KR19980063341A - 칼라 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

방전전극과 절연 재료층이 기판의 디스플레이 표면상에 형성되어 있는 AC 형 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 미세 무기색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층이 절연 재료층과 접촉하여 또는 절연 재료층내에 형성되어 있는 구조를 갖는다. 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 칼라 필터층은 이 칼라 필터층이 0.5 내지 5 미크론의 두께를 가지며, 미세 색소 입자들이 0.01 내지 0.15 미크론의 평균 입자크기를 갖도록 구성함으로써 양호한 성능을 가질 수 있다.
미세 색소 입자층을 피복하는 절연 재료층을 소성 및 형성하는 방법은 두개이상의 층에서 행해지고, 미세 색소 입자층을 위로부터 직접 피복하는 절연 재료층에 대한 소성온도는 하나이상의 다른 절연 재료층에 대한 소성온도 보다 높고, 따라서 양호한 성능과 미세 패턴의 칼라 필터를 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.

Description

칼라 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법
본 발명은 정보 디스플레이 단자, 평판 TV 수상기 등에 사용되는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 높은 콘트라스트, 고휘도 및 고발광효율을 얻기 위한 패널 구조에 관한 것이다.
칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 가스 방전에 의해 발생된 자외선으로 형광체를 자극하여 이 형광체가 디스플레이를 위한 광을 방출하게끔 하는 디스플레이이다. 이것은 방전의 형태에 따라 AC형과 DC형으로 분류할 수 있다. 그중, AC형은 그의 휘도, 발광효율 및 수명이 DC형 보다 우수하다. AC형중에서는, 직접 조망형 AC 표면방전형이 그의 휘도 및 발광효율에 있어 우수하다.
도 14 는 직접 조망형 AC 표면방전형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 예를 나타내는 단면도이다. 디스플레이 구조를 이루는 투명 유리판인 정면 기판 (1) 상에는 투명전극 (2) 이 형성된다. 이 투명전극은 종이 시이트의 표면에 평행한 방향의 다수의 스트립으로 형성된다. 수십에서 수백 KHz 의 펄스 AC 전압이 인접 투명전극들 (2) 사이에 인가되어 디스플레이 방전을 얻는다.
산화주석 (SnO2) 또는 인듐 틴 옥사이드 (ITO) 가 투명전극 (2) 용으로 사용된다. 저저항에 이용되는 전극에는 이 전극을 따라 크롬/동/크롬의 다층박막, 알루미늄 박막 등의 금속박막, 또는 은 등의 금속 후막으로 제조된 버스 전극이 마련되어 있다. 버스전극이 은 후막으로 형성되면, 소량의 흑색 색소가 흔히 혼합된다. 그러나, 도 14 에는 버스전극이 생략되어 있다.
투명전극 (2) 은 투명 절연층 (17) 으로 피복된다. 투명 절연층 (17) 은 AC형 플라즈마 디스플레이에 독특한 전류를 제한하기 위한 기능을 갖는다. 절연 파괴전압의 관점에서 또는 제조를 용이하게 하기 위해, 투명 절연층 (17) 은 저융점 리드 글래스를 함유하는 페이스트를 인가하고, 소성하고 이를 그의 연화점 보다 높은 상승된 온도에서 역류시킴으로써 전형적으로 형성된다. 이것은 내부에 기포를 함유하지 않으며 두께가 약 20 미크론 내지 40 미크론의 평편한 투명 절연층 (17)을 제공한다. 이 투명 절연층상에는 블랙 매트릭스층 (30) 이 형성된다. 이 블랙 매트릭스층은 디스플레이 표면에 대한 외부광의 반사를 감소시키는 작용을 하며, 인접하는 방전셀들간의 광혼선과 오방전을 감소시키는 효과를 갖는다. 블랙 매트릭스층 (30) 은 또한 크롬 또는 니켈 등의 산화금속 분말과 저융점 리드 글래스로 구성되는 페이스트를 이용하여 후막 인쇄함으로써 전형적으로 형성된다.
그다음, 보호층 (16) 이 형성되어 투명 절연층 (17) 과 블랙 매트릭스층 (30) 의 전체구조를 피복한다. 이 보호층은 증착이나 스패터링 (spattering) 에 의해 형성된 MgO 박막 또는 인쇄나 분무에 의해 형성된 MgO 후막이다. 이것은 0.5 미크론 내지 2 미크론의 두께를 갖는다. 보호층은 방전전압을 감소시키고 표면 스패터링을 방지하는 작용을 한다.
