KR101016500B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 PDP는, 글래스 기판 위에 표시 전극 및 유전체층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면판을 대향 배치함과 함께 주위를 봉착하여 방전 공간을 형성한 PDP로서, 표시 전극은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층(42b, 52b)과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층(41b, 51b)으로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)을 갖고, 금속 전극층과 흑색층의 글래스 재료가 산화 비스무트를 함유하고, 금속 버스 전극의 언더컷량(W2-W1)이 25㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
글래스 기판, 전면판, 배면판, 플라즈마 디스플레이 패널, 금속 버스 전극, 흑색층

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은, 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 부름)은, 고정밀화, 대화면화의 실현이 가능하기 때문에, 100인치 이상 클래스의 텔레비전 등이 제품화되어 있다. 최근, PDP는 종래의 NTSC 방식에 비하여 주사선수가 2배 이상인 풀 하이비젼에의 적용이 진행되고 있다. 또한, 환경 문제를 배려하여 납 성분을 함유하지 않은 PDP가 요구되고 있다. 또한 자원 절약화나 재료 비용 삭감을 위해, 고가인 희소 금속의 삭감도 필요하게 되고 있다.
PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의한 붕규산나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 위에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 이 표시 전극을 덮고 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 이 유전체층 위에 형성된 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층으로 구성되어 있다. 한편, 배면판은, 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 위에 형성된 스트라이프 형상의 어드레스 전극과, 어드레스 전극을 덮는 기초 유전체층과, 기초 유전체층 위에 형 성된 격벽과, 각 격벽 간에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있다.
전면판과 배면판은 각각의 전극 형성면측을 대향시켜 기밀 봉착되어 있다. 그리고, 격벽에 의해 구획된 방전 공간에 Ne-Xe의 방전 가스가 400Torr∼600Torr의 압력으로 봉입되어 있다. PDP는, 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전시키고, 그 방전에 의해 발생한 자외선이 각 색 형광체층을 여기하여 적색, 녹색, 청색의 발광을 시켜 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.
표시 전극의 버스 전극에는 도전성을 확보하기 위한 은 전극이 이용되고 있다. 또한, 유전체층으로서는 산화 납을 주성분으로 하는 저융점 글래스가 이용되고 있다. 그러나, 최근의 환경 문제를 배려하기 위해 유전체층으로서 납 성분을 함유하지 않은 예가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2, 3, 4 등 참조).
또한, 전극을 형성할 때의 글래스 재료로서 산화 비스무트(Bi2O3)를 소정량 함유시키는 예도 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 5 참조).
최근, PDP는 종래의 NTSC 방식에 비하여 주사선수가 2배 이상으로 되는 풀 하이비젼에의 고정밀화가 진행되고 있다. 전술한 바와 같은 대화면화가 진행되는 중에는, 필연적으로 화상 표시에 필요한 전압ㆍ전력이 높아진다. 따라서, 표시 전극의 저항값을 저하시키는 것이 중요한 과제로 된다.
그런데, 표시 전극의 저항값을 저하시키기 위해서는 전극 단면적을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 전극 폭을 크게 하면, 화상 표시하는 화소의 가시광을 투과 시키는 개구 면적이 작아진다. 그 결과, PDP의 화상 표시 휘도가 저하하게 된다. 한편, 전극막 두께를 크게 하면 실질적으로 전극 상부의 유전체층의 두께가 작아져, 유전체층의 절연 내압이 저하하는 문제점을 수반한다.
특히, 환경 문제를 배려하여 이용되고 있는, 납 성분을 함유하지 않은 글래스 재료를 유전체층이나 전극에 이용한 경우에는, 표시 전극의 저항값을 저하시키는 것이 어려워지는 경향도 보여진다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2003-128430호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2002-053342호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 2001-045877호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평성9-050769호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 2000-048645호 공보
본 발명의 PDP는, 글래스 기판 위에 표시 전극 및 유전체층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면판을 대향 배치함과 함께 주위를 봉착하여 방전 공간을 형성한 PDP로서, 표시 전극은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층으로 이루어지는 금속 버스 전극을 갖고 있다. 그리고, 금속 전극층과 흑색층의 글래스 재료가 산화 비스무트를 함유한다. 또한, 금속 버스 전극의 언더컷량이 25㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해, 환경 문제를 배려한 납 성분을 함유하지 않은 재료를 이용하여도, 표시 전극의 저항값을 유지하고, 또한 고휘도ㆍ고신뢰성의 PDP를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 금속 버스 전극의 엣지 컬량이 금속 버스 전극의 막 두께의 70% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 흑색층에는 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)의 산화물, 니켈(Ni)의 산화물, 구리(Cu)의 산화물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 상기 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 현상 후의 금속 버스 전극 및 전면판의 형상을 도시하는 단면도.
