KR20060009631A

KR20060009631A - 방전효율을 개선한 평판 형광램프

Info

Publication number: KR20060009631A
Application number: KR1020040058290A
Authority: KR
Inventors: 박득일; 유충엽
Original assignee: 주식회사 엘에스텍
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-02-01
Also published as: US20060017392A1

Abstract

본 발명은 배면 역할을 하는 기판에 독립된 다수개의 사행형상 방전 채널이 형성됨으로써 방전 채널 당 전류밀도를 상승시켜 방전효율과 휘도를 개선하고, 보조전극 및 내, 외부 혼성 방전전극에 의해 방전 개시 전압을 감소시키며, 외부전극으로 인한 비발광 영역을 최소화시킨 방전 효율을 개선한 평판 형광 램프를 개시한다.

본 발명의 평판 형광 램프는 전면 기판과 배면 기판 사이에 밀폐 공간을 형성하기 위한 측벽이 구성되며, 독립된 다수 개의 사행형상 방전 채널들을 형성하는 격벽들이 배면 기판 상에 형성되고, 다수 개 사행형상 방전채널들의 각 시작점 및 각 종단점 양단부에 배치되어 있어 상기 독립된 사행형상 방전채널들을 병렬로 방전시키는 방전전극들이 구성된다.

평판 형광 램프, 혼성전극, 사행, 방전 채널

Description

방전효율을 개선한 평판 형광램프{FLAT FLUORESCENT LAMP IMPROVING DISCHARGE EFFICIENCY}

도 1은 본 발명에 따른 방전 효율을 개선한 평판 형광 램프의 바람직한 실시예를 나타내는 분해 사시도.

도 2는 도 1의 배면 기판의 사시도.

도 3은 도 1의 배면 기판의 저면을 나타내는 사시도.

도 4은 본 발명에 따른 내부 전극 구성의 실시 형태를 설명하는 사시도.

도 5는 내부 전극이 방전채널에 배치된 예를 설명하는 단면도.

도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 보조 전극 배치를 설명하기 위한 평면 레이아웃.

도 12 내지 도 16는 본 발명에 따른 방전 채널의 형상을 설명하기 위한 평면 레이 아웃 및 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 전면기판 12 : 배면기판

14 : 측벽 16 : 격벽

20 : 방전채널 30 : 내부전극

331 : 원통형 형상 333 : 판형상의 전극

335 : 절곡부 337 : 돌출부

339 : 연결선 340 : 프리트글래스

40 : 전원공급부 42, 44 : 외부전극

50 : 수은이 함침된 금속

본 발명은 평판 형광 램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독립된 다수 개의 사행형상 방전 채널을 형성함으로써, 독립된 방전 채널 당 전류밀도를 상승시켜 방전 효율과 휘도를 개선시키고, 전극 구조를 개선시킴으로써 방전 개시 전압을 감소시키며, 방전 채널보다 확장된 폭을 사용하는 전극 공간 설계로 외부전극으로 인한 비발광 영역을 해소시켜서 방전 효율을 개선시킨 평판 형광 램프에 관한 것이다.

평판 표시 장치 중 수동형 표시 장치인 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 광원인 백라이트 유닛으로써 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External electrode Fluorescent Lamp), EIFL(External Internal electrode Fluorescent Lamp), FFL(Flat Fluorescent Lamp), EL(Electro Luminascence), 및 LED(Light Emitting Diode) 등을 사용한다. 이들 중 CCFL이 수명이 길고 소비전력이 낮으며 상용화된 장점이 있으므로 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)에 많이 사용된다.

CCFL 방식은 직하형과 에지형이 있다. 이 중 직하형 CCFL은 수십 개의 램프를 사용하므로 액정표시장치의 램프 신뢰성 확보에 장애 요소가 되고, 조립단가 상승에 따른 경제성이 낮다는 문제점을 갖는다. 그리고 에지형 CCFL은 단부에서 광을 조사하기 때문에 대형 액정표시패널에 요구되는 휘도를 얻는데 한계가 있다.

그러므로, 최근에는 백라이트 유니트로써 평판 형광 램프(FFL)의 적용이 적극적으로 검토되고 있으며, 평판 형광 램프는 휘도와 램프 신뢰성을 동시에 만족시키면서 광학 효율을 개선시키고 액정표시장치의 생산원가를 감소시키는 이점이 있다.

대개, 평판 형광 램프는 전극의 배치를 기준으로 CCFL 형과 EEFL 형으로 구분된다.

CCFL형 평판 형광 램프는 모든 방전 채널이 격벽에 의해 구획되면서 하나의 사행(巳行) 형상 채널로 연장 구성되며, 방전 채널의 처음 시작 부위가 끝나는 부위에 대향하여 배치되고, 긴 방전 채널 내에는 형광막이 도포된다.

상술한 종래의 CCFL형 평판 형광 램프는 긴 방전 채널을 가짐으로써 방전 채널의 길이에 비례하는 높은 방전개시전압이 필요하게 된다. 즉, CCFL형 평판 형광 램프는 점등을 위해서 수십 킬로볼트의 고전압이 요구된다. 이에 따라 인버터의 출력전압이 상승되고, 전자파 장애 현상 및 누설 전압에 의한 전력 손실 등이 발생된다. 따라서 CCFL 형 평판 형광 램프가 백라이트 유닛으로 채용된 경우, 액정 디스플레이는 가정용으로 사용되기 어려운 문제점을 가지게 된다.

