KR101335433B1

KR101335433B1 - 형광램프에 코팅되는 형광물질의 제조방법.

Info

Publication number: KR101335433B1
Application number: KR1020060119079A
Authority: KR
Inventors: 이인화
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2013-12-05
Also published as: KR20080048730A

Abstract

본 발명은 형광램프에 관한 것이며 특히 형광램프의 특성을 개선하기 위한 것으로, 형광램프의 내부에 코팅되는 형광물질의 가공공정에 관한 것이다.

형광램프의 발광을 위해, 유리관의 내부 면에 형광물질을 코팅하게 되는데 본 발명은, 상기 형광물질을 형성하는 단계에서, 형광체에 표면처리 화합물을 용해한 후 이를 교반 및 분쇄하는 단계에서 초음파 공급단계를 추가하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 상기 형광체 입자의 표면에 상기 표면처리 화합물 입자가 작고 균일하게 분포할 수 있게 되어, 상기 형광물질의 열화를 최소화 할 수 있고 형광물질의 코팅특성을 개선할 수 있다.

Description

형광램프에 코팅되는 형광물질의 제조방법. {Manufacturing method for a fluorescent material that be coated on inside surface of Fluorescent lamp}

도 1은 형광램프의 발광원리를 설명하기 위한 도면이고,

도 2a 내지 도 2c는 종래에 따른 형광물질의 형성공정을 순서대로 도시한 도면이고,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 형광물질의 형성공정을 순서대로 도시한 도면이고,

도 4는 직하형 배광장치를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 용기 102 : 형광체

104 : 표면처리 화합물 150 : 초음파 발생장치

152 : 유동액

본 발명은 형광램프에 관한 것으로 특히, 형광램프의 안쪽 면에 코팅되는 형광물질의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 형광램프는 기체나 증기속의 방전에 의한 빛을 광원으로 이용하는 것이다.

이하, 도 1을 참조하여 형광램프(방전관)의 구성및 발광원리를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 형광램프(10)는 내면에 형광물질(18)이 코팅된 유리관(12)과, 유리관(12)의 일측과 타측에 구성된 전극(14, 미도시), 유리관의 안쪽에 있고 상기 전극(14)과 연결된 필라멘트(16) 그리고, 유리관(12) 내부를 채우고 있는 방전가스(20)로 구성된다.

상기 방전가스(20)는 소량의 수은 증기와, 아르곤 가스(Ar)로 이루어지며, 상기 전극은 캐소드 전극(cathode electrode,14)과 애노드 전극(anode electrode, 미도시)이다.

전술한 바와 같이 구성된 형광램프(10)의 발광 메카니즘을 설명하면 아래와 같다.

먼저, 형광램프(10)에 전압을 가하면 상기 필라멘트(16)가 가열되어 열전자(30)가 튀어나오게 되고, 튀어나온 열전자(30)는 상기 수은 증기의 수은 입자(32)와 부딪히게 되며 수은 입자로부터 빛이 방출된다.

이때, 상기 수은 증기로부터 방출되는 빛의 90%가 인간의 눈에 보이지 않는 자외선(ultra violet)이기 때문에, 상기 형광물질을 코팅함으로써, 상기 자외선이 형광물질에 닿아 가시광선을 방사하도록 한다.

이와 같은 원리로 형광램프의 점등(點燈)이 진행된다.

한편, 상기 유리관(12)의 내부 면에 코팅되어 층(18)을 이루는 형광물질은 형광체와, 형광체 입자 표면에 분포하는 표면처리 화합물질로 구성된다.

일반적으로, 형광램프(10)를 켜는 중에 형광물질은 여기와 함께 상기 유리관(12) 내부에 있는 수은 증기에 쬐이게 된다.

이때, 상기 형광체의 열화가 발생하여 자체 특성이 저하되는 문제가 있기 문에 이를 방지하기 위해, 상기 형광체에 상기 표면처리 화합물질을 용해하여 형광물질을 가공하게 된다.

