KR100824705B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 기판 상에 어드레스 전극, 하부 유전체층, 격벽 및 형광체층이 형성된 하부 패널과, 상부 기판 상에 표시전극, 상부 유전체층 및 보호층이 형성된 상부 패널이 서로 합착된 플라즈마 디스플레이 패널에서, 상기 하부 유전체층 및 격벽이 알루미늄 산화물을 포함하여 일체화된 것인 플라즈마 디스플레이 패널, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 격벽은 폭과 간격이 나노 수준으로 플라즈마 디스플레이 패널 구동시 소비 전력을 감소시키고 휘도 및 효율을 증가시킨다. 또한 상기 하부 유전체층 및 격벽은 양극 산화에 의해 동시에 제조되어 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 공정을 단순화하는 잇점이 있다.
플라즈마, 양극 산화, 미세화, 유전체 층, 격벽

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조방법{PLASMA DISPLAY PANEL AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소비 전력을 감소시키고 휘도 및 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 제조 공정이 단순화되는 플라즈마 디스플레이 패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP, Plasma Display Panel)은 플라즈마 방전에 의한 발광현상을 이용하여 영상이나 정보를 표시하는 평판 디스플레이 중 하나이다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널은 격벽으로 분리된 방전 셀 내부에 플라즈마 방전을 발생시키며, 이때 각 방전 셀 내에 주입되어 있는 He, Xe 등의 가스의 방전에 의해 발생하는 자외선이 형광체를 여기 시켜 기저상태로 돌아갈 때의 에너지 차에 의해 발생하는 가시광선의 발광 현상을 이용하여 소정의 영상을 구현한다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 액정 표시 장치와 비교하여 넓은 시야각을 확보할 수 있으며 응답속도가 빠르고, 대형화가 용이하여 현재 다양한 분야에 이용되고 있다.
이하 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 설명한다.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참고하면, 플라즈마 디스플레이 패널은 하부 기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 하부 기판(1)의 전면에 하부 유전체층(5)이 형성된다. 이 하부 유전체층(5) 위로 각 어드레스 전극(3) 사이에 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이에 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(9)이 위치한다.
그리고 하부 기판(1)에 대향하는 상부 기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 표시 전극(13)들을 덮으면서 상부 기판(11) 전체에 상부 유전체층(15)과 보호막(17)이 위치한다. 상기 쌍을 이루는 표시 전극들(13) 중에서 임의의 어느 하나를 유지전극(X전극)이라 하고, 나머지 하나를 주사전극(Y전극)이라 한다. 이로서 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성하고, 상기 방전 셀은 방전 가스로 채워진다.
상기 하부 유전체층은 유리 조성물로 이루어진 유전체 페이스트를 이용하여 어드레스 전극을 포함하여 기판 상에 스크린 인쇄법이나 테이블 코터 (table coater) 등으로 도포한 후 80 내지 120 ℃에서 5 내지 30 분간 건조하여 제조하고 있다.
또한 격벽은 이를 형성을 위해 금속 산화물을 포함하는 페이스트를 이용하여 스크린 프린트법(screen printing), 샌드블라스트법(sand blasting), 포토리소그래 피법(Photolithograph) 및 리프트 오프(lift-off) 등의 방법을 통해 제조되고 있다.
스크린 프린트법은 기판 상에 격벽 형성을 위한 재료를 스크린 프린터로 패턴 상으로 반복해서 인쇄한 후 건조하고 소성하는 방법이다. 이러한 스크린 인쇄법은 원하는 격벽 높이를 얻기까지 여러 차례 반복 인쇄를 수행해야 하여 공정이 길고 격벽의 높이 편차가 발생하고, 스크린 마스크의 한계로 인해 고정세 패턴의 제작이 상당히 어려운 단점이 있다
샌드 블라스트법은 스크린 인쇄법에 비해 고정세의 격벽 형성이 가능한 장점이 있다. 그러나 공정이 복잡하고 샌드블라스트 과정에서 생성된 분말 혼합물의 분리가 쉽지 않고 공해 물질이기 때문에 비환경친화적이라는 문제점이 있다.
또한 포토리소그래피법은 감광성 격벽 페이스트를 도포 및 건조한 다음 포토마스크를 사용하여 노광한 후 비노광 부분의 페이스트를 현상액으로 선택적으로 용해시켜 격벽을 형성한다.
