KR100697260B1

KR100697260B1 - 엘씨디 백라이트용 평판 램프

Info

Publication number: KR100697260B1
Application number: KR1019990021894A
Authority: KR
Inventors: 유형석; 배정국; 황인선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-06-12
Filing date: 1999-06-12
Publication date: 2007-03-21
Also published as: KR20010002206A

Abstract

본 발명은 LCD 백라이트로 사용되는 램프 판넬에 관한 것으로서,

스페이서를 사이에 두고 두 매의 글래스 기판을 겹쳐서 판넬을 형성하고 그 내면에 양 극성의 전극, 전극을 덮는 절연체막, 형광체막을 형성하고 상기 기판 사이의 공간은 불활성 기체를 저압으로 채워넣어 밀봉 형성한 램프 판넬에 있어서, 상기 스페이서의 측면에도 형광체 막이 형성되거나 스페이서가 자외선을 투과시키는 QUARTZ로 됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 평판형 램프에서 스페이서에 의한 어두운 점 때문에 이를 백라이트로 사용할 경우 LCD 화면에 점이 생기는 문제와 점을 없애기 위한 확산판 등으로 휘도가 떨어지는 문제를 방지할 수 있다.

평판 램프. 백라이트, LCD, 스페이서

Description

엘씨디 백라이트용 평판 램프{LCD having flat lamp type backlight}

도1은 종래의 평판형 형광방전램프의 기본적 구성을 나타내는 개략도이다.

도2는 평판형 형광방전램프에서 어두운 점이 나타나는 현상을 보여주는 도면이다.

도3은 본 발명의 제 1 구성에 따른 일 실시예를 나타내는 도면이다.

도4는 본 발명의 제 1 구성의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도5는 본 발명의 제 2 구성에 따른 실시예를 나타내는 것으로서, 스페이서의 재질로 quartz를 사용한 예이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 하부 글래스 기판 13: 전극

15: 절연체막 17: 보호막

19: 스페이서 20,21: 형광체막

23: 상부 글래스 기판 24: 어두운 점

26: 플라즈마 29: QUARTZ 스페이서

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트로 사용될 수 있는 평판 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광방전형 평판 램프의 판넬 두께 유지용 스페이서 구조에 관한 것이다.

정보화 사회의 발전에 있어서 화면 표시장치는 그 중대한 기반 요소가 된다. 정보화 사회의 발전에 따라 화면 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있다. 대면적과 고품위의 화면 구현이라는 일반적인 요구에 부응하면서 현재 가장 보편적으로 사용되는 것이 CRT(Cathode Ray Tube)이다. 한편 LCD는 경량, 박형, 저소비전력이라는 특장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT를 대체하면서 발전하고 있다. 특히 TFT(Thin Film Transistor) LCD 분야의 발전은 획기적인 것으로 현대의 고품위 화상 표시장치로서의 요구에도 부응할 수 있어서 노트북 컴퓨터의 모니터 같은 이동형의 용도 외에도 텔레비젼 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

LCD가 이러한 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌는데 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 LCD 고유의 특장점이라 할 수 있는 경량, 박형, 저소비전력의 성질과 배치되는 측면이 많이 있다. 따라서 LCD가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저소비전력의 특징을 가능한 한 유지하면서도 고정세, 고휘도, 다양한 컬러표시 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건 이 걸려있다고 하겠다.

화면의 고품위화와 관련하여 화면을 표시하는 광원이 문제가 된다. 표시광원이 특히 LCD에서 문제가 되는 것은 LCD 자체가 발광능력을 갖지 않기 때문이다. 종래의 TN, STN 등 초기 LCD에서는 외부 광원을 이용하는 반사형이 많았고, 정보표시의 기능이 한정되어 있고, 화면이 작았으므로 광원이 있는 경우에도 반사형 LCD에서 전방이나 측방에 작은 램프를 추가하는 방식이 많이 사용되었다.

