CN101436510B

CN101436510B - 用于向blu用荧光灯导入汞的吸气剂组合物及其装置

Info

Publication number: CN101436510B
Application number: CN2007103057209A
Authority: CN
Inventors: 南基平; 姜宗太; 金在哲
Original assignee: HISUNG MATERIAL CO Ltd
Current assignee: HISUNG MATERIAL CO Ltd; LT Materials Co Ltd
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: KR100870990B1; CN101436510A; TW200921744A; JP2009123672A

Abstract

本发明涉及作为LCD TV及显示器等的BLU(Back LightUnit)所使用的用于向EEFL(External Electrode FluorescentLamp)或CCFL(ColdCathode FluorescentLamp)中导入汞的吸气剂(getter)组合物及其装置。本发明提供如下所述的吸气剂组合物，即，通过向由Ti-Hg，Zr-Al构成的吸气剂组合物中添加Ti，提高吸气剂吸附效率，且根据其强大的耐腐蚀性可防止吸气剂组合物的氧化。而且，通过添加Ta，提高汞释放效果，并将激活温度降低100℃，在约550～650℃下也可以进行低温激活，所以，无需昂贵的高频设备，就可以利用灯具制造工序中所使用的一般炉或气火焰等来制造，且使电极损伤最小化。另外，通过向所述组成添加0.05～5重量％的Fe，不仅提高汞释放效果，还可以减少原材料费用，在进行吸气剂激活工序时，起到提高激活效率的介质功能。

Description

用于向BLU用荧光灯导入汞的吸气剂组合物及其装置

技术领域

本发明涉及作为LCD TV及显示器等的BLU(Back Light Unit)所使用的用于向EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)或CCFL(ColdCathode Fluorescent Lamp)中导入汞的吸气剂(getter)组合物及其装置。

背景技术

通常，吸气剂根据欲去除的残留气体的成分和使用条件，混合多种金属成分制造并使用，使其拥有能化学性地吸收欲去除的气体的特性。

吸气剂组合物可以用多种金属形态混合制造，还可以用多种形态的结构物或化合物状态形成，但是，终极目的是稳定地保留汞，并在灯具内根据特定的温度条件容易被激活，从而容易释放汞，容易吸收灯具内的搀杂气体。另外，灯具一旦完成，要容易去除汞释放后的吸气剂组合物。

一方面，灯具内的真空度越高(如果是用惰性气体填充的灯具，越没有空气)，性能越好，寿命越长。另外，就灯具制造工序而言，只要作为发光用途所注入的汞量对性能没有问题，则优选注入少量汞所(数mg：根据灯具的种类和大小有所不同)制造的灯具。这是由于，随着技术的发展，国际上更加严格限制在工业上使用汞这样的有害物质。

至今为止，有很多人试图利用多种方法将汞导入灯具内，但是，其效率并不理想。比如，往灯具内，以纯成分的液体状投入汞的方式，是不需要另外的工序，而是直接投入，所以，就节省材料及缩短工序时间而言，是最优选的方式，但目前为止还不能适用。

至今还没有发现，将极少量的汞定量投入的方法，即使用灯具直接导入液体汞，那也由于较高的蒸汽压，有可能导致作业环境的污染问题。

还有一些方法试图利用小的玻璃小皿，将纯汞液体投入到灯具中，但是，将所要求的微量汞进行定量投入，存在一定的限制。另外，由于玻璃小皿本身容易破坏，也是会引发作业环境的污染问题。

此外，还用丸药状，球状等多种形状，稳定地维持汞，从而投入到灯具的方法也被检验过，但是，污染作业环境的汞蒸汽问题仍没有得到解决，并且加重了投入规定需要量汞的难度。

另外，一直以来的汞释放用吸气剂，为激活汞，在高温下加热化合物并释放，所以，不曾有适合于灯具制造工序的低温释放用吸气剂。汞释放用吸气剂的最佳激活温度被认为是550～650℃左右，但是，至今为止大部分的吸气剂激活温度大约在700～750℃左右，比最佳温度高的温度下激活。激活温度过高，将会引发电极氧化，从而无法正常发挥灯具的性能，并且，如果在使用一般玻璃并用于制造灯具的工序中时，则在制造过程中，玻璃会耐不住而受损。另外，如果使用与所述温度中没有问题的石英材质类似的Hard Glass，则肯定会提高原材料费用，而且还要另外具备在高温下释放汞的高价高频设备，所以，灯具制造有难度。

