KR100614719B1 - 평판형 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상판 보호막 및 상판 형광막이 도포된 방전통로가 횡방향으로 다수 독립적으로 형성되도록 굴곡된 유리상판 ; 상기 상판과 봉합되며, 내면에 하판 보호막, 반사막 및 하판 형광막이 도포되며, 외면 양측단면에 방전을 일으키는 고전압이 인가되는 제1 외부전극을 가지는 하판을 포함하는, 평판표시장치의 패널 전면으로 빛을 조사하기 위한 백라이트유닛용 또는 일반조명용 평판형 형광램프에 있어서, 상기 상판 및 하판 양측단 내면에 각각 내부 보조전극막이 상판 및 하판 보호막 과 인접하여 연장 형성된 것을 특징으로 하는 평판형 형광램프에 관한 것으로서, 방전통로 내부에서 2차 전자의 방출을 촉진하여, 시동전압 및 시동 시간을 낮출 수 있고 광전효과 저하로 인한 암흑시동을 개선하는 효과를 얻을 수 있는 유용한 발명이다.

평판형 형광램프, 보조전극, 일함수, 암흑시동

Description

평판형 형광램프{Flat fluorescent lamp}

도 1은, 본 발명에 의한 평판형 형광램프 상판 평면도이다.

도 2는, 본 발명에 의한 평판형 형광램프 하판 저면도이다.

도 3은, 본 발명에 의한 평판형 형광램프 도1 A-B 단면 부분확대도이다.

도 4는, 본 발명에 의한 평판형 형광램프 도1 A'-B' 단면 부분확대도이다.

도 5는, 본 발명에 의한 평판형 형광램프 도1 A"-B" 단면 측부분확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상판 11 : 방전공간

12, 12' : 제2 외부전극 13 : 미세 연통홀

14 : 상판 보호막 15 : 상판 형광막

20 : 하판 21, 22 : 제1 외부전극

23 : 보조전극 24 : 하판 보호막

25 : 하판 형광막 26 : 봉합재

27 : 반사막 28, 28' : 내부 보조전극막

본 발명은 액정디스플레이(liquid crystal display: LCD)의 패널 전면으로 빛을 조사하기 위한 백라이트유닛(BLU)용 또는 일반조명용 평판형 형광램프에 관한 것으로서, 특히 다수의 직선형 독립 방전채널을 가지며, 상기 방전채널 상호연통을 위한 연통홀이 성형된 상판 ; 및 양측단부에 대향되는 제1 외부전극이 도포되며 상기 제1 외부전극과 평행 대향되도록 중앙부에 보조전극이 구비된 하판을 포함한 평판형 형광램프에 있어서, 상기 제1 외부전극에 겹치는 상판 및 하판 내면에 일함수가 낮은 산화물을 도포하여 내부 보조전극막을 제공함으로써 형광램프의 암흑시동을 개량함과 동시에 시동전압 및 방전전압을 낮출 수 있는 형광램프에 관한 것이다.

통상적으로, 평판표시장치(flat panel display: FPD)는 발광형 및 수광형으로 분류된다. 발광형으로는 전계발광소자(electro luminescence: EL), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel: PDP) 등이 있고, 수광형으로는 액정디스플레이가 있다. LCD는 그 자체가 발광을 하지 못하여 화상을 형성할 수 없으므로, 별도의 광원인 백라이트유닛(BLU)을 설치하여 화상을 관찰하여야 하며, 백라이트유닛에는 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL)로부터 조사되는 광을 확산판(diffusion sheet) 또는 도광판(LGP)을 이용하여 면광원으로 만드는 방 식, 대형화면에 균일한 휘도를 얻기 위하여 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp : EEFL)를 여러개 배치하여 면광원을 만드는 방식, 및 두장의 평판유리 사이에 방전가스와 형광체를 두고 방전을 이용한 면광원방식이 적용되고 있다. 그러나, 전자 두 방식을 적용한 디스플레이부의 생산공정은 조립을 위한 인력 및 시간이 다수 소요될 뿐 아니라, 상기 도광판 사용의 경우 빛의 손실이 크고, 휘도가 낮으며 대형 평판표시장치에는 적용하기 힘들다는 문제점이 있어, 최근에는 이러한 단점을 해소하고자 종래 CCFL이 이용된 BLU와는 달리 하나의 램프로 구성되어 있어 제조공정이 간소화될 수 있는 전자 마지막 방식인 평판형 형광램프가 차세대 BLU로 개발되고 있다.

