KR20050090519A - 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부전극 형성시 외부전극의 긁힘 및 벗겨짐을 방지하여 램프의 신뢰성 및 생산성을 향상시키도록 한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법에 관한 것으로서, 내벽면에 형광체 피막이 형성되고 그 내부에 불활성 기체가 봉입된 형광램프를 형성하는 단계, 상기 형광램프의 양단에 금속 튜브를 삽입하는 단계, 상기 금속 튜브가 삽입된 형광램프의 양측 끝단을 도전성 솔더액이 담겨진 용기에 딥핑하여 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법{methode for forming external electrode of external electrode fluorescent lamp}

본 발명은 외부전극 형광램프에 관한 것으로, 특히 램프의 신뢰성 및 양산성을 향상시키는데 적당한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트가 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트는 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지 방식과 직하 방식으로 구분된다.

상기 에지방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발광하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발광된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.

이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.

한편, 직하방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.

이러한, 직하방식은 에지 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.

하지만, 직하방식이 채택된 액정표시장치의 경우는 대형 모니터나 텔레비전 등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지 방식보다 직하방식에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.

직하방식에서는 화면 밑면에 램프들이 복수개 설치되기 때문에 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 램프가 점등되지 않는 부분이 다른 부분보다 현저하게 어두워지므로 램프가 점등되지 않는 부분이 화면상에 곧바로 나타나게 된다.

이로 인해, 직하방식에서는 램프의 교체가 빈번하게 이루어지므로, 램프 유닛을 분해하고 조립하는데 용이한 구조를 가져야 한다.

한편, 액정표시장치에 사용되는 형광 램프는 전극의 위치에 따라 구분되는데, 전극이 형광램프 내부에 있는 냉음극 형광램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp)와 열음극 형광램프(HCFL : Hot Cathode Fluorescent Lamp)가 있고, 전극이 외부에 있는 외부전극 형광램프(EEFL : External Electrode Fluorescent Lamp)가 있다. 보통의 일반 형광등은 열음극 형광램프이고 노트북이나 모니터에 사용되는 백 라이트는 열이 적고 수명이 긴 냉음극 형광램프를 사용하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래에 제안된 액정표시장치의 백 라이트를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 직하방식의 백 라이트를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 내면에 형광체가 코팅되어 빛을 발산하는 복수개의 발광 램프(1)들과, 상기 발광 램프(1)들을 고정시키고 지지하는 외곽 케이스(3)와, 상기 발광 램프(1)와 액정 패널(도시되지 않음) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.

여기서 상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 발광 램프(1)의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 액정 패널과의 사이에 다수의 확산 시트(diffusion sheet) 및 확산 플레이트(diffusion plate) 등이 배치되어 있다.

그리고 상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 발광 램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사될 수 있도록 램프 반사판(7)이 배치되어 있으며, 이는 광의 이용 효율을 최대한 좋게 하기 위해 구성한다.

도 2는 종래의 CCFL 형광 램프를 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 3은 종래의 EEFL 형광 램프를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 유리관의 내벽에 형광체가 코팅되고 불활성 기체(예를 들면, Ar 또는 Ne)가 봉입되어 빛을 발광하는 형광램프와, 상기 형광램프의 양단에 전기적으로 도통시키기 위해 카본 나노 튜브로 형성되는 전극으로 구성되어 있다.

즉, 종래의 CCFL 형광 램프는 도 2에서와 같이, 내부에 불활성 기체가 봉입된 유리관(31)과, 상기 유리관(31)의 양측단으로 리드 단자가 도출되도록 봉입된 내부 전극(32)과, 상기 유리관(31) 양측 끝단의 외부에 구성되어 상기 내부 전극(32)과 연결된 외부 전극(34)과, 상기 유리관(31)의 양쪽 내벽을 포함한 내벽에 코팅된 형광체(33)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 유리관(31)은 투명관으로써 소다석회유리, 납유리 등 연질 유리, 또는 붕규산 유리 등의 경질 유리, 반경질 유리를 사용할 수 있다.

