KR100596340B1 - 면발광 램프 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 면발광 램프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 메인 플레이트로 면발광 램프를 구성하여 그 구조가 단순하고, 제조가 용이한 면발광 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 평판표시소자 제조장치에 사용되는 백라이트용 면발광 램프에 있어서, 적어도 1개의 관통공이 평행하게 형성되는 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트의 양 측부에 부착되어 마련되며, 상기 관통공과 대응되는 위치에 전극이 형성되고, 상기 관통공의 말단을 밀봉시키는 전극부; 상기 관통공의 내면에 도포되어 마련되는 형광물질; 상기 관통공과 전극부에 의하여 형성되는 내부 공간에 채워지는 발광용 가스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프를 제공한다.
엘시디, 형광램프, 면발광, 백라이트

Description

면발광 램프 및 그 제조방법{Flat back light and Method for manufacturing flat back light}
도 1은 종래의 직하형 백라이트 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 면발광 램프의 구조를 나타내는 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극부의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관통공의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 면발광 램프 제조방법의 공정을 나타내는 공정도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수은 주입방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수은 주입방법을 설명하는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 종래의 직하형 백라이트 장치
10 : 램프부 20 : 반사판
30 : 확산판 40 : 프리즘 시트
50 : 도광판
100 : 본 발명의 실시예에 따른 면발광 램프
110 : 메인 플레이트 120 : 전극부
130 : 형광물질 140 : 방전가스
150 : 반사판 160 : 도광판
170 : 확산판 180 : 프리즘 시트
H : 수은 게터 I : 가스 주입장치
B1, B2, B3 : 분기관
본 발명은 면발광 램프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 메인 플레이트로 면발광 램프를 구성하여 그 구조가 단순하고, 제조가 용이한 면발광 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에서 각광받고 있는 엘시디(LCD) 소자는 자체적으로 발광하지 못하는 비발광소자이기 때문에 별도의 광원을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고 있다.
이러한 백라이트 장치(backlight device)는 직하형과 에지형으로 분류할 수 있다. 이 분류 방식은 램프의 위치에 따른 구분이다. 에지형은 투명도광판의 측단면에 램프를 위치시키고 도광판의 한 면을 통해 반사, 확산시킨다. 즉, 빛을 다중 반사시킴으로써 얻은 면광원을 엘시디의 셀(cell)로 비추는 방식이다. 그리고 직하형은 램프를 엘시디 셀의 직하부에 위치시키고 램프의 전면에는 확산판을 배치하고, 광원의 배면에는 반사판을 배치하여 광원으로부터 발산된 빛을 반사, 확산시키는 방식이다.
에지형은 휘도 균일도는 높지만 휘도가 낮은 문제점이 있다. 따라서 대면적의 엘시디 소자에는 사용하기 어렵다. 따라서 현재는 직하형이 많이 사용되고 있다.
이하에서는 직하형 백라이트 장치(1)를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 직하형 백라이트 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
직하형 백라이트 장치(1)는 램프부(10), 반사판(20), 확산판(30), 프리즘 시트(40)로 이루어진다. 이때 램프부(10)를 이루는 각 램프(12)는 냉음극 형광램프(CCFL)이거나 외부전극 형광램프(EEFL)로 구성될 수 있다. 어떤 형광램프이더라도 램프부(10)는, 얇은 직경을 가지는 긴 원통으로 이루어진 다수개의 램프가 평행하게 배열된 구조를 이룬다. 다만, 냉음극 형광램프의 경우에는 각 램프마다 인버터(도면에 미도시)가 구비되어야 하지만, 외부전극 형광램프는 하나의 인버터로 모든 램프를 구동시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 외부전극 형광램프의 경우에는 냉음극형광램프보다 높은 전압의 전원을 인가하여야 하는 단점이 있다.
그리고 반사판(20)은 전술한 램프부(10)의 배면에 취부되어 램프부(10)에서 조사되는 빛을 램프부(10)의 전면으로 반사하는 역할을 한다. 한편 확산판(30), 프리즘 시트(40)는 램프부(10)의 전면에 취부된다. 확산판(30)은 빛을 고르게 확산시키는 역할을 하며, 프리즘 시트(40)도 빛의 굴절 현상을 이용하여 빛을 고르게 확산시키는 역할을 한다. 그리고 경우에 따라서는 도광판(50)을 램프부(10)의 전면에 취부하기도 한다.
그런데 최근 엘시디 소자의 크기가 대형화되면서 백라이트에 사용되는 램프의 길이도 점점 길어지고 있다. 예를 들어 현재 생산되고 있는 40 인치 LCD TV의 경우 직경 4mm에, 길이가 1000 ~ 1200mm 정도인 램프가 사용되고 있다. 그러나 이렇게 직경이 얇고 길이가 긴 램프를 사용하다 보면 램프 자체의 제조가 어려울 뿐만아니라 백라이트 장치의 제조과정에서 램프의 취급도 어려워지는 문제점이 있다. 즉, 직경이 얇고 길이가 긴 램프는 매우 약한 구조이므로 취급과정에서 파손되는 문제점이 있는 것이다.
