KR20080077590A - 냉음극 형광 램프 및 냉음극 형광 램프의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

양호한 스퍼터링 저항성을 갖고, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 이용함으로써 저비용으로 용이하게 제조될 수 있는 전극을 포함하는 냉음극 형광 램프, 및 이러한 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법이 제공된다. 또한, 구리-코발 이중 구조의 리드선이 이용되는 경우에도, 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극으로부터의 열 방사가 적절히 수행될 수 있게 하는 수명이 긴 냉음극 형광 램프, 및 이러한 수명이 긴 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법이 제공된다.

양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하는 이러한 냉음극 형광 램프에 있어서, 전극은, 주성분으로서 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는다.

냉음극 형광 램프, 결정 입자, 형광 물질, 내구성, 스퍼터링 저항성

Description

냉음극 형광 램프 및 냉음극 형광 램프의 제조 방법{COLD CATHODE FLUORESCENT LAMP AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 냉음극 형광 램프 및 이러한 냉음극 형광 램프의 제조 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 수명이 긴 냉음극 형광 램프 및 이러한 수명이 긴 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 출원은, 2007 년 2 월 20 일 출원된 일본 특허 출원 제 2007-39532 호에 기초하며 이 일본 특허 출원에 대해 우선권 주장하고, 이는 본 명세서에 참조로서 완전히 포함되어 있다.

액정 표시 장치, 팩시밀리 등의 화상을 판독하기 위한 광원, 복사기의 소거기 (eraser) 광원 및 다양한 종류의 표시 장치의 백라이트에 냉음극 형광 램프가 자주 이용되는데, 그 이유는 이들 냉음극 형광 램프가, 높은 휘도, 높은 연색성 (color rendering property), 긴 수명 및 적은 전력 소모와 같은 우수한 특성을 갖기 때문이다. 이러한 종류의 냉음극 형광 램프에 있어서, 내부에 희가스 (rare gas) 및 수은이 밀봉된 유리관과 같은 투명관의 양 단부 부근에 제공된 전극에 전압이 인가되어, 투명관 내에 적은 양이 존재하는 전자가 전극에 대해 부딪치게 되 고, 그에 따라 2 차 전자가 방출되고, 글로 방전 (glow discharge) 이 발생되도록 한다. 그 결과, 글로 방전에 의해 여기된 수은이 자외선을 방사하고, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질이 자외선을 수취하고, 가시광을 방출한다.

냉음극 형광 램프의 전극으로서, 낮은 인가 전압을 요구하며 전력 소모를 감소시킬 수 있는 한 쌍의 컵 형상의 전극이 이용되고, 이들 전극은 컵 형상의 개구부가 서로 대향하도록 투명관 안쪽의 양단 부근에 설치된다. 이러한 전극은 니켈로 이루어지는데, 그 이유는 니켈이 용이하게 처리될 수 있고, 그 용융 온도 (melting temperature) 가 대략 1,200 ℃ 정도로 낮고, 이 금속이 수은, 희가스 이온 등에 대해 우수한 스퍼터링 저항성을 갖기 때문이다. 전극의 스퍼터링 저항성을 향상시키고, 또한 스퍼터링된 전극 물질과의 아말감 형성으로 인한 수은 소모를 억제하기 위해서, 니켈 대신에 몰리브덴, 니오브 등으로 이루어진 전극도 공지되어 있다.

냉음극 형광 램프의 이러한 전극으로서, 예를 들어 니오브, 몰리브덴, 탄탈 및 텅스텐으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 종류의 금속 입자의 다공성 물질로부터 형성되며, 표면 상에 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛ 의 연속적인 돌출부 및 함몰부를 갖는 전극 물질이 보고되어 있다 (특허문헌 1 참조). 또한, 최대 100 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 텅스텐, 니오브, 탄탈, 몰리브덴 및 레늄과 같은 금속의 단체 (simple substance) 입자의 소결물 (sinter), 또는 이들 금속의 합금 입자의 소결물로 구성되는 냉음극 전극이 보고되어 있다 (특허문헌 2 참조).

