专利名称：荧光灯和背光单元的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及荧光灯和背光单元(backlight unit),尤其是防止紫外辐射 泄漏出荧光灯的技术。
背景技术：
(1) 背光单元被安装在液晶面板的背表面上，并用作液晶显示装 置的光源。背光单元通常可^皮分成边缘光单元(edge-light unit)和正下型 单元(direct陽type unit)。
正下型背光单元包括在液晶面板侧上敞开用于引出光的壳和设置 在壳中的大量冷阴极荧光灯。开口被塑料扩散板、扩散片、透镜片等盖 住。
由于使用小直径玻璃灯泡的能力，冷阴极荧光灯经常用在要求薄和 亮度的背光单元中。另外，在玻璃灯泡中封闭汞作为发光材料。
当灯中发生放电时，从汞中发射出发射光谱在254nm、 313nm、 365nm等处有峰值的紫外辐射。这种紫外辐射的一部分穿过玻璃灯泡并 到达背光单元的部件。这导致背光单元的树脂部件如壳降解和变色，从 而降低透明度和半透性。结果，背光单元的表面亮度下降，背光单元将 达到其装置寿命的末端。
注意254nm和313nm的紫外辐射具有特别大的影响。365nm紫外 辐射被认为不具有太多的影响。
为此，日本专利申请公开No.2003-7252公开了通过在玻璃灯泡的内 壁表面上形成由金属氧化物如氧化钛组成的涂层能抑制紫外辐射泄漏 出灯的冷阴极荧光灯。
(2) 通常，在冷阴极荧光灯的焚光灯中，在由玻璃灯泡等组成的 半透明容器的内侧上形成包含磷光体的磷光体层。
在玻璃灯泡中封闭汞和包括一种以上稀有气体的电离气体。电极靠 近玻璃灯泡的末端设置。
当在电极之间引发阳极区放电时，玻璃灯泡中的汞被激发和电离， 汞的激发伴随共振线(波长为185nm、 254nm、 313nm和365nm)的产生。
这些共振线通过形成在玻璃灯泡内侧上的磷光体层被转变成可见光。
近年来，从环境保护的角度出发，日益要求减少荧光灯中汞的使用 数量。因此需要开发能抑制玻璃灯泡中消耗的汞数量的技术。但是，已 知当使用时间流逝时，荧光灯中的汞由于以下现象被消耗。当荧光灯工 作时，汞扩散到玻璃灯泡内，并与从玻璃灯泡扩散到磷光体材料内的钠
(Na)反应，形成汞齐。汞因此由于吸收到磷光体材料内被消耗。消耗 的汞容易吸收可见光，这是亮度下降的一个原因。
图21为具有试图解决汞消耗问题的结构的常规荧光灯(例如，见 国际公布WO 2002/047112小册子，和日本专利申请公布No.2004-6399 ) 的磷光体层的部分横截面图。如图21中所示，通过在玻璃灯泡530上 沉积^瞵光体颗粒520形成;岸光体层500,而且》岸光体颗粒520的表面部 分被金属氧化物体510覆盖。金属氧化物体510被设置在邻近的磷光体 颗粒之间在其间形成类似物，磷光体颗粒之间的间隙变窄。由于金属氧 化物体510的存在，减少了渗透到磷光体层500内的汞数量，从而抑制 了由于到磷光体材料的吸收等引起的汞消耗。
但是，如上所述，包括金属氧化物涂层的灯需要形成这种涂层的额 外步骤，这必需额外的时间。
鉴于上述问题，本发明的第一个目的是提供具有简单结构并能抑制 紫外辐射从灯中泄漏的荧光灯，和包括这种荧光灯的背光单元。
另外，在如背景技术(2)中的灯中，考虑到金属氧化物体510具 有成群形状，被磷光体层转换的光受到成群形状金属氧化物体510阻挡， 从而使光难以从玻璃灯泡530逸出。因此，尽管常规灯可抑制汞的消耗， 但它们的初始亮度低。
本发明的第二个目的是提供 一 种既能获得高亮度又能实现汞消耗 得到抑制的荧光灯等。
发明内容
为了达到第一个目的，本发明为一种荧光灯，其包括其中封闭有 汞的玻璃灯泡；形成在玻璃灯泡内侧上并包括三种磷光体颗粒的磷光体 层，三种磷光体颗粒为通过紫外辐射被激发分别能发射红光、绿光和蓝光的红色磷光体颗粒、绿色磷光体颗粒和蓝色磷光体颗粒，并且三种磷
光体颗粒中的至少两种磷光体颗粒具有吸收波长为313nm的紫外辐射 的性质。
根据这种结构，放电过程中产生的313-nm紫外辐射被吸收在磷光 体层中，可以防止313-nm紫外辐射从灯中泄漏，而不用同常规一样形 成阻挡紫外辐射的单独涂层。由于这个原因，如果在例如背光单元中使 用本发明的荧光灯，则可抑制由于313-nm紫外辐射引起的背光单元组 成元件的降解。
另外，吸收波长为313nm的紫外辐射的至少两种磷光体颗粒的一种 可为蓝色磷光体颗粒，蓝色磷光体颗粒可为Eu-激活的铝酸钡镁磷光体颗粒。
另外，吸收波长为313nm的紫外辐射的至少两种磷光体颗粒的 一种 可为绿色磷光体颗粒，绿色磷光体颗粒可为Eu/Mn-激活的铝酸钡镁磷光
体颗粒。
另外，上述至少两种磷光体颗粒可占三种磷光体颗粒总重量组成的 50wt。/o或以上。
根据这种结构，能可靠地防止313-nm紫外辐射从灯中的泄漏。 另外，磷光体层的厚度可在14pm-25nm的范围，包括两个端值。 另外，玻璃灯泡可为具有吸收波长为254nm的紫外辐射的性质的硼 硅酸盐玻璃。
另外，可在磷光体颗粒之间和其表面上形成氧化钇保护薄膜。
另外，本发明的背光单元可包括上述荧光灯。
另外，本发明的液晶显示装置可包括液晶显示面板；和上述背光单元。
另外，本发明的正下型背光单元包括大量上述荧光灯；和设置在光 弓1出侧(light extracting side)上并且为聚碳酸酯树脂的扩散板。
另外，为了达到第二个目的，在本发明的荧光灯中，磷光体层可具 有包括金属氧化物材料的棒状体和三种磷光体颗粒的磷光体颗粒之间 的跨度(span)。
根据这种结构，磷光体层转换的光可容易地被传输到玻璃灯泡外 面，因为磷光体层中包括的磷光体颗粒被包括金属氧化物的棒状体跨越 (spanned)。金属氧化物棒状体防止了汞渗透到磷光体层内，抑制了由于吸收到磷光体中等引起的汞消耗。根据这种结构，因此可以提供既能实 现高亮度又能实现汞消耗得到抑制的荧光灯。
另外，在磷光体颗粒中，至少一对相邻的磷光体颗粒可被多个棒状 体跨越。
另外，每个棒状体的厚度可不超过1.5|nm。
另外，金属氧化物可包括选自Y、 La、 Hf、 Mg、 Si、 Al、 P、 B、 V 和Zr中的至少一种。
另外，金属氧化物可包括Y203。
另夕卜，玻璃灯泡的内径可在1.2mm-13.4mm的范围，包括两个端值。 另外，本发明的荧光灯的制造方法包括涂布涂层材料到半透明容 器内侧上的磷光体层形成步骤，涂层材料包括包含分散的磷光体颗粒和 溶解的金属化合物的溶剂，蒸发所涂布的涂层材料中包括的溶剂，并加 热涂层材料使得化合物金属变成金属氧化物，形成其中磷光体颗粒被包 括金属氧化物的棒状体跨越的磷光体层；和在形成磷光体层后在半透明 容器中封闭汞的汞封闭步骤，溶剂包括各自具有不同沸点的两种或多种 溶剂。
另外，金属化合物可为有机金属化合物。 另外，有机金属化合物可包括羧酸钇。
另外，在磷光体层形成步骤中，在蒸发溶剂的同时可向半透明容器 内供给25。C下湿度在10%-40%范围的气体。
附图简述
图1为显示冷阴极荧光灯20的示意结构的部分断面图和磷光体层 的部分放大图2A和2B为显示三种磷光体名称、它们是否吸收波长为313nm 的紫外辐射以及总重量的表，图2A显示常规技术的磷光体的例子，图 2B显示实施方案1的磷光体的例子；