이러한 문제점은 LCD TV가 계속하여 발전하면서 더욱 심각하게 대두된다. 즉, 60 인치 이상의 대화면 LCD TV에서는 2000mm 이상의 긴 램프가 필요하나, 종래의 방법으로는 이러한 램프를 제조하는 것이 거의 불가능한 상태이다.
본 발명의 목적은 제조가 용이하고 구조가 단순하면서도 휘도가 우수하여 대화면 평판표시소자에 적합한 면발광 램프를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정이 단순하며 효율이 우수한 면발광 램프 제 조방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 평판표시소자 제조장치에 사용되는 백라이트용 면발광 램프에 있어서, 적어도 1개의 관통공이 평행하게 형성되는 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트의 양 측부에 부착되어 마련되며, 상기 관통공과 대응되는 위치에 전극이 형성되고, 상기 관통공의 말단을 밀봉시키는 전극부; 상기 관통공의 내면에 도포되어 마련되는 형광물질; 상기 관통공과 전극부에 의하여 형성되는 내부 공간에 채워지는 발광용 가스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프를 제공한다.
본 발명에서 메인 플레이트는 가시광선이 통과할 수 있는 재질로 이루어진다. 특히, 가시광선을 잘 통과시키는 유리나 아크릴 수지로 이루어지는 것이 면발광 램프의 효율을 높일 수 있어서 바람직하다.
또한 본 발명에서는 메인 플레이트의 전면에 도광판 광학 패턴이 형성되도록 함으로써 면발광 램프의 상면에 별도의 도광판을 부착하지 않고도 휘도의 균일도가 높은 빛을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에서는 메인 플레이트의 배면에 가시광선을 반사하는 반사물질이 피복되도록 함으로써 면발광 램프의 배면에 별도의 반사판을 부착하지 않고도 면발광 램프의 배면으로 조사되는 빛을 면발광 램프의 전면으로 모을 수 있다.
물론 별도의 반사판을 면발광 램프의 배면에 부착함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에서는, 관통공이 형성되는 부분의 두께가 관통공이 형성되지 않는 부분의 두께보다 얇게, 메인 플레이트를 가공함으로써 면발광 램프에서 조사되는 빛의 휘도 균일도를 높이고, 메인 플레이트의 냉각이 용이하게 한다.
또한 본 발명의 전극부에 사용되는 전극은, 전극이 관통공 내부 공간과 접촉되는 내부형 전극일 수도 있고, 전극이 관통공 내부 공간과 접촉되지 않는 외부형 전극일 수도 있다. 따라서 본 발명에 따른 면발광 램프는 내부형 전극과 외부형 전극에 모두 사용될 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명에서 외부형 전극을 이용하는 경우에는 전극이 부착되는 오목부의 직경이 관통공의 직경보다 크게 형성시킴으로써 전극과 접촉되는 면적을 확대하여 면발광 램프의 효율을 높인다.
더 나아가서는 전극 표면이 주름진 형상이며, 전극이 부착되는 전극부의 표면은 상기 전극 표면의 형상과 대응되는 형상으로 이루어지도록 함으로써 전극과 접촉되는 면적을 더욱 확대시킬 수도 있다.
또한 본 발명에서는 인산염계 형광물질, 규산염계 형광물질, 텅스텐산염계 형광물질, 황화물계 형광물질로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나로 형광물질을 마련한다.
또한 본 발명에서는 발광용 가스를, 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 기체로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두가지 이상을 혼합하여 이루어지도록 하여 고휘도의 빛을 발산한다.
또한 본 발명에서는 관통공의 면과 형광체 사이에 보호막이 더 형성되도록 함으로써, 관통공의 내면을 전자로 부터 보호하고 형광물질의 접착성을 높인다.
또한 본 발명은,
1) 적어도 1개의 관통공이 형성되도록 메인 플레이트를 가공하는 단계;
2) 상기 관통공의 내면에 형광물질을 도포하는 단계;
3) 상기 메인 플레이트를 소정 온도에서 소성하는 단계;
4) 메인 플레이트의 양 측면에 전극부를 부착하는 단계;
5) 상기 관통공 내의 기체를 제거하는 단계;
6) 상기 관통공 내에 발광용 가스를 주입하는 단계;
7) 상기 메인 플레이트의 관통공을 밀봉하는 단계;
를 포함하는 면발광 램프 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 1) 단계 수행 후에 상기 관통공의 내면을 세척하는 세척단계를 더 포함하도록 함으로써, 관통공 표면에 존재할 수 있는 이물질을 제거하고 형광물질이 더 잘 접착되도록 한다.
또한 본 발명은, 2) 단계 수행전에 상기 관통공의 내면에 보호막을 형성시키는 보호막 형성단계를 더 포함하도록 함으로써, 관통공의 내면을 전자로 부터 보호하고 형광물질의 접착성을 높인다.
