專利名稱：熒光燈、背光裝置和熒光燈的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熒光燈、包括熒光燈的背光裝置以及制備熒光燈的方法。
背景技術：
近年來，已經(jīng)開發(fā)了各種熒光燈進行使用。熒光燈的玻璃燈泡中含有汞，該玻璃燈泡構成了弧光管，在弧光管中汞在從電子得到能量時輻射紫外光。但是，汞和玻璃燈泡之間的反應(以后，該反應稱作“汞反應”)可能導致缺陷，比如玻璃燈泡顏色改變或者汞消耗導致燈的壽命短。
因此，人們已經(jīng)提出了通過在玻璃燈泡和熒光層之間形成保護層來抑制汞反應的技術(參見例如日本公開專利申請No.1-112651和日本公開專利申請No.2003-123691)。圖1是常規(guī)弧光管沿著包括管軸的平面的橫截面的放大照片。圖1顯示在玻璃燈泡100中堆疊了保護層102和熒光層104。
其中，保護層102由金屬氧化物的顆粒構成，顆粒之間存在著間隙“A”。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當保護層102中存在著間隙A時，可見光在具有不同折射系數(shù)的界面上發(fā)生漫反射，從而降低了弧光管的光通量。另外，從抑制汞反應的觀點來看，需要具有足夠厚的保護層102。然后，如果為了抑制汞反應而制備厚的保護層102，那么光通量會由于上述漫反射而降低。相反，如果為了保證光通量而制備薄的保護層102，那么不能很好地抑制汞反應。
在考慮解決上述問題的方法時，本申請人首先的想法是提高保護層中的金屬氧化物顆粒的堆積密度。利用這種方法，能夠減少保護層102中顆粒之間的間隙并抑制漫反射，能夠抑制汞反應同時不降低光通量，這是因為本方法可以制備比常規(guī)技術更厚的保護層。
本申請人制備了熒光燈的預制樣品，其中和常規(guī)技術相比，增加了保護層102的顆粒的堆積密度，通過這些預制樣品確認了如果保護層102的厚度增加到一定程度時光通量就不再下降。
但是，本申請人在這些熒光燈預制樣品中發(fā)現(xiàn)了新問題，即由于熒光粉分布不均導致整個弧光管出現(xiàn)了色差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供在整個弧光管里色差有限的熒光燈，以及提供包括熒光燈的背光裝置和制備熒光燈的方法。
在探討色差的原因時，本申請人發(fā)現(xiàn)隨著保護層金屬氧化物顆粒的堆積密度的增加，該保護層和熒光層接觸的表面變得光滑。當把玻璃燈泡垂直豎立來施加熒光粉懸浮液時，由于不同顏色熒光粉的比重不同導致這些熒光粉分布不均，在弧光管表面的區(qū)域之間出現(xiàn)色差。這是由于當保護層和熒光層之間的接觸表面很光滑時，熒光粉懸浮液中的粘結(jié)劑容易向下流動。這也導致熒光粉懸浮液中的熒光粉容易向下流動。從而，由于不同顏色熒光粉的比重不同，其下流速度不同，導致熒光粉分布不均。
采用這樣一種熒光燈解決了上述問題并實現(xiàn)了上述目的，它包括玻璃燈泡；在該玻璃燈泡內(nèi)表面上形成的保護層；和在保護層表面上形成的熒光層，其中保護層和熒光層相接觸的表面具有裂紋。
采用其中保護層在和熒光層接觸的表面里形成了裂紋的上述構造，熒光粉懸浮液在施加后其中所含部分粘結(jié)劑進入到這些裂紋中。通常，該粘結(jié)劑具有高粘度。所以，當粘結(jié)劑部分進入裂紋中時，粘結(jié)劑就難以下流。這樣就使得粘結(jié)劑覆蓋的不同顏色的熒光粉難以下流，減少了由于熒光粉比重不同導致的下流速度的差異，并降低了熒光粉部分不均的傾向性。
在上述熒光燈中，優(yōu)選保護層表面在管軸方向每毫米具有20-200條裂紋。
如果保護層和熒光層相接觸的表面在管軸方向的裂紋數(shù)小于20[每毫米]，那么上述粘結(jié)劑進入裂紋的行為就不夠充分，這導致熒光粉難以分布均勻。如果裂紋數(shù)目多于200[每毫米]，那么有更多量的汞可能進入裂紋中，導致汞反應。
在上述熒光燈中，優(yōu)選保護層的基本成分是金屬氧化物顆粒，并且保護層中金屬氧化物顆粒的堆積密度是80％或更多。
優(yōu)選金屬氧化物顆粒的堆積密度是80％或更多。這是由于如果金屬氧化物顆粒的堆積密度小于80％，就會在顆粒之間有許多間隙，光通量就會下降。此處應該注意的是，“顆粒的堆積密度”是用百分比表示的顆粒體積和單位體積的比。
在上述熒光燈中，優(yōu)選金屬氧化物顆粒的平均粒徑是0.01微米-1微米。
這是因為如果這些顆粒的平均粒徑大于1微米，就難以使顆粒的堆積密度達到80％或更多，并且也難以制備粒徑小于0.01微米的顆粒。
在上述熒光燈中，優(yōu)選保護層的厚度是0.5微米-5微米。
這是因為如果保護層厚度小于0.5微米，就難以在保護層的接觸表面形成裂紋，并且如果保護層厚度大于5微米，燈的光通量下降。此處應該注意的是，保護層厚度由玻璃燈泡中心處的保護層平均厚度來決定。
在上述熒光燈中，優(yōu)選和熒光層接觸的保護層的表面的表面粗糙度是200納米或更小。這是因為如果表面粗糙度大于200納米，可見光的漫反射增加，導致亮度下降。
在上述熒光燈中，優(yōu)選熒光層包括許多熒光粉顆粒；和使熒光粉顆粒互相連接的連接劑，并且連接劑含有氧化釔和堿土金屬硼酸鹽。
采用其中圍繞熒光粉并使熒光粉互相連接的連接劑由氧化釔和堿土金屬硼酸鹽組成的上述構造，其中氧化釔能承受汞離子的轟擊而堿土金屬硼酸鹽比氧化釔的連接力更優(yōu)異，就能夠抑制亮度隨著時間的下降，并能抑制熒光層從玻璃燈泡內(nèi)表面發(fā)生脫落。
在上述熒光燈中，優(yōu)選堿土金屬硼酸鹽是CBB。
在上述構造中，在多種堿土金屬硼酸鹽中選用了CBB。和采用CBBP的情形相比較，采用CBB能夠減少汞吸收，并因此進一步抑制了亮度的下降。
在上述熒光燈中，優(yōu)選滿足下列關系，其中假設熒光粉顆粒總重量是100，氧化釔相對于該總重量的比用A表示，堿土金屬硼酸鹽相對于該總重量的比用B表示，那么0.1≤A≤0.6，并且0.4≤(A+B)≤0.7。
采用上述構造，其中氧化釔和堿土金屬硼酸鹽與該總重量的比以及其混合比如上定義，那么就能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的有利的效果抑制熒光層的脫落以及抑制由于在制備過程中連接劑的著色而導致的亮度下降。
在上述熒光燈中，優(yōu)選在玻璃燈泡內(nèi)提供冷陰極型電極對，并且金屬氧化物顆粒分布并附著在至少部分構成熒光層的熒光粉顆粒的表面上。
通過試驗確證，采用上述構造，本熒光燈和常規(guī)冷陰極熒光燈相比光通量保持因子更高。申請人認為當熒光粉顆粒表面完全被金屬氧化物顆粒覆蓋時，汞難以附著到熒光粉顆粒上，從而提高了光通量保持因子，但在燈照明過程中由于未知原因，金屬氧化物自身發(fā)生轉(zhuǎn)變，這逐漸使得紫外光難以到達熒光粉顆粒，從而使光通量保持因子降低。
