KR100468828B1 - 플라즈마표시패널및그제조방법 - Google Patents

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KR100468828B1 KR10-1998-0021956A KR19980021956A KR100468828B1 KR 100468828 B1 KR100468828 B1 KR 100468828B1 KR 19980021956 A KR19980021956 A KR 19980021956A KR 100468828 B1 KR100468828 B1 KR 100468828B1
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Abstract

본 발명에 따르면, 격벽에 의해 일정한 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전면 기판 및 배면 기판의 대향면 상에 각각 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 상부 전극 및 하부 전극이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극들을 덮고 있는 유전체층 및 상기 전면 기판의 유전체층 상부에 MgO 보호막이 구비된 플라즈마 표시 패널에 있어서, 상기 전면 기판의 MgO 보호막 상에 LaF3 박막이 형성된다.
따라서, MgO 박막 내부에 있는 Mg(OH)2 불순물이 최소화되어 2차 전자 방출이 개선되고, PDP 셀 내부에서의 플라즈마 방전이 안정되어 전압 변동이 심하지 않아 표시 소자로서의 구동 특성이 개선되는 효과와, 보관 전용 진공장비가 필요하지 않게 된다. 따라서 화상 표시 특성 및 발광 효율(luminecnce efficiency)이 개선되는 동시에 PDP의 수명이 연장된다.

Description

플라즈마 표시 패널 및 그 제조방법{Plasma display panel and manufacturing method of the same}
본 발명은 플라즈마 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전면 기판의 MgO 보호막 상에 수분 흡수억제를 위한 박막이 증착된 플라즈마 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
20세기 정보혁명의 수단중의 하나인 디스플레이(DISPLAY)는 크게 브라운관과 평면 디스플레이소자(FLAT PANEL DISPLAY)로 나눌수있는데 기존의 브라운관에 비해 평면 디스플레이 소자는 두께가 얇고, 휴대하기 간편하며, 소모 전력이 적어 기존의 브라운관의 단점을 보완하면서 새로운 영역의 시장을 형성하고 있다.
이러한 평면 디스플레이 소자로는 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY), PDP(PLASMA DISPLAY PANEL), FED(FIELD EMISSION DISPLAY) 등이 주류를 이루고 있으며, 그 중에서 PDP는 대화면에 유리하여 LCD의 단점을 최대한 보완할 수 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 표시 패널의 개략적 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 PDP는, 서로 대향하는 배면 기판(1)과 전면 기판(8) 사이의 공간을 격벽(4)으로 분리한 방전셀을 구비한 평판 표시 소자이다. 방전셀은 배면 기판(1) 위에 격벽(4)을 형성하여 각 화소에 대응하도록 구분된 플라즈마 방전 공간이다.
이러한 방전 공간에서 배면 기판(1) 및 전면 기판(8)의 각 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 하부전극(2) 및 상부전극(7)을 통하여 인가되는 전압에 의해 방전함으로써 영상을 표시하게 된다. 상,하부전극들(2, 7)은 각각 유전체층(3)들이 덮고 있다.
이러한 PDP는 배면 기판(1) 위에 격벽(4)을 형성하여 플라즈마 방전 공간을 만들어 줌으로써, 방전 공간 내에서 방전을 일으켜 화상을 표시하게 된다. 격벽(4)은 보통 인쇄법으로 형성하며, 일정하게 패턴이 형성 되도록 해야한다. 이와 같이 함으로써, 인접 셀간의 방전에 의한 화상을 격벽(4)으로 명확하게 구분하여 볼 수 있게 된다.
이와 같이, 플라즈마 표시 패널은 방전을 이용한 소자이기 때문에 방전이 잘 일어날 수 있도록 셀들이 형성되어야 한다. 이러한 방전셀들을 형성하고 방전을 할수 있도록 하는 격벽(BARRIER RIB; 4)은 배면 기판(1)에 형성되고, MgO 보호막(6)은 전면 기판(8) 상에 배치된 상부전극(7) 상에 형성된다.
이러한 PDP 구성 요소 가운데 MgO 보호막(6)의 역할은 PDP 내에서 방전이 일어나는 경우, 방전 전압을 낮추어 주며, 패널 내부에 있는 전극(2, 7)을 보호하는 역할을 하게 된다.
