KR101278940B1 - 박막 트랜지스터 액정표시장치의 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치의 백라이트 장치에 관한 것으로서, 그 구성은 광을 조사하는 램프; 상기 램프를 감싸며 일측벽에 오목 형상을 이루는 램프하우징; 상기 램프 하우징에 맞물린 도광판 및 상기 도광판의 배면에 배치되는 반사판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 도광판의 입광부로 입사되는 빛의 효율을 더욱 높이기 위하여 램프하우징 내벽을 오목 형상으로 만들어 다양한 각도로 유도시킴으로써 궁극적으로 도광판의 입광부에 입사되는 빛의 양을 늘려 액정표시장치 모듈의 전반적 휘도 상승은 물론, 그로 인한 단가 절감도 기대할 수 있을 것으로 보고 있다.

램프 하우징(Lamp Housing), 오목 형상

Description

박막 트랜지스터 액정표시장치의 백라이트 장치{BACK LIGHT UNIT IN THIN FILM TRANSISTOR-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 액정표시장치의 전체 구성을 나타내는 단면도

도 2는 광학 시트들을 제외한 백라이트 장치를 나타내는 사시도

도 3은 종래의 램프 하우징에 의한 빛의 효율을 나타내는 단면도

도 4는 본 발명의 램프 하우징 형상 변경에 따른 빛의 효율을 나타내는 단면도

도 4a는 도 4의 일부만을 다시 나타낸 구체도

도 5는 본 발명의 램프 하우징 형상 변경을 나타내는 측면도

※도면의 주요부분에 대한 설명※

120: 램프

122: 일측벽에 오목 형상을 포함한 램프 하우징

124: 도광판

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 백 라이트 장치의 램프 하우징 내부 형상을 변경함으로써 빛의 반사효율을 증가시키고, 동시에 휘도 상승을 통한 단가 절감효과를 얻고자 하는 램프 하우징의 반사면 형상 변경에 관한 것이다.

일반적으로 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; 이하, LCD)에서 소모되는 전력의 대부분은 백라이트 램프를 포함하는 백라이트 장치 부분이다. 전체에서 소모되는 전력의 60 ~ 70% 정도가 백라이트 장치에서 소모되고 있다. 따라서 소비전력의 절감을 위한 백라이트 장치의 효율성 증대는 절대적이라고 할 수 있다. 소비전력을 감소시키기 위해서는 일단 광원의 광도를 높이는 연구가 필요하고, 입력 전력 대 휘도의 효율을 높이고 형광 램프를 구동하는 구동 주파수(drive frequency)를 최적화하여 휘도를 향상시킬 수 있는 인버터의 개발도 요구되고 있다. 또한 백 스캐터링(back scattering)과 흡수가 작은 확산판(diffuser) 개발로 높고 균일한 특성의 백라이트 구현이 요구되고, 프리즘 시트 등을 통한 광효율 향상에 대한 연구 개발이 필요하다.

LCD는 비발광형 전자 디스플레이 소자로서 동화상의 선명하고 자연스러운 천연 색상을 양질로 구현하기 위해서는 별도의 뛰어난 특성을 갖는 광원을 필요로 하며, LCD의 광원 역할을 하는 것을 백라이트라고 한다. 액정 모듈의 후면에서 빛을 조사시키기 위하여 광원 자체를 포함하여 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면광을 이루도록 해주는 일체의 부속물을 이루는 복합체를 백라이트 장치(Backlight Unit; 이하, BLU)라고 한다.

상기 BLU는 빛의 조사 방식에 따라 직하형(Direct Type) BLU와 에지형(Edge Type) BLU의 두 가지 형태로 분류되며, 최근에는 면광원을 채용하는 평판 백라이트도 다양하게 연구되고 있다.

특히, 에지형 BLU는 광원의 위치가 LCD 모듈의 측면에 위치하고 있으며, 광원으로부터 나오는 빛이 도광판을 통하여 평면광을 형성하는 형태이다. 이러한 형태의 백라이트는 전반적인 휘도의 저하를 피하기가 어렵다. 따라서, 균일한 휘도의 분포를 얻기 위해서는 보다 효율적인 빛의 유도 시스템, 즉 광원으로부터 비교적 먼 거리까지의 빛의 유도 시스템이 요구되며, 광원으로부터 비교적 먼 거리까지의 빛의 전달과정에서 손실을 최소화하기 위한 고도의 광학기술이 필요하였다.

