KR100956608B1 - 대향방전 ａｃ ｐｄｐ 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대향방전 AC PDP 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 대향방전 AC PDP 구조의 상판과 하판 각각에 소정간격 이격되어 대향하는 격벽이 형성됨과 동시에 상기 상판의 격벽 내부에 유지전극과 주사전극이 포함되어 보다 넓은 방전 갭을 확보하고, 상기 상판과 하판에 형성된 격벽에 의하여 구획된 방전셀 내에서 균일한 전기장을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 상기 방전셀에 인접하여 상기 유지전극과 주사전극이 배치되기 때문에 프로그레시브(progressive) 구동이 가능한 대향방전 AC PDP 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조는, 서로 이격되어 대칭되게 마주하도록 배치되는 상판의 유리기판 및 하판의 유리기판과, 상기 상판의 유리기판과 하판의 유리기판 사이에 배치되며 상기 상판의 유리기판 하부에 명암비를 고려하여 형성하는 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 하부에 유지전극과 주사전극을 포함하여 형성되는 상판 격벽과, 상기 상판 격벽 하부에 형성되어 방전셀을 구획하는 하판 격벽과, 상기 하판 격벽 사이에 형성되는 형광체와, 상기 하판 격벽 및 형광체 하부에 형성되는 하판 유전층과, 상기 하판 유전층의 하부에 상기 방전 유지전극 및 주사전극과 수직으로 형성되는 주소전극 및 상기 주소전극 하부에 형성되는 상기 하판의 유리기판을 포함한다.
대향방전, 면방전, Xe 여기종, 발광효율, 정마진 곡선

Description

대향방전 ＡＣ ＰＤＰ 구조 및 그 제조방법 {Facing Discharge Type AC PDP and Fabricating Method thereof}
본 발명은 대향방전 AC PDP 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 대향방전 AC PDP 구조에서 유지전극을 포함하는 격벽과 주사전극을 포함하여 격벽이 소정간격 이격되어 대향하도록 상판에 형성되고, 상대적으로 상판의 격벽보다 짧고 동일간격으로 이격된 격벽이 하판에 형성되어 상기 상판과 하판이 결합하였을 때 상기 상판과 하판에 형성된 격벽에 의하여 구획된 방전셀은 보다 넓은 방전 갭을 확보하며, 또한 방전셀 내에서 균일한 전기장 분포에 의하여 발광휘도가 높을 뿐만 아니라 상기 방전셀에 인접하여 상기 유지전극과 주사전극이 배치되기 때문에 프로그레시브(progressive) 구동이 가능한 대향방전 AC PDP 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
PDP(Plasma Display Panel : 플라즈마 디스플레이 패널)는 기체방전(Gas Discharge)에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 영상을 표시하는 장치로서, 인가되 는 구동전압 파형의 형태와 방전셀의 구조에 따라 DC PDP와 AC PDP로 구분된다.
상기 DC PDP의 경우에는 전극이 방전공간에 그대로 노출되어 있기 때문에 전압이 인가되는 동안 방전전류가 흐르게 되고, 따라서 전류제한을 위한 저항을 외부적으로 만들어주어야 하는 단점이 있다.
반면에, 상기 AC PDP의 경우에는 전극을 유전층이 덮고 있기 때문에 자연스러운 용량성 형성으로 전류가 제한되며, 방전시에는 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 DC에 비하여 수명이 길다.
그리고, 상기 AC PDP는 전극들의 배치 구조에 따라 대향전극(facing discharge type) AC PDP과 면방전(surface discharge type) AC PDP으로 구분된다.
상기 대향전극 AC PDP는 쌍을 이루는 두 개의 유지전극이 각각 상부기판과 하부기판에 배치되어 방전이 상기 상부 및 하부기판 사이에서 수직인 방향으로 발생되는 구조로서, 방전시에는 이온의 충돌에 의하여 형광체의 열화로 수명이 단축되는 문제가 발생하였다.
상기 대향전극 AC PDP가 가지는 문제점을 해결하기 위한 상기 면방전 AC PDP는 유지전극과 주사전극이 동일 기판상에 소정간격 이격되어 배치된 구조로서, 방전은 상기 유지전극과 주사전극 사이에서 상기 기판과 평행한 방향으로 발생한다.
도 1은 종래의 면방전 AC PDP 셀 구조의 구성도(10)로서, 상기 면방전 AC PDP 셀(10)은 서로 소정간격 이격되어 대칭되게 마주하도록 배치되는 상판(11)과 하판(21)이 결합되어 이루어진다.
상기 상판(11)은 투과도를 고려하여 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되고, 상 기 ITO 하부에는 상기 ITO의 높은 저항을 보상하기 위하여 감광성 블랙매트릭스(black matrix)(도시 되지 않음)가 형성되며, 상기 블랙매트릭스 하부에 유지/표시(sustain/display: X)전극(12)과 주사(Scan: Y)전극(13)이 소정간격 이격되어 나란히 배치되고, 상기 X 및 Y 전극(12, 13) 각각의 가장자리에는 상기 ITO의 높은 저항을 보상하기 위하여 Ag, 혹은 Cr-Cu-Cr의 버스전극(14)이 형성된다.
