KR101152503B1 - 저전압 구동 백라이트용 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 백라이트용 램프는 단부에 제1전극이 형성된 적어도 하나의 U자형 램프와, 상기 U자형 램프의 절곡부위에 형성된 제2전극으로 구성된다. 제1전극은 램프 내부에 형성된 내부 전극이고 제2전극은 외부에 형성된 외부전극으로서, 제2전극에 의해 U자형 램프의 구동전압을 낮출 수 있게 된다.

백라이트, 램프, U자, 구동전압, 절곡영역

Description

저전압 구동 백라이트용 램프{LAMP FOR BACK LIGHT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE DRIVN AT LOW VOLTAGE}

도 1은 종래 직하형 백라이트가 적용된 액정표시소자를 나타내는 도면.

도 2는 종래 백라이트의 램프의 구조를 나타내는 도면.

도 3은 종래 백라이트용 U자형 램프의 구조를 나타내는 도면.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트용 램프의 구조를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트용 램프의 구조를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트용 램프의 구조를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

131 : 내부전극 133 : 외부전극

141 : 램프 T1 : 변압기

본 발명의 백라이트용 램프에 관한 것으로, 특히 U자형 램프이 절곡부분에 전극을 형성하여 램프의 숫자를 감소시키고 램프의 구동전압을 대폭 낮출 수 있는 액정표시소자 등에 사용되는 백라이트용 램프에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.

상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로서, 액정분자의 굴절률 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정표시소자에서는 화상의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트(back light)가 설치된다. 일반적으로 백라이트는 크게 2종류로 구분될 수 있다.

첫째는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트이고 둘째는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트이다.

측면형 백라이트는 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층을 광을 공급할 수 있다. 따라서, 두께를 얇게 할 수 있게 되므로, 얇은 두께의 표시장치가 요구되는 노트북 등에 주로 사용된다. 그러나, 측면형 백라이트는 광을 발광하는 램프가 액정패널의 측면에 위치하므로 대면적의 액정패널에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 도광판을 통해 광이 공급되므로 고휘도를 얻기 어렵게 된다. 따라서, 근래 각광받고 있는 대면적의 LCD TV용 액정패널에는 적합하지 않다는 문제가 있었다.

직하형 백라이트는 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에, 근래 LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.

도 1에 직하형 백라이트가 적용된 종래 액정표시소자의 구조가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 크게 액정패널(liquid crystal display panel;3)과 상기 액정패널(3)의 후면에 설치된 백라이트(10)로 이루어진다. 액정패널(3)은 실제 화상이 구현되는 곳으로, 유리와 같은 투명한 하부기판(3a) 및 상부기판(3b)과 그 사이의 형성된 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어진다. 특히, 도면에는 도시하지 않았지만, 하부기판(3a)은 박막트랜지스터(thin film transistor)와 같은 구동소자 및 화소전극이 형성되는 박막트랜지스터기판이고 상부기판(3b)은 컬러필터층(color filter layer)이 형성되는 컬러필터기판이다. 또한, 상기 하부기판(3a)의 측면에는 구동회로부(5)가 구비되어 하부기판(3a)에 형성된 박막트랜지스터와 화소전극에 각각 신호를 인가한다.

백라이트(10)는 실제 광을 방출하여 액정패널(3)에 광을 공급하는 복수의 램프(11)와, 상기 램프(11)로부터 방출되는 광을 반사하여 광효율을 향상시키는 반사 판(reflector;17)과, 상기 램프(11)로부터 방출된 광을 확산시켜 액정패널(3)로 입사시키는 광학시트(15)로 구성된다.

도 2는 상기 구조의 백라이트(10)의 회로구조를 간략하게 나타내는 블럭도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 램프(11)의 양단에는 변압기(T1)가 연결되어 있다. 상기 변압기(T1)는 브릿지회로와 같은 교류/직류변환부(22)에 연결되어 있다. 입력전원(Vin)으로부터 입력되는 교류전류는 상기 교류/직류변환부(22)에서 직류전류로 변환되어 상기 변압기(T1)로 인가되며, 변압기(T1)에서 전압이 조절되어 램프(11)의 양단에 인가된다.

그런데, 상기와 같이 일자형 램프(11)를 사용하는 백라이트는 다음과 같은 문제가 발생한다. 근래, 액정표시소자의 크기가 증가함에 따라 액정패널에 광을 균일하게 공급하기 위해서는 크기의 증가에 비례하여 일자형 램프(11)의 길이와 갯수가 증가해야만 한다. 따라서, 액정표시소자의 제조비용이 증가하게 된다.

