KR20050103858A - 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평판표시장치를 위한 평판 형광램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크로스토크에 의한 방전불안정성을 제거하여 방전 개시전압을 낮추고, 휘도를 높이며, 외부전극으로 인한 비발광 영역을 최소화시킬 수 있도록 외부전극와 내부전극이 조합된 혼성전극을 도입하고, 방전채널이 사행(蛇行), 단일 빗(comb) 또는 쌍 빗(comb) 형태인 평판 형광램프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 두 기판; 상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재; 상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 양측단부에 교호로 형성된 연통부에 의하여 연결되어 사행(蛇行) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및 상기 격벽에 직교하는 형태로 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되, 상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어져 있다.

Description

혼성 전극을 갖는 평판 형광램프{FLAT FLUORESCENT LAMP HAVING HYBRID ELECTRODES}
본 발명은 평판표시장치를 위한 평판 형광램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크로스토크에 의한 방전불안정성을 제거하여 방전 개시전압을 낮추고, 휘도를 높이며, 외부전극으로 인한 비발광 영역을 최소화시킬 수 있도록 외부전극와 내부전극이 조합된 혼성전극을 도입하고, 방전채널이 사행(蛇行), 단일 빗(comb) 또는 쌍 빗(comb) 형태인 평판 형광램프에 관한 것이다.
평판 표시장치 중 수광형 표시장치인 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)를 위한 투과형 광원인 백라이트 유닛으로는 EL(Electro Luminascence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등이 사용되고 있으나, 수명이 길고 소비전력이 낮으며 얇게 형성할 수 있는 장점이 있는 CCFL 방식이 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)에 많이 사용된다.
상기 CCFL 방식은 직하형과 에지형이 있는데, 직하형은 액정표시장치의 박형화에 장애요소가 되고 온도증가에 따른 휘도저하가 심하여 휘도 균일성이 낮다는 문제점을 갖고, 에지형은 단부에서 광을 조사하기 때문에 대형 액정표시패널의 경우에는 휘도증가에 한계가 있다.
이로 인하여 근래에는 휘도와 램프 신뢰성을 동시에 만족시키면서 광학 효율을 개선시키고 액정표시장치의 생산원가를 감소시킬 수 있는 평판 형광램프를 백라이트로 활용하기 위한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
상기 평판 형광램프는 전극의 배치를 기준으로 냉음극형광램프(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp)형과 외부전극 형광램프(EEFL, Exteral Electrode Flourscent Lamp)형으로 구분된다.
상기 CCFL형 평판 형광램프는 모든 방전채널이 격벽에 의하여 구획되지만 하나의 선으로 지그재그 형상으로 연결되고, 내부전극이 방전채널의 처음 시작부위와 끝나는 부위에 대향하여 배치되고, 방전채널을 이루는 배면기판과 격벽에는 형광막이 도포된다. 이렇게 긴 방전채널을 가지는 CCFL형 평판 형광램프는 방전채널의 길이가 긴만큼 높은 방전개시전압(수십 kV)이 필요하다. 이에 따라 인버터의 출력전압이 상승함으로써 전자파장애 및 누설전압에 의한 손실 등 LCD 디스플레이를 가정용으로 사용하기 어렵게 하는 심각한 문제를 안고 있다.
반면에 EEFL형 평판 형광램프는 전극이 방전채널이 형성된 기판의 양단 외부에만 위치하여 CCLF형에 비해 상대적으로 짧은 거리에서 방전이 이루어지므로 저전압에서도 방전이 가능하여 안정된 방전을 도모할 수 있고, 또 EEFL형은 전극을 설치하기에도 편리하다. 하지만 외부전극을 사용함으로써 충분한 전류가 흐르도록 하기 위하여 전극면적을 넓게 확보하여야 원하는 휘도를 얻을 수 있는 단점을 가지므로 램프의 무효공간(dead space)이 커져서 램프의 외관이 나쁘게 되고 적정의 외관을 위해서는 원하는 휘도를 얻기 어려운 문제가 있다.
이러한 면방전형 평판 형광램프의 휘도 저하 문제를 해결하기 위하여 다양한 노력이 진행되고 있다.
본 발명의 출원인은 대한민국 특허공개 제2002-0072260호(2002.09.14) 『평판형 램프를 이용한 램프 조립체』, 특허공개 제2004-0014037호(2004.02.14) 『평판형 램프와 이를 이용한 램프 조립체』, 특허공개 제2004-0013020호(2004.02.11) 『평판형 램프를 이용한 백라이트 유니트』, 특허공개 제2004-0004240호 (2004.01.13) 『평판형 램프와 이를 이용한 백라이트 유니트』와 같은 평판형 램프와 관련된 기술들을 출원하여 평판형 형광램프의 광효율을 향상시키고 비발광 영역을 최소화시켜 휘도균일성을 얻고자 전극의 구조와 배열형태의 개선방안을 제시한 바 있다.
이러한 일련의 연구 결과물로서 본 발명의 출원인은 내부전극과 외부전극이 혼성된 평판 형광램프를 얻게 되었다.
