KR20080046201A - 외부전극형 램프, 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 외부전극형 램프(2)는 내부에 방전매체가 봉입된 유리제의 방전용기(4)와 상기 방전용기의 외부에 설치된 제 1 외부전극(6) 및 제 2 외부전극(8)을 갖는다. 상기 제 1 외부전극은 상기 제 2 외부전극보다 면적이 크므로, 상기 제 1 외부전극과, 상기 제 1 외부전극과 상기 방전매체 사이에 있는 상기 방전용기부분을 포함하는 제 1 유전체 부분으로 구성되는 제 1 커패시터의 정전용량은, 상기 제 2 외부전극과, 상기 제 2 외부전극과 상기 방전매체에 있는 상기 방전용기부분을 포함하는 제 2 유전체 부분으로 구성되는 제 2 커패시터의 정전용량보다 크다. 그 결과, 점등회로의 고압출력을 상기 제 1 외부전극에 접속하고, 상기 제 2 외부전극을 접지하여 전압을 인가하면, 상기 방전용기의 내벽 중 상기 제 1 외부전극을 마주보는 부분의 대지전압이 종래의 램프보다 상승하여 방전이 되기 쉬워지므로, 암흑시동특성이 개선된다.

외부전극, 면적, 커패시터, 정전용량, 유전체, 암흑시동특성

Description

외부전극형 램프, 백라이트 유닛 및 액정표시장치{EXTERNAL ELECTRODE LAMP, BACKLIGHT UNIT, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 외부전극형 램프, 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 외부전극형 램프에서의 암흑시동특성을 개선하는 기술에 관한 것이다.

외부전극형 램프의 하나로 외부전극형 형광램프(EEFL : External Electrodes Fluorescent Lamp)가 있다. 외부전극형 형광램프는 냉음극 형광램프와 마찬가지로 열 음극 형광램프에 비하여 세경화(細徑化)에 적합하다. 따라서 박형화(薄型化)(소형화)가 요구되는 백 라이트 유닛의 광원으로 적합하게 이용되고 있다.

이 백라이트 유닛의 방식으로는, 대별해서, LCD 패널의 배면에 도광판을 두고, 그 도광판의 단면에 형광램프를 배치하는 에지 라이트 방식과, LCD 패널의 배면에 복수 개의 형광램프를 당해 배면에 병행하게 배열하는 직하 방식의 2종류가 있다. 양자를 비교한 경우, 일반적으로 에지 라이트 방식은 박형화와 발광 면의 휘도 균일성에 뛰어나지만 고휘도 화라는 점에서 불리하고, 한편, 직하 방식은 고휘도 화라는 점에서는 우수하나 박형화라는 점에서는 다소 불리하다고 할 수 있다.

따라서 고휘도 화에 중점이 두어지는 액정텔레비전에 이용되는 LCD 장치에서는 직하 방식을 채용하는 경우가 많다.

직하 방식의 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극 형광램프를 채용하면, 냉음극 형광램프 1개당 1대의 고주파 점등회로(인버터)가 필요해져서 비용상승으로 연결된다. 그래서 최근 관 형상을 한 유리 용기의 양단부 외주에 외부전극을 설치하고, 유리관 벽을 커패시턴스(capacitance)로서 이용하여, 유전체 배리어 방전에 의해 발광하는 외부전극형 형광램프의 개발이 활발하게 행해지고 있다(특허문헌 1). 당해 외부전극형 형광램프는 그 자신이 커패시턴스를 가지게 되므로 인버터 1대로 다수 개를 점등할 수 있고, 이에 의해 대폭적인 비용의 절감이 가능해지기 때문이다.

특허문헌 1 : 일본국 실개소 61-126559호 공보

그러나 전자발생원이 되는 전극을 방전공간에 갖지 않는 외부전극형 형광램프에는 암흑시동특성이 좋지 않다고 하는 문제가 존재한다. 즉, 암흑하에서는 시동에 필요한 전자의 수가 부족하여 시동불량을 일으킬 우려가 있다. 일반적인 백라이트 유닛에서는, 그 구조상의 이유에서 외부전극형 형광램프가 외래 광이 부족한 환경 하에서 사용된다. 따라서 백라이트 유닛에 사용되는 외부전극형 형광램프에서는 특히 이 문제가 현저해진다.

시동불량을 일으키지 않기 위해서는 외부전극에 인가하는 전압을 증대하면 된다. 그러나 그렇게 하면 이번에는 외부전극과 유리용기 사이의 전위 차가 공기의 절연파괴전압보다 커질 우려가 발생한다. 그 결과, 외부전극과 유리용기 사이에서 방전이 일어나서, 강한 산화력을 갖는 오존이 발생하게 된다.

또, 상기 암흑시동특성의 과제는 외부전극형 형광램프에 한정되지 않으며, 오로지 자외선을 그대로 이용하며, 예를 들어 살균용으로 이용되는 외부전극형 자 외선 램프 등에도 공통되는 과제이다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 방전개시를 위해 외부전극에 인가하는 전압을 종래보다 억제할 수 있는 외부전극형 램프, 당해 외부전극형 램프를 구비한 백라이트 유닛 및 당해 백라이트 유닛을 갖는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 외부전극형 램프는, 내부에 방전매체가 봉입되어 있는 방전용기와, 상기 방전용기 외부에 배치된 제 1 및 제 2 외부전극을 갖는 외부전극형 램프로, 상기 제 1 외부전극과, 당해 제 1 외부전극과 상기 방전매체 사이에 존재하는 상기 방전용기부분을 포함하는 제 1 유전체 부분으로 구성되는 제 1 커패시터의 정전용량이, 상기 제 2 외부전극과, 당해 제 2 외부전극과 상기 방전매체 사이에 존재하는 상기 방전용기부분을 포함하는 제 2 유전체 부분으로 구성되는 제 2 커패시터의 정전용량보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 백라이트 유닛은, 상기 외부전극형 램프와, 상기 제 1 및 제 2 외부전극 사이에 교번전압(alternating voltage)을 인가하는 점등회로 유닛으로, 당해 교번 전압의 적어도 반주기에서 상기 제 1 외부전극 쪽이 상기 제 2 외부전극보다 고 전위가 되는 전압을 상기 제 1 및 제 2 외부전극에 인가하는 점등회로 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 액정표시장치는, 백라이트 유닛이 복수 개의 상기 외부전극형 램프를 수납하는 외위기(envelope)를 가지며, 액정 디스플레이 패널과, 상기 외위기가 상기 액정 디스플레이 패널의 배면에 배치되어 있는 상기 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 외부전극형 램프에 의하면, 제 1 외부전극을 포함하는 제 1 커패시터의 정전용량이 제 2 외부전극을 포함하는 제 2 커패시터의 정전용량보다 크므로, 예를 들어 점등회로의 고압출력을 제 1 외부전극에 접속하고, 다른 쪽을 접지하여 제 2 외부전극에 접속함으로써, 양 커패시터의 정전용량이 거의 동일한 종래의 외부전극형 램프에 비하여 제 1 외부전극에 대향 하는 방전용기 내벽의 대지 전위가 상승하게 된다. 그 결과, 양 외부전극 사이에 인가하는 전압의 크기가 동일하면, 종래보다 방전이 개시되기 쉬워지고, 암흑시동특성이 개선되게 된다. 환언하면, 방전개시를 위해 제 1 및 제 2 외부전극 사이에 인가하는 전압을 종래보다 억제할 수 있게 된다.

도 1은 실시 예 1에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 2는 외부전극형 램프의 등가 회로를 나타내는 도면이다.

도 3은 외부전극형 램프의 관 축 방향에서의 전위곡선(방전개시 전)을 나타내는 도면이다.

도 4는 외부전극형 형광램프의 시동전압과 휘도 균일성에 관한 시험결과를 나타내는 도면이다.

도 5는 실시 예 2에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 6은 실시 예 3에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 7은 실시 예 4에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 8은 실시 예 5에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 9는 실시 예 6에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 10은 실시 예 7에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 11은 실시 예 8에 관한 외부전극형 형광램프의 절반 단면도이다.

도 12는 실시 예에 관한 백라이트 유닛의 개략 구성을 나타내는 사시 도이다.

도 13은 상기 백라이트 유닛의 블록 도이다.

도 14는 상기 백라이트 유닛에서의 외부전극형 형광램프의 착탈 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

도 15는 상기 백라이트 유닛 내에서의 외부전극형 형광램프의 배열의 변형 예를 나타내는 도면이다.

도 16은 상기 실시 예에 관한 백라이트 유닛을 사용한 액정텔레비전의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 17은 실시 예 10에 관한 외부전극형 형광램프를 나타내는 도면이다.

도 18은 도 17에서의 A부의 상세도이다.

도 19는 실시 예 11에 관한 외부전극형 형광램프의 일부 단면도이다.

도 20은 실시 예 12에 관한 외부전극형 형광램프의 일부 단면도이다.

도 21은 실시 예 13에 관한 외부전극형 형광램프의 일부 단면도이다.

도 22는 실시 예 14에 관한 외부전극형 형광램프를 나타내는 도면이다.

도 23은 외부전극의 일례를 나타내는 도면이다.

(부호의 설명)

2, 20, 28, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 100, 110, 120, 130, 140 외부전극형 형광램프

4, 26, 34, 118, 138, 142 유리용기

6, 22, 30, 102, 112, 122, 146 제 1 외부전극

8, 24, 32, 104, 148 제 2 외부전극

38 형광체 막

42 보호막

46, 50, 54 형광체 막

56 백라이트 유닛

76 액정텔레비전

78 액정표시패널

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시 예 1)

도 1은 실시 예 1에 관한 외부전극형 형광램프(2)(이하, 형광램프(2)라 한다)의 개략 구성 등을 나타내는 절반(half section) 단면도이다. 여기서, 도 1을 포함하는 모든 도면에서 각 구성 부재 사이의 축척은 통일되어 있지 않다.

