KR20090077472A - 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 방전채널이 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판의 표면에 형성되는 제1전극 및 제2전극으로 포함하고, 방전채널은 비대칭 형태로 형성되어 형광체 활용도를 증대시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

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

본 발명은 복수의 방전채널을 갖는 면광원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방전채널 내면에 도포된 형광체의 활용도를 극대화할 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

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.

종래의 면광원장치는 광원몸체와 전극을 포함하여 이루어진다.

광원몸체는 상호 대향되게 배치되고 평판 타입으로 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하고, 그 내부에는 방전가스가 주입되는 방전공간을 갖는다. 제1기판과 제2기판은 그 가장자리가 밀봉되어 방전공간을 밀봉시킨다.

제1기판과 제2기판의 표면에는 형광체가 도포되어 전극에 의해 방전가스에 방전전압이 인가되면, 방전가스의 방전에 의하여 자외선이 발생된다. 발생된 자외선은 형광체을 여기시켜 가시광을 발생시키고, 발생된 가시광은 기판을 투과하여 전방으로 출사된다.

현재 면광원 장치는 대면적 액정표시장치의 화질을 개선하고 더욱 선명하고 자연스러운 표시 품질을 구현하기 위해서는 백라이트로 사용되는 면광원 장치의 휘도를 국부적으로 제어할 수 있는 기술의 필요성이 요구되고 있다.

또한, 방전 가스로 주로 사용되는 수은의 유해성으로 인하여 수은이 배제된 방전가스를 사용할 수 있는 친환경적인 면광원 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 수은이 배제된 방전 가스를 사용할 수 있는 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 다른 목적은 방전공간을 복수의 방전 채널로 구획하여 각 분할된 채널별로 전압을 인가하여 국부적으로 휘도를 제어할 수 있는 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 방전 채널을 비대칭형으로 형성하여 형광체 활용도를 증대시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치는 복수의 방전채널이 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판의 표면에 형성되는 제1전극 및 제2전극으로 포함하고, 방전채널은 비대칭 형태로 형성되어 형광체의 활용도를 증대시킨다.

제1기판과 제2기판 중 어느 하나는 복수의 방전 채널이 형성되도록 기판 자체가 성형되고, 제1전극과 제2전극은 방전 채널 내부에 대각선 방향으로 방전이 일어나도록 방전채널을 중심으로 대각선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

방전채널은 그 일측이 경사각이 큰 경사면으로 형성되고, 그 타측면은 경사각이 작은 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 복수의 방전채널이 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판의 표면에 형성되는 제1전극 및 제2전극으로 포함하고, 방전채널은 비대칭 형태로 형성되는 면광원 장치와, 면광원 장치를 수납하는 샤시와 제1전극 및 제2전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 면광원 장치는 방전채널을 방전이 일어나는 방향으로 기울어지도록 비대칭 형태로 형성하여 형광체의 활용도를 높여서 휘도 및 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 방전 채널 내에 수은이 배제된 방전가스를 주입할 수 있어 친환경적인 면광원장치를 제공할 수 있다.

또한, 복수의 방전 채널을 채널별로 또는 분할된 영역별로 전압을 인가하여 국부적으로 휘도가 제어된 발광 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 액정표시장치의 화면상의 밝기에 따라 면광원의 휘도를 부분적으로 제어하여 선명하고 자연스러운 화질을 확보할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도시된 면광원 장치(100)는 방전가스가 주입된 방전공간을 형성하는 광원몸체(110)와, 방전가스에 방전전압을 인가하는 전극(210,220)을 포함하여 구성된다. 광원몸체(110)는 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 구비한다. 제1기판(120) 및 제2기판(130)은 투명한 유리 기판으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1기판(120) 및 제2기판(130)은 상호 대향되게 배치되며 두 기판(120,130) 중 어느 하나는 다수의 방전 채널(140)을 형성하도록 일정 형태로 성형된 구조를 갖는다.

본 실시예에서는 상측에 배치되어 광이 출사되는 제1기판(120)이 다수의 방전채널(140)을 형성하도록 성형된 구조를 갖고, 하측에 배치되는 제2기판(130)은 평판 형태로 형성된다. 도시된 도면에는 방전 채널(140)이 제1기판(120)에 성형되지만 이에 한정되지 않고 방전채널이 제2기판(130)에 성형되거나, 제1기판(120) 및 제2기판(130) 둘 다에 성형될 수 있다.

