠点がある。接着剤は、機械的な結合を提供するに過ぎず、電極の脆弱な結合によって、信頼性が乏しくなってしまう。例えば、熱サイクル中、電極とガラス管との間のギャップが生じる。これは、金属キャップ（電極）とガラス管との間の熱膨張係数の不適合によるものである。過酷な環境において接着剤が劣化してもギャップが生じる。電極とガラス管との間のギャップによって、ＥＥＦＬ欠陥につながる。これは、恐らく、ＥＥＦＬの高操作電圧が、ガラス管に均一に適用されないためである。ギャップ周囲の高い電気抵抗によって、ガラス管の破壊的損傷につながる。ギャップ周囲の高い応力もまた、分離を強め、信頼性試験中、デバイスの損傷を加速する可能性がある。
【００１０】
本発明は、ＥＥＦＬの電極を作製し、ＬＣＤデバイスを作製する新規な方法である。本発明は、外部電極を備えた蛍光ランプ、およびかかるランプと電極を作製する方法に関し、かかる方法および電極は、厚膜ペーストを利用するものであり、特に、ＬＣＤ用途に用いられる本明細書に記載された方法から作製されたバックライトユニットに関する。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第２，６２４，８５８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６７４，２５０号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９１４，３９１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、外部電極蛍光ランプを作製する方法であって、電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と、第１の端部、第２の端部および内側周壁を有する円筒形ガラス管を準備する工程であって、該内側周壁に沿って蛍光物質が提供され、放電ガスが該ガラス管に注入され、該ガラス管が該第１の端部および該第２の端部の両方で封止されている工程と、導電性層厚膜組成物を、該ガラス管の該第１の端部および該第２の端部に適用する工程と、該ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、該第１の端部の電極と該第２の端部の電極とを含む外部電極蛍光ランプを作製する工程とを含む方法を提供する。
【００１３】
一実施形態において、本発明の方法、上記の適用工程は、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティングおよびスプレーコーティングから選択される。さらなる実施形態において、本方法は、該焼成工程の前に、該導電性層厚膜組成物を乾燥する工程をさらに含む。さらなる実施形態において、本方法は、保護層組成物を準備する工程と、該焼成工程後に、該保護層組成物を、該導電性層厚膜組成物を部分的または完全に覆うように、該第１の端部および該第２の端部に適用する工程とをさらに含む。さらに他の実施形態において、本発明の導電性層厚膜組成物は、ガラスフリットをさらに含む。
【００１４】
さらなる実施形態において、外部電極蛍光ランプは、上述および後述の本発明の方法により作製される。他の実施形態において、液晶ディスプレイデバイスは、上記から作製された外部電極蛍光ランプを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
開示されているのは、外部電極蛍光ランプを作製する方法である。図面を参照すると、本発明の利点は、蛍光ランプ１のガラス管２への外部電極５の取り付けの優れた結合強度である。この構成によって、外部電極の信頼性が改善される。焼成プロセス中、電極ペースト８のガラスフリットが、導電性層６（図３（Ｂ）参照）を、ガラス管へ強固に化学および機械結合する。業界の様々な例に比べ、電極の強固で均一なしっかりと結合された構造によって、信頼性および電気的特性において優れた性能を与える。
【００１６】
