KR20020066052A - 복합 전극 형광램프와 이를 채용한 백라이트 - Google Patents

Abstract

형광램프와 이를 채용한 백라이트를 개시한다. 본 발명은 형광체층이 도포된 유리관의 한쪽 끝은 냉음극형 전극을 형성하고 다른 끝의 외주면은 도전재로 된 외부전극이 형성된 복합 전극 형광램프와, 이러한 형광램프가 반사판과 확산판 사이에 다수 개 설치되어 상호 전기적으로 통전이 되어 외부로부터 저주파 교류형 전원으로 구동되는 것을 포함한다. 본 발명에 따르면, 복합전극 형광램프를 반사판 위에 다수 개 배치된 형광램프를 병렬 연결하여 하나의 전원으로 구동이 가능하고, 저주파 LC공진형 인버터나 스위칭회로 인버터에 의한 저주파 구동으로 고휘도와 고효율의 백라이트를 구현한다.

Description

복합 전극 형광램프와 이를 채용한 백라이트{Hybrid electrode fluorescent lamp and the back light applying the same}

본 발명은 백라이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광램프의 양끝 전극을 각각 냉음극형 전극과 외관형 전극을 설치하고, 이들을 다수개 전기적으로 접속하여 구동되도록 기능이 개선된 형광램프와 이를 채용한 백라이트에 관한 것이다.

통상적으로, 액정 디스플레이(liquid crystal display)는 배후에 백라이트를 설치하여 수광형 발광에 의한 평판표시 장치이다.

이러한 백라이트는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)을 배치하는 방식이 널리 사용되고 있다. 냉음극 형광램프는 표시면에 대한 광원의 배치에 따라서 도광판(plastic light guide)을 사용하는 가장자리 발광(edge light)방식과, 평면에 중첩 배열하는 직하 발광(direct light)방식으로 구별할 수 있다.

그러나, 종래의 기술에 따른 냉음극 형광램프는 기판에 이들을 다수 개 병렬연결하여 교류형 전원을 인가하면, 몇몇 램프만 발광하게 된다. 따라서 각 형광램프마다 각각의 전원 공급 장치인 개별 인버터로 구동하여야 한다. 즉 램프의 수에 해당하는 인버터의 갯수가 필요하며, 이러한 경우에 각각의 인버터가 출력하는 전압 파형의 동기가 다르기 때문에 인접하는 전원간의 강한 전기장이 형성되어 불필요한 전력이 소모되어 백라이트의 효율이 저하된다.

냉음극 형광램프 이외에 최근에는 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp; EEFL)를 백라이트에 채용하는 기술도 소개되었다. 외부전극 형광램프는 다수 개를 평면에 배치하는 경우에 병렬 연결하여 하나의 전원에 연결하여 구동이 가능하다. 그러나 외부전극 형광램프는 냉음극 형광램프에 비하여 발광 휘도가 낮기 때문에 외부전극 형광램프를 직하형으로 배치하여 제작되는 백라이트는 배치되는 램프의 수를 늘려야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 냉음극 형광램프와 외부전극 형광램프의 장점을 채용하기 위하여 냉음극 전극과 외부전극을 형광관 양끝에 각각 형성하고, 이들을 도광판 가장자리에 배치하거나, 반사판 위에 다수 개를 직하형 방식으로 배치하여, 각각의 램프를 병렬연결방식으로 구동이 가능한 형광램프와 이를 채용하여 고휘도와 고효율의 백라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 예에 따른 형광램프를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 형광램프의 결합 방식을 도시한 사시도,

도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 형광램프의 직하형 배치 방식을 도시한 사시도,

도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 형광램프의 직하형 배치 방식을 도시한 사시도,

도 4b 본 발명의 제4 실시예에 따른 형광램프의 직하형 배치 방식을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합전극 형광램프와 외관전극 형광램프의 공급 전력에 대한 휘도의 관계에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 제2 예에 따른 복합전극 형광램프를 도시한 개념도,

