KR100746449B1 - 면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체, 및 광원 몸체에 구비되어 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다. 광원 몸체는 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽들을 갖는다. 격벽은 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 격벽에 형성되지 않을 정도의 폭을 갖는다. 따라서, 이웃하는 방전 공간들 간에 전류가 편류하는 현상이 방지되어, 면광원 장치의 휘도가 향상된다.

Description

면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND BACK LIGHT UNIT HAVING THE SAME}
도 1은 종래의 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 11은 종래 기술에 따른 면광원 장치의 점등 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 12는 본 발명에 따른 면광원 장치의 점등 실험 결과를 나타낸 사진이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
110 : 제 1 기판 120 : 제 2 기판
130 : 격벽 140 : 밀봉부재
150 : 전극 170 : 반사막
180 : 방전 공간
본 발명은 면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면광원 장치 내부를 복수개의 방전 공간으로 구획하는 격벽, 및 이러한 면광원 장치를 광원으로 갖는 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정(liquid crystal; LC)은 전기적 특성 및 광학적 특성을 함께 갖는다. 액정은 전기적 특성에 의해 전계의 방향에 대응하여 배열이 변경되고, 광학적 특성에 의해 배열에 대응하여 광의 투과율을 변경시킨다.
액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치는 CRT 등에 비하여 부피가 매우 작고 무게가 가벼운 장점을 갖고, 이 결과 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 TV(liquid crystal television receiver) 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.
액정을 제어하기 위해, 액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어 파트(liquid crystal controlling part) 및 액정에 광을 공급하는 광 공급 파트(light supplying part)를 필요로 한다.
액정 제어 파트는 제1기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제2기판에 배치된 공통전극(common electrode) 및 화소전극과 공통전극의 사이에 개재된 액정을 포함한다. 화소전극은 해상도에 대응하여 다수개로 이루어지고, 공통전극은 화소전극과 대향하며 1개로 이루어진다. 각 화소전극에는 서로 다른 레벨을 갖는 화소전압(pixel voltage)을 인가하기 위해 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 연결되고, 공통전극에는 동일한 레벨의 레퍼런스 전압(reference voltage)이 인가된다. 화소 전극 및 공통전극은 도전성을 갖는 투명한 물질로 이루어진다.
광 공급 파트는 액정 제어 파트의 액정에 광을 공급한다. 광은 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 광 공급 파트의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.
종래 액정표시장치의 광 공급 파트는 막대 형상을 갖는 냉음극선관 방식 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용된다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 작은 발열량을 갖는 장점을 갖는다. 한편, 발광 다이오드는 저소비전력 및 고휘도 장점을 갖는다. 그러나 종래 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약한 단점을 갖는다.
따라서 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 광 공급 파트는 휘도 균일성을 증가시키기 위해 도광판(light guide panel; LGP), 확산 부재(diffusion member) 및 프리즘 시트(prism sheet) 등과 같은 광학 부재(optical member)를 포함한다. 이로 인해 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 평판 형태의 면광원 장치가 제시되었다. 도 1에 종래의 면광원 장치가 단면도로 도시되어 있다.
도 1을 참조로, 종래의 면광원 장치는 소정 간격을 두고 대향 배치된 제 1 및 제 2 기판(1,2)을 포함한다. 다수개의 격벽(4)들이 제 1 및 제 2 기판(1,2) 사이에 배치된다. 격벽(4)들은 등간격으로 평행하게 배열되어, 제 1 및 제 2 기판(1,2) 사이의 공간을 긴 직육면체 형상을 갖는 복수개의 방전 공간(5)으로 구획한다. 제 1 및 제 2 기판(1,2)의 가장자리 사이에는 밀봉 부재(3)가 배치되어, 방전 공간(5)들을 외부와 격리시킨다. 격리된 방전 공간(5)에는 방전 가스가 주입된다. 방전 가스에 전압을 인가하기 위한 전극(6)이 제 1 및 제 2 기판(1,2)의 양측 가장자리 외주면에 배치된다.
