JP2006332053A - 面光源装置及びそれを具備するバックライトユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】放電チャンネル間の輝度不均一の問題点を解消して、均一な輝度特性を示す面光源装置及びバックライトユニットを提供する。
【解決手段】放電ガスを注入する内部空間が、複数個の放電チャンネル115、125、135、145、155に区画された光源体、及び前記放電チャンネル115、125、135、145、155が伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成し、前記各放電チャンネル115、125、135、145、155に放電電圧を印加する電極119、129、139、49、159を具備し、前記複数個の放電チャンネル115、125、135、145、155中の最外郭に配置される放電チャンネル115、125、135、145、155は、中央に配置される放電チャンネル115、125、135、145、155に比べて大きい体積を有することを特徴とする面光源装置110、120、130、140、150を提供する。
【選択図】図6

Description

本発明は、面光源装置及びそれを具備するバックライトユニットに関するものである。より詳細には、優れた輝度均一性を有する面光源装置及びそれを具備するバックライトユニットに関するものである。
液晶表示装置は、液晶の電気的特性及び光学的特性を利用して映像をディスプレイする。液晶表示装置は、陰極線管(cathode ray tube;CRT)等に比べて体積が非常に小さくて軽いという長所を有している。そのため、ポータブルコンピュータ、通信機器、液晶テレビ(liquid crystal television receiver)及び宇宙航空産業などに広く使用されている。
液晶表示装置は、液晶を制御する液晶制御部及び液晶に光を供給する後面光源を含んでいる。液晶制御部は、第1基板に配置された画素電極(pixel electrode)、第2基板に配置された共通電極(common electrode)及び画素電極と共通電極の間に介在する液晶を含んでいる。画素電極は、解像度に対応する多数個からなり、共通電極は画素電極と対向する1個からなる。各画素電極にはお互いに異なるレベルを有する画素電圧(pixel voltage)を印加するために薄膜トランジスター(thin film transistor;TFT)が連結され、共通電極には等しいレベルのレファレンス電圧(reference voltage)が印加される。画素電極及び共通電極は導電性を有する透明な物質からなっている。
後面光源から供給される光は、画素電極、液晶及び共通電極を順次通過する。ここで、液晶を通過した映像の表示品質は、後面光源の輝度及び輝度の均一性によって大きく左右される。一般的に輝度及び輝度の均一性が高いほど表示品質は良好になる。
従来の液晶表示装置の後面光源は、棒形状を有する冷陰極線管方式ランプ(cold cathode fluorescent lamp;CCFL)または、ドット形状を有する発光ダイオード(light emitting diode;LED)が主に使われた。冷陰極線管方式ランプは、輝度が高くて寿命が長く、白熱燈に比べて非常に発熱量が非常に小さいという長所がある。一方、発光ダイオードは消費電力が多いが輝度が高いという長所がある。しかし、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードは、輝度の均一性において劣っている。
したがって、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードを光源に有する後面光源は、輝度均一性を増加させるために導光板(light guide panel;LGP)、拡散部材(diffusion member)及びプリズムシート(prism sheet)等の光学部材(optical member)を必要とする。これにより冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードを使用する液晶表示装置は、光学部材による体積及び重さが大きく増加する問題点を有している。
このような問題点を解消するために、平板形態の面光源装置が提示された。面光源装置は、隔壁分離型と隔壁一体型に分けることができる。
