200933688 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種水銀導入裝置，尤指一種用於將 水銀導入螢光燈’且尤其用於液晶電視及顯示器等的背光 板模組（Back Light Unit: BLU)之螢光燈。 【先前技術】 ❹ ❹ 螢光燈在發光的過程必須有少量的水銀，但因國際上 嚴格管制產業使用如水銀般的有害物質，為發光用途最好 在榮光燈製造程序中注入不影響性能的少量水銀（數mg : 因燈的種類和大小略有不同）。 因此，為了能正硪導入少量的水銀，必須要有一種水 銀導入裝置，其包含組成物及該組成物的容器，其能高效 率放出水銀、且能安定保持水銀。 組成物的容器材料通常使用鋼鐵、鎳或鎳處理過的 鐵’尤其在考慮製造成本降低及實用性方面之後，主要使 用在Fe板的兩面電鍍Ni的Ni鍍層板/鍍層之構造 物。但是，在使用前述鍍層構造物的時候，當電鍍過程混 =質、錢不均勻的情況，均會對水銀放出造成負面的 =響。因此，要求-種水銀放出效率高、且能安定保持水 現有容筒形、球形或棒形且無水銀 =的開口部，就算㈣口部也因其形狀而水銀放出效果 溝样J 成，擠入容器之後’由於板材的堆疊形成 溝槽或縫隙形狀的開口部的情形，在製造過程㈣塵的發 5 200933688 生激烈，有使擠入的組成物遭到破碎之虞。在容器形成的 開口。p擔負組成物含有水銀以蒸氣形態於燈内放出之工 . 作，展開燈内部殘餘氣體吸附、去除之功能。因此，要求 . 容器須形成適當的開口部，以便不僅能適當保持組成物， 而且高效率放出水銀及吸附、去除殘餘氣體。 另一方面’螢光燈的燈内真空度越高（部分充填惰性 氣體的燈不含空氣）性能就越佳且壽命也越長。因此，使 用於水銀導入裝置的組成物，必須具有可化學吸附方式去 © 除燈内氣體的特性’而因此針對待去除的殘留氣體成分與 使用條件，混合各種的金屬成分後製成。前述組成物的終 極目的是安定保持水銀，及對應於燈内特定的溫度條件而 谷易活化、容易放出水銀、且易吸收燈内的不純氣體。又， 當燈完成之時，水銀放出後的水銀導入裝置仍殘留於燈 内，也可容易去除等。 .另一方面，為使其内部充填的組成物中的水銀活化， 水銀導入裝置歷經高溫加熱的程序。為使水銀放出的最適 © 活化溫度已知約為550〜650〇C，但在以前’大部分组成物 . 的活化溫度約為700〜75(TC，均在比最適溫度更高溫活化。 S活化溫度太面之時，則誘發電極氧化而使螢光燈的性能 無法充分發揮，在使用普通玻璃製造螢光燈的情況，於製 造過程玻璃有不财受損的問題。又，使用在無前述溫度問 題如石英般的硬質玻璃之情況，原物料成本當然增高，另 也有必須裝配能在高溫放出水銀的高價格的高周波裝備之 困難問題。又，在高溫放出水銀的組成物’有在活化階段 只能放出總水銀量的約30〜40〇/〇的水銀之問題。因此，燈内 200933688 必須導入比必要量多2〜3倍的水銀量才能使燈正常運作。 過量的水銀直到燈的壽限為止仍殘留在燈内釺果和致 燈的處理問題。反之’當水銀在500。。以下“:: 時，因在燈製造程序中預先放出水銀而組成物中幾乎不殘 存有水銀，導入燈内的水銀低於必要的量故無法達成預 目的之效果。 ’ ❹
