KR101076427B1 - 백 라이트 유닛 - Google Patents

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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 발생하는 적어도 두개의 램프와, 상기 램프들을 수납하는 램프케이스를 구비하며, 상기 램프들 각각은 길이가 서로 다른 것을 특징으로 한다.

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 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 램프들의 배열을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 다른 실시 예에 따른 램프들의 배열을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2, 102 : 액정패널 8, 18, 108, 118 : 편광 시이트
10, 110 : 광학 시이트 12, 112 : 도광판
4, 114 : 반사판 34, 134 : 케이스
36, 136 : 램프 50, 150 : 인버터
140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f : 갭
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 도광판을 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 채택 한다.
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 확산시키는 반사판(14)과, 램프(36)로부터 발생되는 광을 액정표시패널(2) 방향으로 진행시키는 도광판(12)과, 도광판(12)으로부 터 출사되는 광의 효율을 향상시켜 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 불황성기체가 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.
다수의 램프(36)를 수납하는 케이스(34)는 다수의 램프(36)들 각각으로부터 방출되는 가시광선의 빛샘을 방지함과 아울러 다수의 램프들(36)의 측면 및 배면으로 진행하는 가시광선을 전면, 즉 도광판(12) 방향으로 반사시킴으로써 램프들(36)에서 발생되는 광의 효율을 향상시킨다.
반사판(14)은 케이스(34)의 상면과 다수개의 램프(36)사이에 배치되어 램프 들(36)로부터 발생된 광을 반사시켜 액정표시패널(2) 방향으로 조사되게 함으로써 광의 효율을 향상시킨다.
도광판(12)은 다수개의 램프들(36)로부터 발생된 광을 도광판(12)에 형성된 홈 및/또는 돌기 형태의 광 패턴을 이용하여 산란시킴으로써, 광이 액정표시패널(2)로 넓은 각도를 가지며 진입시키도록 한다.
광학 시이트(10)들은 도광판(12)으로부터 출사된 광의 휘도를 증가시킴으로써 액정표시장치의 정면 휘도를 개선하여 소비전력을 저감시킬 수 있다. 또한, 광학 시이트(10)들은 반사 시이트(14) 및 도광판(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 발생하는 적어도 두개의 램프와, 상기 램프들을 수납하는 램프케이스를 구비하며, 상기 인접한 램프들의 길이가 서로 다르게 형성된다.
상기 백라이트 유닛은 적어도 두개의 램프가 서로 대향되게 배열되고 그 배열된 두개의 램프들 간의 갭이 상하로 인접한 갭과의 형태가 지그재그 형태로 형성된다.
상기 백 라이트 유닛은 상기 램프와 상기 램프 케이스 사이에 배치되어 상기 램프로부터 발생되는 광을 반사시키는 반사판과, 상기 램프의 상부에 배치되어 상기 램프로부터 발생되는 광을 가이드하는 가이드 패널, 상기 확산판의 상부에 배치되어 상기 확산판으로부터 출사된 광을 산란 및 광의 출사각을 변환시키는 프리즘 시트를 더 구비한다.
상기 램프는 "U"자와 "W"자 형태중 적어도 하나로 형성된다.
상기 램프는 적어도 하나 이상으로 이루어진 군을 형성하여 군 단위로 순차구동된다.
상기 백 라이트 유닛은 적어도 두개의 램프가 서로 대향되게 배열되어 각 램 프들 간에 형성된 갭이 상하로 인접한 갭과의 형태가 적어도 일측 방향으로 점진적으로 위치된다.
상기 갭들의 형태가 점진적으로 위치되는 형태는 "V"자, 사선 및 호 형태 중 적어도 하나로 형성된다.
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 매트릭스7(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 구동됨과 아울러 길이가 서로 다른 다수개의 램프(36) 와, 다수개의 램프(136)를 수납하는 케이스(134)와, 램프(136)와 케이스(134) 사이에 설치되어 램프(136)로부터 발생된 광의 누설을 방지함과 아울러 확산시키는 반사판(114)과, 램프(136)로부터 발생되는 광을 액정표시패널(102) 방향으로 진행시키는 도광판(112)과, 도광판(112)으로부터 출사되는 광의 효율을 향상시켜 액정표시패널(102)에 조사하는 다수의 광학 시이트(110)들을 구비한다.
길이가 서로 다른 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 불황성기체가 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.
다수개의 램프들(136)을 수납하는 케이스(134)는 다수개의 램프들(136) 각각으로부터 방출되는 가시광선의 빛샘을 방지함과 아울러 다수의 램프들(136)의 측면 및 배면으로 진행하는 가시광선을 전면, 즉 도광판(112) 방향으로 반사시킴으로써 각각의 램프(136)에서 발생되는 광의 효율을 향상시킨다.