형광램프(2)는 방전용기의 일례로서의 유리용기(4)를 갖는다. 유리용기(4)는 가늘고 긴 원통형을 한 유리관의 양단이 기밀상태로 밀봉되어 이루어지는 것이다. 유리용기(4)의 재료에는, 예를 들어 붕규산 유리(borosilicate glass), 석영유리(quartz glass), 소다유리(soda glass), 납유리(lesd glass) 등이 이용된다. 또, 액정표시장치의 백라이트용 광원으로 이용하는 경우의 유리용기(4)의 외경은 1~20㎜ 정도, 유리용기(4)의 외경과 내경의 차의 절반값, 즉 유리용기(4)의 두께는 0.1~2㎜ 정도로 설정된다. 또, 상기에 기재한 유리재료를 선택한 경우에서의 유리용기(4)(당해 유리재료)의 비 유전율은 3~10의 범위가 된다.

유리용기(4)의 양단부분 외주에는 제 1 외부전극(6)과 제 2 외부전극(8)이 형성되어 있다. 제 1 외부전극(6)은 그 폭 W1(유리용기(4)의 관 축 X1 방향에서의 길이 W1)으로 유리용기(4)의 전체 둘레를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또, 도시하지는 않았으나, 제 1 외부전극(6)은 2층 구조를 하고 있다. 당해 2층 중 유리용기(4)에 가까운 쪽은 은(Ag) 페이스트 막이고, 먼 쪽은 납(Pb) 프리 땜납 막(lead-free solder film)이다. 마찬가지로 제 2 외부전극(8)도 폭 W2(유리용기(4)의 관 축 X1 방향에서의 길이 W2)으로 유리용기(4)의 전체 둘레를 둘러싸도록 형성되어 있고, 유리용기(4) 측에서 순서대로 은 (Ag) 페이스트 막, 납(Pb) 프리 땜납 막이 적층 되어서 이루어지는 2층 구조를 갖는다. 여기서, 종래와는 달리, W1과 W2의 대소관계를 W1 > W2로 하고 있으나, 이와 같이 한 이유에 대해서는 후술한다. 또, 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8)은 상기 예에 한정되지 않으며, 예를 들어, 동, 알루미늄 등으로 이루어지는 금속 테이프를 유리용기(4)의 외주에 접착하여 형성해도 상관없다.

유리용기(4) 내주 면에서의 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8)과 대향하는 부분을 포함하는 대략 전면에는 보호막(10)이 형성되어 있다. 보호막(10)은 금속산화물 입자의 집합체로 이루어진다. 금속산화물로는, 예를 들어 산화이트륨(Y₂O₃)이나 알루미늄(Al₂O₃)을 이용할 수 있다.

보호막(10)의 내측에 적층 하여 형광체 막(12)이 형성되어 있다. 유리용기(4)의 길이방향(관 축 X1 방향)에서의 형광체 막(12)의 형성범위는 제 1 외부전극(6)과 제 2 외부전극(8) 사이이다. 또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 형광체 막(12)의 일부가 제 1 외부전극(6) 및 제 2 외부전극(8)과 대향 하는 유리용기(4)의 내주면 부분에 걸쳐 있어도 상관없다. 형광체 막(12)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 3종의 희토류 형광체를 포함하고, 전체로서 백색 발광한다. 각 색 형광체로는, 예를 들어 적색 형광체에 YOX(Y₂O₃:Eu³⁺), 녹색 형광체에 LAP(LaPO₄:Ce^{3 +}, Tb^{3 +}), 청색 형광체에 BAM(BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu²⁺)를 이용할 수 있다.

또, 유리용기(4) 내에는 방전매체로 소정 양의 수은과 소정 압력의 혼합 희 가스(rare gas)가 봉입되어 있다. 혼합 희 가스로는, 예를 들어 네온과 아르곤의 혼합가스를 이용할 수 있다.

상기의 구성으로 이루어지는 형광램프(2)에서 고주파 점등회로(14)에 의해 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8)에 고주파 전압이 인가되면, 유리용기(4) 내의 기밀 밀봉공간(방전공간)에 방전현상이 발생하여 자외선이 방출되고, 당해 자외선이 형 광체 막(12)에 의해 가시광으로 변환되어서 유리용기(4) 외부로 방출된다. 즉, 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8)에 고주파, 고전압의 교류전압을 인가하면, 유전체인 유리용기(4)에서 제 1 및 제 2 외부전극의 바로 아래의 유리부분에 유전분극(dielectric polarization)이 발생하고, 그 부분의 내벽이 전극으로서 작용한다. 이에 의해, 유리용기(4) 내에 고전압이 도입되어서 유리용기(4) 내에 유전체 배리어 방전이 발생하는 것이다. 이와 같이 유전체 배리어 방전은 방전공간이 유전체(유리용기(4))에 둘러싸여 있어서, 플라스마에 전극이 직접 노출되지 않는 방전이다.

그러나 이와 같이 전자발생원이 되는 전극을 방전공간에 갖지 않는 외부전극형 형광램프에는, 상술한 바와 같이, 암흑시동특성이 좋지 않다고 하는 문제가 존재한다. 본원 발명자는 외부전극에 인가하는 전압을 필요 이상으로 증대시키지 않고도 암흑시동특성을 개선할 수 있는 수단(발명)에 이르는 과정에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다.

도 2 (a)는 종래의 외부전극형 램프의 등가 회로를 나타내는 도면이다. 또, 여기에서는, 종래의 외부전극형 램프로 유리용기 내벽에 보호막이나 형광체 막 등이 형성되어 있지 않은 것을 예로 들어서 설명한다.

일반적으로 외부전극형 램프에서 방전개시 전의 상태는 도 2 (a)에 도시한 것과 같은 등가 회로로 나타낼 수 있다. 즉, 양 외부전극과 당해 양 외부전극에 대응하는 유리용기 부분에 의해 형성되는 커패시터 Ce와 방전매체에 의해 형성되는 커패시터 Cd가 직렬로 접속된 회로구성으로 간주 된다. 또, 도 2에서 사용한 부호 「Ce」, 「Cd」를 이하의 설명에서 정전용량을 나타내는 양 기호(quantifier)로서도 사용한다.

여기서, 설명의 편의상, 도 2 (b)에 도시하는 바와 같이, 양 외부전극 부분의 커패시터 Ce를 하나의 커패시터로 표현하고, 외부전극형 램프 전체의 정전용량을 Ct라고 하면,

Ct = (Ce×Cd)/(Ce+Cd) … (1)

로 표시된다.

또, 외부전극형 램프 전체에 인가되는 전압을 Vt, 커패시터 Ce에 인가되는 전압을 Ve, 커패시터 Cd(방전매체)에 인가되는 전압을 Vd라고 하면,

Vt = Ve+Vd …(2)

Vd = Vt×{Ce/(Ce+Cd)} …(3)

의 관계가 성립한다.

전압 Vt를 증대시키지 않고도 암흑시동특성을 좋게 하기 위해서 Vd를 증대시키려면 식 (3)에서 Cd를 작게 하거나 Ce를 크게 하면 된다는 것을 알 수 있다.

그러나 Cd는 양 전극 간 거리에 반비례하므로, Cd를 작게 한다고 하는 것은 양 전극 간 거리를 크게 하는 것과 다름없으며, 그러한 경우에는 방전개시전압의 증대를 초래하게 된다.

한편, Ce는, 유리용기의 두께를 De, 유리용기의 비 유전율을 εe, 외부전극의 실효면적(외부전극이 방전매체에 면하고 있는 부분의 면적)을 Se라고 하면,

Ce = (εe×Se)/2De …(4)

로 표시된다. 따라서, εe 및 Se를 크게 하고 De를 작게 하면 Ce를 크게 할 수 있으나, 지나치게 Ce를 크게 하면 램프의 점등 중에서의 방전전류가 증대하여 과도한 온도상승이나 발광효율의 저하를 초래한다.

여기서, 본원발명자가 예의연구를 한 결과, 한쪽의 외부전극(제 1 외부전극)과, 당해 제 1 외부전극과 방전매체 사이에 존재하는 유리용기 부분에 의해 구성되는 커패시터를 제 1 커패시터로 하고, 다른 쪽의 외부전극(제 2 외부전극)과, 당해 제 2 외부전극과 방전매체 사이에 존재하는 유리용기 부분에 의해 구성되는 커패시터를 제 2 커패시터로 하며, 제 1 커패시터의 정전용량을 C1, 제 2 커패시터의 정전용량을 C2로 한 경우에, 종래에는 C1과 C2가 대략 동일(C1≒C2)하였던 것을, C2보다도 C1쪽을 크게 하고(C1>C2), 제 1 외부전극을 점등회로의 고압 측에 접속하고, 제 2 외부전극을 점등회로의 접지(GND) 측에 접속함으로써, 램프 전체에 인가하는 전압을 증대시키지 않고도 암흑시동특성을 개선할 수 있게 된다는 사실을 발견하였다.

이 사실을 도 3을 참조하면서 설명한다.

도 3은 유리용기의 관 축 방향을 횡축으로 하고, 관 축 방향에서의 제 1 외부전극-유리용기-방전매체-유리용기-제 2 외부전극의 각 부위에서의 전위를 종축으로 하여 묘사한 전위곡선이다. 도 3에서는 종래의 외부전극형 램프의 전위곡선을 점선으로 나타내고, 본 발명의 외부전극형 램프의 전위곡선을 실선으로 나타내고 있다.

외부전극형 램프를 백라이트 유닛의 하우징(housing) 내에 설치하여 사용하 는 경우, 유리용기는 당해 유닛 내에 존재하는 금속 프레임 등의 근접도체 및 접지(GND)라인 사이에서 정전용량을 갖게 된다. 따라서, 한 쌍의 외부전극 내의 한쪽의 외부전극에 착안하면(여기에서는, 제 1 외부전극이라 한다), 제 1 외부전극에 대향 하는 유리용기의 내벽 위치에서의 접지 전위가 높을수록 시동에 유리해진다.

