KR100444500B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정을 단순화시킴과 아울러 공정비용을 절감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

이 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 및 그의 제조방법은 초소성세라믹 재료의 소성 변형을 유발하기 위한 1000℃ ~ 1400℃의 고온에서 상기 초소성세라믹 재료를 압연하여 판상의 세라믹기판을 제작하고, 상기 고온 상태의 세라믹기판 상에 금형이나 롤을 가압하여 상기 세라믹기판에 격벽들과 그 격벽들 사이에 홈을 형성하며, 상기 세라믹기판의 홈에 어드레스전극을 형성한다. 본 발명에 의하면, 기판과 격벽을 실질적으로 단일공정으로 형성할 수 있으므로 그 만큼 공정 수와 공정비용을 절감할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 및 그의 제조방법{Back Plate of Plasma Display Panel and Method of Fabricating Thereof}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화시킴과 아울러 공정비용을 절감시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하, "PDP"라 함)은 He+Xe 또는 Ne+Xe 가스의 방전시 발생하는 147nm의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 최근의 기술 개발에 힘입어 크게 향상된 화질을 제공한다.

도 1을 참조하면, 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14)과 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)을 구비하는 교류 구동방식의 PDP가 도시되어 있다. 어드레스전극(2)이 실장된 하부 유리기판(14) 상에는 하부 유전체층(18)과 방전셀들을 분할하는 격벽(8)이 형성된다. 유전체층(18)과 격벽(8)의 표면에는 형광체(6)가 도포된다. 형광체(6)는 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 발광함으로써 가시광선이 발생되게 한다. 유지전극쌍(4)이 실장된 상부 유리기판(16)에는 상부 유전체층(12)과 보호막(10)이 순차적으로 형성된다. 상부 유전체층(12)은 플라즈마 방전시 벽전하를 축적하게 되고, 보호막(10)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 유지전극쌍(4)과 상부 유전체층(12)을 보호함과 아울러 이차전자의 방출효율을 높이는 역할을 한다. 이러한 PDP의 방전셀들에는 He+Xe 또는 Ne+Xe의 혼합가스가 봉입된다.

격벽(8)은 방전셀간의 전기적·광학적 크로스토크(Crosstalk)를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 격벽(8)은 표시품질과 발광효율을 위한 가장 중요한 요소이며 패널이 대형화·고정세화됨에 따라 격벽에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 격벽 제조방법으로는 스크린 프린팅(Screen printing)법, 샌드 블라스팅(Sand blasting)법, 첨가(Additive), 감광성 페이스트법 및 LTCCM(Low Temperature Cofired Ceramic on Metal) 방법 등이 적용되고 있다.

그 중에서 스크린 프린팅법은 공정이 간단하고 제조단가가 낮은 장점이 있으나, 매 인쇄시 스크린과 유리기판(14)의 정렬, 글라스 페이스트의 인쇄 및 건조를 수회 되풀이하는 문제점이 있다. 또한, 스크린과 유리기판의 위치가 어긋나게 되면 격벽이 변형되므로 격벽의 형상 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.

샌드 블라스팅법은 대면적의 기판에 격벽을 형성할 수 있는 장점이 있지만 연마제(샌드입자)에 의해 제거되는 글라스 페이스트의 양이 많게 되므로 재료의 낭비와 제조비용이 큰 단점이 있다. 또한, 연마제에 의해 유리기판(14)이 충격을 받게 되어 유리기판(14)이 균열 또는 손상되는 단점이 있다.

첨가법은 대면적의 기판 상에 격벽들(8)을 형성하기에 적합한 장점이 있으나, 포토레지스트와 글라스 페이스트의 분리가 어려워 잔류물이 남게 되거나 격벽 성형시 격벽이 허물어지는 문제점이 있다.

LTCCM 방법은 다른 격벽 제조방법에 비하여, 낮은 온도의 고온공정이며 공정이 단순한 장점이 있다.

도 2a 내지 도 2h는 LTCCM법을 이용한 하판 제조방법을 단계적으로 나타낸다. 먼저, 도 2a와 같은 그린시트(30)가 제작된다. 그린시트(30)는 유리분말, 유기용액, 가소제, 결합제, 첨가제 등이 소정 비율로 혼합된다. 예를 들면, 그린시트(30) 내에 ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂, ZnO-B₂O₃-MgO-SiO₂-Al₂O₃의 무기물이 첨가된다. 이러한 조성물을 폴리 에스테르 필름 위에 올려 놓고 닥터 블레이딩(Doctor Blading)을 사용하여 시트 형태로 성형한 후에 건조하여 그린시트(30)를 완성한다. 그린시트(30)가 접합되는 기판(32)의 재료로는 티타늄(Titanum)이 주로 사용된다. 티타늄은 글라스 또는 세라믹 계열의 기판보다 강도, 내열온도가 크기 때문에 다른 글라스, 세라믹 재료보다 얇은 두께로 제작될 수 있으며, 기판(32)의 열적·기계적 변형을 줄일 수 있다. 또한, 티타늄은 반사율이 높기 때문에 기판(32) 쪽으로 투과되는 즉, 백스캐터링(Back scattering)되는 가시광을 표시면 쪽으로 반사시킴으로써 발광효율과 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다.

