KR100562916B1 - 평판 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평판 디스플레이 패널에 관한 것이다. 본 발명의 평판 디스플레이 패널은 50∼99 중량%의 카바이드계 화합물과 1∼50중량%의 RuO2 산화물을 포함하고 전극과 전기적으로 접속된 저항체를 구비한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 카바이드계 화합물이 혼합됨으로써 고온안정성이 우수하여 500∼550℃정도의 고온 소성처리에서도 안정된 저항특성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체에 의하면 높은 공유결합을 하고 있으므로 고온 열처리에서도 전극과의 반응 또한 확산현상을 최소화할 수 있어서 안정된 특성을 유지할 수 있으며, 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체에 의하면 카바이드계 화합물이 2500℃ 이상의 높은 용융온도를 가지고 있으므로 고온 열처리 및 산화, 환원 분위기에서도 안정된 특성을 유지할 수 있으며, 그 표면저항값이 10KΩ/sq에서 최고 50MΩ/sq으로서 사용범위가 넓어 다양한 저항체의 대응이 가능한 장점이 있다.
평판, 디스플레이, 패널, 저항체, 카바이드

Description

평판 디스플레이 패널{Flat Display Panel}
도 1은 일반적인 직류형 플라즈마 디스플레이 패널의 방선셀 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 일반적인 전계방출 디스플레이의 하판구조를 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10 : 상부기판 12 : 양극
14 : 보조양극 16 : 블랙매트릭스 띠
18 : 형광체 20, 30 : 하부기판
22, 34 : 저항체 23 : 주방전공간
24, 32 : 음극 25 : 보조방전공간
26 : 격벽 28 : 가시광
36 : 이미터 팁 38 : 절연층
40 : 게이트전극
본 발명은 저항체 재료에 관한 것으로, 특히 평판 디스플레이(Flat Panel Display Device : FPD) 소자에 과전류 제한용으로 사용되는 저항체에 적합한 저항체 재료에 관한 것이다.
최근 들어, 기존의 음극선관(CRT) 뒤를 이어 차세대 표시장치로서 각광받게 될 평판 디스플레이 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 소자에는 이미 일반화된 액정디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)와, 가스방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하 'PDP'라 한다), 음극선관과 같이 전자선에 의한 형광체 발광을 이용하는 전계방출 디스플레이(Field Emission Display; 이하 'FED'라 한다) 및 일렉트로 루미네선트(Electro Luminescent; EL) 등이 있다. 이러한 평판 디스플레이 소자표시 중에서 PDP는 구조가 단순하여 대화면의 패널 제작이 용이함과 아울러 160°이상의 광시야각을 가지고 박형 및 경량의 특성을 가지고 있어 주목받고 있다. PDP는 가스방전 현상을 이용하는 것으로 가스방전시 발생하는 진공자외선이 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시하는 소자로서, 크게 교류형 PDP와 직류형 PDP로 분류되고 있다. 이하, 도 1을 참조하여 직류형 PDP의 구조를 살펴보기로 한다.
도 1은 직류형 PDP에 매트릭스 형태로 구성되는 방전셀의 구조가 도시되어 있다.
도 1의 방전셀은 상부기판(10) 상에 형성되는 양극(Anode)(12)과 보조양극(14) 및 형광체(18)를 구성으로 하는 상판과, 하부기판(20) 상에 형성되는 저항체(22)와 음극(Cathode)(24) 및 격벽(26)을 구성으로 하는 하판을 구비한다. 양극(12)과 보조양극(14)은 상부기판(10) 상에 나란하게 형성된다. 형광체(18)는 양극(12)이 형성된 상부기판(10) 상에 도포되고, 이 형광체(18)와 보조양극(14) 사이에는 블랙매트릭스 띠(16)가 형성된다. 음극(24)은 하부기판(20) 상에 상기 양극(12) 및 보조양극(14)과 직교하는 방향으로 형성된다. 그리고, 음극(24)의 하부에는 전류-전압특성의 안정화를 위하여 저항체(22)가 형성된다. 이러한 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이에는 격벽(26)이 형성되어 주방전공간(23)과 보조방전공간(25)이 각각 마련하게 된다. 이러한 구조의 방전셀은 보조양극(14)과 음극(24) 사이에 걸리는 전압 차에 의해 보조방전공간(25)에서 프라이밍 방전(Priming)이 발생하여 하전입자들이 생성되고 하전입자들은 격벽(26A) 위의 통로를 통해 주방전공간(23)으로 확산된다. 주방전공간(23)으로 확산된 하전입자와 양극(12)과 음극(24) 사이에 인가되는 전압 차에 의해 방전이 발생하고 음극(24)에 인가되는 유지신호에 의해 방전을 유지함으로써 가시광(28)을 방출하게 된다.