한편, 유리기판인 후면 기판 (8) 상에는 디스플레이 데이터를 기입하기 위한 데이터 전극 (9) 이 형성되어 있다. 도 14에서, 데이터 전극 (9) 은 시이트 표면에 수직한 방향으로 연장하며 각각의 방전셀 (18-20) 에 대해 형성되어 있다. 즉, 데이터 전극 (9) 은 유리판인 정면 기판 (1) 상에 형성된 투명전극 (2) 에 직교한다. 데이터 전극 (9) 은 후막 페이스트, 백색 색소 및 저융점 리드 글래스의 혼합물을 인쇄 및 소성 (firing) 하여 형성되는 백색 절연층 (7) 으로 피복된다. 전형적으로, 산화 티타늄 분말 또는 알루미늄 분말이 백색 색소로서 사용된다. 백색 절연측 (7) 상에는 후막 인쇄 또는 샌드 블라스팅을 통해 백색 격벽 (6) 이 전형적으로 형성된다. 그다음, 형광체 (적색) (10), 형광체 (녹색) (11), 및 형광체 (청색) (12) 가 방전셀들 (18, 19 및 20) 에 부착된다. 각각의 형광체는 백색 격벽 (6) 의 측면에도 또한 부착되어 형광체가 부착되는 면적을 증가시키고 고휘도를 얻는다. 전형적으로, 각각의 형광체 막의 형성을 위해 스크린 인쇄가 사용된다.
정면 기판 (1) 은 후면 기판 (8) 에 덧대어져 기밀적으로 밀봉됨으로써 정면 기판 (1) 상에 형성된 블랙 매트릭스층 (30) 의 패턴이 후면 기판 (8) 상에 형성된 백색 격벽 (6) 과 중첩된다. He, Ne 및 Xe 의 혼합물 따위의 방전가능한 가스가 약 500 토르의 압력하에서 각각의 방전셀 (18-20) 내에 밀봉된다.
도 14에서, 각각의 방전셀 (18-20) 은 두 개의 투명전극 (2) 에 의해 이루어지며, 이 투명전극들 사이에서 표면방전이 발생하여 방전셀 (적색) (18), 방전셀 (녹색) (19) 및 방전셀 (청색) (20) 에 플라즈마를 발생시킨다. 그 순간에 발생한 자외선이 형광체 (적색) (10), 형광체 (녹색) (11) 및 형광체 (청색) (12) 를 자극하여 이들이 가시광을 방출하도록 함으로써 정면 기판 (1)을 통한 디스플레이를 위한 방출을 얻는다.
표면방전을 발생시키는 인접 투명 전극들 (2) 의 세트는 스캔 전극 및 지속 전극으로서 각각 작용한다. 패널을 실제로 구동할 때, 스캔 전극과 지속 전극 사이에는 지속 펄스가 인가된다. 백색 방전이 발생할 때, 스캔 전극과 데이터 전극 (9) 사이에 전압을 인가함으로써 대향 방전이 발생한다. 이러한 방전은 표면 방전 전극 사이에 백색 펄스를 기입하도록 후속하여 인가되는 지속 펄스에 의해 유지된다.
도 5 는 또다른 종래예를 나타낸다. 이것은 흑색 격벽 (5)을 형성하도록 도 14 의 블랙 매트릭스 (30) 의 두께가 증가되는 예이다. 기본 공정은 도 14 의 공정과 동일하다. 흑색 격벽 (5) 은 스크린 인쇄 또는 샌드 블라스팅에 의해 전형적으로 형성된다. 사용된 재료는 저융점 리드 글래스, 알루미나 등의 필러 재료, 및 흑색 색소이다. 사용되는 흑색 색소는 블랙 매트릭스 (30) 에 사용되는 것과 유사한 것이다. 이 구조는 부착된 형광체가 도 14 의 구조의 것보다 작은 면적을 가지며, 따라서 그의 휘도가 약간 감소된다. 그러나, 정면 기판 (1)을 따라 발생된 표면방전으로부터 백색 격벽 (6) 상부의 형광체에 대해 일정 거리가 유지될 수 있으므로, 장시간 동안 조명한 후에도 휘도의 변동이 작은 이점이 있다.
칼라 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 형광체는 반사율이 매우 높은 백색 분말이다. 도 14 또는 15 에 대해 설명한 바와같은 통상의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 실내 또는 실외의 광 (외부광) 이 패널상에 입사되면, 이 외부광이 블랙 매트릭스나 흑색 격벽 또는 버스전극에 의해 흡수되지만, 약 30% - 50% 가 반사되어 콘트라스트 또는 색순도가 현저히 저하된다. 따라서, 약 40 - 80% 의 투과율을 갖는 ND 필터를 패널 표면상에 배치하는 해결방법이 있지만, 이것 또한 패널로부터의 방출을 흡수하기 때문에 패널의 휘도가 감소하는 단점을 갖는다.