이와 같이 램프(11)의 수가 증가하는 것을 방지하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 근래 U자형의 램프(41)가 제안되고 있다. 이러한 U자형 램프(41)에서는 단부에 전극(31)이 형성되어 하나의 램프(41)가 2개의 일자형 램프(11)의 역할을 하므로 일자형 램프(11)에 비해 그 숫자를 절반으로 감소시킬 수 있게 되며, 그 결과 비용을 절감할 수 있게 된다.

그런데, 상기와 같은 U자형 램프(41)를 사용하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.

U자형 램프(41)는 일자형 램프에 비해 길이가 2배 이상으로 증가한다. 따라서, 원하는 휘도의 광을 액정패널에 공급하기 위해서는 일자형 램프에 비해 구동전압을 상승시켜야만 한다. 그런데, 램프(41)의 전압이 상승한다는 것은 램프(41)내의 전극(31)에 스퍼터링이 격화된다는 것을 의미한다. 즉, 전극(31)의 단위 면적당 일어나는 스퍼터링이 증가한다는 것이다. 따라서, 이러한 스터링의 격화에 의해 전극(31)이 손상되는데, 일반적으로 램프(41)의 수명은 전극(31)에 의해 주로 결정되기 때문에 전극(31)의 손상은 램프(41)의 수명단축을 의미하며 이것은 곧바로 백라이트의 수명단축을 의미한다.

또한, 전극(31)으로의 스퍼터링에 의해 금속물질이 전극(31)으로부터 튀어나와 수은과 결합되어 수은화합물을 생성하기 때문에, 구동전압이 증가하면 수은의 소모가 대폭 증가하게 되어 수은의 감소에 의한 광속의 저하가 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, U자형 램프의 절곡영역에 전극을 형성하여 램프의 구동전압을 낮출을 수 있는 백라이트용 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 전극의 표면적을 증가하여 스퍼터링에 의한 전극의 수명감소를 방지함으로써 백라이트의 수명을 증가시킬 수 있는 백라이트용 램프를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 백라이트용 램프는 단부에 제1전극이 형성된 적어도 하나의 U자형 램프와 상기 U자형 램프의 절곡부위에 형성된 제2전극으로 구성된다.

상기 제1전극은 램프 내부에 형성되고 제2전극은 램프 외부에 형성된다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 백라이트용 램프는 단부에 제1전극이 형성되고 절곡영역에 제3전극이 형성된 적어도 하나의 U자형 제1램프와, 단부에 제2전극이 형성되고 절곡영역에 제4전극이 형성되어 상기 제1램프와 병렬로 연결되는 적어도 하나의 U자형 제2램프로 구성된다.

본 발명에서는 저전압에 의해 구동이 가능한 U자형 램프를 제공한다. U자형 램프는 길이가 길어지는 대신 2개의 일자형 램프의 역할을 하므로 백라이트에 구비되는 램프의 갯수가 줄어들게 된다. 따라서, 백라이트의 제조비용(또는 액정표시소자의 제조비용)을 절감할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 U자 램프의 절곡영역에 별도의 전극을 형성하여 U자형 램프의 구동전압을 감소시킴으로써 U자형 램프에서 발생할 수 있는 단점들, 예를 들면 높은 구동전압에 의해 전극의 파손이나 수은의 감소 등과 같은 문제를 효율적으로 해결할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트용 램프에 대해 상세히 설명한다.

도 4은 본 발명의 일실예에 따른 백라이트용 램프를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, U자형 램프(141)의 양단면에는 제1전극(131)이 형성되어 있다. 상기 U자형 램프(141)로는 주로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 사용하지만 외부전극형 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp)를 사용할 수도 있을 것이다. 냉음극 형광램프를 사용하는 경우 램프(141)의 양단면에 형성되는 제1전극(131)은 램프(141)의 내부에 형성되는 내부전극이다. 이때, 제1전극(141)은 도전성이 좋은 금속, 예를 들면 니켈(Ni)로 형성되어 도선을 통해 외부의 변압기(T1)에 연결되어 상기 변압기(T1)로부터 전류가 인가된다.

도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 램프(141)의 내부에는 발광물질이 도포되어 형광층이 형성되어 있으며, 상기 형광층이 형성된 램프(111)의 내부에는 불활성기체의 혼합물이나 수은(Hg) 등으로 이루어진 방전 가스(discharge gas)가 주입되어 있다. 외부로부터 전류가 입력되어 제1전극(131)에 전압이 인가되면, 램프(141) 내부의 방전가스가 방전하여 플라즈마상태로 되며 플라즈마화한 입자가 상기 형광층과 충돌하여 발광물질이 발광함으로써 액정패널에 광을 공급하는 것이다.