제 1 외부전극과 제 2 외부전극 사이에 인가하는 전압의 크기가 동일한 경우, 정전용량 C1을 정전용량 C2보다 크게 함으로써, 본 발명의 외부전극형 램프의 제 1 외부전극에 대향 하는 유리용기의 내벽 부분의 접지 전위 Vb는 종래의 외부전극형 램프의 제 1 외부전극에 대향 하는 유리용기의 내벽 부분의 대지 전위 Va보다 높아진다. 따라서 본 발명에 의하면, 외부전극에 인가하는 전압을 증대시키지 않고도 암흑시동특성을 개선할 수 있다. 환언하면, 종래와 동등한 암흑시동특성을 종래보다 더 낮은 방전개시전압(양 외부전극에 인가하는 전압)에 의해 얻을 수 있게 된다.

여기서, 정전용량 C1은 다음 식에 의해 얻을 수 있다.

C1 = (ε1×S1)/d1 …(5)

ε1 : 제 1 외부전극과 방전매체 사이에 존재하는 유전체(여기에서는 유리용기만)의 비 유전율

S1 : 제 1 외부전극의 유효면적(방전매체에 면하는 부분의 면적)

d1 : 상기 유전체의 평균 두께

또, 정전용량 C2는 다음 식에 의해 얻을 수 있다.

C2 = (ε2×S2)/d2 …(6)

ε2 : 제 2 외부전극과 방전매체 사이에 존재하는 유전체(여기에서는 유리용기만)의 비 유전율

S2 : 제 2 외부전극의 유효면적(방전매체에 면하는 부분의 면적)

d2 : 상기 유전체의 평균 두께

일반적으로 ε1=ε2가 되므로, C1 > C2를 실현하기 위해서는 식 (5), (6)에서 S1 > S2로 하거나, d1 < d2로 하면 된다. 또는, 이들을 조합해도 된다(즉, S1 > S2이고, 또한, d1 < d2로 해도 된다).

도 1에 도시한 실시 예의 형광램프(2)에서는 S1 > S2로 함으로써 C1 > C2를 실현하며, 이에 의해서 암흑시동특성을 개선하는 것으로 한 것이다. 또, 형광램프(2)에서는, S1 > S2로 하기 위해서 외부전극의 관 축 방향에서의 길이의 변경만으로도 가능하므로, 외부전극 이외에는 일반적인 형광램프와 동일한 것을 이용할 수 있다는 이점이 있다.

또, 형광램프(2)(도 1 참조)에서는 제 1 외부전극(6) 및 제 2 외부전극(8)과 방전매체 사이에는 유전체로 유리용기(4)뿐만 아니라 보호막(10)도 존재한다. 즉, 유리용기(4)뿐만 아니라 보호막(10)도 제 1 및 제 2 커패시터의 구성요소가 된다. 따라서 제 1 외부전극과 방전매체 사이에 존재하며, 적어도 유리용기(4) 부분을 포함하는 유전체 부분을 제 1 유전체 부분으로 정의하고, 제 2 외부전극과 방전매체 사이에 존재하며, 적어도 유리용기(4) 부분을 포함하는 유전체 부분을 제 2 유전체 부분으로 정의한다. 이 정의하에서, 상기 d1을 제 1 유전체 부분의 평균 두께, 상기 d2를 제 2 유전체 부분의 평균 두께라고 한다.

여기서, 본원 발명자는 종래의 외부전극형 램프에서의 제조상의 이유에서 발생하는 C1과 C2 사이의 값의 편차에 대하여 조사하였다. 당해 편차의 주요 원인으로, 유리용기의 두께 편차 및 외부전극의 관 축 방향의 길이(이 조사에서 「전극 길이」라 한다)의 편차를 생각할 수 있다.

먼저, 전체 길이 880㎜의 외부전극형 램프에서 양 외부전극이 존재하는 위치에서의 유리용기의 두께 편차에 대하여 시료램프를 10개 준비하여 조사하였다. 또, 당해 시료램프에서의 유리용기의 내경 a의 설계 값은 2.90㎜이고, 외경 b의 설계 값은 4.00㎜이다.

하나의 외부전극부분에 의해 구성되는 커패시터의 정전용량 C는,

C = 2πε₀L/{In(b/a)} …(7)

로 표시되므로, 양 외부전극부분에서의 정전용량의 비는, 전극 길이 L이 동일하면, 식 (7)에서 알 수 있듯이 ln(b/a)의 비로 표시된다.

그래서, 각 시료램프에 대하여, 양단부의 유리용기부분의 내경 a와 외경 b를 측정하고, 그 측정치로부터 ln(b/a)을 산출하였다. 그리고 얻어진 2개의 산출 값이 작은 쪽의 값을 큰 쪽의 값으로 나누어서 정전용량 비(백분율)를 구했다. 구해진 10개의 정전용량 비의 평균값 AVG는 98.9%이고, 3σ=2.75%였다. 따라서 유리용기의 두께에 기인하여 정전용량 비는 100%~96.1%(=AVG-3σ) 사이에서 편차가 생기게 된다.

또, 외부전극을 스크린 인쇄에 의해 형성하는 경우, 전극 길이 L의 공차는 ±0.1㎜ 정도가 된다. 따라서 전극 길이 L의 설계 값을 20㎜로 하면, 전극 길이의 편차에 기인하는 정전용량 비의 편차는 최대 99.0(=20.1/19.9)%가 된다.

따라서 유리용기의 두께와 전극 길이의 양쪽을 고려한 경우의 정전용량 비는 100%~95.1(=96.1×99.0)% 사이에서 편차가 생기게 된다.

즉, 종래의 외부전극형 램프에서도 100 > C2/C1 ≥ 95.1%의 범위에서 C1 쪽이 C2보다 큰 것이 존재하게 된다.

그래서, 본 실시 예에서의 외부전극형 램프의 C2/C1의 값은 95.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 범위로 설정함으로써 종래의 외부전극형 램프보다 방전개시전압을 낮출 수 있기 때문이다. 즉, 본 실시 예에서 C1을 C2보다도 크게 한다는 것은, C1과 C2가 동일하게 통상적으로 제조한 결과 얻어지는 외부전극형 램프에서 발생하는 C1과 C2의 차이보다도 큰 차이를 C1과 C2 사이에 갖게 하는 것을 의미한다.

C2/C1의 값을 작게 설정하면 할수록, 환언하면, C1을 C2보다 크게 하면 할수록 방전개시전압을 낮추거나, 또는 암흑시동특성을 좋게 할 수 있게 된다. 그러나 C2/C1의 값이 작아짐에 따라서, 즉, C1과 C2의 차이가 커짐에 따라서, 외부전극형 형광램프의 관 축 방향으로 휘도가 서서히 변화하는, 소위 휘도 경사의 정도가 커진다고 하는 현상이 발생한다. 즉, 본 예의 경우에는 큰 정전용량 C1의 제 1 커패시터 측에서 작은 정전용량 C2의 제 2 커패시터 측으로 갈수록 휘도가 저하한다.

그래서, 본원 발명자는 C2/C1을 변화시킨 경우의 시동전압의 강하효과에 더하여, 휘도 경사가 발생하는 정도를 조사하기 위해서 시험을 하였다.

시험에 제공된 외부전극형 형광램프(이하, 「시험램프」라 한다)는, 보호막(10)(도 1)을 갖지 않는 것 이외에는 도 1에 도시한 실시 예 1의 형광램프(2)와 기본적으로 동일한 구성을 하고 있다. 또, 편의상 도 1에 부여한 부호를 시험램프의 설명에 이용한다.

시험램프의 구체적인 사양은 이하와 같다.

유리용기(4)는 붕규산 유리로 이루어진다. 유리용기(4)의 전체 길이는 880㎜, 외경은 3.0㎜, 내경은 2.0㎜이다.

형광체 막(12)을 구성하는 형광체로는 적 YOX, 녹 LAP, 청 BAM의 3종류를 사용하며, 전체적으로 백색발광시키는 것으로 하였다.

유리용기(4)의 내부에는 수은과 혼합 희 가스가 봉입되어 있다. 혼합 희 가스는 네온을 95% 아르곤을 5%로 하고, 8kPa의 압력으로 봉입되어 있다.

제 1 외부전극(6) 및 제 2 외부전극(8) 모두 동 테이프(3M사제, CU-35C)를 유리용기(4)의 전체 둘레에 걸쳐서 감아서 형성하였다. 여기서 C2/C1의 값이 다른 시험 램프를 제작하기 위해서, 제 1 외부전극(6)의 폭 W1과 제 2 외부전극(8)의 폭 W2의 크기가 다른 조합으로 이루어지는 4개의 하기 시험램프 A, B, C, D를 제작하였다.

또한, 외부전극은 통상 신뢰성 확보를 위해서 전술한 바와 같이 은(Ag) 페이스트 막과 납(Pb) 프리 땜납 막으로 구성되나, C2/C1을 파라미터로 하여 초기특성을 검토하는 본 검토에서는 동 테이프를 사용해도 문제가 없으며, 동 테이프는 시험을 간편하게 하기 위해서 이용하였다. 중요한 점은 제 1 외부전극(6)과 제 2 외 부전극(8)을 동일한 외부전극재료로 하는 것이다.

