KR20090088286A - 알루미늄 전극을 포함하는 면광원 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

알루미늄 전극을 포함하는 면광원 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

알루미늄 전극을 포함하는 면광원 장치 및 그 제조 방법에 개시된다.　 본 발명에 따르면 알루미늄을 사용하여 전극을 형성함으로써, 종래의 금속 페이스트를 제작하는데 드는 비용을 절감할 수 있고, 알루미늄을 아노다이징(anodizing)한 알루미나의 활용에 의해 유전체, 보호막 등을 별도로 만들 필요가 없으므로 공정의 간소화를 꾀할 수 있다. 본 발명에 따른 면광원 장치는 적어도 하나의 단위 방전셀을 상하로 덮는 상부 기판과 하부 기판, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입되어, 상기 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극을 포함하되, 상기 방전 전극은, 알루미늄으로 이루어진 전극층, 및 상기 전극층의 외부에 상기 알루미늄을 아노다이징하여 생성되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
면광원 장치, 방전 전극, 전극층, 유전체층, 알루미늄, 알루미나

Description

알루미늄 전극을 포함하는 면광원 장치 및 그 제조방법 {FLAT PANEL DISPLAY HAVING ELECTRODE MADE OF ALUMINUM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 알루미늄을 전극으로 이용한 면광원 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 알루미늄을 사용하여 전극을 형성함으로써, 종래의 금속 페이스트를 제작하는데 드는 비용을 절감할 수 있고, 알루미늄을 아노다이징(anodizing)한 알루미나의 활용에 의해 유전체, 보호막 등을 별도로 만들 필요가 없으므로 공정의 간소화를 꾀할 수 있는 면광원 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
평판디스플레이(flat panel display: FPD)란 디스플레이 중 두께가 화면 대각 길이의 1/4이하에 해당하여 수 센티미터(cm), 작게는 수 밀리미터(mm)의 두께를 갖는 평평한 박형의 디스플레이를 말한다.　 디스플레이 중 가장 오랜 역사를 가진 음극선관(CRT)은 부피가 크고 전력 소모가 높다는 점 때문에 상대적으로 얇고 가벼우며 소비 전력도 낮은 평판디스플레이에 의해 점점 대체되고 있는 실정이다.　
이러한 평판디스플레이는 자체적으로 발광이 가능한 발광형(emissive type)과 별도로 광원을 필요로 하는 수광형(non-emissive type)으로 구분이 된다.　 발광 형에는 PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting display), FED(field emission display) 등이 있고, 수광형에는 LCD(liquid crystal display) 등이 있다.　 수광형에 속하는 LCD는 외부 광원이 없으면 화상을 표시하기가 불가능하므로 별도의 광원인 백라이트 유닛(back light unit: BLU)이 반드시 필요하다.　 이러한 BLU에는 고전압 전계에 의해 방출된 전자에 의해 여기된 수은 가스로부터 발산된 자외선이 형광체와 충돌하여 가시광선을 발생시키는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp) 방식, 반도체에 전압을 가할 때 생기는 전기 루미네센스 현상을 이용하는 LED(light emitting device) 방식, 가스 방전으로부터 발생하는 자외선에 의해 형광체를 발광시켜 광을 확산시키는 FFL(flat fluorescent lamp) 방식 등의 광원이 널리 사용되고 있다.
이 중에서 FFL 방식은 면광원 방식으로서 기존의 선광원 방식인 CCFL 방식과 비교할 때 램프를 단 한 개만 사용하기 때문에 부품 수가 크게 줄어들고 BLU 및 LCD패널의 제조 공정에 대한 자동화가 가능하다는 장점이 있고, 특히 대형 LCD에 채용하기가 유리하기 때문에 주목 받고 있는 실정이다.
도 1은 종래 기술에 따른 면광원 장치(100)의 일례를 보여주는 도면이다.　 구체적으로, 도 1a는 면광원 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 평면도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A'를 절단한 단면도이다.　
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 면광원 장치(100)는 상부 기판(101), 하부 기판(102), 상하부 기판을 이격시켜 지지하고 단위 방전셀 공간을 형성하는 격벽 부재(103), 상기 상부 기판(101)과 하부 기판(102)을 봉합하는 봉합제부(104), 방전 셀 공간 내의 가스 방전에 의해 가시광선을 방출하는 형광체(105), 전극(107) 등을 포함한다.