這就是說，在本發(fā)明的上述構造中，金屬氧化物顆粒稀疏分布并附著在熒光粉顆粒表面上，沒有完全用金屬氧化物覆蓋熒光粉顆粒。申請人認為這種構造能夠提高光通量保持因子，因為它抑制了由于汞附著到熒光粉顆粒上以及金屬氧化物轉(zhuǎn)變導致的光通量保持因子的降低。
在上述熒光燈中，優(yōu)選金屬氧化物顆粒在整個熒光粉顆粒表面上大體均勻分布。
當金屬氧化物顆粒在熒光粉顆粒表面分布不均時，汞容易附著到其中幾乎不存在金屬氧化物的熒光粉顆粒區(qū)域，這樣會降低光通量保持因子。相反，當金屬氧化物顆粒在整個熒光粉顆粒表面基本上均勻分布時，汞難以附著到以整體形式存在的熒光粉顆粒表面上。申請人認為本發(fā)明的構造抑制了光通量保持因子的降低。
在上述熒光燈中，優(yōu)選當金屬氧化物顆粒在熒光粉顆粒表面的覆蓋率(用P表示)滿足下列關系0＜P＜76。
通過試驗確證，其中覆蓋率P(％)是0＜P＜76的本發(fā)明的燈和其中覆蓋率是0％或者100％的常規(guī)冷陰極熒光燈相比，光通量保持因子增加。此處應該注意的是，覆蓋率是區(qū)域內(nèi)金屬氧化物顆粒和熒光粉顆粒的表面之比。另外，雖然優(yōu)選熒光層中的每個熒光粉顆粒的覆蓋率P是0＜P＜76，但是對某些熒光粉顆粒而言，覆蓋率是0％或者高于76％也是可以接受的。
在上述熒光燈中，優(yōu)選金屬氧化物顆粒的平均粒徑是0.01微米-0.1微米，包括端值。
這是因為如果顆粒的平均粒徑大于0.1微米，那么達到熒光粉顆粒的紫外光的量減少，而且也難以制備粒徑小于0.01微米的顆粒。
在上述熒光燈中，優(yōu)選金屬氧化物是氧化鎂。
根據(jù)試驗確證，當在上述構造中采用氧化鎂(MgO)作為金屬氧化物時，光通量保持因子得到提高。
在上述熒光燈中，優(yōu)選至少部分熒光粉顆粒包括在激發(fā)時發(fā)射藍光的熒光粉顆粒。
在熒光層中激發(fā)時分別發(fā)射紅、綠和藍光的熒光粉顆粒中，汞最容易附著到藍色熒光粉顆粒上。本申請人發(fā)現(xiàn)這是光通量保持因子下降的主要原因。因此，就可以通過在上述構造中至少將金屬氧化物顆粒附著到藍色熒光粉顆粒表面上，來提高光通量保持因子。
通過包括任何上述熒光燈作為光源的背光裝置也實現(xiàn)了上述目標。從而能夠提供色差更小的背光裝置。


根據(jù)下面的描述結(jié)合所附附圖，本發(fā)明的這些和其它目標、優(yōu)點和特征將變得清楚明了，其中附圖描述了本發(fā)明的特定實施方案。
在這些圖中圖1是描述傳統(tǒng)熒光燈的保護層構象的照片；圖2是透視圖，給出了實施方案1中用于液晶電視的背光裝置的構造；圖3是顯示陰極熒光燈構造輪廓的剖視圖；圖4是弧光管橫截面的放大照片；圖5是保護層32與熒光層34相接觸的表面的照片；圖6是形成該保護層的程序；圖7是形成熒光層的程序；圖8是本發(fā)明實施例和對比實施例的燈中色差Δx和位置的關系圖；圖9是本發(fā)明實施例和對比實施例的燈中色差Δy和位置的關系圖；圖10是弧光管沿著包括管軸的平面的截面圖；
圖11A是冷陰極熒光燈的熒光層的放大圖；圖11B是圖11A所示的熒光層的部分C的橫截面圖；圖12給出了形成冷陰極熒光燈的部分程序；圖13給出了對比實施例1和2以及本發(fā)明實施例的冷陰極熒光燈的亮度隨著時間的變化曲線；圖14是根據(jù)圖13所衍生的圖，表示當初始亮度為100％時亮度保持因子隨時間的變化關系；圖15是用來檢測熒光層脫落的沖擊試驗的試驗裝置；圖16給出了沖擊試驗的結(jié)果；圖17是實施方案3的熒光粉顆粒71的放大照片，是掃描電鏡(SEM)拍攝的；圖18是熒光粉顆粒71的放大照片，拍攝時放大系數(shù)高于圖17；圖19A-19D給出了氧化鎂顆粒附著到熒光粉顆粒71表面的方法；圖20給出了本發(fā)明實施例、對比實施例1和2的性能測試結(jié)果，是光通量保持因子和壽命的關系圖；和圖21是開始照明1000小時后光通量保持因子和氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面的覆蓋率的關系圖。
具體實施例方式
以下描述了本發(fā)明實施方案的冷陰極熒光燈和背光裝置，參考了附圖。
首先，介紹本實施方案的背光裝置的構造。圖2是本實施方案中用于長寬比為16∶9的液晶電視的背光裝置的構造。圖2中，剖開了前面板16的一部分，以便顯示內(nèi)部結(jié)構。
如圖2所示，背光裝置1包括多個冷陰極熒光燈(以后僅僅稱作“燈”)20、容納燈20的矩形容器10，和覆蓋該矩形容器10開口的前面板16。
該矩形容器10是由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的。金屬比如銀被氣相沉積到該矩形容器10的內(nèi)表面11。
每個燈20都是直管形。在本實施方案中，14個燈20以直接下排(direct-below)的形式排列在該矩形容器10中，并且并聯(lián)電連接。燈20的構造將在后面進行介紹。
該矩形容器10的開口覆蓋著半透明的前面板16，該前面板是由漫射板13、漫射片14和透鏡片15堆疊而成的。該矩形容器10進行了密封，防止灰塵等進入。
前面板16的漫射板13和漫射片14用于散射和漫射燈20發(fā)射的光。透鏡片15用于將燈的光線沿著和透鏡片15垂直的方向?qū)ζ?。從?0發(fā)出的光線向前行進，均勻地照亮前面板16的整個表面(發(fā)光表面)。
實施方案1現(xiàn)在，將參考圖3描述實施方案1的燈20的構造。圖3是剖視圖，用于顯示燈20的結(jié)構輪廓。
燈20包括直管形狀的玻璃管30，其橫截面是圓形的，在其兩端都通過導線20密封。
玻璃管30是硼硅酸鹽玻璃制成的，長度是340毫米，外徑是4.0毫米，內(nèi)徑是3.0毫米。在玻璃管30的內(nèi)表面上形成有保護層32，用于包含該表面不發(fā)生汞反應。在保護層32上，形成有熒光層34。保護層32的構造隨后介紹。
熒光層34包括三種類型的稀土熒光粉紅熒光粉(Y2O3:Eu3+)；綠熒光粉(LaPO4:Ce3+、Tb3+)；和籃熒光粉(BaMg2Al16O27:Eu2+)。熒光層34還包括連接劑。
每根導線21都是通過連接鎢制成的內(nèi)部導線和鎳制成的外部導線而形成的，玻璃管30在其兩端都通過內(nèi)部導線進行密封。
電極22分別通過激光焊接或其它方法連接到導線21位于玻璃管30內(nèi)的末端。電極22是所謂的中空電極，形狀是圓柱形，具有底部，其通過加工鎳棒、鈮棒等形成的。采用中空型電極22的原因在于當燈照明時，中空型電極可以有效抑制由于放電引起的在電極處的濺射。
