KR100682313B1 - 냉음극 형광램프의 전극 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉음극 형광램프의 전극에 관한 것으로서, 몰리브덴 분말을 준비하는 단계; 몰리브덴 분말로 컵 형상의 몸체를 소결 성형하는 단계; 및 몸체의 바닥면에 이너 리드를 부착하는 단계를 포함한다. 또한, 몸체를 소결 성형하는 단계는, 몰리브덴 분말을 컵 형상물로 가압 성형하는 단계; 및 가압 성형된 컵 형상물을 소정 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 이러한 방법으로 얻어지는 전극은 그 제조 수율이 높고 수명이 긴 장점을 갖게 된다.

소결성형, 일함수, CCFL

Description

냉음극 형광램프의 전극 및 그 제조방법{Electrode of Cold Cathode Fluorescent Lamp and Method for thereof}

도 1은 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극을 설명하기 위해 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극의 일부의 단면도.

도 4은 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극 제조방법의 플로우를 나타내는 챠트.

본 발명은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp;CCFL)의 전극에 관한 것으로, 특히 몰리브덴 재질로 소결 성형되는 냉음극 형광램프의 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.

냉음극 형광램프는 액정표시 장치 등의 백라이트 유닛(back light unit)으로 널리 사용된다. 냉음극 형광램프는 내면에 형광물질이 도포된 유리 튜브와 그 양단에 전극이 각각 고정 배치되고, 튜브 내부에는 전극의 방전에 여기되는 수은이 봉입되어 있는 구조를 갖는다.

이와 같은 냉음극 형광램프는 유리 튜브 양단에 배치된 전극 간의 방전에 의해 수은이 여기되고, 여기된 수은 전자에 의해 발생된 자외선이 튜브 내면에 도포된 형광물질과 충돌하여 가시광선을 발생시키게 된다. 이러한 냉음극 형광램프는 특히 액정표시 장치의 백라이트 유닛으로 사용되기 위해서는 아주 작은 직경이어야 한다. 따라서 높은 정밀도가 요구되어 제조가 매우 까다롭다.

그런가 하면, 냉음극 형광램프는 그 전극의 조건에 의해 많은 영향을 받는다. 이를테면, 냉음극 형광램프의 전극은 가능한한 단면적을 크게 하여야 한다. 단면적이 작으면 수은 소모량이 크게 되어 수명이 그만큼 짧아지기 때문이다.

또한, 전극의 재료 역시 중요한 요소이다. 전극 재료로서 알루미나와 텅스텐이 사용되기도 하지만, 지금 시점에서 이들 재료는 적합한 재료라고 할 수 없다. 알루미나는 수은 소모량이 너무 많고, 텅스텐은 그 재질 특성상 기계적인 가공성이 떨어져서 단면적을 크게 하기가 어렵기 때문이다. 그런 맥락에서 상술한 알루미나및 텅스텐 보다 좋은 조건을 가지고 있는 니켈이 냉음극 형광램프의 전극에 많이 이용되어 왔다. 그러나, 니켈은 융점이 대략 1500℃ 이하로 낮고, 가속된 전자의 충돌에 의해 니켈 입자들이 떨어져 나오게 되어 수명이 저하되는 단점이 있다.

이러한 문제들을 해결하는 재료로서 몰리브덴이 많이 사용되고 있다. 그러나, 몰리브덴은 양호한 일함수(4.3eV)와 충돌에 대한 저항성이 높음으로써 냉음극 형광램프용으로 적합하지만, 대략 2610℃의 고융점을 가짐으로써 형상 가공에 상당히 어려움이 따르고 있다. 몰리브덴을 채용하는 기존의 방식은 대개 플라즈마 도금법 등을 이용하여 몰리브덴을 단지 표면에 도금하거나, 몰리브덴계 합금판을 딥드 로잉하는 기계적인 형상 가공을 행하는 것이 주류였다. 전자의 도금 방식은 표면에만 몰리브덴이 입혀지기 때문에, 그 특성상 수명이 길지못하고, 후자의 기계적인 형상 가공은 파단 등이 발생하는 등의 가공상의 문제점이 있다. 더욱이, 딥드로잉 가공은 프레싱되는 몰리브덴 판재에 있어서 전극 부위 외의 나머지 부분들이 소모적으로 남겨지게 되는 문제점도 있다.

본 발명은 세경 구조를 갖는 냉음극 형광램프에 적합하도록 몰리브덴 재료로 소결 성형된 전극을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 다른 목적은, 상술한 개선된 냉음극 형광램프의 전극을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적에 따른 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극은, 컵 형상의 몸체, 몸체의 바닥면 부위에 연결되는 리드부, 리드부의 일부분을 감싸도록 형성되는 비드글라스를 포함하는 냉음극 형광 램프의 전극으로서, 컵 형상의 몸체는 몰리브덴 재료로 소결 성형된 것을 특징으로 한다.

