KR20050026251A - 면광원장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

면광원장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

수명을 향상시킨 면광원장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치가 개시되어 있다. 유리와 방전가스가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 제 1 보호막을 갖는 제 1 기판, 제 1 기판과 마주보며 상기 제 1 보호막과 마주보는 면에 유리와 방전가스가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 제 2 보호막 및 광반사층이 형성되고, 공간 분할벽이 배치된 제 2 기판, 공간 분할 부재에 의하여 분할된 방전공간에 배치된 방전가스, 방전가스로부터 비가시광선을 발생시키는 전원 인가부를 포함한다. 제 1 보호막, 제 2 보호막 및 광반사층이 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지하여 면광원장치의 수명을 연장시킨다.

Description

면광원장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치{SURFACE LIGHT SOURCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEROF AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 면광원 장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하여 수명을 향상시킨 면광원 장치, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정(Liquid Crystal, LC)은 전계의 방향에 대응하여 배열이 변경되는 전기적 특성 및 배열에 대응하여 광의 투과율을 변경시키는 광학적 특성을 갖는다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 제어된 액정에 의하여 정보가 포함된 영상을 표시한다. 액정표시장치는 부피가 매우 작고 무게가 가벼운 장점 때문에 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 TV 수신기(liquid crystal television receiver) 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.
액정표시장치로부터 액정을 제어하기 위해, 액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어 파트 및 액정에 광을 공급하는 광공급 파트가 요구된다.
액정 제어 파트는 제 1 기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제 2 기판에 배치된 공통전극(common electrode) 및 화소전극과 공통전극의 사이에 개재된 액정으로 이루어진다. 화소전극은 해상도에 대응하여 복수개로 이루어지고, 공통전극은 화소전극과 대향하며 1 개로 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. 광공급 파트를 별도로 갖는 액정표시장치의 화소 전극 및 공통전극은 투명하면서 도전성인 물질로 이루어진다.
광공급 파트는 액정 제어 파트의 액정으로 광을 공급한다. 광은 화소전극, 액정 및 공통전극을 차례로 통과한다. 이때, 액정 제어 파트를 통과한 영상의 표시 품질은 광공급 파트의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 영향 받는다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 디스플레이 품질은 양호해진다.
종래 액정표시장치의 광공급 파트는 주로 막대 형상의 냉음극선관 방식 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 또는 도트 형상의 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 사용된다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고, 수명이 길으며, 백색광을 발생시키고, 백열등에 비하여 매우 작은 발열량을 갖는 장점을 갖는다. 발광 다이오드는 저소비전력 및 고휘도 장점을 갖는다.
그러나 종래 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 갖는 광공급 파트는 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 증가된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서 최근에는 광공급 파트의 광원으로 면광원이 사용되고 있다. 면광원은 광원 몸체, 공간 분할벽 및 방전가스를 포함한다.
광원 몸체는 투명한 유리로 형성된 제 1 기판, 제 1 기판과 소정간격 이격 되고 제 1 기판과 마주보도록 위치하는 제 2 기판 및 제 1 기판과 제 2 기판을 밀봉시키는 밀봉부재를 포함한다. 공간 분할벽은 광원몸체의 내부에 형성된 공간을 적어도 2 개의 방전공간(270)으로 분할한다. 방전가스는 수은으로 방전공간 내에 소정의 압력으로 주입된다.
이와 같이 구성된 면광원은 액정제어파트와 비슷한 크기를 갖는 광원 몸체의 전면에서 광이 발생되기 때문에 냉음극선관 방식보다 광 균일도 및 휘도가 높다. 따라서 별도의 광학부재가 사용되지 않아도 되기 때문에 액정표시장치의 부피 및 무게가 감소된다.