종래 혼성 전극을 사용한 형광램프로는 본 발명의 출원인의 특허등록 제0392181호(2003.07.08) 『방전램프와 이를 채용한 백라이트 유니트』가 있는데, 상기 등록특허공보의 도 6과 관련하여 혼성전극을 갖는 CCFL 방식의 램프가 기재되어 있다.
혼성 전극을 채용한 다른 형광램프로는 특허등록 제0399006호(2003.09.08) 『혼합 방전형 평판형광램프』가 있는데, 상기 특허에서는 방전 공간에 금속전극이 노출되어 직류 전류가 흐르는 직류 방전형 전극이 갖는 전류 제어에 의한 저휘도에서의 안정된 방전제어가 어렵다는 문제점과, 양단부측에 유전층이 도포된 교류 방전형 전극이 갖는 저전류로 인한 고휘도 달성의 어려움을 해결하기 위하여 직류형 전극과 교류형 전극을 혼용한 평판형광램프를 제시하고 있다.
특히 특허등록 제0399006호 공보의 도 6에서는 직류형 내부전극과 교류형 외부전극을 조합한 평판형광램프가 기재되어 있으나, 상기 특허의 내부전극은 일체형으로 되어 있는 것이어서 하나의 인버터와 연결되므로 인버터가 커져서 액정표시장치의 박형화가 어렵고, 외부전극에는 상대적으로 높은 방전개시전압을 인가하여야 하므로 전력손실이 커진다는 문제를 갖는다.
또 상기 등록특허는 격벽에 의한 채널들이 양단부에서 모두 연결되어 있어, 저항이 가장 낮은 부위에서 방전이 일어나는 방전의 고유 특성상 상대적으로 방전개시전압이 떨어지는 하나의 채널로 모든 방전이 쏠리게 되는 심각한 크로스토크가 발생하게 된다. 따라서 한두 개의 방전채널을 제외하고는 다른 방전채널이 점등되지 않아, 전체 채널에서의 방전이 불가한 단점을 가지고 있어서 대형화된 램프를 제조하는데 한계가 있고 광효율 개선에도 역시 한계를 갖는다.
또한 패널과 내부전극과의 접촉면이 최소화 되어야 패널이 전극에서 발생하는 열에 대해 제품의 안정성을 확보 할 수 있게 되는데, 상기 발명에서는 내부전극의 위치가 방전채널의 단면에서 볼 때 중앙에 위치할 별도의 수단이 없으므로 열 안정성 문제와 관련하여 전극에 의한 패널 파손이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 혼성전극을 사용한 형광램프 중 본 발명의 출원인에 의한 특허등록 제0392181호의 개념을 평판 형광램프에 적용하면서, 특허등록 제0399006호가 갖는 문제를 해결하기 위하여 제안된 것이다.
이에 본 발명은 휘도를 높이고 방전개시전압을 낮추면서 휘도균일성을 얻기 위하여 내부전극과 외부전극을 혼성하여 배치하고, 격벽이 틔어 있는 부분인 연통부의 위치와 형태에 따라 격벽에 의하여 형성되는 방전채널의 형상이 사행(蛇行), 단일 빗(comb) 또는 쌍 빗 형태인 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 액정표시장치의 박형화에 일조하기 위하여 전극소자의 연결형태를 개선하고, 액정표시장치의 조립 용이성과 안정된 운전을 위하여 특정 구조를 갖는 내부전극을 도입한 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더 나아가 본 발명은 평판형광램프의 양산성을 개선하기 위하여 판상 도체를 이용한 내부전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 전면기판 상부에 위치한 외부전극으로 인한 비발광영역을 최소화시키면서 방전 개시전압을 낮춰서 전력효율을 높일 수 있도록 외부전극과 보조전극을 갖는 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 두 기판; 상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재; 상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 양측단부에 교호로 형성된 연통부에 의하여 연결되어 사행(蛇行) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및 상기 격벽에 직교하는 형태로 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되, 상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어져 있다.
또 본 발명에 따른 다른 형태의 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 두 기판; 상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재; 상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 일측단부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 단일 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되, 상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어지고, 상기 내부전극은 상기 격벽과 상기 측벽부재가 연결되지 않은 일측단부에 형성된 상기 연통부에 배열되어 있고 상기 외부전극은 상기 격벽과 상기 측벽부재가 연결되어 각 방전채널이 격리된 타측단부에 배열되어 있다.
본 발명에 따른 또 다른 형태의 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 두 기판; 상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재; 상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 중앙부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 쌍 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되, 상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어져 있다.
본 발명에 따른 또 다른 형태의 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 두 기판; 상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재; 상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 중앙부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 쌍 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및 상기 기판의 양단부측에 배열된 두 외부전극과 상기 연통부에 배열된 내부전극이 혼성된 형태로 이루어져 있어, 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어져 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에서 십의 자리 및 일의 자리가 동일한 참조부호는 특별한 기재가 없는 한 동일한 기능을 갖는 부재를 나타낸다.
