KR20080047259A

KR20080047259A - 방전 램프

Info

Publication number: KR20080047259A
Application number: KR1020070099938A
Authority: KR
Inventors: 다카후미 미조지리; 사토시 마츠자와; 유키히로 모리모토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2008-05-28
Also published as: TWI364056B; KR101195690B1; TW200823958A; JP2008153187A; CN101188184B; JP4900011B2; CN101188184A

Abstract

순도가 높은 재료나 결정체로 이루어지는 방전 용기의 표면에도 자외선 반사율이 높은 입자를 포함한 자외선 산란 반사막을 형성하고, 또한 자외선 산란 반사막이 쉽게 벗겨지지 않는 방전 램프를 제공하는 것이다.

실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 산란 반사막이 설치되고, 상기 방전 용기의 적어도 일부에 상기 자외선 산란 반사막이 설치되어 있지 않은 것에 따른 광출사창이 형성되어 자외선을 조사하는 방전 램프에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막은 상기 방전 용기의 표면으로부터 상기 실리카 입자의 반경의 길이 이격된 범위 내에 상기 실리카 입자의 상기 자외선 산란 입자에 대한 존재 비율은 10 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}

본 발명은 방전 램프에 관한 것으로, 특히 자외선을 방사하는 방전 램프으로서, 자외선 산란 반사막이 방전 용기의 표면에 형성되어 이루어지는 방전 램프에 관한 것이다.

최근, 금속, 글래스, 그 외의 재료로 이루어지는 피처리체에 파장 200㎚ 이하의 진공 자외광을 조사함으로써, 해당 진공 자외광 및 이것에 의해 생성되는 오존의 작용에 의해서 피처리체를 처리하는 기술, 예를 들어 피처리체의 표면에 부착한 유기 오염 물질을 제거하는 세정 처리 기술이나 피처리체의 표면에 산화막을 형성하는 산화막 형성 처리 기술이 개발되어 실용화되고 있다.

자외선을 방사하는 방전 램프는 보다 고강도의 자외선을 효율적으로 방사하기 위해서 많은 시도가 이루어지고 있다. 도 9는 특허 문헌 1에 나타내는 방전 램프를 나타내는 설명용 단면도이다. 자외선을 투과하는 실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기(2)를 구비하고, 이 방전 용기(2)의 내측과 외측에 각각 내측 전극(3)과 외측 전극(4)이 구성되어 이루어지며, 방전 용기(2)의 표면에 자외선 산란 반사막(8)을 갖는 방전 램프(1)가 기재되어 있다. 이 자외선 산란 반사막(8)이 형성된 방전 용기(2)에는 방전 공간 내에 존재하는 자외선이 입사하지 않도록 되어 있다. 또한, 방전 용기 내에서 발생한 자외선을 방사하기 위해서 자외선 산란 반사막(8)이 형성되어 있지 않은 광출사창(23)이 방전 용기(2)의 일부에 형성되어 있다.

자외선 산란 반사막(8)이 방전 용기(1)의 내부에 설치되어 있으므로, 자외선 산란 반사막(8)에 의해서 자외선이 반사될 때에는 실리카 글래스를 투과하지 않고 외부에 자외선이 방출될 때만 실리카 글래스를 투과하여 광출사창(23)으로부터 방사되기 때문에, 실리카 글래스를 투과함에 따른 감쇠를 억제할 수 있다. 또한, 방전 용기(2)를 구성하는 실리카 글래스에 방전 공간 내의 자외선이 입사하는 것을 방지함으로써 자외선 변형에 의한 데미지를 작게 하여 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2002-93377호

