KR20070073584A - 면광원 장치의 제조 방법 - Google Patents

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KR20070073584A
KR20070073584A KR1020060125403A KR20060125403A KR20070073584A KR 20070073584 A KR20070073584 A KR 20070073584A KR 1020060125403 A KR1020060125403 A KR 1020060125403A KR 20060125403 A KR20060125403 A KR 20060125403A KR 20070073584 A KR20070073584 A KR 20070073584A
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삼성코닝 주식회사
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Abstract

향상된 특성을 갖는 면광원 장치의 제조 방법에 있어서, 복수 개의 방전 공간들을 갖는 광원 몸체를 형성한다. 광원 몸체의 내측면에 형광층을 형성하고, 방전 공간들에 수은 가스를 360℃ 내지 450℃의 온도에서 확산시켜 면광원 장치를 제조한다. 고온에서 수은 확산 공정을 수행함으로써, 수은 가스가 방전 공간들에 균일하게 확산되어 향상된 휘도 균일도를 갖으며 동시에 전극의 부착성이 향상된 면광원 장치를 제조할 수 있다.

Description

면광원 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a 내지 5d는 수은 확산 온도를 달리하여 제조한 면광원 장치의 방전 모습을 보인 사진이다.
도 6a 내지 6c는 수은 확산 온도를 달리하여 제조한 면광원 장치의 수은 분포도를 보인 평면도이다.
도 7a 및 7b는 비교예 및 실시예에 따라 수은 확산 공정을 수행한 후, 방전 공간의 위치에 따른 수은 입자의 평균 직경의 분포를 나타내는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
111 : 제 1 기판 112 : 제 2 기판
120 : 격벽 130 : 밀봉 부재
140 : 방전 공간 150 : 전극
160 : 반사층 171, 172 : 형광층
181, 182 : 접착층
본 발명은 면광원 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 향상된 특성을 갖는 면광원 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정(liquid crystal; LC)은 전기적 특성 및 광학적 특성을 함께 갖는다. 액정은 전기적 특성에 의해 전계의 방향에 대응하여 배열이 변경되고, 광학적 특성에 의해 배열에 대응하여 광의 투과율을 변경시킨다.
액정을 제어하기 위해, 액정표시장치는 액정을 제어하는 액정 제어 파트(liquid crystal controlling part) 및 액정에 광을 공급하는 광 공급 파트(light supplying part)를 필요로 한다.
액정 제어 파트는 제1 기판에 배치된 화소전극(pixel electrode), 제2 기판에 배치된 공통전극(common electrode) 및 화소전극과 공통전극의 사이에 개재된 액정을 포함한다. 화소전극은 해상도에 대응하여 다수개로 이루어지고, 공통전극은 화소전극과 대향하며 1개로 이루어진다. 각 화소전극에는 서로 다른 레벨을 갖는 화소전압(pixel voltage)을 인가하기 위해 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 연결되고, 공통전극에는 동일한 레벨의 레퍼런스 전압(reference voltage) 이 인가된다. 화소 전극 및 공통전극은 도전성을 갖는 투명한 물질로 이루어진다.
광 공급 파트는 액정 제어 파트의 액정에 광을 공급한다. 광은 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 광 공급 파트의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.
종래의 액정표시장치의 광 공급 파트는 막대 형상을 갖는 냉음극선관 방식 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 도트 형상을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용된다. 냉음극선관 방식 램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 작은 발열량을 갖는 장점을 갖는다. 한편, 발광 다이오드는 휘도가 높다는 장점을 갖는다. 그러나 종래 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드는 휘도 균일성이 취약한 단점을 갖는다.
따라서 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 광원으로 갖는 광 공급 파트는 휘도 균일성을 증가시키기 위해 도광판(light guide panel; LGP), 확산 부재(diffusion member) 및 프리즘 시트(prism sheet) 등과 같은 광학 부재(optical member)를 포함한다. 이로 인해 냉음극선관 방식 램프 또는 발광 다이오드를 사용하는 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 평판 형태의 면광원 장치가 제시되었다. 면광원 장치는 격벽 분리형과 격벽 일체형으로 구분할 수 있다.
