KR100641301B1 - 겟터 겸용 수은 보충재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공펌프로 1차 진공처리된 밀폐된 용기 내의 잔류 기체를 화학반응으로 흡수해서 고진공을 만들 수 있는 겟터 겸용 수은 보충재에 관한 것으로, 특히 상기 겟터 겸용 수은 보충재의 구성성분으로 수은을 포함시켜 TFT-LCD의 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 전용으로 사용할 수 있도록 한 것이다. 또한 본 발명의 겟터 겸용 수은 보충재는 TFT-LCD의 면발광방식인 사각형광램프(FFL:Flat Fluorescent Lamp)와 수은이 미량 포함된 고진공 램프 그리고 수은이 미량 내재한 불활성 가스 분위기 램프 종류에도 사용할 수 있도록 한 것이다.
겟터, 수은, 엘씨디, TFT, 냉음극 형광램프, 사각형광램프

Description

겟터 겸용 수은 보충재 {Combination getter and hydrargyrum supplement material}
도 1은 본 발명에 따른 파이프 형상의 용기에 겟터 분말이 가압 충진된 사시도
도 2는 본 발명에 따른 컵 형상의 용기에 겟터 분말이 가압 충진된 사시도
도 3은 본 발명에 따른 측면이 일정한 폭으로 터진 파이프 형상의 용기에 겟터 분말이 가압 충진된 사시도
도 4는 본 발명에 따른 측면이 일정한 폭으로 터진 컵 형상의 용기에 겟터 분말이 가압 충진된 사시도
도 5는 본 발명에 따른 겟터 겸용 수은 보충재 분말로만 팔레트(Pellet) 타입으로 가압 성형된 사시도
도 6은 본 발명에 따른 겟터 겸용 수은 보충재가 사용되는 램프의 제작과정을 나타낸 블록도
도 7은 본 발명에 따른 겟터 겸용 수은 보충재가 사용된 램프를 나타낸 도면
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 겟터 겸용 수은 보충재 20 : 혼합물
30 : 용기
100 : 램프 내측에 삽입된 겟터 110 : 램프
120 : 램프 상단부 130 : 전극이 삽입된 오목부
140 : 램프 150 : 전극
본 발명은 진공펌프로 1차 진공처리된 밀폐된 용기 내의 잔류 기체를 화학 반응으로 흡수해서 고진공을 만들 수 있는 겟터 겸용 수은 보충재에 관한 것으로, 특히 겟터 겸용 수은 보충재의 구성성분으로 수은을 포함시켜 TFT-LCD 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 전용으로 사용될 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라, 본 발명에 의한 겟터 겸용 수은 보충재는 TFT-LCD의 면발광방식인 사각형광램프(FFL:Flat Fluorescent Lamp)와 수은이 내재되는 고진공 램프 및 수은이 내재되는 불활성 가스 분위기 램프 종류에도 사용할 수 있도록 하였다.
통상적으로 겟터는 진공펌프 배기 후, 램프 내 잔존하는 잔류 기체의 성분과 램프 제조과정에서 겟터 겸용 수은 보충재가 사용되는 조건에 따라 여러 가지 금속성분이 합금, 금속간 화합물, 혼합물의 상태로 제조될 수 있는 것으로서 제거하고자 하는 기체들을 화학적으로 잘 흡수할 수 있도록 하는 특성을 갖게 하는 것이었다.
따라서 겟터 겸용 수은 보충재는 그 구성성분의 종류와 구성 상태(합금, 금속간 화합물, 혼합물)에 따라 여러 가지 많은 겟터가 제조될 수 있고, 구성성분과 구성비율 및 구성성분의 품질에 따라 그 효과도 크게 달라질 수 있다. 그러므로 우수한 겟터를 얻기 위한 겟터 겸용 수은 보충재의 구성성분 및 그 구성비율을 달리하여 그 연구가 계속 이루어지고 있으며, 지금도 그 개발은 계속되고 있다.