그러나, 몰리브덴 (융점 (melting point) : 2,622 ℃), 니오브 (융점 : 1,950 ℃) 등은 높은 융점을 갖고, 이들 금속을 완전히 용융시킬 수 있는 가열로를 제조하는 것은 어렵다. 이들 금속은 고가이고, 또한 전극 제조를 위한 고온 가열로의 제조에는 고비용이 소요된다. 이러한 이유로 인해, 일반적으로 약 1,000 ℃ 에서 이들 금속을 소결하여 이루어진 잉곳 (ingot) 또는 재료선 (material wire) 을 이용하여 전극이 제조된다. 그러나, 최대 융점 온도에서 성형된 잉곳 또는 재료선에 있어서, 원료의 입자 경계가 남아 있다. 원료의 입자 경계가 남아 있는 잉곳 또는 재료선을 이용하여 제조된 전극은, 원료의 입자 경계로부터 선택적으로 스퍼터링된다. 수은 및 희가스의 이온 등에 대해 충분한 스퍼터링 저항성을 갖지 않는 몰리브덴 및 니오브로 이루어진 이러한 전극이 실용화 단계의 (practical-level) 냉음극 형광 램프에 적용되는 경우, 문제점이 발생한다.

본 발명자는, 향상된 스퍼터링 저항성을 갖고, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 함유하는 재료로부터 형성되고, 또한 티타늄, 지르코늄 및 하프늄과 같이 탈산소 작용 (deoxidizing action) 을 갖는 금속이 첨가되는 전극을 갖는 냉음극 형광 램프를 이미 개발하였다 (특허문헌 3 참조). 이러한 냉음극 형광 램프의 제조 공정에 있어서, 리드선을 접속시키기 위해서 전극이 가열되는 경우, 티타늄, 지르코늄 및 하프늄 등의 금속 원자가 먼저 산화되고, 주성분인 니켈 또는 니켈 합금의 산화는 억제되어, 그 결과 전극의 스퍼터링 저항성에서의 감소가 억제될 수 있다. 구리-코발 (copper-Koval) 이중 구조의 리드선이 이용되는 경우에도, 낮은 융점을 갖는 전극에 대한 리드선의 접속이 저온에서 수행될 수 있고, 이러한 접 속 중에 리드선으로부터의 구리의 유출이 억제되어, 그 결과 구리의 유출로 인한 공동 (cavity) 의 발생이 억제될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극에 의해 발생된 열이 적절히 방사될 수 있다. 니켈 또는 니켈 합금에 함유되는 티타늄, 지르코늄 및 하프늄과 같은 금속의 산화물은, 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자 경계에서 비균일하게 분산되는 경향이 있고, 그에 따라 이들 금속 산화물에 의해 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자 사이의 결합이 강화된다. 전극에 이러한 재료가 이용되는 경우, 전극은 우수한 스퍼터링 저항성을 획득한다.

[특허문헌 1] 일본특허공개공보 제 2006-156151 호

[특허문헌 2] 일본특허공개공보 제 2004-178875 호

[특허문헌 3] 일본특허공개공보 제 2006-228615 호

본 발명의 목적은, 양호한 스퍼터링 저항성을 갖고, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 이용함으로써 저비용으로 용이하게 제조될 수 있는 냉음극 형광 램프, 및 이러한 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 구리-코발 이중 구조의 리드선이 이용되는 경우에도, 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극으로부터의 열 방사가 적절히 수행될 수 있게 하는 수명이 긴 냉음극 형광 램프, 및 이러한 수명이 긴 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자는 연구에 전념하였고, 그 결과, 전극이 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되며 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자의 미세 구조를 갖는 경우에 전극의 스퍼터링 저항성이 우수하다는 지식을 획득하였다. 본 발명자는, 니켈 또는 니켈 합금에 대해 특정량의 이트륨을 첨가함으로써, 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자의 이러한 미세 구조가 용이하게 형성될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명자는 이러한 지식에 기초하여 본 발명을 완성할 수 있었다.

즉, 본 발명은, 양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하는 냉음극 형광 램프로서, 전극이, 주성분으로서 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖 는 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는, 냉음극 형광 램프에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하는 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법으로서, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 함유하는 용융물 (melt) 과 이트륨을 혼합함으로써, 잉곳 또는 재료선을 형성하는 단계, 및 잉곳 또는 재료선으로부터 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는 전극을 형성하는 단계를 포함하는 냉음극 형광 램프의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 냉음극 형광 램프는, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금이 이용되며, 우수한 스퍼터링 저항성을 갖는 전극을 포함한다. 이러한 전극은 저비용으로 용이하게 제조될 수 있다. 구리-코발 이중 구조의 리드선이 이용되는 경우에도, 본 발명의 냉음극 형광 램프는, 이러한 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극으로부터의 열 방사를 적절히 수행할 수 있고, 긴 수명을 갖는 효과가 있다.

