KR20090072182A - 면광원 장치 및 이를 구비하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전공간을 갖는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판에 형성되고 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 제1메인전극 및 제2메인전극과, 제1메인전극과 제2메인전극 사이에 서로 마주보게 배치되고 제1메인전극과 제2메인전극에 비해 전극 폭이 좁게 형성되는 제1보조전극 및 제2보조전극으로 구성되어, 초기 점등시간을 단축하고 개시전압을 낮출 수 있으며, 면광원의 효율을 향상시키고, 방전 안정성을 확보할 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 면방전형 전극구조를 갖는 면광원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개시전압을 낮추고 초기 점등시간을 단축할 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 발명의 또다른 목적은 면방전형 전극에 보조전극을 구비하여 초기 점등시간을 단축하고 개시전압을 낮출 수 있는 면광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 구동전압을 낮추어 인버터의 손실전력을 최소화하고, 이에 따라 면광원 전체의 효율을 향상시킬 수 있으며 방전 안정성을 확보할 수 있는 면광원 장치 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치는 방전공간을 갖는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판에 형성되고 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 제1메인전극 및 제2메인전극과, 제1메인전극과 제2메인전극 사이에 서로 마주보게 배치되고 제1메인전극과 제2메인전극에 비해 전극 폭이 좁게 형성되는 제1보조전극 및 제2보조전극을 포함하여 구성된다.

제1기판과 제2기판 중 어느 한 기판은 복수의 방전채널을 갖도록 자체 성형되고, 제1메인전극과 제2메인전극은 한 쌍씩 교대로 배치되는 특징을 갖는다.

제1보조전극은 제1메인전극과 평행하게 배치되고, 제2보조전극은 제2메인전 극과 평행하게 배치되며, 제1보조전극과 제2보조전극은 하나 또는 그 이상이 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 방전공간을 갖는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판에 형성되고 일정 간격을 두고 배치되는 제1메인전극 및 제2메인전극과, 제1메인전극과 제2메인전극 사이에 서로 마주보게 배치되고 제1메인전극과 제2메인전극에 비해 전극 폭이 좁게 형성되는 제1보조전극 및 제2보조전극을 포함하는 면광원 장치와, 면광원 장치를 수납하는 케이스와, 전극부에 전압을 인가하는 인버터를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 수은이 배제된 방전 가스를 사용할 수 있어 친환경적인 면광원 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 면광원 장치는 면방전형 전극을 구비하고, 이 면방전형 전극에 보조전극을 형성하여 초기 점등시간을 단축함과 아울러 개시전압을 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 면광원 장치는 구동전압을 낮출 수 있어 인버터의 손실전력을 최소화하고, 면광원의 효율을 향상시키며 방전이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 장점이 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 전극부를 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.

방전채널(140)은 기판의 횡방향 또는 종방향으로 일정 간격을 두고 복수로 형성된다. 그리고, 방전채널(140)은 그 단면이 타원형태, 반원형태, 다각형 형태 등 방전공간을 형성할 수 있는 어떠한 형태도 적용이 가능하다.

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.

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, 제1기판(120)과 제2기판(130)이 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.

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 것을 최소화할 수 있다.

전극부는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)과 제2기판(130) 중 어느 한 기판의 표면에만 형성되는 면방전형 전극으로 구성된다. 전극부는 평판 형태로 형성되는 제2기판(130)의 외측 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 전극부는 일정 개수의 방전채널(140)을 하나의 블록으로 묶고 각 블록마다 전압을 인가하도록 블록 단위로 분리된 형태로 형성될 수 있다.

전극부는 방전 채널(140)의 일측 가장자리에 대응되고 방전 채널(140)의 길이방향과 평행하게 제2기판(130)의 표면에 형성되는 복수의 제1메인전극(200)과,제1메인전극의 일측면에 배치되는 제1서브전극(210)과, 방전채널(140)의 타측 가장자리에 대응되고 제1전극(200)과 평행하게 형성되는 복수의 제2메인전극(300)과, 제2메인전극(300)의 일측면에 배치되고 제1서브전극(210)과 서로 마주보게 배치되는 제2서브전극(310)으로 구성된다.