이하, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 종래에 따른 형광물질의 가공 공정을 간략히 설명한다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 일정용량의 수조(용기)(50)에 형광체(52)를 담고, 상기 형광체(52)에 표면 처리 화합물(54)을 용해한다.

이때, 상기 형광체로는 Ln₂O₃ : Eu(Ln : Y, Gd, La, Lw), LAP(Ln Ce Tb)PO₄(Ln : Lu, La. Gd, Y), 인회석[(Ca.Sr)5(PO₄)₃,Cl : Eu], BAM[Ba Mg₂Al₁₆O₂₇ : Eu], CCB[Ca₂B₅O₉Cl : Eu], CAT[(Ce, Tb)MgAL₁₁O₁₉], YST[Y₂SiO₅ : Tb, Ce], MBO[MgO, 2, 5B₂O₃ : Ce, Tb]등을 들 수가 있다.

또한, 상기 표면 처리 화합물로는 산화 규소(SiO₂), 폴리포스페이트(poly-phosphate, POTO), 산화텅스텐(WO₃), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In₂O₃), 산화마그네슘(MgO) 등이 있다.

상기 형광체(52)에 용해된 표면처리 화합물 입자(54)의 초기상태는 매우 굵기 때문에, 이를 교반과정을 거쳐 잘게 나누는 공정이 필요하다.

따라서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 교반공정을 진행하게 되면 상기 형광체(52)에 용해된 표면처리 화합물질(54)의 입자는 더욱 작아진다.

이때, 교반공정의 한 예로, 상기 수조(용기)를 자장이 흐르는 플레이트에 얹고, 상기 수조(용기)의 내부에 표면이 비 반응성 플라스틱 재질로 덮힌 막대 형상의 자석을 넣어 두면, 상기 플레이트와 상기 자석 간의 상호작용으로 상기 막대 형상의 자석이 수평으로 회전되며 이를 통해 상기 교반공정을 진행할 수 있다.

또는, 일 방향으로 반복 움직이는 장치 위에, 상기 수조(용기)를 올려놓고 물리적으로 수조(용기)를 흔들어 교반공정을 진행할 수 있다.

상기 교반공정은 약 90도의 온도에서 24간 이상 진행된다. 이는 교반조건에 따라 달라질 수 있다.

상기와 같이 교반공정이 완료되면, 도 2c에 도시한 바와 같이 형광물질(66)이 제조되며, 이때 형광체 입자(60)의 표면에 잘게 나누어진 표면처리 화합물의 입자(64)가 붙게 된다.

상기 표면처리 화합물의 입자(64)는 형광체 입자(62) 표면에 붙어, 형광체의 특성열화를 방지하는 기능을 한다.

그런데, 도시한 바와 같이, 상기 표면처리 화합물의 입자(64)가 형광체 입자(62)의 표면에 매우 듬성하게 붙어 있고, 그나마 뭉쳐져 구성되는 경우가 일반적이다.

따라서, 이러한 경우, 앞서 언급한 바와 같이, 형광등을 점등하였을 경우, 열에 의해 상기 표면처리 화합물의 입자가 코팅된 형광물질층(18)의 표면으로 확산되기 쉽고, 자외선에 쬐어진 형광체의 표면은 쉽게 열화 된다.

또한, 상기 표면 처리 화합물의 입자(64)간 뭉침으로 상기 형광체 입자(62)간의 부착특성을 약화시켜, 외부에서 충격이 가해졌을 경우, 상기 형광체 입자(62)표면이 미세하게 떨어져 나와, 형광체의 열화를 가속화 시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 형광체 입자 표면에 미세하게 분쇄된 표면처리 화합물의 입자가 조밀하게 분포하도록 하기 위한 형광물질의 제조방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 형광물질 제조방법은 일정용량의 용기에 담겨진 형광체에 표면처리 화합물을 용해하는 단계와; 상기 표면처리 화합물이 용해된 형광체에 초음파를 공급하면서 교반 및 분쇄하는 단계와; 상기 교반 및 분쇄하는 단계를 통하여 분쇄된 상기 표면처리화합물 입자가 상기 형광체 입자의 표면에 고르게 분포하도록 하는 단계를 포함한다.