자외선 산란 반사막은 자외선 반사율이 높은 입자, 예를 들어 산화 알루미늄 입자와 같이 자외선의 반사율이 높은 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하고, 높은 반사 효율을 얻을 수 있다. 그러나, 산화 알루미늄 입자를 주체로 한 자외선 산란 반사막을 실리카 순도가 높은 실리카 글래스의 방전 용기의 표면에 형성하면, 자외선 산란 반사막이 쉽게 벗겨지기 쉽다는 문제가 있다. 일반적으로, 방전 용기의 표면에 방전 용기와 팽창 계수가 상이한 입자로 이루어지는 자외선 산란 반사막을 형성하는 것은 어렵고 자외선 산란 반사막이 쉽게 벗겨지기 쉬워진다.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에도 자외선 반사율이 높은 입자를 포함한 자외선 산란 반사막을 형성하고, 또한 자외선 산란 반사막이 쉽게 벗겨지지 않는 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 산란 반사막이 설치되고, 상기 방전 용기의 적어도 일부에 상기 자외선 산란 반사막이 설치되어 있지 않음에 따른 광출사창이 형성되어 자외선을 조사하는 방전 램프에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막은 접착 부분에 있어서, 주로 상기 실리카 입자가 존재하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제2 발명은 실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 산란 반사막이 설치되고, 상기 방전 용기의 적어도 일부에 상기 자외선 산란 반사막이 설치되어 있지 않음에 따른 광출사창이 형성되어 자외선을 조사하는 방전 램프에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막은 접착 부분에 상기 실리카 입자만이 존재하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제3 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 실리카 입자의 입경은 상기 실리카 입자 이외의 상기 자외선 산란 입자의 입경보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제4 발명은 제3 발명에 있어서, 상기 방전 용기의 표면에 상기 실리카 입자의 입경보다 크고, 상기 실리카 입자 이외의 상기 자외선 산란 입자의 입경보다 작은 폭의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제5 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막의 표면에 실리카 입자보다 반사율이 높은 자외선 산란 입자로 이루어지는 반사막 표면층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제6 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막은 방전 공간에 노출되는 방전 용기의 표면에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 제6 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 자외선 산란 입자는 산화 알루미늄, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 불화 리튬, 산화 마그네슘의 어느 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방전 램프에 의하면, 방전 용기의 표면으로부터 실리카 입자의 반경의 길이 이격한 범위 내에 실리카 입자만이 존재하는 자외선 산란 반사막이 형성됨으로써, 자외선 산란 반사막이 쉽게 벗겨지지 않는다. 또한, 자외선의 반사율이 높은 자외선 산란 입자를 많이 함유하는 자외선 산란 반사막을 방전 용기의 표면에 형성하여 반사 효율을 높이고 자외선을 유효하게 조사하는 방전 램프를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 방전 램프를 나타내는 설명용 단면도이다.

방전 램프(1)는 전체가 관형상의 방전 용기(2)로 구성되어 있고, 방전용 가스가 충전된 직관부(21)와, 그 양단에 직관부(21)를 기밀하는 밀봉부(22)가 형성된다. 방전 용기(2)는 진공 자외광을 양호하게 투과하는 유전체 재료로서 합성 실리카 글래스로 구성된다.

방전 용기(2)의 내부에는 내측 전극(3)이 방전 용기(2)의 대략 중심을 신장하도록 배치되고, 방전 용기(2)의 외면에는 외측 전극(4)이 밀착하도록 배치된다. 내측 전극(3)은, 예를 들어 텅스텐의 선재(線材)로 구성되고, 코일형상으로 형성된 코일부와 이 코일부의 양단에 연결되는 직선부를 갖는다. 내측 전극(3)은 밀봉부(22)에 있어서, 각각 금속박(5)에 접합되고, 또한 금속박(5)에는 외부 리드(6)가 접합되어 있다.

내측 전극(3)의 주위에는 이것을 덮도록 유전체 재료로 이루어지는 내측 관(7)이 설치되고, 내측 전극(3)이 이 내측관(7) 내에 삽입되어 있다. 즉, 유전체 재료를 사이에 두고 한 쌍의 전극이 배치되어 있다. 내측관(7)은 합성 실리카 글래스로 구성되어 있고, 내측 전극(3)의 적어도 외측 전극(4)과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외측에 덮여 있고, 그 단부는 외측 전극(4)의 단부를 넘어 신장하고 있다. 내측관(7)은 방전 공간 내에서 양단이 개방되어 있고, 코일부(31)의 양단부에는 존재하지 않는다. 따라서, 내측 전극(3)은 코일부의 양단부와 직선부의 일부분에 대해 내측관(7)에 덮이지 않고 방전용 가스에 직접적으로 노출되어 있게 된다.

외측 전극(4)은 금속선을 망형상으로 구성한 메시 구조체를 통형상으로 형성한 것이고, 방전 용기(2)의 외표면을 덮도록 배치되어 있다. 이 때문에, 방전 용기(2)로부터의 진공 자외광은 외측 전극(4)의 그물코를 투과하여 방사되게 된다. 또한, 외측 전극(4)에 대해서, 1개의 금속선을 심 리스로 짠 구조로 하면 방전 용기(2)와의 밀착성이 증가되어 유리하다.

직관부(21)의 내부에 형성되는 방전 공간에는, 유전체 재료를 개재하는 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성함과 함께 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광을 방사하는 방전용 가스로서 예를 들어 크세논 가스나, 아르곤과 염소를 혼합한 가스 등이 봉입된다. 내측 전극(3) 및 외측 전극(4)에 점등 전력이 공급되고, 유전체 재료인 방전 용기(2) 및 내측관(7)을 개재시켜 양전극 사이에 방전이 생성되어 방전용 가스에 엑시머 발광이 생긴다. 방전용 가스로서 크세논 가스를 이용한 경우에는, 파장 172㎚에 피크를 갖는 진공 자외선이 방출되고, 방전용 가스로서 아르곤과 염소를 혼합한 가스를 이용한 경우에는 파장 175㎚에 피크를 갖는 진공 자외선이 방출된다.

