JP2005268215A - 面光源装置及び該面光源装置を有するバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 放電空間内の輝度を均一に維持させることができる面光源装置を提供すること。
【解決手段】 面光源装置１００は、放電ガスが注入された複数の放電空間を有する光源本体を含んでいる。光源本体上には排気用及び水銀注入用チップの残留物である突出部１１１、１１２が形成されている。放電空間に電圧を印加する電極１４０が、突出部１１１、１１２を覆うように、光源本体の外面上に形成されている。従って、突出部１１１、１１２が面光源装置１００の冷点として作用する現象が防止される。このように、面光源装置１００の輝度が突出部１１１、１１２によって不均一になる現象が防止され、また突出部１１１、１１２内に水銀が過度に凝集される現象も防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、面光源装置及びこれを有するバックライトユニットに関し、より詳細には、面光源装置の電極、及びこのような面光源装置を光源とするバックライトユニットに関する。

一般的に、液晶（ＬＣ）は電気的特性及び光学的特性を有する。より詳細には、液晶は、電界の方向に対応して液晶分子の配列が変化するという電気的特性と、その配列に対応して光の透過率が変化するという光学的特性とを有する。

液晶表示（ＬＣＤ）装置は、液晶の上記特性を用いて画像を表示する。液晶表示装置は、ＣＲＴなどに比べて小型、軽量等の幾多の長所を有しているため、ノートブック型コンピュータ、携帯電話、液晶テレビジョン、及び宇宙航空産業等の様々な分野に広く用いられている。

液晶表示装置は、液晶を制御するための液晶制御部及びその液晶制御部に光を供給するための光供給部を備えている。
液晶制御部は、第１基板に形成された画素電極、第２基板に形成された共通電極、及び画素電極と共通電極との間に介在された液晶層を含んでいる。画素電極の数は、解像度に応じて決められるが、共通電極の数は一つである。各画素電極には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が電気的に接続され、互いに異なるレベルを有する画素電圧が印加される。共通電極には基準電圧が印加される。画素電極及び共通電極はいずれも導電性を有する透明な材料からなる。

光供給部は液晶制御部に光を供給する。光供給部により生成された光は、画素電極、液晶層、共通電極を順次通過する。従って、液晶表示装置の表示品質は、その光の輝度及び輝度の均一性によって大きく左右される。一般的に輝度及び輝度の均一性が高くなるほど表示品質は向上する。

従来の液晶表示装置の光供給部には、シリンダ形状を有する冷陰極型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は点形状を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が主に用いられる。冷陰極型蛍光ランプには、高輝度、長寿命、白熱灯に比べて極めて低発熱量という長所がある。一方、発光ダイオードには低消費電力及び高輝度という長所がある。しかし、冷陰極型蛍光ランプ及び発光ダイオードのいずれも輝度の均一性が低いという短所がある。

従って、輝度の均一性を向上させるために、冷陰極型蛍光ランプ又は発光ダイオードを光源とする光供給部には、導光板（ＬＧＰ）、拡散部材、及びプリズムシート等のような光学部材が必要である。しかしながら、これによって、冷陰極型蛍光ランプ又は発光ダイオードを用いる液晶表示装置の体積及び重量は大きく増加してしまうという問題が発生する。

上記問題を解決するために、平板形状の面光源装置が開発された。そのような面光源装置は、隔壁分離型と隔壁一体型に区分することができる。
従来の隔壁分離型面光源装置は、第１基板及び第２基板を含んでおり、その第１基板と第２基板との間には複数の隔壁が介在されている。隔壁は等間隔に平行に配置され、第１基板と第２基板との間には複数の放電空間が形成されている。第１基板の端部と第２基板の端部との間には密封部材が介在され、放電空間は外部から隔離されている。一方、密封部材は密封用フリット（ｆｒｉｔ）を媒介して第１基板及び第２基板に接合されている。放電空間には放電ガスが注入され、放電ガスに電圧を印加するための電極が第１基板及び第２基板の両側端部の外面又は内部に設けられている。

一方、従来の隔壁一体型面光源装置は、一体型で形成された隔壁を有する第１基板及び第２基板を含んでいる。最外部に配置された隔壁が第１基板に密封用フリットを媒介して直接接合されることによって、複数の放電空間が形成される。

