JP2011168432A - 照明用ガラス及び蛍光ランプ用外套管 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラスからの成分の揮発が少なく、結晶が析出しにくく、寸法精度に優れ、分相やそれに伴う結晶化が起こりにくい照明用ガラスおよび蛍光ランプ用外套管を提供する。
【解決手段】質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%(ただし10%を含まず)、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であり、熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であることを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%(ただし10%を含まず)、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であり、熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、照明用ガラスに関し、特に液晶表示素子のバックライト光源として使用される蛍光ランプ用外套管を作製するための照明用ガラスに関するものである。
液晶表示パネルは、自己発光しないためバックライト等の照明装置が必要である。その照明装置はバックライトユニットと呼称され、光源であるランプ、ランプから後方に放射された光を前面に反射する反射板、光を均質に平均化する拡散板や液晶開口部に光を集中させ、その他を反射するレンズシート等からなる。反射板、拡散板、レンズは樹脂で形成されている。具体的には、蛍光ランプを液晶表示パネルの直下に置き、反射板でパネル側に光を出し、これを拡散板で均質な光とする直下型照明装置と、蛍光ランプを液晶表示パネルの側方に設置して、反射板からの光を導光板に導き、拡散板を通して液晶表示パネル側に光を出すエッジ型照明装置がある。直下型液晶表示装置はTVなどの大型液晶表示パネルに好適であり、エッジ型液晶表示装置は薄型化が可能であるためパーソナルコンピューター(PC)に広く使用されている。
光源として使用される蛍光ランプには、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)が使用されるのが一般的である。冷陰極蛍光ランプは、コバール、タングステン、モリブデン等の電極と、電極を封着するためのガラス封着ビーズと、蛍光体が内面に塗布されたホウケイ酸ガラス製の外套管を用いて作製される。また、電極が外套管表面に形成された外部電極ランプと呼ばれる蛍光ランプも使用され始めている。これらのランプの発光原理は、一般の熱陰極ランプ(HCFL)と同様で、電極間の放電によって封入された水銀ガス等が励起し、励起したガスから放射される紫外線によって外套管の内壁面に塗られた蛍光体が可視光線を発光するというものである。
バックライトユニットの寿命は、当初の光束の半分になった時間で表される。光束劣化原因は、光源の蛍光ランプのみならず、その光を効率良く反射する樹脂製の反射板や、その光を拡散する拡散板の劣化による着色によって、反射率や透過率が劣化することでも引き起こされる。これら樹脂材料の劣化は、ランプ内部で発生する紫外線が管外に漏れることが主たる原因である。特に、TV用途では長期にわたって使用されるため、比較的寿命が短いPC用途では問題にならないような、より長波長側の紫外線(313nm等)の漏洩の影響が無視できなくなっている。
そこで、長寿命が要求される蛍光ランプの外套管には、TiO2を多量に添加することによって高い紫外線遮蔽性を備えたホウケイ酸ガラスを使用することが検討されている(特許文献1および2)。
しかしながら上記したような従来のガラスは、比較的B2O3を多く含むガラスであり、溶融時にガラス中のアルカリ成分とB2O3が結合して容易に揮発する。この揮発によって表面付近のB2O3やアルカリ成分の濃度が低下すると、言い換えればこれらの成分が表面から失われる速度が内部拡散により表面近傍に供給される速度よりも大きくなると、表面付近のガラスの粘度が増してガラスの均質性が損なわれる。またB2O3やアルカリ成分の含有量が低下した部分から結晶が析出しやすくなり、寸法精度に優れたガラス製品を得にくくなる。