도 4는 소성 후의 금속 버스 전극 및 전면판의 형상을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: PDP
2: 전면판
3: 전면 글래스 기판
4: 주사 전극
4a, 5a: 투명 전극
4b, 5b: 금속 버스 전극
5: 유지 전극
6: 표시 전극
7: 차광층
8: 유전체층
9: 보호층
10: 배면판
11: 배면 글래스 기판
12: 어드레스 전극
13: 기초 유전체층
14: 격벽
15: 형광체층
16: 방전 공간
41b, 51b: 흑색 전극(흑색층)
42b, 52b: 백색 전극(금속 전극층)
81: 제1 유전체층
82: 제2 유전체층
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.
<실시 형태>
도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다. PDP의 기본 구조는, 일반적인 교류면 방전형 PDP와 마찬가지이다. 도 1에 도시한 바 와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등으로 이루어지는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등으로 이루어지는 배면판(10)이 대향하여 배치되고, 그 외주부가 글래스 프릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, Ne 및 Xe 등의 방전 가스가 400Torr∼600Torr의 압력으로 봉입되어 있다.
전면판(2)의 전면 글래스 기판(3) 위에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)으로 이루어지는 한쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 차광층(7)이 서로 평행하게 각각 복수열 배치되도록 형성되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 위에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성되고, 또한 그 표면에 산화 마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성되어 있다.
또한, 배면판(10)의 배면 글래스 기판(11) 위에는, 전면판(2)의 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 직교하는 방향으로, 복수의 띠 형상의 전극으로서의 어드레스 전극(12)이 서로 평행하게 배치되고, 이것을 기초 유전체층(13)이 피복하고 있다. 또한, 어드레스 전극(12) 간의 기초 유전체층(13) 위에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정의 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 간의 홈에 어드레스 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색, 청색 및 녹색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 배열된 적색, 청색, 녹색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 전면판(2)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1과 상하 반전시켜 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)으로 이루어지는 표시 전극(6)과 차광층(7)이 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)의 각각은, 산화 인듐 주석(ITO)이나 산화 주석(SnO2) 등으로 이루어지는 투명 전극(4a, 5a)과, 투명 전극(4a, 5a) 위에 형성된 금속 버스 전극(4b, 5b)에 의해 구성되어 있다. 금속 버스 전극(4b, 5b)은 투명 전극(4a, 5a)의 길이 방향으로 도전성을 부여할 목적으로서 이용되고, 은(Ag) 재료를 주성분으로 하는 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 금속 버스 전극(4b, 5b)은 흑색층인 흑색의 흑색 전극(41b, 51b)과 금속 전극층인 백색의 백색 전극(42b, 52b)으로 구성되어 있다.
유전체층(8)은, 전면 글래스 기판(3) 위에 형성된 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)과 차광층(7)을 덮어 형성한 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 위에 형성된 제2 유전체층(82)의 적어도 2층 구성으로 하고, 제2 유전체층(82) 위에 보호층(9)을 더 형성하고 있다.
다음으로, PDP의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 전면 글래스 기판(3) 위에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 차광층(7)을 형성한다. 이들 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)은, 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝하여 형성된다. 투명 전극(4a, 5a)은 박막 프로세스 등을 이용하여 형성하고 있 다. 그리고, 금속 버스 전극(4b, 5b)은 도전성 흑색 입자 혹은 은(Ag) 재료를 함유하는 페이스트를 소정의 온도에서 소성하고 고화하여 형성하고 있다. 또한, 차광층(7)도 마찬가지로, 흑색 재료를 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나 흑색 재료를 글래스 기판의 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하고, 소성함으로써 형성하고 있다.
구체적인 금속 버스 전극(4b, 5b)의 형성 수순은, 이하에 나타내는 수순이 일반적이다. 전면 글래스 기판(3) 위에 흑색 재료를 함유한 페이스트를 인쇄하여 건조시킨 후, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 차광층(7)을 형성한다. 또한 그 위에 안료를 함유한 페이스트와 도전성 입자를 함유한 페이스트를 각각 인쇄, 건조를 반복한다. 그 후, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 흑색의 흑색 전극(41b, 51b)과 백색의 백색 전극(42b, 52b)으로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)을 형성한다. 여기에서, 화상 표시시의 콘트라스트를 향상시키기 위해, 흑색 전극(41b, 51b)은 하층(전면 글래스 기판(3)측)에 형성하고, 백색 전극(42b, 52b)은 상층으로 하여 형성하고 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에서는 금속 버스 전극(4b, 5b)의 흑색 전극(41b, 51b)과 차광층(7)을 동일 재료로 하고, 동일 프로세스에 의해 제조하는 수순을 이용하고 있다. 본 발명은 흑색도를 양호하게 하는 기술이기 때문에, 본 발명의 실시 형태에서는 차광층(7)의 흑색도도 양호하게 되어, 본 발명의 효과를 강하게 하는 것이 가능하다.
