KR20050050939A - 면광원 장치 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

면광원 장치 및 이를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

면광원 장치 및 이를 제조하는 방법에 있어서, 면광원 장치는 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 내부 공간을 다수의 방전 공간으로 분할하기 위한 적어도 하나의 격벽과, 상기 방전 공간들을 서로 격리시키기 위한 격리 부재와, 전원을 인가하기 위한 전원 인가부를 포함한다. 격벽에는 방전 공간들을 연통시키기 위한 채널이 형성되어 있고, 격리 부재는 채널의 내측면에 부착된다. 격리 부재는 방전 공간들에 방전 가스가 균일하게 주입된 후 채널을 막기 위해 연화된다. 연화되어 채널을 막는 격리 부재에 의해 방전 공간들은 서로 완전히 격리되므로, 전원 인가시 방전 공간들 사이에서의 전류 편류 현상이 원천적으로 방지된다.

Description

면광원 장치 및 이를 제조하기 위한 방법{Surface light source device and method for manufacturing the same}
본 발명은 면광원 장치 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 통상적으로 액정 표시 장치(liquid crystal display device; LCD)에서 광 공급 파트로 사용되며 스트라이프(stripe) 형태의 방전 공간들을 갖는 면광원 장치 및 이를 제조하는 방법에 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. 종래의 면광원 장치는 소정 간격을 두고 대향 배치된 제1 및 제2유리기판을 포함한다. 다수개의 격벽들이 상기 제1 및 제2유리기판 사이에 배치된다. 상기 격벽들은 등간격으로 평행하게 배치되며, 상기 제1 및 제2유리기판 사이에서 방전 공간이 형성된다. 상기 제1 및 제2유리기판의 가장자리 사이에는 밀봉 부재가 배치되어 상기 방전 공간들을 외부와 격리시킨다. 상기 방전 공간에는 방전 가스가 주입되며, 방전 가스에 전압을 인가하기 위한 전극이 제1 및 제2유리기판의 양측 가장자리 외주면 또는 내부에 배치된다.
상기 방전 가스가 다수의 방전 공간들에 균일하게 주입되도록 상기 방전 공간들은 서로 연통되도록 형성된다. 예를 들면, 상기 격벽들은 상기 방전 공간들이 사행(serpentine) 구조를 갖도록 상기 제1 및 제2유리기판 사이에서 교호적으로 배치된다. 또는 상기 격벽들을 부분적으로 커팅(cutting)하거나 상기 격벽들에 통공을 가공함으로써 상기 방전 가스가 방전 공간들에 균일하게 주입되도록 한다.
상기와 같은 구조를 갖는 면광원 장치는 유리기판을 성형 가공하여 다수의 방전 공간을 형성하는 방법(이하, '유리성형 방법'이라 한다) 또는 두 장의 유리기판 사이에 유리 또는 세라믹 재질의 격벽을 배치하여 다수의 방전 공간을 형성하는 방법(이하, '격벽형성 방법'이라 한다)에 의해 제조될 수 있다. 상기 유리성형 방법은 유리기판을 성형 가공이 가능한 일정 온도로 가열하고, 격벽으로 분리되며 상호 연결되는 다수의 방전 채널들을 갖도록 특정한 금형을 이용하여 상기 유리기판을 성형 가공한 후, 상기 가공된 유리기판을 또 다른 유리기판과 실링용 프리트(frit)를 이용하여 접합함으로써 다수의 방전 공간을 형성한다. 상기 격벽형성 방법은 하부 유리기판 상에 유리 또는 세라믹을 이용한 격벽을 형성하고, 실링용 프리트를 이용하여 상부 유리기판과 접합함으로써 다수의 방전 공간을 형성한다.
도 1은 사행 구조를 갖는 종래의 면광원 장치를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 면광원 장치(100)는 제1유리기판(112)과 제2유리기판(114) 및 밀봉 부재(116)를 포함하는 광원 몸체(110)와, 다수의 격벽들(120)과, 전원 인가부(130)를 포함한다. 상기 밀봉 부재(116)는 상기 제1 및 제2유리기판(112, 114) 사이에서 가장자리를 따라 배치되며, 다수개의 격벽들(120)은 밀봉 부재(116)에 의해 외부와 격리된 내부 공간에 평행하게 배치된다. 이때, 상기 다수개의 격벽들(120)은 상기 내부 공간을 다수의 방전 공간들로 형성하며, 상기 다수의 방전 공간들이 사행 구조를 갖도록 교호적으로 배치된다. 따라서, 다수의 방전 공간들은 서로 직렬로 연결되며, 최외측 방전 공간을 통해 전체 방전 공간들에 균일하게 방전 가스들이 주입될 수 있다.