電極の良好な結合から得られる他の利点は、電気的性能である。電極の強固で均一な結合によって、電極がランプのガラス管と密着することにより、電気抵抗が低く、ランプに印加された電力の電力への変換効率が高くなって、ガラス管内側の蛍光物質が励起される。ＥＥＦＬを操作するためのＡＣ電力は、通常、４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲であり、電極とガラス管の界面での結合が、ＥＥＦＬにおけるような高電気周波数の状況においてより顕著に、デバイス照明効率に影響する。本発明のさらなる利点は、大量生産し易いことである。本発明において、ローリング、スプレー、ディップ等の適用プロセスは、業界においては、一般的に、容易なプロセスである。必要とされる設備投資は低コストであり、高性能の再現性でＥＥＦＬデバイスを作製することができる。電極の物理および性能均一性は、導電性材料が、従来技術で述べたように、テープ、金属キャップまたはホイルの形態よりも、本発明において既述したように、ペーストの形態にあるときの方が達成され易い。このように、容易に取り入れて、高品質ＥＥＦＬデバイスを、大量生産することができる。
【００１７】
図３に、本発明の一実施形態による蛍光ランプ１を示す。図３を参照すると、蛍光ランプ１は、円筒形ガラス管２を含む。蛍光物質３が、ガラス管２の内側周壁に沿って提供される。蛍光物質がガラス管２内側に適用された後、互いに混合した不活性ガス、水銀（Ｈｇ）等からなる放電ガス４を用い、ガラス管２に注入してから、ガラス管２の両端を封止する。
【００１８】
図３を参照すると、蛍光ランプ１の外部電極５は、封止されたガラス管２の対向端部にそれぞれ形成されている。電極５の構造は、導電性層６と、導電性層６を覆う保護層７とを含む。導電性層６は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属とバインダー材料とを含む厚膜ペーストである。本発明に用いるために選択される金属は、導電性層６に非常に低い電気抵抗を与え、バインダー組成物は、導電性層６のガラス管２に対する強い接着力を与える。典型的に、厚膜ペーストの適用方法は、スクリーン印刷またはディップコートである。しかしながら、当業者に周知の他の方法も可能である。本発明に有用な適用可能な厚膜ペースト組成物について後述する。
【００１９】
（Ｉ．電極の厚膜ペースト導電性層）
（Ａ．電気的機能性粒子）
導体用途においては、機能性相は、電気的機能性導体粉末を含む。ある厚膜組成物中の電気的機能性粉末は、単一種の粉末、粉末の混合物、数種類の元素の合金または化合物を含んでいてよい。本発明で用いられる電気的機能性導電性粉末は、これらに限られるものではないが、金、銀、ニッケル、アルミニウム、パラジウム、モリブデン、タングステン、タンタル、錫、インジウム、ルテニウム、コバルト、タンタル、ガリウム、亜鉛、マグネシウム、鉛、アンチモン、導電性カーボン、白金、銅またはこれらの混合物が挙げられる。
【００２０】
金属粒子は、有機材料でコートしても、しなくてもよい。特に、金属粒子は、界面活性剤でコートされていてよい。一実施形態において、界面活性剤は、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアレートの塩、パルミテートの塩およびこれらの混合物から選択される。対イオンは、これらに限られるものではないが、水素、アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物とすることができる。
【００２１】
球状粒子やフレーク（ロッド、コーンおよびプレート）をはじめとする実質的に任意の形状の金属粉末を、本発明を実施するのに用いることができる。一実施形態において、金属粉末は、金、銀、パラジウム、白金、銅およびこれらの組み合わせである。さらなる実施形態において、粒子は球である。
【００２２】
さらなる実施形態において、本発明は、有機媒体中の分散液に関する。金属粉末は、ナノサイズの粉末であってもよい。さらに、導電性機能性粒子は、界面活性剤でコートされていてもよい。界面活性剤は、所望の分散液特性を形成するのに役立つ。電気的機能性粒子の典型的な粒径は、約１０ミクロン未満である。粒径は、適用方法および厚膜組成物の所望の特性に応じて異なるものと考えられる。一実施形態において、２．０〜３．５ミクロンの平均粒径を用いる。さらなる実施形態において、Ｄ９０は、約９ミクロンである。さらに、一実施形態において、表面積対重量比は、０．７〜１．４ｍ２／ｇの範囲である。
【００２３】
（Ｂ．有機媒体）
