KR100388122B1 - 교류구동형 플라즈마 대형 전광판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 교류 구동형 플라즈마 대형전광판(이하 PDP 전광판이라 함)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 소형 PDP 전광판을 이어 대형화를 이룰 때 이음매가 눈에 띄지 않고 전력 소모가 작고 응답 속도가 늦어지지 않고 휘도의 균일성이 보장되도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

즉, 상판의 전면유리기판과 하판의 배면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 유리격벽을 형성하고 전극들을 유리기판 바깥으로 형성하여 소형 PDP 전광판을 유리격벽의 폭(c)와 봉지재의 폭(a)과 배기 봉지관의 내경(d)을 c=2a 및 d

Description

교류구동형 플라즈마 대형 전광판의 제조방법 {A fabrication method of the AC driven plasma display panel for the large size electrical commercial board}

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 교류 구동형 플라즈마 대형전광판(이하 PDP 전광판이라 함)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 소형 PDP 전광판을 이어 대형화를 이룰 때 이음매가 눈에 띄지 않고 전력 소모가 작고 응답 속도가 늦어지지 않고 휘도의 균일성이 보장되도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

일반적으로 벽걸이 TV나 PC 모니터용으로 사용되고 있는 교류구동형 PDP표시소자(도7)(도8)의 구조는 상판과 하판으로 구성된다.

상판은 전면 유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 투명한 표시전극(2)과 교류구동시 전하를 축적하여 소자에 흐르는 전류를 제한하기 위해 스크린프린팅 등의 방법으로 후막소성한 유리질의 투명 유전체층(3)과 기체 방전시 투명 유전체층(3)을 보호하고 표면전자를 방출하여 방전전압을 낮추기 위한 산화물을 진공증착한 보호막(4)으로 구성된다.

한편 하판에서는 배면유리기판(5)에 은풀 등의 재료를 사용하여 후막인쇄법 등의 방법으로 어드레스전극(6)을 형성하고 이어 백색 산화물 유전체를 후막 인쇄법으로 백색 유전체층(7)을 형성한 뒤 흑색 산화물재료를 사용하여 격벽(8)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 형성하여 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(11)을 확보하며, 방전셀(11)의 측면과 밑면에는 적, 녹, 청색의 삼원색 빛을 낼 수 있는 형광체(9A)(9B)(9C)가 후막 인쇄법 등의 방법으로 형성된다.

상판과 하판은 투명전극(2)과 금속전극(6)이 서로 직각이 되도록 포개어 봉지재(10)를 후막 소성하여 합착시키며, 합착된 상, 하판은 방전셀(11)을 이루고 방전셀(11) 내의 공기를 소자의 꼭지점 부근에 위치한 배기 봉지관(14)을 통해 빼어낸 뒤 크세논(Xe), 네온(Ne), 헬륨(He) 등의 혼합가스를 방전셀(11)내에 주입하여 PDP표시소자를 제조한다. PDP표시소자의 전극들(2)(6)사이에 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(11)내의 크세논가스로부터 자외선이 발생된다. 발생된 자외선에의해 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 글씨나 화상을 표시할 수 있는 적, 녹, 청색의 가시광(12A)(12B)(12C)이 전면유리기판(1) 밖으로 나오는 것이다.

이와 같이 종래의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자는 미세한 화상을 재현하기 위해서 방전셀(11)의 크기가 가로 세로 높이가 각각 수백 미크론 이내로 구성되어야한다.

따라서 수십 미크론의 폭과 수백 미크론의 높이를 갖는 격벽(8)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 정교하게 형성하여야하며 격벽 형성과정에서 수율이 현저하게 떨어져서 제조경비가 상승하게 된다.

한편 기체방전이 저전압에서 지속적으로 일어날 수 있도록 고가인 투명 유전체(3)와 백색 유전체(7)을 수십 미크론의 두께로 후막소성하고 있어 제조경비 상승의 원인이 되고 있다.