図1は、従来の隔壁一体型面光源装置10の斜視図で、図2は図1の面光源装置10の側断面図である。
図示したように、図1の面光源装置10は光源体及び電極19を具備する。光源体は、上部及び下部にそれぞれ配置する二枚の基板11、12を含む。下部に配置する基板11は平坦型で提供する。上部に配置する基板12には隔壁13を一体に形成する。隔壁13は、光源体の内部空間を複数個の放電チャンネル15に区切る。上部に配置する基板12は断面が連続した台形形状を有する。
電極19は、光源体の両側に具備する。電極19は、放電チャンネル15に放電電圧を印加する。放電チャンネル15の内面には、蛍光体を塗布する。放電ガスに電圧を印加するための二つの電極19を隔壁13が伸びている第1方向と直角に交差する第2方向に沿って二枚の基板11、12の両側外面にそれぞれ配置する。
電極19は、テープ、スプレーまたはパウダー形態で提供できる。
放電ガスは、水銀と不活性気体を含むことができる。
未説明符号14は、各放電チャンネルに放電ガスが注入できるよう、放電ガスが移動できるように形成した通路である。
図3は、従来のまた他の面光源装置20の部分切開斜視図で、図4は図3の面光源装置20の平面図である(図4で上部に配置する基板22は、図示しなかった)。
図示したように、図3の面光源装置20は隔壁分離型面光源装置で、光源体及び電極29を具備する。
光源体は、上部及び下部にそれぞれ配置する二枚の基板21、22、隔壁23、及び密封部材26を具備する。
隔壁23は、二枚の基板21、22の間で相互平行に配置する。隔壁23は、光源体の内部空間を複数個の放電チャンネル25に区切る。
密封部材26は、二枚の基板21、22の間に縁に沿って配置して光源体の内部空間を外部と隔離させる。
内部空間には放電ガスが注入され、放電ガスに電圧を印加するための二つの電極29を放電チャンネル25が伸びている(extending)第1方向と交差する第2方向に沿って二枚の基板21、22の両側外面にそれぞれ配置される。
放電ガスが複数個の放電チャンネル25に均一に注入されるように放電チャンネル25はお互いに連通するように形成する。図3では、放電チャンネル25が蛇行(serpentine)構造を有するように隔壁23が交互に配置されている。
放電チャンネル25の内面には蛍光体を塗布する。
前記図1ないし図4の従来の面光源装置10、20は、電極19、29に放電電圧を印加すれば、放電チャンネル15、25内部で放電が起きて紫外線が放出される。放出された紫外線は蛍光体を励起させて可視光を発生させ、光源装置としての機能を遂行する。
しかし、前記従来の面光源装置は、多数個の放電チャンネル15、25中、最外郭に配置された放電チャンネル15、25が中央に配置された放電チャンネル15、25に比べて輝度が低くて輝度均一性が良くない問題点があった。
従来の面光源装置では各放電チャンネル15、25が同一体積に区画されていて、各放電チャンネル15、25にはほとんど等しい量の放電ガスが存在するようになる。
ところが、面光源装置は外部に露出する面積が広くて、一般的なランプ(CCFL、EEFL、等)より周辺の影響をたくさん受けるようになる。したがって、最外郭に配置された放電チャンネル15、25は中央に配置された放電チャンネル15、25に比べて熱損失が多く発生する。結局、中央に配置される放電チャンネル15、25と最外郭に配置される放電チャンネル15、25の間に温度偏差が発生する。特に、放電ガスに使用される水銀は温度に非常に敏感な物性を持っていて、面光源装置を長期間点燈させておくと、温度偏差はさらに大きくなる。面光源装置の放電チャンネル15、25の間のこのような温度偏差は、輝度の不均一を招来する。
さらに中央に比べて相対的に温度が低い最外郭放電チャンネル15、25に冷点(cold spot)が形成される場合もある。冷点は、水銀を継続的に吸着する性質を持っているので、冷点部分の外観色相が変化したり面光源装置の寿命を縮めることになる。
また、最外郭に配置された放電チャンネル15、25は、中央に配置された放電チャンネル15、25に比べて光重畳補償効果が少ない。また最外郭に配置される放電チャンネル15、25に対応する電極19、29の部位で電流漏洩が相対的に大きい。したがって、最外郭に配置された放電チャンネル15、25の輝度は中央に配置された放電チャンネル15、25より低い輝度値を示す。
