KR20070094040A - 면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛 - Google Patents

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KR20070094040A
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이규동
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Abstract

면광원 장치는 제 1 기판, 및 제 1 기판과 결합하여 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판을 포함한다. 반사층이 제 1 기판 상에 형성된다. 방전 가스가 반사층에 흡착되는 것을 방지하는 제 1 흡착 방지층이 반사층 상에 형성된다. 제 1 형광층이 제 1 흡착 방지층 상에 형성된다. 제 2 형광층이 제 2 기판의 밑면에 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하는 전극이 제 1 및 제 2 기판에 구비된다. 따라서, 방전 가스는 방전 공간 내에 균일하게 분포될 수가 있게 되어, 면광원 장치는 향상된 휘도 균일도를 갖게 된다.

Description

면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND BACK LIGHT UNIT HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 8a는 실험예 1에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이다.
도 8b는 실험예 2에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이다.
도 8c는 비교예에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이다.
도 9a는 100시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 9b는 100시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 9c는 100시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 10a는 200시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 10b는 200시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 10c는 200시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 11a는 300시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 11b는 300시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 11c는 300시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 12a는 500시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 12b는 500시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 12c는 500시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
111 : 제 1 기판 112 : 제 2 기판
120 : 격벽 130 : 밀봉 부재
140 : 방전 공간 150 : 전극
160 : 반사층 171, 172 : 형광층
181, 182, 185 : 흡착 방지층 186 : 용출 방지층
본 발명은 면광원 장치 및 이를 갖는 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면 형태로 광을 출사하는 면광원 장치와, 이러한 면광원 장치를 광원으로 갖는 백 라이트 유닛에 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 휘도가 높다는 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 격벽 분리형과 격벽 일체형으로 구분할 수 있다.
종래의 격벽 분리형 면광원 장치는 제 1 기판, 제 1 기판 상에 배치된 제 2 기판, 및 제 1 및 제 2 기판의 가장자리 사이에 배치되어 내부 공간을 한정하는 밀봉부재를 포함한다. 격벽들이 내부 공간에 배열되어, 내부 공간을 수은 가스를 포함하는 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간들로 구획한다. 제 1 및 제 2 기판의 내면들에는 형광층이 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극이 제 1 및 제 2 기판의 양측 가장자리 외면을 따라 형성된다. 또한, 반사층이 제 1 기판과 형광층 사이에 개재된다.
한편, 종래의 격벽 일체형 면광원 장치는 제 1 기판과, 제 1 기판 상에 배치된 제 2 기판을 포함한다. 제 2 기판은 복수개의 격벽부를 일체로 갖는다. 격벽부들이 제 1 기판에 맞대어져서, 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간들이 형성된다. 최외곽 격벽부들은 실링용 프릿을 매개로 제 1 기판에 접합된다. 제 1 및 제 2 기판의 내면들에 형광층이 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극은 제 1 및 제 2 기판의 외주면을 둘러싼다. 또한, 반사층이 제 1 기판과 형광층 사이 에 개재된다.
여기서, 방전 가스에 포함되는 수은 가스는 온도에 매우 민감한 특성을 갖는다. 즉, 상대적으로 온도가 낮은 부분으로 수은 가스가 쏠리게 된다.
상기와 같은 종래의 면광원 장치들에서, 광이 출사되는 제 2 기판에 인접한 방전 공간 영역이 제 1 기판에 인접한 방전 공간 영역보다 낮은 온도를 갖는다. 이로 인하여, 수은 가스는 제 2 기판과 인접한 방전 공간 영역으로 이동하게 된다. 이와 같이 한 쪽으로 쏠린 수은 가스는 제 2 기판의 밑면에 형성된 반사층과 형광층에 물리적으로 흡착된다. 결과적으로, 제 2 기판과 인접한 방전 공간 영역에 제 1 기판과 인접한 방전 공간 영역보다 상대적으로 더 많은 수은 가스가 분포하게 된다. 이로 인하여, 방전 공간 내에 수은 가스가 균일하게 분포하지 못하게 됨으로써, 면광원 장치의 휘도 균일도가 심하게 저하되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 면광원 장치에서는, 기판과 형광층이 직접 맞대어진 관계로, 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출되어, 면광원 장치의 흑화 현상이 심하게 나타나는 문제도 있었다.
