(57)【要約】  ランプ用ガラス組成物の製造方法において、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物／水酸化物＝1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱する。これにより、有害なガスを発生させることなく気泡が少ないガラスを製造することが可能になる。
2007086441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物／水酸化物＝1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、
前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱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。
【請求項２】
前記酸化物および水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で８〜１７mol%となるよう前記原料混合物に添加される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の製造方法。
【請求項３】
前記水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加されることを特徴とする請求項２記載のランプ用ガラス組成物の製造方法。
【請求項４】
前記ランプ用ガラス組成物はホウケイ酸ガラスであり、前記所定元素はホウ素であることを特徴とする請求項３記載のランプ用ガラス組成物の製造方法。
【請求項５】
前記水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加される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の製造方法。
【請求項６】
前記ランプ用ガラス組成物はホウケイ酸ガラスであり、前記所定元素はホウ素である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の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載のランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。
【請求項８】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kであることを特徴とする請求項７に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項９】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kであることを特徴とする請求項７に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１０】
請求項４記載のランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。
【請求項１１】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kであることを特徴とする請求項１０に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１２】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kであることを特徴とする請求項１０に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１３】
請求項７記載のランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。
【請求項１４】
請求項１０記載のランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ用ガラス組成物の製造方法、この方法を用いて作製されるランプ用ガラス組成物、このランプ用ガラス組成物を用いて製造されるランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ等のような透過型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様の構成を有するが、ガラスバルブの管径がより小さく肉厚がより薄い。そのため、このようなバックライト用の蛍光ランプには、機械的強度が高く電気絶縁性に優れたホウケイ酸系の硬質ガラス（以下、単に「ホウケイ酸ガラス」と称する。）が用いられている。【０００３】
ところで、ガラスバルブのガラス中に気泡が存在すると、当該ガラスバルブの機械的強度が低下して破損が起こり易い。このような強度低下は、特に管径が小さく肉厚の薄いガラスバルブにおいて深刻な問題となる。そのため、従来から、清澄剤としてヒ素やアンチモンをガラスに添加し、ガラスから気泡を取り除く(ガラスを清澄する)ことが行われている。【０００４】
しかし、上記ヒ素やアンチモンは、環境に悪影響を与える環境負荷物質である。そのため、ヒ素やアンチモンを添加したガラスはリサイクルに適していない。また、ヒ素やアンチモンを添加したガラスは、製造工場や廃棄処理工場内での取り扱いに注意を要し、エッチング廃液の無害化処理等のための多大な設備を必要とする。
この種の問題に対処するため、特許文献１には、清澄剤としてSO3 、Cl 、Fを含有する塩を有効量添加するガラスの製造方法が開示されている。この方法であれば、環境負荷物質を添加することなく気泡の少ないガラスを得ることが可能である。また、NaNO3やKNO3等の硝酸塩をガラスに添加することで、清澄効果が得られることも知られている。
【特許文献１】特開２００４−２８４９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法は、ガラスの溶融工程において、硫化物系ガスやハロゲン系ガス等の人体に有害なガスが発生する。このような有害ガスの発生は、ガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
また、硝酸塩を添加する場合も、人体に有害な硝酸系ガス(NOx)が発生してガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。【０００６】
本発明の目的は、有害なガスを発生させることなく残存気泡が少ないガラスを製造することが可能なランプ用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、有害なガスを発生させることなく製造可能な気泡の少ないランプ用ガラス組成物、および、そのランプ用ガラス組成物で形成された破損の起こり難いランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物／水酸化物＝1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱することを特徴とする。【０００８】
本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物は、上記ランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において所定元素の水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するため、有害なガスを発生させることなく気泡の少ないガラスを製造することができるといった効果を有する。以下にその効果について詳細に説明する。
