KR101380492B1 - 형광 램프 - Google Patents

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Abstract

310nm 이하의 발광 강도를 최대한 낮추며, 또한, 310nm∼380nm의 발광 강도를 최대한 올리는 형광체를 이용한 희가스 형광 램프를 제공하는 것이다.
광 반응성 물질을 함유한 액정 패널의 제조 공정에서 사용하는 형광 램프에 있어서, 발광관의 내부에 형성된 형광체층에는, 마그네슘 바륨 알루미네이트, 인산가돌리늄·이트륨 및 알루민산마그네슘·란탄 중 어느 하나를 모결정으로 하여 Ce3 ＋에 의해 부활된 형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형광 램프{FLUORESCENT LAMP}
본 발명은, 액정 패널의 제조에 사용되는 광원용 램프에 관해, 특히 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널 제조 공정에서 사용되는 형광 램프에 관한 것이다.
액정 패널은, 2매의 광 투과성을 가지는 기판(유리 기판)의 사이에 액정을 봉입한 구조로서, 한쪽의 유리판 위에 다수의 액티브 소자(TFT)와 액정 구동용 전극을 형성하며, 그 위에 배향막을 형성하고 있다. 다른쪽의 유리 기판에는, 컬러 필터, 배향막, 그리고 투명 전극(ITO)을 형성하고 있다. 그리고 양 유리 기판의 배향막 사이에 액정을 봉입하고, 시일제로 주위를 시일하고 있다.
이러한 구조의 액정 패널에 있어서, 배향막은, 전극 사이에 전압을 인가하여 액정을 배향시키는 액정 배향을 제어하기 위한 것이다.
종래, 배향막의 제어는 러빙에 의해 행해져 왔는데, 최근, 새로운 배향 제어 기술이 시도되고 있다(특허 문헌 1 참조).
그것은, TFT 소자가 설치된 제1 유리 기판과 당해 제1 유리 기판에 상대하는 제2 유리 기판의 사이에, 전압 인가에 의해 배향하는 배향성을 가지는 액정과, 광에 반응하여 중합을 일으키는 모노머를 혼합한 재료를 봉입해 두고, 이 액정 패널에 전압을 인가하면서 광을 조사하여 모노머를 중합시키고, 유리 기판에 접하는 액정(즉 표층의 대체로 1분자층)의 방향을 고정함으로써, 액정 분자에 선경사각을 부여하는 것이다.
이 방법에 의하면, 종래 선경사각을 부여하기 위해 필요했던 사면을 가진 돌기물이 불필요해지므로, 액정 패널의 제조 공정을 간략화할 수 있고, 또 최종 제품에 있어서는, 돌기물에 의한 그늘이 없어지므로 개구율이 개선되게 되고, 결과적으로 액정 패널의 제조 코스트나 제조시간을 삭감할 수 있으며, 또한, 백 라이트를 전력의 절약화가 가능하게 된다.
도 11을 참조하여 이 고분자에 의한 액정 배향 규제 기술에 대해 설명한다.
패널(90)은, 유리로 이루어지는 광 투과성 기판(91)의 각각의 면에 ITO 등에 의한 전극(92)이 형성되며, 또한 그 주변에 시일제(도시하지 않음)가 도포, 형성되어 붙여진 것이다. 기판(91)의 사이에는 액정이 주입되어 있다. 이 액정은, 음의 유전율 이방성을 가지는 네가티브형 액정에, 자외선 경화형 모노머(93)가 적절한 비율로 첨가된 것이다.
이 패널(90)에, 전압 인가 및 자외선 조사를 행함으로써, 액정의 배향 규제가 행해진다.
도 11(a)에서 나타낸 바와 같이 초기의 전압 무인가시에는, 액정 분자(94)는 수직으로 배향하고 있으며, 모노머(93)도 또 모노머의 상태로 액정 분자를 따라 존재하고 있다. 여기서, (b)와 같이 전압을 인가하면, 액정 분자(94)는 화소 전극의 미세 패턴 방향으로 기울어, 모노머(93)도 이와 같이 기운다. 이 상태로 (c)에 나타낸 바와 같이 자외선 조사를 행하면, 모노머(93)는 경사를 가진 채로 폴리머화한다. 이와 같이 하여 모노머(93)가 경사를 갖고 폴리머화함으로써, 액정 분자(94)의 배향이 규제되게 된다.
이 새로운 배향 제어를 행하는 액정 패널의 제조 기술에 있어서, 최종 제품에 있어서의 패널의 양부는, 모노머의 중합이 완수하는지 아닌지가, 크게 관계되어 있고, 만일, 미경화의 모노머가 잔존한 경우에는, 액정 패널의 소부가 발생하여, 불량의 원인이 되어 버린다.
