JP2007242619A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改善した放電効率を発揮することができる面光源装置を提供する
【解決手段】面光源装置内の不純物が、５０ｐｐｍ以下の水分、５０ｐｐｍ以下の窒素３０ｐｐｍ以下の酸素、２０ｐｐｍ以下の一酸化炭素、及び２０ｐｐｍ以下の二酸化炭素を含む。よって、前記のような不純物規格を有する面光源装置は向上した輝度を有するようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、面光源装置に関するもので、より詳細には面形態で光を出射する面光源装置内に存在する不純物の規格に関するものである。

一般的に、液晶（ＬＣ）は、電気的特性及び光学的特性を兼ね備えている。液晶は、電気的特性による電界の方向に対応して配列が変化し、光学的特性による配列に対応して光の透過率を変化する。

液晶表示装置（液晶ディスプレイ、ＬＣＤ）は、液晶の電気的特性及び光学的特性を利用して映像を表示する。液晶ディスプレイは、ＣＲＴ等に比べて体積が非常に小さくて重量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部（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｐａｒｔ）及び液晶に光を供給する光供給部（ｌｉｇｈｔ ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ ｐａｒｔ）を必要とする。

液晶制御部は、第１基板に配置された画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、第２基板に配置された共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）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反対側に位置する。各画素電極には、互いに異なるレベルの画素電圧（ｐｉｘｅｌ ｖｏｌｔａｇｅ）を印加するために薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ； ＴＦＴ）が連結されており、共通電極には等しいレベルのレファレンス電圧（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ）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。

光供給部は、液晶制御部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質は、光供給部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部は、棒形状を有する冷陰極蛍光ランプ（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。ＣＣＦＬは、輝度が高くて寿命が長く、白熱燈に比べて発熱量が非常に少ないという長所がある。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、従来のＣＣＦＬまたはＬＥＤ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、ＣＣＦＬまたはＬＥＤを光源に持つ光供給部は、輝度均一性を高めるために導光板（ＬＧＰ）、拡散部材（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）及びプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）等の光学部材を含んでいる。それによって、ＣＣＦＬまたはＬＥＤを使用する液晶表示装置は、光学部材によって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案された。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、該第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。内部空間に隔壁を配列し、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基板及び第２基板の内面には、蛍光層が形成される。第１基板及び第２基板の両側端部外面に沿って放電ガスに電圧を印加するための電極が形成される。

一方、従来の隔壁一体型面光源装置は、第１基板と、該第１基板上に配置された第２基板を含む。第２基板は、複数個の隔壁部を一体に有し、該隔壁部が第１基板に突き合わせられることによって、放電ガスが注入される複数個の放電空間が形成される。第２基板の縁部は、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基板及び第２基板の内面に蛍光層が形成され、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（両側端部外面）を覆う。

液晶表示装置で消耗される電力の相当部分は、バックライトユニットで消耗される。したがって、消費電力の節減のためには、面光源装置の効率向上が絶対的必要事項であると言える。消費電力を減少させるための努力として、面光源装置の光度を高めて、入力電力対輝度の効率を高めて、面光源装置の駆動周波数（Ｄｒｉｖｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を最適化して輝度を高めることができるインバーターを開発しようとする等の試みがなされてきた。

本発明は、このような研究成果の一環として、放電効率を高めることができる面光源装置の規格を提示するものである。

本発明は、改善した放電効率を発揮することができる面光源装置を提供する。

本発明の面光源装置は、面光源装置の放電空間内に含まれた不純物の中で水分含量が５０ｐｐｍ以下、窒素含量が５０ｐｐｍ以下、酸素含量が３０ｐｐｍ以下、一酸化炭素の含量が２０ｐｐｍ以下、及び二酸化炭素の含量が２０ｐｐｍ以下である。

前記の本発明によれば、放電空間内の不純物が、５０ｐｐｍ以下の水分、５０ｐｐｍ以下の窒素、３０ｐｐｍ以下の酸素、２０ｐｐｍ以下の一酸化炭素及び２０ｐｐｍ以下の二酸化炭素を含むので、前記のような不純物規格を有する面光源装置は、向上した輝度を有するようになる。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

面光源装置の不純物は、水分、窒素、酸素、一酸化炭素及び二酸化炭素等を含む。特に、本発明では、水分は５０ｐｐｍ以下、窒素は５０ｐｐｍ以下、酸素は３０ｐｐｍ以下、二酸化炭素は２０ｐｐｍ以下、及び一酸化炭素は２０ｐｐｍ以下である。

前記のような不純物規格を有する面光源装置では、不純物が最適の量に調節されて、不純物が放電ガスに影響を与える程度が減少される。したがって、面光源装置は向上した輝度を有するようになる。

