KR100644752B1

KR100644752B1 - 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100644752B1
Application number: KR1020040062232A
Authority: KR
Inventors: 손상호; 정진구
Original assignee: 손상호; 정진구
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2006-11-15
Also published as: KR20060013596A

Abstract

본 발명은 백라이트나 면체 광원 등에 사용되는 평면램프용 교류형 플라즈마 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전면 유리기판과 배면유리기판을 일정한 간격의 홈을 갖도록 절삭 혹은 성형함으로서 별도의 간격재를 설치하지 않고서도 방전셀의 배기시에 대기압을 견딜 수 있어 소자의 기계적 내구성을 갖게 하고, 별도의 광확산판을 설치하지 않고서도 균일한 휘도를 얻을 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 평면 램프용 교류형 플라즈마 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

평면램프, 플라즈마소자, 투명전극, 금속전극, 홈, 형광층, 방전셀

Description

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

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

도 2는 광확산판이 없는 소자 1의 전면에서 바라본 소자 구동시의 그늘진 부분에 관한 평면도.

도 3은 다른 형태의 종래의 또 다른 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자(소자 2)의 단면도.

도 4는 광확산판이 없는 소자 2의 전면에서 바로 본 소자구동시의 그늘진 부분에 관한 평면도.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자의 단면도.

도 6은 본 발명의 하나인 실시예의 설명을 위한 단면도의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 전면유리기판 2,2' : 투명전극

3,3' : 형광층 4,4' : 배면유리기판

5,5' : 금속전극 6 : 백색유전체

6' : 투명유전체 7,7' : 봉지재

8,8' : 방전셀 9,9' : 간격재

10 : 가시광 11 : 광확산판

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 배면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 투명전극과 금속전극에 일정한 간격의 홈을 설치하고 형광막을 형성함으로써 별도의 간격재를 설치하지 않고서도 소자의 내구성을 확보하고 별도의 광 확산판을 설치하지 않고서도 소자의 휘도 균일성이 확보되는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자를 제공하는 것이다.

종래에는 도 1에 도시한 바와 같이 LCD의 백라이트, 조명용 광원으로 사용되고 있는 교류 구동형 PDP 소자의 구조는 상판과 하판으로 구성된다. 상판은 전면 유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 평면형태의 투명전극(2)과 투명전극의 반대측에 기체방전시에 백색광을 낼 수 있는 후막 인쇄한 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광층(3)으로 구성된다. 이때 전면유리기판(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 전면유리기판(1)쪽으로 내보내기 위해 후막인쇄한 광반사율이 높은 백색 유전체(6)와 백색 유전체(6) 위에 후막인쇄로 형성한 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광층(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 전극들(2)(5) 사이에 수십 KHz, 수백 볼트의 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(8)내의 방전가스로부터 자외선이 발생된다. 발생된 자외선에 의해 형광층(3)이 여기되어 백색의 가시광(10)이 전면유리기판(1) 외부로 방출되는 것이다.

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

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

그러나 평면램프용 PDP소자의 가장 큰 단점은 소자 구동시에 도 2에 표시된 바와 같이 방전셀(8)내에 설치한 간격재(9) 때문에 나타나는 그림자(9A)이며 소자에서 발생하는 휘도의 균일성을 떨어뜨리는 그림자(9A)를 제거하기 위해서 도 1에 보이듯이 광확산판(11)을 설치하여 광을 분산시키고 있다는 점이다.

도 3에 도시한 평면 램프용 PDP 소자(소자2)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/배면 유리기판/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. 산화마그네 슘(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 배면 유리기판(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 형광층(3')을 절삭된 홈(11') 내부에 형성시킨 뒤 소성한다. 제작된 전면 유리기판(1')과 배면 유리기판(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 형광층(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 유전체(6)와 금속전극(5)으로부터의 불순물 가스의 방출이 없어 수명이 길어지고 백색 유전체(6)가 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, 소자2는 도4에 나타내 보이듯이 유리를 절삭 혹은 성형 과정에서 저절로 형성되는 유리간격재(9') 때문에 소자구동 시에 방전셀(8')을 제외한 유리간격재(9')부위에 생기는 그림자(9B)를 피할 수가 없다. 이 그림자(9B)를 제거하기 위해서 소자 1에서와 마찬가지로 소자2에서도 광확산판(11)이 반드시 필요하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 소자1과 소자2의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자를 구성함에 있어서, 배면유리기판과 전면유리기판 모두 절삭 혹은 성형가공하여 요철의 홈을 만들고 이곳에 형광막을 형성함으로써 별도의 간격재와 광확산판이 설치되지 않고서도 기계적 내구성과 휘도균일성이 확보되는 평면램프용 교류 구동형 플라즈마 소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 도 5에서 알 수 있듯이 절삭 혹은 성형 가공한 전면 유리기판(1')의 위와 아래에 투명전극(2')과 형광층(3')이 각각 형성되어 있고, 마찬가지로 절삭혹은 성형 가공한 배면 유리기판(4') 아래에 금속전극(5')이 형성되어 있고, 위에는 형광층(3')이 도포되어 봉지재(7')에 의해 합착된 단순한 구조를 갖되 투명 유전체(6')와 백색 유전체(6), 간격재(9)가 생략된 구조적인 특징을 갖고 있다.

