KR20110055383A - 방전 램프 - Google Patents

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사토시 마츠자와
다카후미 미조지리
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

PSA 용도에 최적인 광원을 제공하기 위해, 모노머를 중합시키기 위해 필요해지는 파장 300-380nm의 파장역의 자외선을 효율적으로 방사하는 방전 램프를 제공하는 것이다.
발광 가스로서 요오드를 포함하는 방전 용기(20)와, 방전 용기의 외표면에 형성된 한 쌍의 전극(11, 12)을 구비하며, 여기 요오드 분자를 형성함으로써 피크 파장 342nm의 자외선을 방사하는 방전 램프(10)로서,
상기 방전 용기(20)의 내표면에, 실리카 입자를 함유하는 미소 입자로 이루어지는 자외선 반사층(30)이 형성되고,
이 자외선 반사층(30)의 표면이며, 한 쌍의 전극(11, 12)의 방전 경로에 충돌하는 위치에 박막(40)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}
본 발명은, 발광 가스로서 요오드를 포함하는 방전 용기와, 방전 용기의 외표면에 형성된 한 쌍의 전극을 구비하며, 여기 요오드 분자를 형성함으로써 방사되는 자외선을 방사하는 방전 램프에 관한 것이다.
액정 디스플레이의 제조 공정에서는, 액정의 화소를 구성할 때에 액정에 모노머를 혼입시켜, 액정 분자를 경사시킨 상태로 모노머를 중합시킴으로써 액정 분자의 경사 방향을 고정시키는 기술(PSA : Polymer Sustained Alignment)이 이용되고 있다. PSA에 대해 개시하는 특허문헌 1에 의하면, 모노머를 중합시키기 위한 광원으로서, 액정에 주는 데미지가 적은 것, 모노머의 감도, 액정용 유리의 투과율 등을 고려하여, 모노머에 대해 예를 들면 파장 300-380nm의 자외선을 조사하는 것이 바람직하다고 되어 있다(특허문헌 1의 단락 0237).
모노머를 중합시키기 위해 필요해지는 파장 300-380nm의 자외선을 방사하는 자외선 광원으로서는 여러 가지의 것이 알려져 있지만, 현재 상태에서는 PSA 용도에 최적인 광원에 대해서는 검토가 거듭되어지고 있는 단계이다. 예를 들면, 수은을 방전 매체로 하여 파장 365nm의 자외선을 주로 방사하는 수은 램프, 금속 할로겐화물을 방전 매체로 하는 메탈할라이드 램프 등이 PSA 용도의 광원 후보로 되어 있다. 그러나, 수은 램프는, 복수의 수은 램프를 탑재하여 자외선 조사 장치를 구성하고자 한 경우에 자외선 조사 장치가 대형화한다는 문제가 있으며, 또, 수은을 방전 매체로 하기 위해 환경으로의 부하가 크다는 디메리트가 있다. 메탈할라이드 램프는 투입 전력에 비해 방사되는 자외선의 출력이 낮다는 에너지 효율의 면에서 문제가 있으며, 또, 할로겐화 금속을 방전 매체로 하기 때문에 환경으로의 악영향을 무시할 수 없다.
한편, 서로 대향하여 배치되는 유전체 재료로 이루어지는 한 쌍의 벽부와 한 쌍의 벽부의 단부에 접속된 시일링용 벽부로 구성되는 방전 용기를 구비하며, 방전 용기의 내부에 형성된 방전 공간 내에, 희가스, 할로겐 가스, 또는 이들의 혼합 가스를 충전하여, 상기 벽부를 통해 교류 전압 또는 펄스 전압을 인가함으로써 자외선을 방전 용기 외부로 방사하는 방전 램프가 알려져 있다. 이 종류의 방전 램프는, 복수의 방전 램프를 탑재하여 자외선 조사 장치를 구성하고자 한 경우에 자외선 조사 장치를 비교적 소형화할 수 있음과 더불어, 투입 전력에 비해 방사되는 자외선의 출력이 높기 때문에 에너지 효율이 우수하며, 또한, 크세논 가스, 크립톤 가스 등의 희가스를 방전 매체로서 사용하므로 환경으로의 부하가 작다는 실용적인 면에서 메리트가 크기 때문에, PSA용의 광원으로서 유망시되고 있다.
