KR20060125289A - 백라이트 장치에 사용되는 광원 - Google Patents

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KR20060125289A
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Abstract

본 발명은 백라이트 장치에 사용되는 광원에 관한 것이다. 본 발명의 광원은 백라이트 장치에 사용되는 광원에 있어서, 유리관의 내벽에는 형광체가 도포되어 있고, 외벽에는 다수의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 광원은 광원의 유리관의 외벽에 다수의 돌출부를 형성하여 광원에서 발생되는 빛이 도광판으로 입사되는 효율을 향상시킬 수 있다.
백라이트 장치, 광원, 돌출부

Description

백라이트 장치에 사용되는 광원{A LIGHT SOURCE EMPLOYED IN BACKLIGHT UNIT}
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 4a는 도 3의 백라이트 장치의 CCFL을 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 CCFL을 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 CCFL의 유리관 구조를 도시한 측면도들이다.
본 발명은 백라이트 장치에 사용되는 광원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 소자의 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 장치에 사용되는 광원에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display device, 이하 "LCD 소자"라 함)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
상기 LCD 소자는 이와 같이 각종 정보의 표시 소자이면서도 자체 발광원이 없기 때문에, 그 후면에 광원을 두어 상기 LCD 소자의 화면 전체를 균일하게 밝혀주는 별도의 장치가 필요한데, 이 때 빛을 제공해 주는 장치가 백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함)이다.
BLU는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp,이하 "CCFL"이라 함)의 설치 방법에 따라 램프가 액정패널의 아래에 위치하는 직하방식과 램프가 도광판의 측면에 위치하는 에지-라이트 방식(edge-light method)이 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, BLU(100)는 에지-라이트 방식(edge-light method)으로 구동되며, 광원부(110), 도광판(120), 반사 시트(130) 및 광학필름(140)을 포함한다.
광원부(110)는 하나 이상의 CCFL(112) 및 광원 반사판(114)을 포함한다.
CCFL(112)은 소정 파장을 가지는 빛을 발생시킨다.
광원 반사판(114)은 CCFL(112)로부터 발생된 광을 도광판(120) 측으로 반사시켜 도광판(120)으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
CCFL(112)에 의해 발생된 빛은 광원 반사판(114) 및 반사 시트(130)에 의해 반사되며, 그런 후 반사된 빛은 도광판(120) 전체에 걸쳐서 균일하게 확산된다.
광학필름(140)은 확산판(142), 프리즘 시트(144) 및 보호 시트(146)를 포함한다.
도광판(120) 내에 균일하게 확산된 빛은 확산판(142)을 통과한다. 확산판(142)은 도광판(120)을 통과한 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산판(142)을 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 프리즘 시트(144)가 사용된다. 프리즘 시트(144)는 확산판(142)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
보호 시트(146)는 프리즘 시트(144) 위에 위치하여 프리즘 시트(144)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(144)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
한편, CCFL(112)은 유리관 내에 전극이 설치되어 있다. 이 전극에서 생성된 전자를 이용하여 빛을 발생시킨다.
이 때, CCFL(112)에서 발생된 빛 중 일부는 직접 도광판(120)으로 입사하고, 다른 일부는 광원 반사판(114)에서 반사된 후 도광판(120)으로 입사한다.
이와 같이, CCFL(112)에서 발생된 빛 중 도광판(120)으로 입사하는 빛의 양을 증가시키기 위하여 광원 반사판(114)을 별도로 설치하고 있다.
그러나, 광원 반사판(114)만으로는 CCFL(112)에서 발생된 빛을 도광판(120)으로 입사시키는데 한계가 있다.
이에 따라, BLU(100)에서 LCD 소자에 공급하는 빛의 휘도가 낮고, LCD 소자의 휘도도 향상되기 어려웠다.
그러므로, 광원 자체의 구조를 변경하여 도광판에 입사되는 빛의 효율을 향상시키는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 광원의 구조를 개선하여 액정 표시 소자의 휘도를 향상시키기 위한 백라이트 장치에 사용되는 광원을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 광원의 유리관의 외벽에 다수의 돌출부를 형성하여 광원에서 발생되는 빛이 도광판으로 입사되는 효율을 향상시키기 위한 백라이트 장치에 사용되는 광원을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 광원은 백라이트 장치에 사용되는 광원에 있어서, 유리관의 내벽에는 형광체가 도포되어 있고, 외벽에는 다수의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 장치에 사용되는 광원은 광원의 유리관의 외벽에 다수의 돌출부를 형성하여 광원에서 발생되는 빛이 도광판으로 입사되는 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되 는 광원의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 사용하는 액정 표시 소자를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2을 참조하면, 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display Device, 이하 "LCD 소자"라 함)는 액정 표시 패널(LCD 패널, 200) 및 백라이트 장치(202)를 포함한다.