복수의 제1메인전극(200)과 제1서브전극(210)은 제1연결전극(220)에 의해 연결되고, 이 제1연결전극(220)은 기판의 일측 가장자리에 형성되고 인버터와 전기적으로 연결되어 전압을 인가받는다.

복수의 제2메인전극(300)과 제2서브전극(310)은 제2연결전극(320)에 의해 연결되고, 이 제2연결전극(320)은 기판의 타측 가장자리에 형성되고 인버터와 전기적으로 연결되어 전압을 인가받는다.

제1메인전극들(200)과 제2메인전극들(300)은 일정 간격을 두고 교대로 배치될 수 있고, 한 쌍씩 교대로 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

제1서브전극(210)은 제1메인전극(200)의 측면에 제1메인전극(200)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치된다. 그리고, 제1서브전극(210)의 폭(T2)은 제1메인전극(200)의 폭(T1)에 비해 좁게 형성된다.

제2서브전극(310)은 제2메인전극(200)의 측면에 제2메인전극(300)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치된다. 그리고, 제2서브전극(310)의 폭(T2)은 제2메인전극(300)의 폭(T1)에 비해 좁게 형성된다.

제1서브전극(210)과 제2서브전극(310) 사이의 거리는 제1메인전극(200)과 제2메인전극(300) 사이에 일정 간격을 두고 배치되므로 제1메인전극(200)과 제2메인전극(300) 사이의 거리에 비해 현저하게 짧게 배치된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1서브전극(210a,210b) 및 제2서브전극(310a,310b)은 하나의 메인전극(200,300)에 일정 간격을 두고 한 쌍으로 배치될 수 있고, 경우에 따라서 하나의 전극에 둘 이상으로 배치될 수 있다.

제1서브전극(210)과 제2서브전극(310)의 폭(T2)은 제1메인전극(200)과 제2메인전극(300) 폭(T1)의 1/2~1/10 정도를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 제1메인전극(200)과 제2메인전극(300)의 폭(T1)은 1.5mm~2.5mm 정도 유지하면, 제1서브전극(210)과 제2서브전극(310)의 폭(T2)은 0.2mm~1mm 정도를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고, 제1메인전극(200)과 제2메인전극(300) 간 거리(P)는 양광주 영역을 이용한 방전 효율을 높일 수 있도록 10mm 이상 유지하는 것이 바람직하고, 메인전극(200,300)과 서브전극(210,310) 간 거리(Q)는 1mm~2mm 정도 유지하는 것이 바람직하다.

이러한 제1메인전극(200) 및 제2메인전극(300)과 제1서브전극(210) 및 제2서브전극(310)은 제1기판(120)과 제2기판(130)의 표면에 직접 도포되어 형성될 수 있고, 스트라이프형 와이어 또는 밴드 형상의 도전성 테입을 부착하여 형성될 수 있다.

제1메인전극(200) 및 제2메인전극(300)과 제1서브전극(210) 및 제2서브전 극(310)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.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 면광원 장치의 작용을 살펴보면, 제1서브전극(210)과 제2서브전극(310) 사이의 거리가 가깝기 때문에 초기방전이 일어나므로 개시전압을 낮출 수 있게 되고, 면광원을 장시간 경과한 후 초기 점등시킬 때 초기 점등시간을 단축할 수 있게 된다.

그리고, 유지전압을 낮출 수 있어 인버터의 손실전력을 최소화하여 면광원 장치의 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 인버터의 트랜스의 턴비 및 시정수 변경을 통해 면광원 장치의 효율을 10% 이상 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 얇은 보조전극이 약방전을 일으켜줌으로써 낮은 유지전압에서도 방전이 안정적으로 유지될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치늬 단면도이다.

다른 실시예에 따른 광원몸체(500)는 투명한 평판형 유리 기판으로 형성되는 제1기판(510) 및 제2기판(520)을 구비한다.

제1기판(510) 및 제2기판(520)은 소정 간격을 두고 상호 대향되게 배치되며, 그 사이에는 방전공간(540)을 서로 격리된 다수의 방전공간들(540)로 구획하는 격벽(530)이 설치된다. 이 격벽(530)은 기판에 일체로 성형될 수 있고 기판과 별도로 성형되어 기판의 표면에 부착될 수 있다.