또한, 상기 버스전극(14)의 하부에는 자연스러운 용량성 형성을 통한 전류제한을 위하여 PbO 계열의 유전층(15)이 도포되고, 상기 유전층(15)의 하부에는 MgO 보호막(16)이 증착된다.
상기 유전층(15)을 형성함으로 인하여 상기 AC PDP 셀 구조의 주요 특징 중의 하나인 메모리 특성이 나타나고, 상기 MgO 보호막(16)은 PbO 유전층(15)을 이온의 스퍼터링으로부터 보호하여 주며, 방전시 낮은 에너지의 이온이 표면에 충돌하였을 때 비교적 높은 이차전자 발생계수의 특성이 있어 방전 플라즈마의 구동 및 유지전압을 낮추어 준다.
상기 MgO 보호막(16) 하부에는 상기 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간을 확보하기 위하여 소정간격 이격되어 복수개의 격벽(barrier rib)(17)이 수직으로 형성된다.
또한, 상기 소정간격 이격된 격벽(17) 사이에는 형광체(18)가 도포되며, 상기 격벽(17)을 따라서 도포된 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)에 해당하는 세 개의 골이 하나의 화소(Pixel)를 형성한다.
상기 격벽(17)과 형광체(18) 하부에는 유전층(19)이 형성되어 상기 유전 층(19) 하부에 형성되는 주소전극(address: A)(20)을 보호하며, 상기 주소전극(20) 하부에는 하판(21)이 형성된다.
또한, 상기 주소전극(20)은 상기 상판(11)의 유지/표시(sustain/display: X)전극(12)과 주사(Scan: Y)전극(13)과 90°교차하여 형성된다.
상기 상판(11)과 하판(21)사이는 방전기체가 300~400 Torr 정도로 채워지고, 상기 방전기체는 주로 페닝(Penning) 혼합기체를 사용하는데, He(헬륨), Ne(네온), Ar(아르곤) 또는 이들의 혼합기체로 바탕기체(buffer gas)를 형성하고, 상기 형광체(25)를 발광시키는 진공 자외선의 소스로써 소량의 Xe(제논) 기체를 섞어서 사용한다.
그러나, 종래 기술인 상기 면방전 AC PDP 구조의 경우에는 발광효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 발광효율이 떨어지는 종래의 면방전 AC PDP 구조를 탈피하여 상기 대향방전 AC PDP 구조의 상판과 하판에 형성된 격벽에 의하여 보다 넓은 방전 갭을 확보하고, 상기 격벽에 의하여 구획된 방전셀 내에서 균일한 전기장을 확보할 수 있는 대향방전 AC PDP 구조에 의하여 발광 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 방전셀에 인접하여 상기 유지전극과 주사전극이 배치되는 구조에 의한 프로그레시브 구동으로 화질이 개선되는 대향방전 AC PDP 구조 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 장치는, 서로 이격되어 대칭되게 마주하도록 배치되는 상판의 유리기판 및 하판의 유리기판과; 상기 상판의 유리기판 하부에 명암비를 고려하여 형성되는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙 매트릭스 하부에 방전셀을 위한 매트릭스 형태로 형성되며, 유지전극과 주사전극을 포함하는 상판 격벽과; 상기 상판 격벽의 표면에 형성되는 MgO 보호막과; 상기 상판 격벽 하부에 상기 매트릭스와 대응되어 상기 방전셀을 구획하는 하판 격벽과; 상기 하판 격벽 사이에 형성되는 형광체와; 상기 하판 격벽 및 형광체 하부에 형성되는 하판 유전층과; 상기 하판 유전층의 하부에 상기 상판 격벽의 유지전극 및 주사전극과 90° 교차되어 형성되는 주소전극; 및 상기 주소전극 하부에 형성되는 상기 하판의 유리기판을 포함하여 구성되며, 상기 상판 격벽은, 하나의 유지전극이 매립되는 격벽과, 좌우측 두개의 주사전극이 매립되는 격벽이 상기 방전셀의 폭만큼 이격되어 대향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조는, 상기 상판과 하판 각각에 소정간격 이격되어 대향하도록 형성되는 격벽에 의하여 구획된 방전셀 내에서는 균일한 전기장이 형성되고, 상기 방전셀에서의 균일한 전기장에 의하여 가시광 발광에 직접적인 영향을 미치는 Xe 여기종(1s5)의 밀도가 높고 균일하게 분포하며, 동시에 상기 Xe 여기종(1s5)의 높고 균일한 밀도분포로 인하여 보다 향상된 휘도와 발광효율을 발휘하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 셀 구조의 구성도이다.
