KR101002002B1 - 백 라이트 유닛 - Google Patents

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KR101002002B1
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전성만
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 분할 구동되는 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있는 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 순차적으로 광을 발생하며 램프의 길이 방향을 따라 각각 일측 및 타측에 이격 배치되어 갭을 마련하는 제1 램프군 및 제2 램프군과; 상기 제1 및 제2 램프군을 수납하는 램프케이스와; 상기 제1 및 제2 램프군과 상기 램프케이스 사이에 배치되는 반사판과; 상기 반사판으로부터 돌출되며 상기 갭에 위치하여 상기 제1 및 제2 램프군으로부터 램프의 길이 방향으로 출사되는 광을 확산시키는 확산수단을 구비한다.

Description

백 라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT}
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ - Ⅱ'를 절단한 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 분할 구동되는 백 라이트 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 암선을 갖는 액정표시패널을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ - Ⅵ'를 절단한 단면도를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 "A"를 확대한 확대도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2, 102 : 액정패널 8, 18, 108, 118 : 편광 시이트
10, 110 : 광학 시이트 12, 112 : 확산판
4, 114 : 반사판 34, 134 : 케이스
36, 136 : 램프 50, 150 : 인버터
70 : 삼각돌기
본 발명은 액정표시장치의 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 분할 구동되는 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있는 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display : "LCD")는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 한편, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백 라이트(Back Light)와 같은 광원이 필요하게 된다. 이러한 액정표시장치용 백 라이트는 에지(Wedge)형 방식과 직하형 방식의 두 종류가 있다. 에지형 방식은 중형 및 소형의 액정표시패널에 광을 조사하기 위해 평판 외곽에 램프를 설치한 것으로, 램프로부터 발생된 광은 투명한 확산판을 통하여 액정표시패널 전체의 면으로 입사된다. 직하형은 대형 및 중형의 액정표시패널에 광을 조사하기 위해 평면에 램프를 여러개 배치하고 램프와 액정표시패널 사이에 확산판을 설치한다. 이러한 직하형 액정표시장치용 백 라이트는 화질의 생동감을 주기 위하여 분할 구동하는 방식을 채택한다.
도 1 및 도 2는 종래의 분할 구동되는 직하형 액정표시장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 분할 구동되는 직하형 액정표시장치는 액정표시패널(2)과, 액정표시패널(2)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한다.
액정표시패널(2)은 상부 및 하부 유리기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열되게 되고 아울러 액정셀들 각각에는 비디오신호를 절환하기 위한 박막트랜지스터(Thin film Transistor)가 설치되어 있다. 이러한 액정표시패널(2)은 액정셀들 각각의 굴절율이 비디오신호에 따라 변화됨으로써 비디오신호에 해당하는 화상이 표시되게 된다. 이와 같은 액정표시패널(2)의 하부기판 상에는 박막트랜지스터에 구동신호를 인가하기 위한 드라이버 집적회로가 실장된 도시하지 않은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package)가 부착된다. 또한, 액정표시패널(2)의 전면 및 배면에는 편광 시이트(8, 18)가 각각 설치된다. 여기서, 편광 시이트(8, 18)는 액정셀들에 의해 표시되는 화상의 시야각을 향상시키는 기능을 한다.
백 라이트 유닛은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 액정표시패널(2)에 광을 조사함과 아울러 분할 구동되는 다수개의 램프(36)와, 다수개의 램프(36)를 수납하는 케이스(34)와, 램프(36)와 케이스(34) 사이에 설치되어 램프(36)로부터 발생된 광의 누설을 방지함과 아울러 반사시키는 반사판(14)과, 램프(36)로부터 발생되는 광을 액정표시패널(2) 방향으로 진행시키는 확산판(12)과, 확산판(12)으로부터 출사되는 광의 출사각을 변환시켜 액정표시패널(2)에 조사하는 다수의 광학 시이트(10)들을 구비한다.