마이크로-칼라 필터를 사용하여 패널 휘도를 가능한한 감소시키지 않고, 외부광의 반사를 감소시키는 해결방법이 있다. 이 해결방법은 적색, 녹색 및 청색의 각각의 방전셀로부터 방출된 칼라에 대응하여 디스플레이 표면상에 적색, 녹색 및 청색의 광을 투과하는 칼라 필터를 제공한다. 플라즈마 디스플레이용의 마이크로-칼라 필터는 이것을 유리기판의 표면상에 직접 형성하는 방법, 또는 착색된 유리층으로 AC 플라즈마 디스플레이의 절연층을 구성하는 방법에 의해 형성된다. 도 15 는 후자의 방법을 이용한 통상의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 예에 대한 단면도이다. 이것은 투명전극 (2) 상에 방전셀 (적색) (18), 방전셀 (녹색) (19) 및 방전셀 (청색) (20) 로부터 방출된 칼라를 투과하는 칼라 필터를 형성한다. 도 14 와의 구조적인 차이는 방전전극들을 피복하는 투명 절연층 (17) 이, 착색 저융점 리드 글래스 층에 의해 구성되는 칼라 필터 (적색) (13), 칼라 필터 (녹색) (14) 및 칼라 필터 (청색) (15) 로 대체되어 있다는 점이다. 이 구조는 일본 공개특허공보 평 4-36930 호에 의해 공지되어 있다. 이것은 최소레벨에서 각각의 방전셀 (18 - 20) 로부터 방출된 광의 감쇠를 억제하고 콘트라스트를 개선할 수 있게한다.
각각의 칼라 필터 (13 - 15) 는 일반적으로 저융점 리드 글래스 분말과 색소 분말을 혼합하고 각 칼라에 대해 유기 용매와 결합제의 혼합물인 필터 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 인쇄하고 이것을 소성하여 착색 저융점 리드 글래스의 절연층으로서 형성된다. 여기에서, 색소 분말은 고온 (500℃ - 600℃) 의 소성공정에 견뎌야 하므로, 무기재료가 선택된다. 대표적인 색소 분말로는 다음과 같은 것이 있다:
적색: Fe2O3형
녹색: CoO-Al2O3-TiO2-Cr2O3형
청색: CoO-Al2O3형
필터 페이스트는 적색, 녹색 및 청색의 각각의 칼라에 대해 3개의 경로로 별도로 인쇄되어 전체 칼라 필터층을 형성한다.
도 6 은 유사한 구조로 흑색 격벽 (5) 이 블랙 매트릭스 (30) 대신 형성되는 경우를 나타낸다.
칼라 필터층은 또한 충분한 절연 파괴전압을 갖는 절연층으로서 작용할 수 있도록 반드시 20 미크론 이상의 두께를 가져야 한다. 이것은 칼라 필터의 각 칼라의 연결부에서 오목부 또는 융기부를 야기한다. 이것은 흑색 격벽 또는 블랙 매트랙스에 대한 사후공정 또는 절연 파괴에 악영향을 미친다.
이러한 악영향을 피하기 위해, 일본 공개특허공보 평 7-21924 호에 공지된 방법은 도 7 에 도시된 바와같이 저융점 착색 리드 글래스 칼라 필터 (13-15)를 투명 절연층 (4) 으로 더 피복함으로써 칼라 필터의 전체 표면을 납작하게 한다. 또한, 도 15 또는 도 6 의 구조를 얻기 위해, 일본 공개특허공보 평 4-249032 호는 저융점 리드 글래스층내의 색소를 확산 및 분산시키기 위해 각각의 칼라 색소가 별도로 페인트되어 배치된 후에 저융점 리드 글래스 페이스트가 전체 표면에 부착되는 방법을 개시한다.