한편, 제1 및 제2유리기판(112, 114)과 상기 격벽들(120)에는 형광층이 형성되어 있으며, 상기 전원 인가부(130)는 두 개의 전극(130a, 130b)을 포함한다. 상기 두 개의 전극(130a, 130b)은 격벽들(120)의 배치 방향과 직교하는 방향을 따라 상기 제1 및 제2유리기판(112, 114)의 양측 외면에 각각 배치된다. 상기 전극들(130a, 130b)로는 도전성 테이프가 사용될 수 있다.
상기 전극들(130a, 130b)에 방전 전압이 인가되면, 방전 공간들 내부에서 장벽 방전이 발생되며, 상기 방전에 의해 발생된 자외선은 상기 형광층을 여기시켜 가시광을 발생시킨다.
그러나, 상기와 같은 사행 구조를 갖는 종래의 면광원 장치(100)의 경우 각각의 방전 공간들 사이의 압력 불균일 및 인가 전압의 상승에 따른 전기적 특성 변화로 인해 방전 공간들 내부에서 형성되는 플라즈마가 특정한 방전 공간으로 이동하는 전류 편류 현상(채널간 혼선(cross talk) 현상 또는 채널링(channeling) 현상으로 지칭되기도 한다)이 발생된다. 상기와 같은 전류 편류 현상은 부분적으로 커팅된 격벽 또는 통공을 갖는 격벽을 채용한 면광원 장치에서도 유사하게 발생된다. 상기와 같은 전류 편류 현상은 휘도 불균일 및 광 효율 저하를 초래하여 액정표시장치의 성능을 저하시키는 원인으로 작용한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 서로 격리된 다수의 방전 공간을 갖는 면광원 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 상술한 바와 같은 면광원 장치를 제조하는데 적합한 방법을 제공하는데 있다.
상기 제1목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따르면, 방전 가스가 주입된 내부 공간을 갖는 광원 몸체와, 상기 내부 공간을 다수의 방전 공간들로 분할하며, 상기 방전 공간들을 서로 연통시키기 위한 통공을 갖는 적어도 하나의 격벽과, 상기 통공 부위에 제공되어 상기 방전 공간들을 서로 격리시키기 위한 격리 부재와, 상기 서로 격리된 방전 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다.
상기 제1목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 방전 가스가 주입된 내부 공간을 가지면서 통공을 갖는 광원 몸체와, 상기 내부 공간을 다수의 방전 공간들로 분할하는 적어도 하나의 격벽과, 상기 통공 부위에 제공되어 상기 방전 공간들을 서로 격리시키기 위한 격리 부재와, 상기 서로 격리된 방전 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1기판 상에 다수의 제1채널들(channels)과, 상기 제1채널들 사이를 연결하는 제2채널을 형성하는 단계와, 상기 제2채널의 내측면에 연화(softening) 가능한 격리 부재를 부착시키는 단계와, 상기 제1채널들을 상기 제2채널을 통해 서로 연통된 다수의 공간들로 형성하기 위해 상기 제1기판을 제2기판과 접합시키는 단계와, 상기 공간들에 방전 가스를 주입하는 단계와, 상기 공간들을 서로 격리시키기 위해 상기 제2채널이 막히도록 상기 격리 부재를 연화시키는 단계와, 상기 서로 격리된 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 면광원 장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 면광원 장치를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다. 도 4는 연화되기 전의 격리 부재를 설명하기 위한 상세도이고, 도 5는 연화된 후의 격리 부재를 설명하기 위한 상세도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예 1에 따른 면광원 장치(200)는 광원 몸체(210), 적어도 하나의 격벽(220), 격리 부재(230) 및 전원 인가부(240)를 포함한다.
상기 광원 몸체(210)는 방전 가스가 주입된 내부 공간을 가지며, 전체적으로 플레이트 형상을 갖는다. 상기 광원 몸체(210)는 상기 내부 공간에서 형성되는 가시광을 반사시키는 광 반사면을 갖는 제1유리기판(212)과, 상기 가시광을 출사하는 광 출사면을 갖는 제2유리기판(214)을 포함한다. 이때, 상기 광 반사면은 상기 광원 몸체(210)의 제1유리기판(212)의 내측면을 의미하며, 상기 광 출사면은 상기 광원 몸체(210)의 제2유리기판(214)의 외측면을 의미한다.
