JP2007184271A - 面光源装置の製造方法及び面光源製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水銀を光源体内に均一に分布させることができる面光源装置の製造方法及びそれを遂行するための面光源製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の面光源装置の製造方法によると、放電ガスが注入される複数個の放電空間を有する光源体を形成する。続いて、放電空間内の不純物を除去する。その後、水銀ガスを放電空間内に拡散させる。続いて、水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで光源体を急冷させる。したがって、水銀ガスが液化される温度範囲に留まる時間が大きく短縮されることによって、液化された水銀が放電空間内で温度が低い領域に移動する現象が抑制される。
【選択図】図４

Description

本発明は、面光源装置の製造方法及び面光源装置の製造方法を遂行するための面光源製造装置に関するものである。より詳細には、面形態で光を出射する面光源装置を製造する方法と、その方法を遂行するのに適合した面光源製造装置に関するものである。

一般的に、液晶（リキッド・クリスタル：ＬＣ）は、電気的特性及び光学的特性を備えている。液晶は、電気的特性によって電界の方向に対応して配列が変更され、光学的特性によって配列に対応して光の透過率が変更される。

液晶表示装置は、液晶の電気的特性及び光学的特性を利用して映像をディスプレイする。液晶表示装置は、ＣＲＴ等に比べて体積が非常に小さくて重さが軽いという長所を有し、そのためにポータブルコンピューター、通信機器、液晶テレビ及び宇宙航空産業などに広く使用されている。

液晶表示装置は、液晶を制御するための液晶制御パート及び液晶に光を供給する光供給パートを必要とする。

液晶制御パートは、第１基板に配置された画素電極（ピクセル・エレクトロード）、第２基板に配置された共通電極（コモン・エレクトロード）及び画素電極と共通電極の間に介在する液晶を含む。画素電極は、解像度に対応して多数個からなり、共通電極は画素電極と対向して１つで成り立っている。各画素電極には、お互いに異なるレベルを有する画素電圧（ピクセル・ボルテージ）を印加するために薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が連結されて、共通電極には等しいレベルのレファレンス電圧が印加される。画素電極及び共通電極は、導電性を有する透明な物質で成り立っている。

光供給パートは、液晶制御パートの液晶に光を供給する。光は画素電極、液晶及び共通電極を順次に通過する。ここで、液晶を通過した映像の表示品質は、光供給パートの輝度及び輝度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均一性が高いほど、表示品質は良好になる。

従来、液晶表示装置の光供給パートは、棒形状を有する冷陰極線管方式ランプ（コールド・カソード・フロウレスント・ランプ：ＣＣＦＬ）またはドット形状を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が主に使用されてきた。冷陰極線管方式ランプは、輝度が高くて寿命が長く、白熱燈に比べて非常に小さな発熱量を有する長所がある。一方、発光ダイオードは、輝度が高いという長所がある。しかし、従来冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードには、輝度均一性が良くないという短所がある。

したがって、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードを光源に持つ光供給パートは、輝度均一性を高めるために導光板（ライト・ガイド・パネル：ＬＰＧ）、拡散部材（ディフージョン・メンバー）及びプリズムシート等の光学部材（オプティカル・メンバー）を含んでいる。それによって冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードを使用する液晶表示装置は、光学部材による体積及び重さが大きく増加する問題点を有している。

このような問題点を解消するため、平板形態の面光源装置が提示された。従来の面光源装置は、隔壁分離型と隔壁一体型に分けることができる。

従来の隔壁分離型面光源装置は、第１基板、第１基板上に配置された第２基板、及び第１基板及び第２基板の縁部の間に配置されて内部空間を限定する密封部材を含む。隔壁が内部空間に配列されて、内部空間を、水銀ガスを含む放電ガスが注入される複数個の放電空間に区切る。第１及び第２基板の内面には蛍光層が形成される。放電ガスに電圧を印加するための電極が第１及び第２基板の両側端外面に沿って形成される。

一方、従来の隔壁一体型面光源装置は、第１基板と、第１基板上に配置された第２基板を含む。第２基板は、複数個の隔壁部を形成するためにうねっている。隔壁部が第１基板に接触することにより、放電ガスが注入される複数個の放電空間が形成される。最外郭隔壁部は、シーリング用フリットを介して第１基板に接合される。第１及び第２基板の内面に蛍光層が形成される。放電ガスに電圧を印加するための電極は、第１及び第２基板の外周面を覆う。

