KR100715502B1 - 평면광원 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면광원의 구조에 관한 것이다.

본 발명의 평면광원은, 양방향광원 또는 일방향광원을 형성하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명의 평면광원 구조는, 두개의 그래스를 봉인하여 형성된 방전공간 내부에 전극을 형성하지 않는 구조이다. 따라서 방전전극들은, 상기 상기 방전공간을 형성하도록 봉인된 두개의 그래스의 외부에 형성되어진다. 이러한 구조로서, 평면광원의 제조가 간편해지고, 제조비용을 절감하는 등의 효과를 얻게 된다.

평면광원

Description

평면광원 구조{Device of flat lamp}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평면광원의 구조도,

도 2는 도 1에 도시된 ITO전극과 버스전극의 상세 구성도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평면광원의 구조도,

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전극의 구조도,

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전극의 구조도,

도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 전극의 구조도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평면광원의 제조 공정도,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평면광원의 제조 공정도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면광원의 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 하부기판 3,13 : ITO 전극

5,15 : 버스전극 7,17 : 보호층

9 : 스페이서 19a : 형광층

본 발명은 평면광원의 구조에 관한 것이다.

광원의 역사는 19세기 후기 백열조명에서부터 시작된다. 상기 백열조명은, 비활성 가스가 들어있거나 진공상태인 유리구 안에 있는 필라멘트를 통해 전류가 흐르는 것이 그 원리이다. 상기 필라멘트는 급속히 가열되어 900도 정도에서 백열광을 내기 시작한다. 작동온도인 2500 ~ 2700 도가 되면, 최적의 광속을 발하고 전형적인 "흰색"의 빛을 낸다.

상기 백색광원에서 발전된 것이 현재 가정과 회사에서 많이 사용하고 있는 형광등이다. 상기 형광등은 저압 방전광원에 포함된다. 형광등은 전자 방출이 유리 튜브 안에서 이루어지고, 유리튜브 내에는 크립톤이나 아르곤 가스가 봉입되어 있고, 유리튜브 안쪽은 형광혼합물질로 코팅되어 있다. 상기 형광등은 양 전극 사이에 전류가 통하므로서 가스는 눈에 보이지 않는 청록빛을 발하게 된다. 이렇게 방사된 자외선은 번갈아가며 형광 코팅면을 여기시켜 빛을 나게 만든다.

상기와 같은 형광등은, 선광원의 하나의 일종이라고 볼 수 있다. 즉, 점광원에서 시작된 광원은, 형광등과 같은 선광원으로 발전되었고, 이제 마지막으로 남은 것은 하나의 면에서 동일크기의 광원이 발생되는 면광원이다.

상기 점광원이라 함은, 용어 그대로 광원이 하나의 점으로부터 시작되는 것이다. 그리고 선광원은, 하나의 선자체가 광원이 되는 것이고, 면광원은 광원이 면(面)으로 표시되는 것을 나타낸다.

상기 면광원은, 광원을 구성하는 하나의 면 전체에서 빛이 비치는 것이다. 따라서 면광원의 경우, 표면 그림자, 투영 그림자가 거의 눈에 띄지 않을 정도로 엷게 나타나고, 색상 왜곡이 비교적 적다. 즉, 면광원은 전체를 고르게 조명하고, 색상의 왜곡이 작으며, 전체적으로 밝은 느낌을 준다.

만일, 병원과 같이 심리적인 작용이 실제로 많은 영향을 끼치는 곳에, 선광원이 아닌 면광원을 설치하면, 병원의 복도나 병실의 분위기는 많은 변화가 발생될 수 있을 것이다.

또한, 선 광원을 이용한 하나의 예로서 우리 주위에서 흔히 볼 수 있는 네온사인을 들 수 있다. 현재 많이 사용되고 있는 네온사인은 줄 네온사인이다. 즉, 네온사인의 테두리 부분만 발광되면서 광고패턴을 표시한다. 따라서 광고하고자 하는 문자 또는 표식 등의 광고패턴이 하나의 "원"이라고 했을때, "원"의 전체 면적이 발광되면서 표시되는 것이 아니라, "원"의 테두리 부분만 발광되면서 하나의 원을 표시하게 되는 것이다.