또한 본 발명은, 2) 단계 수행 후에 상기 형광물질을 건조시키는 형광물질 건조 단계를 더 포함하도록 함으로써 형광물질이 관통공의 벽면에 견고하게 부착되도록 한다.
이때 형광물질 건조 단계는, 상온에서 24±2시간 동안 진행되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 3) 단계는 700±100℃의 온도하에서 진행되도록 하는 것이 관통공 내부의 불순가스를 완전하게 제거할 수 있으며, 형광물질을 견고하게 부착시킬 수 있어서 바람직하다.
또한 본 발명에서 5) 단계는 관통공 내의 압력이 10-2 Torr 이하가 되도록 진행됨으로써, 면발광 램프 내에서 방전이 용이하게 일어나도록 하며, 램프의 수명이 길게한다.
또한 본 발명에서는 6) 단계에서 관통공 내부의 압력이 10 ~ 200 Torr 가 되도록 불활성 가스를 주입하는 것이 램프의 효율적인 방전을 위해서 바람직하다.
또한 본 발명에서는 수은 게터(getter)를 사용하거나, 수은 기체를 직접 주입하는 방법, 또는 수은 액체를 주입하고 기화시키는 방법 등을 사용하여 관통공 내부로 수은을 주입할 수 있다.
또한 본 발명에서는, 수은 주입 후에 메인 플레이트를 소정 온도로 가열하여 수은을 확산시키는 제1 수은 확산 단계를 더 포함함으로써 수은이 관통공 내부에 골고루 확산되도록 하여 램프의 효율을 향상시킨다.
이때 제1 수은 확산 단계에서는 메인 플레이트를 400±30℃로 가열하는 것이 균일한 수은의 확산을 위해서 바람직하다.
또한 본 발명에서는 메인 플레이트의 전면에 도광판 광학 패턴을 직접 형성시키는 러빙 공정을 더 수행함으로써 단순한 구조의 면발광 램프를 제조한다.
또한 본 발명에서는 메인 플레이트의 배면에 가시 광선을 반사하는 반사판을 형성시키는 반사판 형성 공정을 더 수행함으로써, 단순한 구조의 면발광 램프를 제조한다.
이때 반사판 형성 공정에서는, 메인 플레이트의 배면에 가시 광선을 반사할 수 있는 반사 물질을 증착하여 반사판을 형성시키는 것이 바람직하다.
물론 메인 플레이트의 하면에 가시 광선을 반사할 수 있는 별도의 반사 플레이트를 부착하여 반사판을 형성시키는 것도 가능하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 면발광 램프의 실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 면발광 램프(100)는, 메인 플레이트(110); 전극부(120); 형광물질(130); 방전가스(140);를 포함하여 이루어진다.
메인 플레이트(110)는 본 실시예에 따른 면발광 램프(100)의 주된 형상을 이루는 구성요소로서 그 내부에 관통공(112)이 형성된다. 이때 이 관통공(112)은 2개 이상이 형성되며, 각 관통공(112)은 평행하게 형성된다. 본 실시예에서는 메인 플레이트(110)를 성형할 때 관통공(112)이 동시에 형성되도록 한다. 따라서 관통공(112)을 형성시키기 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.
이러한 메인 플레이트(110)는 가시광선을 용이하게 투과시킬 수 있는 재질로 형성되어야 한다. 즉, 전술한 관통공(112) 내에서 발생되는 가시광선 및 반사판에 의하여 반사된 가시광선이 잘 투과할 수 있어야 면발광 램프의 휘도가 높아지기 때문이다.
본 실시예에서는 메인 플레이트(110)를 유리로 형성시킨다. 다만, 아크릴 수지 등 다른 재료로도 형성될 수 있다.
그리고 전술한 메인 플레이트(110)의 전면에는 도광판의 광학 패턴이 형성될 수 있다. 종래의 면발광 램프는 별도의 도광판을 면발광 램프의 전면에 부착 취부함으로써 휘도의 균일도를 향상시키지만, 본 실시예에서는 메인 플레이트(110)의 전면에 직접 도광판의 광학 패턴을 형성시킴으로써 별도의 부가 수단 없이도 균일한 휘도의 빛을 얻을 수 있는 것이다. 따라서 면발광 램프의 구조가 단순해지는 장점이 있다. 또한 면발광 램프의 두께가 얇아지는 장점이 있다.
또한 메인 플레이트(110)의 배면에는 가시광선을 반사할 수 있는 반사판(150)이 취부되는 것이 바람직하다. 이 반사판(150)은 관통공(112) 내부에서 조사되는 가시광선 중 메인 플레이트(110)의 배면 방향으로 조사되는 것을 반사하여 메인 플레이트(110)의 전면 방향으로 조사한다. 따라서 면발광 램프(100)에 의하여 발생되는 빛의 휘도가 높아진다.
이때 본 실시예에서는 이 반사판(150)을 별도의 부재로 마련하는 것이 아니라, 메인 플레이트(110)의 배면에 가시 광선을 반사할 수 있는 물질을 직접 증착하여 반사판을 형성시킬 수 있다. 따라서 별도의 부재를 취부하지 않아도 됨으로써 면발광 램프의 구조가 단순해진다. 또한 면발광 램프의 두께가 얇아지는 장점이 있다.