图3为显示检查吸收313nm紫外辐射的磷光体相对于磷光体总重量 的比例如何影响紫外辐射阻挡效果的试验结果的图4A和4B显示实施方案1的外部电极荧光灯50的结构，图4A 示意地显示外部电极焚光灯50,图4B为沿管轴的外部电才及荧光灯50 末端的放大横截面图；图5为显示实施方案1的正下型背光单元1的结构的示意透视图； 图6为显示边缘光背光单元80的示意结构的横截面图； 图7为显示烧结(scintering)步骤中水分残余量随时间变化的图； 图8显示磷光体层的横截面； 图9为实施方案2的示例性荧光灯的横截面图； 图IO为示例性磷光体层的放大概览图； 图11为另一示例性磷光体层的放大概览图； 图12为描述荧光灯示例性制造方法的流程图； 图13描述了使用辛酸钇时的化学反应； 图14为显示示例性发光器件的平面图； 图15为沿图14的A-A截取的横截面图； 图16为示例性发光器件的透视图； 图17为示例性显示装置的透视概览图； 图18为显示亮度维持率随耗用工作时间变化的图； 图19为显示使用具有不同磷光体的灯时灯电流(mA)和峰值波长 强度之间关系的图；图20为显示杂质浓度(ppm)和相对亮度(％)之间关系的图； 图21为常规荧光灯中包括的示例性磷光体层的放大概览图。符号说明1 正下型背光单元13 扩散板20, 100 冷阴才及荧光灯30, 60 玻璃灯泡(半透明容器)32, 64, 73, 102 磷光体层32B, 64B 蓝色;岸光体颗粒32G， 64G 绿色磷光体颗粒32R, 64R 红色磷光体颗粒50 外部电才及荧光灯76 氧化钇涂层(保护涂层)80 边缘光背光单元102a 磷光体颗粒104, 134 玻璃灯泡 105 金属氧化物层 110 背光单元 270 液晶电一见 272 液晶显示面泽反具体实施方式
下面参考附图描述本发明的实施方案。实施方案11.1冷阴极荧光灯的结构下面参考附图描述本实施方案的冷阴极荧光灯20的结构。图1为 显示冷阴极荧光灯20的示意结构的部分断面图和磷光体层的部分放大 图。冷阴极焚光灯20具有相对于大体圆形横截面为直管的玻璃灯泡 30。玻璃灯泡30由例如硼硅酸盐玻璃组成。注意玻璃灯泡30具有720mm 的长度，4.0mm的外径，和3.0mm的内径。注意玻璃灯泡30不限于硼硅酸盐玻璃。可使用铅玻璃、无铅玻璃、 钠玻璃等。在这种情况下，可改善灯的黑暗中起动特性。具体地说，玻 璃如上述玻璃包含大量碱金属氧化物如氧化钠(Na20),在氧化钠的示 例性情况下，钠(Na)成分随着时间流逝析出到玻璃灯泡的内侧上。析 出到玻璃灯泡内端(没有保护薄膜)上的钠被认为有助于改善黑暗中起 动特性，因为钠具有低负电性。另外，如果考虑环境保护，优选使用无铅玻璃。但是，无铅玻璃可 能在生产过程中获取作为杂质的铅。无铅玻璃因此被定义为以0.1wt% 或以下的杂质水平包含铅的玻璃。注意亏尤选内径为1.2mm-5.5mm,夕卜径为1.6mm-6.5mm。引线(lead wire)21通过凸缘玻璃(bead glass) 23密封到玻璃灯泡30 的末端中。引线21为由例如钨(W)形成的内引线和镍(Ni)形成的 外引线组成的连续线。每个内引线21的末端被固定到冷阴极电极22上。注意玻璃灯泡30的内部由于凸缘玻璃23和玻璃灯泡30被熔合爽一起而被密封，并且凸缘玻璃23和引线21通过烧结玻璃(frit glass)被固 定。另外，使用激光焊接等固定电极22和引线21。电极22为通常所说的中空电极，其为圆柱形并具有底。这里，使 用中空电极的原因在于它在抑制电极处'减射方面的有效性，'賊射由于工 作过程中的放电而发生。以玻璃灯泡30每体积预定数量如0.6mg/cc在玻璃灯泡30内部封闭 汞。在预定压力如60Torr下在玻璃灯泡30内部封闭稀有气体如氩气 (Ar)、氖气(Ne)等。注意，这里稀有气体为以5% Ar对95% Ne的比例包含氩气(Ar) 和氖气(Ne)的混合气体。磷光体层32被汞发射的紫外辐射激发，并包括分别将紫外辐射转 变成红光、绿光和蓝光的三种磷光体32R、 32G和32B。图2A和2B为显示三种磷光体名称、它们是否吸收波长为313nm 的紫外辐射以及总重量的表，图2A显示常规技术的磷光体的例子，图 2B显示实施方案1的磷光体的例子。如图2A中所示，使用BaMg2Al16027:Eu2+ (BAM, Eu-激活的铝酸 钡镁磷光体)作为常规蓝色磷光体；使用LaP04:Tb3+ (LAP)作为常规 绿色磷光体；使用Y203:Eu3+ (YOX)作为常规红色磷光体。在这三种 磷光体中，只有蓝色磷光体BAM具有吸收313-nm紫外辐射的性质(被 313-nm紫外辐射所激发)。根据要求的色温确定三种磷光体的总重量比例，BAM的总重量比 例最多为大约40%。正是由于这个原因，在常规冷阴极荧光灯中，313-nm 紫外辐射从玻璃灯泡泄漏出。相反，如图2B中所示，在本实施方案中使用BaMg2Al16027:Eu2+, Mn2+ (BAM:Mn2+, Eu/Mn-激活的铝酸钡镁磷光体)作为绿色磷光体颗 粒。类似于蓝色磷光体BAM,这种绿色磷光体具有吸收313-nm紫外辐 射的性质。按照这种方式，两种磷光体颗粒都具有吸收313-nm紫外辐 射的性质，313-nm紫外辐射被吸收在磷光体层32中(防止紫外辐射到 达玻璃灯泡30)，并防止313-nm紫外辐射从玻璃灯泡30泄漏出(泄漏 到冷阴极焚光灯20外)。在图1底部处的放大图中，313-nm紫外辐射被显示为黑箭头。 313-nm紫外辐射基本纟皮磷光体层32阻挡，并且不能到达玻璃灯泡30。因此还可以抑制iE皮璃灯泡30的曝晒。1. 2吸收313-nm紫外辐射的磷光体的优选比例下面描述检查吸收313-nm紫外辐射的磷光体相对于磷光体总重量 的比例如何影响阻挡紫外辐射效果的试验。图3为显示试验结果的图。在图中，横轴代表吸收313-nm紫外辐 射的磷光体相对于磷光体颗粒总重量的重量百分比(％)，而纵轴代表 313-nm紫外辐射的辐射强度(任意单位)。通过如下进行试l全施加6mA的恒定电流使具有与图1中所述冷 阴极荧光灯20相同结构的灯(外径为3mm,内径为2mm)工作，并在 纵向上的灯中心处测量发射到灯外的313-nm紫外辐射的强度。测量中所用灯的磷光体层的厚度为14pm-25^im。后文提到测量厚度 的方法。如图3中的图所示，可认识到，当吸收313-nm紫外辐射的磷光体 的总重量百分比增加时，阻挡效应变大，特别地，当比例为50°/。或以上 时，明显防止了 313-nm紫外辐射泄漏到灯外。注意当上述比例为50%或以上时，尽管图中看上去313-nm紫外辐 射的强度为O,但辐射强度实际上不为O,而是测量到微量的辐射强度。另外，本实施方案中吸收313-nm紫外辐射的磷光体被定义为这样 一种磷光体，其中当254nm左右的激发波长光镨的强度为100%时， 313nm的激发波长光谱的强度为80%或以上(激发波长光谱为当在一波 长范围激发磷光体时用激发波长和光强度作图的 一 类光谱，相对于最大 峰值100处的激发波长)。换句话说，吸收313-nm紫外辐射的磷光体 为能吸收313-nm紫外辐射并将它转化成可见光的磷光体。注意，在使用如图2B所示的吸收313-nm紫外辐射的蓝色和绿色磷 光体时，90%为这些磷光体的总重量百分比的上限。但是，当混合三种 颜色的磷光体时，这种上限值可根据要设定的颜色范围变化。1.3外部电极荧光灯的结构本发明不仅可应用于冷阴极荧光灯，而且可应用于外部电极荧光灯。图4A和4B显示了本实施方案的外部电极荧光灯50的结构。图4A示意地显示了外部电极荧光灯50，图4B为沿管轴的外部电极焚光灯50 末端的放大横截面图。如图4A中所示，外部电极焚光灯50包括由两端^f皮密封的直管圆柱 形玻璃管组成的玻璃灯泡60和环绕玻璃灯泡60末端外圆周形成的外部 电才及51和52。玻璃灯泡60由例如硼硅酸盐玻璃组成，其横截面基本为圆形。外 部电极51和52由铝金属箔组成，并使用包含硅酮树脂和金属粉末的导 电粘合剂固定到玻璃灯泡60上，以便覆盖玻璃灯泡60末端的外圆周。注意玻璃灯泡60不限于硼硅酸盐玻璃。可使用铅玻璃、无铅玻璃、 钠玻璃等。在这种情况下，可改善灯的黑暗中起动特性(in-dark starting characteristic)。具体地说，玻璃如上述玻璃包含大量-咸金属氧化物如氧 化钠(Na20)，在氧化钠的示例性情况下，钠(Na)成分随着时间流逝 析出(elute)到玻璃灯泡的内侧上。