상기 내부 공간은 상기 적어도 하나의 격벽(220)에 의해 다수의 방전 공간들(202)로 분할된다. 도시된 바에 따르면 상기 면광원 장치(200)는 다수의 방전 공간들(202)을 한정하기 위한 다수의 격벽들(220)을 갖는다. 이때, 상기 다수의 격벽들(220)은 상기 제2유리기판(214)과 일체로 성형된다. 즉, 상기 제2유리기판(214)과 상기 다수의 격벽들(220)은 동일한 유리 재질로 이루어지며, 특정한 금형 또는 다양한 방법에 의해 성형될 수 있다.
상기 제2유리기판(214)과 상기 다수의 격벽들(220)은 평판형 유리기판을 가열한 후 스트라이프 형태를 갖는 다수의 제1채널들(214a)을 갖도록 금형 가공함으로써 성형될 수 있다. 이때, 상기 제1채널들(214a)의 단면은 반원 또는 반타원 형상을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 방전 공간들(202)은 상기 제1채널들(214a)과 상기 제1유리기판(212)의 내측면에 의해 한정된다.
상기 제1유리기판(212)에 접합되는 상기 격벽들(220)의 일면에는 상기 제1채널들(214a)을 서로 연결하는 제2채널들(214b)이 각각 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제2채널들(214b)은 상기 제1채널들(214a)의 연장 방향과 직교하는 방향으로 성형된 그루브(groove)를 포함한다. 즉, 상기 격벽들(220)은 상기 내부 공간을 스트라이프 형태를 갖는 다수의 방전 공간들(202)로 분할하며, 상기 방전 공간들을(202) 서로 연통시키는 적어도 하나의 통공(204)을 갖는다. 상기 통공(204)은 상기 제2채널(214b)과 상기 제1유리기판(212)의 내측면에 의해 한정된다.
상기 제1유리기판(212)과 격벽(220)을 일체로 갖는 제2유리기판(214)은 실링용 프리트(222)에 의해 서로 접합된다. 상기 통공들(204)은 상기 다수의 방전 공간들(202)에 방전 가스를 균일하게 주입하는 동안 방전 가스의 주입 통로 역할을 한다. 상기 다수의 방전 공간들(202)은 상기 통공들(204)에 의해 서로 연결되므로 방전 가스가 균일하게 주입될 수 있다. 여기서, 상기 방전 가스로는 수은(mercury) 가스, 아르곤(argon) 가스, 네온(neon) 가스, 크세논(xenon) 가스 등이 사용될 수 있다.
상기 격리 부재(230)는 상기 방전 공간들(202)에 방전 가스가 균일하게 주입된 후 상기 방전 공간들(202)을 서로 완전히 격리시키기 위해 상기 통공들(204)을 막는 기능을 한다. 상기 격리 부재(230)는 연화(softening) 가능한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 격리용 프리트가 상기 격리 부재(230)로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 격벽(220)에 형성된 제2채널(214b)의 내측면에는 격리 부재(230)가 부착된다. 상기 격리 부재(230)는 상기 제2채널(214b)의 내측면과 대응하는 외면을 갖는 반고리 형상을 가지며, 접착제 등을 이용하여 상기 제2채널(214b)의 내측면에 부착될 수 있다. 따라서, 상기 방전 공간들(202)에 방전 가스를 주입하는 동안, 상기 방전 공간들(202)은 서로 연통되어 있는 상태이므로 상기 방전 공간들(202)에 상기 방전 가스가 균일하게 주입될 수 있다.
상기 제2채널(214b)에 부착된 상기 반고리형 격리 부재(230a)는 방전 가스를 주입한 후 상기 통공을 막도록 연화되며, 냉각시켜 경화된다. 이때, 광원 몸체(210)의 실링용 프리트(222)가 연화되지 않도록 상기 제2채널(214b)이 위치된 부위를 국부적으로 가열하여 상기 반고리형 격리 부재(230a)를 연화시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 격리 부재(230)로 사용되는 격리용 프리트는 실링용 프리트(222)보다 높고 상기 제1 및 제2유리기판(212, 214)보다 낮은 연화점을 갖는 것이 바람직하다. 이는, 실링용 프리트(222)를 사용하여 광원 몸체(210)를 구성할 때 상기 제2채널(214b)에 부착된 반고리형 격리 부재(230a)가 연화되는 것을 방지하기 위함이며, 상기 반고리형 격리 부재(230a)를 연화시킬 때 제1 및 제2유리기판(212, 214)이 연화되는 것을 방지하기 위함이다.
