KR100456659B1 - 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 면광원 장치는 하부기판과, 상기 하부기판의 상면에 교호적으로 형성되며 상기 방전공간을 사행 형상으로 형성하는 격벽들과, 상기 하부기판과 가장자리가 실재에 의해 접합되어 상기 격벽에 의해 형성된 방전공간을 구획하도록 상기 격벽의 상면과 밀봉되는 상부기판과, 상기 격벽에 의해 형성된 방전공간의 양측 단부와 대응되는 상부기판 또는 하부기판의 적어도 일측에 각각 형성되는 스트라이프 형태의 유전장벽방전을 일으킬 수 있는 제1,2전극을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

면광원 장치{Back light}

본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 관내의 유전체 장벽방전을 이용한 면광원 장치에 관한 것이다.

통상적으로 액정표시소자와 같은 화상표시소자는 그 자체가 발광하여 화상을형성하지 못하고 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 발광소자이므로 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 액정표시소자의 배면에 면광원을 설치하여 광을 조사함으로써 어두운 곳에서도 화상을 볼 수 있도록 하고 있는데, 최근에는 조명간판, 디스플레이 패널과 같은 면상의 화상표시소자가 대형화 됨에 따라 면광원 장치 또한 대형화 및 높은 휘도가 요구되고 있다.

도 1에는 종래 면광원 장치의 일예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 가장자리가 상호 접합되어 방전공간을 형성하는 상하부 기판(11)(12)과, 방전공간 내의 하부기판(12)의 상면에 소정의 패턴으로 형성되며 유전체(13)에 의해 매립되는 전극(14)들과, 상기 상부기판(11)의 내면에 형성된 형광체층(15)과 상하부 기판(11)(12)에 의해 형성되는 방전공간에 위치되는 스페이서(16)를 포함한다. 그리고 상기 방전공간에는 Xe 과 Ne의 방전가스가 주입된다.

상기와 같이 구성된 종래의 면광원 장치는 방전 시 전극들의 사이의 개별 방전공간에 흐르는 전류가 낮기 때문에 낮은 온도에 의해서 수은의 증발이 어려워 상대적인 발광효율을 향상시키기 위한 수은의 채용이 어렵다. 또한 방전공간들이 상부 기판(11)과 스페이서에 의해 명확하게 구획되지 않으므로 플라즈마 방전을 위한 하전입자가 일측으로 편중되어 방전휘도가 부위에 따라 균일하지 않은 문제점이 있다.

일본 공개 특허 공보 소60-216435호에 개시되어 있는 구조로서 이 면광원 장치는 밀폐된 공간부를 가진 용기의 내부에 교호적으로 격벽이 설치되어 사행(蛇行) 형상의 방전공간이 형성되고 이 방전공간의 양 단부에는 각각 전극이 설치된다. 그리고 상기 방전공간의 상하부에는 형광체층이 형성된다.

이와 같이 구성된 종래의 면광원 장치는 상기 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 상기 방전공간에서 플라즈마 방전이 일어나 발생된 광의 자외선이 형광체층을 여기시킴으로써 형광체층이 가시광을 발하게 된다.

그러나 이러한 면광원 장치는 방전공간의 에지(edge)부에서 발광이 미약하여 균일한 휘도를 얻을 수 없으며, 방전공간이 상대적으로 매우 길어 방전을 위한 높은 전압이 요구되고 전극이 쉽게 열화되는 문제점이 내재되어 있었다.

도 2에는 종래 면광원 장치의 다른 예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 상하부 기판(21)(22)에 의해 방전공간(23)이 형성되고, 상기 방전공간에는 상호 평행하게 설치되는 격벽(23)들에 의해 방전을 위한 찬넬(channel ;24)이 형성되는데, 이 찬넬(24)들은 일측이 상호 연통될 수 있도록 상기 격벽(23)이 실링 부위와 연결되지 않는다. 그리고 하기 격벽들에 의해 형성된 찬넬의 양측 단부에는 금속전극(25)(26)이 스트라이프 형태로 형성되고, 상기 찬넬(24)에는 수은이 함침된 금속이 위치된다.