본 발명의 냉음극 형광 램프는, 양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드 선들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 냉음극 형광 램프에 있어서, 전극은, 주성분으로서 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는다.

본 발명의 냉음극 형광 램프에 이용되는 투명관으로서, 가시광이 통과하는 재료로 투명관이 이루어지는 한, 임의의 재료 (예를 들어, 규산 유리, 붕규산 유리, 붕규산 아연 유리, 납 유리 및 소다 유리와 같은 유리) 로 이루어진 투명관이 이용될 수도 있다. 직선형 및 곡선형과 같은 임의의 형상의 투명관이 이용될 수도 있다. 임의의 관 직경을 갖는 투명관이 이용될 수도 있고, 이러한 관 직경의 예는 1.5 ㎜ 내지 6.0 ㎜ 를 포함한다.

투명관의 내부 벽면의 거의 전역에 걸쳐 형광 물질층이 제공된다. 형광 물질층은, 후술되는 수은에 의해 방사된 자외선에 의해 여기되며 가시광을 방출하는 형광 물질을 함유한다. 원하는 파장의 광을 방출하는 이러한 형광 물질은 이용 목적에 따라 선택될 수 있고, 그 구체적인 예는 할로겐 함유 인산염 (halphosphate) 형광 물질 및 희토류 원소 (rare earth element) 형광 물질을 포함한다. 또한, 이들 형광 물질을 적절히 화합시킴으로써 백색광이 방출되도록 할 수 있다. 이러한 형광 물질층의 두께는 최소 11 ㎛ 내지 최대 28 ㎛ 인 것이 바람직하다.

아르곤, 크세논, 네온 등으로부터 적절히 선택되며 투명관으로 안내된 희가스는 전자에 대해 부딪치게 되고, 이온화되고, 가스 상태의 이온이 되고, 방전이 개시되도록 하고, 또한 이 방전을 유지한다. 투명관으로 안내된 희가스의 부피 는, 냉음극 형광 램프가 점등되는 경우, 증기압이 예를 들어 5,000 Pa 내지 11,000 Pa 가 되도록 되는 것이 바람직하다.

투명관에서 발생된 방전 전자에 대해 부딪치고, 253.7 ㎚ 의 파장을 갖는 자외선을 포함한 자외선을 발생시킴으로써, 투명관으로 안내된 수은이 여기되고, 그 다음에 자외선에 의해 여기된 형광 물질이 형광성 (fluorescence) 에 기초하여 광을 방출한다. 투명관으로 안내된 수은의 부피는, 냉음극 형광 램프가 점등되는 경우, 증기압이 예를 들어 1 Pa 내지 10 Pa 가 되도록 되는 것이 바람직하다.

투명관 안쪽의 양단에 제공된 전극은, 주로 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되며, 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자의 미세 구조를 갖는다. 주성분으로서 전극에서 최소 70 질량% 의 양으로 니켈이 함유되는 것이 바람직하다. 니켈 합금은, 고용체 (solid solution), 금속간 화합물 (intermetallic compound) 및 이 2 가지의 혼합물과 같은 임의의 상태일 수도 있다. 니켈 합금의 예는, 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 갈륨, 게르마늄, 스트론튬, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴 등으로부터 선택되는 임의의 1 또는 2 가지 이상의 종류의 원소와 니켈을 함유하는 합금을 포함한다. 니켈 합금에서 니켈을 제외한 금속의 함유량은, 1 가지 종류의 금속의 함유량이 0.01 질량% 내지 2 질량% 정도가 되도록 되는 것이 바람직하다. 이러한 주성분으로서 니켈이 함유되고, 그에 따라 전극은 낮은 융점을 갖고, 리드선이 전극에 접속되는 경우, 리드선의 열화, 그에 대한 손상 등이 억제될 수 있다.

