KR100464302B1 - 가스방전표시소자의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어드레스 전극을 포함하는 배면 기판의 제조를 중심으로 한 가스 방전 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자의 제조 방법은, 전극 하지층 상에 어드레스 전극을 형성하기 전에 먼저 격벽과 동일한 규격의 블랙 매트릭스층을 먼저 인쇄하여 형성한 다음에 어드레스 전극을 인쇄함으로써 어드레스 전극용 Ag 페이스트가 퍼지는 현상을 방지한다.

Description

가스 방전 표시 소자의 제조 방법

본 발명은 가스 방전 표시 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 어드레스 전극을 포함하는 배면 기판의 제조를 중심으로 한 가스 방전 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 상용화된 AC형 3전극 면방전 플라즈마 방전 표시 패널의 개략적 분해 사시도이다. 배면 기판(170) 상에 전극 보호층(150)이 형성되고, 이 전극 보호층(150) 상에 형성된 격벽(180)에 의해 형성된 각 방전공간(150) 내에 하나의 어드레스 전극(160)이 설치된다. 격벽(180)은 방전공간을 형성하는 기능과 함께 방전시 발생한 공간전하 및 자외선을 차단하여 인접한 화소에서 크로스토크(cross talk)가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 플라즈마 표시 패널이 칼라 표시 소자로서의 성능을 나타내기 위해서는 방전시 발생하는 자외선에 의해 여기되어 적, 청, 녹색의 가시광선을 각각 방출하는 형광물질(190)이 상기 어드레스 전극(160)들에 대응하여 도포되는데, 이는 방전 공간 내에 적, 청, 녹색의 빛깔을 내는 형광물질(190R, 190G, 190B)이 순차적으로 반복하여 나열되도록 도포된다. 그리고, 전면기판(110) 상에는 상기 어드레스 전극(160)들에 교차하는 방향으로 주사전극(120a, 120b)의 쌍들이 설치된다. 주사전극(120a, 120b) 쌍들 위에는 전극 보호층(130)이 적층되고, 그 위에 MgO보호막(140)이 형성된다.

이와 같이 구성된 AC PDP 패널(panel)에 있어서, 어드레스(Address) 전극은 PDP의 유지(sustain) 방전을 위한 전단계로서 벽전하 형성을 위한 어드레스 방전(데이타 기입 방전)에 사용되는 PDP의 핵심 엘리먼트로서 전기 전도도가 높아야 되고 막의 치밀도가 높아야 연속 방전시 특성 열화가 일어나지 않고 안정적으로 사용이 가능하다. AC PDP 패널의 전극 제조에 적용되는 공정 기술은 박막 공정(thin film process)으로 포토리소그래피(photo-lithography), 전기도금, 감광성 페이스트(paste) 인쇄법 및 스크린 인쇄법 등이 사용된다. 이러한 방법중 인쇄법을 제외한 공정들은 전극용 도전 재료를 순수 금속으로 공정을 하기 때문에 전기 전도성은 매우 우수하나 공정 설비가 고가이고 공정이 복잡한 문제점을 지닌다.

그리고, 인쇄법 중에는 β-프린팅(printing)에 의해 인쇄후 노광시켜 패턴을 형성하는 포델(Fodel)법(미국:dupont社 제조)과 화학(chemical) 시약을 사용하여 식각하는 습식 에칭(wet etching)법(Noritake社 제조) 등이 사용되고 있다. 그러나 감광성 페이스트법과 습식 에칭(wet etching)법 모두 페이스트(paste) 재료 가격이 매우 비싸 개발시에는 적용이 가능하나 실제 양산시에는 사용이 어렵다. 또한 대형 고정밀 노광기(mask aligner) 등의 고가 설비가 필요하므로 제조 비용(cost)이 올라가는 요인이 된다.

도 2a 내지 도 2e는 스크린 인쇄법에 의한 어드레스 전극 제조법을 설명하기 위한 도면으로, 제조 단계별로 각 공정후의 수직 단면도들이다. 그 제조 방법을 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에 하지층(underlayer)(2)을 형성한다. 하지층(2)은 기판(1)의 표면 장력(surface tension)을 보완하기 위해 형성되는 층으로, 기판(1)에 직접 Ag 전극 페이스트 인쇄했을 때 페이스트가 펴지는 현상을 방지하기 표면 장력이 강한 물질로 형성된다. 또한, 고온 소송시 유리 기판(1)에서 Ag 전극(2)으로 확산되는 Na⁺ 이온 등을 차단하여 주는 역할도 한다.