前記のような構成からなる隔壁分離型面光源装置を製造する方法を、下記に示す。まず、密封部材を第１基板の端部上に形成する。隔壁を第１基板の中央部上に形成する。その後、第２基板を密封部材と隔壁上に接合して、光源体を完成する。ここで、光源体は排気孔と水銀注入孔を有する。

排気孔を通じて光源体内部を排気させると同時に光源体を加熱して、光源体内の不純物を除去する。続いて、水銀注入孔を通じて水銀ゲッターを光源体内に投入する。光源体を２５０℃以上に加熱して、水銀ゲッターを活性化させる。加熱された水銀ゲッターから水銀ガスが放出されることによって、水銀ガスが光源体内部に拡散する。

最後に、電極を第１基板と第２基板の両側端外周面に形成する。電極は、導電性テープを付着する方式または導電性ペーストを塗布する方式で形成することができる。

ところが、従来の面光源装置の製造方法では、水銀ガスを光源体内に拡散させた後、常温まで光源体を徐冷（アニーリング）させる。すなわち、従来は、光源体を室温（常温）までゆっくり冷却させる。ここで、液化された水銀は温度に非常に敏感な特性を有している。すなわち、相対的に温度が低い部分に液化水銀が片寄るようになる。一方、面光源装置に要求される水銀の質量を考慮した時、放電空間内の水銀ガスは、１５０℃ないし２５０℃で液化し始める。

これによって、光源体が２５０℃から常温まで徐冷される間、１５０℃ないし２５０℃の範囲で水銀ガスが液化される。液化された水銀は、光源体内部の相対的に低い温度を有する領域に集中することによって、水銀が光源体内に均一に分布することができなくなる。水銀が不足な光源体内の領域は、暗部またはピンキー（pinky）領域になるので、結果的に面光源装置の輝度均一度が大きく低下することになる。

本発明は、水銀を光源体内に均一に分布させることができる面光源装置の製造方法を提供する。

また、本発明は前記の方法を遂行するのに適合した面光源製造装置を提供する。

本発明の一見地による面光源装置の製造方法によれば、放電ガスが注入される複数個の放電空間を有する光源体を形成する。続いて、放電空間内の不純物を除去する。その後、水銀ガスを放電空間に拡散させる。続いて、水銀ガスが液化される温度範囲に留まる時間を短縮させるため、放電空間内で水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで光源体を急冷させる。

本発明の一実施例によると、水銀を放出させる水銀ゲッターを３５０℃以上、好ましくは４００℃以上の温度で加熱する。

本発明の他の実施例によると、光源体を水銀が気体で存在する温度まで徐冷させる工程をさらに含むことができる。

本発明のまた他の実施例によると、光源体に冷却ガスを噴射して光源体を急冷させることができる。

本発明の他の見地による面光源製造装置は、放電ガスが注入される複数個の放電空間を有する光源体を形成するための形成部を含む。排気部が放電空間内の不純物を除去する。拡散部が水銀ゲッターを加熱して、水銀ゲッターから水銀ガスを放電空間に放出させる。急冷部が、水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで光源体を急冷させる。

本発明の一実施例によると、急冷部は光源体に冷却ガスを噴射するノズルを含むことができる。

前記のような本発明によると、水銀ガスを光源体内に拡散させた後、放電空間内の水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで光源体を強制的に急冷させることになる。したがって、水銀ガスが液化される温度範囲に留まる時間が大きく短縮されることによって、液化された水銀が放電空間内で温度が低い領域に移動する現象が抑制される。結果的に、水銀は放電空間内に均一に分布することが可能になり、面光源装置が向上した輝度均一度を有するようになる。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

＜面光源製造装置＞
図１は、本発明の好ましい実施例による面光源製造装置を示したブロック図で、図２は図１の面光源製造装置を利用して製造された隔壁分離型光源体を示した斜視図であり、図３は図１の面光源製造装置を利用して製造された隔壁一体型光源体を示した斜視図である。

図１を参照すると、本実施例による面光源製造装置３００は、形成部３１０、排気部３２０、拡散部３３０及び急冷部３４０を含む。

形成部３１０は、放電ガスが注入される複数個の放電空間を有する光源体を形成する。例えば、形成部３１０は図２に図示された隔壁分離型光源体１００を形成したりまたは図３に図示された隔壁一体型光源体２００を形成する。

