KR20070033351A - 형광램프, 백라이트 유닛 및 형광램프 제조방법 - Google Patents
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Abstract
유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 상기 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 A(1.5㎜, 0.008mol%), 점 B(4.0㎜, 0.0005mol%), 점 C(4.0㎜, 0mol%) 및 점 D(1.5㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 AB, BC, CD 및 DA에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족하는 형광램프로 한다. 이에 의해, 굴곡형이면서 스네이킹에 의한 점등 불량이 잘 일어나지 않는 형광램프를 제공할 수 있다.
내경, 일산화탄소, 이산화탄소, 합계 양, 굴곡형 형광램프, 스네이킹
Description
본 발명은 주로 냉음극 형광램프(cold-cathode fluorescent lamp), 당해 냉음극 형광램프를 주 광원으로 하는 액정 텔레비전용 백라이트 유닛 및 당해 냉음극 형광램프의 제조방법에 관한 것이다.
주로 냉음극 형광램프에서 발생하는 문제의 하나로, 램프 점등 중에 양 광주(positive column)가 사행(snake)하는 스네이킹(snaking)이라고 불리는 현상이 있다. 유리벌브(glass bulb) 내부의 전극 사이에 CO2(이산화탄소)나 CO(일산화탄소) 등의 불순가스가 존재하면, 당해 불순가스를 피하기 위해 방전이 사행하므로 스네이킹이 일어난다.
스네이킹은 형광램프가 깜박이는(flicker) 원인의 하나이며, 증상이 악화하면 점등불량이 발생한다. 이와 같은 이유에서, 유리벌브를 밀봉할 때에는 유리벌브 내부에 불순가스가 남지 않도록 충분한 배기가 이루어지며, 희 가스(rare gas)는 그 후에 봉입(enclosing) 된다.
종래부터, 희 가스 봉입 후의 유리벌브 내부의 불순가스를 제거하기 위해, 유리벌브 내부에 게터(getter)를 설치하는 방법이 이용되고 있다. 게터는 불순가스를 트랩(trap) 하는 화학물질을 말한다. 예를 들어 특허문헌 1에는 전극 근방에 설치하는 기술이 개시되어 있고, 특허문헌 2에는 전극의 표면에 게터를 고착시키는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특개2003-197147호 공보
특허문헌 2 : 일본국 특개평6-290741호 공보
최근, 액정 텔레비전의 백라이트 유닛에는, 종래부터 사용되고 있는 직관형(straight tube) 냉음극 형광램프 이외에, 예를 들어 상기 직관형 냉음극 형광램프를 U자형으로 구부려서 가공하여 제작한 굴곡형 냉음극 형광램프가 사용되기 시작하고 있다.
그러나 굴곡형 냉음극 형광램프의 경우, 직관형 냉음극 형광램프와 동일하게 배기를 행하거나 혹은 게터를 설치해도 스네이킹에 의한 점등불량이 일어난다. 따라서 굴곡형 냉음극 형광램프 특유의 스네이킹 발생원리를 규명하여, 굴곡형에서도 스네이킹에 의한 점등불량이 발생하지 않는 냉음극 형광램프를 얻는 것이 급선무이다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여, 굴곡형이면서도 스네이킹에 의한 점등불량이 잘 일어나지 않는 형광램프 및 당해 형광램프의 제조방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은 당해 형광램프를 이용하여 스네이킹에 의한 깜박거림 등이 일어나지 않는 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 형광램프는, 내면에 형광 층이 형성되고, 내부에 수은 및 희 가스가 봉입 되며, 양단부에 한 쌍의 전극을 갖는 굴곡형 유리벌브를 구비하며, 상기 유리벌브 내부의 가스압이 4.0-13.4(kPa) 범위 내인 동시에, 상기 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 상기 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 A(1.5㎜, 0.008mol%), 점 B(4.0㎜, 0.0005mol%), 점 C(4.0㎜, 0mol%) 및 점 D(1.5㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 AB, BC, CD 및 DA에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)은 에이징 공정(aging process)을 끝낸 후의 최종 제품인 형광램프에서의 봉입 가스 중에 포함되는 CO2와 CO의 합계 양(mol%)과 생 수은에 포함된 상태의 CO2와 CO의 합계 양(mol%)의 총 합을 의미한다.
