KR20060101815A - 액정표시모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상온 이하의 저온 온도 범위에서 사용될 때에도 필요한 휘도를 공급할 수 있는 액정표시모듈에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시모듈은 액정패널; 램프, 램프하우징 및 도광판을 포함하며, 상기 액정패널로 광을 조사하는 백라이트; 및 상기 램프의 외부에 배치되어 램프에서 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 단열재를 포함하여 구성된다.

액정표시모듈, 램프, 단열재, 저온, 고휘도

Description

액정표시모듈{LIQUID CRSYTAL DISPLAY DEVICE MODULE}

도 1은 종래 일반적인 액정표시모듈의 구성을 나타내는 분해사시도.

도 2는 종래 냉음극 형광램프를 포함하는 액정표시모듈에서 주위 온도와 상대 휘도 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시모듈의 단면도.

***본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명***

2, 102: 서포트 메인 14, 114: 하부 커버

18, 118: 램프 하우징 20, 120: 램프

본 발명은 액정표시모듈에 관한 것으로, 특히, 상온 이하의 저온 환경에서 고휘도 표시가 가능한 액정표시모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 평판표시장치(Flat Panel Display)는 발광형 평판표시장치와 수광형 평판표시장치로 분류될 수 있는데, 발광형 평판표시장치에는 평판음극선관, 플라즈마 디스플레이 패널, 전자발광소자, 형광표시장치, 및 발광 다이오드 등이 있으며, 수광형 평판표시장치에는 대표적으로 액정표시모듈이 있다.

액정표시모듈은 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하므로, 배면에 백라이트(backlight)를 설치하여, 어두운 곳에서도 화상을 표현할 수 있게 한 표시장치이다.

액정표시모듈용 백라이트의 일반적인 요구사양은 고휘도, 고효율, 휘도의 균일성, 장수명, 박형, 저중량, 저가격 등으로, 노트북 컴퓨터의 경우 소모전력을 낮추기 위해 고효율의 장수명 램프가 요구되며, 모니터와 텔레비전용의 백라이트는 고휘도가 요구된다.

도 1은 종래 일반적인 액정표시모듈의 구성을 나타내는 분해사시도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 액정표시모듈은 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10)의 측면에 각각 접속된 게이트 구동부(50) 및 데이터 구동부(52)와, 상기 액정패널(10)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트(60)를 포함하여 구성된다.

상기 액정패널(10)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 박막트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 형성된 액정층으로 구성된다.

상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다. 즉, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정층의 액정은 상기 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소별로 빛의 투과율을 조절하여 문자나 화상 을 표시하게 된다.

한편, 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막트랜지스터와 같은 스위칭소자가 화소들에 개별적으로 구비된다.

상기 게이트 구동부(50)와 데이터 구동부(52)는 상기 액정패널(10)과 다양한 형태로 결합되어 액정패널(10)에 형성된 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 주사신호와 화상정보를 공급함으로써, 액정패널(10)의 화소들을 구동시킨다.

백라이트(60)는 광빔을 발생시키는 램프(20)와, 상기 램프(20)를 감싸는 램프 하우징(18)과, 램프(20)에서 발생된 광빔을 액정패널(10) 쪽으로 안내하기 위한 도광판(06)과, 도광판(06)의 저면 및 측면에 설치되어 램프(20)에서 발생된 광빔이 액정패널(10)로 진행하도록 유도하는 반사판(04)을 포함하여 구성된다. 또한, 입사 임계각으로 인하여 도광판(6) 내부에 갇혀 흐르는 광빔을 외부로 출사하기 위하여 그 상부에 빛의 산란 및 반사를 위한 여러가지 패턴의 광학시트(12)가 추가로 부착되거나 새겨질 수 있다.

그리고, 상기 액정패널(10)과 백라이트(60)는 서포트 메인(2)에 의해 감싸지며, 그 감싸진 액정패널(10)과 백라이트(60)의 배면이 하부커버(14)에 의해 지지된다. 하부커버(14)는 서포트 메인(2)의 일측의 저면과 측면을 감싸기 위하여 수직으로 절곡된 평면부와 측면부로 이루어진다. 또한, 탑 케이스(16)가 서포트 메인(2)과 결합하여 액정패널(10)의 가장자리와 하부 커버(14)를 감싸게 되는데, 탑 케이스(16)는 직각으로 절곡된 평면부와 측면부를 가지는 사각띠 형태로 제작되어 서포트 메인(2)과 액정패널(10)을 고정한다.

