KR20100101267A - 냉음극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비용을 절감할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 냉음극 형광램프는 방전가스가 충진된 유리관과; 유리관 내부 벽면에 위치하는 형광물질과; 상기 유리관의 양단 내측에 위치하는 내부전극과; 상기 유리관의 양측 끝단 부위가 삽입되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속되는 원통형 축전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
냉음극 형광램프, 원통형 축전부

Description

냉음극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트 유닛{Cold Cathode Florescent Lamp And Backlight Unit Of Liquid Crtstal Display Device Using the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 생산 비용을 절감할 수 있는 냉음극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back light)와 같은 별도의 광원이 필요하다.
백라이트는 광원의 위치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 백라이트는 액정표시장치의 일측 가장자리에 광원을 설치하고, 그 광원으로부터 입사되는 빛을 도광판과 다수의 광학 시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 직하형 백라이트는 액정표시장치의 바로 아래에 다수의 광원을 배치하고, 그 광원들로부터 입사되는 빛을 확산판과 다수의 광학 시트를 통해 액정표시패널에 조사한다.
최근에는 에지형 방식에 비하여 휘도, 광균일도, 색순도가 높은 직하형 방식의 백라이트가 LCD TV를 중심으로 더 많이 이용되고 있다.
이러한 직하형 방식의 백라이트 유닛에 이용되는 광원으로써 형광램프는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Florescent Lamp)가 주로 사용되었다. 냉음극 형광램프(CCFL)는 글래스(glass)로 이루어지는 유리관과, 유리관의 양측 단부 내측에 내부 전극, 내부전극과 접촉되며 양측 단부 외부로 신장된 리드(lead)전극, 유리관 내부 벽면에 가시광선을 방사하기 위한 형광물질, 유리관 내부 공간에는 아르곤(Ar) 및 네온(Ne)으로 이루어지는 방전가스(gas)와 수은(Hg)이 충진되어 있다. 그리고, 형광램프 양단에는 리드(lead)전극과 각각 접속되는 캐패시터(capacitor)가 구비된다. 캐패시터는 관전류의 갑작스런 유입을 완충시키거나 각각의 램프마다 동일한 크기의 관전류가 공급될 수 있도록 하는 등 안정적인 램프 구동을 위해 적용된다.
이러한 냉음극 형광램프를 적용한 직하형 백라이트 유닛에서는 램프 한 개당 두 개의 캐패시터를 필요로 함에 따라 8 개의 램프를 채용하는 백라이트 유닛에서는 16개의 캐패시터가 필요하게 된다. 이러한, 캐패시터들은 백라이트 유닛의 제작비용을 증가시키는 원인 중의 하나로서 이를 줄이기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 백라이트 유닛의 생산 비용을 감소시킬 수 있는 냉음극 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 냉음극 형광램프는 방전가스가 충진된 유리관과; 유리관 내부 벽면에 위치하는 형광물질과; 상기 유리관의 양단 내측에 위치하는 내부전극과; 상기 유리관의 양측 끝단 부위가 삽입되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속되는 원통형 축전부를 포함한다.
상기 원통형 축전부는 상기 유리관의 양측 끝단 외부 벽면을 감싸며 상기 내부전극과 접속되는 원통형의 제1 금속층과; 상기 제1 금속층과 중첩되게 적층된 원통형의 유전층과; 상기 유전층과 중첩되게 적층된 원통형의 제2 금속층을 포함한다.
상기 제1 및 제2 금속층은 철 합금(Fe alloy)으로 이루어지고 상기 유전층은 티탄산 스트론튬(SrTiO3)으로 이루어진다.
상기 유전층의 유전율(ε)은 150~300 정도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛은 액정표시패널에 공급되는 광을 발생시키며 병렬로 접속된 다수의 냉음극 형광램프와; 냉음극 형광램프로부터 발생되는 광을 산란시켜 상기 액정표시패널 쪽으로 출사시키는 확산판과; 상기 확산판과 액정표시패널 사이에 위치하여 상기 확산판을 경유한 광을 상기 액정표시패널에 수직방향으로 입사시키는 위한 광학시트들을 구비하고, 상기 각각의 냉음극 형광램프는 방전가스가 충진된 유리관과; 유리관 내부 벽면에 위치하는 형광물질과; 상기 유리관의 양단 내측에 위치하는 내부전극과; 상기 유리관의 양측 끝단 부위가 삽입되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속되는 원통형 축전부를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛에서의 냉음극 형광램프(CCFL)는 유리관의 양측 끝단을 감싸도록 형성되며 캐패시터와 동일한 기능을 수행할 수 있는 원통형 축전부를 포함한다. 이에 따라 별도로 캐패시터를 구입할 필요가 없게 됨으로써 백라이트 유닛의 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉음극 형광램프를 광원으로 이용한 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 액정표시장치는 화상을 표시하기 위한 액정표시패널(150)과, 액정표시패널(150)에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛(160)을 구비한다.