다음으로, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮도록 전면 글래스 기판(3) 위에 유전체 페이스트를 다이 코팅법 등에 의해 도포하여 유전체 페이스트층(유전체 글래스층)을 형성한다. 유전체 페이스트를 도포한 후, 소정 시간 방치함으로써 도포된 유전체 페이스트 표면이 레벨링되어 평탄한 표면으로 된다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성 고화함으로써, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮는 유전체층(8)이 형성된다. 또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 적어도 이들 유전체 페이스트의 도포를 반복함으로써 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)으로 이루어지는 2층 구성의 유전체층(8)을 형성하고 있다. 또한, 유전체 페이스트는 분말의 유전체 글래스, 바인더 및 용제를 함유하는 도료이다. 다음으로, 유전체층(8) 위에 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층(9)을 진공 증착법에 의해 형성한다. 이상과 같이 하여, 전면 글래스 기판(3) 위에 소정의 구성 부재가 형성되어 전면판(2)이 완성된다.
한편, 배면판(10)은 다음과 같이 하여 형성된다. 우선, 배면 글래스 기판(11) 위에, 은(Ag) 재료를 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나, 금속막을 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 방법 등에 의해 어드레스 전극(12)용의 구성물로 되는 재료층을 형성한다. 그리고, 재료층을 소정의 온도에서 소성함으로써 어드레스 전극(12)을 형성한다. 다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 위에 다이 코팅법 등에 의해 어드레스 전극(12)을 덮도록 유전체 페이스트를 도포하여 유전체 페이스트층을 형성한다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성함으로써 기초 유전체층(13)을 형성한다. 또한, 유전체 페이스트는 분말의 유전체 글래스와 바인더 및 용제를 함유한 도료이다.
다음으로, 기초 유전체층(13) 위에 격벽 재료를 함유하는 격벽 형성용 페이스트를 도포하여 소정의 형상으로 패터닝하여 격벽 재료층을 형성하고, 그 후, 소성함으로써 격벽(14)을 형성한다. 여기에서, 기초 유전체층(13) 위에 도포한 격벽용 페이스트를 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법이나 샌드 블러스트법을 이용할 수 있다. 다음으로, 인접하는 격벽(14) 간의 기초 유전체층(13) 위 및 격벽(14)의 측면에 형광체 재료를 함유하는 형광체 페이스트를 도포하여 소성함으로써 형광체층(15)이 형성된다. 이상과 같이 하여, 배면 글래스 기판(11) 위에 소정의 구성 부재가 형성되어 배면판(10)이 완성된다.
이와 같이 하여 소정의 구성 부재를 구비한 전면판(2)과 배면판(10)을 주사 전극(4)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향 배치하여, 그 주위를 글래스 프릿에 의해 봉착하고, 방전 공간(16)에 Ne, Xe 등을 함유하는 방전 가스를 봉입함으로써 PDP(1)가 완성된다.
다음으로, 전면판(2)의 표시 전극(6)과 유전체층(8)의 상세 내용에 대하여 설명한다. 우선 표시 전극(6)에 대하여 설명한다. 전면 글래스 기판(3) 위에 두께 0.12㎛ 정도의 산화 인듐 주석(ITO)을 스퍼터링법에 의해 전체면에 형성하고, 그 후, 포토리소그래피법에 의해, 폭 150㎛의 스트라이프 형상의 투명 전극(4a, 5a)을 형성한다.
그리고, 감광성 페이스트를 인쇄법 등에 의해 전면 글래스 기판(3) 위 전체면에 도포하고, 흑색층으로서의 흑색 전극 페이스트층을 형성한다. 또한, 흑색층으로 되는 감광성 페이스트는, 흑색 재료로서 코발트(Co)의 흑색 금속 미립자, 니 켈(Ni)의 흑색 금속 미립자, 구리(Cu)의 흑색 금속 미립자, 코발트(Co)의 금속 산화물, 니켈(Ni)의 금속 산화물, 구리(Cu)의 금속 산화물, 코발트(Co)의 금속 복합 산화물, 니켈(Ni)의 금속 복합 산화물, 구리(Cu)의 금속 복합 산화물 중 적어도 어느 하나를 5중량%∼40중량%와, 글래스 재료를 10중량%∼40중량%와, 감광성 폴리머, 감광성 모노머, 광 중합 개시제, 용제 등을 함유하는 감광성 유기 바인더 성분을 30중량%∼60중량% 함유한다. 즉, 표시 전극(6)은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층으로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)을 포함하는 복수층으로 구성한다.
