KR100392949B1 - 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광체 도포면적을 균일함과 동시에 발광효율을 향상시키는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법은 고주파신호가 인가되는 고주파전극이 형성된 제1 기판과 대향되며 격벽이 형성된 제2 기판 상에 형광체물질을 인쇄하고 건조시키는 단계와, 상기 기판 상에 소정의 마스크 패턴을 정렬하는 단계와, 상기 마스크 패턴을 통하여 형광체가 형성될 영역의 상기 형광체물질을 노광하는 단계와, 상기 노광된 형광체물질을 제외한 형광체물질을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 형광체는 상기 고주파전극과 중첩되는 영역에서 상대적으로 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 형광체를 인쇄한 후 자외선에 의해 노광할 때 마스크 형상대로 노광시킴으로써 형광체 분포가 일정이상의 두께를 가질 수 있게 함으로써 충분한 방전공간을 가질수 있게 된다.

Description

고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법{Fabricating Method of Phosphor in Plasma Display Panel Drived With Radio Frequency Signal}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법에 관한 것으로, 특히 형광체 도포면적을 균일하게 함과 동시에 발광효율을 향상시키는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법에 관한 것이다.

최근 멀티미디어용 디스플레이에 대한 요구가 증대됨에 따라 대화면 및 시야각에서 강점이 있고 가격이 유리하여 가정용으로 유망한 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)에 대한 기술개발이 급격히 이루어지고 있고 특히 휘도 및 방전효율 증가에 관한 연구가 활발한 실정이다. PDP는 통상 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 발광시킴으로써 발생하는 가시광을 이용하여 화상을 표시하게 된다.

교류(수백 kHz) 대신에 고주파수(1∼100MHz)를 사용하여 유지방전을 하는 경우, 교류를 사용하는 경우와 대비하여 낮은 전력에서 높은 밝기를 냄으로써 효율측면에서 획기적인 개선을 가져올 수 있다.

PDP는 가스 방전에 의해 발생되는 자외선이 형광체를 여기시켜 형광체로부터 가시광선이 발생되는 것을 이용한 표시장치이다. PDP는 지금까지 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(Cathode Ray Tube :CRT)에 비해 두께가 얇고 가벼우며 고선명 대형화면의 구현이 가능하다는 점과 넓은 시야각을 갖는다는 점등의 장점이 있다. PDP는 매트릭스 형태로 배열된 방전셀들로 이루어진다.

도 1은 종래의 교류 구동 방식의 면방전 PDP의 방전셀 구조를 나타낸 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 상판(10)과 하판(12)이 일정한 거리를 두고 평행하게 설치되어 있다. 상판(10)을 구성하는 상부기판(14)의 배면에는 교류 구동 신호가 공급되어 면방전을 이루는 방전유지전극(16)쌍이 나란하게 형성된다. 방전유지전극 (16) 상에 전면 도포되는 보호층(20)은 방전시 발생되는 전자 등의 하전입자가 방전유지전극(16)쌍과 유전층(18)에 스퍼터링되는 것을 방지하여 화소셀의 수명을 연장시킨다. 하판(12)을 구성하는 하부기판(22) 상에는 어드레스 방전을 위한 어드레스전극(24)이 방전유지전극(16)쌍과 상호 직각으로 교차되도록 형성된다. 하부기판(22)과 어드레스전극(24) 상에는 방전시 벽전하 형성을 위한 유전층(26)이 전면 도포된다. 또한 상판(10)과 하판(12) 사이에는 도면에 도시되지 않은 격벽이 수직으로 형성된다. 격벽은 상판(10) 및 하판(12)과 함께 셀의 방전영역(28)을 형성하고, 방전셀들을 서로 구분하여 이웃한 셀 간의 상호 간섭을 차단한다. 하판 (12)의 유전층(26)과 도면에 도시되지 않은 격벽 상에는 형광체(30)가 도포된다. 방전영역(28) 내에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 주입된다. 격벽의 높이는 수십㎛ 정도이고, 방전셀의 길이 d는 약 1000~1200㎛ 정도이다.

빛이 방출되는 과정을 간략히 설명하면, 먼저 방전유지전극(16)과 어드레스전극(24) 간에 어드레스 방전이 일어나 상/하 유전층(18,26)에 벽전하가 형성된다. 형성된 벽전하는 면방전에 필요한 방전전압을 낮추는 역할을 한다. 어드레스 방전에 의해 선택된 셀들에서는 방전유지전극(16)쌍에 공급된 교류 신호에 의해 방전유지전극(16) 간에 면방전이 일어난다. 교류 신호로는 보통 주파수가 200kHz ~ 300kHz인 구형파 형태의 펄스가 공급된다. 이 때 방전영역(28)에서는 방전가스가 여기된 후 천이되는 과정에서 자외선이 발생한다. 발생된 자외선은 형광체(30)를 여기시켜 가시광선을 발생시키게 되고, 이로써 PDP의 화상이 구현되어진다.