면광원 장치(100), 즉 FFL의 기본적인 발광 원리는 일반적인 형광등의 발생 원리와 유사하다.　 구체적으로 설명하면, 한 쌍의 전극(107)에 전압이 인가되면 방전 공간에 전계가 발생되고 이에 의해 자외선이 방출되는데, 방출된 자외선이 방전 공간 주변에 도포된 형광체(150)를 활성화시켜 가시광선이 방출된다.　
한편, 상기 방전 가스의 종류는 크게 무수은과 수은 방전 가스로 나뉜다.　 무수은 방전 가스를 사용하는 경우에는 유기되는 전계에 의해 자외선을 방출시키는 제논(Xe)이 포함된 가스를 사용하며, 필요에 따라 헬률(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크리프톤(Kr) 등의 불활성 가스를 더 포함하는 혼합 가스를 사용한다.　 수은(Hg) 방전 가스를 사용하는 경우에는 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스를 더 포함하는 혼합가스를 사용한다.
이러한 종래의 면광원 장치(100)에 따르면, 방전 공간에 전계를 유지하기 위한 한 쌍의 전극(107)은 통상적으로 하부 기판(101) 또는 상부 기판(102)에 형성될 수 있다.
그러나, 상부 기판(101) 또는 하부 기판(102)에 방전 전극을 형성하기 위해서는 크게 금속층 형성, 유전체층 형성 및 보호층 증착 공정이 필수적으로 요구된다.　 따라서, 면광원 장치에 사용될 기판을 다량으로 제조하기 위해서는 상기의 복잡한 3 가지 공정을 반복적으로 수행하여 전극 구조를 생성해야 한다.　
또한, 구체적으로 상기 공정을 세분해 보면, 금속층 형성 공정은 전극 인 쇄(printing), 건조, 소성 등의 세부 공정을 포함할 수 있고, 유전체층 형성 공정은 유전체 인쇄, 건조, 소성 등의 세부 공정을 포함할 수 있으므로, 필요로 되는 공정 수가 극히 많아지며, 보호층 증착 공정은 박막 증착 장비를 사용하여 수행되는데 이러한 박막 증착 장비가 진공 장비이므로 진공도 확보를 위한 시간이 장시간 소요된다는 단점이 있다.
특히, 상기와 같은 금속층 형성 공정을 위해 전극으로 사용될 금속을 페이스트화 할 수 있는데, 금속 페이스트는 금속 파우더, 바인더(binder), 용매(solvent), 분산제(dispersant) 등을 혼합하여 제조된다.　 이 때, 금속 파우더로 은(Ag)을 사용하게 되므로 재료비가 많이 들게 되고, 또한 페이스트로 전극을 형성하고자 하는 경우에는 인쇄, 건조, 소성 과정을 거쳐야 하므로 공정가가 현저히 증가하게 된다.
또한, 금속층과 유전체층의 접합성이 좋지 않아 제조 과정 중 기포가 형성되거나 결함이 발생할 수 있으며, 이 경우 방전 시 유전체가 파괴될 수 있는 등의 심각한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 면광원 장치의 전극으로서 사용되어 왔던 금속층을 알루미늄으로 대체함으로써 종래의 전극 형성을 위해 필요로 되었던 금속 페이스트의 제작에 따른 제조 비용의 상승을 회피할 수 있는 면광원 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 방전 전극의 전극층을 알루미늄으로 하고 전극층 표면을 아노다이징(anodizing) 함으로써 간단히 유전체층을 형성할 수 있으므로, 유전체 등을 만들기 위한 별도의 복잡한 공정이 필요 없고 이에 따라 공정의 간소화를 꾀할 수 있는 면광원 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 알루미늄 전극 표면을 아노다이징시켜 얻어지는 알루미나가 유전체층뿐만 아니라 보호층으로서의 기능까지 동시에 수행할 수 있게 하여, 종래 방전 전극 제조에 필요하였던 보호층 증착 공정을 생략하여 공정의 간소화를 꾀할 수 있는 면광원 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방전 전극의 전극층 및 유전체층을 접합성이 좋은 알루미늄과 알루미나로 하여 방전 전극 제조시 둘 사이의 기포 및 결함 발생이 최소화될 수 있도록 함으로써, 동작 시 결함 등으로 인한 유전체 파괴의 위험성이 없는 면광원 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 적어도 하나의 단위 방전셀을 상하로 덮는 상부 기판과 하부 기판, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입되어, 상기 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극을 포함하되, 상기 방전 전극은, 알루미늄으로 이루어진 전극층, 및 상기 전극층의 외부에 상기 알루미늄을 아노다이징(anodizing)하여 생성되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광원 장치의 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극의 제조 방법에 있어서, (a) 기판 상에 알루미늄으로 전극층을 형성하는 단계, 및 (b) 상기 알루미늄의 외부 표면을 아노다이징하여 유전체층을 형성시키는 단계를 포함하는 방전 전극의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 단위 방전셀을 상하로 덮는 상부 기판과 하부 기판, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입되어, 상기 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극을 포함하는 광원 장치의 제조 방법에 있어서, (a) 알루미늄으로 전극층을 형성하는 단계, (b) 상기 알루미늄의 외부 표면을 아노다이징하여 유전체층을 형성시켜 방전 전극을 완성하는 단계, 및 (c) 상기 방전 전극을 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 종래의 면광원 장치의 전극으로서 사용되어 왔던 금속층을 알루미늄으로 대체함으로써 종래의 전극 형성을 위해 필요로 되었던 금속 페이스트를 제작하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 방전 전극의 전극층을 알루미늄으로 하고, 전극층의 표면을 아노다이징(anodizing)시켜 얻어지는 알루미나를 유전체층으로 사용함으로써, 종래 유전체층 형성을 위해 거쳐야 했던 유전체 인쇄, 건조, 소성 등 복잡한 공정이 생략되어, 작업 공정 수 및 공정 시간이 감소되고, 생산성 또한 향상될 수 있다.
