KR20080065429A - 형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시장치 - Google Patents

형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시장치 Download PDF

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KR20080065429A
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crystal display
backlight unit
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조유빈
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된 것을 특징으로 하는 형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공한다.
이와 같은, 본 발명은 형광 램프의 양단부를 굴곡 형성하여 양측 전극이 차지하는 측면 공간을 최소화함으로써, 베젤 영역을 축소하더라도 인접한 표시 영역에서 휘도 불균형이 발생하지 않으므로, 표시 품질의 저하 없이 제품을 슬림화할 수 있다.
램프, 베젤, 휘도 균일성, 백라이트, 액정 표시 장치.

Description

형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치{FLUORESCENT LAMP, BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 형광 램프의 휘도 특성을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프의 휘도 특성을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 형광 램프 110: 방전관
111: 형광 물질 120: 제 1 전극
130: 제 2 전극 121: 전극 리드
122: 전극 본체 123: 비드 유리
200: 상부 샤시 300: 액정 표시 패널
400: 백라이트 유닛 410: 광학 시트
420: 도광판 430: 몰드 프레임
440: 램프 유닛 450: 반사 시트
본 발명은 형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 협소한 베젤(narrow bezel)에서도 균일한 휘도 특성을 제공할 수 있는 형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근에는 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube, CRT)를 대신하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP) 등의 평판 표시 장치가 빠르게 발전하고 있다. 상기 평판 표시 장치 중에서, 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로, 표시 내용을 시각적으로 인식할 수 있도록 그 배면에서 화상 표시용 광을 제공하는 백라이트 유닛(backlight unit)을 필요로 한다.
상기 백라이트 유닛 중 직하형 방식은 액정 표시 패널의 하부에 광원을 두어 액정 표시 패널의 배면을 직접 조광하는 방식이다. 이는 높은 휘도를 확보할 수 있어, 일반적으로 대형 및 중형의 액정 표시 패널에 주로 사용된다. 한편, 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용될 수 있다.
상기 냉음극 형광 램프는 내부 공간에 방전 가스가 충진되고 내부 표면에 형광 물질이 도포된 방전관과, 상기 방전관의 양측에 형성된 한 쌍의 전극으로 구 성된다. 이러한 냉음극 형광 램프의 전체 영역은 양측 전극 사이의 발광 영역과, 양측 전극이 위치하는 양단부의 비발광 영역으로 구분될 수 있는데, 이들 영역은 상기 냉음극 형광 램프를 백라이트로 사용하는 액정 표시 장치의 표시 영역(Active Area) 및 베젤 영역(Bezel Area)에 각각 대응하게 된다. 특히, 상기 발광 영역 중에서 휘도가 균일한 영역 즉, 유효 발광 영역은 표시 장치의 표시 영역에 대응하도록 구성되는 것이 휘도 균일성(uniformity)의 측면에서 매우 바람직하다. 따라서, 일반적인 액정 표시 장치에는 형광 램프의 비발광 영역뿐만 아니라 이에 인접한 발광 영역의 일부까지를 커버(cover)할 수 있도록 최소한의 베젤 영역이 확보된다. 그러나, 최근 액정 표시 장치의 슬림화로 인하여 베젤 영역을 충분히 확보하기 곤란한 문제점이 있으며, 이로 인해 베젤 영역에 인접한 표시 영역에서 휘도 불균형이 발생되어 표시 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 형광 램프의 양단부를 굴곡 형성하여 양측 전극이 차지하는 측면 공간을 최소화함으로써, 협소한 베젤에서도 균일한 휘도 특성을 제공할 수 있는 형광 램프, 이를 구비하는 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 형광 램프는, 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된다.