교류 면방전 PDP에서 유지방전은 하나의 구형펄스에 대해서 극히 짧은 순간에 한 번씩만 발생한다. 면방전시 발생되는 하전입자들은 방전유지전극(16) 간에 형성된 방전경로를 전극 극성에 따라 이동함으로써 유전층(18) 표면에 벽전하를 형성한다. 형성된 벽전하에 의해 방전영역(28) 내의 방전전압이 감소하게 됨으로써 방전이 멈추게 된다. 이에 따라 교류 면방전 PDP에서는 대부분의 방전 시간이 벽전하 형성 및 다음 방전을 위한 준비 단계로 소비되어 방전효율이 낮아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고주파(Radio Frequency) 신호에 의해 방전이 유지되는 고주파 PDP(이하 "RF PDP"라 함)가 제안되고 있다. RF PDP에서는 유지 방전 기간 중에 고주파 신호를 인가하여 방전영역 내의 전자들을 진동운동시킴으로써 방전가스를 연속적으로 이온화시키게 된다 이에 따라 거의 대부분의 방전시간동안 연속적인 방전이 이루어지게 된다.

도 2a 및 도 2b는 각각 RF PDP의 방전셀 구조를 나타낸 사시도 및 단면도이다. 도 2a 및 도 2b를 결부하여 참조하면, RF PDP는 하부기판(40) 상에 형성된 어드레스전극(42)과, 하부기판(40) 및 어드레스전극(42) 상에 형성된 유전층(44)과, 어드레스전극(42)과 직교하도록 유전층(44)상에 형성된 주사전극 및 RF 접지 전극(46)과, 유전층(44) 상에 수직으로 형성되어 각각의 방전셀을 구분하는 격벽(48)과, 격벽(48)의 내벽에 도포된 형광체(50)와, 일정한 공간을 사이에 두고 주사전극 및 RF 접지전극(46)과 나란한 방향으로 상부기판(52)의 배면에 형성된 고주파전극(54)과, 상부기판(52)과 하부기판(40) 및 격벽(48)에 둘러싸여 형성되는 방전영역(56)을 구비한다.

방전시 선택하는 셀만을 온(ON) 혹은 오프(OFF)시키기 위하여 플라즈마를 한정지어야 하므로, 이에 따라 격벽(48)을 형성한다. 일반 교류 PDP에서는 유지방전시에 면방전(한면의 두전극에 전압을 방전을 유지함)을 사용하기에 플라즈마를 격리시키는데에 어려움이 없으나, RF PDP의 경우 유지방전시에 대항방전(상, 하판의 전극 사이에서 방전을 유지)을 사용하기에 방전을 격리하는데 어려움이 있어서, 한자의 우물정(井)형태의 격벽 구조를 갖게 된다. 형광체는 선택적 쓰기시에 하판에 생성되는 방전을 방해하지 않고, 발생된 가시광이 상판을 통해 전달되는 것을 고려하여 도포하게 된다. 끝으로 상판 및 하판, 격벽을 접착하여 배기시킨 후 불활성 혼합 가스를 적당한 압력으로 주입한 후 주입구를 봉하여 플라즈마 디스플레이 패널을 완성하게 된다.

형광체는 패널의 격벽 내면에 도포되는 발광 소재로서 적색,녹색, 청색 '빛의 3원색' 으로 구성되며, 전자총에서 주사되는 전자빔(Electron Beam)에너지를 흡수하여 빛으로 전환 하여 컬러 화면을 구현하는 물질이다.

도 3은 종래의 RF PDP에 사용되는 형광체 도포방법을 순차적을 도시한 도면이다.

형광체물질을 도포할 때 스크린 인쇄는 스크린을 스퀴지로 문지를 때만 유리에 스크린이 접촉되므로, 인쇄 정밀도에 한계가 있어 품질을 안정시키는 것이 어렵기 때문에 포토레지스트를 혼합한 형광체 페이스트를 사용하여 사진 인쇄 공정으로 형광층을 형성한다.

