KR100426684B1 - 냉음극방전관 - Google Patents

Abstract

액정표시장치 등의 광원으로 사용되는 발광관과, 발광관의 내부 양단에 상호 대향되게 설치된 전극과, 각 전극으로부터 상기 발광관의 외부로 인출되어 전극에 전압을 인가하는 리드선으로 이루어진 냉음극방전관은 저온에서 휘도가 저하되고 그 수명이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 이는 저온에서는 전극에서의 전자의 방출이 원할하지 못하기 때문이다. 본 발명에서는 발광관에 투명도전체를 형성하고 투명도전체에 전류를 흘려주어, 도전체에서 발생하는 열로 발광관의 온도와 전극주위의 온도를 주위온도에 관계없이 전자방출이 원활히 일어나는 온도로 유지시켜 줌으로써 저온에서도 휘도저하가 없는 냉음극방전관을 얻을 수 있다

Description

냉음극방전관

본 발명은 액정표시장치 등의 광원으로 이용되는 냉음극방전관에 관한 것으로, 상세히는 냉음극방전관의 온도를 높일 수 있는 수단이 설치되어 주위온도에 관계없이 균일한 휘도가 유지되는 냉음극방전관에 관한 것이다.

액정표시장치를 비롯한 여러 표시장치의 광원으로 이용되는 음극방전관은 전극부의 구조와 발광현상에 의해 열음극방전관와 냉음극방전관으로 분류되는데. 냉음극방전관의 경우 수명이 길고 관을 가늘게 할 수 있어 박형화에 유리하기 때문에 박형의 광원이 요구되는 평판표시장치의 광원으로 널리 사용되고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 냉음극방전관의 구조와 그 발광현상에 대해 설명한다.

냉음극방전관은 유리로 된 발광관(101)의 내부양단에 각각 전극(103)이 형성되어 있고, 상기 각 전극(103)에서는 이들 전극에 전압을 인가하는 리드선(102)이 발광관(101)의 외부로 인출되어 있다. 발광관의 내벽에는 형광체(105)가 도포되어 있으며 발광관 내에는 수은이나 아르곤 등의 증기(107)가 채워져 있다. 그리고 수은이나 아르곤 등의 증기가 관의 외부로 빠져나가지 않도록 봉입부(109)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 냉음극방전관의 각 리드선(102)을 통해 소정의 전압이 각 전극(103)에 인가되면 양 전극 사이에 글로우방전이 일어난다. 방전에 의해 관 내의 여기된 수은원자로부터 자외선(주로 253.7 nm)이 방사되고 방사된 자외선은 내벽에 도포된 형광체에서 가시광으로 변환되어 발광관이 발광하게 된다.

도2는 상기와 같은 구성을 갖는 냉음극방전관의 이용의 일례를 나타내는 도면으로 냉음극방전관을 광원으로 이용하는 액정표시장치의 도광체방식백라이트를 나타내고 있다.

도광체방식은 냉음극방전관(100)에서 방사된 빛을 아크릴이나 폴리카보닐 등으로 된 도광체(130)의 측면으로 입사시키고, 반사판(120)과 확산판(150)에서 광을 다중반사시켜 면광원으로 이용하는 방식이다 도면부호 160으로 나타낸 것처럼 프리즘을 형성하여 광이용효율을 높일 수 있다.

냉음극방전관은 상기와 같이 액정표시장치의 도광체방식백라이트에 이용되는 것을 비롯하여 점점 그 수요가 늘고 있다.

상기와 같은 구조의 냉음극발광관은 주위 온도가 낮을수록 휘도가 낮아지고, 소비전력값이 커지게 되는데, 이는 전극 주위의 온도가 낮을수록 전자방출이 원활하지 못 한데다가 전극의 저항이 작아지기 때문이다. 일반적으로 10℃부터 휘도저하가 일어나며 특히, 영하의 기온을 갖는 곳에서는 휘도저하가 극심하여 발광효율이 거의 제로에 가깝다. 그리고, 표시장치의 광원의 박형화의 요구에 따라 램프의 세관화가 요구되는데 저온에서의 휘도저하는 램프의 직경이 작을수록 더욱 커진다. 이는 램프가 세관화에 따라 동일길이의 램프에서의 관전압이 높아지기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 저온에서 휘도저하가 발생하지 않는 냉음극형광관을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저온에서 휘도전하가 발생하지 않는 냉음극관을 광원으로 이용하는 액정표시장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 일반적인 냉음극방전관의 단면구조도이다.

도2는 냉음극방전관을 광원으로 이용하는 액정표시장치의 도광체방식백라이트의 단면구조도이다.

도3은 본 발명의 발광관의 외주면에 발열체가 형성된 냉음극방전관의 개략구성도이다.