玻璃管30填充了例如一定量的稀有氣體(5％Ar和95％Ne)，氣壓是60Torr。
保護層32由氧化釔(Y2O3)的細顆粒構成，顆粒堆積密度是大約90％。此處，優(yōu)選堆積密度是80％或更多。這是因為如果堆積密度小于80％，在顆粒之間就有許多間隙，保護層的半透明度就會由于漫反射而降低。
優(yōu)選氧化釔顆粒的平均粒徑是0.01微米-1微米。這是因為難以制備粒徑小于0.01微米的氧化釔顆粒，以及因為如果顆粒的粒徑大于1微米，就難以使這些顆粒的堆積密度達到80％或更高。
圖4是弧光管橫截面的放大圖片，表明保護層32形成在玻璃管30的內(nèi)表面上，熒光層34形成在保護層32上。如圖4所示，在保護層32與熒光層34相接觸的表面上形成了裂紋50。
在玻璃管30沿著垂直管軸的平面的橫截面上，每單位長度[毫米]有大約100條裂紋50。裂紋50的數(shù)目可以通過計數(shù)掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的弧光管橫截面上的裂紋而獲得。類似地，在玻璃管30沿著包括管軸的平面的橫截面上，每單位長度[毫米]有大約100條裂紋50。
圖5是保護層32與熒光層34相接觸的表面的照片。照片表明裂紋50形成在保護層32的表面上。如圖5所示，形成了許多龜甲形狀的裂紋50。
從抑制由于可見光漫射而導致的亮度下降的觀點來看，優(yōu)選保護層32的接觸表面的表面粗造度是200納米或更小。更優(yōu)選的是保護層32的接觸表面的表面粗造度是100納米或更小。進一步優(yōu)選保護層32的接觸表面的表面粗糙度是50納米或更小。此處提到的表面粗糙度是所謂的算術平均粗糙度(Ra)(Japanese Industrial Standard B06011994)。
下面參考圖6和7描述了在玻璃管30的內(nèi)表面上形成保護層32與熒光層34的方法。圖6給出了形成保護層32的程序。圖7給出了形成熒光層34的程序。
首先，制備由硼硅酸鹽玻璃形成的玻璃管30、保護層溶液40和熒光粉懸浮液42。
保護層溶液40是通過將氧化釔顆粒分散到含有合適的表面活性劑的溶液中制備的。
熒光粉懸浮液42被制備成紅、綠和藍熒光粉、粘結(jié)劑、連接劑和有機溶劑的混合物。
首先，如圖6的部分(a)所示，玻璃管30垂直豎立，其下端開口和保護層溶液40的表面接觸。然后，采用吸取設備(沒有示出)將保護層溶液40吸入玻璃管30中。當玻璃管30中的溶液達到一定高度時，停止吸取。然后將玻璃管30從保護層溶液40中拔出，使得溶液通過玻璃管30的下端開口流出。這樣使保護層溶液40附著到玻璃管30的內(nèi)表面形成層。
隨后，如圖6的部分(c)所示，從玻璃管30的上端開口向其中引入干燥空氣，干燥附著在玻璃管30內(nèi)表面上的保護層溶液40。然后，如圖6的部分(d)所示，在預定溫度燒結(jié)玻璃管30，從而分解保護層溶液40中的殘留有機成分。從而使保護層32形成在玻璃管的內(nèi)表面上。
在此，當玻璃管例如在下列條件燒結(jié)時燒結(jié)溫度是630℃；溫度以1.7℃/秒-2.0℃/秒從室溫升到燒結(jié)溫度，在保護層32的整個表面(與熒光層34相接觸的表面)上形成裂紋50，如圖5所示。
隨后，如圖7的部分(a)所示，將玻璃管30垂直豎立，其中其下端開口和熒光粉懸浮液42的表面相接觸，并將熒光粉懸浮液42吸入玻璃管30中。然后停止吸取，將玻璃管30從熒光粉懸浮液42中拔出，如圖7的部分(b)所示，使懸浮液從玻璃管30中流出。這樣使熒光粉懸浮液42施加到保護層32的表面上。
然后，如圖7的部分(c)所示，通過從玻璃管30的上端開口向其中引入干燥空氣，干燥附著在保護層32表面上的熒光粉懸浮液42。這樣使熒光層34形成在保護層32上。然后，如圖7的部分(d)所示，從玻璃管30的內(nèi)部去除熒光層34和保護層32的不需要的下部。隨后，通過某方法安裝了電極22并在玻璃燈泡中引入了稀有氣體和汞后，完成了燈20的制備。
通過將熒光粉懸浮液42施加到已經(jīng)垂直豎立的玻璃管30上的上述方法，通常，在從施加到干燥熒光粉懸浮液42的時間內(nèi)，比重大的綠和紅熒光粉下移一定程度。因而，在玻璃燈泡上部分，藍熒光粉的比例增加。這樣導致在弧光管表面的各區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)色差。在用作液晶顯示等的背光裝置的光源的冷陰極熒光燈中，較大色差的存在會導致例如只有屏幕的一側(cè)是藍色調(diào)的。因此，需要減少色差。
本申請人研究了在弧光管表面各區(qū)域之間出現(xiàn)色差的原因，發(fā)現(xiàn)是由于保護層和熒光層接觸的表面很光滑導致這樣的問題，這種情況發(fā)生在保護層中的金屬氧化物顆粒的堆積密度增加時。這是因為保護層和熒光層的接觸表面光滑時，熒光粉懸浮液中的粘結(jié)劑容易下流。這也導致熒光粉懸浮液中的熒光粉容易下流。因此，由于不同顏色熒光粉的比重不同，其下流速度不同，導致熒光粉分布不均勻。
在本實施方案中，當在施加保護層32的工藝中施加和干燥了保護層32后，保護層32在適當條件(燒結(jié)溫度，升溫速率)下燒結(jié)。因此，在保護層32表面(和熒光層相接觸的表面)上形成裂紋50。熒光粉在形成裂紋50時均勻分布的原因如下。
當在保護層32與熒光層34相接觸的表面形成裂紋50時，在施加了熒光粉懸浮液42后，熒光粉懸浮液42中所含的部分粘結(jié)劑進入到裂紋50中。通常，粘結(jié)劑具有高粘度。所以，當粘結(jié)劑部分進入裂紋50時，粘結(jié)劑難以下流。從而導致覆蓋了粘結(jié)劑的不同顏色熒光粉難以下流。這樣降低了不同顏色熒光粉的下流速度差異，該速度差異是源于熒光粉比重不同。同樣，這也降低了熒光粉非均勻分布的傾向性。
本申請人還試驗了裂紋50的合適密度。在此，他們關注的是管軸方向的裂紋50的數(shù)目，這是因為熒光粉懸浮液42是在玻璃管30垂直豎立時施加的。
試驗結(jié)果表明，如果保護層32與熒光層34接觸的表面在管軸方向上的裂紋50數(shù)目少于20[每毫米]，則進入裂紋50的粘結(jié)劑不足以起到上述作用，從而難以均勻分布熒光粉。他們還發(fā)現(xiàn)如果保護層32與熒光層34接觸的表面在管軸方向上的裂紋50數(shù)目多于200[每毫米]，汞就可能進入裂紋50，導致汞反應。因此，保護層32與熒光層34接觸的表面在管軸方向上的裂紋50數(shù)目優(yōu)選是20-200[每毫米]。應該注意的是，裂紋數(shù)目可以通過調(diào)整燒結(jié)溫度或升溫速率來調(diào)整。
