KR20060024999A - 액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존과 유사한 정도의 가는 관경을 유지하면서도 보다 풍부한 광량의 고휘도 빛을 발산할 수 있어, 대형 모니터 또는 TV용 액정표시장치의 배면광원으로 채용되기에 알맞은 액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다. 이에 구체적으로 본 발명은 커버버툼과; 상기 커버버툼 전면으로 개재되는 반사시트와; 상기 반사시트 전면을 따라 다수가 나란하게 배열되되, 각각 투명 절연물질로 이루어진 가는 관 형상을 길이방향으로 진행시키면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 방전관 및 상기 방전관 양 끝단으로 개재된 한 쌍의 방전전극을 포함하는 형광램프와; 상기 다수의 형광램프 전면을 덮는 복수장의 광학시트와; 상기 광학시트 전면으로 안착되는 액정패널과; 상기 액정패널 내지 커버버툼을 테두리하는 서포트메인과; 상기 액정패널 가장자리를 테두리하면서 상기 커버버툼 및 서포트메인에 결합되는 탑커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 및 이에 이용되는 액정표시장치용 형광램프를 제공한다.

냉음극형광램프, 외부전극형광램프, 직하방식, 측광방식

Description

액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치{fluorescent lamp and Liquid Crystal Display device using thereof}

도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 분해사시도.

도 2a와 도 2b는 각각 일반적인 액정표시장치용 형광램프의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 형광램프를 구비한 액정표시장치의 분해사시도.

도 4a와 도 4b는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 형광램프의 사시도.

도 5a와 도 5b는 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따른 형광램프의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 서포트메인 120 : 백라이트어셈블리

122 : 반사시트 124 : 형광램프

125 : 방전관 126 : 방전전극

128 : 광학시트 130 : 액정패널

132 : 연성회로기판 134 : 액정패널구동회로

140 : 커버버툼 150 : 탑커버

본 발명은 액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 기존과 유사한 정도의 가는 관경을 유지하면서도 보다 풍부한 광량의 고휘도 빛을 발산할 수 있어 대형 모니터 또는 TV용 액정표시장치의 배면광원으로 채용되기에 알맞은 액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)형 액정표시장치(TFT-LCD)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.

액정표시장치의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.

이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 이는 두 전계생성전극 사이의 전기장 변화를 통해서 그 사이로 개재된 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고 이에 따른 빛의 투과율 변화를 통해 여러 가지 화상을 나타낸다.

이때 액정패널은 자체 발광요소를 갖지 못하는 수광형 소자이므로 별도의 광원(光源)을 요구하며, 이를 위해 액정패널 배면으로는 적어도 하나의 형광램프를 포함하는 백라이트어셈블리(back light assembly)가 마련되어 빛을 공급한다.

한편, 일반적인 액정표시장치는 상술한 액정패널과 백라이트어셈블리의 보호 및 광 손실을 막기 위해서 각종 기계적 요소를 동원하여 모듈화 되는데, 첨부된 도 1은 일반적인 액정표시장치를 분해하여 나타낸 사시도이다.

보이는 바와 같이 일반적인 액정표시장치는 통상 합성수지의 몰드물로 이루어진 대략 사각테 형상의 서포트메인(support main : 10) 전면으로 백라이트어셈블리(20)와 액정패널(30)이 차례로 포개어지고, 서포트메인(10)의 형태변형 방지와 더불어 후술하는 형광램프(24)를 보호하기 위하여 서포트메인(10) 후면으로 커버버툼(cover bottom : 40)이 결합되며, 이들 모두를 고정시킬 수 있도록 액정패널(30) 가장자리를 테두리하는 탑커버(top cover : 50)가 서포트메인(10) 및 커버버툼(40)에 조립 체결된다.

이때 액정패널(30)의 적어도 일측 가장자리를 따라서는 연성회로기판(flexible printed circuit board : 32)을 매개로 액정패널구동회로(34)가 연결되어 있고, 이는 모듈화 과정에서 커버버툼(40) 배면으로 젖혀 밀착된다.

