(51) Int. Cl. 7 H01J 9/20 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (11) 공개번호 (43) 공개일자 10-2005-0057809 2005 년 06 월 16 일 (21) 출원번호 10-2003-0090000 (22) 출원일자 2003년12월11일 (71) 출원인엘지전자주식회사서울특별시영등포구여의도동 20 번지 (72) 발명자변나미서울특별시관악구봉천 1 동 715-35 문원석서울특별시서초구잠원동 63-34 잠원한신로얄아파트 2 동 305 호조영재서울특별시송파구오금동우방아파트 101 동 810 호 (74) 대리인이수웅황의창 심사청구 : 없음 (54) 형광체막도포용잉크젯헤드 요약 본발명은플라즈마디스플레이패널의형광체막도포용잉크젯헤드에관한것으로, 더욱자세하게는잉크젯헤드의노즐플레이트에보호막을코팅함으로써, 경도와마찰계수특성을향상시켜노즐부의왜곡이개선된형광체막도포용잉크젯헤드에관한것이다. 본발명에따른플라즈마디스플레이패널의형광체막도포용잉크젯헤드는형광체잉크가외부로분사되는분사구가형성된노즐플레이트 (orifice plate) 를포함하며, 상기노즐플레이트의분사구및 / 또는외부표면이각각보호막으로코팅되는것을특징으로한다. 대표도 도 6 명세서 도면의간단한설명 도 1 은플라즈마디스플레이패널의장치구조를개략적으로나타낸사시도. 도 2 는잉크젯프린트방법에의한형광체막도포를설명하기위한개략도. 도 3 은본발명의일실시예에따른형광체막도포용잉크젯헤드를도시한개략도. 도 4a 및 4b 는본발명의일실시예에따라서잉크젯헤드에서형광체잉크가분사되는원리를설명하기위한개략도. 도 5 는본발명의일실시예에따른형광체막도포용잉크젯헤드의노즐부를나타낸개략도. 도 6 은본발명의잉크젯헤드의노즐부를설명하기위한개략도. 도 7 은본발명의실시예에따른노즐부의외부표면의형상을나타낸도. ***** 도면의주요부분에대한부호의설명 ***** - 1 -
10: 전면글라스 11: 유지전극 11a: 투명전극 11b: 버스전극 12: 유전체 13: 보호층 20: 후면글라스 21: 격벽 21a: 블랙매트릭스 22: 어드레스전극 23: 형광체막 24: 잉크젯헤드 25: 형광체잉크 31: 압전체 32: 다이아프램 33: 잉크챔버 34: 분사구 35: 노즐플레이트 41: 메니스커스 61: 보호막 61a: 내부표면보호막 61b: 외부표면보호막 100: PDP 발명의상세한설명 발명의목적 발명이속하는기술및그분야의종래기술 본발명은플라즈마디스플레이패널의형광체막도포용잉크젯헤드에관한것으로, 더욱자세하게는잉크젯헤드의노즐플레이트에보호막을코팅함으로써, 경도와마찰계수특성을향상시켜노즐부의왜곡이개선된형광체막도포용잉크젯헤드에관한것이다. 일반적으로, 플라즈마디스플레이패널 (Plasma Display Panel: 이하, PDP 라함 ) 은소다라임 (Soda-lime) 글라스로된전면글라스와후면글라스사이에형성된격벽이하나의단위셀을이루고, 각셀내에는헬륨 - 크세논 (He-Xe), 헬륨 - 네온 (He-Ne) 등과같은불활성가스가고주파전압에의해방전이될때, 진공자외선 (Vacuum Ultraviolet rays) 이발생되어격벽사이에형성된형광체를발광시켜화상을구현하는장치이다. 이와같은 PDP 는단순구조에의한제작성용이와, 외형이박형이며낮은소비전력등의특징을가지고있어차세대디스플레이장치로현재각광을받고있다. 도 1 은 PDP 의장치구조를개략적으로나타낸사시도이다. 도시된바와같이 PDP(100) 는화상이디스플레이되는표시면인전면글라스 (10) 와후면을이루는후면글라스 (20) 가일정거리를사이에두고평행하게결합된다. 전면글라스 (10) 는하방에하나의화소에서상호방전에의해셀의발광을유지하기위한유지전극 (11), 즉투명한 ITO 물질로형성된투명전극 (11a) 과금속재질로제작된버스전극 (11b) 으로구비된유지전극 (11) 이쌍을이뤄형성된다. 상기유지전극 (11) 은방전전류를제한하며전극쌍간을절연시켜주는유전체 (12) 에의해덮혀지고, 유전체 (12) 상면에는방전조건을용이하게하기위하여산화마그네슘 (MgO) 을증착한보호층 (13) 이형성된다. 