KR100614119B1 - 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트(back light), 조명용광원으로 사용되는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소자를 구성하는 전면유리기판과 배면유리기판에 일정한 간격의 홈을 각각 형성하고 그 홈들의 저면부에 엷게 형광체층과 백색유전체층을 형성하고, 동시에 소자구동을 위한 금속전극을 배면유리기판의 외측에 서로 나란하게 배열시킴으로서 고휘도, 장수명, 저가격의 소자를 제공하는 것이다.

즉, 전면유리기판의 절삭된 홈이 백색형광체층을 형성한 상판과, 배면유리기판의 절삭된 홈에 백색유전체층을 형성한 하판과, 상기 상ㆍ하판을 봉지재로 후막인쇄한 뒤 용융합착시킨 배면유리기판의 외측에 금속전극을 서로 나란하게 형성한 구성으로 됨을 특징으로 하는 평면램프용 교류구동형 플라즈마 소자와;

전면유리기판과 배면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 홈을 깊게 형성하고, 상기 형성된 홈들의 저면에 백색형광체층과 백색유전체층을 각각 후막소성하고, 상기 배면유리기판의 외측에 금속전극을 서로 나란하게 형성하여 병렬형 전극구조를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자의 제조방법이다.

플라즈마소자, 전면유리기판, 배면유리기판, 금속전극, 백색형광체층 , 백색유전체층

Description

평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 및 그 제조방법{A structure of the AC driven plasma device for the flat lamps and method thereof}

도 1은 종래의 하나의 평면램프용 교류 구동형 플라즈마 소자(소자1)의 단면도,

도 2는 종래의 또 다른 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자(소자 2)의 단면도,

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 의한 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자의 단면도,

도 4는 본 발명의 하나인 실시예에서 사용되는 여러 유형(A:일반형, B:맞돌출형, C:어긋나기형, D:톱니형)의 전극 구조에 관한 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 전면유리기판 2,2' : 투명전극

3,3' : 형광체층 4,4' : 배면유리기판

5,5' : 금속전극 6 : 유전체층

6' : 투명유전체 6" : 보호막

7,7' : 봉지재 8,8' : 방전셀

9,9' : 간격재 10 : 가시광

11' : 홈

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트(back light), 조명용광원으로 사용되는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소자를 구성하는 전면유리기판과 배면유리기판에 일정한 간격의 홈을 각각 형성하고 그 홈들의 저면부에 엷게 형광체층과 백색유전체층을 형성하고, 동시에 소자구동을 위한 금속전극을 배면유리기판의 외측에 서로 나란하게 배열시킴으로서 고휘도, 장수명, 저가격의 소자를 제공하는 것이다.

종래 LCD의 백라이트, 조명용 광원으로 사용되고 있는 교류 구동형 PDP 소자의 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 상판과 하판으로 구성된다.

상판은 전면유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 평면형태의 투명전극(2)과 투명전극의 반대측에 기체방전시에 백색광을 낼 수 있는 후막 인쇄한 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광체층(3)으로 구성된다. 이때 전면 유리기판(1)은 투명전극(2) 아래에 위치하므로 PDP소자와 같은 용량소자에서 유전체 역할도 겸하고 있다.

하판은 배면유리기판(4) 위에 은풀 등을 후막 인쇄법으로 형성한 금속전극(5)과 교류 구동시 전하를 축적하여 소자에 흐르는 전류를 제한하고, 또한 백색광을 효과적으로 반사해서 전면 유리기판(1)쪽으로 내보내기 위해 후막인쇄한 광반사율이 높은 백색 유전체층(6)과 백색 유전체층(6) 위에 후막인쇄로 형성한 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광체층(3)으로 구성된다.

상판과 하판은 프리트 유리를 주성분으로 하는 봉지재(7)에 의해 용융 합착되어 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(8)을 형성한다. 방전셀(8)내의 공기를 빼어낸 뒤 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 방전셀(8)내에 주입하여 평면 램프용 PDP소자가 완성된다. 방전셀(8)내의 공기를 빼낼 때 전면유리기판(1)과 배면유리기판(4)은 대기압에 의한 큰 힘을 받게 되어 휘어지거나 부러질 우려가 있어 이를 방지하기 위해 원형 혹은 판상 모양의 간격재(9)를 방전셀(8)내에 산포시킨다.