또한, 방전 전극의 전극층 및 유전체층을 각각 알루미늄과 알루미나로 하는 경우 둘 사이의 접합성이 좋아 방전 전극 제조시 둘 사이의 기포 및 결함 발생이 최소화되므로 면광원 장치의 동작 시 결함 등으로 인한 유전체 파괴의 위험성을 없앨 수 있다.
또한, 알루미늄 전극 표면을 아노다이징시켜 얻어지는 알루미나가 높은 경도를 갖고 있어 유전체층으로서의 기능과 함께 보호층으로서의 기능도 수행할 수 있기 때문에, 종래 방전 전극 제조에 필요하였던 보호층 증착 공정을 생략할 수 있고, 이에 따라 공정을 더욱 간소화시킬 수 있다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치(200)의 구성을 나태내는 도면이다.　 구체적으로, 도 2a는 면광원 장치(200)의 전체 구성을 나타내는 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 면광원 장치(200)의 일부분 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2c는 도 2a의 면광원 장치(200)를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 면광원 장치(200)는 상부 기판(210), 하부 기판(220), 상부 기판(210)과 하부 기판(220)을 이격시켜 지지하고 단위 방전 공간을 형성하는 격벽 부재(230), 상부 기판(210)과 하부 기판(220)을 봉합하는 봉합제부(240), 방전셀 공간 내의 방전 가스를 방전하기 위한 전계를 발생시키는 방전 전극(250), 방전 전극(250)을 봉합제부(240)에 의해 구획된 영역의 외부와 전기적으 로 연결해주는 도전성 금속부(270), 가스 방전에 의해 가시광선을 방출하는 형광체(미도시) 등을 포함할 수 있다.
면광원 장치(200)는 적어도 하나의 단위의 방전셀로 구성되며, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 하나의 단위 방전셀을 예로 들어 본 발명의 면광원 장치를 설명하도록 한다.　
본 실시예에 따른 면광원 장치(200)는 전극층을 알루미늄으로 제조하고 그 표면을 아노다이징(anodizing)시켜 얻어지는 알루미나를 유전체층으로 하는 방전 전극(250)을 포함하는 데에 그 특징이 있다. 방전 전극(250)은 후술하는 바와 같이 간단한 제조 프로세스만으로도 종래 면광원 장치에서의 전극층, 유전체층, 보호층과 같은 기능을 모두 달성할 수 있다.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 방전 전극(250)은 기둥 형태, 가령 직육면체 형태일 수 있고, 알루미늄으로 이루어진 전극층(253) 및 상기 전극층(253)을 감싸는 알루미나 유전체층(255)을 포함하고 있음을 알 수 있다.　 도 2b 및 도 2c에는 방전 전극(250)이 직육면체 형태로 형성된 경우만이 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 원형 기둥, 다각 기둥, 파이프 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.　
