KR20090034897A - 저압 가스 방전 램프, 백라이팅 시스템, 및 디스플레이 시스템 - Google Patents

저압 가스 방전 램프, 백라이팅 시스템, 및 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR20090034897A
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알베르투스 에이. 에스. 슬루이터만
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템에서의 사용을 위한 저압 가스 방전 램프(10)에 관한 것으로, 상기 저압 가스 방전 램프는 (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4 (또한 XSO라고도 불림), (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2 (또한 XSON이라고도 불림), 및 (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8 (또한 XSN이라고도 불림) (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 발광성 물질을 포함하는 발광층(20)을 포함한다. 본 발명에 따른 발광성 물질들은 상대적으로 짧은 붕괴 시간(0.5 밀리초보다 짧음)을 가져, 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10)의 비교적 짧은 잔광 시간을 가져온다. 예를 들어 발광성 물질 BAM, LAP 및 YOX를 포함하는 알려진 저압 가스 방전 램프들을 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템에서 사용하는 경우, 이 발광성 물질들의 잔광 시간은 보이는 동잡음을 생성하고, 특히 스캐닝 또는 점멸 시간이 50 헤르츠 또는 60 헤르츠로부터, 예를 들어, 90 헤르츠 또는 100 헤르츠로 증가되었을 때에 그렇다. 알려진 발광성 물질 LAP 및/또는 YOX를 본 발명에 따른 발광성 물질로 대체하는 것은 동잡음을 감소시키는 결과를 가져온다.
백라이팅 시스템, 저압 가스 방전 램프, 스캐닝, 점멸, 발광성 물질

Description

저압 가스 방전 램프, 백라이팅 시스템, 및 디스플레이 시스템{LOW-PRESSURE GAS DISCHARGE LAMP}
본 발명은 스캐닝 동작 모드(scanning mode of operation) 또는 점멸 동작 모드(blinking mode of operation)에서 동작되도록 구성된 백라이팅 시스템(backlighting system)을 위한 저압 가스 방전 램프(low-pressure gas discharge lamp)에 관한 것이다.
저압 가스 방전 램프는 일반적으로 발광성 물질을 포함하는 발광층을 갖는 방전 용기(discharge vessel)를 포함한다. 발광층은 일반적으로 방전 용기의 내벽(inner wall)에 적용된다. 발광성 물질은 방전 공간으로부터 방출된 자외광(UV light)을, 일반적으로 가시광인, 증가된 파장의 광으로 변환시키고, 이는 이어서 저압 가스 방전 램프에 의해 방출된다. 이러한 방전 램프들은 또한 형광등(fluorescent lamp)이라고도 불린다. 일반적인 조명 목적을 위한 저압 가스 방전 램프는 보통 발광성 물질들의 혼합물을 포함하고, 여기서 발광성 물질들의 조합은 형광등에 의해 방출되는 광의 색을 결정한다. 일반적으로 사용되는 발광성 물질의 예로는, 예를 들어, 유로퓸에 의해 활성화되는 청색-발광의 바륨 마그네슘 알루민산염(blue-luminescent europium-activated barium magnesium aluminate), 즉, BaMgAl10O17:Eu2+(또한 BAM이라고도 불림), 세륨-테르븀에 의해 보조-활성화되는 녹색-발광의 란탄 인산염(green-luminescent cerium-terbium co-activated lanthanum phosphate), 즉, LaPO4:Ce,Tb (LAP라고도 불림) 및 유로퓸에 의해 활성화되는 적색-발광의 산화이트륨(red-luminescent europium-activated yttrium oxide), 즉, Y2O3:Eu (YOX라고도 불림)가 있다.
저압 가스 방전 램프의 방전 용기는 보통 기밀 방식(gastight manner)으로 방전 공간을 에워싸는(enclosing) 광-투과 엔벨로프(light-transmitting envelope)에 의해 구성된다. 방전 용기는 일반적으로 관 모양(tubular)이며 연장된(elongate) 실시예 및 컴팩트한(compact) 실시예 모두를 포함한다. 보통, 방전 공간에서 방전을 생성하고 유지하기 위한 수단은 방전 공간 근처에 배치된 전극들이다. 대안적으로, 저압 가스 방전 램프는 이른바 무전극(electrodeless) 저압 가스 방전 램프로, 예를 들어, 방전을 생성 및/또는 유지하기 위해 필요한 에너지가 유도된 교번 전자기장(induced alternating electromagnetic field)에 의해 방전 용기를 통해 전달되는 인덕션 램프(induction lamp)이다.
