JP4485572B2 - ランプおよびバックライトユニット - Google Patents
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Description
従来、バックライト用の蛍光ランプには、一般照明用の蛍光ランプと同じように、鉛ガラスが使用されていた。しかし、ガラスバルブの細管化、薄肉化がより進み、鉛ガラスでは機械的強度および耐熱性を十分に確保することができなくなった。
ところが、ホウ珪酸ガラスは、元来、電子管や電子部品の封止用であり、ランプ用のガラスに必要な紫外線の透過を抑制する効果、および、ソラリゼーション(紫外線によるガラスの着色)を抑制する効果が十分でない。そこで、それらの効果が高められたホウケイ酸ガラスとして、例えば、特許文献1および2には、CeO2等が添加されたホウケイ酸ガラスが開示されている。
本発明の目的は、ランプ光束および製造歩留まりが高いランプを提供することにある。
ガラス原料として、酸化物換算で、前記CeO2が0.4wt%以上、前記SnOが0.4wt%以上添加されたガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。
本発明に係るバックライトユニットの特定の局面では、複数の上記ランプと、それらランプの光放出側に配置されるポリカーボネイト樹脂製の拡散板とを備えることを特徴とする。
つまり、CeO2を0.01wt%以上添加することによって、紫外線透過およびソラリゼーションが抑制され、SnOを0.01wt%以上添加することによって、初期着色およびランプ作製時の着色が抑制される。
なお、CeO2による着色を抑制することができるのは、スズの原料としてSnOを添加する場合に限られ、SnやSnO2を添加してもこの効果を得ることはできない。SnOを添加すると、ガラス成分中のCeイオンのうちCe3+の量が増加しCe4+の量が減少する。すなわち、Ce3+からCe4+への価数変化が抑制され、Ce4+からCe3+への価数変化が促進される。
また、本発明に係るランプ用ガラス組成物は、融液状態において還元性であった場合に、より効果的に初期着色およびランプ作製時の着色が抑制される。
一般に、液晶テレビのバックライトユニットには、アクリル樹脂製の拡散板が使用されている。しかし、アクリル樹脂製の拡散板は吸湿による反りが生じ易く、大型化すると寸法誤差が問題となるため、画面サイズが17インチを超えるような大型の液晶テレビのバックライトユニットには、その様な反りの少ないPC(ポリカーボネイト)樹脂製の拡散板が使用されている。
これに対し、本発明に係るガラス組成物において、酸化物換算で、CeO2が0.4wt%以上、SnOが0.4wt%以上添加した場合、313nmの紫外線の透過を十分に抑制することができ、樹脂製部材の褪色・劣化が少ない。その上、失透がなく実質的に無着色である。
一般に、バックライト用ランプには、放電による高温に耐え得るタングステン製あるいはコバール合金製の導入線が用いられる。したがって、気密封着の信頼性を高めるためには、ガラスの熱膨張係数を、タングステンあるいはコバール合金の熱膨張係数に近づけることが好ましい。
ガラス組成物の熱膨張係数(α30/380)が43×10−7/k〜55×10−7/kの場合、コバール合金製の導入線と同等の熱膨張係数であり、化学的耐久性も高いため、気密封着の信頼性が高い。
本発明に係るバックライトユニットは、上記ランプ光束が高いランプが搭載されているため、輝度が高い。
また、ガラスバルブを形成するガラス組成物が、酸化物換算で、CeO2を0.4wt%以上、SnOを0.4wt%以上含有している場合は、水銀により発生する313nmの紫外線の透過が十分に抑制されるため、バックライトに用いても、樹脂製部材の褪色・劣化が少なく、前記バックライトの信頼性が向上する。
(ランプ用ガラス組成物の説明)
実施の形態に係るガラス組成物の組成は、酸化物換算で、図1におけるNo.1〜6に示すとおりである。
B2O3は、ガラスの溶融性向上と粘度調整の目的で添加される。B2O3が10wt%よりも少ないと、ガラスの溶融性が悪化するとともに粘度が上昇し、導入線の封着等が困難になる。一方、B2O3が25wt%より多いとガラスの化学的耐久性が低下する。
CeO2が0.01wt%より少ないと、紫外線の透過を抑制する効果が十分に得られない。一方、CeO2が5wt%より多いと、ガラスの失透が起こり、所望のランプ光束を有するランプを作製することができない。
SnOは、本発明に係るガラス組成物の必須成分であり、主として、ガラス成分中のCeイオンのうちCe3+の量を増加させCe4+の量を減少させる目的で添加される。言い換えれば、Ce3+からCe4+への価数変化を抑制し、Ce4+からCe3+への価数変化を促進する目的で添加される。
