KR100708192B1 - 열음극관 램프를 채용한 고효율 백라이트 유닛 - Google Patents

열음극관 램프를 채용한 고효율 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉음극관 램프 대신 열음극관 램프를 사용함으로써 효율이 개선된 백라이트 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 양호한 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 반사 시트; 상기 반사 시트의 상면 위에 나란하게 배열된 다수의 열음극관 램프; 및 상기 열음극관 램프와 대향하며, 열음극관 램프에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 광확산 수단;를 포함하며, 상기 다수의 열음극관 램프에 인가되는 구동전류는, 상기 반사 시트의 중심 부분에 위치하는 열음극관 램프로부터 가장자리에 위치하는 열음극관 램프까지 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.

Description

열음극관 램프를 채용한 고효율 백라이트 유닛{High efficiecy backlight unit employing hot cathode fluorescnce lamp}
도 1은 종래의 냉음극관 램프를 이용한 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열음극관을 채용한 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열음극관을 채용한 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열음극관을 채용한 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열음극관을 채용한 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
20.....백라이트 유닛 21.....반사 시트
22.....열음극관 램프 23.....광확산판
24.....광확산 시트 28.....측벽
본 발명은 열음극관 램프를 채용한 고효율 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 냉음극관 램프 대신 열음극관 램프를 사용함으로써 효율이 개선된 백라이트 유닛에 관한 것이다.
평판 표시장치(flat panel display) 중 하나인 액정표시장치(liquid crystal display)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이다. 백라이트 유닛(back light unit)은 이러한 액정표시장치의 배면에 설치되어 액정표시장치에 광을 조사하는 역할을 한다.
현재 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광원으로는 주로 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescnce Lamp; CCFL)가 사용되고 있다. 도 1은 이러한 냉음극관 램프를 사용하는 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성을 예시적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉음극관 램프를 사용하는 종래의 직하형 백라이트 유닛(10)은, 반사 시트(11) 위에 다수의 냉음극관 램프(12)를 나란하게 배열하고, 그 위에 균일하게 광을 방출시키기 위한 광확산판(14)과 광확산 시트(15), 휘도의 향상을 위한 프리즘 시트(16)와 휘도향상필름(Brightness Enhancement Film; BEF, 또는 Dual-BEF)(17)을 적층한 구조를 갖는다.
도 1에 도시된 구성을 갖는 종래의 백라이트 유닛(10)의 경우, 냉음극관 램프(12)의 직경이 통상 약 3mm 정도에 불과하여 백라이트 유닛(10)의 초슬림화가 가능하고 비교적 수명이 길다는 장점을 가지고 있다.
그러나, 상기 냉음극관 램프(12)는 개당 발광량이 4.5W(1W당 밝기, 65 lm/W) 정도로 비교적 작기 때문에, 충분한 휘도의 백라이트 유닛(10)을 얻기 위해서는 많은 수의 냉음극관 램프(12)를 사용하여야 한다. 예컨대, 32인치 LCD TV에서 사용하는 백라이트 유닛의 경우, 16개의 냉음극관 램프가 필요하다. 또한, 휘도를 향상시키기 위해 사용하는 프리즘 시트(16)는 비교적 고가이기 때문에, 백라이트 유닛(10)의 제조비용이 상승하게 된다. 고가의 프리즘 시트(16)를 사용하지 않고도 휘도를 향상시키려면, 보다 많은 광량을 얻기 위해 냉음극관 램프(12)의 개수를 현재의 16개에서 32~48개까지 늘려야 하는데, 이 경우에는, 필요한 인버터의 개수가 늘어나게 되어 원가상승의 부담은 더욱 증가하게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 백라이트 유닛의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 종래에 비하여 효율이 높은 직하형 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 종래에 비하여 간단한 구성을 가지며 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 직하형 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양호한 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 반사 시트; 상기 반사 시트의 상면 위에 나란하게 배열된 다수의 열음극관 램프; 및 상기 열음극관 램프와 대향하며, 열음극관 램프에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 광확산 수단;를 포함하며, 상기 다수의 열음극관 램 프에 인가되는 구동전류는, 상기 반사 시트의 중심 부분에 위치하는 열음극관 램프로부터 가장자리에 위치하는 열음극관 램프까지 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 상기 백라이트 유닛은, 상기 열음극관 램프와 광확산 수단 사이의 간격이 상기 반사 시트의 중심 부분에서 가장 멀어지도록, 상기 다수의 열음극관 램프가 배열되는 상기 반사 시트의 상면은 중심 부분이 낮아지게 경사진 것을 특징으로 한다.
