KR20080051552A - 외부전극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 광원으로 사용되는 외부전극 형광램프에 관한 것으로, 특히 생산성을 향상시키고 원가를 절감할 수 있는 상기 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 종래 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 시 사용되는 솔더링 물질 및 도전성 페이스트를 사용하지 않고, 오직 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 캡 튜브만을 사용하고 소정의 단계를 거쳐 외부전극을 형성함으로써, 보다 쉽게 저 비용으로 외부전극을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

Description

외부전극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치{External Electrode Fluorescent Lamp and Liquid Crystal Display Device using the same}

도 1은 솔더링 물질을 사용하여 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도전성 물질을 코팅한 후 열처리함으로써, 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 3a와 3b는 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프의 램프와 캡 튜브의 체결 전 단면 형상과 체결 후 단면 형상을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 백라이트 광원으로 하는 직하형 액정표시장치를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 외부전극 113 : 램프

115 : 형광체 117 : 방전가스

100 : 외부전극 형광램프 200 : 백라이트 유닛

300 : 액정패널 400 : 액정표시장치

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)의 백라이트(Backlight) 광원으로 사용되는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp)에 관한 것으로, 특히 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 캡 튜브(Cap Tube)만을 사용하고 소정의 단계를 거쳐 외부전극을 형성함으로써, 보다 쉽게 저 비용으로 외부전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 외부 요인에 의해 발광하는 비발광성 소자이다. 따라서 상기 액정표시장치는 별도의 광원을 필요로 하게 된다.

이에 따라, 배면에 형광램프를 구비한 백라이트 유닛이 마련되어 상기 액정표시장치 전면을 향해 광을 조사하고 이러한 상기 광은 다수개의 광학 시트(Optical Sheet)를 지나면서 확산되고 액정 패널로 집광되어 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.

상기 백라이트 광원으로는 여러 종류의 형광램프가 사용된다.

상기 형광램프는 크게 전극이 유리관 내부에 위치하는 내부 전극형과 전극이 유리관 외부에 위치하는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp)로 구분되는데 상기 내부 전극형은 통상의 형광등과 같은 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL)와 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp)로 구분된다.

현재 액정표시장치의 백라이트 광원으로 상기 냉음극 형광램프와 외부전극 형광램프가 상용화되어 있다.

이 중에서, 상기 외부전극 형광램프는 유리관 봉합 후 상기 유리관 양단부의 외벽에 외부전극을 설치하고, 상기 외부전극이 유리관 벽과 용량성 결합(Capacitive Coupling)에 의해 상기 유리관 내에 전기장을 형성하고 플라즈마 방전에 의해 빛을 발생시키는 것이다.

즉, 외부전극 형광램프는 상기 용량성 결합에 의해 상기 유리관 내부의 양 끝에 입자가 쌓여서 플라즈마 전류가 방전관 내에서 교차적으로 흐르는 교류형 방전을 이용한 것이다.

따라서 상기 외부전극 형광램프는 전극이 플라즈마와 직접 접촉하지 않으므로 수명이 길고, 내부에 전극을 형성하지 않으므로 램프 제작이 간단하고 다양한 형태로 변경이 가능한 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 외부전극 형광램프에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 솔더링 물질을 사용하여 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도전성 물질을 코팅한 후 열처리함으로써, 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 상기 도 1은 인과 청동으로 이루어진 도전성 캡 튜브(Cap Tube)(11)가 소정의 유전율을 갖으며 광 투과도가 우수한 램프(13)의 길이 방향 양 끝단 외벽에 구성되어 있다.

상기 램프(13)의 내벽에는 형광물질(15)이 도포되어 있으며, 네온(Ne)을 주성분으로 하고 1 ~ 10%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 이루어진 방전가스(17)가 봉입되어 있다.

이때, 상기 캡 튜브(11)와 램프(13)의 접착부에 에어 버블(Air Bubble)이 형성되어 외부전극(10)의 신뢰성을 떨어뜨리는 것을 방지하고, 결합력을 증가시키기 위해 솔더링(Soldering) 물질(19)에 상기 캡 튜브(11)와 램프(13) 사이의 결합 부분을 디핑(Dipping)함으로써 외부전극(10)을 형성하게 된다.

그러나 이때 사용되는 솔더링 물질(19)은 납(Pb)을 주성분으로 하는 것으로, 이는 환경 규제 물질로 분류되어 있다.

따라서 현재는 무연 납이 주로 사용되고 있으나 이 또한 가격이 비싸고 공정에 위험을 수반하여 원가 상승 및 공정성이 절하되는 문제가 있다.

한편, 도 2는 은 페이스트(Ag Paste)와 같은 도전성 물질을 코팅한 후 열처리함으로써, 외부전극을 형성한 외부전극 형광램프의 단면을 도시한 도면이다.

