KR102003807B1 - 유전체 배리어 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유전체(誘電體) 배리어(barrier) 방전 램프는 진공 자외선을 조사(照射)하기 위한 방전 램프로 자외선의 조사광량의 저하를 억제하면서 방전 용기의 파손을 억제한다.
방전 램프(10)는, 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)과, 전후의 측벽판(1c)으로 이루어지는 방전 용기(1)와, 방전 용기(1)의 내부에 봉입(封入)된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스와, 방전 용기의 외부에 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극(2, 3)을 구비한다. 좌우의 측벽판은, 전후의 측벽판에 평행한 단면(斷面)에 있어서, 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되고, 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막(4)이 형성되고, 차광막은, 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부 P1의 내측을 덮고, 또한 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상하의 벽판의 중간의 직선 L1과 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선 L2와의 교점 C와 차광막의 일단(B21)을 연결하는 직선 L3와, 교점과 차광막의 타단(B22)을 연결하는 직선 L4가 이루는 각도 θ가 60°이상 180°미만이다. 또는, 교점(交点)과 차광막의 타단(B22)을 연결하는 직선 L4가 이루는 각도 θ가 180°미만이며, 차광막의 자외선의 투과율은 16% 이상 86% 이하의 범위이다.

Description

유전체 배리어 방전 램프{DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 진공 자외선을 조사(照射)하기 위한 유전체(誘電體) 배리어(barrier) 방전 램프에 관한 것이다.

최근, 방전관의 형상이 조사 측에 평탄한 면을 가지는 유전체 배리어 방전 램프가 알려져 있다(특허 문헌 1, 2, 3 등). 이 유전체 배리어 방전 램프는, 소정의 전원 장치에 접속함으로써 저비용으로 자외선 조사 장치를 제조할 수 있고, 조사 대상물에 직접 진공 자외선을 조사할 수 있는 장점이 있다.

특허 문헌 1에는, 전후로 극히 장척(長尺)의 형상으로 형성한 유전체 배리어 방전 램프에 있어서, 주로 석영으로 이루어지는 방전 용기 내의 전후단 벽판이나 좌우측 벽판의 내면에 「진공 자외선 보호층」을 형성함으로써, 전후단 벽판이나 좌우측 벽판의 열화(劣化)를 억제하는 것이 기재되어 있다(제10 단락 및 제11 단락 등). 또한, 특허 문헌 2에는, 주로 석영으로 이루어지고, 좌우측 벽판과 상하의 벽판을 연결하는 에지부를 가지는 방전 용기에 있어서, 상하의 벽판의 중앙부를 방전 용기의 내측을 향하도록 만곡형으로 형성하고, 방전 용기의 내측 표면에 「자외선 반사막」을 형성함으로써, 에지부를 파손의 기점(起点)으로 하는 방전 용기의 파열을 방지할 수 있는 것이 기재되어 있다(제8 단락 및 제9 단락 등).

또한, 방전관을 수납하는 램프 하우스 내의 기류 등에 의해 각종 비산물(飛散物)이 방전관에 부착되기 쉬워, 그 관벽의 부착물에 의해 방전관에 손상을 주는 문제가 있는 것이 본 발명자들의 앞의 연구로 밝혀졌다. 그러므로, 본 발명자들은, 주로 석영으로 이루어지는 방전관에서의 하부 벽판 주위의 장측면(長側面)에 위치하는 벽면을 자외선을 적어도 50% 이상 차광(遮光)하는 「차광 부재」로 구성함으로써, 방전관에 비래(飛來)하는 비산물의 부착 및 그 고화(固化)를 감소시키는 것을 제안했다(특허 문헌 3). 이하, 본 명세서에서는 방전관을 포함하여 방전 용기라고 한다.

일본공개특허 제2004―127710호 공보 일본공개특허 제2009―181818호 공보 국제 공개 제2011/078181호

그러나, 상기 종래의 유전체 배리어 방전 램프에서는, 방전 용기의 좌우측 벽판 전체를 차광 부재로 하거나, 또는 그 내측의 표면 전체에 자외선을 차광하는 차광막을 형성하면, 자외선의 조사광량이 저하된다는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 유전체 배리어 방전 램프에서는, 방전 용기가 주로 석영으로 이루어지므로, 극히 높은 자외선의 에너지를 방전 용기에 계속 조사하면 차광막을 형성하는 범위에 따라서는 크랙이 발생하여, 방전 용기가 파손되는 경우가 있었다. 방전 용기의 좌우측 벽판의 단면(斷面)이 밖을 향해 볼록하게 되도록 만곡되어 있는 경우에는, 차광막이 없는 경우에는 그 만곡된 정상부 부근에서 파손되는 경우가 있었다. 또한, 차광막이 좌우측 벽판의 내측 표면 상에서 만곡된 정상부 부근에 형성되어 있는 경우라도 가속(加速) 실험에서는, 차광막의 끝에지부 부근에서 방전 용기가 파손되는 경우가 있었다.

본건 발명자들은, 자외선을 방전 용기에 조사했을 때의 만곡부에서의 파손 개소(箇所) 및 그 파괴 응력에 주목하고, 차광막의 형성 범위에 의해 응력이 집중되는 개소가 상이하므로, 차광막의 형성 범위가 방전 용기의 만곡부에서 생기는 응력 분포와 어떠한 관계를 가지는 것이 아닌가 하고 생각했다. 그리고, 차광막의 형성 범위와 방전 용기의 응력 분포와의 관계를 면밀하게 조사한 바, 차광막의 형성 범위는 방전 용기의 만곡부에서 생기는 응력 분포에 있어서 파괴 응력에 도달하는지 여부의 중요한 요인 중 하나라는 지견에 도달하였다(제1 발명의 지견).

또한, 본건 발명자들은, 자외선을 방전 용기에 조사했을 때의 만곡부에서의 파손 개소, 차광막의 자외선의 투과율 및 그 파괴 응력에 주목하고, 차광막의 형성 범위 및 자외선의 투과율에 의해 방전 용기의 파손에 이를 때까지의 시간이 상이하므로, 차광막의 형성 범위 및 차광막의 자외선의 투과율이 방전 용기의 만곡부에서 생기는 응력 분포와 어떠한 관계를 가지는 것이 아닌가 하고 생각했다. 그리고, 차광막의 형성 범위 및 차광막의 자외선의 투과율과 방전 용기의 응력 분포와의 관계를 면밀하게 조사한 바, 차광막의 형성 범위 및 자외선의 투과율은 방전 용기의 만곡부에서 생기는 응력 분포에 있어서 파괴 응력에 도달하는지 여부의 중요한 요인 중 하나라는 지견에 도달하였다(제2 발명의 지견).

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 진공 자외선을 조사하기 위한 유전체 배리어 방전 램프에 있어서, 주로 진공 자외선의 조사광량의 저하를 억제하면서 방전 용기의 파손을 억제하여 수명을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.