물론 가시광선을 반사시킬 수 있는 별도의 반사판을 면발광 램프의 배면에 부착하여 마련할 수도 있다.
그리고 메인 플레이트(110)를 가공함에 있어서, 메인 플레이트(110)의 전면 및 배면을 평면으로 형성시키는 것이 아니라 도 3에 도시된 바와 같이, 물결 형상으로 형성시킬 수도 있다. 이는 메인 플레이트(110) 중 관통공(112)이 형성되는 부분과 관통공이 형성되지 아니한 부분의 휘도가 다른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 관통공(112)이 형성되어 있는 부분의 휘도가 다른 부분보다 높아지는 문제점을, 굴절 현상을 이용하여 해결하는 것이다. 따라서 본 실시예에 따른 면발광 램프에 의하면 휘도 균일도가 우수한 빛을 얻을 수 있다.
또한 메인 플레이트(110)의 전면 및 배면을 물결 형상으로 형성시키는 경우에는 공기와 접촉되는 면적이 증가하여 메인 플레이트(110) 제조시 발생되는 열을 방열시킬 수 있는 면적이 증가하여 메인 플레이트의 냉각에 도움이 된다.
관통공(112)의 내면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 보호막(114)이 도포된다. 이 보호막(114)은 방전시에 전자가 관통공(112)의 면에 부딪쳐서 관통공의 면이 손상되는 것을 방지함과 아울러서 형광물질(130)이 관통공(112)의 면에 견고하게 부착될 수 있도록 한다.
그리고 보호막(114)의 상부에는 형광물질(130)이 도포된다. 형광물질(130)은 면발광 램프(100)에 전원이 인가되면 가시광선을 발산하는 역할을 한다. 이러한 형 광물질은, 인산염계 형광물질, 규산염계 형광물질, 텅스텐산염계 형광물질, 황화물계 형광물질 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
다음으로 메인 플레이트(110)의 양 측면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 전극부(120)가 부착되어 마련된다. 이때 전극부(120)에는 관통공(112)이 형성되는 위치와 대응되는 위치에 전극(122)이 취부되어 마련된다. 전극(122)이 취부되는 부분에는 소정 깊이의 오목부(124)가 형성된다. 이 오목부(124)는 원형 또는 다각형 등 다양한 형상의 단면적을 취할 수 있다.
본 실시예에 따른 전극부(124)에 마련되는 전극(122)은 내부형 전극일수도 있고, 외부형 전극일 수도 있다.
여기서 내부형 전극이라 함은, 전극(122)이 관통공(122)의 내부 공간에 위치되어 있어서 방전가스와 직접 접촉되는 구조의 전극을 말한다. 이 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 전극의 일단(122a)이 관통공으로 진입될 수 있도록 돌출되어 마련되며, 전극 타단(122b)이 전극부(120)의 외부로 노출된다. 이 전극 타단(122b)에 인버터가 각각 연결되어 전원이 인가되는 것이다.
또한 외부형 전극이라 함은, 전극(122)이 관통공(122)의 외부에 위치되어 방전가스와 직접 접촉되지 않는 구조의 전극을 말한다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 전극(122)이 전극부(120)의 배면 또는 전면에 부착되어 마련된다. 이때 외부형 전극에 있어서는 전극과 접촉되는 부분의 면적이 넓은 것이 램프의 효율을 향상시키기 때문에 전극의 표면을 주름지게 하고, 전극이 부착되는 부분의 형상은 이에 대응되는 형상으로 형성시킴으로써, 전극과 접촉되는 면적을 넓히는 것이 바람직하 다.
또한 같은 이유로, 전극부(120)에 형성되는 오목부(124)의 단면이 관통공의 단면보다 넓게되도록 형성시키는 것이 바람직하다.
외부형 전극에 있어서, 각 관통공(112)에 대응되는 전극(122)을 하나의 부재로 마련할 수 있는 장점이 있으며, 하나의 인버터에 의하여 모든 관통공에 전원을 인가할 수 있는 장점이 있다. 그러나 인가되는 전원의 전압은 내부형 전극보다 높아야 한다.
다음으로 전술한 관통공(112)과 전극부(120)에 의하여 형성되는 내부 공간에는 도 6에 도시된 바와 같이, 방전가스(140)가 채워진다. 이 방전가스(140)는 불활성 가스와 수은 기체로 이루어지는 것이 바람직하다.
불활성 가스는 주로 아르곤(Ar)과 네온(Ne)이 사용되는데, 아르곤은 전자를 활성화시키는 역할을 하며, 네온은 발광을 촉진시키는 역할을 한다. 물론 크세논(Xe) 같은 다른 불활성 기체도 사용될 수 있다. 그리고 전자와의 반응성이 우수한 수은 기체가 채워진다.