상술한 단점을 없애기 위해 방전 채널을 다수 개로 분할하는 방법이 제시될 수 있으나, 이 경우, 각 방전공간에 대한 배기문제가 원만히 해결되기 어렵고, 또 분리된 방전채널마다 별도의 인버터를 연결하여야 하는 추가적인 문제가 발생됨으로써 제작 단가가 상승하는 문제점이 발생된다.

반면에, EEFL형 평판 형광 램프는 전극이 방전채널이 형성된 유리기판의 양단 외부에만 위치하여 CCFL형에 비해 상대적으로 짧은 거리에서 방전이 이루어진다. 그러므로 EEFL형 평판 형광 램프는 저전압에서도 방전이 가능하여 안정된 방전을 도모할 수 있다. 또한 EEFL형 평판 형광 램프는 전극을 설치하기에도 매우 편리하다.

그러나, EEFL형 평판 형광 램프는 외부전극을 사용함으로써 충분한 전류를 흘려주기 위해 전극면적을 넓게 확보하여야 원하는 휘도를 얻게 되는 단점이 있다. 그러므로 램프의 무효공간(dead space)이 커져서 램프의 외관이 나쁘게 된다.

또한, EEFL형 평판 형광 램프에는 가로 방향의 다수 개 방전채널이 구현된다. 그러므로 방전채널마다 적정의 전류밀도를 얻기 위해서는 과다한 전력이 소비되는 문제점이 있다.

또한, EEFL형 평판 형광 램프에서 적정의 전류밀도를 얻기 위해 방전 채널의 단면적을 줄이는 경우, 방전 채널의 수는 증가되고 격벽의 폭이 증가된다. 이와 같이 방전채널의 수가 증가하면 소비전력이 상승되며, 격벽의 폭이 증가하면 격벽에 의한 암부가 커진다. 또한, 암부를 해결하기 위해서는 백라이트 유니트의 두께가 두꺼워지는 추가적인 문제점이 발생된다.

본 출원인은 상술한 면방전형 평판 형광 램프의 효율 저하 문제를 해결하기 위하여 다양한 노력을 진행한 바 있으며, 그 결과 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 평판 형광 램프에 관련된 기술들을 출원한 바 있으며, 전극의 구조와 배열 형태를 개선시킴으로써 평판 형광 램프의 광효율을 향상시키고 비발광 영역을 최소화시켜 휘도균일성을 얻는 방법을 제시한 바 있다.

이러한 일련의 연구 결과물로서 본 출원인은 다수 개의 사행형상을 가지는 방전채널을 가지는 평판 형광램프를 착안하게 되었다. 또 효율을 극대화하기 위해 내부전극과 외부전극을 혼용한 평판 형광램프를 착안하게 되었다.

혼성 전극을 사용한 형광램프는 본 출원인의 대한민국 특허등록 제0392181호(2003.07.08) 『방전램프와 이를 채용한 백라이트 유니트』에 개시된 바 있으며, 상기 특허등록 제0392181호의 도 6을 참조하면 혼성전극을 갖는 CCFL 방식의 램프가 개시되어 있다.

또한, 혼성 전극을 채용한 다른 형광 램프는 대한민국 특허등록 제0399006호(2003.09.08) 『혼합 방전형 평판형광램프』에 개시된 바 있으며, 특허등록 제0399006호에는 직류형 전극과 교류형 전극을 혼용한 평판 형광 램프가 제시되고 있으며, 이로써 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 어려운 문제점이 해결될 수 있다.

그러나, 대한민국 특허등록 제0399006호의 도 6에 제시된 직류형 내부전극과 교류형 외부전극을 조합한 평판 형광 램프의 경우, 격벽에 의한 방전채널들이 양단부에서 모두 연결되어 있기 때문에, 상대적으로 방전개시전압이 낮은 하나의 채널로 모든 방전이 쏠리는 심각한 크로스토크가 발생될 수 있다. 이러한 크로스토크 현상은 방전은 저항이 가장 낮은 부위에서 잘 발생되는 고유의 특성에 의한 것이다.

따라서 상술한 종래의 기술은 전체 방전 채널에서의 방전 구현이 어려운 단점 때문에 대형화된 램프를 제조하는데 한계가 있고 광효율 개선에도 역시 한계를 갖는다.

본 발명은 대한민국 특허등록 제0392181호의 혼성 전극 기술을 평판 형광 램프에 적용하고, 대한민국 특허등록 제0399006호의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것이다.