반사판(114)은 케이스(134)의 상면과 다수개의 램프(136)사이에 배치되어 램프들(136)로부터 발생된 광을 반사시켜 액정표시패널(102) 방향으로 조사되게 함으로써 광의 효율을 향상시킨다.
도광판(112)은 다수개의 램프들(136)로부터 발생된 광을 도광판(112)에 형성된 홈 및/또는 돌기 형태의 광 패턴을 이용하여 산란시킴으로써, 광이 액정표시패널(102)로 넓은 각도를 가지며 진입시키도록 한다.
광학 시이트(110)들은 도광판(112)으로부터 출사된 광의 휘도를 증가시킴으로써 액정표시장치의 정면 휘도를 개선시켜 소비전력을 저감시킬 수 있다. 또한 광학 시이트(110)들은 반사 시이트(114) 및 도광판(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.
이와 같은 구조를 가지는 액정표시장치의 백 라이트 유닛의 램프에 대해서 상세히 살펴보기로 하자.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 램프(136a)와 제 2 램프(136b) 사이에 형성된 제 1 갭(Gap)(140a)은 제 3 램프(136c)와 제 4 램프(136d) 사이에 형성된 제 2 갭(140b)와 위치적으로 다르게 분포하게 된다. 이에 따라, 제 1 갭(140a)은 제 3 램프(136c)로부터 발생되는 광에 의하여 보상을 받게 되고, 제 2 갭 (140b)은 제 2 램프(136b)로부터 발생되는 광에 의하여 보상받게 된다. 이와 같은 방식으로 제 3 내지 제 6 갭(140c, 140d, 140e, 140f)도 동일한 방식으로 광을 보상받게 됨으로써 중앙에 어두운 계조의 휘선이 발생하지 않게 된다. 또한, 각 램프(136)의 길이가 다름으로 인하여 제 1 램프(136a)에서 제 6 램프(136b)로 순차적으로 구동되는 분할구동 시 휘도가 자연스럽게 변화하게 된다. 실질적으로, 액정패널(102)에 표현되는 화질에서는 길이가 다른 램프(136)에 의한 분할 구동이 더욱 자연스러운 영상을 표현하게 됨으로써 화질을 개선할 수 있게 된다. 또한, 이러한 각각의 램프(136)들은 적어도 두개의 램프군을 형성하여 각 램프군 단위로 순차구동하는 분할 구동방식으로 제어될 수 있다.
이러한 구조를 가지는 램프(136)들의 배치에 대해서 도 7을 참조하여 램프(136)들간에 형성된 갭(140a 내지 140f)을 중심으로 살펴보기로 하자.
도 7a를 참조하면, 길이가 서로 다른 램프(136)가 서로 대향되게 배치됨과 아울러 상하로 인접한 램프(136)들로 형성된 갭(140a 내지 140f)과 지그재그 형태로 배치된다. 이러한 형태의 갭(140a 내지 140f)의 배치는 두개의 길이가 다른 램프(136)가 구비된다.
도 7b를 참조하면, 각각 길이가 다른 적어도 2개의 램프(136)들을 배치하여 각각의 대향된 램프(136)들로 형성된 갭(140a 내지 140f)은 일측의 끝으로부터 중앙으로 이동하면서 배치된다. 이후 갭(140a 내지 140f)은 중앙으로부터 타측의 끝으로 이동하면서 배치된다. 즉 "V" 자 형태로 배치된다.
도 7c를 참조하면, 각각 길이가 다른 적어도 2 개의 램프(136)들을 배치하여 각각의 대향된 램프(136)들로 형성된 갭(140a 내지 140f)은 첫번째 갭(140a)으로부터 마지막으로 형성된 갭(140f)이 사선 형태로 배치된다.
한편, 램프(136)의 형태가 "W"자 형태를 가지게 될 경우 암선 해결을 위하여 도 8a에 도시된 바와 같이 램프(136)의 일단의 길이가 짧고 타단의 길이가 길고, 대향된 램프(136)의 형태는 이에 대응되는 구조를 가지게 된다. 또한, "W"자 형태의 램프(136)를 도 8a에 도시된 바와 같이 배치할 경우에도 중앙에 위치한 램프의 형태를 변형함으로써 중앙에서 발생할 수 있는 휘도 저하 현상을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 백 라이트 유닛은 각각 길이가 다르고 분할 구동되는 램프를 구비한다. 이렇게 길이가 다른 램프는 램프의 특성에 의하여 중앙에서 휘도가 저하되는 현상으로 인하여 어두운 휘선이 생기는 문제점을 해결 할 수 있다.
이를 상세히 설면하면, 각기 길이가 다른 램프들은 서로 대향되게 배치된 램프들간의 갭이 상하로 배열된 램프로부터 발생되는 광에 의하여 보상받게 된다. 따라서, 램프의 특성 및 기구적 공차에 의하여 생기는 갭으로 인하여 중앙에서 발생하는 휘도 저하 현상을 별도의 구조물을 추가적으로 구비하지 않고도 개선할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 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 (7)

  1. 순차적으로 온-오프되는 분할 구동방식에 따라 구동되어 순차적으로 광을 발생하며, "U"자 형태를 갖는 적어도 두개의 램프와,
    상기 램프들을 수납하는 램프케이스를 구비하며,
    서로 대향되게 배열된 램프들의 굴곡부들 간의 갭은 적어도 일측 방향으로 점진적으로 위치되어 "V"자 형태 또는 사선 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프와 상기 램프 케이스 사이에 배치되어 상기 램프로부터 발생되는 광을 반사시키는 반사판과,
    상기 램프의 상부에 배치되어 상기 램프로부터 발생되는 광을 가이드하는 가이드 패널과,
    상기 확산판의 상부에 배치되어 상기 확산판으로부터 출사된 광을 산란 및 광의 출사각을 변환시키는 프리즘 시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프는
    적어도 하나 이상으로 이루어진 군을 형성하여 군 단위로 순차구동하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  6. 삭제
  7. 삭제
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