도4는 발광관의 외주면에 발열체가 형성되고 발광관의 온도를 감지하는 온도감지수단이 설치된 냉음극방전관의 개략구성도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉음극방전관에 대한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

100,200 : 냉음극방전관 101 : 발광관

102 : 리드선 103 : 전극

105 : 형광체 107 : 수은증기

109 : 봉입부 110 : 반사판

130 : 도광체 150 : 확산판

210 : 발열체 220 : 온도감지수단

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광관과, 상기 발광관의 내부 양단에 상호 대향되게 설치된 전극과, 상기 각 전극으로부터 상기 발광관의 외부로 인출되어 전극에 전압을 인가하는 리드선으로 이루어진 냉음극방전관에는 상기 발광관의 온도를 상승시키기 위하여 상기 발광관의 외주면에 전원과 연결된 투명도전체로 된 열제공수단이 형성되어 상기 열제공수단에 의해 발생하는 열을 상기 발광관에 제공하게 된다.

상기의 열제공수단으로 발광관의 표면과 직접 접촉되어 형성되거나 발광관으로 열이 전달될 수 있을 만큼 충분히 가까운 위치에 형성된 발열체를 이용하는 경우, 발열체의 발열에 의해 발광관의 온도가 높아져 냉음극방전관 주위의 온도가 낮더라도 전극에서 전자의 방출이 원활하게 이루어진다. 따라서 저온에서의 휘도저하가 없다.

상기 발열체로 도전체를 이용하는 경우, 상기 발광관의 외주면에 도전체를 감거나 도포하는 등의 방법으로 발광관에 도전체를 형성하고 도전체에 전류를 흘러주면 전기에너지가 도전체의 저항값에 따라 소정의 열에너지로 변환된다. 도전체에 전류를 흘려줌으로써 도전체에서 열이 발생되고, 상기의 열에 의해 발광관의 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 전극주위의 온도도 상승하게 되고, 결과적으로 전자의 방출이 원활해져 휘도의 저하가 없다.

이하, 본 발명에 따른 냉음극방전관의 실시예를 도 3을 참조하여 설명한다.

ITO 등의 투명도전체로 이루어진 도선형상의 발열체(210)가 일정간격의 나선형태로 발광관의 외주면에 감겨져 있다. 도선의 양단은 전원과 연결되어 있다. 도선에 전류가 흐르면 도선에서 열이 발생하게 되고 발생된 열은 발광관의 온도를 높여주므로, 냉음극방전관 주위의 온도가 낮더라도 전극 주위를 비롯한 발광관 내의온도는 전자의 방출이 원활히 이루어질 만큼 충분히 높다. 상기의 열에 의해 저온에서도 전극에서의 전자방출이 감소되지 않으므로 휘도저하가 일어나지 않는다. 상기의 발열체의 발열에 의해 냉음극방전관 주위의 온도가 낮아지더라도 전극주위의 온도는 휘도저하가 일어나는 온도보다 높은 온도로 유지되기 때문에 주위온도에 관계없이 높은 휘도값을 얻을 수 있는 냉음극방전관을 얻을 수 있다.

발열체에서 발광관의 각 부분으로의 열전달이 동일시간에 균일하게 이루어질 수 있도록 일정한 간격을 두고서 도선이 감겨져 있는 것이 바람직하다. 그리고 작은 값의 전류가 흐르더라도 많은 열이 발생할 수 있도록 발열체의 저항값이 높은것이 좋다. 발광관에 형성된 발열체의 양, 주위의 온도, 발열체에 흘려주는 전류값등에 따라 발열체의 저항의 최소값이 정해진다. 그리고 도선이 감겨지는 형상은 나선을 비롯하여 직선, 곡선 등 여러 형태가 가능하다. 또한 발열체의 형상은 도선뿐만이 아니라 발광관의 전면을 덮는 막의 형태를 비롯한 여러 형태가 가능하다.

그리고 도 4에 도시된 것과 같이 발광관의 온도가 휘도에 영향을 주지 않을 정도로 충분히 높으면 더 이상 발광관에 열이 제공되지 않도록 하기 위해서, 발광관의 온도를 감지하는 온도감지수단(220)을 설치하여, 휘도에 영향을 주지 않을 정도의 온도가 감지되면 도선에 전류가 흐르지 않도록 하는 것이 바람직하다. 전자의 방출이 원활히 이루어져 충분한 휘도가 얻어지는 온도(일반적으로 약 40℃)를 설정하고, 상기의 열감지수단에 의해 감지된 발광관의 온도가 설정된 온도 이상이면 발열체에 흐르는 전류를 차단한다. 온도감지수단에 의해 감지된 발광관의 온도가 설정된 온도보다 낮으면 다시 발열체에 전류를 흘려보낸다.

일정한 양의 전류만을 발열체에 흘려보낼 수도 있지만, 온도감지수단에 의해 감지된 발광관의 온도에 따라 발열체에 흐르는 전류의 크기를 달리할 수 있는 수단이 포함된 온도감지수단을 설치하여 방전관으로 전달될 발열체의 발열량의 크기를 다르게 함으로써 방전관의 온도상승값정도를 달리할 수도 있다.

발열체의 양 단을 리드선의 전압원에 연결하면 발열체에 전압을 인가하기 위한 별도의 전원을 설치하지 않아도 된다.