析出到玻璃灯泡内端(没有保护薄膜) 上的钠被认为有助于改善黑暗中起动特性，因为钠具有低负电性。尤其在形成外部电极以便覆盖玻璃灯泡末端外圆周的外部电极荧 光灯中，优选在玻璃灯泡材料中包含3moiy。-20moP/。的碱金属氧化物。例如，如果碱金属氧化物为氧化钇，则优选在玻璃灯泡材料中包含 5mol。/。-20mol。/。的氧化钇。如果氧化钇含量小于5mol%,则存在黑暗中 起动时间将超过1秒的较高可能性(换句话说，如果氧化钇含量为5mol% 或以上，则存在黑暗中起动时间将少于1秒的较高可能性)。如果氧化 钇含量超过20mol%,则可能存在诸如玻璃灯泡由于长期使用而变白造 成的亮度下降和玻璃灯泡强度降低的问题。另外，如果考虑环境保护，优选使用无铅玻璃。但是，无铅玻璃可 能在生产过程中获取作为杂质的铅。无铅玻璃因此^L定义为以0.1wt% 或以下的杂质水平包含铅的玻璃。注意可使用氟树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂等代替硅酮树脂作为 导电粘合剂。另外，代替使用导电粘合剂将金属箔固定到玻璃灯泡60 上，可通过在玻璃灯泡60的电极形成部分整个圆周周围涂布银糊料形 成外部电极51和52。此外，可赋予外部电极51和52圆柱形状，或可 制成覆盖玻璃灯泡60末端的盖。如图4B中所示，在玻璃灯泡60的内侧上形成由例如氧化钇(丫203 ) 组成的保护层62。保护层62用于抑制玻璃灯泡60和其中封闭的汞之间的反应。磷光体层64被沉积在保护层62上。如图4A中所示，假定外部电 才及51和52的内端位置为B，则在对应于玻璃灯泡60的B-B的区域中 形成磷光体层64。在磷光体层64中，使用BaMg2Al16027:Eu2+ (BAM)作为蓝色磷光 体颗粒64B，使用BaMg2Al16027:Eu2+, Mn2+ (BAM: Mn2+)作为绿色磷 光体颗粒64G,使用Y203:Eu3+ (YOX)作为红色磷光体颗粒64R。1.4背光单元的结构本发明的冷阴极荧光灯20可用在正下型或边缘光(光导板)背光 单元中。下面首先描述正下型背光单元，其次是边缘光背光单元。 1.4.1正下型背光单元图5为显示本实施方案的正下型背光单元1的结构的透视示意图。 在图5中，前面板16的一部分已被切去以显示背光单元1的内部构造。正下型背光单元1包括大量冷阴极荧光灯20、用于存放荧光灯20 并在液晶面板侧上敞开以引出光的壳10和覆盖壳10的开口的前面板 16。冷阴极焚光灯20为直管，在本实施方案中，14个冷阴极荧光灯20 在壳10的横向上被平行设置，使得它们的轴水平延伸。注意，使用在 图中未示出的电子镇流器使这些冷阴极焚光灯20工作。壳10由聚对苯二曱酸乙二酯(PET)树脂制成，在壳10的内侧11 上气相沉积金属例如银来形成反射表面。注意，可用金属材料例如铝代 替树脂来构成壳10。壳10的开口被半透明前面板16覆盖，并被密封使得外部物质如灰 尘和污物不能进入壳10。通过层压扩散板13、扩散片14和透镜片15 形成前面才反16。扩散板(diffusion plate) 13和扩散片14散射和漫射(diffuse)冷阴极荧 光灯20发射的光，透镜片15在片15的法线方向上校直光。因此，冷 阴极荧光灯20发射的光均匀地照射在前面板16的整个表面(发光表面)上。注意，扩散板13由PC (聚碳酸酯)树脂材料制成。PC树脂具有 极佳的防潮性、机械强度、耐热性和光学透明性，并且由于水分吸收导致PC树脂板翘曲非常小的事实，经常用在大屏幕(例如17英寸或以上) 液晶显示电视机用扩散板中。另 一方面，与用在小型液晶显示电视机中的丙烯酸类树脂扩散板相 比，PC树脂由于紫外辐射影响而容易降解和变色。本发明的发明人证实，尽管313-nm紫外辐射对丙烯酸类树脂扩散 板的影响几乎不存在问题，但仍存在PC树脂扩散板由于313-nm紫外辐 射而明显降解和变色的情况。本实施方案的冷阴极荧光灯20因包含能吸收313-nm紫外辐射的磷 光体而能防止313-nm紫外辐射的泄漏，甚至在使用由于313-nm紫外辐 射而容易降解的PC树脂扩散板时，也可以长时间保持扩散层的性能。1.4.2边缘光背光单元图6为显示边缘光背光单元80的示意结构的横截面图。 背光单元80包括由半透明丙烯酸类树脂制成的光导板82、位于光 导板82端面处的两个冷阴极荧光灯20、将冷阴极焚光灯20发射的光反 射到光导板82的反射板84、和位于光导板82主面(光引出侧上的表面) 上的片层86。液晶面板90 #3殳置在背光单元80的正面上。通过层压多个片如用于提高亮度的棱镜片(例如，BEF(亮度增强 薄膜)，3M公司制造)和用于扩大视角的光扩散片形成片层86。有时在构成片层86的片中包含因313-nm紫外辐射而容易降解的材 料。使用本实施方案的冷阴极荧光灯20能抑制这种降解。1.5其它1.5.1吸收313-nm紫外辐射的磷光体的例子尽管在本实施方案中蓝色和绿色磷光体具有吸收313-nm紫外辐射 的性质，但也可使用具有相同性质的红色磷光体。具体地说， Y(P,V)04:Eu3+或3.5MgO'0.5MgF2.GeO2:Mn4+(MFG)可用作这类红色磷 光体。如果三种磷光体都具有吸收313-nm紫外辐射的性质，则能更有 效地防止313-nm紫外辐射从灯中的泄漏。下面为具有吸收313-nm紫外辐射的性质的适用磷光体的例子。对 磷光体的组合没有限制。蓝色磷光体BaMg2Al16027:Eu2+ ,Sr^PO^Cl^Eu", (Sr,Ca,Ba)K)(P04)6Cl2:Eu2+, Bai.x.ySrxEuyMg卜zMnzAh。On (条件是x、 y 和z为满足条件0^x^0.4、 0.07SyS0.25和的数，尤其优选z 满足条件0.4%0.5)绿色4,光体BaMg2Al16027:Eu2+,Mn2+ ， MgGa204:Mn2+ , CeMgAlu019:Tb3+红色磷光体YV04:Eu3+,YV04:Dy3+ (发绿光和红光)注意，不同化合物的磷光体的混合物可用于一种颜色。 一个例子是 使用BAM用于蓝色，LAP (不吸收313-nm紫外辐射)和BAM:Mn"用 于绿色，YOX(不吸收313-nm紫外辐射)和YV04: Eu3+用于红色。在 这种情况下，通过调整磷光体使得吸收313-nm紫外辐射的磷光体占总 重量比例的50%或以上能可靠地防止紫外辐射从玻璃灯泡中泄漏。1.5.2磷光体层的厚度如本实施方案中所述，磷光体层32(见图l)的厚度优选为 14,-25,(更优选16|im-22(xm)。本文提到的厚度为磷光体层32在四个任意位置如离玻璃灯泡30横 截面中心0、 90、 180和270度处使用SEM (扫描电镜)观察的平均厚 度。这里，如果四个位置中任何一个处的磷光体层101的表面不是平的， 则测量最厚部分的厚度。如果磷光体层32的厚度小于14pm,则玻璃灯泡30中产生的紫外 辐射更可能穿过玻璃灯泡30而不被转化成可见光，因而不能得到足够 的可见光转换效率。如果磷光体层32的厚度超过25pm,则光更可能被 磷光体层32阻挡，因而不能得到足够的可见光转换效率。1.5.3 254-nm紫外辐射尽管在本实施方案中没有详细提及，但254-nm紫外辐射也可降解 背光单元的构成元件。为了避免这种情况，在本实施方案的玻璃灯泡30 (见图1)中使用具有吸收254-nm紫外辐射的性质的硼硅酸盐玻璃。这种性质可通过往玻璃中掺杂预定量的过渡金属氧化物来实现，预 定量取决于过渡金属氧化物的类型。例如，可通过往玻璃中掺杂约0.05moP/。或更多的氧化钛(Ti02)实现上述性质。但是，考虑到氧化钛 的组成比例大于5.0mol。/o时玻璃失透，希望组成比例为0.05mol。/o到 5.0mol%，包括两个端值。还可通过往玻璃中掺杂0,05molo/o或更多的氧化铈(Ce02)实现上 述性质。但是，考虑到氧化铈组成比例大于0.5mol。/。