한편, 격벽 부재(230) 및/또는 방전 전극(250)이 위치하는 영역에는 형광체(미도시)가 형성되지 못하여 결과적으로 형광체로부터 방출된 가시광선이 상부 기판(210)을 통과할 때에는 격벽 부재(230) 및/또는 방전 전극(250)이 위치하는 영역의 상부에 비발광 영역(암선)이 생길 수 있다.　 이를 최소화하기 위해 격벽 부 재(230) 및/또는 방전 전극(250)의 폭은 최대한 좁게 하는 것이 바람직하다.　 또한, 방전 전극(250)은 격벽 부재(230)와 같이 상부 기판(210)과 하부 기판(220)을 지지하고 방전 공간을 형성하는 기능을 하므로 방전 전극(250)의 높이는 격벽 부재(230)와 거의 동일한 높이로 정할 수 있다.
전술한 바와 같이 전극층(253)은 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 알루미늄은 전기 전도성이 뛰어나고, 가공이 용이하며, 연성이 좋고, 내식성이 좋은 특성이 있다.　 알루미늄 전극층(253)은 방전 전극(250)의 내부에 위치하는 구성 요소로서 방전 전극(250)의 형태와 동일한 형태, 가령 직육면체 형태로 형성될 수 있다.　 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 방전 전극(250)이 원기둥 또는 다른 다각 기둥 형태일 수 있으며, 전극층(253)도 이에 따라 다양한 형태로 제조될 수도 있다.　
유전체층(255)은 방전 전극(250)의 외부에 위치하는 구성 요소로서 전극층(253)을 감싸는 형태이다.　 유전체층(255)은 원하는 방전 전극(250)의 형태에 맞게 형성하면 되고, 이 또한 사각기둥, 원기둥, 다각 기둥 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.　
본 발명의 방전 전극(250)의 전극층(253)은 알루미늄으로 이루어지기 때문에, 전극층(253)의 표면을 아노다이징시키는 간단한 공정만으로 알루미늄 전극층(253)의 외면에 알루미나를 형성시킬 수 있고, 알루미나는 이하에서 설명하는 이유로 인해 좋은 유전체로서 기능할 수 있다. 즉, 산화 알루미늄인 알루미나는 비유전율이 9로서 비교적 높고 분극 특성이 매우 뛰어나 광원 장치의 유전체층으로서 적합한 물질이라 할 수 있다.
한편, 방전 전극(250) 제조 시 기포가 함유되는 등의 결함의 발생을 방지하기 위해서는 전극층(253)과 유전체층(255)이 서로 접합이 잘 되도록 해야 하는데, 알루미늄으로 이루어지는 전극층(253)과 알루미나로 이루어지는 유전체층(255)은 접합성이 매우 좋은 성질을 가질 수 있다.
알루미늄을 산화시켜 알루미나를 얻는 방법은 공지 기술이므로 이에 대해서는 간략하게 설명하도록 한다.　 먼저, 알루미나를 형성시키려는 알루미늄에 (+)극을 연결하고, 음극기판으로서 사용할 알루미늄에 (-)극을 연결한 후, 옥살산, 황산, 크롬산, 인산 등의 전해질 용액에 (+)극과 (-)극을 넣어 약 40V의 전압을 가해주면 (+)극에서 알루미나가 얻어진다.　 이와 같은 방법으로, 알루미늄인 전극층(253) 전체를 산화시켜 전극층(253) 외면이 알루미나로 되도록 할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 가령 알루미늄의 패터닝 등을 시도할 수도 있을 것이다.
본 발명의 면광원 장치(200)는 종래 면광원 장치의 금속층을 알루미늄으로 대체시킴으로써 종래 방전 전극의 금속층을 기판 상에 형성하기 위해 필요하였던 금속 페이스트의 제작에 따른 제조 비용의 상승을 피할 수 있다.
또한, 방전 전극(250)의 알루미늄 전극층(253)의 외면을 산화시켜 얻어지는 알루미나를 유전체층(255)으로 사용함으로써, 방전 전극을 제조하는데 필요한 작업 공정 수 및 공정 시간이 감소될 수 있고, 생산성 또한 향상될 수 있다.　
또한, 앞서 살펴 본 바와 같이 방전 전극(250)의 전극층(253) 및 유전체층(255)의 물질이 각각 알루미늄과 알루미나로 구성되어 두 물질 사이의 접합성이 좋으므로, 방전 전극(250) 제조 시 전극층(253) 및 유전체층(255) 사이의 기포 및 결함 발생이 최소화되며, 면광원 장치(200)의 동작 시 결함 등으로 인한 유전체 파괴현상이 현저히 줄어들 수 있다.
또한, 방전 전극(250)의 외곽에 형성되는 알루미나 유전체층(255)의 경도가 높아 보호층으로서의 기능도 수행할 수 있다. 물론, 유전체층(255)을 구성하는 알루미나의 경도는 기공을 가지고 있기 마련이므로 기존의 공지의 알루미나 막에 비해서는 경도가 좋지 않을 수도 있지만, MgO 등을 알루미나 표면 또는 기공에 달라붙도록 처리하여 경도를 충분히 높일 수 있을 것이다.