여기에서 컵 형상의 몸체는 바람직하게 99%의 순도를 가지는 몰리브덴 재료인 것을 특징으로 한다.

또한, 리드부는 전극이 형광튜브의 양단에 장착될 때, 형광튜브의 내부에 위 치하는 이너 리드와, 형광튜브의 외부에 위치하는 아웃 리드로 이루어지고, 이너 리드는 표면에 많은 요철이 형성된 몰리브덴 선인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적에 따른 냉음극 형광 램프의 전극의 제조방법은, 몰리브덴 분말을 준비하는 단계; 몰리브덴 분말로 컵 형상의 몸체를 소결 성형하는 단계; 및 몸체의 바닥면에 이너 리드를 부착하는 단계를 포함한다.

여기에서 몸체를 소결 성형하는 단계는, 몰리브덴 분말을 컵 형상물로 가압 성형하는 단계; 및 가압 성형된 컵 형상물을 소정 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 이때 전극의 컵 형태는, 전자 방출로 인한 몰리브덴의 침식으로부터 전극의 안전한 수명을 유지하기 위하여 컵형상 전극의 하부면 부위의 두께를 컵전극 측면보다 두껍게 한다. 이때의 하부면 부위는 하부면 자체와 하부면의 모서리 부분의 측면 부위까지 포함하는 것이다. 또한, 하부면 외부에 반구형 돌출부를 형성하여 리드선 용접을 용이하게 하며 용접으로 인한 형상의 변형과 불량을 방지하도록 한다.

또한, 몰리브덴은 99% 이상의 순도를 갖는다. 즉 불순물이 1%이하로 포함된 순수한 몰리브덴을 사용한다.

또한, 가열하는 단계는, 수소 분위기에서 1800℃ 이상의 온도로 행해지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도1에서 원으로 표시된 확대부는 유리 튜브의 도시를 생략하고 전극부분만 확대한 것이다.

본 발명의 냉음극 형광램프(1)의 전극(2)은, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 몰리브덴 재질로 성형된 컵 형상의 몸체(21)와, 몸체(21)의 바닥면 부위에 연결되는 리드부(22 및 23) 및 리드부의 일부분을 감싸도록 형성되는 비드글라스(24)를 포함한다. 참고적으로 도 1에서 확대도면은 본 발명의 전극을 나타내는 것으로서 전극외에 형광램프의 튜브 부분은 생략하였다.

몸체(21)는 바람직하게는 99% 이상, 더 바람직하게는 99.95% 이상 순도의 몰리브덴을 소결 성형한 것이다. 몰리브덴은 일함수(4.3eV)가 양호하여 니켈 등에 비해 낮은 전압으로도 많은 전자의 방출량을 얻을 수 있으며, 충돌에 대한 저항성이 높아 수명이 길다. 몰리브덴의 불순물은 사용 중에 증발되거나 전극으로부터 분리되어 형광등의 수명을 단축시키는 요인이 될 수 있으므로 가능한 한 몰리브덴의 순도를 최대로 높이는 것이 좋다.

리드는 형광 튜브 내에 위치될 이너리드(inner lead:22)와 그 밖에 위치될 아웃리드(outer lead:23)로 이루어지며, 바람직하게는 이너리드(22)를 몰리브덴, 몰리브덴을 포함하는 금속 또는 텅스텐으로 형성한다.

본 발명의 전극(2)은 이너리드(22)의 일부를 감싸도록 형성된 비드글라스(24)를 포함한다. 비드글라스(24)는 전극이 튜브에 결합될 때 튜브 끝단의 내측면에 부착되어 봉입된 가스가 누출되는 것을 방지한다. 또한 바람직하게는 이너리드(22)의 표면에는 다수의 요철(도시안함)이 형성될 수 있는데, 이는 비드글라스(24)의 고착을 돕고, 밀봉상태를 높히게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전극 제조방법은 99% 이상의 순도를 갖는 고순도의 몰리브덴 분말(즉 불순물이 1%미만으로 포함된 것)을 준비하는 단계를 포함한다.

이어, 그 분말로 컵 형상의 몸체를 소결 성형한다. 소결 성형은 몰리브덴 분말을 금형 프레스에서 가압하여 컵 형상물로 형성한 다음, 대략 1기압의 수소 분위기에서 대략 1800℃ 이상의 온도로 가열하는 과정을 포함한다.

이렇게 소결 성형된 몸체(21)는 바람직하게는 바렐연마 및 가공절삭과 같은 기계적 후가공을 거친다.