本申請人還試驗了保護層32的合適厚度。試驗結(jié)果表明，如果保護層32厚度小于1微米，那么和構成保護層的金屬氧化物粒徑相比，保護層相對較薄，導致裂紋難以形成。另外，如果保護層厚度大于5微米，那么透射光減少，導致光通量降低。因此，保護層32的優(yōu)選厚度是1微米-5微米。
還優(yōu)選裂紋寬度是0.1微米-5微米。這是因為如果寬度小于0.1微米，上述粘結(jié)劑進入裂紋50的作用就會不足，如果寬度大于5微米，汞容易進入裂紋50。
下面描述本實施方案的實施例(稱作本發(fā)明實施例)，以和對比在本實施方案的本發(fā)明實施例中，保護層32厚度為1.8微米，保護層32中的金屬氧化物顆粒的堆積密度是90％，沿管軸方向每毫米形成100條裂紋50。
對比實施例中，保護層32厚度是1微米，保護層32中的金屬氧化物顆粒的堆積密度是70％，沒有裂紋形成。
圖8和圖9給出了弧光管不同位置的色差。圖的縱軸表示色度表上x或y方向的色差。圖的水平軸表示弧光管中不同位置相對于位于該管一端的起點的距離。圖中的實線表示本發(fā)明實施例，虛線表示對比實施例。另外，色差是在不同位置色度表相對于參照色度的偏差，其中參照色度是位于燈中心(位置170毫米)的色度值。
如圖8所示，整個燈的色度表中x方向的最大色差值對本發(fā)明實施例是大約0.0058，對對比實施例是大約0.011。另外，如圖9所示，色度表中y方向的最大色差值對本發(fā)明實施例是大約0.0117，而對對比實施例是大約0.0138。這就是說，在x和y方向，本發(fā)明實施例的最大色差都比對比實施例的更小，而且在整個弧光管的色差方面本發(fā)明實施例也小于對比實施例。通過試驗確認，通過在保護層也與熒光層34相接觸的表面上形成裂紋，與常規(guī)構造的燈相比，弧光管的色差降低。
到此處為止，已經(jīng)解釋了本發(fā)明實施方案1。但是，本發(fā)明不限于實施方案1，還可以如下修改。
(1)在上述描述中，保護層由一層組成。但是，保護層可以由多層組成。圖10是弧光管沿著包括管軸的平面的橫截面。如圖10所示，在玻璃管30內(nèi)表面上，形成了保護層62，它是第一保護層62A和第二保護層62B的堆疊。
在保護層62中，第一保護層62A難以形成裂紋(例如，在管軸方向每毫米形成10條裂紋)，并且在第二保護層62B上形成例如200條裂紋。采用這種構造，在第二保護層62B上形成的裂紋50使熒光粉分布均勻，并防止進入在第一保護層62A上形成的裂紋里的汞和玻璃燈泡反應。即使在裂紋50形成在保護層62與熒光層34相接觸的表面上時，也能夠有效抑制汞反應，因為熒光粉分布得均勻。
(2)在上述描述中，采用氧化釔作為形成保護層32或62的金屬氧化物。但是，可以采用二氧化鈦(TiO2)、氧化鈰(CeO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鑭(La2O3)、或氧化鋁(Al2O3)，或其任意混合物代替氧化釔。尤其是，二氧化鈦和氧化鈰具有阻礙紫外光以及抑制汞反應的效應。因此，包括其中包括二氧化鈦或氧化鈰作為金屬氧化物的保護層的燈適用作含有大量容易被紫外光老化的塑料的背光裝置的光源。
(3)在上述描述中，裂紋具有龜甲形狀。但是，裂紋可以是另一形狀，如帶狀。
(4)在上述實施方案中，限定弧光管的長度是340毫米，外徑是4.0毫米，內(nèi)徑是3.0毫米。但是，弧光管不限于這種尺寸。例如，弧光管在管軸方向的長度可以是大約720毫米。同樣，弧光管不限于直管形式，而可以是曲管形式。
(5)在上述描述中，介紹的是冷陰極熒光燈。但是，本發(fā)明也適用于其它類型的燈，在這些燈的制備過程中，包括其中在玻璃管垂直豎立時施加熒光粉懸浮液的過程，例如廣泛用作一般照明設備的環(huán)形熒光燈。
實施方案2在熒光燈中，冷陰極熒光燈適用作小直徑的燈，因為它們在管型玻璃燈泡的內(nèi)表面含有熒光層，并且在兩端都含有冷陰極作為內(nèi)部電極。因此，冷陰極熒光燈用作要求薄(尺寸小)的背光單元的光源。
另外，作為背光單元的光源，要求它的壽命長，也就是說，具有高的亮度保持因子。熒光粉老化和汞消耗是亮度隨時間下降的因素之一。人們認為熒光粉老化和汞消耗是如下發(fā)生的。
通常，熒光層包括大量熒光粉顆粒以及使熒光粉顆?；ハ噙B接的連接劑。用于熒光層的連接劑是例如由CBB(堿土金屬硼酸鹽)構成的連接劑。當使用這種連接劑時，幾乎每個CBB顆粒都附著到熒光粉顆粒上，形成連接熒光粉顆粒的位點。因此，認為熒光粉顆粒的表面大部分都暴露著，沒有被CBB覆蓋。
當冷陰極熒光燈照明時生成的汞離子轟擊熒光層。在上述常規(guī)熒光層的情況下，當熒光粉顆粒的暴露表面部分受到汞離子轟擊時，其晶體結(jié)構發(fā)生轉(zhuǎn)變，不能發(fā)射光。另外，轟擊熒光粉顆?；駽BB的部分汞離子留在熒光粉顆?；駽BB中。所以，發(fā)射紫外光的汞離子逐漸消耗了。
日本Toku-Sai-Hyo(官方公報，包含根據(jù)其國際公開內(nèi)容用日語書寫的PCT專利申請)的WO2002/047112公開了一種熒光燈，其包括使用能承受汞離子轟擊的氧化釔代替CBB的熒光層。該官方公報陳述如下“熒光層包括許多熒光粉顆粒以及金屬氧化物(氧化釔)，該氧化物設置成使其附著到互相接觸的熒光粉顆粒的接觸部分(連接部分)上，并使得所述許多熒光粉顆粒的表面部分暴露”(括號中的語句是本申請人加上的)。這就是說，在官方公報的熒光層中，熒光粉顆粒的至少部分表面，包括連接部分，覆蓋了氧化釔。
如官方公報所述的熒光層和上述常規(guī)熒光層相比，其熒光粉顆粒表面的暴露面積更小。因此，官方公報的熒光層和常規(guī)熒光層相比，受汞離子轟擊時老化程度更小并且汞消耗更小，因為消耗的汞和在熒光粉顆粒中保留的汞一樣多。另外，官方公報的熒光層中連接劑由氧化釔構成，其和常規(guī)熒光層相比，連接劑消耗的汞更少。因此，官方公報的熒光層和常規(guī)熒光層相比，亮度保持因子更高。
但是，官方公報的熒光層的問題在于它容易從玻璃燈泡的內(nèi)表面脫落。在制備、包裝或運輸過程中可能發(fā)生的沖擊可能使熒光層脫落。當燈照明時，沒有熒光層的部分形成陰影，從而成為不均勻的原因。雖然在運輸前通過檢查可以去除可能出現(xiàn)熒光層脫落的熒光燈，但這導致產(chǎn)率下降。
通過提高氧化釔相對于熒光層的比值，可以改善熒光層和玻璃燈泡的粘結(jié)。但是，氧化釔有這樣的性質(zhì)，它吸收波長為254納米能激發(fā)熒光粉的紫外光，雖然吸收量少。因此，僅僅提高氧化釔相對于熒光層的比例仍導致亮度下降。
此處應該注意的是，即使在玻璃燈泡外表面有外部電極的EEFL(外部電極熒光燈)里，上述問題也可能發(fā)生。
考慮到上述問題，實施方案2的目標是提供抑制亮度下降并包括了難以脫落的熒光層的熒光燈。
