專利名稱：熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光燈，特別涉及液晶顯示裝置等用于顯示裝置的背光 光源所使用的熒光燈，還涉及適合熒光燈的用于熒光燈的玻璃及使用了 這種玻璃的玻璃管。
背景技術(shù)：
電視機和監(jiān)視器中所廣泛使用的液晶顯示裝置包括配置在液晶顯 示部的背面或側(cè)面的光源；以及用于將從光源射出的光均勻化的包含反 射板、導光板、擴散片、棱鏡片等光學構(gòu)件的背光，將液晶顯示部從背 面進行照明，并在液晶顯示部上顯示圖像。
此外，液晶顯示裝置被要求所謂的高亮度、高清晰度、高對比度的 高質(zhì)量的圖像質(zhì)量性能，而且除了圖像質(zhì)量以外，作為應該具備的特征 還被要求薄形、重量輕、長壽命、消耗功率低等。而且，被要求顧及安 全性、環(huán)境負擔等，
作為以往的液晶顯示裝置的光源，液晶顯示裝置為了能夠?qū)崿F(xiàn)這些 要求項目，需要具備諸多特性， 一般地使用熒光燈。就熒光燈來說，有 幾個種類，但從可以細管化而能夠容易地進行液晶顯示裝置的薄形化， 此外，壽命較長，而且所需的亮度也通過細管化而能夠確保等理由，所 以大多使用冷陰極型的熒光燈(以下記為冷陰極熒光燈)。
這種冷陰極熒光燈具有在玻璃管兩端配置電極，在管內(nèi)部以比較低 的壓力封入氬(Ar)或氖(Ne)等的惰性氣體和汞，此外，在管內(nèi)壁上 涂敷了熒光體的結(jié)構(gòu)，通過電極間的放電而發(fā)射紫外線，主要利用254nm、 185nm的激發(fā)線而使熒光體受激發(fā)光，獲得所需的可見光。
目前，冷陰極熒光燈已實用化，其外形是直徑為3mm左右、壁厚為 0.5mm左右、長度為500mm以上的長尺寸的形狀。
此外，通常，電極由鎳、鉭、鴒等金屬制成的杯狀部分和連接到該杯狀部分、貫通了玻璃管的導入線部分構(gòu)成。此外，通常，導入線由可
伐Uovar; Fe、 Ni、 Co的合金)或鵠構(gòu)成，該導入線在玻璃管端部并被 貫通密封在玻璃中，維持熒光燈的氣密性。
作為冷陰極熒光燈所使用的玻璃，由于管徑細、壁厚也比較薄，此 外為長尺寸形狀，所以確保機械強度成為首要課題。
此外，在熒光燈的工作中，電極部周圍的玻璃處于高溫，為了維持 耐熱性和導入線密封部的氣密性，需要使導入線的熱膨脹系數(shù)和玻璃的 熱膨脹系數(shù)盡力一致。
此外，在工作中，由于在管內(nèi)部因放電而不斷產(chǎn)生紫外線，所以因 該紫外線引起曝曬(solarization)并且玻璃不著色的事實是大事。而 且，在熒光燈的周圍所配置的光學構(gòu)件通常由塑料制成，若從熒光燈泄 漏紫外線，則會造成這些光學構(gòu)件變色。因此，就降低從熒光燈泄漏的 紫外線的紫外線截斷(cut)特性來說，作為玻璃也需要具備。
具體地說，在熒光燈內(nèi)產(chǎn)生的紫外線除了上述的185nm、 254nm的紫 外線以外，還有313nm的、^L線，所以遮斷185nm、 254nm的齓良線，并 盡力降低313nm的激發(fā)線，對于防止塑料制作的光學構(gòu)件的變色，效果 明顯。
作為液晶顯示裝置的光源使用的冷陰極熒光燈的玻璃需要滿足上述 那樣的諸多特性，通常，為了在機械強度和耐熱性上獲得優(yōu)異的特性， 以8203作為玻璃的主要成分，而且為了具備啄曬特性及紫外線遮斷特性， 還在研究將TiO" Ce02、 Fe203、 Sb203、 ^)203等的具備了曝曬和UV遮斷特 性的元素單獨或兩種以上作為玻璃的構(gòu)成元素添加了的玻璃組成。
在實開平5-8861號公報中，在熒光燈中，玻璃管的記載如下按重 量百分比，含有0. 01% ~ 0.1%的氧化鐵(Fe203 )和0. 01% ~ 1. 0°/0的氧化鈥 (Ti02);作為平均線膨脹系數(shù)a，有以下記載80~ 110xl(T7。C優(yōu)選。
在曰本專利第3575114號公凈艮中，玻璃管的記栽如下按重量百分 比，含有55. 0 ~ 73. 0%的Si02、 10. 0 ~ 21. 7%的B203、 1. 0 ~ 10. 0°/。的A1203、 0~4. 0%的Li20、 0~3. 2%的Na20、 2. 6 ~ 15. 0%的K20、 4. 0 ~ 16. 0%的 Li20+Na20+K20、 0. 05 ~ 9. 0%的TiO" 0~10. 0%的PbO，并使用在30 - 380。C 的溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為43 ~ 55x10—7/°C的玻璃，在日本專利第3786397號公報中，用于熒光燈的玻璃管的記載如下 基本上不含有Pb0，按質(zhì)量％，含有55 ~ 75%的Si02、 1 ~ 10%的A1203、 10 ~ 25%的8203、 0. 01~3,Zr02、 5 ~ 15%的Li20+Na20+K20、以及0.1 ~ 10%的 W03、 Sb203、歸5、 Bi203、 Ce02、 Fe203中至少兩種以上的成分，并使用在 50°C 玻璃化轉(zhuǎn)變點(Tg)為止的溫度范圍內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)為48 ~ 58xl(T7。C的玻璃。