本発明者等は、種々の検討を重ねた結果、原料混合物に添加する所定元素の酸化物の一部を前記所定元素の水酸化物に置き換えることによって、前記原料混合物をガラス状態に溶融する溶融工程において、前記水酸化物からガスが発生し、そのガスによってガラス融液中の気泡が取り除かれ、清澄効果が得られることを見出した。前記水酸化物から発生するガスは、前記水酸化物の分解反応で発生するものであって、H2OまたはH2の少なくとも一方からなる。ガラス化反応が開始される温度域500〜1000℃において前記水酸化物の分解反応が生じることによって、清澄効果が得られる。【００１０】
そもそも、ガラス中に存在する気泡は、原料混合物がガラス状態に溶融する際に発生するCO2などのガスが、ガラス融液中から抜けきれずに残存したものである。特に、CO2の気泡は小径であり、浮力が小さくガラス融液中から浮上し難いため、ガラス融液中から抜けきれずガラス中に残存し易い。
このような小径の気泡を取り除くために、本発明に係るランプ用ガラスの製造方法では、所定元素の水酸化物からH2OやH2からなるガスを発生させている。このH2OやH2からなるガスの気泡は、CO2等の気泡よりも径が大きいため、浮力がより大きく、ガラス融液中から容易に抜け出しガラス中には残存し難い。そして、H2OやH2からなるガスの気泡は、ガラス融液中から浮上する際にCO2等の気泡を取り込むため、CO2等からなる小径の気泡もガラス中から取り除かれる。【００１１】
ただし、H2OやH2からなるガスがガラス融液中で発生すると、ガラス中に水分が残存し易くなるという問題がある。ガラス中の水分残存量が多いと、加熱した際にその水分が気化して再発泡（リボイル）が起こり易く、このようなガラスでランプを製造すると、熱加工時にバーナー等で過熱した部分に再発泡が起こってスローリークやクラックの原因となる。【００１２】
この問題に対し、本発明者等は、酸化物と水酸化物の混合比を1/3〜1の範囲に規定することにより、清澄効果を十分に得ながら、再発泡が起こり難くすることが可能であることを見出した。
前記混合比が1より大きい場合は、H2OやH2からなるガスの発生量が少ないため清澄効果が不十分である。一方、前記混合比が1/3より小さい場合は、熱加工時の再発泡が起こり易くランプ用として不適である。【００１３】
なお、所定元素としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)およびカルシウム(Ca)等が考えられ、その場合、前記所定元素の水酸化物は、それぞれH3BO3、Al(OH)3およびCa(OH)2を意味する。
なお、本発明に係る水酸化物には、狭義の水酸化物すなわち水酸基を有する化合物だけでなく、広義の水酸化物すなわち水素元素および酸素元素を有する化合物も含まれる。例えば、Al(OH)3やCa(OH)2といった狭義の水酸化物だけでなく、H3BO3（B(OH)3と標記することもできる。）のような広義の水酸化物をも含む。【００１４】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記酸化物および水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で８〜１７mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、溶融性および導入線の封着性が良好であり、かつ、分相をおこし難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、気泡が少なく、熱加工時に再発泡が起こり難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。【００１５】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、ランプ用ガラス組成物がホウケイ酸ガラスであり、所定元素がホウ素である場合には、特に清澄効果が顕著である。例えば、ホウ素の水酸化物であるH3BO3は、300〜800℃の広い温度域で、分解反応によりH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスを発生させるため、溶融工程において温度管理が容易である。H3BO3の分解反応を下記の（式１）および（式２）表す。【００１６】
2H3BO3→3H2O+B2O3・・・（式１）
2H3BO3→3/2O2+3H2+B2O3・・・（式２）
さらに、安価なH3BO3の使用により低コストでガラスを製造することができるという効果、および、H3BO3は多量に添加してもガラスが着色しないといった効果も有する。
なお、本発明においてホウケイ酸ガラスとは、ヤング率やビッカース硬度が高く、機械的強度に優れたガラスであって、具体的には、酸化物換算でB2O3を6〜20mol％含有するガラスを意味する。【００１７】
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)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、導入線の気密封着の信頼性を高めるためには、ランプ用ガラス組成物の熱膨張係数を、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。【００１８】
熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、タングステン製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合、コバール合金製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
本発明に係るランプは、上記ランプ用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に気泡が少なく、ランプが破損し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガラス組成物の組成及び特性を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。
【図３】比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るガラス組成物の2800cm-1〜3800cm-1の範囲における赤外線透過率を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係るガラス組成物の3600cm-1〜3800cm-1の範囲における赤外線透過率を示す。
【符号の説明】
【００２０】
１  ランプ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス組成物の製造方法、およびランプについて、図面に基づき説明する。
（ランプ用ガラス組成物の説明）
本実施の形態に係るガラス組成物の組成は、図１における実施例１〜５に示すとおりである。なお、図１における「%」は「mol%」を意味する。【００２２】
本発明に係るガラス組成物の組成は、実施例１〜５に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラス組成物としての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75mol%、Al2O3:1〜10mol%、B2O3+H3BO3:8〜17mol%、Li2O+Na2O+K2O:0〜12mol%、Li2O：0〜5mol％、Na2O：0〜8mol％、K2O：0〜12mol％、MgO:0.5〜5mol%、CaO:0.5〜10mol%、SrO:0〜8mol％、BaO:0〜10mol％、CeO2:0.01〜2mol%、Fe2O3:0〜0.2mol%、SnO:0.01〜5mol%であることが好ましい。【００２３】
