평판형 형광램프 및 그 제조방법{Flat panel fluorescent lamp and manufacturing method thereof}

도 1은 종래 평판형 형광램프의 구조를 보인 단면도

도 2는 본 발명에서 전면기판의 제조단계를 보인 도면

도 3은 본 발명에서 배면기판의 제조단계를 보인 도면

도 4는 본 발명에 따른 평판형 형광램프의 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전면기판 12 : 방전채널부

14 : 방전공간 16 : 격벽

18 : 형광체층 20 : 배면기판

22 : 방전전극 24 : 유전체층

26 : 반사층 28 : 형광체층

본 발명은 유전 장벽 방전을 일으키는 평판현 형광램프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조공정이 크게 간소화되어 제조 코스트를 절감하며, 휘도 균일도를 향상시키는 구조로 이루어진 평판형 형광램프에 관한 것이다.

일반적으로, 액정디스플레이장치(LCD;Liquid Crystal Display)는 자체발광을 하지 못하므로, LCD의 시인성 향상을 위해 LCD의 후면에는 백라이트유닛(BLU;Back Light Unit)과 같은 발광수단이 장착된다. 종래 BLU는 대부분 냉음극 형광램프(CCFL;Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 도광판의 두께면에 설치하여, CCFL의 선광원을 면광원으로 확산하는 타입이 주를 이뤘으나, 최근 LCD의 대형화 추세에 따라 광효율이 우수하고 저전력, 경량화가 용이한 평판형 형광램프의 연구, 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 평판형 형광램프는 대개 두 평판형 기판 사이에 방전채널을 형성하고, 방전채널 내에 다수의 방전전극 및 유전체막을 형성하여 구성되며, 방전전극에 교류전원을 인가하면 유전 장벽 방전(DBD;Dielectric Barrier Discharge)에 의해 기판 내면의 형광체층을 여기시켜 발광된다.

도 1은 종래 평판형 형광램프의 일예를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 종래 평판형 형광램프는 평탄한 유리판으로 이루어진 전면기판(1)과 배면기판(2)이 상호 이격 배치되고, 전면기판(1)과 배면기판(2) 사이에는 길이 방향으로 다수의 방전채널(3)을 형성하도록 스페이서(4)가 개재된다. 배면기판(2) 상면에는 다수의 방전전극(5)이 전극쌍을 이루도록 소정 간격 이격 형성되고, 방전전극(5) 위로는 유전체층(6)이 형성되어 유전 장벽을 구성한다. 그리고, 전면기판(1)의 내면에는 형광체 층(7)이 형성되어 구성된다. 이와 같은 평판형 형광램프는 방전전극(5)에 교류전원을 인가하면, 유전체층(6)을 통해 유전 장벽 방전을 일으켜 전계를 형성하고, 전계에 의해 가속화된 전자가 방전채널(3) 내부를 유동하면서 봉입가스와 충돌하여 자외선을 방출시키고, 이 자외선이 형광체층(7)을 여기시켜 발광하게 된다.

그런데, 위와 같은 구조로 이루어진 평판형 형광램프는 전면기판(1)과 배면기판(2)이 각각 평면으로 형성되어 있어, 각 방전채널(3)에서 방전전극(5)과 기판 내면의 형광체층(7)간의 간격이 균일하지 못하며, 이에 따라 전면기판(1)의 표면에서 발광균일도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 평판의 전면기판(1)과 배면기판(2) 사이에 스페이서(4)를 개재하여 방전채널(3)의 공간을 확보하는데, 이때 각 방전채널(3)이 균등한 간격을 유지하도록 스페이서(4)를 개재하는 작업공정이 비교적 복잡하여 많은 작업시간을 필요로 한다. 또한, 스페이서(4)의 위치가 정확하게 정렬되지 않을 경우, 방전채널(3)의 용적에 차이가 발생될 수 있으며, 이에 따라 특정 방전채널(3)의 전면기판(1)이 상대적으로 더욱 밝거나 어두운 휘도 불균일의 문제점이 야기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 유리기판을 압출 또는 진공흡착 방식으로 성형하여 단면 반원 형상의 방전채널부를 구비함으로써 각 방전채널에서 방전전극과 전면기판의 간격을 균일하게 유지하여 발광균일도를 향상시키며, 각 방전채널을 구획하기 위해 별도의 스페이서를 개재할 필 요없이 전면기판을 압출하여 격벽을 일체로 성형함으로써 제조공정을 획기적으로 단축시킴은 물론 전면기판이 전체적으로 균일한 휘도를 발산하도록 된 평판형 형광램프 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판형 형광램프는 전면기판과 배면기판 사이에 방전채널이 형성되고, 이 방전채널 내부에 다수의 방전전극이 전극쌍을 이루도록 소정 간격 이격 배치되며, 방전전극 위에는 유전체층이 형성되고, 전면기판 내면에는 형광체층이 형성되어, 유전 장벽 방전을 일으켜 점등되는 평판형 형광램프에 있어서; 상기 전면기판은 유리기판을 성형하여 소정 간격으로 연속되는 단면 반원 형상의 방전채널부를 구비하고 각 방전채널부의 사이에는 방전채널부에 의해 형성되는 내부의 방전공간을 구획하는 격벽을 형성하며, 상기 전면기판의 격벽 단부가 상기 배면기판의 상면에 접합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전면기판은 평판의 유리기판을 압출 또는 진공흡착 방식으로 성형하여 형성된다.

