KR100562841B1

KR100562841B1 - 형광램프용 유리관

Info

Publication number: KR100562841B1
Application number: KR1020030074237A
Authority: KR
Inventors: 이원혁
Original assignee: 주식회사 네오비트로
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2006-03-24
Also published as: KR20050038922A

Abstract

본 발명은 붕규산유리로 제조된 형광램프용 유리관을 개시한다. 본 발명의 유리관은 CeO₂와 V₂O₅로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 함유하며, 선팽창계수가 30∼380℃의 온도범위에서 34∼55×10^-7/℃인 붕규산유리로 제조된다. 본 발명의 유리관은 기계적 강도가 높고, 저팽창으로서 내열성이 우수하며, 유전손실이 낮은 붕규산유리로 구성되어 세경화 및 박육화시켜 제조할 수 있다. 또한, 자외선 흡수가 우수하기 때문에 유해자외선을 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 장시간 점등되는 세경의 조명장치, 특히 액정표시장치용 백라이트유닛의 광원으로 매우 적합하다.

Description

형광램프용 유리관{GLASS TUBE FOR FLUORESCENT LAMP}

도 1은 본 발명에 따른 유리관이 적용되어 있는 냉음극 형광램프의 예를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 유리관이 적용되어 있는 외부전극 형광램프의 예를 나타낸 단면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 유리관 12: 전극

14: 형광체 16: 리드

본 발명은 세경 형광램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세경화와 박육화시켜 제조할 수 있고 우수한 특성을 보유하는 냉음극 형광램프(Cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 외부전극 형광램프(External electrode fluorescent lamp; EEFL)용 유리관에 관한 것이다.

주지하고 있는 바와 같이, 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프는 액정표시장치(Liquid crystal display; LCD)의 백라이트유닛(Backlight unit)을 구성하는데 주로 사용되고 있으며 백라이트유닛의 휘도, 색도를 결정하는 중요한 구성요 소이다. 백라이트유닛의 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프로부터 발광되는 빛은 반사판(Reflector)에 반사되어 도광판(Light guide plate)으로 입사되고, 도광판은 액정표시장치의 배면에 반사판으로부터의 선형광을 면광원으로 투사시킨다. 이와 같은 냉음극 형광램프에 있어서 유리관의 양단에 부착되어 있는 두 전극간의 방전에 의하여 유리관에 봉입되어 있는 희토가스와 수은이 여기되며, 여기된 수은전자가 발생시키는 자외선(중심파장 253.7nm)은 유리관의 내면에 도포되어 있는 형광체에 충돌된다. 형광체는 백라이트유닛의 광원으로 가시광선을 발생시키며, 이때 형광체의 파장은 조성에 의하여 결정할 수 있다. 또한 외부전극 형광램프는 여기된 수은전자가 발생시키는 자외선이 유리관의 내면에 도포되어 있는 형광체에 충돌하여 가시광선이 발생되는 것은 냉음극 형광램프와 동일하지만, 냉음극 형광램프에 비해 내부전극과 리드를 사용하지 않고 외부전극에서 가한 전계에 의한 전자방출 방식으로 작동되며, 열방출, 수명, 휘도, 백라이트유닛의 부품감소등 여러 가지 장점으로 냉음극 형광램프에 대한 대체품으로 기대된다.

한편, 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프는 액정표시장치의 박형화, 경량화와 저소비전력화에 기인하여 세경화(細徑化)와 박육화(薄肉化)가 한층 더 요구되고 있다. 그런데 냉음극 형광램프의 세경화는 유리관의 기계적 강도를 저하시켜 파손의 우려가 높아질 뿐만 아니라, 발열의 증가를 수반하는 단점이 있다. 따라서, 유리관은 고강도의 특성을 보유하면서도 전극의 선팽창계수와 부합하도록 설계해야 한다. 또한, 냉음극선관 형광램프의 발광효율을 향상시키기 위하여 점등회로의 고주파화가 진행되고 있으며, 이로 인하여 절연체인 유리관의 저유전손실화가 필요하게 된다.