此外，在特開2007-210851號公報中，用于熒光燈的玻璃管的記載 如下其含有硼珪酸類玻璃，按質(zhì)量％，該硼硅酸類玻璃含有55~75%的 Si02、 1~7%的人1203、 10~25%的8203、 0.1 ~ 3°/。的Li20、 3 ~ 9. 5%的K20、 0.1 ~ 5%的CaO+MgO+BaO+SrO、 0. 01 ~ 5%的Nb205+Sn02+Zr02+ZnO、 0.1 ~ 5% 的Ce02+W03+V205、 0. 001 ~ 0. 05%的Fe20" JIS-R-3102中規(guī)定的0~ 300oC 的范圍的平均線膨脹系數(shù)為36 ~ 57x10—7°C。
但是，這些公報對于最合適的添加元素量和稀土類的含有比例卻沒 有記載
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
作為用于液晶顯示裝置的熒光燈的玻璃特性，要求上述的機械的、 熱的強度、曝曬、紫外線遮斷特性等優(yōu)異，而另一方面，從玻璃管及熒 光燈的制造方面來說，還要求具備在防止產(chǎn)生傷痕上優(yōu)異的特性。
通常，在玻璃管的制造工藝或熒光燈的制造工藝中，因與機械部件 的接觸或作業(yè)者的處理的異常，往往在玻璃管表面上容易產(chǎn)生傷痕，作 為玻璃反而需要具備難以產(chǎn)生傷痕的特性。特別地，關(guān)于該特性，在玻 璃管的制造、熒光燈的制造工藝中是直接關(guān)系到作業(yè)性提高和生產(chǎn)率提 高的重要項目。
用于液晶顯示裝置的熒光燈所用的玻璃，如上所述，以機械強度、 耐熱性、曝曬、紫外線遮斷特性等的改善為目的，在進行玻璃材質(zhì)的研 究，但有關(guān)對于玻璃的防止產(chǎn)生傷痕的研究沒有充分進行。 一般地，作 為玻璃的防止產(chǎn)生傷痕的方法，有用有機質(zhì)或無機質(zhì)成分構(gòu)成的保護膜 覆蓋玻璃表面的方法，或在玻璃中使鉀(K)等的原子半徑較大的元素從表面擴散來置換Na元素，并在玻璃表面附近產(chǎn)生壓縮應力的化學強化方 法等。
但是，在這些方法中，玻璃表面上所覆蓋的保護膜在熒光燈制造時 的熱工藝中脫落，此外，化學強化方法也有處理設(shè)備大規(guī)模，從生產(chǎn)率 方面來說不實用的問題。
本發(fā)明的目的在于，提供在機械強度、耐熱性、曝曬特性、以及紫 外線遮斷特性上優(yōu)異，而且在防止產(chǎn)生傷痕上具有優(yōu)異的特性的用于液 晶顯示裝置的熒光燈，特別適合于熒光燈的玻璃以及^f吏用了該玻璃的玻 璃管。
用于解決課題的方案
本發(fā)明的代表性的方案如下。即，本發(fā)明的用于熒光燈的玻璃，其 特征在于，按重量百分比，含有 55. 0-75. 0 %的Si02、 10. 0-25. 0 %的B20" 1. 0-10. 0 %的A1203、 0-3. 8 %的Na20、 0-3. 0 %的Li20、 3. 0—10. 0 %的K20、 3.2-16. 0 %的Na20+Li20+K20、 0. 5-8. 0 %的Ti02、 0.1一5. 0 °/。的Ce02、 0. 6-8. 1 %的Ti02+ Ce0"以及
按Lri203的氧化物換算，含有O. 5-10. 0W的從Gd、 Y、 La、 Yb及Lu的 組中選擇出的至少一種稀土類的氧化物，其中Ln為稀土類元素，并且， 30-380。C的溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為34 ~ 58xl(T7。C。
用于熒光燈的玻璃，除了上述成分以外，也可以按以下的重量百分 比，含有
0. 001—0. 05 %的Fe203、
O-O. 7 %的Sb203、
0， 1-3, 0 %的Sn02。
8此外，本發(fā)明的特征在于，使用由上述玻璃形成的玻璃管的冷陰極 熒光燈。而且，本發(fā)明的特征在于，使用了采用這樣的冷陰極熒光燈的 背光的液晶顯示板。
發(fā)明效果
在本發(fā)明中，由于適量添加B力3、 Ti02、 Ce02、 FeA等元素，所以能 夠提供在機械強度、耐熱特性、曝曬、以及紫外線遮斷特性上優(yōu)異的玻 璃。而且，通過添加Gd或Yb等稀土類元素，可以進一步提高玻璃的機 械強度。
使用了本發(fā)明的用于熒光燈的玻璃管，能夠在機械強度、耐熱性、 曝曬、以及紫外線遮斷特性上優(yōu)異，并且在玻璃管及熒光燈的制造工藝 中發(fā)揮防止產(chǎn)生傷痕上優(yōu)異的效果，并有助于提高作業(yè)性和生產(chǎn)率。


圖1是試樣號1 ~試樣號8的玻璃組成及特性的表。
圖2是試樣號9 ~試樣號16的玻璃組成及特性的表。
圖3是試樣號17 ~試樣號24的玻璃組成及特性的表。
圖4是試樣號25 ~試樣號32的玻璃組成及特性的表。
圖5是試樣號33 ~試樣號40的玻璃組成及特性的表。
圖6是試樣號41 ~試樣號46的玻璃組成及特性的表。
圖7是表示玻璃的堿金屬成分和線熱膨脹系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖8是熒光燈的剖面圖。
圖9是熒光燈的詳細圖。
圖IO是液晶顯示裝置的分解剖面圖。
具體實施例方式
以下說明將本發(fā)明的用于熒光燈的玻璃的組成如上述那樣限定的理由。
Si02是構(gòu)成玻璃的網(wǎng)目的成分，在55°/。以上，較理想是在60%以上， 并且在75. 0°/。以下，在55. 0%以下時，玻璃的化學耐久性下降，而在75. 0% 以上時玻璃中容易產(chǎn)生Si02的晶體，熔化性和成形性惡化。熔化性、調(diào)整粘度的成分，但由于其揮