그러나 화면이 대면적화 되고 고품위의 요구가 점증하면서 전방이나 측방에 광원을 설치하는 방식보다 화면 뒤에 광원을 설치하고 빛이 액정 판넬을 통과하면서 화상을 표시해주는 백라이트 방식을 많이 사용하게 되었다. 백라이트 방식 LCD의 광원으로는 EL(Electro luminascence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Flourscent Lamp), HCFL(Hot Cathode Flourscent Lamp) 등을 사용하며, 특히, 수명이 길고 소비전력이 작으며 얇게 형성할 수 있는 CCFL 방식이 대화면 컬러 TFT LCD에서 많이 사용된다.

CCFL 광원은 Penning effect를 이용하기 위해 아르곤, 네온 등을 첨가한 수은 가스를 저압으로 봉입한 형광방전관을 사용하고 있다. 관의 양 끝에는 전극이 형성되는데 음극은 판상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 방전관 내의 하전 입자가 판상의 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다. 이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 발출하게 한다.

이러한 형광방전관은 액정 판넬의 아래쪽에 여러 개가 직접 화면을 비추도록 직하형으로 설치되기도 하고, 액정 판넬의 양단 하측에 설치되어 도광판 및 반사판에 의해 화면을 비추도록 에지(EDGE)형으로 설치되기도 한다. 그리고 화면의 휘도 균일성을 개선하기 위해 액정 판넬과 광원 사이에는 확산판 등의 확산장치가 설치된다. 대화면의 경우 에지형을 채택하는 경우가 많은데 에지형의 경우 휘도가 낮고, 직하형의 경우 박형화하기 어렵고 온도에 의한 휘도저하가 심하며 휘도의 균일성이 낮다는 문제가 있다.

그리고 대화면 컬러 TFT LCD에 주로 사용되는 CCFL형 백라이트의 경우, 방전관에 봉입된 가스의 주성분이 수은이므로 금속과의 결합으로 쉽게 아말감을 형성하여 램프의 수명이 줄어들기 쉽고, 온도의 변화에 따른 휘도의 변화가 심하며, 특히 최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 맹독성의 중금속인 수은 사용에 따른 폐기물의 처리 등이 문제가 되고 있다. 따라서 이들 문제점을 개선할 수 있는 새로운 백라이트의 개발이 요청되고 있다.

이러한 요청에 따라 새로운 무수은 램프가 개발되고 있으며 그 가운데 하나로 크세논(Xe)을 사용하는 평판형 형광방전램프가 유럽특허 WO 98/11596에 소개되어 있다.

도1은 평판형 형광방전램프의 기본적인 구성을 나타내는 개략도이다. 그 구성을 보면 하부 글래스 기판(11)에 두 전극(13)이 함께 형성되어 면방전 방식을 채택하고 있으며, 전극 위로 절연체막(15)과 주로 산화 마그네슘을 사용하는 보호막(17)이 적층되어 있으며, 상판 글래스 기판(23)의 내면에는 형광체(21)가 적 층되어 있다. 상판과 하판은 스페이서(19)를 통해 일정 간격을 유지하고 있다.

원리적으로는 수은 형광방전관과 동일하게 글로우(glow) 방전을 이용하는데 방전전압이 인가되면 봉입된 저압 가스물질이 여기되면서 플라즈마(26) 상을 이루고 이 가스물질에서 나오는 자외선이 방전관 표면의 형광체를 여기시켜 가시광선을 내개 된다. 평판형 형광방전램프와 동일한 원리의 PDP형 램프 판넬에는 PDP에도 여러 가지 현태가 있듯이 직류전류형 대향전극형 등의 다른 형태가 있으며 이들도 LCD 백라이트로 채택될 수 있을 것이다.

그런데 평판형 형광방전램프에서 램프 판넬의 상하 기판 사이 간격을 유지하도록 하는 스페이서가 있는 곳에는 상판 내면에 적층된 형광체가 스페이서에 눌려 가려지므로 이 부분의 형광체는 크세논 가스에서 발생된 자외선에 의해 여기되지 못한다.

이러한 현상은 스페이서가 글래스 재질로 형성되어 자외선이 투과하지 못하기 때문이다. 따라서 이 부분은 가시광선을 방출하지 못하므로 어두운 점(24)이 된다. 도2는 평판형 형광방전램프에서 어두운 점이 나타나는 현상을 보여주는 도면이다. 이러한 요소는 플레논 램프의 평판면상의 휘도 균일성을 떨어뜨리고 따라서 액정 판넬의 휘도 균일성을 떨어뜨리는 원인이 된다.