저압 가스 방전 램프는 종종 백라이팅 유닛에 사용된다. 이러한 백라이팅 유닛들은, 예를 들어, 이미지를 투영하거나 TV 프로그램, 필름, 비디오 프로그램 또는 DVD 또는 이와 유사한 것 등을 디스플레이하기 위한 TV 수상기 및 (컴퓨터) 모니터에 사용되는, LCD 패널이라고도 불리는 액정 표시 장치와 같은 비발광형(non-emissive) 디스플레이 장치에서 광원으로 사용된다. 백라이팅 유닛에서 통 상적으로 세 개의 원색(primary color)이 방출되는데, 예를 들어, 원색인 적색, 녹색 및 청색이 방출된다. 원색은 특정 파장 주위의 미리 정의된 스펙트럼 대역폭의 광을 포함한다. 적색, 녹색 및 청색을 이용함으로써, 백색을 포함하는 풀 컬러 이미지(full color image)가 디스플레이 장치에 의해 생성될 수 있다. 또한 풀 컬러 이미지의 생성을 가능하게 하는 원색들의 다른 조합들도 디스플레이 장치에 사용될 수 있으며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 청록색 및 황색이 사용될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 백라이팅 유닛에 사용되는 원색의 수는 다양할 수 있다.
종종, 백라이팅 유닛은 디스플레이 장치와 평행한 평면(plane)에 서로 인접하게 배치된 복수의 저압 가스 방전 램프를 포함한다. 복수의 저압 가스 방전 램프들은 연속 동작 모드(continuous mode)에서 동작할 수 있고, 또는 스캐닝 동작 모드에서 동작할 수 있고, 점멸 동작 모드에서 동작할 수 있다. 연속 동작 모드 중에, 복수의 저압 가스 방전 램프들은 이미지가 디스플레이 장치에 표시되고 있는 동안, 즉, 이른바 프레임 시간(frame time) 동안 연속적으로 광을 방출한다. 스캐닝 동작 모드 또는 점멸 동작 모드 중에, 저압 가스 방전 램프들은 순차적으로(sequentially) 온 및 오프로 전환되어, 각 저압 가스 방전 램프는 프레임 시간의 일부 중에만 광을 방출한다. LCD 패널을 비추는 백라이팅 유닛에서 스캐닝 동작 모드 또는 점멸 동작 모드를 이용하는 경우, LCD 패널의 화질이 향상되고, 이는 특히 표시된 이미지 내의 움직이는 대상(object)들에 대해 그렇다.
스캐닝 또는 점멸 동작 모드에서 사용되는 저압 가스 방전 램프들을 포함하는 백라이팅 유닛을 갖는 알려진 LCD 패널들에서 동잡음(motion artifact)이 여전 히 존재한다.
본 발명의 목적은 LCD 패널에서 동잡음을 감소시키는 저압 가스 방전 램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양상에서, 상기 목적은 가스 충전재(gas filling)를 포함하는 방전 공간을 기밀 방식으로 에워싸는 광-투과 방전 용기를 포함하는 저압 가스 방전 램프에 의해 달성되고,
상기 방전 용기는 실질적으로 자외광을 포함하는 광을 방출하는 방전 공간 내의 방전을 유지하기 위한 방전 수단을 포함하고,
상기 방전 용기의 벽에는, 자외광을 저압 가스 방전 램프에 의해 방출되는 가시광으로 변환하기 위한,
(Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4,
(Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2, 및
(Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8
(여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)
를 포함하는 그룹으로부터 선택된 발광성 물질을 포함하는 발광층이 제공된다.