时玻璃脱色，希望 氧化铈的组成比例为0.05mol。/。到0.5mol%，包括两个端值。注意，可往 玻璃中掺杂最高约5.0mol。/。的氧化铈，因为玻璃的脱色可通过另外掺杂 氧化锡(SnO)来抑制。但是，在这种情况下，如果掺杂超过5.0mol% 的氧化铈，则玻璃也会失透。还可通过往玻璃中掺杂2.0moiy。或更多的氧化锌来实现上述性质。 但是，希望往玻璃中掺杂2.0-10mol。/o的氧化锌，包括两个端值，因为如 果氧化锌的组成比例超过10mol%，则玻璃的热膨胀系数增加。如果在 这种情况下在引线中使用钨(W)，则存在玻璃和引线(钨具有44xl(T1 的热膨胀系数)热膨胀系数的差异，使密封困难。还可通过往玻璃中掺杂0.01moiy。或更多的氧化铁(Fe203 )来实现 上述性质。但是，考虑到氧化铁的组成比例大于2.0mol。/。时玻璃会脱色， 希望氧化4失的组成比例为0.01molo/o到2.0mol%,包括两个端值。1.5.4磷光体层形成方法在本实施方案中，使用BAM磷光体作为蓝色磷光体。通常已知这 些BAM磷光体在烧结步骤中容易降解。鉴于此，下面描述可抑制烧结步骤中BAM磷光体降解的磷光体层 形成方法。通常，通过四个步骤形成磷光体层(A)调整磷光体层悬浮液； (B)涂布磷光体层悬浮液到玻璃灯泡上；(C)干燥；和(D)烧结(烘 烤)。本发明的发明人了解到，烧结步骤中BAM磷光体的降解因以下原 因而发生。当在300。C-500。C的温度下进行烧结时，水分吸收到磷光体 上，因此磷光体降解。在此，可通过在约200。C-300。C下再加热一定程度上除去附着到磷 光体上的水分。但是， 一旦温度在再加热后下降到室温等，水分可再次 吸收到磷光体上。因此，这种方法不能产生足够的效果。本发明的发明人发现，这个问题可通过往磷光体层悬浮液中加入金属羧酸盐来解决，从而金属羧酸盐在调整步骤(A)中附着到磷光体上， 并导致分解温度在30(TC-60(TC范围的金属羧酸盐与水分反应，从而在 烘烤步骤(D)中形成金属氧化物。优选使用辛酸钇(yttrium caprylate )、 2-乙基己酸钇或辛酸钇(yttrium octylate)作为金属羧酸盐。例如，当使用辛酸钇时，显示上述烘烤步骤中辛酸钇反应转换的反 应式为Y(C7H15COO)3+H20—Y-(OH)3+3C7H15COOH—Y203+H20+C02在烧结步骤中，在发生磷光体吸收水分的温度范围，辛酸钇吸收水 分并因此形成氧化钇。按照这种方式，可避免烘烤步骤中磷光体吸收水 分。辛酸钇还与容易附着水分的磷光体表面的一部分反应，从而在该部 分上形成氧化钇涂层(下文中将参考图8描述这种涂层)。因此，可以显著减少水分再附着到磷光体表面(例如，即使在烧结 后在室温下放置磷光体时，也很难发生水分吸收)。下面描述当使用辛酸钇时测量磷光体层上水分残余量的例子。图7为显示烧结步骤中OH基数量(水分残余量)随时间变化的图。 实线代表辛酸钇，而虛线代表钇醇盐。使用FT-IR分光计根据OH基吸 收带(4300 1/cm)中的光吸收估计水分残余量。将每种化合物溶解在乙 酸丁酯中，旋涂到硅晶片上使得具有O.lpm的厚度，并在10(TC下干燥 30分钟。然后，在550。C下观察水分残余量变化，55(TC为烧结步骤中 采用的温度。如图7所示，当使用辛酸钇时，在几分钟的非常短时间内除去水分。这说明实施方案1的磷光体层形成方法可有效地用在灯大量生产中的磷 光体烘烤步骤中。另一方面，当使用钇醇盐时，不能大量除去水分。这归因于以下事 实，即作为金属原子的钇(Y)在水解反应中受到OH基攻击。相比而言，当使用辛酸钇时，与钇(Y)结合的有机官能团能有效 用作对OH基的位阻，从而抑制钇和OH基之间的反应。根据上述磷光体层形成方法，包含较大量BAM磷光体的灯能表现出长寿命和高的亮度维持率，BAM磷光体通常被认为由于Hg吸收等而造成亮度维持率明显下降。本发明的发明人证实，亮度维持率在3000小时时可提高5%-10%。 另夕卜，3000小时时的色移(色度x和y的变化量)可被降低到1/2。因此，即使在长期使用后也可防止色泽再现性的降低。这里应注意，上述》岸光体层形成方法不^f又可用于BAM^岸光体，而且可用于其它类型的磷光体，并能产生类似效果。下面描述根据上述磷光体层形成方法的烘烤步骤后得到的磷光体层的状况。图8显示了形成的磷光体层的横截面。图8与图1有关联，并显示 了冷阴极荧光灯20的磷光体层。玻璃灯泡72内侧上的磷光体层73由磷光体颗粒74和在磷光体颗 粒74之间跨越并覆盖其表面的氧化钇涂层(保护薄膜)76组成。氧化钇涂层76覆盖磷光体层73的表面和磷光体颗粒74的表面， 并在磷光体颗粒74之间跨越。这些氧化钇涂层76具有将封闭在灯中的汞与磷光体颗粒74和玻璃 灯泡72隔开的作用。这使得可以防止由与汞的化学反应引起的磷光体颗粒74的降解和 由于吸附到玻璃灯泡7 2上引起的放电空间中汞的;肖耗。实施方案2下面描述实施方案2。2.1荧光灯结构和制造方法概述在本发明的示例性荧光灯中，棒状体具有比其直径方向上宽度长的 内-磷光体颗粒长度，并具有1.5pm或以下的厚度。另外， 一对邻近的磷 光体颗粒可被多个棒状体跨越。这里，当使用高分辨率扫描电镜 (HRSEM)观察时可看到棒状体的"厚度"，并指棒状体纵向长度1/2处 的厚度(内-磷光体颗粒方向上的长度)。优选金属氧化物为选自具体是Y、 La、 Hf、 Mg、 Si、 Al、 P、 B、 V 和Zr中的至少一种。尤其优选金属为Y。如果金属氧化物包含氧化钇如 Y203,则能进一步减少汞的消耗。在本发明的示例性荧光灯中，半透明容器为具有1.2mm-13.4mm的小内径的管状玻璃。向小直径荧光灯上涂布包含^皮金属氧化物组成的棒 状体跨越的磷光体颗粒的磷光体层非常有益。在本发明的荧光灯的示例性制造方法中，优选使用有机金属化合物 如羧酸钇作为金属化合物。在这种情况下，优选在磷光层形成步骤中进行溶剂蒸发的同时向半透明容器内供给25匸下湿度(相对湿度)为 10%-40%的气体。不清楚原因，但如果半透明容器中的湿度太低，则磷 光体层的厚度均匀性等下降，如果湿度太高，则溶剂蒸发需要太长时间， 从而降低了生产效率。通过供给25。C下湿度为10%-40%的气体到半透 明容器内进行溶剂蒸发能有效形成具有极好均勻性的磷光体层。尽管根 据涂层材料中包含的溶剂类型而有所差异，但溶剂蒸发期间的大气温度 为25。C到5CTC通常是合适的。本发明的示例性荧光灯优选用作例如发光设备中包括的光源。发光 设备的 一个例子包括例如多个本发明的示例性荧光灯，它们被存放在包 括能传递荧光灯发射的光的窗口的壳中。示例性发光设备优选用作例如液晶显示装置等的显示装置中包括 的背光单元。在液晶显示装置的一个例子中，发光设备例如被设置在显 示面板的背面上。2.2冷阴极荧光灯的结构下面参考附图具体描述冷阴极焚光灯的结构。图9为本实施方案的示例性荧光灯的横截面图，图IO为图9中所 示荧光灯中包括的磷光体层的放大视图。如图9中所示，在冷阴极荧光灯100中，具有圆形横截面的玻璃灯 泡(半透明容器)104的端各自用引线103密封，在玻璃灯泡104内部 的引线103的内端各自连接到电极106上。在玻璃灯泡104内侧预定区 域上形成磷光体层102。如图10中所示，磷光体层102包含磷光体颗粒102a，磷光体102a 被包含金属氧化物的棒状体102b跨越。棒状体102b具有例如1.5pm或 以下的厚度。存在一对相邻磷光体颗粒102a被多个棒状体102b跨越的 情况。棒状体102b的存在使磷光体颗粒102a之间的间隙变窄，并抑制 了汞渗透到磷光体层102内。因此这抑制了汞由于吸收到磷光体颗粒102a上的消耗。另外，设置在磷光体颗粒102a之间并跨越其间的金属氧化物体为 棒状的，由磷光体层102转换的光容易被传输到玻璃灯泡104外面。