후면글라스 (20) 는복수개의방전공간즉, 셀을형성시키기위한스트라이프타입 ( 또는웰타입 ) 의격벽 (21) 이평행을유지하여배열되고상기유지전극 (11) 과교차되는부위에서어드레스방전을수행하여진공자외선을발생시키게되는다수의어드레스전극 (22) 이격벽 (21) 에대해평행하게배치된다. 또한, 후면글라스의상측면은어드레스방전시화상표시를위한가시광선을방출하는 R, G, B 형광체막 (23) 이도포되고, 격벽상측면에는전면글라스 (10) 외부에서발생하는외부광을흡수하여반사를줄여주는광차단의기능과전면글라스 (10) 의색순도 (Purity) 및콘트라스트를향상시키는등의기능을하는블랙매트릭스 (21a) 가배열되어구성된다. 이와같은구조를갖는 PDP 의제조공정중형광체막도포방법에있어서, 스크린프린트 (Screen Print) 법은공정이단순하고저가의장비를사용하는간편한방법이지만, 두께및균일도가나쁘기때문에고정세에적용하기에는적합하지않다. 그리고, 포토리소그라피 (Photolisography) 법은두께및균일성이우수하고두께도얇게성막하는것이가능하기때문에고정세에도적용이가능하지만, 재료의가격이비싸고손실이많으며, 복잡한제조공정및고가의장비를사용해야하는단점이있다. 따라서, 종래의주류를이루는스크린프린트법과포토리소그라피법에의한형광체도포방법을대체할생산성향상과저가격공정에대한개발은끊임없이이루지고있다. 특히, 최근많은주목을받고있는잉크젯프린트방법은다양한구조에효과적으로대응할수있고, 재료손실이최소화되는저비용공정의장점이있어각광을받고있다. 이와같은장점을갖는잉크젯프린트방법에대해더욱자세히설명하면다음도 2 와같다. 도 2 는잉크젯프린트방법에의한형광체막도포를설명하기위한개략도이다. 도 2 에도시된바와같이, 잉크젯프린트방법은잉크젯헤드 (24) 를이용하여후면글라스 (20) 위에형성된격벽 (21) 사이에각각의 R, G, B 형광체잉크 (25) 를분 - 2 -
사하는형광체막형성법이다. 잉크젯헤드 (24) 는격벽 (21) 과일정간격을두고위치하며, R, G, B 형광체막 (23) 은각각의잉크젯프린터로세번의분사공정에의해도포된다. 잉크젯헤드 (24) 는보통노즐플레이트, 잉크챔버, 다이아프램, 압전체등으로구성되며, 잉크젯헤드에주입되는형광체잉크 (25) 는에틸셀룰로오스, 아크릴수지혹은폴리비닐알콜등으로이루어지는유기바인더와, 터피네올이나부틸카르비톨아세테이트로이루어지는용제와, 형광체입자를혼합한형광체잉크가일반적으로이용되고있다. 이러한잉크젯프린터방법은형광체잉크중에분산되어있는형광체입자가무기안료로되어있어노즐을통해서토출될때입자와노즐부의마찰, 충돌에의해노즐분사구의크기와모양이변하는문제를발생시킨다. 또한, 노즐부의재질과형광체입자의물성의다르기때문에형광체잉크의토출량이일정하지않아결국에는도포되는형광체막의불균일로인하여 PDP 의휘도가저하되는문제가발생하게된다. 발명이이루고자하는기술적과제 본발명은상기와같은종래문제점들을해결하기위한것으로, 형광체막도포용잉크젯헤드의노즐부가높은경도와낮은마찰계수를갖도록하여노즐부의손상이최소화되어신뢰성이향상된형광체막도포용잉크젯헤드를제공하는데그목적이있다. 본발명의다른목적은, 형광체막도포용잉크젯헤드의노즐부의구조를최적화하여분사되는형광체잉크가정량토출되어균일한형광체막을형성하는형광체막도포용잉크젯헤드를제공하는데그목적이있다. 본발명의또다른목적은, 노즐부의경도및마찰계수특성이개선되어생산성을향상시키고제조비용을절감할수있는형광체막도포용잉크젯헤드를제공하는것이다. 발명의구성및작용 본발명의플라즈마디스플레이패널의형광체막도포용잉크젯헤드는형광체잉크가외부로분사되는분사구가형성된노즐플레이트 (orifice plate) 를포함하며, 상기노즐플레이트의분사구및 / 또는외부표면이각각보호막으로코팅되는것을특징으로한다. 본발명의특징에따르면, 상기노즐플레이트의분사구및외부표면에각각보호막을코팅하되, 보호막의재질을 DLC(Diamond-like Carbon) 필름또는질화막으로한다. 이로써, 노즐부의경도와마찰계수특성을개선시켜노즐부의손상을최소화시킬수있다. 또한, 노즐부의경도와마찰계수특성이개선된잉크젯헤드를사용함으로써도포되는형광체막의불균일이개선될수있고분사되는형광체잉크가정량토출될수있다. 