記載した無機成分は、典型的に、機械的混合により、有機媒体と混合されて、「ペースト」と呼ばれる粘性組成物を形成する。これに限られるものではないが、スクリーン印刷やディップコーティング等、適用可能なコーティング方法に好適なコンシステンシーとレオロジーを粘性組成物は有している。様々な不活性粘性材料を、有機媒体として用いることができる。有機媒体は、無機成分が、適切な程度の安定性で分散可能なものでなければならない。媒体のレオロジー特性は、組成物への良好な適用特性を与えるようなものでなければならない。固体の安定分散、スクリーン印刷にとって適切な粘度およびチキソトロピー、基板とペースト固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度および良好な焼成特性が挙げられる。本発明の厚膜組成物に用いる有機ビヒクルは、好ましくは、非水性不活性液体である。増粘剤、安定剤および／またはその他一般的な添加剤を含有していても、していなくてもよい様々な有機ビヒクルを用いることができる。有機媒体は、典型的に、溶剤中のポリマー溶液である。さらに、界面活性剤等の少量の添加剤を有機媒体の一部としてもよい。この目的で最もよく用いられるポリマーは、エチルセルロースである。ポリマーとしては他に、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、ワニス樹脂および低級アルコールのポリメタクリレートが挙げられ、用いることができる。厚膜組成物で最もよく用いられている溶剤は、エステルアルコールおよびテルペン、例えば、アルファ−またはベータ−テルピネオールまたは松根油｛しょうこんゆ｝等のその他の溶剤との混合物、ケロセン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコール、ならびに高沸点アルコールおよびアルコールエステルである。さらに、基板への適用後、即時の硬化を促進するための揮発性液体を、ビヒクルに含めることができる。これらおよびその他の溶剤の様々な組み合わせを処方して、所望の粘度および揮発性要件が得られる。
【００２４】
有機媒体中に存在するポリマーは、合計組成物の０．２重量％〜８．０重量％の範囲である。本発明の厚膜銀組成物を調整して、有機媒体により所定のスクリーン印刷可能な粘度としてもよい。
【００２５】
厚膜組成物中の有機媒体と、分散液中の無機成分の比率は、ペーストの適用方法および用いる有機媒体の種類に依存しており、変えることができる。通常、分散液は、良好な湿潤性を得るために、４０重量％〜９０重量％の無機成分と、１０重量％〜６０重量％の有機媒体（ビヒクル）を含有する。
【００２６】
（Ｃ．任意のガラスフリット）
本発明の典型的なガラスフリット組成（ガラス組成）を以下の表１に挙げる。本発明のガラスフリットは任意である。表１に挙げた組成は、限定されるものではないことに留意すべきである。ガラス化学の当業者であれば、本発明のガラス組成物の所望の特性を大きく変えずに、追加の成分で少量置き換えることが考えられるからである。例えば、有用なガラスフリット組成を修正して、耐摩耗性、はんだぬれ性およびその他特性を最適化してもよい。
【００２７】
重量パーセント合計ガラス組成物におけるガラス組成を表１に示す。実施例の好ましいガラス組成は、以下の酸化物構成成分を、重量パーセント合計ガラス組成物において、ＳｉＯ２４〜８、Ａｌ２Ｏ３２〜３、Ｂ２Ｏ３８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ２Ｏ３３０〜７０、ＳｎＯ２０〜３の組成範囲で含む。ガラスのより好ましい組成は、重量パーセント合計ガラス組成物において、ＳｉＯ２７、Ａｌ２Ｏ３２、Ｂ２Ｏ３８、ＣａＯ１、ＺｎＯ１２、Ｂｉ２Ｏ３７０である。本発明のいくつかの実施形態は、Ｐｂを含まないガラス組成物を含む。ガラスを本発明の厚膜組成物に用いると、処理の際に、基板と組成物との間の熱膨張係数（ＴＣＥ）がより適合するようになる。特に有利な実施形態は、厚膜組成物がＰｂを含まないガラスを含むものである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
本発明に有用なガラスフリットとしては、旭硝子（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されているＡＳＦ１１００およびＡＳＦ１１００Ｂが挙げられる。
【００３０】
本発明のガラスフリット（ガラス組成物）の平均粒径は、実際的な用途について０．５μｍ〜５．０μｍである。２．５μｍ〜３．５μｍの範囲の平均粒径が好ましい。ガラスフリットの軟化点（Ｔｓ：ＤＴＡの第２の転移点）は、３００〜６００℃の範囲でなければならない。合計組成物中のガラスフリットの量は、合計組成物の０．５〜１０重量％の範囲である。一実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の１〜３重量％の量で存在する。さらなる実施形態において、ガラス組成物は、合計組成物の４〜５重量％の範囲で存在する。
【００３１】