종래 액정표시장치 백라이트유닛으로 사용되는 형광램프의 일례로 유리관은 기계적 강도가 우수한 붕규산계 경질유리를 소재로 세관상으로 제조하며, 전극은 니켈(Ni) 또는 몰리브덴(Mo)를 사용하고 리드(도입금속)는 코바(Kovar; 미국 "웨스팅하우스일렉트릭사(Westinghouse ele. corp.)"에서 시판하고 있는 Fe-Ni-Co계 합금 전극의 상표명) 또는 텅스텐(W)을 사용한 것이 개발되어 있다 그러나 붕규산계 경질유리로 제조된 유리관에 있어서는 수은전자로부터 방출되는 중심파장 253.7nm의 유해 자외선을 충분히 차단하기 위해서는 유리관이 일정한 파장 이하의 자외선을 전부 흡수하여 투과율이 0의 값을 나타내는 자외선 흡수단을 갖어야 하며, 이 자외선 흡수단이 유해자외선 중심파장 253.7nm 보다도 훨씬 장파장의 값을 갖어야 효과적으로 자외선에 의한 열화를 방지할 수 있다. 그러나 이 붕규산계 유리관은 통상 400~800nm의 가시광선 파장대에서 높은 투과율을 나타내다가 400nm 이하의 자외선 파장대에서 자외선 흡수가 일어나 광투과율이 급격히 낮아져서 투과율의 단차를 나타내지만 투과율이 0의 값을 갖는 자외선 흡수단을 나타내지 않거나 자외선 흡수단을 나타내어도 유해 자외선 보다 훨씬 단파장의 값을 나타내므로 자외선 차단이 충분하지 못하기 때문에 많은 양의 자외선이 램프로부터 방출되고, 방출되는 자외선이 반사판을 변색시켜 반사효율을 저하시킴으로써, 액정표시장치의 휘도를 저하시키는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 유리관의 내면에 자외선을 반사 또 는 흡수하는 성분인 Al₂O₃나 TiO₂의 코팅을 행하고, 그 위에 형광체를 도포한 다층막을 형성하여 유리에 도달하는 자외선의 강도를 약하게 하고 있다. 그러나 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프의 제조공정이 복잡하고 번거로워져 생산비가 상승되고, 두께가 얇은 세경 관상 유리관의 특성상 균질한 다층막을 얻기 매우 곤란한 문제가 있다.

한편, 종래 냉음극 형광램프의 다른 예로 일본 특개평 9-106784호에는 유리 조성중에 TiO₂, PbO, Sb₂O₃의 적어도 1종을 함유시키는 것으로 내자외선 솔라리제이션성을 향상시킨 기술이 개시되어 있다. 그러나 이 유리관의 자외선 흡수단이 유해자외선의 중심파장 보다 약간 단파장의 값을 나타내어 자외선 차단 효과는 미흡한 편으로 아크릴 반사판을 변색시켜 램프의 휘도 저하를 초래하고, 유리 자체가 갈색을 띄어 가시영역에서의 투과율을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 기계적 강도가 높고, 저팽창으로서 내열성이 우수하며, 유전손실이 낮은 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유해 자외선 차단효과가 뛰어난 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 세경화, 박육화하여 용이하게 제조할 수 있는 냉 음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 유리관은, CeO₂와 V₂O₅로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 함유하며, 선팽창계수가 30∼380℃의 온도범위에서 34∼55×10^-7/℃인 붕규산유리로 이루어진다.

