KR20100117014A - 수은방출체, 그것을 이용한 저압 방전램프의 제조방법, 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

수은 방출효율을 향상시키고, 또한 저압 방전램프의 제조에 이용한 때에 유리관의 파손을 방지하는 수은방출체를 제공하며, 또, 유리관의 파손을 방지하고, 수은의 사용량을 저감하는 저압 방전램프의 제조방법을 제공하며, 또, 수은의 사용량을 저감하는 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치를 제공한다. 따라서, 수은방출체(100)는 티탄(Ti)과 수은(Hg)의 금속간 화합물을 포함하는 수은 방출부(101)를 가지며, 상기 금속간 화합물은 Ti_{1 .73}Hg를 포함한다.

수은방출체, 금속간 화합물, Ti1.73Hg

Description

수은방출체, 그것을 이용한 저압 방전램프의 제조방법, 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치{MERCURY EMITTER, METHOD FOR MANUFACTURING LOW―PRESSURE DISCHARGE LAMP USING THE MERCURY EMITTER, LOW―PRESSURE DISCHARGE LAMP, LIGHTING SYSTEM, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 수은방출체, 그것을 이용한 저압 방전램프의 제조방법, 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.

백라이트용의 냉음극 형광램프 등과 같은 저압 방전램프용 유리관(이하, 「유리관」이라 한다)에 수은을 봉입하기 위해서 수은이 함유된 수은방출체가 이용되고 있다. 즉, 이 수은방출체를 발광 관이 되는 유리관 내에 배치한 후, 그것을 외부에서 가열함으로써 그 열에 의해서 수은을 방출시킨다고 하는 것이다.

수은 방출 전의 공정에서 수은방출체의 온도는 400[℃] 정도가 되는 경우가 있으며, 이 온도까지 안정된 수은방출체(이 온도까지 수은을 거의 방출하지 않은 수은방출체)로 예를 들어 티탄(Ti)의 소결체와 수은(Hg)을 반응시켜서 형성한 Ti₃Hg로 이루어지는 것이 있다(예를 들어, 일본국 특허 제 2965824호 공보 등 참조).

그러나 종래의 수은방출체의 경우, 실용적인 관점에서는 수은 방출효율이라고 하는 점에서 아직 충분하지 않았다.

또, 저압 방전램프의 제조공정에서 수은방출체에서 수은을 방출시키는 경우에는 가열온도를 400[℃]~800[℃]로 하는 것이 바람직하다. 이는 400[℃]보다 낮은 온도에서 수은을 방출시키면 저압 방전램프의 배기 시의 가열에 의하여 수은이 방출되어 버림에 따라서 작업환경을 악화시켜 버리며, 한편, 800[℃]보다 높은 온도에서 방출시키면 수은방출체 자신의 열에 의해서 유리관의 수은방출체에 접하는 부분이 용융하여 파손할 우려가 있기 때문이다.

Ti₃Hg로 이루어지는 수은방출체의 경우에는 400[℃]를 초과하는 부근에서부터 서서히 수은이 방출되나, 800[℃] 부근에서는 수은방출체 내에 아직 다량의 수은이 잔존해 있는 상태가 된다. 이 경우, 수은방출체 내에 잔존해 있는 수은을 방출시키기 위해서는 장시간이면서 또한 고온(800[℃] 정도)에서 가열을 계속할 필요가 있으며, 그 열에 의해서 유리관에 부하가 걸려서 파손할 우려가 있다.

또, 이와 같이 수은 방출효율이 나쁜 수은방출체를 이용하고 있는 경우, 수은방출체에는 저압 방전램프가 점등에 필요로 하는 이상의 수은을 함유시켜 둘 필요가 있다. 그러나 수은은 유해물질이므로 필요 이상의 수은을 사용하는 것은 환경에 바람직하지 않다.

티탄과 수은의 금속 간 화합물로 Ti₃Hg 외에도 AMERICAN SOCIETY FOR METALS 발행의 Binary Alloy Phase Diagram(First Printing. October 1986) 제1352항에 기재되어 있는 것과 같이 TiHg, TixHg(x는 상온에서 1.73)가 존재하고 있다.

그러나 TiHg는 400[℃] 보다도 높은 온도에서의 수은 방출효율은 우수하나 실온에서 Ti와 Hg가 분해한다고 하는 성질을 가지므로 수은 방출공정 전에 수은을 방출하게 되어 램프의 제조에는 적합하지 않음을 알았다.

또, TixHg는 수은의 방출특성이 명확하게 되어 있지 않고, 그 생성조건조차 불명확하였다.

그래서, 본 발명의 수은방출체는 수은 방출효율을 향상시키고, 또한 저압 방전램프의 제조에 이용한 때에 유리관의 파손을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명의 저압 방전램프의 제조방법은 유리관의 파손을 방지하고, 수은의 사용량을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명의 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치는 수은의 사용량을 저감하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 수은방출체는, 티탄(Ti)과 수은(Hg)의 금속간 화합물을 포함하는 수은 방출부를 가지며, 상기 금속간 화합물은 Ti_1.73Hg를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 금속간 화합물은 상기 수은 방출부의 전체 수은량에 대하여 40[wt%] 이상 100[wt%] 이하의 범위 내의 수은량을 갖는 상기 Ti_1.73Hg를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 금속간 화합물은 상기 Ti_{1 .73}Hg를 제외한 잔존부가 Ti₃Hg인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 수은 방출부는 적어도 일부에 개구부를 갖는 용기의 내부에 저장되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 용기는 철 및 니켈 중 적어도 1종 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 수은 방출재와, 상기 수은 방출재를 덮는 금속의 소결체로 구성되는 소결체부를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 소결체부는 다공질(porous) 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 수은방출체는 상기 소결체부의 기공률이 5[%] 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 저압 방전램프의 제조방법은 상기 수은방출체를 유리관의 내부에 삽입하는 공정과, 상기 수은방출체를 가열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 저압 방전램프는 유리관과, 상기 유리관의 적어도 일방의 단부에 밀봉 부착된 리드 선과, 상기 리드 선에서의 유리관의 내부에 위치하는 단부에 장착된 전극을 구비하고, 상기 리드 선의 상기 유리관 내에 위치하는 부분 또는 상기 전극에 청구항 1에 기재된 수은방출체가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조명장치는 상기 저압 방전램프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치는 상기 조명장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수은방출체는 수은 방출효율을 향상시키고, 또한 저압 방전램프의 제조에 이용할 때에 유리관의 파손을 방지할 수 있다. 또, 본 발명의 저압 방전램프의 제조방법은 유리관의 파손을 방지하고, 수은의 사용량을 저감할 수 있다. 또, 본 발명의 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치는 수은의 사용량을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 사시도이다.

도 2 (a)는 마찬가지로 수은방출체의 입자구조를 나타내는 정면사진이고, (b)는 마찬가지로 수은방출체의 입자구조를 나타내는 평면사진이며, (c)는 마찬가지로 수은방출체의 입자구조를 나타내는 길이방향의 중심 축을 포함하는 단면 사진이다.

도 3은 마찬가지로 수은방출체의 수은 방출의 개념도이다.

도 4는 마찬가지로 수은방출체의 수은 방출부의 X선 해석에 의한 측정결과를 나타내는 그래프이다.

도 5(a)는 수은과 합금을 형성하지 않는 금속의 입자형상이 구 형상인 경우의 수은방출체의 입자구조를 나타내는 정면사진이고, (b)는 마찬가지로 수은방출체의 입자구조를 나타내는 평면사진이다.

도 6은 반응시간과 금속간 화합물 생성률의 관계를 나타내는 도면이다.

도 7은 가열온도에 의한 수은 방출률의 변화를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 제조 공정도이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체의 사시도이다.

도 10은 마찬가지로 수은방출체의 변형 예 1의 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체의 사시도이다.

도 12는 본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법의 공정 A~G까지의 개념도이다.

도 13은 본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법의 공정 H~J까지의 개념도이다.

도 14(a)는 본 발명의 제 5 실시 예의 저압 방전램프의 관 축을 포함하는 단면도이고, (b)는 A부의 확대 단면도이다.

도 15(a)는 본 발명의 제 6 실시 예의 저압 방전램프의 관 축을 포함하는 단면도이고, (b)는 B부의 확대 단면도이다.

도 16은 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치의 사시도이다.

도 17은 본 발명의 제 8 실시 예의 조명장치의 사시도이다.

도 18 (a)는 본 발명의 제 9 실시 예의 조명장치의 정면도이고, (b)는 도 18 (a)의 A-A' 선으로 자른 단면도이다.

도 19는 본 발명의 제 10 실시 예의 액정표시장치의 사시도이다.

도 20은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 1의 사시도이다.

도 21 (a)는 마찬가지로 수은방출체의 변형 예 1의 정면도이고, (b)는 마찬가지로 수은방출체의 변형 예 1의 평면도이다.

도 22는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 2의 사시도이다.

도 23 (a)는 마찬가지로 수은방출체의 변형 예 2의 정면도이고, (b)는 마찬가지로 수은방출체의 변형 예 2의 평면도이다.

도 24는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3의 사시도이다.

도 25는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3의 사시도이다.

도 26은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3의 사시도이다.

도 27은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 4의 사시도이다.

도 28은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 5의 사시도이다.

도 29는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 6의 일부 절취 사시도이다.

(부호의 설명)

100, 104, 106, 110, 113, 114, 115, 116, 118, 200, 203, 300, 501 수은방출체

101, 107, 111, 119 수은 방출부

102, 105, 112, 117, 120 소결체부

201, 206 개구부

202, 204 용기

205 슬릿

400 유리관

500, 600 저압 방전램프

502, 601 발광 관

503, 603 전극

504, 604 리드 선

700, 800, 900 조명장치

1000 액정표시장치

(제 1 실시 예)

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체에 대하여 이하에 설명한다.

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 사시도를 도 1에, 그 입자구조를 나타내는 정면사진을 도 2 (a)에, 마찬가지로 평면사진을 도 2 (b)에, 길이방향의 중심 축을 포함하는 단면사진을 도 2 (c)에 각각 나타낸다.

