KR20070074733A - 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

상부 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체 막을 갖는 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 제1 기판과, 상기 제1 기판과 결합되어 다수의 방전공간을 형성하는 제2 기판과, 상기 제1 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체를 구비한 것을 특징으로 하는 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치를 제공한다.

Description

면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치 {SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 종래 면광원 장치를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 면광원 장치를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 면광원 장치의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 면광원 장치를 갖는 액정표시장치의 분해사시도이다.

<도면부호의 간단한 설명>

100: 제1 기판 101: 방전공간

102: 공간분할부 120: 방전가스

150: 제1 형광체 160: 제2 형광체

170: 반사체 300: 제1 전극

310: 제2 전극 500: 면광원 장치

700: 액정표시모듈 710: 액정표시패널

712: 박막 트랜지스터 기판 714: 컬러필터 기판

720: 구동인쇄회로기판 740: 연성회로필름

800: 수납용기 850: 인버터

852: 제1 전원선 854: 제2 전원선

900: 광확산 부재 950: 고정부재

본 발명의 면광원 장치에 관한 것으로, 특히 불균일한 형광체 막을 갖는 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정을 이용하여 영상을 표시하는 평판표시장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어 광범위하게 사용된다.

이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널이 자체적으로 발광하지 못하는 수동소자이므로 광을 공급하는 별도의 광원 유닛을 필요로 한다.

광원 유닛에는 통상적으로 액정패널과 평행하게 설치된 도광판의 측면에 설치된 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)의 광을 도광판에 의해 액정패널로 입사시키는 에지형(Edge-lighting) 방식과, 도광판을 사용하지 않는 대신에, 액정패널과 평행하게 배치된 확산판(Diffusing plate) 후면측에 다수의 형광램프를 배치시켜 형광램프의 광을 직접 액정패널로 입사시키는 직하형(Direct-lighting) 방식이 있으며, 최근에는 서로 평행하게 배치된 두 유리기판 사이에 방 전공간을 형성하고 그 공간에 주입된 방전가스를 여기시켜 발생된 자외선으로 형광체를 발광시키고 그 광을 액정패널로 입사시키는 평면발광램프 방식이 개발되어 왔다.

종래의 에지형 광원 유닛은 도광판의 측면에 설치된 형광램프의 광을 도광판을 통해 간접적으로 액정패널에 입사시키므로, 휘도가 낮아 고휘도를 요하는 대화면의 액정표시장치에는 부적당한 문제점이 있었다.

종래의 직하형 광원 유닛은, 이러한 종래의 에지형 광원 유닛의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 형광램프의 광을 직접 액정패널에 입사시킴으로써 에지형에 비하여 상대적으로 고휘도를 얻을 수 있어서 대화면의 액정표시장치에 주로 사용되어 왔다. 그러나, 종래의 직하형 광원 유닛은 형광램프가 수납되는 수납용기의 두께로 인하여 대형화 및 박형화를 요하는 최근의 액정표시장치에는 부합되지 않는 문제점이 있었다.

종래의 면광원 방식의 광원 유닛은 종래의 직하형 광원 유닛의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수납용기에 수납된 형광램프 대신에 유리기판에 도포된 형광체를 방전가스에서 나온 자외선으로 여기시켜 발광시킴으로써 대형화 및 박형화를 요하는 액정표시장치에 부합하는 구조를 갖는다.

도 1은 종래의 면광원 장치 단면을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 면광원 장치는 다수의 방전공간으로 분할된 내부 공간을 갖도록 합착된 상부 및 하부 기판(10, 20)과, 상부 및 하부 기판(10, 20)의 내면에 형성된 제1 및 제2 형광체(30, 40)를 구비한다.