상기 대향방전 AC PDP 셀 구조는, 유지전극(140)과 두개의 주사전극(150)이 유전체로 형성된 격벽(130)에 의하여 포함되는 형태를 가지는 상판(100)과, 상기 상판의 격벽(130)에 비하여 낮은 높이의 격벽(240)을 가지는 하판(200)으로 구성된다.
보다 상세하게는, 도시된 바와 같이 상기 상판(100)은 ITO 유리가 아닌 일반 유리기판(110)과 명암비(Contrast Ratio)를 고려하여 상기 유리기판(110) 하부에 형성되는 블랙 매트릭스(120)와, 상기 블랙 매트릭스(120) 하부에 상기 유지전극(140)을 포함하는 격벽(130)과 두 개의 주사전극(150)을 포함하는 격벽(130)이 형성된다.
여기서, 상기 두 개의 격벽(130)은 블랙 매트릭스(120) 하부에서 소정간격 이격되어 대향하도록 형성된다.
또한, 상기 격벽(130) 하부에 상기 격벽(130)과 동일한 간격 이격되어 대향하여 형성되며 방전셀(170)을 구획하는 하판 격벽(210)과, 상기 하판 격벽(210)의 이격된 거리 사이에 형성되는 형광체(220)와, 상기 하판 격벽(210)과 형광체(220) 하부에 형성되는 하판 유전층(230)과, 상기 하판 유전층(230)의 하부에 상기 상판(100)의 방전 유지전극(140) 및 두 개의 주사전극(150)과 수직으로 형성되는 주소전극(240) 및 상기 주소전극(240) 하부에 형성되는 상기 하판의 유리기판(250)을 포함하여 하판(200)이 형성된다.
상기 상판(100)에 있어서, 상기 유리기판(110)은 유리를 주재료로 한 투명한 재료로 형성되는 것이 일반적이다.
상기 블랙 매트릭스(120)는 상기 유리기판(110)으로부터 반사광을 줄여 명암비를 향상시키기 위하여 상기 유리기판(110)의 하부에 형성된다.
상기 상판(100)의 격벽(130)은 유전체로 형성되어 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)을 포함하며, 방전 시 상기 격벽(130) 표면에 벽전하가 축적된다.
또한, 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)은 Ag 또는 Al로 형성되며, 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)의 전위차에 의하여 방전이 발생한다.
게다가, 상기 격벽(130) 내부에 포함된 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)이 대향하는 상기 격벽(130)의 표면에 MgO 보호막(160)이 증착되어 방전 시 발생하는 양이온과 전자의 충돌로부터 상기 격벽(130)을 보호한다.
상기 MgO 보호막(160)은 방전 시 플라즈마 발생을 원활하게 하는 2차 전자 방출계수가 높고, 가시광 투과율이 높은 물질을 이용하여 형성된다.
아울러, 상기 MgO 보호막(160)은 유전체로 형성된 상기 격벽(130) 표면에 박막으로 형성되며, 상기 상판(100)의 다른 공정이 완료된 후에, 주로 전자빔 증착법으로 형성된다.
상기 상판(100)의 격벽(130) 하부에는 상기 격벽(130)과 동일한 간격 이격되어 대향하여 상기 하판(200)의 격벽(240)이 형성되며, 상기 상판(100)과 하판(200)이 결합할 때 상기 상판(100)의 격벽(130)과 상기 하판(200)의 격벽(210)이 결합하여 상기 상판(100)과 하판(200) 사이에 복수개의 방전셀(170) 공간이 확보된다.
즉, 상판(100)과 하판(200)에 형성된 격벽(130, 210)의 결합으로 방전셀(170) 공간이 보다 넓게 형성되어 방전된 전자가 충분한 에너지를 가지는 이온을 형성할 수 있게 된다.
상기 형광체(220)는 상기 격벽(210)의 이격된 거리 사이 즉 방전셀(170) 내부에 빨강, 녹색, 파랑의 형광체(220)가 도포되어, 상기 세 개의 색이 하나의 화소를 이루며, 방전과정에서 생성된 진공자외선에 의하여 빨강, 녹색, 파랑의 형광체가 각각 여기됨으로써 가시광이 형성된다.
상기 격벽(210)과 형광체(220) 하부에 유전층(230)이 형성되며, 상기 유전층(230) 하부에 상기 상판(100)의 유지전극(140) 및 주사전극(150)과 90° 교차되어 형성되는 주소전극(240)이 형성되고, 상기 주소전극(240) 하부에는 상기 하판(200)의 유리기판(250)이 형성된다.
특히, 상기 유전층(230)은 상기 주소전극(240)을 매립하도록 형성되어 상기 주소전극(240)을 보호하며, 방전 시 양이온 또는 전자가 상기 주소전극(240)에 충돌하여 상기 주소전극(240)을 손상시키는 것을 방지하며, 동시에 전하를 유도하여 벽전하를 축적할 수 있다.