방전 용기(2)의 표면에 자외선 산란 반사막(8)이, 예를 들어 30~300㎛의 두께로 설치되어 있다. 특히, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 방전 용기(2)의 표면, 구체적으로는 직관부(21)의 내표면과 내측관(7)의 외표면에 자외선 산란 반사막(8)을 형성하면, 방전 용기(2)를 구성하는 실리카 글래스에 방전 공간 내의 자외선이 입사하는 것을 방지함으로써 자외선 변형에 의한 데미지를 작게 하여 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 방전 용기(2)의 표면이라도, 자외선 산란 반사막(8)을 형성하는 것이 물리적으로 어려운 등의 문제가 있는 경우에는 자외선 산란 반사막(8)은 형성되지 않는다. 예를 들어, 밀봉부(22)의 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 내표면이다. 이 자외선 산란 반사막(8)이 표면에 형성된 방전 용기(2)에서는 방전 공간 내에 존재하는 자외선이 반사 산란된다. 또한, 방전 용기 내에서 발생한 자외선을 방사하기 위해서 자외선 산란 반사막(8)이 형성되어 있지 않은 광출사창(23)이 방전 용기(2)의 일부에 형성되고 있다.

이러한 자외선 산란 반사막(8)은, 예를 들어 그린 시트로 불리는 필름형상 성형체를 사용하고, 이 그린 시트를 소성함으로써 형성할 수 있다.

즉, 우선, 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자를, 예를 들어 아크릴계 수지 등의 가소제 및 분산제 등을 용제에 혼합하여 페이스트 상태로 한다. 표면에 이형 처리가 실시된 필름형상의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 유기 필름 구 조체의 표면에 페이스트를 일정한 두께로 유연하고 용제를 건조시켜 필름형상 성형체로 한 그린 시트가 형성된다. 다음에, 이 그린 시트를 유기 필름 구조체로부터 벗기고, 방전 용기(2)의 표면에 접착한 후, 소성시킴으로써 자외선 산란 반사막(8)이 형성된다.

또한, 디핑으로 불리는 방법을 이용해도 자외선 산란 반사막(8)을 형성할 수 있다. 이 경우, 용제에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자를 혼합하여 용액을 형성하고, 그 용액이 방전 용기(2)의 내부를 채우도록 빨아 올려 용액을 되돌림으로써 방전 용기(2)의 표면에 부착시킨다. 그 후, 건조, 소성함으로써 자외선 산란 반사막(8)이 형성된다.

또한, 졸 겔 법으로 불리는 방법을 이용해도 자외선 산란 반사막(8)을 형성할 수 있다. 이 경우, 나노 오더 사이즈의 실리카 입자를 함유한 졸 겔 액에 산화 알루미늄을 투입하여 현탁액을 형성하고, 그 용액을 방전 용기(2)의 내면에 흘려 자외선 반사막(8)이 형성된다.

도 2는, 방전 용기(2)와 자외선 산란 반사막(8)의 접합 부분의 확대도로서, 도 2b는 도 2a에 나타내는 접착 부분(83)의 확대도이다. 또한, 자외선 산란 반사막(8)은 최표면 부근에 존재하는 자외선 산란 입자(80)를 스케치한 것이다.

방전 용기(2)의 방전 공간에 금속을 넣을 수 없기 때문에, 자외선 산란 반사막(8)은 불순 가스를 배출하지 않고 방전에 견딜 수 있는 세라믹으로 형성된다. 자외선 산란 반사막(8)은 실리카 입자(81)를 포함한 자외선 산란 입자(80)에 의해 구성된다. 일반적으로, 선팽창 계수의 값이 동일 또는 유사한 것은 접착하기 쉽다 는 성질이 있다. 실리카 입자(81)는 방전 용기(2)와 선팽창 계수의 값이 동일하고, 방전 용기(2)와의 접착력을 높이기 위해서 방전 용기(2)와 동질의 실리카 입자로 구성된다. 또한, 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)는 실리카 입자보다 자외선의 반사율이 높은 세라믹 재료로 구성되고, 예를 들어, 산화 알루미늄, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 불화 리튬, 불화 나트륨, 불화 바륨, 불화 랜턴, 불화 세륨, 산화 세륨, 산화 지르코늄, 산화 이트륨, 산화 티탄, 산화 마그네슘, 산화 칼슘의 어느 1종 이상의 입자로 구성된다. 자외선 산란 반사막(8)은 실리카 입자(81)가 자외선 산란 입자(82) 중 30 중량％ 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다.

