KR20080055103A

KR20080055103A - 액정표시장치용 외부 전극 형광램프

Info

Publication number: KR20080055103A
Application number: KR1020060128012A
Authority: KR
Inventors: 홍진우; 김재범
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19
Also published as: KR101317607B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 백라이트 광원으로 사용되는 외부전극 형광램프에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 외부전극 형광램프의 절연층 역할을 하는 유리관의 조성 변화와 방전기체의 조성비 변화를 통해, 고 유전율을 갖는 유리관을 상기 외부전극 형광램프에 적용하여 상기 외부전극 형광램프의 구동전압을 낮추는 것이다.

또한, 조성 변화를 통해 유전율이 향상된 상기 유리관과 열팽창 계수가 동일하도록 외부전극의 재료를 새롭게 구성함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 효율 및 신뢰성을 향상시키는 것이다.

Description

액정표시장치용 외부 전극 형광램프{External Electrode Fluorescent Lamp for Liquid Crystal Display Device}

도 1은 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 유리관 내 분극 현상을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 외부전극 형광램프와 종래의 외부전극 형광램프의 전류 - 전압 곡선을 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 외부전극 13 : 유리관

15 : 형광체 17 : 방전기체

21 : 분자

일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부 요인에 의해 발광하기 때문에 화상 구현을 위하여 별도의 광원을 구비해야 한다.

그렇기 때문에 배면에 형광램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)을 구성하여 상기 액정표시장치 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상을 구현하게 된다.

상기 백라이트 유닛은 광원으로 여러 종류의 형광램프를 사용하며, 상기 형광 램프를 구동하는 인버터(Inverter)를 포함한다.

상기 인버터는 외부로부터 입력되는 제어 전압에 따라 입력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환 후 상기 형광램프에 인가하여 점등하고 상기 형광램프의 밝기를 조절하게 된다.

이러한 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)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 유리관 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.

일반적으로, 이러한 상기 외부전극 형광램프의 방전 채널(Channel)로 사용되는 상기 유리관은 열 충격이나 온도의 급격한 변화에 높은 저항력을 갖는 붕규산염 유리(Borosilicate Glass)로써, 60 ~ 80%의 SiO₂와 10 ~ 20%의 B₂O₃ 그리고 NaO₂와 CaO₂가 3 ~ 10% 포함된 조성비를 갖으며, 0.5 × 10^-6의 열팽창 계수를 갖는다.

또한, 방전기체는 네온(Ne)을 주성분으로 하고 1 ~ 10%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 구성되며, 상기 외부전극은 30 ~ 42%의 니켈(Ni)과 57 ~ 69%의 철(Fe)에 소량의 망간(Mn)과 코발트(Co)가 첨가되어 구성되며, 열팽창 계수는 4.5 ~ 5.3 × 10^-6을 나타낸다.

한편, 최근의 액정표시장치는 고 휘도 및 대화면화 되는 추세이다.

따라서 백라이트 광원으로 사용되는 형광램프의 길이 증가가 요구된다.

그러나 상기 외부전극 형광램프는 램프의 길이가 증가함에 따라 외부전극 길이 또한 증가하게 되어 화면을 표시하는 액티브 영역이 증가되는 효과가 냉음극 형광램프보다 상대적으로 낮은 편이다.

또한, 상기 외부전극을 유리관과 접합하거나 상기 외부전극 형광램프 구동 시 상기 외부전극과 유리관과의 열팽창 계수가 다름으로 인해 유리관에 크랙(Crack)이 생기거나 변형되는 등의 제품 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부전극 형광램프의 절연층 역할을 하는 유리관의 조성 변화와 방전기체의 조성비 변화를 통해, 고 유전율을 갖는 유리관을 상기 외부전극 형광램프에 적용함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 구동전압을 낮추는 것을 목적으로 한다.