액정표시패널(150)에는 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 교차되게 배열되고 상부 및 하부기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix)형태로 배열된다. 또한, 액정표시패널(150)에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소 전극들과 공통 전극이 형성된다. 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들의 교차부에는 스캔 신호에 응답하여 화소 전극에 인가될 데이터 전압을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transister : TFT)들이 형성된다. 이러한 액정표시패널에는 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 통해 게이트 드라이브 집적회로들과 데이터 드라이브 집적회로들이 전기적으로 접속된다.
백라이트 유닛(160)은 도 2에 도시된 바와 같이 병렬로 접속된 다수의 냉음극 형광램프(CCFL)(155)들과, 보텀 커버(162), 확산판(164), 및 다수의 광학 시트들(166)을 포함한다.
보텀 커버(162)는 다수의 냉음극 형광램프(CCFL)(155)들이 안쪽 공간에 수납되는 구조로 제작되고, 그 안쪽 공간의 저면 및 측면에는 반사판(미도시)이 형성된다.
확산판(164)은 보텀 커버(162)와 함께 조립된다. 이 확산판(164)은 다수의 비드들(beads)을 포함하고 그 비드들을 이용하여 냉음극 형광램프(CCFL)(155)로부터 입사되는 광을 산란시켜 액정표시패널(150)의 표시 면에서 휘도 차이가 나지 않게 한다. 이러한 확산판(164)은 동일한 굴절률을 가지는 매질 속에 비드들이 산포 된 구조로 제작되기 때문에 광을 집광할 수는 없다.
광학 시트들(166)은 1매 이상의 확산시트와 1매 이상의 프리즘 시트를 포함하여 확산판(164)으로부터 입사되는 광을 액정표시패널(150) 전체에 균일하게 조사하고 표시면에 대하여 수직인 방향으로 광의 진행경로를 꺾어 표시면 전면으로 광을 집광하는 역할을 한다.
냉음극 형광램프(CCFL)(155)는 확산판(164) 쪽으로 광을 발생한다.
도 3은 도 2에 도시된 냉음극 형광램프(CCFL)(155)를 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 냉음극 형광램프(CCFL)는 글래스(glass)로 이루어지는 유리관(206), 유리관(206)의 양단 내측에 위치하는 내부전극(202), 유리관(206) 내부 벽면에 가시광선을 방사하기 위한 형광물질(208), 내부전극(202)과 접촉되며 유리관(206)의 양측 끝단이 삽입되는 원통형 축전부(210)를 포함한다. 그리고, 유리관(206) 내부 공간에는 방전가스(gas)가 충진되어 있다.
원통형 축전부(210)는 관전류의 갑작스런 유입을 완충시키고 각각의 램프마다 동일한 크기의 관전류가 공급될 수 있도록 하는 등 일반적인 캐패시터와 동일한 기능을 수행함으로써 안정적인 램프 구동을 가능하게 한다. 이러한, 원통형 축전부(210)는 냉음극 형광램프(CCFL)의 유리관(206)의 양측 끝단부의 외측을 감싸도록 제작됨에 따라 냉음극 형광램프(CCFL)를 구성하는 하나의 부품이라 볼 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 발명에서의 원통형 축전부(210)는 내부전극(202)과 직접 접촉되며 유리관(206)의 양측 끝단 외부벽면을 직접 감싸는 원통형의 제1 금속 층(212), 제1 금속층(212)과 전면 중첩되는 원통형의 유전층(214), 유전층(214)과 전면 중첩되는 원통형의 제2 금속층(216)으로 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 금속층(212,216) 재료로 철 합금(Fe alloy)이 이용되고 유전층(214) 재료로는 티탄산 스트론튬(SrTiO3)이 이용된다.
유전층(214) 재료로는 티탄산 스트론튬(SrTiO3)은 150~300 정도의 유전율(ε)을 갖는다. 이에 따라, 아래 수학식 1 및 2와 같이 유전율(ε) 값이 커지면 전기용량(capacitance : C) 또한 커지고 전기용량(C)이 커지면 충전되는 전하량(Q)이 커지게 된다.