본 발명의 다른 형광램프는, 내면에 형광 층이 형성되고, 내부에 수은 및 희 가스가 봉입 되며, 양단부에 한 쌍의 전극을 갖는 굴곡형 유리벌브를 구비하며, 상기 유리벌브 내부의 가스압이 4.0-13.4(kPa) 범위 내인 동시에, 상기 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 E(2.0㎜, 0.005mol%), 점 F(3.0㎜, 0.0015mol%), 점 G(3.0㎜, 0mol%) 및 점 H(2.0㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 EF, FG, GH 및 HE에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특정 형태에서는, 상기 유리벌브의 내면에는 저 융점 유리를 함유하는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특정 형태에서는, 상기 유리벌브의 내부에는 이산화탄소 및 일산화탄소를 트랩(trapping) 하기 위한 게터(getter)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 광원으로 상기 형광램프가 탑재되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 형광램프의 제조방법은, 직관형의 유리벌브의 내면에 형광 층을 형성하고, 양단부에 한 쌍의 전극을 부착하며, 내부에 수은 및 희 가스를 봉입한 후, 상기 직관형 유리벌브를 굴곡형으로 구부림 가공하는 굴곡형 형광램프의 제조방법에 있어서, 상기 구부림 가공 후에, 상기 전극에 정상 점등전류를 초과하는 전류를 통전하여 상기 유리벌브 내부의 이산화탄소 및 일산화탄소를 제거하는 에이징 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 형광램프는 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 CO2와 CO의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 A(1.5㎜, 0.008mol%), 점 B(4.0㎜, 0.0005mol%), 점 C(4.0㎜, 0mol%) 및 점 D(1.5㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 AB, BC, CD 및 DA에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족한다. 이와 같은 조건이면 CO2와 CO의 합계 양이 방전의 진행을 방해하기 어려운 양으로 억제되므로, 형광램프에 스네이킹에 의한 깜박거림 등의 점등불량이 발생하기 어렵다.
본 발명의 다른 형광램프는, 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 E(2.0㎜, 0.005mol%), 점 F(3.0㎜, 0.0015mol%), 점 G(3.0㎜, 0mol%) 및 점 H(2.0㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 EF, FG, GH 및 HE에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족한다. 이와 같은 조건의 형광램프는 공업적 생산성이 우수한 동시에, 스네이킹에 의한 점등 불량이 잘 일어나지 않는다.
그리고 일반적으로 저 융점 유리를 함유하는 보호막이 형성되어 있는 경우에는 유리벌브 내부에 CO2와 CO가 발생하기 쉬우나, 상기 조건을 만족하는 본 발명의 형광램프는 스네이킹에 의한 점등 불량이 잘 일어나지 않는다.
또한, 본 발명의 형광램프에서 유리벌브 내에 CO2와 CO를 트랩 하기 위한 게터를 설치한 경우에는, 에이징 처리 후에 발생한 불순물 가스도 트랩 할 수 있어서, 스네이킹에 의한 점등불량이 더 일어나기 어렵다.
본 발명의 백라이트 유닛은 상기 형광램프를 탑재하고 있으므로, 깜박거림에 의한 점등불량이 발생하기 어렵다. 따라서 예를 들어, 액정 텔레비전에 사용한 경우, 당해 액정 텔레비전 시청자의 눈의 피로가 적으며, 시인성도 양호하다.
본 발명의 형광램프의 제조방법은, 직관형의 유리벌브의 내면에 형광 층을 형성하고, 양단부에 한 쌍의 전극을 부착하며, 내부에 수은 및 희 가스를 봉입한 후, 구부림 가공을 하여 제작되는 굴곡형 형광램프의 제조방법에 있어서, 상기 구부림 가공 후에 에이징 처리가 이루어지므로, 구부림 가공 시에 CO2와 CO가 발생해도 이들을 제거할 수 있다. 따라서 유리벌브 내부의 CO2와 CO의 합계 양을 스네이킹이 일어나지 않는 양까지 줄일 수 있어서, 스네이킹이 잘 일어나지 않는 형광램프를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예의 백라이트 유닛을 나타내는 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예의 형광램프를 나타내는 일부 절개 평면도이다.
도 3은 변형 예의 형광램프를 나타내는 평면도이다.
도 4는 변형 예의 형광램프를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 형광램프의 제조공정을 설명하는 공정도이다.
도 6은 가열처리가 불순가스 양 및 스네이킹에 미치는 영향에 대해서 설명하는 도면이다.