이 때문에, 특허 문헌 1 등에 알려진 바와 같이, 자외선의 조사를 복수 단계로 분할한, 2단계의 자외선 조사 공정이 이용되고 있다. 구제적으로는, 도 12에서 나타낸 바와 같이, (A) 1차 조사 공정에서는, 액정 재료 및 광중합성 모노머를 포함하는 액정층에 전압을 인가한 상태로 액정층에 자외선을 조사하고, 그 후, (B) 2차 조사 공정에서는, 전압 무인가 상태로 자외선을 조사한다. 그 결과, 1차 조사 공정에서 액정 재료의 분자 배향이 경사한 상태로, 배향막 근방의 모노머가 중합하여 폴리머층이 형성되고, 2차 조사 공정에서 액정 분자의 경사 방향이 폴리머에 기억된다. 이러한 공정을 거침으로써, 액정 재료 중에 잔존하는 모노머가 완전하게 중합하여, 모노머가 소멸한다.
종래, 상기 자외선 조사 공정에서는, 블랙 라이트로 불리는 파장 약 300∼40Onm역 근방인 자외역의 광을 방사하는 형광 램프가 사용되고 있다
특허 문헌 1 : 일본국 특허 공개 2008－134668호 공보
블랙 라이트로부터의 방사광은, 단파장(예를 들면 310nm 미만의 파장)의 자외선이 비교적 많이 포함되어 있다. 하지만 이러한 파장 310nm 이하의 자외선을 액정 표시패널에 조사하면, 액정이 데미지를 받아, 액정 표시 패널의 신뢰성이 저하한다는 새로운 문제를 초래한다. 불필요한 파장역의 광을 컷하려면 , 간단하게는 필터를 설치하는 것이지만, 형광 램프는 확산 광원이기 때문에, 통상, 흡수 특성의 필터를 사용할 필요가 있다. 그렇지만, 파장 310nm 이하의 광을 확실히 차광하려면, 310nm 근방인 예를 들면 310∼340nm 근방의 스펙트럼광도 일부가 흡수된다. 즉, 모노머의 중합에 기여하는 파장역의 광이 불가피하게 흡수되게 된다. 그 결과, 중합에 필요한 파장역의 광을 효율적으로 조사할 수 없고, 중합 속도가 저하하여, 자외선 조사 시간이 길어지고, 양산성이 나빠지는 문제가 발생한다.
여기서 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 전극을 구비한 2매의 기판 사이에 중합 가능한 모노머를 포함하는 액정 조성물을 충전하여 액정층을 형성하고, 기판에 전압을 인가하면서 모노머를 중합시킴으로써, 액정 분자의 경사 방향을 규정하는 액정 표시 장치의 제조 공정에서, 상기 모노머의 중합 공정에서 적절하게 사용할 수 있는 자외선을 방사하는 광원 램프를 제공하는 것이며, 구체적으로는 그 스펙트럼에 있어서 310nm 보다 단파장의 자외선 강도를 최대한 작게 하여, 310∼380nm로 최대 에너지 피크를 가지는 형광 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 형광 램프는, 이하의 특징을 구비한다.
(1)
광 반응성 물질을 함유한 액정 패널의 제조 공정에서 사용하는 형광 램프에 있어서, 발광관의 내부에 형성된 형광체층에는, 마그네슘 바륨 알루미네이트, 인산가돌리늄·이트륨 및 알루민산마그네슘·란탄 중 어느 하나를 모결정으로 하여 Ce3 ＋에 의해 부활된 형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(2)
또, 상기 형광체는, 일반식이 다음 식으로 표시되는 세륨 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Cex(Mg1 ―y―z, Bay ―z) Al11019 ―(3(1―x)＋2z)/2
(단, 0.6≤x≤0.8)
(3)
상기 형광체는, 또한, 일반식이 다음 식으로 표시되는 세륨 부활 인산가돌리늄·이트륨을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(Y1 －x, Gdx) PO4：Ce
(단, 0.1≤x≤0.5)
(4)
상기 형광체는, 또한, 일반식이 다음 식으로 표시되는 세륨 부활 알루민산마그네슘·란탄을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(La1 －x, Cex) MgAl11019
(단, 0.07≤x≤0.12)
(5)
상기 형광체는, 또한, 일반식이 다음 식으로 표시되는 세륨 및 란탄 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(Ce0 .8, Lax)(Mg0 .8, Ba0 .1) Al11O18 .6＋3x
본 발명에 의하면, 형광 램프로부터 방사되는 광의 파장에 있어서, 321∼350nm 사이의 광 강도를 손상하지 않고, 310nm 이하인 파장의 자외선 강도를 작게 할 수 있으므로, 액정에 데미지를 주는 300nm 근방의 단파장의 자외선 강도를 작게할 수 있어서, 액정에 주는 데미지를 줄이면서, 모노머의 중합을 확실히 행할 수 있고, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 적절하게 사용할 수 있는 형광 램프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 형광 램프를 탑재한 자외선 조사 장치를 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 형광 램프의 설명도이다.
