KR20080047234A - 타일형 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

복수의 단위 면광원 장치가 상호 인접하여 결합되며, 면광원 장치의 결합 부위에는 광 경로 변환 수단이 설치되어 있는 타일형 면광원 장치를 제공한다. 상기 면광원 장치는 복수의 방전 채널을 포함할 수 있으며, 상기 방전 채널은 상기 결합 부위와 평행 또는 수직적으로 배치된다. 상기 광 경로 변환 수단으로는 도광판, 반사판, 프리즘 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면 확산판 등의 부가적인 광학시트 없이도 면광원 장치의 결합 부위에서의 암부 발생을 효과적으로 배제시킬 수 있다. 또한, 면광원 장치의 구조를 변경하여 확대시키지 않고도 기존의 면광원 장치를 결합함으로써 대면적 면광원 장치 및 백라이트를 구현할 수 있다.

타일형 면광원, 대화면 백라이트, 암부, 휘도

Description

타일형 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛{TILED SURFACE LIGHT SOURCE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}

도 1은 냉음극형 형광램프를 포함하는 직하형 백라이트를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 I-I 선 단면도.

도 3은 복수의 방전 채널을 포함하는 평판형 형광램프를 도시한 평면도.

도 4는 도 3의 II-II 선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치의 일실시예를 도시한 평면도.

도 6은 도 5의 면광원 장치의 결합 부위를 도시한 단면도.

도 7은 도 5의 면광원 장치의 결합 부위를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타일형 면광원 장치를 도시한 단면도.

도 9는 도 8의 면광원 장치를 국부적으로 도시한 사시도.

도 10은 도 8의 면광원 장치를 국부적으로 도시한 측면도.

도 11은 복합 구조의 광 경로 변환 수단을 도시한 사시도.

도 12는 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치의 다른 실시예를 도시한 평면도.

도 13은 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치의 발광 모습을 보인 사진.

도 14는 본 발명의 타일형 면광원 장치의 결합 부위를 보인 사진.

도 15는 확산판을 이용한 타일형 면광원 장치의 발광 모습을 보인 사진.

도 16은 본 발명의 타일형 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 보인 전개 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

200:타일형 면광원 장치 210:프레임

220:방전 채널 230:격벽부

240:전극부 250:방전 공간

260:반사판

본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 단위 면광원 장치를 결합하여 대면적으로 형성한 타일형 면광원 장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

정보화시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이 분야가 급속도로 발전해 왔고, 근래에 들어 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 박막트랜지스터 액정표시장치가 개발됨에 따라 기존의 음극선관을 대체하고 있다.

액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 수광형 소자이므로 별도의 광 원(光源)으로서 백라이트가 필요하다. 최근 액정표시장치가 슬림화 및 대면적화되고 있는데, 대면적 액정표시장치에는 일반적으로 고휘도의 직하형 백라이트 어셈블리(direct type backlight assembly)가 구비된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 일반적인 대면적 액정표시장치용 직하형 백라이트(10)는 앞면이 개방된 박스형상의 하부 플레이트(20)와, 하부 플레이트 내면에 배치된 반사판(30)과, 반사판 전면에 나란하게 배열되는 복수의 냉음극 형광램프(40)와, 확산판(50)을 포함한다. 다수의 냉음극 형광램프(40)는 그 양단을 가로질러 하부 플레이트에 고정되는 한 쌍의 사이드서포터(45)에 의해 고정되며, 확산판(50)은 그 가장자리를 테두리하여 하부 플레이트(20)로 결합되는 사이드패널(55)에 의해 고정된다.

냉음극 형광램프(40)는 전자 충돌에 의한 이온 방출을 통해서 발광하므로 전력소모 및 발열량이 적으면서도 수명이 길고 고품위의 빛을 얻을 수 있다. 그러나 각각의 램프에 대하여 개별적으로 인버터가 필요하며, 백라이트의 크기를 향상시키기 위해서는 개별 램프의 길이를 연장시키고 램프의 수를 증가시켜야 한다. 또한, 복수의 램프를 포함하는 직하형 백라이트는 위치에 따른 온도 구배가 발생되기 쉬워 휘도 균일도가 저하되는 문제가 있다.