본 발명은 방전 공간 내의 온도가 상대적으로 낮은 영역으로 쏠린 수은 가스가 반사층과 형광층에 흡착되는 것을 방지할 수 있음과 아울러 기판 내의 나트륨 이온이 형광층 내로 용출하는 현상도 억제할 수 있는 면광원 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 면광원 장치를 광원으로 갖는 백 라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 면광원 장치는 제 1 기판, 및 제 1 기판과 결합하여 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판을 포함한다. 반사층이 제 1 기판 상에 형성된다. 방전 가스가 반사층에 흡착되는 것을 방지하는 제 1 흡착 방지층이 반사층 상에 형성된다. 제 1 형광층이 제 1 흡착 방지층 상에 형성된다. 제 2 형광층이 제 2 기판의 밑면에 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하는 전극이 제 1 및 제 2 기판에 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방전 가스가 제 1 형광층에 흡착되는 것을 방지하는 제 2 흡착 방지층이 제 1 형광층 상에 형성될 수 있다. 또한, 제 1 흡착 방지층은 제 2 흡착 방지층보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 또한, 제 2 기판 내의 금속이 제 2 형광층 내로 용출되는 것을 방지하는 용출 방지층이 제 2 형광층과 제 2 기판 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 면광원 장치는 제 1 기판, 및 제 1 기판과 결합하여 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판을 포함한다. 반사층이 제 1 기판 상에 형성된다. 형광체와 흡착 방지물이 혼합된 제 1 복합 형광층이 반사층 상에 형성된다. 형광체와 흡착 방지물이 혼합된 제 2 복합 형광층이 제 2 기판의 밑면에 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하는 전극이 제 1 및 제 2 기판에 구비된다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 백 라이트 유닛은 면광원 장치, 면광원 장치를 수납하는 케이스, 면광원 장치와 케이스 사이에 개재된 광학 시트, 및 면광원 장치를 구동하기 위한 방전 전압을 면광원 장치에 인가하는 인버터를 포함한다. 면 광원 장치는 제 1 기판, 제 1 기판과 결합하여 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판, 제 1 기판 상에 형성된 반사층, 반사층 상에 형성되어 방전 가스가 상기 반사층에 흡착되는 것을 방지하는 제 1 흡착 방지층, 상기 제 1 흡착 방지층 상에 형성된 제 1 형광층, 제 2 기판의 밑면에 형성된 제 2 형광층, 및 제 1 및 제 2 기판들에 구비되어 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 반사층 상에 형성된 흡착 방지층이 방전 가스가 반사층과 형광층에 물리적으로 흡착되는 것을 억제한다. 따라서, 비록 방전 가스가 방전 공간의 양단부 간의 온도 차이로 인하여 어느 한 쪽 단부측으로 쏠리게 되더라도, 방전 가스가 반사층과 형광층에 흡착되지 않게 된다. 또한, 용출 방지층이 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출하는 것을 억제한다. 결과적으로, 방전 가스는 방전 공간 내에 균일하게 분포될 수가 있게 되어, 면광원 장치는 향상된 휘도 균일도를 갖게 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 면광원 장치(100)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체, 및 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극(150)을 포함한다. 한편, 방전 가스로는 수은(mercury) 가스, 아르곤(argon) 가스, 네온(neon) 가스, 크세논(xenon) 가스 등이 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(100)는 격벽 분리형이다. 따라서, 광원 몸체는 제 1 기판(111), 제 1 기판(111) 상에 배치된 제 2 기판(112), 제 1 및 제 2 기판(111, 112)의 가장자리 사이에 배치되어 내부 공간을 한정하는 밀봉부재(130), 및 내부 공간을 복수개의 방전 공간(140)들로 구획하는 격벽(120)들을 포함한다.
제 1 및 제 2 기판(111, 112)은 가시광은 투과시키고 자외선은 차단하는 유리 재질로 이루어진다. 제 2 기판(112)이 방전 공간(140)에서 발생된 광이 출사되는 출사면이 된다.
격벽(120)들은 제 1 방향을 따라 내부 공간에 평행하게 배열되어, 내부 공간을 스트라이프 형태인 복수개의 방전 공간(140)들로 구획한다. 격벽(120)들의 하면은 제 1 기판(111)에 맞대어지고, 상면은 제 2 기판(112)에 맞대어진다. 각 방전 공간(140)들로 방전 가스를 주입하기 위해서, 격벽(120)들은 사행 구조로 배열되거나 또는 연통로(미도시)가 격벽(120)들에 형성될 수 있다.