本明細書に記載したガラスは、従来のガラス製造技術により製造される。ガラスは５００〜１０００グラムの量で作製される。典型的に、成分は、秤量されて、所望の比率で混合され、床昇降式炉で加熱され、白金合金るつぼ中で溶融物を形成する。加熱は、ピーク温度（１０００〜１２００℃）まで、溶融物が完全に液体かつ均質になる時間にわたって実施される。溶融ガラスを、対向する回転ステンレス鋼ローラ間で冷却して、１０〜２０ミルの厚さの板のガラスを形成する。得られたガラス板をミリングして、その５０％の体積分布が１〜３ミクロンに設定された粉末を形成する。
【００３２】
（ＩＩ．電極の任意の保護層）
電極７の保護層は、Ｓｎ等の低反応性の金属でできている。これは、導電性層６の、環境中の成分、例えば、水分や反応性ガスとの反応から保護するためである。保護層は、全く任意である。
【００３３】
図１に、ガラス管２に、電極の導電性層６を適用する異なる方法を示す。金属粉末およびバインダー（上述）をはじめとする電極材料を併せてよく混合して、電極ペースト８を形成する。外部電極５の図３Ｂおよび３Ｃに示す導電性層の細部６は、電極ペースト８でできている。異なる粘度の電極ペースト８を、異なるコーティングプロセス、例えば、ローリング、スプレー、ディッププロセス等により、ガラス管２に適用することができる。
【００３４】
図１Ａを参照すると、ガラス管２のローリングプロセスの例を、３つの工程で行うことができる。ガラス管２の一端を、電極ペースト８に近づけ、移動し、離すものである。ローリングプロセス中、ガラス管２は、両端を通る軸により回され、ガラス管２は、タンクの電極ペースト８の表面に対して小さな角度で並んでいる。
【００３５】
図１Ｂを参照すると、スプレープロセスの一例が行われており、ノズルを通して、電極ペースト８を空気中へ排出し、液滴を形成し、電極ペースト８の液滴は、ガラス管２の端部に堆積する。良好なコーティング均一性のためには、プロセス中、ガラス管２を回すのが好ましい。
【００３６】
図１Ｃを参照すると、ディッププロセスの一例が実施されており、ガラス管２を電極ペースト８にディップし、タンク中の電極ペースト８の表面から引っ張るものであった。ガラス管２の並び方は、電極ペースト８の表面に垂直なものに限定されず、ガラス管２の回転を、ディッププロセス中に採用することができる。
【００３７】
図２に、ガラス管２が電極ペースト８でコートされた後の製造プロセスを示す。後のプロセスには、ガラス管２の乾燥、焼成および冷却が含まれる。乾燥、焼成および冷却のプロセスは、バッチまたは連続プロセスで行うことができる。
【００３８】
図２を参照すると、乾燥プロセスが定義されており、ガラス管２および導電性層６を、５０〜１８０℃まで、ある時間にわたって加熱することにより実施される。ガラス管２の加熱は、乾燥オーブン中、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで行うことができる。ガラス管２の電極ペースト８中の低沸点有機溶媒は、乾燥プロセス中に引かれ、ガラス管２を焼成プロセスにかける準備が整う。導電性層６は、乾燥後、物理変化を受け難いからである。
【００３９】
図２を参照すると、焼成プロセスが定義されており、ガラス管２および導電性層６を、３００〜６００℃まで加熱することにより実施される。ガラス管は、放射線、加熱雰囲気の循環、または両者の組み合わせで、焼成炉にて、加熱することができる。焼成工程中、耐熱性キャリア９、例えば、石英管を、ガラス管２の均一な加熱および機械的サポートに用いる。加熱雰囲気の組成は、電極ペーストの異なる種類および電極ペースト８の異なる目標性能のために、修正および制御することができる。連続焼成プロセスにおいて、ガラス管２を均一に加熱するために、ガラス管２を、キャリア９の動く方向に垂直に並べることができる。焼成プロセスの目的は、導電性層６の低電気抵抗および導電性層６のガラス管２への高い結合強度を達成することである。焼成プロセス中、電極ペースト８中の全ての有機材料が燃え尽きる。典型的に、焼成工程は、３００〜６００℃の温度範囲で実施される。焼成後、金属およびガラスフリットのみが、電極の導電性層６に残る。
【００４０】
焼成プロセス後、ガラス管２は、空気中で徐冷される。図２を参照すると、冷却プロセスは、ガラス管２に焼き戻し減少温度勾配を与える。冷却プロセス中、ガラス管と導電性層６との間の界面の熱応力を徐々に放出するためには、中程度の冷却速度が必要である。
【００４１】