如前述般，I以前的水銀放出效果低的組成物 況，有因燈製造時所需單位組成物的量必然更多，製造】 本增高，由於水銀放出率無法維持一定，故有^之質 偏差大的問題。因此，要求能安定保持水銀，同時在商 溫度也可在低溫活化，且水銀放出率高的組成物。L 【發明内容】 本發明之目的係提供一種水銀導入裝置，其包含組成 物及該組成物的容器，其能為螢光燈定量導入少量的水 銀，提尚水銀放出效率、安定保持水銀。 具體而言，本發明之目的係提供一種容器， 水銀放出效率、安定保持組成物。蛟同 本發明的另一目的係提供一種組成物，其一面能安定 保2水銀，一面在燈内對應於特定的溫度條件而容易活化 並容易放出水銀，且容易吸附燈内的不純氣體。 本發明有關於一種水銀導入裝置，包括含有Hg化合 ，的組成物及該組成物的容器。該容器由板材製成，其包 含由鐵構成的板的兩面以Ni構成的包覆金屬堆積後形成 之上部Νι包層/pe板/下部Ni包層的3層構造，該板材的全 7 200933688 - 厚為0.05〜0.4 mm，上部及下部的Ni包層厚度分別為1.0〜20 μηι。又’該容器包含溝槽或縫隙形態的開口部，而最好該 開口部的寬度為0.15〜〇·6 mm、深度為0.1〜0.6 mm。又， - 本發明的水銀導入裝置可切斷成各種的長度使用，其切斷 面最好具有同一的斷面形狀及斷面積。 本發明有關的組成物包含用於水銀放出的水銀含有金 屬間化合物（ intermetallic compound)或化合物（以下，本 發明通稱此種水銀含有物質為「水銀化合物」）^前述組成 ® 物包含⑴Ti 0.05〜5重量％、或Ta 0.05〜5重量％、或Ti與 Ta其含量之和達到如0.05〜5重量％，（ii) Ti1()〇-xHgx (X值 為10以上60以下）的水銀化合物及zriG()_YAlY( Y值為10 以上70以下）的Zr-Al合金按Ζ··10-Ζ (Z值為5以上9以 下）的重量比率混合的混合物構成殘餘部分。又，前述組 成物也可另含Fe 〇.〇5〜5重量0/〇。 '此外’本發明有關水銀導入裝置中充填之組成物，含 Ta0.05〜5重量％ ’ Til()() xHgx (X值為1〇以上60以下；）的 ，© 水銀化合物構成殘餘部分。又，前述組成物也可另含F e 0.05〜5重量％。 本發明由於使用包含Ni包層/Fe板/下部Ni包層的3 層構造之板材作為組成物容器的材料，而其在水銀放出過 程阻擋本身不純氣體的發生並且提高水銀放出效率。又， 由於在前述容器形成溝槽或縫隙形狀的開口部，故可安定 將水銀導入燈内部’不僅使水銀放出效果極大化，而且使 作業環境的污染問題極小化。又，本發明有關的組成物， 提高吸附效率、因強耐腐蝕性而防止組成物的氧化、增大 8 200933688 - 水銀放出效果並可使之在低溫活化、降低費用。 【實施方式】 • 本發明有關的組成物的容器，其材料使用板材，其包 含上部Ni包層/Pe板/下部Ni包層的3層構造，係由鐵構成 的板的兩面以Ni構成的包覆金屬堆積後形成者。最好，該 板材的全厚為0.05〜0.4 mm，上部及下部的Ni包層厚度分 別為1.0〜20 μιη。 ® 本發明的效果，由於使用由Ni包層/^板/^包層構成 之構造物’較之在Fe的兩面電鍍Ni之現有的Ni鍍層/pe 板/Ni鍍層之構造物’因在工程中不含有雜質，故在由水銀 化合物含有組成物放出水銀的過程中阻斷本身不純氣體的 發生並且提高水銀放出效率。又，在水銀化合物含有組成 物充填之容器導入燈之後，有效利用高周波裝備等而加熱 以使水銀放出之時，當Ni鍍層/Fe板/Ni錄層之構造物的情 況，因熱傳導度下降、熱輻射率低下而需要更多的熱量。 ·〇 反之，在Ni包層Ae板爪i包層之構造物的情況，板材構造 物的厚度同一的時候，包層之Ni層厚度比電鍍板材相對較 厚’因厚度均一、混入雜質少故熱傳導度提高，結果熱輻 射率相對增高（鎳的熱傳導度=0·907 w/em.k、鐵的熱傳導 度=0.802 w/cm.k)。 基於以上，即便較小的熱量也能供應燈所必要的熱， 使因過多的熱供應引起電極氧化之可能最小化、達到水銀 放出效率極大化，發揮高周波裝置的效率提高而製造 200933688 •又，本發明的組成物的容器形狀，包含溝槽或縫隙形 態的開口部，變化該開口部的形狀而使安定的水銀導入燈 - 内部成為可能’可使水銀導入效率極大化。