도 7은 관의 내경이 3.0㎜인 형광램프에서의 불순가스 양과 스네이킹과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 관의 내경이 2.0㎜인 형광램프에서의 불순가스 양과 스네이킹과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 관의 내경 및 불순가스 양이 스네이킹에 미치는 영향을 나타내는 도면이다.
도 10은 변형 예 1의 냉음극 형광램프의 일 단부를 나타내는 일부 절개 단면도 및 단면의 일부를 모식적으로 나타내는 확대도이다.
도 11은 변형 예 2의 냉음극 형광램프를 나타내는 일부 절개 단면도이다.
(부호의 설명)
1 백라이트 유닛
10, 32, 35, 50, 60 형광램프
11, 31, 34, 51, 61 유리벌브
12a, 12b, 52, 62a, 62b 유리벌브의 단부
13, 53, 63 전극
54, 64 보호막
15, 55, 65 형광 층
이하, 본 발명의 실시 예의 형광램프 및 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
(백라이트 유닛의 설명)
도 1은 본 발명의 일 실시 예의 백라이트 유닛을 나타내는 일부 절개 사시도이다. 당해 백라이트 유닛의 구조는 기본적으로는 종래기술에 의한 백라이트 유닛의 구조에 준한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛은, 간격을 두고 배열된 복수의 ㄷ자 형상의 냉음극 형광램프(10)와, 이들 형광램프(10)를 수납하는 박스(20)와, 당해 박스(20)의 개구부(21)를 덮는 전면패널(22)을 구비하고 있다.
박스(20)는 수지제이며, 예를 들어 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET) 수지로 형성되어 있다. 박스(20)는 바닥 판(23)과, 당해 바닥 판(23)을 둘러싸도록 배치된 4매의 측면 판(24a, 24b, 24c, 24d)으로 이루어진다. 바닥 판(23)은 형광램프(10)에서 바닥 판(23) 측으로 방출되는 광을 개구부(21) 측으로 반사시키는 반사판으로서의 역할을 담당하고 있다.
전면패널(22)은 형광램프(10)로부터의 광을 확산시켜서 평행 광(전면패널(22)의 법선 방향)을 인출하기 위한 부재로서, 예를 들어 확산 판(25), 확산 시트(26) 및 렌즈 시트(27)로 구성되어 있다. 확산 판(25), 확산 시트(26) 및 렌즈 시트(27)는 각각 수지제이며, 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 수지나 아크릴수지로 형성되어 있다.
(형광램프의 설명)
도 2는 형광램프를 나타내는 일부 절개 평면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 형광램프(10)는 경질 유리로 이루어지는 유리벌브(11)와, 당해 유리벌브(11)의 양단부(12a, 12b)에 부착된 한 쌍의 전극(13)을 구비하고 있다.
유리벌브(11)는 대략 직각으로 구부려서 가공된 굴곡부(14a, 14b)를 2개소에 갖는 ㄷ자 형상으로, 관의 외경(D1)이 3㎜, 관의 내경(D2)이 2㎜이다. 상기 유리벌브(11)의 내면에는 형광 층(15, 예를 들어 3 파장형)이 형성되어 있다. 또, 유리벌브(11)의 내부에는 수은 및 희 가스가 봉입 되어 있다.
전극(13)은 바닥(bottom)이 있는 통 형상의 전극 본체(16)와, 당해 전극 본체(16)의 바닥 부분에 설치된 전극 봉(17)으로 이루어지며, 당해 전극 봉(17) 부분에서 유리벌브(11)의 양단부(12a, 12b)에 각각 밀봉 접속되어 있다.
이상, 본 발명의 형광램프를 실시 예에 의거하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명의 내용은 상기 실시 예에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 유리벌브는 상기 ㄷ자 형에 한정되지는 않으며, 굴곡형(본 발명에서 굴곡형이라고 하는 것은 비 직선형(non-straight shape)인 것을 의미한다)이면 된다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 것과 같은 굴곡 부분(30)을 1개소에 갖는 유리벌브(31)를 구비한 U자형의 형광램프(32)나, 도 4에 도시한 것과 같이 굴곡 부분(33)이 찌부러져서(dented) 편평하거나 또는 가늘어진 유리벌브(34)를 구비한 U자형의 형광램프(35) 등을 들 수 있다. 또한, 유리벌브의 일부가 찌부러져 있는 경우에는 찌부러지기 전의 내경을 관의 내경(D2)으로 정의한다.
