KR20080068168A - 면광원 장치 및 백라이트 유닛과 이를 제조하기 위한 기판접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 기판 및 제2 기판을 구비하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 형성하는 광원 몸체와, 상기 방전 가스에 방전 전압을 인가하는 전극을 포함하여 이루어지되, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 융착에 의하여 접합된 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다. 또한 본 발명은, 상기 면광원 장치와, 상기 전극에 방전 전압을 공급하는 인버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다. 또한 본 발명은, 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 방법으로서, 상기 제1 기판의 연화점 이상의 제1 온도로 상기 제1 기판에 열을 가하고, 상기 제2 기판의 연화점 미만의 제2 온도로 상기 제2 기판에 열을 가하여, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 접촉 부위를 열접합하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법을 제공한다.

Description

면광원 장치 및 백라이트 유닛과 이를 제조하기 위한 기판 접합 방법 {SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, BACKLIGHT UNIT AND PANEL BONDING METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 도 1의 면광원 장치의 기판을 접합하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1의 면광원 장치의 기판을 접합하는 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 면광원 장치 110: 광원 몸체

120: 제1 기판 130: 제2 기판

131: 격벽 127, 137: 형광층

140: 전극 150: 방전 공간

900: 인버터

본 발명은 기판 접합 방법과 면광원 장치 및 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수한 광학 특성 및 강도 특성을 제공하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 접합 방법과 이를 이용하여 제조되는 면광원 장치 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.

최근 수요가 급증하고 있는 액정 표시장치는 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에 주입된 액정을 이용하여, 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.

그러나 액정 표시장치는 자체 발광 능력이 없기 때문에, 액정에 광을 조사하기 위한 별도의 백라이트 유닛이 반드시 필요하다. 백라이트 유닛의 성능은 액정 표시장치의 표시 품질에 큰 영향을 미친다.

종래의 백라이트 유닛의 광원으로는, 막대 형상을 갖는 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다.

냉음극 형광 램프는 휘도가 높고 수명이 길며, 백열등에 비하여 발열량이 매 우 작은 장점이 있다. 또한 발광 다이오드도 휘도가 높은 장점이 있다. 그러나 냉음극 형광 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약하다.

따라서, 냉음극 형광 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 백라이트 유닛은 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 필요로 한다.

이로 인해 냉음극 형광 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 액정 표시장치는 광학 부재에 의하여 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 평판 형태의 면광원 장치가 제시되었다.

종래의 면광원 장치는, 글라스 재질의 평판형 제1 기판 및 굴곡형 제2 기판을 실링 프릿을 이용하여 접합하여 제조하는데, 이러한 실링 프릿의 사용으로 인하여 다음과 같은 많은 문제점을 내포하고 있다.

그 첫째는, 실링 프릿에 의한 발광색 변화가 수반되고 암부가 발생되는 문제점이 있었다.

둘째, 글라스와 실링 프릿의 열팽창 계수 차이로 인하여 높은 수준의 잔류 응력이 발생하여 파손의 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.

세째, 접합 공정 중에 실링 프릿에 함유되어 있는 바인더 성분이 휘발되어 진공도가 떨어질 뿐만 아니라, 접합 완료된 실링 프릿 내부에 기포를 잔존시켜 접합 강도를 저하시키는 문제점이 있었다.

네째, 실링 프릿을 도포하는데 따라 공정 시간이 증가되고 공정이 복잡해지 는 단점이 있었다.

다섯째, 일단 실링 프릿에 의한 접합이 완료된 이후에는 실링 프릿의 용융 온도가 후속 공정의 온도를 제약하는 문제점이 있었다. 즉, 기판의 접합이 일단 완료된 후에는, 실링 프릿의 용융 온도 이상으로 기판 접합체를 가열하는 것이 제한된다. 왜냐하면, 실링 프릿이 재용융되는 경우, 기판 접합체의 밀봉이 누설될 위험성이 크기 때문이다. 더구나 실링 프릿은 글라스 기판의 연화점, 등에 비하여 상대적으로 낮은 용융 온도를 가진다. 따라서 그 낮은 용융 온도가 후속 공정의 온도를 제약하는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 첫째 목적은 면광원 장치의 발광색 변화를 수반하지 않고 암부 발생 요인을 없앰으로써, 휘도 및 휘도 균일도를 향상시키는데 있다.

