DE19655383B4

DE19655383B4 - Glas für eine Leuchtstofflampen-Glasröhre

Info

Publication number: DE19655383B4
Application number: DE19655383A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Otsu Kosokabe; Koichi Otsu Hashimoto
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: KR970015506A; KR0176007B1; TW346478B; DE19637147B4; DE19637147A1; US5747399A

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Glas offenbart, das mit Wolfram oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung dicht abschließen kann, einen Schutz gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung besitzt und in einer Leuchtstofflampe mit geringer Größe eingesetzt werden kann, welche als Lichtquelle für eine Beleuchtungsanordnung in einer Flüssigkristallanzeigeeinheit verwendet wird. Das in einer Leuchtstofflampe einsetzbare Glas besteht im Wesentlichen aus den folgenden Gewichtsanteilen: 55 bis 79% SiO2, 12,5 bis 25% B2O3, 0,5 bis 10% Al2O3, 1 bis 16% Li2O + Na2O + K2O, 0 bis 5% ZrO2 und 0,05 bis 11% TiO2 + PbO + Sb2O3.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Glases für eine Glasröhre einer Leuchtstofflampe, und insbesondere die Verwendung eines Glases für eine Lichtquelle in einer Beleuchtungsanordnung für eine Flüssigkristallanzeigeeinheit.
Man unterscheidet allgemein zwischen Flüssigkristallanzeigeeinheiten mit Lichtbeugung und solchen mit Lichtübertragung. Bei ersteren werden natürliche Strahlen oder Raumlicht zum Beleuchten des Anzeigebildes verwendet. Diese Flüssigkristallanzeigen werden im übrigen hauptsächlich bei Geräten mit geringem Energieverbrauch, wie etwa Armbanduhren, elektronischen Taschenrechnern oder ähnlichem eingesetzt.
Hingegen besitzen Flüssigkristallanzeigeeinheiten mit Lichtübertragung eine eigene Lichtquelle, wie etwa eine Hintergrundbeleuchtungsanordnung, und werden hauptsächlich für Bauelemente verwendet, die für Anzeigen mit hoher Bildqualität benötigt werden, wie etwa für die farbigen Anzeigen von Flüssigkristallanzeigeeinheiten mit aktiver Matrix oder ähnlichem.
Die Hintergrundbeleuchtungsanordnung besitzt als Lichtquelle eine Leuchtstofflampe, die einer herkömmlichen Leuchtstofflampe zum Einsetzen in einen Beleuchtungskörper im Haushalt ähnelt. Allerdings weist die Glasröhre einen kleinen Durchmesser und eine geringe Glaswanddicke auf.
Bei Leuchtstofflampen für eine Hintergrundbeleuchtungsanordnung wird üblicherweise Blei-Soda-Silikatglas für die Glasröhre verwendet. Das Glas schließt mit Nickel-Eisen-Leitungsdrähten dicht ab.
In letzter Zeit dürfen Leuchtstofflampen für die Hintergrundbeleuchtung nur mehr eine geringe Größe aufweisen, da die Flüssigkristallanzeigeeinheiten kleiner und leichter werden und weniger Energie verbrauchen. Mit der geringen Größe der Leuchtstofflampen ist eine niedrigere mechanische Festigkeit des Aufbaus und eine erhöhte Wärmeerzeugung verbunden. Deshalb muss die darin verwendete Glasröhre eine erhöhte Festigkeit und eine verminderte Wärmedehnung aufweisen.
Andererseits werden vermehrt Bedienungsschaltkreise mit hoher Frequenz verwendet, um die Lumineszenzeffizienz zu erhöhen. Dafür darf bei der Glasröhre allerdings nur ein geringer dielektrischer Verlust auftreten.
Herkömmliches Blei-Soda-Silikatglas erfüllt diese Bedingungen allerdings nur unzureichend.