도 7a는 본 발명의 제3 예에 따른 복합전극 형광램프를 도시한 개념도,

도 7b는 본 발명의 제4 예에 따른 복합전극 형광램프를 도시한 개념도,

도 7c는 본 발명의 제5 예에 따른 복합전극 형광램프를 도시한 개념도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10,31,41...형광램프11...유리관

12...형광체층13...냉음극형 전극

14...외부전극32...반사판

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 복합전극 형광램프는,내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 일측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 타측단 외주면 단부를 감싸도록 배치되는 외부전극을 포함하며,

내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 양측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 일측단 외주면을 감싸도록 배치된 벨트형의 외부전극을 포함하고,

상기 벨트형의 외부전극은 유리관의 중간 외주면 부위에 한 개 이상 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 백라이트는, 반사판, 상기 반사판의 윗면에 다수개 병렬연결 배치되며, 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 일측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 타측단 외주면 단부를 감싸도록 배치되는 외부전극으로 구성된 복합전극 형광램프 및 상기 복합전극 형광램프의 상부에 상기 반사판과 대향되게 배치되는 확산판을 포함하며,

반사판, 상기 반사판의 윗면에 다수개 병렬연결 배치되며, 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 양측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 일측단 외주면을 감싸도록 배치된 벨트형의 외부전극으로 구성된 복합전극 형광램프, 및 상기 복합전극 형광램프의 상부에 상기 반사판과 대향되게 배치되는 확산판을 포함하고,

상기 다수개 병렬연결된 형광램프는 사인파 또는 구형파 형태의 수십 kHz의저주파 교류형 전원을 인가하여 구동하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 예에 따른 형광램프와 이를 채용한 백라이트를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 형광램프(10)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 형광램프(10)는 실린더형의 유리관(11)을 포함한다. 상기 유리관(11)의 내주벽에는 형광체(12)가 도포되어 있다. 상기 유리관(11)은 형광체(12)가 도포된 다음에 혼합된 불활성 기체와 수은(Hg)등으로 이루어진 방전 가스(discharge gas)가 주입되고, 한쪽 단부는 냉음극형 전극(13)이 설치되고, 또 다른 단부는 밀봉된 후에 외부전극(14)이 설치된다. 상기 유리관(11)은 실린더형뿐만 아니라, 이를 납작하게 하거나, 유리관을 일체로 구부려서 "ㄱ"자, "ㄴ"자, "ㄹ"자 형태 등으로 제작하여 사용될 수 있다할 것이다.

밀봉된 상기 유리관(11) 한쪽 끝 내부에 설치되는 냉음극형 전극(13)은 냉음극 형광램프에서 일반적으로 사용하는 실린더형 전극 이외에 여러 가지를 사용할 수 있다. 유리관(11)의 또다른 한쪽 외주면의 단부에 형성되는 상기 외부전극(14)은 도전성 재료로 형성되는데, 상기 유리관(11)의 외주면 일부를 완전히 감싸는 end-cap형태이다. 이러한 외부전극(14)을 형성시키는 방법은 금속재로 된 캡슐 형태나, 금속 테이프를 부착하는 방식이나, 상기 유리관(11)의 양 단부를 금속용액에 디핑하는 방식등 여러 가지가 있을 수 있다. 금속재로는 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈 등 전기저항이 적은 도전재를 사용하고, 그 외에도 투명도전체인 ITO 등을 사용할 수도 있다.