먼저 인쇄법에 의해 격벽 사이에 R, G, B의 각 형광체 페이스트(Paste)를 도 3a와 같이 도포한다. 먼저 R 형광체물질을 도포하게 되면 우물정(井) 형태의 격벽 사이에 형광체물질이 채워지게 되는데, 이후 형광체물질을 격벽 내면에 분포하게 하여 충분한 방전 공간을 확보하기 위해 강한 압력의 바람을 격벽 사이에 분사시키면 도 3b와 같이 재배치되게 된다. 재배치된 형광체물질을 도 3c와 같이 선택적인 노광작업을 통하여 R 형광체 물질을 각각의 격벽 사이에 도포하게 된다. 이후 노광되지 않는 부분을 도 3d와 같이 세척하게 되면 격벽에 각 색에 해당하는 형광체가 도포되게 된다.

이와 같은 방법으로 각 형광체물질을 도포하게 되면 각 셀의 격벽사이에 R, G, B의 삼색 형광체가 도포되게 된다.

도 4는 강한 압력의 공기를 분사하고 건조과정을 거친후 정면에서 바라본 형광체의 분포를 나타내는 도면이다.

형광체 도포과정에서 가득차 있는 셀의 내부가 공기 분사에 의해 재분포되면서 형광체는 격벽 내면으로 분포하고, 가운데는 빈 공간으로 남게 된다.

공기 분사 전에 형광체 페이스트를 도포하는 과정에서 인쇄량이 적은 경우는 도 4a와 같이 나타나고, 인쇄량이 많은 경우는 도 4b와 같이 나타나게 된다. 또한 도 4c는 이상적인 경우의 형광체 도포상태를 나타내고 있다.

특히 A 부분은 RF전극이 가까워 자외선 강도가 강한 부분이고, B 부분은 방전의 중심에서 멀어서 상대적으로 그 강도가 약한 편이다.

그러나 종래의 방법은 대개 도 4a와 도 4b의 경우를 나타내고 있는데, 도 4a 의 경우는 방전공간이 넓어서 자외선의 양이 많이 나오기는 하나 자외선강도가 강한 A 영역에 형광체 양이 충분하지 못하게 되고, 자외선이 약한 B 영역이 오히려 형광체가 두껍게 된다.

도 4b의 경우, A 영역에 가까운 부분은 형광체가 충분한 두께를 가져서 밝기가 향상될 것으로 생각되나, B 영역에서는 형광체가 너무 두꺼워 전체적으로 형광체가 셀내의 공간을 너무 많이 차지하고 있어서 방전 효율이 떨어져 형광체를 여기시킬 수 있는 자외선의 발광이 적으므로 이상적인 형광체 도포 형상이 아니다.

따라서, 종래의 공기 분사에 의한 형광체 도포방법으로는 일정이상의 효율을 얻는 것은 불가능하게 되는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크 형상대로 형광체가 노광되게 함으로써 형광체의 도포공정을 간단히 하고, 형광체 분포가 일정이상의 두께를 가지게 되어 충분한 방전공간을 가지도록 하는 고주파 플라즈마 디스플레이의 형광체 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 교류 구동 방식의 면방전 PDP의 방전셀 구조를 나타낸 종단면도.

도 2는 RF PDP의 방전셀 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 종래의 RF PDP에 사용되는 형광체 제조방법을 순차적을 도시한 도면.

도 4는 강한 압력의 공기를 분사후 정면에서 바라본 형광체의 형상을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 RF PDP에서의 형광체 제조방법을 순서대로 나타낸 도면.

도 6은 도 5에 도시된 형광체 형성방법에 있어서 마스크 형태를 달리하였을 경우 가능한 형광체 형상을 일부 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상판 12 : 하판

14,52 : 상부기판 16 : 방전유지전극쌍

18,26,44,58 : 유전층 20 : 보호층

22,40 : 하부기판 24,42 : 어드레스 전극

28,56 : 방전영역 30,50 : 형광체

46 : 주사전극 및 RF 접지전극 48 : 격벽

54 : 고주파 전극

상기 목적을 달성하기 위하여. 본 발명에 따른 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법은 고주파신호가 인가되는 고주파전극이 형성된 제1 기판과 대향되며 격벽이 형성된 제2 기판 상에 형광체물질을 인쇄하고 건조시키는 단계와, 상기 기판 상에 소정의 마스크 패턴을 정렬하는 단계와, 상기 마스크 패턴을 통하여 형광체가 형성될 영역의 상기 형광체물질을 노광하는 단계와, 상기 노광된 형광체물질을 제외한 형광체물질을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 형광체는 상기 고주파전극과 중첩되는 영역에서 상대적으로 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.상기 형광체에 의해 둘러싸인 방전공간은 사각형 형태의 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.상기 형광체에 의해 둘러싸인 방전공간은 팔각형 형태의 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 RF PDP에서의 형광체 제조방법을 순서대로 나타낸 도면이다.

