KR101243805B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 형광램프 좌우변의 어두움을 개선하여 휘도를 균일화 시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 커버 바텀 상에 제 1, 제 2 영역에 일정 간격으로 배열된 복수개의 형광 램프들과; 상기 형광 램프의 양단을 수용하도록 양단에 일방향으로 구성된 서포터 사이드와; 상기 제 1, 제 2 영역의 형광램프 양단의 노출정도가 다르도록, 상기 이웃하는 제 1, 제 2 영역의 상기 형광램프들의 상면에 각각 길이가 다르게 코팅된 제 1, 제 2 램프 반사층을 포함하여 구성되며, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 램프 반사층의 길이보다 상기 제 2 영역의 상기 제2 램프 반사층의 길이를 짧게 형성하며, 상기 제2 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단이 상기 제1 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단보다 더 많이 노출되는 것에 그 특징이 있다.
램프 반사층, HCFL, 형광램프

Description

백라이트 유닛{backlight unit}
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 2는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 램프 반사층의 배열 길이를 나타낸 평면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 램프 반사층의 배열 길이를 나타낸 평면도
도 5는 종래와 본 발명의 백라이트 유닛의 밝기를 측정하기 위한 측정 포인트를 제시한 평면도
도 6은 종래에 따른 백라이트 유닛의 전체 화면의 밝기 분포를 시뮬레이션한 측정 결과도
도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 전체 화면의 밝기 분포를 시뮬레이션한 측정 결과도
도 8은 본 발명과 종래의 수평 휘도 프로파일을 나타낸 데이터도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 커버 바텀 31 : 반사시트
32 : 형광램프 33 : 서포터 사이드
34 : 돌출부 35a, 35b : 제 1, 제 2 램프 반사층
본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 발광램프 상면의 반사층의 코팅비를 조절하여 화면 좌우변의 어두움을 개선하기에 알맞은 백라이트 유닛에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센치미터(cm)에 불과한 초박형의 평판(Flat panel)디스플레이 장치, 그 중에서도 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display :LCD)는 주로 노트 북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
이러한 액정 디스플레이 장치 중 수동발광형 액정 디스플레이 장치는 액정 패널 뒤에 광원으로 사용되는 백 라이트(Back Light)가 장착되어 있으며, 이러한 백 라이트의 장착은 두께, 무게 및 전력소모 측면에서 비효율적으로 작용하고 있어 아직도 많은 연구가 계속되고 있다.
일반적으로, 액정 디스플레이 장치의 광원으로 사용되는 백 라이트는 원통형의 형광 램프를 배치하는 방식으로서, 직하형 방식과 도광판 방식으로 구분된다.
직하형 방식은 평면에 형광 램프를 배치하는데, 형광 램프의 형상이 액정 패널에 나타나므로 램프와 액정 패널 사이의 간격을 유지해 주어야 하고, 전체적으로 균일한 광량 분포를 위해 광 산란수단을 배치하여야 하므로 박형화에는 한계가 있 다. 또한, 패널이 대면적화됨에 따라 백 라이트의 광출사면의 면적도 증가하게 되는데, 직하형 백 라이트를 대형화할 경우, 광 산란수단이 충분한 두께를 확보하지 못하면 광 출사면이 평탄치 않고, 이러한 이유로 인해 광 산란수단의 두께를 충분히 확보하지 않으면 안된다.
한편, 도광판 방식은 외곽에 형광 램프를 설치하고 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로, 형광 램프가 측면에 설치되고, 빛이 도광판을 통과하여야 하므로 휘도가 낮은 문제점이 있다. 또한 균일한 광도의 분포를 위해서는 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다.
이와 같이 직하형 방식과 도광판 방식은 나름대로의 단점을 가지고 있기 때문에 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시소자에서는 직하형 방식의 백 라이트를 주로 사용하고, 노트북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시소자에서는 도광판 방식의 백 라이트가 주로 사용된다.