상기와 같이 냉음극방전관의 온도를 설정온도값이나 그 이상의 값으로 유지시킬 수 있는 열제공수단을 갖춘 냉음극방전관을 액정표시장치의 광원으로 이용하면 주위온도에 관계없이 언제나 높은 휘도의 액정표시장치를 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉음극방전관에 대한 도면으로써, 도전체와 온도감지수단의 구체적인 구성을 중심으로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 광전자방출 또는 전기장방출에 의해 발광현상이 발생되는 발광관(300)과, 상기 발광관(300)의 내부 양단에 상호 대향되게 위치하며, 상기 광전자방출 또는 전기장방출을 위한 전자를 공급하는 전극(310)과, 상기 전극(310)에 전압을 인가하는 제 1 전원부(320)가 구비되어 있다.

도면으로 상세히 제시하지 않았지만, 상기 두 전극(310)은 저압측 리드선 및 고압측 리드선과 각각 연결되며, 상기 저압측 리드선과 고압측 리드선은 전술한 제1 전원부(320)로부터 인출된 배선에 해당된다.

그리고, 상기 발광관(300)의 외주면에는, 상기 발광관(300)에 소정의 열에너지를 공급하는 발열체로 이루어진 열제공수단(330)이 형성되어 있다. 한 예로, 상기 열제공수단(330)은 발광관의 외주면을 나선형으로 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 열제공수단(330)의 양 끝단에는 열제공수단(330)에 전류를 공급하는 제 2 전원부(340)가 구비되어 있다.

또한, 상기 열제공수단(330)과 제 2 전원부(340) 사이에는, 상기 발광관(300)의 표면 온도를 감지하여, 상기 열제공수단(330)의 발열량을 조절하는 온도감지수단(350)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한 예로, 상기 온도감지수단(350)은, 설정된 온도 이상이 되면 열제공수단(330)에 공급되는 전류를 차단하는 스위치부(360)를 추가로 포함할 수 있다. 전술한 열에너지는, 상기 발광관(300)에서의 전자의 방출을 원활하게 하는 에너지에 해당되고, 상기 열제공수단(330)의 저항값에 비례하는 에너지인 것을 특징으로 한다.

상기 온도감지수단(350)은, 일종의 온도센서로써 일정온도 이상에서는 스위치부(360)를 오프(off)상태로 되도록 하여, 저온에서도 냉음극방전관의 최적온도를 유지시킬 수 있으므로 저온동작에서 온도에 의한 휘도저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 냉음극방전관에 의하면, ITO 등의 투명도전체가 냉음극방전관의 발광관에 열을 제공할 수 있도록 발광관의 표면에 형성되어 있어 발광관의 온도 및 전극 주위의 온도를 전극에서의 전자방출이 원활히 이루어질 수 있는 온도로 유지시켜주기 때문에 온도에 관계없이 언제나 높은 휘도를 얻을 수 있다. 그리고 이처럼 냉음극방전관 주위의 온도에 관계없이 높은 휘도를 갖는 냉음극방전관을 액정표시장치 등의 광원으로 이용하면 휘도 및 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 발광관과, 상기 발광관의 내부 양단에 상호 대향되게 설치된 전극과, 상기 각 전극으로부터 상기 발광관의 외부로 인출되어 전극에 전압을 인가하는 리드선으로 이루어진 냉음극방전관에 있어서, 상기 발광관의 외주면에 전원과 연결된 투명도전체로 된 열제공수단이 형성되어 상기 발광관의 온도를 상승시킬 수 있음을 특징으로 하는 냉음극방전관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광관의 온도를 감지하는 온도감지수단이 설치되고, 상기 열제공수단은 상기 온도감지수단에 의해 감지된 상기 발광관의 온도가 설정된 온도이상이 되면 열제공을 중단함을 특징으로 하는 냉음극방전관.
3. 광전자방출 또는 전기장방출에 의해 발광현상이 발생되는 발광관과;

   상기 발광관의 내부 양단에 상호 대향되게 위치하며, 상기 광전자방출 또는 전기장방출을 위한 전자를 공급하는 전극과;

   상기 전극에 전압을 인가하는 제 1 전원부와;

   상기 발광관의 외주면에서, 상기 발광관에 소정의 열에너지를 공급하는 발열체로 이루어진 열제공수단과;

   상기 열제공수단에 전류를 공급하는 제 2 전원부

   를 포함하는 냉음극방전관.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 열제공수단과 제 2 전원부 사이에는, 상기 발광관의 표면 온도를 감지하여, 상기 열제공수단의 발열량을 조절하는 온도감지수단을 추가로 포함하는 냉음극방전관.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 온도감지수단은, 설정된 온도 이상이 되면 상기 열제공수단에 공급되는 전류를 차단하는 스위치부를 추가로 포함하는 냉음극방전관.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 열제공수단은, 상기 발광관의 외주면을 나선형으로 감싸는 형태로 형성되는 냉음극방전관.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 열에너지는, 상기 발광관에서의 전자의 방출을 원활하게 하는 에너지에 해당되는 냉음극방전관.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 열에너지는, 상기 열제공수단의 저항값에 비례하는 에너지인 냉음극방전관.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 발열체는 도전체인 냉음극방전관.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 도전체는 투명도전체인 냉음극방전관.

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