도 5a와 같이 형광체 페이스트(50)를 격자형 격벽(48)에 의해 마련된 방전공간에 인쇄하고 건조하게 된다. 본 발명은 도 5b에서 나타낸 바와 같이 격자형의 격벽(48) 사이에 노광에 의해 형광체를 원하는 모양대로 만든다.

다수의 셀에 R, G, B의 삼색 형광체가 격벽(48)들 사이에 도포된 상태에서 R, G, B 중에 선택된 한 셀 전체를 노광하는 것이 아니라 도 5b와 같이 격벽(48) 내면에 원하는 모양에 해당하는 부분만 자외선을 받도록 하여 노광시키는 것이다.

예를 들어 격벽들(48) 사이에 R 형광체가 인쇄되어 있는 셀의 경우, 이들 격벽(48)들 위에 마스크를 격벽내면 영역만 비어 있는 패턴으로 놓게 된다. 이렇게 되면 자외선에 의해 노광시킬 경우 마스크로 덮여진 부분은 투과되지 못하고 격벽(48)내면 부분만 자외선이 통과하게 되어 노광작용을 통하여 형광체가 굳게 된다.

이후 형광체(50)로서 불필요한 부분을 없애기 위해 DI(Deionized Water)로 세척하면 도 5c와 같이 깨끗한 단면이 생기게 되어, 격벽(48) 내면에 R 형광체(50)가 도포되며, R형광체(50)는 형광체(50)를 여기시키는 자외선의 발광량이 많은 고주파전극과 중첩되는 영역에서 상대적으로 두껍게 도포된다.

이와 같은 방법으로 G 및 B 형광체가 도포되어 있는 셀에서도, G, B 만의 선택적 노광으로 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽(48)에 각 형광체(50)가 균일하게 도포되며 형광체를 여기시키는 자외선의 발광량이 많은 고주파전극과 중첩되는 영역에서 상대적으로 두껍게 도포된다.

마지막으로 기존 공정의 상판 및 하판, 그리고 본 발명에 따른 형광체(48)가 도포된 격벽(48)을 접착하여 배기시킨 후 불활성 혼합 가스를 적당한 압력으로 주입한 후 주입구를 봉하여 플라즈마 디스플레이 패널을 완성하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 형광체 도포방법에 있어서 마스크 형태를 달리하였을 경우 가능한 형광체 형상을 도시한 도면이다.

도 6과 같이 격벽들 내면에 다른 형태의 마스크를 패터닝함으로써 발광효율을 향상시킬 수 있다.

특히 도 6은 발명에 의해 실현 가능하고, 방전효율이 좋을 것으로 예상되는 형광체의 형상으로서, 이러한 형상은 자외선 노광시에 노광 마스크를 얼마든지 실현 가능하므로 효율적인 방전을 위해 변화가 가능하다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 격벽(48)에 의해 마련된 방전공간이 사각형 형태를 이루도록 형광체(50)가 형성되거나 도 6b에 도시된 바와 같이 격벽(48)에 의해 마련된 방전공간이 팔각형 형태를 이루도록 형광체(50)가 형성된다.

이로써 공기분사에 의한 형광체 재배치 공정이 없어지므로 공정이 단순화되고 마스크 패턴에 의해 노광함으로써 균일한 형광체층을 가질 수 있어 방전공간을 확보할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법은 형광체를 인쇄한 후 자외선에 의해 노광할 때 마스크 형상대로 노광시킴으로써 형광체 분포가 일정이상의 두께를 가짐으로써 충분한 방전공간을 가질수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 고주파신호가 인가되는 고주파전극이 형성된 제1 기판과 대향되며 격벽이 형성된 제2 기판 상에 형광체물질을 인쇄하고 건조시키는 단계와,

   상기 기판 상에 소정의 마스크 패턴을 정렬하는 단계와,

   상기 마스크 패턴을 통하여 형광체가 형성될 영역의 상기 형광체물질을 노광하는 단계와,

   상기 노광된 형광체물질을 제외한 형광체물질을 제거하는 단계를 포함하며,

   상기 형광체는 상기 고주파전극과 중첩되는 영역에서 상대적으로 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광체에 의해 둘러싸인 방전공간은 사각형 형태의 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광체에 의해 둘러싸인 방전공간은 팔각형 형태의 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 제조방법.