KR100577302B1 - 냉음극 방전램프 - Google Patents

Abstract

내부전극을 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)로 형성하여, 램프 구동전압을 강하시키고, 램프 효율을 증가시키며, 램프의 온도를 낮추어서 램프의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있는 냉음극 방전램프를 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 냉음극 방전램프는 내측면에 형광체층이 형성되어 봉입된 유리관과; 상기 유리관의 양쪽에 형성된 보조전극과; 상기 보조전극의 적어도 일측면에 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)가 형성된 내부전극과; 상기 보조전극의 타측면에 접속되어 외부로 돌출 형성된 리드선을 포함함을 특징으로 한다.

내부전극, 보조전극

Description

냉음극 방전램프{Cold Cathode Fluorescent Lamp}

도 1은 종래 기술에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도

도 2는 종래의 다른 기술에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 적용할 수 있는 보조전극 및 내부전극의 다양한 형태를 나타낸 예시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 유리관 31 : 형광체층

32 : 보조전극 33a, 33b : 내부전극

34, 42 : 리드선 41 : 제 1 내부전극

43a,43b : 제 2 내부전극

본 발명은 냉음극 방전램프에 대한 것으로, 특히 방전램프의 내부전극을 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)를 사용하여 형성한 냉음극 방전램프에 관한 것이다.

액정기기에 조립되어 사용되는 냉음극 방전램프는, 액정기기의 구조 상, 외주광이 냉음극 방전램프 표면에 도달하기 어렵고, 냉음극 방전램프 근방의 주위조도는 10럭스 이하의 어두운 환경 하가 되기 쉽다. 이와 같이 어두운 환경 하에서 냉음극 방전램프를 시동하면, 방전의 계기가 되는 냉음극 방전램프 중의 초기 전자수가 부족한 경우에, 본래의 밝은 환경 하에서는 500m초 이내에 시동하는 것이, 그 시동에 수 내지 수십 초의 시간을 필요로 하게 된다. 일반적으로, 액정기기에 사용되는 냉음극 형광램프에서는, O.1럭스 이하의 어두운 환경 하에서의 즉시 시동이 요망되고 있다.

이와 같이 암흑시동 특성을 개선하기 위해서, 특허공개 평4-121944호 공보에는, 냉음극 근방의 밸브 내면에 암흑 중에 일함수 이하의 자극에너지로 전자를 방출할 수 있도록, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 아연, 산화 납 등 중 어느 하나의 금속산화물로 이루어지는 전자방출물질을 도포한 냉음극 방전램프가 개시되어 있다.

또한, 특허공개 2001-15065호 공보에는 전극에 세슘화합물을 피복 부착하여 개시특성을 개선한 냉음극 방전램프가 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성된 냉음극 방전램프에서는 그 암흑시동특성에 개선은 보이지만, 여전히 시동이 느리다. 또한, 전자방사물질을 도포한 냉음극 방전램프는 그 내면에 전자방사물질을 도포하지 않는 것에 비하여 암흑상태에서의 시동특성은 평균적으로 빠르지만, 만족할 만큼 시동특성이 빠르지 못하다는 문제가 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 냉음극 방전램프에 대하여 설명하면 다 음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래의 다른 기술에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도이다.

먼저, 종래 기술에 따른 냉음극 방전램프는 도 1에 도시한 바와 같이, 유리관(2)의 내면에는 형광체층(3)이 형성되어 있고, 그 양끝부에는 내부 전극(5b)이 형성되어 있고, 적절한 양의 봉입 물질이 밀봉되어 발광관(1)이 구성되어 있다.

그리고 내부 전극(5b)의 비방전측의 끝부에는 금속제의 내부도입선(4)이 접속되어 있고, 내부도입선(4)에는 외부도입선(7)이 접속되어 있다.

그리고 내부 전극(5b) 근방의 발광관(1)의 내면에는 시동보조용 금속으로 이루어지는 피막(9a)이, 내부 전극(5b)과 근접하도록 형성되어 있다. 상기 시동용 보조금속은 내부 전극(5b)을 구성하는 니오븀보다 스퍼터수량이 큰 니켈로 구성되어 있다.

상기에서 내부 전극(5b)은 니오븀으로 형성된 막대모양을 이루고, 내부 전극(5b)의 비방전측의 일단은 내부도입선(4)과 용접 접속되어 있다. 이때 내부도입선(4)은 유리관(2)의 형성재료와 팽창계수가 근사한 재료인 텅스텐으로 형성되어 있다.

그리고 이 내부 도입선(4)과 유리관(2)에 의해 발광관(1)의 양끝부는 봉입되고, 발광관(1)의 내부에는 수은과 아르곤과 네온의 혼합희가스가 봉입되어 있다.

또한, 일단이 내부 전극(5b)과 접속된 내부도입선(4)의 타단은 니켈제의 외부도입선(7)에 접속되어 있다.