이러한 방전 램프는, 종래로부터 주로 액정 기판 등의 피처리물의 표면에 대해 진공 자외선을 조사함으로써 피처리물의 표면 개질을 하기 위한 광원으로서 사용되고 있지만, PSA 용도에서 모노머를 중합시키기 위해 필요해지는 파장 300-380nm의 파장역의 자외선의 출력이 불충분하였다.
일본국 특허공개 2003-149647호
본 발명은, 상기의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, PSA 용도에 최적인 광원을 제공하기 위해, 모노머를 중합시키기 위해 필요해지는 파장 300-380nm의 파장역의 자외선을 효율적으로 방사하는 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 제1 발명은, 발광 가스로서 요오드를 포함하는 방전 용기와, 방전 용기의 외표면에 형성된 한 쌍의 전극을 구비하며, 여기 요오드 분자를 형성함으로써 피크 파장 342nm의 자외선을 방사하는 방전 램프로서, 상기 방전 용기의 내표면에, 실리카 입자를 함유하는 미소 입자로 이루어지는 자외선 반사층이 형성되고, 이 자외선 반사층의 표면이며, 한 쌍의 전극의 방전 경로에 충돌하는 위치에 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본원 제2 발명은, 본원 제1 발명에 있어서, 상기 박막은, 알루미나 또는 이트리아 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 본원 제3 발명은, 본원 제1 또는 2 발명에 있어서, 상기 방전 용기에서, 한쪽의 전극에 대응하는 내표면에 자외선 반사층이 형성되고, 다른 쪽의 전극에 대응하는 내표면에는 자외선 반사층이 형성되어 있지 않으며, 상기 한쪽의 전극에 대응하는 위치에 형성된 자외선 반사층의 방전 공간에 면하는 표면에 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본원 제4 발명은, 본원 제3 발명에 있어서, 상기 박막의 두께는 3μm 이상, 10μm 이하인 것을 특징으로 한다.
본원 제1 발명에 따른 방전 램프에 의하면, 자외선 반사층의 표면이며, 한 쌍의 전극의 방전 경로에 충돌하는 위치에 박막을 형성함으로써, 자외선 반사층을 구성하는 실리카 입자가 플라즈마에 노출되지 않으며, 플라즈마에 포함되는 요오드 원자, 요오드 분자나 요오드 이온와 반응하지 않는다. 그 때문에, 자외선 반사층을 구성하는 실리카 입자의 표면에 산소 결함시키지 않으며, 자외선 반사층의 반사율 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 파장 300-380nm의 파장역의 자외선을 장시간에 걸쳐 효율적으로 방사하는 방전 램프를 제공할 수 있다.
본원 제2 발명에 따른 방전 램프에 의하면, 알루미나 또는 이트리아 또는 이들의 혼합물은, 요오드와 같은 부식물에 대해 내식성이 우수하며, 또한, 자외선을 투과하는 재료이므로, 박막에 의해 자외선 반사층을 구성하는 실리카 입자가 플라즈마 중에서 활성이 된 여기 요오드 원자, 여기 요오드 분자나 요오드 이온에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
본원 제3 발명에 따른 방전 램프에 의하면, 자외선 반사층이 형성되어 있지 않은 부분을 자외선 출사부로 함으로써, 플라즈마로부터 자외선 출사부로 직접 방사되는 자외선과 함께, 플라즈마로부터 자외선 출사부 이외로 방사되는 자외선을 자외선 반사층에서 반사시켜 자외선 출사부로부터 방사시킴으로써, 높은 효율로 자외선을 방사할 수 있다.
본원 제4 발명에 따른 방전 램프에 의하면, 박막의 두께를 3μm 이상으로 함으로써, 자외선 반사막이 박막에 덮이지 않는 부분이 발생하여 얼룩이 생기는 것을 방지한다. 또, 박막의 두께를 10μm 이하로 함으로써, 박막이 박리되지 않도록 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 방전 램프의 설명용 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 방전 램프의 자외선 반사층을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 3은, 방전 램프의 비교예를 도시한 설명용 단면도이다.
도 4는, 실시예의 측정 장치를 도시한 단면도이다.
도 1은 본 발명의 방전 램프(10)의 일례에 있어서의 구성의 개략을 도시한 설명용 단면도이다. (a)는 방전 용기(20)의 길이 방향을 따른 단면을 도시한 단면도, (b)는 (a)에 있어서의 A-A'선의 단면도이다.