방전 가스가 다수의 방전 공간(5)들에 균일하게 주입되도록, 방전 공간(5)들은 서로 연통되도록 형성된다. 예를 들면, 격벽(4)들을 방전 공간(5)들이 사행(serpentine) 구조를 갖도록 교호적으로 배치하거나 또는 격벽(4)들에 통공을 형성함으로써, 방전 가스의 이동 통로를 제공한다. 전극(6)으로부터 방전 가스에 방전 전압이 인가되면, 방전 공간(5)들 내부에서 장벽 방전이 발생됨으로써, 가시광이 발생된다.
상기와 같은 면광원 장치에서, 광을 발생시키는 영역은 방전 공간(5)만이 되 므로, 격벽(4)이 위치한 부분은 면광원 장치의 휘도를 저하시키는 암부(dark field)로 작용하게 된다. 따라서, 전체 방전 공간에서 격벽(4)이 점유하는 면적을 최대한 줄이기 위한 여러 가지 연구가 시도되어 왔다. 이러한 시도에 의해, 1㎜ 이하의 폭을 갖는 격벽(4)들과 37개 정도의 방전 공간(5)을 포함하는 면광원 장치가 개발되었다.
한편, 면광원 장치의 휘도 향상을 위해 우선적으로 해결해야 할 과제가 전류 편류 현상을 방지하는 것이다. 전류 편류 현상은 이웃하는 방전 공간들 간에 전위차가 발생되어, 상대적으로 높은 전압이 형성된 방전 공간 내의 전류가 낮은 전압을 갖는 방전 공간으로 쏠리는 현상을 의미한다. 이러한 편류 현상은 면광원 장치의 휘도를 저하시키는 주된 요인이 되어 왔다.
그런데, 상기된 바와 같이, 격벽이 1㎜ 이하의 폭을 갖게 됨에 따라, 이웃하는 방전 공간 간의 간격도 줄어들고 있다. 이로 인하여, 격벽에 기생 캐패시터가 형성되어, 이러한 기생 캐패시터를 통해서 전류가 이웃하는 방전 공간으로 흐르는 경우가 자주 발생된다. 따라서, 전류 편류 현상이 심화되어, 면광원 장치의 휘도가 전체적으로 저하되는 문제가 발생된다.
면광원 장치의 광효율을 향상시키기 위해서는, 플라즈마의 손실을 최대한 줄여야 한다. 플라즈마는 방전 공간의 내벽에 접촉하는 것에 의해 주로 손실된다.
또한, 종래의 방전 공간은 폭과 높이의 비율인 종횡비가 대략 2 : 1 이하이다. 즉, 방전 공간의 가로 길이는 세로 길이의 2배 이하가 된다. 따라서, 플라즈마는 방전 공간의 상하면 뿐만 아니라 양측면에도 접촉하게 된다. 그러므로, 플라즈 마의 손실은 방전 공간의 상하면과 양측면에서 발생하게 된다. 이로 인하여, 종래의 면광원 장치는 광효율을 높이는데 한계가 있었다.
본 발명은 격벽에 기생 캐패시터가 형성되는 것을 방지하여 향상된 휘도를 갖는 면광원 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 방전 공간과 플라즈마와 접촉을 최대한 줄여서 플라즈마의 손실을 억제시킬 수 있는 최적의 종횡비의 방전 공간을 갖는 면광원 장치를 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기와 같은 면광원 장치를 광원으로 갖는 백 라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 일견지에 따른 면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체, 및 광원 몸체에 구비되어 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다. 광원 몸체는 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽들을 갖는다. 격벽은 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 격벽에 형성되지 않을 정도의 폭을 갖는다. 격벽의 폭은 3 내지 5㎜일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원 몸체는 제 1 기판, 제 1 기판 상에 배치된 제 2 기판, 및 제 1 및 제 2 기판의 가장자리 사이에 개재되어 내부 공간을 한정하는 밀봉부재를 포함한다. 격벽들 상부에 위치한 제 2 기판의 상부면 일부에 반사막이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 몸체는 제 1 기판, 및 제 1 기판 상에 배치되고 격벽들을 일체로 갖는 제 2 기판을 포함한다. 격벽들이 제 1 기판에 직접 접합된다. 격벽들의 상부면에 반사막이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 몸체는 격벽들을 일체로 갖는 제 1 기판, 및 제 1 기판 상에 배치된 제 2 기판을 포함한다. 