종래의 격벽 분리형 면광원 장치는 제1 기판, 제1 기판 상에 배치된 제2 기 판, 및 제1 및 제2 기판의 가장자리 사이에 배치되어 내부 공간을 한정하는 밀봉부재를 포함한다. 격벽들이 내부 공간에 배열되어, 내부 공간을 수은 가스를 포함하는 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간들로 구획한다. 제1 및 제2 기판의 내면들에는 형광층이 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극이 제1 및 제2 기판의 양측 가장자리 외면을 따라 형성된다.
한편, 종래의 격벽 일체형 면광원 장치는 제1 기판과, 제1 기판 상에 배치된 제2 기판을 포함한다. 제2 기판은 복수개의 격벽부를 일체로 갖는다. 격벽부들이 제1 기판에 맞대어져서, 방전 가스가 주입되는 복수개의 방전 공간들이 형성된다. 최외곽 격벽부들은 실링용 프릿을 매개로 제1 기판에 접합된다. 제1 및 제2 기판의 내면들에 형광층이 형성된다. 방전 가스로 전압을 인가하기 위한 전극은 제1 및 제2 기판의 외주면을 둘러싼다.
여기서, 방전 가스에 포함되는 수은 가스는 온도에 매우 민감한 특성을 갖는다. 특히, 상대적으로 온도가 낮은 부분으로 수은 가스가 쏠리게 된다. 그러나 면광원 장치가 빛을 균일하게 발산하기 위해서는 복수 개의 방전 공간들에 수은 가스가 고르게 분포될 것이 요구된다.
종래의 면광원 장치의 제조 방법에서는 수은 가스를 확산하는 공정이 약 250℃ 정도의 낮은 온도에서 수행되었다. 특히, 종래의 면광원 장치의 제조 방법에서는 수은이 충분히 기화할 수 있는지를 고려하여 수은 확산 공정의 온도를 설정하였다. 수은 확산 공정을 약 250℃의 온도에서 수행할 경우, 수은은 충분히 기화되더라도 기화된 수은 가스가 복수개의 방전 공간들 내로 균일하게 확산되지 않는다. 수은 가스를 방전 공간들 내로 균일하게 확산시키기 위해서 10시간 이상의 공정 시간을 요하는 문제점도 있다.
한편, 면광원 장치의 상기 제1 기판 및 제2 기판에는 복수 개의 방전 공간들에 전압을 인가하기 위하여 전극이 부착된다. 전극을 부착하기 위한 결합재의 소성 공정과 상기 수은 확산 공정은 동시에 수행할 수 있다. 종래의 면광원 장치의 제조 방법에서는, 연화점을 고려하여 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 유기계 수지를 결합재로 이용하여 전극을 부착하였다. 그러나 수은 확산 공정을 약 250℃의 온도에서 10시간 이상 수행하는 경우, 결합제로 사용된 유기계 수지가 용융되어 전극이 기판에서 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
낮은 온도에서 수은 확산 공정을 수행하는 경우 수은이 광원 몸체 내에 균일하게 분포되지 못하여 방전 불량이나 방전 불능의 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 향상된 수은 입자의 분포를 갖고 전극의 부착성이 향상된 면광원 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 방전 특성이 양호한 면광원 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 면광원 장치의 제조 방법에 있어서, 먼저 복수 개의 방전 공간들을 갖는 광원 몸체를 형성한다. 상기 광원 몸체의 내측면에 형광층을 형성하고, 상기 방전 공간들에 수은 가스를 360℃ 내지 450℃의 온 도에서 확산시켜 면광원 장치를 제조한다. 바람직하게는, 상기 수은 가스는 380℃ 내지 420℃의 온도에서 확산시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법에 따르면, 상기 광원 몸체의 외면에 접착용 유리 조성물 4 내지 20 중량%, 은 분말 40 내지 80 중량% 및 여분의 유기 용매를 포함하는 페이스트 조성물을 도포하여 접착층을 형성한다. 상기 접착층 상에는 전극이 부착될 수 있다. 또한, 상기 접착층을 소성하는 공정이 더 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 접착층을 소성하는 단계 및 상기 수은 가스를 확산시키는 단계는 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 접착용 유리 조성물은 산화납 80 내지 85 중량%, 산화붕소 11 내지 14 중량%, 산화아연 2 내지 4 중량%, 산화규소 0.8 내지 1.4 중량% 및 산화알루미늄 0.3 내지 0.6 중량%를 포함한다. 상기 접착용 유리 조성물은 350℃ 내지 360℃의 연화점을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광원 몸체는 제1 기판의 상부에 제2 기판을 배치하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 가장자리 사이에 밀봉 부재를 개재하고, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 상기 방전 공간들을 형성하는 격벽들을 배열하여 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광원 몸체는 제1 기판에 맞대어져서 상기 방전 공간들을 형성하는 격벽부들을 일체로 갖는 제2 기판을 상기 제1 기판 상에 배치하여 형성된다.