완성된 PDP 소자의 투명전극(2)과 금속전극(5) 사이에 수십 KHz, 수백 볼트의 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(8)내의 방전가스로부터 자외선이 발생된다. 발생된 자외선에 의해 형광체가 여기되어 백색의 가시광(10)이 전면 유리기판(1) 외부로 방출되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 평면 램프용 PDP소자 (이하 "소자1" 이라함)는 공정이 복잡하여 경제성이 없으며, 산포시킨 간격재(9)의 직경이나 두께가 균일하지 않는 경우 간격재(9)는 방전셀(8)내에서 굴러다니거나 미끄러지기 때문에 도포된 형광체층(3)에 치명적인 손상을 일으켜 품질이나 수율의 저하를 초래하였다.

이러한 단점을 해결하기 위해 간격재(9)를 형광체층(3) 위에 접착제를 사용하여 고착시키는 방법을 사용하고 있으나 공정이 까다롭고 간격재(9), 백색유전체층(6), 금속전극(5)으로부터 기체 방전시 불순물 가스가 발생하여 휘도나 수명의 감소를 초래할 수 있는 또 다른 문제점이 있다.

도 2에 도시한 평면 램프용 PDP 소자(이하 "소자2" 라함)는 도 1에 도시한 평면 램프용 PDP 소자의 제조공정을 개선하여 제조경비를 절감하기 위해 개발된 또 다른 형태의 소자로서 기본적으로 전면 유리기판/ 투명전극/ 보호막/ 방전셀/ 형광체/ 배면유리기판/ 금속전극의 구조를 가진다.

투명전극(2')은 수 mm 두께의 전면유리기판(1)에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 형성한다. 투명전극(2')위에 교류구동시 전류를 제한하기 위한 투명유전체(6')을 후막소성하고 산화마그네슘(MgO)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 보호막(6")을 형성한다. 산화마그네슘(MgO)보호막(6")은 기체방전시 발생하는 이온에 의한 투명유전체(6')의 마모를 막아주는 역할을 한다.

한편, 전면 유리와 동일재질의 유리 위에 광의 반사율이 좋은 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 금속전극(5')을 형성한다. 금속전극(5')이 형성된 배면유리기판(4')을 샌드블라스트법이나 사진식각법으로 금속전극(5')이 형성된 반대측의 유리를 깊이 수 mm 정도로 절삭해 내어 홈(11')을 형성한 후 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 형광체층(3')을 절삭된 홈(11') 내부에 형 성시킨 뒤 소성한다.

제작된 전면유리기판(1')과 배면유리기판(4')은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(7')를 후막 인쇄한 뒤 포개어 전기로에서 용융, 합착시킨다. 합착된 전광판의 방전셀(8')을 배기시키고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 수십 내지 수백 토르(Torr) 주입하고 투명전극(2')과 금속전극(5') 사이에 수십 KHz, 수백 볼트의 교류 전압을 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 형광체층(3')이 여기되어 가시광(10)을 얻게 된다.

이와 같이 개선된 평면 램프용 PDP소자는 금속전극(5')이 배면유리기판(4') 바깥으로 형성되어 배면유리기판(4') 자체가 유전체 역할을 동시에 하기 때문에 종래의 PDP소자에서와 같은 백색 유전체층(6)과 금속전극(5)으로부터의 불순물 가스의 방출이 없어 수명이 길어지고 백색 유전체층(6)이 필요없게 되어 제조경비가 절감된다. 동시에 절삭홈(11')을 형성할 때 유리간격재(9')가 저절로 만들어지기 때문에 종래의 소자1에서 보이는 간격재(9)가 불필요하게 되고 이와 관련된 여러 문제점도 해결된다.

그러나, 소자1과 소자2 모두 투명전극(2)(2')과 금속전극(5)(5')이 서로 마주보고 있는 대향전극 구조를 이루고 있으므로, 소자 구동시에 인가되는 수십 KHz , 수백 볼트의 교류 방전에 의해 방전이 방전셀(8)(8')의 위와 아래 방향으로 일어나기 때문에 기체 방전시 발생하는 이온들에 의해 형광체층(3)(3')에 직접적으로 발생하여 이온 충돌 현상이 형광체층(3)(3')의 손상이 일어나고 결과적으로 소자의 수명에 치명적인 영향을 미친다. 게다가 대향전극 구조에서는 전면유리기판에는 투명전극(2)(2')이 소자 내부에서 발생하여 소자 바깥으로 나오는 가시광(10)을 위해 필수적이다. 투명전극(2)(2')은 값비싼 재료인 산화인듐주석(In₂O₃:SnO₂)가 사용되고 있으며 투명전극(2)(2')은 가시광 투과율이 85% 정도이므로 소자에서 발생한 광의 15%는 손실된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 인출한 것으로, 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자를 구성함에 있어서, 전면유리기판과 배면유리기판을 모두 절삭 혹은 성형가공하여 요철의 홈을 만들고 전면 유리기판에 형성된 홈에 형광체를 얇게 분사시켜 형광체층을 형성시키고 배면 유리기판에 형성된 홈에는 백색 유전체층을 형성시키고, 금속 전극은 배면유리기판의 외측에 나란하게 형성하는 병렬형 전극 구조를 갖게 함으로써 고휘도, 장수명, 저가격의 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자를 제공하는데 있다.

