KR20050005876A - 액정표시장치의 직하형 백 라이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부 충격으로부터 확산판의 스크래치를 방지하여 화상의 품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 직하형 백 라이트에 관한 것으로, 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 광원과; 상기 광원을 수용하는 프레임과; 상기 프레임의 상부에 형성되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 산란 및 확산시키는 확산판과; 상기 프레임과 확산판 사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 와이어를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

액정표시장치의 직하형 백 라이트{The back light for liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치의 직하형 백 라이트에 관한 것으로, 특히 외부 충격으로부터 확산판의 스크래치를 방지하여 화상 품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 직하형 백 라이트에 관한 것이다.

최근들어, 평판표시소자에 대한 연구가 활발한데, 그 중에서도 각광받고 있는 것으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device;LCD), FED(Field Emission Display Device), ELD(Electro-luminescence Display Device), PDP(Plasma Display Pannels) 등이 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.

따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정표시패널은 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

그리고, 제 2 기판(컬러필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 시일재(sealant)에 의해 합착되고 상기 두 기판 사이에 액정이 형성된다.

이와 같은 액정표시장치는 그 자체가 비발광성이므로 빛을 조사하기 위한 별도의 외부광원이 필요하다.

특히, 투과형 액정표시장치의 경우 액정표시패널의 배면에 광을 발산하고 안내하는 별도의 조광장치, 즉 백 라이트(back light) 장치가 반드시 필요하다.

상기 백 라이트(back light)는 에지형 방식 및 직하형 방식 등이 있다.

상기 직하형 방식은 평면에 발광 램프를 배치하는데, 발광 램프의 형상이 액정 패널에 나타나므로 상기 발광 램프와 액정표시패널 사이의 간격을 유지해 주어야 하고, 전체적으로 균일한 광량 분포를 위해 광 산란수단을 배치하여야 하므로 박형화에는 한계가 있다.

또한, 상기 액정표시패널이 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, 에지형 방식은 외곽에 발광 램프를 설치하고 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로, 발광 램프가 측면에 설치되고, 빛이 도광판을 통과하여야 하므로 휘도가 낮은 문제점이 있다. 또한 균일한 휘도의 분포를 위해서는 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다.

이와 같이 직하형 방식과 에지형 방식은 나름대로의 단점을 가지고 있기 때문에 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시장치에서는 직하형 방식의 백 라이트를 주로 사용하고, 노트북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시장치에서는 에지형 방식의 백 라이트가 주로 사용된다.

현재, 고 휘도의 백 라이트를 구현하기 위한 일환으로, 여러 개의 램프를 표시화면의 하측에 배치하거나, 한 개의 램프를 구부려서 배치하는 등 직하형 백 라이트에 관한 연구 개발이 계속되고 있는 추세에 있다.

이하, 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트의 사시도이다.

종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 발광 램프(1)와, 상기 발광 램프(1)에서 출사된 광을 산란 및 확산시키는 확산판(5a)과, 상기 확산판(5a)에서 산란 및 확산된 광을 전달받아 집광하여 액정표시패널(도시되지 않음)의 표시부에 제공하는 프리즘 시트(5b)와, 상기 발광 램프(1)를 고정시키고 지지하는 프레임(3)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 확산판(5a) 및 프리즘 시트(5b)는 발광 램프(1)의 형상이 액정표시패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 상기 발광 램프(1)와 액정표시패널 사이에 복수개로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 프레임(3)의 내면에는 발광 램프(1)에서 발생된 광이 액정표시패널의 표시부측으로 집중 조사될 수 있도록 반사판(7)이 배치되어 광의 이용효율을 극대화할 수 있도록 하고 있다.

상기 발광 램프(1)는 일반적으로 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)를 사용하며, 관(Tube) 내부의 양단에 전극이 배치되어 상기 전극에 전원이 인가되면 발광한다.

여기서, 상기 발광 램프(1)와 확산판(5a) 사이에 상당한 공간이 존재하기 때문에 상기 확산판(5a)은 자체 질량이나 상기 발광 램프(1)에서 발생되는 열에 의해 중력 방향으로 가운데가 볼록하게 처지게되는 현상이 발생한다.

이러한 현상을 방지하기 위해, 상기 확산판(5a)과 반사 시트(7) 사이에 상기 확산판(5a)의 처짐을 방지하기 위해 복수개의 지지대(10)가 구비된다.

여기서, 상기 지지대(10)는 상기 확산판(5a)의 처짐을 방지할 수 있도록 폴리카보네이트(poly-carbonate) 등의 단단한 재질로 만들어진다.

