KR20040059605A - 백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents

백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20040059605A
KR20040059605A KR1020020085283A KR20020085283A KR20040059605A KR 20040059605 A KR20040059605 A KR 20040059605A KR 1020020085283 A KR1020020085283 A KR 1020020085283A KR 20020085283 A KR20020085283 A KR 20020085283A KR 20040059605 A KR20040059605 A KR 20040059605A
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강성철
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Abstract

백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치가 개시된다. 자외선을 발생하는 발광 다이오드, 광원을 내장하기 위한 유리용기, 유리용기에 도포되어 가시광을 발생하는 형광체층을 갖는 백라이트 어셈블리, 백라이트 어셈블리 위에 구비된 액정 표시 패널 및 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 패널을 수용하기 위한 몰드 프레임으로 액정표시장치는 완성된다. 따라서, 자외선을 발생하는 발광 다이오드를 광원으로 채용함으로써, 환경 오염을 줄이고 휘도를 향상시킬 수 있다.

Description

백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치{BACK LIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것으로,더욱 상세하게는 환경 오염을 줄이고 휘도를 향상시킬 수 있는 백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 장치(display device)는 정보처리장치에서 처리된 결과 데이터를 사용자가 영상으로 인식할 수 있도록 한다.
표시 장치의 하나인 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)는 전계(electric field)에 따라서 광투과도가 변경되는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 디스플레이를 수행한다.
이때, 액정은 외부에서 공급된 광의 투과도를 조절하는 역할만을 수행한다. 이와 같은 이유로 액정표시장치가 영상을 디스플레이하기 위해서는 액정을 통과하는 광을 필요로 한다.
일반적으로, 액정표시장치의 광원으로 사용되는 백라이트(Backlight)는 원통형 형광 램프를 배치하는 방식으로서, 직하형 방식과 측면 도광형 방식이 있다.
직하형 방식은 평면에 형광 램프를 배치하는데, 형광 램프의 형상이 액정패널에 나타나므로 램프와 액정패널 사이의 간격을 유지해 주어야 하며, 따라서 박형화에는 한계가 있다.
측면 도광형 방식은 평판 외곽에 형광 램프를 설치하여 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로 형광 램프가 측면에 설치되고 빛이 도광판을 통과하여야 하므로 휘도가 낮은 문제가 있다. 또한 균일한 광도의 분포를 위해서 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다.
한편, 광은 램프(lamp)로부터 얻어진다. 액정표시장치에서는 냉음극선관 방식 램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp) 혹은 외부전극 방식 램프(EEFL; External Electrode Fluorescent Lamp)가 주로 사용된다.
상기 냉음극선관 방식 램프 혹은 외부전극 방식 램프가 가시 광선을 발광하는 원리는 다음과 같다.
즉, 램프 양단에 형성된 전극에 전기장을 인가하면 전자가 방출된다. 방출된 전자는 유리관 내에 있는 미소 가스(He, Ne, Ar 등)와 충돌하고 이러한 과정에서 자외선이 발생한다. 발생된 자외선이 형광체를 여기시켜 가시광선이 발광된다.
냉음극선관 방식 램프 혹은 외부전극 방식 램프는 직경이 매우 작은 원기둥 형태로 제작이 가능하며, 태양광과 유사한 백색광을 발생시키고, 수명이 긴 장점을 갖는다.
그러나, 종래 기술에 따른 백라이트는 높은 소비전력이 요구되므로 인버터(inverter)없이 구동이 불가능하며 램프와 램프커버를 별도로 조립하여야 하므로 조립공정이 복잡하다.
또한, 램프에 충진시키는 미소 가스는 가시광선을 발생하는데 필수적인 물질로서 인체에 유해하고 환경 오염을 일으키며, 특히, 직하형 방식의 경우 램프자체에 의해 광이 가리거나 사방으로 퍼져서 휘도가 낮아지는 문제점을 갖는다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 환경 오염을 줄이면서 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 환경 오염을줄이면서 휘도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 측면 도광형 백라이트 어셈블리를 갖는 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원을 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 직하형 백라이트 어셈블리를 갖는 액정 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광원과 유리용기의 결합구조를 나타낸 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 몰드 프레임 310 : 확산판
351a, 351b,355 :발광다이오드 350, 351c : 유리 용기
356 : 반사판 500 : 액정 표시 패널
600 : 바텀 샤시 1000, 2000 : 액정 표시 장치
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 어셈블리는, 자외선을 발생하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드를 내장하기 위한 유리용기, 상기 유리용기에 도포되고, 상기 자외선에 반응하여 가시광을 발생하는 형광체층을 포함한다.
