KR100439244B1 - 액정표시장치의 백라이트유니트 및 백라이트유니트용냉음극형광램프 - Google Patents

액정표시장치의 백라이트유니트 및 백라이트유니트용냉음극형광램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입력편광판을 향해 입사하는 평면광을 이용하여 액정표시패널에 화상을 표시하는 액정표시장치의 백라이트유니트 및 그 백라이트유니트용 냉음극형광램프에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트유니트는 상기 입력편광판의 평면광 입사면에 설치되고, 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 입사하는 직선광을 상기 입력편광판의 두께방향의 평면광으로 변환하여 상기 입력편광판에 제공하는 평면광생성부와; 밀폐된 램프관과 상기 램프관의 양단에 길이방향을 따라 결합되는 램프전극을 가지고 상기 램프전극에 램프리드선을 통해 공급되는 교류램프전압에 따라 동작하며 상기 평면광생성부의 대향하는 양측중 적어도 일측에서 상기 입력편광판의 두께방향을 따라 상호 평행하게 쌍으로 배치되는 일자형 냉음극형광램프와, 상기 냉음극형광램프로부터 방사되는 광이 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 반사되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프를 둘러싸는 원호상 단면의 반사판을 구비한 램프어셈블리와; 상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 발생하는 기생방전현상이 감소되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 개재하는 기생방전감소부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 평면광생성부의 양측에 각각 설치되는 한 쌍의 일자형 냉음극형광램프의 램프전극 상호간에 발생하는 기생방전량 또는 그 상호간섭을 감소시킬 수 있다.

Description

액정표시장치의 백라이트유니트 및 백라이트유니트용 냉음극형광램프{BACK LIGHT UNIT FOR LCD AND COLD CATHODE FLUORESCENT LAMP THEREOF}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트유니트 및 그 백라이트유니트용 냉음극형광램프에 관한 것으로서, 보다 상세히는 평면광생성부의 상호 대향하는 양측에 각각 한 쌍의 일자형 냉음극형광램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 인접하게 설치되는 액정표시장치의 백라이트유니트 및 그 백라이트유니트용 냉음극형광램프에 관한 것이다.
최근 액정표시장치의 백라이트광원으로 열음극형광램프와 달리 램프관의 내부에 예열필라멘트를 설치할 필요가 없어 보다 작은 직경을 갖는 램프관을 구현할 수 있는 냉음극형광램프를 많이 채용하고 있다.
냉음극형광램프를 백라이트광원으로 사용하는 방법으로서 평면광생성부의 상호 대향하는 양측에 각각 하나씩 설치하거나 또는 각각 한 쌍으로 설치하는 구성이 제안되어 있다. 전자는 액정표시장치를 박형(薄形)으로 제작하기 위한 것이고, 후자는 고휘도의 평면광를 생성하여 표시화면을 화질특성을 개선하기 위한 것이다.
이러한 냉음극형관램프는 글로우방전개시시에 50K㎐정도의 900 내지 1200볼트 정도의 기동램프전압을, 정상동작시에 동일주파수의 600 내지 800볼트 정도의 정상동작램프전압을 필요로 한다.
여기서, 한 쌍의 냉음극형광램프를 백라이트광원으로 사용하는 경우 일방의 핫(Hot)전극 및 접지전극은 각각 타방의 핫전극 및 접지전극과 인접하여(약 1㎝ 정도 이격됨) 배치되고, 인접배치되는 한 쌍의 핫전극 및 접지전극은 램프관의 길이만큼 이격되어 있다. 이러한 배치구조를 갖는 한 쌍의 핫전극 상호간 또는 접지전극 상호간에는 전압차가 발생한다. 이러한 전압차는 램프전압의 위상이 다른 경우는 물론 위상이 동일한 경우에도 도7에 도시된 바와 같이 램프전극의 길이방향을 따라 램프구동전압이 정현적으로 분포하기 때문에 발생할 수 있다(예를 들면 L1과 L2사이에는 전압차가 존재한다). 이에 따라 핫전극 상호간 또는 접지전극 상호간을 연결하는 방향 즉, 램프관의 반경방향을 전계방향으로 하는 기생전계가 존재한다. 이러한 기생전계는 램프관의 내부와 램프관의 사이공간에도 존재한다.
