KR20050057809A - 형광체막 도포용 잉크젯 헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트에 보호막을 코팅함으로써, 경도와 마찰 계수 특성을 향상시켜 노즐부의 왜곡이 개선된 형광체막 도포용 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드는 형광체 잉크가 외부로 분사되는 분사구가 형성된 노즐 플레이트(orifice plate)를 포함하며, 상기 노즐 플레이트의 분사구 및/또는 외부표면이 각각 보호막으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

Description

형광체막 도포용 잉크젯 헤드{Ink-jet Head}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크젯 헤드의 노즐 플레이트에 보호막을 코팅함으로써, 경도와 마찰 계수 특성을 향상시켜 노즐부의 왜곡이 개선된 형광체막 도포용 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, PDP라 함)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 후면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루고, 각 셀 내에는 헬륨-크세논(He-Xe), 헬륨-네온(He-Ne) 등과 같은 불활성 가스가 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)이 발생되어 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상을 구현하는 장치이다. 이와 같은 PDP는 단순구조에 의한 제작성 용이와, 외형이 박형이며 낮은 소비전력 등의 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 현재 각광을 받고 있다.
도1은 PDP의 장치 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 PDP(100)는 화상이 디스플레이 되는 표시면 인 전면 글라스(10)와 후면을 이루는 후면 글라스(20)가 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합된다. 전면 글라스(10)는 하방에 하나의 화소에서 상호 방전에 의해 셀의 발광을 유지하기 위한 유지전극(11), 즉 투명한 ITO 물질로 형성된 투명전극(11a)과 금속재질로 제작된 버스전극(11b)으로 구비된 유지전극(11)이 쌍을 이뤄 형성된다. 상기 유지전극(11)은 방전전류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 유전체(12)에 의해 덮혀 지고, 유전체(12) 상면에는 방전조건을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘(MgO)을 증착한 보호층(13)이 형성된다. 후면 글라스(20)는 복수개의 방전공간 즉, 셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입(또는 웰 타입)의 격벽(21)이 평행을 유지하여 배열되고 상기 유지전극(11)과 교차되는 부위에서 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키게 되는 다수의 어드레스 전극(22)이 격벽(21)에 대해 평행하게 배치된다. 또한, 후면 글라스의 상측면은 어드레스 방전시 화상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R, G, B 형광체막(23)이 도포되고, 격벽 상측면에는 전면 글라스(10) 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광 차단의 기능과 전면 글라스(10)의 색순도(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 등의 기능을 하는 블랙 매트릭스(21a)가 배열되어 구성된다.
이와 같은 구조를 갖는 PDP의 제조 공정중 형광체막 도포 방법에 있어서, 스크린 프린트(Screen Print)법은 공정이 단순하고 저가의 장비를 사용하는 간편한 방법이지만, 두께 및 균일도가 나쁘기 때문에 고정세에 적용하기에는 적합하지 않다. 그리고, 포토리소그라피(Photolisography)법은 두께 및 균일성이 우수하고 두께도 얇게 성막하는 것이 가능하기 때문에 고정세에도 적용이 가능하지만, 재료의 가격이 비싸고 손실이 많으며, 복잡한 제조 공정 및 고가의 장비를 사용해야 하는 단점이 있다.
따라서, 종래의 주류를 이루는 스크린 프린트법과 포토리소그라피법에 의한 형광체 도포 방법을 대체할 생산성 향상과 저가격 공정에 대한 개발은 끊임없이 이루지고 있다. 특히, 최근 많은 주목을 받고 있는 잉크젯 프린트 방법은 다양한 구조에 효과적으로 대응할 수 있고, 재료 손실이 최소화되는 저비용 공정의 장점이 있어 각광을 받고 있다. 이와 같은 장점을 갖는 잉크젯 프린트 방법에 대해 더욱 자세히 설명하면 다음 도 2와 같다.
