外部電極蛍光ランプ及びその製造方法並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニット
【課題】光効率を向上させ、消費電力を節減できる外部電極蛍光ランプ及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニットを提供する。
【解決手段】本発明による外部電極蛍光ランプは、内部で放電させるためのガラス管；及びガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は、外部電極蛍光ランプがさらにガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜を備える。
【解決手段】本発明による外部電極蛍光ランプは、内部で放電させるためのガラス管；及びガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は、外部電極蛍光ランプがさらにガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、光効率を向上させ、消費電力を節減できる外部電極蛍光ランプ及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴を有し、その応用の範囲が広がっている。これにより、液晶表示装置は、ＯＡ器機、オーディオ／ビデオ器機などに利用されている。このような液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の制御用スイッチに印加される信号に応じて光ビームの透過量が調節され、画面に所望の画像を表示している。
【０００３】
このような液晶表示装置は、自発光表示装置でないため、バックライトのような別途の光源が必要となる。
バックライトは、光源の位置によって、直下型方式とエッジ型方式に大別される。エッジ型バックライトは、液晶表示装置の一側端に光源を設け、その光源から入射される光を導光板と多数の光学シートとを介して液晶表示パネルに照射する。直下型バックライトは、液晶表示装置の直下に多数の光源を配置し、その光源から入射される光を拡散板と多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。
【０００４】
最近では、エッジ型方式に比べて、輝度、光均一度、色純度の高い直下型方式のバックライトが、ＬＣＤ ＴＶを中心に多く用いられている。
このような直下型方式のバックライトユニットに利用される光源としての蛍光ランプは、図１に示されているような冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)が主に使用されている。冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)は、ガラスからなるガラス管６、ガラス管６の両端の端部内側に設けられる内部電極２、内部電極２と接触し、両端の端部外側に伸張されたリード電極４、ガラス管６の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質１０から構成される。ガラス管６の内部空間９には、アルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。このような冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)は、内部電極を利用したランプであって、電気的なエネルギーを具現するため、別当のワイヤーアッセンブリなどを必要とする。
【０００５】
これによって、最近では、図２に示されているように、両端の端部表面に電極を備えた外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)が開発された。
図２に示されている外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)は、ガラスからなるガラス管１６、ガラス管１６の両端の端部表面に設けられた外部電極１２、ガラス管１６の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質２０から構成されている。ガラス管の内部空間１９には、アルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。 このような外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)は、水銀(Ｈｇ)と放電ガスを入れたガラス管１６を封止した後、端部に外部電極１２をつけ、この外部電極１２間に電圧を印加することで放電が起こり、放電による紫外線が蛍光物質２０に当たり、可視光線がランプの外部に出射されることとなる。
【０００６】
ここで、外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の外部電極１２の材質としては、アルミニウムテープ、アルミニウムペーストなどが利用される。内部充填ガスのアルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)による管内部の圧力は、５０トル（Ｔｏｒｒ）以上であり、全体の放電ガスにおいて、アルゴン(Ａｒ)が占める比率は、１０％程度である。
【０００７】
しかし、従来の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の管内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ以上の高圧を利用することによって、放電による両端の電圧が増加して全体の光効率が低下し、消費電力が増加する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、光効率を向上させ、消費電力を節減できる外部電極蛍光ランプ及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明の第１の側面は、外部電極蛍光ランプであって、（Ａ）内部で放電させるためのガラス管；及び（Ｂ）ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、（ａ）ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は外部電極蛍光ランプがさらに（Ｃ）ガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜を備える外部電極蛍光ランプである。
補足すると、上記構成要件の（Ａ）、（Ｂ）及び（ａ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）、（ａ）及び（Ｃ）を備えていてもよい。
【００１０】
ここで、強誘電性ガラス管の比誘電率は、６〜２０程度である。
強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含む。
強誘電性ガラス管は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯのうち、少なくともいずれか一つを含む。
強誘電性コート膜の比誘電率は、４〜２０程度である。
強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(ＢａＴｉ３)、ニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３)、モリブデン酸ガドリニウム(Ｇｄ２(ＭｏＯ４)３)、ヨード化硫化アンチモン(ＳｂＳＩ)、亜硝酸ナトリウム (ＮａＮＯ２)、リン酸二水素カリウム(ＫＨ２ＰＯ４)、グリシン硫酸塩((ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ)３Ｈ２ＳＯ４)、ロッシェル塩(ＮａＫＣ４Ｈ４Ｏ６・４Ｈ２Ｏ)のうち、少なくともいずれか一つを含む。
放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)からなることを特徴とする。
放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、５〜４５Ｔｏｒｒ程度である。
【００１１】
また、外部電極部材は、ガラス管の両端の外部壁面を囲む筒状管形状に形成された第１の外部電極；及び、第１の外部電極及びガラス管の両端の外部壁面を囲むとともに第１の外部電極及びガラス管との間の隙間に充填された第２の外部電極；を含む。
第１の電極は、リン青銅を含む。
第２の外部電極は、６０〜７０％程度の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％程度のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％程度の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％程度のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％程度のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％程度のアルミニウム(Ａｌ)からなる。
また、強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質を形成した。