根据这种结构，本实施方案的荧光灯100既能获得高亮度又能实现 汞消耗的抑制，如在下文中提到的工作实施例中所示。优选金属氧化物为选自例如Y、 La、 Hf、 Mg、 Si、 Al、 P、 B、 V和 Zr中的至少一种。在这些中，Zr、 Y、 Hf等是优选的，因为它们与氧原 子的结合能超过10.7xl(T9J。 10.7xl0勺对应于185-nm紫外辐射的光子 能，185-nm紫外辐射为与汞激发一起产生的共振线之一 。使用例如Zr02、 丫203或Hf02作为包括与氧原子的结合能超过10.7xl0力的金属的金属 氧化物提高了金属氧化物对暴露于185-nm紫外辐射的抵抗力。另外使 用包括Y203的金属氧化物进一步降低了汞消耗，这是优选的。可使用Si02、 A1203、 Hf02等作为金属氧化物。这些金属氧化物对 波长为254nm的光具有高(实质上为100%)的透射率。磷光体通过接 受254-nm光发射可见光。因此，使用对254-nm光具有高透光率的金属 氧化物提高了发光效率，这是优选的。注意，棒状体102b可^:称为针状体。注意，Zr02对254-nm光具有大约95%的透射率，V205、 Y203和 Nb05对254-nm光具有大约85%的透射率。Y203和ZrOz对波长为200nm 或以下的光具有低透射率，具体地分别小于30%和20%。由于这个原因， Y203和Zr02具有阻挡能降解磷光体的185-nm光的巨大作用，这是优选 的。在玻璃灯泡104的内侧上形成磷光体层102,除了例如其两端。尽 管没有特别限制，但从玻璃灯泡104的端面到磷光体层102的距离为例 如4mm-7mm是合适的。磷光体层102中磷光体的示例性组成如下使用BaMg2Al16027:Eu2+ (BAM )作为蓝色磷光体颗粒；使用BaMg2Al16027:Eu2+,Mn2+ (BAM:Mn2+)作为绿色磷光体颗粒，并使用YV04:Eu3+ ( YV04)作为 红色磷光体颗粒。对组成没有特殊限制，只要包括至少两种吸收313-nm 辐射的磷光体即可。下面为具有吸收313-nm紫外辐射的性质的适用磷 光体的例子。对磷光体的组合没有限制。蓝色磷光体BaMg2Al16027:Eu2+ ，Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+ , (Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+， BaLx.ySrxEiiyMgLzMnzAh。On (条件是x、 y和z为满足条件0^x^0.4、 0.07SyS0.25和的数，尤其优选z 满足条件0.4SzS0.5 )绿色石寿光体BaMg2Al16027:Eu2+,Mn2+ , MgGa204:Mn2+ , CeMgAlnO^Tb"红色磷光体YV04:Eu3+，YV04:Dy3+ (发绿光和红光)注意，不同化合物的磷光体的混合物可用于一种颜色。 一个例子是 使用BAM用于蓝色，LAP (不吸收313-nm紫外辐射)和BAM:Mi^+用 于绿色，YOX (不吸收313-nm紫外辐射)和YV04: Ei^+用于红色。在 这种情况下，通过调整磷光体使得吸收313-nm紫外辐射的磷光体占总 重量比例的50%或以上能可靠地防止紫外辐射从玻璃灯泡中泄漏。除了磷光体颗粒和金属氧化物外，磷光体层102可根据需要包含增 稠剂、粘合剂等。除了钠玻璃外，玻璃灯泡104的材料可为具有以下组成的硬硼硅酸 盐玻璃。Si02: 68-77%A1203: 1國6%B203: 14-18%Li20: 0-0.6%Na20: 1画5%K20: 1國6%MgO: 0.3-0.6%CaO: 0.6-1%SrO: 0-0.5%BaO: 0-1.3%Sb203: 0-0.7%As203: 0-0.2%Ti02: 0.4-6%Zr02: 0-0.2%注意，玻璃灯泡104不限于硼硅酸盐玻璃。可使用铅玻璃、无铅玻 璃、钠玻璃等。在这种情况下，可改善灯的黑暗中起动特性。具体地说， 玻璃如上述玻璃包含大量碱金属氧化物如氧化钠(Na20)，在氧化钠的)成分随着时间流逝析出到玻璃灯泡的内侧上。 析出到玻璃灯泡内端(没有保护薄膜)上的钠被认为有助于改善黑暗中 起动特性，因为钠具有低负电性。尤其在形成外部电极以便覆盖玻璃灯泡末端外圆周的外部电极荧 光灯中，优选在玻璃灯泡材料中包含3mol。/。-20mol。/()的碱金属氧化物。例如，如果碱金属氧化物为氧化钇，则优选在玻璃灯泡材料中包含 5mol。/。-20mol。/()的氧化钇。如果氧化钇含量小于5mol%，则存在黑暗中 起动时间将超过1秒的较高可能性(换句话说，如果氧化钇含量为5mol°/0 或以上，则存在黑暗中起动时间将少于1秒的较高可能性)。如果氧化 钇含量超过20mol%,则可能存在诸如玻璃灯泡由于长期使用而变白造 成的亮度下降和玻璃灯泡强度降低的问题。另外，如果考虑环境保护，优选使用无铅玻璃。但是，无铅玻璃可 能在生产过程中获取作为杂质的铅。无铅玻璃因此^f皮定义为以0.1wt% 或以下的杂质水平包含铅的玻璃。尽管对玻璃灯泡104的尺寸没有特殊限制，但灯泡长度L适合为例 如39mm-1300mm。如果玻璃灯泡104由硼石圭酸盐玻璃组成，则考虑成 本等，1.2mm-3.8mm的内径和1.8mm-4.8mm的外径是优选的。如果玻 璃灯泡104由钠玻璃组成，则考虑机械强度，3.0mm-13.4mm的内径和 4.0mm-15.0mm的外径是优选的。与使用较大内径的玻璃灯泡的荧光灯相比，使用小内径的玻璃灯泡 104的焚光灯100中电流密度较大。这种直径缩小和电流密度增加导致 发射的185-nm紫外辐射的比例增加，185-nm紫外辐射为与汞激发一起 产生的共振线之一。已知较短波长共振线尤其降解磷光体，发射的较短 波长共振线的比例增加导致荧光灯IOO工作期间亮度减小率增加。消耗 的汞的百分比也增加，从而进一步增加了亮度减少率。因此，使用其中磷光体颗粒被由金属氧化物组成的棒状体跨越的磷 光体层对于玻璃灯泡104具有小内径例如1.2mm-13.4mm的荧光灯100 是非常有益的。在玻璃灯泡104中封闭合适量的例如汞(未示出)和一种或多种稀 有气体。例如，在玻璃灯泡104中封闭lmg-4.8mg汞是合适的。稀有气 体可为例如氩(Ar)气、氖(Ne)气等。这些气体的混合物比例为例如 90-95vol。/c的Ne气和50-10vol。/o的Ar气是合适的。荧光灯100不工作时的气体压力为例如6.3kPa-20kPa是合适的。引线103由例如设置在玻璃灯泡104中的内引线103a和连接到引 线103a上并设置在玻璃灯泡104外面的外引线103b组成。内引线103a 由例如鵠(W)组成，外引线103b由例如镍(Ni)组成。电极106为带底圆柱，也称为中空电极。通过激光焊接方法等将电 极106连接到引线103上。电极106包括保持在带底圆柱内侧上的发射 器(未示出)。带底圆柱由例如铌(Nb)、镍(Ni)等组成，在发射器中使用CS2A103等。设置电极106的尺寸使得它们有助于放电的有效表面面积为所需尺 寸。例如，电极106在轴向上可具有3.1mm-5.6mm的长度N，和 lmm-2.8mm的内径。从玻璃灯泡104的端表面到相应电极106的距离R 为5mm-8.3mm是合适的。优选放电空间侧上磷光体层102的面上的磷光体颗粒102a不被暴 露，如图IO中所示。换句话说，优选磷光体颗粒102a被包埋在磷光体 层102中使得它们的表面不形成放电空间侧上的面的一部分，并优选这 类表面由金属氧化物等形成。在这种情况下，磷光体颗粒102a与汞隔 离，能更有效地抑制汞吸收到磷光体颗粒102a上。使用254-nm光透射率高(例如85%或以上)的金属氧化物作为形 成放电空间侧上的面的金属氧化物能使254-nm光到达磷光体颗粒102a 来使它们发光。