또한, 상기 유리관(31)의 단면형상은, 통상 원형이지만, 필요하면 비원형 예컨대 타원형 기타 임의의 단면형상으로 할 수 있다.

그리고 종래의 EEFL 형광램프는 도 3에서와 같이, 내부에 불활성 기체기 봉입된 유리관(31)과, 상기 유리관(31)의 양측 끝단을 감싸고 형성되는 외부전극(34)과, 상기 유리관(31)의 양쪽 내벽을 포함한 내벽에 코팅된 형광체(33)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 유리관(31)의 양단에 형성된 내부전극(32) 또는 외부전극(34)을 전선단자에 삽입하여 전기적으로 연결한다. 이를 통해, 전선에 걸리는 전압은 유리관(31)의 양단에 형성된 내부전극(32) 또는 외부전극(34)을 거쳐 유리관(31) 내의 전기장을 형성시킴으로써 형광램프를 발광시킨다.

그러나 상기와 같은 종래의 외부전극 형광램프에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 외부전극 형광램프의 외부전극은 알루미늄 테이프(Al tape), 도금, 은 페이스트(Ag paste) 부착 등의 방법을 이용하여 형성함으로써 외부 긁힘, 벗겨짐 등의 문제가 발생하여 램프의 신뢰성 저하 및 양산성이 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 외부전극 형성시 외부전극의 긁힘 및 벗겨짐을 방지하여 램프의 신뢰성 및 생산성을 향상시키도록 한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법은 내벽면에 형광체 피막이 형성되고 그 내부에 불활성 기체가 봉입된 형광램프를 형성하는 단계, 상기 형광램프의 양단에 금속 튜브를 삽입하는 단계, 상기 금속 튜브가 삽입된 형광램프의 양측 끝단을 도전성 솔더액이 담겨진 용기에 딥핑하여 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 내벽면에 형광체 피막이 형성되고 그 내부에 불활성 기체가 봉입된 유리관으로 이루어진 형광램프(51)를 형성하고, 상기 형광램프(51)의 양측 끝단을 감싸도록 금속 튜브(52)를 삽입한다.

여기서, 상기 금속 튜브(52)는 도전성 재료로 형성되는데, 상기 유리관의 양끝단을 소정부분 감싸는 형태이다.

그리고, 상기 금속 튜브(52)는 전기저항이 적은 도전성 재료인 알루미늄, 은, 구리 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 금속 튜브(52)는 인청동 금속, 청동에 니켈을 코팅한 금속, 구리에 니켈을 코팅한 금속 중에서 어느 하나를 사용할 수 있으며, 상기 일체형 전극(52)의 폭은 사용되는 액정표시장치의 크기에 맞추어 적절하게 사용할 수 있다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 금속 튜브(52)가 삽입된 형광램프(51)를 도전성 솔더(solder)액이 담겨져 있는 용기(53)에 디핑(dipping)하여 외부전극(54)을 형성한다(도 4c).

여기서, 상기 솔더액은 Sn + Ag + Cu가 96.5 : 3.0 : 0.5 비율로 혼합된 용액으로서, 환경 오염 등에 원인이 되는 납(Pb) 등은 함유되어 있지 않다.

보다 구체적으로 설명을 하면, 상기 금속 튜브(52)가 삽입된 형광램프(51)를 램프 홀더(lamp holder)(55)에 부착된 집개(56)를 이용하여 들어서 상기 솔더액이 담겨져 있는 용기(53)로 이동시킨 후, 밑으로 하강시키어 상기 형광램프(51)의 일측 끝단을 약 3.5초 동안 디핑하여 상기 형광램프(51)와 금속 튜브(52) 사이의 공간 및 상기 형광램프(51)의 양측단에 초음파 진동을 통해 솔더액을 침투 및 형성시킨다.

이어, 상기와 같은 공정을 반복하여 상기 형광램프(51)의 타측단에도 외부전극(54)을 형성한다.

여기서, 상기 솔더액은 침투속도는 약 0.99㎜/sec이고, 상기 솔더액의 온도는 약 320℃이다.

또한, 상기 디핑 공정에 의해 형광램프(51)의 양측 끝단에 덮여진 솔더액의 두께는 약 0.4㎜이상이 되도록 한다.