시험램프 A(C2/C1=100%) : W1=30㎜, W2=30㎜

시험램프 B(C2/C1= 71%) : W1=35㎜, W2=25㎜

시험램프 C(C2/C1= 50%) : W1=40㎜, W2=20㎜

시험램프 D(C2/C1= 10%) : W1=50㎜, W2=10㎜

또, 이 시험램프는 상기와 같이 그 유리용기(4)가 길기 때문에, 도 1에서 일 점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 2개의 점등회로(16, 18)를 이용하여, 동 도면에 나타낸 것과 같이 양 외부전극(6, 8)에 접속하는 것으로 하였다. 2개의 점등회로(16, 18)의 전압은 동일한 진폭, 동일한 주파수(60㎑)이다. 또, 전압 파형은 정현파이고, 양 점등회로(16, 18) 사이의 위상 차를 180°로 하고 있으므로, 제 1 외부전극(6)과 제 2 외부전극(8) 사이의 전위 차는 동일한 점등회로를 1개 이용한 경우(실선으로 나타낸 것과 같은 경우)의 2배가 되어, 대지간 전위를 올리지 않고도 유리용기(4)에 인가하는 전압을 올릴 수 있다. 이와 같은 회로구성으로 한 경우에도, 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8) 사이에 인가되는 고주파 교번 전압의 반주기에서 제 1 외부전극(6) 쪽이 제 2 외부전극(8)보다 고 전위가 되므로, 도 3을 이용하여 설명한 것과 동일한 이유에 의해 시동전압의 강하효과는 얻을 수 있다.

시동전압의 측정시에는 상기 4개의 각 시험램프 A, B, C, D를 암막으로 덮어서, 당해 암막 내의 조도를 0.1룩스 이하로 하였다.

시동전압의 측정에는 오실로스코프(oscilloscope)(레크로이제(LeCroy Corp.), Wave Pro 7200)를 이용하고, 당해 오실로스코프에 1000:1의 고전압 프로 브(테크트로닉제(Tektronix,Inc.), P6015A)를 접속하여 측정하였다.

또, 휘도 경사의 정도를 조사하기 위해서, 유리용기(4)의 제 1 외부전극(6) 측의 측단에서 각각 관 축 방향으로 147㎜, 293㎜, 440㎜, 587㎜, 733㎜의 5개 지점의 위치에서의 휘도를 휘도계(탑콘테크노하우스제(Topcon Technohouse Corp.)BM8)를 이용하여 측정하였다. 그리고, 각 시험램프에 대하여 측정한 5개 지점에서의 휘도로부터 (최소값)/(최대값)을 산출하고, 이 산출 값을 휘도 경사의 정도를 나타내는 지표(휘도 균일성 정도(luminance uniformiti))로 한다. 휘도 균일성 정도(%)의 값이 작을수록 휘도 경사의 정도가 크고, 반대로 휘도 균일성 정도의 값이 클수록 휘도 경사의 정도가 작은 것을 나타낸다.

시험결과를 도 4 (a)에 나타낸다. 또, 측정결과는 각 시험램프당 10회 측정한 결과의 평균값이다.

도 4 (a)에서, 시동전압 상대 값은 시험 램프 A(종래 램프에 상당)의 시동전압의 측정값을 100으로 한 경우의 각 시험램프 B, C, D(실시 예 램프에 상당)의 시동전압의 측정값의 비율을 백분율로 나타낸 것이다.

도 4 (a)에 의거하여, C2/C1에 대한 시동전압 상대 값의 변화모습을 나타내는 그래프를 도 4 (b)에 나타내고, 마찬가지로 휘도 균일성 정도의 변화의 모습을 나타내는 그래프를 도 4 (c)에 나타낸다.

도 4 (b)로부터, C2/C1의 값이 작아짐에 따라서 시동전압이 저하하고, 암흑시동특성이 좋아지는 것을 알 수 있다. 한편, 도 4 (c)로부터, C2/C1의 값이 작아짐에 따라서 휘도 균일성 정도가 낮아진다는(즉, 휘도 경사의 정도가 커진다는) 것 을 알 수 있다.

상기의 결과에 의하면, C2/C1은 95% 이하이고 43% 이상인 것이 바람직하다.

95% 이하로 하는 것은, 전술한 바와 같이, 이 범위로 C1과 C2의 비를 설정함으로써 적어도 종래의 외부전극형 램프보다 방전개시전압을 낮출 수 있기 때문이다.

43% 이상으로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 액정표시장치의 백라이트 유닛의 광원으로 실시 예의 형광램프를 사용하는 경우에는 일반적으로 50% 이상의 휘도 균일성이 요구된다. 여기서, C2/C1 = 43%일 때에 휘도 균일성은 50%가 되며, 따라서 C2/C1이 43% 이상이면 50% 이상의 휘도 균일성을 확보할 수 있기 때문이다.

또, C2/C1은 77% 이하가 바람직하다. 95% 이하이면 종래보다 방전개시전압을 낮출 수는 있으나, 액정표시장치 등의 실제 사용을 고려한 경우에는 적어도 시동전압 상대 값을 85% 이하로 하는 것이 바람직하기 때문이다.

(실시 예 2)

실시 예 1에서는 제 1 외부전극(6)의 폭 W1을 제 2 외부전극(8)의 폭 W2보다 크게 함으로써 제 1 외부전극(6)의 유효 면적이 제 2 외부전극(8)의 유효면적보다 크게 하여, C1을 C2보다 크게 하였다(도 1 참조).

이에 대하여, 실시 예 2의 외부전극형 형광램프(20)(이하, 「형광램프(20)라 한다」에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 양 외부전극(22, 24)의 폭은 동일하게 하고, 제 2 외부전극(24)이 설치되는 유리용기부분(26B)의 직경(둘레길이)보다 제 1 외부전극(22)이 설치되는 유리용기부분(26A)의 직경(둘레길이)을 두껍게(길게) 함으로써 제 1 외부전극(22)의 유효 면적이 제 2 외부전극(24)의 유효면적보다 크게 하였다.

이에 의해, 형광램프에서의 관 축 방향의 발광길이가 동일하면, 실시 예 1보다 형광램프의 전체 길이를 단축할 수 있다. 환언하면, 형광램프의 전체 길이가 동일하면, 실시 예 1보다 발광길이를 길게 할 수(발광면적을 넓힌다) 있다.

또, 도 5에 도시한 형광램프(20)에서 실시 예 1의 형광램프(2)와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부여를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 3)

상기 실시 예 1, 2에서는 모두 제 1 외부전극의 유효 면적이 제 2 외부전극의 유효 면적보다 크게 함으로써 C1을 C2보다 크게 하였다.

이에 대하여, 이하의 실시 예의 외부전극형 형광램프에서는 제 1 외부전극을 포함하는 제 1 커패시터에서의 제 1 유전체 부분의 평균 두께 d1을 제 2 외부전극을 포함하는 제 2 커패시터에서의 제 2 유전체 부분의 평균 두께 d2보다 상대적으로 작게 함으로써 C1을 C2보다 상대적으로 크게 하였다.

도 6에 도시한 실시 예 3의 외부전극형 형광램프(28)(이하,「형광램프(28)라 한다」에서는, 제 1 외부전극(30)이 설치되는 유리용기부분(34A)의 두께를 제 2 외부전극(32)이 설치되는 유리용기부분(34B)의 두께보다도 얇게 함으로써 d1을 d2보다 작게 하였다. 구체적으로는, 유리용기(34)의 전체 길이에 걸쳐서 내경은 대략 균일하게 하는 한편, 제 1 외부전극(30)이 설치되는 유리용기부분(34A)의 외경을 작게 하였다. 또, 형광램프(28)에서 실시 예 1의 형광램프(2)와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

이에 의해, 제조 프로세스를 크게 바꿀 필요가 없어서 비용 절감을 할 수 있다.

본원 발명자는 실시 예 3에 관한 형광램프(28)의 실시 예 램프를 제작하여 시동전압을 측정하였다. 당해 실시 예 램프는 상기한 시험 램프 A와는 제 1 외부전극(30)이 설치되는 유리용기부분(34A)의 외경이 다른 것 이외에는 동일한 구성이다. 당해 실시 예 램프에서 제 1 외부전극(30)이 설치되는 유리용기부분(34A)의 외경은 2.4㎜로 하였다.

시동개시전압의 측정환경 및 측정기구 등도 상술한 시험과 동일하게 하였다. 측정 결과, 실시 예 3에 관한 실시 예 램프의 시동전압은 2,140[V]로 나타났다. 즉, 종래 램프에 상당하는 시험 램프 A의 시동전압 2850[V](도 4 (a) 참조)보다 낮다는 것이 검증되었다.

(실시 예 4)

실시 예 4의 외부전극형 형광램프(36)(이하, 「형광램프(36)」이라 한다)에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 형광체 막(38)을 제 2 외부전극(32) 측에 설치함으로써 d2를 d1보다 크게 하였다. 형광체 막(38)의 비 유전율은 3이고, 유리용기(4)의 비 유전율은 5이다. 즉, 형광체 막(38)의 비 유전율은 유리용기의 비 유전율과 동등하거나 그 이하이므로, d2를 크게 함으로써 C2를 C1보다 작게 할 수 있는 것이다.

이에 의해, 램프 외관이 대칭형이 되어서, 종래의 백라이트 유닛의 하우징의 사용이 가능해진다.

또, 형광램프(26)에서 지금까지 설명한 어느 하나의 실시 예의 형광램프와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 5)

실시 예 5의 외부전극형 형광램프(40)(이하, 「형광램프(40)」이라 한다)에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 2 외부전극(32)에 면하는 부분의 보호막(42)의 두께를 제 1 외부전극(30)에 면하는 부분의 보호막(42)의 두께보다 두껍게 함으로써 d2를 d1보다 크게 하여, C2를 C1보다 작게 하였다.

이에 의해, 보호막 재료는 통상적으로 형광체 재료보다도 염가이므로 실시 예 4보다 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또, 형광램프(40)에서 지금까지 설명한 어느 하나의 실시 예의 형광램프와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 6)

실시 예 6에 관한 외부전극형 형광램프(44)(이하, 「형광램프(44)」라 한다)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 형광체 막(12)과 유리용기(4)의 내벽 사이에 유전체 막(46)을 설치한 구성으로 하고 있다.