發(fā)性高，若超過25. 0%，則難以獲得均勻的玻璃。此外，在低于10%時， 熔化性惡化。優(yōu)選是12%~20%。
Al203具有改善玻璃的失透性及玻璃的耐久性的效果，若超過IO. 0%， 則熔化性惡化，并產(chǎn)生紋痕等。在低于1%時，容易產(chǎn)生分相或失透，優(yōu) 選是2 ~ 8%。
堿金屬氧化物的Na20、 Li20、以及W)用于膨脹系數(shù)和粘度的調(diào)整， 并且用于提高熔化性，另一方面，由于這些元素也是使玻璃的耐侯性惡 化的主要因素，所以必須適當?shù)卦O(shè)定它們的組成范圍。
Na20是容易移動的成分，在熒光燈的工作中與汞進行反應并形成了 汞齊(amalgam),或與熒光體發(fā)生反應，也成為使亮度下降的主要因素。 因此，期望Na20盡量少，如果在3. 8%以下，則可獲得實用上沒有問題的 特性。另一方面，為了堿混合效果，優(yōu)選含有0,1°/。以上。
"20是用于提高熔化性、調(diào)整粘度和膨脹系數(shù)的成分，但超過3%時 化學耐久性惡化。另一方面，為了堿混合效果，優(yōu)選含有0.P/。以上。
K力也是用于熔化性提高、粘度和熱膨脹系數(shù)的調(diào)整的成分，低于3%
時就沒有其效果，若超過ioy。則化學耐久性惡化。
堿金屬的含有量合在一起為3.2%以上、16%以下，在低于3. 2%時難 以玻璃化，而且熱膨脹系數(shù)也過小，難以適合于鎢等導入線的熱膨脹系 數(shù)。在16%以上時耐氣侯性惡化。
Ti02是為了獲得曝曬改善和紫外線遮斷特性而使用的成分，通過使 用0. 5%以上、優(yōu)選2%以上，能夠獲得有效果的特性。在8%以上時容易產(chǎn) 生結(jié)晶。此外，在O. 5%以下時，在玻璃的耐氣侯性改善等方面具有效果， 但難以獲得良好的紫外線遮斷特性。
Ce02也是為了獲得紫外線遮斷特性而使用的成分，在低于0. 1%時沒 有其效果，在5%以上時玻璃將著色。有效的范圍是O. 1°/。~5.0%的范圍。 Ce02在玻璃中3價和4價的狀態(tài)共存，而通過增加3價的比例，能夠獲 得更無色透明且紫外線遮斷特性優(yōu)異的玻璃。因此，在玻璃的熔化時期 望還原性的氣氛。
此外，在使Ce02與Ti02共在時，容易產(chǎn)生黃色著色，所以必須盡力
10減少CeO"這種情況下，優(yōu)選在0.1°/。以下，Ti02+Ce02為0. 6~8.1°/。的范 圍是實用的。
Fe203即使微量也顯示較強的紫外線吸收特性，而且是作為玻璃材料 的雜質(zhì)存在的物質(zhì)，關(guān)于它的量，即使微量也必須嚴格地管理。在O. 05% 以上時，玻璃的著色顯著，而低于o，ooiy。時，紫外線吸收效果小，此夕卜， 玻璃的原料也必須是高純度的原料，由于玻璃材料的成本增加，作為實 用的含有量，是在O. 001~0. 05%的范圍。
Sn02除了具有提高曝曬特性的效果以外，還具有作為清亮化劑的效 果。Sn02為5y。以上時，在玻璃中容易產(chǎn)生結(jié)晶，在O. 1%以下時，其效果 弱。作為實用的范圍，優(yōu)選O. 1%~3%。
此外，在Sn02為2價的化合物進行添加時具有作為還原劑的作用， 在作為4價的化合物進行添加時具有作為氧化劑的作用。在使其與Ti02 和Ce02共存時，必須適當?shù)卦O(shè)定2價和4價的比例。
31)203也是作為清亮化劑使用的物質(zhì)，雖然較弱，但它是對環(huán)境有負 荷的物質(zhì)，使用量必須盡力抑制，期望在O. 7%以下，
在本發(fā)明中，優(yōu)選在所述玻璃中使微粒^t，并且在該微粒中包含 所述稀土類元素。在構(gòu)成玻璃的組織的網(wǎng)目結(jié)構(gòu)中能夠熔入的稀土類元 素的量有上限(固溶度)，若添加了超過上限的量的稀土類元素，則在玻 璃母相中作為晶相或非晶相析出。
將由這樣的晶相或非晶相組成的粒子稱為孩t粒。在稀土類元素的分 布不均勻時，由于還有部分地超過固溶度而析出微粒的情況，所以稀土 類元素的含有量不一定需要超過母相玻璃的固溶度。稀土類元素在玻璃 母相中和微粒中的哪一個中存在都優(yōu)選。此外，優(yōu)選微粒是晶質(zhì)。是否 為晶質(zhì)，例如在透射式電子顯微鏡照片中觀察晶格圖像時，對于在晶質(zhì) 的部分觀察到晶格紋的部分來說，能夠容易地判斷在玻璃質(zhì)(非晶質(zhì)) 的部分觀察不到晶格紋。
通過微粒分散在玻璃母相中，在受到了應力時粒子具有抑制母相的 變形、破壞的作用，所以玻璃的強度進一步提高。這種情況下，分歉的 粒子越微細并且均勻地分歉，強度提高的效果越明顯。
此外，在第l發(fā)明中，按1^03 (Ln為稀土類元素)的氧化物換算，所述稀土類元素優(yōu)選含有0， 1 ~ 10%。稀土類元素的含有量低于0. 5%時， 機械強度的提高效果小。如果超過10%，則微粒的粒徑增大，由此出現(xiàn)光 的不均勻的反射等增大的副作用。作為用于液晶顯示裝置的熒光燈的玻 璃，稀土類元素的含有量優(yōu)選在10%以下。
在第1發(fā)明中，稀土類元素優(yōu)選是從Gd、 Y、 La、 Yb及Lu中選擇出 的至少一種以上。稀土類元素的離子半徑較大，所以作為微粒而在玻璃 母相中容易析出。即使在稀土類元素中，上述元素最容易使微粒在玻璃 母相中均勻地析出，強度提高效果較明顯。