도 3은 제1 실시형태, 종래예, 비교예의 각 형광 램프의, 파장 250∼450nm의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 형광 램프의 데미지 파장 영역 및 유효 파장 영역의, 광의 적산 강도의 상대치와, 세륨 농도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 실시형태, 종래예, 비교예의 각 형광 램프의, 파장 250∼450nm의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 형광 램프의 데미지 파장 영역 및 유효 파장 영역의, 광의 적산 강도의 상대치와, 가돌리늄 농도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 제3 실시형태, 종래예, 비교예의 각 형광 램프의, 파장 250∼450nm의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 8은 제 3 실시형태에 따른 형광 램프의 데미지 파장 영역 및 유효 파장 영역의, 광의 적산 강도의 상대치와, 세륨 농도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 제4 실시형태, 종래예, 비교예의 각 형광 램프의, 파장 250∼450nm의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 10은 제4 실시형태에 따른 형광 램프의 데미지 파장 영역 및 유효 파장 영역의, 광의 적산 강도의 상대치와, 란탄 농도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정을 설명한 도면이다.
도 12는 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정을 설명한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 단, 이하에 나타낸 실시형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 액정 제조용의 자외선 조사 장치 및 형광 램프를 예시하는 것으로서, 본 발명은 형광 램프를 이하의 것에 특정하지 않는다.
도 1은, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에서, 광 반응성 물질로서의 모노머를 폴리머화하기 위한 자외선 조사 장치(100)의 개략 설명도이다. 워크 스테이지 S에는, 굴림대 등의 적절한 반송 장치에 의해 옮겨져 온 액정 패널(30)이 광 조사부의 바로 아래에 얹어 놓아진다. 액정 패널(30)은, 예를 들면, 유리로 이루어지는 광 투과성을 구비한 2매의 기판(31)의 사이에, 틀 형상으로 시일제(32)가 도포됨과 더불어, 그 내부에 미반응 상태의 광 반응성 물질(모노머)을 포함한 액정(33)이 주입되어 구성된 것이다.
기판(31)의 각각에는, 이 도면에서는 도시하지 않은 전극이 설치되어 있으며, 각 전극은 전압을 인가하는 기구에 접속되어 있다. 또한 여기에서는 도시하지 않았는데, 이러한 전압을 인가하는 기구를 구비한 자외선 조사 장치(34)가 구비되어 있다.
액정 패널(30)의 상부에는, 자외선을 조사하기 위한 광 조사부(20)가 형성되어 있다. 광원은, 형광 램프(10)이며, 여기에서는 복수의 램프(이 도면에서는 5개)가 늘어져 배치되어 있다. 또한, 형광 램프의 배후에는 램프로부터의 광을 스테이지를 향해 반사하는 미러(21)가 구비되어 있다.
도 2는, 형광 램프의 설명도이다. 이 도면 (a)는 사시도, (b)는 램프의 관축에 수직인 단면도, (c)는, (b)에서 선분 A－A로 절단한 관축 방향 단면도이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 형광 램프(10)에 대해서, 상세하게 설명한다. 유리 등의 유전체로 이루어지는 투광성의 기밀 용기(11)의 내벽에는 형광체가 적층되어 형성된 형광체층(12)이 형성된다. 이 기밀 용기(11)의 내부에는 크세논 등의 희가스로 이루어지는 방전 매체가 봉입되어 있고, 기밀 용기(11)의 외면상에는 한쌍의 외부 전극(13, 14)이 배치되어 있다. 리드선(15, 16)을 통해, 이러한 한 쌍의 외부 전극(13, 14) 사이에, 고주파 고전압이 인가되면, 기밀 용기(11)에 의해 구성된 유전체의 벽을 개재시킨 방전이 형성되어, 크세논의 스펙트럼인 172nm의 자외선이 방출한다.
본 발명에서 이용되는 형광체층(12)은, 이러한 단파장 자외선, 예를 들면 크세논으로부터 발생되는 파장 172nm 자외선을 조사했을 때, 파장 310∼380nm의 영역에 발광 피크 파장을 가지는 장파장 자외선을 발하는 형광체를 구비하고 있다.
형광체는, 구체적으로는, 마그네슘 바륨 알루미네이트, 인산가돌리늄·이트륨 및 알루민산마그네슘·란탄 중 어느 하나를 모결정으로 하고, 또한 각각의 모결정이 세륨(Ce)에 의해 부활된 형광체가 포함되어 있다. 특히, Ce는 3가 및 4가의 가수를 취할 수 있는데, 본 발명에 있어서는 3가의 양이온으로서 존재한다. 이와 같은 형광체는, 적절한 비율로 혼합하여 사용해도 상관없지만, 작업 공정수가 증가하므로, 실용상으로는, 단독으로 사용하는 것이 바람직하다. 이하, 각각의 형광체에 대해 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
또한 이하의 설명에 있어서는, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 종래, 광 반응성 물질의 반응에 사용되고 있던 이른바 블랙 라이트와 대비하여 설명한다. 또한, 블랙 라이트로 사용되는 형광체는 여러 가지가 있는데, 여기에서는 일반적인 형광체인 세륨 부활 인산란탄을 비교예로 이용하여 설명하는 것으로 하고, 후단의 설명에 있어서는, 이 세륨 부활 인산란탄 형광체를 이용한 블랙 라이트를 「종래예 1」이라고 한다.
