JP2009114060A - ランプ用ガラス組成物およびランプ用ガラス組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線透過およびソラリゼーションを抑制することができ、かつ、初期着色およびランプ作製時の着色が起こり難いランプ用ガラス組成物を提供する。
【解決手段】成分中に、Ｃｅイオンを含有し、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％を含有するガラス組成物とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ用ガラス組成物およびランプ用ガラス組成物の製造方法に関する。

一般に、液晶ＴＶ、パソコン用ディスプレイ、車載用液晶パネル等のように高品位な表示が要求される透過形液晶表示素子のバックライトには、光源として蛍光ランプが用いられている。バックライト用の蛍光ランプは、基本的に一般照明用の蛍光ランプと同じ構成を有するが、ガラスバルブの管径がより細く肉厚がより薄い。
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。

そこで、近年、バックライト用の蛍光ランプには、鉛ガラスよりも機械的強度および耐熱性に優れたホウ珪酸ガラスが使用されている。
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、ＣｅＯ_２等が添加されたホウケイ酸ガラスが開示されている。
特開２００２−６０２４０号公報 特開２００２−６８７７４号公報

しかし、ＣｅＯ_２を添加すると、作製直後のガラスに着色（以下、「初期着色」と称する）が起こる。また、ランプ作製時の熱加工によってもガラスに着色（以下、「ランプ作製時の着色」と称する）が起こる。これら着色は、ランプ光束を低下させ、製造歩留まりを低下させる原因となる。
本発明の目的は、紫外線透過およびソラリゼーションを抑制することができ、かつ、初期着色およびランプ作製時の着色が起こり難いガラス組成物、および、当該ガラス組成物の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、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。

上記目的を達成するために、本発明に係るランプ用ガラス組成物は、成分中に、Ｃｅイオンを含有するガラス組成物であって、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％を含有していることを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の特定の局面では、前記Ｃｅイオンは、Ｃｅ^３＋とＣｅ^４＋とのカチオン百分率が、（Ｃｅ^３＋）／［（Ｃｅ^３＋）＋（Ｃｅ^４＋）］＝０．５〜１、の関係を満たすことを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、融液状態において還元性であったことを特徴とする。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、酸化物換算で、前記ＣｅＯ_２を０．４ｗｔ％以上、前記ＳｎＯを０．４ｗｔ％以上含有していることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、熱膨張係数（α_{３０／３８０}）が３４×１０^−７／Ｋ〜４３×１０^−７／Ｋの範囲であることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、熱膨張係数（α_{３０／３８０}）が４３×１０^−７／Ｋ〜５５×１０^−７／Ｋの範囲であることを特徴とする。

本発明に係るランプは、上記のガラス組成物で形成されたガラスバルブを備え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は、上記ランプが搭載され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。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％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することを特徴とする。

本発明のランプ用ガラス組成物は、酸化物換算で、ＣｅＯ_２が０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯが０．０１〜５ｗｔ％添加されているため、紫外線透過およびソラリゼーションを十分に抑制することができ、かつ、初期着色およびランプ作製時の着色が起こり難い。
つまり、ＣｅＯ_２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。

発明者等は、種々検討を重ねた結果、ＣｅＯ_２の添加に伴うガラス成分中のＣｅ^４＋量の増加が、ガラスの着色を引き起こす原因であることを突き止め、ＳｎＯを添加すれば前記Ｃｅ^４＋量を減少させることができ、ガラスの着色が起こり難いことを見出した。
なお、ＣｅＯ_２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ＳｎＯ_２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Ｃｅ^３＋の量が増加しＣｅ^４＋の量が減少する。すなわち、Ｃｅ^３＋からＣｅ^４＋への価数変化が抑制され、Ｃｅ^４＋からＣｅ^３＋への価数変化が促進される。

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、Ｃｅ^３＋とＣｅ^４＋とのカチオン百分率が、Ｃｅ^３＋／(Ｃｅ^３＋＋Ｃｅ^４＋）：０．５〜１、の関係を満たす場合に、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。
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。