상술한 바와 같이 구성된 면광원 장치는 방전공간이 길어짐에 따른 고전압 문제는 해결할 수 있으나 찬넬들에서의 방전이 독립적이지 못하고, 특정의 찬넬에서 방전 플라즈마가 심하게 떨리는 현상이 일어나는 크로스 토크가 생긴다.

이러한 현상은 수십개의 찬넬이 상호 연통된 부위를 통하여 방전 전하들의이동이 제약을 받지 않고 쉽게 이동하기 때문에 상대적으로 쉽게 방전이 일어나는 방전 찬넬로 플라즈마 방전을 위한 하전입자가 집중되기 때문으로 여겨진다. 이러한 방전의 불안정을 해소하기 위해서는 상대적으로 강한 전압이 필요하게 되므로 전압 상승에 따른 문제가 또 다시 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조가 용이하고 소비전력이 감소되며 방전시 하전입자가 특정 부위로 편중되는 것을 방지할 수 있는 면광원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 휘도 및 색도의 균일특성을 향상시킬 수 있는 면광원 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 면광원 장치의 단면도,

도 2는 종래 면광원 장치의 다른 예를 도시한 일부절제 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 면광원 장치의 사시도,

도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 면광원 장치의 격벽의 직각 방향과 격벽의 길이 방향으로 절단한 단면도,

도 6은 수은이 함침된 금속의 위치가 고정된 상태를 도시한 일부절제 단면도,

도 7은 본원 발명의 다른 실싱예를 도시한 일부절제 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 면광원 장치의 단면도,

도 9는 본 발명에 따른 면광원 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 면광원 장치는

하부기판과, 상기 하부기판의 상면에 교호적으로 형성되며 상기 찬넬부와 연결부로 이루어진 사행 형상의 방전공간을 형성하는 격벽들과,

상기 하부기판과 가장자리가 실재에 의해 접합되어 상기 격벽에 의해 형성된 방전공간을 구획하도록 상기 격벽의 상면과 접합재에 의해 접착되는 상부기판과,

상기 격벽에 의해 형성된 방전공간의 양측 단부와 대응되는 상부기판 또는 하부기판의 적어도 일측에 각각 형성되는 스트라이프 형태의 유전장벽 방전을 일으키는 제1,2전극을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 각 제1,2전극은 각각 사행형상의 방전공간의 절곡부위에 위치되며, 두 개로 분할되어 이루어지며, 상기 격벽들의 사이의 표면 또는 하부기판의 하면에 형광체층이 형성된다.

그리고 상기 방전공간의 찬넬부에는 수은이 함침된 금속이 위치 고정수단에 의해 위치 고정된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 다른 특징을 갖는 면광원 장치는

하면에 상호 평행하게 형성된 찬넬부와 이들을 연결하는 연결부로 이루어진 방전공간이 형성된 하부기판과, 상부기판과, 상기 하부기판의 찬넬부의 단부에 대응되는 하부기판의 하면에 찬넬부와 직각을 이루도록 스트라이프 형태로 설치되는 제1,2전극과, 상기 상부기판의 하면에 상기 제1,2전극을 매립하는 유전체층과, 상기 하부기판과 상부기판을 접합하는 것으로 상기 하부기판의 가장자리와 상기 찬넬부 사이의 격벽의 상면에 도포되는 접합재와, 상기 방전공간에 고정수단에 의해 위치 고정되며 수은이 함침된 금속을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 각 제1,2전극 각각 사행형상의 방전공간의 절곡부위에 스트라이프 형태로 위치되고, 상기 격벽들의 사이의 내표면 또는 상부기판의 유전체층 상면에 형광체층이 형성된다. 그리고 찬넬부 단면적은 10 내지 100 ㎟ 로 형성함이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 면광원 장치는 유전체 장벽방전을 이용한 것으로, 그 일 실시예를 도 3 및 도 4, 5에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 면광원 장치(30)는 하부기판(31)과, 상기 하부기판(31)의 상면에 교호적으로 형성되어 방전공간(33)을 사행 형상으로 형성하는 격벽(32)들을 포함한다. 상기 격벽(32)은 방전공간의 가장자리를 따라 형성되어 방전공간의 영역을 구획하는 제1격벽부(32a)와, 상기 제1격벽부(32a)의 대응되는 측으로부터 상호 교호적으로 제2격벽부(32b)에 의해 찬넬부(33a)와 이들을 연결하는 연결부(33b)로 이루어진 사행형상의 방전공간을 이루게된다. 상기 격벽(32)은 상기 하부기판(31)이 가공되거나 자체 성형되어 이와 일체로 형성될 수 있다.