도 2는 잉크젯 프린트 방법에 의한 형광체막 도포를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린트 방법은 잉크젯 헤드(24)를 이용하여 후면 글라스(20) 위에 형성된 격벽(21) 사이에 각각의 R, G, B 형광체 잉크(25)를 분사하는 형광체막 형성법이다. 잉크젯 헤드(24)는 격벽(21)과 일정간격을 두고 위치하며, R, G, B 형광체막(23)은 각각의 잉크젯 프린터로 세 번의 분사 공정에 의해 도포된다. 잉크젯 헤드(24)는 보통 노즐 플레이트, 잉크 챔버, 다이아프램, 압전체 등으로 구성되며, 잉크젯 헤드에 주입되는 형광체 잉크(25)는 에틸셀룰로오스, 아크릴수지 혹은 폴리비닐알콜 등으로 이루어지는 유기바인더와, 터피네올이나 부틸카르비톨아세테이트로 이루어지는 용제와, 형광체입자를 혼합한 형광체 잉크가 일반적으로 이용되고 있다.
이러한 잉크젯 프린터 방법은 형광체 잉크 중에 분산되어 있는 형광체 입자가 무기안료로 되어 있어 노즐을 통해서 토출될 때 입자와 노즐부의 마찰, 충돌에 의해 노즐 분사구의 크기와 모양이 변하는 문제를 발생시킨다.
또한, 노즐부의 재질과 형광체 입자의 물성의 다르기 때문에 형광체 잉크의 토출량이 일정하지 않아 결국에는 도포되는 형광체막의 불균일로 인하여 PDP의 휘도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 형광체막 도포용 잉크젯 헤드의 노즐부가 높은 경도와 낮은 마찰 계수를 갖도록 하여 노즐부의 손상이 최소화되어 신뢰성이 향상된 형광체막 도포용 잉크젯 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 형광체막 도포용 잉크젯 헤드의 노즐부의 구조를 최적화하여 분사되는 형광체 잉크가 정량 토출되어 균일한 형광체막을 형성하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 노즐부의 경도 및 마찰계수 특성이 개선되어 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드는 형광체 잉크가 외부로 분사되는 분사구가 형성된 노즐 플레이트(orifice plate)를 포함하며, 상기 노즐 플레이트의 분사구 및/또는 외부표면이 각각 보호막으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 노즐 플레이트의 분사구 및 외부표면에 각각 보호막을 코팅하되, 보호막의 재질을 DLC(Diamond-like Carbon) 필름 또는 질화막으로 한다. 이로써, 노즐부의 경도와 마찰 계수 특성을 개선시켜 노즐부의 손상을 최소화시킬 수 있다. 또한, 노즐부의 경도와 마찰 계수 특성이 개선된 잉크젯 헤드를 사용함으로써 도포되는 형광체막의 불균일이 개선될 수 있고 분사되는 형광체 잉크가 정량 토출될 수 있다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 도포 공정에서 생산성 향상과 제조 비용 절감을 도모할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
<실시예>
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 형광체막 도포용 잉크젯 헤드를 도시한 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린터는 인가되는 전압에 따라 수축과 팽창을 하는 압전체(31), 형광체 잉크(25)가 액체 상태로 소정량 저장되는 잉크 챔버(Chamber)(33), 상기 압전체(31)의 하단부와 잉크 챔버(33)의 상단부 사이에 위치하여 상기 압전체의 수축과 팽창에 의해 형광체 잉크의 메니스커스(meniscus)를 형성시키는 다이아프램(diaphragm)(32), 상기 잉크 챔버(33)의 하단부에 플레이트 형태로 형성되어, 상기 다이아프램을 통하여 형성된 형광체 잉크와 메니스커스로 인하여 형광체 잉크가 외부로 분사되는 소정 지름의 분사구(34)가 형성된 노즐 플레이트(orifice plate)(35)로 구성되어 있다.