본 제1 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프는, 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과 전후의 측벽판으로 이루어지는 방전 용기와, 방전 용기의 내부에 봉입(封入)된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스와, 방전 용기의 외부에 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극을 구비한다. 그리고, 좌우의 측벽판은, 전후의 측벽판에 평행한 단면(斷面)에서, 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되어 있다. 그 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막이 형성되어 있다. 그리고, 그 차광막은, 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부의 내측을 덮고, 또한 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상하의 벽판의 중간의 직선과 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선과의 교점과 차광막의 일단을 연결하는 직선과, 교점과 차광막의 타단을 연결하는 직선이 이루는 각도가 60°이상 180°미만인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 차광막이, 좌우의 측벽판에 발생하는 응력을 억제함으로써 좌우의 측벽판의 크랙 등의 발생을 방지하여, 방전 용기의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 차광막이 좌우의 측벽판 전체를 덮고 있지 않으므로, 자외선의 조사광량의 저하를 억제할 수 있다.

본 제1 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프에서는, 차광막이 형성되는 각도가 86°이상 152°이하인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 좌우의 측벽판에 있어서 응력의 집중을 억제하는 데 더 적합한 영역에 차광막의 끝에지부를 배치하므로, 차광막의 형성을 최소 한도로 할 수가 있어, 자외선의 조사광량의 저하가 한층 억제된다.

본 제2 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프는, 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과 전후의 측벽판으로 이루어지는 방전 용기와, 방전 용기의 내부에 봉입된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스와, 방전 용기의 외부에 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극을 구비한다. 그리고, 좌우의 측벽판은, 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되어 있다. 그 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막이 형성되어 있다. 그리고, 그 차광막은, 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부의 내측을 덮고, 또한 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상하의 벽판의 중간의 직선과 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선과의 교점과 차광막의 일단을 연결하는 직선과, 교점과 차광막의 타단을 연결하는 직선이 이루는 각도가 180°미만이다. 그리고, 차광막의 자외선의 투과율은, 16% 이상 86% 이하의 범위인 것을 특징으로 한다.

여기서, 차광막의 자외선의 투과율은, 방전 램프의 발광 파장에 대한 값이다.

이 구성에 의해, 차광막의 자외선의 투과율을 16% 이상 86% 이하의 범위로 함으로써 좌우의 측벽판에 발생하는 응력을 억제하므로, 좌우의 측벽판의 크랙 등의 발생을 억제하여 방전 용기의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 차광막이 좌우의 측벽판 전체를 덮고 있지 않으므로, 자외선의 조사광량의 저하를 억제할 수 있다. 특히, 좌우의 측벽판에 있어서 응력의 집중을 억제하는 데 적절한 영역에 차광막의 경계 부근을 배치하므로, 차광막의 형성을 최소 한도로 할 수 있다.

본 제2 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프에서는, 상하의 벽판은, 평탄한 면으로서 좌우의 측벽판과 원활하게 연결되어 있고, 전후의 측벽에 평행한 단면에서, 차광막이 형성되는 각도가, 86° 이하이도록 구성해도 된다.

본 제2 발명에 관한 다른 유전체 배리어 방전 램프는, 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과 전후의 측벽판으로 이루어지는 방전 용기와, 방전 용기의 내부에 봉입된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스와, 방전 용기의 외부에 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극을 구비한다. 그리고, 좌우의 측벽판은, 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되어 있다. 그 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막이 형성되어 있다. 그리고, 그 차광막은, 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부의 내측을 덮고, 또한 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상하의 벽판의 중간의 직선과 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선과의 교점과 차광막의 일단을 연결하는 직선과 교점과 차광막의 타단을 연결하는 직선이 이루는 각도가 180° 미만이다. 그리고, 차광막의 자외선의 투과율은, 만곡된 정상부 부근보다 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계 측에서 상대적으로 높은 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 차광막의 만곡된 정상부 부근의 투과율을 상대적으로 낮게 하고, 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계 측의 투과율을 상대적으로 높게 함으로써 좌우의 측벽판의 차광막의 끝에지부 부근에 발생하는 응력의 집중을 완화하여, 좌우의 측벽판의 크랙 등의 발생을 억제할 수 있으므로, 방전 용기의 수명을 향상시킬 수 있다.

본 제1 및 제2 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프에 의하면, 자외선의 조사광량의 저하를 억제하면서 좌우의 측벽판의 크랙 등의 발생을 방지하여 방전 용기의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 제1 발명의 일실시형태를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 본 제1 발명의 일실시형태를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척의 중앙부를 생략한 사시도이다.
도 3은 본 제1 발명의 일실시형태를 나타낸 것으로서, (a)는 도 2의 방전 용기의 장척의 중심축으로 절단하여 측면 방향으로부터 본 단면도, (b)는 (a)의 A―A선 단면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 모두 도 1 및 도 2에 나타낸 유전체 배리어 방전 램프의 방전 용기에서의 좌우의 측벽판의 내측면에, 자외선 차광막을 형성하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 제1 발명의 방전 용기의 좌우의 벽판의 응력 분포를 설명하는 것으로서, (a)는 차광막이 없는 방전 용기의 단면도, (b)는 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 용기의 단면도, (c)는 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 것보다 넓은 범위로 형성된 방전 용기의 단면도이다.
도 6은 본 제1 발명의 방전 용기의 좌우의 측벽판의 응력 분포의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 제1 발명의 측정한 자외선 광량에 대하여 설명하는 것으로서, (a)는 차광막의 폭을 설명하는 도면, (b)는 차광막의 폭과 자외선 광량과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 차광막이 없는 종래의 유전체 배리어 방전 램프를 나타낸 것으로서, 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다.
도 9는 유전체 배리어 방전 램프의 차광막의 투과율의 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 제2 발명의 제1 실시형태의 일례를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다.
도 11은 본 제2 발명의 방전 용기의 좌우의 측벽판의 응력 분포를 설명하는 것으로서, (a)는 차광막이 없는 방전 용기의 단면도, (b)는 투과율 약 7.9%의 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 용기의 단면도, (c)는 투과율 약 24%의 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 용기의 단면도이다.
도 12는 본 제2 발명의 제1 실시형태의 방전 용기의 좌우의 측벽판의 응력 분포의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 제2 발명의 제1 실시형태의 실험 결과를 나타낸 것으로서, (a)는 방전 용기의 피크 불균일과 방전 용기의 점등 시간과의 관계를 나타낸 도면, (b)는 방전 용기의 피크 불균일과 차광막의 자외선의 투과율과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 제2 발명의 제2 실시형태의 일례를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다.

(제1 발명)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 각각의 실시형태에 대하여 설명한다. 동일 또는 동 종류의 부재에는 동일한 부호를 사용하거나 또는 첨자만 상이하게 하여 표시하는 것으로 하고, 중복된 설명을 생략하고 있지만, 각각의 실시형태의 기재는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 위한 목적으로 해석되고, 실시형태의 기재에 한정 해석되는 것은 아니다. 먼저, 본 발명의 실시형태를 나타낸 유전체 배리어 방전 램프의 전체의 개요를 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시형태를 나타낸 것으로서, 도 2는 유전체 배리어 방전 램프의 중앙부를 생략한 사시도이며, 도 3은 도 2의 단면도이다. 도 3의 (a)는, 도 2의 방전 용기를 장척의 중심축으로 절단하여 측면 방향으로부터 본 단면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 화살표 방향으로 본 A―A선 단면도이다. 그리고, 도면 중의 일점 쇄선은 장척의 중심축을 나타낸다.

