KR101047080B1

KR101047080B1 - 냉음극관용 소결 전극 및 그것을 이용한 냉음극관과, 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101047080B1
Application number: KR1020087024519A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 모리오카; 후미히코 요시무라; 토시아키 수토
Original assignee: 도시바 마테리알 가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2011-07-06
Also published as: US20090051260A1; TWI349950B; KR20080100845A; JPWO2007105821A1; US8698384B2; JP5100632B2; TW200802497A; CN101427342B; WO2007105821A1; CN101427342A

Abstract

본 발명은 한쪽에 바닥부, 다른 한쪽에 개구부를 갖는 통 형상의 냉음극관용 소결 전극에서, 상기 바닥부에는 도입선이 일체로 접합되어 있으며, 상기 소결 전극의 밀도를 d1, 상기 도입선의 밀도를 d2로 하였을 때, d2/d1>1을 만족하는 것을 특징으로 하는 냉음극관용 소결 전극이다. 이러한 본 발명에서는, 소결 전극과 도입선의 접합 강도가 높으며, 취급성이 양호한 냉음극관용 소결 전극이 제공된다. 특히 소결 전극과 도입선의 주성분이 동일한 것이 바람직하다. 이와 같이 도입선의 밀도를 고밀도로 함으로써 신뢰성 등을 더 향상시킬 수 있다.

냉듬극관, 액정 표시 장치, 백라이트

Description

냉음극관용 소결 전극 및 그것을 이용한 냉음극관과, 액정 표시 장치{SINTERED ELECTRODE FOR COLD-CATHODE TUBE, COLD-CATHODE TUBE USING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 냉음극관용 소결 전극, 이 냉음극관용 소결 전극을 구비하는 냉음극관 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 냉음극관용 소결 전극 및 이 전극을 구비하는 냉음극관은, 예컨대 액정 표시 장치의 백라이트로서 사용되고 있다. 이러한 액정용 냉음극관에는, 고휘도, 고효율인 것에 더하여, 수명이 긴 것이 요구되고 있다.

일반적으로, 액정용 백라이트로서 유용한 냉음극관은, 형광체가 내면에 도포된 유리관 내에 미량의 수은 및 희가스를 충전하며, 이 유리관의 양단부에 도입선 및 리드봉[예컨대 KOV박+고융점 금속제 도입선+두멧선(dumetwire)]이 장착된 구성으로 되어 있다. 이러한 냉음극관에서는, 그 양단의 전극에 전압을 검으로써 유리관 내에 봉입된 수은이 증발하며, 자외선을 방출하고, 그 자외선을 흡수한 형광체가 발광한다.

종래, 전극으로서는 니켈 재료가 주로서 이용되고 있다. 그러나, 이러한 Ni 전극에서는, 전극으로부터 전자를 방전 공간으로 방출시키기 위해 필요한 음극 강 하 전압이 높은 것에 더하여, 소위 스퍼터링이라고 하는 현상의 발생에 의해 램프 수명이 저하하는 일이 많았다. 여기서, 스퍼터링 현상이란, 냉음극관의 점등 중에 전극이 이온으로부터의 충돌을 받아, 전극 물질이 비산하며, 그 비산 물질 및 수은 등이 유리관 내벽면에 축적해 가는 현상을 말하는 것이다.

스퍼터링 현상에 의해 형성된 스퍼터링층은 수은을 취득하며, 그 수은을 발광에 이용할 수 없게 해버리기 때문에, 냉음극관을 장시간 점등하면, 램프의 휘도가 극단적으로 저하하여 수명 말기가 된다. 이 때문에, 스퍼터링 현상을 줄일 수 있으면 수은 소모비가 억제되기 때문에, 동일한 수은 봉입량이라도 장기 수명화를 도모할 수 있다.

그래서, 음극 강하 전압 저감과 스퍼터링 억제의 양방을 겨냥한 시도가 이루어지고 있다. 최근의 대처에서는, 전극을 바닥이 있는 원통 형상으로 하여 홀로 캐소드 효과에 의한 음극 강하 전압 저감과 스퍼터링 억제의 양방을 겨냥한 전극 설계가 이루어지고 있다[일본 특허 공개 제2001-176445호 공보(특허문헌 1)]. 또, 전극 재질을 종래의 니켈 대신에 음극 강하 전압을 20 V 정도 낮게 할 수 있는 Mo 혹은 Nb 등으로 하는 것이 행하여지고 있다.

상기 특허문헌 1의 바닥이 있는 원통 형상의 냉음극관용 전극은, 종래의 니켈 전극에 비하면 음극 강하 전압의 강하 및 수명의 점에서 바람직하지만, 모두 판재(통상, 두께가 0.07 ㎜에서 0.2 ㎜ 정도인 것이 이용된다)로부터 드로잉 가공에 의해 바닥이 있는 원통형을 얻고 있기 때문에 재료 수율이 나쁘며, 또한 드로잉성이 나쁜 금속에 대해서는 가공 중에 갈라짐 등이 발생하여 버린다고 하는 문제점이 있었다. 또한 판재로부터의 드로잉 가공에서는, 비용이 비싸진다고 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제에 대처하기 위해 일본 특허 공개 제2004-178875호 공보(특허문헌 2)에서는 Mo 등의 소결체로 바닥이 있는 원통 형상을 얻고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-176445호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-178875호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2003-242927호 공보

확실히, 소결체로 바닥이 있는 원통 형상을 얻음으로써, 판재로부터의 드로잉 가공에 비해서 대폭 비용 절감을 도모할 수 있다. 통상, 바닥이 있는 원통형의 전극에는 그 바닥부에 KOV박(코바르박)을 통해 도입선이 용접되지만, 도입선의 용접 공정은 위치 맞춤이나 고주파 가열 등의 복잡한 공정이 필요하며, 반드시 충분한 비용 절감을 도모할 수 없었다.

