KR100708632B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 칼라의 형광체를 포함하는 2개의 영역으로 구분되는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 형성하기 위한 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 형광체 30 내지 70 중량부, 결합제 0.1 내지 10 중량부 및 용매 30 내지 70중량부를 포함하며, 상기 결합제가 실리콘 산화물(SiO2) 또는 이 실리콘 산화물(SiO2)과 보론 산화물(B2O3)의 혼합물인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 격벽 형성용 조성물을 이용하면, 격벽의 경도가 높아지고, 형광막에서 발광하는 가시광이 격벽에 함유되어 있는 형광체 입자의 표면에서 재반사됨으로써 휘도 특성을 개선된 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물{Composition for cell barrier of plasma display panel}
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3a-k는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10... 플라즈마 디스플레이 패널 12, 31... 배면기판
13... 공통전극 14... 주사전극
15... 버스전극 16, 19... 유전체층
17... 보호막층 18... 어드레스 전극
100... 격벽 110... 형광막
24a, 24b, 24c... 형광막 25... 광흡수층
32...제1색 격벽 페이스트층 33... 포토레지스트층
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 휘도 특성이 개선된 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 방전 셀에 인가하는 구동 전압의 형식, 예컨대 방전 형식에 따라 직류형과 교류형으로 분류하고, 전극들의 구성 형태에 따라 대향 방전형 및 면 방전형으로 구분할 수 있다. 여기에서 직류형 플라즈마 디스플레이 패널은 모든 전극들이 방전 공간에 노출되는 구조로서, 대응 전극들 사이에 전하의 이동이 직접적으로 이루어진다.
반면, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널은 적어도 하나의 전극이 유전체층에 매립되고, 대응하는 전극들 사이에 직접적인 전하의 이동이 이루어지지 않은 대신에, 유전체층 표면에 방전에 의하여 생성된 이온과 전자가 부착하여 벽전압(wall voltage)을 형성하고, 유지 전압(sustaing voltage)에 의하여 방전 유지가 가능하다.
한편, 대향 방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 단위 화소마다 어드레스 전극과 주사 전극이 대향하여 마련되고, 두 전극간에 어드레싱 방전 및 유지 방전이 일어나는 방식이다. 반면에, 면 방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 각 단위화소마다 어드레스 전극과 그에 해당되는 공통 전극과 주사 전극이 마련되어 어드레싱 방전과 유지 방전이 발생하게 되는 방식이다.
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 분해 사시도이다. 이를 참조하면, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널(10)은 전면 기판(11)과, 상기 전면 기판(11)과 대향되도록 배치되는 배면 기판(12)이 마련된다.
상기 전면 기판(11)의 하부에는 스트립 형태의 공통 및 주사 전극(13)(14)이 교대로 형성되어 있고, 상기 공통 및 주사 전극(13)(14)의 아랫면 일 가장자리를 따라서는 전극들(13)(14)의 라인 저항을 줄이기 위하여 상기 전극들(13)(14)보다 폭을 좁게하여 형성되는 금속재로 된 버스 전극(15)이 설치된다.
상기 전면 기판(11)의 하부에는 상기 전극들(13)(14)(15)을 매립하기 위한 상부 유전체층(16)이 도포되고, 상기 상부 유전체층(16)의 하부에는 산화마그네슘(MgO)으로 된 보호막층(17)이 형성된다.
한편, 상기 전면 기판(11)과 대향되게 설치된 배면 기판(12)의 상부에는 상기 공통 및 주사 전극(13)(14)과 직교하는 형태로 된 어드레스 전극(18)이 형성되어 있다. 상기 어드레스 전극(18)은 하부 유전체층(19)에 의하여 매립되어 있고, 상기 하부 유전체층(19)의 상부에는 소정 간격 이격되게 격벽(100)이 형성되어 있다. 이 때 상기 격벽(100)의 내측으로는 적색(R),녹(G) 및 청색(B)의 형광막(110)이 도포되어 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널(10)은, 상기 주사 전극(14)과 어드레스 전극(18) 사이에 트리거 전압이 인가되면 예비 방전이 일어나 벽전하가 충전된다. 이 상태에서, 상기 공통 및 주사 전극(13)(14) 사이에 전압이 인가되면 유지 방전이 일어나 플라즈마가 생성된다. 이로부터 자외선이 방사되어 상기 형광막(110)을 여기시켜 소망하는 화상을 구현하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 격벽(100) 내측에는 형광막을 형성하는 것이 일반적이다.