Daher wurden Versuche unternommen, Leuchtstofflampen mit einer Glasröhre aus hartem Bor-Silikatglas herzustellen, das über eine hohe thermische und mechanische Festigkeit verfügt und bei dem im Vergleich zum Blei-Soda-Silikatglas nur ein geringer dielektrischer Verlust auftritt. Dies führte zur Entwicklung und zum Vertrieb von Leuchtstofflampen, bei denen die Glasröhre aus hartem Bor-Silikat-Glas, das mit Wolfram dicht abschließen kann, und aus Wolframdrähten besteht. Das dabei eingesetzte mit Wolfram abdichtende Glas wurde ansonsten üblicherweise für Xenon-Blitzlichtlampen verwendet.
Ein anderer Ansatz ging dahin, für die Glasröhre ein hartes Bor-Silikat-Glas zum dichten Abschließen mit sogenanntem "Kovar"-Draht, einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung, zu verwenden. Dieses Glas wurde normalerweise als Dichtungsglas oder für Linsen in verschiedenen Elektronenröhren und Blitzwürfeln verwendet.
Bei diesen beiden Arten von Leuchtstofflampen erfährt die Bor-Silikat-Glasröhre eine sogenannte Ultraviolettstrahlen-Überbelichtung, d. h. sie wird den ultravioletten Strahlen ausgesetzt, die das in der Röhre aktivierte Quecksilbergas ausstrahlt, und dadurch verfärbt. Hierdurch sinkt die Luminiszenz der Leuchtstofflampe und die Farbe des ausgestrahlten Lichts ändert sich. Dies verschlechtert die Schirmhelligkeit und die Farbwiedergabeeigenschaften der Flüssigkristallanzeigeeinheit.
Um das Problem der Überbelichtung zu lösen, wird zum Schutz der Glasröhre vor ultravioletten Strahlen auf der Innenfläche der Glasröhre eine Schicht aus Al₂O₃ oder TiO₂ vorgesehen, die ultraviolette Strahlen reflektiert oder absorbiert, wobei wiederum der Leuchtstoffilm auf die Schutzschicht aufgebracht wird. Dies führt jedoch zu einer Erhöhung der Herstellungskosten der Leuchtstofflampe. Im Hinblick auf eine weitere Verkleinerung der Glasröhren wird es schwierig, eine gleichmäßige Mehrfachschicht aus Schutzschicht und Leuchtstoffilm herzustellen.
Aus der US 4,342,553 A außerdem ein Borsilikatglas für die Umhüllung eine Blitzlampe bekannt. Die US-A-2,877,144 offenbart ein mittels zweier Glasschichten hermetisch verschlossenes Element aus einem ferromagnetischen, dielektrischen Material.
In der US 2,570,020 A wird ein Blei-Borsilikatglas mit niedrigem Expansionskoeffizienten für Kathodenstrahlröhren beschrieben und aus der US-A-4,565,791 sind Gläser für ophthalmische Anwendungen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glas für die Verwendung in einer Glasröhre in einer Leuchtstofflampe zu offenbaren, das mit Wolfram und der Kovar-Legierung dicht abschließen kann, eine Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen aufweist und das für die Verwendung in einer Leuchtstofflampe mit geringer Größe geeignet ist, welche ihrerseits als Lichtquelle für eine Beleuchtungsanordnung in einer Flüssigkristallanzeigeeinheit dient.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines Glases für eine Glasröhre in einer Leuchtstofflampe offenbart, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 66.5–79% SiO₂, 12.5–25% B₂O₃, 0.5–10% Al₂O₃, 1–16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0–5% ZrO₂, 0.05–5% TiO₂, 0–1.5% PbO und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃..
Gemäß einen weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines Glases für eine Glasröhre zur Verwendung in einer Leuchtstofflampe offenbart, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 55–79% SiO₂, 12.5–18.7% B₂O₃, 0.5–10% Al₂O₃, 1–16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0–5% ZrO₂ _, 0.05–5% TiO₂, 0–1.5% PbO und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃ Das Glas kann für Glasröhren von Leuchtstofflampen in einer Beleuchtungsanordnung, die zu einer Flüssigkristallanzeigeeinheit gehört, verwendet werden.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die Verwendung eines Glases zu offenbaren, das zur Herstellung von Glasröhren von Leuchtstofflampen verwendet werden kann, die als Lichtquellen in Hintergrundbeleuchtungsanordnungen von Flüssigkristallanzeigeeinheiten dienen.