그러므로, 상기 방전셀(170)은 상기와 같이 배치된 상기 유지전극(140), 주사전극(150) 및 이와 90° 교차하는 상기 주소전극(240)에 의하여 이루어지는 공간으로 형성된다.
또한, 상기 방전셀(170) 내부에 Xe 함량이 15%인 Ne-Xe 방전기체가 500Torr 정도로 채워진 상태에서, 상기 상판(100)과 하판(200)의 가장자리에 형성된 프릿트 글라스(frit glass)와 같은 밀봉 부재에 의하여 상기 상판(100)과 하판(200)이 서로 봉합되어 결합된다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 상판(100)과 하판(200)의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 방전셀(170)에 인접하여 하나의 상기 유지전극(140)과 두개의 주사전극(150)이 형성되고, 상기 유지전극(140)과 두개의 주사전극(150)을 수직으로 교차하며 상기 방전셀(170) 하부에 하나의 주소전극(240)이 형성된다.
주사선 측면에서 보았을 때는 두 개의 주사선에 상기 유지전극(140)이 한 개, 상기 주사전극(150)이 두 개가 위치하는 형태가 된다.
여기서, 주사선이란 주소방전이 발생하는 선으로써, 상기 상판(100)의 주사전극(150)과 하판(200)의 주소전극(240)간에 발생한다.
그러므로, 상기 주사전극(150)의 경우 각 주사선에 한 개씩 위치하고, 상기 유지전극(140)의 경우 두 개의 주사선을 한 개의 유지전극(140)으로 구동할 수 있는 형태가 됨으로써 주사선 구분을 위해 사용되는 블랙 스트라이프(Black stripe)가 차지하는 면적을 줄일 수 있다.
상기와 같이, 점등하고자 하는 방전셀(170)을 선택하기 위한 주소방전을 위하여, 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)이 각각 한 개씩 상기 방전셀(170)에 인접하여 배치되기 때문에 상기 방전셀(170)은 프로그레시브 구동 가능하다.
상기 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 상판(100)에 형성된 격벽(130)에 의하여 복수개의 방전셀(170)이 구획된 후, 상기 MgO 보호막(160)을 전자빔 증착법으로 상기 방전셀(170)을 구획하는 상기 격벽(130) 표면에 박막으로 형성한다.
상기한 바와 같이, 상기 격벽(130) 표면에 형성된 상기 MgO 보호막(160)은 방전 시 이온의 스퍼터링으로부터 상기 격벽(130)의 표면을 보호하며, 방전 시 낮은 에너지의 이온이 표면에 충돌하였을 때 비교적 높은 2차 전자 발생계수의 특성이 있으므로 방전 플라즈마의 구동 및 유지전압이 낮다.
상기 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 하판(200)에 형성된 격벽(210)에 의하여 복수개의 방전셀(170)이 구획된다. 상기 주소전극(240)은 상기 상판(100)의 유 지전극(140) 및 두개의 주사전극(150)과 수직으로 형성되며, 상기 주소전극(240)을 매립하도록 상기 주소전극(240) 상부에 유전층(230)이 형성된다.
상기 유전층(230) 상부에 격벽(210)이 형성되어 복수개의 방전셀(170)을 구획하며, 상기 방전셀(170) 내부에 빨강, 녹색, 파랑의 형광체(220)가 형성된다.
그러므로, 상기 주소전극(240)에 방전셀 전압이 인가되고, 주사전극(150)에서 한개의 라인씩 선택하는 라인 선택 전압이 인가되면 주소방전이 발생하고, 선택되는 방전셀(170)의 유전층(230)에 벽전하가 형성 또는 소거된다. 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)에 교대로 유지전압이 인가되면, 상기 벽전하가 형성 또는 소거되어 선택된 픽셀(170)만 방전이 발생하여 빛이 발광된다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 상판(100)에 대한 제조공정별 도면이다.
본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 상판(100)에는 일반적인 유리기판(110)을 사용하였기 때문에 ITO 전극 형성을 위한 포토리소그래피(photo-lithography) 공정이 생략된다.
상기 도 4a의 유리기판(110)을 세척한 후, 상기 도4b와 같이 스크린 인쇄법으로 상기 유리기판(110) 상부에 블랙 매트릭스(120)를 형성한다.
상기의 블랙 매트릭스(120)를 형성하기 위해서는 블랙매트릭스 페이스트를 사용하고, 인쇄 시 두께는 12㎛이며, 건조 후의 두께는 8㎛이고, 소성 후의 두께는 3㎛이다.
상기 도 4c와 같이, 상기 블랙 매트릭스(120) 상부에 역시 스크린 인쇄법으 로 방전셀을 구획하는 제 1 차 격벽층(131)을 30㎛ 두께로 형성한다.
상기 도 4d와 같이, 상기 제 1 차 격벽층(131)의 경우에 소성 후 두께의 수축이 40%로 매우 높은 편이므로, 12㎛ 두께로 5회 정도 인쇄하고, 상기 제 1 차 격벽층(131) 상부에 제 1 차 유전층(132)을 형성한다.