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

두께가 2∼4mm되는 전면유리기판과 배면유리기판을 절삭혹은 성형가공한 투명전극과 금속전극에 평행한 홈을 길이 1∼3mm로 형성한다.

바람직하기로는 두께 3mm 되는 유리를 샌드블라스트법이나 성형법에 의해 깊이 2 mm 정도, 홈과 홈 사이의 간격이 수백 미크론 정도인 깊은 홈(11')을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론, 높이 2 mm 정도인 유리 간격재(9')가 형성되게 한다.

상기와 같이 만들어진 전면유리기판(1')에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수 mm 정도의 폭을 갖는 투명전극(2')을 형성한다. 혹은 수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 전면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 투명전극(2')을 형성한다. 상기 형성된 홈(11')에는 스크린 프린트법이나 분사법으로 수천 옹스트롬 두께로 적, 청, 녹색 혹은 백색 형광층(3')을 후막소성하여 형성함으로써 상판을 제작한다.

한편 전면 유리기판과 동일한 방법으로 제작된 재질의 배면 유리기판(4')위에 광의 반사율이 좋은 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수 mm 정도의 폭을 갖는 금속전극(5')을 형성한다. 혹은 수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 배면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 금속전극(5')을 형성한다.

상기 형성된 홈(11')에는 스크린프린트법 혹은 분사법에 의해 형광층(3')을 폭 수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 도포한 뒤 소성하여 하판을 제작한다.

상기 제작된 상, 하판은 프린트 유리가 주성분인 봉지재(7')를 후막 인쇄한 뒤 전면유리기판(1')과 배면유리기판(4')을 포개어 전기로에서 용융 합착시킨다.

상기 합착된 전광판의 방전셀(8')을 배기시키고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등으로 구성된 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2')와 금속전극(5')사이에 30 KHz의 교류전압을 500 V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 형광층(3')이 여기되어 원하는 가시광(10)을 얻게 된다.

본 발명은 전면, 배면 유리 기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 기존 소자의 간격재(9)와 광확산판(11)을 대체한 점이다. 특히 중요한 광확산판 대체효과는 다음과 같이 설명된다.

도6에서 보이듯이 전면유리기판(1')에 깊은 홈(11')을 만들어 방전셀(8')을 크게 함으로써 전면 유리기판과 배면 유리기판의 홈(11')에 형성된 형광층(3')에서 발생한 광선이 스넬(Snell)의 법칙에 따라 유리 간격재(9')에 입사할 때보다 안쪽으로 꺾이게 됨으로써

광선이 유리 간격재(9')를 통과하게 된다.

따라서 종래의 소자1과 소자2에서 나타나는 그림자가 발생하지 않고 결과적으로 광확산판(11)도 필요치 않게 된다.

또한 투명전극(2')과 금속전극(5')을 모두 방전셀(8')의 바깥에 형성시켜, 유리자체를 유전체로 활용함으로써 투명유전체(6')와 백색유전체(6)를 대체하여 제 조공정과 제조경비를 줄일 수 있다. 동시에 이들 재료로부터 방전셀(8')로 발생하는 불순물가스를 줄임으로써 소자의 수명을 길게 하는 부가적인 효과도 있다.

이와 같은 방법으로 제작된 소자는 별도의 간격재와 유전체 그리고 광확산판을 사용하지 않으므로 제작비용을 2 배 이하로 줄일 수 있다.

또한 전면, 배면유리기판(1')(4')이 일체형 교각구조의 형태를 유지하므로 대기압의 압력에 유리기판에 휘지 않고 버틸 수 있는 견고한 구조물을 가진다.

Claims

두께가 2∼4mm되는 전면유리기판과 배면유리기판으로 이루어지되 전면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공한 투명전극과 배면유리기판을 절삭 혹은 성형가공한 금속전극에 각각 평행한 홈을 깊이 1~3mm로 형성하고, 상기 형성된 홈들의 저면에 형광층을 후막소성하여 방전셀을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 방전셀을 형성함에 있어서 산화인듐 주석을 진공증착한 투명전극이나 알루미늄을 진공증착한 금속전극을 전면 및 배면 유리기판 바깥으로 형성하는 것을 포함하여서 된 평면 램프용 교류 구동형 플라즈마 소자 제조방법.
상기 제1항 또는 제2항에 기재된 방법에 의해 제조된 평면램프용 교류구동형 플라즈마 소자