KR100413836B1 - 발광 램프와 이를 이용한 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 베이스 부재와; 상기 베이스 부재와 베이스 부재에 소정의 간격으로 설치되는 것으로, 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키 위한 제1,2전극부재를 포함하는 발광램프와, 상기 발광램프와 베이스 부재의 사이에 설치되는 반사판과, 상기 발광램프의 상부에 설치되는 확산판을 구비한 면광원 장치를 구비한다.

Description

발광 램프와 이를 이용한 면광원 장치{Light and blak light utilizing the same}

본 발명은 발광램프에 관한 것으로, 더 상세하게는 관내의 유전체 장벽방전을 이용한 발광램프와 이를 이용한 면광원 장치에 관한 것이다.

통상적으로 액정표시소자와 같은 화상표시소자는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 발광소자이므로 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 액정표시소자의 배면에 면광원을 설치하여 광을 조사함으로써 어두운 곳에서도 화상을 볼 수 있도록 하고 있는데, 최근에는 조명간판, 디스플레이 패널과 같은 면상의 화상표시소자에 광을 조사하는 면광원장치가 부각되고 있다.

이러한 면광원 장치의 일예가 일본 공개 특허 공보 소60-216435호에 개시되어 있다. 이 면광원 장치는 밀폐된 공간부를 가진 용기의 내부에 교호적으로 격벽이 설치되어 사행(蛇行) 형상의 방전공간이 형성되고 이 방전공간의 양 단부에는 각각 전극이 설치된다. 그리고 상기 방전공간의 상하부에는 형광체층이 형성된다.

이와 같이 구성된 종래의 면광원 장치는 상기 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 상기 방전공간에서 글로우(glow) 방전이 일어나 발생된 광의 자외선이 형광체층를 여기시킴으로써 형광체층으로부터 광을 발하게 된다.

그러나 이러한 면광원 장치는 방전공간의 에지(edge)부에서 발광이 미약하여 균일한 휘도를 얻을 수 없으며, 방전을 위한 고압의 전압이 요구되고 전극이 쉽게 열화되는 문제점이 내재되어 있었다.

도 1에는 종래 직하방식의 면광원 장치의 일예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 베이스 부재(11)와 상기 베이스 부재에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 발광램프(12)와, 상기 베이스 부재(11)에 고정된 발광램프(12)의 상부에 설치되는 확산판(13)을 포함한다. 상기 각 발광램프(12)는 냉음극관으로서 투명한 튜브(12a)의 방전공간 내면에 형광체층(미도시)이 형성되고, 상기 튜브(12a)의 양 방전공간 단부에는 각각 전극(12c)(12d)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래의 면광원 장치는 튜브(12a) 내의 전극(12c)(12d) 내의 방전을 통하여 방전공간 내에 분포한 Hg로부터 발생된 자외선이 형광체를 여시키게 된다. 상기와 같이 형광체층의 발광으로 인한 가시광은 보다 균일한 조도의 조명을 위해 확산판(13)을 통과하여 전방으로 주사된다. 이러한 방식은 면광원 장치는 필요한 액정표시장치가 대형화 됨에 따라 냉음극관을 여러개 병렬로 연결하여 사용함으로써 가장 손쉽게 고휘도화를 구현할 수 있다.

그러나 이러한 면광원 장치는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째; 전극간의 길이와 관전압, 관전류 등의 산포로 인해 병렬 구동시 발광램프간의 전류산포가 발생되고, 이로인하여 각 부위에서 균일한 휘도를 얻을 수 없다.

둘째; 전기적 저항이 적은 발광램프의 전극열화가 상대적으로 빨리 진행되어 장시간 사용시 급격히 휘도의 균일도가 저하된다.

셋째; 상대적으로 소비전력이 높아 많은 수의 발광램프의 배치가 곤란하므로 적은 수의 배열로 균일한 조명을 얻기 위해서는 확산판 또는 액정표시 소자와 일정한 간격을 가져야 하므로 박형화에 분리하고 광의 이용효율이 저하된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조가 용이하고 소비전력이 감소되며 수명특성을 향상시킬 수 있는 발광램프를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 휘도 및 색도의 균일특성을 향상시킬 수 있는 면광원 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 면광원 장치의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 발광램프의 단면도,

도 3는 본 발명에 따른 발광램프의 형광체층을 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 발광램프의 형광체층의 다른 실시예를 도시한 사시도,