상부 기판은 내부 공간을 형성하기 위하여 굴곡부가 형성된다. 이 때, 상부기판의 내면에 형성되는 제1 형광체(30)는 내부면에 균일한 두께를 유지하기 위해 휴발성이 강한 신너 등의 물질과 섞여 제조된다. 제1 형광체(30)가 상부 기판(10)에 코팅되면 휴발성이 있는 물질은 공기중으로 휴발되어 제1 형광체(30)는 상부 기판(10)의 내면에 균일한 두께를 유지할 수 있다.

그러나, 하부 기판에 형성되는 제2 형광체(40)는 평탄하게 제조되므로 신너(Thinner) 등의 물질을 섞지 않고 제조된다.

이렇게 제1 형광체(30)와 제2 형광체(40)를 각각 제조하여 각각 다른 공정설비로 형성하므로 비용이 증가하고, 관리의 어려움이 발생한다.

또한, 휴발성 물질을 구성하는 크실렌, 톨루엔 등의 소성 과정에서 이 물질들이 완전히 제거되지 않고 형광체 내에 남아있어 면광원 장치의 수명을 짧게 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상부 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체 막을 갖는 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 기판과, 상기 제1 기판과 결합되어 다수의 방전공간을 형성하는 제2 기판과, 상기 제1 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체를 구비한 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다.

상기 제1 기판은 상기 방전공간을 형성하기 위해 방전공간와 공간분할부가 반복적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 형광체는 상기 제1 기판의 방전공간 영역이 공간분할부 영역 및 이와 인접한 영역 보다 그 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.

상기 제2 기판은 평판형태로 형성되고, 상기 제2 기판에 형성된 제2 형광체는 균일한 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 기판 각각에 형성된 형광체는 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나는 그 내측면에 형성되어 상기 방전공간에서 발생된 광을 반사시키는 반사층을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 방전공간을 형성하기 위해 결합된 제1 및 제2 기판과, 제1 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체를 구비한 면광원 장치와, 상기 면광원 장치를 수납하는 수납용기와, 상기 면광원 장치로부터 방출되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정패널 및 상기 수납용기의 배면에 설치되며, 상기 면광원 장치를 구동하기 위한 방전 전압을 인가하는 인버터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

상기 액정표시장치는 상기 방전공간을 형성하기 위해 방전공간과 공간분할부가 반복적으로 형성된 제1 기판과, 편판형으로 형성된 제2 기판과, 상기 제2 기판에 형성된 제2 형광체는 균일한 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 액정표시장치는 상기 제1 형광체는 상기 제1 기판의 방전공간 영역이 공간분할부 및 그와 인접한 영역 보다 그 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 형광체는 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나는 그 내측면에 형성되어 상기 방전공간에서 발생된 광을 반사시키는 반사층을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 면광원 장치를 도시한 사시도이고, 3은 도 2에 도시된 면광원 장치의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 면광원 장치는 제1 기판(100)과, 제1 기판(100)과 결합되어 다수의 방전공간을 형성하는 제2 기판(200)과, 제1 및 제2 기판(100, 200) 각각에 형성되며, 제1 및 제2 기판(100, 200) 중 어느 일측에 불균일한 두께로 형성되고, 나머지는 균일한 두께로 형성된 형광체(150, 160)를 구비한다.

그리고, 제1 및 제2 기판(100, 200) 사이의 방전공간(101)에는 방전전압에 따라 플라즈마 상태로 변환되는 방전가스(120)가 내재된다. 또한, 제1 및 제2 기판(100, 200)으로 형성된 다수의 방전공간(101)과 교차되도록 방전공간(101)의 길이 방향의 양 단부에 형성된 1 및 제2 전극(310)을 구비한다.

구체적으로, 제2 기판(200)은 사각형의 평판형상으로 가지며 가시광선을 투과시키는 투명한 유리기판으로 형성된다.

제1 기판(100)은 제2 기판(200)과 결합되어 다수의 방전공간을 형성하며, 제1 기판과 동일한 투면한 유리기판으로 이루어진다. 제1 기판(100)은 다수의 방전공간(101)을 형성하기 위하여 제2 기판(200)과 이격되는 다수의 방전공간부(101)와 다수의 방전공간(101)의 분할을 위하여 제2 기판(200)과 접하는 다수의 공간분할부(102)를 구비한다.