前記のように構成された面光源装置の電極に放電電圧が印加されると、放電空間の内部でバリア放電が発生する。そのバリア放電によって発生した電子は、紫外線源である中性原子と衝突し、中性原子の電子を励起させる。その励起された電子が基底状態に遷移することにより紫外線が発生する。さらに、その紫外線が蛍光層を励起させることにより、可視光が発生する。

従来の面光源装置は、第１基板、及び第１基板の上部に配置された第２基板を含んでいる。隔壁が第１基板と第２基板との間に蛇行形状に配列され、放電ガスが注入される複数の放電空間を形成する。密封部材が第１基板の端部と第２基板の端部との間に介在され、放電空間は外部から隔離される。電極が第１基板及び第２基板の両側端部の外面に形成される。一方、第１基板の片側端部には排気孔及び水銀注入孔が形成される。

前記のように構成された面光源装置の放電空間を排気させ、水銀をその放電空間に注入する従来の方法は次のようである。第１チップ及び第２チップを排気孔及び水銀注入孔に結合させる。第１チップは、排気及び放電ガス注入用であり、第２チップは水銀ガスの注入用として用いられる。従って、第２チップには水銀ゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）が装備される。

第１チップを通じて放電空間を真空排気する。同時に、面光源装置を加熱して面光源装置内の不純物を除去する。第１チップを通じて放電ガスを放電空間に注入する。このような過程が完了すると、第１チップを加熱して第１基板から切断する。ここで、第１チップは完全に除去されず、第１基板上に部分的に残る。従って、第１基板上には第１チップの残留物である第１突出部が形成される。

その後、第２チップを加熱して、水銀ゲッターを活性化させる。そうすると、水銀ゲッターから水銀ガスが放出されることによって、水銀ガスが放電空間に供給される。第１チップと同様に、第２チップは加熱により第１基板から除去される。従って、第１基板上には第２チップの残留物である第２突出部が形成される。

最後に、電極を第１基板及び第２基板の両側端部の外面に形成する。電極は、例えば、導電性テープを付着する方式又は導電性ペーストを塗布する方式等により形成することができる。

一方、水銀を用いた面光源装置の発光効率は内部水銀蒸気圧と非常に密接な関連がある。即ち、放電空間に最適な蒸気圧の水銀ガスが供給されると、面光源装置の発光効率は最高になる。水銀蒸気圧は面光源装置において最も冷たい部分である冷点の温度によって決定される。冷点の温度が非常に低いと、面光源装置の発光効率は低下する。

ここで、従来の面光源装置の電極は第１突出部及び第２突出部上には形成されていない。即ち、第１突出部及び第２突出部は電極から直接に電圧を印加されていない。これによって、第１突出部及び第２突出部は面光源装置の冷点として作用する。結局、第１突出部及び第２突出部を含む放電空間の領域の輝度は、第１突出部及び第２突出部を含まない放電空間の他の領域の輝度よりも低下する。従って、従来の面光源装置では、輝度が不均一であるという問題が発生する。

また、従来の面光源装置が長時間動作すると、第１突出部及び第２突出部内に水銀が過度に凝集される。結果として、放電空間における有効な水銀量は減少し、従って、従来の面光源装置の寿命は縮まる。

本発明の目的は、チップの残留物である基板の突出部が冷点として作用しないようにすることによって、放電空間内の輝度を均一に維持させることができる面光源装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、突出部が冷点になることを防止することにより、突出部内に水銀が過度に凝集される現象を防止することができる面光源装置を提供することにある。

また、本発明の更に別の目的は、前記のような面光源装置を光源とするバックライトユニットを提供することにある。

本発明の実施形態による面光源装置は、放電ガスが注入された複数の放電空間を有する光源本体を含んでいる。光源本体上には排気用及び水銀注入用チップの残留物である少なくとも一つの突出部が形成されている。放電空間に電圧を印加する電極が突出部を覆うように光源本体の外面上に形成されている。

突出部を覆うように形成された電極の面積によって、突出部が位置する該当放電空間が他の放電空間より更に明るくなることを防止するために、該当放電空間に位置する電極部分を除去し、切開部を形成することができる。