作為熒光燈用玻璃，具有本發(fā)明的以上那樣的組成的玻璃具有足夠 機械強度、熱強度，而將本發(fā)明的玻璃的線熱膨脹系數(shù)設(shè)定在34 ~ 58xlO—7。C的范圍內(nèi)的理由如下。在使用了鎢作為導入線的情況下，鵠線 的膨脹系數(shù)為34~46xlO—'/°C，在使用了可伐線的情況下，可伐線的線熱 膨脹系數(shù)為46~58xlO—7°C，如果脫離該范圍，則導入線的氣密封閉的可 靠性下降。
此外，本發(fā)明是將上述玻璃按絲丹娜(夂》大-)法等成形的玻璃管， 該玻璃管的外徑為1. 8 ~ 8. Omm，壁厚為0. 2 ~ 0. 6mm,機械強度、熱強度、 曝曬以及紫外線遮斷特性良好，并且具有不易產(chǎn)生傷痕的特性，適合于 用于液晶顯示裝置的焚光燈。如果外徑、壁厚超出上述范圍，則不能滿 足液晶顯示裝置的薄型化、輕量化。此外，如果低于上述下限值，則不 能充分獲得實用上的機械強度。
下面，詳細地表示有關(guān)本發(fā)明的用于熒光燈的玻璃的玻璃組成而研 究了的例子。在圖1~圖6所示的表中，表示研究了的玻璃的組成及特性 評價結(jié)果。在圖1~圖6中，記載了有關(guān)46種類的試樣的特性。在這些 試樣中，2、 6、 8、 10、 11、 13、 14、 18、 20、 22、 24、 28、 31、 35、 45、 46號試樣是作為比較例記載的試樣，其他試樣是本實施例的試樣。
在本發(fā)明中，作為用于熒光燈的玻璃的特性，評價了玻璃的熔化度、 結(jié)晶化、均勻度、著色、線熱膨脹系數(shù)、透過率、顯微維氏硬度、耐水 性試驗后的重量減少率。
玻璃的制作如下進行，將圖1 ~圖6所示的表中表示的組成的玻璃原料粉末幹量后裝入鉑制的坩堝內(nèi)，進行了混合后，在電爐中加熱到1600。C 后進行熔化。在充分地熔化后，將鉑制的攪拌葉片插入到玻璃熔液中， 并攪拌約l小時。然后，取出攪拌葉片，在靜置了 30分鐘后，通過將玻 璃熔液流入加熱到約300°C的石墨制的模具中并迅速冷卻而獲得玻璃塊。 然后，通過將玻璃塊再次加熱，直至各個玻璃塊的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近 為止，并以1~2°(7分鐘的冷卻速度緩慢冷卻，從而消除應力。
在圖1~圖6所示的表中表示的評價項目中，關(guān)于玻璃的熔化度、結(jié) 晶化、均勻度、著色，通過制作成玻璃后的外觀檢查，對于玻璃原料殘 存，或觀察出紋痕，或確認出結(jié)晶化的試樣，表示為x，并附注了其內(nèi)容。 對上述外觀上沒有不良狀況的試樣表示為O 。
線熱膨脹系數(shù)用差示熱膨脹計(真空理工(林)制DL9600 )進行了 測量。為了測量，將獲得的玻璃塊機械加工為4mmx4mmxl5mm之后，在參 照試樣上使用石英并以每分鐘5度的升溫速度進行了測量。利用獲得的 熱膨脹曲線，根據(jù)30°C時和380°C時的試樣的延展而算出了 30°C ~ 380。C 的線熱膨脹系數(shù)。由于鎢線的線膨脹系數(shù)為34 ~ 46 x 10—7'C，可伐線的線 膨脹系數(shù)為46 58xl(T7C，所以以34~58x 10—7。C的范圍為線熱膨脹 系數(shù)的合適范圍。
透過率用分光光度計((林)日立制作所制U-4100)進行了測量。測 量的玻璃試樣，在從玻璃塊切出了玻璃板后，將兩面進行鏡面研磨，從 而試樣厚度達到0. 5mm后進行了測量。光源用鵠燈，基準(reference) 設(shè)為空氣。再有，透過率設(shè)為還包含了玻璃表面的反射造成的損耗的值。 在圖1~圖6所示的表中，表示了波長為532n血和313nm的透過率的值。 對于可見光區(qū)域的波長帶的532nm的波長來說，為了確保作為燈的亮度， 優(yōu)選透過率為90%以上。此外，對于具有了防止曝曬效果、紫外線遮斷效 果的玻璃來說，313nm的波長的透過率優(yōu)選在60。/4以下。
顯微維氏硬度用(林)明石制作所制MKV-E顯微維氏硬度計進行測 量。在測量負荷為100g，負荷施加時間為15秒且測量了 IO個部位后， 表示了其平均值。對于顯微維氏硬度來說，如果在600以上，則在液晶 板制作工藝中或在運送、使用等中沒有破損，因此優(yōu)選。
耐水性評價如下求出在將玻璃試樣鏡面研磨為lOmmxlOmmxlO咖的立方體并精確稱量了試驗前的重量后，在90°C的溫水中浸漬24小時后 取出，并測量試驗后的重量并將重量之間的差除以試驗前的重量，對于 耐水性來說，如果重量減少率低于1. 0%,則即使在高溫高濕下也沒有被 腐蝕，不產(chǎn)生亮度的劣化，因此優(yōu)選。
圖1 ~圖6所示的表的1 ~ 24、 37 ~ 46號試樣是不含有具有紫外線遮 斷效果的Ti02或Ce02等的玻璃，25 ~ 36號試樣是具有紫外線遮斷效果的 玻璃。1 ~ 45號試樣是含有稀土類氧化物的玻璃，而46號試樣是不含有 稀土類氧化物的玻璃。
從1 ~ 6號試樣的玻璃的研究結(jié)果可知，由于在Si02含有量為54重 量°/。的2號試樣的玻璃中耐水性試驗重量減少率為1.2%，超過了 1.0%, 所以不優(yōu)選。在Si02含有量為55重量％的3號試樣的玻璃中耐水性試驗 后的重量減少率為0.9%,低于l. 0%。從以上可知，Si02含有量優(yōu)選在55 重量％以上。此外，在6號試樣的玻璃中，Si02含有量多至76重量。/。，產(chǎn) 生紋痕從而透過率下降，而在75重量％的5號試樣的玻璃中，獲得了清 亮透徹的玻璃。因此，Si02含有量優(yōu)選在75重量％以下。從以上可知， Si02含有量優(yōu)選在55重量％以上、75重量°/。以下。