그런데, 종래의 액정표시장치의 백라이트유니트에 따르면, 램프관 내부의 기생전계가 존재하는 공간에 존재하는 여기된 수은개스에 의해 핫전극상호간 또는 접지전극상호간에 기생글로우방전이 발생할 수 있다. 기생글로우방전이 발생하면 핫전극상호간 또는 접지전극상호간에는 기생글로우방전전류가 흘러 동일한 냉음극형광램프에 속하는 핫전극과 접지전극을 흐르는 정상글로우방전전류가 감소함으로써, 평면광생성부로 공급되는 광의 휘도 및 색좌표가 변화되어 액정표시장치의 표시성능이 저하된다는 문제점이 있었다. 또한, 여기 수은가스가 램프전극 및 램프관에출동함으로써, 램프전극 및 램프관의 손상을 초래하여 백라이트유니트의 수명을 단축시킨다는 문제점이 발생한다. 나아가, 램프전극에 인접하는 램프관영역에 비정상적인 온도상승을 초래함으로써 램프관에서의 온도경도에 따른 2차적인 액정표시장치의 표시성능저하를 초래한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 인접하여 설치되는 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프단자사이에 발생하는 기생방전을 감소시킬 수 있는 액정표시장치의 백라이트유니트를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유니트의 요부사시도,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유니트의 요부정면도,
도3은 도2에 도시된 램프관의 부분절개 정면도,
도4는 도1에 도시된 램프어셈블리의 전원공급도,
도5는 도1에 도시된 냉음극형광램프로부터 방출되는 가시광선의 휘도를 나타내는 그래프,
도6은 도1에 도시된 냉음극형광램프로부터 방출되는 가시광선의 색좌표를 나타내는 그래프,
도7은 일반적인 냉음극형광램프의 램프전극 및 램프리드선에 인가되는 순시전압파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 액정표시장치 5, 5', 8, 8' : 램프전극
13, 13', 14, 14' : 전계감소튜브 15, 15' : 기생방전차폐판
17, 17' : 전계감소층 21 : 램프어셈블리
31, 33 : 냉음극형광램프 32, 34 : 램프관
103 : 외부커버 105 : 입력편광판
111 : 평면광생성부 113 : 프리즘시트
115 : 확산판 117 : 도광판
상기 목적은, 본 발명에 따라, 입력편광판을 향해 입사하는 평면광을 이용하여 액정표시패널에 화상을 표시하는 액정표시장치의 백라이트유니트에 있어서, 상기 입력편광판의 평면광 입사면에 설치되고, 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 입사하는 직선광을 상기 입력편광판의 두께방향의 평면광으로 변환하여 상기 입력편광판에 제공하는 평면광생성부와; 밀폐된 램프관과 상기 램프관의 양단에 길이방향을 따라 결합되는 램프전극을 가지고 상기 램프전극에 램프리드선을 통해 공급되는 교류램프전압에 따라 동작하며 상기 평면광생성부의 대향하는 양측중 적어도 일측에서 상기 입력편광판의 두께방향을 따라 상호 평행하게 쌍으로 배치되는 일자형 냉음극형광램프와, 상기 냉음극형광램프로부터 방사되는 광이 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 반사되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프를 둘러싸는 원호상 단면의 반사판을 구비한 램프어셈블리와; 상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 발생하는 기생방전현상이 감소되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 개재하는 기생방전감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기생방전감소부는, 상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면 및 상기 램프관의 상기 램프전극에 대향하는 표면중 적어도 하나의 표면에 둘레방향을 따라 유전재질의 전계감소층을 형성하거나, 상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면을 둘레방향을 따라 유전재질의 전계감소튜브를 둘러싸거나, 상기 램프전극에 대응하는 길이구간에 걸쳐 상기 냉음극형광램프의 길이방향을 따라 상기 각 쌍의 냉음극형광램프사이에 유전재질의 전계감소판을 설치하거나, 소정의 접지부에 접지되고, 상기 램프전극에 대응하는 길이구간에 걸쳐 상기 냉음극형광램프의 길이방향을 따라 상기 각 쌍의 냉음극형광램프사이에 도전재질의 기생방전차폐판을 설치하여 구현할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 소정의 방전가스를 포함하고 내벽에 형광층이 도포된 램프관과 상기 램프관의 양단부에 관통설치된 한 쌍의 램프전극을 갖는 냉음극형형광램프에 있어서, 상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면 및 상기 램프관의 상기 램프전극에 대향하는 표면중 적어도 하나의 표면에는 둘레방향을 따라 유전재질의 전계감소층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉음극형광램프에 의해 달성된다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유니트의 요부사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유니트의 요부정면도이고, 도3은 도2에 도시된 램프관의 부분절개 정면도이다.
