KR101325983B1 - 액정표시장치용 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 직하형 백라이트 유닛에 있어서, 고휘도 또는 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 복수개 나란하게 배열되어 구성되는 형광램프의 서로 이격된 간격을 조절하는 것으로, 중심부에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 서로 이격된 간격을 다른 형광램프들의 이격된 간격에 비해 넓게 구성하여 균일한 휘도를 갖도록 하며, 중심부에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 서로 이격된 간격을 다른 형광램프들의 이격된 간격에 비해 좁게 구성하여 중심부의 휘도를 향상시킴으로써, 액정표시장치의 전체적인 휘도가 향상된 것과 같은 효과를 갖도록 하는 것이다.

형광램프, 이격 간격, 백라이트 유닛

Description

액정표시장치용 백라이트 유닛{Backlight unit for liquid crystal display device}

도 1은 일반적인 액정표시장치모듈에 대한 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도.

도 3은 복수개의 형광램프가 나란하게 배열된 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 형광램프가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 평면도.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘도를 시뮬레이션한 측정 결과.

도 6은 휘도를 측정한 포인트를 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복수개의 형광램프가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 평면도.

도 8a ~ 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휘도를 시뮬레이션한 측정 결과.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

122 : 반사판 124 : 형광램프

본 발명은 액정표시장치의 직하형 백라이트 유닛에 있어서, 고휘도 또는 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적인 액정표시장치의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 이방성과 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열의 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명절연기판으로 이루어진 액정패널을 필수적인 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시한다.

상기 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 된다. 이에 따라, 배면으로는 형광램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다. 이 경우 백라이트 유닛에는 빛을 발 생시키는 광원(光源)으로서 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)가 사용된다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 형광램프의 배열구조에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분되고, 상기 에지형은 하나 또는 한쌍의 램프가 도광판의 일측부와 두개 또는 두쌍의 램프가 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 상기 직하형은 수개의 램프가 액정패널의 하부에 배치된 구조로, 상기 에지형은 제작이 용이한 이점을 갖는 반면, 상기 직하형은 빛의 균일도가 높은 것과 관련하여 대형 액정표시장치에 상대적으로 유리한 이점을 갖는다.

도 1은 일반적인 직하형 백라이트 유닛을 이용한 액정표시장치에 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치모듈은 상하기판(12, 14)으로 구성되는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.

상기 백라이트 유닛(20)은 반사시트(22)와, 이의 상부면에 다수의 형광램프(24)가 나란하게 배열되며, 이들 형광램프(24) 상부에는 다수의 광학시트(26)를 포함한다. 그리고 이때 다수의 형광램프(24)는 커버버툼(50)과 체결되는 한 쌍의 사이드서포트(미도시)에 의해 고정된다.

또한, 백라이트 유닛(20) 전방으로는 액정패널(10)이 포개어지며, 이의 가장자리를 테두리하며 커버버툼(50)에 결합되는 탑커버(40)에 의해 백라이트 유닛(20) 및 액정패널(10)이 일체로 고정된다.

이때, 상기 액정패널(10)의 일측에는 인쇄회로기판(미도시)이 구성되며, 비록도면에 도시하지는 않았지만 상기 다수로 구성되는 형광램프(24)와 광학시트(26) 사이의 간격을 일정하게 하고, 아울러 충격에 의해 상기 형광램프(24)의 흔들림과 파손 가능성을 방지할 수 있는 램프가이드(미도시)를 더욱 포함한다.

이러한 액정표시장치는 최근 사용자의 요구에 따라 고휘도 또는 휘도균일도에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 고휘도 또는 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반사시트와; 상기 반사시트 상에 안착되며, 일정한 이격 간격을 두고 나란하게 배열되는 복수의 형광램프와; 상기 형광램프 상부에 안착되는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 중심부에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 이격 간격은 다른 형광램프들의 이격 간격에 비해 넓은 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.

또한, 본 발명은 반사시트와; 상기 반사시트 상에 안착되며, 일정한 이격 간격을 두고 나란하게 배열되는 복수의 형광램프와; 상기 형광램프 상부에 안착되는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 중심부에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 이격 간격은 다른 형광램프들의 이격 간격에 비해 좁은 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.

