KR20030006244A - 백라이트 어셈블리 - Google Patents

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곽민우
이익수
이근우
이정환
윤상혁
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삼성전자 주식회사
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Abstract

램프로부터 제공되는 광에 의해 도광판이 변색되는 것을 방지할 수 있는 광원 장치가 개시된다. 램프로부터 발생된 광을 영상을 표시하기 위한 디스플레이 유닛으로 가이드하는 도광판은 도광판의 변색의 원인이 되는 특정 파장의 자외선을 차단할 수 있는 벤젠 유도체를 혼합하여 형성된다. 따라서, 도광판의 경량화를 위해 널리 사용되고 있는 폴리올레핀계 수지 조성물로 이루어진 도광판의 황변 현상을 방지할 수 있다.

Description

백라이트 어셈블리{BACKLIGHT ASSEMBLY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 램프로부터 제공되는 광에 의해 도광판이 변색되는 것을 방지할 수 있는 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.
최근 들어 정보 처리 기기는 다양한 형태, 다양한 기능, 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전되고 있다. 이러한 정보처리 장치에서 처리된 정보는 전기적인 신호 형태를 갖는다. 사용자가 정보처리 장치에서 처리된 정보를 육안으로 확인하기 위하여는 인터페이스 역할을 하는 디스플레이 장치를 필요로 한다.
근래에는 CRT방식의 디스플레이 장치에 비하여, 경량, 소형이면서, 풀-컬러, 고해상도 구현등과 같은 기능을 갖는 액정 표시 장치의 개발이 이루어졌다. 그 결과, 액정 표시 장치는 대표적인 정보처리장치인 컴퓨터의 모니터, 가정용 벽걸이 텔레비젼, 기타 정보 처리 장치의 디스플레이 장치로서 널리 사용되게 되었다.
일반적으로 액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자 배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열 변환에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이이다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 램프의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 램프로부터의 광에 의한 도광판의 색변조 현상을 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정 표시 장치는 화상신호가 인가되어 화면을 나타내기 위한 액정 표시 모듈과 액정 표시 모듈을 수납하기 위한 케이스(미도시)로 구성된다. 액정 표시 모듈은 화면을 나타내는 액정표시패널을 포함하는 디스플레이 유닛(200)을 포함한다.
디스플레이 유닛(200)은 액정표시패널(210), 데이터측 인쇄회로기판(220), 게이트측 인쇄회로기판(240), 데이터측 테이프 캐리어 패키지(230) 및 게이트측 테이프 캐리어 패키지(250)를 포함한다.
액정표시패널(210)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한유리기판의 박막 트랜지스터 기판(212)과 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB화소가 박막공정에 의해 형성된 컬러 필터 기판(214) 및 액정(도시 안됨)을 포함한다.
상술한 박막 트랜지스터 기판(212)의 박막 트랜지스터가 턴-온되면, 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 변화된 액정의 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화소를 얻게 된다.
상기 액정표시패널(210)의 액정의 배열각과 액정이 배열되는 시기를 제어하기 위하여 박막 트랜지스터의 게이트 라인과 데이터 라인에 구동신호 및 타이밍 신호를 인가한다. 즉, 데이터측 인쇄회로기판(220) 및 게이트측 인쇄회로기판(240)은 액정 표시 장치를 구동하기 위한 신호인 게이트 구동신호, 데이터 신호 및 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍신호들을 발생시켜서 액정표시패널(210)의 게이트 라인 및 데이터 라인에 인가한다.
상기 디스플레이 유닛(200)의 아래에는 상기 디스플레이 유닛(200)에 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(300)가 구비되어 있다. 백라이트 어셈블리(300)는 광을 발생시키기 위한 램프(310)를 포함한다. 램프(310)는 램프 커버(312)에 의해 보호된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 램프(310)는 불활성 개스(309)를 충진하여 봉입된 글래스관(301)을 가지고, 글래스관(301)의 양단에는 고전압과 저전압이 각각 제공되는 핫전극 및 콜드전극(303, 305)이 설치된다. 핫 및 콜드 전극(303, 305)에는 글래스관(301)의 내부에서 각각 금속전극(303a, 305a)이 설치되고, 외부전압에 의해 두 전극 사이에서 발생되는 방전에 의해 불활성 개스(309)가 여기되면서 자외선(311)이 발생된다. 이들 자외선(311)은 글래스관(301) 내부의 형광체(307)에 의해 일부가 가시광선(313)으로 전환하여 도광판(320)으로 제공된다.
도광판(320)은 상기 디스플레이 유닛(200)의 액정표시패널(210)에 대응하는 크기를 갖고 액정표시패널(210)의 아래에 위치하여 램프(310)에서 발생된 광을 디스플레이 유닛(200)쪽으로 안내하면서 광의 경로를 변경한다.