한편 겟터를 사용하고 있는 제품 중의 하나로 TFT-LCD 냉음극 형광램프(CCFL)가 있었다. 이 램프는 PC, 노트북 PC, LCD TV, 핸드폰, 화상 전화기, 자동차 네비게이터에 적용이 가능하였다. 그러나 종래의 겟터는 램프 하나를 제조할 때마다 상기 램프에 맞는 겟터를 낱개로 사용할 수 있도록 제조된 겟터가 없었다. 다시 말해서 기존의 겟터는 사각 모형으로 홈이 파여진 긴 철사 형태의 홈 내측에 겟터 분말을 충진한 제품과, 얇은 금속 시트 표면에 겟터 분말을 얇게 부착하여 제조한 겟터를 사용하였기 때문에 램프를 제조할 때마다 일정한 크기로 겟터를 절단하여 사용하였다. 따라서 겟터를 절단할 때, 수은이 함유된 겟터 분말이 탈리될 수 있었고 이로 인해 작업환경을 매우 유해하게 할 수 있었을 뿐 아니라, 탈리 정도에 따라 투입되는 겟터의 양이 일정치 않게 되어 수은의 양과 진공도의 편차로 인해 품질이 일정치 않게 제조될 수 있었다.
또한 기존 제품은 형태가 사각모형으로 홈이 파여진 긴 철사 형태로 홈 내측에 겟터 분말이 압입된 제품이거나 얇은 사각 금속 시트 표면에 겟터 분말이 얇게 부착된 형태이기 때문에, 공정에 따라서는 사용 시 램프 내로 겟터를 투입하는 과 정에서 상기 겟터가 걸려 매끄럽게 투입되지 않는 경우가 발생하는 문제가 나타나기도 하였다.
본 발명의 겟터 겸용 수은 보충재는 금속과 수은을 화합물 형태로 제조하고, 겟터 겸용 수은 보충재 분말을 낱개의 원통형이나, 컵 모양의 원형 용기에 압입함으로써, 램프 내로 겟터 겸용 수은 보충재를 용이하게 투입할 수 있도록 한 것이다. 뿐만 아니라, 겟터의 역할을 수행함은 물론, 램프 내측에 정확한 양의 수은 주입도 가능토록 한 것이다.
한편 본 발명의 겟터는 진공도를 높이는 동시에 별도의 공정변화 없이, 기존 공정에서와 마찬가지로 고주파를 작동시켜 원하는 양의 수은을 정확하게, 자동적으로 램프 내에 투입할 수 있도록 겟터의 구성성분과 용기의 재질 및 형상을 맞추어 개발한 것이다.
특히 겟터 겸용 수은 보충재의 조성과 용기의 재질, 형상을 잘 조화시켜 고주파에 의해 겟터가 열을 골고루 받게 되고, 상기 겟터가 쓰여지는 온도범위(450~900℃)에서만 수은이 방출되는 것이다. 더불어 방출되는 수은의 양을 일정하게 하여 불량률을 현저하게 감소시킴과 동시에 수은의 방출 온도범위와 겟터가 기체를 지배적으로 흡수하는 활성온도(Activation Temperature) 범위를 맞추어 고주파 하나로 수은방출과 진공도를 높이는 기능을 할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 엘씨디 백라이트 유니트(Back Light Unit) 및 수은을 필요로 하는 각종 램프에 적용되는 겟터 겸용 수은 보충재에 있어서,
상기 겟터 겸용 수은 보충재는 철(Fe)과 티타늄(Ti) 분말을 (10~60):(90~40)의 무게비로 혼합하여 용융 혹은 800℃ 이상에서 반응시켜 제조한 철-티타늄(Fe-Ti) 합금(Alloy)이나 금속간 화합물(Inter-metallic Compound)을 만들고, 상기 상기 철-티타늄(Fe-Ti) 합금(Alloy)이나 금속간 화합물(Inter-metallic Compound) 중 하나를 선택하여 티타늄(Ti) 분말과 무게비 (0~96):(100~4)로 혼합하여 철-티타늄(Fe-Ti)에 티타늄(Ti)을 혼합한 혼합분말을 만든다. 상기 혼합분말을 다시 수은과 (30~90):(70~10)의 무게비로 혼합하여 350~1900℃ 온도(350℃ 이상)에서 반응시켜 철과 티타늄, 수은이 혼합된 (Fe-Ti+Ti)-Hg 형태의 아말감(Amalgam) 화합물로 구성토록 한 겟터를 생성하는 것이다.