本発明の目的は、放電チャンネル間の輝度不均一の問題点を解消して、均一な輝度特性を示す面光源装置及びバックライトユニットを提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、放電ガスが注入される内部空間が複数個の放電チャンネルに区画された光源体、及び前記放電チャンネルが伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成されて前記各放電チャンネルに放電電圧を印加する電極を具備する。前記複数個の放電チャンネルの中で最外郭に配置される放電チャンネルは中央に配置される放電チャンネルに比べて大きい体積を有することを特徴とする面光源装置を提供する。
例えば、前記複数個の放電チャンネルは中央から最外郭に行くほど段階的または連続的に体積が増加する。
好ましくは、前記電極は、前記最外郭に配置される放電チャンネルに対応する部位が、前記中央に配置される放電チャンネルに対応する部位に比べて大きい放電面積を有するように形成する。
例えば、中央から最外郭に行くほど段階的または連続的に放電面積が増加する。
一実施例によると、前記光源体は中間領域である第1領域と両外郭領域である第2領域に分けられ、前記第1領域に配置する放電チャンネル同士の体積は等しくて、前記第2領域に配置する放電チャンネル同士の体積は等しいが、前記第1領域に配置する放電チャンネルの体積に比べて大きい体積を有し、前記第1領域に配置する放電チャンネルの体積の合計は、全体内部空間の体積の80〜85%で、前記第2領域に配置する放電チャンネルの体積の合計は全体内部空間の体積の15〜20%である。
好ましくは、前記最外郭に配置する放電チャンネルは、前記中央に配置する放電チャンネルに比べて大きい断面積を有する。
例えば、前記最外郭に配置する放電チャンネルは前記中央に配置する放電チャンネルに比べて広い幅及び/または高い高さを有する。
好ましくは、前記光源体は、上部及び下部にそれぞれ配置する二枚の基板、及び前記光源体の内部空間を前記複数個の放電チャンネルに区切る隔壁を含む。
隔壁一体型面光源装置では、前記隔壁は前記基板に一体に形成する。隔壁分離型面光源装置では前記光源体は、前記二枚の基板の間の縁に沿って形成して前記内部空間を形成する密封部材を含む。
また、本発明は、放電ガスが注入される内部空間が複数個の放電チャンネルに区画される光源体及び前記放電チャンネルが伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成されて前記各放電チャンネルに放電電圧を印加する電極を具備するが、前記複数個の放電チャンネルの中で最外郭に配置する放電チャンネルは、中央に配置する放電チャンネルに比べて大きい体積を有する面光源装置、前記面光源装置を収納する上部及び下部ケース、前記面光源装置と前記上部ケースの間に介在する光学シート、及び前記面光源装置を駆動するための放電電圧を前記電極に印加するインバーターを含むことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
好ましくは、前記最外郭に配置する放電チャンネルとそれに対応する前記光学シートの対応部位間の距離は、前記中央に配置する放電チャンネルとそれに対応する前記光学シートの対応部位間の距離に比べて小さい。
好ましくは、前記最外郭に配置する放電チャンネルは前記中央に配置する放電チャンネルに比べて高い高さを有する。
本発明によると、放電チャンネル間の輝度不均一の問題点を解消して、均一な輝度特性を示す面光源装置及びバックライトユニットを提供することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
<面光源装置第1実施例>
図5は、本発明の第1実施例による面光源装置110の斜視図で、図6は図5の面光源装置110の側断面図である。
図示したように、図5の面光源装置110は光源体及び電極119を具備する。
光源体は、放電ガスを注入する内部空間を複数個の放電チャンネル115に区画する。放電チャンネル115は、断面が台形形状を有するように形成する。
電極119は、放電チャンネル115が伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成する。電極119は、各放電チャンネル115に放電電圧を印加する。
光源体は、下部及び上部にそれぞれ配置する二枚の基板111、112を含む。基板111、112は、一般的に可視光は透過させて、紫外線を遮断するガラス材質で構成する。