또한, 상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 자외선을 발생하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드를 내장하기 위한 유리용기, 상기 유리용기에 도포되어 가시광을 발생하는 형광체층을 갖는 백라이트 어셈블리, 상기 백라이트 어셈블리 상측에 구비된 액정 표시 패널 및 상기 백라이트 어셈블리 및 상기 액정 표시 패널을 수용하기 위한 몰드 프레임을 포함한다.
이때, 상기 유리용기는 원기둥 형상을 갖고, 상기 발광 다이오드는 상기 유리용기의 양단부중 적어도 일단부에 배치되거나, 상부판, 하부판, 상기 상부판과 하부판을 연결하는 측면을 갖고, 상기 발광 다이오드는 상기 하부판에 적어도 한 개 배치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 측면 도광형 백라이트 어셈블리를 갖는 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치(1000)는 화상 신호가 인가되어 화면을 나타내기 위한 디스플레이 유닛(500) 및 상기 디스플레이 유닛(500)으로 광을 제공하기 위한 백 라이트 어셈블리(370)로 이루어진다.
상기 디스플레이 유닛(500)은 액정표시패널(510), 데이터 인쇄회로기판(520), 게이트 인쇄회로기판(540), 데이터측 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package; 이하, TCP)(530), 및 게이트측 TCP(550)를 포함한다.
구체적으로, 상기 액정표시패널(510)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT) 기판(511)과 컬러필터기판(513) 및 액정(도시 안됨)을 포함한다. 상기 TFT 기판(511)은 매트릭스상의 TFT(미도시)가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이다. 상기 TFT들의 소오스 단자에는 데이터 라인이 연결되며, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결된다. 또한, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO)로 이루어진 화소 전극이 형성된다.
데이터 라인 및 게이트 라인에 전기적 신호를 입력하면 각각의 TFT의 소오스 단자와 게이트 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 이들 전기적인 신호의 입력에 따라 TFT는 턴-온 또는 턴-오프되어 드레인 단자로는 화소 형성에 필요한 전기적인 신호가 출력된다.
한편, 상기 TFT 기판(511)에 대향하여 컬러필터기판(513)이 구비되어 있다. 상기 컬러필터기판(513)은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판이다. 상기 컬러필터기판(513)의 전면에는 ITO로 이루어진 공통 전극이 도포되어 있다.
상술한 TFT 기판(511)의 트랜지스터의 게이트 단자 및 소오스 단자에 전원이 인가되어 TFT가 턴온되면, 화소 전극과 컬러필터기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 기판(511)과 컬러필터기판(513)과의 사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화소를 얻게 된다.
도시한 바와 같이, 상기 액정표시패널(510)의 소오스측에는 데이터 구동 신호의 인가 시기를 결정하는 데이터측 TCP(530)가 부착되어 있고, 게이트측에는 게이트의 구동신호의 인가시기를 결정하기 위하여 게이트측 TCP(550)가 부착되어 있다. 상기 데이터 인쇄회로기판(520)은 상기 데이터측 TCP(530)와 접속되어 상기 액정표시패널(510)의 외부로부터 영상신호를 입력받아 데이터 라인에 구동신호를 인가한다. 상기 게이트 인쇄회로기판(540)은 상기 게이트측 TCP(550)와 접속되어 게이트 라인에 구동신호를 인가한다.
도 1에서는 상기 액정 표시 장치(1000)가 상기 데이터 인쇄회로기판(520)과 상기 게이트 인쇄회로기판(540)을 별도로 구비하는 것을 도시하였으나, 상기 데이터 인쇄회로기판(520)과 상기 게이트 인쇄회로기판(540)이 통합된 통합 인쇄회로기판(미도시) 하나만을 구비할 수도 있다.