상기 포토리소그래피법은 정밀한 치수 조정이 가능하나 감광성 격벽 페이스트를 도포 및 건조한 다음 포토마스크를 사용하여 노광한 후 비노광 부분의 페이스트를 현상액으로 선택적으로 용해시켜 격벽을 형성하는 복잡한 공정을 반복 실시해야만 하는 문제점이 있다.
리프트-오프법은 패턴의 고정세화를 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 격벽의 높이에 기인하여 포토레지스트가 잔류할 수 있는 문제가 있다.
이와 같이 플라즈마 디스플레이 패널 제작시 유전체층과 격벽을 형성하는 경 우 여러 단계를 거쳐야 하기 때문에 공정이 복잡하고 고비용이 든다.
특히 격벽의 경우 기계적인 방법에 의해 형성시키기 때문에 격벽 사이즈의 제어에 한계가 있다.
따라서 플라즈마 디스플레이 패널을 제조 공정을 단순화시키고, 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 소비전력을 감소시키고 휘도를 향상시켜 고효율 및 고화질을 구현하는 방법이 선행되어야 한다.
본 발명의 목적은 소비 전력이 저감되고 휘도 및 효율이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공정이 단순화되어 공정 시간이 단축될 뿐만 아니라 제작 비용을 낮출 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 하부 기판 상에 어드레스 전극, 하부 유전체층, 격벽 및 형광체층이 형성된 하부 패널과, 상부 기판 상에 표시전극, 상부 유전체층 및 보호층이 형성된 상부 패널이 서로 합착된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
상기 하부 유전체층 및 격벽이 알루미늄 산화물을 포함하여 일체화된 것인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한 본 발명은 하부 기판 상에 어드레스 전극, 하부 유전체층, 격벽 및 형광체층이 형성된 하부 패널을 제조하고, 상부 기판 상에 표시전극, 상부 유전체층 및 보호층이 형성된 상부 패널을 제조하여 이들을 서로 합착하여 제조하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,
상기 하부 유전체층과 격벽을 양극 산화에 의해 동시에 제조하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의해 하부 유전체층과 격벽을 동시에 제조하여 플라즈마 디스플레이 패널 제조 단계를 단축시키고, 격벽의 폭 및 격벽 간 폭이 나노 수준을 가져, 플라즈마 디스플레이 패널의 소비 전력을 감소시키고 휘도 및 효율을 증가시킨다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하부 패널의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 하부 패널(100)은 하부 기판(101) 상에 어드레스 전극(102)이 형성되고, 상기 어드레스 전극(102)을 포함하여 하부 기판(101) 전면에 걸쳐 하부 유전체층과 격벽(107a, 107b: 107)이 일체화되어 형성되고, 상기 격벽(107b) 사이에 형광체층(108)이 형성된다.
즉, 상기 플라즈마 디스플레이 패널은 하부 유전체층(107a)과 격벽(107b)이 별도로 형성된 구조가 아니라, 이들이 일체화된 구조를 갖는다.
이때 격벽(107b)은 그 폭이 50∼200 nm이고, 격벽 간 간격이 20∼100 nm을 가진다. 이러한 수치는 종래 격벽(107b)의 폭이나 간격이 50∼100㎛ 수준인 것과 비교하여보면 상당히 미세화 됨을 알 수 있다.
이러한 하부 유전체층(107a)과 격벽(107b)은 알루미늄 산화물만을 포함한다.
종래 하부 유전체층나 격벽의 경우 프리트유리(frit glass)의 분말과 Cr2O3, CuO, Fe2O3, K2O, MnO, PbO, SiO2, SnO2, ZrO2, B2O3, TiO2, 등을 적절히 혼합하여 사 용하여 제조하고 있다. 그러나 본 발명에서는 하부 유전체층과 격벽을 알루미늄 산화물 단독으로 형성함으로써 전체적으로 1 ㎛ 편차의 균일한 두께를 나타내기 때문에 균일한 유전특성을 갖는 이점이 있다.
이와 같은 구조의 플라즈마 디스플레이 패널은 격벽 높이 및 폭이 미세하기 때문에 저 전압 하에서도 면방전을 일으킬 수 있기 때문에 소비 전력이 저감되고 또한 격벽간 거리 및 폭이 좁기 때문에 휘도 및 효율이 향상된다.
한편 플라즈마 디스플레이 패널의 하부 패널은 하부 기판 상에 어드레스 전극을 형성하고, 상기 어드레스 전극을 포함하고 하부 기판 전면에 걸쳐 유전체층을 형성하고, 그 상부로 격벽을 형성한 다음, 격벽 사이에 R, G, B의 형광체층을 형성하여 제조된다. 이때 하부 기판 상에 어드레스 전극 및 형광체층의 형성은 본 명세서를 통해 특별히 언급하지는 않는 한, 공지된 바의 방법을 따른다.
