KR100828588B1

KR100828588B1 - 액정표시장치의 백라이트용 평면형광램프 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100828588B1
Application number: KR1020060074703A
Authority: KR
Inventors: 손상호; 박이순; 정윤철; 정병현
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-05-09
Also published as: KR20080013325A

Abstract

본 발명은 방전셀 내부에 원통형의 렌즈를 간격재로 사용하여 별도의 확산판이 없어도 화질의 품질과 휘도를 증가시킬 수 있는 평면형광램프 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전면 유리기판은 저면에 형성되는 투명전극과 상기 투명전극 저면에 플라즈마 이온들의 충격을 방지하기 위하여 형성되는 산화물보호막으로 구성되고, 배면 유리기판은 상면의 내부에 방전을 위한 공간이 생기도록 가장자리를 따라 형성되는 격벽과, 상기 내부 공간의 바닥면에는 형성되는 형광체층, 유리기판의 배면에 형성되는 다수개의 금속전극으로 구성되며, 상기 전면 유리기판과 배면 유리기판이 봉지재에 의해 합지되어 형성되는 방전셀 내부에는 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재가 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 형광체에서 발생되어 측면으로 입사되는 가시광을 수직인 상형으로 꺾이게 함으로써, 전면 유리기판 상에 나타나는 음영을 제거하여 별도의 광확산판이 요구되지 않아 램프의 휘도를 개선하고 제조 비용을 현저히 줄일 수 있다.

LCD, 백라이트, 평면형광램프, 실린더리컬 렌즈, 휘도

Description

액정표시장치의 백라이트용 평면형광램프 및 그 제조 방법{Flat Fluorescent Lamp and Fabrication method thereof for the LCD Backlight unit}

도 1 및 도 3은 종래의 기술에 따른 평면형광램프의 구조를 나타낸 단면도,

도 2 및 도 4는 종래의 기술에 따른 평면형광램프의 구조를 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평면형광램프의 구조를 나타낸 단면도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평면형광램프의 구조를 나타낸 평면도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 유리봉의 광 진행구조를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평면형광램프를 제조하는 공정을 나타낸 순서도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11,11',51 : 전면 유리기판 12,12',52 : 투명전극

13,13',53 : 형광체층 14,14',54 : 배면 유리기판

15,15',55 : 금속전극 19,19',59 : 간격재

56 : 산화물보호막 57 : 봉지재

58 : 방전셀

본 발명은 LCD 백라이트용 평면형광램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방전셀 내부에 원통형의 렌즈를 간격재로 사용하여 별도의 확산판이 없어도 화질의 품질과 휘도를 증가시킬 수 있는 평면형광램프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되고 있으며, 이에 따라 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등의 여러 가지 평판형 표시 장치가 연구 개발되어 활용되고 있다. 여기서 LCD는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 노트북이나 컴퓨터 모니터, 텔레비젼 모니터 등으로 다양하게 사용되고 있다. 그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 별도의 광원을 필요로 한다. 따라서 이러한 LCD의 구조는 액정표시패널 외에 상기 액정표시패널의 광원으로 백라이트 유닛을 더 포함하여 구성된다.

이러한 LCD 등의 평판 표시 장치에 대한 백라이트나 조명용 광원으로는 휘도가 높고 다양한 칼라 표시가 가능한 평면 램프용 소자로서 EL(Electro Luminescence) 소자나 LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), FFL(Flat Fluorescent Lamp) 등이 많이 사용되고 있다.

여기서 백라이트나 조명용, 광원용으로 사용되고 있는 평면형광램프(FFL)는 일반적으로 상판과 하판 및 그 사이에 형성되는 방전셀로 구성된다. 도 1은 종래의 기술에 따른 LCD의 백라이트에 사용되는 평면형광램프의 구조를 나타내었다.

도 1을 참조하면, 상판은 전면 유리기판(11)에 진공증착법으로 형성된 평면형태의 투명전극(12)과 투명전극(12)의 아래에 후막 인쇄된 백색 형광체층(13)이 형성된다. 하판은 배면 유리기판(14) 상에 후막 인쇄법으로 형성한 금속전극(15)과 금속전극(15) 위에 후막 인쇄된 백색 유전체층(16), 백색 유전체층(16) 위에 후막 인쇄된 백색 형광체층(13)이 형성된다.

또한, 상판과 하판은 프리트 유리(frit glass)를 주성분으로 하는 봉지재(17)에 의해 용융합착되어, 상판과 하판 사이에서 기체 방전이 일어날 수 있는 공간으로 방전셀(18)이 형성된 구조를 이룬다.

