KR20080101948A - Ccfl lamp using molybdenum- nikel alloy electrode - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 냉음극 형광램프를 도시한 도면,1 is a view showing a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 전극을 도시한 도면,2 is a view showing an electrode of a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 시간에 따른 전극부 스퍼트링 현상을 도시한 도면,3 is a view illustrating an electrode sputtering phenomenon with time of a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 전극 금속조직을 도시한 도면,4 is a view showing an electrode metal structure of a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 열처리 온도에 따른 경도 그래프.5 is a hardness graph according to the heat treatment temperature of the cold cathode fluorescent lamp according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 유리관 2: 형광체1: glass tube 2: phosphor
3: 수은증기 4: 컵형 전극3: mercury vapor 4: cup type electrode
5: 리드선 6: 아르곤+네온 희가스5: Lead 6: Argon + Neon Rare Gas
본 발명은 냉음극 형광램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몰리브덴 성분이 첨가된 니켈합금 전극을 채용하여 니켈의 용이한 가공성과 저렴한 소재비용의 장점과 몰리브덴의 우수한 열전도 및 내스퍼터링(耐sputtering)성을 이용한 냉음극 형광램프에 관한 것이다.The present invention relates to a cold cathode fluorescent lamp, and more particularly, employing a nickel alloy electrode containing molybdenum component, the advantages of easy processing and low material cost of nickel and excellent thermal conductivity and sputtering resistance of molybdenum It relates to a cold cathode fluorescent lamp using.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 'LCD'라 함)는 저전력을 이용하여 구동이 가능하고 선명한 색 재현 능력을 가지는 장점이 있어 평판표시장치로 널리 사용되고 있다.In general, a liquid crystal display (LCD) is widely used as a flat panel display because it can be driven using low power and has a vivid color reproduction capability.
그러나 LCD는 CRT나 PDP와는 달리 패널 자체가 직접 빛을 발하지 못하는 비발광소자로서, LCD 패널의 배면에서 빛을 패널로 조사(照射)하기 위해 형광램프 등을 이용한 백라이트 장치(Backlight unit)가 별도로 요구된다.However, unlike CRTs and PDPs, LCDs are non-light emitting devices that do not emit light directly, and require a separate backlight unit using fluorescent lamps to irradiate light from the back of the LCD panel to the panel. do.
특히 최근에는 LCD 등의 평면표시장치(Flat Panel Display)들은 크기가 점점 대형화되어 가고 있어, 이러한 대형의 표시장치들에 대해 백라이트로서 기능을 할 수 있도록 다양한 종류의 백라이트 장치들이 개발되고 있다.In particular, in recent years, flat panel displays such as LCDs are becoming larger in size, and various types of backlight devices have been developed to function as backlights for such large display devices.
백라이트 장치에 설치되는 형광램프는 전극의 위치에 따라 형광램프의 내부에 전극이 내장되어 있는 내부전극 형광램프와, 외부에 전극이 설치되어 있는 외부전극 형광램프로 구분되며, 또한 유리관의 형태에 따라 간격이 균일한 평판형의 유리관 사이에 방전공간을 형성한 평판형 형광램프 등으로 구분될 수 있다. 이들 중에서 대형화되는 LCD의 백라이트 광원으로 발광 효율이 우수하고 장수명이 가능한 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 주로 사용되고 있다.The fluorescent lamp installed in the backlight device is classified into an internal electrode fluorescent lamp in which the electrode is built in the fluorescent lamp according to the position of the electrode, and an external electrode fluorescent lamp in which the electrode is installed outside. It can be divided into a flat fluorescent lamp having a discharge space formed between the flat glass tube of uniform intervals. Among them, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), which is excellent in light emitting efficiency and has a long life, is mainly used as a backlight light source of a large LCD.
냉음극 형광램프의 일반적인 구조는 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있으며, 내부에 방전을 위한 수은(Hg) 등을 이용한 혼합 가스가 충입되어 있고, 유리관의 양측 내부에는 전극이 설치된 구조로 되어 있다.In the general structure of the cold cathode fluorescent lamp, the phosphor is coated on the inner wall of the glass tube, and a mixed gas using mercury (Hg) for discharging is filled therein, and electrodes are provided on both sides of the glass tube.