기판(32)과 그린시트(30)의 접합을 위하여 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(32) 상에 글레이즈(glaze)를 분사(spray)한 후 500∼600℃의 온도에서 소성하여 글레이즈층(34)을 형성한다. 글레이즈층(34)은 접합제 역할을 하며 글레이즈층(34) 상에 도 2c에 도시된 바와 같이 그린시트(30)를 올려 놓고, 라미네이팅 공정을 수행하여 기판(32)과 그린시트(30)를 접합한다. 라미네이션 공정은 기판(32)과 그린시트(30)에 균일한 압력과 온도을 가하면서 접착하는 공정이다.

이어서, 도 2d와 같이 그린시트(30) 상에는 어드레스전극(2)이 인쇄된 후에 건조된다.

어드레스전극(2)이 형성된 기판(32) 상에는 도 2e와 같이 유전체 슬러리가 전면 인쇄된 후 건조됨으로써 전극보호층(37)이 형성된다. 이어서, 기판(32) 상에 접합된 그린시트(30)의 유동성을 높이기 위하여 결합제로 사용되는 유기 결합제 예를 들면, 폴리-비닐-부티랄(Poly-vinyl-butiral ; 이하, "PVB"라 함)의 연화점 부근으로 온도를 가열하게 된다.

그린시트(30)의 유동성이 높아진 상태에서 도 2f와 같이 격벽 반대 형상의 홈(38a)이 형성된 금형(38)을 기판(32) 상에 정렬한다.

그리고 금형(38)은 도 2g와 같이 대략 150kgf/cm2 이상의 압력으로 기판(32) 상에 가압된다. 금형(38)의 가압시 그린시트(30)와 전극보호층(37)이 금형(38)의 홈(38a) 내로 이동되어 솟아오르게 된다.

금형(38)이 도 2h와 같이 그린시트(30) 및 전극보호층(37)으로부터 분리된 후에 격벽(8)은 승온, 유지, 냉각 존을 거치면서 소성된다. 이와 같은 소성과정에서 그린시트(30) 내의 유기물들이 타서 없어지는 번아웃(Binder burn out)을 거친 후, 번아웃 이상의 온도에서 무기물들 상에 결정핵이 생성되고 성장된다.

이와 같이 LTCCM법을 이용한 격벽 제조방법 또한 그 공정이 복잡함과 아울러 복잡한 공정에 따른 공정비용이 높아지게 된다. 이에 따라, 현재의 대면적화되는 PDP의 추세에 따라 균일하고 평탄한 격벽을 얻기 위해 단순한 공정으로 격벽을 형성시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화시킴과 아울러 공정비용을 절감시킬 수 있는 PDP의 하판 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 사시도.

도 2a 내지 도 2h는 종래의 LTCCM 방법을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 하판의 제조를 위한 압연공정을 나타내는 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2, 56 : 어드레스전극 4 : 유지전극쌍

6 : 형광체 8 : 격벽

10 : 보호막 12, 18, 70 : 유전층

14, 32 : 하부기판 16 : 상부기판

30 : 그린시트 34 : 글레이즈층

37 : 전극보호층 38, 54 : 금형

50 : 세라믹기판 52 : 롤

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판은 초소성세라믹 재료의 소성 변형을 유도하기 위한 1000℃ ~ 1400℃의 고온에서 압연된 판상의 세라믹기판과; 상기 고온 상태의 세라믹 기판 상에 형성되는 격벽과; 상기 세라믹기판의 격벽들 사이의 홈 내에 형성되는 어드레스전극을 구비한다.본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법은 초소성세라믹 재료의 소성 변형을 유발하기 위한 1000℃ ~ 1400℃의 고온에서 상기 초소성세라믹 재료를 압연하여 판상의 세라믹기판을 제작하는 단계와; 상기 고온 상태의 세라믹기판 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 상기 세라믹기판에 격벽들과 그 격벽들 사이에 홈을 형성하는 단계와; 상기 세라믹기판의 홈에 어드레스전극을 형성하는 단계를 포함한다.상기 어드레스전극을 형성하는 단계는 잉크젯법으로 전극재료를 상기 세라믹기판의 홈 내에 분사하는 단계를 포함한다.상기 세라믹재료는 지르코니아(ZrO₂), 알루미나(Al₂O₃), 스피네르를 포함한다.

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

이하, 도 3 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 하판 제조를 위한 압연공정을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 PDP의 하판은 초소성세라믹 재료로 이루어진 세라믹기판(50)으로 이루어진다. 초소성세라믹 재료는 재료특성상 판재(sheet) 제조가 어렵고 제조단가가 높은 기존의 세라믹재료와 달리 쉽게 변형이 가능하여 저비용으로도 손쉽게 판재를 제조할 수 있는 신소재이다. 이러한 초소성세라믹은 고온의 인장실험에서 변형속도가 기존의 세라믹재료에 비해 100배 이상 빠르며, 변형량이 1000% 이상 쉽게 변형된다. 이러한 초소성세라믹 재료는 금속기판 제조에 널리 이용되고 있는 압연공정에 의해 얇은 기판으로 제조될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 임의의 공정을 통해 제조된 블록형태의 초소성세라믹 재료를 1000 ~ 1600℃ 정도의 고온에서 상하 롤(52)을 통과시켜 소성변형을 유도함으로써 PDP의 하판이 되는 얇은 판상의 세라믹기판(50)을 제조한다.