여기서 방전셀(18)에 헬륨(He) 등의 방전용 혼합가스를 주입하기 위하여 방전셀(18) 내부의 공기를 빼어낼 때, 전면 유리기판(11)과 배면 유리기판(14)은 대기압에 의한 큰 힘을 받게 되어 전면과 배면의 유리기판이 휘어지거나 심할 경우 파손될 수 있다. 이것을 방지하기 위해 방전셀(18) 내부의 곳곳에는 원형 혹은 판상 모양의 유리재질의 간격재(19,spacer)를 산포시켜 전면 유리기판(11)과 배면 유리기판(14)을 지지하도록 구성된다.

그러나 방전셀(18) 내부에 산포되는 간격재(19)의 직경이나 두께가 균일하지 않는 경우 간격재(19)는 방전셀(18) 내에서 굴러다니거나 미끄러지기 때문에 도포된 형광체층(13)에 치명적인 손상을 일으켜 품질이나 수율의 저하를 초래하게 된 다. 또한, 방전셀(18) 내부에 산포된 간격재(19) 부분에는 형광체층(13)이 간격재(19)에 의해 가려지게 되어 이 부분의 형광체는 자외선에 의해 여기되지 못한다.

즉, 자외선은 유리기판을 통과하는 비율이 낮고 가시광선은 유리기판을 통과하는 비율이 높은 특성을 갖고 있으므로 방전 가스에 의해 발생된 자외선이 간격재(19)를 통과하지 못하게 되어, 도 2에 도시된 바와 같이 결국 평면형광램프는 부분적으로 가시광선이 발생되지 않아 부분적으로 어두운 음영(21)을 나타내게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 간격재(19')가 배면 유리기판(14')과 일체로 형성된 구조의 평면형광램프가 개발되었으나, 이러한 구조에서는 간격재(19') 부분에서는 형광체층(13')이 형성되지 않아 도 4에 도시된 바와 같이 간격재(19') 부분에는 어두운 음영(21')을 나타내게 된다.

따라서 도 2와 도 4에 나타난 어두운 음영(21,21')을 제거하기 위해서는 도 1 및 도3에 도시된 바와 같이 별도의 광확산판(10,10')을 구비하여야 한다.

그러나 이와 같이 광확산판(10,10')은 그 자체가 고가(高價)로서 제조비의 상승을 초래할 뿐만 아니라, 고분자 수지로 된 기재를 사용하기 때문에 기체 방전시 나오는 자외선에 의해 확산판이 열화되어 누렇게 변하는 황변현상을 일으키므로 화질의 품질을 현격하게 떨어뜨리고, 전면 유리기판(11)을 빠져 나오는 가시광선을 상당 부분 흡수하거나 반사시키므로 소자의 휘도 감소를 초래하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전면 유리기판과 하면 유리기판 사이에 형성되는 방전셀 내부에서 각 유리기판을 지지하기 위한 간격재가 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상으로 구성되어, 형광체에서 발생되어 측면으로 입사되는 가시광을 수직인 상형으로 꺾이게 함으로써, 종래의 평면형광램프에서 발생되는 음영을 해소할 수 있어 별도의 광확산판이 요구되지 않아 램프의 휘도를 개선하고 제조 비용을 현저히 줄일 수 있는 백라이트용 평면형광램프 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평면형광램프는 전면 유리기판과 배면 유리기판 사이에 방전셀이 형성되어 전원이 인가됨에 따라 빛을 조사하는 평면형광램프에 있어서, 상기 전면 유리기판은 저면에 형성되는 투명전극과 상기 투명전극 저면에 플라즈마 이온들의 충격을 방지하기 위하여 형성되는 산화물보호막으로 구성되고, 상기 배면 유리기판은 상면의 내부에 방전을 위한 공간이 생기도록 가장자리를 따라 형성되는 격벽과, 상기 내부 공간의 바닥면에는 형성되는 형광체층, 유리기판의 배면에 형성되는 다수개의 금속전극으로 구성되며, 상기 전면 유리기판과 배면 유리기판이 봉지재에 의해 합지되어 형성되는 방전셀 내부에는 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재가 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 배면 유리기판의 방전 공간에는 상기 간격재의 양단부가 삽입되기 위한 홈이 형성되고, 상기 원통형 유리봉 형상의 간격재는 내부가 유리질로 채워진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 평면형광램프 제조 방법은 전면 유리기판과 배면 유리기판 사이에 방전셀이 형성되어 전원이 인가됨에 따라 빛을 조사하는 평면형광램프의 제조 방법에 있어서, 유리기판의 저면에 진공증착법으로 평면 형태의 투명전극을 형성하는 단계와 상기 투명전극 저면에 이온들의 충격을 방지하기 위한 산화물 보호막을 형성하는 단계로 구성되는 전면 유리기판 제조 공정;과, 사각의 유리기판에 가장자리 네모서리를 남기고 내부에 방전 공간을 형성하는 단계와 상기 유리기판의 배면에 후막 인쇄법을 이용하여 금속전극을 형성하는 단계, 상기 방전 공간 내면에 후막 인쇄법 혹은 분사법을 이용하여 형광체층을 형성하는 단계로 구성되는 배면 유리기판 제조 공정; 상기 배면 유리기판 내부에 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재를 배치하고, 프리트 유리가 주성분인 봉지재를 이용하여 상기 전면 유리기판과 배면 유리기판을 용융합착하는 방전셀 형성 공정; 및 상기 방전셀 내부의 공기를 제거하고, 방전을 위한 혼합가스를 주입하는 방전가스 주입공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 방전 공간을 형성하는 단계는 성형법이나 캐스팅법, 샌드블라스팅법, 식각법 중 어느 하나를 이용하여 공간을 형성하며, 상기 배면 유리기판 제조 공정은 상기 유리기판의 네모서리에 상기 간격재의 양단부가 삽입되기 위한 홈이 형성되도록 상기 방전 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평면형광램프의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배면 유리기판의 방전 공간 내부에 간격재가 배치된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 평면형광램프는 전면 유리기판(51)과 배면 유리기판(54)이 봉지재(57)에 의해 합지되어 그 사이에는 방전셀(58)이 형성된 구조를 이룬다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 전술한 전면 유리기판(51)의 저면에는 투명전극(52)이 형성되며, 투명전극(52)의 저면에는 다시 산화물보호막(56)이 형성된다. 여기서 투명전극(52)은 교류 전원이 인가되는 전면 전극으로 유리기판에 진공증착법에 의해 금속이 증착되어 형성되며, 투명전극의 저면에는 기체가 방전을 일으킬 때 플라즈마 이온들의 충격을 막기 위하여 산화물보호막이 형성된다.