그리고, 상기 지지대(10)는 액정표시패널의 표시면에 나타날 수 있으므로,상기 지지대(10)가 상기 확산판(5a)과 접촉하는 면적을 뾰족하게 형성하여 접촉면을 최소한으로 줄이게 된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트에 외부 충격이나 진동이 가해지면, 상기 확산판과 지지대 사이의 접촉면에서 마찰에 의한 이물이나 스크래치(scratch)가 발생하게 된다.

상기 이물이나 스크래치는 결국 액정표시패널의 표시면에 영향을 끼쳐 화상이 불량해지는 원인이 된다.

그리고, 상기 지지대의 끝부분이 뾰족하게 형성되어 있기 때문에 외부 충격이 심할 경우 그 끝이 부러지거나 변형되어 제기능을 수행할 수 없게 된다.

즉, 상기 확산판의 처짐을 제대로 방지할 수 없게 되며, 이에 따라 상기 확산판은 발광 램프로부터 전달받은 광을 제대로 산란 및 확산시킬 수 없게 되어, 결국 액정표시패널의 화상 품질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 지지대를 고무와 같은 연질의 재료로 만들 수 있으나, 이 경우에는 강도 부족의 문제로 상기 확산판을 제대로 지지할 수 없는 결과를 초래하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 확산판과 광원(발광 램프)사이에 고 장력의 와이어(wire)를 형성하여, 외부 충격으로부터 확산판을 보호하여 화상의 품질을 향상시키도록 한 액정표시장치의 직하형 백 라이트를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트의 사시도

도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트에서의 확산판 및 상기 확산판에 대한 와이어의 지지형태를 나타낸 평면도

＊도면의 주요부에 대한 부호 설명

21 : 광원 22 : 반사판

23 : 프레임 24 : 와이어

25a : 확산판 25b : 프리즘 시트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트는, 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 광원과; 상기 광원을 수용하는 프레임과; 상기 프레임의 상부에 형성되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 산란 및 확산시키는 확산판과; 상기 프레임과 확산판 사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 와이어를 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

상기 와이어는 열팽창계수가 낮고 강도가 높은 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어는 프레임의 마주보는 테두리 사이에 장력을 가지고 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어는 확산판의 전체 면적을 균등하게 나누는 가상의 선을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 확산판의 상부에, 상기 확산판으로부터 산란 및 확산된 광을 전달받아 집광하는 프리즘 시트가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 와이어는 텅스텐으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 첨부하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트의 사시도이다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 광원(21)과; 상기 광원(21)을 수용하는 프레임(23)과; 상기 프레임(23)의 상부에 형성되어 상기 광원(21)으로부터 출사된 광을 산란 및 확산시키는 확산판(25a)과; 상기 확산판(25a)으로부터 산란 및 확산된 광을 전달받아 집광하여 출사하는 프리즘 시트(25b)와; 상기 프레임(23)과 확산판(25a) 사이에 형성되는 두 개의 와이어(24)로 구성된다.

그리고, 상기 프레임(23)의 내면에는 상기 광원(21)에서 발생된 광이 액정표시패널의 표시부측으로 집중 조사될 수 있도록 반사판(22)이 배치되어 광의 이용효율을 극대화할 수 있도록 하고 있다.

여기서, 상기 확산판(25a) 및 프리즘 시트(25b)는 상기 광원(21)의 형상이 액정표시패널(도시되지 않음)의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 상기 광원(21)과 액정표시패널 사이에 복수개로 구성될 수 있다.

일반적으로, 상기 광원(21)은 냉음극관(CCFL : Cold Cathode Fluorescense Lamp)으로 직관형, U 관형, W 관형 등이 사용될 수 있으나, 고 휘도 및 고 균일도 면에서 상기 직관형이 가장 바람직하다.

그리고, 상기 광원(21)은, 상기 광원(21)을 수용하는 프레임(23)의 내부에 형성되어 있는 램프 서포터(도시되지 않음)에 의해서 지지되고 고정된다.

여기서, 상기 램프 서포터는 상기 프레임(23)의 내부 양측단에 위치하고 있으며, 적정 간격을 두고 서로 대향하는 다수개의 램프 수용홈(도시되지 않음)을 구비하고 있다.

상기 프레임(23)의 마주보는 테두리 사이에는 높은 장력 및 강도를 가지는와이어(24)가 고정되어 연결되며, 이와 같이 형성된 와이어(24)의 상부에 상기 광원(21)으로부터 출사된 광을 산란 및 확산시키기 위한 확산판(25a)이 놓여진다.

여기서, 상기 확산판(25a)은, 확산효율이 좋은 입자를 사용하여 광을 고루 확산시켜주는 역할을 하는데, 상기 확산판(25a)은 일반적으로 PET 필름을 기재필름으로 하여 이의 일면 또는 양면에 바인더 수지 및 입자를 포함하는 조성을 코팅하여 얻어진다.