しかもB2O3含有量の多いガラスは分相しやすいという傾向も有している。ガラスの分相はガラスの局所的な組成変化をもたらし、結果としてガラスの結晶化を引き起こしたり、透過率の低下をもたらしたりする。
本発明の目的は、溶融時のガラス成分の揮発が少なく、結晶が析出しにくく、寸法精度に優れ、分相やそれに伴う結晶化が起こりにくい照明用ガラスおよび蛍光ランプ用外套管を提供することにある。
本発明者等は種々の検討を行った結果、B2O3の含有量を10%以下に制限するとともに、Al2O3/B2O3を0.1〜0.5に調整することによって上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。
即ち、本発明の照明用ガラスは、質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であることを特徴とする。なお「Al2O3/B2O3」の値は、B2O3に対するAl2O3の含有割合を質量基準で示した値である。
本発明の照明用ガラスにおいては、熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であることを特徴とする。
上記構成によれば、コバール、タングステン、モリブデン等を電極材料とする蛍光ランプの外套容器材料として好適である。
本発明の照明用ガラスにおいては、質量百分率でCeO2を0.1%以上含有することが好ましい。
上記構成によれば、ガラスに紫外線遮蔽性を与えることができる。また不純物着色を起こすTiO2を含有する必要性がなくなることから、Sb2O3のような環境上好ましくない成分の使用を最小限にすることも可能となる。
本発明のガラスにおいては、質量百分率でSnO2を0.1%以上含有することが好ましい。
上記構成によれば、ガラスに紫外線遮蔽性を与えることができる。また不純物着色を起こすTiO2を含有する必要性がなくなることから、Sb2O3のような環境上好ましくない成分の使用を最小限にすることも可能となる。またCeO2と組み合わせれば、CeO2の紫外線遮蔽効果を一層向上させることができる。
本発明の照明用ガラスは、蛍光ランプの外套管用であることが好ましい。蛍光ランプには、熱陰極型、冷陰極型等がある。本発明においては、特に液晶表示素子のバックライト光源として広く採用されている冷陰極型であることが好ましい。
本発明の蛍光ランプ用外套管は、上記ガラスからなることを特徴とする。
上記構成によれば、蛍光ランプ内部で生じる紫外線が管外に漏洩することを防止できることから、本発明の効果をより一層享受することができる。
本発明の蛍光ランプ用外套管は、封着ビーズを介して電極を封止する蛍光ランプ用外套管であって、質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であるガラスからなることを特徴とする。
本発明の外套管は、液晶表示装置のバックライト用蛍光ランプに使用されることが好ましい。
上記構成によれば、バックライトユニットの周辺部材である反射板や拡散板の劣化を効果的に防止することができる。
本発明の照明用ガラスは、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であり、溶融時のガラス成分の揮発が少なく、寸法精度に優れ、蛍光体を均一に塗布できるため、蛍光体からの光取り出し効率の最大化や安定化に効果がある。また、分相しにくいため、ランプ内で蛍光体から発生した光を効率良く外部に通すこともできる。さらに熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であるため照明用ガラスおよび蛍光ランプ用外套管として好適である。
また、本発明の照明用ガラスは、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を含有しているため、紫外線を遮蔽することが可能である。よって液晶TVのバックライト光源のように長期間使用される場合であっても、蛍光ランプ周辺材料の劣化を効果的に防止することができる。
それゆえ液晶表示装置のバックライト用蛍光ランプの外套管を構成する材料として好適である。