또한, 잉크젯 프린터는 잉크젯 헤드와 상기 압전체(31)를 구동하는 압전 구동부(Piezo Actuator, 도시되지 않음)와 상기 압전 구동부를 구동하기 위한 전압 신호를 인가하는 전원부(도시되지 않음)를 포함하여 구성된다. 상기 전원부는 신호 발생기(Signal Generator), 전압 레귤레이터(Voltage Regulator) 및 전원(Power Supply)으로 구성된다. 이와 같은 잉크젯 헤드에서 형광체 잉크가 분사되는 원리를 살펴보면 도 4와 같다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따라서 잉크젯 헤드에서 형광체 잉크가 분사되는 원리를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4a는 압전체에 인가되는 전압 신호의 파형을 도시한 것이고, 도 4b는 인가되는 전압 신호에 따른 잉크젯 헤드에서 형광체 잉크가 분사 되는 원리를 동작 순서에 따라 나타낸 것이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 도 4a에서 전압 신호가 압전체(31)에 인가되면 B점에서 압전체는 수축하게 되고, 도 4b의 (1)과 같은 평형 상태의 형광체 잉크 메니스커스(meniscus)(41)가 도 4b의 (2)에 도시된 바와 같이, 분사구(34)의 안쪽으로 이동하게 된다. 그 후 C점에 이르면 인가 전압이 제거되므로 도 4b의 (3) 및 (4)에 도시된 바와 같이, 수축되었던 압전체가 팽창하면서 형광체 잉크(25)를 분사구(34) 밖으로 밀어내어 형광체 잉크(25)가 분사되게 된다. 분사 후 일정 시간이 지나면 형광체 잉크 메니스커스(41)는 다시 평형 상태로 돌아오게 되고 다음 분사를 준비한다. 여기서, 잉크젯 헤드의 노즐부에 대해 더욱 자세히 살펴보면 도 5와 같다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 형광체막 도포용 잉크젯 헤드의 노즐부를 나타낸 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드의 노즐부는 챔버(33)의 일단부로서 플레이트 형태의 노즐 플레이트(Orifice Plate)(35)가 부착되어 있다.
여기서, 노즐 플레이트(35)는 적어도 하나 이상의 분사구(34)로 채널(Channel)이 형성되며 채널은 적어도 하나 이상으로 구성되어 있다.
또한, 노즐 플레이트의 분사구는 바람직하게는 직경이 1μm 이상이고 1000μm 이하인 원형으로 되어 있다.
또한, 노즐 플레이트의 재질은 금속, 유기 물질 또는 고분자 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어져 있다. 이와 같은 구조를 갖고 있는 노즐부의 본 발명의 일실시예에 따른 형상을 살펴보면 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 잉크젯 헤드의 노즐부를 설명하기 위한 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보호막은 분사구(34) 내부표면과 노즐 플레이트(35) 외부표면에 코팅된다. 또한, 잉크 챔버(33)의 내부표면도 보호막(61)으로 코팅된다. 이로써 잉크젯 헤드 노즐부 표면의 경도가 높아지고 마찰계수가 낮아진다.