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)(이하, 「수은방출체(100)」라 한다)는 티탄(Ti)과 수은(Hg)의 금속간 화합물 Ti_{1 .73}Hg를 포함한다.

구체적으로는 수은방출체(100)는 수은 방출부(101)와 수은 방출부(101)를 덮는 금속의 소결체로 구성되는 소결체부(102)를 구비한다.

이 수은방출체(100)에서는 수은 방출부(101)를 소결체부(102)가 덮는 구조로 되어 있으므로, 도 3에 나타낸 것과 같이, 가열 시(특히, 고주파 가열시)에 수은 방출부(101)가 드러나 있는 양 단면에서뿐만 아니라 후술하는 다공질의 소결체부(102)를 통해서 대략 전면으로부터 방출할 수 있으며(화살표 103 참조), 그 결과 수은 방출부의 표면이 금속판 등에 의해서 덮여 있는 경우에 비하여 수은의 방출효율을 향상시킬 수 있으며, 단숨에 가열된 경우에도 증기화한 수은에 의해서 급격하게 수은 방출부(101)가 팽창하여 파열하는 것을 방지할 수 있다. 또, 수은 방출부(101)와 소결체부(102)가 계면(界面)에서 반응하고 있으므로 수은 방출부(101)와 소결체부(102)의 밀착강도가 높아서, 수은 방출부(101)가 수은방출체(100)에서 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

수은 방출부(101)는 티탄과 수은의 합금으로 형성되며, 티탄과 수은의 금속간 화합물을 포함하고, 또한 금속간 화합물로 Ti_{1 .73}Hg를 포함하고 있다. 여기서 말하는 「합금」은 「금속간 화합물」을 적어도 포함하며, 「혼합물」, 「고용체」 등이 함유된 것도 포함하는 것이다.

금속간 화합물 Ti_{1 .73}Hg의 티탄과 수은의 조성비는 Binary Alloy Phase Diagram(First Printing, October 1986)에 의하면 온실에서는 1.73 정도이나, 온도 등의 여러 조건에 의해서 1.09 이상 1.73 이하의 범위 내의 값을 취할 수 있는 것이다.

수은방출체(100)의 수은 방출부의 X선 해석에 의한 측정결과를 나타내는 그래프를 도 4에 나타낸다. 수은방출체(100)에는 금속간 화합물로 Ti_{1 .73}Hg나 Ti₃Hg가 함유되어 있음을 알 수 있다.

또, 수은방출체에서 본 발명에서의 금속간 화합물의 특정방법에 대해서는 후술한다. 수은 방출부(101)는 예를 들어 길이 L이 3[㎜], 외경 Di가 1[㎜]의 원주체 형상을 가지며, 수은의 함유량은 약 6[㎎]이다.

또, 수은 방출부(101)에 산화티탄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 및 산화규소(SiO₂) 중 어느 1종 이상의 금속 산화물의 소결체인 세라믹스가 함유되어 있어도 좋다.

이들 금속 산화물은 수은과 반응하지 않으므로 수은 방출부(101)의 크기는 일정한 상태이며, 수은의 함유량을 적게 하고자 하는 경우에 수은의 함유량이 감소한 만큼의 밀도를 보충하여, 단순히 수은의 함유량을 감소시킨 경우에 비하여 수은 방출부(101)의 열 전도성을 높여서 수은 방출부(101)의 가열효율을 높일 수 있다.

또, 세라믹스는 수은 방출부의 5[wt%] 이상 30[wt%] 이하의 범위 내에서 포함되어 있는 것이 더 바람직하다. 이 경우, 수은의 함유량을 적게 하고자 하는 경우 수은의 함유량이 감소한 만큼의 밀도를 적절한 정도로 보충하여, 단순히 수은의 함유량을 감소시킨 경우에 비하여 수은 방출부(101)의 열 전도성을 높여서 수은 방출부(101)의 가열효율을 높일 수 있다.

소결체부(102)는 수은과 합금을 형성하지 않는 금속의 소결체로 이루어지며, 다공질 형상으로 되어 있다. 「수은과 합금을 형성하지 않는 금속」이란 예를 들어 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn) 중 적어도 1종 이상과 같이 수은과 반응하기 어렵고 합금을 형성하기 어려운 금속을 말한다. 이들 중에서도 화학적 성질이나 공업적인 생산성(비용 등)을 고려하면 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 1종 이상인 것이 바람직하다.

또, 소결체부(102)를 구성하는 금속은 철만 또는 니켈만의 1종류의 금속에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 철과 니켈의 혼합물을 이용하는 것도 가능하며, 또는 니켈 도금된 철을 이용할 수도 있다. 철에 니켈 도금을 한 금속은 철의 산화방지(부식방지)의 효과를 얻을 수 있다.

또, 소결체부(102)를 형성할 때에 철 분말에 니켈 분말을 혼합한 것을 사용하면 철 분말만인 경우보다도 내식성(耐食性)을 향상시킬 수 있는 동시에, 철 분말과 니켈 분말의 블랜드에 의해서 입경의 변형(variation)을 확대할 수 있다. 입경의 변형을 확대할 수 있으면 소결체부(102)의 기공률(나아가서는, 열 전도율)을 컨트롤하기가 용이하여 진다(기공률의 상세에 대해서는 후술한다).

또, 철 분말과 니켈 분말의 블렌드 분말에서 그 유동성을 개선할 수도 있으며, 성형 시의 생산성을 향상시키는 것도 가능해진다. 또한, 니켈은 철보다도 비열(比熱)이 작고, 또한 열 전도율이 크므로 소결체부(102)의 가열효율을 향상시킬 수도 있다. 소결체부(102)는 예를 들어 길이 L이 3[㎜], 외경 Do가 1.4[㎜]이다.

다공질 형상인 소결체부(102)의 기공률은 5[%] 이상인 것이 바람직하다. 이 경우 수은이 소결체부(102)를 빠져나가기 쉬워서 수은의 방출효율을 높일 수 있다.

특히, 소결체부(102)의 기공률은 25[%] 이상인 것이 더 바람직하다. 이 경우 수은 방출부(101)에서 방출되는 수은이 소결체부(102)를 더욱 빠져나가기 쉬워서 수은 방출효율을 더 높일 수 있다.

또, 소결체부(102)의 기공률은 60[%] 이하인 것이 바람직하다. 60[%]보다도 크면 소결체부(102)가 공공(空孔) 투성이가 되어 버리므로, 예를 들어 수은방출 체(100)를 고주파 가열할 때에 수은 방출부(101)의 가열효율이 저하하며, 또한 가열 불균일이 발생하기 쉬워서 수은 방출량에 불균일이 발생해버리기 때문이다.

소결체부(102)의 기공률은 아래의 식에 의해서 산출된다.

소결체부(102)의 밀도는 수은방출체(100)를 불화수소산과 초산의 혼합용액에 녹인 후에 주식회사 시마즈 제작소(株式會社 島津製作所) 제의 ICP 발광분석장치(ICPS-8000)에 의해서 정량분석함으로써 소결체부(102)의 중량을 구하여, 소결체부(102)의 체적으로 나눔으로써 구할 수 있다. 여기서, 소결체부(102)는 다공질 형상이며, 그 정확한 체적을 구하기는 어려우므로, 소결체부(102)의 체적은 소결체부(102)에 공극(空隙)이 전혀 없는 것으로 한 경우의 체적을 이용하는 것으로 한다. 또, 소결체부(102)의 이론밀도는 소결체부(102)에 공극이 전혀 없는 것으로 해서 구한 가공의 밀도이다.

또, 소결체부(102)를 구성하는 금속은 자성체인 것이 바람직하다. 예를 들어, 저압 방전램프의 제조 시에 밀폐된 유리관 내에 배치된 수은방출체(100)의 위치 결정을 자석을 이용하여 정확하고 또한 용이하게 할 수 있기 때문이다. 자성체인 금속으로는 예를 들어 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등을 선택할 수 있다.

또, 소결체부(102)에는 게터재가 혼합되어 있어도 좋다. 게터재가 혼합되어 있음으로써 수소(H₂)나 산소(O₂) 등의 불순가스를 흡착시킬 수 있으며, 이에 의해 유리관 내의 봉입 가스의 순도 등을 향상시킬 수 있다. 게터재에는 예를 들어 탄탈(Ta), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al) 등 또는 이들 합금 등을 적용할 수 있다.

또, 수은 방출부(101)의 전체 표면적 중 소결체부(102)에 접촉해 있는 부분의 표면적의 비율은 30[%] 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 수은 방출부(101)에 대한 열 전도율을 높임으로써 가열효율을 더 높여서 매우 높은 수은 방출효율을 얻을 수 있다.

특히, 그 가열효율을 더 높이기 위해 수은 방출부(101)의 전체 표면적 중 소결체부(102)에 접촉해 있는 부분의 표면적의 비율은 50[%] 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 「소결체부(102)에 접촉해 있는 부분의 표면적」은 소결체부(102)가 다공질이므로 그 다공질의 내부의 공극의 표면적은 포함하지 않고, 최 외부 표면의 윤곽으로부터 산출한 표면적이다.

또, 소결체부(102)의 수은과 합금을 형성하지 않는 금속의 입경은 5[㎛] 이상 40[㎛] 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 이 경우, 수은 방출부(101)에서 방출되는 수은을 쉽게 투과하여 수은 방출효율을 향상시킬 수 있다.

또, 도 2 (a)~(c)에 나타내는 소결체부(102)의 입자 형상은 인편(鱗片) 형상이나, 반드시 인편 형상일 필요는 없으며, 다각형 등이라도 좋다. 단, 인편 형상인 경우에는 소결체부(102)의 기공률을 크게 할 수 있어서 수은 방출효율을 더 향상시 킬 수 있다.