이러한 문제에 대처하기 위해 일본 특허 공개 제2003-242927호 공보(특허문헌 3)에서는 사출 성형에 의해, 도입선과 전극을 일체적으로 성형한 것이 제안되어 있다. 그러나, 사출 성형에 의해 일체적으로 성형한 것은 도입선과 전극의 접합 강도가 불충분하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.

본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은, 한쪽에 바닥부, 다른 한쪽에 개구부를 갖는 통 형상의 냉음극관용 소결 전극에서, 상기 바닥부에는 도입선이 일체로 접합되어 있으며, 상기 소결 전극의 밀도를 d1, 상기 도입선의 밀도를 d2로 하였을 때, d2/d1>1을 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서는, 소결 전극과 도입선의 주성분이 동일한 것이 바람직하다. 또, 소결 전극이 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈, 레늄, 니켈의 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 소결 전극과 상기 도입선의 접합 계면이 소결 접합인 것이 바람직하다. 또, 상기 소결 전극의 내면의 표면 거칠기(Sm)가 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또, 상기 d1이 밀도 85％ 이상 98％ 이하인 것이 바람직하다. 또, 상기 d2가 밀도 92％ 이상 100％ 이하인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 냉음극관은, 방전 매체가 봉입된 중공의 관형 투광성 밸브와, 상기 관형 투광성 밸브의 내벽면에 마련된 형광체층과, 상기 관형 투광성 밸브의 양단부에 설치된, 한 쌍의, 청구항 1에 기재된 냉음극관용 소결 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상기 냉음극관과, 상기 냉음극관에 근접 배치된 도광체와, 상기 도광체의 한쪽 면측에 배치된 반사체와, 상기 도광체의 다른 한쪽 면측에 배치된 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 냉음극관용 소결 전극은, 판재로부터 드로잉 가공에 의한 전극과 동등 혹은 동등 이상의 특성을 갖으며, 도입선과 전극의 접합 강도가 높고, 양산성이 좋으며, 저비용으로 제조 가능한 것이다. 또, 본 발명의 냉음극관용 전극을 이용한 냉음극관 및 액정 표시 장치는 우수한 특성을 갖는 것이다.

도 1은 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 일례를 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.

도 6은 도입선과 소결 전극의 접합 강도의 측정 방법의 개요를 도시하는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 냉음극관용 소결 전극은, 한쪽에 바닥부, 다른 한쪽에 개구부를 갖는 통 형상의 냉음극관용 소결 전극에서, 상기 바닥부에는 도입선이 일체로 접합되어 있으며, 상기 소결 전극의 밀도를 d1, 상기 도입선의 밀도를 d2로 하였을 때, d2/d1>1을 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 바람직한 일구체예의 단면도이다. 도면 중, 1은 냉음극관용 소결 전극, 2는 소결 전극의 측벽부, 3은 소결 전극의 바닥부, 4는 소결 전극의 개구부, 5는 소결 전극의 내측 표면, 6은 도입선, 7은 리드선이다.

본 발명은 소결 전극(1)의 밀도를 d1, 도입선(6)의 밀도를 d2로 하였을 때 d2/d1>1을 만족하다는 것을 특징으로 하는 것이다. d2/d1>1이라고 하는 것은, 소결 전극(1)의 밀도보다, 도입선(6)의 밀도 쪽이 크다, 즉 고밀도인 것을 의미하는 것이다. 또, d2/d1의 상한은 특히 한정되는 것이 아니지만, 1.18≥d2/d1>1의 범위인 것이 바람직하다. d2/d1가 1.18을 넘으면 밀도차가 지나치게 크기 때문에 소결 전극(1)과 도입선(6)의 접합 강도가 불충분해질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 1.10≥d2/d1>1이다.

본 발명의 밀도란 상대 밀도이다. 또, 측정 방법은 다음과 같이 한다.

(1) 냉음극관용 소결 전극의 바닥부를 와이어 방전 가공 등의 방법으로 절단하며 제거하고, 샘플을 채취한다.

(2) 계속해서, (1)에서 얻어진 측벽부의 샘플을 축 대상으로 와이어 방전 가공 등의 방법으로 절반으로 절단한다. 또한, 여기서 바닥부를 절단하는 이유는, 바닥부가 있으면 냉음극관용 소결 전극 내부의 폐색 공간에 기포가 들어가 정확한 측정을 할 수 없기 때문이다.

(3) (2)에서 얻어진 샘플을, JIS-Z-2501(2000)로 규정되는 아르키메데스법에 의해 N=5 측정하였을 때의 평균값을 대표값으로 한다.

(4) 도입선의 밀도는, 도입관을 임의의 길이로 절단하며, JIS-Z-2501(2000) 로 규정되는 아르키메데스법에 의해 N=5 측정하였을 때의 평균값을 대표값으로 한다.

소결 전극(1)의 밀도 d1은 밀도 85％ 이상 98％ 이하, 도입선(6)의 밀도 d2는 92％ 이상 100％ 이하인 것이 바람직하다. 소결 전극(1)의 밀도 d1이 85％ 미만이면 소결 전극의 강도가 저하한다. 한편, 밀도 d1이 98％를 넘으면 전극 표면에 포어(pore)가 형성되지 않기 때문에 표면적을 증가시킬 수 없다. 전극 표면에 포어가 존재하면 표면에 미소한 요철이 생겨 전자 방사성 물질(이미터재)의 피복량을 증가시킬 수 있으며, 앵커 효과에 의해 전자 방사성 물질과 소결 전극의 접합성을 향상시킬 수 있다. 강도와 표면적의 증가를 고려하면 바람직한 밀도 d1은 90％∼96％이다.

