KR20080082095A - 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

내부에 복수의 방전 공간과 이 방전 공간들 사이의 복수의 비발광 영역을 포함하는 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 비발광 영역에 교차적으로 또는 교대로 형성된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 면광원 장치를 제공한다. 상기 제1전극 및 제2전극은 광원 몸체 내부의 비발광 영역에 형성되거나 광원 몸체 외면의 비발광 영역에 형성될 수 있고, 상호 평행하게 또는 수직적으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극 또는 제2전극은 예를 들어, 양극산화 또는 인쇄된 도전성 패턴으로 형성할 수 있다. 본 발명에 따르면, 면적이 큰 광원 몸체 내부의 방전 공간에 최대한 인접하여 전극을 형성하여 방전 초기 개시전압을 낮추면서도 효율이 향상된 면광원 장치 및 백라이트를 구현할 수 있다.

면광원, 개시전압, 전극, 비발광 영역

Description

면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛{SURFACE LIGHT SOURCE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}

도 1은 방전 채널을 구비하는 면광원 장치의 일례를 보인 사시도.

도 2는 도 1의 X-X'선 단면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 면광원 장치를 보인 평면도.

도 4는 도 3의 Y-Y'선 단면도.

도 5는 도 4의 A 부분 확대도.

도 6은 도 4의 A 부분의 또 다른 확대도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 단면도

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 평면도

도 9는 도 8의 Z-Z'선 단면도.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 평면도

도 11은 도 10의 면광원 장치의 다른 면을 보인 평면도.

도 12는 본 발명의 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛의 전개 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

200:면광원 장치 210:광원 몸체

220:방전 채널 240:비발광 영역

262:제1전극 263:인출선

264:제2전극 264:인출선

266:전원 268:제3전극

270:저융점 유리 320:방전셀

362:제1전극 364:제2전극

366:제3전극 368:제4전극

본 발명은 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 대면적의 광원 몸체를 포함하는 면광원 장치에 있어서 초기 개시전압을 낮출 수 있는 새로운 구조의 면광원 장치를 제안한다.

액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치의 액정부는 스스로 빛을 발생시키지 못하는 수광 소자이기 때문에 별도로 후면 광원, 즉 백라이트를 요구한다.

후면 광원에서 공급되는 빛은 액정표시장치의 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 후면 광원의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.

종래 액정표시장치의 후면 광원은 세관형 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 발광다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극형광램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극형광램프 또는 발광다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 기존의 후면 광원은 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 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.

액정표시장치용 후면 광원으로서 평판 형태의 면광원 장치(flat fluorescent lamp : FFL)가 제안된 바 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 방전 채널을 구비하는 면광원 장치(100)의 일례를 도시하였다. 상기 면광원 장치(100)는 광원 몸체(110)와, 광원 몸체(110)의 양측 가장자리 외면에 구비된 전극부(160)를 포함한다.

상기 광원 몸체(110)는 소정 간격을 두고 대향 배치된 제1기판(112) 및 제2 기판(114)을 포함한다. 다수의 격벽부(140)들이 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어, 제1기판과 제2기판 사이의 공간을 복수의 방전 채널(120)로 구획한다. 제1기판(112) 및 제2기판(114)의 가장자리 사이에는 밀봉 부재(130)가 배치되어 상기 방전 채널(120)들을 외부와 격리시킨다. 상기 방전 채널(120) 내부의 방전 공간(150)에는 방전 가스가 주입된다.

상기 면광원 장치를 구동시키기 위하여 상기 제1기판(112) 및/또는 제2기판(114)에는 띠 형태의 한 쌍의 전극부(160)가 형성되어 있다. 이와 같이 외부 전극이 형성된 면광원 장치는 방전 초기 개시전압이 높아 방전 효율이 떨어지는 단점이 있고 구동 회로의 부피가 증가될 수밖에 없다.

반면, 전극을 면광원 장치 내부에 설치하게 되면 방전 공간에서 전극 보호를 위하여 유전성 보호층을 부가적으로 형성하여야 하며, 이 경우 장기간 구동시 방전 공간에서의 과전류가 유전성 보호층을 파괴시켜 면광원 장치의 수명이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 면광원 장치에 있어서 방전 초기 개시전압을 낮추고 구동 회로의 부피 증가를 억제하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 방전 효율이 향상된 면광원 장치 및 백라이트유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 복수의 방전 공간과 이 방전 공간들 사이의 복수의 비발광 영역을 포함하는 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 비발광 영역에 교차적으로 또는 교대로 형성된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 면광원 장치를 제공한다.