また、強誘電性物質をガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成した。
また、ガラス管の内部壁面に蛍光物質を形成し、強誘電性コート膜が蛍光物質とオーバーラップしないようにした。
【００１２】
本発明の第２の側面は、外部電極蛍光ランプの製造方法であって、（Ａ）両端が開放したガラス管を用意するステップであって（ａ）ガラス管が強誘電性ガラスからなる、及び／又は（Ｂ）ガラス管の内部壁面に強誘電性コート膜を形成するステップをさらに含む、ステップ；（Ｃ）放電ガスを開放したガラス管に導入し、ガラス管を封止プロセスによって封止するステップ；及び（Ｄ）ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材を形成するステップ；からなる製造方法である。
補足すると、上記構成要件の（Ａ）、（ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよい。
【００１３】
ここで、外部電極部材を形成するステップが、ガラス管の外部壁面を囲む筒状金属管状に形成された第１の外部電極を設けるステップ；及び第１の外部電極及びガラス管の両端の外部壁面を囲みかつ第１の外部電極とガラス管との間の隙間を埋める第２の外部電極を設けるステップ；を含む。
また、第２の外部電極を設けるステップが、６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ；及びガラス管の第１の外部電極に設けられた部分を導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ；を含む。
また、強誘電性コート膜を形成するステップが、ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ；を含み、強誘電性物質がポンプの動作によって開放したガラス管の内部壁面をコーティングするようにした。
【００１４】
本発明の第３の側面は、表示装置のバックライトユニットであって、表示パネルに供給される光を発生させる複数の、上記第１の側面に掲げた外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)；外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)から発生する光を散乱させ、液晶表示パネルの方に出射させる拡散板；及び拡散板と液晶表示パネルとの間に位置し、拡散板を経た光を、液晶表示パネルに垂直方向に入射させるための光学シート；を備えた表示装置のバックライトユニットである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)、及びこれを用いた表示装置のバックライトユニットは、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を導入することで、電荷の充電量を増加させる。これにより、放電発生率が増加する。
また、ガラス管の内部空間での放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)のみからなり、５〜４５トール程度の気体圧力を保持させることによって、小さい電圧で放電を起こすことができる。その結果、液晶表示パネルに供給される光の効率が向上し、光の形成のための電力が節減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の望ましい実施例を図３乃至図１０を参照して詳細に説明する。
図３及び図４は、本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示すものであり、図５は、図３及び図４の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を光源として利用する液晶表示装置のバックライトユニットを示すものである。
【００１７】
まず、図５に示されている液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネル１５０と、液晶表示パネル１５０に光を照射するためのバックライトユニット１６０と、を備える。
【００１８】
液晶表示パネル１５０には、多数のデータラインと多数のゲートラインとが交差して配列され、上部及び下部基板の間に、液晶セルがアクティブマトリックス状に配列される。また、液晶表示パネル１５０には、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極と共通電極とが設けられる。多数のデータラインと多数のゲートラインとの交差部には、スキャン信号に応じて画素電極に印加されるデータ電圧をスイッチングするための薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)が設けられる。このような液晶表示パネルには、テープキャリアパッケージ(ＴＣＰ)を介して、ゲートドライブ集積回路とデータドライブ集積回路とが電気的に接続される。
【００１９】
バックライトユニット１６０は、多数の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５、ボトムカバー１６２、拡散板１６４、及び多数の光学シート１６６を含む。
ボトムカバー１６２は、多数の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５が内側空間に収納される構造で製作され、その内側空間の底面及び側面には、反射板(図示せず)が設けられる。
【００２０】
拡散板１６４は、ボトムカバー１６２と共に組み立てられる。この拡散板１６４は、多数のビーズを含み、このビーズを用いて、外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５から入射される光を散乱させることで、液晶表示パネル１５０の表示面で輝度差がないようにする。このような拡散板１６４は、同一の屈折率を有する媒質中にビーズが散布された構造で製作されるため、光を集光することはできない。
【００２１】
光学シート１６６は、１枚以上の拡散シートと、１枚以上のプリズムシートとを含んで拡散板１６４から入射される光を液晶表示パネル１５０の全体に均一に照射し、表示面に対して垂直の方向へ光の進行経路を折って、表示面の全面に光を集光する役割を果たす。
【００２２】
外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、示していないインバータからの交流高電圧により発光され、拡散板１６４の方に光を発生する。
【００２３】
図３及び図４において、本発明の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、ガラス(ｇｌａｓｓ)からなる強誘電性ガラス管１１６と、ガラス管１１６の両端の外郭を囲む円筒状の金属チューブ１１４と、ガラス管１１６の両端の端部及び金属チューブ１１４を囲む外部電極１１２と、ガラス管１１６の内部壁面にコートされ、放電による紫外線を用いて可視光線を発生させるための蛍光物質１２０と、ガラス管１１６の両端の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜１２２と、を備え、ガラス管の内部空間１１９には、アルゴン(Ａｒ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。
【００２４】
外部電極部材１１２は、ガラス管１１６の両端外周を包含する筒状金属管タイプに形成された第１の外部電極１１４、及びガラス管１１６の両端と第１の外部電極１１４とを包含する第２の外部電極１１１で構成される。第２の外部電極１１１はまた、第１の外部電極１１４とガラス管１１６との間の小さい隙間にも充填されている。
【００２５】
ここで、強誘電性ガラス管１１６は、誘電率６〜２０程度を有する強誘電性物質であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯなどのソーダライム系列の物質で形成される。
【００２６】
強誘電性コート膜１２２は、ガラス管１１６の両端の内部壁面に位置すると共に、ガラス管１１６を挟んで外部電極１１２と重畳する構造をなす。また、図３に示すように、強誘電性コート膜１１２は、ガラス管１１６の内部壁面に塗布された蛍光物質１２０とはオーバーラップしないようにしてもよいし、ガラス管１１６と蛍光物質１２０との間に塗布するようにしてもよい。
【００２７】
このような強誘電性コート膜１２２は、誘電率４〜２０程度を有する強誘電性物質をガラス管１１６の両端の内部壁面にコートすることによって形成される。このような強誘電性コート膜１２２は、次の表１に示されている強誘電性物質のうち、少なくともいずれか一つからなる。
【００２８】
【表１】
【００２９】
上述の強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を利用することによって、本願発明における外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の電荷量が大きくなり、相対的に小さい電圧で放電を起こすことができる。その結果、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００３０】
