KR100548239B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 격벽 및 하판 유전체의 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법은 하부기판을 마련하는 단계와, 상기 하부기판 상에 전극을 형성하는 단계와, 상기 전극이 형성된 하부기판 상에 유전체층을 형성하는 단계와, 상기 유전체층 상에 격벽을 형성하는 단계와, 상기 유전체와 격벽을 이온교환처리하는 단계와, 상기 유전체 및 격벽의 표면에 형광체를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 이온교환방법을 이용하여 하판 유전체 및 격벽의 조직을 강화시킴으로써 하판 유전체 및 격벽이 열적, 기계적 충격에 강한 특성을 갖게 되고 치밀한 조직을 유지하여 반사효율을 증대시킬 수 있게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법{Method Of Fabricating Lower Plate In Plasma Display Panel}
도 1은 통상의 3전극 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법이 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명에 적용되는 기상이온교환방법을 설명하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 적용되는 액상이온교환방법을 설명하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 상부기판 12 : 하부기판
14 : 격벽 16 : 유지전극쌍
16A : 투명전극 16B : 버스전극
18 : 상판 유전체 20 : 보호막
22 : 어드레스전극 24 : 하판 유전체
26 : 형광체 30, 40 : 챔버
32, 42 : 하부기판 34, 46 : 발열체
44 : 기판홀더
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 격벽 및 하판 유전체의 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법에 관한 것이다.
최근, 대형 평판 디스플레이 시장을 주도할 가장 높은 잠재성을 가지고 있는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel;이하 'PDP'라 한다)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PDP는 통상 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 여기시켜 발생하는 가시광을 이용하여 문자 또는 그래픽(Graphic)을 표시하고 있다. 이러한, PDP 소자는 단순구조에 의한 제작의 용이성, 고휘도 및 고발광 효율, 메모리 기능, 높은 비선형성, 160°의 광시야각 등의 특성으로 40인치 이상의 대형 디스플레이 장치의 시장을 점유할 것으로 기대되고 있다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 많이 사용되고 있는 3전극 교류(AC) 방식의 PDP에 구성된 방전셀의 구조가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 PDP의 방전셀은 화상의 표시면인 상부기판(10)과, 격벽(14)에 의해 상부기판(10)과 평행하게 배치된 하부기판(12)을 구비한다. 격벽(14)은 셀 간의 전기적, 광학적 간섭이 차단되도록 셀 내부에 방전공간을 마련함과 아울러 상부기판(10)과 하부기판(12)을 지지하는 역할을 한다. 상부기판(10) 상에는 유지전극쌍(16), 즉 주사/유지 전극과 유지전극이 나란하게 배치되고, 이 유지전극쌍(16)은 투명전극(16A)과 버스전극(16B)으로 구성된다. 하부기판(12) 상에는 유지전극쌍(16)과 방전을 일으키기 위한 어드레스전극(22)이 배치되게 된다. 그리고, 유지전극쌍(16)이 배치된 상부기판(10) 상에는 전하축적을 위한 상판 유전체(18)가 평탄하게 형성되어 있다. 이 상판 유전체(18)는 벽전하를 형성함과 아울러 방전유지전압에 의해 방전을 유지시키며 가스방전시에 이온충격으로부터 전극을 보호하고 확산방지막의 역할을 하게 된다. 상판 유전체(18) 표면에 형성된 보호막(20)은 플라즈마 입자들의 스퍼터링 현상으로부터 유전체(18)를 보호하여 수명을 연장시켜 줄 뿐만 아니라 2차전자의 방출 효율을 높여주고 산화물 오염으로 인한 내화 금속의 방전 특성 변화를 줄여주는 역할을 하는 것으로 주로 산화마그네슘(MgO) 막이 이용되고 있다. 어드레스전극(22)이 배치된 하부기판(12) 상에는 하판 유전체(24)가 형성되고, 이 하판 유전체(24) 상에는 고유색의 가시광선을 발생하기 위한 형광체(26)가 격벽(14)에 걸쳐 도포되어 있다. 이 형광체(26)는 가스방전시 발생되는 짧은 파장의 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet;VUV)에 의해 여기되어 적, 녹, 청(R, G, B)의 가시광을 발생하게 된다. 그리고, 방전셀의 내부에 마련된 방전공간에는 방전가스, 예를 들면 He-Ne, Ne-Xe가스의 혼합가스 원자가 충진되어 있다. 이러한 구조의 방전셀에서 어드레스전극(22)과 유지전극(16) 사이의 어드레스 방전에 의해 선택된 후 유지전극쌍(16) 사이의 계속적인 유지방전에 의해 발생된 진공 자외선이 형광체(26)를 여기시켜 가시광을 방출함으로써 PDP는 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 구조의 PDP 방전셀에서 하판 유전체(24)는 방전유지 및 형광체(26)로부터 백 스캐터링(Back scattering)되어 나오는 가시광선을 반사하여 PDP 소자의 발광효율을 향상시킴과 아울러 어드레스 전극으로부터의 원자확산을 방지하는 역할을 하게 된다. 격벽(14)도 하판 유전체(24)와 같이 방전유지 및 반사에 의한 발광효율을 향상시킴과 아울러 방전셀간의 전기적 및 광학적 간섭을 방지하는 매우 중요한 역할을 하게 된다.
