KR20080054069A - 외부전극 형광램프 및 이를 이용한 직하형 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 균일도 개선을 위해 램프 높이를 비대칭적으로 적용한 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 일렬로 배열되어 있는 다수개의 램프 높이를 중심부에서 외곽으로 갈수록 일정한 비율로 더욱 높임으로써, 중심부 휘도는 종래와 동일하게 유지하고 외곽의 휘도를 증가시켜 휘도 균일도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 균일한 램프 높이를 적용한 백라이트 유닛보다 비대칭적으로 램프 높이를 적용하여 직하형 백라이트 유닛의 휘도 균일도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

외부전극 형광램프 및 이를 이용한 직하형 백라이트 유닛 {External Electrode Fluorescent Lamp and Direct-type Backlight Unit using the same}

도 1a와 1b는 종래 기술에 따른 균일한 램프 높이를 적용한 백라이트 유닛 및 균일한 램프 높이를 더욱 증가시켜 적용한 백라이트 유닛의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 2a와 2b는 상기 도 1a와 도 1b의 백라이트 유닛에 대한 휘도 측정 결과를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비대칭적인 램프 높이를 적용한 직하형 백라이트 유닛의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 휘도 균일도를 측정하기 위해 사용된 9P 균일도를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비대칭적인 램프 높이를 적용한 직하형 백라이트 유닛의 휘도 측정 결과를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 램프 113 : 확산판

115 : 광학 시트 117 : 반사판

119 : 버틈 커버

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)의 백라이트 유닛(Backlight unit)에 관한 것으로, 특히 휘도 균일도(Uniformity) 개선을 위해 램프(Lamp) 높이를 비대칭적으로 적용한 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부 요인에 의해 발광하기 때문에 화상 구현을 위하여 별도의 광원을 구비해야 한다. 그렇기 때문에 배면에 광을 발생하는 램프를 구비한 백라이트 유닛을 구성하여 액정표시장치 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상을 구현할 수 있다.

상기 백라이트 유닛은 광원으로 여러 종류의 램프를 사용하며, 상기 램프를 구동하는 인버터(Inverter)를 포함한다. 상기 인버터는 외부로부터 입력되는 제어 전압에 따라 입력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환 후 상기 램프에 인가하여 점등하고 상기 램프의 밝기를 조절하게 된다.

상기 램프는 크게 전극이 유리관 내부에 위치하는 내부 전극형과 전극이 유리관 외부에 위치하는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, 이하 EEFL이라 함)로 구분되는데 상기 내부 전극형은 통상의 형광등과 같은 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL)와 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 CCFL이라 함)로 구분된다.

이때, 액정표시장치의 백라이트에 주로 사용되는 램프는 상기 CCFL과 EEFL이다.

상기 CCFL은 내부 전극으로부터 다량의 전자가 유리관 내부로 방출되어, 낮은 전압에서 고 전류 및 고 휘도 특성을 나타낼 수 있다. 그러나 최근에 액정 화면이 대형화되고, 이로 인해 램프의 수가 늘어남에 따라 상기 CCFL 구동에 요구되는 인버터의 수 또한 증가하게 되어 원가 상승을 초래하게 된다.

이에 반해, 상기 EEFL은 유리관 봉합 후 상기 유리관 양단부의 외벽에 외부 전극을 설치하고, 상기 외부전극이 유리관 벽과 용량성 결합(Capacitive Coupling)에 의해 상기 유리관 내에 전기장을 형성하고 플라즈마 방전에 의해 빛을 발생시키는 것이다. 즉, 상기 EEFL은 상기 용량성 결합(Capacitive Coupling)에 의해 상기 유리관 내부의 양 끝에 입자가 쌓여서 플라즈마 전류가 방전관 내에서 교차적으로 흐르는 교류형 방전을 이용한 것이다.

따라서 상기 EEFL은 전극이 플라즈마와 직접 접촉하지 않으므로 수명이 길고, 내부에 전극을 형성하지 않으므로 램프 제작이 간단하고 다양한 형태로 변경이 가능한 장점이 있다.