(형광램프의 제조공정)
본 실시 예의 형광램프(10)의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 5는 형광램프의 제조공정을 나타내는 공정도이다. 형광램프(10)는, 도 5에 도시한 것과 같이, 형광 층 형성공정(40), 전극 부착공정(41), 수은 및 희 가스 봉입 공정(42, enclosing process), 구부림 공정(43, bending process) 및 에이징 공정(44)을 순차 행하여 제조한다.
형광 층 형성공정(40)에서는 직관형의 유리벌브(11) 내면에 형광 층(15)을 형성한다. 구체적으로는, 직관형의 유리벌브(미 도시) 내에 형광체 현탁액(phosphor slurry)을 흘려서 직관형 유리벌브의 내면에 당해 형광체 현탁액을 도포한 후에, 전기 혹은 가스 가열로에서 당해 형광체 현탁액을 건조시켜서 형광 층(15)을 형성한다.
전극 부착공정(41)에서는 직관형의 유리벌브의 양단부(12a, 12b)에 한 쌍의 전극(13)을 부착한다. 구체적으로는, 일 측의 전극(13)을 직관형의 유리벌브의 일 단부(12a)에 밀봉하고, 타 측의 전극(13)을 당해 직관형의 유리벌브의 타 측 단부(12b)에 배치한다.
수은 및 희 가스 봉입 공정(42)에서는 상기 직관형의 유리벌브 내에 수은 및 희 가스를 봉입한다. 구체적으로는, 직관형의 유리벌브를 소정 온도(예를 들어, 400℃ 정도)까지 가열하고, 이 상태에서 전극(13)이 배치된 타 측 단부(12b)에서 상기 유리벌브 내의 CO2, CO 및 수분 등을 배기(배출)하며, 이와 동시 혹은 그 후에, 상기 유리벌브 내에 수은 및 희 가스를 투입하고, 그 후 상기 타 측 단부(12b)를 밀봉한다.
구부림 공정(43)에서는 직관형의 유리벌브를 구부림 가공을 하여 굴곡형의 유리벌브를 제작한다. 구체적으로는, 직관형의 유리벌브의 중앙 부근 2개소(구부림 가공 후의 굴곡부(14a, 14b)가 되는 부분)를 700℃ 정도까지 가열하여 경질 유리를 연화시킨 후, 굴곡 장치(미 도시)로 당해 연화된 부분을 구부려서 ㄷ자 형으로 형성한다. 또한, 유리벌브를 U자형으로 형성하는 경우에도 마찬가지로 굴곡 부분(30) 전체를 700℃ 정도로 가열하여 구부림 가공을 한다. 이상과 같이 하여 외관이 최종 제품과 대략 동일한 상태의 형광램프(미완성상태의 형광램프)를 완성한다.
에이징 공정(44)에서는 에이징 처리에 의해 굴곡형 유리벌브(11) 내의 CO2 및 CO를 제거하여 램프의 특성을 안정화시켜서 최종 제품인 형광램프(10)를 얻는다.
에이징 처리로는, 구체적으로는, 전극(13)에 전류(예를 들어 정상 점등 값을 초과하는 전류)를 흘려서 형광램프를 점등상태로 하고, 그 후 전류의 흐름을 정지하여 소등상태로 하는 점멸동작을 2회 이상 반복한다. 이와 같이 형광램프(10)를 점멸시킴으로써 점등 시의 온도 상승과 방전에 의한 이온 충격에 의해 형광 층(15), 전극(13) 및 생 수은 등에 포함되는 CO2 및 CO를 유리벌브 내로 방출시킬 수 있다. 또한, 소등 시에 상기 방출된 CO2 및 CO를 활성상태에 있는 수은과 화학반응을 시켜서, 혹은 형광 층(15)에 물리적 흡착을 시켜서 유리벌브(11) 내에서 소멸시킬 수 있다.
이에 의해, 최종 제품인 형광램프(10)의 시동불량이나 스네이킹 현상의 발생이 방지되게 된다. 또한, 최종 제품인 형광램프(10)는 통상의 점등상태에서 300℃ 이상으로 온도가 상승하는 경우는 없으므로, 일단 수은과 화학반응을 시키거나 혹은 형광 층(15)에 물리적으로 흡착시킴으로써 소멸시킨 CO2 및 CO가 다시 가스화(방출)되지는 않으며, 시동불량이나 스네이킹 형상의 재발은 방지된다.