또는, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 상기 백라이트 유닛은, 상기 열음극관 램프와 광확산 수단 사이의 간격이 상기 반사 시트의 중심 부분에서 가장 멀어지도록, 상기 다수의 열음극관 램프가 배열되는 상기 반사 시트의 상면은 중심 부분이 낮아지는 계단형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나란하게 배열된 다수의 열음극관 램프들 중 서로 인접하는 열음극관 램프 사이의 간격은, 상기 반사 시트의 중심부분으로부터 가장자리를 향하여 점차적으로 좁아지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 광확산 수단은 상기 다수의 열음극관 램프에서 방출된 광을 확산시키는 광확산판 및 상기 광확산판에 의해 확산된 광을 다시 확산시키는 광확산 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 구조 및 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열음극관을 채용한 백라이트 유 닛의 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(20)은, 반사 시트(21)의 상면에 다수의 열음극관 램프(Hot Cathode Fluorescnce Lamp; HCFL)(22)들이 나란하게 배치되어 있으며, 상기 열음극관 램프(22)들과 대향하여 광확산판(23)과 광확산 시트(24)가 각각 순차적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 열음극관 램프(22)에서 방출되는 광을 상면으로 반사하는 반사 시트(21)의 둘레에는 측벽(28)이 형성되어, 상기 광확산판(23)과 광확산 시트(24)를 지지하며, 열음극관 램프(22)에서 방출된 광이 백라이트 유닛(20)의 측면으로 진행하는 것을 방지한다. 상기 측벽(28)의 내면 역시 반사성을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 구조로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 백라이트 유닛(20)은 종래의 냉음극관 램프(CCFL) 대신 열음극관 램프(HCFL)를 사용한다는 점에서 특징이 있다. 열음극관 램프는, 일반적으로, 발광원으로서 필라멘트 구조를 갖는 백색광 램프로서, 개당 발광량이 21W(1W 당 밝기, 90 lm/W) 정도이므로, 냉음극관 램프에 비해 개당 발광량이 약 4배 정도 높고 발광효율도 매우 우수한 편이다. 따라서, 냉음극관 램프 대신 열음극관 램프를 사용하면, 예컨대, 32인치 LCD TV에서 사용하는 백라이트 유닛의 경우, 램프의 사용량을 16개에서 8개로 줄일 수 있다. 또한, 종래에 비해 적은 수의 램프를 사용하므로 인버터의 사용량도 줄일 수 있다. 더욱이, 냉음극관 램프를 사용하는 종래의 백라이트 유닛과 달리, 휘도를 높이기 위하여 고가의 프리즘 시트와 휘도향상필름(BEF, D-BEF)을 사용할 필요가 없다. 그 결과, 열음극관 램프를 사용하는 경우, 종래에 비하여 백라이트 유닛의 제 조비용을 크게 저감시킬 수 있다. 비록, 현재 생산되는 열음극관 램프의 직경이 약 16mm 정도로 비교적 두꺼운 편이지만, 30인치 이상의 대형 LCD TV용 백라이트 유닛에서 사용되는 경우에는 약간의 두께 증가는 크게 문제되지 않는다.