上部に配置する基板112には、隔壁113を一体に形成する。隔壁113は相互平行に配列する。したがって、放電チャンネル115もまた相互に並ぶように配列される。
放電ガスとしては、水銀ガス、アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス等が使用できる。
放電チャンネル115の中で最外郭に配置される放電チャンネル115は、中央に配置される放電チャンネル115を含む残りの放電チャンネル115に比べて大きい体積を有する。具体的には、最外郭に配置する放電チャンネル115の幅(w2)と高さ(h2)は残りの放電チャンネル115の幅(w1)と高さ(h1)より大きい。したがって、最外郭に配置する放電チャンネル115の断面積は、残りの放電チャンネル115の断面積より大きい。
このような構成により、最外郭に配置する放電チャンネル115には体積に比例してより多くの放電ガスを注入できる。よって、最外郭に配置される放電チャンネル115の輝度を高めることができ、全体的な輝度均一度を向上させられる。
また、前記電極119で、最外郭に配置される放電チャンネル115に対応する部位が残りの放電チャンネル115に対応する部位に比べて大きい放電面積を有する。実施例によっては、電極119の最外郭部位の第1方向長さも一緒に伸ばして、最外郭部位の放電面積をさらに増加させることもできる。
最外郭放電チャンネル115の拡張と共に対応する電極119の部位の拡張によって最外郭放電チャンネル115の輝度をさらに高めることができ、全体的な輝度均一度をさらに進めることができるようになる。
電極119には、導電性が優れた材質、例えば、銅、ニッケル、銀、金、アルミニウム、クロム等が使用でき、テープ、スプレーまたはパウダー形態で形成することができる。
最外郭に配置される二つの放電チャンネル115は、全体輝度均一性のために相互対称に構成することが好ましい。
未説明の図面符号114は、通路を示す。
<面光源装置第2実施例>
図7は、本発明の第2実施例による面光源装置120の斜視図で、図8は図7の面光源装置120の側断面図である。
図示したように、図7の面光源装置120の放電チャンネル125は、中央から最外郭に行くほど連続的に体積が増加するように構成されている。(w1<w2<w3<w4、h1<h2<h3<h4)
したがって電極129もまた中央から外郭に行くほど連続的に放電面積が増加するように形成されている。
未説明の図面符号、121、122、123及び124はそれぞれ基板、基板、隔壁及び通路を示す。
<面光源装置第3実施例>
図9は、本発明の第3実施例による面光源装置130の平面図である(図9ないし図11で上部に配置される基板は図示しなかった)。
図示したように、図9の面光源装置130は図5ないし図8の隔壁一体型面光源装置110、120とは異なり隔壁分離型面光源装置である。
図9の面光源装置130は、光源体と電極139を具備する。光源体は二枚の基板(下部に配置される基板131及び上部に配置される基板)、隔壁133及び密封部材136を具備する。
二枚の基板は、上部及び下部で相互に対向して配置する。密封部材136は二枚の基板の間で縁に沿って形成して光源体の内部空間を形成する。
隔壁133は、蛇行構造で一直線に配列する。
複数個の放電チャンネル135は、中央から最外郭に行くほど段階的に体積が増加する。また、それに対応して電極139も中央から最外郭に行くほど段階的に放電面積が増加する。
具体的に詳しく見ると、図9の面光源装置130の光源体を中間に位置する第1領域と両外郭に位置する第2領域に分けて見る時、第2領域に配置される各放電チャンネル135の幅(w2)は、第1領域に配置される各放電チャンネル135の幅(w1)に比べて広い。
また、第1領域に配置される放電チャンネル135の体積の合計が全体内部空間の体積の80〜85%を占めるようにして、第2領域に配置される放電チャンネル135の体積の合計が全体内部空間の体積の15〜20%を占めるように構成することが好ましい。
そのために、w2をw1より15〜30%程度大きく構成する。一例として、隔壁133が42個なら、w1は10mmで、w2は12mmに構成する。
<面光源装置第4実施例>
図10は、本発明の第4実施例による面光源装置140の平面図である。
図示したように、図9とは異なり隔壁143が密封部材146と接する代わりに通孔144が隔壁143に形成されている。