排気部３２０は、光源体に形成された排気孔を通じて光源体内を真空にすることによって、光源体内の不純物を除去する。したがって、排気部３２０は真空ポンプを含むことができる。

拡散部３３０は、光源体に形成された水銀注入孔を通じて光源体内に投入された水銀ゲッターを加熱して、水銀ゲッターから水銀ガスを放電空間に放出させる。ここで、拡散部３３０が、水銀ゲッターを３５０℃以上、好ましくは４００℃以上の温度に加熱することによって、水銀ゲッターから水銀ガスが放出される。

急冷部３４０は、光源体を放電空間内の水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで急冷させる。放電空間内に投入された水銀の量によって液化される温度が変わり得るが、面光源装置に必要な水銀の質量を考慮した時、水銀ガスが液化し始める温度は１５０℃ないし２５０℃程度である。したがって、急冷を開始する温度は１５０℃以上ならば良い。すなわち、急冷部３４０は、放電空間内の水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで光源体を強制的に短い時間内に冷却させることによって、水銀が液化された状態に留まる時間を最大限に短縮する。したがって、液化された水銀が放電空間内の低い温度を有する領域に徐々に移動する現象が抑制される。結果的に、水銀を放電空間内に均一に分布することができる。

このような機能をする急冷部３４０は、冷却ガスを光源体に噴射するノズル３４５を含むことができる。冷却ガスとしては、冷却した空気を例に挙げることができる。または、急冷部３４０に冷却水が循環するラインを含ませて、冷却水を利用して光源体を急冷させることも可能である。

＜面光源装置の製造方法＞
図４は、図２の装置を利用して面光源装置を製造する方法を順に示した流れ図である。

図２及び図４を参照すると、工程Ｓ４０１で、形成部３１０が図２の隔壁分離型光源体１００または図３の隔壁一体型光源体２００を形成する。

図２の隔壁分離型光源体１００を形成する方法を下記に示す。第１基板１１１の縁上に密封部材１３０を形成する。第１基板１１１の中央部上に第１方向に沿って複数個の隔壁１２０を形成する。隔壁１２０は、蛇行構造に配置され、放電ガスの移動通路を提供する。または、隔壁１２０に連通孔を形成することもできる。ここで、隔壁１２０を密封部材１３０より先に形成することもできる。第２基板１１２を密封部材と隔壁上に接合して、複数個の放電空間１４０を形成する。第１基板１１１及び第２基板１１２の両側外周面に電極１５０を形成して、隔壁分離型光源体１００を完成する。ここで、電極１５０は導電性ペーストを塗布したり導電性テープを付着したりする方法で形成することができる。

図３の隔壁一体型光源体２００を形成する方法では、第１基板２１１の縁上に密封部材２３０を形成する。第２基板２１２の隔壁部２２０を第１基板２１１上に接合して、第１基板２１１及び第２基板２１２の間に複数個の放電空間２４０を形成する。第２基板２１２には斜線型通路２２５が形成される。電極２５０を第１基板２１１及び第２基板２１２の両側外周面に形成して、隔壁一体型光源体２００を完成する。ここで、電極２５０は、導電性ペーストを塗布したり導電性テープを付着したりする方法で形成することができる。

工程Ｓ４０３で、排気部３２０が光源体の排気孔を通じて光源体内を真空にして、光源体内の不純物を除去する。不純物除去が完了すると、排気孔を密封する。

工程Ｓ４０５で、光源体の水銀注入孔を通じて水銀ゲッターを光源体内に投入する。

工程Ｓ４０７で、拡散部３３０が水銀ゲッターを３５０℃以上、好ましくは４００℃以上の温度に加熱する。そうすると、水銀ゲッターから水銀ガスが放電空間に放出される。放出された水銀ガスは放電空間内に拡散して、放電空間内に均一に分布する。

工程Ｓ４０９で、光源体を水銀ガスの液化温度の前まで徐冷させる。すなわち、水銀ゲッターを加熱した温度から、光源体を２５０℃または１５０℃以上の温度までゆっくり冷却させる。光源体を水銀ガスの液化温度の前まで徐冷させることでは、ガス状態である水銀が放電空間内の低い温度を有する領域に徐々に移動しない。