또한, 흑색 전극 페이스트층의 글래스 재료는, 적어도 산화 비스무트(Bi2O3)를 5중량%∼25중량% 함유하고, 글래스 재료의 연화점이 500℃를 초과하도록 하고 있다. 또한, 전술한 흑색 재료로서의 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu)의 흑색 금속 미립자, 금속 산화물, 금속 복합 산화물은, 일부 도전재로서도 기능한다.
다음으로, 감광성 페이스트를 인쇄법 등에 의해 흑색 전극 페이스트층 위에 도포하고, 금속 전극층으로서의 백색 전극 페이스트층을 형성한다. 또한, 감광성 페이스트는, 적어도 은(Ag) 입자를 70중량%∼90중량%와, 글래스 재료를 1중량%∼15중량%와, 감광성 폴리머, 감광성 모노머, 광 중합 개시제, 용제 등을 함유하는 감광성 유기 바인더 성분을 8중량%∼30중량% 함유한다. 또한, 백색 전극 페이스트층의 글래스 재료는, 적어도 산화 비스무트(Bi2O3)를 5중량%∼25중량% 함유하고, 글래스 재료의 연화점이 550℃를 초과하도록 하고 있다.
이들 전체면 도포된 흑색 전극 페이스트층과 백색 전극 페이스트층을, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝한다. 그리고, 패터닝된 흑색 전극 페이스트층과 백색 전극 페이스트층을 550℃∼600℃의 온도에서 소성하여, 선폭이 60㎛ 정도인 흑색 전극(41b, 51b)과 백색 전극(42b, 52b)을 투명 전극(4a, 5a) 위에 형성한다.
이와 같이 본 발명의 실시 형태에서는 흑색 전극(41b, 51b)에 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu)를 이용하고 있다. 한편, 종래 기술에서는, 흑색 전극(41b, 51b)이나 차광층(7)에 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe)을 함유함으로써, 도전성 및 흑색도를 확보하고 있다. 그런데, 발명자들은 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe)을 흑색 전극(41b, 51b)에 사용함으로써, 흑색 전극(41b, 51b)과 백색 전극(42b, 52b)의 층 계면에서의 접촉 저항값이 증대되어, 전극층 전체의 저항값이 상승하는 경향이 있는 것을 발견하였다. 또한, 이 경향은, 흑색 전극(41b, 51b)의 글래스 재료의 성분, 또는 유전체층(8)의 성분 등에도 의존하는 것이 판명되었다.
이 현상에 대하여 이하에 해설한다. 통상적으로, 전극의 소성이나 유전체의 소성에서의 열 처리에 의해, 백색 전극(42b, 52b)에 함유되는 은(Ag)끼리 접촉하여, 전극의 도전성이 발현된다. 그런데 통상적으로, 흑색 전극(41b, 51b)에 함유되는 도전재나 흑색 재료 등의 성분은, 전술한 전극의 소성이나 유전체의 소성에서, 백색 전극(42b, 52b)으로 이동, 확산하여, 은(Ag)끼리의 접촉을 방해하려고 한다. 그런데, 흑색 전극(41b, 51b)에 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu)를 이용한 경우, 흑색 전극(41b, 51b)에 함유되는 도전재나 흑색 재료 등의 성분의 백색 전극(42b, 52b)으로의 확산은 억제된다. 그 결과로서, 은(Ag)끼리의 접촉을 방해하 는 일이 없어진다. 이 때문에, 흑색 전극(41b, 51b)과 백색 전극(42b, 52b)의 층 계면에서의 접촉 저항값을 저하시킬 수 있다.
한편, 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe)의 성분을 흑색 재료나 도전재로서 흑색 전극에 함유하고 있으면, 소성시에 흑색 전극(41b, 51b)에 함유되는 도전재나 흑색 재료 등의 성분이, 백색 전극(42b, 52b)으로 확산된다. 그 결과, 확산된 성분에 의해 은(Ag)끼리의 접촉을 방해하게 되어, 상기한 층 계면에서의 접촉 저항값이 상승한다.
또한, 종래 기술에서는, 흑색 전극(41b, 51b)이나 차광층(7)에 루테늄(Ru)을 함유하여, 흑색도, 도전율을 확보하는 수단도 개시되어 있다. 그런데 루테늄(Ru)은 고가의 희소 금속이기도 하기 때문에, 루테늄(Ru)의 사용은 재료 비용의 증가로 연결된다. 따라서, 대화면화가 진행되는 PDP에서는, 부분적인 비용의 증가도 큰 영향을 미친다. 이와 같이 본 발명의 실시 형태에서는, 루테늄(Ru)을 실질적으로 사용하지 않는 것으로 함으로써, 종래 기술에 대하여 재료 비용의 삭감이나 자원 절약화 등의 관점으로부터도 우위의 효과를 갖게 된다.