또, 소결체부(102)의 수은과 합금을 형성하지 않는 금속의 입자형상은 구 형상이어도 좋다. 소결체부(102)의 수은과 합금을 형성하지 않는 금속의 입자 형상이 구 형상인 경우의 수은방출체(100)의 입자구조를 나타내는 정면 사진을 도 5 (a)에, 마찬가지로 평면 사진을 도 5 (b)에 각각 나타낸다. 이 경우 유동성이 향상하며, 후술하는 바와 같이 수은방출체(100)의 성형을 하는 압출 공정에서 성형기에서 수율 좋게 압출할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다.

또, 소결체부(102)의 형상은 도 5 (a) 및 (b)에 나타내는 것과 같이 수은 방출부(101)의 단면을 제외한 외주 면을 덮는 통 형상인 것이 바람직하다. 이 경우, 고주파 가열에 의해서 생기는 과전류가 통 형상으로 폐쇄된 내면에 흘러서 수은 방출부(101)의 가열효율을 높일 수 있다.

(실험 1)

발명자들은 Ti_{1 .73}Hg는 Ti₃Hg와 TiHg의 중간적 조성이라는 점에서 Ti₃Hg와 TiHg의 중간적 성질을 가질 가능성이 있다고 생각했다. 그러나 AMERICAN SOCIETY FOR METALS 발행의 Binary Alloy Phase Diagram(First Printing, October 1986) 제 1352항에 기재된 티탄과 수은의 도면으로부터는 Ti_{1 .73}Hg의 안정적인 생성조건을 엿볼 수는 없었다.

그래서, 발명자들은 가열용기에 투입하는 소결체 수와 수은량을 바꿔서 반응시킴으로써 도 6에 나타내는 일정 온도에서의 반응시간(티탄과 수은이 반응하고 있 는 시간)과 수은 방출부의 전체 수은량에 대한 각 금속간 화합물의 수은량과의 관계를 명확하게 하는데에 성공하였다.

도 6에서 실선은 Ti_{1 .73}Hg을, 점선은 TiHg를, 일점 쇄선은 Ti₃Hg를 각각 나타낸다. 또, 조성비율은 후술하는 수법으로 구하였다. 또, 실험에서는 Ti_{1 .73}Hg, TiHg 및 Ti₃Hg의 생성(반응) 개시 시 및 생성(반응) 종료 시를 특정할 수는 없었으나, Ti_{1 .73}Hg, TiHg 및 Ti₃Hg의 3자가 생성되는 경향은 도 6과 같이 된다.

도 6에 나타낸 것과 같이, 반응시간이 소정의 시간에 도달할 때까지, 반응시간이 길어짐에 따라서 Ti_{1 .73}Hg의 생성이 증가하는 한편, TiHg의 생성이 감소한다. 그리고 반응시간이 소정의 시간을 초과하면 반응시간이 길어짐에 따라서 Ti_{1 .73}Hg의 생성이 감소하고 Ti₃Hg의 생성이 증가한다.

이 경향은 반응의 진행을 빠르게 해도, 느리게 해도 동일한 것으로 나타난다. 즉, 반응개시시간에서, 예를 들어 Ti_{1 .73}Hg의 생성을 나타내는 선분과 Ti₃Hg의 생성을 나타내는 선분이 교차하는 반응시간까지의 시간이 길어지거나 짧아지거나 하는 것만으로 Ti_{1 .73}Hg의 생성을 나타내는 선분은 산 형상으로 된다. 소결체 내의 티탄과 수은의 반응은 반응온도, 가열용기에 투입하는 티탄의 양(티탄의 표면적), 가열용기에 투입하는 수은량에 의해서 변화하며, 그 반응의 진행을 늦춤으로써 Ti_{1 .73}Hg의 생성을 확인할 수 있게 된다. 예를 들어, 반응온도를 낮게 하면 반응의 진행은 늦어지며(즉, 도 6의 그래프는 횡 축 방향으로 확장된다), Ti_{1 .73}Hg의 생성을 쉽게 확인할 수 있게 된다. 또, 이와는 반대로, 반응온도를 높게 하면 Ti₃Hg의 생성이 가속되므로 Ti_{1 .73}Hg의 생성의 확인하기가 어려워진다.

즉, 발명자들은 실험 1의 결과로부터 티탄과 수은의 반응의 진행을 제어함으로써 수은방출체(100)를 제작하는 것을 발견하였다.

(실험 2)

다음에, 발명자들은 수은방출체(100)가 종래의 수은방출체보다도 수은 방출효율이 향상하고 있음을 확인하기 위해서 수은 방출량을 측정하는 실험을 하였다.

실험에는, 실시 예로 수은 방출부의 직경이 1[㎜], 소결체부의 외경이 1.4[㎜], 길이가 3[㎜]이고, 6[㎎]의 수은을 포함한 수은방출체(100)를 이용했다. 구체적으로는 금속간 화합물이 수은 방출부의 수은량에 대하여 20[wt%]의 수은량을 갖는 Ti_1.73Hg를 포함하는 것을 실시 예 1로 하고, 마찬가지로 수은 방출부의 수은량에 대하여 40[wt%]의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg가 포함되는 것을 실시 예 2로 하며, 마찬가지로 수은 방출부의 수은량에 대하여 60[wt%]의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg가 포함되는 것을 실시 예 3으로 하고, 마찬가지로 수은량에 대하여 90[wt%]의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg가 포함되는 것을 실시 예 4로 하였다.

또, 비교 예로 상기 실시 예 1~4와 동일한 사이즈로 동일한 양의 수은을 포함하고, 금속간 화합물이 Ti₃Hg로 형성되며, Ti_{1 .73}Hg가 포함되어 있지 않은 것을 이 용하였다. 또, 실시 예 및 비교 예는 수은의 반응시간이 일정한 상태에서 온도를 변화시킴으로써 제작하였다.

수은 방출부에 포함되는 금속간 화합물 중의 Ti_{1 .73}Hg의 비율은 아래의 방법으로 특정하였다.

(1) 수은방출체를 왕수(王水)에 침지시킨다. 이에 의해 수은방출체 중 금속간 화합물인 Ti_{1 .73}Hg 및 Ti₃Hg가 왕수에 녹기 시작한다. 이때, 수은방출체에 단체(單體)의 티탄(Ti)이 잔존한 경우에는 잔사(殘渣)로 남는다.

(2) 왕수에 녹아나온 티탄 및 수은의 양을 주식회사 시마즈 제작소 제의 ICP 발광분석장치(ICPS-8000)에 의해서 정량함으로써 금속간 화합물 중의 티탄과 수은의 비율을 구하고, Ti_{1 .73}Hg 및 Ti₃Hg의 비율계산으로부터 금속간 화합물 중의 Ti_{1 .73}Hg의 비율을 특정하였다.

또, 수은방출체에 단체 Hg, TiHg가 포함될 가능성이 있는 경우에는 왕수에 침지시키기 전에 초산에 침지하여, 단체 Hg, TiHg를 용해하여 정량을 한다. 이때, Ti_1.73Hg 및 Ti₃Hg는 초산에는 용해하지 않는다.

실험에서는 각각 시료를 10[개]씩 제작하였다. 실험은 각 시료를 하나씩 동일한 가열속도로 가열하고, 그 수은 방출량(수은방출체의 중량의 감소량)을 리가쿠 주식회사(リガク 株式會社) 제의 열 천칭 분석장치(TG8101D)에 의해서 무산소 분위기에서 측정하여, 수은 함유량(6[㎎])에 대한 수은 방출효율을 산출하고, 각 시료 에서 10[개]의 평균값을 구했다. 각 시료의 가열온도에 의한 수은 방출률의 변화를 도 7에 각각 나타낸다.

도 7에 나타낸 것과 같이, 어떠한 수은방출체도 가열온도가 400[℃]를 초과하고 500[℃] 부근에서 수은이 방출되기 시작하고 있으나, 가열온도가 800[℃]에서의 수은 방출률에 대해서는 크게 다른 결과가 되었다.

즉, 금속간 화합물에 Ti_{1 .73}Hg가 포함되어 있음에 따라서(도면 중의 실시 예 1~4이다) 가열온도가 800[℃]에서 종래의 Ti₃Hg에서 형성된 수은방출체(도면 중의 비교 예이다)보다도 수은 방출효율이 향상하는 것을 확인할 수 있다. 또, 금속간 화합물에서의 Ti_{1 .73}Hg의 비율이 증가함에 따라서 수은방출체의 수은 방출효율이 향상하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 수은 방출부에 존재하는 금속간 화합물에 Ti_1.73Hg를 포함하는 경우에는 종래의 수은방출체보다도 수은 방출효율을 향상시킬 수 있다.

또, 금속간 화합물은 수은 방출부의 수은량에 대하여 40[wt%] 이상 100[wt%] 이하의 범위 내의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것(도면 중의 실시 예 2~4이다)이 바람직하다. 이 경우, 가열온도 800[℃]에서 종래의 수은방출체에 비하여 약 6[배]의 양의 수은을 방출시킬 수 있다.

또, 수은 방출부의 수은량에 대하여 60[wt%] 이상 100[wt%] 이하의 범위 내의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것(도면 중의 실시 예 3, 4이다)이 더 바람직 하다. 이 경우, 800[℃]에서 함유 수은량의 50% 이상의 수은을 방출할 수 있다.

또, 금속간 화합물의 전부를 Ti_{1 .73}Hg로 하는 것은 제조상 어렵다. 이는, 도 6에 나타낸 것과 같이, 금속간 화합물의 제조과정에서 시간과 함께 감소하는 TiHg와 증가하는 Ti₃Hg의 관계에서 이들 TiHg, Ti₃Hg의 생성을 0[%]로 하기는 어렵기 때문이다. 따라서, 금속간 화합물은 수은 방출부의 수은량에 대하여 90[wt%] 이하의 범위의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것이 더 바람직하나, 금속간 화합물의 전부를 Ti_{1 .73}Hg로 할 수 있으면 수은 방출부의 수은량에 대하여 100[wt%] 이하의 범위의 수은량을 갖는 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것이 바람직한 것은 말할 것도 없다.

또, 금속간 화합물은 Ti_{1 .73}Hg를 제외한 잔존부가 Ti₃Hg인 것이 바람직하다.