상기 도광판(320)의 위에는 도광판(320)으로부터 출사되어 액정표시패널(210)로 향하는 광의 휘도를 균일하게 하기 위한 복수개의 광학시트들(330)이 구비되어 있다. 또한, 도광판(320)의 아래에는 도광판(320)으로부터 누설되는 광을 도광판(320)으로 반사시켜 광의 효율을 높이기 위한 반사판(340)이 구비되어 있다.
상기 디스플레이 유닛(200)과 백라이트 어셈블리(300)는 수납 용기인 몰드 프레임(400)에 의해 고정 지지되고, 상기 디스플레이 유닛(200)의 위에는 상기 데이터측 인쇄 회로 기판(220)과 게이트측 인쇄 회로 기판(240)을 상기 몰드 프레임(400)의 외부로 절곡시키면서 상기 바텀 샤시(550)의 저면부에 고정하여서 디스플레이 유닛(200)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 샤시(500)가 제공된다.
일반적으로 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, 이하 “PMMA”라 함)가 재료로서 사용되는 상기 도광판(320)은 액정 표시 장치의 크기 및 무게를 결정짖는데 큰 영향을 미친다. 그러나, 도광판(320)의 크기는 화면의 크기와 직접적으로 관계되기 때문에 가급적 도광판(320)의 무게를 줄여서 경박단소라는 액정 표시 장치의 장점을 최대화하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 일 예로서 근래에는 싸이클로 올레핀 폴리머(cyclo olefin polymer, 이하 “COP”라 함)를 재료로서 적용한 경량화된 도광판이 제시되고 있다. 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, COP 도광판은 PMMA 도광판에 비해 상기 램프(310)로부터 발생되는 광의 자외선에 대해 취약한 특성을 갖고 있다.
예컨대, 상온에서 3300 시간 동안 에이징(aging)하였을 경우, PMMA 도광판의 X, Y 색좌표의 변동량을 나타내는 △X 및 △Y는 각각 0.015 정도에 머물렀다. 그러나, COP 도광판의 X, Y 색좌표의 변동량은 각각 0.025 및 0.032로 나타났다. 이는 폴리올레핀계 수지 조성물의 자외선에 대한 재결합 반응에 기인한 것으로 COP 도광판을 장시간 사용하면, 도광판의 색이 누렇게 변하는 황변 현상이 발생된다.
뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이, 3000 시간 정도 에이징 하였을 경우, PMMA 도광판(P)이 대략 70% 대의 휘도 유지율을 나타낸 반면, COP 도광판(C)은 60% 대의 휘도 유지율을 나타내고 있다. 즉, COP 도광판(C)은 시간이 흐를수록 황변 뿐만 아니라 휘도 특성도 저하된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 램프로부터 제공되는 광에 의해 도광판이 변색되는 것을 방지할 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 램프의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 램프로부터의 광에 의한 도 2에 도시된 도광판의 변색 현상을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 3에 도시된 PMMA 도광판과 COP 도광판과의 휘도 유지율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 20은 도 5에 도시된 백라이트 어셈블리의 램프 구조의 다양한 예를 나타낸 도면이다.
도 21 및 도 22는 도 6 내지 도 20에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 도광판과 종래 도광판의 시간에 따른 변색 상태를 나타낸 그래프이다.
도 23 및 도 24는 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 램프 구조의 또다른 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 도 23에 도시된 도광판과 종래 도광판의 시간에 따른 변색 상태를 나타낸 그래프이다.
도 26은 도 23에 도시된 도광판과 종래 도광판의 자외선에 대한 투과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 27은 도 23에 도시된 COP 도광판의 휘도 유지율을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
610 : 액정 표시 패널620 : 데이터 인쇄회로기판
630 : 테이터 테이프 캐리어 패키지640 : 게이트 인쇄회로기판
650 : 게이트 테이프 캐리어 패키지330 : 광학시트
710 : 램프712 : 램프 커버
800 : 몰드 프레임900 : 탑샤시
1010 : 프론트 케이스1020 : 리어 케이스
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 어셈블리는, 가스 충진제로 충진되어 봉입되고, 내부에 형광 재료 혼합물층을 갖는 글래스관을 가지며, 상기 글래스관에 배치되는 전극을 통해 인가되는 전기적인 신호에 대응하여 광을 발생하는 발광부, 상기 광을 가이드 하기 위한 도광 유닛, 상기 도광 유닛으로부터의 광에 대응하여 영상을 표시하기 위한 디스플레이부, 그리고 상기 발광부로부터 방출되는 광이 상기 디스플레이부로 제공되는 광 경로에 설치되어 상기 광의 자외선의 일부를 차단하기 위한 차단부를 갖는다.