이 방전 램프(10)는, 양단이 기밀하게 시일링되어 내부에 방전 공간(S)이 형성된, 단면 직사각형상의 중공 장척형의 방전 용기(20)를 구비하고 있다. 이 방전 용기(20)는, 상부 벽판(21) 및 상부 벽판(21)에 대향하는 하부 벽판(22)과, 상부 벽판(21) 및 하부 벽판(22)에 연결되는 한 쌍의 측부 벽판(23)과, 이들 상부 벽판(21), 하부 벽판(22), 및 한 쌍의 측부 벽판(23)으로 이루어지는 사각 통형상체의 양단을 시일링하도록 설치된 한 쌍의 단 벽판(24)으로 이루어진다. 방전 용기(20)는, 자외선을 양호하게 투과하는 실리카 유리, 예를 들면, 합성 석영 유리에 의해 형성된다.
방전 용기(20)에 있어서의 상부 벽판(21)의 외표면에 고전압 공급 전극(11), 하부 벽판(22)의 외표면에 접지 전극(12)이 구비되며, 이들 전극(11, 12)은 서로가 대향하도록 배치된다. 이러한 전극(11, 12)은, 망형상 구조로 되어 있으며, 그물코의 간극으로부터 광이 투과하도록 형성되어 있다. 재질로서, 예를 들면, 알루미늄, 니켈, 금 등이 이용되며, 예를 들면, 스크린 인쇄, 또는, 진공 증착의 수단에 의해 형성된다. 또, 각각의 전극(11, 12)은 적절한 고주파 전원(도시 생략)에 접속되어 있다.
방전 용기(20)의 내부에는 방전용 가스가, 예를 들면, 10∼160kPa의 압력으로 봉입되어 있다. 방전용 가스로서는, 크립톤, 아르곤 중 어느 1종류 이상의 희가스와 요오드 가스를 주로 포함하는 방전 가스가 봉입되어 있다. 이러한 구성의 방전 램프에, 고전압 공급 전극(11)과 접지 전극(12)의 사이에 예를 들면 1∼120kHz의 교류 전압 또는 펄스 전압을 공급함으로써, 방전 공간(S)에 면하는 내벽면에서, 방전 공간의 전체에 걸쳐 방전이 발생하고 있는 상태의 확산 방전과, 상기 확산 방전에 비해 공간적으로 수축된 띠형상의 형상을 갖는 필라멘트 방전의 양쪽이 혼재되어 발생한다.
이러한 방전에 의해, 방전 용기에 봉입된 요오드(I)의 양이온(I+) 및 음이온(I-)은, 요오드 이외의 아르곤, 크립톤 중에서 선택되는 1종류 이상의 원자 또는 분자와 다음 식과 같이 하여 반응함으로써, 여기 요오드 분자(I2 *)를 형성한다. 이하의 화학식에 나타내는 M은, 요오드, 크립톤 및 아르곤의 원자 또는 분자이다.
[화학식 1]
I+ + I- + M → I2 * + M
여기 요오드 분자(I2 *)는, 방전 가스에 포함되는 요오드 이온(I+ 및 I-)이 방전 가스에 포함되는 요오드, 크립톤 및 아르곤의 원자 또는 분자와 충돌을 반복함으로써 방전 공간에 형성되고, 피크 파장이 342nm인 요오드 분자 발광을 방사한다.
여기 요오드 분자를 형성하는 기가 되는 요오드 이온은, 준안정 여기 원자의 에너지에 의해 요오드가 전리되는 페닝 효과로 불리는 반응이 주된 요인이 되어 생성된다. 이 페닝 효과는, 크립톤 및 아르곤의 준안정 여기 원자의 에너지가 요오드 원자의 전리 에너지보다 약간 높음으로써 발생한다. 참고로, 준안정 여기 원자의 에너지는, 크립톤이 10.5eV, 아르곤이 11.5, 11.7eV이며, 요오드 원자의 전리 에너지는 10.4eV이다. 따라서, 크립톤, 아르곤으로부터 선택되는 1종류 이상의 희가스와 요오드 가스를 포함하는 방전 가스를 방전 용기에 봉입하면, 방전 공간에서 요오드 이온이 보다 많이 생성되어, 다수의 여기 요오드 분자가 형성되게 되므로, 피크 파장 342nm의 요오드 분자 발광의 출력이 향상할 것으로 기대된다.