상기 에이징 처리에서 형광램프(10)는, 유리벌브(11)의 한 쌍의 전극(13) 사이에 위치하는 부분, 즉, 유리벌브(11)에서의 양단부(12a, 12b)를 제외한 중앙부분의 영역 내의 표면온도가 80℃ 이상이 되도록 점등시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 점등 시의 CO2 및 CO의 방출 및 소등 시의 CO2 및 CO의 소멸이 보다 가속되어 에이징 처리의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 표면온도는 80℃로 한정되는 것은 아니며, 주변 온도보다 고온으로 함으로써, 형광 층(15)이나 전극(13) 등으로부터의 CO2 및 CO를 방출시킬 수 있는 동시에, 그 후의 소등에 따른 온도 저하에 의해서 방출된 CO2 및 CO를 수은과 반응시키거나 혹은 형광 층(15)에 흡착시킬 수 있다. 또, 형광램프(10)의 온도상승특성은 한 쌍의 전극(13)의 간격, 이들 전극(13)에 대한 급전조건(전류 값이나 전압 값), 유리벌브(11)의 외경 등의 관계에 따라서 다르나, 점등시간을 적절하게 조정하면 상기 표면온도를 제어할 수 있다.
상기 에이징 처리에서 점멸동작의 점등상태는 4분 이상 연속하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 형광램프(10)의 온도가 확실하게 상승하여 CO2 및 CO의 방출과 소멸이 효과적으로 반복된다. 한편, 점멸동작의 소등상태는 점등상태에 의 해서 상승한 형광램프(10)의 온도가 CO2 및 CO와 수은이 반응하는 온도로 내려갈 때까지 유지하는 것이 바람직하다.
(실험)
1. 스네이킹의 발생원인
발명자들은 굴곡형 형광램프에서 스네이킹이 일어나는 원인이 구부림 공정(43) 시의 가열처리에 의한 것이라는 사실을 규명하였다.
도 6은 가열처리가 불순가스 양 및 스네이킹에 미치는 영향에 대해서 설명하기 위한 표이다. 도 6에서, (a)는 가열처리 되어 있지 않은 형광램프를 나타내고, (b) 및 (c)는 가열처리 된 형광램프를 나타낸다.
실험에서는 관의 내경이 3.0㎜인 형광램프를 사용하였다. 또, 가열처리되어 있지 않은 형광램프로는 구부림 공정(43) 전의 직관형 형광램프를 사용하고, 가열처리된 형광램프로는 구부림 공정(43) 전의 직관형 형광램프를 300℃로 가열처리한 것을 사용하였다.
불순가스 양의 측정은 유리벌브 내부의 봉입 가스 중의 CO2 및 CO의 양을 4중 극 질량분석계(quadruple mass spectrometer)를 이용한 공지의 질량분석법(특허문헌 : 일본국 특개2001-349870호 공보)에 의해 측정하였다. 또, 스네이킹의 유무는 형광램프의 깜박거림 등을 눈으로 관찰하여 판정하였다.
가열처리되어 있지 않은 형광램프 (a)는 CO2 및 CO의 합계 양, 즉 불순가스 양이 0.001mol% 이하(CO2가 0.0005mol%, CO가 0.0005mol% 이하)였다. 한편, 가열처 리된 형광램프 (b) 및 (c)는 불순가스 양이 각각 약 0.046mol%(CO2가 0.04mol%, CO가 0.006mol% 이하) 및 약 0.045mol%(CO2가 0.04mol%, CO가 0.0045mol% 이하)였다.
이상의 결과로부터 가열처리에 의해 불순가스 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 가열처리에 의해 불순가스 양이 증가하는 원인으로는 형광 층(15) 및 전극(13) 등에 흡착되어 있던 불순가스가 가열처리에 의해서 당해 형광 층(15) 및 전극(13) 등으로부터 방출되기 때문으로 추측된다.
또, 불순가스 양이 0.001mol% 이하인 형광램프 (a)는 스네이킹이 일어나지 않았으나, 불순가스 양이 약 0.046mol%인 형광램프 (b)와 불순가스 양이 0.045mol%인 형광램프 (c)는 스네이킹이 일어났다.