또, 도입선(6)의 밀도 d2는 92％∼100％인 것이 바람직하다. 도입선(6)은 냉음극관에 장착할 때의 밀봉부가 되는 부분이다. 구체적으로는, 유리 비드 등의 밀봉재를 도포하여 가열에 의해 관형 투광성 밸브(예컨대, 유리관)에 고정함으로써 냉음극관으로 한다. 도입선(6)의 밀도 d2가 92％ 미만이면 도입선의 밀도가 불충분하기 때문에 냉음극관의 기밀성이 충분히 유지될 수 없어질 우려가 있다. 또, 도입선(6)의 밀도가 낮으면 소결 전극(1)과의 접합 강도도 낮아진다. 기밀성과 접합 강도를 고려하면 밀도 d2는 97％∼100％가 바람직하다.

본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은 고융점 금속을 주성분으로 하는 것이 바람직하며, 예컨대, W, Nb, Ta, Ti, Mo, Re에서 선택되는 금속의 단체, 또는 그 합금의 적어도 1종을 들 수 있다. 바람직한 합금으로서는, W-Mo 합금, Re-W 합 금, Ta-Mo 합금을 예시할 수 있다.

또, 냉음극관용 소결 전극에는 전자 방사성 물질(이미터재)을 함유시켜도 좋다. 전자 방사성 물질로서는 La, Ce, Y 등의 희토류 산화물, 희토류 탄산화물(특히 바람직하게는 「희토류 원소(R)-탄소(C)-산소(O) 화합물」), Ba, Mg, Ca라고 하는 경원소의 산화물을 예시할 수 있다. 또, 필요에 따라, 전자 방사성 물질과 고융점 금속을 혼합한 것으로 좋으며, 또한 Ni, Cu, Fe, P 등을 소결 조제로서 미량(예컨대 1 질량％ 이하) 첨가하여도 좋다. 통상, 냉음극관의 제조 공정에서는, 고온에서 질소 가스를 치환 등에서 사용함으로써, Nb계나 Ta계보다는 질화하기 어려운 Mo계나 W계의 물질 쪽이 바람직하다. Mo계와 W계에서는, 특히 저온에서 소결이 진행되는 Mo계가 보다 바람직하다.

또, 소결체[소결 전극(1)]의 결정립의 평균 입자 직경은 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또, 소결체 결정립의 애스펙트비(aspectratio)(장축/단축)는 5 이하인 것이 바람직하다.

도입선(6)의 재질에 대해서도 고융점 금속을 주성분으로 하는 것이 바람직하며, 예컨대, W, Nb, Ta, Ti, Mo, Re에서 선택되는 금속의 단체, 또는 그 합금의 적어도 1종을 들 수 있다. 후술하는 바와 같이 소결 전극(1)을 성형할 때에 도입선(6)을 일체로 성형하며, 소결하기 때문에 도입선(6)도 고융점 금속인 것이 바람직하다. 이 점으로 보아, 소결 전극(1)의 주성분의 융점과 동등 혹은 동등 이상의 융점을 갖는 재료로 도입선(6)을 형성할 필요가 있다.

본 발명은 소결 전극(1)의 바닥부(3)에 도입선(6)이 일체로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 「일체로 접합」이란, 종래와 같이 KOV(코바르)박 등의 브레이징 용가재(brazing filler metal)층을 통하지 않고 접합시키는 것을 의미하는 것이다. 이때, 소결 전극(1)을 소결하기 전의 성형체와 도입선(6)을 일체로 성형하며, 소결함으로써 소결 전극(1)과 도입선(6)을 소결 접합할 수 있다. 소결 접합이면 금속 접합이 되며, 소결 전극(1)과 도입선(6)의 주성분이 동일하면 보다 강고한 접합 상태가 된다.

또, 「일체로 접합」할 때는, 도입선(6)의 선단이 바닥부(3)를 관통하지 않는 것이 바람직하다. 도입선(6)의 선단이 바닥부(3)를 관통하지 않는 형상이면, 바닥부(3)와 도입선(6) 선단의 접촉 면적이 커지기 때문에 접합 강도가 보다 향상된다.

상기한 대로, 본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은, 통 형상의 측벽부와, 이 측벽부의 일단에 바닥부를 갖으며, 또한 이 측벽부의 다른 일단에 개구부를 갖는 냉음극관용 소결 전극이다. 이때, 이 전극의 내측 표면의 표면 거칠기(Sm)가 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 「표면 거칠기(Sm)」는 JIS-B-0601(1994)로 규정되는 「요철의 평균 간격(Sm)」에 따른 것, 즉, 「거칠기 곡선에서, 그 평균선 방향으로 기준 길이 1만큼 추출하며, 1개의 산부 및 그에 인접하는 1개의 계곡부에 대응하는 평균선의 길이의 합을 구하여, 평균값을 밀리미터(㎜)로 나타낸 것」을 의미한다.

도 1 및 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극의 바람직한 일례를 도시하는 단면도이다. 이들 각 도면에는, 냉음극관용 소결 전극의 장축 방향으로 평행한 단면이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 냉음극관용 소결 전극(1)은, 통 형상의 측벽부(2)와, 이 측벽부(2)의 일단에 바닥부(3)를 갖으며, 또한 이 측벽부(2)의 다른 일단에 개구부(4)를 갖는 냉음극관용 소결 전극으로서, 이 전극의 내측 표면(5)의 표면 거칠기(Sm)가 100 ㎛ 이하인 것이다. 또한, 본 명세서에서, 「측벽부」란, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉음극관용 소결 전극(1)의, 그 최심부[즉, 개구부(4)의 가장자리 단면(4')과 전극 내벽면의 거리(L1)가 가장 긴 부분]부터, 가장자리 단면(4')측에 존재하는 부분을 말한다. 또, 「바닥부」란, 냉음극관용 소결 전극(1)의, 상기 최심부부터, 가장자리 단면(4')의 반대측에 존재하는 부분을 말한다. 또, 내측 표면(5)이란, 냉음극관용 소결 전극(1)의 통 형상의 측벽부(2)의 내측 표면 및 바닥부(3)의 내측 표면 양자를 말하는 것이다.