방전공간(101)에는 방전가스(120)가 내재된다. 방전가스(120)는 수은 또는 크세논 등의 물질이 사용되며 일정한 방전전압이 인가되면 플라즈마 상태로 변환되어 자외선을 방출시킨다.

형광체(150, 160)는 제1 기판(100)에 형성되는 제1 형광체(150)와 제2 기판(200)에 형성되는 제2 형광체(160)를 포함한다. 제1 형광체(150)는 제1 기판(100)의 내부면에 코팅되며 제1 기판(100)의 방전공간(101)과 공간분할부(102)에 각각 다른 두께로 불균일하게 형성된다. 방전공간(101)에 형성된 제1 형광체(150)의 두께는 공간분할부(102)에 형성되는 형광체의 두께보다 두껍게 형성된다. 즉, 방전공간(101)의 중앙부를 중심으로 두꺼운 형광물질이 코팅되고 양측의 공간분할부(102)를 따라 점점 얇게 형성된다. 제2 형광체(160)는 제2 기판(200)의 내측면을 따라 균일한 두께로 형성된다. 여기서, 불균일한 제1 형광체(150)를 통해 공간분할부(102)에 인접한 방전공간(101)에서 방출되는 자외선의 이용효율을 높여 면광원 장치의 효율이 향상된다.

예를 들면, 방전공간(101)은 10mm의 폭과 2.3mm의 높이의 반타원형 또는 반원형으로 형성되고, 방전에 의해 형성되는 방전가스 플라즈마는 도 3에 도시한 바와 같이, 타원형 형태가 되므로 제1 형광체(150)로 방출되는 자외선과 제2 형광체(160)로 각각 방출되는 자외선을 발생한다. 제1 형광체(150)로 방출되는 자외선은 경로 1 및 3을 통해 제1 형광체(150)에 공급되어 제1 형광체(150)에서 가시광선으로 변환되어 제1 기판(100)을 경유하여 외부로 방출된다. 제2 형광체(160)로 방출되는 자외선은 경로 2 및 4를 통해 제2 형광체(160)에 공급되어 제2 형광체(160)에서 가시광선으로 변환되어 제1 기판(100)을 경유하여 외부로 방출된다. 제3 경로로 진행하는 자외선은 그 밀도가 낮아 긴 이동경로로 인한 자외선의 손실이 발생하여도 제1 형광체(150)의 두께가 얇아 효율 손실이 적다. 이 때, 제 2 경로를 통해 제2 형광체(160)로 입사된 자외선이 가시광선으로 변환되어 방전공간(101)의 중심부로 방출될 때, 두껍게 형성된 제2 형광체(160)로 인하여 빛 손실이 발생하고, 제4 경로를 통해 자외선이 제2 형광체에서 가시광선으로 변환되어 제1 기판을 통해 외부로 방출될 때, 제1 형광체(150)가 얇게 형성되어 손실이 줄어들게 되므로 방전공간(101)의 중심부에서의 휘도는 종래와 동일하고 공간분할부(102)의 인접한 영역에서 방출된 빛의 휘도는 종래에 비해 커진다. 또한, 제4 경로를 따라 방출되는 가시광선의 투과도가 높아지므로 광원의 효율을 향상된다.