以下、本発明の照明用ガラスの組成を上記のように限定した理由を述べる。なお以下の説明において特に断りのない限り「%」は「質量%」を意味する。
SiO2は、ガラスの骨格を構成するために必要な主成分であり、その含有量は55〜75%、好ましくは60〜75%である。SiO2が75%以下であれば、シリカ原料の溶融に長時間を要せず、ガラスの粘度も高くなりすぎない。このため、例えばガラス管製造において無理なく溶融でき、成形温度も高くなりすぎないことから、容易に製造できる。また消費エネルギーを低く抑えることが可能になる。一方、SiO2が55%以上であれば、照明用ガラスとして十分な強度を有し、蛍光ランプ用外套管として使用されるに十分耐えうるようになる。SiO2が60%以上であれば、長期使用にも十分耐え得る強度が得られる。
Al2O3は、ホウケイ酸ガラスで容易に起こる分相を起こりにくくし、またB2O3の揮発を抑制する効果がある。よって適正量のAl2O3をガラスに導入することにより、溶融時のガラス成分の揮発を主因とする結晶化の抑制や、分相に伴う結晶化の抑制が可能になり、ガラスの寸法精度が高まる。またAl2O3はガラスの耐候性を向上させ、ガラスからのアルカリの溶出を抑制し、ガラス管の長期にわたる保管や使用を行いやすくする。その一方で、ガラスの粘度を高くする成分であり、ガラス溶融やガラス成形を高温化し、消費エネルギーを増大させる。Al2O3の含有量は0.5〜5%、好ましくは0.5〜5%未満、より好ましくは1〜4%である。Al2O3が5%以下であれば工業的にガラスを溶融することが容易になる。また、Al2O3が4%以下であるとガラス生産における消費エネルギーが少なくなり環境上への配慮という点から好ましい。一方Al2O3を0.5%以上含有すれば、溶融時のガラスの揮発と分相およびこれらを主因とする結晶化を抑制し、管ガラスの寸法精度を高めることができる。また、Al2O3が1%以上であれば溶融時のガラスの揮発と分相およびこれらを主因とする結晶化を抑制する効果が高まり、大量生産時にも安定して寸法精度の高い管ガラスが得られるようになる。
B2O3は、本発明において必須成分である。B2O3は、溶融性の向上、粘度の調整のために必要な成分である一方、多量に含有するとガラス溶融時の揮発とそれに伴う結晶化や、ガラスの分相とそれに伴う結晶化を起こりやすくし、管ガラスの寸法精度に悪影響を及ぼす成分でもある。その含有量は1〜10%、好ましくは2〜10%である。B2O3が10%以下であるとガラス融液からの蒸発が少なく均質なガラスが得られる。また、ホウケイ酸ガラスで起こりうる分相は、ある温度域でガラスの相が分離し、ガラスの均質性を失う現象であり、青白く着色したり、分離したガラス相からの結晶の析出に起因してガラスが白濁したりするものである。B2O3を10%以下とすれば分相が抑制されガラスが白濁することがない。また、分相や結晶化が起こりにくいため、ガラス製造時に寸法精度の高い管ガラスが得られやすくなる。一方、B2O3が1%以上であれば粘度が低くなり、寸法精度の高い管ガラスが得やすくなる。またB2O3が2%以上であれば粘度が十分に低くなり、大量生産時にも寸法精度の高い管ガラスが得やすくなる。
なお揮発や分相を防止する観点からはB2O3を少なくする方が好ましいが、B2O3を少なくすると電極材料の封止等に必要な粘度特性が得られないことも予想される。この場合、アルカリ成分の含有割合を調節することによってガラスの粘度を調整すればよい。
Al2O3/B2O3の値は、溶融時のガラスの揮発と分相およびこれらに伴う結晶化を抑えるための指標であり、この比を適切に調節することでB2O3やアルカリ成分の揮発が抑えられると同時に結晶や分相が生じにくくなる。また、結果として寸法精度の高い管ガラスが得やすくなる。Al2O3/B2O3比は0.1〜0.5、好ましくは0.1〜0.4、さらに好ましくは0.1〜0.3である。Al2O3/B2O3が0.1以上であれば溶融時のガラスの揮発と分相およびこれらに伴う結晶化が起こりにくくなり、管ガラスの寸法精度の悪化を抑制することができる。Al2O3/B2O3が0.5以下であればガラスの粘度が高くなりすぎず、ガラス管製造において無理なく溶融できる。Al2O3/B2O3が0.4以下、特に0.3以下であればガラスの粘度が十分に低くなり、大量生産時にも寸法精度の高い管ガラスが得やすくなる。