本発明の一実施形態では、ガラスフリットは、厚膜ペースト導電性層に含まれていない。この変形実施形態における電極ペーストは、上述した機能性金属、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕおよび有機媒体、例えば、溶媒と樹脂を含む。このガラスを含まない実施液体の一実施形態において、焼成温度は、８０〜３００℃の範囲である。さらなるガラスを含まない実施形態において、焼成温度は、３００〜６００℃の範囲である。一実施形態において、電気的機能性粒子は、ナノサイズ粒子である。ある実施形態において、厚膜組成物は、ポリマーを含むため、ポリマー厚膜組成物である。
【００４２】
この変形のガラスを含まない実施形態の利点としては、機械類のコストが低くなること、材料コストが低くなること、そしてプロセスの処理量が多くなることである。変形実施形態の欠点は、結合強度が低くなること、そして、電気的性能は若干悪くなることである。ガラス含有とガラス非含有の実施形態の両方共、大量生産し易いという利点を共有している。
【００４３】
外部電極５の任意の保護層７は、冷却プロセス後に導電性層６に適用される。反応性の低い金属層、例えば、Ｓｎ、ＮｉおよびＺｎの導電性層をコーティングすると、外部電極５の保護層７となる。異なるコーティングプロセス、例えば、はんだ付け、電気めっき、化学めっき等を保護層７に採用することができる。
【００４４】
外部電極５の長さは、最適化する必要がある。ＥＥＦＬ１の電極５の長さは、ランプの電気的性能に大きく影響する。長い電極を有するランプは、ガラス管２との接触面積が大きくなるため、電気抵抗が低い。例えば、長さを減じた１０ｍｍのランプにおいて４ｍＡの典型的な管電流を得るには、長さ２０ｍｍの電極のランプに必要とされる電圧の１．７倍という高い電圧を印加しなければならない。短い電極５のランプ１の操作電圧が高いと、電極５周囲にオゾンが生成されたり、バックライトモジュールに絶縁材料を特別に設ける必要があったり、インバータ出力電圧制限に達する等の問題につながる。ランプの高い輝度には、高い操作電流が必要とされる。高操作電圧で高電流のランプを操作するには、電極の長さを長くするという解決策が広く採用されている。この解決策の欠点は、ランプの実際の照明領域が、長い電極より小さくなることである。従って、電極の長さとランプ輝度の最適化を考慮しなければならない。
【実施例】
【００４５】
（実施例）
（試験のための導電性電極の形成）
以下の厚膜ペースト組成物を用いて、信頼性試験のための導電性電極を形成した。
【００４６】
【表２】
【００４７】
上記の組成成分についての詳細な情報を以下に示す。
【００４８】
（材料１）
松根油−６０．８重量％
ダマールワニス−３７．６重量％
エチルセルロース−１．３重量％
ピロガロール酸−０．３重量％
（材料２）
酢酸ブチルカルビトール−７５．４重量％
ジブチルフタレート−７．３重量％
エチルセルロース−１７．３重量％
（材料３）
ＭＰＡ−６０チキソトロープ−３０重量％
ミネラルスピリッツ−３５重量％
ジブチルカルビトール−３５重量％
（ガラスフリット組成物）
酸化ビスマス−６９．８重量％
酸化亜鉛−１２．０重量％
酸化ホウ素−８．４重量％
二酸化ケイ素−７．１重量％
酸化アルミニウム−２．１重量％
酸化カルシウム−０．６重量％
【００４９】
上記の厚膜ペースト組成物成分の合計は、合計組成物の１００重量％である。
【００５０】
上記の成分を秤量し、混合した（１．７重量％の材料１とキシレンは除く）。組成物を０ｐｓｉの圧力で２回通過によりロールミリングし、１００、１５０、２００ｐｓｉの圧力でそれぞれ２回通過させた。粒度（ＦＯＧ）１２ｕｍ／６ｕｍ未満。１．７重量％の材料１およびキシレンを添加して処方を完成し、混合して、以下の仕様の組成物を得た。
【００５１】
粘度−４−６パスカル秒、１／２ＰＶＴ（ＲＶＴは、粘度計の標準モデル）、１分当たり１０回転でＳＣ４−１４／６ｒ（粘度計と共に用いるカップとスピンドルを含むＳＣ４−１４／６ｒは試験セットアップである）。
【００５２】
外部電極蛍光ランプを、上記の厚膜組成物から作製した。まず、円筒形ガラス管（ランプ）をＷｅｌｌｙｐｏｗｅｒにより提供した。ランプ仕様は次のとおりであった。（１）ランプ長さ１７９ｍｍ（３２インチＴＦＴ−ＬＣＤ ＢＬＵ用）、（２）ランプ直径２．４ｍｍ（内）および３ｍｍ（外）および（３）外部電極長さ２５ｍｍ。上記のようにして作製した導電性層厚膜を、ガラス管の端部に適用した。ガラス管を５００℃で６５分間焼成した。Ｐｂを含まないはんだを２６０℃で実施した。
【００５３】
