KR20090012674A - 면광원 장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

복수의 방전 채널이 형성되어 있는 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 밀폐된 방전 공간을 구성하는 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판에 각각 형성되어 상기 방전 채널에 선택적으로 방전 전압을 인가하며, 상호 수직적으로 배치되는 제1전극부 및 제2전극부를 포함하는 면광원 장치를 제공한다. 상기 제1기판의 방전 채널은 소정 간격으로 평행하게 배치되는 제1채널들과, 상기 제1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들을 포함할 수 있으며, 상기 제2기판에도 복수의 방전 채널이 형성될 수 있다. 상기 제1전극부는 제1기판의 방전 채널에 평행하게 배치되며, 상기 제2전극부는 제2기판의 방전 채널에 평행하게 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 면광원 장치의 방전 공간을 복수의 영역으로 분할하여 국부적으로 방전을 제어할 수 있기 때문에 높은 명암비를 구현할 수 있다. 또한, 광원 몸체에 별도의 기구물 없이 기판을 성형함으로써 다수의 방전 영역이 형성될 뿐만 아니라, 물리적인 강도 및 내충격성을 확보할 수 있다.

면광원, 국부적 디밍(local dimming), 백라이트

Description

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

본 발명은 면광원 장치 및 백라이트 유닛에 관한 것으로, 국부적으로 휘도 조절이 가능한 광원 몸체 및 전극부를 포함하는 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 휘도 가 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 같은 면광원 장치는 on/off 제어로 전체적인 발광이 가능하지만 각 채널별로 또는 국부적인 영역별로 휘도를 제어하기는 불가능하다. 액정표시장치의 대 형화에 따라 영상 품질 향상을 위해 백라이트의 효과적인 명암비 제어가 요구되고 있으며, 최근에는 액정표시장치의 영상에 대응하여 국부적으로 휘도를 제어할 수 있는 지능형 백라이트가 절실히 요구되고 있다.

또한, 액정표시장치의 대형화에 따라 백라이트 및 이에 포함되는 면광원 장치의 대형화가 필수적인데, 면광원 장치의 대형화를 위해서는 기계적 강도를 유지하면서 외부 충격에 대한 저항성이 우수한 광원 몸체가 요구된다.

본 발명의 목적은 기계적 강도 및 내충격성이 우수한 대면적 면광원 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 국부적인 휘도 제어가 가능한 면광원 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 밀폐된 방전 공간을 구성하는 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판에 각각 형성되어 상기 방전 채널에 선택적으로 방전 전압을 인가하며, 상호 수직적으로 배치되는 제1전극부 및 제2전극부를 포함하는 면광원 장치를 제공한다.

상기 제2기판은 평판형 기판이며, 제1전극부는 제1기판의 방전 채널에 평행하게 배치되고, 제2전극부는 상기 방전 채널에 수직 방향으로 제2기판 표면에 배치될 수 있다.

상기 제1기판의 방전 채널은 소정 간격으로 평행하게 배치되는 제1채널들과, 상기 제1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1채널들과 제2채널들은 상호 연통되는 것이 바람직하다. 상기 제1전극부는 제1채널과 평행하게 배치되며, 상기 제2전극부는 제2채널과 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2기판에도 복수의 방전 채널이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 제1기판에 상호 평행하게 배치되는 제1채널들이 형성되고, 상기 제2기판에 상기 1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들이 형성된다. 상기 제1전극부는 제1기판의 방전 채널에 평행하게 배치되며, 상기 제2전극부는 제2기판의 방전 채널에 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제1전극부 및 제2전극부는 제1기판 및 제2기판의 방전 채널에 각각 평행하게 배치되며, 방전 채널의 외면 중앙에 띠 형태로 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 밀폐된 방전 공간을 구성하는 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판에 각각 형성되어 상기 방전 채널에 선택적으로 방전 전압을 인가하며, 상호 수직적으로 배치되는 제1전극부 및 제2전극부를 포함하는 면광원 장치, 상기 면광원 장치를 수납하는 케이스; 및 상기 면광원 장치에 방전 전압을 인가하는 구동부를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명에 따르면, 면광원 장치의 대형화에 유리하며, 방전 공간을 복수의 영역으로 분할하여 국부적으로 방전을 제어할 수 있기 때문에 높은 명암비(contrast ratio)를 구형할 수 있어 액정표시장치의 영상 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 광원 몸체에 별도의 기구물 없이 기판을 성형함으로써 다수의 방전 영역이 형성될 뿐만 아니라, 물리적인 강도 및 내충격성을 확보할 수 있다. 또한, 제조 공정이 단순하여 대량 생산에 유리하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 제논이나 네온 등 무수은형 방전 가스를 사용할 수 있어 친환경적인 제품 구현에 유리하다.

