(57)【要約】【課題】十分に無色透明で、優れた耐紫外線ソラリゼーション性を有し、またさらなるランプの長尺化が容易な照明用ガラスを提供する。【解決手段】質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７９％、Ｂ２Ｏ３　６〜２５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　３〜２０％、ＷＯ３＋ＺｒＯ２＋ＳｎＯ２＋Ｆｅ２Ｏ３　０．００５〜１０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５　０．１〜１２％含有し、ガラス中に含まれるＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であることを特徴とする。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７９％、Ｂ２Ｏ３　６〜２５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　３〜２０％、ＷＯ３＋ＺｒＯ２＋ＳｎＯ２＋Ｆｅ２Ｏ３　０．００５〜１０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５　０．１〜１２％含有し、ガラス中に含まれるＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であることを特徴とする照明用ガラス。
【請求項２】
Ｆｅ２Ｏ３を０．０５％以下含有することを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項３】
ＴｉＯ２を１０％以下含有することを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項４】
さらに８％以下のＣａＯ、１５％以下のＢａＯ、１５％以下のＺｎＯから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項５】
さらに０．５％以下のＣｌ２及び／又は０．０５％以下のＳＯ３を含有することを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項６】
下記の式で表される赤外線透過率係数（Ｘ）が０．３〜１．２であることを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｔ：測定試料厚み（ｍｍ）
【請求項７】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が３４〜５８×１０−７／℃であることを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項８】
液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプの外套管として使用されることを特徴とする請求項１の照明用ガラス。
【請求項９】
質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７６％、Ｂ２Ｏ３　６〜２５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ　０〜１０％、Ｎａ２Ｏ　０〜１０％、Ｋ２Ｏ　０〜１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　３〜２０％、ＷＯ３　０〜９％、ＺｒＯ２　０〜９％、ＣｅＯ２　０〜４％、ＳｎＯ２　０〜４％、Ｆｅ２Ｏ３　０〜０．０５％、ＷＯ３＋ＺｒＯ２＋ＣｅＯ２＋ＳｎＯ２＋Ｆｅ２Ｏ３　０．００５〜１０％、ＴｉＯ２　０〜１０％、Ｎｂ２Ｏ５　０〜１０％、Ｔａ２Ｏ５　０〜１０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５　０．２〜１２％、ＣａＯ　０〜８％、ＢａＯ　０〜１５％、ＺｎＯ　０〜１５％、Ｃｌ２　０〜０．５％、ＳＯ３　０〜０．０５％含有し、ガラス中に含まれるＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であり、下記の式で表される赤外線透過率係数（Ｘ）が０．３〜１．２であることを特徴とする照明用ガラス。
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｔ：測定試料厚み（ｍｍ）
【請求項１０】
請求項１又は９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。
【請求項１１】
請求項１０の外套管を用いてなることを特徴とする蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプの外套管に使用される照明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、専用の照明装置、即ち、バックライトやフロント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。透過型液晶表示装置は、ノート型パソコン（ノート型ＰＣ）、ＴＶモニター、デスクトップ型パソコンのモニター（ＰＣ用モニター）、車載用計器等の高品位な表示が要求される用途に主として使用されている。
【０００３】
バックライトやフロントライトの光源となる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ある。即ち、電極間の放電によって封入された水銀ガス、キセノンガス等が励起し、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、バックライトやフロントライトの光源となる蛍光ランプが一般用の蛍光ランプと大きく違う点は、ガラス管の径が細く、肉厚が薄いこと、冷陰極管のため初期電圧が高く、インバーター電源を用いるため電極電圧が高いこと、高周波電源を使用すること等である。このような蛍光ランプには、熱的、機械的に強度が高く、電気絶縁性や誘電率、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作製することが検討され、その結果、気密封止可能な硬質ガラスと導入金属の組合せとして、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や、タングステン封着用ガラスとタングステン金属を用いた蛍光ランプが開発され、商品化されている。
