KR100483805B1 - 램프용 게터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공펌프로 1차 진공처리된 밀폐된 용기내의 잔류기체를 화학적으로(화학반응에 의해) 흡수해서 고진공을 만들 수 있는 게터(Getter)에 관한 것으로, 특히 게터의 구성성분으로 수은을 포함시켜 TFT-LCD CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에서 전용으로 사용될 수 있도록 한 것이다.

통상적으로 게터는 제거하고자 하는 기체의 성분에 따라 여러 가지 금속성분이 혼합되어 제조되는 바, 그 구성성분의 종류에 따라 수없이 많은 게터가 제조될 수 있는 것이며, 또한, 구성성분간의 비율 및 그 구성성분의 품질에 따라 그 효능도 크게 달라지는 것이다.

따라서, 성능이 우수한 게터를 얻기 위하여 게터의 구성성분 및 구성비율을 달리하여 그 연구가 계속되고 있는 바, 본 발명은 본 출원인이 선출원한 특허출원 10-2001-0011250을 응용하여 개발한 것으로, 게터에 수은을 미리 첨가하여 게터를 구성토록 함으로서, 게터 하나로 게터의 역할을 수행함은 물론 램프 내측에 수은 주입도 가능토록 한 것이다. 즉 게터를 활성화 시킬 때, 게터 구성 성분과 아말감(Amalgam) 상태로 포함되어 있던 수은이 기화되면서 게터로부터 빠져 나오게 되고, 빠져나온 수은이 램프 내측으로 흘러 들어가게 되어 별도의 수은 주입 없이도 램프를 제작시킬 수 있게 한 것이다.

이와 같은 본 발명은 선 출원한 특허출원 제10-2001-0011250과 비교하여 게터 구성성분 및 구성비를 전혀 다르게 하여 개발함으로서, TFT-LCD CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 제조 공정의 온도 범위에서 원하는 수은의 양을 정확하게 자동적으로 방출하게 하였을 뿐만 아니라, 사용상 훨씬 편리하게 하였음은 물론 제조 원가와 불량률을 현저히 감소하게 하였다. 그리고 게터를 적용하는 공정에 있어서 환경유해의 치명적인 요인이 되는 수은을 제조공정상 외부로 전혀 유출되지 않게 한 것이다.

Description

램프용 게터{Getter}

본 발명은 진공펌프로 1차 진공처리된 밀폐된 용기내의 잔류기체를 화학적으로(화학반응에 의해) 흡수해서 고진공을 만들 수 있는 게터(Getter)에 관한 것으로, 특히 게터의 구성성분으로 수은을 포함시켜 TFT-LCD CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에서 전용으로 사용될 수 있도록 한 것이다.

통상적으로 게터는 제거하고자 하는 잔류기체의 성분과 사용되는 조건에 따라, 여러 가지 금속성분이 혼합 제조되어 사용될 수 있는 것으로, 제거하고자 하는 기체들을 화학적(화학반응)으로 흡수할 수 있는 특성을 갖게끔 구성하는 것이다.

따라서, 게터는 그 구성성분의 종류에 따라 여러 가지 많은 게터가 제조될 수 있고, 구성성분의 종류와 구성비율 및 그 구성성분의 품질에 따라 그 효능도 크게 달라질 수 있는 것이다. 따라서, 우수한 게터를 얻기 위하여 게터의 구성성분 및 그 구성비율을 달리하여 그 연구가 계속 이루어지고 있으며, 지금도 그 개발은 계속되고 있는 것이다.