그리고 상기 하부기판(31)은 상부기판(34)과 결합되어 상기 방전공간(33)을 밀봉하게 되는데, 이때에 상기 제1,2격벽부(32a)(32b)의 상면에는 실재 즉, 실 프리트(35)가 도포 되어 상부기판(34)의 하면과 접합된다. 이때에 상기 실 프리트(35)에 의한 접합부위는 플라즈마 하전입자가 격벽위를 가로질러 인접하는 찬넬로 이동하여 특정의 방전공간으로 편중되지 않도록 하여야 한다.

상기 상부기판(34)의 하면 즉, 상기 방전공간(33)의 양측 연결부(33b)와 대응되는 상부기판(34)의 하면에는 각각 제1,2전극(36)(37)이 형성된다. 여기에서 상기 제1,2전극(36)(37)의 상면에는 장벽방전을 일으키기 위하여 유전체층(38)에 의해 매립되어 있다. 상기 유전체층(38)은 상부기판의 전면에 형성될 수 있으며, 상기 제1,2전극(36)(37)은 적어도 두 개 이상으로 분할 될 수 있다. 또한 제1,2전극(36)(37)에는 상기 각 방전공간(33)의 찬넬부(33a)로 소정길이 연장되는 연장부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 도 5에는 상기 제1,2전극(36)(37)의 설치에 대한 또 다른 실시예가 도시되어 있으며, 제1,2전극(36)(37)이 실 프리트(35)에 의해 접합된 상하부 기판(31)(34)의 가장자리를 감싸도록 설치된다.

그리고 상기 방전공간(33)의 각 찬넬부(33a) 또는 연결부(33b)에는 수은이 함침된 금속전극(39)들이 장착된다. 이 수은이 함침된 금속전극(39)은 소정의 위치고정수단에 의해 그 위치가 고정될 수 있는데, 이 고정수단은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 대응되는 제1전극(36) 또는 제2전극(37)과 인접되는 격벽(32)들로부터 소정길이 연장되되는 돌출턱(41)에 의해 방전공간의 일부를 밀폐되지 않도록 구획함으로써 이루어질 수 있다.

한편, 상기 방전공간(33)에는 Ar, Ne 등과 같은 방전가스가 주입되고, 상기 방전공간의 내면 즉, 인접하는 격벽(32)에 의해 구획된 방전공간(33)의 내면 또는 상부기판(34)의 하면에는 형광체층(42)이 형성되는데, 이 형광체층(42)은 자외선(254 내지 365 ㎚)에 의해 여기 발광되는 적, 청, 녹색의 3파장 형광체가 균일하게 도포된다. 또한 상기 형광체층(42)은 광의 산란이 많아지도록 글라스 파우더를 혼합하여 도포하여 휘도의 균일특성 저하를 방지함이 바람직하다.