【０００４】
ところで上記したバックライトユニットは、導光板タイプ、直視タイプ、エッジタイプに分けられる。導光板タイプは、１本または２本の直線または曲げた蛍光ランプの光をエポキシ等の導光板に導き、光を均質に拡散させてバックライトユニットとするもので、主にノート型ＰＣや車載モニターに使用される。直視タイプは、液晶表示装置の裏側に蛍光ランプを１〜５ｃｍ程度の間隔で均等に多数本並べて光らせ、その光を拡散板で拡散させるバックライトユニットであり、主にＴＶモニターに使用される。エッジタイプは、バックライトユニットのエッジ部分に蛍光ランプを積み重ねるように２〜４本程度ずつ束にして配置するもので、液晶表示装置の裏面の空間に広がる光を反射板で前方に送るバックライトユニットであって、主にＰＣ用モニターに使用される。
【０００５】
これら液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプの外套管には、以下のような特性が要求される。
【０００６】
▲１▼耐紫外線ソラリゼーション性に優れていること。
バックライト用蛍光ランプのガラス管は、励起された水銀ガス等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）すると、輝度の低下や発光色のずれが起こり、液晶表示素子の品質劣化につながる。
【０００７】
▲２▼紫外線遮蔽性を有すること。
ガラス管から紫外線が透過すると、バックライトやフロントライトを構成する他の部材、例えば樹脂製の導光板や反射板等を変色、劣化させてしまう。
【０００８】
▲３▼寸法精度のよいガラス管を形成できること。
寸法精度の悪いガラス管を使用すると、蛍光体の均一な塗布ができず、輝度ムラが発生する。また蛍光ランプ、導光板、反射板で構成される光学系において、設計寸法通りにアッセンブリすることができず、バックライトユニットやフロントライトユニット自体の輝度低下や輝度ムラの原因となる。
【０００９】
▲４▼失透し難いこと。
成形中に結晶が発生すると局所的に粘性が変わってガラス管の真円性が崩れ、高い寸法精度を有するガラス管を作製することが難しくなるので、結晶の発生のない安定な組成が求められる。このためにガラスの液相線粘度が１０５ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましい。
【００１０】
▲５▼電気絶縁性に優れていること。
液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプのような細径、長尺、高輝度の蛍光ランプでは、点灯のために印加される電圧が高く、数百ボルトに達する。このため電気絶縁性が低いと、ガラスに電流が流れてガラス自体が発熱し、最悪の場合はガラスが溶解してランプ機能が完全に失われてしまうことがある。
【００１１】
▲６▼泡が極めて少ないこと。
管ガラスに泡があると、これが引き伸ばされて長細い泡となる。管内面に泡があると引き伸ばされる最中に泡の一部が管内面で開く場合があり、この時、管の切断面がこのような細長い泡の上に来ると、管の切断面と管内面が穴を通してつながることになる。ガラス管の加工時にもこの穴はふさがらないため、蛍光ランプ管内へこの穴を通じて外気がスローリークし、管内で電子が飛ばなくなって蛍光ランプが光を出さなくなる現象が発生する。近年のガラス外套管肉薄化で、ガラス単位体積当たりの表面積が増加して、大幅に管内面に泡が開く可能性が増大している。このため細管では、従来ガラス以上の泡品位が要求される。なお外套管が薄肉化される理由は次の通りである。即ちランプ長が長くなるとランプのしなりを防止するため支持装置がとりつけられるが、この装置をできる限り薄く小さくして画面への影響をなくすには、ランプを軽くする必要があるためである。
【００１２】
▲７▼熱膨張係数が導入金属と適合していること。
導入金属として、通常、コバール（熱膨張係数５８×１０−７／℃）又はタングステン（熱膨張係数４５×１０−７／℃）が使用されるため、これらと適合するように３４〜５８×１０−７／℃程度の熱膨張係数が必要となる。
【００１３】
これらの要求を満たすために、種々のガラスが提案されている。（例えば特許文献１〜４）
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−３３３１３６号公報
【特許文献２】
特開平９−０７７５２９号公報
【特許文献３】
特開２００２−２９７７９号公報
【特許文献４】
特開特開２００２−６０２４１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、液晶表示装置が携帯用パーソナルコンピューター用から、モニター用ひいては、ＴＶ用に使用されるようになり、大型化が進んでいる。
【００１６】
液晶表示装置の大型化が進むと、液晶表示素子等の照明装置の光源となる蛍光ランプは１本では光量が不足するため、ランプが複数本同時に、かつ近接して設置されるようになる。このため、ランプから放出された光は、隣のランプの蛍光膜で反射されるようになる。その反射光はまた別の、或いは元のランプで反射される。つまりランプからでた光は透過と反射を繰り返しながら拡散板に向かうため、わずかでもガラスに吸収があると光が積算吸収されて、ガラス色調が強調されて色がずれたり、バックライトユニットに十分な光を供給できなくなる。
【００１７】
従って、今まで以上に無色透明で耐ソラリゼーション性の高いガラスが要求されている。
【００１８】
また液晶表示装置の大型化に伴い光源ランプが長尺化してきている。ランプが長くなると電極間距離が離れるため、印加電圧が高くする必要がある。またこの種の冷陰極ランプは、点灯すると電極周辺のランプ内面に徐々に導電性を持つ電極物質が蒸着される。
