KR20090023930A - 분할 구동 가능한 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 상호 소정 간격으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하며, 상기 서브 전극은 서브 전극 간 인접 부위에서 전극 밀도가 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다. 상기 서브 전극은 예를 들어 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되어, 스트라이프 패턴 간 피치가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 감소되거나 스트라이프 패턴의 두께가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 증가하도록 하여 서브 전극 사이의 영역에서 휘도 감소를 보상하고 면광원 장치의 전체적인 휘도 향상 및 휘도 균일도를 개선할 수 있다. 본 발명에 따르면, 액정표시장치의 영상의 밝기에 따라 면광원의 휘도를 부분적으로 제어하는 스캔 구동 또는 국부적 디밍이 가능하며, 분할 구동시 전극 간 간섭이 최소화되고, 면광원 장치의 전체적인 휘도 균일성 및 휘도 향상을 기대할 수 있다.

면광원, 백라이트, 분할 구동, 휘도 균일도

Description

분할 구동 가능한 면광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE WITH PARTIALLY CONTROLLED LIGHTING}

본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 선택적 방전에 의한 스캔 디밍 또는 국부적 디밍이 가능한 복수의 서브 전극을 구비하는 면광원 장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치는 음극선관(cathode ray tube; CRT)등에 비하여 부피가 매우 작고 무게가 가벼운 장점을 갖고, 이 결과 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 텔레비젼(liquid crystal television receiver) 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.

액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어부 및 액정에 광을 공급하는 후면 광원을 포함한다. 액정 제어부는 제1 기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제2 기판에 배치된 공통전극(common electrode) 및 화소전극과 공통전극의 사이에 개재된 액정을 포함한다. 화소전극은 해상도에 대응하여 다수개로 이루어지고, 공통전극은 화소전극과 대향하며 1개로 이루어진다. 각 화소전극에는 서로 다른 레벨 을 갖는 화소전압(pixel voltage)을 인가하기 위해 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 연결되고, 공통전극에는 동일한 레벨의 레퍼런스 전압(reference voltage)이 인가된다. 화소 전극 및 공통전극은 도전성을 갖는 투명한 물질로 이루어진다.

후면 광원에서 공급되는 빛은 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 후면 광원의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.

종래 액정표시장치의 후면 광원은 막대 형상을 갖는 냉음극선관 방식 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광 다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 후면 광원은 휘도 균일성을 증가시키기 위해 도광판(light guide panel; LGP), 확산 부재(diffusion member) 및 프리즘 시트(prism sheet) 등과 같은 광학 부재(optical member)를 필요로 한다. 이로 인해 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.

액정표시장치용 후면 광원으로서 평판 형태의 면광원 장치(flat fluorescent lamp : FFL)가 제안된 바 있다. 종래의 면광원 장치는 복수의 방전 채널을 포함하는 광원 몸체 외면에 전극이 배치된다. 전극에 인가되는 전압에 의하여 광원 몸체 내부의 방전 채널에 주입된 방전 가스가 방전된다.

면광원 장치는 구동 중에 전체적으로 휘도가 일정하게 유지된다. 액정표시장치의 화면 정보에 따라 면광원 장치의 휘도를 변동시키는 디밍(dimming) 기술이 제안된 바 있으나, 휘도를 국부적으로 제어하는 기술은 아직 제공되고 있지 않다. 면광원 장치의 구동이 단순히 On/Off만을 가능하면 전력소모가 증가하고, 면광원은 구동시 전체적으로 지속적인 On 상태에서 액정표시장치의 액정부에서만 빛의 투과를 제어하기 때문에 어두운 화면에서는 완벽한 화질 구현, 즉 고품질의 백색명암비를 실현하기 어려운 문제점이 있다.

액정표시장치의 화질을 개선하고 더욱 선명하고 자연스러운 표시 품질을 구현하기 위해서는 백라이트로 사용되는 면광원 장치의 휘도를 국부적으로 제어할 수 있는 분할 구동 기술의 개선이 시급히 요청된다.

본 발명의 목적은 대면적화에 적합한 새로운 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 분할 구동 및 국부적인 휘도 제어가 가능한 면광원 장치 및 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 휘도 균일도가 우수한 면광원 장치를 제공 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 상호 소정 간격으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하며, 상기 서브 전극은 서브 전극 간 인접 부위에서 전극 밀도가 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다.

상기 서브 전극은 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되며, 스트라이프 패턴 간 피치가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 감소되거나 스트라이프 패턴의 두께가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 증가하도록 하여 서브 전극 사이의 영역에서 휘도 감소를 보상하고 면광원 장치의 전체적인 휘도 향상 및 휘도 균일도를 개선할 수 있다.