実施例を作製して（上記の組成物を用いて）、本発明の新規な組成物を用いて、ランプの信頼性を求めた。信頼性試験には、（Ａ）高温（８５℃）、高湿（８５％相対湿度）寿命試験と（Ｂ）バーンイン寿命試験が含まれていた。以下の特性を４つの異なる間隔（０、１５０、３７７および７９２時間）で試験した。（１）開始電圧（６５ｋＨｚで測定されたＶ）、（２）輝度（操作電流＋７ｍＡ．ｒｍｓ）、（３）色度（Ｘ）（７ｍＡ．ｒｍｓ）および（４）色度（Ｙ）（７ｍＡ．ｒｍｓ）。
【００５４】
以下の表２および３に、上記の高温／高湿寿命試験（Ａ）と上記のバーンイン寿命試験（Ｂ）についての信頼性試験の結果をそれぞれ記してある。
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図１Ｂ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図１Ｃ】電極ペーストのコーティング方法を示す図である。
【図２】電極ペーストが、外部電極蛍光ランプの電極としてガラス管に適用された後の製造プロセスの図である。
【図３Ａ】外部電極蛍光ランプの電極構造の斜視図である。
【図３Ｂ】外部電極蛍光ランプの電極構造の図である。
【図３Ｃ】外部電極蛍光ランプの電極構造の図である。
【図４Ａ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｂ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｃ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【図４Ｄ】従来の外部電極蛍光ランプの図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 蛍光ランプ
２ ガラス管
３ 蛍光物質
４ 放電ガス
５ 外部電極
６ 導電性層
７ 保護層
８ 電極ペースト
８Ａ ペースト
８Ｂ ペースト液滴
９ 焼成プロセス中のガラス管のキャリア
１０ タンク
１１ スプレーノズル
１２ 電気ペースト用供給固定具
１３ 金属カプセル
１４ 導電性テープ
１５ 導電性ホイル
１６ 導電性接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電極蛍光ランプを作製する方法であって、
電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と、
第１の端部、第２の端部および内側周壁を有する円筒形ガラス管を準備する工程であって、前記内側周壁に沿って蛍光物質が提供され、放電ガスが前記ガラス管に注入され、前記ガラス管が前記第１の端部および前記第２の端部の両方で封止されている、工程と、
前記導電性層厚膜組成物を、前記ガラス管の前記第１の端部および前記第２の端部に適用する工程と、
前記ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、前記第１の端部の電極と前記第２の端部の電極とを含む外部電極蛍光ランプを作製する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記適用する工程が、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティングおよびスプレーコーティングからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記焼成工程の前に、前記導電性層厚膜組成物を乾燥する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
保護層組成物を準備する工程と、前記焼成工程後に、前記保護層組成物を、前記導電性層厚膜組成物を部分的または完全に覆うように、前記第１の端部および前記第２の端部に適用する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記導電性層厚膜組成物がガラスフリットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼成工程が、３００〜６００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記焼成工程が、８０〜３００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスフリット組成物が、鉛を含まないガラスフリット組成物であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスフリット組成物が、重量パーセント合計ガラスフリット組成物において、ＳｉＯ２４〜８、Ａｌ２Ｏ３２〜３、Ｂ２Ｏ３８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ２Ｏ３３０〜７０、ＳｎＯ２０〜３を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法により作製されることを特徴とする外部電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の外部電極蛍光ランプを含むことを特徴とする液晶ディスプレイデバイス。
