액정표시장치용 백라이트 유닛{Backlight unit for liquid crystal display device}

도 1은 일반적인 냉음극형광램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1의 형광램프를 액정표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용한 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 3a ~ 3b는 본 발명의 실시예에 따른 냉음극램프 및 외부전극램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 도 3a의 냉음극램프를 액정표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용한 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 직하형 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

121 : 다수의 광학시트 (135 : 형광물질을 포함하는 광학시트)

123 : 도광판 125 : 반사판

129 : 램프 133 : 램프가이드

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 형광램프를 광원으로 사용하는 에지형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정표시장치는 박형화, 경량화, 저소비 전력 및 구동회로와의 정합성 등의 이유로 그 사용범위가 점차 확대되어 가고 있다. 이러한 액정표시장치는 별도 광원의 사용 유무에 따라 투과형과 반사형으로 구분되며, 통상적으로 사용되고 있는 투과형 액정표시장치는 광원으로서 형광램프를 갖는 백라이트 유닛(Backlight unit)을 구비한다.

상기 백라이트 유닛은 광원인 형광램프와, 상기 램프를 둘러싸는 램프 반사체와, 상기 램프의 측부 또는 상부에 배치되는 도광판과, 상기 도광판의 하부면 및 상부면 각각에 배치되는 반사판 및 확산판과, 상기 확산판 상에 차례로 배치되는 한쌍의 프리즘 필름 및 보호막으로 구성되며, 그 조명 방식에 따라 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 구분된다.

상기 백라이트에 사용되는 형광램프는 양끝 전극이 관내에 설치된 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)와, 양끝 전극이 관외에 형성된 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 및 전극을 형성하지 않는 무전극 형광램프 등으로 구분된다.

도 1은 일반적인 냉음극형광램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 냉음극형광램프(29)는 혼합된 불활성기체나 수은(Hg)분자 등으로 이루어진 불활성방전가스(discharge gas : 17)를 포함하고 있는 유리관(11)과, 상기 유리관(11) 내의 양단에 전원을 인가받기 위한 제 1 및 제 2 전극(19a, 19b)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 유리관(11) 안쪽에는 보호층(13)과, 형광물질(15)이 도포되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 전극(19a, 19b)은 컵(cup) 형태를 갖는 전극이며, 상기 제 1 및 제 2 전극(19a, 19b)에는 전원을 인가하기 위한 리드(lead : 미도시)선이 연결된다.

이와 같은 구조의 냉음극형광램프(29)는 상기 리드선(미도시)을 통해 상기 제 1 및 제 2 전극(19a, 19b)에 고전압이 인가되면, 상기 두 전극(19a, 19b) 중 하나의 전극에서 인가된 전자가 다른 한쪽의 전극으로 이동하는 과정에서, 상기 전자가 유리관(11) 내부에 형성되어 있는 불활성 기체(17)의 수은분자와 충돌하게 된다. 이 과정에서 2차 전자가 방출되고, 상기 수은분자는 여기된다.

이로 인해, 여기된 수은분자가 안정된 상태로 환원하는 과정에서 자외선이 발생되고, 상기 자외선은 형광물질(15)에 흡수되어 가시광선인 빛을 발광하게 된다.

도 2는 도 1의 형광램프를 액정표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 형광램프(29)는 도광판(23)의 입광부 길이방향을 따라 배열되며, 상기 형광램프(29)의 상하 외측을 가이드하여, 상기 형광램프(29)의 상하 외측에서 발산된 빛(F2)을 도광판(23) 쪽으로 재입사시키기 위한 램프가이드(33)가 더욱 구비된다.

이때, 상기 도광판(23)은 형광램프(29)가 구비되는 입광부가 두껍고 상기 형광램프(29)에서 멀어질수록 가늘어지는 경사진 패널 형태로 형성되며, 상기 도광판(23)의 배면에는, 상기 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 빛(F)을 반사시키기 위한 백색 또는 은색의 반사판(25)이 위치하게 된다.

이로써, 상기 형광램프(29)에서 발산되는 빛(F1)은 상기 램프가이드(33)의 개구된 일면을 통해 상기 도광판(23)의 입광부를 통해 상기 도광판(23) 내부로 입사되게 된다.