또한, 전술한 전극은 이트륨을 함유하는 것이 바람직하다. 이트륨을 함 유하면, 니켈의 결정 입자가 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 미세 상태로 형성될 수 있다. 전극에서의 이트륨 함유량은 최소 0.15 질량% 내지 최대 1.1 질량% 인 것이 바람직하다. 전극에서의 이트륨 함유량이 이 범위에 있는 경우, 니켈의 결정 입자가 전술한 범위의 입자 직경을 갖는다는 것을 보장할 수 있다.

또한, 전극에서의 실리콘 함유량은 최대 0.003 질량% 인 것이 바람직하다. 전극에서의 실리콘 함유량이 최대 0.003 질량% 인 경우, 니켈의 결정 입자는 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경으로 미세하게 형성되는 경향이 있다.

또한, 이트륨에 부가하여, 전극은, 지르코늄, 하프늄, 티타늄, 망간 등으로부터 선택되는 1 또는 2 가지 이상의 종류의 원소를 함유할 수도 있고, 니켈의 결정 입자는 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경으로 미세하게 형성될 수도 있다. 전극에서의 이들 금속의 함유량은, 한 가지 종류의 금속의 함유량이 0.01 질량% 내지 0.3 질량% 정도가 되도록 되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이것이 미세 구조를 형성할 수 있게 하기 때문이다.

이러한 전극의 미세 구조는, 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자에 의해 형성된다. 전극의 미세 구조는, 니켈 원자 등이 희가스 이온 등에 의해 스퍼터링되는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다. 전극이 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자에 의해 형성된 미세 구조를 갖는 경우, 결정 입자들 사이의 결합 상태가 강화되고, 그 결과 희가스 이온 등에 의한 스퍼터링에 대한 저항성이 향상되는 것처럼 보인다. 전극의 결정 입자의 평균 입자 직경은, 광학 현미경 하에서 산 (acid) 으로 에칭된 전극의 표면을 관측하는 단계를 포함하 는 비교 방법에 의해 획득된 입자 직경으로부터 구해질 수 있다. 구체적으로는, 이 평균 입자 직경은, JSHT (The Japan Society for Heat Treatment) 에 의해 저술 및 발행되며 K. K. Taiga Shuppan 에 의해 발표된 "An Introduction to Metallic Materials and Structures" (pp. 189 내지 193) 에 기재된 방법에 따른 소정의 방법을 이용하여 구해질 수 있다. 0.8 ㎜ 직경의 원형의 실제 시야 (real visual field) 를 갖는 광학 현미경 하에서 100x 배율로 관측된 포토프린트 (photoprint) 의 크기로서 80 ㎜ 의 직경을 갖는 원에 있어서, 표준 다이어그램과의 비교가 이루어지고, 등가의 입자 크기 넘버가 판정되어, 그에 따라 평균 입자 직경이 획득된다. 예를 들어, 입자 크기 넘버 7 과 8 사이의 중간점 7.5 에 정확하게 25 ㎛ 의 입자 직경이 위치하기 때문에, 입자 직경의 평균값이 획득될 수 있다.

컵 형상을 갖는 한 쌍의 전극이 이용되는 것이 바람직한데, 그 이유는 전술한 전극이 관 전압 및 전력 소모를 감소시키는 것을 가능하게 하기 때문이다. 서로 대향하는 한 쌍의 컵 형상의 개구부에 있어서, 투명관 안쪽의 양 단부 부근에 2 개의 전극이 형성될 수 있다. 비록 판형 잉곳의 절단된 부재들을 결합함으로써 컵 형상의 전극이 제조될 수 있지만, 원 형상의 부재를 절단하는 단계, 및 이 원의 중심부가 컵 형상으로 움푹 들어가도록 원 형상 부재를 프레스 성형하는 단계를 포함하는 소정의 방법을 채택하는 것도 가능하다. 또한, 재료선을 원하는 길이로 절단하는 단계, 절단면을 축으로 두드려서 오목부를 형성하는 단계, 및 이 오목부를 컵 형상으로 형성하는 단계를 포함하는 헤더 제작 (header working) 으로 지칭되는 방법을 수행함으로써, 미세 구조를 갖는 전극을 용이하게 형성할 수 있다. 투명관의 내경 (inside diameter) 및 램프의 출력에 따라 적절하게 선택되는 컵 형상은, 예를 들어 1.1 ㎜ 내지 2.7 ㎜ 의 외경 (outside diameter), 및 3 ㎜ 내지 7 ㎜ 의 길이를 가질 수 있다.

