KR100814855B1 - 산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마디스플레이 패널 - Google Patents

산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 상기 산화 마그네슘 소결체는 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상이다.
본 발명의 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 형성된 플라즈마 디스플레이의 MgO 보호막은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 저감시키고, 응답 속도를 개선하고, 고순도의 우수한 막질을 가진다.
플라즈마디스플레이패널, 보호막, MgO, 산화마그네슘, 소결체, 입자

Description

산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널{SINTERED MAGNESIUM OXIDE, AND PLASMA DISPLAY PANEL PREPARED THEREFROM}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸 부분 분해 사시도.
도 2는 실시예 1에서 사용된 산화 마그네슘 입자의 주사 전자 현미경(SEM) 사진.
도 3은 실시예 2에서 사용된 산화 마그네슘 입자의 주사 전자 현미경 사진.
도 4는 실시예 3에서 사용된 산화 마그네슘 입자의 주사 전자 현미경 사진.
도 5는 비교예 1에서 사용된 산화 마그네슘 입자의 주사 전자 현미경 사진.
도 6은 실시예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체의 주사 전자 현미경 사진.
도 7은 실시예 2에서 제조된 산화 마그네슘 소결체의 주사 전자 현미경 사진.
도 8은 실시예 3에서 제조된 산화 마그네슘 소결체의 주사 전자 현미경 사진.
도 9는 비교예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체의 주사 전자 현미경 사진.
도 10은 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 나타내는 그래프.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 저감시키고, 응답 속도를 개선하고, 고순도의 우수한 막질을 가지는 MgO 보호막을 형성하기 위한 산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; plasma display panel)은 방전셀 내에서 일어나는 기체 방전에 의한 진공 자외선으로 형광체를 여기시켜 화상을 구현하는 표시장치로서, 고해상도의 대화면 구성이 가능하여 차세대 박형 표시장치로 각광을 받고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은 직류형과 교류형이 있으며, 이 중에서 교류형이 가장 널리 사용되고 있다. 교류형 플라즈마 표시 소자는 방전 기체가 충전된 두 기판에 전극을 교차대향 배열하여 격벽으로 구획한 기본적 구조를 가지는데, 어느 한 전극 상에 벽전하를 형성하는 유전체층이 피복되고 대향층의 전극에 형광체층이 형성된다. 상기 유전체층을 보호하기 위한 보호막이 형성되며, 이러한 보호막으로 MgO를 가장 널리 사용한다.
보호막은 플라즈마 디스플레이 패널 동작 중의 방전 시 방전가스의 이온충격으로 인한 영향을 완화시킬 수 있는 내스퍼터링 특성을 가져 이온 충돌로부터 유전체층을 보호하고, 2차 전자의 방출을 통하여 방전 개시 전압을 낮추는 역할을 하는 투명 보호 박막으로서, 3000 내지 7000 Å 두께로 유전체층을 덮어서 형성한다.
보호막은 가열 증착 등 성막 조건에 따라 특성이 크게 변화되어 일정한 표시 품질을 유지하기가 힘들다. 즉, 상기 보호막은 어드레스 방전 지연(Address Discharge Delay)에 따른 검은 노이즈(black noise), 즉 발광하도록 선택된 셀이 발광하지 않는 현상인 방전 미스(Address Miss)가 발생되기 쉽다. 이러한 검은 노이즈의 발생은 스크린 내의 발광 영역과 비 발광 영역 사이의 경계에서 쉽게 일어날 수 있지만 특정 장소에서 나타나며, 상기 방전 미스는 어드레스 방전(Address Discharge)이 없거나 심지어 주사 방전이 실행될 때 그 강도가 낮음에 의해 야기된다. 따라서 어드레스 방전 지연 시간을 감소시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압을 저감시키고, 응답 속도를 개선하고, 고순도의 우수한 막질을 가지는 MgO 보호막을 형성하기 위한 산화 마그네슘 소결체, 및 이를 이용하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 산화 마그네슘 소결체를 제공한다.
상기 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 35 내지 70 배인 것이 바람직하다.
