KR20090014303A

KR20090014303A - 외부 전극 형광 램프의 형성 방법, 이에 사용되는 후막 전극 조성물, 및 이로부터 형성된 램프 및 ｌｃｄ 장치

Info

Publication number: KR20090014303A
Application number: KR1020087031359A
Authority: KR
Inventors: 조엘 스쿠트스카이; 브라이언 디. 비더; 앤디 자오; 토마스 린; 시우-웨이 위; 트종-렌 창; 슈앙-창 양; 웬-춘 치우; 진-유흐 루
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2009-02-09
Also published as: US20080030654A1; WO2007142883A3; TW200847223A; WO2007142883A2; JP2009538510A; US7677945B2; EP2020020A2; CN101473412A

Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터-액정 디스플레이 (TFT-LCD) 분야에서 사용하기 위한 외부 전극 형광 램프 (EEFL)의 전극의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, TFT-LCD 백라이트 유니트에서 사용되는 외부 전극 형광 램프용 전극이 있는 구조체를 개시한다. 이 방법은 전기적 기능성 입자 및 유기 매질을 포함하는 전도성 층 후막 조성물을 제공하는 단계, 형광 물질이 내부 주변 벽을 따라서 제공되고 방전 가스가 유리 튜브로 주입되고 제1 단부 및 제2 단부 모두가 밀봉되어 있는, 제1 단부, 제2 단부, 및 내부 주변 벽이 있는 원통형 유리 튜브 (2)를 제공하는 단계, 전도성 층 후막 조성물을 상기 유리 튜브 (2)의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 상에 적용하는 단계, 및 상기 유리 튜브 및 전도성 층 후막 조성물을 소성하여 상기 제1 단부 상의 전극 및 상기 제2 단부 상의 전극을 포함하는 외부 전극 형광 램프를 형성하는 단계를 포함한다.

외부 전극 형광 램프, 백라이트 유니트, 전기적 기능성 입자, 전도성 층, 보호성 층

Description

외부 전극 형광 램프의 형성 방법, 이에 사용되는 후막 전극 조성물, 및 이로부터 형성된 램프 및 ＬＣＤ 장치 {METHOD OF FORMING AN EXTERNAL ELECTRODE FLUORESCENT LAMP, THICK FILM ELECTRODE COMPOSITIONS USED THEREIN AND LAMPS AND LCD DEVICES FORMED THEREOF}

본 발명은 박막 트랜지스터-액정 디스플레이 (TFT-LCD) 분야에서 사용하기 위한 외부 전극 형광 램프 (EEFL)의 전극의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 TFT-LCD 백라이트 유니트(backlight unit)에서 사용되는 외부 전극 형광 램프용 전극이 있는 구조체를 제공한다.

기본 수준의 액정 디스플레이 장치는 편광막 면 및 유리 면이 있는 2조각의 편광 유리를 포함한다. 표면에 (편광막과 동일한 방향으로 배향된) 미세한 홈(microscopic groove)을 생성하는 특정 중합체를 유리의 비편광막 면 상에 문지른다. 네마틱 액정의 코팅을 필터 중 하나에 부가한다. 홈은 액정 분자의 제1 층이 필터 배향과 정렬되게 한다. 제2 유리 조각을 직각에서 편광 막과 함께 제1 조각에 부가한다. 액정 분자의 연속적인 층 각각은, 최상 층이 바닥과 90°각도가 될 때까지 점차적으로 틀어져서, 제2 편광 유리 필터의 배향과 조화된다.

광이 제1 필터에 비추어지면, 광은 편광된다. 액정 분자의 최종 층이 제2 편광 유리 필터와 조화될 경우, 광이 통과할 것이다. 통과하는 광은 액정 분자에 대한 전기 전하의 사용을 통해서 제어된다.

활성 매트릭스 LCD는 박막 트랜지스터 (TFT)에 좌우된다. 기본적으로, TFT는 유리 기판 상의 특정 매트릭스에 배열된 작은 스위칭 트랜지스터 및 커패시터이다. 이러한 TFT는 전하를 수용하여 화면이 관찰자에게 보여지는 영역을 제어한다.

LCD 장치로의 광은 백라이트 유니트의 사용을 통해서 공급될 수 있다. 두가지 가능한 백라이트 유니트 유형에는 냉음극 형광 램프 (CCFL) 및 외부 전극 형광 램프 (EEFL)가 포함된다.

도 4A에는 금속 캡슐이 유리 튜브의 단부에 결합되어 있고, 강유전체(ferrodielectric)가 금속 캡슐의 내부에 적용되어 있는 통상적인 외부 전극이 예시되어 있다. 이러한 유형의 전극이 그린리(Greenlee)의 미국 특허 제2,624,858호에 개시되어 있다. 그러나, 유리 튜브의 열팽창계수가 금속 캡슐의 열팽창계수와 상이하기 때문에, 전극의 결합 부분이 쉽게 손상될 수 있다.