상기 입사된 빛(F1)은 여러번의 전반사에 의해 도광판(23) 내를 진행하면서 도광판(23)의 넓은 영역으로 고르게 퍼지면서 상기 도광판(23) 상부에 개재되는 다수의 광학시트(21)를 거쳐 액정패널(미도시)에 면광원을 제공하게 된다.

그러나, 전술한 바와 같은 형광램프(29)를 백라이트 유닛의 광원으로써 사용할 경우 몇 가지 단점을 나타나게 되는데 우선, 앞서 전술한 형광램프(29)의 밝기는 상기 형광램프(29) 유리관(도 1의 11) 내부에 형성되는 형광물질(도 1의 15)의 도포 공정능력에 따라 결정되게 된다. 따라서, 상기 형광램프(29)의 휘도를 균일하게 하기 위해, 상기 형광물질(도 1의 15)을 고르게 도포하기 위한 도포공정이 매우 까다롭게 진행되고 있다.

또한, 상기 유리관(도 1의 11) 내부의 불활성방전가스(도 1의 17)의 수은분자와 상기 형광물질(도 1의 15)의 뭉침으로 인하여 형광램프(29)의 휘도가 저하되게 된다.

또한, 상기 형광램프(29)는 상기 도광판(23)이 위치하는 방향이 아닌 형광램프(29)의 상하 외측으로도 빛(F2)이 발산되는데, 이러한 빛(F2)은 상기 램프가이드(33)에 의해 반사되어 도광판(23)의 입광부로 재입사되게 된다. 그러나, 이중 일부 반사된 빛은(F2) 재입사되는 과정에서 형광램프(29)의 외측에 부딪혀 상기 형광램프(29)의 내부를 통과하게 되는 경우가 발생하게 된다.

이로써, 상기 빛(F2)은 상기 형광램프(29) 내부에 구성되는 형광물질(도 1의 15)에 흡수되어, 빛 손실이 일어나게 되며 이로 인하여, 도광판(22) 내부에 입사되는 빛(F2) 역시 손실되는 문제점을 가져오게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 형광램프를 광원으로사용하는 백라이트 유닛의 휘도 향상 및 효율을 극대화 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과; 상기 도광판의 일측을 따라서 배열되며, 자외선을 발산하는 램프와; 상기 도광판 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시트를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.

또한, 본원발명은 반사판과; 상기 반사판 상에 나란하게 배열되며, 자외선을 발산하는 램프와; 상기 램프 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시 트를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.

이때, 상기 램프는 유리관과, 상기 유리관 양단에 구성되는 제 1 및 제 2 전극과, 상기 유리관 내부에 구성되는 보호층 및 불활성방전가스를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 형광물질은 상기 다수의 광학시트 중 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 형광물질은 상기 광학시트의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 형광물질은 상기 광학시트 내부에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판에는 40 ~ 380nm 파장대의 자외선을 흡수할 수 있는 첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하며, 상기 첨가제는 상기 램프와 인접한 도광판의 입광부에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 램프의 상하 외측을 가이드하는 램프가이드를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3a ~ 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 냉음극램프 및 외부전극램프의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉음극램프(129)는 혼합된 불활성기체나 수은(Hg)분자 등으로 이루어진 불활성방전가스(discharge gas : 117)를 포함하고 있는 유리관(111)과, 상기 유리관(111) 내의 양단에 전원을 인가받기 위한 제 1 및 제 2 전극(119a, 119b)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 유리관(111) 안쪽에는 보호층(113)이 도포되어 유리관(111)의 이 온들 및 불순물이 내부의 불활성방전가스(117) 내로 침입하는 것을 막아주며, 상기 제 1 및 제 2 전극(119a, 119b)은 컵(cup) 형태를 갖는 전극이며, 상기 제 1 및 제 2 전극(119a, 119b)에는 전원을 인가하기 위한 리드(lead : 미도시)선이 연결된다.