본 발명에 따르면 향상된 수은 입자의 분포를 갖고 전극의 부착성이 향상된 면광원 장치를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막) 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 구조물들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 "제1" 및/또는 "제2"로 언급되는 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1" 및/또는 "제2"는 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
면광원 장치의 제조 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치(100)의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 방전 가스가 주입되는 복수 개의 방전 공간들(140)을 갖는 광원 몸체(110)를 형성한다. 면광원 장치(100)는 격벽 분리형으로, 광원 몸체(110)는 마주보는 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)의 사이에 밀봉 부재(130) 및 격벽들(120)을 배치하여 형성된다. 제2 기판(112)은 제1 기판(111)의 상부에 배치된다. 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)의 가장자리에 밀봉 부재(130)를 개재하고, 제1 기판(111) 및 제2 기판(112) 사이에 격벽들(120)을 배열하여 복수 개의 상기 방전 공간들(140)을 형성함으로써, 광원 몸체(110)가 형성된다.
제1 기판(111) 및 제2 기판(112)은 가시광은 투과시키고 자외선은 차단하는 유리 재질로 형성된다. 제2 기판(112)은 방전 공간들(140)에서 발생한 광이 출사되는 출사면이 된다.
격벽들(120)은 제1 방향을 따라 내부 공간에 평행하게 배열되어, 내부 공간을 복수 개의 방전 공간들(140)로 구획한다. 격벽들(120)의 하면이 제1 기판(111)에 맞대어지고, 상면이 제2 기판(112)에 맞대어진다. 각 방전 공간들(140)로 방전 가스를 주입하기 위해 격벽들(120)은 사행 구조로 배열되거나 연통로(도시하지 않음)가 격벽들(120)에 형성될 수 있다.
광원 몸체(110)의 내측벽에는 제1 형광층(171) 및 제2 형광층(172)이 형성된다. 제1 형광층(171)은 제1 기판(111)의 상에 형성되고, 제2 형광층(172)은 제2 기판(112)의 저면에 형성된다. 제1 형광층(171) 및 제2 형광층(172)은 전압이 인가된 방전 가스로부터 발생하는 자외선에 의해 여기된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판(111) 및 제1 형광층(171)의 사이에 반사층(160)을 형성할 수 있다. 반사층(160)은 방전 공간들(140)에서 발생하는 광 가운데, 제1 기판(111)으로 향하는 광을 제2 기판(112) 방향으로 반사시킨다.
광원 몸체(110)의 외면에는 제1 접착층(181) 및 제2 접착층(182)이 형성된다. 제1 접착층(181) 및 제2 접착층(182)은 접착용 유리 조성물 약 4 내지 약 20 중량%, 은 분말 약 40 내지 약 80 중량% 및 여분의 유기 용매를 포함하는 페이스트 조성물을 도포하여 형성된다.
이하, 본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물에 관하여 상세하게 설명한다.
상기 페이스트 조성물은 접착용 유리 조성물, 은 분말 및 여분의 유기 용매를 포함한다.
상기 접착용 유리 조성물은 산화납 약 80 내지 약 85 중량%, 산화붕소 약 11 내지 약 14 중량%, 산화아연 약 2 내지 약 4 중량%, 산화규소 약 0.8 내지 약 1.4 중량% 및 산화알루미늄 약 0.3 내지 약 0.6 중량%를 포함한다. 또한, 상기 접착용 유리 조성물은 약 350℃ 내지 약 360℃의 연화점을 갖는다.