또한 본 실시예에 따른 면발광 램프(100)에도 그 전면에 도광판(160), 확산판(170), 프리즘 시트(180) 등을 더 취부함으로써, 조사되는 빛의 휘도를 높이고, 휘도의 균일도를 향상시킬 수 있다.
다음으로는 본 실시예에 따른 면발광 램프 제조방법을 설명한다.
도 7은 본 실시예에 따른 면발광 램프 제조방법의 각 공정을 도시하는 공정 도이다.
먼저 메인 플레이트 가공 공정(P110)이 진행된다. 메인 플레이트 가공 공정은 넓은 판상의 메인 플레이트(110)에 소정 간격으로 관통공(112)을 평행하게 형성시키는 공정이다. 본 실시예에서는 관통공을 별도로 형성시키는 것이 아니라 판상의 메인 플레이트를 성형할 때 동시에 관통공을 형성시킴으로써 한 번의 공정으로 메인 플레이트를 가공할 수 있다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 플레이트(110)의 전면 또는 하면의 형상을 평면이 아니라 물결 형상으로 형성시킬 수도 있다.
이렇게 하여 메인 플레이트(110)가 완성되면, 관통공 세척 공정(P120)이 진행될 수 있다. 이 공정은 메인 플레이트의 가공 공정 등에서 관통공(112)에 남아 있는 이물질을 제거하기 위한 공정이다. 즉 세척에 의하여 관통공의 내면을 깨끗하게 하여 보호막 및 형광물질이 잘 부착될 수 있도록 하며, 발광되는 빛의 휘도도 일정하게 하는 것이다. 따라서 관통공(112)의 내면이 깨끗하여 오염되지 아니한 경우에는 생략될 수 있는 것이다.
다음으로는 보호막 도포 공정(P130)이 진행될 수 있다. 이 보호막 도포 공정은 관통공의 내면에 얇은 보호막을 도포하여 형성시키는 공정이다. 본 실시예에서는 메인 플레이트(110)의 일 측면을 보호막 물질이 채워져 있는 보호막 배스(bath)에 담그고 다른 측면에서 흡입함으로써 관통공(112)의 내면에 골고루 보호막이 도포되도록 하는 방법을 사용한다. 본 공정은 면발광 램프의 특성을 향상시키기 위한 것으로 특정한 경우에는 생략될 수도 있는 것이다.
다음으로는 형광물질 도포 공정(P140)이 진행된다. 형광물질 도포 공정은 보호막(114)이 형성된 관통공(112)의 내면에 형광물질(130)을 얇게 도포하는 공정이다. 본 실시예에서는 형광물질 도포 공정을 보호막 도포 공정과 마찬가지 방식으로 진행한다.
다음으로는 형광물질 건조 공정(P150)이 진행될 수 있다. 형광물질 건조 공정은 도포된 형광물질을 건조시키고 경화시키는 공정이다. 본 실시예에서는 본 형광물질 건조 공정을 상온에서 24±2시간 동안 진행되도록 한다. 여기서 상온이라 함은, 평상의 온도를 말하는 것으로서, 약 15 ~ 25℃ 정도의 온도를 말한다. 본 공정은 부가적인 공정으로서 특정한 경우에는 생략될 수도 있는 것이다.
다음으로는 소성 공정(P160)이 진행된다. 이 소성 공정은 메인 플레이트(110)를 고온으로 가열함으로써 관통공(112) 내부의 불순 가스를 제거함과 동시에 형광물질(130)이 제대로 기능할 수 있도록 관통공(112)의 내면에 견고하게 부착시키는 공정이다.
본 실시예에서는 이 소성 공정을, 700±100℃의 온도하에서 진행되도록 한다.
다음으로는 전극부 부착 공정(P170)이 진행된다. 본 공정은 형광물질이 도포되고, 소성된 관통공(112)의 양 단에 전극부(120)를 부착하여 관통공(112)을 밀봉하는 공정이다. 이때 상기 전극부에는 전술한 내부형 전극 또는 외부형 전극이 취부되어 마련될 수 있다.
다음으로는 배기 공정(P180)이 진행된다. 배기 공정은 전술한 관통공(112)과 전극부(120)에 의하여 형성되는 밀폐공간 내에 존재하는 기체를 흡입하여 배출하는 공정이다. 이 밀폐공간 내에 산소 등이 남아 있는 경우에는 방전과정에서 열이 발생하는 등 문제가 발생하여 램프의 수명을 단축시키게 된다. 따라서 이 밀폐공간의 기체를 완벽하게 제거하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 관통공 내의 압력이 10-2 Torr 보다 낮은 압력이 되도록 배기 공정을 진행시킨다.
그리고 특정한 경우에는 전극부 부착 공정(P170)과 배기 공정(P190)이 동시에 진행될 수도 있다. 즉, 관통공(112) 내부의 기체를 흡입하여 제거하면서 전극부(120)를 부착하는 것이다. 따라서 전극부(120)의 부착이 완료되면 관통공(112) 내부가 진공상태가 되는 것이다.