도 4B에는 조(Cho) 등의 미국 특허 제6,674,250호에 개시되어 있는 또다른 유형의 전극이 예시되어 있다. 조 등의 전극은 전도성 접착제 (16)을 사용하여 밀봉 유리 튜브에 부착된 금속 캡이다. 동일한 문헌에서, 도 4C에 도시되어 있는 바와 같이, 전극은 또한 전도성 테이프 (14)가 유리 튜브 (2)에 부착되어 있는, 접착제가 있는 전도성 테이프 (14)일 수 있다.

도 4D에는 다께다(Takeda) 등의 미국 특허 제6,914,391호에 개시되어 있는 또다른 유형의 전극이 예시되어 있다. 다께다 등의 문헌에 개시되어 있는 전극은 전기 전도성 실리콘 접착제 층을 사용하여 밀봉 유리 튜브 (2)에 부착된 알루미늄 포일 (15)이다.

상기한 종래 기술의 EEFL에서와 같이, 접착제의 사용은 EEFL 장치의 유리 튜브와 전극 간에 약한 결합을 생성하는 단점이 있다. 접착제는 단지 기계적 결합만을 제공하고, 전극의 약한 결합이 신뢰성 성능을 불량하게 할 수 있다. 예를 들어, 금속 캡 (전극)과 유리 튜브 간의 열팽창계수 차이로 인해서, 열 사이클 동안 전극 및 유리 튜브 사이에 틈이 생길 수 있다. 또한, 접착제가 가혹한 환경에서 열화되는 경우 틈이 생길 수 있다. EEFL의 높은 작동 전압이 유리 튜브에 균일하게 적용되지 않을 것이기 때문에, 전극과 유리 튜브 사이의 틈은 EEFL 불량을 유발할 수 있다. 틈 주위의 보다 높은 전기 저항이 유리 튜브에 파괴 손상을 유발한다. 또한, 틈 주위의 보다 높은 응력이 탈락을 증대시켜, 신뢰성 시험 동안 장치의 불량을 가속화할 수 있다.

본 발명은 EEFL의 전극 및 LCD 장치를 형성하기 위한 신규한 방법이다. 본 발명은 외부 전극이 있는 형광 램프, 및 이러한 램프 및 전극의 형성 방법, 및 LCD 분야의 특정 장치와 함께 본원에 기재된 방법으로부터 형성된 백라이트 유니트에 관한 것이며, 이러한 방법 및 전극은 후막 페이스트를 사용한다.

<발명의 개요>

본 발명은 전기적 기능성 입자 및 유기 매질을 포함하는 전도성 층 후막 조성물을 제공하는 단계; 형광 물질이 내부 주변 벽을 따라서 제공되고 방전 가스가 유리 튜브로 주입되고 제1 단부 및 제2 단부가 밀봉되어 있는, 제1 단부, 제2 단 부, 및 내부 주변 벽이 있는 원통형 유리 튜브를 제공하는 단계; 전도성 층 후막 조성물을 상기 유리 튜브의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 상에 적용하는 단계; 및 상기 유리 튜브 및 전도성 층 후막 조성물을 소성하여 상기 제1 단부 상의 전극 및 상기 제2 단부 상의 전극을 포함하는 외부 전극 형광 램프를 형성하는 단계를 포함하는 외부 전극 형광 램프의 형성 방법을 제공한다.

일 실시양태에서, 본 발명의 방법에서 상기 적용 단계는 침지 코팅, 스크린 인쇄, 롤 코팅, 및 분무 코팅으로부터 선택된다. 추가의 실시양태에서, 방법은 상기 소성 단계 전에 상기 전도성 층 후막 조성물을 건조하는 단계를 추가로 포함한다. 또다른 실시양태에서, 방법은 상기 소성 단계 후에, 보호성 층 조성물을 제공하는 단계, 및 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 상의 상기 전도성 층 후막 조성물 위에 상기 보호성 층 조성물을 부분적으로 또는 완전히 적용하는 단계를 더 포함한다. 또다른 실시양태에서, 본 발명의 전도성 층 후막 조성물은 유리 프릿을 추가로 포함한다.

또다른 실시양태에서, 상기 및 하기에 기재된 본 발명의 방법(들)에 의해서 외부 전극 형광 램프가 형성된다. 또다른 실시양태에서, 상기에서 형성된 외부 전극 형성 램프를 포함하는 액정 디스플레이 장치가 형성된다.

도 1은 전극 페이스트의 상이한 코팅 방법을 나타내는 예시적인 다이아그램이다.

도 2는 외부 전극 형광 램프의 전극으로서 전극 페이스트를 유리 튜브에 적 용한 후의 제조 방법의 예시적인 다이아그램이다.

도 3은 외부 전극 형광 램프의 전극 구조체의 사시도이다.

도 4는 통상적인 외부 전극 형광 램프의 예시도이다.