먼저, 본 발명에 따른 혼성 전극을 갖는 평판형 형광램프 중 혼성전극과 사행채널 구조를 갖는 형광램프가 도시된 도 1을 살펴보면, 상기 램프(10)는 두 기판(11)(13)과, 상기 두 기판의 테두리를 따라 구비되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성되는 방전공간을 외부와 차단하는 측벽부재(15)를 포함한다. 상기 전면기판(11)과 측벽부재(15)는 저융점 유리재료(예: 프리트글라스)와 같은 밀봉부재(39)에 의하여 접합된다. 또 상기 배면기판(13)과 측벽부재(15)는 일체형으로 제작된 형태인 것이 도시되어 있으나, 배면기판과 측벽 역할을 하는 별도의 부재가 밀봉부재에 의하여 접합될 수 있다. 또 측벽 역할을 하는 부재는 필요에 따라서 격벽(20)과 일체형인 것일 수 있다.
상기 두 기판 중 하나(13)에는 격벽(20)이 형성되어 있다. 상기 격벽(20)이 형성된 기판(13)을 통상적으로 배면기판, 다른 하나(11)를 전면기판이라고 한다. 그러나 특허공개 제2004-0004240호의 명세서에서 도 5c와 관련하여 기재된 바와 같이 필요에 따라서 격벽(20)은 두 기판 모두에 대칭되게 형성될 수 있다. 그러므로 격벽의 형성된 기판의 형태에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위하여 격벽(20)이 형성된 것을 배면기판(13), 다른 것을 전면기판(11)으로 통일하여 지칭한다.
상기 배면기판(13)의 하부에는 Al2O3, TiO2, WO3 등과 같은 주성분으로 이루어진 백색 세라믹 재료와 유리를 혼합하여 제조한 반사층이 도포될 수 있다.
상기 격벽(20)은 배면기판(13)에 샌드블라스팅 가공, 레이저 가공, 그라인딩 가공에 의하여 형성될 수 있다. 또 원 판유리를 제조할 때 롤링공법에 의해 격벽을 가지는 구조로 채널을 형성하거나, 기판을 가열하여 연화시킨 후 프레스 또는 진공흡착으로 성형하거나, 평판 유리를 격벽 높이로 잘라 실링 프리트를 도포하여 가열 접착하는 방법으로도 제조될 수 있다. 도시된 각 격벽의 단면 형상은 사각형상 이지만, 사다리꼴의 상협하광 형상일 수도 있으며, 이러한 형상에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 형광램프(10)에서 전면기판(11), 배면기판(13), 측벽부재(15), 그리고 격벽(20) 사이에는, 즉 램프(10)의 내부에는 방전공간(50)(도 2 참조)이 형성되는데, 특히 상기 각 격벽(20) 사이의 공간인 방전채널(51)은 격벽(20)이 트인 부위인 연통부(51a)가 격벽의 양측단부에 교호로 형성되어 있어서 지그재그 형태의 사행(蛇行) 형태로 서로 연결되어 있다. 이렇게 사행 형태로 연결된 방전채널(51)로 인하여 각각의 방전채널은 인접하는 채널과만 직접 연결되어 있으므로 수십 개의 채널이 양단부에서 모두 연결된 방전채널 구조에 비하여 크로스토크를 확연히 줄일 수 있어 전면적에 걸친 고른 방전이 가능하게 되므로 안정된 발광을 얻을 수 있으며 낮은 전압에서도 안정된 방전을 도모할 수 있으므로 광효율이 증가한다.
상기 두 격벽(20) 사이마다 형성된 방전채널의 폭은 3~12 ㎜이고 높이는 2~5 ㎜의 범위에서 형성하는 것이 바람직하다. 이는 방전채널의 단면적이 너무 좁으면 구동전압이 상승하면서 방전이 불안정해지는 현상이 발생하고, 반면에 방전채널의 단면적이 너무 크면 구동전압은 낮아지지만 방전 플라즈마가 채널 단면의 전체 영역을 통해 형성되지 않고 부분적으로 형성됨으로써 방전채널 전체에서 형광체 발광이 일어나지 않아 부분적으로 어두운 영역이 발생하는 문제가 있기 때문이다.
또 방전채널(51)의 꺾이는 부분의 공간 폭은 통상적으로 5mm 이하로 형성하는 것이 바람직한데, 5mm를 넘을 경우에는 방전이 불안정해지기 때문이다.
상기 격벽(20)과 배면기판(13)의 바닥면에는 형광체층(17)이 도포되어 있는데, 상기 형광체층은 녹색, 청색, 그리고 적색 발광체를 색좌표법에 근거하여 혼합함으로써 백색 형광막을 제조하고 유기수지와 혼합하여 소정 두께로 코팅한다.
이어서 도 1, 도 2a 및 도 2b에서, 본 발명의 핵심을 이루는 혼성전극 중 와이어형 연결부(33)를 갖는 내부전극(30)의 전극소자(31)는 각 격벽(20) 사이의 방전채널(51) 마다 하나씩 위치한다. 상기 전극소자(31)는 컵 형상을 갖으며, 각각 연결선(33)에 의하여 상호 연결되어 있어서 인버터로 이어진다.
또 상기 내부전극 소자(31)는 방전채널(51)의 중심에 위치하도록 하기 위하여 전극소자의 연결선은 측벽부재(15)와 배면기판(13)의 바닥면을 따라 굽은 절곡부(35)가 형성되어 있다. 상기 절곡부(35)는 내부전극을 기판 내에 삽입 조립시 방전채널 단면부에서 중앙 위치에의 조립을 가능하게 하므로 이후 제품의 정상방전시 전극에서 발생하는 열에 의해 기판이 닿아 열충격으로 파손될 위험을 제거할 수 있게 된다.