다음으로는 발광용 가스 주입 공정이 진행된다. 본 실시예에서는 발광용 가스 주입 공정을 불활성 가스 주입 공정(P190)과 수은(Hg) 주입 공정으로 나누어 진행시킨다.
먼저 불활성 가스 주입 공정(P190)은 전술한 배기 공정에 의하여 진공상태가 된 관통공(112) 내부로 아르곤, 네온, 크세논 등의 불활성 가스를 주입하는 공정이다. 이 불활성 가스는 관통공(112) 내에서 방전을 돕는 역할을 한다. 본 실시예에서는 관통공(112) 내부의 압력이 10 ~ 200 Torr 가 되도록 불활성 가스를 주입한다.
다음으로는 수은 주입 공정(P200)이 진행된다. 관통공(112) 내부로 수은 기체를 공급하는 공정이다. 관통공(112) 내부로 수은 기체를 공급하는 방법은 여러가 지가 가능하다.
우선 수은 게터(getter)를 이용하는 방법이 있다. 수은 게터를 관통공에 인접한 부분에 취부하여 마련하고, 수은 게터가 취부된 곳의 외부에서 고주파를 인가하여 수은 기체를 관통공 내부로 확산시키는 방법이다. 그리고 수은 기체가 확산된 후 수은 게터가 취부된 부분을 제거한다. 수은 게터를 이용하여 수은을 주입하는 경우에는 전극부(120)의 형상을 도 8에 도시된 바와 같은 형상으로 형성시킨다. 즉, 전극부(120)에 형성되어 있는 오목부(124)와 연결되도록 주입공(126)을 형성시키고, 그 주입공(126)에서 연장되도록 주입관(128)을 형성시킨다. 그리고 이 주입관(128)의 소정 부분에 수은 게터(H)를 취부한다. 수은의 주입이 마무리된 후 주입공(126)을 밀봉함과 동시에 주입관(128)을 제거하는 것이다.
다른 방법으로는 수은 기체를 직접 관통공으로 주입하는 방법이 있다. 즉, 관통공(112)과 연결되도록 소정 위치에 주입공(126)을 형성시킨 후 그 주입공(126)을 통해서 수은 기체를 공급하는 것이다. 이 경우에는 전극부(120)의 형상을 도 9에 도시된 바와 같이, 주입공(126)만 형성되는 형상으로 형성시킨다. 그리고 이 주입공(126)에 별도의 가스 주입장치(I)를 사용하여 수은 기체를 주입하는 것이다. 이 가스 주입장치(I)에는 수은 기체를 저장하고 있는 수은 저장부(도면에 미도시)에 연결되는 분기관(B3)이 연결되어 있다. 따라서 이 분기관(B3)에 의하여 수은 기체를 관통공(112) 내부로 공급하는 것이다. 수은이 공급된 후에는 이 주입공(126)을 밀봉한다.
그리고 수은을 기체 상태로 주입하는 경우에는 별도의 가스 주입장치(I)를 사용하여 배기 공정(P180), 불활성 가스 주입 공정(P190) 및 수은 주입 공정(P200)을 동시에 진행할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 3개의 관이 분기되어 있는 가스 주입장치(I)를 주입관(126)에 연결한다. 이때 제1 분기관(B1)은 흡입장치(도면에 미도시)에 연결되어 있다. 따라서 흡입장치가 구동되어 제1 분기관(B1)을 통하여 관통공(112) 내부의 기체를 흡입하여 제거하는 것이다.
그리고 불활성 가스가 저장되어 있는 불활성 가스 저장부(도면에 미도시)에 연결되는 제2 분기관(B2)을 이용하여 불활성 가스를 소정 압력으로 관통공(112) 내부에 주입한다. 그리고 나서 수은 저장부(도면에 미도시)에 연결되어 있는 제3 분기관(B3)을 이용하여 수은 기체를 관통공(112) 내부에 주입하는 것이다. 이러한 방법으로 진행하면 세가지 공정이 연속적으로 진행되어 마치 하나의 공정처럼 수행될 수 있는 장점이 있다.
수은을 주입하는 또 다른 방법으로는 수은 액체를 주입하는 방법이 있다. 이 방법은, 먼저 수은 액체를 주입공을 통하여 관통공(112) 내부에 주입한 후, 주입공을 밀봉한다. 그리고 나서 관통공 내부를 가열하여 수은을 기화시키고 확산시키는 방법이다.
전술한 방법에 의하여 수은이 주입된 후에는, 공급된 수은이 관통공 내부로 균일하게 확산되도록 하기 위하여, 메인 플레이트를 가열하는 1차 확산 공정이 더 진행되는 것이 바람직하다. 이 공정은 주입된 수은을 관통공 내부로 균일하게 확산시키기 위한 공정이다. 본 실시예에서는 이 공정을 400±30℃ 의 온도에서 진행한다.
