(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子の光源となる蛍光ランプ用ガラス管として使用されるコバール封着用ガラスであって、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５．０〜７３．０％、Ｂ2Ｏ3 １０．０〜２１．７％、Ａｌ2Ｏ3 １．０〜１０．０％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜４．０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜３．２％、Ｋ2Ｏ  ２．６〜１５．０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2 Ｏ  ４．０〜１６．０％、ＴｉＯ2 ０．０５〜９．０％、ＰｂＯ  ０〜１０．０％含有し、３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数が４３〜５５×１０-7／℃であることを特徴とするコバール封着用ガラス。
【請求項２】
さらにＺｒＯ2 、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｐ2Ｏ5、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳＯ3、Ｆ2、Ｃｌ2から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１のコバール封着用ガラス。
【請求項３】
液晶表示素子の光源となる蛍光ランプ用ガラス管であって、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５．０〜７３．０％、Ｂ2Ｏ3 １０．０〜２１．７％、Ａｌ2Ｏ3 １．０〜１０．０％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜４．０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜３．２％、Ｋ2Ｏ  ２．６〜１５．０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ４．０〜１６．０％、ＴｉＯ2 ０．０５〜９．０％、ＰｂＯ  ０〜１０．０％含有し、３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数が４３〜５５×１０-7／℃であるガラスからなることを特徴とする蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項４】
さらにＺｒＯ2、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｐ2Ｏ5、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳＯ3、Ｆ2、Ｃｌ2から選ばれる１種以上を含有するガラスからなることを特徴とする請求項３の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項５】
導入金属がコバールである蛍光ランプに用いられることを特徴とする請求項３の蛍光ランプ用ガラス管。
【請求項６】
液晶バックライトの光源となる蛍光ランプに用いられることを特徴とする請求項３の蛍光ランプ用ガラス管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コバール（＝Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ  Ｅｌｅ．Ｃｏｒｐ．社の商標名でＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金。本願においては、住友特殊金属社製ＫＶ−２、東芝社製ＫＯＶなど、他社の同等製品も含む。）封着用ガラスに関し、より具体的には、液晶表示素子用バックライト等の光源となる蛍光ランプのガラス管に使用されるコバール封着用ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、光源の利用法によって自然光や室内照明の光を利用する反射型液晶表示素子と、液晶表示素子の背面あるいは側面に専用の照明装置、即ちバックライトの光を用いる透過型液晶表示素子とに大別される。腕時計や、小型の電子卓上計算機等の特に低消費電力タイプのものには反射型液晶表示素子が用いられるが、ＴＦＴ液晶表示素子等によるカラー表示や、車載用計器等の高品位な表示が要求される用途には、蛍光ランプを光源とするバックライトを用いた透過型液晶表示素子が主として使用されている。
【０００３】
バックライト用蛍光ランプの発光原理は、一般の照明用蛍光ランプと同様で、電極間の放電によって封入された水銀やキセノンガスが励起し、励起したガスから放射される紫外線によってガラス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。しかし、一般用の蛍光ランプとの大きな違いは、ガラス管の径が細く、肉厚が薄く、かつ長尺なところにある。従来、この蛍光ランプのガラス管には、加工の容易さや照明用ガラスとしてのこれまでの実績から鉛ソーダ系の軟質ガラスが使用され、導入金属としては安価なジュメットが使われていた。
【０００４】
ところが液晶表示素子の薄型化、軽量化、低消費電力化に伴い、バックライト用の蛍光ランプにもより一層の細径化、薄肉化が要求されているが、蛍光ランプの細径化は構造的に機械的強度の低下やランプの発熱の増加を伴うため、ガラス管にはより高強度、且つ低膨張であることが必要となる。また発光効率の向上のために点灯回路の高周波化が進められ、これに伴って絶縁体であるガラス管には低誘電損失化も求められている。このため、従来の鉛ソーダ系の軟質ガラス材質ではこれらの要求を満足させることができなくなってきている。
