JP2007324131A - 面光源装置及びそれを具備するバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】優れた輝度均一性を有する面光源装置を提供する。
【解決手段】複数の放電チャンネルを具備する面光源装置において最外郭に位置する放電チャンネルの端部をシーリング部の方向に拡張する。複数の放電チャンネルの中で少なくとも一つは上面に曲面部と平面部を含むことができる。放電チャンネルの中央部より両端部をさらに高く形成することができ、放電チャンネルの高さを異なるように形成することもできる。このように面光源装置において放電領域を構成する放電チャンネルの形態を多様に変化させることによって放電特性を向上させて、不均一な発光特性を解消することができる。また、低温点灯不良、隣接チャンネル間のチャンネリング、製品成形不良等の問題を解決することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、面光源装置に関するもので、放電チャンネルの形態を変化させて発光特性を制御する新しい構造の面光源装置及びそれを具備するバックライトユニットに関するものである。

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、陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ；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ている。その結果、ポータブルコンピューター、通信機器、液晶テレビ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）及び宇宙航空産業等に広く使用されている。

液晶表示装置は、液晶を制御する液晶制御部及び液晶に光を供給する後面光源を含む。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と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個で成り立っている。各画素電極には互いに異なるレベルを有する画素電圧（ｐｉｘｅｌ ｖｏｌｔａｇｅ）を印加するために薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）が連結され、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からなる。

後面光源から供給される光は、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、後面光源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。

従来の液晶表示装置の後面光源は、棒形状を有する冷陰極線管方式ランプ（ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ； ＣＣＦＬ）またはドット形状を有する発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ； ＬＥＤ）が主に使用された。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、消費電力が高いが輝度が優秀であるという長所がある。しかし、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードは輝度均一性が良くないという短所を有している。そのため、冷陰極線管方式ランプまたは発光ダイオードを光源に有する後面光源は、輝度均一性を高めるために導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐａｎｅｌ； ＬＧＰ）、拡散部材（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）及びプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）等の光学部材（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｍｂｅｒ）を必要とする。それにより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という問題点を有している。

液晶表示装置用の後面光源として平板形態の面光源装置が提案されている。図１を参照すると、従来の面光源装置１００は、光源体１１０と、光源体１１０の両側端外面に具備された電極１６０を含む。光源体１１０は、所定間隔を置いて対向配置された第１基板及び第２基板を含む。多数の隔壁部１４０が第１基板及び第２基板の間に配置されて、第１基板及び第２基板の間の空間を複数の放電空間１５０に区切る。第１基板及び第２基板の縁部の間には密封部材（未図示）が配置され、前記放電空間１５０を外部と隔離させる。放電チャンネル内部の放電空間１５０には、放電ガスが注入される。

前記面光源装置を放電駆動させるために、前記第１基板及び前記第２基板に、または前記二つの基板中の一方の基板に、電極を一字状の帯形態または島電極形態で放電チャンネル当たり同一な面積を有するように電極が塗布される。したがって、前記面光源装置は、インバーターを利用して駆動させると、全面のすべてのチャンネルが等しく放電がなされる。

しかしながら、そのような従来の面光源装置には、放電チャンネルの位置によって発光特性が変わり、輝度均一性が良くないという問題がある。また、複数の放電チャンネルの間で隣接チャンネル間の干渉によるチャンネリングにより暗部が生じるという問題がある。その他にも、面光源装置の大型化のためには解決しなければならない多くの課題が残っている。

本発明は、このような技術的背景の下で創案されたもので、その目的は、面光源装置の複数の放電チャンネルの発光特性を制御することにある。

また、本発明の他の目的は、面光源装置の輝度均一性を向上させることにある。

さらに、また、本発明の他の目的は、面光源装置の製造効率を高めることにある。

前記目的を達成するために、本発明の第１技術的特徴によれば、第１基板と、該第１基板と結合されて複数の放電チャンネルを形成する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の縁部に形成されたシーリング部と、前記第１基板と前記第２基板の中で少なくとも一方の表面に形成された電極部とを含み、前記複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネルの端部は、前記シーリング部の方向に拡張されていることを特徴とする面光源装置を提供する。

