KR100726629B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법은 유전체층을 보호하기 위한 보호층을 포함한 전면 패널과 전면 패널과 일정간격을 두고 실링재에 의해 합착되는 후면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 보호층의 형성과정은 (a) 전면 패널의 온도를 고온으로 하여 유전체층 상부에 임계 사이즈가 큰 MgO 핵을 형성하는 단계, (b) MgO 핵이 성장하면서 유전체층 상부에 MgO 박막으로 증착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 박막 형성 시 초기 핵생성 단계에서 핵의 크기를 크게 하여 보호층을 형성함으로써 이차전자 방출의 특성을 향상시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 어드레스 방전 시 발생하는 지터현상을 줄이는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법{Manufacturing Method of Protection Layers for Plasma Display Panel}

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 도.

도 2는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정도.

도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동전압을 인가하였을 때의 보호층을 나타낸 도.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 순차적으로 나타낸 블록도.

도 5는 플라즈마 디스플레이 패널의 화학적 증착법으로 MgO 박막 형성과정을 나타낸 도.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 형성 과정 중 MgO 핵들이 성장하는 것을 그래프로 나타낸 도.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층을 형성하는 MgO 핵의 크기와 자유에너지 사이의 관계를 나타낸 도.

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널은 전면 패널과 후면 패널 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온과 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진되어 있다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet Rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 화상이 디스플레이 되는 표시면인 전면 글라스(101)에 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)이 쌍을 이뤄 형성된 복수의 유지전극쌍이 배열된 전면 패널(100) 및 배면을 이루는 후면 글라스(111) 상에 전술한 복수의 유지전극쌍과 교차되도록 복수의 어드레스 전극(113)이 배열된 후면 패널(110)이 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합된다.

전면 패널(100)은 하나의 방전셀에서 상호 방전시키고 셀의 발광을 유지하기 위한 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103), 즉 투명한 물질로 형성된 투명전극(a)과 금속재질로 제작된 버스전극(b)으로 구비된 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)이 쌍을 이뤄 포함된다. 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103)은 방전 전 류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 유전체 층(104)에 의해 덮혀지고, 상부 유전체층(104) 상면에는 CVD법, 이온도금법 및 진공증착법으로 형성된 보호층(105)이 형성된다.

후면 패널(110)은 복수 개의 방전 공간 즉, 방전셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입의 격벽(112)이 평행을 유지하여 배열된다. 또한, 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키는 다수의 어드레스 전극(113)이 격벽(112)에 대해 평행하게 배치된다. 후면 패널(110)의 상측면에는 어드레스 방전 시 화상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R, G, B 형광체(114)가 도포된다. 어드레스 전극(113)과 형광체(114) 사이에는 어드레스 전극(113)을 보호하기 위한 하부 유전체층(115)이 형성된다.

이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 전면 패널 제조 공정을 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, (a) 단계에서는 전면 글라스에 유지전극쌍인 스캔 전극 및 서스테인 전극을 형성한다.

이러한 스캔 전극 및 서스테인 전극은 투명전극과 버스전극으로 형성되어 있는데 스캔 전극 및 서스테인 전극 형성 방법의 일례를 살펴보면, 산화 인듐과 산화주석으로 이루어진 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 투명 전극막 상부에 드라이 필름을 라미네이팅하여 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크(Photo Mask)의 패턴 으로 노광한 후, 현성 및 에칭 공정을 거쳐 스캔용 투명전극과 서스테인용 투명전극을 형성한다.

이와 같은 스캔용 투명전극과 서스테인용 투명전극 상부에 버스 전극을 각각 형성하게 되는데 그 형성 방법의 일례를 살펴보면, 감광성 은(Ag)페이스트를 스크린 인쇄(Screen-printing)방식으로 인쇄한 후, 전술한 투명전극 형성 방법과 마찬가지로 노광공정을 이용하여 버스전극을 형성한다. 그 후 550℃ 정도의 온도로 가열하여 소성을 행함으로써 스캔 전극 및 서스테인 전극이 형성된다.

이 후, (b) 단계에서, 스캔 전극 및 서스테인 전극이 형성된 전면 글라스 상부에 유전체층을 형성한다.

이러한 유전체층 형성 방법의 일례를 살펴보면, 유전체 유리 페이스트를 도포하여 건조한 후, 약 500℃이상 600℃이하의 온도로 소성을 행하여 유전체층을 형성한다.