이 경우, 금속간 화합물은 Ti₃Hg를 포함하게 되며, 실온에서 분해하는 TiHg가 생성되는 것을 실질적(실측할 수 없을 정도)으로 억제할 수 있어서, 100[℃] 등의 낮은 온도에서 수은이 방출되는 것을 방지할 수 있다(이는, 도 7의 비교 예의 금속간 화합물이 Ti₃Hg로 되어 있는 것으로부터도 추측할 수 있다).

다음에, 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 제조방법에 대하여 설명한다. 그 제조공정의 공정도를 도 8에 나타낸다.

도 8에 나타낸 것과 같이, 먼저 원료분말을 준비한다. 구체적으로는 수은 방출부(101)의 재료가 되는 예를 들어 티탄의 분말이나, 소결체부(102)의 재료가 되는 예를 들어 철의 분말이다.

(혼합· 혼련 공정)

다음에, 티탄 분말 및 철 분말을 각각 따로따로 바인더나 다양한 첨가제, 물을 첨가하여 혼합해서 충분히 혼련한다. 바인더는 예를 들어 메틸셀룰로오스이다. 이에 의해서 티탄 배토 및 철 배토를 제작한다.

(압출성형공정)

다음에, 티탄 배토와 철 배토를 각각 제 1, 제 2 압출 성형기(도시생략)에 투입한다. 이 제 2 압출 성형기에는 동축 2층 압출용의 다이스가 설치되어 있다. 그리고 제 1 압출 성형기로부터 봉 형상의 티탄 성형체를 도출하고, 그 티탄 성형체를 제 2 압출 성형기의 다이스 부분에 도입하여 외측에 철 배토가 적층된 동 축 구조의 원주체 형상의 성형체를 연속적으로 형성한다. 그 후, 이 성형체를 소정의 경도가 될 때까지 건조시킨다. 또, 성형방법은 압출성형에 한정되는 것은 아니며, 프레스 성형이나 티탄 배토를 봉 형상으로 성형한 후에 슬러리화한 철 중에 딥 시키는 등의 방법을 이용할 수 있다.

(커트 공정)

다음에, 성형체를 소정의 길이로 커트한다. 이 커트하는 길이에 따라서 수은방출체(100) 중의 수은 함유량을 원하는 양으로 조절할 수 있다. 또, 수은방출체(100)의 수은 함유량은 이 외에도 티탄 배토의 바인더 양, 수은 방출부(101)의 외경, 소성 공정에서의 소성온도 등을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.

(소결 공정)

다음에, 성형체를 아르곤 분위기 중에서 예를 들어 500[℃]에서 가열하여 성 형체 내의 바인더를 제거한다. 그리고 진공 분위기 중에서 예를 들어 900[℃]에서 소결하여 소결체를 제작한다.

(수은반응공정)

그 후, 소결체와 수은을 가열용기에 투입하고 가열용기를 진공 펌프를 이용하여 진공상태로 해서 500[℃]~600[℃] 정도의 온도에서 장시간, 예를 들어 4[h]~16[h] 정도 가열하여, 소결체를 구성하고 있는 티탄과 가열용기 내의 수은을 합금화시켜서 수은 방출부(101)를 형성한다. 이때, 수은 방출부(101)에는 Ti_{1 .73}Hg가 생성된다.

그리고 철은 수은과 합금을 형성하지 않으므로 철의 소결체 내에는 수은은 남지 않으며, 티탄의 소결체 내에서 티탄과 수은의 합금(본 발명의 「금속간 화합물」이다)이 형성되어서 수은방출체(100)가 완성된다.

상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)의 구성에 의하면 수은 방출효율을 향상시키며, 또한 수은을 충분히 방출시키려면 장시간이면서 고온으로 계속해서 가열할 필요가 없으므로, 저압 방전램프의 제조에 이용한 때에 유리관의 파손을 방지할 수 있다.

(제 2 실시 예)

본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체에 대하여 이하에 설명한다. 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체의 사시도를 도 9에 나타낸다.

제 1 실시 예의 수은방출체(100)에서는 그 수은 방출부(101)가 금속의 소결 체부(102)에 의해 덮여 있었으나, 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체(200)(이하, 「수은방출체(200)」라 한다)는 수은 방출부가 적어도 일부에 개구부(201)를 갖는 용기(202)의 내부에 저장되어 있는 점을 제외하고 본 발명의 제 1 실시 예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.

용기(202)는 예를 들어 철제의 원통 형상이며, 외경이 1.4[㎜], 내경이 1[㎜], 높이가 3[㎜]이다. 용기(202)는 원통 형상이므로 그 양단부에 개구부(201)를 갖는다. 수은방출체(200)는 가열됨에 따라서 수은 방출부(101)로부터 개구부(201)를 통해서 수은을 방출할 수 있다.

용기(202)의 재료는 철에 한정되는 것은 아니며, 자성체인 것이 바람직하다. 이 경우, 수은방출체(200)를 방전램프의 제조에 사용할 때에 유리관 내에 수은방출체를 삽입한 후에 수은방출체(200)의 배치 위치를 자력에 의해서 조절할 수 있다고 하는 효과가 있다.

자성체인 금속으로는 예를 들어 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등을 선택할 수 있다. 이들 중에서도 화학적 성질이나 공업적인 생산성(비용 등)을 고려하면 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 1종 이상인 것이 바람직하다.

또, 용기(202)를 구성하는 금속은 철만 또는 니켈만의 1종류의 금속에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 철과 니켈의 혼합물을 이용하는 것도 가능하고, 또는 니켈도금된 철을 이용할 수도 있다. 철에 니켈 도금을 한 금속은 철의 산화방지(부식방지)의 효과를 얻을 수 있다.

용기(202)의 형상은 원통 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 도 10에 나타낸 것과 같은 사다리꼴 통 형상과 같이 다면체 형상이라도 좋다. 이 경우, 수은방출체(203)를 저압 방전램프의 제조에 사용하는 경우에 유리관에 삽입된 때에 유리관과의 접촉면적을 작게 할 수 있으므로 수은방출체(203)의 열에 의해서 유리관이 파손하는 것을 방지할 수 있다.

또, 도 10에 나타낸 것과 같이 용기(204)의 측면에 슬릿(205)이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 슬릿(205)을 통해서 용기 내부의 수은 방출부(101)로부터 수은을 방출할 수 있으므로 수은의 방출효율을 향상시킬 수 있다. 이 경우의 용기의 개구부는 용기의 양단부의 개구부(206)뿐만 아니라 슬릿(205)도 포함하는 것이다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체(200)의 제조방법에 대하여 설명한다.

(수은합금분말 제작공정)

먼저, 원료분말을 준비한다. 구체적으로는 수은 방출부(101)의 재료가 되는 수은합금분말(예를 들어, 티탄과 수은의 합금분말)을 준비한다.

(성형공정)

다음에, 그 합금 분말로부터 수은 방출부(101)를 압축 성형 등에 의해서 성형하며, 본 실시 예에서는 원주 형상의 수은 방출부(101)를 제작한다.

(용기 삽입공정)

그 후, 그 수은 방출부(101)를 용기(202, 204)에 배치한다. 구체적으로는 철(Fe) 또는 니켈(Ni)로 이루어지는 판재를 원주 형상의 수은 방출부(101)에 감음으로써 용기(202, 204)를 형성하며, 동시에 수은 방출부(101)가 용기 내에 배치됨 에 따라서 수은방출체(202, 203)를 제작할 수 있다.

또, 통 형상(예를 들어, 원통 형상)으로 성형된 용기(202)에 수은 방출부(101)를 삽입하여 수은방출체(200)를 제작하는 것도 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체(200, 203)의 구성에 의하면, 아말감 성분을 바꿈으로써 종래의 것에 대하여 수은 방출효율을 향상시키고, 또한 수은을 충분히 방출시키기 위해서 장시간이면서 고온으로 계속해서 가열할 필요가 없으므로, 저압 방전램프의 제조에 이용한 때에 유리관의 파손을 방지할 수 있다.

(제 3 실시 예)

본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체에 대하여 아래에 설명한다. 본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체의 사시도를 도 11에 나타낸다.

본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체(300)(이하, 「수은방출체(300)」라 한다)는 소결체부(102)나 용기(202, 204)가 없으며, 수은 방출부(101)만으로 구성되어 있는 점을 제외하고는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예의 수은방출체와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.

수은방출체(300)는 원주 형상의 수은 방출부로 구성되어 있다. 수은방출체(300)의 크기는 예를 들어 직경이 1.4[㎜], 길이가 3[㎜]이다.

또, 수은방출체(300)의 형상은 원주 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 구 형상, 다면체 형상 등이라도 좋다.

또, 수은 방출부(101)는 자성체를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 수은방출 체(300)를 저압 방전램프의 제조에 사용한 때에, 유리관 내에 수은방출체(300)를 삽입한 후에 수은방출체(300)의 배치위치를 자력(磁力)에 의해서 조절할 수 있다고 하는 효과가 있다. 자성체인 금속으로는 예를 들어 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등을 선택할 수 있다. 이들 중에서도 화학적 성질이나 공업적인 생산성(비용 등)을 고려하면 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중 적어도 1종 이상인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체(300)의 제조방법에 대하여 설명한다. 먼저, 원료 분말을 준비한다. 구체적으로는 수은 방출부(101)의 재료가 되는 예를 들어 티탄 분말이다.

(혼합·혼련공정)

다음에, 티탄 분말에 바인더나 다양한 첨가제, 물을 첨가해서 혼합하여 충분히 혼련한다. 바인더는 예를 들어 메틸셀룰로오스이다. 이에 의해서 티탄 배토를 제작한다.

(성형공정)

다음에, 티탄 배토를 압출 성형기(도시생략)에 투입한다. 그리고 압출 성형기로부터 봉 형상의 티탄 성형체를 도출하고, 그 후, 그 성형체를 소정의 경도가 될 때까지 건조시킨다. 또, 성형방법은 압출성형에 한정되는 것은 아니며, 프레스 성형 등의 방법을 이용할 수 있다.