본 발명에서는 내부에 밀폐된 방전 공간을 가지는 평판형 면광원 장치로서, 상부 기판과 하부 기판 사이의 공간을 형성할 수 있도록 유리 기판을 국부적으로 성형하여 방전 채널을 형성하고 유리 기판의 방전 채널에 평행한 전극부와 수직적으로 배치되는 전극부를 형성함으로써 전면 발광 또는 국부적 발광을 가능케 한다.

방전 공간을 유지하기 위하여 두 평판 기판 사이에 스페이서를 부착할 수도 있지만, 스페이서 형성 공정은 매우 복잡하고 양산성이 떨어지며 제조 비용이 과다한 단점이 있다. 또한, 스페이서를 이용한 광원 몸체는 장기적으로 볼 때 구조적 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 한편, 도 1에 도시한 바와 같이 기판에 방전 채널을 형성하고 방전 채널에 상호 원격으로 대향되는 전극을 통해 방전 전압을 인가하는 면광원에서는 방전 가스로서 수은 이외의 친환경적인 가스를 사용하는데 문제가 있다. 또한, 원격 대향 전극으로는 면광원의 각 영역별로 독립적인 방전을 일으킴으로써 액정표시장치의 영상에 동기화된 국부적 디밍(local dimming)을 구현할 수 없다.

본 발명은 방전 채널을 형성한 유리 기판 및 상호 수직 대향인 전극부를 사용하여 무수은 계열의 방전 가스를 사용할 수 있고 국부적 디밍이 가능한 면광원 장치를 제공한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 면광원 장치(200)는 하부 기판 으로서 복수의 방전 채널(230)이 형성되어 있는 제1기판(210)과, 상기 제1기판(210)에 결합되어 방전 공간(240)을 형성하는 제2기판(220)을 포함한다. 제1기판과 제2기판은 대면적 기판으로서 1 mm 미만의 초박형 유리 기판을 이용할 수 있다. 제1기판(210)을 성형하여 형성되는 복수의 방전 채널(230)은 상호 동일한 간격으로 배치되며 반원형, 타원형, 사다리꼴 등의 단면 구조를 가질 수 있다.

상기 면광원 장치는 제1기판과 제2기판의 표면에 각각 제1전극부(260a) 및 제2전극부(260b)가 형성된다. 제1전극부(260a)는 제1기판의 방전 채널(230) 선단에 띠 형상으로 방전 채널과 평행하게 형성되는 반면, 제2전극부(260b)는 제2기판의 표면에 상기 방전 채널과 수직적으로 형성된다. 복수의 제1전극부와 복수의 제2전극부에 각각 독립적인 방전 전압을 인가할 경우, 선택적으로 전압이 인가된 제1전극부와 제2전극부에 의하여 해당 방전 채널의 선택된 공간만이 방전을 일으킬 수 있다. 이러한 선택적 방전을 액정표시장치의 영상 신호와 연동시킬 경우 영상의 화면 명암에 따라 국부적으로 면광원 장치의 방전을 제어할 수 있을 것이다.

상기 제1전극부(260a)와 제2전극부(260b)는 예를 들어 전도성 패턴을 제1기판 또는 제2기판에 인쇄하거나 전도성 페이스트 물질을 도포하여 형성할 수 있을 것이다. 제1기판 표면 또는 제2기판 표면을 광출사면으로 이용하는 경우 전극부에 의하여 출사되는 광의 휘도가 저해될 수 있으므로 전극부 두께를 작게 하거나 메쉬 형태로 형성하는 것도 바람직할 것이다.