다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하지층(2) 상에 스크린 인쇄법으로 어드레스 전극 패턴(3)을 인쇄한 다음 소결 처리하여 어드레스 전극(3)을 형성한다. 이 때, 전극 패턴 재료로는 Ag 페이스트가 사용된다.

다음에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 어드레스 전극(3) 및 노출된 하지층(2)상에 유전체를 전체적으로 어드레스 전극(3)이 완전히 덮히도록 도포하여 전극 보호층(유전체층)(4)을 형성한다.

다음에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 전극 보호층(4) 상에 스트라이프상의 격벽(5)을 형성한다. 이 때, 격벽(5)들은 어드레스 전극(3)들 사이에 위치하도록 형성한다.

다음에, 도 2e에 도시된 바와 같이, 격벽(5) 내측의 전극 보호층(4) 상에 형광체(6)를 도포한다.

이상과 같은, 기존의 스크린 마스크를 이용한 어드레스 전극 패턴 인쇄는 막형성과 패터닝을 한번에 하는 공정의 단순화를 기할 수는 있으나, Ag 금속 자체의 전연성이 높고 페이스트(paste)화를 위한 무기, 유기 첨가물(vehicle) 때문에 인쇄 후 혹은 건조 후 원하는 치수(dimension)에 비해 선폭이 퍼지는 현상이 매우 심해 고정세 공정에 부적합하고 또한 선폭의 외부 방향으로 퍼지다 보면, 선폭 내부 조직이 매우 다공질(porous)이 된다.

이러한 다공질 전극은 방전을 위한 전류 공급시, 전류 통로(path)를 차단하며 전자가 집적되는 전기영동 현상을 유발하여 연속 방전시 패널의 특성 열화의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, AC PDP 패널의 어드레스 전극을 스크린 인쇄법으로 형성함에 있어서, Ag 페이스트를 인쇄하고, 건조시키고 소성하는 등의 공정을 거치면서 패턴 선폭이 퍼지는 것을 방지하여 고정세 어드레스 전극 패턴을 얻기 위한 가스 방전 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자의 제조 방법은, (가) 배면 기판 상에 블랙매트릭스층을 인쇄하는 단계; (나) 상기 블랙 매트릭스층 사이에 어드레스 전극을 인쇄하는 단계; (다) 상기 어드레스 전극 상의 상기 블랙 매트릭스층 사이에 유전체로 패턴 인쇄하여 전극 보호층을 형성하는 단계; 및 (라) 블랙 매트릭스층 위에 연속하여 격벽을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에 앞서 상기 배면 기판 상에 전극 하지층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 (가) 단계에서 상기 블랙 매트릭스는 상기 격벽과 동일한 마스크와 페이스트를 사용하여 12㎛의 두께 이내로 2회 반복 인쇄하며, 상기 (나) 단계에서 상기 어드레스 전극은 Ag 페이스트를 사용하여 인쇄하며, 상기 (나) 단계에서 상기 블랙 매트릭스층과 어드레스 전극을 함께 소결처리하며, 상기 (다) 단계에서 상기 전극 보호층은 상기 블랙 매트릭스와 동일한 페이스트를 사용하여 18~28㎛의 두께 이내로 인쇄하며, 상기 (라) 단계에서 상기 격벽은 페이스트를 10회 인쇄와 건조를 반복하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자는, 배면 기판; 상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 블랙 매트릭스층; 상기 블랙 매트릭스층 사이에 형성된 어드레스 전극; 상기 어드레스 전극 상의 상기 블랙 매크릭스층 사이에 형성된 전극 보호층; 및 상기 블랙 매트릭스 상에 형성된 격벽;을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는 12㎛의 두께 이내로 형성되고, 상기 어드레스 전극은 Ag 페이스트로 형성되며, 상기 전극 보호층은 18~28㎛의 두께 이내로 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층, 전극 보호층 및 격벽은 동일 페이스트로 형성된 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명은 AC PDP 패널의 어드레스 전극을 스크린 인쇄법으로 형성함에 있어서, Ag 페이스트의 인쇄/건조/소성 등의 공정을 거치면서 패턴 선폭이 퍼지는 것을 방지하고 고정세 패턴을 얻기위한 제조 공정에 특징이 있다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 스크린 인쇄법에 의한 어드레스 전극 제조법을 설명하기 위한 제조 단계별 각 공정후의 수직 단면도들이다. 상기와 같이 어드레스 전극을 고정세 패턴으로 형성하기 위해서는 다음과 같은 방법으로 공정을 진행한다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 배면 기판(11) 상에 하지층(underlayer)(12)을 형성한다. 즉, 배면 기판(11)의 경우 기존의 배면기판 제조 공정을 그대로 이용하여 전극 하지층(12)을 우선적으로 형성하고, 그 위에 어드레스 전극을 형성하게 된다.