상기 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 내지 3.57 g/㎤ 인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판의 일면에 형성되는 복수의 어드레스 전극들; 상기 제2 기판의 일면에 상기 어드레스 전극들과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 표시 전극들; 상기 표시 전극들을 덮으며 제2 기판 위에 형성되고, 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조한 MgO 보호막; 상기 제1 기판 및 제2 기판의 사이 공간에 배치되고, 복수의 방전셀을 구획하도록 형성된 격벽; 및 상기 방전셀 내에 형성되는 형광체층을 포함하며, 상기 산화 마그네슘 소결체는 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30 배 이상인 산화 마그네슘 소결체를 제공한다.
상기 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 내지 3.57 g/㎤ 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 35 내지 70 배인 것이 바람직하다.
상기 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 형성된 플라즈마 디스플레이의 MgO 보호막은 방전 개시 전압을 저감시키고, 응답 속도를 개선하고, 고순도의 우수한 막질을 가진다.
상기 산화 마그네슘 소결체의 밀도가 3.5 g/㎤ 이상인 경우, 상기 산화 마그네슘 소결체는 이미 입성장이 진행된 산화 마그네슘 소결체이다. 상기 입성장이 진행된 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 경우, 소결체가 충분히 소결되어 이루어진 것으로서, 소결체 표면이 깨끗하며, 내부 기공을 모두 증발시킨 상태이므로 안정적이고 우수한 방전 특성을 가진 MgO 보호막을 형성할 수 있다.
상기 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 헤인(Heyn) 방법에 의하여 측정할 수 있다. 상기 헤인 방법은 결정립의 평균 사이즈를 단위 면적당의 결정립의 수로 표시하는 대신에, 시편(실제로는 적당한 배율로 확대된 조직사진) 위에 일정 길이의 직선을 임의의 방향으로 그은 뒤, 상기 직선과 결정립이 만나는 점의 수 (결정립계와 직선의 교차점의 수)를 측정하여 직선 단위 길이당의 교차점 의 수(PL)로 결정립의 평균 사이즈를 표시하는 방법이다. 이 PL의 값을 알면 단위 체적당의 결정립의 수(PV), 단위 면적당의 결정립의 수(PA), 단위 체적당의 결정립의 표면적(SV) 등을 계산할 수 있다. 이의 계산은 조직사진의 배율을 m이라고 하면 다음의 관계식으로 구해 진다.
PL = (측정된 교차점의 수) / (사진 위에서의 직선의 길이/m)
PV = 6/3 × PL
PA = 0.422 × PL3
SV = 0.735 × PL3
상기 산화 마그네슘 입자는 산화 마그네슘의 1차 입자, 및 2차 입자를 모두 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 산화 마그네슘의 2차 입자는 1차 입자들이 뭉쳐서 이루어지는 것을 의미한다. 상기 산화 마그네슘의 1차 입자 또는 2차 입자는 그 크기와 무관하게 사용될 수 있다.
상기 산화 마그네슘 입자를 이용하여 산화 마그네슘 소결체를 만드는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 일반 소결법을 이용하여 제조할 수 있다. 상세하게는 산화 마그네슘 입자 분말을 혼합 건조하여 압축 및 성형과정을 거친 후 고온에서 소결시키는 공정으로 제조할 수 있다. 상기 소결 조건은 산화 마그네슘 입자의 종류, 또는 크기 등의 조건에 따라 변화시킬 수 있고, 이는 당해 기술 분야의 평균적 기술자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판; 상기 제1 기판 의 일면에 형성되는 복수의 어드레스 전극들; 상기 제2 기판의 일면에 상기 어드레스 전극들과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 표시 전극들; 상기 표시 전극들을 덮으며 제2 기판 위에 형성되고, 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조한 MgO 보호막; 상기 제1 기판 및 제2 기판의 사이 공간에 배치되고, 복수의 방전셀을 구획하도록 형성된 격벽; 및 상기 방전셀 내에 형성되는 형광체층을 포함하며, 상기 산화 마그네슘 소결체는 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 일 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸 부분 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 구조는 제1 기판(3) 상에 일방향(도면의 y축 방향)을 따라 어드레스 전극(13)이 형성되고 이 어드레스 전극(13)을 덮으면서 제1 기판(3)에 제1 유전체층(15)이 형성된다. 이 제1 유전체층(15) 위로 각 어드레스 전극(13) 사이에 배치되도록 격벽(5)이 형성되며 각각의 격벽(5) 사이에 복수의 방전셀(7R, 7G, 7B)이 형성된다. 상기 방전셀(7R, 7G, 7B) 내에는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(8R, 8G, 8B)이 형성된다.