그리고 백라이트어셈블리(20)는 서포트메인(10)의 내부에서 커버버툼(40) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사시트(reflector : 22)와, 이의 전면을 따라 나 란하게 배열되는 다수의 형광램프(24) 그리고 이를 덮는 복수장의 광학시트(28)를 포함하며, 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 형광램프(24)의 동작을 제어하기 위한 인버터(inverter) 등의 백라이트구동회로가 마련되어 커버버툼(40) 후면으로 밀착된다.

이에 다수의 형광램프(24)로부터 발한 빛은 반사시트(22) 등에 의해 전방을 향하면서 광학시트(28)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(30)로 입사되고, 이를 이용하여 비로소 표시 가능한 휘도의 화상이 나타난다.

이때 상술한 구조의 액정표시장치는 액정패널(30) 배면으로 다수의 형광램프(24)를 나란하게 배열시킨 소위 직하방식(direct light type)으로서, 면발광에 의한 고휘도 화상을 얻을 수 있어 대형 모니터 내지 TV 등에 적용되고 있는 반면, 비록 별도의 도면으로 제시되지는 않았지만 적어도 하나의 형광램프(24)를 서포트메인(10) 가장자리 내측을 따라 배열한 후 이와 동일평면을 차지하도록 반사시트(22) 전면에 도광판(light guid panel : 미도시)을 추가로 개재함으로서 측면 광을 액정패널(30) 방향으로 굴절시키는 측광방식(side light type) 또한 널리 이용되고 있으며, 이는 상대적으로 휘도가 낮아 20 인치 이하의 모니터나 TV 등에 주로 이용되고 있다.

한편, 이상의 설명에 있어서 광원으로 사용되는 형광램프(24)는 통상 냉음극형광램프(Cold Cathode Flourscent Lamp, CCFL) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lanm, EEFL)가 사용되는데, 이들간의 가장 큰 차이는 방전전극의 외부 노출여부에 있으며 구조적으로는 내면에 소정의 형광물질이 칠하여진 직 선 튜브 형태의 방전관 내부를 진공으로 조성한 후 소량의 수은 및 불활성 가스를 충진시키고 이의 양 끝단으로 전자방출이 가능한 방전전극이 개재된 구성을 갖는다.

이에 첨부된 도 2a와 도 2b는 각각 일반적인 액정표시장치용 형광램프의 일례로 냉음극형광등과 외부전극형광등을 나타낸 사시도로서, 앞서 언급한 바와 같이 유리등의 투명 절연물질로 이루어지며 외관상 직선 튜브 형태를 갖는 방전관(25) 및 이의 양 끝단에 구비된 방전전극(26)을 포함하고, 이중 도 2a의 냉음극형광등의 경우에는 한 쌍의 방전전극(26)이 밀폐된 방전관(25) 양 끝단 내부로 삽입 개재된 반면, 도 2b의 외부전극형광등 경우에는 한 쌍의 방전전극(26)이 방전관(25) 양 끝단을 밀폐하는 캡 역할을 겸하고 있다.

이때 액정표시장치의 슬림화를 위하여 일반적인 액정표시장치용 형광램프(24)는 통상 3 내지 5mm 정도의 가는 관경을 유지하는데, 따라서 발광 표면적이 작아 광량이 부족하고 이로 인해 많은 수를 사용해야만 비로소 충분한 광량을 얻을 수 있는 단점이 있다.

이에 형광램프(24)의 휘도를 증가시키는 방안으로서 간단하게는 방전관(25)의 관경을 확대하는 경우를 생각할 수 있으나 이는 오히려 표면 휘도의 감소원인으로 작용되는 바, 방전관(25) 내에 조성된 플라즈마는 내부 중심으로부터 외측으로 갈수록 밀도가 줄어드는 특성을 나타내므로 관경을 크게 할 경우에는 오히려 방전관(25) 내면에 칠하여진 형광물질과 충돌되는 수은입자 수가 상대적으로 줄게 되고, 그 결과 표면휘도가 감소하게 된다.