종래의 페이스트 조성물은 연화점이 낮은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 유기계 수지를 포함하고 있어 후속하는 수은 확산 공정을 약 250℃의 온도에서 수행하였다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 면광원 장치의 제조 방법에 사용되는 페이스트 조성물은 연화점이 상대적으로 높은 접착용 유리 조성물을 포함하고 있어, 약 400℃의 고온에서 수은 확산 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물이 약 4 중량% 미 만의 접착용 유리 조성물을 포함하는 경우, 페이스트 조성물의 접착력이 감소하여, 후속하여 접착층(181, 182) 상에 형성되는 전극(150)과 기판(111, 112) 사이의 부착력이 저하될 수 있다. 또한, 접착용 유리 조성물의 함량이 약 20 중량%를 초과하는 경우, 전극(150) 사이의 전기 전도도가 저하되어 면광원 장치의 효율이 현저히 떨어질 수 있다. 따라서 본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물은 약 4 내지 약 20 중량%의 접착용 유리 조성물을 포함한다.
본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물은 충분한 전기 전도도를 갖기 위해 은 분말을 포함한다. 은 분말의 함량이 약 40 중량% 미만이면, 전기 전도도가 낮아 면광원 장치의 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 은 분말의 함량이 80 중량%를 초과하면 페이스트 조성물의 접착력이 저하될 수 있다. 따라서 본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물은 약 40 내지 약 80 중량%의 은 분말을 포함한다.
본 발명의 면광원 장치의 제조에 이용되는 페이스트 조성물은 유기 용매를 포함한다. 유기 용매는 약 80℃ 이하의 끓는점을 갖는 것이 바람직하다. 유기 용매가 약 80℃ 초과의 끓는점을 갖는 경우, 접착층(181, 182)에 유기 용매가 잔류하여 접착층(181, 182)이 유동성을 지닐 수 있기 때문이다. 유기 용매의 예로는 부틸 아세테이트를 들 수 있다.
유기 용매의 함량은 페이스트 조성물의 도포 방식에 따라 조절할 수 있다. 프린팅법으로 도포하는 경우, 유기 용매의 함량은 페이스트 조성물 총 중량에 대하여 약 15 내지 약 30 중량%인 것이 바람직하다. 스프레이법으로 도포하는 경우, 유 기 용매의 함량은 페이스트 조성물 총 중량에 대하여 약 30 내지 약 55 중량%인 것이 바람직하다.
상술한 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 접착층(181, 182) 상에는 전극(150)이 부착된다. 제1 전극(152)은 제1 접착층(181) 밑면에 부착되고, 제2 전극(154)은 제2 접착층(182) 상에 부착된다. 제1 전극(152) 및 제2 전극(154)은 제1 방향과 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 제1 기판(111) 및 제2 기판(112)의 양측 가장자리에 배치된다. 제1 전극(152) 및 제2 전극(154)은 복수의 방전 공간들 내에 주입된 방전 가스에 전압이 인가한다.
상기 방전 가스의 예로는 수은 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 크세톤 가스 등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 면광원 장치의 제조 방법에서는 방전 가스로 수은 가스를 사용한다.
광원 몸체(110) 내에 위치하는 복수 개의 방전 공간들(140)에 수은 가스를 확산시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법은 접착층(181, 182)을 소성할 수 있다. 이 경우, 접착층(181, 182)을 소성하는 공정과 방전 공간들(140) 내부로 수은 가스를 확산시키는 공정은 동시에 수행될 수 있다. 접착층(181, 182) 소성 공정 및 수은 확산 공정은 페이스트 조성물에 포함된 접착용 유리 조성물의 연화점을 고려하고 면광원 장치의 양호한 방전이 가능하도록 약 360℃ 내지 약 450℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 380℃ 내지 약 420℃의 온도에서 수행된다.