또한, 조성 변화를 통해 유전율이 향상된 상기 유리관과 열팽창 계수가 동일하도록 외부전극의 재료를 새롭게 구성함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 효율 및 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내벽에 도포된 형광물질과; 네온(Ne) 및 16 ~ 100%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 구성되는 방전기체와; 상기 방전기체가 내부에 충진되고, 통상의 유리 조성에 소량의 B₂O₃, MgO, CaO, CeO₂, Na₂O를 첨가하여 형성된 고 유전율을 나타내는 유리관과; 상기 유리관의 길이 방향 양 끝단의 외벽에 형성되고, 45 ~ 55%의 니켈(Ni)과 44 ~ 54%의 철(Fe)에 소량의 망간(Mn)과 코발트(Co)가 첨가되어 구성되는 외부전극을 포함하는 외부전극 형광램프를 제공한다.

상기 유리관의 유전율은 6.5 ~ 20의 범위를 갖으며, 열팽창 계수의 범위는 9 ~ 10 × 10^-6인 것을 특징으로 한다.

상기 외부전극은 9 ~ 10 × 10^-6의 열팽창 계수를 갖으며, 상기 유리관의 열팽창계수와 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부전극은 상기 유리관과의 용량성 결합에 의해 상기 유리관 내에 전기장을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 외부전극 형광램프(10)는 가늘고 긴 원통형의 유리관(13) 과 상기 유리관(13)의 길이 방향 양 끝단 외벽에 외부전극(11)이 구성되어 있는 형태이다.

이때, 상기 유리관(13)의 내벽에는 형광물질(15)이 도포되어 있으며, 내부는 방전기체(17)로 충진되어 있다.

한편, 상기 외부전극 형광램프(10)의 방전 채널로 사용되는 상기 유리관(13)은 종래에 사용되던 통상의 유리 조성에 소량의 B₂O₃, MgO, CaO, CeO₂, Na₂O를 첨가함으로써, 6.5 ~ 20 범위의 고 유전율(Dielectric Constant)을 갖으며, 이때의 열팽창 계수는 9 ~ 10 × 10^-6을 나타낸다.

따라서 상기와 같은 유전율 향상을 통해, 외부의 구동회로(미도시)로부터 전원이 인가될 경우, 상기 유리관(13) 내에 존재하는 분자(分子)들의 분극율이 종래보다 월등히 높아 상기 외부전극 형광램프(10)의 구동전압을 낮출 수 있으며, 상기 외부전극(11)의 길이 또한 줄일 수 있게 된다.

일반적으로 하나의 구성물을 이루는 일부분의 재질을 변경하면, 이에 적합하게 다른 구성물의 재질도 변경하여야만 재질 변경에 의한 효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서 조성 변화를 통해 고 유전율을 갖는 상기 유리관(13)과의 매칭(Matching)성을 높이기 위해 상기 유리관(13) 내부에 충진되어 있는 상기 방전기체(17)는 네온(Ne) 및 16 ~ 100%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외부전극(11)은 45 ~ 55%의 니켈(Ni)과 44 ~ 54%의 철(Fe)에 소량의 망간(Mn)과 코발트(Co)를 첨가하여 상기 유리관(13)과 동일한 9 ~ 10 × 10^-6의 열팽창 계수를 갖도록 형성되어 진다.

이에 따라 종래의 외부전극 형광램프(미도시)에서의 물성 차이 즉, 외부전극(미도시)과 유리관(미도시)과의 열팽창 계수가 다름으로 인해 유리관(미도시)에 크랙이 생기거나 변형되는 등의 제품 신뢰성 문제를 방지할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 외부전극 형광램프의 유리관 내 분극 현상을 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로 전도체(Conductor)는 자유전자(Free Electron)가 존재하여 상기 자유전자들의 유동에 의해 전기가 흐르게 되고, 유전체(Dielectric Material)는 상기 전도체와 같은 자유전자가 없는 대신, 외부의 전기장에 의한 내부 분자들(21)의 분극 현상(Polarization)에 의해 전기가 통하게 된다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고 유전율을 갖는 유리관(13)은 평상시에는 전기가 통하지 않는 부도체의 성질을 갖는다.

그러나 외부전극 형광램프(도 1의 10) 구동 시, 즉 외부 회로(미도시)로부터 외부전극(도 1의 11)을 통해 전압이 인가되면 상기 유리관(13) 표면에 양극(+)과 음극(-)의 전기장이 형성된다.