전극을 외부 전원에 접속시키기 위한 리드선이 본 발명의 냉음극 형광 램프의 전술한 전극에 접속된다. 리드선은, 리드선의 일단이 전극의 저면에 용융 결합 (fusion bonding) 되며, 리드선의 타단이 예를 들어 투명관의 단부를 밀봉하기 위해 글래스 비드와 같은 밀봉 부재를 관통하여 외부로 돌출하는 방식으로 설치될 수 있다. 밀봉 부재가 투명관에 결합되는 경우에 수행되는 가열에 의해 리드선이 열화되는 것을 방지하도록, 리드선이 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 리드선으로서, 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극의 열을 효율적으로 투명관 외부로 방사할 수 있는 구리로 이루어진 코어 와이어가 코발로 코팅된 이중 구조의 코발 와이어를 이용하는 것이 가능하다.

본 발명의 냉음극 형광 램프는, 투명관 외부에 대한 수은으로부터 방사된 자외선 등의 누설을 억제하기 위해, 또는 수은 등으로 인한 투명관의 열화를 억제하기 위해 형광 물질층과 투명관 사이에 보호층을 가질 수도 있다. 보호층은, 예를 들어 이트륨 산화물, 알루미늄 산화물 및 세륨 산화물과 같은 금속 산화물을 이용하여 형성될 수 있다.

양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하는 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법에 있어서, 이러한 본 발명의 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법은, 주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 함유하는 용융물과 이트륨을 혼합함으로써, 잉곳 또는 재료선을 형성하는 단계, 및 잉곳 또는 재료선으로부터 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법에 있어서, 구체적으로는, 전극을 형성하기 위해 주성분으로서 전술한 니켈 또는 니켈 합금을 함유하는 가루형 혼합물이 용융된다. 이용될 니켈 또는 니켈 합금의 입자 직경으로서, 임의의 크기가 이용될 수도 있는데, 그 이유는 이들 물질이 그 융점 부근에서 용융되기 때문이다. 바람직하게는, 0.15 총질량% 내지 1.1 총질량% 범위의 양으로 가루형 이트륨이 이 용융물에 첨가된다. 이트륨의 융점은 1,490 ℃ 이고, 그에 따라 이트륨은 용이하게 니켈 용융물에 균일하게 용융된다.

그 이후에, 이 용융물은 몰드를 형성하는 잉곳으로 부어지고, 잉곳으로 몰딩된다. 또한, 잉곳은 열간 압연 (hot rolling) 및 냉간 압연 (cold rolling) 에 의해 처리되어, 예를 들어 잉곳은 0.1 ㎜ 내지 0.2 ㎜ 의 두께의 시트, 또는 1 ㎜ 내지 2.6 ㎜ 의 직경의 재료선으로 형성될 수 있다. 열간 압연 또는 냉간 압연 이후에, 잉곳은 어닐링되어, 내부 변형 (strain) 이 경감되고, 전연성 (spreadability) 이 향상된다. 그 이후에, 표면 그라인딩이 수행된다. 재료선의 헤더 제작 또는 프레스 성형을 수행함으로써, 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직 경을 갖는 미세 구조의 전극을 획득하는 것이 가능해진다. 리드선은 전극에 용융 결합된다.

투명관의 내벽 상에 형광 물질층의 형성시, 전술한 형광 물질이 용매 (solvent) 로 분산된 분산액 (dispersion liquid) 이 준비된다. 그 다음에, 투명관의 내부 벽면이 이 분산액으로 액침 (immersion) 되거나, 스프레이 또는 다른 방법을 이용하여 이 분산액으로 코팅되고, 건조되어, 유리관의 내부 벽면에 소정의 두께로 형광 물질층을 형성하게 된다. 그 다음에, 투명관의 단부에 전극이 배열되고, 리드선이 관통되도록 하는 밀봉 부재로 투명관의 단부가 밀봉된다. 수은 및 희가스가 투명관으로 안내되면, 냉음극 형광 램프의 제조가 완료된다.