도면에는 비록 램프(141)가 단면이 원형인 형상으로 이루어져 있지만, 램프(141)의 단면은 타원형이나 사각형 등의 여러가지 형상으로 이루어질 수도 있을 것이다. 다시 말해서, 본 발명에 적용되는 램프(141)는 다양한 형상으로 형성할 수 있을 것이다.

U자형 램프(141)의 절곡영역에는 제2전극(133)이 형성되어 있다. 이 제2전극(133)은 접지된 외부전극으로서, U자형 램프(141)의 양단면에 각각 형성된 제1전극(131)에 전압이 인가되면 상기 제1전극(131)과 제2전극(133) 사이에 충전된 방전가스가 방전하게 된다. 이와 같이, 양단면의 제1전극(131) 사이에 제2전극(133)이 형성되어 있기 때문에, 실제로 전압이 인가되는 전극(131,133)의 길이는 일자형 램프 와 실질적으로 동일하게 되므로 구동전압을 일자형 램프 수준으로 감소할 수 있게 되는 것이다.

백라이트에는 상기와 같은 구성의 U자형 램프(141)가 복수개 구비된다. 즉, 상기의 U자형 램프(141)가 도 2에 도시된 종래 일자형 램프와 같이 액정패널 전체에 걸쳐 나란히 배열되어 액정패널에 전체적으로 균일한 광을 공급하는 것이다. 한편, U자형 램프(141)의 절곡영역에 대응하는 액정패널의 영역에 공급되는 광량과 직선영역에대응하는 액정패널의 영역에 공급되는 광량은 다를 것이다(램프(141)의 배치구조가 다르므로). 따라서, 액정패널 전체에 균일한 휘도의 광을 공급하기 위해서는 절곡영역을 차단하는 것이 바람직할 것이다. 그런데, 본 발명에서는 상기 절곡영역에 제2전극(133)을 형성하기 때문에, 별도의 차단수단이 필요없게 된다. 이것은 제2전극(133)을 램프(141)에 형성할 때, 제2전극(133)에 의한 램프(141)의 휘도저하나 광공급의 불균형은 존재하지 않는다는 것을 의미하는 것이다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 변압기(T1)는 교류/직류변환부(도면표시하지 않음)에 접속되어 있다. 외부의 입력전원으로부터 입력되는 교류전류는 상기 교류/직류변환부에서 직류전류로 변환되어 상기 변압기(T1)로 인가되며, 변압기(T1)에서 전압이 조절되어 램프(141)의 양단에 직류전류가 인가되는 것이다.

이와 같이, 전류가 인가됨에 따라 램프(141)가 발광하게 되며, 이 발광된 램프는 도면표시하지 않은 각종 광학수단들, 예를 들면, 도광판, 확산시트, 반사판 등을 거쳐 액정패널로 인가된다. 액정패널은 박막트랜지스터와 화소전극이 형성된 하부기판과 컬러필터층이 형성된 상부기판 및 그 사이에 형성된 액정층으로 이루어 져, 상기 램프(141)로부터 입력되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트용 램프를 나타내는 도면이다. 이 실시예의 램프(241a,141b)는 기본적으로 도 3에 도시된 램프(141)와 동일한 구조로 이루어진다. 즉, U자형으로 이루어진 제1램프(241a) 및 제2램프(241b)의 양단 내부에는 각각 제1전극(231a) 및 제2전극(231b)이 형성되어 있고, 그 내부에는 형광층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1램프(241a) 및 제2램프(241b)의 절곡영역에는 각각 제3전극(233a) 및 제4전극(233)이 외부에 형성되어 있다. 이와 같이, 제1램프(241a)와 제2램프(241b)의 제1전극(231a) 및 제2전극(231b)에 변압기(T1)를 통해 전류가 입력되면, 제1전극(231a)과 제3전극(233a) 사이 및 제2전극(231b)과 제4전극(233b) 사이에 방전에 의한 플라즈마입자가 생성되고 이 입자가 형광층에 충돌하여 광이 발생하게 된다. 이때, 상기 제1램프(241a) 및 제2램프(241b)의 절곡영역에 형성되는 제3전극(233a) 및 제4전극(233b)은 병렬 연결되어 접지된다.