때문에 현재로서는 3 내지 5mm 정도의 관경을 갖는 일반적인 직선형 형광램프(24)를 가급적 많은 수로 구비하여 목적하는 휘도에 도달시키고 있는 실정이며, 이로 인해 재료비 부담이 크고 형광램프(24)의 조립공정에 많은 시간과 노력이 요구되며 인버터 등과 같은 백라이트구동회로의 수 또한 많고 복잡해지는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기존과 유사한 정도의 가는 관경을 유지하면서도 보다 풍부한 광량의 고휘도 빛을 발산할 수 있어 대형 모니터 또는 TV용 액정표시장치의 배면광원으로 사용되기에 알맞은 액정표시장치용 형광램프 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있으며, 이를 통해 형광램프의 소요 갯수를 줄여 불필요한 재료비 손실을 최소화하고 형광램프의 조립공정을 단순화하며 백라이트구동회로를 간단하게 구성할 수 있도록 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 커버버툼과; 상기 커버버툼 전면으로 개재되는 반사시트와; 상기 반사시트 전면을 따라 다수가 나란하게 배열되되, 각각 투명 절연물질로 이루어진 가는 관 형상을 길이방향으로 진행시키면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 방전관 및 상기 방전관 양 끝단으로 개재된 한 쌍의 방전전극을 포함하는 형광램프와; 상기 다수의 형광램프 전면을 덮는 복수장의 광학시트와; 상기 광학시트 전면으로 안착되는 액정패널과; 상기 액정패널 내지 커버버툼을 테두리하는 서포트메인과; 상기 액정패널 가장자리를 테두리하면서 상기 커버버툼 및 서포트메인에 결합되는 탑커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

이때 상기 방전관은 동일평면 상에서 지그재그 절곡되거나 또는 일 방향으로 나선 권취된 것을 특징으로 하고, 상기 방전관의 관경은 3 내지 5mm인 것을 특징으로 하며, 상기 형광램프는 냉음극형광등 또는 외부전극형광등인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 투명 절연물질로 이루어진 가는 관 형상을 길이방향으로 진행시키면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 형태의 방전관과; 상기 방전관 양 끝단으로 개재된 한 쌍의 방전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프를 제공하는데, 상기 방전관은 동일평면 상에서 지그재그 절곡되거나 또는 일 방향으로 나선 권취된 것을 특징으로 하고, 상기 방전관의 관경은 3 내지 5mm인 것을 특징으로 하며, 상기 형광램프는 냉음극형광등 또는 외부전극형광등인 것을 특징으로 하는 바, 이하 도면을 첨부하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 형광램프를 채택한 액정표시장치에 대한 분해사시도로서, 대략 사각테 형상을 갖는 합성수지 또는 서스스틸의 몰드물로 이루어진 서포트메인(110) 상에 백라이트어셈블리(120)와 액정패널(130)이 차례로 안착되고, 이의 배면으로는 커버버툼(140)이 결합되며 이들 모두를 고정할 수 있도록 액 정패널(130) 가장자리를 테두리하는 탑커버(150)가 서포트메인(110) 및 커버버툼(140)에 조립 체결된다.

좀더 상세히, 먼저 백라이트어셈블리(120)는 도시된 바와 같이 서포트메인(110) 상에 안착되는 백색 또는 은색 시트의 반사시트(122)와, 이의 상부로 다수가 나란하게 배열되는 형광램프(124) 그리고 이를 덮는 복수장의 광학시트(128)를 포함하며, 따라서 형광램프(124)로부터 발한 빛은 반사시트(122) 등에 의해 다수의 광학시트(128)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(130)로 입사된다.