또한, 흑색 전극(41b, 51b)과 백색 전극(42b, 52b)에 이용되는 글래스 재료는, 전술한 바와 같이 산화 비스무트(Bi2O3)의 함유량이 5중량%∼25중량%이며, 또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3) 중의 적어도 하나를 0.1중량% 이상 7중량% 이하 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3) 대신에, 산화 세륨(CeO2), 산화 구리(CuO), 산화 코발트(Co2O3), 산화 바나 듐(V2O7), 산화 안티몬(Sb2O3)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유시켜도 된다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량%∼40중량%, 산화 붕소(B2O3)를 0중량%∼35중량%, 산화 규소(SiO2)를 0중량%∼15중량%, 산화 알루미늄(Al2O3)을 0중량%∼10중량% 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 함유되어 있어도 된다. 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없으며, 종래 기술 정도의 재료 조성의 함유량 범위이다.
또한, 본 발명에서는 글래스 재료의 연화점 온도를 500℃ 이상으로 하고, 소성 온도를 550℃∼600℃로 하고 있다. 종래와 같이, 글래스 재료의 연화점이 450℃∼500℃로 낮은 경우에는, 소성 온도가 글래스 재료의 연화점보다 100℃ 가까이 높기 때문에, 반응성이 높은 산화 비스무트(Bi2O3) 자체가 은(Ag)이나 흑색 금속 미립자, 혹은 페이스트 내의 유기 바인더 성분과 격렬하게 반응한다. 그 결과, 금속 버스 전극(4b, 5b) 중과 유전체층(8) 중에 기포를 발생시켜, 유전체층(8)의 절연 내압 성능을 열화시킨다. 한편, 본 발명과 같이, 글래스 재료의 연화점을 500℃ 이상으로 하면, 은(Ag)이나 흑색 금속 미립자, 혹은 유기 성분과 산화 비스무트(Bi2O3)와의 반응성이 저하하여 기포의 발생은 적어진다. 그러나, 글래스 재료의 연화점을 600℃ 이상으로 하면, 금속 버스 전극(4b, 5b)과 투명 전극(4a, 5a)이나 전면 글래스 기판(3), 혹은 유전체층(8)과의 접착성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
그런데, 본 발명의 실시 형태에서는 이 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝할 때에, 상기 흑색 전극 페이스트층 및 백색 전극 페이스트층을 일괄하여 노광ㆍ현상하는 방법을 이용하고 있다. 구체적으로는, 흑색 전극 페이스트층을 형성한 후에 차광층(7)의 패터닝을 행하기 위해, 이 패턴을 구비한 마스크를 통하여 활성 광선을 조사하여 노광한다. 그 후, 상기 흑색 전극 페이스트층 위에 백색 전극 페이스트층을 형성한다. 그리고 금속 버스 전극(4b, 5b)의 패터닝을 행하기 위해, 그 패턴을 구비한 마스크를 통하여 활성 광선을 조사하여 노광한다.
다음으로, 각각의 페이스트층의 미노광부를 현상액에 의해 제거한다. 그리고, 노광ㆍ현상 후에, 소성함으로써, 알칼리 가용성 고분자 바인더, 광중합성 모노머, 광중합 개시제는 열 분해되어 제거된다. 소성 온도는 사용하는 염기성 무기 분말의 종류에 따라서도 서로 다르지만, 최고 온도로 500℃∼650℃의 범위가 채용된다.
도 3은 현상 후의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 단면 형상을 도시하는 도면이다. 전술한 바와 같이 본 발명의 실시 형태에서는, 상하 2층을 일괄하여 노광한다. 이 경우, 상기한 활성 광선이 하층인 흑색 전극 페이스트층까지 충분히 닿지 않아, 하층의 경화가 불충분하게 되는 경우가 있다. 그 결과, 경화가 불충분한 하층은 상층에 비하여, 현상시에 제거되는 페이스트층의 양이 많아지고, 현상 후의 상태에서 상층의 폭에 대하여 하층의 폭이 작아지는 현상이 생긴다. 이 현상은 일반적으로 언더컷(undercut)이라고 불린다. 본 발명의 실시 형태에서는 도 3에 도 시한 바와 같이, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 기판측과 접하는 폭 W1에 대하여 금속 버스 전극(4b, 5b)의 투영 폭 W2의 차분값을 언더컷량이라고 부른다.