一方、光源本体は、突出部を有する第１基板、第１基板と対向して配置された第２基板、第１基板の端部と第２基板の端部との間に介在され、第１基板と第２基板との間に内部空間を形成する密封部材、及び第１基板と第２基板との間に配列され、内部空間を複数の放電空間に区画する隔壁を含むことができる。

又は、光源本体は突出部を有する第１基板、第１基板に接合されて複数の放電空間を形成する隔壁を一体に有する第２基板を含むことができる。
本発明の別の態様によるバックライトユニットは、面光源装置、面光源装置を収納する上下部ケース、面光源装置と上部ケースとの間に介在された光学シート、及び面光源装置を駆動するための放電電圧を面光源装置に印加するインバータを含んでいる。面光源装置は、内部に複数の放電空間が形成され、排気用及び水銀注入用チップの残留物を有する光源本体、及び突出部を覆うように光源本体の外面上に形成され、放電空間に電圧を印加する電極を含んでいる。

前記のような本発明によると、電極が排気用及び水銀注入用チップの残留物である基板上の突出部にも配置されることにより、突出部は面光源装置の冷点として作用しない。従って、面光源装置の輝度が突出部によって不均一になる現象が防止され、また突出部内に水銀に過度に濃集されて寿命が縮まることも防止される。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
実施形態１
図１は、本発明の第１実施形態による面光源装置を示した底面図であり、図２は、図１の面光源装置を示した断面図であり、図３は、図２のＶ部位を拡大して示した断面図である。

図１及び図２を参照すると、第１実施形態による面光源装置１００は隔壁分離型であり、光源本体及び電極１４０を含んでいる。
光源本体は、下部に配置される第１基板１１０及び第１基板１１０上に配置される第２基板１２０を含む。密封部材が第１基板１１０の端部と第２基板１２０の端部との間に介在され、第１基板１１０と第２基板１２０との間に外部と隔離された内部空間を形成する。その内部空間において、隔壁１３０が第１方向に沿って平行に配列され、その内部空間は複数の放電空間に区画される。隔壁１３０は、フリット１８０を媒介して第１基板１１０及び第２基板１２０に接合される。特に、隔壁１３０は蛇行形状に配列され、放電空間が互いに連通する。従って、放電空間を排気し、放電ガスを放電空間内に注入し、水銀を放電空間に供給することが可能になる。

一方、第１基板１１０は、第１突出部１１１及び第２突出部１１２を有する。第１突出部１１１は、排気用チップの残留物であり、第２突出部１１２は水銀注入用チップの残留物である。従来技術において言及したように、チップを高周波加熱により除去したとしても、チップは完全に除去される訳ではない。従って、第１基板１１０上に薄い高さの第１突出部１１１及び第２突出部１１２が形成される。

ここで、第１突出部１１１及び第２突出部１１２は、第１基板１１０の片側端部の角部に配置されている。或いは、第１突出部１１１を第１基板１１０の一つの角部に配置し、第２突出部１１２をその角部について対角位置に配された第１基板１１０の別の角部に配置してもよい。または、第１突出部１１１及び第２突出部１１２は第２基板１２０に形成してもよい。

電極１４０が第１基板１１０及び第２基板１２０の外面に備えられている。電極１４０は第１基板１１０及び第２基板１２０の両側端部の外面上に第１方向と実質的に直交する第２方向に沿って配置されている。即ち、電極１４０は、隔壁１３０の長手方向と実質的に直交している。電極１４０は、例えば、第１基板１１０及び第２基板１２０の外面に付着された導電性テープであっても、或るいは、第１基板１１０及び第２基板１２０の外面に塗布された導電性ペーストであっても構わない。

特に、図３に示したように、電極１４０は第１突出部１１１及び第２突出部１１２を覆っている。従って、電極１４０から電圧が第１突出部１１１及び第２突出部１１２に直接印加されるため、第１突出部１１１及び第２突出部１１２は面光源装置１００の冷点として作用しない。従って、第１突出部１１１及び第２突出部１１２を含む該当放電空間が、第１突出部１１１及び第２突出部１１２を含まない他の放電空間より低い輝度を示すことが防止される。また、水銀が第１突出部１１１及び第２突出部１１２において過度に凝集される現象も防止される。