이러한 하판 유전체(24)와 격벽(14)은 동일계열의 모상 유리 및 산화물 충진제를 사용하고 있다. 상세히 하면, 하판 유전체(24)와 격벽(14)은 입자크기가 1∼2㎛인 PbO 또는 non-PbO 유리 미분말에 반사특성 향상 및 유전율 조절을 위해 TiO2또는 Al2O3 와 같은 미분말 상태의 산화물을 수십 % 정도 섞은 혼합분말을 유기용매와 혼합하여 페이스트(Paste) 상태로 만들어 형성하게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 PDP 하판 제조방법이 단계적으로 도시되어 있다.
우선적으로 단계 2(S2)에서 하부기판(12)을 마련한 후 그 위에 어드레스전극(22)을 형성하게 된다. 그 다음, 단계 4(S4)에서 PbO 또는 non-PbO 유리 미분말에 미분말 상태의 산화물을 조성비에 따라 섞은 혼합분말을 유기용매와 혼합하여 페이스트(Paste) 상태로 만든 하판 유전체 재료를 어드레스전극(22)이 형성된 하부기판(12) 상에 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법을 이용하여 10∼20㎛ 정도의 두께로 도포하게 된다. 이어서, 단계 6(S6)에서 하부기판(12)에 도포된 페이스트를 500∼600℃의 산화분위기에서 소성시킴으로써 하판 유전체(24)를 형성하게 된다. 그리고, 단계 8 및 10(S8,S10)에서 하판 유전체(24) 위에 스크린 프린팅, 샌드 블라스팅(Sand Blasting), 프레싱(Pressing) 방법 등을 이용하여 100∼200㎛ 높이의 격벽을 형성한 후 소성시킴으로써 격벽(14)을 형성하게 된다. 끝으로, 단계 12(S12)에서 격벽(14)과 하판 유전체(24)의 표면에 형광체(26)를 도포하여 하판을 완성하게 된다.
그런데, 일반적으로 사용되고 있는 하판 유전체(24) 및 격벽(14)용 재료는 글라스-세라믹(Glass-ceramic)으로 소성시 상하 유리기판 및 전극 등의 재료가 열에 의한 특성변화를 일으킬 수 있어 소성온도가 최대 600℃를 넘을 수 없으므로 불완전 소결하게 되는 문제점이 있다. 이러한 하판 유전체(24) 및 격벽(14)용 재료의 불완전 소결은 기공발생 및 불순물의 흡착, 표면조도 저하, 불균일 조직, 산란에 의한 반사율 저하 등 소자의 특성을 열화시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이온교환법을 이용하여 하판 유전체 및 격벽의 불완전 소결을 방지함으로써 불완전 소결에 의한 PDP 소자의 특성열화를 방지할 수 있는 PDP의 하판 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법은 하부기판을 마련하는 단계와, 상기 하부기판 상에 전극을 형성하는 단계와, 상기 전극이 형성된 하부기판 상에 유전체층을 형성하는 단계와, 상기 유전체층 상에 격벽을 형성하는 단계와, 상기 유전체와 격벽을 이온교환처리하는 단계와, 상기 유전체 및 격벽의 표면에 형광체를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이온교환처리단계에서는 이온반경이 서로 다른 두 이온간의 교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이온교환처리단계는 기상이온교환방법 및 액상이온교환방법 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 기상이온교환법은 상기 유전체 및 격벽이 형성된 기판을 450∼550℃의 온도에서 반응가스와 접촉시켜 상기 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 상기 반응가스의 알칼리 이온이 교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 액상이온교환방법은 상기 유전체 및 격벽이 형성된 기판을 450∼550℃의 온도에서 용융염과 접촉시켜 상기 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 상기 용융염의 알칼리 이온이 교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 유전체층 형성단계는 유리 미분말에 미분말 상태의 산화물을 조성비에 따라 섞은 혼합분말을 유기용매와 혼합하여 페이스트 상태로 만들어 어드레스전극이 형성된 하부기판 상에 스크린 프린팅 방법을 이용하여 도포하는 단계와, 상기 페이스트가 도포된 하부 유리기판을 산화분위기에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽 형성단계는 상기 유전체층 위에 격벽을 형성한 후 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PDP 하판의 제조방법을 단계적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 하판 제조방법은 도 2에 도시된 종래의 PDP 하판 제조방법과 대비하여 하판 유전체 및 격벽 형성후 이온교환처리를 하는 단계를 더 포함하게 된다.