또한, 본 발명은 이 내측 표면(5)의 표면 거칠기가 소정의 Sm 범위 내인 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 반드시 내측 표면(5)의 각 영역이 항상 동일한 Sm값일 필요는 없다. 또, 본 발명에서는, 내측 표면(5)이 실질적으로 전(全) 영역(바람직하게는 내측 표면(5)의 30％ 이상, 특히 바람직하게는 50％ 이상의 면적)이, 소정의 Sm 범위 내이면 좋으며, 내측 표면(5)의 모든 영역이 항상 소정의 Sm 범위 내인 것을 요하지 않는다. 따라서, 경우에 따라 내측 표면(5)의 일부분의 영역이 소정의 Sm 범위 내가 아니어도 좋다.

한편, 냉음극관용 소결 전극(1)의 외측 표면[즉, 통 형상의 측벽부(2)의 외측 표면 및 바닥부(3)의 외측 표면 및 가장자리 단면(4') 표면 등을 포함한다]에 대해서는, Sm은 특정되어 있지 않다. 즉, 냉음극관용 소결 전극(1)의 외측 표면의 Sm은 임의로서, 냉음극관용 소결 전극(1)의 내측 표면에 대해서 규정된 상기 Sm 범위와 동일하거나 달라도 좋다.

또, 본 명세서에서, 바닥부의 「두께」란, 상기 바닥부에서, 상기 최심부와 냉음극관용 소결 전극 바닥부의 외측 표면 사이의 거리(L2)를 말한다. 또, 측벽부의 「두께」란, 상기 측벽부에서, 냉음극관용 소결 전극의 내측 표면과 외측 표면 사이의 거리(L3)를 말한다.

냉음극관용 소결 전극(1)의 바닥부(3)에는 도입선(6)이 일체로 접합되어 있다. 도입선(6)의 선단에는 리드선(7)이 접합할 수 있다. 리드선(7)은 두멧선, 니켈선 등과 같이 도입선(6)과 접합할 수 있으며, 리드선으로서 도통 가능한 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은, 상기한 대로, 내측 표면의 표면 거칠기(Sm)가 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이는, 바닥이 있는 전극에서, 동작 전압을 낮게 하기 위해서는, 특히 전극의 표면적의 크기가 클수록 유리하며, 특히 전극 내측을 중심으로 방전이 발생하기 때문에, 전극 내측 표면적을 크게 하는 것이 바람직하기 때문이다. Sm값이 100 ㎛를 넘으면, 이러한 동작 전압에 관한 유리한 효과가 부족해지며, 또 수은 소모량도 유의하게 증가하는 경향을 볼 수 있고, 본 발명의 목적, 즉 동작 전압이 낮으며, 수은 소모량이 현저히 억제된 수명이 긴 냉음극관의 제공을 달성하는 것이 곤란해진다. 바람직한 Sm의 범위는 30 ㎛ 이상 90 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 40 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다.

내측 표면의 표면 거칠기(Sm)는, 그와 같은 내측 표면의 소결 전극을 얻을 수 있도록 소결체의 제조 조건(예컨대 원료 분말의 입자 직경 등)을 설정하거나, 혹은 소결체를 얻은 후에 적당한 가공[예컨대 배럴(barrel) 연마, 블라스트 등의 연마 가공, 에칭 가공 등]을 시행함으로써 얻을 수 있다.

측면부의 평균 두께는 0.1 ㎜ 이상 0.7 ㎜ 이하의 범위 내가 바람직하다. 이는, 냉음극관으로서 동작시켰을 때에, 평균 두께가 O.1 ㎜ 미만이면, 강도가 부족하거나, 구멍이 나는 등의 문제가 발생하는 경우가 있기 때문이다. 0.7 ㎜ 초과에서는, 냉음극관용 소결 전극의 내측의 표면적이 감소하여, 동작 전압의 저감화 효과를 충분히 얻을 수 없다. 바람직한 측면부의 평균 두께는 0.3 ㎜ 이상 0.6 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.35 ㎜ 이상 0.55 ㎜ 이하이다.

한편, 바닥면부의 평균 두께는 0.25 ㎜ 이상 1.5 ㎜ 이하의 범위 내가 바람 직하다. 이는, 전극의 바닥면부 내측은 소모가 두드러지기 때문에 0.25 ㎜보다도 두꺼운 것이 바람직하기 때문이다. 그러나, 1.5 ㎜를 넘게 되면 내측의 표면적이 작아져, 상기와 마찬가지로 동작 전압의 저감화 효과를 충분히 얻을 수 없다. 바람직한 바닥면부의 평균 두께는 0.4 ㎜ 이상 1.35 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.6 ㎜ 이상 1.15 ㎜ 이하이다.

본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극의 길이[즉, 가장자리 단면(4') 표면과, 가장자리 단면(4')에서 가장 먼 바닥면부의 외측 표면(돌기부를 갖는 것의 경우에는, 그 돌기부 선단의 표면) 사이의 길이]는, 주로, 전극이 편입되는 냉음극관의 크기나 성능 등에 의해 정해지지만, 바람직하게는 3 ㎜ 이상 8 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 4 ㎜ 이상 7 ㎜ 이하이다.