그러나, 비교적 박형의 BLU는 제작하기가 용이하여 상기의 어려움에도 불구하고 노트북 PC나 PDA 등과 같이 비교적 가볍고 박형이며 저소비전력을 요구하는 대부분의 휴대용 디스플레이 장치에 채택되고 있다.

그러면, 일반적으로 백라이트 장치를 포함하여 구성되는 액정표시장치의 구성에 관하여 도 1을 참조하여 살펴보고자 한다. 일반적으로 액정표시장치는 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 광을 조사하는 램프(20), 상기 램프를 감싸는 동시에 도광판의 입광부를 감싸는 램프하우징(22), 상기 램프에 대면되는 측면에 형성된 입광부를 통해 입사되는 광을 액정패널 쪽으로 진행시키는 도광판(24), 도광판의 배면에 배치되는 반사판(26) 및 도광판으로부터 발산되는 광의 효율을 향상시켜 액정패널에 조사하는 확산판(28), 프리즘 시트(30) 및 보호시트(32)을 구비한 백라이트 장치, 컬러필터기판(38)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(36)이 합착된 LCD 패널 및 상기 패널의 앞, 뒤쪽에 구비된 편광판을 포함하여 구성된다.

특히 백라이트 장치에 있어서 램프(20)는 유리관 양 끝단에 형성되는 고압전극 및 저압 전극과, 솔더링에 의해 고압전극에 접속되는 고압전선과, 솔더링에 의해 저압전극에 접속되는 저압전선을 구비한다. 여기에서, 각각의 전선을 솔더링한 전극들은 절연체의 홀더로 감싸진다.

또한 램프하우징(22)은 램프로부터 조사되는 광의 효율을 증가시키고 광의 손실을 방지한다. 이와 관련한 실례로서 종래의 램프하우징은 램프에서 발광된 빛의 손실을 줄이기 위해 내부에 반사물질을 코팅하여 도광판의 입광부로 되반사시키는 구조가 있었다.

한편, 도광판(24)은 일정한 반사판(26) 및 도광판의 표면으로부터 경사지게 입사되는 광이 액정패널 방향으로 수직하게 진행되게 한다. 다시 말해, 확산판(28), 프리즘 시트(30) 및 보호 시트(32)는 상기 광학 시트들의 표면으로부터의 광의 진행방향을 일으켜 세우는 역할을 한다.

참고로, 도 2 및 도 3에 관하여 간략하게 언급하면, 도 2는 백라이트 장치의 사시도를 나타낸다. 여기에서 램프와 하우징의 내부 구조를 보다 구체적으로 보기 위하여 x-z 방향으로 절단하여 측면에서 본 것이 도 3이라 보아도 좋다.

상기 백라이트의 구성 중에서도, 특히 램프하우징은 램프에서 발광된 빛의 손실을 줄이기 위해 내부에 반사물질을 코팅하여 도광판의 입광부로 되반사 시키고 있지만, 그럼에도 불구하고 상기 구조는 도 3의 (가)에서 볼 수 있는 바와 같이, 직접 반사되어 램프로 재흡수되는 빛의 손실이 최소 1/4에서 최대 1/2까지 미치는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명은 도광판의 입광부로 입사되는 빛의 효율을 더욱 높이기 위하여 램프하우징 내벽을 오목 형상으로 만들어 다양한 각도로 유도시킴으로써 궁극적으로 도광판의 입광부에 입사되는 빛의 양을 늘리고자 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 백라이트 장치의 그 구성은, 광을 조사하는 램프; 상기 램프를 감싸며 일측벽에 오목 형상을 이루는 램프 하우징; 상기 램프 하우징에 맞물린 도광판 및 도광판의 배면에 배치되는 반사판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 램프를 감싸며 일측벽에 오목 형상을 이루는 램프 하우징은 램프의 배면, 다시 말해 램프를 기준으로 도광판 입광부의 반대쪽으로부터 얼마만큼의 빛이 도광판의 입광부로 들어오느냐에 따라 빛의 효율은 좋아질 수 있다.

이와 관련해 본 발명에 따른 램프 하우징(122)의 내벽에 오목 형상을 삽입하여 빛을 다양한 각도로 유도시키고자 하는 방법은 도 4에 나타낸 바와 같다. 여기에서 다시 도 4의 (나)에 나타낸 부분만을 보다 구체적으로 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

도 4a는 빛이 상기 도 4의 (나)에 입사하는 경우를 보다 상세하게 나타낸 것으로, 3개의 광선 중 상향 빛과 그 빛이 오목 형상의 임의의 한점과 만나는 곳의 접선(A), 또 그 접선에 수직한 법선(B), 주축상의 램프와 오목한 부분과의 거리(d) 및 오목한 형상에 임의의 가상선으로 원을 그려 주축상에 나타낸 곡률 반지름(C)을 보여주고 있다.