따라서 줄 네온사인에 의하여 사용자가 원하는 광고패턴을 정확히 표시하는 것은 매우 어렵고, 표시 가능한 광고패턴도 한정이 될 수 밖에 없다. 또한, 줄 네온사인에 의한 광고패턴의 표시는, 사람에 의한 수작업을 필요로 하기 때문에 대량생산이 어렵고, 따라서 제조비용이 높은 문제점이 있었다.

따라서 네온사인에 있어서도 면(面) 단위로 광고패턴을 표시 가능한 면광원을 이용하면, 보다 효과적인 네온사인 구조을 얻는 것이 가능할 것이다.

이러한 효과와 같이, 넓은 면에서 동일한 크기의 광원을 발생시키는 면광원은 다양한 분야에 응용 가능하며, 앞으로 면광원의 발전 및 개발은 필수적이라고 할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 방전을 이용하여 면(面) 단위로 동일크기의 광원을 발생시키는 평면광원의 구조을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면광원은, 상판그래스의 상면에 투명한 재질로 이루어진 제1전극과, 하판그래스의 하면에 상기 제1전극과의 사이에서 방전을 유도하는 제2전극을 포함하는 전극층이 구비되는 광원에 있어서, 상기 제1전극의 상부 일부분과 제2전극의 하부 일부분에 고전도성의 버스전극을 형성하여 구성된다.
이때, 상기 버스전극은, 전극의 주변부에 설치될 수도 있다.
그리고, 상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 어느 하나는 전류가 통하는 도체 시트지이다.
상기 전극층은 상판그래스의 상면과, 하판그래스의 하면에 매쉬를 사용한다.

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이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 평면광원에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 평면광원의 구조를 도시하고 있다.

본 발명에서 설명하고자 하는 평면광원은 방전을 이용한 광원이다. 따라서 본 발명의 평면광원 구조에서는 방전가스를 포함시키기 위한 봉인된 방전공간이 필요하다.

상기 방전공간(21)은, 방전전극을 각각 형성하고 있는 상판(20)와 하판(10) 사이에 형성되고 있다. 즉, 상기 방전공간(21)은, 상판(20)의 하면과 하판(10)의 상면 사이에 형성된다.

상기 방전공간(21)을 형성하기 위한 구성에 대해서 살펴보면, 상판(20)과 하판(10) 사이에 일정한 간격을 유지하기 위한 스페이서(9)가 개재되어 있다. 상기 스페이서(9)는, 일정한 직경을 가지는 볼 형상의 부재를 복수개의 선형으로 배열하고 있다.

따라서 상기 스페이서(9)에 의하여 상판(20)과 하판(10) 사이에는 소정의 방전공간(21)이 형성되며, 이렇게 스페이서(9)에 의하여 형성되는 상판 및 하판 사이의 간격은, 0.5mm 내지 3mm 내외로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 방전공간(21)에는 방전가스가 주입되어진다. 그리고 상기 스페이서는, 상판과 하판 사이에서 일정한 방전공간이 균일하게 형성될 수 있도록 전체적으로 균일하게 배열되는 복수 개로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방전공간의 형성을 위한 스페이서는, 상기 상판과 하판에 직접 형성되는 하나의 층으로 형성하는 것도 가능하다. 일 예로, 하판 그래스의 상부에 일정 높이 및 폭을 갖는 스페이서층을 다수개 형성시키므로서, 원하는 방전공간을 얻는 것이 가능하다.

그리고 상판과 하판 사이에 형성되는 방전공간을 외부와 밀봉상태로 유지하기 위하여 상판과 하판의 테두리 부분에는 실링부(8)가 설치된다. 이러한 실링부(8)는, 상기 방전공간을 내부적으로 독립된 공간으로 형성하기 위하여 만들어지는 부분이다.

실제로 상기 실링부(8)는, 분말 상태의 저융점그래스와 합성수지재를 혼합한 페이스트 상태의 물질을 테두리부분을 따라 도포하거나, 소정의 두께를 가지도록 인쇄하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 그리고 상기 실링부(8)는 광원소자들이 상기 상판과 하판에 모두 형성된 후, 최종적으로 수행하거나, 상기 상판과 하판을 상기 실링부(8)에 의해 우선적으로 밀봉시킨 후, 그 다음에 광원소자들을 형성하는 것도 가능하다.