그러나, 면광원에 주입된 수은이 유리로 형성된 제 1 기판과 제 2 기판에 접촉되면서 수은이 제 1 기판 및 제 2 기판의 표면에 산화 수은을 형성하여 제 1 기판과 제 2 기판을 변색시키고, 제 1 기판과 제 2 기판의 표면으로 노출된 나트륨과 반응하여 제 1 기판과 제 2 기판의 표면에 아말감을 형성하게 된다. 또한, 수은 자체가 제 1 기판과 제 2 기판의 표면으로 함침 된다. 이로 인해 면광원에 주입된 수은량이 계속적으로 감소되어 면광원의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 보다 높은 휘도 균일성을 가짐은 물론 수명을 한층 향상시킨 면광원 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 상기 면광원 장치의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 3 목적은 상기 면광원 장치를 갖는 액정표시장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위해 본 발명은 납작한 형상의 공간을 제공하고 내측면에 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 보호막 및 비가시광선을 가시광선으로 변경시키는 형광층을 갖는 광원몸체, 공간을 적어도 2 개의 방전공간들로 분할하기 위한 공간 분할 부재 및 방전가스로부터 비가시광을 발생시키기 위해 방전가스에 방전전압을 인가하는 전원 인가부를 포함하는 면광원 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 구현하기 위해 본 발명은 제 1 기판에 제 1 보호막을 형성하고 제 1 보호막의 표면에 제 1 형광층을 형성하는 단계, 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 중 제 1 보호막과 마주보는 면에 공간 분할벽을 형성하는 단계, 제 1 기판 및 제 2 기판을 어셈블리 하여 복수개의 방전공간을 갖는 광원몸체를 제조하는 단계 및 광원몸체에 방전공간에서 비가시광선을 발생시키기 위한 전원 인가부를 제조하는 단계를 포함하는 면광원장치의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 3 목적을 구현하기 위해 본 발명은 납작한 형상의 공간을 제공하고 내측면에 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 보호막 및 비가시광선을 가시광선으로 변경시키는 형광층을 갖는 광원몸체, 공간을 적어도 2 개의 방전공간들로 분할하기 위한 공간 분할벽 및 방전가스로부터 비가시광을 발생시키기 위해 방전가스에 방전전압을 인가하는 전원 인가부를 포함하는 면광원 장치, 면광원 장치를 수납하는 수납용기 및 가시광을 정보가 포함된 이미지광으로 변경시키는 액정표시패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 납작한 형상의 공간의 내측면에 제 1 기판과 제 2 기판을 감싸도록 보호막을 형성하여 방전공간에 주입되는 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하여 면광원 장치의 수명을 보다 향상시킨다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
면광원장치의 실시예들
제 1 실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 면광원 장치의 부분 절개 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 A 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 면광원 장치(100)는 광원몸체(200), 공간 분할벽(300) 및 전압 인가부(400)를 포함한다.
광원몸체(200)는 내부에 납작한 형상의 공간이 형성되고, 공간에 주입되는 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지하기 위한 보호막 및 방전가스에 의해 발생된 비가시광(non-visible light), 예를 들면, 자외선(ultraviolet)을 가시광선(visible light), 예를 들면, 백색광으로 변경시키는 형광층(260)을 포함한다.
구체적으로, 광원몸체(200)는 제 1 기판(210), 제 2 기판(220) 및 밀봉부재(sealing member;230)를 포함한다.
제 1 기판(210)은 투명한 사각 플레이트 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 제 1 기판(210)은 광 투과성이 뛰어난 유리 기판이다. 제 1 기판(210)은 가시광선이 출사되는 제 1 면(212) 및 제 1 면(212)과 대향하는 제 2 면(214)을 갖는 평판 형상을 갖는다.
제 2 기판(220)은 제 1 기판(210)과 똑같이 투명한 사각 플레이트 형상을 갖는다. 본 실시예에서 제 2 기판(220)은 광 투과성이 뛰어난 유리 기판이다. 제 2 기판(220)은 제 2 면(214)과 마주보는 제 3 면(222)을 갖는 평판 형상을 갖는다.
본 실시예에서, 광원몸체(200)의 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)은 동일한 면적 및 동일한 형상을 갖는다. 그리고 제 1 기판(210)의 제 2 면(214) 및 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)은 상호 마주보도록 배치된다.
광원몸체(200)에 형성된 보호막(240)은 제 1 기판(210)의 제 2 면(214)에 형성된다. 보호막(240)은 방전가스와 제 1 기판(210)이 직접 접촉되는 것을 방지한다. 방전가스가 유리로 형성된 제 1 기판(210)에 직접 접촉될 경우 제 2 면(214)으로 용출 된 나트륨과 반응하여 제 2 면(214)에 아말감을 형성하고, 방전가스가 산화되며, 제 2 면(214)의 내부로 방전가스가 함침된다. 이로 인해 광원몸체(200)의 내부 공간에 주입된 방전가스의 양이 점차적으로 줄어든다. 따라서 광원몸체(200)의 내부에서 방전이 일어나지 않기 때문에 면광원 장치(100)의 수명이 줄어든다. 본 실시예에 의한 보호막(240)은 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지하여 면광원 장치(100)의 수명을 증대시키는 역할을 한다. 보호막(240)은 SiO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, V2O5, ZrO2, InO3, Fe2O3 , Nb2O5, Ta2O5, Pr2O3, Sc2 O, HfO2와 같은 금속 산화물로 이루어진다. 보호막(240)은 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition, CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의하여 비정질 또는 다결정 상태의 박막으로 증착 된다. 따라서 보호막(240)의 두께를 10㎚∼100㎚로 얇게 형성할 수 있고, 보호막(240)의 두께 편차도 5％∼10％ 이내로 제어 가능하다.