기본적인 구조에 대한 설명은 상기 도 1과 동일하므로 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 램프(13)의 길이 방향 양 끝단 외벽에 구성되어 있는 외부전극(21)은 은 페이스트와 같은 도전성 물질(21)을 상기 외벽에 코팅(Coating)한 후 열처리(Heating)하는 방법으로 형성되어진 것이다.

이때, 상기 도전성 물질(21)과 램프(13) 사이의 결합력을 증가시키기 위해, 상기 도전성 물질(21)을 코팅하기 전 상기 램프(13)의 외벽을 샌딩(Sanding)하는 단계와, 상기 도전성 물질(21) 코팅 후 열처리하는 단계가 추가되어 제조 공정이 복잡해지게 된다.

또한, 상기 열처리 공정으로 인해, 균일한 코팅막을 형성하기가 어려워 신뢰성 확보가 힘든 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 시 사용되는 솔더링 물질 및 도전성 페이스트를 사용하지 않고, 오직 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 캡 튜브만을 사용하여 외부전극을 형성함으로써, 보다 쉽게 저 비용으로 외부전극을 형성하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명을 통해 액정표시장치의 생산성 향상 및 원가 절감을 실현하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 방법은 금속성 캡 튜브를 램프 양 끝단에 삽입하기 위해 상기 캡 튜브를 가열하여 팽창시키는 단계와; 상기 팽창된 캡 튜브를 램프 양 끝단에 삽입 후 냉각하여 수축시키는 단계를 포함한다.

상기 캡 튜브는 금속 합금으로 니켈(Ni)합금, 철(Fe)합금 등 모든 합금을 포 함하는 것을 특징으로 하고, 외부전극 형광램프의 방전 채널(Channel)로 사용되는 상기 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 외부전극이 형성된 다수개의 일렬로 배열된 외부전극 형광램프와; 상기 다수개의 외부전극 형광램프의 양 끝단과 체결되어 고정하는 서포트 사이드와; 상기 다수개의 외부전극 형광램프 상부에 구성되어 광을 확산하고 광의 휘도 및 시야각을 향상시키는 역할을 하는 다수개의 광학 시트와; 상기 다수개의 외부전극 형광램프 하부에 구성되어 누설된 광을 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상부에 구성되어 전계 생성 전극이 구비된 상, 하로 서로 대향되어 있는 두 기판과 그 사이에 들어있는 액정층을 포함하는 액정패널과; 상기 광학 시트를 고정하고 상기 액정패널을 가이드하는 가이드 패널과; 상기 액정패널과 백라이트 유닛을 지지하고 고정하는 역할을 하는 상부의 케이스 탑과 하부의 버틈 커버를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프의 램프와 캡 튜브의 체결 전 단면 형상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3b는 상기 외부전극 형광램프의 램프와 캡 튜브의 체결 후 단면 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프(100)의 외부전극(111)은 종래의 외부전극(도 1의 10 내지 도 2의 21) 형성에 사용되는 솔더링 물질이나 은과 같은 도전성 페이스트를 사용하지 않고 오직 캡 튜브(111)만을 사용 한다.

이때, 외부전극(111)을 구성하기 위해 사용되는 상기 캡 튜브(111)는 니켈 합금이나 철 합금과 같은 금속 합금으로, 상기 외부전극 형광램프(100)의 방전 채널로 사용되는 램프(113)와 열팽창 계수가 동일한 합금이 사용된다.

이는 상기 외부전극 형광램프(100) 발광 시 고압으로 인한 램프 전극부(111)의 발열 현상에 의해 상기 램프(113)와 캡 튜브(111)의 이격 또는 크랙(Crack)과 같은 결함 발생을 막아 신뢰성을 향상시키기 위함이다.

이러한 외부전극 형광램프(100)의 외부전극(111) 형성 방법은 먼저 상기 캡 튜브(111)를 가열하여 팽창시킨다.

그리고 발광 물질인 형광체(115)가 도포되고, 상기 형광체(115)의 발광을 유발하는 자외선 발생을 위한, 네온(Ne)을 주성분으로 하고 1 ~ 10%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 이루어진 방전가스(117)가 봉입된 램프(113) 양 끝단에 상기 팽창된 캡 튜브(111)를 삽입하고 이를 수축시켜 상기 캡 튜브(111)와 램프(113)가 밀착되게 한다.

즉, 상기 캡 튜브(111)가 수축되면서 상기 램프(113)에 밀착되고 이로 인해 종래에 결합력 증가를 위해 사용된 솔더링 물질 없이 상기 캡 튜브(111)를 램프(113)에 고정 시킬 수 있게 된다.