一方、前記のような不純物規格を有する面光源装置は、図１に図示された隔壁分離型面光源装置１００と図２に図示された隔壁一体型面光源装置２００に区分することができる。

以下では、前記不純物規格を有する隔壁分離型面光源装置と隔壁一体型面光源装置について説明する。

図１は、隔壁分離型面光源装置を示した斜視図である。

図１を参照すると、隔壁分離型面光源装置１００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、及び放電ガスに電圧を印加するための電極１５０を含む。

光源体は、第１基板１１１、該第１基板１１１上に配置された第２基板１１２、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１３０、及び内部空間を複数個の放電空間１４０に区切る隔壁１２０を含む。

第１基板及び第２基板は、可視光は透過させて紫外線は遮断するガラス材質からなる。第２基板１１２は、放電空間１４０で発生した光が出射する出射面になる。

隔壁１２０は、第１方向に沿って内部空間に平行に配列されて、内部空間をストライプ形態（ｓｔｒｉｐｅ ｓｈａｐｅ）の複数個の放電空間１４０に区切る。隔壁１２０の下面は、第１基板１１１と接触しており、上面は第２基板１１２と接触している。各放電空間１４０に放電ガスを注入するために、隔壁１２０を蛇行構造に配列させたり、または通路（ｐａｓｓａｇｅ ｈｏｌｅ）（未図示）を隔壁１２０に形成させることができる。

電極１５０は、第１基板１１１の底面（下面）に形成された第１電極１５２、及び第２基板１１２の上面に形成された第２電極１５４を含む。特に、第１電極１５２及び第２電極１５４は、第１方向と実質的に直交する第２方向に沿って第１基板１１１及び第２基板１１２の両側端部に配置される。一方、電極１５０は、導電性テープまたは導電性ペーストを含むことができる。

反射層（未図示）が、第１基板１１１の表面に形成される。反射層は、放電空間１４０で発生した光の中で第１基板１１１方向に向かう光を第２基板１１２の方向に反射させる役目をする。

電圧が印加された放電ガスから発生した紫外線によって励起される第１蛍光層（未図示）を反射層の表面に形成される。第１蛍光層と同じ機能を有する第２蛍光層（未図示）を第２基板１１２の底面（下面）に形成する。

図２は、隔壁一体型面光源装置を示した斜視図である。

図２を参照すると、隔壁一体型面光源装置２００は、放電ガスが注入される内部空間を有する光源体、及び放電ガスに電圧を印加するための電極２５０を含む。

光源体は、第１基板２１１、及び第１基板２１１上に配置されて隔壁部２２０を一体に有する第２基板２１２を含む。第１方向に平行に配列された隔壁部２２０が第１基板２１１と接触しており、ほぼアーチ形状の複数個の放電空間２４０を形成する。各放電空間２４０に放電ガスを注入するために、隔壁部２２０は、蛇行構造に配列したり、または、連通路２２５を隔壁部２２０に形成したりすることができる。特に、連通路２２５は、隔壁部２２０上に斜線型またはＳ字形態に形成することができる。一方、本実施例による隔壁部２２０は、約１ｍｍ乃至５ｍｍ程度の幅を有する。

電極２５０は、第１方向と実質的に直交する第２方向に沿って光源体２１０の両側端部上に沿って配列される。電極２５０は、第１基板２１１の底面（下面）に形成された第１電極２５２、及び第２基板２１２の上面に形成された第２電極２５４を含む。

反射層（未図示）は、第１基板２１１の表面に形成される。第１蛍光層（未図示）を反射層の表面に形成し、第２蛍光層（未図示）は第２基板２１２の底面（下面）に形成する。

前記のような構成からなる隔壁一体型面光源装置を製造する方法を下記に示す。第２基板２１２を成形して、第２基板２１２に隔壁部を一体に形成する。第２蛍光層を第２基板２１２の底面（下面）に形成する。その後、第２基板２１２を焼成させる。一方、第１基板２１１上に反射層を形成した後、乾燥させる。第１蛍光層を反射層上に形成した後、乾燥させる。その後、第１基板２１１を焼成させる。

前記のように完成された第１基板２１１及び第２基板２１２を接合して光源体を完成させる。光源体を加熱しながら真空排気して、光源体内の放電空間の不純物を除去する。続いて、水銀ゲッター（ｍｅｒｃｕｒｙ ｇｅｔｔｅｒ）を利用して光源体内に水銀ガスを注入させる。最後に、電極を第１基板２１１及び第２基板２１２の外周面（両側端部外面）に形成させる。

ここで、前記各焼成工程後に、反射層と蛍光層は大気に露出する。大気に露出した反射層と蛍光層は、大気に含まれた多量の水分と窒素成分を吸収するようになる。反射層と蛍光層に吸収された水分は、面光源装置の放電中に水素と酸素に分解される。