밀봉부재(230)는 유리로 제작되며 개구를 갖는 사각 프레임 형상을 갖는다. 밀봉부재(230)는 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)의 사이에 배치된다. 밀봉부재(230)는 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)을 상호 부착함으로써, 결과적으로 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)의 사이에는 비가시광선을 발생시키기 위한 공간이 형성된다. 본 실시예에서, 밀봉부재(230)는 제 1 기판(210)의 제 2 면(214)의 테두리 및 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)의 테두리에 개재된다.
밀봉부재(230)에 의하여 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)을 밀봉하기 위해, 밀봉부재(230)와 제 1 기판(210)의 제 2 면(214)의 사이에는 제 1 접착제(232)가 개재되고, 밀봉부재(230)와 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)의 사이에는 제 2 접착제(234)가 개재된다.
공간 분할벽(300)은 광원몸체(200)의 내부에 형성된 공간을 적어도 2 개의 방전공간(270)으로 분할한다. 각 공간 분할벽(300)은 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에 위치하며, 도 1에 도시된 좌표계의 제 1 방향을 따라서 막대 형상으로 형성된다. 각 공간 분할벽(300)의 길이는 모두 동일하며, 각 공간 분할벽(300)은 제 1 단부와 제 2 단부를 갖는다. 공간 분할벽(230) 중 홀수 번째 공간 분할벽(300)은 제 1 단부가 밀봉 부재(230)의 내측면에 연결되고, 각 공간 분할벽(300) 중 짝수 번째 공간 분할벽(300)은 제 2 단부가 밀봉 부재(230)의 내측면에 연결된다. 이와 같은 방식으로 공간 분할벽(300)을 배치함으로써 광원몸체의 내부에 형성된 공간에는 사행 구조(serpentine form)를 갖는 방전공간(270)들이 형성되며, 각각의 방전공간(270)들은 하나로 연결된다. 따라서, 각 방전공간(270)에서의 방전가스의 압력 분포를 균일하게 할 수 있고, 이로 인해 각 방전공간(270)에서 발생하는 비가시광선의 광량을 보다 균일하게 할 수 있다.
각 방전공간(270)에는 비가시광선을 발생하기 위한 방전가스, 예를 들어 수은이 주입된다.
광원몸체(200)에 형성된 형광층(260)은 제 1 형광층(250) 및 제 2 형광층(255)으로 이루어진다. 제 1 형광층(250)은 제 1 기판(210)의 제 2 면(214)에 형성되고, 제 2 형광층(255)은 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에 형성된다. 제 1 형광층(250)은 프린팅 방식에 의하여 제 2 면(214)에 형성되고, 제 2 형광층(255)은 스프레이 방식에 의하여 제 3 면(222)에 형성된다. 바람직하게, 제 2 형광층(255)은 광원몸체(200)로부터 출사되는 가시광의 광량을 증가시키기 위해 공간 분할벽(300)의 표면에도 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제 2 형광층(255)은 공간 분할벽(300)의 표면에 형성된다.
제 1 형광층(250) 및 제 2 형광층(255)은 레드 형광 물질, 그린 형광 물질 및 블루 형광 물질을 포함한다. 레드 형광 물질은 자외선을 레드 파장 영역을 갖는 레드광으로 변경시키고, 그린 형광 물질은 자외선을 그린 파장 영역을 갖는 그린광으로 변경시키고, 블루 형광 물질은 자외선을 블루 파장 영역을 갖는 블루광으로 변경시킨다. 동일한 양으로 발생한 레드광, 그린광 및 블루광은 의하여 백색 가시광이 발생된다.
한편, 본 실시예에서, 제 2 형광층(250)의 하부에는 광반사층(280)이 형성된다. 광반사층(280)은 각 방전공간(270)에서 발생한 비가시광 또는 가시광이 제 2 면(214)을 통과하도록 반사시킨다. 또한, 광반사층(280)은 방전가스로 주입된 수은이 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)과 직접 접촉되는 것을 막아 수은의 양이 줄어드는 것을 방지하는 보호막 역할도 함께 한다. 따라서, 본 실시예에서는 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에는 별도의 보호막을 형성하지 않는다. 광반사층(280)은 산화티타늄 박막(TiO3 film) 또는 산화알루미늄 박막(Al2O3 film)으로 이루어진다. 광반사층(280)은 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition, CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의하여 형성된다.