다음으로는 실링 공정(P210)이 진행된다. 이 실링 공정은 관통공(112)과 전극부(120)에 의하여 형성되는 공간이 외부와 차단되어 밀폐되도록 하기 위한 공정이다. 즉, 관통공 내에 불활성 가스 및 수은을 주입하기 위하여 형성되어 있는 주입공(126)을 밀봉하는 공정이다.
이때, 수은 게터(H)를 이용하여 수은을 주입하는 경우에는 주입공(126)을 실링함과 동시에 주입관(128)을 제거하는 커팅작업이 진행된다. 반면에 수은 기체를 이용하여 수은을 주입하는 경우에는 단순히 주입공(126)을 실링하는 작업만이 진행된다.
다음으로는 점등 검사 공정(P220)이 진행되는 것이 바람직하다. 이 공정은 제조된 면발광 램프(100)가 정상적으로 작동하는지 여부를 판단하는 공정이다. 따라서 면발광 램프에 전원을 인가하여 면발광 램프가 발광하는지 여부를 판단한다. 따라서 본 공정은 부가적인 공정이며, 특정한 경우에는 진행되지 않을 수도 있는 것이다.
램프가 정상적으로 발광하면 2차 수은 확산 공정(P230)이 더 진행되는 것이 바람직하다. 이 공정은 수은을 다시 한번 확산시키는 공정이다. 수은이 관통공(112) 내에 균일하게 확산되는 것이 램프의 효율 및 발광에 중요하기 때문에 다시 한번 수은을 확산시키는 것이다. 본 공정에서는 메인 플레이트(110)를 250 ~ 450℃로 가열하여 진행한다. 본 공정은 수은을 보다 균일하게 확산시킴으로써 보다 좋은 휘도의 빛을 얻기 위한 것이다. 따라서 본 공정은 부가적인 공정이며 특정한 경우에는 진행되지 않을 수도 있는 것이다.
또한 본 실시예에서는 메인 플레이트(110)의 전면에 도광판 광학 패턴을 형성시키는 러빙 공정을 더 수행할 수도 있다. 이 공정은 메인 플레이트의 가공 공정(P110)과 동시에 진행될 수도 있으며, 면발광 램프가 제조된 후에 별도로 진행될 수도 있다.
그리고 메인 플레이트(110)의 배면에 가시 광선을 반사하는 반사판(150)을 형성시키는 반사판 형성 공정이 더 수행될 수도 있다. 본 실시예서는 이 반사판 형성 공정을 메인 플레이트(110)의 배면에 가시 광선을 반사할 수 있는 반사 물질을 증착하여 반사판을 형성시킬 수도 있고, 별도의 반사판을 메인 플레이트의 배면에 부착하는 방식으로 진행할 수도 있다.
본 실시예에 따른 면발광 램프의 제조방법에 있어서, 메인 플레이트 가공(P110)을 제외하고는 하나의 연속된 공정으로 진행될 수 있다. 즉, 하나의 콘베이어 벨트 등을 이용하여 메인 플레이트를 이동시키면서 연속적으로 공정을 처리할 수 있는 것이다.
본 발명에 따르면 면발광 램프가 하나의 메인 플레이트에 의하여 구성되므로 구조적으로 안정하며, 제조가 간단하다. 따라서 대면적 엘시디 소재에 적합하며, 나아가서는 면적에 상관없이 용이하게 사용될 수 있는 장점이 있다. 또한 엘시디 소자 내에 면발광 램프를 취부하여 조립하는 과정에서도 개개의 램프를 취급하여 조립하지 않고, 하나의 모듈로서 조립하게 되므로 그 공정이 단순하고 조립이 용이 한 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 면발광 램프는, 여러가지 구성요소를 하나로 통합하므로 그 두께가 얇아지며, 고가의 부품을 사용하지 않아도 되므로 제조 단가가 대폭 낮아지는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 면발광 램프 제조방법에 의하면 대면적에 사용될 수 있는 면발광 램프를 한 공정에 의하여 제조하므로 대면적 엘시디 소자에 사용되는 대면적 면발광 램프를 단순한 공정에 의하여 용이하게 생산할 수 있는 장점이 있다. 특히, 여러가지 면적에 사용될 수 있는 면발광 램프를 다양하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 면발광 램프 제조방법은 내부형 전극과 외부형 전극에 모두 적용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (43)

  1. 평판표시소자 제조장치에 사용되는 백라이트용 면발광 램프에 있어서,
    적어도 1개의 관통공이 평행하게 형성되는 메인 플레이트;
    상기 메인 플레이트의 양 측부에 부착되어 마련되며, 상기 관통공과 대응되는 위치에 전극이 형성되고, 상기 관통공의 말단을 밀봉시키는 전극부;
    상기 관통공의 내면에 도포되어 마련되는 형광물질;
    상기 관통공과 전극부에 의하여 형성되는 내부 공간에 채워지는 발광용 가스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트는,
    가시광선이 투과될 수 있는 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트는,
    가시광선이 투과될 수 있는 아크릴 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트에는,
    그 전면에 도광판 광학 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트에는,
    그 배면에 가시광선을 반사하는 반사물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트는,
    상기 관통공이 형성되는 부분이, 상기 관통공이 형성되지 않는 부분보다 얇은 두께를 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전극부는,
    상기 전극이 상기 관통공의 내부 공간에 위치되는 내부형 전극인 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전극부는,
    상기 전극이 상기 관통공의 외부 공간에 위치되는 외부형 전극인 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전극부에는,
    상기 전극이 취부되는 부분에 오목부가 형성되되, 상기 오목부의 직경이 상 기 관통공의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전극은,
    그 표면이 주름진 형상이며, 상기 전극이 부착되는 전극부의 표면은 상기 전극 표면의 형상과 대응되는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  11. 제1항에 있어서, 상기 형광물질은,
    인산염계 형광물질, 규산염계 형광물질, 텅스텐산염계 형광물질, 황화물계 형광물질로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  12. 제1항에 있어서, 상기 발광용 가스는,
    아르곤(Ar), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 기체로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 두가지 이상을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  13. 제1항에 있어서, 상기 면발광 램프에는,
    상기 관통공의 면과 형광체 사이에 보호막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 메인 플레이트 상측에 도광판이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 메인 플레이트 상측에 확산판이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 메인 플레이트 상측에 프리즘 시트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 메인 플레이트 하측에 반사판이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프.