從7 ~ 10號試樣的試驗結(jié)果可知，在8203含有量為9重量％的8號試 樣的玻璃中，玻璃的流動性較差、不均勻，產(chǎn)生了紋痕，而在10重量％ 的7號試樣的玻璃中，獲得了清亮透徹的玻璃。此外，BA含有量為26 重量％的10號試樣由于8203的揮發(fā)而獲得不均勻的玻璃塊，不優(yōu)選，而 在25重量％的9號試樣的玻璃中獲得了清亮透徹的玻璃。從以上可知， 8203含有量優(yōu)選在10重量％以上、25重量％以下。
如11~13號試樣所示，在人1203含有量為0. 5%的11號試樣中，由于 顯微維氏硬度低于了 600，所以機械強度不足。由于5號試樣的A1A含 有量為1. 0%以上，所以獲得了顯微維氏硬度為608的足夠大的值。此夕卜， 13號試樣玻璃的Al力3含有量為多至11重量％，由于熔液的粘度升高而變 得不均勻，產(chǎn)生紋痕，透過率下降了。在人1203含有量為10重量％的12 號玻璃中，獲得了清亮透徹的玻璃。因此，Al203含有量優(yōu)選為1重量％ 以上、10重量％以下，
如14 ~ 24號試樣所示，在K20含有量為3重量％、并且Li20+Na20+K20含有量為3重量％的14號試樣玻璃中，線熱膨脹系數(shù)4氐至33. 2x10—7°C, 不優(yōu)選。在K20含有量為3. 2重量％、并且即使Li20+Na20+K20含有量為3. 2 重量°/。的15號試樣玻璃或在1U)含有量即使為3. 0重量％、但1^20+血20+1[20 含有量為3. 3重量％的16號試樣玻璃中，呈現(xiàn)出線熱膨脹系數(shù)為34. 2 ~ 34. 5xl(T7。C的合適的值。
此外，在K20含有量為11重量％的18號試樣玻璃中，耐水性試驗后 的重量減少率高至1.2%，不優(yōu)選。同樣地，Li20含有量為4重量％的20 號試樣玻璃、Na20含有量為4重量％的22號試樣玻璃都同樣是重量減少 率高，不優(yōu)選。在U)含有量為10重量％的17號試樣玻璃、Li20含有量 為3重量％的19號試樣玻璃、Na20含有量為3. 8重量％的21號試樣玻璃 中，耐水性試驗后的重量減少率低于1. 0%，為優(yōu)選。
此外，Li20+Na20+K20含有量為16. 8重量％的24號試樣，其線熱膨脹 系數(shù)大至58. 4xl(T7。C，不優(yōu)選。Li20+Na20+K20含有量為16. 0重量％的 23號試樣，其線熱膨脹系數(shù)呈現(xiàn)出57. 8xlO—7。C的合適值。
從以上可知，優(yōu)選W)含有量為3. 0~10. 0重量％, Li20含有量為 3. 0重量y。以下，Na20含有量為3. 8重量％以下，而且優(yōu)選Li20+Na20+K20 含有量為3. 2~16. 0重量％。
如25 28號試樣所示，可知如果含有Ti02，則313nm波長中的透過 率下降，紫外線遮斷效果較明顯。25號試樣含有0. 5重量％的Ti02，而此 時313nm波長的透過率為78.6%，比不含有的試樣降^f氐了 。隨著Ti( 2含 有量增加，紫外線遮斷效果提高，在Ti02為2重量％時透過率為59.4%, 透過率在60%以下。
但是，在Ti02含有量為10°/。的28號試樣中，由于結(jié)晶析出而失透， 所以可見區(qū)域的光的透過率下降了，不優(yōu)選。在Ti02含有量為8. 0%的27 號試樣中，荻得了清亮透徹的玻璃。從以上可知，Ti02含有量優(yōu)選為0.5 重量％以上、8. 0重量％以下。更優(yōu)選的是，在2. 0重量％以上、8. 0重量％ 以下時，紫外線遮斷效果較明顯。
同樣地，如29~31號試樣所示，若添加Ce02,則紫外線遮斷效果明 顯，如29號試樣所示，即使是O. 1重量％，效果也顯著。另一方面，如 31號試樣所示，在Ce02含有量為6.0重量％時，試樣著色為黃色，所以
15不優(yōu)選。在Ce02含有量5. 0重量％的30號試樣中，透明性良好。從以上 可知，Ce02含有量優(yōu)選為0, 1重量％以上、6. 0重量％以下。
在同時使用Ti02和Ce02時，由于容易產(chǎn)生黃色著色，所以必須盡力 減少Ce。2。如33號試樣所示，在Ti02+Ce02為8.1%時，看不到黃色著色。 因此，這種情況下，期望在0.1°/。以下，Ti02+Ce02為0. 6~8.1°/。的范圍是 實用的。
另外，如36、 37號試樣所示,即使還使用Fe203、 Sn02等氧化物，也 同樣地獲得了紫外線吸收效果。即使Fe203為微量，也呈現(xiàn)較強的紫外線 吸收特性，而且，因為它作為玻璃材料的雜質(zhì)而存在，即使其含量是微 量，也必須嚴格地管理。在0. 05%以上時，玻璃的著色顯著，而在低于 0.001%時，紫外線吸收效果小，此外，玻璃的原料也必須是高純度的原 料，玻璃材料的成本增加，所以作為實用的含有量，為0. 001 ~ 0. 05%的 范圍。
Sn02除了具有提高膝曬特枉的效果以外，還具有作為澄清劑的效果。 在Sn02為5%以上時，在玻璃中容易產(chǎn)生結(jié)晶，在0.1°/。以下時，其效果小。 作為實用的范圍，優(yōu)選O. 1°/。~3%。