Das harte Glas weist einen linearen Expansionskoeffizienten von 34 bis 55·10-7/°C (bei 30 bis 380°C) auf, der demjenigen von Wolframmetall und der Kovar-Legierung vergleichbar ist. Außerdem weist das harte Glas eine ausgesprochen hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen auf.
Wenn das harte Glas für eine Leuchtstofflampe verwendet wird, bei der die Leitungsdrähte aus Wolfram bestehen, setzt sich das harte Glas vorzugsweise im wesentlichen aus folgenden Gewichtsanteilen zusammen: 73 bis 79% SiO₂, 12,5 bis 25% B₂O₃, 0,5 bis 10% Al₂O₃, 1 bis 11% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0,01 bis 5% ZrO₂, 0,05 bis 11 % TiO₂ + PbO + Sb₂O₃, wobei der lineare Expansionskoeffizient 34 bis 43·10–7/°C bei 30 bis 380°C beträgt.
Für die oben erwähnte Begrenzung der jeweiligen Anteile der Bestandteile gibt es folgenden Grund: SiO₂ dient zur Ausbildung der Gitterstruktur. Der Gehalt an SiO₂ beträgt 73 bis 79%, vorzugsweise 73 bis 78%. Wenn der Gehalt an SiO₂ 79% übersteigt, sinkt der lineare Expansionskoeffizient zu stark und das Schmelzen des Glases wird unmöglich. Liegt der SiO₂-Anteil unter 73%, wird der lineare Expansionskoeffizient zu hoch, um Wolfram abzudichten, und die chemische Beständigkeit nimmt eher ab. Das Glas zeigt hierdurch oft Verwitterungserscheinungen, was zu einer niedrigen Lumineszenz der Leuchtstofflampe führt.
B₂O₃ ist ein Bestandteil, der zum leichten Schmelzen sowie zur Einstellung der Viskosität des Glases benötigt wird. Sein Gehalt beträgt 12,5 bis 25%, vorzugsweise 14 bis 22%. Wenn der Gehalt an B₂O₃ 25% überschreitet, wird die Viskosität zu gering. Außerdem kann aufgrund von Verdunstung kein homogenes Glas mehr erzeugt werden und die chemische Beständigkeit verschlechtert sich. Wenn der Gehalt an B₂O₃ geringer als 12,5% ist, wird das Schmelzen problematisch und die Viskosität ist zu hoch, um mit Wolfram abzudichten.
Al₂O₃ dient als Bestandteil zum Stabilisieren des Glases. Der Gehalt an Al₂O₃ liegt bei 0,5 bis 10%, vorzugsweise bei 1 bis 2,2%. Wenn der Gehalt an Al₂O₃ über 10% beträgt, wird das Schmelzen des Glases unmöglich. Liegt der Gehalt an Al₂O₃ bei unter 0,5%, steigt die Schmelztemperatur so extrem an, daß eine Herstellung von homogenem Glas kaum möglich ist. Außerdem sinkt die chemische Beständigkeit.
Die Alkalimetalloxide Li₂O, Na₂O und K₂O sind Bestandteile, die das Schmelzen des Glases erleichtern und auch zur Anpassung des lineare Expansionskoeffizienten und der Viskosität dienen. Der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden beträgt 1 bis 11%, vorzugsweise 5,1 bis 9%. Wenn der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden bei über 11% liegt, ist der lineare Expansionskoeffizient zu hoch, um eine Abdichtung des Wolfram-Drahtes zu ermöglichen, und die chemische Beständigkeit wird äußerst gering. Wenn der Gesamtgehalt bei unter 1% liegt, wird der lineare Expansionskoeffizient zu niedrig.
Die Anteile der jeweiligen Alkalimetalloxide sind wie folgt:

Li₂O: 0 bis 4%, vorzugsweise 0 bis 2%;
Na₂O: 0 bis 10%, vorzugsweise 0 bis 5,9%;
K₂O: 0 bis 10%, vorzugsweise 0 bis 4%.