한편, 본 발명에 따라 열음극관 램프를 사용하여 백라이트 유닛을 제조할 경우, 전체적인 램프의 사용량이 줄어들기 때문에 반사 시트(21) 상에 배열된 램프 사이의 간격이 냉음극관 램프를 사용하는 경우 보다 2배 이상 넓어지게 된다. 이렇게 램프의 개수가 줄어들고 램프 사이의 간격이 넓어짐에 따라, 백라이트 유닛에서 출사되는 광의 균일도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(20)의 경우, 각각의 열음극관 램프(22)에 인가되는 구동전류를 달리하여, 위치 별로 열음극관 램프(22)의 밝기를 다르게 조절한다. 예컨대, 일반적으로 백라이트 유닛(20)의 중심 부분이 가장자리 부분 보다 밝게 되므로, 반사 시트(21)의 중심 부분에 위치하는 열음극관 램프(22)에는 비교적 낮은 구동전류를 인가하여 비교적 어둡게 한다. 또한, 반사 시트(21)의 가장자리 부분에 위치하는 열음극관 램프(22)에는 비교적 높은 구동전류를 인가하여 다른 부분 보다 비교적 밝게 한다. 즉, 중심에서 가장자리로 갈수록 열음극관 램프(22)를 밝게 함으로써, 백라이트 유닛(20)이 전체적으로 균일한 광을 출사할 수 있도록 하는 것이다. 예컨대, 도 2에서, 가장 중심의 열음극관 램프에 인가되는 구동전류 I3을 가장 작게 하고, 다음의 열음극관 램프에 인가되는 구동전류 I2, I4는 I3 보다 크고, 가장 가장자리의 열음극관 램 프에 인가되는 구동전류 I1, I5를 가장 크게 한다(I3 < I2 = I4 < I1 = I5). 이렇게 함으로써, 램프의 개수가 줄어듦에 따라 발생하는 휘도 균일도 저하 문제를 개선할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 제 2 실시예는, 상술한 열음극관 램프를 사용하는 백라이트 유닛의 휘도 균일도 문제를 개선하는 다른 방법을 예시한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 기울어진 반사 시트(25)의 상면 위에 열음극관 램프(22)를 배열함으로써, 상기 열음극관 램프(22)와 광확산 판(23) 사이의 거리를 변화시켜 균일도를 개선한다. 즉, 휘도가 상대적으로 높은 백라이트 유닛(20)의 중심 부분에서는 상기 열음극관 램프(22)와 광확산 판(23) 사이의 거리를 멀게 하고, 휘도가 상대적으로 낮은 백라이트 유닛(20)의 가장자리로 갈수록 열음극관 램프(22)와 광확산 판(23) 사이의 거리를 가깝게 한다. 이로써, 출사 광의 휘도를 전체적으로 균일하게 할 수 있다. 이를 위해, 상기 반사 시트(25)의 상면은 중심 부분이 낮아지는 경사면으로 형성된다.
또한, 도 4는 열음극관 램프를 사용하는 백라이트 유닛의 휘도 균일도 문제를 개선하기 위한 제 3 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛(20)의 경우, 반사 시트(26)가 계단형으로 형성되어 있다. 이 경우에도, 상술한 제 2 실시예에서와 마찬가지로, 휘도가 상대적으로 높은 백라이트 유닛(20)의 중심 부분에서는 상기 열음극관 램프(22)와 광확산 판(23) 사이의 거리를 멀게 하고, 휘도가 상대적으로 낮은 백라이트 유닛(20)의 가장자리로 갈수록 열음극관 램프(22)와 광확산 판(23) 사이의 거리를 가깝게 함으로써, 출사 광의 휘도를 전체적으로 균일하게 할 수 있다. 예컨대, 중심 부분의 반사 시트(26a)가 가장 낮고, 그 다음의 반사 시트(26b)가 더 높게 형성되며, 가장 가장자리의 반사 시트(26c)가 가장 높게 형성된다.