한편, 최근에는 하나의 광원 몸체에 복수의 방전 채널을 형성하고 외부 전극에 의하여 방전 채널 내부에 봉입된 가스를 방전시켜 빛을 방출시키는 평판형 형광램프가 제안되고 있다. 도 3 및 4를 참조하면, 광원 몸체(110)는 예를 들어 상부 기판(110a)과 하부 기판(110b)에 의하여 형성될 수 있으며, 복수의 방전 채널(120) 과 이를 구획하는 격벽부(130)를 포함한다. 방전 채널의 양단으로 광원 몸체 표면에 형성된 전극부(140)는 방전 채널에 전압을 인가하여 채널 내부의 가스를 방전시킨다.

평판형 형광램프는 개별 관형 램프가 아닌 하나의 몸체에 복수의 발광부(즉 방전 채널)를 형성하고 단일의 인버터를 사용할 수 있다는 점에서 유리하며, 대량 생산이 용이하고 휘도 및 휘도 균일도가 우수하다. 그러나, 대형 백라이트에 적용하기 위해서는 방전 채널의 길이를 연장시켜야 하는데 방전 채널의 길이가 커질수록 방전에 필요한 인가 전압 또한 상승하여 전력 소모가 많아지고 제조상의 어려움이 커진다.

한편, 복수의 냉음극 형광램프를 이용하는 직하형 면광원 장치나 평판형 형광램프는 발광영역 및 비발광 영역 사이의 휘도 차이를 균일하게 하기 위해 확산판을 이용한다. 확산판과 램프 사이에는 일정한 거리가 요구되며, 이러한 확산판의 이용이 따라 백라이트의 박형화가 제한되고 따라서 액정표시장치의 박형화에 장애요인이 되고 있다.

백라이트의 대형화를 위해서는 개별 램프 또는 방전 채널의 길이를 확장함에 따른 방전 개시전압의 상승 및 높은 소비전력이 요구되는 문제점이 있고, 과도하게 길이가 연장된 램프 또는 방전 채널은 관전압의 상승으로 원활한 방전이 어렵고 구동부의 부하가 증가된다.

이러한 문제점들을 감안할 때, 대형 액정표시장치에 적합한 대형 백라이트의 새로운 개발이 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 대형 면광원 장치 및 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방전 개시전압이나 소비전력을 과도하게 상승시키지 않으면서도 높은 휘도 및 발광 효율을 갖는 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조적으로 단순하면서도 대면적화에 유리한 새로운 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 복수의 단위 면광원 장치가 상호 인접하여 결합되며, 면광원 장치의 결합 부위에는 광 경로 변환 수단이 설치되어 있는 타일형 면광원 장치를 제공한다.

상기 면광원 장치로는 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 평판형 형광램프(flat fluorescent lamp)를 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 방전 채널은 상기 결합 부위와 평행하게 또는 수직적으로 배치된다. 또한, 본 발명에 있어서 방전 채널이 구획되지 않고 내부에 하나의 열린 방전 공간을 포함하는 평판형 면광원 장치를 사용할 수도 있다.

상기 광 경로 변환 수단으로는 도광판, 반사판, 프리즘 등을 사용할 수 있으며, 그 크기 및 폭 높이 등의 구체적인 구조는 인접하여 결합되는 면광원 장치의 구조에 따라 변화될 수 있다.

상기 면광원 장치로는 복수의 관형 형광램프를 포함하는 면광원 장치를 이용할 수 있으며, 이 경우 상기 관형 형광램프는 냉음극형 형광램프나 외부 전극형 형 광램프가 이용될 수 있다.

본 발명은 또한, 복수의 단위 면광원 장치가 상호 인접하여 결합되며, 면광원 장치의 결합 부위에는 광 경로 변환 수단이 설치되어 있는 타일형 면광원 장치와; 상기 면광원 장치를 수납하는 케이스, 및 상기 면광원 장치에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명에 따른 타일형 면광원 구조는 복수의 면광원을 타일처럼 상하 좌우로 연결하여 원하는 크기의 면광원을 용이하게 제작할 수 있으며, 이를 포함하는 백라이트 유닛은 대형 액정 디스플레이 및 기타 조명용 광원으로 활용될 수 있다.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치(200)를 보인 평면도이다. 도 5에는 설명의 편의상 예시적으로 세 개의 단위 면광원 장치(200a, 200b, 200c)가 수평적으로 결합된 구조를 도시하였으나 이와 다르게 더 많은 단위 면광원 장치가 수평적으로 또는 수직적으로 결합될 수 있을 것이다.