한편, 상기 유리관(11)에는 장수명과, 이차전자의 발생을 증대할 목적으로 상기 외부전극(14)과 상응하는 유리관 내측에 이차전자 발생계수가 큰 유전체를 도포하거나 실린더형의 금속도체를 삽입 할 수도 있다. 이러한 유전체로는 보호막의 역할이 가능한 산화마그네슘이나, 산화칼슘 등을 들 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가장자리 발광형(side-light) 백라이트를 위한 복합전극 형광램프의 결합 방식을 도시한 것이다. 냉음극 전극(13)과 외부전극(14)를 서로 연결하여 전원에 연결한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직하형 백라이트의 배치 방식을 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 램프의 배치 방식은 반사판(31) 위에 형광램프(32)가 설치된다. 상기 형광램프(32)는 상술한 바와 같이 그 내주면에 형광체가 도포되고, 양 단부에 냉음극형 전극(13)과 외부전극(14)이 각각 형성되어 있다. 상기 형광램프(32)는 휘도의 균일성을 유지하기 위하여 반사판(31)의 윗면에 일정한 간격으로 배치하되, 냉음극형 전극부분과 외부전극부분을 교차적으로 배치하여 상호 병렬 연결되어 있다. 이로 인하여 상기 형광램프(32)는 교류형 전원에 인가하여 병렬방식으로 공히 구동이 가능하다.

상기 형광램프(32)의 상부에는 상기 반사판(31)과 대향되게 확산판( 도3에는 나타내지 않았음)이 설치된다. 상기 확산판은 상기 형광램프(32)의 상(image)이 나타나는 것을 방지하기 위하여 상기 형광램프(32)로부터 적절한 간격을 유지하는 것이 휘도의 균일성를 높이는데 유리하다고 할 수 있다.

상기 배치 방식에 의하여 배치된 형광램프는 병렬 연결하여 전원에 연결하고, 하나의 인버터로 구동하는 것을 기본으로 한다. 그러나 패널의 면적이 넓어서 배치되는 램프의 수가 많은 경우는 인버터의 크기가 커지므로 몇 개의 영역으로 분할하여 구동하는 방법을 채용할 수도 있다.

상기 배치 방식에 의한 다수의 형광램프를 병렬 연결하는 방법은 램프의 전극을 납땜 방식을 채용할 수 있으나, 작업의 생산성을 위하여 일체형 콘넥터를 사용하여 각각의 램프를 삽입하는 방식을 채용하면 편리하다.

병렬 연결된 램프의 구동을 위한 인버터는 종래의 냉음극 형광램프를 구동하는 LC-공진형 인버터에 의한 싸인파(sine-pulse wave) 구동이외에 스위칭 인버터에 의한 구형파(square pulse wave) 구동을 채용하며, 구동 주파수는 수 10 kHz의 저주파 구동을 채용한다.

도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 직하형 백라이트를 위한 본 발명의 형광램프의 배치 방식을 것이고, 도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 직하형 백라이트의 배치방식을 도시한 것이다. 이들 도 4a와 도 4b는 대면적 백라이트의 실현을 실시예로서 일정한 길이의 형광램프를 램프의 길이 방향으로 복수 개 배치하여 가로 방향으로 긴 대면적 백라이트를 실현하기 위함이다.

도 4a는 및 도 4b를 참조하면, 상기 형광램프의 외부전극 부분을 양쪽 가장자리에 배치하고, 냉음극 전극부분을 중앙에 위치하도록 하여 외부전극 부분의 비발광부에 의한 휘도의 불균일을 방지하였다.

도 5는 본 발명의 복합전극 형광램프(hybrid electrode fluorescent lamp;HEFL)와 양끝이 모두 외부전극으로 형성된 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp; EEFL) 단일관 각각에 대한 휘도와 공급 전력의 관계에 대한 실험 결과이다. 램프의 길이는 35 cm이며 직경은 2.6 mm인 동일한 크기의 램프를 사용하였다. 냉음극은 실린더형이며, 외부전극의 길이는 1.5 cm이다. 두 램프는 스위칭 회로 인버터에 의한 펄스파에 의한 구동이며, 구동 주파수는 40 kHz이다. 도 5의 실험결과는 동일한 입력전력에 대하여 복합전극 형광램프가 외부전극 형광램프에 비하여 2 배 정도의 고휘도를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 복합전극 형광램프의 예로서 도 6과 도 7은 종래의 냉음극 형광램프를 그대로 사용하되 병렬연결 구동을 실현하기 위하여 유리관의 외관에 벨트형의 외부전극을 설치한 것이다.