前記第１特徴による面光源装置は、お互いに隣接する放電チャンネル間の間隔が一定であることが好ましい。

本発明の第２技術的特徴によれば、第１基板と、該第１基板と結合されて複数の放電チャンネルを形成する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の縁部に形成されたシーリング部と、前記第１基板と前記第２基板の中で少なくとも一方の表面に形成された電極部とを含み、前記複数の放電チャンネルの中で少なくとも一つは上面に曲面部と平面部を含むことを特徴とする面光源装置を提供する。

前記第２特徴による面光源装置は、前記電極部が前記放電チャンネルの平面部に位置することが好ましい。

本発明の第１特徴及び第２特徴による面光源装置は、次のような付加的な特徴を有し得る。例えば、まず、面光源装置の複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネルの上面を平面に形成することができる。また、前記複数の放電チャンネルの中で少なくとも一つは、両端部の高さを中央より高く形成することができる。さらに、前記複数の放電チャンネルの中で外郭の放電チャンネルの高さを、中央の放電チャンネルより高く形成することができる。

このような基本的な特徴及び付加的な特徴は、例えば面光源装置の第１基板または第２基板の形態が前記特徴を有するように成形して達成することもでき、第１基板と第２基板との間に別途の成形物を挿入して達成することもできる。

本発明は、また、前記面光源装置と、前記面光源装置を収納するケースと、前記面光源装置と前記ケースとの間に介在する光学シートと、前記面光源装置を駆動するための放電電圧を印加するインバーターとを含むバックライトユニットを提供する。

本発明によれば、面光源において放電領域を構成する放電チャンネルの形態を多様に変化させることによって、発光特性を向上させ、発光特性の不均一性を解消することができる。また、低温点灯不良、隣接チャンネル間のチャンネリング、製品成形不良等の問題を解決することができる。

以下、図面を参照して好ましい実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。

図２は、本発明による面光源装置２００を図示した斜視図であり、図３はその面光源装置２００から電極部を除去した状態の平面図である。面光源装置２００は、第１基板２１１と第２基板２１２とが相互に結合されて内部空間に複数の放電チャンネル２２２を形成する。前記放電チャンネル２２２は、例えば第１基板２１１を所定の形態に成形して形成することもでき、それとは異なり、第１基板２１１と第２基板２１２との間の空間に別途の成形物を介入させて複数の放電チャンネルに区切ることもできる。第１基板２１１と第２基板２１２との縁部は、シーリング物質で密封される。放電チャンネルの内部表面、即ち第１基板２１１と第２基板２１２との内面に、蛍光物質を塗布して、第２基板の内面に、反射層をさらに形成することができる。

放電チャンネル２２２の間には、隣接チャンネル２２２を空間的に断絶させる隔壁部２２５がある。隔壁部２２５は、隣接する放電チャンネル２２２の間隔を定める。本発明による面光源装置２００は、隣接するチャンネル２２２間の間隔が一定になるように隔壁部２２５を形成する。

放電チャンネル２２２は、バー（ｂａｒ）形態に長く延長された放電空間を形成する。放電チャンネル２２２の両端部上には、電極部２６０が形成される。放電チャンネル２２２の中央部位は、放電チャンネル２２２の内部で発生する光が外部に（面光源装置の一表面に）出射される活性領域（ａｃｔｉｖｅ ａｒｅａ）に該当する。放電チャンネル２２２の内部には、水銀、ゼノン、アルゴン、その他不活性ガス等を放電ガスとして含むことができる。

前記電極部２６０は、平行に配列されている複数の放電チャンネル２２２の両端上面と放電チャンネル間の隔壁部２２５の上面とに、放電チャンネルの長さ方向に対して垂直に形成される。