또한, 세륨 부활 인산란탄 형광체의 일반식은 하기와 같다.
세륨 부활 인산란탄 형광체의 일반식：(La, Ce) PO4
［실시형태 1］
본 실시형태 1에 따른 형광 램프는, 형광체층(12)을 주로 세륨 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트(Ce－Mg－Ba－Al－O)계의 형광체를 이용한 것이다. 이 형광체층(12)은, 일반식이 다음 식(1)로 표시되는 형광체이며, 특히 세륨(Ce)의 몰비(x)가 0.6∼0.8의 범위의 것이다.
식(1)： Cex(Mg1 ―y―z, Bay ―z) Al11019 ―(3(1―x)＋2z)/2
상기 식(1)에 있어서, 부활 금속 원소인 Ce는 이상적으로는 모두 3가의 양이온으로 존재한다. 이 세륨의 몰비를 x=0.6∼0.8의 범위로 설정함으로써, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 유효한 영역의 자외광을 증대시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.
(비교예 1)
파장 310nm 이하, 특히 파장 300nm 이하의 자외선 방사가 적은 형광체로서는 하기 식(2)에 나타낸, 세륨 부활 알루민산바륨·마그네슘 형광체(약칭 CAM 형광체)가 일반적으로 알려져 있다.
식(2)： CeMgAl11019
또한, 식(2)에 있어서, 세륨(Ce)의 몰수는 1이다.
이 식(2)의 CAM 형광체를 이용한 형광 램프의 파장 250∼450mn역의 발광 스펙트럼 파형을 도 3 중의 비교예 1의 곡선으로 나타낸다. 또한 이 도면 중의 종래예 1은 세륨 부활 인산란탄 형광체 발광 스펙트럼 파형이다. 이와 같이, 비교예 1의 곡선에 있어서의 발광 스펙트럼의 피크치는 파장 360∼370nm 근방에 있으며, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 광 반응성 물질의 반응에 사용되는 스펙트럼역(파장 321∼350nm；「유효 파장대」라고 한다.)의 강도가 크다는 것이 확인되었다.
그러나, 유효 파장대의 강도는 개선의 여지가 있다고 생각하여, 본 발명자는, 이 세륨 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트(Ce－Mg－Ba－A1－0)계의 형광체를 기초로, 파장 310∼380nm의 파장역의 자외광을 증대시키는 것을 시도했다.
또한, 이 검증에 있어서는, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 광 반응성 물질의 반응에 사용되는 스펙트럼역, 즉 유효 파장대(파장 321∼350nm)와, 액정에 대해서 데미지를 주는 스펙트럼역(파장 300∼310nm；이하, 「데미지 파장대」라고 한다.)과, 이들 사이의 스펙트럼역(파장 311∼320nm)으로 나누어, 각 영역의 적산 광량을, 종래 기술에 따른 블랙 라이트의 것과 비교하여 행했다.
(비교예 2, 3)
우선, 세륨의 배합 비율을 바꾸지 않고 CAM 형광체의 일반식(식(1))에 있어서 2가의 금속 이온인 마그네슘의 일부를, 동일하게 2가의 금속 이온인 바륨으로 치환하여, 비교예 2, 비교예 3에 따른 형광체를 제작했다. 이하, 각각의 형광체의 일반식을 나타냈다.
(비교예 2) Ce(Mg0 .95, Ba0 .05) Al11019
(비교예 3) Ce(Mg0 .9, Ba0 .1) Al11019
비교예 2의 형광 램프에 따른 형광체는, 바륨 첨가량을 0.05몰, 비교예 3의 형광 램프에 따른 형광체는 바륨 첨가량을 1몰로 하여, 마그네슘을 치환하여 제작한 형광체이다. 이러한 형광체의 제조에 있어서는, Ce, Mg, Ba, A1를 일반식으로 표시되는 몰비로 혼합하여, 그 후에 소성(燒性)하는 것을 거쳐서 제작했다.
이들 형광체를 이용하여 도 2에 나타낸 구성에 따라 비교예 2 및 비교예 3에 따른 램프를 제작했다.
이와 같이 하여 제작한 형광 램프에 소정의 전압을 투입해 점등하여, 램프의 발광 강도를 측정했다. 이 결과, 바륨을 첨가함으로써, 큰 개선은 보이지 않았지만, 비교예 2에 따른 형광 램프는 비교예 3에 따른 형광 램프보다도 파장의 피크치가 단파장측에 쉬프트하고, 발광 강도가 조금 높아지는 것이 확인되었다.