なお、図３及び４に示すような強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２をともに採用する実施例は最も好適な例として示したものである。従って、強誘電性ガラス管１１６を単独で用いても、又は強誘電性コート膜１２２を単独で用いても類似の機能及びそれによる効果を得ることができる。
【００３１】
これを図７ａ及び図７ｂを参照してさらに具体的に説明する。
図７ａは、通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量を示し、図７ｂは、強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を利用する場合に充電される電荷量を示している（なお、符号は１１６を用いているが、図７ａにおいては通常のガラス管を示すものとする）。図７ａ及び図７ｂから分かるように、強誘電性ガラス管１１６及びコート膜１２２を利用する場合、一層多量の電荷量が充電される。
【数１】
(Ｃ：電気容量、ε：誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間の距離)
【数２】
これは、数式１のように、電気容量(Ｃ)と誘電率(ε)との間の比例関係と、数式２のように、電気容量(Ｃ)と電荷量(Ｑ)との間の比例関係により説明される。
【００３２】
即ち、誘電率(ε)が大きくなれば、電気容量(Ｃ)が大きくなり、電気容量(Ｃ)が大きくなることによって、結局、充電される電荷量(Ｑ)が大きくなる。
結果として、強誘電性ガラス管１１６及びコート膜１２２を導入することによって、電気容量(Ｃ)が増加し、それにより電荷量(Ｑ)が増加して、全体の蛍光ランプの両端に従来と同一の放電電圧(Ｖ)を印加しても、従来に比べて一層多量の電荷が充電されることとなる。
従って、光効率が向上し、消費電力が節減される。
【００３３】
第１の外部電極１１４は、リン青銅などの物質からなり、別途に製作されてガラス管１１６の両端を外部から囲む。ここで、第１の外部電極１１４は強誘電性ガラス管１１６に完全には密着せずに、第１の外部電極１１４と強誘電性ガラス管１１６との間に隙間を形成している。この隙間があるために外部電極１１２から給電される高電圧によってスパークが発生し、これによってガラス管１１６がダメージを受ける場合がある。この問題を解決するために、第２の外部電極１１１が第１の外部電極１１４とガラス管１１６との間に充填されている。その結果、スパークは発生しなくなり、強誘電性ガラス１１６のダメージを防止することができる。
【００３４】
ここで、外部電極１１２は、次の表２のような組成を有する。
【表２】
【００３５】
さらに望ましくは、６７.９％の錫(Ｓｎ)、２５％のビスマス(Ｂｉ)、５％の亜鉛(Ｚｎ)、１.５％のインジウム(Ｉｎ)、０.５％のアンチモン(Ｓｂ)、０.１％のアルミニウム(Ａｌ)を含む。
【００３６】
図８を参照して本発明による外部電極蛍光ランプの製造方法を以下に説明する。
まず、両端が開いた強誘電性ガラス管１１６が用意されるとともに、表２に示す物質のうちの少なくとも１つが溶解した液体の強誘電性物質１２２ａが満たされた容器２１２が用意される。
【００３７】
次に、図８において、ガラス管１１６の一端が強誘電性物質１２２ａで満たされた容器２１２に浸漬され、ガラス管１１６の他端がポンプ２１０に接続される。この状態で、ガラス管１１６内の空気はポンプ２１０に接続されたチューブ２１６を介してポンプ２１０に吸引される。同時に、液体の強誘電性物質１２２ａはガラス管１１６の内部壁面を伝って上昇していき、これにより強誘電性物質１２２ａによるガラス管１１６の内部壁面のコーティングが可能となる。一方、強誘電性物質１２２ａがガラス管１１６の内部壁面にコーティングされるレベルはポンプ２１０の吸入量によって調整され、ユーザはセンサ２１４の検出結果によってコーティングされた領域を知ることができる。これにより所望量の強誘電性物質１２２ａをガラス管１１６の内部壁面にコーティングすることができる。
【００３８】
従って、ユーザが適宜操作することにより、図３に示すように強誘電性コート膜１２２をガラス管１１６両端の壁面に形成することもできるし、図６に示すように強誘電性コート膜１２２をガラス管１１６内部壁面の全体に形成することもできる。
【００３９】
次に、蛍光物質１２０がコーティングされるとともに封止工程が行われ、これによりガラス管１１６の両端の開口部分が封止される。
【００４０】
一方、本発明による強誘電性コート膜１２２は、本発明のポンプ２１０を用いる方法とは異なる従来技術の方法によって形成してもよい。また、蛍光物質１２０は従来技術の方法によって塗布してもよいし、ポンプを用いるコーティング方法によって形成してもよい。
【００４１】
次に、第１の外部電極１１４が別個に製造され、ガラス管の両端が筒状金属管タイプの第１の外部電極１１４に挿入される。
【００４２】
次に、先に述べたような組成の第２の外部電極１１１が、図９に示すように浸漬によって形成される。即ち、強誘電性ガラス管１１６を鉛フリー半田１１１ａ、即ち、表２に示す組成を有する導電性強誘電性物質が溶解された容器１７６に浸漬した後に、鉛フリー半田１１１ａを凝固させる。これにより、図３及び図４に示されているように、第１の外部電極１１４及び強誘電性ガラス管１１６の両端の表面を囲む外部電極１１２が設けられる。従って、第１の外部電極１１４及び第２の外部電極１１１から構成される外部電極部材１１２が形成される。この時、第２の外部電極１１１を、第１の外部電極１１４と強誘電性ガラス管１１６との間の小さい隙間にも設けることができる。
【００４３】
このような方式により設けられた第２の外部電極１１１は、粘着性の良いアルミニウム(Ａｌ)を含むことによって、強誘電性ガラス管１１６との付着力が良好となる。
【００４４】
強誘電性ガラス管１１６の内部空間１１９は、水銀(Ｈｇ)と放電ガスが充填されている。ここで、ガラス管１１６の圧力Ｐは、従来(従来は、５０Ｔｏｒｒ以上)より小さい５〜４５Ｔｏｒｒ程度であり、放電ガスは、従来と異なって、アルゴン(Ａｒ)のみからなる。これにより、従来に比べて小さい放電電圧で、光の生成に十分な放電を起こすことができる。
【００４５】
これをさらに詳しく説明する。
従来技術においては、内部放電ガス、即ち、アルゴン（Ａｒ）及びネオン（Ｎｅ）によるガラス管の内部圧力は５０トールより大きく、放電ガス全体におけるアルゴンの比率は約１０％である。ガラス管の内圧が大幅に下がれば、アルゴンは急速に枯渇してしまう。その結果、ガラス管の寿命が縮まってしまう。
【００４６】
この問題を解決するために、本発明はガラス管内の放電ガスとしてアルゴンのみを１００％使用し、これによって、ガラス管の寿命短縮を防止し、かつ、ガラス管の内部領域１１９を低圧にすることができる。このような低圧力状態では、パッシェンの法則(Ｐａｓｃｈｅｎ'ｓ ｌａｗ)により、高圧力状態より相対的に小さい電圧で放電を起こすことができる。
【００４７】
以下、図１０に示されているパッシェンの法則を簡単に説明する。
光の発生のために、陰極と陽極に放電電圧が印加されると、陰極における電子が放電ガス、即ち、気体分子と衝突して、気体分子が電子とイオンに分離されるプラズマ状態になり、電子１７２は、陽極に移動し、イオン１７４は、陰極に移動する。ここで、電子１７２とイオン１７４の発生のための放電電圧Ｖｆと気体の圧力Ｐ及び電極間の距離ｄの関係を示す法則をパッシェンの法則という。ここで、Ａ及びＢはガスの種類により指定された常数である。前記γはイオンがカソードに衝突される際の２次電子放出係数である。従って、係数γはカソードの材質と関連される。
【００４８】
図１０に示しているパッシェンの法則１は、結局、数式(２)のように示すことができる。即ち、結果として、パッシェンの法則は、放電電圧Ｖｆが気体の圧力Ｐ及び電極間の距離ｄと比例するという事実を提供する。
このような関係を本発明に適用すると、電極間の距離ｄが固定されることによって、結局、気体の圧力Ｐが低くなると、放電電圧Ｖｆが低くなる。これによって、従来に比べて小さい放電電圧Ｖｆを利用することで放電を起こすことができ、光効率が向上する共に消費電力が節減される。
【００４９】
一方、低圧により生じられるスパッタリングの発生率の増加による問題は、強誘電性のコート膜１２２により防止されることができる。即ち、圧力Ｐが低くなるほど気体分子の密度が減少してスパッタリングの発生率が増加し、それによりガラス管１１６の内部壁面にダメージを与える恐れがあるが、スパッタリングが集中される領域のガラス管１１６の両端の内部壁面には、強誘電性コート膜１２２が設けられることによって、低圧によるガラス管１１６の損傷問題を防止することができる。
【００５０】
このように、本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を導入することによって、電荷の充電量を増加させる。これによって、同一の放電電圧対比放電発生率が増加し、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００５１】
また、ガラス管１１６の内部空間１１９に充填される放電ガスとして、アルゴン(Ａｒ)のみを利用し、内部空間１１９の気体圧力を５〜４５トール程度を保持させる。このような低圧力状態では、パッシェンの法則により高圧力状態より相対的に小さい電圧で放電を起こすことによって、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００５２】
