KR20070034929A - 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른, 방전 공간을 형성하도록 부착된 상부 및 하부 기판들과, 상기 하부 기판의 상면 상에 적층된 반사층 및 하부 형광층과, 상기 상부 기판의 하면 상에 적층된 상부 형광층을 포함하는 면광원 장치는, 상기 반사층은 40~120㎛의 두께를 갖고, 상기 하부 형광층은 10~60㎛의 두께를 가지며, 상기 상부 형광층은 10~25㎛의 두께를 갖고, 상기 상부 기판과 상기 상부 형광층의 사이에 적층되며 상기 상부 기판으로부터 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단하는 제1 이온 차단층을 더 포함한다.

면광원 장치, 액정표시장치, 백라이트 유닛, 이온 차단층, 단파장 자외선 차단층

Description

면광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면광원 장치를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 면광원 장치를 A-A'를 따라 나타낸 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 면광원 장치의 일부분(B)을 확대한 도면,

도 4는 도 1에 도시된 면광원 장치를 구비한 백라이트 유닛을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타내는 단면도,

도 6은 도 5에 도시된 면광원 장치의 일부분(C)을 확대한 도면.

본 발명은 형광 램프(fluorescent lamp)에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치(liquid crystal display device: LCD)에 구비되며, 스트라이프(stripe) 형태의 복수의 채널들(channel)로 이루어진 방전 공간을 갖는 면광원 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 액정은 전기적 특성 및 광학적 특성을 함께 갖는다. 액정은 전 기적 특성에 의해 전계의 방향에 대응하여 배열이 변경되고, 광학적 특성에 의해 배열에 대응하여 광의 투과율을 변경시킨다.

액정 표시 장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정 표시 장치는 음극선관(cathod-ray tube: CRT) 등에 비하여 부피가 매우 작고 가벼운 장점을 갖고, 이로 인해 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 TV 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.

면광원 장치는 상부 기판과 하부 기판 사이에 방전 공간을 형성하고, 상기 방전 공간에 방전 가스를 주입하며, 상기 방전 공간에 전압을 인가한다. 전압 인가에 의해 여기된 방전 가스에서 방출되는 자외선은 상기 상부 및 하부 기판들의 내측 표면들에 적층된 형광층들을 여기시킴으로써, 가시광선이 생성된다.

다채널의 방전 공간을 형성하는 방법들로는, 상부 기판과 하부 기판의 사이에 스페이서들을 개재하고, 상부 기판과 하부 기판의 가장자리를 저온 밀봉용 유리를 사용하여 접착시키는 방법과, 상부 기판 또는 하부 기판을 일정 형태의 방전 공간을 갖도록 금형을 이용하여 성형한 후, 상부 기판 또는 하부 기판을 접착시키는 방법이 있다.

또한, 상술한 바와 같이 형성된 방전 공간에는 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 방전 가스와 수은 가스를 주입되며, 이후 상기 방전 공간을 밀봉한다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 면광원 장치는 유기 수은 함량의 감소 및 형광층 열화에 의해 수명이 급격히 감소된다는 문제점이 있다.

유기 수은 함량의 감소에 대해 살펴보면, 상부 및 하부 기판들의 재질로서 소다라임(sodalime) 유리를 사용하고, 이러한 소다라임 유리는 4~15% 정도의 Na+ 이온을 포함하므로, Na+ 이온과 수은의 반응에 의해 아말감이 형성된다. 이러한 경우에, 방전 공간 내의 유기 수은 함량이 감소하므로, 상기 형광 램프의 수명 저하를 초래한다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 면광원 장치는 휘도가 충분하지 못하므로, 휘도를 향상시킬 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래보다 휘도를 향상시키고, 수명을 증가시킬 수 있는 면광원 장치를 제공함에 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 방전 공간을 형성하도록 부착된 상부 및 하부 기판들과, 상기 하부 기판의 상면 상에 적층된 반사층 및 하부 형광층과, 상기 상부 기판의 하면 상에 적층된 상부 형광층을 포함하며, 상기 반사층은 40~120㎛의 두께를 갖고, 상기 하부 형광층은 10~60㎛의 두께를 가지며, 상기 상부 형광층은 10~25㎛의 두께를 갖고, 상기 상부 기판과 상기 상부 형광층의 사이에 적층되며 상기 상부 기판으로부터 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단하는 제1 이온 차단층을 더 포함하는 면광원 장치를 제공한다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설 명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 면광원 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 상기 면광원 장치를 A-A'를 따라 나타낸 단면도이며, 도 3은 상기 면광원 장치의 일부분(B)을 확대한 도면이다. 상기 면광원 장치(100)는 하부 기판(lower substrate, 110)과, 상기 하부 기판(110)과의 사이에 밀폐된 방전 공간(152)을 형성하는 상부 기판(upper substrate, 150)과, 상기 하부 및 상부 기판(110,150)의 접합과 상기 방전 공간(152)의 밀폐를 위해 상기 하부 및 상부 기판(110,150)의 사이에 개재되는 밀봉 부재(sealing member, 210)와, 상기 평판형 형광 램프(100)의 양단에 전압을 인가함으로써 상기 방전 공간(152) 내에 방전을 발생하기 위한 한쌍의 전극(190,200)을 포함한다. 방전에 의한 자외선 생성을 위해 상기 방전 공간(152) 내에는 방전 가스 및 수은 가스가 주입되어 있다.