(비교예 4)
계속해서, 바륨 치환한 형광체 중, 바륨의 몰수 0.1몰을 채용하여, 세륨의 첨가량을 변화시키는 것을 시도했다. 여기에, 세륨의 몰비는 0.5로 했다. 또한 형광체는 Ce, Mg, Ba, A1를 일반식으로 표시되는 몰비로 혼합하고, 그 후에 소성하는 것을 거쳐 제작하며, 도 2에 나타낸 구성의 형광 램프를 제작했다. 이 형광 램프를 점등시켜, 발광 스펙트럼을 검증했다.
이 결과, 형광의 피크는 더욱 단파장측에 쉬프트해서 발광 강도가 증가하여, 크게 개선된 것을 알았다.
그래서 또한 세륨(Ce) 농도를 변화시킨 형광체를 제작했다.
(실시예 1∼3)
실시예 1∼3으로서, 상기 식(2)에 있어서의 x의 값을 순서대로 0.6, 0.7, 0.8이 되도록 조제하여 형광체를 제조했다. 또한 각 실시예의 세륨 농도는 0.6몰, 0.7몰, 0.8몰이다.
얻어진 형광체를 이용하여 도 2의 램프를 구성하고, 소정의 전압을 인가하여 점등하고, 그 발광 스펙트럼을 검증했다. 이 결과, 피크 강도의 절대치가 증가하여, 양호한 발광 스펙트럼이 얻어졌다. 이들 실시예 1∼3에 있어서는, 종래예 1로 한 블랙 라이트의 구성과 비교하여 파장 300∼310nm까지의 파장대의 적분 강도를 1/10 이하가 될 때까지 저감시키면서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 특히 유효하게 여겨지는 파장 32O∼350nm까지의 자외선의 파장을 보다 많이 방출하는 것이 가능하다.
도 3에, 종래예 1, 비교예 1∼4, 실시예 1∼3의 발광 스펙트럼 파형을 정리하여 나타냈다. 또 하기 표 1에, 종래예, 비교예, 실시예에 따른 형광체 조성과, 파장 300∼310nm대, 파장 311∼320nm, 파장 321∼350nm의 별도의, 각 램프의 스펙트럼 강도의 적분치를 나타냈다.
표 1 중, 좌측의 「측정치」란은, 발광관으로부터 25mm의 위치에서 분광기에 의해 측정한 스펙트럼의 이 적분 강도의 실측치이다. 우측은 이 적분 강도를 종래예 1의 램프에 있어서의 각 파장역의 적분치(100)로 한 상대치로 나타내고 있다.
Figure 112010073080542-pat00001
또, 도 4에, 종축을 상대치, 횡축을 세륨의 농도로 하여, 앞서 나타낸 표 1의 비교예 및 실시예의 각각의 적분 강도의 상대치를 좌표로 나타냈다. 곡선 (가)는 유효 파장대, 곡선 (나)는 데미지 파장대를 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 데미지 파장대는 상대치에 있어서 10의 근방에서 추이하는데, 세륨의 농도가 0.6∼0.8몰인 범위에서 유효 파장 대역에서의 광 출력이 크다. 하지만, 세륨의 몰수에 있어서 1몰까지 증대하면 효율이 나빠지는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 알 수 있듯이, 실시예 1∼3의 모두가, 종래예 1에 대한 데미지 파장대의 강도를 10 이하로 저감할 수 있고, 유효 파장대의 강도를 80 이상으로 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상기 식에 있어서, x의 값이 0.6∼0.8의 범위에 있으면, 데미지 파장대에 있어서의 발광이 적고, 유효 파장대에 있어서의 발광이 크다는 것을 알 수 있다.
［실시형태 2］
계속해서 본 발명의 실시형태 2에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 형광 램프는, 도 2에서 나타낸 형광 램프의 형광체층(12)으로서, 세륨 부활 인산가돌리늄·이트륨(Gd－Y－P－0：Ce)계의 형광체를 사용 한 것이다. 이 형광체층(12)는, 일반식이 다음 식, 식(3)으로 표시되는 형광체이며, 특히 가돌리늄(Gd)의 몰비(x)가 0.1∼0.5의 범위인 것이다.
식(3)=(Y1 －x, Gdx) PO4：Ce
(단, 0.1≤x≤0.5)
상기 식(3)에 있어서, 부활 금속 원소인 Ce는 이상적으로는 모두 3가의 양이온으로 하여 존재한다. 이 가돌리늄의 몰비를 x=0.1∼0.5의 범위로 함으로써, 세륨 부활 인산가돌리늄·이트륨(Gd－Y－P－0：Ce)계 형광체에 있어서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정을 할 때, 유효한 영역의 자외광을 증대시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 실시형태를 더 상세하게 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서도, 종래예에 따른 램프로서 세륨 부활 인산란탄 형광체를 이용한 블랙 라이트를 종래예 1이라고 한다.
