KR20090067758A - 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 인접하게 설치되어 대면적을 구현하고 그 결합부위에 비발광 영역이 형성되는 복수의 평판형 램프와, 평판형 램프들의 결합부위에 설치되어 상기 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 출광되는 빛을 비발광 영역으로 유도하는 광학부재로 구성되어 평판형 램프의 비발광영역으로 인한 암부를 개선하여 휘도 균일성을 향상시킬 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

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

본 발명은 둘 이상의 평판형 램프를 결합하여 대형 화면을 구현할 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치의 액정부는 스스로 빛을 발생시키지 못하는 수광 소자이기 때문에 별도로 후면 광원, 즉 백라이트를 요구한다.

후면 광원에서 공급되는 빛은 액정표시장치의 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 세관형 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 발광다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극형광램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도 가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극형광램프 또는 발광다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 기존의 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 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 면광원장치는 광원몸체와 전극을 포함하여 이루어진다.

광원몸체는 상호 대향되게 배치되고 평판 타입으로 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하고, 그 내부에는 방전가스가 주입되는 방전공간을 갖는다. 제1기판과 제2기판은 그 가장자리가 밀봉되어 방전공간을 밀봉시킨다.

제1기판과 제2기판의 표면에는 형광체가 도포되어 전극에 의해 방전가스에 방전전압이 인가되면, 방전가스의 방전에 의하여 자외선이 발생된다. 발생된 자외선은 형광체을 여기시켜 가시광을 발생시키고, 발생된 가시광은 기판을 투과하여 전방으로 출사된다.

현재 면광원 장치는 액정표시장치의 대형화에 따라 대면적화가 요구되고 있고, 이에 따라 여러 개의 면광원장치를 결합하여 대면적 면광원을 실현한다. 그러나, 이 경우 면광원 장치들의 결합부위에서 암부가 발생되어 휘도가 전체적으로 균일하게 못하게 되고 부분적으로 비발광영역이 형성되므로 성능을 저하시키는 문제 점이 있다.

본 발명의 목적은 대면적화에 적합한 새로운 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여러 개의 평판형 램프를 결합하여 대면적화할 때 평판형 램프들 간 결합부위에서 발생되는 암부를 개선하여 휘도 균일성을 향상시킬 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치는 상호 인접하게 설치되어 대면적을 구현하고 그 결합부위에 비발광 영역이 형성되는 복수의 평판형 램프와, 평판형 램프들의 결합부위에 설치되어 상기 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 출광되는 빛을 비발광 영역으로 유도하는 광학부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

평판형 램프의 결합부위와 인접한 영역에는 다른 영역에 비해 휘도가 증대되는 휘도 증대부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

휘도 증대부는 전극의 패턴밀도가 다른 영역에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

광학부재는 상기 휘도 증대부에 설치되어 휘도 증대부에서 수직방향으로 출광되는 빛을 수평방향으로 유도하는 제1프리즘 부재와, 비발광 영역에 설치되어 제1프리즘 부재에서 수평방향으로 유도된 빛을 수직방향으로 출광되도록 유도하는 제2프리즘 부재를 포함한다.

그리고, 비발광 영역에는 반사시트가 설치되어 비발광 영역으로 인입되는 빛을 상측방향으로 반사시킨다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상호 인접하게 설치되어 대면적을 구현하고 그 결합부위에 비발광 영역이 형성되는 복수의 평판형 램프와, 평판형 램프들의 결합부위에 설치되어 상기 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 출광되는 빛을 비발광 영역으로 유도하는 광학부재를 포함하는 면광원 장치, 면광원 장치를 수납하는 샤시와, 전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 면광원 장치는 평판형 램프들 간 결합부위에 광학부재를 설치하여 결합부위의 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 하여 비발광 영역에 의한 암부를 개선하고 이에 따라 휘도를 향상시키고 휘도 편차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 면광원 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

면광원 장치(100)는 방전가스가 주입된 방전공간을 형성하는 광원 몸체(110) 와, 광원 몸체(110)의 표면에 형성되어 방전가스에 방전전압을 인가하는 전극(150,160)을 포함하여 구성된다. 광원몸체(110)는 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 구비한다. 제1기판(120) 및 제2기판(130)은 투명한 평판형 유리 기판으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1기판(120) 및 제2기판(130)은 소정 간격을 두고 상호 대향되게 배치되며, 그 가장자리에 밀봉부재(140)가 개재되어 내부에 밀폐된 방전공간(180)을 형성한다.