우선적으로 단계 20(S20)에서 하부기판을 마련한 후 그 위에 어드레스전극을 형성하게 된다. 단계 22(S22)에서 PbO 또는 non-PbO 유리 미분말에 미분말 상태의 산화물을 조성비에 따라 섞은 혼합분말을 유기용매와 혼합하여 페이스트(Paste) 상태로 만든 하판 유전체 재료를 상기 어드레스전극이 형성된 하부기판 상에 스크린 프린팅(Screen Printing) 방법을 이용하여 10∼20㎛ 정도의 두께로 도포하게 된다. 그 다음, 단계 24(S24)에서 상기 페이스트가 도포된 하부 유리기판을 500∼600℃의 산화분위기에서 소성시킴으로써 하판 유전체를 형성하게 된다. 이어서, 단계 26 및 28(S26,S28)에서 하판 유전체 위에 스크린 프린팅, 샌드 블라스팅(Sand Blasting), 프레싱(Pressing) 방법 등을 이용하여 100∼200㎛ 높이의 격벽을 형성한 후 소성시킴으로써 격벽을 형성하게 된다. 그리고, 단계 30(S30)에서 하판 유전체와 격벽이 형성된 하부 유리기판을 후술할 기상 또는 액상 이온교환 방법을 이용하여 이온교환처리하게 된다. 이 경우, 하판 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 이온반경이 큰 반응가스 또는 용융염의 알칼리 이온과 이온교환을 일으킴으로써 하판 유전체 및 격벽의 표면 및 조직이 강화되어 열적, 기계적 특성이 향상되게 된다. 끝으로, 단계 32(S32)에서 격벽과 하판 유전체의 표면에 형광체를 도포하여 하판을 완성하게 된다.
도 4는 기상이온교환방법을 설명하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4에서 우선적으로 KCl 또는 NaCl 증기와 같은 반응가스가 공급되는 반응 챔버(Chamber)(30) 속에 하판 유전체 및 격벽이 형성되어 있는 유리기판(32)을 위치시키게 된다. 그 다음, 반응챔퍼(30)의 상하부에 배열된 발열체(34)를 이용하여 450∼550℃의 온도를 15∼20 시간정도 유지하게 되면 하판 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 반응가스의 알칼리 이온이 다음과 같은 이온교환반응을 일으키게 된다.
K+ ↔ Li+(KCl인 경우), Na+ ↔ Li+(NaCl인 경우)
다시 말하여, 반응가스 내에 존재하는 K+ 이온 또는 Na+ 이온이 약 450∼550℃의 온도에서 하판 유전체 및 격벽의 유리조성물인 Li+이온과 이온교환반응을 일으키게 된다. 이 경우, 이온반경이 1.33Å 정도로 큰 K+ 이온 또는 0.95Å 정도로 큰 Na+ 이온이 하판 유전체 및 격벽의 유리표면에 침입함으로써 주위에 압축응력이 발생하게 되며 이때의 굽힙강도는 이온교환처리 전보다 약 2∼3배 정도 향상되게 된다.
도 5는 액상이온교환방법을 설명하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5에서 NaNO3 또는 KNO3 와 같은 용융염으로 채워져 있는 반응챔버(40) 속에 하판 유전체 및 격벽이 형성되어 있는 유리기판(42)을 기판홀더(44)를 이용하여 용융염의 표면 부위와 접촉하도록 위치시키게 된다. 이어서, 반응챔버(40)의 하부와 양측부에 배열된 발열체(46)를 이용하여 약 450∼550℃의 온도를 15∼20 시간정도 유지하면 용융염 속의 알칼리 이온과 하판유전체 및 격벽의 알칼리이온이 다음과 같은 이온교환반응을 일으키게 된다.