なお、本実施の形態において、ガラス組成物に含有されるホウ素(B)には、ホウ素の酸化物として原料混合物に添加されたものと、ホウ素の水酸化物として原料混合物に添加されたものとがあるが、これらを区別するために、酸化物として添加されるものに関しては「B2O3」と、水酸化物として添加されるものに関しては「H3BO3」と表記する。これらは、図１および、後述する図３においても同様である。【００２４】
したがって、上記において、B2O3+H3BO3:8〜17mol%と記載した意味は、ガラス組成物中における、酸化物として添加されたホウ素と水酸化物として添加されたホウ素との総量を酸化物換算した値が8〜17mol%であることを意味する。
本発明のランプ用ガラス組成物を上記のように定めた理由は以下のとおりである。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、その含有量は55〜75mol%の範囲が好ましい。55mol％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、75mol％より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。【００２５】
Al2O3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する成分であって、その含有量は1〜10mol%の範囲が好ましい。1mol％より少ないと前記作用が得られ難い。一方、10mol％より多いとガラスの溶融性が悪化する。その含有量は、特に2〜7mol％であることが好ましい。
B2O3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整および粘度の調整の目的で添加する本実施例の必須成分である。【００２６】
H3BO3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整、粘度の調整および清澄効果を促進する目的で添加する本実施例の必須成分である。
B2O3+H3BO3は、8〜17mol%の範囲が好ましい。B2O3+H3BO3が8mol%より少ないと、ガラスの溶融性が悪化するとともに、粘度および膨張係数が上昇して導入線の封着が困難になる。一方、17mol%より多いとガラスが分相をおこしガラスの作製が困難になる。総含有量は、特に10〜16mol%であることが好ましい。【００２７】
B2O3およびH3BO3は、B2O3／H3BO3＝1/3〜1のモル比となるように添加する。前記モル比が1/3より小さいと、蛍光ランプの熱加工時にバーナーによる過熱部に再発泡が起こり、スローリークやクラックの原因となる。また前記モル比が1より大きいとガラスの清澄効果が不十分となる。
Li2O、Na2OおよびK2Oのアルカリ金属酸化物は、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する。その含有量は0〜10mol%の範囲であることが好ましい。10mol％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るため、当該ガラスを用いて蛍光ランプを作製すると、ガラスが蛍光体や水銀と反応して蛍光ランプの光束が低下する。各成分の含有量は、Li2O：0〜5mol％、Na2O：0〜8mol％、K2O：0〜12mol％とすることが好ましい。【００２８】
MgOおよびCaOのアルカリ土類金属酸化物は、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する。MgOの含有量は0.5〜5mol%の範囲であることが好ましく、CaOの含有量は0.5〜10mol%であることが好ましい。MgOが0.5mol％より少ない場合やCaOが0.5mol％より少ない場合は、前記目的が達成できない場合がある。一方、MgOが5mol％より多い場合やCaOが10mol％より多い場合は、ガラスが失透する傾向が強くなる。【００２９】
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させる目的で添加する。SrOの含有量は0〜8mol％であることが好ましく、BaOの含有量は0〜10mol％であることが好ましい。SrOが8mol％より多い場合やBaOが10mol％より多い場合は、ガラスが失透し易くなる。
CeO2は紫外線を効果的に吸収し、ソラリゼーションを抑制する目的で添加する。その含有量は0.01〜2mol%の範囲が好ましい。0.01mol％より少ないと前記目的が達成できず、2mol％よりも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蛍光ランプを作製することが困難になる。その含有量は、特に0.01〜1mol％の範囲が好ましい。【００３０】
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得る目的で添加する。その含有量は0〜0.2mol%の範囲が好ましい。0.2mol％より多くなると可視域の透過率を低下させるため、蛍光ランプの光束が低下するので好ましくない。
SnOは、Ceイオンの価数変化を4+から3+へ促進する目的で添加する。その含有量は0.01〜5mol%の範囲が好ましい。0.01mol％より少ないとその効果は得られず、5mol％より多いとガラスの機械的強度が低下し、ガラス管引き工程において歩留りが低下するなどの問題がある。特に0.1〜3mol％の範囲が好ましい。【００３１】
なお、本発明に係るガラスは、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、ZrO2、ZnO、P2O5、TiO2、WO3等が挙げられる。
従来から、清澄剤の一つとしてCeO2が知られているが、多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが着色する課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にCeO2のみを添加しても、無色かつ残存気泡が少ないガラスを作製することは困難である。【００３２】
また、SnO2も清澄剤の一つとして知られているが、CeO2と同様で多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが失透するという課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にSnO2のみを添加しても、失透がなく残存気泡も少ないガラスを作製することは困難である。
(ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明)
本実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法では、まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るランプ用ガラス組成物の組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、大気雰囲気下1500〜1600℃で5〜8h溶融させてガラス融液を得る。その際、攪拌やバブリング等の処理は行ってはいない。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。【００３３】
なお、ガラス原料を調合して原料混合物としてからガラス溶融窯に投入する手順に限定されず、一部のガラス原料を、他のガラス原料とはタイミングをずらしてガラス溶融窯に投下し、ガラス溶融釜内で原料混合物を調合することも考えられる。
（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、本実施の形態に係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ずる。【００３４】