도 1에 도시된 전압 인가부(400)는 각 방전공간(270)에 배치된 방전가스로부터 비가시광을 발생시키고, 이 결과 광원몸체(200)에 형성된 형광층(260)은 비가시광선을 가시광으로 변경시킨다. 방전가스로부터 비가시광을 발생시키기 위해서, 전압 인가부(400)는 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)을 포함한다.
제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)은 모두 방전공간(270)의 내부에 배치되거나, 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420) 중 어느 하나가 방전공간(270)의 내부에 배치되거나, 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)을 모두 광원몸체(200)의 외부에 배치할 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)은 모두 광원몸체(200)의 외측면에 상호 이격 되어 배치된다. 본 실시예에서, 광원몸체(200)의 외측면에 배치된 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)은 방전전압을 낮추고, 이에 따라 소비전력을 함께 감소시킬 수 있다.
본 실시예에 의하면, 제 1 기판(210)의 제 2 면(212)에 형성된 보호막(240)과 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에 형성된 광반사층(280)으로 인해 방전가스가 유리와 접촉되지 못하기 때문에 아말감 또는 수은의 산화 및 수은이 제 2 면 및 제 3 면으로 함침 되는 현상을 방지할 수 있어 방전가스의 양이 줄어드는 것을 최소화할 수 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 면광원 장치의 단면도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 의한 면광원 장치는 실시예 1의 제 2 기판에 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지하기 위한 보호막이 더 형성되는 것을 제외하면 실시예 1의 면광원 장치와 동일하다. 따라서 동일한 부재에 대하여는 실시예 1에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제 1 기판(210)의 제 2 면(212)에는 제 1 보호막(240) 및 제 1 형광층(250)이 형성된다. 그리고, 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에는 제 2 보호막(245), 공간 분할벽(300), 및 제 2 형광층(265)이 형성된다.
제 1 보호막(240)은 제 2 면(212)의 전면에 걸쳐 형성되어 방전가스와 제 1 기판(210)이 직접 접촉되는 것을 방지한다. 제 2 보호막(245)은 제 3 면(222)의 전체에 걸쳐 형성되어 방전가스와 제 2 기판(220)이 직접 접촉되는 것을 방지하다. 본 실시예에 의한 제 1 보호막(240) 및 제 2 보호막(245)은 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지하여 면광원 장치(100)의 수명을 증대시키는 역할을 한다.
제 1 보호막(240) 및 제 2 보호막(245)은 SiO2, Y2O3, Al2O 3, TiO2, V2O5, ZrO2, InO3, Fe2O3, Nb2O5, Ta2 O5, Pr2O3, Sc2O, HfO2와 같은 금속 산화물로 이루어진다. 제 1 보호막(240) 및 제 2 보호막(245)은 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition, CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의하여 비정질 또는 다결정 상태의 박막으로 증착된. 따라서 제 1 보호막(240) 및 제 2 보호막(245)의 두께를 10㎚∼100㎚로 얇게 형성할 수 있고, 제 1 보호막(240) 및 제 2 보호막의 두께 편차도 5％∼10％ 이내로 제어 가능하다.
제 1 형광층(250)은 제 1 기판(210)의 제 2 면(214)에 형성되고, 제 2 형광층(255)은 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에 형성된다. 제 1 형광층(250)은 프린팅 방식에 의하여 제 2 면(214)에 형성되고, 제 2 형광층(255)은 스프레이 방식에 의하여 제 3 면(222)에 형성된다. 바람직하게, 제 2 형광층(255)은 광원몸체(200)로부터 출사되는 가시광의 광량을 증가시키기 위해 공간 분할벽(300)의 표면에도 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제 2 형광층(255)은 공간 분할벽(300)의 표면에 형성된다.
제 1 형광층(250) 및 제 2 형광층(255)은 레드 형광 물질, 그린 형광 물질 및 블루 형광 물질을 포함한다. 레드 형광 물질은 자외선을 레드 파장 영역을 갖는 레드광으로 변경시키고, 그린 형광 물질은 자외선을 그린 파장 영역을 갖는 그린광으로 변경시키고, 블루 형광 물질은 자외선을 블루 파장 영역을 갖는 블루광으로 변경시킨다. 동일한 양으로 발생한 레드광, 그린광 및 블루광은 의하여 백색 가시광이 발생된다.