LCD 패널(200)은 하부 편광필름(204), 상부 편광필름(206), 하부 유리기판(208), 상부 유리기판(210), 칼라필터(212), 블랙매트릭스(214), 화소전극(216), 공통전극(218), 액정층(220) 및 TFT 어레이(222)를 포함한다.
칼라필터(212)는 레드, 그린 및 블루에 해당하는 칼라필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
TFT 어레이(222)는 스위칭 소자로서 화소전극(216)을 스위칭한다.
공통전극(218) 및 화소전극(216)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(220)의 분자들을 배열한다.
액정층(220)은 소정 분자들로 이루어져 있고, 상기 분자들이 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이의 전압차에 상응하여 배열된다.
그 결과, 이하의 백라이트 장치(202)로부터 제공되는 빛이 액정층(220)의 분자 배열에 상응하여 칼라필터(212)에 입사된다.
백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함, 202)는 LCD 패널(200)의 하부에 위치하며, LCD 패널(200)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
도 3을 참조하면, BLU(202)는 광원부(300), 도광판(310), 반사 시트(320) 및 광학필름(Optical film, 330)을 포함한다.
광원부(300)는 BLU(202)의 측면에 위치하며, 하나 이상의 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함, 302) 및 광원 반사판(304)을 포함한다.
CCFL(302)은 매우 밝은 백색광을 제공하며 열을 발산하지 않는 램프이다.
CCFL(302)의 외벽에는 다수의 돌출부가 형성되어 있다. 이는 CCFL(302)에서 발생한 빛 중 도광판(310)으로 입사하는 빛의 양을 증가시키기 위함이다. CCFL(302)의 구조에 대해서는 후술한다.
광원 반사판(304)은 CCFL(302)을 감싸며, CCFL(302)에서 나온 빛이 도광판(310)의 측면으로 입사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 광원 반사판(304)은 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
반사 시트(320)는 도광판(310)의 하부에 위치하여 CCFL(302)로부터 오는 빛을 도광판(310)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다. 반사율을 높이기 위해 알루미늄 등으로 구성된 기본 재질 위에 은(Ag)을 코팅하고, 열 발생시 변형되는 것을 방지하기 위해 티타늄 코팅을 하기도 한다.
도광판(310)은 측면으로 빛이 입사된 후 임계각 이상에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계된다. CCFL(302)은 BLU(202)의 측면에 위치하기 때문에, CCFL(302) 에서 발생된 빛이 BLU(202) 전면에 걸쳐 균일하게 투과되지 않고 가장자리에 집중된다. 따라서, 빛을 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(310)이 필요하다. 도광판(310)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate, 이하 "PMMA"라 함)와 같은 투명 아크릴 수지로 구성된다. 상기 PMMA는 강도가 높아 깨지거나 변형이 적으며, 가볍고, 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.
또한 도광판(310)은 빛을 LCD 패널(200) 방향으로 진행시킨다.
광학필름(330)은 확산판(332), 프리즘 시트(334) 및 보호 시트(336)를 포함한다.
확산판(332)은 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산 또는 집광시킨다.
상세하게는, 확산판(332)은 도광판(310)으로부터 진행되는 빛과 도광판(310)의 법선이 이루는 각에 따라 도광판(310)으로부터 진행되는 빛을 확산 또는 집광시킨다.
프리즘 시트(334)는 확산판(332)에 의해 확산 또는 집광된 빛 중 일부를 보호 시트(336) 방향으로 집광시키고, 나머지 빛을 반사 액정들을 이용하여 도광판(310) 방향으로 반사시킨다. 이에 따라, 프리즘 시트(334)를 통과하는 빛은 대부분 LCD 패널(200)의 평면에 대하여 수직으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖는다.
보호 시트(336)는 프리즘 시트(334) 위에 위치하여 프리즘 시트(334)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(334)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
이하, LCD 소자의 발광 동작을 상술하겠다.
도 2를 다시 참조하면, BLU(202)는 백색광인 평면광을 LCD 패널(200)에 제공한다.
이어서, TFT 어레이(222)가 화소전극(216)을 스위칭한다.
계속하여, 화소전극(216)과 공통전극(218) 사이에 소정 전압차가 인가되고, 그 결과 액정층(220)이 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터에 각기 상응하여 배열된다.
이 경우, BLU(202)로부터 제공된 평면광은 액정층(220)을 통과하면서 광량이 조절되고, 광량이 조절된 평면광이 칼라필터(212)에 제공된다.
그 결과, 칼라필터(212)는 소정 계조를 가지고 이미지를 구현한다.