<도면 - 참조 부호>

1 - 형광 램프

2 - 유리 튜브

3 - 형광 물질

4 - 방전 가스

5 - 외부 전극

6 - 전도성 층

7 - 보호성 층

8 - 전극 페이스트

8A - 페이스트

8B - 페이스트 비말(droplet)

9 - 소성 동안 유리 튜브의 담체

10 - 탱크

11 - 분무 노즐

12 - 전기 페이스트를 위한 공급 설치물(fixture)

13 - 금속 캡슐

14 - 전도성 테이프

15 - 전도성 포일

16 - 전도성 접착제

본원에는 외부 전극 형광 램프의 형성 방법이 개시되어 있다. 도면을 참고하면, 본 발명의 이점은 형광 램프 (1)의 유리 튜브 (2)에 대한 외부 전극 (5)의 부착의 우수한 결합 강도이다. 이러한 구성은 신뢰성이 개선된 외부 전극을 제공한다. 소성 공정 동안, 전극 페이스트 (8) 중의 유리 프릿이 유리 튜브에 대한 전도성 층 (6) (도 3(B) 참조)의 강한 화학적 및 기계적 결합을 제공한다. 이 분야의 다양한 예와 비교할 경우, 강하고 균일하고 친밀하게 결합된 구조의 전극은 신뢰성 및 전기 특성에서 우수한 성능을 제공한다.

전극의 양호한 결합으로부터 발생하는 또다른 이점은 전기 성능이다. 전극의 강하고 균일한 결합은 램프의 유리 튜브에 전극이 매우 밀접하게 접촉하게 하여, 램프에 적용되는 전력 및 유리 튜브 내부의 형광 물질을 여기하기 위한 전력으로 램프에 공급되는 전력의 전기 저항을 낮추고 전환 효율을 증가시킨다. EEFL를 구동시키기 위한 AC 전력은 통상적으로 40kHz 내지 100kHz 범위이고, 전극과 유리 튜브의 계면에서의 결합은 EEFL에서의 것과 같은 높은 전기 주파수 상태에서 보다 실질적으로 장치 조명 효율에 영향을 미칠 것이다. 본 발명의 추가의 이점은 대량 생산으로의 개작 용이성이다. 본 발명에서의 적용 공정, 예컨대 롤링, 분무, 침지 등은 전형적으로 산업에서 쉬운 공정이다. 저비용의 장비 비용이 필요하며 고성능의 재현성이 있는 EEFL 장치가 제조될 수 있다. 전도성 물질이 본원에 언급된 바와 같은 페이스트 형태일 경우 종래 기술에서 언급한 바와 같은 테이프, 금속 캡 또는 포일 형태일 경우보다 전극의 물리적 및 성능 균일성이 성취되기 쉽다. 따라서, 고품질의 EEFL 장치가 쉽게 채택되면서 대량으로 생산될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 일 실시양태에 따른 형광 램프 (1)이 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 형광 램프 (1)은 원통형 유리 튜브 (2)를 포함한다. 형광 물질 (3)이 유리 튜브 (2)의 내부 주변 벽을 따라 제공되어 있다. 형광 물질이 유리 튜브 (2) 내부에 적용되고, 서로 혼합된 불활성 기체, 수은 (Hg) 등으로 이루어진 방전 가스 (4)가 사용되고, 유리 튜브 (2)로 주입된 후, 유리 튜브 (2)의 두 단부 모두가 밀봉된다.

도 3을 참고하면, 형광 램프 (1)의 외부 전극 (5)는 밀봉된 유리 튜브 (2)의 반대편 단부에 각각 형성된다. 전극 (5)의 구조체는 전도성 층 (6), 및 전도성 층 (6)을 피복하는 보호성 층 (7)을 포함한다. 전도성 층 (6)은 Al, Ag, Cu 등과 같은 금속 및 결합제 물질을 포함하는 후막 페이스트이다. 본 발명에서 사용하기 위해서 선택되는 금속은 전도성 층 (6)에 매우 낮은 전기 저항을 제공하며, 결합제 조성물은 전도성 층 (6)에 유리 튜브 (2)에 대한 강한 접착력을 제공한다. 전형적으로는, 후막 페이스트의 적용 방법은 스크린 인쇄 또는 침지 코팅이다. 그러나, 당업자에게 널리 공지된 다른 방법이 가능하다. 본 발명에서 유용한 적용가능한 후막 페이스트 조성물을 하기에 상세히 기재한다.