전극(150)은 제 1 기판(111)의 밑면에 형성된 제 1 전극(152), 및 제 2 기판(112)의 상면에 형성된 제 2 전극(154)을 포함한다. 특히, 제 1 및 제 2 전극(152, 154)들은 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 제 2 방향을 따라 제 1 및 제 2 기판(111, 112)의 양측 가장자리에 배치된다. 한편, 전극(150)은 도전성 테이프 또는 도전성 페이스트를 포함할 수 있다.
반사층(160)이 제 1 기판(111)의 표면에 형성된다. 반사층(160)은 방전 공간 (140)에서 발생된 광 중 제 1 기판(111) 방향으로 향하는 광을 제 2 기판(112) 방향으로 반사시키는 역할을 한다.
전압이 인가된 방전 가스로부터 발생된 자외선에 의해 여기되는 제 1 형광층(171)이 반사층(160)의 표면에 형성된다. 제 1 형광층(171)과 동일한 기능을 갖는 제 2 형광층(172)이 제 2 기판(112)의 밑면에 형성된다.
여기서, 광이 출사되는 제 2 기판(112)과 인접한 방전 공간(140) 부분이 제 1 기판(111)과 인접한 방전 공간(140) 부분보다 낮은 온도를 갖는다. 이로 인하여, 수은 가스는 제 2 기판(112)과 인접한 방전 공간(140) 부분으로 쏠리게 된다. 한 쪽으로 쏠린 수은 가스는 반사층(160)과 제 1 및 제 2 형광층(171, 172)들에 물리적으로 흡착될 소지가 높다. 흡착된 수은 가스는 더 이상 이동을 할 수가 없게 되므로, 수은 가스가 낮은 온도를 갖는 방전 공간(140)의 일부분에 집중된다. 이로 인하여, 면광원 장치(100)로부터 발생되는 광의 휘도가 불균일해진다.
이를 방지하기 위해서, 제 1 흡착 방지층(185)이 반사층(160)과 제 1 형광층(171) 사이에 개재된다. 또한, 제 2 흡착 방지층(181)과 제 3 흡착 방지층(182)이 제 1 형광층(171) 상과 제 2 형광층(172)의 밑면에 각각 형성된다. 제 1 흡착 방지층(185)은 수은 가스가 반사층(160)과 반응하는 것을 방지하여, 수은이 반사층(160)에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 제 2 및 제 3 흡착 방지층(181, 182)들은 수은 가스가 제 1 및 제 2 형광층(171, 172)과 반응하는 것을 방지함으로써, 수은이 형광체에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 여기서, 본 실시예에서는, 제 1 및 제 2 형광층(171, 172)들 상에 제 2 및 제 3 흡착 방지층(181, 182)들이 각각 형성되는 것으로 예시하였으나, 제 2 흡착 방지층(181)은 생략하고 수은 가스가 주로 흡착되는 제 2 형광층(172)에만 제 3 흡착 방지층(182)만이 형성될 수도 있다.
이러한 역할을 하는 제 1 내지 제 3 흡착 방지층(181, 182)들의 예로서는 금속 산화물을 들 수 있다. 구체적으로, 금속 산화물의 예로서는 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 이트리아(yttria) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
여기서, 제 1 흡착 방지층(185)은 제 2 흡착 방지층(181)보다 두꺼운 두께를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제 1 흡착 방지층(185)은 대략 2μm의 두께를 갖고, 제 2 흡착 방지층(181)은 대략 1μm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 제 2 및 제 3 흡착 방지층(181, 182)들은 제 1 및 제 2 형광층(171, 172) 두께의 20% 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 및 제 3 흡착 방지층(181, 182)들은 10nm 내지 0.5μm, 바람직하게는 10nm 내지 10μm의 두께를 가질 수 있다.