Figure 112009014091097-PAT00001
(C : 전기용량(capacitance), ε는 유전율, A : 전극면적, d : 전극간 거리)
Figure 112009014091097-PAT00002
즉, 유전층(214)은 고 유전율(ε)을 갖게 됨에 따라 본 발명에서 제작된 원통형 축전부(210)는 충분한 전기용량(C) 및 전하량(Q)을 갖게 됨에 따라 안정적인 램프 구동을 위해 적용될 수 있게 된다. 그리고, 원통형 축전부(210)를 구성하는 제1 금속층(212), 유전층(214) 및 제2 금속층(216)의 모든 면은 수학식 1에서의 전극면적(A)으로 작용할 수 있게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 원통형의 제1 및 제2 금속층(212,216)의 옆면 면적(A1) 및 저면 면적(A2)의 합이 전기용량(C)과 비례하는 총 전극면적(A1+A2=A)으로 작용할 수 있게 됨에 따라 전하량(Q)이 더 증가될 수 있게 된다.
한편, 이러한 구조를 가지는 원통형 축전부(210)는 주조방식, 프레스를 이용안 성형방식, 딥핑(dipping) 방식 등 공지의 어떤 제조방식에 의해서 제작할 수 있다. 그리고, 제작된 원통형 축전부(210)와 유리관(206)의 양측을 납이 용융되어 있는 납조에 딥핑(dipping) 후 꺼내게 되면 원통형 축전부(210)의 제1 금속층(212)과 내부전극(202)이 납을 통해 전기적으로 접속될 수 있게 된다.
이러한 방식 외에도 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 도전물질(260)을 이용하여 원통형 축전부(210)와 내부전극(202)을 전기적으로 연결시키면서 원통형 축전부(210)와 유리관(206)의 양측을 결합시킬 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛에서의 냉음극 형광램프(CCFL)(155)는 유리관(206)의 양측 끝단을 감싸도록 형성되며 캐패시터와 동일한 기능을 수행할 수 있는 원통형 축전부(210)를 포함한다. 이에 따라 별도로 캐패시터를 구입할 필요가 없게 됨으로써 백라이트 유닛의 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉음극 형광램프들이 병렬로 연결된 구조를 나타내는 도면.
도 3은 도 2의 냉음극 형광램프를 구체적으로 나타내는 단면도.
도 4는 도 3에서의 원통형 축전부에 차징되는 전하들을 나타내는 도면.
도 5는 원통형 축전부과 유리관 간의 결합 전 후 상태를 나타내는 도면.
＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명＊
155 : 냉음극 형광램프 210 : 원통형 축전부
206 : 유리관 212 : 제1 금속층
214 : 유전층 216 : 제2 금속층
208 : 형광물질 202 : 내부 전극
150 : 액정표시패널 166 : 광학시트
164 : 확산판 162 : 보텀 커버

Claims (5)

  1. 방전가스가 충진된 유리관과;
    유리관 내부 벽면에 위치하는 형광물질과;
    상기 유리관의 양단 내측에 위치하는 내부전극과;
    상기 유리관의 양측 끝단 부위가 삽입되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속되는 원통형 축전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통형 축전부는
    상기 유리관의 양측 끝단 외부 벽면을 감싸며 상기 내부전극과 접속되는 원통형의 제1 금속층과;
    상기 제1 금속층과 중첩되게 적층된 원통형의 유전층과;
    상기 유전층과 중첩되게 적층된 원통형의 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속층은 철 합금(Fe alloy)으로 이루어지고 상기 유전층은 티탄산 스트론튬(SrTiO3)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전층의 유전율(ε)은 150~300 정도인 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.
  5. 액정표시패널에 공급되는 광을 발생시키며 병렬로 접속된 다수의 냉음극 형광램프와;
    냉음극 형광램프로부터 발생되는 광을 산란시켜 상기 액정표시패널 쪽으로 출사시키는 확산판과;
    상기 확산판과 액정표시패널 사이에 위치하여 상기 확산판을 경유한 광을 상기 액정표시패널에 수직방향으로 입사시키는 위한 광학시트들을 구비하고,
    상기 각각의 냉음극 형광램프는
    방전가스가 충진된 유리관과;
    유리관 내부 벽면에 위치하는 형광물질과;
    상기 유리관의 양단 내측에 위치하는 내부전극과;
    상기 유리관의 양측 끝단 부위가 삽입되고 상기 내부전극과 전기적으로 접속되는 원통형 축전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛.
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