상기와 같이 상기 방전 공간들(202)은 상기 격리 부재(230)에 의해 서로 완전히 격리되므로, 방전 공간들(202) 사이에서의 전류 편류 현상이 완전히 차단된다.
한편, 본 실시예 1에서는, 상기 통공(204)이 격벽(220)에 형성된 제2채널(214b)과 제1유리기판(212)에 의해 한정되었으나, 상기 통공(204)은 격벽(220)을 관통하는 구성을 가질 수도 있으며, 다양한 단면 형상을 가질 수도 있다.
전원 인가부(240)는 상기 광원 몸체(210)의 가장자리 부위에서 상기 방전 공간들(202)과 직교하도록 양측 외측면에 각각 배치되는 제1전극(240a)과 제2전극(240b)을 포함한다. 상기 제1전극(240a)과 제2전극(240b)은 상기 광원 몸체(210)의 양측 외측면에 도전성 물질을 도포함으로써 형성될 수 있다. 또한, 상기 광원 몸체(210)의 양측 외측면에 도전성 테이프를 각각 부착함으로써 상기 제1전극(240a) 및 제2전극(240b)을 형성할 수도 있다. 도시된 바에 따르면, 상기 제1전극(240a)과 제2전극(240b)은 광원 몸체(210)의 양측 가장자리 외측면을 둘러싸도록 배치되어 있으나, 제2유리기판(214)의 양측 외측면에만 형성될 수도 있다. 또한, 광원 몸체(210)의 내부에 내부 전극이 배치될 수도 있다.
한편, 상기 제1유리기판(212)의 내측면에는 광 반사층(250)과 제1형광층(252)이 형성되어 있다. 상기 광 반사층(250)은 티타늄산화물(TiO3) 또는 알루미늄산화물(Al2O3)로 이루어지며, 화학 기상 증착 방법, 스프레이 도포법 또는 스퍼터링 방법에 의해 증착될 수 있다. 상기 광 반사층(250)은 방전 공간들(202)에서 형성되는 가시광을 제2유리기판(214)을 향해 반사시키는 기능을 한다.
상기 광 반사층(250) 상에는 제1형광층(252)이 형성되어 있으며, 상기 제2유리기판(214)에 형성된 제1채널(214a)의 내측면에는 제2형광층(254)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제2형광층(254)은 상기 제1형광층(252)보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1전극(240a)과 제2전극(240b)에 인가되는 방전 전압에 의해 방전 공간들(202)에서 방전이 발생되면, 상기 방전 공간들(202)에 주입된 방전 가스가 플라즈마 상태로 형성된다. 상기 방전 현상에 의해 발생되는 자외선은 상기 제1형광층(252)과 제2형광층(254)에 의해 가시광으로 변환된다.
도시된 바에 따르면, 상기 가시광은 제2유리기판(214)을 통해 방출되지만, 제1유리기판(212)을 통해 방출될 수도 있다. 즉, 광 반사층과 제1형광층을 제2유리기판(214)의 제1채널들(214a)의 내측면에 형성하고, 제2형광층을 제1유리기판(212)의 내측면에 형성하는 경우, 방전 공간들(202)에서 형성되는 가시광은 제1유리기판(212)을 통해 방출된다. 또한, 상기 제1유리기판(212)의 내측면 및 상기 제2유리기판(214)의 제1채널들(214a)의 내측면에 제1형광층과 제2형광층만을 각각 형성하는 경우, 상기 가시광은 제1유리기판(212)과 제2유리기판(214)을 통해 동시에 방출될 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 면광원 장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 면광원 장치를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예 2에 따른 면광원 장치(300)는 광원 몸체(310), 적어도 하나의 격벽(320), 격리 부재(330) 및 전원 인가부(340)를 포함한다.
상기 광원 몸체(310)는 방전 가스가 주입된 내부 공간을 가지며, 전체적으로 플레이트 형상을 갖는다. 상기 광원 몸체(310)는 광 반사면을 갖는 제1유리기판(312)과, 광 출사면을 갖는 제2유리기판(314), 및 상기 제1유리기판(312)과 제2유리기판(314)의 가장자리 사이에 배치되어 상기 내부 공간을 형성하기 위한 밀봉 부재(316)를 포함한다. 상기 밀봉 부재(316)는 사각 링 형상을 갖는다.