격벽들이 제 2 기판에 직접 접합된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 몸체는 제 1 격벽들을 일체로 갖는 제 1 기판, 및 제 1 기판 상에 배치되고 제 1 격벽들과 접합되는 제 2 격벽들을 일체로 갖는 제 2 기판을 포함한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 광원 몸체에 구비되어 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다. 광원 몸체는 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽을 갖는다. 격벽과 대응하는 광원 몸체의 외면 부분에 반사막이 구비된다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체, 및 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다. 격벽들이 광원 몸체 내에 배치되어, 내부 공간을 복수개의 방전 공간으로 구획한다. 방전 공간은 2.5:1 내지 6:1의 종횡비를 갖는다. 격벽은 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 격벽에 형성되지 않을 정도의 폭을 갖는다. 격벽의 폭은 3 내지 5㎜일 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 백 라이트 유닛은 면광원 장치, 면광원 장치 를 수납하는 상하부 케이스, 면광원 장치와 상부 케이스 사이에 개재된 광학 시트, 및 면광원 장치로 방전 전압을 인가하는 인버터를 포함한다. 면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖고, 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하고 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 형성되지 않을 정도의 폭을 갖는 격벽이 구비된 광원 몸체, 및 광원 몸체에 구비되어, 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 격벽이 기생 캐패시터의 형성을 방지할 정도의 폭을 갖게 됨으로써, 이웃하는 방전 공간들 간에 전류가 편류하는 현상이 방지된다. 따라서, 면광원 장치의 휘도가 향상된다. 또한, 방전 공간의 종횡비가 2.5:1 내지 6:1이 되므로, 폭이 높이보다 대략 2.5배 이상이 된다. 따라서, 플라즈마는 방전 공간의 상하면에만 접촉하고 양측면에는 거의 접촉하지 않게 되어, 플라즈마의 손실이 최소화된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 면광원 장치(100)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 방전 가스로 전압을 인가하 는 전극(150)을 포함한다. 방전 가스로는 수은(mercury) 가스, 아르곤(argon) 가스, 네온(neon) 가스, 크세논(xenon) 가스 등이 사용될 수 있다.
광원 몸체는 제 1 기판(110), 제 1 기판(120)의 상부에 배치된 제 2 기판(120), 제 1 및 제 2 기판(110,120)의 가장자리 사이에 배치된 밀봉부재(140), 및 제 1 및 제 2 기판(110,120) 사이에 배열되어 내부 공간을 직사각형의 단면을 갖는 복수개의 방전 공간(180)들로 구획하는 격벽(130)들을 포함한다. 한편, 광원 몸체는 형광층(미도시)과 반사층(미도시)를 더 포함할 수 있다.
직사각형 단면의 방전 공간(180)은 폭 x와 높이 y인 종횡비를 갖는다. 특히, 본 실시예에 따른 방전 공간(180)은 폭 x : 높이 y의 비율인 종횡비가 2.5:1 내지 6:1이다. 바람직하게는, 방전 공간(180)은 3:1 내지 5:1, 더욱 바람직하게는 3.5:1 내지 4.5:1의 종횡비를 갖는다. 따라서, 방전 공간(180)은 폭 x가 종래보다 늘어난 길이를 갖게 된다. 그러므로, 방전 공간(180)에 형성되는 플라즈마는 방전 공간(180)의 상하면에만 주로 접촉하고 양측면에는 거의 접촉하지 않게 된다. 결과적으로, 플라즈마가 방전 공간(180)의 내벽에 접하는 양이 줄어들게 되어, 플라즈마의 손실이 줄어들게 된다.
제 1 및 제 2 기판(110,120)은 직사각형의 평판 형상을 갖는다. 제 1 및 제 2 기판(110,120)은 가시광은 투과시키고 자외선은 차단하는 유리 재질을 포함한다. 격벽(130)과 밀봉부재(140)는 프릿(frit:160)을 매개로 제 1 및 제 2 기판(110,120)에 접합된다.