상기 평판형 형광램프의 기본적인 발광원리는 전계에 의하여 가속된 전자가 불활성가스(inert gas) 및 소량의 수은이 내장된 방전공간에서 유동하며 수은과 충돌하면서 253.7nm의 자외선이 방출되고, 방출된 자외선이 방전공간 벽에 도포된 형광체를 여기시켜 가시광선을 방출하는 것으로서, 상기 방전공간은 방전채널과 동일한 의미로 해석된다.

평판형 형광램프는 전극 형성위치에 따라 내부전극방식 및 외부전극방식으로 분류될 수 있으며, 내부전극방식은 다시 시동방식에 따라 열음극시동방식 및 냉음극시동방식으로 구분될 수 있다. 상기 열음극시동방식은 필라멘트에 예열전류를 흘려 전자 방사물질을 방사함으로써 초기전자를 충분히 발생시킨 후 시동전압을 인 가하여 점등시키는 방법이며, 상기 냉음극시동방식은 방전공간 내부에 존재하는 1차 전자에 고압의 전계를 인가하여 전극에 충돌시켜 2차전자를 발생시키고, 상기 2차전자가 다시 유동하면서 수은과 충돌하여 발생되는 자외선을 형광체를 통하여 가시광선으로 변환시키는 원리이다. 상기 열음극시동방식을 구현하는 경우 초기 전자를 방출하기 위한 예열장치가 요구되어 구성이 복잡해지고, 내부 전극의 경우 전극손실로 인한 수명저하, 구성의 복잡성으로 인해 그 적용이 용이하지 아니하므로, 본 발명은 외부전극을 위주로 설명되지만 이에 국한되는 것은 아니며 내부전극방식에도 적용될 수 있음은 물론이다.

평판형 형광램프의 구성은 사행모양의 굴곡 성형유리를 상판으로 이용하고 패널유리를 하판으로써 봉합함으로써 방전통로를 이루는 방식과, 두 개의 패널유리 사이에 막대모양의 스페이서를 삽입함으로써 방전통로를 확보하는 방식으로 구분될 수 있다. 상기 사행모양의 상판 성형유리방식은 긴관을 S자 모양으로 연속적으로 구부려 사각형상을 이루는 방법으로 일반적으로 방전공간의 양단에 전극이 설치된다. 상기와 같은 방식은 긴 방전길이로 인하여 고 시동 및 방전전압이 요구되므로 열발생이 크고 관벽저항이 높아 효율이 낮으며, 휘도 균일성 또한 낮다. 특히 액정표시소자의 대형화로 인하여 요구방전전압을 위한 회로구현이 현실적으로 불가능하다는 문제점이 있었다.

한편, 상하판 패널유리방식의 경우에는 상판 성형유리방식보다는 휘도균일성 이 향상되지만, 방전공간(방전통로)이 다수의 긴 스페이서로 형성되므로 그 제조공정이 복잡하며, 상기 방전통로가 사각형 또는 마름모 형태를 이루기 때문에 방전을 위한 플라즈마 형성이 원통형 보다 불리하며 제조시 열충격에 의한 크랙발생이 증가하고, 다면의 가장자리에서 발광이 약화된다는 단점이 있었다.

또한, 상기 사행모양의 상판 성형유리방식 및 스페이서 개재방식 모두 이웃하는 채널간의 간섭현상과 방전이 용이한 채널로의 전자쏠림현상에 의한 휘도균일도 불량이 문제점으로 지적되었다.

한편, 종래 평판형 형광램프의 경우 암흑상태에서 장시간 방치할 경우 에이징(aging)시 발생하였던 다수의 자유전자들이 방전공간내의 이온들과 결합하여 그 수가 현저히 줄어들고 광전효과로 인한 자유전자 발생이 중단되므로 암흑시동에 문제점이 있었다.