상기 광원 몸체는 제1기판과 제2기판을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 하나에는 상호 평행한 복수의 방전 채널이 형성될 수 있 다. 또한, 상기 광원 몸체는 상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 하나에는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 방전셀이 형성될 수 있다.

상기 제1전극 및 제2전극은 광원 몸체 내부의 비발광 영역에 형성되거나 광원 몸체 외면의 비발광 영역에 형성될 수 있고, 상호 평행하게 또는 수직적으로 형성될 수 있다.

상기 제1전극 또는 제2전극은 예를 들어, 양극산화 또는 인쇄된 도전성 패턴일 수 있으나 반드시 이에 한정될 필요는 없다.

본 발명에 있어서, 상기 광원 몸체 표면 또는 내면에 형성되는 복수의 제3전극을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제3전극은 제1전극 및 제2전극과 평행하게 배열되거나, 제1전극 또는 제2전극과 수직으로 배열될 수 있다.

본 발명은 또한, 내부에 복수의 방전 공간과 이 방전 공간들 사이의 복수의 비발광 영역을 포함하는 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 비발광 영역에 교차적으로 형성된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 면광원 장치와; 상기 면광원 장치를 수납하는 케이스; 및 상기 전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명에 따르면, 면적이 큰 광원 몸체 내부의 방전 공간에 최대한 인접하여 전극을 형성하여 방전 초기 개시전압을 낮추면서도 효율이 향상된 면광원 장치 및 백라이트를 구현할 수 있다. 또한, 방전 공간에서 발생하는 플라즈마로 인하여 전극에 직접적으로 가해지는 영향을 피할 수 있으며, 다양한 구조의 면광원 장치에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 부가적인 보조 전극과 함께 향상된 기능을 수행하여 면광원 장치의 휘도 특성을 개선시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 면광원 장치(200)를 보인 평면도로서, 광원 몸체(210)에 복수의 방전 공간이 채널 형태로 형성되어 있다. 이 방전 채널(220)은 예를 들어 도 4의 단면도에 도시한 바와 같이 광원 몸체를 구성하는 제1기판(212)과 제2기판(214) 중 어느 하나를 성형하여 형성할 수 있다.

방전 채널(220)은 광원 몸체 내부에 복수의 방전 공간을 형성하며, 방전 채널 사이에는 비발광 영역(240)이 존재한다. 이 비발광 영역(240)은 제1기판과 제2기판으로 방전 공간을 형성할 때 광원 몸체의 물리적인 지지력을 확보하기 위하여 형성되며, 실질적으로 방전에 참여하지 않기 때문에 빛이 발생되지 않고 암부로서 작용한다.

본 발명에서는 광원 몸체의 비발광 영역에 전극을 형성하여 방전 공간에 최대한 근접되도록 하면서도 방전 공간에서 플라즈마에 의한 과전류로 전극(또는 전극을 보호하는 유전층)이 손상을 받거나 성능이 저하되는 것을 방지한다. 구체적으로는 도 3에 도시한 바와 같이, 광원 몸체 내부의 비발광 영역에 각각 제1전극(262)과 제2전극(264)을 교차적으로 또는 교대로 형성한다. 이와 달리, 광원 몸체 외면의 비발광 영역에 전극을 형성할 수도 있을 것이다. 이 경우에는 전극 표면을 보호하는 별도의 보호층을 추가로 형성할 수도 있다.

상기 제1전극(262)과 제2전극(264)이 위치하는 광원 몸체 내부의 접합 영역(260)은 추가적으로 접합 부재가 포함되어 제1기판(212)과 제2기판(214)에 의하여 형성되는 방전 채널(250)을 외부에 대하여 밀봉시킨다.

제1전극(262)과 제2전극(264)은 각각의 방전 채널(220)을 중심으로 양측에 배치되어 면광원 장치 전체적으로는 제1전극과 제2전극이 교대로 배치되는 배열이 바람직하다. 복수의 제1전극(262)은 하나의 인출선(263)을 통해 전원(266)에 연결되며, 복수의 제2전극(264)은 또 다른 인출선(265)을 통해 상기 전원(266)에 연결된다.