유전체 막(46)을 형성하는 유전체 재료로는, 예를 들어 산화티탄의 미립자(비 유전율 100)를 이용할 수 있다. 이와 같은 재료를 이용함으로써 당해 유전체 막(46)은 가시광은 투과하고 자외광을 흡수하는 성질을 갖게 된다. 그 결과, 자외광이 유리용기(4)의 외부로 방사되는 것을 가능한 한 방지할 수 있고, 이로써 형광램프(44)가 설치되는 기구에서 당해 형광램프(44)의 주변에 존재하는 부재의 열화를 방지할 수 있게 된다.

형광램프(44)에서는 유전체 막(46)을 제 2 외부전극(32) 측에 설치함으로써 d2를 d1보다 크게 하였다. 유전체 막(46)의 비 유전율은 상기와 같이 유리용기의 비 유전율과 동등하거나 그 이하이므로, d2를 크게 함으로써 C2를 C1보다 작게 할 수 있다.

또, 유전체 막(46)을 형성하는 유전체 재료로는, 예를 들어 산화알루미늄의 미립자(비 유전율 8.5)를 이용해도 상관없다. 이와 같은 재료를 이용함으로써, 당해 유전체 막(46)은 가시광은 투과하고 자외광은 반사하는 성질을 갖게 된다. 그 결과, 자외광이 유리용기(4)에 흡수되지 않고, 효율 좋게 형광체 막(12)에서 가시광으로 변환되므로, 가시광의 휘도를 향상할 수 있게 된다.

또, 형광램프(44)에서 지금까지 설명한 어느 하나의 실시 예의 형광램프와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 7)

실시 예 7의 외부전극형 형광램프(48)(이하, 「형광램프(48)」라 한다)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 형광체 막(12)과 방전매체(도시생략) 사이에 유전체 막(50)을 설치한 구성으로 하고 있다.

유전체 막(50)을 형성하는 유전체 재료로는, 예를 들어 석영 유리(비 유전율 3)를 이용할 수 있다. 이와 같은 재료를 이용함으로써 당해 유전체 막(50)은 가시광과 자외광을 투과하고, 플라스마에서 형광체 막(12)을 보호하는 성질을 갖게 된다. 그 결과, 형광체 막(12)이 방전 플라스마에 노출되어 열화 하는 것을 가능한 한 방지할 수 있다.

형광램프(48)에서는 유전체 막(50)을 제 2 외부전극(32) 측에 설치함으로써 d2를 d1보다 크게 하였다. 유전체 막(50)의 비 유전율은 상기와 같이 유리용기의 비 유전율과 동등하거나 그 이하이므로, d2를 크게 함으로써 C2를 C1보다 작게 할 수 있다.

또, 형광램프(48)에서 지금까지 설명한 어느 하나의 실시 예의 형광램프와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 8)

실시 예 8에 관한 외부전극형 형광램프(52)(이하, 「형광램프(52)」라 한다)에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제 2 외부전극(32)과 유리용기(4)의 외주 사이에 유전체 막(54)을 설치하여, d2를 d1보다 크게 하였다. 유전체 막(54)을 형성하는 재료에는 유전체 페이스트(아사히 글래스제(Asahi Glass Co.))(비 유전율 8~12)로 이루어지는 유리 페이스트를 이용할 수 있다.

이에 의해, 유전체 페이스트의 두께 및 재료를 바꾸기는 용이하므로, C2/C1의 값을 자유롭게 변화시킬 수 있게 된다.

또, 형광램프(52)에서 지금까지 설명한 어느 하나의 실시 예의 형광 램프와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 9)

이어서, 상기 실시 예의 형광램프를 백라이트 유닛의 광원으로 이용한 예를 나타낸다. 실시 예 1~8 및 후술하는 실시 예 10~14 중 어느 하나의 형광램프를 이용하여도 상관없으나, 여기에서는 실시 예 1의 형광램프(2)(도 1)를 이용하여 설명한다.

도 12는 직하 방식의 백라이트 유닛(56)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 또, 도 12는 후술하는 집광판(64)을 일부 절개한 도면이다. 백라이트 유닛(56)은 LCD(액정표시)패널(도 12에서는 도시생략)의 배면에 배치되어 사용되며, LCD 장치를 구성하는 것이다.

백라이트 유닛(56)은 장방형을 한 반사판(58)과, 당해 반사판(58)을 감싸는 측판(60)과, 반사판(58)과 평행하게 설치된 집광판(64)으로 이루어지는 외위기(62)를 갖는다. 반사판(58)과 측판(60)은 모두 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 수지로 이루어지는 판재의 한쪽의 주 표면(외위기(62)에 의해 조립한 때에 내측이 되는 면)에 은 등을 증착한 반사 막(도시생략)이 형성되어 있는 것이다. 또, 반사판(58)과 측판(60)은, 예를 들어 알루미늄이나 냉간압연 재(예를 들어, SPCC) 등의 금속 재료로 구성하여도 된다. 반사 막에 대해서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지에 탄산칼슘, 이산화티탄 등을 첨가하여 형성하여도 된다. 이와 같이 함으로써 반사율이 더 높아진다.

집광판(64)은 반사판(58) 측에서 순서대로 광 확산 판(66), 광 확산 시트(68) 및 렌즈 시트(70)가 적층 되어서 이루어지는 것이다. 광 확산 판(66)은, 예를 들어 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA) 수지제의 판 형상체로, 하우징의 개구부를 폐쇄하도록 배치되어 있다. 확신 시트(68)는, 예를 들어 폴리에스테르 수지제이다. 렌즈 시트(70)는, 예를 들어 아크릴계 수지와 폴리에스테르 수지의 접합이다.

외위기(62) 내에는 복수 개(본 예에서는 16개)의 형광램프(2)가 반사판(58)의 긴변과 평행하게 짧은 변 방향으로 동일한 간격으로 수납되어 있다. 또, 이들 형광램프(2)는 도시하지 않은 배선 부재에 의해 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 또, 상술한 휘도 경사를 고려한 경우, 인접하는 형광램프(2) 사이에서 제 1 외부전극(6)과 제 2 외부전극(8)이 반대방향이 되도록 복수 개의 형광램프(2)를 배치하도록 해도 상관없다. 이와 같이 함으로써 백라이트 유닛(56) 전체에서의 휘도 균일성 정도를 좋게 할 수 있다.

도 13은 백라이트 유닛(56)을 16개의 형광램프(2)를 점등시키기 위한 점등회로 유닛인 인버터(72)를 포함하여 나타내는 블록 도이다.

인버터(72)는 상용전원(74)으로부터 공급되는 50/60㎐의 교류전력을 고주파 전력(예를 들어, 상기와 같이 60㎑)으로 변환하여 형광램프(2)에 급전한다. 또, 말할 필요도 없이, 인버터(72)의 고압 측이 제 1 외부전극(6)에 접속되고 접지 측 이 제 2 외부전극(8)에 접속되어 있다.

도 14를 참조하면서 형광램프(2)가 백라이트 유닛에서의 외위기(62)에 장착되는 구조에 대하여 설명한다. 도 14에 도시한 외위기(62)는 도 12에 도시한 백라이트 유닛(56)에서의 외위기와 동일하며, 도 14는 형광램프의 장착구조의 상세를 나타낸 도면이다.

반사판(58)의 상면에 탄성을 갖는 금속판이 굴곡 가공되어 이루어지는 커넥터(84)가 설치되어 있다. 형광램프(2)는 그 양단의 제 1 및 제 2 외부전극(6, 8)을 대응하는 커넥터(84)에 삽입함으로써 외위기(62)에 장착된다. 이와 같은 커넥터(84)를 설치함으로써 형광램프(2)는 외위기(62) (커넥터(84)에 대해서)에 착탈 가능하게 된다.

종래의 백라이트 유닛에서는, 집광판으로부터 방출되는 광은 일반적으로 형광램프의 길이방향에서 중앙부가 가장 휘도가 높고 양단부에 가까워짐에 따라서 서서히 저하한다. 즉, 집광판 면 상의 휘도에 불 균일이 발생하고 있다.

상기 실시 예의 형광램프(2)에서는, 상술한 바와 같이, 제 1 외부전극(6)에서 제 2 외부전극(8)을 향해서 휘도가 서서히 저하하는 휘도 경사가 발생한다(반대로 말하면, 제 2 외부전극(8)에서 제 1 외부전극(6)을 향해서 휘도가 서서히 상승한다). 그래서, 이 성질을 이용하여 집광판 면 상의 휘도의 불 균일을 완화할 수 있다.

구체적으로는, 도 15에 도시한 바와 같이, 형광램프(2)(실시 예 1)를 외위기(86) 내에 배치함으로써 집광판 면 상의 휘도의 불 균일을 완화할 수 있다. 즉, 형광램프(2)를 좌우(X축 방향) 2열로 배치한다. 그리고 부호 88로 나타낸 오른쪽 열의 각 형광램프(2)에 대해서는 제 1 외부전극(6)이 우측(반사판(92)의 좌단부 측)이 되고 제 2 외부전극(8)이 좌측(반사판(92)의 중앙부 측)이 되도록 배치하며, 한편, 부호 90으로 나타낸 왼쪽 열의 각 형광램프(2)에 대해서는 제 1 외부전극(6)이 좌측(반사판(92)의 좌단부 측)이 되고 제 2 외부전극(8)이 우측(반사판(92)의 중앙부 측)이 되도록 배치하는 것이다.

도 15에 도시한 것과 같이 형광램프(2)를 배치한 경우에서의 C2/C1은 95% 이하 70% 이상이 바람직하다.

95% 이하로 하는 것은, 상술한 바와 같이, 종래의 외부전극형 램프보다도 방전개시전압을 낮출 수 있기 때문이다.