(커트공정)

다음에, 성형체를 소정의 길이로 커트한다. 이 커트하는 길이에 따라서 수은방출체(300) 중의 수은 함유량을 원하는 양으로 조절할 수 있다. 또, 수은방출 체(300)의 수은 함유량은 이 이외에도 티탄 배토의 바인더 양, 수은 방출부(101)의 외경, 소성 공정에서의 소성온도 등을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.

또, 성형공정에서 프레스 성형 등에 의해서 완성품 1개 분의 크기로 성형이 되어 있는 경우에는 커트공정을 생략하여도 좋다.

(소결 공정)

다음에, 성형체를 아르곤 분위기 중에서 예를 들어 500[℃]에서 가열하여 성형체 내의 바인더를 제거한다. 그리고 진공 분위기 중에서 예를 들어 900[℃]에서 소결하여 소결체를 제작한다.

(수은반응공정)

그 후, 소결체와 수은을 가열용기에 투입하고, 가열용기를 진공펌프를 이용하여 진공상태로 하여, 500[℃]~600[℃] 정도의 온도에서 장시간, 예를 들어 4[h]~16[h] 정도 가열하여 티탄과 수은을 합금화시킨다.

이때, 티탄의 소결체 내에서 티탄과 수은의 합금이 형성되어서 수은방출체(300)가 완성된다.

상기와 같이, 본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체(300)에 의하면, 당해 수은방출체(300)에 Ti_{1 .73}Hg가 포함되므로 수은 방출효율을 향상시키고, 또한 수은을 충분히 방출시키는데에 장시간이면서 고온으로 계속해서 가열할 필요가 없으므로 저압 방전램프의 제조에 이용할 때에 유리관의 파손을 방지할 수 있다.

(제 4 실시 예)

본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법은 제조공정의 도중에서 수은방출체가 인출되어, 완성 램프에는 수은방출체가 없는 저압 방전램프에 대한 제조방법이다.

본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체를 유리관의 내부에 삽입하는 공정과 상기 수은방출체를 가열하는 공정을 포함하는 것이다.

이하, 그 제조공정의 공정 A ~ 공정 G까지의 개략도를 도 12에, 공정 H ~ 공정 J까지의 개략도를 도 13에 각각 나타낸다.

(공정 A)

먼저, 준비한 직관 형상의 유리관(400)을 아래로 늘어뜨려서 그 하단부를 탱크(401) 내의 형광체 현탁액(402)에 침지한다. 이 형광체 현탁액(402)에는 예를 들어 청색, 적색, 녹색의 형광체 입자가 포함되어 있다. 유리관(400) 내를 부압으로 함으로써 탱크(401) 내의 형광체 현탁액(402)을 끌어올려서 유리관(400)의 내면에 형광체 현탁액을 도포한다.

이 흡인은 광학적 센서(403)에 의해서 액면을 검출함으로써 액면이 유리관(400)의 소정 높이가 되도록 설정된다. 이때의 액면 높이의 오차는 형광체 현탁액(402)의 점도나 액면의 표면장력 등의 영향을 받으므로 비교적 크며, ±0.5[㎜] 정도의 오차가 발생한다.

(공정 B)

다음에, 부압 상태에서 대기압 상태로 개방하고, 그 후 유리관(400)의 하단 부를 형광체 현탁액(402)에서 들어올려서 유리관(400) 내부의 여분의 형광체 현탁액(402)을 외부에 배출한다. 이에 의해서 유리관(400)의 내주의 소정 영역에 형광체 현탁액이 막 형상으로 도포 된다.

이어서, 유리관(400) 내에 도포된 형광체 현탁액(402)을 건조시킨 후에, 유리관(400)의 내면에 브러시 등(404)을 삽입하여 유리관(400)의 단부의 불필요한 형광체 부분을 제거한다.

이어서, 유리관(400)을 도시하지 않은 가열로 내에 이송하고, 유리관(400)의 내면에 부착하는 형광체 입자의 소성을 하여 형광체 층(405)을 얻는다.

(공정 C)

그 후, 형광체 층(405)이 형성된 유리관(400)의 일측 단부에 전극(406), 비드 유리(407) 및 리드 선(408)을 포함하는 전극 유닛(409)을 삽입한 후에 가 체결을 한다. 가 체결은 비드 유리(407)가 위치하는 유리관(400)의 외주 부분을 버너(410)로 가열하여 비드 유리(407)의 외주의 일부를 유리관(400)의 내주 면에 고착하는 것을 말한다. 비드 유리(407)의 외주의 일부에만 고착하므로 유리관(400)의 관 축 방향의 통기성은 유지된다. 또, 전극(40)은 이른바 냉 음극형의 전극이다.

(공정 D)

다음에, 유리관(400)의 상하를 역으로 하여 앞에서 전극유닛(409)을 삽입한 측과는 반대 측에서 유리관(400)에 전극유닛(409)과 실질적으로 동일한 구성의 전극(411), 비드 유리(412) 및 리드 선(413)을 포함하는 전극유닛(414)을 삽입한 후, 비드 유리(412)가 위치하는 유리관(400)의 외주부분을 버너(415)로 가열하여 유리 관(400)을 밀봉 부착해서 기밀로 밀봉(제 1 밀봉)한다. 또, 제 1 밀봉에서의 밀봉 위치의 설정 값으로부터 오차는 약 0.5[㎜] 정도이다.

또, 공정 C에서의 전극 유닛(409)의 삽입위치 및 공정 D에서의 전극 유닛(414)의 삽입은 유리관의 양단부 밀봉 후의 유리관의 양단부로부터 각각 연장하는 형광체 층(405) 부존재 영역의 길이가 다른 위치가 되도록 그 삽입량을 조정하는 것이 바람직하다.

이 경우, 타측 단부 측의 전극 유닛(414)은 일측 단부 측의 전극유닛(409)에 비하여 형광체 층(405)에 중첩되는 위치보다 안쪽까지 삽입되게 된다. 이와 같은 구성을 하는 것이 바람직한 이유는 다음과 같다.

즉, 램프의 일측 단부와 타측 단부에서는 형광체 층(405)의 두께에 차이가 발생하고 있는 경우가 많고, 복수 개의 램프를 동일한 방향으로 해서 백라이트 유닛 등의 조명장치에 내장하면 조명장치 전체에서 휘도 불균일이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서 예를 들어 램프의 일측 단부와 타측 단부를 단부를 교호가 되도록 조명장치에 내장하는 것을 생각할 수 있다. 이때, 램프의 일측 단부와 타측 단부를 센서 등을 이용하여 자동으로 용이하게 식별할 수 있기 때문이다. 센서로 200만[화소]의 화상 센서를 이용하면 1 [화소]를 0.1[㎜]로 설정할 수 있으므로 0.1[㎜] 단위에서의 측정 정밀도를 실현할 수 있다.

이들 사정을 고려하면, 유리관의 일측 단부 측과 타측 단부 측에서 형광체 층(405)의 부존재 영역의 길이의 차가 적어도 2[㎜] 이상 있으면 확실하게 센서를 이용하여 길이방향의 방향을 식별할 수 있다.

또, 유리관의 일측 단부 측과 타측 단부 측에서 형광체 층(405)의 부존재 영역의 길이의 차가 적어도 3[㎜] 이상이면 더 확실하게 센서를 이용하여 길이방향의 방향을 식별할 수 있다. 이 경우, 화상센서는 0.5[㎜] 단위에서의 측정 정밀도의 것이라도 상관없다. 또, 길이의 차의 상한치는 예를 들어 8[㎜] 정도이다. 8[㎜]보다 크게 하면, 발광에 기여하지 않는 형광체 층(405)의 부존재 영역이 길어져서 유효발광 길이를 확보하기 어려워지기 때문이다.

(공정 E)

이어서, 유리관(400) 중 전극유닛(409)과 이 전극유닛(409)에 가까운 쪽의 유리관(400)의 단부 사이의 일부를 버너(416)로 가열하여 수축시켜서 오목한 부분(400a)을 형성한다. 그 후, 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)를 유리관(400) 내에 당해 단부로부터 투입하여 오목한 부분(400a)에 걸어둔다(수은방출체(100)를 유리관(400)의 내부에 삽입하는 공정).

(공정 F)

이어서, 유리관(400) 내의 배기와 유리관(400) 내로의 봉입 가스의 충전을 순차 행한다. 구체적으로는 급 배기장치(도시생략)의 헤드를 유리관(400)의 수은방출체(100) 측 단부에 장착하고, 먼저, 유리관(400) 내를 배기하여 진공으로 하는 동시에, 가열장치(도시생략)에 의해서 유리관(400) 전체를 외주에서 가열한다. 이에 의해서 유리관의 온도가 400[℃] 정도가 되어서 형광체 막(405)에 잠입해 있는 불순가스를 포함한 유리관(400) 내의 불순가스가 배출된다. 가열을 멈춘 후, 소정 량의 봉입 가스(예를 들어, 아르곤 : 95[%], 네온 : 5[%]의 분압 비의 혼합가스와 같은 혼합 희 가스 등)가 충전된다.

(공정 G)

봉입 가스가 충전되면, 유리관(400)의 수은방출체(100) 측 단부를 버너(417)로 가열하여 밀봉한다.

(공정 H)

이어서, 도 13에 나타내는 공정 H에서는 수은방출체(100)를 유리관(400)의 주위에 배치된 고주파 발진코일(도시생략)에 의해서 유도 가열하여 수은방출체(100)에서 수은을 방출시킨다(수은방출체(100)를 가열하는 공정). 또, 수은방출체(100)의 가열방법은 예를 들어 가스버너에서의 가열이나 광 가열과 같은 다양한 공지의 방법을 이용할 수 있다. 그 후, 유리관(400)을 가열로(418) 내에서 가열하여 방출시킨 수은을 전극유닛(414)의 전극(411) 쪽으로 이동시킨다.

(공정 I)

다음에, 비드 유리(407)가 위치하는 유리관(400)의 외주 부분을 버너(419)로 가열하여 유리관(400)을 밀봉 부착하여 기밀하게 밀봉한다. 이 일측 단부의 밀봉위치의 설정 값으로부터의 오차는 타측 단부와 마찬가지로 ±0.5[㎜] 정도이다.

