KR20020022269A - 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치 - Google Patents

Abstract

밀폐된 공간을 형성하면서 개스가 충진되어 있으며 내면에는 형광체가 도포되어 있고 상면에는 패턴이 형성되어 있으며 하단부에 고정판이 형성되어 있는 ITO로 이루어진 외부체와, 상기한 고정판의 상부에 고정 설치되는 캐소드층과, 상기한 캐소드층의 위에 형성되는 절연체로 이루어진 스페이서층과, 상기한 스페이서층의 위에 양극으로서 형성되는 애노드층을 포함하며, 상기한 애노드층과 스페이서층을 관통하여 상기한 캐소드층의 일정깊이까지 홀이 클로우즈드 타입으로 형성되는 구조로 이루어지며, 외부체 상면에 패턴을 형성하여 발광량의 균일도를 향상시키고, 클로우즈드 타입 구조를 통해 전극 한쪽면에 방전셀을 형성하여 플라즈마 상태의 가스밀도를 조밀하게 함으로써 발광효율을 향상시킴과 동시에 저소비전력을 이룰 수 있는, 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치를 제공한다.

Description

액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치{micro plazma device for back light assembly of LCD}

이 발명은 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 외부체 상면에 패턴을 형성하여 발광량의 균일도를 향상시키고, 클로우즈드 타입 구조를 통해 전극 한쪽면에 방전셀을 형성하여 플라즈마 상태의 가스밀도를 조밀하게 함으로써 발광효율을 향상시킴과 동시에 저소비전력을 이룰 수 있는, 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치에 관한 것이다.

배터리를 전원으로 사용하는 휴대용 컴퓨터에서는 액정표시소자(LiquidCrysral Display, LCD)와 같은 표시장치를 사용하여 좀더 작고 가벼운 사이즈의 개인용 컴퓨터를 구현하고 있다.

상기한 액정표시소자는, 90도로 교차되는 편광판 2개가 각기 따로 부착되어 있는 유리 패널의 사이에 액정 재료를 넣고 양단에 전압을 가하는 경우에, 전압이 가해진 부분은 액정분자가 전계 방향으로 배열되어 빛이 차단되고, 전압이 가해지지 않은 부분은 90도로 뒤틀려 배열되어 있는 액정분자를 지나서 빛이 투과하게 되는 성질을 갖는 소자이다. 상기한 액정표시소자의 전압을 인가하는 부분을 정방형의 바둑판처럼 아주 잘게 나누면, 전압이 인가된 부분은 명암과 색상이 뚜렷하게 분리됨으로써 선명한 글씨나 그림등의 정보를 표시할 수 있는 표시소자로서 기능하게 된다.

그러나 상기한 액정표시소자는, 조도가 높은 밝은 곳에서는 빛을 차단하는 부분과 투과시키는 부분이 뚜렷이 생기게 됨으로써 문자가 선명하게 보이게 되지만, 조도가 낮은 어두운 곳에서는 문자의 식별이 잘 안되는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 액정표시소자는 외부 광원이 없는 장소에서도 음극선관처럼 화면 표시상태가 시각적으로 분명하게 인식될 수 있도록 시인성을 고려하여 액정 표시소자의 후면에 백라이트를 설치하게 되는데, 상기한 백라이트로서 주종을 이루고 있는 장치로서는 발열량이 일반 형광램프보다 극히 적은 냉음극 형광램프가 주로 쓰이고 있다.