在这种情况下，优选金属氧化物为例如Si〇2、 A1203、 Hf02、 Zr02、 V205、 Y203、 Nb05等。可在玻璃灯泡104和磷光体层102之间形成连续金属氧化物层105, 如图11中所示。在这种情况下，玻璃灯泡104也与汞隔离，从而抑制 了因为在玻璃灯泡104中扩散引起的汞消耗。如果玻璃灯泡104由例如 包含大比例Na的钠玻璃组成，则由于Na和汞之间的反应可以抑制汞齐 的产生。构成金属氧化物层105的金属氧化物可为选自例如Y、 La、 Hf、 Mg、 Si、 Al、 P、 B、 V和Zr中的至少一种。构成金属氧化物层105的 金属氧化物可为与磷光体层102中所包含金属氧化物相同的金属氧化 物，或不同的金属氧化物，但尤其优选使用Si02、 Ah03等。尽管使用冷阴极荧光灯的例子描述，但本发明的荧光灯不限于此。 例如，本发明同样适用于外部电极荧光灯、热阴极荧光灯、小型荧光灯 (compact fluorescent lamp)、使用外部电介质线圏的无电极荧光灯等。2.3冷阴极荧光灯的制造方法下面描述上面所述焚光灯的示例性制造方法。如图12中所示，首先调整用于形成磷光体层12的涂层材料。调整 涂层材料包括在溶剂中分散预定量的磷光体颗粒，和添加并溶解预定量 的金属化合物到得到的悬浮液中。这里使用的溶剂包括具有不同沸点的 两种或多种有机溶剂。更具体地，具有不同沸点的两种或多种溶剂只需 要适当地选自乙酸丁酯(沸点为120-126.5°C )、乙醇(沸点为78.3°C )、 曱醇(沸点为64.6°C )、松节油(沸点为150-200°C )等。关于两种或多种溶剂的掺和比例，以低沸点溶剂为100wty。计，高 沸点溶剂为0.1wt。/。-10wt。/o是合适的。高沸点溶剂为2wt。/。-6wt。/。是更合 适的。通过调整低沸点溶剂和高沸点溶剂的掺和比例可以调节棒状体的 平均厚度至所需值。尽管对要添加的金属化合物的量没有特殊限制，但对于添加的金属 化合物来说，对于IOO重量份磷光体颗粒，优选使得例如通过与金属化 合物的反应得到的金属氧化物构成大约0.1-0.6重量份磷光体层。如果从 与金属化合物的反应中得到太少的金属氧化物，则磷光体层具有不充分 的强度，如果存在太多的金属氧化物，则亮度将不够。对于100重量份 磷光体颗粒，添加一定数量的金属化合物使得金属氧化物构成大约 0.1-0.6重量份可以得到既获得强度又获得亮度的磷光体层。尽管没有特 殊限制，但对于100重量份磷光体颗粒，溶剂量为例如大约45-120重量 份是合适的。涂层材料可根据需要包含粘合剂、增稠剂等。粘合剂为例如磷或硼 粘合剂，增稠剂为硝基纤维素等。在这种情况下，基于100重量份磷光 体颗粒，加入的粘合剂的量为大约0.1-2重量份是合适的，对于100重 量份磷光体颗粒，加入的增稠剂的量为大约0.3-2.5重量份是合适的。然后，将涂层材料涂布到玻璃灯泡的内侧上。使用例如吸取液体到 直立的玻璃管内的方法进行涂层材料到玻璃管的涂布。尽管没有特殊限 制，但调整涂布的涂层材料的量使得磷光体层包含例如2-5mg/cn^磷光 体。然后，蒸发所涂布的涂层材料中包含的有机溶剂，并干燥涂层。此 时，当涂层材料中的溶剂蒸发时，涂层材料中金属化合物的浓度增加(金属化合物溶液变浓)，不久，金属化合物被沉积在磷光体颗粒之间。随 着蒸发的进行，溶液移动使磷光体颗粒之间的间隙由于表面张力变窄。 这导致金属化合物不成比例地沉积在内部-磷光体颗粒距离窄的位置中。 进行涂层材料的干燥，例如，在玻璃管直立的同时，也就是说，在 涂布涂层材料后不改变玻璃管的位置。还可在旋转直立玻璃管的同时进 行干燥。可通过在玻璃管中保持溶剂容易蒸发的气氛进行涂层材料的干燥。 例如，气体只需要被连续供给到玻璃管内。尽管对供给的气体量没有特 殊限制，但如果供给太少的气体，则生产率下降，而供给太多的气体则抑制高度均匀的磷光体层的形成。因此气体供给速度为0ml/min/cm2" 上且不超过64ml/min/cm2是合适的，更优选16-48ml/min/cm2。注意没 有必要完全除去溶剂。可保留少量溶剂。如下面提到的工作实施例2中所示，在干燥涂层材料时优选供给 25。C下湿度为10%-40%的气体到玻璃管内。不清楚原因，但如果玻璃管 中的湿度太低，则磷光体层102的厚度均匀性等下降。具体地说，在磷 光体层102中形成间隙，就象在涂层材料干燥过程中发生滑动一样，这 导致磷光体层102的不均匀性。另一方面，如果湿度太高，则溶剂蒸发 需要太长时间，从而降低了生产效率。在蒸发溶剂的同时往玻璃管中供 给上述气体能有效形成具有极好厚度均匀性等的磷光体层102。还可以 通过提高磷光体层102的均匀性来提供具有很小亮度变化的荧光灯 100。然后，烘烤干燥的涂层材料。可使用烧结炉、电炉等升高玻璃管的内部温度到大约600°C-700°C。然后，抽空玻璃管的内部，向其中填充汞和稀有气体，密封玻璃管 的两端，如常规一样进行，从而得到玻璃灯泡104。涂层材料中包含的金属化合物可为例如有机金属化合物如羧酸钇 (Y(CnH2n+1COO)3, 5￡必8)、异丙醇钇(Y(OC3H7)3)、四乙氧基硅烷 (Si(OC2H5)4)等，或金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属羧酸盐、金属(3-二酮酸盐络合物等。下面描述金属化合物变成金属氧化物的反应，取使用辛酸钇 (Y(C7H15COO)3)作为金属化合物的例子。如图13中所示，在辛酸钇中，辛酸基(-OOCC7H15)由于水解被羟基(-OH)取代，同时产生C7H^COOH。使得到的钇化合物脱水引起聚 合。在重复这种反应后，烘烤聚合物并退火。这就是辛酸钇如何变成氧 化钇(Y203 )。注意，例如，只需要调整用于形成磷光体层的涂层材料中包含的金 属化合物的比例等以防止磷光体颗粒102a暴露在放电空间側上的磷光 体层102的面上。或者，除了用于形成磷光体层的涂层材料外，可提供 包含上述金属化合物但不包含磷光体颗粒的另一涂层材料，可在干燥前 面的涂层材料后但在烘烤前涂布后面的涂层材料来形成磷光体层。金属 氧化物层105的形成方法相同。后面的含金属化合物的涂层材料包含例 如用于形成磷光体层的涂层材料成分，除磷光体颗粒以外。2.4背光单元的结构下面描述包括外部电极荧光灯的示例性发光器件。下面描述了液晶 显示(LCD)装置中的背光单元的例子作为示例性发光器件。但是，本 发明不限于此，而是可用在需要发光器件的任何已知显示装置中。另外， 尽管下面描述了其中多个荧光灯平行设置在LCD面板背面上的正下型 背光单元，但本实施方案的发光器件可为其中荧光灯被设置在安装到 LCD面板背面上的光导板边缘表面上的边缘光背光单元。图14为显示本实施方案的背光单元110的示意结构的平面图，图 15为沿图14的A-A截取的放大横截面图，图16为本实施方案的背光 单元110的透视图。注意，图14和16显示处于不包括图15中所示透 光板122、用于安装透光板122的安装框124等的状态下的背光单元110。 另外，组成元件之间的比例在图14、 15和16中不相同。如图14和15所示，背光单元110包括存放多个本发明的示例性荧 光灯114的壳112。焚光灯114为U形弯曲外部电极荧光灯(EEFL)。壳112包括例如反射板118、垂直设置在反射板118周边上的侧壁 120、与反射板118对置安装到侧壁120上的安装框124、和透光板122。 透光板122被安装在安装框124中，并平行于反射板118设置。透光板 122包括光扩散板126、光扩散片128和透镜片130,它们从反射板118 一侧(荧光灯114 一侧)按顺序被层压。安装框124由不透光材料形成， 从透光板122位于的图14中双点虚线封闭的区域发射荧光灯114产生 的光。换句话说，透光板122用作能透射荧光灯114发射的光的窗口。