여기에서 만일 램프(120)가 오목한 형상으로부터 대단히 멀리 떨어져 있다면 빛의 집산점은 도 4a에 보인 바와 같이 오목 형상의 중심(미도시)과 곡률반지름(C)의 중간 지점에 생기게 된다. 이와 같은 사실은 어떻게 보면 오목거울에 의한 상의 상점을 찾는 것과 유사할 수 있다. 따라서, 본 발명과 관련해 오목 형상과 램프와의 거리(d)는 빛의 효율을 증가시키기 위한 중요한 요인일 수 있다.

가령, 램프(120)로부터의 한 광선이 오목 형상의 접선(A)상의 임의의 한점에 입사하고, 상기 입사광이 법선(B)과 이루는 입사각(미도시)을 알고 있다고 가정할 때, 그에 따른 접선, 법선 방정식 혹은 삼각함수 공식을 적용하여 반사각(미도시)도 아울러 알 수 있게 될 것이다.

그런 다음, 상기 광선이 반사되어 재입사하는 램프(120) 아래쪽의 제2반사부(미표기)의 입사각(θ₁)과 반사각(θ₂)이 동일하다는 사실에 근거해 본 발명의 오목 형상에 의한 빛의 효율은 측정될 수 있다.

도 5는 상기 오목 형상들이 하우징(122) 내부의 한쪽 전면에 무작위(random)로 형성되어 있는 것을 나타내고 있고, 그에 따른 기존 램프 하우징 대비 형상변경 후 휘도 상승률을 측정하였다. 표 1은 그 결과를 나타낸 것이다.

기존 램프 하우징 대비 형상 변경 후 휘도 상승률

	기존 램프 하우징			형상 변경 램프 하우징			두 램프 하우징간 상승비
	휘도	화이트 X	화이트 Y	휘도	화이트 X	화이트 Y
시료 1	210	0.313	0.33	213	0.313	0.33	1.4%
시료 2	208	0.313	0.33	210	0.313	0.33	1.0%
시료 3	206	0.313	0.33	209	0.313	0.33	1.5%
시료 4	208	0.313	0.329	210	0.313	0.33	1.0%
시료 5	207	0.313	0.33	210	0.313	0.33	1.4%

표 1에서도 볼 수 있는 바와 같이 램프 하우징의 형상 변경 후, 내벽에 여러가지의 시료를 도포하는 경우, 전반적으로 휘도 상승이 있는 것을 발견할 수 있고, 최소 1.0% ~ 최대 1.5% 정도까지 휘도가 개선되고 있음을 확인할 수 있다.

여기에서, 특히 가장 높은 휘도 상승률을 보인 시료 3의 경우를 보면 기존의 휘도 수치가 206에서 변경 후 209로 증가함을 보여주고 있다. 물론 본 발명에서 백라이트의 컬러 변화를 보고자 한 것은 아니지만, 이것은 국제 조명 위원회 CIE 1931를 기준으로 한 색좌표(화이트 X, 화이트 Y)를 나타내고 있음을 밝혀둔다.

상기의 결과, 액정표시장치 모듈의 전반적 휘도 상승은 물론, 그로 인한 단 가 절감도 기대할 수 있을 것으로 보고 있다.

Claims (4)

1. 광을 조사하는 램프;

   상기 램프를 감싸며 일측 내벽에 무작위로 형성된 오목 형상을 이루는 램프 하우징;

   상기 램프 하우징에 맞물린 도광판; 및

   상기 도광판의 배면에 배치되는 반사판을 포함하여 구성되고,

   상기 램프 하우징은 내벽에 적어도 하나의 시료가 도포되고, 상기 램프로부터 조사된 빛을 상기 램프 외부로 굴절시켜 휘도가 상기 내벽에 오목형상 및 시료가 형성되지 않은 경우보다 최소 1.0% 에서 최대 1.5% 까지 개선된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도광판은 전면에 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트가 적층되어 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 램프 하우징의 오목형상은 상기 도광판 입광부의 반대편에 위치한 램프 하우징의 측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 장치.
4. 삭제

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