下面參考附圖描述了本發(fā)明的實施方案2。此處應該注意的是，實施方案2的燈和實施方案1的燈20唯一的不同之處在于熒光層的構造。因此，下面的描述集中在本實施方案的熒光層上。
圖11A是熒光層34的放大圖。圖11B是圖11A所示的熒光層34的部分C的橫截面圖。
熒光層34包括熒光粉顆粒37和連接劑36。連接劑36由堿土金屬硼酸鹽(以后稱作CBB)和氧化釔構成。這兩種構成連接劑36的組分都具有使熒光粉顆?；ハ噙B接并且將熒光粉顆粒37固定到保護層32上的功能。
除了這些功能外，氧化釔具有保護熒光粉顆粒免受汞離子轟擊的功能，其中汞離子是在燈照明時汞發(fā)生離子化而生成的。另外，就兩種從汞發(fā)射的波長為分別185納米和254納米的紫外光而言，氧化釔阻礙(至少70％)185納米波長的紫外光，允許(大約85％)254納米波長的紫外光通過。其中，185納米波長的紫外光使熒光粉老化，而254納米波長的紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)射可見光。
另一方面，加入CBB改善了連接劑36的連接力。此處應該注意的是，254納米波長的紫外光通過CBB。
假定通過后面將描述的方法形成的熒光層34中的許多(大量)熒光粉顆粒37中，有一些熒光粉顆粒，和圖11B所示的熒光粉顆粒37A一樣，其全部表面都覆蓋有連接劑36，還有其它熒光粉顆粒，雖然沒有示出，其表面部分覆蓋了連接劑36并且部分暴露。也就是說，每個熒光粉顆粒部分或全部覆蓋有連接劑。
在眾多制備具有上述構造的冷陰極燈的方法中，下面介紹的是形成熒光層的方法，請參考圖12。形成熒光層的方法基本上和常規(guī)方法相同，除了懸浮液的組成以外，該組成將在下面描述。相應地，省略了該方法的細節(jié)，只描述了精華部分。此處應該指出的是，保護層32是通過實施方案1所述的方法形成的。
首先，在圖12所示的過程D中，在玻璃管30中引入含有熒光粉顆粒的懸浮液，使其和已經(jīng)在玻璃管30內(nèi)表面上形成的保護層32相接觸。
更具體而言，準備了含有熒光粉懸浮液的罐43。通過在作為有機溶劑的乙酸丁酯中加入一定量的熒光粉顆粒、作為釔化合物的羧酸釔[Y(CnH2n+1COO)3]、CBB顆粒和作為增稠劑的硝化纖維(NC)，制備熒光粉懸浮液42。
玻璃管30保持垂直豎立，其下端浸泡在熒光粉懸浮液42中。采用真空泵(沒有示出)從玻璃管30的上端排空玻璃管30，從而通過在玻璃管30內(nèi)形成負壓抽吸熒光粉懸浮液42。在液面達到玻璃管30最頂端之前(此時液面到達一定高度)停止抽吸，將玻璃管30從熒光粉懸浮液42中拔出。這樣使熒光粉懸浮液42附著到玻璃管30內(nèi)表面的一定區(qū)域上，形成熒光粉懸浮液層42。
然后，當干燥暖空氣(25℃-35℃)送到玻璃管30(該過程沒有示出)中時，玻璃管30中的熒光粉懸浮液層42被干燥，然后去除(過程E)位于玻璃管30上端的干熒光粉懸浮液層42的一部分，其中在過程D中就是通過該上端向上抽吸熒光粉懸浮液42的。
此后，在過程F中，將玻璃管30水平放置在氧化硅管44中，如下燒結(jié)5分鐘由燃燒器46從外面加熱氧化硅管44，同時空氣38被送入玻璃管30中。調(diào)整燃燒器46的加熱溫度，使玻璃管30內(nèi)表面的溫度是650℃-750℃。
這樣燒結(jié)后，羧酸釔熱分解，形成玻璃態(tài)的氧化釔(Y2O3)。
另外，在上述燒結(jié)過程中，CBB顆粒熔融形成玻璃層。
如上所述，形成了熒光層(圖11)。
試驗1本申請人制備了上述冷陰極熒光燈(稱作本發(fā)明實施例)的樣品，其中熒光層由熒光粉顆粒、氧化釔和CBB組成，為了比較，還制備了兩種冷陰極熒光燈的對比實施例，這兩種燈和本發(fā)明實施例的唯一不同在于熒光層結(jié)構。
這兩種對比實施例中的一種是冷陰極熒光燈(對比實施例1)，其中熒光層由熒光粉顆粒和CBB組成，另一種是冷陰極熒光燈(對比實施例2)，其中熒光層由熒光粉顆粒和氧化釔組成。
其次，假定熒光粉顆粒的總重量是100，那么氧化釔和CBB相對于該總重量的比如下本發(fā)明實施例氧化釔0.4，CBB0.2對比實施例1 CBB1.0對比實施例2 氧化釔0.6這三種燈總共照明2000小時，觀察了亮度隨時間的改變。
試驗結(jié)果如圖13所示。
就試驗開始后即刻的亮度(此后稱作“初始亮度”)而言，對比實施例1最亮，隨后是本發(fā)明實施例，然后是對比實施例2。申請人認為原因如下。和氧化釔相比，CBB通過了更多量的波長為254納米的紫外光，該紫外光有助于熒光粉發(fā)射光。另外，對比實施例1的燈和其它兩種燈相比，熒光粉顆粒的暴露表面，即沒有覆蓋連接劑的面積更大。相應的，對比實施例1的燈比其它兩種類型燈的熒光粉顆粒接收更多量的紫外光。所以，對比實施例1的初始亮度值最高。
觀察到在本發(fā)明實施例和對比實施例2之間初始亮度(下面也稱作亮度)也有差別。申請人認為原因如下。如下面將描述的，僅僅由氧化釔組成的連接劑(對比實施例2)和由氧化釔以及CBB組成的連接劑(本發(fā)明實施例)相比，連接力更弱。因此，對于對比實施例2，即使沒有發(fā)生熒光層脫落，固定在熒光層中的熒光粉顆粒的比例也低，而且熒光粉顆粒在一定程度上離開了熒光層。這導致兩者之間出現(xiàn)了亮度區(qū)別。
發(fā)現(xiàn)對比實施例1的亮度從試驗開始就快速降低。這是因為由于對比實施例1的熒光粉顆粒具有更多的暴露區(qū)域，所以它們更容易因為汞離子的轟擊而老化，并且汞容易被熒光粉顆粒吸附。另外，CBB也容易吸附汞。所以，認為亮度的快速下降是因為在初始階段熒光粉顆粒的老化和汞消耗進行得很快。
圖14是根據(jù)圖13衍生的結(jié)果，給出了當假設初始亮度為100％時亮度保持因子隨時間的變化關系。
從圖14中可以發(fā)現(xiàn)，在試驗開始后大約100小時和以后，亮度保持因子的下降比例都平行發(fā)展。如此所示，本發(fā)明實施例和對比實施例1具有基本相同的值。也發(fā)現(xiàn)對比實施例1與本發(fā)明實施例以及對比實施例2相比，亮度保持因子的降低速率更大。試驗1的結(jié)果總結(jié)如下。
本發(fā)明實施例在亮度保持因子上優(yōu)于對比實施例1。也就是說，本發(fā)明實施例和對比實施例1相比，壽命更長。本發(fā)明實施例的亮度保持因子等于或優(yōu)于對比實施例2。
試驗2本申請人對熒光層具有不同氧化釔和CBB混合比的試樣進行了沖擊試驗，以測試沖擊是否使熒光層脫落。
更具體而言，假定熒光粉顆粒的總重量是100時，氧化釔相對于該總重量的比值是0-0.6，CBB相對于該總重量的比值是0-0.7，分別以0.1的間距變化。對多種具有不同比例組合的試樣燈，都制備了20個試樣，在這些試樣上進行了沖擊測試。
