KR101170949B1 - 액정표시장치용 외부전극형광램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 외부전극형광램프에 관한 것으로, 특히 외부전극형광램프의 효율을 극대화 하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 외부전극형광램프의 캡전극 부위를 최소화 하고 상기 캡전극에서 연장된 라인형태의 외부전극을 유리관 양끝단의 외면에 솔레노이드 형태로 구성하는 것이다.
이로 인하여, 누설전류 절감 및 형광램프의 광효율을 증가시키는 효과가 있다.
외부전극형광램프, 캡전극, 라인형태의 외부전극, 액정표시장치

Description

액정표시장치용 외부전극형광램프{External Electrode fluorescent lamp for liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 외부전극형광램프의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 외부전극형광램프를 직하형 액정표시장치모듈에 구성한 모습을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부전극형광램프의 정면과 측면을 개략적으로 도시한 도면.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 구조의 외부전극형광램프의 광량 및 광효율을 나타낸 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
123 : 외부전극형광램프
133a ~ 133b : 제 1 및 제 2 캡전극
135 : 유리관
137a, 137b, 137c, 137d : 제 1 내지 제 4 라인형태 외부전극
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 백라이트 유닛의 광원으로 사용되는 외부전극형광램프에 관한 것이다.
액정표시장치는 박형화, 경량화, 저소비 전력 및 구동회로와의 정합성 등의 이유로 그 사용범위가 점차 확대되어 가고 있다. 이러한 액정표시장치는 별도 광원의 사용 유무에 따라 투과형과 반사형으로 구분되며, 통상적으로 사용되고 있는 투과형 액정표시장치는 광원으로서 형광램프를 갖는 백라이트 유닛(Backlight unit)을 구비한다.
상기 백라이트 유닛에 사용되는 형광램프는 양끝 전극이 관내에 설치된 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)와, 양끝 전극이 관외에 형성된 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 및 전극을 형성하지 않는 무전극 형광램프 등으로 구분된다.
요즘에는 대형화 추세의 액정디스플레이의 고휘도와 고효율을 보장하면서, 이와 동시에 장수명과 경량화를 가져다 줄 수 있는 외부전극형광램프를 더욱 사용하는 추세이다.
외부전극형광램프는 벨트(Belt)형, 캡(Cap)형, 그리고 유리관 양끝 공간의 부풀림형 등의 다양한 방식이 있다.
도 1은 외부전극형광램프의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 외부전극형광램프(23)는 유리관(35)의 양끝단 외면에 제 1 캡전극 및 제 2 캡전극(33a, 33b)이 구성된다.
유리관(35)의 내부에는 혼합된 불활성기체나 수은(Hg)분자 등으로 이루어진 불활성방전가스(discharge gas)(미도시)가 충진 되어있으며, 유리관(35) 내벽에는 형광물질(미도시)이 도포되어 있다.
상기 형광램프를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛은 그 조명 방식에 따라, 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 구분된다.
상기 에지형은 하나 또는 한쌍의 램프가 도광판의 일측부와 두개 또는 두쌍의 램프가 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 상기 직하형은 수개의 램프가 도광판의 하부에 배치된 구조를 가지는 것으로 상기 에지형은 제작이 용이한 이점을 갖는 반면, 상기 직하형은 빛의 균일도가 높은 것과 관련하여 대형 액정표시장치에 상대적으로 유리한 이점을 갖는다.
도 2는 도 1의 외부전극형광램프를 직하형 액정표시장치모듈에 구성한 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치모듈은 액정패널(13)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(17)과 커버버툼(27), 탑커버(11)로 구성된다.
상기 백라이트 유닛(20)은 반사판(21)과, 이의 상부에 다수의 외부전극형광램프(23)가 나란하게 배열되며, 이들 외부전극형광램프(23) 상부에는 다수의 광학시트(19)가 안착된다.
그리고 다수의 외부전극형광램프(23)는 커버버툼(27)과 체결되는 한 쌍의 램 프가이드(25)에 의해 고정되며, 이의 가장자리를 테두리하며 커버버툼(27)과 결합되는 서포트메인(17)이 포함된다.
상기 백라이트 유닛(20) 상부에는 액정패널(13)이 포개어지며, 이의 가장자리를 테두리하며 커버버툼(27)에 결합되는 탑커버(11)에 의해 백라이트 유닛(20) 및 액정패널(13)이 일체로 고정된다.