水素は、放電空間内で回転震動をして、水銀電子の平均エネルギーを減少させる。したがって、平均エネルギーが減少した水銀電子によって面光源装置の発光効率が低下する。

酸素と窒素は、水銀と化学的に結合して水銀酸化物と水銀チッ化物を形成する。水銀酸化物と水銀チッ化物は、放電を起すことができないので、放電空間内の水銀の量が減少する結果を招来する。

このように、放電空間内の水分、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素等の不純物は、面光源装置の放電効率に大きな影響を及ぼす。

したがって、本発明はこのような点に着眼して、不純物の含量を調節して面光源装置の放電効率を高めることに特徴がある。

［面光源装置の製造］
＜実験例１＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５５０℃の温度で焼成させた。光源体を４００℃の温度に加熱しながら排気工程を行った。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体上に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

＜実験例２＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５００℃の温度で焼成させた。光源体を近赤外線を利用して予備加熱した。その後、光源体を４００℃の温度に加熱しながら排気工程を行った。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体上に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

＜実験例３＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５００℃の温度で焼成させた。光源体を４５０℃の温度に加熱しながら排気工程を行った。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体上に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

＜実験例４＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５５０℃の温度で焼成させた。光源体を近赤外線を利用して予備加熱した。その後、光源体を４５０℃の温度に加熱しながら排気工程を遂行した。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体上に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

＜比較例１＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５００℃の温度で焼成させた。光源体を４００℃の温度に加熱しながら排気工程を遂行した。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体上に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

＜比較例２＞
隔壁一体型面光源装置用光源体を形成した。光源体を５００℃の温度で焼成させて光源体を形成した。光源体内に５ｇの水分を添加した。続いて、光源体を４００℃の温度に加熱しながら排気工程を遂行した。水銀ガスを光源体内に供給した。最後に、電極を光源体に形成して、隔壁一体型面光源装置を製造した。

［面光源装置内の水分量測定］
実験例１乃至４による面光源装置と比較例１及び２による面光源装置内に存在する水分量を測定して、下記の表１に比較して示した。

前記表に示されたように、焼成工程のみを５５０℃の温度で遂行して製造した実験例１の面光源装置内では、５０ｐｐｍ以下の水分量が検出された。光源体のみを予備加熱する工程だけを追加して製造した実験例２の面光源装置内でも５０ｐｐｍ以下の水分量が検出された。また、排気工程のみを４５０℃の温度で遂行して製造した実験例３の面光源装置内でも同様に５０ｐｐｍ以下の水分量が検出された。特に、前記各工程を全て遂行して製造した実験例４の面光源装置内では３０ｐｐｍ以下の水分量しか検出されなかった。

一方、比較例１及び２による面光源装置内では、２００ｐｐｍ及び１，０００ｐｐｍ以上の水分量が検出された。

以上のような水分量検出結果から、本発明による工程を通じて完成された面光源装置内の水分量が大きく減少することを確認することができる。特に、前記の３種工程全てを遂行して製造した面光源装置内では３０ｐｐｍ以下の水分量しか検出されなかったので、３種工程全てを含む方法を通じて面光源装置を製造することが最も好ましいことが分かる。

一方、通常の面光源装置内には２００ｐｐｍ以上の水分、１００ｐｐｍ以上の窒素、５０ｐｐｍ以上の酸素、５０ｐｐｍ以上の二酸化炭素、５０ｐｐｍ以上の一酸化炭素が含まれ、放電効率が悪い。

不純物の含量を少なくして試験した結果、放電効率の向上をもたらすことが分かり、特に５０ｐｐｍ以下の水分、５０ｐｐｍ以下の窒素、３０ｐｐｍ以下の酸素、２０ｐｐｍ以下の一酸化炭素及び２０ｐｐｍ以下の二酸化炭素を含むことが好ましいことが分かった。

前記のように本発明によれば、不純物が５０ｐｐｍ以下の水分、５０ｐｐｍ以下の窒素、３０ｐｐｍ以下の酸素、２０ｐｐｍ以下の一酸化炭素及び２０ｐｐｍ以下の二酸化炭素を含む。したがって、不純物が放電ガスに与える影響が最小化されて、面光源装置は向上した輝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し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できることを理解できるだろう。

隔壁分離型面光源装置を示した斜視図である。 隔壁一体型面光源装置を示した斜視図である。

符号の説明

１００ 隔壁分離型面光源装置
２００ 隔壁一体型面光源装置

Claims (6)

1. 放電空間内の不純物中で水分含量が、５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする面光源装置。
2. 前記不純物中の窒素含量が、５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記不純物中の酸素含量が、３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
4. 前記不純物中の一酸化炭素の含量が、２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
5. 前記不純物中の二酸化炭素の含量が、２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
6. 放電空間内の不純物として、水分含量が５０ｐｐｍ以下、窒素含量が５０ｐｐｍ以下、酸素含量が３０ｐｐｍ以下、一酸化炭素の含量が２０ｐｐｍ以下、及び二酸化炭素の含量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする面光源装置。

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