【請求項１】
外部電極蛍光ランプを作製する方法であって、
電気的機能性粒子と有機媒体とを含む導電性層厚膜組成物を準備する工程と、
第１の端部、第２の端部および内側周壁を有する円筒形ガラス管を準備する工程であって、前記内側周壁に沿って蛍光物質が提供され、放電ガスが前記ガラス管に注入され、前記ガラス管が前記第１の端部および前記第２の端部の両方で封止されている、工程と、
前記導電性層厚膜組成物を、前記ガラス管の前記第１の端部および前記第２の端部に適用する工程と、
前記ガラス管および導電性層厚膜組成物を焼成して、前記第１の端部の電極と前記第２の端部の電極とを含む外部電極蛍光ランプを作製する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記適用する工程が、ディップコーティング、スクリーン印刷、ロールコーティングおよびスプレーコーティングからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記焼成工程の前に、前記導電性層厚膜組成物を乾燥する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
保護層組成物を準備する工程と、前記焼成工程後に、前記保護層組成物を、前記導電性層厚膜組成物を部分的または完全に覆うように、前記第１の端部および前記第２の端部に適用する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記導電性層厚膜組成物がガラスフリットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼成工程が、３００〜６００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記焼成工程が、８０〜３００℃の温度範囲で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスフリット組成物が、鉛を含まないガラスフリット組成物であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスフリット組成物が、重量パーセント合計ガラスフリット組成物において、ＳｉＯ２４〜８、Ａｌ２Ｏ３２〜３、Ｂ２Ｏ３８〜２５、ＣａＯ０〜１、ＺｎＯ１０〜４０、Ｂｉ２Ｏ３３０〜７０、ＳｎＯ２０〜３を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法により作製されることを特徴とする外部電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の外部電極蛍光ランプを含むことを特徴とする液晶ディスプレイデバイス。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【公表番号】特表２００９−５３８５１０（Ｐ２００９−５３８５１０Ａ）
【公表日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１２１６６（Ｐ２００９−５１２１６６）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２５０４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４２８８３
【国際公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２５０４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４２８８３
【国際公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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