아울러 전극소자(31)는 지지부재(37)에 의하여 각 방전채널(51)의 중앙에 위치한 상태가 확고하게 유지될 수 있는데, 상기 지지부재(37)는 절연체이며 방전공간 내에서 불순가스의 방출을 최소화 할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 비드 글라스 등의 재료를 연결선에 삽입하여 사용하거나 전극제조시 일체형으로 용융하여 부착하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 내부전극(30)의 지지부재(37) 및 절곡부(35)는 제조시 일체형으로 제작하여 형광램프의 조립을 쉽게 함으로써 대량생산성을 높일 수 있다.
한편 도 1 및 도 3에서, 본 발명의 혼성전극 중 외부전극(40)은 전면기판 (11)의 상부에 위치하는 것(41)과 배면기판(13)의 하부에 위치하는 것(43), 두 개로 이루어져 있다. 외부전극이 배면기판 하부에만 위치하는 경우에 비하여 도면에서와 같이 기판의 상하부 모두에 위치하는 것이 램프(10)의 휘도를 높일 수 있다는 장점을 갖는다.
그러나 전면기판(11) 상부에 배열된 전극(41)으로 인하여, 전극(41)과 전면기판(11)이 겹치는 부분은 비발광영역을 이루므로 종래 전면기판에 배열된 전극, 결국 비발광부의 면적을 가능한 줄이는 것이 평판 형광램프 개발 과제 중 하나였다.
종래 외부전극을 사용하는 유전장벽 방전의 경우 방전전류를 제어하기 위해서는 방전공간을 감싸게 되는 전극의 면적이 중요하게 작용하는데 방전채널이 좁아지는 경우 전극의 면적 또한 감소하여 적정한 전류를 얻지 못하게 되고 결국 원하는 전류 밀도값 또한 얻을 수 없어 발광효율이 저하된다는 문제점을 갖는다.
그런데 본 발명에서와 같이 사행의 방전채널(51)로 인한 효과 이외에도, 기판(11)(13) 양측 모두에 외부전극을 구비한 경우에 비하여 내부전극(30)과 외부전극(40)을 혼성시키는 경우 동일한 면적을 갖는 외부전극을 사용하고도 두 배의 정전용량을 얻을 수 있어서 외부전극(40)에 두 배의 전류를 흐르게 할 수 있으므로 램프의 휘도 또한 증가할 수 있다. 또 동일 전류를 흐르게 할 경우 외부전극(41)(43)의 면적을 절반으로 줄이는 것이 가능하므로, 결국 본 발명에 따른 형광램프의 혼성전극으로 인하여 발광효율은 높이면서 비발광 영역의 면적을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 램프(10)의 제조에 있어 상기 외부전극(40)은 금속성의 페이스트 재료로 인쇄한 후 건조 및 소성하거나, 금속성 테이프 재료를 직접 부착하는 방식을 사용할 수 있다. 또 상기 내부전극(30)은 전극을 램프(10) 내부에 장착한 후, 밀봉부재(39)인 저융점 유리재료(예: 프리트글라스)를 이용하여 전면기판(11)과 측벽부재(15)을 봉착한다. 이어서 배기관을 통하여 배기공정을 거쳐 램프 내부를 진공화시키고 방전가스(Ar, Ne, Xe 등의 희가스, 또는 Hg)를 충전한 다음 배기관을 융착시킨다.
다음으로 도 4a 및 도 4b에는 도 1 내지 도 3에서와 동일한 와이어형 연결부를 갖으면서 인버터와의 연결방식이 다른 내부전극(130)과 다른 형태의 외부전극(143)을 갖는 형광램프(110)가 도시되어 있다.
먼저 도 4a에서 내부전극(130)은 일정 수의 전극소자(131)가 세트(S1)(Sn)를 이루어서 각 세트가 하나의 연결선(133A)(133Z)에 의하여 연결되고, 각 세트(S1)(Sn)를 위한 공통 연결선(133A)(133Z)은 서로 다른 인버터(V1)(Vn)와 연결되어 있다. 이렇게 세트화된 내부전극(130)과 인버터(V1)(Vn)의 연결방식은 하나의 인버터로 모든 내부전극을 연결할 경우 인버터의 트랜스 코일이 커져서 인버터의 부피가 커짐으로써 액정표시장치의 박형화를 달성할 수 없다는 문제점을 해결할 수 있다.
또한 내부전극의 연결선(133A)(133Z)은 도 2b에서와 같이 절곡부(미도시 됨)와 지지부재(137)를 가져서 램프 조립을 용이하게 하고 이후 제품의 정상방전시 전극에서 발생하는 열에 의해 기판이 닿아 열충격으로 파손될 위험을 제거할 수 있다.
또 도시된 램프(110)의 외부전극 중 전면기판(미도시 됨) 상면에 배열된 전극(미도시 됨)의 형태는 도 1의 것(41)과 같지만, 배면기판에 배열된 전극은 서로 다르다.