【００１９】
バックライトユニットはコンパクトであることが必要であるため、ランプ端と電力供給用リード線が近くなる構造を採りやすい、その結果、電極物質蒸着部分とリード線の間のガラスを誘電体物質とするキャパシターのような構造となるため、電流が電極物質蒸着部分からもランプ外套管へ流れはじめるが、ランプの印加電圧が高くなければ、その電流量は大きくならず特に問題にはならない。しかしランプの長尺化に伴って、印加電圧が高くなると電流が大きくなる。このとき、ランプ外套管を構成するガラスの誘電正接が大きいと誘電損失が大きくなり、これが熱エネルギーに変換される結果、ランプ温度が上昇し、このため体積抵抗率が下がり、最終的には誘電破壊を生じてガラスに穴を生じランプ発光停止に至る。また、ランプ温度が２００℃を越えると、有機物の発火温度に近づくことになり、ランプ周辺の有機物部材の炭化を引き起こすことが考えられる。従来の外套管用ガラスはこの問題について考慮されていないため、印加電圧を大幅に高めることが難しく、さらなるランプの長尺化が困難になってきている。
【００２０】
本発明の目的は、十分に無色透明で、優れた耐紫外線ソラリゼーション性を有し、またさらなるランプの長尺化が容易な照明用ガラスを提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、種々の検討を行った結果、全Ｆｅイオン中Ｆｅ３＋の量が極力増大するように管理することで無色透明なガラスを実現し、かつ十分な耐ソラリゼーションを発現することを見出した。
【００２２】
即ち、本発明の照明用ガラスは、質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７９％、Ｂ２Ｏ３　６〜２５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　３〜２０％、ＷＯ３＋ＺｒＯ２＋ＳｎＯ２＋Ｆｅ２Ｏ３　０．００５〜１０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５　０．１〜１２％含有し、ガラス中に含まれるＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であることを特徴とする。
【００２３】
また本発明の照明用ガラスは、Ｆｅ２Ｏ３を０．０５％以下含有することを特徴とする。
【００２４】
また本発明の照明用ガラスは、ＴｉＯ２を１０％以下含有することを特徴とする。
【００２５】
また本発明の照明用ガラスは、さらに８％以下のＣａＯ、１５％以下のＢａＯ、１５％以下のＺｎＯから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【００２６】
また本発明の照明用ガラスは、さらに０．５％以下のＣｌ２及び／又は０．０５％以下のＳＯ３を含有することを特徴とする。
【００２７】
また本発明の照明用ガラスは、下記の式で表される赤外線透過率係数（Ｘ）が０．３〜１．２であることを特徴とする。
【００２８】
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｔ：測定試料厚み（ｍｍ）
【００２９】
また本発明の照明用ガラスは、３０〜３８０℃における熱膨張係数が３４〜５８×１０−７／℃であることを特徴とする。
【００３０】
また本発明の照明用ガラスは、液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプの外套管として使用されることを特徴とする。
【００３１】
また本発明の照明用ガラスは、質量百分率で、ＳｉＯ２　５５〜７６％、Ｂ２Ｏ３　６〜２５％、Ａｌ２Ｏ３　０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ　０〜１０％、Ｎａ２Ｏ　０〜１０％、Ｋ２Ｏ　０〜１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　３〜２０％、ＷＯ３　０〜９％、ＺｒＯ２　０〜９％、ＣｅＯ２　０〜４％、ＳｎＯ２　０〜４％、Ｆｅ２Ｏ３　０〜０．０５％、ＷＯ３＋ＺｒＯ２＋ＣｅＯ２＋ＳｎＯ２＋Ｆｅ２Ｏ３　０．００５〜１０％、ＴｉＯ２　０〜１０％、Ｎｂ２Ｏ５　０〜１０％、Ｔａ２Ｏ５　０〜１０％、ＴｉＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５＋Ｔａ２Ｏ５　０．２〜１２％、ＣａＯ　０〜８％、ＢａＯ　０〜１５％、ＺｎＯ　０〜１５％、Ｃｌ２　０〜０．５％、ＳＯ３　０〜０．０５％含有し、ガラス中に含まれるＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であり、下記の式で表される赤外線透過率係数（Ｘ）が０．３〜１．２であることを特徴とする。
【００３２】
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｔ：測定試料厚み（ｍｍ）
本発明の蛍光ランプ用外套管は、上記したガラスからなることを特徴とする。
【００３３】
本発明の蛍光ランプは、上記した外套管を用いてなることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の照明用ガラスは、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）系のホウケイ酸ガラスからなり、タングステンやコバールからなる電極の熱膨張係数と適合する３４〜５８×１０−７／℃程度の熱膨張係数を有する。なおコバールやタングステン以外にも、タンタル（熱膨張係数６３×１０−７／℃）、ジルコニウム（熱膨張係数５３×１０−７／℃）、モリブデン（熱膨張係数５３×１０−７／℃）、シリコン（熱膨張係数３９×１０−７／℃）等を導入金属としたランプにも適用可能である。
【００３５】
さらにガラス中に不可避的不純物として含まれるＦｅ成分のＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上であることを特徴とする。以下にその理由を述べる。
【００３６】