그런데, 이미 형성되어 있는 셀 격벽의 내측에 R, G 및 B 형광막을 형성하기 위해서는, 감광성 성질을 갖는 각각의 칼라 형광체 코팅 물질을 셀안에 공급하고, 이를 노광 및 현상하는 방법에 따르거나 또는 각각의 칼라 형광체 코팅 물질을 순차적으로 스프레이 코팅하는 방법, 인쇄법에 따른다. 이와 같은 제조공정으로 형성된 형광체층에서 나오는 가시광이 격벽에 흡수되는 것을 방지하기 위하여 백색의 격벽을 이용하고 있다(미국 특허 제4,692,662호). 그리고 격벽 제조시 형광체를 함유하는 물질로 제조하는 방법이 제안되었다(미국 특허 제5,136,207호). 이 방법에서는 글래스 프리트(glass frit)를 포함한 격벽 조성물을 이용하여 격벽을 형성한다.
그러나, 이와 같은 방법을 적용한다고 하더라도 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 특성이 여전히 만족할만한 수준에 이르지 못하였다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백색의 격벽을 이용하는 대신 격벽 형성 재료의 조성을 변경한 조성물과 이를 이용함으로써 휘도 특성이 개선된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 서로 다른 칼라의 형광체를 포함하는 2개의 영역으로 구분되는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 형성하 기 위한 조성물로서,
상기 조성물이 형광체 30 내지 70 중량부, 결합제 0.1 내지 10 중량부 및 용매 30 내지 70 중량부를 포함하며,
상기 결합제가 실리콘 산화물(SiO2) 또는 이 실리콘 산화물(SiO2)과 보론 산화물(B2O3)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물을 제공한다.
상기 조성물에는 조성물에 점탄성을 부여하기 위한 점탄성 고분자를 부가하기도 한다. 이러한 점탄성 고분자로는 셀룰로오즈계 수지, 아크릴레이트계 수지 등을 사용한다. 이 때 점탄성 고분자의 함량은 2 내지 10 중량부이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 격벽 형성용 조성물로부터 형성된 격벽을 채용하고 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 의하여 이루어진다.
상기 격벽의 상부에는 흑색 착색제가 함유된 광흡수층을 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 광흡수층의 형성으로 콘트라스트 특성이 향상되기 때문이다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 격벽은 도 2에 도시된 바와 같이 각각 2개의 영역으로 분리되어 있고, 이 때 각 영역은 상이한 칼라 형광체를 함유하고 있다.
도 2를 참조하면, 격벽(I)은 제3색 형광체 함유 격벽(23)과 제1색 형광체 함유 격벽(21)로 구성되며, 격벽(II)는 제1색 형광체 함유 격벽(21)과 제2색 형광체 함유 격벽(22)로 구성되며, 격벽(III)은 제2색 형광체 함유 격벽(22)과 제3색 형광 체 함유 격벽(23)로 구성되며, 격벽(IV)는 제3색 형광체 함유 격벽(23)과 제1색 형광체 함유 격벽(21)로 구성된다. 이 때 유전체층 상부에 형성된 형광막(24a)는 이 형광막(24a) 주위의 격벽(21)에 함유되어 있는 것과 동일한 제1색 칼라 형광체를 함유하며, 격벽(21)의 측표면에도 형성되어 있다. 나머지 형광막 (24b)(24c)도 이와 마찬가지로 각각의 형광막 주위의 격벽에 함유되어 있는 것과 동일한 칼라의 형광체를 함유하고 있고 각각의 격벽의 측표면에 형성되어 있다. 그리고 격벽 (I) 내지 (IV)의 상부에는 광흡수층(25)이 형성되어 있고, 이와 같이 격벽의 상부에 광흡수층을 형성하면 외부광의 반사를 방지하여 콘트라스트 특성을 개선시킬 수 있는 잇점이 있다. 이 때 상기 광흡수층(25)에는 흑색 착색제가 포함되어 있고, 상기 흑색 착색제로는 흑색 안료, 흑색 염료 등과 같이 흑색을 낼 수 있는 물질이라면 모두 다 사용가능하다. 이러한 흑색 착색제의 구체적인 예로는 Cu(Cr, Fe)2O4 등이 있다.
