KR100788384B1

KR100788384B1 - 평판형 형광 방전램프

Info

Publication number: KR100788384B1
Application number: KR1020010024861A
Authority: KR
Inventors: 문정민
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2007-12-31
Also published as: US20020167273A1; KR20020085375A; US6590319B2

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백 라이트용 평판 램프에서 스페이서로 인해 야기되는 어두운 점들을 최대한 방지하기 위한 평판형 형광 방전램프에 관한 것으로, 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들이 형성되는 제 1 유리 기판과, 상기 제 1 유리기판에 대향되는 면에 제 1 형광막이 적층된 제 2 유리 기판과, 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 형성되고, 내부가 비어 있으며 적어도 일측면에 창을 갖는 스페이서와, 상기 스페이서의 내외측면에 도포된 제 2 형광막을 구비하여 구성된 것이다.

평판 램프, 액정표시장치 백라이트용 평판 램프, 평판형 형광 방전램프

Description

평판형 형광 방전램프{Flourscent discharge lamp of plate type}

도 1은 액정표시장치의 백 라이트용 평판용 형광 방전램프 기본적인 구조 단면도

도 2는 도 1의 평판형 형광 방전램프에 따른 어두운 부분의 설명도

도 3은 종래의 평판형 형광 방전램프의 구조 단면도

도 4는 종래 다른 평판형 형광 방전램프의 구조 단면도

도 5는 본 발명 일 실시예에 따른 평판형 형광 방전램프의 구조 단면도

도 6의 (a) 내지 (b)는 본 발명 실시예에 따른 스페이서 형상을 나타낸 예시도

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명 다른 실시예에 따른 스페이서 형상을 나타낸 예시도

도 8의 (a) 내지 (b)는 본 발명 또 다른 실시예에 따른 스페이서 형상을 나타낸 예시도

도 9는 본 발명 다른 실시예에 따른 평판형 형광 방전램프의 구조단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 하부 유리 기판 13 : 전극

15 : 절연막 17 : 보호막

19 : 스페이서 20 : 형광막

23 : 상부 유리 기판

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 백 라이트용 평판형 형광 방전램프에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 브라운관(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 텔레비전 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 특장점과 배치되는 면이 많이 있다. 따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 다양한 칼라 표시 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

이와 같이 액정표시장치가 고품위 화상을 구현하기 위해서는 화면을 표시하기 위한 광원이 문제가 된다. 즉, 액정표시장치는 자체가 발광 능력을 갖고 있지 않기 때문에 외부 광원을 이용하여야 하고, 이와 같은 광원이 액정표시장치 전면에 고휘도의 광원을 균일하게 공급하여야 고품위의 화상을 구현할 수 있다.

따라서, 액정표시장치는, 상하 유리 기판 사이에 액정이 주입된 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 빛을 공급하는 광원과, 상기 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로부로 분류될 수 있다.

TN, STN 등 초기 액정표시장치에서는 전방이나 측방에 작은 램프를 추가하는 방식의 광원이 많이 사용되었으며, 화면이 대면적화되고 고품위 화상 표시가 요구되면서 전방이나 측방에 광원을 설치하는 방식보다 액정표시패널 뒤에 광원을 설치하고 빛이 액정표시패널을 통과하면서 화상을 표시해주는 백 라이트 방식을 많이 사용하고 있다.

백 라이트 방식의 액정표시장치의 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Flourescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Flourscent Lamp) 등이 사용되고 있으며, 특히 수명이 길고 소비전력이 작으며 얇게 형성할 수 있는 CCFL 방식이 대화면 칼라 액정표시장치에서 많이 사용되고 있다.

상기 CCFL 광원은 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 이차 전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다. 이 원소들은 강한 자외선을 방출하며, 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 한다.