SnOが0.01wt%より少ないと、Ce3+の量を増加させCe4+の量を減少させる効果は得られない。一方、SnOが5wt%よりも多いと、ガラスの機械的強度が低下し、ガラス管の管引き工程において歩留りが低下する。
Al2O3は、ガラスの耐候性および失透性を向上させる目的で添加される。Al2O3が10wt%より多いと、ガラスの溶融性が悪化する。なお、Al2O3の好ましい範囲は2〜7wt%であり、この範囲であれば、ランプ用としてより好適なガラスを得ることができる。
アルカリ土類金属酸化物であるMgOおよびCaOは、電気絶縁性および化学的耐久性を向上させる目的で添加される。CaOが0wt%かつMgOが0.5wt%より少ない場合、MgOが0wt%かつCaOが1wt%より少ない場合は、電気絶縁性および化学的耐久性を向上させる効果が期待できない。一方、MgOが5wt%より多いか、CaOが10wt%よりも多いと、ガラスが失透し易い。
TiO2は、ソラリゼーションを抑制する目的で添加される。TiO2は、ガラスの結晶性を高めるため、含有率は1wt%以下に制限される。
ZrO2は、ガラスの化学的耐久性を改善する目的で添加される。ZrO2が0.01wt%より少ないと、化学的耐久性の改善効果が十分でない。ZrO2が5wt%よりも多いと、ガラスが不均一になりやすく、ガラスバルブの肉厚や寸法がばらつく。
なお、本発明に係るガラス組成物は、実質的に各成分の含有率が上記の範囲内であれば良く、上記組成の範囲を逸脱しない限度において、他の成分が含有されていても良い。他の成分としては、例えば、ZnO、PbO、P2O5、As2O3等が挙げられる。
(ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明)
本発明のガラス組成物の製造方法を説明する。
SnOは、ガラス融液を還元性にするために、0.01wt%以上添加することが好ましい。また、SnOは、Ce3+とCe4+とのカチオン百分率が、Ce3+/(Ce3++Ce4+):0.5〜1、の関係を満たすために必要な量を添加することが好ましい。さらに、SnOは、CeO2に対して等モル以上添加することが好ましく、特に、等モル添加することがより好ましい。
本発明においては、ガラス原料を溶融窯で溶融させてなるガラス融液、および、ガラス融液を冷却し一旦ガラス組成物とした後、再度加熱により溶融させて溶融状態にしたものを、溶融状態のガラス組成物と定義する。
本発明に係るランプの一実施形態として、直管形の冷陰極蛍光ランプについて図面に基づき説明する。図2は、本発明の一実施形態にかかる冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。当該冷陰極蛍光ランプ1の構造は、基本的に従来技術による冷陰極蛍光ランプの構造に準じるものである。
ガラスバルブ2は、その両端部がそれぞれビードガラス3によって気密封止されている。また、ガラスバルブ2の両端部には、タングステン金属或いはコバール合金からなる直径約0.8mmの導入線4が、ビードガラス3を貫通するようにして気密封着されている。さらに、当該リード線4には、ガラスバルブ2の管内に配置される側の端部に、それぞれニッケルあるいはニオブからなり、表面に電子放射性物質が塗布されたカップ状の電極5が取り付けられている。なお、ビードガラス3、導入線4および電極5は、上記の構成のものに限定されない。
以上、本発明に係る冷陰極蛍光ランプを実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
図3は、本願発明の一実施形態に係る直下方式のバックライトユニットの要部構成を示す概略図である。本発明の一実施形態に係る直下方式のバックライトユニット10の構造は、基本的に従来技術によるバックライトユニットの構造に準ずるものである。
外囲器11は、白色のPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂によって形成されており、略方形の反射板12と、当該反射板12を囲むように配された複数の側板13とからなる。外囲器11の内部には、それぞれ等間隔に並列配置された複数の冷陰極蛍光ランプ1が格納されており、当該冷陰極蛍光ランプは、それぞれ反射板12に近接した状態で、当該反射板12によって水平点灯方向に保持されている。
なお、バックライトユニット10は、上記構成のものに限定されない。例えば、当該バックライトユニット10の典型的な形状として、画面サイズが32インチの液晶テレビに用いられるバックライトユニットの場合、外囲器11は、横幅寸法が約408mm、縦幅寸法が約728mm、奥行き寸法が約19mmに設定されている。また、外囲器11には、16灯の冷陰極蛍光ランプ1が、それぞれ約25.7mmの間隔をあけて配置されている。そして、冷陰極蛍光ランプ1は、全長は約730mmであって、ガラスバルブ2の外径が約4.0mm、内径が約3.4mmに設定されている。このようなバックライトユニット10をランプ電流5.5mAで動作したとき、レンズシート16では、約8000cd/m2の表面輝度が得られる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