MgO、CaO、SrO、BaO、ZnOは、溶融時のガラスの揮発と分相およびこれらに伴う結晶化を抑制する成分であり、生産性の低下を防止する効果がある。一方で、これらの成分は、密度が高いためガラス溶融時に他の低密度成分と分離し、ガラスの均質性を悪化させることもある。また多量に含有すると、これらの成分とSiO2成分とを含む結晶が析出しやすくなる。MgO、CaO、SrO、BaO、ZnOの含有量は合量で0〜15%、好ましくは0〜10%である。MgO、CaO、SrO、BaO、ZnOの合量が15%以下であると溶融時のガラスの揮発が抑えられ、均質なガラスを得ることが可能となり、脈理などの不均質部分や結晶析出のないガラスを安定して製造することができる。またガラスの分相およびこれに伴う結晶が起こりにくくなる。これらの成分の合量が10%以下であると大量生産時にも脈理、結晶析出などが発生せず、安定に生産を行うことができる。なおMgO、CaO、SrO、BaO、ZnOの含有量は、何れも0〜5%、特に0〜4%であることが好ましい。MgO、CaO、SrO、BaO、ZnOの含有量が各々5%以下であれば溶融時のガラスの揮発が抑制され、均質なガラスを得ることが可能となる。また、各々4%以下であれば大量生産時にも脈理、結晶析出などが発生せず、安定に生産を行うことができる。
アルカリ金属酸化物(R2O)であるLi2O、Na2O、及びK2Oは、ガラスの粘度を低下させてガラス溶融を容易にし、均質なガラスを得やすくする成分である。またガラスを低粘性化させられることから、低温操業が可能となり、溶融、ガラス成形におけるエネルギー消費の低減が可能になる。また熱膨張係数や粘性を調節するための成分でもある。その一方で、ガラスの耐候性を悪化させる成分であり、ガラスからのアルカリの溶出を増やし、ガラス表面に析出物などを発生させてしまう。それゆえこれらの成分が多いと長期にわたる保管や使用が行いにくくなる。また、多量に含有すると溶融時のガラスの揮発や分相およびこれらに伴う結晶化を起こしやすくする。アルカリ金属酸化物の含有量は合量で5%以上、好ましくは6%以上である。また15%以下、好ましくは14%以下である。これらの成分の合量が15%以下であれば実用上十分な耐侯性が得られる。また電極にコバール、タングステン、モリブデン等が使用される蛍光ランプの外套管として使用する場合に、これらの電極用金属を封入する封着ビーズの熱膨張係数と適合させやすくなる。これらの成分の合量が14%以下であれば、上記効果に加えて溶融時のガラスの揮発や分相およびこれらに伴う結晶化が起こりにくくなる。一方、これらの成分の合量が5%以上であればガラス溶融が容易になり、粘度も高くなりすぎないため、溶融、ガラス成形における消費エネルギーを低減できる。また、これらの成分の合量が6%以上であれば粘度が十分に低くなり、大量生産時にも寸法精度の高い管ガラスを得やすくなる。また、電極にコバール金属、タングステン金属、モリブデン金属が使用される蛍光ランプの外套管として使用する場合には、これらの電極用金属を封入する封着ビーズの熱膨張係数と適合させやすくなる。
Na2Oは、溶融性、膨張特性、粘度特性等を向上させるために0〜10%、好ましくは0〜5%含有させることができる。Na2Oが10%以下であれば、実用上十分な耐候性を確保でき、ガラスの長期にわたる保管にも十分耐えることができる。
K2Oは、溶融性、膨張特性、粘度特性等を向上させるために0〜10%、好ましくは2〜10%まで含有させることができる。K2Oが10%以下であれば実用上十分な耐候性を確保でき、ガラスの長期にわたる保管にも十分耐えることができる。
Li2Oは、5%まで添加可能な成分である。ただしLi2Oをホウケイ酸ガラスに添加するとガラスの分相およびそれに伴う結晶化を起こしやすくするため、他のアルカリ成分等の使用によって所定の特性を得ることができるのであれば、必ずしも含有する必要がない。
ZrO2は、ガラスの耐候性向上に効果がある成分であるが、多量に含有するとZrに起因する結晶を生じやすくし、管ガラスの寸法精度を低くしてしまう成分でもある。その含有量は0〜3%、好ましくは0〜3%未満、より好ましくは0〜2%である。ZrO2が3%以下であれば、ガラスの耐候性向上の効果が得られるだけでなく、Zrに起因する結晶も生じにくくなる。ZrO2が2%以下であれば、大量生産時にもZrに起因する結晶を生じにくくなり、安定して寸法精度の高い管ガラスが得られやすくなる。
TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2は、ガラスに紫外線遮蔽性を与える成分であり、本発明ではこれらの成分のうち1種以上を含有する。上記成分の含有量は、合量で0.1〜5%、好ましくは0.1〜3%である。これらの成分の合量が0.1%より少ないと紫外線遮蔽性が不十分になりやすく、5%を超えるとガラスが着色するなどの不具合が生じる。
CeO2は紫外領域に吸収を持ち、ガラスに紫外線遮蔽効果を与える成分である。さらに短波長の紫外線に晒されることによるガラスの変色を防止する効果(耐短波長紫外線変色性)を与える成分である。一方、CeO2を多量に含有すると、失透性が強くなるとともにガラスに着色が現れるので好ましくない。CeO2の含有量は0.1〜5%、特に0.1〜2%であることが好ましい。CeO2が5%以下であると失透やガラスの着色を生じることなくガラスを製造することが可能となる。一方、0.1%以上含有すると十分な紫外線遮蔽効果が得られ、液晶表示装置で使用される樹脂部材の紫外線による変色を効果的に抑制できる。また、短波長紫外線による変色を防止することが可能となり、液晶表示装置の光源として長時間使用されてもガラスが変色することがない。
SnO2は単独でも紫外線遮蔽効果があるが、CeO2と共存させることにより、CeO2の紫外線遮蔽効果を向上させることができる。さらにガラスに耐短波長紫外線変色性を与える成分である。一方、SnO2を多量に含有すると、ガラスに着色が現れるので好ましくない。SnO2の含有量は0.1〜5%、好ましくは0.3%を超えて5%以下である。SnO2が5%以下であると失透やガラスの着色を生じることなくガラスを製造することが可能となる。一方、SnO2を0.1%以上含有すると紫外線遮蔽効果が得られ、液晶表示装置で使用される樹脂部材の紫外線による変色を効果的に抑制できる。また、SnO2を0.3%超とすればより長波長側(例えば313nm)の紫外線も遮蔽することができ、液晶表示装置で使用される樹脂部材の紫外線による変色をより効果的に抑制できる。
TiO2およびWO3は、CeO2と同様紫外線遮蔽効果のある成分である。一方で多量にホウケイ酸ガラスに含有されるとガラスの分相を促進する成分である。TiO2およびWO3の含有量はともに5%以下であることが望ましい。
MoO3はCeO2による紫外線遮蔽効果を向上させる成分である。一方で不純物着色を非常に促進する成分である。MoO3の含有量は3%以下であることが望ましい。
本発明の照明用ガラスは、上記成分以外にも種々の成分を含有可能である。例えばSb2O3、Cl、Fe2O3、La2O3、Nb2O5、ZrO2、Y2O3、SO3、Cr2O3、Eu2O3等を任意成分として、或いは不純物成分として含みうる。
Sb2O3はTiO2等によるガラスの着色を抑制する成分である。一方で多量に含有するとガラスの熱加工時にガラスが黒化してしまう。Sb2O3の含有量は1%以下であることが望ましい。
Clは清澄剤として働き、ガラスの泡品位を向上させる成分である。一方で多量に含有するとガラス熱加工時ガラスに塩化物の結晶が析出し、ガラスを白濁させてしまう。Clの含有量は1%以下であることが望ましい。
Fe2O3は、原料やリサイクルカレットの不純物として不可避的に混入する成分である。ガラスの着色を著しく促進し、可視光の透過率を低下させる成分であるため含有量を管理すべき成分である。Fe2O3の含有量は0.01%以下であることが望ましい。
La2O3は、CeO2による紫外線遮蔽効果を向上させる成分である。一方でガラスの結晶化を非常に促進する成分である。La2O3の含有量は3%以下であることが望ましい。
Nb2O5は、CeO2による紫外線遮蔽効果を向上させる成分である。一方でガラスの分相を非常に促進する成分である。Nb2O5の含有量は3%以下であることが望ましい。
Y2O3は、CeO2による紫外線遮蔽効果を向上させる成分である。一方でガラス溶融時に溶融を阻害する成分である。Y2O3の含有量は5%以下であることが望ましい。