另外，在这样的高温下释放汞的吸气剂在激活阶段所释放的汞只有总汞的约30～40％。从而，需要在灯具中投入比灯具运行所需的量多2～3倍左右的汞量，过量的汞会在灯具寿命结束为止，残留在灯具内，这终究会导致废灯具的处理问题。

相反，如果在500℃以下汞被激活释放，则在灯具制造工序中汞已经释放，所以吸气剂内几乎没有残余的汞，在这种情况下，灯具内投入的汞量比灯具运行所需的量少，所以，无法达到所期望的效果。

对此，为准确掌握汞的投入量，需要有如下特征的吸气剂组合物及汞导入装置，即，可以在最佳温度下进行低温激活，并且，汞释放效率高，还可以稳定地保留汞的吸气剂组合物及汞导入装置。

一方面，汞导入装置的一定长度的槽，具有将包含于吸气剂组合物中的汞，以蒸汽形态释放到灯具内的作用，还有将灯具内的残留气体吸附去除的功能。填充原有吸气剂组合物的汞导入装置的形状是圆筒形，球形或棒形，没有用于释放汞的槽，或者即使有释放汞的槽，其宽幅也非常窄，所以，汞释放效果并不高。

另外，在金属结构物中压入吸气剂组合物后，为因板材的重叠生成狭缝的吸气剂的情况下，在制造过程中粉尘严重，在使用吸气剂组合物时也会有组合物粉碎的隐患。

如果是汞释放效果低的吸气剂，则在制造灯具时所需要的单位吸气剂的大小要更大，所以，会提高制造成本，并在制造灯具时，无法维持一定的汞释放率，从而会出现灯具间的品质偏差较大的问题，因此，需要汞释放效果高的汞导入装置。为此，不仅适当保留吸气剂组合物，还为了提高汞释放效果，需要具有适当宽度的槽的汞导入装置。

发明内容

本发明涉及作为LCD TV及显示器等的BLU(Back Light Unit)所使用的用于向EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)或CCFL(ColdCathode Fluorescent Lamp)中导入汞的吸气剂(getter)组合物及其装置。所述吸气剂组合物是由包含Ti-Hg、Zr-Al、Fe、Ti、Ta中一个以上的化合物构成。

本发明的汞导入装置，要将所述吸气剂组合物填充容器而构成，但所述容器作为包覆吸气剂组合物的金属结构物，不完全包覆组合物，而是以在长度方向形成槽的形态构成。

本发明具有如下目的，即，在由Ti-Hg，Zr-Al构成的吸气剂组合物中添加0.05～5重量％的Ti，从而提高吸气剂吸附效率，并且，通过强大的耐腐蚀性可防止吸气剂组合物的氧化。而且，通过添加0.05～5重量％Ta，提高汞释放效果，并将激活温度降低100℃，在大约550～650℃中也可以进行低温激活，所以，无需昂贵的高频设备，可以利用灯具制造工序中使用的一般炉或气火焰等制造，并且，使电极损伤最小化。

另外，另一个目的在于，在所述组成中添补0.05～5重量％的Fe，从而不仅提高汞释放效果，还可以节省原材料费用，并且，在吸气剂激活工序中，可以加强提高活性效率的介质作用。