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、酸化物換算で、ＣｅＯ_２を０．４ｗｔ％以上、ＳｎＯを０．４ｗｔ％以上含有している場合に下記の効果を奏する。
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。

ところが、ＰＣ樹脂製の拡散板は、アクリル樹脂製の拡散板と比べて、３１３ｎｍの紫外線による褪色・劣化が激しい。従来のランプ用ガラスは、水銀から放出される紫外線のうち、１８６ｎｍの紫外線および２５４ｎｍの紫外線を十分に遮断することができるが、３１３ｎｍの紫外線を十分に遮断することはできないため、ランプから透過・漏洩する３１３ｎｍの紫外線によって、ＰＣ樹脂製の拡散板や拡散シートが褪色・劣化し、バックライトユニットの輝度が低下する。

そこで、例えば、ガラスにＷＯ_３やＴｉＯ_２を添加して、３１３ｎｍの紫外線の透過を抑制することが考えられる。しかし、ＷＯ_３やＴｉＯ_２は、ガラスの結晶性を高める特性を有するため、溶融時やランプ作製の際の熱加工時にガラスが失透（透明性を失う現象）を起こし得る。
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、ＣｅＯ_２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。

本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数(α_{３０／３８０}）が３４×１０^−７／ｋ〜４３×１０^−７／ｋの場合、または、４３×１０^−７／ｋ〜５５×１０^−７／ｋの場合に下記の効果を奏する。
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(α_{３０／３８０}）が３４×１０^−７／ｋ〜４３×１０^−７／ｋの場合、タングステン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。
ガラス組成物の熱膨張係数(α_{３０／３８０}）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。

本発明に係るランプは、上記ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えている。したがって、ガラスバルブのガラスの着色が少ないためランプ光束が高い。また、ランプ作製の際にガラスバルブが着色し難いため製造歩留まりが高い。
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、本発明に係るバックライトユニットは、ＣｅＯ_２を０．４ｗｔ％以上、ＳｎＯを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たランプが搭載されている場合、３１３ｎｍの紫外線による拡散板１４および拡散シート１５の劣化・変色が効果的に抑制されている。したがって、動作によって生じる表面輝度の低下が著しく抑制され、バックライトユニット１０が長寿命である。

近年、液晶テレビのハイビジョン化が進んでいるが、ハイビジョンの液晶テレビは通常の液晶テレビよりも開口率が小さく、より高い表面輝度が必要であるため、冷陰極蛍光ランプの数を増やすなどしてバックライトユニットの表面輝度を高めている。このように、バックライトユニットの表面輝度を高くすると、それに伴って３１３ｎｍの紫外線の量が増加し、拡散板や反射板などの劣化・変色が激しくなり、バックライトユニットの表面輝度がより低下し易い。しかし、本発明に係るバックライトユニットは、この様な表面輝度の低下が起こり難い。

さらに、近年、液晶テレビに動作時間６万時間以上が望まれるなど、液晶テレビの長寿命化の要請が高まっているが、本発明に係るバックライトユニットは、表面輝度の低下がより起こり難いため、当該液晶テレビの寿命をより長くすることが出来る。
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、ＣｅＯ_２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。

本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にするため、上記特性を有するガラス組成物の初期着色およびランプ作製時の着色をより効果的に抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ、バックライトユニットおよびランプ用ガラス組成物の製造方法を、図面に基づいて説明する。
（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。

なお、本発明に係るガラス組成物の組成は、Ｎｏ．１〜６に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラスとしての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましい。

ＳｉＯ_２は、ガラス骨格を形成する目的で添加されている。ＳｉＯ_２が５５ｗｔ％より少ないと、熱膨張係数が高くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、ＳｉＯ_２が７５ｗｔ％より多いと、熱膨張係数が低くなり過ぎて加工が困難となる。
Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの溶融性向上と粘度調整の目的で添加される。Ｂ_２Ｏ_３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、Ｂ_２Ｏ_３が２５ｗｔ％より多いとガラスの化学的耐久性が低下する。