SO3は、適度な量含有するとガラス溶融時に清澄剤として働きガラスの泡品位を向上させる成分である。一方で多量に含有するとSO2ガスがガラスから抜け切れず、かえって泡品位を悪くする成分である。SO3の含有量は1%以下であることが望ましい。
Cr2O3は、原料やリサイクルカレットの不純物として不可避的に混入する成分である。ガラスの着色を著しく促進し、可視光の透過率を低下させる成分であるため含有量を管理すべき成分である。Cr2O3の含有量は0.01%以下であることが望ましい。
Eu2O3は、蛍光体の成分であり、蛍光ランプのリサイクルが行われる場合に不純物としてガラスに混入する成分である。ガラスの着色を著しく促進し、可視光の透過率を低下させる成分であるため含有量を管理すべき成分である。Eu2O3の含有量は0.1%以下、好ましくは0.01%以下である。
本発明の照明用ガラスは、30〜380℃における熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であることが望まれる。冷陰極蛍光ランプを作製する場合、まず棒状の電極をガラス封着ビーズに挿入し、ガラス封着ビーズを加熱軟化させることにより電極と融着一体化させて電極部材を作製する。このようにして作製した電極部材を、外套管の両端から挿入し、熱加工して外套管と電極部材を融着し、封止する。封着ビーズは電極材料と適合する熱膨張係数を有している。また外套管はガラス封着ビーズと適合する熱膨張係数を有するガラスが使用される。一般的にはガラス封着ビーズと外套管は同一材質のガラスで作製される。それゆえ外套管ガラスには、電極材料に適合する熱膨張係数が求められる。ガラスの熱膨張係数が上記範囲にあれば、タングステン(45×10−7/℃)、モリブデン(52×10−7/℃)、コバール(58×10−7/℃)等の電極材料の熱膨張係数と整合させることができる。
なお封着ビーズと外套管とを同一材質で作製しない場合もあり得る。特に電極材料にコバール金属を選択する場合に、封着ビーズと外套管とを異材質とすれば、外套管ガラスの組成設計上、大きなメリットがある。つまりコバール金属は温度に対する伸び特性が急激に変化するため、封着ビーズ用ガラスはコバール金属と同じ膨張変化を有することが必要となる。しかし外套管が封着ビーズと異材質であれば、外套管ガラスをコバール金属の膨張変化に合わせる必要がなく、封着ビーズ用ガラスの膨張特性のみに適合させればよい。また外套管ガラスの熱膨張係数を封着ビーズ用ガラスより高くすることにより、電極の圧縮封着が可能となる。この際、封着ビーズ用ガラスには圧縮応力が残り、外套管ガラスには引っ張り応力が残ることになる。
また内部に電極を持たない、いわゆる外部電極蛍光ランプの場合、外套管ガラスに対する熱膨張係数の制約はなく、例えば熱膨張係数が46〜70×10−7/℃の範囲であればよい。
本発明の照明用ガラスは、波長400nmにおける分光透過率が、ガラス肉厚4mmで82%以上であることが望ましい。ホウケイ酸ガラスでは通常、CeO2を多量に含有させると著しく不純物着色する。Feイオンの透過率の吸収は波長350〜550nmに存在し、この波長領域の透過率の低下がガラスの着色の原因となる。透過率の低下はランプ輝度の低下に繋がることから、ガラスの着色が生じないことが望まれる。不純物着色の程度は、波長400nmの分光透過率で評価することができる。なお波長400nmにおける分光透過率は、SnO2の含有量を少なくする、CeO2の含有量を少なくする、着色原因となる不純物の混入量を少なくする等の方法によって高めることができる。
本発明の照明用ガラスは、波長313nmにおける分光透過率が、ガラス肉厚0.3mmで30%以下であることが望ましい。バックライトユニットの寿命はその光を効率良く反射する樹脂製の反射板や、その光を拡散する拡散板の劣化による着色によって、反射率や透過率が劣化することでも引き起こされる。これらの樹脂材料の劣化は、ランプ内部で発生する紫外線が管外に漏れることによって引き起こされる。このためバックライトに用いられるガラスは紫外線遮蔽性が高いことが望まれる。紫外線遮蔽性は、波長313nmの透過率で評価することができる。なお波長313nmにおける分光透過率は、SnO2の含有量を増加させる、CeO2の含有量を増加させる等の方法によって低下させることができる。