본 발명은 무수은 평판 램프의 일종으로 개발되는 평판형 형광방전램프를 백라이트로 사용하는 LCD에 있어서, 평판형 형광방전램프 판넬의 스페이서가 위치한 부분의 어두운 점으로 인하여 LCD의 화면에 휘도 불균일성이 생기는 것을 억제할 수 있는 개선된 램프 판넬을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 램프 판넬의 제 1 구성은 스페이서를 사이에 두고 두 매의 글래스 기판을 겹쳐서 판넬을 형성하고 그 내면에 양 극성의 전극, 전극을 덮는 절연체막, 형광체막을 형성하고 상기 기판 사이의 공간은 불활성 기체를 저압으로 채워넣어 밀봉 형성한 램프 판넬에 있어서, 상기 스페이서의 측면에도 형광체 막이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 스페이서의 측벽에 형광체막을 형성하는 방법으로는 먼저 스페이서 표면 전체에 형광체막을 형성하고 양 기판을 겹쳐 조립하기 전에 스페이서를 개재시키는 방법, 일단 상부 기판 내면에 스페이서를 부착한 다음 그 위로 형광체 막을 형성시키는 방법, 상부 기판에 스페이서를 일체로 형성한 다음 형광체막을 형성시키는 방법 등을 생각할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 램프 판넬의 제 2 구성은 스페이서를 사이에 두고 두 매의 글래스 기판을 겹쳐서 판넬을 형성하고 그 내면에 양 극성의 전극, 전극을 덮는 절연체막, 형광체막을 형성하고 상기 기판 사이의 공간은 불활성 기체를 저압으로 채워넣어 밀봉 형성한 램프 판넬에 있어서, 스페이서의 재질로 플라즈마에서 발생한 자외선이 투과할 수 있는 QUARTZ를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.

도3은 본 발명의 제 1 구성에 따른 일 실시예를 나타내는 도면이다. 여기서는 상하부 글래스 기판(11,23)을 각각 가공하고 스페이서(19)도 먼저 형광체막(20)을 코팅한 다음 하부 글래스 기판(11)에 스페이서(19)를 붙이고 판넬을 조립하는 방법을 사용한다. 따라서 스페이서 상부와 측벽의 표면 모두에 형광체막(20)이 존재한다. 이러한 평판 램프에서는 플라즈마(26)에서 발생한 자외선이 스페이서(19) 벽면에 닿으면 종래에는 대부분 투과하여 스페이서 윗부분의 형광체는 발광하지 않았으나 본 예에서는 먼저 측벽의 형광체가 여기되어 가시광선을 발생시킨다. 각 형광체는 하나의 독립된 광원을 형성하고 가시광선은 스페이서로 입사하여 스페이서를 통과할 수 있으므로 스페이서 위쪽으로도 가시광선이 방출되고 종래의 어두운 점은 사라지게 된다.

도4는 본 발명의 제 1 구성의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 여기서는 스페이서(19)와 상부 글래스 기판(23) 사이에 형광체가 존재하지 않는다. 본 예에서도 도2의 경우에서와 같이 플라즈마(26)에서 발생한 자외선이 스페이서 측벽에도 형성된 형광체막(20)을 자극하여 가시광선을 발생시키고 이 가시광선은 스페이서를 투과하여 스페이서 위쪽으로도 방출되므로 종래와 같은 어두운 점은 사라지게 된다.

이러한 상태를 만드는 방법은 상부 글래스 기판에 먼저 스페이서를 부착한 상태에서 형광체막을 적층하는 방법과 상부 글래스 기판 내면에 처음부터 일체로 스페이서를 형성하는 방법이 있다. 그리고 글래스 기판의 내면에 스페이서를 일체로 형성하는 방법으로는, 글래스 기판면을 가열 등의 방법으로 무르게 한 다음 성형틀로 압연하여 스페이서를 성형하는 성형가공법, 글래스 기판면을 기계적인 방법으로 그라인딩하여 스페이서를 형성하는 그라인딩법, 기판면을 화학적으로 식각하여 스페이서를 형성하는 에칭법 등을 들 수 있다. 샌드 블러스팅과 같은 방법도 일종의 기계적인 그라인딩 방법으로 생각할 수 있다.