【０００５】
そこで、鉛ソーダ系の軟質ガラスよりも熱的、機械的に強度が高く、低誘電損失の点でも有利なホウケイ酸系の硬質ガラスを用いて蛍光ランプを作製することが検討された。その結果、気密封止可能な硬質ガラスと金属の組合せとして、従来より知られているコバール封着用ガラスとコバール金属を用いた蛍光ランプが開発され、商品化されている。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、上記したバックライト用蛍光ランプのガラス管は、従来からある電子管やフォトキャップ等の電子部品の気密封止やレンズとして一般に使われているホウケイ酸系のコバール封着用ガラス材質をそのまま使用し、これを単に細管状に成形、加工したものであるため、励起された水銀やキセノンガスから放出される紫外線によってガラスが変色（いわゆる、紫外線ソラリゼーション）してしまう。ガラスが変色すると、輝度の低下や発光色のずれが起こり、液晶表示素子に表示の暗さや演色性の劣化といった品質の劣化を与えることになる。
【０００７】
この対策として、ガラス管内面に紫外線を反射又は吸収する成分であるＡｌ２  Ｏ３  やＴｉＯ２  のコーティングを行い、その上に蛍光体を塗布して多層膜を形成し、ガラスに達する紫外線の強度を弱めるといった方法が一部では実施されているが、この方法においては、生産コストの上昇を伴うばかりか、より細管化が進むにつれて均質な多層膜を形成することが困難になる。このような事情から、蛍光ランプ用ガラス管として使用可能な耐紫外線ソラリゼーション性を持ったコバール封着用ガラスの開発が強く求められている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、コバール金属と封着可能な４３〜５５×１０−７／℃の熱膨張特性を持ち、しかも十分な耐紫外線ソラリゼーション性を有するため、バックライトの光源等に用いられる蛍光ランプ用ガラス管として好適なコバール封着用ガラスを提供することを目的とするものである。
【０００９】
即ち、本発明のコバール封着用ガラスは、液晶表示素子の光源となる蛍光ランプ用ガラス管として使用されるコバール封着用ガラスであって、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５．０〜７３．０％、Ｂ2Ｏ3 １０．０〜２１．７％、Ａｌ2Ｏ3 １．０〜１０．０％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜４．０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜３．２％、Ｋ2Ｏ  ２．６〜１５．０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ４．０〜１６．０％、ＴｉＯ2 ０．０５〜９．０％、ＰｂＯ  ０〜１０．０％含有し、３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数が４３〜５５×１０-7／℃であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の蛍光ランプ用ガラス管は、重量百分率で、ＳｉＯ2 ５５．０〜７３．０％、Ｂ2Ｏ3 １０．０〜２１．７％、Ａｌ2Ｏ3 １．０〜１０．０％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜４．０％、Ｎａ2Ｏ  ０〜３．２％、Ｋ2Ｏ  ２．６〜１５．０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ４．０〜１６．０％、ＴｉＯ2 ０．０５〜９．０％、ＰｂＯ  ０〜１０．０％含有し、３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数が４３〜５５×１０-7／℃であるガラスからなることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明のコバール封着用ガラスを構成する各成分の含有量を上記のように限定した理由は以下の通りである。
【００１２】
ＳｉＯ２  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５５．０〜７３．０％、好ましくは６３．０〜７２．０％である。ＳｉＯ２  が７３．０％より多いと、線膨張係数が低くなりすぎると共に溶解性が悪化し、５５．０％より少ないと耐候性が悪化し、これによってガラス表面にヤケ等が生じた場合には蛍光ランプの輝度低下の原因になる。
【００１３】
Ｂ2Ｏ3は溶解性の向上や粘度の調整のために必要な成分であり、その含有量は１０．０〜２１．７％、好ましくは１５．０〜２１．７％である。Ｂ2Ｏ3が１０．０％より少ないと溶解が困難になり、且つ、コバール封着用としては粘度が高くなりすぎる。また、２１．７％より多いと逆に粘度が下がり過ぎたり、蒸発によって均質なガラスが得られなくなったり、耐候性が悪化するといった問題が発生する。
【００１４】
Ａｌ２  Ｏ３  は、ガラスの安定性を向上するのに著しい効果があり、その含有量は１．０〜１０．０％、好ましくは２．５〜４．４％である。Ａｌ２  Ｏ３  が１０．０％を多いとガラスの溶解が困難になり、１．０％より少ないと、ガラスが失透し易くなり、均質なガラスの製造や安定した成形が困難になる。
【００１５】