그런데, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 언더컷량은, 노광ㆍ현상시의 조건에 의존성이 강하여, 노광ㆍ현상시의 조건에 따라 조절할 수 있다. 발명자들은 본 발명에서는 이 언더컷량이 커짐에 수반하여, 현상 후의 소성에서의 열 이력에 의해 금속 버스 전극(4b, 5b)의 열 수축량이 커지는 경향이 있는 것을 발견하였다.
이 결과, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 백색 전극(42b, 52b)을 보다 조밀하게 할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서는 이 경향을 이용하여, 전극의 도전율을 올리는 것이 가능하게 되었다. 구체적으로는, 언더컷량은 현상 후의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 전극 폭에 상관없이 25㎛ 이상으로 하고, 막 벗겨짐 등의 영향을 고려하여 기판측과 접하는 폭 W1을 10㎛ 이상으로 하였다.
이 때문에, 동일한 저항값으로 되는 금속 버스 전극(4b, 5b)을 형성하는 것에 대하여, 본 발명에서는 종래 기술보다도, 금속 버스 전극(4b, 5b), 특히 백색 전극(42b, 52b)의 막 두께를 작게 하는 것이 가능하다.
한편, 전술한 수단에 의해 후막층을 현상하고, 소성한 경우, 상하층의 열 수축의 차에 의해, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 단면 단부가 휘게 되는 현상도 생긴다. 도 4는 소성 후의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 단면도를 도시한다. 일반적으로, 이 현상은 엣지 컬(edge curl)이라고 불린다. 본 발명의 실시 형태에서는 도 4에 도시한 바와 같이 금속 버스 전극(4b, 5b)의 폭 방향에 대한 중심에서의 막 두께 H1에 대하여, 금속 버스 전극(4b, 5b) 단부에서의 막 두께 H2의 차분값을 엣지 컬량 으로 하고 있다.
엣지 컬량은, 일반적으로 금속 버스 전극(4b, 5b)의 막 두께의 증가에 수반하여 증가하는 경향이 있다. 또한, 엣지 컬량이 커지면 그 꼭대기부에서의 유전체층(8)의 실질적인 막 두께가 낮아지게 되어, 유전체층(8)의 절연 파괴 내압도 낮아지게 된다. 그리고 결과로서 제조시의 수율을 악화시키게 된다.
그런데, 본 발명의 실시 형태에서는 전술한 바와 같이, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 막 두께를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 엣지 컬량도 작게 할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 PDP를 실현할 수 있어, 제조시의 수율 향상에도 공헌할 수 있다. 구체적으로는, 엣지 컬량을 금속 버스 전극(4b, 5b)의 폭 방향에 대한 중심에서의 막 두께에 대하여 70% 이하로 하는 것을 특징으로 한다. 이들 실시 형태에 대해서는 후술한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 차광층(7) 및 금속 버스 전극(4b, 5b)의 어느 패터닝의 경우도, 활성 광선의 노광량은, 초고압 수은등을 이용한 경우, 50∼500mJ/㎠의 범위를 채용하고 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 형태에서는, 언더컷량을 25㎛ 이상으로 하고, 엣지 컬량을 소성 후의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 폭 방향에 대한 중심에서의 막 두께에 대하여 70% 이하로 하는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해, 납 성분을 함유하지 않은 환경 문제를 배려한 재료를 이용하여도, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 저항값을 올리지 않고, PDP의 신뢰성을 확보하고, 또한 화상 표시 품위를 향상할 수 있다.
다음으로 전면판(2)의 유전체층(8)을 구성하는 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)에 대하여 상세하게 설명한다. 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi2O3)를 5중량%∼25중량%와 산화 칼슘(CaO)를 0.5중량%∼15중량% 함유하고 있고, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(MnO2)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 더 함유하고 있다.
또한, 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5중량%∼12중량% 함유하고 있다.
또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(MnO2) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 코발트(Co2O3), 산화 바나듐(V2O7), 산화 안티몬(Sb2O3)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있어도 된다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량%∼40중량%, 산화 붕소(B2O3)를 0중량%∼35중량%, 산화 규소(SiO2)를 0중량%∼15중량%, 산화 알루미늄(Al2O3)을 0중량%∼10중량% 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 함유되어 있어도 된다. 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없으며, 종래 기술 정도의 재료 조성의 함유량 범위이다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로, 이 유전체 재료 분말 55중량%∼70중량%와, 바인더 성분 30중량%∼45중량%를 3축 롤에 의해 잘 혼련하여 다이 코팅용 혹은 인쇄용의 제1 유전체층용 페이스트를 제작한다.
그리고, 이 제1 유전체층용 페이스트를 이용하여, 표시 전극(6)을 덮도록 전면 글래스 기판(3)에 다이 코팅법 혹은 스크린 인쇄법에 의해 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 575℃∼590℃에서 소성한다.