水銀導入裝置 .的開口部也可使之成各式各樣如線形態或棒形態的斷面形 狀，進行組成物内含有水銀以水銀蒸氣形態於燈内放出之 工作，達成可吸附、去除燈内部殘餘氣體之功能。 本發明中，容器形成之溝槽或縫隙形態的開口部寬度 最宜為0.15 mm〜0.6 mm，最佳為0.2 mm〜0.4 mm，視情況 ❿ 而定該開口部貫穿容器壁而可達到一定部分的組成物，但 溝槽或縫隙的深度最宜為0.1 mm〜0.6 mm。在溝槽窄的情 況，水銀放出不容易，溝槽寬度越寬則水銀放出效果越增 加，但當超過0. 6 mm之時，就無法安定保持容器内的組 成物’組成物碎成粉狀而成形性破壞，故難以導入燈内使 用。又’溝槽的深度越深水銀則放出效果越增加，但在溝 槽的深度超過0.6 mm的情況，組成物擔負吸附氣體的吸氣 劑之特性無法充分發揮。與以前無溝槽、或窄溝槽的水銀 ® 導入裝置比較，本發明的形狀具有顯著提昇水銀放出的效 果，可透過下述的實施例得以减認。 參照以下的圖式，列舉具體例以說明本發明，但這些 具體例僅為本發明的部分實施例，並非為了限定本發明者。 圖1 t裝置（10)係將Ni包層/Fe板/下部Ni包層的板材 成形為具有如五角形（係如在五角形的一邊開啟該部分之 的形狀）的斷面之後，於其内部充填含有水銀化 合物的組成物（11)，形成容器的兩側壁的端部（13, 13’)係開 口部之細長溝槽（14)般彎折的形態。此時’溝槽保持/定 200933688 - 的開口部的寬度’並採取如水銀最容纽出般的形態， 在形成該溝槽的過程中於上部施以連續滾壓（r〇Uing)以固 • 定組成物。因此，為使組成物粉末保持在容器内部取得更 . 為有效的結果。 本發明的特徵在於組成物的充填與溝槽的形成同時或 連續進行，係在製造容器的形狀之過程中充填組成物之方 式所製成，由於施以連續滾壓之組成物凝固效果，幾乎不 產生粉塵，使用時也幾乎不會有被粉碎之虞。因此，以前 ® 的水銀導入裴置的製造過程及使用時，組成物含有的水銀 粉末飛散有污染作業環境的問題，而本發明的製造工程因 粉塵發生較少，故具有可改善作業環境之優點。 所製造之水銀導入裝置係線形態，也可繞成線圈形 態，也可針對目的切斷成適當的大小後使用。 圖2〜7所示為本發明有關水銀導入裝置的斷面形狀， 其包括五角形、圓形、三角形、四角形等種種的形狀。製 造方法係與圖1有關說明的製造方法相同。 © 如在圖1〜9中所示’本發明的水銀導入裝置的形狀可 按照標的燈的形狀及大小而可種種方式變更後使用。 又，本發明的水銀導入裝置可切斷成各種的長度使 用，切斷長度按照用途而可能種種方式變更，例如，使用 於外部電極螢光燈（External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL)或冷陰極螢光燈（c〇ld Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)導入水銀的用途之情況’通常取2〜15 mm長度使 用。最好能使其切斷面具有同一的斷面形狀及斷面積以提 高實用性’保持一定的最終製品的品質。又，在燈的最終 11 200933688 •製造階段，水銀導入裝置仍殘留在燈内，容易去除亦為可 能。 .又，本發明再提供一種組成物，其係充填於前述容器 内。該組成物係於水銀化合物内混合1或2種以上的金屬 後製成，其選自由Zr-Al合金、Ti、Ta及Fe所組成之群。 具體而言，本發明係提供一種組成物，其包含⑴TiO.05〜5 重量％、或Ta 0.05〜5重量％、或Ti與Ta其含量之和達到 如0.05〜5重量％，（ii) Tii〇〇_xHgx( X值為10以上60以下’ ❹ 最宜為15以下50以上，最佳為20以下40以上）的水銀 化合物及Zr1G()_YAlY (Y值為10以上70以下，最宜為20 以下50以上，最佳為25以下45以上）的Zr-Al合金按 Z:10-Z (Z值為5以上9以下）的重量比率混合的混合物 構成殘餘部分。又，本發明提供一種組成物，其於該組成 物另含Fe 0.05〜5重量0/〇。
