KR20060066926A

KR20060066926A - 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 하판 구조 및 그제조방법

Info

Publication number: KR20060066926A
Application number: KR1020040105472A
Authority: KR
Inventors: 손상호; 정진구
Original assignee: 손상호; 정진구
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-19

Abstract

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트(back light), 조명용 광원 등에 사용되는 교류 구동형 플라즈마 소자의 하판 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로 유리를 성형, 혹은 식각 가공하여 배면 유리기판과 간격재를 일체형 구조물로 만들고 이것을 상판과 합착시켜 방전셀을 형성함으로써 배기공정시 상, 하판 기판유리의 기계적 내구성과 공정시간의 단축을 꾀하고 동시에 휘도와 수명 및 수율을 향상시키면서 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하는 것을 특징으로 한다.

즉, 전면유리기판과 배면유리기판사이에 방전셀이 구성되는 플라즈마소자에서 사각기둥이 서로 분리된 형상으로 유리를 성형, 혹은 식각 가공하여 간격재와 배면 유리기판을 일체의 구조물로 구성시키고 이것에 상판을 합착시켜 방전셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 평면램프용 교류구동형 플라즈마소자의 하판 구조 및 그 제조방법이다.

플라즈마 표시소자, 배면 유리기판, 방전셀, 간격재, 상판, 하판

Description

평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 하판 구조 및 그 제조방법{A lower plate structure of the AC driven plasma device for the flat lamps and method thereof}

도 1은 종래의 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자1의 단면도

도 2는 종래의 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자2의 단면도

도 3은 본 발명의 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 단면도

도 4는 본 발명의 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 하판의 평면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전면 유리기판 2 : 투명전극

3 : 형광체층 4 : 배면 유리기판

5,5' : 금속전극 6 : 백색 유전체층

7 : 봉지재 8: 방전셀

9,9' : 간격재 10 : 백색광

11,11' : 전면(배면) 유리기판 홈 12 : 보호막

13 : 배기구

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트(back light), 조명용 광원 등에 사용되는 교류 구동형 플라즈마 소자의 하판 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로 유리를 성형, 혹은 식각 가공하여 배면 유리기판 위에 사각기둥이 서로 분리된 간격재를 형성하여 배면 유리기판과 일체형 구조물로 만들고 이것을 상판이나 하판과 합착시켜 방전셀을 형성함으로써 배기공정시 상, 하판 기판유리의 기계적 내구성과 공정시간의 단축을 꾀하고 동시에 휘도와 수명 및 수율을 향상시키면서 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 LCD의 백라이트(back light), 조명용, 광원용으로 사용되고 있는 교류구동형 PDP소자(도1)의 구조는 상판과 하판으로 구성된다.

상판은 전면유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 평면형태의 투명전극(2)과 투명전극의 반대측에 기체방전시에 백색광을 낼 수 있는 후막 인쇄한 삼파장 백색 형광체층(3)으로 구성된다. 이 때 전면 유리기판(1)은 투명전극(2) 아래에 위치하므로 PDP 소자와 같은 용량소자에서 유전체의 역할도 겸하고 있다.

하판은 배면 유리기판(4)위에 은풀 등을 후막 인쇄법으로 형성한 금속전극(5)과 교류구동시 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 삼파장 백색 형광체층(3')으로 구성된다.

상판과 하판은 프리트유리를 주성분으로하는 봉지재(7)에 의해 용융합착되어 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(8)을 이룬다. 방전셀(8)내의 공기를 빼어낸 뒤 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 방전셀(8)내에 주입하여 평면 램프용 PDP 소자가 완성된다. 방전셀(8)내의 공기를 빼어낼 때 전면유리기판(1)과 배면유리기판(4)은 대기압에 의한 큰 힘을 받게 되어 휘어지거나 부러질 수 있고 이것을 방지하기 위해 원형 혹은 판상 모양의 간격재(9)를 방전셀(8) 내에 산포시킨다. 완성된 PDP 소자의 전극들(2)(5)사이에 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(11)내의 방전가스로부터 자외선이 발생된다.

발생된 자외선에 의해 형광체(3)가 여기되어 백색의 가시광(10)이 전면유리기판(1) 밖으로 나오는 것이다.