상기 도광 유닛은 하나 이상의 폴리올레핀계 수지 조성물로 이루어진다.
또한, 상기 도광 유닛은 벤젠 유도체, 특히 2-(e--hydroxy-5-methlyphenol)-benzotriazole 또는 p-phenylene-bis(1,3-benzoxizine)-4-5NE 중에서 어느 하나를 혼합하여 형성될 수 있다.
이와 같은 백라이트 어셈블리에 따르면, 램프로부터 발생된 광을 영상을 표시하기 위한 디스플레이 유닛으로 제공하는 도광판은 도광판의 변색의 원인이 되는 특정 파장의 자외선을 차단할 수 있는 벤젠 유도체를 혼합하여 형성된다. 따라서, 도광판의 경량화를 위해 널리 사용되고 있는 폴리올레핀계 수지 조성물로 이루어진 도광판의 황변 현상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 6 내지 도 9는 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 램프 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 액정 표시 장치는 화상 신호가 인가되어 화면을 나타내기 위한 액정 표시 모듈과 액정 표시 모듈을 수납하기 위한 프론트 및 리어 케이스로 구성된 케이스(1010, 1020)를 포함한다.
액정 표시 모듈은 화면을 나타내는 액정 표시 패널(610)을 포함하는 디스플레이 유닛(600)을 포함한다.
디스플레이 유닛(600)은 액정 표시 패널(612), 데이터측 인쇄 회로 기판(620), 데이터측 테이프 캐리어 패키지(630), 게이트측 인쇄 회로 기판(640) 및 게이트측 테이프 캐리어 패키지(650)를 포함한다.
액정 표시 패널(612)은 박막 트랜지스터 기판(612)과 컬러 필터 기판(614) 및 액정(도시 안됨)을 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(612)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이다. 상기 박막 트랜지스터들의 소오스 단자에는 데이터 라인이 연결되며, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결된다. 또한, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질인 인듐 틴 옥사이드(ITO)로 이루어진 화소 전극이 형성된다.
데이터 라인 및 게이트 라인에 전기적 신호를 입력하면 각각의 박막 트랜지스터의 소오스 단자와 게이트 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 이들 전기적인 신호의 입력에 따라 박막 트랜지스터는 턴-온 또는 턴-오프되어 드레인 단자로는 화소 형성에 필요한 전기적인 신호가 출력된다.
상기 박막 트랜지스터 기판(612)에 대향하여 컬러 필터 기판(614)이 구비되어 있다. 컬러 필터 기판(614)은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인RGB화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판이다. 컬러 필터 기판(614)의 전면에는 ITO로 이루어진 공통 전극이 도포되어 있다.
상술한 박막 트랜지스터 기판(612)의 트랜지스터의 게이트 단자 및 소오스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴온되면, 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 박막 트랜지스터 기판(612)과 컬러 필터 기판(614)사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화소를 얻게 된다.
상기 액정 표시 패널(610)의 액정의 배열각과 액정이 배열되는 시기를 제어하기 위하여 박막 트랜지스터의 게이트 라인과 데이터 라인에 구동신호 및 타이밍 신호를 인가한다.
도시한 바와 같이, 액정 표시 패널(610)의 소오스측에는 데이터 구동 신호의 인가 시기를 결정하는 연성 회로 기판의 일종인 데이터 테이프 캐리어 패키지(620)가 부착되어 있고, 게이트 측에는 게이트의 구동신호의 인가시기를 결정하기 위하여 게이트 테이프 캐리어 패키지(640)가 부착되어 있다.
액정 표시 패널(610)의 외부로부터 영상신호를 입력받아 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 구동신호를 인가하기 위한 데이터측 인쇄 회로 기판(620)과 게이트측 인쇄 회로 기판(640)은 액정 표시 패널(610)의 데이터 라인측의 데이터 테이프 캐리어 패키지(630)와 게이트 라인측의 게이트 테이프 캐리어 패키지(650)에 각각 접속된다. 데이터측 인쇄 회로 기판(620)은 컴퓨터 등과 같은 외부의 정보 처리 장치(도시 안됨)로부터 발생한 영상 신호를 인가 받아 상기 액정 표시 패널(610)에데이터 구동신호를 제공하기 위한 소오스부가 형성되어 있다. 게이트측 인쇄 회로 기판(640)은 컴퓨터 등과 같은 외부의 정보 처리 장치(도시 안됨)로부터 발생한 영상 신호를 인가 받아 상기 액정 표시 패널(610)의 게이트 라인에 게이트 구동신호를 제공하기 위한 게이트부가 형성되어 있다.
