KR100711051B1 - 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리엑티브(reactive) 플라즈마 반응에 의한 보호막을 형성할 수 있는 보호막형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 보호막형성방법은, 스퍼터링성이 좋은 Mg막을 스퍼터링하고 산화시키는 것으로서 MgO막을 형성시킨다. 따라서 본 발명은 재료의 사용 효율을 높이고, 특히 제조과정을 단순화하여 제조비용을 낮추면서 생산성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

플라즈마 디스플레이 패널, 보호막

Description

방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법{Protection layer making method of display panel using discharge}

도 1은 일반적인 방전을 이용한 디스플레이 패널의 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법의 공정도,

도 3은 본 발명에 따른 보호막의 형성을 이한 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 기판 210 : 유지전극

220 : 유전층 230 : Mg막

240 : 챔버 250 : MgO막

본 발명은 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리엑티브(reactive) 플라즈마 반응에 의한 보호막을 형성할 수 있 는 보호막형성방법에 관한 것이다.

방전을 이용한 디스플레이 패널에서 가장 일반적인 것으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)을 들 수 있다. 상기 플라즈마 디스플레이 패널은, 상부기판과 하부기판 사이에 유지전극과 어드레스전극을 매트릭스 형태로 구성하여 화소를 형성하고, 상기 전극 사이에서 방전을 일으키면서 발생한 자외선이 형광체를 여기시켜 발생한 가시광을 이용하여 화상을 구현하는 평판 디스플레이 장치이다.

도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시하고 있다.

종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판구조는 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 상부기판(50)의 동일면 상에 일정한 폭과 높이를 갖는 한쌍의 유지전극(45)을 형성하고, 상기 유지전극(45) 상에 유전층(40)을 형성한 후, 방전으로부터 내구성이 약한 유전체를 보호하므로써 패널이 장시간동안 안정된 동작을 하게 하며, 방전시에 2차 전자를 많이 방출하므로서 방전전압을 낮추기 위한 보호막(35)을 형성하고 있다.

그리고 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 하부기판구조는, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 하부기판(10)의 상부에 일정한 폭과 높이를 갖는 어드레스전극(15)을 형성하고, 상기 어드레스전극(15)의 상부에 절연을 위한 유전층(20)을 형성하고, 상기 유전층(20)의 상부에 각 셀의 방전공간을 만들고, 인접한 셀(Cell) 간의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 방지하기 위한 격벽(30)을 형성하며, 상기 격벽(30)의 측벽과 유전층(20) 상부에 형광층(25)을 형성하고 있다.

이렇게 구성되는 하부기판과 상부기판을 밀착시키면, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 상기 격벽(30)에 의해서 방전공간(55)이 형성된다. 상기 방전공간(55)에 네온가스, 제온가스, 그리고 헬륨가스 등의 방전을 위한 가스가 주입되어지고, 전압이 인가되면 방전이 일어나면서 화상 표시가 이루어지는 것이다.

이와 같은 구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널은 다음의 과정에 의해서 방전이 일어난다.

상기 유지전극(45)과 어드레스전극(15)에 전위차가 발생 가능하도록 초기방전전압을 인가하면, 두 전극 사이에 초기방전이 이루어진다. 이후, 한쌍의 유지전극(45) 사이에 방전이 일어나면서 계속해서 방전이 유지되고, 이때 방전에 의해서 발생된 자외선에 의하여 형광층(25)의 형광물질이 여기되어 표시하고자 하는 동화상이 칼라로 표시된다.

즉, 방전셀 내부에 존재하는 전자들이 인가된 전압에 의해 가속하면서, 상기 방전셀 안에 400 ~ 600 토르 정도의 압력으로 채워진 불활성 혼합가스와 충돌하여 자외선을 발생시키고, 이렇게 발생된 자외선이 형광층(25)과 충돌하면서 가시광을 발생시키게 되는 것이다.

따라서 플라즈마 디스플레이 패널은 전극이 설계된 유리기판을 일정간격으로 맞추어 접합하고, 그 내부에 혼합기체를 주입하고, 상기 혼합기체의 방전으로 발생하는 자외선에 의해 형광체를 여기시켜 가시광의 발광을 얻을 수 있게 되는 것이다. 특히, AC 형 플라즈마 디스플레이 패널은 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 방전전극 상에 유전체가 형성되고 있다. 상기 유전층은 디스플레이로서 필요 한 셀의 선택성과 메모리 기능을 발휘하게 된다.