図1に示す各組成のガラスを作製し、ガラスの特性を評価した。なおCeO2,SnO,SnO2の値はガラス原料添加時の値(wt%)を記載した。各ガラスは、図中の組成となるようにガラス原料を調合し、これを白金坩堝に入れて電気炉中で1500℃で加熱溶融させ、カーボン板上に流し出して放冷することにより作製した。
ここで、熱膨張係数(α30/380)としては、直径5.0mm、長さ15mmの円柱状の試料を作製し、熱機械分析装置(リガク製 型番:TAs300 Tma8140c)にて、30〜380℃の温度範囲の平均線膨張係数を測定した。
以下、本発明に係る参考例などを用いて本発明を具体的に説明する。
図1に示す各組成のガラスを作製し、ガラスの特性を評価した。なおCeO2,SnO,SnO2の値はガラス原料添加時の値(wt%)を記載した。各ガラスは、図中の組成となるようにガラス原料を調合し、これを白金坩堝に入れて電気炉中で1500℃で加熱溶融させ、カーボン板上に流し出して放冷することにより作製した。
これに対して、比較例No.1および2は、CeO2を含有しないため、紫外線の透過があまり抑制されていない。
比較例No.3は、ガラス原料としてSnOの代わりにSnO2が添加されているため、254nmおよび313nmの紫外線の透過が十分に抑制されているが、ガラスの初期着色およびランプ作製時の着色が起こる。
そして、可視域380〜780nmの範囲において透過率が85wt%以下の領域が確認された試料を着色「有り」と判断した。結果を図1に示す。
図1から明らかなように、参考例No.1〜6は、CeO2およびSnOの含有率が本発明に係るガラス組成物の組成を満足しているため、254nmの紫外線の透過率が0%であり、紫外線透過を抑制する効果が高い。また、ガラスの初期着色およびランプ作製時の着色が起こらない。
これに対して、比較例No.1および2は、CeO2を含有しないため、紫外線の透過があまり抑制されていない。
比較例No.3は、ガラス原料としてSnOの代わりにSnO2が添加されているため、254nmおよび313nmの紫外線の透過が十分に抑制されているが、ガラスの初期着色およびランプ作製時の着色が起こる。
点灯後100時間経過後を基準として、1000時間点灯経過後の冷陰極蛍光ランプの発光効率を比べた光束維持率A(%)と、導光板の平均表面輝度維持率B(%)を検出し、各維持率の差A−B(%)を求めた。その結果を図4に示す。
実施例No.4の冷陰極蛍光ランプは、A−B(%)の値が5%以下であり、冷陰極蛍光ランプの寿命中は、実用上問題のない程度の褪色・劣化しかおこらないことがわかった。さらに、ソラリゼーションによるガラスの着色も起こらなかった。
点灯後100時間経過後を基準として、1000時間点灯経過後の冷陰極蛍光ランプの発光効率を比べた光束維持率A(%)と、導光板の平均表面輝度維持率B(%)を検出し、各維持率の差A−B(%)を求めた。その結果を図4に示す。元性であるガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。
参考例No.4の冷陰極蛍光ランプは、A−B(%)の値が5%以下であり、冷陰極蛍光ランプの寿命中は、実用上問題のない程度の褪色・劣化しかおこらないことがわかった。さらに、ソラリゼーションによるガラスの着色も起こらなかった。
2 ガラスバルブ
10 バックライトユニット
14 拡散板
Claims (10)
- 成分中に、Ceイオンを含有し、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75wt%、B2O3:6〜25wt%、CeO2:0.01〜5wt%、SnO:0.01〜5wt%、Al2O3:0〜10wt%、Li2O:0〜10wt%、Na2O:0〜10wt%、K2O:0〜10wt%、MgO:0〜5wt%、CaO:0〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、Fe2O3:0.01〜0.2wt%、Sb2O3:0〜5wt%、ZrO2:0.01〜5wt%を含有し、
前記Ceイオンは、Ce3+とCe4+とのカチオン百分率が、
(Ce3+)/[(Ce3+)+(Ce4+)]=0.5〜1
の関係を満たし、
0を超えて1.0wt%以下の範囲でTiO 2 を含み、かつ
ガラス原料として、酸化物換算で、CeO2が0.4wt%以上、前記SnOが0.4wt%以上添加されたガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。 - 前記ガラス組成物は、融液状態において還元性であったことを特徴とする請求項1記載のランプ。