그리고 도 7 및 도 8에는 발명에 따른 면광원 장치의 다른 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 하부기판(51)의 상면이 가공되어 찬넬부(52a)와 연결부(52b)로 이루어진 방전공간(52)이 형성된다. 상기 하부기판(51)에 형성되는 방전공간(52)은 하부기판(51)에 형성된 격벽(53)에 의해 형성되는데, 이 격벽(53)은 상기 방전공간(52)의 찬넬부(52a)와 연결부(52b)를 형성할 수 있도록 그 길이가 교호적으로 짧게 형성된다. 상기 하부기판(51)에 형성되는 격벽(53)은 샌드 브라스팅 또는 레이저 가공하여 일체로 형성하거나 상기 하부기판(51)의 상면에 격벽을 이루기 위한 격벽층을 형성하고 이를 가공하여 형성할 수 있다. 이 경우 도 7에 도시된 바와 같이 하부기판(51)의 가장자리는 격벽(53)이 형성되지 않도록 하여 후술하는 접합재가 도포될 수 있도록 단차지게 형성함이 바람직하다.

그리고 상기 하부기판(51)과 접합되는 상부기판(54)의 하면에는 상기 방전공간(52)의 연결부(52b)와 대응되는 위치에 격벽(53)의 길이 방향에 대해 직각을 이이루도록 제1,2전극(55)(56)이 스트라이프 형태로 형성되고, 상기 상부기판(54)의 하면에는 상기 제1,2전극(55)(56)이 매립될 수 있도록 유전체층(57)이 전극상부 전면에 형성된다.

상기와 같이 구성된 상,하부기판(51)(54)은 상술한 바와 같이 접합제(58)에 의해 상호 접합되어 방전공간(52)을 밀폐하게 되는데, 접합제(58)는 하부기판(51)의 가장자리와 상기 방전공간(52)을 형성하는 격벽(53)의 상면에 도포 됨으로써 상하부기판(51)(54)을 접착하게 된다. 상기와 같은 접착은 방전공간을 이루는 인접하는 찬넬부 간에 격벽을 가로지르는 하전입자의 이동이 이루어지지 않도록 견고하게 밀착된다.

그리고 방전공간(52)의 내부에는 상술한 바와 같이 수은이 함침된 금속(39)이 위치되고, 방전공간의 내면에는 형광체층(42)이 위치된다.

본원 발명의 또 다른 면광원 장치의 실시예를 도 9에 나타내 보였다. 도시된 면광원 장치는 상술한 실시예와 상하부 기판 및 격벽의 구조는 같으나 제1,2전극(61)(62)이 접착제에 의해 접합된 상하부 기판(63)(64)의 가장자리를 감싸도록 설치된다. 상기 제1,2전극의 설치는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 장벽방전을 일으킬 수 있는 위치이면 어느 곳이나 가능하다.

한편, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예들에 있어서, 상기 격벽의 높이는 방전전압에 영향을 미치게 되므로 적절한 높이로 조정되어야 한다. 즉, 방전공간의 높이가 낮은 경우에 방전 전압이 상승하게된다. 한편, 방전공간의 폭이 넓어지면 방전전압은 다소 낮아지지만 찬넬의 폭보다 플라즈마기둥의 폭이 가늘어져서 찬넬의 측면에는 암부가 발생하게된다. 상기 방전공간의 높이는 격벽의 높이에 의해 결정되므로 격벽(32)은 방전효율 및 방전유효면적을 고려하여 결정되어야 한다. 본 발명인의 실험에 의하면, 폭은 20 mm이하, 높이는 3mm 이상으 로 형성하였을 때에 최상의 효율을 얻을 수 있었다. 이를 방전공간 찬넬부의 단면적으로 환산하면 10 내지 100㎟ 이하가 적합하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 면광원 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 명광원 장치(30)는 상기 제1,2전극(36)(37)에 교류 또는 펄스파형의 전압을 인가하게 된다. 이렇게 전압이 인가되면, 상기 면광원 장치는 제1,2전극(36)(37)의 유전체층(38)의 표면에 전압이 인가된다.

인가된 전압은 상기 면광원 장치의 격벽(32)에 의해 분할된 방전공간 즉, 각 찬넬 내에서 방전을 일으키고 방전 중 발생한 공간전하가 수은 가스와 충돌하여 자외선을 발생시킨다. 방전시 발생된 자외선은 각 방전공간에 도포된 형광체층(42)의 형광체를 여기시키게 되어 가시광으로 변환시키게 된다.