상기 도 4e와 같이, 상기 제 1 차 유전층(132) 상부에 감광성 페이스트법을 이용하여 컨덕터(Conductor)로서 Ag 또는 Al 재질로 유지전극(140)과 두개의 주사전극(150)을 형성하는데 그 두께는 20㎛ 정도로 한다.
상기 유지전극(140)과 주사전극(150)의 두께를 20㎛ 정도로 하는 이유는 상기 대향방전 AC PDP 구조에서 방전이 일어난 후 벽전하가 쌓이는 면적이 되기 때문에 충분한 높이를 가진다. 또한 하나의 유지전극(140) 및 좌우측 두개의 주사전극(150)은, 하나의 방전셀을 구성하고 있는 대향하고 있는 상판 격벽의 각각에 포함되도록 대향 배치되어 형성된다.
상기 도 4f와 같이, 상기 유지전극(140)과 주사전극(150) 상부에 제 2 차 유전층(133)을 형성한다.
상기 도 4g와 같이, 상기 제 2 차 유전층(133) 상부에 제 2 차 격벽층(134)을 50㎛ 정도의 두께로 형성한다.
특히, 상기 제 1 차 및 제 2 차 격벽층(131, 134)은, 소성한 후에도 본래의 성형을 유지하는, 면방전 AC PDP 패널용 격벽에 많이 사용되는 격벽재를 사용하여 형성하며, 상기 유지전극(140)과 두개의 주사전극(150)을 매립하도록 형성된 상기 제 1 차 및 제 2 차 유전층(132, 133)은 실제 방전 시 전위가 걸리는 유전체 역할을 하기 때문에 상기 격벽재를 사용하여 소성을 하게 되면 상기 격벽재 내부에 기포가 발생함으로 인하여 절연 파괴될 수 있다는 단점이 있다.
그러므로, 본 발명에서는 격벽재 대신 일반적인 PDP용 유전체를 사용하여 상기 제 1 차 및 제 2 차 유전층(133, 134)을 형성한다.
또한, 상기 제 1 차 및 제 2 차 유전층(133, 134)을 상기 일반적인 PDP용 유전체로 형성하면, 소성한 후 성형이 격벽재 만큼 정확하게 되지 않는다는 단점이 있지만 조직이 격벽재보다 치밀하고, 두께의 수축이 적으며 유전상수가 10~11로 일정하다는 장점이 있다.
도 4h와 같이, 상기와 같이 형성된 상기 블랙 매트릭스(120), 제 1 차 격벽층(131), 제 1 차 유전층(132), 유지전극(140), 두개의 주사전극(150), 제 2 차 유전층(133) 및 제 2 차 격벽층(134)으로 이루어진 전체 층(total layer)에 드라이 필름 리지스트(DFR ; Dry Film Resist)를 라미네이팅(Laminating)하고 노광 후, 샌드 블라스트법(Sand blast)으로 전체 층을 물리적으로 식각하게 되면 상기 격벽(130)이 형성된다.
상기와 같이, 상기 격벽(130)은 상기 제 1 격벽층(131), 제 1 유전층(132), 제 2 유전층(133) 및 제 2 격벽층(134)으로 이루어진다.
게다가, 상기 격벽(130)은 570℃에서 소성하며, 소성한 후 형성된 상기 격벽(130)의 높이를 일정하게 하기 위하여 상기 격벽(130)의 상층부를 물리적으로 연마하고, 연마 시 마모되어 줄어드는 상기 격벽(130)의 높이를 고려하여, 상기 제 1 차 격벽층(131)의 두께를 30㎛로, 상기 제 2 차 격벽층(134)의 두께를 50㎛로 형성하는 것이다. 즉, 본 발명에 의한 대향방전 AC PDP 장치에서는 격벽(130) 및 하판격벽(210)의 총 두께를 100~120㎛로 유지하는 것이 주소방전(주사전극(140)과 주소전극(240) 간의 방전을 나타낸다) 및 방전 공간 확보에 최적이다. 이와 같은 경우에, 제 1 차 격벽층(131)의 두께를 30㎛로, 제 2 차 격벽층(134)의 두께를 50㎛로 형성하는 것과 같이, 제 1 격병층(131)의 두께보다 제 2 차 격벽층(134)의 두께를 더 두껍게 형성함으로써, 플라즈마의 발생위치를 상판(100)의 유리기판(110) 측으로 이동시킬 수 있기 때문에 플라즈마 발생시 이온충격에 의하여 형광체(220)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도 4i와 같이, 상기 격벽(130)까지 형성된 공정(도 4h)이 완료된 후, 전자빔 증착법으로 상기 MgO 보호막(160)을 상기 격벽(130) 표면에 형성한다.
도 5는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 하판(200)에 대한 제조공정도이다.