이러한 구조에서 양측 전극에 전계를 가하면 전극에서 전자가 방출되고 이들은 램프 내부의 수은 증기 입자와 충돌하여 자외선을 방출하게 한다. 방출된 자외선은 다시 램프 내벽에 도포된 형광체를 여기시켜 가시광선을 방출하도록 하여 광원으로서 기능을 하게 된다. 여기서 전극, 수은, 형광체가 램프의 수명을 좌우하게 되며, 특히 전극이 램프의 수명에 많은 영향을 끼치므로 전극의 재질이 무엇보다 중요하다.In this structure, when an electric field is applied to both electrodes, electrons are emitted from the electrodes and they collide with mercury vapor particles inside the lamp to emit ultraviolet rays. The emitted ultraviolet rays again excite the phosphor coated on the inner wall of the lamp to emit visible light, thereby functioning as a light source. Here, the electrode, mercury, and the phosphor influence the life of the lamp, and in particular, the material of the electrode is important because the electrode has a great influence on the life of the lamp.
현재 일반적으로 사용되고 있는 전극은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb) 등의 금속이 주로 사용되며, 특히 니켈 금속이 가장 많이 사용된다.Currently commonly used electrodes include nickel (Ni), molybdenum (Mo), and niobium (Nb) metals, and nickel metals are most commonly used.
니켈 금속은 연성이어서 전극 가공이 우수하며 고전압에서 전자 방출이 용이한 장점이 있다. 이에 반하여 몰리브덴이나 니오브 금속은 니켈에 비하여 일함수가 낮으며, 내스퍼터링(耐sputtering)성과 열전도가 우수한 장점은 있으나 취성을 지니고 있어 전극 가공이 힘들고, 금속 소재의 가격이 비싼 단점이 있다.Nickel metal is ductile and has excellent electrode processing, and has an advantage of easy electron emission at high voltage. On the contrary, molybdenum or niobium metals have a lower work function than nickel, and have excellent sputtering and thermal conductivity, but have brittleness, which makes electrode processing difficult and expensive metal materials.
그러나 니켈 금속은 진공 상태에서 고전압이 인가될 시에 표면에 스퍼터링(sputtering) 현상이 일어나 최종적으로는 전극의 표면에 구멍이 생기게 되고, 이러한 이유로 인하여 니켈 금속보다 융점이 높은 몰리브덴이나 니오브 금속 등이 사용되어 진다.However, nickel metal is sputtered on the surface when a high voltage is applied in a vacuum state, and finally a hole is formed on the surface of the electrode. For this reason, molybdenum or niobium metal having a higher melting point than nickel metal is used. It is done.
그리고 니켈전극이 사용된 냉음극 형광램프를 적용한 LCD에서는 고전압, 다수의 램프가 적용되는 경우에 전극부의 발열로 인해 LCD상의 화상에 백점 또는 황변현상 등의 문제점이 발생한다.In the LCD using a cold cathode fluorescent lamp using a nickel electrode, a problem such as white spots or yellowing occurs in an image on the LCD due to the heat generation of the electrode part when a high voltage and a plurality of lamps are applied.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 니켈금속에 몰리브덴 성분을 첨가하여, 램프의 전극부 발열온도를 낮추어 LCD 화상문제를 개선하고, 동시에 스퍼터링 효과를 억제하여 램프의 수명을 연장시키며, 관전압을 낮추어 소비전력 효율을 향상시킬 수 있는 냉음극 형광램프를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to add a molybdenum component to the nickel metal, to lower the heating temperature of the electrode portion of the lamp to improve the LCD image problem, and at the same time suppress the sputtering effect By extending the life of the lamp, and lowering the tube voltage to provide a cold cathode fluorescent lamp that can improve the power consumption efficiency.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉음극 형광램프는 밀폐된 유리관의 내벽에는 형광체가 도포되어 있고, 상기 유리관의 내부 양측에는 방전을 위한 전극이 배치되는 냉음극 형광램프에 있어서, 상기 전극이 몰리브덴 성분이 함유된 니켈합금으로 이루어져 램프의 전극부 발열온도를 낮추어 LCD 화상 문제를 개선하고, 동시에 스퍼터링 효과를 억제하여 램프의 수명을 연장시키며, 관전압을 낮추어 소비전력 효율을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In the cold cathode fluorescent lamp of the present invention for achieving the above object is a fluorescent cathode is coated on the inner wall of the sealed glass tube, the electrode in the cold cathode fluorescent lamp is disposed on both sides of the inside of the glass tube, the electrode It is made of nickel alloy containing molybdenum component to lower the heating temperature of the electrode part of the lamp to improve the LCD image problem, at the same time to suppress the sputtering effect, to prolong the lamp life, and to reduce the tube voltage to improve the power consumption efficiency. It features.