另外，另一个目的在于，排除其他元素而在Ti-Hg中，包含Ta或者同时包含一定量的Ta和Fe，由此降低吸气剂组合物的成本。

而且，另一个目的在于，有效形成包覆所述吸气剂组合物的金属结构物槽，并提出多种形状，由此可以向灯具内部稳定地注入汞，并将汞释放效率极大化。

通常，吸气剂根据使用条件，多种金属成分以合金、金属化合物、化合物的状态制造，用于释放汞的吸气剂组合物则可以在Ti-Hg化合物中混合多种金属来使用，但是，在本发明中，将Zr-Al合金、Ti、Ta、Fe单独或两个以上混合制造。

以下，对本发明的构成，做具体验证。

本发明中提供如下特征的吸气剂组合物，即包含0.05～5重量％的Ti或0.05～5重量％的Ta中的一种以上，并且，若将以Ti_55+xHg_x(x在15～30的范围)的原子％构成的Ti和Hg化合物作为A，以Zr_30+yAl_y(y在20～40的范围)的原子％构成的Zr和Al合金作为B，则A∶B以Z∶10-Z(Z在5～9的范围)的重量比混合的混合物构成剩余部分。而且，还提供在所述吸气剂组合物的构成中添补0.05～5重量％的Fe的吸气剂组合物。

在所述吸气剂组合物的元素中，Zr是最普遍使用的吸气剂构成成分，它是耐腐蚀性强，搀杂气体吸附能力出色的元素。Zr在空气中，按以下化学式(1)的发热反应，可以化学性地解除搀杂气体。

[化1]

Zr+O₂→ZrO₂

Zr+1/2N₂→ZrN

作为本发明的吸气剂组合物所使用的元素之一Al，其特征在于具有较高的电导率及热导率，且加工性及耐腐蚀性出色。

Ta具有防腐蚀效果，为可以稳定吸气剂组合物的元素。

在本发明的吸气剂组合物中添加Ti，由此可以提高吸气剂吸附效率，提高汞释放率，并以强大的耐腐蚀性防止吸气剂组合物的氧化。Ti优选添加0.05～5重量％。如果不到0.05重量％，则无法取得耐腐蚀性的效果，相反，如果超过5重量％，则会降低性价比，没有经济性。

一方面，如以下实例证实，本发明的特征在于，添加Ta来提高汞释放效果。而且，Ta可以将激活温度降低100℃，从而提高低温激活效果。Ta优选添加0.05～5重量％。如果不到0.05重量％，就无法获得低温激活效果，相反，如果超过5重量％，则由于Ta是高价产品，所以会降低性价比，没有经济性。

目前大部分的吸气剂激活温度在700～750℃左右，最佳激活温度在550～650℃左右。当500℃以下的低温中汞被激活释放的情况下，由于在灯具生产工序中几乎没有残余汞，所以，无法实现导入一定量汞的目的，反之，当激活温度为700℃以上的高温时，会引起电极氧化，从而降低灯具性能。

为了解决这些问题，在本发明中，添加了0.05～5重量％的Ta，从而，以550～650℃的理想的激活温度，使汞释放。这样就可以将电极损伤最小化，并且，无需昂贵的高频设备，就可以利用灯具生产工序中使用的一般炉或气火焰等制造。而且，通过低温激活来提高汞释放效果，从而可以正确注入汞量，因此，可以制造高品质的灯具，并且，不仅可以使作业环境的污染问题最小化，还可以使在寿命结束的废灯具中没有残存的汞量，这样就可以解除环境问题。

本发明的吸气剂组合物的构成元素之一Fe，作为热和电的良导体，在吸气剂激活工序中，可以起到提高活性效率的介质的作用。包覆本发明的吸气剂组合物的金属结构物，可以由任意的多种元素构成，但是考虑到成本、实用性、高温下较低的气体释放等，通常使用钢铁、镍或用镍处理的铁。所以，通过少量添加具有与外部金属结构物几乎类似的电及热导率的Fe，在吸气剂激活工序中，当投入热及电时，可以获得更顺畅的热传导效果。但是，当在吸气剂组合物中大量含有时，会引发吸气剂组合物的氧化，这样一来反而会降低性能。而且，Fe是最廉价的矿物，所以通过少量添加可以节省原材料费用。