このような構成及び作用效果を有する外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５により光を発生させるバックライトユニット１６０を用いて、液晶表示パネル１５０に、従来の同一電圧対比向上した光を供給することができる。
また、同一の光を供給するために必要な放電電圧が小さくなることによって、消費電力が節減される。
【００５３】
なお、上述した外部電極蛍光ランプＥＥＦＬ及びその製造方法は、表示装置である液晶表示装置に使用することができるが、バックライトを必要とする表示装置であればどのような表示装置にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)を示す図である。
【図２】従来の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示す図である。
【図３】本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示す図である。
【図４】図３のII-II' 線断面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置のバックライトユニットを示す図である。
【図６】本発明の他のタイプの外部電極蛍光ランプＥＥＦＬを示す図である。
【図７ａ】通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量と、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を利用する場合に充電される電荷量を示す図である。
【図７ｂ】通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量と、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を利用する場合に充電される電荷量を示す図である。
【図８】図３及び図６の強誘電性コート膜を形成するためのプロセスを示す図である。
【図９】図３及び図６の第２外部電極を形成するためのプロセスを示す図である。
【図１０】パッシェンの法則を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
６、１６：ガラス管
１２：外部電極
１０、２０、１２０：蛍光物質
９、１９、１１９：ガラス管の内部空間
１１１：第２外部電極
１１２：外部電極部材
１１４：第１外部電極
１１６：強誘電性ガラス管
１２２：強誘電性コート膜
１５０：液晶表示パネル
１５５：外部電極蛍光ランプ
１６６：光学シート
１６４：拡散板
１６２：ボトムカバー
１７６：容器
２１０：ポンプ
２１４：センサ
２１６：チューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、光効率を向上させ、消費電力を節減できる外部電極蛍光ランプ及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴を有し、その応用の範囲が広がっている。これにより、液晶表示装置は、ＯＡ器機、オーディオ／ビデオ器機などに利用されている。このような液晶表示装置は、マトリックス状に配列された多数の制御用スイッチに印加される信号に応じて光ビームの透過量が調節され、画面に所望の画像を表示している。
【０００３】
このような液晶表示装置は、自発光表示装置でないため、バックライトのような別途の光源が必要となる。
バックライトは、光源の位置によって、直下型方式とエッジ型方式に大別される。エッジ型バックライトは、液晶表示装置の一側端に光源を設け、その光源から入射される光を導光板と多数の光学シートとを介して液晶表示パネルに照射する。直下型バックライトは、液晶表示装置の直下に多数の光源を配置し、その光源から入射される光を拡散板と多数の光学シートを介して液晶表示パネルに照射する。
【０００４】
最近では、エッジ型方式に比べて、輝度、光均一度、色純度の高い直下型方式のバックライトが、ＬＣＤ ＴＶを中心に多く用いられている。
このような直下型方式のバックライトユニットに利用される光源としての蛍光ランプは、図１に示されているような冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)が主に使用されている。冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)は、ガラスからなるガラス管６、ガラス管６の両端の端部内側に設けられる内部電極２、内部電極２と接触し、両端の端部外側に伸張されたリード電極４、ガラス管６の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質１０から構成される。ガラス管６の内部空間９には、アルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。このような冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)は、内部電極を利用したランプであって、電気的なエネルギーを具現するため、別当のワイヤーアッセンブリなどを必要とする。
【０００５】
これによって、最近では、図２に示されているように、両端の端部表面に電極を備えた外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)が開発された。
図２に示されている外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)は、ガラスからなるガラス管１６、ガラス管１６の両端の端部表面に設けられた外部電極１２、ガラス管１６の内部壁面に可視光線を放射するための蛍光物質２０から構成されている。ガラス管の内部空間１９には、アルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。 このような外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)は、水銀(Ｈｇ)と放電ガスを入れたガラス管１６を封止した後、端部に外部電極１２をつけ、この外部電極１２間に電圧を印加することで放電が起こり、放電による紫外線が蛍光物質２０に当たり、可視光線がランプの外部に出射されることとなる。
【０００６】
ここで、外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の外部電極１２の材質としては、アルミニウムテープ、アルミニウムペーストなどが利用される。内部充填ガスのアルゴン(Ａｒ)及びネオン(Ｎｅ)による管内部の圧力は、５０トル（Ｔｏｒｒ）以上であり、全体の放電ガスにおいて、アルゴン(Ａｒ)が占める比率は、１０％程度である。
【０００７】
しかし、従来の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の管内の圧力は、５０Ｔｏｒｒ以上の高圧を利用することによって、放電による両端の電圧が増加して全体の光効率が低下し、消費電力が増加する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、光効率を向上させ、消費電力を節減できる外部電極蛍光ランプ及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置のバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明の第１の側面は、外部電極蛍光ランプであって、（Ａ）内部で放電させるためのガラス管；及び（Ｂ）ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、（ａ）ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は外部電極蛍光ランプがさらに（Ｃ）ガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜を備える外部電極蛍光ランプである。
補足すると、上記構成要件の（Ａ）、（Ｂ）及び（ａ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）、（ａ）及び（Ｃ）を備えていてもよい。
【００１０】
ここで、強誘電性ガラス管の比誘電率は、６〜２０程度である。
強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含む。
強誘電性ガラス管は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯのうち、少なくともいずれか一つを含む。
強誘電性コート膜の比誘電率は、４〜２０程度である。
強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(ＢａＴｉ３)、ニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３)、モリブデン酸ガドリニウム(Ｇｄ２(ＭｏＯ４)３)、ヨード化硫化アンチモン(ＳｂＳＩ)、亜硝酸ナトリウム (ＮａＮＯ２)、リン酸二水素カリウム(ＫＨ２ＰＯ４)、グリシン硫酸塩((ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ)３Ｈ２ＳＯ４)、ロッシェル塩(ＮａＫＣ４Ｈ４Ｏ６・４Ｈ２Ｏ)のうち、少なくともいずれか一つを含む。