상기 격벽(5)은 방전 공간을 구획하는 형상이라면 어느 형태도 가능하며, 다양한 패턴의 격벽들로 형성된다. 예컨대 상기 격벽(5)은 스트라이프 등과 같은 개방형 격벽은 물론, 와플, 매트릭스, 델타 등과 같은 폐쇄형 격벽으로 될 수 있다. 또한, 폐쇄형 격벽은 방전공간의 횡단면이 사각형, 삼각형, 오각형 등의 다각형, 또는 원형, 타원형 등으로 되도록 형성될 수 있다.
그리고 제1 기판(3)에 대향하는 제2 기판(1)의 일면에는 어드레스 전극(13)과 교차하는 방향(도면의 x축 방향)을 따라 한 쌍의 투명 전극(9a, 11a)과 버스 전극(9b, 11b)으로 구성되는 표시 전극이 형성되고 이 표시 전극을 덮으면서 제2 기판(1)에 제2 유전체(17)와 MgO 보호막(19)이 형성된다.
상기 MgO 보호막(19)은 상기 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조된다. 상기 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 상기 MgO 보호막을 제조하는 방법으로는 후막 인쇄법과 플라즈마를 이용한 증착법을 예로 들 수 있다. 이 중에서 증착법은 이온의 충격에 의한 스퍼터링에 상대적으로 강하고, 2차 전자 방출에 의한 방전 유지 전압과 방전 개시 전압을 감소시킬 수 있어 바람직하다.
상기 플라즈마 증착법으로 보호막을 형성하는 방법은 마그네트론 스퍼터링법, 전자빔 증착법, IBAD(ion beam assisted deposition, 이온빔지원퇴적법), CVD(chemical vapor deposition, 화학기상증착법), 또는 증발되는 입자를 이온화하여 성막시키는 방법으로 MgO 보호막의 밀착성과 결정성에 대해서 스퍼터링법과 비슷한 특성을 가지지만 증착을 8nm/s의 고속으로 행할 수 있다는 이점을 가진 이온 플레이팅법(ion plating) 등을 사용할 수 있다.
상기 제1 기판(3) 상의 어드레스 전극(13)과 제2 기판(1) 상의 표시 전극이 교차하는 지점이 방전셀을 구성하는 부분이 된다.
상기 제1 기판(3)과 상기 제2 기판(1)은 상기 제1 기판(3)과 상기 제2 기판(1)이 포개지는 가장자리를 상기 진공 봉착용 유리 조성물을 이용하여 봉착시킨다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스 전극(13)과 표시 전극 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고 다시 한 쌍의 표시 전극 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하여 유지 방전시켜 구동한다. 이때 발생하는 여기원이 해당 형광체를 여기시켜 제2 기판(1)을 통하여 가시광을 방출하면서 플라즈마 디스플레이 패널의 화면을 구현하게 된다. 상기 여기원으로는 진공 자외선(Vacuum Ultraviolet)이 주로 이용된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(산화 마그네슘 소결체의 제조)
(실시예 1)
평균 입경이 1㎛인 산화 마그네슘 2차 입자를 1670 ℃ 에서 16 시간 동안 소결시켜, 산화 마그네슘 소결체를 제조하였다. 제조된 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 였다.
(실시예 2)
평균 입경이 1㎛인 산화 마그네슘 2차 입자를 1670 ℃ 에서 30 시간 동안 소결시켜, 산화 마그네슘 소결체를 제조하였다. 제조된 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 였다.
(실시예 3)
평균 입경이 120nm인 산화 마그네슘 1차 입자를 1670 ℃에서 16 시간 동안 소결시켜, 산화 마그네슘 소결체를 제조하였다. 제조된 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.525 g/㎤ 였다.