한편 게터를 사용하고 있는 제품중의 하나로서 TFT-LCD LAMP가 있다. 상기 램프(유리관)는 PC, NOTEBOOK PC, LCD TV, 핸드폰, 화상전화기, CAR NAVIGATER 등에 널리 적용되는 것으로, 상기 램프 안에는 진공도를 높이고 또한 고진공 상태를 장기간 유지시키기 위하여 게터가 사용되며, 또한 램프의 발광 용도로서 수은이 들어가게 된다. 그러나 종래의 게터는 램프를 제조하는 공정에 맞게, 다시 말해서 램프 제조 공정에 변화를 주지 않고, 램프내에 원하는 정확한 수은의 양을 자동적으로 투입할 수 없었다. 또한 램프를 한개 한개 제조하는데 그에 맞는 낱개로 사용할 수 있도록 제조된 게터가 없었다. 다시 말해서, 기존의 게터는 사각 모형으로 홈(凹)이 파여진 긴 철사 형태의 모형 내측에 게터를 압입한 제품과, 얇고 긴 시트(Sheet) 모형의 금속에 게터를 부착하여 제조한 형태의 게터를 사용하였기 때문에, 램프를 제조할 때마다 일정한 크기로 게터를 절단하여 사용 하였다. 따라서 게터를 절단할 때 수은이 함유된 게터 분말이 탈리가 되어 작업환경을 매우 유해하게 할 뿐만 아니라, 탈리 정도에 따라 투입되는 게터의 양이 일정하지 않기 때문에 수은의 양과 진공도의 편차로 인해 램프 불량의 원인이 되었다. 또한 진공펌프로 1차 진공을 할 때, 1차 진공도를 높이기 위해 게터가 들어 있는 램프를 약 400℃에서 가열을 시키면서 진공처리를 하는데, 이 과정에서도 수은이 방출되어 작업환경을 유해하게 만드는 원인이 되는 경우가 많았다.

본 발명의 게터는 게터에 수은을 첨가하므로서, 게터 하나로 게터의 역할을 수행함은 물론 램프 내측에 정확한 양의 수은 주입도 가능토록 하여 램프의 제작공정을 아주 간단하게 줄일 수 있도록 하여 제조비용을 절감할 수 있도록 한 것이다. 한편 본 발명의 게터는 본 출원인이 선출원한 특허출원 10-2001-0011250을 응용하여 개발한 것으로, 진공도를 높이는 기능과, 동시에 수은을 램프내에 정확하게 원하는 양을 별도의 공정변화를 주지 않고 자동적으로 투입할 수 있게 한 것으로, 특히 원하는 온도(450℃∼900℃)에서만 수은이 방출되게끔 하였을 뿐만 아니라, 방출되는 수은의 양을 일정하게 하여 불량률을 기존것에 비해 현저하게 감소시킨 것이다.

이상과 같은 본 발명의 게터는 Titanium(Ti) 분말과 Zinc(Zn) 분말을 무게비로 (30∼99.6):(0.4∼70)으로 혼합한 후, 이 두 성분이 반응하는 온도 영역인 250℃∼1900℃에서 진공이나 Inert Gas 분위기 상태에서 반응시켜 Ti-Zn 금속간 화합물(Inter-metallic Compound)을 제조한다. 이 제조된 화합물을 다시 수은과 무게 비 (30∼90):(70∼10)으로 혼합한 후, 350℃∼1900℃ 온도에서 반응시켜 Ti-Zn-Hg의 화합물로 구성토록 한 게터이다.

또한 Ti-Zn-Hg 화합물 70∼100%(70%이상)와 Zr,ZrFe,Ti,Ni,Co,Al,V,Fe,V-Al 9가지 분말 중, 각각 혹은 일부 또는 9가지 전체 분말 0∼30%(30%이하)을 균일하게 혼합하여 제조한 혼합 분말을 직경 1∼3㎜, 높이 1∼10㎜의 용기(니켈이나 스테인레스 스틸 재질)에 가압 충진하여 제조하거나, 용기가 없는 분말 자체만의 Pellet Type 형태(직경 1∼3㎜, 높이 1∼10㎜의 원통형 형상)로 성형하여 수은 방출용 게터를 제조토록 한 것이다.

이와 같은 구성성분으로 제조되는 본 발명의 게터는, 이를 램프 내측에 삽치한 후, 450℃∼900℃로 고주파 가열하여 게터를 활성화시키면 화학반응(발열반응)에 의하여 램프 내측에 남아있는 잔류공기를 흡수하여 고진공을 형성시키게 된다. 한편 게터를 가열시키게 되면, 게터 내측에 아말감 상태로 혼합되어 있던 수은이 기화되면서 게터에서 빠져나오게 되며, 빠져나온 수은은 램프 내측에 저절로 주입되어지게 되므로, 종래처럼 별도의 수은 주입공정이 필요없게 되는 것이다.