アルカリ金属酸化物であるＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、及びＫ2Ｏはガラスの溶解を容易にし、膨張係数や粘度を調節するために添加する成分であり、その含有量はＬｉ2Ｏが０〜４．０％、好ましくは０〜２．０％、Ｎａ2Ｏが０〜３．２％、好ましくは０〜３．０％、Ｋ2Ｏが２．６〜１５．０％、好ましくは２．６〜１１．０％である。Ｌｉ2Ｏが４．０％より多いと、失透性が悪化するため好ましくない。Ｎａ2Ｏが３．２％より多いと蛍光ランプ製造時の熱工程においてＮａイオンが蛍光体を汚染し、輝度の低下を引き起こしてしまう。Ｋ2Ｏが１５．０％を越えると熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００１６】
なお、Ｌｉ２  Ｏ、Ｎａ２  Ｏ及びＫ２  Ｏの合量は４．０〜１６．０％、好ましくは６．１〜１４．０％である。これら成分の合量が４．０％以下では膨張係数が小さすぎ、また１６．０％以上では逆に膨張係数が高くなりすぎるためコバール封着には適さなく、且つ耐候性の大幅な低下を招く。
【００１７】
ＴｉＯ２  はガラスに高い耐紫外線ソラリゼーション性を付与する成分であり、その含有量は０．０５〜９．０％、好ましくは０．０５〜５．０％である。ＴｉＯ２  が０．０５％より少ないとその効果がなく、９．０％を越えるとガラス自身が着色するようになり、また失透性も急激に悪化するため透明で均質なガラスが得られなくなる。
【００１８】
ＰｂＯもＴｉＯ２  と同様にガラスに高い耐紫外線ソラリゼーション性を付与する成分であり、その含有量は０〜１０．０％、好ましくは０〜７．０％である。ＰｂＯが１０．０％を超えると、溶融時に蒸発して均質なガラスが得られなくなるとともに、環境上好ましくない。
【００１９】
さらに本発明のガラスは、ガラスの粘度の調整や耐候性、溶解性、清澄性を改善する目的で、ＺｒＯ２  、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｐ２  Ｏ５  、Ａｓ２  Ｏ３  、Ｓｂ２  Ｏ３  、ＳＯ３  、Ｆ２  、Ｃｌ２  等の各成分を適量添加することが可能である。
【００２０】
また本発明において、３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数を４３〜５５×１０−７／℃に限定した理由は、線膨張係数がこの範囲から外れるとコバール金属の膨張係数との不整合により、スローリークやクラックが発生し、蛍光ランプとしての機能が損なわれるためである。
【００２１】
【実施例】
次に本発明のコバール封着用ガラスを実施例に基づいて説明する。
【００２２】
表１及び表２は本発明のコバール封着用ガラスの実施例（試料Ｎｏ．１〜９）、表３は比較例（試料Ｎｏ．１０及び１１）をそれぞれ示している。
【００２３】
【表１】
0003575114.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003575114.tif 000003
【００２５】
【表３】
0003575114.tif 000004
【００２６】
表に示したＮｏ．１〜１１の各試料は、次のようにして調製した。
【００２７】
まず表に示す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時間溶解した。溶解後、融液をカ−ボン板上に流しだし、アニ−ルすることによって各ガラス試料を作製し、それらの３０〜３８０℃の温度範囲における線膨張係数、及び紫外線照射前後の分光透過率を測定し、各特性を表に示した。
【００２８】
表から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜９の各試料は、線膨張係数が４５．４〜５４．４×１０−７／℃であり、コバール金属のそれと近似しており、また紫外線照射による透過率の低下が１．０％以下と殆どないため、高い耐紫外線ソラリゼーション性を有していることが理解できる。
【００２９】
それに対し比較例であるＮｏ．１０及び１１の試料は、線膨張係数はコバール金属と封着可能である４３〜５５×１０−７／℃の範囲内にはあるが、ＴｉＯ２  とＰｂＯを何れも全く含有していないため紫外線照射による透過率の低下が７％以上と大きく、耐紫外線ソラリゼーション性が非常に低かった。
【００３０】
なお表中の線膨張係数は、ガラスを直径約３ｍｍ長さ約５０ｍｍの円柱に加工した後に、自記示差熱膨張計で、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線膨張係数を測定したものである。
【００３１】
耐紫外線ソラリゼーション性は、ガラスを厚さ１ｍｍの板状に両面を鏡面研磨し、まず紫外線照射前の試料の透過率８０％を示す光の波長を測定し、次いで、その試料に４０Ｗの低圧水銀ランプによって主波長２５３．７ｎｍの紫外線を６０分間照射した後、照射前に透過率８０％を示した波長における透過率を改めて測定することによって、紫外線照射による透過率の低下を求めた。この時、耐紫外線ソラリゼーション性の劣るガラスほどこの透過率低下が大きくなるが、液晶バックライト等の蛍光ランプ用ガラス管としては、この低下が殆どないことが重要である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明のコバール封着用ガラスは、コバール金属との封着に適した４３〜５５×１０−７／℃の線熱膨張係数を有し、しかも優れた耐紫外線ソラリゼーション性を有するため、蛍光ランプ用ガラス管、特に液晶表示素子用バックライトの光源となる蛍光ランプのガラス管用材質として好適である。
【００３３】
また本発明のコバール封着用ガラスを用いて作製した液晶バックライトの蛍光ランプ用ガラス管は、耐紫外線ソラリゼーション性が高いため、ガラスの変色に起因する液晶表示素子の品質の劣化を防止することができる。