KR20090030045A - 대면적 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 광원 몸체의 일면에 형성된 제1전극부와, 광원 몸체의 다른 면에 상기 제1전극부와 대향되도록 형성되며 상기 제1전극부와 수직적 위치가 다르게 배열되는 제2전극부를 포함하는 면광원 장치를 제공한다. 제1전극부와 제2전극부는 서로의 가장자리가 겹치지 않도록 배열되는 것이 바람직하며, 각각의 전극부를 전도성 스트라이프 패턴 또는 전도성 메쉬 패턴으로 형성하는 경우 제1전극부의 패턴과 제2전극부의 패턴은 수직적으로 상호 교차적으로 배치된다. 본 발명에 따르면, 면광원 장치의 발광 효율 및 휘도를 증가시키며 휘도 균일성을 향상시킨다.

면광원, 백라이트, 커패시턴스, 휘도 균일도

Description

대면적 면광원 장치{LARGE SIZED SURFACE LIGHT SOURCE}

본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 평판형 대면적 광원 몸체와 광원 몸체 표면에 배치되는 외부 전극을 포함하는 차세대 면광원 장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치는 음극선관(cathode ray tube; CRT)등에 비하여 부피가 매우 작고 무게가 가벼운 장점을 갖고, 이 결과 휴대용 컴퓨터, 통신 기기, 액정 텔레비젼(liquid crystal television receiver) 및 우주 항공 산업 등에 널리 사용되고 있다.

액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어부 및 액정에 광을 공급하는 후면 광원을 포함한다. 액정 제어부는 제1 기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제2 기판에 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.

후면 광원에서 공급되는 빛은 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 막대 형상을 갖는 냉음극선관 방식 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광 다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 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 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 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 면광원 장치는 복수의 방전 채널을 포함하 는 광원 몸체 외면에 전극이 배치된다. 전극에 인가되는 전압에 의하여 광원 몸체 내부의 방전 채널에 주입된 방전 가스가 방전된다.

면광원 장치의 대면적화를 위해서는 전체적인 휘도 및 휘도 균일성이 향상되어야 하며, 동작시 소모 전력은 감소하는 반면 방전에 의하여 발생하는 광량은 증가되어 방전 효율이 우수해야 한다.

또한, 액정표시장치의 화질을 개선하고 더욱 선명하고 자연스러운 표시 품질을 구현하기 위해서는 백라이트로 사용되는 면광원 장치의 휘도를 국부적으로 제어할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 대면적화에 적합한 새로운 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 휘도 및 동작 효율이 향상된 면광원 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 휘도 균일도가 우수한 면광원 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와, 상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 광원 몸체의 일면에 형성된 제1전극부와, 광원 몸체의 다른 면에 상기 제1전극부와 대향되도 록 형성되며 상기 제1전극부와 수직적 위치가 다르게 배열되는 제2전극부를 포함하는 면광원 장치를 제공한다.

상기 제1전극부와 제2전극부는 서로의 가장자리가 겹치지 않도록 배열되는 것이 바람직하며, 수직적으로 볼 때 이차원적으로 두 전극부가 겹치지 않도록 미세한 전도성 와이어로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제1전극부 및 제2전극부는 각각 상호 이격되고 평행하게 배치되는 복수의 서브 전극을 포함할 수 있으며, 이 경우 제1전극부의 서브 전극들과 제2전극부의 서브 전극들은 상호 수직적 또는 수평적으로 배열될 수 있다. 또한, 제1전극부의 서브 전극간 간격과 제2전극부의 서브 전극 간 간격은 서로 다르게 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 제1전극부와 제2전극부는 예를 들어 전도성 스트라이프 패턴 또는 메쉬 패턴으로 구성될 수 있으며, 이 경우 제1전극부의 전도성 패턴과 제2전극부의 전도성 패턴은 수직적으로 볼 때 상호 교차적으로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 면광원 장치의 커패시턴스 값을 감소시켜 발광 효율 및 휘도를 증가시킬 수 있다. 또한, 면광원 장치의 전극부를 복수의 서브 전극으로 분할하는 경우 서브 전극 사이에서 암부가 발생되는 것을 최소화시켜 휘도 균일성을 향상시킨다. 본 발명에 따르면 면광원 장치의 대면적화가 가능하고, 액정표시장치의 표시 품질을 크게 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 면광원 장치(200)를 도시한 사시도이다. 상기 면광원 장치(200)는 광원 몸체로서 평판형 제1기판(210) 및 이와 동일 형상의 평판형 제2기판(220)을 포함한다.

상기 면광원 장치는 내부에 밀폐된 방전 공간이 있고, 일 표면(예를 들어 제1기판의 표면(210'))에는 후술하는 바와 같이 표면을 전체적으로 커버하는 복수의 서브 전극을 포함하는 평판형 전극이 형성된다.

제1기판(210)과 제2기판(220)은 투명한 박판형 유리 기판이 바람직하며, 각각의 두께는 특별한 제한이 없지만 1 ~ 2 mm 내외, 바람직하게는 1 mm 이하의 두께가 적당하다. 제1기판(210)과 제2기판(220)의 내면에는 형광층(미도시)이 도포되며, 제1기판과 제2기판 중 어느 하나에는 반사막(미도시)이 더 형성될 수 있다.