즉, 데이터측 인쇄 회로 기판(620) 및 게이트측 인쇄 회로 기판(640)은 액정 표시 장치를 구동하기 위한 신호인 게이트 구동 신호, 데이터 신호 및 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시켜서, 게이트 구동신호는 게이트 테이프 캐리어 패키지(650)를 통하여 액정 표시 패널(610)의 게이트 라인에 인가하고, 데이터 신호는 데이터 테이프 캐리 패키지(630)를 통하여 액정 표시 패널(610)의 데이터 라인에 인가한다.
상기 디스플레이 유닛(600)의 아래에는 상기 디스플레이 유닛(600)에 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(700)가 구비되어 있다. 백라이트 어셈블리(700)는 광을 발생시키기 위한 램프(710)를 포함한다. 램프(710)는 램프 커버(712)에 의해 각각 보호된다.
도광판(720)은 상기 디스플레이 유닛(600)의 액정 표시 패널(610)에 대응하는 크기를 갖고 액정 표시 패널(610)의 아래에 위치하여 램프(710)에서 발생된 광을 디스플레이 유닛(600)쪽으로 안내하면서 광의 경로를 변경한다.
상기 도광판(720)의 위에는 상기 도광판(720)으로부터 출사되어 액정 표시 패널(610)로 향하는 광의 휘도를 균일하게 하기 위한 복수개의 광학시트들(730)이 구비되어 있다. 또한, 상기 도광판(720)의 아래에는 상기 도광판(720)으로부터 누설되는 광을 상기 도광판(720)으로 반사시켜 광의 효율을 높이기 위한 반사판(740)이 구비되어 있다.
상기 디스플레이 유닛(600)과 백라이트 어셈블리(700)는 도 4에 도시된 바와 같이 수납 용기인 몰드 프레임(800)에 의해 고정 지지된다. 또한, 상기 디스플레이 유닛(600)의 위에는 상기 데이터측 인쇄 회로 기판(620)과 게이트측 인쇄 회로 기판(640)을 상기 몰드 프레임(800)의 외부로 절곡시키면서 상기 몰드 프레임(800)의 저면부에 고정하여서 상기 디스플레이 유닛(600)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 샤시(900)가 제공된다.
도 7 내지 도 9는 각각 도 6에 도시된 상기 램프(710)의 구조를 보다 상세하게 나타낸 부분 절개 사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 램프(710)는 불활성 개스(711)를 충진하여 봉입된 투과성을 갖는 초자관, 즉 글래스관(701)으로 이루어진다. 상기 글래스관(701)의 양단에는 각각 외부로부터 제공되는 고전압 및 저전압의 전기적인 신호를 입력받기 위한 제1 및 제2 전극(707, 709)이 배치된다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)은 상기 글래스관(701)의 내측에 금속 전극(707a, 709a)이 각각 결합되고, 이들 금속 전극(707a, 709a)은 상기 제1 및 제2 전극(707, 709)을 통해 입력되는 고전압 및 저전압에 대응하여 방전 동작을 수행한다. 상기 제1 및 제2 전극(707, 709)의 방전이 이루어지면, 상기 글래스관(701)에 충진된 불활성 개스(709)는 상기 금속 전극(707a, 709a)의 방전 동작에 의해 여기(excitation)되면서 자외선(713)을 방출한다.
한편, 상기 글래스관(701)의 내부 관벽에는 상기 램프(710)의 방전 동작에 의해 발생되는 상기 자외선(713)의 일부를 가시광선(715)으로 변화시켜 발광하기 위한 형광체 또는 형광 재료 혼합물로 이루어진 형광층(705)이 도포된다.
또한, 상기 글래스관(701)과 상기 형광층(705)과의 사이에는 상기 자외선(713)에서 특정 파장대의 자외선을 차단하기 위한 차단막(703)이 상기 글래스관(701)의 내벽에 코팅된다.
상기 차단막(703)은 천이 금속 산화물로 이루어지고, 이 천이 금속 산화물은 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 그리고 산화 세륨(Ce2O5) 중에서 어느 하나로 구성된다. 또한, 상기 차단막(703)은 SiO2로 형성될 수도 있다. 상기 차단막(703)은 상기 글래스관(701)의 내벽에 약 0.5 내지 1㎛의 두께로 코팅된다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)에 외부로부터의 전원이 인가되어서 상기 금속 전극(707a, 709a)에 의한 방전 동작이 시작되면, 상기 불활성 개스(711)가 여기되면서 상기 자외선(713)이 발생된다. 상기 자외선(713)의 일부는 상기 형광층(705)에 의해 가시광선(715)으로 변화되어 상기 도광판(720)측으로 출사된다.
상기 자외선(713)중에서 가시광선(715)으로 변화되지 않은 자외선(713)의 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 천이 금속 산화물로 이루어진 상기 차단막(703)에 의해 반사되어 상기 글래스관(701)의 외부로 방출되지 못한다.