다수의 램프(36)들 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다. 이러한 다수의 램프들(36) 각각은 인버터(50)로부터의 교류전압이 고압전극 및 저압전극에 인가되면, 저압전극으로부터 전자가 방출되어 유리관 내부의 불활성기체들과 충돌하여 기하급수적으로 전자의 양이 늘어나게 된다. 이후, 늘어난 전자들에 의해 유리관 내부에 전류가 흐르게 되고, 이러한 전자에 의해 불활성기체가 여기되면서 자외선이 방출된다. 이와 같은 방식으로 방출된 자외선은 유리관 내측벽에 도포된 발광성 형광체와 충돌하여 가시광선을 방출시킨다. 한편, 도 3에 도시된 각각의 램프(36)들은 예를 들면, A -> B -> C -> D -> E -> F -> G -> H와 같은 방식을 따라 순차적으로 온-오프되는 분할 구동방식으로 구동되어 액정표시패널(2)에 광을 조사한다. 이에 따라, 액정표시장치는 소비전력을 저감할 수 있을 뿐만아니라 액정표시패널(2)에 표시되는 화상의 휘도를 개선할 수 있다.
케이스(34)는 다수의 램프(36)를 수납함과 아울러 가장자리 일측은 확산판(12)을 지지하게 된다.
반사판(14)은 케이스(34)의 상면과 다수개의 램프(36)사이에 배치되어 램프들(36)로부터 발생된 광을 반사시켜 액정표시패널(2) 방향으로 조사되게 한다.
확산판(12)은 다수개의 램프들(36)로부터 발생된 광을 확산시켜 액정표시패널(2)로 넓은 각도를 가지며 진입시키도록 한다.
광학 시이트(10)들은 반사판(14) 및 확산판(12)의 표면으로부터 경사지게 입사되는 광이 액정표시패널(2) 방향으로 수직하게 진행되게 한다. 다시 말하여, 광학 시이트(10)들은 광학 시이트(10)들의 표면으로부터의 광의 진행방향을 일으켜 세우는 역할을 한다.
이와 같은 종래의 분할 구동 액정표시장치는 액정을 다면으로 분할하여 구동하기 위해서 백 라이트를 분할 구동시키게 된다. 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 둘 이상의 "U"자형 램프(36)들은 가로 방향으로 서로 대향되고 세로방향으로 나란하게 2 열로 배치된다. "U"자형 램프들의 굴곡부들이 나란하게 배치되는 부분에서 기계적 공차에 의해 갭(Gap)이 형성되고, 이러한 갭은 세로방향을 따라 라인(Line)을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 라인은 주변보다 광의 집중도가 떨어지기 때문에 액정표시장치의 구동시 도 4에 도시된 바와 같이 주변보다 어둡게 표시되는 암선이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 분할 구동되는 액정표시장치의 화질을 개선할 수 있는 백 라이트 유닛을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 순차적으로 광을 발생하며 램프의 길이 방향을 따라 각각 일측 및 타측에 이격 배치되어 갭을 마련하는 제1 램프군 및 제2 램프군과; 상기 제1 및 제2 램프군을 수납하는 램프케이스와; 상기 제1 및 제2 램프군과 상기 램프케이스 사이에 배치되는 반사판과; 상기 반사판으로부터 돌출되며 상기 갭에 위치하여 상기 제1 및 제2 램프군으로부터 램프의 길이 방향으로 출사되는 광을 확산시키는 확산수단을 구비한다.
상기 확산수단은 상기 램프케이스의 일면으로부터 삼각돌기 형태로 돌출되어 형성된다.
상기 램프케이스와 상기 반사판은 일체화된다.
상기 확산수단은 상기 각 램프의 길이 방향으로 출사되는 광을 확산시킨다.
삭제
상기 삼각돌기는 상기 반사판의 일면으로부터 4 ~ 10mm의 높이를 가지며 신장되고, 신장된 꼭지점의 각은 20°~ 70°의 각을 가지며, 상기 반사판과 상기 삼각돌기의 빗변이 이루는 외각이 110°~ 160°로 형성된다.
상기 각 램프는 상기 반사판 및 상기 램프케이스의 상면으로부터 3 ~ 6mm로 이격됨과 아울러 상기 확산수단의 최고점으로부터 각각 2 ~ 5mm로 이격되고, 상기 램프의 두께는 3 ~ 5mm로 형성된다.
