KR20060006143A - 면광원 장치 - Google Patents

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김명수
정경택
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삼성코닝 주식회사
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Abstract

면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체를 포함한다. 광원 몸체는 제 1 기판과, 제 1 기판에 접합되어 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽부들을 일체로 갖는 제 2 기판을 포함한다. 제 1 및 제 2 형광층이 제 1 및 제 2 기판의 내측면에 각각 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극이 광원 몸체의 외면에 제공된다. 전극은 방전 공간과 대응하는 위치에 배치되고 제 1 면적을 갖는 제 1 전극부와, 격벽부와 대응하는 위치에 배치되고 제 1 면적보다 좁은 제 2 면적을 갖는 제 2 전극부로 이루어진다. 전극으로부터 방전 공간에 위치하는 형광층 부분보다 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층 부분으로 상대적으로 약한 전기장이 인가된다. 그러므로, 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층 부분이 열화되는 현상이 억제된다.

Description

면광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}
도 1은 종래의 면광원 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱa-Ⅱb 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 3의 저면도이다.
도 6은 도 3의 Ⅵa-Ⅵb 선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 1의 면광원 장치에 대한 형광층의 열화 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 8은 도 3의 면광원 장치에 대한 형광층의 열화 실험 결과를 나타낸 사진이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
110 : 광원 몸체 111 : 제 1 기판
112 : 제 2 기판 113 : 격벽부
120 : 연통로 130 : 전극
132 : 제 1 전극부 133 : 제 2 전극부
141 : 제 1 형광층 142 : 제 2 형광층
S : 방전 공간
본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면 형태로 광을 출사하는 면광원 장치에 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 화 소전극과 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. 면광원 장치는 크게 격벽 독립형과 격벽 일체형으로 구분할 수 있다.
도 1은 종래의 격벽 일체형 면광원 장치를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조로, 종래의 격벽 일체형 면광원 장치는 광원 몸체와, 광원 몸체의 양측 가장자리 외면을 둘러싸는 전극(4)을 포함한다. 광원 몸체는 제 1 기판(1), 제 1 기판 상에 맞대어져 복수개의 방전 공간을 형성하는 격벽부(3)들을 일체로 갖는 제 2 기판(2)을 포함한다. 격벽부(3)들은 제 1 방향을 따라 평행하게 배열되고, 반면에 전극(4)은 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 제 2 방향을 따라 배열된다.
도 2는 도 1의 Ⅱa-Ⅱb 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 2를 참조로, 제 1 형광층(5)이 제 1 기판(1)의 표면에 형성되고, 제 2 형광층(6)이 제 2 기판(2)의 밑면에 형성된다. 따라서, 방전 공간(7) 내에 위치한 제 1 및 제 2 형광층(5, 6)은 서로 이격된다. 반면에, 격벽부(3)와 제 1 기판(1) 사이에 위치한 제 1 및 제 2 형광층(5, 6)은 직접 맞대어지게 된다. 한편, 전극(4)은 제 1 및 제 2 기판(1,2)의 외면을 따라 형성되므로, 격벽부(3)를 사이에 둔 전극(4) 부분은 다른 부분보다 매우 인접하게 배치된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 면광원 장치의 전극(4)들에 방전 전압이 인가되면, 방전 공간들 내부에서 장벽 방전이 발생되며, 방전에 의해 발생된 자외선은 제 1 및 제 2 형광층(5, 6)을 여기시켜 가시광을 발생시킨다.
종래의 면광원 장치에서는, 전극(4)의 폭이 모두 동일하다. 즉, 방전 공간 (7) 상에 위치한 전극 부분과 격벽부(3) 상에 위치한 전극 부분의 폭이 모두 동일하다. 그러므로, 동일한 폭을 갖는 전극(4)으로부터 위치에 상관없이 제 1 및 제 2 형광층(5, 6)에 실질적으로 동일한 전기장이 인가된다.