다음으로, 제2 유전체층(82)에 대하여 설명한다. 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi2O3)를 5중량%∼25중량%와 산화 바륨(BaO)을 6.0중량%∼28중량% 함유하고 있고, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(MnO2)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 더 함유하고 있다.
또한, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.8중량%∼17중량% 함유하고 있다.
또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(MnO2) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 코발트(Co2O3), 산화 바나듐(V2O7), 산화 안티몬(Sb2O3)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있어도 된다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량%∼40중량%, 산화 붕소(B2O3)를 0중량%∼35중량%, 산화 규소(SiO2)를 0중량%∼15중량%, 산화 알루미늄(Al2O3)을 0중량%∼10중량% 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 함유되어 있어도 된다. 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없으며, 종래 기술 정도의 재료 조성의 함유량 범위이다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량%∼70중량%와, 바인더 성분 30중량%∼45중량%를 3축 롤에 의해 잘 혼련하여 다이 코팅용 혹은 인쇄용의 제2 유전체층용 페이스트를 제작한다. 그리고, 이 제2 유전체층용 페이스트를 이용하여 제1 유전체층(81) 위에 스크린 인쇄법에 의해 혹은 다이 코팅법에 의해 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 550℃∼590℃에서 소성한다.
또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을 수록 패널 휘도의 향상과 방전 전압을 저감한다는 효과는 현저하게 되므로, 절연 내압이 저하하지 않는 범위 내이면 될 수 있는 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 조건과 가시광 투과율의 관점으로부터, 본 발명의 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 막 두께를 41㎛ 이하로 설정하고, 제1 유전체층(81)을 5㎛∼15㎛, 제2 유전체층(82)을 20㎛∼36㎛로 하고 있다.
이상과 같이, 본 발명에서의 유전체층(8)에 함유되는 산화 비스무트(Bi2O3)량은, 제1 유전체층(81) 및 제2 유전체층(82) 모두, 전술한 바와 같이 5중량%∼25중량%로 하고 있다. 유전체층(8)의 산화 비스무트(Bi2O3)량을 이 범위로 함으로써, PDP의 흑색도를 양호화할 수 있고, 또한 유전체층(8)으로서의 원하는 연화점 및 유전율을 얻을 수 있다. 또한, 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi2O3)량이 동일할 필요는 없다.
다음으로 본 발명의 실시 형태의 효과의 검증으로서 행한 실시예에 대하여 설명한다. 검증에서는, 전술한 제작 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 글래스 기판 위에 작성한 금속 버스 전극(4b, 5b)을 시료로서 이용하였다. 여기에서 현상시의 조건을 조정하여, 언더컷량을 15㎛∼50㎛로 하여 시료를 작성하여, 현상 후의 선폭, 소성 후의 선폭, 소성 후의 막 두께, 소성 후의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 저항값 및 소성 후의 엣지 컬량을 측정하였다. 또한, 이들의 결과를 이용하여 도전율의 지표로서 비저항값을 산출하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에는 금속 버스 전극(4b, 5b)의 저항값을, 금속 전극 저항값으로서 나타내고 있다. 또한, 비저항값은, 저항값을 금속 버스 전극(4b, 5b)의 단면적과 길이에 의해 정규화함으로써 계산한다. 구체적으로는, 비저항값은, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 저항값과 단면적의 곱을 금속 버스 전극(4b, 5b)의 길이로 나누어 계산한다.
언더컷량 소성후
전극선폭		 소성후
전극 두께		 에지 컬량 금속전극
저항값		 비저항값
시료 1 15㎛ 83㎛ 4.0㎛ 1.3㎛ 122Ω 4.7μΩ*cm
시료 2 25㎛ 80㎛ 4.0㎛ 1.7㎛ 113Ω 4.2μΩ*cm
시료 3 35㎛ 76㎛ 4.0㎛ 3.6㎛ 109Ω 3.9μΩ*cm
시료 4 50㎛ 70㎛ 4.0㎛ 5.6㎛ 101Ω 3.3μΩ*cm
시료 5 35㎛ 77㎛ 3.6㎛ 1.5㎛ 121Ω 3.9μΩ*cm
시료 6 50㎛ 71㎛ 3.6㎛ 2.1㎛ 122Ω 3.3μΩ*cm
여기에서 언더컷량은 부이ㆍ테크놀로지사 제조의 삼차원 측정 장치를 이용하여, 기판의 이면으로부터 투과광에 의해 백색 전극 페이스트층의 폭 W2를 측정하고, 또한, 낙사광과 투과광 병용으로 흑색 전극 페이스트층의 폭 W1을 측정하여 산출하였다. 또한 소성 후의 선폭에 대해서도 마찬가지로 측정하였다. 그리고 소성 후의 막 두께 및 엣지 컬량은, 촉침식 표면 형상 측정기를 이용하여 막의 단면 형상을 측정하였다.