상기 하판(200)의 유리기판(250)을 세척한 다음(S501), 상기 유리기판(250) 상부에 감광성 Ag 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하고 건조한 후, 노광/현상하여 주소전극(240)을 형성한다(S502). 주소전극(240)은, 상기 상판(100)의 유지전극(140) 및 상기 주사전극(150)에 수직으로 배치되도록 형성된다.
상기 주소전극(240) 상부에 20㎛ 두께로 주소전극(240)을 매립하도록 유전층(230)을 형성하고(S503), 상기 유전층(230) 상부에 격벽재를 스크린 인쇄법을 이용하여 도포한 후 상기 격벽재 상부에 드라이 필름 리지스트를 도포하고, 노광/현상한 후 샌드 블라스트법으로 격벽(210)을 형성한다. 이때 상기 격벽(210)은 상기 상판(100) 격벽(130) 높이를 고려하여 60㎛로 형성한다(S504).
상기와 같이 형성된 격벽(210)과 격벽(210) 사이에 스크린 인쇄법으로 순차적으로 도포된 빨강, 녹색, 파랑의 형광체(220)가 형성된다(S505).
그리고, 대향방전 AC PDP 구조의 전기광학적 특성을 분석하기 위하여 정마진 곡선과 Xe 여기종의 밀도측정 및 발광효율을 종래의 면방전 AC PDP 구조와 비교하며 후술한다.
먼저, 도 6a와 도 6b는 면방전 AC PDP 구조와 대향방전 AC PDP 구조의 정마진 곡선을 나타낸 것으로, 면방전 AC PDP 구조의 경우 안정적으로 구동할 수 있는 정마진 구간이 159V~228V인 반면 대향방전 AC PDP 구조의 경우 207~240V로, 대향방전 AC PDP 구조가 방전전압도 다소 높고, 정마진 구간 역시 짧은 것을 알 수 있다.
상기 방전 전압이 다소 높은 것은 대향방전 AC PDP 구조의 경우 혼합가스의 조성비가 Ne-Xe 15%이기 때문이고, 정마진 구간이 짧은 이유는 방전셀 내의 전기장이 불균일하고 벽전하(wall charge)의 크기가 다르기 때문이다.
보다 상세하게는, 아래의 표 1은 기체압력을 변화시키면서 Xe 혼합비에 따른 방전 유지전압을 측정한 것이다.
Figure 112007093716399-pat00001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 동일한 압력하에서 Xe의 함량이 증가할수록 방전 전압이 증가하고 있다.
도 7은 대향방전 AC PDP 구조의 방전셀 내부에서의 전기장 분포를 나타내는 도면으로서, +Vo는 외부에서 좌측격벽(130)의 유지전극(140)으로 인가된 전압이고, -Vo는 외부에서 우측격벽(130)의 주사전극(150)으로 인가된 전압이다. 상판(100)의 좌우격벽(130)으로 사용된 유전체의 유전상수가 K라고 하고, 좌우격벽(130) 사이의 거리는 L, 좌측 격벽의 유전층의 두께가 서로 다른 경우의, 실제 방전 공간 내의 전기장 분포는 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112007093716399-pat00002
여기서, 좌측 격벽(130)의 유전층의 두께 d, 우측 격벽(130)의 유전층의 두께 D, Ed는 두께가 d인 유전층에 형성되는 전위, ED는 두께가 D인 유전층에 형성되는 전위 및 2V0는 외부에서 상기 유지전극(140)과 주사전극(150)으로 인가된 전위차이다.
따라서, 실제 방전 공간에 형성되는 전기장의 크기는 d, D, 및 L에 의해서 좌우되고, L의 경우도 d와 D에 의해 결정되는 값이므로 전기장의 크기는 d와 D에 의해 좌우된다고 할 수 있다.
또한, 대향방전 AC PDP 구조의 경우 방전셀의 균일도가 떨어짐으로 d와 D가 서로 상이하고 즉, 이는 각 방전셀들의 내부에 형성되는 전기장이 비균일하다는 것을 의미한다.
도 8a 및 도 8b는 종래 면방전 AC PDP 구조와 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조에서의 벽전하 분포도이다.
상기 도 8b는 상기 도 7에 따른 방전이 끝난 후의 상기 대향방전 AC PDP 구조에서의 벽전하의 분포도이며, 상기 도 8a는 상기 종래 면방전 AC PDP 구조에서의 벽전화 분포도를 나타낸다.
또 다른 전기광학적 특성인 대향방전 AC PDP 구조의 Xe 여기종(1s5)의 밀도는 유도 흡수(Stimulated apsorption)를 이용한 레이저 분광 흡수법에 의하여 측정한다.
상기 Xe 여기종(1s5)의 밀도 측정은 레이저 발생 장치로부터 발사된 레이저 빔이 방전 중인 PDP를 통과하여 PMT(Photo Multiplier Tube)로 들어간 상기 레이저 빔의 세기를 측정함으로써 상기 Xe 여기종(1s5)의 밀도를 계산한다.