다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 하지층(12) 상에 스크린 인쇄법으로 어드레스 전극 패턴(13)을 인쇄한다. 이 때, 전극 패턴 재료로는 Ag 페이스트가 사용된다. 전극 하지층(12) 상에 어드레스 전극을 형성하는 경우에는 맨 유리(bare glass) 위에 직접 어드레스 전극을 인쇄하는 경우에 비해 표면장력이 낮아서 전극 인쇄액이 약간 덜 퍼지긴 하지만 그래도 20% 정도는 선폭이 더 퍼지게 된다. 그래서, 본 발명에서는 이와 같이 블랙매트릭스층(13)을 형성하는 공정을 추가하는 것이다. 블랙매트릭스층(13)은 전극 하지층(12) 위에 격벽층과 동일한 규격의 스크린마스크와 페이스트를 이용하여 2회 반복 인쇄한다. 2회 인쇄/건조 공정을 반복하면 블랙매크릭스층(13)의 두께는 대략 30∼40㎛가 된다.

다음에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스층(13) 사이의 하지층(12)상에 어드레스 전극(14)을 인쇄한다. 이와 같이, 블랙 매트릭스(black matrix)층(13)이 형성된 후 그 사이에 Ag 어드레스 전극(14)을 인쇄를 하면 Ag 페이스트는 블랙매트릭스층(13)의 형상 때문에 인쇄나 건조시 퍼지지 않고 초기 인쇄된 형상을 보존할 수 있다. 이 때, Ag 페이스트는 2회를 인쇄하여도 통상 12㎛의 두께가 형성되기 때문에 블랙 매트릭스층(13)의 두께를 넘지않고 Ag의 두께 및 형태를 그대로 보존할 수 있다. 여기서, 어드레스 전극이 완료되면 건조한 후에 블랙매트릭스층(13)과 Ag 어드레스 전극(14)을 함께 소결(co-firing) 처리한다.

다음에, 도 3d에 도시된 바와 같이, 유전체(15)를 Ag전극 패턴(14) 위에만 형성될 수 있도록 18∼28㎛ 두께로 패턴 인쇄를 한다. 이와 같이 하면, 결국 블랙 매트릭스(13, 옆)와 유전체(15, 위)가 Ag 어드레스 전극(14)을 둘러싸는 형상이 된다. 이렇게 형성되면 기존의 공정에 비해 Ag 어드레스 전극(14)도 퍼지지 않고, 어드레스 전극(14) 위의 전극 보호층(유전체층)(15)도 더욱 평탄하게 되어 방전시 플리커링(flickering)이나 기타 이상 방전을 방지할 수 있다. 기존 공정에선 12㎛ 두께 위에 전극 보호층을 β-printing 하기 때문에 전극 패턴 위에는 완전하게 평탄화가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

다음에, 도 3e에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스층(15) 위에 연속하여 격벽(16)을 형성한다. 격벽(16)은 블랙 매트릭스로서 2회를 먼저 형성하였기 때문에 10회만 기존과 동일한 방법으로 형성한다. 그 후 격벽(16) 사이의 전극 보호층(유전체층)(15) 상에 형광체(17)를 인쇄하여 배면 기판 공정을 완성한다. 격벽 페이스트는 유리(frit)이 주성분인 유리 페이스트이기 때문에 동일한 재료를 사용하는 블랙 매트릭스층은 Ag 어드레스 전극의 퍼짐 방지 및 전극 보호층(유전층)의 역할을 동시에 하게 된다.