본 발명의 일시시예에 따른 액정표시장치(1)는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 입력편광판(105)과 도시되지 않은 액정셀, 전극기판, 출력편광판등을 구비하는 액정표시패널과, 입력편광판(105)에 결합되어 평면광을 제공하는 백라이트유니트(21,111)와, 이들 액정표시패널과 백라이트유니트(21,111)를 수용하는 외부커버(103)를 갖고 있다. 외부커버(103)에 수용된 액정표시패널 및 백라이트유니트(21,111)는 몰드프레임(104)에 의해 지지된다.
백라이트유니트(21,111)는 입력편광판(105)에 대하여 순차적으로 적층배치되는 프리즘시트(113), 확산판(115) 및 도광판(117)을 구비하는 평면광생성부(111)를 갖고 있다. 도광판(117)은 후술하는 램프어셈블리(21)로부터의 직선광을 평면광으로 변환하여 확산판(115)으로 안내하고, 확산판(115)은 도광판(117)으로부터의 평면광을 확산하며, 프리즘시트(113)는 확산판(115)에서 확산된 평면광을 집광하여 입력편광판(105)에 제공한다.
램프어셈블리(21)는 입력편광판(105)의 두께방향을 따라 상호 평행하게 램프홀더(11,11')에 의해 고정되는 한 쌍의 일자형 냉음극형광램프(31,33)를 갖고 있다. 각 냉음극형광램프(31,33)는 수은등 여기개스가 봉입된 램프관(32,34)을 갖고 있으며, 램프관(32,34)의 양단에는 원형단면의 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8')이 각각 관통설치되어 있다. 각 쌍의 냉음극형광램프(31,33)의 핫전극(5,8) 상호간 또는 접지전극(5',8') 상호간은 약 1㎝ 정도 이격되어 있다. 램프관(32,34)의 양단부영역에는 둘레방향을 따라 유전재질의 전계감소튜브(13,13',14,14')가 장착되어 있고, 핫전극(5,8) 또는 접지전극(5',8')의 램프관(32,34) 대향표면에는 유전재질의 전계감소층(17,17')이 도포되어 있다. 그리고, 냉음극형광램프(31,33)사이에는 소정의 접지부에 접지되고 램프홀더(11,11')에 고정된 한 쌍의 기생방전차폐판(15,15')이 냉음극형광램프(31,33)의 길이방향을 따라 설치되어 있다.
그리고, 각 쌍의 냉음극형광램프(31,33)는 도광판(117)을 향하는 영역을 제외하고 거의 반원호상 단면의 반사판(23)에 의해 둘러 싸여 있다.
한편, 각 냉음극형광램프(31,33)에는 램프리드선(7,7',9,9')을 통해 램프구동전원부가 연결되어 있다.
도4는 도1에 도시된 램프어셈블리의 전원공급도이다.
각 냉음극형광램프(31,33,41,43)는, 도4에 도시된 바와 같이, 독립적으로 인버터(151a, 151b, 151c, 151d)에 연결되어 있다. 각 인버터(151a, 151b, 151c, 151d)는 방전개시시에는 50K㎐정도의 900 내지 1200볼트 정도의 기동램프전압을 출력하고, 정상동작시에는 동일주파수의 600 내지 800볼트 정도의 정상동작램프전압을 출력하도록 인버터제어부(도시되지 않음)에 의해 제어된다. 이러한 인버터(151a, 151b, 151c, 151d)에는 상용전원(161)에 연결된 정류부(163)를 통해 12볼트 정도의 직류전압이 공급된다.