本発明の照明用ガラスは、紫外線照射前後の波長400nmの分光透過率の変化がガラス肉厚0.3mmで5%以下であることが望ましい。紫外線、特に短波長紫外線がホウケイ酸ガラスに照射されると、ガラス自体が変色する。紫外線によるガラスの変色は主として波長300nmから650nmの透過率が低下することにより起こる。透過率の低下はランプ輝度の低下に繋がることから、ガラスの変色が起こらないことが望まれる。耐短波長紫外線変色性は、短波長紫外線照射前後の波長400nmの分光透過率の変化で評価することができる。なお紫外線の照射は、両面を鏡面研磨した厚さ0.3mmの板状ガラスに40Wの石英ガラスの低圧水銀ランプによって主波長253.7nm(その他波長185nm、313nm、365nm)の短波長紫外線を60分間照射(照射距離25mm)の条件で行うことが望ましい。また紫外線照射前後の波長400nmの分光透過率の変化量は、CeO2の含有量を増加させる、Nb2O5及びWO3を必須成分として添加する等の方法で小さくすることができる。
本発明の照明用ガラスは、蛍光ランプ用外套容器材料として使用できる。ここで「外套容器」とは、蛍光ランプの内部空間(放電空間)を形成するための部材であり、管型形状のもの(外套管)が一般には広く普及している。しかし近年では種々の形態の蛍光ランプが検討されており、例えば平面タイプの蛍光ランプでは、箱型形状等の外套容器が使用される。本発明の照明用ガラスは、管型形状のものに限らず、あらゆる形状の外套容器材料として使用可能である。
本発明の蛍光ランプ用外套管は、上記照明用ガラスからなる。外套管を構成するガラスの組成や特性は既述の通りであるため、ここでは説明を省略する。
次に本発明の蛍光ランプ用外套管を作製する方法を説明する。
まず上記特徴を有するガラスとなるように原料を調合し、1400〜1650℃で溶融する。次いで溶融ガラスをダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法等の管引き方法により、管状に成形する。続いて管状ガラスを所定の寸法に切断し、必要に応じて後加工することにより、外套管を得る。
このようにして得られた蛍光ランプ用外套管は、例えば液晶表示素子のバックライト用蛍光ランプの作製に供される。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
表1、2は本発明の実施例(試料No.1〜8)と比較例(試料No.9、10)をそれぞれ示している。
まず、目的組成となるようにガラス原料を調合した後、白金坩堝を用いて1550℃で5時間溶融した。なお原料は、天然鉱物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩等が使用可能であり、原料の分析値を考慮して調合すればよく、原料の種類は限定されない。溶融後、融液を所定の形状に成形、加工して各ガラス試料を作製し、各評価に供した。結果を表3、4に示す。
表から明らかなように、本発明の実施例であるNo.1〜8の各試料は分相温度および結晶析出温度が低かった。
一方、比較例であるNo.9およびNo.10の試料はいずれも分相温度およびは結晶析出温度が高かった。このため、寸法精度が悪く、生産性が低くなることが予想される。
なお分相温度は次のようにして評価した。まず、各ガラス試料からガラス片を切り出し、120mm×1.2cm×1cmの耐熱性のボート形状の容器の中に容器容量の9割程度入れた。次に電気炉中で1250℃、2時間加熱してガラスを融液化し、これを800℃〜1100℃の温度勾配を有し、測温された温度傾斜炉に入れ、48時間保持した。その後、試料を温度傾斜炉から取り出し、ガラスを目視観察して、分相し白濁した領域を予め測温した温度データを照らし合わせることによって、分相温度を評価した。
結晶の析出温度は次のようにして評価した。まず、各ガラス試料からガラスを切り出し、120mm×1.2cm×1cmの耐熱性のボート形状の容器の中に容器容量の9割程度入れた。続いて電気炉中で1250℃、2時間加熱してガラス融液化し、これを800℃〜1100℃の温度勾配を有し、測温された温度傾斜炉に入れ、48時間保持した。その後、試料を温度傾斜炉から取り出し、耐熱性のボートからガラスを剥離して、剥離面を偏光顕微鏡観察し、結晶の析出している最高温度地点を予め測温した温度データと照らし合わせることによって、結晶析出温度を評価した。