현재, 고휘도의 백 라이트를 구현하기 위한 일환으로, 여러개의 램프를 표시화면의 하측에 배치하거나, 한 개의 램프를 구부려서 배치하는 등 직하형 백 라이트에 관한 연구 개발이 계속되고 있는 추세에 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 직하형 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 램프 반사층의 배열 길이를 나타낸 평면도이다.
그리고, 도 5는 종래의 백라이트 유닛의 밝기를 측정하기 위한 측정 포인트 를 제시한 평면도이고, 도 6은 종래에 따른 백라이트 유닛의 전체 화면의 밝기 분포를 시뮬레이션한 측정 결과도이다.
종래의 백라이트 유닛은, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 커버 바텀(10) 상에 일정 간격으로 배열된 복수개의 형광 램프(12)들과, 상기 형광 램프(12) 양단을 수용할 수 있는 홈이 구비되어 있으며, 상기 홈이 구비된 내측면에 피라미드 형상으로 구성된 돌출부(14)가 구비되어 있는 사각 테두리 형상의 서포터 사이드(13)와, 상기 커버 바텀 상에 구성된 반사시트(11)와, 상기 형광 램프(12)의 상면에 코팅된 램프 반사층(15)으로 구성된다.
상기에서 형광램프(12)는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 구성되어 있다.
상기와 같이 HCFL로 구성된 형광램프(12)는 전극부가 액티브 영역(active area)으로 노출되어 있어서 EEFL이나 CCFL보다 유효 발광 길이가 짧아서 양단 즉, 좌우변 부분에 어두움이 발생하는 문제가 있다.
그리고 상기 HCFL로 구성된 형광램프(12)는 EEFL이나 CCFL과는 달리 필라멘트 전극에 히팅 커런트(heating current)를 발생시켜 열전자 방출에 의한 방전을 하는 램프이다. 상기 필라멘트 전극에는 일함수가 낮은 Ba(바륨) 물질을 코딩하여 전자 방출을 용이하게 하였다. 상기 HCFL로 구성된 형광램프(12)의 방전 순서는 다음과 같다.
먼저, 히팅 커런트(heating current)가 램프 필라멘트에 인가되면 이로 인해 필라멘트는 가열되고 열전자가 전극으로부터 방출된다. 이 열전자는 전극부 양단간 의 전위차에 의해 양전극부 좌우로 움직이고, 이때 램프관 안쪽에 들어 차있는 버퍼 가스(buffer gas)(Ar)와 주방전가스(Hg)와 충돌하여 들뜬 기체인 여기종을 생성한다. 이때 들뜬 여기종(여기종 및 Ar이온, Hg이온)은 매우 불안정한 상태이기 때문에 안정한 상태로 되돌아 가려고 하고 안정화상태로 되돌아가면서 들뜬 에너지를 방출하게 되는데 이것이 UV방출이다. 이 UV는 다시 형광체를 여기시켜 가시광으로 변환되고 가시광이 램프관으로부터 출광된다.
상기와 같이 발광하는 HCFL로 구성된 형광램프(12)는 EEFL이나 CCFL보다 광량이 상대적으로 높고 직경이 크다. 따라서 상부에서 램프의 형상이 보이는 현상이 나타날 수 있다.
이와 같이 램프의 형상이 보이는 문제를 보완하기 위해서, 형광램프(12)의 장축방향으로 그 상측면에 균일한 길이로 램프 반사층(15)을 코팅하여 램프 전면으로 출사되는 광량을 감소시키고 있다.
상기에서 램프 반사층(15)은 도 2에 제시된 바와 같이, 형광램프(12) 양단이 동일하게 드러나도록 균일하게 배치되어 있다. 예를 들어 형광램프(12)의 전체 길이가 'L'이라고 하면 램프 반사층(15)은 양단이 동일하게 드러나도록 'L1'의 길이를 갖도록 배치되어 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 백라이트 유닛의 중앙 영역과 좌우영역의 밝기를 도 5에 제시된 측정점들을 이용하여 정량적으로 측정하면, 도 6에 제시한 바와 같이, 중앙영역의 밝기가 100%일 때, 좌우 영역이 대략 80%, 81%정도의 밝기를 나타내는 것으로 측정되었다. 즉, 중앙영역의 DE 비율이 1이라고 할 때, 좌우 영역의 DE(Dark Edge) 비율은 0.80과 0.81이다.