冷陰極蛍光ランプ１のガラスバルブ２は、上記本実施の形態に係るランプ用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3.0mm、全長は約730mmである。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、管径が小さく肉厚が薄い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。【００３５】
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止されている。そして、各導入線４のガラスバルブ２内部側の端部には、表面に電子放射性物質が塗布されたニッケル或いはニオブ製のカップ状の電極５が取り付けられている。【００３６】
ガラスバルブ２の内面には、赤発光、緑発光および青緑発光の蛍光体を混合した希土類蛍光体(Y2O3:Eu3+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+)を塗布してなる蛍光体層６が形成されている。また、ガラスバルブ２の内部には、0.8〜2.5mgの水銀（不図示）と、キセノン等の希ガス（不図示）とが封入されている。
以上、本発明に係る直管形の冷陰極蛍光ランプ１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。【００３７】
(実験の説明)
図１に示す本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、および、図３に示す比較例に係るランプ用ガラス組成物を作製し、それらの特性を評価し比較した。
各ガラス組成物は、図中の組成となるように調整した原料混合物を、17gを秤量して白金坩堝に入れ電気炉中で1500℃で3h加熱溶融し、その後電気炉内から取り出し、坩堝底面を冷水に接触し急冷し、ガラスと坩堝との界面を剥離することにより作製した。【００３８】
熱膨張係数(α30/380)及びガラス転移点は、各ガラス組成物を直径5.0mm、長さ15mmの円柱状に成形したものを試料とし、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。
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2、板厚3mm中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。【００３９】
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2(縦10mm×横12mm)、板厚3mmに切り、その後、ガラスの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げ、ガラスサンプルを作成した。そして、そのガラスサンプル中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。【００４０】
残存気泡判定は、気泡数が350個を超えるものを「×」と判定し、気泡数が350個以下のものを「○」と判定した。これは、気泡数が350個を超えるガラス組成物でランプを作製すると、著しい歩留まりの低下が起こることを確認したからである。
熱加工時の再発泡は、ガラス組成物を熱加工した際、過熱部分に直径30μm以上の泡が生じた場合を再発泡ありとして「×」と判定し、再発泡が生じなかった場合を「○」と判定した。【００４１】
赤外線透過率は、FT−IR(株式会社島津製作所製FTIR-8200)を用いて、両面を鏡面研磨した試料厚み2mmのガラス組成物について、波長2800〜3800cm-1の範囲で測定した。実バルブを評価する場合は、ガラスバルブの軟化点+20℃の温度で3h処理を行い、バルブを軟化させ、板厚2mmのガラス板を作製した。その後、当該ガラス板を、縦15mm×横15mmの正方形にカット加工し、縦15mm×横15mm×厚み2mmの評価用サンプルを得た。その評価用サンプルの両面を#400,#800,#1000,#1500,#2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げた。【００４２】
測定結果を図４に示す。赤外線透過率は、ガラス組成物中に残存する水分量を評価する目的で行った。ガラス組成物中に残存する水分は、H3BO3の分解反応時によって発生したものであって、その一部はガラス組成物中に溶存する。ガラス組成物中に溶存する水分量が多いとガラス組成物を熱加工時した際に溶存していた水分がガス化し再発泡が起こる。
ガラス組成物中の水分量は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値、すなわち3620cm-1付近に確認されるOH-の吸収ピークの大きさにより確認することができる。具体的には、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が小さい程、ガラス組成物中に残存する水分量が多いことを意味する。図５は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値を確認し易いように、赤外線透過率の測定結果を波長3600cm-1〜3800cm-1の範囲で拡大表示したものである。【００４３】
比較例１〜５は、3620cm-1付近の赤外線透過率が7.8〜8.0%と比較的高い。これは、H3BO3が添加されておらず、ガラス組成物中の水分残存量が少ないからである。しかし、比較例１〜５は、H3BO3が添加されていないため、所望の清澄効果が得られず、またガラス組成物中に多量の気泡が残存している。よって、ランプ用として不適である。
比較例６および7は、H3BO3の添加量が多いため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。【００４４】
比較例8には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1/3より小さいため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
比較例9には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1より大きいため、清澄効果が不十分であり、ガラス組成物中に多量の泡が残存し、ランプ用として不適である。【００４５】
実施例1〜3には、B2O3とH3BO3が1/3〜1の範囲の混合比で添加されている。そのため、清澄効果が高くガラス組成物中に気泡が少ない。また、3620cm-1付近の赤外線透過率は3.0〜4.5%の範囲であり、ガラス組成物中の水分残存量が少なく熱加工時の再発泡が起こり難い。したがって、ランプ用として好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、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。また、本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、実質的に、ヒ素、アンチモン、鉛等の環境負荷物質を添加しないことで、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとすることができる。
【図１】
2007086441.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月9日(2008.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物／水酸化物＝1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、