Fe优选添加0.05～5重量％。如果不到0.05重量％，则无法获得提高介质作用的效果，相反，如果超过5重量％，则会引发吸气剂组合物的氧化，降低性能。

而且，本发明提供，包含0.05～5重量％的Ta，并以Ti_55+xHg_x(x在15～30的范围)的原子％构成的Ti和Hg化合物构成剩余部分的吸气剂组合物。另外，提供所述吸气剂组合物还包含0.05～5重量％的Fe的吸气剂组合物。

通过不添加Zr、Al，可以相对地节省成本，与添加了ZrAl的组成相比，就汞释放率而言，可以获得几乎相同的效果，这一点可以通过实例知道。

吸气剂组合物一般情况下最好是使用小于150μm的颗粒大小的粉末形状。粉末粒度越小，粉末的比表面积越大，所以，可以提高吸气剂组合物的搀杂气体吸附效率和汞释放效果。如果为150μm以上的颗粒大小，则相对降低吸气剂吸附效率，从而，汞释放效率也会急速降低。

一方面，如果颗粒太小，则管理上有难度，还容易氧化。如果吸气剂组合物出现氧化，则即使投入到灯具中，也无法完整地发挥汞释放及搀杂气体吸入的固有作用。

本发明提供一种汞导入装置，其特征在于，将按所述组成比构成的吸气剂组合物填充容器而构成，所述容器作为包覆填充后的吸气剂组合物的金属结构物，金属结构物不完全包覆组合物，而是以沿长度方向具有槽的形状构成。

汞导入装置的槽具有，将包含于吸气剂组合物的汞，以蒸汽形态向灯具内释放的作用，起到吸附、去除灯具内部残留气体的作用。

就本发明的金属结构物而言，优选槽宽为0.1mm～0.6mm，槽深为0.1mm～0.6mm。如果槽比较窄，则不容易释放汞，槽越宽，越能提高汞释放效果，但是如果在0.6mm以上，那就无法包覆金属结构物内的吸气剂组合物，因此，组合物粉碎成粉末，缺乏成形性，这样一来就很难导入到灯具上使用。

而且，虽然槽越深，越能提高汞释放效果，但如果槽深超过0.6mm，则吸气剂组合物的形状无法在金属结构物中维持，因此，无法正常发挥吸气剂特性。与无槽或窄槽的汞导入装置相比，本发明的形状可以显著提高汞释放效果，这一点可以通过下述实例证实。

包覆吸气剂组合物的金属结构物，可以由任意的多种元素形态形成，但主要使用钢铁，镍或用镍处理过的铁。该金属结构物可以稳定地包覆并保留吸气剂组合物，如果具有可以顺利释放汞蒸汽的一定槽形状的开口部，则可以拥有各种截面的连续性金属丝形状或单位棒形状。

参考以下图，具体说明本发明的形状。

在图1中，装置10将金属结构物以五角形截面连续成形后，填充包含了汞化合物的吸气剂组合物11，连续地与金属结构物最外侧部分一致的两个端面13，13’提供薄槽14，以重叠的形状成形。此时，槽维持一定的宽幅，并采取汞最容易释放的形状，在形成该槽的过程中，在上部经由连续滚压打紧吸气剂组合物。为此，对将粉末保留在装置内部而言，取得更加有效的结果。

形状制造后，以填充吸气剂的方式，在制造过程中，具有生成对吸气剂组合物的槽，并同时填充吸气剂组合物的特征，而且，通过经由连续滚压打紧吸气剂组合物，几乎不产生粉尘，也不用担心使用时粉碎。