저융점 리드 글래스내의 색소 분말을 분산시켜서 구성되는 종래의 칼라 필터층은 색소와 저융점 리드 글래스 사이의 굴절률이 다르기 때문에 광의 스캐터링을 야기한다. 이것은 필터에 대한 평행 광선 투과율이 저하된다는 단점을 초래한다. 여기에서 평행 광선 투과율은 필터를 통해 거의 선형으로 투과되는 광의 투과율을 의미하며, 필터에 의해 스캐터링된 광의 성분을 포함하지 않는다. 이와같이, 칼라 필터는 높은 스캐터링 특성을 가지므로, 외부광은 백 스캐터링되며, 이것은 칼라 필터로서의 효과를 저하시킨다. 즉, 이것은 불투명 스크린 디스플레이를 야기한다. 또한, 칼라 필터 자체의 칼라는 더욱 강조되므로, 특히 흑색의 디스플레이시에 불규칙한 느낌이 발생하는 단점이 존재한다. 더욱이, 방전셀로부터 방출된 칼라가 감소되어 휘도를 감소시키는 문제가 존재한다. 또한, 색소가 저융점 리드 글래스막내에 항상 균일하게 분산되는 것이 아니며, 그안에 뭉치므로, 칼라 필터로서의 성능이 현저히 저하될 수도 있다. 또한, 색소가 저융점 리드 글래스내에 분산되면, 색소가 탈색 또는 변색되는 문제가 있을 수도 있다.
또한, 철저한 실험을 통해 색소는 ITO 또는 Nesa (SnO2) 막으로 구성되는 투명 전극이 고온에서 소성될 때 색소와 반응하도록 함으로써 칼라 필터의 성능이 저하될 수도 있다. 예를 들어, 청색 색소로서 우수한 CoO-Al2O3형 색소에 대해서는, 소성공정을 통해 400 nm 의 파장 근처에서 광이 흡수되어 청색 필터로서의 투과율을 현저히 감소시키고, 그에 따라 패널 휘도의 감소와 칼라 밸런스의 파괴를 야기하는 문제가 있다. 또한, Fe2O3형 안료를 이용하는 적색 필터 페이스트는 투명전극과의 반응에 의해 상당한 탈색이 야기되고, 그에 따라 칼라 필터의 기능이 손상되는 문제가 있다. 이러한 현상은 직접 반응으로부터 야기되는지 또는 투명 전극재료의 촉매현상으로부터 야기되는지 명확하지 않지만, 양호한 칼라 필터를 제공하는 것이 해결하여야할 문제이다.
전술한 바와같은 칼라 필터 성능의 저하외에, 저융점 리드 글래스내에 칼라 색소를 분산시키기 위한 구조는 소성으로 인한 역류를 동반하므로, 미세 칼라 필터 패턴이 소정 픽셀을 둘러싸는 영역내로 퍼지거나 편위되는 문제를 발생시킨다.
이들 문제는 양호한 칼라 필터를 갖는 우수한 디스플레이 성능의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널이 실용적으로 사용되지 못하게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 칼라 필터의 평행 광선 투과율을 향상시킴으로써 불투명한 느낌 등의 무질서한 느낌을 감소시키고, 색소 분말과 투명 전극재료간의, 또는 색소분말과 저융점 리드 글래스간의 반응으로 인한 투과 스펙트럼의 변화를 방지하고, 양호한 특성을 갖는 칼라 필터를 얻는 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시예 3 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 패널구조를 나타내는 단면도;
도 2 는 본 발명의 실시예 3 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 패널구조를 나타내는 단면도;
도 3 은 청색 칼라필터의 투과 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프;
도 4 는 적색 칼라필터의 투과 스펙트럼의 변화를 나타내는 그래프;
도 5 는 종래의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도;
도 6 은 종래의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도;
도 7 은 종래의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도;
도 8 은 본 발명의 실시예 1 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 패널구조를 나타내는 단면도;
도 9 는 본 발명의 실시예 2 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 패널구조를 나타내는 단면도;
도 10 은 본 발명의 실시예 2 및 3 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 패널구조를 나타내는 단면도;
도 11 은 색소의 평균 입자크기와 평행광선 투과율간의 관계를 나타내는 그래프;
도 12 는 미세 색소 분말층내의 크랙 간극과 평균 입자크기간의 관계를 나타내는 그래프;
도 13 은 미세 색소입자의 막두께와 평행광선 투과율간의 관계를 나타내는 그래프;
도 14 는 종래의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도; 및
도 15 는 종래의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 정면기판 2 : 투명전극
3 : 버퍼층 6 : 백색 격벽
8 : 후면기판 10, 11, 12 : 형광체
13, 14, 15 : 칼라 필터층 16 : 보호층
17 : 투명 절연층 18, 19, 20 : 방전셀
25, 26, 27 : 미세 색소 입자층
28 : 제 1 절연층 29 : 제 2 절연층
30 : 블랙 매트릭스층