焚光灯114为电介质阻挡放电焚光灯，它们围绕玻璃灯泡134端部 分的外圆周设有外部电极136和138，并使用玻璃灯泡壁作为电容器。 通过例如环绕玻璃灯泡134的外圆周缠绕金属箔如铝箔或铜箔、在玻璃 灯泡134的表面上气相沉积金属或涂布导电糊并烘烤来形成外部电极 136和138。在每个玻璃灯泡134的内侧上形成磷光体层140。但是，磷光体层 140不形成在玻璃灯泡134接触外部电极136和138的内侧部分上，以 便抑制玻璃灯泡134中封闭的汞的明显耗损。磷光体层140的材料和其 形成方法与前面提到的冷阴极荧光灯100的情况相同。汞(未示出)被 加入到玻璃灯泡134中，并封闭包含氖和氩的混合气体(未示出)作为 放电物质(放电气体)。每个玻璃灯泡134都具有U形弯曲部分142、从弯曲部分142平行 延伸出设置的第一直部分144和第二直部分146。使笫二直部分146比 第一直部分144长，以便达到设置下文提到的第二连接器158的位置。如图16中所示，两个狭长绝缘板(第一绝缘板148和第二绝缘板 150)被基本平行地搁置在反射板118的顶表面上。第一和第二绝缘板 148和150由例如聚石灰酸酯组成。注意，或者，在本实施例中，可4吏用 面积与第一和第二绝缘板148和150的总面积大约相同的单个绝缘板。 第一绝缘板148的顶表面设有用于供给电力到第一外部电极136的第一 馈电线(feeder)152,第二绝缘板150的顶表面设有用于供给电力到第二 外部电极138的第一馈电线154。第一馈电线152由多个第一连接器156和物理连接并电连接第一连 接器156的第一板157组成。第一连接器156的数目对应于荧光灯114 的数目。第一板157贴到第一绝缘板148的顶表面上。将外部电极136 (下文中，可称为"第一外部电极136"以与外部电极138区分)装配到 第一连接器156的每个中。第一连接器156包括夹块156a和156b，和 连接夹块156a和156b的板状部分(连接156c)。未包括在第一连接器 156中的板状部分的剩余部分构成第一板157。夹块156a和156b可通 过例如在导电材料如磷青铜等构成的狭长板材上进行下列过程来形成。 刻划板材以便在纵向上留出两个连续矩形的一个邻接侧。折叠按这种方 式形成的一对悬臂块以基本垂直于板材，并使每个悬臂块的端部具有与 焚光灯外圆周相符的形状。当第一电极136被装配到第一连接器156内时，夹块156a和156b向外弯曲，并且由于夹块156a和156b的恢复力 将第一电极136保持在第一连接器156中。类似地，第二馈电线154由多个第二连接器158和物理连接并电连 接第二连接器158的第二板160组成。在玻璃灯泡134的第二直部分146下方通过的第一板157的区域被> 绝缘片182覆盖。绝缘片182由绝缘材料如聚碳酸酯等组成。在图16中所示的实施例中，更靠近第二外部电极138的第二直部 分146的部分越过电连接到第一外部电极136的第一板157。因此，在 第二直部分146和第一板157相交处存在大的电势差异。因此，如果不 设置绝缘片182的话，泄漏电流将从较高电势区域流到第二直部分146 和第一板157相交的较低电势区域，这成为荧光灯11发光亮度下降的 原因。因此优选在相交点处设置绝缘片182以尽可能地抑制电流泄漏。背光单元110包括经引线168和170电连接到第一板157和第二板 160的换流器162。换流器162为电源电路单元，将来自商业电源(未 示出)的50/60 Hz AC电转换成高频功率电，并供给高频功率电到荧光 灯114。因此，经由第一板157和第二板160在2个导线上将电力供给 到焚光灯114上，并可以使用一个换流器162并联操作多个焚光灯114。具有"C"形状部分的弯曲支撑构件180被安装到与荧光灯114 一致 的一个侧壁120上。弯曲支撑构件180由例如树脂如聚对苯二曱酸乙二 酯(PET)等组成。安装荧光灯114到壳112内是简单的，因为仅仅需 要装配玻璃灯泡134的弯曲部分142到"C"状部分内，然后装配环绕玻 璃灯泡134末端外圆周形成的第一和第二外部电极136和138分别到第 一和第二连接器156和158内。图17显示了作为使用本实施方案的背光单元110的显示装置例子 的示例性液晶电视。在图17中，为了描述方便，液晶电视机270的正 面部分已被切去。液晶电视4几270为例如32英寸液晶电—见机，除了背 光单元110外，包括液晶显示面板(LCD) 272等。LCD面板272由滤 色器衬底、液晶、TFT村底等组成，并通过驱动模块(未示出)驱动以 根据外部图象信号形成彩色图象。背光单元110的壳112设置在LCD面板272的背面侧上，背光单 元110从背面照射光到LDC面板272上。换流器162设置在壳112外面， 如例如在液晶电视机270的壳274中。2.5冷阴极荧光灯制造方法的工作实施例下面使用工作实施例更具体地描述本发明的实施例。注意，本发明 不限于下面的工作实施例。第一工作实施例在第一工作实施例中，按下面的方式制作具有图9中所示结构的冷 阴极荧光灯。首先，提供YV04:Eu3+、 BaMg2Ah6027:Mn2+，Eu2+和 BaMg2Ah6027:Ei^+作为三波长磷光体。调整这三种磷光体的混合比使得 其色度为乂=0.220, y=0.205。将lkg三波长磷光体分散在由乙酸丁酯和 松节油的混合溶剂中得到悬浮液。在磷光体分散前，在混合溶剂中溶解 15gNC(硝基纤维素)和1.5g硼酸粘合剂。混合溶剂中乙酸丁酯和松节 油组成的混合比为900g乙酸丁酯对4g;^节油。向悬浮液中加入辛酸钇 并通过搅拌溶解，从而得到用于形成磷光体层的涂层材料。每lkg磷光 体颗粒加入15g辛酸钇。然后，将涂层材料涂布到内径为2.4mm、长度为400mm和壁厚度 为0.2mm的玻璃管内侧上。使用例如吸取液体到直立管内的方法进行涂 层材料到玻璃管的涂布。玻璃管的组成如下。Si02: 69.3%A1203: 5.1%B203: 15.5%Li20: 0.48%Na20: 1.4%K20: 4.8%MgO: 0.5%CaO: 0.9%SrO: 0.04%BaO: 1.2%Sb203: 0.1%As203: 0%Ti02: 0.6%Zr〇2: 0.1%然后，将25。C下相对湿度为12%的空气供给到玻璃管内持续大约8 分钟以干燥由涂布的涂层材料组成的层。在旋转直立玻璃管的同时进行 这种层干燥。以30ml/min/cm2速度供给热空气。然后使用设定到670°C 的电炉进行烘烤。供烤时间为10分钟。此时，当使用热电偶测量时， 玻璃管内部的温度达到650。C。然后，抽空玻璃管的内部，在其中封闭气体(Ne:Ar=95:5,大约8kPa) 和3mg汞，并密封玻璃管，从而得到荧光灯(a)。注意，在电极材料中使用Nb。电极具有5.5mm的轴向长度N、1.7mm 的内径和O.lmm的壁厚度。从玻璃灯泡端表面到电极的距离M为 8.2mm。在发射器中使用Cs2A103。当使用HRSEM观察磷光体层的300|tim平方面积时，磷光体颗粒被 厚度为0.2(im-1.5^im的棒状金属氧化物体(棒状体)跨越是明显的。在 一些部分中，成对磷光体颗粒被多个棒状体跨越。棒状体具有0.5nm的 平均厚度。注意，棒状体的"平均厚度"为在使用HRSEM观察的磷光体层 300pm平方面积中多个棒状体纵向长度1/2处测量厚度的算术平均值。当使用分光辐射谱仪(TOPCON制造，型号SR-3)测量灯亮度时， 初始亮度为22950cd/m2。在图18中，初始亮度为100%,相对于工作时 间的亮度维持率用黑圆圏(*)表示。注意，为了比较，提供具有相同 规格的另一个灯，但没有跨越的金属氧化物体。这种灯具有22480cd/m2 的初始亮度，这种灯相对于工作时间的维持率在图18中以白方形(□) 表示。如图18中所示，没有跨越的金属氧化物体的灯在工作2400小时 时具有约80%的亮度维持率，而本工作实施例的灯具有约85%的亮度维 持率。显然，亮度维持率得到提高。第二工作实施例在第二工作实施例中，除了改变干燥涂层时供给到玻璃管内的气体 的温度之外，按与第一工作实施例相同的方式制造荧光灯(c)至(g)。25。C下湿度为40%、 15%、 10%、 8%和5%的气体分别用于荧光灯 (c)至(g)。在本发明中，因此在供给气体的同时保持玻璃管中的湿 度在40%、 15%、 10%、 8%和5%下。检查焚光灯(c)至(g)的磷光体层的厚度均匀性。首先，使用HRSEM观察每个荧光灯纵向上整个长度上的磷光体层。在荧光灯(g) 和(f)中观察到磷光体层厚度的较大变化，与使用25。C下湿度为 10%-40%的气体干燥涂层材料的荧光灯(c) - (e)相比，在焚光灯(g) 和(f)中，使用25t:下湿度小于10%的气体干燥涂层材料。具体地说， 由于磷光体层中出现的间隙，在荧光灯(g)和(f)的磷光体层中观察 到不均匀性，如同涂层材料在干燥过程中滑动一样。另一方面，荧光灯 (c )-( e )的磷光体层的厚度在整个纵向长度上基本不变(18pm士2nm)。