또한, 붕규산유리는 SiO₂ 56∼80중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O ₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 4∼16중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V ₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO₂ 0.1~3중량%로 조성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 유리관(10)은 관상유리로 구성되어 있으며, 유리관(10)의 양단에는 전극(12)이 봉착되어 있다. 유리관(10)의 내면에 형광체(14)가 도포되어 있고, 전극(12)에는 전원의 도입을 위한 리드(16)가 접속되어 있다. 그리고 유리관(10)에는 희토가스와 미량의 수은이 봉입되어 있다. 두 전극(12)은 예를 들어 니켈 또는 몰리브덴으로 제조할 수 있으며 리드(16)는 코바 또는 텅스텐으로 제조할 수 있다. 두 전극(12)에 고전압을 인가하면, 두 전극(12)간의 방전에 의하여 희토가스와 수은이 여기되며, 여기된 수은전자가 발생시키는 자외선(253.7nm)은 형광체에 충돌하고, 형광체 는 가시광선을 발생시킨다. 도 1에는 유리관(10)이 직관형으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나 이는 예시적인 것으로 유리관(10)은 필요에 따라 "ㄴ"자형, "ㄷ"자형 및 원형 등 다양한 형상으로 제조할 수도 있다. 또한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 유리관(10)은 관상유리로 구성되어 있으며, 유리관(10)의 내면에 형광체(14)가 도포되어 있고, 유리관(10)에는 내부전극과 리드가 없이 희토가스와 미량의 수은이 봉입되어 있다. 봉인된 유리관 (10)의 양단 외부에 원통형 켑 형태의 코바 또는 텅스텐 전극(12)이 봉착되어 있으며, 외부전극에 가해진 전계에 의해 희토가스와 수은이 여기되며, 냉음극램프와 같은 원리로 가시광선을 발생시킨다.

한편, 본 발명의 유리관은 CeO₂와 V₂O₅로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 함유하며, 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 선팽창계수가 34∼55 ×10^-7/℃인 붕규산유리로 제조된다. 유리조성중에 CeO₂ 또는 V₂O₅로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 첨가하면, 유리관의 기계적 강도가 높고, 저팽창으로서 내열성이 우수하고, 유전손실이 낮으며, 세경화 및 박육화가 가능해진다. 또한, CeO₂ 또는 V₂O₅로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 첨가하면, 자외선 투과율을 0의 값으로 하는 자외선 흡수단이 형성되며, 가시광선 투과율의 저하없이 유해 자외선의 중심파장인 253.8nm 보다 큰 파장에서 자외선 흡수단을 형성시켜주므로 자외선 흡수효과가 뛰어나 유해자외선의 차단효과가 우수하면서도 유 리자체가 갈색으로 변색되지 않고, 또 가시광선 영역에서의 투과율이 높아서 형광램프의 휘도 저하 문제를 일으키지 않는다.

붕규산유리의 선팽창계수를 30∼380℃의 온도범위에서 34∼55×10^-7/℃로 한정하는 이유는, 선팽창계수가 이 온도범위를 벗어나면 냉음극 형광램프의 리드(도입금속) 또는 외부전극 형광램프의 전극으로서의 코바와 텅스텐의 열팽창계수가 정합하지 않고, 리크(Leak)나 크랙(Crack)이 발생하여 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프로서의 기능이 상실하기 때문이다. 상기의 붕규산유리로 구성된 냉음극 형광램프용 유리관은 외경 5.2mm 이하, 두께 0.6mm 이하로 구성할 수 있는 바, 이것보다 외경 및 두께가 크면 액정표시장치의 박형화, 경량화에 기초한 백라이트유닛 등 조명장치용 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프의 세경화의 요구에 응할 수 없다. 유리관은 외경 4.0mm 이하, 두께 0.5mm 이하로 제작하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 코바를 리드(도입금속)로 하는 냉음극 형광램프용 유리관 또는 코바를 외부전극으로 하는 외부전극 형광램프용 유리관을 제조하기 위한 붕규산유리는 SiO₂ 56∼74중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 4∼16중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO ₂ 0.1~3중량%의 조성을 갖고 30∼380℃의 온도범위에서 선팽창계수가 43∼55×10^-7/℃인 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 각 성분의 함유량을 한정한 이유는 다음과 같다.