제1기판과 제2기판에 의하여 형성되는 밀폐된 방전 공간에는 형광층이 형성되며, 제1기판과 제2기판의 어느 하나의 내면에 반사층이 부가적으로 형성될 수 있 다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치(300)를 도시한 것으로, 앞선 실시예와 달리 제1기판(310)에 제1방전 채널(330a)과 제2방전 채널(330b)이 형성되어 있다. 제1방전 채널(330a)과 제2방전 채널(330b)은 각각 복수의 방전 채널이 동일한 간격으로 이격적으로 배치되어 있으며, 제1방전 채널과 제2방전 채널은 상호 수직적으로 배열된다. 제1방전 채널과 제2방전 채널은 도 5에 도시한 바와 같이 상호 연통되어 공통 영역(A)을 공유하고 있으며, 이 공통 영역은 각각의 채널 뚜께 내지 폭 보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

상기 제1기판(310)의 제1방전 채널(330a) 외면에는 방전 채널의 선단에 제1전극부(360a)가 형성되어 있고, 제2기판(320)의 외면에는 상기 제2방전 채널(330b)과 평행하게 제2전극부(360b)가 형성되어 있다. 상기 제1전극부(330a)를 상기 제2방전 채널(330b)에 평행하게 제1기판 표면에 형성할 수 있으며, 이 경우 제2전극부는 제1방전 채널(330a)에 평행하게 제2기판 표면에 형성한다.

제2기판은 성형을 하지 않고 제1기판만 성형하여 복수의 방전 채널에 의한 방전 공간을 확보하고, 제1기판과 제2기판 외면 또는 내면에 전극부를 상호 교차적으로 배열하고 각 전극부의 교차점에 위치하는 내부 공간(즉, 도 5의 A 영역)에서 선택적으로 방전이 일어나도록 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 면광원 장치는 내부에 형성되는 형광층의 두께를 달리함으로써 반사층 없이 방전에 의하여 발생되는 빛을 외부로 반사시킬 수도 있다. 도 6을 참조하면, 제1기판(210)을 하부 기판으로 이용하고, 제2기판(220)을 상부 기판으로 이용하는 면광원 장치를 국부적으로 보인 것으로, 제2기판 상면에 제2전극부(260b)가 형성되어 있고, 제1기판의 방전 채널(230) 선단 중앙에 제1전극부(260a)가 형성되어 있다. 제1전극부와 제2전극부는 상호 수직적으로 배열되어 있으며, 제2기판 내면에는 소정 두께의 제1형광층(250b)이 형성되어 있고, 제1기판의 방전 채널 내면에는 상기 제1형광층 보다 상대적으로 두꺼운 제2형광층(250a)이 형성되어 있다. 제1기판의 방전 채널의 단면은 도 7에 도시한 바와 같이 반원형, 타원형, 기타 곡률진 형상으로 형성되어 방전 공간(240)에서 발생된 빛이 내면에 입사된 후 외부로 반사되기에 용이하다. 제2형광층(250a)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성할 경우, 면광원 장치 내면 또는 외면에 반사층을 부가적으로 형성하거나 혹은 이격적으로 반사 시트를 면광원 장치에 인접하여 배치시키지 않고도 광출사면으로 광량을 증가시킬 수 있다.

방전 공간에서 발생되는 빛이 광출사면으로 반사되기 용이한 구조로서 방전 채널이 형성된 제1기판을 하부 기판으로 평판형 제2기판을 (광출사면에 상응하는) 상부 기판으로 이용하는 것이 바람직하지만, 본 발명이 반드시 이러한 응용에만 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 제1기판과 제2기판을 모두 성형하여 제1기판에 제1방전 채널을 형성하고, 제2기판에 제2방전 채널을 형성할 수도 있을 것이다. 이 경우 제1방전 채널과 제2방전 채널은 상호 수직적으로 형성할 수도 있고 평행하게 형성할 수도 있을 것이다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이 면광원 장치(400)의 광원 몸체를 구성하는 제1기판(410)과 제2기판(420)에 모두 복수의 제1방전 채널(430a) 및 제2방 전 채널(430b)을 상호 수직적으로 형성할 수도 있을 것이다. 이 실시예의 경우 제1전극부와 제2전극부를 각각 제1기판과 제2기판에 상호 수직적으로 배치하여 국부적 디밍을 실현할 수 있다.

이러한 구조는 방전 공간(440)의 체적을 증가시켜 방전량을 향상시키고 그 결과 휘도를 증가시킬 수 있을 것이다. 또한, 제1기판과 제2기판을 모두 성형함으로써 전체적인 면광원 장치의 기계적 강도를 증가시킬 수 있을 것이다.