다음에, 종래의 다른 기술에 따른 냉음극 방전램프는 도 2에 도시한 바와 같이, 막대모양의 내부 전극(5b) 대신에 튜브모양의 내부 전극(5a)을 구비하고 있으며, 내부 전극(5a)의 개구부에 근접한 발광관(1)의 내면에 시동보조용 금속으로 이루어지는 피막(9b)이 형성되었다는 점에서 상술한 종래 기술과 다르다.

상기 내부 전극(5a)은 몰리브덴으로 이루어졌고, 피막(8b)은 니켈로 형성되어 있다.

또한, 종래에는 내부 전극으로 니오븀, 몰리브덴, 또는 텅스텐등의 재료를 사용하며, 그 위에 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 아연, 산화 납 중 어느 하나의 금속 산화물로 이루어지는 전자방출물질을 도포하여 구동 전압을 낮추는 시도를 하고 있다.

이러한 전자방출물질들은 2차 전자 방출 계수가 높아 전기장에 의해 가속된 램프 내부의 이온과 충돌할 때 전자를 방출하여 램프의 구동전압을 낮추는 역할을 하지만, 대부분 약 1000시간 이내에 이온과의 충돌에 의해 전극으로부터 떨어져 나가기 때문에 그 효과가 그다지 크다고 할 수 없다.

또한, 텅스텐이나 몰리브덴 자체는 전자 방출 효율이 높지 않아 램프의 효율이 감소하고 구동 전압이 높아지는 원인이 된다.

특히, 최근 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 채용한 LCD 제품의 화면 크기가 대형화 되면서 램프의 길이 또한 길어지고 있는데, 이 경우 전극간 거리가 멀어지기 때문에 구동전압의 상승이 불가피해진다.

이에 따라서 전극부에서의 이온 스퍼터링에 의한 전극 소모 및 수은 소모 문 제는 아직 해결해야 할 과제로 남아 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 내부전극을 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)로 형성하여, 램프 구동전압을 강하시키고, 램프 효율을 증가시키며, 램프의 온도를 낮추어서 램프의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있는 냉음극 방전램프를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉음극 방전램프는 내측면에 형광체층이 형성되어 봉입된 유리관과; 상기 유리관의 양쪽에 형성된 보조전극과; 상기 보조전극의 적어도 일측면에 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)가 형성된 내부전극과; 상기 보조전극의 타측면에 접속되어 외부로 돌출 형성된 리드선을 포함함을 특징으로 한다.

상기 보조전극은 도전성 재질로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 내부전극은 상기 보조전극상에 일정 간격을 갖고 복수개 형성되는 것을 포함함을 특징으로 한다.

상기 내부전극은 상기 보조전극상에 서로 연결되어 일체로 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉음극 방전램프는 내측면에 형광체층이 형성되어 봉입된 유리관과; 상기 유리관의 양쪽에 형성된 제 1 내부전극과; 상기 제 1 내부전극의 적어도 일측면에 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)가 형성된 제 2 내부전극과; 상기 제 1 내부전극의 타측면에 접속되어 외부로 돌출 형성된 리드선을 포함함을 특징으로 한다.

상기 제 1 내부전극은 막대(rod) 모양으로 형성됨을 특징으로 한다.

상기 제 2 내부전극은 상기 리드선이 접속된 부분을 제외한 상기 제 1 내부전극의 전표면에 형성됨을 특징으로 한다.

상기 제 2 내부전극은 발광면에 인접한 상기 제 1 내부전극의 일측면에만 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉음극 방전램프에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉음극 방전램프의 요부를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 적용할 수 있는 보조전극 및 내부전극의 다양한 형태를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 냉음극 방전램프는 도 3에 도시한 바와 같이, 내면에 형광체층(31)이 형성된 유리관(30)과, 상기 유리관(30) 내부 가장자리에 형성된 보조전극(32)과, 상기 보조전극(32)의 일측면에 형성된 내부전극(33a)과, 상기 보조전극(32)의 타측면에 접속되어 유리관(30) 외부로 돌출된 리드선(lead wire)(34) 및 유리관(30)내에 채워진 방전가스(미도시)로 구성되었다.

이때 내부전극(33a)은 보조전극(32)의 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 형성되어 있다.

그리고 내부전극(33a)은 전류 수송 능력과 열전달 능력과 전자 방출에 필요 한 전계가 높은 물질을 사용하여 형성된다.

상기 특성을 갖는 내부전극(33a) 형성 물질에는 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)가 있다. 상기 CNT로 내부전극(33a)을 구성하면, 전류 수송 능력이 구리의 1000배이고, 열전달 능력은 다이아몬드의 3배이며, 전자 방출에 필요한 전계는 FED(Field Emission Display)용 Mo 팁(tip)의 1/3 수준이다.

이와 같이 CNT로 구성된 내부전극(33a)은 전자 방출 효율이 종래의 재료로 형성된 내부전극에 비해 우수하기 때문에 종래와 같이 내부전극 위에 전자 방출 효율을 높이기 위한 금속 산화물의 코팅이 필요 없다. 또한, 구조적으로 안정하기 때문에 방전시 내부 이온에 의한 침해 우려도 적다.