본 발명에 따른 수단의 효과는, (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4 (또한 XSO라고도 불림), (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2 (또한 XSON이라고도 불림), 및 (Sr1-x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8 (또한 XSN이라고도 불림) (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 발광성 물질을 포함하는 저압 가스 방전 램프가 0.5 밀리초(millisecond) 보다 짧은 붕괴 시간(decay time)을 갖는다는 것이다. 발광성 물질의 상대적으로 짧은 붕괴 시간 때문에, 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프는 상대적으로 짧은 잔광 시간(afterglow time)을 갖는다. 예를 들어, 자외광을 가시광으로 변환시키기 위해, 발광성 물질이 저압 가스 방전 램프에 사용되는 경우, 발광성 물질은 잔광 시간을 가지며, 이는 저압 가스 방전 램프가 오프로 전환되어 있는 동안에도 발광성 물질이 여전히 광을 방출하는 기간이다. 잔광 시간 동안 방출되는 광의 광도(light intensity)는 시간에 따라 감쇠한다. 보통 감쇠는 지수적(exponential)이며, 붕괴 시간은 광도가 제1 광도로부터, 제1 광도보다 1/e배 낮은 제2 광도로 감소하는 데 필요한 기간으로 정의된다. 발광성 물질의 잔광 시간에 때문에, 이미지는 원하는 것보다 더 긴 시간 동안 보인다. 이미지가 여전히 보이는 시간은 표시된 이미지의 "홀드-타임(hold-time)"로 정의되며, 이는 저압 가스 방전 램프에 의해 방출된 남아있는 광이 이미지의 전체 휘도에 대해 10%보다 적게 기여하는 기간이다. 일정한 지수 붕괴(regular exponential decay)를 갖는 발광성 물질에 대해, "홀드-타임"은 붕괴 시간의 약 2.3배이다. 위에서 언급된 바와 같이, 스캐닝 또는 점멸 중에, 백라이팅 시스템의 저압 가스 방전 램프는 이미지가 디스플레이 장치 상에 표시되는 기간인 프레임 시간의 일부 중에만 온으로 되어 있다. 홀드-타임이 프레임 시간과 같은 자릿수(the hold-time is in the order of magnitude of the frame time)일 때, 동잡음이 보인다. 알려진 저압 가스 방전 램프는 실질적으로 백색광을 생성하기 위해 발광성 물질들의 혼합물을 포함하고, 예를 들어, BAM, LAP, 및 YOX가 있다. 특히 발광성 물질 LAP 및 YOX는 상대적으로 긴 붕괴 시간(LAP에 대해 약 4-5 밀리초 그리고 YOX에 대해 약 1-2 밀리초)을 갖는다. 예를 들어 (약 11밀리초의 프레임 시간을 가져오는) 90 헤르츠의 스캐닝 또는 점멸 주파수를 갖는 백라이팅 시스템의 저압 가스 방전 램프에 LAP 및 YOX를 사용함으로써, 원색인 녹색에 대한 홀드-타임은 프레임 시간보다 길어질 수 있고 적색에 대한 홀드-타임은 프레임 시간과 같은 자릿수의 크기이다(in the order of magnitude of the frame time). 이는 녹색 및 적색 동잡음을 가져온다. 본 발명에 따라 저압 가스 방전 램프를 사용함으로써, 발광성 물질의 붕괴 시간은 0.5 밀리초보다 짧게 되고 따라서 동잡음이 감소될 것이다.
발광성 물질 XSO 및 XSON은 원색인 녹색의 광을 방출하고, 예를 들어, 알려진 저압 가스 방전 램프에서 녹색-발광 LAP를 대체하여 알려진 저압 가스 방전 램프에서 원색인 녹색에 대한 붕괴 시간을 향상시킬 수 있다. 발광성 물질 XSN은 원색인 적색의 광을 방출하고, 예를 들어, 알려진 저압 가스 방전 램프에서 적색-발광 YOX를 대체하여 원색인 적색에 대해 붕괴 시간을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프의 또 다른 이점은 백라이팅 시스템의 저압 가스 방전 램프의 스캐닝 주파수 또는 점멸 주파수가 증가될 수 있다는 것이다. 현재 백라이팅 시스템의 스캐닝 또는 점멸 주파수를, 일반적으로 가능한 50 또는 60 헤르츠로부터 90 헤르츠 또는 100 헤르츠로 증가시키려는 추세가 있다. 일반적인 주파수 50 또는 60 헤르츠에서, 관찰자(viewer)는 이미지의 플래싱(flashing)을 경험할 수 있다. 스캐닝 주파수 또는 점멸 주파수를 증가함으로써, 관찰자에 의해 경험되는 이미지의 플래싱은 감소된다. 그러나, 알려진 저압 가스 방전 램프를 포함하는 백라이팅 시스템의 스캐닝 주파수 또는 점멸 주파수를 증가시키는 것은, 사용되는 발광성 물질들이 여전히 상대적으로 긴 붕괴 시간을 갖는 동안, 프레임 시간의 감소 때문에 동잡음을 가져온다. 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프를 포함하는 백라이팅 시스템을 사용하는 것은 실질적으로 동잡음을 가져오지 않고 백라이팅 시스템의 스캐닝 주파수 또는 점멸 주파수를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
저압 가스 방전 램프의 실시예에서, 발광층은 (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4 및 (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2, (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)를 포함하는 그룹으로부터 선택된, 원색인 녹색을 방출하기 위한 제1 발광성 물질을 포함하고, 원색인 적색을 방출하기 위한 제2 발광성 물질 (Sr1-x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8 (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)을 포함한다. 이 실시예의 이점은 원색인 녹색 및 적색이 모두 붕괴 시간이 0.5 밀리초보다 짧은 발광성 물질을 이용하여 방출된다는 것이다. 저압 가스 방전 램프가 청색-방출 발광 물질, 예를 들어, BAM(일반적으로 약 1.5 마이크로초의 붕괴 시간을 가짐)을 더 포함하는 경우, 각 방출된 색들에 대한 홀드-타임은 0.5 밀리초 이하이고, 따라서 백라이팅 시스템의 발광성 물질의 잔광 시간으로부터 생기는 동잡음을 실질적으로 제거한다.