격벽(130)들은 평행하게 배열되어, 대략 긴 직육면체 형상의 방전 공간(180) 들을 형성한다. 각 방전 공간(180)으로 방전 가스가 제공되도록, 격벽(130)들은 사행 구조로 배열될 수 있다. 즉, 어느 한 격벽(130)의 일단은 밀봉부재(140)의 내벽에 접하고 타단은 내벽으로부터 이격되는 반면에, 이웃하는 다른 격벽(130)의 일단은 밀봉부재(140)의 내벽으로부터 이격되고 타단은 내벽에 접한다. 따라서, 방전 가스의 이동 경로가 각 방전 공간(180) 전체를 따르는 사행 형태가 된다. 또는, 격벽(130)에 통공(미도시)을 형성하여, 방전 가스의 이동 통로를 제공할 수도 있다.
본 실시예에 따른 격벽(130)은 폭 w1을 갖는다. 격벽(130)의 폭 w1은 격벽(130)에 기생 캐패시터가 형성하는 것을 방지하기 위해 고려된 수치이다. 격벽의 폭이 3㎜ 미만이면, 격벽에 기생 캐패시터가 형성되어 전류 편류 현상이 심하게 발생된다. 격벽의 폭이 5㎜를 초과하면, 암부 면적이 너무 넓어지게 되므로 바람직하지 않다. 따라서, 폭 w1은 3 내지 5㎜, 특히 4㎜인 것이 바람직하다. 종래의 면광원 장치의 격벽 폭은 대략 1㎜ 정도이었으므로, 본 발명에 따른 면광원 장치의 격벽은 종래의 격벽보다 대략 4배 정도 늘어난 폭을 갖는다. 이에 따라, 방전 공간(180)의 면적은 종래 대비 20 내지 40% 정도 줄어든다. 예를 들어서, 방전 공간(180)의 수는 종래의 37개 정도에서 대략 28개 정도로 줄어들게 된다.
4㎜ 정도의 폭 w1을 갖는 격벽(130)에 의해 방전 공간(180)들 간의 간격도 종래보다 멀어지게 된다. 따라서, 격벽(130)에는 전류의 이동 통로로 작용하는 기생 캐패시터가 거의 형성되지 않게 된다. 결과적으로, 격벽(130)을 통해서 전류가 편류하는 현상이 방지됨으로써, 면광원 장치의 휘도가 향상될 수가 있게 된다.
한편, 격벽(130)의 폭 w1이 늘어난 반면에 방전 공간(180)의 면적이 줄어듬 에 따라, 면광원 장치의 전체 휘도가 낮아질 수도 있다. 즉, 격벽(130)에 의한 암부가 늘어남에 의해 휘도 저하가 야기될 수 있다. 그러나, 전류 편류 현상에 의해 휘도가 낮아지는 정도보다 방전 공간(180)의 면적이 줄어든 것에 의해 휘도가 낮아지는 정도가 상대적으로 작다. 즉, 면광원 장치의 휘도 저하의 가장 큰 요인은 전류 편류 현상으로 볼 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 격벽(130)의 폭 w1은 전류 편류 현상을 최대한 억제하면서 방전 공간(180)의 면적은 최소한으로 축소되도록 설정된 수치이므로, 결과적으로 면광원 장치의 전체 휘도가 향상될 수가 있다.
면광원 장치의 휘도를 더욱 향상시키기 위해, 반사막(170)이 암부와 대응하는 제 2 기판(120)의 상부면에 부분적으로 형성된다. 반사막(170)은 격벽(130)의 상부에 위치한다. 따라서, 반사막(170)은 격벽(130)과 마찬가지로 서로 평행하게 배열된다. 반사막(170)은 면광원 장치에서 발한 빛이 제 2 기판(120)의 상부에 배치된 확산판(미도시)에서 반사되어 다시 제 2 기판(120)으로 향하는 빛을 다시 확산판으로 반사시키는 역할을 한다. 따라서, 반사막(170)에 의해 격벽(130)으로 인한 암부 면적이 줄어들 수가 있게 된다. 반사막(170)은 티타늄산화물(TiO3) 또는 알루미늄산화물(Al2O3)로 이루어지며, 화학 기상 증착 방법, 스프레이 도포법 또는 스퍼터링 방법에 의해 증착될 수 있다.