본 발명의 둘째 목적은, 잔류 응력의 발생을 최소화하여 면광원 장치의 강도를 향상시키는데 있다.

본 발명의 세째 목적은, 우수한 접합 강도를 가지는 면광원 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 네째 목적은, 공정 시간을 절감하고 공정을 단순화하여 양산성을 높이는데 있다.

본 발명의 다섯째 목적은, 상대적으로 높은 온도에서 글라스 기판의 접합이 수행되도록 함으로써 접합 온도가 후속 공정의 온도를 제약하지 않도록 하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 기판 및 제2 기판을 구비하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 형성하는 광원 몸체와, 상기 방전 가스에 방전 전압을 인가하는 전극을 포함하여 이루어지되, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 융착에 의하여 접합된 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 제공한다.

바람직하게는 상기 제1 기판은 평판형 형상을 가지고, 상기 제2 기판은 굴곡형 형상을 가진다.

또한 본 발명은, 상기 면광원 장치와, 상기 전극에 방전 전압을 공급하는 인버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.

또한 본 발명은, 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 방법으로서, 상기 제1 기판의 연화점 이상의 제1 온도로 상기 제1 기판에 열을 가하고, 상기 제2 기판의 연화점 미만의 제2 온도로 상기 제2 기판에 열을 가하여, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 접촉 부위를 열접합하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법을 제공한다.

상기 제1 기판 및 제2 기판으로 연화점이 같은 글라스 기판을 사용하는 경우, 바람직하게는, 상기 제1 온도는 650~770℃이고, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 20±10℃ 낮다.

상기 제1 기판의 연화점이 상기 제2 기판의 연화점과 다른 경우, 특히 상기 제1 기판의 연화점이 상기 제2 기판의 연화점보다 낮은 경우에는, 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도는 같을 수 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도시한 바와 같이, 도 1의 면광원 장치(100)는 광원 몸체(110)와 전극(140)을 포함하여 이루어진다.

광원 몸체(110)는 제1 기판(120)과 제2 기판(130)을 포함한다. 제1 기판(120)과 제2 기판(130)은 실링 프릿의 매개 없이 직접 융착되어 접합된다. 따라서, 발광색 변화를 수반하지 않고 암부 발생 요인을 없애, 휘도 및 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다.

제1 기판(120)은 평판형 형상을 갖는다. 제2 기판(130)은 격벽(131)을 일체로 구비하여, 굴곡형 형상을 갖는다. 여기서, 굴곡형 제2 기판(130)은 백라이트에 조립시 면광원 장치(100)의 상판이 될 수도 있고, 하판이 될 수도 있다.

전형적으로, 제1 기판(120) 및 제2 기판(130)으로는, 자외선은 차단하고 가시광은 투과시키는 글라스 기판이 사용된다.

제1 기판(120)과 제2 기판(130)의 가장자리는 융착에 의하여 접합되어, 그 사이에 내부 공간을 형성한다. 격벽(131)은 제1 기판(120)과 제2 기판(130) 사이에 형성되는 이러한 내부 공간을 복수의 방전 공간(150)으로 구획한다.

방전 공간(150)을 한정하는 제1 기판(120) 내면의 부위에는 반사층(125)이 형성되고, 반사층(125) 상에는 형광층(127)이 형성된다. 그러나 제2 기판(130)의 격벽(131)과 접하는 제1 기판(120)의 부위에는 이들 코팅층이 형성되지 않는 것이 바람직하다.

방전 공간(150)을 한정하는 제2 기판(130) 내면의 부위에는 형광층(137)이 형성된다. 그러나 제2 기판(130)의 격벽에도 역시 형광층(137)이 형성되지 않는 것이 바람직하다.

바람직하게는 제1 기판(120) 및 제2 기판(130)의 가장자리뿐 아니라, 격벽 및 격벽(131)과 접하는 제1 기판(120)의 부위 전체도 융착에 의하여 접합된다. 따라서 격벽(131)과 제1 기판(120) 사이의 미세한 틈을 통한 전류 편류 현상을 방지할 수 있다. 또한 그 미세한 틈에 방전 가스가 스며들어 휘도를 저하시키는 문제점을 해소할 수 있다.