방전 가스는, 크립톤, 아르곤 이외의 그 밖의 희가스를 포함하고 있어도 되지만, 크립톤이나 아르곤과 같은 희가스의 분압에 비해 이들 이외의 희가스의 분압이 높아지면, 상기한 페닝 효과가 약해지게 되므로, 그 밖의 희가스의 분압의 비율이 너무 높아지지 않도록 주의하는 것이 필요하다. 예를 들면, 크립톤, 아르곤 이외의 그 밖의 희가스의 분압은, 크립톤, 아르곤의 분압의 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
여기 요오드 분자로부터 방사되는 피크 파장 342nm의 요오드 분자 발광의 출력은, PSA 용도에서 모노머를 중합시키기 위해 필요해지는 강도로는 불충분하므로, 엑시머 방전에 의해 발생하는 자외선을 효율적으로 이용하기 위해, 방전 용기(20)의 방전 공간(S)에 대면하는 내표면에, 입자 퇴적체로 이루어지는 자외선 반사층(30)을 설치하고 있다. 구체적으로는, 상부 벽판(21)의 내표면의 고전압 공급 전극(11)에 대응하는 영역과, 전극(11, 12)의 대응하는 영역에서 벗어난 상부 벽판(21) 및 하부 벽판(22)의 내표면, 및, 측부 벽판(23) 및 단 벽판(24)의 내표면의 영역에, 자외선 반사층(30)이 형성된다.
한편, 방전 용기(20)에 있어서의 하부 벽판(22)의, 접지 전극(12)에 대응하는 내표면에서 자외선 반사층(30)이 형성되어 있지 않음으로써 자외선 출사부가 구성되어 있다.
자외선 반사층(30)은, 두께가 예를 들면 20∼100μm이며, 실리카 입자와, 실리카보다 융점이 높고, 자외선을 투과하는 미소 입자로 구성되어 있다. 실리카보다 융점이 높고, 자외선을 투과하는 미소 입자란, 예를 들면, 알루미나, 불화 리튬, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 불화 바륨 등이다. 또, 자외선을 흡수하는 재질, 예를 들면, 티탄이나 지르코늄, 이들 화합물을 미소 입자로서는 채용하지 않는다. 단, 자외선 반사층(30)의 불순물로서, 티탄이나 지르코늄이 혼입되는 경우가 있다.
도 2는, 본 발명의 방전 램프(10)의 자외선 반사층(30)을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 2를 이용하여, 자외선 반사층(30)을 구성하는 미소 입자에 의해 자외선이 반사되는 구조를 설명한다. 이러한 자외선을 투과하는 미소 입자로 구성되는 자외선 반사층(30)에 자외선이 입사하면, 일부는 미소 입자의 표면에서 반사되고, 또 일부는 굴절되어 입자의 내부로 투과하여, 다시 다른 표면에서 반사 또는 굴절된다. 복수의 미소 입자에서 이러한 반사, 굴절이 반복하여 일어남으로써, 자외선은 방향을 바꾸어, 자외선 반사층(30)의 외부를 향해 나아가게 된다. 자외선 반사층(30)에 입사한 자외선은, 미소 입자로의 입사 각도에 따라 여러 가지 방향으로 반사 또는 굴절되므로, 전체적으로 보면 자외선은 확산 반사된다.
단, 자외선 반사막(30)이 박리되어 자외선 출사부의 내표면에 퇴적되면, 방전 램프로부터 방사되는 광이 차폐되어 버린다. 그래서, 자외선 반사막(30)은, 방전 용기(20)를 구성하는 실리카 유리와 선팽창 계수의 값이 동일한 실리카 입자가 반수 이상, 예를 들면 실리카 입자가 60∼95% 포함되도록 형성되어 있다. 선팽창 계수의 값이 동일하거나 또는 근사한 것은, 접착하기 쉽다는 성질이 있으므로, 방전 용기(20)와 동질의 실리카 입자가 일정 이상 포함되도록 하여, 방전 용기(20)와의 접착력을 높이고 있다.