상기 방전관은 U자형, V자형, W자형 중 어느 하나의 형상으로 굴곡 형성될 수 있으며, 상기 방전관의 양단부는 직각으로 굴곡 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 방전관의 양단부는 같은 방향 또는 다른 방향으로 굴곡될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 적어도 하나의 형광 램프를 구비하는 램프 유닛을 포함하고, 상기 형광 램프는 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하며, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된다. 여기서, 상기 백라이트 유닛은 상기 램프 유닛의 상부에 배치된 복수의 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 구비하고, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된 형광 램프를 포함한다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 형광 램프(100)는 내부 공간에 방전 가스(미도시)가 충진되고 내부 표면에 형광 물질(111)이 도포되는 방전관(110)과, 상기 방전관(110)의 양측에 결합된 제 1, 제 2 전극(120,130)을 포함한다.
방전관(110)은 중공이 형성된 튜브(tube) 형태로 형성되며, U자 형상으로 굴곡 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 방전관(110)의 양단부는 그 중심축을 기준으로 소정 각도로 굴곡 형성되는데, 외측 방향을 향해 직각으로 굴곡 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 실시예의 방전관(110)은 U자 형상으로 굴곡 형성되고, 그 양단부가 서로 다른 방향으로 굴곡 형성되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상 예를 들어, V자, W자 형상으로 굴곡 형성될 수 있고, 그 양단부는 서로 같은 방향으로도 굴곡 형성될 수도 있다.
상기 방전관(110)의 내부 공간에는 1차광을 생성하는 방전 가스가 충진된다. 이러한 방전 가스로는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크세논(Xe) 등의 희가스 또는 아르곤, 네온, 크세논 등을 포함하는 혼합 가스와 수은(Ag)이 소정량 포함되고, 내압은 통상적으로 대기압의 1/10 정도로 유지된다. 물론, 상기 방전 가스는 이에 한정되지 않으며, 통상의 형광 램프에 사용되는 방전 가스라면 사용 가능하다.
상기 방전관(110)의 내부 표면에는 2차광을 생성하는 형광 물질(111)이 도포된다. 이러한 형광 물질(111)로는 적색, 녹색, 청색의 3파장 대역의 형광체를 적절히 조합하여 백색광이 발광되도록 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 적색 형광체 로는 Y2O3:Eu3 +, 녹색 형광체로는 LaPO4:Ce3 +, 청색 형광체로는 BaMg2Al16O27:Eu3+ 를 사용할 수 있다. 물론, 이와는 다른 형광체의 조합도 가능하다.
제 1, 제 2 전극(120,130)은 전극 리드(121)와, 전극 리드(121)의 일단에 접합된 전극 본체(122)를 포함하고, 비드 유리(123, bead glass)에 의해 방전관(110)의 양단부에 봉입되어 있다. 상기 전극 리드(121)는 비드 유리(123)를 관통하여 방전관(110)의 일단에 고정되고, 방전관(110)의 내부에 구비된 전극 본체(122)에 접합된다. 상기 전극 본체(122)는 도전성 금속판, 예를 들어 니켈(Ni) 판을 사용하여 중공형의 속이 빈 실린더 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 전극 본체(122)의 형상은 상술한 바에 한정되는 것이 아니라, 막대 형상 또는 판 형상과 같이 다양하게 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 형광 램프의 휘도 특성을 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프의 휘도 특성을 나타낸 그래프로써, 형광 램프의 휘도 특성을 위치별로 나타내기 위해 U자 형상의 방전관을 중앙을 기준으로 펼쳐서 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 형광 램프의 전체 영역은 양측 전극 사이의 발광 영역(A2)과 양측 전극이 위치하는 양단부의 비발광 영역(A1)으로 구분될 수 있다. 여기서, 발광 영역(A2) 및 비발광 영역(A1)은 상기 형광 램프를 백라이트로 사용하는 표시 장치의 표시 영역 및 베젤 영역에 각각 대응하게 된다. 한편, 상기 발광 영역(A2)의 휘도는 양측 전극에서부터 중앙으로 갈수록 점차 높아지다가 일정 길이 에 이르러 균일하게 된다. 이때, 휘도가 균일한 영역 즉, 유효 발광 영역(A3)이 표시 장치의 표시 영역에 대응하도록 구성되는 것이 휘도 균일성의 측면에서 매우 바람직하다. 한편, 도 2 및 도 3을 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프는 양단부가 굴곡 형성되기 때문에 전극 리드의 길이 만큼 측면 공간 즉, 비발광 영역(A1)이 축소되고, 이와 함께, 유효 발광 영역(A3)이 확대됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프를 이용한 표시 장치는 베젤 영역의 폭을 축소할 수 있으며, 표시 영역의 휘도 균일성을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광 램프는 백라이트를 필요로 하는 다양한 표시 장치에 사용될 수 있는데, 이러한 가능성의 일예로 상기의 형광 램프를 백라이트로 사용하는 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 표시 패널(300)과, 상기 액정 표시 패널(300)의 하부에 배치되는 백라이트 유닛(400)과, 이들을 수납하는 상부 샤시(200) 및 하부 샤시(500)를 포함한다.