이와 같은 종래의 평면램프용 PDP 소자1은 공정이 복잡하여 제조경비가 높으며, 또한 산포시킨 간격재(9)의 직경이나 두께가 균일하지 않는 경우 간격재(9)는 방전셀(8) 내에서 굴러다니거나 미끄러지기 때문에 도포된 형광체(3)에 치명적인 손상을 일으켜 품질이나 수율의 저하를 초래하게 된다.

이와 같은 간격재(9)의 이동에 의한 형광체(3)의 손상을 방지하기 위해 간격재(9)를 형광체(3) 위에 접착제를 사용하여 고착시키는 방법을 사용하고 있으나 공정이 까다롭고 기체 방전시에 접착제로부터 불순물 가스가 발생하여 휘도나 수명의 감소를 초래할 수 있다.

이와 같은 평면 램프용 PDP 소자(도1)의 제조공정을 개선하여 제조경비를 절 감하기 위해 개발되고 있는 평면 램프용 PDP 소자2(도2)는 대한민국 등록특허(출원번호 10-2000-0054057, 등록번호 10-0365351)에 상술되어 있듯이 기본적으로 투명전극,전면 유리기판,보호막,방전셀,형광체,배면 유리기판,금속전극의 구조를 갖는다(투명전극은 전면 유리기판 저면에 위치할 수도 있다).

도 2에서 알 수 있듯이 이 소자는 절삭 가공한 전면 유리기판(1)의 바깥면에 투명전극(2)과 버스전극(2')이 형성되어 있고 내면에는 보호막(12)이 형성되어 있다. 마찬가지로 절삭 가공한 배면 유리기판(4)아래에 금속전극(5')이 형성되어 있고 내면에 백색 형광체(3)가 도포되어 봉지재(7)에 의해 합착된 단순한 구조를 갖는다.

이하 평면 램프용 PDP 소자2의 제작방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

두께 수mm 정도의 전면유리에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 투명전극(2)을 형성한다. 투명전극(2)위에 금속 마스크를 씌워 크롬(Cr)이나 알루미늄(Al)을 진공증착시켜 투명전극(2)의 가장자리로 버스전극(2')을 형성한다. 버스전극(2')은 투명전극(2)의 면적이 크게되는 경우 저항이 따라서 커지기 때문에 저항을 줄여 양호한 방전특성을 유지하게 하는 역할을 한다. 투명전극(2)이 형성된 전면 유리를 샌드블라스트법이나 사진식각법으로 투명전극(2)이 형성된 반대 측의 유리를 깊이 수 mm 정도로 절삭해내어 홈(11)을 형성한다. 홈(11)만 노출되도록 금속마스크를 씌워 산화마그네슘(MgO)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 보호막(12)을 형성한다. 산화마그네슘(MgO) 보호막 (12)은 기체방전시 2차전자를 방출하여 방전전압을 낮추고 기체방전시 발생하는 이온에 의한 전면유리기판(1)의 마모를 막아주는 역할을 한다.

한편 전면 유리와 동일 재질의 유리 위에 광의 반사율이 좋은 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 금속전극(5')을 형성한다. 금속전극(5')이 형성된 배면유리를 샌드블라스트법이나 사진식각법으로 금속전극(5')이 형성된 반대 측의 유리를 깊이 수 mm 정도로 절삭해내어 홈(11')을 형성한 후 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 백색 형광체(3)를 절삭된 홈(11')의 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∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)과 금속전극(5')사이에 교류전압을 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 백색형광체(3)가 여기되어 백색 가시광(10)을 얻게 된다.