이로 인하여, 격벽부(4)의 상하에 매우 인접하게 배치된 전극 부분으로부터 격벽부(3)와 제 1 기판(1) 사이에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(5, 6) 부분으로 다른 부분보다 더욱 강한 전기장이 인가된다. 강한 전기장이 인가된 형광층에서는 코로나 방전이 발생되어, 형광층이 빠른 속도로 열화되는 문제가 있다. 열화된 형광층은 원래의 색상인 백색에서 흑색으로 변색되므로, 면광원 장치의 암부로 작용하게 된다.
본 발명은 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층 부분이 전극에 의해 열화되는 현상을 억제시킬 수 있는 면광원 장치를 제공한다.
본 발명의 따른 면광원 장치는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체를 포함한다. 광원 몸체는 제 1 기판과, 제 1 기판에 접합되어 내부 공간을 복수개의 방전 공간들로 구획하는 격벽부들을 일체로 갖는 제 2 기판을 포함한다. 제 1 및 제 2 형광층이 제 1 및 제 2 기판의 내측면에 각각 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극이 광원 몸체의 외면에 제공된다. 전극은 방전 공간과 대응하는 위치에 배치되고 제 1 면적을 갖는 제 1 전극부와, 격벽부와 대응하는 위치에 배치되고 제 1 면적보다 좁은 제 2 면적을 갖는 제 2 전극부로 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 격벽부와 대응하는 위치에 배치된 제 2 전극부가 방전 공간과 대응하는 위치에 배치된 제 1 전극부보다 좁은 면적을 갖게 됨으로써, 전극으로부터 방전 공간에 위치하는 형광층 부분보다 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층 부분으로 상대적으로 약한 전기장이 인가된다. 그러므로, 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층 부분이 열화되는 현상이 억제된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 3의 저면도이고, 도 6은 도 3의 Ⅵa-Ⅵb 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조로, 본 발명에 따른 면광원 장치(100)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체(110)와, 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극(130)을 포함한다.
광원 몸체(110)는 제 1 기판(111)과, 제 1 기판(111) 상에 배치된 제 2 기판(112)을 포함한다. 제 2 기판(112)은 격벽부(113)들을 일체로 갖는다. 격벽부(113)들이 제 1 기판(111)에 맞대어져서, 내부 공간을 복수개의 방전 공간(S)들로 구획한다. 격벽부(113)들은 제 1 방향을 따라 평행하게 배열되어서, 대략 아치형의 단면을 갖는 방전 공간(S)들을 형성한다. 격벽부(113)들 중 최외곽에 배치된 양측 격벽부(113)들이 실링용 프릿(150)을 매개로 제 1 기판(111)에 접합된다.
본 실시예에서는, 각 방전 공간(S)들은 연통로(120)에 의해 서로 연통된다. 연통로(120)는 격벽부(113) 상에 돌출 형성되어서, 이웃하는 방전 공간(S)들을 서로 연통시킨다. 연통로(120)는 제 1 방향에 대해서 경사지게 배치되거나 또는 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 배치될 수 있다. 또는, 다른 실시예로서, 격벽부(113)들은 사행 구조로 배열되어, 각 방전 공간(S)들이 연통되도록 할 수도 있다.
한편, 제 1 및 제 2 기판(111, 112)은 가시광은 투과시키고 자외선은 차단하는 유리 재질로 이루어진다. 제 2 기판(112)이 방전 공간에서 발생된 광이 출사되는 출사면이 된다. 한편, 방전 가스로는 수은(mercury) 가스, 아르곤(argon) 가스, 네온(neon) 가스, 크세논(xenon) 가스 등이 사용될 수 있다.
방전 공간(S)에서 발생한 비가시광선을 가시광선으로 변경시키기 위한 제 1 및 제 2 형광층(141, 142)이 광원 몸체(110)에 제공된다. 제 1 형광층(141)은 제 1 기판(111)의 표면에 형성된다. 제 2 형광층(142)은 제 2 기판(112)의 밑면에 형성된다. 따라서, 제 2 형광층(142)은 격벽부(113)의 밑면에도 형성되어, 제 1 형광층(141)에 맞대어지게 된다.
한편, 제 1 형광층(141)과 제 1 기판(111)의 사이에 반사층(미도시)이 개재될 수도 있다. 반사층의 재질로는 광의 반사율이 높은 산화 티타늄(TiO3), 산화 알루미늄(Al2O3) 등을 들 수 있다. 반사층은 액체 상태의 산화 티타늄 또는 산화 알루미늄을 스프레이 방식으로 분사하여 형성한다.