本発明による面光源装置において最も重要な特徴は、前記複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネル２２０（図３のＢ領域）の形態が、他の放電チャンネル（図３のＡ領域）の形態とは異なるという点である。図２及び図３に図示したように最外郭放電チャンネル２２０の両端部２２０ｂは、中央部２２０ａより側面に拡張されている。両端部２２２ｂは、面光源装置の縁部、即ち第１基板２１１と第２基板２１２とを結合させるシーリング部２１５の方向に所定の幅（ｔ）拡張することが好ましい。

図４ａ及び図４ｂを参照すると、最外郭放電チャンネル２２０の端部２２０ｂが、中央部２２０ａより大きく形成されていることが明確である。

このように最外郭放電チャンネル２２０の両端部２２０ｂを拡張することで、放電チャンネル２２０の両端部２２０ｂの空間が大きくなって両端部２２０ｂ上面に位置する電極の面積も増加する。したがって、面光源装置２００の最外郭部分の放電特性を向上させることができる。また、最外郭放電チャンネル２２０の上面は平たく形成される。このような上面構造は、後述するように他の放電チャンネルより表面積が大きく、上面に形成される電極面積を増加させることができ、最外郭放電チャンネルでの放電特性を全体的に向上させることができる。

このような実施例とは異なり放電チャンネルの両端部を面光源装置２００の縁方向ではなく内部方向に拡張することも考えられる。しかし、その場合には隣接する放電チャンネル間の隔壁部２２５の幅が減ることによって、隣接チャンネル間の干渉によるチャンネリング（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）が発生し得、また低温点灯不良を引き起こし得る。また、十分な離隔なしに狭い隔壁によって放電チャンネルを区画すれば、製品成形時の不良率が高くなって製造効率を阻害し得る。

本発明は、上記のような問題点を排除しながらも放電特性の向上を期待することができるという点で大きな意義がある。

一方、図４ｃに図示したように、最外郭放電チャンネル２２０の中央部２２０ａの断面を、直線部（Ｉ）と曲線部（ＩＩ）とを含むように二元化された表面形態に形成することができる。このような二元化された表面形状は、最外郭放電チャンネル２２０が（面光源装置の）外郭方向には直線部（Ｉ）によって光が放射状に出射されることを減らす一方、（面光源装置の）中央方向には曲線部（ＩＩ）によって光が放射状に出射されるようにして、隔壁部２２５による暗部発生（あるいは輝線発生）を減少させることができる。さらに、最外郭放電チャンネル２２０の断面形態を三元化させて多様な発光特性を得ることもできるであろう。

本発明のまた他の特徴は、図２及び図３を参照すれば放電チャンネル２２２中の少なくとも一つが、上面の形態を異なるように、例えば両端部は平面に中央部は曲面に、形成するという点である。図５ａ及び図５ｂに具体的に図示されるように、放電チャンネル２２２の中央部２２２ａはラウンド（ｒｏｕｎｄ）形態の半球形状に、両端部２２２ｂは平らな上面である台形あるいは四角形形状に形成されている。したがって、放電チャンネルの中央部と両端部の空間の大きさが異なるようになり、その上面の表面積も異なるようになる。

放電チャンネルの中央部２２２ａは、図３のＣ領域であり、面光源装置２００の活性領域にあたる。ラウンド形態の中央部２２２ａは、放電によって発生した光が様々な角度に出射されるようにすることで、隔壁部による暗部を弱化させて、面光源装置の輝度均一性を向上させることができる。図３のＤ領域であり、電極部２６０の形成される放電チャンネル２２２の両端部２２２ｂは、上面が平らである。両端部２２２ｂの上面が中央部２２２ａと同じ高さである場合、両端部２２２ｂは、中間部２２２ａより、容積が大きく、表面面積も大きい。したがって、両端部に形成される電極の面積が増加し、電子充電のための十分な空間が確保され得る。