앞서 전술한 바와 같이, 커버버툼(27) 상에 다수개의 외부전극형광램프(23)가 나란히 배열되는 경우, 상기 외부전극형광램프(23) 양끝단에 구성된 캡전극과 커버버툼(27)은 가상 커패시턴스(Capacitance)가 된다.
즉, 커패시터는 기본적으로는 2장의 전극판을 대향시킨 구조로 되어 있다. 양 극판을 서로 닿지 않도록 평행하게 놓았을 때 외부에서 전원을 인가하면, 양 극판에는 전자에 의해 양(+)과 음(-)의 전극으로 대전 상태가 되는 특성이 있는데, 상기 커버버툼(27)과 외부전극형광램프(23)의 캡전극을 일정간격을 갖도록 평행하게 놓았을 때 외부에서 전압이 인가되면, 상기 커버버툼(27)과 캡전극에는 인가되는 전압의 전자에 의해 양(+)과 음(-)의 전극으로 대전되게 된다.
이때, 가상 커패시터에 유도되는 전하의 양은
q = CV, C =
Figure 112005029757391-pat00001
로, q는 축적된 전하, V는 인가되는 전압, C는 전극이 전하를 축적할 수 있는 능력의 정도를 나타내는 상수로 정전용량(electrostatic capacity)이라 한다. 또한, A는 전극의 면적을, d는 양극판의 간의 거리, ε는 유전율(Permittivity)을 나 타낸다.
때문에, 상기 직하형 액정표시장치는 공통전극에 걸리는 전압(V)이 높고, 커패시터에서 양극판의 역할을 하는 커버버툼(27)과 외부전극형광램프(23)의 캡전극과의 거리(d)가 가깝기 때문에 가상 커패시터에 유도되는 전하(C)의 양이 많다.
이로 인하여, 상기 가상 커패시터에 의해 유도되는 누설 전류의 양도 많게 된다.
또한, 대형 모델로 갈수록 형광램프의 길이가 길어지게 되므로 형광램프의 양단에 구성되는 양극(+)과 음극(-)에 의한 전기장 형성 경로가 길어지기 때문에 형광램프의 광효율이 낮게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 형광램프의 광효율을 높이는 것을 제 1 목적으로 하며, 커버버툼과 캡전극과의 가상 커패시터에 의한 누설전류를 줄이는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 불활성가스 및 수은 분자가 충진된 유리관과; 상기 유리관 내부에 도포된 형광물질과; 상기 유리관의 양끝단을 각각 감싸는 제 1 및 제 2 캡전극과; 상기 제 1 캡전극에서 연장되는 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극과, 상기 제 2 캡전극에서 연장되는 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극을 포함하며, 상기 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극은 유리관 양단의 외면에 여러번 반복되어 감는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프를 제공한다.
이때, 상기 제 1 캡전극에서는 상기 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극이 서로 마주보는 방향으로 연장되어 구성되며, 제 2 캡전극에서는 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극이 서로 마주보는 방향으로 연장되어 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극과 상기 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극은 전자의 평균자유이동거리를 유지하는 범위 내에서 이격되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 및 제 4 라인형태의 외부전극은 상기 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극에 비해 짧게 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 캡전극과 상기 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu)를 포함하는 도전성 재료들 중 하나로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 캡전극은 금속재 캡을 씌우는 방식, 금속테이프 부착, 금속용액에 디핑하는 방식 중의 선택된 하나로 형성하며, 상기 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극은 스프레이 방식, 롤러 방식, 디스펜스 방식 중 선택된 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
삭제
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이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부전극형광램프의 정면과 측면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 불활성기체나 수은(Hg)분자 등으로 이루어진 불활성방전가스(discharge gas)(미도시)를 포함하고 있는 유리관(135) 양끝단 외면에 도전성 금 속재로 형성된 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)을 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)에서 연장되는 라인형태의 외부전극(137)을 형성한다.
상기 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)에서 각각 연장된 라인형태의 외부전극(137)은 서로 마주보는 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)으로 구성된다.
이때, 상기 제 1 캡전극(133a)에서 연장된 제 1 라인형태의 외부전극(137a)은 제 2 라인형태 외부전극(137c)에 비해 길게 형성되며, 유리관(135)의 중심방향으로 솔레노이드(Solenoid) 형태로 감아 구성한다. 또한, 상기 제 2 캡전극(133b)에서 연장된 제 3 라인형태의 외부전극(137b) 역시 제 4 라인형태의 외부전극(137d)에 비해 길게 형성되며, 이 또한 유리관(135)의 중심방향으로 솔레노이드 형태로 감아 구성한다.