이러한 구성을 갖는 액정표시장치의 백라이트유니트의 동작을 설명하면 다음과 같다. 이하 설명의 편의를 위해 한 쌍의 냉음극형광램프(31,33)에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 인버터(151a, 151b, 151c, 151d)로부터 기동램프전압이 램프리드선(7,7',9,9')을 통하여 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8') 사이에 공급되면 냉음극형광램프(31,33)는 글로우방전을 개시한다. 여기서, 글로우방전은 동일 냉음극형광램프(31,33)에 속하는 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8')사이(정상글로우방전)에는 물론 인접하는 핫전극(5,8) 상호간 또는 접지전극(5',8') 상호간(기생글로우방전)에도 발생한다. 글로우방전이 개시된 후에는 정상동작램프전압이 공급되고 램프관(32,34)의 내부에 봉입된 수은개스가 여기된다. 이 때, 기생글로우방전은 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8')에 도포된 전계감소층(17,17'), 램프관(32,34)에 장착된 전계감소튜브(13,13',14,14') 및 냉음극형광램프(31,33)사이에 배치된 도전재질의 기생방전차폐판(15,15')에 의해 종래의 경우보다 감소하게 된다. 즉, 전계감소층(17,17') 및 전계감소튜브(13,13',14,14')의 경우 유전율이 작은 재질중 일부를 유전율이 큰 재질로 치환할 때 발생하는 전계감소효과(우형주 전기자기학 110 내지 111페이지등 참조)에 의해 핫전극(5,8) 또는 접지전극(5',8') 사이에 걸리는 최대 전계의 세기가 감소하고, 이에 따라 기생글로우방전이 감소하게 된다. 그리고, 접지된 기생방전차폐판(15,15') 의 경우 기생글로우방전에 따른 기생방전전류가 접지된 기생방전차폐판(15,15') 을 통해 외부로 방출됨으로써, 기생글로우방전에 따른 냉음극형광램프(31,33) 상호간의 영향이 감소하게 된다.
이러한 기생글로우방전의 감소효과를 나타내는 그래프가 도5및 도6에 도시되어 있다. 도5는 도1에 도시된 냉음극형광램프로부터 방출되는 가시광선의 휘도를나타내는 그래프이고, 도6은 도1에 도시된 냉음극형광램프로부터 방출되는 가시광선의 색좌표를 나타내는 그래프이다. 여기서, 도5의 가로축은 램프어셈블리시료를 세로축은 가시광선의 휘도(칼델라)를, 도6의 가로축은 램프어셈블리시료를 세로축은 색좌표계의 Y축색좌표를 각각 나타낸다. 그리고, 이들 그래프에서 실선은 본 발명의 실시예에 따른 램프어셈블리에 따른 휘도 및 색좌표를 나타내는 것이고, 점선은 종래의 램프어셈블리에 따른 휘도 및 색좌표를 나타내는 것이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 램프어셈블리는 기생글로우방전의 감소에 의해 종래의 램프어셈블리보다 휘도가 향샹되고(도5의 시료 2 및 3 참조), 각 시료에 따른 색좌표변화는 감소된 것을 알 수 있다(도6의 시료 1, 2 및 3 참조). 한편, 도5의 시료1은 냉음극형광램프의 이격거리를 달리하는 종래의 램프어셈블리를 나타낸 것으로, 이격거리가 작은 경우(아래)가 이격거리가 큰 경우(위)보다 휘도가 낮아진다는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 이격거리가 작으면 작을수록 인접하는 핫전극(5,8) 또는 접지전극(5',8')사이의 전계가 커져 기생글로우방전이 증가하기 때문이다.
다음에, 여기된 수은개스는 안정상태로 복귀하면서 자외선을 방출한다. 이 때, 램프관(32,34)의 내벽에 도포된 형광체는 수은개스로부터 방출되는 자외선을 흡수하여 가시광선으로 에너지 변환하면서 발광하게 된다.
각 냉음극형광램프(31,33)로부터 방사되는 가시광선은 직접 또는 반사판(23)에서의 반사과정을 거쳐 도광판(117)으로 안내된 후 확산판(115)에서의 확산단계 및 프리즘시트(113)에서의 집광단계를 거쳐 입력편광판(105)으로 입사한다.