I. 전극의 후막 페이스트 전도성 층

A. 전기적 기능성 입자

도체 분야에서, 기능성 상은 전기적 기능성 도체 분말(들)로 구성된다. 소정의 후막 조성물 중의 전기적 기능성 분말은 단일 유형의 분말, 분말의 혼합물, 몇몇 원소의 합금 또는 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 전기적 기능성 전도성 분말은 금, 은, 니켈, 알루미늄, 팔라듐, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 주석, 인듐, 루테늄, 코발트, 탄탈, 갈륨, 아연, 마그네슘, 납, 안티몬, 전도성 탄소, 백금, 구리 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

금속 입자는 유기 물질로 코팅되거나 또는 코팅되지 않을 수 있다. 특히, 금속 입자는 계면활성제로 코팅될 수 있다. 일 실시양태에서, 계면활성제는 스테아르산, 팔미트산, 스테아레이트의 염, 팔미테이트의 염 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 카운터-이온은 수소, 암모늄, 나트륨, 칼륨 및 이들의 혼합물일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

구형 입자 및 박편형(flake) (막대형, 원뿔형 및 판형)을 비롯한 실질적으로 임의의 형상의 금속 분말(들)이 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 금속 분말은 금, 은, 팔라듐, 백금, 구리 및 이들의 조합이다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 입자는 구형일 수 있다.

추가의 실시양태에서, 본 발명은 유기 매질 중의 분산액에 관한 것이다. 금속 분말(들)은 나노크기의 분말일 수 있다. 또한, 전기적 기능성 입자는 계면활성제로 코팅될 수 있다. 계면활성제는 목적하는 분산 특성을 생성하는 것을 도울 수 있다. 전기적 기능성 입자의 전형적인 입자 크기는 대략 10 마이크로미터 미만이다. 입자 크기는 후막 조성물의 적용 방법 및 목적하는 특성에 따라서 달라질 것임을 이해하여야 한다. 일 실시양태에서, 2.0 내지 3.5 마이크로미터의 평균 입자 크기가 사용된다. 추가의 실시양태에서, D₉₀은 대략 9 마이크로미터이다. 추가로, 일 실시양태에서, 중량에 대한 표면적 비는 0.7 내지 1.4 m²/g 범위이다.

B. 유기 매질

기재된 무기 성분은 전형적으로 기계적 혼합에 의해서 유기 매질과 혼합되어, 스크린 인쇄 및 침지 코팅 (이에 제한되지는 않음)을 비롯한 적용가능한 코팅 방법에 적합한 컨시스턴시 및 레올로지를 갖는, "페이스트"라 지칭되는 점성 조성물을 형성한다. 다양한 불활성 점성 물질이 유기 매질로서 사용될 수 있다. 유기 매질은 무기 성분이 적절한 안정도로 분산될 수 있는 것이어야 한다. 매질의 레올로지 특성은, 이들이 스크린 인쇄를 위한 적절한 점도 및 요변성(thixotropy), 고상물의 안정한 분산, 기판 및 페이스트 고상물의 적절한 습윤성, 양호한 건조 속도 및 양호한 소성 특성을 비롯하여, 조성물에 양호한 적용 특성을 제공하도록 해야 한다. 본 발명의 후막 조성물에서 사용되는 유기 비히클은 바람직하게는 비수성 불활성 액체이다. 증점제, 안정화제 및/또는 다른 통상적인 첨가제를 함유하거나 또는 함유하지 않을 수 있는 임의의 다양한 유기 히비클이 사용될 수 있다. 유기 매질은 전형적으로는 용매(들) 중의 중합체(들)의 용액이다. 추가로, 계면활성제와 같은 소량의 첨가제가 유기 매질의 일부일 수 있다. 이러한 목적을 위해서 가장 빈번하게 사용되는 중합체는 에틸 셀룰로오스이다. 중합체의 다른 예는 에틸히드록시에틸 셀룰로오스, 나무 로진(wood rosin), 에틸 셀룰로오스와, 페놀 수지, 바니시 수지의 혼합물을 포함하며, 저급 알콜의 폴리메타크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 후막 조성물에서 발견되는 가장 널리 사용되는 용매는 에스테르 알콜 및 알파- 또는 베타-테르피네올과 같은 테르펜류 또는 이들과 다른 용매, 예컨대 파인 오일, 케로센, 디부틸프탈레이트, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 헥실렌 글리콜 및 고비점의 알콜 및 알콜 에스테르와의 혼합물이다. 또한, 기판 상에 적용한 후 신속한 경화를 촉진시키기 위한 휘발성 액체가 비히클에 포함될 수 있다. 이러한 용매 및 다른 용매의 다양한 조합물을 배합하여 목적하는 점도 및 휘발성 요건을 얻는다.

유기 매질에 존재하는 중합체는 전체 조성물의 0.2 중량％ 내지 8.0 중량％이다. 본 발명의 후막 은 조성물은 유기 매질을 사용하여 소정된 스크린 인쇄가능한 점도로 조정될 수 있다.

후막 조성물 중의 유기 매질 대 분산액 중의 무기 성분의 비는 페이스트의 적용 방법 및 사용된 유기 매질의 종류에 좌우되며, 이는 다양할 수 있다. 통상적으로, 분산액은 양호한 습윤성을 얻기 위해서 40 중량％ 내지 90 중량％의 무기 성분 및 10 중량％ 내지 60 중량％의 유기 매질 (비히클)을 함유할 것이다.