마지막으로, 도 5는 열음극관 램프를 사용하는 백라이트 유닛의 휘도 균일도 문제를 개선하기 위한 제 4 실시예를 도시한다. 도 5에 도시된 제 4 실시예의 경우, 반사 시트(21)를 도 2에 도시된 제 1 실시예와 마찬가지로 평평하게 형성하는 대신, 서로 인접하는 열음극관 램프(22)들 사이의 간격을 조절하여 백라이트 유닛(20)의 전체적인 휘도 균일도를 향상시킨다. 즉, 휘도가 상대적으로 높은 백라이트 유닛(20)의 중심 부분에서는 인접 열음극관 램프(22)들 사이의 간격을 넓게 하고, 휘도가 상대적으로 낮은 백라이트 유닛(20)의 가장자리로 갈수록 인접 열음극관 램프(22)들 사이의 간격을 좁게 함으로써, 출사 광의 휘도를 전체적으로 균일하게 할 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 비교적 중심 부분에서의 간격 d2는 가장자리 부분에서의 간격 d1 보다 넓게 형성된다. 이렇게 하여, 가장자리 부분의 휘도가 상대적으로 증가하므로, 전체적으로는 휘도를 균일하게 조정할 수 있다.
상술한 본 발명에서, 제 1 실시예와 제 4 실시예는 다른 실시예들과 양립 가능하다. 예컨대, 다수의 열음극관 램프에 인가되는 구동전류를 각각 다르게 변화시키면서, 동시에 열음극관 램프들 사이의 간격을 조절하는 것이 가능하다. 또한, 반 사 시트를 경사지게 형성하면서, 열음극관 램프에 인가되는 구동전류를 변화시키거나 열음극관 램프들 사이의 간격을 조절할 수도 있다. 마찬가지로, 반사 시트를 계단형으로 형성하면서, 열음극관 램프에 인가되는 구동전류를 변화시키거나 열음극관 램프들 사이의 간격을 조절할 수도 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 경우, 휘도가 높고 효율이 높은 열음극관 램프를 사용함으로써, 종래에 비해 적은 수의 램프를 사용하는 것이 가능하다. 이에 따라, 인버터의 사용량도 줄일 수 있으며, 냉음극관 램프를 사용하는 종래의 백라이트 유닛과 달리, 휘도를 높이기 위하여 고가의 프리즘 시트와 휘도향상필름(BEF, D-BEF)을 사용할 필요가 없다. 그 결과, 종래에 비하여 백라이트 유닛의 제조비용을 크게 저감시킬 수 있으며, 휘도 및 효율을 개선할 수 있다. 또한, 열음극관 램프에 인가되는 구동전류를 조절하거나, 열음극관 램프 사이의 간격을 조절하거나, 또는 반사시트의 형태를 적절히 선택함으로써, 백라이트 유닛의 휘도 균일도 문제를 개선할 수 있다.

Claims (5)

  1. 반사 시트;
    상기 반사 시트의 상면 위에 나란하게 배열된 다수의 열음극관 램프; 및
    상기 열음극관 램프와 대향하며, 열음극관 램프에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 광확산 수단;를 포함하며,
    상기 다수의 열음극관 램프에 인가되는 구동전류는, 상기 반사 시트의 중심 부분에 위치하는 열음극관 램프로부터 가장자리에 위치하는 열음극관 램프까지 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열음극관 램프와 광확산 수단 사이의 간격이 상기 반사 시트의 중심 부분에서 가장 멀어지도록, 상기 다수의 열음극관 램프가 배열되는 상기 반사 시트의 상면은 중심 부분이 낮아지게 경사진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열음극관 램프와 광확산 수단 사이의 간격이 상기 반사 시트의 중심 부분에서 가장 멀어지도록, 상기 다수의 열음극관 램프가 배열되는 상기 반사 시트의 상면은 중심 부분이 낮아지는 계단형으로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나란하게 배열된 다수의 열음극관 램프들 중 서로 인접하는 열음극관 램프 사이의 간격은, 상기 반사 시트의 중심부분으로부터 가장자리를 향하여 점차적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광확산 수단은 상기 다수의 열음극관 램프에서 방출된 광을 확산시키는 광확산판 및 상기 광확산판에 의해 확산된 광을 다시 확산시키는 광확산 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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JPH102002A (ja) * 1996-06-17 1998-01-06 Daiwa:Kk 排水桝と排水桝の内底形成方法
KR20020061749A (ko) * 2001-01-17 2002-07-25 서윤호 외관전극 형광램프의 직하형 배치 방식에 의한 전면 발광백라이트

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