放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)からなることを特徴とする。
放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、５〜４５Ｔｏｒｒ程度である。
【００１１】
また、外部電極部材は、ガラス管の両端の外部壁面を囲む筒状管形状に形成された第１の外部電極；及び、第１の外部電極及びガラス管の両端の外部壁面を囲むとともに第１の外部電極及びガラス管との間の隙間に充填された第２の外部電極；を含む。
第１の電極は、リン青銅を含む。
第２の外部電極は、６０〜７０％程度の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％程度のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％程度の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％程度のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％程度のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％程度のアルミニウム(Ａｌ)からなる。
また、強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質を形成した。
また、強誘電性物質をガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成した。
また、ガラス管の内部壁面に蛍光物質を形成し、強誘電性コート膜が蛍光物質とオーバーラップしないようにした。
【００１２】
本発明の第２の側面は、外部電極蛍光ランプの製造方法であって、（Ａ）両端が開放したガラス管を用意するステップであって（ａ）ガラス管が強誘電性ガラスからなる、及び／又は（Ｂ）ガラス管の内部壁面に強誘電性コート膜を形成するステップをさらに含む、ステップ；（Ｃ）放電ガスを開放したガラス管に導入し、ガラス管を封止プロセスによって封止するステップ；及び（Ｄ）ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材を形成するステップ；からなる製造方法である。
補足すると、上記構成要件の（Ａ）、（ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよいし、（Ａ）、（ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を備えていてもよい。
【００１３】
ここで、外部電極部材を形成するステップが、ガラス管の外部壁面を囲む筒状金属管状に形成された第１の外部電極を設けるステップ；及び第１の外部電極及びガラス管の両端の外部壁面を囲みかつ第１の外部電極とガラス管との間の隙間を埋める第２の外部電極を設けるステップ；を含む。
また、第２の外部電極を設けるステップが、６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ；及びガラス管の第１の外部電極に設けられた部分を導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ；を含む。
また、強誘電性コート膜を形成するステップが、ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ；を含み、強誘電性物質がポンプの動作によって開放したガラス管の内部壁面をコーティングするようにした。
【００１４】
本発明の第３の側面は、表示装置のバックライトユニットであって、表示パネルに供給される光を発生させる複数の、上記第１の側面に掲げた外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)；外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)から発生する光を散乱させ、液晶表示パネルの方に出射させる拡散板；及び拡散板と液晶表示パネルとの間に位置し、拡散板を経た光を、液晶表示パネルに垂直方向に入射させるための光学シート；を備えた表示装置のバックライトユニットである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)、及びこれを用いた表示装置のバックライトユニットは、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を導入することで、電荷の充電量を増加させる。これにより、放電発生率が増加する。
また、ガラス管の内部空間での放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)のみからなり、５〜４５トール程度の気体圧力を保持させることによって、小さい電圧で放電を起こすことができる。その結果、液晶表示パネルに供給される光の効率が向上し、光の形成のための電力が節減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の望ましい実施例を図３乃至図１０を参照して詳細に説明する。
図３及び図４は、本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示すものであり、図５は、図３及び図４の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を光源として利用する液晶表示装置のバックライトユニットを示すものである。
【００１７】
まず、図５に示されている液晶表示装置は、画像を表示するための液晶表示パネル１５０と、液晶表示パネル１５０に光を照射するためのバックライトユニット１６０と、を備える。
【００１８】
液晶表示パネル１５０には、多数のデータラインと多数のゲートラインとが交差して配列され、上部及び下部基板の間に、液晶セルがアクティブマトリックス状に配列される。また、液晶表示パネル１５０には、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極と共通電極とが設けられる。多数のデータラインと多数のゲートラインとの交差部には、スキャン信号に応じて画素電極に印加されるデータ電圧をスイッチングするための薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)が設けられる。このような液晶表示パネルには、テープキャリアパッケージ(ＴＣＰ)を介して、ゲートドライブ集積回路とデータドライブ集積回路とが電気的に接続される。
【００１９】
バックライトユニット１６０は、多数の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５、ボトムカバー１６２、拡散板１６４、及び多数の光学シート１６６を含む。
ボトムカバー１６２は、多数の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５が内側空間に収納される構造で製作され、その内側空間の底面及び側面には、反射板(図示せず)が設けられる。
【００２０】
拡散板１６４は、ボトムカバー１６２と共に組み立てられる。この拡散板１６４は、多数のビーズを含み、このビーズを用いて、外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５から入射される光を散乱させることで、液晶表示パネル１５０の表示面で輝度差がないようにする。このような拡散板１６４は、同一の屈折率を有する媒質中にビーズが散布された構造で製作されるため、光を集光することはできない。
【００２１】
光学シート１６６は、１枚以上の拡散シートと、１枚以上のプリズムシートとを含んで拡散板１６４から入射される光を液晶表示パネル１５０の全体に均一に照射し、表示面に対して垂直の方向へ光の進行経路を折って、表示面の全面に光を集光する役割を果たす。
【００２２】
外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、示していないインバータからの交流高電圧により発光され、拡散板１６４の方に光を発生する。
【００２３】
図３及び図４において、本発明の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、ガラス(ｇｌａｓｓ)からなる強誘電性ガラス管１１６と、ガラス管１１６の両端の外郭を囲む円筒状の金属チューブ１１４と、ガラス管１１６の両端の端部及び金属チューブ１１４を囲む外部電極１１２と、ガラス管１１６の内部壁面にコートされ、放電による紫外線を用いて可視光線を発生させるための蛍光物質１２０と、ガラス管１１６の両端の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜１２２と、を備え、ガラス管の内部空間１１９には、アルゴン(Ａｒ)からなる放電ガスと水銀(Ｈｇ)が充填されている。
【００２４】
外部電極部材１１２は、ガラス管１１６の両端外周を包含する筒状金属管タイプに形成された第１の外部電極１１４、及びガラス管１１６の両端と第１の外部電極１１４とを包含する第２の外部電極１１１で構成される。第２の外部電極１１１はまた、第１の外部電極１１４とガラス管１１６との間の小さい隙間にも充填されている。
【００２５】