상세하게는, 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터가 한 개의 픽셀을 형성하며, 상기 픽셀은 상기 레드 칼라필터, 그린 칼라필터 및 블루 칼라필터를 통과한 빛의 조합에 의해 소정 이미지를 구현한다.
이하, BLU(202)에 사용되는 CCFL(302)의 구조를 상술한다.
도 4a는 도 3의 백라이트 장치의 CCFL을 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 CCFL을 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, CCFL(302)은 유리관(400), 비드(420), 리드 와이어(410), 내부전극(430) 및 전원(440)을 포함한다.
CCFL(302)은 유리관(400) 내에 수은과 불환성 가스가 채워진다. 유리관(400) 내벽에는 형광체가 도포되어 있다. 유리관(400) 외벽에는 다수의 돌출부(510, 520, 530 또는 540)가 형성되어 있다.
유리관(400)의 양단부에는 유리관의 내부와 외부를 차단하여 유리관(400)을 밀봉하는 비드(420)가 부착된다. 비드(420)의 내부에는 리드 와이어(410)가 관통 삽입된다.
리드 와이어(410)의 일단은 유리관(400)의 외부로 돌출되고, 타단은 유리관(400)의 내부로 돌출되게 삽입되어 있다.
그리고, 유리관(400)의 내부로 돌출된 리드 와이어(410)에는 전자 방출을 위한 내부전극(430)이 설치되어 있다.
전원(440)은 리드 와이어(410)를 통하여 공급되어 CCFL(302)을 점등시킨다.
이와 같이 구성된 CCFL(302)의 내부전극(430)에 전계를 가하면 전자가 생성된다. 더욱 높은 전계를 가할수록 전자는 유리관(400) 내에서 가속한다. 가속된 전자는 유리관(400) 내의 수은 원자를 이온화시키고, 이온화된 수은 원자는 약 254nm 파장의 자외선을 방출하게 되므로 빛이 발생된다.
발생된 빛은 유리관(400) 외벽에 형성된 돌출부(510, 520, 530 또는 540)를 거쳐 CCFL(302)의 외부로 나간다.
이 때, 빛이 돌출부(510, 520, 530 또는 540)에 부딪히면서 빛의 진행방향이 다양한 각도로 변경된다. 이에 따라, 광원 반사판(304) 방향으로 진행하던 빛이 돌출부(510, 520, 530 또는 540)를 거치면서 진로가 변경되어 도광판(310)의 측면으로 진행할 수 있다.
즉, 발생된 빛 중 도광판(310)의 측면으로 입사하는 빛의 양이 증가하게 된다. 도광판(310)으로 직접 입사하지 못한 빛은 광원 반사판(304)에서 반사된 후 도 광판(310)으로 입사한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 백라이트 장치에 사용되는 CCFL의 유리관 구조를 도시한 측면도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4a의 유리관의 A 영역을 평평하게 펼친것을 확대하여 도시한 측면도들이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리관(400a)은 이등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(510)로 구성된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 매끄러운 밑면(500) 위에 이등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(510)가 반복적으로 형성되어 있다. 돌출부(510)에 있어서 양 밑각(a, b)의 크기는 동일하다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리관(400b)은 부등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(520)로 구성된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 매끄러운 밑면(500) 위에 부등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(520)가 반복적으로 형성되어 있다. 부등변 삼각 기둥 모양의 돌출부(520)는 양 밑각(c, d)이 서로 다른 각을 갖도록 하는 구조의 패턴을 의미한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 유리관(400c)은 볼록한 반원형 모양의 돌출부(530)로 구성된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 매끄러운 밑면(500) 위에 반원형 모양의 돌출부(530)가 반복적으로 형성되어 있다. 돌출부(530)는 위로 볼록한 구조의 반원형을 이룬다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 유리관(400d)은 오목한 반원형 모양의 돌출부(540)로 구성된다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 매끄러운 밑면(500) 위에 반원형 모양의 돌출부(540)가 반복적으로 형성되어 있다. 돌출부(540)는 아래로 오목한 구조의 반원형을 이룬다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 광원은 광원의 구조를 개선하여 액정 표시 소자의 휘도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 백라이트 장치에 사용되는 광원은 광원의 유리관의 외벽에 다수의 돌출부를 형성하여 광원에서 발생되는 빛이 도광판으로 입사되는 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 백라이트 장치에 사용되는 광원에 있어서,
    유리관의 내벽에는 형광체가 도포되어 있고, 외벽에는 다수의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 광원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 양 밑각의 크기가 같은 이등변 삼각 기둥형인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 광원.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 양 밑각의 크기가 서로 다른 부등변 삼각 기둥형인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 광원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 볼록한 반원형인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용되는 광원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는, 오목한 반원형인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치에 사용 되는 광원.
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