마지막으로, (c) 단계에서, 유전체층의 표면상에 산화마그네슘으로 이루어지는 보호층을 CVD법, 이온도금법이나 진공증착법 등을 이용하여 형성하면 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널이 완성된다.

이와 같은 방법으로 형성된 전면 패널은 후면 패널과 전면 패널의 보호층이 미세하게 이격되어 마주보도록 설치된다.

이에 따라, 화상을 구현하기 위해서 플라즈마 디스플레이 패널이 전면 패널의 복수의 유지전극쌍과 복수의 어드레스 전극에 구동전압을 인가하게 되면 보호층 위에서 플라즈마 방전이 일어나게 된다. 이 때, 인가되는 전압의 크기는 전면 패널 과 후면 패널 사이에 형성되는 방전공간의 간격, 방전공간 내에 유입한 방전가스의 종류과 압력, 유전체와 보호층의 성질에 따라 결정된다. 이와 같은 구동전압을 인가하였을때의 보호층의 표면을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 구동전압을 인가하였을 때의 보호층을 나타낸 도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널에 구동전압이 인가하여 플라즈마 방전이 일어나면 방전공간내의 양이온들과 전자들은 서로 반대의 극성(polarization)을 가지고 이동하며 보호층의 표면은 서로 반대되는 두 개의 다른 극성을 가진 부분으로 나뉘어 진다. 이와 같이 보호층 표면에 형성된 전하들을 벽전하라고 한다.

이와 같은 벽전하들은 보호층이 근본적으로 저항이 높은 절연체로 형성되므로 보호층 표면에 남아 있으며 이러한 벽전하로 인하여 구동전압보다 낮은 전압에서도 방전이 유지되게 된다.

또한, 보호층은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전전압을 낮추기 위한 이차전자를 공급해주며 상부 유전체층이 이온으로부터 받는 손상을 막아주는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 보호층을 형성하는 물질은 전술한 보호층의 역할을 충분히 해낼 수 있는 물질이어야 하며 또한 형광체에서 발광된 빛이 플라즈마 디스플레이 패널의 전면패널을 통과하여 나올 수 있도록 가시광의 투광성도 좋아야 한다.

이러한 보호층 형성 물질의 요건을 만족하고 현재 사용되고 있는 물질이 산화마그네슘(MgO)이다.

그러나 산화마그네슘은 전술한 요건을 만족하지만 방전을 일으키기 위한 전기적인 신호가 입력된 후에 바로 방전이 일어나지 않고 방전이 일어날 때까지 시간이 걸리는 방전지연현상 즉 지터현상을 일으키는 주요인이 된다. 이는 산화마그네슘의 물질특성상 플라즈마로부터 입사하는 이온에 대한 이차전자의 방출량이 작기 때문이다.

이와 같은 지터현상으로 인하여 플라즈마 방전을 일으키기 위해서는 회로부에 전기적인 신호를 입력한 후에 방전이 일어나기 충분한 시간을 기다린 후에 다음 신호를 입력하여야 하므로 스캔을 위한 회로부도 1개 이상을 사용하여야 한다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 산화마그네슘 박막 물질특성을 개선하여 이차전자 방출 특성을 향상시키기 위한 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법은 유전체층을 보호하기 위한 보호층을 포함한 전면 패널과 전면 패널과 일정간격을 두고 실링재에 의해 합착되는 후면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 보호층의 형성과정은 (a) 전면 패널의 온도 를 고온으로 하여 유전체층 상부에 임계 사이즈가 큰 MgO 핵을 형성하는 단계, (b) MgO 핵이 성장하면서 유전체층 상부에 MgO 박막으로 증착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

MgO 핵을 형성하는 단계에서의 전면 패널의 온도는 실링재의 소성온도 보다 낮은 것을 특징으로 한다.

MgO 핵을 형성하는 단계에서의 전면 패널의 온도는 MgO 핵의 성장 단계의 증착 온도보다 높은 것을 특징으로 한다.

MgO 핵을 형성하는 단계의 증착 속도는 MgO 핵성장 단계의 증착속도보다 낮은 것을 특징으로 한다.

MgO 핵을 형성하는 단계의 속도는 4nm/min이상 8nm/min이하인 것을 특징으로 한다.

MgO 박막으로 증착되는 단계에서의 전면 패널의 온도는 80℃이상 120℃이하인 것을 특징으로 한다.

MgO 박막으로 증착되는 단계에서의 속도는 40nm/min이상 80nm/min이하인 것을 특징으로 한다.