ここで、強誘電性ガラス管１１６は、誘電率６〜２０程度を有する強誘電性物質であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯなどのソーダライム系列の物質で形成される。
【００２６】
強誘電性コート膜１２２は、ガラス管１１６の両端の内部壁面に位置すると共に、ガラス管１１６を挟んで外部電極１１２と重畳する構造をなす。また、図３に示すように、強誘電性コート膜１１２は、ガラス管１１６の内部壁面に塗布された蛍光物質１２０とはオーバーラップしないようにしてもよいし、ガラス管１１６と蛍光物質１２０との間に塗布するようにしてもよい。
【００２７】
このような強誘電性コート膜１２２は、誘電率４〜２０程度を有する強誘電性物質をガラス管１１６の両端の内部壁面にコートすることによって形成される。このような強誘電性コート膜１２２は、次の表１に示されている強誘電性物質のうち、少なくともいずれか一つからなる。
【００２８】
【表１】
【００２９】
上述の強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を利用することによって、本願発明における外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)の電荷量が大きくなり、相対的に小さい電圧で放電を起こすことができる。その結果、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００３０】
なお、図３及び４に示すような強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２をともに採用する実施例は最も好適な例として示したものである。従って、強誘電性ガラス管１１６を単独で用いても、又は強誘電性コート膜１２２を単独で用いても類似の機能及びそれによる効果を得ることができる。
【００３１】
これを図７ａ及び図７ｂを参照してさらに具体的に説明する。
図７ａは、通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量を示し、図７ｂは、強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を利用する場合に充電される電荷量を示している（なお、符号は１１６を用いているが、図７ａにおいては通常のガラス管を示すものとする）。図７ａ及び図７ｂから分かるように、強誘電性ガラス管１１６及びコート膜１２２を利用する場合、一層多量の電荷量が充電される。
【数１】
(Ｃ：電気容量、ε：誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間の距離)
【数２】
これは、数式１のように、電気容量(Ｃ)と誘電率(ε)との間の比例関係と、数式２のように、電気容量(Ｃ)と電荷量(Ｑ)との間の比例関係により説明される。
【００３２】
即ち、誘電率(ε)が大きくなれば、電気容量(Ｃ)が大きくなり、電気容量(Ｃ)が大きくなることによって、結局、充電される電荷量(Ｑ)が大きくなる。
結果として、強誘電性ガラス管１１６及びコート膜１２２を導入することによって、電気容量(Ｃ)が増加し、それにより電荷量(Ｑ)が増加して、全体の蛍光ランプの両端に従来と同一の放電電圧(Ｖ)を印加しても、従来に比べて一層多量の電荷が充電されることとなる。
従って、光効率が向上し、消費電力が節減される。
【００３３】
第１の外部電極１１４は、リン青銅などの物質からなり、別途に製作されてガラス管１１６の両端を外部から囲む。ここで、第１の外部電極１１４は強誘電性ガラス管１１６に完全には密着せずに、第１の外部電極１１４と強誘電性ガラス管１１６との間に隙間を形成している。この隙間があるために外部電極１１２から給電される高電圧によってスパークが発生し、これによってガラス管１１６がダメージを受ける場合がある。この問題を解決するために、第２の外部電極１１１が第１の外部電極１１４とガラス管１１６との間に充填されている。その結果、スパークは発生しなくなり、強誘電性ガラス１１６のダメージを防止することができる。
【００３４】
ここで、外部電極１１２は、次の表２のような組成を有する。
【表２】
【００３５】
さらに望ましくは、６７.９％の錫(Ｓｎ)、２５％のビスマス(Ｂｉ)、５％の亜鉛(Ｚｎ)、１.５％のインジウム(Ｉｎ)、０.５％のアンチモン(Ｓｂ)、０.１％のアルミニウム(Ａｌ)を含む。
【００３６】
図８を参照して本発明による外部電極蛍光ランプの製造方法を以下に説明する。
まず、両端が開いた強誘電性ガラス管１１６が用意されるとともに、表２に示す物質のうちの少なくとも１つが溶解した液体の強誘電性物質１２２ａが満たされた容器２１２が用意される。
【００３７】
次に、図８において、ガラス管１１６の一端が強誘電性物質１２２ａで満たされた容器２１２に浸漬され、ガラス管１１６の他端がポンプ２１０に接続される。この状態で、ガラス管１１６内の空気はポンプ２１０に接続されたチューブ２１６を介してポンプ２１０に吸引される。同時に、液体の強誘電性物質１２２ａはガラス管１１６の内部壁面を伝って上昇していき、これにより強誘電性物質１２２ａによるガラス管１１６の内部壁面のコーティングが可能となる。一方、強誘電性物質１２２ａがガラス管１１６の内部壁面にコーティングされるレベルはポンプ２１０の吸入量によって調整され、ユーザはセンサ２１４の検出結果によってコーティングされた領域を知ることができる。これにより所望量の強誘電性物質１２２ａをガラス管１１６の内部壁面にコーティングすることができる。
【００３８】
従って、ユーザが適宜操作することにより、図３に示すように強誘電性コート膜１２２をガラス管１１６両端の壁面に形成することもできるし、図６に示すように強誘電性コート膜１２２をガラス管１１６内部壁面の全体に形成することもできる。
【００３９】
次に、蛍光物質１２０がコーティングされるとともに封止工程が行われ、これによりガラス管１１６の両端の開口部分が封止される。
【００４０】
一方、本発明による強誘電性コート膜１２２は、本発明のポンプ２１０を用いる方法とは異なる従来技術の方法によって形成してもよい。また、蛍光物質１２０は従来技術の方法によって塗布してもよいし、ポンプを用いるコーティング方法によって形成してもよい。
【００４１】
次に、第１の外部電極１１４が別個に製造され、ガラス管の両端が筒状金属管タイプの第１の外部電極１１４に挿入される。
【００４２】
次に、先に述べたような組成の第２の外部電極１１１が、図９に示すように浸漬によって形成される。即ち、強誘電性ガラス管１１６を鉛フリー半田１１１ａ、即ち、表２に示す組成を有する導電性強誘電性物質が溶解された容器１７６に浸漬した後に、鉛フリー半田１１１ａを凝固させる。これにより、図３及び図４に示されているように、第１の外部電極１１４及び強誘電性ガラス管１１６の両端の表面を囲む外部電極１１２が設けられる。従って、第１の外部電極１１４及び第２の外部電極１１１から構成される外部電極部材１１２が形成される。この時、第２の外部電極１１１を、第１の外部電極１１４と強誘電性ガラス管１１６との間の小さい隙間にも設けることができる。
【００４３】
このような方式により設けられた第２の外部電極１１１は、粘着性の良いアルミニウム(Ａｌ)を含むことによって、強誘電性ガラス管１１６との付着力が良好となる。
【００４４】
強誘電性ガラス管１１６の内部空間１１９は、水銀(Ｈｇ)と放電ガスが充填されている。ここで、ガラス管１１６の圧力Ｐは、従来(従来は、５０Ｔｏｒｒ以上)より小さい５〜４５Ｔｏｒｒ程度であり、放電ガスは、従来と異なって、アルゴン(Ａｒ)のみからなる。これにより、従来に比べて小さい放電電圧で、光の生成に十分な放電を起こすことができる。
【００４５】
これをさらに詳しく説明する。
従来技術においては、内部放電ガス、即ち、アルゴン（Ａｒ）及びネオン（Ｎｅ）によるガラス管の内部圧力は５０トールより大きく、放電ガス全体におけるアルゴンの比率は約１０％である。ガラス管の内圧が大幅に下がれば、アルゴンは急速に枯渇してしまう。その結果、ガラス管の寿命が縮まってしまう。
【００４６】
この問題を解決するために、本発明はガラス管内の放電ガスとしてアルゴンのみを１００％使用し、これによって、ガラス管の寿命短縮を防止し、かつ、ガラス管の内部領域１１９を低圧にすることができる。このような低圧力状態では、パッシェンの法則(Ｐａｓｃｈｅｎ'ｓ ｌａｗ)により、高圧力状態より相対的に小さい電圧で放電を起こすことができる。
【００４７】
以下、図１０に示されているパッシェンの法則を簡単に説明する。
光の発生のために、陰極と陽極に放電電圧が印加されると、陰極における電子が放電ガス、即ち、気体分子と衝突して、気体分子が電子とイオンに分離されるプラズマ状態になり、電子１７２は、陽極に移動し、イオン１７４は、陰極に移動する。ここで、電子１７２とイオン１７４の発生のための放電電圧Ｖｆと気体の圧力Ｐ及び電極間の距離ｄの関係を示す法則をパッシェンの法則という。ここで、Ａ及びＢはガスの種類により指定された常数である。前記γはイオンがカソードに衝突される際の２次電子放出係数である。従って、係数γはカソードの材質と関連される。
【００４８】
図１０に示しているパッシェンの法則１は、結局、数式(２)のように示すことができる。即ち、結果として、パッシェンの法則は、放電電圧Ｖｆが気体の圧力Ｐ及び電極間の距離ｄと比例するという事実を提供する。