한편, 본 실시예에서, 제 2 보호막(245) 및 제 2 형광층(250)의 사이에는 광반사층(280)이 더 형성된다. 광반사층(280)은 각 방전공간(270)에서 발생한 비가시광 또는 가시광이 제 2 면(214)을 통과하도록 반사시킨다. 또한, 광반사층(280)은 제 2 보호막과 함께 방전가스가 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)과 직접 접촉되는 것을 막아 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지한다. 광반사층(280)은 산화티타늄 박막(TiO3 film) 또는 산화알루미늄 박막(Al2O3 film)으로 이루어진다. 광반사층(280)은 화학 기상 증착(Chemical Vapored Deposition, CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의하여 형성된다.
본 실시예에 의하면, 제 1 기판(210)에 형성된 제 1 보호막이 방전가스와 유리가 접촉되는 것을 방지하고, 제 2 기판에 형성된 광반사층 및 제 2 보호막이 방전가스와 유리가 접촉되는 것을 방지함으로써, 실시예 1에서보다 면광원 장치의 수명이 더 길어진다.
면광원장치의 제조 방법의 실시예
도 5a는 본 발명에 의하여 제 1 기판을 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5a를 참조하면, 제 1 기판(210)의 제 2 면(214) 전체에 스퍼터링 또는 화학 기상 증착 방식에 의해 제 1 보호막(240)을 증착 시킨다. 제 1 보호막(240)은 100㎚ 정도의 두께를 갖는다.
제 1 보호막(240)이 형성된 상태에서 제 2 면(212) 중 광이 출사되는 영역에는 실크 스크린 등과 같은 프린팅 방식에 의하여 제 1 형광층(250)이 부분적으로 도포된다. 이때, 제 1 형광층(250)은 폭보다 길이가 긴 직육면체 형상으로 도포되며, 적어도 2 개 이상이 제 1 보호막(240) 상에 도포된다.
도 5b는 본 발명의 의하여 제 2 기판을 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5b를 참조하면, 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에는 제 2 보호막(245)이 도포된다. 제 2 보호막(245)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의하여 제 3 면(222)에 박막 형태로 도포된다. 제 2 보호막(245)은 100㎚ 정도의 두께를 갖는다. 제 2 보호막(245)은 후술될 광반사층이 제 2 기판(220)에 형성될 경우 형성하지 않아도 무방하다.
제 2 보호막(245)이 형성된 상태에서 제 3 면(222) 중 광이 발생되는 발광영역에는 제 1 형광층(250)과 동일한 방향으로 공간 분할벽(300)이 형성된다. 각 공간 분할벽(300)은 제 2 기판(220)의 발광영역을 복수개로 분할한다. 본 실시예에서 발광영역은 공간 분할벽(300)에 의하여 적어도 2 개 이상의 방전공간(270)으로 나뉘어 진다.
공간 분할벽(300)은 투명한 유동성 물질 및 불투명한 유동성 물질을 발광 영역에 띠 형상으로 도포하여 형성한다. 공간 분할벽(300)의 높이에 따라서 투명한 유동성 물질 및 불투명한 유동성 물질은 적어도 1 회 이상 반복하여 도포될 수 있다.
공간 분할벽(300)이 형성된 후, 방전공간(270)들 및 공간 분할벽(300)을 포함하여 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)에는 높은 광반사율을 갖는 광반사층(280)을 형성한다. 광반사층(280)은 스퍼터링 또는 화학기상증착 방법에 의하여 산화 티타늄(TiO3) 필름 또는 산화 알루미늄(Al2O3) 필름이 증착 시켜 형성한다. 제 2 기판(220)에 증착된 광반사층(280)은 방전공간(270)으로부터 제 2 기판(220)을 투과하는 광을 반사시켜 면광원 장치(100)의 휘도를 대폭 향상시킨다.
광반사층(280)이 형성되면, 광반사층(280)의 상면에는 비가시광선, 예를 들면, 자외선을 가시광선으로 변경시키는 제 2 형광층(255)이 스프레이 방식으로 도포된다. 제 2 형광층(255)은 레드 형광 물질, 그린 형광 물질 및 블루 형광 물질을 동일한 비율로 혼합하여 제조된다. 레드 형광 물질은 자외선을 레드 파장 영역에 속한 레드광으로 변경시키고, 그린 형광 물질은 자외선을 그린 파장 영역에 속한 그린광으로 변경시키고, 블루 형광 물질은 자외선을 블루 파장 영역에 속한 블루광으로 변경시킨다.