그리고, 방전공간(540)은 스페이서에 의해 지지되어 전체적으로 개방된 구조로도 형성될 수 있다.

제1기판(510)과 제2기판(520) 중 어느 한 기판의 표면에는 면방전 타입 전극부(610,620)가 형성된다. 이 전극부(610,620)는 경우에 따라서는 제1기판(510)과 제2기판(520) 둘 다에 형성될 수 있다.

전극부(610,620)는 위의 일 실시예에서 설명한 전극부(도 3 및 도4에 도시된 전극부)의 구조와 동일한 전극부가 적용될 수 있다. 따라서, 전극부의 구조에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 관련된 백라이트유닛을 보여주는 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 백라이트유닛은 상기에서 설명한 면광원장치(100)와, 바텀샤시(600), 고정프레임(700) 및 인버터(800)를 포함하여 구성된다.

바텀샤시(600)는 면광원장치(100)를 수납한다.

면광원장치(100)는 위에서 설명한 면광원 장치가 사용된다.

면광원 장치(100)의 상면에 광학시트(900)가 배치된다. 이 광학시트(900)는 확산시트와 프리즘 시트로 구성될 수 있다.

고정프레임(700)은 바텀샤시(600)와 결합되어 광학시트(900)가 면광원 장치(100)의 상면에 배치되도록 고정시킨다.

액정표시장치에서는 고정프레임(700)의 전방에 액정 패널이 위치된다.

인버터(800)는 제1메인전극(200) 및 제1서브전극(210)과 전선(810)에 의해 전기적으로 연결되고, 제2메인전극(300) 및 제2서브전극(310)과 전선(820)에 의해 전기적으로 연결되어 고전위의 방전 전압을 발생시켜 각 전극들에 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 본 발명의 일 실시에에 따른 전극 구조를 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 3 A부의 확대도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 구조를 나타낸 일부 평면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.

Claims (13)

1. 방전공간을 갖는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와;

   상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판에 형성되고 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 제1메인전극 및 제2메인전극과;

   상기 제1메인전극과 제2메인전극 사이에 서로 마주보게 배치되고 제1메인전극과 제2메인전극에 비해 전극 폭이 좁게 형성되는 제1보조전극 및 제2보조전극을 포함하는 면광원 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1기판과 제2기판 중 어느 한 기판은 복수의 방전채널을 갖도록 자체 성형되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1메인전극과 제2메인전극은 한 쌍씩 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제1항에 있어서,

   제1메인전극과 제1보조전극은 제1연결전극에 의해 연결되고, 제2메인전극과 제2보조전극은 제2연결전극에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1보조전극은 제1메인전극과 평행하게 배치되고, 제2보조전극은 제2메인전극과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1보조전극과 제2보조전극은 하나 또는 그 이상이 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1보조전극과 제2보조전극의 폭은 제1메인전극과 제2메인전극 폭의 1/2~1/10인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제1메인전극과 제2메인전극의 폭은 1.5mm~2.5mm이고, 제1보조전극과 제2보조전극의 폭은 0.2mm~1mm인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제1메인전극과 제1보조전극 사이 및 제2메인전극과 제2보조전극 사이의 거리는 1mm~2mm인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 방전 채널의 내부에는 수은을 배제한 방전 가스가 주입되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
11. 방전공간을 갖는 제1기판 및 제2기판을 구비하는 광원 몸체와, 상기 제1기판과 제2기판 중 적어도 어느 한 기판에 형성되고 일정 간격을 두고 배치되는 제1메인전극 및 제2메인전극과, 제1메인전극과 제2메인전극 사이에 서로 마주보게 배치되고 제1메인전극과 제2메인전극에 비해 전극 폭이 좁게 형성되는 제1보조전극 및 제2보조전극을 포함하는 면광원 장치와;

    상기 면광원 장치를 수납하는 케이스; 및

    상기 전극부에 전압을 인가하는 인버터를 포함하는 백라이트 유닛.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제1보조전극과 제2보조전극은 하나 또는 그 이상이 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
13. 제11항에 있어서,

    상기 제1보조전극과 제2보조전극의 폭은 제1메인전극과 제2메인전극 폭의 1/2~1/10인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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