즉, 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 제외한 일부 파장의 자외선과 380nm 내지 700nm의 파장을 갖는 가시광선이 상기 글래스관(701)을 통과하여 상기 도광판(720)으로 제공되는 것이다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 램프(710)를 감싸서 보호하기 위한 램프 커버(712)의 내벽에도 차단막(712a)이 형성될 수 있다. 상기 램프 커버(712)는 상기 램프(710)의 보호 장치로서 뿐만 아니라 그 내벽은 상기 도광판(720)의 하면에 설치된 반사판(740)과 마찬가지로 일종의 반사판의 역할을 수행한다. 즉, 상기 램프(710)로부터 출사되는 광에서 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 글래스관(701)의 내벽에 형성된 차단막(703)에 의해 1차적으로 차단되고, 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)에 의해 보다 확실하게 차단될 수 있다. 이때, 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성되는 차단막(712a)은 상기 글래스관(701)의 내벽에 형성되는 차단막(703)에 사용되는 재질을 동일하게 사용할 수 있다.
상기 차단막(703)은 상기 램프(710)의 글래스관(701)의 외벽에 코팅될 수도 있는데, 이제부터는 도 10 내지 도 13를 참조하여 이를 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 차단막(703)의 위치를 제외하면, 상기 액정 표시 장치의 구성 요소 및 이들의 결합 구조는 도 6에 도시된 바와 동일하다.
도 11 내지 도 13은 각각 도 10에 도시된 상기 램프(710)의 구조를 보다 상세하게 나타낸 부분 절개 사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이, 불활성 개스(711)가 봉입된 글래스관(701)의 양단에는 외부로부터의 고전압 및 저전압의 전기적인 신호를 입력받기 위한 제1 및 제2전극(707, 709)이 배치된다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)은 상기 글래스관(701)의 내측에 금속 전극(707a, 709a)이 각각 결합되고, 이들 금속 전극(707a, 709a)은 상기 제1 및 제2 전극(707, 709)을 통해 입력되는 고전압 및 저전압에 대응하여 방전 동작을 수행한다. 상기 글래스관(701)에 충진된 불활성 개스(709)는 상기 금속 전극(707a, 709a)의 방전 동작에 의해 여기(excitation)되면서 자외선(713)을 방출한다.
마찬가지로, 상기 글래스관(701)의 내부 관벽에는 상기 램프(710)의 방전 동작에 의해 발생되는 상기 자외선(713)의 일부를 가시광선(715)으로 변화시켜 발광하기 위한 형광층(705)이 도포된다.
또한, 상기 글래스관(701)의 외부 관벽에는 상기 램프(710)로부터의 광에 포함된 상기 자외선(713)의 일부가 상기 도광판(720)으로 입사되는 것을 차단하기 위한 차단막(703)이 코팅된다.
상기 차단막(703)은 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 그리고 산화 세륨(Ce2O5) 중에서 어느 하나의 천이 금속 산화물로 구성되고 약 0.5 내지 1㎛의 두께로 코팅된다. 또한, 상기 차단막(703)은 SiO2로 형성될 수도 있다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 차단막(703)을 상기 글래스관(701)의 외벽에 코팅하는 경우에도 상기 램프 커버(712)의 내벽에 차단막(712a)을 형성할 수 있다. 상기 램프(710)로부터 출사되는 광의 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 글래스관(701)의 외벽에 형성된 차단막(703) 및 상기 램프커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)에 의해 보다 확실하게 차단될 수 있다. 이때, 상기 램프 커버(712)의 외벽에 형성되는 차단막(712a)은 상기 글래스관(701)의 외벽에 형성되는 차단막(703)에 사용되는 재질을 동일하게 사용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)에 의한 방전 동작이 시작되면, 상기 불활성 개스(711)의 여기에 따른 자외선(713)이 발생된다. 이 자외선(713)중에서 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 차단막(703)에 의해 흡수된다. 따라서, 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 제외한 일부 파장의 자외선과 380nm 내지 700nm의 파장을 갖는 가시광선만이 상기 도광판(720)으로 제공된다.
도 14 내지 도 17은 도 6 내지 도 13에 도시된 차단막들이 동시에 적용된 램프 및 백라이트 어셈블리를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 불활성 개스(711)가 봉입된 글래스관(701)의 양단에는 외부로부터의 고전압 및 저전압의 전기적인 신호를 입력받기 위한 제1 및 제2 전극(707, 709)이 배치된다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)은 상기 글래스관(701)의 내측에 금속 전극(707a, 709a)이 각각 결합되고, 이들 금속 전극(707a, 709a)은 상기 제1 및 제2 전극(707, 709)을 통해 입력되는 고전압 및 저전압에 대응하여 방전 동작을 수행한다. 상기 글래스관(701)에 충진된 불활성 개스(709)는 상기 금속 전극(707a, 709a)의 방전 동작에 의해 여기(excitation)되면서 자외선(713)을 방출한다.