또한, MgO 보호막(6)은 주로 스퍼터링(sputtering)법, 전자빔 증착(e-beam evaporation)법 등으로 박막(thin film)을 형성한 다음 패터닝되어 제작되는데, 이러한 MgO 보호막의 단일 증착만으로는 플라즈마 공간 내에서 충분한 보호층(protect-layer)의 역할을 하고, 2차 전자 방출 효과를 내는 데에는 한계가 있다.
이와같이, Mg0 보호막(6)은 높은 2차 전자 방출 효과에도 불구하고 대기와 접촉함에 따라 수분에 매우 취약한 특성이 있어서, 내(耐) 스퍼터링(sputtering)성이 취약하고 전압(플라즈마 방전 전압) 특성이 불안정하다. 또한, 이러한 수분의 흡수로 가열 및 배기공정이 필요해 공정이 복잡해져 실제 PDP 표시에 있어서 적지않은 문제점으로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 MgO의 장점을 그대로 이용하면서 MgO 박막 위에 LaF3 박막을 증착하여 균일한 방전과 전압 특성이 안정화되고 휘도 개선 및 발광 효율(luminance efficiency)이 개선된 플라즈마 표시 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널은, 격벽에 의해 일정한 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전면 기판 및 배면 기판의 대향면 상에 각각 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 상부 전극 및 하부 전극이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극들을 덮고 있는 유전체층 및 상기 전면 기판의 유전체층 상부에 MgO 보호막이 구비된 플라즈마 표시 패널에 있어서, 상기 전면 기판의 MgO 보호막 상에 LaF3 박막이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 MgO 보호막은 500㎚ 이상의 두께로 형성되며, 상기 LaF3 박막은 5 내지 20㎚의 두께로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 제조방법은, 격벽에 의해 일정한 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전면 기판 및 배면 기판의 대향면 상에 각각 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 상부 전극 및 하부 전극이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극들을 덮고 있는 유전체층 및 상기 전면 기판의 유전체층 상부에 MgO 보호막이 구비된 플라즈마 표시 패널의 제조방법에 있어서, 상기 MgO 보호막 상에 LaF3 박막을 전자빔 증착법으로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LaF3 박막의 증착온도는 상기 MgO 보호막의 증착온도와 동일한 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 개략적 단면도이다.
본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널 및 그 제조 방법은, 전면기판에 형성되는 MgO 보호막 상에 수분 흡수 효과를 억제하는 LaF3 박막을 증착하는 점에 특징이 있다. 즉, MgO 박막에 치명적인 약점인 수분(water)의 영향을 줄이고자 LaF3 박막을 증착한다.
이러한 특징을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널은 서로 대향하는 배면 기판(11)과 전면 기판(18) 사이의 공간을 격벽(14)으로 분리한 방전셀을 구비한다. 방전셀은 배면 기판(11) 위에 격벽(14)을 형성하여 각 화소에 대응하도록 구분된 플라즈마 방전 공간이다.
이러한 방전 공간에서 배면 기판(11) 및 전면 기판(18)의 각 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 하부전극(12) 및 상부전극(17)을 통하여 인가되는 전압에 의해 방전함으로써 영상을 표시하게 된다. 상,하부전극들(12, 17)은 각각 유전체층(13)들이 덮고 있다.
이러한 PDP는 배면 기판(11) 위에 격벽(14)을 형성하여 플라즈마 방전 공간을 만들어 줌으로써, 방전 공간 내에서 방전을 일으켜 화상을 표시하게 된다. 격벽(14)은 보통 스크린 인쇄법으로 형성하며, 일정하게 패턴이 형성 되도록 해야된다. 이와 같이 함으로써, 인접 셀간의 방전에 의한 화상을 격벽(14)으로 명확하게 구분하여 볼 수 있게 된다.