將氧化釔相對于該總重量的比例上限設為0.6的原因如下。如早前所述，隨著氧化釔比例的增加，燈亮度下降。所以和常規(guī)僅僅使用CBB作為連接劑的燈相比，需要限制燈亮度降低到一定程度。在這種情況下，可以限制燈亮度降低值為3％或更小，因為氧化釔相對于總總量的比例上限是0.6。此處應該注意的是，燈亮度降低值小于3％對實際使用不會帶來問題。
圖15給出了沖擊試驗用的試驗裝置51。
試驗裝置51包括燈支持平臺52和固定測試棒的平臺56。燈支持平臺52和固定測試棒的平臺56都固定在基座57上。
燈支持平臺52的形狀是“V型塊”，沿著和圖15的紙平面垂直的方向延伸。用于測試燈TL的玻璃燈泡放置在燈支持平臺52上，適配在該平臺上形成的V型槽里。
測試棒53的一端固定在固定測試棒的平臺56上。測試棒53固定在固定測試棒的平臺56上的點變成了固定的支撐點。測試棒53包括線圈彈簧54和塑料棒55。支撐點和連接點之間的長度L2是30毫米，其中支撐點用于固定，而在連接點處線圈彈簧54和塑料棒55互相連接。塑料棒55是圓柱狀，直徑8毫米。連接點和V型槽中心的長度L3是20毫米。塑料棒是由Teflon(注冊商標)制成的。
采用具有上述構造的測試裝置51的測試程序如下所述。
(i)將測試燈TL置于燈支持平臺52上。
(ii)上抬塑料棒55，使線圈彈簧54彎曲，直到在塑料棒55的軸心和水平方向之間的角α達到45度。此時，在塑料棒上的某部分施加0.1kgf的載荷，使該部分將以和塑料棒55的軸心垂直的方向擊打玻璃燈泡。
(iii)釋放塑料棒55，通過54的回彈力用塑料棒55沖擊測試燈TL。
(iv)肉眼檢查測試燈TL的熒光層是否有部分脫落。
對每個測試燈重復上述步驟(i)-(iv)20次。對于20只測試燈中有1只或多只出現(xiàn)了熒光層脫落的類型的測試燈被拒絕，而其中20只測試燈都沒有出現(xiàn)熒光層脫落的測試燈類型得到通過。
圖16給出了試驗結(jié)果。
在圖16中，行“A”表示氧化釔的混合比，列“B”表示CBB的混合比例。
在圖16中，對應于其中符號是“NG1”的單元的測試燈被拒絕。其它測試燈(A＝0并且B＝0的沒有試驗)通過了沖擊測試。從這些試驗結(jié)果可以知道，確認了B＝0，也就是連接劑僅僅由氧化釔組成時，熒光層出現(xiàn)脫落。另外，確認了即使在A＝0，也就是連接劑僅僅由CBB組成時，如果加入的CBB少也會出現(xiàn)熒光層的脫落。
從圖16所示的結(jié)果可以知道，從防止熒光層發(fā)生脫落的觀點來看，需要“0.1≤A”或者“0.1≤B”，以及“0.4≤(A+B)”。
通過上述可以知道，從防止熒光層脫落的觀點來看，優(yōu)選連接劑由氧化釔和CBB的混合物制成，并且優(yōu)選兩種材料的總量增加。但是，本申請人發(fā)現(xiàn)如果兩種材料的總量超過一定等級，從外面觀察時，玻璃燈泡的顏色變成淡棕色，導致亮度下降。申請人認為原因如下。也就是說，在制備工藝的燒結(jié)過程中，當羧酸釔熱分解時，生成通式為CnH2n+2的碳氫化物以及氧化釔。另一方面，CBB熔化成玻璃態(tài)。申請人認為CBB吸收了該碳氫化物，顏色變成棕色。
在圖16中，對應其中符號為“NG2”的單元的測試燈是那些由于玻璃燈泡變成淡棕色而被拒絕的測試燈，其亮度下降到合格標準以下的程度。本文中，合格標準與定義(設定)氧化釔相對于熒光粉顆粒總重量的比值上限時的標準相同。也就是說，亮度下降值為僅采用CBB作為連接劑的常規(guī)燈的3％的燈遭到拒絕(NG2)。
從圖16可以知道，從防止亮度下降的觀點來看，必須是“A≤0.6”或者“B≤0.6”，以及“A+B≤0.7”。
通過上述可以知道，從防止熒光層脫落和防止亮度下降的觀點來看，需要將作為連接劑的氧化釔和CBB混合使得“0.1≤A≤0.6”(或者“0.1≤B≤0.6”)以及“0.4≤(A+B)≤0.7”(圖16中，測試燈對應其中是“OK”的單元)。
到現(xiàn)在為止，本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)其實施方案進行了描述。但是，本發(fā)明不限于這些實施方案，可以采用其它形式，比如如下(1)在上述實施方案中，采用CCFL(冷陰極熒光燈)作為本發(fā)明實施例。但是，本發(fā)明不限于此，本發(fā)明可用于所謂的EEFL(外置電極熒光燈)，EEFL是介電勢壘發(fā)電熒光燈(dielectric barrierdischarge fluorescent lamp)，通過例如在玻璃燈泡兩端的外表面設立外部電極替代內(nèi)部電極，而將玻璃燈泡壁用作電容。
(2)CBBP，通過在CBB中加入P(焦磷酸鈣)來制備，可以用來代替CBB作為堿土金屬硼酸鹽。這種情況下，優(yōu)選CBB和P以給定比例混合，使得假定CBB是1時，P的加入量是0.7或更小。這是因為如果P的比例超過0.7，容易發(fā)生汞吸附，導致燈亮度下降。換句話說，當采用不含P的CBB作為堿土金屬硼酸鹽時，和采用CBBP的情況相比，由于汞吸附導致的亮度下降受到抑制。
實施方案3熒光燈發(fā)光是因為含在弧光管中的汞從電子獲得能量時，輻射紫外光，而紫外光激發(fā)熒光粉發(fā)出可見光。
與此同時，已知弧光管中的汞附著到構成熒光層的熒光粉顆粒上，減少了入射到熒光粉顆粒的紫外光的量，導致光通量保持因子變小。就這個問題而言，已經(jīng)公開了用金屬氧化物涂覆熒光粉顆粒的技術，作為防止入射到熒光粉顆粒的紫外光量減少的技術(例如，日本專利公告No.2653576，日本已公開專利申請No.07-316551和日本已公開專利申請No.05-320636)。例如，可以通過已知的溶膠凝膠工藝在熒光粉顆粒表面涂覆金屬氧化物層，抑制汞附著到熒光粉顆粒上，從而抑制熒光燈光通量保持因子的下降。
但是，本申請人對采用上述官方公報公開的技術制備的各種熒光燈進行了特性測試，發(fā)現(xiàn)就冷陰極熒光燈而言，雖然有一些改進，但沒有獲得足夠等級的光通量保持因子。
考慮到上述問題，實施方案3的目標就是提供具有高光通量保持因子的冷陰極熒光燈和背光裝置。
下面參考附圖，描述了實施方案3的冷陰極熒光燈。此處應該注意的是，實施方案3和實施方案1的燈不同之處僅僅在于熒光層里的熒光粉顆粒的構造。所以，下面的描述集中在熒光層里的熒光粉顆粒上。
圖17是實施方案3的熒光粉顆粒71的放大照片，是掃描電鏡(SEM)拍攝的。圖18是用比圖17更高的放大倍數(shù)拍攝的熒光粉顆粒71的放大照片。
如圖18所示，氧化鎂(MgO)顆粒稀疏分布并附著在熒光粉顆粒71的表面。通過試驗已經(jīng)確認，這樣抑制了光通量保持因子的下降，所述試驗將在后面描述。