このように放電チャンネルの表面形状を部分的に異ならせることで、面光源装置の発光効率を最大化させることができる。

本発明による面光源装置は、複数の放電チャンネルの高さをお互いに異なるようにすることで、放電空間の差を発生させてその結果、発光特性をより精密に制御することができる。図６を参照すれば、複数の放電チャンネルが一定間隔で配置されていて、各放電チャンネルは図３から分かるように位置によって表面形態が異なる部分すなわち、台形両端部２２２ｂ、２２４ｂ、２２６ｂ、２２８ｂとラウンド形態の中央部２２２ａ、２２４ａ、２２６ａ、２２８ａを含む。図示によれば、実際の光の出射領域、すなわち面光源装置の活性領域を構成する中央部２２２ａ、２２４ａ、２２６ａ、２２８ａは、お互いに高さが異なるように形成されている。例えば、左側から二番目放電チャンネルは、中央部２２２ａの高さが両端部２２２ｂの高さと等しく形成されているが、その右側の放電チャンネルは、中央部２２４ａの高さが両端部２２４ｂよりｈ程度低く形成されている。また、複数の放電チャンネルを最外郭から中央に段階的に（階段型に）高さが低くなるように形成することもできる。

このように放電チャンネルの高さ、好ましくは活性領域を成す放電チャンネルの中央部の高さを異なるようにすることで、放電空間の差を誘発することができ、その結果、面光源装置の各領域別に発光特性が異なるように制御することができる。したがって、相対的に放電特性が落ちる外郭端部領域での放電効率を、内部中央領域での放電効率に近似させ、面光源装置の全体的な輝度均一性を向上させることができる。

一方、本発明による面光源装置は、各放電チャンネル間の高さだけではなく、一つの放電チャンネル内で位置によって高さが異なるようにすることで、異なる放電特性を具現することができる。図７に図示されるように、放電チャンネル２２２の各部位２２２−１、２２２−２、２２２−３は、高さＨ１、Ｈ２、Ｈ３が異なるように形成されている。したがって、放電チャンネルの各部位別に、放電空間の大きさが異なるようになる。

図６及び図７のように領域あるいは部位別に放電空間の大きさを異にすることで、面光源装置の発光特性不均一性を効果的に制御することができる。特に、外郭の放電チャンネル、放電チャンネルの両端部分で惹起される発光不良を解消することができ、面光源装置の輝度均一性を向上させることができる。

図８は、本発明の実施例による面光源装置を含むバックライトユニットを示した分解斜視図である。バックライトユニットは、図２に図示される面光源装置２００、上部ケース１１００及び下部ケース１２００、光学シート９００及びインバーター１３００を含む。

前記下部ケース１２００は、面光源装置２００を収納するための底部１２１０、及び底部１２１０の端から収納空間を形成するために延長された複数の側壁部１２２０から成る。前記面光源装置２００は、下部ケース１２００の収納空間に収納される。

前記インバーター１３００は、下部ケース１２００の後面に配置されて、面光源装置２００を駆動するための放電電圧を発生させる。インバーター１３００から発生された放電電圧は、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２６０にそれぞれ印加される。

前記光学シート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板（未図示）と、拡散した光に直進性を付与するためのプリズムシート（未図示）等とからなり得る。上部ケース１１００は、下部ケース１２００に結合されて面光源装置２００と光学シート９００とを支持する。上部ケース１１００は、面光源装置２００が下部ケース１２００から離脱することを防止する。

以上で、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当技術分野の熟練した当業者または当技術分野で通常の知識を有する者なら、特許請求の範囲に記載し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だろう。例えば、別途の隔壁なしに基板の形態を変形させて上部基板と下部基板とが部分的に接触して複数の放電チャンネルを形成する実施例だけではなく、隔壁によって上部基板と下部基板との間の空間が複数の放電チャンネルに分離される実施例にも本発明を適用することができる。本発明において、放電チャンネルの長さ及び個数は図示された実施例に特別に限定される必要はなく、要求される面光源の大きさによってさらに増加させることもできる。