도 4b에서 상세히 확인할 수 있는 바와 같이 배면기판(13)의 하부에 배열되는 외부전극(143)은 전면기판에 위치한 외부전극과 같은 치수를 가져서 서로 겹치게 되는 주전극(143A)과, 상기 주전극(143A)과 연결전극(144)을 통하여 일정 간격 이격되게 연결된 보조전극(145), 그리고 상기 보조전극과 역시 연결전극(146)으로 일정 간격 떨어져서 연결된 보조전극으로 이루어져 있다.
이러한 보조전극(145)(147)은 사행(蛇行)형상의 방전채널로 인하여 방전채널이 길어져서 방전개시전압이 증가함에 따라 구동전압이 상승하고, 누설전류가 증가하는 문제점을 해결하는데 도움이 되는데, 이는 상기 보조전극(145)(147)을 통하여 내부전극(130)과 외부전극(143) 간의 거리를 짧게 할 수 있기 때문이다.
상기 보조전극의 수는 다양하게 변형될 수 있으며, 주전극과 연결되지 않고 별도로 전원과 연결될 수 있어 보조전극에 의한 예비방전을 상기 내부전극과 먼저 일으킨 후 보조전극의 전원을 차단하고 주전극과 내부전극과의 방전을 도모함으로써 보조전극의 전압강하 효과를 얻으면서 주전극에 의한 방전효율을 크게 할 수 있다.
상기 보조전극(145)(147)은 전면기판에 위치한 전극과 겹치지 않으므로 유효발광영역에 위치하고, 그 폭은 격벽의 폭과 같거나 조금 작게 제작한다. 이는 보조전극(145)(147)의 폭을 너무 넓게 형성하면 보조전극 간의 방전전류가 증가하여 소비전력이 증가하고, 또한 전면기판의 외부로 방출되는 가시광을 차단하여 평판 형광램프의 휘도를 저하시키는 요인으로 작용하고, 아울러 주전극(143A)을 통한 방전이 주가 되어야 상대적으로 긴 플라즈마 기둥이 형성되어 방전의 효율이 상승하는데 보조전극에서 전류를 많이 흘리게 되면 방전의 효율이 떨어지기 때문이다. 따라서 보조전극의 폭은 가능한 가늘게 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같은 전극 구조를 갖는 본 발명의 평판 형광램프가 구비된 램프조립체는 구동시 내부전극(130) 및 외부전극(143)과 도선으로 연결된 인버터(V1)(Vn)에서 낮은 세기의 전원이 공급되면, 먼저 내부전극(130) 소자(131)들과 보조전극(145)(147) 사이의 방전공간에서 예비방전 또는 보조방전이 발생하여 이온 또는 전자를 형성시킨다. 이와 같이 미리 형성된 이온 또는 전하에 의해서 내부전극(130)과 주전극(143A) 간, 결국 유효발광영역에서 전체적인 방전이 발생하게 된다. 방전에 의해 형성된 자외선은 여기원으로 수은을 사용하는 경우 254nm, 그리고 제논 가스를 사용하는 경우 147nm, 173nm 등의 진공자외선이 발생하고 진공자외선은 방전채널 내 표면에 도포된 형광체층에 도달한다. 상기 형광체층은 진공자외선에 의해 여기된 후 바닥상태로 전이되면서 가시광선을 발생한다. 가시광선은 전면기판을 투과하여 다시 램프 상면에 위치한 확산재를 통과하여 산란된 빛이 되고, 추가로 적층된 프리즘재를 통과하는 경우 일정한 방향성을 가진 빛이 외부로 방사된다.
한편 개략적인 평면도로 나타낸 도 5에 도시된 형광램프(210)는 도 1의 형광램프(10)와 비교하여 채널구조가 다른데, 상기 램프(210)는 일측단부에 형성된 연통부(251a)에 의하여 연결되어 단일 빗(comb) 형태의 방전채널(251)을 갖는다. 내부전극(230)이 내장되는 부분은 격벽(220)의 일측단부와 상기 측벽부재(215a)가 연결되지 않아서 측벽부재(215a)를 따라 트여 있는 방전채널(251a)이 형성된 곳이고, 상기 외부전극(243)이 위치하는 부분은 상기 격벽(220)의 타측단부와 상기 측벽부재(215b)가 연결되어 있는 곳이다.
종래 램프의 양측단부가 모두 트여 있는 방전채널을 갖는 경우에 비하여, 상기와 같이 각 격벽(220) 사이에 형성되어 있는 방전채널(251)과 직교하는 형태인 장방형의 연통부(251a) 측에 내부전극(230) 소자(231)가 내장되어 있고 방전채널이 막혀 있는 타측단부에 외부전극(243)을 배열한 경우 도 1의 사행구조의 방전채널과 마찬가지로 크로스토크를 방지하여 안정된 방전을 구현할 수 있다.
또 도 5에 도시된 빗 형태의 방전채널을 갖는 형광램프(210)는 도 1에 도시된 사행 형태의 방전채널과 마찬가지로 크로스토크를 방지할 수 있으면서도, 도 1의 형광램프(10)에 비하여 제조가 쉽게 진공배기 및 수은 확산에 유리한 구조이다.