먼저, SiO₂는 유리의 골격을 구성하기 위해 필요한 주성분이며, 그 함유량은 56∼74중량%, 바람직하기로는 61∼71중량%이다. SiO₂가 74중량% 보다 많으면 열팽창계수가 너무 낮아질 뿐 아니라 용해성이 낮아지기 쉽다. SiO₂가 56중량% 보다 적으면 화학적 내구성이 낮아지고, 알칼리 부풀음이 일어나면 형광체를 형광램프에 균일하게 도포할 수 없게 되며, 그을음 등이 생긴 경우에는 냉음극 형광램프의 휘도 저하의 원인이 된다.

B₂O₃는 용해성의 향상이나 점도의 조정을 위해 필요한 성분이며, 그 함유량은 11∼25중량%, 바람직하기로는 16∼23중량%이다. B₂O₃가 11중량% 보다 적으면 용해가 곤란해지고, 또한 코바 봉착용으로서는 점도가 너무 높게 된다. B₂O₃가 25중량% 보다 많으면 역으로 점도가 지나치게 내려가거나 증발에 의하여 균질한 유리를 얻을 수 없게 되고, 화학적 내구성이 낮아진다.

Al₂O₃는 유리의 안정성을 향상하는 데에 현저한 효과가 있고, 그 함유량은 1∼10중량%, 바람직하기로는 1∼5중량%이다. Al₂O₃가 10중량% 보다 많으면 유리의 용해가 곤란하게 되며, 1중량% 보다 적으면 유리가 실투하기 쉽게 되며, 균질한 유리의 제조나 안정한 성형이 곤란해진다.

알칼리금속 산화물인 Li₂O, Na₂O 및 K₂O는 유리의 용해를 용이하게 하고, 선팽창계수나 점도를 조절하기 위해 첨가하는 성분이며, 그 함유량은 합량으로 4∼16 중량%, 바람직하기로는 5∼13중량%이다. 이들 성분의 합량이 16중량% 이상에서는 선팽창계수가 너무 높아지며, 점도가 너무 내려가 코바 봉착에는 적합하지 않고, 또한 화학적 내구성의 대폭적인 저하를 초래하며, 4중량% 미만으로는 역으로 팽창계수가 너무 작아진다. 알카리금속 산화물 각 성분의 함유량은 Li₂O 0.1∼4중량%, Na₂O 0.1∼4.3중량%, K₂O 0.1∼15중량%로 조성하는 것이 적합하다. 바람직하기로는 Li₂O 0.1∼3중량%, Na₂O 0.1∼3.9중량%, K₂O 0.1∼15중량%로 조성하는 것이 가장 적합하다. Li₂O가 4중량% 보다 많으면 실투성이 낮아지기 쉽고, 열팽창계수가 너무 높아진다. Na₂O가 4.3중량% 보다 많으면 형광램프 제조시의 열공정에 있어서 Na이온이 형광체를 오염시켜 휘도의 저하를 일으키거나 열팽창계수가 너무 높아질 가능성이 있다. 그리고 K₂O가 15중량%를 넘으면 열팽창계수가 너무 높아지게 된다.

ZrO₂는 화학적 내구성을 향상시키고, 알칼리 부풀음이나 그을음을 방지하는 성분이며, 그 함유량은 0.1∼5중량%, 바람직하기로는 0.1∼3중량%이다. ZrO₂가 5중량% 보다 많으면 실투성이 낮아져 유리가 불균일하게 되며, 치수 정밀도가 나빠지거나 외관상의 결함이 생겨 고품질의 유리를 얻기 어렵게 된다.