ガラスに不可避的不純物として含まれるＦｅ成分は、ホウケイ酸ガラスの着色及びソラリゼーションの発生に大きく関わっている。Ｆｅ成分は、ガラス中でＦｅ２＋やＦｅ３＋の形で存在する。
【００３７】
Ｆｅ３＋によるホウケイ酸ガラスの着色は、酸素との配位に影響される。つまりガラス中の酸素が豊富な状態（＝ガラスが酸化状態）であれば、Ｆｅ３＋の多くが高配位数のＦｅ３＋として存在することになり、紫外領域に強い光吸収が起こるのみで、可視域には吸収をもたない。よってガラスの透過率曲線が紫外域にシャープな吸収端をもち、無色透明なガラスが得られる。一方、酸素が不足する状態（＝ガラスが還元状態）であれば、Ｆｅ３＋の多くが低配位数のＦｅ３＋として存在することとなり、可視光領域にも吸収が現れガラスが着色する。つまり短波長側の吸収端がブロードになる。
【００３８】
またＦｅ２＋は、可視域の一部から赤外域にかけてブロードなピークを持つためガラスを着色させる。
【００３９】
従って、十分に無色透明なホウケイ酸ガラスを得るためには、できる限り酸化状態にしてＦｅ２＋や低配位数のＦｅ３＋の割合を少なくし、高配位数のＦｅ３＋の割合を極力高めるようにすることが重要である。
【００４０】
またホウケイ酸ガラスに紫外線が当たると、Ｆｅイオンに起因する紫外線ソラリゼーション着色が起こる。これは紫外線の照射によってガラス中のＦｅ周辺に着色中心が現れるためであると考えられる。この対策として、従来のガラスには、ＴｉＯ２、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２等の成分が添加されている。しかしこれらの成分によるソラリゼーション抑制能力以上の強い紫外線がガラスに照射されると、やはりＦｅイオンに起因するソラリゼーションが発生してしまう。
【００４１】
一方、紫外領域に強い吸収をもつ高配位数のＦｅ３＋の割合を高くすれば、高配位数のＦｅ３＋自身によって紫外線が吸収され、Ｆｅイオンによる色中心が現れにくくなり、ソラリゼーションが起こりにくくなる。
【００４２】
従って、無色透明なガラスを得る場合と同様に、さらに耐紫外線ソラリゼーション性を高めるには、ガラスをできる限り酸化状態にすることが重要となる。
【００４３】
ガラスの酸化状態を管理する指標として、本発明においてはＦｅ３＋／全Ｆｅ量を用いている。通常、ホウケイ酸ガラスには、Ｆｅ２＋、低配位数のＦｅ３＋及び高配位数のＦｅ３＋の３種が同時に存在しており、Ｆｅ３＋の割合が増加する傾向にある時は高配位数のＦｅ３＋が増加し、低配位数のＦｅ３＋及びＦｅ２＋が減少する。逆にＦｅ３＋の割合が減少する傾向にある時は高配位数のＦｅ３＋が減少し、低配位数のＦｅ３＋及びＦｅ２＋が増加する。本発明におけるＦｅ３＋／全Ｆｅ量は０．５以上、好ましくは０．７以上、さらに好ましくは０．８以上である。この値が０．５以上であればガラスが酸化状態にあり、ガラスの着色やソラリゼーションが起こりにくくなり、０．７以上であればさらに透明度が増し、またソラリゼーションの発生が抑制され、通常のランプの使用に対して十分に対応できる。さらに０．８以上であれば紫外線発生の多い高出力ランプや着色の影響を嫌うＴＶ用直視型バックランプユニット用ランプへの使用に十分対応することができる。
【００４４】
なおガラス中にＴｉとＦｅが共存する場合、Ｔｉの起分極性により、Ｆｅの配位が低配位側に移動するために極めて着色し易くなる。そこでガラス中にＴｉＯ２を添加する場合には、Ｆｅ３＋／全Ｆｅ量を０．７以上に調整することが望ましい。
【００４５】
なおガラスを酸化状態にするためには、ガラス原料や溶融雰囲気を管理する必要があり、具体的には原料への有機物の混入防止や硝酸塩の採用、溶融ガラスへの酸素ガスの導入、溶融炉内酸素濃度の管理等を行うことにより調整することができる。
【００４６】
次に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。
【００４７】
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５５〜７９％、好ましくは５５〜７６％、さらに好ましくは５８〜７４％である。ＳｉＯ２が７８％以下であればシリカ原料の溶融に長時間を要せず、７４％以下であればガラス中にＳｉＯ２の結晶が発生し難く、部分的に粘性の均質性が失われることにより生じる寸法精度悪化を防止することができる。一方、ＳｉＯ２が５５％以上であれば十分な化学的耐久性が得られ、通常の環境での保管に支障をきたすことがない。また５８％以上であると、ガラス表面に薄膜状の水酸化物が発生する現象、いわゆるヤケによる透過率の低下が生じ難くなるため、蛍光ランプの輝度を維持する上で有利である。
【００４８】
Ｂ２Ｏ３は、溶融性の向上、粘度の調整、及び化学的耐久性の向上のために必要な成分であり、その含有量は６〜２５％、好ましくは１０〜２２％である。Ｂ２Ｏ３が２５％以下であるとガラス融液からの蒸発が少なく均一なガラスが得られる。また２２％以下であるとランプ製造工程中の熱加工時にもガラス成分の蒸発が少なく加工が容易になる。一方、Ｂ２Ｏ３が６％以上であれば、工業生産における加工が容易になり、１０％以上であれば粘度が十分に低くなって寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの失透性を著しく改善する成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは１〜６％である。Ａｌ２Ｏ３が１０％以下であれば工業生産における溶融、加工が容易になり、６％以下であれば粘度が十分に低くなって寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。なおＡｌ２Ｏ３は必須成分ではないが、均質なガラスの製造や安定した成形を行うためには１％以上含有することが好ましい。
【００５０】
アルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）であるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏは、ガラスの溶融を容易にし、熱膨張係数や粘度を調節する効果があり、溶融性を高めて寸法性の優れたガラスを得やすくする。一方、その移動により誘電正接を増大させる成分であり、またガラスの耐候性を悪化させ、ガラス表面のくもりの原因になる。このためアルカリ含有量は適切な範囲に管理される必要がある。