상기 하부 및 상부 기판(110,150)은 각각 사각 판의 형태를 가지며, 상기 방전 공간(152)은 서로 나란하게 배치되며 서로 소통되는 복수의 채널(channel)로 이루어진다. 상기 방전 공간(152)을 형성하기 위해 평판 기판을 부분적으로 진공 흡입하여 복수의 채널을 갖는 상기 상부 기판(150)을 형성할 수 있다. 상기 방전 공간(152) 내의 채널간 소통을 위해 인접한 두 채널들 간의 격벽마다 관통홀(through-hole, 154)이 형성될 수 있다. 상기 하부 및 상부 기판(110,150)은 투명한 유리 재질로 이루어진다. 본 실시예와는 다르게, 채널간 소통을 위해 방전 공간이 사행 구조(serpentine structure)를 갖도록 할 수도 있다.

상기 방전 공간(152) 내에서, 상기 하부 기판(110)의 상면 상에는 반사 층(reflection layer, 120)과, 하부 형광층(lower fluorescent layer, 130)이 차례로 적층된다.

상기 반사층(120)은 상기 면광원 장치(100)의 상면으로만 가시광선을 방출하기 위해 상기 하부 기판(110)의 상면 상에 적층된다. 상기 반사층(120)은 반사율이 높은 혼합물을 슬러리(slurry) 상태로 만들어서 상기 하부 기판(110)의 상면에 도포함으로써 형성될 수 있다. 상기 반사층(120)의 두께는 40~120㎛ 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 상기 반사층(120)의 두께가 40㎛ 보다 작은 경우에는 상기 반사층(120) 및 하부 기판(110)을 투과하는 가시광선이 발생하므로 불필요한 광손실이 발생하고, 120㎛ 보다 큰 경우에는 상기 반사층(120)의 형성시 행해지는 열처리 이후에 상기 반사층(120) 내에 불순 유기물이 잔존하여 방전 특성 및 수명이 저하될 수 있다.

상기 하부 형광층(130)은 상기 방전 공간(152) 내의 방전에 따라 생성된 자외선에 의해 여기됨으로써 가시광선을 생성한다. 상기 하부 형광층(130)의 두께는 10~60㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 상기 하부 형광층(130)의 두께가 10㎛보다 작은 경우에는 상기 하부 형광층(130)에 흡수되지 못하는 자외선이 남게 되고, 60㎛ 보다 큰 경우에 상기 하부 형광층(130)의 하부에는 자외선이 도달하지 못할 수도 있다.

상기 상부 기판(150)의 하면 상에는 이온 차단층(160)과, 상부 형광층(180)이 차례로 적층된다.

상기 이온 차단층(160)은 Na+ 이온을 다량 함유한 유리 재질로 이루어진 상 기 상부 기판(150)으로부터 방전 과정 동안에 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단한다. 상기 제1 이온 차단층(160)은 예를 들어 SiO₂로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 3~200nm(30~2000Å)의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 상기 이온 차단층(160)은 스프레이로 상기 상부 기판(150)에 직접 분사하거나, 스퍼터링 공정으로 코팅함으로써 형성될 수 있다.

상기 상부 형광층(180)은 상기 방전 공간(152) 내의 방전에 따라 생성된 자외선에 의해 여기됨으로써 가시광선을 생성한다. 상기 상부 형광층(180)의 두께는 10~25㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 이러한 범위 내에서 최적의 발광 효율을 나타낸다.

상기 밀봉 부재(210)는 상기 하부 및 상부 기판(110,150)의 접합을 위해 상기 평판형 형광 램프(100)의 가장자리에 배치되며, 상기 면광원 장치(100)의 가장자리에 위치하는 상기 하부 및 상부 기판(110,150)의 서로 대향되며 평행한 접합면들 사이에 개재된다.

상기 방전 공간(152)의 양단부에는 전압 인가를 위한 한 쌍의 전극들(190,)이 구비되고, 상기 방전 공간(152)의 내부에는 방전 가스와 소량의 수은이 주입된다. 상기 전극들(190,200)에 전압이 인가되면, 상기 방전 공간(152) 내에 방전이 발생하고, 이러한 방전에 의한 상기 하부 및 상부 형광층(130,180)의 여기 과정을 통해 가시광선이 발생된다. 발생된 가시광선은 상기 면광원 장치(100)의 상면을 통해 출사된다.

도 4는 도 1에 도시된 면광원 장치를 구비한 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다. 상기 백라이트 유닛(300)은 상부 및 하부 케이스(310,320)과, 광학 시트(330)와, 인버터(340)와, 면광원 장치(100)를 포함한다.