본 발명의 냉음극 형광 램프의 일례로서, 도 1 에 액정 패널의 백라이트에 적용되는 냉음극 형광 램프가 도시되어 있다. 도 1 의 개략적인 단면도에 도시된 냉음극 형광 램프 (1) 에 있어서, 붕규산 유리로 이루어진 유리관 (2) 의 양단은 글래스 비드 (3) 로 밀봉된다. 유리관 (2) 의 외경은 1.5 ㎜ 내지 6.0 ㎜, 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 의 범위에 있다. 유리관 (2) 의 내부 벽면 (4) 에는, 실질적으로 유리관의 전체 길이를 따라 형광 물질층 (도시되지 않음) 이 제공된다. 내부 벽면 (4) 에 의해 포위되는 유리관 (2) 의 내부 공간 (5) 으로 특정량의 희가스 및 수은이 안내되고, 수십 대기압의 인수만큼 내부 압력이 감소된다. 길이 방향으로의 유리관 (2) 의 양단에는, 도 2 의 확대 투시도에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 컵 형상의 전극 (7) 이 배열되는데, 여기서 컵 형상의 개구부 (10) 가 서로 대향한다. 이들 전극은 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 니 켈 결정 입자에 의해 형성된 미세 구조를 갖는다. 리드선의 일단이 전극 (7) 의 저면부 (8) 에 용접되고, 리드선의 타단이 글래스 비드 (3) 를 관통하여 유리관 (2) 외부로 인출되는 방식으로, 각 리드선 (9) 이 제공된다.

냉음극 형광 램프는 현저하게 향상된 스퍼터링 저항성 및 긴 수명을 갖는데, 그 이유는 전술한 냉음극 형광 램프가, 주로 니켈 또는 니켈 합금으로 구성되며 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자의 미세 구조를 갖는 전극을 갖기 때문이다.

이하, 대표적인 실시형태에 기초하여 본 발명이 보다 상세하게 설명될 것이다.

[대표적인 실시형태 1]

주요 재료 (staring material) 로서 니켈이 용융되었고, 0.72 질량% 의 양으로 용융된 니켈에 이트륨이 균일하게 혼합되었다. 그 이후에, 이 용융물은 몰드로 부어져, 냉각되었다. 그 다음에, 열간 압연 및 냉간 압연이 반복되었고, 0.2 ㎜ 정도의 두께를 갖는 압연 재료가 제조되었다. 압연 재료는 어닐링되었고, 표면 그라인딩 이후에 프레스 성형되었고, 그에 따라 1.7 ㎜ 의 외경 및 5 ㎜ 의 길이를 갖는 컵 형상의 전극이 제조되었다. 하나의 부재로 획득된 전극의 저면부에 0.8 ㎜ 의 내경을 갖는 코발 와이어가 용접되었다.

전극의 니켈의 평균 결정 직경은 비교 방법에 의해 측정되었다. 니켈의 결정 입자의 평균 입자 직경은 20 ㎛ 였다.

2.0 ㎜ 의 내경을 갖는 유리관의 내부 벽면에 대해 대략 18 ㎛ 의 두께로 형 광 물질이 도포되었다. 전극의 개구부가 서로 대향하도록, 코발 와이어가 용융 결합되는 전극이 유리관의 양단에 배열되고, 코발 와이어가 관통하는 글래스 비드에 의해 유리관의 양단이 기밀하게 밀봉된다. 그 이후에, 수은 및 희가스가 안내되었고, 그에 따라 냉음극 형광 램프가 준비되었다.

획득된 냉음극 형광 램프의 경우, 10 ㎃ 의 관 전류로 10,000 시간 동안의 점등 이후에, 컵 형상부의 마모량 (wear amount) 으로부터 스퍼터링 저항성이 양호한지 여부가 관측되었다. 비교예 1 의 마모량과 비교하여 볼 때, 전극의 컵 형상부의 마모량은 현저하게 적었고, 이들 전극은 우수한 스퍼터링 저항성을 갖는다.

[비교예 1]

순수한 Ni 를 이용하여 45 ㎛ 의 평균 입자 직경의 결정 입자 구조를 갖는 전극이 제조되었다는 것을 제외하고는, 대표적인 실시형태 1 과 동일한 방식으로 냉음극 형광 램프가 제조되었고, 이 냉음극 형광 램프가 점등 및 이용되도록 하였다.

전극의 컵 형상부의 마모량이 관측되었고, 이 냉음극 형광 램프의 스퍼터링 저항성은 열등하였다.