和常規(guī)技術一樣，當采用表面沒有涂覆金屬氧化物的熒光粉顆粒時，燈處于照明狀態(tài)時汞附著到熒光粉顆粒上，入射到熒光粉顆粒的紫外光量下降，這樣逐漸導致光通量保持因子的下降。
另外，申請人認為，和常規(guī)技術一樣，當熒光粉顆粒表面完全覆蓋金屬氧化物時，汞難以附著到熒光粉顆粒上，從而提高了光通量保持因子，但在燈照明過程中由于未知原因金屬氧化物自身發(fā)生轉(zhuǎn)變，這樣逐漸使紫外光難以達到熒光粉顆粒上，從而導致光通量保持因子下降。
在本實施方案的燈20中，氧化鎂顆粒72稀疏分布并附著到熒光粉顆粒71的表面上。申請人認為由于下述兩個原因，這種構造提高了光通量保持因子。
第一個原因是，和表面沒有涂覆金屬氧化物的熒光粉顆粒相比，表面具有氧化鎂顆粒72的熒光粉顆粒71更能抑制汞附著到熒光粉顆粒上。
第二個原因是，和表面完全覆蓋了金屬氧化物的熒光粉顆粒相比，表面具有氧化鎂顆粒72的熒光粉顆粒71導致光通量保持因子難以下降，這歸因與金屬氧化物的轉(zhuǎn)變。
申請人認為基于上述兩個因素的結(jié)合，和采用了常規(guī)技術的燈相比，本實施方案的燈20更能提高光通量保持因子。
還優(yōu)選氧化鎂顆粒72均勻分布在熒光粉顆粒71的整個表面上。當氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面上分布不均勻時，汞容易附著到幾乎沒有氧化鎂顆粒的區(qū)域，導致光通量保持因子下降。相反，通過將氧化鎂均勻分布到熒光粉顆粒71的整個表面上，總體上汞就難以附著到熒光粉顆粒的表面上，因此抑制了光通量保持因子的下降。
此處應該注意的是，在圖17和18中，氧化鎂顆粒72覆蓋熒光粉顆粒71的覆蓋比是大約40％。通過測量區(qū)域內(nèi)氧化鎂顆粒72和熒光粉顆粒71的比得到該覆蓋比。
熒光粉顆粒71的粒徑大約是5微米-10微米。優(yōu)選氧化鎂顆粒72的平均粒徑是0.01微米-0.1微米。這是因為達到熒光粉顆粒的紫外光量下降因此降低了光通量，以及因為難以制備粒徑小于0.01微米的氧化鎂顆粒。
下面參考圖19A-19D，描述制備本實施方案的熒光粉顆粒71的方法。圖19A-19D給出了將氧化鎂顆粒附著到熒光粉顆粒表面的方法。
首先，如圖19A所示，將熒光粉顆粒71置于裝有蒸餾水80的燒杯中，然后攪拌蒸餾水80和熒光粉顆粒71，使熒光粉顆粒71均勻分布。此處所用溶劑可以是蒸餾水和醇的混合物。
接下來，如圖19B所示，將氧化鎂顆粒72放入水溶液81中，該水溶液是上一步制備的。攪拌水溶液81和氧化鎂顆粒72，使得如圖19C所示，氧化鎂顆粒72以及熒光粉顆粒71分布在水溶液84中。
然后，在水溶液84中滴入酸或堿溶液86，調(diào)整水溶液84的pH值。此時，將水溶液84的pH值調(diào)到接近熒光粉顆粒71和氧化鎂顆粒72的等電點的適當值。持續(xù)攪拌預定的時間，使得如圖19D所示，氧化鎂顆粒72分散并由于靜電吸引力附著到每個熒光粉顆粒71的表面上。此時，氧化鎂顆粒72近似均勻分布在熒光粉顆粒71的全部表面上。
此處應該注意的是，將水溶液84的pH值調(diào)到接近熒光粉顆粒71和氧化鎂顆粒72的等電點適當值的原因如下。如果例如在pH值接近熒光粉顆粒71的等電點的適當值時發(fā)生反應，則熒光粉顆粒71的表面電勢變得非常小，導致熒光粉顆粒71和氧化鎂顆粒72之間難以吸附。相反，如果在pH值接近氧化鎂顆粒的等電點的適當值時發(fā)生反應，氧化鎂顆粒72簇擁在一起，導致氧化鎂顆粒72難以附著到熒光粉顆粒71上。
當將水溶液84的pH值調(diào)到接近熒光粉顆粒71和氧化鎂顆粒72的等電點的適當值時，氧化鎂顆粒72分散并由于靜電吸引力附著到每個熒光粉顆粒71表面上，如圖17和18所示。
此處應該注意的是，通過調(diào)整水溶液的pH值，水溶液中氧化鎂顆粒72的密度和反應時間等，可以調(diào)節(jié)氧化鎂顆粒72覆蓋熒光粉顆粒71的比例。
此后，通過吸濾從溶劑中分離熒光粉顆粒71。然后用醇清洗熒光粉顆粒71，在室溫干燥該醇，然后在高溫干燥熒光粉顆粒71預定的時間。
隨后，將由此得到的熒光粉放入含有連接劑和粘結(jié)劑的溶劑中，攪拌該溶劑得到熒光粉懸浮液。將該熒光粉懸浮液施加到在玻璃管30內(nèi)表面上形成的保護層32上，干燥并燒結(jié)。從而形成了覆蓋并附著到形成在玻璃管30內(nèi)壁上的保護層32上的熒光層34。
本申請人對本實施方案的燈和常規(guī)燈進行了特性測試。更具體而言，制備了本發(fā)明實施例的燈20，其覆蓋率是40％；通過溶膠凝膠方法制備了對比實施例1，其覆蓋率為100％(專利文獻1)以及沒有特殊處理的對比實施例2(覆蓋率為0)；測試了光通量保持因子。
圖20給出了對本發(fā)明實施例、對比實施例1和2的特性測試結(jié)果，是光通量保持因子和壽命的關系曲線。該圖的縱軸代表光通量保持因子(％)，橫軸代表壽命(h)。在圖20中，實線表示本發(fā)明實施例，點線表示對比實施例1，短劃線表示對比實施例2。
從圖中可以發(fā)現(xiàn)，采用溶膠凝膠方法并且覆蓋率是100％的對比實施例1，和沒有特殊處理的對比實施例2相比，有略微的提高，但不能說對比實施例1具有足夠的光通量保持因子。
另一方面，本發(fā)明實施例在光通量保持因子上有很大的提高。對比實施例1和2在開始照明后，光通量迅速下降，但本發(fā)明實施例和對比實施例1和2相比，光通量保持因子逐漸下降。申請人認為這是有利的效果。
就開始照明后的即刻亮度(開始照明時，壽命是0小時)而言，得到了下列結(jié)果。采用溶膠凝膠方法并且覆蓋率100％的對比實施例1是大約4200cd/m2，沒有特殊處理的對比實施例2的開始照明后的即刻亮度是大約4400cd/m2。申請人認為這是因為，和沒有特殊處理的對比實施例2相比，用溶膠凝膠方法并且覆蓋率100％的對比實施例1中，熒光粉顆粒更難以被紫外光激發(fā)。
相反，本發(fā)明實施例1在開始照明后即刻亮度大約是4520cd/m2，這遠遠大于對比實施例2。申請人認為這是由于在熒光粉顆粒71表面上存在著氧化鎂顆粒72，所以因反射系數(shù)而使得熒光粉顆粒71表面的紫外光反射下降，同時紫外光入射量增加，激發(fā)了更多的熒光粉顆粒。
上述特性測試驗證了本發(fā)明實施例提高了光通量保持因子，其光通量保持因子比對比實施例1和2更高。
在該特性測試中，本發(fā)明實施例(40％覆蓋率)采用的是氧化鎂顆粒72覆蓋40％的熒光粉顆粒71。但是，本申請人還進行了試驗，通過制備具有不同覆蓋率的多種熒光粉顆粒，并測量分別包括該多種熒光粉顆粒的每種燈的光通量保持因子，確定了最優(yōu)覆蓋率范圍。