그러나 이러한 상기 EEFL은 광원 고유의 특성으로 인해 휘도 균일도가 상기 CCFL에 비하여 낮은 단점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 직하형 백라이트 유닛에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 종래 기술에 따른 임의의 높이 H를 모든 램프에 균일하게 적용한 백라이트 유닛의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b는 상기 도 1a의 균일한 램프 높이를 더욱 증가시켜 적용한 백라이트 유닛의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 도 1a의 백라이트 유닛(10)은 다수개의 램프가 임의의 높이 H로 균일하게 구성되어 있다.

이러한 상기 램프(11)의 상부에는 상기 램프(11)로부터 발생된 광을 확산하는 확산판(13)과 상기 확산판(13)을 통해 확산된 광의 휘도 및 시야각을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트(Optical Sheet)(15)가 구성되어 있고, 상기 램프(11)의 하부에는 상기 램프(11)에서 발생된 광 중 아래로 향하는 광을 위로 향하도록 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판(17)이 구비되어 있다.

또한, 상기 반사판(17) 및 램프(11) 외곽에는 버틈 커버(Bottom Cover)(19)가 구성되어 상기의 구성물을 지지하고 고정하는 역할을 하게 된다.

그러나 상기와 같이 구성되는 백라이트 유닛(10)은 중심부에서 외곽으로 갈수록 휘도가 감소하여 전체적인 휘도 균일도가 저하되게 된다.

따라서 임의의 높이 H로 모든 램프(11)를 균일하게 적용하였을 때의 상기와 같은 문제를 해결하고자 도 1b와 같이, 램프(11)의 높이를 도 1a의 상기 임의의 높이 H의 1.12배로 하여 상기 모든 램프(11)에 균일하게 적용할 경우, 상기 백라이트 유닛(10) 중심부에서 램프 보임 현상이 발생하게 된다.

여기서, 외곽의 램프(11)들에서는 램프 보임 현상이 발생하지 않는 것은 외곽의 경사면을 갖는 반사판(17)에 의해 광 진행 방향이 변경되는 것이 주요한 이유이다.

도 2a는 종래 기술에 따른 임의의 높이 H를 모든 램프에 균일하게 적용한 백라이트 유닛의 휘도 측정 결과를 나타낸 도면이고, 도 2b는 상기 도 2a의 균일한 램프 높이를 더욱 증가시켜 적용한 백라이트 유닛의 휘도 측정 결과를 나타낸 도면이다.

휘도는 백라이트 유닛(10)의 정면에서 측정한 결과이고, 이때 램프(11)는 가로 방향으로 배열되어 있는 형태이다.

도시한 바와 같이, 임의의 높이 H를 모든 램프(11)에 균일하게 적용한 백라이트 유닛(10)은 중심부에서 외곽으로 갈수록 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다.

상기 도면상의 수치는 각 부분에 대한 휘도 측정 결과 값을 나타낸 것이다. 참고로, 상기 휘도의 단위는 Nit를 사용하며, 1 nit는 1cd/m² 또는 0.00001sb의 광도를 가지는 표면의 밝기를 가리킨다.

도 2b는 램프(11)의 높이를 상기 도 2a 높이 H의 1.12배로 하여 상기 모든 램프(11)에 균일하게 적용할 경우 휘도 측정 결과를 나타낸 것으로, 상기 도 2a와 같이 중심부에서 외곽으로 갈수록 휘도가 감소하는 것을 알 수 있다.

이때, 상기 도 2a의 휘도 균일도는 93.4%이고, 도 2b의 휘도 균일도는 91.7% 로써, 오히려 높이를 더욱 증가시켰을 경우 휘도 균일도가 더욱 감소하는 것을 알 수 있다.

이는 램프(11) 높이를 더욱 증가시켰을 경우 외곽의 휘도는 증가되지만 중심부에 램프 보임 현상이 나타나게 되어 전체적인 휘도 균일도는 감소되기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일렬로 배열되어 있는 다수개의 램프 높이를 중심부에서 외곽으로 갈수록 일정한 비율로 더욱 높임으로써, 중심부 휘도는 종래와 동일하게 유지하고 외곽의 휘도를 증가시켜 휘도 균일도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