특히 본 발명에서는 양극 산화를 통해 상기 유전체층과 격벽을 동시에 형성한다.
도 3을 참조하면, 전극 패턴(102)이 형성된 하부 기판(101) 상에 알루미늄층(103)을 형성한다.
상기 알루미늄층(103)은 증착 또는 접합방식으로 형성하며, 본 발명에서는 50∼100 ㎛의 두께로 형성한다. 만약 상기 알루미늄층(103)의 두께가 상기 범위 미만이면 격벽 제조 후 충분한 높이의 확보가 어렵고, 상기 범위를 초과하는 경우 양극 산화를 과도하게 수행하여야 하므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다. 더욱이 기존 격벽의 경우 높이가 100 ㎛ 이상 초과하여 형성하고 있는데, 본 발명에 서와 같이 양극산화에 의한 격벽을 형성하는 경우 100 ㎛ 이상의 피막을 형성하기 힘들며, 형성되었다 하더라도 불균일한 피막을 형성하는 문제가 발생한다.
상기 증착은 본 발명에서 한정하지 않으며, 통상적인 증착 방법을 이용하여 수행한다. 대표적으로 스퍼터링, 이온빔 증착법, 화학적 증착법, 및 플라즈마 증착법으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 방법으로 수행한다.
다음으로, 후속의 양극 산화를 위해 전처리 공정을 수행한다.
상기 전처리는 탈지 공정, 수세 공정, 에칭 공정 및 전해 에칭 공정으로 이루어진 전처리 공정을 거친다.
상기 전처리 공정은 후속의 알루미늄층의 양극 산화가 잘 이루어질 수 있도록 표면의 불순물을 없애기 위해 60∼80 ℃의 탈지액에 넣고 처리하는 탈지(Cleaning, Degreesing) 공정을 수행한 후, 상기 탈지액 및 이물질을 제거하기 위해 수세 공정을 수행한다. 이어 표면적을 넓히기 위해 에칭(etching) 공정을 수행하고, 전해 에칭(electro etching)을 수행한다.
이러한 전처리 공정은 상기 공정 외에 초음파 인가와 같은 공지된 전처리 공정들이 추가 또는 대체 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 알루미늄층(103)을 양극(positive electrode)으로 하여 1차 양극 산화 공정을 수행한다.
양극 산화 공정은 알루미늄층(103)을 양극으로 하고, 이를 산을 포함하는 양극 산화 전해질에 담근 후 전압을 인가하여 양극화(Anodization)가 발생되도록 한다. 이때 인가된 전압에 의해 알루미늄층(103)이 표면에서부터 전기적으로 산화 되어 상기 알루미늄층(103)의 표면이 알루미늄 산화막(Al2O3, 105)으로 전환된다. 이어 지속적으로 전압이 인가되면 도 4에 나타낸 바와 같이 하부 기판(101)에 대하여 수직 방향으로 알루미늄 산화막(105)에 나노 기공이 형성된다.
1차 양극 산화에 사용되는 양극 산화 전해질은 황산, 수산(옥살산), 붕산, 인산, 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 산을 포함하여 2∼30 중량%의 수용액을 사용한다. 이때 상기 혼합산으로는 황산+수산, 수산+인산, 황산+인산 등이 가능하다.
상기 1차 양극 산화는 20 내지 50 V의 전압을 인가하고, 25 내지 50 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 수행하며, 이러한 조건은 산 종류, 나노 기공의 직경 및 정렬도와 같은 여러 요인을 고려하여 상기 범위 내에서 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 충분히 변경 가능하다.
이때 상기 1차 양극 산화 후 형성된 알루미늄 산화막(105)으로 이루어진 나노 기공은 정렬도가 높지 않은데, 플라즈마 디스플레이 패널의 고정세화를 위해서 1차 양극산화 막을 제거한 후 2차 양극산화 피막을 형성시키게 되면 상기 나노 기공이 보다 높은 정렬도를 갖는 양극산화 피막을 얻을 수 있다.
이에 1차 양극 산화 후 알루미늄 산화막(105)을 제거한 후 2차 양극 산화를 수행한다.
도 5를 참조하면, 상기 알루미늄 산화막(105)을 식각하여 제거한다.