  18. 1) 적어도 1개의 관통공이 형성되도록 메인 플레이트를 가공하는 단계;
    2) 상기 관통공의 내면에 형광물질을 도포하는 단계;
    3) 상기 메인 플레이트를 소정 온도에서 소성하는 단계;
    4) 메인 플레이트의 양 측면에 전극부를 부착하는 단계;
    5) 상기 관통공 내의 기체를 제거하는 단계;
    6) 상기 관통공 내에 발광용 가스를 주입하는 단계;
    7) 상기 메인 플레이트의 관통공을 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 면발광 램프 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 1) 단계 수행후에 상기 관통공의 내면을 세척하는 세척단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 2) 단계 수행전에 상기 관통공의 내면에 보호막을 형성시키는 보호막 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 2) 단계 수행 후에 상기 형광물질을 건조시키는 형광물질 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 형광물질 건조 단계는,
    상온에서 24±2시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 3) 단계는,
    700±100℃의 온도하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  24. 제18항에 있어서, 상기 전극부에는,
    전극이 상기 관통공의 외부 공간에 위치되는 외부형 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 전극부에는,
    전극이 상기 관통공의 내부 공간에 위치되는 내부형 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  26. 제18항에 있어서, 상기 5) 단계에서는,
    상기 관통공 내의 압력이 10-2 Torr 이하가 되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  27. 제18항에 있어서, 상기 4) 단계와 5) 단계는,
    상기 관통공 내의 기체를 제거하면서 상기 전극부를 부착하여, 동시에 진행 되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  28. 제18항에 있어서, 상기 6) 단계는,
    a) 상기 관통공 내에 불활성 가스를 주입하는 불활성 가스 주입 단계;
    b) 상기 관통공 내에 수은 기체를 주입하는 수은 주입 단계;
    의 소단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 a) 단계와 b) 단계가 역순으로 진행되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 a) 단계와 b) 단계는,
    동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 a) 단계에서는,
    상기 관통공 내부의 압력이 10 ~ 200 Torr 가 되도록 불활성 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 b) 단계에서는,
    수은 게터(getter)를 사용하여 수은을 주입하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 b) 단계에서는,
    수은 기체를 직접 상기 관통공 내부로 주입하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  34. 제28항에 있어서, 상기 b) 단계는,
    수은 액체를 상기 관통공 내부로 주입하고, 기화시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  35. 제28항에 있어서,
    c) 상기 관통공 내부를 밀봉하는 밀봉 단계;
    d) 메인 플레이트를 소정 온도로 가열하여 수은을 1차적으로 확산시키는 제1 수은 확산 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 수은 확산 단계에서는,
    상기 메인 플레이트를 400±30℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 d) 단계 수행 후에, 상기 메인 플레이트를 다시 가열 하여 수은을 2차적으로 확산시키는 제2 수은 확산 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제2 수은 확산 단계에서는
    상기 메인 플레이트를 250 ~ 450℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  39. 제18항에 있어서,
    상기 7) 단계 수행 후에, 면발광 램프의 작동 여부를 확인하는 점등 검사 단계를 더 포함하는 면발광 램프 제조방법.
  40. 제18항에 있어서,
    상기 메인 플레이트의 전면에 도광판 광학 패턴을 형성시키는 러빙 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  41. 제18항에 있어서,
    상기 메인 플레이트의 배면에 가시 광선을 반사하는 반사판을 형성시키는 반사판 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 반사판 형성 단계는,
    상기 메인 플레이트의 배면에 가시 광선을 반사할 수 있는 반사 물질을 증착하여 반사판을 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 반사판 형성 단계는,
    상기 메인 플레이트의 배면에 가시 광선을 반사할 수 있는 반사 플레이트를 부착하여 반사판을 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 제조방법.
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