전술한 배면 유리기판(54)의 상면에는 방전 공간(58)이 형성되고 방전 공간(58)의 내면에는 형광체층(53)이 형성되며, 유리기판의 저면에는 금속전극(55)이 형성된다. 여기서 방전 공간(58)은 사각형상의 유리기판 중안 내부를 제거하여 공간을 형성하는 것으로, 두께가 수 mm인 유리를 성형법(molding)이나 캐스팅법(casting), 샌드블라스팅법(sandblasting), 식각법(etching) 등을 이용하여 가장자리 네모서리 부위에 격벽이 생기도록 가운데 부위를 파내어 형성된다. 이러한 방전 공간에는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 유리봉 형상의 간격재(59)가 배치되 는 것으로, 전면 유리기판(51)의 상면으로 균일한 빛이 출광되기 위하여 상기 원통형 유리봉의 양 단부가 격벽내부로 삽입될 수 있도록 격벽에 'A'와 같은 홈이 형성될 수 있다.

또한, 유리기판의 배면에는 은(Ag)풀 등을 인쇄한 다수개의 금속전극(55)이 형성되며, 금속전극(55)이 형성된 반대편의 방전 공간(58)의 내면에는 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의한 형광체층이 형성된 구조를 이룬다.

배면 유리기판(54)의 방전 공간 내부에는 간격재(59)가 배치되는데, 본 발명의 실시예에 따른 간격재(59)는 직경이 1~2mm 정도의 원통형 유리봉 다수개를 형광체층이 형성된 부위에 소정의 간격으로 평행하게 배치된다. 여기서 원통형 유리봉의 간격재는 내부가 채워진 유리봉으로 구성되는 것이 바람직하다.

전술한 봉지재(57)는 전면 유리기판(51)과 배면 유리기판(54)을 합지하기 위한 것으로, 프리트 유리(frit glass)를 주성분으로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 유리봉 형상의 간격재에 대한 빛의 투광 경로를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 유리봉으로 구성된 실린더리컬 렌즈(cylindrical lens) 형상의 간격재(59)를 사용한 경우 간격재의 측면에서 수평으로 입사되는 빛이 상측으로 반사되어, 전면 유리기판(51)에는 간격재(59)에 의한 어두운 부분이 발생하지 않게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 평면형광램프를 제조하는 공정을 나타낸 순서도이다.

도면을 참조하면, 평면형광램프를 제조하는 공정은 전면 유리기판과 배면 유리기판을 각각 제조하고(S10,S20), 상기 전면 유리기판과 배면 유리기판을 합지하여 방전셀을 형성하고(S30), 상기 방전셀 내부의 공기를 제거하고 헬륨 등의 혼합 가스를 주입하는 방전 가스 주입 공정(S40)으로 이루어진다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 전술한 전면 유리기판 제조 공정(S10)은 평면 유리기판 상에 진공증착법 등을 이용하여 투명전극을 형성하고(S11), 투명전극 상에는 플라즈마 방전시의 이온 충돌에 의한 투명전극을 보호하기 위한 산화물 보호막을 형성하여(S12) 제조한다.