Wenn der Gehalt an Li₂O bei über 4% liegt, steigen Schmelztemperatur und Wärmedehnungskoeffizient zu stark an. Liegt der Gehalt von Na₂O bei über 10%, kommt es während eines Erwärmungsvorgangs während der Herstellung der Leuchtstofflampe zu einer Verunreinigung des Leuchtstoffes durch Na+–Ionen, was die Lumineszenz der Lampe verringert. Außerdem wird der Wärmedehnungskoeffizient zu hoch.
Beträgt der K₂O-Anteil mehr als 10%, so wird der lineare Expansionskoeffizient zu hoch.
ZrO₂ ist ein Bestandteil zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit. Sein Gehalt beträgt 0,01 bis 5%, vorzugsweise 0,1 bis 3%. Wenn der ZrO₂-Gehalt 5% übersteigt, ist die Schmelztemperatur so hoch, daß kein homogenes Glas mehr erzeugt werden kann. Außerdem lassen sich die Glasröhren nicht mehr genau dimensionieren, was ihr Aussehen beeinträchtigt, so daß keine Glasröhren von hoher Qualität hergestellt werden können.
Andererseits sinkt bei einem ZrO₂-Gehalt von unter 0,01% die chemische Beständigkeit. Das Glas wird dann anfällig für Verwitterung und ein gleichmäßiges Auftragen der Leuchststoffschicht wird unmöglich.
TiO₂, PbO und Sb₂O₃ sind Bestandteile, die dem Glas eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtungs durch ultraviolette Strahlen verleihen. Der Gesamtgehalt an TiO₂, PbO und Sb₂O₃ beträgt 0,05 bis 11%, vorzugsweise 0,1 bis 5,5%. Wenn der Gesamtgehalt 11% überschreitet, erhöht sich die Entglasungs- und Verdunstungswirkung, so daß es unmöglich wird, eine homogene Glasröhre mit präzisen Abmessungen herzustellen.
Andererseits kann bei einem Gesamtgehalt von unter 0,05% keine Beständigkeit gegen Überbelichtung erzielt werden.
Der TiO₂-Gehalt beträgt 0,05 bis 5%, vorzugsweise 0,1 bis 3%, der PbO-Gehalt liegt dann bei 0 bis 1,5% und der Sb₂O₃-Gehalt bei 0 bis 4%, vorzugsweise bei 0 bis 1%.
Soll das Glas PbO enthalten, dann liegt der TiO₂-Anteil bei 0,05 bis 5%, vorzugsweise bei 0,05 bis 2%, der PbO-Anteil bei 0,05 bis 1,5%, vorzugsweise bei 0,1 bis 1,5%, und der Sb₂O₃-Anteil bei 0 bis 4%, vorzugsweise bei 0 bis 1%.
Wird ein Sb₂O₃-Gehalt gewünscht, so liegt der TiO₂-Anteil bei 005 bis 5%, vorzugsweise bei 0,05 bis 2%, der PbO-Anteil bei 0 bis 1,5%, vorzugsweise bei 0 bis 1,5% und der Sb₂O₃-Anteil bei 0,1 bis 4%, vorzugsweise bei 0,2 bis 1%.
In all den oben beschriebenen Fällen führt ein Überschreiten der Obergrenze an TiO₂ dazu, dass unerwünschtes farbiges Glas erzeugt wird. Außerdem ist es äußerst schwierig, transparentes, homogenes Glas zu erzeugen, da die Schmelztemperatur zu hoch ist.
Liegt der PbO-Anteil über der oberen Grenze, so verfärbt sich das Glas ähnlich leicht wie beim TiO₂-Anteil. Außerdem verhindert Verdunstung während des Schmelzens eine Herstellung homogenen Glases und belastet darüber hinaus die Umwelt.
Liegt der Sb₂O₃-Gehalt über der oberen Grenze, kann ebenfalls kein homogenes Glas erzeugt werden.
Ist übermäßig viel PbO und Sb₂O₃ im Glas enthalten, kommt es während eines Wärmebehandlungsschrittes bei der Herstellung der Leuchtstofflampe zu einer für eine Leuchtstofflampe unerwünschten Braun- bzw. Schwarzverfärbung des Glases.