図10の面光源装置140も図9の面光源装置130と同じく、中央から最外郭に行くほど放電チャンネル145の体積及び対応する電極149の部位の放電面積が段階的に増加する。
未説明の図面符号141は、下面に配置する基板を示す。
<面光源装置第5実施例>
図11は、本発明の第5実施例による面光源装置150の平面図である。
図11の面光源装置150は、図10の面光源装置140とは異なり中央から最外郭に行くほど放電チャンネル155の幅及び対応する電極の部位の放電面積が連続的に増加するように構成されている(w1<w2<w3<w4<w5<w6)。
未説明の図面符号、151、153、154及び156は下面に配置する基板、隔壁、通孔及び密封部材を示す。
<バックライトユニット>
図12は、本発明の一実施例によるバックライトユニットを示した分解斜視図である。図12を参照すると、本実施例によるバックライトユニット1000は、図5に図示した面光源装置110、上下部ケース1100、1200、光学シート900及びインバーター1300を含む。
面光源装置としては、前述した実施例のいずれか一つの面光源装置を選択することができ、本実施例では第1実施例による面光源装置110を使用して説明する。
下部ケース1200は、面光源装置110を収納するために底部1210及び底部1210の縁から収納空間を形成するために延長された複数の側壁部1220からなる。面光源装置110は、下部ケース1200の収納空間に収納する。
インバーター1300は、下部ケース1200の背面に配置し、面光源装置110を駆動するための放電電圧を発生させる。インバーター1300から発生された放電電圧は、第1及び第2電源線1352、1354を通じて面光源装置110の電極270にそれぞれ印加される。
光学シート900は、面光源装置110から出射される光を均一に拡散させるための拡散板(未図示)と、拡散した光に直進性を付与するためのプリズムシート(未図示)からなることができる。
上部ケース1100は、下部ケース1200に結合して面光源装置110と光学シート900を支持する。上部ケース1100は、面光源装置110が下部ケース1200から離脱することを防止する。
一方、映像を表示する液晶表示パネル(未図示)が上部ケース1100の上部に配置され得る。
図13は、図12のバックライトユニットの側断面図である。
図示したように、光学シート900は面光源装置110と所定の距離、離隔して配置した。好ましくは、光学シート900は残りの放電チャンネルとの距離より最外郭に配置した放電チャンネルとの距離をさらに小さく配置する。したがって、最外郭での輝度が補強されて、全体的にバックライトユニットの輝度均一性が向上する。
従来の面光源装置の斜視図である。 図1の面光源装置の側断面図である。 従来のまた他の面光源装置の部分切開斜視図である。 図3の面光源装置の平面図である。 本発明の第1実施例による面光源装置の斜視図である。 図5の面光源装置の側断面図である。 本発明の第2実施例による面光源装置の斜視図である。 図7の面光源装置の側断面図である。 本発明の第3実施例による面光源装置の平面図である。 本発明の第4実施例による面光源装置の平面図である。 本発明の第5実施例による面光源装置の平面図である。 本発明の一実施例によるバックライトユニットの分解斜視図である。 図12のバックライトユニットの側断面図である。
符号の説明
10、20、110、120、130、140、150:面光源装置
11、12、21、22、111、112、121、122、131、141、151:基板
13、23、113、123、133、143、153:隔壁
15、25、115、125、135、145、155:放電チャンネル
26、136、146、156:密封部材
19、29、119、129、139、149、159:電極
900:光学シート
1100:上部ケース
1200:下部ケース
1300:インバーター

Claims (16)

  1. 放電ガスを注入する内部空間が、複数個の放電チャンネルに区画された光源体、及び、前記放電チャンネルが伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成し、前記各放電チャンネルに放電電圧を印加する電極を具備し、前記複数個の放電チャンネルの中で最外郭に配置する放電チャンネルは中央に配置する放電チャンネルに比べて大きい体積を有することを特徴とする面光源装置。