본 발명의 목적은 방전 효율을 개선하여 휘도를 높이고 방전개시전압을 낮추기 위하여 전체가 하나의 긴 사행형상으로 이루어진 방전채널을 각각 독립된 다수개의 사행형상 방전채널로 분리하고, 각각의 방전채널 시작부와 종단부에 전극공간을 배치하고, 전극공간에 방전전극을 배치하는 모양의 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 소수의 인버터로 다수개의 방전채널을 안정적으로 방전시키기 위해 외부전극 구조의 방전전극을 갖는 평판형광램프를 제공하고, 동시에 추가로 외부전극의 비발광영역을 축소하면서 발광효율을 증대하기 위해 내부전극과 외부전극을 혼성한 구조의 방전전극을 갖는 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 평판형광램프의 방전개시전압을 낮추어 방전효율을 극대화하기 위해 주 방전전극과 별도로 보조전극을 형성하고 보조전극을 주 방전전극과 연결하여 동일 전압을 인가하거나 방전개시 도중 일시만 전원을 인가하고 방전도중 플로팅 하거나, 플로팅 전극의 형태로 배치하는 구조의 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 평판형광램프의 조립 용이성과 램프 신뢰성 및 안정된 운전을 위하여 특정 형태의 내부전극과 내부전극 절곡부를 갖는 평판 형광램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판 형광램프는, 두 기판; 상기 두 기판 중 어느 하나에 구성되며, 상기 두 기판의 테두리에 대응되는 형상를 가지며 상기 두 기판과 접합됨으로써 내부에 방전을 위한 밀폐 공간을 형성하는 측벽; 상기 두 기판 중 최소한 하나 이상의 면에 형성되어, 상기 두 기판을 서로 이격시키면서, 각각 독립된 다수 개의 사행형상 방전 채널들을 형성하는 격벽들; 상기 측벽에 각각의 상기 사행형상 방전채널들의 각 시작점 및 각 종단점 양단 부에 채널로 형성된 전극 영역에 배치되어 상기 방전채널들을 병렬로 방전시키는 방전전극들;을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 방전 전극은 외부전극 또는 금속 재질의 내부전극과 외부전극을 혼성하여 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 내부전극은 판상의 금속을 절곡하여 돌출부가 형성되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 방전전극은 방전개시전압을 낮추기 위하여 방전 채널의 외부에 배치되는 보조전극을 더 구비할 수 있으며, 상기 보조전극은 연속선의 형태로 방전전극에서 방전채널을 따라 연장 구성될 수 있다. 그리고, 상기 보조전극은 불연속의 형태로 방전채널을 따라 형성되고 플로팅 되게 구성될 수 있다. 그리고, 상기 보조전극은 기판의 외면에 형성되고 투명한 재질의 도전체로 구성될 수 있다.

그리고, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방향에는 동일한 극성의 방전 전극이 배치될 수 있다.

또한, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방향에는 동일한 극성의 방전 전극이 배치될 수 있다.

그리고, 인접한 상기 사행 형상 방전 채널은 서로 대칭된 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방전 채널에 연결되는 상기 전극 영역은 동일 방향에 배치되며, 인접한 상기 사행 형상 방전 채널은 서로 대칭된 형상을 가질 수 있다.

그리고, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방전 채널에 연결되는 상기 전극 영역은 동일 방향에 배치되며, 인접한 상기 사행 형상 방전 채널은 서로 대칭된 형상을 가지면서 상기 전극 영역의 극성이 대칭되도록 형성될 수 있다.

그리고, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 일방향에 모든 전극 영역이 배치될 수 있다.

그리고, 상기 방전 채널의 사행형상을 이루기 위한 굴곡 부분은 다른 부분과 동일한 폭을 갖도록 형성되며, 상기 방전 채널은 3 내지 15㎜ 범위의 폭과 2 내지 5㎜ 범위의 높이를 갖도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 전극 공간에는 내부 전극만 모두 사용하고, 각각의 상기 방전 채널을 별도의 용량성 외부 소자를 상기 내부 전극에 각각 연결하여 병렬 접속 구동될 수 있다.

그리고, 상기 전극 공간에 내부 전극이 선택적으로 사용되며, 상기 내부 전극에는 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기 돌출부에는 절곡부가 형성됨으로써 상기 방전 채널의 중앙부에 상기 돌출부가 위치되도록 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예들의 도면에 있어서 동일 참조부호는 동일 기능을 갖는 부재를 표시한다.

본 발명에 따른 평판 형광 램프는 도 1과 같이 서로 마주보는 두 기판 즉 전 면 기판(10)과 배면 기판(12)이 측벽(14)을 사이에 두고 접합되는 구성을 갖는다. 그리고, 배면 기판(12)의 상세한 구성은 도 2에 도시되고 있다.

측벽(14)은 두 기판 사이에 형성되는 방전 공간을 외부와 차단하는 역할을 수행하며, 도 1 및 도 2와 같이 배면 기판(12)과 일체로 형성될 수 있고, 이와 달리 제작자의 의도에 따라 배면 기판(12)에 별도의 부재가 밀봉 부재(일 예로 프리트 글라스와 같은 저융점 유리 재료)에 의하여 접합되어 구성될 수 있다.

또한, 측벽(14)은 후술되는 격벽(16)과 별도로 구성되거나 일체로 형성될 수 있으며, 도 1 및 도 2에는 일체로 형성된 예가 도시된다.

그리고, 배면 기판(12)에 형성된 측벽(14)은 전면 기판(10)과 저융점 유리 재료(예 : 프리트 글라스)와 같은 밀봉부재로써 전면 기판(10)과 접합될 수 있다.

상기 두 기판 중 배면 기판(12)에 격벽(16)이 형성되며, 본 발명에서 설명의 용이성을 위하여 격벽(16)이 형성된 기판을 배면 기판(12)라 칭하고, 다른 기판을 전면 기판(10)이라 칭한다. 그러나, 본 발명의 기술 사상은 이에 국한되지 않고 전면 기판(10)과 배면 기판(12)에 각각 서로 대칭되는 격벽이 형성된 실시예로 적용될 수 있다.