그리고 CNT의 전자 방출 임계 전압은 약 220V 내외로써, 종래의 전극 재료에 비해 램프 구동 전압을 현저하게 낮출 수 있기 때문에 전극의 소모도 적고, 수은과 아르곤과 같은 내부가스의 소모도 적어지므로 램프의 수명 향상도 예상할 수 있다.

그리고 종래에 표시장치의 백라이트 유닛의 광원으로 사용되는 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)의 경우, LCD 화면 크기가 커짐에 따라 램프의 길이도 길어지고 결과적으로 램프의 구동전압이 크게 상승하는 문제가 제기되고 있는데, 이와 같은 높은 구동전압은 램프 및 인버터의 고온 발생을 야기하고 나아가 램프의 효율 감소 및 램프 신뢰성에 악영향을 줄 수 있다.

이러한 종래 문제들을 해결하기 위해 본 발명에서와 같이 내부전극(33a)을 CNT로 구성하면 램프의 열 발생에 의한 불량 문제를 개선하고 램프의 효율 증가 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.

상기 특성을 갖는 본 발명의 냉음극 방전램프는 보조전극 및 내부전극의 형태를 상기와 다르게 구성시킬 수 있는데, 이하 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 도전성 금속 재질로 이루어진 보조전극(32)과, 상기 보조전극(32)의 일측면상에 형성된 내부전극(33b)과, 보조전극(32)의 타측면에 접속된 리드선(34)으로 구성될 수 있다.

다음에 도 4b에 도시한 바와 같이, 막대(rod) 모양으로 형성된 제 1 내부전극(41)과, 상기 제 1 내부전극(41)의 일측면에 접속된 리드선(42)과, 상기 리드선(42)이 접속된 제 1 내부전극(41)의 측면을 제외한 나머지 표면들에 CNT로 형성된 제 2 내부전극(43a)으로 구성될 수 있다.

그리고 도 4c에 도시한 바와 같이, 막대(rod) 모양으로 형성된 제 1 내부전극(41)과, 상기 제 1 내부전극(41)의 일측면에 접속된 리드선(42)과, 발광면에 인접한 제 1 내부전극(41)의 타측면에만 CNT로 형성된 제 2 내부전극(43b)이 구성될 수도 있다.

상기에서 내부전극(33b) 및 제 2 내부전극(43a,43b)의 형성방법에는, 보조전극(32) 또는 제 1 내부전극(41) 상에 CNT 페이스트(paste)를 프린팅하는 방법과, CNT 페이스트(paste)에 보조전극(32) 또는 제 1 내부 전극(41)을 디핑(dipping)하는 방법과, 보조전극(32) 또는 제 1 내부 전극(41)상에 CNT를 진공 성장시키는 방법들중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다.

상기에서 보조전극(32)은 CNT로 전기를 전달해 줄 수 있는 도전성 금속 재질로 구성되며, 종래의 막대형 내부전극 또는 새로운 평면형 전도성 재료를 모두 포 함한다. 또한, 제 1 내부전극(41)은 종래의 막대형 내부전극에서 사용된 전도성 재료(예:텅스텐,몰리브덴,니오븀)중 어느 하나를 사용하여 형성 가능하다.

참고로, 본 발명에 따른 상기 냉음극 방전램프는 그 내면에 형광층이 도포되어 있고, 이 램프내에는 아르곤 가스 및 수은 가스가 충진되어 있으므로, 상기 램프의 양끝에 설치된 내부전극들에 전기장을 걸어주게 되면 내부전극내에 존재하는 전자들이 램프내로 튀어나오게 되고, 이 튀어나온 전자들이 램프내에 충진된 수은가스와 부딪치면서 자외선이 방출되고, 상기 방출된 자외선이 램프 내면에 도포된 형광체층과 충돌하여 가시광선이 램프 밖으로 방사되어 구동하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같은 본 발명의 냉음극 방전램프는 다음과 같은 효과가 있다.

보조전극 또는 제 1 내부전극상에 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)가 형성되어 있으므로, 램프 구동전압이 강하되고, 램프 효율이 증가되며, 램프의 온도를 낮출 수 있다.

이에 따라서, 램프의 신뢰성이 향상되고 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 내측면에 형광체층이 형성되어 봉입된 유리관과;

   상기 유리관의 양쪽에 형성된 보조전극과;

   상기 보조전극상에 일정 간격을 갖는 복수개의 카본 나노 튜브(Carbon nano tube : CNT)로 형성된 내부전극과;

   상기 보조전극의 타측면에 접속되어 외부로 돌출 형성된 리드선을 포함함을 특징으로 하는 냉음극 방전램프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조전극은 도전성 재질로 구성됨을 특징으로 하는 냉음극 방전램프.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부전극은 상기 보조전극상에 서로 연결되어 일체로 형성됨을 특징으로 하는 냉음극 방전램프.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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