K+ ↔ Li+(KNO3인 경우), Na+ ↔ Li+(NaNO3인 경우)
다시 말하여, 용융염에 존재하는 K+ 이온 또는 Na+ 이온이 약 450∼550℃의 온도에서 하판 유전체 및 격벽의 유리조성물인 Li+이온과 이온교환반응을 일으키게 된다. 이 경우, 이온반경이 1.33Å 정도로 큰 K+ 이온 또는 0.95Å 정도로 큰 Na+ 이온이 하판 유전체 및 격벽의 유리표면에 침입함으로써 주위에 압축응력이 발생하게 되며 굽힙강도가 이온교환처리 전보다 약 2∼3배 정도 향상되게 된다.
특히, 전술한 기상 또는 액상 이온교환방법에서 이온 교환반응이 유리 전이점 이상에서 이루어짐으로써 이온침입시 구조변형에 의한 기공의 축소 또는 소멸을 일으킬 수 있는 효과가 있고 동시에 흡착된 불순원소의 제거도 가능하게 된다.
결과적으로, 이온교환법에 의해 하판유전체 및 격벽의 표면 및 조직이 강화되어 열적, 기계적, 재료적 안정성을 부여함으로써 뒤따르는 형광체 도포, 상판의 합착 등과 같은 공정에서 안정된 특성을 유지하도록 함과 아울러 치밀한 구조에 의한 반사효율의 증대로 PDP 소자의 발광효율을 증대시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법에 의하면 이온교환방법을 이용하여 하판 유전체 및 격벽의 조직을 강화시킴으로써 하판 유전체 및 격벽이 열적, 기계적 충격에 강한 특성을 갖게 된다. 또한 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법에 의하면 이온교환방법을 이용함으로써 하판 유전체 및 격벽은 기공축소 및 감소에 의해 치밀한 조직을 유지하여 반사효율을 증대시킬 수 있게 된다. 더불어, 본 발명에 따른 PDP의 하판 제조방법에 의하면 하판 유전체 및 격벽이 이온교환법에 의해 기공감소로 치밀한 조직을 유지함과 아울러 표면 오염물질의 제거로 불순물 흡착을 최대한 감소시킴으로써 플라즈마 방전효율을 증대시킬 수 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 (7)

  1. 하부기판을 마련하는 단계와,
    상기 하부기판 상에 전극을 형성하는 단계와,
    상기 전극이 형성된 하부기판 상에 유전체층을 형성하는 단계와,
    상기 유전체층 상에 격벽을 형성하는 단계와,
    상기 유전체와 격벽을 이온교환처리하는 단계와,
    상기 유전체 및 격벽의 표면에 형광체를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온교환처리단계에서는
    이온반경이 서로 다른 두 이온간의 교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이온교환처리단계는 기상이온교환방법 및 액상이온교환방법 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기상이온교환법은
    상기 유전체 및 격벽이 형성된 기판을 450∼550℃의 온도에서 반응가스와 접촉시켜 상기 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 상기 반응가스의 알칼리 이온이 교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 액상이온교환방법은
    상기 유전체 및 격벽이 형성된 기판을 450∼550℃의 온도에서 용융염과 접촉시켜 상기 유전체 및 격벽의 알칼리 이온과 상기 용융염의 알칼리 이온이 교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층 형성단계는
    유리 미분말에 미분말 상태의 산화물을 조성비에 따라 섞은 혼합분말을 유기용매와 혼합하여 페이스트 상태로 만들어 어드레스전극이 형성된 하부기판 상에 스크린 프린팅 방법을 이용하여 도포하는 단계와,
    상기 페이스트가 도포된 하부 유리기판을 산화분위기에서 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 형성단계는
    상기 유전체층 위에 격벽을 형성한 후 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 하판 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065203A (ja) * 1992-06-23 1994-01-14 Dainippon Printing Co Ltd プラズマディスプレイ用基板のカラーフィルター形成方法
KR19990017300A (ko) * 1997-08-22 1999-03-15 구자홍 디스플레이 패널 기판 및 그의 제조방법과 그를 이용한 피디피제조방법
KR19990031578A (ko) * 1997-10-13 1999-05-06 구자홍 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조방법

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