통상, 배면 기판(12)의 하부에는 반사층(미도시)이 도포될 수 있다. 반사층은 Al₂O₃, TiO₂, WO₃ 등과 같은 물질을 주성분으로 하는 백색 세라믹 재료가 혼합된 물질이 도포된 것으로써, 방전 채널(20) 내에 도포된 형광체(미도시)에서 발생한 광의 반사율을 높여 휘도를 높여주는 작용을 한다.

격벽(16)은 배면 기판(12)을 샌드블라스팅 가공, 레이저 가공, 그라인딩 가공 등의 방식으로 가공하여 형성될 수 있다. 이와 다르게 격벽(16)은 배면 기판(12)을 가열하여 연화시킨 후 프레스 또는 진공흡착으로 성형하거나, 평판 유리를 격벽 높이로 잘라 실링 프리트를 도포하여 가열 접착하는 방법으로도 제조될 수 있다. 또한, 격벽(16)은 별도 압출 또는 프레스로 성형한 유리재료 또는 세라믹재료를 사용하여 접착하는 방법으로 제조될 수 있다.

그리고, 격벽(16)의 단면 형상은 실시예에서 사각 형상으로 도시되었으나, 이에 국한되지 않고 제작자의 의도에 따라 사다리꼴 형상 또는 반구 형상 등 다양하게 실시될 수 있으며, 이는 격벽(16)을 제조하는 공정, 제작자의 제작상 편의 및 방전 현상 등을 고려하여 다양하게 적용될 수 있다.

그리고, 배면 기판(12)에는 상술한 바와 같이 측벽(14)과 격벽(16)이 구성됨으로써, 이들 측벽(14)와 격벽(16) 사이 공간에 방전 채널(20)이 형성된다.

방전 채널(20)은 사행 형상으로써 가로 방향의 긴 채널이 세로 방향의 짧은 채널에 의하여 연결되며, 구체적인 실시예로써 세 개의 가로 방향 긴 채널이 세로 방향 짧은 채널에 의하여 연결되어 유사 "ㄹ" 형상을 이룬다. 그리고 사행 형상을 이루는 방전 채널(20)의 일단은 측벽(16)에 추가적으로 형성된 세로 방향 채널과 연결되어 연장되며, 다른 일단은 다른 추가적인 세로 방향 채널과 연결되어 연장된다. 이때 방전 채널의 각 단부는 서로 반대 방향에 형성되며, 방전 채널의 각 단부에 세로 방향으로 추가적으로 연장된 상기 채널은 전극 공간으로 활용된다.

구체적으로, 전면기판(10)과 배면기판(12)의 외부에 투명 전극 또는 금속 전 극으로 외부 전극(42, 44)이 상기 전극 공간으로 활용되는 채널 영역에 길이 방향으로 연장되며, 동일 극성의 외부 전극(42, 44)는 각각 공통으로 연결되며, 서로 다른 극성에 대응되는 외부 전극(42, 44)는 전원공급부(40)로부터 전원을 공급받도록 구성된다.

또 한편, 격벽(16)의 상면은 전면 기판(10)과 밀착되어 인접한 방전 채널(20)을 격리시키는 작용을 한다.

방전 채널(20)의 단면적이 큰 경우, 격벽(16)의 상면과 전면 기판(10)은 밀착 상태만 유지되어도 격벽(16) 상면의 미세한 공간을 통한 오방전의 발생이 방지된다.

그러나, 방전 채널(20)의 단면적이 작은 경우, 좁고 긴 방전 채널(20)을 통한 방전이 상대적으로 어려워진다. 그러므로, 격벽(16)의 상면의 미세한 공간을 통한 방전 크로스토크가 발생할 가능성이 커진다.

이 경우, 격벽(16)의 폭을 크게 하면, 크로스토크 발생 문제점이 해결될 수 있다. 그러나, 격벽(16)의 상면 폭이 커지는 경우, 방전 시 램프에서의 비발광부가 커지게 되고, 결국 암부가 발생되며, 암부를 해소하기 위해서는 램프와 램프 전면에 설치되는 확산 재료 간의 거리를 추가로 크게 하여야 한다. 또 다른 크로스토크 해결 방법으로 격벽의 상면에도 실링 재료(프리트글라스) 등을 적용함으로써 격벽과 전면기판을 가열 접착하여 격벽의 상면을 통한 방전 크로스토크가 완전히 차단될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 방전채널(20)이 형성되는데, 특히 상기 각 격벽 (16) 사이의 공간인 방전 채널(20)은 상술한 바와 같이 다수 개의 개별적인 사행(巳行, 뱀이 기어가는 형상) 형태로 수 개의 방전 라인이 직렬로 구불구불하게 일체로 연결된 방전 채널이 여러 개 집합되어 있다.

본 발명과 같이 방전 채널(20)이 다수개의 짧은 사행 형상이 다수 개로 분리 구성됨에 따라서 종래와 같이 모두 연결된 하나의 긴 사행 형상의 방전 채널에 비하여, 본 발명은 채널 길이 변화만큼 방전전압 과다현상이 매우 효과적으로 제어될 수 있다.