본 발명의 게터는 Titanium(Ti) 분말과 Zinc(Zn) 분말을 무게비 (30∼99.6):(0.4∼70)으로 혼합한 후, 이 두 성분이 반응하는 온도 영역인 250℃∼1900℃에서 진공이나 Inert Gas 분위기 상태에서 반응시켜 Ti-Zn 금속간 화합물(Inter-metallic Compound)을 제조한 후, 이 화합물을 다시 수은과 무게 비 (30∼90):(70∼10)으로 혼합한 후, 350℃∼1900℃ 온도에서 반응시켜 Ti-Zn-Hg의 화합물로 구성토록 한 게터(1)이다.

상기에 있어 Ti-Zn-Hg의 화합물(2)로 구성된 본 발명의 게터(1)는 직경 1∼3㎜, 높이 1∼10㎜의 원통형 용기(니켈이나 스테인레스 스틸 재질)에 가압 충진하여 제조할 수도 있으며, 분말 자체만의 Pellet Type 형태(직경 1∼3㎜, 높이 1∼10㎜의 원통형 형상)로 성형하여 제조할 수도 있는 것이다.

한편 본 발명의 게터 구성 성분으로, Ti-Zn-Hg 화합물 70∼100%(70%이상)와 Zr,ZrFe,Ti,Ni,Co,Al,V,Fe,V-Al 9가지 분말 중, 각각 혹은 일부 또는 9가지 전체 분말 0∼30%(30%이하)을 혼합하여 제조할 수도 있다.

이하 본 발명의 게터가 사용되는 TFT-LCD LAMP를 기준으로 본 발명을 설명하는 바이다. 상기 램프(4)는 PC, NOTEBOOK PC, LCD TV, 핸드폰, 화상전화기, CAR NAVIGATER 등에 널리 사용되고 있는 것으로서, 상기 램프 안에는 진공도를 높이기 위하여 게터가 삽치되며, 또한 램프의 발광 용도로서 수은이 주입되어지는바, 일반적인 램프 제조 공정에 있어 종래의 방법은 게터를 램프 내측에 삽치하는 공정과 수은을 주입하는 공정이 별개로 이루어지므로서, 전체적인 램프 제작공정이 복잡하여져 제조비용이 올라가는 단점이 발생하였던 것이다.

그러나 본 발명의 게터를 사용하게 되면, 게터 하나로 게터의 역할을 수행함은 물론 램프 내측에 수은도 주입 할 수가 있어, 게터 삽치 공정 하나로 수은 주입 공정까지도 동시에 행할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 게터가 사용되는 램프의 제조 공정에 대하여 살펴보는 바이다.

1) 먼저 진공펌프로 약400℃에서 공기를 뽑아내어 어느 정도의 진공을 형성한다.

2) 램프의 상단부(5)를 봉하여 밀폐시킨다.

3) 램프 내측에 삽치된 게터(1)를 450℃∼900℃로 고주파 가열하여 게터를 활성화시키면 화학반응(발열반응)에 의하여 램프 내측에 남아있는 잔류공기를 흡수하여 고진공을 형성시킨다. 한편 게터를 가열시키게 되면, 게터 내측에 아말감 상태로 혼합되어 있던 수은이 기화되면서 게터에서 빠져나오게 되며, 빠져나온 수은은 차가운 곳으로 이동하게 되므로, 자연적으로 아래방향으로 흘러내리게 된다.

4) 수은이 전극이 삽치된 맨 하단부(7)로 이동하게 되면 전극(8)이 삽치된 오목부위(6)를 봉함(밀폐)으로서, 램프는 완성되어지게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 게터는 진공도를 높이기 위하여 제작되는 본래의 게터에 수은을 첨가한 것으로, 상기와 같은 게터를 램프에 주입시키게 되면, 종래처럼 일반 램프를 제작할 때에도 수은을 별도로 주입 할 필요가 없어지므로, 수은 주입 공정을 없앨 수 있어 그 제조단가를 낮출 수 있게 되는 것이다.