이때, 도시하지는 않았지만, 상기 유리관(135) 내벽에는 형광물질(미도시)이 도포되어 있으며, 상기 제 1 라인형태의 외부전극(137a)은 제 2 라인형태의 외부전극(137c)과 서로 평행하게 구성된 다음, 솔레노이드 형태로 형성하며, 제 3 라인형태의 외부전극(137b) 역시 제 4 라인형태의 외부전극(137d)과 평행하게 구성한 다음 솔레노이드 형태로 형성한다.
상기 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)과 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)은 전기저항이 적은 도전성 재료인 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu)등의 재료로 형성한다.
한편 앞서 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극(137a, 137b) 을 유리관(135) 양단에서 유리관(135)의 중심방향으로 솔레노이드 형태로 구성함으로써, 전자를 여기 시킬 수 있는 전극의 면적이 넓어지게 되고, 유리관(135)의 양단에 위치하는 양극(+)과 음극(-)에서 발생되는 전자는 솔레노이드의 자기장 방향에 따라 서로를 향하여 쉽게 움직여 전기장을 활발하게 형성시키게 된다.
이때, 상기 솔레노이드의 자기장 방향이란, 반복되어 감아진 코일에 흐르는 전류의 방향으로 오른손의 네손가락을 감아쥘 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 자기장의 방향이 되는 것이다.
이로 인하여, 양극(+)과 음극(-) 사이에는 전기장이 활발하게 형성되어 유리관(135) 내부에 충진되어 있는 가스들의 방전을 더욱 활성화 시키며 형광램프의 발광효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
또한, 종래에서 가상 커패시터에 의해 발생되었던 많은 양의 누설전류는 형광램프에 유도되는 전하의 양을 줄여야 감소시킬 수 있는데, 이를 위해서는 전극판의 면적을 줄이거나, 전극판 사이의 거리를 줄여야 한다.
그러므로 커패시터에서 전극판의 역할을 하는 외부전극형광램프(123)의 캡전극(133a, 133b)을 커버버툼(도 2의 27)과 대응되는 면적을 현저히 줄임으로써, 가상 커패시터에 유도되는 전하의 양을 줄이게 되고, 누설 전류 역시 줄일 수 있는 효과가 있다.
이때, 유리관(135)의 외면에 감아지는 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극(137a, 137b)은 서로 상반되는 양전극(+)과 음전극(-)의 충돌로 인한 과부하가 일어나지 않는 범위 내에서, 전자를 여기 시킬 수 있는 최소 에너지를 유지 할 수 있 는 어떠한 길이라도 제한을 받지 않는 형태로 형성하며, 형광램프의 휘도를 관여하지 않는 범위 내에서 유리관(135)의 외면을 감쌀 수 있는 모든 범위를 포함하여 구성할 수 있으므로, 상기 줄어든 캡전극(133a, 133b)의 면적을 보상할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)에서 연장된 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)은 발광하여 빛을 전달하는 영역의 측면에 형성되어 형광램프의 휘도에 관여하지 않는 구조로 구성된다.
상기 외부전극형광램프(123)의 캡전극(133a, 133b) 및 라인형태의 외부전극을 (137a, 137b, 137c, 137d)형성하는 방법으로는, 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)은 금속재로 된 캡을 씌우거나 또는, 금속테이프를 부착하는 방식이나, 상기 유리관(135)의 양끝단 외면을 금속용액에 디핑(Dipping)하는 방식 등 여러 가지 방법이 있으며, 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)은 전극이 형성되지 않는 부위에 테이프를 부착한 뒤 금속용액을 뿌린 뒤 상기 부착한 테이프를 벗겨내어 형성하는 스프레이(Spray) 방식과, 도전성 접착제를 사용하는 롤러(Roller) 방식, 그리고 노즐(Nozzle)을 사용하는 디스펜스(Dispense) 방식으로 형성한다.
표 1은 상기 라인 형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)을 형성하는 다양한 방법을 나타낸 것으로, 스프레이 방식은 저항치가 가장 낮고, 작업이 용이한 이점이 있으며, 디스펜스 방식은 상기 스프레이 방식 보다 저항치는 높으나 전극의 폭을 1mm 이하로 가장 좁게 형성할 수 있는 이점이 있다.