방전 공간(150)에는 방전 가스가 주입된다.

전극(140)은 광원 몸체(110)의 양측 가장자리를 따라 외면에 형성된다. 전극(140)은 방전 가스에 방전 전압을 인가한다.

방전 가스에 방전 전압이 인가되면, 방전 공간(150) 내부에서 장벽 방전이 일어나 자외선이 발생된다. 발생된 자외선은 형광층(127, 137)을 여기시켜 가시광선을 발생시킨다. 발생된 가시광선은 제2 기판(130)을 투과하여 출사된다.

도 2는 도 1의 면광원 장치(100)의 기판(120, 130)을 접합하는 방법의 일 예 를 설명하기 위한 도면이다.

도 1의 광원 몸체(110)는, 전술한 바와 같이 실링 프릿과 같은 이종 접합제의 개재 없이 제1 기판(120)과 제2 기판(130)을 직접 열접합하여 얻을 수 있다.

제1 기판(120)과 제2 기판(130)을 포개어 놓고, 제1 기판(120)에는 제1 기판(120)의 연화점 이상의 제1 온도(T₁)로 열을 가하고, 제2 기판(130)에는 제2 기판(130)의 연화점 미만의 제2 온도(T₂)로 열을 가하여, 제1 기판(120)과 제2 기판(130)을 열접합 시킨다.

제1 기판(120) 및 제2 기판(130)으로 동일한 연화점을 가지는 글라스 기판을 사용하는 경우, 바람직하게는 제1 온도(T₁)는 650~770℃이다. 이 온도는 실링 프릿의 용융 온도에 비하여 상대적으로 높은 온도에 해당되므로, 후속 공정이 수행되는 온도를 제약하지 않는다.

또한 바람직하게는 제2온도(T₂)는 제1 온도(T₁)보다 20±10℃ 낮다.

제2 온도(T₂)가 제2 기판(130)의 연화점 미만의 온도가 되어야 하는 이유는 제2 기판(130)의 굴곡 형상이 변형되지 않고 유지될 수 있도록 하기 위함이다.

그러나 제2 온도(T₂)가 제2 기판(130)의 연화점 미만의 온도가 되어야 한다는 것이 제2 온도(T₂)가 반드시 제1 온도(T₁)보다 낮아야 함을 의미하는 것은 아니다. 왜냐하면, 제1 기판(120)과 제2 기판(130)의 연화점은 다를 수 있기 때문이다. 예컨대 상대적으로 낮은 연화점을 가지는 제1 기판(120)과 상대적으로 높은 연화점 을 가지는 제2 기판(130)을 동일한 온도로 열을 가하여 양 기판(120, 130)을 접합시킬 수도 있을 것이다.

열접합은 전형적으로는 로 내에서 수행된다.

열접합이 수행된 후에는 서냉 과정을 거쳐 재료 내부에 축척된 스트레스를 제거하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 1의 면광원 장치(100)의 기판(120, 130)을 접합하는 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 면광원 장치가 도 2와 반대되게, 굴곡형 제2 기판(130)이 하부에 오고 평판형 제1 기판(120)이 상부에 오도록 놓고 열접합 공정을 수행하는 경우에도, 제2 기판(130)에 연화점 미만의 제2 온도로 열을 가하고, 제1 기판(120)에 연화점 이상의 제1 온도로 열을 가한다.

즉 제1 기판(120) 및 제2 기판(130)이 동일한 연화점을 가지는 경우에는, 상대적으로 낮은 온도로 제2 기판(130)에 열을 가한다. 또한 제1 기판(120) 및 제2 기판이 다른 연화점을 가지는 경우, 특히 제1 기판(120)의 연화점이 제2 기판(130)의 연화점보다 낮은 경우에는, 제1 기판(120) 및 제2 기판(130)에 동일한 온도로 열을 가하여 열접합을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도시한 바와 같이, 도 4의 백라이트 유닛은 면광원 장치(100)와 함께, 하부케이스(600), 광학시트(700), 상부케이스(800) 및 인버터(900)를 포함하여 이루어 진다.