이와 같이 봉인되어 하나의 평면광원이 완성되면, 상기 상판(20)과 하판(10)에 형성되고 있는 전극에 외부로부터 파워가 공급될 수 있도록, 제어회로(도시하지 않음)가 연결되어진다. 즉, 상기 제어회로에서 일정한 전압을 가지는 전류를 상기 상판과 하판의 전극에 인가하면, 방전공간 내의 방전가스가 방전을 일으키게 되는 것이다.

다음은 본 발명의 평면광원에서 상판 및 하판의 구조에 대해서 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 평면광원의 구조상의 특징은 방전공간(21) 내부에는 전극이 없는 구조이다. 즉, 상기 방전공간(21)은, 상판(20)에서 전극이 형성되고 있지 않은 하면과, 하판(10)에서 전극이 형성되고 있지 않은 상면 사이에 형성되어진다.

상기 상판(20)은, 발생된 가시광이 투과되어, 사람에게 보여지는 부분이다. 따라서 상기 상판(20)의 지지면인 상부기판(11)은 투명한 유리 재질로 형성되어진다. 상기 상부기판(11)의 상면에 방전을 위한 방전전극(13)이 형성된다. 상기 방전전극(13) 또한, 광투과율이 좋은 투명전극으로 구성하게 된다. 따라서 상기 방전전극(13)은, 투명하면서도 전류가 통하는 ITO 전극을 사용한다.

상기 방전전극(13)의 상면에는 고전도성의 버스전극(15)이 형성된다. 상기 버스전극(15)은, 상기 ITO전극의 전류 흐름을 도와주기 위한 구성이다. 상기 버스전극(15)은 통상 고전도성의 금속전극이 이용되며, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, ITO전극(15)의 주변부에만 형성된다.

이와 같이 상부기판(11) 상부에 방전전극(13) 및 버스전극(15)을 형성하고, 상기 전극들의 상부에 보호층(17)을 형성한다. 상기 보호층(17)은, 사람의 손이 닿았을때, 전위 변화를 발생시키지 않으면서, 감전의 위험을 방지하기 위한 구성이다.

다음, 본 발명의 평면광원의 하판 구조에 대해서 설명한다.

하판(10)의 지지부 역할을 수행하는 하부기판(1)의 상면에는 방전에 의해서 발생된 자외선을 사람의 눈에 보이는 가시광으로 변화시키기 위하여 색을 입히는 형광층(19a)이 형성되고 있다. 즉, 상기 형광층(19a)는, 방전공간 내부에 형성되어진다. 따라서 상기 형광층(19a)을 형성하는 형광물질의 색에 의해서 평면광원의 광원색이 결정되어진다.

상기 형광층(19a)의 구조를 제외하고는, 하판(10)의 구조도 상판(20)의 구조와 동일하다.

즉, 하부기판(1)의 하면에는 ITO전극(3)이 형성되고 있다. 그리고 상기 전극(3)의 하부로 버스전극(5)과 보호층(7)이 형성되어진다.

그리고 상기 하부기판(1) 또한, 투명한 유리 재질로 형성되고 있다. 그리고 상기 하부기판(1)의 하면에 형성되고 있는 전극도 투명한 ITO전극이다. 따라서 방전에 의해서 발생된 가시광이 하부기판(1)을 투과하여, 사람에게 보여지는 것이 가능하게 된다.

따라서 본 유리재질의 하부기판(1) 및 하부기판(1) 상에 형성되고 있는 전극이 투명전극인 경우에는, 형성되는 평면광원은 양방향 광원으로 동작하는 것이 가능하게 된다. 이러한 양방향광원은, 양측으로 광을 비춰줘야 하는 백라이트용으로 많이 이용될 수 있다.

그리고 후술되겠지만, 상기 하부기판(1) 상에 형성되는 전극이 불투명한 금속전극인 경우에는, 상부기판을 투과하는 광원만이 사람에게 보여지므로, 일방향 광원으로 작용하게 된다.