앞선 실시예에서는 설명의 편의상 면광원 장치 가장 자리의 방전 채널이 개방되어 있는 것으로 도시하였으나, 실제 제품에서는 방전 채널 끝단을 별도의 부재로 막아 면광원 장치 내부를 밀폐시키거나, 방전 채널 끝단 영역을 가열 압착시키는 방식 등에 의하여 마감처리할 수 있을 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 분해 사시도이다. 도시된 바에 따르면, 백라이트 유닛은 면광원(300), 상부 및 하부 케이스(1100, 1200), 광학 시트(900) 및 인버터(1300)를 포함한다. 상기 하부 케이스(1200)는 면광원(300)을 수납하기 위하여 바닥부(1210) 및 바닥부(1210)의 가장자리로부터 수납 공간을 형성하기 위해 연장된 복수의 측벽부(1220)로 이루어진다. 상기 면광원(300)은 하부 케이스(1200)의 수납 공간에 수납된다. 면광원(300) 하부에는 추가로 반사판(미도시)이 배치될 수도 있고, 반사판을 채용하지 않을 수도 있다.

상기 인버터(1300)는 하부 케이스(1200)의 배면에 배치되며, 면광원(300)을 구동하기 위한 방전 전압을 발생시킨다. 인버터(1300)로부터 발생된 방전 전압은 제 1 및 제 2 전원선(1352, 1354)을 통해 면광원(300)의 전극에 각각 인가된다.

상기 광학 시트(900)는 면광원(300)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(300)과 광학 시트(900)를 지지한다. 상부 케이스(1100)는 면광원(300)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.

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.

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 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치를 보인 사시도.

도 5는 망목 구조로 방전 채널이 형성된 기판을 보인 사시도.

도 6은 방전 채널의 일부를 보인 국부적 단면도.

도 7은 방전 채널에서 빛의 내부 반사를 보인 모식도.

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

도 9는 본 발명의 면광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 보인 전개 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

200:면광원 장치 210:제1기판

220:제2기판 230:방전 채널

240:방전 공간 260a:제1전극부

260b:제2전극부

Claims (13)

1. 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 제1기판과,

   상기 제1기판과 결합되어 밀폐된 방전 공간을 구성하는 제2기판과,

   상기 제1기판 및 제2기판에 각각 형성되어 상기 방전 채널에 선택적으로 방전 전압을 인가하며, 상호 수직적으로 배치되는 제1전극부 및 제2전극부를 포함하는

   면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1기판의 방전 채널은 소정 간격으로 평행하게 배치되는 제1채널들과, 상기 제1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들을 포함하는 면광원 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1채널들과 제2채널들은 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1전극부는 제1채널과 평행하게 배치되며, 상기 제2전극부는 제2채널과 평행하게 배치되는 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2기판은 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 면광원 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판은 각각 소정 간격으로 평행하게 배치되는 제1채널들과, 상기 제1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들을 포함하는 면광원 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1전극부는 제1기판의 방전 채널에 평행하게 배치되며, 상기 제2전극부는 제2기판의 방전 채널에 평행하게 배치되는 면광원 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 제1기판 및 제2기판의 방전 채널에 각각 평행하게 배치되며, 방전 채널의 외면 중앙에 띠 형태로 형성되는 면광원 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제2기판은 평판형 기판이며, 제1전극부는 제1기판의 방전 채널에 평행하게 배치되고, 제2전극부는 상기 방전 채널에 수직 방향으로 제2기판 표면에 배치되는 면광원 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1기판 내면에 제1두께로 제1형광층이 형성되고, 상기 제2기판 내면에는 상기 제1두께 보다 작은 제2두께로 제2형광층이 형성되어 있는 면광원 장치.
11. 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 제1기판과, 상기 제1기판과 결합되어 밀폐된 방전 공간을 구성하는 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판에 각각 형성되어 상기 방전 채널에 선택적으로 방전 전압을 인가하며, 상호 수직적으로 배치되는 제1전극부 및 제2전극부를 포함하는 면광원 장치,

    상기 면광원 장치를 수납하는 케이스; 및

    상기 면광원 장치에 방전 전압을 인가하는 구동부를 포함하는 백라이트 유닛.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1기판의 방전 채널은 소정 간격으로 평행하게 배치되는 제1채널들과, 상기 제1채널들에 수직적으로 배치되는 제2채널들을 포함하는 백라이트 유닛.
13. 제11항에 있어서, 상기 제2기판은 복수의 방전 채널이 형성되어 있는 백라이트 유닛.

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