예를 들어, 가로 방향으로 30개의 직선 라인이 지그재그로 연결된 사행형상의 방전 채널을 사용하는 경우, 양단 전극간 거리가 가로길이의 30배 만큼이 되지만 3개씩의 직선라인만을 직렬로 연결하여 10개의 짧은 사행형상으로 분리하는 경우, 양단 전극간 거리가 가로길이의 3배로 줄어들게 되므로 전극간 거리에 비례하는 방전개시전압을 거의 1/10수준으로 낮출 수 있다.

측벽(14)에는 각 방전 채널의 시작부와 종단부에 일치하는 전극 공간이 채널로 형성되며, 전극 공간의 외부에는 외부전극이 배치될 수 있다.

이 경우, 외부 전극(42, 44) 부위의 방전 채널(20) 내부에는 기판에 의한 유전장벽으로 인하여 전류가 일정하게 제한되므로 특정의 채널로 전류가 폭주하는 현상이 발생하지 않게 된다. 즉 하나의 인버터(도 1의 전원 공급부(40)에 대응됨)로도 다수 개의 채널을 전면적에 걸쳐 고르게 방전하게 하므로 안정된 발광을 얻을 수 있으며 회로의 단가를 절감할 수 있다.

또 전극 공간의 폭이 방전 채널(20)의 폭보다 크게 하여, 동일 면적을 가지 면서 상대적으로 전극 공간의 길이를 줄임으로써 비발광 영역이 감소된다.

또한 도 8과 같이, 전극 공간에 외부전극(44)과 내부전극(30)이 혼성 구성되어 사용되는 것이 가능하다. 이 경우 금속 전극의 전자방출효과로 인하여 방전개시전압이 낮아지고, 방전효율이 개선된다.

종래 외부전극을 사용하는 유전 장벽 방전의 경우, 방전 전류를 제어하기 위해서는 방전공간을 감싸게 되는 전극의 면적이 중요하게 작용한다. 방전 채널이 좁아지는 경우, 전극의 면적 또한 감소하여 적정한 전류를 얻지 못하게 되고, 결국 원하는 전류 밀도값 또한 얻을 수 없어 발광효율이 저하된다는 문제점을 갖는다.

그러나, 본 발명과 같이 내부전극과 외부전극을 혼성시키는 경우, 동일한 면적을 갖는 외부전극을 사용하고도 두 배의 정전용량을 얻을 수 있어서 외부전극에 두 배의 전류를 흐르게 할 수 있으므로 램프의 휘도 또한 증가할 수 있다. 또 동일한 양의 전류를 흐르게 할 경우 외부전극의 면적을 절반으로 줄이는 것이 가능하므로, 결국 본 발명에 따른 형광램프의 혼성전극으로 인하여 발광효율은 높이면서 비발광 영역의 면적을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

또한, 배면 기판(12)의 저면은 도 3과 같이 구성되며, 전극 공간에 대응되게 외부 전극(42, 44)이 세로 방향으로 형성되며, 외부 전극(42, 44) 사이에 보조전극(46)이 사행형상을 갖는 방전 채널(20)이 위치한 영역에 대응되게 사행형상을 가지면서 단면이 육면체 형상이면서 좁고 길게 플로팅되게 형성된다.

또한 양단의 전극 공간에 내부 전극만을 모두 사용하고 각각의 방전 채널을 평판 램프 외부에서 별도의 용량성 소자와 각각 연결 사용하여 병렬접속 및 구동하 는 것도 가능하다.

이 경우 용량성 소자에 의해 각 방전 채널(20)의 전류가 일정 수준으로 제한되므로 수 개의 채널만이 방전되는 방전쏠림 현상이 제거될 수 있어서, 램프는 안정적으로 병렬 구동될 수 있다. 이 경우 내부전극 및 커패시터의 부품이 늘어나 부품 수가 증가하지만 내부전극 만에 의한 방전으로 방전효율을 더 높일 수 있다는 장점을 갖는다.

여기에, 내부 전극에는 도 4과 같이 돌출부를 두고 평판램프의 내부로 연장되게 하는 경우 전류를 돌출부에서 흐르도록 유도할 수 있어 보다 안정된 방전이 가능하다.

내부 전극(30)에 돌출부(337)를 형성할 때, 판형상의 전극(333)에 절곡부(335)를 두어 돌출부(337)가 방전 채널(20)의 단면 상에서 중앙부에 위치하도록 함이 바람직하며, 이 경우, 전극 발열에 의한 기판의 열충격이 최소화 될 수 있어서 평판 형광 램프의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 평판 형광 램프의 테두리 측벽에 위치하는 판형상의 전극(333)의 폭을 상대적으로 좁게 하거나, 판형상의 전극(333)은 도 10과 같이 연결선(339)을 이용하여 평판램프의 외부로 연장되도록 구성됨으로써 평판램프의 진공 밀봉 신뢰성을 개선하는 것이 바람직하다.

돌출부(337)는 프레스 및 절곡에 의하여 원통형 형상(331)을 가질 수 있으며, 판형상의 재료를 금형에 의한 연속가공 방식으로 형성함으로써 전극 제조를 대량으로 실현할 수 있어 평판램프의 제조단가를 획기적으로 절감 할 수 있다.

돌출부(337)는 도 5와 같이 전극의 절곡부에 의하여 방전채널의 단면에서 볼 때 원통형 형상(331)이 중앙부에 위치하도록 하여 내부전극을 기판 내에 삽입 조립 시 방전채널 단면부에서 중앙 위치에의 조립을 가능하게 하므로 이후 제품의 정상 방전 시 전극에서 발생하는 열에 의해 기판이 닿아 열충격으로 파손될 위험을 제거할 수 있게 된다. 도 5에서 부호 340은 전면기판(10)과 배면기판(12)을 접착시키는 프리트 글래스를 예시한 것이다.