마찬가지로, 상기 글래스관(701)의 내부 관벽에는 상기 램프(710)의 방전 동작에 의해 발생되는 상기 자외선(713)의 일부를 가시광선(715)으로 변화시켜 발광하기 위한 형광층(705)이 도포된다.
또한, 상기 글래스관(701)과 형광층(705)사이의 상기 글래스관(701)의 내부 관벽 및 상기 글래스관(701)의 외부 관벽에는 상기 램프(710)로부터의 광에 포함된 상기 자외선(713)의 일부를 차단하기 위한 차단막(703, 703a)이 각각 코팅된다.
상기 차단막(703, 703a)은 천이 금속 산화물로 형성되고, 바람직하게는 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 그리고 산화 세륨(Ce2O5) 중에서 어느 하나로 형성된다. 또한, 상기 차단막(703, 703a)은 SiO2로 형성될 수도 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 차단막(703, 703a)을 상기 글래스관(701)의 내외벽에 각각 코팅하는 경우에도 상기 램프 커버(712)의 내벽에 별도로 차단막(712a)을 형성할 수 있다. 상기 램프(710)로부터 출사되는 광의 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 글래스관(701)의 내외벽에 각각 형성된 차단막(703, 703a) 및 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)에 의해 보다 확실하게 차단될 수 있다. 이때, 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)은 상기 글래스관(701)의 내외벽에 형성된 차단막(703, 703a)에 사용되는 재질을 동일하게 사용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(707, 709)에 의한 방전 동작이 시작되면, 상기 불활성 개스(711)의 여기에 따른 자외선(713)이 발생된다. 이 자외선(713)중에서 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 글래스관(701)의 내외벽에 각각 형성된 차단막(703, 703a) 및 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)에 의해 흡수된다. 따라서, 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 제외한 일부 파장의 자외선과 380nm 내지 700nm의 파장을 갖는 가시광선만이 상기 도광판(720)으로 제공된다.
한편, 상기 차단막들(703, 703a, 712a)은 상기 램프(710)로부터 발생되는 광의 자외선 중에서 상기 도광판(720)의 황변에 원인이 되는 자외선을 차단하는 역할을 수행한다.
따라서, 상기 차단막들(703, 703a, 712a)이 반드시 상기 램프(710)의 글래스관(701)의 내벽 또는 외벽에 코팅될 필요는 없다. 즉, 상기 황변을 일으키는 자외선이 상기 도광판(720)으로 제공되는 것을 차단할 수 있다면, 상기 차단막(703)이 상기 액정 표시 장치의 램프(710)로부터 발생된 광이 상기 디스플레이 유닛(600)으로 제공되는 광 경로의 어느 위치에 형성되더라도 무관하다.
도 18 내지 도 20은 차단막이 상기 램프(710)로부터의 광이 입사되는 도광판(720)의 입광면에 코팅된 구조를 나타낸 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 차단막(703)의 위치를 제외하면, 상기 액정 표시 장치의 구성 요소 및 이들의 결합 구조는 도 5에 도시된 바와 동일하다.
도 19 및 도 20은 각각 도 18에 도시된 상기 차단막(703)과 도광판(720)의 구조를 보다 상세하게 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 상기 차단막(703)은 상기 도광판(720)의 입광면에서 상단부 및 하단부의 일부분을 제외하고 전면에 걸쳐서 코팅된다. 상기도광판(720)의 입광면의 개방된 상단부 및 하단부는 상기 램프(710)를 보호하기 위한 램프 커버(712)의 단부가 밀착하여 설치된다. 따라서, 상기 램프(710)로부터 출사되는 광은 상기 도광판(720)으로 입사하기 위하여 상기 차단막(703)을 통과한다. 마찬가지로, 상기 도광판(720)의 입광면에 코팅된 차단막(703)은 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 그리고 산화 세륨(Ce2O5) 중에서 어느 하나의 천이 금속 산화물로 형성되고, 약 0.5 내지 1㎛의 두께로 코팅된다. 또한, 상기 차단막(703, 703a)은 SiO2로 형성될 수도 있다.
불활성 개스(711)가 봉입된 글래스관(701)의 양단에 배치된 제1 및 제2 전극(707, 709)을 통해 외부로부터 고전압 및 저전압의 전기적인 신호를 입력되면, 상기 글래스관(701)의 내부에서 방전 동작이 발생한다. 상기 제1 및 제2 전극(707, 709)에 의한 방전 동작이 시작되면, 상기 불활성 개스(711)의 여기에 따른 자외선이 상기 글래스관(701)의 내부에서 발생된다.