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 절연층으로 피복된 투명전극을 구비하며, 이 절연층은 투명전극을 직접 피복하는 버퍼층과 칼라 필터로서의 기능을 갖는 절연층이 적층되어 있는 2 층 이상의 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 버퍼층은 저융점 리드 글래스, 알루미나, 또는 이산화실리콘으로 구성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 투명전극은 산화주석 또는 ITO 로 구성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 절연층은 저융점 리드 글래스와 색소 분말을 혼합한 혼합물을 인쇄하여 형성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 절연층은 색소 분말을 먼저 인쇄하고 소성한 다음, 그위에 투명한 저융점 리드 글래스를 피복하고 소성함으로써 형성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 절연층은 색소 분말과 감광재료를 혼합한 혼합물을 포토리소그래피에 의해 패턴 형성한 다음, 그위에 투명한 저융점 리드 글래스를 피복하고 소성함으로써 형성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 디스플레이 표면으로서 작용하는 전면에 적어도 방전전극과 절연층을 구비하며, 얇은 칼라 필터층이 절연층과 접촉하여 또는 절연층내에 형성되고, 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유한다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 얇은 칼라 필터층이 절연층상에 형성되고, 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유한다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 방전전극을 포함하는 기판상에 얇은 칼라 필터층이 형성된 후에, 이 칼라 필터층을 피복하도록 절연층이 형성되며, 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유한다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 방전전극을 포함하는 기판상에 절연층이 형성된 후에, 얇은 칼라 필터층이 형성되며, 이 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하고, 절연층은 칼라 필터층을 피복하도록 형성된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 절연층은 2층이상의 절연층 구성재료로 이루어지고, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층의 하나이상의 표면과 접촉하는 절연층 구성재료의 연화점은 또다른 절연층 구성재료의 하나이상의 층의 구성재료의 연화점 보다 높다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층은 0.5 - 5 미크론의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층은 0.5 - 3 미크론의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층은 평균 입자크기가 0.01 - 0.15 미크론인 색소 분말로 제조된다.
본 발명에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 절연층은 2층이상으로 구성되며, 이 방법은 2회이상의 소성단계를 포함하고, 제 1 소성단계는 칼라 필터층을 위로부터 직접 피복하는 절연층을 칼라 필터층에 악영향을 주지 않는 온도에서 소성하는 것이고, 제 2 소성단계는 하나이상의 다른층을 제 1 소성단계에서의 온도보다 높은 온도에서 소성하는 것이다.
본 발명의 이러저러한 목적, 특징 및 이점들은 첨부도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 참조하여 더욱 명확해질 것이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
실시예 1
도 8 은 설명될 본 발명의 실시예 1 에 따른 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 단면으로 나타낸 것이다. 이 실시예 1 의 후면 기판은 종래기술과 관련하여 도 14 에 도시된 것과 정확히 동일하다. 순차적으로, 후면 기판 (8) 상에 데이터 전극 (9), 백색 격벽 (6), 형광체 (적색) (10), 형광체 (녹색) (11), 형광체 (청색) (12) 가 형성되어, 각각의 칼라에 대한 방전셀 (18, 19 및 20) 로서 작용하는 공간을 형성한다. 백색 격벽들 (6) 은 예컨대 350 미크론의 피치로 배열된다. 각각의 백색 격벽 (6) 은 약 80 미크론의 폭을 갖는다. 정면 기판 (1) 상에는 투명전극 (2) 과 금속 버스전극 (도시 생략) 이 형성되어 저항을 감소시킨다. 그다음, 저융점 글래스의 페이스트가 스크린 인쇄되고 약 580℃ 의 온도에서 소성되어 두께가 약 25 미크론인 용융 글래스층으로 구성되는 투명 절연층 (17)을 형성한다. 각각의 칼라에 대한 칼라 필터가 후속 공정에서 기판상에 형성된다. 결합제내의 주성분으로서 산화철을 함유하는 적색 미세입자 색소와 용매를 혼합하여 준비된 페이스트를 1.05 mm 피치 및 약 390 미크론 폭의 스트립 형태로 스크린 인쇄하고, 용매를 약 150℃ 에서 증발하여 건조시킨다. 이어서, 이미 인쇄된 적색 색소 패턴으로부터 350 미크론 만큼 평행 이동된 위치에서, 코발트, 크롬, 알루미늄 및 티타늄의 산화물들이 주성분으로서 결합제 및 용매에 혼합되어 있는 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄가 인접하여 행해지고 건조된다. 마지막으로, 코발트 및 알루미늄 산화물들의 미세입자들을 주성분으로 함유하는 청색 색소, 결합제 및 용매로 구성되는 페이스트를 이용하여 유사한 방식으로 인쇄가 행해지고 건조된다. 디스플레이 섹션에 해당하는 전체 면적이 이들 3개의 미세 칼라색소 입자들의 인쇄를 통해 각 칼라의 색소에 의해 피복된 후에, 약 520℃ 에서 소성된다. 이 공정은 미세 색소 입자층 (적색) (25), 미세 색소 입자층 (녹색) (26), 및 미세 색소 입자층 (청색) (26)을 형성한다.