그리고, 상기 와이어(24)는, 상기 확산판(25a)의 자체 질량이나 상기 광원(21)에서 발생되는 열에 의해 중력 방향으로 볼록하게 처지는 것을 방지하고 외부 충격시 상기 확산판(25a)의 접촉면에 이물이나 스크래치가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 상기 와이어(24)는 고온에서도 높은 장력을 유지하기 위해, 열팽창계수가 낮고, 상기 확산판(25a) 및 프리즘 시트(25b)와 같은 여러 가지 광학 시트의 질량을 부담할 수 있을 만큼 강도가 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 특성을 가진 와이어(24)의 재질로는, 예를 들면, 고 장력 텅스텐과 같은 물질을 사용할 수 있다.

이와 같은 와이어(24)는 확산판(25a)의 면적을 균등하게 분할하는 최적의 위치에 형성하도록 하여, 상기 확산판(25a)의 무게중심이 어느 한쪽으로 편중되지 않도록 하여야 한다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트에서의 확산판 및 상기 확산판에 대한 와이어의 지지형태를 나타낸 단면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 확산판(25a)의 면적을 확산판(25a)의 장변 방향으로 3 등분하는 경우에는, 상기 확산판(25a)을 3 등분하는 2 개의 점선(31a, 31b)을 따라 2 개의 와이어(24)를 설치하도록 한다.

그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 2 개의 와이어(24)가 서로 수직하도록 연결하여 상기 확산판(25a)의 면적을 확산판(25a)의 장변 방향으로 2 등분하고, 단변 방향으로 2 등분하는 경우에는, 상기 확산판(25a)의 면적을 장변 방향으로 2 등분하는 1 개의 점선(41a)을 따라 1 개의 와이어(24)를 설치하고, 상기 확산판(25a)의 면적을 단변 방향으로 2 등분하는 1 개의 점선(41b)을 따라 1 개의 와이어(24)를 설치하도록 한다.

여기서, 상기 와이어(24)가 상기 확산판(25a)과 접촉하는 영역이 커질 경우, 상기 접촉면에 의해서, 액정표시패널의 표시부의 해당 영역이 어두워질 수 있기 때문에, 상기 와이어(24)의 폭을 최대한 작게 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에서 알 수 있듯이, 종래의 지지대(도 1의 10)는 확산판(도 1의 5a)을 수직 방향으로 지지하기 때문에 확산판(도 1의 5a)과의 접촉면에 많은 압력이 가해졌지만, 본 발명에서는 와이어(24)를 사용하여 상기 확산판(25a)의 수평 방향으로 넓은 면적을 균일하게 지지하게 되므로, 접촉면에 가해지는 압력은 종래의 지지대에 비교하여 현저하게 감소하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트는 종래의 지지대(도 1의 10)를 와이어(24)로 대체함으로써, 외부 충격에 따른 확산판(25a)의 스크래치를 방지할 수 있고, 이에 따라, 액정표시패널의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 직하형 백 라이트에는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트는 지지대를 사용하여 확산판을 수직 방향으로 지지하기 때문에 확산판과의 접촉면에 많은 압력이 가해졌지만, 본 발명에서는 수평 방향으로 넓은 면적을 균일하게 지지하게 되므로, 접촉면에 가해지는 압력은 종래의 지지대에 비교하여 현저하게 감소하게 되어, 외부 충격에 의한 확산판의 스크래치를 방지할 수 있다.

둘째, 종래의 액정표시장치의 직하형 백 라이트는 끝이 뾰족한 지지대를 사용하여 확산판의 처짐을 방지하고 있기 때문에, 상기 지지대의 형상이 액정표시패널의 표시부에 나타나게 되어 화상의 품질이 저하되지만, 본 발명의 액정표시장치의 직하형 백 라이트는, 상술한 바와 같이, 와이어를 사용하여 확산판의 모든 면적을 균일하게 지지하게 되어 그만큼 확산판과의 접촉부에 압력이 덜 가해지므로, 액정표시패널에 와이어의 형상이 나타나지 않게 되어 화상의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 광원과;

   상기 광원을 수용하는 프레임과;

   상기 프레임의 상부에 형성되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 산란 및 확산시켜 출사하는 확산판과;

   상기 프레임과 확산판 사이에 구성되는 적어도 하나 이상의 와이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와이어는 열팽창계수가 낮고 강도가 높은 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 와이어는 프레임의 마주보는 테두리 사이에 장력을 가지고 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 와이어는 확산판의 전체 면적을 균등하게 나누는 가상의 선을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산판의 상부에, 상기 확산판으로부터 산란 및 확산된 광을 전달받아 집광하여 출사하는 프리즘 시트를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 와이어는 텅스텐으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 직하형 백 라이트.