이들 자외선의 일부는 상기 글래스관(701)의 내부 관벽에 코팅된 형광층(705)에 의해 가시광선으로 변화되어 출사된다. 상기 램프(710)로부터 출사되는 자외선 및 가시광선을 포함하는 광(717)은 상기 도광판(720)의 입광면에 코팅된 상기 차단막(703)을 통과하여 상기 도광판(720)으로 제공된다.
이때, 상기 광(717)에 포함된 자외선 중에서 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 차단막(703)에 의해 흡수된다. 따라서, 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 제외한 일부 파장의 자외선과 380nm 내지 700nm의 파장을 갖는 가시광선을 포함하는 광(719)만이 상기 도광판(720)으로 제공된다.
도시된 바와 같이, 상기 도광판(720)의 입광면에 차단막(703)을 형성하는 경우에도 상기 램프 커버(712)의 내벽에 별도의 차단막(712a)을 더 형성할 수 있다. 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)은 상기 도광판(720)의 입광면에 코팅된 차단막(703)에 사용되는 재질을 동일하게 사용할 수 있다.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 도광판과 종래 도광판의 시간에 따른 변색 상태를 나타낸 그래프이다.
도 21 및 도 22는 상술한 차단막(703)이 전혀 형성되지 않은 COP 도광판(●), 상기 차단막(703)이 상기 광 경로에서 적어도 하나 이상의 위치에 형성된 COP 도광판(■,◆)의 변색 정도를 나타낸 그래프이다. 이때, 참조부호 “■” 및 “◆”은 각각 상기 램프(710)의 관전류가 “6mA”, “8mA”로 제공되는 경우를 나타낸다.
도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 상온에서 대략 1000 시간 동안 에이징하였을 경우, 상기 차단막(703)이 형성되지 않은 COP 도광판(●)의 X, Y 색좌표의 변동량을 나타내는 △X 및 △Y는 각각 0.01 및 0,021에 이르렀다. 그러나, 상기 차단막(703)이 하나 이상 형성된 COP 도광판(■,◆)의 X, Y 색좌표의 변동량은 다음과 같다.
먼저, 6mA의 관전류를 갖는 COP 도광판(■)의 X 색좌표는 거의 변동량이 없었고, Y 색좌표의 변동량 0.002 정도로 나타났다. 그리고, 8mA의 관전류를 갖는 COP 도광판(◆)의 X, Y 색좌표의 변동량은 각각 0.003, 0.015 정도로 나타났다. 이에 따르면, 상기 램프(710)로부터 발생되는 광의 특정 파장대의 자외선을 차단하기 위한 차단막(703)이 적용된 백라이트 어셈블리의 도광판(720)이 장시간 사용하여도 변색되지 않음을 알 수 있다.
이와는 달리, 상기 도광판(720)의 황변의 원인이 되는 특정 파장대의 자외선이 상기 도광판(720)으로 제공되더라도 상기 도광판(720)내에서 황변의 원인이 되는 자외선을 흡수한다면, 상기 도광판(720)이 변색되는 것을 방지할 수 있을 것이다. 도 23 및 도 24은 이러한 도광판의 예를 나타낸 도면이다.
하나 이상의 폴리올레핀계 수지 조성물을 도광판용 수지와 혼합하여 상기 COP 도광판(720)을 제조할 때, 천이 금속 산화물인 상기 산화 티타늄(TiO2), 산화 이트륨(Y2O3), 그리고 산화 세륨(Ce2O5) 중에서 어느 하나를 함께 혼합하여 형성한다.
또는, 상술한 천이 금속 산화물을 대신하여 상기 COP 도광판(720)을 제조할때,2-(e--하이드록시-5-메틸페놀)-벤조트라이아졸(2-(e--hydroxy-5-methlyphenol)-benzotriazole) 또는 p-페놀렌-비스(1,3-벤족시진)-4-5NE(p-phenylene-bis(1,3-benzoxizine)-4-5NE)와 같은 벤젠 유도체 중에서 어느 하나를 함께 혼합하여 형성한다.
그 결과, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(720)의 내부에는 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 흡수할 수 있는 차단재(703b)가 혼합된 형태의 도광판(720)이 형성된다. 이를 백라이트 어셈블리에 적용하면 도 24에도시된 바와 같다.
상기 램프(720)의 내부에서 방전 동작이 발생되어 상기 불활성 개스(711)의 여기에 따른 자외선이 발생된다. 이들 자외선의 일부가 상기 글래스관(701)의 내부 관벽에 코팅된 형광층(705)에 의해 가시광선으로 변화되어 자외선과 함께 출사된다. 상기 램프(710)로부터 출사되는 자외선 및 가시광선을 포함하는 광(717a)은 상기 도광판(720)으로 입사되고, 상기 광(717a)에 포함된 자외선 중에서 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선은 상기 도광판(720)에 혼합된 차단재(703b)에 의해 흡수된다. 따라서, 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 제외한 일부 파장의 자외선과 380nm 내지 700nm의 파장을 갖는 가시광선을 포함하는 광(719a)만이 상기 도광판(720)으로부터 상기 디스플레이 유닛(600)으로 제공된다.