도 1은 종래의 램프방식 액정표시소자 백라이트의 구조를 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래에는 액정표시패널(1)의 후면에보호시트(2)와 프리즘 시트(3)와 확산시트(4)를 순차적으로 설치하고, 상기한 확산시트(4)의 후면에 광도파관(5)을 설치하고, 상기한 광도파관(5)의 후면에는 반사시트(6)를 설치하고, 이들을 보호하기 위하여 주위에 설치되는 몰드 프레임(7)에 냉음극 형광램프(8)를 설치하는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한 종래의 램프방식 액정표시소자 백라이트는, 냉음극 형광램프(8)로부터 발산된 빛이 광도파관(5)을 거쳐 전체적으로 퍼진 뒤에 확산시트(4)와 프리즘 시트(3)와 보호시트(2)를 거쳐 액정표시패널(1)의 후면으로 입사됨으로써 후면 광원으로서 역할을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 액정표시소자의 백라이트 설치구조는 형광램프(8)와 이로부터 발산되는 빛을 가이드하기 위한 광도파관(5)을 사용하기 때문에 전체적인 구조가 복잡하게 될 뿐만 아니라, 사이즈를 줄이는데에도 한계가 있는 문제점이 있다. 또한, 상기한 광도파관(5)의 배면에는 패턴을 인쇄하거나, 광도파관(5)의 사출성형시 패턴을 성형해주어야 하기 때문에 제작공정이 어렵게 되는 문제점이 있다. 그리고, 상기한 형광램프(8)는 이온화율이 낮아서 발생되는 자외선의 양이 적어 광출력이 낮을 뿐만 아니라, 사용 필라멘트의 산화로 인하여 필라멘트로부터 방사되는 열전자가 감소되어 발광효율이 감소됨으로써 수명이 단축되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 보드(20)가 조립되어 있는 케이스(10)의 후면에 마이크로 플라즈마(30)를 설치하여, 형광램프와 광도파관 대신에 마이크로 플라즈마(30)를 사용함으로써 전체적인구조를 간략화함과 동시에 사이즈를 대폭적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 사용수명도 늘릴 수 있는, 마이크로 플라즈마 방식의 액정표시소자의 백라이트 구조가 대한민국 특허출원 제2000-21442호(출원일자: 서기 2000년 4월 22일)의 "마이크로 플라즈마를 이용한 액정표시소자의 백라이트 구조"에서 본 출원인에 제안된 바 있다.

이 발명의 목적은 상기한 대한민국 특허출원 제2000-21442호를 더욱 개량시킨 것으로서, 외부체 상면에 패턴을 형성하여 발광량의 균일도를 향상시키고, 클로우즈드 타입 구조를 통해 전극 한쪽면에 방전셀을 형성하여 플라즈마 상태의 가스밀도를 조밀하게 함으로써 발광효율을 향상시킴과 동시에 저소비전력을 이룰 수 있는, 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 램프방식 액정표시소자 백라이트의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2는 종래의 마이크로 플라즈마 방식 액정표시소자 백라이트의 구조를 보여주는 조립 사시도이다.

도 3은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 부분절개 사시도이다.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.

도 5는 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 교류형 2전극 구조를 나타낸 도면이다.

도 6은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 교류형 3전극 구조를 나타낸 도면이다.

도 7은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 직류형 2전극 구조를 나타낸 도면이다.

도 8은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 직류형 3전극 구조를 나타낸 도면이다.

도 9는 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 할로우 캐소드 효과를 보여주는 도면이다.

도 10은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 전자밀도를 상대적으로 도시한 도표이다.

도 11은 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 전류대 전압관계를 나타낸 도표이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

31 : 외부체 32 : 고정판

33 : 스페이서층 34 : 애노드층

35 : 홀

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 밀폐된 공간을 형성하면서 개스가 충진되어 있으며 내면에는 형광체가 도포되어 있고 상면에는 패턴이 형성되어 있으며 하단부에 고정판이 형성되어 있는 ITO로 이루어진 외부체와, 상기한 고정판의 상부에 고정 설치되는 캐소드층과, 상기한 캐소드층의 위에 형성되는 절연체로 이루어진 스페이서층과, 상기한 스페이서층의 위에 양극으로서 형성되는 애노드층을 포함하며, 상기한 애노드층과 스페이서층을 관통하여 상기한 캐소드층의 일정깊이까지 홀이 클로우즈드 타입으로 형성되는 구조로 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니다.