이러한 형광 방전관은 액정표시패널의 아래쪽에 여러 개가 직접 화면을 비추도록 직하형으로 설치되기도 하고, 액정표시패널의 양단 하측에 설치되어 도광판 및 반사판에 의해 화면을 비추도록 에지(edge)형으로 설치되기도 한다. 그리고 화면의 휘도 균일성을 개선하기 위해 액정표시패널과 광원 사이에 확산판 등의 확산장치가 설치된다. 대화면의 경우 에지형을 채택하는 경우가 많은데 에지형의 경우 휘도가 낮고, 직하형의 경우 박형화가 어렵고 온도에 의한 휘도 저하가 심하며 휘도의 균일성이 낮다는 단점이 있다.

이러한 CCFL형 백 라이트의 경우, 방전관에 봉입된 가스의 주성분이 수은이므로 금속과의 결합으로 램프의 수명이 줄어들기 쉽고, 온도의 변화가 심하며, 특히 최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 맹독성의 중금속인 수은 사용에 따른 폐기물의 처리 등의 문제가 되고 있다. 따라서, 이들 문제점을 개선할 수 있는 새로운 백 라이트의 개발이 요청되고 있다.

이러한 요청에 따라 새로운 무수은 램프가 개발되고 있으며, 그 가운데 하나로 크세논(Xe)을 사용하는 평판형 형광 방전램프 기술이 소개되었다.(USP. 6,034,470, WO98/11596)

이와 같은 평판형 형광 방전램프의 기본적인 원리는 다음과 같다.

도 1은 기본적인 평판형 형광 방전램프의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 따른 평판형 형광 방전램프에서 발생하는 어두운 점들을 나타낸 것이다.

즉, 하부 유리 기판(11)에 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들(13)이 형성되고, 상기 전극(13)을 포함한 하부 유리 기판(11) 전면에 절연막(15)이 증착되어 있으며, 상기 절연막(15)위에 산화 마그네슘을 사용하는 보호막(17)이 적층되어 있다. 그리고, 상부 유리 기판(23)의 내면에는 형광막(21)이 적층되어 있다.

이와 같은 상부 유리 기판(23)과 하부 유리 기판(11)은 스페이서(19)를 통해 일정 간격을 유지하여 합착되고, 합착된 상하부 유리기판(11, 23) 사이의 공간에는 방전 가스(26)가 주입된다.

이와 같이 구성된 평판형 형광 방전램프는 상기 전극(13)에 방전 전압이 인가되면 주입된 방전 가스(26)가 여기되어 자외선이 발생되고, 발생된 자외선은 상부 유리 기판(23)내측에 도포된 형광막(21)을 여기시켜 가시광선을 발생시킨다. 이와 같이 발생된 가시광선은 액정표시패널의 광원으로 조사된다.

그러나, 이와 같은 평판형 형광 방전램프에 있어서는, 상기 상하 유리 기판(11,23)이 일정 간격을 유지하도록 하기 위한 스페이서(19)가 있는 곳에서는 형광막(21)이 스페이서(19)에 의해 가려지므로 이 부분의 형광막(21)이 자외선에 의해 여기되지 못하므로 어둡게 된다. 따라서, 도 2와 같이, 상기 평판형 형광 방전램프 점등 시, 밝은 평면상에 부분적으로 어두운 점들이 나타나게 된다. 즉, 자외선은 유리기판을 통과하는 비율이 낮고 가시광선은 유리 기판을 통과하는 비율이 높은 특성을 갖고 있으므로 주입 가스에 의해 발생된 자외선이 스페이서(19)를 통과하지 못하게되어 결국 스페이서(19)가 있는 곳의 형광막(21)은 자외선에 의해 여기되지 못하므로 스페이서(19)가 형성된 부분에서는 가시광선이 발생되지 않는다.

이는 백 라이트의 휘도 균일성을 저해하고 결과적으로 액정표시장치의 표시 품위를 손상시킨다. 이를 극복하기 위해서는 확산판 등의 광 확산장치를 여러장 적층시키거나 평판형 형광 방전램프의 발광부와 소정의 간극을 두고 확산장치를 설치해야 하는 번거로움이 있으며, 부가적인 장치의 설치로 인하여 액정표시장치 전체의 두께가 두꺼워지고 생산 단가가 증가하며 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위한 평판형 형광 방전램프가 최근에 발표되었다.(한국 공개 특허공보 2001-0002206호)

도 3은 종래의 평판형 형광 방전램프의 단면도이고, 도 4는 종래의 또 다른 평판형 형광 방전램프의 단면도이다.