보다 바람직하게는, 상기 전면기판의 격벽 단부와 상기 배면기판은 열융착에 의해 접합된다.

또한, 상기 배면기판의 상면에는 방전채널부에서 발산된 광을 반사하는 반사층과, 이 반사층 위에 형광체가 도포되어 형성되는 형광체층이 더 구비된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판형 형광램프의 제조방법은 전면기판과 배면기판 사이에 방전채널이 형성되고, 이 방전채널 내부에 다수의 방전전극이 전극쌍을 이루도록 소정 간격 이격 배치되며, 방전전극 위에는 유전체층이 형성되고, 전면기판 내면에는 형광체층이 형성되어, 유전 장벽 방전을 일으켜 점등되는 평판형 형광램프의 제조방법에 있어서; (a) 평판의 유리기판을 성형하여 소정 간격으로 연속되는 단면 반원 형상의 방전채널부를 구비하고 각 방전채널부의 사이에는 방전채널부에 의해 형성되는 내부의 방전공간을 구획하는 격벽을 형성하는 단계와, (b) 상기 방전채널부의 내면에 형광체를 도포하여 형광체층을 형성하는 단계로 이루어지는 전면기판 제조단계; (c) 평판의 유리기판 상에 다수의 방전전극이 전극쌍을 이루도록 소정 간격 이격 배치하는 단계와, (d) 상기 방전전극 위에 유전체층을 형성하는 단계와, (e) 유리기판 상에 방전채널부에서 발산된 빛을 반사하는 반사층을 형성하는 단계와, (f) 상기 반사층 위에 형광체를 도포하여 형광체층을 형성하는 단계로 이루어지는 배면기판 제조단계; 및 (g) 상기 전면기판의 격벽 단부를 배면기판의 상면에 접합하여 전면기판과 배면기판을 합판하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단계 (a)는 평판의 유리기판을 압출 또는 진공흡착 방식 으로 성형하여 방전채널부와 격벽을 형성한다.

보다 바람직하게는, 상기 단계 (f)는 전면기판의 격벽 단부를 배면기판 상면에 열융착하여 합판한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에서 전면기판의 제조단계를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에서 배면기판의 제조단계를 보인 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 평판형 형광램프의 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 평판형 형광램프는 평판형 유리기판을 성형하여, 단면 반원 형상을 갖는 길이방향의 방전채널부(12)가 소정 간격으로 연속되도록 구비되고, 각 방전채널부(12)의 사이에는 내부의 방전공간(14)을 구획하는 격벽(16)이 일체로 형성된 전면기판(10)을 성형하고, 이 전면기판(10)의 격벽(16) 단부를 방전전극(22)과 유전체층(24)이 형성된 배면기판(20)의 상면에 접합하여 형성된다. 이때, 상술한 반원 형상이라 함은 타원, 기타 굴곡진 반원 형태를 포함하는 의미를 갖는다.

도 2를 참조하여, 본 발명에서 전면기판이 제조되는 과정과 그 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 평판의 유리기판을 프레스 방식, 고온의 압출 롤러 또는 기타 압출 성형 방식, 또는 진공흡착 방식에 의해 엠보싱 성형한다. 바람직하게는, 진공흡착 방식에 의해 전면기판(10)을 형성한다. 이와 같이 엠보싱 성형 된 전면기판(10)은 단면 반원 형상의 굴곡면을 갖는 방전채널부(12)가 소정 간격 연속되도록 구비되며, 각 방전채널부(12)의 사이에는 내부의 방전공간(14)을 구획하는 격벽(16)이 형성된다. 바람직하게, 방전채널부(12)의 굴곡면은 후술되는 방전공간(14) 내의 방전전극(22)과 전면기판(10) 내면간의 거리가 균일하도록 적절한 곡률로 형성된다. 이와 같이 진공흡착 성형된 전면기판(10)의 내면에는 형광체가 도포되어 형광체층(18)이 형성된다. 이때 선택되는 형광체로는 적색, 녹색, 청색광을 방출하는 통상의 형광체이며, 바람직하게는, 적색을 방출하는 (Y, Gd)BO ₃ :Eu 또는 Y ₂ O ₃ :Eu, 녹색을 방출하는 Zn ₂ SiO ₄ :Mn 또는 BaAl ₁₂ O ₁₉ :Mn, 청색을 방출하는 BaMgAl ₁₄ O ₂₃ :Eu 등과 같이 형광체에 초미립 산화 코팅막이 코팅된 산화코팅 형광체이다. 이와 같이 산화코팅된 형광체는 방전공간(14) 내에서 전자 및 수온가스의 충돌로부터 형광체 손상을 방지하고 형광체 사이에 수은입자가 침투하는 수은 소모현상을 방지한다.