그러나 상기 전극 상부에 유전층만을 형성한 구조로는, 방전에 의한 이온충격으로 유전층이 스퍼터링(sputtering)이 진행되어, 곧 방전전압이 상승하고 표시성능이 저하된다. 따라서 이러한 문제를 방진하기 위하여 상기 유전층 상부에 스퍼터링을 막는 보호막을 형성하여 소자의 열화를 방지하는 것이다.

또한, 상기 보호막은 패널의 방전공간에 인접한 기체분자와 직접 접촉하기 때문에 방전특성에 미치는 영향도 매우 크다. 따라서 보호막에는 내 스퍼터링 기능 이외에, 낮은 전압에서 방전을 장기간 안전하기 유지하기 위한 높은 2차 전자방출효율과 형광체로부터의 발광을 효율좋게 외부로 방출하기 위한 높은 가시광 투과율이 요구되고 있다.

이와 같은 보호막의 요구조건을 만족시키는 재료로서 가장 대표적인 것으로 MgO를 들 수 있다.

종래 MgO 형성방법으로는 전자 빔과 이온을 이용한 증착법과 스퍼터링법, 페이스트를 도포, 소성하는 스크린 인쇄법 등이 있다.

한편, 최근 디스플레이 패널은, 대형화의 추세에 있고, 더욱이 고 해상도를 요구하고 있다. 따라서 바람직한 MgO 형성방법은, 대형 유리기판에 안정된 보호막을 형성하는 것이 요구되고 있다. 이와 더불어 다른 디스플레이와 비교해서 비싸지 않아야 하기 때문에, 제조단가를 낮춰야 하는 것이 요구된다.

그러나 현재까지 이용되고 있는 MgO 형성방법은, 양질의 보호막을 형성하는 것이 어렵고, 증착속도가 매우 느리며, 특히 제조단가가 매우 높은 장치를 이용해 야만 하기 때문에, 대형화의 패널에 적합하지 않는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 반응성 고주파 플라즈마를 이용하여 MgO 보호막을 형성할 수 있는 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법은, 패널의 유지전극 상부에 형성된 유전층의 상부에 Mg막을 형성하는 단계와, 상기 Mg막을 MgO막으로 산화시키는 플라즈마 방전을 위한 챔버를 구성하는 단계와, 상기 챔버에 상기 Mg막이 형성된 패널을 장착하는 단계와, 상기 챔버에 산소와 방전가스를 주입하는 단계와, 상기 패널에 -전극과 상기 챔버를 +전극으로 고주파 전압을 공급하여 상기 플라즈마 방전을 유도하는 단계와, 상기 유도된 플라즈마 방전에 따라 상기 챔버 내부에 주입된 산소가 해리되면서 상기 Mg막이 상기 MgO막으로 변환되어 MgO 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.

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이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법을 도시하는 공정도이다. 그리고 도 3은 본 발명에 의해 MgO 보호막이 형성되는 것을 보여주기 위한 개념도이다.

상기 MgO 보호막은, 방전으로부터 내구성이 약한 유전체를 보호하므로써 패널이 장시간동안 안정된 동작을 하게 하고, 방전시에 2차 전자를 많이 방출하므로써 방전전압을 낮추는 역할을 한다.

따라서 상기 MgO 보호막은, 일반적으로 방전의 대상이 되는 유지전극 상부,즉, 유전층 상부에 증착하여 형성된다. 그러므로 본 발명에 따른 MgO 보호막을 형성하기 전에, 방전전극을 형성하고, 그 상부에 유전층을 형성하는 공정은 기설정되어 있는 방법으로 진행되어야 한다.

따라서 도 3에 도시되고 있는 바와 같이, 기판(200) 상부에 유지전극(210)을 형성하고, 그 상부에 유전층(220)이 형성된 후, 상기 유전층(220)의 상부에 Mg막(230)을 증착하여 형성시킨다(제 100 단계).