제1 및 제2 전극(300, 310)은 제1 기판 및 제2 기판(200)의 다수의 방전공간(101)과 교차되도록 방전공간(101)의 길이 방향의 양 단부에 형성된다. 제1 및 제2 전극(300, 310)이 제1 및 제2 기판(100, 200)에 형성됨으로써, 방전공간(101)과 중첩되는 면적이 증가되어 공급되는 방전전압을 높일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(300, 310)은 도전성이 우수한 재질, 예를 들어 구리, 니켈, 은, 금 및 알루미늄 등의 금속을 코팅하여 형성하거나 알루미늄 테이프를 붙여 형성하기도 한다. 또한, 제1 및 제2 전극(300, 310)은 투명한 도전성 물질, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이처럼, 제1 및 제2 전극(300, 310)이 투명한 금속으로 이루어질 경우, 제1 및 제2 전극(300, 310)이 유효발광영역 상에 설치되어 동일한 휘도를 나타내는 면광원 장치의 크기를 줄이고 암부에 따른 표시불량을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 면광원 장치는 제2 기판(200)과 형광체 사이에 형성되는 반사층(170)을 더 구비한다. 제1 및 제2 형광체(150, 160)에서 발생되는 가시광선을 제1 기판(100)측으로 반사시켜 제2 기판(200)으로 빛이 누설되는 것을 방지하고 면광원 장치의 효율을 높인다.

제1 및 제2 형광체(150, 160)는 동일한 물질을 사용하여 제1 및 제2 기판(100, 200)에 각각 사용되는 형광체의 오사용으로 인한 불량을 방지하고 관리의 용이성을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다. 본 실시 예에서, 면광원 장치는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 구성을 가짐으로, 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 면광원 장치(500), 액정표시모듈(700), 수납용기(800) 및 인버터(850)를 포함한다.

액정표시모듈(700)은 영상을 표시하는 액정표시패널(710), 액정표시패널(710)을 구동하기 위한 구동신호를 제공하는 구동인쇄회로기판(720)을 포함한다. 구동인쇄회로기판(720)으로부터 제공되는 구동신호는 연성회로필름(740)을 통해 액정표시패널(710)에 인가된다. 연성회로필름(740)은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP) 또는 칩 온 필름(Chip On Film :COF)으로 이루어진다. 또한, 연성회로필름(740)은 구동인쇄회로기판 (720)으로부터 제공되는 구동신호를 적절한 타이밍에 액정표시패널(710)에 인가하기 위하여 구동신호를 제어하는 구동칩(742)을 포함한다.

액정표시패널(710)은 박막 트랜지스터 기판(712)과, 박막 트랜지스터 기판(712)과 대향 하여 결합되는 컬러필터 기판(714) 및 상기 두 기판(712, 714) 사이에 개재된 액정을 포함한다.

박막 트랜지스터 기판(712)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(미도시)가 매트릭스 형태로 형성된 투명한 유리기판이다. 상기 박막 트랜지스터들의 소오스 및 게이트 단자에는 각각 데이터 및 게이트 라인이 연결되고, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 화소전극(미도시)이 연결된다.

컬러필터 기판(714)은 색화소인 RGB 화소(미도시)가 박막공정에 의해 형성된 기판이다. 컬러필터 기판(714)에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통전극(미도시)이 형성된다.

이러한 구성을 갖는 액정표시패널(710)은 상기 박막 트랜지스터의 게이트 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴-온(turn on)되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 박막 트랜지스터 기판(712)과 컬러필터 기판(714)과의 사이에 개재된 액정의 배열이 변화되고, 액정의 배열 변화에 따라서 면광원 장치(500)로부터 공급되는 광의 투과도가 변경되어 원하는 계조의 영상을 얻게 된다.

수납용기(800)는 면광원 장치(500)를 수납하기 위하여 바닥부(810) 및 바닥부(810)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽(820)으로 이루어진다. 면광원 장치(500)는 수납용기(800)의 수납 공간에 수납되어 고정된다.

인버터(850)는 수납용기(800)의 배면에 배치되며, 면광원 장치(500)를 구동하기 위한 방전전압을 발생시킨다. 인버터(850)로부터 발생된 방전전압은 제1 및 제2 전원선(852, 854)을 통해 면광원 장치(500)의 제1 및 제2 전극(300, 310)에 각각 인가된다. 제1 및 제2 전극(300, 310)은 제1 및 제2 기판(100, 200)에 별도로 형성되므로, 제1 및 제2 전극(300, 310)을 전기적으로 연결하면서 제1 및 제2 전원선(852, 854)과 각각 연결되는 제1 및 제2 도전 클립(856, 858)을 더 포함할 수 있다.