상술한 수은 확산 공정의 공정 온도는 종래의 면광원 장치의 제조 방법에서 수행되는 수은 확산 공정의 온도보다 고온이다. 즉, 종래의 수은 확산 공정은 약 250℃의 온도에서 수행되었는데 비하여, 본 발명의 수은 확산 공정은 약 400℃ 부근의 온도에서 수행되므로 기화된 수은 원자에 더 높은 운동 에너지를 공급하여 복수 개의 방전 공간들(140) 내부로 수은 가스가 더 용이하게 확산될 수 있다. 따라서 수은 확산 공정을 고온에서 수행할 경우, 상대적으로 작은 크기의 수은 입자들이 복수 개의 방전 공간들(140) 내로 균일하게 분포할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 면광원 장치(100)는 균일한 수은 입자들이 방전 공간들(140) 내에 고르게 분포하여 향상된 휘도 균일도를 갖는다. 또한, 연화점이 높은 접착용 유리 조성물을 포함하는 페이스트 조성물을 이용하여 접착층(181, 182)을 형성함으로써 기판(111, 112)에 대한 전극(150)의 부착성이 향상된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치(200)의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 방전 가스가 주입되는 복수 개의 방전 공간들(240)을 갖는 광원 몸체를 형성한다. 면광원 장치(200)는 격벽 일체형으로, 상기 광원 몸체는 제1 기판(211) 상에 격벽부들(220)을 일체로 갖는 제2 기판(212)을 배치하여 형성된다. 제1 방향을 따라 배열된 격벽부들(220)이 제1 기판(211)에 맞대어져서, 대략 아치 형상의 복수 개의 방전 공간들(240)이 상기 광원 몸체에 형성된다.
각 방전 공간(240)들로 방전 가스를 주입하기 위해서, 격벽부들(220)은 사행 구조로 배열되거나 또는 연통로(225)가 격벽부들(220)에 형성될 수 있다. 특히, 연통로(225)는 격벽부(220) 상에 사선형 또는 S자 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 격벽부들(220)은 약 1㎜ 내지 5㎜ 정도의 폭을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판(211) 및 제2 기판(212)의 가장자리에 밀봉 부재(230)를 개재할 수 있다.
상기 광원 몸체의 내측벽에는 제1 형광층(271) 및 제2 형광층(272)이 형성된다. 제1 형광층(271)은 제1 기판(211)의 상에 형성되고, 제2 형광층(272)은 제2 기판(212)의 저면에 형성된다. 제1 형광층(271) 및 제2 형광층(272)은 전압이 인가된 방전 가스로부터 발생하는 자외선에 의해 여기된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판(211) 및 제1 형광층(271)의 사이에 반사층(260)을 형성할 수 있다. 반사층(260)은 방전 공간들(240)에서 발생하는 광 가운데, 제1 기판(211)으로 향하는 광을 제2 기판(212) 방향으로 반사시킨다.
상기 광원 몸체의 외면에는 제1 접착층(281) 및 제2 접착층(282)이 형성된다. 제1 접착층(281) 및 제2 접착층(282)은 접착용 유리 조성물 약 4 내지 약 20 중량%, 은 분말 약 40 내지 약 80 중량% 및 여분의 유기 용매를 포함하는 페이스트 조성물을 도포하여 형성된다. 상기 페이스트 조성물은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 면광원 장치의 제조 방법에서 사용된 페이스트 조성물과 실질적으로 동일하고, 구체적인 설명은 생략한다.
상기 페이스트 조성물을 이용하여 형성된 접착층(281, 282) 상에는 전 극(250)이 부착된다. 제1 전극(252)은 제1 접착층(281) 저면에 부착되고, 제2 전극(254)은 제2 접착층(282) 상에 부착된다. 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 제1 방향과 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 제1 기판(211) 및 제2 기판(212)의 양측 가장자리에 배치된다. 제1 전극(252) 및 제2 전극(254)은 복수의 방전 공간들 내에 주입된 방전 가스에 전압이 인가한다.
상기 방전 가스의 예로는 수은 가스, 아르곤 가스, 네온 가스, 크세톤 가스 등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 면광원 장치의 제조 방법에서는 방전 가스로 수은 가스를 사용한다. 복수 개의 방전 공간들(140)에 수은 가스를 확산시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 제조 방법은 접착층(281, 282)을 소성할 수 있다. 이 경우, 접착층(281, 282)을 소성하는 공정과 방전 공간들(240) 내부로 수은 가스를 확산시키는 공정은 동시에 수행될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 면광원 장치의 제조 방법에서와 같이, 접착층(281, 282) 소성 공정 및 수은 확산 공정은 페이스트 조성물에 포함된 접착용 유리 조성물의 연화점을 고려하여 약 360℃ 내지 약 450℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 380℃ 내지 약 420℃의 온도에서 수행된다. 종래에 비해 수은 확산 공정을 고온에서 수행하여 상대적으로 작은 크기의 수은 입자들이 복수 개의 방전 공간들(240) 내로 균일하게 분포할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 면광원 장치(200)는 균일한 수은 입자들이 방전 공간들(240) 내에 고르게 분포하여 향상된 휘도 균일도를 갖는다. 또한, 연화점이 높은 접착용 유리 조성물을 포함하는 페이스트 조성물을 이용하여 접착 층(281, 282)을 형성함으로써 기판(211, 212)에 대한 전극(250)의 부착성이 향상된다.