상기 내부 공간은 상기 적어도 하나의 격벽(320)에 의해 다수의 방전 공간들(302)로 분할된다. 도시된 바에 따르면 상기 면광원 장치(300)는 상기 내부 공간을 스트라이프 형태를 갖는 다수의 방전 공간들(302)을 한정하기 위해 상기 제1유리기판(312) 상에 형성되는 다수의 격벽들(320)을 갖는다. 상기 격벽들(320)은 제1 및 제2유리기판(312, 314)과 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 백색의 세라믹 재질로 이루어질 수도 있다.
상기 제1유리기판(312), 제2유리기판(314), 다수의 격벽들(320) 및 밀봉 부재(316)는 실링용 프리트(322)에 의해 서로 접합되며, 상기 다수의 방전 공간들(302)은 제1채널들(312a)과 상기 제2유리기판(314)의 내측면에 의해 한정된다. 여기서, 상기 제1채널들(312a)은 상기 제1유리기판(312)의 내측면과 다수의 격벽들(320)에 의해 한정된다.
상기 격벽들(312a) 각각은 상기 제1유리기판(312)과 접합되는 일면에 형성된 제2채널을 갖는다. 상기 제2채널은 상기 제1채널들(312a)의 연장 방향에 대하여 수직하는 방향으로 형성된 그루브를 포함한다. 그러나, 상기 제2채널은 상기 제2유리기판(314)과 인접하도록 형성된 그루브를 포함할 수도 있다. 즉, 상기 제2채널의 위치는 본 발명을 한정하지 않는다.
상기 다수의 방전 공간들(302)을 서로 연통시키기 위한 통공들은 제2채널들과 상기 제1유리기판(312)에 의해 한정된다.
본 실시예 2에 따르면, 상기 통공들은 상기 제1유리기판(312)과 인접하여 형성되고 있으나, 상기 통공들의 위치는 본 발명을 한정하지 않으며, 단순히 상기 격벽(320)을 관통하는 홀도 상기 통공으로 사용될 수 있다.
상기 제2채널들에는 반고리 형상의 격리용 프리트들이 각각 부착되며, 상기 격리용 프리트들은 방전 가스의 주입 후에 연화되어 상기 통공들을 막는 격리 부재(330)들로 성형된다. 여기서, 상기 격벽(320)을 관통하는 홀이 형성되는 경우, 상기 격리용 프리트는 고리 형상을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1유리기판(312)의 내측면에는 광 반사층(350) 및 제1형광층(352)이 형성되며, 상기 제2유리기판(314)의 내측면에는 제2형광층(354)이 형성된다. 여기서, 도시된 바와 같이 상기 광 반사층(350)과 제1형광층(352)은 상기 방전 공간들(302)과 인접하는 격벽들(320)의 양쪽 측면들까지 연장될 수 있다.
상기 전원 인가부(340)는 상기 광원 몸체(310)의 가장자리 부위에서 상기 방전 공간들(302)과 직교하도록 양측 외측면에 각각 배치되는 제1전극(340a)과 제2전극(340b)을 포함한다. 또한, 광원 몸체(310)의 내부에 내부 전극이 배치될 수도 있다.
상기와 같은 구성 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 2 및 도 3에 도시된 실시예 1에 따른 면광원 장치의 구성 요소들과 유사하므로 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 면광원 장치를 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 먼저, 제1기판 상에 스트라이프 형태를 갖는 다수의 제1채널들과 상기 제1채널들 사이를 연결하는 적어도 하나의 제2채널을 형성한다.(단계 S100)
상기 제1기판은 플레이트 형상을 가지며, 유리 재질로 이루어진다. 상기 다수의 제1채널들은 적어도 하나의 격벽에 의해 분할되며, 상기 격벽은 상기 제1기판과 일체로 성형될 수도 있고, 상기 제1기판 상에 유리 또는 세라믹 재질로 별도의 공정을 통해 형성할 수도 있다.
상기 격벽이 제1기판과 일체로 성형되는 경우(이하 '제1방법'이라 한다)에는 평판형 유리기판을 가열한 후 특정 금형을 이용한 가공 방법이 사용될 수 있으며, 상기 격벽이 상기 제1기판 상에 별도의 공정을 통해 형성되는 경우(이하 '제2방법'이라 한다)에는 유리 또는 세라믹 물질을 상기 제1기판 상에 반복적으로 도포하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 제1방법의 경우, 상기 제1채널들 각각의 단면은 가시광의 추출에 유리하도록 타원 또는 반타원 형상을 갖도록 상기 격벽을 성형하는 것이 바람직하다.