제 2 기판(112) 내에 함유된 나트륨 이온이 제 1 형광층(172) 내로 용출하는 것을 방지하기 위한 용출 방지층(186)이 제 2 기판(112)과 제 2 형광층(172) 사이에 개재된다. 용출 방지층(186)으로 사용할 수 있는 재질은 제 3 흡착 방지층(182)의 재질로 예시된 물질들 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제 1 흡착 방지층(185)이 수은 가스가 반사층(160)에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 또한, 제 2 및 제 3 흡착 방지층(181, 182)들 이 수은 가스가 제 1 및 제 2 형광층(171, 172)들에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 따라서, 비록 방전 공간(140) 내의 온도 차이에 의해서 수은 가스가 한 쪽으로 쏠리는 현상이 일어났어도, 쏠린 수은 가스가 반사층(160)과 제 1 및 제 2 형광층(171, 172)들에 물리적으로 흡착되지 않게 된다. 따라서, 방전 공간(140)의 온도 차이가 없어지게 되면, 수은 가스는 방전 공간(140) 내에 균일하게 분포될 수가 있다. 또한, 용출 방지층(186)이 제 2 기판(112)들 내의 나트륨 이온이 제 2 형광층(172)들 내로 용출하는 것을 방지하게 되므로, 면광원 장치(100)의 흑화 현상이 억제된다. 결과적으로, 면광원 장치(100)는 향상된 휘도 균일도를 갖게 된다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(100a)는 복합 형광층(181, 182)들을 제외하고는 실시예 1의 면광원 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 복합 형광층(191)이 반사층(160)(160) 상에 형성된다. 또한, 제 2 복합 형광층(192)이 제 2 기판(112)의 밑면에 형성된다.
제 1 및 제 2 복합 형광층(191, 192)들은 형광체(193)에 흡착 방지물(194)을 혼합하여 제조된 슬러리 형태이다. 흡착 방지물(194)이 수은 가스가 반사층(160)과 형광체(193)에 물리적으로 흡착하는 것을 방지한다. 흡착 방지물(194)의 예로서는 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 이트리아(yttria) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복합 형광층(191, 192) 내에 형광체(193)와 흡착 방지물(194)이 혼합되어 있으므로, 실시예 1의 제 1 내지 제 3 흡착 방지층(185, 181, 182)들을 도포하는 공정이 생략될 수 있다.
실시예 3
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 면광원 장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 면광원 장치(200)는 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 갖는 광원 몸체, 및 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극(250)을 포함한다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(200)는 격벽 일체형이다. 따라서, 광원 몸체는 제 1 기판(211), 및 제 1 기판(211) 상에 배치되고 격벽부(220)들을 일체로 갖는 제 2 기판(212)을 포함한다. 제 1 방향을 따라 배열된 격벽부(220)들이 제 1 기판(211)에 맞대어져서, 대략 아치 형상인 복수개의 방전 공간(240)들을 형성한다. 각 방전 공간(240)들로 방전 가스를 주입하기 위해서, 격벽부(220)들은 사행 구조로 배열되거나 또는 연통로(225)가 격벽부(220)들에 형성될 수 있다. 특히, 연통로(225)는 격벽부(220) 상에 사선형 또는 S자 형태로 형성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에 따른 격벽부(220)들은 대략 1 내지 5㎜ 정도의 폭을 갖는다.
전극(250)은 제 1 방향과 실질적으로 직교하는 제 2 방향을 따라 광원 몸체(210)의 양측 가장자리 상을 따라 배열된다. 전극(250)은 제 1 기판(211)의 밑면에 형성된 제 1 전극(252), 및 제 2 기판(212)의 상면에 형성된 제 2 전극(254)을 포함한다.
반사층(260)이 제 1 기판(211)의 표면에 형성된다. 제 1 형광층(271)이 반사층(260)의 표면에 형성된다. 제 2 형광층(272)이 제 2 기판(212)의 밑면에 형성된다.
제 1 흡착 방지층(285)이 반사층(260)과 제 1 형광층(271) 사이에 개재된다. 제 2 흡착 방지층(281)이 제 1 형광층(271) 상에 형성된다. 또한, 제 3 흡착 방지층(282)이 제 2 형광층(272)의 밑면에 형성된다. 제 1 내지 제 3 흡착 방지층(285, 281, 282)들은 수은 가스가 반사층(260)과 제 1 및 제 2 형광층(271, 272)과 반응하는 것을 각각 방지함으로써, 수은이 반사층(260)과 형광층(271, 272)에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 이러한 역할을 하는 제 1 내지 제 3 흡착 방지층(285, 281, 282)들의 예로서는 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 이트리아(yttria) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
여기서, 제 1 흡착 방지층(285)은 제 2 흡착 방지층(281)보다 두꺼운 두께를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제 1 흡착 방지층(285)은 대략 2μm의 두께를 갖고, 제 2 흡착 방지층(281)은 대략 1μm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 제 2 및 제 3 흡착 방지층(281, 282)은 제 1 및 제 2 형광층(271, 272) 두께의 20% 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 및 제 3 흡착 방지층(281, 282)은 10nm 내지 0.5μm, 바람직하게는 10nm 내지 10μm의 두께를 가질 수 있다.