- 成分中に、Ceイオンを含有し、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75wt%、B2O3:6〜25wt%、CeO2:0.01〜5wt%、SnO:0.01〜5wt%、Al2O3:0〜10wt%、Li2O:0〜10wt%、Na2O:0〜10wt%、K2O:0〜10wt%、MgO:0〜5wt%、CaO:0〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、Fe2O3:0.01〜0.2wt%、Sb2O3:0〜5wt%、ZrO2:0.01〜5wt%を含有し、
前記Ceイオンは、Ce3+とCe4+とのカチオン百分率が、
(Ce3+)/[(Ce3+)+(Ce4+)]=0.5〜1
の関係を満たし、
0を超えて1.0wt%以下の範囲でTiO 2 を含み、かつ
融液状態において還元性であるガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。 - 前記ガラス組成物は、ガラス原料として、酸化物換算で、前記CeO2を0.4wt%以上、前記SnOを0.4wt%以上添加されていることを特徴とする請求項3記載のランプ。
- 前記ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)が34×10−7/K〜43×10−7/Kの範囲であることを特徴とする請求項1または3記載のランプ。
- 前記ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)が43×10−7/K〜55×10−7/Kの範囲であることを特徴とする請求項1または3記載のランプ。
- 請求項1または3記載のランプが搭載されていることを特徴とするバックライトユニット。
- 複数の請求項1または3記載のランプと、
それらランプの光放出側に配置されるポリカーボネイト樹脂製の拡散板と、
を備えることを特徴とするバックライトユニット。 - 成分中に、Ceイオンを含有し、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75wt%、B2O3:6〜25wt%、CeO2:0.01〜5wt%、SnO:0.01〜5wt%、Al2O3:0〜10wt%、Li2O:0〜10wt%、Na2O:0〜10wt%、K2O:0〜10wt%、MgO:0〜5wt%、CaO:0〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、Fe2O3:0.01〜0.2wt%、Sb2O3:0〜5wt%、ZrO2:0.01〜5wt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程を含み、
前記溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にし、
かつ、
前記ガラス組成物は、
前記Ceイオンである、Ce3+とCe4+とのカチオン百分率が、
(Ce3+)/[(Ce3+)+(Ce4+)]=0.5〜1
の関係を満たし、
ガラス原料として、酸化物換算で、前記CeO2が0.4wt%以上、前記SnOが0.4wt%以上添加されており、かつ
0を超えて1.0wt%以下の範囲でTiO 2 を含む、
ことを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。 - 成分中に、Ceイオンを含有し、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75wt%、B2O3:6〜25wt%、CeO2:0.01〜5wt%、SnO:0.01〜5wt%、Al2O3:0〜10wt%、Li2O:0〜10wt%、Na2O:0〜10wt%、K2O:0〜10wt%、MgO:0〜5wt%、CaO:0〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、Fe2O3:0.01〜0.2wt%、Sb2O3:0〜5wt%、ZrO2:0.01〜5wt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程を含み、
前記溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にし、
かつ、前記Ceイオンは、Ce3+とCe4+とのカチオン百分率が、
(Ce3+)/[(Ce3+)+(Ce4+)]=0.5〜1
の関係を満たし、
0を超えて1.0wt%以下の範囲でTiO 2 を含む、
ことを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。
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