상기 서브 전극 간 간격은 면광원 장치의 사이즈에 따라 변화될 수 있으며, 암부 발생의 최소화 및 전극 간 간섭을 방지하기 위하여 3 ~ 6 mm 의 범위로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 면광원 장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 상기 광원 몸체의 일면에는 상호 평행하게 배열되는 복수의 제1서브 전극이 배치되고, 상기 광원 몸체의 다른 면에는 상기 제1서브 전극과 평행하거나 또는 수직적인 복수의 제2서브 전극이 상호 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 액정표시장치의 영상의 밝기에 따라 면광원의 휘도를 부분적으로 제어하는 스캔 구동 또는 국부적 디밍(local dimming)이 가능하며, 액정표시장치에서 더욱 선명하고 자연스러운 화질을 확보할 수 있다. 특히, 액정표시장치의 영상신호와 연동하여 면광원 장치를 선택적으로 발광시켜 백색명암비 및 콘트라스트의 현저한 향상이 가능하다. 뿐만 아니라, 분할 구동시 전극 간 간섭이 최소화되고, 면광원 장치의 전체적인 휘도 균일성 및 휘도 향상을 기대할 수 있다. 따라서, 대면적 액정표시장치의 화질 개선에 크게 기여할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 면광원 장치(200)를 도시한 사시도이다. 상기 면광원 장치(200)는 광원 몸체로서 평판형 제1기판(210) 및 이와 동일 형상의 평판형 제2기판(220)을 포함한다.

상기 면광원 장치는 내부에 밀폐된 방전 공간이 있고, 일 표면(예를 들어 제1기판의 표면(210'))에는 후술하는 바와 같이 표면을 전체적으로 커버하는 복수의 서브 전극을 포함하는 평판형 전극이 형성된다.

제1기판(210)과 제2기판(220)은 투명한 박판형 유리 기판이 바람직하며, 각각의 두께는 특별한 제한이 없지만 1 ~ 2 mm 내외, 바람직하게는 1 mm 이하의 두께가 적당하다. 제1기판(210)과 제2기판(220)의 내면에는 형광층(미도시)이 도포되며, 제1기판과 제2기판 중 어느 하나에는 반사막(미도시)이 더 형성될 수 있다.

제1기판(210)과 제2기판(220)은 소정 간격으로 서로 대향되며, 가장자리에는 도 2에 도시한 바와 같이 프릿(frit) 등의 밀봉 부재(230)가 삽입되어 밀폐된 내부 방전 공간(240)을 형성할 수 있다. 이와 달리 양 기판의 가장자리를 가열에 의하여 직접 융착하여 밀폐된 내부 방전 공간(240)을 형성할 수도 있을 것이다.

상기 제1기판(210)과 제2기판(220)에 의하여 정의되는 내부는 하나의 열린 구조의 방전 공간(240)을 형성할 수도 있고, 이와 달리 격벽(또는 스페이서)에 의하여 방전 공간(240)을 복수의 서브 공간으로 구획할 수도 있다. 구획된 방전 공간은 후술하는 바와 같이 면광원 장치의 분할 구동에 유리하다.

제1기판(210)과 제2기판(220) 사이의 간격은 기판 전체 면적과 대비할 때 매우 작아 내부 방전 공간의 진공 배기 및 방전 가스의 주입이 매우 용이하다. 방전 가스로서 수은, 제논, 아르곤, 네온, 기타 불활성 가스 또는 이들의 혼합가스 등을 사용할 수 있다.

도 1에 도시한 평판형 면광원 장치의 국부적인 휘도 제어를 위하여 본 발명은 상호 소정 간격으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하는 평판형 면전극을 제안한다.

도 3을 참조하면, 면광원 장치(200)의 일면에 형성된 전극부(260)가 도시되어 있다. 이 전극부는 예를 들어 전도성 물질의 메쉬 패턴, 스트라이프 패턴, 가시광 투과성 박형 필름 등으로 형성할 수 있다.

상기 전극부(260)는 면광원 장치의 광원 몸체 표면에 형성되며, 평판형 광원 몸체의 양 면에 각각 형성되어 광원 몸체 내부 방전 공간에 상호 대향적으로 전압을 인가할 수 있다.

상기 전극부(260)는 상호 소정 간격으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하 고 있다. 이 서브 전극들은 소정 간격으로 이격되어 각 서브 전극들은 상호 전기적으로 단절되어 있고 별도의 전압 인가 수단을 통해 독립적으로 전압이 인가되는 것이 바람직하다. 이러한 결과, 면광원 장치는 서브 전극이 위치한 영역별로 독립적으로 방전이 발생하도록 제어될 수 있고, 서브 전극에 순차적인 전압을 인가할 경우 면광원 장치의 스캔(scan) 구동이 가능하다. 스캔 구동에 의하여 액정표시장치에서 동영상 구현시 발생될 수 있는 잔상이나 화면 끌림(blurring) 현상을 개선할 수 있다.

각각의 서브 전극은 광원 몸체의 해당 영역에 방전 전압을 인가하게 되며, 따라서 서브 전극이 위치하는 부분이 발광부에 해당한다. 서브 전극 사이의 공간은 전압이 인가되지 않으므로 면광원 장치의 동작시 상대적으로 휘도가 저하될 수 있다. 면광원 장치의 전극부를 서브 전극으로 분할하여 배치하는 경우 이러한 휘도 저하 영역(암부)의 존재는 면광원 장치의 휘도 균일성을 떨어뜨리고 면광원 장치의 대형화에 걸림돌이 될 수 있다. 이러한 단점을 방지하기 위하여 본 발명에서는 전극부의 각 서브 전극 간 인접 부위에서 전극 밀도가 상대적으로 크도록 서브 전극의 형태를 변화시킨다.