각각의 단위 면광원 장치(200a, 200b, 200c)는 복수의 방전 채널(220)을 포함한다. 이 방전 채널(220)은 격벽부(230)에 의하여 구획되며, 방전 채널의 양단에는 전극부(240)가 형성되어 있다. 방전 채널 내부에는 방전 가스가 봉입되며, 방전 채널 내면에는 형광층(미도시)이 형성된다.

각각의 단위 면광원 장치(200a, 200b, 200c)는 예를 들어 상부 기판과 하부 기판에 의하여 내부에 방전 공간을 포함하도록 결합될 수 있을 것이다. 이 경우, 상기 격벽부(230)는 예를 들어 상부 기판 또는 하부 기판에 일체적으로 성형될 수 있으며, 이와 달리 상부 기판과 하부 기판 사이에 삽입되는 별도의 구조물일 수 있다.

상호 결합된 면광원 장치(200a, 200b, 200c)는 하나의 프레임(210)에 의하여 지지될 수 있다.

단위 면광원 장치가 결합되는 부위(A 부분)는 방전 채널이 없으므로 암부로 작용하며, 전체적인 타일형 면광원 장치의 휘도 및 휘도 균일도를 저해하는 요인이 된다. 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 타일형 면광원 장치의 결합 부위에 광 경로 변환 수단을 배치하여 암부 발생을 방지하며 휘도를 균일하게 유지한다.

본 발명에 있어서, 광 경로 변환 수단이 적절히 배치되기 위해서는 방전 채널의 형태 및 배치 구조가 매우 중요하다. 도 5에 도시한 실시예에 있어서, 각각의 단위 면광원 장치의 방전 채널(220)은 수직적으로 형성되어 있고, 이 방전 채널(220)의 길이 방향과 평행하게 단위 면광원 장치들이 결합되어 있는 것을 볼 수 있다. 따라서, 면광원 장치의 결합 부위(A 부분)와 방전 채널(220)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다.

이와 같이 방전 채널에 평행하게 면광원 장치를 결합한 구조는 광 경로 변환 수단을 부가적으로 배치하기 용이하며, 면광원 장치의 결합 부위의 암부 개선에도 유리하다. 또한, 방전 채널을 좌우로 길게 연장시키지 않더라도 대면적 백라이트를 구현할 수 있다. 한편, 방전 채널의 양단으로 전극부(240)가 형성되어 있어 상하 방향의 암부 개선에도 유리하다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 타일형 면광원 장치의 결합 부위를 확대 한 단면도이다. 제1면광원 장치(200a)와 제2면광원 장치(200b)는 각각 위로 돌출된 방전 채널(220)과 이 방전 채널을 구획하는 격벽부(230)를 포함한다. 방전 채널(220)은 단면이 원형, 타원형 등의 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 면광원 장치 간의 결합 부위(A 부분)는 방전 공간(250)이 없기 때문에 자체적으로 빛을 방출하지 못하며, 암부로 작용할 수 밖에 없다. 본 실시예에서는 광 경로 변환 수단으로서 반사판(260)을 결합 부위에 설치하여 방전 채널의 곡면을 통해 측면으로 방출되는 빛이 상부로 경로가 변환되도록 한다. 그 결과, 면광원 장치의 결합 부위에서도 암부가 없어지고 빛이 방출되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 반사판(260)은 반사면이 평면일 수도 있고 곡면으로 형성할 수도 있다. 바람직하게는 반사판(260)의 높이가 방전 채널(220) 보다 크게 형성하는 것이 암부 발생 억제에 효과적이다.