이와 같이 Ag 어드레스 전극은 퍼지는 것을 방지하기 위해 전극/유전층 공정후에 형성하는 격벽층 중 일부 공정을 Ag 어드레스 전극 인쇄전에 미리 블랙 매트릭스로서 형성하여 Ag 페이스트의 퍼짐도 방지하고 어드레스 전극 상부 전극 보호층(유전체층)의 평탄도도 향상시키는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 제조 방법이 가능한 것은 AC PDP에 사용되는 격벽 재료용 페이스트는 거의 주성분이 유리(frit)이기 때문에 유전체 페이스트와 무기물 성분 및 유기 첨가물(vehicle)이 거의 일치하기 때문이다. 통상의 경우 배면 기판에는 전극 보호층이 격벽층을 포함하여 3개층이 있다. 전극 하지층, 전극보호층, 격벽 3가지가 있는데, 이는 전면 기판의 투명 유전체와는 다르게 반투명 혹은 백색, 흑색 등 자체 색을 가지고 유리(frit)의 연화점도 낮은 것을 사용하여도 관계가 없고 절연, 유전층의 기능 보다는 전극 상,하부로 존재하면서 전극을 보호하고 전극과의 매칭 특성만을 요구하기 때문에 동일한 유전체 페이스트로 각층을 형성하여도 PDP의 방전 특성에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자의 제조 방법은, 전극 하지층 상에 어드레스 전극을 형성하기 전에 먼저 격벽과 동일한 규격의 블랙 매트릭스층을 먼저 인쇄하여 형성한 다음에 어드레스 전극을 인쇄함으로써 어드레스 전극용 Ag 페이스트가 퍼지는 현상을 방지한다. 따라서, 본 발명에 따른 배면 기판의 제조 방법을 통하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1) AC PDP 어드레스 전극의 인쇄 공정시 퍼지는 현상이 방지된다.

2) 전극의 상부 전극 보호층(유전체층)의 평탄화를 용이하게 이루어 방전시 플리커링(flickering) 등의 현상이 제거된다.

3) 전극 스텝(step) 부위 측면에도 유전체를 상부와 동일한 두께로 형성하여 방전시 유전층에서 브레이크 다운(break down)이 생기는 현상이 방지된다.

4) 블랙 매트릭스, 전극보호층, 격벽 등이 동일 페이스트 재료를 사용하므로 격벽 형성시 전극보호층과 접착 강도 및 밀착 강도가 증가하여 고정세 패턴으로 무너짐이 없이 잘 형성된다.

도 1은 종래의 가스 방전 표시 소자의 개략적인 분해 사시도이고,

도 2a 내지 도 3e는 종래의 가스 방전 표시 소자의 배면 기판의 제조 단계별 공정후의 수직 단면도이며,

그리고 도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 가스 방전 표시 소자의 제조 단계별 공정후의 수직 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 배면 기판 2. 전극 하지층

3. 어드레스 전극 4. 유전층(전극 보호층)

5. 격벽 6. 형광체

11. 배면 기판 12. 전극 하지층

13. 블랙 매트릭스 14. 어드레스 전극

15. 전극 보호층(전극 보호층) 16. 격벽

17. 형광체

Claims (12)

1. (가) 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 블랙매트릭스층을 인쇄하는 단계;

   (나) 상기 블랙 매트릭스층 사이에 어드레스 전극을 인쇄하는 단계;

   (다) 상기 어드레스 전극 상의 상기 블랙 매트릭스층 사이에 유전체로 패턴 인쇄하여 전극 보호층을 형성하는 단계;

   (라) 상기 블랙 매트릭스층 위에 연속하여 격벽을 형성하는 단계; 및

   (마) 상기 격벽 사이의 상기 전극 보호층 상에 형광체를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (가) 단계에 앞서 상기 배면 기판 상에 전극 하지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (가) 단계에서 상기 블랙 매트릭스층은 상기 격벽과 동일한 마스크와 페이스트를 사용하여 15 ~ 20 ㎛의 두께로 2회 반복 인쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (나) 단계에서 상기 어드레스 전극은 Ag 페이스트를 사용하여 인쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 (나) 단계는 상기 블랙 매트릭스층과 상기 어드레스 전극을 함께 소결처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 (다) 단계에서 상기 전극 보호층은 상기 블랙 매트릭스와 동일한 페이스트를 사용하여 상기 블랙매트릭스층 높이 이하로 인쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 (라) 단계에서 상기 격벽은 페이스트로 인쇄와 건조를 10회 반복하여 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자의 제조 방법.
8. 배면 기판;

   상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 형성된 블랙 매트릭스층;

   상기 블랙 매트릭스층 사이에 형성된 어드레스 전극;

   상기 어드레스 전극 상의 상기 블랙 매크릭스층 사이에 형성된 전극 보호층;

   상기 블랙 매트릭스층 상에 형성된 격벽; 및

   상기 격벽사이에서 상기 전극보호층 상에 형성된 형광층;을

   구비한 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자.
9. 제8항에 있어서,

   상기 블랙 매트릭스는 30 ~ 40 ㎛의 두께 이내로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자.
10. 제8항에 있어서,

    상기 어드레스 전극은 Ag 페이스트로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자.
11. 제8항에 있어서,

    상기 전극 보호층은 18~28㎛의 두께 이내로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자.
12. 제8항에 있어서,

    상기 블랙 매트릭스층, 전극 보호층 및 격벽은 동일 페이스트로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 방전 표시 소자.