제1기판(120)은 다수의 방전 채널들(140)이 등 간격을 두고 형성되고, 제2기판(130)의 상면에 부착된다. 따라서, 제2기판(130)에 접촉되는 제1기판(120)의 성형된 부분이 각 방전공간(160)을 구획하는 격벽 역할을 함과 아울러 방전공간을 유지시키는 스페이서 역할을 하게 된다.

이와 같은 기판 성형 타입은 제1기판과 제2기판 사이의 방전공간을 지지하기 위한 별도의 스페이서가 불필요하므로 제조공정을 단순화할 수 있고 면광원 장치의 충격 응력에 충분히 대응할 수 있는 강도를 갖게 된다.

제1기판(12O)과 제2기판(130)의 가장자리는 프릿(frit) 등의 밀봉부재(180) 로 접합할 수도 있고, 레이저 등의 가열수단을 이용하여 직접 융착시킬 수 있다. 그리고, 제1기판과 제2기판이 상호 접촉되는 부위(제1기판의 방전채널을 형성하기 위해 성형된 부위와 제2기판의 상면)에도 프릿(frit) 등의 밀봉부재로 접합할 수도 있고, 레이저 등의 가열수단을 이용하여 직접 융착시킬 수 있다.

제1기판(120)의 방전공간을 이루는 내면에는 형광층(미도시)이 도포되고, 제2기판(130)에 형성되는 방전 채널(140) 내면에는 반사층(미도시)과 형광층(미도시)이 각각 도포될 수 있다. 그리고, 방전 채널(140) 내면에는 이온 충돌에 의한 형광체 열화를 방지할 수 있도록 하기 위한 MgO 코팅층이 형성될 수 있다. MgO 코팅층(300)에 의해 형광체 열화를 방지할 수 있어 휘도 및 효율이 저하되는 것을 막고 장기 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.

방전공간(160)에 주입되는 방전가스로는 다양한 종류의 방전가스가 선택될 수 있으나, 바람직하게는 수은을 배제한 가스, 예컨대 제논, 아르곤, 네온, 기타 불활성 가스 또는 이들의 혼합 가스 등을 사용한다.

특히 수은을 배제한 방전가스가 사용되는 경우, 친환경적인 이점을 제공할 뿐만 아니라, 저온에서 구동시에도 휘도 안정화 시간을 단축할 수 있다. 또한 수은의 온도 민감성으로 인하여, 온도 편차에 따라 면광원장치의 휘도 균일도가 떨어지는 문제점을 최소화할 수 있는 이점을 제공한다.

제1기판(120)의 표면에는 제1전극(210)이 방전채널(140)의 길이방향과 평행하게 형성되고, 제2기판(130)의 표면에는 제1전극(210)과 대각선 방향으로 제2전극(220)이 형성된다. 이 제2전극(220)은 제1전극(210)과 평행하게 배치될 수 있고, 제1전극(210)과 교차되게 배치될 수 있다.

제1전극은 방전채널의 일측면에 일정 간격을 두고 복수로 배치된다. 즉, 제1전극은 방전채널의 일측면에 형성되는 경사면을 따라 그 높이가 서로 다르게 일정 간격을 두고 복수로 형성된다.

그리고, 제2전극(220)은 제2기판(130)의 표면에 형성되고 방전 채널 타측면에 해당되는 부위에 배치된다. 제2전극(220)이 형성되는 부위는 제1전극(210)이 형성되지 않는 부분으로 제1전극(210)과 제2전극(220)은 서로 대향되지 않고 방전공간(160)을 중심으로 대각선 방향으로 배치된다.

이와 같이, 제1전극(210)과 제2전극(220)은 기판의 측면에 보았을 때 서로 엇갈리는 형태로 배치된다. 그리고, 제1전극(210)과 제2전극(220)은 방전공간을 중심으로 상호 대각선을 이루면서 배치되어 방전공간(160) 내부에서 대각선 방향으로 방전(D)이 일어나게 된다.

이러한 제1전극(210)과 제2전극(220)은 제1기판(120)과 제2기판(130)의 표면에 직접 도포되어 형성될 수 있고, 스트라이프형 와이어 또는 밴드 형상의 도전성 테입을 부착하여 형성될 수 있다.