그리고, 본 발명은 외부 전극 및 내부 전극과 같은 주 전극과 별도로 방전 채널(20)의 외부에 보조전극을 구성하여 길어진 방전채널에 따른 방전개시전압 상승을 추가로 해결할 수 있다. 보조 전극은 방전 채널이 길어져서 방전개시전압이 증가함에 따라 구동전압이 상승하는 문제점을 해결하는데 도움이 되는데, 이는 보조 전극을 통하여 방전 전극 간의 거리를 짧게 할 수 있기 때문이다.

보조 전극은 도 6 내지 도 9과 같이 다양하게 변형될 수 있으며, 보조 전극의 실시예는 도 1 및 도 3과 다른 형태의 방전 채널에 실시되는 것을 예시한다.

도 6 내지 도 9의 실시예는 방전 전극(X, Y)이 동일 방향에 배치된다. 그리고, 이들 방전 전극을 연결하는 사행 형상의 방전 채널은 4 개의 길이 방향 채널을 포함하며, 방전 전극(X, Y)이 형성된 반대쪽에 길이 방향 채널들을 연결하는 굴곡부가 형성된다.

즉, 도 6 내지 도 9에서 실시예는 전극 공간부를 형성하는 채널이 동일 방향에 배치되면서 이들 간에 방전 채널이 굴곡 부분을 갖는 사행 형상의 방전 채널에 대하여, 보조 전극이 형성되는 것을 예시하고 있으며, 도 6의 실시예에서 보조 전 극은 극성을 달리하는 두 전극 공간 사이의 방전 채널을 따라서 끊어진 점선의 형태로 플로팅되도록 형성되며, 도 7의 실시예에서 보조 전극은 극성을 달리하는 두 전극 공간 사이의 방전 채널을 따라 각각의 전극에서 연장되게 형성되어 전극과 동일한 전위를 갖도록 형성되고, 도 8의 실시예에서 보조전극은 극성을 달리하는 두 전극 공간 사이의 방전 채널을 따라 연장되게 형성되며 방전채널의 중간부에서 폐루프가 형성하면서 전극과 동일한 전위를 갖도록 형성되며, 도 9의 실시예에서 보조 전극은 방전채널의 각 라인 마다 실선의 형태로 배치되도록 형성되며 각각 플로팅된다.

그리고, 도 10과 도 11은 세로방향으로 이루어진 사행형상의 방전채널을 가로방향으로 배열한 방식의 방전채널구조를 가지는 램프에서의 보조전극 배치 예를 보여준다.

도 10에서는 상하 양단의 방전채널 끝단에 각각 X, Y극의 방전전극이 배치되고 각 전극에서 보조전극이 실선의 형태로 램프의 중앙부로 사행형상 방전채널을 가로지르는 식으로 연장된다.

또한 도 11에서는 상하 양단의 방전채널 끝단에 각가 X, Y극의 방전전극이 배치되고 각 전극에서 보조전극이 실선의 형태로 램프의 중앙부로 연장되면서 각 방전채널사이를 격리시키는 세로방향의 격벽 상단을 통하여 배치된다.

상기한 바와 같이 도 6 및 도 11 과 같이 다양하게 실시되는 보조 전극에 의하여, 예비방전이 보조전극과 내부전극 간에 먼저 발생된 후, 주 방전 전극간의 방전을 도모한다. 그러므로, 보조전극에 의한 전압강하 효과를 얻으면서 동시에 주 방전전극의 방전효율을 크게 할 수 있다.

보조전극의 폭이 너무 넓으면, 보조전극을 통한 방전전류가 증가하여 소비전력이 증가하며, 평판 형광램프의 휘도를 저하시키는 요인으로 작용한다. 아울러 주 방전전극을 통한 방전이 주가 되어야 상대적으로 긴 플라즈마 기둥이 형성되어 방전의 효율이 상승하는데 보조전극에서 전류를 많이 소모하게 되면 방전 효율이 떨어지게 된다.

이와 반대로 보조전극의 폭을 너무 가늘게 하면 전압인가의 효과가 떨어지므로 적정의 폭을 유지하는 것이 바람직하다.

보조전극은 도 6 내지 도 11과 같이 방전공간을 따라서 주 방전전극에서 연장하여 연속선의 형태로 형성하여 배치하거나, 불연속의 형태로 배치하여 플로팅하거나, 주 방전전극과 분리된 실선으로 배치한 후 플로팅 하거나, 방전 도중 일정의 기간만 별도의 전원을 인가한 후 다시 플로팅하는 식으로 설치할 수도 있다.

또 보조전극을 전면 기판의 외부에 설치하는 경우에는 전극에 의한 광투과율 저하 및 이로 인한 휘도의 손실을 막기 위해 ITO와 같은 투명 도전체를 이용하여 광투과율 저하를 막는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 램프의 제조에 있어 외부전극은 금속성의 페이스트 재료로 인쇄한 후 건조 및 소성하거나, 금속성 테이프 재료를 직접 부착하는 방식으로 형성될 수 있다.