요컨대, 상기와 같은 프로세스에 의해 방전 전극(250)을 제조함으로써 종래 방전 전극 제조에 필요하였던 금속층 소성, 유전체층 소성, 보호층 증착 공정을 생략할 수 있게 되므로, 공정 시간이 최소화되고 공정의 간소화를 꾀할 수 있을 것이다.
한편, 도 2b를 참조하면, 도전성 금속부(270)는 방전 전극(250)의 상부와 연결되어 봉합제부(240)의 외부로 연장된다.　 즉, 도전성 금속부(270)는 방전 전극(250)을 봉합제부(240)의 외부에까지 전기적으로 연결시켜주기 위한 구성 요소로서 기능한다.　
이 때, 봉합제부(240)의 인근에 위치하는 방전 전극(250)의 일 부분과 봉합제부(240)는 열팽창 계수의 차이를 가질 수 있고, 상기 열팽창 계수 차이로 인해 소성 시 전체 장치가 깨질 수 있는데, 이러한 현상을 막기 위해 도전성 금속부(270)를 사용하여 상기 방전 전극(250)의 도전성이 봉합제부(240)의 외부에까지 연결되도록 할 수 있다.　 따라서, 도전성 금속부(270)의 재료로서는 도전성이 우수한 물질을 선택하는 것이 바람직하다.　 또한, 소성 시 열팽창으로 인한 파괴 현상을 막기 위한 구성 요소이기 때문에 열팽창에 따른 영향이 최소화될 수 있도록 가능한 얇은 형태로 제조되는 것이 바람직하다.　
또한, 도전성 금속부(270)는 방전 전극(250)을 봉합제부(240)의 외부와 연결시켜 주기 위한 구성 요소이므로 방전 전극(250)과 닿아 있기만 하면 충분하고 결합되어 있지 않아도 된다. 여기서, 도전성 금속부(270)가 방전 전극(250)과 닿아 있도록 하기 위해 봉합제부(240) 등으로 고정시킬 수 있을 것이다.　 일례로, 상부 기판(210)의 하면에 방전 전극(250)을 부착하고 도전성 금속부(270)를 방전 전극(250)에 전기적으로 접촉시킨 후, 봉합제부(240)를 이용하여 상기 도전성 금속부(270)의 위를 지나도록 상부 기판(210)의 하면의 테두리를 따라 도포해줌으로써, 방전 전극(250)과 도전성 금속부(270)가 전기적으로 닿아 있는 상태를 유지시킬 수 있다.　 이러한 도전성 금속부(270)는 금속판이나 도전성 페이스트(paste) 또는 금속 와이어 등으로도 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치(300)의 구성을 나타내는 도면이다.　 구체적으로, 도 3a는 면광원 장치(300)의 전체 구성을 나타내는 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 면광원 장치(300)를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(300)는 상부 기판(310), 하부 기판(320), 격벽 부재(330), 봉합제부(340), 방전 전극(350) 등을 포함한다. 한편, 방전 전극(350)은 유리막대(351), 전극층(353), 및 유전체층(355)을 포함한다.
전극층(353)은 유리막대(351)에 알루미늄 포일(foil)을 접합하여 생성될 수 있다. 구체적으로, 방전 전극(350)은 넓은 유리판의 앞뒤에 전극층(353)으로서 기능할 알루미늄 포일을 부착한 후 긴 막대 형태로 절단함으로써 얻을 수 있다.　 도 3에서는 방전 전극(350)의 형태로서 긴 막대 형태만을 도시하였으나, 이에 제한되지 않음은 물론이다.　
한편, 본 실시예에서의 유전체층(355)은 방전 전극(350)의 최외곽에 형성되는 구성 요소로서 전극층(353)을 감싸서 매립하는 형태를 취한다.　 또한, 유전체층(355)은 전극층(353)과 같이 소정 두께의 막 형태로 형성될 수 있으며, 앞선 실시예와 마찬가지로 알루미늄 전극층(353)의 외면을 아노다이징하여 얻어지는 알루미나로 할 수 있다.
본 실시예에서의 알루미늄 전극층(353)은 유리막대(351)에 적절한 두께의 막 형태로 부착되는데, 상기 전극층(353)은 열팽창에 따른 영향을 받지 않을 정도의 두께로 구성되기 때문에, 열팽창이 적어 소성 시 봉합제부(340)와의 열팽창 계수 차이로 인한 파괴의 가능성이 거의 없게 된다.　