저융점 리드 글래스의 투명 절연층 (17) 은 저융점 리드 글래스를 용융시키는데 충분한 고온에서 소성됨으로써, 내부 기포가 없는 평편한 투명 절연층이 얻어질 수 있다. 한편, 저융점 리드 글래스를 그다지 역류시키지 않도록 선택된 온도에서 절연층상의 미세 색소 입자층의 소성이 행해진다. 만일 온도가 상승하면, 이것은 저융점 리드 글래스로된 하부의 절연층을 역류시킨다. 따라서, 양호한 상태로 인쇄된 색소층의 패턴이 변형되거나 갈라지는 문제, 또는 저융점 리드 글래스 및 미세 색소 입자층이 서로 확산됨으로 인해 스캐터링 특성이 강해지거나, 저융점 리드 글래스와의 반응으로 인해 투과 스팩트럼이 변화됨에 따라 칼라 필터의 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 그러므로, 미세 색소 입자를 주성분으로 함유하는 본 발명에 따른 얇은 칼라 필터층을 얻기 위해, 온도는 색소 페이스트에 함유된 결합제 성분을 충분히 분해하고 소성하는 온도 보다 높은 온도이면서 절연층을 거의 역류시키지 않는 온도 보다 낮은 온도로 선택된다. 이 실시예에 따라, 소성 온도는 절연층에 사용되는 저융점 리드 글래스의 연화점 보다 약 10℃ 높은 520℃ 로 선택된다. 이 온도는 미세 색소 입자층상의 패턴을 변형시키는 유동 또는 확산을 야기하지는 않지만, 절연층의 표면을 약간 연화시킴으로써, 미세 색소 입자층이 견고하게 부착되는 이점이 있다. 소성후의 칼라 필터층은 약 1 내지 2 미크론의 두께를 갖게 된다. 물론, 미세 색소입자 자체는 이 온도에서 용융되지 않으므로, 종래의 칼라 필터처럼 역류로 인해 패턴이 무질서하게 될 가능성은 없다.
그다음, 정면 기판은 MgO 막으로 된 보호층 (16)을 칼라 필터상에 직접 부착하는 진공에 의해 완성된다. 사용된 미세 무기 입자들은 약 0.01 내지 0.15 미크론의 극미세 입자 크기를 가지며, 조밀한 층을 구성하므로, MgO 막은 직접 진공부착되더라도 박리되지 않는다. 마지막으로, 이것은 후면 기판과 조립되어 밀봉, 배기, 및 방전가스의 충전을 통해 칼라 필터를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널을 완성한다.
대면적을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서는 스크린 인쇄가 충분한 정확도를 갖지 않을 수도 있다. 그러한 경우에, 인접 미세 색소입자층들의 패턴들 사이에 간극이 발생하면, 디스플레이 표면이 현저히 불균일해지고, 그의 품질이 저하되며, 따라서 이 실시예에서 칼라의 미세 색소 입자층은 다른 칼라의 인접 미세 색소 입자층과 40 미크론 정도 중첩되도록 배치된다. 이 중첩영역은 광이 방출되지 않는 격벽상에 위치하므로, 중첩이 어떠한 불편도 일으키지 않을 뿐만아니라, 고색조의 블랙 매트릭스를 구성하며, 따라서 외부광하에서의 콘트라스트의 개선에 기여한다. 물론, 각각의 칼라의 미세 색소 입자층들은 제조의 편리함을 위해 중첩없이 형성될 수도 있다.
이 실시예의 플라즈마 디스플레이 패널에서, 칼라 필터층은 저융점 리드 글래스의 절연층내에서 확산되지 않으므로, 저융점 리드 글래스와의 반응 또는 스캐터링으로 인한 열화가 없다. 또한, 이것은 극미세 입자크기를 갖는 미세 색소 입자들을 주성분으로서 함유하는 박층이므로, 높은 평행 광선 투과율을 갖는 양호한 칼라 필터 특성을 얻을 수 있다.