도 5c는 본 발명에 의하여 제 1 기판 및 제 2 기판을 어셈블리 하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5c를 참조하면, 제 1 기판(210)의 제 2 면(214) 및 제 2 기판(220)의 제 3 면(222)들은 상호 마주보도록 얼라인 된다. 이때, 제 3 면(222)에 형성된 공간 분할벽(300)은 제 2 면(214)에 형성된 제 1 형광층(250)의 사이에 얼라인 된다.
제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)의 사이에는 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)을 밀봉하기 위한 밀봉부재(230)가 배치된다. 밀봉부재(230)는 제 1 기판(210)에서 광이 출사되는 영역을 감싸는 제 1 주변영역(210a) 및 제 2 기판(220)의 광발생 영역(220a)을 감싸는 제 2 주변영역(220a)에 배치된다. 밀봉부재(240)는 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)의 사이에 배치되는 방전가스가 외부로 누설되지 않도록 밀봉한다.
제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)을 상호 밀봉하기 위해서, 밀봉부재(230) 중 제 1 주변영역(210a)과 마주보는 면에는 제 1 접착제(232)가 도포되고, 밀봉부재(230) 중 제 2 주변영역(220a)과 마주보는 면에는 제 2 접착제(234)가 도포된다. 이와 함께 제 1 기판(210)과 마주보는 공간 분할벽(300)에는 제 3 접착제(310)가 도포될 수 있다.
밀봉부재(230)에 의하여 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)은 상호 어셈블리 되어 광원몸체(200)가 제작된다.
도 5d는 본 발명에 의하여 광원몸체에 전원 인가부를 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5d를 참조하면, 광원몸체(200)가 제작된 상태에서, 광원몸체(200)의 내부에 형성된 각 방전공간(270)에는 방전가스가 공급된다. 방전가스는 고주파 등에 의하여 가열되어 방전가스를 배출하는 방전가스 공급 유닛(290)을 방전공간(270)에 연결하여 이루어진다. 이때, 방전가스 공급 유닛(290)은 고주파에 의하여 가열되어 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 부재(292) 각 방전공간(270)에 존재하는 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 물을 흡착하여 제거하는 게터(getter;294)를 더 포함할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 광원몸체(200)의 표면에는 방전공간(270)에 공급된 방전가스로부터 비가시광선을 발생시키는 전원 인가부(400)가 배치된다. 전원 인가부(400)는 금속 테이프를 광원몸체(200)의 표면에 부착하거나, 용융된 금속, 예를 들면, 솔더 등을 광원몸체(200)의 표면에 융착 하거나, 도금 등의 방법에 의하여 형성된다.
전원 인가부(400)에 의하여 방전공간(270)에 공급된 방전가스로부터 비가시광선을 발생시키기 위해 전원 인가부(400)는 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)을 포함한다.
제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)은 광원몸체(200)의 표면에 배치되며, 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)에는 방전공간(270)에 방전을 일으키기에 충분한 전계차를 갖는 방전전압이 인가된다.
액정표시장치의 실시예
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 부분 절개 분해 사시도이다. 본 실시예에 의한 액정표시장치의 면광원장치는 앞서 설명한 실시예 1 및 실시예 2에 설명된 구성과 동일하다. 따라서, 본 실시예에 의한 액정표시장치 중 면광원 장치에 대해서는 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 액정표시장치(900)는 수납용기(600), 면광원장치(100), 액정표시패널(700) 및 샤시(800)를 포함한다.
수납용기(600)는 바닥면(610) 및 바닥면(610)의 에지부에 수납공간을 형성하기 위해 배치된 복수개의 측벽(620), 방전전압 인가모듈(630) 및 인버터(640)로 이루어진다. 수납용기(600)는 면광원 장치(100) 및 액정표시패널(700)이 좌우로 움직이지 못하도록 고정시킨다.
바닥면(610)은 면광원 장치(100)가 안착되기에 충분한 바닥 면적 및 면광원 장치(100)와 동일한 형상을 갖는다. 본 실시예에서 바닥면(610)은 면광원 장치(100)와 동일하게 직육면체 플레이트 형상을 갖는다.
측벽(620)은 면광원 장치(100)가 외부로 이탈되지 않도록 바닥면(610)으로부터 연장된다.