게다가 전극들(2)(6)이 방전셀(11) 쪽으로 향하도록 전면, 배면 기판유리 (1)(5)의 내측에 형성되어 있으므로 전극단자(2')(6')를 필름 코넥터(15)에 형성된 X 금속 리더선(2")과 Y 금속 리더선(6")에 접합시켜 구동회로(16)에 연결하기 위해서는 전극단자(2')(6')가 소자의 표시면적 바깥으로 돌출하고 있어 대각 70 인치 이하의 전면 기판유리(1)와 배면 기판 유리(5) 각 1장씩으로는 표시소자를 만들 수 있다. 그러나 옥외 광고탑과 같이 대각 100인치 이상의 대형 표시소자에 이음매가 드러나지 않고 적용하기는 불가능하다

본 발명는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 대형 PDP 전광판에서는 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 화소를 요구하지 않고 방전셀의 크기는 수백 미크론∼수 mm 정도의 크기를 유지하면 되므로 방전셀과 관련된 격벽 사이의 간격도 수백 미크론∼수mm 정도로 형성되며 격벽의 폭도 수백 미크론∼수 mm 정도이면 먼 거리에서 문자나 화상을 시인성이 떨어지지 않게 표시할 수 있다. 따라서 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 방전셀을 얻기 위한 엄격한 제조기술이 요구되지 않으므로 본 발명자에 의하여 상판의 전면 유리기판과 하판의 배면 유리기판을 절삭 혹은 성형가공하여 형성한 유리격벽으로 방전공간을 확보할 수 있게 하고 투명전극(2)과 금속전극(6)을 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 형성시킴으로써 투명전극/ 전면유리기판/ 방전셀/ 형광체/ 배면유리기판/ 금속전극의 구조를 갖는 소형 PDP전광판을 이용하여 이음매가 눈에 띄지 않고 전력소모가 작고 응답속도가 늦어지지 않고 휘도의 균일성이 보장되는 대형전광판의 제조방법으로 된 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

도 2는 본 발명에 따른 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 외관도

도 3는 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 상판 설계도

도 4는 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 하판 설계도 1

도 5는 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 하판 설계도 2

도 6는 본 발명의 교류구동형 플라즈마 대형 전광판의 외관도

도 7는 일반적인 벽걸이 TV용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

도 8는 일반적인 벽걸이 TV용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 외관도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 전면 유리기판 2: 표시전극(투명전극)

2': 표시전극 단자 2": X 금속 리더선

3: 투명 유전체층 4: 보호막

5: 배면 유리기판 6: 어드레스(금속) 전극

6': 어드레스 전극단자 6": Y 금속 리더선

7: 백색 유전체 8: 격벽

9A: 적색 형광체 9B: 녹색 형광체

9C: 청색 형광체 10: 봉지재

11: 방전셀 12A:적색광

12B: 녹색광 12C: 청색광

13: 유리 격벽 14: 배기 봉지관

15: 필름 코넥터 16: 구동회로

a: 봉지재 폭 b: 형광체 폭

c: 유리 격벽 폭 d: 배기 봉지관 직경

본 발명의 PDP 전광판의 구조(도1)(도2)는 기본적으로 투명전극/전면 유리기판/방전셀/형광체/배면 유리기판/금속전극의 구조를 갖는다.(도1에 나타난 전면 유리기판(1)은 실제 구조에서는 90도 회전되어 있음)

도 1에서 알 수 있듯이 PDP 전광판은 절삭 혹은 성형 가공한 전면 유리기판 (1) 위에 투명전극(2)이 형성되어 있고 마찬가지로 절삭 혹은 성형 가공한 배면 유리기판(5) 아래에 금속전극(6)이 형성되어 있고 위에 적, 녹, 청색 형광체(9A)(9B)(9C)가 폭 수백 미크론∼수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 도포되어 봉지재(10)에 의해 합착된 단순한 구조를 갖되 두께 3mm 정도의 전면유리기판(1)에 산화인듐주석 (In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트법으로 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 투명전극(2)을 형성한다. 투명전극(2)이 형성된 전면 유리를 샌드블라스트법 혹은 사진식각법으로 투명전극(2)이 형성된 반대측의 유리를 깊이 수 mm 정도로 절삭해내어 절삭된 부분의 홈과 홈 사이에 저절로 형성된 유리격벽(13)이 깊이 수 mm, 폭 수 미크론∼수 mm 정도의 크기를 갖게 한다. 유리격벽(13)은 유리를 절삭가공하지 않고 성형법(moulding)에 의해 전면유리기판(1)이 유리격벽(13)의 모양을 갖도록 유리를 찍어 형성할 수도 있다. 유리격벽(13) 사이에 산화 마그네슘(MgO)을 메탈마스크를 씌워 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착하여 보호막(3)을 형성함으로써 상판을 제작한다.