유전체 배리어 방전 램프(10)는, 장척의 방전 용기(1)와, 전극(2, 3)과, 방전 용기(1)의 내부에 자외선을 차광하기 위한 차광막(4)과, 칩관(chip tube)(5)을 가진다. 방전 용기(1)에는, 엑시머 발광을 위한 크세논(Xe) 가스가 봉입되어 있다. 방전 용기(1)는, 합성 석영제 유리로 이루어지고, 상하로 서로 마주 보는 평탄한 벽판(이하, 「상하의 벽판」이라고 함)(1a)과, 좌우로 서로 마주 보는 측벽판(이하, 「좌우의 측벽판」이라고 함)(1b)과, 전후에서 서로 마주 보는 측벽판(이하, 「전후의 측벽판」이라고 함)(1c)으로 구성된다. 방전 용기(1)는, 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)으로 이루어지는 장척의 관 전후를 전후의 측벽판(1c)으로 각각 용착하여 막음으로써 구성할 수 있다. 방전 용기(1)에서는, 장척의 중심축에 대하여, 상하의 벽판(1a) 및 좌우의 측벽판(1b)은 모두 평행하게, 전후의 측벽판(1c)은 수직으로 배치되어 있다. 좌우의 측벽판(1b)은, 장척의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면(斷面)에서, 외측을 향해 볼록하게 되도록 만곡되어 있다. 예를 들면, 도 3의 (a)에 나타낸 방전 용기(1)의 횡단면의 상하 방향의 최대 폭이 수십 ㎜이며, 좌우 방향의 최대 폭이 수십 ㎜이며, 전후 방향의 길이는 수백 ㎜ 이상이다. 전후의 측벽판(1c)에는, 사전에 각각 칩관(5)이 돌출되어 있다. 각각의 칩관(5)은, 전후의 측벽판(1c)의 외면으로부터 더 외측으로 돌출하도록 용착된 용융 석영 유리제의 관재이며, 각각의 칩관(5) 내는 방전 용기(1)의 내부에 각각 통해져 있다. 이 방전 용기(1)는, 상하의 벽판(1a)의 외면에 전극(2, 3)의 금속 박막이 성막된다. 전극(2)은, 유전체 배리어 방전 램프가 방사하는 진공 자외선의 강도를 검사하기 위한 센서용의 미도막부(未塗膜部)를 제외하면, 상부 벽판(1a)의 상면의 거의 전체면을 덮도록 성막된다. 또한, 전극(3)은, 하부 벽판(1a)의 하면의 거의 전체면에 망눈형의 패턴으로 성막된다.

좌우의 측벽판(1b) 및 전후의 측벽판(1c)의 내측면에는, 산화이트륨(yttrium oxide)(Y₂O₃)를 포함하는 슬러리를 소성하여 얻어지는 자외선을 차광하기 위한 차광막(4)이 설치되어 있다.

유전체 배리어 방전 램프(10)를 전원 장치에 접속함으로써 자외선 조사 장치를 구성하고, 리드선을 통하여 전극에 소정의 전력을 인가함으로써 유전체 배리어 방전 램프가 점등하고, 이 평탄한 하부 벽판(1a)을 통해 도 3의 (a)의 화살표의 방향으로, 172㎚의 진공 자외선이 조사된다.

도 1은, 본 실시형태의 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다. 그리고, 도 1 중의 종횡 방향의 일점 쇄선은 단면의 선대칭의 대칭축을 각각 나타내고, 2개의 대칭축의 교점은 도 2의 장척의 중심축 상에 있다. 또한, 파선의 화살표는 자외선의 조사 방향을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 방전 용기(1)는, 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)을 경계 B1에서 각각 원활하게 연결하고 있다. 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)을 경계 B1에서 원활하게 연결한다는 것은, 경계 B1에서의 접선의 경사의 변화가 작아지도록 접속하는 것을 의미한다.

도 1에 있어서, 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 외측을 향해 볼록형상으로 되도록 만곡되어 있다. 구체적으로는, 외측 표면이 곡률 반경 R1의 반원으로, 내측 표면이 곡률 반경 R2의 반원으로 구성되어 있다. 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 각각의 표면을 타원이나 정점(頂点) 부근을 대략 직선형으로 하는 등 여러 가지로 만곡되어 있어도 된다.

도 1에 있어서, 차광막(4)은, 좌우의 측벽판(1b)의 내측 표면에 형성되어 있다. 그리고, 차광막(4)은, 좌우의 측벽판(1b)의 만곡된 정점 P1의 내측을 덮고 있고, 또한 도 1의 [전후의 측벽판(1c)에 평행한 단면]에 있어서, 차광막(4)은 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1을 선대칭으로 하여 일정하게 형성되어 있고, 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1과 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)과의 경계를 연결하는 직선 L2와의 교점 C와 차광막의 일단(B21)을 연결하는 직선 L3와, 교점 C와 차광막(4)의 타단(B22)를 연결하는 직선 L4가 이루는 각도 θ가 152°로 되어 있다. 이와 같이 차광막(4)을 형성하면, 소량의 차광막(4)으로 좌우의 측벽판(1b)에 발생하는 불균일을 억제하여 파괴에 도달할 때까지의 시간을 길게 할 수 있다. 좌우의 측벽판(1b)에 발생하는 불균일을 충분히 억제하기 위해서는, 차광막(4)이 형성되어 있는 각도 θ는 60°이상이면 된다.

도 4의 (a) 및 (b)는, 일례로서 모두 도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 유전체 배리어 방전 램프의 방전 용기(1)에서의 좌우의 측벽판(1b)의 내측면에, 자외선 차광막을 형성하는 모양을 나타내고 있다. 먼저, 방전 용기(1)를 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 좌우의 측벽판(1b)의 면이 아래로 되도록 경사지게, 칩관(5)으로부터 산화이트륨(Y₂O₃)를 포함하는 슬러리 S를 좌우의 측벽판(1b)의 내측 표면에 있어서 하측의 정상부로부터 소정의 높이까지 주입한다. 차광막을 형성하는 각도는, 주입하는 슬러리 S의 높이에 따라 조정하지만, 소량의 슬러리 S를 주입 후 좌우의 측벽판(1b)을 경사지게 조정해도 된다. 그 후 불필요한 슬러리 S를 칩관(5)으로부터 배출시킨 후 건조시킨다. 도 4의 (a)의 화살표는 슬러리 S의 이동 방향을 나타내고 있다. 이 차광막은 172㎚의 진공 자외선을 차광할 수 있는 것이며, 차광율은 막 두께나 제조 방법 등에 의해 조정할 수 있다.

차광율은, 소정량의 슬러리 중의 산화이트륨의 농도를 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 예를 들면, 산화이트륨(Y₂O₃)를 중량비로 10% 함유하는 슬러리 S를 n―부탄올로 희석함으로써 차광율을 조정할 수도 있고, 3배 희석으로 차광율 약 90%의 차광막을, 또는 10배 희석으로 차광율 약 65%의 차광막을 각각 얻을 수 있다. 여기서, 차광율은, 파장(172)[㎚]의 진공 자외선에 대한 값이다.