상기 제1채널들 사이를 연결하는 적어도 하나의 제2채널은 상기 격벽의 하부면에서 상기 채널들의 연장 방향에 대하여 수직하는 방향으로 형성되는 그루브를 포함한다. 상기 그루브의 단면 형상은 반원으로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이외에도, 삼각형, 사각형 등과 같은 다양한 형상들이 채용될 수 있다. 그러나, 상기와는 다르게, 상기 제2채널은 상기 격벽을 관통하는 홀의 형태로 이루어질 수도 있다.
상기 제1채널들의 내측면에 광 반사층과 제1형광층을 형성한다.(단계 S110)
상기 광 반사층은 티타늄산화물(TiO3) 또는 알루미늄산화물(Al2O3)로 이루어지며, 화학 기상 증착 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 증착될 수 있다. 상기 제1형광층은 상기 광 반사층 상에 형성된다. 상기 제2방법의 경우, 상기 제1채널들을 한정하는 제1기판의 표면에 광 반사층만을 형성할 수도 있고, 광 반사층과 제1형광층 모두를 형성할 수도 있다. 또한, 상기 제1채널들을 한정하는 제1기판의 표면과 상기 격벽의 양쪽 측면 모두에 제1형광층을 형성할 수도 있다.
상기 제1기판과 유사한 형상을 갖는 제2기판의 표면에 제2형광층을 형성한다.(단계 S120)
상기 제2기판은 상기 제1기판의 제1채널들과 마주보도록 배치되며, 상기 제1채널들과 마주보는 면에 상기 제2형광층을 형성한다. 이때, 상기 제2형광층은 상기 제1형광층보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1채널의 내측면에 연화 가능한 격리 부재를 부착시킨다. (단계 S130)
상기 격리 부재는 반고리 형상을 갖는 것이 바람직하며, 접착제에 의해 상기 제2채널에 부착된다.
상기 제1채널들을 상기 제2채널을 통해 서로 연통된 다수의 방전 공간들로 형성하기 위해 상기 제1기판을 제2기판과 접합시킨다.(단계 S140)
상기 다수의 방전 공간들은 상기 제2채널과 상기 제1기판에 의해 한정되는 통공에 의해 서로 연통된다. 이때, 상기 반고리형 격리 부재가 상기 제2채널의 내측면에 부착되므로 상기 통공은 실질적으로 상기 반고리형 격리 부재와 상기 제1기판에 의해 한정된다.
상기 제1기판과 제2기판의 접합과 동시에 상기 방전 공간들을 밀봉하기 위한 밀봉 부재를 상기 제1기판과 제2기판의 가장자리 부위에 접합시키는 것이 바람직하다. 상기 제1기판, 제2기판 및 밀봉 부재의 접합 순서는 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다.
상기 제1방법의 경우, 상기 밀봉 부재는 상기 제1채널들의 연장 방향과 직교하도록 상기 제1기판과 제2기판의 양측 가장자리 부위에 각각 접합될 수 있다. 상기 제2방법의 경우, 상기 밀봉 부재는 사각 링 형상을 가지며, 상기 제1기판과 제2기판의 가장자리 사이에 부착될 수 있다. 상기와 같은 밀봉 부재의 접합은 다양하게 공지되어 있으며, 이러한 밀봉 부재의 접합 방법이 본 발명의 기술적 사상을 제한하지는 않는다.
상기 방전 공간들에 방전 가스를 균일하게 주입되도록 상기 방전 공간들 중 하나를 통해 배기를 한 다음, 방전 공간으로 방전 가스를 주입한다.(단계 S150)
이때, 상기 방전 공간들은 상기 통공들에 의해 서로 연결되어 있으므로 상기 방전 가스가 상기 방전 공간들에 균일하게 주입될 수 있다. 상기 방전 가스는 고주파 가열 방식의 방전 가스 공급 유닛에 의해 주입될 수 있다. 여기서, 상기 방전 가스 공급 유닛은 상기 방전 공간들에 잔존하는 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물 등을 제거하기 위한 게터(getter)를 포함할 수 있다.
상기 방전 공간들에 방전 가스가 주입된 후 상기 방전 공간들을 서로 격리시키기 위해 상기 제2채널이 막히도록 상기 반고리형 격리 부재를 연화시킨다.(단계 S160)
상기 반고리형 격리 부재는 상기 제1기판, 제2기판 및 밀봉 부재의 접합에 사용되는 실링용 프리트보다 연화점이 높은 격리용 프리트를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1기판, 제2기판 및 밀봉 부재의 접합 단계가 수행되는 동안 상기 제2채널에 부착된 격리 부재가 연화되지 않도록 하기 위함이다.