상기 (Fe-Ti+Ti)-Hg 형태의 아말감 화합물로 구성된 본 발명에 의한 겟터 겸용 수은 보충재는 도 1에서 보는 바와 같이 직경 0.7~7㎜, 높이 0.5~20㎜의 파이프 형상 원통형 용기와 도 2와 같이 바닥이 막힌 컵 형상 원통형의 용기로 이루어진다. 상기 직경, 길이와 동일한 규격과 모양, 또는 도 3과 도 4에서 보는 바와 같이 같은 규격이지만 용기 일측에 폭 0.01~3.0㎜를 용기의 길이만큼 용기의 일부를 제거시켜 일측의 일부가 개방된 형상의 용기에 가압 충진하여 제조할 수도 있고, 도 5에서처럼 직경 0.7~7㎜, 높이 0.5~20㎜ 원통형 형상으로 분말 자체만의 팔레트 타입으로 가압 성형하여 제조할 수도 있다. 상기 용기 재질로는 니켈, 스테인레스 스틸, 스테인레스 스틸에 니켈 도금, 철, 철에 니켈 도금, 구리, 구리에 니켈 도금, 몰리브덴, 티타늄 중 하나의 재질을 선택하여 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 겟터 겸용 수은 보충재 구성성분으로 상기 생성된 겟터 겸용 수은 보충재 외에 상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
상기 겟터 겸용 수은 보충재와 티타늄(Ti) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr)이 무게비로 60% 이상 함유된 합금이나 금속간 화합물인 지르코늄-철(ZrFe) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
상기 겟터 겸용 수은 보충재와 티타늄(Ti)이 무게비로 60% 이상 함유된 합금이나 금속간 화합물인 티타늄-철(TiFe) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr):망간(Mn)이 (40~80):(60~20)의 무게비로 이루어진 합금이나 금속간 화합물인 지르코늄-망간(ZrMn) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr):티타늄(Ti):철(Fe)이 (40~80):(10~30):(10~30)의 무게비로 이루어진 합금이나 금속간 화합물인 지르코늄-티타늄-철(ZrTiFe) 분말이 무게비로 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재; 를 제조할 수 있다.
이하 도 6을 통해 본 발명의 겟터가 TFT-LCD 냉음극 형광램프(CCFL)를 기준으로 램프의 제조공정에서 사용되는 일실시예를 나타낸 것이다.
먼저 진공펌프로 약 400℃로 가열한 상태에서 램프 내의 공기를 빨아내어 1 차 진공을 형성한다(S100).
램프의 상단부(120)를 봉하여 밀폐시킨다(S200).
램프 내측에 삽입된 겟터 겸용 수은 보충재(100)를 450~900℃로 고주파로 가열하여 겟터 겸용 수은 보충재를 활성(Activation)시키면 화학반응에 의하여 램프 내측에 남아있는 잔류공기를 흡수하여 고진공을 형성시킨다. 한편 겟터 겸용 수은 보충재를 가열시키면, 겟터 겸용 수은 보충재 내측에 아말감 상태로 되어 있던 수은이 기화되면서 겟터로부터 수은이 방출되게 되며, 방출된 수은은 온도가 낮은 쪽으로 이동하게 되므로 자동적으로 램프 내측 방향으로 이동하게 된다(S300).
수은이 램프 내(140)로 이동하게 되면, 전극이 삽치된 오목부(130)를 밀봉과 동시에 절단시킴으로써 램프는 완성되어지게 된다(S400).
상기에 있어 용기 타입의 겟터 겸용 수은 보충재는 용기의 재질로서 니켈, 스테인레스 스틸,스테인레스 스틸에 니켈 도금, 철, 철에 니켈 도금, 철과 니켈의 Clad, 구리, 구리에 니켈 도금, 몰리브덴, 티타늄 중 하나의 재질을 선택하여 사용할 수 있으며, 용기의 통상적인 크기 및 형태는 직경 0.7~7㎜, 높이 0.5~20㎜ 정도의 컵 모양의 원통형 용기로, 이 용기는 램프 양측에 부착되는 전극으로도 그대로 사용될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명 의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 발명에 의한 겟터 겸용 수은 보충재는 수은의 발광 용도로 사용되는 모든 램프에 사용이 가능한 것이며, 특히 TFT-LCD 냉음극 형광램프(CCFL)에서는 더욱 전용으로 사용될 수 있는 것이다. 상기 TFT-LCD 냉음극 형광램프(CCFL)은 PC, 노트북 PC, LCD TV, 헤드폰, 화상 전화기, 자동차 네비게이터에 널리 사용되고 있는 것으로, 상기 램프 안에는 진공도를 높이기 위하여 겟터 겸용 수은 보충재가 적용되며, 또한 램프의 발광 용도로서 수은이 주입되게 된다.
