KR100327548B1 - 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel)에 사용하는 칼라필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 플라즈마 표시소자인 PDP의 유전체층에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 소량 첨가한 다음 용융 소결하여 유전체 페이스트를 만든 뒤 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성하여 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성함으로서 형광체의 색순도를 최적화하고, 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지 광(光)을 차단시켜 색순도와 콘트라스트를 대폭적으로 개선하고, 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성함으로서 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하면서도 뛰어난 가시광 필터기능을 갖도록 한 것이다.
Description
본 발명은 교류구동형 플라즈마 표시소자(Plasma Display Panel: 이하 'PDP'라고 함.)에 사용하는 칼라필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 PDP의 유전체층에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움 (Pr2O3)을 소량 첨가시킨 후 용융 소결하여 유전체 페이스트를 만든 다음 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성하여 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성한 PDP용 칼라필터에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마는 양전하(이온)와 음전하(전자)가 비슷한 양으로 섞여 있어서 전기적으로 중성을 띄는 상태이다. 진공상태에서 양극과 음극에 강한 전압을 인가하면 그 안에 있는 방전가스가 활성화되었다가 시간이 지남에 따라 본래의 안정화 상태로 돌아가면서 오로라처럼 강하고 아름다운 빛을 내며, 이러한 현상을 이용한 것이 플라즈마 디스플레이(Plasma Display)이다.
상기 플라즈마 디스플레이는 전극을 갖는 전면유리와 배면유리 및 격벽으로 둘러쌓인 방전셀에 방전가스를 주입하여 밀봉한 다음 음극과 양극으로 전압을 가해 방전을 일으켜 방전시 나오는 빛을 디스플레이에 이용하는 것이다.
칼라플라즈마 표시소자에는 두 장의 유리기판 사이에는 네온과 크세논 등의 가스를 채우고 수많은 격벽으로 이루어진 방전셀에 3원색 가운데 한가지 색의 형광체를 바른 뒤 유리기판에 설치한 전극에 전압을 가하면 방전현상이 일어나고 자외선이 형광체에 부딪치면서 발광하여 칼라가 구현되는 것이다.
상기 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel)는 종래의 음극선관(CRT)이나 액정표시소자(LCD)에 비하여 많은 장점을 가지고 있다.
즉, PDP는 라인으로 이루어진 전극과 방전공간만 있으면 되기 때문에 전극의 라인 길이만 늘리면 화면 크기가 늘어나므로 대형화가 쉽다.
또한, PDP는 40인치 이상의 대형화면에서도 고화질의 동영상을 구현할 수 있으며, 시야각이 넓고 자성체에 영향을 받지 않으며, -40℃∼90℃에서도 정상적으로 작동하는 등 내구성이 뛰어난 장점이 있으나, 동작표시소자나 패널의 크기에 따라 다르지만 20V 내지 50V 범위의 전압을 사용하므로 건전지로 작동시키기 어렵고 휴대용 컴퓨터(노트북 컴퓨터나 랩탑 컴퓨터)나 휴대용 단말기에 적용하기 어려운 단점이 있다.
반면, 음극선관(CRT)의 경우 크기가 30∼40 인치 이상이 되면 전자빔을 가속시키는 공간이 함께 커지기 때문에 전체 부피와 무게와 크기 및 제조원가가 크게 증가하는 단점이 있으며, 액정표시기(LCD)의 경우 셀 마다 트랜지스터를 배치해야 하기 때문에 대형화하면 채산성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 교류구동형 PDP는 도 1과 같이 상판과 하판으로 구성된다. 상판은 전면유리기판(1)에 진공 증착법으로 형성한 표시전극(2)과 교류 구동시 흐르는 전류를 제한하기 위해 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성한 유리질의 투명 유전체층(3)과 보호막(4)으로 구성되며, 상기 보호막(4)은 기체가 방전할 때 투명 유전체층(3)을 보호하고 또한 표면전자를 방출시켜 방전전압을 낮출 수 있는 산화물이 진공 증착된다.
또한, 하판에서는 배면유리기판(5)에 은풀 등의 재료를 사용하여 어드레스전극(6)을 형성하고 흑색 산화물 재료를 사용하여 격벽(7)을 스크린 프린팅 등의 방법으로 형성하여 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(8)을 확보하고, 방전셀(8)의 측면과 밑면에는 적색·녹색·청색의 삼원색 빛을 낼 수 있는 형광체(9)가 스크린 프린팅 등의 방법으로 형성된다.