도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치는, 밀폐된 공간을 형성하면서 개스가 충진되어 있으며 내면에는 형광체가 도포되어 있고 상면에는 패턴이 형성되어 있으며 하단부에 고정판(311)이 형성되어 있는 ITO로 이루어진 외부체(31)와, 상기한 고정판(32)의 상부에 고정 설치되는 캐소드층(32)과, 상기한 캐소드층(32)의 위에 형성되는 절연체로 이루어진 스페이서층(33)과, 상기한 스페이서층(33)의 위에 양극으로서 형성되는 애노드층(34)을 포함하며, 상기한 애노드층(34)과 스페이서층(33)을 관통하여 상기한 캐소드층(32)의 일정깊이까지 미세공극으로서 홀(35)이 클로우즈드 타입으로 형성되는 구조로 이루어진다.

상기한 애노드층(34)과 스페이서층(33)과 캐소드층(32)에 걸쳐 형성되는 다수의 홀(35)은, 애노드층(34)과 캐소드층(32)의 물리적인 크기와 상기한 애노드층(34)과 캐소드층(32)에 인가되는 전압의 크기에 따라 파센 곡선의 최소 방전전압에 해당되는 적정 크기와 입력 및 개수가 결정된다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치의 작용은 다음과 같다.

상기한 애노드층(34)과 캐소드층(32)에 전압이 인가되면 애노드층(34)과 캐소드층(32)의 물리적인 크기와 인가전압의 크기에 따라 외부체(31)의 내부에 봉입되어 있는 불활성 기체 및 이들의 혼합기체인 개스에 의해 방전이 일어나게 된다.

개스를 밀폐된 공간에 봉입하고 전계를 가하면 빛이 발생하는 "방전현상"은 16세기말에 발견된 이래 인간의 생활과 밀접한 관계를 가지고 발전해 왔다. 우리가 흔히 볼 수 있는 "네온사인" 역시 방전현상을 이용하는 것이다. 이러한 "방전현상"을 표시소자로서 응용한 플라즈마 디스플레이에 대한 시도는 1927년 벨(BELL) 연구소에서 행해진 바 있지만 실용화되지 못했고, 50년대에 이르러 닉시(NIXIE)라는 상품명으로 튜브형태의 숫자 표시관이 최초로 상품화되었다. 그 후, 60년대에 이르러 세그먼트형이 상품화되었고, 80년대초에는 후막 인쇄기술의 도입으로 10" 수준의 대용량의 화상이 실현되어 휴대용 컴퓨터를 위시하여 공장자동화, 사무 자동화 분야에서 액정 디스플레이(Liquid Crystal Device, LCD)와 나란히 평판 디스플레이의 중요한 위치를 차지하게 되었다.

상기한 플라즈마 디스플레이는, 첫째로 후막 인쇄기술을 이용하므로 제작이 쉽고, 둘째로 대형화가 용이하며, 세째로 자체발광의 우수한 표시특성이 있으며, 네째로 개스방전이므로 빠른 구동속도를 가지고 있으며, 다섯째로 시야각이 넓다는 등의 액정 디스플레이가 가지지 못하는 우수한 특성으로 인해서 고화질 텔레비젼(HDTV)과 같이 직시형 벽걸이 텔레비젼의 가장 유력한 수단으로 부각되고 있다.

플라즈마 디스플레이는 크게 직류형과 교류형으로 구분할 수가 있는데 양자의 차이는 구조상으로 직류형은 전극이 개스공간에 노출되어 있고, 교류형은 전극이 유전체로 피복되어 있다는 것이다. 이에 따라 플라즈마 디스플레이를 구동하기 위한 전압도, 직류형은 직류전압을 가하는 구조로 이루어지고, 교류형은 시간에 따라 극성이 바뀌는 교류 전압을 가하는 구조로 이루어진다.

상기한 교류형 마이크로 플라즈마는 전극의 구조로 볼 때 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 음극단자와 양극단자가 형성되어 있는 2전극 구조를 사용할 수도 있고, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 음극단자와 양극단자 및 전원단자가 형성되어 있는 3전극 구조를 사용할 수도 있다.