밀봉부재(140)는 제1기판(120) 및 제2기판(130)과는 별도의 부재로 구성되어 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 접착 또는 융착될 수 있고, 제1기판(120) 또는 제2기판(130) 중 어느 하나의 기판 가장자리에 일체로 형성되어 다른 기판의 표면에 접착 또는 융착될 수 있다.

제1기판(120) 또는 제2기판(130))의 내면에는 형광층이 도포되고, 이와 대향하는 제2기판(130) 또는 제1기판(120))의 내면에는 반사층이 형성되고, 그 반사층 상에 형광층이 도포될 수 있다.

방전공간(180) 내부에는 방전공간을 복수의 방전공간으로 구획하는 격벽(170)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 격벽(170)에 의해 방전공간이 복수로 구획될 경우 각 방전 공간별로 전압이 인가되어 국부적 디밍을 가능하게 한다.

그리고, 방전공간(160) 내부에는 격벽 이외에 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이의 간격을 유지하여 방전공간을 확보하기 위한 다수의 스페이서가 설치될 수 있다.

이러한 스페이서는 방전 공간 내에 섬 형태로 존재한다. 따라서 제1기 판(120)과 제2기판(130)에 의하여 한정되는 내부는, 하나의 열린 구조의 단일 방전공간(180)을 형성한다. 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이의 간격은 기판 면적과 대비할 때 매우 작고, 단일 공간으로 형성되어 진공 배기 및 방전가스의 주입이 용이하다.

광원몸체(110)의 방전공간(180)에 주입되는 방전가스로는 다양한 종류의 방전가스가 선택될 수 있으나, 바람직하게는 수은을 배제한 가스, 예컨대 제논, 아르곤, 네온, 기타 불활성 가스 또는 이들의 혼합 가스 등을 사용한다.

특히 수은을 배제한 방전가스가 사용되는 경우, 친환경적인 이점을 제공할 뿐만 아니라, 저온에서 구동시에도 휘도 안정화 시간을 단축할 수 있다. 또한 수은의 온도 민감성으로 인하여, 온도 편차에 따라 면광원장치의 휘도 균일도가 떨어지는 문제점을 최소화할 수 있는 이점을 제공한다.

전극(150,160)은 방전가스에 방전전압을 인가한다. 방전가스에 방전전압이 인가되면, 방전가스의 방전에 의하여 자외선이 발생된다. 발생된 자외선은 형광층을 여기시켜 가시광을 발생시키고, 발생된 가시광은 기판을 투과하여 전방으로 출사된다.

적어도, 가시광의 출사측 기판(120)에 형성되는 전극(150)은 광원몸체(110)로부터 방전에 의하여 출사되는 광의 투과도를 높이기 위하여, 기판을 노출시키는 개구율(open ratio)이 60% 이상인 것이 바람직하다.

전극(150,160)은 투명 전극(예컨대, ITO)을 사용할 수도 있으며, 기타 전도성 물질을 사용할 수 있고, 바람직한 재질로는 구리, 은, 금, 알루미늄, 니켈, 크 롬, ITO, 탄소계 전도성 물질, 전도성 고분자, 또는 이들을 복합한 재질 중에서 선택되는 어느 하나의 물질이 사용될 수 있다.

전극(150,160)은 다양한 패턴을 가질 수 있는데, 도시한 스트라이프(stripe) 패턴 외에, 망목(mesh) 패턴이나, 원, 타원, 다각형 등이 규칙적으로 배열된 형태의 패턴도 무방하다.

전극(150,160)은 제1기판(120)에 형성되는 제1전극(150)과 제2기판(130)에 형성되는 제2전극(160)이 대향 방전을 일으키고, 패턴 형태로 형성되어 광원몸체(110)의 표면에 직접 도포된다. 이러한 전극(150,160)은 기판(120,130)의 외부 표면에 부착되는 외부전극으로 구성되는 것이 바람직하다.