Zr為最普遍使用的構成成分，係一種财腐姓性強且不 純氣體吸附能力優的元素，在空氣中按照如下述反應式1 〇 及反應式2般的發熱反應，進行不純氣體的化學清除工作。 【反應式1】
Zr + 02 — Zr〇2 【反應式2】
Zr + l/2N2 ZrN 又，A1具有高電導度及熱傳導度，加工性及耐腐蝕性 優異之特徵。 12 200933688 - 又’ Ti有更高的吸附效果，增加水銀放出率並及因難 耐腐蝕性有防止組成物氧化之效果。耵最宜添加〇 〇5—5 # .量％。未達〇.05重量％之時，無法得到耐腐錄的致果， - 超過5重量％之時㈣對效果下降難經濟性。 又，Ta因有腐蝕防止效果使組成物安定化，如透過下 述的實施例所証明般，可提高水銀放出效果。而且，Ta< 使活化溫度下降l〇(TC而提高低溫活化效果。最寬添妒 0.05〜5重量％，未達〇.05重量％之時，無法得到低滇漆化 ® 效果，超過5重量％之時則因Ta價昂而費用對效果下降毫 無經濟性。即，本發明依據在組成物内添加Ta〇 〇5〜5重耋 %，而可在550〜650°C的理想活化溫度使水銀放出成為< 能。因此，可使電極損傷最小化，並且有使用一般的高滇 爐及天然氣（瓦斯爐）火等可製造的優點，無須如燈製造> 程所使用之高價的高周波裝備。又，因透過低溫活化而权 高水銀放出效果之下，可正確注入水銀的量故可製造出高 品質的燈’不僅使作業環境的污染問題最小化，而真因達 •® 到壽限之廢燈完全不殘留有水銀量故可排除環境問題。 .又，鐵係熱和電的良導體，在組成物的活化工程時擔 當提高活化效率之媒介物的角色。組成物的容器的材料使 用鋼鐵、鎳或鎳處理過的鐵之情況，依據少量添加具有與 容器材料近乎相類似的電及熱傳導性之Fe，而在組成物活 化工程中投入電和熱時得到更順當的熱傳導效果。但是， 組成物多量含有Fe之情況，易誘發組成物的氧化反而使性 能降低。具體而言，Fe最宜添加0.05〜5重量％。未達0 05 重量％之時’無法得到媒介物功能的增大效果，超過5重 200933688 - 量％之時則會誘發組成物的氧化反而使性能降低。另一方 面’ Fe係一種可最廉價取得的礦物，故也有降低原物料成 - 本之效果。 . 此外’本發明提供一種組成物，其包含Ta0.05〜5重量 %、Ti_-XHgx (X值為1〇以上60以下，最宜為15以下 50以上，最佳為20以下40以上）的水銀化合物構成殘餘 部分。又，本發明提供一種魬成物，其於該組成物另含Fe 0.05〜5重量％。本發明由於無須添加Zr及A1故獲得相對 © 成本降低的效果’較之添加Zr及A1之組成，水顯示銀放 出率幾乎同等的效果。該效果可透過下述實施例得以確認。 另一方面’組成物的形態最宜使用粉末粒徑150 μιη以 下佔95%以上者，實質上全部粒子的粒徑在15〇μιη以下者 更佳。粉末的粒度越小，粉末的比表面積就越大，可提高 組成物的不純氣體吸附效率及水銀放出效桌。粒徑超過J50 μιη時則吸附效率相對降低，水銀放出效果也急劇下降。又 粒子的大小過小時，管理上發生困難且有易被氧化之虞。 組成物遭受氧化的情況，仍然投入燈使用則水銀放出及不 純氣體吸附之固有功用也都無法充分發揮。 