이때 백라이트 유닛의 좌측영역의 밝기는, 도 5에 제시된 측정점들 중, 좌측의 3개의 측정점(L12, L15, L19)을 중앙의 측정점(L1) 및 그 상,하부의 측정점(L3, L6)으로 나누어 측정한 것이다. 그리고 우측영역의 밝기는, 우측의 3개의 측정점(L14, L18, L20)을 중앙의 측정점(L1) 및 그 상,하부의 측정점(L3, L6)으로 나누어 측정한 것이다.
상기와 같이 좌우영역의 광특성을 정량적으로 표현할 수 있는 값이 DE(Dark Edge) 팩터로써, DE 팩터가 클수록 좌우변 어두움이 개선되었다고 할 수 있다.
상기 구성을 갖는 종래의 백라이트 유닛은, 형광램프의 형상이 보이는 문제를 해결하기 위해서 형광램프 상부면에는 램프 반사층을 코팅해야 하는데, 상기와 같이 형광램프 상부면에 램프 반사층을 코팅하면 램프 중앙부 대비 상대적으로 광량이 적은 형광램프 양단에 대응되는 좌우변에서의 어두움이 발생된다. 따라서, 램프 반사층을 코팅하되 형광램프 좌우변에서의 어두움을 개선할 수 있는 백라이트 유닛을 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 형광램프 좌우변의 어두움을 개선하여 휘도를 균일화 시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 커버 바텀 상에 제 1, 제 2 영역에 일정 간격으로 배열된 복수개의 형광 램프들과; 상기 형광 램프의 양단을 수용하도록 양단에 일방향으로 구성된 서포터 사이드와; 상기 제 1, 제 2 영역의 형광램프 양단의 노출정도가 다르도록, 상기 이웃하는 제 1, 제 2 영역의 상기 형광램프들의 상면에 각각 길이가 다르게 코팅된 제 1, 제 2 램프 반사층을 포함하여 구성되며, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 램프 반사층의 길이보다 상기 제 2 영역의 상기 제2 램프 반사층의 길이를 짧게 형성하며, 상기 제2 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단이 상기 제1 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단보다 더 많이 노출되는 것에 그 특징이 있다.
상기 형광램프는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 구성되어 있다.
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그리고, 상기 제 1, 제 2 영역은 각각 홀수 또는 짝수 번째 형광램프일 수도 있고, 상기 형광램프를 2개 이상씩 묶어서 차례대로 교번으로 제 1, 제 2 영역이라고 정의할 수도 있다.
그리고, 상기 커버 바텀의 상면에 반사시트가 더 구비될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛 에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 램프 반사층의 배열 길이를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 백라이트 유닛의 밝기를 측정하기 위한 측정 포인트를 제시한 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 전체 화면의 밝기 분포 를 시뮬레이션한 측정 결과도이다.
그리고 도 8은 본 발명과 종래의 수평 휘도 프로파일을 나타낸 데이터도이다.
본 발명은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 구성된 형광램프의 선보임 현상을 방지하기 위해서, 형광램프 상면에 램프 반사층을 코팅할 때, 형광램프를 제 1 영역과 제 2 영역으로 나누어 정의한 뒤, 이웃하는 제 1, 제 2 영역의 형광램프 상면에 코팅된 램프 반사층의 길이를 서로 다르게 구성하는 것에 그 구성적 특징이 있다.
이와 같이 정의된 이웃하는 제 1, 제 2 영역의 형광램프 상면에 램프 반사층의 길이를 다르게 코팅하면, 형광램프가 보이는 현상을 방지하면서, 발광면 좌우영역에서의 어두움 현상을 보완할 수 있다.