도 7은 또 다른 광 경로 변환 수단으로서 면광원 장치의 결합 부위(A 부분)에 도광판(265)을 설치한 실시예를 도시한다. 이 경우 방전 채널(220)의 측면에서 방출되는 빛이 도광판을 통해 경로가 변환되어 상부로 방사된다. 방전 채널 측면에서 방출되는 빛이 도광판에 입사하기 용이하도록 도광판의 측면은 경사면으로 형성된다. 또한, 도광판 내부에서 빛의 경로 변환이 더욱 용이하도록 도광판 내부에 예를 들어 프리즘 패턴이 형성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 경로 변환 수단을 도시한 것으로서, 상호 인접하는 면광원 장치(200a, 200b) 사이의 결합 부위(A 부분)에 프리즘 형태의 반사판(270)이 배치되어 있다. 이 반사판(270)은 도 9 및 도 10에서 보다 명확히 알 수 있는 바와 같이 산(270a)과 골(270b)이 반복되는 삼각 형태의 구조가 반복적으로 형성되어 있다. 상기 산(270a)과 골(270b)의 방향은 결합되는 면광원 장치의 방전 채널(220)의 길이 방향에 대하여 수직적 형성되는 것이 암부 제거에 더욱 바람직하나, 방전 채널의 길이 방향에 대해서 평행하게 형성되는 것을 배제하지는 않는다.

상기 반사판(270)은 방전 채널(220) 보다 높거나 낮게 형성될 수도 있고, 하면에 다른 광학 요소를 더 배치하여 타일형 면광원 장치의 휘도 균일도를 더욱 개선시킬 수도 있다. 도 11은 반사판(270) 하면에 앞서 도 7의 실시예에서 설명한 바 있는 도광판(265)이 배치된 예를 보인 것이다. 이와 같은 복합적인 광 경로 변환 수단은 인접하는 면광원 장치의 결합 부위의 암부 발생을 더욱 효과적으로 배제시킬 수 있을 것이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예로서 다수의 관형 형광램프를 포함하는 면광원 장치(300a, 300b)가 결합된 타일형 면광원 장치(300)를 도시한 평면도이다.

각각의 면광원 장치(300a, 300b)는 복수의 관형 형광램프(320)는 소정 간격으로 병렬적으로 배치되어 있으며, 관령 형광램프의 일단이 서로 마주보도록 두 면광원 장치(300a, 300b)가 인접하여 결합되어 있고, 하나의 프레임(310)에 의하여 구조적으로 지지되어 있다. 면광원 장치의 결합 부위(A 부분)에는 앞선 실시예에서 제시한 바와 같이 반사판 등의 광 경로 변환 수단(350)이 배치된다. 이 광 경로 변환 수단은 관형 형광램프(320)의 끝단에서 발생되는 빛의 경로를 변화시키거나 산란시켜 면광원 장치의 결합 부위(A 부분)에서 야기될 수 있는 암부 발생을 억제한 다. 따라서, 타일형 면광원 장치의 전체적인 휘도 및 휘도 균일도가 향상된다.

상기 관형 형광램프(320)는 예를 들어 냉음극형 형광램프(cold cathode fluorescent lamp) 또는 외부 전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp)일 수 있다. 이 경우, 하나 또는 복수의 인버터를 연결하여 관형 형광램프(320)를 구동시킬 수 있을 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치의 발광 모습을 보인 사진으로서, 비교를 위하여 단위 면광원 장치의 발광 모습을 함께 보이고 있다.

왼쪽의 단위 면광원 장치는 32" 이며, 오른쪽의 타일형 면광원 장치는 32" 면광원 장치 세 장을 결합하여 형성한 것이다. 본 발명의 타일형 면광원 장치는 대면적이면서 휘도 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

도 14는 본 발명의 타일형 면광원 장치에서 면광원 장치간 결합 부위를 확대한 사진으로서 접합된 자취(seam)가 시각적으로 전혀 발견되지 않음을 알 수 있다. 비교를 위하여 도 15에는 광 경로 변환 수단없이 확산판을 전면에 배치한 타일형 면광원 장치를 나타내었다. 결합 부위에서 암부가 심하게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.