【００５１】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏの含有量は、それぞれＬｉ２Ｏ　０〜１０％（特に０〜４％）、Ｎａ２Ｏ　０〜１０％（特に０〜４％）、Ｋ２Ｏ　０〜１５％（特に１〜１１％、さらには３〜９％）であることが好ましい。なお、Ｌｉ２Ｏが１０％以下であれば工業生産において結晶が発生しないため、管引き成形が容易になり、４％以内であれば結晶が発生しにくくなり寸法の優れたガラスが得やすくなる。Ｎａ２Ｏが１０％以下であれば、実用上十分な耐候性を確保でき、また管引き成形が容易になり、４％以下であれば熱膨張係数をタングステンやコバールに合致させやすくなる。Ｋ２Ｏが１５％以下であれば熱膨張係数をタングステンやコバールに合致させやすく、１１％以下、特に９％以下であれば十分に高い耐候性を維持できる。
【００５２】
アルカリ金属酸化物の含有量は合量で３〜２０％、好ましくは４〜１６％となる。これらの成分の合量が２０％以下であれば熱膨張係数が高くなり過ぎず、コバールやタングステンのそれと適合させやすくなる。１６％以下であれば十分に高い化学的耐久性を維持できるためヤケ等を防止でき、また誘電正接が大きくなり過ぎない。一方、３％以上であればガラス化が可能になる。また熱膨張係数が小さくなり過ぎず、タングステンのそれと適合させやすくなる。４％以上であればガラス化が容易になり均質なガラスが得られやすい。
【００５３】
アルカリ混合効果による誘電正接の抑制を図るためアルカリ金属酸化物は２種類以上、できれば３種類使用することが望まれる。なお、アルカリ金属の中で、Ｋ２Ｏの含有量が多くなるほど１５０℃における誘電正接が小さくなる傾向にある。これはＫ＋のイオン半径が他のアルカリイオンに比べて大きく、ガラス中で移動しにくいためである。このためＫ２Ｏは１％以上、特に３％以上含有させることが望ましい。またアルカリ金属酸化物中で、最も多量に含有させることが望ましい。
【００５４】
ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３は紫外線吸収に効果のある成分であり、紫外線を吸収することでガラスのソラリゼーション防止に寄与するものである。これらの成分は合量で０．００５〜１０％含有する。これらの合量が０．００５％以上であればその効果がある。一方、これらの成分は可視光を吸収する傾向があり、ランプの輝度や色調に影響を与えやすい。またガラス中に結晶を析出させて管引き成形を難しくする。しかし、これらの合量が１０％以下であれば可視光の吸収が大きくなりすぎず、蛍光ランプとして必要な輝度や色調を維持できる。また蛍光ランプ用途に使用可能な管ガラスを安定して成形することができる。なお上記成分の一部を４％以下のＣｅＯ２と置換して使用することもできる。
【００５５】
ＷＯ３の含有量は０〜９％、好ましくは０．２〜６％である。ＷＯ３が多くなると可視光の吸収が大きくなる傾向があるが、９％以下であれば蛍光ランプとして必要な輝度や色調が得られる。６％以下であれば結晶傾向が少なくなりより寸法精度に優れたガラスが得られやすい。
【００５６】
ＺｒＯ２の含有量は０〜９％、好ましくは０〜６％である。ＺｒＯ２が多くなるとガラス中に結晶を生じ、管引き成形が難しくなる傾向があるが、９％以下であれば蛍光ランプ用途に使用可能な管ガラスを安定して成形することができる。６％以下であれば結晶析出傾向が少なくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られやすい。
【００５７】
ＳｎＯ２の含有量は０〜４％、好ましくは０〜２％である。ＳｎＯ２が多くなるとガラス中に結晶を生じ、管引き成形が難しくなる傾向があるが、４％以下であれば蛍光ランプ用途に使用可能な管ガラスを安定して成形することができる。２％以下であれば結晶析出傾向が少なくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られやすい。
【００５８】
Ｆｅ２Ｏ３は、Ｆｅイオン価数をＦｅ３＋／全Ｆｅ量が０．５以上範囲に制御することで紫外線を吸収してソラリゼーションを抑制する効果を発揮する。その含有量は０．０５％以下であり、好ましくは、０．００３〜０．０４％、特に０．００５〜０．０２％であることが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３が０．００３％以上であれば紫外線吸収効果が現れるが、肉厚の薄い細管に用いる場合は０．００５％以上あることがより好ましい。０．０５％以下であれば、Ｆｅイオン自体の着色をランプとして許容でき、好ましくは０．０４％、さらに着色度に厳しいＴＶ分野では０．０２％以下が望まれる。
【００５９】
ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、及びＴａ２Ｏ５は、ソラリゼーションを防止する効果がある。合量で０．１〜１２％、好ましくは０．２〜６％含有する。これらの成分の合量が０．２％以上であればソラリゼーションをほぼ防止することが可能になる。一方、これらの成分の添加量が極端に増えると可視光の吸収が大きくなる傾向があるが、１２％以下であれば蛍光ランプとして必要な輝度や色調を得ることができる。６％以下であればさらに着色度に厳しいＴＶ分野でも使用できる。
【００６０】
ＴｉＯ２は、ソラリゼーションを防止する効果に加え、紫外線を吸収する効果も有している。その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜６％である。１０％以下であれば可視域の光吸収が許容でき、６％以下であれは結晶が析出しにくく寸法精度に優れたガラス管が得られる。ＴｉＯ２は少量でもその効果を発揮するため、本発明においては０．１％以上含有させることが望まれる。
【００６１】