냉음극관용 소결 전극의 직경도 마찬가지로, 전극이 편입되는 냉음극관의 크기나 성능 등에 따라 정해지지만, 바람직하게는 Ø1.0 ㎜ 이상 Ø3.0 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 Ø1.3 ㎜ 이상 Ø2.7 ㎜ 이하이다.

냉음극관용 소결 전극의 길이와 직경의 비(길이/직경)는 바람직하게는 2 이상 3 이하, 특히 바람직하게는 2.2 이상 2.8 이하이다.

또, 본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은, 표면적이 큰 점, 또한 제조나 가공의 용이함과, 냉음극관의 제조에 있어서 중공 밸브에 장착할 때의 작업성 등의 관점에서, 장축 방향으로 평행한 단면으로 나타내는 통 형상 내 공간의 형상이, 도 1과 같은 직사각형 형상이나, 도 2와 같은 사다리꼴 형상인 것이 바람직하지만, 상기에 한정되는 것은 아니며, 도 3(단면 V자), 도 4(단면 U자), 도 5(단면 계단형) 등 여러 가지 형상일 수 있다. 또, 마찬가지 이유에서, 측벽부의 외형 형상이 원통 형상인 것이 바람직하지만, 다른 형상(예컨대 타원, 다각형)이어도 좋다. 또, 냉음극관용 소결 전극의 외형 형상과 냉음극관용 소결 전극의 내부 형상은 달라도 좋다.

상기 구성에 의해, 동작 전압이 낮으며, 수은 소모량이 현저히 억제된, 수명이 긴 냉음극관이 제공된다. 또, 종래와 같이 KOV박을 이용하여 도입선을 접합할 필요가 없기 때문에 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다.

다음에, 본 발명의 냉음극관용 소결 전극의 제조 방법에 대해서 설명한다.

제조 방법은 특히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대 다음 방법을 들 수 있다. 이하의 제조 방법은 몰리브덴(Mo)을 주성분으로 하는 소결 전극의 제조 방법을 예로 설명한다.

우선, 도입선이 되는 Mo선을 조제한다. 이 Mo선은 밀도 92％ 이상이 바람직하다. 밀도를 소정의 값으로 하기 위해 미리 고밀도의 소결체를 이용하여도 좋으며, 아이어드로잉(wiredrawing) 가공에 의해 가공된 선재를 이용하여도 좋다. 특히, 와이어드로잉 가공에 의해 가공된 선재는 소결 잉곳(또는 용해 잉곳)을 단조, 압연, 와이어드로잉 가공 등을 이용하여 선재로 하고 있기 때문에 고밀도의 도입선을 얻기 쉽다.

다음에 냉음극관용 소결 전극은, 원료 분말을 혼합하며, 조립하고, 이를 소정 형상으로 성형하며, 그 후에 소결함으로써 제조할 수 있다. 원료 분말인 몰리브덴의 분말은 평균 입자 직경이 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하로, 순도가 99.95％ 이상인 것 을 사용한다. 이 분말에 순수, 바인더[바인더로서는 폴리비닐알콜(PVA)이 바람직하다]를 섞으며, 조립을 행한다. 그 후, 단발 프레스, 로터리 프레스 혹은 사출 성형에 의해, 컵 형상(원통 형상)의 성형체를 얻는다.

성형체를 제작할 때에, 전술한 도입선과 함께 성형함으로써, 컵형 성형체와 도입선이 일체가 된 성형체를 얻을 수 있다. 또, 별도의 방법에서는 성형체를 일단 형성한 후, 도입선을 성형체에 삽입하는 공정을 이용하여 컵형 성형체와 도입선이 일체가 된 성형체를 얻어도 좋다.

또, 필요에 따라, Mo 합금으로서의 제2 성분이나 전자 방사성 물질(이미터재)을 첨가하여도 좋은 것으로 한다.

계속해서, 800℃∼1100℃의 웨트 수소 내에서 탈지를 행한다. 계속해서, 1600℃∼2300℃×5시간∼24시간 수소 내에서 소결을 행하며, 또한 필요에 따라 1300℃∼1700℃×100 MPa∼300 MPa에서 열간 정수압 프레스(HIP) 처리를 행한다. 바닥이 있는 형상부의 내측의 표면 거칠기가 소정의 Sm 범위가 아닌 경우, 혹은 보다 바람직한 Sm 범위의 것으로 하기 위해, 바닥이 있는 형상부의 내측의 표면 거칠기(Sm)를 조정할 수 있다. 그 방법으로서는, 예컨대 배럴 연마, 블라스트 처리 등을 예시할 수 있다. 그때, 사용하는 연마재, 작업 내용 등을 적절히 선택 내지 조정할 수 있다. 또, 이 소결 공정에 의해, 소결 전극과 도입선을 일체로 접합할 수 있다. 이때, 소결 전극의 주성분과 도입선의 주성분이 동일하면, 소결 전극과 도입선의 접촉면에서 금속 결합이 생기기 때문에, 보다 강고한 결합을 얻을 수 있다.

그 후, 세정하며, 700℃∼1000℃의 온도에서, 어닐링을 행한다. 그 후, 리드 선을 용접하여, 전극의 조립이 완성된다.

이러한 소결체로 이루어지는 본 발명에 따른 냉음극관용 소결 전극은, 소결 전극과 도입선이 일체로 접합되어 있기 때문에, KOV박 등을 이용한 용접을 행하지 않아도 되기 때문에 비용 절감을 도모할 수 있다.

이러한 본 발명에서는, 상기한 바와 같이, 동작 전압이 낮으며, 수은 소모량이 현저히 억제된, 수명이 긴 냉음극관를 얻을 수 있으며, 도입선의 단위 단면적당의 접합 강도가 250 N/㎟ 이상인 냉음극관용 소결 전극을 얻을 수 있다.