CeO₂와 V₂O₅는 어느 것이나 유리의 자외선 흡수단을 장파장 쪽으로 이동시켜자외선 흡수능을 높여 주는 성분이며, 그 합량은 0.1∼1중량%, 바람직하기로는 0.2∼0.6중량%이다. 이들 성분의 합량이 1중량%를 넘으면 가시광선 파장대에서의 흡 수가 일어나 유리가 갈색이나 흑갈색으로 착색해 버려 휘도의 저하에 직접 작용되며, 또한 가시광선 파장영역에서의 투과율 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

TiO₂는 유리의 자외선 투과율을 0의 값으로 하는 자외선 흡수단을 형성시켜주는 성분이며, 그 함유량은 0.1∼3중량%, 바람직하기로는 0.2∼1.0중량%이다. 이 성분이 3중량%를 넘으면 유리가 착색되어 가시영역에서의 투과율 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

본 실시예에 있어서 붕규산유리에는 유리의 점도조정이나 내후성, 용해성, 청징성을 개선할 목적으로 SrO, BaO, MgO, ZnO, P₂O₅, As₂O₃, Sb₂O₃, SO₃, F₂, Cl₂등의 성분을 적량 첨가하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서 텅스텐을 리드(도입금속)로 하는 냉음극 형광램프 또는 텅스텐을 전극으로 하는 외부전극 형광램프에 사용하는 경우, SiO₂ 73∼80중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 2∼12중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO₂ 0.1~3중량%의 조성을 갖고 30~380℃의 온도범위에 있어서 선팽창계수가 34∼43×10^-7/℃인 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 각 성분의 함유량을 한정한 이유는 다음과 같다.

먼저, SiO₂는 유리의 골격을 구성하기 위해 필요한 주성분이며, 그 함유량은 73∼80중량%, 바람직하기로는 73∼78중량%이다. SiO₂가 78중량% 보다 많으면 선팽창계수가 너무 낮아질 뿐 아니라 용해성이 낮아지기 쉽다. SiO₂가 73중량% 보다 적으면 화학적 내구성이 낮아지고, 텅스텐과 봉착하기 어려울 정도로 선팽창 계수가 높아진다.

B₂O₃는 용해성의 향상이나 점도의 조정을 위해 필요한 성분이며, 그 함유량은 11∼25중량%, 바람직하기로는 13∼22중량%이다. B₂O₃가 11중량% 보다 적으면 용해가 곤란해지고, 또한 텅스텐 봉착용으로서는 점도가 너무 높게 된다. B₂O₃가 25중량% 보다 많으면 역으로 점도가 지나치게 내려가거나 증발에 의하여 균질한 유리를 얻을 수 없게 되고, 화학적 내구성이 낮아진다.

알칼리금속 산화물인 Li₂O, Na₂O 및 K₂O는 유리의 용해를 용이하게 하고, 선팽창계수나 점도를 조절하기 위해 첨가하는 성분이며, 그 함유량은 합량으로 2∼ 12중량%, 바람직하기로는 4∼10중량%이다. 이들 성분의 합량이 12중량% 이상에서는 선팽창계수가 너무 높아지며, 점도가 너무 내려가 텅스텐 봉착에는 적합하지 않고, 또한 화학적 내구성의 대폭적인 저하를 초래하며, 2중량% 미만으로는 역으로 팽창 계수가 너무 작아진다. 알카리금속 산화물 각 성분의 함유량은 Li₂O 0.1∼4중량%, Na₂O 0.1∼7중량%, K₂O 0.1∼10중량%로 조성하는 것이 적합하다. 바람직하기로는 Li₂O 0.1∼2중량%, Na₂O 0.1∼5중량%, K₂O 0.1∼6중량%로 조성하는 것이 가장 적합하다. Li₂O가 4중량% 보다 많으면 실투성이 낮아지기 쉽고, 열팽창계수가 너무 높아진다. Na₂O가 7중량% 보다 많으면 형광램프 제조시의 열공정에 있어서 Na이온이 형광체를 오염시켜 휘도의 저하를 일으키거나 열팽창계수가 너무 높아질 가능성이 있다. 그리고 K₂O가 10중량%를 넘으면 열팽창계수가 너무 높아지게 된다.

CeO₂와 V₂O₅는 어느 것이나 유리의 자외선 흡수단을 장파장 쪽으로 이동시켜자외선 흡수능을 높여 주는 성분이며, 그 합량은 0.1∼1중량%, 바람직하기로는 0.2∼0.6중량%이다. 이들 성분의 합량이 1중량%를 넘으면 가시광선 파장대에서의 흡수가 일어나 유리가 갈색이나 흑갈색으로 착색해 버려 휘도의 저하에 직접 작용되며, 또한 가시광선 파장영역에서의 투과율 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

지금부터는 본 발명의 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관을 제조하는 방법을 설명한다. 우선, 소망하는 유리관을 제조할 수 있도록 유리원료를 조성한다. 예를 들어 붕규산유리의 유리원료는 SiO₂ 56∼80중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 2∼16중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO₂ 0.1∼3중량%를 혼합하여 조성한다. 조성한 유리원료를 유리용해로에 투입하고 1,500∼1,650℃ 정도로 용융하고 유리화한 후, 예를 들어 다운드로(Down-draw)법을 이용해서 관상으로 성형하고, 성형되는 유리관을 소정의 길이로 절단한다. 이때, 유리관을 소망하는 외경 및 두께를 갖도록 성형할 수 있다. 그리고 유리관의 외경 및 두께가 큰 모관을 제작한 후 리드로(Redraw)법에 의해 소망하는 외경 및 두께로 세관화시킬 수도 있다. 이렇게 함으로써 선팽창계수가 34∼55×10^-7/℃이며, 외경 5.2mm 이하, 두께 0.6mm 이하의 붕규산유리로 되는 관상 유리로 된 본 발명의 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관을 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프용 유리관의 선팽창계수 및 자외선 흡수단에 관해서 평가한다. 표 1 내지 표 2에서 코바를 리드(도입금속) 또는 전극으로하는 형광램프용으로 본 발명의 조성범위를 만족하는 붕규산유리로 제조되는 유리시료는 실시예 1 내지 실시예 7로 나타냈으며, 본 발명의 조성범위를 벗어나는 붕규산유리로 제조되는 유리시료는 비교예 1 내지 비교예 3으로 나타냈다. 실시예 1 내지 실시예 7과 비교예 1 내지 비교예 3의 각 시료는, 표 1 내지 표 2에 나타낸 조성으로 되도록 유리원료를 조성한 후, 백금도가니를 이용해서 1,550℃에서 5시간 용해했다. 용해 후, 융액을 소정의 형상으로 성형, 가공해서 각 유리시료를 제작하고, 그것들의 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 선팽창계수 및 자외선 조사전후의 분광투과율을 측정하여 각 특성을 나타냈다.

표 1 내지 표 2에서 선팽창계수는 유리를 직경 약 3mm, 길이 약 50mm의 원주로 가공한 후에 딜라토메타에서 30∼380℃의 온도범위에서의 평균 선팽창계수를 측정한 것이다.

한편, 자외선 차단효과는 다음과 같이 평가하였다. 먼저, 두께 1mm의 판상유리의 양면을 경면 연마하여 시료를 얻었다. 그리고 자외선-가시광선 스펙트로포토미터(UV-Visible Spectrophotometer)로 자외선-가시광선 파장대에서의 투과율 곡선을 얻어 자외선 흡수단을 구하였으며, 이로부터 자외선 차단 효과를 평가하였다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
유리조성 (중량%)	SiO₂	67.7	70.1	67.9	68.7	69.3
	B₂O₃	18.4	19.0	17.8	18.7	18.0
	Al₂O₃	3.8	3.4	4.3	3.1	3.3
	Li₂O	0.9	0.6	0.5	0.5	0.4
	Na₂O	0.8	0.5	0.8	0.4	0.5
	K₂O	7.6	5.5	7.5	7.7	7.3
	ZrO₂	0.3	0.2	0.3	0.4	0.5
	CeO₂	0.2	0.3	0.2	-	0.4
	V₂O₅	-	-	0.2	0.3	-
	TiO₂	0.3	0.4	0.5	0.2	0.3
선팽창계수[30∼380℃] (×10^-7/℃)		53.8	43.5	51.0	49.8	48.1
자외선 흡수단(nm)		300	310	325	314	327