상술한 바와 같이, 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8')에 유전재질의 전계감소층(17,17')을 도포하고, 램프관(32,34)에 유전재질의 전계감소튜브(13,13',14,14') 을 장착하며, 냉음극형광램프(31,33)사이에 접지된 도전재질의 기생방전차폐판(15,15')을 설치함으로써, 인접하는 핫전극(5,8) 상호간 또는 접지전극(5',8') 상호간에 발생하는 기생글로우방전을 감소시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는 전계감소층(17,17'), 전계감소튜브(13,13',14,14') 및 기생방전차폐판(15,15')을 동시에 적용하고 있으나, 각각 독립적으로 적용할 수 있음은 물론이다.
그리고, 유전재질의 전계감소튜브(13,13',14,14')을 램프관(32, 34)에 장착하는 대신 램프관(32,34)의 핫전극(5,8) 또는 접지전극(5',8')에 대향하는 표면에 유전재질의 전계감소층을 도포하거나, 핫전극(5,8) 및 접지전극(5',8') 에 대응하는 길이구간에 걸쳐 냉음극형광램프(31,33)의 길이방향을 따라 각 쌍의 냉음극형광램프(31,33)사이에 유전재질의 전계감소판을 설치하여 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 평면광생성부의 상호 대향하는 양측에 각각 설치되는 한 쌍의 일자형 냉음극형광램프의 램프전극 상호간에 발생하는 기생방전량 또는 그 상호간섭을 감소시킴으로써, 액정표시장치의 표시성능 및 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 입력편광판을 향해 입사하는 평면광을 이용하여 액정표시패널에 화상을 표시하는 액정표시장치의 백라이트유니트에 있어서,
    상기 입력편광판의 평면광 입사면에 설치되고, 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 입사하는 직선광을 상기 입력편광판의 두께방향의 평면광으로 변환하여 상기 입력편광판에 제공하는 평면광생성부와;
    밀폐된 램프관과 상기 램프관의 양단에 길이방향을 따라 결합되는 램프전극을 가지고 상기 램프전극에 램프리드선을 통해 공급되는 교류램프전압에 따라 동작하며 상기 평면광생성부의 대향하는 양측중 적어도 일측에서 상기 입력편광판의 두께방향을 따라 상호 평행하게 쌍으로 배치되는 일자형 냉음극형광램프와, 상기 냉음극형광램프로부터 방사되는 광이 상기 입력편광판의 판면방향을 따라 반사되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프를 둘러싸는 원호상 단면의 반사판을 구비한 램프어셈블리와;
    상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 발생하는 기생방전현상이 감소되도록 상기 각 쌍의 냉음극형광램프의 램프전극사이에 개재하는 기생방전감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기생방전감소부는, 상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면 및상기 램프관의 상기 램프전극에 대향하는 표면중 적어도 하나의 표면에 둘레방향을 따라 형성된 유전재질의 전계감소층인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기생방전감소부는, 상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면을 둘레방향을 따라 둘러싸는 유전재질의 전계감소튜브인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기생방전감소부는, 상기 램프전극에 대응하는 길이구간에 걸쳐 상기 냉음극형광램프의 길이방향을 따라 상기 각 쌍의 냉음극형광램프사이에 설치되는 유전재질의 전계감소판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기생방전감소부는, 소정의 접지부에 접지되고, 상기 램프전극에 대응하는 길이구간에 걸쳐 상기 냉음극형광램프의 길이방향을 따라 상기 각 쌍의 냉음극형광램프사이에 설치되는 도전재질의 기생방전차폐판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트유니트.
  6. 소정의 방전가스를 포함하고 내벽에 형광층이 도포된 램프관과 상기 램프관의 양단부에 관통설치된 한 쌍의 램프전극을 갖는 냉음극형광램프에 있어서,
    상기 램프전극의 상기 램프관에 대향하는 표면 및 상기 램프관의 상기 램프전극에 대향하는 표면중 적어도 하나의 표면에는 둘레방향을 따라 유전재질의 전계감소층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉음극형광램프.
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