상기에서 제 1, 제 2 영역은 홀수, 짝수 번째 형광램프일 수도 있고, 짝수, 홀수번째 형광램프일 수도 있으며, 2개 이상의 형광램프끼리 묶어서 차례대로 제 1, 제 2 영역이라고 정의하여 램프 반사층의 길이를 다르게 구성할 수도 있다.
그리고, 제 1 영역의 램프 반사층을 제 2 영역의 램프 반사층보다 짧게 형성할 수도 있고, 제 1 영역의 램프 반사층을 제 2 영역의 램프 반사층보다 짧게 형성할 수도 있다.
이하에서는, 홀수번째 형광램프 상면에 형성된 램프 반사층의 길이를 짝수번째 형광램프 상면에 형성된 램프 반사층의 길이보다 길게 구성한 백라이트 유닛을 예로 들어 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 커버 바텀(30) 상에 일정 간격으로 배열된 복수개의 형광 램프(32)들과, 상기 형광 램프(32) 양단을 수용할 수 있는 홈이 구비되어 있으며, 상기 홈이 구비된 내측면에 피라미드 형상으로 구성된 돌출부(34)가 구비되어 있는 사각 테두리 형상의 서포터 사이드(33)와, 상기 커버 바텀 상에 구성된 반사시트(31)와, 상기 복수개의 형광 램프(32)중 홀수번째 형광램프들 상면에 코팅된 제 1 램프 반사층(35a)과, 상기 제 1 램프 반사층(35a) 보다 짧은 길이를 갖도록 짝수번째 형광램프들 상면에 코팅된 제 2 램프 반사층(35b)으로 구성된다.
상기에서 형광램프(32)는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 구성되어 있다.
상기 HCFL로 구성된 형광램프(32)는 EEFL이나 CCFL과는 달리 필라멘트 전극에 히팅 커런트(heating current)를 발생시켜 열전자 방출에 의한 방전을 하는 램프이다. 상기 필라멘트 전극에는 일함수가 낮은 Ba(바륨) 물질을 코딩하여 전자 방출을 용이하게 하였다. 상기 HCFL로 구성된 형광램프(32)의 방전 순서는 다음과 같다.
먼저, 히팅 커런트(heating current)가 램프 필라멘트에 인가되면 이로 인해 필라멘트는 가열되고 열전자가 전극으로부터 방출된다. 이 열전자는 전극부 양단간의 전위차에 의해 양전극부 좌우로 움직이고, 이때 램프관 안쪽에 들어 차있는 버퍼 가스(buffer gas)(Ar)와 주방전가스(Hg)와 충돌하여 들뜬 기체인 여기종을 생성한다. 이때 들뜬 여기종(여기종 및 Ar이온, Hg이온)은 매우 불안정한 상태이기 때 문에 안정한 상태로 되돌아가려고 하고 안정화상태로 되돌아가면서 들뜬 에너지를 방출하게 되는데 이것이 UV방출이다. 이 UV는 다시 형광체를 여기시켜 가시광으로 변환되고 가시광이 램프관으로부터 출광된다.
상기와 같이 HCFL로 구성된 형광램프(32)는 전극부가 액티브 영역(active area)으로 노출되어 있어서 EEFL이나 CCFL보다 유효 발광 길이가 짧아서 양단 즉, 좌우변 부분에 어두움이 발생하는 문제가 있다.
또한, 상기와 같이 발광하는 HCFL로 구성된 형광램프(32)는 EEFL이나 CCFL보다 광량이 상대적으로 높고 직경이 크다. 따라서 상부에서 램프의 형상이 보이는 현상이 나타날 수 있다.
이와 같이 램프의 형상이 보이는 문제를 보완하기 위해서, 형광램프(32)의 상측면에 램프 반사층을 코팅하여 램프 전면으로 출사되는 광량을 감소시키고 있는 것이다.