즉, 종래의 균일한 램프 높이를 적용한 백라이트 유닛보다 비대칭적으로 램프 높이를 적용하여 직하형 백라이트 유닛의 휘도 균일도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 중심부에서 외곽으로 갈수록 구성되는 높이가 일정한 비율로 증가하는 다수개의 램프와; 상기 다수개의 램프 상부에 구성되어 상기 다수개의 램프로부터 발생된 광을 확산하는 확산판과; 상기 확산판의 상부에 구성되어 상기 확산판으로부터 확산된 광의 휘도 및 시야각을 향상시키는 역할을 하는 다수개의 광학 시트와; 상기 다수개의 램프 하부에 구성되 어 상기 다수개의 램프에서 발생된 광 중 아래로 향하는 광을 위로 향하도록 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판과; 상기 다수개의 램프 양 끝단에 구성되어 상기 다수개의 램프를 고정하는 서포트 사이드와; 상기 반사판 및 램프 외곽에 구성되어 상기의 구성물을 지지하고 고정하는 역할을 하는 버틈 커버와; 상기 버틈 커버 상에 구성되어 상기 다수개의 램프를 지지하는 램프 가이드를 포함하는 직하형 백라이트 유닛을 제공한다.

상기 다수개의 램프 높이는 외곽으로 갈수록 중심부 높이 기준으로 4%씩 증가하는 것을 특징으로 한다.

상기 서포트 사이드는 비대칭적인 높이로 구성되는 상기 다수개의 램프를 한 번에 고정할 수 있도록 램프와의 체결부가 상기 다수개의 램프 높이 차이만큼 세로 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 램프 가이드는 비대칭적인 높이로 구성된 상기 다수개의 램프를 하부에서 지지할 수 있도록 서로 다른 높이로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비대칭적인 램프의 높이를 적용한 직하형 백라이트 유닛의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛(100)은 중심부에서 외곽으로 갈수록 높이가 일정한 비율로 증가하고 일렬로 배열되는 다수개의 램프(111)가 구성된다.

상기 다수개의 램프(111) 중심부 높이가 임의의 높이인 H라고 할 때, 상기 다수개의 램프(111)는 상기 중심부를 기준으로 외곽으로 갈수록 상기 중심부 높이 H 대비 4%씩 그 높이가 증가되어 구성된다.

이는, 종래의 직하형 백라이트 유닛(도 1의 10)에 균일한 높이로 램프(도 1의 11)를 구성했을 시 균일한 높이와는 상관없이 중심부에서 외곽으로 갈수록 휘도가 감소하는 경향이 나타났기 때문이다.

따라서 외곽 부분의 램프(111)를 중심부의 램프(111)의 높이보다 더 높게 구성함으로써 중심부 휘도는 기존과 동일하게 하고, 외곽의 휘도를 향상시켜 전체적인 직하형 백라이트 유닛(100)의 휘도 균일도를 향상시키기 위함이다.

예를 들어, 도시한 바와 같이 상기 램프(111)의 수가 18개일 경우, 양 끝단 D영역의 램프(111) 각각 3개는 중앙 램프 높이의 1.12배를 적용하고, 그 다음 C 영역의 램프(111) 각각 2개는 1.08배, 그 다음 B 영역의 램프(111) 각각 2개는 1.04배를 적용하고 중심부인 A 영역의 램프(111) 4개는 같은 높이를 적용하여 구성한다.

한편, 상기 다수개의 램프(111)의 상부에는 상기 다수개의 램프(111)로부터 발생된 광을 확산하는 확산판(113)과 상기 확산판(113)을 통해 확산된 광의 휘도 및 시야각을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트(115)가 구성되어 있고, 상기 램프(111) 하부에는 상기 램프(111)에서 발생된 광 중 아래로 향하는 광을 위로 향하도록 반사시키는 역할을 하는 백색 또는 은색 시트의 반사판(117)이 구비되어 있다.

상기 다수개의 램프(111) 양 끝단에는 비대칭적인 높이의 상기 다수개의 램 프(111)를 한 번에 고정할 수 있도록, 램프(111)와의 체결부가 상기 다수개의 램프(111) 높이 차이만큼 세로 방향으로 형성되어 있는 써포트 사이드(Support Side)(미도시)가 구성된다.

또한, 상기 반사판(117) 및 램프(111) 외곽에는 버틈 커버(119)가 구성되어 상기의 구성물을 지지하고 고정하는 역할을 하며, 상기 버틈 커버(119) 상에는 비대칭적인 높이를 갖는 상기 다수개의 램프(111)를 하부에서 지지할 수 있도록 서로 다른 높이의 램프 가이드(Lamp Guide)(미도시)가 다수 구성된다.