Im folgenden wird erklärt, warum der lineare Expansionskoeffizient des Glases auf 34 bis 43·10-7/°C bei 30 bis 380°C beschränkt ist. Außerhalb des genannten Bereichs kommt es bei der Glasröhre zu einem langsamen Auslaufen und/oder es entstehen Sprünge, die die Leuchtstofflampe beschädigen, weil der lineare Expansionskoeffizient von dem des Wolfram-Metalls abweicht.
Wenn das Glas gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Leuchtstofflampe verwendet wird, bei der Leitungsdrähte aus Kovar-Legierung verwendet werden, besteht das Glas vorzugsweise aus den folgenden Bestandteilen: 61 bis 73% SiO₂, 15,2 bis 25% B₂O₃, 1 bis 10% Al₂O₃, 4 bis 16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0,01 bis 5% ZrO₂, 0,05 bis 11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃. Dieses Glas weist einen linearen Expansionskoeffizienten von 43 bis 55·10-7/°C bei 30 bis 380°C auf.
Die Bestandteile sind aus dem folgenden Grund auf die oben genannten Prozentsätze beschränkt.
SiO₂ dient zur Ausbildung der Gitterstruktur. Der Gehalt an SiO₂ liegt bei 61 bis 73%, vorzugsweise bei 61 bis 72%. Wenn der Gehalt an SiO₂ 73% überschreitet, wird der lineare Expansionskoeffizient zu niedrig, um mit der Kovar-Legierung abzudichten und das Schmelzen des Glases wird problematisch. Liegt der Gehalt an SiO₂ bei unter 55%, so verschlechtert sich die chemische Beständigkeit und es kommt zu Verwitterungserscheinungen, wodurch die Lumineszenz der mit diesem Glas ausgestatteten Leuchtstofflampe sinkt.
B₂O₃ ist ein Bestandteil, der das Schmelzen des Glases begünstigt und zur Einstellung der Viskosität des Glases benötigt wird. Sein Gehalt beträgt 15,2 bis 25%, vorzugsweise 16 his 24%. Wenn der Gehalt an B₂O₃ 25% überschreitet, wird die Viskosität zu niedrig. Außerdem kann aufgrund von Verdunstung kein homogenes Glas mehr erzeugt werden und die chemische Beständigkeit verschlechtert sich. Wenn der Gehalt an B₂O₃ bei unter 15,2% liegt, wird das Schmelzen problematisch und die Viskosität ist zu hoch, um mit der Kovar-Legierung abzudichten.
Al₂O₃ dient als Bestandteil zum Stabilisieren des Glases. Der Gehalt an Al₂O₃ liegt bei 1 bis 10%, vorzugsweise bei 1 bis 4,9%. Liegt der Gehalt an Al₂O₃ bei über 10%, wird das Schmelzen problematisch. Wenn der Gehalt an Al₂O₃ unter 1% liegt, ist die Schmelztemperatur zu hoch, wodurch die Herstellung von homogenem Glas problematisch wird. Außerdem sinkt die chemische Beständigkeit.
Die Alkalimetalloxide Li₂O, Na₂O und K₂O sind Bestandteile zur Verbesserung der Schmelzbarkeit des Glases sowie zur Anpassung des lineare Expansionskoeffizienten und der Viskosität.
Der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden beträgt 4 bis 16%, vorzugsweise 5,1 bis 13%. Wenn der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden bei über 16% liegt, sind der lineare Expansionskoeffizient und die Viskosität zu hoch, um eine Abdichtung mit der Kovar-Legierung zu ermöglichen, und die chemische Beständigkeit wird äußerst gering. Wenn der Gesamtgehalt bei unter 4% liegt, ist der lineare Expansionskoeffizient zu niedrig.
Die Anteile der jeweiligen Alkalimetalioxide sind wie folgt:

Li₂O: 0 bis 4%, vorzugsweise 0 bis 3%;
Na₂O: 0 bis 4,5%, vorzugsweise 0 bis 3,9%;
K₂O: 0 bis 15%, vorzugsweise 0 bis 13%.

Wenn der Gehalt an Li₂O bei über 4% liegt, kommt es leicht zur Entglasung und der lineare Expansionskoeffizient wird zu hoch.