Ｎｂ２Ｏ５は０〜１０％、好ましくは０〜６％である。１０％以下であれば結晶析出が起こりにくく、寸法精度の優れたガラス管が得られ、６％以下であれば結晶傾向が小さくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。
【００６２】
Ｔａ２Ｏ５は０〜１０％、好ましくは０〜６％である。１０％以下であれば結晶が析出しにくく寸法精度に優れたガラス管が得られ、６％以下であれば結晶傾向が小さくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。
【００６３】
なお紫外線吸収成分（ＷＯ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２及びＦｅ２Ｏ３）とソラリゼーション防止成分（ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５及びＴａ２Ｏ５）の組み合わせとしては、例えばＦｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２、ＷＯ３−Ｆｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２、ＷＯ３−Ｆｅ２Ｏ３−Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３−Ｆｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３−Ｆｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３−ＺｒＯ２−Ｆｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３−ＳｎＯ２−Ｆｅ２Ｏ３−ＴｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５等が挙げられる。
【００６４】
ＣａＯはガラスの溶融を助ける成分であるが、８％以下であれば結晶傾向が小さくなり、寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。さらに好ましい範囲は０〜６％である。
【００６５】
ＢａＯは融点を下げる成分であるが、１５％以下であれば結晶傾向が小さくなり、寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。さらに好ましい範囲は０〜９％である。
【００６６】
ＺｎＯはガラスの溶融を助ける成分であるが、１５％以下であれば結晶傾向が小さくなり、寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。
【００６７】
塩化物は清澄剤として有効であり、その量はガラス中の残存量をＣｌ２で表して０〜０．５％、好ましくは０．００１〜０．５％である。Ｃｌ２が０．００１％より小さくなると清澄効果が小さくなる傾向があり、泡が増え易くなる。また労働環境維持の観点から０．５％以下であることが好ましい。
【００６８】
ガラス中の硫黄成分は、ＳＯ３として換算して０．０５％以下、好ましくは０．０３％以下、さらに好ましくは０．０１％以下、特に０．００５％以下である。ＳＯ３が０．０５％を超えて含有されるとガラス中の泡が多くなりすぎ、スローリークの問題が発生する。０．０３％以下であれば、より細管のランプに採用することができ、０．０１％以下であればきわめて肉薄のランプ外套管にも適用可能である。ガラス中のＳＯ３は、ガラス原料（芒硝（Ｎａ２ＳＯ４）等の硫酸塩原料や不純物）や、ガラス溶融時の燃焼雰囲気中のＳＯｘガスの溶け込みにより、ガラス組成中に取り込まれる。従って０．０５％を越えないようにガラス原料や燃料を選定し、管理する必要がある。従来の蛍光ランプ用ガラスの泡数は、４０個／１００ｇまで許容されてきたが、液晶表示素子の照明用途に使用されるような細管においては２０個／１００ｇ以下、特に１０個／１００ｇ以下であることが望ましい。できれば、０個とすることが望まれていることは言うまでもない。
【００６９】
また近年ガラスの環境運動の高まりにより、リサイクルの観点から様々な原料ガラスを導入する努力が続けられており、さまざまな着色原因に対応して、色補正を行う必要に迫られている。
【００７０】
この場合、Ｆｅイオンだけでなく、リサイクルに伴う不純成分の着色を補正するために、微量のＣｒ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｃｏ３Ｏ４等を含有させることが望ましい。
【００７１】
Ｃｒ２Ｏ３の含有量は０〜０．０１％　好ましくは０．００００４％〜０．００１％、さらに好ましくは０．０００１〜０．００１％である。色補正効果を出すためには、０．００００４％以上添加することが好ましく、特に０．０００１％以上添加すると効果的である。なお添加量が０．０１％以下であればガラス管の可視域の吸収が大きくなり過ぎず問題なく使用できるが、できれば０．００１％以下に制限することが望ましい。
【００７２】
ＭｏＯ３の含有量は０〜０．０１％　好ましくは０．０００１％〜０．００５％である。色補正効果を出すためには、０．０００１％以上添加することが好ましい。なお添加量が０．０１％以下であればガラス管の可視域の吸収が大きくなり過ぎず問題なく使用できるが、できれば０．００５％以下に制限することが望ましい。
【００７３】
Ｃｏ３Ｏ４は着色力が極めて高いので含有量を厳密に管理する必要がある。その含有量は０〜０．０１％　好ましくは０〜０．００５％、さらに好ましくは０〜０．０００５％である。０．００５％以上添加すると可視域の吸収が強くなる傾向が現れ、０．０１％を越えるとガラス管の可視域の吸収が大きくなり過ぎて許容できなくなる。
【００７４】
またＣｏ３Ｏ４、ＭｏＯ３、Ｃｒ２Ｏ３は何れもガラスを着色する成分であるため、多量の添加は避ける必要がある。従って、これらの成分を使用する場合、その添加量は合量で０〜０．０１％、特に０．０００１％〜０．００５％、さらには０．０００１〜０．００１％が望ましい。特にＴＶなどの明度及び着色度が厳しい用途向けには０．０００１〜０．００１％に制限すべきである。