상기 형광램프의 서로 이격된 간격은 center pitch = (total length / total lamp 수 - 1) +

P 공식의 범위를 벗어나지 않는 것을 특징으로 하며, 상기 center pitch는 나란하게 배열된 복수개의 형광램프의 중심부에서 서로 이웃하는 형광램프 간의 간격을 의미하며, 상기 total length는 복수개의 형광램프가 배치된 총길이 그리고, 상기 total lamp 수는 총 램프의 수, 상기

P는 유동가능한 오차범위를 의미하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기

P = center pitch ± 10% 인 것을 특징으로 하며, 상기 램프가이드를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치모듈은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)를 포함한다.

상기 백라이트 유닛(120)은 반사시트(122)와, 이의 상부면에 다수의 형광램프(124)를 나란하게 배열하며, 이들 형광램프(124) 상부에는 다수의 광학시트(126) 를 구성한다. 그리고 이때 다수의 형광램프(124)는 커버버툼(150)과 체결되는 한 쌍의 사이드서포트(128)에 의해 고정한다.

또한, 백라이트 유닛(120) 전방으로는 액정패널(110)을 포개며, 이의 가장자리를 테두리하며 커버버툼(150)과 결합하는 탑커버(140)에 의해 백라이트 유닛(120) 및 액정패널(110)을 일체로 고정한다.

이때, 상기 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)으로 구성되며, 상기 액정패널(110)의 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판(116)을 매개로 게이트 인쇄회로기판(118)과 소스 인쇄회로기판(119)이 연결되어 모듈화 과정에서 커버버툼(150)의 측면 또는 배면으로 접혀 밀착되며, 이들은 각각 다수의 게이트라인(미도시)으로 박막트랜지스터(미도시)의 온/오프 신호를 스캔 전달하는 게이트 인쇄회로기판(118) 그리고 다수의 데이터라인(미도시)으로 프레임별 화상신호를 전달하는 소스 인쇄회로기판(119)으로 구분되어 액정패널(110)의 서로 인접한 두 가장자리로 각각 구비된다.

또한, 상기 다수로 구성되는 형광램프(124)와 광학시트(126) 사이의 간격을 일정하게 하고, 아울러 충격에 의해 상기 형광램프(124)의 흔들림과 파손 가능성을 방지할 수 있는 램프가이드(160)를 더욱 포함한다.

상기 램프가이드(160)는 백라이트 유닛(120)의 빛을 발하는 복수개의 형광램프(124)와 하단의 반사시트(122)가 일정거리를 유지하도록 구성함으로써 반사효율을 극대화하고, 그 상단의 광학시트(126) 역시 복수개의 형광램프(124)와 일정거리 를 유지하여 균일한 면 광원을 구현한다.

이때, 상기 나란하게 배열되는 복수개의 형광램프(124)는 서로 일정 간격 이격되어 배치되는데, 상기 형광램프(124) 간의 서로 이격된 간격에 따라 액정표시장치의 완제품 상태에서 상기 액정표시장치를 구동하게 되면 형광램프(124)가 비치게 되는 문제점을 갖게 될 수도 있으므로, 본 발명은 상기 나란하게 배열되는 복수개의 형광램프(124)의 이격된 간격(pitch)을 식 1에 나타낸 공식의 범위를 벗어나지 않도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

center pitch = (total length / total lamp 수 - 1) +

P ........식 1

여기서, 상기 center pitch는 도 3에 도시한 바와 같이, 나란하게 배열된 복수개의 형광램프(124)의 중심부에서 서로 이웃하는 형광램프(124) 간의 이격된 간격을 의미하며, 상기 total length는 복수개의 형광램프(124)가 배치된 총길이를 의미하며, 상기 total lamp 수는 총 형광램프(124)의 수, 상기

P는 유동가능한 오차범위를 나타내는데,

P = center pitch ± 10%의 값을 의미한다.

즉, 형광램프(124)가 배치된 총길이(total length)가 500mm 이고, 총 형광램프(total lamp 수)의 수가 20개라면, 상기 center pitch 는 26 ± 2.6mm 인 것이다.

따라서, 형광램프(124) 간의 이격된 간격은 23.4mm ≤ pitch ≥ 28.6mm의 범위 내에서의 간격으로 배치할 수 있다.

이렇듯 형광램프(124)의 서로 이격된 간격을 규정함으로써, 액정표시장치 구동 시 형광램프(124)가 비치게 되는 문제점을 미연에 방지하게 된다. 또한, 이러한 형광램프(124)의 이격된 간격을 통해 액정표시장치의 휘도 또는 휘도균일도를 향상시킬 수 있게 되는데, 이는 이하 설명하는 제 1 실시예와 제 2 실시예를 통해 자세히 설명하도록 하겠다.