방전전압 인가모듈(630)은 면광원 장치(100)의 방전전압 인가부(630)에 방전 전압을 인가한다. 방전전압 인가모듈(630)은 제 1 방전전압 인가모듈(632) 및 제 2 방전전압 인가모듈(634)을 포함한다. 제 1 방전전압 인가모듈(632)은 제 1 도전 몸체(632a) 및 제 1 도전 몸체(632a)에 형성된 제 1 도전성 클립(632b)으로 이루어진다. 제 2 방전전압 인가모듈(634)은 제 2 도전 몸체(634a) 및 제 2 도전 몸체(634a)에 형성된 제 2 도전성 클립(634b)으로 이루어진다.
면광원 장치(100)에 형성된 한 쌍의 방전전압 인가부(630)는 제 1 도전성 클립(632b) 및 제 2 도전성 클립(634b)에 그립(grip)되어 고정된다.
인버터(640)는 제 1 방전전압 인가모듈(632) 및 제 2 방전전압 인가모듈(634)로 방전 전압을 인가한다. 인버터(640) 및 제 1 방전전압 인가모듈(632)은 제 1 전원 인가선(642)에 의하여 연결되고, 인버터(640) 및 제 2 방전전압 인가모듈(634)은 제 2 전원 인가선(644)에 의하여 연결된다.
면광원장치(100)는 광원몸체(200) 및 전원 인가부(400)를 포함한다. 광원몸체(200)는 제 1 기판(210), 제 2 기판(220) 및 공간 분할벽(300)을 포함한다. 제 1 기판(210)에는 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 보호막(240)이 형성되고, 보호막(240)의 표면에는 띠 형상을 갖는 복수개의 제 1 형광층(250)이 병렬 배치된다.
제 2 기판(220)에는 공간 분할벽(300)이 배치되며, 제 2 기판(220)의 표면과 공간 분할벽(300)의 표면에는 광반사층(280)이 형성되고, 광반사층(280)의 상부에는 제 2 형광층(255)이 형성된다. 광반사층(280)은 방전공간(270)으로부터 제 2 기판(220)을 투과하는 광을 반사시켜 면광원 장치(100)의 휘도를 대폭 향상시킴과 아울러 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지한다. 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위해서 광반사층(280)의 하부에 보호막을 더 형성하여도 무방하다.
액정표시패널(700)은 면광원 장치(100)에서 발생한 광을 정보가 포함된 이미지광으로 컨버팅한다. 이를 구현하기 위하여 액정표시패널(700)은 TFT 기판(710), 액정(720), 컬러필터 기판(730) 및 구동모듈(740)을 포함한다.
TFT 기판(710)은 매트릭스 형태로 배치된 화소 전극, 각 화소 전극에 구동 전압을 인가하는 박막 트랜지스터, 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함한다.
컬러필터 기판(730)은 TFT 기판(710)에 형성된 화소 전극과 마주보도록 배치된 컬러필터, 컬러필터의 상면에 형성된 공통전극을 포함한다.
액정(720)은 TFT 기판(710)과 컬러필터 기판(730)의 사이에 배치된다.
한편, 액정표시패널(700)의 컬러필터 기판(730)의 에지부는 샤시(800)에 의하여 감싸여지고, 샤시(800)의 일부는 수납용기(600)에 후크 결합된다. 샤시(600)는 외부 충격으로부터 취성이 약한 액정표시패널(700)의 깨짐을 방지 및 액정표시패널(700)이 수납용기(600)로부터 이탈되는 것을 방지한다. 미설명 참조부호 550은 면광원 장치(100)에서 출사된 광을 확산시키는 광확산 부재이다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 제 1 기판에 형성된 제 1 보호막과 제 2 기판에 형성된 광반사층 및 제 2 보호막이 광원몸체의 내부에 주입된 방전가스와 유리가 직접 접촉되는 것을 방지하여 방전가스의 양이 줄어드는 것을 방지한다. 따라서, 면광원 장치의 수명이 증가될 수 있는 효과가 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 면광원 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 면광원 장치의 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 의하여 제 1 기판을 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5b는 본 발명의 의하여 제 2 기판을 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5c는 본 발명에 의하여 제 1 기판 및 제 2 기판을 어셈블리 하는 것을 도시한 개념도이다.
도 5d는 본 발명에 의하여 광원몸체에 전원 인가부를 제조하는 것을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 부분 절개 분해 사시도이다.