此外，在Sn02以二價的化合物添加時具有還原劑的作用，在作為四 價的化合物添加時具有氧化劑的作用。在使TiOa和Ce02共存時，必須適 當?shù)卦O(shè)定二價和四價的比例。
而且，如38號試樣所示，也可以將SW)3用作澄清劑。由于它是對 環(huán)境有負荷的物質(zhì)，所以必須盡力抑制使用量，期望在O. 7%以下。
1 ~ 45號試樣是含有Gd、 Y、 La、 Yb、 Er及Lu作為稀土類氧化物的 試樣，但將它們與46號試樣比較時，可知顯微維氏》H大了 30左右。 這是因為通過添加了稀土類氧化物而析出了微粒，所以提高了機械強度。
在以上的稀土類氧化物中，機械強度提高的效果都較明顯，而在作 為用于熒光燈的玻璃使用的情況下，需要高的透明性，例如，在45號試 樣的含有了 ￡1"203的玻璃中，由于玻璃著色為淺紅色，所以作為光源不優(yōu) 選。此外，雖然在實施例中沒有記載，但在其他的稀土類氧化物中，同 樣地觀察到著色，不優(yōu)選。
此外，如35號試樣所示，在使用Gd203作為稀土類氧化物，使其含有量為11重量％時，玻璃熔液的粘度上升而未獲得均質(zhì)的玻璃，產(chǎn)生了
紋痕。因此，可見光的透過率低于90%，不優(yōu)選。此外，如46號試樣所 示，沒有添加稀土類氧化物，或者在圖1 ~圖6所示的表中雖然沒有公開， 但添加的Gd力3的含有量低于0.5重量％，機械強度的提高程度低，不優(yōu) 選。34號試樣含有10重量％的0(1203，獲得了清亮透徹的玻璃。從以上可 知，按Ln203 (Ln:稀土類元素)的氧化物換算而優(yōu)選含有0. 5 ~ 10. 0重 量。/。的從Gd、 T、 La、 Yb及Lu的組中選擇出至少一種稀土類的氧化物。
在以上說明的特性中，玻璃的熱膨脹系數(shù)，對于向冷陰極熒光燈內(nèi) 的導入線的密封部分的可靠性是重要的特性。玻璃的熱膨脹系數(shù)可以通 it^金屬的含有量來調(diào)整。具體地說，通過調(diào)整Na20+Li20+K20的合計的 含有量，可以調(diào)整熱膨脹系數(shù)。
作為對熒光燈的導入線的材料，可以使用可伐或鵠。鴒線的線熱膨 脹系數(shù)為34 ~ 46x10—7°C，可伐線的線熱膨脹系數(shù)為46~58xlO—7°C。在 圖1~圖6所示的試樣中，除了 14、 15、 16、 24號試樣等以外，表示多 數(shù)試樣可以使用可伐線的線熱膨脹系數(shù)。通過使Na20+Li20+K20的合計的 含有量為6. 0% ~ 16. 0。/。，可以使玻璃的線膨脹系數(shù)為與可伐線同等的46 ~ 58xl(T7/0C。
另一方面，使用鎢作為導入線時，需要使玻璃的線熱膨脹系數(shù)為34 ~ 46xlO—7。C。滿足這樣的線熱膨脹系數(shù)的Na20+Li20+K20的合計的含有量為 3. 2% ~ 6. 0%。在圖1 ~圖6所示的試樣中，滿足這樣條件的試樣是15和 16號試樣。14號試樣的線熱膨脹系數(shù)稍低,不適合使用鵠作為導入線。
圖7是玻璃中的Na20+Li20+K20的合計的含有量和線熱膨脹系數(shù)之間 的關(guān)系。在圖7中，橫軸是Na20+Li力+K20的合計的含有量，縱軸是線熱 膨脹系數(shù)。在圖7中，為了使線熱膨脹系數(shù)為46x10—7°C以下，必須使 Na20+Li20+K20的合計的含有量為6%以下，為了使線熱膨脹系數(shù)為 34x1(T7。C以上，必須使^20+1^20+1[20的合計的含有量為3. 2%以上。隨 著Na20+Li20+K20的合計的含有量下降，線熱膨脹系數(shù)急劇地變小。因此， 必須嚴格地管理Na20+Li20+K20的合計的含有量的下限。
圖8是表示本發(fā)明的熒光燈1的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。該熒光燈1在透光性絕緣材料構(gòu)成的玻璃管2的兩端內(nèi)部對置配置 一對杯狀電極3，面對杯狀電極3的兩前端開口部分朝向主放電區(qū)域。而 且，在將玻璃管2內(nèi)部真空抽取后封入作為惰性氣體4的氖-氬(Ne-Ar ) 氣及汞。在該玻璃管2的內(nèi)壁面上覆蓋形成熒光體膜5。此外，這一對杯 狀電極3，例如可以通過以鵠(W)作為主體的材料形成。
下面使用圖9說明杯狀電極3的細節(jié)。圖9的(a)是在玻璃管2的 長度方向上截新的情況下的概略剖面圖，圖9的(b)是在與長度方向交 叉的方向上截斷的情況下的概略剖面圖。
杯狀電極3的前端開口部分朝向主放電區(qū)域，在其后端部分對接具 有接近玻璃的熱膨脹率特性的可伐構(gòu)成的內(nèi)引線7并在焊接部分例如通 過電阻焊接法、電弧焊接法、或激光焊接法等進行接合而電連接。
再有，以其玻璃管2的壁厚例如為200|_un~ 600^m左右，外徑為 1. 8mm~8. 0咖左右，長度為50mm~ 1500mm左右的大小來形成該熒光燈1。
此外，在杯狀電極3的其外徑為1. 7咖的情況下，優(yōu)選厚度t為 0.15mm左右。杯狀電極3的厚度t越薄，杯狀電極3的內(nèi)面積越大，而 材料的量也減少。