한편 전면 유리와 동일 재질의 배면 유리기판(5) 광의 반사율이 좋은 크롬 (Cr)이나 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수 mm 정도의 폭을 갖는 금속전극(6)을 형성한다. 금속전극(6)이 형성된 배면유리를 샌드블라스트법 혹은 사진식각법으로 금속전극(6)이 형성된 반대측의 유리를 깊이 수 mm 정도로 절삭해내어 절삭된 부분의 홈과 홈 사이에 저절로 형성된 유리격벽(13)이 깊이 수 mm, 폭 수백 미크론∼수 mm 정도의 크기를 갖게 한다. 유리격벽(13)은 유리를 절삭가공하지 않고 성형법(moulding)에 의해 배면유리기판(5)이 유리격벽(13)의 모양을 갖도록 유리를 찍어 형성할 수도있다.

유리격벽(13)사이에 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 적, 녹, 청 형광체 (9A)(9B)(9C)를 폭 수백 미크론∼수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 형성시킨 뒤 소성하여 하판을 제작한다.

제작된 상, 하판은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(10)를 후막 인쇄한 뒤 투명전극(2)과 금속전극(6)이 서로 직각으로 되게 포개어 전기로에서 용융, 합착시킨다. 합착된 전광판의 방전셀(11)을 소자의 가운데 부근에 위치한 배기 봉지관(14)을 통해 빼어낸 뒤 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등의 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)과 금속전극(6)사이에 30 KHz의 교류전압을 300V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 적, 녹, 청색 가시광(12A) (12B)(12C)을 얻게 된다. 화상이나 문자의 표시에는 필요한 화소부위에 선택적으로 구동함으로써 화상이나 정보를 표시할 수 있다.

이와 같은 방법으로 제작된 PDP전광판은 유리를 절삭가공하여 기존 PDP표시소자의 격벽(8)을 대체하고 유리 자체를 유전체로 활용하여 투명 유전체(3)와 백색 유전체(7)를 대체하여 제조공정과 제조경비를 줄이는 잇점이 있다. 또한 투명전극 (2)과 금속전극(6)이 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 형성되므로 전극단자 (2')( 6')를 필름 코넥터(15)에 형성된 X 금속 리더선(2")과 Y 금속 리더선(6")에 접합시켜 구동회로(16)에 연결하기가 용이하게 된다. 또한 전극 단자부(2')(6')의 돌출이 없기 때문에 여러 개의 PDP 전광판을 가로와 새로로 연결 할 수가 있는 잇점이 있다.

문제는 이와 같은 소형 PDP 전광판을 사용하여 이음매가 드러나지 않게 대형 PDP 전광판을 실현시킬 수 있는 소형 PDP전광판의 연결 방법이다.

첫 번째 방법으로는 소형 PDP 전광판을 가로와 세로로 여러개 이웃하게 해 놓고 각 전광판의 전극단자(2')(6')끼리 전기적 저항이나 단락 없이 연결시켜 대형 PDP 전광판을 제작하여 구동회로(16)에 의해 한꺼번에 구동시키는 방법이 있다. 그러나 이 경우에는 투명전극(2)과 금속전극(6)의 길이가 함께 늘어나서 전극의 저항(R)과 용량(C)이 증가하게 되어 주울열에 의한 전력소모가 크지고 RC 지연 효과에 의해 소자의 응답속도가 느려지고 동시에 신호 입력단과 종단에서의 전압차가 생겨 휘도의 불균일이 초래되는 단점이 있다. 게다가 각 전광판의 전극단자(2') (6')끼리 전기적 저항이나 단락 없이 견고하게 연결시키는 방법이 마땅하지 않다.