세라믹성 자외선 산란 입자(80)가 나열되어 있는 자외선 산란 반사막(8)이 표면에 형성된 방전 용기(2)에, 예를 들어 파장 172㎚의 진공 자외광이 조사되면, 진공 자외광은 굴절되고 일부는 반사하며, 또한 일부는 미소 입자의 내부에 투과된다. 미소 입자의 내부를 투과하는 광은 일부 흡수되지만 대부분은 투과하고, 다시 미소 입자의 내부로부터 출사할 때에 굴절한다. 이러한 굴절을 반복함으로써 진공 자외광은 입사한 방향과는 역방향으로 산란되고 이것이 반사광이 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 실리카 입자(81)의 입경은 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 입경보다 작다. 여기서, 도 2b를 이용하여 입경(84)을 정의한다. 입경(84)이란 전자 현미경을 이용하여 찍은 확대 투영상에 있어서, 임의의 자외선 산란 입자(80)의 입자를 2개의 평행선의 사이에 끼웠을 때, 평행선의 간격이 최대가 되는 입자의 폭을 말한다. 또한, 실리카 입자(81)의 입경(84)과 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 입경(84)의 대소를 비교할 때에는 중심 직 경을 이용한다. 중심 직경이란 입경(84)을 복수 계측하고, 그 입경(84)의 값을 도수 분포로 나타내며, 그 도수가 최대가 되는 구분의 입경(84)의 값을 말한다. 예를 들어, 복수 계측한 입경(84)을 그 값에 의해 0.2~0.29㎛, 0.3~0.39㎛, 0.4~0.49㎛ 등의 일정한 범위를 갖는 구분으로 분류하고, 각각의 구분에 속하는 입경(84)의 개수를 센다. 그 수가 그 구분에서의 도수가 된다. 모든 구분의 도수를 구하고, 그 결과를 비교하여 도수가 최대가 되는 구분을 선택한다. 그 구분의 입경(84)의 값의 중앙값이 중심 직경이 된다.

또한, 자외선 산란 반사막(8)의 방전 용기(2)와의 접착력이 문제가 되는 부분은, 자외선 산란 반사막(8)과 방전 용기(2)의 접착 부분(83)이다. 여기서, 접착 부분(83)을 방전 용기(2)의 표면으로부터 실리카 입자(81)의 반경의 길이만큼 이격한 범위라고 정의한다. 자외선 산란 반사막(8)의 막 두께가 30~300㎛인데 대해, 실리카 입자(81)의 입경은 0.1~10㎛이기 때문에 접착 부분(83)은 자외선 산란 반사막(8)의 폭의 대략 100분의 1 정도의 부분이다. 자외선 산란 반사막(8)의 방전 용기(2)와의 접착력과 관계하는 것은 실리카 입자(81)이므로, 실리카 입자(81)를 기준으로 하여 접착 부분(83)을 정한다. 즉, 방전 용기(2)의 표면 근방의 단면의 확대 투영상에 있어서, 방전 용기(2)의 표면에 따른 임의의 단위 길이 당 실리카 입자(81)의 반경의 길이만큼 이격한 범위를 접착 부분(83)으로 한다. 한편, 실리카 입자(81)의 반경이란 실리카 입자(81)의 중심 직경의 반의 값으로 한다.

자외선 산란 반사막(8)과 방전 용기(2)의 접착 부분(83)의 관찰에는, 자외선 산란 입자(82) 중에서 가장 큰 입경의 3배 정도의 길이를 한 변으로 하는 정방형의 범위를 관찰하는 것이 바람직하다. 이러한 범위를 보면, 접착 부분(83)에 실리카 입자 이외의 자외선 반사 입자(82)가 존재하는지 한눈에 판단할 수 있기 때문이다.

또한, 접착 부분(83)에서의 실리카 입자(81)의 석출은 입자가 자연스럽게 이동함으로써 얻어지는 효과이기 때문에, 1개소뿐만 아니라 복수의 위치에서 접착 부분(83)을 관찰하여 확인하는 것이 바람직하다. 도 3은, 방전 용기(2)의 내표면에 자외선 산란 반사막(8)이 설치된 상태를 나타내는 사시도이다. 자외선 산란 반사막(8)이 설치된 영역의 장변면을 따라서, 도 3에서는 방전 용기(2)의 축방향을 따라서 측정 라인(85)을 설정한다. 측정 라인(85) 상에 있어서 등간격으로 10개소, 바람직하게는 20개소 이상에 대해서 확대 투영상을 찍어 접착 부분(83)을 관찰한다. 관찰한 모든 확대 투영상 중 90％ 이상의 확대 투영상에 있어서 접착 부분(83)에 실리카만이 존재하면, 「접착 부분에 있어서, 주로 실리카 입자가 존재한다」라고 간주한다.