また、反射層１６０が第１基板１１０上に形成されている。第１蛍光層１７１が反射層１６０上に形成されている。第２蛍光層１７２が第２基板１２０の下部に形成されている。

実施形態２
図４は、本発明の第２実施形態による面光源装置を示した底面図である。
図４を参照すると、第２実施形態による面光源装置１００ａは電極１４２を除いては第１実施形態による面光源装置１００の構成要素と実質的に同じ構成要素を有するので、反復説明は省略する。また、同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付与する。

第１実施形態と同様に、電極１４２は、第１基板１１０及び第２基板（図示略）の外面上に形成され、第１突出部１１１及び第２突出部１１２を覆っている。ここで、電極１４２は第１突出部１１１及び第２突出部１１２を覆っているため、電極１４２における第１突出部１１１又は第２突出部１１２を含む放電空間に対応する部分の面積は、第１突出部１１１及び第２突出部１１２を含まない放電空間に対応する部分の面積に比べて広くなる。これは、面光源装置１００ａの輝度の不均一をもたらす原因と成り得る。

従って、本実施形態による電極１４２は、一部が除去された切開部１４４を有する。切開部１４４は、第１突出部１１１及び第２突出部１１２に隣接して位置する。特に、切開部１４４は、電極１４２の内側に形成されている。切開部１４４の面積は各放電空間の輝度が均一になるような最適の条件に設定することができる。或いは、切開部１４４の代りに、電極１４２における第１突出部１１１及び第２突出部１１２と隣接した部分に孔を形成してもよい。

実施形態３
図５は、本発明の第３実施形態による面光源装置を示した断面図である。
本実施形態による面光源装置２００は光源本体が隔壁一体型であることを除いては実施形態１による面光源装置１００と実質的に同様に構成されている。従って、光源の本体に対してのみ詳細に説明し、他の構成要素に対する説明は省略する。

図５を参照すると、光源本体は第１突出部２１１及び第２突出部２１２を有する第１基板２１０、及び隔壁２３０を一体に有する第２基板２２０を含んでいる。隔壁２３０が第１基板２１０上にフリット２８０を媒介して接合され、複数の放電空間を形成している。

電極２４０が第１基板２１０及び第２基板２２０の両側端部の外面に形成され、第１突出部２１１及び第２突出部２１２を覆っている。加えて、切開部（図示略）を、電極２４０における第１突出部２１１及び第２突出部２１２に隣接した部分に形成してもよい。

また、反射層２６０が第１基板２１０上に形成されている。第１蛍光層２７１が反射層２６０上に形成されている。第２蛍光層２７２が第２基板２２０の下部に形成されている。

実施形態４
図６は、本発明の第４実施形態によるバックライトユニットを示した分解斜視図である。

図６を参照すると、本実施形態によるバックライトユニット１０００は、図５に示した面光源装置２００、上部ケース１１００、下部ケース１２００、光学シート９００、及びインバータ１３００を含んでいる。

面光源装置２００についての説明は、実施形態３において詳細に説明されたので、省略する。或いは、実施形態１，２による他の面光源装置をバックライトユニット１０００に採用してもよい。

下部ケース１２００は、面光源装置２００を収納するための底面部１２１０及び底面部１２１０の端部から収納空間を形成するために延びた側面部１２２０から構成されている。従って、面光源装置２００は、下部ケース１２００の収納空間に収納される。

インバータ１３００は、下部ケース１２００の背面に配置され、面光源装置２００を駆動するための放電電圧を発生させる。インバータ１３００から発生した放電電圧は第１電源線１３５２及び第２電源線１３５４を通じて面光源装置２００の電極２４０にそれぞれ印加される。

光学シート９００は、面光源装置２００から出射される光を均一に拡散させるための拡散シート（図示略）、及び拡散された光に直進性を付与するためのプリズムシート（図示略）で構成されている
上部ケース１１００は、下部ケース１２００に結合され、面光源装置２００及び光学シート９００を支持する。上部ケース１１００は、面光源装置２００が下部ケース１２００から分離することを防止する。

加えて、画像を表示する液晶表示パネル（図示略）を上部ケース１１００の上部に配置してもよい。
実験例
実施形態１の面光源装置をサイン波駆動器を用いて駆動して、約１時間が経過した後、面光源装置の温度分布を測定した。基板の温度は約４５℃〜５０℃を示し、第１突出部及び第２突出部の温度は５５℃を示した。このように、電極により覆われた第１突出部及び第２突出部の温度が基板の温度より少なくとも約５℃程度高いため、第１突出部及び第２突出部が冷点として作用していないということがわかった。