补充说明
红色磷光体YV04:Eu3+
尽管在实施方案1或2中没有详细特别提到，但当使用YV04:Eu3+ (YVO)作为红色磷光体时，优选杂质如主要是铁(Fe)、硅(Si)和 钩(Ca)的浓度为预定值或以下。
红色磷光体YVO具有x=0.661、 丫=0.328的色度，用于提高色彩再现性。
但是，本发明的发明人发现，利用常规YVO时，与绿色和蓝色辐 射强度相比，红色辐射强度往往不能充分升高，与灯电流增加无关。
出于这个原因，显然不能得到随电流增加的亮度匹配，此外，当灯 电流增加时，只有3-色光的红色分量减弱，从而导致灯发射的光中存在 色移。
图19为显示灯电流(mA)和峰值波长强度之间关系的图，是在制 造和操作与冷阴极荧光灯100具有相同结构但具有单色磷光体形成的磷 光体层的灯的情况下。
在图19的图中，"减少的亮度YVO"是杂质浓度为"ppm的YVO, 单纯"YVO"是杂质浓度为9卯m的YVO。
注意，使用Shimadzu公司生产的ICP分光计(ICPS-8000 )测量图 19中和后面提到的图20中的杂质浓度。
如图19的图中所示，与电流增加无关，"减少的亮度YVO"的峰值 波长强度没有太大的增加，因此背离蓝色磷光体(BAM)、绿色磷光体 (BAM: Mn2+)和绿色磷光体(LAP)的增加速度。因此在使用这三种 颜色磷光体的灯中容易出现色移。
相反，"YVO"的峰值波长强度随电流值增加而增加，因此可以抑制色移。
注意，冷阴极荧光灯中的电流值在4.0mA-8.0mA的实用范围。出于 这个原因，为了防止色移，需要这个范围红色磷光体的增加速度不背离 其它磷光体的增加速度。
图20为显示相对亮度(％)和红色磷光体YV04:Eu"中Fe、 Si和 Ca杂质浓度(ppm)之间关系的图，是在制造具有与冷阴极荧光灯100 相同结构但具有由包括红色磷光体YV04:Eu"的三色磷光体形成的磷光 体层的灯且在6mA电流下操作灯的情况下。使用杂质浓度为10ppm的 亮度作为相对亮度的基准(％)。
如图20中所示，当杂质浓度为20ppm时，相对亮度为90%，但当 杂质浓度为30ppm时，急剧下降到50%。
考虑到电流值的实用范围和上述色移问题，优选杂质浓度为20ppm 或以下。杂质浓度越低越好，但考虑除去杂质的纯化工艺和制造过程中 的问题，最小值为例如3ppm。
因此，优选YVO中Fe、 Si和Ca的杂质浓度为3ppm-20ppm,包括 两个端值。
当使用具有减小的尤其是Fe、 Si和Ca浓度的YVO时，认为以下 是结果改善的原因。
具体地说，当红色磷光体YVO被大量Fe、 Si和Ca污染时，YVO 红色磷光体颗粒表面上的Fe、 Si和Ca容易变得带负电，因为它们具有 相对高的电负性(分别为1.8、 1.8和1.0)。
Hg+因此被捕获在红色磷光体颗粒的表面上，放电空间中的汞量减 少，并发生上述色移。
工业实用性
本发明的荧光灯可以防止波长为313nm的紫外辐射泄漏出灯外，并 可用在背光单元等中。
权利要求
1.一种荧光灯，包括其中封闭有汞的玻璃灯泡；和形成在玻璃灯泡内侧上并包含三种磷光体颗粒的磷光体层，所述三种磷光体颗粒是被紫外辐射激发而分别发射红光、绿光和蓝光的红色磷光体颗粒、绿色磷光体颗粒和蓝色磷光体颗粒，其中上述三种磷光体颗粒中的至少两种磷光体颗粒具有吸收波长为313nm的紫外辐射的性质。
2. 权利要求1的荧光灯，其中吸收波长为313nm的紫外辐射的至少两种磷光体颗粒中的一种为 蓝色磷光体颗粒，并且所述蓝色磷光体颗粒是Eu-激活的铝酸钡镁磷光体颗粒。
3. 权利要求1的荧光灯，其中吸收波长为313nm的紫外辐射的至少两种磷光体颗粒的一种为绿 色磷光体颗粒，并且所述绿色磷光体颗粒为Eu/Mn-激活的铝酸钡镁磷光体颗粒。
4. 权利要求1的荧光灯，其中所述至少两种磷光体颗粒占三种磷 光体颗粒总重量组成的50wt。/o或以上。
5. 权利要求1的荧光灯，其中磷光体层的厚度在14pm~25nm的 范围，包括两个端值。
6. 权利要求1的荧光灯，其中玻璃灯泡是具有吸收波长为254nm 的紫外辐射的性质的硼硅酸盐玻璃。
7. 权利要求1的荧光灯，其中在磷光体颗粒之间和其表面上形成 氧化钇保护薄膜。
8. —中背光单元，其包含权利要求1的荧光灯。
9. 一种液晶显示装置，包括 液晶显示面纟反；和 权利要求8的背光单元。
10. —种正下型背光单元，包括 多个权利要求1的荧光灯；和设置在光引出侧上并且为聚碳酸酯树脂的扩散板。
11. 权利要求l的荧光灯，其中磷光体层具有包含金属氧化物材料的棒状体和三种磷光体颗粒的磷光体颗粒之间的跨度。
12. 权利要求11的荧光灯，其中在磷光体颗粒中，至少一对相邻 的磷光体颗粒被多个棒状体跨越。
13. 权利要求ll的荧光灯，其中每个棒状体的厚度不超过1.5pm。
14. 权利要求ll的荧光灯，其中金属氧化物包括选自Y、 La、 Hf、 Mg、 Si、 Al、 P、 B、 V和Zr中的至少一种。
15. 权利要求ll的荧光灯，其中金属氧化物包括Y203。
16. 权利要求11的焚光灯，其中玻璃灯泡的内径在1.2mm~ 13.4mm 的范围，包括两个端值。
17. 荧光灯的制造方法，包括 以下的磷光体层形成步骤将涂层材料涂布到半透明容器内侧上，所述涂层材料包括包含分散 的磷光体颗粒和溶解的金属化合物的溶剂， 蒸发所涂布的涂层材料中包括的溶剂，和加热涂层材料使化合物金属变成金属氧化物，形成其中磷光体颗粒 被包括金属氧化物的棒状体跨越的磷光体层；和在形成磷光体层后在半透明容器中封闭汞的汞封闭步骤，其中 所述溶剂包含各自具有不同沸点的两种或多种溶剂。
18. 权利要求17的荧光灯制造方法，其中金属化合物为有机金属 化合物。
19. 权利要求18的荧光灯制造方法，其中有机金属化合物包括羧 酸钇。
20. 权利要求19的荧光灯制造方法，其中在磷光体层形成步骤中， 在蒸发溶剂的同时向半透明容器内供给25。C下湿度为10%~40%的气体。
全文摘要
荧光灯(20)包括其中封闭汞的玻璃灯泡(30)和形成在玻璃灯泡(30)内侧上的磷光体层(32)。磷光体层(32)包括三种磷光体颗粒，三种磷光体颗粒为通过紫外辐射被激发分别能发射红光、绿光和蓝光的红色磷光体颗粒(32R)、绿色磷光体颗粒(32G)和蓝色磷光体颗粒(32B)。蓝色磷光体颗粒(32B)和绿色磷光体颗粒(32G)具有吸收波长为313nm的紫外辐射的性质。
文档编号H01J9/20GK101310362SQ20068002794
公开日2008年11月19日 申请日期2006年7月28日 优先权日2005年7月29日
发明者和田英树, 土生田祐子, 川崎充晴, 松尾和寻, 板垣克己, 桥本望, 荒田拓之 申请人:松下电器产业株式会社