이러한 직류형 PDP에서 저항체(22)는 과전류를 제한하기 위하여 음극(24)과의 접촉부위에 약 15∼20㎛ 두께로 형성되어 있다. 이 저항체(22)의 제조방법을 상세히 하면, 우선적으로 직경 2㎛ 이하의 RuO2 분말을 바인더(Binder)용 PbO-based 글라스(Glass) 분말과 용매인 BCA(n-Buthyl Carbitol Acetate), 점도조절용 고형분인 EC(Ethyl Cellulose)와 함께 일정비율로 혼합하여 점도 약 60000∼100000 cps의 페이스트(Paste) 상태로 만들게 된다. 이렇게 만들어진 페이스트를 하부기판(20) 상에 도포한 후 산화분위기하에서 약 550∼600℃의 온도로 소성하여 저항체(22)를 형성하게 된다. 이러한 저항체(22)의 재료로는 RuO2와 글라스의 혼합물이 이용되고 있다. 이 경우, 저항체(22)의 면저항은 RuO2 및 글라스의 함량과 소성온도 등에 따라 좌우되나 일반적으로 100㏀/sq에서 10㏁/sq 범위의 값을 가진 것이 직류 PDP 소자용으로 많이 사용된다. 이 RuO2+글라스 저항체는 직류 PDP의 음극재료로 주로 사용되는 니켈(Ni) 또는 알루미늄(Al) 도체와의 부착력이 우수하고 입자의 표면평활도가 좋아 페이스트 상태로 만들기 용이한 장점이 있을 뿐만 아니라 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistance; TCR)의 변화값이 ±100ppm/℃로 작으므로 소자조립 공정시 거치게 되는 수회의 열처리공정에서도 매우 안정된 특성을 유지하는 장점이 있다. 이와 같이, 저항체의 재료는 수회의 열처리공정을 거쳐야하므로 열적변형이 작아야하는 특성이 요구된다. 아울러 저항체 재료는 고온소성시 전극으로 확산되지 않기 위하여 고온 안정성이 요구됨과 아울러 비용절감을 위해 비교적 원가가 낮아야만 한다.
그런데, RuO2+글라스 저항체는 일반적인 저항체보다 수십배의 높은 재료비가 요구되어 원가상승의 원인이 되고 있으며 소성분위기에 의해 산소 등과 반응하여 그 특성의 변화가 매우 심하게 나타나는 단점이 있다. 또한, RuO2+글라스 저항체는 바인더용 글라스 선택에 있어서도 RuO2가 가지는 특성 때문에 글라스의 선택에 제한이 많을 뿐 아니라 방전시 저항체 발열에 대한 열발산 효율이 낮은 단점이 있다.
도 2는 FED의 하판구조를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 FED의 하판은 하부기판(30) 상에 순차적으로 적층된 음극(32)과 저항체(34) 및 이미터 팁(36)과, 이미터 팁(36) 주변의 저항체(34) 상부에 순차적으로 적층된 절연층(38) 및 게이트전극(40)을 구성으로 한다. 저항체(34)는 음극(32)과 이미터 팁(36) 사이에 형성되어 과전류를 방지하는 역할을 하게 된다. 이미터 팁(36)은 게이트전극(40)에 인가되는 전압으로 형성된 고전계에 의해 진공중으로 전자를 방출하게 된다. 이렇게 이미터 팁(36)으로부터 방출된 전자는 음극(32)과 상판쪽의 양극 사이에 인가되는 전압에 의해 가속되어 상판쪽에 형성된 형광체에 충돌하여 발광시킴으로써 가시광이 방출된다.
이러한 FED에 이용되는 저항체도 상기 직류 PDP용 저항체와 같이 열적변형이 적고 고온안정성을 가지며 낮은 원가가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고온안정성을 가지며 제조 비용을 낮출 수 있는 평판 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널은 50∼99 중량%의 카바이드계 화합물과 1∼50중량%의 RuO2 산화물을 포함하고 전극과 전기적으로 접속된 저항체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
50∼99 중량%의 카바이드계 화합물과 1∼50중량%의 RuO2 산화물이 포함된 저항체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 저항체의 카바이드계 화합물은 HfC, TaC, ZrC, NbC, TiC, VC, W2C, MoC, Mo2C, WC 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 저항체의 온도계수는 ±100 ppm/℃ 이하이다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 저항체의 면저항은 10KΩ/sq∼50ΩM/sq 이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 있어서, 직류 PDP 또는 FED용 저항체는 Ni 또는 Al으로 된 전극(24,32)과 직접 접촉하게 되므로 고온소성시 저항체(22,34)를 이루는 원소가 고온 소성시 전극(24,32) 쪽으로 확산되지 않도록 열적 안정성이 매우 중요하다. 아울러, 이러한 저항체는 양호한 열전도도, 낮은 저항온도 계수(TCR)를 만족하여야 한다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체는 RuO2 분말에 아래의 표 1과 같이 HfC, TaC, ZrC, NbC, TiC, VC, W2C, MoC, Mo2C, WC 등과 같은 카바이드(Carbide)계 화합물을 포함하게 된다.