도 9는 유전체 배리어 방전 램프의 차광막의 투과율의 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 유전체 배리어 방전 램프(10)를 파괴하여 꺼낸 좌우의 측벽판의 부분(100)의 투과율의 측정 방법은, 다음과 같다. 먼저, 질소 N₂ 분위기 중의 측정 장치의 테이블(102) 상에 도시하지 않은 지그로 좌우의 측벽판의 부분(100)을 세워 고정시킨다. 이 때, 측정 대상으로 하는 좌우의 측벽판을 슬릿(102a)의 위쪽에 배치한다. 슬릿(102a)의 폭은 측정하는 차광막의 폭보다 충분히 좁다. 다음에, 광원(101)으로부터 측정 파장(본 실시형태에서는, 172㎚)의 진공 자외선을 슬릿(102a)을 통하여 한쪽의 좌우의 측벽판 측에 조사하고, 다른 쪽의 좌우의 측벽판 측으로부터 센서(103)로 차광막을 투과한 진공 자외선의 광강도(투과 강도)를 측정하였다. 이와 같이 하여 측정한 진공 자외선의 투과 강도로부터 다음의 식에 의해 투과율 T를 구한다.

T= I₁/I₀

단, I₀은 차광막이 없는 유전체 배리어 방전 램프의 투과 강도를, I₁은 측정 대상의 유전체 배리어 방전 램프의 투과 강도를 각각 나타낸다. 그리고, T를 백분율(%)로 나타내는 경우에는 100을 곱한다.

또한, 다음의 식에 의해 차광율 S_r을 구한다.

S_r= 1―T

상기와 같이 하여 좌우의 측벽판(1b) 및 전후의 측벽판(1c)에 대하여 슬러리 S를 도포한 후, 소성(燒成)하면 도 4의 (b)에 파선으로 나타낸 바와 같은 차광막(4)을 얻는다. 차광하는 진공 자외선을 크세논 가스에 의한 파장 172㎚의 진공 자외선으로 한 경우, 산화이트륨 외에, 산화 아연(ZnO) 등의 초미립자 또는 산화 티탄을 실리카로 코팅한 초미립자를 용제에 혼탁한 슬러리(혼탁액)나 알루미나(Al₂O₃) 미립자 분산의 슬러리의 소성물(燒成物) 등을 사용할 수 있다. 그 후, 칩관(5)으로부터 배기하여 방전용 가스 G(예를 들면, 크세논 가스)를 주입하고, 내부에 방전용 가스 G를 충전한다. 그리고, 양쪽의 칩관(5)의 선단부를 용융 봉지(封止)시켜 내부를 밀폐한다. 그 후, 전극용의 금속을 증착하여 패터닝하고, 마지막으로 불화마그네슘(MgF₂)을 증착함으로써 전극을 보호하기 위한 코팅막을 형성하여, 차광막을 형성한 방전 용기(1)가 완성된다.

도 8은 차광막이 없는 종래의 유전체 배리어 방전 램프를 나타낸 것으로서, 방전 램프의 장척(長尺) 방향에 수직인 단면도이다. 유전체 배리어 방전 램프(80)의 방전 용기의 형상 및 재질은, 도 1에서 설명한 방전 용기(1)와 같다. 유전체 배리어 방전 램프(80)의 석영제 방전 용기에 내측으로부터 자외선이 장기간 조사되면, 석영 유리의 체적이 수축함으로써, 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 압축 응력이 발생하고, 반대로 좌우의 측벽판의 외측 표면에서는 인장(引張) 응력이 발생한다. 그 결과, 좌우의 측벽판의 외측 표면의 정상부 P부근에 인장 응력이 집중되어, 크랙이 발생하기 용이해진다.

여기서, 도 5에 단면을 나타낸 바와 같이, 좌우의 측벽판의 단면에서 외측 표면의 볼록부의 정점 P2에서부터 차광막의 단부까지의 상하의 벽판에 평행한 거리 W1, W2(이하, 편의 상 「차광막의 폭」이라고 함)를 바꾸어 방전 램프를 제작하고, 방전 램프를 장기간 점등했을 때 방전 용기에 발생하는 불균일을 측정하였다. 제작한 방전 램프 C0, C1, C2는 이하 표 1과 같다.

불균일값 및 응력값은, 측정 대상의 방전 램프를 편광판과 예민(銳敏)한 색판으로 협지(sandwish)하도록 편광판 상에 배치하고, 편광판 측으로부터 조명을 닿게 하여 예민한 색판 측으로부터 사진을 찍어, 화상 해석에 의해 구하였다. 불균일값과 응력값은 비례 관계에 있다.

도 5의 (a)의 (C0)는 차광막이 없는 방전 램프, 도 5의 (b)의 (C1)은 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 램프, 도 5의 (c)의 (C2)는 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 것보다 넓은 범위에 형성된 방전 램프이다. 방전 램프 C0, C1, C2는, 모두, 장척 방향에 수직인 단면의 외형 치수가 최대 세로폭 16[㎜]×최대 가로 폭 45[㎜], 두께가 2.5[㎜], 길이가 1220[㎜]이며, 좌우의 측벽판의 외측 표면이 곡률 반경 8[㎜]의 반원, 내측 표면이 곡률 반경 5.5[㎜]의 반원이었다. 차광막(41, 42)은 모두 자외선을 90% 이상 차광하는 것이다. 차광막(41)이 형성되어 있는 각도 θ₁은 약 86°이며, 차광막(42)이 형성되어 있는 각도 θ2는 약 152°이다. 이들 각도 θ₁, θ₂는, 모두 차광막(41, 42)이 좌우의 측벽판의 내측 표면을 덮고 있는 범위 W1, W2의 실측값으로부터 방전 램프의 좌우의 측벽판의 곡률 반경, 두께 및 굴절률을 사용하여 산출할 수 있다.

도 6은 도 5의 방전 램프 C0, C1, C2의 좌우의 측벽판의 응력 분포의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도면 중의 곡선 F0는 도 5의 (a)의 방전 램프 C0의 응력 분포의 그래프를, 곡선 F1은 도 5의 (b)의 방전 램프 C1의 응력 분포의 그래프를, 곡선 F2는 도 5의 (c)의 방전 램프 C2의 응력 분포의 그래프를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 5 중의 좌우의 측벽판의 외측 표면의 정점 P2를 도 6의 P2로, 도 5 중의 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계 B1을 도 6의 B1으로, 도 5의 (b)의 차광막(41)의 단부 B23을 도 6의 B23으로, 도 5의 (c)의 차광막(42)의 단부 B24를 도 6의 B24로 각각 나타내고 있다. 방전 램프 C0, C1, C2는, 모두 방전 램프를 점등하기 전은 불균일이 없고, 응력값은 대략 0이었다.

그래프 F0, F1, F2는, 모두 진공 자외선을 2000시간 이상 조사한 후의 응력값을 나타내고 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 그래프 F0에서는, 정점 P2에서 인장 응력의 값이 최대로 되었다. 장기간 조사 후 정점 P2에서 방전 램프 C0가 파손되기 쉬운 사실을 잘 설명하고 있다.

그래프 F1에서는, 정점 P2에는 인장 응력이 발생하지 않아, 차광막(41)의 효과를 확인할 수 있었다.