하부케이스(600)는 면광원 장치(100)를 수납한다.

도 4의 백라이트 유닛은 예시를 위하여, 도 1의 면광원 장치(100)를 포함하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않고, 다양한 구조의 면광원 장치를 채용할 수 있다.

광학시트(700)는 확산판과 프리즘시트를 포함할 수 있다. 확산판은 면광원 장치(100)로부터 출사된 광을 확산시켜 휘도 균일도를 향상시킨다. 프리즘시트는 확산판으로부터 확산된 광에 직진성을 부여한다.

상부케이스(800)는 하부케이스(600)와 결합되어 면광원 장치(100) 및 광학시트(700)를 고정한다.

액정 표시장치에서는 상부케이스(800)의 상부에 액정 패널이 위치된다.

인버터(900)는 고전위 방전 전압을 발생하여 전극(140)에 공급함으로써, 면광원 장치(100)를 구동시킨다.

이상에서는 설명의 편의를 위하여, 주로 제1 기판 및 제2 기판이 면광원 장치의 기판인 것으로 설명하였으나, 이는 어디까지나 예시일뿐 기타 디스플레이 장치의 기판을 포함해서 다종 다양한 기판의 접합에 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명은 우수한 휘도 및 휘도 균일도를 가지는 면광원 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 우수한 강도를 가지는 면광원 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 공정 시간을 단축하고 공정을 단순화하여 양산성을 높일 수 이 있다.

또한, 본 발명은 접합 온도가 후속 공정의 제한 사항으로 작용하지 않도록 할 수 있다.

Claims (18)

1. 제1 기판 및 제2 기판을 구비하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 방전 가스가 주입되는 내부 공간을 형성하는 광원 몸체와,

   상기 방전 가스에 방전 전압을 인가하는 전극을 포함하여 이루어지되,

   상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 융착에 의하여 접합된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 기판은 평판형 형상을 가지고, 상기 제2 기판은 굴곡형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2 기판은, 격벽이 일체로 형성되고,

   상기 격벽은 상기 내부 공간을 복수의 방전 공간으로 구획하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 기판 및 제2 기판의 가장자리와 상기 격벽 및 이와 접하는 상기 제1 기판의 부위는 전체가 융착되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1 기판 및 제2 기판의 가장자리와 상기 격벽 및 이와 접하는 상기 제1 기판의 부위 이외의, 상기 방전 공간을 한정하는 상기 제1 기판 및 제2 기판 내면의 부위에 형광층이 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 면광원 장치와,

   상기 전극에 방전 전압을 공급하는 인버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 방법으로서,

   상기 제1 기판의 연화점 이상의 제1 온도로 상기 제1 기판에 열을 가하고, 상기 제2 기판의 연화점 미만의 제2 온도로 상기 제2 기판에 열을 가하여, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 접촉 부위를 열접합하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1 기판은 평판형 형상을 가지고, 상기 제2 기판은 굴곡형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 제1 기판의 연화점과 상기 제2 기판의 연화점은 같은 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 기판 및 제2 기판은 글라스 기판이고, 상기 제1 온도는 650~770℃인 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 제1 기판 및 제2 기판은 글라스 기판이고, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 20±10℃ 낮은 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
12. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 제1 기판의 연화점이 상기 제2 기판의 연화점보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제1 온도 및 상기 제2 온도는 같은 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
14. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 열접합은 로 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
15. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 열접합이 수행된 후에는 서냉이 수행되는 것을 기판 접합 방법.
16. 제7항 또는 제8항에 있어서,

    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 액정 표시장치용 면광원 장치의 기판인 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 방전 가스가 주입되는 내부 공간이 형성되고,

    상기 제2 기판은, 상기 내부 공간을 복수의 방전 공간으로 구획하는 격벽을 구비하고,

    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 가장자리와 상기 격벽 및 이와 접하는 상기 제1 기판의 부위는 전체가 열접합되는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 가장자리와 상기 격벽 및 이와 접하는 상기 제1 기판의 부위 이외의, 상기 방전 공간을 한정하는 상기 제1 기판 및 제2 기판의 내면의 부위에 형광층을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 접합 방법.

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