工程Ｓ４１１で、急冷部３４０がノズル３４５から冷却ガスを光源体に噴射して、光源体を放電空間内の水銀が気体で存在する温度から室温まで急冷させる。したがって、水銀ガスは液化温度以下で液体状態に相変移する。ここで、液体状態の水銀が液化温度で長期間留まれば、液化水銀は放電空間内の低い温度を有する領域に徐々に移動するようになる。一方、本発明のように、光源体を水銀ガスの液化温度から室温まで早く冷却させると、液化水銀には放電空間内の低い温度を有する領域に移動する時間的余裕が充分に与えられない。したがって、液化水銀は放電空間内に均一に分布した状態で維持される。

結果的に、水銀が放電空間内に均一に分布されることによって、面光源装置において暗部領域やピンキー領域が減る。すなわち、本発明の方法によって製造された面光源装置は向上した輝度均一度を有するようになる。

水銀投入量に対する気化温度の関係

光源装置を形成するために適合する水銀の量を１０ｍｇ以上とする時、水銀が液化される温度は、約１５０℃以下であると言える。

＜面光源装置の輝度均一度評価＞
２５０℃の温度で７０ｍｇの水銀を拡散させた後、光源体を常温まで徐冷させた。その後、光源体に電圧を印加して、光源体の輝度を観察した。図５に示されたように、光源体に暗部領域とピンキー領域が局所的に現われていることが分かる。これは、徐冷された光源体内で液化水銀が低い温度を有する領域に徐々に移動して、水銀が不均一に分布したことに起因したものであると予測することができる。

一方、４００℃の温度で水銀を拡散させた後、２００℃の温度から室温まで光源体を急冷させた。その後、光源体に電圧を印加して、光源体の輝度を観察した。図６に示されたように、光源体には暗部領域とピンキー領域が図５の光源体と比べて相当に減少したことが分かる。すなわち、図７に示されたように、液化水銀が光源体内に均一に分布したことが分かる。これは、光源体が急速に冷却されることによって、液化水銀が温度の低い領域に移動する時間が十分ではなかったものと理解される。

前記のように本発明によると、水銀を拡散させた後、光源体を室温まで急冷させることによって、液化水銀が低い温度を有する領域に移動する現象を抑制する。したがって、水銀が光源体内に均一に分布することが可能になり、面光源装置が向上した輝度均一度を有するようになる。

先に説明した本発明の詳細な説明では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当の技術分野の熟練された当業者または該当の技術分野に通常の知識を有する者なら、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが可能であることを理解することができるだろう。

本発明による面光源製造装置を示したブロック図である。 図１の装置を利用して製造された隔壁分離型光源体を示した斜視図である。 図１の装置を利用して製造された隔壁一体型光源体を示した斜視図である。 図１の装置を利用して面光源を製造するための方法を順次に示した流れ図である。 従来方法によって製造された面光源装置の輝度を示した写真である。 本発明の方法によって製造された面光源装置の輝度を示した写真である。 図６の面光源装置内の水銀分布を示した写真である。

符号の説明

３１０：形成部
３２０：排気部
３３０：拡散部
３４０：急冷部

Claims (8)

1. 放電ガスを注入する複数個の放電空間を有する光源体を形成する工程と、
   前記放電空間内の不純物を除去する工程と、
   前記放電空間内に水銀ガスを拡散させる工程と、
   前記放電空間内の水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで前記光源体を急冷させる工程と
   を含む面光源装置の製造方法。
2. 前記水銀ガスを拡散させる工程が、
   前記放電空間内に水銀ゲッターを投入する工程と、
   前記水銀ゲッターを３５０℃以上の温度で加熱する工程と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の面光源装置の製造方法。
3. 前記水銀ゲッターを４００℃以上の温度で加熱することを特徴とする請求項２に記載の面光源装置の製造方法。
4. 前記光源体を前記水銀ガスが気体で存在する温度まで徐冷させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の面光源装置の製造方法。
5. 前記光源体を急冷させる工程を、１５０℃以上の温度から始めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面光源装置の製造方法。
6. 前記光源体の急冷は、前記光源体に冷却ガスを噴射することによることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面光源装置の製造方法。
7. 放電ガスが注入される複数個の放電空間を有する光源体を形成する形成部と、
   前記放電空間内の不純物を除去する排気部と、
   前記放電空間に水銀ガスを拡散させる拡散部と、
   前記水銀ガスが気体で存在する温度から室温まで前記光源体を急冷する急冷部と
   を含む面光源製造装置。
8. 前記急冷部が、前記光源体に冷却ガスを噴射するノズルを含むことを特徴とする請求項７に記載の面光源製造装置。