前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱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。
【請求項２】
前記酸化物および水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で８〜１７mol%となるよう前記原料混合物に添加される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の製造方法。
【請求項３】
前記水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加されることを特徴とする請求項２記載のランプ用ガラス組成物の製造方法。
【請求項４】
前記ランプ用ガラス組成物はホウケイ酸ガラスであり、前記所定元素はホウ素であることを特徴とする請求項３記載のランプ用ガラス組成物の製造方法。
【請求項５】
前記水酸化物は、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加される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の製造方法。
【請求項６】
前記ランプ用ガラス組成物はホウケイ酸ガラスであり、前記所定元素はホウ素である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の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載のランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。
【請求項８】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kであることを特徴とする請求項７に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項９】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kであることを特徴とする請求項７に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１０】
請求項４記載のランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、
波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とするランプ用ガラス組成物。
【請求項１１】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kであることを特徴とする請求項１０に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１２】
30〜380℃における熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kであることを特徴とする請求項１０に記載のランプ用ガラス組成物。
【請求項１３】
請求項７記載のランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。
【請求項１４】
請求項１０記載のランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とするランプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ用ガラス組成物の製造方法、この方法を用いて作製されるランプ用ガラス組成物、このランプ用ガラス組成物を用いて製造されるランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶TV、パソコン用ディスプレイ等のような透過型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様の構成を有するが、ガラスバルブの管径がより小さく肉厚がより薄い。そのため、このようなバックライト用の蛍光ランプには、機械的強度が高く電気絶縁性に優れたホウケイ酸系の硬質ガラス（以下、単に「ホウケイ酸ガラス」と称する。）が用いられている。
【０００３】
ところで、ガラスバルブのガラス中に気泡が存在すると、当該ガラスバルブの機械的強度が低下して破損が起こり易い。このような強度低下は、特に管径が小さく肉厚の薄いガラスバルブにおいて深刻な問題となる。そのため、従来から、清澄剤としてヒ素やアンチモンをガラスに添加し、ガラスから気泡を取り除く(ガラスを清澄する)ことが行われている。
【０００４】
しかし、上記ヒ素やアンチモンは、環境に悪影響を与える環境負荷物質である。そのため、ヒ素やアンチモンを添加したガラスはリサイクルに適していない。また、ヒ素やアンチモンを添加したガラスは、製造工場や廃棄処理工場内での取り扱いに注意を要し、エッチング廃液の無害化処理等のための多大な設備を必要とする。
この種の問題に対処するため、特許文献１には、清澄剤としてSO3 、Cl 、Fを含有する塩を有効量添加するガラスの製造方法が開示されている。この方法であれば、環境負荷物質を添加することなく気泡の少ないガラスを得ることが可能である。また、NaNO3やKNO3等の硝酸塩をガラスに添加することで、清澄効果が得られることも知られている。
【特許文献１】特開２００４−２８４９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法は、ガラスの溶融工程において、硫化物系ガスやハロゲン系ガス等の人体に有害なガスが発生する。このような有害ガスの発生は、ガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
また、硝酸塩を添加する場合も、人体に有害な硝酸系ガス(NOx)が発生してガラス製造の作業環境を悪化させるため好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、有害なガスを発生させることなく残存気泡が少ないガラスを製造することが可能なランプ用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、有害なガスを発生させることなく製造可能な気泡の少ないランプ用ガラス組成物、および、そのランプ用ガラス組成物で形成された破損の起こり難いランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、所定元素の酸化物と前記所定元素の水酸化物とが酸化物／水酸化物＝1/3〜1のモル比で添加された原料混合物を、ガラス状態に溶融する溶融工程を含み、前記溶融工程では、前記水酸化物の分解反応によって、前記水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するように前記原料混合物を加熱することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一実施形態に係るランプ用ガラス組成物は、上記ランプ用ガラス組成物の製造方法により作製されたランプ用ガラス組成物であって、波長領域3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が試料厚み2mmにおいて3.0〜4.5%であることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るランプは、上記ランプ用ガラス組成物で形成されたガラスバルブを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において所定元素の水酸化物からH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスが発生するため、有害なガスを発生させることなく気泡の少ないガラスを製造することができるといった効果を有する。以下にその効果について詳細に説明する。