C. 임의적인 유리 프릿

본 발명의 전형적인 유리 프릿 조성물 (유리 조성물)이 하기 표 1에 열거되어 있다. 본 발명의 유리 프릿은 임의적이다. 유리 화학 분야의 숙련인은 부가 성분을 소량 대체할 수 있고 이로 인해 본 발명의 유리 조성물의 목적하는 특성이 실질적으로 변화되지 않음이 예견되기 때문에, 하기 표 1에 열거된 조성물은 제한되지 않음을 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 유용한 유리 프릿 조성물은 내마모성, 땜납성, 도금 뿐만 아니라 다른 특성을 최적화하기 위해서 개질될 수 있다.

전체 유리 조성물의 유리 조성 (중량％)은 하기 표 1에 기재되어 있다. 실시예에서 발견되는 바람직한 유리 조성물은 유리 조성물의 총 중량을 기준으로 SiO₂ 4 내지 8 중량％, Al₂O₃ 2 내지 3 중량％, B₂O₃ 8 내지 25 중량％, CaO 0 내지 1 중량％, ZnO 10 내지 40 중량％, Bi₂O₃ 30 내지 70 중량％, SnO₂ 0 내지 3 중량％의 조성 범위로 상기 산화물 성분을 포함한다. 유리의 보다 바람직한 조성은 유리 조성물의 총 중량을 기준으로 SiO₂ 7 중량％, Al₂O₃ 2 중량％, B₂O₃ 8 중량％, CaO 1 중량％, ZnO 12 중량％, Bi₂O₃ 70 중량％이다. 본 발명의 몇몇 실시양태는 Pb 무함유 유리 조성물을 포함한다. 유리가 본 발명의 후막 조성물에 사용되는 경우, 이것은 가공 시 기판과 조성물 간의 보다 융화적인 열팽창계수 (TCE) 맞춤을 제공할 수 있다. 특히 이로운 실시양태는 후막 조성물이 Pb 무함유 유리를 포함하는 것이다.

전체 유리 조성물 중의 유리 조성 (중량％)

유리 ID 번호	유리 성분 (중량％, 전체 유리 조성물 기준)
유리 ID 번호	SiO₂	Al₂O₃	B₂O₃	CaO	ZnO	Bi₂O₃	SnO₂
유리 I	4.00	2.50	21.00		40.00	30.00	2.50
유리 II	4.00	3.00	24.00		31.00	35.00	3.00
유리 III	7.11	2.13	8.38	0.53	12.03	69.82

본 발명에서 유용한 유리 프릿은 아사이 글래스 컴퍼니(Asahi Glass Company)에서 시판되는 ASF1100 및 ASF1100B을 포함한다.

본 발명의 유리 프릿 (유리 조성물)의 평균 입자 크기는 실용적인 분야에서 0.5 μm 내지 5.0 μm 범위이지만, 2.5 μm 내지 3.5 μm 범위의 평균 입자 크기가 바람직하다. 유리 프릿의 연화점 (Ts: DTA의 제2 전이점)은 300 내지 600℃ 범위여야 한다. 전체 조성물 중의 유리 프릿의 양은 전체 조성물의 0.5 내지 10 중량％ 범위이다. 일 실시양태에서, 유리 조성물은 전체 조성물의 1 내지 3 중량％의 양으로 존재한다. 추가의 실시양태에서, 유리 조성물은 전체 조성물의 4 내지 5 중량％의 범위로 존재한다.

본원에 기재된 유리는 통상적인 유리 제조 기술에 의해서 제조된다. 유리는 500 내지 1000 g의 양으로 제조된다. 전형적으로, 성분들을 칭량하고, 이어서 바람직한 비율로 혼합하고, 하부 적재형 로(bottom-loading furnace)에서 가열하여 백금 합금 도가니에서 용융물을 형성한다. 용융물이 완전히 액상이고 균일해지도록 하는 시간 동안 피크 온도 (1000 내지 1200℃)로 가열된다. 용융된 유리를 역방향 회전 스테인레스강 롤러 사이에서 켄칭하여 두께가 10 내지 20 mil인 유리판(glass platelet)을 형성한다. 이어서, 생성된 유리판을 밀링하여 50％ 부피 분포가 1 내지 3 마이크로미터인 분말을 형성한다.

II. 전극의 임의적인 보호성 층

전극의 보호성 층 (7)은 습기 및 반응성 기체와 같은 환경 요소와의 반응으로부터 전도성 층 (6)을 보호하기 위해서 Sn과 같은 저반응성 금속으로 제조된다. 보호성 층은 완전히 임의적이다.