전극(130)은 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 제 2 방향을 따라 제 1 및 제 2 기판(111, 112)의 양측 가장자리 외면을 둘러싼다. 또는, 전극(130)은 광원 몸체(110)의 상면 또는 하면에만 형성될 수도 있다. 전극(130)은 도전성 테이프이거나 또는 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 전극(130)은 서로 연결된 제 1 전극부(132)와 제 2 전극부(133)로 이루어진다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 전극부(132)는 방전 공간(S)의 상하부에 위치하고, 제 2 전극부(133)는 격벽부(113)의 상하부에 위치한다. 제 1 전극부(132)는 제 1 면적을 갖고, 제 2 전극부(133)는 제 1 면적보다 좁은 제 2 면적을 갖는다. 그러므로, 전체적으로 보면, 전극(130)은 요철 구조를 갖게 된다. 즉, 방전 공간(S)과 대응하는 위치에 배치된 제 1 전극부(132)보다 격벽부(113)와 대응하는 위치에 배치된 제 2 전극부(133)가 좁은 면적을 갖는다. 따라서, 제 1 전극부(132)로부터 발생되는 전기장보다 제 2 전극부(133)로부터 발생되는 전기장이 약하다.
제 1 전극부(132)는 방전 공간(S) 내에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(141, 142) 부분에 전기장을 인가하고, 제 2 전극부(133)는 격벽부(113)와 제 1 기판(111) 사이에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(141, 142) 부분에 전기장을 인가한다. 결과적으로, 격벽부(113)와 제 1 기판(111) 사이에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(141, 142) 부분에 방전 공간(S) 내에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(141, 142) 부분보다 약한 전기장이 인가된다. 따라서, 격벽부(113)와 제 1 기판(111) 사이에 위치하는 제 1 및 제 2 형광층(141, 142) 부분이 다른 형광층(141, 142) 부분보다 먼저 열화되는 현상이 억제된다.
형광층의 열화 실험
도 1에 도시된 종래의 면광원 장치와 도 3에 도시된 본 발명의 면광원 장치 각각에 수은 가스를 주입하였다. 전극들을 통해서 동일한 전압을 수은 가스에 인가하였다. 240시간 경과 후, 격벽부와 대응하는 위치에 배치된 형광층들을 관찰하였다.
도 7은 도 1에 도시된 면광원 장치의 격벽부를 촬영한 사진이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 형광층에 핑크빛 코로나 방전이 매우 강하게 형성되었다. 따라서, 동일한 면적을 갖는 종래의 전극에 의해 격벽부 상의 형광층은 매우 심하게 열화된다는 사실을 알 수 있었다.
반면에, 도 8은 도 3에 도시된 면광원 장치의 격벽부를 촬영한 사진이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 형광층에 핑크빛 코로나 방전이 거의 발생되지 않았다. 그러므로, 본 발명의 전극에 의해서는 격벽부 상의 형광층이 거의 열화되지 않는다는 사실을 알 수 있었다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 격벽부 상의 전극 부분이 방전 공간 상의 전극 부분보다 좁은 면적을 갖는다. 따라서, 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층에 방전 공간 내에 위치하는 형광층보다 약한 전기장이 전극으로부터 인가된다.
결과적으로, 격벽부와 기판 사이에 위치하는 형광층에 핑크빛 코로나 방전이 발생되는 것이 억제되고, 따라서 형광층이 열화되는 정도가 줄어들게 된다. 그러므로, 열화된 형광층으로 인해 면광원 장치에 암부가 형성되는 것이 억제된다.
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 (3)

  1. 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간을 형성하는 격벽부들을 갖는 광원 몸체;
    상기 방전 공간과 상기 격벽부들에 제공된 형광층; 및
    상기 방전 공간과 대응하는 위치에 배치되고 제 1 면적을 갖는 제 1 전극부와, 상기 격벽부와 대응하는 위치에 배치되고 상기 제 1 면적보다 좁은 제 2 면적을 갖는 제 2 전극부로 이루어진 전극을 포함하는 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 몸체는
    제 1 기판; 및
    상기 제 1 기판 상에 배치되고, 상기 격벽부들을 일체로 갖는 제 2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 상기 광원 몸체의 상면, 하면 또는 상하면에 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
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