일실시예로서 도 4를 참조하면, 서브 전극(260a, 260b)은 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되며, 스트라이프 패턴 간 피치가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 감소되도록 형성되어 있다. 따라서, 각 서브 전극(260a, 260b)은 스프라이프 패턴 밀도가 상대적으로 작은 영역(A)과 패턴 밀도가 큰 영역(B)을 포함한다. 스트라이프 패턴 밀도 큰 영역에서는 광원 몸체 내부의 방전 공간으로 인가 되는 전압이 상대적으로 크기 때문에 더 많은 방전을 야기하며, 그 결과 인접한 서브 전극 간의 암부 발생 영역(D)에 빛을 보상할 수 있고 면광원 장치 전체적인 휘도 균일성을 향상시키게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스트라이프 패턴으로 서브 전극을 형성하였지만, 이와 달리 영역별로 밀도가 다르게 메쉬 패턴으로 서브 전극을 형성할 수도 있고, 가시광 투과성인 도전성 박막의 두께가 영역별도 다르게 서브 전극을 형성할 수도 있을 것이다.

한편, 각 서브 전극(260a, 260b)간 거리(W)는 적정 수준을 유지하는 것이 바람직한데, 서브 전극 간 간격이 너무 클 경우 암부 발생 영역(D)의 지나친 확대로 인하여 휘도 균일성을 유지하는데 문제가 있으며, 반면 서브 전극 간 간격이 너무 작으면 서브 전극 사이에서 간섭이 발생하여 효과적인 분할 구동이 어려울 수 있다. 본 발명에서는 서브 전극 간 간격을 3 ~ 6 mm의 범위로 하여 면광원 장치의 분할 구동 및 휘도 균일성을 확보한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극부의 각 서브 전극을 보인 것으로, 서브 전극(260c, 260d)은 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되며, 스트라이프 패턴의 두께가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 증가하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 패턴 두께가 상대적으로 증가된 영역(C)은 서브 전극 사이의 암부 발생 영역(D)에서의 휘도 감소를 보상하고 면광원 장치의 전체적인 휘도 향상 및 휘도 균일도를 개선한다.

본 발명에 따른 면광원 장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 광원 몸체의 양 면에 각각 복수의 서브 전극을 구비할 수 있다. 서브 전극은 광원 몸체의 양 면 에 상호 평행하도록 배치될 수도 있지만, 상호 수직적으로 배치하는 것도 무방하다. 도 6을 참조하면, 광원 몸체 일면(예를 들어, 앞면)에는 상호 평행하게 배열되는 복수의 제1서브 전극(260)이 배치되고, 광원 몸체의 다른 면(예를 들어, 뒷면)에는 상기 제1서브 전극과 수직적인 복수의 제2서브 전극(270)이 상호 평행하게 배치되어 있다. 이와 같은 제1서브 전극과 제2서브 전극은 각각 독립적으로 전압이 인가될 수 있으며, 그 결과 선택된 제1서브 전극과 제2서브 전극에 의하여 광원 몸체의 해당 영역에만 대향적으로 전압이 인가되고 국부적인 방전을 일으킬 수 있다.

이와 같은 국부적인 방전은 면광원 장치의 원하는 영역에만 빛의 발생을 가능케하며, 면광원 장치의 휘도를 원하는 위치에 따라 선택적으로 제어하는 국부적 디밍(local dimming) 내지 능동적 휘도 제어(active brightness control)를 구현할 수 있다. 면광원 장치의 국부적 디밍에 의하여 액정표시장치의 화면 구현을 보다 자연스럽고 생동감 있게 실현시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

도 1은 평판형 면광원 장치를 보인 사시도.

도 2는 도 1의 X-X'선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극 배치를 보인 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극의 일실시예를 보인 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극의 다른 실시예를 보인 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 면광원 장치의 상호 대향되는 전극을 보인 평면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

200:면광원 장치 210:제1기판

220:제2기판 230:밀봉 부재

240:방전 공간 260:전극부

Claims (5)

1. 내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와,

   상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 상호 소정 간격으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하며, 상기 서브 전극은 서브 전극 간 인접 부위에서 전극 밀도가 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는

   면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 서브 전극은 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되며, 스트라이프 패턴 간 피치가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 감소되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 서브 전극은 복수의 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되며, 스트라이프 패턴의 두께가 서브 전극 간 인접 부위에 가까울수록 증가하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 서브 전극 간 간격은 3 ~ 6 mm 의 범위인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체의 일면에는 상호 평행하게 배열되는 복수의 제1서브 전극이 배치되고, 상기 광원 몸체의 다른 면에는 상기 제1서브 전극과 수직적인 복수의 제2서브 전극이 상호 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.

Images