제1전극(210)과 제2전극(220)은 투명 전극(예컨대, ITO)을 사용할 수도 있으며, 기타 전도성 물질을 사용할 수 있고, 바람직한 재질로는 구리, 은, 금, 알루미늄, 니켈, 크롬, ITO, 탄소계 전도성 물질, 전도성 고분자, 또는 이들을 복합한 재질 중에서 선택되는 어느 하나의 물질이 사용될 수 있다.

방전 채널별로 전극들이 형성되므로, 방전 채널별로 순차적인 또는 선택적인 분할 구동이 가능하다. 따라서, 면광원 장치의 휘도를 국부적으로 제어할 수 있다.

제1전극(210)과 제2전극(220)이 상호 대각선 방향으로 배치되기 때문에 방전공간(160) 내부에서 대각선 방향으로 방전(D)이 일어나게 되고, 이에 따라 방전 채널(140)의 내부에 도포된 형광체 중 방전이 일어나는 대각선 방향과 멀리 떨어진 위치에 있는 형광체는 활용도가 떨어지게 된다.

따라서, 방전 채널(140)의 내면에 도포되는 형광체의 활용도를 극대화하기 위해 방전이 일어나는 대각선 방향과 형광체가 상호 가까워질 수 있도록 방전채널이 대각선 방향으로 기울어진 비대칭 형태로 형성된다.

방전 채널(140)은 도 3에 도시된 바와 같이, 그 단면을 보면, 일측면은 경사각이 큰 경사면(310)으로 형성되고, 타측면은 경사각이 작은 경사면(320)으로 형성된다. 즉, 방전채널(140)의 일측면은 경사각이 급격하게 형성되고, 타측면은 경사각이 완만하게 형성되어 전체적으로 일측방향으로 기울어진 비대칭 형태를 갖는다.

복수의 제1전극(210)은 방전 채널(140)의 큰 경사면(310)에 일정 간격을 두고 그 높이가 서로 다르게 배치되고, 제2전극(220)은 방전 채널(140)의 작은 경사면(320)의 가장자리에 대응되는 부위의 제2기판(130)의 표면에 형성된다.

따라서, 복수의 제1전극(210)과 제2전극(220)이 대각선 방향으로 복수의 방전(D)이 일어나게 되고 방전채널이 대각선 방향으로 기울어지게 형성되어 방전 채널(140) 내면에 도포된 형광체의 활용도를 극대화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 면광원 장치의 일부 단면도이다.

제2실시예에 따른 면광원 장치는 복수의 방전 채널(240,250)을 구비한 제1기판(120) 및 제2기판(130)과, 방전 채널(240,250)의 일측면에 그 높이가 서로 다르게 복수로 배열되는 제1전극(410)과, 두 방전 채널(240,250) 사이에 해당되는 제2기판(130)의 표면에 형성되고 제1전극(410)과 대각선 방향으로 배치되는 제2전극(420)을 포함한다.

제2실시예에 따른 방전 채널(240,250)은 두 개의 방전 채널씩 동일한 형태로 형성된다. 즉, 이웃하는 한 쌍의 방전채널(240,250)은 그 마주보는 양쪽 측면(안쪽 두 측면)(260)이 각각 경사각이 작은 경사면으로 형성되고, 다른쪽 두 측면(바깥쪽 두 측면)(270)은 경사면이 큰 경사면으로 형성된다. 이와 같이, 한 쌍의 방전 채널(240,250)이 서로 다른 방향으로 기울어진 비대칭 형태를 갖는다.

그리고, 제1전극(410)은 한 쌍의 방전채널(240,250)의 경사각이 큰 두 측면(270)에 각각 형성되고, 제2전극(420)은 한 쌍의 방전채널(240,250)의 중앙측에 해당되는 제2기판(420)의 표면에 배치된다.

이와 같이, 제2실시예에 따른 면광원 장치는 전극 간의 간섭을 피할 수 있도록 이웃하는 한 쌍의 방전 채널(240,250)과 이웃하는 한 쌍의 방전 채널의 서로 마주보는 양쪽 측면에 동일 극성을 갖는 제1전극(410)이 배치된다.