여기서, 반사막(170)은 4㎜의 폭의 격벽(130)을 갖는 면광원 장치에 국한되어 적용되지 않는다. 예를 들어서, 반사막(170)은 1㎜의 폭의 격벽을 갖는 면광원 장치에도 적용될 수 있다.
한편, 전극(150)은 도전성이 우수한 재질, 예를 들면, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등을 포함한다. 전극(150)은 상기와 같은 재질로 이루어진 도전성 테이프를 광원 몸체의 외주면에 부착시키거나 또는 상기된 재질의 금속 파우더를 광원 몸체의 외주면에 코팅하여 형성될 수 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조로, 본 실시예에 따른 면광원 장치(200)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 방전 가스로 전압을 인가하는 전극(260)을 포함한다.
광원 몸체는 제 1 기판(210), 및 제 1 기판(210)의 상부에 배치된 제 2 기판(220)을 포함한다. 제 2 기판(220)은 제 1 기판(210)의 상부면에 프릿(230)을 매개로 접착되는 격벽부(212)를 일체로 갖는다. 격벽부(212)에 의해 제 1 및 제 2 기판(210,220) 사이에 아치형의 단면을 갖는 복수개의 방전 공간(250)들이 형성된다. 방전 공간(250)은 대략 아치 형상을 갖는다. 전극(260)은 광원 몸체의 외주면에 구비된다. 한편, 광원 몸체는 형광층(미도시)과 반사층(미도시)를 더 포함할 수 있다. 각 방전 공간(250)으로 방전 가스가 제공되도록, 격벽부(212)들은 사행 구조로 배열되거나 또는 통공(미도시)이 격벽부(212)에 형성될 수 있다.
아치형의 단면을 갖는 방전 공간(250)도 실시예 1과 마찬가지로, 폭 x와 높이 y인 종횡비를 갖는다. 특히, 본 실시예에 따른 방전 공간(250)은 폭 x : 높이 y 의 비율인 종횡비가 2.5:1 내지 6:1이다. 바람직하게는, 방전 공간(250)은 3:1 내지 5:1, 더욱 바람직하게는 3.5:1 내지 4.5:1의 종횡비를 갖는다. 상기 종횡비에 의해 발휘되는 효과는 실시예 1에서 설명되었으므로, 반복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 격벽부(212)는 폭 w2를 갖는다. 본 실시예에 따른 격벽부(212)의 폭 w2는 전술된 제 1 실시예의 격벽(130)의 폭 w1과 실질적으로 동일하다. 격벽부(212)의 폭 w2가 발휘하는 기능도 전술된 제 1 실시예의 격벽(130)의 폭 w1과 실질적으로 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
반사막(240)이 격벽부(212)의 상부면에 형성된다. 본 실시예의 반사막(240)의 기능도 전술된 제 1 실시예의 반사막(170)과 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 장치(300)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 방전 가스로 전압을 인가하는 전극(360)을 포함한다.
광원 몸체는 격벽부(312)를 일체로 갖는 제 1 기판(310), 및 제 1 기판(310)의 상부에 배치된 제 2 기판(320)을 포함한다. 격벽부(312)가 제 2 기판(320)의 밑면에 직접 접합되어, 복수개의 방전 공간(350)들이 형성된다.
본 실시예에 따른 방전 공간(350)의 은 폭 x : 높이 y의 비율인 종횡비가 2.5:1 내지 6:1이다. 바람직하게는, 방전 공간(350)은 3:1 내지 5:1, 더욱 바람직하게는 3.5:1 내지 4.5:1의 종횡비를 갖는다. 상기 종횡비에 의해 발휘되는 효과는 실시예 1에서 설명되었으므로, 반복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 격벽부(312)은 폭 w3을 갖는다. 본 실시예에 따른 격벽부(312)의 폭 w3는 전술된 제 1 및 제 2 실시예의 격벽(130,212)의 폭 w1 및 w2와 실질적으로 동일하다. 격벽부(312)의 폭 w3가 발휘하는 기능도 전술된 실시예의 격벽(130,212)의 폭 w1 및 w2와 실질적으로 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
반사막(340)이 격벽부(312)의 위치와 대응하는 제 2 기판(320)의 상부면에 형성된다. 격벽부(312)들이 서로 평행하게 배열되므로, 반사막(340)도 제 2 기판(320)의 상부면에 서로 평행하게 배열된다. 제 3 실시예의 반사막(340)의 기능도 전술된 제 1 및 제 2 실시예의 반사막(170,240)과 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
실시예 4
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 면광원 장치(400)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 방전 가스로 전압을 인가하는 전극(460)을 포함한다.