아울러 도 5에 도시된 내부전극(230)의 연결선(233)은 도 1 또는 도 4a와 달리 상기 측벽부재(215a)와 상기 측벽부재(215a) 상부의 기판 사이에 위치하고, 최종적으로 조립된 램프(210)에서 상기 연결선(233)의 일단부(233a)가 외부에 노출되어 인버터의 출력단과 연결되어 있다. 상기 연결선(233)이 위치하는 측벽부재(215a)는 다른 부분의 측벽부재(215)(215a)에 비하여 폭이 더 넓게 되어 있다. 또 필요에 따라 상기 측벽부재(215a) 상부에 연결선(233) 지름만큼의 깊이로 홈을 파고, 이 홈에 전극을 삽입하면 진공밀봉의 보장을 보다 확실하게 할 수 있다. 이와 같이 도 5의 램프(210)에서는 도 1 또는 도 4a의 램프(10)(110)에서 연결선(33)(133A,133Z)과 측벽부재가 접하는 모든 부분에서 진공성을 보장하는 어려움을 해소하였다는 장점을 갖는다.
다음으로 도 6a에 도시된 평판 형광램프(210)는 도 5의 램프와는 내부전극(330A)의 형태만이 다르다. 상기 내부전극(330A)은 일체형 판상 도체로 이루어진 것으로 프레스 가공 또는 금형 가공을 통하여 연속적인 가공이 가능하므로 전극 제조에 있어 대량생산이 실현할 수 있어 평판 램프의 제조단가를 획기적으로 절감할 수 있다. 이러한 판상 내부전극은 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d와 관련한 설명에서도 공통된다.
도 6b에 도시된 형광램프(310)는 도 6a에 도시된 것과는 달리 격벽(320)의 트여 있는 부분인 연결부(351a)가 격벽(320)의 중앙부에 형성되어 있어서 방전채널(351)이 쌍(雙) 빗(comb) 형태인 점이 다르다. 또 이러한 방전채널(351)의 형태로 인하여 도 6a에서는 내부전극(330A)이 연통부(251a)에 위치하고 있으나, 도 6b에서는 내부전극(330B)이 격벽(320) 일단부의 상부에 걸쳐진 형태로 위치하게 된다. 상기 각 연통부(251a)를 가상으로 연결한 선은 직선이 아니라 지그재그 형태를 가지므로 상기 연통부(251)의 양측에 형성된 방전채널은 정확하게 대칭되는 빗 형태인 것은 아니다.
도 6a 및 도 6b의 램프(210)(310)에 사용된 판상 도체로 이루어진 내부전극의 구체적인 형태를 사시도로 나타낸 도 7a 내지 도 7c를 살펴보면 다음과 같다.
우선 도 7a에 도시된 내부전극(330C)은 직선형인 하나의 연결부(333C)에 각 전극소자(331C)가 이음부(337C) 및 절곡부(335C)를 통하여 이어진 형태이다. 상기 절곡부(335C)의 형상은 램프의 측벽을 따라 수직 절곡된 것으로, 절곡부(335C)의 길이는 전극소자(335C)가 방전채널의 깊이 중간에 위치할 수 있을 정도의 길이를 갖는다. 도 6a에 도시된 내부전극(330C)은 판 형태이므로 도 2b의 와이어형 내부전극(30)에 사용된 지지부재(37)는 불필요하다. 또 연결부(333C)의 단부(334C)는 다른 부위와 달리 폭이 좁은데, 이 단부(334C)는 내부전극을 램프에 배치할 경우 상기 측벽부재 및 전면기판과 접하는 부분에 위치한다. 이로 인하여 측벽부재와 전면기판의 밀봉접합시 단부(334C)와 접하는 부분을 밀봉해야 하는 면적이 줄어들게 되므로 작업성이 향상되고 결국 램프 내구성이 향상된다. 이러한 직선형 연결부(333C)를 갖는 내부전극(330C)은 도 6a에서와 같이 연통부(251a)에 배열하는데 적합하다.
다음으로 도 7b에 도시된 내부전극(330D)은 연결부가 상기 방전채널과 같은 폭을 갖는 요부(凹剖)(335D) 및 상기 격벽과 같은 폭을 갖는 철부(凸剖)(333D)로 이루어져 있고, 상기 전극소자(331D)는 상기 연결부의 요부(335D)로 인하여 상기 방전채널의 깊이 중간에 위치할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 전극소자(331D)가 상기 연결부의 요부(335D)와 동일 평면상에 위치하고, 상기 요부(335D)와 철부(333D)의 높이 차이가 상기 방전채널의 깊이 절반 정도일 경우, 상기 전극소자(331D)는 램프 장착시 자연스럽게 방전채널의 깊이 중간에 위치할 수 있다. 이러한 요부와 철부를 갖는 연결부로 인하여 내부전극(330D)을 램프에 장착하는 작업이 보다 간편해 진다. 상기 연결부의 단부(334D)는 역시 다른 부위에 비하여 폭이 축소된 형태를 갖고, 이로 인하여 램프의 밀폐성 향상에 도움이 된다. 이러한 요부와 철부를 갖는 내부전극(330D)은 도 6b에서와 같이 격벽(320) 상부에 위치하는 형태로 사용되기에 적합하다.