접착층의 형성 및 저항의 평가
먼저, PbO 약 84 중량%, B2O3 약 12 중량%, ZnO 약 2.5 중량%, SiO2 약 1.0 중량% 및 Al2O3 약 0.5 중량%를 혼합하여 접착용 유리 조성물을 제조하였다. 수득된 상기 접착용 유리 조성물의 연화점은 351℃로 나타났다.
상기 접착용 유리 조성물 10 중량%, 은 분말 70 중량% 및 부틸아세테이트 20 중량%를 24시간 이상 충분히 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다.
상기 페이스트 조성물을 기판의 양측 가장자리 외면에 폭 1cm로 분무 도포하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층 상에 전극을 부착하였다. 페이스트 조성물 내의 부틸아세테이트는 휘발하여 접착층은 파우더 코팅 상태가 되었다.
상기 전극이 부착된 면광원 장치를 약 20℃/min의 속도로 승온하여 약 400℃까지 올린 후, 이 상태를 1시간 동안 유지시켰다. 이어서, 약 20℃/min의 속도로 냉각시켰다.
형성된 접착층은 약 22㎛의 두께를 갖고, 약 0.01Ω/cm의 저항을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 상기 페이스트 조성물은 면광원 장치의 전극을 부착시키는데 적용하기에 적합한 저항 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.
면광원 장치의 제조
실험예
두개의 기판 사이에 27개의 격벽들을 배열하고 양 가장자리에 밀봉 부재를 부착하여 광원 몸체를 형성하였다. 광원 몸체에는 기판 및 격벽에 의해 둘러싸인 28개의 채널이 형성되었다. 기판의 내벽에 약 40㎛ 두께의 형광층을 형성하고 상기 제조된 페이스트 조성물을 기판의 외면 가장자리에 격벽들에 수직하는 방향으로 도포하여 약 20㎛ 두께의 접착층을 형성하였다. 상기 접착층 상에 전극을 부착하였다. 2번 채널의 입구에 수은을 주입하여, 다른 주변의 방전 공간들로 360 ~ 450℃의 온도에서 확산시켰다. 수은 가스가 확산되는 동안 접착층은 동시에 소성되었다. 이로써, 격벽 분리형 면광원 장치를 제조하였다.
비교예
두개의 기판 사이에 27개의 격벽들을 배열하고 양 가장자리에 밀봉 부재를 부착하여 광원 몸체를 형성하였다. 광원 몸체에는 기판 및 격벽에 의해 둘러싸인 28개의 채널이 형성되었다. 기판의 내벽에 약 40㎛ 두께의 형광층을 형성하고, 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 통상의 페이스트 조성물을 기판의 외면 가장자리에 도포하여 약 25㎛ 두께의 접착층을 형성하였다. 상기 접착층 상에 전극을 부착하였다. 2번 채널의 입구에 수은을 주입하여, 다른 주변의 방전 공간들로 250 ~ 350℃의 온도에서 확산시켰다. 수은 가스가 확산되는 동안 접착층은 동시에 소성되었다. 이로써, 격벽 분리형 면광원 장치를 제조하였다.
방전 특성 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면광원 장치들에 대하여 방전을 실시하여 방전 특성의 우수성 여부를 조사하였다.
도 5a 내지 5d를 참조하면, 250℃의 온도에서 수은을 확산시킨 면광원 장치(도 5a)의 방전 특성을 보면 수은 확산의 불충분으로 인하여 방전이 매우 불량하며 비정상적인 핑키(pinky) 방전을 보이고 있다. 350℃의 온도에서 수은을 확산시킨 면광원 장치(도 5b)의 경우에는 핑키 방전이 다소 완화되었지만 여전히 방전이 불량한 것을 볼 수 있다. 반면, 360℃의 온도에서 수은을 확산시킨 면광원 장치(도 5c)와 450℃의 온도에서 수은을 확산시킨 면광원 장치(도 5d)의 경우에는 정상적인 방전으로서 핑키 방전을 찾아볼 수 없다.