此外，該內(nèi)引線7被玻璃珠8支承，在玻璃管2中其內(nèi)外部分被氣 密狀態(tài)地密封。玻璃珠8熔接在玻璃管2的兩端部而密封斷開玻璃管2。 在從玻璃珠8突出到外部的內(nèi)引線7中對接例如由鎳材料等構(gòu)成的外引 線9并在焊接部分進行接合。該外引線9連接到未圖示的電源電路(一 般地為逆變器點亮電路)，在對置的杯狀電極3間供給點亮電力。
本實施例的熒光燈使用了實施例1中說明的玻璃。在本實施例中， 使Na20+Li20+K20的合計的含有量為6. 0%~ 16. 0%，與可伐的熱膨脹系數(shù) 一致。在本實施例中，在內(nèi)引線中使用鵠時，使用將Na20+Li20+K20的合 計的含有量調(diào)整到3. 2% ~ 6. 0%的玻璃。
本實施例的熒光燈使用了實施例1中說明的玻璃，所以能夠使用可 見光的透過率高，紫外線的透過率低，并且玻璃的缺陷較少的熒光燈。 同時能夠合適地設(shè)定玻璃的熱膨脹，所以可以提高對導入線的密封的可 靠性。而且，由于玻璃表面的M高，能夠防止玻璃的損傷等，所以可 以實現(xiàn)可靠性較高的熒光燈.[實施例3]
圖IO是使用了實施例1說明的玻璃的熒光燈1的液晶顯示裝置的分 解剖面圖。圖IO是在TV等比較大型的顯示裝置中所使用的液晶顯示裝 置。在TV等中，畫面的亮度大是必須的，所以容易增多光源的數(shù)目，使
用具有所謂的正下方式的背光的液晶顯示裝置。
在圖10中，液晶顯示裝置分為液晶顯示板和背光。液晶顯示板為在 形成有薄膜晶體管(TFT)、像素電極、掃描線、圖像信號線等的TFT基 板10和形成有濾色器的對置基板20之間夾持了液晶層的結(jié)構(gòu)。此外， 在TFT基板10的下方粘結(jié)下偏轉(zhuǎn)板11,在對置基板20的上方粘結(jié)了上 偏轉(zhuǎn)板21。
背光使用多個熒光燈1作為光源。熒光燈1使用在實施例2中說明 的冷陰極熒光燈1。在背光的下側(cè)，設(shè)置兼做下框架(frame)的反射板 30，將從熒光燈1朝向下側(cè)的光反射到液晶顯示板側(cè)。在熒光燈1的上 方，設(shè)置擴歉敗40。熒光燈l被設(shè)置多個，而熒光燈l的正上方的亮度 大，熒光燈1之間的亮度小，所以從液晶顯示板側(cè)觀察時，在光上產(chǎn)生 不勻。為了使從熒光燈l朝向液晶顯示板的光均勻，使用擴散板40,
在擴散板40上設(shè)置第1擴散片50、第2擴散片60、第3擴散片70。 擴散片具有將從擴散板40射出的光進一步均勻的作用。在擴散片的表面 上形成小的凹凸，通過這種凹凸，來自光源的光^皮擴散而可以獲得均勻 的光。通過使用多個擴散片，從而提高光的擴散效果。此外，各個擴散 片的表面上所形成的凹凸還具有一種棱鏡作用，并具有將光作為整體朝 向液晶顯示板方向的效果。在這樣的背光的基礎(chǔ)上，液晶顯示板具有微 小的間隔來設(shè)置。
在背光中使用的本實施例的熒光燈1與實施例2中說明的熒光燈1 相同。因此，該熒光燈1的可見光的透過率良好，紫外線的透過率少， 而且玻璃的缺陷也少，所以能夠提高液晶顯示裝置的圖像的圖像質(zhì)量和 亮度。此外，本實施例中的熒光燈1的曝曬特性良好，長時間工作中的 來自背光的光的光譜變動也小，所以能夠長期維持與初期圖像質(zhì)量接近 的圖像質(zhì)量。而且，熒光燈1的機械強度較高，密封導入線的部分的可 靠性也高，所以能夠提高液晶顯示裝置的制造成品率，并且還能夠提高液晶顯示裝置的可靠性。
再有，圖IO是正下方式液晶顯示裝置的情況，但在使用導光板來取 代圖10中的擴散板，將熒光燈1設(shè)置在導光板的旁邊(side )的所謂側(cè) 光式液晶顯示裝置中，也可以使用本發(fā)明的熒光燈l。這樣的結(jié)構(gòu)的情況 下，為了提高來自光源的光的利用效率，有時使用棱鏡片。側(cè)光式液晶 顯示裝置被用于筆記本電腦等顯示裝置的厚度要求薄的場合。在這樣的 側(cè)光式液晶顯示裝置中，當然也可以采用本發(fā)明。
本申請要求基于2008年4月25日申請的日本專利申請 JP2008-115045的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被組入本申請。
權(quán)利要求
1.熒光燈，包含具有以下組成的玻璃成分55.0-75.0重量％的SiO2、10.0-25.0重量％的B2O3、1.0-10.0重量％的Al2O3、0-3.8重量％的Na2O、0-3.0重量％的Li2O、3.0-10.0重量％的K2O、3.2-16.0重量％的Na2O+Li2O+K2O、0.5-8.0重量％的TiO2、0.1-5.0重量％的CeO2、0.6-8.1重量％的TiO2+CeO2，以及按Ln2O3的氧化物換算，含有0.5-10.0％的從Gd、Y、La、Yb及Lu的組中選擇出的至少一種稀土類的氧化物，其中Ln為稀土類元素，并且，30-380℃的溫度范圍內(nèi)的玻璃的線膨脹系數(shù)為34～58×10-7/℃。
2. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中，還包含具有以下組成的玻璃成分 0. 001-0. 05重量％的Fe203、 O-O. 7重量％的Sb203、 0.1一3. 0重量％的Sn02。
3. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中， 微粒^f:在玻璃中，并且在該微粒中含有所述稀土類元素。
4. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中，按Gd203的氧化物換算，含有0. 5-10. 0%的Gd作為稀土類元素。
5. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中， 玻璃被成形為管狀。
6. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈，其中，玻璃被成形為管狀，玻璃管的外徑為1. 8-8. Omm，壁厚為0. 2-0. 6mm。
7. 熒光燈，包含具有以下組成的玻璃成分 55. 0-75. 0重量％的Si02、10. 0-25. 0重量％的B203、1. O-IO. 0重量％的A1203、0-3. 8重量。/o的Na20、0-3. 0重量°/。的Li20、3. 0-10. 0重量°/。的K20、6. 0-16. 0重量％的Na20+Li20+K20、0. 5-8. 0重量％的Ti02、0.1-5. 0重量％的Ce02、0. 6-8.1重量％的Ti02+ CeO"以及按Lri203的氧化物換算，含有0,5-10. 0。/。的從Gd、 Y、 La、 Yb及Lu的 組中選擇出的至少一種稀土的氧化物，其中Ln為稀土類元素，并且，30-380。C的溫度范圍內(nèi)的玻璃的線膨脹系數(shù)為46 ~ 58xl(T70C。
8. 如權(quán)利要求7所述的熒光燈，其中，還包含具有以下組成的玻璃成分 0.001—0.05重量W的Fe203、 0-0. 7重量％的Sb203、 0.1-3. 0重量％的Sn02,
9. 如權(quán)利要求7所述的熒光燈，其中， ^U^Ht在玻璃中，并且在該微粒中含有所述稀土類元素，
10. 如權(quán)利要求7所述的熒光燈，其中，按G(W)3的氧化物換算，含有0. 5-10. 0°/。的Gd作為稀土類元素。
11. 如權(quán)利要求7所述的熒光燈，其中， 玻璃被成形為管狀。
12. 如權(quán)利要求7所述的熒光燈，其中，玻璃被成形為管狀，玻璃管的外徑為1. 8-8. Omm，壁厚為0. 2-0. 6腿。
13. 熒光燈，包含具有以下組成的玻璃成分 Si02為55. 0-75. 0重量％、8203為10. 0-25. 0重量％、人1203為1.0-10.0重量％、Na20為0-3. 8重量％、Li20為0-3. 0重量％、K"為3. 0-10. 0重量％、Na20+Li20+K20為3. 2-6. 0重量％、Ti。2為0.5—8重量％、Ce。2為0. l-5重量％、Ti02+ Ce。2為0.6-8.1重量％，以及按LnA的氧化物換算，含有0.5-10. 0。/。的從Gd、 Y、 La、 Yb及Lu的 組中選擇出的至少一種稀土的氧化物，其中Ln為稀土類元素，并且，30-380。C的溫度范圍內(nèi)的玻璃的線膨脹系數(shù)為34 ~ 46xl(T7。C。
14. 如權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中，還包含具有以下組成的玻璃成分 0.001-0.05重量。/。的Fe203、 0-0. 7重量％的Sb203、 0.1-3. 0重量％的Sn02。
15. 如權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中， Wa^t^玻璃中，并且在該微粒中含有所述稀土類元素。
16. 如權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中， 按Gd203的氧化物換算，含有0. 5-10. 0%的Gd作為稀土類元素。
17. 如權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中， 玻璃被成形為管狀。
18. 如權(quán)利要求13所述的熒光燈，其中，玻璃被成形為管狀，玻璃管的外徑為1. 8-8， 0mm，壁厚為0. 2-0. 6mm。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供在曝曬、紫外線遮蔽特性、機械強度、耐熱強度上優(yōu)異的，并且在防止產(chǎn)生傷痕上有效的用作液晶顯示裝置的光源的熒光燈用玻璃及使用了該玻璃的玻璃管。本發(fā)明的熒光燈用玻璃的特征在于，按重量百分率，含有55.0～75.0％的SiO₂、10.0～25.0％的B₂O₃、1.0～10.0％的Al₂O₃、0～3.8％的Na₂O、0～3.0％的Li₂O、3.0～10.0％的K₂O、3.2～16.0％的Na₂O+Li₂O+K₂O、0.5～8％的TiO₂、0.1～5％的CeO₂、0.6～8.1％的TiO₂+CeO₂、0.001～0.05％的Fe₂O₃、0～0.7％的Sb₂O₃、0.1～3.0％的SnO₂，并且含有0.5～10.0％的從Gd、Y、La、Yb及Lu的組中選擇出的至少一種稀土類元素，而且30～380℃的溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為34～58×10^-7/℃。
文檔編號H01J61/30GK101587818SQ200910149750
公開日2009年11月25日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者內(nèi)藤孝, 山本浩貴, 星簇隆, 淺野哲夫 申請人:株式會社日立顯示器;株式會社日立顯示器件