본 발명자는 상판에 형성된 종래 사행형 방전공간의 확장으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 상대적으로 방전공간이 축소된 직선형 독립 방전채널을 가지며, 상기 방전채널 상호연통을 위한 연통홀이 성형된 상판을 포함한 평판형 형광램프를 제안하고자 한 바 있다. 상기 제안에 의하면 평판형 형광램프는 단면이 반원 또는 반타원 형태의 독립된 방전통로를 제공함으로써 방전통로의 중앙을 중심으로 둥근 형태로 형성되는 플라즈마 방전의 특성을 최대한 활용하는 것이며, 아울러 종래 다수의 긴 스페이서에 의해 형성된 사각형 또는 마름모 형태의 방전통로로 인한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이었다. 그러나, 상기 제안에 의한 평판형 형광램프의 암흑시동을 개량하기 위하여 외부전극과 겹치는 상하판 내부에 2차 자유전자의 발생이 용이한 부재를 삽입한다면 상기 암흑시동의 문제점이 개선될 수 있다는 착안하에 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 저 시동전압 및 단 시동시간의 평판형 형광램프를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광전효과 저하로 인한 암흑시동을 개선하기 위한 평판형 형광램프를 제공함에 있다.

우선, 본 발명의 기재에 있어서, 내면 및 외면 용어는, 상판 및 하판이 봉합됨을 상정하여 봉합공간 내부에 존재하는 면이 내면이라고 정의되며, 봉합공간 외부에 노출되는 면을 외면이라고 표현하기로 한다. 또한 상부 및 하부 용어는, 상판 및 하판 내면에 적층되는 위치를 기술함에 있어서, 봉합공간 내부로의 방향 부분을 상부로 정의하여, 예를들어 상판에 연속하여 제1층 및 제2층이 도포된 경우, 상기 제1층은 제2층의 하부에 적층된 것으로 이해된다.

상기 목적을 달성하기 위한 평판형 형광램프는 평판표시장치의 패널 전면으 로 빛을 조사하기 위한 백라이트유닛용 평판형 형광램프에 있어서, 다수의 직선형 독립 방전채널을 가지며, 상기 방전채널 상호연통을 위한 미세 연통홀이 성형되며, 상기 방전채널 내면에 상판 보호막 및 상판 형광체가 도포되는 상판 ; 및 상기 상판과 대향되며 내면에 하판 보호막, 반사막 및 하판 형광체가 인쇄되고 외면 양측단부에 제1 외부전극이 형성된 하판을 포함한 평판형 형광램프에 있어서, 상기 제1 외부전극과 대향되도록 하판 양측단부 내면에 하판 내부 보조전극막이 상기 하판 보호막 측단에 연장되어 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 외부전극과는 별도로 제2 외부전극이 상판 양측단부 외면에 도포될 수 있으며, 이 경우 상기 제2 외부전극이 형성된 상판 양측단부 내면에 상판 내부 보조전극막이 상판 보호막 측단에 연장되어 형성될 수 있다. 상기 방전채널 상호연통을 위한 미세 연통홀은 상기 직선형 독립 방전채널 횡방향 중앙부에 형성되는 것이며, 하판 외면 중앙부에 종방향으로 외부전극과 평행 대향되도록 보조전극이 형성될 수도 있다. 상기 연장이라는 용어는 상하판 내면 양측단 방향으로 연속하여 도포됨을 의미한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 하기 실시예에 의한 설명은 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 기술적 사상이 하기 설명에 의하여 한정되는 것은 아니다. 도1은 다수의 직선형 독립 방전채널을 가지며, 상기 방전채널 상호연통을 위한 연통홀이 상기 방전채널 횡방향 중앙부에 성형된 상판 평면도, 도2는 외면 양측단부에 형성된 제1 외부전극 및 상기 외부전극과 평행 대향되도록 중앙부에 종방향 도포된 보조전극이 형성된 하판 저면도이며, 도3은 도1 A-B 단면 부분확대도, 도4는 A'-B' 단면 부분확대도, 도5는 A"-B" 단면 측부분확대도이다.