도 6는 제2 예에 따른 복합전극 형광램프이며, 종래의 냉음극 형광램프에서 한쪽의 냉음극은 그대로 사용하고, 다른 한쪽 끝의 외관에 벨트(belt)형 외부전극을 설치하여 사용하여도 도 1의 제1 에에 따른 복합전극 형광램프와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 경우에는 벨트형의 외부전극이 설치된 유리관 내부의 냉음극은 직접 전원과 연결하지 않고 프로팅(floating) 상태로 구동한다.

도 7a-7c는 각각 본 발명의 제3-제5의 복합전극 형광램프의 예로서 종래의 냉음극 형광램프의 유리관 중간 위치에 외관에 벨트형이나 반사판 쪽의 유리관 하단 면에 전극을 설치한 것이다. 이러한 외관 전극은 투명 도전체를 사용하여 전극부분의 비발광 문제를 해결할 수도 있다. 그러나 도 7과 같은 경우들은 외부전극의 위치에 따라서 방전의 쏠림 현상 등으로 휘도의 균일도가 문제가 된다. 또한 방전경로에 따른 전극간의 거리에 따른 방전 경로가 짧아지는 것을 감안하여 종래의 냉음극 형광관의 관내 기체 압력보다 더 큰 기체 압력을 필요로 한다. 또한 전원의 연결 방법에서 냉음극 전극과 외관전극 사이에서 방전되도록 구동하여야 한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 형광램프와 이를 채용한 백라이트는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 다수의 형광램프를 병렬연결방식으로 하나의 전원에 연결하여 구동이 가능하므로, 직하형 배치에 의한 백라이트에서 상호 인접하는 형광램프간의 구동 파형의 동기 불일치에 의한 전력 소모를 방지하며, 콘넥터를 사용하여 다수의 램프를 삽입 방식으로 연결할 수 있어 간편하다.

둘째, 종래의 냉음극 형광램프는 LC-공진형 인버터에 의해 구동이 된다. 그러나 본 발명의 복합전극 형광램프는 LC-공진향 인버터뿐만이 아니라 스위칭 회로 인버터로도 구동이 가능하다.

셋째, 종래의 냉음극 형광램프와 동일한 수준의 휘도를 달성하므로 외관전극 형광램프보다 배치되는 램프의 수를 줄일 수 있다.

넷째, 종래의 냉음극 형광램프나 외부전극 형광램프를 채용하여 제작된 백라이트보다 고효율을 달성한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관;

   상기 유리관의 일측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극; 및

   도전재로 구성되고, 상기 유리관의 타측단 외주면 단부를 감싸도록 배치되는 외부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합전극 형광램프.
2. 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관;

   상기 유리관의 양측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극; 및

   도전재로 구성되고, 상기 유리관의 일측단 외주면을 감싸도록 배치된 벨트형의 외부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합전극 형광램프.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 벨트형의 외부전극은, 유리관의 중간 외주면 부위에 한 개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 복합전극 형광램프.
4. 반사판;

   상기 반사판의 윗면에 다수개 병렬연결 배치되며, 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 일측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 타측단 외주면 단부를감싸도록 배치되는 외부전극으로 구성된 복합전극 형광램프; 및

   상기 복합전극 형광램프의 상부에 상기 반사판과 대향되게 배치되는 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
5. 반사판;

   상기 반사판의 윗면에 다수개 병렬연결 배치되며, 내주벽에는 형광체층이 도포되고, 방전기체가 주입되어 봉입되는 유리관, 상기 유리관의 양측단 내부에 배치되는 냉음극형 전극 및 도전재로 구성되고, 상기 유리관의 일측단 외주면을 감싸도록 배치된 벨트형의 외부전극으로 구성된 복합전극 형광램프; 및

   상기 복합전극 형광램프의 상부에 상기 반사판과 대향되게 배치되는 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 다수개 병렬연결된 형광램프는 사인파 또는 구형파 형태의 수십 kHz의 저주파 교류형 전원을 인가하여 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트.