이와 같이, 플라즈마 표시 패널은 방전을 이용한 소자이기 때문에 방전이 잘 일어날 수 있도록 셀들이 형성되어야 한다. 이러한 방전셀들을 형성하고 방전을 할수 있도록 하는 격벽(BARRIER RIB)(14)은 배면 기판(11)에 형성되고, MgO 보호막(16)은 전면 기판(18) 상에 배치된 상부전극(17) 상에 500㎚ 이상의 두께로 형성된다. 그리고, 상기 MgO 보호막(16) 상에는 본 발명을 특징지우는 LaF3 박막(16a)이 5∼20㎚의 얇은 두께로 증착되어 형성된다.
즉, 상술한 바와 같은 플라즈마 표시 패널은 주방전이 면방전(surface discharge )으로 이루어지는 유지(sustain) 방전이기 때문에 전면기판(18)에 MgO 를 증착한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전면기판(18) 상의 유전체층(13) 위에 MgO박막(16)을 증착하는 경우, 표면의 불순물(수분) 즉, Mg(OH)2 들이 PDP 패널에 영향을 줄 수 있다. 이러한 불순물 중에 수분은 MgO 박막(16)에 치명적인 결과를 초래하게 된다. 또한, 증착 중에 그리고 증착후에 있게 될 대기 중에서의 불순물(수분) 등은 계속적으로 PDP의 성능을 저하시킨다.
이러한 성능 저하는 주로 MgO와 OH기(基)가 결합된 Mg(OH)2가 박막 내부에 형성되었기 때문이라고 추정되고 있다. 이러한 불순물(수분)의 형성을 최소화하며 소자의 성능을 개선시키는 것이 필요하다. 물론 PDP 의 전면 및 배면 기판(11,18)을 패키징(packaging)하는 경우에 진공 배기를 겸하여 열처리 공정을 실시하지만 충분한 열처리 효과는 실제 표시 소자에 있어서 크게 나타나지 않는다.
이에, 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널은 전면 기판(18) 상의 MgO 보호층(16) 상에 LaF3 박막(16a)의 증착 공정을 실시함으로써, 소자의 성능을 개선시킨 것이라 할 수 있다.
이러한 LaF3 박막(16a)은 MgO 보호막(16)의 표면에 있어서, 전면 기판(18)을 제조하여 증착기에서 빼낼 때 MgO 보호막(16)에 공기와의 접촉을 최대한 억제할 수 있도록 한다. 즉, LaF3 박막(16a)은 불순물(수분)의 형성을 차단하는 역할을 하여 OH기(基)가 MgO 보호막(16)에 형성되는 것을 막아주는 것이다.
이것은 LaF3 박막(16a)이 수분에 용해되지 않는 특성 때문이다. 보통 MgO 보호막(16)은 증착기에서 꺼내져 공기중에 노출되면 MgO 보호막(16) 표면에 약 5∼20㎚ 정도 얇게 OH기(基)가 형성되어 MgO의 조성이 원래 조성과 맞지않는 점이 있다. 이러한 표면은 PDP의 제작시에 방전전압의 불균일과 전압상승이라는 단점을 가지게 된다.
이러한 단점을 보완할 수 있는 것이 상기의 LaF3 박막(16a)을 MgO 보호막(16) 상에 전자빔 증착법으로 MgO 보호막(16)의 증착온도와 동일한 증착온도로 증착함으로써, 공기 중에 노출될 때, 일단 수분과 MgO와의 결합을 차단하여, Mg(OH)2가 박막 내부에 형성되는 것을 억제하고, 패널을 제작하여 가스 방전시에는 LaF3박막(16a)은 스퍼터링 되어 유전체층(13) 상에는 MgO 보호막(16)만이 남게 된다.
즉, 실제 2차전자 방출은 MgO 보호막(16)이 수행함으로써, MgO 표면에 OH기(基)가 결합되지 않은 상태에서 2차 전자방출을 용이하게 수행할 수 있다. 따라서, 균일한 방전과 안정적인 방전효과를 기대할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 Si 웨이퍼 표면 위의 MgO 박막 상에 증착된 LaF3 박막의 FT-IR 측정값을 나타내는 그래프이다.
OH기(基)를 정확히 보기 위해 Si 기판을 사용하여 MgO를 500㎚ 이상의 두께로 증착하고, 그 위에 박막을 약 5∼20㎚ 정도로 얇게 증착하여 보면, 도 3의 FT-IR(fouier transform infrared spectroscopy)에 도시된 바와 같이, Si 기판 위에 증착된 MgO 보호막 상의 LaF3 박막에 의해 (Mg(OH)2)가 형성되지 않는 것을 볼 수 있다.