このような関係を本発明に適用すると、電極間の距離ｄが固定されることによって、結局、気体の圧力Ｐが低くなると、放電電圧Ｖｆが低くなる。これによって、従来に比べて小さい放電電圧Ｖｆを利用することで放電を起こすことができ、光効率が向上する共に消費電力が節減される。
【００４９】
一方、低圧により生じられるスパッタリングの発生率の増加による問題は、強誘電性のコート膜１２２により防止されることができる。即ち、圧力Ｐが低くなるほど気体分子の密度が減少してスパッタリングの発生率が増加し、それによりガラス管１１６の内部壁面にダメージを与える恐れがあるが、スパッタリングが集中される領域のガラス管１１６の両端の内部壁面には、強誘電性コート膜１２２が設けられることによって、低圧によるガラス管１１６の損傷問題を防止することができる。
【００５０】
このように、本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５は、強誘電性ガラス管１１６及び強誘電性コート膜１２２を導入することによって、電荷の充電量を増加させる。これによって、同一の放電電圧対比放電発生率が増加し、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００５１】
また、ガラス管１１６の内部空間１１９に充填される放電ガスとして、アルゴン(Ａｒ)のみを利用し、内部空間１１９の気体圧力を５〜４５トール程度を保持させる。このような低圧力状態では、パッシェンの法則により高圧力状態より相対的に小さい電圧で放電を起こすことによって、光効率が向上すると共に消費電力が節減される。
【００５２】
このような構成及び作用效果を有する外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)１５５により光を発生させるバックライトユニット１６０を用いて、液晶表示パネル１５０に、従来の同一電圧対比向上した光を供給することができる。
また、同一の光を供給するために必要な放電電圧が小さくなることによって、消費電力が節減される。
【００５３】
なお、上述した外部電極蛍光ランプＥＥＦＬ及びその製造方法は、表示装置である液晶表示装置に使用することができるが、バックライトを必要とする表示装置であればどのような表示装置にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の冷陰極蛍光ランプ(ＣＣＦＬ)を示す図である。
【図２】従来の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示す図である。
【図３】本発明による外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)を示す図である。
【図４】図３のII-II' 線断面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置のバックライトユニットを示す図である。
【図６】本発明の他のタイプの外部電極蛍光ランプＥＥＦＬを示す図である。
【図７ａ】通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量と、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を利用する場合に充電される電荷量を示す図である。
【図７ｂ】通常のガラス管を利用する場合に充電される電荷量と、強誘電性ガラス管及び強誘電性コート膜を利用する場合に充電される電荷量を示す図である。
【図８】図３及び図６の強誘電性コート膜を形成するためのプロセスを示す図である。
【図９】図３及び図６の第２外部電極を形成するためのプロセスを示す図である。
【図１０】パッシェンの法則を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
６、１６：ガラス管
１２：外部電極
１０、２０、１２０：蛍光物質
９、１９、１１９：ガラス管の内部空間
１１１：第２外部電極
１１２：外部電極部材
１１４：第１外部電極
１１６：強誘電性ガラス管
１２２：強誘電性コート膜
１５０：液晶表示パネル
１５５：外部電極蛍光ランプ
１６６：光学シート
１６４：拡散板
１６２：ボトムカバー
１７６：容器
２１０：ポンプ
２１４：センサ
２１６：チューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電極蛍光ランプであって、
内部で放電させるためのガラス管；及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、
前記ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は前記外部電極蛍光ランプがガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜をさらに備えることを特徴とする外部電極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記強誘電性ガラス管の比誘電率は、６〜２０であることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記強誘電性ガラス管は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯのうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記強誘電性コート膜の比誘電率は、４〜２０であることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(ＢａＴｉ３)、ニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３)、モリブデン酸ガドリニウム(Ｇｄ２(ＭｏＯ４)３)、ヨード化硫化アンチモン(ＳｂＳＩ)、亜硝酸ナトリウム (ＮａＮＯ２)、リン酸二水素カリウム(ＫＨ２ＰＯ４)、グリシン硫酸塩((ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ)３Ｈ２ＳＯ４)、ロッシェル塩(ＮａＫＣ４Ｈ４Ｏ６・４Ｈ２Ｏ)のうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)からなることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、５〜４５トールであることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項９】
前記外部電極部材が、
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む筒状管形状に形成された第１の外部電極；及び
前記第１の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲むとともに、前記第１の外部電極及び前記ガラス管との間の隙間に充填された第２の外部電極；
を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記第１の電極は、リン青銅を含むことを特徴とする請求項９に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記第２の外部電極は、６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)からなることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質が塗布されたことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記強誘電性物質が前記ガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成されたことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記ガラス管の内部壁面に蛍光物質が形成され、前記強誘電性コート膜が前記蛍光物質とオーバーラップしないことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１５】
外部電極蛍光ランプの製造方法であって、
両端が開放したガラス管を用意するステップであって、前記ガラス管が強誘電性ガラスからなる、及び／又は、前記ガラス管の内部壁面に強誘電性コート膜を形成するステップをさらに含む、ステップ；
放電ガスを前記開放したガラス管に導入し、前記ガラス管を封止プロセスによって封止するステップ；及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材を形成するステップ；
からなる製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の製造方法において、前記外部電極部材を形成するステップが、
前記ガラス管の外部壁面を囲む筒状金属管状に形成された第１の外部電極を設けるステップ；及び
前記第１の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲み、かつ前記第１の外部電極と前記ガラス管との間の隙間を埋める第２の外部電極を設けるステップ；
を含む製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の製造方法において、前記第２の外部電極を設けるステップが、