(공정 J)

이어서, 유리관(400) 중 상기 일측 단부의 밀봉부분으로부터도 수은방출체(100) 측의 단부 부분을 분리한다.

이로써 저압 방전램프가 완성한다.

상기와 같이, 본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법의 구성에 의하면 제 1 실시 예에서 설명한 수은방출체(100)를 이용하고 있으므로, 수은을 충분히 방출시키기 위해서 장시간이면서 고온으로 계속해서 가열할 필요가 없으며, 저압 방전램프의 제조에 이용할 때에 유리관의 파손을 방지할 수 있다.

또, 수은의 방출효율이 좋은 수은방출체(100)를 이용하고 있으므로 수은방출체(100)에 함유되어 있는 수은량을 삭감할 수 있으며, 환언하면 램프에 대한 수은의 사용량을 삭감할 수 있어서 환경에 대한 부하를 감소시킬 수 있다.

또, 본 실시 예에서는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)를 이용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이 외에도 본 발명의 제 2 실시 예의 수은방출체(200, 203), 본 발명의 제 3 실시 예의 수은방출체(300) 및 후술하는 변형 예의 다른 수은방출체도 이용할 수 있다.

(제 5 실시 예)

본 발명의 제 5 실시 예의 저압 방전램프(500)(이하, 「램프(500)」라 한다)의 관 축을 포함하는 단면도를 도 14(a)에, A부의 확대 단면도를 도 14(b)에 각각 나타낸다. 도 14(a)에 나타낸 것과 같이 램프(500)는 냉음극 형광램프이며, 본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법에 의해서 제조되는 저압 방전램프와는 달리 램프(500)의 내부에 수은방출체(501)가 남아 있는 것이다.

램프(500)는 유리관(502), 전극(503) 및 리드 선(504)으로 구성되어 있다. 유리관(502)은 직관 형상이고, 그 관 축에 대하여 수직으로 자른 단면이 대략 원 형상이다. 이 유리관(502)은 예를 들어 외경이 3.0[㎜], 내경이 2.0[㎜], 전장이 750[㎜]으로, 그 재료는 붕규산 유리이다. 이하에 나타내는 램프(500)의 치수는 외 경이 3.0[㎜], 내경이 2.0[㎜]의 유리관(502)의 치수에 대응하는 값이다.

또, 냉음극 형광램프인 경우에는 내경이 1.4[㎜]~7.0[㎜], 두께가 0.2[㎜]~0.6[㎜]의 범위로, 전장이 1500[㎜] 이하인 것이 바람직하다. 이들 값은 일 예이며, 이들에 한정되는 것은 아니다.

유리관(502)의 내부에는 수은이 유리관(502)의 용적(단부를 밀폐한 상태에서의 용적이다)에 대하여 소정의 비율, 예를 들어 0.6[mg/cc]로 봉입되고, 또, 아르곤이나 네온 등의 희 가스가 소정의 봉입 압력, 예를 들어 60[Torr]으로 봉입되어 있다.

또, 상기 희 가스로는 아르곤과 네온(Ar=5[%], Ne=95[%])의 분압 비의 혼합가스가 이용되고 있으나, 본 발명은 이들 혼합가스의 종류 및 분압 비에 한정되는 것은 아니다.

또, 유리관(502)의 내면에는 형광체 층(505)이 형성되어 있다. 형광체 층(505)에 이용하는 형광체 입자는 예를 들어 적색 형광체 입자(Y₂O₃:Eu^{3 +}), 녹색 형광체 입자(LaPO₄:Ce^{3 +}, Tb^{3 +}) 및 청색 형광체 입자(BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu^{2 +})로 이루어지는 형광체로 형성되어 있다.

또, 유리관(502)의 내면과 형광체 층(505) 사이에는 예를 들어 산화이트륨(Y₂O₃) 등의 금속산화물의 보호막(도시생략)을 설치하여도 좋다.

또, 유리관(502)의 양단부로부터는 리드 선(504)이 외부를 향해서 도출되어 있다. 리드 선(504)은 비드 유리(506)를 통해서 유리관(502)의 양단부에 밀봉 부착된 것이다.

이 리드 선(504)은 예를 들어 텅스텐으로 이루어지는 내부 리드 선(504a)과 니켈로 이루어지는 외부 리드 선(504b)으로 이루어지는 이음 선이다. 내부 리드 선(504a)의 선경은 1[㎜], 전장은 3[㎜]이고, 외부 리드 선(504b)의 선경은 0.8[㎜], 전장은 5[㎜]이다.

내부 리드 선(504a)의 선단부에는 홀로 전극형, 예를 들어 밑면이 있는 통 형상의 전극(503)이 고착되어 있다. 이 고착은 예를 들어 레이저 용접을 이용하여 한다.

전극(503)의 각 부의 치수는 예를 들어 전극 길이가 5[㎜], 외경이 1.70[㎜], 내경이 1.50[㎜], 두께가 0.10[㎜]이다.

도 14(b)에 나타낸 것과 같이, 적어도 일방의 내부 리드 선(504a)의 전극(503)과 비드 유리(506) 사이에는 수은방출체(501)가 고정되어 있다. 수은방출체(501)는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)에 내부 리드 선을 통과시키기 위한 관통 구멍(501a)이 형성된 것이다. 또, 수은방출체(501)는 리드 선(504)이 아니라 전극(503)에 고정되어 있어도 좋다.

상기와 같이, 본 발명의 제 5 실시 예의 저압 방전램프의 구성에 의하면, 수은의 방출효율이 좋은 수은방출체(501)를 이용하고 있으므로 수은방출체(501)에 함유시키는 수은량을 삭감할 수 있으며, 환언하면 램프 1개에 대한 수은의 사용량을 삭감할 수 있어서 환경에 대한 부하를 저감할 수 있다.

(제 6 실시 예)

본 발명의 제 6 실시 예의 저압 방전램프(이하, 「램프(600)」 이라 한다)의 관 축을 포함하는 단면도를 도 15 (a)에, B부의 확대 단면도를 도 15 (b)에 각각 나타낸다. 도 14 (a)에 나타낸 것과 같이, 램프(600)는 열 음극 형광램프이고, 본 발명의 제 4 실시 예의 저압 방전램프의 제조방법에 의해 제조되는 저압 방전램프와 달리 램프(600)의 내부에 수은방출체(501)가 남아 있는 것이다.

램프(600)는 열 음극 형광램프이고, 유리관(601)과 전극 마운트(602)로 구성되어 있다.

유리관(601)은 예를 들어 전장은 1010[㎜], 외경이 18[㎜], 두께가 0.8[㎜]이며, 그 양단에는 전극 마운트(602)가 밀봉 부착되어 있다.

유리관(601)의 내면에는 형광체 층(505)이 형성되어 있고, 유리관(501)의 내부에는 수은(예를 들어, 4[㎎]~10[㎎])이 봉입 되어 있는 것 외에, 완충가스로 아르곤(Ar) 및 크립톤(Kr)의 혼합가스(예를 들어, Ar이 50[%], Kr이 50[%]의 분압 비의 혼합가스)가 예를 들어 600[Pa]의 봉입 가스압력으로 봉입이 되어 있다.

도 15 (a)에 나타낸 것과 같이, 전극 마운트(602)는 소위 비드 유리 마운트이고, 텅스텐제의 필라멘트 전극(603)과, 이 필라멘트 전극(603)을 지지하는 한 쌍의 리드 선(604)과, 이 한 쌍의 리드 선(604)을 고정하여 지지하는 비드 유리(605)로 이루어진다. 또, 필라멘트 전극(603)은 소위 열 음극형의 것이다.

도 15 (b)에 나타낸 것과 같이, 적어도 일방의 전극 마운트(602)의 리드 선(604)에는 수은방출체(501)가 고정되어 있다. 단, 여기서 이용하는 수은방출 체(501)의 관통 구멍(501a)은 리드 선(604)의 선의 지름에 맞춘 것이다.

전극 마운트(602) 중 유리관(601)의 단부에 밀봉 부착되는 것은 리드 선(604)의 일부분이며, 구체적으로는 비드 유리(605)에서부터 필라멘트 전극(603)과 반대 측으로 연장되어 있는 부분이다. 또, 전극 마운트(602)의 유리 관(601)에 대한 밀봉 부착은 예를 들어 핀치시일법에 의해서 이루어지고 있다.

또, 유리관(601)의 적어도 일방의 단부에는 배기관 잔존부(606)가 전극 마운트(602)와 함께 장착되어 있다. 이 배기관 잔존부(606)는 전극 마운트(602)를 밀봉 부착한 후에 유리관(601) 내를 배기하거나 상기 봉입 가스 등을 봉입하거나 할 때에 사용되며, 유리관(601)의 내부로의 봉입 가스 등의 봉입이 완료하면 배기관 잔존부(606) 중 유리관(601)의 외부에 위치하는 부분에서 예를 들어 칩 오프 밀봉된다.

상기와 같이 본 발명의 제 6 실시 예의 저압 방전램프(600)의 구성에 의하면, 수은의 방출효율이 좋은 수은방출체(501)를 이용하고 있으므로 수은방출체(501)에 함유시키는 수은량을 삭감할 수 있으며, 환언하면 램프 1개에 대한 수은의 사용량을 삭감할 수 있어서 환경에 대한 부하를 저감할 수 있다.

(제 7 실시 예)

본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)의 분해 사시도를 도 16에 나타낸다. 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)는 직하 방식의 백라이트 유닛이고, 하나의 면이 개구한 직방체 형상의 하우징(701)과, 이 하우징(701)의 내부에 수납된 복수의 램프(500)와, 램프(500)를 점등회로(도시생략)에 전기적으로 접속하기 위한 한 쌍의 소켓(702)과, 하우징(701)의 개구부를 덮는 광학 시트류(703)를 구비하고 있다. 또, 램프(500)는 본 발명의 제 5 실시 예의 저압 방전램프(500)이다.