저압 가스 방전 램프의 실시예에서, 방전 공간에 채워진 가스(gas filling)는 수은을 포함한다. 이 실시예의 이점은 자외광의 방사가 상대적으로 효율적이고, 이는 상대적으로 높은 효율을 갖는 저압 가스 방전 램프를 가져온다.
저압 가스 방전 램프의 바람직한 실시예에서, 발광층은 방전 용기의 내벽에 배치되고, 발광성 물질을 덮기(cover) 위해 무기 코팅(inorganic coating)이 배치된다. 이 실시예의 이점은 발광성 물질이 방전 환경으로부터 보호(shielded)된다는 것이다. 방전 환경에 대한 노출은 일반적으로 발광성 물질의 점차적인 열화(gradual degradation)를 가져오고, 이로써 저압 가스 방전 램프의 효율의 점차적인 저하를 가져온다. 무기 코팅은 방전 환경으로부터 발광성 물질을 보호하고, 따라서 발광성 물질의 열화를 감소시키고, 실질적으로 효율을 유지한다. 무기 코팅은 예를 들어 발광층 위에 또는 대안적으로 발광층의 발광 물질의 개별 입자들에 코팅으로서 적용될 수 있다. 저압 가스 방전 램프의 실시예에서, 무기 코팅은 SiO2, Al2O3, 또는 MgO를 포함한다.
저압 가스 방전 램프의 실시예에서, 저압 가스 방전 램프는 열음극관(Hot Cathode Fluorescent Lamp)(또한 HCFL이라도 불림)이다. 이 실시예의 이점은 HCFL이 상대적으로 빨리 온 및 오프로 전환될 수 있다는 것으로, 이는 HCFL이 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템에 사용되기에 매우 적합하게 한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프를 포함하는 백라이팅 시스템과 관련되고, 상기 백라이팅 시스템은 스캐닝 동작 모드 또는 점멸 동작 모드에서 동작되도록 배치되며, 본 발명은 백라이팅 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템과 관련된다. 백라이팅 시스템의 바람직한 실시예에서, 백라이팅 시스템은 점멸 동작 모드 또는 스캐닝 동작 모드에서 사용된다.
이들 및 본 발명의 다른 양상들은 이후에 설명되는 실시예들에 의해 명백하며 실시예들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프의 단면도를 나타낸다.
도 2A, 2B 및 2C는 각각 XSO의 특정 변형(specific variant)인 BOSE, XSON의 특정 변형인 SSON, 및 XSN의 특정 변형인 SSN의 여기(excitiation) 및 방출(emission) 스펙트럼을 나타낸다.
도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 백라이팅 시스템을 갖는 디스플레이 시스템을 나타내며, 여기서 백라이팅 시스템은 각각 스캐닝 동작 모드에서 동작하도록 또는 점멸 동작 모드에서 동작하도록 배치된다.
도면들은 순전히 개략적인 것이며 비율에 맞춰 도시된 것이 아니다. 특히 명료함을 위해, 몇몇 치수(dimension)는 크게 과장되었다. 도면들에서의 유사한 구성요소들은 가능한 한 동일한 참조 번호로 표시되었다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 단면도를 나타낸다. 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 기밀 방식으로 방전 공간(16)을 에워싸는 광-투과 방전 용기(14)를 포함한다. 방전 공간(16)은, 예를 들어, 금속 화합물 및 버퍼 가스를 포함하는 가스 충전재(gas filling)를 포함한다. 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 또한 결합 요소(coupling element)들을 포함한다. 결합 요소들은, 예를 들어, 용량 결합(capacitive coupling), 유도 결합(inductive coupling), 마이크로파 결합(microwave coupling), 또는 전극(18)들을 통해 에너지를 방전 공간(16) 내로 결합하여, 방전 공간(16)에서 가스 방전을 얻는다. 방전 용기(14)는 발광성 물질을 포함하는 발광층(20)을 갖는 벽(15)을 포함한다. 발광성 물질은, 예를 들어, 방전으로부터 방출된 자외광을 흡수하고, 예를 들어, 흡수된 자외광을 가시광으로 변환시킨다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 실시예에서, 방전 용기(14)는 전극(18)들의 집합을 포함한다. 도 1A 및 도 1B에서 전극(18)들의 집합 중 하나의 전극(18)만이 도시된다. 전극(18)들은 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 방전 용기(14)를 통한 전기적 연결이다. 두 전극(18) 사이에 전위차(electrical potential difference)를 적용함으로써, 두 전극(18) 사이에 방전이 시작된다. 이 방전은 일반적으로 두 전극(18) 사이에 위치하고 도 1A 및 도 1B에 방전 공간(16)으로서 표시된다. 대안적인 결합 요소들은 용량성 결합기(capacitive coupler)(도시되지 않음), 유도성 결합기(inductive couper)(도시되지 않음), 또는 마이크로파 결합기(microwave coupler)(도시되지 않음)이다. 저압 가스 방전 램프(10, 12)에서 방전을 생성하고/거나 유지하기 위해 대안적인 결합 요소들을 사용하는 경우의 이점은 일반적으로 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 수명을 제한하는 전극(18)이 생략될 수 있다는 것이다.