상기 형광체로는 Ln₂O₃ : Eu(Ln : Y, Gd, La, Lu), LAP(Ln Ce Tb)PO₄(Ln : Lu, La. Gd, Y), 인회석[(Ca,Sr)5(PO₄)₃,Cl : Eu], BAM[Ba Mg₂Al₁₆O₂₇ : Eu], CCB[Ca₂B₅O₉Cl : Eu], CAT[(Ce, Tb)MgAL₁₁O₁₉], YST[Y₂SiO₅ : Tb, Ce], MBO[MgO, 2, 5B₂O₃ : Ce, Tb]을 포함하는 형광체 그룹 중 선택된 하나 인 것을 특징으로 한다.

상기 표면처리 화합물은 산화 규소(SiO₂), 폴리포스페이트(poly-phosphate, POTO), 산화텅스텐(WO₃), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In₂O₃), 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 표면처리 화합물 그룹 중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 초음파는 초음파 발생장치를 통해, 공급되며, 상기 초음파 발생장치는 내부에 마련된 공간에 유동액이 담겨지고, 상기 유동액을 매질로 하여 상기 용기에 초음파를 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 형광램프는 전술한 방법에 의해 제작된 형광물질이 내부면에 코팅된 유리관과; 상기 유리관의 일 측과 타 측에 구성된 제 1 전극과 제 2 전극과, 상기 유리관의 안쪽에 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 전극과 연결된 제 1 필라멘트와 제 2 필라멘트와; 상기 유리관 내부를 채우는 수은증기와 아르곤 가스를 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 형광물질 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 일정용량의 수조(용기)(100)에 형광체(102)를 담고, 상기 형광체(102)에 표면 처리 화합물질(104)을 용해한다.

이때, 상기 형광체(102)로는 Ln₂O₃ : Eu(Ln : Y, Gd, La, Lu), LAP(Ln Ce Tb)PO₄(Ln : Lu, La. Gd, Y), 인회석[(Ca.Sr)5(PO₄)₃,Cl : Eu], BAM[Ba Mg₂Al₁₆O₂₇ : Eu], CCB[Ca₂B₅O₉Cl : Eu], CAT[(Ce, Tb)MgAL₁₁O₁₉], YST[Y₂SiO₅ : Tb, Ce], MBO[MgO, 2, 5B₂O₃ : Ce, Tb]등을 들 수가 있다.

이때, Ln은 란탄계 원소를 뜻하며 이러한 물질로는 위 밑줄친 괄호안의 물질 들을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 표면 처리 화합물질로는 산화 규소(SiO₂), 폴리포스페이트(poly-phosphate, POTO), 산화텅스텐(WO₃), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In₂O₃), 산화마그네슘(MgO) 등이 있다.

상기 형광체(102)에 용해된 표면처리 화합물질(104)의 초기 상태는 입자가 매우 굵기 때문에, 이를 교반 과정을 거쳐 잘게 부수어 형광체 사이에 고르게 혼합되도록 하는 공정이 필요하다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 특징은 추가적으로 초음파를 발생하여 교반 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

도시한 바와 같이, 내부에 유동액(152)이 담겨진 초음파 발생장치(150)를 준비하고, 상기 초음파 발생장치(150)의 내부에 상기 수조(용기)(100)를 담근다.

이때, 유동액(152)이 수조(용기)(100)의 내부로 들어오지 못하도록 상기 수조(용기)(100)가 담겨지는 높이를 조절하면 된다.