그러나, 도 5의 (b)의 차광막(41)의 단부 B23, 즉 도 6 중의 B23에서 인장 응력의 값이 최대로 되었다. 또한, 자외선을 계속 조사하면, 방전 램프 C1은 도 6 중의 B23에서 파손되기 쉬울 것으로 생각된다.

이 결과로부터, 유전체 배리어 방전 램프(80)의 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정점 부근에 차광막을 형성하고, 그 방전 용기에 내측으로부터 자외선이 조사되면, 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정점 부근에서는 좌우의 측벽판으로의 자외선의 조사량이 감소하여 내측 표면의 정점 부근의 수축을 완화할 수 있다. 그러나, 차광막이 형성되어 있는 영역의 경계 부근에서는 석영의 수축의 상위에 따라 큰 불균일이 발생하기 쉬워, 그 경계 부근의 외측 표면에서는 인장 응력이 집중되므로, 크랙이 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있었다.

그래프 F2에서는, 도 5의 (c)의 차광막(42)의 단부(24), 즉 도 6 중의 B24에도 인장 응력의 피크는 관측되지 않았다. 또한, 그래프 F2에서는, 차광막(42)의 단부 B24보다 내측에서 인장 응력의 값이 상대적으로 증대하였으나, 그래프 F1보다 인장 응력의 최대값이 낮아져 있는 것을 알 수 있었다.

다음에, 차광막이 없는 방전 램프 C0의 외측에 간이적인 차광막을 형성한 방전 램프(S1~S7)를 제작하고, 그 차광막의 폭과 자외선의 조사광량과의 관계를 조사하였다. 방전 램프 C0의 외측 표면에 자외선을 100% 차광하는 차광막을, 차광막이 없는 것 (0[㎜])을 포함하여 7종류의 폭으로 각각 형성함으로써, 방전 램프(S1~S7)를 얻었다.

도 7은 측정한 자외선 광량에 대하여 설명하는 것이다. 도 7의 (a)는, 차광막의 폭을 설명하는 도면으로서, 도 7의 (b)는, 차광막의 폭과 자외선 광량과의 관계를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 7의 (a)는, 방전 용기의 장척 방향에 수직인 단면을 한쪽 절반만 나타내고 있다. 측정은, 표 2의 조건 S1~S7에 대하여 행하였다. 자외선의 광량을 측정하는 검사 장치는, 그 센서 헤드의 수광막을 시작(試作)한 방전 클램프(clamp)의 하면으로부터 3.5[㎜]의 간격을 두도록 하여 배치하였다.

도 7의 (b)에서는, 가로축에 방전 용기의 단면에서 장척의 중심축 O_s로부터 좌우의 측벽판을 향한 거리 D₂[㎜] 를, 세로축에 방전 용기의 중앙부를 1.0으로 규격화한 172㎚의 진공 자외선의 조도 I(a. u., 임의 단위)를 각각 나타낸다. 도 7의 (b)으로부터, 각 차광막을 형성한 방전 램프의 광량을, 가로축, 가로축이 볼록부의 정점으로 되는 2개의 세로선 및 각 차광막에 의한 조도의 그래프에 의해 에워싸인 면적으로 하고, 차광막이 없는 방전 램프의 광량을 기준으로 하여 비율(%)을 각각 산출하면, 표 2에 나타낸 결과로 되었다. 그리고, 표 중의 각도 θ_s는 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 차광막을 형성하고 있는 범위를 나타낸다.

표 2로부터, 차광막이 없는 방전 램프와 비교하여, 광량의 저하를, 차광막의 폭이 6[㎜], 차광막이 형성되는 범위가 152°의 방전 램프에서는 약 20% 이내에, 차광막의 폭이 3[㎜], 차광막이 형성되는 범위가 102°의 방전 램프에서는 약 10% 이내로 억제되는 것을 알 수 있었다.

이상의 결과를 정리하면, 상기 방전 램프의 광량의 실험 결과 및 도 6의 방전 용기의 좌우의 벽판의 응력 분포로부터 차광막을 형성하는 각도는 86° 이상 152° 이하인 것이 바람직하고, 102° 이상 152° 이하인 것이 더욱 바람직한 것을 알 수 있었다.

본 발명의 실시예의 방전 램프에 있어서, 장척 방향에 수직인 단면이 상기 실험으로 시작한 방전 램프의 치수와 같은 것으로서, 차광막을 좌우의 측벽판의 내측 표면에 볼록부의 정점으로부터 내측을 향해 6.7[㎜]의 폭, 152°로 형성하고, 차광막의 자외선의 차광율 약 67%로 하면, 차광막이 없는 방전 램프에 대하여 94%의 광량을 얻을 수 있었다. 또한, 이 방전 램프에서는, 진공 자외선의 조사 시간이 500시간을 경과해도 피크형의 불균일이 발생하지 않았다.

또한, 다른 실시예의 방전 램프에 있어서, 장척 방향에 수직인 단면의 외형 치수가 최대 세로폭 12[㎜]×최대 가로 폭 37[㎜], 두께가 2[㎜]이며, 좌우의 측벽판의 단면에서 외측 표면이 외측을 향하는 곡률 반경 6[㎜]의 반원, 내측 표면이 외측을 향하는 곡률 반경 4[㎜]의 반원인 경우라도, 상기 실험에서 시작한 방전 램프와 마찬가지로 광량의 저하를 억제하면서 불균일의 발생도 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프는, 좌우의 측벽판의 내측 표면에 1층의 차광막을 형성하고 있지만, 자외선의 차광율을 달리하는 복수의 차광막으로 이루어지는 다층막을 형성해도 된다. 그 때, 각 층의 차광막의 형성하는 범위에 의해 자외선의 차광율을 여러 가지로 설정해도 되고, 예를 들면, 볼록부의 정점으로부터의 거리마다 상이한 차광율을 설정해도 된다. 구체적으로는, 볼록부의 정점 부근에서 자외선을 90% 이상 차광하는 제1 차광막을 형성하고, 또한 그 제1 차광막의 경계 부근을 상대적으로 투과율이 낮은 제2 차광막으로 덮어 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계 부근까지 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 볼록부의 정점 부근에서 방전 용기에 비래하는 비산물의 부착 및 그 고화(固化)를 감소시키는 것이 가능한 동시에, 제1 차광막의 경계 부근에서 피크형의 인장 응력의 발생을 억제할 수 있고, 자외선의 조사광량의 저하를 억제하면서 방전 용기의 파손을 억제할 수 있다.

(제2 발명)

(제1 실시형태)

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 일례를 나타낸 것으로서, 도 2는 유전체 배리어 방전 램프의 장척의 중앙부를 생략한 사시도이며, 도 3은 도 2의 단면도이다. 도 3의 (a)는, 도 2의 방전 용기를 장척의 중심축으로 절단하여 측면 방향으로부터 본 단면도이며, 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)의 화살표 방향으로 본 A―A선 단면도이다. 그리고, 도면 중의 일점 쇄선은 장척의 중심축을 나타낸다.

그리고, 도 2 및 도 3의 구성은, 제1 발명과 같기 때문에 설명을 생략한다.