도 1에는 유리 튜브 (2) 상에 전극의 전도성 층 (6)을 적용하는 여러 방법이 도시되어 있다. 금속 분말 및 결합제 (상기에 기재한 바와 같음)를 포함하는 전극 물질을 함께 잘 혼합하여 전극 페이스트 (8)을 형성한다. 도 3B 및 3C에 도시되어 있는, 외부 전극 (5)의 전도성 층 상세부 (6)이 전극 페이스트 (8)로 제조된다. 상이한 점도의 전극 페이스트 (8)은 롤링, 분무, 침지 공정 등과 같은 여러 코팅 공정에 의해서 유리 튜브 (2) 상에 적용될 수 있다.

도 1A를 참고하면, 유리 튜브 (2)의 롤링 공정의 예는 유리 튜브 (2)의 한 단부를, 전극 페이스트 (8)에 접근시키고 전극 테이프 (8) 중에서 이동시키고 전극 페이스트 (8)로부터 멀어지게 하는 3단계로 수행될 수 있다. 롤링 공정 전체에서, 유리 튜브 (2)는 단부 모두를 관통하는 축에 대해 회전하며, 유리 튜브 (2)는 탱크 내의 전극 페이스트 (8)의 표면에 대해 작은 각도로 배열된다.

도 1B를 참고하면, 분무 공정의 예는 노즐을 통해 전극 페이스트 (8)을 공기 중으로 배출시켜 비말을 형성하고, 전극 페이스트 (8)의 비말이 유리 튜브 (2)의 단부 상에 쌓이게 함으로써 수행된다. 보다 양호한 코팅 균일성을 위해서 공정 동안 유리 튜브 (2)가 회전하는 것이 바람직하다.

도 1C를 참고하면, 침지 공정의 예는 유리 튜브 (2)를 전극 페이스트 (8) 중에 침지시키고 탱크 내의 전극 페이스트 (8)의 표면으로부터 멀어지게 함으로써 수행된다. 유리 튜브 (2)의 배열은 전극 페이스트 (8)의 표면과 수직인 것으로 제한되어서는 안되며, 유리 튜브 (2)의 회전이 침지 공정 동안 적용될 수 있다.

도 2에는 유리 튜브 (2)가 전극 페이스트 (8)로 코팅된 후의 후속 제조 공정이 도시되어 있다. 후속 공정은 유리 튜브 (2)의 건조, 소성 및 냉각을 포함한다. 건조, 소성 및 냉각 공정은 배치식 또는 연속식 공정으로 수행될 수 있다.

도 2를 참고하면, 건조 공정은 유리 튜브 (2) 및 전도성 층 (6)을 특정 시간 동안 50 내지 180℃에서 가열하는 것으로서 정의되며, 이런 방식으로 수행된다. 유리 튜브 (2)의 가열은 복사, 가열된 대기의 순환, 또는 이들의 조합 모두에 의해서 건조 오븐에서 수행될 수 있다. 유리 튜브 (2) 상의 전극 페이스트 (8) 중의 저비점의 유기 용매는 건조 공정 동안 제거되어, 이어서 유리 튜브 (2)는 소성 공정에 적용될 것이며, 이는 건조 후 전도성 층 (6)이 물리적 변형에 덜 민감해지기 때문이다.

도 2를 참고하면, 소성 공정은 유리 튜브 (2) 및 전도성 층 (6)을 300 내지 600℃의 온도로 가열하는 것으로 정의되며, 이러한 방식으로 수행된다. 유리 튜브는 복사, 가열된 대기의 순환 또는 이들의 조합 모두에 의해서 소성 로에서 가열될 수 있다. 소성 단계 동안, 유리 튜브 (2)의 균일한 가열 및 기계적 지지를 위해서 내열성 담체 (9), 예를 들어 석영 튜브가 사용된다. 가열되는 분위기의 조성은, 전극 페이스트의 상이한 유형 및 전극 페이스트 (8)의 상이한 목적하는 성능에 대해서 변경되고 조절될 수 있다. 연속식 소성 공정에서, 유리 튜브 (2)는 유리 튜브 (2)를 균일하게 가열하기 위해서 담체 (9)의 이동 방향에 수직으로 배열될 수 있다. 소성 공정의 목적은 전도성 층 (6)의 낮은 전기 저항 및 전도성 층 (6)의 유리 튜브 (2)에 대한 높은 결합 강도를 성취하는 것이다. 소성 공정 동안, 전극 페이스트 (8) 중의 모든 유기 물질은 연소된다. 전형적으로, 소성 단계는 300 내지 600℃의 온도 범위에서 수행된다. 소성 후, 단지 금속 및 유리 프릿 만이 전극의 전도성 층 (6)에 남는다.

소성 공정 후, 유리 튜브 (2)는 공기 중에서 서서히 냉각된다. 도 2를 참고하면, 냉각 공정은 유리 튜브 (2)에 조절된 감소 온도 구배를 제공한다. 냉각 공정 동안 유리 튜브와 전도성 층 (6) 사이의 계면에서 열 응력을 천천히 방출하기 위해서 온화한 냉각 속도가 필요하다.