한편 본 발명 게터의 구성 성분으로 Zr(Zirconium)이 사용되고 있는바, 상기 Zr은 가장 보편적으로 사용되는 게터의 구성성분이다. 그러나 통상적인 게터에 있어서의 Zr은 그 순도가 높지 아니하여 게터의 효과가 우수하지를 못하였다. 따라서 본 발명에서는 기공도가 높은 다공성의 순수한 지르코늄을 사용함으로서 게터의 효과를 높인 것인 바, 본 발명에서 사용되는 지르코늄은 본 출원인이 출원하여 등록받은 특허 제181998호에서 얻을 수 있는 것으로, 그 제조방법을 상기 특허의 청구범위를 통하여 살펴보면『스크랩, 칩, 와이어, 스폰지 형태의 지르코늄 원료를 반응기에 넣고, 반응기의 내부를 진공으로 한 상태에서 수소가스를 주입하여 수소분위기로 만든 다음, 열원으로 지르코늄 원료를 국소적으로 가열(700℃-1000℃)시켜 지르코늄과 수소가 화학반응을 일으키도록 하여 지르코늄 수소화합물을 생성토록 하며, 생성된 지르코늄 수소화합물을 분쇄하여 분말로 만든 후, 이를 별도의 진공로에서 400℃-1000℃로 가열, 탈수소시켜 지르코늄 분말을 얻는 것을 특징으로 하는 지르코늄 분말 제조방법』과 같으며, 이와같은 방법으로 제조된 지르코늄은 그 순도가 높을 뿐만 아니라, 공정이 Hydride-Dehydride 방법이기 때문에 지르코늄 입자가 다공성이 되어 흡수성이 뛰어나 게터의 구성성분으로 사용할 때 그 효과는 아주 우수해지는 것이다.

한편 본 발명의 또 다른 구성성분은 V-Al의 금속간화합물(Intermetallic compound)인 바 V(Vamadium)과 Al(Aluminum)의 금속간화합에 의하여 생성된 V-Al의 금속간화합물은 게터의 발열반응을 지속적으로 유지시켜 줄수 있는 것으로, 먼저 Zr과 흡수되는 개스가 반응하여 발열반응을 일으키며, 상기 발열반응이 종료되면 연이어서 Zr과 Al이 반응하여 발열반응을 지속적으로 일으키게 되어 활성화에너지를 게터내에 다시 공급하게 되어 지속적으로 개스를 흡수하게 되는 것이다. 상기에 있어 V-Al 금속간화합물의 구성성분비는 65 : 35의 무게중량비로 혼합시키는 것이 가장 적합한 결과를 가져왔다.

이와 같이 본 발명의 게터는 발열반응을 지속적으로 일으킬 수 있도록 하여 게터의 표면뿐만 아니라 중앙부분까지도 활성화 될 수 있도록 하여, 지속적으로 발열반응을 일으킬 수 있도록 하여 잔류기체를 최대한 흡수할 수 있도록 한 것이다.

한편 본 발명의 게터는 이를 분말화하여 금속재질의 용기에 가압 충진시킨 상태로 제조할 수도 있으며, 분말 자체만의 Pellet Type 형태로 제조할 수도 있다.

상기에 있어 용기 타입의 게터는, 용기(3)의 재질로서 니켈(Nickel)이나 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질을 사용하며, 용기의 통상적인 크기 및 형태는 직경 1 내지 3㎜, 높이 1 내지 10㎜ 정도의 원통형 형상인바, 상기 용기는 램프 양측에 부착되는 전극의 단자로도 사용될 수가 것이다. 따라서 기존에 사용되는 전극(8)의 단자 용기(9)를 그대로 사용하면 더욱더 큰 경제적인 효과를 가져올 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 게터는 수은이 발광용도로 사용되는 램프에서는 어디에서나 사용이 가능한 것이며, 특히 TFT-LCD LAMP 에서는 더욱 더 전용으로 사용될 수 있는 것이다. 상기 TFT-LCD 램프는 PC, NOTEBOOK PC, LCD TV, 핸드폰, 화상전화기, CAR NAVIGATER 등에 널리 사용되고 있는 것으로서, 상기 램프 안에는 진공도를 높이기 위하여 게터가 삽치되며, 또한 램프의 방전 용도로서 수은이 주입되어 지게 된다. 그러나 종래의 일반 램프는 게터와 수은의 역할이 서로 상이한 이상 램프 내측에 삽입함에 있어서도 전혀 별개로 따로 따로 삽입 하였었다. 즉 게터를 램프 내측에 삽치하는 공정과 수은을 주입하는 공정이 별개로 이루어지므로서, 전체적인 램프 제작공정이 복잡하여져 제조비용이 올라가는 단점이 발생하였던 것이다.