아울러, 제 2 기판(212) 내에 함유된 나트륨 이온이 제 2 형광층(272) 내로 용출하는 것을 방지하기 위한 용출 방지층(286)이 제 2 기판(212)과 제 2 형광층(272) 사이에 개재된다.
한편, 도 3에 도시된 실시예 2의 복합 형광층(191, 192)들이 본 실시예의 면광원 장치(200)에 채용될 수도 있다.
실시예 4
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 백 라이트 유닛(1000)은 실시예 3에 따른 면광원 장치(200), 상하부 케이스(1100, 1200), 광학 시트(900) 및 인버터(1300)를 포함한다.
면광원 장치(200)는 도 5에 도시한 면광원 장치와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어지므로, 면광원 장치(200)에 대한 설명은 생략한다. 한편, 전술한 다른 실시예들에 따른 면광원 장치들이 백 라이트 유닛(1000)에 채용될 수도 있다.
하부 케이스(1200)는 면광원 장치(200)를 수납하기 위하여 바닥부(1210) 및 바닥부(1210)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽 (1220)으로 이루어진다. 면광원 장치(200)는 하부 케이스(1200)의 수납 공간에 수납된다.
인버터(1300)는 하부 케이스(1200)의 배면에 배치되며, 면광원 장치(200)를 구동하기 위한 방전 전압을 발생시킨다. 인버터(1300)로부터 발생된 방전 전압은 제 1 및 제 2 전원선(1352, 1354)을 통해 면광원 장치(200)의 전극(250)에 각각 인가된다.
광학 시트(900)는 면광원 장치(200)로부터 출사되는 광을 균일하게 확산시키기 위한 확산판(미도시)과, 확산된 광에 직진성을 부여하기 위한 프리즘 시트(미도시)로 이루어질 수 있다.
상부 케이스(1100)는 하부 케이스(1200)에 결합되어 면광원 장치(200)와 광학 시트(900)를 지지한다. 상부 케이스(1100)는 면광원 장치(200)가 하부 케이스(1200)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
한편, 영상을 표시하는 액정표시패널(미도시)이 상부 케이스(1100)의 상부에 배치될 수 있다.
면광원 장치의 제조
실험예 1
150μm의 두께를 갖는 반사층을 제 1 기판 상에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아 재질의 제 1 흡착 방지층을 반사층 상에 형성하였다. 이어서, 40μm 의 두께를 갖는 제 1 형광층을 제 1 용출 방지층 상에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아 재질의 용출 방지층을 제 2 기판의 밑면에 형성하였다. 그런 다음, 20μm의 두께를 갖는 제 2 형광층을 제 용출 방지층의 밑면에 형성하였다. 5μm의 두께를 각각 갖는 이트리아 재질의 제 2 및 제 3 흡착 방지층을 제 1 및 제 2 형광층들 상에 각각 형성하였다.
실험예 2
150μm의 두께를 갖는 반사층을 제 1 기판 상에 형성하였다. 40μm의 두께를 갖는 제 1 형광층을 반사층 상에 형성하였다. 20μm의 두께를 갖는 제 2 형광층을 제 2 기판의 밑면에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아층을 제 2 형광층 상에만 형성하였다.
실험예 3
150μm의 두께를 갖는 반사층을 제 1 기판 상에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아 재질의 제 1 흡착 방지층을 반사층 상에만 형성하였다. 40μm의 두께를 갖는 제 1 형광층을 제 1 흡착 방지층 상에 형성하였다. 20μm의 두께를 갖는 제 2 형광층을 제 2 기판의 밑면에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아 재질의 제 2 흡착 방지층을 제 1 형광층 상에만 형성하였다.