그리고, 내부 전극(30)은 도 12과 같이 전극을 램프 내부에 장착한 후, 밀봉부재인 저융점 유리재료(예: 프리트글라스) 등을 이용하여 전면 기판과 측벽을 봉 착한다. 이어서 배기관(미도시)을 이용한 배기공정을 거쳐 램프 내부를 진공화시키고, 방전가스(Ar, Ne, Xe 등의 희가스, 또는 Hg)를 충진한 다음 배기관을 융착시켜 램프를 완성한다.

본 발명에 따른 격벽 사이의 방전 채널(20)의 폭은 3~15 ㎜이고 높이는 2~5 ㎜의 범위에서 형성하는 것이 바람직하다.

이는 방전 채널(20)의 단면적이 너무 좁으면 구동전압이 상승하면서 방전이 불안정해지는 현상이 발생하고, 반면에 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(20)을 구성하는 방전 라인이 연결된 굴곡 부분(세로 방향)의 채널 폭은 가로 방향의 채널 폭과 동일하게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 폭이 좁은 영역에서 방전이 일어나기 어렵기 때문이다.

격벽(16)과 배면 기판(12)의 바닥면에는 형광체층(미도시)이 도포되어 있는데, 형광체층은 녹색, 청색, 및 적색 발광체를 색좌표법에 근거하여 혼합함으로써 백색 형광체를 제조하고 유기수지와 혼합하여 소정 두께로 도포한 후 소성공정을 거쳐 코팅한다.

한편, 본 발명의 핵심을 이루는 방전 채널은 다양한 형태로 구현될 수 잇다.

사행형상의 방전채널은 두개의 라인이 붙어 유사 'ㄷ'자 형태를 가질 수 있으고, 세 개의 라인이 붙어 'ㄹ'자 형태를 가질 수도 있다. 또 그 이상의 라인도 접속이 가능하다.

또 방전전극의 극성은 전극에 인가되는 전위의 양극성을 각각 X, Y라고 명명할 때 각 방전채널에 X, Y, X, Y, X, Y 식으로 교번하여 배치될 수도 있고 X, Y, Y, X, X, Y, Y, X식으로 배치될 수도 있다.

이때 사행형상의 방전채널을 형성시키는 굴곡부를 짝수 개로 하는 경우, 즉 홀수개의 라인을 연결하여 하나의 방전채널로 사용하는 경우에는 각 방전채널의 시작점과 종단점을 기판의 좌우측 양단으로 분리하여 배치할 수 있다.

예를 들어 3개씩의 라인을 연결하여 가로로 매우 긴'ㄹ'자 형태의 방전채널을 세로로 10개 형성하는 경우를 가정하면, 첫 번째 방전채널에서부터 10번째 방전채널의 시작점은 모두 기판의 왼쪽으로 그리고 각 종단점은 기판의 좌측으로 배치할 수 있다. 이때는 전극을 배치할 때 기판의 왼쪽 시작점을 모두 X 전극공간으로 이용하고 오른쪽 종단점을 모두 Y 전극공간으로 이용할 수 있으므로 향후 전원선을 연결할 때 매우 간단하게 실시할 수 있게 된다. 따라서 홀수개의 라인을 연결하여 하나의 방전채널로 사용하는 것이 원활한 전극의 배치를 위해서 바람직하다.

또한 도 16 처럼 상대적으로 짧은 길이의 방전라인이 다수 개 연결되어 이루어진 세로방향의 사행형상의 방전채널을 가로로 여러 개 병렬 연결하는 구조의 경우 상하 양단부에 X, Y극성을 배치할 수 있으므로 채널의 수에 관계없이 원활한 전극을 배치를 위해서 바람직하다.

방전 채널은 도 1과 같이 유사 "ㄹ"자 형태가 동일하게 반복되는 형상으로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 도 12 내지 도 16과 같이 실시될 수 있다.

도 12의 실시예는 "ㄹ" 자 형태의 방전 채널의 좌우 양단에 각각 전극 공간을 형성하기 위한 채널이 연결되며, 방전 채널의 일 방향 단부에 연결된 채널은 X 전극 공간으로 이용되고 다른 일 방향 단부에 연결된 채널은 Y 전극 공간으로 이용된다. 그리고, X 전극 공간에 내부 전극(30)이 배치될 수 있다. 도 13은 도 12의 평면 레이아웃이다.

상술한 도 12, 도 13의 실시예는 동일 방향에는 동일 극성의 전극 공간을 형성한 실시예를 예시하고 있다.

이와 다르게 도 14, 도 15의 실시예는 일 방향에 서로 다른 극성의 전극 공간이 배치된 실시예이며, 이 경우, 사행 형상의 방전 채널은 "ㄷ" 자 형상을 갖는다.

도 14 및 도 15의 실시예는 일 방향에 X, Y, X, Y의 순으로 전극 공간이 배치되고, 다른 방향에 Y, X, Y, X의 순으로 전극 공간이 배치된다. 이와 달리, 도 13의 실시예는 일 방향에 X, Y, Y, X, X, Y의 순으로 전극 공간이 배치될 수 있다.