ＣｅＯ_２は、本発明に係るガラス組成物の必須成分であり、紫外線の透過を抑制する目的で添加される。ＣｅＯ_２を０．０１ｗｔ％以上添加することで、１８６ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外線の透過を十分に抑制することができる。さらに、ＣｅＯ_２を０．４ｗｔ％以上添加した場合、３１３ｎｍの紫外線の透過をも十分に抑制することができる。
ＣｅＯ_２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、ＣｅＯ_２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。

なお、ＣｅＯ_２の好ましい範囲は０．１〜３ｗｔ％の範囲である。この範囲であれば、ＣｅＯ_２添加の目的を果たしながら、ランプ用としてより好適な機械的強度、耐熱性、熱膨張係数等を備えたガラスを得ることができる。
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Ｃｅ^３＋の量を増加させＣｅ^４＋の量を減少させる目的で添加される。言い換えれば、Ｃｅ^３＋からＣｅ^４＋への価数変化を抑制し、Ｃｅ^４＋からＣｅ^３＋への価数変化を促進する目的で添加される。

ＳｎＯが０．０１ｗｔ％以上添加されていると、ガラスの初期着色およびランプ作製時の着色を十分に抑制することができる。より効果的にそれら着色を抑制するためには、ＳｎＯがＣｅＯ_２に対して等モル以上添加することが好ましい。特に、ＳｎＯがＣｅＯ_２に対して等モル添加することがより好ましい。
ＳｎＯが０．０１ｗｔ％より少ないと、Ｃｅ^３＋の量を増加させＣｅ^４＋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。

なお、ＳｎＯの好ましい範囲は０．１〜３ｗｔ％である。この範囲であれば、ＳｎＯ添加の目的を果たしながら、ランプ用としてより好適な機械的強度、耐熱性、熱膨張係数等を備えたガラスを得ることができる。
Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３が１０ｗｔ％より多いと、ガラスの溶融性が悪化する。なお、Ａｌ_２Ｏ_３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。

アルカリ金属酸化物であるＮａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＬｉ_２Ｏは、ガラスの粘性を低下させ、溶融加工性を向上させる目的で添加される。Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＬｉ_２Ｏの合計が５ｗｔ％より少ないと、熱膨張係数の低下と粘度の上昇により、タングステン製或いはコバール合金製の導入線を封着し難くなる。一方、合計が１０ｗｔ％より多くなると、ガラスの熱膨張係数が大きくなり過ぎる。また、ガラスからアルカリ成分が溶出し易くなり、当該アルカリ成分と蛍光体や水銀との反応量が増加し、ランプ光束が低下する。

なお、Ｌｉ_２Ｏの好ましい範囲は０〜５ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏの好ましい範囲は０〜８ｗｔ％であり、これらの範囲であれば、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。

ＳｒＯおよびＢａＯは、ガラスの溶融性およびランプ作製時におけるガラスバルブの加工性を向上させる目的で添加される。いずれも１０ｗｔ％より多くなるとガラスが失透し易い。なお、ＳｒＯの好ましい範囲は０〜８ｗｔ％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。
ＴｉＯ_２は、ソラリゼーションを抑制する目的で添加される。ＴｉＯ_２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。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、紫外線を吸収させる目的で添加される。Ｆｅ_２Ｏ_３が、０．２ｗｔ％より多くなると、可視域の透過率が低下し、ランプ光束が低下する。
ＺｒＯ_２は、ガラスの化学的耐久性を改善する目的で添加される。ＺｒＯ_２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。ＺｒＯ_２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。

Ｓｂ_２Ｏ_３は、紫外線透過およびソラリゼーションの抑制とガラスを清澄させる目的で添加される。Ｓｂ_２Ｏ_３の好ましい範囲は、０．０１〜１ｗｔ％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。
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、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｓ_２Ｏ_３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。

まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るガラス組成物の範囲内で調合する。次に、調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、１５００〜１６００℃で溶融させてガラス化しガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナー法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管とする。さらに、当該ガラス管を熱加工してガラスバルブを作製し、各種ランプを作製する。

ガラス原料の一つとして添加するＳｎＯは、還元剤としての役割を果たすため、前記ガラス融液は還元性になる。還元性のガラス融液中ではＣｅ^４＋がＣｅ^３＋に価数変化するため、Ｃｅ^４＋の量が減少し、Ｃｅ^３＋の量が増加する。
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、Ｃｅ^３＋とＣｅ^４＋とのカチオン百分率が、Ｃｅ^３＋／(Ｃｅ^３＋＋Ｃｅ^４＋）：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、ＣｅＯ_２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。

なお、ガラス融液を還元性にする方法は、還元剤であるＳｎＯをガラス原料として添加する方法に限定されず、例えば、ＳｎＯ以外の還元剤を添加しても良い。また、ＳｎＯは、本発明に係る組成の範囲内で添加しなければならないが、Ｓｎ原料の一部がＳｎＯ_２であっても良い。
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。

（ランプの説明）
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。

冷陰極蛍光ランプ１のガラスバルブ２は、上記ガラス組成物によって形成されたものであって、その外径は約４．０ｍｍ、内径は約３．４ｍｍ、全長は約７３０ｍｍである。ガラスバルブ２は、所定の組成になるように調合した原料をガラス溶融窯に投入し、１５００〜１６００℃で溶融してガラス化した後、ダンナー法等の管引き法を用いて管状に成型し、所定の寸法に切断加工してガラス管を熱加工により得る。このガラス管を用いて通常の方法により、各種ランプを作製することができる。

なお、ガラスバルブ２の外径、内径および全長は、上記に限定されないが、冷陰極蛍光ランプ１用のガラスバルブ２は、細管かつ薄肉であることが望まれるため、外径は１．８（内径は１．４）〜６．０（内径は５．０）ｍｍであることが好ましい。
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。

ガラスバルブ２の管内面には、赤発光、緑発光および青発光の蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ）を混合してなる希土類蛍光体６が塗布されている。また、ガラスバルブ２の管内には、０．８〜２．５ｍｇの水銀（不図示）と、キセノン等の希ガス（不図示）が封入されている。
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。

（バックライトユニットの説明）
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。

外囲器１１には、ＰＣ樹脂によって形成された拡散板１４が、冷陰極蛍光ランプ１を挟んで反射板１２と対向するようにして配置されている。バックライトユニット１０においては、冷陰極蛍光ランプ１に対して拡散板１４側が、当該バックライトユニット１０の光放出側となり、当該冷陰極蛍光ランプ１に対して反射板１２側が、当該バックライトユニット１０の光反射側となる。そして、拡散板１４の前記光放出側には、ＰＣ樹脂によって形成された拡散シート１５、およびアクリル樹脂によって形成されたレンズシート１６が互いに重ね合わされた状態で配置されている。

以上のようなバックライトユニット１０を備えた液晶テレビでは、当該液晶テレビのＬＣＤパネル１７が、レンズシート１６の前記光放出側に設置される。
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／ｍ^２の表面輝度が得られる。

（実験の説明）
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ＣｅＯ_２，ＳｎＯ，ＳｎＯ_２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。

なお、比較例１〜８は、ＣｅＯ_２およびＳｎＯの含有率が本発明に係るガラス組成物の範囲内でないガラス組成物である。また、比較例９は、従来のランプ用ホウ珪酸ガラスとしてのガラス組成物である。
ここで、熱膨張係数(α_{３０／３８０}）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。

分光透過率は、肉厚が２ｍｍとなるように各試料の両面を光学研磨し、分光光度計を用いて波長２００〜８００ｎｍにおける分光透過率を測定した。
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、実施例Ｎｏ．１〜６は、ＣｅＯ_２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。

中でも、実施例Ｎｏ．３〜６は、ＳｎＯおよびＣｅＯ_２がそれぞれ０．４ｗｔ％以上添加されているため、３１３ｎｍの紫外線の透過率も０％である。
これに対して、比較例Ｎｏ．１および２は、ＣｅＯ_２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ＳｎＯ_２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。