실시예 2
전술한 구조는 미세 색소입자들로 구성되는 칼라 필터층이 높은 기계적인 강도를 갖지 않기 때문에 칼라 필터층이 조립중에 후면기판과 접촉할 때 박리되는 문제점을 갖는다. 또한, 칼라 필터의 형성후에 블랙 매트릭스층 따위를 형성하기가 곤란하다. 따라서, 실시예 2 로서, 도 9 는 투명 절연층이 형성되기 전에 칼라 필터층이 형성되는 경우를 나타내며, 이를 이하에 설명한다. 정면 기판 (1) 상에 투명전극 (2) 과 금속 버스전극 (도시 생략) 이 형성된 후에, 실시예 1 과 유사한 방식으로 각각의 칼라 필터층이 형성된다. 주성분으로서 산화철을 함유하는 적색 미세입자 색소를 결합제 및 용매와 혼합하여 준비된 페이스트를 이용하여 1.05 mm 피치 및 약 340 미크론 폭의 스트립 형태로 스크린 인쇄를 행하고 건조한다. 이어서, 이미 인쇄된 적색 색소 패턴으로부터 350 미크론 만큼 평행 이동된 위치에서, 코발트, 크롬, 알루미늄 및 티타늄의 산화물들이 주성분으로서 결합제 및 용매에 혼합되어 있는 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄가 인접하여 행해지고 건조된다. 마지막으로, 코발트 및 알루미늄 산화물들의 미세 입자를 주성분으로 함유하는 청색 색소, 결합제 및 용매로 구성되는 페이스트를 이용하여 유사한 방식으로 인쇄가 행해지고 건조된다. 그다음, 결합제를 제거하도록 소성이 행해져서 색소가 견고히 부착된다. 이들 3개의 칼라 색소의 인쇄에 의해, 디스플레이 섹션에 해당하는 전체 면적이 약 2 미크론 두께의 적색, 녹색 및 청색 미세 색소 입자층 (25, 26 및 27) 으로 피복된다. 제 1 절연층 (28) 은 저융점 리드 글래스 패이스트를 이 기판 상에 스크린 인쇄, 건조 및 소성하여 형성된다. 또한, 제 1 절연층 (28) 상에 저융점 리드 글래스로된 또다른 페이스트가 다시 부착, 건조 및 소성되어 제 2 절연층 (29)을 형성한다.
저융점 리드 글래스로 구성되는 제 1 및 제 2 절연층을 미세 색소 입자층상에 형성하는데는 특별한 주의를 기울여야 한다. 즉, 저융점 리드 글래스에 대한 소성온도가 높으면, 소성시에 미세 색소입자들이 글래스층내로 확산되거나, 또는 색소층상의 패턴이 글래스층의 역류에 의해 무질서해진다. 글래스층이 현저히 유동하지 않더라도, 칼라 필터층에 크랙이 발생할 수도 있다. 비록 극미세 크랙들은 실제적인 영향을 주지않더라도, 50 미크론 정도로 큰 크랙이 발생할 수도 있다. 크랙이 있는 부분들은 투명하므로, 필터의 기능을 현저히 저하시킨다. 크랙발생의 경향은 색소재료 및 입자크기에 좌우된다. 이것은 입자크기가 0.01 미크론 이하인 극미세입자 색소 또는 녹색 색소에 특히 현저하다.
이 실시예에 따라, 저융점 리드 글래스의 절연층은 두층으로 구성되어 그러한 문제를 극복한다. 즉, 미세 색소 입자층들 (25-27)을 직접 코팅하는 제 1 절연층 (28) 에는 제 2 절연층 (29) 의 것보다 높은 연화점을 갖는 저융점 글래스의 분말이 사용된다. 이 실시예에서, 원료로서 연화점이 520℃ 인 글래스 분말로 구성되는 페이스트가 미세 색소 입자층상에 부착되고 건조후에 535℃ 에서 소성되어 미세 색소 입자층을 피복하도록 약 7 미크론 정도로 얇은 제 1 절연층 (28)을 형성한다. 이 공정에서는 제 1 절연층에 대한 소성온도와 연화점 온도간에 작은 차이가 존재하므로, 소성시 저융점 리드 글래스에 대한 유동성이 작고, 따라서 이것은 미세 색소 입자층상에 크랙, 응집, 또는 글래스층내로의 분산이나 확산 등의 악영향을 야기하지 않는다. 그러나, 소성온도가 작으므로, 제 1 절연층 (28) 은 그다지 양호한 편평도를 갖지않고, 약간의 요철도를 갖는다. 또한, 여기에는 미소한 핀홀이 잔류한다. 따라서, 이것은 절연층으로서 그다지 양호한 절연강도를 갖지 않는다. 그다음, 제 1 절연층 (28) 이 형성된 후에, 연화점이 낮은 저융점 글래스로 구성되는 페이스트를 인쇄, 건조 및 소성하여 제 2 절연층 (29) 이 형성된다. 소성온도는 핀홀이나 기포가 없이 높은 절연강도를 갖는 절연층을 제공하도록 역류를 일으키지 않는 온도로 선택된다. 이 실시예는 연화점이 490℃ 인 저융점 글래스 재료를 사용하며, 570℃ 에서 소성을 행한다. 칼라 필터층으로될 미세 색소 입자층은 높은 연화점을 갖는 제 1 절연층 (28) 으로 이미 피복되어 있으므로, 제 2 절연층 (29) 의 소성시에도 색소의 확산 등이 일어나지 않으며, 따라서 얇은 색소층으로서의 양호한 형상을 유지한다. 또한, 유동으로 인한 색소 패턴의 변형 또는 크랙이 발생하지 않는다.