본 발명에 의한 평판형 형광램프는 상판 보호막 및 상판 형광막이 도포된 방전통로(11)가 횡방향으로 다수 독립적으로 형성되도록 굴곡된 유리상판(10) ; 상기 상판(10)과 봉합되며, 내면에 하판 보호막, 반사막 및 하판 형광막이 도포되며, 외면 양측단면에 방전을 일으키는 고전압이 인가되는 제1 외부전극(21, 22)을 가지는 하판(20)과, 상기 방전통로 내부로 방전가스를 주입하고, 진공배기를 위한 배기구(도시되지 않음)를 포함한 평판형 형광램프에 있어서, 상판 및 하판 양측단 내면에 각각 내부 보조전극막(28, 28')이 상판 및 하판 보호막(14, 24)에 연장 형성됨을 특징으로 한다. 상기 내부 보조전극막(28, 28')은 일함수(work function)가 낮은 알카리금속 또는 알카리 토금속 산화물 피막이며, 바람직하게는 Cs₂SO₄ 또는 BaO 피막이나 이에 국한되지 않는다. 상기 보조전극막은 2차 전자 방출을 용이하게 위한 구성이다. 상기 상판의 각 방전통로(11) 횡방향 중앙부에는 방전통로(11)간 상호연통을 위한 연통홀(13)이 형성되며, 또한 상기 제1 외부전극(21, 22)과 평행 대향되도록 하판(20) 외면 중앙부에 보조전극(23)이 도포된다. 상기 상판(10) 외면 양측단부에는 제2 외부전극(12, 12')이 도포될 수 있다. 상기 유리상판(10)은 횡방향으로 다수의 독립적인 방전통로가 형성되도록 단면이 원형 또는 타원형으로 굴곡 성형되며, 각 방전통로 횡방향 중앙부에는 각 방전통로간 상호연통을 위한 미세 연 통홀(13)이 형성된다.

상기 각각의 방전통로(11) 내면에는 상판 보호막(14)/상판 형광체(15) 또는 형광체가 도포될 수 있으며, 상기 상판(10)과 대향되는 하판(20)의 내면에는 하판 보호막(24), 빛의 전면반사를 위한 반사막(27) 및 하판 형광체(25)가 인쇄될 수 있다. 상기 각각의 보호막(14, 24)은 초미립자 산화막이며, Y₂O₃, TiO₂, ZnO 또는 Al₂O₃막으로 구성되며 바람직하게는 직경이 30∼100nm의 초미립자 산화막이다. 상기 각각의 형광막(15, 25)은 바람직하게는 Al₂O₃ 또는 Y₂O₃ 산화막으로 코팅된 코팅형광막이다. 상기 형광체에 코팅되는 산화막은 초미립자 산화막으로서, 상대적으로 입자가 큰 형광체(3∼6㎛)주변에 코팅된다. 상기 상하판 보호막은 상하판 유리성분인 나트륨이온 및 수은과의 반응으로 발생되는 Na₂Hg의 흑색염 형성을 방지하고 휘도유지율을 향상시킴은 물론 형광램프의 수명을 연장시키고 암흑현상을 방지할 수 있다. 본 발명에서의 형광막은 통상의 형광체, 즉 적색을 방출하는 (Y, Gd)BO₃ : Eu 또는 Y₂O₃ : Eu ; 녹색을 방출하는 Zn₂SiO₄ : Mn 또는 BaAl₁₂O₁₉ : Mn ; 청색을 방출하는 BaMgAl₁₄O₂₃ : Eu 등 일 수 있으나, 바람직하게는 상기 형광체 입자가 초미립자 산화막으로 코팅된 코팅형광막이며, 상기 산화코팅막은 방전공간내에서 고에너지로 유통하는 전자 및 수은가스로부터의 충돌로 인한 형광체 손상을 방지하고 형광체 사이에 수은입자가 침투하는 수은 소모현상을 방지하여 휘도유지율 및 수명 을 향상시킬 수 있다. 상기 코팅형광막은 스크린 인쇄기를 이용한 인쇄방식으로 도포하는 것이 바람직하나, deeping, spray, dispensing 방법에 의할 수도 있다. 상기 상판(10) 및 하판(20)이 맞닿는 부분에는 분리를 방지하기 위하여 줄무늬 형태로 frit glass와 같은 유리봉합재가 인쇄되는 봉합부(26)가 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 봉합재는 상하판과 상호 열팽창계수 값이 유사하며, 투명도가 높은 재료로 구비된다.