Claims (21)

  1. 납작한 형상의 공간을 제공하고, 내측면에 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 보호막 및 상기 보호막의 상면에 배치되어 비가시광선을 가시광선으로 변경시키는 형광층을 갖는 광원몸체;
    상기 공간을 적어도 2 개의 방전공간들로 분할하기 위한 공간 분할벽; 및
    상기 방전가스로부터 상기 비가시광을 발생시키기 위해 상기 방전가스에 방전전압을 인가하는 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원몸체는
    상기 가시광이 출사되는 제 1 면 및 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 2 면과 마주보는 제 3 면을 갖는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 상기 공간을 형성하기 위해 상기 제 2 면 및 상기 제 3 면의 테두리를 따라 배치된 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 면은 상기 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 제 1 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은 이산화규소(SiO2), Y2O3, Al2 O3, TiO2, V2O5, ZrO2, InO3, Fe2O3, Nb2 O5, Ta2O5, Pr2O3, Sc2O, HfO 2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 보호막의 표면에는 상기 비가시광을 상기 가시광으로 변경시키기 위한 제 1 형광층이 배치된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 3 면은 상기 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 제 2 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은 이산화규소(SiO2), Y2O3, Al2 O3, TiO2, V2O5, ZrO2, InO3, Fe2O3, Nb2 O5, Ta2O5, Pr2O3, Sc2O, HfO 2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 보호막의 표면에는 상기 비가시광을 상기 가시광으로 변경시키기 위한 제 2 형광층이 배치된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 형광층 및 상기 제 2 보호막의 사이에는 광반사층이 배치된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 각 공간 분할벽은 동일한 길이를 갖고, 상호 평행하게 배치되며, 제 1 단부 및 상기 제 1 단부와 마주보는 제 2 단부를 갖고, 상기 공간 분할벽들은 상기 각 방전공간이 연속적으로 연결된 사행 구조(serpentine form)를 이루도록 홀수번째 공간 분할벽의 제 1 단부 및 짝수 번째 공간 분할벽의 제 2 단부는 상기 밀봉부재에 연결된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 인가부는 상기 광원몸체의 외측면에 배치되어 상기 방전공간에 방전을 일으키기 위한 방전전압을 제공하는 제 1 전극 및 제 2 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  12. 제 1 기판에 제 1 보호막을 형성하고, 상기 제 1 보호막의 표면에 제 1 형광층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판 중 상기 제 1 보호막과 마주보는 면에 공간 분할벽을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 어셈블리 하여 복수개의 방전공간을 갖는 광원몸체를 제조하는 단계; 및
    상기 광원몸체에 상기 방전공간에서 상기 비가시광선을 발생시키기 위한 전원 인가부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 공간 분할벽을 형성하는 단계 이전에는 상기 제 2 기판에 상기 제 1 보호막과 마주보는 제 2 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 보호막과 상기 제 2 보호막은 스퍼터링 방법에 의해 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판에 각각 증착 되는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 보호막과 상기 제 2 보호막은 화학 기상 증착 방법에 의해 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판에 각각 증착 되는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 공간 분할벽을 형성하는 단계 이후에는 상기 방전공간 및 상기 공간 분할벽을 덮는 광반사층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 광반사층을 형성하는 단계 이후에는 상기 광반사층의 상면에 스프레이 방식으로 제 2 형광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 광원몸체를 제조하는 단계는 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 상호 부착시키는 밀봉부재를 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 광원몸체를 제조하는 단계 이후에는 상기 방전공간에 상기 비가시광선을 발생시키기 위한 방전가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 전원 공급부를 형성하는 단계에서는 상기 광원몸체의 외측면에 상기 방전공간의 내부에서 방전을 일으키는 방전 전압이 인가된 제 1 전극 및 제 2 전극이 형성하는 것을 특징으로 하는 면광원장치의 제조 방법.
  21. 납작한 형상의 공간을 제공하고, 내측면에 방전가스의 양이 감소되는 것을 방지하기 위한 보호막 및 비가시광선을 가시광선으로 변경시키는 형광층을 갖는 광원몸체, 상기 공간을 적어도 2 개의 방전공간들로 분할하기 위한 공간 분할벽 및 상기 방전가스로부터 상기 비가시광을 발생시키기 위해 상기 방전가스에 방전전압을 인가하는 전원 인가부를 포함하는 면광원 장치;
    상기 면광원 장치를 수납하는 수납용기; 및
    상기 가시광을 정보가 포함된 이미지광으로 변경시키는 액정표시패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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KR100781367B1 (ko) * 2005-11-01 2007-11-30 삼성전기주식회사 광반사층 상에 보호막을 갖는 광변조기 소자
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