또, 실리카 입자는 방전 램프(10)에서 발생하는 플라즈마의 열에 의해 용융되어 입계가 소실되어서, 자외선을 확산 반사시킬 수 없게 되어 반사율이 저하하는 경우가 있다. 한편, 실리카보다 융점이 높은 미소 입자는, 플라즈마에 의한 열에 노출된 경우여도 용융되지 않는다. 그래서, 자외선 반사층(30)에 실리카보다 융점이 높은 미소 입자를 혼입시킴으로써, 서로 인접하는 미소 입자끼리 결합되어 입계가 소실되는 것을 방지하여, 자외선 반사층(30)의 반사율의 저하를 억제하고 있다.
자외선 반사층(30)에 포함되는 미소 입자는, 이하와 같이 정의되는 입자 직경이, 예를 들면 0.01∼20μm의 범위 내에 있는 것이며, 중심 입경(개수 기준의 입도 분포의 최대치)이, 자외선 반사층(30)에서, 예를 들면 0.1∼10μm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1∼3μm인 것이 바람직하다.
여기에서 말하는 「입자 직경」이란, 자외선 반사층(30)의 표면에 대해 수직 방향으로 파단하였을 때의 파단면에 있어서의, 두께 방향의 대략의 중간 위치를 관찰 범위로 하여, 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 확대 투영상을 취득하고, 이 확대 투영상에 있어서의 임의의 입자를 일정 방향의 2개의 평행선의 사이에 두었을 때의 당해 평행선의 간격인 페레(Feret) 직경을 말한다.
또, 「중심 입경」이란, 상기와 같이 하여 얻어지는 각 입자의 입자 직경에 대한 최대치와 최소치의 입자 직경의 범위를, 예를 들면, 0.1μm의 범위에서, 복수의 구분, 예를 들면 15 구분 정도로 나누어, 각각의 구분에 속하는 입자의 개수(도수)가 최대가 되는 구분의 중심치를 말한다.
그러나, 도 3과 같이 자외선 반사층(30)을 1층만 설치한 방전 램프를 장시간 사용하면, 실리카 입자가 용융된 영향이라고 생각되는 이상의 감소폭으로 자외선 강도가 떨어져 버리는 것을 발명자는 발견하였다. 발명자는 이 원인을 검토하여 다음과 같이 생각하고 있다.
실리카에 산소 결함이 발생하면, 단파장 영역에서 폭넓게 광을 흡수하는 것이 알려져 있다. 도 2에 나타낸 바와 같은 복수의 미소 입자의 표면에서 굴절되어 입자의 내부로 투과하는 것이 반복하여 일어남으로써 확산 반사되는 자외선 반사광은, 산소 결함이 발생한 실리카 입자를 투과할 때에 그 일부가 흡수되어, 결과적으로 자외선 반사층(30)의 반사율이 감소하고 있다고 추측된다. 산소 결함은, 실리카 입자가 방전 플라즈마에 노출되면, 플라즈마 중에서 활성이 된 여기 요오드 원자, 여기 요오드 분자나 요오드 이온 등이, 실리카의 결합(≡Si-O-Si≡)과 반응하여, 산소가 탈리하거나, 결합이 절단됨으로써 실리카 입자의 표면에 산소 결함(≡Si, ≡Si-O)이 발생하고 있다고 생각된다.
또, 자외선 반사층(30)을 1층만 설치한 방전 램프를 장시간 사용한 후, 방전 용기의 내부로부터 오산화이요오드(I2O5)가 검출되었다. 이것은, 실리카의 표면에서 여기 요오드 원자, 여기 요오드 분자나 요오드 이온 등이 반응하여, 산소가 탈리함으로써 오산화이요오드(I2O5)가 생긴 것으로 생각된다.
또한, 실리카 유리로 구성되는 방전 용기(20)의 표면도 방전에 노출되어 요오드와 반응함으로써, 방전 용기의 투과율도 감소한다. 그러나, 요오드와의 반응은 방전 용기(20)의 내표면의 극히 얇은 층에 한정되며, 또한, 자외선은 방전 용기(20)를 1번 투과하면 방사되고, 자외선 반사층(30)과 같이 몇 번이나 투과하는 것은 아니므로, 자외선의 조도 유지에 대한 영향은 작다.