따라서, 도 2의 도전성 금속부(270) 등의 구성 요소가 별도로 필요 없게 되며, 방전 전극(350) 자체를 봉합제부(340)의 외부로 노출시켜 다른 전기 장치 등과 연결시킬 수 있다.　 이 경우, 상부 기판(310)의 하면에 방전 전극(350)을 부착시킨 후 봉합제부(340)를 이용하여 방전 전극(350) 위를 지나가도록 도포한 후, 하부 기판(320)과 봉합시키면 된다.
도 4는 도 3의 면광원 장치(300)에 있어서 방전 전극(350)을 제조하는 과정 을 설명하는 도면이다.　.
먼저, 도 4a에 도시되는 바와 같이, 방전 전극(350) 제조용 유리판(410)을 준비한 후, 전극층(353)으로서 기능할 알루미늄 포일을 유리판(410)의 앞면 및/또는 뒷면에 부착시킨다.　 알루미늄 포일을 유리판(410)에 부착하는 방법으로는 실링제나 유전체 등 유리 프리트(glass frit)를 녹여서 부착하는 방법, 정전접합을 이용하여 알루미늄 포일과 유리판(410)에 각각 적절한 전압을 걸어 정전기적 인력을 이용하여 접합하는 방법 등이 사용될 수 있다.　 참고로, 면광원 장치(300)의 가장자리에 위치하게 되는 방전 전극(350)을 제조할 때에는 전극층(353)이 한쪽면에만 형성되어 있어도 무방하므로 알루미늄 포일을 유리판(410)의 앞면 또는 뒷면에만 부착시킬 수도 있을 것이다.
그 후, 도 4b에 도시되는 바와 같이, 전극층(353)이 부착되어 있는 유리판(410)을 막대 형태로 절단하여 전극층(353)이 부착되어 있는 유리막대(351)를 제조한다.　 이 때의 절단은 다이아몬드 또는 텅스텐 합금 재질의 톱을 이용하는 절단 방법, 고압의 워터 제트 커팅(water jet cutting) 방법 또는 레이저 커팅법 등에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 4c에 도시되는 바와 같이, 전극층(353) 상에 유전체층(355)을 형성하여 전극층(353)의 외면을 감싸도록 한다.　 전술한 바와 같이 전극층(353)이 알루미늄 포일로 형성되기 때문에, 전극층(353) 표면을 아노다이징하여 얻어지는 알루미나를 유전체층(355)으로 취급할 수 있을 것이다.　
참고로, 상기 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 제조 단계의 순서는 상기 의 예에 한정되지 않으며 다양한 변형예가 가능할 수 있다.　 즉, 유리판(410)을 막대 형태로 절단하여 유리막대(351)를 만든 후에 전극층(353)을 도포할 수도 있고, 유리판(410) 상에 전극층(353)을 도포하고 그 위에 유전체층(355)을 형성시킨 후, 전극층(353)과 유전체층(355)이 형성되어 있는 유리판(410)을 막대 형태로 절단함으로써 방전 전극(350)을 얻을 수도 있을 것이다.
마지막으로, 도 4d에 도시되는 바와 같이, 상부 기판(310)과 하부 기판(320) 사이에 상기와 같은 방법에 의해 대량으로 생산된 방전 전극(350)을 삽입한 후 조립하면 면광원 장치(300)가 완성된다.　 구체적으로는, 상부 기판(310)과 하부 기판(320) 사이에 삽입되어 있는 격벽 부재(330)와 직교하도록 삽입함으로써 면광원 장치(300)의 제조가 완료될 수 있지만, 반드시 격벽 부재(330)와 직교할 필요는 없을 것이다.