여기서, 챔버(33)의 내부표면과 분사구(34) 내부표면에 코팅된 보호막(61a)은 형광체 잉크(25) 중에 분산되어 있는 형광체 입자가 노즐을 통해서 토출될 때 입자와 노즐부의 마찰, 충돌에 의해 노즐 분사구의 크기와 모양이 변하는 것을 줄이고 이로써 노즐부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 노즐 플레이트(35)의 외부표면에 코팅된 보호막(61b)은 무기안료로 되어있는 형광체 잉크(25)의 물성과 비슷한 물성을 가진다. 형광체 잉크가 분사구에서 토출될 때, 상기 형광체 잉크 메니스커스는 노즐 플레이트의 재질과 형광체 잉크의 물성의 표면 장력에 의해 결정된다. 따라서, 노즐 플레이트의 외부표면 보호막과 형광체 잉크가 비슷한 물성을 가지므로 형광체 잉크가 정량 토출되어 PDP 후면 글라스에 균일한 형광체막을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른, 상기 보호막은 DLC(Diamond-like Carbon) 필름 또는 질화막으로 코팅한다. DLC 필름은 비정질 고상 카본 필름의 한 종류로 다이아몬드와 유사한 높은 경도, 내마모성, 윤활성, 전기절연성, 화학적 안정성 그리고 광학적 특성을 가지고 있다. DLC 필름의 보호막으로써 구체적인 특성을 살펴보면, DLC 필름의 경도는 900kg/mm2 이상이고 3000kg/mm2 이하이며 DLC 필름의 마찰계수는 0.005 이상이고 0.05 이하이다. 또한, 질화막은 유전체로서의 강도와 기계적 강도를 가지고 있다.
도 7은 본발명의 실시예에 따른 노즐부의 외부표면의 형상을 나타낸 도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기의 모든 실시예에서와 같은 코팅 처리가 행해진 잉크젯 헤드는 신뢰성이 향상되고 표면 장력이 조절되는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드의 구조를 최적화하여 잉크젯 헤드의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 PDP의 후면 글라스의 형광체막을 균일하게 도포시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 잉크젯 헤드의 노즐부의 경도 및 마찰계수 특성이 개선되어 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도1은 플라즈마 디스플레이 패널의 장치 구조를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 잉크젯 프린트 방법에 의한 형광체막 도포를 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 형광체막 도포용 잉크젯 헤드를 도시한 개략도.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따라서 잉크젯 헤드에서 형광체 잉크가 분사되는 원리를 설명하기 위한 개략도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 형광체막 도포용 잉크젯 헤드의 노즐부를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 잉크젯 헤드의 노즐부를 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본발명의 실시예에 따른 노즐부의 외부표면의 형상을 나타낸 도.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
10: 전면 글라스 11: 유지전극
11a: 투명전극 11b: 버스전극
12: 유전체 13: 보호층
20: 후면 글라스 21: 격벽
21a: 블랙 매트릭스 22: 어드레스 전극
23: 형광체막 24:잉크젯 헤드
25: 형광체 잉크 31: 압전체
32: 다이아프램 33: 잉크 챔버
34: 분사구 35: 노즐 플레이트
41: 메니스커스 61: 보호막
61a: 내부표면 보호막 61b: 외부표면 보호막
100: PDP

Claims (10)

  1. 디스플레이 장치의 형광체막 도포용 잉크젯 헤드에 있어서,
    형광체 잉크가 외부로 분사되는 분사구가 형성된 노즐 플레이트(orifice plate)를 포함하며,
    상기 노즐 플레이트의 분사구 및/또는 외부표면이 각각 보호막으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형광체막 도포용 잉크젯 헤드는
    인가되는 전압에 따라 수축 및 팽창을 하는 압전체;
    형광체 잉크가 액체 상태로 소정량 저장되는 잉크 챔버; 및
    상기 압전체의 하단부와 잉크 챔버의 상단부 사이에 위치하여 상기 압전체의 수축과 팽창에 의해 형광체 잉크의 메니스커스(meniscus)를 형성시키는 다이아프램
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 잉크 챔버는 형광체 잉크와 맞닿는 표면이 보호막으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 보호막은 DLC(Diamond-like Carbon) 필름 또는 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 DLC 필름의 경도는 900kg/mm2 이상이고 3000kg/mm2 이하인 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 DLC 필름의 마찰계수는 0.005 이상이고 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 플레이트는 적어도 하나 이상의 분사구로 채널(Channel)이 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널이 적어도 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분사구의 직경이 1μm 이상이고 1000μm 이하인 원형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 플레이트의 재질은 금속, 유기 물질 또는 고분자 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 형광체막 도포용 잉크젯 헤드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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