하우징(701)은 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지 제이며, 그 내면에 은 등의 금속이 증착되어서 반사 면(704)이 형성되어 있다. 또, 하우징(701)의 재료로는 수지 이외의 재료, 예를 들어 알루미늄이나 냉간압연재(예를 들어, SPCC) 등의 금속재료에 의해서 구성하여도 좋다.

또, 내면의 반사 면(704)으로 금속 증착 막 외에, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 탄산칼슘, 이산화티탄 등을 첨가함으로써 반사율을 높인 반사시트를 하우징(701)에 부착하여도 좋다.

하우징(701)의 내부에는 소켓(702) 이외에 예를 들어 절연체(705) 및 커버(706)가 배치되어 있다. 구체적으로는 소켓(702)은 램프(500)의 배치에 대응하여 하우징(701)의 폭 방향(종 방향)으로 각각 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 소켓(702)은 예를 들어 스테인리스나 인청동으로 이루어지는 판재를 가공한 것으로, 외부 리드 선(504b)이 삽입되는 삽입부(702a)를 갖고 있다. 그리고 외부 리드 선(504b)을 삽입부(702a)를 확대하도록 탄성 변형시켜서 삽입한다. 그 결과, 삽입부(702a)에 삽입된 외부 리드 선(504b)은 삽입부(702a)의 복원력에 의해서 눌려져서 잘 빠지지 않게 된다. 이에 의해서 외부 리드 선(504b)을 삽입부(702a)에 용이하게 삽입할 수 있고, 또한 잘 빠지지 않게 할 수 있다.

소켓(702)은 서로 인접하는 소켓(702)끼리 단락하지 않도록 절연체(705)로 덮여 있다. 절연체(705)는 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지로 구성 되어 있다. 또, 절연체(705)는 상기의 구성에 한정되는 것은 아니다. 소켓(702)은 램프(500)의 동작 중에 비교적 고온이 되는 내부의 전극(503)의 근방에 있으므로 절연체(705)는 내열성이 있는 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 내열성이 있는 절연체(705)의 재료로 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 수지나 실리콘 고무 등을 적용할 수 있다.

하우징(701)의 내부에는 필요에 따른 장소에 램프홀더(707)를 설치하여도 좋다. 하우징(701)의 내측에서의 램프(500)의 위치를 고정하는 램프홀더(707)는 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 수지이고, 램프(500)의 외면 형상에 따른 형상을 갖고 있다. 「필요에 따른 장소」란 램프(500)의 길이방향의 중앙부 부근과 같이 램프(500)가 예를 들어 전장 600[㎜]을 초과하는 길이가 긴 것인 경우에 램프(500)의 휨을 해소하기 위해서 필요한 장소이다.

커버(706)는 소켓(702)과 하우징(701)의 내측의 공간을 구획하는 것으로, 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 수지로 구성하고, 소켓(702)의 주변을 보온으로 하는 동시에, 적어도 하우징(701) 측의 표면을 고 반사성으로 함으로써 램프(500)의 단부의 휘도저하를 경감할 수 있다.

하우징(701)의 개구부는 투광성의 광학 시트류(703)로 덮여 있으며, 내부에 먼지나 티끌 등의 이물질이 들어가지 않도록 밀폐되어 있다. 광학 시트류(703)는 확산 판(708), 확산시트(709) 및 렌즈시트(710)를 적층하여 이루어진다.

확산 판(708)은 예를 들어 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 수지제의 판 형상체로, 하우징(701)의 개구부를 덮도록 배치되어 있다. 확산시트(709)는 예를 들어 폴리에 스테르 수지제이다. 렌즈시트(710)는 예를 들어, 아크릴계 수지와 폴리에스테르 수지의 부착이다. 이들 광학 시트류(703)는 각각 확산 판(708)에 순차 중첩되도록 해서 배치되어 있다.

상기와 같이, 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)의 구성에 의하면, 수은 사용량이 적은 램프를 이용하고 있으므로 환경부하가 작은 조명장치를 실현할 수 있다.

(제 8 실시 예)

본 발명의 제 8 실시 예의 조명장치의 일부 절취 사시도를 도 17에 나타낸다. 본 발명의 제 8 실시 예의 조명장치(800)(이하, 「조명장치(800)」라 한다)는 에지 라이트 방식의 백라이트 유닛으로, 반사판(801), 램프(500), 소켓(도시생략), 도광판(802), 확산시트(803) 및 프리즘 시트(804)로 구성되어 있다.

반사판(801)은 액정패널 측(화살표 Q)을 제외한 도광판(802)의 주위의 면을 감싸도록 해서 배치되어 있으며, 도광판(802)의 밑면을 덮는 밑면부(801b)와, 램프(500)가 배치되어 있는 측을 제외한 측면을 덮는 측면부(801a)와, 램프의 주위를 덮는 곡면 형상의 램프 측면부(801c)로 구성되어 있으며, 램프로부터 조사되는 광을 도광판(802)에서 액정패널(도시생략) 측(화살표 Q)으로 반사시킨다. 또, 반사판(801)은 예를 들어 필름 형상의 PET에 은을 증착한 것이나 알루미늄 등의 금속 박을 적층한 것 등으로 이루어진다.

소켓은 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)에 이용되는 소켓(702)과 실질적으로 동일한 구성을 하고 있다. 또, 도 17에서 도시의 편의상 램프(500)의 단 부에 대해서는 생략하고 있다.

도광판(802)은 반사판(801)에 의해서 반사된 광을 액정 패널 측으로 인도하기 위한 것으로, 예를 들어 투광성 플라스틱으로 이루어지며, 조명장치(800)의 밑면에 설치된 반사판(801)의 밑면부(801b) 위에 적층되어 있다. 또, 재료로는 폴리카보네이트(PC) 수지나 시클로올레핀계 수지(COP)를 적용할 수 있다.

확산시트(803)는 시야 확대를 위한 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지나 폴리에스테르 수지제의 확산 투과기능을 갖는 필름으로 이루어지며, 도광판(802)의 위에 적층되어 있다.

프리즘 시트(804)는 휘도를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들어 아크릴계 수지와 폴리에스테르 수지를 부착한 시트로 이루어지며, 확산시트(803) 상에 적층되어 있다. 또, 프리즘 시트(804) 상에 확산 판이 더 적층되어 있어도 좋다.

또, 본 실시 예의 경우에는 램프(500)의 둘레 방향에서의 일부분(조명장치(800)에 삽입한 경우의 도광판(802) 측)을 제외하고 유리관(502)의 외면에 반사시트(도시생략)를 설치한 아퍼쳐형의 램프라도 좋다.

상기와 같이 본 발명의 제 8 실시 예의 조명장치(800)의 구성에 의하면, 수은 사용량이 적은 램프를 이용하고 있으므로 환경부하가 작은 조명장치를 실현할 수 있다.

(제 9 실시 예)

본 발명의 제 9 실시 예의 조명장치의 정면도를 도 18 (a)에, 도 18 (a)의 A-A'선으로 자른 단면도를 도 18(b)에 각각 나타낸다. 본 발명의 제 9 실시 예의 조명장치(900)(이하, 「조명장치(900)」이라 한다)는 일반 조명용의 환 형상의 형광램프를 사용한 조명기구이다.

조명장치(900)는 본체부(901), 판 형상부(902), 램프홀더(903), 소켓(904), 램프(905)로 구성되어 있다.

본체부(901)는 그 내부에 점등회로(도시생략) 등을 수납하고, 예를 들어 그 상부로부터 전기 접속부(도시생략)가 도출해 있으며, 예를 들어 그 측면부로부터 램프(905)의 베이스(906)와 전기적으로 접속하기 위한 소켓(904)이 도출되어 있다.

판 형상부(902)는 본체부(901), 램프홀더(903)를 지지하는 부재이며, 예를 들어 원반 형상을 하고 있다.

램프홀더(903)는 원반 형상부(902)의 하면에 장착되어 있으며, 그 하단에 설치된 예를 들어 C자형의 협지편(挾持片)에 의해서 램프(905)를 지지하여 램프(905)의 낙하를 방지할 수 있다.

램프(905)는 환 형상의 열 음극 형광램프이고, 형상이 환 형상인 것과 베이스(906)가 램프(905)의 중간부에 위치해 있는 것을 제외하고는 제 6 실시 예의 저압 방전램프(600)와 실질적으로 동일한 구성을 하고 있다.

상기와 같이 본 발명의 제 9 실시 예의 조명장치(900)의 구성에 의하면, 수은 사용량이 적은 램프를 이용하고 있으므로 환경부하가 작은 조명장치를 실현할 수 있다.

(제 10 실시 예)

본 발명의 제 10 실시 예의 액정표시장치의 개요를 도 19에 나타낸다. 도 19 에 나타낸 것과 같이, 액정표시장치(1000)는 예를 들어 32[inch] 텔레비전이고, 액정패널 등을 포함하는 액정화면 유닛(1001)과 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)와 점등회로(1002)를 구비한다.

액정화면 유닛(1001)은 공지의 것으로, 액정패널(컬러필터 기판, 액정, TFT 기판 등)(도시생략), 구동모듈 등(도시생략)을 구비하고, 외부로부터의 화상신호에 의거하여 컬러 화상을 형성한다.

점등회로(1002)는 조명장치(700) 내부의 램프(500)를 점등시킨다. 그리고 램프(500)는 점등 주파수 40[kHz]~100[kHz], 램프전류 3.0[mA]~25[mA]로 동작된다.

또, 도 19에서는 액정표시장치(1000)의 광원장치로 본 발명의 제 7 실시 예의 조명장치(700)에 제 5 실시 예의 저압 방전램프(500)를 삽입한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 제 6 실시 예의 저압 방전램프(600)를 적용할 수도 있다. 또, 조명장치에 대해서도 본 발명의 제 8 실시 예의 조명장치(800)도 이용할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 제 10 실시 예의 액정표시장치의 구성에 의하면, 수은 사용량이 적은 램프를 이용하고 있으므로 환경부하가 작은 액정표시장치를 실현할 수 있다.