도 10은, 본 발명의 제1 실시형태의 일례를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다. 도 10 중의 종횡 방향의 일점 쇄선은 단면의 선대칭의 대칭축을 각각 나타내고, 2개의 대칭축의 교점(交点)은 도 2의 장척의 중심축 상에 있다. 또한, 파선의 화살표는 자외선의 조사 방향을 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 방전 용기(1)는, 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)을 경계 B1에서 각각 원활하게 연결하고 있다. 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)을 경계 B1에서 원활하게 연결한다는 것은, 경계 B1에서의 접선의 경사의 변화가 작아지도록 접속하는 것을 의미한다.

도 10에 있어서, 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 외측을 향해 볼록형상으로 되도록 만곡되어 있고, 구체적으로는, 외측 표면이 곡률 반경 R1의 반원으로, 내측 표면이 곡률 반경 R2의 반원으로 구성되어 있다. 그리고, 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 각각의 표면을 타원이나 정점 부근을 대략 직선형으로 하는 등 여러 가지로 만곡되어 있어도 된다.

도 10에 있어서, 차광막(4)은, 자외선의 투과율을 약 24%로 하는 것이며, 좌우의 측벽판(1b)의 내측 표면에 형성되어 있다. 차광막(4)의 자외선의 투과율은, 16% 이상 86% 이하, 바람직하게는 22% 이상 80% 이하이다. 그리고, 차광막(4)은, 좌우의 측벽판(1b)의 만곡된 정점 P1의 내측을 덮고 있고, 또한 도 10[전후의 측벽판(1c)에 평행한 단면]에 있어서, 차광막(4)은 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1을 선대칭으로 하여 일정하게 형성되어 있고, 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1과 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)과의 경계 B1을 연결하는 직선 L2와의 교점 C와 차광막의 일단(B21)을 연결하는 직선 L3와, 교점 C와 차광막(4)의 타단(B22)을 연결하는 직선 L4가 이루는 각도 θ가 86°로 되어 있다. 직선 L3와 직선 L4가 이루는 각도 θ는, 180°미만이며, 86° 이하로 할 수 있다. 이와 같이, 소량의 차광막(4)으로 좌우의 측벽판(1b)에 발생하는 불균일을 억제하여 파괴에 도달할 때까지의 시간을 길게 할 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)는, 일례로서 모두 도 10, 도 2 및 도 3에 나타낸 유전체 배리어 방전 램프의 방전 용기(1)에서의 좌우의 측벽판(1b)의 내측면에, 자외선 차광막을 형성하는 모양을 나타내고 있다.

그리고, 도 4의 구성도, 제1 발명과 같기 때문에 설명을 생략한다.

도 9는 유전체 배리어 방전 램프의 차광막의 자외선의 투과율의 측정 방법을 설명하는 도면이다.

그리고, 도 9의 구성도, 제1 발명과 같기 때문에 설명을 생략한다.

도 8은 차광막이 없는 종래의 유전체 배리어 방전 램프를 나타낸 것으로서, 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다. 유전체 배리어 방전 램프(80)의 방전 용기의 형상 및 재질은, 도 1에서 설명한 방전 용기와 같다.

그리고, 도 8의 구성도, 제1 발명과 같기 때문에 설명을 생략한다.

또한, 도 11에 단면을 나타낸 바와 같이, 차광막의 자외선의 투과율 T를 바꾸어 방전 램프를 제작하고, 방전 램프를 장기간 점등했을 때 방전 용기에 발생하는 불균일을 측정하였다. 제작한 방전 램프 C0, C1, C2는 이하 표 3과 같다. 불균일값 및 응력값은, 측정 대상의 방전 램프를 편광판과 예민한 색판으로 협지하도록 편광판 상에 배치하고, 편광판 측으로부터 조명을 닿게 하여 예민한 색판 측으로부터 사진을 찍어, 화상 해석에 의해 구하였다. 불균일값과 응력값은 비례 관계에 있다.

도 11의 (a)의 (C0)는 차광막이 없는 방전 램프, 도 11의 (b)의 (C1)은 투과율 약 7.9%의 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 램프, 도 11의 (c)의 (C2)는 투과율 약 24%의 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성된 방전 램프이다. 방전 램프 C0, C1, C2는, 모두, 장척 방향에 수직인 단면의 외형 치수가 최대 세로폭 16[㎜]×최대 가로 폭 45[㎜], 두께가 2.5[㎜], 길이가 870[㎜]이며, 좌우의 측벽판의 외측 표면이 곡률 반경 8[㎜]의 반원, 내측 표면이 곡률 반경 5.5[㎜]의 반원이었다. 차광막(41, 42)은 모두 외측 표면의 정점 부근을 덮고 있고, 차광막(41, 42)이 형성되어 있는 각도 θ1은 약 86°로 되어 있다. 이 각도 θ1은, 차광막(41, 42)이 좌우의 측벽판의 내측 표면을 덮고 있는 범위 W의 실측값으로부터 방전 램프의 좌우의 측벽판의 곡률 반경, 두께 및 굴절률을 사용하여 산출할 수 있다.

도 12은, 도 11의 방전 램프 C0, C1, C2의 좌우의 측벽판의 응력 분포의 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도면 중의 F0는 도 11의 (a)의 방전 램프 C0의 응력 분포의 그래프를, F1은 도 11의 (b)의 방전 램프 C1의 응력 분포의 그래프를, F2는 도 11의 (c)의 방전 램프 C2의 응력 분포의 그래프를 각각 나타내고 있다. 방전 램프 C0, C1, C2는, 모두 방전 램프를 점등하기 전에는 불균일이 없고, 응력값은 대략 0이었다.

그래프 F0, F1, F2는, 모두 진공 자외선을 2000시간 이상 조사한 후의 응력값을 나타내고 있다. 또한, 도 11 중의 좌우의 측벽판의 정상부 P2를 도 12의 P2로, 도 11 중의 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과의 경계 B1을 도 12의 B1으로, 도 11의 (b) 및 도 11의 (c)의 차광막(41, 42)의 단부 B2를 도 12의 B2으로 나타내고 있다. 그리고, 이하 편의 상, 피크 응력 또는 피크 불균일이라는 말을 사용하는 경우가 있다. 피크 응력이란, 도 12에 나타낸 바와 같은 응력 분포도에 있어서, 정점 P2에서의 인장 응력의 최대값, 또는 응력이 정점 P2에서 최대가 아닐 때는 램프의 좌우의 측벽판의 범위(P2~B1의 범위)에서의 인장 응력의 극대값, 또는 응력이 정점 P2에서 최대가 아니고, 또한 램프의 좌우의 측벽판의 범위(P2~B1의 범위)에서의 인장 응력의 극대값이 없을 때는 상하의 벽판의 범위(B1에서부터 내측)에서의 최대값을 말한다. 피크 불균일이란, 피크 응력에 대응하는 불균일을 말한다. 도 12에서는, 그래프 F0는 정점 P2, 그래프 F1 및 F2는 B2에서, 피크 응력 및 피크 불균일이 나타나고 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 그래프 F0에서는, 정점 P2에서 인장 응력의 값이 최대로 되었다. 장기간 조사 후 정점 P2에서 방전 램프 C0가 파손되기 쉬운 사실을 잘 설명하고 있다.