이러한 제조 방법에 따르면, 전극층(353)을 알루미늄으로 하기 때문에, 종래 면광원 장치의 전극층 형성을 위해 필요로 되었던 금속 페이스트 제작 공정을 생략할 수 있게 되어 작업 시간 및 제조 비용이 줄어들게 되고, 알루미늄 전극층(353)과 알루미나 유전체층(355) 간의 접합성이 좋게 되므로 방전 전극(350) 제조 시 결함 발생의 가능성이 최소화될 수 있으며, 알루미나의 경도가 유리보다 좋으므로 유전체층(355)이 보호층으로서의 기능도 수행할 수 있게 되므로 보호층 증착 공정 또한 완전히 생략되게 되어 작업 공정 수의 간소화를 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 알루미늄 포일의 부착, 절단, 및 산화 공정만으로 다량의 방전 전극(350)의 제조가 가능하므로, 방전 전극(350)의 대량 생산이 가 능해져, 면광원 장치의 생산성을 극대화할 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치(500)의 구성을 나태내는 도면이다.　 구체적으로, 도 5a는 면광원 장치(500)의 전체 구성을 나타내는 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 면광원 장치(500)를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(500)은 알루미늄으로 이루어진 속이 빈 파이프 형태의 전극층(553) 및 전극층(553)의 외부에 위치하는 알루미나로 된 유전체층(555)을 포함하는 방전 전극(550)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 방전 전극(550)이 속이 빈 파이프 형태라는 점이 앞서 설명한 실시예와 다른 점이다.
도 5b에 도시되는 바와 같이, 방전 전극(550)의 전극층(553)은 속이 빈 원기둥 형태, 즉, 파이프 형태일 수도 있다.　 본 실시예에서도 방전 전극(550)은 격벽 부재(530)와 같이 상하부 기판을 지지하고 방전 공간을 형성하는 기능을 하므로 그 높이, 즉, 방전 전극(550)을 절단하였을 때 보이는 원의 지름은 격벽 부재(530)의 높이와 거의 동일하게 정할 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예에서도 방전 전극(550)의 알루미늄 전극층(553) 자체를 아노다이징하여 전극층(553) 표면을 알루미나로 만듦으로써 유전체층(555)이 전극층(553)을 감싸는 형태의 방전 전극(550)을 얻을 수 있다.
본 실시예에서의 전극층(553)은 중공형 파이프 형태이기 때문에 그 두께가 얇고 속이 비어 있어 열팽창으로 인한 영향이 최소화된다.　 따라서, 소성 시 봉합제부(540)와의 열팽창 계수 차이로 인한 파괴의 가능성이 거의 없게 되어 도 2에서와 같은 도전성 금속부(270) 등의 구성 요소가 필요 없게 된다.　 즉, 파이프 형태 의 방전 전극(550) 자체가 봉합제부(540)의 외부에까지 노출되므로 다른 장치와 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치(600)의 구성을 나태내는 도면이다.　 구체적으로, 도 6a는 면광원 장치(600)의 전체 구성을 나타내는 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 면광원 장치(600)를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시예에 따른 면광원 장치(600)는 도 5의 면광원 장치(500)의 변형된 실시예라 할 수 있다.　 면광원 장치(600)의 전체적인 구성은 면광원 장치(500)와 실질적으로 동일하며, 방전 전극(650)의 형태만이 차이를 지닌다.
본 실시예에 따른 면광원 장치의 방전 전극(650)은 면광원 장치(500)에서의 방전 전극(550)과는 달리 속이 찬 원기둥 형태 또는 봉 형태로 형성될 수 있다.　 이 경우에도 방전 전극(650)은 격벽 부재로서의 역할도 하기 때문에 그 높이는 격벽 부재와 거의 동일하게 형성될 수 있다.
방전 전극(650)의 전극층(653)의 재료는 알루미늄이며, 상기 알루미늄 전극층(653)의 외면을 알루미나가 감싸고 있는 형태이며, 여기서 알루미나는 유전체층(655)으로서 기능할 것이다. 앞서 살펴본 바와 마찬가지로, 유전체층(655)은 알루미늄으로 이루어진 전극층(653)의 표면을 아노다이징하여 생성되는 알루미나층으로 형성될 수 있을 것이다.