-제 1 실시예-

본 발명의 제 1 실시예는 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것으로, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복수개의 형광램프가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 반사시트(122) 상에 복수개의 형광램프(124)가 나란하게 배열되어 있으며, 이러한 복수개의 형광램프(124)는 일정한 간격을 두고 나란하게 배열되나, 상기 중심부에 위치하고, 서로 이웃하는 형광램프(124)는 이격된 간격을 다른 형광램프(124)들의 이격된 간격에 비해 넓게 구성하는 것을 특징으로 한다.

즉, 중심부에 서로 이웃하여 위치하는 형광램프(124)의 이격된 간격인 D2의 간격은 다른 D1이나 D3의 간격에 비해 더욱 넓은 간격을 갖도록 구성하는 것이다. (D2 > D1, D2 > D3)

이로 인하여, 액정표시장치의 휘도가 균일하게 되는데 이는 도 5a ~ 5b를 참조하여 좀더 자세히 설명하도록 하겠다.

도 5a ~ 5b는 휘도를 시뮬레이션한 측정 결과로, 도 5a는 일반적인 액정표시장치의 휘도를 시뮬레이션한 측정결과이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 를 시뮬레이션한 측정결과이다.

도시한 바와 같이, 각각의 숫자는 각 포인트에 해당하는 휘도값을 수치화한 것으로, 상기 각 포인트는 도 6에 도시한 바와 같이, 화상이 표시되는 액티브영역의 세로측과 가로측을 각각 전체 길이의 1/10 에 해당하는 지점으로부터 4등분하여 형성된 교차점인 9 개의 포인트에서 빛의 휘도를 측정값이다.

여기서, 도 5a에 나타낸 바와 같이 중심부의 ⑤포인트에서 측정한 휘도값이 다른 포인트(①, ③, ④, ⑥, ⑦, ⑨)에서 측정한 휘도값에 비해 다소 높게 측정되는 것을 볼 수 있는데, 중심부의 ⑤포인트에서 측정한 휘도값과, ⑦포인트에서 측정한 휘도값은 600 이상 차이가 나게 된다.

따라서, 본 발명에서는 중심부에 서로 이웃하여 위치하는 형광램프(도 4의 124)의 이격된 간격을 넓힘으로써, 도 5b에 나타낸 바와 같이 중심부의 ⑤포인트에서 측정한 휘도값이 다른 포인트(①, ②, ③, ④, ⑥, ⑦, ⑧, ⑨)에서 측정한 휘도값과 큰 차이 없이 비슷하게 나오는 것을 확인 할 수 있다.

이러한 휘도 측정값을 통해 전체적인 휘도 균일도를 알아볼 수 있는데, 각 포인트에서 측정한 휘도값을 아래 식 2에 대입함으로써 수치화된 휘도 균일도를 퍼센트(%)로 알아 볼 수 있다.

B_{uni =} B_min / B_{max ×} 100 ........식 2

여기서, B_uni는 휘도 균일도(uniformity)를 나타내며, B_max는 중심부의 휘도(⑤ 포인트)를 측정한 값이며, B_min는 측정한 포인트 중 제일 낮은 최저값을 의미한 다.

따라서, 상기 식 2에 도 5a의 측정된 휘도값을 대입하면 90.9%의 휘도 균일도를 갖는 것을 알 수 있으며, 도 5b의 휘도 균일도는 측정된 휘도값을 대입하여 94.3%의 휘도 균일도를 갖게 되는 것을 알 수 있다. 이는 도 5b의 본 발명에 따른 휘도 측정 시뮬레이션 결과가 도 5a의 휘도 측정 시뮬레이션 결과에 비해 3%의 휘도 균일도가 향상된 것을 확인 할 수 있다.

-제 2 실시예-

본 발명의 제 2 실시예는 중심부의 휘도를 높임으로써, 전체적인 휘도가 향상된 것과 같은 효과를 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것으로, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 복수개의 형광램프가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 반사시트(222) 상에 복수개의 형광램프(224)가 나란하게 배열되어 있으며, 이러한 복수개의 형광램프(224)는 일정한 간격을 두고 나란하게 배열되나, 상기 중심부에 위치하고, 서로 이웃하는 형광램프(224)는 이격된 간격을 다른 형광램프(224)들의 이격된 간격에 비해 좁게 구성하는 것을 특징으로 한다.