前記本発明によると、電極がチップの残留物である突出部も覆うことにより、突出部が面光源装置の冷点として作用する現象が防止される。従って、面光源装置の輝度が突出部によって不均一になる現象が防止される。また、水銀が突出部内で過度に凝集され、面光源装置の寿命が縮まることも防止される。

以上、本発明を実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の技術思想及び精神から逸脱することなく、本発明を改良または変更することが可能である。

本発明の第１実施形態による面光源装置を示した底面図。 図１の面光源装置を示した断面図。 図２のＶ部位を拡大して示した断面図。 本発明の第２実施形態による面光源装置を示した底面図。 本発明の第３実施形態による面光源装置を示した断面図。 本発明の第４実施形態によるバックライトユニットを示した分解斜視図。

符号の説明

１００、１００ａ、２００…面光源装置、１１０、２１０…第１基板、１１１、２１１…第１突出部、１１２、２１２…第２突出部、１２０、２２０…第２基板、１３０、２３０…隔壁、１４０、１４２、２４０…電極、１４４…切開部、９００…光学シート、１０００…バックライトユニット、１１００…上部ケース、１２００…下部ケース、１３００…インバータ。

Claims (10)

1. 面光源装置であって、
   内部に複数の放電空間が形成され、排気用及び水銀注入用チップの残留物である突出部を有する光源本体と、
   前記光源本体の外面上に、前記突出部を覆うように形成され、前記放電空間に電圧を印加する電極と、を含むことを特徴とする面光源装置。
2. 請求項１に記載の面光源装置において、
   前記光源本体は、
   前記突出部を有する第１基板と、
   前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板の端部と第２基板の端部との間に介在され、前記第１基板と第２基板との間に内部空間を形成する密封部材と、
   前記内部空間を前記複数の放電空間に区画する隔壁と、を含むことを特徴とする面光源装置。
3. 請求項１に記載の面光源装置において、
   前記光源本体は、
   前記突出部を有する第１基板と、
   前記第１基板に接合され、前記放電空間を形成する隔壁を一体に有する第２基板と、を含むことを特徴とする面光源装置。
4. 請求項１に記載の面光源装置において、
   前記突出部と隣接した前記電極部分に切開部が形成されたことを特徴とする面光源装置。
5. 請求項４に記載の面光源装置において、
   前記切開部は、前記電極の内側に形成されたことを特徴とする面光源装置。
6. 面光源装置であって、
   突出部を有する第１基板と、
   前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板の端部と第２基板の端部との間に介在され、前記第１基板と第２基板との間に内部空間を形成する密封部材と、
   前記内部空間を放電ガスが注入される複数の放電空間に区画する隔壁と、
   前記第１基板及び第２基板の外面上に、前記突出部を覆うように形成され、前記放電空間に電圧を印加する電極とを含み、
   前記電極における前記突出部と隣接した部分に切開部が形成されたことを特徴とする面光源装置。
7. 請求項６に記載の面光源装置において、
   前記切開部は、前記電極の内側に形成されたことを特徴とする面光源装置。
8. 面光源装置であって、
   突出部を有する第１基板と、
   前記第１基板に接合され、放電ガスが注入される放電空間を形成する隔壁を一体に有する第２基板と、
   前記第１基板及び第２基板の外面上に、前記突出部を覆うように形成され、前記放電空間に電圧を印加する電極とを含み、
   前記電極における前記突出部と隣接した部分に切開部が形成されたことを特徴とする面光源装置。
9. 請求項８に記載の面光源装置において、
   前記切開部は、前記電極部は前記電極の内側に形成されたことを特徴とする面光源装置。
10. バックライトユニットであって、
    内部に複数の放電空間が形成され、排気用及び水銀注入用チップの残留物である突出部を有する光源本体、及び前記光源本体の外面上に、前記突出部を覆うように形成され、前記放電空間に電圧を印加する電極を含む面光源装置と、
    前記面光源装置を収納する上部ケース及び下部ケースと、
    前記面光源装置と前記上部ケースとの間に介在された光学シートと、
    前記面光源装置を駆動するための放電電圧を前記電極に印加するインバータと、を含むことを特徴とするバックライトユニット。

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