상판과 하판은 봉지과정에서 합쳐지고 방전셀(8)내의 공기를 빼어낸 뒤 마지막으로 크세논(Xe)과 네온(Ne) 혼합가스를 방전셀(8)내에 주입하여 PDP소자를 제조하게 되며, PDP소자의 두 전극(2)(6)으로 교류전원을 인가하면 방전현상에 의해 방전셀(8)내의 크세논 가스로부터 자외선이 발생된다.
발생된 자외선에 의해 형광체(9)가 여기(excitation)되어 글씨나 화상을 표시할 수 있는 적색, 녹색, 청색의 가시광(10)이 전면유리기판(1)의 바깥으로 조사된다. 상기 방전셀(8)에는 방전가스인 크세논가스와 함께 방전전압을 낮추고 방전을 안정화시키기 위한 네온가스를 혼입하고 있지만 네온가스는 방전에 의해 파장이 585nm인 오렌지색의 가시광을 발생시켜 PDP의 색순도(Color Purity)나 콘트라스트(Cotrast)를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
즉, 적색·녹색·청색 형광체의 발광색에 상기 오렌지색이 혼재되어 있기 때문에 정확한 색을 재현할 수 없다. 또한 현재의 PDP용 형광체의 기술 수준은 완벽한 적색·녹색·청색의 재현에 이르지 못하고 있는 실정이다. 게다가 외부광의 판넬 표면에서의 반사도 심각한 편이다.
이러한 방전가스에서 나오는 오렌지광, 형광체의 색순도 문제, 외부광의 표면반사 등은 가정용 벽걸이 TV나 대형 모니터를 목표로 하는 PDP에 있어서는 콘트라스트를 떨어뜨려 표시품질에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 등의 문제점이 있다.
도 2는 콘트라스트를 개선하는 방법으로 제시된 종래형 PDP의 칼라필터의 단면도로, 표시전극(2)과 유전체층(3) 사이에 적색 칼라필터(11)와 녹색 칼라필터(12) 및 청색 칼라필터(13)를 스크린 프린팅 등의 방법으로 각각 후막 소성하여 형성한 뒤 칼라필터(11)(12)(13) 사이 사이에 투명유리 혹은 흑색유리(14)를 채우는 방법으로 형성시킨다. 적색 칼라필터(11)의 재료로는 철산화물 무기안료가 주로 사용되며 녹색 및 청색 칼라필터(12)(13)의 재료로는 코발트 산화물과 같은 무기안료가 주로 사용된다.
한편, 스크린 프린팅의 경우 이러한 무기안료를 에틸셀루로우즈 등의 저온 분해성 수지와 부틸카르비톨아세테이트 등의 유기용제에 섞어 페이스트를 만든 후 적색·녹색·청색 칼라필터를 순차적으로 3회에 걸쳐 후막 소성하여 형성하게 된다.
상기와 같은 종래 스크린 프린팅 방법으로 제조되는 PDP용 칼라필터는 3번의 후막소성이라는 열공정을 거쳐야하므로 제조공정이 길고 재료의 소모가 많아 제조원가가 상승되며 평면적이 큰 대형의 PDP소자를 만드는 데에는 한계가 있다.
또한, 열공정에서 전면유리기판(1)이나 표시전극(2)의 열적, 전기적 특성변화를 초래할 수 있으며 표시전극(2)이나 투명 유전체층(3)과의 화학적인 반응이 일어나 표시소자의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 플라즈마 표시소자인 PDP(Plasma Display Panel)의 유전체층에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 소량 첨가한 다음 용융 소결시켜 유전체 페이스트를 만든 뒤 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성함으로써 형광체의 색순도를 최적화하고, 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지광을 차단시켜 색순도와 콘트라스트를 대폭적으로 개선하고, 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성하여 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하면서도 뛰어난 가시광 필터기능을 갖는 PDP용 칼라필터 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 플라즈마 표시소자인 PDP(Plasma Display Panel)의 유전체층에 희토류 산화물인 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 소량 첨가한 다음 용융 소결시켜 유전체 페이스트를 만든 뒤 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성함으로써 형광체의 색순도를 최적화하고 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지광을 차단시켜 색순도와 콘트라스트를 대폭적으로 개선하고, 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성하여 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하면서도 뛰어난 가시광 필터기능을 갖는 PDP용 칼라필터를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 납유리를 주성분으로 하는 산화물 유전체 고형분에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)을 미량 첨가하여 백금로에서 1,100℃부근 온도로 용융한 뒤 분쇄한 초자를 테르피네올 유기용매와 에틸셀루로우즈 수지에 섞어 유전체 칼라필터 페이스트를 만들고, 상기 페이스트를 플라즈마 표시소자의 표시전극과 보호막 사이에 후막 소성하여 유전체 칼라필터를 제조하도록 한다.