도 3에 도시된 종래의 평판형 형광 방전램프는, 하부 유리 기판(11)에 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들(13)이 형성되고, 상기 전극(13)을 포함한 하부 유리 기판(11) 전면에 절연막(15)이 증착되어 있으며, 상기 절연막(15)위에 산화 마그네슘을 사용하는 보호막(17)이 적층되어 있다. 그리고, 상부 유리 기판(23)의 내면에는 형광막(21)이 적층되어 있다.

이와 같은 상부 유리 기판(23)과 하부 유리 기판(11)은 표면에 형광막(21)이 도포된 스페이서(19)를 통해 일정 간격을 유지하여 합착되고, 합착된 상하부 유리기판(11, 23) 사이의 공간에는 방전 가스(26)가 주입된다.

또한, 도 4에 도시된 종래의 평판형 형광 방전램프는, 하부 유리 기판(11)에 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들(13)이 형성되고, 상기 전극(13)을 포함한 하부 유리 기판(11) 전면에 절연막(15)이 증착되어 있으며, 상기 절연막(15)위에 산화 마그네슘을 사용하는 보호막(17)이 적층되어 있다. 그리고, 상부 유리 기판(23)에 스페이서(19)를 부착한 후 상기 상부 유리 기판(23)의 내면 및 상기 스페이서(19)에 형광막(21)을 적층하거나, 상부 유리 기판(23)에 스페이서(19)를 일체로 형성한 다음, 상부 유리 기판(23) 내면 및 상기 스페이서(19)에 형광막(21)을 적층한다. 여기서, 상부 유리 기판(23)에 스페이서(19)를 일체로 형성하는 방법은 유리 기판면을 가열 등의 방법으로 무르게 한 다음 성형틀로 압연하여 스페이서(19)를 성형하는 성형 가공법, 유리 기판면을 기계적인 방법으로 그라인딩하여 스페이서(19)를 형성하는 그라인딩법, 또는 유리 기판을 화학적으로 식각하여 스페이서(19)를 형성하는 에칭법 등으로 한다.

이와 같은 상부 유리 기판(23)과 하부 유리 기판(11)이 합착되고, 합착된 상하부 유리기판(11, 23) 사이의 공간에는 방전 가스(26)가 주입된다.

이와 같이 구성된 종래의 평판형 형광 방전램프의 동작은 다음과 같다.

즉, 도 3과 같이, 스페이서(19)의 측면에도 형광막(21)이 도포되어 있으므로, 방전 가스(26)에 의해 발생된 자외선이 스페이서(19)의 측면에 도포된 형광막(21)을 여기시켜 가시광선을 발생시키고 발생된 가시 광선은 스페이서(19)를 통해 스페이서(19) 상측으로 방출된다. 따라서, 스페이서(19) 부분에서 어두운 점들이 발생되는 문제점을 어느 정도 해소한다.

또한, 도 4와 같이, 스페이서(19)와 상부 유리 기판(23) 사이에는 형광막(21)이 존재하지 않으므로 방전 가스(26)에 의해 발생된 자외선이 스페이서(19) 측면에 도포된 형광막(21)을 여기시켜 가시광선을 발생시키고 발생된 가시광선은 스페이서(19)를 통해 스페이서(19) 상측으로 방출되므로 스페이서(19) 부분에서 야기되는 어두운 점들의 발생을 해소한다.

그러나 이와 같은 종래의 평판형 형광 방전램프에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 상기 도 3과 같이 표면에 형광막이 도포된 스페이서를 이용하여 상하 유리 기판의 간격을 일정하게 유지한 경우, 스페이서 측면에서 발생된 가시광선은 상기 상부 유리기판에 수직한 방향으로 발광하므로 스페이서 측면에서 서로 반사되고 스페이서 측면에 도포된 형광막에 의해 흡수되므로 실제 상부 유리 기판을 통해 방출된 가시광선의 양이 상대적으로 적게되어 주위의 밝기와 차이가 많이 발생하여 스페이서 부분에서 야기되는 어두운 점들의 발생을 해소하는데 한계가 있다.