제1기판(210)과 제2기판(220)은 소정 간격으로 서로 대향되며, 가장자리에는 도 2에 도시한 바와 같이 프릿(frit) 등의 밀봉 부재(230)가 삽입되어 밀폐된 내부 방전 공간(240)을 형성할 수 있다. 이와 달리 양 기판의 가장자리를 가열에 의하여 직접 융착하여 밀폐된 내부 방전 공간(240)을 형성할 수도 있을 것이다.

상기 제1기판(210)과 제2기판(220)에 의하여 정의되는 내부는 하나의 열린 구조의 방전 공간(240)을 형성할 수도 있고, 이와 달리 격벽(또는 스페이서)에 의하여 방전 공간(240)을 복수의 서브 공간으로 구획할 수도 있다. 구획된 방전 공간은 후술하는 바와 같이 면광원 장치의 분할 구동에 유리하다.

제1기판(210)과 제2기판(220) 사이의 간격은 기판 전체 면적과 대비할 때 매 우 작아 내부 방전 공간의 진공 배기 및 방전 가스의 주입이 매우 용이하다. 방전 가스로서 수은, 제논, 아르곤, 네온, 기타 불활성 가스 또는 이들의 혼합가스 등을 사용할 수 있다.

도 1에 도시한 평판형 면광원 장치에 방전을 일으키기 위하여 광원 몸체의 양 면에 각각 형성되는 평판형 면전극을 구비할 수 있다. 도 3을 참조하면, 면광원 장치(200)의 일면에 형성된 제1전극부(260)가 형성되어 있고 다른 일면에는 제2전극부(270)가 형성되어 있다. 제1전극부(260) 및 제2전극부(270)는 상호 대향되도록 형성되는 한편, 수직적으로 볼 때(in plane view) 두 전극부의 위치가 서로 다르게 배열되어 있다. 즉, 도 3에 따르면, 제1전극부와 제2전극부는 서로의 가장자리가 겹치지 않도록 배열되어 있다.

유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge)을 통하여 구동되는 면광원 장치는 커패시턴스가 클수록 휘도 및 동작 효율이 저하된다. 일반적으로 커패시턴스(C)는 유전체의 유전율(ε) 및 유전체의 면적(A)에 비례하고 유전체 간 거리(d)에 반비례한다. 그런데, 전술한 면광원 장치는 유리 기판 등을 이용하여 광원 몸체를 형성하고 그 표면에 상호 대향되는 두 전극부를 형성하며, 이러한 장치에서 커패시턴스는 전극부 간에 서로 수직적으로 만나는 부분에 의하여 유전체 면적(A)이 결정된다. 따라서, 두 전극부가 수직적으로 볼 때 서로 만나는 면적을 줄이는 것이 면광원 장치의 커패시턴스 감소에 효과적이다.

또한, 본 발명의 면광원 장치에서 광원 몸체를 중심으로 양 면에 대향되어 있는 두 전극부 간에 교차되는 지점이 많을수록 방전이 효과적으로 발생하는 반면, 겹치는 부분이 많을 수록 전력 소모만 증가할 뿐 방전량의 증가에는 비효과적이다.

이러한 기술적 사항을 고려하여 본 발명의 면광원 장치는 광원 몸체의 양면에 대향되는 제1전극부와 제2전극부가 수직적으로 볼 때 이차원적으로 겹치지 않도록 서로 다른 위치로 배열시키는 한편, 각각의 전극부를 미세한 전도성 와이어 또는 전도성 패턴으로 구성하고 각각의 전도성 와이어 또는 전도성 패턴이 수직으로 볼 때 상호 교차되는 점이 증가하도록 배치하는데 특징이 있다.

면광원 장치의 전극부를 확대하여 도시한 도 4를 참조하면, 광원 몸체 일면에 형성되는 제1전극부(26)는 상호 소정 간격(D)으로 이격된 복수의 서브 전극을 포함하며 각각의 서브 전극은 전도성 스프라이프 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 광원 몸체 다른 면에는 제1전극부와 위치가 상이한 제2전극부(270)가 전도성 스프라이프 패턴 형태로 형성되어 있다. 제1전극부와 제2전극부의 스프라이프 패턴은 서로 다른 방향으로 배치되어 각각의 패턴이 수직적으로 볼 때 교차되는 지점(P)들을 제외하고는 이차원적으로 만나지 않는다. 따라서, 면광원 장치의 커패시턴스를 낮추고 불필요한 전력 소모를 감소시키는 반면, 스트라이프 패턴들이 서로 교차하는 지점이 많이 방전에 유리하다.

도 4의 실시예에서 제2전극부 역시 복수의 서브 전극을 포함하고 있다. 제2전극의 서브 전극 간 간격(D')은 제1전극부의 서브 전극 간 간격(D)과 다르게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 서브 전극 간 이격된 영역은 면광원 장치에서 휘도가 상대적으로 낮은 암부를 유발하는데, 제1전극부의 서브 전극 간 간격(D)과 제2전극부의 서브 전극 간 간격(D')을 달리함으로써 암부의 발생을 상대적으로 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 면광원 장치의 휘도 균일성이 향상되고 면광원 장치의 대면적화에 매우 유리한 기술적 특징을 제공한다.