이와 같이 개선된 평면 램프용 PDP 소자2는 투명전극(2)과 금속전극(5')이 유리기판 바깥으로 형성되어 전면 유리기판(1)과 배면 유리기판(4) 자체가 기판과 유전체 역할을 동시에 하기 때문에 종래의 PDP 소자에서와 같은 백색 유전체층(6)과 금속전극(5)으로부터의 불순물 가스의 방출이 없어 수명이 길어지고 백색 유전체층(6)이 필요 없게 되어 제조 경비가 절감되며 유리 기판을 절삭해서 유리(유전체)의 두께보다 방전셀(8)의 두께가 훨씬 커서 구동전압이 대폭 줄게 된다. 그러나 평면 램프용 PDP 소자2는 방전셀(8)의 배기 시에 대기압을 견딜 수 있는 적절한 수 단이 없으므로 기계적 내구성과 수율에 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상판의 전면 유리기판과 하판의 배면 유리기판사이에 방전셀이 구성되는 플라즈마소자의 유리를 성형 혹은 식각가공하여 유리기판과 간격재를 일체로 만들고 이것을 상판이나 하판에 합착시켜 방전셀을 형성하여서 된 것이다. 이와 같은 구조를 갖는 기술은 대한민국 특허(출원번호 10-2000-0042331, 등록번호 10-0366246)에 처음으로 등재되어 있으며, 그 후 몇몇 특허(출원번호 10-2000-0045552, 등록번호 10-0442142와 출원번호 10-2000- 0051204, 등록번호 10-0366253)에서도 이와 유사한 기술을 사용하고 있다. 그러나 이들 특허에서는 한결같이 유리를 성형 혹은 식각가공하여 간격재와 유리기판을 일체로 형성시킬 때 간격재의 형상이 서로 분리된 것이 아니라 띠모양(stripe)으로 형성되어 전광판을 제조하는데는 효과적으로 대응할 수 있는 기술이지만, LCD용 백라이트와 같이 면광원이 요구되는 곳에서는 간격재를 따라 그늘진 띠(음영)가 간격재의 수만큼 발생하게 되어 휘도를 떨어뜨리는 문제점을 지니고 있다.

상판의 전면유리기판(1)과 하판의 배면유리긴판(4)사이에 방전셀(8)이 구성되며 상기 전면유리기판(1)에 투명전극(2) 및 보호막(12)이 형성되고 배면유리기판 (4)에 금속전극(5') 및 형광체(3)가 형성된 플라즈마 소자로 이루어진 평면 램프용 PDP 소자(도3, 도4)는 성형법(moulding)이나 캐스팅(casting)법을 사용하여 배면유리기판을 띠모양이 아닌 사각기둥이 서로 분리된 형태로 용융 제조하거나 식각(etching)법에 의해 절삭 가공함으로써 배면 유리기판(4)와 간격재(9')를 일체로 하는 것을 특징으로 하고 있다.

이하 본 발명의 평면 램프용 PDP 소자의 제작방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

두께 1mm 정도의 전면유리기판(1)에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 투명전극(2)을 형성한다. 투명전극(2)위에 금속 마스크를 씌워 크롬(Cr)이나 알루미늄(Al)을 진공증착시켜 투명전극(2)의 가장자리로 버스전극(2')을 형성한다. 혹은 은풀 등을 사용하여 후막 인쇄하여 버스전극(2')을 형성하기도 한다. 투명전극(2)이 형성된 반대 측의 유리 밑면에 산화마그네슘(MgO)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 보호막(12)을 형성한다.

한편 전면 유리와 동일 재질이며 두께가 수 mm인 유리를 성형법(moulding)이나 캐스팅법(casting)을 사용하여 가장자리의 네 모서리는 높이가 1∼2mm인 사각봉 모양, 가운데는 높이가 1∼2mm인 작은 사각기둥 모양이 서로 분리되면서 가로와 세로의 방향으로 일정한 간격(c)을 두고 나란하게 돌출되게 제조함으로써 배면 유리기판(4)과 간격재(9')를 일체로 구성되게 한다. 혹은 식각법(etching)을 사용하여 불산(HF)과의 반응에 위와 동일한 사각기둥이 서로 분리된 형상을 갖는 일체형 배면 유리기판(4)과 간격재(9')을 제조한다.