Carbide계 화합물 Carbide계 + RuO2 저항체
화합물 비저항 (μΩcm) 용융온도 (℃) 열전도도 (Kcol/mh℃) 저항-온도계수 (ppm/℃) 면저항 (Ω/sq)
HfC 100 3887 15 ±50 150K-50M
TaC 30 3875 19 ±50 10K-1M
ZrC 60 3530 15 ±50 50K-5M
NbC 74 3500 12 ±50 50K-30M
TiC 75 3250 14 ±100 50K-40M
VC 150 2830 15 ±50 100K-50M
W2C 80 2730 15 ±100 10K-20M
MoC 45 2692 17 ±50 50K-10M
Mo2C 95 2687 20 ±100 100K-30M
WC 12 2630 15 ±100 10K-1M
표 1에 있어서, 면저항(Ω/sq)은 1 cm2의 단위면적에 대하여 측정된 저항값이다. 이러한 카바이드계 화합물은 150 μΩcm 이하의 낮은 저항값, 2500℃ 이상의 용융온도, 열전도도가 10 Kcal/mh℃ 이상의 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 표시소자용 저항체는 전극과의 부착성, 작업용이성이 우수한 RuO2 저항체에 고온안정성, 내화학반응성, 높은 열전도성, 낮은 단가 등의 특성을 가지는 카바이드계 하합물이 혼합됨으로써 더욱 효과적인 저항체를 얻을 수 있게 된다.
카바이드계 화합물과 RuO2를 포함하는 저항체의 조성비는 아래의 표 2와 같다.
카바이드계 화합물 RuO2 산화물
중량비(wt%) 50∼99% 1∼50%
표 2에 나타낸 바와 같이 카바이드계 화합물에 대한 RuO2의 중량비가 1∼50%인 것이 바람직하다.
카바이드계 화합물과 RuO2가 혼합된 저항체의 표면저항값은 최저 10 KΩ/sq에서 최고 50 MΩ/sq으로서 사용범위가 넓어 다양한 저항체에 응용이 가능하게 된다. 예컨대, 카바이드계 화합물과 RuO2가 혼합된 저항체는 직류형 PDP, FED와 같이 저항체가 필요한 표시소자에 광범위하게 적용될 수 있다. 또한, 카바이드계 화합물과 RuO2가 혼합된 저항체의 저항-온도계수(TCR)가 ±100 ppm/℃ 이하이므로 열적변형이 적게 된다.
이러한 카바이드계 화합물과 RuO2가 혼합된 저항체의 제조방법은 다음과 같다.
우선적으로, 직경 3∼5㎛의 라운드(Round) 또는 플레이크(Flake) 상의 카바이드계 화합물 분말(50∼99wt%)에 입자경이 0.5∼1㎛의 라운드상 RuO2 분말(1∼50wt%)을 볼 밀링(Ball Milling) 방법을 이용하여 혼합한다. 직경 약 1 cm의 알루미나 볼을 이용하여 평균입도가 1 μm 이하가 되도록 밀링한 후, 60∼70wt%의 바인더용 글라스와 20∼30wt%의 유기용매, 2∼5wt%의 점도조절용 고형분을 혼합하여 점도가 약 40000∼50000cps의 페이스트 상태가 되도록 한다. 그 다음, 카바이드계 화합물이 포함된 저항체 페이스트를 원하는 두께로 기판 상에 도포하고 산화분위기하에서 약 500∼550℃의 온도로 소성함으로써 저항체를 완성하게 된다.
이렇게 소성처리된 저항체의 구조는 고융점 안정화 재료인 카바이드계 입자의 간극을 RuO2 입자가 채우게 되는 형태로 유지되어 카바이드계 입자의 블록킹(Blocking) 현상으로 인접층에 대한 RuO2 성분의 확산을 방지할 수 있게 된다. 또한, 열처리시의 산화, 환원 분위기하에서도 저항체의 열적 안정성 및 우수한 내화학반응성 특성을 확보할 수 있음은 물론 높은 열전도 특성에 의해 방전시에 저항체로부터 발생하는 열을 효과적으로 분산시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체에 의하면 카바이드계 화합물이 혼합됨으로써 고온안정성이 우수하여 500∼550℃정도의 고온 소성처리에서도 안정된 저항특성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체에 의하면 높은 공유결합을 하고 있으므로 고온 열처리에서도 전극과의 반응 또한 확산현상을 최소화할 수 있어서 안정된 특성을 유지할 수 있으며, 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 표시소자용 저항체에 의하면 카바이드계 화합물이 2500℃ 이상의 높은 용융온도를 가지고 있으므로 고온 열처리 및 산화, 환원 분위기에서도 안정된 특성을 유지할 수 있으며, 그 표면저항값이 10KΩ/sq에서 최고 50MΩ/sq으로서 사용범위가 넓어 다양한 저항체의 대응이 가능한 장점을 가지고 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 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 다수의 전극을 포함하는 평판 디스플레이 패널에 있어서,
    50∼99 중량%의 카바이드계 화합물과 1∼50중량%의 RuO2 산화물을 포함하고 상기 전극과 전기적으로 접속된 저항체를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항체의 카바이드계 화합물은 HfC, TaC, ZrC, NbC, TiC, VC, W2C, MoC, Mo2C, WC 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항체의 온도계수는 ±100 ppm/℃ 이하인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항체의 면저항은 10KΩ/sq∼50ΩM/sq 인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널.
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