도 4는, 자외선 산란 반사막(8)이 형성된 방전 용기(2)의 표면 근방의 확대 투영상이다.

이 구성을 이하에 나타낸다

(방전 용기) 재질：실리카 글래스

(자외선 산란 반사막) 반사율：약 75％

(실리카 입자) 재질 : 실리카, 입경：0.1㎛~0.5㎛, 중심 직경：0.3㎛, 함유비 : 60중량％

(실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자) 재질 : 산화 알루미늄, 입경：0.5 ㎛~5.0㎛, 중심 직경：3㎛, 함유비：40중량％

방전 용기(2)의 표면을 따라서 실리카 입자(81)의 반경의 길이 0.15㎛만큼 이격한 범위가 되는 접착 부분(83)에 있어서, 실리카 입자(81)만이 존재하였다.

자외선 산란 반사막(8)에서의 실리카 입자(81)와 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 함유비는 6대 4인데 대해, 접착 부분(83)에 있어서는 실리카 입자(81)만이 방전 용기(2)에 접촉하고 있다. 자외선 산란 반사막(8)을 소성할 때에 용매 등은 소실되기 때문에 접착 부분(83)에는 실리카 입자(81)만이 존재한다. 이와 같이, 실리카 입자(81)의 입경을 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 입경의 10분의 1 이하로 작게 하는 것이 바람직하고, 그것에 의해 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 사이에 실리카 입자(81)가 비집고 들어가, 자외선 산란 반사막(8)의 함유비에 관계없이 접착 부분(83)에 있어서 실리카 입자(81)만이 존재한다. 이렇게 구성함으로써, 접착 부분(83)의 실리카 입자(81)가 방전 용기(2)의 실리카 글래스에 강하게 결착하기 때문에, 실리카 입자(81)의 입경은 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 입경보다 작은 것이 좋고, 자외선 산란 반사막(8)이 방전 용기(2)로부터 쉽게 벗겨지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자외선의 반사율이 높은 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)를 많이 함유하는 자외선 산란 반사막(8)을 방전 용기(2)의 표면에 형성할 수 있으므로, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 자외선 산란 반사막(8)의 표면에서의 반사 효율을 높여 자외선을 효율적으로 이용할 수 있다.

관찰한 모든 확대 투영상 중 90％ 이상의 확대 투영상에 있어서 접착 부 분(83)에 실리카만이 존재하면, 즉, 「접착 부분(83)에 있어서, 주로 실리카 입자가 존재한다」와 같이 자외선 산란 반사막(8)을 구성하면, 접착 부분(83)에 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)가 존재하는 부분이 있었다고 해도 자외선 산란 반사막(8)은 문제없이 방전 용기(2)에 결착하는 것이 확인되고 있다. 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82) 자체는 방전 용기(2)와의 결착력이 약하지만, 주위의 실리카 입자(81)가 방전 용기(2)의 실리카 글래스에 강하게 결착하기 때문에, 전체적으로 보면 자외선 산란 반사막(8)은 벗겨지지 않기 때문이다.

또한, 용제에 자외선 산란 입자(82)를 혼합하여 현탁액으로서 방전 용기(2)에 도포하는 경우에는, 복수의 재료의 자외선 산란 입자(82)를 혼합하면, 실리카 입자(81)에 비해 비중이 무거운 자외선 산란 입자(82)는 도포 공정에서 중력에 의해서 낮아지고 방전 용기(2)와의 접착 부분(83)에 많이 존재할 가능성이 있다. 이와 같이 자외선 산란 반사막(8)이 형성되면, 방전 용기(2)로부터 벗겨지는 경우가 있다. 따라서, 자외선 산란 반사막(8)에 함유되는 자외선 산란 입자(82)의 주성분은 실리카 입자(81)인 것이 바람직하다.

도 5는, 방전 용기(2)의 표면에 홈이 형성되어 있는 경우의 방전 용기(2)와 자외선 산란 반사막(8)의 접합 부분의 확대도이다. 또한, 자외선 산란 반사막(8)은 최표면 부근에 존재하는 자외선 산란 입자(80)를 스케치한 것이다.