圖21是開始照明后1000小時的光通量保持因子和氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71上的覆蓋率的關系圖?？v軸表示光通量保持因子(％)，橫軸代表氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面的覆蓋率(％)。
此處應該注意的是，氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面的覆蓋率是通過掃描電鏡(SEM)或其它方法拍攝熒光粉顆粒71，并測量一定方向上某一區(qū)域內(nèi)氧化鎂顆粒72和熒光粉顆粒71的比得到的。
圖21表明光通量保持因子隨著氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面的覆蓋率變化。
如圖21所示，和氧化鎂顆粒72在熒光粉顆粒71表面的0％覆蓋率的燈或者覆蓋率100％的常規(guī)燈相比，覆蓋率P(％)為0＜P＜76的燈具有改善的光通量保持因子。由此顯然可以知道，通過調(diào)整覆蓋率P(％)到0＜P＜76，可以得到光通量保持因子比常規(guī)燈更高的燈。
優(yōu)選覆蓋率P(％)為23≤P≤67。這是因為當覆蓋率P(％)位于此范圍時，和0％覆蓋率的燈或者覆蓋率100％的常規(guī)燈相比，照明開始1000小時后的光通量保持因子提高1％。
進一步優(yōu)選覆蓋率P(％)為37≤P≤57。這是因為當覆蓋率P(％)位于此范圍時，和0％覆蓋率的燈或者覆蓋率100％的常規(guī)燈相比，照明開始1000小時后的光通量保持因子提高2％。
如上所述，通過試驗確認本實施方案的燈具有提高的光通量保持因子，而這源于氧化鎂顆粒72稀疏附著到熒光粉顆粒71表面的這種構造。
也就是說，由于本發(fā)明實施方案的燈具有提高的光通量保持因子，所以本發(fā)明可以通過采用這種燈作為例如液晶顯示的背光裝置的光源，得到高質(zhì)量背光裝置。
到此為止，本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)其實施方案進行了描述。但是，本發(fā)明不限于本實施方案，可以例如如下修改。
(1)在上述實施方案中，氧化鎂顆粒稀疏附著到熒光粉顆粒表面。熒光層34包括紅、綠、藍三色的熒光粉顆粒。在這些熒光粉顆粒中，汞最容易附著到藍色熒光粉顆粒(BaMg2Al16O27:Eu2+)上。這是光通量保持因子下降的主要原因。
因此，通過將氧化鎂顆粒72至少稀疏附著到藍色熒光粉顆粒71的表面上，就可以提高光通量保持因子。通過試驗已經(jīng)確認，或者通過將氧化鎂顆粒72附著到每種顏色(紅、綠和藍)，的熒光粉顆粒表面上，或者通過將氧化鎂顆粒72僅僅附著到藍色熒光粉顆粒71的表面上，而無需將氧化鎂顆粒72附著到紅色和綠色熒光粉顆粒表面上，就充分提高了光通量保持因子。
通過試驗也已經(jīng)確認，通過將氧化鎂顆粒僅僅附著到紅色和綠色熒光粉顆粒表面，提高了光通量保持因子。通過試驗還確認，將這些顆?；ハ嗷旌?，也提高了光通量保持因子。
(2)在上述中，氧化鎂(MgO)用作附著到熒光粉顆粒表面的金屬氧化物。但是，不限于此，氧化鋅(ZnO)、氧化釔(Y2O3)或者氧化鋯(ZrO2)也可以用作金屬氧化物。
雖然已經(jīng)通過實施例和附圖已經(jīng)全面描述了本發(fā)明，但應該注意的是，對本領域技術人員而言，各種修改和改進都是顯而易見的。所以，除非這些修改和改進偏離本發(fā)明的范圍，就應該認為是包括在本發(fā)明以內(nèi)。
權利要求
1.一種熒光燈，包括玻璃燈泡；形成在玻璃燈泡內(nèi)表面上的保護層；和形成在保護層表面上的熒光層，其中保護層與熒光層接觸的表面具有裂紋。
2.權利要求1的熒光燈，其中保護層表面在管軸方向每毫米具有20-200條裂紋。
3.權利要求1的熒光燈，其中保護層的基礎組分是金屬氧化物顆粒，并且保護層中金屬氧化物顆粒的堆積密度是80％或更多。
4.權利要求3的熒光燈，其中金屬氧化物顆粒的平均粒徑是0.01微米-1微米，包括端值。
5.權利要求1的熒光燈，其中保護層的厚度是0.5微米-5微米，包括端值。
6.權利要求1的熒光燈，其中保護層與熒光層接觸的表面的表面粗糙度是200納米或更小。
7.權利要求1的熒光燈，其中熒光層包括許多熒光粉顆粒；和使熒光粉顆?；ハ噙B接的連接劑，并且連接劑含有氧化釔和堿土金屬硼酸鹽。
8.權利要求7的熒光燈，其中堿土金屬硼酸鹽是CBB。
9.權利要求7的熒光燈，其中滿足了下列關系，其中假定熒光粉顆粒的總重量是100，氧化釔相對于該總重量的比用A表示，堿土金屬硼酸鹽相對于該總重量的比用B表示0.1≤A≤0.6；和0.4≤(A+B)≤0.7。
10.權利要求1的熒光燈，其中在玻璃燈泡內(nèi)提供冷陰極型電極對，和將金屬氧化物顆粒分布并附著到至少部分構成熒光層的熒光粉顆粒的表面上。
11.權利要求10的熒光燈，其中金屬氧化物顆粒近乎均勻分布在熒光粉顆粒的整個表面上。
12.權利要求10的熒光燈，其中當用P表示金屬氧化物顆粒在熒光粉顆粒表面上的覆蓋率時，滿足下列關系0＜P＜76。
13.權利要求10的熒光燈，其中金屬氧化物顆粒的平均粒徑是0.01微米-0.1微米，包括端值。
14.權利要求10的熒光燈，其中金屬氧化物是氧化鎂。
15.權利要求10的熒光燈，其中所述至少部分熒光粉顆粒包括激發(fā)時發(fā)射藍色光的熒光粉顆粒。
16.一種背光裝置，包括權利要求1的熒光燈作為光源。
17.一種背光裝置，包括權利要求7的熒光燈作為光源。
18.一種背光裝置，包括權利要求10的熒光燈作為光源。
19.制備熒光燈的方法，所述熒光燈包括玻璃燈泡、形成在玻璃燈泡內(nèi)表面上的保護層，和形成在保護層表面上的熒光層，所述制備方法包括下列步驟在玻璃管內(nèi)表面上形成表面具有裂紋的保護層；和通過在玻璃管的管軸基本垂直時在保護層表面上施加熒光粉懸浮液，形成熒光層。
全文摘要
一種熒光燈，包括玻璃燈泡、形成在玻璃燈泡內(nèi)表面上的保護層，和形成在保護層表面上的熒光層。保護層與熒光層相接觸的表面上具有裂紋。保護層32中金屬氧化物顆粒的堆積密度是80％或更多。保護層32的表面在管軸方向上每毫米具有20－200條裂紋。金屬氧化物顆粒的平均粒徑是0.01微米－1微米。保護層厚度是0.5微米－5微米。
文檔編號H01J61/46GK1945788SQ20051010842
公開日2007年4月11日 申請日期2005年10月8日 優(yōu)先權日2004年10月7日
發(fā)明者和田英樹, 山下博文, 戶田正吾, 真鍋由雄, 馬庭隆司, 橋本望, 松尾和尋, 板垣克己 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社