제1전극부와 제2전극부를 복수의 서브 전극으로 분할하는 경우 면광원 장치를 영역별로 구분하여 독립적인 방전을 가능케 한다. 면광원 장치를 영역별로 분할 구동하게 되면 스캔(scan) 방식으로 면광원 장치의 점등을 제어할 수 있어 액정표시장치의 화질 개선에 매우 효과적이다. 그러나, 본 발명에서는 제1전극부와 제2전극부를 복수의 서브 전극으로 분할하지 않고 단일의 전극으로 이용하는 경우를 배제하지 않는다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 일부를 보인 것으로 제1전극부(260)와 제2전극부(270)는 각각 전도성 스트라이프 패턴으로 구성되는 복수의 서브 전극을 포함하고 있으며, 스프라이프 패턴의 형태는 도 4의 실시예에서와 달리 경사진 모양으로 형성되어 있다. 각각의 전극부의 전도성 패턴은 수직적으로 볼 때 이차원적으로 겹치지 않으며, 경사진 패턴이 상호 교차하는 지점이 상당히 많은 것을 볼 수 있다. 패턴이 교차하는 지점은 광원 몸체 내부 공간에서 방전이 발생되는 지점에 해당한다.

본 발명의 면광원 장치의 전극부는 스프라이프 패턴 뿐만 아니라 메쉬 패턴 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우에도 제1전극부의 전도성 패턴과 제2전극부의 전도성 패턴은 수직적으로 볼 때 상호 교차적으로 배치되는 것이 바람직하다.

제1전극부 및 제2전극부가 상호 이격되고 평행하게 배치되는 복수의 서브 전극을 포함하는 경우 제1전극부의 서브 전극들과 제2전극부의 서브 전극들은 상호 수평적으로 배열될 수 있지만, 이와 달리 수직적으로 배열될 수도 있다. 도 6을 참조하면, 광원 몸체 일면에 상호 평행하게 배열되는 복수의 제1서브 전극(260)이 배치되고, 광원 몸체의 다른 면에는 상기 제1서브 전극과 수직적인 복수의 제2서브 전극(270)이 상호 평행하게 배치되어 있다. 이와 같은 제1서브 전극과 제2서브 전극은 각각 독립적으로 전압이 인가될 수 있으며, 그 결과 선택된 제1서브 전극과 제2서브 전극에 의하여 광원 몸체의 해당 영역에만 대향적으로 전압이 인가되고 국부적인 방전을 일으킬 수 있다.

이와 같은 국부적인 방전은 면광원 장치의 원하는 영역에만 빛의 발생을 가능케하며, 면광원 장치의 휘도를 원하는 위치에 따라 선택적으로 제어할 수 있기 때문에 액정표시장치의 영상을 더욱 자연스럽고 생동감 있게 구현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 전극부를 구성하는 전도성 패턴은 면광원 장치의 광원 몸체 표면에 전도성 물질로 직접 인쇄할 수도 있고, 전도성 패턴을 가시광 투과성 베이스 필름 위에 도포하여 복합막을 형성한 후 이 복합막을 광원 몸체 표면에 부착할 수도 있다. 전도성 물질로는 구리나 은, 금, 니켈, 기타 도전성이 우수한 금속 또는 합금 물질이 사용될 수 있을 것이다.

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 평판형 면광원 장치를 보인 사시도.

도 2는 도 1의 X-X'선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극부를 보인 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극부의 일실시예를 보인 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 면광원 장치의 전극부의 다른 실시예를 보인 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 면광원 장치의 상호 대향되는 전극부를 보인 평면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

200:면광원 장치 210:제1기판

220:제2기판 230:밀봉 부재

240:방전 공간 260:제1전극부

270:제2전극부

Claims (5)

1. 내부에 밀폐된 방전 공간이 구비되는 평판형 광원 몸체와,

   상기 광원 몸체의 표면에 배치되는 전극부로서, 광원 몸체의 일면에 형성된 제1전극부와, 광원 몸체의 다른 면에 상기 제1전극부와 대향되도록 형성되며 상기 제1전극부와 수직적 위치가 다르게 배열되는 제2전극부를 포함하는

   면광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극부와 제2전극부는 서로의 가장자리가 겹치지 않도록 배열되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 각각 상호 이격된 복수의 서브 전극을 포함하며, 제1전극부의 서브 전극과 제2전극부의 서브 전극은 상호 수직적 또는 수평적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제3항에 있어서, 제1전극부의 서브 전극간 간격과 제2전극부의 서브 전극 간 간격은 서로 다른 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1전극부와 제2전극부는 전도성 스트라이프 패턴 또는 메쉬 패턴으로 구성되며, 제1전극부의 전도성 패턴과 제2전극부의 전도성 패턴 은 수직적으로 볼 때 상호 교차적으로 배치되는 면광원 장치.

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