광원 몸체는 제 1 격벽부(412)를 일체로 갖는 제 1 기판(410), 및 제 2 격벽부(422)를 일체로 갖고 제 1 기판(410)의 상부에 배치된 제 2 기판(420)을 포함한다. 제 1 및 제 2 격벽부(412,422)는 대략 반원 형상의 단면을 갖는다. 제 1 및 제 2 격벽부(412,422)가 서로 접합되어, 복수개의 방전 공간(450)들을 형성하는 격벽이 된다.
제 4 실시예에 따른 제 1 및 제 2 격벽부(412,422)은 폭 w4를 갖는다. 제 4 실시예에 따른 격벽부(412,422)의 폭 w4는 전술된 제 1 내지 제 3 실시예의 격벽(130,212,312)의 폭들과 실질적으로 동일하다. 제 1 및 제 2 격벽부(412,422)의 폭 w4가 발휘하는 기능도 전술된 제 1 내지 제 3 실시예의 격벽(130,212,312)의 폭들과 실질적으로 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
반사막(440)이 제 2 격벽부(412)의 상부면에 형성된다. 제 4 실시예의 반사막(440)의 기능도 전술된 제 1 내지 제 3 실시예의 반사막(170,240,340)과 실질적으로 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
실시예 5
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 백 라이트 유닛(1000)은 도 4에 도시한 면광원 장치(200), 상하부 케이스(1100, 1200), 광학 시트(900) 및 인버터(1300)를 포함한다.
면광원 장치(200)에 대한 설명은 실시예 2에서 상세히 언급되었으므로, 면광원 장치(200)에 대한 설명은 생략한다. 한편, 전술한 다른 실시예들에 따른 면광원 장치들이 백 라이트 유닛(1000)에 채용될 수도 있다.
하부 케이스(1200)는 면광원 장치(200)를 수납하기 위하여 바닥부(1210) 및 바닥부(1210)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽부(1220)로 이루어진다. 면광원 장치(200)는 하부 케이스(1200)의 수납 공간에 수납된다.
인버터(1300)는 하부 케이스(1200)의 배면에 배치되며, 면광원 장치(200)를 구동하기 위한 방전 전압을 발생시킨다. 인버터(1300)로부터 발생된 방전 전압은 제 1 및 제 2 전원선(1352, 1354)을 통해 면광원 장치(200)의 전극(260)에 각각 인가된다.
광학 시트(900)는 면광원 장치(200)로부터 출사되는 광을 균일하게 확산시키기 위한 확산판(미도시)과, 확산된 광에 직진성을 부여하기 위한 프리즘 시트(미도시)로 이루어질 수 있다.
상부 케이스(1100)는 하부 케이스(1200)에 결합되어 면광원 장치(200)와 광학 시트(900)를 지지한다. 상부 케이스(1100)는 면광원 장치(200)가 하부 케이스(1200)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
한편, 영상을 표시하는 액정표시패널(미도시)이 상부 케이스(1100)의 상부에 배치될 수 있다.
종횡비에 따른 면광원 장치의 휘도 측정
도 2에 도시된 직사각형 방전 공간을 갖는 면광원 장치에 대해서 종횡비를 변화시켜 가면서 휘도 측정 실험을 실시하였다. 구동 주파수는 10 내지 100kHz였다. 하기 표 1에 상대휘도의 실험 결과가 나타나 있다.