본 발명은 도 3과 같이 절삭 혹은 성형 가공한 전면유리기판(1')의 아래에 형광체층(3')이 형성되어 있고, 마찬가지로 절삭 혹은 성형 가공한 배면유리기판(4')아래에 금속전극(5A)(5B)이 형성되어 있고 위에 백색유전체층(6)이 도포되어 봉지재(7')에 의해 합착된 단순한 구조를 갖되, 종래의 투명 전극(2)(2')이 생략된 구조적인 특징을 갖고 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

두께 3∼4mm 되는 유리를 샌드블라스트법이나 성형법에 의해 깊이 2∼3mm 정도, 홈과 홈 사이의 간격이 수백 미크론 정도인 깊은 홈을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론, 높이 2∼3mm 정도인 유리 간격재(9')가 형성되게 한다.

이와 같이 만들어진 전면유리기판(1')의 절삭된 홈(11')에는 스크린 프린트법이나 분사법으로 수천 옹스트롬 두께로 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광체층(3')을 후막소성하여 형성함으로써 상판을 제작한다.

한편 전면유리기판과 동일한 방법으로 제작된 재질의 배면유리기판(4')의 절삭된 홈(11')에는 스크린프린트법 혹은 분사법에 의해 백색 유전체층(6)을 폭 수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 도포한 뒤 소성하여 하판을 제작한다.

제작된 상, 하판은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(7')를 후막 인쇄한 뒤 전면유리기판(1')과 배면유리기판(4')을 포개어 전기로에서 용융 합착되어 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(8')을 형성한다.

상,하판이 합착된 판넬의 배면유리기판(4')의 외측면 격벽(9')들 사이에 스크린 프린트법을 사용하여 은풀(실버페이스트) 재질의 금속전극(5A)(5B)을 서로 나란하게 형성한다.

또, 도4의 A내지 D에 도시한 바와 같이 일반형, 맞돌출형, 어긋나기형, 톱니형등의 여러 가지 유형의 전극 구조가 금속전극(5A)(5B)에 사용될 수 있다.

금속전극(5A)(5B) 형성이 끝난 전광판에서 방전셀(8')내의 공기를 배기시키 고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등으로 구성된 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 서로 나란한 금속전극 (5A)와 (5B)사이에 30 KHz의 교류전압을 500 V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 형광체층(3')이 여기되어 원하는 가시광(10)을 얻게 된다.

이와같이 본 발명은 전면유리기판에 형광체층(3')을 형성하고, 배면유리기판의 외측에 서로 나란한 병렬 구조의 금속전극 (5A)(5B)만으로 소자를 구동케 함으로써 기존 소자의 투명전극(2)(2')을 대체한 점이다. 병렬 구조의 금속 전극이 갖는 효과는 소자 구동시 가스 방전이 배면유리기판 부근에서만 일어나므로 종래의 대향 전극 구조의 소자에서 발생하는 방전 가스의 이온 충돌에 의한 형광체층의 손상을 최대한 방지할수 있으므로 소자의 수명이 대폭 길어진다.

또한, 가시광 투과 손실이 15% 정도이고 값이 비싼 투명 전극이 사용되지 않기 때문에 소자의 휘도를 15% 정도 개선시킬 수 있으며 소자 제작비용도 대폭 줄일 수가 있다.

Claims (3)

1. 전면유리기판과 배면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 홈을 깊게 형성하고, 상기 형성된 홈들의 저면에 백색형광체층과 백색유전체층을 각각 후막소성하고, 상기 배면유리기판의 외측면 격벽들 사이에 금속전극을 서로 나란하게 형성하여 병렬형 전극구조를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자의 제조방법.
2. 전면유리기판의 절삭된 홈에 백색형광체층을 형성한 상판과, 배면유리기판의 절삭된 홈에 백색유전체층을 형성한 하판과, 상기 상, 하판을 봉지재로 후막인쇄한 뒤 용융합착시킨 배면유리기판의 외측면 격벽들 사이에 금속전극을 서로 나란하게 형성한 구성으로 됨을 특징으로 하는 평면램프용 교류구동형 플라즈마 소자
3. 제2항에 있어서, 배면유리기판 외측면 격벽들 사이에 서로 나란한 금속전극을 형성하되 전극의 형상을 일반형, 맞돌출형, 어긋나기형, 톱니형 등의 형상을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 평면램프용 교류 구동형 플라즈마 소자

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