상기 각각의 격벽들은 형광체, 결합제 및 용매를 포함하는 격벽 형성용 조성물로 이루어진다. 경우에 따라서, 상기 격벽 형성용 조성물에는 점탄성 고분자가 더 함유되기도 한다.
상기 결합제로는 실리콘 산화물(SiO2), 이 실리콘 산화물과 보론 산화물(B2O3)의 혼합물을 사용한다. 이 때 상기 실리카는 특히 퓸 실리카(fumed silica)를 사용하는 것이 바람직한데, 퓸 실리카는 통상적으로 규소화합물(주로, SiCl4)을 열분해함으로써 제조되는 열분해 실리카(pyrogenic silica)이다.
이와 같이 격벽 제조시 결합제로서 실리콘 산화물 또는 이 실리콘 산화물과 보론 산화물(B2O3)의 혼합물을 사용하면 이들 물질이 450℃ 전후의 소성과정에서 네트워크 구조를 형성하여 형광체 입자들을 연결시키는 역할을 한다. 그 결과, 형광막의 색좌표 특성에는 부정적인 영향을 전혀 미치지 않으면서 최종적으로 형성된 격벽의 경도를 높여주면서 플라즈마에서 발생하는 이온의 충격으로부터 형광체 입자들을 보호하고, 플라즈마 디스플레이 패널셀에서 발생하는 VUV(진공자외선)을 최대한 이용할 수 있고, 격벽으로 인한 가시광의 흡수를 제거할 수 있어서 휘도 특성을 개선할 수 있게 된다.
상기 결합제의 함량은 0.1 내지 10 중량부를 사용한다. 그리고 조성물에 점탄성을 부여하는 고분자로는 에틸 셀룰로오즈, 니트로셀룰로오즈 등과 같은 셀룰로오즈계 수지, 아크릴레이트계 수지 등을 사용한다.
상기 형광체의 함량은 30 내지 70 중량부를 사용한다. 그리고 적색(R) 형광체로는, Y2O3:Eu, Y2SiO5:Eu, Y3Al5iO 12:Eu, Zn3(PO4)2:Mn, LuBO3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu 등을 사용하고, 청색(B) 형광체로는 Y2SiO5:Ce, CaWO4:Pb, BaMgAl14O23:Eu, BaMgAl10O17:Eu 등이 있고, 녹색(G) 형광체로는 Zn2SiO4:Mn, BaAl12O19:Mn, SrAl13O19:Mn, CaAl12O19:Mn, YBO3Tb, BaMgAl14O23:Mn, LuBO3:Tb, GdBO3:Tb, ScBO3:Tb, Sr6Si3O8Cl4:Eu 등이 있다.
상기 용매로는 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA), α-테르피네올, 글리세롤, 부틸 카르비톨 등이 사용되며, 그 함량은 30 내지 70 중량부를 사용한다.
이하, 도 3a-j를 참조하여, 상술한 격벽 형성용 조성물을 이용하여 본 발명에 따라 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 만드는 과정을 살펴보기로 한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 플라즈마 디스플레이 소자의 기판(31)에는 전극(미도시)과 유전체층(미도시)이 형성되어 있다. 이 기판(31)의 상부에 본 발명의 제1색 형광체 함유 격벽 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 제1색 격벽층(32)을 형성한다. 이후, 상기 격벽층(32)의 상부에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(33)를 형성한다.