일반적으로, 저압 가스 방전 램프(10, 12)에서의 광 생성은, 특히 전자들이지만 이온들이기도 한 전하 운반자(charge carrier)들이 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 전극(18)들 사이에 적용된 전기장에 의해 가속된다는 원리에 기초한다. 이 가속된 전자 및 이온들과 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 채워진 가스의 가스 원자 또는 분자들과의 충돌은, 이 가스 원자 또는 분자들이 해리되거나(dissociated), 여기(excited) 또는 이온화(ionized)되도록 한다. 채워진 가스의 원자 또는 분자들이 바닥 상태로 돌아가면, 여기 에너지의 상당 부분이 방사(radiation)로 변환된다. 채워진 가스가 수은을 포함하는 경우, 여기된 수은 원자들에 의해 방출된 광은 주로 파장이 약 254 나노미터인 자외광이다. 이 자외광은 이어서 발광층(20)의 발광성 물질에 의해 흡수되고, 발광층은 흡수된 자외광을, 예를 들어, 미리 결정된 색의 가시광으로 변환한다. 일반적으로, (수은 원자에 의해 방출된) 자외광 광자에 대한 발광성 물질의 흡수와, 그 후의 발광성 물질에 의한, 예를 들어, 가시 범위에 있는 광자의 방출 사이에는 시간 지연(time delay)이 있다. 이 시간 지연은 서로 다른 발광성 물질들에 대해 다르며 발광성 물질의 잔광 시간을 결정한다.
저압 가스 방전 램프(10, 12)에서, 일반적으로 발광층(20)은 실질적으로 백색광을 방출할 수 있도록 사용되는 발광성 물질들의 혼합물을 포함한다. 알려진 저압 가스 방전 램프에서 종종 발광성 물질 BAM(원색인 청색을 방출함), LAP(원색인 녹색을 방출함) 및 YOX(원색인 적색을 방출함) 의 혼합이 실질적으로 백색광을 얻는 데 사용된다. 이 발광성 물질들은 각각 서로 다른 붕괴 시간을 가지며, 이는 표 1에 열거되어 있다.
90 헤르츠 또는 100 헤르츠의 주파수에서 스캐닝 또는 점멸하는, 스캐닝 동작 모드(또한 스캐닝 백라이팅 시스템(60)이라고도 불림) 또는 점멸 동작 모드(또한 점멸 백라이팅 시스템(70)이라고도 불림)에서 동작되도록 배치된 백라이팅 시스템에서 알려진 저압 가스 방전 램프를 사용하는 경우(도 3 참조), 발광성 물질 LAP 및 YOX의 잔광이 너무 크다. 따라서, 스캐닝 또는 점멸 동작 모드에서 알려진 저압 가스 방전 램프를 사용하는 디스플레이 시스템에서 동잡음이 보인다. 앞서 언급된 바와 같이, 스캐닝 또는 점멸 중에, 백라이팅 시스템(60, 70)의 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 디스플레이 장치(40)에 이미지가 표시되고 있는 기간인 프레임 타임의 일부 중에만 온으로 된다. 저압 가스 방전 램프가 오프로 전환된 후 여전히 이미지가 보이는 기간인 홀드-타임이 프레임 시간과 같은 자릿수의 크기인 경우(in the order of magnitude of the frame time), 동잡음이 보이게 된다. BAM, LAP, 및 YOX를 포함하는 알려진 저압 가스 방전 램프에서 녹색 및 적색 동잡음이 보이게 될 것이다.