도 7c에는 도 7a 및 도 7b의 것과 달리 전극소자(331E)가 원통형인 것이 도시되어 있다. 상기 전극소자(331E)는 (가) 및 (나)의 전극소자(331C)(331D)의 양단부를 말아서 원통형으로 만든 것이다.
또 도 7d에는 판상의 내부전극인 것은 동일하지만, 판상의 도체를 절곡하여 돌출부(331F)를 형성하고, 내부전극(330F)을 수직으로 세워 램프(210)의 연통부(251a)에 배치할 경우, 상기 돌출부(331F)가 램프 격벽(220) 사이의 방전채널에 위치하는 형태이다. 또 전극(330F)의 연결부(333F)는 측벽부재 및 격벽과 접촉하지 않도록 연통부에 배치된다.
다음으로 도 8에는 도 6b와 유사한 형태인 방전채널(415)을 갖는 램프(410)가 도시되어 있다. 도 6b와 마찬가지로 격벽(420)의 중앙부가 트인 연통부(451a)(확대된 원 내부 참조)를 갖으나, 각 연통부(451a)를 이은 선은 직선 형태여서 대칭형 쌍 빗 형상의 방전채널을 갖는 것이 다르다.
도 8에서 내부전극(430)은 평판형의 도체를 수직으로 세워 상기 연통부(451a)에 위치시킨 것이고, 상기 내부전극(430)과 측벽(415)이 맞닿는 부분은 박판 형태의 것이 연장되어 인버터와 연결되도록 되어 있다. 그리고 외부전극(443A)(443B)은 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있다.
상기 내부전극은 판상인 형태 대신에 와이어 형태의 전극을 요철 및 절곡하여 동일한 효과를 노릴 수도 있다.
또한 상기 내부전극은 방전시 플라즈마에 의한 스퍼터링 등을 고려하여 텅스텐 또는 몰리브덴 등 초고온 내열성의 금속재료을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 형태의 램프(410)에서는 연통부로 인하여 크로스토크를 방지하여 안정된 방전을 구현할 수 있고, 중앙에 위치한 내부전극으로 인하여 전극 사이의 거리를 절반으로 줄일 수 있으므로 방전개시 전압을 절반으로 줄일 수 있게 되어 평판램프가 대형화되는 경우 매우 유리한 구조이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프는 내부전극과 외부전극을 모두 사용하는 것과 격벽이 트인 부분인 연통부의 위치에 따라 사행, 단일 빗, 또는 쌍 빗 형상의 방전채널을 채용함으로써 크로스토크를 완전히 제거하여 안정된 방전을 달성할 수 있으므로 방전개시 전압을 낮출 수 있고, 휘도를 높이고 휘도균일성을 얻을 수 있다.
또 본 발명은 일정 수의 전극소자를 세트화 하여 각 세트를 공통 연결선으로 각각의 인버터와 연결하는 방식의 외부전극을 구성함으로써 인버터를 소형화시킬 수 있어 액정표시장치의 박형화에 일조할 수 있다.
그리고 본 발명의 내부전극은 와이어 형태이거나 판상인 것을 채용하여 가공성을 높일 수 있으므로 대량생산에 적합하고, 내부전극의 구조로 인하여 내부전극을 기판 내에 삽입 시 내부전극의 위치를 채널의 단면 중앙에 손쉽게 위치할 수 있는 수단을 가지므로 조립속도를 높이고 전극에 의한 패널의 열파손 문제를 해결할 수 있다.
아울러 배면기판 하부에 위치하는 외부전극을 비발광영역에 위치하는 주전극과 발광영역에 위치하는 보조전극의 조합형태가 되게 함으로써 비발광영역을 최소화시키면서 방전 개시전압을 낮춰서 전력효율을 높일 수 있다.