액정 표시 패널(300)은 복수의 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 하부 기판(310)과, 하부 기판(310)에 대응하고 공통 전극 및 컬러 필터가 형성된 상부 기판(320) 및 상기 두 기판(310,320) 사이에 위치된 액정층(미도시)를 포함한다. 이러한 액정 표시 패널의 일측 기판, 통 상적으로 하부 기판(310)의 외측 영역에는 상기 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부(330)와 상기 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부(340)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 게이트 구동부(330)는 액정 표시 패널(300)의 각 게이트 라인에 연결되어 소정의 게이트 신호를 각 게이트 라인에 인가하고, 상기 데이터 구동부(340)는 액정 표시 패널(300)의 각 데이터 라인에 연결되어 소정의 데이터 신호를 각 데이터 라인에 인가한다. 이러한 게이트 구동부(330) 및 데이터 구동부(340)는 칩(chip) 형태로 제작되어 COB (Chip On Board), TAB (Tape Automated Bonding), COG (Chip On Glass) 중 어느 하나의 방식으로 액정 표시 패널(300)에 실장되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액정 표시 패널(300)의 해상도가 낮은 경우에는 TAB 방식이 적합하며, 해상도가 높은 경우에는 COG 방식이 적합하다. 물론, 상기 칩은 ASG(Amorphous Silicon Gate) 방식으로 하부 기판(310) 상에 직접 형성될 수도 있다.
한편, 액정 표시 패널(300)의 배면에는 램프 유닛(440)을 구비하는 백라이트 유닛(400)이 배치된다. 본 실시예의 백라이트 유닛(400)은 광을 발산하는 램프 유닛(440)과, 상기 램프 유닛(440)의 하부에 배치되는 반사 시트(450) 및 상기 램프 유닛(440)의 상부에 배치되는 도광판(420), 광학 시트(410)을 포함한다. 이러한 백라이트 유닛(400)에서 제공된 광은 액정 표시 패널(300)을 투과하면서 투과율이 변경되고 채색되어 액정 표시 패널(300)의 전면으로 출사됨으로써 컬러 화상을 구현한다.
램프 유닛(440)은 광원으로서 적어도 하나의 형광 램프(100)를 구비한다. 상 기 형광 램프(100)는 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하는데, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된다. 즉, 방전관은 U자 형상으로 굴곡 형성되고, 그 양단부는 외측 방향을 향해 직각으로 굴곡 형성된 전술한 실시예의 형광 램프를 사용하는 것이 바람직하다.
반사 시트(450)는 램프 유닛(440)의 하부로 입사된 광을 상부로 반사시켜 광 손실을 줄여준다. 또한, 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트 유닛(400)의 출광면 전체가 균일한 휘도 분포를 가지도록 한다. 이러한 반사 시트(450)는 접착 수단에 의해 하부 샤시(500)의 바닥면에 부착될 수 있고, 더욱이, 하부 샤시(500)의 바닥면과 일체로 형성될 수도 있다.