또한, 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터를 제조할 때, 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 무게비율로 5% ∼ 10% 각각 첨가 혼합하여 형광체의 색순도를 최적함과 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지광을 차단시켜 색순도와 콘트라스트를 대폭적으로 개선하도록 한다.
또한, 교류구동형 플라즈마 표시소자를 제조할 때 납유리를 주성분으로 하는 유전체 성분에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 미량 첨가하여 용융·소결시켜 유전체 초자를 얻고, 상기 초자를 용매와 수지에 섞어 페이스트를 만들어 표시전극과 보호막 사이에 후막 소성함으로써 유전체 기능과 칼라필터의 기능을 동시에 갖는 교류구동형 플라즈마 표시소자를 제조하도록 한다.
또한, 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터를 제조할 때 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 산화물에 첨가하여 유전체를 후막형이나 박막형으로 형성할 수도 있다.
도 1 : 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도.
도 2 : 칼라필터를 채택한 종래 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도.
도 3 : 본 발명 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도.
도 4 : 본 발명 유전체 칼라필터의 투과 특성 그래프도(투과 스펙트럼).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1)--전면 유리기판 (2)--표시전극(투명전극)
(3)--투명유전체층 (3')--유전체 칼라필터
(4)--보호막 (5)--배면 유리기판
(6)--어드레스 전극 (7)--격벽
(8)--방전셀 (9)--형광체
(10)--표시광 (11)--적색 칼라필터
(12)--녹색 칼라 필터 (13)--청색 칼라필터
(14)--투명(혹은 흑색 )유리
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 기술구성 및 작용관계를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다.
따라서, 도 3은 본 발명의 단면구성도로, 종래의 PDP용 투명 유전체층(3)에칼라필터의 기능을 추가시킨 유전체 칼라필터(3')를 형성하여 형광체의 색순도를 최적화하고 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지광을 차단시켜 색순도와 콘트라스트를 개선시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명 유전체 칼라필터의 제조방법은 다음과 같다.
납유리를 주성분으로 하는 산화물 유전체 고형분(PbO 약 60wt%, SiO2약 18wt%, B2O3약 20wt%, Al2O3약 2wt%)에 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 미량 첨가(5%∼10%의 무게비율)하여 백금로에서 1,100℃ 부근의 온도에서 용융한 뒤 분쇄한 초자를 합성한다. 합성된 초자를 테르피네올 유기용매와 에틸셀루로우즈 수지에 섞어 유전체 칼라필터 페이스트를 만든다.
제조된 페이스트를 표시전극(2)과 보호막(4) 사이에 스크린 프린팅 등의 방법으로 후막 소성하여 유전체 칼라필터(3')을 형성한다. PDP용 유전체의 두께는 일반적으로 20㎛ 내외이며 1회의 스크린 프린팅 방법으로 도포할 수 있는 두께는 5∼10㎛이므로 유전체층(3)을 형성하기 위해서는 2∼3회 스크린 프린팅 한다.
칼라필터의 두께는 크기에 따라 다소간 차이가 있으나 5㎛이면 충분하므로 유전체층(3)을 2∼3회 스크린 프린팅하는 가운데 1회만 칼라 필터재료가 들어있는 유전체 페이스트를 도포하면 된다.
이와 같은 방법으로 제작된 유전체 칼라필터(3')는 도 4에 나타낸 그래프와 같이 가시광 투과특성이 크게 향상된다. 도 4에서 알 수 있듯이 산화네오디미움(Nd2O3)이 첨가된 유전체 칼라필터는 파장이 585nm의 오렌지광을 대부분 차단하고 적색·녹색·청색 광(光)의 투과도에는 큰 손실 없이 450nm(청색)·485nm(청색)·545nm(녹색)·620nm(적색)·650nm(적색)의 예리한 투과피크를 보인다.
따라서, PDP용 형광체로써 발광피크 450nm인 BaMgAl10O17:Eu(청색), 545nm인YBO3:Tb(녹색), 590, 612, 626nm인 Y2O3:Eu(적색)을 사용할 때 산화네오디미움(Nd2O3)이 첨가된 유전체 칼라필터는 유전체의 기능 외에도 좋은 적색·녹색·청색 칼라필터의 기능을 보인다.
그리고, 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 동시에 미량 첨가하면 적색과 녹색의 투과피크의 변화는 거의 없지만 청색피크 가운데 450nm의 피크가 상당히 줄어들고 485nm의 피크만 남게 된다.