종횡비 2.39 2.75 2.89 2.96 3.17 3.58 4.02
상대휘도(%) 64 61 62 81 97 94 100
상기 표 1에서, 상대휘도란 동일 소비전력에서 종횡비가 3.94인 램프의 휘도를 100으로 놓았을 때 여타 종횡비를 가진 램프의 상대적인 휘도이다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종횡비가 3:1 이하에서는 80% 이하의 상대휘도를 나타내었다. 반면에, 종횡비가 3:1 이상에서는 95% 이상의 상대휘도를 나타내었다.
따라서, 3:1 이상의 종횡비를 갖는 방전 공간에서는, 플라즈마가 방전 공간의 상하면에만 접촉하고 양측면에는 거의 접촉하지 않아서, 플라즈마의 손실이 줄어든다는 사실을 알 수가 있었다. 결국, 3:1 이상의 종횡비인 방전 공간을 갖는 면광원 장치의 휘도가 향상된다는 사실이 증명되고 있다.
또한, 도 4에 도시된 아치형 방전 공간을 갖는 면광원 장치에 대해서 종횡비를 변화시켜 가면서 휘도 측정 실험을 실시하였다. 구동 주파수는 10 내지 100kHz였다. 하기 표 2에 상대 휘도의 실험 결과가 나타나 있다.
종횡비 2.79 3.00 3.07 3.15 3.46 3.52 3.94
상대휘도(%) 65 88 93 93 96 99 100
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 종횡비가 2.79:1 정도에서는 65%의 상대휘도를 보였고, 반면에 3:1의 종횡비에서는 88%의 상대휘도를 나타내었다. 종횡비가 계속 상승하면서 상대휘도도 비례하여 상승되다가 3.94:1의 종횡비에서는 100%의 상대휘도를 나타내었다.
상기 실험 결과는 종횡비가 3:1 이상에서는, 플라즈마가 폭방향으로 더 이상 팽창되지 않는다는 사실을 증명하고 있다. 즉, 3:1 이상의 종횡비를 갖는 방전 공간에서는, 플라즈마가 방전 공간의 상하면에만 접하고 양측면에는 거의 접하지 않는다는 사실을 알 수가 있게 되었다. 따라서, 방전 공간의 종횡비를 3:1 이상인 것이 광효율 측면에서 바람직하다는 것을 알 수가 있다. 물론, 2.5:1 이상의 종횡비에서도, 종래보다는 우수한 광효율을 나타내었다.
반면에, 종횡비를 계속 증가시키면, 각 방전 공간의 플라즈마간 거리가 길어지게 된다. 즉, 실질적으로 빛을 발하게 되는 양광주 영역간의 간격이 길어지게 됨으로써, 휘도가 불균일해지고 또한 백 라이트 유닛의 두께가 두꺼워지게 된다. 그러므로, 종횡비는 6:1을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
면광원 장치의 점등 실험
격벽의 폭이 1㎜, 방전 공간의 수는 37개인 종래의 면광원 장치 내로 수은 가스를 주입하였다. 영하 20℃에서 30분간 유지시킨 후, 140watt의 전력을 전극을 통해서 수은 가스로 인가하였다.
격벽의 폭이 4㎜, 방전 공간의 수는 28개인 본 발명에 따른 면광원 장치 내로 수은 가스를 주입하였다. 영하 20℃에서 30분간 유지시킨 후, 140watt의 전력을 전극을 통해서 수은 가스로 인가하였다.
도 11은 종래의 면광원 장치를 촬영한 사진이다. 도 11에 나타난 바와 같이, 방전 공간 수 개가 점등되지 않았다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 1㎜의 폭을 갖는 격벽에 기생 캐패시터가 형성되었고, 기생 캐패시터를 통해서 전류가 이웃하는 방전 공간으로 편류되었다는 것을 간접적으로 증명하고 있다.
도 12는 본 발명에 따른 면광원 장치를 촬영한 사진이다. 도 12에 나타난 바와 같이, 모든 방전 공간들이 점등되었다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따라 4㎜의 폭을 갖는 격벽에는 기생 캐패시터가 형성되지 않아서, 전류 편류 현상이 거의 발생되지 않았다는 것을 간접적으로 증명하고 있다.