실시예에 따라서는 제1기판(120) 및 제2기판(130) 중 어느 일 면에만 표면 전극을 형성하여, 면 방전형 면광원장치로 구성할 수도 있다. (예컨대 제2기판의 외면에 스트라이프 패턴의 양 전극을 교번하여 형성할 수 있다.)

이와 같이 구성되는 면광원 장치(100)는 대화면 액정표시장치에 설치될 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 여러 개의 평판형 램프(100a,100b)가 결합되어 설치된다. 하지만, 여러 개의 평판형 램프(100a,100b)를 결합하여 사용할 경우 평판형 램프들 사이에 비발광 영역(A)이 형성되고, 이 비발광 영역(A)으로 인하여 면광원 장치들 간 결합부위에 빛이 발생되지 않는 암부가 존재하게 된다.

즉, 평판형 램프(100a,100b)들을 상호 인접하게 배치하면 평판형 램프의 가장자리에 장착되는 베젤(200)과 램프 간 간격(T)에 의해 빛이 발생되지 않는 비발광 영역이 존재하게 된다. 물론 베젤 폭(P)을 최소화하고 램프 간 간격(T)을 최소 화하면 그만큼 암부가 작아질 수 있는 있지만 완전히 제거하지는 못하게 된다.

이러한 암부를 개선하기 위해 두 평판형 램프(100a,100b)의 결합부위에 인접한 영역의 휘도를 다른 영역에 비해 증가시키는 휘도 증가부(B)를 형성한다.

이 휘도 증가부(B)는 평판형 램프(100a,100b) 간 결합부위에 인접한 영역에 도포되는 전극(150,160)이 다른 영역에 비해 패턴 밀도를 크게 한 패턴 밀도 증가부(210)를 형성하거나, 전극 폭(전극의 크기)를 다른 영역에 비해 크게 하여 휘도를 국부적으로 증가시킨다.

즉, 이와 같이, 전극(150,160)의 패턴 밀도를 증가시키거나 전극의 크기를 증가시키면 두 평판형 램프(100a,100b)의 결합부위에 인접한 영역에 더 많은 전류가 인가되고 그 결과 많은 방전량으로 인하여 그 부위의 휘도가 다른 부위에 비해 증가하여 결합 부위의 암부를 상쇄시킨다.

하지만, 상기와 같이 결합부위의 인접한 영역의 휘도를 증가시키더라도 비발광영역(A)에서 빛이 출광되지 않기 때문에 휘도 균일성이 떨어지게 된다. 따라서, 비발광 영역(A)에서도 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 발생되는 빛을 비발광 영역(A)으로 유도하여 비발광 영역(A)에서 빛이 발생되도록 하는 광학 부재가 사용된다.

상기 광학 부재는 휘도 증가부(B)에 설치되어 휘도 증가부(B)에서 출광되는 빛을 수평방형으로 유도하는 제1프리즘 부재(310)와, 비발광 영역(A)에 설치되어 제1프리즘 부재(310)에서 수평방향으로 유도되는 빛을 수직방향으로 출광시키는 제2프리즘 부재(320)를 포함한다.

제1프리즘 부재(310)는 두 평판형 램프(100a,100b)의 휘도 증가부(B)에 각각 직선 이동 가능하게 배치되는 한 쌍으로 구성된다. 이러한 제1프리즘 부재(310)는 휘도 증가부(B)에 직선 이동되면서 최적의 설치위치를 찾아서 그 위치에 세팅된다.

이러한, 제1프리즘 부재(310)의 형태는 도면에 이등변 삼각형 형태로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 휘도 증가부(B)에서 출광되는 빛을 수평방향으로 유도할 수 있는 어떠한 형태도 적용이 가능하다.

제2프리즘 부재(320)는 비발광 영역(A)의 중앙에 배치되어 제1프리즘 부재에서 수평방향으로 유도되는 빛을 수직방향으로 출광시켜 비발광 영역(A)에서 빛이 출광되도록 한다. 이러한 제2프리즘 부재(320)는 도면에서 정삼각형 형태로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 수평방향으로 들어오는 빛을 수직방향으로 출광시킬 수 있는 어떠한 구조도 적용이 가능하다.