상술한 바와 같이 작동되는 과정에서 격벽(32)에 의해 구획된 방전공간 즉, 각 찬넬부(33a)에는 수은이 함침된 금속전극(39)이 설치되어 있으므로 각 찬넬부(33a)의 방전공간에 균일한 양의 수은을 지속적으로 공급하여 수은 분압을 방전공간에서 균일하게 할 수 있다. 특히 방전공간은 찬넬부(33a)에 의해 분할되어 있으며, 격벽(32)의 상면과 상부기판(34)이 접합재(35)에 의해 접합되어 있고, 전극이 방전공간의 굴곡부에 위치하므로 점멸을 전후 하여 각 격벽의 찬넬부(33a) 내부에 플라즈마 방전을 위한 하전입자가 다른 찬넬부로 이동되는 것이 굴곡부만을 통한 두 찬넬 간으로 최소화된다. 따라서 찬넬부 내에서 플라즈마 방전 안정 특성을 확보하는 것이 가능하다.

그리고 상기와 같이 플라즈마 방전으로 격벽(32)의 내면에 도포된 형광체층(42)이 여기되어 가시광을 방출하게 되는데, 상기 형광체층을 이루는 형광체는 수은으로부터 발생되는 254 nm 자외선에 의해 여기 되는 일방적인 3파장 형광체로 되어 있으므로 효율이 50 lm/w 정도 높아 고휘도 램프 구현이 가능하다. 또한 본 발명의 구조와 같이 방전전극간의 거리가 길게 되면 자외선효율이 증가하여 종래의 Xe, Ne을 방전가스로 사용하는 147nm 또는 173nm에서 여기되어 발광하는 형광체를 채용해도 30 lm/W 정도의 효율을 얻는 것이 가능하다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원 장치는 방전공간을 구획하는 격벽과 상부기판이 접착제에 의해 접착되어 있으므로 방전공간부의 찬넬부 상호간에 플라즈마 방전을 위한 방전전하가 일측으로 편중됨으로써 발생되는 발광휘도의불균일을 근본적으로 해결할 수 있다.

본 발명인의 실험에 의하면, 본 발명에 따른 면광원 장치의 휘도를 2배이상 증가시킬 수 있었다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

1. 하부기판과,

   상기 하부기판의 상면에 교호적으로 형성되어 사행형상의 방전공간을 형성하는 격벽들과,

   상기 하부기판과 그 가장자리가 실재에 의하여 접합되며, 플라즈마 방전을 위한 하전입자가 상기 격벽 위를 가로질러 인접한 방전공간으로의 이동이 방지되도록 상기 격벽의 상면과 접합되는 상부기판,

   상기 격벽에 의해 형성된 사행형상의 방전공간의 절곡부위에 대응되는 상부기판과 하부기판의 외부면에 형성되어 유전체 장벽방전 을 일으키는 스트라이프 형태의 제1,2전극을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서 ,

   상기 격벽들의 사이의 표면 또는 하부기판의 하면에 형광체층이 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 격벽이 상기 하부기판과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극의 사이에 위치되는 찬넬상의 방전공간에는 수은이 함침된 금속이 위치 고정수단에 의해 위치 고정된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제1,2전극의 사이에 위치되는 찬넬상의 방전공간에는 Xe, Ne, 또는 Ar 방전가스가 봉입된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
10. 제 8항에 있어서 ,

    상기 위치 고정수단이 상기 대응되는 상기 제1전극 또는 제2전극과 인접되는 측에 인접하는 격벽으로부터 대응되는 방향으로 연장되는 돌출턱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
11. 제6항에 있어서,

    상기 형광체는 수은으로부터 발생되는 254nm 자외선에 의해 여기되는 형광체인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
12. 제6항에 있어서,

    상기 형광체는 Xe으로부터 발생되는 147또는 173nm 자외선에 의해 여기되는 형광체인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
13. 제1항에 있어서,

    상기 제1,2전극은 방전공간의 각 찬넬부와 대응되는 방전공간으로 소정길이 연장되는 연장부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.