實施例 效果试驗1 ·對應於容器的材料之水銀析出效果的比較 圖8及表1係將組成物的容器的材料分別使用犯鍍層 =板洲鍍㈣板材或Ni包層如板顺包㈣板材之水銀 V入裝置杈入燈内，透過水銀放出程序的燈破壞實驗測定 燈内不純氣體合量之結果。實驗所使用之裝置的大小及水 200933688 •銀含量相同，高周波功率固定在4.3 kV。如圖8及表1所 示般，使用Ni包層/Fe板/Nii包層的板材之水銀導入裝置’ • 較之使用Ni鍍層/Fe板/Ni鍍層的板材的板材之水銀導入裝 置，其燈内不純氣體含量相對較少。 圖9係例示Ni鍍層/Fe板/Ni鍍層的板材或Ni包層Ae 板/Ni包層的板材之斷面者，較之Ni鍍層/Fe板/Ni鍍層的 板材，Ni包層Ae板/Ni包層的板材中形成的Ni層較厚。 圖10及表2係表示分別使用Ni鍍層/Fe板/Ni鍍層的 ❹ 板材或Ni包層/Fe板/Ni包層的板材製造成EEFL之後’水 銀析出量的測定結果。較之使用Ni鍍層/Fe板/Ni鍍層的板 材之情況，使用Ni包層/Fe板/NTi包層的板材之情況’其水 銀析出量的平均由2.92 mg增加到3.90 mg，水銀析出率也 由 60.14% 增加到 80.46%。 【表1】 項目 η2(%) CH4(°/〇) N2(%) CO (%) 〇2(%) C02(%) Ni錢層/Fe極/Ni鍍層 0.0027 0.0041 0.0218 0.0019 0.0003 0.0005 Ni包層/Fe板Μ包層 0.0016 0.0011 0.0149 0.0009 0.0001 0.0002 【表2】 區分 Ni鑛層/Fe板/Ni鐘層 Ni包層/Fe板/Ni包層 高周波功率（kV) 4.3 4.3 吸氣劑長度（mm) 5 5 每單位長度之水銀 含量 〇ng/mm> 0.97 0.97 15 200933688 1 2.83 3.88 2 2.96 3.85 3 2.88 3.72 4 3.32 3.87 5 2.75 3.85 6 2.82 3.99 7 2.79 4.10 8 2.93 3.95 9 2.97 3.91 平均值 2.92 3.90 最大值 3.32 4.11 最小值 2.75 3.72 最大值與最小值之差 0.57 0.39 Hg析出效率 60.14% 80.46% 效果試驗2:對應於容器形狀的水銀放出效果比較 將本發明的、组成物充填於無溝槽的球形（81 )、無溝槽 的圓筒形（82)、溝槽非常細的棒形（83)的容器及如圖1所示 般的本發明有關溝槽寬度為0.15 mm〜0.6 mm的容器，製造 成4種水銀導入裝置後，進行水銀放出效果的比較。將上 述水銀導入裝置分別導入真空腔内，以感應加熱處理使真 空腔内的溫度於10秒間上昇至900°C並保持在900°C 20秒 間之後，再利用水銀分析測定儀測定樣品内的殘餘水銀之 方法進行，對應水銀導入裝置的形狀之水銀放出效率示於 圖11。若依據圖11，較之球形（81)及圓筒形（82)，有溝槽 16 200933688 的棒形（83)及本發明的形狀(84)的水銀放出效率較高’較之 溝槽最細的棒形（83)，係本發明之溝槽寬度〇.15 mm〜〇.6 mm的形狀（84)呈現出高的水銀放出效率。 效果試驗3:依據组成物之水銀放出效果比較 將Ni包層/pe板/Ni包層的板材成形為斷面呈五角形的 谷器之後，於其内部充填組成物，連續彎折容器兩側壁的 端部使形成如淺溝狀的開口部，製造成如圖1所示般的線 ❹ 形之後’切斷成一定形態而完成水銀導入裝置準備。該水 銀導入裝置，側面為1.13x〇.9 mm，具有4.5 mm的長度。 使水銀含量每單位水銀導入裝置的長度1 mm統一為1〇2 mg (即，l.〇2 mg/mm)。