도 3을 참조하여, 본 발명에서 배면기판이 제조되는 과정과 그 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다. 배면기판(20)의 제조단계는 먼저 평판의 유리기판 상에 다수의 방전전극(22)이 전극쌍을 이루도록 이격 배치한다. 이러한 방전전극은 Ag와 같은 도전체를 스크린 인쇄법 등으로 배면기판(20) 상면에 인쇄하되, 각 전극쌍이 애노드와 캐소드의 쌍으로 구성되도록 하며, 전면기판(10)의 격벽(16)에 의해 이웃하는 타 전극쌍과 방전되지 않도록 배치된다. 방전전극(22) 위로는 유전 장벽 형성을 위한 유전체층(24)이 형성된다. 바람직하게는, 유전체층(24)이 형성된 배면기 판(20)의 상면에는 방전공간(14)에서 발산된 빛을 전면기판(10)측으로 반사시키는 반사층(26)과 이 반사층(26) 위에 형광체를 도포하여 형성되는 형광체층(28)이 더 적층된다. 반사층(26)은 Al2O3, TiO2, MgO, MgF2 등의 미소입자 반사재를 도포하여 형성되며, 방전공간(14)에서 발산된 빛이 배면기판(20)측으로 방사되는 것을 방지하여, 광효율을 증진시키는 역할을 한다. 형광체층(28)은 앞서 설명한 전면기판(10) 내면의 형광체층(18)과 동일하게 적, 녹, 백색의 광을 발산하는 형광체를 도포하여 형성하고, 여기에 보호용 산화코팅막이 코팅될 수 있다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 순서에 의하여 제조된 전면기판(10)과 배면기판(20)을 합판하여 완성된 본 발명의 평판형 형광램프를 보인 단면도이다. 이를 참조하면, 전면기판(10)의 격벽(16) 단부가 배면기판(20)의 상면에 접합되어 전면기판(10)과 배면기판(20)이 합판된다. 이때, 바람직하게는 전면기판(10)의 격벽(16) 단부와 배면기판(20)의 상면은 고주파 가열에 의해 열융착되어 접합되며, 이를 위하여 배면기판(20)의 상면에는 소정 간격으로 봉합재(미도시)가 인쇄될 수 있다. 봉합재는 전면기판(10) 및 배면기판(20)과 열팽창계수 값이 유사한 유리봉합재가 선택되며, 투명도가 높은 재료가 선택되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 평판형 형광램프는 전면기판(10)에 방전공간을 구획하는 격벽(16)을 일체로 형성하여, 전면기판(10)과 배면기판(20)의 간격 유지를 위한 별도의 스페이서를 개재할 필요가 없으며, 전면기판(10)에 단면 반원 형상의 굴곡을 부여하여 내부의 각 방전공간(14)에서 방전전극(16)으로부터 전면기판(10) 내면까지의 거리를 균일하게 유지함으로써, 램프의 발광균일도를 크게 개선 할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 평판형 형광램프의 구조에 관한 것으로서, 평판형 형광램프에서 방전전극(22)에 교류전원을 인가하는 기술 및 방전가스의 주입 배기 등에 대해서는 상세한 설명을 하지 않았으나, 통상의 평판형 형광램프로부터 자명하게 예측된다 할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 방전가스는 무수은 방전방식으로서, Xe 또는 Ne가 선택된다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판형 형광램프 및 그 제조방법은 유리기판을 압출 또는 진공흡착 방식으로 성형하여 방전공간을 구획하는 격벽을 전면기판과 일체로 성형함으로써, 전면기판과 배면기판의 간격 유지를 위한 별도의 스페이서를 필요로 하지 않으며 스페이서를 개재하는 제조공정을 줄여 제조공정을 크게 간소화할 수 있고, 전면기판을 단면 반원 형상으로 굴곡 성형하여 소정 간격으로 연속되는 방전채널부를 형성함으로써 각 방전공간 내에서 방전전극과 전면기판 내면의 형광체층에 이르는 거리를 균일하게 하여, 발광균일도를 크게 개선시키는 효과를 갖는다. 또한, 제조공정을 간소화하고 및 발광균일도 불량에 따르는 제품불량률을 크게 줄임으로써, 평판형 형광램프의 제조코스트를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.