(비교예 1)
평균 입경이 1㎛인 산화 마그네슘 2차 입자를 1670 ℃에서 11 시간 동안 소결시켜, 산화 마그네슘 소결체를 제조하였다. 제조된 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.5 g/㎤ 였다.
(제조된 소결체의 결정립 크기 측정)
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에서 사용된 산화 마그네슘 입자를 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였고, 그 결과를 각각 도 2 내지 5에 나타내었다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 실시예 1, 2, 및 비교예 1에서 사용된 산화 마그네슘 입자는 평균 입경이 1㎛ 인 산화 마그네슘 2차 입자인 것을 확인할 수 있고, 실시예 3에서 사용된 산화 마그네슘 입자는 평균 입경이 120 nm 인 산화 마그네슘 1차 입자인 것을 확인할 수 있다.
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체를 주사 전자 현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 각각 도 6 내지 9에 나타내었다. 또한, 상 기 주사 전자 현미경 사진을 이용하여 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 크기를 계산하였다.
실시예 1의 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 36.5 ㎛ 이고, 실시예 2의 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 36.5 ㎛ 이고, 실시예 3의 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 65 ㎛ 이고, 비교예 1의 산화 마그네슘 소결체의 결정립의 평균 사이즈는 24.5 ㎛ 이었다.
따라서, 실시예 1에서는 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 36.5배이고, 실시예 2에서는 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 65배이고, 실시예 3에서는 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 66.6배이고, 비교예 1에서는 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 24.5배임을 확인할 수 있다.
( 플라즈마 디스플레이 패널의 제조)
상부 기판 위에 인듐 틴 옥사이드 도전체 재료를 이용하여 표시 전극을 통상의 방법으로 스트라이프 상으로 형성하였다.
이어서, 유전체 형성용 페이스트를 상기 표시 전극이 형성된 상부 기판에 걸쳐 코팅하고 소결하여 유전층을 형성하였다.
상기 제조된 유전층에 상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1에서 제조된 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 이온 플레이팅 방법으로 MgO 보호막을 제조하여 상부 패널을 제조하였다.
(제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성 평가)
상기 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1에서 제조한 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 방전 개시 전압을 측정하였고, 그 결과를 도 10에 나타내었다. 도 10을 참조하면, 실시예 1 내지 3의 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조한 플라즈마 디스플레이 패널이 비교예 1의 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조한 플라즈마 디스플레이 패널에 비하여 방전 개시 전압이 낮음을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
본 발명의 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 형성된 플라즈마 디스플레이의 MgO 보호막은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시 전압방전 개시 전압키고, 응답 속도를 개선하고, 고순도의 우수한 막질을 가진다.

Claims (8)

  1. 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 산화 마그네슘 소결체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 35 내지 70 배인 것인 산화 마그네슘 소결체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 내지 3.57 g/㎤ 인 것인 산화 마그네슘 소결체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화 마그네슘 입자는 산화 마그네슘의 1차 입자, 2차 입자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 산화 마그네슘 소결체.
  5. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판의 일면에 형성되는 복수의 어드레스 전극들;
    상기 제2 기판의 일면에 상기 어드레스 전극들과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 표시 전극들;
    상기 표시 전극들을 덮으며 제2 기판 위에 형성되고, 산화 마그네슘 소결체를 이용하여 제조한 MgO 보호막;
    상기 제1 기판 및 제2 기판의 사이 공간에 배치되고, 복수의 방전셀을 구획하도록 형성된 격벽; 및
    상기 방전셀 내에 형성되는 형광체층을 포함하며,
    상기 산화 마그네슘 소결체는 산화 마그네슘 입자의 소결체로서, 밀도가 3.5 g/㎤ 이상이고, 소결체의 결정립(grain)의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 30배 이상인 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소결체의 결정립의 평균 사이즈가 상기 산화 마그네슘 입자의 평균 입경의 35 내지 70 배인 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 산화 마그네슘 소결체의 밀도는 3.51 g/㎤ 내지 3.57 g/㎤ 인 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 산화 마그네슘 입자는 산화 마그네슘의 1차 입자, 2차 입자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
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