70% 이상으로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 아무리 상기와 같이 배치하였다고 해도, C2/C1이 70% 미만이면 이번에는 형광램프의 길이방향(수평방향)에서 집광판의 중앙부보다도 양단부의 휘도가 높아진다. 즉, 백라이트 유닛에서의 휘도 분포의 경향이 종래의 것과 역전되어 버려서, 그것이 원인이 되어 사용자가 위화감을 느끼기 때문이다.

다음에, 백라이트 유닛(56)을 액정표시장치의 일례인 액정텔레비전에 사용한 예를 설명한다.

도 16은 당해 액정텔레비전(76)을 그 전면의 일부를 절취한 상태로 나타낸 도면이다. 도 16에 도시한 액정텔레비전(76)은 액정표시패널(78) 및 백라이트 유닛(56) 등을 구비한다.

액정표시패널(78)은 컬러필터기판, 액정, TFT 기판 등으로 이루어지고, 외부로부터의 화상 신호에 의거하여 구동 모듈(도시생략)로 구동되어서 컬러 화상을 형성한다.

백라이트 유닛(56)의 외위기(62)는 액정표시패널(78)의 배면에 설치되어, 배면에서 액정표시패널(78)을 조사한다.

인버터(72)는, 예를 들어 액정텔레비전(76)의 하우징(80) 내이면서, 외위기(62)의 바깥에 배치되어 있다.

이어서, 외부전극의 단부 부근의 형상의 개선에 의해 외부전극과 유리용기 사이의 방전을 더 효과적으로 억제한 외부전극형 형광램프를 실시 예 10~14에 의거하여 설명한다.

(실시 예 10)

도 17 (a)는 실시 예 10의 외부전극형 형광램프(100)(이하, 「형광램프(100)」이라 한다)의 전체를 나타내는 도면이고, 도 17 (b)는 일 단부 부분의 확대종단면도이다.

형광램프(100)는 외부전극의 단부 부근의 형상 이외에는 실시 예 1의 형광램프(2)(도 1)와 기본적으로 동일한 구성으로 하고 있다. 즉, 형광램프(100)는 유리용기(4)의 양단부분 외주에 각각 제 1 외부전극(102)과 제 2 외부전극(104)이 형성된 구성으로 되어 있다.

또, 제 1 외부전극(102)은 형광램프(2)(도 1)의 제 1 외부전극(6)과 마찬가지로, 은(Ag) 페이스트 막으로 이루어지는 제 1 전극 층(106)과 납(Pb) 프리 땜납 막으로 이루어지는 제 2 전극 층(108)으로 이루어지는 2층 구조를 갖고 있다(도 1에서는 도시생략). 즉, 제 1 외부전극(102)은 유리용기(4)의 외면에 점착된 2층 구조의 막 형상을 하고 있다.

여기서, 도 17 (b)에 도시한 바와 같이, 제 1 외부전극(102)의 관 축 X1 방향 양단부 부근의 두께(막 두께)가 당해 단부(102A, 102B)를 향해서 매끄럽게 점차 감소하고 있다. 환언하면, 제 1 외부전극(102)의 단부는 각이 진 부분이 없다. 외부전극의 단부가 각이 져 있으면, 당해 각진 부분의 정점 및 그 근방과 유리용기(4) 표면 사이에서 방전이 일어나기 쉬우며, 이것이 원인이 되어 오존이 발생할 우려가 있다. 그래서, 본 실시 예에서는 제 1 외부전극(102)의 단부 부근의 두께가 당해 단부를 향해서 매끄럽게 점차 감소하는 형상으로 함으로써, 상기 방전을 효과적으로 억제하여 오존의 발생을 방지하는 것으로 하고 있다.

또, 제 2 외부전극(104)도, 제 1 외부전극(102)과 마찬가지로, 관 축 X1 방향 양 단부 부근의 두께가 당해 단부(102A, 102B)를 향해서 매끄럽게 점차 감소하고 있는 형상을 하고 있다.

도 18은 도 17에서의 A부분의 상세도이다. 당해 상세도에 도시한 종단면에서, 외부전극(102)의 단부(102B)와 외부전극(102)의 두께의 감소가 시작되는 개시 점(102C)을 연결하는 직선(Q)과 유리용기(4)의 외주 면이 이루는 각도 R이 5~45도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 오존이 발생하기 어렵고, 또, 외부전극(102, 104)이 유리벌브(102)로부터 잘 박리 되지 않기 때문이다.

또, 도 17, 도 18에 도시한 형광램프에서 실시 예 1의 형광램프(2)와 실질적 으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명에 대해서는 생략한다.

(실시 예 11)

도 19에 실시 예 11의 외부전극형 형광램프(110)(이하, 「형광램프(110)」이라 한다)의 제 1 외부전극(112)측 단부 부분의 종단면도를 나타낸다. 제 1 외부전극(112)은, 실시 예 10의 제 1 외부전극(102)(도 12(b))과 마찬가지로, 제 1 전극 층(114)과 제 2 전극 층(116)으로 이루어지는 2층 구조를 갖는다.

형광램프(110)에서는 제 1 및 제 2 외부전극이 형성되어 있는 유리용기(118)의 외주 면 부분이 조면(粗面, 거친 면) 처리가 되어 있다(제 2 외부전극 부분에 대해서는 도시생략). 조면 처리가 되어 있는 것 외에는 형광램프(110)는 실시 예(10)의 형광램프(100)(도 17)와 동일한 구성이다.

조면 처리를 하는 것은 외부전극(특히, 제 1 전극 층(114))의 유리용기(118)의 표면에 대한 고착성을 높이기 위해서이다. 또, 이 조면 처리는 제 1 전극 층(114)의 형성 전에 샌드블래스트(sandblast)에 의해 이루어진다. 또, 조면 처리 후의 표면 거칠기는 1~3μm 정도이다. 샌드블래스트에 의해서 유리용기(118)의 외주 면이 감소한다고는 할 수 있으나, 그 표면 거칠기는 상기와 같이 매우 작으며, 외경의 변화도 아주 작다. 따라서 당해 조면 처리에 의한 당해 외부전극 부분의 정전용량의 변화는 거의 무시할 수 있을 정도라고 생각된다. 따라서 유전체의 평균 두께(유리용기(118)의 두께)에는 당해 조면 처리에 의한 두께의 감소는 고려하지 않는 것으로 한다.

(실시 예 12)

도 20에 실시 예 12의 외부전극형 형광램프(120)(이하, 「형광램프(120)」이라 한다)의 제 1 외부전극(122)측 단부 부분의 종단면도를 나타낸다.

제 1 외부전극(122)은 실시 예 10의 형광램프(100)(도 17)와 동일하며, 제 1 전극 층(124)과 제 2 전극 층(126)으로 이루어지는 2층 구조를 갖는다. 단, 형광램프(120)에서는 외부전극이 유리용기(4)의 단부까지를 둘러싸서(단부도 덮도록), 전체적으로 캡 형상(밑면이 있는 통 형상)을 하고 있는 점이 형광램프(100)(도 17)와 다르다. 그 외의 구성은 형광램프(100)와 동일하므로 그 설명에 대해서는 생략한다. 또, 도시는 생략하지만, 형광램프(120)의 제 2 외부전극도 제 1 외부전극(122)과 마찬가지로 전체적으로 캡 형상(밑면이 있는 통 형상)을 하고 있다.

상기와 같은 형상을 한 제 1 외부전극(122) 부분에서의 정전용량(식(5))을 산출할 때의 제 1 외부전극(122)의 유효면적은 관 축 X1 방향에서의 W3에 의해 표시되는 범위의 면적이 된다. W3은 관 축 X1 방향에서 제 1 외부전극(122)이 형성되어 있는 영역 중 유리용기(4)의 두께(외경과 내경의 차의 반의 크기)가 대략 일정한 범위이다. 이 범위에 대응하는 유리용기(122)의 내벽(내주면) 부분에서만 오로지 방전이 발생하기 때문이다. 또, W3의 관 축 X방향의 길이는 식 (7)에서 외부전극 부분에 의해 구성되는 커패시터의 정전용량 C를 산출할 때의 전극 길이 L에 해당한다.

또, 말할 것도 없이, 실시 예 12의 형광램프(120)에서 제 1 외부전극(122)의 유효면적보다 제 2 외부전극(도시생략)의 유효면적 쪽이 작게 설정되어 있다.

(실시 예 13)

도 21에 실시 예 13의 외부전극형 형광램프(130)(이하, 「형광램프(130)」이라 한다)의 제 1 외부전극(132)측 단부 부분의 종단면도를 나타낸다.

형광램프(130)에서는 제 1 전극 층(134)과 제 2 전극 층(136)으로 이루어지는 제 1 외부전극(132)이 형성되어 있는 유리용기(138)의 외주 면 부분을 실시 예 11의 형광램프(110)(도 19)와 마찬가지로 조면 처리를 하고 있다. 조면 처리를 한 것 외에는 실시 예 12에 관한 형광램프(120)(도 20)와 동일하다.

(실시 예 14)

도 22(a)에 실시 예 14의 외부전극형 형광램프(140)(이하, 「형광램프(140)」이라 한다)의 전체 도면을 나타낸다. 도 22 (b), (c), (d)에 도시하는 것은 각각 도 22 (a)에서의 E·E선, F·F선, G·G선에 따라서 절단한 단면도이다. 또, 도 22 (b), (c), (d)는 국부 단면도로, 그 절단면만을 표시하며, 배경으로 나타나는 부분의 도시에 대해서는 생략하고 있다.

형광램프(140)는 유리용기(142)를 갖는다. 유리용기(142)는 통 형상을 한 유리관의 양단부가 기밀상태로 밀봉되어서 이루어지는 것이다. 유리용기(142)에는 실시 예 1의 것과 동일한 유리재료가 사용된다. 유리용기(142)의 양단부 부분의 횡단면은 도 22 (b), (d)에 도시한 바와 같이 원 형상이고(이하, 이 부분을 유리용기(142)에서의 「원통부」라 한다), 양 원통부에 삽입된 중앙부 부분의 횡단면은 도 22 (c)에 도시하는 바와 같이 타원형상이다(이하, 이 부분을 유리용기(142)에서의 「편평부」라 한다) 즉, 유리용기(142)는 편평부의 양측에 원통부가 설치된 구 성을 갖는다. 또, 「편평부」는 타원형상 이외에도, 예를 들어 경쟁로 형상(competition circuit shape)(트랙 형상) 등의 모서리부분이 둥근 형상과 같이 대략 편평한 형상이라도 좋다.