比較例Ｎｏ．４〜６は、ＣｅＯ_２が添加されているがＳｎＯが添加されていないため、紫外線の透過を抑制する効果は認められるものの、ランプ作製時の着色が起こる。ＣｅＯ_２の含有率が比較的高い比較例Ｎｏ．５および６は、ガラスの初期着色も起こる。
比較例Ｎｏ．７は、ＣｅＯ_２とＳｎＯとが等モル添加されているものの、ＣｅＯ_２とＳｎＯがそれぞれ本発明に係るガラス組成物の組成の範囲を超えているため、紫外線の透過を抑制する効果は認められるが、ガラスが白濁したためランプ用のガラスとして不適切である。

比較例Ｎｏ．８は、紫外線遮断物質としてのＴｉＯ_２が十分に添加されているため、紫外線の透過を抑制する効果が高いが、失透が起こるためランプ用ガラスとしては不適切である。
比較例Ｎｏ．９は、ランプ作製時の着色が起こるとともに、３１３ｎｍの紫外線の透過も十分に抑制されない。

次に、比較例Ｎｏ．１，２，９、および、実施例Ｎｏ．４を用いて外形３ｍｍ、内径２ｍｍの冷陰極蛍光ランプを作製した。これら冷陰極蛍光ランプを１０００時間点灯させ、ソラリゼーションによるガラスバルブの着色および紫外線の透過・漏洩による樹脂製部材の褪色・劣化を観察し、評価した。
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。

比較例Ｎｏ．９の冷陰極蛍光ランプは、Ａ−Ｂ（％）の値が１０％であった。これは、従来の冷陰極蛍光ランプは、３１３ｎｍの紫外線の透過を十分に抑制することができず、長時間使用すると導光板等の樹脂製部材が褪色・劣化し、画面輝度が低下することを意味している。
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。

本発明のランプ用ガラス組成物は、ランプ全般に広く利用できる。特に、液晶ＴＶ、パソコン用ディスプレイ、車載用液晶パネル等のように高品位な表示が要求される透過形液晶表示素子のバックライトの冷陰極蛍光ランプ等に適している。

本発明の実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す。 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。 本発明の一実施形態に係る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冷陰極蛍光ランプの特性を示す。

１ 蛍光ランプ
２ ガラスバルブ
１０ バックライトユニット
１４ 拡散板

Claims (7)

1. 成分中に、Ｃｅイオンを含有するランプ用ガラス組成物であって、
   実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％を含有していることを特徴とするランプ用ガラス組成物。
2. 前記Ｃｅイオンは、Ｃｅ^３＋とＣｅ^４＋とのカチオン百分率が、
   （Ｃｅ^３＋）／［（Ｃｅ^３＋）＋（Ｃｅ^４＋）］＝０．５〜１
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載のランプ用ガラス組成物。
3. 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または２に記載のランプ用ガラス組成物。
4. 酸化物換算で、前記ＣｅＯ_２を０．４ｗｔ％以上、前記ＳｎＯを０．４ｗｔ％以上含有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
5. 熱膨張係数（α_{３０／３８０}）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から４のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
6. 熱膨張係数（α_{３０／３８０}）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から４のいずれかに記載のランプ用ガラス組成物。
7. 実質的に、酸化物換算で、ＳｉＯ_２：５５〜７５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３：６〜２５ｗｔ％、ＣｅＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％、ＳｎＯ：０．０１〜５ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜１０ｗｔ％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｎａ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、Ｋ_２Ｏ：０〜１０ｗｔ％、ＭｇＯ：０〜５ｗｔ％、ＣａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＳｒＯ：０〜１０ｗｔ％、ＢａＯ：０〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ_２：０〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０１〜０．２ｗｔ％、Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜５ｗｔ％、ＺｒＯ_２：０．０１〜５ｗｔ％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することを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。

Images