다음으로, 상기 수조(용기)(100)의 상부로부터 교반수단 예를 들면, 수조(용기) 내부의 형광물질이 일 방향으로 유동 되도록 저어 줄 수 있는 회전수단(미도시)을 상기 수조(용기)의 내부로 넣어 천천히 회전을 시켜 일차 분쇄공정을 진행하고, 상기 초음파 발생장치(150)를 이용하여 초음파(154)를 발생 시킨다.

이와 같이 하면, 발생된 초음파(154)는 상기 유동액(152)을 매질로 하여 상기 수조(100)에 도달하게 되며 상기 수조의 내부 형광물질에 지속적인 진동을 가하게 된다.

따라서, 상기 발생된 초음파(154)를 통해 물리적인 회전수단(미도시)의 한계를 보상하여, 입자를 더욱 미세하게 분쇄할 수 있다.

이때, 상기 회전수단(미도시)을 이용한 교반공정과, 초음파(154)를 이용한 분쇄공정이 별도로 이루어 질 수 있다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 같은 교반공정을 완료하게 되면, 수조(용기)(100) 내부의 형광물질(130)은 형광체 입자(134)와, 형광체 입자(134)의 표면을 표면 처리물질의 입자(136)가 감싸는 형태로 형성 되는데 이때, 상기 표면 처리물질의 입자(136)는 초음파 분쇄에 의해 더욱 미세하게 분쇄되어 상기 형광체 의 입자(134) 표면에 고르고 조밀하게 분포하게 된다.

전술한 바와 같이 가공한 형광물질(130)을 코팅하여 형광램프를 제작하게 되면, 상기 형광체가 쉽게 열화 되지 않고, 코팅된 형광체의 표면이 쉽게 깨어지는 문제가 발생하지 않게 된다.

따라서, 종래와 비교하여 형광램프의 수명이 길어지고 발광효율이 개선되는 장점이 있다.

또한, 막의 도포특성 또한 개선되는 장점이 있다.

전술한 바와 같이 제작된 형광물질 제조방법은 일반 가정에서 사용하는 형광램프에 적용할 수 있으며 특히, 사용자가 쉽게 부품을 교체할 수 없는 LCD 모니터의 백라이트와 같은 산업용 램프로서 사용하면 더욱 효과적이다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 가공공정으로 제작된 형광램프를 광원으로 사용하는 액정표시장치의 구성을 설명한다.

도시한 배광장치(204)는, 형광램프(206)를 액정표시장치의 하부 전면에 고르게 배치한 직하형 구조를 예를 들어 도시한 것이다.

도시한 바와 같이 직하여 배광장치(206)를 포함하는 액정표시장치(200)는, 액정층(미도시)을 사이에 두고 제 1 및 제 2 기판이 합착된 액정패널(LCD)과, 액정패널(LCD)의 일 측 및 이에 수직한 타 측에 구성한 PCB 회로 기판(230a,230b)이 부착되어 있고, 상기 액정패널(LCD)의 하부에는 직하형 배광장치(204)가 구비된다.

상기 배광장치(204)는 도시한 바와 같이, 액정패널(LCD)의 전면을 직접 비출 수 있도록 서로 평행하게 이격하여 구성된 다수의 형광램프(206)와 형광램프(206) 를 고정하는 램프 가이드(미도시)와 상기 형광램프(206)의 하부에 구성된 반사판(208)과, 상기 램프(208)의 상부에 위치한 다수의 광학시트(210a,210b,210c,210d)를 포함한다.

이때, 상기 다수의 광학시트(210a,210b,210c,210d)는 램프(208)에서 상부로 순차 구성된 확산시트(diffusion sheet, 210a)와 제 1 프리즘시트(210b)와 제 2 프리즘시트(210b)와 보호시트(210d)를 포함한다.

