KR100589372B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방전공간이 형성되도록 평행하게 위치하며, 적어도 상부기판이 투명한 한쌍의 기판; 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 하부기판에 설치된 격벽; 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내부에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 구비하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 형광체층은 표면거칠기(Ry)가 3 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 형광체층의 표면에 미세한 요철이 형성되어 있어서 형광체층의 표면적이 넓으며, 이로 인해 휘도와 발광효율이 우수한 장점이 있다.
플라즈마 디스플레이 패널, 형광체, 표면거칠기, 휘도, 발광효율

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 사시도이다.
도 2는 편평한 표면을 갖는 형광체층의 모식적 단면도이다.
도 3은 표면에 미세한 요철을 갖는 형광체층의 모식적 단면도이다.
[산업상 이용분야]
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면적이 넓은 형광체층을 포함하여 휘도 및 효율이 개선된 플라즈마 디스플레이 패널과 그 제조방법에 관한 것이다.
[종래기술]
플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.
플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표 시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 하판 구조의 경우 격벽 위에 형광체층이 형성되어 있다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 사시도이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 상부 기판(3) 및 하부 기판(5)을 이루는 2매의 기판 사이에는 방전공간을 형성하는 격벽(7)이 일정 간격을 두고 다수로 배치되며, 이 공간에는 적색, 녹색, 청색 형광체층(9)이 형성된다. 상기 하부 기판(5)에는 어드레스 신호를 인가받는 어드레스 전극(11)이 각각 형성된다. 상기 상부 기판(3)에는 상기 어드레스 전극(11)과 교차하는 방향으로 임의의 간격을 두고 하나의 방전공간에 대하여 한쌍의 유지 전극을 형성하는 X 전극(13)과 Y 전극(15)이 다수로 형성된다. 상기 방전공간에는 Ne-Xe 또는 He-Xe 등의 방전가스가 봉입된다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전공간에는 세 개의 전극이 설치되어 있으며, 형광체층(9)에는 적색, 녹색, 청색의 형광체가 규칙적인 패턴으로 배열되어 있다. 상기 전극 사이에 소정의 전압이 인가되면 플라즈마 방전이 일어나고, 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 상기 형광체층이 여기되며, 여기된 형광체는 빛을 방사한다.
상기 형광체의 종류에는 여러가지가 있으나 통상적으로 1 내지 4 ㎛의 입경을 가지는 형광체 입자가 사용되며, 방전공간에 형성되는 형광체층은 상기 형광체 입자가 10 내지 40 ㎛두께로 약 10개 정도의 형광체 입자가 고르게 적층되어 있는 형태로 되어 있다. 도 2는 편평한 표면을 갖는 일반적인 형광체층의 단면을 나타낸 모식도이다
그러나, 이러한 형태의 형광체층에 있어서, 실질적으로는 형광체층의 표면에 위치하는 형광체 입자만이 진공 자외선에 의해 여기되어 발광하게 되고, 나머지 형광체 입자들은 방전공간에 노출되지 못하여 휘도와 발광효율에 기여하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 표면적이 넓은 형광체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방전공간이 형성되도록 평행하게 위치하며, 적어도 상부기판이 투명한 한쌍의 기판; 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 하부기판에 설치된 격벽; 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내부에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 구비하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 형광체층은 표면거칠기(Ry)가 3 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 또한, 용제 55 내지 65 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부, 형광체 20 내지 40 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조하는 단계; 상기 제조된 형광체 슬러리를 하부기판에 인쇄하는 단계; 상기 형광체 슬러리가 인쇄된 하부기판을 160 내지 210 ℃에서 3 내지 6분 동안 건조시키는 단계; 상기 건조된 하부기판을 460 내지 550℃에서 1 내지 3시간 동안 소성시켜 표면거칠기(Ry)가 3 내지 10 ㎛ 인 형광체층을 형성하는 단계; 및 상기 형광체층이 형성된 하부기판을 이용하여 패널을 조립하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 형광체층은 진공자외선에 의해 여기되어 발광하는 것으로서 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서 매우 중요한 부분이라 할 수 있다. 특히, 형광체의 효율은 플라즈마 디스플레이 패널 전체의 효율에 막대한 영향을 미친다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 효율을 높이기 위해서는 진공자외선에 의한 형광체층의 발광효율을 높여야 하는데, 이는 형광체층이 방전공간에 얼마나 넓은 표면적으로 노출되는가에 의해 결정된다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 효율을 개선하기 위해서는 방전공간에 노출되는 형광체층의 표면적을 넓혀야 한다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 형광체층의 표면적을 넓히기 위하여 건조 및 소성 공정온도와 형광체 슬러리 성분의 함량비를 변화시켜 형광체층의 표면에 미세한 요철을 형성시켰다. 즉, 형광체 슬러리의 제조 시에 사용하는 용제의 양을 증가시키고, 또한, 높은 온도에서 빠른 시간 안에 건조시킴으로써, 형광체 슬러리에 남아있는 용제가 빠른 속도로 기화되면서 거친 표면을 갖는 형광체층을 형성하게 된다. 이 때, 형광체가 다시 고르게 분포되는 것을 막기 위하여, 통상적인 바인더의 양보다 약간 많은 양의 바인더를 사용하여야 한다.