실험예 4
150μm의 두께를 갖는 반사층을 제 1 기판 상에 형성하였다. 5μm의 두께를 갖는 이트리아 재질의 제 1 흡착 방지층을 반사층 상에 형성하였다. 40μm의 두께를 갖는 제 1 형광층을 제 1 흡착 방지층 상에 형성하였다. 20μm의 두께를 갖는 제 2 형광층을 제 2 기판의 밑면에 형성하였다. 이트리아와 형광체가 혼합된 5μm 두께의 복합 형광층을 제 1 형광층 상에만 형성하였다.
비교예
150μm의 두께를 갖는 반사층을 제 1 기판 상에 형성하였다. 40μm의 두께를 갖는 제 1 형광층을 반사층 상에 형성하였다. 20μm의 두께를 갖는 제 2 형광층을 제 2 기판의 밑면에 형성하였다.
실험예 1 및 2와 비교예에 따른 면광원 장치들의 휘도 균일도 평가
실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들과 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 100시간마다 측정하였다.
도 8a는 실험예 1에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이고, 도 8b는 실험예 2에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이며, 도 8c는 비교예에 따른 면광원 장치의 최초 휘도를 나타낸 사진이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c에 나타난 바와 같이, 면광원 장치들의 최초 휘도들은 모두 균일한 상태인 것으로 확인된다. 즉, 면광원 장치들의 최초 구동시에는 방전 공간 내의 온도 차이가 거의 발생하지 않으므로, 수은 가스가 방전 공간 내에 균일 하게 분포하고 있음을 알 수 있다.
도 9a는 100시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이고, 도 9b는 100시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이며, 도 9c는 100시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 9a 및 도 9b에 나타나 바와 같이, 실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들은 100시간이 경과되어도 균일한 휘도를 나타냄을 알 수 있다. 반면에, 도 9c에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 면광원 장치에서는 비점등 영역이 부분적으로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 흡착 방지층과 용출 방지층을 갖지 않는 비교예 1의 면광원 장치에서는, 수은 가스가 형광층에 물리적으로 흡착됨으로써, 수은 가스가 방전 공간 내에 불균일하게 분포하기 시작했음을 증명하고 있다. 또한, 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출되어, 흑화 현상이 발생되고 있음도 증명되고 있다.
도 9a는 100시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이고, 도 9b는 100시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이며, 도 9c는 100시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 9a 및 도 9b에 나타나 바와 같이, 실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들은 100시간이 경과되어도 균일한 휘도를 나타냄을 알 수 있다. 반면에, 도 9c에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 면광원 장치에서는 비점등 영역이 부분적으로 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 흡착 방지층을 갖지 않는 비교예 1의 면광원 장치에 서, 수은 가스가 형광층에 물리적으로 흡착됨으로써, 수은 가스가 방전 공간 내에 불균일하게 분포하기 시작했음을 증명하고 있다. 또한, 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출되어, 흑화 현상이 발생되고 있음도 증명되고 있다.
도 10a는 200시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이고, 도 10b는 200시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이며, 도 10c는 200시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 10a 및 도 10b에 나타나 바와 같이, 실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들은 200시간이 경과되어도 계속 균일한 휘도를 나타내고 있다. 즉, 방전 공간 내에 온도 차이가 발생되더라도, 수은 가스가 형광층에 물리적으로 흡착하는 것을 흡착 방지층이 방지함으로써, 수은 가스가 방전 공간 내에 균일하게 분포하고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 용출 방지층이 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출되는 것을 방지하여, 면광원 장치의 흑화 현상이 억제되고 있음을 알 수 있다. 반면에, 도 10c에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 면광원 장치에서는 비점등 영역이 점진적으로 증가하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 11a는 300시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이고, 도 11b는 300시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이며, 도 11c는 300시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 11a 및 도 11b에 나타나 바와 같이, 실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들 은 300시간이 경과되어도 계속 균일한 휘도를 나타내고 있다. 반면에, 도 11c에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 면광원 장치에서는 비점등 영역이 크게 증가하였음을 확인할 수 있다.
도 12a는 500시간 경과 후 실험예 1에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이고, 도 12b는 500시간 경과 후 실험예 2에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이며, 도 12c는 500시간 경과 후 비교예에 따른 면광원 장치의 휘도를 나타낸 사진이다.