MgO 박막은 기상 증착법으로 증착되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 순차적으로 나타낸 블록도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 도 4의 우측에 나열된 전면 패널 제조 과정과, 좌측에 나열된 후면 패널 제조 과정 및 하측에 나열된 실링 과정 등을 포함한 조립 과정을 포함한다.

먼저, 도 4의 우측에 나열된 전면 패널 제조 과정을 설명하면 다음과 같다. 전면 패널은 먼저 기재가 되는 전면 글라스를 준비한 후(100), 전면 글라스 상부에 복수의 유지전극쌍이 형성된다(110). 이후, 유지전극쌍 상부에 상판 유전체층이 형성되고(120), 상판 유전체층 상부에 유지전극쌍을 보호하기 위한 MgO로 이루어진 보호층이 형성된다(130).

이어서, 도 4의 좌측에 나열된 후면 패널 제조 과정을 설명하면 다음과 같다. 후면 패널은 전면 패널과 마찬가지로 먼저 기재가 되는 후면 글라스를 준비하고(200), 전면 패널에 형성된 유지전극쌍과 교차하여 대향되도록 복수의 어드레스전극이 후면 글라스에 형성된다(210). 이 후, 어드레스전극 상면에 하판 유전체층이 형성되고(220), 하판 유전체층 상면에 형광층이 형성된다(230).

이와 같이 제조된 전면패널과 후면패널은 서로 실링되어(300) 플라즈마 디스플레이 패널(400)을 형성한다.

한편, 전술한 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 전면패널의 보호층은 MgO가 기상 증착법을 이용하여 증착된다. 이러한 기상 증착법을 이용하여 박막이 형성될 때에는 초기에는 MgO의 작은 핵이 형성되고 이 작은 핵이 점점 성장하여 연속 막을 이룬다. 이러한 기상 증착법으로 MgO 박막 형성과정을 살펴보면 다음 도 5와 같다.

도 5는 플라즈마 디스플레이 패널의 기상 증착법으로 MgO 박막 형성과정을 나타낸 도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, MgO 분자들이 기상에서부터 유전체층이 형성된 전면 패널로 소정의 유속을 가지고 공급된다.

전면 패널에 도달한 MgO 분자들은 가지고 있던 운동 에너지와 전면 패널의 온도로부터 열에너지를 공급 받아 표면 확산하고, 표면 확산한 MgO 분자들은 일부는 재증발하기도 하지만 일부는 MgO 분자들끼리 모여 분자의 개념보다 큰 MgO 클러스터를 형성한다.

이와 같이 형성된 MgO 클러스터는 일부는 불안정하여 분해되지만 특정 크기 이상의 MgO 클러스터는 에너지적으로 안정하여 지속적으로 유지되며 MgO 핵으로 성장한다.

MgO 핵이 형성되고 난 후에 외부에서 MgO 분자들이 공급되면 MgO 핵이 에너지적으로 안정한 위치인 에짓 사이트나 킹크 사이트에 자리를 잡으며 성장하게 된다.

전술한 바와 같이 자리를 잡고 성장한 MgO 핵들은 지속적으로 성장을 하면 인접한 그레인과 성장 속도 경쟁을 하게 되는데 이를 살펴보면 다음 도 6과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 형성 과정 중 MgO 핵들이 성장하는 것을 그래프로 나타낸 도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 형성은 도 5에 도시된 바와 같이 성장 속도가 빠른 방향을 갖는 핵의 경우 그레 인으로 가장 빨리 성장하게 되고 성장 속도가 느린 방향으로 생성된 핵의 경우에 잠식당하여 주상형태의 박막이 형성된다.

이와 같이 형성되는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층을 본 발명은 MgO 박막 형성 시 초기 핵생성 단계에서 핵의 크기를 크게 하여 이차 전자 방출 특성을 좀 더 일정하게 하여 이로 인해 지터현상을 줄이는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 형성하기 위하여 MgO의 초기 핵생성을 크게 하는 방법은 두 가지 방법이 있는데 그 첫번째 방법은 박막의 두께를 증가시키는 방법이 있다.

이러한 MgO 박막의 두께를 증가시키는 방법은 증착조건에서 가장 빠른 성장 속도를 갖는 핵들이 커지면서 전체적인 그레인의 크기가 증가한다. 그러나 MgO 박막의 경우 박막의 두께를 증가시키면 공정 시간이 증가할 뿐만 아니라 전면 패널의 정전 용량이 변화하여 구동 전압이 증가하는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명에 따른 MgO 핵의 사이즈를 크게 하는 또다른 방법은 핵 생성 과정 중에 형성되는 핵의 임계 크기를 크게 형성하여 생성되는 핵의 숫자를 줄이는 것이다.