수은 확산 공정의 온도에 따른 수은 입자의 분포도 및 균일도 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면광원 장치들에 대하여 수은 확산 공정의 온도에 따른 수은 입자의 분포도 및 균일도를 평가하였다.
도 6a 내지 6c는 각각 250℃에서 수은 확산을 실시한 면광원 장치(도 6a), 300℃에서 수은 확산을 실시한 면광원 장치(도 6b), 400℃에서 수은 확산을 실시한 면광원 장치(도 6c)의 수은 분포를 보이고 있다. 미세한 점 또는 원형으로 표시한 부분이 수은 입자가 위치한 지점을 나타낸다. 도 6a 및 6b에서는 수은이 주로 광원 몸체의 양측에 국부적으로 존재하며 전체적으로 불균일한 분포를 보이고 있다. 반 만, 도 6c를 보면 광원 몸체에 전반적으로 균일하게 수은이 분포하는 것을 알 수 있다.
수은 입자의 균일도는 격벽들에 의해 분리된 채널들의 위치에 따른 수은 입자의 평균 직경을 측정하여 평가하였다. 도 7a는 비교예에 따라 약 250℃에서 수은 확산 공정을 수행한 후, 채널의 위치에 따른 수은 입자의 평균 직경의 분포를 나타내는 그래프이고, 도 7b은 본 발명에 따라 약 400℃에서 수은 확산 공정을 수행한 후, 채널의 위치에 따른 수은 입자의 평균 직경의 분포를 나타내는 그래프이다.
도시한 바와 같이, 수은 확산 공정을 약 250℃에서 수행한 경우 수은이 주입된 2번 채널에 인접한 채널에는 수은 입자의 크기가 상대적으로 크고, 2번 채널과의 거리가 멀어질수록 수은 입자의 크기가 작아지는 것으로 나타났다. 이에 비하여, 수은 확산 공정을 약 400℃에서 수행한 경우 채널들의 위치에 상관없이 수은 입자의 크기가 균일한 것으로 나타났다. 따라서 본 발명에 따른 면광원 장치의 제조 방법은 종래에 비해 고온에서 수은 확산 공정을 수행함으로써 균일한 크기의 수은 입자가 방전 공간 내에 고르게 분포된 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고온에서 수은 확산 공정을 수행함으로써, 균일한 수은 입자들이 방전 공간들 내에 고르게 분포한다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 면광원 장치는 향상된 휘도 균일도를 갖는다. 또한, 연화점이 높은 접착용 유리 조성물을 포함하는 페이스트 조성물을 결합재로 이용하여 전극을 부착하므로, 비교적 고온의 소성 공정 후에도 전극의 기판에 대한 부착력이 유지된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 자 또는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 복수 개의 방전 공간들을 갖는 광원 몸체를 형성하는 단계;
    상기 광원 몸체의 내측면에 형광층을 형성하는 단계; 및
    상기 방전 공간들에 수은 가스를 360℃ 내지 450℃의 온도에서 확산시키는 단계를 포함하는 면광원 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수은 가스를 확산시키는 단계는 380℃ 내지 420℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체의 외면에 접착용 유리 조성물 4 내지 20 중량%, 은 분말 40 내지 80 중량% 및 여분의 유기 용매를 포함하는 페이스트 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 접착층 상에 전극을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 접착층을 소성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접착층을 소성하는 단계 및 상기 수은 가스를 확산시키는 단계는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 접착용 유리 조성물은 산화납 80 내지 85 중량%, 산화붕소 11 내지 14 중량%, 산화아연 2 내지 4 중량%, 산화규소 0.8 내지 1.4 중량% 및 산화알루미늄 0.3 내지 0.6 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 접착용 유리 조성물은 350℃ 내지 360℃의 연화점을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체를 형성하는 단계는,
    제1 기판의 상부에 제2 기판을 배치하는 단계;
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 가장자리 사이에 밀봉 부재를 개재하는 단계; 및
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 상기 방전 공간들을 형성하는 격벽들을 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광원 몸체를 형성하는 단계는 제1 기판에 맞대어져서 상기 방전 공간들을 형성하는 격벽부들을 일체로 갖는 제2 기판을 상기 제1 기판 상에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치의 제조 방법.
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