상기 제 100 단계에 의한 유전층(220)의 상부에 Mg막(230)의 증착은, 일반적인 스퍼터링법에 의해서 이루어지며, 상기 Mg는 스퍼터링특성이 매우 좋기 때문에, 상기 Mg의 스퍼터링 공정은 MgO 스퍼터링 공정과 비교해서 매우 간단한 편에 속한다.

그리고 특정 챔버(Chamber) 내에 아르곤(Ar+) 등의 플라즈마 방전을 수행 가능한 가스를 주입하여, 플라즈마 방전이 이루어질 수 있는 챔버(240)를 마련한다(제 110 단계).

이렇게 마련된 플라즈마 환경의 챔버(240)에 상기 Mg막(230)을 형성하고 있는 패널을 넣는다(제 120 단계).

그 다음에, 상기 챔버(240) 내에 산소(O2)를 주입한다(제 130 단계). 상기 제 130 단계가 수행되면, 상기 챔버(240) 내부는 아르곤(Ar+)과 산소(O2)가 들어있는 환경이 마련된다.

그리고 상기 Mg막(230)이 형성된 패널에 하나의 전극(-)을 공급하고, 상기 챔버(240)를 다른 전극(+)으로 하여, 고주파 전압을 공급한다(제 140 단계).

이때, 상기 챔버(240) 내부의 공간에는 플라즈마 방전이 이루어질 수 있는 기체가 들어있고, 상기 챔버(240)와 패널의 Mg막(230) 사이에 전위차가 발생되면서, 상기 챔버(240) 내에서 플라즈마 방전이 일어난다.

이때, 상기 챔버(240) 내부에 주입된 산소(O2)가 해리되면서, 상기 Mg막(230)의 Mg와 산소 반응종(Reactive Oxide)을 형성한다. 즉, Mg가 산화되는 것이다. 따라서 상기 패널의 Mg막은 MgO막으로 변환되면서 패널에서 요구하는 MgO 보호막을 형성시키는 것이다(제 150 단계). 더불어 상기 Mg는 도전성이 높은 금속재의 물질이나, 산화된 MgO는 절연물로서, 보호막의 요구 특성 중에 절연특성이 좋아야 하는 특성을 수용할 수 있다.

즉, 본 발명은 MgO 보호막의 형성을 위해서, 우선 Mg막을 형성한다. 그리고 상기 Mg막을 플라즈마 방전 환경에 놓고, 플라즈마 방전을 수행하여, Mg막이 MgO막으로 변환되도록 하고 있다.

더불어 상기 Mg막이 MgO막으로 변화되는 산화공정시에, 기판의 온도를 높이면 상기 MgO의 산화속도를 가속시키는 것이 가능하여, 빠르게 MgO막을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 상기의 공정은, 기판과의 부착력을 높이는 것이 가능하여, 제 조된 패널의 성능을 일층 향상시키는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법은, MgO는 스퍼터링성이 나쁘고, Mg는 스퍼터링성이 좋은 것을 이용하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 저가의 방법으로 유전층 상부에 Mg막을 증착시킨 후, 반응성 플라즈마를 이용하여 상기 Mg막을 산화시키는 방법으로서 MgO막을 형성하고 있다.

이와 같은 본 발명의 방법은, 스퍼터링성이 좋은 Mg막을 스퍼터링하고 산화시키는 것으로서 MgO막을 형성시키기 때문에, 재료의 사용 효율을 높일 수 있고, 특히 제조과정을 단순화하여 제조비용을 낮추면서 생산성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 패널의 유지전극 상부에 형성된 유전층의 상부에 Mg막을 형성하는 단계와,

   상기 Mg막을 MgO막으로 산화시키는 플라즈마 방전을 위한 챔버를 구성하는 단계와,

   상기 챔버에 상기 Mg막이 형성된 패널을 장착하는 단계와,

   상기 챔버에 산소와 방전가스를 주입하는 단계와,

   상기 패널에 -전극과 상기 챔버를 +전극으로 고주파 전압을 공급하여 상기 플라즈마 방전을 유도하는 단계와,

   상기 유도된 플라즈마 방전에 따라 상기 챔버 내부에 주입된 산소가 해리되면서 상기 Mg막이 상기 MgO막으로 변환되어 MgO 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 방전을 이용한 디스플레이 패널의 보호막형성방법.
2. 삭제

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