또한 상기 전극으로 사용된 니켈금속에 첨가되는 몰리브덴 성분함량은 3%~15% 중량비로 구성될 수 있으며, 상기 전극은 리드선이 연결된 컵형 전극일 수 있다.In addition, the molybdenum content added to the nickel metal used as the electrode may be composed of 3% to 15% by weight, and the electrode may be a cup-shaped electrode to which a lead wire is connected.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 냉음극 형광램프에 대한 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the cold cathode fluorescent lamp of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉음극 형광램프의 내부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극의 구조를 나타낸 상세 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a cold cathode fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a detailed cross-sectional view showing the structure of an electrode according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 냉음극 형광램프(이하 'CCFL'이라 함)는 밀폐된 유리관(1)으로 내벽에는 형광체(2)가 도포되어 있고, 유리관(1)의 내부 양측에는 방전을 위한 금속 전극(4)이 배치되는 구조를 이루며, 금속 전극(4)으로는 몰리브덴 성분이 함유된 니켈합금이 적용된다.Referring to FIG. 1, a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention (hereinafter referred to as 'CCFL') is a sealed
이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 유리관(1) 내부의 양측 단부에는 컵 형상의 금속 전극(4)이 배치되는데, 전극(4)은 리드선(5)에 연결되어 유리관(1) 내부의 양측에 각각 배치되고, CCFL에 사용되는 전극(4)은 몰리브덴(Mo) 성분이 함유된 니켈(Ni) 합금재질의 전극이 사용된다.In more detail, the cup-
밀폐된 유리관(1)의 내부는 약 50 내지 120 Torr의 진공 상태로 이루어지고, 수은(Hg; 3)과 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 혼합 가스(6)가 충진된다. The sealed
상기와 같은 구조의 CCFL은 양측의 전극(4)을 통해 전원이 인가되면, 전극(4)에서 전자가 방출되고, 전자는 방전 공간 내부의 혼합 가스 입자(6)와 충돌하여 자외선이 방출되며, 방출된 자외선은 다시 램프 내벽에 도포된 형광체(2)를 여 기시켜 램프가 발광되도록 한다. 즉, 유리관(1) 내부의 전극(4)에서 직접 전자를 방출하고, 혼합 가스(6)의 전자를 이온화시켜 자외선이 방출되도록 하여 유리관 내벽의 형광체(2)를 발광시키게 된다.When the CCFL having the above structure is applied with power through the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 CCFL은 몰리브덴 성분이 3%~15% 함유된 니켈 합금으로 이루어진 금속 전극이 사용된다. CCFL의 전극(4)은 일측 전극이 접지되고 타측 전극으로 고전압의 전원이 계속적으로 인가되어 유리관(1) 내부의 방전을 유도하게 되므로, 고전압 인가로 인해 전극(4)은 스퍼터링에 의해 시간이 흐를수록 전극의 표면에 홀이 발생하게 된다.In particular, in the CCFL according to the embodiment of the present invention, a metal electrode made of a nickel alloy containing 3% to 15% molybdenum is used. Since the
몰리브덴이 함유된 니켈합금으로 이루어진 전극(4)은 도 4의 (가)에 도시된 바와 같이 금속조직에서도 치밀한 구조를 이루고 있으며, 전극상태의 경도도 높은 경도값을 가진다. 높은 열전도도와 낮은 전기저항을 가진 몰리브덴 성분으로 인해 합금전극의 금속결합 내부의 자유전자 및 열전자의 이동이 원활해지므로 램프 내부의 관전압을 낮추어주며, 리드선을 통한 열전달을 용이하게 하여 램프 발열 온도를 낮추어준다.The
이하에서 종래의 기술에 따라 니켈전극을 적용한 경우와 본 발명에 따라 몰리브덴 성분을 함유한 니켈합금의 경우에 대한 전극부 온도, 관전압 비교, 시간에 따른 전극표면의 변화, 금속조직비교, 온도에 따른 경도비교를 실험예를 통하여 각각 살펴본다.The electrode part temperature, tube voltage comparison, electrode surface change with time, metal structure comparison, and temperature for the case of applying the nickel electrode according to the prior art and the case of the nickel alloy containing the molybdenum component according to the present invention Look at the hardness comparisons respectively through experimental examples.