표 1의 시료 1∼시료 4에서 나타낸 바와 같이, 언더컷량을 증가시킴으로써, 동일한 막 두께이어도, 엣지 컬량이 증가하고, 한편으로 금속 버스 전극(4b, 5b)의 저항값 및 비저항값이 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은, 전술한 바와 같이 언더컷량의 증가에 수반하여, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 백색 전극(42b, 52b)이 보다 조밀하게 되어, 도전율이 저하한 것이라고 생각된다. 시료 2보다도 비저항값이 커지는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 현상 후의 언더컷량이 25㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 시료 5와 시료 3, 및 시료 6과 시료 4는, 언더컷량을 동일 정도로 하면서, 막 두께를 변화시키고 있다. 이 결과로부터 시료 5, 시료 6은 시료 1과 동일 정도의 전극 저항값 및 엣지 컬량이면서, 전극 선폭 및 막 두께를 저하시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 여기에서, 시료 1∼6에서의 금속 버스 전극(4b, 5b)의 소성 후의 엣지 컬량은, 금속 버스 전극층의 소성 후의 막 두께의 각각, 32%, 42%, 90%, 140%, 42%, 64%이다. 이에 의해, 화상 표시시의 구동 전압 및 유전체층의 절연 파괴 내압을 동일 정도로 유지하면서, 사용하는 전극 재료량을 저감하고, 또한 각 방전 셀의 가시광을 투과하는 개구 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 소성 후의 엣지 컬량이 금속 버스 전극의 소성 후의 막 두께의 70% 이하인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 PDP는 글래스 기판 위에 표시 전극 및 유전체층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면판을 대향 배치함과 함께 주위를 봉착하여 방전 공간을 형성한 PDP로서, 표시 전극은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층으로 이루어지는 금속 버스 전극을 갖고 있다. 그리고, 금속 전극층과 흑색층의 글래스 재료가 산화 비스무트를 함유한다. 또한, 금속 버스 전극의 현상 후의 언더컷량이 25㎛ 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 금속 버스 전극의 소성 후의 엣지 컬량이 금속 버스 전극의 소성 후의 막 두께의 70% 이하인 것을 특징으로 하여도 된다. 그리고, 흑색층에는 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)의 산화물, 니켈(Ni)의 산화물, 구리(Cu)의 산화물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하여도 된다.
이러한 구성에 의해, 환경 문제를 배려한 납 성분을 함유하지 않은 재료를 이용하여도, 표시 전극의 저항값을 유지하고, 또한 고휘도ㆍ고신뢰성의 PDP를 실현할 수 있다.
이상 설명해 온 바와 같이 본 발명은, 화상 표시 품위가 높고, 또한 환경 문제도 배려한 PDP를 실현할 수 있어, 대화면의 표시 디바이스 등에 유용하다.

Claims (6)

  1. 글래스 기판 위에 표시 전극 및 유전체층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면판을 대향 배치함과 함께 주위를 봉착하여 방전 공간을 형성한 플라즈마 디스플레이 패널로서,
    상기 표시 전극은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층으로 이루어지는 금속 버스 전극을 갖고 있고,
    상기 금속 전극층과 상기 흑색층의 글래스 재료가 산화 비스무트를 함유하고,
    상기 금속 버스 전극의 현상 후의 언더컷량이 25㎛ 이상 50㎛ 이하인
    것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 버스 전극의 엣지 컬량이, 상기 금속 버스 전극의 막 두께의 70% 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흑색층은, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)의 산화물, 니켈(Ni)의 산화물, 구리(Cu)의 산화물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으 로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 글래스 기판 위에 표시 전극 및 유전체층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극, 격벽 및 형광체층이 형성된 배면판을 대향 배치함과 함께 주위를 봉착하여 방전 공간을 형성한 플라즈마 디스플레이 패널로서,
    상기 표시 전극은 적어도, 은 및 글래스 재료를 함유하는 금속 전극층과, 흑색 재료 및 글래스 재료를 함유하는 흑색층으로 이루어지는 금속 버스 전극을 갖고 있고,
    상기 금속 전극층과 상기 흑색층의 글래스 재료가 산화 비스무트를 함유하고,
    상기 금속 버스 전극의 엣지 컬량이, 상기 금속 버스 전극의 막 두께의 70% 이하인
    것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 흑색층은, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)의 산화물, 니 켈(Ni)의 산화물, 구리(Cu)의 산화물 중 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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