둘째, 도 4에서 상부 유리 기판에 스페이서를 부착하고 상기 상부 유리 기판의 내측 및 스페이서 표면에 형광막을 도포하므로 스페이서와 상부 유리 기판 사이에 형광막이 존재하지 않으므로 스페이서의 표면에서 발생된 가시 광선이 스페이서를 통해 상측으로 방출되나 상기 스페이서와 상부 유리 기판 사이의 접착층에 의해 상측으로 방출되는 가시 광선에 장애가 있으므로 어두운 부분이 형성된다. 그리고 스페이서를 상부 유리 기판에 부착하는 공정을 요구하므로 공정이 복잡하다.

셋째, 도 4에서 스페이서와 상부 유리 기판을 일체화하는 것은, 유리 기판면 을 무르게 한 다음 성형틀로 압연하여 성형하거나, 유리 기판면을 기계적인 방법으로 그라인딩하거나, 유리 기판을 화학적으로 식각해야하므로 공정이 복잡하고 수율에 큰 문제가 있으며 생산 단가가 증가된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스페이서를 내부가 비어 있고 그 측면 중 적어도 일면 이상이 제거된 구조를 갖도록 형성하여 방전 가스에 의해 발생된 자외선이 스페이서의 내외측 표면에 충분히 도달할 수 있도록 하여 어두운 점들의 생성이 방지되는 평판형 형광 방전램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판형 형광 방전램프는, 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들이 형성되는 제 1 유리 기판과, 상기 제 1 유리기판에 대향되는 면에 제 1 형광막이 적층된 제 2 유리 기판과, 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 형성되고, 내부가 비어 있으며 적어도 일측면에 창을 갖는 스페이서와, 상기 스페이서의 내외측면에 도포된 제 2 형광막을 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 합착 밀봉되어 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 방전 가스가 주입되고 상기 전극에 인가된 전압에 의해 상기 방전 가스가 여기되어 발생된 자외선이 상기 스페이서의 창을 통해 스페이서 내부에 도달하도록 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 스페이서는 내부가 비어 있는 기둥 모양에서 상하면과 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있도록 창이 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 스페이서는 내부가 비어 있는 기둥 모양에서 상면 또는 하면과 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있도록 창이 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 스페이서의 기둥 모양은 원형, 사각, 사다리꼴, 원뿔 중 하나로 형성됨이 바람직하다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 평판형 형광 방전램프를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 제 1 실시예에 따른 평판형 형광 방전램프의 구조 단면도이고, 도 9는 본 발명 제 2 실시예에 따른 평판형 형광 방전램프의 구조 단면도이다.

본 발명 제 1 실시예에 따른 평판형 형광 방전램프는, 도 5에 도시한 바와 같이, 하부 유리 기판(11)에 전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들(13)이 형성되고, 상기 전극(13)을 포함한 하부 유리 기판(11) 전면에 절연막(15)이 증착되어 있으며, 상기 절연막(15)위에 산화 마그네슘을 사용하는 보호막(17)이 적층되어 있다. 그리고, 상부 유리 기판(23)의 내면에는 형광막(20)이 적층되어 있다.

이와 같은 상부 유리 기판(23)과 하부 유리 기판(11) 사이에, 내부가 비어 있으며 적어도 일측면에 자외선이 통과될 수 있는 창을 갖는 스페이서(19)가 형성되고, 상기 스페이서(19)의 내외측면에는 형광막(20)이 도포되어 있다.

이와 같이 표면에 형광막(20)이 도포된 스페이서(19)를 통해 일정 간격을 유지하여 상기 상부 유리기판(23)과 하부 유리기판(11)이 합착되고, 합착된 상하부 유리기판(11, 23) 사이의 공간에는 방전 가스(26)가 주입된다.