한편, 상술한 구조의 백라이트어셈블리(120)는 통상 직하방식이라 불리는 것으로 이와 달리 목적에 따라서는 서포트메인(110) 적어도 일 가장자리 내부 길이방향을 따라 하나 또는 복수개의 형광램프(124)를 단층 또는 복층으로 배열하는 측광방식도 가능한 바, 이 경우에 반사시트(122)와 복수장의 광학시트(128) 사이로는 형광램프(124)와 동일평면을 차지하는 도광판이 추가로 개재되어 측면의 형광램프(124)로부터 발한 빛을 액정패널(130)로 굴절시키게 됨은 굳이 별도의 도면을 첨부하지 않아도 이하의 설명에서 공통적으로 적용 가능함은 당업자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

또한 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 형광램프(124)의 동작을 제어하는 인버터 등의 백라이트구동회로가 구비되어 커버버툼(140) 배면으로 밀착되며, 이러한 백라이트어셈블리(120) 상에 안착되는 액정패널(130) 적어도 일측 가장자리를 따라서 연성회로기판(132)을 매개로 액정패널구동회로(134)가 연결되어 이 역시 모듈화 과정에서 커버버툼(140) 배면으로 접혀 밀착된다. 그리고 액정패널(130) 가장자리를 테두리하는 사각 테 형상의 탑커버(150)가 서포트메인(110) 및 커버버툼(140)에 조립 체결된다.

한편, 이상의 설명은 일반적인 경우와 동일 유사하다 할 수 있는데, 본 발명은 특히 백라이트어셈블리(120)에 구비되어 빛을 발산하는 형광램프(124)의 구체적인 형상에 큰 차이가 있는 바, 보이는 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치용 형광램프(124)는 전체적으로 가는 관 형상을 갖되 길이방향으로 진행되면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 형태를 띠고 있음에 특징이 있다.

즉, 첨부된 도 4a, 도 4b 그리고 도 5a, 도 5b에는 각각 본 발명에 따른 액정표시장치용 형광램프(125)에 대한 사시도가 각 실시예별, 종류별로 구분되어 나타나 있는데, 실시예에 따라서는 제 1 실시예인 도 4a, 도 4b 그리고 제 2 실시예인 도 5a, 도 5b로 구분될 수 있고, 종류에 따라서는 냉음극형광등인 도 4a, 도 5a 그리고 외부전극형광등인 도 4b, 도 5b로 구별될 수 있지만, 공통적으로 투명 절연물질로 이루어진 가늘고 긴 관 형상의 방전관(125)이 길이방향으로 진행되면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡되어 있으며, 이의 양 끝단으로는 한 쌍의 방전전극(126)이 구비되어 있다.

이에 동일한 역할을 하는 동일부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.

이때 각각의 방전관(125) 내면으로는 소정의 형광물질이 칠하여져 있으며 그 내부는 진공환경이 조성된 상태로 소량의 수은 및 불활성 가스가 충진되어 있는 바 , 양 끝단의 방전전극(126)으로 전력이 인가되면 방전관(125) 내부로는 플라즈마가 조성되고 상기 방전전극(126)으로부터 인출된 전자에 의해 수은입자가 자극을 받아 자외선이 발생된 후 형광물질에 의해 가시광선으로 발산됨은 일반적인 기술적 사상을 기초로 하고 있다.

이에 본 발명의 가장 중요한 핵심적 기술적 사상으로서 형광램프(124)의 구체적인 형태에 대하여 설명의 편의를 위해 각 실시예별로 구분 설명한다.

제 1 실시예

먼저 도 4a는 본 발명의 제 1 실시예로서 냉음극형광등의 경우를 나타낸 사시도이다.

이 경우 보이는 바와 같이 방전관(125)은 길이방향으로 진행되면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡되어 있되 특히 동일평면 상에서 지그재그로 절곡되어 있고, 밀폐된 방전관(125)의 양 끝단 내부로는 각각 한 쌍의 방전전극(126)이 삽입 개재되어 있다.

이때 방전관(125)의 직경은 일반적인 경우와 유사하게 3 내지 5mm 정도의 관경을 갖지만 월등히 풍부한 광량의 고휘도 빛이 발산되는데, 그 이유는 비록 관경이 유사하여 단위 표면적 당 발생되는 빛의 밀도와 세기는 대략 동일하지만 방전관이 직선 형태인 경우와 비교하면 발광 표면적이 크게 증가하므로 전체적으로 보다 풍부한 광량을 얻을 수 있으며, 더 나아가 방전관(125)의 절곡 정도 내지 횟수를 적절히 조절함으로서 광량을 자유로이 조절하는 것 또한 가능하다.