따라서 종래의 디핑, 샌딩, 코팅 및 열처리 등의 별도의 공정 없이 외부전극(111) 형성이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 상기 캡 튜브(111)와 거의 동일한 가격으로 사용되는 솔더링 물질의 사용을 억제하여 원가를 절감시킬 수 있 게 된다.

이러한 상기 외부전극 형광램프(100)의 구동 원리는 다음과 같다.

상기 외부전극 형광램프(100)의 전극(111)이 방전 공간에 노출되지 않고 램프(113) 외부에 존재하기 때문에 실제 전류가 상기 전극(111)으로 흐르지 않고, 역전하가 양쪽 전극 부분에 쌓이게 되고 상기 램프(113) 양단에 상기 역전하에 의한 역전압이 형성되어 방전이 중단된다.

이어서 다른 외부전극 형광램프(100)가 방전되고 또한 상기 역전하가 형성되어 또 다른 외부전극 형광램프(100)가 순차적으로 방전하게 된다.

이로 인해 하나의 인버터(Inverter)(미도시)에 의해 다수의 외부전극 형광램프(100)를 발광시키는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 백라이트 광원으로 하는 직하형 액정표시장치를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치(400)는 상기와 같은 방법으로 외부전극(도 3a의 111)이 형성된 다수개의 외부전극 형광램프(100)가 일렬로 배열되어 있으며, 상기 다수개의 외부전극 형광램프(100)의 양 끝단에는 상기 다수개의 외부전극 형광램프(100)와 체결되어 고정하는 역할을 하는 서포트 사이드(120)가 구성되어 있고, 상기 다수개의 외부전극 형광램프(100) 상부에는 광을 확산하고 광의 휘도 및 시야각을 향상시키는 역할을 하는 다수개의 광학 시트(130)가 구성되어 있다.

또한, 상기 다수개의 외부전극 형광램프(100)의 하부에는 누설된 광을 반사시키는 반사판(140)이 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 백라이트 유닛(200)의 상부에는 전계 생성 전극이 구비된 상, 하로 서로 대향되어 있는 두 기판과 그 사이에 들어있는 액정층을 포함하는 액정패널(300)이 구비되어 있다.

한편, 상기 광학 시트(130)를 고정하고 상기 액정패널(300)을 가이드하기 위해 외곽에 가이드 패널(150)이 구성되어 있으며, 상부에는 케이스 탑(160)이, 하부에는 버틈 커버(170)가 구성되어 상기 액정패널(300)과 백라이트 유닛(200)을 지지하고 고정하는 역할을 하게 된다.

즉, 본 발명을 통해 보다 쉽고 저 비용으로 외부전극 형광램프(100)를 생산함으로써, 상기 외부전극 형광램프(100)를 백라이트 광원으로 사용하는 직하형 액정표시장치(400)의 원가 절감 및 생산성 향상이 가능하게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 종래 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 시 사용되는 솔더링 물질 및 도전성 페이스트를 사용하지 않고, 오직 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 캡 튜브만을 사용하고 또한 본 발명에 따른 외부전극 형성 방법을 이용하여 외부전극을 형성하면, 보다 쉽게 저 비용으로 외부전극을 형성하는 효과가 있다.

또한, 본 발명을 통해 액정표시장치의 생산성을 향상시키고 원가를 절감하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 금속성 캡 튜브를 램프 양 끝단에 삽입하기 위해 상기 캡 튜브를 가열하여 팽창시키는 단계와;

   상기 팽창된 캡 튜브를 상기 램프 양 끝단에 삽입 후 냉각하여 수축시키는 단계를 포함하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 캡 튜브는 금속 합금으로 니켈(Ni)합금, 철(Fe)합금 등 모든 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 캡 튜브는 외부전극 형광램프의 방전 채널로 사용되는 상기 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프의 외부전극 형성 방법.
4. 상기 청구항 1항의 방법으로 외부전극이 형성된 일렬로 배열되어진 다수개의 외부전극 형광램프와;

   상기 다수개의 외부전극 형광램프의 양 끝단과 체결되어 고정하는 서포트 사이드와;

   상기 다수개의 외부전극 형광램프 상, 하부에 구성되는 광학시트와 반사판을 포함하는 백라이트 유닛과;

   상기 백라이트 유닛 상부에 구성되는 액정패널과;

   상기 광학 시트를 고정하고 상기 액정패널을 가이드하는 가이드 패널과;

   상기 액정패널과 백라이트 유닛을 지지하고 고정하는 역할을 하는 상부의 케이스 탑과 하부의 버틈 커버를 포함하는 액정표시장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 외부전극 형광램프의 외부전극은 금속 합금으로 니켈(Ni)합금, 철(Fe)합금 등 모든 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 외부전극 형광램프의 외부전극은 방전 채널로 사용되는 유리 재질의 램프와 열팽창 계수가 동일한 금속 합금인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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