상기의 스페이서(19)는 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 그 대표적인 형상은 다음과 같다.

도 6의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 형상의 예시도이다.

즉, 도 6의 (a)와 같이, 내부가 비어 있는 원통형 모양에서 상하면과 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있는 창이 형성되고 내외측면에 형광막이 도포된 것이다.

도 6의 (b)와 같이, 내부가 비어 있는 사각통 모양에서 상하면과 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있는 창이 형성되고 내외측면에 형광막이 도포된 것이다.

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 형상의 예시도이다.

즉, 도 7의 (a)와 같이, 사다리꼴 모양에서 그 내부가 비어 있으며, 하면과 적어도 일측면이 제거된 모양을 갖도록 형성한다.

도 7의 (b)와 같이, 원뿔 기둥형 모양에서 그 내부가 비어 있으며, 하면과 적어도 일측면이 제거된 모양을 갖도록 형성한다.

도 7의 (c)와 같이, 사각형 기둥 모양에서 그 내부가 비어 있으며, 하면과 적어도 일측면이 제거된 모양을 갖도록 형성한다.

도 8의 (a) 내지 (b)는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 스페이서 형상의 예시도이다.

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 내부가 비어 있는 사각통 모양에서 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있는 창이 형성되고 내외측면에 형광막이 도포된 것이다.

도 8의 (b)와 같이, 내부가 비어 있는 원통형 모양에서 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있는 창이 형성되고 내외측면에 형광막이 도포된 것이다.

상기 도 6 내지 도 8에서 언급한 형상 이 외에 내부가 비어 있는 여러 가지 모양에서 적어도 일측면에 자외선이 통과할 수 있는 창이 형성되고 스페이서 내외측면에 형광막이 도포된 구조를 갖으면 된다.

또한, 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 스페이서가 도 5와는 반대로 형광막이 도포되는 상부 유리 기판쪽에 제거된 하면이 위치되도록 할 수도 있다. 이와 같은 구조는 도 9에 도시하였다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 평판형 형광 방전램프에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에서는 내부가 비어 있고 주입 가스에 의해 발생된 자외선이 상기 스페이서 내부에 충분히 도달할 수 있도록 적어도 일측면이 제거되어 창을 갖는 스페이서를 이용하고 상기 스페이서의 내외측면에 형광물질을 도포하므로 스페이서 내측의 표면에 도포된 형광물질을 자외선이 여기시키므로 스페이서에서 발생된 가시광선이 상부 유리 기판 방향으로 발광하므로 스페이서가 형성된 부분과 그 주변 부분 간의 밝기 차가 거의 없어지게 되어 스페이서가 형성된 부분에서의 어두운 점들의 발생을 최대한 방지할 수 있다.

둘째, 스페이서를 상부 유리 기판에 접착하거나 스페이서를 상부 유리 기판 과 일체화 할 필요가 없으므로 공정이 간단하고 수율도 향상된다.

Claims

전압을 인가하기 위한 복수개의 전극들이 형성되는 제 1 유리 기판과;

상기 제 1 유리기판에 대향되는 면에 제 1 형광막이 적층된 제 2 유리 기판과;

제 1, 제 2 유리 기판 사이에 형성되고, 내부가 비어 있는 기둥 모양에서 상하면 중 적어도 하나의 면과 적어도 일측면이 제거되어 자외선이 입사할 수 있도록 창을 갖는 스페이서와; 그리고

상기 스페이서의 내외측면에 도포된 제 2 형광막을 구비하여 구성됨을 특징으로 평판형 형광 방전램프.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 유리 기판은 합착 밀봉되어 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 방전 가스가 주입되고 상기 전극에 인가된 전압에 의해 상기 방전 가스가 여기되어 발생된 자외선이 상기 스페이서의 창을 통해 스페이서 내부에 도달하도록 함을 특징으로 하는 평판형 형광 방전램프.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서의 기둥 모양은 원형, 사각, 사다리꼴, 원뿔 중 하나로 형성됨을 특징으로 하는 평판형 형광 방전램프.
삭제
삭제