자외선 산란 반사막(8)이 설치되어 있는 방전 용기(2)의 표면에 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)의 입경보다 작고, 실리카 입자(81)의 입경보다 큰 폭의 홈(24)이 형성되어 있다. 홈(24)의 폭이 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입 자(82)의 입경보다 작기 때문에, 홈(24) 안에는 실리카 입자(81)밖에 비집고 들어가지 못하고, 홈(24)을 형성하는 방전 용기(2)의 표면에는 실리카 입자(81)만이 접촉한다. 이러한 홈(24)을 설치함에 의해서도 접착 부분(83)에서의 실리카 입자(81)의 존재율을 높일 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 자외선 산란 반사막(8)이 방전 용기(2)로부터 쉽게 벗겨지는 것을 방지한다. 또한, 반사율이 높은 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자(82)를 많이 함유하는 자외선 산란 반사막(8)을 방전 용기(2)의 표면에 형성할 수 있으므로, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 자외선 산란 반사막(8)의 표면에서의 반사 효율을 높여 자외선을 효율적으로 이용할 수 있다.

도 6은, 방전 용기(2)의 표면에 자외선 산란 반사막(8)을 2층 형성한 경우의 방전 램프의 단면도이다.

자외선 산란 반사막(8)을 2층으로 나누어 형성함으로써, 접착 부분(83)에서의 실리카 입자(81)의 존재 비율을 높일 수도 있다. 예를 들어, 실리카 입자(81)를 60중량％ 이상 포함한 제1 자외선 산란 반사막(8a)을 그린 시트에 의해 형성하고, 그 위에 자외선 산란 입자(82)를 60중량％ 이상 포함한 제2 자외선 산란 반사막(8b)을 디핑에 의해 형성하는 경우이다. 제1 자외선 산란 반사막(8a)의 실리카 입자(81)의 막표면의 틈새에 제2 자외선 산란 반사막(8b)의 자외선 산란 입자(82)가 비집고 들어가, 제1 자외선 산란 반사막(8a)과 제2 자외선 산란 반사막(8h)이 접합된다. 이렇게 구성함으로써, 실리카 입자(81)를 많이 함유하는 제1 자외선 산란 반사막(8a)이 접착 부분(83)에서의 실리카 입자(81)의 존재 비율을 높여 방전 용기(2)로부터 자외선 산란 반사막(8)이 쉽게 벗겨지는 것을 방지한다. 또한, 반사율이 높은 자외선 산란 입자(82)를 많이 함유하는 제2 자외선 산란 반사막(8b)이 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 표면에 형성되므로, 자외선 산란 반사막(8)의 반사율을 높여 자외선을 효율적으로 이용할 수 있다.

도 7은 방전 용기(2)의 표면에 2층의 자외선 산란 반사막(8)을 형성하고, 그 표면 상에 반사막 표면층(9)을 형성한 경우의 방전 램프의 단면도이다.

제1 자외선 산란 반사막(8a)과 제2 자외선 산란 반사막(8b)의 2층에 의해 구성되는 자외선 산란 반사막(8)의 표면 상에 실리카 입자(81)보다 반사율이 높은 자외선 산란 입자(82)로 이루어지는 반사막 표면층(9)을 형성하여 자외선의 반사율을 더욱 높일 수도 있다. 방전 용기(2)의 표면과 접하는 접착 부분(83)에 있어서, 실리카 입자(81)를 주성분으로 하는 제1 자외선 산란 반사막(8a)을 형성하고, 방전 공간측으로 감에 따라 실리카 입자(81) 이외의 자외선 산란 입자(82)의 함유비가 많은 제2 자외선 산란 반사막(8b)을 형성하고, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 표면에 있어서는 실리카 입자(81)보다 반사율이 높은 자외선 산란 입자(82)로 이루어지는 반사막 표면층(9)을 형성하는 다중 구조로 한다. 실리카 입자(81)의 함유비가 계층형상으로 되는 다중 구조로 함으로써, 제1 자외선 산란 반사막(8a)이 방전 용기(2)의 표면으로부터 쉽게 벗겨지는 것을 방지하고, 제2 자외선 산란 반사막(8b)이나 반사막 표면층(9)과의 접합면에서 벗겨지는 것을 방지함과 함께 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 표면에서의 반사 효율을 높여 자외선을 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 자외선 산란 반사막(8)이 1층 밖에 형 성되어 있지 않아도, 그 표면 상에 반사막 표면층(9)을 벗기지 않고 형성할 수 있을 때에는, 자외선 산란 반사막(8)을 계층형상으로 형성하지 않고 반사막 표면층(9)을 형성하여 2층 구조로 할 수도 있다.

또한, 이상에서는, 방전 용기(2)의 대략 중심을 신장하도록 코일형상의 내측 전극(3)이 배치된 방전 램프(1)에 대해 설명했지만, 도 9에 나타내는 이중관 구조의 엑시머 램프나, 도 8에 나타내는 각형 구조의 엑시머 램프, 쇼트 아크 고압 방전 램프 등, 자외선을 방사하는 다른 방전 램프에 본 발명의 자외선 산란 반사막(8)을 적용해도 자외선 산란 반사막(8)이 쉽게 벗겨지는 것을 방지할 수 있다.