적색·녹색·청색에 대한 표준광의 파장이 각각 650nm, 545nm, 480nm 인 점을 감안하면 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)이 첨가된 유전체 칼라필터도 유전체의 기능을 겸한 좋은 칼라필터의 효과를 나타낸다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 희토류 산화물인 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 PDP용 유전체 성분에 첨가하여 용융, 소결시켜 유전체 초자를 얻고 이것을 용매와 수지에 섞어 페이스트를 만들어 후막, 소성함으로써 형성된 유전체 칼라필터는 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감하면서도 뛰어난 가시광 필터기능을 갖는 효과가 있다.
본 발명에서 사용한 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)은 네오디미움(Nd)과 프라세오디미움(Pr)의 광흡수 기능이 어떠한 산화물에서도 거의 변하지 않는 정전적으로 차폐된 내각전자의 전이에 의해 일어나므로 PDP용 유전체 성분 뿐만 아니라 SiO2나 Al2O3및 In2O3등을 주성분으로 하는 산화물에 첨가되어 후막이나 박막으로 형성될 때에도 동일한 효과를 보인다.
따라서, 상판구조가 PDP와 유사한 구조를 가지며 형광체의 발광을 이용하여 정보를 표시하는 평판표시소자인 유·무기 전기장 발광소자(EL), 전계방출소자(FED), 후막형전계발광소자(ELA)에 본 발명 유전체 칼라필터가 적용될 수 있다. 유기EL소자는 기판과 투명전극 사이에 산화규소(SiO2) 유전체층이 확산방지층으로 형성되어 있고 아래의 유기형광체에서 나온 적색, 녹색, 청색의 빛이 산화 규소층을 통과한다.
또한, 무기EL소자에서는 투명전극과 무기형광체 사이에 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 유전체층이 형성되고, 무기 형광체에서 나온 적색, 녹색, 청색의 빛이 유전체층을 통과하여 밖으로 나온다.
한편, 전계방출소자(FED)에서는 기판과 투명전극 사이에 산화규소(SiO2)유전체층이 형성되어 있고, 아래의 무기형광체에서 나온 적색, 녹색, 청색의 빛이 산화규소층을 통과한다.
이와 같이 상판의 기판과 형광체 사이에 산화물 유전체를 갖는 평판표시소자에는 본 발명에서 사용한 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)이 산화물 유전체층에 미량(무게비율 5%∼10%) 첨가될 때 적색, 녹색, 청색 형광체의 색순도를 최적화하여 콘트라스트가 개선된다.
이상과 같이 본 발명은 종래의 PDP용 투명 유전체층에 칼라필터의 기능을 추가시킨 유전체 칼라필터를 형성하여 형광체의 색순도를 최적화하고 동시에 네온 방전가스로부터 나오는 오렌지 광(光)을 차단시켜 색순도와 콘트라스트가 크게 개선되는 효과가 있다.
또한, 투명 유전체층과 칼라필터를 일체로 구성하므로 제조방법이 간단하고 제조경비를 절감할 수 있으며, 뛰어난 가시광 필터기능을 갖는 효과가 있다.
Claims (5)
- 납유리 투명체와 고형의 산화물 유전체를 갖는 교류구동형 플라즈마 표시소자에 있어서, 상기 산화물 유전체의 고형분에 산화네오디미움(Nd2O3)을 무게비율로 5% ~ 10% 첨가하여 백금로에서 1,100℃ 부근 온도로 용융한 뒤 분쇄한 초자를 테르피네올 유기용매와 에틸셀루로우즈 수지에 섞어 유전체 칼라필터 페이스트를 만들고, 상기 페이스트를 플라즈마 표시소자의 표시전극과 보호막 사이에 후막 소성하여 유전체 칼라필터를 제조하도록 함을 특징으로 하는 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터의 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 산화네오디미움(Nd2O3)을 첨가할 때 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 5% ∼ 10%의 무게비율로 같이 첨가함을 특징으로 하는 교류구동형 플라즈마 표시소자용 유전체 칼라필터의 제조방법.
- 삭제
- 교류구동형 플라즈마 표시소자와 유사한 상판구조이고 산화물 유전체를 가지며 형광체의 발광을 이용하는 정보를 표시하는 평판표시소자에 있어서, 상기 평판표시소자의 산화물 유전체에 산화네오디미움(Nd2O3)과 산화프라세오디미움(Pr2O3)을 미량 첨가하여 후막이나 박막으로 형성하여 콘트라스트가 개선된 교류구동형 표시소자의 유전체 칼라필터.
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