(비교예 5)
파장 310nm 이하, 특히, 파장 300nm 이하의 자외선 조사가 적은 형광체로서는, 하기 식(4)에 나타낸 세륨 부활 인산이트륨(Y－P－0：Ce) 형광체(약칭 YPC 형광체)가 일반적으로 알려져 있다.
식(4)=YPO4：Ce
이 식(4) 세륨 부활 인산이트륨(Y－P－0：Ce) 형광체는, 특히 유효 파장 영역에 있어서의 광 강도가, 종래예 1에 대해 반 이하이며 효율이 나쁘다. 본 발명자는, 이 형광체를 기초로, 효율이 향상하는 것을, 파장 310∼380nm의 파장역의 자외광을 증폭시키는 것을 시도했다.
(비교예 6)
우선, 상기 식(4)의 형광체의 이트륨(Y)의 일부를, 가돌리늄(Gd)으로 치환하여 형광체를 제작하고, 비교예 6에 따른 형광 램프를 제작했다.
(비교예 6)(Y0 .95, Gd0 .05) PO4：Ce,
비교예 6의 형광 램프에 따른 형광체는, 가돌리늄의 몰비는 0.05몰이며, 이트륨의 몰비는 0.95몰이다. 이 형광체의 제조에 있어서는, Gd, Y, P, Ce를 일반식으로 표시되는 몰비로 혼합하여, 소성하는 것을 거쳐 제작했다. 이 형광체를 이용하여, 비교예 6에 따른 형광 램프를 제작했다. 이와 같이 하여 제작한 형광 램프에 소정의 전압을 인가하여 점등하고, 형광 램프로부터의 방사광의 파장 250∼450nm역의 발광 스펙트럼 파형과 강도를 얻었다. 이 결과를 도 5 중의 비교예 6의 곡선으로 나타냈다.
(실시예 4∼7)
실시예 4∼7, 으로서 상기 식(3)에 있어서의 x의 값을 0.1, 0.2, 0.3, 0.5가 되도록 조제하여 형광체를 제조했다. 또한, 세륨 농도는, 이트륨(Y)과 가돌리늄(Gd)의 합계치가 모두 0.95몰에 대해, 모두 0.05몰이다.
얻어진 형광체를 이용하여 도 2의 램프를 구성하고, 소정의 전압을 인가하여 점등해 발광 스펙트럼을 검증했다. 이 결과, 피크 강도의 절대치가 증가하여, 양호한 발광 스펙트럼이 얻어졌다. 이들 실시예 4∼7에 있어서는, 종래예 1로 한 블랙 라이트의 구성과 비교하여 파장 300∼310nm까지의 파장대의 적분 강도를 1/10 이하가 될 때까지 저감시키면서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 특히 유효하게 여겨지는 파장 320∼350nm까지의 자외선의 파장을 보다 많이 방출하는 것이 가능해진다.
도 5에, 종래예 1, 비교예 6, 실시예 4∼7의 발광 스펙트럼 파형을 정리하여 나타냈다. 또 하기 표 2에, 종래예, 비교예, 실시예에 따른 형광체 조성과, 파장 300∼310nm대, 파장 311∼320nm, 파장 321∼350nm의 별도의, 각 램프의 스펙트럼 강도의 적분치를 나타냈다.
표 2의 좌측란은 이 적분 강도의 실측치이다. 우측은 이 적분 강도를 종래예 1의 램프에 있어서의 각 파장역의 적분치를 100으로 했을 때의 상대치로 나타내고 있다.
Figure 112010073080542-pat00002
또, 도 6에, 종축을 상대치, 횡축을 세륨의 농도로서, 앞서 나타낸 표 1의 비교예 및 실시예의 각각의 적분 강도의 상대치를 좌표로 나타냈다. 곡선 (가)는 유효 파장대, 곡선 (나)는 데미지 파장대를 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 가돌리늄의 몰수가 커짐에 따라 유효 파장 대역에 있어서의 광출력이 커진다. 그러나, 동시에 데미지 파장대의 상대치도, 유효 파장 대역에 있어서의 광출력의 증가를 수반하여 커진다. 따라서, 가돌리늄의 첨가량으로서는 0.1몰∼0.5몰의 범위가 실용적 범위이다. 특히 바람직한 것은 가돌리늄이 0.3몰인 경우이다.
이상의 결과로부터, 실시예 4∼7의 모두가, 종래예 1에 대한 데미지 파장대의 강도를 10 이하로 저감할 수 있으며, 유효 파장대의 강도를 보다 크게 할 수 있는 것이 가능하게 됨이 확인되었다. 따라서, 상기 식(3)에 있어서, x의 값이 0.1∼0.5의 범위에 있으면, 데미지 파장대에 있어서의 발광이 적고, 유효 파장대에 있어서의 발광이 큰다는 것을 알았다.