즉, FT-IR는 모든 물질 마다 형성되는 고유의 진동모드(frequency mode)를 검출함으로써, 그 물질의 존재 여부를 검출하는 장치로서, 불순물 검출에 주로 사용된다. 도 3의 FT-IR에서는 파수 3600∼3700 cm-1 근처에서 갑자기 떨어지는 부분이 OH기에 의한 진동모드를 나타내는데, 이러한 부분은 LaF3 박막에 의해 수분 흡수가 억제된다는 것을 알 수 있다. 따라서, LaF3 박막에 의해 불순물(Mg(OH)2)의 제거 효과를 기대할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 도 4 내지 도 6은 단일층의 MgO 보호막과 MgO 보호막 상에 증착된 LaF3 박막이 구비된 플라즈마 표시 패널의 각 전압별 방전 특성을 나타내기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 일측은 전면 기판의 유전체층 상에 단일층의 MgO 보호막을 증착하고, 타측은 전면 기판의 유전체층 상에 MgO 보호막 상에 증착된 LaF3 박막을 구비하여 된 플라즈마 표시 패널의 각 전압별 방전을 수행한다. 도 4를 참조하면, 170V의 방전 전압을 인가하였을 때, MgO 보호막 상에 증착된 LaF3 박막을 구비한 방전이 단일층의 MgO 보호막을 증착한 부위 보다 더 안정적인 방전 특성을 보인다. 도 5 내지 도 6을 참조하면, 190V, 200V의 방전 전압을 인가하였을 때도 MgO 보호막 상에 증착된 LaF3 박막을 구비한 방전이 단일층의 MgO 보호막을 증착한 부위 보다 더 안정적인 방전 특성을 보인다. 이것은 MgO 보호막 상에 수분 흡수 억제를 위한 LaF3 박막을 증착함으로써, MgO 표면에 OH기(基)가 결합되지 않은 상태에서 2차 전자방출을 용이하게 수행하여 균일한 방전과 안정적인 방전효과가 나타난다는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 실시예로만 한정되는 것은 아니라, 전자 방출되는 박막 위에 LaF3 박막을 사용하여 전자 방출 특성을 개선시킨 구조 즉, FED, Plat CRT 등의 모든 평판 표시소자에 적용 가능하다.
<실시예>
본 발명에 따른 실시예는, 전면 기판 상에 배면 기판의 각 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 상부 전극, 유전체층 그리고, MgO 보호막 상에 LaF3 박막을 순차로 증착한 AC형 PDP이다.
그리고, 배면 기판 상에 스트라이프 상의 하부 전극(Ag), 유전체층, 격벽을 형성하고, 격벽들 사이의 유전체층 상에 형광체층이 형성된다.
상기의 하부 전극(Ag), 유전체층 및 격벽은 스크린 인쇄법으로 형성하고, 상부 전극으로는 전면 기판 상에 ITO 투명 전극층을 증착 후 소정 패터닝 하였다. 그리고, MgO 보호막 및 LaF3 박막은 전자빔 증착법으로 증착한다. 이러한 패널에 Ne-Xe의 가스로 형광체층없이 가스 방전만 형성시켰다. 또한, 10-6torr의 압력, 에이징 시간(대략 12시간) 등 모든 조건을 동일하게 하였다. 또한, 유지방전으로 방전 전압을 측정하였고, 10-6torr의 압력의 압력으로 MgO 보호막의 두께를 각 5㎚로 조절하여 박막을 성장시켰다. 상기 MgO 보호막 위의 LaF3 박막은 두께를 15㎚ 이상으로 MgO 보호막의 증착 온도와 동일한 온도로 증착하였다.
상술한 바와 같이 제조된 전면 기판 및 배면 기판을 실링(sealing)하여 접합하고, 진공 가열 배기장치에 의해 배기한 후, 패널의 방전 특성을 조사하였다.