계속해서, 실시예에 대해 설명한다.

〔실시예 1〕

도 8에 나타내는 방전 램프(1)는 합성 실리카 글래스로 이루어지는 단면 장방형의 방전 용기(2)를 구비하여 이루어지고, 이 방전 용기(2)의 서로 대향하는 외표면에 금속으로 이루어지는 한 쌍의 외측 전극(4)이 방전 용기(2)의 관축 방향으로 신장되도록 배치되어 있다. 방전 용기 내에는 방전용 가스인 크세논 가스가 충전되고, 예를 들어 바륨으로 이루어지는 게터(11)가 배치된다. 또한, 방전 용기 외에는 배기관(10)이 구성된다. 방전 용기(2)의 표면에는 자외선 산란 반사막(8)이 설치되어 있다. 또한, 방전 용기(2)의 외표면에 외측 전극(4)이 형성되어 있지 않은 임의의 일면에 자외선 산란 반사막(8)이 형성되지 않는 것에 따른 광출사창(23)이 형성되어 있다.

이 방전 램프(1)의 구성을 이하에 나타낸다.

(방전 용기) 재질：실리카 글래스, 전체 길이：150㎜, 세로 방향 치수 : 34㎜, 가로 방향 치수：14㎜, 두께：2㎜

(자외선 산란 반사막) 형성 방법：그린 시트, 두께：100㎛

(실리카 입자) 재질 : 실리카, 입경：0.1㎛~0.5㎛, 중심 직경 : 0.3㎛, 함유비：60중량％

(실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자) 재질：산화 알루미늄, 입경 : 0.5㎛~5.0㎛, 중심 직경：3.0㎛, 함유비：40중량％

이 자외선 산란 반사막(8)의 접착 부분을 관찰하면, 실리카 입자만이 존재하였다. 이 때문에, 자외선 산란 반사막(8)은 벗겨지지 않고 방전 용기(2)에 벗겨지지 않게 형성되었다. 이 방전 램프(1)를 방전 공간의 체적 1㎤ 당 입력 전압이 약 1W가 되는 조건으로 점등하였다. 이 때의 조도는 자외선 산란 반사막(8)을 설치하지 않은 방전 램프에 비해 약 2배가 되었다.

또한, 자외선 산란 반사막을 디핑에 의해 막 두께 30㎤로 형성한 경우에도, 동일한 효과를 갖는 것을 확인하였다.

〔실시예 2〕

도 9에 나타내는 방전 램프(1)의 방전 용기(2)의 외측관의 내표면에 자외선 산란 반사막(8)을 형성하였다. 또한, 방전용 가스로서 아르곤을 방전 공간에 봉입하고, 파장 126㎚의 아르곤 엑시머 광의 발광을 행하였다. 이 방전 램프의 구성을 이하에 나타낸다.

(자외선 산란 반사막) 형성 방법：그린 시트, 두께：100㎛, 소성 : 900℃

(실리카 입자) 재질 : 실리카, 입경 : 0.1㎛~0.5㎛, 중심 직경 : 0.3㎛, 함유비：68중량％

(실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자) 재질：불화 마그네슘, 입경：10㎛~50㎛, 중심 직경 : 30㎛, 함유비：32중량％

이 자외선 산란 반사막(8)의 접착 부분을 관측하면, 실리카 입자만이 존재하였다. 이 때문에, 자외선 산란 반사막(8)은 벗겨지지 않고 방전 용기(2)에 결착하였다. 이 방전 램프(1)를 방전 공간의 체적 1㎤ 당 입력 전압이 약 1W가 되는 조건으로 점등하였다. 이 때의 조도는 자외선 산란 반사막(8)을 설치하지 않은 방전 램프에 비해, 약 1.1배가 되었다.

〔실시예 3〕

실시예 1과 동일한 방전 램프에 자외선 산란 반사막을 2층 구조로 하여 형성하였다. 이 방전 램프의 구성을 이하에 나타낸다.

(제1 자외선 산란 반사막) 형성 방법：그린 시트, 두께：50㎛

(실리카 입자) 재질：실리카, 입경 : 0.1㎛~0.5㎛, 중심 직경：0.3㎛, 함유비 : 80중량％

(실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자) 재질 : 산화 알루미늄, 입경：0.2㎛~0.8㎛, 중심 직경；0.5㎛, 함유비 : 20중량％

(제2 자외선 산란 반사막) 형성 방법 : 그린 시트, 두께：50㎛

(실리카 입자) 재질：실리카, 입경：0.1㎛~0.5㎛, 중심 직경：0.3㎛, 함유비：20중량％

(실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자) 재질：산화 알루미늄, 입경 : 0.2㎛~0.8㎛, 중심 직경：0.5㎛, 함유비：80중량％

방전 용기(2)의 표면에 제1 자외선 산란 반사막(8a)을 형성하고, 제1 자외선 산란 반사막(8a) 위에 제2 자외선 산란 반사막(8b)을 형성하며, 이 2층 구조의 그린 시트를 1150℃에서 소성함으로써 자외선 산란 반사막(8)이 형성된다.