전술한 배면 유리기판 제조 공정(S20)은 두께가 수 mm 인 평면 유리기판을 성형법이나 캐스팅법, 샌트블라스팅법 등을 이용하여 가장자리 네모서리 부분에만 격벽이 남도록 가운데 부분을 파내어 방전이 일어날 수 있는 공간을 형성하며(S21), 이 경우 격벽에는 간격재가 삽입될 수 있도록 홈 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 방전 공간의 반대측 면에는 은풀 등을 인쇄하여 금속 전극을 형성하고(S22), 방전 공간의 바닥면에는 후막 인쇄법이나 분사법을 이용하여 가시광을 방출하기 위한 형광체층을 형성시킨 뒤 전기로에서 소성한다(S23). 이렇게 형광체층이 형성된 유리기판의 방전 공간에는 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재를 소정의 간격으로 서로 평행하게 배치하게 된다(S24).

한편, 이렇게 제조된 전면 유리기판의 저면과 배면 유리기판의 상면은 프리트 유리를 주성분으로 하는 봉지재를 토출법으로 형성한 뒤 소성시킴으로써 합지한다(S30). 이 때 배면 유리기판의 방전 공간에 의해 방전셀이 형성되며, 방전셀 내 부의 공기를 제거하고 방전 가스를 주입하기 위한 배기구를 미리 형성해 둔다.

전면 유리기판과 배면 유리기판이 합지되어 방전셀이 형성되면, 배기구를 통하여 방전셀 내부의 잔류 공기를 제거하고(S41), 아르곤(Ar)이나 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 수십 내지 수백 Torr의 압력으로 주입하고(S42), 배기구를 제거(S43)함으로써 평면형광램프를 제조한다(S40).

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 평면형광램프는 전면 유리기판과 하면 유리기판 사이에 형성되는 방전셀 내부에서 각 유리기판을 지지하기 위한 간격재가 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상으로 구성되어, 형광체에서 발생되어 측면으로 입사되는 가시광을 수직인 상형으로 꺾이게 함으로써, 전면 유리기판 상에 나타나는 음영을 제거하여 별도의 광확산판이 요구되지 않아 램프의 휘도를 개선하고 제조 비용을 현저히 줄일 수 있다.

Claims

전면 유리기판과 배면 유리기판 사이에 방전셀이 형성되어 전원이 인가됨에 따라 빛을 조사하는 평면형광램프에 있어서,

상기 전면 유리기판은 저면에 형성되는 투명전극과 상기 투명전극 저면에 플라즈마 이온들의 충격을 방지하기 위하여 형성되는 산화물보호막으로 구성되고,

상기 배면 유리기판은 상면의 내부에 방전 공간이 생기도록 가장자리를 따라 형성되며 내벽에는 간격재의 양단부가 삽입되어 배치되기 위한 다수개의 홈이 형성되는 격벽, 상기 방전 공간의 바닥면에 형성되는 형광체층, 유리기판의 배면에 형성되는 다수개의 금속전극으로 구성되며,

상기 전면 유리기판과 배면 유리기판이 봉지재에 의해 합지되어 형성되는 방전셀 내부에는 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재가 상기 배면 유리기판의 홈에 끼워져 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 평면형광램프.
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전면 유리기판과 배면 유리기판 사이에 방전셀이 형성되어 전원이 인가됨에 따라 빛을 조사하는 평면형광램프의 제조 방법에 있어서,

유리기판의 저면에 진공증착법으로 평면 형태의 투명전극을 형성하는 단계와 상기 투명전극 저면에 이온들의 충격을 방지하기 위한 산화물 보호막을 형성하는 단계로 구성되는 전면 유리기판 제조 공정;과

사각의 유리기판에 가장자리 네모서리의 격벽을 남기고 내부에 방전을 위한 방전 공간과 상기 격벽에 간격재의 양단부가 삽입되어 배치될 수 있는 홈을 형성하는 단계와 상기 유리기판의 배면에 후막 인쇄법을 이용하여 금속전극을 형성하는 단계, 상기 방전 공간 내면에 후막 인쇄법 혹은 분사법을 이용하여 형광체층을 형성하는 단계로 구성되는 배면 유리기판 제조 공정;

상기 배면 유리기판 내부에 다수개의 원통형 유리봉(cylindrical lens) 형상의 간격재를 배치하고, 프리트 유리가 주성분인 봉지재를 이용하여 상기 전면 유리기판과 배면 유리기판을 용융합착하는 방전셀 형성 공정; 및

상기 방전셀 내부의 공기를 제거하고, 방전을 위한 혼합가스를 주입하는 방전가스 주입공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 평면형광램프 제조 방법.
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