그래서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 자외선 반사층(30)을 구성하는 실리카 입자가 플라즈마에 포함되는 요오드 원자, 요오드 분자나 요오드 이온과 반응하지 않도록, 자외선 반사층(30)에서 플라즈마에 노출되는 표면에 알루미나(Al2O3) 또는 이트리아(Y2O3)로 이루어지는 박막(40)을 적층하고 있다. 자외선 반사층(30)에서 플라즈마에 노출되는 표면이란, 구체적으로는, 방전 용기(20)의 고전압 공급 전극(11)에 대응하는 내표면에 형성되어 있는 자외선 반사층(30)의 방전 공간에 면하는 표면이다.
박막(40)은, 방전 공간의 플라즈마 중에서 활성이 된 여기 요오드 원자, 여기 요오드 분자나 요오드 이온에 자외선 반사층(30)을 구성하는 실리카 입자가 노출되는 것을 방지하기 위한 피막으로서 기능하는 것이고, 요오드와 같은 부식물에 대해 내식성이 우수하며, 또한, 자외선 반사층(30)에서 자외선을 반사시키기 위해 자외선을 투과하는 재료에 의해 구성하지 않으면 안 된다. 이러한 성질을 겸비한 재료로서는, 알루미나(Al2O3) 또는 이트리아(Y2O3)가 적당한 것을 발명자는 알아내어, 이 재료에 의해 박막(40)을 구성하고 있다. 특히, 알루미나(Al2O3)는 자외선의 투과율이 높다는 점에서 우수하다.
박막(40)에 이용되는 알루미나(Al2O3) 또는 이트리나(Y2O3)는, 자외선 반사층(30)의 표면으로의 부착 용이성이나, 재료의 입수 용이성으로부터, 입자 직경이 예를 들면 0.1∼10μm의 범위 내에 있는 미소 입자가 사용된다. 박막(40)을 구성하는 미소 입자도 자외선을 투과하므로, 복수의 미소 입자에서 이러한 반사, 굴절이 반복하여 일어남으로써, 자외선을 확산 반사할 수도 있다. 그러나, 박막(40)에는, 자외선 반사층(30)이 플라즈마에 노출되는 것을 방지하는 피막으로서의 기능을 기대하고 있으므로, 박막(40)을 구성하는 미소 입자가 용융되어 입계가 소멸되어서 반사 기능이 저감된 것이어도 된다. 따라서, 알루미나(Al2O3) 또는 이트리아(Y2O3)는 입자 형상의 것에 한정되지 않으며, 예를 들면, 졸·겔법에 의해 형성되는 치밀한 박막에 의해 박막(40)을 구성해도 된다.
또한, 또 한쪽의 전극인 접지 전극(12)에 대응하는 방전 용기(20)의 내표면은 자외선 출사부로 되어 있으며, 자외선 반사층(30)이 형성되어 있지 않으므로, 박막(40)을 형성할 필요가 없다.
또, 자외선 반사층(30)의 표면에 박막(40)이 형성되어 있는 부분에서 시일링하면 방전 용기(20)가 깨지기 쉬워지므로, 방전 용기(20)의 측부 벽판(23) 및 단 벽판(24)의 내표면에 형성되어 있는 자외선 반사층(30)의 표면에는, 박막(40)은 형성되어 있지 않다.
이어서, 본 발명의 방전 램프에 관한 실시예를 나타낸다.