한편, 상기 격리 부재를 연화시키는 단계는 상기 격리 부재가 부착된 부위를 국부적으로 가열함으로써 수행된다. 이는 격리 부재를 연화시키는 동안 이미 경화된 실링용 프리트가 연화되지 않도록 하기 위함이다. 또한, 상기 격리용 프리트는 제1기판 및 제2기판보다 낮은 연화점을 갖는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 서로 격리된 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 형성한다.(단계 S170) 상기 전원 인가부는 제1전극과 제2전극을 포함하며, 상기 제1전극과 제2전극은 상기 방전 공간들의 연장 방향과 직교하도록 제1기판의 양측 가장자리 외측면 또는 내측면에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1전극과 제2전극은 상기 방전 공간들의 연장 방향과 직교하도록 상기 제1기판 및 제2기판의 가장자리 부위를 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 면광원 장치의 방전 공간들은 서로 완전히 격리되어 있으므로 플라즈마 방전시 전류 편류 현상이 원천적으로 방지된다.
실시예 3
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예 3에 따른 면광원 장치(300)는 광원 몸체(310), 적어도 하나의 격벽(320), 격리 부재(330) 및 전원 인가부(340)를 포함한다.
상기 광원 몸체(410)는 광 반사면을 갖는 제1유리기판(412)과 광 출사면을 갖는 제2유리기판(414)을 포함한다.
내부 공간은 적어도 하나의 격벽(420)에 의해 다수의 방전 공간들로 분할된다. 격벽들(420)은 상기 제2유리기판(414)과 일체로 성형된다. 즉, 제2유리기판(414)과 상기 다수의 격벽들(420)은 동일한 유리 재질로 이루어지며, 특정한 금형 또는 다양한 방법에 의해 성형될 수 있다.
격벽(420)들에 의해 격리된 방전 공간들을 서로 연통시키는 통공이 제1유리기판(412)에 형성된다. 즉, 본 실시예 3에서는, 통공이 격벽(420)에 형성되지 않고 제1유리기판(412)에 형성된다. 방전 공간들에 방전 가스가 주입된 후, 통공은 격리 부재(430)로 채워진다.
상기 제1유리기판(412)과 격벽(420)을 일체로 갖는 제2유리기판(414)은 실링용 프리트(422)에 의해 서로 접합된다.
전원 인가부(440)는 상기 광원 몸체(410)의 가장자리 부위에서 상기 방전 공간들과 직교하도록 양측 외측면에 각각 배치되는 제1전극(440a)과 제2전극(440b)을 포함한다.
실시예 4
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예 4에 따른 면광원 장치(500)는 광원 몸체(510), 적어도 하나의 격벽(520), 격리 부재(530) 및 전원 인가부(540)를 포함한다.
상기 광원 몸체(510)는 광 반사면을 갖는 제1유리기판(512), 광 출사면을 갖는 제2유리기판(514) 및 제1 및 제2 유리기판(512,514) 사이를 밀봉하여 외부와 격리된 내부 공간을 형성하는 밀봉 부재(516)을 포함한다. 내부 공간은 적어도 하나의 격벽(520)에 의해 다수의 방전 공간들로 분할된다.
격벽(520)들에 의해 격리된 방전 공간들을 서로 연통시키는 통공이 제1유리기판(512)에 형성된다. 즉, 본 실시예 4에서는, 통공이 격벽(520)에 형성되지 않고 제1유리기판(512)에 형성된다. 방전 공간들에 방전 가스가 주입된 후, 통공은 격리 부재(530)로 채워진다.
상기 제1유리기판(512), 제2유리기판(514), 격벽(520) 및 밀봉부재(516)은 실링용 프리트(522)에 의해 서로 접합된다.
전원 인가부(540)는 상기 광원 몸체(510)의 가장자리 부위에서 상기 방전 공간들과 직교하도록 양측 외측면에 각각 배치되는 제1전극(540a)과 제2전극(540b)을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 면광원 장치에 있어서 광원 몸체의 내부에 형성되는 다수의 방전 공간들은 격리 부재에 의해 완전히 서로 격리되므로, 방전 전원 인가에 의해 상기 방전 공간들에서 플라즈마 방전이 발생되는 동안 전류 편류 현상이 원천적으로 방지될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 사행 구조를 갖는 종래의 면광원 장치를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 면광원 장치를 나타낸 횡단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 면광원 장치를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 4는 연화되기 전의 격리 부재를 설명하기 위한 상세도이다.