또한, 도입선의 단위 단면적당의 접합 강도는, 도 6에 도시한 바와 같이 냉음극관용 소결 전극(1)을 처킹(A)에 형성된 슬릿 내에 고정하며, 한편, 도입선(6)을 처킹(B)으로 고정하고, 처킹(A)을 10 ㎜/분의 속도로 인장함으로써 계측하는 것으로 한다.

다음에, 냉음극관의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 냉음극관은, 방전 매체가 봉입된 중공의 관형 투광성 밸브와, 상기 관형 투광성 밸브의 내벽면에 마련된 형광체층과, 상기 관형 투광성 밸브의 양단부에 설치된, 한 쌍의 상기 냉음극관용 소결 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명에 따른 냉음극관에서, 냉음극관용 소결 전극 이외의 필수 구성인 방전 매체, 관형 투광성 밸브 및 형광체층 등은, 종래부터 이 종류의 냉음극관, 특히 액정 디스플레이의 백라이트용 냉음극관에서 이용되어 온 것을, 그대로 혹은 적당한 개변을 가한 뒤에, 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 냉음극관에서 적용할 수 있으며 또한 바람직한 것은, 예컨대 방전 매체로서는, 희가스-수은계의 것(희가스로서는, 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤, 이들의 혼합물 등)을 예시할 수 있고, 형광체로서는, 자외선에 의한 자극으로 발광하는 것, 바람직하게는 예컨대 할로인산칼슘 형광체를 예시할 수 있다. 중공의 관형 투광성 밸브로서는, 길이 60 ㎜ 이상 700 ㎜ 이하, 직경 1.6 ㎜ 이상 4.8 ㎜ 이하의 유리관을 예시할 수 있다.

또, 본 발명의 냉음극관에서는, 도입선의 부분에 의해 관형 투광성 밸브에 밀봉되는 구조인 것이 바람직하다. 도입선은 밀도가 높게 되어 있기 때문에, 유리 비드 등에 의해 밀봉하였을 때에 밸브 내의 기밀성을 유지하기 쉬워진다.

다음에 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상기 냉음극관과, 상기 냉음극관에 근접 배치된 도광체와, 상기 도광체의 한쪽 면측에 배치된 반사체와, 상기 도광체의 다른 한쪽 면측에 배치된 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 바람직한 일구체예를 도시하는 단면도이다.

이 도 7에 도시된 액정 표시 장치(20)는, 냉음극관(21)과, 이 냉음극관(21)에 근접 배치된 도광체(22)와, 이 도광체(22)의 한쪽 면측에 배치된 반사체(23)와, 이 도광체(22)의 다른 한쪽 면측에 배치된 액정 표시 패널(24)을 구비하며, 또한 상기 도광체(22)와 액정 표시 패널(24) 사이에 광확산체(25)가 배치되고, 냉음극관(21)의 빛을 상기 도광체(22)측에 반사시키는 냉음극관용 반사체(27)가 배치되어 이루어지는 것이다.

본 발명에서는, 냉음극관의 수는 임의로서, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 도광체(22)의 대향하는 2변에 근접하여 합계 2개의 냉음극관(21)을 배치할 수 있으며, 도광체의 1변(또는 3변 이상)에 근접하여 1개 혹은 2개 이상의 냉음극관을 배치할 수 있다. 반광확산체(25)의 수 및 형상도 임의이다. 예컨대, 내부에 광확산성 입자를 존재시킴으로써 광확산성을 갖게 한 시트형 광확산체(25a)나, 표면 형상을 조정함으로써 광확산성을 갖게 한 렌즈형 내지 프리즘형의 광확산체(25b)를, 상기 도광체(22)와 액정 표시 패널(24) 사이에, 1 또는 2 이상 배치할 수 있다. 또, 상기 액정 표시 패널(24)의 관찰자면에는, 필요에 따라, 광확산체(25c), 표면 보호체(28), 외광의 반사나 번쩍임(glaring)을 방지 내지 저감하는 반사 방지체(29), 대전 방지체(30) 등을 마련할 수 있다. 이들 광확산체(25a, 25b, 25c), 표면 보호체(28), 반사 방지체(29) 및 대전 방지체(30)들 중 2 이상을 복합화한 것으로 하여, 복수의 기능을 병유하는 층을 1 또는 2층 이상 마련하는 것도 가능하다. 또한, 액정 표시 장치로서 원하는 기능이 발휘된다면, 광확산체(25a, 25b, 25c) 및 표면 보호체(28), 반사 방지체(29) 및 대전 방지체(30) 등은 배치하지 않아도 좋다. 또, 액정 표시 장치(20)의 각 구성 부재[즉, 냉음극관(21), 도광체(22), 반사체(23), 액정 표시 패널(24), 광확산체(25a, 25b, 25c), 표면 보호체(28), 반사 방지체(29) 및 대전 방지체(30) 등]를 소정의 위치에 유지하는 지지 기판(26), 프레임, 스페이서 및 이들 각 구성 부재를 수용하는 케이스를 마련할 수 있으며, 방열 부재(31) 등을 마련할 수도 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치도 종래의 액정 표시 장치와 마찬가지로, 액 정 표시 패널(24)에 구동 전압을 공급하는 전기 배선이나 LSI칩, 냉음극관(21)에 그 구동 전압을 공급하는 전기 배선 및 불필요 부분으로의 빛의 누설이나 장치 내부로 먼지나 습기가 진입하는 것을 방지하는 시일재 등을, 필요 부위에 마련할 수 있다.