그 후, 노광용 마스크(미도시)를 이용하여 상기 포토레지스트층(33)을 노광처리한다. 이 때 상기 마스크에는 광의 투과부와 차광부가 형성되어 있고, 마스크의 투과부는 후속 공정으로서 격벽이 형성될 위치에 대응하는 곳에 배치된다. 이와 같이 노광이 실시되면 광을 받은 포토레지스트층(33)의 일부 영역은 경화되는 반면에 다른 영역은 경화되지 않는다. 여기에서 상기 포토레지스트로는 특별히 제한되지는 않으나, 드라이 필름 레지스트(dry film resist;DFR)를 사용하는 것이 작업성면에서 바람직하다.
도 3b는 포토레지스트의 노광이 완료된 상태를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 제1색 격벽층(32) 상부의 포토레지스트층(33)는 경화된 포토레지스트층(33a)과 미경화 포토레지스트 패턴(33b)으로 구분가능하다. 다음으로, 염기성인 현상액을 사용하는 현상공정을 통하여 미경화 포토레지스트층(33b)을 제거한다.
이후, 샌드블라스팅 공정을 실시하면, 연마입자는 경화된 포토레지스트층(33a)은 통과하지 못하여 차폐되지만, 현상을 통하여 포토레지스트층이 제거된 격벽부(33b)를 마모시킨다.
도 3c는 샌드블라스팅 공정에 의하여 형성된 격벽을 도시한 것으로서, 이를 참조하면, 샌드블라스팅 공정에 의해서 형성된 격벽(32) 상부에는 경화된 포토레지스트층(33a)가 잔류하고 있다.
도 3d는 상기 포토레지스트층 (33a)가 제거된 상태를 도시한 것이다. 이 때 경화된 포토레지스트층(33a)를 제거하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있는데, 그 일예로서 DFR을 포함하는 포토레지스트의 제거방법은 박리과정에 의한다. 즉, 박리장비를 이용하여 염기성인 박리액을 산성인 DFR에 통과시키면, 산염기 중화반응에 의하여 박리되어지므로, 이를 쉽게 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이 포토레지스층(33a)을 제거한 다음, 소성과정을 거치면 제1색 격벽(32a)이 형성된다.
도 3e에 도시된 바와 제2색 형광체 함유 격벽 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 제2색 격벽층(34)을 형성한다.
이어서, 도 3f를 참조하여, 상기 격벽 페이스트층(34)의 상부에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(33)를 형성한다. 그 후, 노광용 마스크(미도시)를 이용하여 상기 포토레지스트층(33)을 노광처리한다.
도 3g는 포토레지스트의 노광이 완료된 상태를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 제2색 격벽 페이스트층(34) 상부의 포토레지스트층(33)는 경화된 포토레지스트층(33a)과 미경화 포토레지스트층(33b)으로 나뉘어진다. 다음으로, 염기성인 현상 액을 사용하는 현상공정을 통하여 미경화 포토레지스트층(33b)을 제거한다.
이후, 샌드블라스팅 공정을 실시하면, 연마입자는 포토레지스트층이 제거된 격벽부(33b)를 마모시켜서 제2색 격벽층(34)이 소정 패턴대로 식각된다.
도 3h는 샌드블라스팅 공정에 의하여 형성된 격벽을 도시한 것으로서, 이를 참조하면, 샌드블라스팅 공정에 의해서 형성된 격벽(34) 상부에는 경화된 포토레지스트층(33a)가 잔류한다.
도 3i는 상기 포토레지스트층(33a)가 제거된 상태를 도시한 것이다. 이와 같이 포토레지스트층(33a)를 제거한 다음, 소성과정을 거치면 제2색 격벽(34a)이 형성된다.