Liegt der Gehalt an Na₂O bei über 4,5%, kommt es während eines Erwärmungsschrittes bei der Herstellung der Leuchtstofflampe zu einer Verunreinigung des Leuchtstoffes durch Na+–Ionen, was die Lumineszenz der Lampe verringert. Gleichzeitig wird der Expansionskoeffizient zu hoch.
Beträgt der K₂O-Anteil mehr als 15%, so wird der lineare Expansionskoeffizient zu hoch.
ZrO₂ ist ein Bestandteil zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit. Sein Gehalt beträgt 0,01 bis 5%, vorzugsweise 0,1 bis 3%.
Wenn der ZrO₂-Gehalt 5% übersteigt, kommt es leicht zur Entglasung, wodurch das Glas uneinheitlich wird. Dadurch lassen sich Röhren aus derartigem Glas bei der Herstellung nicht genau dimensionieren, was ihr Aussehen beeinträchtigt, so daß keine Glasröhren von hoher Qualität erzeugt werden können. Andererseits verschlechtert sich bei einem ZrO₂-Gehalt von unter 0,01% die chemische Beständigkeit und das Glas wird anfällig für Verwitterung. Ein gleichmäßiges Auftragen der Leuchtstoffschicht auf die Glasröhre wird dadurch schwierig.
TiO₂, PbO und Sb₂O₃ sind Bestandteile, die dem Glas eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen geben. Der Gesamtgehalt dieser Bestandteile beträgt 0,05 bis 11%, vorzugsweise 0,1 bis 5,5%.
Wenn der Gesamtgehalt 11% überschreitet, erhöht sich die Entglasungs- und Verdunstungswirkung, so daß es schwierig wird, eine homogene Glasröhre mit präziser Dimensionierung herzustellen. Andererseits kann bei einem Gesamtgehalt von unter 0,05% keine Beständigkeit gegen Überbelichtung erzielt werden.
Der TiO₂-Gehalt beträgt 0,05 bis 5%, vorzugsweise 0.1 bis 3%, der PbO-Gehalt liegt bei 0 bis 1,5% und der Sb₂O₃-Gehalt bei 0 bis 4%. vorzugsweise bei 0 bis 1%.
Soll das Glas PbO enthalten, dann liegt der TiO₂-Anteil bei 0,05 bis 5%, vorzugsweise bei 0,05 bis 2%, der PbO-Anteil bei 0,05 bis 1,5%, vorzugsweise bei 0,1 bis 1,5%, und der Sb₂O₃-Anteil bei 0 bis 4%, vorzugsweise bei 0 bis 1%.
Wird ein Sb₂O₃-Gehalt gewünscht, so liegt der TiO₂-Anteil bei 0,05 bis 5%, vorzugsweise bei 0,05 bis 2%, der PbO-Anteil bei 0 bis 1,5%, vorzugsweise bei 0 bis 1,5% und der Sb₂O₃-Anteil bei 0,1 bis 4%, vorzugsweise bei 0,2 bis 1%.
In all den oben beschriebenen Fällen führt ein TiO₂-Anteil über der oberen Grenze leicht zu einer Färbung des Glases.
Außerdem ist es dann äußerst schwierig, transparentes und homogenes Glas zu erzeugen, weil die Schmelztemperatur zu hoch liegt.
Liegt der PbO-Anteil über der oberen Grenze, so verfärbt sich das Glas ähnlich leicht wie beim TiO₂-Anteil. Außerdem verhindert Verdunstung während eines Schmelzvorgangs eine Herstellung homogenen Glases.
Liegt der Sb₂O₃-Gehalt über der oberen Grenze, kann ebenfalls kein homogenes Glas erzeugt werden.
Ist übermäßig viel PbO und Sb₂O₃ im Glas enthalten, kommt es während eines Wärmebehandlungsschrittes bei der Herstellung der Leuchtstofflampe zu einer für eine Leuchtstofflampe unerwünschten Braun- bzw. Schwarzverfärbung des Glases.
Im folgenden wird erklärt, warum der lineare Expansionskoeffizient des Glases auf 43 bis 55·10–7/°C bei 30 bis 380°C beschränkt ist. Außerhalb des oben genannten Bereichs kommt es bei der Glasröhre zu einem langsamen Auslaufen und/oder es entstehen Sprünge, die die Leuchtstofflampe beschädigen, weil der lineare Expansionskoeffizient von dem der Kovar-Legierung abweicht.