이때, 램프 반사층은 도 4에 도시한 바와 같이, 발광면의 좌우영역에서 발생하는 어두움을 개선시키기 위해서, 홀수번째 형광램프들의 상면에 코팅된 제 1 램프 반사층(35a) 보다 짝수번째 형광램프들 상면에 코팅된 제 2 램프 반사층(35b)의 길이를 짧게 구성하였다. 예를 들어서, 형광램프(32)의 전체 길이가 'L'이고, 홀수번째 형광램프에 코팅된 제 1 램프 반사층(35b)의 길이가 'L2'라고 할때, 짝수번째 형광램프에 코팅된 제 2 램프 반사층(35b)의 길이 'L3'는 'L2'보다 짧게 구성한다.
이와 같이 구성하면, 짝수번째 형광램프 양단이 홀수번째 형광램프 양단보다 더 많이 노출되어 더 밝게 발광하게 되어서, 발광면의 좌우영역에서 발생하는 어두 움 현상을 종래보다 보완할 수 있게 된다.
상기와 같은 구성을 갖는 백라이트 유닛의 중앙 영역과 좌우영역의 밝기를 도 5에 제시된 측정점(measurement point)들을 이용하여 정량적으로 측정하면, 도 7에 제시한 바와 같이, 중앙영역의 밝기가 100%일 때, 좌우 영역이 대략 84%, 85%정도의 밝기를 나타내는 것으로 측정되었다. 즉, 중앙영역의 DE 비율이 1이라고 할 때, 좌우 영역의 DE(Dark Edge) 비율은 0.84과 0.85이다.
이때 백라이트 유닛의 좌측영역의 밝기는, 도 5에 제시된 측정점들 중, 좌측의 3개의 측정점(L12, L15, L19)을 중앙의 측정점(L1) 및 그 상,하부의 측정점(L3, L6)으로 나누어 측정한 것이다. 그리고 우측영역의 밝기는, 우측의 3개의 측정점(L14, L18, L20)을 중앙의 측정점(L1) 및 그 상,하부의 측정점(L3, L6)으로 나누어 측정한 것이다. 도 5에서 'H'는 발광면의 수평 길이이고, 'V'는 발광면의 수직 길이를 나타낸 것이다.
상기와 같이 좌우영역의 광특성을 정량적으로 표현할 수 있는 값이 DE(Dark Edge) 팩터로써, DE 팩터가 클수록 좌우변 어두움이 개선되었다고 할 수 있는데, 도 7에 보인 바와 같이, 본 발명과 같이 램프 반사층의 코팅 길이를 달리하여 구성하면 좌우영역의 밝기가 개선되는 것을 알 수 있다.
이와 같은 개선 현상은, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 좌우 영역의 휘도가 종래 백라이트 유닛의 좌우 영역에서의 휘도보다 향상된 것을 나타낸 도 8의 그래프로 부터도 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
정의된 이웃하는 형광램프 영역의 각 형광램프 상면에 코팅되는 램프 반사층의 길이를 다르게 구성함으로써, 발광면의 좌우영역의 어두움을 개선시킬 수 있다. 이에 의해서 수평 휘도 프로파일이 개선되며, 전체 휘도 균일도를 개선시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 커버 바텀 상에 제 1, 제 2 영역에 일정 간격으로 배열된 복수개의 형광 램프들과;
    상기 형광 램프의 양단을 수용하도록 양단에 일방향으로 구성된 서포터 사이드와;
    상기 제 1, 제 2 영역의 형광램프 양단의 노출정도가 다르도록, 상기 이웃하는 제 1, 제 2 영역의 상기 형광램프들의 상면에 각각 길이가 다르게 코팅된 제 1, 제 2 램프 반사층을 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 램프 반사층의 길이보다 상기 제 2 영역의 상기 제2 램프 반사층의 길이를 짧게 형성하며,
    상기 제2 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단이 상기 제1 램프 반사층 하부의 형광 램프의 양단보다 더 많이 노출되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광램프는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 영역은 각각 홀수 또는 짝수 번째 형광램프인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 영역은 상기 형광램프를 2개 이상씩 묶어서 차례대로 교번으로 제 1, 제 2 영역이라고 정의하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 바텀의 상면에 반사시트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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