이처럼 형성된 형광체층은 거칠고 불규칙적인 표면을 가지며, 기존의 형광체층보다 상대적으로 넓은 표면적을 가지게 되어 우수한 휘도와 효율을 나타내게 된 다.
본 발명의 형광체층은 용제와 바인더, 형광체 분말를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 상기 제조된 슬러리를 하부기판의 방전셀 내부에 인쇄하여, 이를 건조 및 소성시킴으로써 제조된다.
우선, 형광체 슬러리 제조용 유기 용제 55 내지 65중량부, 바인더 5 내지 15 중량부, 형광체 20 내지 40 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조한다. 상기 바인더의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 건조후 격벽 내에 형광체를 부착하는 힘이 충분치 못하며, 형광체 슬러리를 이용하여 격벽내 형광층을 형성시키는데 어려움이 있다. 또한, 소성후에 미세한 요철의 형태가 형성되기 힘들며, 15 중량부를 초과하는 경우에는 소성온도를 형광체를 열화시키는 온도까지 올리는 문제와, 짧은 시간 내에 바인더를 모두 소성시키는데 힘든 문제점이 있다. 또한, 상기 형광체 중량이 20 중량부 미만인 경우에는 형광층이 너무 얇게 형성되어 휘도가 충분하지 못하며, 40 중량부를 초과하는 경우에는 형광층이 너무 두껍게 형성되어 방전공간이 부족하게 된다.
이 때, 사용되는 형광체는 종류에 제약을 받지 않으며, 플라즈마 디스플레이 패널에 통상적으로 사용되는 녹색, 청색, 및 적색 형광체를 모두 사용할 수 있다.
상기 형광체 슬러리의 제조에 사용되는 용제로는 통상적으로 형광체 슬러리 제조에 사용되는 유기용제를 사용할 수 있으며, 부틸 셀로솔브(BC:butyl cellosolve), 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA:butyl carbitol acetate), 테르피테올(TP:terpineol), 또는 텍사놀(texanol) 등의 유기용제를 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 부틸카비톨아세테이트와 터르피네올의 혼합용제를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 바인더로는 통상적으로 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체층 형성에 사용되는 바인더를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지; 에폭시계 수지; 또는 에틸 셀룰로오스 또는 니트로 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스계 수지 등의 유기바인더를 사용할 수 있다.
상기 제조된 형광체 슬러리는 하부기판에 인쇄된다. 이 때, 상기 인쇄 방법은 통상적으로 형광체 인쇄 방법에 따라 인쇄될 수 있으며, 바람직하게는 스크린인쇄법, 오프셋(off-set) 인쇄법, 잉크젯(ink-jet)인쇄법 또는 디스펜서법에 의하여 형성될 수 있다.
상기 형광체 슬러리가 인쇄된 하부기판은 160 내지 210 ℃에서 3 내지 6분 동안 건조시킨다. 건조온도가 210 ℃를 초과하는 경우에는 용제의 건조가 너무 급하게 일어나서 형광체가 비산되는 문제가 있으며, 160 ℃ 미만인 경우에는 용제가 충분히 제거되지 못하는 문제가 있다. 또한, 상기 건조시간이 6분을 초과하는 경우에는 형광체의 열화의 문제가 있으며, 공정을 진행하는 데 있어 시간이 길어지는 문제가 있으며, 3분 미만인 경우에는 충분한 건조가 이루어지지 못한다.
상기 건조된 하부기판은 다시 450 내지 550℃에서 1 내지 3시간 동안 소성시키는 단계를 거친다. 상기 소성온도가 550℃를 초과하는 경우에는 형광체가 열화되는 문제가 있으며, 450℃ 미만인 경우에는 바인더가 충분히 제거되지 못하는 문제가 있다. 또한, 상기 소성시간이 3시간을 초과하는 경우에도 형광체가 열화되는 문제가 있고 원하는 거칠기를 만들지 못하는 문제가 있으며, 1시간 미만인 경우에는 충분한 소성이 이루어지지 못한다.