예를 들어, 세라믹기판(50)은 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3), 스피네르의 혼합상(Spinel Phsae)으로 이루어진 세라믹으로 형성된다. 이러한 재료로 이루어지는 세라믹기판(50)의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 지르코니아와 알루미나, 마그네시아(MgO) 분말을 특정비율로 혼합한다. 이후, 약 1400℃ 정도의 고온에서 소성하게 되면 지르코니아, 알루미나 결정상 외에 마그네시아와 알루미나로 이루어진 혼합 결정상인 스피네르가 형성된다. 이 3개의 결정들을 적절하게 혼합하여 분산된 경우, 가열된 상태에서 롤(52)로 가압하여 소성변형시키면 소성변형 중 결정들이 서로 결정성장을 억제함으로써 세라믹 특유의 균열없이 저비용으로 세라믹기판(50)을 가공할 수 있다. 이러한 PDP용 하판에 사용하는 초소성세라믹 재료는 상기 일례로 제시한 특정 조성의 초소성 세라믹 재료에 국한하지 않고 고온에서 초소성 특성을 나타내는 기타의 세라믹재를 모두 포함한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법을 단계적으로 나타태는 도면이다.

도 4a를 참조하면, 고온의 압연과정을 통해 가공된 고온상태의 세라믹기판(50) 상에 격벽 반대 형상의 홈(54a)이 형성된 금형(54)이 정렬된다.

금형(54)을 도 4b에 도시된 바와 같이 고압으로 세라믹기판(50)을 가압하는 경우 세라믹기판(54) 표면이 금형(54)의 홈(54a) 내로 이동되어 솟아 오르게 된다. 이에 따라, 세라믹기판(50)에 격벽형상이 세라믹기판(50) 상에 전사된다.격벽 형성은 압연공정에서 고온 상태의 세라믹기판(50)에 금형을 사용하여 수행되므로 기존과 같이 별도의 열처리공정에서 기판을 가열하는 공정이 불필요하다. 또한, 세라믹기판(50)과 격벽형성을 동시에 할 수 있으므로 기존의 두 공정을 하나의 공정으로 줄일 수 있으므로 공정을 단순화시키고 그 만큼 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 격벽의 성형공정에서 상기의 금형법 이외에 롤링법을 이용하여 격벽을 형성시킬 수도 있다. 즉, 미세한 롤(Roll)을 이용하여 고온상태의 세라믹기판(50) 의 표면에 격벽들과 그 격벽들 사이에 홈(50a)을 형성시킬 수도 있다.

이후, 도 4c에 도시된 바와 같이 잉크젯(inkjet)을 이용하여 세라믹기판(50)의 홈(50a)에 어드레스전극(56)을 형성한다.

어드레스전극(56)은 잉크젯 헤드의 노즐(58)을 통해 세라믹기판(50) 상에 분사됨으로써 형성된다.

이렇게 어드레스전극(56)이 형성된 세라믹기판(50) 상에 도시되지 않은 유전체층과 형광체층이 형성된다. 여기서, 유전체와 형광체 도포는 스크린인쇄법으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 하판 및 그의 제조방법은 기판의 재료로 초소성세라믹 재료를 사용한다. 이 초소성세라믹 재료를 사용함으로써 기판 자체에 격벽을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 PDP의 하판 및 그의 제조방법은 공정을 단순화시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 PDP의 하판 및 그의 제조방법은 격벽재료가 불필요하므로 공정비용이 절감될 수 있다.

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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (8)

1. 초소성세라믹 재료의 소성 변형을 유도하기 위한 1000℃ ~ 1400℃의 고온에서 압연된 판상의 세라믹기판과;

   상기 고온 상태의 세라믹 기판 상에 형성되는 격벽과;

   상기 세라믹기판의 격벽들 사이의 홈 내에 형성되는 어드레스전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세라믹기판은 지르코니아(ZrO₂), 알루미나(Al₂O₃), 스피네르를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판.
3. 삭제
4. 삭제
5. 초소성세라믹 재료의 소성 변형을 유도하기 위한 1000℃ ~ 1400℃의 고온에서 상기 초소성세라믹 재료를 압연하여 판상의 세라믹기판을 제작하는 단계와;

   상기 고온 상태의 세라믹기판 상에 격벽 형상의 홈이 형성된 금형을 가압하여 상기 세라믹기판에 격벽들과 그 격벽들 사이에 홈을 형성하는 단계와,

   상기 세라믹기판의 홈에 어드레스전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 어드레스전극을 형성하는 단계는,

   잉크젯법으로 전극재료를 상기 세라믹기판의 홈 내에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 세라믹재료는 지르코니아(ZrO₂), 알루미나(Al₂O₃), 스피네르를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
8. 삭제