도 5와 도 8은 발광램프의 다른 실시예를 도시한 사시도,

도 9 내지 도 11은 발광램프의 다른 실시예를 도시한 측면도,

도 12 내지 도 13은 발광램프의 또 다른 실시예를 도시한 도면,

도 14는 본 발명에 따른 면광원 장치의 사시도,

도 15 내지 도 16은 베이스 부재의 실시예를 도시한 단면도,

도 17은 본 발명에 따른 면광원 장치의 다른 실시예를 도시한 사시도,

도 18 내지 도 19는 본 발명에 따른 면광원 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 발광램프는,

밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키 위한 제1,2전극부재를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1,2전극부재는 튜브의 양단부 외주면을 감싸는 캡 형상으로 이루어지거나 튜브의 양단부로부터 소정간격 이격된 부위의 외주면을 감싸는 링형상으로 형성된다. 그리고 제1,2전극부재중 적어도 하나는 튜브의 외주면을 따라 대향되는 전극부재측으로 연장되는 제1연장부를 더 구비한다.

한편 초기 방전개시전압을 낮추기 위하여 상기 제1,2전극중 적어도 일측의 전극과 인접되는 측에 설치되는 보조 전극부재를 더 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 면광원 장치는

베이스 부재와; 상기 베이스 부재와 베이스 부재에 소정의 간격으로 설치되는 것으로, 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키기 위한 제1,2전극부재를 포함하는 발광램프와;

상기 발광램프와 베이스 부재의 사이에 설치되는 반사판과, 상기 발광램프의 상부에 설치되는 확산판을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 면광원 장치는

소정의 간격으로 이격되며 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키 위한 제1,2전극부재를 하는 복수개의 발광램프와; 상기 발광램프를 몰딩하여 고정하며 투명한 몰드부재를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 면광원 장치는

상호 소정간격 이격되며 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키 위한 제1,2전극부재를 포함하여 된 복수개의 발광램프와, 상기 발광램프들의 사이에 설치되는 반사관부재를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 발광램프는 유전체 장벽방전을 이용한 것으로, 그 일 실시예를 도 2에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 방전램프(20)는 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체인 유리로 이루어진 관상의 튜브(21)와, 상기 관상의 튜브(21)의 양단부의 외주면에 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키는 제1,2전극부재(22)(23)를 포함한다. 상기 방전공간의 튜브(21)내면에는 형광체층(24)이 형성되며 상기 방전공간에는 Hg, Ar 등의 방전가스가 주입된다. 상기 형광체층(24)는 자외선(254 내지 365 ㎚)에 의해 여기 발광되는 적, 청, 녹색의 3파장 형광체를 원하는 색온도에 맞도록 혼합하여 균일한 두께로 형성시킴이 바람직하다. 그리고 상기 형광체층(24)은 광의 산란이 많아지도록 도 3에 도시된 바와 같이 글라스 파우더(24a)를 형광체에 혼합하여 도포하거나 도 4에 도시된 바와 같이 형광체층(24)의 상면에 유전체층(24b)를 두어 광의 산란을 돕고 수은의 흡착에 의한 휘도의 균일특성의 저하를 방지함이 바람직하다.

상기 제1,2전극부재(22)(23)는 캡의 형상으로 형성될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 튜브(21) 양단의 외주면에 링의 형상으로 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같의 튜브의 외주면에 길이 방향으로 연장되며 상호 전기적으로 접촉되지 않은 스트립상으로 형성될 수도 있다. 상기와 같이 스트립상으로 형성된 경우 일측의 전극은 투명한 금속으로 이루어지며 일측의 전극은 광을 반사시킬 수 있는 금속 즉, 알루미늄이나 크롬으로 이루어짐이 바람직하다.

한편 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1,2전극부재(22)(23) 중의 하나인 제2전극부재(23)는 이로부터 상기 튜브(21)의 외주면을 따라 제1전극부재(22) 측으로 연장되는 제1연장부(23a)을 더 구비한다. 상기 제1연장부(23a)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 상기 제1전극부재(22)와의 간격을 좁히며 튜브의 내주면에 대전면적을 넓힐 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨데, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1연장부(23a')는 튜브의 외주면을 따라 나선형으로 형성할 수 있다.

그리고 상기 발광램프(20)에는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 램프의 초기 방전을 유도하기 위한 적어도 하나의 보조전극부재(24)(24')가 더 구비되는데, 상기 보조전극부재(24)(24')는 제1,2전극부재(22)(23) 중 적어도 한 전극과 인접되게 설치된다. 여기에서 상기 보조전극부재(24)(24')는 인접하는 전극부재와 초기 방전을 위해 다른 극성을 가진다.