상기한 교류형 마이크로 플라즈마 대신에 직류형 마이크로 플라즈마를 사용할 수도 있는데, 상기한 직류형 마이크로 플라즈마도 전극의 구조로 볼 때 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 음극단자와 양극단자가 형성되어 있는 2전극 구조를 사용할 수도 있고, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 음극단자와 양극단자 및 전원단자가 형성되어 있는 3전극 구조를 사용할 수도 있다.

도 9는 마이크로 플라즈마에 에미션 패턴으로서 형성되어 있는 홀의 내부에서 발생되는 전자의 진동운동을 도시한 것으로서 할로우 캐소드 효과(hollow cathode effect)가 발생되는 모습을 보여주고 있다.

도 10은 이와 같은 할로우 캐소드 효과에 의한 할로우 캐소드 방전이 발생되는 경우에 전자 밀도 및 전자 에너지가 상대적으로 크게 나타나는 모습을 도표로서 도시한 것이다.

도 11은 전류가 증가할수록 플라즈마 반경이 증가되는 모습을 보여주는 마이크로 플라즈마의 전류대 전압관계를 나타내고 있다.

이 발명의 실시예에서는 클로우즈드 타입으로 형성되어 있는 홀(35)의 내부에서 전자의 진동운동에 의해, 여기 및 이온화 효율에 의하여 발생된 다수의 전자들이 애노드층(34)과 캐소드층(32)의 사이에 걸린 전계에 의해 홀을 빠져 나와 외부체(31)의 내부에 주입되어 있는 불활성 기체 및 이들의 혼합기체와 충돌하면서 기체를 다시 이온화시키게 된다. 따라서, 홀(35)을 빠져나온 증가된 여기 및 이온화된 전자들은 기체와의 충돌로 인하여 자외선이 발생되며, 이러한 자외선은 외부체(31)의 내벽에 도포된 형광체와 충돌하게 되어 가시광선을 발생시킴으로써 발광이 이루어지게 된다. 이때에 발생되는 이온화 효율은 기존의 백라이트 램프의 냉음극 방식에서 발생되는 이온화 효율보다 훨씬 높기 때문에 더 많은 자외선이 발생되어 형광체와 충돌이 이루어지므로 기존의 램프보다 밝은 휘도를 가지게 된다.

이상의 설명에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 글래스 상면에 패턴을 형성하여 발광량의 균일도를 향상시키고, 클로우즈드 타입 구조를 통해 전극 한쪽면에 방전셀을 형성하여 플라즈마 상태의 가스밀도를 조밀하게 함으로써 발광효율을 향상시킴과 동시에 저소비전력을 이룰 수 있는 효과를 가진 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치를 제공할 수가 있다. 이 발명의 이와 같은 효과는 노트북 컴퓨터용 표시장치 분야에서 이 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.

Claims (3)

1. 밀폐된 공간을 형성하면서 개스가 충진되어 있으며 내면에는 형광체가 도포되어 있고 상면에는 패턴이 형성되어 있으며 하단부에 고정판이 형성되어 있는 ITO로 이루어진 외부체와, 상기한 고정판의 상부에 고정 설치되는 캐소드층과, 상기한 캐소드층의 위에 형성되는 절연체로 이루어진 스페이서층과, 상기한 스페이서층의 위에 양극으로서 형성되는 애노드층을 포함하며, 상기한 애노드층과 스페이서층을 관통하여 상기한 캐소드층의 일정깊이까지 홀이 클로우즈드 타입으로 형성되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 개스는 불활성 기체 및 이들의 혼합기체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기한 홀은 상기한 애노드층과 캐소드층의 물리적인 크기와 인가되는 전압의 크기에 따라 파센 곡선의 최소 방전전압에 해당되는 적정 크기와 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 백라이트용 마이크로 플라즈마 장치.