상기 과정을 거쳐 제조된 형광체층은 표면에 요철이 형성되어 있으며, 3 내지 10 ㎛ 의 거칠기(Ry)를 가지므로, 표면적이 넓어 발광효율이 우수한 특징을 갖는다. 거칠기 Ry는 기준길이에서 가장 높은점(산봉우리 선)과 가장 낮은점(골바닥 선)을 평균선에서 아래 위로 더한 값을 마이크로 미터로 나타낸 값으로서, 중심에서 벗어날 수 있는 최고점 또는 최저점의 평균값을 의미한다.
표면에 미세한 요철이 형성된 형광체층의 모식적 단면도를 도 3에 나타내었다.
상기 제조된 형광체층을 포함하는 하부기판은 통상적인 플라즈마 디스플레이 패널 조립방법에 따라 패널로 조립됨으로써, 플라즈마 디스플레이 패널로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[비교예 1]
부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용제 50 중량부에 대하여 바인더인 에틸셀룰로오스 6 중량부, 적색형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu 40 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 형광체 슬러리를 디스펜서법 에 의하여 하부기판의 방전셀 내부에 약 100 내지 110 ㎛의 두께를 갖도록 도포하였다. 상기 형광체 슬러리가 도포된 하부기판을 120 ℃에서 10분간 건조시킨 후, 400℃ 에서 4시간동안 소성시켜 도 2와 같은 형태의 형광체층으로 제조하였다.
상기 형광체층이 형성된 하부기판을 이용하여 통상의 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
[실시예 1]
부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용제 55 중량부, 바인더인 에틸셀룰로오스 5 중량부, 적색형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu 40 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 형광체 슬러리를 디스펜서법에 의하여 하부기판의 방전셀 내부에 약 100 내지 110 ㎛의 두께를 갖도록 도포하였다. 상기 형광체 슬러리가 도포된 하부기판을 200℃에서 5분간 건조시킨 후, 500℃에서 2시간동안 소성하여 도 3과 같은 형태의 형광체층으로 제조하였다.
상기 형광체층이 형성된 하부기판을 이용하여 통상의 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
[실시예 2]
부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용제 58 중량부, 바인더인 에틸셀룰로오스 7 중량부, 적색형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu 35 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
[실시예 3]
부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용제 62 중량부, 바인더인 에틸셀룰로오스 8 중량부, 적색형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu 30 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
[실시예 4]
부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용제 65 중량부, 바인더인 에틸셀룰로오스 15 중량부, 적색형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu 20 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
상기 비교예 1 및 실시예 3에 의해 제조된 형광체층에 대하여 조도기(Surfcorder Model : SE-1200)를 이용하여 측정 분해능 0.008 마이크로미터로 거칠기(Ry)를 측정하였으며, 상기 방법으로 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 휘도와 효율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
거칠기 (Ry) 휘도 효율
Vs=160V Vs=170V Vs=160V Vs=170V
비교예 1 2.87 ㎛ 154 161 1.20 1.14
실시예 3 7.85 ㎛ 184 198 1.43 1.40
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 형광체층의 거칠기(Ry) 값이 비교예 1보다 커서 표면적이 더 넓은 것을 알 수 있으며, 또한 휘도 및 효율 데이터로부터도 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 플라즈마 디스플레이 패널이 우수한 휘도와 효율을 갖는 것을 알 수 있다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 형광체층의 표면에 미세한 요철이 형성되어 있어서 형광체층의 표면적이 넓으며, 이로 인해 휘도와 발광효율이 우수한 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 방전공간이 형성되도록 평행하게 위치하며, 적어도 상부기판이 투명한 한쌍의 기판;
    상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 하부기판에 설치된 격벽; 및
    상기 격벽으로 구획된 방전셀 내부에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 구비하고,
    상기 적색, 녹색 및 청색 형광체층은 표 면거칠기(Ry)가 3 내지 10 ㎛인 것인
    플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 용제 55 내지 65 중량부, 바인더 5 내지 15 중량부, 형광체 20 내지 40 중량부를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 제조된 형광체 슬러리를 하부기판에 인쇄하는 단계;
    상기 형광체 슬러리가 인쇄된 하부기판을 160 내지 210 ℃에서 3 내지 6분 동안 건조시키는 단계;
    상기 건조된 하부기판을 460 내지 550℃에서 1 내지 3시간 동안 소성시켜 표면 거칠기(Ry)가 3 내지 10㎛인 형광체층을 형성하는 단계; 및
    상기 형광체층이 형성된 하부기판을 이용하여 패널을 조립하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용제는 부틸 셀로솔브(BC:butyl cellosolve), 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA:butyl carbitol acetate), 테르피테올(TP:terpineol), 및 텍사놀(texanol)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴계 수지; 에폭시계 수지; 및 셀룰로오스계 수지로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
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