도 11에는 본 발명에 따른 방전램프의 다른 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 방전램프(26)은 내면에 상술한 바와 같은 밀폐된 방전공간에 형광체층(26a)이 형성된 튜브(26b)의 일측에 제3전극부재(26c)가 튜브의 방전공간의 내부로 연장되어 설치되고 이와 대향되는 튜브(26b) 단부의 외주면에는 제4전극부재(26d)이 설치된다. 상기 제4전극부재(26d)는 상기 제3전극부재(26c)측으로 연장되는 제2연장부(26e)를 가지는데, 이 제2연장부(26e)는 튜브의 외주면을 따라 길이 방향으로 연장되거나 도 12에 도시된 바와 같이 튜브(26b)의 외주면을 따라 나선형으로 연장된다.

도 13에는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 방전램프를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 방전램프(27)는 상기와 같은 형광체층이 형성된 방전공간을 갖는 튜브(27a)와 상기 방전공간을 길이 방향으로 관통하는 텅스텐 와이어로 이루어진 제5전극부재(27b)와 상기 튜브(27a)의 외주면에 상기 제5전극과 나란한 방향으로 설치되는 스트립상의 제6전극(27c)를 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 방전램프(20)들은 튜브(21)의 외주면에 설치된 제1,2전극부재(22)(23)에 교류 또는 펄스 파형의 전압을 인가하여 유전체층의 내면에 벽전하가 충전되도록 하고 이들 벽전하에 의해 방전으로 자외선을 발생시킨다. 상기 방전시 발생된 자외선은 튜브의 내면에 도포된 형광체층(24)의 형광체를 여기시키게 되고 여기된 형광체는 이를 가시광으로 변환시키게 된다. 특히 상술한 바와 같은 방전시 제1,2전극부재(22)(23)중 하나와 인접되게 보조전극부재(25)가 설치되거나 상기 제1연장부(23a)를 갖는 전극부재가 이용되는 경우에는 보조전극부재와 인접되는 전극관의 간격을 좁힐 수 있어 초기 방전개시 전압을 낮출 수 있게된다.

상술한 바와 같이 구동되는 방전램프는 관내에 전극부재가 없기 때문에 종래와 같이 관내 전극부재가 이온 충돌에 의해 열화되어 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다 또한 여러개의 방전램프를 병열로 연결하여 사용하는 경우 임피던스(impedance)가 크기 때문에 소비전력이 작아져 종래 방전램프와 비교시 동일 소비전력을 기준으로 종래보다 많은 수의 발광램프를 구동시킬 수 있다.

그리고 도 6 내지 도 13에 도시된 바와 같이 두 전극부재(23)(24), (27b)(27c)가 튜브와 나란한 방향으로 설치되는 경우에는 전극부재간의 간격이 좁고, 튜브이 길이 방향으로 형성되어 있으므로 튜브의 전면에서 고르게 방전을 일으킬 수 있다.

도 14에는 상술한 바와 같이 구성된 발광램프(20)을 이용한 면광원 장치(30)의 일 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 면광원 장치(30)은 베이스 부재(31)와, 상기 베이스 부재와 베이스 부재에 소정의 간격으로 설치되는 것으로, 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브(21)와, 상기 튜브(21)의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층(24)과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키 위한 제1,2전극부재(22)(23)를 포함하는 복수개의 발광램프(20)들을 구비한다.

상기 발광램프(20)들이 설치되는 베이스 부재(31)의 상면에는 발광램프(20)이 장착되는 장착부(31a)가 설치되는데, 이 장착부는 도 13 및 도 16에 도시된 바와 같이 길이 방향의 단면이 반원형(도 13참조), 톱니형(도 14 참조) 및 사각형(도 16참조)을 가진다. 상기 장착부(31a)는 상기 실시예에 의해 한정되지 않고 발광램프의 형상(20)에 따라 다양한 형태로 변형가능함은 물론이다. 상기 베이스 부재는 상자형으로 형성될 수도 있다.

상기 베이스 부재(31)의 장착부(31a) 내면에는 반사막(32)이 형성되는데 이 반사면은 장착부(31a)의 내면을 따라 형성된다. 특히 상기 베이스부재(31)가 투명한 재질로 이루어진 경우에는 베이스 부재(31)의 하면에 반사막(32)이 설치될 수 있다.

그리고 상기 반사막(32)이 설치된 장착부에 방전램프(20)가 설치된 베이스부재(31)의 상면에는 발광램프(20)과 반사막(32)로부터 조사되는 광을 확산 및 산란시켜 전방으로 균일한 조도의 광이 조사되도록하는 확산판(33)이 설치된다.