【００７５】
ＮｉＯ、ＭｎＯ、Ｖ２Ｏ５、ＣｕＯも色補正効果があるので、着色の内容によってＭｏＯ３と同様に使用できる。希土類も使用可能である。
【００７６】
さらに上記成分以外にも、ガラスの耐候性を上げる目的でＭｇＯを、ガラスの融点を下げる目的でＳｒＯをそれぞれ適宜（好ましくはそれぞれ６％以下）含有させることができる。また清澄剤として、Ｎ２、Ｏ２、Ｆ２、ＮＯＸなどを発生させるガラス原料をバッチに添加しておくことができる。
【００７７】
一方、Ｐｔの混入は、ガラス中の金属異物の原因になり、特に電極周辺にあると誘電破壊を生じる可能性が増すため、混入量は０．００１％以下、好ましくは、０．０００１％以下、さらに好ましくは、０．００００１％以下に管理することが望ましい。また有害なＡｓ２Ｏ３及びＣｄＯの含有量は、それぞれ０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００２％になるよう管理することが望まれる。ＰｂＯは０．１％以下、好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０１％以下になるよう管理することが望まれる。Ｓｂ２Ｏ３が多くなるとランプ加工時の熱処理により、コロイドが生じて黒化する可能性がある。このような理由から、Ｓｂ２Ｏ３の含有量は０．５％以下、好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０１％以下に管理されることが望まれる。
【００７８】
また本発明の照明用ガラスでは、ガラスに含まれる水分は、ガラスの誘電正接を増加させる因子であるとともに、ガラスの加工性に影響する因子である。つまり水分はアルカリ成分の移動を容易にさせて誘電正接を増加させる。このため誘電正接を低くする観点ではできるだけ水分量の少ないことが必要である。一方水分は、ガラスの低温領域の粘性を下げるたり、赤外領域に吸収ピークを持ちガラスの放熱吸熱量を大きくするため、ランプの加工工程に多大な影響がある。工業的大量生産に好適な加工性を維持するためには適度に水分を含有していることが好ましい。
【００７９】
そこで本発明においては、ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数が０．３〜１．２、特に０．４〜０．８の範囲となるように調整することが好ましい。この値が１．２以下であれば、高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、０．８以下であれば、誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧が印加されるランプに使用可能となる。一方、０．３以上であれば、ランプの加工に適当な粘度を得やすく、０．４以上であれば、より細管のランプの加工に最適な粘度を得ることができる。
【００８０】
なお赤外線透過率係数（Ｘ）は、下記の式で示される。
【００８１】
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｂ：３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率（％）
ｔ：測定試料厚み（ｍｍ）
【００８２】
ガラスの水分量の調整は、通常燃焼ガス中の水分や、ガラス原料（特に硼酸と無水硼砂の混合比）で調整する。また、これらで調整しきれない場合には、乾燥空気や水蒸気のバブリングによって調整できる。
【００８３】
また本発明の照明用ガラスにおいて、特に直視型やエッジ型バックライトユニットに用いられる蛍光ランプでガラスの明度が問題となる。即ちこれらのタイプのバックライトユニットでは、隣り合って複数本の蛍光ランプが組み込まれるため、ランプから放出された光は、隣のランプの蛍光膜で反射されるようになる。その反射光はまた別の、或いは元のランプで反射される。つまりランプからでた光は透過と反射を繰り返しながら拡散板に向かうため、わずかでもガラスに吸収があると光が積算吸収されてバックライトユニットに十分な光を供給できなくなる。それゆえガラスの明度（透過率）が極めて高いことが求められる。具体的には、ＪＩＳ　Ｚ　８７０１に準拠する方法によりＣ光源、視野２°において測定した厚さ１０ｍｍでのガラスの明度が８９以上、特に９０以上、さらには９２以上であることが望ましい。なおガラスの明度を高めるには、Ｆｅ３＋の割合を高めればよい。
【００８４】
またガラスの着色度も、特に直視型やエッジ型バックライトユニットに用いられる蛍光ランプにおいて問題となる。即ちランプを近接して多数並べる場合、特異な吸収が可視域にあると、透過と反射を繰り返す間にその色調が強調される傾向がある。特にＴＶ用途では微妙な色調の再現が要求されるため、従来以上にガラスの着色がない、つまり着色度が小さいことが求められる。具体的には、ＪＩＳ　Ｚ　８７０１に準拠する方法によりＣ光源、視野２°において測定した厚さ１０ｍｍでのガラスの色度座標と光源との距離を示す値（下記の式）が０．０２５以下、特に０．０１以下、さらには０．００５以下であることが望ましい。なおガラスの着色度を調整するには、色補正成分を添加すればよい。
【００８５】
α＝√（（Ｘｍ−ＸＩ）２＋（Ｙｍ−ＹＩ）２）
ｍは測定値、Ｉは光源座標を示す。Ｘ、Ｙは色度座標を示す。
【００８６】
またガラスの体積抵抗率は、ガラスの絶縁性を高める上で重要であり、これが低いとランプの絶縁破壊を起こす可能性があるので、Ω・ｃｍをｌｏｇで表した値が１２以上、特に１２．５以上、さらには１３以上であることが望ましい。体積抵抗率が１２以上あれば実用上問題がなく、１２．５以上あれは高電圧印加ランプに好適であり、１３以上あれば、さらに薄肉のランプ外套管に使用可能である。
【００８７】
また誘電正接は、１５０℃、４０ＫＨｚの値が、０．０２以下、特に０．０１以下、さらには０．００７以下であることが好ましい。０．０１以下であれば、ランプの発熱が少なくなり、０．００７以下であれば損失が小さくなるため発光効率が高くなる。
【００８８】