本発明者等は、種々の検討を重ねた結果、原料混合物に添加する所定元素の酸化物の一部を前記所定元素の水酸化物に置き換えることによって、前記原料混合物をガラス状態に溶融する溶融工程において、前記水酸化物からガスが発生し、そのガスによってガラス融液中の気泡が取り除かれ、清澄効果が得られることを見出した。前記水酸化物から発生するガスは、前記水酸化物の分解反応で発生するものであって、H2OまたはH2の少なくとも一方からなる。ガラス化反応が開始される温度域500〜1000℃において前記水酸化物の分解反応が生じることによって、清澄効果が得られる。
【００１０】
そもそも、ガラス中に存在する気泡は、原料混合物がガラス状態に溶融する際に発生するCO2などのガスが、ガラス融液中から抜けきれずに残存したものである。特に、CO2の気泡は小径であり、浮力が小さくガラス融液中から浮上し難いため、ガラス融液中から抜けきれずガラス中に残存し易い。
このような小径の気泡を取り除くために、本発明に係るランプ用ガラスの製造方法では、所定元素の水酸化物からH2OやH2からなるガスを発生させている。このH2OやH2からなるガスの気泡は、CO2等の気泡よりも径が大きいため、浮力がより大きく、ガラス融液中から容易に抜け出しガラス中には残存し難い。そして、H2OやH2からなるガスの気泡は、ガラス融液中から浮上する際にCO2等の気泡を取り込むため、CO2等からなる小径の気泡もガラス中から取り除かれる。
【００１１】
ただし、H2OやH2からなるガスがガラス融液中で発生すると、ガラス中に水分が残存し易くなるという問題がある。ガラス中の水分残存量が多いと、加熱した際にその水分が気化して再発泡（リボイル）が起こり易く、このようなガラスでランプを製造すると、熱加工時にバーナー等で過熱した部分に再発泡が起こってスローリークやクラックの原因となる。
【００１２】
この問題に対し、本発明者等は、酸化物と水酸化物の混合比を1/3〜1の範囲に規定することにより、清澄効果を十分に得ながら、再発泡が起こり難くすることが可能であることを見出した。
前記混合比が1より大きい場合は、H2OやH2からなるガスの発生量が少ないため清澄効果が不十分である。一方、前記混合比が1/3より小さい場合は、熱加工時の再発泡が起こり易くランプ用として不適である。
【００１３】
なお、所定元素としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)およびカルシウム(Ca)等が考えられ、その場合、前記所定元素の水酸化物は、それぞれH3BO3、Al(OH)3およびCa(OH)2を意味する。
なお、本発明に係る水酸化物には、狭義の水酸化物すなわち水酸基を有する化合物だけでなく、広義の水酸化物すなわち水素元素および酸素元素を有する化合物も含まれる。例えば、Al(OH)3やCa(OH)2といった狭義の水酸化物だけでなく、H3BO3（B(OH)3と標記することもできる。）のような広義の水酸化物をも含む。
【００１４】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記酸化物および水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で８〜１７mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、溶融性および導入線の封着性が良好であり、かつ、分相をおこし難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、前記水酸化物が、ランプ用ガラス組成物中の前記所定元素の含有量が酸化物換算で５〜１０．５mol%となるよう前記原料混合物に添加される場合には、気泡が少なく、熱加工時に再発泡が起こり難いランプ用ガラス組成物を得ることができる。
【００１５】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、ランプ用ガラス組成物がホウケイ酸ガラスであり、所定元素がホウ素である場合には、特に清澄効果が顕著である。例えば、ホウ素の水酸化物であるH3BO3は、300〜800℃の広い温度域で、分解反応によりH2OまたはH2の少なくとも一方からなるガスを発生させるため、溶融工程において温度管理が容易である。H3BO3の分解反応を下記の（式１）および（式２）表す。
【００１６】
2H3BO3→3H2O+B2O3・・・（式１）
2H3BO3→3/2O2+3H2+B2O3・・・（式２）
さらに、安価なH3BO3の使用により低コストでガラスを製造することができるという効果、および、H3BO3は多量に添加してもガラスが着色しないといった効果も有する。
なお、本発明においてホウケイ酸ガラスとは、ヤング率やビッカース硬度が高く、機械的強度に優れたガラスであって、具体的には、酸化物換算でB2O3を6〜20mol％含有するガラスを意味する。
【００１７】
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、熱膨張係数(α30/380)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、導入線の気密封着の信頼性を高めるためには、ランプ用ガラス組成物の熱膨張係数を、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。
【００１８】
熱膨張係数(α30/380)が34×10-7/K〜43×10-7/Kの場合、タングステン製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
熱膨張係数(α30/380)が43×10-7/K〜55×10-7/Kの場合、コバール合金製導入線の熱膨張係数と同程度であり、化学的耐久性も高いため、導入線の気密封着の信頼性が高い。
本発明に係るランプは、上記ランプ用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に気泡が少なく、ランプが破損し難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス組成物の製造方法、およびランプについて、図面に基づき説明する。
（ランプ用ガラス組成物の説明）
本実施の形態に係るガラス組成物の組成は、図１における実施例１〜５に示すとおりである。なお、図１における「%」は「mol%」を意味する。
【００２０】
本発明に係るガラス組成物の組成は、実施例１〜５に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラス組成物としての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:55〜75mol%、Al2O3:1〜10mol%、B2O3+H3BO3:8〜17mol%、Li2O+Na2O+K2O:0〜12mol%、Li2O：0〜5mol％、Na2O：0〜8mol％、K2O：0〜12mol％、MgO:0.5〜5mol%、CaO:0.5〜10mol%、SrO:0〜8mol％、BaO:0〜10mol％、CeO2:0.01〜2mol%、Fe2O3:0〜0.2mol%、SnO:0.01〜5mol%であることが好ましい。
【００２１】
なお、本実施の形態において、ガラス組成物に含有されるホウ素(B)には、ホウ素の酸化物として原料混合物に添加されたものと、ホウ素の水酸化物として原料混合物に添加されたものとがあるが、これらを区別するために、酸化物として添加されるものに関しては「B2O3」と、水酸化物として添加されるものに関しては「H3BO3」と表記する。これらは、図１および、後述する図３においても同様である。