６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ；及び
前記ガラス管の第１の外部電極に設けられた所定部分を前記導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、その後該導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ；
を含む製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の製造方法において、前記強誘電性コート膜を形成するステップが、
前記ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、該ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ；を含み、
前記ポンプの動作によって前記強誘電性物質が前記開放したガラス管の内部壁面をコートすることを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
表示装置のバックライトユニットであって、
表示パネルに供給される光を発生させる複数の、請求項１から１４いずれか一項に記載の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)；
外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)から発生する光を散乱させ、前記表示パネルの方に出射させる拡散板；及び
前記拡散板と液晶表示パネルとの間に位置し、前記拡散板を経た光を、前記表示パネルに垂直方向に入射させるための光学シート；
を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１】
外部電極蛍光ランプであって、
内部で放電させるためのガラス管；及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材；を備え、
前記ガラス管が強誘電性ガラスからなること、及び／又は前記外部電極蛍光ランプがガラス管の内部壁面にコートされた強誘電性コート膜をさらに備えることを特徴とする外部電極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記強誘電性ガラス管の比誘電率は、６〜２０であることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記強誘電性ガラス管は、ソーダライム系列の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記強誘電性ガラス管は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯのうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記強誘電性コート膜の比誘電率は、４〜２０であることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記強誘電性コート膜は、チタン酸バリウム(ＢａＴｉ３)、ニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ３)、モリブデン酸ガドリニウム(Ｇｄ２(ＭｏＯ４)３)、ヨード化硫化アンチモン(ＳｂＳＩ)、亜硝酸ナトリウム (ＮａＮＯ２)、リン酸二水素カリウム(ＫＨ２ＰＯ４)、グリシン硫酸塩((ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ)３Ｈ２ＳＯ４)、ロッシェル塩(ＮａＫＣ４Ｈ４Ｏ６・４Ｈ２Ｏ)のうち、少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記放電ガスは、アルゴン(Ａｒ)からなることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記放電ガスによる前記強誘電性ガラス管の内部圧力は、５〜４５トールであることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項９】
前記外部電極部材が、
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む筒状管形状に形成された第１の外部電極；及び
前記第１の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲むとともに、前記第１の外部電極及び前記ガラス管との間の隙間に充填された第２の外部電極；
を含むことを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記第１の電極は、リン青銅を含むことを特徴とする請求項９に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
前記第２の外部電極は、６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)からなることを特徴とする請求項１に記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記強誘電性コート膜上にさらに蛍光物質が塗布されたことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記強誘電性物質が前記ガラス管両端の内部壁面の所定の領域のみに選択的に形成されたことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記ガラス管の内部壁面に蛍光物質が形成され、前記強誘電性コート膜が前記蛍光物質とオーバーラップしないことを特徴とする請求項１記載の外部電極蛍光ランプ。
【請求項１５】
外部電極蛍光ランプの製造方法であって、
両端が開放したガラス管を用意するステップであって、前記ガラス管が強誘電性ガラスからなる、及び／又は、前記ガラス管の内部壁面に強誘電性コート膜を形成するステップをさらに含む、ステップ；
放電ガスを前記開放したガラス管に導入し、前記ガラス管を封止プロセスによって封止するステップ；及び
前記ガラス管の両端の外部壁面を囲む外部電極部材を形成するステップ；
からなる製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の製造方法において、前記外部電極部材を形成するステップが、
前記ガラス管の外部壁面を囲む筒状金属管状に形成された第１の外部電極を設けるステップ；及び
前記第１の外部電極及び前記ガラス管の両端の外部壁面を囲み、かつ前記第１の外部電極と前記ガラス管との間の隙間を埋める第２の外部電極を設けるステップ；
を含む製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の製造方法において、前記第２の外部電極を設けるステップが、
６０〜７０％の錫(Ｓｎ)、２２〜２８％のビスマス(Ｂｉ)、３〜６％の亜鉛(Ｚｎ)、１〜２％のインジウム(Ｉｎ)、０.２〜０.７％のアンチモン(Ｓｂ)、０.０５〜０.１５％のアルミニウム(Ａｌ)を含む液体の導電性強誘電性物質で満たされた容器を用意するステップ；及び
前記ガラス管の第１の外部電極に設けられた所定部分を前記導電性強誘電性物質の液体に浸漬し、その後該導電性強誘電性物質の液体を凝固させるステップ；
を含む製造方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の製造方法において、前記強誘電性コート膜を形成するステップが、
前記ガラス管の一方の開放端を液体の強誘電性物質で満たされた容器に浸漬し、該ガラス管の他方の開放端をポンプに接続するステップ；を含み、
前記ポンプの動作によって前記強誘電性物質が前記開放したガラス管の内部壁面をコートすることを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
表示装置のバックライトユニットであって、
表示パネルに供給される光を発生させる複数の、請求項１から１４いずれか一項に記載の外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)；
外部電極蛍光ランプ(ＥＥＦＬ)から発生する光を散乱させ、前記表示パネルの方に出射させる拡散板；及び
前記拡散板と液晶表示パネルとの間に位置し、前記拡散板を経た光を、前記表示パネルに垂直方向に入射させるための光学シート；
を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１８４２３２（Ｐ２００７−１８４２３２Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２６３６２（Ｐ２００６−２２６３６２）
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー．フィリップス エルシーデー カンパニー，リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー．フィリップス エルシーデー カンパニー，リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
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