水銀放出試驗係將該水銀導入裝 置導入真空腔内，以感應加熱處理使腔内的溫度於10秒間 士昇至=0(TC並保持在9⑻。c 2〇秒之後，利用水銀分析測 定儀測定樣品内的殘餘水銀之方法進行。各樣品内的放出 水銀量以％單位比較並表示於表3。 •❿ 【表3】 區分 化學成分 (重量°/〇) 水銀 放出 率 Ti Hg Zr A1 Ta Fe 比較例1 殘量 47 17 3 卞 '--- 92% 實施例1 殘量 47 17 3 2 ^ ^ /〇 ----—^ 96% 實施例2 殘量 47 15.5 2.5 — 93% 實施例3 殘量 47 15.5 2.5 2 —— 97% 17 200933688 實施例4 殘量 47 17 3 — 1 94% 實施例5 殘量 47 17 3 2 1 98% 實施例6 殘量 47 17 3 2 1.5 99% 比較例2 殘量 47 — 一 — — 80% 實施例7 殘量 47 — — 2 — 87% 實施例8 殘量 47 — — 2 1 89% 當依據前述表3之時，比較例1係使用只含Ti-Hg化 ® 合物及Zr-Al合金構成之組成物，實施例1係使用於比較 例1的組成另添加2重量％的Ta之組成物而測定水銀放出 率者。另添加Ta 2重量％之實施例1中水銀放出率增加了 4%。實施例2係於比較例1的組成中減低Zr及A1的含量， 另添加2重量％的Ti之情況。由於另添加Ti，水銀放出率 較比較例1增加了 1%。實施例3係在實施例2的組成再添 加2重量％的Ta之情況。較之實施例2，由於Ta的添加水 銀放出率增加了 4%。又，當比較實施例1和實施例3之時， Ο 即使在含有2重量％的Ta之組成中，減低Zr及A1的含量 而再添加2重量％的Ti，水銀放出效率也增高了。實施例4 係在比較例1的組成添加了 1重量％的Fe。實施例4與比 較例1相比，水銀放出率也增加了 2%。實施例5及實施例 6係於比較例1的組成，分別各添加了 2重量％的Ta，同 時少量添加Fe而製造組成物之情況。此時，水銀放出率較 比較例增高了 6〜7%。比較例2係僅以Ti及Hg製造組成物 之情況。實施例7係於比較例2的組成只添加2重量％的 Ta。實施例7較之比較例2，水銀放出量增高了 7%。實施 18 200933688 . 例8係於比較例2的組成少量添加Ta及Fe之情況，較之 比較例2水銀放出率增加了 9%。X，較之實施例7僅添加 . Ta之情況，如，施，8般同時添加Ta&Fe之情況，水銀 放出率更為增高。實施例7〜8未添加Zr& a卜同時於Ti 及Hg添加Ta或Ta及Fe而得到相對成本降低的效果，當 與比較例1比較之時，在水銀放出率並無大的差異。 如前所述，說明了本發明有關之較佳實施例，但本發 明並不限定於刖述的實施例，在不脫離本發明所申請以下 ❺ 的專利净請範圍之前提下，只要具備該發明所屬領域的一 般知識者皆屬於其相關範疇。 【圖式簡單說明】 圖1〜7係本發明的組成物的容器以各種形狀表示之水銀導 入裝置圖例。 圖8係依據EEFL燈破壞實驗所測定燈内不純氣體的含量 之結果圖。 〇 圖9係Ni鍍層Ae板/Ni鍍層的板材及Ni包層Ae板包 層的板材之斷面形 狀圖例。 圖10係依據Νι鍍層/Fe板/Ni鍍層的板材及Ni包層汴“反爪^ 包層的板材之水 銀析出量所測定之結果圖。 ffi 11係對應於水銀導入裝置的形狀之水銀放出效率的比 較圖。 【主要元件符號說明】 10 :本發明之水銀導入裝置 19 200933688 11 :本發明之組成物 12 :本發明之組成物的容器 13, 13’ ：組成物的容器之端部 14 :溝槽 81 :無溝槽的球形水銀導入裝置 82 :無溝槽的圓筒形水銀導入裝置 83 :溝槽非常細的棒形水銀導入裝置 84 :本發明之水銀導入裝置 20