그래프 F1에서는, 정점 P2에는 인장 응력이 발생하지 않아, 차광막(41)의 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, 차광막(41)의 단부, 즉 도 12 중의 B2에서 인장 응력의 값이 최대로 되었다. 또한 자외선을 계속 조사하면, 방전 램프 C1은 도 11 중의 B2에서 파손되기 쉬울 것으로 생각된다.

이 결과로부터, 유전체 배리어 방전 램프(70)의 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정점 부근에 차광막을 형성하고, 그 방전 용기에 내측으로부터 자외선이 조사되면, 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정점 부근에서는 좌우의 측벽판으로의 자외선의 조사량이 감소하여 내측 표면의 정점 부근의 수축을 완화할 수 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, 차광막이 형성되어 있는 영역의 경계 부근에서는 석영의 수축의 상위에 따라 큰 불균일이 발생하기 쉬워, 그 경계 부근의 외측 표면에서는 인장 응력이 집중되므로, 크랙이 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있었다.

그래프 F2에서는, 차광막(42)의 단부, 즉 도 12 중의 B2에서 인장 응력의 피크는 관측되었지만, 그래프 F1보다 인장 응력의 최대값이 낮아져 있는 것을 알 수 있었다.

다음에, 차광막이 없는 방전 램프 C0의 내측 표면에, 투과율 약 22.8%의 차광막을 외측 표면의 정점으로부터 내측을 향해 4[㎜], 각도 약 86°의 범위까지 형성한 방전 램프 C3를 제작하고, 상기 방전 램프 C1, C2, C3의 방전 용기의 피크 불균일과 방전 용기의 점등 시간과의 관계를 조사하였다. 피크 불균일의 값은, 상기 불균일값과 마찬가지로 하여 측정하였다. 조사한 방전 램프 C1, C2, C3는 이하 표 4와 같다.

도 13의 (a)는, 방전 용기의 피크 불균일과 방전 용기의 점등 시간과의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸 도면이다. 도 13의 (a)에서는, 가로축에 방전 용기의 점등 시간 Hr을, 세로축에 피크 불균일의 값ε(a. u., 임의 단위)를 각각 나타낸다. 도 13의 (a) 중의 각 플롯(plot)에 있어서, 환형(○)이 방전 램프 C0를 점등 장치의 기구(器具) 내에서 점등시킨 경우의 피크 불균일의 측정값을, 다이아몬드형(◇)이 방전 램프 C1을 점등 장치의 기구 내에서 점등시킨 경우의 피크 불균일의 측정값을, 사각(□)이 방전 램프 C2를 누드(기구 없음)로 점등시킨 경우의 피크 불균일의 측정값을, 삼각(△)이 방전 램프 C3를 점등 장치의 기구 내에서 점등시킨 경우의 피크 불균일의 측정값을 각각 나타낸다. 그리고, 곡선 G0~G3는 이들 측정 결과로부터 추정되는 그래프를 각각 나타내고 있다. 또한, 방전 램프는, 점등 장치의 기구 내에서 점등시키면 기구없이 점등시키는 것보다 약 25% 수명이 짧아지는 것이 판명되어 있다.

도 13의 (a)로부터, 방전 램프 C0에서는, 그래프 G0에 나타낸 바와 같이 점등 시간이 2000 시간에 불균일의 값이 48(a. u.)이었다. 방전 램프 C1에서는, 그래프 G1에 나타낸 바와 같이 점등 시간이 2221 시간에 불균일의 값이 46(a. u.)이었다. 한편, 방전 램프 C3에서는, 그래프 G3에 나타낸 바와 같이 점등 시간이 2040 시간에 불균일의 값이 30(a. u.)이며,점등 시간이 2978 시간에서 불균일의 값이 40(a. u.)이었다. 이로부터, 차광막의 자외선의 투과율 T를 올리면 같은 점등 시간에도 피크 불균일의 값이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 상기 차광막을 형성한 방전 램프는, 차광막의 자외선의 투과율 T를 올림으로써 방전 용기의 크랙의 발생할 때까지의 시간을 연장시킬 수 있어, 방전 용기의 파손을 억제하여 수명을 연장시킬 수 있다.

다음에, 상기 방전 램프(C0~C3)를 2000 시간 점등시켰을 때의 방전 용기의 피크 불균일값을 상기 도 12 및 도 13의 (a)로부터 구하고, 피크 불균일과 차광막의 자외선의 투과율 T와의 관계를 조사하였다. 또한, 방전 램프(C4~C8)를 이하의 조건 하에서 각각 시작(試作)하고, 2000 시간 점등시켰을 때의 방전 용기의 피크 불균일과 차광막의 자외선의 투과율 T와의 관계를 조사하였다. 표 5는, 그 결과를 나타낸다.

방전 램프(C4~C8)는, 상기 방전 램프(C0~C3)와 같은 치수 및 형상의 방전 용기를 사용하였다. 방전 램프(C4~C8)는, 차광막이 좌우의 측벽판의 내측 표면의 정상부 부근에 형성되고, 차광막이 형성되는 각도는 약 152°이며, 차광막의 투과율은 각각 20%, 30%, 40%, 50%, 60%이다.

도 13의 (b)는, 방전 용기의 피크 불균일과 차광막의 자외선의 투과율 T와의 관계를 나타낸 도면이다. 가로축에 차광막의 자외선의 투과율 T(%)를, 세로축에 2000 시간 점등시켰을 때의 방전 용기의 피크 불균일의 값 ε(a. u.)을 각각 나타낸다. 도면 중의 플롯(C0~C8)는 상기 방전 램프(C0~C8)를 각각 2000 시간 점등시켰을 때의 각 투과율 T에 대한 피크 불균일을 각각 나타낸다. 또한, 곡선 H는 플롯(C0~C8)의 보간 곡선을 나타낸다.

도 13의 (b)에서의 플롯(C8)의 피크 불균일의 값은 17이며, 차광막의 자외선의 투과율이 60% 부근에서 피크 불균일의 값이 가장 작아져 있는 것을 알 수 있다. 또한, 피크 불균일의 값이 소정값 이하로 되는 최적인 투과율의 범위가 존재하는 것도 알 수 있었다. 곡선 H로부터, 피크 불균일의 값이 약 35 이하로 되는 투과율의 범위는, 약 16% 이상 약 86% 이하인 것을 판독할 수 있다. 또한, 피크 불균일의 값이 약 30 미만되는 투과율의 범위는, 약 22% 이상 약 80% 이하인 것을 판독할 수 있다.

이상으로부터, 본 발명의 제1 실시형태의 방전 램프는, 차광막의 자외선의 투과율이 약 16% 이상 약 86% 이하이면 방전 램프의 실용상 충분한 수명을 얻어지는 것을 알 수 있다. 방전 램프의 수명를 더욱 길게 하기 위해서는, 차광막의 자외선의 투과율이 약 22% 이상 약 80% 이하인 것이 바람직하다.

(제2 실시형태)

본 발명의 실시형태를 나타낸 유전체 배리어 방전 램프에서는, 차광막을 형성하는 범위마다 차광막의 자외선의 투과율을 달리하도록 구성해도 된다.

도 14은, 본 발명의 제2 실시형태의 일례를 나타낸 것으로서, 유전체 배리어 방전 램프의 장척 방향에 수직인 단면도이다. 유전체 배리어 방전 램프(20)는, 전술한 도 1의 유전체 배리어 방전 램프와 마찬가지의 형상 및 재질이며, 좌우의 측벽판(1b)의 내측 표면에 차광막(24)과, 또한 그 차광막(24)을 피복하는 차광막(25)을 형성하고 있다.