이와 같이 양방향광원 또는 일방향광원을 형성하는 본 발명의 평면광원 구조 는, 두개의 그래스를 봉인하여 형성된 방전공간(21) 내부에 전극을 형성하지 않는 구조이다. 따라서 방전전극들은, 상기 상기 방전공간을 형성하도록 봉인된 두개의 그래스의 외부에 형성되어진다.

다음은 본 발명의 평면광원을 제조하는 제조공정에 대해서 설명한다.

도 7, 도 8은 본 발명의 평면광원 제조하기 위한 공정도이다.

도 7에 도시되고 있는 제조방법은, 상판(20)과 하판(10) 각각에 광원소자들을 우선 형성시킨 후, 상기 상판(20)과 하판(10)을 봉인시키는 작업에 의해서 제조하는 것을 설명하고 있다.

제 100 단계는, 상부기판(11)의 상면에 투명전극인 ITO전극(13)을 형성시키는 단계이다. 이때, 상기 ITO전극(13)은, 상기 넓은 면적의 상부기판(11) 전체 영역에 걸쳐서 형성되어진다. 그리고 ITO전극(13)의 상면 주변부에 버스전극(15)이 형성된다(제 103 단계). 상기 버스전극(15)과 ITO전극(13)의 상면으로 보호층(17)을 형성하여(제 106 단계), 상판(20)의 전극부를 완성한다.

이와 마찬가지로 하부기판(1)의 하면에 ITO전극(3)을 형성시키고(제 109 단계), 상기 ITO전극(3)의 하면에 버스전극(5)과 보호층(7)을 형성하여(제 112 단계,제 115 단계), 하판(10)의 전극부를 완성한다.

상기와 같이 전극이 형성된 상판(20)과 하판(10)의 제조가 완성된 후, 상기 상판(20)에서 전극이 형성되지 않는 하면과, 상기 하판(10)에서 전극이 형성되지 않는 상면 사이에 스페이서(9)를 설치시킨다(제 118 단계). 상기 스페이서(9)에 의해서 상기 상판(20)의 하면과 하판(10)의 상면 사이에는 소정의 갭이 형성되어진 다.

그리고 상기 상판(20)의 하면과 하판(10)의 상면을 봉인시킨다(제 121 단계). 상기 봉인작업 후, 상기 방전공간(21) 내부의 불순물을 제거하고, 방전가스를 주입하면, 평면광원이 완성되어진다.

그리고 도면상에 도시하지는 않고 있지만, 상기 하부기판(1) 상면 또는(및) 상부기판(11)의 상면에 형광체를 형성하는 과정이 더 필요하다. 도 7에 실시되고 있는 실시예에서는 상기 상부기판의 하면과 하부기판의 상면을 봉인하는 과정 전에 형광체가 형성되야 할 것이다.

다음, 도 8에 도시되고 있는 제조방법은, 상부기판(11)과 하부기판(1)을 봉인하여 방전공간을 형성한 후, 상기 상부기판(11)의 상면과 상기 하부기판(1)의 하면에 전극부를 형성시키는 제조방법을 설명하고 있다.

제 200 단계는, 상부기판(11)의 하면과 하부기판(1)의 상면 사이에 스페이서(9)를 설치하는 과정이다. 상기 스페이서(9)는, 상기 상판(20)과 하판(10) 사이에 방전공간을 형성하기 위해서 설치되어진다.

상기 스페이서(9)가 위치된 상태에서 상기 상판(20)의 하면과 하판(10)의 상면은 봉인되어진다(제 203 단계).

그리고 상부기판(11)의 상면과 하부기판(1)의 하면에 전극부를 형성하는 과정이 순차적으로 진행된다.

그리고 도면상에 도시하지는 않고 있지만, 상기 하부기판(1) 상면 또는(및) 상부기판(11)의 상면에 형광체를 형성하는 과정이 더 필요하다. 상기 형광체는 방 전공간 내에 형성되므로, 도 8에 실시되고 있는 실시예에서도 상기 상부기판의 하면과 하부기판의 상면을 봉인하는 과정 전에 형광체를 우선 형성해야 할 것이다.

다음, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예로, 형광층(19b)을 상부기판(11)의 하면에 형성하고 있는 구조를 나타내고 있다.