구분		실시예6	실시예7	비교예1	비교예2	비교예3
유리조성 (중량%)	SiO₂	64.8	69.7	68.7	69.4	67.9
	B₂O₃	21.0	17.9	19.0	18.4	18.9
	Al₂O₃	5.0	3.8	3.5	3.4	4.0
	Li₂O	0.6	0.3	0	0.4	0.6
	Na₂O	3.1	0.7	4.3	0.5	1.1
	K₂O	4.5	6.5	4.4	7.5	7.1
	ZrO₂	0.2	0.3	0.1	0.1	0.1
	CeO₂		0.5	-	-	0.3
	V₂O₅	0.2		-	-	-
	TiO₂	0.6	0.3	-	0.3	-
선팽창계수[30∼380℃] (×10^-7/℃)		52.6	45.6	52.2	48.8	51.6
자외선 흡수단(nm)		302	330	-	248	252

표 1 내지 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 7의 각 시료는 선팽창계수가 43.5∼53.8×10^-7/℃이며, 코바의 그것과 근사한 값이며, 또한, 자외선의 투과를 일정한 파장 이하에서 완전히 차단하는 자외선 흡수단을 나타내며, 이 자외선 흡수단이 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프에서 발생되는 중심파장 253.7nm의 유해 자외선보다 장파장의 영역인 300∼330nm의 범위에 있어서 자외선 흡수효과가 우수함을 알 수 있다.

비교예 1 내지 비교예 3의 시료는 선팽창계수가 코바와 봉착 가능한 43∼55 ×10^-7/℃의 범위에 있지만, CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂의 어느 것도 전혀 함유하고 있지 않거나 CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 또는 TiO₂의 어느 하나만을 함유하고 있기 때문에 이들 성분을 전혀 함유하지 않은 비교예 1은 자외선 흡수단을 형성하지 못하고 있으며, 어느 한 성분만을 함유하고 있는 비교예 2 내지 비교예 3은 자외선 흡수단을 형성하지만 중심파장 253.7nm의 유해자외선 보다 단파장의 자외선 흡수단을 나타내어 유해자외선에 대한 차단이 충분치 못함을 나타내고 있다.

또한, 표 3 내지 표 4에서 텅스텐을 리드(도입금속) 또는 전극으로하는 형광램프용으로 본 발명의 조성범위를 만족하는 붕규산유리로 제조되는 유리시료는 실시예 8 내지 실시예 14로 나타냈으며, 본 발명의 조성범위를 벗어나는 붕규산유리로 제조되는 유리시료는 비교예 4 내지 비교예 6으로 나타냈다.

구분		실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12
유리조성 (중량%)	SiO₂	74.7	75.5	76.3	77.2	77.8
	B₂O₃	16.8	16.5	16.5	15.7	14.7
	Al₂O₃	1.5	1.4	1.3	1.3	1.6
	Li₂O	0.2	0.1	0.1	0.1	0.2
	Na₂O	4.0	4.1	3.9	3.8	3.1
	K₂O	2.0	1.6	1.3	1.1	1.8
	ZrO₂	0.2	0.2	0.1	0.1	0.2
	CeO₂	0.3	0.2	-	0.4	0.3
	V₂O₅	-	0.2	0.3	-	-
	TiO₂	0.3	0.2	0.2	0.1	0.3
선팽창계수[30∼380℃] (×10^-7/℃)		42.5	40.7	38.7	37.2	36.7
자외선 흡수단(nm)		306	322	308	324	310