Das erfindungsgemäße Glas kann zur leichteren Einstellung der Viskosität und zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit, der Schmelzbarkeit und Vergütbarkeit des Glases geeignete Mengen von SrO, BaO, CaO, MgO, ZnO, P₂O₅, As₂O₃, SO₃, F₂, Cl₂ oder anderen Bestandteilen enthalten.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Die Tabellen 1 bis 3 zeigen Proben Nr. 1 bis 11 gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Vergleichsprobe Nr. 12.
Die Proben gemäß den Tabellen wurden jeweils wie folgt hergestellt.
Die Materialien zur Herstellung der Glasproben wurden zu jeweiligen Zusammensetzungen gemäß den in den Tabellen genannten Beispielen vermischt. Danach wurden die vermischten Rohstoffe zur Herstellung der Glasproben in einem Platinschmelztiegel bei 1.500°C über einem Zeitraum von 5 Stunden zu flüssigem Glas eingeschmolzen. Das flüssige Glas wurde so ausgeformt und bearbeitet, daß es eine bestimmte Umrißform erhielt. So entstanden die einzelnen Proben, bei denen dann der lineare Expansionskoeffizient bei 30 bis 380°C sowie die Spektralübertragung vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gemessen wurde. Die gemessenen Eigenschaften sind in den Tabellen 1 bis 3 aufgeführt.
Wie sich aus den Tabellen ergibt, weisen die Proben Nr. 1 bis 11 gemäß der vorliegenden Erfindung einen linearen Expansionskoeffizienten von 36,5 bis 40,1·10–7/°C auf, der dem von Wolfram-Metall ähnlich ist. Außerdem beträgt die Reduzierung der Lichtübertragung nach der Bestrahlung mit ultaviolettem Licht in etwa 1% oder weniger. Somit besitzen die Proben gemäß der vorliegenden Erfindung offensichtlich eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen.
Andererseits weist die Vergleichsprobe Nr. 12 einen linearen Expansionskoeffizienten von 38,0·10–7/°C auf und kann somit Wolfram-Metall abdichten. Da die Vergleichsprobe allerdings kein TiO₂, PbO und Sb₂O₃ enthält, kommt es bei ihr zu einer hohen Reduzierung der Lichtübertragung nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht. Diese Vergleichsprobe besitzt also nur eine geringe Beständigkeit gegen die Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen.
Der lineare Expansionskoeffizient wurde durch eine selbstaufzeichnende Differentialthermographie bei 30 bis 380°C als mittlerer Expansionskoeffizient von einzelnen Proben mit jeweils einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 50 mm bestimmt.
Die Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlen wurde wie folgt ermittelt.
Es wurde eine Probenglasplatte mit einer Dicke von 1 mm bereitgestellt, deren beide Oberflächen spiegelglatt poliert wurden. Für diese Probenglasplatte bestimmte man eine Wellenlänge, bei der die Probenglasplatte eine Lichtübertragung von 80% aufwies. Außerdem wurde die Probenglasplatte 1 Stunde lang mit ultravioletter Strahlung mit einer mittleren Wellenlänge von 253,7 nm aus einer Niedrigdruck-Quecksilberlampe mit einer Leistung von 40 Watt bestrahlt. Danach wurde die Lichtübertragung dieser Glasplatte für ein Licht der Wellenlänge bestimmt, bei der die Glasplatte vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine Lichtübertragungsrate von 80% aufgewiesen hatte. Die Reduzierung der Lichtübertragung wurde durch Berechnung der Differenz zwischen der Lichtübertragung vor und nach der Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen ermittelt.
Bei Glas, das für Leuchtstofflampen als Hintergrundlicht für Flüssigkristallanzeigeeinheiten verwendet wird, ist es wichtig, daß dieses Glas eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung aufweist, d. h. daß es nur zu einer geringen Reduzierung der Übertragung kommt.
Beispiel 2
Die Tabellen 4 und 5 zeigen Proben Nr. 13 bis 20 gemäß der vorliegenden Erfindung sowie eine Vergleichsprobe Nr. 21.