본 발명의 일 실시양태에서, 유리 프릿은 후막 페이스트 전도성 층에 포함되지 않는다. 이러한 대안적인 실시양태에서, 전극 페이스트는 상기한 기능성 금속, 예컨대 Al, Cu, Ag, Au, 및 유기 매질, 예컨대 용매 및 수지를 포함할 것이다. 이러한 유리 무함유의 실시양태의 일 실시양태에서, 소성 온도는 80 내지 300℃ 범위이다. 추가의 유리 무함유 실시양태에서, 소성 온도는 300 내지 600℃ 범위이다. 일 실시양태에서, 전기적 기능성 입자는 나노 크기 입자이다. 일부 실시양태에서, 후막 조성물은 중합체를 포함하고, 이에 따라 중합체 후막 조성물이다.

대안적인 유리 무함유 실시양태의 이점에는 보다 적은 장비 비용, 보다 적은 물질 비용, 및 보다 높은 공정 처리량이 포함된다. 대안적인 실시양태의 단점은 보다 낮은 결합 강도 및 약간 낮은 전기 성능일 것이다. 유리 함유 및 유리 무함유 실시양태 모두는 대량 생산에 대한 쉬운 채택을 공유한다.

외부 전극 (5)의 임의적인 보호성 층 (7)은 냉각 공정 후에 전도성 층 (6)에 적용된다. 전도성 층을 Sn, Ni, 및 Zn과 같이 반응성이 보다 약한 금속 층으로 코팅하는 것이 외부 전극 (5)의 보호성 층 (7)을 제공할 수 있다. 땜납, 전기적 도금, 화학적 도금과 같은 여러 코팅 공정이 보호성 층 (7)을 위해서 채택될 수 있다.

외부 전극 (5)의 길이는 최적화되는 것이 필요하다. EEFL (1)의 전극 (5) 길이는 램프의 전기 성능에 유의하게 영향을 미친다. 전극이 보다 긴 램프는 유리 튜브 (2)와의 접촉 면적이 보다 넓어서, 보다 낮은 전기 저항을 갖는다. 예를 들어, 길이가 10 mm 감소된 전극이 있는 램프에서 4 mA의 전형적인 튜브 전류를 얻기 위해서는, 길이가 20 mm인 전극이 있는 램프에서 요구되는 전압의 1.7배만큼 높은 전압이 적용되어야 한다. 보다 짧은 전극 (5)가 있는 램프 (1)의 보다 높은 작동 전압은 전극 (5) 주변 오존 생성과 같은 문제를 발생시켜서, 특별하게는 백라이트 모듈에서 절연 물질을 제조할 필요성을 만들며, 인버터 출력 전압 제한에 도달하게 한다. 램프의 발광성이 높을 수록 높은 작동 전류가 필요하다. 높은 작동 전압 없이 높은 전류에서 램프를 작동시키기 위해서, 전극 길이를 증가시키는 해결책이 널리 채택되고 있다. 이러한 해결책의 단점은 램프의 실제 조명 영역이 전극이 길수록 작아질 것이라는 것이다. 따라서, 전극 길이 및 램프 발광성의 최적화가 고려되어야 한다.

<시험용 전도성 전극의 형성>

하기의 후막 페이스트 조성물을 사용하여 신뢰성 시험을 위한 전도성 전극을 형성하였다.

조성물	총 중량％
물질 1	12.1％
물질 2	2.0％
물질 3	1.35％
유리 프릿 조성물 (비스무트 기재)	3.6％
은 (박편 - 1 내지 5 마이크로미터)	74.4％
크실렌	6.55％

상기 조성물 성분의 상세 정보를 하기에 나타내었다.

물질 1

파인 오일 - 60.8 중량％

다마르(Damar) 바니시 - 37.6 중량％

에틸 셀룰로오스 - 1.3 중량％

피로갈산 - 0.3 중량％

물질 2

부틸 카르비톨 아세테이트 - 75.4 중량％

디부틸 프탈레이트 - 7.3 중량％

에틸 셀룰로오스 - 17.3 중량％

물질 3

MPA-60 틱소트로프(Thixotrope) - 30 중량％

미네랄 스피리트(Mineral Spirit) - 35 중량％

디부틸 카르비톨 - 35 중량％

유리 프릿 조성물

산화비스무트 - 69.8 중량％

산화아연 - 12.0 중량％

산화붕소 - 8.4 중량％

이산화규소 - 7.1 중량％

산화알루미늄 - 2.1 중량％

산화칼슘 - 0.6 중량％

상기 후막 페이스트 조성물 성분의 총합은 전체 조성물의 100 중량％이다.

상기 성분들을 칭량하고 혼합하였다 (물질 1 1.7 중량％ 및 크실렌 제외). 조성물을 0 psi의 압력에서 롤에 2회 통과시키고, 그 후 100, 150, 및 200 psi의 압력에서 각각 2회 통과시켜 밀링하였다. 연마도 (Fineness of Grind) (FOG) 12 um/6 um 미만. 물질 1 1.7 ％ 및 크실렌을 첨가하고 혼합하여 특성이 하기와 같은 조성물을 수득함으로써 제제를 완성하였다.