따라서, 플라즈마디스플레이패널의형광체도포공정에서생산성향상과제조비용절감을도모할수있다. 이하에서는본발명에따른구체적인실시예를첨부된도면을참조하여설명한다. < 실시예 > 도 3 은본발명의일실시예에따른형광체막도포용잉크젯헤드를도시한개략도이다. 도 3 에도시된바와같이, 잉크젯프린터는인가되는전압에따라수축과팽창을하는압전체 (31), 형광체잉크 (25) 가액체상태로소정량저장되는잉크챔버 (Chamber)(33), 상기압전체 (31) 의하단부와잉크챔버 (33) 의상단부사이에위치하여상기압전체의수축과팽창에의해형광체잉크의메니스커스 (meniscus) 를형성시키는다이아프램 (diaphragm)(32), 상기잉크챔버 (33) 의하단부에플레이트형태로형성되어, 상기다이아프램을통하여형성된형광체잉크와메니스커스로인하여형광체잉크가외부로분사되는소정지름의분사구 (34) 가형성된노즐플레이트 (orifice plate)(35) 로구성되어있다. 또한, 잉크젯프린터는잉크젯헤드와상기압전체 (31) 를구동하는압전구동부 (Piezo Actuator, 도시되지않음 ) 와상기압전구동부를구동하기위한전압신호를인가하는전원부 ( 도시되지않음 ) 를포함하여구성된다. 상기전원부는신호발생기 (Signal Generator), 전압레귤레이터 (Voltage Regulator) 및전원 (Power Supply) 으로구성된다. 이와같은잉크젯헤드에서형광체잉크가분사되는원리를살펴보면도 4 와같다. 도 4a 및 4b 는본발명의일실시예에따라서잉크젯헤드에서형광체잉크가분사되는원리를설명하기위한개략도이다. 도 4a 는압전체에인가되는전압신호의파형을도시한것이고, 도 4b 는인가되는전압신호에따른잉크젯헤드에서형광체잉크가분사되는원리를동작순서에따라나타낸것이다. 도 4b 에도시된바와같이, 도 4a 에서전압신호가압전체 (31) 에인가되면 B 점에서압전체는수축하게되고, 도 4b 의 (1) 과같은평형상태의형광체잉크메니스커스 (meniscus)(41) 가도 4b 의 (2) 에도시된바와같이, 분사구 (34) 의안쪽으로이동하게된다. 그후 C 점에이르면인가전압이제거되므로도 4b 의 (3) 및 (4) 에도시된바와같이, 수축되었던압전체가팽창하면서형광체잉크 (25) 를분사구 (34) 밖으로밀어내어형광체잉크 (25) 가분사되게된다. 분사후일정시간이지나면형광체잉크메니스커스 (41) 는다시평형상태로돌아오게되고다음분사를준비한다. 여기서, 잉크젯헤드의노즐부에대해더욱자세히살펴보면도 5 와같다. 도 5 는본발명의일실시예에따른형광체막도포용잉크젯헤드의노즐부를나타낸개략도이다. 도 5 에도시된바와같이, 잉크젯헤드의노즐부는챔버 (33) 의일단부로서플레이트형태의노즐플레이트 (Orifice Plate)(35) 가부착되어있다. 여기서, 노즐플레이트 (35) 는적어도하나이상의분사구 (34) 로채널 (Channel) 이형성되며채널은적어도하나이상으로구성되어있다. 또한, 노즐플레이트의분사구는바람직하게는직경이 1μm 이상이고 1000μm 이하인원형으로되어있다. - 3 -
또한, 노즐플레이트의재질은금속, 유기물질또는고분자물질중적어도어느하나로이루어져있다. 이와같은구조를갖고있는노즐부의본발명의일실시예에따른형상을살펴보면도 6 과같다. 도 6 은본발명의잉크젯헤드의노즐부를설명하기위한개략도이다. 도 6 에도시된바와같이, 본발명의보호막은분사구 (34) 내부표면과노즐플레이트 (35) 외부표면에코팅된다. 또한, 잉크챔버 (33) 의내부표면도보호막 (61) 으로코팅된다. 이로써잉크젯헤드노즐부표면의경도가높아지고마찰계수가낮아진다. 여기서, 챔버 (33) 의내부표면과분사구 (34) 내부표면에코팅된보호막 (61a) 은형광체잉크 (25) 중에분산되어있는형광체입자가노즐을통해서토출될때입자와노즐부의마찰, 충돌에의해노즐분사구의크기와모양이변하는것을줄이고이로써노즐부의신뢰성을향상시킬수있다. 또한, 노즐플레이트 (35) 의외부표면에코팅된보호막 (61b) 은무기안료로되어있는형광체잉크 (25) 의물성과비슷한물성을가진다. 