한편, 상기와 같이 구성되는 종래 액정표시모듈의 백라이트에서 램프는 공기층과 맞닿아 있고, 그 주위에 램프 하우징이 감싸는 형태로 구성되어 있는데, 이러한 이유로 주변 환경이 상온 이하의 저온일 경우, 액정표시모듈을 초기 점등하였을 때 형광 램프 내부의 가스 활성화 시간이 상온에서보다 오래 걸려 고휘도를 나타내기까지의 응답이 지연되며, 또한 충분한 고휘도를 표시하지 못하는 문제점이 있었다.

도 2는 주위 온도에 따른 형광 램프의 상대 휘도 변화를 도시한 그래프로서, 도면에 도시된 바와 같이, 상온(25℃)에서 형광램프의 휘도를 100%로 놓을 때 약 40~50℃ 부근에서 형광램프는 최대 휘도 특성을 나타내었으며, 주변 온도가 0℃ 이하로 내려갈 경우 휘도가 50% 이하로 하락하게 되었다.

실제로 백라이트의 광원이 되는 기존의 형광 램프는 실린더형 유리관 내에 혼합 가스를 주입하고, 전극을 양끝단에 설치한 것으로, 양단부의 전극에 강한 전압이 인가되면, 유리관 내의 가스들이 서로 충돌을 일으켜서 방전하는 원리를 이용한 광원이다. 따라서, 주변 온도에 따라 가스의 분자 운동 에너지가 영향을 받게 되며, 주면 온도가 낮으면 분자 운동 에너지가 낮아져서 정상 방전을 일으키기 어려워진다. 결국, 이 때문에 일반적인 형광 램프를 사용하는 차량용 네비게이터, 텔레비젼 및 미터에 사용되는 중형 액정표시모듈에서는 주변 온도가 영하의 저온이 되면 상온 환경에서 얻을 수 있는 만큼의 휘도를 얻지 못하게 되어, 휘도가 하락하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저온의 온도 범위에서 사용될 때에도 필요한 휘도를 공급할 수 있는 액정표시모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시모듈은 액정패널; 램프, 램프하우징 및 도광판을 포함하며, 상기 액정패널로 광을 조사하는 백라이트; 및 상기 램프의 외부에 배치되어 램프에서 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 단열재를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 램프는 냉음극 형광 램프로 이루어질 수 있다.

상기 단열재는 세라믹 또는 실리콘으로 이루어진 시트 타입의 단열재이며, 상기 램프가 도광판과 대향하는 면을 제외한 면을 감싸며 형성될 수 있다.

그리고, 상기 액정표시모듈은 상기 액정패널 및 백라이트를 지지하는 서포트 메인; 서포트 메인의 일측 저면과 측면을 감싸는 하부 커버; 및 액정패널의 가장자리와 하부 커버를 감싸는 탑 케이스을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 단열재는 상기 램프하우징과 상기 서포트 메인 및 하부 커버의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 액정패널은, 대향 배치되며, 적어도 한 편에 전계를 발생시키는 전극을 갖는 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 어레이(thin film transistor array) 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되는 박막트랜지스터; 상기 컬러필터 기판상에 형성되는 컬러필터층; 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 액정표시모듈은 백라이트 용 형광 램프의 유리관 주변에 단열재를 구비하여, 광을 생성하는 과정에서 발생한 열이 외부로 방열되는 것을 최대한 억제하여, 램프 자체를 가열하는 데 효율적으로 이용함으로써, 저온의 사용 환경에서도 디스플레이의 휘도 저하가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시모듈을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일시시예에 따른 액정표시모듈의 구성을 나타낸 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 액정표시모듈은 서포트 메인(support main)(102)과, 서포트 메인(102)의 내부에 적층되어 상기 서포트 메인(102)에 의해 감싸지는 백라이트(160) 및 액정패널(110)과, 서포트 메인(102)의 일측 저면과 측면을 감싸는 하부 커버(bottom cover)(114)와, 액정패널(110)의 가장자리와 하부 커버(114)를 감싸는 탑 케이스(top case)(116)를 구비한다. 또한, 상기 백라이트(160)의 광원 램프(120)로부터 방출된 열에너지의 손실을 최소화하기 위해 상기 서포트 메인(102)의 내측으로 단열재(170)를 포함하여 구성된다.

서포트 메인(102)은 그 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형되며, 내부 최저층에는 반사판(104), 도광판(106), 확산시트 및 프리즘시트를 포함하는 광학시트(112)와 램프하우징(118)을 포함한 백라이트가 장착되고, 그 위에 상, 하부 편광판(122, 124)이 각각 부착된 액정패널(110)이 적층된다.