이때, 상기 형광램프는 앞서 설명한 바와 같이, 초음파를 이용한 교반공정을 통해 제작된 형광물질을 내부에 코팅하였기 때문에, 종래와 비교하여 발광효율이 뛰어나며 백라이트의 수명이 매우 길다는 장점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 형광램프는 초음파를 이용한 교반 및 분쇄하는 단계를 통하여 형광체 입자의 표면에 분쇄된 표면처리 화합물질이 고르고 조밀하게 분포되어 있는 형광물질을 제작할 수 있는 효과가 있다.

전술한 형광물질은 코팅특성이 뛰어나 램프를 제작하는데 있어 수율이 개선되는 효과가 있다.

또한, 전술한 형광물질을 유리관 내부에 코팅하여 형광램프를 제작하게 되면, 충격이 가해져도 코팅된 표면이 쉽게 깨어지지 않고, 형광램프의 내부에 열이 가해지거나 수은 증기에 쬐이더라도 쉽게 열화 되지 않기 때문에 형광램프의 수명이 길어지는 효과가 있다.

Claims

일정용량의 용기에 담겨진 형광체에 표면처리 화합물을 용해하는 단계와;

상기 표면처리 화합물이 용해된 형광체에 초음파를 공급하면서 교반 및 분쇄하는 단계와;

상기 교반 및 분쇄하는 단계를 통하여 분쇄된 상기 표면처리화합물 입자가 상기 형광체 입자의 표면에 고르게 분포하도록 하는 단계

를 포함하고, 상기 형광체로는 Ln₂O₃ : Eu(Ln : Y, Gd, La, Lu), LAP(Ln Ce Tb)PO₄(Ln : Lu, La. Gd, Y), 인회석[(Ca.Sr)5(PO₄)₃,Cl : Eu], BAM[Ba Mg₂Al₁₆O₂₇ : Eu], CCB[Ca₂B₅O₉Cl : Eu], CAT[(Ce, Tb)MgAL₁₁O₁₉], YST[Y₂SiO₅ : Tb, Ce], MBO[MgO, 2, 5B₂O₃ : Ce, Tb]을 포함하는 형광체 그룹 중 선택된 하나를 사용하는 것이 특징인 형광물질 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 표면처리 화합물은 산화 규소(SiO₂), 폴리포스페이트(poly-phosphate, POTO), 산화텅스텐(WO₃), 산화아연(ZnO), 산화인듐(In₂O₃), 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 표면처리 화합물 그룹 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 형광물질 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 초음파는 초음파 발생장치를 통해, 공급되는 것을 특징으로 하는 형광물질 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 초음파 발생장치는 내부에 마련된 공간에 유동액이 담겨지고, 상기 유동액을 매질로 하여 상기 용기에 초음파를 전달하는 것을 특징으로 하는 형광물질 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 교반 및 분쇄하는 단계는, 회전수단을 상기 일정량의 용기에 담긴 형광체에 담궈 회전시키는 단계를 더욱 포함하는 형광물질 제조방법.
청구항 1 항 및 3 항 내지 6 항 중 어느 하나에 의해 제작된 형광물질이 내부면에 코팅된 유리관과;

상기 유리관의 일 측과 타 측에 구성된 제 1 전극과 제 2 전극과,

상기 유리관의 안쪽에 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 전극과 연결된 제 1 필라멘트와 제 2 필라멘트와;

상기 유리관 내부를 채우는 수은증기와 아르곤 가스

를 포함하는 형광램프.
청구항 7 항에 의한 복수의 형광램프와;

상기 복수의 형광램프의 하부에 위치하는 반사판과;

상기 형광램프의 상부에 위치하는 복수의 광학시트

를 포함하는 배광장치.
제 8 항에 있어서,

상기 복수의 광학시트는 확산시트와, 확산시트의 상부에 구성된 제 1 및 제 2 프리즘시트와, 제 2 프리즘 시트의 상부에 구성된 보호필름으로 구성된 배광장치.