熱膨張係数は、30〜380℃における平均線熱膨張係数を測定した。
ガラスの着色は、400nmにおける透過率測定を行い評価した。具体的には、各ガラス試料から25mm×30mmの板状試料を切り出し、厚み4mmになるように研磨し、さらに両面を光学鏡面研磨した。加工した試料をSHIMADZU製 UV−3100PC分光光度計を用い、波長380nmから780nmの可視光領域を含む波長200nmから800nmについて透過率測定した。測定データから波長400nmの値を読み取った。
紫外線遮蔽性は、313nmにおける透過率測定を行い評価した。具体的には、各ガラス試料から25mm×30mmの板状試料を切り出し、厚み0.3mmに研磨し、さらに両面を光学研磨した。加工した試料をSHIMADZU製 UV−3100PC分光光度計を用い、波長313nmの値を読み取った。
耐紫外線変色性は、400nmにおける紫外線照射前後の透過率測定を行い評価した。具体的には、各ガラス試料から25mm×30mmの板状試料を切り出し、厚み0.3mmに研磨して両面を光学研磨した。加工した試料をSHIMADZU製 UV−3100PC分光光度計を用い、波長400nmの透過率の値を読み取った。次いで、その試料に25Wの低圧水銀ランプによって主波長185nm、254nm、313nm、364nmの紫外線を照射距離25mmで60分間照射した後、再び波長400nmの透過率の値を読み取り、紫外線照射前後での波長400nmの透過率差を計算した。
Claims (8)
- 質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であることを特徴とする照明用ガラス。
- 熱膨張係数が46〜70×10−7/℃であることを特徴とする照明用ガラス。
- 質量百分率でCeO2を0.1%以上含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の照明用ガラス。
- 質量百分率でSnO2を0.1%以上含有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の照明用ガラス。
- 蛍光ランプの外套管用であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の照明用ガラス。
- 請求項1〜5の何れかのガラスからなることを特徴とする蛍光ランプ用外套管。
- 封着ビーズを介して電極を封止する蛍光ランプ用外套管であって、質量百分率でSiO2 55〜75%、Al2O3 0.5〜5%、B2O3 1〜10%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0〜15%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、Li2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜15%、ZrO2 0〜3%、TiO2、CeO2、WO3、MoO3、SnO2から選ばれる1種類以上を0.1〜5%含有し、Al2O3/B2O3が0.1〜0.5であるガラスからなることを特徴とする蛍光ランプ用外套管。
- 液晶表示装置のバックライト用蛍光ランプに使用されることを特徴とする請求項6又は7に記載の蛍光ランプ用外套管。
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CN113735438A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-03 | 成都光明光电股份有限公司 | 玻璃组合物 |
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- 2010-02-18 JP JP2010033081A patent/JP2011168432A/ja active Pending
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