JP2011168432A - 照明用ガラス及び蛍光ランプ用外套管 - Google Patents

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ＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜５％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１０％（ただし１０％を含まず）、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ５〜１５％、ＺｒＯ_２ ０〜３％、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２から選ばれる１種類以上を０．１〜５％含有し、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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、ＴｉＯ_２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）。

特開２００４−３１５２７９号公報 特開２００５−３２０２２５号公報

しかしながら上記したような従来のガラスは、比較的Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を１０％以下に制限するとともに、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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ＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜５％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ５〜１５％、ＺｒＯ_２ ０〜３％、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２から選ばれる１種類以上を０．１〜５％含有し、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３が０．１〜０．５であることを特徴とする。なお「Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３」の値は、Ｂ_２Ｏ_３に対するＡｌ_２Ｏ_３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ＣｅＯ_２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ＴｉＯ_２を含有する必要性がなくなることから、Ｓｂ_２Ｏ_３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ＳｎＯ_２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ＴｉＯ_２を含有する必要性がなくなることから、Ｓｂ_２Ｏ_３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ＣｅＯ_２と組み合わせれば、ＣｅＯ_２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ＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜５％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ５〜１５％、ＺｒＯ_２ ０〜３％、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２から選ばれる１種類以上を０．１〜５％含有し、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２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。

ＳｉＯ_２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。ＳｉＯ_２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、ＳｉＯ_２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。ＳｉＯ_２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。

Ａｌ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３の揮発を抑制する効果がある。よって適正量のＡｌ_２Ｏ_３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Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３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、Ａｌ_２Ｏ_３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Ａｌ_２Ｏ_３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、Ａｌ_２Ｏ_３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。

Ｂ_２Ｏ_３は、本発明において必須成分である。Ｂ_２Ｏ_３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。Ｂ_２Ｏ_３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。Ｂ_２Ｏ_３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、Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３を少なくする方が好ましいが、Ｂ_２Ｏ_３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。

Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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Ｂ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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。Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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ＳｉＯ_２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（Ｒ_２Ｏ）であるＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏ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。

Ｎａ_２Ｏ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。Ｎａ_２Ｏ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。

Ｋ_２Ｏ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。Ｋ_２Ｏ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。

Ｌｉ_２Ｏは、５％まで添加可能な成分である。ただしＬｉ_２Ｏ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。

ＺｒＯ_２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。ＺｒＯ_２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。ＺｒＯ_２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。

ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２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。

ＣｅＯ_２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、ＣｅＯ_２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。ＣｅＯ_２の含有量は０．１〜５％、特に０．１〜２％であることが好ましい。ＣｅＯ_２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。

ＳｎＯ_２は単独でも紫外線遮蔽効果があるが、ＣｅＯ_２と共存させることにより、ＣｅＯ_２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、ＳｎＯ_２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。ＳｎＯ_２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。ＳｎＯ_２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、ＳｎＯ_２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、ＳｎＯ_２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。

ＴｉＯ_２およびＷＯ_３は、ＣｅＯ_２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。ＴｉＯ_２およびＷＯ_３の含有量はともに５％以下であることが望ましい。

ＭｏＯ_３はＣｅＯ_２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。ＭｏＯ_３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Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｃｌ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳＯ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｅｕ_２Ｏ_３等を任意成分として、或いは不純物成分として含みうる。

Ｓｂ_２Ｏ_３はＴｉＯ_２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。Ｓｂ_２Ｏ_３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。

Ｆｅ_２Ｏ_３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。Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量は０．０１％以下であることが望ましい。

Ｌａ_２Ｏ_３は、ＣｅＯ_２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。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は３％以下であることが望ましい。

Ｎｂ_２Ｏ_５は、ＣｅＯ_２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。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は３％以下であることが望ましい。

Ｙ_２Ｏ_３は、ＣｅＯ_２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。Ｙ_２Ｏ_３の含有量は５％以下であることが望ましい。

ＳＯ_３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ＳＯ_２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。ＳＯ_３の含有量は１％以下であることが望ましい。

Ｃｒ_２Ｏ_３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。Ｃｒ_２Ｏ_３の含有量は０．０１％以下であることが望ましい。

Ｅｕ_２Ｏ_３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。Ｅｕ_２Ｏ_３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、ＣｅＯ_２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、ＳｎＯ_２の含有量を少なくする、ＣｅＯ_２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、ＳｎＯ_２の含有量を増加させる、ＣｅＯ_２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、ＣｅＯ_２の含有量を増加させる、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＷＯ_３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)

1. 質量百分率でＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜５％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ５〜１５％、ＺｒＯ_２ ０〜３％、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２から選ばれる１種類以上を０．１〜５％含有し、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３が０．１〜０．５であることを特徴とする照明用ガラス。
2. 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。
3. 質量百分率でＣｅＯ_２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。
4. 質量百分率でＳｎＯ_２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。
5. 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。
6. 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。
7. 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ＳｉＯ_２ ５５〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０．５〜５％、Ｂ_２Ｏ_３ １〜１０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ ０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ５〜１５％、ＺｒＯ_２ ０〜３％、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＷＯ_３、ＭｏＯ_３、ＳｎＯ_２から選ばれる１種類以上を０．１〜５％含有し、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３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。
8. 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。