지금까지 본 발명은 면광원 장치를 위주로 설명되었지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기와 같은 독특한 알루미늄 전극 구조를 포함하고 있다면, 면광원 이외의 다양한 광원 장치에도 본 발명의 권리 범위가 미칠 수 있음은 물론이 라 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명 이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 면광원 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'를 절단한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 면광원 장치의 일부분 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2c는 도 2a의 면광원 장치를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 면광원 장치를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 면광원 장치에 있어서 방전 전극을 제조하는 과정을 설명하는 공정도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 면광원 장치를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면광원 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 면광원 장치를 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200, 300, 500, 600: 면광원 장치
210, 310, 510, 610: 상부 기판
220, 320, 520, 620: 하부 기판
230, 330, 530, 630: 격벽 부재
240, 340, 540, 640: 봉합제부
250, 350, 550, 650: 방전 전극
253, 353, 553, 653: 전극층
255, 355, 555, 655: 유전체층
351: 유리막대
270: 도전성 금속부

Claims (29)

  1. 적어도 하나의 단위 방전셀을 상하로 덮는 상부 기판과 하부 기판, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입되어, 상기 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극을 포함하되,
    상기 방전 전극은,
    알루미늄으로 이루어진 전극층, 및
    상기 전극층의 외부에 상기 알루미늄을 아노다이징(anodizing)하여 생성되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 봉합제부를 더 포함하되,
    상기 봉합제부는 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판의 외곽 테두리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방전 전극은 상기 봉합제부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방전 전극의 도전성을 상기 봉합제부의 외부로 연결시켜 주기 위한 도전성 금속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전성 금속부는 상기 방전 전극에 전기적으로 연결되도록 상기 봉합제부에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 금속부는 열팽창에 따른 영향을 받지 않을 정도의 박막으로 생성되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전성 금속부는,
    금속 와이어 또는 도전성 페이스트 중 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 방전 전극 전체의 단면은 사각 단면, 원형 단면, 속이 빈 파이프 단면 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전극층의 단면은 사각 단면, 원형 단면, 속이 빈 파이프 단면 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방전 전극은 상기 봉합제부의 외부에까지 연장되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 방전 전극은
    가장 내부에 위치하는 유리막대,
    상기 유리막대의 외부에 위치하는 상기 전극층, 및
    상기 전극층 외부에 위치하는 상기 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접합하는 봉합제부를 더 포함하되,
    상기 봉합제부는 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판의 외곽 테두리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방전 전극은 상기 봉합제부의 외부에까지 연장되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 방전 전극은 상기 봉합제부에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유리막대의 외부에 위치하는 상기 전극층은 알루미늄 포일인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전극층은 열팽창에 따른 영향을 받지 않을 정도의 두께를 가지는 막으로 생성되는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  17. 광원 장치의 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극의 제조 방법에 있어서,
    (a) 기판 상에 알루미늄으로 전극층을 형성하는 단계, 및
    (b) 상기 알루미늄의 외부 표면을 아노다이징하여 유전체층을 형성시키는 단 계를 포함하는 방전 전극의 제조 방법.
  18. 적어도 하나의 단위 방전셀을 상하로 덮는 상부 기판과 하부 기판, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입되어, 상기 방전 공간 내에 전계를 발생시키는 방전 전극을 포함하는 광원 장치의 제조 방법에 있어서,
    (a) 알루미늄으로 전극층을 형성하는 단계,
    (b) 상기 알루미늄의 외부 표면을 아노다이징하여 유전체층을 형성시켜 방전 전극을 완성하는 단계, 및
    (c) 상기 방전 전극을 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 상부 기판에 상기 방전 전극을 부착하는 단계,
    상기 방전 전극에 도전성 금속부를 전기적으로 접속하는 단계,
    상기 상부 기판의 외곽 테두리에 봉합제부를 도포하되, 상기 도전성 금속부의 일부를 매립하도록 도포하는 단계, 및
    상기 도포된 봉합제부를 사용하여 상기 하부 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 도전성 금속부는 열팽창에 따른 영향을 받지 않을 정도의 두께를 가지는 막 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 도전성 금속부는,
    금속 와이어 또는 도전성 페이스트 중 적어도 하나의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 전극층의 단면은 사각 단면, 원형 단면, 속이 빈 파이프 단면 중 적어도 하나의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 상부 기판에 상기 방전 전극을 부착하는 단계,
    상기 상부 기판의 외곽 테두리에 봉합제부를 도포하여, 상기 방전 전극의 일부가 매립되도록 하는 단계, 및
    상기 도포된 봉합제부를 사용하여 상기 하부 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 방전 전극은 상기 봉합제부의 외부에까지 연장되는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    유리판 상에 상기 알루미늄을 접합하여 상기 전극층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 유리판 상에 접합되는 상기 알루미늄은 알루미늄 포일인 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    유리 프리트(glass frit)를 녹여서 상기 알루미늄과 상기 유리판을 접합하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 알루미늄과 상기 유리판 각각에 전압을 인가하여 정전기적 인력을 이용 하여 상기 알루미늄과 상기 유리판을 접합하는 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 알루미늄의 외부 표면을 아노다이징하여 상기 유전체층을 형성시킨 후, MgO를 이용하여 유전체층의 표면 및 기공에 달라붙도록 처리하여 방전 전극을 완성하는 단계인 것을 특징으로 하는 광원 장치의 제조 방법.
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US9312314B2 (en) 2012-02-02 2016-04-12 Koninklijke Philips N.V. Light apparatus for generating light

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