그리고 도 4는 본 발명의 전극부의 다른 실시예로, 대면적으로 평면광원을 제작할 때, 상판(20) 또는 하판(10)의 ITO전극과 버스전극을 몇부분으로 나누어서 패턴 형성시킨 것을 나타낸다.

다음, 도 5는, 본 발명의 전극부의 다른 실시예를 도시하고 있다.

일방향광원의 경우, 상기 하판(10)은 사람의 시각으로 인식할 수 없는 부분에 위치하게 되어, 전도성이 우수한 금속재질을 사용하는 것이 가능하다. 즉, 하부기판(1d)의 하면에 금속전극(3d)을 형성시키고, 상기 금속전극(3d)의 하면으로 보호층(7d)을 형성하고 있다. 이때, 상기 하판전극은, 하부기판(1)의 전면에 도체를 전체적으로 형성된 전면전극 또는 스트라이프의 형상의 전극으로 형성하는 것이 가능하다.

그리고 하판(10)의 전극을, 도체 시트(Sheet)를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 투명한 도체 시트를 사용할 경우, 상판(20)의 전극을 상기 투명성 도체 시트로 사용하는 것도 가능하다.

다음, 도 6은 본 발명의 평면광원 구조에서 전극의 다른 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예는, 기판(11e)의 상면에 매우 미세한 매쉬(mesh)를 상부전극(13e) 으로 이용하고, 상기 방전전극(13e)의 상부에 보호층(17e)을 더 형성시키고 있다. 이와 같이 상부전극으로 매쉬가 이용 가능한 것은, 상기 매쉬는 매우 미세한 망이기 때문에, 발생된 광이 충분히 투과 가능하며, 상부전극과 하부전극에 전원을 인가할때, 상부전극은, 그라운드 전위로 이용하고, 하부전극은, 실제 파워를 전달하는 파워전극으로 이용하기 때문이다. 즉, 이때 하부의 전극은, 앞서 언급되고 있는 고전도성의 금속전극, 또는 ITO전극을 이용하는 것이 바람직하다.

다음, 도 9는 본 발명의 평면광원의 다른 실시예를 도시하고 있다.

도 9에 도시되고 있는 평면광원은, 방전공간 내에 형광체를 도포함에 있어서 상부기판(11)의 하면과 하부기판(1)의 상면에 모두 형광체를 형성하고 있다.

만일, 일방향의 광원인 경우에 있어서는 상기 상부기판(11)의 하면에 도포되는 형광체는 얇게 도포하여, 투과율을 높이며, 하부기판(1)의 상면에 도포되는 형광체는 두껍게 도포하여, 반사율을 높인다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 평면광원은, 넓은 대면적 상에 동일 크기의 광원이 발생 가능하고, 특히 기판을 실링시킨 후, 전극을 형성하는 것이 가능하고, 방전 효율이 매우 높은 잇점이 있다. 더불어 상판과 하판 사이의 갭이 0.5 내지 3 mm 유지 하는 것이 가능하여, 수명이 매우 긴 잇점이 있다. 또한, 대면적의 평면광원에서 필수적인 저비용화, 간편화가 충분히 가능하여, 앞으로 평면광원의 이용분야는 매우 확대될 것이다.

Claims (17)

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2. 삭제
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4. 상판그래스의 상면에 투명한 재질로 이루어진 제1전극과, 하판그래스의 하면에 상기 제1전극과의 사이에서 방전을 유도하는 제2전극을 포함하는 전극층이 구비되는 광원에 있어서,

   상기 제1전극의 상부 일부분과 제2전극의 하부 일부분에 고전도성의 버스전극을 형성하여 구성되는 평면광원.
5. 제 4 항에 있어서:

   상기 버스전극은, 전극의 주변부에 설치되는 것을 특징으로 하는 평면광원.
6. 삭제
7. 제4항에 있어서.

   상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 어느 하나는 전류가 통하는 도체 시트지인 것을 특징으로 하는 평면광원.
8. 제4항에 있어서,

   상기 전극층은 상판그래스의 상면과, 하판그래스의 하면에 매쉬를 사용하는 것을 특징으로 하는 평면광원.
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