본 발명에서는, 냉음극관(21)만은 먼저 상세히 나타낸 소정의 요건을 만족할 필요가 있지만, 냉음극관(21) 이외의 각종의 구성 부재[예컨대, 도광체(22), 반사체(23), 액정 표시 패널(24), 광확산체(25a, 25b, 25c), 지지 기판(26), 냉음극관용 반사체(27), 표면 보호체(28), 반사 방지체(29), 대전 방지체(30), 방열 부재(31), 프레임, 케이스, 시일재 등]는 종래부터 이용되어 온 것을 이용할 수 있다. 또, 도 7은 사이드라이트형 백라이트 구조를 구비한 액정 표시 장치에 대해서 예시하였지만, 본 발명의 액정 표시 장치에서는 직하형 백라이트 구조를 적용시켜도 좋은 것으로 한다.

[실시예]

<실시예 1, 실시예 2>

평균 입자 직경 2 ㎛의 몰리브덴 분말(순도가 99.95％ 이상)을 100 중량％ 준비하며, 순수, PVA 바인더를 섞고, 조립을 행한다. 그 후, 단발 프레스에 의해 컵형 성형체를 얻는다.

한편, 와이어드로잉 가공된 몰리브덴 선재를 소정의 길이로 절단하며, 그 후, 상기 컵형 성형체의 바닥부에 고정한다. 계속해서, 1000℃의 웨트 수소 내에서 탈지를 행한다. 계속해서, 2000℃×12시간 수소 내에서 소결을 행하여, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 소결 전극과 도입선이 일체로 접합된 냉음극관용 소결 전극을 제작하였다.

<실시예 3∼실시예 7>

와이어드로잉 가공된 몰리브덴 선재를 소정의 길이로 절단하며, 도입선을 형성한다.

다음에, 평균 입자 직경 2 ㎛의 몰리브덴 분말(순도가 99.95％ 이상)을 100 중량％ 준비하며, 순수, PVA 바인더를 섞고, 조립을 행한다. 그 후, 단발 프레스에 의해 컵형 성형체를 얻는다. 이때, 성형체 바닥부에 도입선이 고정되도록 성형하였다. 계속해서, 1000℃의 웨트 수소 내에서 탈지를 행한다. 계속해서, 2000℃×12시간 수소 내에서 소결을 행하여, 실시예 3 내지 실시예7에 따른 소결 전극과 도입선이 일체로 접합된 냉음극관용 소결 전극을 제작하였다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 7 모두 도입선은 소결 전극의 바닥부를 관통하지 않는 형상으로 하였다. 또, 소결 전극의 외부 직경은 2.3 ㎜, 바닥부의 두께는 0.8 ㎜로 통일하였다. 또, 소결 전극 내면의 표면 거칠기(Sm)는 80 ㎛ 이하로 하였다. 또, 소결 전극의 평균 결정립 직경은 100 ㎛ 이하, 애스펙트비는 5 이하의 것을 이용하였다.

<비교예 1>

도입선의 접합을 KOV박을 이용하여 행한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 것을 비교예 1에 따른 냉음극관용 소결 전극으로 하였다.

<비교예 2>

사출 성형에 의해, 도입선과 컵형 성형체가 일체가 된 성형체를 제작한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 것을 비교예 2에 따른 냉음극관용 소결 전극으로 하였다.

<비교예 3>

도입선의 밀도 d2와 소결 전극의 밀도 d1의 관계를 d2/d1<1로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 것을 비교예 3으로 하였다.

(냉음극관)

실시예 및 비교예에 따른 냉음극관용 소결 전극을 이용하여 냉음극관을 제작하였다. 냉음극관용 소결 전극에는 두멧선을 접합하였다. 냉음극관은 직경(외부 직경) 3.2 ㎜, 전극 사이 거리 350 ㎜의 유리관을 이용하며, 냉음극관용 소결 전극의 도입선 부분에 유리 비드를 부착하여 유리관과 밀봉하였다. 또, 유리관 내에는 수은이나 형광체층 등의 냉음극관으로서 필요한 구성은 구비시키고 있다.

이러한 냉음극관에 대하여, 리크 불량률, 전극 탈락 불량률, 도입선의 접합 강도를 측정하였다. 리크 불량률은 냉음극관을 가동시켰을 때의 밀봉부에서의 리크 불량이 발생하는 비율을 측정하였다. 전극 탈락 불량률은 냉음극관을 제작할 때에 소결 전극과 도입선이 분리하는 소결 전극의 탈락 불량이 발생하는 비율을 조사하였다. 접합 강도는, 상술한 대로 처킹(A·B)을 이용하여 소결 전극과 도입선의 접합 강도를 측정한 것이다.

이하에 그 결과를 나타낸다.

표 1은 냉음극관용 소결 전극의 구성을 나타내며, 표 2는 측정 결과를 나타낸다.

실시예에 따른 냉음극관은 도입선에 고밀도의 Mo선을 이용하고 있어 기밀성이 높기 때문에 리크 불량의 발생률이 낮다. 또, 도입선과 소결 전극을 일체로 접합하고 있기 때문에 전극 탈락 불량은 발생하지 않았다. 이에 대하여, 비교예 1은 KOV박에서의 접합이 약하기 때문에 소결 전극의 탈락이 확인되었다. 또, 비교예 2에서는 도입선과 소결 전극을 사출 성형에 의해 동일 성형체로 하고 있지만, 이러한 구조에서는 도입선과 소결 전극의 결합이 약하기 때문에 도입선 부분이 꺾이기 쉽다. 또, 접합 강도도 본 실시예에 따른 냉음극관용 소결 전극에서는, 소결 접합을 이용하고 있기 때문에 강고한 접합 상태를 얻을 수 있었다. 또한, 표 중 「ppm」이란 백만분의 1의 의미로, 예컨대 실시예 1의 리크 불량 2 ppm이란 냉음극관을 백만개 제작한 경우에 2개의 리크 불량이 발생한 것을 의미하는 것이다.