［실시형태 3]
계속해서 본 발명의 실시형태 3에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 형광 램프는, 도 2에서 나타낸 형광 램프의 형광체층(12)으로서, 세륨 부활 알루민산마그네슘·란탄(La－Mg－A1－0:Ce)계의 형광체를 사용한 것이다. 이 형광체층(12)은, 일반식이 다음 식, 식(5)으로 표시되는 형광체이며, 특히 세륨(Ce)의 몰비(x)가 0.07∼0.12의 범위인 것이다.
식(5)：(La1 －x, Cex) MgAl11019(단, 0.07≤x≤0.12)
상기 식(5)에 있어서, 부활 금속 원소인 Ce는 이상적으로는 모두 3가의 양이온으로 하여 존재한다. 이 세륨의 몰비를 x=0.07∼0.12의 범위로 함으로써, 세륨 부활 알루민산마그네슘·란탄(La－Mg－Al－0：Ce)계의 형광체에 있어서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정을 할 때, 유효한 영역의 자외광을 증대시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 실시형태를 더 상세하게 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 종래예에 따른 램프로서 세륨 부활 인산란탄 형광체을 이용한 블랙 라이트 램프를 종래예 1이라고 한다. 세륨 부활 인산란탄 형광체(일반식：LaPO4：Ce)에 있어서의 세륨(Ce)의 몰수는 0.05몰이다.
(실시예 8∼11)
실시예 8∼11, 으로서 상기 식(5)에 있어서의 x의 값을 0.07, 0.09, 0.1, 0.12가 되도록 조제하여 형광체를 제조했다. 또한 각 실시예에 있어서의 세륨의 몰수는 0.07몰, 0.09몰, 0.1몰, 0.12몰이다.
얻어진 형광체를 이용하여 도 2의 램프를 구성하고, 소정의 전압을 인가하여 점등해 발광 스펙트럼을 검증했다. 이 결과, 피크 강도의 절대치가 증가하여, 양호한 발광 스펙트럼이 얻어졌다. 이들 실시예 8∼11에 있어서는, 종래예 1로 한 블랙 라이트의 구성과 비교하여 파장 300∼310nm까지의 파장대의 적분 강도를 2/5 이하가 될 때까지 저감시키면서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 특히 유효하게 여겨지는 파장 320∼350nm까지의 자외선의 파장을 보다 크게 방출하는 것이 가능하다.
도 7에, 종래예 1 및 실시예 8∼11의 발광 스펙트럼 파형을 정리하여 나타냈다. 또 하기 표 3에, 종래예, 실시예에 따른 형광체 조성과, 파장 300∼310nm대, 파장 311∼320nm, 파장 321∼350nm의 별도의, 각 램프의 스펙트럼 강도의 적분치를 나타냈다.
표 3의 좌측란은 이 적분 강도의 측정치이다. 우측은 이 적분 강도를 종래예 1의 램프에 있어서의 각 파장역의 적분치를 100으로 했을 때의 상대치로 나타내고 있다.
Figure 112010073080542-pat00003
또, 도 8에, 종축을 상대치, 횡축을 세륨의 농도로서, 앞서 나타낸 표 3의 비교예 및 실시예의 각각의 적분 강도의 상대치를 좌표로 나타낸다. 곡선 (가)는 유효 파장대, 곡선 (나)는 데미지 파장대를 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 세륨의 몰수 0.1 근방에서 유효 파장 영역의 상대치가 피크가 되고, 상대치에 있어서도 80 이상으로 양호한 효율을 나타낸다. 데미지 파장대의 강도로서는, 상대치로 20∼40의 사이에서 추이하지만, 세륨 농도를 0.1∼0.12로 조금 높게 설정함으로써, 20 정도로 낮게 억제할 수 있다.
이상의 결과로부터, 실시예 8∼11의 모두가, 종래예 1에 대한 데미지 파장대의 강도를 40 이하로 저감할 수 있고, 유효 파장대의 강도를 보다 크게 할 수 있는 것이 가능하게 됨이 확인되었다. 따라서, 상기 식(3)에 있어서, x의 값이 0.1∼0.12의 범위에 있으면, 데미지 파장대에 있어서의 발광이 적고, 유효 파장대에 있어서의 발광이 크다는 것을 알 수 있다.
［실시형태 4］
본 실시형태 4에 따른 형광 램프는, 형광체층(12)을 주로 세륨 및 란탄 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트(Ce－La－Mg－Ba－A1－0)계의 형광체를 이용한 것이다. 이 형광체층(12)은, 일반식이 다음 식(6)으로 표시되는 형광체로서, 특히 세륨(Ce)의 몰비 (x)가 0.8이며, 란탄(La)의 몰비가 0.06 이하가 되는 범위(단 0을 포함하지 않는다)인 것이다.
식(6) ：(Ce0 .8, Lax)(Mg0 .8, Ba0 .1) Al11O18 .6＋3x
상기 식 (6)에 있어서, 부활 금속 원소인 Ce 및 La는 이상적으로는 모두 3가의 음이온으로서 존재한다. 이 세륨의 몰비를 0.8에 대해, 란탄(La)의 몰비를, 0∼0.06 범위로 설정하는 것으로, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 유효한 영역의 자외광을 증대시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.