한편, 액정표시장치는 면광원 장치(500)와 액정표시패널(710) 사이에 배치되는 광확산 부재(900) 및 액정표시패널(710)을 수납용기(800)에 고정하기 위한 고정 부재(950)를 더 포함한다.

광확산 부재(900)는 면광원 장치(500)로부터 방출되는 광을 확산시켜 액정표시패널(710)에 균일한 휘도의 광을 공급한다. 이러한 광확산 부재(900)는 소정의 두께를 갖는 플레이트 형상의 확산판으로 이루어지며, 얇은 시트 형상의 확산 시트를 더 포함할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 액정표시장치는 액정표시패널(710)로 향하는 광의 정면 휘도를 높이기 위하여 광확산 부재(900)와 액정표시패널(710) 사이에 배치되는 프리즘 시트를 더 포함할 수 있다.

고정 부재(950)는 액정표시패널(710)의 가장자리를 감싸면서 수납용기(800)에 결합되어 액정표시패널(710)을 광확산부재(900)의 상부에 고정한다. 이러한 고정 부재(950)는 외부 충격에 의한 액정표시패널(710)의 파손을 방지하고, 액정표시패널(710)이 수납용기(600)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 도시되지는 않았으나, 액정표시장치는 면광원 장치(500) 및 광확산 부재(900)를 수납용기(800)에 고정하며, 액정표시패널(710)의 수납 위치를 가이드하기 위한 별도의 고정 수단을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원 장치 및 이를 갖는 액정표시장치는 상부 기판에 형성된 형광체의 두께를 불균일하게 코팅하여 측면부에서 발생되는 광손실을 줄여 휘도를 향상 할 수 있다.

그리고, 상부 기판과 하부 기판 각각에 형성되는 형광체를 동일한 재료를 사용하여 관리를 용이하게 할 수 있으며 형광체 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 종래의 상부 기판에 형성되는 형광체에 휴발성 물질을 섞지 않아도 되므로 크실렌 또는 톨루엔 등의 물질로 인한 면광원 장치의 수명저하를 방지할 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정하지 않고 청구범위에 의해 그 권리가 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

1. 제1 기판과;

   상기 제1 기판과 결합되어 다수의 방전공간을 형성하는 제2 기판과;

   상기 제1 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체를 구비한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 기판은 상기 방전공간을 형성하기 위해 방전공간와 공간분할부가 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 형광체는 상기 제1 기판의 방전공간 영역이 공간분할부 영역 및 이와 인접한 영역 보다 그 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 기판은 평판형태로 형성되고, 상기 제2 기판에 형성된 제2 형광체는 균일한 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 기판 각각에 형성된 형광체는 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나는 그 내측면에 형성되어 상기 방전공간에서 발생된 광을 반사시키는 반사층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 다수의 방전공간을 형성하기 위해 결합된 제1 및 제2 기판과, 제1 기판에 불균일한 두께로 형성된 형광체를 구비한 면광원 장치와;

   상기 면광원 장치를 수납하는 수납용기와;

   상기 면광원 장치로부터 방출되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정패널; 및

   상기 수납용기의 배면에 설치되며, 상기 면광원 장치를 구동하기 위한 방전 전압을 인가하는 인버터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 방전공간을 형성하기 위해 방전공간과 공간분할부가 반복적으로 형성된 제1 기판과;

   편판형으로 형성된 제2 기판과;

   상기 제2 기판에 형성된 제2 형광체는 균일한 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제1 형광체는 상기 제1 기판의 방전공간 영역이 공간분할부 및 그와 인접한 영역 보다 그 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 형광체는 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 기판 중 어느 하나는 그 내측면에 형성되어 상기 방전공간에서 발생된 광을 반사시키는 반사층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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