이러한 비교 결과로부터 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치는 확산판 등의 부가적인 광학시트 없이도 결합 부위에서의 암부 발생을 효과적으로 배제시킬 수 있음을 알 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면 면광원 장치의 구조를 변경하여 확대시키지 않고도 기존의 면광원 장치를 결합함으로써 대면적의 면광원 장치 및 백라이트를 구현할 수 있어 대면적 액정 TV 등에 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.

도 16은 본 발명에 따른 초박형 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다. 도시된 바에 따르면, 백라이트 유닛은 타일형 면광원(200), 상부 및 하부 케이스(1100, 1200), 광학 시트(900) 및 인버터(1300)를 포함한다. 상기 하부 케이스(1200)는 면광원(200)을 수납하기 위하여 바닥부(1210) 및 바닥부(1210)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽부(1220)로 이루어진다. 상기 면광원(200)은 하부 케이스(1200)의 수납 공간에 수납된다.

상기 인버터(1300)는 하부 케이스(1200)의 배면에 배치되며, 면광원(200)을 구동하기 위한 방전 전압을 발생시킨다. 인버터(1300)로부터 발생된 방전 전압은 제 1 및 제 2 전원선(1352, 1354)을 통해 면광원(200)의 전극부에 각각 인가된다. 상기 광학 시트(900)는 면광원(200)으로부터 출사되는 광을 균일하게 확산시키기 위한 확산판과, 확산된 광에 직진성을 부여하기 위한 프리즘 시트 등으로 이루어질 수 있다. 상부 케이스(1100)는 하부 케이스(1200)에 결합되어 면광원(200)과 광학 시트(900)를 지지한다. 상부 케이스(1100)는 면광원(200)이 하부 케이스(1200)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

도시된 바와는 달리, 상기 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 하나의 일체형 케이스로 형성될 수도 있다. 한편, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 면광원 장치의 휘도 및 휘도 균일도가 우수하므로 광학 시트(900)를 포함하지 않을 수도 있다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 기존에 개발된 면광원 장치를 이용하여 대면적 백라이트를 쉽게 형성할 수 있으며, 복잡한 구조 변경이나 공정의 도입이 필요없어 생산성 측면에서도 매우 유리하다. 또한, 대면적의 면광원 장치 및 백라이트에서 발생될 수 있는 결합 부위의 암부를 효과적으로 배제함으로써 휘도 특성을 보장할 수 있다. 따라서, 대화면 액정 TV 등의 화질 향상에 크게 기여할 수 있다. 본 발명에 따른 타일형 면광원 장치는 좌우 결합 뿐만 아니라 상하 결합도 용이하여 대면적 전광판 등에도 활용될 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 복수의 단위 면광원 장치가 상호 인접하여 결합되며, 면광원 장치의 결합 부위에는 광 경로 변환 수단이 설치되어 있는

   타일형 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 면광원 장치는 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 평판형 형광램프(flat fluorescent lamp)인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 방전 채널은 상기 결합 부위와 평행한 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 방전 채널의 양단에 외부 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광 경로 변환 수단은 경사면을 갖는 도광판인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 광 경로 변환 수단은 경사면을 갖는 반사판인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 광 경로 변환 수단은 산과 골이 반복되는 삼각 형태의 반사판인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 면광원 장치는 복수의 방전 채널을 포함하며, 상기 반사판의 산과 골은 방전 채널의 길이 방향에 수직인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 반사판 하면에 배치되는 도광판을 더 포함하는 타일형 면광원 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 면광원 장치는 내부에 하나의 열린 방전 공간을 포함하는 평판형 형광램프인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 면광원 장치는 복수의 관형 형광램프를 포함하는 타일형 면광원 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 관형 형광램프는 냉음극형 형광램프인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 관형 형광램프는 외부 전극형 형광램프인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 관형 형광램프는 상기 결합 부위에 수직인 것을 특징으로 하는 타일형 면광원 장치.
15. 복수의 단위 면광원 장치가 상호 인접하여 결합되며, 면광원 장치의 결합 부위에는 광 경로 변환 수단이 설치되어 있는 타일형 면광원 장치와,

    상기 면광원 장치를 수납하는 케이스, 및

    상기 면광원 장치에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는

    백라이트 유닛.
16. 제15항에 있어서, 상기 면광원 장치 전면에 삽입되는 광학 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.

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