【００２２】
したがって、上記において、B2O3+H3BO3:8〜17mol%と記載した意味は、ガラス組成物中における、酸化物として添加されたホウ素と水酸化物として添加されたホウ素との総量を酸化物換算した値が8〜17mol%であることを意味する。
本発明のランプ用ガラス組成物を上記のように定めた理由は以下のとおりである。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、その含有量は55〜75mol%の範囲が好ましい。55mol％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、75mol％より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。
【００２３】
Al2O3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する成分であって、その含有量は1〜10mol%の範囲が好ましい。1mol％より少ないと前記作用が得られ難い。一方、10mol％より多いとガラスの溶融性が悪化する。その含有量は、特に2〜7mol％であることが好ましい。
B2O3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整および粘度の調整の目的で添加する本実施例の必須成分である。
【００２４】
H3BO3は、ガラスの溶融性向上、膨張係数の調整、粘度の調整および清澄効果を促進する目的で添加する本実施例の必須成分である。
B2O3+H3BO3は、8〜17mol%の範囲が好ましい。B2O3+H3BO3が8mol%より少ないと、ガラスの溶融性が悪化するとともに、粘度および膨張係数が上昇して導入線の封着が困難になる。一方、17mol%より多いとガラスが分相をおこしガラスの作製が困難になる。総含有量は、特に10〜16mol%であることが好ましい。
【００２５】
B2O3およびH3BO3は、B2O3／H3BO3＝1/3〜1のモル比となるように添加する。前記モル比が1/3より小さいと、蛍光ランプの熱加工時にバーナーによる過熱部に再発泡が起こり、スローリークやクラックの原因となる。また前記モル比が1より大きいとガラスの清澄効果が不十分となる。
Li2O、Na2OおよびK2Oのアルカリ金属酸化物は、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する。その含有量は0〜10mol%の範囲であることが好ましい。10mol％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るため、当該ガラスを用いて蛍光ランプを作製すると、ガラスが蛍光体や水銀と反応して蛍光ランプの光束が低下する。各成分の含有量は、Li2O：0〜5mol％、Na2O：0〜8mol％、K2O：0〜12mol％とすることが好ましい。
【００２６】
MgOおよびCaOのアルカリ土類金属酸化物は、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する。MgOの含有量は0.5〜5mol%の範囲であることが好ましく、CaOの含有量は0.5〜10mol%であることが好ましい。MgOが0.5mol％より少ない場合やCaOが0.5mol％より少ない場合は、前記目的が達成できない場合がある。一方、MgOが5mol％より多い場合やCaOが10mol％より多い場合は、ガラスが失透する傾向が強くなる。
【００２７】
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させる目的で添加する。SrOの含有量は0〜8mol％であることが好ましく、BaOの含有量は0〜10mol％であることが好ましい。SrOが8mol％より多い場合やBaOが10mol％より多い場合は、ガラスが失透し易くなる。
CeO2は紫外線を効果的に吸収し、ソラリゼーションを抑制する目的で添加する。その含有量は0.01〜2mol%の範囲が好ましい。0.01mol％より少ないと前記目的が達成できず、2mol％よりも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蛍光ランプを作製することが困難になる。その含有量は、特に0.01〜1mol％の範囲が好ましい。
【００２８】
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得る目的で添加する。その含有量は0〜0.2mol%の範囲が好ましい。0.2mol％より多くなると可視域の透過率を低下させるため、蛍光ランプの光束が低下するので好ましくない。
SnOは、Ceイオンの価数変化を4+から3+へ促進する目的で添加する。その含有量は0.01〜5mol%の範囲が好ましい。0.01mol％より少ないとその効果は得られず、5mol％より多いとガラスの機械的強度が低下し、ガラス管引き工程において歩留りが低下するなどの問題がある。特に0.1〜3mol％の範囲が好ましい。
【００２９】
なお、本発明に係るガラスは、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、ZrO2、ZnO、P2O5、TiO2、WO3等が挙げられる。
従来から、清澄剤の一つとしてCeO2が知られているが、多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが着色する課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にCeO2のみを添加しても、無色かつ残存気泡が少ないガラスを作製することは困難である。
【００３０】
また、SnO2も清澄剤の一つとして知られているが、CeO2と同様で多量に添加しなければ清澄効果を得る事ができない。しかし、清澄効果を得る為に多量に添加すると、ガラスが失透するという課題が発生する。その為、清澄剤として実質的にSnO2のみを添加しても、失透がなく残存気泡も少ないガラスを作製することは困難である。
(ランプ用ガラス組成物の製造方法の説明)
本実施形態に係るランプ用ガラス組成物の製造方法では、まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るランプ用ガラス組成物の組成の範囲内で調合し原料混合物を得る。次に、原料混合物をガラス溶融窯に投入し、大気雰囲気下1500〜1600℃で5〜8h溶融させてガラス融液を得る。その際、攪拌やバブリング等の処理は行ってはいない。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。
【００３１】
なお、ガラス原料を調合して原料混合物としてからガラス溶融窯に投入する手順に限定されず、一部のガラス原料を、他のガラス原料とはタイミングをずらしてガラス溶融窯に投下し、ガラス溶融釜内で原料混合物を調合することも考えられる。
（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、本実施の形態に係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ずる。
【００３２】
冷陰極蛍光ランプ１のガラスバルブ２は、上記本実施の形態に係るランプ用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3.0mm、全長は約730mmである。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、管径が小さく肉厚が薄い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。