삭제
상기 확산수단은 메탈과, 아크릴계 수지와, 폴리 에틸렌 텔레프탈레이트(Poly Ethylen Telephtalate) 및 폴리 에틸렌(Poly Ethylen)계열 수지 중 적어도 하나로 형성된다.
상기 각각의 램프들은 적어도 두개의 군을 형성하여 군 단위로 순차 구동된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(102)과, 액정표시패널(102)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 구비한다.
액정표시패널(102)은 상부 및 하부 유리기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열되게 되고 아울러 액정셀들 각각에는 비디오신호를 절환하기 위한 박막트랜지스터(Thin film Transistor)가 설치되어 있다. 이러한 액정표시패널(102)은 액정셀들 각각의 굴절율이 비디오신호에 따라 변화됨으로써 비디오신호에 해당하는 화상이 표시되게 된다. 이와 같은 액정표시패널(102)의 하부기판 상에는 박막트랜지스터에 구동신호를 인가하기 우한 드라이버 집적회로가 실장된 도시하지 않은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package)가 부착된다. 또한, 액정표시패널(102)의 전면 및 배면에는 편광 시이트(108, 118)가 각각 설치된다. 여기서, 편광 시이트(108, 118)는 액정셀들에 의해 표시되는 화상의 시야각을 향상시키는 기능을 한다.
백 라이트 유닛은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 액정표시패널(102)에 광을 조사함과 아울러 분할 구동되는 다수개의 램프(136)와, 다수개의 램프(136)를 수납하는 케이스(134)와, 램프(136)와 케이스(134) 사이에 설치되어 램프(136)로부터 발생된 광의 누설을 방지함과 아울러 반사시키는 반사판(114)과, 램프(136)로부터 발생되는 광을 액정표시패널(102) 방향으로 진행시키는 확산판(112)과, 확산판(112)으로부터 출사되는 광의 출사각을 변환시켜 액정표시패널(102)에 조사하는 다수의 광학 시이트(110)들을 구비한다.
다수의 램프(136)들 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다. 이러한 다수의 램프들(136) 각각은 인버터(150)로부터의 교류전압이 고압전극 및 저압전극에 인가되면, 저압전극으로부터 전자가 방출되어 유리관 내부의 불활성기체들과 충돌하여 기하급수적으로 전자의 양이 늘어나게 된다. 이후, 늘어난 전자들에 의해 유리관 내부에 전류가 흐르게 되고, 이러한 전자에 의해 불활성기체가 여기되면서 자외선이 방출된다. 방출된 자외선은 유리관 내측벽에 도포된 발광성 형광체와 충돌하여 가시광선을 방출시킨다. 한편, 도 5에 도시된 각각의 램프(136)들은 순차적으로 온-오프(On-Off)되는 분할 구동방식에 따라 구동되어 액정표시패널(102)에 광을 조사한다. 분할 구동방식을 채택한 액정표시장치는 전력소비를 저감할 수 있을 뿐만아니라 액정표시패널(102)에 표시되는 화상의 휘도를 개선할 수 있다. 또한, 각각의 램프(136)들은 적어도 두개의 램프군을 형성하여 각 램프군 단위로 순차구동하는 분할 구동방식으로 제어될 수 있다. 여기서, 본 발명은 램프의 형태에 국한되지 않는다. 예컨대, 램프(136)는 일자형, "L"자형 등의 램프가 사용될 수 있다.
케이스(134)는 다수개의 램프들(136)을 수납함과 아울러 확산판(112)을 지지한다.
반사판(114)은 케이스(134)의 상면과 다수개의 램프(136)사이에 배치되어 램프들(136)로부터 발생된 광을 반사시켜 액정표시패널(102) 방향으로 조사되게 한다. 또한, 암선을 개선하기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 분할 구동되는 각 램프(136)들로 형성된 경계부분, 즉, "U"자형 램프(136)들이 가로 및 세로 방향으로 배치됨으로써 생기는 라인(Line)형태의 갭이 형성된 곳에는 삼각돌기(70)가 형성된다. 여기서, 삼각돌기(70)와 같은 암선개선구조에 대하여 도 7을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
광학 시이트(110)들은 반사판(114) 및 확산판(112)의 표면으로부터 경사지게 입사되는 광이 수직하게 액정표시패널(102) 방향으로 진행되게 한다. 다시 말하여, 광학 시이트(110)들은 광학 시이트(110)들의 표면으로부터의 광의 진행방향을 일으켜 세우는 역할을 한다.