두 번째 방법은 표준 크기의 소형 PDP 전광판을 만들고 각 전광판의 전극단자(2')(6')를 개별로 구동회로(16)에 접속시켜 구동하는 분할 구동방법을 채택하는 방법이다. 이 경우에는 각 소형 전광판의 투명전극(2)과 금속전극(6)의 길이가 일정하게 유지되어 전극의 저항(R)과 용량(C)이 개별 전광판의 언제나 동일하며 따라서 크기의 증가에 따른 주울열에 의한 전력소모나 RC 지연 효과에 의한 소자의 응답속도의 지연이나 신호 입력단과 종단에서의 전압차에 기인한 휘도의 불균일 등의 문제가 발생하지 않는다. 게다가 표준 크기의 소형 PDP 전광판을 만들어 두면 어떠한 크기의 전광판이라도 소형 전광판의 갯수를 늘려감에 따라 제작할 수 있는 장점이 있다.

도3, 도4, 도5 는 상기의 두 번째 방법에 따라 소형 PDP 전광판을 연결해서 대형 PDP 전광판을 제작하기로 하고 설계, 제작한 소형 PDP 전광판의 상판과 하판의 설계도를 나타낸다.

즉, 5도와 같이 전면 유리기판(1)위의 투명전극(2)의 폭은 방전셀(11)의 가로와 세로가 같도록 하기 위해 하판의 형광체(9A)(9B)(9C)나 금속전극(6)의 폭(b)과 같게 하고 투명전극(2)들 사이의 거리는 하판의 유리 격벽의 폭(c)과 같도록 설계한다.

소형 전광판을 서로 이웃하게 둘 때 이음매가 드러나지 않게 하기 위해서는 투명 전극단자(2')들 사이의 간격, 즉 유리격벽(13)의 폭(c)이 도1의 봉지재(10)의 폭(a)의 2배가 되어야한다. 즉 이음매가 드러나지 않기 위한 설계 및 제작 조건은 c=2a이다. 도4와 같이 배면 유리기판(5)의 형광체(9A)(9B)(9C)층 반대측에 형성된 금속전극단자(6')의 폭(a)과 이들 사이의 거리, 즉 배면 유리기판(5)의 유리격벽 (13)의 폭(c)도 상판의 투명전극(2)과 같은 설계조건 c=2a로 제작된다. 이 두 조건만 만족하면 소형 PDP 전광판을 가로, 세로로 몇 개를 붙이든 형광체(9A)(9B)(9C)들 사이의 간격은 일정하게 유지된다.

예를 들어, 유리 격벽(13)의 폭(c)을 2∼4 mm로 하는 경우, 전극단자(2') (6')의 폭과 봉지재(10)의 폭은 1∼2 mm가 되며 이 정도의 봉지재(10)는 후막인쇄나 정전압 열접합방식으로 충분히 형성할 수 있다.

도 5는 이음매가 보이지 않게 소형 PDP 전광판의 연결을 위해 요구되는 또하나의 설계조건인 배기봉지관(14')의 위치에 관한 설계도를 나타낸다. 투명전극(2)과 금속전극(6)을 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 형성시킴으로써 이음매가 보이지 않게 소형 전광판을 붙일 경우 종래의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자에서처럼 배기봉지관(14)을 설치할 구석진 자리가 없게 된다.

따라서 형광체(9A)(9B)(9C)를 손상시키지 않고 배기할 수 있는 배기봉지관(14')을 설치할 적당한 위치의 선정이 필요하게 된다. 본 발명에서는 하판의 유리 격벽(13)의 중앙의 위치에 배면 기판 유리(5)를 다이아몬드 드릴을 사용하여 원형으로 뚫고 내경(d)이 유리격벽(13)의 폭(c)과 같거나 작은 즉 d≤c인 배기봉지관(14')을 설치하여 형광체(9A)(9B)(9C)를 손상시키지 않고서도 이를 해결하였다. 형광체(9A)(9B)(9C)를 손상시키지 않고 배기하기 위한 배기봉지관(14')은 하판의 유리격벽(13)의 위치라면 어디든지 설치할 수 있지만, 특별히 하판의 유리 격벽(13)의 중앙의 위치에 설치한 이유는 배기봉지관(14')을 통해 배기와 가스주입을 할 때 기류의 흐름이 빨라서 공정시간을 단축시키고 배기봉지관(14') 설치를 위해 유리에 구멍을 내는 작업이나 봉지 등의 작업에 편리하기 때문이다.