경화조건 스프레이(Spray)방식 롤러(Roller)방식 디스펜스(Dispense)
방식		 디스펜스(Dispense)
방식
0.5mm 0.3mm
200℃ 10min 0.36 ~ 0.38Ω 0.91 ~ 0.95Ω 0.55 ~ 0.60Ω 0.70 ~ 0.75Ω
200℃ 20min 0.36 ~ 0.38Ω 0.91 ~ 0.95Ω 0.55 ~ 0.61Ω 0.75 ~ 0.77Ω
표 1 라인형태의 외부전극 형성 방법.
상기 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 캡전극(133a, 133b)에 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극(137a, 137b, 137c, 137d)을 유리관(135) 양끝단의 외면에 솔레노이드 형태로 더욱 구성함으로써, 형광램프의 광효율 향상 및 종래와 비교하여 캡전극(133a, 133b)의 면적을 현저히 줄여, 누설 전류를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 4a 와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 구조의 외부전극형광램프의 광량 및 광효율을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 현재 양산되고 있는 형광램프는 공급되는 전압에 의해 광효율 및 광량이 비례하는 것을 알 수 있다.
이로 인하여, 형광램프의 광효율을 높이기 위해서는 높은 관전압을 인가해야 한다.
다음으로, 전극 + 20mm_1.5는 본 발명의 실시예에 따른 캡전극과 20mm의 외부전극을 연장하여 형성한 것이다. 이때, 1.5mm는 연장된 외부전극의 폭을 의미한다.
전극 + 20mm_3.0은 캡전극에 20mm의 외부전극을 연장하여 형성하고, 외부전극의 폭을 3.0mm로 형성하였을 경우의 결과이다.
전극 + 40mm_1.5와 전극 + 40mm_3.0는 캡전극에서 40mm의 외부전극을 연장하고, 각각의 폭을 1.5mm와 3.0mm의 폭으로 구성한 경우의 결과이다.
또한, 전극 + 80mm_1.5는 캡전극에 1.5mm의 폭으로 80mm를 연장하여 외부전극을 구성한 경우의 결과이며, 전극 + 80mm_3.0은 캡전극에 3.0mm의 폭으로 80mm의 외부전극을 연장하여 형성한 형광램프의 광량 및 광효율을 나타낸 것이다.
상기 전술한 바와 같이, 라인형태의 외부전극의 길이가 길어질수록 광량 및 광효율이 증가하는 것을 알 수 있으며, 라인형태의 외부전극의 폭이 두꺼워질수록 역시, 형광램프의 광량 및 광효율이 증가하는 것을 알 수 있다.
이는, 형광램프의 전극의 면적이 넓어질수록 광량 및 광효율이 증가한다는 것을 의미한다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 외부전극형광램프의 캡전극의 면적을 줄이고, 라인형태의 외부전극을 유리관 양끝단의 외면에 솔레노이드 형태로 형성함으로써, 형광램프의 광효율의 향상 및 누설전류를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 불활성가스 및 수은 분자가 충진된 유리관과;
    상기 유리관 내부에 도포된 형광물질과;
    상기 유리관의 양끝단을 각각 감싸는 제 1 및 제 2 캡전극과;
    상기 제 1 캡전극에서 연장되는 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극과, 상기 제 2 캡전극에서 연장되는 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극을
    포함하며, 상기 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극은 유리관 양단의 외면에 여러번 반복되어 감는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캡전극에서는 상기 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극이 서로 마주보는 방향으로 연장되어 구성되며, 제 2 캡전극에서는 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극이 서로 마주보는 방향으로 연장되어 구성되는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 라인형태의 외부전극과 상기 제 3 및 제 4 라인형태의 외부전극은 전자의 평균자유이동거리를 유지하는 범위 내에서 이격되어 구성되는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 4 라인형태의 외부전극은 상기 제 1 및 제 3 라인형태의 외부전극에 비해 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 캡전극과 상기 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu)를 포함하는 도전성 재료들 중 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 캡전극은 금속재 캡을 씌우는 방식, 금속테이프 부착, 금속용액에 디핑하는 방식 중의 선택된 하나로 형성하며, 상기 제 1 내지 제 4 라인형태의 외부전극은 스프레이 방식, 롤러 방식, 디스펜스 방식 중 선택된 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 외부전극형광램프.
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