본 발명에 따른 면광원 장치에 있어서, 광원 몸체에 형성되는 방전 채널의 수 및 크기는 특별한 제한이 없으며, 대면적 면광원 장치의 경우 도면에 예시적으로 도시한 실시예 보다 더 많은 방전 채널을 포함할 수 있을 것이다.

비발광 영역(240)에 형성되는 제1전극 또는 제2전극은 광원 몸체 내부에 형성할 경우 도 5에 도시한 바와 같이 접합 부재(270)에 의하여 외부에 대해 밀봉시키는 것이 바람직하다. 접합 부재(270)는 제1기판(212)과 제2기판(214)을 접합시키는 매개체 역할을 함과 동시에 제1전극 또는 제2전극을 보호하는 역할도 함께 수행한다. 공정상의 편의를 위하여 상기 접합 부재(270)는 저융점 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 제1전극 또는 제2전극이 차지하는 면적 내지 두께가 면광원 장치의 경박단소화를 저해하는 것을 최소화시키기 위하여 도 6에 예시적으로 도시한 바와 같이 내면에 홈이 형성된 제1기판(212')을 미리 준비하고, 이 홈에 제1전극 또는 제2전극을 삽입한 다음 제1기판(212')과 제2기판(214)을 접합 부재(270)를 매개로 상호 접합시킬 수도 있을 것이다.

광원 몸체에 형성되는 제1전극과 제2전극은 서로 극성이 반대되거나 인가되 는 전압의 위상이 다르도록 하는 것이 방전 공간 또는 방전 채널에서의 방전을 위하여 바람직하다. 이와 달리, 제3전극을 추가로 형성하여 제1전극 또는 제2전극과 함께 방전 채널에서의 방전을 일으킬 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 면광원 장치의 광원 몸체는 도 7에 도시한 바와 같이 제1기판(212) 및 제2기판(214)을 모두 성형하여 방전 공간(250)을 형성할 수도 있다. 이러한 광원 몸체는 특히 상면과 하면에서의 동시 발광에 효과적이다.

도 8은 보조적인 제3전극을 더 포함하는 면광원 장치를 보인 평면도이고, 도 9는 도 8의 Z-Z'선 단면도이다. 도시된 바에 따르면, 예를 들어 제2기판(214) 외면에 방전 채널에 평행한 제3전극(268)을 형성하여 앞선 실시예에서의 제1전극 및 제2전극과 더불어 각 방전 채널에서의 방전 효율 내지 방전 메카니즘을 다양하게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1전극과 제2전극에는 방전 유지 전압을 인가하여 방전 채널 내부의 방전 채널(240)에 벽전하를 형성시킬 수 있을 것이다. 이 경우, 제3전극에는 어드레스 전압 내지 신호 전압을 인가하여 방전 채널에 주입되는 가스의 방전을 개시할 수 있다.

본 발명에 따른 면광원 장치는 예를 들어, 제1전극과 제2전극에 방전 유지 전압으로서 제1전압을 인가하고 제3전극에 어드레스 전압으로서 제1전압 보다 작은 제2전압을 인가할 수 있다. 이와 같이 3 개의 전극을 이용하는 경우 방전 개시 전압을 더욱 낮출 수 있고, 면광원 장치의 구동에 필요한 전압을 낮추어 소모 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

제3전극은 제1전극 및 제2전극과 평행할 수도 있으며, 제1전극 또는 제2전극 과 수직적으로 형성할 수도 있을 것이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 광원 몸체에 복수의 방전셀이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 면광원 장치(300)를 보인 평면도이다. 제1기판(312)의 방전셀(320) 사이의 비발광 영역(340)에는 제1전극(362)과 제2전극(364)이 교대로 형성되어 있으며, 제2기판(314)의 비발광 영역에는 제3전극(366)과 제4전극(368)이 교대로 형성되어 있다. 상기 제1전극과 제2전극은 제3전극과 제4전극과 수직적으로 형성될 수 있으며, 이 경우 복수의 방전셀에 대하여 국부적인 휘도 제어(local dimming)이 가능하다.