즉, 중심부에 서로 이웃하여 위치하는 형광램프(224)의 이격된 간격인 D2의 간격은 다른 D1이나 D3의 간격에 비해 좁은 간격을 갖도록 구성하는 것이다. (D2 < D1, D2 < D3)

이로 인하여, 액정표시장치의 중심부의 휘도를 향상시키게 되어, 액정표시장 치의 전체적으로 휘도가 향상되는 것과 같은 효과를 갖게 되는데 이는 도 8a ~ 8b를 참조하여 좀더 자세히 설명하도록 하겠다.

도 8a ~ 8b는 휘도를 시뮬레이션한 측정 결과로, 도 8a는 일반적인 액정표시장치의 휘도를 시뮬레이션한 측정결과이며, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 를 시뮬레이션한 측정결과이다.

도시한 바와 같이, 각각의 숫자는 각 포인트에 해당하는 휘도값을 수치화한 것으로, 상기 각 포인트는 앞서 설명한 도 6을 참조한다.

여기서, 도 8a의 ⑤포인트에서 측정한 휘도값이 도 8b의 ⑤포인트에서 측정한 휘도값에 비해 작은 것을 확인 할 수 있는데, 이는 중심부의 서로 이웃하는 형광램프(도 7의 242)의 이격된 간격을 좁힘으로써 이루어지는 것이다.

이때, 상기 도 8a와 8b의 중심부에서의 측정된 휘도값을 퍼센트로 수치화해보면, 도 8a의 중심부의 휘도값이 100%라면, 도 8b의 중심부의 휘도값은 107%로, 중심부의 휘도가 7%나 증가한 것을 알 수 있다.

이렇듯, 중심부의 휘도를 높이게 되면, 액정표시장치 전체적으로 휘도가 향상된 것과 같은 효과를 가질 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 복수개 나란하게 배열되어 구성되는 형광램프(124, 242)의 서로 이격된 간격을 조절함으로써, 액정표시장치의 휘도 또는 휘도균일도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 복수개 나란하게 배열되어 구성되는 형광램프의 서로 이격된 간격을 조절함으로써, 액정표시장치의 휘도 또는 휘도균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 반사시트와;

   상기 반사시트 상에 안착되며, 일정한 이격 간격을 두고 나란하게 배열되는 복수의 형광램프와;

   상기 형광램프 상부에 안착되는 다수의 광학시트

   를 포함하며, 상기 복수의 형광램프 중 중심에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 이격 간격은 동일한 이격 간격을 갖는 다른 형광램프들의 이격 간격에 비해 넓은 것을 특징으로 하며, 상기 형광램프의 서로 이격된 간격은 center pitch = (total length / total lamp 수 - 1) +

   

   P (center pitch는 나란하게 배열된 복수개의 형광램프의 중심부에서 서로 이웃하는 형광램프 간의 간격, total length는 복수개의 형광램프가 배치된 총길이, total lamp 수는 총 램프의 수,

   

   P는 유동가능한 오차범위,

   

   P = center pitch ± 10% ) 공식의 범위를 벗어나지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
2. 반사시트와;

   상기 반사시트 상에 안착되며, 일정한 이격 간격을 두고 나란하게 배열되는 복수의 형광램프와;

   상기 형광램프 상부에 안착되는 다수의 광학시트

   를 포함하며, 상기 복수의 형광램프 중 중심에 위치하는 서로 이웃하는 형광램프의 이격 간격은 동일한 이격 간격을 갖는 다른 형광램프들의 이격 간격에 비해 좁은 것을 특징으로 하며, 상기 형광램프의 서로 이격된 간격은 center pitch = (total length / total lamp 수 - 1) +

   

   P (center pitch는 나란하게 배열된 복수개의 형광램프의 중심부에서 서로 이웃하는 형광램프 간의 간격, total length는 복수개의 형광램프가 배치된 총길이, total lamp 수는 총 램프의 수,

   

   P는 유동가능한 오차범위,

   

   P = center pitch ± 10% ) 공식의 범위를 벗어나지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항 및 제 2 항 중 선택된 한 항에 있어서,

   상기 형광램프를 지지하는 램프가이드를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.

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