전극의 컵 형태는, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 전자 방출로 인한 몰리브덴의 침식으로부터 전극의 안전한 수명을 유지하기 위하여 컵형상 전극의 하부 부위(211)의 두께를 컵전극 측면(212)보다 두껍게 한다. 이때의 하부 부위(211)는 하부면 자체와 하부면의 모서리 부분의 측면 부위까지 포함하는 것이다. 또한, 하부면 외부에 반구형 돌출부(213)를 형성하여 리드선 용접을 용이하게 하며 용접으로 인한 형상의 변형과 불량을 방지하도록 한다. 이와 같이 하부부위(211)의 두께를 더 두껍게 하는 것은 내면 바닥 부위를 반구형으로 형성하고, 몸체의 외면 하부부위를 내면 바닥 부위의 반구형 보다 상대적으로 덜 라운드지게 함으로써 자연스럽게 형성될 수 있다.

이 후, 몸체의 바닥면에 바람직하게는 이너리드(22)를 점용접하여 부착한다.

이너리드(22)로는 몸체와 같은 재질의 몰리브덴이 바람직하지만, 몰리브덴을 포함하는 합금이나, 텅스텐 등이 사용될 수 있다. 이들은 열팽창계수가 유리와 대 략 같은 정도이다.

이어, 이너리드(22)를 감싸도록 비드글라스(24)를 형성한 후, 이너리드(22)의 단부에 아웃리드(23)를 연결한다. 아웃리드(23)로는 니켈선과 같이 몰리브덴이나 텅스텐에 납땜성이 좋은 도선이 선택된다.

이상의 방법으로 제조된 본 발명의 냉음극 형광램프 전극은 고순도의 몰리브덴으로 소결 성형함으로써 전류밀도가 높고 고압 방전에서도 수명이 길게 된다. 니켈 전극이 대략 4만 시간의 수명을 갖는데 반해, 본 발명의 소결 성형된 몰리브덴 전극은 대략 6만 시간 정도의 수명을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 고순도의 몰리브덴을 소결성형하는 전극 제조방법은 딥드로잉에서 빈번히 발생하는 파단(fracture) 등이 발생하지 않음으로서 수율이 매우 높다. 더욱이 몰리브덴 판재(Sheet)를 딥드로잉 가공에서 보다 몰리브덴 원자재의 활용도가 높아서 제조원가가 낮아진다.

본 발명의 방법에 의해 아래와 같이 도 2에 표시된 전극의 각 부위 치수를 갖는 전극이 다양하게 제조되었다.

	1형	2형	3형	4형	5형	6형
a(두께)	0.15	0.15	0.15	0.10	0.13	0.10
b(몸체직경)	2.012	1.707	1.60	1.60	1.60	1.10
c(몸체길이)	4.06	5.02	4.95	4.98	4.90	2.87
d(전극전체길이)	9.06	9.87	9.37	9.59	9.54	6.74

표에서도 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극 제조방법은 다양한 사이즈를 가지는 전극이 고순도의 몰리브덴 분말을 이용한 소결성형으로 제조되었다. 표에 나타낸 것들 외에도 간단한 금형교체에 의하여 다양한 모양의 전극이 제조가능함은 물론이다.

본 발명은 고순도의 몰리브덴으로 소결 성형함으로써, 전류밀도가 높고 수명이 긴 전극이 제공하는 효과가 있다. 몰리브덴은 비교적 낮은 일함수를 갖기 때문에, 쉽게 전자방출이 이루어지 때문이다. 또한, 본 발명의 소결성형은 딥드로잉 방식이 가지는 가공 중의 문제를 해결하여 수율이 매우 높게 된다. 즉, 딥드로잉 가공 중에 발생하는 파단 등이 발생하지 않고, 고가의 몰리브덴을 낭비됨없이 효율적으로 사용될 수 있어서, 높은 가격경쟁력을 가질 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 몰리브덴 재료로 소결 성형된 컵 형상의 몸체;

   상기 몸체의 바닥면 부위에 연결되고, 형광튜브의 양단에 장착될 때, 상기 형광튜브의 내부에 위치하는 이너 리드와, 상기 형광튜브의 외부에 위치하는 아웃 리드로 이루어진 리드부; 및

   상기 리드부의 일부분을 감싸도록 형성되는 비드글라스를 포함하고,

   상기 이너 리드는 표면에 많은 요철이 형성된 몰리브덴 선인 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프의 전극.
4. 제 3항에 있어서, 상기 컵 형상의 몸체는,

   상기 리드부가 연결되는 부위에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프의 전극.
5. 제 3항에 있어서, 상기 컵 형상의 몸체는,

   하부 부위의 두께가 측면 부위의 두께 보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 냉음극 형광 램프의 전극.
6. 냉음극 형광 램프의 전극의 제조방법으로서:

   몰리브덴 분말을 준비하는 단계;

   몰리브덴 분말로 컵 형상의 몸체를 소결 성형하는 단계; 및

   상기 몸체의 바닥면에 표면에 많은 요철이 형성된 이너리드를 부착하는 단계;

   상기 이너리드의 일부분을 감싸도록 비드글라스를 형성하는 단계; 및

   상기 이너리드의 단부에 아웃리드를 연결하는 단계를 포함하는 냉음극 형광 램프의 전극 제조방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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