유리용기(142)의 편평부 내주 면에는 형광체 막(144)이 형성되어 있다. 형광체 막(144)은 실시 예 1과 동일한 형광체로 구성할 수 있다.

유리용기(142)의 한쪽의 원통부 외주에는 제 1 외부전극(146)이 형성되어 있고, 다른 쪽의 원통부 외주에는 제 2 외부전극(148)이 형성되어 있다. 제 1 외부전극(146)은 제 1 전극 층(150)과 제 2 전극 층(152)으로 이루어지는 2층 구조를 하고 있고, 제 2 외부전극(148)도 제 1 전극 층(154)과 제 2 전극 층(156)으로 이루어지는 2층 구조를 하고 있다. 제 1 전극 층(150, 154) 및 제 2 전극 층(152, 156)은 실시 예 1과 동일한 재료로 형성할 수 있다.

또, 상기 실시 예 14에서는 외부전극을 설치하는 유리용기부분을 원통형으로 형성하였으나, 타원형상이나 대략 편평한 형상으로 해도 상관없다. 즉, 유리용기를 그 전체 길이에 걸쳐서 횡단면을 타원형상이나 대략 편평한 형상으로 해도 상관없다.

이상, 본 발명을 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 형태에 한정되지 않음은 물론이며, 예를 들어 이하와 같은 형태로 할 수도 있다.

(1) 상기 실시 예에서는, 본 발명을 외부전극형 형광램프에 적용한 예를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 형광램프에 한정되지는 않으며, 외부전극형 자외선 램프에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 상기 실시 예에 관한 외부전극형 형광램프 의 구성에서 형광체 막을 제거하여(형광체 막을 형성하지 않는 것으로 하고), 외부전극형 자외선 램프로 구성해도 상관없다. 자외선 램프는 자외선을 피 조사물에 조사하며, 당해 피 조사물의 살균 등에 이용된다.

(2) 상기 실시 예에서는 유리용기를 직관형상으로 하였으나, 유리용기의 형상은 이에 한정되지는 않으며, L자형, U자형, 그 외의 공지의 형상으로 할 수 있다.

(3) 상기 실시 예에서는 외부전극을 은(Ag) 페이스트 막과 납(Pb) 프리 땜납 막의 2층으로 구성하거나, 또는, 금속 테이프로 구성하였으나, 외부전극의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 23에 도시한 것과 같이, 금속판을 유리용기(4)의 외형에 적합하도록 원통형으로 구부려서, 이것을 유리용기(4)의 단부 부분에 삽입하여 외부전극(82)으로 해도 상관없다. 이와 같은 외부전극으로 함으로써 상기 실시 예의 외부전극에 비하여 삽입 등에 의한 박리에 강해진다.

또, 외부전극은 한 층만으로 구성해도 상관없다. 이 경우에 외부전극을 형성하는 납땜 재료로는 주석, 주석과 인듐의 합금, 주석과 비스무트의 합금 중 어느 하나를 주성분으로 하는 것을 이용할 수 있다. 또, 유리용기와의 고착성의 관점에서 안티몬, 아연, 알루미늄 중 적어도 하나를 첨가제로 함유시키는 것이 바람직하다. 또, 유리용기 표면과의 습윤성의 관점에서 안티몬 또는 아연을 첨가제로 함유시키는 것이 바람직하다.

(4) 상기 실시 예에서는, C1을 C2보다 크게 하기 위해 양 외부전극의 유효면적에 차를 가지게 하거나, 제 1 유전체 부분과 제 2 유전체 부분의 평균 두께(d1, d2)에 차를 가지게 하였다. 그러나 이에 한정되지는 않으며, 제 1 유전체 부분과 제 2 유전체 부분의 비 유전율에 차를 갖게 해도 상관없다. 즉, 제 1 유전체 부분의 비 유전율을 제 2 유전체 부분의 비 유전율보다 크게 함으로써 C1을 C2보다 크게 해도 상관없다.

구체적으로는, 예를 들어 제 1 외부전극과 유리용기 외주 사이에 유전체 페이스트(비 유전율 8~12)로 이루어지는 제 1 유전체 막을 설치하고, 제 2 외부전극과 유리용기 외주 사이에 석영 유리(비 유전율 3)로 이루어지는 제 2 유전체 막을 설치해도 상관없다. 또, 제 1 및 제 2 유전체 막은 상기의 위치에 한정되지는 않으며, 유리용기 내주 측에 형성해도 된다.

(5) 실시 예 10~14의 외부전극형 형광램프와 마찬가지로 상기 실시 예 1~8의 외부전극형 형광램프에서도 외부전극의 단부 부근의 형상을 당해 단부를 향해서 그 두께가 점차 감소하는 것으로 해도 상관없다.

상기 실시 예 1~8의 외부전극형 형광램프에서도 실시 예 11, 13의 외부전극형 형광램프(도 19, 도 21)와 마찬가지로 외부전극이 형성되어 있는 유리용기의 외주 면 부분을 조면 처리를 해도 상관없다.

상기 실시 예 1~8의 외부전극형 형광램프에서도 실시 예 12, 13, 14의 외부전극형 형광램프(도 20, 도 21, 도 22)와 마찬가지로 외부전극을 유리용기의 단부까지를 둘러싸도록 하여(단부도 덮도록 하여), 전체적으로 캡 형상(밑면이 있는 통 형상)으로 형성해도 상관없다.

(6) 유리용기의 재료로는 상기와 같이 다양한 것을 이용할 수 있으나, 소다 유리, 납 유리, 납 프리 유리를 이용한 경우에는 암흑시동특성이 개선될 수 있다. 즉, 상기에 기재한 것과 같은 유리는 산화나트륨(Na₂O)으로 대표되는 알칼리금속산화물을 많이 포함하며, 예를 들어, 산화나트륨의 경우는 나트륨(Na) 성분이 시간의 경과와 함께 유리용기의 내면으로 용출한다. 나트륨은 전기 음극성이 낮으므로, (보호막이 형성되어 있지 않은) 유리용기의 내측 단부로 용출한 나트륨이 암흑시동특성의 향상에 기여한다고 생각되기 때문이다.

특히, 외부전극을 유리용기의 단부 외주 면을 덮도록 형성한 실시 예 12, 13, 14(도 20, 도 21, 도 22)에서는 유리용기의 재료에서의 알칼리금속산화물의 함유율은 3[mol%] 이상 20[mol%] 이하가 바람직하다.

예를 들어, 알칼리금속산화물이 산화나트륨인 경우, 그 함유율은 5[mol%] 이상 20[mol%] 이하가 바람직하다. 5[mol%] 미만이면 암흑시동시간이 1[초]를 초과할 확률이 높아지고(환언하면, 5[mol%] 이상이면 암흑시동시간이 1[초] 이내가 될 확률이 높아진다), 20[mol%]을 초과하면, 장시간의 사용에 의해 유리용기가 흑색(다갈색)화 또는 백색화하여 휘도의 저하를 초래하거나, 유리용기의 강도가 저하하거나 하는 등의 문제가 발생하기 때문이다.

또, 자연환경보호를 고려한 경우, 납 프리 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 단, 납 프리 유리라고 해도 제조과정에서 불순물로 납을 포함해버리는 경우가 있다. 그래서, 0.1[Wt%] 이하라는 불순물 레벨로 납을 함유하는 유리도 납 프리 유리로 정의한다.

또, 유리에 천이금속의 산화물을 그 종류에 따라서 소정 양을 도프함으로써 254[㎚]나 313[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 산화티탄(TiO₂)의 경우에는 조성비율 0.05[mol%] 이상을 도프함으로써 254[㎚]의 자외선을 흡수하고, 조성비율 2[mol%] 이상을 도프함으로써 313[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 단, 산화티탄을 조성비율 5.0[mol%]보다 많이 도프한 경우에는, 유리가 실투(失透)해버리므로, 조성비율 0.05[mol%] 이상 5.0[mol%] 이하의 범위로 도프하는 것이 바람직하다.

또, 산화세륨(CeO₂)의 경우에는 조성비율 0.05[mol%] 이상 도프함으로써 254[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 단, 산화세륨을 조성비율 0.5[mol%]보다 많이 도프한 경우에는 유리가 착색되어 버리므로, 산화세륨을 소정비율 0.05[mol%] 이상 0.5[mol%] 이하의 범위로 도프하는 것이 바람직하다. 또, 산화세륨에 대신하여 산화주석(SnO)을 도프함으로써 산화세륨에 의한 유리의 착색을 억제할 수 있으므로, 산화세륨을 조성비율 5.0[mol%] 이하까지 도프할 수 있다. 이 경우, 산화세륨을 조성비율 0.5[mol%] 이상 도프하면 313[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 단, 이 경우에도 산화셀룸을 조성비율 5.0[mol%]보다 많이 도프한 경우에는, 유리가 실투해버린다.

또, 산화아연(ZnO)의 경우에는 조성비율 2.0[mol%] 이상 도프함으로써 254[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 단, 산화아연을 조성비율 2.0[mol%]보다 많이 도프한 경우에는 유리가 실투해버릴 우려가 있으므로, 산화아연을 2.0[mol%] 이상 20[mol%] 이하의 범위로 도프하는 것이 바람직하다.