도광판(420)은 램프 유닛(440)으로부터 입사된 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변환한다. 이러한 도광판(420)으로는 아크릴 수지인 PMMA(Poly Methy Methacrylate), 폴리올레핀 또는 폴리카보네이트와 같은 일정한 굴절율을 갖는 투광성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
광학 시트(410)는 도광판(420)의 상부로 출사되는 광의 휘도 분포를 균일하게 한다. 이러한 광학 시트(410)는 아래로부터 확산 시트(411), 제 1 프리즘 시트(412) 및 제 2 프리즘 시트(413)를 포함할 수 있다. 여기서, 확산 시트(411)는 산란 패턴을 구비하여, 도광판(420)으로부터 입사된 광을 상부 방향으로 산란시켜 확산시키는 역할을 수행하고, 제 1, 제 2 프리즘 시트(412,413)는 그 하부면에 서로 교차되게 형성된 프리즘 패턴을 구비하여 제 1 학산 시트(411)로부터 입사된 광 중에서 경사지게 입사된 광을 수직으로 변화시켜 상부 방향으로 출사되는 광을 집 광하는 역할을 수행한다.
상부 샤시(200)는 개구 영역이 정의되는 평면부와, 그 가장자리에서 하향 절곡된 측벽부를 가지며, 상기 개구 영역을 통해 액정 표시 패널(300)의 표시 영역이 외부로 노출되는 액자 형태로 형성된다. 하부 샤시(500)는 백라이트 유닛(400)이 안착되는 바닥면과, 그 가장자리에서 상향 절곡된 측벽부를 가지며, 상부면이 개방되어 소정 깊이의 수납 공간이 제공되는 박스 형태로 형성된다. 이러한 상부 샤시(200)와 하부 샤시(500)의 결합에 의해 제공되는 수납 공간에는 액정 표시 패널(300) 및 백라이트 유닛(400)이 수용된다. 한편, 상기 수납 공간에는 충격에 취약한 액정 표시 패널(300)의 가장자리를 감싸주어 보호하고, 광학 시트(410) 및 도광판(420)을 고정하기 위한 몰드 프레임(430, mold frame)이 별도로 마련되어 수용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 샤시(200)를 통해 노출된 액정 표시 패널의 소정 영역에 표시 영역(A4)이 형성되고, 수납 부재인 상부 샤시(200)의 테두리 영역에 베젤 영역(A5)이 형성된다. 특히, 상기 베젤 영역(A5)에는 백라이트 유닛을 구성하는 형광 램프들(100)의 양측 전극이 위치되는데, 상기 형광 램프들(100)의 양단부는 굴곡 형성되기 때문에 전극 리드의 길이만큼 측면 공간 즉, 비발광 영역이 축소되고, 이와 함께, 유효 발광 영역이 확대된다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 베젤 영역(A5)을 축소하더라도 인접한 표시 영역에서 휘도 불균형이 발생하지 않으므로, 표시 품질의 저하 없이 제 품을 슬림화할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 형광 램프의 양단부를 굴곡 형성하여 양측 전극이 차지하는 측면 공간을 최소화함으로써, 베젤 영역을 축소하더라도 인접한 표시 영역에서 휘도 불균형이 발생하지 않으므로, 표시 품질의 저하 없이 제품을 슬림화할 수 있다.

Claims (10)

  1. 굴곡 형성된 방전관 및
    상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하고,
    상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된 형광 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전관은 U자형, V자형, W자형 중 어느 하나의 형상을 갖는 형광 램프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전관의 양단부는 직각으로 굴곡 형성된 형광 램프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방전관의 양단부는 같은 방향으로 굴곡 형성된 형광 램프.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 방전관의 양단부는 다른 방향으로 굴곡 형성된 형광 램프.
  6. 적어도 하나의 형광 램프를 구비하는 램프 유닛을 포함하고,
    상기 형광 램프는 굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된 백라이트 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 램프 유닛의 상부에 배치된 복수의 광학 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 방전관은 U자형, V자형, W자형 중 어느 하나의 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 방전관의 양단부는 직각으로 굴곡 형성된 백라이트 유닛.
  10. 화상을 표시하는 액정 표시 패널 및
    상기 액정 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    굴곡 형성된 방전관 및 상기 방전관의 양단부에 결합되어 일측 방향에 마련된 한 쌍의 전극을 구비하고, 상기 방전관의 양단부는 굴곡 형성된 형광 램프를 포 함하는 액정 표시 장치.
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