2. 불순가스 양과 스네이킹의 관계
스네이킹이 일어나기 어려운 불순가스 양을 규정하기 위해, 불순가스 양이 다른 형광램프를 여러 개 준비하고, 이들 형광램프의 스네이킹의 유무를 평가하여, 불순가스 양이 스네이킹에 주는 영향에 대해서 검토했다.
도 7은 관의 내경이 3.0㎜인 형광램프에서의 불순가스 양과 스네이킹의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 불순가스 양이 0.0015mol% 이하인 형광램프 (d), (e), (h) 및 (k)는 스네이킹이 일어나지 않았다. 한편, 불순가스 양이 0.0015mol%보다 많은 형광램프 (f), (g), (i) 및 (j)는 스네이킹이 일어났다. 이로부터, 관의 내경이 3.0㎜인 형광램프의 경우, 불순가스 양을 0.0015mol% 이하로 하면 스네이킹이 일어나지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.
도 8은 관의 내경이 2.0㎜인 형광램프에서의 불순가스 양과 스네이킹과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 불순가스 양이 0.005mol% 이하(CO2가 0.003mol%, CO가 0.002mol% 이하)인 형광램프 (l)에서는 스네이킹이 일어나지 않았다. 한편, 불순가스 양이 0.134mol% 이하(CO2가 0.12mol%, CO가 0.014mol% 이하)인 형광램프 (m) 및 불순가스 양이 0.0566mol% 이하(CO2가 0.05mol%, CO가 0.0066mol% 이하)인 형광램프 (n)에서는 스네이킹이 일어났다. 이로부터, 관의 내경이 2.0㎜인 형광램프의 경우, 불순가스 양을 0.005mol% 이하로 하면 스네이킹이 일어나지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 관의 내경이 상기 치수 이외의 형광램프에 대해서도 동일한 실험에 의하여 다양한 관의 내경을 갖는 형광램프에서의 스네이킹이 일어나지 않는 불순가스 양을 확인하였다. 예를 들어, 관의 내경이 1.5㎜인 형광램프인 경우에는 불순가스 양을 0.008mol% 이하로 하면 스네이킹이 일어나지 않고, 관의 내경이 4.0㎜인 형광램프인 경우에는 불순가스 양을 0.0005mol% 이하로 하면 스네이킹이 일어나지 않았다.
또한, 관의 내경이 1.5㎜보다도 작은 형광램프인 경우에는 불순가스가 존재하면 관 전압이 상승하여 스네이킹이 일어나기 전에 부 점등(unlightable)이 된다. 또, 관의 내경이 4.0㎜보다 큰 형광램프인 경우에는 상기 질량분석법에 의해 정확하게 정량을 할 수 없는 미량의 불순가스에 의해서도 스네이킹이 일어난다. 따라서 관의 내경이 1.5-4.0㎜ 범위의 형광램프에 대해서 실험을 하였다.
도 9는 관의 내경 및 불순가스 양이 스네이킹에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 9의 그래프에서는 유리벌브의 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 불순가스 양(mol%)을 종축 상에 취하고 있다. 도 9에서의 곡선 I는 스네이킹이 일어날 가능성이 극히 낮은 조건을 나타내고 있으며, 곡선 I로 표시되는 조건보다도 불순가스 양을 적게 하면 스네이킹을 극히 효과적으로 억제할 수 있다.
도 9의 그래프에 의거하여 스네이킹이 일어나기 어려운 조건을 확정하였다. 이 그래프를 보면, 관의 내경이 1.5㎜인 형광램프인 경우에는 불순가스가 0.008mol% 이하이면 스네이킹이 극히 효율적으로 억제되고, 관의 내경이 4.0㎜인 형광램프인 경우에는 불순가스가 0.0005mol% 이하이면 스네이킹이 극히 효율적으로 억제되었다. 따라서 스네이킹이 일어나기 어려운 형광램프를 얻기 위해서는, 도 9의 그래프의 점 A(1.5㎜, 0.008mol%), 점 B(4.0㎜, 0.0005mol%), 점 C(4.0㎜, 0mol%) 및 점 D(1.5㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 선분 AB, BC, CD 및 DA에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함한다)에 포함되는 조건을 만족할 것이 필요하다.