도 4는 휘도 균일도를 계산하기 위해 사용된 9P 균일도를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 9P 균일도란 직하형 백라이트 유닛(100) 평면부 즉, 램프(도 3의 111)가 가로 방향으로 배열되어 있는 평면부의 상부(도면 위쪽), 중앙부, 하부(도면 아래쪽)에 각각 세 개의 점(Point)을 설정하여 각각의 점에 측정된 휘도 값을 이용하여 휘도 균일도를 측정하는 방법이다.

이때, 도면상의 V(Vertical)와 H(Horizontal)는 램프(도 3의 111)에서 발생하는 광의 가로, 세로 범위를 나타낸 것으로 상기 9개의 점을 설정하기 위함이다.

즉, 9P 균일도 값은 휘도가 상대적으로 낮은 상, 하부(도면상 위, 아래쪽) 여섯 점의 휘도 값의 평균치에 휘도가 상대적으로 높은 중심부 세 점의 휘도 값의 평균치를 나눈 백분율 값을 의미한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비대칭적인 램프 높이를 적용한 직하형 백라이트 유닛의 휘도 측정 결과를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 비대칭적인 램프(111) 높이를 적용한 백라이트 유닛(100) 또한 종래의 균일한 램프(도 1의 11) 높이를 적용한 백라이트 유닛(도 1의 10)의 휘도 측정치(도 2a, 2b)와 마찬가지로 중심부에서 외곽으로 갈수록 휘도가 어느 정도 감소하지만 외곽의 휘도가 종래보다 향상되어 전체적인 휘도 균일도는 향상된다.

이때, 종래에 비해 외각의 휘도가 어느 정도 개선되었는지를 수치로 나타내기 위해 상기 도 4의 9P 균일도 측정법을 사용하면, 비대칭적인 램프(111) 높이를 적용한 백라이트 유닛(100)의 휘도 균일도는 95.3%로 계산된다.

한편, 도 2a와 도 2b의 휘도 균일도 값인 93.4%와 91.7%는 모두 상기 9P 측정법에 의해 계산된 것이다.

따라서 상기 비대칭적인 램프(111) 높이를 적용한 백라이트 유닛(100)은 종래의 균일한 램프(도 1의 11) 높이를 적용한 백라이트 유닛(도 1의 10) 보다 약 2% 정도의 휘도 균일도가 향상된 것을 알 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 일렬로 배열되어 있는 다수개의 램프 높이를 중심부에서 외곽으로 갈수록 일정한 비율로 더욱 높임으로써, 중심부 휘도는 종래와 동일하게 유지하고 외곽의 휘도를 더욱 증가시켜 휘도 균일도를 향상시키는 효과가 있다.

즉, 종래의 균일한 램프 높이를 적용한 백라이트 유닛보다 비대칭적으로 램 프 높이를 적용하여 직하형 백라이트 유닛의 휘도 균일도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중심부에서 외곽으로 갈수록 구성되는 높이가 일정한 비율로 증가하는 다수개의 램프와;

   상기 다수개의 램프 상부에 구성되어 광을 확산하는 확산판과;

   상기 확산판의 상부에 구성되는 다수개의 광학 시트와;

   상기 다수개의 램프 하부에 구성되어 누설된 광을 반사시키는 반사판과;

   상기 다수개의 램프 양 끝단부에 구성되어 상기 다수개의 램프를 고정하는 서포트 사이드와;

   상기 반사판 및 램프 외곽에 구성되어 상기의 구성물을 지지하고 고정하는 역할을 하는 버틈 커버와;

   상기 버틈 커버 상에 구성되어 상기 다수개의 램프를 지지하는 램프 가이드를 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다수개의 램프 높이는 외곽으로 갈수록 중심부 높이 기준으로 4%씩 증가하는 것을 특징으로 직하형 백라이트 유닛.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 서포트 사이드는 비대칭적인 높이로 구성되는 상기 다수개의 램프를 한 번에 고정할 수 있도록 램프와의 체결부가 상기 다수개의 램프 높이 차이만큼 세로 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 램프 가이드는 비대칭적인 높이로 구성된 상기 다수개의 램프를 하부에서 지지할 수 있도록 서로 다른 높이로 이루어진 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.

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