도 24에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(720)에 차단재(703b)를 혼합하여 형성하는 경우에도 상기 램프 커버(712)의 내벽에 별도의 차단막(712a)을 더 형성할 수 있다. 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막(712a)은 상기 도광판(720)에 혼합되는 차단재(703b)에 사용되는 재질을 동일하게 사용할 수 있다.
도 25는 차단재(703b)가 혼합되지 않은 COP 도광판(◆, E), 차단재(703b)가 혼합된 COP 도광판(■, D) 및 PMMA 도광판(▲, F)의 변색 정도를 나타낸 그래프이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 상온에서 3300 시간 동안 에이징하였을 경우, 상기 차단재(703b)가 혼합되지 않은 COP 도광판(◆)의 X, Y 색좌표의 변동량을 나타내는 △X 및 △Y는 각각 0.02 및 0,027에 이르렀다. 또한, PMMA 도광판(▲, F)의 △X 및 △Y는 각각 0.017 및 0,017에 이르렀다. 그러나, 상기 차단재(703b)가 홉합된 COP 도광판(■)의 X, Y 색좌표의 변동량은 각각 0.012 및 0.012로 나타났다. 상술한 특정 파장대의 자외선에 취약한 COP 도광판에 천이 금속 산화물 또는 벤젠 유도체를 자외선 차단재로서 혼합하여 제조하면, 도광판의 황변의 원인이 되는 자외선이 차단되어 도광판의 변색을 방지할 수 있음을 나타낸다.
또한, 차단재(703b)가 혼합되지 않은 COP 도광판(◆, E), 차단재(703b)가 혼합된 COP 도광판(■, D) 및 PMMA 도광판(▲, F)의 자외선 차단 영역 및 휘도 유지율을 나타내는 도 26 및 도 27을 참조하면, 차단재(703b)가 혼합된 COP 도광판(■, D) 및 PMMA 도광판(▲, F)은 상기 도광판(720)의 황변의 원인이되는 상기 253nm, 313nm 및 365nm의 파장을 갖는 자외선을 차단하고 있음을 알 수 있다. 또한, 차단재(703b)가 혼합된 COP 도광판(■, D) 및 PMMA 도광판(▲, F)은 70% 대가 넘는 휘도 유지율을 나타낸 반면, 상기 차단재(703b)가 혼합되지 않은 COP 도광판(◆, E)은 60% 대의 휘도 유지율을 보이고 있다.
도 6 내지 도 27을 참조하여 상기 도광판(720)의 황변의 원인이 되는 자외선을 차단하기 위한 차단막의 다양한 실시예를 설명하였지만, 이는 해당 실시예에 국한되지 않는다. 즉, 상기 글래스관(701)의 내벽 및 외벽에 코팅된 차단막, 상기 도광판(720)의 입광면에 코팅된 차단막, 상기 천이 금속 산화물을 혼합하여 제조된 도광판, 그리고 상기 램프 커버(712)의 내벽에 형성된 차단막 등은 하나의 백라이트 어셈블리에 동시에 적용될 수도 있다.
상술한 바와 같은 백라이트 어셈블리에 따르면, 램프로부터 발생된 광을 영상을 표시하기 위한 디스플레이 유닛으로 제공하는 도광판은 벤젠 유도체를 포함하여 형성된다.
따라서, 상기 도광판의 경량화를 위해 널리 사용되고 있는 폴리올레핀계 수지 조성물로 이루어진 도광판의 황변 현상을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 가스 충진제로 충진되어 봉입되고, 내부에 형광 재료 혼합물층을 갖는 글래스관을 가지며, 상기 글래스관에 배치되는 전극을 통해 인가되는 전기적인 신호에 대응하여 광을 발생하는 발광수단;
    상기 광을 가이드 하기 위한 도광수단;
    상기 도광수단으로부터의 광에 대응하여 영상을 표시하기 위한 디스플레이 수단; 및
    상기 발광수단으로부터 방출되는 광이 상기 디스플레이 수단으로 제공되는 광 경로에 설치되어 상기 광의 자외선의 일부를 차단하기 위한 차단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도광수단은 하나 이상의 폴리올레핀계 수지 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도광수단은 벤젠 유도체를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 벤젠 유도체는 2-(e--hydroxy-5-methlyphenol)-benzotriazole 또는 p-phenylene-bis(1,3-benzoxizine)-4-5NE 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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