또한, 상기 백 라이트 어셈블리(370)는 광을 발생하는 발광 다이오드(351a, 351b),상기 발광 다이오드(351a, 351b)를 구비하기 위한 유리 용기(352), 상기 광을 상기 디스플레이 유닛(500)으로 가이드 하는 도광판(230), 상기 도광판(360)의 상부에 안착되어 상기 도광판(360)으로부터의 광의 시야각을 조절하는 광학시트류(310), 상기 도광판(360)으로부터 누설된 광을 다시 상기 도광판(360)으로 반사하기 위한 반사판(356)을 구비한다. 상기 도광판(360), 발광 다이오드(351), 램프 커버(352), 광학 시트류(310) 및 반사판(356)은 몰드 프레임(200)에 수납된다.
상기 몰드 프레임(200)은 상기 도광판(360), 램프(351), 램프 커버(352), 광학 시트류(310) 및 반사판(356)을 수납한 상태에서 바텀 샤시(미도시)에 수납된다. 이후 상기 광학 시트류(310) 위로는 상기 디스플레이 유닛(500)이 안착되고, 상기 디스플레이 유닛(500)은 상기 바텀 샤시와 대향하여 결합하는 탑샤시(600)에 의해 가이드 된다.
도 2는 도 1에 도시된 램프를 나타낸 확대도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서 채용되는 램프는 자외선을 방출하는 발광 다이오드로서, 측면 도광형 백라이트 어셈블리를 구성한다.
원기둥 유리관(351c)내부에 형광체를 도포하여 발광 다이오드(351a, 351c)를 유리관의 양 끝에 내장한 후 진공 처리하여 봉합하면, 일반적인 램프의 구조와 유사하게 된다.
발광 다이오드란 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어 즉, 전자 또는 양공을 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 소자이다. LED(light emitting diode)라고도 한다.
발광 다이오드의 재료로는 비소화갈륨 (GaAs), 인화갈륨 (GaP), 인화인듐 (InP) 등 3 B 및 5 B족인 2원소 또는 3원소 화합물 반도체가 사용되고 있다.
발광 다이오드는 크게 나누어 자유 캐리어의 재결합에 의한 것과, 불순물 발광 중심에서의 재결합에 의한 것이 있다. 자유 캐리어의 재결합에 의한 발광파장은 비소화갈륨의 경우에는 약 900nm인 근적외광이 된다.
한편, 불순물 발광중심에서의 재결합에 의한 발광파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류에 따라 다르다. 인화갈륨인 경우, 아연 및 산소 원자가 관여하는 발광 파장은 약 700nm인 적색광이고, 질소 원자가 관여하는 발광 파장은 약 550nm인 녹색광이다.
즉, 발광 다이오드로 방출시킬 수 있는 광은 자외선 영역이 부족하다. 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드는 종래 헬륨이나 수소가스가 형광물질을 여기시켜 자외선을 발생시키는 과정을 생략가능하게 한다.
자외선을 방출하는 발광 다이오드는 스스로 자외선을 방출하여 램프에 도포된 형광체층을 여기시켜 가시광을 방출한다.
그러므로, 백라이트 어셈블리가 광을 발생시키는 과정에서 형광체를 여기할 자외선을 따로 생성시킬 필요가 없다. 즉, 전기장을 인가하여 방출된 전자를 미소가스와 충돌시키는 과정이 불필요하다.
결국, 환경 오염을 일으키는 유해 가스를 충진하지 않더라도 가시광선을 발생시킬수 있는 광원으로서의 소기의 목적을 달성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 직하형 백라이트 어셈블리를 갖는 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 직하형 백라이트 어셈블리(300)는 광을 발생하는 발광 다이오드(355), 상기 발광 다이오드(355)를 수납하기 위한 유리 용기(350) 및 이들을 수납하기 위한 몰드 프레임(200)을 포함한다.
상기 유리용기(350)는 직육면체의 박스형태로서 하부(350a)면에 발광 다이오드(355)가 배열된다. 상기 유리용기(350)는 상부판(350b)을 갖고, 상기 상부판(350b)에는 형광체를 도포한다.
상기 형광체는 상기 발광 다이오드(355)에서 방출되는 자외선에 의해 여기되어 가시광선을 발생한다.
또한, 상기 몰드 프레임(200)은 상부면이 개구된 직육면체의 박스 형태로 형성된다. 상기 몰드 프레임(200)의 내부에는 소정 깊이의 수납 공간이 형성된다.