설치 방법으로는 하판을 제작할 때 설계된 하판의 중앙의 유리 격벽(13)에 배기봉지관(14)을 설치할 구멍(내경 d)을 미리 뚫어 놓고 금속전극(6)과 형광체 (9A)(9B)(9C)를 형성한 뒤 상, 하판을 봉지재(10)로써 합착하면서 동시에 배기봉지관(14)을 프리트유리로 용융, 합착시키면 금속전극(6)과 형광체(9A)(9B)(9C)를 손상시키지 않고 배기봉지관(14)을 설치할 수 있다. 배기봉지관(14)을 설치하기 위해 미리 하판에 뚫을 구멍(내경 d)의 형상은 반드시 원형일 필요는 없고 큰 배기 속도를 위해서는 사진식각법이나 샌드블라스트법 혹은 성형법(molding)을 사용해서 장방형으로 뚫을 수도 있다. 이런 경우, 가로의 크기는 c와 같거나 c보다 작아야 하고 세로의 크기는 사용할 배기봉지관(14)의 내경(d)보다 작아야 한다.

이와같은 본 발명은 소형 PDP 전광판을 이음매가 눈에 띄지 않고 소비 전력이 작고 응답 속도가 늦어지지 않고 빠르며 휘도의 균일성이 보장되는 대형 전광판의 제작에 필요한 소형 전광판의 구조와 설계 및 연결 수단에 관한 기술이다. 이와 같은 방법으로 제작된 대형 PDP 전광판은 도 6에서처럼 소형 전광판을 여러 개 붙여서 대형 PDP 전광판을 제작할 수 있다. 표준 크기의 소형 전광판을 제작해 놓고 수요자의 요구에 따라서 가로와 세로에 구애받지 않고 임의의 크기의 대형 PDP 전광판을 만들 수가 있다.

물론 각 소형 PDP 전광판들은 개별적으로 분할 구동이 되므로 소비 전력이 작고 응답 속도가 늦어지지 않고 휘도의 균일성이 보장된다. 본 발명에서 이음매를 구별할 수 없는 대형 PDP 전광판의 설계조건인 c=2a와 dc는 전극(2)(6)들이 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 노출되지 않는 경우에도 그대로 적용된다. 예를 들어 투명전극(2)만 노출되는 경우는 세로로 2 개만큼, 가로로 임의 갯수만큼, 금속전극(6)만 노출된 경우는 가로로 2 개만큼, 세로로 임의 갯수만큼, 두 전극(2)(6) 모두 노출되지 않는 경우는 가로, 세로 각각 2개씩만 소형 PDP 전광판을 붙여 사용할 수 있다.

한편, 배기봉지관(14)을 설치하기 위해 하판에 뚫을 구멍의 형상을 장방형으로 해서 가로는 c와 같고 세로는 3c로 한 경우 배기시간을 3배 이상 줄일 수 있다.

이와 같은 본 발명은 투명전극(2)과 금속전극(6)을 각각 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 형성시키고 동시에 2개의 특수한 설계조건에 다라 제작한 소형 PDP 전광판을 이용하여 이음매가 눈에 띄지 않고 소비전력이 작고 응답속도가 빠르며 휘도의 균일성이 보장되는 대형전광판을 제작할 수 있게 되어 제조방법이 간단하고 제조비용을 절감하면서 제품성능이 우수한 대형 전광판을 얻을 수 있는 이점이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 상판의 전면유리기판과 하판의 배면유리기판을 절삭 혹은 성형 가공하여 투명전극(2)과 금속전극(6)을 각각 전면, 배면 유리기판(1)(5) 바깥으로 형성한 소형 PDP 전광판을 유리격벽의 폭(C)와 봉지재의 폭(a)와 배기 봉지관의 내경(d)을 c=2a 및 d≤c로 설계, 제작하고 전면 유리기판과 배면유리기판을 가로, 세로를 겹쳐 이어 표시면적의 크기를 증가시키면서 대형 전광판을 이루게 됨을 특징으로 하는 교류구동형 플라즈마 대형전광판의 제조방법.
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