또, 산화철(Fe₂O₃)의 경우에는 조성비율 0.01[mol%] 이상 도프함으로써 254[㎚]의 자외선을 흡수할 수 있다. 단, 산화철을 조성비율 2.0[mol%]보다 많이 도프한 경우에는 유리가 착색되어 버리므로, 산화철을 조성비율 0.01[mol%] 이상 2.0[mol%] 이하의 범위로 도프하는 것이 바람직하다.

또, 유리 중의 수분 함유량을 나타내는 적외선 투과율 계수는 0.3 이상 1.2 이하의 범위, 특히 0.4 이상 0.8 이하의 범위가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 적외선 투과계수가 1.2 이하이면 외부전극형 형광램프(EEFL)나 길이가 긴 냉음극 형광램프 등의 고전압 인가램프에 적용할 수 있는 낮은 유전 정접(dielectric tangent)을 얻기 쉬워지고, 0.8 이하이면 유전 정접이 충분히 작아져서 고전압 인가램프에의 적용이 더 용이하다.

또, 적외선 투과계수(X)는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

X = (log(a/b))/t

a : 3840[cm-1] 부근의 극소점의 투과율[%]

b : 3564[cm-1] 부근의 극소점의 투과율[%]

t : 유리 두께

(7) 형광체 막을 구성하는 형광체는 상기한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 적색 형광체(YVO₄:Eu^{3 +}), 녹색 형광체(BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu^{2 +}, Mn^{2 +}), 청색 형광 체(BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu^{2 +}) 등과 같이 313[㎚]의 자외선을 흡수하는 형광체가 포함되어 있어도 된다. 상기와 같이 313[㎚]의 자외선을 흡수하는 형광체를 형광체의 총 중량 50[Wt%] 이상 포함하는 경우에는, 313[㎚]의 자외선이 램프의 외부에 누설하는 것을 거의 방지할 수 있고, 형광램프를 백라이트 유닛(도 12)에 탑재한 경우에 집광판(64)(66, 68, 70)에 이용하는 수지 등이 자외선에 의해 열화 하는 것을 방지할 수 있다. 특히 확산 판(66)(도 12)에 폴리카보네이트(PC) 수지를 이용한 경우에는 아크릴 수지를 이용한 경우보다 313[㎚]의 자외선에 의해 열화 및 변색하는 등의 영향을 받기 쉽다. 따라서 313[㎚]의 자외선을 흡수하는 형광체를 형광체 층에 포함하는 경우에는 PC 수지의 확산 판을 이용한 백라이트 유닛의 경우에도 백라이트 유닛으로서의 특성을 장시간 유지할 수 있다.

여기서, 「313[㎚]의 자외선을 흡수한다」는 것은, 254[㎚] 부근의 여기 파장 스펙트럼(여기 파장 스펙트럼이란, 형광체를 파장 변화시키면서 여기 발광시켜서 여기 파장과 발광강도를 플롯(plot)한 것이다)의 강도를 100[%]으로 했을 때에, 313[㎚]의 여기 발광 스펙트럼의 강도가 80[%] 이상인 것으로 정의한다. 즉, 313[㎚]의 자외선을 흡수하는 형광체는 313[㎚]의 자외선을 흡수하여 가시광으로 변환할 수 있는 형광체다.

또, 파장 313[㎚]의 자외선을 흡수하는 형광체의 예는 다음과 같다.

(ⅰ) 청색 형광체

BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu^{2 +},Sr₁₀(PO₄)₆C₁₂:Eu^{2 +}, (Sr, Ca, Ba)₁₀(PO₄)₆C₂:Eu^{2 +}, Ba_{1 -x-y}Sr_xEu_yMg_1-zMn_zAl₁₀O₁₇(단, x,y,z는, 각각 0≤x≤0.4, 0.07≤y≤0.25, 0.1≤z≤0.6으로 이루어지는 조건을 만족하는 수이고, z는 0.4≤z≤0.5인 것이 특히 바람직하다).

(ⅱ) 녹색 형광체

BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu^{2 +}, Mn^{2 +}, MgGa₂O₄:Mn^{2 +}, CeMgAl₁₁O₁₉:Tb^{3 +}

(ⅲ) 적색 형광체

YVO₄:Eu^{3 +}, YVO₄:Dy^{3 +}(녹과 적의 발광)

또, 한 종류의 발광 색에 대하여 다른 화합물의 형광체를 혼합하여 이용하여도 된다.

예를 들어, 청색에 BAM만, 녹색에 LAP(313[㎚]을 흡수하지 않는다)와 BAM:Mn²⁺, 적색에 YOX(313[㎚]을 흡수하지 않는다)와 YVO₄:Eu^{3 +}의 형광체를 이용해도 상관없다. 이와 같은 경우에는, 전술한 바와 같이, 파장 313[㎚]을 흡수하는 형광체가 총 중량 조성비율로 50% 보다 크게 되도록 조정함으로써 확실하게 자외선이 유리용기의 외부로 누설하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 외부전극형 램프는, 예를 들어 외래광이 부족한 환경 하에서 사용 되는 백라이트 유닛 등의 광원으로 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (20)

1. 내부에 방전매체로 적어도 수은이 봉입 되어 있는 방전용기와, 상기 방전용기 외부에 배치된 제 1 및 제 2 외부전극을 갖는 외부전극형 램프로,

   상기 제 1 외부전극과, 당해 제 1 외부전극과 상기 방전매체 사이에 존재하는 상기 방전공간을 포함하는 제1 유전체 부분으로 구성되는 제 1 커패시터의 정전용량은, 상기 제 2 외부전극과, 당해 제 2 외부전극과 상기 방전매체 사이에 존재하는 상기 방전용기부분을 포함하는 제 2 유전체 부분으로 구성되는 제 2 커패시터의 정전용량보다 큰 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 외부전극의 상기 방전매체에 면하는 부분의 면적을 상기 제 2 외부전극의 상기 방전매체에 면하는 부분의 면적보다 넓게 함으로써, 상기 제 1 커패시터의 정전용량을 상기 제 2 커패시터의 정전용량보다 크게 한 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 방전용기는 관 형상을 하고 있고,

   상기 제 1 및 상기 제 2 외부전극은 상기 방전매체의 관 축 방향의 다른 위치의 외주를 둘러싸도록 배치되어 있으며,

   상기 제 1 외부전극의 관 축 방향에서의 길이를 상기 제 2 외부전극의 관 축 방향에서의 길이보다 길게 한 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 방전용기는 관 형상을 하고 있고,

   상기 제 1 및 제 2 외부전극은 상기 방전용기의 관 축 방향의 다른 위치의 외주를 둘러싸도록 배치되어 있으며,

   상기 제 1 외부전극이 배치되어 있는 방전용기부분의 둘레의 길이가 상기 제 2 외부전극이 배치되어 있는 방전용기부분의 둘레의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 유전체 부분의 두께를 상기 제 1 유전체 부분의 두께보다도 상대적으로 크게 함으로써, 상기 제 1 커패시터의 정전용량을 상기 제 2 커패시터의 정전용량보다 크게 한 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 외부전극이 배치되어 있는 방전용기부분의 두께가 상기 제 2 외부전극이 배치되어 있는 방전용기부분의 두께보다도 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
7. 제 5 항에 있어서,

   방전용기 내측의 적어도 제 1 외부전극과 제 2 외부전극에 대향 하는 영역에는 보호막이 설치되어 있고,

   상기 제 2 외부전극에 대향 하여 상기 제 2 유전체 부분의 일부를 구성하는 보호막 부분의 두께 쪽이 상기 제 1 외부전극에 대향하여 상기 제 1 유전체 부분의 일부를 구성하는 보호막 부분의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 유전체 부분은 유전체 막을 포함하고,

   당해 제 2 유전체 부분은 적어도 당해 유전체 막의 막 두께만큼 상기 제 1 유전체 부분보다 두께가 큰 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 유전체 막은 상기 방전용기 내측에 설치된 형광체 막의 일부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 유전체 막이 상기 방전용기 내측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 유전체 막이 상기 제 2 외부전극과 상기 방전용기 외면 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 유전체 부분의 비 유전율을 상기 제 2 유전체 부분의 비 유전율보다 크게 함으로써, 상기 제 1 커패시터의 정전용량을 상기 제 2 커패시터의 정전용량보다 크게 한 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 커패시터의 정전용량을 상기 제 2 커패시터의 정전용량으로 나눈 백분율의 값이 95% 이하 43% 이상인 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 커패시터의 정전용량을 상기 제 2 커패시터의 정전용량으로 나눈 백분율의 값이 77% 이하 43% 이상인 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 외부전극은 상기 방전용기의 외면에 부착된 막 형상을 하 고 있고, 각각의 외부전극은 그 단부 부근의 두께가 당해 단부를 향해서 매끄럽게 점차 감소하고 있는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 외부전극의 단부와 상기 외부전극의 두께가 감소하는 개시 점을 연결하는 직선과, 방전용기의 외주 면이 이루는 각도가 5도~45도의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 외부전극은 상기 방전용기의 외면에 부착된 막 형상을 하고 있고, 당해 부착영역의 적어도 일부의 방전용기 외면에 조면 처리(粗面 處理)가 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 방전용기는 알칼리 금속을 함유율 3mlo%~20mol%의 범위로 포함하는 유리재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부전극형 램프.
19. 청구항 1에 기재된 외부전극형 램프와,

    상기 제 1 및 제 2 외부전극 사이에 교번 전압을 인가하는 점등회로 유닛으로, 당해 교번 전압의 적어도 반주기에서 상기 제 1 외부전극 쪽이 상기 제 2 외부 전극보다 고 전위가 되는 전압을 상기 제 1 및 제 2 외부전극에 인가하는 점등회로 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
20. 백라이트 유닛은 복수 개의 상기 외부전극형 램프를 수납하는 외위기(envelope)를 가지며,

    액정 디스플레이 패널과,

    상기 외위기가 상기 액정 디스플레이 패널의 배면에 배치되어 있는 청구항 19에 기재된 백라이트 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

Images