2층 구조이기 때문에, 접착 부분에 있어서는 실리카 입자가 많이 존재하기 때문에, 자외선 산란 반사막은 벗겨지지 않고 방전 용기에 고착하였다. 또한, 제1 자외선 산란 반사막과 제2 자외선 산란 반사막의 경계에서는, 제1 자외선 산란 반사막의 실리카 입자로 이루어지는 요철이 형성되어 있고, 이 틈새에 제2 자외선 산란 반사막의 자외선 산란 입자가 비집고 들어감으로써 2층이 벗겨지지 않고 형성되었다.

〔실시예 4〕

실시예 3의 자외선 산란 반사막이 2층 구조로 형성된 방전 램프(1)에 반사막 표면층을 형성하였다. 이 방전 램프의 구성을 이하에 나타낸다.

(반사막 표면층) 형성 방법：그린 시트, 두께：50㎛, 반사율 83％

(자외선 산란 입자) 재질：산화 알루미늄, 입경：0.2㎛~0.8㎛, 중심 직경：0.5㎛

실시예 2와 동일하게, 자외선 산란 반사막은 벗겨지지 않고 방전 용기에 고착하고, 제2 자외선 산란 반사막은 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자를 많이 함유하므로 반사막 표면층과의 접합면에서 벗겨지는 일이 없다. 또한, 반사막 표 면층은 실리카 입자보다 반사율이 높은 자외선 산란 입자로 이루어지므로, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간에 노출되는 표면에서의 반사 효율을 높여 자외선을 효율적으로 이용할 수 있었다.

또한, 상기의 실시예 1~4에서는, 입경 0.1㎛~0.5㎛의 실리카 입자를 이용하고 있지만, 자외선 반사막의 자외선 산란 입자로서 사용할 수 있는 실리카 입자는, 입경으로 한정되지 않고, 입경 1㎛ 이상의 실리카 입자를 자외선 산란 입자로서 이용할 수도 있다.

도 1은 방전 램프를 나타내는 설명용 단면도.

도 2는 방전 용기와 자외선 산란 반사막의 접합 부분의 확대도.

도 3은 방전 용기(2)의 내표면에 자외선 산란 반사막(8)이 설치된 상태를 나타내는 사시도.

도 4는 자외선 산란 반사막이 형성된 방전 용기의 표면 근방의 확대 투영상.

도 5는 방전 용기와 자외선 산란 반사막의 접합 부분의 확대도.

도 6은 방전 램프의 단면도.

도 7은 방전 램프의 단면도.

도 8은 방전 램프를 나타내는 설명용 단면도.

도 9는 방전 램프를 나타내는 설명용 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 방전 램프

2 : 방전 용기

3 : 내측 전극

4 : 외측 전극

8 : 자외선 산란 반사막

80 : 자외선 산란 입자

81 : 실리카 입자

82 : 실리카 입자 이외의 자외선 산란 입자

83 : 접착 부분

Claims

실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 산란 반사막이 설치된 방전 램프에 있어서,

상기 자외선 산란 반사막은 접착 부분에 있어서, 주로 상기 실리카 입자가 존재하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
실리카 글래스로 이루어지는 방전 용기의 표면에 실리카 입자를 포함한 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 산란 반사막이 설치되고, 상기 방전 용기의 적어도 일부에 상기 자외선 산란 반사막이 설치되어 있지 않음에 따른 광출사창이 형성되어 자외선을 조사하는 방전 램프에 있어서,

상기 자외선 산란 반사막은 접착 부분에 상기 실리카 입자만이 존재하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 실리카 입자의 입경은 상기 실리카 입자 이외의 상기 자외선 산란 입자의 입경보다 작은 것을 특징으로 하는 방전 램프.
청구항 3에 있어서, 상기 방전 용기의 표면에 상기 실리카 입자의 입경보다 크고, 상기 실리카 입자 이외의 상기 자외선 산란 입자의 입경보다 작은 폭의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막의 표면에 실리카 입자보다 반사율이 높은 자외선 산란 입자로 이루어지는 반사막 표면층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 자외선 산란 반사막은 방전 공간에 노출되는 방전 용기의 표면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
청구항 1에 있어서, 상기 자외선 산란 입자는 산화 알루미늄, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 불화 리튬, 산화 마그네슘의 어느 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.