次に本発明の照明用ガラスを用いて蛍光ランプ等の外套管を作製する方法を述べる。まずダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法等の管引き方法により、溶融ガラスを管状に成形する。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、外套管を得ることができる。
【００８９】
このようにして得られたガラス外套管を用い、常法に従って蛍光ランプを作製することができる。
【００９０】
【実施例】
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．１〜１２）を示している。
【００９１】
【表１】
2004091308.tif 000002
【００９２】
【表２】
2004091308.tif 000003
【００９３】
各試料は次のようにして調製した。
【００９４】
まず、表の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８時間溶融した。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た。ガラス原料としては、石粉、アルミナ、硼酸、炭酸リチウム、炭酸ソーダ、炭酸カリウム、硝酸カリウム、食塩、酸化タングステン、ジルコン、酸化セリウム、酸化錫、酸化チタン、五酸化ニオブ、酸化タンタル、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化コバルト、酸化クロム、酸化モリブデンを用いた。なお原料の種類はこれに限定されるものではなく、ガラスの酸化還元状態や水分含有量等を考慮して適宜選択すればよい。また、組成に示される成分は換算値であり、表記の酸化物価数に限定されない。
【００９５】
表１、２から明らかなように、本発明の実施例であるＮｏ．１〜１２の試料は、明度が高く、着色度が低かった。しかも耐紫外線ソラリゼーション性に優れていた。また誘電正接が０．０１６０以下と小さかった。
【００９６】
なおＦｅ２Ｏ３、Ｃｌ２は蛍光Ｘ線分析にて、ＳＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｏＯ３、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＣｄＯはガラスを酸で処理した後にＩＣＰ−ＭＳにてそれぞれ確認した。
【００９７】
またＦｅの価数分布は、ＡＳＴＭ　Ｃ　１６９−９２に準じて求めた。赤外線透過率係数（Ｘ）は、赤外分光光度計にて測定した３８４６ｃｍ−１付近の極小点の透過率ａと、３５６０ｃｍ−１付近の極小点の透過率ｂを下記式に代入して求めた。なおｔは試料厚み（ｍｍ）である。
【００９８】
Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
次に、各試料について、種々の特性を評価した。結果を各表に示す。なお液相線粘度及び体積抵抗率は、対数値で示した。
【００９９】
表中の線熱膨張係数は、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。
【０１００】
液相線粘度は次のようにして求めた。まず、粒径０．１ｍｍ程度に粉砕したガラスをボート状の白金容器に入れ、温度勾配炉に２４時間保持した後、取り出した。この試料を顕微鏡で観察して結晶の初相が出る温度（液相線温度）を測定し、次いで予め測定しておいた当該ガラスの温度と粘度の関係から、初相の温度に対応する粘度（液相線粘度）を求めた。
【０１０１】
体積抵抗率は、ＡＳＴＭ　Ｃ−６５７に準拠する方法により、１５０℃における値を測定した。
【０１０２】
誘電特性は容量法を用いてＬＣＲ　メーターで測定し、電極および装置はＪＩＳ　Ｃ２１４１に準じて求めた。
【０１０３】
耐紫外線ソラリゼーション性は、紫外線照射前後の可視域における透過率差にて評価した。まず、厚さ１ｍｍの板状ガラスの両面を鏡面研磨して試料を得た。次いで紫外線照射前の試料の透過率が８０％を示す光の波長を測定した。さらにその試料に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。
【０１０４】
紫外域における分光透過率は、両面を鏡面研磨した厚さ０．３ｍｍの板ガラス試料を作製し、波長２５３．７ｎｍの分光透過率を測定した。なお２５３．７ｎｍの波長は水銀の輝線である。本発明の用途では、この波長の透過率が低いほどよい。
【０１０５】
泡数は、１０ｇブロック状試料を観察し、４０倍の顕微鏡で見える泡（直径５０μｍ程度以上の泡）の数を数え、１００ｇ当たりの個数に換算した。
【０１０６】
明度及び着色度は、次のようにして求めた。まず厚さ１０ｍｍの板状ガラスの両面を鏡面研磨して試料を得た。次いで分光光度計にて可視域の透過率を測定し、ＪＩＳ　Ｚ　８７０１に準拠する方法により、Ｃ光源　視野２°の条件で透過率測定装置を用いて求めた。
【０１０７】
加工性は、液晶表示素子に用いられる蛍光ランプの管端を封止するのと同様にして、管状ガラス試料を封止することで評価した。具体的には次のようにして行った。まず試料をガラス細管状に加工し、その一端にガラス球を融着させた金属線を挿入する。次に環状ヒーターで加熱して管ガラス管端を軟化させ、ガラス球を管ガラス内面に融着固定させる。このときの封止可能な加工温度幅を評価した。なお加熱温度が低すぎると管ガラスが軟化せず、封止不可能となり、逆に高すぎると管が変形して折れ曲がったり、管の真円度が失われたりする。加工温度幅は、通常３０℃以上必要である。加工温度幅が３０℃よりも小さいガラスでは、ヒーターの温度バラツキや雰囲気温度、雰囲気の気流の影響を受けやすくなって安定な加工ができなくなる。このため３０℃以上の場合を「○」とした。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように本発明の照明用ガラスは、十分に無色透明で、優れた耐紫外線ソラリゼーション性を有する。また体積抵抗が小さいために印加電圧が高くなっても発熱の危険性がなく、さらなるランプの長尺化が容易である。それゆえ蛍光ランプ用ガラス管、特に高品位が要求される液晶表示素子用蛍光ランプのガラス管材質として好適である。