도 5는 연화된 후의 격리 부재를 설명하기 위한 상세도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 면광원 장치를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 면광원 장치를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 면광원 장치를 형성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 면광원 장치를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 면광원 장치를 나타낸 종단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 면광원 장치 202 : 방전 공간
204 : 통공 210 : 광원 몸체
212 : 제1유리기판 214 :제2유리기판
214a : 제1채널 214b : 제2채널
220 : 격벽 230 : 격리 부재
230a : 반고리형 격리 부재 240 : 전원 인가부
240a : 제1전극 240b : 제2전극
250 : 광 반사층 252 : 제1형광층
254 : 제2형광층

Claims (19)

  1. 방전 가스가 주입된 내부 공간을 갖는 광원 몸체;
    상기 내부 공간을 다수의 방전 공간들로 분할하며, 상기 방전 공간들을 서로 연통시키기 위한 통공을 갖는 적어도 하나의 격벽;
    상기 통공 부위에 제공되어 상기 방전 공간들을 서로 격리시키기 위한 격리 부재; 및
    상기 서로 격리된 방전 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체는,
    플레이트 형상을 갖는 제1유리기판;
    상기 제1유리기판과 대향하여 배치되는 제2유리기판; 및
    상기 제1유리기판 및 상기 제2유리기판의 가장자리 사이에 배치되어 상기 내부 공간을 형성하기 위한 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 통공은 상기 제1유리기판 또는 상기 제2유리기판과 인접하는 상기 격벽의 일면에 형성된 그루브와 상기 제1유리기판 또는 상기 제2유리기판에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1유리기판, 상기 제2유리기판, 상기 밀봉 부재 및 상기 격벽은 제1프리트(frit)에 의해 서로 접합되며, 상기 격리 부재는 제2프리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2프리트는 상기 제1프리트보다 높고 상기 제1유리기판 및 제2유리기판보다 낮은 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제1유리기판; 및
    상기 격벽을 일체로 갖는 제2유리기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 방전 가스가 주입된 내부 공간을 가지며, 통공을 갖는 광원 몸체;
    상기 통공에 채워진 격리 부재;
    상기 격리 부재 상을 따라 형성되어, 상기 내부 공간을 다수의 방전 공간들로 분할하는 적어도 하나의 격벽; 및
    상기 서로 격리된 방전 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광원 몸체는,
    상기 통공이 형성된 제1유리기판;
    상기 제1유리기판과 대향하여 배치되는 제2유리기판; 및
    상기 제1유리기판 및 상기 제2유리기판의 가장자리 사이에 배치되어 상기 내부 공간을 형성하기 위한 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1유리기판, 상기 제2유리기판, 상기 밀봉 부재 및 상기 격벽은 제1프리트(frit)에 의해 서로 접합되며, 상기 격리 부재는 제2프리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2프리트는 상기 제1프리트보다 높고 상기 제1유리기판 및 제2유리기판보다 낮은 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    상기 통공이 형성된 제1유리기판; 및
    상기 격벽을 일체로 갖는 제2유리기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  12. 제1기판 상에 다수의 제1채널들(channels)을 형성하는 단계;
    상기 제1채널들 사이를 연결하는 제2채널을 형성하는 단계;
    상기 제2채널의 내측면에 연화(softening) 가능한 격리 부재를 부착시키는 단계;
    상기 제1채널들을 상기 제2채널을 통해 서로 연통된 다수의 공간들로 형성하기 위해 상기 제1기판을 제2기판과 접합시키는 단계;
    상기 공간들에 방전 가스를 주입하는 단계;
    상기 공간들을 서로 격리시키기 위해 상기 제2채널이 막히도록 상기 격리 부재를 연화시키는 단계; 및
    상기 서로 격리된 공간들에서 방전을 발생시키기 위한 전원 인가부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1채널들은 상기 제1기판 상에 배치되는 적어도 하나의 격벽에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 격벽은 상기 제2기판과 일체로 된 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 격벽에 상기 제2채널들을 형성하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1기판, 상기 제2기판 및 상기 격벽은 제1프리트에 의해 서로 접합되며, 상기 격리 부재는 제2프리트를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2프리트는 상기 제1프리트보다 높고 상기 제1기판, 상기 제2기판 및 상기 격벽보다 낮은 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제2채널이 형성된 상기 격벽 부위를 국부적으로 가열하여 상기 격리 부재를 연화시키는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1기판 상에 상기 제2채널들을 형성하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
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