액정 패널(110)은 서로 대향하면서 일정한 셀 갭을 유지한 채 합착되어 있는 박막트랜지스터 어레이 기판(110b) 및 컬러필터 기판(110a)과, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(110b) 및 컬러필터 기판(110a)의 이격 공간 내에 충진된 액정층(미도시)으로 구성된다.

그리고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(110b)에는 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수의 화소가 형성되며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터와 같은 구동소자가 형성된다. 컬러필터 기판(110a)에는 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(110b)에 형성되는 게이트라인, 데이터라인 및 박막트랜지스터 영역의 상부로 빛의 누설(light leakage)이 발생하는 것을 방지하기 위한 광차단 영역을 발생시키는 블랙매트릭스와, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성된다. 또한, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(110b) 및 컬러필터 기판(110a)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되며, 액정층의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포된다. 이때, 액정 패널은 공통전극과 화소전극이 모두 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 횡전계 모드 액정패널일 수도 있다.

그리고, 백라이트는 광빔을 발생시키는 램프(120)와, 상기 램프(120)가 장착된 'ㄷ'자형의 램프하우징(118)과, 상기 램프(120)로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하며, 상기 면광원을 액정패널(110)쪽으로 안내하기 위해 두께가 점점 얇아지는 쐐기형 구조의 도광판(106)과, 상기 도광판(106) 상부에 부착되어 액정패널(110) 쪽으로 입사되는 광효율을 높이기 위한 광학시트들(112)과, 도광판(106)의 배면 및 측면에 부착되어 도광판(106)의 후면으로 방출되는 광을 액정패널(110)로 반사시키기 위한 반사판(104)을 포함한다.

일반적으로, 램프 하우징(118)은 금속 재질로 형성되어, 램프(120)의 광효율을 높이도록 구성된다. 또한, 'ㄷ'자 벤딩형태로 구부러지게 형성되어, 램프하우징(118)의 'ㄷ'밴딩 내부로 도광판(106)이 삽입된다.

한편, 상기 램프하우징(118)은 도면에 도시된 바와 같이 반사판(104)의 일부가'ㄷ'자 형태로 연장되어 형성될 수도 있고, 램프하우징(118)과 반사판(104)이 분리되어 형성될 수도 있다.

도광판(106)은 투명한 광학용 수지, 주로 아크릴이라고 부르는 PMMA수지를 이용하여 형성할 수 있으며, 사출성형에 의해 제조되는데, 상기 램프(120)에서 발생된 빛은 도광판(106)의 측면으로 입사하게 되어, 광학시트(112)들을 경유하여 액정패널(110)로 출사되어 화상을 구현하게 된다.

실질적으로 도광판에서는 산란된 광빔이 일정한 방향성을 갖지 못하고 여러 각도로 난반사되어 외부로 출사되므로, 산란된 빛을 면 전체에 고르게 확산시키기 위하여 확산시트를 도광판 위에 장착하고, 또한 여러각도로 분산되어 나오는 광선을 면에 수직한 정면 방향으로 모아주기 위하여 프리즘시트를 도광판 위에 장착하여 정면에서 바라보는 면휘도를 향상시킨다. 그러나, 프리즘시트들의 가격이 고가이므로, 도광판 상부표면에 직접 미세 프리즘 요철을 형성한 프리즘 도광판을 사용할 수도 있다.

한편, 상기 백라이트의 광원인 램프는 냉음극 형광 램프(Cold Cathod Fluorescent Lamp, CCFL)로 구성할 수 있는데, 형광 램프는 그것이 사용되는 온도 에 의해 영향을 받는다는 단점이 있다.

실질적으로 형광 램프는 유리관 내에 아르곤 가스 등의 혼합 가스를 주입하고, 전극을 양끝단에 설치한 것으로, 양단부의 전극에 강한 전압이 인가되면, 유리관 내의 가스들이 서로 충돌을 일으켜서 방전하는 원리를 이용한 광원이다. 이러한 이유로 인해, 램프를 사용하는 주변의 온도가 낮으면 분자 운동 에너지가 낮아져서 정상 방전을 일으키기 어려워지게 되고, 결국, 저온에서 충분한 휘도를 나타내지 못하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 액정표시모듈은 광원 램프(120)의 외부, 일례로 램프하우징(120)과 서포트 메인(102)의 사이 및 램프하우징(120)과 하부 커버(114)의 사이를 연결하는 영역에 시트 타입의 단열재(170)를 삽입 배치함으로써, 램프 구동시 자체 내에서 발생되는 열량의 손실을 최소화하고, 열에너지를 다시 램프(120)의 휘도 상승에 이용한다.