이러한 냉음극관용 소결 전극 및 그것을 이용한 냉음극관은 리크 불량 등의 발생이 적기 때문에 신뢰성이 높으며, 전극 탈락 등도 없기 때문에 취급성도 양호하다. 또, KOV박 등에 의한 납땜이 불필요하기 때문에 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 냉음극관을 이용하여 백라이트를 구성하여 액정 표시 장치에 편입한바 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또, 사이드라이트형 백라이트 및 직하형 백라이트 양방에서 적용할 수 있었다.

<실시예 8∼실시예 11>

소결 전극의 내면을 블라스트 처리함으로써, 표면 거칠기를 (Sm)40 ㎛로 한 것을 실시예 8, (Sm)100 ㎛로 한 것을 실시예9, (Sm)200 ㎛로 한 것을 실시예 10으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 것을 제작하였다.

또, 전자 방사성 물질(이미터재)로서 산화란탄(La₂O₃)을 2 중량％ 첨가한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지의 것을 실시예 11로 하였다.

각 냉음극관용 소결 전극을 이용하여 냉음극관을 제작하였다. 각 냉음극관에서의 동작 전압과 수은 증발량을 측정하였다. 동작 전압은 냉음극관을 점등할 때에 필요한 초기 전압(V)을 측정하였다. 또, 수은 증발량은 10000시간 후의 수은의 증발량을 측정하였다. 이하, 그 결과를 표 3에 나타낸다.

상기 결과로부터 알 수 있듯이, 내면의 표면 거칠기는 (Sm)100 ㎛ 이하가 바람직한 것을 알 수 있다. 즉, 전술한 소결 전극과 도입선을 일체로 접합한 냉음극관용 소결 전극의 구조에 이용함으로써, 신뢰성, 취급성, 비용 절감뿐만 아니라 전극으로서의 특성도 향상시킬 수 있다. 또, 전자 방사성 물질을 함유시킨 쪽이 초기 전압이나 수은 증발량이 향상하는 것이 확인되었다.

<실시예 12∼실시예 18>

다음에, 평균 입자 직경 2 ㎛의 몰리브덴 분말(순도가 99.95％ 이상)을 99 중량％, 이미터재로서 LaO₂ 분말을 1 중량％ 준비하며, 순수, PVA 바인더를 섞고, 조립을 행한다. 그 후, 단발 프레스에 의해 컵형 성형체를 얻는다. 이때, 성형체 바닥부에 도입선이 고정되도록 성형하였다. 계속해서, 900℃∼1100℃의 웨트 수소 내에서 탈지를 행한다. 계속해서, 2000℃∼2100℃×10시간∼16시간 수소 내에서 소결을 행하여, 표 4에 나타내는 실시예 12 내지 실시예 18에 따른 소결 전극과 도입선이 일체로 접합된 냉음극관용 소결 전극을 제작하였다.

또한, 실시예 12 내지 실시예 18 모두 도입선은 소결 전극의 바닥부를 관통하지 않는 형상으로 하였다. 또, 소결 전극의 외부 직경은 2.6 ㎜, 바닥부의 두께는 0.8 ㎜로 통일하였다. 또, 소결 전극의 내면의 표면 거칠기(Sm)는 30 ㎛∼70 ㎛로 하였다. 또, 소결 전극의 평균 결정립 직경은 80 ㎛ 이하, 애스펙트비는 5 이하의 것을 이용하였다.

각 실시예에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 리크 불량률, 전극 탈락 불량률, 접합 강도에 대해서 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 소결 전극은 이미터재를 함유한 소결 전극에 대해서도 효과적이다. 또, 실시예 12 내지 실시예 18의 냉음극관용 소결 전극을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 냉음극관을 제조한바, 초기 전압은 510∼540(V), 수은 증발량은 0.19∼0.26(mg)으로 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

Claims

한쪽에 바닥부, 다른 한쪽에 개구부를 갖는 통 형상의 냉음극관용 소결 전극에 있어서,

상기 바닥부에는 도입선이 일체로 접합되어 있으며, 상기 소결 전극의 상대 밀도를 d1, 상기 도입선의 상대 밀도를 d2로 하였을 때, d2/d1>1을 만족하고,

상기 소결 전극과 상기 도입선의 접합 계면이 소결 접합하고 있는 것인, 냉음극관용 소결 전극.
제1항에 있어서, 소결 전극과 도입선의 주성분이 동일한 것인, 냉음극관용 소결 전극.
제1항에 있어서, 소결 전극이 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈, 레늄, 니켈의 적어도 1종을 포함하는 것인, 냉음극관용 소결 전극.
삭제
제1항에 있어서, 상기 소결 전극 내면의 표면 거칠기(Sm)가 100 ㎛ 이하인 것인, 냉음극관용 소결 전극.
제1항에 있어서, 상기 d1이 상대 밀도 85％ 이상 98％ 이하인 것인, 냉음극관용 소결 전극.
제1항에 있어서, 상기 d2가 상대 밀도 92％ 이상 100％ 이하인 것인, 냉음극관용 소결 전극.
방전 매체가 봉입된 중공의 관형 투광성 밸브와,

상기 관형 투광성 밸브의 내벽면에 마련된 형광체층과,

상기 관형 투광성 밸브의 양단부에 설치된, 한 쌍의, 제1항에 기재된 냉음극관용 소결 전극

을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉음극관.
제8항에 기재된 냉음극관과,

상기 냉음극관에 근접 배치된 도광체와,

상기 도광체의 한쪽 면측에 배치된 반사체와,

상기 도광체의 다른 한쪽 면측에 배치된 액정 표시 패널

을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.