[실험예 1] Experimental Example 1
실험예1은 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 CCFL에 대하여 시간의 경과에 따른 전극표면의 변화에 대한 것으로, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 (가)는 최초의 전극상태(0시간)를 나타낸 것이고, (나)는 50,000시간 후의 몰리브덴이 함유된 합금전극(본 발명의 전극)의 상태를 나타낸 도면이며, (다)는 50,000시간 후의 니켈전극(종래의 전극)의 상태를 나타낸 도면이다.Experimental Example 1 relates to a change in the surface of the electrode over time with respect to the CCFL according to the prior art and the embodiment of the present invention, the results are shown in FIG. In FIG. 3, (a) shows the first electrode state (0 hours), (b) shows the state of the molybdenum-containing alloy electrode (electrode of the present invention) after 50,000 hours, and (c) shows 50,000. It is a figure which shows the state of the nickel electrode (conventional electrode) after time.
도 3을 참조하여, 각 상태의 전극에 대한 X-Ray 사진 결과를 비교하면, 최초의 전극 상태인 도 3의 (가)에서 50,000시간이 흐른 후, 본 발명의 실시예에 따라 몰리브덴이 함유된 합금전극을 살펴보면, 도 3의 (나)에 도시된 바와 같이, 바닥면과 측면에 약간의 스퍼터링 흔적만 있을 뿐, 최초의 전극상태와 유사한 상태를 유지하고 있으며, 종래의 니켈전극은 도 3의 (다)에 도시된 바와 같이 바닥면과 측면에 홀(A)이 발생되었음을 알 수 있다. 이는 전극에 장기간의 고전압이 인가됨으로 인하여 전극의 표면에 스퍼터링(sputtering)이 발생하여 경도가 약해지면서 전극이 파손되었기 때문이다.Referring to FIG. 3, when the X-ray photographs of the electrodes of each state are compared, after 50,000 hours have passed in FIG. 3A, which is the first electrode state, molybdenum is contained according to an embodiment of the present invention. Looking at the alloy electrode, as shown in (b) of Figure 3, there is only a slight sputtering trace on the bottom surface and side, and maintains a similar state to the original electrode state, the conventional nickel electrode of Figure 3 As shown in (c), it can be seen that holes A are generated on the bottom and side surfaces. This is because sputtering occurs on the surface of the electrode due to a long period of high voltage applied to the electrode, and the electrode is broken while the hardness thereof is weakened.
[실험예 2] Experimental Example 2
실험예2는 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 CCFL 전극 표면의 금속조직을 비교한 것으로, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4는 전자주사현미경으로 금속조직면을 500배 확대촬영한 것으로서, (가)는 본 발명에 따라 몰리브덴이 함유된 니켈합금 전극의 표면조직을 나타낸 것이며, (나)는 종래의 니켈전극의 표면조직을 나타낸 것이다Experimental Example 2 is a comparison of the metal structure of the surface of the CCFL electrode according to the prior art and the embodiment of the present invention, the results are shown in FIG. 4 is an enlarged photograph of a
도 4의 금속조직 결과를 비교하면, 종래의 니켈전극 (나)은 전극용접시의 열로 인해 조직이 조대화를 이루었으나, 본 발명에 따라 몰리브덴이 함유된 합금전극 (가)는 융점이 매우 높은 몰리브덴 성분으로 인해 니켈성분이 조대화되는 것을 억제시킨 것을 알 수 있다.Comparing the metal structure results of FIG. 4, the conventional nickel electrode (b) has a coarse structure due to heat during electrode welding. However, according to the present invention, molybdenum-containing alloy electrode (a) has a very high melting point. It can be seen that the nickel component is suppressed from coarsening due to the molybdenum component.