본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 XSO, XSON 또는 XSN을 포함하는 그룹으로부터 선택된 발광성 물질을 포함한다. 발광성 물질 XSO 및 XSON은 원색인 녹색을 방출하고, 예를 들어, BAM, LAP 및 YOX로 이루어진 알려진 혼합물에 서 발광성 물질 LAP을 대체할 수 있다. 발광성 물질 XSO 및 XSON의 붕괴 시간이 0.5 밀리초 아래이기 때문에, 이 발광성 물질들이 90 헤르츠 또는 100 헤르츠의 주파수에서 스캐닝하거나 점멸하는 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템(60, 70)의 저압 가스 방전 램프(10, 12)에서 사용될 때 동잡음이 감소된다. 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)는, 예를 들어, BAM, XSO 및 YOX의 혼합 또는 BAM, XSON 및 YOX의 혼합을 포함하고, 이는 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템(60, 70)에 적용되는 경우 동잡음의 감소를 가져오는데, 이는 적색 동잡음만이 보이도록 남기 때문이다. 발광성 물질 XSN은 원색인 적색을 방출하고, 예를 들어, BAM, LAP 및 YOX로 이루어진 알려진 혼합물에서 발광성 물질 YOX를 대체할 수 있다. 발광성 물질 XSN의 붕괴 시간이 0.5 밀리초 아래이기 때문에, 이 발광성 물질이 90 헤르츠 또는 100 헤르츠의 주파수에서 스캐닝하거나 점멸하는 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템(60, 70)의 저압 가스 방전 램프(10, 12)에서 사용될 때 동잡음이 감소된다. 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)는, 예를 들어, BAM, LAP 및 XSN의 혼합을 포함하고, 이는 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템(60, 70)에 적용되는 경우 동잡음의 감소를 가져오는데, 이는 녹색 동잡음만이 보이도록 남기 때문이다.
인광 물질 화학식 붕괴 시간
공지된 것(known) BAM BaMgAl10O17:Eu2 + ~1.5 마이크로초
LAP LaPO4:Ce,Tb3 + ~4-5 밀리초
YOX Y2O3:Eu3 + ~1-2 밀리초
본 발명 XSO (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4 ＜0.5 밀리초
XSON (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2 ＜0.5 밀리초
XSN (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8 ＜0.5 밀리초
일반적으로 알려진 발광성 물질들의 붕괴 시간, 여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 그리고 x+y+z≤1이다.
저압 가스 방전 램프(10, 12)의 바람직한 실시예에서, 발광성 물질 LAP 및 YOX 모두 각각 발광성 물질 XSO 또는 XSON, 및 XSN으로 대체된다. 이것은, 예를 들어, 발광성 물질들:BAM, XSO, XSN, 또는 BAM, XSON, XSN으로 이루어진 혼합물을 가져온다. 스캐닝 또는 점멸 백라이팅 시스템(60, 70)에서, 열거된 발광성 물질들의 혼합물 중 하나를 포함하는 본 발명에 따른 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 사용은 90 헤르츠 또는 100 헤르츠의 스캐닝 또는 점멸 주파수에서 실질적으로 동잡음을 가져오지 않는다.
발광성 물질 XSO의 실시예에서, 레이블 x, y 및 z는, 예를 들어, x=0.49, y=0 및 z=0.02가 되도록 선택되고, 그 결과, BOSE라고도 표시되는 (Sr0.49Ba0.49Eu0.02)2SiO4가 된다. 발광성 물질 XSON의 실시예에서, 레이블 x, y 및 z는, 예를 들어, x=0, y=0 및 z=0.02가 되도록 선택되고, 그 결과, SSON이라고도 표시되는 (Sr0 .98Eu0 .02)2Si2N2O2가 된다. 발광성 물질 XSN의 실시예에서, 레이블 x, y 및 z는, 예를 들어, x=0.98, y=0 및 z=0.02가 되도록 선택되고, 그 결과, SSN이라고도 표시되는 (Ba0 .98Eu0 .02)2Si5N8가 된다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 실시예에서, 발광층(20)은 방전 용기(14)의 벽(15)의 내부에 적용된다. 대안적으로, 발광층(20)은 방전 용기(14)의 벽(15)의 외부(도시되지 않음)에 적용될 수 있다. 후자의 실시예에서, 방전 용기(14)는 석영 유리와 같이 자외광에 대해 투과성(transparent)인 물질로 이루어져야 한다.
도 1B는 실질적으로 무기 코팅(22)에 의해 덮인 발광층(20)을 갖는 저압 가스 방전 램프(12)의 실시예를 나타내고, 무기 코팅은 예를 들어 SiO2, Al2O3, 또는 MgO를 포함한다. 이 무기 코팅(22)은 방전 공간(16)의 방전 환경으로부터 발광성 물질을 실질적으로 보호하고, 이는 방전 환경에 의한 발광층(20)의 발광성 물질의 점차적인 열화를 감소시키는데, 이 열화는 발광성 물질의 효율의 감소를 발생시킨다. 대안적으로, 무기 코팅(22)은 도 1B에 도시된 바와 같이 발광층(20)을 덮기보다는 발광성 물질의 각 입자에 대해 코팅으로서 적용된다(도시되지 않음).
도 2A는 XSO의 특별한 변형으로서, 바륨을 포함하는 발광성 물질 BOSE((Sr0.49Ba0.49Eu0.02)2SiO4)를 포함하는 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 여기 스펙트럼(31) 및 방출 스펙트럼(32)을 나타낸다. 도 2A의 여기 스펙트럼(31)으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 발광성 물질 BOSE는 수은의 주 방출선(main emission line)들이 위치하는 UV-A, UV-B 및 UV-C 범위에서 자외광을 흡수한다. BOSE의 방출 스펙트럼(32)은 약 520 나노미터에서 피크를 보이고, 따라서 BOSE는 실질적으로 녹색광을 방출한다(녹색광은 약 500 나노미터 내지 570 나노미터 사이에서 정의됨).
도 2B는 XSON의 특별한 변형으로서, 스트론튬을 포함하는 발광성 물질 SSON((Sr0.98Eu0.02)2Si2N2O2)을 포함하는 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 여기 스펙트럼(33) 및 방출 스펙트럼(34)을 나타낸다. 도 2B의 여기 스펙트럼(33)은 또다시, 발광성 물질 SSON이 수은의 주 방출선들이 위치하는 UV-A, UV-B 및 UV-C 범위에서 자외광을 흡수한다는 것을 나타낸다. SSON의 방출 스펙트럼(34)은 약 540 나노미터에서 피크를 보이고, 따라서 SSON은 실질적으로 녹색광을 방출한다(녹색광은 약 500 나노미터 내지 570 나노미터 사이에서 정의됨).
도 2C는 XSN의 특별한 변형으로서, 스트론튬을 포함하는 발광성 물질 SSN((Sr0.98Eu0.02)2Si5N8)을 포함하는 저압 가스 방전 램프(10, 12)의 여기 스펙트럼(35) 및 방출 스펙트럼(36)을 나타낸다. 도 2C의 여기 스펙트럼(35)은 발광성 물질 SSN 또한 UV-A, UV-B 및 UV-C 범위에서 자외광을 흡수한다는 것을 나타낸다. SSN의 방출 스펙트럼(36)은 약 620 나노미터에서 피크를 보이고, 따라서 SSN은 실질적으로 적색광을 방출한다(적색광은 약 610 나노미터 내지 750 나노미터 사이에서 정의됨).
도 3A는 본 발명에 따른 스캐닝 백라이팅 시스템(60)을 갖는 본 발명에 따른 디스플레이 시스템(40)을 도시한다. 디스플레이 시스템(40)은 디스플레이 장치, 예를 들어, 잘 알려진 액정 표시 장치를 포함한다. 액정 표시 장치는 일반적으로 편광자(polarizer)(52), 광 밸브(light valve)(54)의 배열(array) 및 분광기(analyzer)(56)를 포함한다. 각 광 밸브(54)는 통상적으로, 예를 들어, 액정 물질에 걸쳐 전기장을 적용함으로써 입사광의 편광 방향을 변경시킬 수 있는 액정 물질을 포함한다. 편광자(52), 광 밸브(54) 및 분광기(56)의 구성은, 광 밸브(54)가 예를 들어 "밝음(bright)"으로 전환되는 경우, 스캐닝 백라이팅 시스템(60)으로부터 방출된 광이 투과되는 구성이다. 광 밸브(54)가 예를 들어 "어두움(dark)"으로 전환되는 경우, 스캐닝 백라이팅 시스템(60)으로부터 방출되는 광이 차단(blocked)된다. 이러한 방식으로 디스플레이 장치(50)에서 이미지가 생성될 수 있다.
도 3A에 도시된 바와 같은 스캐닝 백라이팅 시스템(60)은 디스플레이 장치(50)에 대해 실질적으로 평행한 평면에서 서로에 대해 평행하게 배치되는 저압 가스 방전 램프(10)들의 배열을 포함한다. 도 3A에 도시된 스캐닝 백라이팅 시스템(60)은 디스플레이 장치(50) 반대편을 향하는, 저압 가스 방전 램프(10)들로부터 방출된 광을 다시 디스플레이 장치(50)를 향해 반사시키는 복수의 반사벽(62)을 포함한다. 스캐닝 백라이팅 시스템(60)은 디스플레이 장치(50)를 향하고 스캐닝 백라이팅 시스템(60)으로부터의 광을 디스플레이 장치(50)를 향해 방출하는 광 출사 창(light exit window)(64)을 더 포함한다. 스캐닝 백라이팅 시스템(60)은 프레임 시간 동안 저압 가스 방전 램프(10)들의 순차적인 "온" 및 "오프"를 제어하기 위한 제어기(66)를 더 포함한다.