실시예에 사용한 방전 램프는, 두께 2mm의 석영 유리로 이루어지고, 전체 길이 200mm, 폭 42mm, 높이 14mm, 방전 갭 10mm가 되도록 방전 용기가 구성되며, 이 방전 용기의 외표면에 전체 길이 150mm, 폭 32mm의 격자형상의 금속으로 이루어지는 전극을 구비한다. 방전 용기에는, 요오드가 1% 포함된 크립톤 가스와의 혼합 가스가 120kPa 봉입되어 있다. 방전 용기의 한쪽의 전극에 대응하는 내표면을 제외한 위치에 자외선 반사층이 형성되고, 고전압 공급 전극(11)에 대응하는 내표면에 형성되어 있는 자외선 반사층의 방전 공간에 면하는 표면에 박막이 형성되어 있다. 자외선 반사층과 박막의 구성을 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00001
(실시예 1)
상기의 사양을 갖는 방전 램프에 대해, 자외선 반사층의 두께를 30μm로 하고, 박막의 두께를 3μm, 5μm, 10μm, 15μm, 20μm로 변경한 것을 준비하였다. 각각의 박막의 두께에 대해 10개 제작하여, 박막의 박리 유무를 확인하였다. 제작 후의 램프를 육안으로 확인하여, 수mm 정도의 박막의 작은 조각이 박리되어 램프 내부에 산란되어 있는 상태를 박리 있음으로 하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pat00002
표 2에 나타낸 결과로부터, 박막의 두께는, 10μm 이하이면 박리가 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또, 실험의 과정에서, 3μm보다 작은 두께에서는, 자외선 반사막이 박막에 덮이지 않는 부분이 발생하여 얼룩이 생기기 쉬워지는 것을 알 수 있었다. 이것으로부터, 박막의 두께는 3μm 이상, 10μm 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 1에 이용한 방전 램프에 대해, 자외선 반사층의 두께를 30μm로 하고, 박막의 두께를 3μm로 한 것을 본 발명의 방전 램프로서 준비하였다. 또, 박막이 형성되어 있지 않으며, 방전 용기의 내표면에 자외선 반사층만이 두께 30μm로 형성되어 있는 점만이 상이한 것을 비교용의 방전 램프로서 준비하였다.
본 발명의 방전 램프와 비교용의 방전 램프를, 각각 1000시간 점등시킨 후의 자외선 강도의 유지율을 측정하였다. 각각의 방전 램프에 대해, 점등 직후의 상태와 1000시간 점등 후의 상태에서, 도 4에 나타낸 장치를 사용하여 자외선 강도를 측정하였다. 점등 직후의 자외선 강도와 1000시간 점등 후의 자외선 강도를 비교함으로써, 자외선 강도의 유지율(%)을 산출하였다.
자외선 강도 측정 장치는, 알루미늄제 용기(40)의 내부의 세라믹스제 지지대(41) 상에 측정 대상의 방전 램프(10)가 고정된다. 방전 램프(10)의 자외선 출사부에 대향하는 위치에서, 방전 램프의 표면으로부터 5mm 떨어진 곳에 분광기의 수광부(42)가 고정되고, 알루미늄제 용기 내부 분위기가 질소로 치환된다. 분광기 수광기는 도시 생략한 파이버에 의해 분광기 본체에 접속되어 있다. 전극(11, 12) 사이에, 입력 100W·주파수 70Hz의 교류 고전압을 인가함으로써, 방전 용기(20)의 내부에 방전을 발생시키고, 격자형상 전극을 통해 방사되는 자외선을 측정하는 분광기의 측정 스펙트럼으로부터 320∼350nm의 조도를 적산한 값을 이용하여, 자외선 강도를 비교한다.
측정 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00003
표 3에 나타낸 결과로부터, 자외선 반사층의 한 쌍의 전극의 방전 경로에 충돌하는 위치의 표면에 박막을 형성함으로써, 자외선 반사층의 반사율 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 방전 램프를 1000시간 점등해도 점등 초기의 자외선 강도를 거의 유지할 수 있는 것이 확인되었다.
10 : 방전 램프
11 : 고전압 공급 전극
12 : 접지 전극
20 : 방전 용기
30 : 자외선 반사층
40 : 박막

Claims (4)

  1. 발광 가스로서 요오드를 포함하는 방전 용기와, 방전 용기의 외표면에 형성된 한 쌍의 전극을 구비하며, 여기 요오드 분자를 형성함으로써 피크 파장 342nm의 자외선을 방사하는 방전 램프로서,
    상기 방전 용기의 내표면에, 실리카 입자를 함유하는 미소 입자로 이루어지는 자외선 반사층이 형성되고,
    이 자외선 반사층의 표면이며, 한 쌍의 전극의 방전 경로에 충돌하는 위치에 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막은, 알루미나 또는 이트리아 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 방전 용기에서, 한쪽의 전극에 대응하는 내표면에 자외선 반사층이 형성되고, 다른 쪽의 전극에 대응하는 내표면에는 자외선 반사층이 형성되어 있지 않으며,
    상기 한쪽의 전극에 대응하는 위치에 형성된 자외선 반사층의 방전 공간에 면하는 표면에 박막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 박막의 두께는 3μm 이상, 10μm 이하인 것을 특징으로 하는 방전 램프.
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