이와 같이, 이 실시예에서는 2개의 U자형 램프가 병렬연결되어 배치되기 때문에 실제 백라이트에서는 도 2에 도시된 바와 같이 병렬 연결된 2개의 U자형 램프가 액정패널 전체에 걸쳐 차례로 배치되어 액정패널에 균일한 광을 공급하는 것이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트용 램프를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 실시예의 구조는 도 4 및 도 5에 도시된 램프의 구조와 매우 유사하며, 단지 차이는 램프(341) 내부에 형성되는 전극(331)의 형태뿐이다.

내부에 전극이 형성된 백라이트용 램프(341)에서는 구동전압이 인가되면 전 극(331)이 스퍼터링되어 방전이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 스퍼터링에 의해 전극(331)이 손상되는데, 전극(331)의 손상을 방지하는 가장 좋은 방법은 전극(331)의 표면적을 증가시켜 단위 면적당 스퍼터링을 감소시키는 것이다. 그러나, 도 4 및 도 5에 도시된 램프에서는 램프가 미세램프로서 직경이 작기 때문에, 전극의 표면적을 증가시키기에는 한계가 있었다.

본 실시예에서는 전극의 표면적을 증가시켜 전극(331)의 수명을 연장시키고, 그에 따라 램프(341)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 형광층이 형성되어 방전가스에 의해 실제 광이 발광하는 중앙영역(단부를 제외한 영역을 의미한다)의 램프(341)의 직경(a) 보다 전극(331)이 형성되는 단부의 직경(b)이 크게 형성된다(a〈b). 또한, 상기 램프(341)의 단부에 형성되는 전극(331)도 단부의 직경이 커짐에 따라 크기를 변경할 수 있게 되므로, 그 직경(c)이 증가할 수 있게 된다. 즉, 전극(331)의 직경(c)이 램프(341) 중앙영역의 직경(a) 보다 커지게 된다(a〈c).

이와 같이, 본 실시예에서는 U자형 램프(341)의 절곡부분에 전극(333)을 형성하여 종래 U자형 램프에 비해 구동전압을 대폭 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 단부에 형성되는 전극(331)의 표면적을 종래에 비해 대폭 증가시킴으로써 전극의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

상술한 설명에서는 비록 몇개의 구조를 예시하여 본 발명에 대해 설명하고 있지만, 본 발명의 권리범위가 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 상기한 상세한 설명에 기초하여 이 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 자가 용이하게 창안할 수 있는 발명이나 변형예는 당연히 본 발명의 권리범위에 속할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 U자형 램프의 절곡영역의 외부에 전극을 형성하여 램프의 구동전압을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 램프 전극의 발열을 감소시킬 수 있게 되고 램프이 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 적어도 하나의 U자형 램프;

   상기 U자형 램프의 단부에 형성되며, 상기 U자형 램프의 발광영역 직경보다 큰 직경을 가지는 제1전극; 및

   상기 U자형 램프의 절곡부위에 형성된 제2전극으로 구성된 백라이트용 램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 램프 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2전극은 램프 외부에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1전극과 연결되어 변압기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
5. 제1항에 있어서, 상기 램프 단부의 직경은 광이 발광하는 발광영역의 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
7. 단부에 제1전극이 형성되고 절곡영역에 제3전극이 형성된 적어도 하나의 U자형 제1램프; 및

   단부에 제2전극이 형성되고 절곡영역에 제4전극이 형성되어 상기 제1램프와 병렬로 연결되는 적어도 하나의 U자형 제2램프로 구성된 백라이트용 램프.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은 램프 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
9. 제7항에 있어서, 상기 제3전극 및 제4전극은 램프 외부에 형성되어 서로 병렬연결된 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
10. 제7항에 있어서, 상기 제1전극 및 제3전극의 직경은 램프의 발광영역 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
11. 단부영역과 광이 발광되는 중앙영역을 포함하는 램프; 및

    상기 단부영역에 형성된 제1전극으로 구성되며,

    상기 제1전극의 직경이 중앙영역의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
12. 제11항에 있어서, 상기 램프의 단부영역의 직경은 중앙영역의 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
13. 제11항에 있어서, 상기 램프는 U자형 램프인 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
14. 제13항에 있어서, 상기 U자형 램프의 절곡영역에 형성된 제2전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 램프.
15. 액정패널; 및

    적어도 하나의 U자형 램프; 상기 U자형 램프의 단부에 형성되며, 상기 U자형 램프의 발광영역 직경보다 큰 직경을 가지는 제1전극; 및 상기 U자형 램프의 절곡부위에 형성된 제2전극을 포함하는 백라이트로 구성된 액정표시소자.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제2전극은 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.

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