(변형 예)

이상, 본 발명을 상기한 각 실시 예에서 설명한 구체 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 내용이 각 실시 예에서 설명한 구체 예에 한정되지 않음은 당연하며, 예를 들어 이하와 같은 변형 예를 이용할 수 있다.

1. 수은방출체의 변형 예

(1) 변형 예 1

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 1의 사시도를 도 20에, 그 정면도를 도 21(a)에, 그 평면도를 도 21(b)에 각각 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 1(이하, 「수은방출체(104)」라 한다)은 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)와는 그 외형 형상이 다르다. 따라서 그 형상에 대하여 상세하게 설명하고, 그 외의 점에 대해서는 생략한다.

수은방출체(104)는 단부가 테이퍼 형상으로 되어 있다. 구체적으로는 수은방출체(104)의 소결체부(105)의 단부가 테이퍼 형상(105a)으로 되어 있다.

수은방출체(104)는 그 단부가 테이퍼 형상으로 되어 있으므로 이송할 때에 다른 수은방출체와 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또, 수은방출체(104)의 단부가 테이퍼 형상으로 되어 있으므로 세관(細管)의 저압 방전램프를 제작할 때에 유리 관으로의 수은방출체(104)의 투입을 용이하게 할 수 있다. 또, 수은방출체(104)의 일측 단부만이 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋다.

(2) 변형 예 2

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 2의 사시도를 도 22에, 그 정면도를 도 23(a)에, 그 평면도를 도 23(b)에 각각 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 2(이하, 「수은방출체(106)」라 한다)는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)와는 그 수은 방출부(107)의 형상이 다르다. 따라서, 그 형상에 대하여 상세하게 설명하고, 그 외의 점에 대해서는 생략한다.

수은방출체(106)는 수은 방출부(107)의 예를 들어 중심 축을 포함하는 그 축 방향으로 관통 구멍(107a)이 형성된 통 형상으로 되어 있다.

수은방출체(106)는 통 형상으로 되어 있으므로 수은이 그 내면과 소결체부(102) 측의 양측에서 방출되어 수은의 방출효율을 더 향상시킬 수 있다. 또, 수은방출체(106)의 내면에 소결체부가 더 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 고주파 가열할 때에 고주파 가열의 과전류가 수은방출체(106)의 내면에도 도달하여 수은 방출부(107)의 가열효율을 높여서 수은의 방출효율을 더 향상시킬 수 있다.

또, 도 22 및 도 23에 나타내는 수은방출체는 원통 형상으로 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다각형의 통 형상 등이라도 좋다.

그런데 관통 구멍(107a)의 직경 Dh의 수은 방출부(107)의 외경 Di에 대한 비율은 5[%] 이상 60[%] 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 이 경우, Dh가 지나치게 작으면 방출효율이 그다지 상승하지 않으며, 또, 지나치게 크면 소정의 수은 함유량을 얻을 수 없고, 또한 가열효율도 저하하기 때문이다.

(3) 변형 예 3

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3의 사시도를 도 24에 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3(이하, 「수은방출체(110)」라 한다)는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)와는 그 형상이 다르다. 따라서, 그 형상에 대하여 상세하게 설명하고, 그 외의 점에 대해서는 생략한다.

수은방출체(110)는 평판 형상이다. 구체적으로는 수은방출체(110)는 평판 형상의 수은 방출부(111)가 평판 형상의 소결체부(112)에 삽입되어 있다. 이 경우, 수은 방출부(111)가 2개의 소결체부(112)에서 양쪽이 삽입되어 있으므로 수은 방출부(111)의 가열효율이 높아져서 수은 방출효율을 더 향상시킬 수 있다. 또, 시트공법에 의해 프레스 성형가공으로 제작할 수 있으므로 제조공정을 더 간이화할 수 있다. 단, 도 24에 나타낸 구성(평판 형상의 구성) 이외의 다른 구성을 채용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 25에 나타내는 수은방출체(113)는 도 24에 나타낸 평판 형상의 구성을 굴곡시켜서 대략 원통 형상으로 한 것이다. 또는 도 26에 나타낸 수은방출체(114)와 같이 수은 방출부(111)의 단면이 소결체부(112)로 덮인 구성으로 하는 것도 가능하다. 도 26에 나타낸 구성의 경우, 수은 방출부(111)의 단면이 소결체부(112)로 덮여 있으며, 표면과 이면이 연속되어 있으므로 과전류의 효율을 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또, 수은 방출부(111)가 소결체부(112)에 의해서 덮여 있으면, 수은방출체의 일부(상기 소결체부의 일부)에 슬릿을 설치하는 것도 가능하다. 도 25 및 도 26에 나타낸 구성도 수은방출체의 일부에 슬릿이 형성되어 있는 형태라고 할 수 있으나, 예를 들어 도 1에 나타낸 수은방출체(100)의 길이방향의 중심 축 X₁₀₀에 대하여 슬릿을 평행하게 설치하거나 수직으로 설치하거나 경사지게 설치하거나 할 수도 있다.

수은방출체는 소결체부의 일부에 슬릿을 설치하면 슬릿의 부분에서 수은을 방출시키기 쉽게 하여 수은의 방출효율을 더 높일 가능성이 있는 한편으로, 슬릿의 존재에 의한 과전류의 효율의 저하의 문제도 발생하므로, 슬릿을 형성하는 경우의 설계에는 배려가 필요하다.

(4) 변형 예 4

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 4의 사시도를 도 27에 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예4(이하, 「수은방출체(115)」라 한다)는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 3의 평판 판 형상의 수은 방출부(111)에 한쪽 면만 소결체부(112)가 적층된 것을 나선 형상으로 감은 것이다. 구체적으로는 최종적으로 소결체부(112)가 외측이 되도록 소결체부(112)와 수은 방출부(111)가 적층된 것을 나선 형상으로 감은 것이다. 이 경우, 수은 방출부(111)의 한쪽 면을 소결체부(112)로 덮은 것이라도, 수은 방출부(111)의 양면을 소결체부(112)로 덮은 것이라도 좋다.

이와 같은 수은방출체(115)는 그 내부를 포함해서 전체적으로 고주파 가열에 의해서 가열되므로 수은의 방출효율을 더 향상시킬 수 있다.

(5) 변형 예 5

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 5의 사시도를 도 28에 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 5(이하, 「수은방출체(116)라 한다」는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)와는 그 형상이 다르다. 따라서, 그 형상에 대하여 상세하게 설명하고, 그 외의 점에 대해서는 생략한다.

수은방출체(116)는 봉 형상의 수은 방출부(101)에 띠 형상의 소결체부(117)가 감겨 있다. 이 구성에 의해, 수은방출체(116)는 수은 방출부(101)와 소결체부(117)를 동시에 압출하지 않아도, 수은 방출부(101)가 되는 봉 형상체의 배토를 성형한 후에 소결체부(117)가 되는 배토를 감음으로써 성형할 수 있다.

(6) 변형 예 6

본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 6의 일부 절취 사시도를 도 29에 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체의 변형 예 6(이하, 「수은방출체(118)」라 한다)는 본 발명의 제 1 실시 예의 수은방출체(100)와는 그 형상이 다르다. 따라서, 그 형상에 대하여 상세하게 설명하고, 그 외의 점에 대해서는 생략한다.

수은방출체(118)는 구 형상이고, 구 형상의 수은 방출부(119)의 외측 전체에 소결체부(120)가 적층되어 있다.

수은방출체(118)는 그 외측이 전부 소결체부(120)로 덮여 있으므로 수은방출체(118)를 이송할 때에 수은이 함유되어 있는 수은 방출부(119)에 직접 접촉하지 않고 작업할 수 있어서 작업의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 수은 방출부(119)가 전부 소결체부(120)로 덮여 있으면 구 형상에 한정되는 것은 아니며, 다면체 형상 등(예를 들어, 단면 직사각형, 단면 육각형 등)이라도 좋다. 구 형상의 경우, 각이 없으므로 이송 시에 수은방출체(118)끼리가 충돌함에 따라서 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또, 구 형상의 경우에는 수송 시에 다른 형상보다도 수송용기에 조밀하게 채워넣을 수 있으므로 이송의 효율을 높일 수 있다.

본 발명은 수은방출체, 그것을 이용한 저압 방전램프의 제조방법, 저압 방전램프, 조명장치 및 액정표시장치에 널리 적용할 수 있다.

Claims (14)

1. 티탄(Ti)과 수은(Hg)의 금속간 화합물을 포함하는 수은 방출부를 가지며, 상기 금속간 화합물은 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속간 화합물은 상기 수은 방출부의 전체 수은량에 대하여 40[wt%] 이상 100[wt%] 이하의 범위 내의 수은량을 갖는 상기 Ti_{1 .73}Hg를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속간 화합물은 상기 Ti_{1 .73}Hg를 제외한 잔존부가 Ti₃Hg인 것을 특징으로 하는 수은방출체.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 금속간 화합물은 상기 Ti_{1 .73}Hg를 제외한 잔존부가 Ti₃Hg인 것을 특징으로 하는 수은방출체.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 수은 방출부는 적어도 일부에 개구부를 갖는 용기의 내부에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 용기는 철 및 니켈 중 적어도 1종 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 수은 방출부와, 상기 수은 방출부를 덮는 금속의 소결체로 구성되는 소결체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 소결체부는 다공질 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수은방출체.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 소결체부의 기공률이 5[%] 이상인 것을 특징으로 하는 수은방출체.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 소결체부의 기공률이 5[%] 이상인 것을 특징으로 하는 수은방출체.
11. 청구항 1에 기재된 수은방출체를 유리관의 내부에 삽입하는 공정과, 상기 수은방출체를 가열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 방전램프의 제조방법.
12. 유리관과, 상기 유리관의 적어도 일방의 단부에 밀봉 부착된 리드 선과, 상기 리드 선에서의 유리관의 내부에 위치하는 단부에 장착된 전극을 구비하고, 상기 리드 선의 상기 유리관 내에 위치하는 부분 또는 상기 전극에 청구항 1에 기재된 수은방출체가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 저압 방전램프.
13. 청구항 12에 기재된 저압 방전램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
14. 청구항 13에 기재된 조명장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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