한편, 본 발명은 방전 채널(20)을 세로 방향의 채널을 중복 배치하고, 이들 세로 방향의 단부에 굴곡부가 형성되도록 도 16 와 같이 형성할 수 있다. 방전 채널(20)의 단부에 연장되는 세로 방향으로 형성된 채널이 전극 공간으로 활용되며, 이들 전극 공간에는 본 발명에 따라서 방전전극이 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방전 채널 및 전극 구조를 갖는 평판 형광 램프는 구동 시 전극과 도선으로 연결된 인버터에서 전원이 공급되면, 먼저 보조 전극사이의 방전공간에서 예비방전 또는 보조방전이 발생하여 이온 또는 전자를 형 성시킨다. 이와 같이 미리 형성된 이온 또는 전하에 의해서 주 방전 전극 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 전면기판과 배면기판 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.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 평판 형광램프는 다수개의 독립된 사행형상의 방전채널을 연결 사용함으로써 종래의 방전 채널 길이보다 짧은 방전채널을 여러 개 배열한 구조를 실현하였다. 따라서 방전채널당 전류밀도를 상승시켜 방전효율을 높임으로써 휘도를 높이고, 대면적의 안정된 평판 형광 램프를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 내부전극과 외부전극을 혼용하여 사용함으로써 내부전극에 의한 방전효율을 보다 극대화하여 소비전력을 절감할 수 있다.

그리고 본 발명의 내부전극을 기판 내에 삽입 시 내부전극의 위치를 채널의 단면 중앙에 손쉽게 위치할 수 있으므로 전극에 의한 패널의 열파손 문제를 해결할 수 있다.

아울러 연속형태 및 불연속형태의 연장 및 플로팅 타입의 보조전극을 사용함으로써 보다 낮은 방전개시 전압을 도모하여 대형 평판표시장치를 위한 평판형광램프에 적합한 구조를 달성할 수 있다.

이상의 설명에서 평판형 형광램프와 관련하여 방전채널, 보조전극을 위주로 설명하고 그 외 통상의 공지된 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 이를 당연히 추측 및 추론 할 수 있을 것이다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 평판 형광램프를 위주로 설명하였으나, 방전채널 구조와 혼성전극, 보조전극 형태, 그리고 내부전극의 구조와 관련된 본 발명의 각 특징들이 당업자에 의하여 다양한 변형, 변경 및 조합이 가능한데, 이러한 변형, 변경 및 조합은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

두 기판;

상기 두 기판 중 어느 하나에 구성되며, 상기 두 기판의 테두리에 대응되는 형상를 가지며 상기 두 기판과 접합됨으로써 내부에 방전을 위한 밀폐 공간을 형성하는 측벽;

상기 두 기판 중 최소한 하나 이상의 면에 형성되어, 상기 두 기판을 서로 이격시키면서, 각각 독립된 다수 개의 사행형상 방전 채널들을 형성하는 격벽들;

상기 측벽에 각각의 상기 사행형상 방전채널들의 각 시작점 및 각 종단점 양단부에 채널로 형성된 전극 영역에 배치되어 상기 방전채널들을 병렬로 방전시키는 방전전극들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 상기 방전 전극은 외부전극으로 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 상기 방전전극은 금속 재질의 내부전극과 외부전극을 혼성하여 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전전극은 방전개시전압을 낮추기 위하여 방전 채널의 외부에 배치되는 보조전극을 더 구비함을 특징 으로 하는 평판 형광 램프.
제 3 항에 있어서, 상기 내부전극은 판상의 금속을 절곡하여 돌출부가 형성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 5 항에 있어서, 상기 보조전극은 연속선의 형태로 방전전극에서 방전채널을 따라 또는 방전채널을 가로질러 연장 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 5 항에 있어서, 상기 보조전극은 불연속의 형태로 방전채널을 따라 또는 방전채널을 가로질러 형성되고 플로팅 되게 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 5 항에 있어서, 상기 보조전극은 기판의 외면에 형성되고 투명한 재질의 도전체로 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방향에는 동일한 극성의 방전 전극이 배치됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 9 항에 있어서, 인접한 상기 사행 형상 방전 채널은 서로 대칭된 형상을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 동일 방전 채널에 연결되는 상기 전극 영역은 동일 방향에 배치되며, 인접한 상기 사행 형상 방전 채널은 서로 대칭된 형상을 가지면서 상기 전극 영역의 극성이 대칭되도록 형성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 사행형상 방전 채널의 양단부의 상기 전극 영역에 서로 다른 극성의 방전 전극이 적용되고, 일방향에 모든 전극 영역이 배치됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 상기 전극 공간에는 내부 전극만 모두 사용하고, 각각의 상기 방전 채널을 별도의 용량성 외부 소자를 상기 내부 전극에 각각 연결하여 병렬 접속 구동됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 상기 전극 공간에 내부 전극이 선택적으로 사용되며, 상기 내부 전극에는 돌출부가 형성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 14 항에 있어서, 상기 돌출부에는 절곡부가 형성됨으로써 상기 방전 채널 의 중앙부에 상기 돌출부가 위치되도록 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 14 또는 15 항에 있어서, 상기 돌출부의 단부는 원통 형상을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.
제 1 항에 있어서, 상기 독립된 하나의 사행 형상의 방전 채널은 양단의 전극 공간 사이에 직교하는 방향으로 복수 개의 방전 공간이 병렬로 배치되고, 이들 방전 공간의 단부에 굴곡부가 교번하여 형성되어, 하나의 독립된 사행 형상을 이루고, 상기 독립된 사행 형상의 방전 채널이 병렬로 다수 개 형성됨을 특징으로 하는 평판 형광 램프.