도 12는 본 발명에 따른 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다. 도시된 바에 따르면, 백라이트 유닛은 면광원(200), 상부 및 하부 케이스(1100, 1200), 광학 시트(900) 및 인버터(1300)를 포함한다. 상기 하부 케이스(1200)는 면광원(200)을 수납하기 위하여 바닥부(1210) 및 바닥부(1210)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽부(1220)로 이루어진다. 상기 면광원(200)은 하부 케이스(1200)의 수납 공간에 수납된다.

상기 인버터(1300)는 하부 케이스(1200)의 배면에 배치되며, 면광원(200)을 구동하기 위한 방전 전압을 발생시킨다. 인버터(1300)로부터 발생된 방전 전압은 제 1 및 제 2 전원선(1352, 1354)을 통해 면광원(200)의 전극부에 각각 인가된다. 예를 들어, 상기 인버터(1300)는 제1전압을 제1전극 및 제2전극에 인가하고, 제1전압 보다 작은 제2전압을 제3전극에 인가하여 방전 개시 전압 및 구동 전압을 낮출 수 있다.

상기 광학 시트(900)는 면광원(200)으로부터 출사되는 광을 균일하게 확산시키기 위한 확산판과, 확산된 광에 직진성을 부여하기 위한 프리즘 시트 등으로 이루어질 수 있다. 상부 케이스(1100)는 하부 케이스(1200)에 결합되어 면광원(200)과 광학 시트(900)를 지지한다. 상부 케이스(1100)는 면광원(200)이 하부 케이스(1200)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

도시된 바와는 달리, 상기 상부 케이스(1100) 및 하부 케이스(1200)는 하나의 일체형 케이스로 형성될 수도 있다. 한편, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 면광원 장치의 휘도 및 휘도 균일도가 우수하므로 광학 시트(900)를 포함하지 않을 수도 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 면적이 큰 광원 몸체 내부의 방전 공간에 최대한 인접하여 전극을 형성하여 방전 초기 개시전압을 낮추면서도 효율이 향상된 면광원 장치 및 백라이트를 구현할 수 있다.

또한, 방전 공간에서 발생하는 플라즈마로 인하여 전극에 직접적으로 가해지는 영향을 피할 수 있으며, 다양한 구조의 면광원 장치에 적용할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 주전극과 더불어 부가적인 보조 전극으로 향상된 기 능을 수행하여 면광원 장치의 휘도 특성을 개선시킬 수 있다.

Claims (14)

1. 내부에 복수의 방전 공간과 이 방전 공간들 사이의 복수의 비발광 영역을 포함하는 광원 몸체와,

   상기 광원 몸체의 비발광 영역에 교차적으로 또는 교대로 형성된 제1전극 및 제2전극을 포함하는

   면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체는 제1기판과 제2기판을 포함하며, 상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 하나에는 상호 평행한 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 면광원 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체는 제1기판과 제2기판을 포함하며, 상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 하나에는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 방전셀이 형성되어 있는 면광원 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은 광원 몸체 내부의 비발광 영역에 형성되는 면광원 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1전극 또는 제2전극이 형성되는 비발광 영역은 저융 점 유리가 도포되는 면광원 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 광원 몸체 내부의 비발광 영역은 부분적으로 홈이 형성되어 있고, 상기 제1전극 및 제2전극은 상기 홈 내부에 형성되는 면광원 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나는 광원 몸체 외면의 비발광 영역에 형성되는 면광원 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극 상부에 보호층이 더 형성되어 있는 면광원 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체는 서로 극성이 반대되는 제1전극과 제2전극이 상호 교차적으로 배열되어 있는 면광원 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체 표면 또는 내면에 형성되는 복수의 제3전극을 더 포함하는 면광원 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3전극은 제1전극 및 제2전극과 평행하게 배열되는 면광원 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 제3전극은 제1전극 또는 제2전극과 수직으로 배열되는 면광원 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 또는 제2전극은 양극산화 또는 인쇄된 도전성 패턴인 면광원 장치.
14. 내부에 복수의 방전 공간과 이 방전 공간들 사이의 복수의 비발광 영역을 포함하는 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 비발광 영역에 교차적으로 형성된 제1전극 및 제2전극을 포함하는 면광원 장치와;

    상기 면광원 장치를 수납하는 케이스; 및

    상기 전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는

    백라이트 유닛.

Images