  2. 前記電極が、前記最外郭に配置する放電チャンネルに対応する部位が前記中央に配置する放電チャンネルに対応する部位に比べて大きい放電面積を有するように形成されたことを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
  3. 前記複数個の放電チャンネルが、中央から最外郭に行くほど連続的に体積が増加することを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
  4. 前記電極が、前記最外郭に配置される放電チャンネルに対応する部位が前記中央に配置される放電チャンネルに対応する部位に比べて大きい放電面積を有するように形成され、前記各放電チャンネルに対応する部位が中央から最外郭に行くほど連続的に放電面積が増加することを特徴とする請求項3に記載の面光源装置。
  5. 前記複数個の放電チャンネルが、中央から最外郭に行くほど段階的に体積が増加することを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
  6. 前記電極は、前記最外郭に配置される放電チャンネルに対応する部位が前記中央に配置される放電チャンネルに対応する部位に比べて大きい放電面積を有するように形成され、前記各放電チャンネルに対応する部位が中央から最外郭に行くほど段階的に放電面積が増加することを特徴とする請求項5に記載の面光源装置。
  7. 前記光源体は、中間領域である第1領域と両外郭領域である第2領域に分けられ、前記第1領域に配置される放電チャンネル同士の体積は等しく、前記第2領域に配置される放電チャンネル同士の体積は等しいが、前記第1領域に配置される放電チャンネルの体積に比べて大きい体積を有し、前記第1領域に配置される放電チャンネルの体積の合計は全体内部空間の体積の80〜85%で、前記第2領域に配置される放電チャンネルの体積の合計は全体内部空間の体積の15〜20%であることを特徴とする請求項5に記載の面光源装置。
  8. 前記最外郭に配置される放電チャンネルが、前記中央に配置される放電チャンネルに比べて大きい断面積を有することを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
  9. 前記最外郭に配置される放電チャンネルが、前記中央に配置される放電チャンネルに比べて広い幅を有することを特徴とする請求項8に記載の面光源装置。
  10. 前記最外郭に配置される放電チャンネルが、前記中央に配置される放電チャンネルに比べて高い高さを有することを特徴とする請求項9に記載の面光源装置。
  11. 前記光源体が、上部及び下部にそれぞれ配置する二枚の基板、及び、前記光源体の内部空間を前記複数個の放電チャンネルに区切る隔壁を含むことを特徴とする第1項ないし第10項のいずれか一項に記載の面光源装置。
  12. 前記隔壁が、前記基板に一体に形成することを特徴とする請求項11に記載の面光源装置。
  13. 前記光源体が、前記二枚の基板の間で縁に沿って形成して前記内部空間を形成する密封部材を含むことを特徴とする請求項11に記載の面光源装置。
  14. 放電ガスを注入する内部空間が複数個の放電チャンネルに区画された光源体及び、前記放電チャンネルが伸びている第1方向と交差する第2方向に沿って形成し、前記各放電チャンネルに放電電圧を印加する電極を具備し、前記複数個の放電チャンネルの中で最外郭に配置される放電チャンネルは中央に配置される放電チャンネルに比べて大きい体積を有する面光源装置、前記面光源装置を収納する上部及び下部ケース、前記面光源装置と前記上部ケースの間に介在する光学シート、及び、前記面光源装置を駆動するための放電電圧を前記電極に印加するインバーターを含むことを特徴とするバックライトユニット。
  15. 前記最外郭に配置される放電チャンネルとそれに対応する前記光学シートの対応部位の間の距離が、前記中央に配置される放電チャンネルとそれに対応する前記光学シートの対応部位の間の距離に比べて小さいことを特徴とする請求項14に記載のバックライトユニット。
  16. 前記最外郭に配置する放電チャンネルが、前記中央に配置する放電チャンネルに比べて高い高さを有することを特徴とする請求項15に記載のバックライトユニット。
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