그러나 본 발명은 진공도를 높이기 위하여 제작된 게터 성분에 수은을 첨가하므로서, 게터 하나로 게터의 역할을 수행함은 물론 램프 내측에 수은 주입도 가능토록 하여 램프의 제작공정을 아주 간단하게 줄일 수 있도록 하여 제조비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.

특히 본 발명처럼 게터를 통하여 수은을 램프 내측에 주입시키게 되면 수은의 양을 언제나 일정하게 주입시킬수 있어, 수은을 별도로 주입시키던 종래에 비하여 더욱더 효과를 높일 수 있게 되는 것이다.

또한 세계적으로 환경 유해 때문에 수은의 양을 최소로 사용하여 제조된 램프를 절대적으로 선호하기 때문에 수은을 기화시켜 vapor 상태로 주입하는 본 발명의 게터가 아주 이상적인 것이다. 한편 기존의 수은 주입 방식은 액체상태로 주입되기 때문에 비중이 높은 수은을 소량(mg단위)으로 정확하게 주입하는 것은 불가능한 것이다.

더욱이 본 발명의 게터는 본인이 선출원한 특허출원 10-2001-0011250호 게터를 개선 발전 시킨 것으로, 상기 선출원 발명은 400℃로 행하는 1차 진공시 경우에 따라 아주 미세한 양의 수은이 방출될 소지도 있었다. 그러나 본 발명은 450℃∼900℃에서만 수은이 방출되도록 함으로서, 400℃에서 가열시키면서 진공처리를 하는 1차 진공시에도 전혀 수은이 외부로 유출되지 않을 뿐 아니라 아주 정확한 양의 수은을 방출하기 때문에 더욱 더 우수한 효과를 갖게되는 것이다.

이와 같이 수은이 첨가된 본 발명의 게터를 PC, NOTEBOOK PC, LCD TV, 핸드폰, 화상전화기, CAR NAVIGATER 등의 TFT-LCD LAMP에 사용되게 되면, 램프의 제작공정을 단순화 시킬 수 있어 그 경제적인 효과가 아주 우수하게 되는 것이다.

도1은 본 발명 게터의 사시도.

도2는 본 발명 게터의 단면도.

도3은 본 발명 게터의 또 다른 실시예 단면도.

도4는 본 발명 게터의 또 다른 실시예 단면도.

도5는 본 발명의 게터가 사용되는 램프에 있어 제작초기의 개략도.

도6은 본 발명의 게터가 사용되는 램프의 최종적인 형태의 개략도.

Claims (5)

1. 티타늄(Ti) 분말과 아연(Zn) 분말을 무게비 (30~99.6):(0.4~70)으로 혼합한 후, 상기 혼합물이 반응하는 온도 영역인 250℃~1900℃에서 진공이나 비활성 기체 분위기 상태에서 반응시켜 제조하는 Ti-Zn 금속간 화합물(Inter-metallic Compound);

   상기 Ti-Zn 금속간 화합물을 수은과 무게비 (30~90):(10~70)으로 혼합한 후, 350℃~1900℃ 온도에서 반응시켜 생성하는 Ti-Zn-Hg의 화합물;

   상기 Ti-Zn-Hg 화합물 70%~100%(70% 이상)와 Zr, ZrFe, Ti, Ni, Co, Al, V, Fe, V-Al의 9가지 분말 중 일부나 전체 9가지 분말이 0~30%(30%이하)를 혼합하여 이루어지는 램프용 게터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   분말 형태로 이루어진 게터는 용기에 가압 충진시키거나 분말 자체만의 펠리트 타입 형태로 생성하고, 상기 생성된 형태는 직경 1~3㎜, 높이 1~10㎜의 원통형과 바닥이 막힌 원통형으로 이루어지며, 그 재질은 니켈이나 스테인레스 스틸로 이루어지는 것을 특징으로 하는 램프용 게터.
4. 삭제
5. 삭제