이상의 설명에서 평판형 형광램프와 관련하여 혼성된 전극을 위주로 설명하고 그 외 통상의 공지된 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측·추론할 수 있을 것이다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 평판 형광램프를 위주로 설명하였으나, 도 1의 사행채널 구조와 혼성전극, 도 2a의 절곡부와 지지부재가 구비된 와이어형 연결부를 갖는 내부전극, 도 4a의 내부전극 세트화 형태 및 배면기판에 위치하는 외부전극의 구조, 도 5의 단일 빗 형상의 방전채널 및 내부전극 연결선의 배열위치, 도 6a의 판상의 내부전극, 도 6b의 쌍 빗 형태의 방전채널, 도 6c의 판상 내부전극의 여러 형태, 도 8의 쌍 빗 형태의 방전채널과 중간에 형성된 연통부에 위치하는 내부전극와 관련된 본 발명의 각 특징들 당업자에 의하여 다양한 변형, 변경 및 조합이 가능한데, 이러한 변형, 변경 및 조합은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 혼성 전극과 사행 방전채널을 갖는 평판 형광램프의 분해사시도,
도 2a 및 도 2b는 도 1에서 사용된 와이어형 내부전극 부분을 나타낸 평판 형광램프의 부분 단면도 및 내부전극의 사시도,
도 3은 도 1에서 외부전극 부분을 나타낸 평판 형광램프의 부분 단면도,
도 4a는 다른 형태의 내부전극 및 외부전극과 사행채널을 갖는 평판 형광램프의 개략적인 평면도,
도 4b는 도 4a에 도시된 형광램프에 채용된 외부전극의 사시도,
도 5는 또 다른 형태의 외부전극 연결선 배치위치를 갖고 단일 빗 형태의 방전채널을 갖는 평판 형광램프의 개략적인 평면도,
도 6a는 판상의 내부전극과 단일 빗 형태의 방전채널을 갖는 평판램프의 개략적인 평면도,
도 6b는 판상의 내부전극과 쌍 빗 형태의 방전채널을 갖는 평판램프의 개략적인 평면도,
도 7a 내지 도 7d는 여러 판상 도체로 일어진 내부전극들의 사시도,
도 8은 쌍 빗 형태의 방전채널과 중앙에 내부전극을 구비한 평판램프의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,110,210,310,410: 형광램프
11: 전면기판 13: 배면기판
15,115,215,215a,315,415: 측벽부재
17: 형광체층 20,220,320,420: 격벽
30,130,230,330,330A,330B,330C,330D,330E,330F,430: 내부전극
31,131,231,332C,331D,331E,331F: 전극소자
33,133A,133Z,233,333C,333D,333E,333F: 연결부
35,335C,335D,335E: 절곡부
37,137,237: 지지부재 39: 밀봉부재
40,41,43,143,143A,144,145,146,147,243,343,443A,443B: 외부전극
50: 방전공간 51,151,251,351,451: 방전채널
51a,151a,251a,351a,451a: 연통부

Claims (17)

  1. 두 기판;
    상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재;
    상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 양측단부에 교호로 형성된 연통부에 의하여 연결되어 사행(蛇行) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및
    상기 격벽에 직교하는 형태로 상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되,
    상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어진 평판 형광램프.
  2. 두 기판;
    상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재;
    상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 일측단부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 단일 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및
    상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되,
    상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어지고, 상기 내부전극은 상기 격벽과 상기 측벽부재가 연결되지 않은 일측단부에 형성된 상기 연통부에 배열되어 있고 상기 외부전극은 상기 격벽과 상기 측벽부재가 연결되어 각 방전채널이 격리된 타측단부에 배열되어 있는 평판 형광램프.
  3. 두 기판;
    상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재;
    상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 중앙부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 쌍 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및
    상기 기판의 양단부측에 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어지되,
    상기 전극은 내부전극과 외부전극이 혼성된 형태로 이루어진 평판 형광램프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부전극은 전극소자가 각 격벽 사이의 방전채널에 위치하고, 각 전극소자는 연결부에 의하여 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내부전극의 연결부는 일단부만이 상기 측벽부재 상부와 기판 사이를 지나 노출되어 인버터의 출력단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 내부전극은 일정 수의 전극소자가 세트를 이루어 연결부에 의하여 연결되어 있고, 각 전극소자 세트를 위한 공통 연결부는 서로 다른 인버터의 출력단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 내부전극은 측벽부재와 배면기판의 바닥면을 따라 굽은 절곡부를 갖고, 상기 절곡부로 인하여 상기 전극소자가 방전채널의 깊이 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내부전극의 소자는 절연체인 지지부재에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 내부전극은 하나의 판상 도체로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부전극의 전극소자는 양단부를 말아서 원통형으로 만든 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부전극의 연결부 중 상기 측벽부재 및 상기 기판과 접하는 부분은 방전공간에 위치하는 부분에 비하여 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부전극의 연결부는 요부(凹剖) 및 철부(凸剖)로 이루어져 격벽에 걸쳐지는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전극소자는 상기 요부로 인하여 상기 방전채널의 깊이 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부전극은 판상의 도체를 절곡시켜 형성한 돌출부를 갖고, 상기 내부전극을 수직으로 세워 상기 연통부에 위치시킬 경우 상기 돌출부가 상기 각 격벽 사이의 방전채널에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  15. 두 기판;
    상기 두 기판의 테두리를 따라 배열되어 있어 상기 두 기판 사이에 방전공간을 형성하는 측벽부재;
    상기 두 기판의 마주보는 면에 나란히 서로 이격된 상태로 돌출 형성되고 중앙부에 형성된 연통부에 의하여 연결되어 쌍 빗(comb) 형태를 이루는 방전채널을 형성하는 격벽들; 및
    상기 기판의 양단부측에 배열된 두 외부전극과 상기 연통부에 배열된 내부전극이 혼성된 형태로 이루어져 있어, 상기 두 기판 사이에 형성된 방전공간에 충진된 방전가스를 여기시키는 전극들을 포함하여 이루어진 평판 형광램프.
  16. 제 1, 2, 3, 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부전극은 두 기판의 상부와 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 외부전극 중 배면 기판에 위치한 전극은 전면기판에 위치한 전극과 같은 형태를 갖는 주전극과, 상기 주전극과 일정 간격 떨어져서 연결전극에 의하여 연결된 보조전극으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 평판 형광램프.
KR1020040034777A 2004-04-27 2004-05-17 혼성 전극을 갖는 평판 형광램프 KR20050103858A (ko)

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KR100758527B1 (ko) * 2005-12-13 2007-09-13 주식회사 뉴파워 프라즈마 면분할 휘도 제어 기능을 갖는 방전관

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