그리고, 제2전극(420)은 제2기판(130)의 표면에 형성되고 한 쌍의 방전 채널(240,250)이 연결되는 부위에 배치되어 하나의 제2전극(420)이 두 개의 제1전극(410)과 방전을 일으킨다. 제2전극(420)이 형성되는 부위는 제1전극(410)이 형성되지 않는 부분으로 제1전극(410)과 제2전극(420)은 서로 대향되지 않고 방전공 간(160)을 중심으로 대각선 방향으로 배치된다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

제3실시예에 따른 면광원 장치는 방전 채널(240,250)의 구조가 상기의 제2실시예에서 설명한 방전 채널(240,250)의 구조와 동일하고, 제1전극(450)은 한 쌍의 방전 채널(240,250)의 외측면에 각각 형성되고, 제2전극(460a,460b)은 한 쌍의 방전 채널(240,250)이 연결되는 부위에 한 쌍으로 형성된다.

이와 같이, 제3실시예에 따른 전극은 한 쌍의 방전채널(240,250)의 양쪽 외측면에 각각 제1전극(450)이 하나씩 배치되고, 한 쌍의 방전 채널(240,250)이 연결되는 부위에 해당되는 제2기판(130)의 표면에 한 쌍의 제2전극(460a,460b)이 배치되어 하나의 제1전극(450)과 하나의 제2전극(460a,460b)이 대각선 방향으로 방전을 일으킨다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

제4실시예에 따른 면광원 장치는 방전 채널(140)의 구조는 상기 일 실시예에서 설명한 방전 채널(140)의 구조와 동일하고, 제1전극(470)은 방전 채널(140)의 큰 경사각을 갖는 경사면(310)에 복수로 배치되고, 제2전극(480)은 방전공간(160)의 내부에 제1전극(470)과 대각선 방향으로 배치된다.

이와 같은 제4실시예에 따른 제2전극(480)은 방전 공간(160)의 내부에 배치되고 제2기판(130)의 표면에 형성되는 내부전극으로 구성되고, 그 표면에는 방전가스와의 간섭을 방지하기 위해 유전체층(490)이 도포된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백라이트유닛을 보여주는 분해 사시도 이다.

도시한 바와 같이, 백라이트유닛은 상기에서 설명한 면광원장치(100)와, 바텀샤시(500), 고정프레임(600) 및 인버터(700)를 포함하여 구성된다.

바텀샤시(500)는 면광원장치(100)를 수납한다.

면광원장치(100)는 위에서 설명한 면광원 장치가 사용된다.

면광원 장치(100)의 상면에 광학시트(800)가 배치된다. 이 광학시트(800)는 확산시트와 프리즘 시트로 구성될 수 있다.

고정프레임(600)은 바텀샤시(500)와 결합되어 광학시트(800)가 면광원 장치(100)의 상면에 배치되도록 고정시킨다.

액정표시장치에서는 고정프레임(600)의 전방에 액정 패널이 위치된다.

인버터(700)는 제1전극(210)과 전선(710)에 의해 전기적으로 연결되고, 제2전극(220)과 전선(720)에 의해 전기적으로 연결되어 고전위의 방전 전압을 발생시켜 전극(210,220)에 공급함으로써 면광원장치(100)를 구동한다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 3은 도 2 A부의 확대도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.

Claims (8)

1. 복수의 방전채널이 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와;

   상기 제1기판과 제2기판의 표면에 형성되는 제1전극 및 제2전극으로 포함하고,

   상기 방전채널은 비대칭 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1기판과 제2기판 중 어느 하나는 복수의 방전 채널이 형성되도록 기판 자체가 성형되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1전극과 제2전극은 방전 채널 내부에 대각선 방향으로 방전이 일어나도록 방전채널을 중심으로 대각선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 방전채널은 방전이 일어나는 대각선 방향으로 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 방전채널은 그 일측이 경사각이 큰 경사면으로 형성되고, 그 타측면은 경사각이 작은 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 방전 채널의 내부에는 수은을 배제한 방전 가스가 주입되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 복수의 방전채널이 형성되는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 상기 제1기판과 제2기판의 표면에 형성되는 제1전극 및 제2전극으로 포함하고, 상기 방전채널은 비대칭 형태로 형성되는 면광원 장치;

   상기 면광원 장치를 수납하는 샤시; 및

   상기 제1전극 및 제2전극에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛.
8. 제7항에 있어서,

   상기 방전채널은 그 일측이 경사각이 큰 경사면으로 형성되고, 그 타측면은 경사각이 작은 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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