상기 식각은 알루미늄층(103)이 노출될 때까지 수행하여 알루미늄 산화 막(105)을 완전히 제거한다.
상기 식각은 통상적으로 습식 식각에 사용되는 산성 용액이 가능하며, 알루미늄 산화물에 대해 선택적인 산이 사용된다. 바람직하기로 질산, 인산, 크롬산 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 박리액을 2∼50 중량%의 수용액으로 제조하여 50 내지 60 ℃의 온도에서 10 내지 12 시간 동안 수행한다.
도 6을 참조하면, 2차 양극 산화를 수행하여 하부 기판(101) 상에 알루미늄 산화막(107)을 형성한다.
상기 2차 양극 산화에 의해 제조된 알루미늄 산화막(107)은 1차 알루미늄 산화막(105)에 비해 보다 정렬된 패턴을 갖는다.
이때 2차 양극 산화는 상기 1차 양극 산화에서 언급한 조건으로 수행하며, 2회 이상, 필요에 따라 2 내지 4회 수행하여 나노 기공의 정렬도를 높이는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 알루미늄 산화막(107)이 형성된 하부 기판을 열처리하여 격벽 및 유전체층을 동시에 형성한다.
상기 열처리는 80∼120 ℃의 산화 또는 환원 분위기 하에서 수행하는데, 이러한 열처리를 통해 유전체층 및 격벽의 밀도를 높이는 효과가 있다. 만약 열처리 온도가 상기 범위 미만이면 유전율이 저하되는 문제가 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 박판의 모재 상의 양극산화 피막의 손상시킬 수 있는 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 수행한다.
다음으로, 상기 알루미늄 산화막(107)의 나노 기공 사이에 형광체층을 형성 하여 플라즈마 디스플레이 패널의 하부 패널을 완성한다.
도 7은 본 발명에 의해 2차 양극 산화 후 기판을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 7에 따르면, 나노 기공(어두운 부분)이 잘 정렬되어 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의해 양극 산화를 수행하여 유전체층 및 격벽을 동시에 형성함으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 두께를 줄이고, 제작 공정을 단순화하여 공정 시간이 단축될 뿐만 아니라 플라즈마 디스플레이 패널의 제작 비용을 낮출 수 있어 가격 경쟁력을 더욱 높일 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.
도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하부 패널의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 하부 패널의 제조 순서를 보여주는 모식도이다.
도 7은 본 발명에 의해 2차 양극 산화 후 기판을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.

Claims (9)

  1. 하부 기판 상에 어드레스 전극, 하부 유전체층, 격벽 및 형광체층이 형성된 하부 패널과, 상부 기판 상에 표시전극, 상부 유전체층 및 보호층이 형성된 상부 패널이 서로 합착된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    상기 하부 유전체층 및 격벽이 알루미늄 산화물을 포함하여 일체화되고,
    상기 격벽은 폭이 50∼200 nm이고, 격벽 간 간격이 20∼100 nm인 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 삭제
  3. 하부 기판 상에 어드레스 전극, 하부 유전체층, 격벽 및 형광체층이 형성된 하부 패널을 제조하고, 상부 기판 상에 표시전극, 상부 유전체층 및 보호층이 형성된 상부 패널을 제조하여 이들을 서로 합착하여 제조하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,
    하부 기판 상에 알루미늄층을 형성하는 단계,
    상기 알루미늄층을 탈지 공정, 수세 공정, 에칭 공정 및 전해 에칭 공정으로 이루어진 전처리 공정을 수행하는 단계,
    1차 양극 산화를 수행하여 알루미늄층 상에 나노 기공 형태의 알루미늄 산화막을 형성하는 단계,
    상기 알루미늄 산화막을 식각하여 제거하는 단계,
    2차 양극 산화를 수행하여 나노 기공 형태의 알루미늄 산화막을 형성하는 단계, 및
    열처리 단계를 포함하여 하부 유전체층과 격벽을 동시에 제조하는 것인 제1항의 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 1차 및 2차 양극 산화는 황산, 수산, 붕산, 인산 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 산을 포함하여 2∼30 중량%의 수용액을 이용하여 수행하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 식각은 질산, 인산, 크롬산 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하여 2∼50 중량%의 수용액으로 이용하여 수행하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 열처리는 80∼120 ℃의 산화 또는 환원 분위기 하에서 수행하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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KR101365663B1 (ko) * 2011-12-30 2014-02-24 (주)지오데코 금속의 양극산화 표면 처리방법

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