일반적인 램프하우징은 반사층과 같은 시트이거나 프레스물이어서 램프에서 발생되는 열이 잘 방열되는 구조를 가지고 있다. 이러한 경우 주변 온도가 저온인 상황에서는 램프 주위의 온도와 외부의 온도 차이가 더욱 커져서 램프에서 발생되는 열이 더욱 잘 방열되게 된다. 따라서 램프 주위 온도가 계속 저온 상태로 유지되고, 결과적으로 휘도는 하락하게 된다.

따라서, 본 발명의 액정표시모듈은 램프의 외부에 방열 차폐용 단열재(170)를 형성함으로써, 램프(120)에서 발생되는 열이 주위의 기구 구조물 등으로의 전도 등으로 외부로 방열되는 것을 방지하고, 형광 램프로부터 방출된 열에너지가 다시 형광램프 자체를 가열하는 데에 이용되도록 한다.

상기 단열재(170)는 램프(120)가 도광판(106)을 대향하는 면을 제외한 주위에서 상기 램프(120)를 감싸는 형상으로 램프(120)의 길이 전체에 걸쳐 개재된다. 도면에 도시된 위치는 하나의 예를 나타낸 것으로, 시트 타입의 단열재(170)가 램프 하우징(118)과 서포트 메인(102)의 사이 및 램프 하우징(118)과 하부 커버(114)의 사이 영역에 걸쳐 배치된 예를 도시하고 있다.

이와 같은 방법은 램프 구동시 필연적으로 발생하는 열에너지를 다시 램프 자체를 데워주는 데 이용하는 방식으로, 램프에서 발생하는 열을 램프 주변의 공기 온도를 상승시키는데 사용하고, 이를 통해, 램프의 유리관에서 가스의 분자 운동 에너지를 상승시킴으로써, 저온에서의 휘도가 개선되게 한다. 또한, 액정표시모듈의 초기 점등 시에도 형광 램프 내부의 가스 활성화 시간이 종래보다 더욱 짧아져 의도하는 휘도를 신속히 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 액정표시 모듈은 램프 구동시 필연적으로 발생하는 열을 다시 램프 자체를 데워주는 데 이용하는 방식이므로, 램프의 표면 온도를 증가시키기 위해 별도의 발열체를 설치할 필요가 없으며, 저온에서의 휘도 상승을 개선하기 위해, 점등 개시 동안 램프에 공급되는 전류를 증가시켜야하는 위험을 감수할 필요가 없다.

한편, 본 발명에 따른 단열재를 구성하기 위한 재질로는 시트 타입으로의 성형이 가능한 세라믹이나 실리콘 등이 있으며, 그 외 단열 기능을 갖는 시트 타입의 물질을 어떠한 것이라도 적용 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시모듈은 상온 이하의 저온에서 백라이트의 불충분한 휘도 문제를 해결할 수 있고, 저온에서도 우수한 휘도 응답 속도를 얻어, 디스플레이의 표시 특성을 향상시킨다. 또한, 본 발명의 백라이트는 별도의 발열체가 사용되지 않기 때문에 안정성, 소비 전력 감소 면에서도 유리하다.

Claims (7)

1. 액정패널;

   램프, 램프하우징 및 도광판을 포함하며, 상기 액정패널로 광을 조사하는 백라이트; 및

   상기 램프의 외부에 배치되어 램프에서 발생되는 열이 내부로 방출되는 것을 차단하는 단열재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 냉음극 형광램프임을 특징으로 하는 액정표시모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단열재는 세라믹 또는 실리콘으로 이루어진 단열 시트임을 특징으로 하는 액정표시모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 단열재는 상기 램프가 도광판과 대향하는 면을 제외한 면을 감싸며 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 액정표시모듈은,

   상기 액정패널 및 백라이트를 지지하는 서포트 메인;

   서포트 메인의 일측 저면과 측면을 감싸는 하부 커버; 및

   액정패널의 가장자리와 하부 커버를 감싸는 탑 케이스을 추가로 포함함을 특징으로 하는 액정표시모듈.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단열재는 상기 램프하우징과 상기 서포트 메인 및 하부 커버의 사이에 배치됨을 특징으로 하는 액정표시모듈.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 액정패널은,

   대향 배치되며, 적어도 한 편에 전계를 발생시키는 전극을 갖는 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 어레이(thin film transistor array) 기판;

   상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

   상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되는 박막트랜지스터;

   상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 컬러필터층; 및

   상기 한 쌍의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시모듈.

Images