그리고, 비발광 영역(A)의 표면에는 비발광 영역의 표면으로 유입되는 빛을 상측방향으로 반사시키는 반사시트(300)가 부착된다. 즉, 반사시트(300)는 비발광 영역의 표면으로 유입되는 빛을 상측방향으로 반사시킴으로써 비발광 영역(A)에서의 빛이 출광될 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관련된 백라이트유닛을 보여주는 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 백라이트유닛은 상기에서 설명한 면광원장치(100)와, 바텀샤시(500), 고정프레임(600) 및 인버터(700)를 포함하여 구성된다.

바텀샤시(500)는 면광원장치(100)를 수납한다.

면광원장치(100)는 위에서 설명한 바와 같이, 여러 개의 평판형 램프가 결합되어 대면적화를 이룬 면광원 장치가 사용된다.

면광원 장치(100)의 상면에 광학시트(800)가 배치된다. 이 광학시트(800)는 확산시트와 프리즘 시트로 구성될 수 있다.

고정프레임(600)은 바텀샤시(500)와 결합되어 광학시트(800)가 면광원 장치(100)의 상면에 배치되도록 고정시킨다.

액정표시장치에서는 고정프레임(600)의 전방에 액정 패널이 위치된다.

인버터(700)는 제1전극(120)과 전선(710)에 의해 전기적으로 연결되고, 제2전극(130)과 전선(720)에 전기적으로 연결되어 고전위의 방전 전압을 발생시켜 전극(150,160)에 공급함으로써 면광원장치(100)를 구동한다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 평판형 램프가 결합된 상태를 보여주는 평면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 부재의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일예에 관련된 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.

Claims (14)

1. 상호 인접하게 설치되어 대면적을 구현하고 그 결합부위에 비발광 영역이 형성되는 복수의 평판형 램프와;

   평판형 램프들의 결합부위에 설치되어 상기 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 출광되는 빛을 비발광 영역으로 유도하는 광학부재를 포함하는 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 평판형 램프의 결합부위와 인접한 영역에는 다른 영역에 비해 휘도가 증대되는 휘도 증대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 휘도 증대부는 전극의 패턴밀도가 다른 영역에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 휘도 증대부는 전극의 면적이 다른 영역에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 광학부재는 상기 휘도 증대부에 설치되어 휘도 증대부에서 수직방향으로 출광되는 빛을 수평방향으로 유도하는 제1프리즘 부재와;

   상기 비발광 영역에 설치되어 제1프리즘 부재에서 수평방향으로 유도된 빛을 수직방향으로 출광되도록 유도하는 제2프리즘 부재를 포함하는 면광원 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1프리즘 부재는 휘도 증대부에 수평 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 비발광 영역에는 반사시트가 설치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 평판형 램프는 평판형 유리기판으로 형성되고 그 내부에 방전공간이 형성되는 제1기판 및 제2기판과;

   상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판의 표면에 형성되는 전극을 포함하는 면광원 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 방전공간 내부에는 수은을 배제한 방전 가스가 주입되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
10. 상호 인접하게 설치되어 대면적을 구현하고 그 결합부위에 비발광 영역이 형성되는 복수의 평판형 램프와, 평판형 램프들의 결합부위에 설치되어 상기 비발광 영역에서 빛이 출광될 수 있도록 평판형 램프의 발광영역에서 출광되는 빛을 비발광 영역으로 유도하는 광학부재를 포함하는 면광원 장치;

    상기 면광원 장치를 수납하는 샤시; 및

    상기 전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛.
11. 제10항에 있어서,

    상기 복수의 평판형 램프의 결합부위와 인접한 영역에는 다른 영역에 비해 휘도가 증대되는 휘도 증대부가 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
12. 제11항에 있어서,

    상기 휘도 증대부는 전극의 패턴밀도가 다른 영역에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
13. 제11항에 있어서,

    상기 광학부재는 상기 휘도 증대부에 설치되어 휘도 증대부에서 수직방향으로 출광되는 빛을 수평방향으로 유도하는 제1프리즘 부재와;

    상기 비발광 영역에 설치되어 제1프리즘 부재에서 수평방향으로 유도된 빛을 수직방향으로 출광되도록 유도하는 제2프리즘 부재를 포함하는 백라이트 유닛.
14. 제13항에 있어서,

    상기 비발광 영역에는 반사시트가 설치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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