이와 같은 방법에 의해 배면 유리기판(4)의 가운데에 형성된 폭 b가 1mm 이하이고 높이가 1∼2mm 정도인 작은 사각기둥 모양의 돌출부는 간격재(9')로 사용된다. 한편, 성형법(moulding), 캐스팅법(casting) 혹은 식각법(etching)을 사용하여 배면 유리기판(4)를 제조할 때 폭(a)이 수 mm인 가장자리의 네 모서리 중 어느 한 모서리에 배기구(13)를 미리 형성시킨다. 배면 유리기판(4) 아래에 광의 반사율이 좋은 알루미늄(Al)이나 크롬(Cr)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 금속전극(5')을 형성한다. 혹은 은풀 등을 사용하여 후막 인쇄하여 금속전극(5')을 형성하기도 한다. 금속전극(5')이 형성된 반대 측의 유리에 후막 인쇄법 혹은 분사법 혹은 딥(Dip)코팅법에 의해 단색(백색, 적색, 녹색, 청색 등) 형광체(3)를 형성시킨 뒤 소성한다.

제작된 전면 유리기판(1)과 배면 유리기판(4)은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(7)를 배면 유리기판(4)의 가장자리의 배기구(13)을 제외한 사각봉 모양의 돌출부에 토출법 혹은 인쇄법으로 형성한 뒤 소성함으로써 합착된다. 합착된 상하판 사이의 방전셀(8) 내에 공기를 배기구(13)을 통해 빼내고 아르곤(Ar) 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)과 금속전극(5')사이에 교류전압을 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 단색형광체(3)가 여기되어 단색 가시광(10)을 얻게 된다.

이와같이 된 본 발명은 배면 유리기판을 사각기둥이 서로 분리된 형상으로 성형, 혹은 식각 가공하여 배면유리기판(4)와 간격재(9')를 일체로 함으로써 배기공정시 상, 하판 기판유리의 기계적 내구성을 갖게 하고 동시에 휘도와 수명 및 수율을 향상시키면서 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하는 것이다.

이와 같은 방법으로 형성된 평면 램프용 PDP소자는 제조공정이 간단하여 제조경비를 대폭 줄일 수 있으며 간격재(9')의 직경과 높이가 일정하게 고착되어 있으므로 간격재(9')가 방전셀(8) 내에서 굴러다니거나 미끄러지지 않기 때문에 도포된 형광체(3)에 손상을 일으키지 않고 따라서 품질이나 수율이 향상된다. 또한 방전셀(8) 내에는 유리만 놓여 있으므로 기체 방전시에 접착제로부터 불순물 가스가 발생하여 휘도나 수명의 감소를 초래할 염려도 없다.

게다가 성형법이나 캐스팅법, 혹은 식각법에 의해 사각기둥이 서로 분리된 형상의 간격재(9')를 만들어 사용함으로써 방전셀(8)의 배기시에 소자가 대기압을 견딜 수 있는 적절한 수단을 갖게 되어 기계적 내구성과 수율을 향상시키면서 간격재에 의해 발생되는 음영을 최소한 적게 할 수 있다. 또한 작은 사각기둥 모양의 간격재(9')의 폭이 1mm 이하로 작은 반면 높이는 높이가 1∼2mm로 크므로 방전셀(8)내의 공기를 빼어내서 방전가스를 주입할 때 배기시간나 가스 충진시간이 크게 줄어드는 효과를 보인다.

본 발명에서 상술한 배면유리기판(4)과 간격제(9')를 일체형으로 하는 기술은 전면유리기판(1)과 간격재(9')를 일체형으로 형성하는 데 적용 할 수도 있다. 이런 경우, 전면유리기판(1)과 간격재(9')를 일체형으로 형성된 구조물에 형광체(3)가 형성된 배면유리기판(4)을 합착시킴으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 의해 제조되는 평면 램프용 PDP소자는 휘도와 수율은 2배 이상 향상되며 제조경비는 절반 이하로 줄어드는 효과가 있다.

Claims

전면유리기판과 배면유리기판사이에 방전셀이 구성되는 플라즈마소자에서 사각기둥이 서로 분리된 형상으로 배면유리기판을 성형, 혹은 식각 가공하여 간격재와 배면유리기판을 일체의 구조물로 구성시키고 이것에 상판을 합착시켜 방전셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 평면램프용 교류구동형 플라즈마소자의 하판제조방법
전면유리기판과 배면유리기판사이에 방전셀이 구성되는 플라즈마소자에서 유리를 가공하여 전면 혹은 배면 유리기판에 일체로 구성되는 간격재를 폭이 작고 높이가 큰 사각기둥이 서로 분리되게 구성하여서된 것을 특징으로 하는 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 하판구조