[실험예 3]Experimental Example 3
실험예3은 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 CCFL 전극상태에서의 열처리온도에 따른 경도변화를 나타낸 것으로, 그 결과를 도 5의 그래프로 나타내었다.Experimental Example 3 shows the change in hardness according to the heat treatment temperature in the state of the CCFL electrode according to the prior art and the embodiment of the present invention, the results are shown in the graph of FIG.
도 5를 참조하면, 가로축은 온도(단위 ℃)를 나타내고 세로축은 경도(단위 hv)를 나타낸다. 또한 도 5의 (가) 그래프는 본 발명에 따라 몰리브덴이 함유된 합금전극을 나타낸 것이며, (나) 그래프는 종래의 니켈전극을 나타낸 것이다. 양 그래프를 비교해 보면 램프방전시 전극 내부의 온도가 800℃ 이상임을 감안할 때, 800℃ 이상에서도 니켈전극 (나)보다 합금전극 (가)가 높은 경도를 가짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the horizontal axis represents temperature (unit C) and the vertical axis represents hardness (unit hv). In addition, the graph (a) of Figure 5 shows an alloy electrode containing molybdenum according to the present invention, (b) the graph shows a conventional nickel electrode. Comparing the two graphs, considering that the temperature inside the electrode during the lamp discharge is 800 ℃ or more, it can be seen that the alloy electrode (A) has a higher hardness than the nickel electrode (b) even at 800 ℃ or more.
[실험예 4]Experimental Example 4
실험예4는 종래의 기술 및 본 발명의 실시예에 따른 CCFL 램프상태에서의 관전압 및 전극부 온도를 나타낸 것으로, 그 결과를 정리하면 다음 [표1]과 같다.Experimental Example 4 shows the tube voltage and the electrode part temperature in the CCFL lamp state according to the prior art and the embodiment of the present invention. The results are summarized in the following [Table 1].
상기 표 1에서와 같이 본 발명의 실시예1과 실시예2에 따라 램프에 몰리브덴이 함유된 합금전극을 적용한 경우의 관전압과 전극부 온도로서 실시예1 및 실시예2의 관전압은 종래의 니켈전극(비교예1,2)에 비하여 현저히 낮은 결과를 나타냄을 알 수 있다.As shown in Table 1, the tube voltage and electrode part temperature when the molybdenum-containing alloy electrode is applied to the lamp according to the first and second embodiments of the present invention are the conventional nickel electrode. It can be seen that the results are significantly lower than those of (Comparative Examples 1 and 2).
이러한 결과로 인해 낮은 관전압에 의해 소비전력을 낮출 수 있으며, 낮은 전극부 온도에 의해 액정모듈 상에서의 화상 문제점을 개선할 수 있다As a result, power consumption can be reduced by low tube voltage, and image problems on the liquid crystal module can be improved by low electrode temperature.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention. It may be changed and implemented.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 냉음극 형광램프는 일함수가 낮으며, 내스퍼터링(耐sputtering)성과 열전도가 우수한 몰리브덴을 니켈전극에 첨가함으로써 램프의 전극부 발열온도를 낮추어 LCD 화상문제를 개선하고, 동시에 스퍼터링 효과를 억제하여 램프의 수명을 연장시키며, 관전압을 낮추어 소비전력 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the cold-cathode fluorescent lamp of the present invention has a low work function and adds molybdenum having excellent sputtering resistance and thermal conductivity to the nickel electrode, thereby lowering the heating temperature of the electrode portion of the lamp to improve LCD image problems. At the same time, the sputtering effect is suppressed to extend the life of the lamp, and the tube voltage can be lowered to improve the power consumption efficiency.
또한 본 발명은 노트북에서 대형 인치의 텔레비전까지 발열로 인한 문제점을 개선하고, 소비전력을 낮추고자 하는 용도로 적용이 가능하며, 특히 램프 수를 줄이고 고전류 인가로 인한 동등한 휘도 특성을 내기 위한 용도로도 적용이 가능하다.In addition, the present invention can be applied to improve the problems caused by heat generation from notebooks to large-sized television, and to reduce the power consumption, in particular for the purpose of reducing the number of lamps and equal luminance characteristics due to high current application. Application is possible.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |