KR20090108368A - 램프와 이를 구비하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20090108368A
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Abstract

본 발명은 방전 가스가 주입된 램프 튜브와, 상기 램프 튜브의 내부 단부에 배치된 내부 전극과, 상기 내부 전극과 연결되며 상기 램프 튜브의 외부로 인출된 전극 리드 및 상기 램프 튜브의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡을 포함하는 램프와 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은 램프 양단 외면에 램프 내부에 마련된 내부 전극의 외측 영역 및 내측 영역 일부를 커버하는 투명 캡이 형성되어, 내부 전극의 내측 영역에 최랭점이 형성된다. 따라서, 내부 전극의 외측 영역에 최랭점이 형성되어 발생되는 수은 뭉침 현상을 방지할 수 있으므로, 오랜 시간 사용하더라도 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 발생되지 않는다.
램프, 형광, 수은 뭉침, 암부 현상, 램프 불량, 액정 표시 장치.

Description

램프와 이를 구비하는 액정 표시 장치{LAMP AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SMAE}
본 발명은 램프와 이를 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 램프의 온도 구배 구조를 개선하여 장수명을 가지도록 한 램프 및 이를 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근에는 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube, CRT)를 대신하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP) 등의 평판 표시 장치가 빠르게 발전하고 있다. 상기 평판 표시 장치 중에서, 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로, 표시 내용을 시각적으로 인식할 수 있도록 그 배면에서 화상 표시용 광을 제공하는 백라이트 유닛(backlight unit)을 필요로 한다.
상기 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등이 일반적으로 사용된다. 이러한 램프의 내부 공간은 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등의 희가스에 소량의 수은(Hg)이 첨가된 방전 가스가 충전된다. 잘 알려 진 바와 같이, 상온에서 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등은 대부분 기체 상태로 존재하지만 수은은 대부분이 액체 상태로 존재하고 극히 일부만이 기체 상태로 존재한다. 따라서, 대부분이 기체 상태이어서 이동이 자유로운 네온, 아르곤 등과는 달리 대부분이 액체 상태이어서 이동이 제한되는 수은은 램프 내부에서 불균일한 분포를 갖게 되는데, 이러한 수은의 불균일도를 제어하는 것이 램프 불량을 해결하는 중요 요소 중의 하나라고 할 수 있다.
램프 내부에서 수은의 이동은 대부분 기화를 통해 이루어지게 된다. 이때, 기화에 영향을 주는 램프 내부의 증기압은 주위 온도에 따라 크게 변화되므로, 수은 분포의 불균일도를 제어하기 위해서는 램프 내부의 온도 구배를 우선적으로 고려하여야 한다. 만일, 램프 내부의 특정 부위에 온도가 가장 낮은 최랭점(最冷占)이 존재하면 해당 부위에서 수은의 기화는 상대적으로 억제되고 수은의 응결이 촉진되기 때문에 기화된 수은이 뭉치는 현상이 생기며, 이것이 누적되면 수은 분포의 불균일이 일어나서 반대편에 암부가 생기게 된다.
한편, 종래 기술에 따른 램프는, 방전 가스가 충전된 램프 튜브와, 상기 램프 튜브의 양측에 결합되는 전극부를 포함하며, 이러한 램프는 램프 튜브의 양단 외면이 장착 부재 예를 들어, 램프 홀더(lamp holder) 또는 램프 소켓(lamp socket)에 끼워져서 제품에 장착된다.
그런데, 상기 장착 부재가 의도하지 않았던 냉각 수단으로 작용하여 램프 양단부에 최랭점을 형성함에 따라 시간이 지나면 램프 불량이 발생하게 된다. 즉, 장착 부재에 의해 램프의 양단부가 과도 냉각됨에 따라 양측에 마련된 전극부의 외측 공간에 최랭점이 형성된다. 이때, 최랭점은 국소 영역에 형성되고, 이곳에서 수은이 뭉치게 되는데, 전극부의 외측 공간은 고립된 공간이므로 뭉친 수은은 다른 곳으로 이동할 수 없게 되어 실질적으로 발광에 참여하지 않는 무효 수은이 된다. 따라서, 어느 정도의 시간이 지나면 방전관 내에 존재하는 유효 수은이 고갈되어 램프 불량이 발생하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 램프의 양단에서 발생되는 수은 뭉침 현상을 해결하여 오랜 시간 사용하더라도 램프 불량이 발생되지 않는 램프 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수은 뭉침 현상에 의해 램프 내부의 특정 영역에서 발생되는 암부 현상을 해결하여 유효 발광 영역 전체에서 균일한 발광 품질이 유지될 수 있는 램프 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 램프는, 방전 가스가 주입된 램프 튜브; 상기 램프 튜브의 내부 단부에 배치된 내부 전극; 상기 내부 전극과 연결되며 상기 램프 튜브의 외부로 인출된 전극 리드; 및 상기 램프 튜브의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡; 을 포함한다.
상기 투명 캡은 상기 램프 튜브의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극이 배치된 위치보다 더 연장되는 것이 바람직하다.
상기 투명 캡은 상기 내부 전극의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버하도록 연장되는 것이 바람직하다.
상기 투명 캡의 연장 길이는 40mm인 것이 바람직하다.
상기 투명 캡은 투광성 폴리머를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 투광성 폴리머는 비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리염화비닐 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 방전 가스는 수은을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 램프 튜브의 내벽, 상기 램프 튜브의 몸체, 상기 램프 튜브의 외면 중 적어도 어느 한 곳에 형성된 자외선 차단층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 차단층은 산화티탄으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 표시 패널; 및 상기 액정 표시 패널에 광을 제공하는 적어도 하나의 램프를 구비하는 백라이트 유닛; 을 포함하고, 상기 램프는, 방전 가스가 주입된 램프 튜브; 상기 램프 튜브의 내부 단부에 배치된 내부 전극; 상기 내부 전극과 연결되며 상기 램프 튜브의 외부로 인출된 전극 리드; 및 상기 램프 튜브의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡; 을 포함한다.
상기 투명 캡은 상기 램프 튜브의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극이 배치된 위치보다 더 연장되는 것이 바람직하다.
상기 투명 캡은 상기 내부 전극의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버하도록 연장되는 것이 바람직하다.
상기 램프 튜브의 내벽, 상기 램프 튜브의 몸체, 상기 램프 튜브의 외면 중 적어도 어느 한 곳에 형성된 자외선 차단층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 차단층은 산화티탄으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 발명은 상기 램프를 고정하기 위한 장착 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 장착 부재의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 물질로 상기 투명 캡이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 램프는 상기 액정 표시 패널의 배면 영역 중 측부 또는 전체에 설치될 수 있다.
본 발명은 램프 양단 외면에 램프 내부에 마련된 내부 전극의 외측 영역 및 내측 영역 일부를 커버하는 투명 캡이 형성되어, 내부 전극의 내측 영역에 최랭점이 형성된다. 따라서, 내부 전극의 외측 영역에 최랭점이 형성되어 발생되는 수은 뭉침 현상을 방지할 수 있으므로, 오랜 시간 사용하더라도 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 발생되지 않는다.
또한, 본 발명은 램프 내부의 최랭점이 유효 발광 영역 내에 넓게 퍼져 형성되므로, 특정 영역에서 수은 뭉침 현상이 발생되지 않는다. 따라서, 유효 발광 영역 내의 특정 영역에 암부 영역이 발생되지 않으므로 유효 발광 영역의 전체에서 균일한 발광 품질을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 램프의 발광 품질이 균일하므로 액정 표시 장치의 표시 품질을 더욱 향상시킬 수 있고, 램프의 발광 수명이 길어지므로 액정 표시 장치의 표시 품질을 더욱 안정적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 램프에서 발생된 자외선에 의해 투명 캡이 열화되는 것을 방지하도록 램프의 외면 또는 투명 캡의 내벽 등에는 자외선 차단층이 형성되므로, 오랜 시간 사용하더라도 품질 저하가 발생하지 않는다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 램프의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절취한 램프의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 램프는, 방전 가스가 주입된 램프 튜브(210)와, 상기 램프 튜브(210)의 내부 단부에 배치된 내부 전극(220)과, 상기 내부 전극(220)과 연결되며 상기 램프 튜브(210)의 외부로 인출된 전극 리드(230) 및 상기 램프 튜브(210)의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡(240)을 포함한다.
램프 튜브(210)은 가늘고 긴 원통 형상을 갖도록 형성되며, 'I' 자 형상으로형성된다. 상기 램프 튜브(210)의 내부에는 1차광을 생성하는 방전 가스가 충진된다. 이러한 방전 가스로는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크세논(Xe) 등의 희가스 또는 아르곤, 네온, 크세논 등을 포함하는 혼합 가스와 수은(Hg)이 소정량 포함되고, 내압은 통상적으로 대기압의 1/10 정도로 유지된다. 물론, 상기 방전 가스는 이에 한정되지 않으며, 통상의 형광 램프에 사용되는 방전 가스라면 모두 사용 가능하다. 상기 수은은 방전에 의하여 1차광 예를 들어, 자외선을 발생시킨다. 상기 아르곤, 네 온, 크세논 등의 희가스는 방전에 의하여 이온화되어 이차 전자를 발생시켜 상기 자외선 발생량을 증가시키고, 페닝 효과(Penning Effect)에 의하여 방전을 일으키는데 필요한 방전 전압의 레벨을 감소시켜 소비 전력을 감소시킨다. 또한, 상기 램프 튜브(210)의 내벽에는 2차광을 생성하는 형광 물질(211)이 도포된다. 이러한 형광 물질(211)로는 적색, 녹색, 청색의 3파장 대역의 형광체를 적절히 조합하여 백색광이 발광되도록 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 적색 형광체로는 Y2O3:Eu3 +, 녹색 형광체로는 LaPO4:Ce3 +, 청색 형광체로는 BaMg2Al16O27:Eu3 + 를 사용할 수 있다. 물론, 이와는 다른 형광체의 조합도 가능하다.
내부 전극(220)은 램프 튜브(210)의 내부 양측에 배치된다. 또한, 내부 전극(220)은 속이 비어있는 원통 형상으로 형성되며, 일측은 폐쇄되고 타측은 개구되어 개구된 타측이 램프 튜브(210)의 중심 방향을 향하도록 배치된다. 이와 같이, 내부 전극(220)이 원통 형상으로 형성되어 표면적이 증가됨에 따라 전자 방출량이 증가하여 휘도가 높아지고, 수은 감소량이 적어져서 수명이 연장된다. 물론, 이와 달리, 내부 전극(220)은 표면적을 증가시킬 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 단순하게 막대 형상 또는 판 형상과 같이 형성될 수도 있다. 한편, 내부 전극(220)은 다양한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내부 전극(220)은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb) 등과 같은 금속으로 형성된다. 이러한 금속들은 일함수 값이 작아 다른 금속에 비해 낮은 구동 전압으로도 방전이 가능하다.
전극 리드(230)는 내부 전극(220)에 램프 구동 전원을 제공하기 위하여, 일단이 내부 전극(220)과 연결되며, 타단이 램프 튜브(210)의 외부로 인출된다. 도시하지는 않았지만, 전극 리드(230)의 중앙에는 전극 리드(230)를 관통하여 형성된 비드(bead)부가 마련되어 상기 비드부가 램프 튜브(210)의 양단에 결합됨으로써, 상기 비드부에 의해 전극 리드(230)가 고정되고,램프 튜브(210)의 양단이 폐쇄되어 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 램프 튜브(210)가 유리 재질로 형성되는 경우라면 램프 튜브(210)의 양단에 전극 리드(230)가 결합된 유리 비드를 끼운 다음 이들을 용융 접합시켜 램프 튜브(210)의 양단을 밀봉하게 된다.
투명 캡(240)은 램프 튜브(210)의 양단 외면에 형성된다. 이러한 투명 캡(240)은 속이 비어 있는 튜브 형태로 형성되어 램프 튜브(210)의 양단에 끼워질 수 있고, 또는 램프 튜브(210)의 외면에 직접 코팅(coating)하여 형성할 수도 있다. 이때, 램프 튜브(210)의 양단에 끼워지는 경우에는 열에 의해 수축되는 가열성 수축 튜브를 사용하는 것이 효과적이다. 한편, 투명 캡(240)은 상기 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극(220)이 배치된 위치보다 더 길게 연장되어 적어도 그 연장 끝단이 램프 튜브(210) 내에 설치된 내부 전극(220)의 내측 영역으로 돌출되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예의 투명 캡(240)은 내부 전극(220)의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버(cover)하도록 대략 40mm 정도의 길이로 연장된다. 또한, 투명 캡(240)은 램프 튜브(210)에서 생성된 광의 대부분이 외부로 추출될 수 있도록 투광성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비닐(vinyl), 폴리에틸렌테레프탈레이 트(Polyethylene Terephthalate; PET), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride;PVC) 등의 투광성 폴리머(polymer)로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기의 투명 캡(240)은 램프 튜브(210)의 양단 외면에 완전히 밀착되어 램프 튜브(210)와 일체화되도록 형성될 수 있기 때문에 램프의 밀봉부(또는 봉인부)의 기밀성을 보장한다. 또한, 밀봉부 주변에 형성될 수 있는 미세 크랙들에 이들의 형성 물질이 채워지기 때문에 크랙들이 확대되는 것을 방지하고, 방전 가스가 미세 크랙들을 통해 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기의 투명 캡(240)은 디핑(Dipping) 방법을 통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 램프 튜브(210)의 양단부를 투명 캡(240)의 형성 재료인 액상의 물질에 담근 후 꺼내어 전극 리드(230)의 외면에 형성된 피막을 제거하는 과정을 통해 상기의 투명 캡(240)을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 램프의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 변형예에 따른 램프는, 상기 램프 튜브(210)의 외면에 자외선 차단층(260)이 형성되고, 상기 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 투명 캡(240)의 연장 길이와 같거나 더 길게 연장 형성된다. 이러한 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)에서 방출되는 자외선을 차단하여 투명 캡(240)의 열화를 방지한다. 따라서, 오랜 시간 램프를 사용하더라도 휘도 저하가 발생되지 않는다. 물론, 상기 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)의 외면 뿐만 아니라 램프 튜브(210)의 내벽에 형성될 수 있으며, 램프 튜브(210)의 몸체 자체에 내재될 수도 있다. 또한, 상기의 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)의 전 체 외면을 커버하도록 형성될 수도 있다.
일반적으로, 램프의 동작 과정에서는 자외선이 방출된다. 이러한 자외선에 의해 투명 캡(240)이 열화되어 손상될 수 있다. 특히, 투명 캡(240)은 내부 전극(220)의 내측 영역으로 그 일부가 연장되어 유효 발광 영역을 일부 침범하게 되는데, 이러한 투명 캡(240)이 자외선에 의해 열화되어 황색으로 변하게 되면 투광 특성이 저하되어 램프 휘도가 낮아진다. 따라서, 본 변형예에 따른 램프는 램프 튜브(210)의 외면에 자외선을 차단하는 자외선 차단층(260)을 형성하여 투명 캡(240)의 열화를 방지한다. 이때, 투명 캡(240)의 황변 현상은 주로 310 내지 320 nm 파장 대역의 자외선에 의해 발생되므로, 상기 자외선 차단층(260)은 상기 파장 대역에서 자외선 차단 효과가 높은 물질 예를 들어, 산화티탄(TiO3)으로 형성하는 것이 바람직하다.
<제 2 실시예>
한편, 전술한 램프의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 램프에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 램프의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 램프는, 방전 가스가 주입된 램프 튜브(210)와, 상기 램프 튜브(210)의 내부 단부에 배치된 내부 전극(220)과, 상기 내부 전극(220)과 연결되며 상기 램프 튜브(210)의 외부로 인출된 전극 리드(230) 및 상기 램프 튜브(210)의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡(240)을 포함한다.
상기 투명 캡(240)은 상기 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극(220)이 배치된 위치보다 더 길게 연장되어 적어도 그 연장 끝단이 램프 튜브(210) 내에 설치된 내부 전극(220)의 내측 영역으로 돌출되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 투명 캡(240)은 내부 전극(220)의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버하도록 연장 형성된다.
상기 램프 튜브(210)는 전술한 제 1 실시예와는 달리, 중앙부가 절곡되어 전체적으로 'U' 자 형상으로 굴곡 형성된다. 물론, 상기 램프 튜브(210)는 이에 한정되지 않고 다양한 절곡 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 'L' 자 형상, 'V' 자 형상, 'W' 자 형상, 'M' 자 형상 등으로 굴곡 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 변형예에 따른 램프의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 변형예에 따른 램프는, 상기 램프 튜브(210)의 외면에 자외선 차단층(260)이 형성되고, 상기 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 투명 캡(240)의 연장 길이와 같거나 더 길게 연장 형성된다. 이러한 자외선 차단층(260)은 램프 튜브(210)에서 방출되는 자외선을 차단하여 투명 캡(240)의 열화를 방지한다. 따라서, 오랜 시간 램프를 사용하더라도 휘도 저하가 발생되지 않는다.
한편, 전술한 제 1, 제 2 실시예에 따른 램프의 발광 과정을 살펴보면, 우선, 외부로부터 제공되는 램프 구동 전원은 전극 리드(230)을 통해 내부 전극(220)에 인가된다. 내부 전극(220)에 램프 구동 전원이 인가되면, 내부 전극(220)으로부 터 전자가 방출되며, 방출된 전자는 램프 튜브(210) 내부에 존재하는 수은 등의 방전 가스와 충돌하게 된다. 전자와의 충돌에 의해 방전 가스는 이온화되며, 이로 인해 램프 튜브(210)의 내부에는 플라즈마 환경이 조성된다. 이때, 소정의 제 1 파장을 갖는 광, 예를 들어 자외선이 발생된다. 램프 튜브(210)의 내면에 형성된 형광 물질(211)은 상기 자외선에 의하여 여기되어 소정의 제 2 파장을 갖는 광, 예를 들어 백색광을 발생시킨다.
도 6은 본 발명의 제 1 비교예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 비교예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도이며, 도 8은 본 발명의 실험예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도이다.
실제 제품에서 램프는 장착 부재 예를 들어, 램프 홀더 또는 램프 소켓에 장착되어 사용되는 것이 일반적이다. 따라서, 실제 제품에서 램프의 동작 특성을 보이기 위해 도 7 및 도 8에서는 램프의 양단에 램프 홀더(250)를 장착한 상태로 도시하였다.
도 6을 참조하면, 일반적인 단품 형태의 램프(110)는 내부 전극(220)의 발열에 의해 램프 튜브(210)의 끝단 영역에서부터 급격히 온도가 증가하다가 내부 전극(220) 영역에서 최고 온도에 도달하고, 내부 전극(220) 영역을 지나면서부터 급격히 온도가 감소하다가 램프 튜브(100)의 중앙 영역에서 최저 온도에 도달하여 균일한 온도 분포를 이룬다. 이러한 온도 구배 구조에서는 램프 튜브(210)의 중앙 영역에 최랭점(P1)이 형성되고, 이곳에서 수은이 뭉칠 우려가 있다. 그러나, 램프 튜브(210)의 중앙 영역은 양측으로 개방된 공간이므로 이곳에 뭉친 수은은 다른 곳으 로 이동되어 다시 기화될 수 있다. 따라서, 오랜 시간 사용하더라도 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 발생되지 않는다.
반면, 도 7을 참조하면, 램프 홀더(250)에 장착된 일반적인 램프(120)는, 상기 램프 홀더(250)가 방열 수단으로 작용하여 해당 영역이 과도하게 냉각됨으로써 램프 튜브(210)의 중앙 영역보다 램프 튜브(210)의 끝단 영역의 온도가 더 낮아진다. 이러한 온도 구배 구조에서는 내부 전극(220)의 외측 영역 즉, 램프 튜브(210)의 끝단과 내부 전극(220)의 사이에 최랭점(P2)이 형성된다. 이때, 최랭점(P2)은 국부적으로 밀집되어 형성되고, 이곳에서 수은이 집중적으로 뭉치게 된다. 그러나, 내부 전극(220)의 외측 영역은 램프 튜브(210)의 중앙 영역과는 달리 고립된 공간이므로 이곳에 뭉친 수은은 다른 곳으로 이동되지 못하고 무효 수은이 된다. 따라서, 시간이 지나면 유효 수은이 고갈되어 램프 불량이 발생될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 램프 튜브(210)의 단부 외면에 투명 캡(240)이 형성된 본 발명에 따른 램프(200)는 램프 튜브(210)가 램프 홀더(250)에 장착되어 상기 램프 홀더(250)가 방열 수단으로 작용하더라도 내부 전극(220)의 내외측 영역을 커버하도록 형성된 투명 캡(240)에 의해 내부 전극(220)의 내외측 영역이 함께 냉각된다. 따라서, 도 6에 나타낸 단품 형태의 램프(110)와 같이, 램프 튜브(210)의 끝단 영역보다 내부 전극(220)의 내측 영역의 온도가 더 낮게 유지된다. 다만, 램프 양단의 급격한 온도 변화 구간에서 램프 중앙의 균일한 온도 분포 구간으로 온도가 서서히 감소되기 때문에 최랭점(P3)이 거의 형성되지 않는다. 설령, 최랭점(P3)이 형성되더라도 상기 최랭점(P3)은 국부적으로 형성되는 것이 아니라 넓은 영역에 퍼 져 형성되므로, 수은이 뭉치더라도 넓은 영역에 퍼지게 된다. 또한, 최랭점(P3)이 형성되는 내부 전극(220)의 내측 영역은 램프 튜브(210)의 중앙 영역과 같이 개방된 공간이므로, 이곳에 뭉친 수은은 다른 곳으로 이동되어 다시 기화될 수 있다. 따라서, 오랜 시간 사용하더라도 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 발생되지 않는다.
<제 3 실시예>
한편, 본 발명에 따른 램프는 다양한 제품의 광원으로 사용될 수 있다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 전술한 제 1 실시예에 따른 램프가 에지형 백라이트로 사용되는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 표시 패널(320)과, 상기 액정 표시 패널(320)의 하부에 배치되는 백라이트 유닛(410)과, 이들을 수납하는 상부 샤시(310) 및 하부 샤시(380)를 포함한다.
액정 표시 패널(320)은 복수의 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 하부 기판과, 하부 기판에 대응하고 공통 전극 및 컬러 필터가 형성된 상부 기판 및 상기 두 기판 사이에 위치된 액정층을 포함한다. 이러한 액정 표시 패널(320)은 액정층의 광투과량을 제어하여 외부 화상 신호에 따른 소정의 화상을 구현한다.
상기 액정 표시 패널(320)의 일측 기판, 통상적으로 하부 기판의 외측 영역 에는 상기 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부(321)와 상기 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부(322)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 게이트 구동부(321)는 액정 표시 패널(320)의 각 게이트 라인에 연결되어 소정의 게이트 신호를 각 게이트 라인에 인가하고, 상기 데이터 구동부(322)는 액정 표시 패널(320)의 각 데이터 라인에 연결되어 소정의 데이터 신호를 각 데이터 라인에 인가한다. 이러한 게이트 구동부(321) 및 데이터 구동부(322)는 칩(chip) 형태로 제작되어 COB (Chip On Board), TAB (Tape Automated Bonding), COG (Chip On Glass) 중 어느 하나의 방식으로 액정 표시 패널(320)에 실장되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액정 표시 패널(320)의 해상도가 낮은 경우에는 TAB 방식이 적합하며, 해상도가 높은 경우에는 COG 방식이 적합하다. 물론, 상기 칩은 ASG(Amorphous Silicon Gate) 방식으로 하부 기판 상에 직접 형성될 수도 있다.
상기 액정 표시 패널(320)의 배면에는 백라이트 유닛(410)이 배치된다. 본 실시예의 백라이트 유닛(410)은 광을 발산하는 램프 유닛(350)과, 상기 램프 유닛(350)의 측면에 배치되는 도광판(360)과, 상기 도광판(360)의 상부에 배치되는 광학 시트(330) 및 상기 도광판(360)의 하부에 배치되는 반사 시트(370)를 포함한다. 이러한 백라이트 유닛(410)에서 제공된 광은 액정 표시 패널(320)을 투과하면서 투과율이 변경되고 채색되어 액정 표시 패널(300)의 전면으로 출사됨으로써 컬러 화상을 구현한다.
램프 유닛(350)은 광을 생성하는 적어도 하나의 램프(352) 및 상기 램프(352)에서 생성된 광을 집광하는 리플렉터(reflector)(351)를 구비한다.
상기 램프(352)는 전술한 제 1 실시예에 따른 'I' 자형 램프가 사용된다. 도 2와 같이, 상기의 램프는 램프 튜브(210)의 단부 외면에 투명 캡(240)이 형성되고, 램프 튜브(210)의 양단 외면은 탄성 재질 예를 들어, 고무 재질의 램프 홀더(353)에 끼워져서 리플렉터(351)의 내측 측벽에 밀착되게 고정된다. 상기 투명 캡(240)은 상기 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극(220)이 배치된 위치보다 더 길게 연장되어 내부 전극(220)의 내측 영역의 적어도 일부를 커버하도록 형성성되는 것이 바람직하고, 상기 투명 캡(240)은 상기 램프 홀더(353)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 램프는 내부 전극(220)의 내측 영역에 최랭점이 존재하도록 온도 구배되므로, 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 방지된다. 또한, 상기 램프 튜브(210)의 내벽, 상기 램프 튜브(210)의 몸체 및 상기 램프 튜브(210)의 외면 중 적어도 어느 한 곳에는 자외선 차단층이 형성될 수 있는데, 이러한 자외선 차단층에 의해 램프(352)에서 방출된 자외선이 차단되어 백라이트의 각종 구성물 예를 들어, 도광판(360), 광학 시트(330), 반사 시트(370) 등의 열화가 방지될 수 있다.
상기 리플렉터(351)는 램프(352)에서 방사상으로 발생된 광을 일방향으로 집광시켜, 집광된 광이 도광판(360)의 입광면으로 입사되게 해줌으로써 광의 이용 효율을 극대화한다.
도광판(360)은 램프 유닛(350)로부터의 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변환한다. 이러한 도광판(360)은 아크릴 수지인 PMMA(Poly Methy Methacrylate), 폴리올레핀 또는 폴리카보네이트와 같 은 일정한 굴절율을 갖는 투명한 재질로 제조된 쐐기형 플레이트 또는 평판형 플레이트가 사용될 수 있다.
광학 시트(330)는 도광판(360)의 상부에 배치되어 상부로 출사되는 광의 휘도 분포를 균일하게 한다. 이러한 광학 시트(330)는 아래로부터 확산 시트(331), 제 1 프리즘 시트(332) 및 제 2 프리즘 시트(333)를 포함할 수 있다. 여기서, 확산 시트(331)는 표면에 또는 내부에 산란 패턴을 구비하여, 도광판(132)에서 입사된 광을 상부 방향으로 산란시켜 확산시키는 역할을 수행하고, 제 1, 제 2 프리즘 시트(332,333)는 각각 상부면에 서로 교차되는 방향으로 형성된 프리즘 패턴을 구비하여, 확산 시트(331)로부터 입사된 광 중에서 경사지게 입사된 광을 수직으로 변화시켜 상부 방향으로 출사되는 광을 집광하는 역할을 수행한다.
반사 시트(370)는 도광판(360)의 하부에 배치되어 하부로 출사되는 광을 상부로 반사시켜 광의 이용 효율을 높여준다. 이때, 입사광 전체의 반사량을 영역별로 조절하여 백라이트 유닛(410)의 출광면 전체가 균일한 휘도 분포를 가지도록 보조할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 상기의 반사판(370)은 평평한 형상으로 제작될 수 있지만, 소정의 기준 반사면과, 상기 기준 반사면으로부터 돌출된 삼각산을 갖는 굴곡 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 상기의 반사 시트(370)는 별도로 제작되어 하부 샤시(380)의 바닥면에 설치되는 것이 보통이지만, 하부 샤시(380)의 바닥면에 반사 물질이 코팅되거나, 하부 샤시(380) 자체가 반사 물질로 형성되어 생략될 수도 있다.
상부 샤시(310)는 개구 영역이 정의되는 평면부와, 그 가장자리에서 하향 절 곡된 측벽부를 가지며, 상기 개구 영역을 통해 액정 표시 패널(320)의 표시 영역이 노출될 수 있는 액자 형태로 형성된다. 하부 샤시(380)는 백라이트 유닛(410)이 안착되는 바닥면과, 그 가장자리에서 상향 절곡된 측벽부를 가지며, 상부면이 개방되어 소정 깊이의 수납 공간을 제공할 수 있는 박스 형태로 형성된다. 이러한 상부 샤시(310)와 하부 샤시(380)의 결합에 의해 제공되는 수납 공간에는 액정 표시 패널(320) 및 백라이트 유닛(410)이 수납된다. 한편, 상기 수납 공간에는 충격에 취약한 액정 표시 패널(320)의 가장자리를 감싸주어 보호하고, 광학 시트(330) 및 도광판(360)을 고정하기 위한 몰드 프레임(340)이 함께 수납된다.
<제 4 실시예>
또한, 본 발명에 따른 램프는 다양한 제품의 광원으로 사용될 수 있다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 전술한 제 2 실시예에 따른 램프가 직하형 백라이트로 사용되는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 표시 패널(320)과, 상기 액정 표시 패널(320)의 하부에 배치되는 백라이트 유닛(420)과, 이들을 수납하는 상부 샤시(310) 및 하부 샤시(380)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(320)의 배면에는 백라이트 유닛(420)이 배치된다. 본 실시예의 백라이트 유닛(420)은 광을 발산하는 램프 유닛(450)과, 상기 램프 유닛(450)의 상부에 배치되는 광학 시트(330) 및 상기 램프 유닛(450)의 하부에 배치 되는 반사 시트(370)를 포함한다.
램프 유닛(450)은 광을 생성하는 복수의 램프를 포함한다. 상기 램프는 전술한 제 2 실시예에 따른 'U' 자형 램프가 사용된다. 도 4 및 도 10과 같이, 상기의 램프는 램프 튜브(210)의 단부 외면에 투명 캡(240)이 형성되고, 램프 튜브(210)의 양단 외면이 반사판 또는 하부 샤시에 고정되는 램프 소켓(451)에 끼워져서 장착된다. 상기 투명 캡(240)은 상기 램프 튜브(210)의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극(220)이 배치된 위치보다 더 길게 연장되어 내부 전극(220)의 내측 영역의 적어도 일부를 커버하도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 투명 캡(240)은 상기 램프 소켓(451)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 램프는 내부 전극(220)의 내측 영역에 최랭점이 존재하도록 온도 구배되므로, 유효 수은의 고갈로 인한 램프 불량이 방지된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 하부 샤시(380)의 하부에는 램프 소켓(451)과 연결되어 램프에 구동 전원을 제공하는 전원 공급 수단 예를 들어, 인버터(inverter)가 마련되는 것이 보통이다. 상기 인버터는 외부로부터 인가되는 저전위의 교류 전원을 램프의 구동에 적합한 고전위의 교류 전원으로 변경하여 이를 각각의 램프에 제공한다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있 음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 램프의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절취한 램프의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 램프의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 램프의 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 변형예에 따른 램프의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 1 비교예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도.
도 7은 본 발명의 제 2 비교예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 램프의 온도 구배를 나타낸 모식도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210: 램프 튜브 220: 내부 전극
230: 전극 리드 240: 투명 캡
250: 램프 홀더 310: 상부 샤시
320: 액정 표시 패널 330: 광학 샤시
350: 램프 유닛 360: 도광판
370: 반사 시트 380: 하부 샤시
353: 램프 홀더 451: 램프 소켓

Claims (17)

  1. 방전 가스가 주입된 램프 튜브;
    상기 램프 튜브의 내부 단부에 배치된 내부 전극;
    상기 내부 전극과 연결되며 상기 램프 튜브의 외부로 인출된 전극 리드; 및
    상기 램프 튜브의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡; 을 포함하는 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 캡은 상기 램프 튜브의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극이 배치된 위치보다 더 연장되는 램프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 투명 캡은 상기 내부 전극의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버하도록 연장되는 램프.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 투명 캡의 연장 길이는 40mm인 램프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 캡은 투광성 폴리머를 포함하는 물질로 형성되는 램프.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 투광성 폴리머는 비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리염화비닐 중 적어도 어느 하나를 포함하는 램프.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전 가스는 수은을 포함하는 램프.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 램프 튜브의 내벽, 상기 램프 튜브의 몸체 및 상기 램프 튜브의 외면 중 적어도 어느 한 곳에 형성된 자외선 차단층을 더 포함하는 램프.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 자외선 차단층은 산화티탄으로 형성되는 램프.
  10. 화상을 표시하는 액정 표시 패널; 및
    상기 액정 표시 패널에 광을 제공하는 적어도 하나의 램프를 구비하는 백라이트 유닛; 을 포함하고,
    상기 램프는,
    방전 가스가 주입된 램프 튜브;
    상기 램프 튜브의 내부 단부에 배치된 내부 전극;
    상기 내부 전극과 연결되며 상기 램프 튜브의 외부로 인출된 전극 리드; 및
    상기 램프 튜브의 상기 단부 외면에 형성되는 투명 캡; 을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 투명 캡은 상기 램프 튜브의 중앙부를 향하여 상기 내부 전극이 배치된 위치보다 더 연장되는 액정 표시 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 투명 캡은 상기 내부 전극의 내측 영역 내에서 적어도 균일한 온도 분포를 갖는 구간까지를 커버하도록 연장되는 액정 표시 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 램프 튜브의 내벽, 상기 램프 튜브의 몸체 및 상기 램프 튜브의 외면 중 적어도 어느 한 곳에 형성된 자외선 차단층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 자외선 차단층은 산화티탄으로 형성되는 액정 표시 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 램프를 고정하기 위한 장착 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 장착 부재의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 물질로 상기 투명 캡이 형성되는 액정 표시 장치.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 램프는 상기 액정 표시 패널의 배면 영역 중 측부 또는 전체에 설치되는 액정 표시 장치.
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