[대표적인 실시형태 2]

대표적인 실시형태 1 과 동일한 방식으로, 용융물이 준비되어 재료선으로 신장되는데, 이는 최종적으로 어닐링되었고, 그에 따라 1.6 ㎜ 정도의 외경을 갖는 와이어가 제조되었다. 그 이후에, 이 와이어의 절단부의 중간이 눌러져 오목부가 형성되었고, 1.7 ㎜ 의 외경 및 5 ㎜ 의 길이를 갖는 컵 형상의 전극이 제조되 었다. 획득된 전극의 저면부에는 0.8 ㎜ 의 직경을 갖는 코발 와이어가 용접되었다. 전극의 니켈의 결정 입자의 평균 입자 직경은 18 ㎛ 였다.

획득된 전극의 이용을 제외하고는, 대표적인 실시형태 1 과 동일한 방식으로 냉음극 형광 램프가 제조되었고, 스퍼터링 저항성 시험이 수행되었다. 비교예 2 의 마모량과 비교하여 볼 때, 전극의 컵 형상부의 마모량은 매우 적어졌고, 이들 전극은 우수한 스퍼터링 저항성을 갖는다.

[비교예 2]

순수한 Ni 를 이용하여 50 ㎛ 의 평균 입자 직경의 결정 입자 구조를 갖는 전극이 제조되었다는 것을 제외하고는, 대표적인 실시형태 2 와 동일한 방식으로 냉음극 형광 램프가 제조되었고, 이 냉음극 형광 램프가 점등 및 이용되도록 하였다.

전극의 컵 형상부의 마모량이 관측되었고, 이 냉음극 형광 램프의 스퍼터링 저항성은 열등하였다.

니켈 또는 니켈 합금으로 구성되며 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 미세 구조의 전극을 이용하는 냉음극 형광 램프가, 우수한 스퍼터링 저항성 및 내구성 (endurance) 을 갖는다는 것은 명백하다.

본 발명은 냉음극 형광 램프는, 액정 표시 장치, 팩시밀리 등의 화상을 판독하기 위한 광원, 복사기의 소거기 광원, 및 다양한 종류의 표시 장치의 백라이트에 적용되고, 높은 휘도, 높은 연색성 및 적은 전력 소모와 같은 우수한 특성을 갖고, 스퍼터링 저항성이 우수한 전극을 가지며, 저비용으로 용이하게 획득된다. 또 한, 본 발명의 냉음극 형광 램프는, 구리-코발 이중 구조의 리드선이 이용되는 경우에도, 냉음극 형광 램프의 이용 중에 전극으로부터의 열 방사가 적절히 수행될 수 있게 한다. 이 냉음극 형광 램프는 긴 수명을 갖고, 매우 유용하다.

도 1 은 본 발명의 냉음극 형광 램프의 일 실시예의 개략적인 단면도.

도 2 는 도 1 에 도시된 전극의 일 실시예의 개략적인 투시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 냉음극 형광 램프 2: 유리관

3: 글래스 비드 4: 내부 벽면

5: 내부 공간 7: 원통형 전극

8: 저면부 9: 리드선

10: 개구부

Claims (4)

1. 냉음극 형광 램프로서,

   양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관;

   상기 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층;

   상기 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들; 및

   상기 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하고,

   상기 전극은, 주성분으로서 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 니켈 또는 니켈 합금의 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는, 냉음극 형광 램프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극은, 최소 0.15 질량% 내지 최대 1 질량% 범위의 이트륨을 함유하는, 냉음극 형광 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전극의 실리콘 함유량은 최대 0.003 질량% 인, 냉음극 형광 램프.
4. 양단이 기밀하게 밀봉된 내부 공간에 희가스 및 수은을 유지하는 투명관, 상기 투명관의 내벽 상에 제공된 형광 물질층, 상기 투명관 안쪽의 2 개의 단부 부근에 제공된 전극들, 및 상기 전극들을 전원에 접속시키기 위한 리드선들을 포함하는 냉음극 형광 램프를 제조하는 방법으로서,

   주성분으로서 니켈 또는 니켈 합금을 함유하는 용융물 (melt) 과 이트륨을 혼합함으로써, 잉곳 또는 재료선을 형성하는 단계; 및

   상기 잉곳 또는 상기 재료선으로부터 최대 25 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 결정 입자들로 구성된 미세 구조를 갖는 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 냉음극 형광 램프의 제조 방법.

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