<비교예>
상기의 실시예와 동일한 조건으로 전면 기판 상에 배면 기판의 각 대향면 상에 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 상부 전극, 유전체층 및 MgO 보호막을 5㎚로 조절하여 성장시켰다. 그 후, 상술한 바와 같이 제조된 전면 기판 및 배면 기판을 실링(sealing)하여 접합하고, 진공 가열 배기장치에 의해 배기한 후, 패널의 방전 특성을 조사하였다.
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 전면 기판의 MgO 보호막 상에 수분 흡수억제를 위한 LaF3 박막을 증착함으로써, 패널 내부에서의 플라즈마 방전시, 단일층의 MgO 보호막이 형성된 경우보다 MgO 보호막 상에 수분 흡수억제를 위한 LaF3 박막을 증착한 경우가 전면적 방전전압 및 유지 방전전압이 더 낮은 것을 알 수 있다. 이는 단일층의 MgO 보호막이 형성된 경우에는 높은 방전전압이 요구되는 반면에, MgO 보호막 상에 LaF3막을 형성시킴으로써, MgO 보호막의 수분 흡수가 억제되어 불순물(Mg(OH)2) 제거됨으로써, 2차 전자방출을 용이하게 수행할 수 있고, 균일한 방전과 안정적인 방전효과를 기대할 수 있게 된다는 것을 알 수 있다.
이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 표시패널 및 그 제조방법은 MgO 보호막의 형성 후 그 위에 LaF3 박막을 증착함으로써, MgO 박막 내부에 있는 Mg(OH)2 불순물이 최소화되어 2차전자 방출이 개선되고, PDP 셀 내부에서의 플라즈마 방전이 안정되어 전압 변동이 심하지 않아 표시소자로서의 구동 특성이 개선되는 효과와, 보관 전용 진공장비가 필요하지 않게 된다. 따라서 화상표시 특성 및 발광 효율(luminecnce efficiency)이 개선되는 동시에 PDP의 수명이 연장된다.
도 1은 일반적인 플라즈마 표시 패널의 개략적 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 표시 패널의 개략적 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 Si 웨이퍼 표면 위의 MgO 박막 상에 증착된 LaF3 박막의 FT-IR(fouier transform infrared spectroscopy) 측정값을 나타내는 그래프이고,
도 4 내지 도 6은 단일층의 MgO 박막과 MgO 박막 상에 증착된 LaF3 박막이 구비된 플라즈마 표시 패널의 각 전압별 방전 특성을 나타내기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 배면 기판(sodaline glass) 2. 하부전극(Ag )
3. 유전체층(dielctric layer) 4. 격벽(barrier rib)
5. 형광층(phosphor layer) 6. MgO 보호막
7. 상부전극 8. 전면 기판
11. 배면 기판(sodaline glass) 12. 하부전극(Ag )
13. 유전체층(dielctric layer) 14. 격벽(barrier rib)
15. 형광층(phosphor layer) 16. MgO 보호막
16a. LaF3 박막 17. 상부전극
18. 전면 기판

Claims (3)

  1. 격벽에 의해 일정한 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전면 기판 및 배면 기판의 대향면 상에 각각 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 상부 전극 및 하부 전극이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극들을 덮고 있는 유전체층 및 상기 전면 기판의 유전체층 상부에 MgO 보호막이 구비된 플라즈마 표시 패널에 있어서,
    상기 전면 기판의 MgO 보호막 상에 MgO 보호막의 수분 흡수를 억제하는 LaF3 박막이 형성되며,
    상기 LaF3 박막은 5 내지 20㎚의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MgO 보호막은 500㎚ 이상의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널.
  3. 격벽에 의해 일정한 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전면 기판 및 배면 기판의 대향면 상에 각각 서로 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 상부 전극 및 하부 전극이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극들을 덮고 있는 유전체층 및 상기 전면 기판의 유전체층 상부에 MgO 보호막이 구비된 플라즈마 표시 패널의 제조방법에 있어서,
    상기 MgO 보호막 상에 MgO 보호막의 수분 흡수를 억제하는 LaF3 박막을 전자빔 증착법으로 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 LaF3 박막의 증착온도는 상기 MgO 보호막의 증착온도와 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 제조방법.
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