또한 본 실시형태의 설명에 있어서는, 형광체의 모결정이 실시형태 1에 따른 형광체와 동일하다는 점에서, 비교예에 관해서는, 상기 비교예 1∼비교예 4의 내용을 인용함과 더불어, La의 농도가 0인 경우에 대해서는, 앞서 실시형태 1에서 설명한 실시예 3의 형광체와 동일하기 때문에, 실시예 3의 내용을 인용하여 설명한다.
(실시예 12∼16)
실시예 12∼16으로서, 상기 식(6)에 있어서의 La농도 x의 값을 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.10이 되도록 조제하여 형광체를 제조했다. 또한 각 실시예의 세륨 농도는 0.8몰이다.
얻어진 형광체를 이용하여 도 2의 램프를 구성하고, 소정의 전압을 인가하여 점등해 발광 스펙트럼을 검증했다. 이 결과, 피크 강도의 절대치가 증가하여, 양호한 발광 스펙트럼이 얻어졌다. 이들 실시예 12∼16에 있어서는, 종래예 1로 한 블랙 라이트의 구성과 비교하여 파장 300∼310nm까지의 파장대의 적분 강도를 1/10 이하가 될 때까지 저감시키면서, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에 있어서, 특히 유효하게 여겨지는 파장 320∼350nm까지의 자외선의 파장을 보다 많이 방출하는 것이 가능하다.
도 9에, 종래예 1, 비교예 1∼4, 실시예 3, 12∼16의 발광 스펙트럼 파형을 정리하여 나타냈다. 또 하기 표 4에, 종래예, 비교예, 실시예에 따른 형광체 조성과, 파장 300∼310nm대, 파장 311∼320nm, 파장 321∼350nm의 별도의, 각 램프의 스펙트럼 강도의 적분치를 나타냈다.
표 4 중, 좌측의 「측정치」란은, 발광관으로부터 25mm의 위치에서 분광기에 의해 측정한 스펙트럼의 이 적분 강도의 실측치이다. 우측은 이 적분 강도를 종래예 1의 램프에 있어서의 각 파장역의 적분치를 100으로 한 상대치로 나타내고 있다.
Figure 112010073080542-pat00004
또, 도 10에, 종축을 상대치, 횡축을 란탄(La)의 농도로 하여, 앞서 나타낸 표 4의 실시예 3 및 실시예 12∼16의 각각의 적분 강도의 상대치를 좌표로 나타냈다. 곡선 (가)는 유효 파장대, 곡선 (나)는 데미지 파장대를 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 데미지 파장대는 상대치에 있어서 10의 근방에서 추이하는데, 란탄의 농도가 0∼0.06몰의 범위에서, 300∼310nm의 적분치에 대한 320∼350nm의 적분치가, 실시예 3의 것과 동등하거나 혹은 그것보다 작아져, 또한, 321∼350nm의 적분 강도가, 종래예의 321∼350nm의 적분 강도가, 대략 50% 이상인 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 알 수 있듯이, 실시예 12∼15의 모두가, 종래예 1에 대한 데미지 파장대의 강도를 10 이하로 저감할 수 있고, 유효 파장대의 강도를 50 이상으로 하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 식(6)에 있어서, x의 값이 0＜x≤0.06의 범위에 있으면, 데미지 파장대에 있어서의 발광이 적고, 유효 파장대에 있어서의 발광을 크게 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 광 반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 액정 패널의 제조 공정에서, 마그네슘 바륨 알루미네이트, 인산가돌리늄·이트륨 및 알루민산마그네슘·란탄 중 어느 하나를 모결정으로 하여, Ce3 ＋에 의해 부활된 형광체를 포함하는 형광체를 이용하여 형광 램프를 구성함으로써, 광 반응성 물질의 반응에 유효한 파장대의 광을 증대시키는 것이 가능하고, 액정에 데미지를 주는 파장역의 광의 방사가 적은, 형광 램프를 제공할 수 있다.
100 : 자외선 조사 장치
10 : 형광 램프
11 : 기밀 용기
12 : 형광체층
13, 14 : 전극
15, 16 : 리드선
20 : 광 조사부
21 : 미러
30 : 액정 패널
31 : 광 투과성 기판
32 : 시일제
33 : 광 반응성 물질을 포함한 액
34 : 전압을 인가하는 기구

Claims (5)

  1. 광 반응성 물질을 함유한 액정 패널의 제조 공정에서 사용하는 형광 램프에 있어서,
    발광관의 내부에 형성된 형광체층은, 일반식이 다음 식으로 표시되는 세륨 및 란탄 부활 마그네슘 바륨 알루미네이트 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
    (Ce0.8, Lax)(Mg0.8, Ba0.1) Al11018.6＋3x
    (단, 0＜x≤0.06)
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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