从而，在吸气剂的制造过程及使用时，包含于吸气剂组合物的汞粉末状砷酸，有可能会污染作业环境，但是，本发明的制造工序，很少产生粉尘，所以，可以改善作业环境。

制造完成的金属丝形状的汞导入装置，可以线圈形状缠绕，也可以截断成多种目标长度后，以适当的大小使用。这样的制造程序可以边通过成形卷边进行连续作业。

图2至7例示具有各种截面形状的汞释放装置的形状。

制造方法与图1所示的形状的装置制造方法相同。根据欲投入的灯具形状及大小，本发明的汞导入装置形状，可以有选择地应用，并可以变形为多种形状应用。可以截断为多种长度使用，其截面具有相同的截面形状及截面积，所以，实用性高，也可以维持一定的最终产品的品质。而且，最终制造灯具时，可以以不残留在灯具上的方式容易去除该吸气剂组合物。

本发明中通过添加Ti，提高吸气剂的吸附效率，加强耐腐蚀性，以此来防止吸气剂组合物的氧化。另外，在吸气剂组合物中添加0.05～5重量％的Ta，从而提高汞释放效果，降低激活温度100℃，这样就可以进行低温激活，所以，无需昂贵的高频设备，利用灯具生产工序中使用的一般炉或气火焰等就可以制造，并通过低温激活，提高汞释放效果，从而可以正确注入汞量。

另外，添补0.05～5重量％的Fe，从而不仅提高汞释放效果，还可以节省原材料费用，并且，在进行吸气剂激活工序时，可以增大提高活性效率的介质作用。

而且提供具有如下特征的吸气剂组合物，即，在排斥其他元素，以Ti-Hg构成的吸气剂组合物中，要么只包含Ta，要么同时包含Ta和Fe各0.05～5重量％，从而节省吸气剂组合物的成本，就汞释放率而言，还可以与之前的吸气剂显示相同效果。

而且，有效形成包覆所述吸气剂组合物的金属结构物槽，并提出多种形状，从而可以向灯具内部稳定地注入汞，并将汞释放效率极大化。本发明中的汞导入装置的形状，可以有选择地应用，还可以截断成多种长度使用，其截面具有相同的截面形状及截面积，所以实用性高，并可以维持一定的最终产品品质。

还提供如下所述的吸气剂组合物及汞导入装置，即，通过提高汞释放率，可以正确掌握注入的汞量，从而可以制造高品质的产品，并且不仅将作业环境的污染问题降到最低，还可以在处理寿命结束的废灯具时，解除环境问题。

附图说明

图1至7图示以各种形态表示包覆本发明的吸气剂组合物的金属结构物的汞释放装置的实例。

图8是将根据汞释放装置的形态的汞释放效率进行比较的图表。

10—本发明的汞导入装置，11—本发明的吸气剂组合物，12—金属结构物，13、13’—金属结构物的截面部位，14—槽，81—无槽的球形汞导入装置，82—无槽的圆筒形汞导入装置，83—槽很细的棒形，84—本发明中的汞导入装置

具体实施方式

1.本发明和以往吸气剂组合物的汞释放效果比较实验

将本发明的汞释放装置的8个样品，以包含汞化合物的吸气剂组合物，如图1所示，制造成具有五角形剖面的金属丝形状，并截断成一定形状。该截片的侧面为1.13×0.9mm，长为4.5mm。汞含量统一为1.02mg/mm。就汞释放测试而言以如下方法进行，即，在真空室内，用10秒钟上升至900℃，在900℃下诱导加热20秒钟，从而用汞分析测量仪测定样品内的残余汞。各样品内释放的汞量，以％单位做比较，列于表1中。

[表1]

区分	化学成分(重量％)						汞释放率
								Ti	Hg	Zr	Al	Ta	Fe
	比较例1	剩余	47	17	3	-								-	92％
实施例1							剩余	47	17	3	2	-	96％
	实施例2	剩余	47	15.5	2.5										93％
实施例3							剩余	47	15.5	2.5	2		97％
	实施例4	剩余	47	17	3	-								1	94％
实施例5							剩余	47	17	3	2	1	98％
	实施例6	剩余	47	17	3	2								1.5	99％
比较例2							剩余	47	-	-	-	-	80％
	实施例7	剩余	47	-	-	2								-	87％
实施例8							剩余	47	-	-	2	1	89％