本発明によれば、面光源装置において基板の形態を適切に成形することにより放電領域を構成する放電チャンネルの形態を多様に変化させることができる。放電チャンネルの形態変化を通じて面光源装置の全体的な発光特性を向上させて、発光特性の不均一性を解消することができる。また、低温点灯不良、隣接チャンネル間のチャンネリング、製品成形不良等の問題を解決することができる。したがって、面光源装置の大型化に大きく寄与し得る。

面光源装置の一例を図示した斜視図である。 本発明による面光源装置を示した斜視図である。 本発明による面光源装置を示した平面図である。 は本発明による面光源装置の最外郭放電チャンネルを図示した斜視図である。 図４ａのＹ−Ｙ’での断面図である。 最外郭放電チャンネルの上面構造の他の実施例を示した断面図である。 本発明による面光源装置で放電チャンネルを図示した斜視図である。 図５ａのＺ−Ｚ’での断面図である。 図３のＸ−Ｘ’での断面図である。 本発明による面光源装置の放電チャンネルを図示した側面図である。 本発明の面光源装置を具備するバックライトユニットを示した展開斜視図である。

符号の説明

２００：面光源装置
２１１：第１基板
２１２：第２基板
２１５：シーリング部（縁部）
２２０：最外郭放電チャンネル
２２２：放電チャンネル
２２５：隔壁部
２６０：電極部

Claims (17)

1. 第１基板と、
   該第１基板と結合されて複数の放電チャンネルを形成する第２基板と、
   前記第１基板及び前記第２基板の間の縁部に形成されたシーリング部と、
   前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の表面に形成された電極部とを含み、
   前記複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネルの端部は、前記シーリング部の方向に拡張されていることを特徴とする面光源装置。
2. お互いに隣接する前記放電チャンネル間の間隔は、一定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. 前記最外郭に位置する放電チャンネルの上面は、平面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. 前記複数の放電チャンネルの少なくとも一つは、上面に平面部及び曲面部を有することを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
5. 前記複数の放電チャンネルの少なくとも一つは、両端部の表面積が中央部の表面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
6. 前記複数の放電チャンネルの少なくとも一つは、両端部の高さが中央部の高さより高いことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
7. 前記複数の放電チャンネルの中で、外郭の放電チャンネルは、中央の放電チャンネルより高さが高いことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
8. 前記複数の放電チャンネルは、外郭から中央方向に放電チャンネルの高さが段階的に減少することを特徴とする、請求項７に記載の面光源装置。
9. 最外郭に位置する放電チャンネルの断面は、曲線部及び直線部を有する少なくとも二つの領域を有することを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
10. 第１基板と、
    該第１基板と結合されて複数の放電チャンネルを形成する第２基板と、
    前記第１基板及び前記第２基板の間の縁部に形成されたシーリング部と、
    前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方の表面に形成された電極部とを含み、
    前記複数の放電チャンネルの少なくとも一つは、上面に曲面部及び平面部を有することを特徴とする面光源装置。
11. 前記電極部は、前記放電チャンネルの平面部に位置することを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
12. 前記複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネルの端部は、前記シーリング部の方向に拡張されていることを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
13. 前記複数の放電チャンネルの少なくとも一つは、両端部の高さが中央の高さより高いことを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
14. 前記複数の放電チャンネルの中で、外郭の放電チャンネルは、中央の放電チャンネルより高さが高いことを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
15. 前記複数の放電チャンネルは、外郭から中央方向に放電チャンネルの高さが段階的に減少することを特徴とする、請求項１４に記載の面光源装置。
16. 前記複数の放電チャンネルの中で最外郭に位置する放電チャンネルの断面は、曲線部及び直線部を有する少なくとも二つの領域を有することを特徴とする、請求項１０に記載の面光源装置。
17. 請求項１または請求項１０による面光源装置を含むバックライトユニット。