Jede der in den Tabellen dargestellten Proben wurde auf ähnliche Weise vorbereitet wie bei Beispiel 1 und es wurde jeweils der lineare Expansionskoeffizient bei 30 bis 380° sowie die Spektralübertragung vor und nach der Bestrahlung mit ulraviolettem Licht ermittelt. Die gemessenen Eigenschaften sind in den Tabellen 4 und 5 aufgeführt. Wie sich aus den Tabellen ergibt, besitzen die Proben Nr. 13 bis 20 offensichtlich einen linearen Expansionskoeffizienten von 45,3 bis 54,6·10–7/°C, der dem Expansionskoeffizienten der Kovar-Legierung in etwa entspricht.
Außerdem tritt bei den Proben Nr. 13 bis 20 offensichtlich eine Reduzierung der Lichtübertragung von 1% oder weniger auf und sie besitzen somit eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung.
Andererseits weist die Vergleichsprobe Nr. 21 ebenfalls einen linearen Expansionskoeffizienten auf, der innerhalb des Bereichs 43 bis 55·10–7/°C liegt, und kann daher mit der Kovar-Legierung abdichten.
Allerdings enthält die Vergleichsprobe Nr. 21 kein TiO₂, PbO₂ und Sb₂O₃, weshalb die Reduzierung der Lichtübertragung nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht bei 8,5% liegt. Damit weist die Vergleichsprobe selbstverständlich eine geringe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung auf.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das erfindungsgemäße Glas ausgezeichnet zur Herstellung von Glasröhren für Leuchstofflampen mit geringem Durchmesser als Lichtquellen einer Flüssigkristallanzeigeeinheit geeignet ist, weil das Glas einen linearen Expansionskoeffizienten aufweist, bei dem ein dichtes Abschließen mit Wolfram-Metall und der Kovar-Legierung möglich ist, und außerdem eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung besitzt.
Eine Glasröhre mit kleinem Durchmesser für eine Leuchtstofflampe als Lichiquelle für eine Flüssigkristallanzeigeeinheit aus dem erfindungsgemäßen Glas weist somit eine hohe Beständigkeit gegen Überbelichtung durch ultraviolette Strahlung auf, wodurch man eine Flüssigkristallanzeigeeinheit erhält, die vor einem Qualitätsverlust durch Verfärben des Glases geschützt ist.

Claims

Verwendung eines Glases für eine Glasröhre in einer Leuchtstofflampe, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 66.5-79% SiO₂, 12.5–25% B₂O₃, 0.5–10% Al₂O₃, 1–16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0–5% ZrO₂, 0.05–5% TiO₂, 0–1.5% PbO und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃.
Verwendung eines Glases für eine Glasröhre in einer Leuchtstofflampe, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 55–79% SiO₂, 12.5–18.7% B₂O₃, 0.5–10% Al₂O₃, 1–16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0–5% ZrO₂, 0.05–5% TiO₂, 0–1.5% PbO und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 73–79% SiO₂, 12.5–25% B₂O₃, 0.5–10% Al₂O₃, 1–11% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0.01–5% ZrO₂ und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃, wobei dieses Glas einen linearen Expansionskoeffizienten von 34–43·10^–7/°C bei 30–380°C aufweist.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 73–78% SiO₂, 14–22% B₂O₃, 1–2.2% Al₂O₃, 5.1–9% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0.1–3% ZrO₂ und 0.1–5.5% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 61–73% SiO₂, 15.2–25% B₂O₃, 1–10% Al₂O₃, 4–16% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0.01–5% ZrO₂ und 0.05–11% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃, wobei dieses Glas einen linearen Expansionskoeffizienten von 43–55·10^–7/°C bei 30–380°C aufweist.
Verwendung nach Anspruch 5, wobei das Glas im Wesentlichen aus Bestandteilen mit den folgenden Gewichtsanteilen besteht: 61–72% SiO₂, 16–24% B₂O₃ 1–4.9% Al₂O₃, 5.1–13% Li₂O + Na₂O + K₂O, 0.1–3% ZrO₂ und 0.1–5.5% TiO₂ + PbO + Sb₂O₃.