도 17에는 본 발명에 따른 면광원 장치의 다른 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 면광원 장치(40)은 상술한 바와 같이 구성된 발광램프(20)가 소정의 간격으로 설치되고, 이 발광램프(20)들을 몰딩하여 고정하며 투명한 재질로 이루어진 몰드부재(41)를 포함한다. 그리고 상기 투명한 몰드부재(41)의 하면에는 반사판(42)이 설치되며 상면에는 발광램프(20)로부터 조사된 광을 확산시키기 위한 확산판(43)이 설치된다.

그리고 상술한 바와 같은 면광원 장치에 있어서, 양면을 이용하고자 하는 경우에는 도 18에 도시된 바와 같이 반사판(42)이 설치되는 하면에 확산판(45)를 설치할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예에 있어서 면광원 장치의 상술한 바와 같은 발광램프의 구동으로 가시광이 조사되면 이 광은 장착부(31a)에 설치된 반사막(42)에 의해 반사된 광과 발광램프로부터 전면으로 조사된 광이 확산판(33)를 통과하면서 확산 및 산란되어 전방으로 균일한 조도로 조사된다. 한편 도 18에 도시된 바와 같이 발광램프가 투명한 몰드부재(41)에 지지된 경우에는 이 몰드 부재(41)가 도광판 역할을 하게 되어 확산판(43)으로 조사되는 광을 좀더 균일하게 할 수 있다.

도 19에는 본 발명에 따른 면광원 장치의 또 다른 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 면광원 장치(50)는 상술한 바와 같이 구성된 발광램프(20)가 소정의 간격으로 설치되고 이들의 사이에는 반사관부재(51)가 개재되어 상호 밀착된다. 상기 반사관부재(51)는 투명한 글라스 튜브(51a)로 이루어지거나 금속 또는 플라스틱 반사체로 이루어진다. 상기 반사관부재(51)가 글라스 튜브로 이루어진 경우에는 이 글라스 튜브(51a)의 내면에 반사막(51b)이 형성될 수 있다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 발광램프와 반사관부재에 의해 이루어진 면광원의 하면에는 반사판이 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 면광원 장치는 상기 발광램프(20)으로부터 조사된 광이 상기 상하면으로 조사되는 과정에서 상기 반사관부재에 의해 산란 및 확산되어 상하면으로 균일한 조도의 광을 조사할 수 있게 된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광램프와 이를 이용한 면광원 장치는 발광램프의 전극손상이 방지되 종래 발광램프에 비하여 수명을 2배 이상 증가시킬 수 있으며, 소비전력을 40% 이상 절감시킬 수 있다. 또한 적은 소비전력으로 발광램프를 구동시킬 수 있으므로 종래와 같은 소비전력으로 많은 발광램프를 구동시킬 수 있으므로 광의 확산을 위한 부대 장치가 불필요하게 되어 면광원 장치의 두께를 얇게 할 수 있는 이점을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본원 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의해 변형 가능함은 물론이다.

그리고 발명은 상술한 바와 같은 방전을 이용하여 액정표시시소자등에 사용되는 면광원으로 이용할 수 있다.

Claims (14)

1. 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되며 글라스 파우더가 혼합된 형광체층과, 상기 튜브의 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키기 위한 제1,2전극부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 발광램프.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극부재는 상기 발광램프의 외주면을 따라 연장되는 스트립상으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광램프,
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극부재중 적어도 하나는 투명한 도전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광램프.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극부재의 사이에는 제1전극부재 또는 제2전극부재와 근접되는 곳에 적어도 하나의 보조전극부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 발광램프.
6. 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 외주면에 설치되는 제1전극부재와, 상기 제1전극부재와 유전체 장벽방전을 일으키는 것으로 상기 튜브의 방전공간 내부로 연장되는 제2전극부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 발광램프.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제2전극이 상기 튜브를 길이 방향으로 관통하는 와이어로 이루어진 것을 특징으로 하는 방전램프.
8. 삭제
9. 삭제
10. 소정의 간격으로 이격되며 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키기 위한 제1,2전극부재를 하는 복수개의 발광램프와; 상기 발광램프를 몰딩하여 고정하며 투명한 몰드부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 몰드부재의 상하면에 각각 확산판과 반사판이 설치된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 몰드부재의 상하면에 확산판이 설치된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
13. 상호 소정간격 이격되며 밀폐된 방전공간을 가지며 투명한 유전체로 이루어진 튜브와, 상기 튜브의 방전공간 내면에 도포되는 형광체층과, 상기 튜브의 양측 외주면에 각각 설치되며 유전체 장벽방전을 일으키기 위한 제1,2전극부재를 포함하여 된 복수개의 발광램프와, 상기 발광램프들의 사이에 설치되는 반사관부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 반사관부재는 글라스 튜브, 금속반사체 또는 플라스틱 반사체중의 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치.