이때, 유리관(111) 내의 양단에 전극이 구성되는 냉음극관램프(129)와는 달리 도 3b에 도시한 외부전극램프(229)는 유리관(211)의 양단 외면에 제 1 외부전극 및 제 2 외부전극(219a, 219b)이 형성되는 구조이다.

상기 유리관(211)의 내부에는 냉음극램프(도 3a의 129)와 마찬가지로 혼합된 불활성기체 및 수은분자(미도시)등으로 이루어진 불활성방전가스(217)가 충진되어 있으며, 유리관(211)의 내벽에는 보호층(213)이 형성되어 있다.

전술한 냉음극램프(129) 및 외부전극램프(229) 내부에는 형광물질(도 1의 15)이 구성되지 않는 것을 특징으로 한다.

따라서, 이와 같이 본 발명에 따른 구조의 냉음극램프(129) 및 외부전극램프(229)는, 상기 리드선(미도시)을 통해 상기 제 1 및 제 2 전극(또는 제 1 및 제 2 외부전극 : 119a, 119b(229a, 229b))에 고전압을 인가하면, 상기 두 전극 (119a, 119b(229a, 229b))중 하나의 전극에서 인가된 전자가 다른 한쪽의 전극으로 이동하는 과정에서, 상기 전자가 유리관(111, 211) 내부에 형성되어 있는 불활성방전가스(117, 217)의 수은분자와 충돌하게 되며, 이 과정에서 2차 전자가 방출되고, 상기 수은분자는 여기된다.

이로 인해, 여기된 수은 분자가 안정된 상태로 환원하는 과정에서 자외선(UV)이 발산되게 된다. 이러한 자외선(UV)은 눈에 보이지 않는 빛으로, 기존의 형광램 프(도 1의 29) 내부에서 발산되는 빛과 같은 성질을 가진다.

도 4는 도 3a의 냉음극램프를 액정표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 형광물질이 도포되지 않은 램프(129)는 도광판(123)의 입광부 길이방향을 따라 배열되며, 상기 램프(129)의 상하 외측을 가이드하여, 상기 램프(129)의 상하 외측에서 발산된 자외선(UV2)을 반사하여 도광판(123) 쪽으로 재입사시키기 위한 백색 또는 은색의 램프가이드(133)가 더욱 구비된다.

또한, 상기 도광판(123)의 배면에는, 상기 도광판(123)의 하부면으로 빠져 나가는 자외선(UV)을 반사시키기 위한 반사판(125)이 위치하게 된다.

이때, 상기 도광판(123)은 램프(129)가 구비되는 입광부가 두껍고 상기 램프(129)에서 멀어질수록 가늘어지는 경사진 패널 형태로 형성되며, 상기 도광판(123)의 상부에는 다수의 광학시트(121)가 개재되는데, 이중 하나의 광학시트(135)는 형광물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 상기 램프(129)에서 발산되는 자외선(UV1)은 상기 램프가이드(133)의 개구된 일면을 통해 상기 도광판(123)의 입광부를 통해 상기 도광판(123) 내부로 입사되게 된다.

상기 입사된 자외선(UV1)은 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 고르게 퍼지게 되고, 상기 램프(129)의 상하 외측에서 발산되는 자외선(UV2)은 상기 램프가이드(133)에 의해 반사되어 상기 도광판(123) 내부로 재입사되게 된다. 따라서, 상기 자외선(UV1, 2)은 상기 도광 판(123)에 의해 상기 도광판(123) 상부에 개재되는 형광물질이 포함된 광학시트(135)를 포함하는 다수의 광학시트(121)를 거치게 된다.

이때, 상기 자외선(UV1, 2)은 상기 형광물질이 포함된 광학시트(135)를 통과하면서 상기 형광물질에 흡수되어 가시광선(F)으로 방출되게 된다. 이로써, 상기 광학시트(121, 135)의 상부에 위치하는 액정패널(미도시)에 면광원을 제공하게 된다.