한편, 상기 솔더액이 담겨져 있는 용기(53)는 히터 초음파 진동이 가능하도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 형광램프(51)를 구성하는 유리관의 내주벽에는 형광체가 도포되어 있다. 상기 유리관은 형광체가 도포된 다음에 혼합된 불활성 기체나 수은(Hg) 등으로 이루어진 방전 가스(discharge gas)가 주입된 다음에 양 단부가 밀봉되어진다.

여기서, 상기 유리관의 단면은 원형뿐만 아니라, 납작한 타원형이나, 일체로 구부려서 다중 실린더형으로도 가능하다 할 것이다.

또한, 상기 유리관 양끝의 직선형 외주면의 양단부에는 외부전극(54)이 각각 형성되어 있다.

여기서, 외부전극 형광램프의 고휘도와 고효율의 달성하기 위하여 외부 전극 부분의 캡의 길이를 충분히 확보하여야 한다.

한편, 상기 형광램프(51)내에는 장수명과, 이차전자의 발생을 증대할 목적으로 상기 외부전극(54)과 상응하는 내측으로 강유전체를 도포하거나, 유전체가 도포된 별도의 설치물을 유리관 내측 양끝에 삽입하고 밀봉하는 방식을 채용할 수 있다.

또한, 강유전체를 도포하고 보호막의 역할과 전자 방출을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘이나, 산화칼슘 등을 도포할 수 있다.

또한, 외부전극 형광램프의 길이 방향(longitudinal)으로 다수의 EEFL을 배치하되, 전극 부분에서 휘도의 급격한 감소를 방지하기 위하여 전극면을 반사체로 도포하거나 전극 자체를 투명전극재료를 채용한다.

여기서, 상기 외부전극 형광램프의 전극 부위가 겹쳐지는 부분의 휘도 저하를 보상하기 위하여 패널 중간에 세로 방향으로 전극 부분이 엇갈리게 병렬로 배치한다. 패널의 중간에 위치한 금속재료의 전극 표면에 반사체를 추가로 도포하거나 중간에 위치한 전극을 도전성 투명전극재료를 사용하여 휘도 저하를 최소화한다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 형광램프의 양단에 금속 튜브를 삽입한 후 도전성 솔더액에 디핑하여 외부전극을 형성함으로써 외부전극 형성시 전극의 외부 긁힘 및 벗겨짐 등의 문제를 해결하여 램프의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 직하방식의 백 라이트를 나타낸 사시도

도 2는 종래의 CCFL 형광 램프를 나타낸 개략적인 구성도

도 3은 종래의 EEFL 형광 램프를 나타낸 개략적인 구성도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

51 : 형광램프 52 : 금속 튜브

53 : 용기 54 : 외부전극

Claims (10)

1. 내벽면에 형광체 피막이 형성되고 그 내부에 불활성 기체가 봉입된 형광램프를 형성하는 단계;

   상기 형광램프의 양단에 금속 튜브를 삽입하는 단계;

   상기 금속 튜브가 삽입된 형광램프의 양측 끝단을 도전성 솔더액이 담겨진 용기에 딥핑하여 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 튜브는 전기저항이 적은 도전성 재료인 알루미늄, 은, 구리 등을 사용하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 튜브는 인청동 금속, 청동에 니켈을 코팅한 금속, 구리에 니켈을 코팅한 금속 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 솔더액은 Sn + Ag + Cu가 일정 비율로 혼합된 용액인 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 Sn : Ag : Cu는 96.5 : 3.0 : 0.5의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 형광램프의 디핑시간은 약 3.5초간 실시하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 용기내에 담겨진 도전성 솔더액의 온도는 약 320℃인 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 외부전극은 약 0.4㎜의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 용기는 히터 초음파 진동이 가능한 용기를 사용하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 솔더액이 담겨진 용기내에 형광램프의 양측 끝단을 디핑할 때 상기 용기에 초음파 진동을 시키어 상기 형광램프와 금속 튜브 사이에 도전성 솔더액을 침투시키는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성방법.