여기서, 상기 발광 다이오드(355)가 내장된 유리 용기(350)는 디스플레이 유닛(500)과 간격을 많이 둘 필요가 없다. 왜냐하면, 발광 다이오드(355) 자체의 부피가 작기 때문에 발광 다이오드(355)의 형상이 디스플레이 유닛(500)에 나타날 염려가 없기 때문이다.
따라서, 발광 다이오드를 사용한 본 발명의 경우 액정표시장치의 박형화가 가능하다.
도면에는 도시하지는 않았지만, 상기 몰드 프레임의 상부 측단에 형성된 단턱에는 확산판, 확산 시트가 순차적으로 수납된다.
그러나, 본 발명에서는 발광 다이오드를 채용하므로써, 휘도가 향상되기 때문에 위와 같이 별도의 확산판이나 확산시트를 구비하지 아니하여도 무방하다. 따라서, 상기 유리용기의 상부판을 확산판(300)을 포함하는 일체형으로 만들 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 발광다이오드와 유리용기의 결합구조를 나타낸 확대도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에서 채용되는 광원은 자외선을 방출하는 발광 다이오드로서, 직하형 백라이트 어셈블리를 구성한다.
유리 용기(350)는 직육면체 형상을 가지며, 상기 유리 용기(350)의 상부(350b)판에는 형광체를 도포하고, 하부판(350a) 전면에 발광 다이오드 칩(355)들을 배열하여 직하형 백라이트를 구성한다. 또한, 확산판(300)을 유리 용기(350)의 상부(350b)판에 결합시켜 일체형으로 구비된다.
발광 다이오드(351a, 351b)는 스스로 자외선을 발생시키는 소자이다. 그러므로, 백라이트 어셈블리가 광을 발생시키는 과정에서 형광체를 여기시킬 자외선을 따로 생성시킬 필요가 없다. 즉, 전기장을 인가하여 방출된 전자를 미소가스와 충돌시키는 과정이 불필요하다.
결국, 환경 오염을 일으키는 유해 가스를 충진하지 않더라도 가시광선을 발생시켜야 하는 광원으로서의 소기의 목적을 달성할 수 있다.
뿐만 아니라, 발광 다이오드는 다른 구조물에 비하여 작은 부피를 차지하기 때문에 백라이트 하부의 반사판에서 반사되는 광이 거의 액정표시패널측으로 가이드된다. 그리고, 발광 다이오드 자체에 의해 상기 광이 사방으로 퍼지는 현상이 일어나지 않으므로 휘도가 향상된다.
상술한 백 라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정 표시 장치에 따르면, 발광 다이오드에서 발생하는 자외선이 유리 용기에 도포된 형광체를 여기시켜 가시광선을 발생하므로 환경 오염을 감소시킨다.
또한, 발광 다이오드를 사용하여 휘도를 향상시킬 수 있고, 직하형 방식의 경우 발광 다이오드의 형상이 액정패널에 나타날 염려가 없어 광원과 액정표시패널사이의 간격이 좁힐 수 있으므로 박형화가 가능하다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 자외선을 발생하는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 내장하기 위한 유리용기; 및
    상기 유리용기에 도포되고, 상기 자외선에 반응하여 가시광을 발생하는 형광체층을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리용기의 측면에 위치하는 도광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유리용기는 원기둥 형상을 갖고,
    상기 발광 다이오드는 상기 유리용기의 양단부중 적어도 일단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유리용기는 상부판, 하부판, 상기 상부판과 하부판을연결하는 측면을 갖고,
    상기 발광 다이오드는 상기 하부판에 적어도 한 개 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유리용기의 상부판은 상기 광원에서 발생된 광을 확산하기 위한 확산판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 자외선을 발생하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드를 내장하기 위한 유리용기, 상기 유리용기에 도포되어 가시광을 발생하는 형광체층을 갖는 백라이트 어셈블리;
    상기 백라이트 어셈블리 상측에 구비된 액정 표시 패널; 및
    상기 백라이트 어셈블리 및 상기 액정 표시 패널을 수용하기 위한 몰드 프레임을 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유리용기의 측면에 위치하는 도광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 유리용기는 상부판, 하부판, 상기 상부판과 하부판을연결하는 측면을 갖고,
    상기 발광 다이오드는 상기 하부판에 적어도 한 개 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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