특히, 상기 대향방전 AC PDP 구조의 유지전극(140)과 주사전극(150) 사이의 간격은 450㎛이고, 방전 기체는 Ne-Xe 혼합기체를 사용하며, 기체압은 500Torr, Xe의 함량은 15%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 대향방전 AC PDP 구조의 발광효율 측정은 PDS(Pulse Driving System)를 이용하여 상기 유지전극(140) 양단에 진동수 35kHz, 듀티비 25%의 펄스를 인가하고, 방전 시 상기 대향방전 AC PDP에 인가된 전압 및 전체 회로에 흐르는 전류를 디지털 오실로스코프로 측정한다.
그리고, 휘도계를 이용하여 방전 시 상기 대향방전 AC PDP의 발광휘도를 측정하여 상기 오실로스코프를 통하여 측정된 상기 전압 및 전류를 이용하여 상기 대향방전 AC PDP의 발광효율을 계산한다.
발광효율을 구하는 식은 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112007093716399-pat00003
여기서 A는 발광면적, B는 발광휘도, P는 소비전력이다.
도 9a와 도 9b는 각각 면방전 AC PDP 구조 및 대향방전 AC PDP 구조의 Xe 여기종(1s5)의 밀도 분포도로서, 면방전 AC PDP 구조의 경우 픽셀 중앙에서 주사전극(13) 쪽으로 150㎛ 가량 이격된 지점에서 Xe 여기종(1s5)의 밀도가 최대 2.6×1012㎝-3인 반면, 대향방전 AC PDP 구조의 경우 주사전극(150)에서 50㎛ 가량 이격된 지점에서 1.2×1013㎝-3로 그 최대치가 면방전 AC PDP 구조 보다 높음을 알 수 있다.
아래의 표 2는 면방전 및 대향방전 AC PDP 구조의 발광효율을 측정한 결과를 나타낸 표이다.
Figure 112007093716399-pat00004
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 대향방전 AC PDP 구조는 면방전 AC PDP 구조에 비해 방전전압이 다소 높았으나 방전 전류는 낮게 측정되었고, 상대적으로 휘도가 높게 측정됨으로써 대향방전 AC PDP 구조가 면방전 AC PDP 구조에 비해 발광효율이 약 1.2배가량 높음을 알 수 있다.
아래의 표 3은 동일전압에서의 휘도를 비교하는 표이다.
Figure 112007093716399-pat00005
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 상기 면방전 및 대향방전 AC PDP 구조 모두 300V에서 구동했을 때 면방전 AC PDP 구조의 휘도가 1241.25cd/m2로 측정된 반면에, 상기 대향방전 AC PDP 구조의 경우 1382.5cd/m2으로 높게 측정되었다.
이와 같이, 상기 대향방전 AC PDP 구조의 경우 Xe 여기종(1s5)의 최대 밀도는 1.2×1013/㎝-3으로, 면방전 AC PDP 구조의 Xe 여기종(1s5)의 최대 밀도인 2.6×1012/㎝-3보다 높게 측정되었고, Xe 여기종(1s5)의 밀도 분포 형태를 살펴보면 면방전 AC PDP 구조의 경우, Xe 여기종이 픽셀 중앙에서 주사전극(13) 쪽으로 약 150㎛ 가량 이격된 지점에서 최대점을 가지고 그 외의 지역에서는 다소 낮게 분포하는 반면, 대향방전 AC PDP 구조는 픽셀 전 부분에서 Xe 여기종(1s5)의 밀도가 비교적 고르게 분포함을 알 수 있다.
이는 대향방전 AC PDP 구조의 전극 구조에서 유지전극(140)과 주사전극(150) 양단에 형성되는 상기 방전셀(170) 내부의 전기장 분포가 상기 면방전 AC PDP 구조의 경우보다 균일하다는 것을 간접적으로 보여주는 것이다.
또한, 동일전압에서 발광휘도가 대향방전 AC PDP 구조의 경우 면방전 AC PDP 구조보다 1.1배 높게 측정되었고, 이는 앞서 본 Xe 여기종(1s5)의 밀도가 높기 때문이며, 발광효율의 경우 대향방전 AC PDP 구조가 면방전 AC PDP 구조 보다 방전전압이 다소 높았음에도 1.2배가량 높게 측정되었다.