구분		실시예13	실시예14	비교예4	비교예5	비교예6
유리조성 (중량%)	SiO₂	77.9	75.2	76.3	76.3	76.3
	B₂O₃	15.1	16.3	16.2	16.2	16.2
	Al₂O₃	1.7	1.6	1.5	1.5	1.5
	Li₂O	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
	Na₂O	3.1	4.3	3.8	3.9	3.9
	K₂O	1.4	1.8	1.9	1.6	1.6
	ZrO₂	0.1	0.1	0.2	0.1	0.1
	CeO₂	0.3	0.3	-	-	0.3
	V₂O₅	-	-	-	-	-
	TiO₂	0.3	0.3	-	0.3	-
선팽창계수[30∼380℃] (×10^-7/℃)		34.9	42.2	40.0	39.5	39.7
자외선 흡수단(nm)		311	309	-	249	251

표 3 내지 표 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 8 내지 실시예 14의 각 시료는 선팽창계수가 34.9∼42.5×10^-7/℃이며, 텅스텐의 그것과 근사한 값이며, 또한, 자외선의 투과를 일정한 파장 이하에서 완전히 차단하는 자외선 흡수단을 나타내며, 이 자외선 흡수단이 냉음극 형광램프 또는 외부전극 형광램프에서 발생되는 중심파장 253.7nm의 유해 자외선보다 장파장의 영역인 306∼324nm의 범위에 있어서 자외선 흡수효과가 우수함을 알 수 있다.

비교예 4 내지 비교예 6의 시료는 선팽창계수가 텅스텐과 봉착 가능한 34∼43×10^-7/℃의 범위에 있지만, CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂의 어느 것도 전혀 함유하고 있지 않거나 CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 또는 TiO₂의 어느 하나만을 함유하고 있기 때문에 이들 성분을 전혀 함유하지 않은 비교예 4는 자외선 흡수단을 형성하지 못하고 있으며, 어느 한 성분만을 함유하고 있는 비교예 5 내지 비교예 6은 자외선 흡수단을 형성하지만 중심파장 253.7nm의 유해자외선 보다 단파장의 자외선 흡수단을 나타내어 유해자외선에 대한 차단이 충분치 못함을 나타내고 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이 해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉음극 형광램프용 유리관에 의하면, 기계적 강도가 높고, 저팽창으로서 내열성이 우수하며, 유전손실이 붕규산유리로 세경화 및 박육화시켜 제조할 수 있다. 또한, 자외선 흡수효과가 우수하여 유해자외선을 차단할 수 있다. 따라서, 장시간 점등되는 세경의 조명장치, 특히 액정표시장치용 백라이트유닛의 광원으로 매우 적합하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

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CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 함유하며, 선팽창계수가 30∼380℃의 온도범위에서 34∼55×10^-7/℃ 인 붕규산유리로 이루어진 형광램프용 유리관에 있어서,

상기 붕규산유리는, SiO₂ 56∼74중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 4∼16중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO₂ 0.1∼3중량%의 조성을 갖고, 30∼380℃의 온도범위에서 선팽창계수가 43∼55×10^-7/℃이고 코바와 봉착이 가능한 형광램프용 유리관.
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CeO₂와 V₂O₅로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 TiO₂를 함유하며, 선팽창계수가 30∼380℃의 온도범위에서 34∼55×10^-7/℃ 인 붕규산유리로 이루어진 형광램프용 유리관에 있어서,

상기 붕규산유리는, SiO₂ 73∼80중량%, B₂O₃ 11∼25중량%, Al₂O₃ 1∼10중량%, Li₂O+Na₂O+K₂O 2∼12중량%, ZrO₂ 0.1∼5중량%, CeO₂+V₂O₅ 0.1∼1중량%, TiO₂ 0.1∼3중량%의 조성을 갖고, 30∼380℃의 온도범위에서 선팽창계수가 34∼43×10^-7/℃이고 텅스텐과 봉착이 가능한 형광램프용 유리관.
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