도 12a 및 도 12b에 나타나 바와 같이, 실험예 1 및 2에 따른 면광원 장치들은 500시간이 경과되어도 계속 균일한 휘도를 나타내고 있다. 즉, 실시예 1 및 2에 따른 면광원 장치들에서는, 500시간이 경과한 후에도 초기의 휘도가 거의 그대로 유지되고 있다. 반면에, 도 12c에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 면광원 장치에서는 비점등 영역이 매우 많다는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과로부터, 본 발명에 따른 흡착 방지층이 수은 가스가 형광층에 물리적으로 흡착하는 것을 방지하는 것을 알 수 있다. 또한, 용출 방지층이 기판 내의 나트륨 이온이 형광층으로 용출되는 것을 방지하여, 면광원 장치의 흑화 현상이 억제되고 있음도 알 수 있다. 따라서, 비록 방전 공간 내의 온도 차이에 의해서 수은 가스가 낮은 온도를 갖는 방전 공간 영역으로 이동하더라도, 수은 가스가 형광층에 물리적으로 흡착되지 않게 된다. 결과적으로, 수은 가스가 방전 공간 내에 균일하게 분포됨으로써, 장시간 동안 구동된 본 발명의 면광원 장치는 균일한 휘도를 계속 갖게 됨이 증명된다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 흡착 방지층이 방전 가스가 반사층과 형광층에 물리적으로 흡착되는 것을 방지한다. 또한, 용출 방지층이 기판 내의 나트륨 이온이 형광층 내로 용출하는 것을 방지한다. 따라서, 방전 가스는 방전 공간 내에 균일하게 분포될 수가 있게 되고 또한 흑화 현상도 억제되어, 면광원 장치는 향상된 휘도 균일도를 갖게 된다.
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 (10)

  1. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 결합하여, 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 반사층;
    상기 반사층 상에 형성되어, 상기 방전 가스가 상기 반사층에 흡착되는 것을 방지하는 제 1 흡착 방지층;
    상기 제 1 흡착 방지층 상에 형성된 제 1 형광층;
    상기 제 2 기판의 밑면에 형성된 제 2 형광층; 및
    상기 제 1 및 제 2 기판들에 구비되어, 상기 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 형광층 상에 형성되어, 상기 방전 가스가 상기 제 1 형광층에 흡착되는 것을 방지하는 제 2 흡착 방지층; 및
    상기 제 2 형광층의 밑면에 형성되어, 상기 방전 가스가 상기 제 2 형광층에 흡착되는 것을 방지하는 제 3 흡착 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 흡착 방지층은 상기 제 1 형광층 두께의 20% 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 흡착 방지층은 10nm 내지 10μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 흡착 방지층은 상기 제 2 흡착 방지층보다 두꺼운 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 흡착 방지층들은 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania) 및 이트리아(yttria)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판과 상기 제 2 형광층 사이에 개재되어, 상기 제 2 기판 내의 금속이 상기 제 2 형광층 내로 용출되는 것을 방지하는 용출 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제 1 기판;
    상기 제 1 기판과 결합하여, 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 반사층;
    상기 반사층 상에 형성되고, 형광체와 흡착 방지물이 혼합된 제 1 복합 형광층;
    상기 제 2 기판의 밑면에 형성되고, 형광체와 흡착 방지물이 혼합된 제 2 복합 형광층; 및
    상기 제 1 및 제 2 기판들에 구비되어, 상기 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치.
  10. 제 1 기판, 상기 제 1 기판과 결합하여 복수개의 방전 공간들을 형성하는 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 형성된 반사층, 상기 반사층 상에 형성되어 상기 방전 가스가 상기 반사층에 흡착되는 것을 방지하는 흡착 방지층, 상기 제 1 흡착 방지층 상에 형성된 제 1 형광층, 제 2 기판의 밑면에 형성된 제 2 형광층, 및 제 1 및 제 2 기판들에 구비되어 방전 가스로 전압을 인가하는 전극을 포함하는 면광원 장치;
    상기 면광원 장치를 수납하는 케이스;
    상기 면광원 장치와 상기 케이스 사이에 개재된 광학 시트; 및
    상기 면광원 장치를 구동하기 위한 방전 전압을 상기 전극에 인가하는 인버터를 포함하는 백 라이트 유닛.
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