삭제
이와 같은 본 발명의 백 라이트 유닛의 구조에서 반사판(114)의 암선개선구조를 도 7를 참조하여 상세히 설명하기로 하자.
먼저, 암선개선구조는 반사판(114)으로부터 2 ~ 6mm(L1)의 간격(예를 들면, 4mm)으로 이격됨과 아울러 램프(136)간의 끝단이 4 ~ 10mm(2r)의 거리(예를 들면, 6mm)로 대향되면서 3 ~ 5mm의 두께(D)(예를 들면, 4mm)를 가지는 적어도 두개의 램프(136)와, 반사판(114)의 전면으로부터 각각의 램프(136)사이의 이격거리의 중심부로 4 ~ 10mm의 높이(L2)(예를 들면, 6mm)를 가지며 삼각형 형태로 신장된 삼각돌기(70)를 구비한다. 이러한 삼각돌기(70)의 꼭지점의 각은 빛을 반사할 때, 통계적으로 가장 큰 효율값을 갖는 20°~ 70°(예를 들면, 45°)의 값(α)을 가진다. 한편, 반사판(114)과 삼각돌기(70)가 서로 만나는 외각의 크기는 110° ~ 160°(예를 들면, 135°)의 값(β)을 가지며, 다른 외각의 크기 또한 삼각돌기(70)의 중심부를 기준으로 양측으로 대칭됨으로 같은 값을 가진다.
여기서, 반사판(114)과 케이스(134)는 일체화 되어 성형될 수 있으며, 삼각돌기(70)도 반사판(114)과 케이스(134) 일체형의 상면에 성형될 수 있다. 반사판(114)과 케이스(134) 및 삼각돌기(70)의 재질로는 메탈과 아크릴계 수지와 폴리 에틸렌 텔레프탈레이트(Poly Ethylen Telephtalate : "PET") 및 폴리 에틸렌 계열 수 지(Poly Ethylen : "PE") 중 적어도 하나로 제작될 수 있다.
상술한바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 반사판의 중앙에 배치되어 램프로부터 발생된 광을 확산시켜 액정표시패널 방향으로 조사되도록 하는 삼각돌기가 형성된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 종래에 발생했던 액정표시패널상의 암선을 해결할 수 있을 뿐만아니라 광의 휘도를 증가시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 순차적으로 광을 발생하며 램프의 길이 방향을 따라 각각 일측 및 타측에 이격 배치되어 갭을 마련하는 제1 램프군 및 제2 램프군과;
    상기 제1 및 제2 램프군을 수납하는 램프케이스와;
    상기 제1 및 제2 램프군과 상기 램프케이스 사이에 배치되는 반사판과;
    상기 반사판으로부터 돌출되며 상기 갭에 위치하여 상기 제1 및 제2 램프군으로부터 램프의 길이 방향으로 출사되는 광을 확산시키는 확산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산수단은
    상기 램프케이스의 일면으로부터 삼각돌기 형태로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프케이스와 상기 반사판은 일체화 되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 삼각돌기는
    상기 반사판의 일면으로부터 4 ~ 10mm의 높이를 가지며 신장되고,
    신장된 꼭지점의 각은 20°~ 70°의 각을 가지며,
    상기 반사판과 상기 삼각돌기의 빗변이 이루는 외각이 110°~ 160°인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 램프는
    상기 반사판 및 상기 램프케이스의 상면으로부터 3 ~ 6mm로 이격됨과 아울러 상기 확산수단의 최고점으로부터 각각 2 ~ 5mm로 이격되고, 상기 램프의 두께는 3 ~ 5mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산수단은
    메탈과, 아크릴계 수지와, 폴리 에틸렌 텔레프탈레이트(Poly Ethylen Telephtalate) 및 폴리 에틸렌(Poly Ethylen)계열 수지 중 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 램프들은
    적어도 두개의 군을 형성하여 군 단위로 순차 구동되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
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