또, 형광램프는 관의 내경이 2㎜보다 작아지면 구부림 가공이 곤란해지므로 제조 수율이 나빠진다. 또, 관의 내경이 3㎜보다 커지면 유리벌브의 제작에 필요한 유리의 양이 증가하여 유리벌브의 가격이 높아진다. 그러므로 공업적 생산성이 우수한 형광램프를 제조하기 위해서는 유리벌브의 관의 내경을 2-3㎜ 범위로 할 필요가 있다. 따라서 공업적인 생산성이 우수하면서도 스네이킹이 일어나기 어려운 형광램프를 얻기 위해서는, 도 9의 그래프에서의 점 E(2.0㎜, 0.005mol%), 점 F(3.0 ㎜, 0.0015mol%), 점 G(3.0㎜, 0mol%) 및 점 H(2.0㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 선분 EF, FG, GH 및 HE에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함한다)에 포함되는 조건을 만족할 것이 필요하다.
또한, 유리벌브 내부의 가스 압력이 높아질수록 스네이킹이 일어나기 쉬워진다. 그러므로 불순가스 양을 규정함에 있어서는 유리벌브 내부의 봉입 가스의 가스압을 규정할 필요가 있다. 상기 가스압은, 4kPa보다 작아지면 전극(13)이 정격 수명까지 견디지 못하며, 13.4kPa보다 커지면 가스압이 너무 높아서 형광램프의 휘도가 낮아진다. 따라서 상기 실험은 가스압이 4.0-13.4kPa 범위 내에서 실험을 행하였다. 또한, 제품으로서의 안정된 램프 특성을 발휘하기 위해서는 가스압은 5.3-10.7kPa 범위 내인 것이 바람직하나, 5.3-10.7kPa 범위 내에서도 상기에서 규정한 불순가스 양에서 스네이킹을 효과적으로 억제할 수 있음은 당연하다.
이상, 본 발명의 형광램프 및 백라이트 유닛을 실시 예에 의해 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지는 않는다.
(변형 예 1)
도 10은 변형 예 1의 냉음극 형광램프의 일 측 단부를 나타내는 일부 절개 단면도 및 단면의 일부를 모식적으로 나타내는 확대도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 변형 예 1의 형광램프(50)는 유리벌브(51)와, 당해 유리벌브(51)의 양단부(52)에 부착된 한 쌍의 전극(53)을 구비하고 있다.
유리벌브(51)의 내면에는 보호막(54) 및 형광 층(예를 들어 3 파장형, 55)이 순차 적층 되어 있다. 또, 유리벌브(51)의 내부에는 수은 및 희 가스가 봉입 되어 있다.
전극(53)은 바닥이 있는 통 형상의 전극 본체(56)와, 당해 전극 본체(56)의 바닥 부분에 설치된 전극봉(57)으로 이루어지며, 당해 전극봉(57) 부분에서 유리벌브(51)의 양단부(52)에 각각 밀봉되어 있다. 또, 전극 본체(56)의 외 표면 일부에는 게터(52)가 고착되어 있다. 게터(58)는, 예를 들어 지르코늄과 알루미늄의 합금으로 이루어진다.
일반적으로, 보호막(54)에는 형광 층(550에 이용되는 것과 동일한 저 융점 유리로 이루어지는 결착제가 사용되고 있다. 저 융점 유리로는 CBBP(산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화붕소(B2O3) 및 산화 인(P2O5)을 구성성분으로 한다), CBB(CaO, BaO 및 B2O3를 구성성분으로 한다), CBP(CaO, B2O3 및 P2O5를 구성성분으로 한다) 등을 들 수 있다.
상기 저 융점 유리는 불순가스를 끌어당기는 작용이 강하므로 비교적 다량의 불순가스를 함유하고 있고, 구부림 공정(43) 시의 가열처리에 의해서 방출되는 불순가스 양이 많다. 따라서 저 융점 유리를 함유하는 보호막(54) 및 형광 층(55)이 이중으로 형성된 형광램프(50)에서는 본 발명의 구성이 더 유효하다.
(변형 예 2)
도 11은 변형 예 2의 냉음극 형광램프를 나타내는 일부 절개 단면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 변형 예 2의 형광램프(60)는 유리벌브(61)와, 당해 유리벌브(61)의 양단부(62a, 62b)의 외주부에 부착된 한 쌍의 외부 전극(63a, 63b)을 구 비하고 있다.