상기 본 발명에 의한 겟터 겸용 수은 보충재는 아말감 상태의 겟터 겸용 수은 보충재로부터 정확한 양의 수은을 언제나 일정하게 기체 상태로 램프 내측에 주입할 수 있도록 제조되었기 때문에, 수은을 별도로 주입시키던 종래의 방법에 비하여 효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라 겟터 겸용 수은 보충재 분말을 낱개의 원통형이나 컵 모형 원형 용기에 압입함으로써, 램프 유리관 내로 겟터 겸용 수은 보충재를 투입이 용이하게 할 수 있다.
또한, 세계적으로 환경유해 문제로 수은의 양을 최소로 사용하여 제조한 램프를 절대적으로 선호하기 때문에, 수은을 기화시켜 기체 상태로 주입하는 본 발명의 겟터 겸용 수은 보충재가 수은을 필요로 하는 램프 제조에 있어 아주 이상적이라 할 수 있다.
특히 본 발명의 겟터 겸용 수은 보충재는 상기 겟터 겸용 수은 보충재의 조성과 용기의 재질, 형상을 조화시켜 겟터 겸용 수은 보충재가 적용되는 기존의 공정을 변화시키지 않고 한번의 고주파 가열로 상기 겟터가 쓰여지는 온도범위(450~900℃)에서만 정확한 양의 수은을 방출토록 하여 수은의 방출 온도범위와 겟터가 활성화 되어 기체를 지배적으로 흡수하는 온도범위를 일치시켜 고주파 하나로 수은방출과 진공도를 높이는 기능을 동시에 할 수 있게 한다.

Claims (4)

  1. 엘씨디 백라이트 유니트(Back Light Unit) 및 수은을 필요로 하는 각종 램프에 적용되는 겟터 겸용 수은 보충재에 있어서,
    철(Fe)과 티타늄(Ti) 분말을 (10~60):(90~40)의 무게비로 혼합하여 용융 혹은 800℃ 이상에서 반응시켜 제조한 철-티타늄(Fe-Ti) 합금(Alloy)이나 금속간 화합물(Inter-metallic Compound)과;
    상기 철-티타늄(Fe-Ti) 합금(Alloy)이나 금속간 화합물(Inter-metallic Compound) 중 하나를 선택하여 티타늄(Ti) 분말과 무게비 (0~96):(100~4)로 혼합한 혼합분말과;
    상기 혼합분말을 수은과 (30~90):(70~10)의 무게비로 혼합하여 350~1900℃ 온도(350℃ 이상)에서 반응시켜 제조한 (Fe-Ti+Ti)-Hg 형태의 아말감(Amalgam) 화합물; 로 이루어진 겟터 겸용 수은 보충재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr) 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 티타늄(Ti) 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr)이 무게비 60% 이상 함유된 지르코늄-철(Zr-Fe) 합금이나 금속간 화합물 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 티타늄(Ti)이 무게비 60% 이상 함유된 티타늄-철(Ti-Fe) 합금이나 금속간 화합물 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr):망간(Mn)이 (40~80):(60~20)의 무게비로 이루어진 합금이나 금속간 화합물인 지르코늄-망간(ZrMn) 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재와;
    상기 겟터 겸용 수은 보충재와 지르코늄(Zr):티타늄(Ti):철(Fe)이 (40~80):(10~30):(10~30)의 무게비로 이루어진 합금이나 금속간 화합물인 지르코늄-티타늄-철(ZrTiFe) 분말이 무게비 (30~96):(70~4)로 혼합된 겟터 겸용 수은 보충재; 를 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 겟터 겸용 수은 보충재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 겟터 겸용 수은 보충재가 직경 0.7~7㎜, 높이 0.5~20㎜의 니켈, 스테인레스 스틸, 스테인레스 스틸에 니켈 도금, 철, 철에 니켈 도금, 구리, 구리에 니켈 도금, 몰리브덴, 티타늄 재질 중 하나의 재질을 선택하여 파이프 형상 원통형 용기 또는 바닥이 막힌 컵 형상 원통형의 용기에 가압 충진되거나 분말 자체만의 팔레트 타입으로 가압 성형하여 구성되고, 상기 파이프 형상 용기 또는 바닥이 막힌 컵 형상 용기 일측에 폭 0.01~3.0㎜를 용기의 길이만큼 일부를 제거시켜 일측의 일부가 개방된 형상의 용기에 가압 충진하여 제조할 수도 있는 것을 특징으로 하는 겟터 겸용 수은 보충재.
  4. 삭제
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