【００３３】
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止されている。そして、各導入線４のガラスバルブ２内部側の端部には、表面に電子放射性物質が塗布されたニッケル或いはニオブ製のカップ状の電極５が取り付けられている。
【００３４】
ガラスバルブ２の内面には、赤発光、緑発光および青緑発光の蛍光体を混合した希土類蛍光体(Y2O3:Eu3+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+)を塗布してなる蛍光体層６が形成されている。また、ガラスバルブ２の内部には、0.8〜2.5mgの水銀（不図示）と、キセノン等の希ガス（不図示）とが封入されている。
以上、本発明に係る直管形の冷陰極蛍光ランプ１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。
【００３５】
(実験の説明)
図１に示す本実施の形態に係るランプ用ガラス組成物、および、図３に示す比較例に係るランプ用ガラス組成物を作製し、それらの特性を評価し比較した。
各ガラス組成物は、図中の組成となるように調整した原料混合物を、17gを秤量して白金坩堝に入れ電気炉中で1500℃で3h加熱溶融し、その後電気炉内から取り出し、坩堝底面を冷水に接触し急冷し、ガラスと坩堝との界面を剥離することにより作製した。
【００３６】
熱膨張係数(α30/380)及びガラス転移点は、各ガラス組成物を直径5.0mm、長さ15mmの円柱状に成形したものを試料とし、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。
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2、板厚3mm中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。
【００３７】
泡数は、ガラス組成物の断面中央部120mm2(縦10mm×横12mm)、板厚3mmに切り、その後、ガラスの両面を＃400,＃800,＃1000,＃1500,＃2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げ、ガラスサンプルを作成した。そして、そのガラスサンプル中に確認される気泡数を画像処理ソフトを使用しカウントした。気泡は、直径が30μm以上の気泡のみを気泡としてカウントした。
【００３８】
残存気泡判定は、気泡数が350個を超えるものを「×」と判定し、気泡数が350個以下のものを「○」と判定した。これは、気泡数が350個を超えるガラス組成物でランプを作製すると、著しい歩留まりの低下が起こることを確認したからである。
熱加工時の再発泡は、ガラス組成物を熱加工した際、過熱部分に直径30μm以上の泡が生じた場合を再発泡ありとして「×」と判定し、再発泡が生じなかった場合を「○」と判定した。
【００３９】
赤外線透過率は、FT−IR(株式会社島津製作所製FTIR-8200)を用いて、両面を鏡面研磨した試料厚み2mmのガラス組成物について、波長2800〜3800cm-1の範囲で測定した。実バルブを評価する場合は、ガラスバルブの軟化点+20℃の温度で3h処理を行い、バルブを軟化させ、板厚2mmのガラス板を作製した。その後、当該ガラス板を、縦15mm×横15mmの正方形にカット加工し、縦15mm×横15mm×厚み2mmの評価用サンプルを得た。その評価用サンプルの両面を＃400,＃800,＃1000,＃1500,＃2000番まで段階的に研磨し、鏡面に仕上げた。
【００４０】
測定結果を図４に示す。赤外線透過率は、ガラス組成物中に残存する水分量を評価する目的で行った。ガラス組成物中に残存する水分は、H3BO3の分解反応時によって発生したものであって、その一部はガラス組成物中に溶存する。ガラス組成物中に溶存する水分量が多いとガラス組成物を熱加工時した際に溶存していた水分がガス化し再発泡が起こる。
ガラス組成物中の水分量は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値、すなわち3620cm-1付近に確認されるOH-の吸収ピークの大きさにより確認することができる。具体的には、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値が小さい程、ガラス組成物中に残存する水分量が多いことを意味する。図５は、3620cm-1付近における赤外線透過率の極小値を確認し易いように、赤外線透過率の測定結果を波長3600cm-1〜3800cm-1の範囲で拡大表示したものである。
【００４１】
比較例１〜５は、3620cm-1付近の赤外線透過率が7.8〜8.0%と比較的高い。これは、H3BO3が添加されておらず、ガラス組成物中の水分残存量が少ないからである。しかし、比較例１〜５は、H3BO3が添加されていないため、所望の清澄効果が得られず、またガラス組成物中に多量の気泡が残存している。よって、ランプ用として不適である。
比較例６および7は、H3BO3の添加量が多いため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
【００４２】
比較例8には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1/3より小さいため、ガラス組成物中の水分残存量が多く、3620cm-1付近の赤外線透過率は2%である。このようにガラス組成物中の水分残存量が多いと、熱加工時に再発泡が起こるためランプ用として不適である。
比較例9には、B2O3とH3BO3の両方が添加されている。しかし、B2O3/H3BO3の混合比が1より大きいため、清澄効果が不十分であり、ガラス組成物中に多量の泡が残存し、ランプ用として不適である。
【００４３】
実施例1〜3には、B2O3とH3BO3が1/3〜1の範囲の混合比で添加されている。そのため、清澄効果が高くガラス組成物中に気泡が少ない。また、3620cm-1付近の赤外線透過率は3.0〜4.5%の範囲であり、ガラス組成物中の水分残存量が少なく熱加工時の再発泡が起こり難い。したがって、ランプ用として好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、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。また、本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法、ランプ用ガラス組成物およびランプは、実質的に、ヒ素、アンチモン、鉛等の環境負荷物質を添加しないことで、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガラス組成物の組成及び特性を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷陰極蛍光ランプの要部構成を示す概略図である。
【図３】比較例に係るガラス組成物の組成および特性を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るガラス組成物の2800cm-1〜3800cm-1の範囲における赤外線透過率を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係るガラス組成物の3600cm-1〜3800cm-1の範囲における赤外線透過率を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１  ランプ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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