상기 하부 케이스(320)는 수납 공간이 제공되어서 면광원 장치(300)가 안전하게 보관된다. 상기 상부 케이스(310)는 상기 하부 케이스(320)에 결합되어 상기 면광원 장치(100)와 상기 광학 시트(330)를 안전하게 보관한다.

상기 인버터(340)는 상기 면광원 장치(100)를 구동하기 위한 전압을 발생시킨다. 상기 방전 전압은 와이어에 의해 상기 면광원 장치(100)의 전극들(190,200)에 각각 인가된다.

상기 광학 시트(330)는 상기 면광원 장치(100)로부터 액정 패널(미도시)을 향해 출사되는 광을 균일하게 확산시키는 확산판과, 확산된 광의 직진성을 부여하기 위한 프리즘으로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타내는 단면도이며, 도 6은 상기 면광원 장치의 일부분(C)을 확대한 도면이다. 상기 면광원 장치(100 )는 도 1 내지 도 3에 도시된 면광원 장치와 유사하며, 단지 제2 이온 차단층(170)과, 제1 및 제2 단파장 자외선 차단층(140,185)을 더 포함한다는 점에서만 차이가 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하고, 동일 구성 소자에 대해 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

방전 공간(152) 내에서, 하부 기판(110)의 상면 상에는 반사층(120)과, 하부 형광층(130)과, 제1 단파장 자외선 차단층(140)이 차례로 적층된다.

상기 제1 단파장 자외선 차단층(140)은 상기 방전 공간(152) 내에 생성된 자외선 중 여기 파장(=253.7nm)보다 작은 단파장(주로, 185nm)을 차단함으로써, 상기 단파장 자외선에 의해 상기 하부 형광층(130)이 열화되는 것을 방지한다. 상기 제1 단파장 자외선 차단층(140)은 Y₂O₃로 이루어질 수 있으며, 0.1~5㎛ 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 제1 단파장 자외선 차단층(140)의 두께가 상기 범위보다 큰 경우에는 상기 방전 공간(152)의 내부에 불순물을 생성시킬 가능성이 있다.

상기 상부 기판(150)의 하면 상에는 제1 및 제2 이온 차단층(160,170)과, 상부 형광층(180)과, 제2 단파장 자외선 차단층(185)이 차례로 적층된다.

상기 제1 및 제2 이온 차단층(160,170)은 Na+ 이온을 다량 함유한 유리 재질로 이루어진 상기 상부 기판(150)으로부터 방전 과정 동안에 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단한다. 상기 제1 이온 차단층(160)은 SiO₂로 이루어질 수 있으며, 그 두께는 3~200nm(30~2000Å)의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 상기 제2 이온 차단층(170)은 Y₂O₃로 이루어질 수 있으며, 0.1~5㎛ 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

상기 제2 단파장 자외선 차단층(185)은 상기 방전 공간(152) 내에 생성된 자외선 중 여기 파장보다 작은 단파장을 차단함으로써, 상기 단파장 자외선에 의해 상기 상부 형광층(180)이 열화되는 것을 방지한다. 상기 제2 단파장 자외선 차단층(185)은 Y₂O₃로 이루어질 수 있으며, 0.1~5㎛ 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원 장치는, 형광층 및 반사층을 최적 두께로 형성함으로써, 종래보다 휘도 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 면광원 장치는 적어도 하나의 차단층을 구비함으로써, 종래보다 수명을 증가시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 방전 공간을 형성하도록 부착된 상부 및 하부 기판들과, 상기 하부 기판의 상면 상에 적층된 반사층 및 하부 형광층과, 상기 상부 기판의 하면 상에 적층된 상부 형광층을 포함하며,

   상기 반사층은 40~120㎛의 두께를 갖고, 상기 하부 형광층은 10~60㎛의 두께를 가지며, 상기 상부 형광층은 10~25㎛의 두께를 갖고,

   상기 상부 기판과 상기 상부 형광층의 사이에 적층되며 상기 상부 기판으로부터 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단하는 제1 이온 차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판은 각각 4~15%의 Na+ 이온을 함유하는 유리 재질인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 상부 및 하부 기판 중 적어도 하나는 소다라임 유리 재질인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 이온 차단층은 SiO₂ 재질인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 이온 차단층의 두께는 3~200nm인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 형광층 모두 또는 그 어느 하나 상에 적층되며, 여기 파장보다 짧은 단파장의 자외선을 차단하는 단파장 자외선 차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 단파장 자외선 차단층은 Y₂O₃ 재질인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 단파장 자외선 차단층의 두께는 0.1~5㎛인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 이온 차단층과 상기 상부 형광층의 사이에 적층되며 상기 제1 이온 차단층과 함게 상부 기판으로부터 Na+ 이온이 용출되는 것을 차단하는 제2 이온 차단층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
10. 제9항에 있어서, 제2 이온 차단층은 Y₂O₃ 재질인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2 이온 차단층의 두께는 0.1~5㎛인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.

Images