도5는 본 발명의 제 2 구성에 따른 실시예를 나타내는 것으로서, 여기서는 스페이서에 형광체막을 형성하는 대신에 quartz 스페이서(29)를 사용한다. quartz는 자외선을 투과시키므로 플라즈마에서 발생하여 스페이서에 입사되는 자외선은 스페이서에서 굴절되면서 입사하여 스페이서 위쪽의 형광체를 자극하여 여기시키고 형광체가 가시광선을 방출하게 한다. 따라서 종래에 스페이서 위쪽에 생기는 어두운 점은 사라지게 된다.

이상의 실시예에서 도면은 스페이서가 단면이 직사각형을 가지는 원기둥이나 사각기둥을 전제한 것이나 다른 형태를 가지는 경우도 동일한 원리를 적용시킬 수 있다. 종래에는 스페이서로 인한 어두운 점을 조금이라도 줄이기 위해 형광체와 닿는 면적을 줄일 수 있는 뾰족한 스페이서를 하면에 부착하여 조립하는 방법을 많이 사용하였으나 본 발명의 경우 이런 점을 특별히 고려할 필요가 줄어든다.

본 발명에 따르면 종래의 평판형 형광방전 램프에서 스페이서에 의한 어두운 점이 생기고 이 점으로 인해 이 램프를 백라이트로 사용하는 LCD 화면에 점이 생기는 문제점을 없애기 위한 확산판 등으로 휘도가 떨어지는 문제를 방지할 수 있다. 따라서 확산판을 사용하지 않거나 사용 갯수를 줄일 수 있으므로 박형화와 휘도 증가에 도움이 된다.

Claims

상부 글래스 기판;

상기 상부 글래스 기판과 마주하여 결합하고, 상기 상부 글래스 기판과 마주하는 면에 형성된 양 극성의 전극을 구비하는 하부 글래스 기판;

상기 상부 글래스 기판과 상기 하부 글래스 기판과의 사이에 개재되어 상기 상부 글래스 기판과 상기 하부 글래스 기판과의 사이에 불활성 기체를 충진하기 위한 공간을 형성하는 스페이서; 및

상기 상부 글래스 기판의 내면에 형성되어 광을 발생하고, 상기 스페이서가 형성된 영역에서도 상기 광이 출사되도록 적어도 상기 상부 글래스 기판과 상기 스페이서와의 사이 또는 상기 하부 글래스 기판과 상기 스페이서와의 사이에 개재된 형광체막을 포함하고,

상기 형광체막은 상기 스페이서가 형성된 영역에서 적어도 상기 하부 글래스 기판 또는 상부 글래스 기판과 접하며,

상기 불활성 기체가 충진된 공간은 상기 스페이서에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 형광체막은 상기 스페이서의 측면을 커버하는 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서는 상기 상부 글래스 기판과 일체로 형성되고,

상기 형광체막은 상기 스페이서와 상기 하부 글래스 기판과의 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
제 3 항에 있어서,

상기 스페이서는 상기 상부 글래스 기판의 내면을 무르게 한 다음 성형틀로 압연하여 형성된 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
제 3 항에 있어서,

상기 스페이서는 상기 상부 글래스 기판의 내면을 샌드 블러스팅으로 가공하여 형성된 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
제1항에 있어서,

상기 스페이서는 석영(quartz)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.
양 극성의 전극이 구비된 하부 글래스 기판;

상기 하부 글래스 기판과 서로 마주하여 결합하고, 상기 하부 글래스 기판 사이에 불활성 기체를 충진하기 위한 공간을 형성하도록 상기 하부 글래스 기판과 마주하는 내면으로부터 돌출되어 형성된 스페이서를 갖는 상부 글래스 기판; 및

상기 상부 글래스 기판의 내면 및 상기 스페이서를 커버하여 광을 발생하고, 상기 스페이서가 형성된 영역에서 상기 하부 글래스 기판과 접하는 형광체막을 포함하고,

상기 불활성 기체가 충진된 공간은 상기 스페이서에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 엘시디 백라이트용 평판 램프.