형광체잉크가분사구에서토출될때, 상기형광체잉크메니스커스는노즐플레이트의재질과형광체잉크의물성의표면장력에의해결정된다. 따라서, 노즐플레이트의외부표면보호막과형광체잉크가비슷한물성을가지므로형광체잉크가정량토출되어 PDP 후면글라스에균일한형광체막을형성시킬수있다. 본발명의일실시예에따른, 상기보호막은 DLC(Diamond-like Carbon) 필름또는질화막으로코팅한다. DLC 필름은비정질고상카본필름의한종류로다이아몬드와유사한높은경도, 내마모성, 윤활성, 전기절연성, 화학적안정성그리고광학적특성을가지고있다. DLC 필름의보호막으로써구체적인특성을살펴보면, DLC 필름의경도는 900kg/mm 2 이상이고 3000kg/mm 2 이하이며 DLC 필름의마찰계수는 0.005 이상이고 0.05 이하이다. 또한, 질화막은유전체로서의강도와기계적강도를가지고있다. 도 7 은본발명의실시예에따른노즐부의외부표면의형상을나타낸도이다. 도 7 에도시된바와같이, 상기의모든실시예에서와같은코팅처리가행해진잉크젯헤드는신뢰성이향상되고표면장력이조절되는효과를얻을수있다. 발명의효과 이상에서와같이본발명은플라즈마디스플레이패널의형광체막도포용잉크젯헤드의구조를최적화하여잉크젯헤드의신뢰성을향상시킬수있고 PDP 의후면글라스의형광체막을균일하게도포시킬수있는효과가있다. 또한, 본발명은잉크젯헤드의노즐부의경도및마찰계수특성이개선되어생산성을향상시키고제조비용을절감할수있는효과가있다. (57) 청구의범위 청구항 1. 디스플레이장치의형광체막도포용잉크젯헤드에있어서, 형광체잉크가외부로분사되는분사구가형성된노즐플레이트 (orifice plate) 를포함하며, 상기노즐플레이트의분사구및 / 또는외부표면이각각보호막으로코팅되는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 2. 제 1 항에있어서, 상기형광체막도포용잉크젯헤드는 인가되는전압에따라수축및팽창을하는압전체 ; 형광체잉크가액체상태로소정량저장되는잉크챔버 ; 및 상기압전체의하단부와잉크챔버의상단부사이에위치하여상기압전체의수축과팽창에의해형광체잉크의메니스커스 (meniscus) 를형성시키는다이아프램 을포함하는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 3. - 4 -
제 2 항에있어서, 상기잉크챔버는형광체잉크와맞닿는표면이보호막으로코팅되는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 4. 제 1 항또는제 3 항에있어서, 상기보호막은 DLC(Diamond-like Carbon) 필름또는질화막으로형성되는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 5. 제 4 항에있어서, 상기 DLC 필름의경도는 900kg/mm 2 이상이고 3000kg/mm 2 이하인것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 6. 제 4 항에있어서, 상기 DLC 필름의마찰계수는 0.005 이상이고 0.05 이하인것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 7. 제 1 항에있어서, 상기노즐플레이트는적어도하나이상의분사구로채널 (Channel) 이형성되는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 8. 제 7 항에있어서, 상기채널이적어도하나이상으로구성되는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 9. 제 1 항에있어서, 상기분사구의직경이 1μm 이상이고 1000μm 이하인원형으로되어있는것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 청구항 10. 제 1 항에있어서, 상기노즐플레이트의재질은금속, 유기물질또는고분자물질중적어도어느하나로이루어진것을특징으로하는형광체막도포용잉크젯헤드. 도면 - 5 -
도면 1 도면 2-6 -
도면 3 도면 4a 도면 4b - 7 -
도면 5 도면 6 도면 7-8 -