본 발명에 의한 제1 외부전극(21,22)은 하판 외면에 인쇄를 통하여 하판 양측단에 종방향으로 형성되며, 보조전극(23)은 상기 제1 외부전극과 대향되도록 하판 외면 중앙부에 도포된다. 전극인쇄에는 스크린 프린트 공법 또는 에칭공법이 사용될 수 있으나 이에 국한되지 아니한다. 상기 외부전극의 방식은 내부전극 방식과 대비하여 전극으로 인한 빛의 불균일성을 막고, 국부적인 암화현상을 방지할 수 있는 구성이며, 상기 중앙부에 도포된 보조전극은 제1 외부전극이 하판 외면 양단부에 위치함에 따라 방전을 일으키기 위한 전극입력 전압이 높아져 입력전압 대비 방전효율이 떨어진다는 점을 보완하기 위하여 제시된 구성이다. 상기 보조전극은 제1 외부전극과는 별도의 도선으로 연결되어 0전위가 인가될 수 있도록 설치된다. 상기 보조전극은 통상 띠형상의 전극이 채용되나, 이에 한정되는 것이 아니고 띠형상의 전극에 표면 확장을 위한 여러 변형의 전극, 예를들어 일정한 직경의 원형이 타공되거나, 날일자(日)가 수직된 형상 등 각양의 전극이 가능하다. 상기 외면 형성 제1 외부전극(21,22) 및 보조전극(23)은 실버 또는 구리 등의 도전성 물질 로 도포된 것이며, 바람직하게는 반사도가 높은 은페이스트(silver paste)로 인쇄된 것이다. 상기 제1 외부전극(21,22)와는 별도로 상판 외면 양측단부에 제2 외부전극(12, 12')을 도포할 수 있다. 상기 제2 외부전극(12, 12')은 전극 면적 확대를 유도하여 음극강하전압이 감소하여 시동전압 및 방전전압이 낮아지고 전계가 전극의 상하부에 동일하게 형성되어 전자의 벽전하 형성을 용이하게 하여 방전효율을 높이는 역할을 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 평판형 형광램프를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의하여 본 발명은 한정되지 아니하며, 기술사상이 보호되는 범위내에서 응용될 수 있다.

본 발명에 의한 평판형 형광램프는 상하판 양측단 내면에 일함수가 낮은 금속산화물, 바람직하게는 알카리금속 또는 알카리토금속 산화물을 보조 전극막으로서 도입함으로써 방전공간 내부에서의 2차 전자의 방출을 촉진하여, 시동전압 및 시동 시간을 낮출 수 있고 광전효과 저하로 인한 암흑시동을 개선하는 효과를 얻을 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 상판 보호막 및 상판 형광막이 도포된 방전통로(11)가 횡방향으로 다수 독립적으로 형성되도록 굴곡된 유리상판(10) ; 상기 상판(10)과 봉합되며, 내면에 하판 보호막, 반사막 및 하판 형광막이 도포되며, 외면 양측단면에 방전을 일으키는 고전압이 인가되는 제1 외부전극(21, 22)을 가지는 하판(20)을 포함하는, 평판표시장치의 패널 전면으로 빛을 조사하기 위한 백라이트유닛용 평판형 형광램프에 있어서, 상기 상판 및 하판 양측단 내면에 각각 내부 보조전극막(28, 28')이 상판 및 하판 보호막(14, 24)과 인접하여 연장 형성된 것을 특징으로 하는 평판형 형광램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 내부 보조전극막은 Cs₂SO₄ 또는 BaO 막인 것을 특징으로 하는, 평판형 형광램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 상판 외면 양측단부에 제2 외부전극이 더욱 도포되는 것을 특징으로 하는, 평판형 형광램프.

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