냉음극형광램프와 그 제조방법 document_id A220623040818

본 발명은 광원으로 이용되는 램프에 관한 것으로, 특히 장시간 사용하더라도 전극부의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있으며 수은 뭉침 현상을 방지할 수 있는 냉음극형광램프와 그 제조방법에 관한 것이다. 통상적으로, 퍼스널 컴퓨터 등의 전자기기에 사용되는 액정표시장치에는 액정패널의 배면으로부터 균일한 광을 조사하기 위한 백라이트용 광원으로서 냉음극형광램프가 사용된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 냉음극형광램프는 방전관(2)과, 방전관(2) 내부 공간에 주입되는 불활성 혼합가스(4)와, 방전관(2) 내벽면에 도포되는 형광체(6)와, 방전관(2)의 양단에 형성되는 내부전극(10)과, 도시되지 않은 전원으로부터 공급되는 전원을 내부전극(10)으로 인가시키는 단자(8)와, 내부전극(10)과 단자(8) 사이를 전기적으로 접속시키는 코바 핀(kova pin, 12)과, 방전관(2)을 관통하는 코바 핀(12)을 보호하도록 코바 핀(12)을 감싸는 비드 글라스(14)와, 내부전극(10) 상에 도포되는 세슘 산화물(16)로 구성된다. 방전관(2)은 실린더 형태로 제작되며 내부 공간에는 불활성 혼합가스(4)가 주입된다. 불활성 혼합가스(4)는 네온(Ne)과 아르곤(Ar)이 일정비율 혼합되며 수은(Hg)이 소량 함유된다. 내부전극(10)은 컵 형태로 제작되며, 내부전극(10) 표면에 세슘 산화물(16)이 도포된다. 세슘 산화물(16)은 일함수가 작아서 쉽게 전자를 내어주는 금속 산화물로서, Cs2O 또는 Cs2SO4가 주로 이용된다. 이러한 세슘 산화물(16)은 암흑시동을 개선하기 위한 목적으로 이용된다. 암흑시동이란 냉음극형광램프가 1[lux] 미만의 어두운 환경에서 장시간 노출되었을 때 그 내부의 방전공간에 초기전자가 없어 2차 전자 생성과 플라즈마 방전을 일으키기 어렵기 때문에 그 환경에서 냉음극형광램프의 전극들에 구동전압을 인가하는 초기에 플라즈마 방전이 일어나지 않거나 방전이 지연되는 현상이다. 세슘 산화물(16)은 전자를 쉽게 방출하기 때문에 암흑시동 환경에서도 냉음극형광램프에 초기 구동전압이 인가될 때 냉음극형광램프에 초기 전자를 방출하여 2차 전자의 생성을 빠르게 유도하여 플라즈마 방전을 쉽게 일어날 수 있게 한다. 또한, 세슘 산화물(16)은 내부전극(10) 상에 도포되어 내부전극(10)의 방전 구동전압을 낮추어 발광효율을 향상시킨다. 또한, 세슘 산화물(16)은 내부전극(10)의 온도를 낮추어 방전관(2)의 양 끝단에 각각 설치된 내부전극(10)의 온도 편차를 줄인다. 냉음극형광램프의 방전 원리를 살펴보면, 단자(8)를 통해 외부전원으로부터 의 구동전원이 내부전극(10)에 인가되면 냉음극형광램프는 방전을 일으킨다. 이 방전으로 인해 내부전극(10)에서 방출된 전자는 방전관(2) 내 방전공간에서 불활성 혼합가스(4)와 충돌하여 자외선을 발생시킨다. 다시 말하여, 불활성 혼합가스(4) 속에서 방전이 발생하여 불활성 혼합가스(4)의 전자가 기저상태(Ground State)에서 여기상태(Excited State)로 전이된다. 여기 상태에서 다시 기저상태로 천이되는데, 이 과정에서 불활성 혼합가스(4)는 자외선을 발생시키고, 이 자외선은 방전관형광체(6)를 발광시킨다. 냉음극형광램프의 초기 방전시 도 3a에 도시된 바와 같이 내부전극(10) 상에 세슘 산화물(16)을 도포한 제1 전극부(20)의 온도가 세슘 산화물(16)을 도포하지 않은 제2 전극부(30)에 비하여 낮다는 것을 알 수 있다. 이는 세슘 산화물(16)이 초기 방전시 냉음극형광램프의 제1 전극부(20)의 온도를 낮추었기 때문이다. 그러나, 냉음극형광램프를 장시간 사용한 후, 예를 들어 1000시간(1000hr) 경과 후에 전극부의 온도를 살펴보면 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 전극부(20)의 온도가 높아진 것을 알 수 있다. 이는 제1 전극부(20) 상에 도포된 세슘 산화물(16)이 장시간 사용 후 온도를 낮추는 기능을 상실하였기 때문인데, 그 이유는 세슘 산화물(16)이 제1 전극부(20)의 내부전극(10) 상에 수용액 상태로 도포되었기 때문이다. 다시 말하면, 내부전극(10)과 세슘 산화물(16) 사이에 어떠한 화학적, 물리적 결합력 없이 단순히 정전기적 인력만으로 그 결합 상태가 유지되어 내부전극(10)과 세슘 산화물(16) 사이의 결합이 깨졌기 때문이다. 또한, 종래의 냉음극형광램프는 도 4에 도시된 바와 같이 내부전극(10)과 코바 핀(12) 사이에서 수은 뭉침 현상(18)이 나타난다. 이는 내부전극(10)에서는 높은 온도가 발생하지만, 열전도율이 낮은 코바 핀(12)에서는 온도가 내부전극(10)보다 낮기 때문이다. 이러한 온도 차이에 의해 수은이 내부전극(10)과 코바 핀(12) 사이에서 뭉치는 현상이 나타난다.