이러한 형광물질을 포함하는 광학시트(135)는 상기 시트 상에 형광물질을 직접 스프레이방식 또는 침전방식을 사용하여 코팅하거나 상기 시트(135)를 형성하는 과정에서 상기 형광물질을 첨가하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 도광판(123)은 상기 램프(129)에서 발산되는 자외선(UV1)중 어느 한 파장대의 자외선(UV1)에 의해 상기 도광판(123)이 열화되어 노랗게 변하게 되는 황변을 방지하기 위한 별도의 첨가제를 넣어 구성한다. 이는, 상기 자외선 파장(40 ~ 380nm)대에서 상기 황변을 일으키는 파장대의 자외선(300 ~ 380nm)만을 흡수할 수 있는 첨가제를 상기 램프(129)와 인접한 도광판(123)의 표면에 도포하거나, 상기 도광판(123)을 형성하는 과정에서 첨가하여 구성할 수도 있다.

이때 도면상으로 도시하지는 않았지만, 불활성기체나 수은분자 등으로 이루어진 불활성방전가스(도 3b의 117)를 포함하고 있는 유리관(도 3b의 111) 양단 외면에 도전성 금속재로 형성된 제 1 및 제 2 외부전극(도 3b의 119a, 119b)을 형성하는 외부전극램프(도 3b의 129)도 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 광원으로 사용가능 하다.

또한, 상술한 구조의 백라이트 유닛은 통상 사이드라이트 방식이라 불리는 것으로, 목적에 따라서 상기 형광램프(129)를 상기 도광판(123)의 양측으로 구성할 수도 있으며, 도 5에 도시한 바와 같이, 직하형의 백라이트 유닛을 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 상술한 구조에서 도광판(도 4의 123)을 생략한 상태에서 반사판(325) 상에 다수의 형광램프(329)를 나란게 배열하고, 이의 상부로 다수의 광학시트(321, 335)를 개재할 수 있다.

이때, 상기 다수의 광학시트(321) 중의 어느 하나에 황변을 일으키는 파장대의 자외선(245 ~ 356nm)만을 흡수할 수 있는 첨가제를 표면에 도포하거나, 상기 광학시트(321)를 형성하는 과정에서 첨가하여 구성할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 자외선(UV1) 만을 발산하는 램프(129)와, 상기 램프(129)에서 발산되는 자외선(UV)이 입사되는 도광판(123)과, 형광물질이 형성된 광학시트(135)를 포함하는 다수의 광학시트(121)를 상기 도광판(123) 상부에 개재하여 액정표시장치용 백라이트 유닛을 구성함으로써, 기존의 백라이트 유닛의 광원으로 형광램프(도 1의 29)를 사용함으로써 형광물질 도포 불량으로 의한 휘도 불균일과, 유리관(도 1의 11) 내부의 불활성방전가스(도 1의 17)의 수은분자와 형광물질(도 1의 15)의 뭉침으로 인해 발생되는 불량을 방지할 수 있으며, 상기 형광램프(129)의 외측으로 발산되는 빛이 상기 램프가이드(133)에 의해 반사되어 상기 도광판(123)의 입광부로 재입사 되는 과정에서 일부 반사된 빛이 형광램프(129)의 외측에 부딪혀 상기 형광램프(129)의 내부를 통과하면서 상기 형광램프(도 1의 29) 내부의 형광물질(도 1의 15)에 흡수되어버려, 빛이 손실되었던 문제점 역시 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 자외선만을 발산하는 램프와, 형광물질을 포함하는 적어도 하나의 광학시트를 포함하여 액정표시장치용 백라이트 유닛을 구성함으로써, 기존의 형광램프 형성공정 시, 까다로웠던 형광물질 도포 공정을 삭제함으로써 공정 효율이 향상되며, 휘도 불균일과 형광램프 유리관 내부의 수은분자와 형광물질이 뭉침으로써 발생되는 휘도 저하와 같은 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 형광램프의 외측으로 발산되는 빛이 램프가이드에 의해 반사되어 도광판의 입광부로 재입사 되는 과정에서, 일부 반사된 빛이 형광램프의 외측에 부딪혀 형광램프의 내부를 통과하게 되면서 형광램프 내부의 형광물질에 흡수되어버려, 빛 손실이 일어나게 되었던 문제점 역시 방지할 수 있는 효과가 있다.