도 14에 있어서, 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 외측을 향해 볼록형상으로 되도록 만곡되어 있고, 구체적으로는, 외측 표면이 곡률 반경 R1의 반원으로, 내측 표면이 곡률 반경 R2의 반원으로 구성되어 있다. 그리고, 좌우의 측벽판(1b)의 단면은, 각각의 표면을 타원이나 정점 부근을 대략 직선형으로 하는 등 여러 가지로 만곡되어 있어도 된다.

도 14에 있어서, 차광막(24)은, 좌우의 측벽판(1b)의 만곡된 정상부 P1의 내측을 덮고 있고, 또한 도 1의 [전후의 측벽판(1c)에 평행한 단면]에 있어서, 차광막(24)은 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1을 선대칭으로 하여 일정하게 형성되어 있고, 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1과 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)과의 경계를 연결하는 직선 L2와의 교점 C와 차광막(24)의 일단(B21)을 연결하는 직선 L3와, 교점 C와 차광막(24)의 타단(B22)를 연결하는 직선 L4가 이루는 각도 θ₂가 약 86°로 되어 있다. 또한, 차광막(25)은, 차광막(24)을 덮고 있고, 또한 도 12[전후의 측벽판(1c)에 평행한 단면]에 있어서, 차광막(25)은 상하의 벽판(1a)의 중간의 직선 L1을 선대칭으로 하여 일정하게 형성되어 있고, 교점 C와 차광막(25)의 일단 B31를 연결하는 직선 L5와, 교점 C와 차광막(25)의 타단 B32를 연결하는 직선 L6이 이루는 각도 θ₃가 180°미만으로 되어 있다. 차광막(24)은 좌우의 측벽판(1b)의 만곡된 정상부 P1의 내측을 덮고 있으면 되고, 각도 θ₂는 86°이하로 할 수 있다.

도 14에 있어서, 차광막(24)의 자외선의 투과율은, 차광막(25)의 자외선의 투과율보다 상대적으로 낮게 되어 있고, 만곡된 정상부 P1 부근보다 상하의 벽판(1a)과 좌우의 측벽판(1b)과의 경계 B1 측에서 상대적으로 높아져 있다. 차광막(24)은 구체적으로 자외선을 약 10% 투과하는 것이며, 차광막(25)은 자외선을 약 50% 투과하는 것이다. 차광막(24)은 자외선을 약 10% 이하에서 투과하는 것이라도 된다.

이와 같이 해도, 차광막(25)에 의해 차광막(24)의 단부(B21, B22) 부근의 석영의 수축의 차이를 작게 함으로써 차광막(24)의 단부(B21, B22)에서의 피크형으로 발생하는 인장 응력의 최대값을 억제하여 방전 용기의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 차광막(24)에 의해 좌우의 측벽판(1b)의 만곡된 정상부 부근에서의 백색의 비산물의 부착 및 그 고화를 감소시키는 것이 가능하다. 그리고, 차광막(24)과 차광막(25)과의 상하 관계는 상관없다.

본 발명의 제2 실시형태에서는, 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부 부근에서 차광막의 자외선의 투과율이 10% 이하가 되도록 함으로써 정상부 부근에서 방전 용기에 비래하는 비산물의 부착 및 그 고화를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 그 차광막의 경계 부근을 상대적으로 투과율이 높은 다른 차광막으로 덮음으로써 피크형의 인장 응력의 발생을 억제할 수 있어, 자외선의 조사광량의 저하를 억제하면서 방전 용기의 파손을 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프는, 방전 용기의 구조가, 이중관 구조라도, 단관 구조라도 상관없다. 또한, 이중관 구조의 경우, 보조 전극이 설치되어 있어도 된다.

1: 방전 용기
1a: 상하의 벽판
1b: 좌우의 측벽판
1c: 전후의 측벽판
2: 상부 전극
3: 하부 전극
4: 차광막
5: 칩관
10: 유전체 배리어 방전 램프

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과 전후의 측벽판으로 이루어지는 방전 용기;
   상기 방전 용기의 내부에 봉입된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스;
   상기 방전 용기의 외부에서 상기 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극;
   을 포함하는 유전체 배리어 방전 램프에 있어서,
   상기 좌우의 측벽판은, 상기 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상기 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되어 있고,
   상기 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막이 형성되어 있고,
   상기 차광막은, 상기 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부의 내측을 덮고, 또한 상기 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상기 상하의 벽판의 중간의 직선과 상기 상하의 벽판과 상기 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선과의 교점과 상기 차광막의 일단을 연결하는 직선과, 상기 교점과 상기 차광막의 타단을 연결하는 직선이 이루는 각도가 180°미만이며,
   상기 차광막의 자외선의 투과율은, 16% 이상 86% 이하의 범위인,
   유전체 배리어 방전 램프.
5. 제4항에 있어서,
   상기 차광막은 자외선의 투과율이 22% 이상 80% 이하인, 유전체 배리어 방전 램프.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 각도가, 86°이하인, 유전체 배리어 방전 램프.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 방전 용기는 석영으로 구성되는, 유전체 배리어 방전 램프.
8. 상하의 벽판과 좌우의 측벽판과 전후의 측벽판으로 이루어지는 방전 용기;
   상기 방전 용기의 내부에 봉입된 엑시머 발광을 위한 방전용 가스;
   상기 방전 용기의 외부에서 상기 상하의 벽판 중 적어도 한쪽에 설치된 전극;
   을 포함하는 유전체 배리어 방전 램프에 있어서,
   상기 좌우의 측벽판은, 상기 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상기 방전 용기의 외측으로 볼록하게 되도록 만곡되어 있고,
   상기 좌우의 측벽판의 내측 표면에는 자외선을 차광하는 차광막이 형성되어 있고,
   상기 차광막은, 상기 좌우의 측벽판의 만곡된 정상부의 내측을 덮고, 또한 상기 전후의 측벽판에 평행한 단면에서, 상기 상하의 벽판의 중간의 직선과 상기 상하의 벽판과 상기 좌우의 측벽판과의 경계를 연결하는 직선과의 교점과 상기 차광막의 일단을 연결하는 직선과, 상기 교점과 상기 차광막의 타단을 연결하는 직선이 이루는 각도가 180°미만이며,
   상기 차광막의 자외선의 투과율은, 상기 만곡된 정상부 부근보다 상기 상하의 벽판과 상기 좌우의 측벽판과의 경계 측에서 상대적으로 높은,
   유전체 배리어 방전 램프.
9. 제8항에 있어서,
   상기 차광막은, 제1 차광막과 제2 차광막을 중첩시켜 이루어지고,
   상기 제1 차광막은, 상기 만곡된 정상부 부근에 형성되고,
   상기 제2 차광막은, 상기 만곡된 정상부로부터 상기 제1 차광막보다 넓은 범위에 형성되고, 상기 제2 차광막의 자외선의 투과율은, 상기 제1 차광막의 자외선의 투과율보다 상대적으로 높은, 유전체 배리어 방전 램프.
   

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