다음으로 도 4b는 앞서의 기술내용을 외부전극형광등에 적용시킨 것으로, 제 1 실시예의 또 다른 형태이다.

이 경우 방전관(125)은 앞서와 동일하게 길이방향으로 진행되면서 동일평면 상에서 소정 폭으로 수 차례 지그재그 절곡되어 있고, 한 쌍의 방전전극(126)은 방전관 양 끝단을 밀폐시키는 캡의 역할을 겸하고 있다.

이에 방전관(125) 관경이 3 내지 5mm 정도라 할지라도 기존과 비교하여 보다 풍부한 고휘도의 광량을 발산하게 되며, 외부전극형광등 고유 특성에 따라 냉음극형광등 대비 60% 이상 뛰어난 400nit 이상의 고휘도를 얻을 수 있음과 아울러 방전전극(126)이 외부로 노출되므로 병렬연결에 유리하여 전압편차를 줄일 수 있어 고른 휘도 구현이 가능한 특징이 있다.

제 2 실시예

이어서 도 5a와 도 5b에는 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 형광램프로서 냉음극형광등과 외부전극형광등의 사시도가 나타나 있는데, 이는 방전관(125)이 길이방향에 따라 일 방향으로 나선 권취된 형태를 띠고 있다.

이에 기존과 비교하여 발광표면적이 크게 증가되어 보다 풍부한 광량의 고휘도 광을 발산하게 되며, 권취 각도 내지는 횟수 등을 조절함으로서 광량을 자유로이 조절할 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 형광램프는 비록 간단한 구성이지만 그 효과는 매우 뛰어난데, 구체적으로는 기존과 유사한 정도의 가는 관경을 유지하면서도 보다 풍부한 광량의 고휘도 빛을 발산할 수 있어 대형 모니터 또는 TV용 액정표시장치의 배면광원으로 사용되기에 적합한 잇점이 있다.

더욱이 본 발명에 따른 액정표시장치용 형광램프는 적은 수로도 고휘도의 화상을 구현할 수 있는 바, 갯수를 줄여 불필요한 재료비 손실을 최소화하고 형광램프의 조립공정을 단순화하며 백라이트구동회로를 간단하게 하는 잇점이 있다.

더불어 본 발명에 따른 액정표시장치용 형광램프는 굴곡의 정도 내지는 각도와 횟수를 적절하게 조절함에 따라 광량을 자유로이 조절할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

1. 커버버툼과;

   상기 커버버툼 전면으로 개재되는 반사시트와;

   상기 반사시트 전면을 따라 다수가 나란하게 배열되되, 각각 투명 절연물질로 이루어진 가는 관 형상을 길이방향으로 진행시키면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 방전관 및 상기 방전관 양 끝단으로 개재된 한 쌍의 방전전극을 포함하는 형광램프와;

   상기 다수의 형광램프 전면을 덮는 복수장의 광학시트와;

   상기 광학시트 전면으로 안착되는 액정패널과;

   상기 액정패널 내지 커버버툼을 테두리하는 서포트메인과;

   상기 액정패널 가장자리를 테두리하면서 상기 커버버툼 및 서포트메인에 결합되는 탑커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방전관은 동일평면 상에서 지그재그 절곡되거나 또는 일 방향으로 나선 권취된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

   상기 방전관의 관경은 3 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 형광램프는 냉음극형광등 또는 외부전극형광등인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
5. 투명 절연물질로 이루어진 가는 관 형상을 길이방향으로 진행시키면서 소정 폭으로 수 차례 반복 굴곡시킨 형태의 방전관과;

   상기 방전관 양 끝단으로 개재된 한 쌍의 방전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 방전관은 동일평면 상에서 지그재그 절곡되거나 또는 일 방향으로 나선 권취된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
7. 제 5항 또는 제 6항 중 어느 하나의 선택된 항에 있어서,

   상기 방전관의 관경은 3 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 형광램프는 냉음극형광등 또는 외부전극형광등인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 형광램프.

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