이때, 상기 유리관(13)은 유전체의 특성을 띄므로, 전기적 인력에 의해 상기 유리관(13) 내의 분자들(21)의 음전하(-)는 양극(+)으로, 양전하(+)는 음극(-)으로 이끌려 가게 된다.

여기서, 상기 유리관(13)은 조성 변화를 통해 종래 외부전극 형광램프(미도시)의 유리관(미도시) 보다 유전율이 상대적으로 높은 고 유전율을 나타낸다.

이는 종래보다 외부의 전기장에 의해 발생되는 분극 현상의 분극율이 더욱 향상된 것을 의미하며, 이로써 낮은 전압으로도 외부전극 형광램프(도 1의 10)의 구동이 가능하게 된다.

또한, 고 유전율을 갖는 상기 유리관(13)을 외부전극 형광램프(도 1의 10)에 적용함으로써, 상기 외부전극 형광램프(도 1의 10)의 외부전극(도 1의 11) 면적을 줄일 수 있게 되고, 이로 인해 화면을 표시하는 액티브 영역을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 외부전극 형광램프와 종래의 외부전극 형광램프의 전류 - 전압 특성을 나타낸 그래프이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프(도 1의 10)와 종래의 외부전극 형광램프(미도시)에 동일한 전류(Ampere)가 흐를 경우, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프(도 1의 10)가 상대적으로 더 낮은 전압(Voltage)을 필요로 하며, 또한 전류가 증가 할수록 본 발명에 따른 외부전극 형광램프(도 1의 10)와 종래의 외부전극 형광램프(미도시)의 전압 차이(△V)는 더 커지는 것을 알 수 있다.

즉, 조성 변화를 통해 고 유전율을 갖는 유리관(도 1의 13)과, 이에 적합한 조성비를 갖는 방전기체(도 1의 17)와, 상기 유리관(도 1의 13)과 동일한 열팽창 계수를 갖도록 조성비를 변화시킨 외부전극(도 1의 11)으로 이루어진 외부전극 형 광램프(도 1의 13)는 종래보다 더 낮은 전압으로 구동 가능하다는 것을 입증하는 결과를 나타낸 그래프이다.

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

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 외부전극 형광램프의 절연층 역할을 하는 유리관의 조성 변화와 방전기체의 조성비 변화를 통해, 고 유전율을 갖는 유리관을 상기 외부전극 형광램프에 적용함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 구동전압을 낮추는 효과가 있다.

또한, 고 유전율을 갖는 상기 유리관을 외부전극 형광램프에 적용함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 외부전극 면적을 줄일 수 있게 되고, 이로 인해 화면을 표시하는 액티브 영역의 증가가 가능하게 된다.

또한, 조성 변화를 통해 유전율이 향상된 상기 유리관과 열팽창 계수가 동일하도록 외부전극의 재료를 새롭게 구성함으로써, 상기 외부전극 형광램프의 효율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

내벽에 형광물질이 도포되고, 내부에 방전기체가 충진되는, 통상의 유리 조성에 소량의 B₂O₃, MgO, CaO, CeO₂, Na₂O를 첨가하여 형성된 고 유전율을 나타내는 유리관과;

상기 유리관의 길이 방향 양 끝단의 외벽에 형성되고, 45 ~ 55%의 니켈(Ni)과 44 ~ 54%의 철(Fe)에 소량의 망간(Mn)과 코발트(Co)가 첨가되어 구성되는 외부전극을 포함하는 외부전극 형광램프.
제 1항에 있어서,

상기 방전기체는 네온(Ne) 및 16 ~ 100%의 아르곤(Ar)과 미량의 수은(Hg)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.
제 1항에 있어서,

상기 유리관의 유전율은 6.5 ~ 20의 범위를 갖으며, 열팽창 계수의 범위는 9 ~ 10 × 10^-6인 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.
제 1항에 있어서,

상기 외부전극은 9 ~ 10 × 10^-6의 열팽창 계수를 갖으며, 상기 유리관의 열팽창계수와 동일한 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.
제 1항에 있어서,

상기 외부전극은 상기 유리관과의 용량성 결합에 의해 상기 유리관 내에 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.