점도 - 10 회전/분에서 4 내지 6 파스칼ㆍ초, 1/2 RVT (RVT는 점도계의 표준 모델임), SC4-14/6r (점도계와 함께 사용되는 SC4-14/6r은 컵 및 축(spindle)을 포함하는 시험 장치임).

상기 후막 조성물로부터 외부 전극 형광 램프를 형성하였다. 먼저, 원통형 유리 튜브 (램프)는 웰리파워(Wellypower)에서 제공되었다. 램프는 (1) 램프 길이가 179 mm (32 인치 TFT-LCD BLU용); (2) 램프 직경이 2.4 mm (내부) 및 3 mm (외부); (3) 외부 전극 길이가 25 mm였다. 상기에서 제조한 전도성 층 후막을 유리 튜브의 단부에 적용하였다. 유리 튜브를 500℃에서 65분 동안 소성하였다. Pb 무 함유 땜납을 260℃에서 수행하였다.

(상기 조성물을 사용하여) 실시예를 수행하여 본 발명의 신규한 조성물(들)의 램프 신뢰성을 측정하였다. 신뢰성 시험은 (A) 고온 (85℃), 다습 (상대 습도 85％) 수명 시험 및 (B) 번-인(Burn-in) 수명 시험을 포함하였다. 상이한 간격 (0, 150, 377, 및 792 시간)에서 다음 특성을 시험하였다. (1) 시작 전압 (V는 65kHz에서 측정됨); (2) 발광성 (작동 전류 + 7mA.rms); (3) 색도 (X) (7mA.rms) 및 (4) 색도 (Y) (7mA.rms).

하기 표 2 및 3에 상기 고온/다습 수명 시험 (A) 및 상기 번-인 수명 시험 (B) 각각에 대한 신뢰성 시험의 결과를 상술하였다.

신뢰성 - 85℃, 상대 습도 85％

시간 (시간)	색도 (X)	색도 (Y)	시작 전압 (V)	발광성
0	0.266463	0.241538	1710.88	23718.8
150	0.270937	0.24735	1693.75	23847.5
377	0.271975	0.2494	1705.75	23416.3
792	0.2737	0.251487	1719.38	22986.3

신뢰성 - 번-인

시간 (시간)	색도 (X)	색도 (Y)	시작 전압 (V)	발광성
0	0.26665	0.241712	1658.13	24281.3
150	0.267571	0.244086	1665.88	23731.4
377	0.269029	0.246086	1677.13	23728.6
792	0.271271	0.249057	1680.57	23235.7

Claims

전기적 기능성 입자 및 유기 매질을 포함하는 전도성 층 후막 조성물을 제공하는 단계,

형광 물질이 내부 주변 벽을 따라서 제공되고 방전 가스가 유리 튜브로 주입되고 제1 단부 및 제2 단부 모두가 밀봉되어 있는, 제1 단부, 제2 단부, 및 내부 주변 벽이 있는 원통형 유리 튜브를 제공하는 단계,

전도성 층 후막 조성물을 상기 유리 튜브의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 상에 적용하는 단계, 및

상기 유리 튜브 및 전도성 층 후막 조성물을 소성하여 상기 제1 단부 상의 전극 및 상기 제2 단부 상의 전극을 포함하는 외부 전극 형광 램프를 형성하는 단계를 포함하는 외부 전극 형광 램프의 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 적용 단계가 침지 코팅, 스크린 인쇄, 롤 코팅, 및 분무 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 소성 단계 전에 상기 전도성 층 후막 조성물을 건조하는 단계를 더 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 소성 단계 후에, 보호성 층 조성물을 제공하는 단계 및 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 상의 상기 전도성 층 후막 조성물 위에 상기 보호성 층 조성물을 부분적으로 또는 완전히 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 층 후막 조성물이 유리 프릿을 더 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 소성 단계가 300 내지 600℃의 온도 범위에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 소성 단계가 80 내지 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것인 방법.
제5항에 있어서, 상기 유리 프릿 조성물이 무연(lead-free) 유리 프릿 조성물인 것인 방법.
제5항에 있어서, 상기 유리 프릿 조성물이 유리 프릿 조성물의 총 중량을 기준으로 SiO₂를 4 내지 8 중량％, Al₂O₃를 2 내지 3 중량％, B₂O₃를 8 내지 25 중량％, CaO를 0 내지 1 중량％, ZnO를 10 내지 40 중량％, Bi₂O₃를 30 내지 70 중량％, SnO₂를 0 내지 3 중량％로 포함하는 것인 방법.
제1항의 방법에 의해서 형성된 외부 전극 형광 램프.
제10항의 외부 전극 형광 램프를 포함하는 액정 디스플레이 장치.