JP2009013002A - 蛍光ランプ用紫外線吸収ガラスおよび蛍光ランプ用ガラス管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量百分率表示で、SiO2を60〜80%、Al2O3を1〜7%、B2O3を10〜25%、Li2O+Na2O+K2Oを3〜15%、CaO+MgO+BaO+SrOを0〜5%、CeO2を0.1〜5%、SnO2を0.01〜5%、Fe2O3を0.001〜0.05%、ZrO2+ZnO+Nb2O5を0.01〜5%、MnO2+Cu2O+Ag2O+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Yb2O3を0.01〜5%含有し、0〜300℃における平均線膨張係数が36×10−7〜57×10−7/℃である蛍光ランプ用紫外線吸収ガラス。
【選択図】なし
Description
しかし、蛍光ランプの細管化・薄肉化は機械的強度の低下を招き、また、発光効率の向上によりランプの発熱量は増加傾向にあるため、より高い機械的強度・耐熱性を持つガラスが必要とされてきている。
ランプ内では主として253.7nmの紫外線が発生し、ほとんどの紫外線は可視光線に変換されるが、253.7nmの波長以外にも、発光強度は低いものの297、313、334、366nmの波長の紫外線など一部の紫外線は蛍光体で可視光変換されずにガラスに到達する場合があり、特に315nm以下の波長は後述するように樹脂劣化に影響が大きいのでこのような紫外線をガラスによって遮断する必要がある。すなわち、液晶TV用バックライトは、蛍光ランプの本数も1ユニットあたり数本から10本以上使用するため、トータルの紫外線放出量も必然的に増加する。また、導光板や反射鏡に用いられるポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネイトフィルムやシクロオレフィンポリマーなどの樹脂は、耐紫外線特性を十分持ち得ず、特に300〜330nm付近に劣化波長があるため、この波長の紫外線に曝されるとバックライトユニットとしての表示品質の低下や、製品寿命、信頼性を低下させる原因となる。このため、前記波長域の紫外線についてもガラスで吸収しランプ外部への放出を防止する対策が必要とされてきている。
なお、たとえば「SnO2を0.01〜5%含有する」とは、ガラス中に存在するSnがすべてSnO2の形で存在するとした場合のSn含有量すなわちSnのSnO2換算含有量が0.01〜5%である、の意である。
また、ガラス管の外径が0.7〜6mm、肉厚が0.07〜0.7mmであり、液晶表示デバイスのバックライト光源に用いられる前記蛍光ランプ用ガラス管を提供する。
また、厚さが0.3mmとなるよう両面光学研磨加工した試料で波長315nmの透過率を測定したところ0.1%であり、十分な紫外線遮断能を有していた。
さらに、大きさが20mm×20mmで厚さが1mmとなるように両面光学研磨加工した試料で、分光蛍光光度計(日立製作所社F−4500)を用いて励起波長254nmの蛍光スペクトルを測定した。結果を図1に示す。
この参考例Bのガラスについても参考例Aのときと同様にして前記蛍光スペクトルを測定した。結果を図1に示す。
図1からわかるように、参考例Aのガラス(酸化スズと酸化セリウムとを含有するガラス)では370nm付近の波長をピークとした強い発光がみられるのに対し、参考例Bのガラス(酸化スズと酸化セリウムのいずれも含有せず酸化チタンを含有するガラス)では全く発光がみられなかった。
また、本発明のガラスは、315nmにおける紫外線カット特性にも優れているため、LCD等の表示デバイスのバックライト用蛍光ランプに用いた場合でも表示装置内部の樹脂部品等の材質が劣化しにくくなり、表示装置の信頼性を向上させる。
SiO2はガラスの網目形成成分であり、必須である。80%を超えるとガラスの溶融性・成形性が悪化し、60%未満ではガラスの化学的耐久性が低下する。化学的耐久性の低下はウェザリング、ヤケ等の原因となり蛍光ランプの輝度低下、色むら発生の原因となる。好ましくは、62〜78%である。
Al2O3はガラスの失透性および化学的耐久性を改善する作用があり、必須である。7%を超えると脈理の発生など溶融性が悪化する。1%未満では分相や失透が発生しやすくなり、ガラスの化学的耐久性も低下する。好ましくは2〜5%の範囲である。
B2O3は溶融性向上および粘度調整の目的で用いられる成分であり、必須である。25%を超えると揮発性が非常に高くなり均質なガラスを得にくくなる。また、含有量が10%未満では溶融性が悪化する。好ましくは12〜20%である。
また、コバール金属と封着される用途に使用する場合にはNa2Oは好ましくは8〜15%、タングステンと封着される用途に使用する場合にはNa2Oは3〜10%とすることが好ましい。上記各下限値未満では膨張係数が大幅に低下し、粘度の大幅な上昇によりコバール合金またはタングステンとの良好な封着ができなくなる。
SnO2の含有や還元性溶融の併用によりCe3+の割合を高めることで、効率的な紫外線吸収特性と発光特性が得られるが、Ceイオンを完全に3価の状態にすることは難しく、一部はCe4+の状態で残ると考えられる。Ce4+は黄色の着色成分でもあるため、Ceイオンの状態によってはガラスが薄い黄色に着色することも起こり得る。過度の着色は好ましくないが、薄い着色であれば、色の補正で対応が可能である。色の補正にはCoO、NiO、Nd2O3等が使用できるが、これらの成分は強力な着色剤であるため過度の添加は好ましくなく、各成分の含有量上限は1%までとする。
Eu2O3を1%含有するもの、Tb2O3を1%含有するもの、Cu2Oを1%含有するものなどが典型的である。
蛍光ランプ用の細管等を作製するために管状に量産成形をする場合には、タンク炉で溶融したガラスを、白金部材を使用したフォアハースおよび、ガラス供給成形機構により、ダンナ−法、リドロー等既知の管引き成形方法によって問題なく成形することができる。
本発明の特徴の一つは、紫外線吸収剤として使用するCeO2をCe3+イオンの状態にコントロールすることで良好な紫外線吸収特性と発光特性が得られることであり、酸化性の清澄剤は好ましくない。同様の理由から、酸化剤として働く原料の使用も好ましくない。具体的には、清澄剤としてはNaClやNa2SO4+Cが望ましく、Sb2O3、As2O3の使用は好ましくない。また、アルカリ金属の硝酸塩などの使用も好ましくない。
本発明のガラスにおいては微量成分等の調整により肉厚0.3mmで前記紫外線透過率を1%以下にし、可視光の透過に影響を及ぼすことなくより好ましい品質レベルを達成することも可能である。
Claims (3)
- 質量百分率表示で、SiO2を60〜80%、Al2O3を1〜7%、B2O3を10〜25%、Li2O+Na2O+K2Oを3〜15%、CaO+MgO+BaO+SrOを0〜5%、CeO2を0.1〜5%、SnO2を0.01〜5%、Fe2O3を0.001〜0.05%、ZrO2+ZnO+Nb2O5を0.01〜5%、MnO2+Cu2O+Ag2O+Eu2O3+Gd2O3+Tb2O3+Yb2O3を0.01〜5%含有し、0〜300℃における平均線膨張係数が36×10−7〜57×10−7/℃である蛍光ランプ用紫外線吸収ガラス。
- 請求項1の蛍光ランプ用紫外線吸収ガラスからなる蛍光ランプ用ガラス管。
- ガラス管の外径が0.7〜6mm、肉厚が0.07〜0.7mmであり、液晶表示デバイスのバックライト光源に用いられる請求項2の蛍光ランプ用ガラス管。
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