이와 같이 핵의 임계 크기를 크게 형성하여 생성되는 핵의 숫자를 줄이는 방법은 증착 속도를 낮추거나 전면 패널의 온도를 높이면 크기가 큰 그레인 형성이 가능한데 그 관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층을 형성하는 MgO 핵의 크기와 자유에너지 사이의 관계를 나타낸 도이다.

도 7을 살펴보면 어떤 특정 반경 r*의 크기보다 작은 핵은 에너지적으로 불안정하여 사라지게 되며 r*보다 큰 핵의 경우는 에너지적으로 안정하여 지속적으로 성장이 가능하다. 이러한 r*는 제작자가 증착 조건을 변화시켜서 조절이 가능하다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

r* = -(2ΩΓ)/(kTln(S))

위의 식에서 S는 과포화도 정도를 나타내며 과포화도의 정도가 작을수록 r*가 증가함을 알 수 있다. 이러한 과포화도는 증착속도가 작을수록 작아지고 전면 패널의 온도가 증가할수록 작아진다.

따라서 전술한 바와 같이 전면 패널의 온도를 높이거나 핵 생성단계에서의 증착속도를 낮추면 큰 크기의 그레인을 형성할 수 있다.

이에 따라 초기 MgO 핵 생성 단계에서의 전면 패널의 온도는 MgO 핵의 성장단계의 증착 온도보다 높아야 한다.

또한, MgO 핵 생성의 초기 증착 속도는 MgO 핵성장 단계의 증착속도보다 낮아야 한다. 따라서 MgO의 핵성장 단계의 증착속도는 일반적으로 40㎚/min이상 80㎚/min이하의 속도를 가짐으로 본 발명에 따른 MgO 핵생성의 증착속도는 4㎚/min이상 8㎚/min이하의 속도를 갖는다.

이와 같은 조건에서 초기 MgO 핵을 형성하면 핵의 임계 크기가 커지게 되어 초기 핵 생성의 수를 줄일 수 있다. 이렇게 형성된 MgO 핵이 성장하면서 기상 증착법으로 전면 패널의 유전체층 상부에 MgO 박막을 증착시킨다. 이 때, MgO 박막으로 증착되는 전면 패널의 온도는 80℃이상 120℃이하이며, MgO 박막으로 증착되는 속 도는 40nm/min이상 80nm/min이하이다.

이와 같이 초기 핵생성단계에서 핵의 크기를 크게 하여 보호층의 박막을 형성함으로써 이차 전자 방출의 특성을 향상시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 어드레스 방전 시 발생하는 지터현상의 발생을 줄인다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 박막 형성 시 초기 핵생성 단계에서 핵의 크기를 크게 하여 보호층을 형성함으로써 이차전자 방출의 특성을 향상시켜 플라즈마 디스플레이 패널의 어드레스 방전 시 발생하는 지터현상을 줄이는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 유전체층을 보호하기 위한 보호층을 포함한 전면 패널과 상기 전면 패널과 일정간격을 두고 실링재에 의해 합착되는 후면 패널을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,

   상기 보호층의 형성과정은

   (a) 상기 전면 패널에 열을 가하여 상기 유전체층 상부에 MgO 핵을 형성하는 단계; 및

   (b) 상기 MgO 핵이 성장하면서 상기 유전체층 상부에 MgO 박막으로 증착되는 단계를 포함하며,

   상기 MgO 핵을 형성하는 단계에서의 상기 전면 패널의 온도는 상기 MgO 핵의 성장 단계의 증착 온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 MgO 핵을 형성하는 단계에서의 전면 패널의 온도는 상기 실링재의 소성온도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 MgO 핵을 형성하는 단계의 증착 속도는 MgO 핵성장 단계의 증착속도보다 낮은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
5. 제 1항, 제2항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 MgO 핵을 형성하는 단계의 속도는 4nm/min이상 8nm/min이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 MgO 박막으로 증착되는 단계에서의 전면 패널의 온도는 80℃이상 120℃이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
7. 제 1항에 있어서.

   상기 MgO 박막으로 증착되는 단계에서의 속도는 40nm/min이상 80nm/min이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 제조방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 MgO 박막은 기상 증착법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디 스플레이 패널의 보호층 제조방법.

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