외부 전극(63)은 유리벌브(61)의 외주에 금속 박(metal foil)을 원통 형상으로 감아 붙인(twisted) 것으로서, 도전성 점착제(미 도시)에 의해 상기 유리벌브(61)에 점착되어 있다. 금속 박은, 예를 들어 알루미늄 금속 박으로 이루어지며, 도전성 점착제는, 예를 들어 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리이미드 수지 또는 에폭시 수지 등에 금속 분말을 혼합하여 이루어진다.
또한, 외부 전극(63)은 상기 구성에 한정되지는 않으며, 예를 들어 은 페이스트를 유리벌브(61)의 전극형성부분의 전체 둘레에 도포함으로써 형성하는 것을 생각할 수도 있다. 또, 외부 전극(63)의 형상은 원통형에 한정되지는 않으며, 단면이 대략 C자형의 통 형상이나, 유리벌브(61)의 단부를 덮는 캡 형상이라도 좋다.
유리벌브(61)의 내면에는 보호막(64) 및 형광 층(예를 들어 3 파장형, 65)이 순차 적층 되어 있다. 또, 유리벌브(61)의 내부에는 수은 및 희 가스가 봉입 되어 있다.
본 발명의 형광램프는 냉음극 형광램프에 한정되지는 않으며, 예를 들어 외부전극형 형광램프 등 형광램프 전반에 이용할 수 있다. 특히, 스네이킹이 일어나기 쉬운 굴곡형 냉음극 형광램프에 가장 적합하다. 또, 본 발명의 백라이트 유닛은 액정 텔레비전이나 그 외의 액정 디스플레이 기기에 이용할 수 있다. 또, 본 발명의 형광램프의 제조방법은 굴곡형 형광램프의 제조에 이용할 수 있다.
Claims (7)
- 내면에 형광 층이 형성되고, 내부에 수은 및 희 가스(rare gas)가 봉입(enclose) 되며, 양단부에 한 쌍의 전극을 갖는 굴곡형 유리벌브를 구비하며,상기 유리벌브 내부의 가스압이 4.0-13.4(kPa) 범위 내인 동시에,상기 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 상기 유리벌브 내부의 봉입 가스(enclosed gas) 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 A(1.5㎜, 0.008mol%), 점 B(4.0㎜, 0.0005mol%), 점 C(4.0㎜, 0mol%) 및 점 D(1.5㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 AB, BC, CD 및 DA에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 형광램프.
- 내면에 형광 층이 형성되고, 내부에 수은 및 희 가스가 봉입 되며, 양단부에 한 쌍의 전극을 갖는 굴곡형 유리벌브를 구비하며,상기 유리벌브 내부의 가스압이 4.0-13.4(kPa) 범위 내인 동시에,상기 유리벌브의 관의 내경(㎜) 및 상기 유리벌브 내부의 봉입 가스 중에 포함되는 이산화탄소와 일산화탄소의 합계 양(mol%)이, 직교좌표 상에서 상기 관의 내경(㎜)을 횡축 상에 취하고, 상기 합계 양(mol%)을 종축 상에 취한 때, 점 E(2.0㎜, 0.005mol%), 점 F(3.0㎜, 0.0015mol%), 점 G(3.0㎜, 0mol%) 및 점 H(2.0㎜, 0mol%)의 각 점을 순차 연결하는 각 선분 EF, FG, GH 및 HE에 의해 둘러싸이는 영역 내(경계선 상을 포함)에 포함되는 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 형광램프.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 유리벌브의 내면에는 저 융점 유리를 함유하는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 유리벌브의 내부에는 이산화탄소 및 일산화탄소를 트랩(trap) 하기 위한 게터(getter)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
- 청구항 3에 있어서,상기 유리벌브의 내부에는 이산화탄소 및 일산화탄소를 트랩 하기 위한 게터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 형광램프.
- 광원으로 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 형광램프가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
- 직관형의 유리벌브의 내면에 형광 층을 형성하고, 양단부에 한 쌍의 전극을 부착하며, 내부에 수은 및 희 가스를 봉입한 후, 상기 직관형 유리벌브를 굴곡형으로 구부림 가공하는 굴곡형 형광램프의 제조방법에 있어서,상기 구부림 가공 후에, 상기 전극에 정상 점등전류를 초과하는 전류를 통전하여 상기 유리벌브 내부의 이산화탄소 및 일산화탄소를 제거하는 에이징 처리(aging process)를 행하는 것을 특징으로 하는 형광램프 제조방법.
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