根据所述表1，比较例1制造只由Ti-Hg化合物和Zr-Al合金构成的吸气剂组合物，实施例1则在比较例1的组成中再添加2重量％的Ta，制造吸气剂组合物后，确认了汞释放率。在多添加了2重量％Ta的实施例1中，可以看到汞释放率提高了4％。

实施例2是在比较例1的组成中，减少Zr和Al含量，添补2重量％的Ti的实施例。添加Ti后，可以看到汞释放率比比较例1提高了1％。

实施例3是在实施例2的组成上再添补2重量％Ta的例子。与实施例2相比，由于Ta的添加，汞释放效率提高了4％。

另外，若将实施例1和实施例3相比较，则即使在包含2重量％Ta的组成中，通过减少Zr和Al含量，并添加2重量％Ti，可以提高汞释放率。

实施例4是在比较例1的组成上添加了1重量％的Fe。实施例4与比较例1相比，汞释放率提高了2％。

实施例5和6是在比较例1的组成上分别添加了2重量％的Ta，同时少量添加了Fe后制造了吸气剂组合物。这种情况下，汞释放率比比较例1，提高了6～7％。

比较例2是只用Ti和Hg制造了吸气剂组合物。实施例7则在比较例2的组成上只添加了2重量％的Ta。实施例7与比较例2相比，汞释放量增加了7％

实施例8是在比较例2的组成上，少量添加了Ta和Fe，与比较例2相比，其汞释放率提高了9％。另外，与实施例7的只添加Ta的情况相比，像实施例8那样，同时添加Ta和Fe的情况，其汞释放率更高。

实施例7至8是没有添加Zr和Al，而在Ti和Hg中同时添加了Ta或Ta和Fe，从而获得相对降低成本的效果，与比较例1相比时，其汞释放率没有太大的差异。

2.本发明的形态和以往汞导入装置形态的汞释放效果比较实验

将本发明的吸气剂组合物填充无槽球形81、无槽圆筒形82、槽很细的棒形83容器以及图1所示的具有本发明的形态84的容器中，制造4个样品来比较汞释放效果。测量方法与所述方法相同，将根据汞释放用装置的形态的汞释放效率列于图8。

根据图8可以确认，与球形81和圆筒形82相比，含槽的棒形83和本发明的形状84的汞释放效率更高，另外，与形成很细的槽的棒形83相比，槽宽在0.1mm～0.6mm的本发明的形状84具有更高的汞释放效率。

如上所述，说明了本发明的最佳实施例，但是，本发明并不局限在所述实施例，抓住以下本发明的技术方案的申请要点，只要是有相关发明所属领域常识的人，都有可能进行多种多样的变化。

Claims

1.一种汞导入装置，其将如下所述的吸气剂组合物填充容器中而形成，所述吸气剂组合物中含有0.05～5重量％的Ti或0.05～5重量％的Ta中的一种以上，并且，若将以Ti_55+xHg_x的原子％构成的Ti和Hg的化合物作为A，将以Zr_30+yAl_y的原子％构成的Zr和Al的合金作为B，则A∶B以Z∶10-Z的重量比混合的混合物构成剩余部分，其中，所述x在15～30的范围，y在20～40的范围，Z在5～9的范围，其特征在于，

所述容器作为包覆被填充的吸气剂组合物的形态的金属结构物，金属结构物不完全包覆组合物，而是以沿长度方向具有槽的形状构成。

2.根据权利要求1所述的汞导入装置，其特征在于，

所述吸气剂组合物还包含0.05～5重量％的Fe。

3.一种汞导入装置，其将如下所述的吸气剂组合物填充容器中而形成，所述吸气剂组合物中含有0.05～5重量％的Ta以及0.05～5重量％的Fe，且以Ti_55+xHg_x的原子％构成的Ti和Hg化合物构成剩余部分，其中，x在15～30的范围，其特征在于，

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的汞导入装置，其特征在于，

所述汞导入装置，可以截成各种长度使用，所述截面具有相同的截面形状及截面积。