다음으로 제2색 격벽 형성용 조성물 대신 제3색 격벽 형성용 조성물을 사용하여 상기 과정을 반복하여 소정 영역에 제3색 격벽(35a)를 형성한다(도 3j).
마지막으로 도 3k에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 격벽 상부에는 광흡수층(36)을 형성함으로써 본 발명에 따라 각각 상이한 칼라의 형광체를 함유하는 2개 영역으로 분리된 격벽이 완성된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 백색의 격벽을 이용하는 대신 경도가 높은 형광체층을 격벽으로 이용하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 특징으로 말미암아 플라즈마 디스플레이 패널에서 발생하는 진공자외선을 최대한 이용할 수 있고, 격벽으로 인한 가시광의 흡수를 제거할 수 있어서 휘도 특성이 개선된 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
α-테르피네올 25g에 퓸 실리카(입경:7nm) 0.8g을 분산한 다음, 여기에 에틸 셀룰로오즈 2.6g을 BCA 23.7g에 용해하여 제1조성물을 제조하였다.
에틸 셀룰로오즈 1.3g, α-테르피네올 11.9g에 용해하여 제2조성물을 제조하였다.
상기 제1조성물에 적색 형광체 Y2O3:Eu, (Y,Gd)BO3:Eu 분말 32.9g을 부가하여 혼합한 다음, 여기에 제2조성물을 첨가하여 격벽 형성용 조성물을 준비하였다.
한편, 녹색 및 청색의 경우는 상기 적색 형광체 대신 녹색 형광체 Zn2SiO4:Mn, BaAl12O19:Mn 분말 및 청색 형광체 BaMgAl10O17:Eu 분말을 사용하여 격벽 형성용 조성물을 각각 준비하였다.
상기 격벽 형성용 조성물들을 이용하여 도 3a-j에 도시된 바와 과정에 따라 실시하여 도 2에 도시된 바와 같은 격벽을 형성하였다. 이 때 광흡수층은 인쇄법에 따라 형성하였다.
실시예 2
퓸 실리카 대신 퓸 실리카 0.53g과 B2O3 0.27g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 격벽을 형성하였다.
비교예
에틸셀룰로오즈 1g과 BCA 9g을 혼합한 다음, 여기에 적색 형광체 분말 10g과 프리트 글래스 0.3g을 부가하여 혼합함으로써 격벽 형성용 프리트를 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 격벽을 제조하였다.
상기 실시예 1-2 및 비교예에 따라 제조된 격벽의 경도를 측정하여 분석하였다.
그 결과, 실시예 1-2의 격벽이 비교예의 경우에 비하여 경도가 증가한다는 사실을 확인하였다.
또한, 상기 실시예 1-2 및 비교예에 따른 격벽을 채용하고 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 휘도 특성을 측정하였다.
그 결과, 실시예 1-2에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 비교예의 경우와 비교하여 휘도 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 격벽 형성용 조성물을 이용하면, 격벽의 경도가 높아지고, 형광막에서 발광하는 가시광이 격벽에 함유되어 있는 형광체 입자의 표면에서 다시 반사되고, 플라즈마 디스플레이 패널 셀에서 발생하는 VUV를 최대한 이용할 수 있으므로 휘도 특성이 개선된 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 칼라의 형광체를 포함하는 2개의 영역으로 구분되는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 형성하기 위한 조성물로서,
    상기 조성물이 형광체 30 내지 70 중량부, 결합제 0.1 내지 10 중량부 및 용 매 30 내지 70 중량부를 포함하며,
    상기 결합제가 실리콘 산화물(SiO2) 또는 이 실리콘 산화물(SiO2)과 보론 산화물(B2O3)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 점탄성 고분자 2 내지 10 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물,
  3. 제2항에 있어서, 상기 점탄성 고분자가 셀룰로오즈계 수지 및 아크릴레이트계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용매가 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA), α-테르피네올, 글리세롤 및 부틸 카르비톨로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 따른 조성물로부터 형성된 격벽을 채용하고 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 격벽의 상부에 흑색 착색제가 함유된 광흡수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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