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의하여 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
도 1은 종래 면방전 AC PDP 셀 구조의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 셀 구조의 구성도
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 상판과 하판의 사시도
도 4a 내지 도 4i는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 상판에 대한 제조공정별 도면
도 5는 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 하판에 대한 제조공정도
도 6a 및 도 6b는 종래 면방전 AC PDP 구조와 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 정마진 곡선
도 7은 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조의 방전셀 내부에서의 전기장 분포도
도 8a 및 도 8b는 종래 면방전 AC PDP 구조와 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP 구조에서의 벽전하 분포도
도 9a 및 도 9b는 종래 면방전 AC PDP 구조와 본 발명에 따른 대향방전 AC PDP의 Xe 여기종(1s5) 밀도 분포도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 상판 110 : 유리기판
120 : 블랙 매트릭스 130 : 격벽
131 : 제 1 차 격벽층 132 : 제 1 차 유전층
133 : 제 2 차 유전층 134 : 제 2 차 격벽층
140 : 유지전극 150 : 주사전극
160 : MgO 보호막 170 : 방전셀
200 : 하판 210 : 격벽
220 : 형광체 230 : 유전층
240 : 주소전극 250 : 유리기판

Claims (10)

  1. 서로 이격되어 대칭되게 마주하도록 배치되는 상판의 유리기판 및 하판의 유리기판과;
    상기 상판의 유리기판 하부에 명암비를 고려하여 형성되는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스 하부에 방전셀을 위한 매트릭스 형태로 형성되며, 유지전극과 주사전극을 포함하는 상판 격벽과;
    상기 상판 격벽의 표면에 형성되는 MgO 보호막과;
    상기 상판 격벽 하부에 상기 매트릭스 형태의 상판 격벽과 대응되어 상기 방전셀을 구획하는 하판 격벽과;
    상기 하판 격벽 사이에 형성되는 형광체와;
    상기 하판 격벽 및 형광체 하부에 형성되는 하판 유전층과;
    상기 하판 유전층의 하부에 상기 상판 격벽의 유지전극 및 주사전극과 90° 교차되어 형성되는 주소전극; 및
    상기 주소전극 하부에 형성되는 상기 하판의 유리기판을 포함하여 구성되며,
    상기 상판 격벽은, 하나의 유지전극이 매립되는 격벽과, 좌우측 두개의 주사전극이 매립되는 격벽이 상기 방전셀의 폭만큼 이격되어 대향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 하나의 유지전극이 매립되는 격벽과 대향되는 양측 격벽에는 상기 좌우측 두개의 주사전극이 각각 매립 형성되어 방전셀마다 주사전극이 독립적으로 동작되어 프로그레시브 방식에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP 장치.
  4. 청구항 1 에 있어서, 상기 하판 격벽은,
    상기 상판 격벽과 동일한 간격으로 이격되어 대향되도록 형성되며, 상기 상판 격벽의 높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP 장치.
  5. 상판과 하판이 결합되어 이루어지는 대향방전 AC PDP의 제조방법에 있어서,
    상기 상판은: 세척된 유리기판 상부에 스크린 인쇄법으로 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스 상부에 스크린 인쇄법으로 제 1 차 격벽층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 차 격벽층 상부에 제 1 차 유전층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 차 유전층 상부에 감광성 페이스트 법을 이용하여 유지전극 및 주사전극을 형성하는 단계와;
    상기 유지전극 및 주사전극 상부에 제 2 차 유전층을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 차 유전층 상부에 제 2 차 격벽층을 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스, 제 1 차 격벽층, 제 1 차 유전층, 유지전극, 주사전극, 제 2 차 유전층 및 제 2 차 격벽층으로 이루어진 전체층을 물리적으로 식각하여 방전셀의 폭만큼 이격되어 대향하는 격벽이 매트릭스 형태로 형성되는 단계와;
    상기 격벽의 표면에 MgO 보호막이 형성되는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 하판은: 세척된 유리기판 상부에 감광성 페이스트를 스크린 인쇄법을 이용하여 주소전극을 형성하는 단계와;
    상기 주소전극 상부에 유전층을 형성하는 단계와;
    상기 유전층 상부에 스크린 인쇄법을 이용하여 격벽층을 형성하는 단계와;
    상기 격벽층을 샌드 블라스트법으로 식각하여 상기 방전셀의 폭만큼 이격되어 대향하는 격벽을 형성하는 단계; 및
    상기 격벽 사이에 스크린 인쇄법으로 형광체를 순차적으로 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP의 제조방법.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 제 2 차 격벽층의 두께는 상기 제 1 차 격벽층의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 하는 대향방전 AC PDP의 제조방법.
  7. 청구항 5 에 있어서,
    상기 상판의 유지전극 및 주사전극을 형성하는 단계에서, 하나의 유지전극이 매립되는 격벽과 좌우측 두개의 주사전극이 매립되는 격벽이 상기 방전셀의 폭만큼 이격되어 대향하도록, 상기 하나의 유지전극 및 상기 좌우측 두개의 주사전극이 상호 대향 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 차 격벽층의 두께는 30㎛로, 상기 제 2 차 격벽층의 두께는 50㎛ 로 형성되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 유지전극 및 상기 주사전극은,
    프로그레시브 방식에 의하여 구동되도록 상기 방전셀에 인접되도록 하나씩 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 대향방전 AC PDP의 제조방법.
  10. 삭제
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