결과적으로, 4㎜ 폭의 격벽을 갖는 면광원 장치는 비록 증가된 암부 면적을 갖지만, 기생 캐패시터가 격벽에 형성되지 않아서, 향상된 휘도를 가질 수가 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 격벽의 폭이 종래의 1㎜에서 3배 이상 늘어나게 됨으로써, 격벽에 기생 캐패시터가 형성되지 않게 된다. 따라서, 격벽을 통해서 전류가 편류되는 현상이 방지되어, 면광원 장치의 휘도가 전체적으로 향상된다.
또한, 늘어난 폭을 갖는 격벽과 대응하는 위치에 반사막이 구비됨으로써, 격벽에 의한 암부 면적이 확장되는 것도 방지된다.
아울러, 방전 공간의 종횡비가 2.5:1 내지 6:1이 되므로, 폭이 높이보다 대 략 2.5배 이상이 된다. 따라서, 플라즈마는 방전 공간의 상하면에만 접촉하고 양측면에는 거의 접촉하지 않게 되어, 플라즈마의 손실이 최소화된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (29)

  1. 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하며 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 형성되지 않도록 3 내지 5㎜의 폭을 갖는 격벽이 구비된 광원 몸체; 및
    상기 광원 몸체에 구비되어, 상기 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽과 대응하는 상기 광원 몸체의 외면 부분에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치된 제 2 기판; 및
    상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리 사이에 개재되어, 상기 격벽들이 위치하는 상기 내부 공간을 한정하는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 격벽을 일체로 가지며, 상기 격벽은 상기 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    상기 격벽을 일체로 갖는 제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 격벽이 접합되는 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 격벽부를 일체로 갖는 제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 격벽부와 접합되어 상기 격벽을 형성하는 제 2 격벽부를 일체로 갖는 제 1 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡비는 2.5:1 내지 6:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡 비는 3:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡 비는 3.5:1 내지 4.5:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  11. 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽, 및 상기 격벽과 대응하는 외면 부분에 형성된 반사막이 구비된 광원 몸체, 및
    상기 광원 몸체에 구비되어, 상기 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 반사막이 형성된 상부면을 갖는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 및 제 2 기판의 가장자리 사이에 개재되어, 상기 내부 공간을 한정하는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 기판과 접합되는 상기 격벽을 일체로 가지며, 상기 격벽의 외면에 상기 반사막이 형성된 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    상기 격벽을 일체로 갖는 제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되어 상기 격벽이 접합되며, 상기 격벽과 대응하는 상부면에 상기 반사막이 형성된 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 격벽부를 일체로 갖는 제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 격벽부와 접합되어 상기 격벽을 형성하는 제 2 격벽부를 일체로 가지며, 상기 반사막은 상기 제 2 격벽부의 상부면에 형성된 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡비는 2.5:1 내지 6:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡 비는 3:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡 비는 3.5:1 내지 4.5:1인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖고, 상기 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하며 전류의 이동 통로를 제공하는 기생 캐패시터가 형성되지 않도록 3 내지 5㎜의 폭을 갖는 격벽이 구비된 광원 몸체, 및 상기 광원 몸체에 구비되어, 상기 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치;
    상기 면광원 장치를 수납하는 상하부 케이스;
    상기 면광원 장치와 상기 상부 케이스 사이에 개재된 광학 시트; 및
    상기 면광원 장치를 구동하기 위한 방전 전압을 상기 전극에 인가하는 인버터를 포함하는 백 라이트 유닛.
  26. 삭제
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡비는 2.5:1 내지 6:1인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡비는 3:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 방전 공간의 폭과 높이의 비인 종횡비는 3.5:1 내지 4.5:1인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
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KR20020072260A (ko) 2002-07-12 2002-09-14 주식회사 엘에스텍 평판형 램프를 이용한 램프 조립체
KR20030096193A (ko) 2003-11-29 2003-12-24 주식회사 엘에스텍 평판형 램프를 이용한 백라이트 유니트
KR20040004240A (ko) 2003-11-29 2004-01-13 주식회사 엘에스텍 평판형 램프와 이를 이용한 백라이트 유니트
KR20040013020A (ko) * 2004-01-05 2004-02-11 주식회사 엘에스텍 평판 형광램프를 이용한 백라이트 유니트

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