도 3B는 본 발명에 따른 점멸 백라이팅 시스템(70)을 갖는 본 발명에 따른 디스플레이 시스템(42)을 도시한다. 디스플레이 시스템(42)은 예를 들어 도 3A에도시된 디스플레이 장치(50)와 동일한 디스플레이 장치(50)를 포함한다. 도 3B에 도시된 점멸 백라이팅 시스템(70)은 광 입사 창(light entrance window)(72)을 통해 광 가이드(light guide)(74) 내로 광을 방출하는 저압 가스 방전 램프(10)를 포함한다. 저압 가스 방전 램프(10)에 의해 방출된 광은 광 가이드(74) 내에 분포되고 디스플레이 장치(50)를 향하는 광 출사 창(76)을 통해 디스플레이 장치(50)를 향해 방출된다. 점멸 백라이팅 시스템(70)은 프레임 시간 동안 저압 가스 방전 램프(10)의 "온" 및 "오프"를 제어하기 위한 제어기(78)를 더 포함한다.
위에서 언급된 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 설명하는 것이며, 당업자들은 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 여러 대안적인 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 것을 주의해야 한다.
청구항에서, 괄호 사이에 위치한 임의의 참조 기호는 청구항을 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. "포함하다(comprise)"라는 동사 및 이의 활용형의 사용은 청구항에 명시되지 않은 요소 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 관사 "어떤(a)" 또는 "어떤(an)"은 복수의 이러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 별개의 요소들을 포함하는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 여러 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 수개의 이들 수단들이 하드웨어의 하나의 동일한 항목(item)에 의해 구현될 수 있다. 특정 수단들이 서로 다른 독립적인 청구항들에 열거된다는 단순한 사실은 이 수단들의 조합이 이롭게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (10)

  1. 스캐닝 동작 모드(scanning mode of operation) 또는 점멸 동작 모드(blinking mode of operation)에서 동작되도록 배치된 백라이팅 시스템(60, 70)을 위한 저압 가스 방전 램프(low-pressure gas discharge lamp)(10, 12)로서,
    기밀 방식(gastight manner)으로, 가스 충전재(gas filling)를 포함하는 방전 공간(16)을 에워싸는 광-투과 방전 용기(light-transmitting discharge vessel)(14)
    를 포함하고,
    상기 방전 용기(14)는 실질적으로 자외광을 포함하는 광을 방출하는 상기 방전 공간(16) 내의 방전을 유지하기 위한 방전 수단(18)을 포함하고,
    상기 방전 용기(14)의 벽(15)에는, 자외광을 상기 저압 가스 방전 램프에 의해 방출되는 가시광으로 변환하기 위한,
    (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4,
    (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2, 및
    (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8
    (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)
    를 포함하는 그룹으로부터 선택된 발광성 물질을 포함하는 발광층(20)이 제공되는, 저압 가스 방전 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광층(20)은
    (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2SiO4 및
    (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)Si2N2O2
    (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)를 포함하는 그룹으로부터 선택된, 원색(primary color)인 녹색을 방출하기 위한 제1 발광성 물질 및, 원색인 적색을 방출하기 위한 제2 발광성 물질 (Sr1 -x-y-z, Bax, Cay, Eu(Ⅱ)z)2Si5N8 (여기서 0≤x＜1, 0≤y＜1, 0＜z≤0.20, 및 x+y+z≤1)을 포함하는, 저압 가스 방전 램프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방전 공간(16)의 가스 충전재(gas filling)는 수은을 포함하는, 저압 가스 방전 램프.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광층(20)은 상기 방전 용기(14)의 내벽(inner wall)에 배치되고, 상기 발광성 물질을 덮기(cover) 위해 무기 코팅(inorganic coating)(22)이 배치되는, 저압 가스 방전 램프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무기 코팅(22)은 SiO2, Al2O3, 또는 MgO를 포함하는, 저압 가스 방전 램프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 열음극관(Hot Cathode Fluorescent Lamp)(10, 12)인, 저압 가스 방전 램프.
  7. 디스플레이 장치(50)를 비추기(illuminate) 위한 백라이팅 시스템(60, 70)으로서,
    상기 백라이팅 시스템(60, 70)은 스캐닝 동작 모드 또는 점멸 동작 모드에서 동작하도록 배치되고, 제1항 또는 제2항에 기재된 저압 가스 방전 램프(10, 12)를 포함하는, 백라이팅 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 백라이팅 시스템(60)은 상기 디스플레이 장치(50)에 대해 실질적으로 평행한 평면(plane)에서 서로에 대해 평행하게 배치된 복수의 저압 가스 방전 램프(10, 12)를 포함하고, 상기 복수의 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 동작 중에 스캐닝 동작 모드에서 사용되는, 백라이팅 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 저압 가스 방전 램프(10, 12)는 동작 중에 점멸 동작 모드에서 사용되는, 백라이팅 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 백라이팅 시스템(60, 70)을 포함하는 디스플레이 시스템(40, 42).
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