마지막으로, MgO 막으로 된 보호층 (16)을 진공 부착하여 정면 기판을 완성한다. 이것을 후면 기판과 조립하고 방전가스를 충전하여 플라즈마 디스플레이 패널을 완성한다.
실시예 3
실시예 3 으로서, 도 10 은 먼저 투명 절연층인 버퍼층 (3)을 전극상에 형성하고, 미세 색소 입자층을 형성한 다음, 투명 절연층을 형성하는 예를 나타낸다. 유리판인 정면 기판 (1) 상에는 투명 전극 (2) 이 형성된 다음, 금속 버스전극 (도 10 에는 생략됨) 이 형성된다. 이어서, 저융점 리드 글래스의 페이스트가 전체 표면상에 부착되고, 건조 및 소성되어 투명전극과 금속전극을 투명 절연층인 버퍼층 (3) 으로 피복한다. 버퍼층 (3) 은 미세 색소 입자층을 후속하여 형성할 때 하부층으로서 작용한다. 버퍼층의 형성후에, 실시예 2 와 유사한 방식으로 각각의 칼라 미세 색소 입자층들이 형성된다. 즉, 3개의 칼라 각각에 대해 미세 색소 입자들을 결합제 및 용매내에 혼합하여 준비된 페이스트를 피치가 1.05 mm 이고 폭이 약 340 미크론인 스트립 형태로 스크린 인쇄하고 건조하는 공정이 반복되며, 따라서 전체 표면에 대해 패턴된 미세 색소 입자층들 (25, 26 및 27) 이 형성된다. 제 1 절연층 (28) 및 제 2 절연층 (29) 은 저융점 글래스로된 페이스트를 그위에 다시 두 번째 인쇄, 건조 및 소성함으로써 형성된다. 여기에서, 미세 색소 입자층 이전에 하부층으로서 형성된 버퍼층 (3) 은 520℃ 의 연화점을 가지며, 570℃에서 소성되어 충분히 역류하게 된다. 미세 색소 입자층을 직접 피복하도록 형성되는 절연층 (28) 에는 연화점이 520 ℃ 인 동일 재료가 사용되지만, 이 재료는 535℃ 의 소성온도에서 소성됨으로써 재료가 그다지 역류하지 않는 상태에서 소성된다. 490℃ 의 낮은 연화점을 갖는 저융점 글래스의 페이스트는 제 1 절연층 (28) 상에 형성되는 제 2 절연층 (29) 에 사용된다. 그러나, 소성온도는 570℃ 의 높은 온도로 조정된다. 그러한 방식으로, 실시예 2에서 처럼 충분히 높은 절연강도와 양호한 표면 편평도를 갖는 절연층을 얻을 수 있고, 절연층의 형성으로 인한 칼라 필터 특성의 열화를 피할 수 있다.
이 실시예와 실시예 2 간의 주된 차이점중 하나는 하부층으로서 작용하는 절연층이 미세 색소 입자층의 형성 이전에 형성된다는데 있다. 이 공정의 이점은 첫째로 균일성의 개선을 포함한다는 것이다. 실시예 2 의 경우에, 미세 색소 입자층은 3종류의 구성품 (유리판, ITO 또는 산화주석의 투명 도전막, 및 버스 전극의 금속막)을 피복하므로, 하부 재료 및 색소 재료의 조합에 따라 소성공정에서 반응 또는 응집이 발생하기 때문에 고르지 않은 인쇄두께 또는 불균일성이 발생할 수도 있다. 특히, 이것은 적색 또는 청색 색소에서 발생하는 경향이 있다. 유리판 섹션, 투명전극 섹션, 및 하부층으로서 작용하는 버퍼층 (3)을 갖는 금속전극 섹션을 피복하도록 구성될 때는, 이들문제가 발생하지 않으며, 양호한 칼라 필터층이 얻어질 수 있다. 하부층으로서 작용하는 버퍼층 (3) 은 약 3 미크론 정도로 얇을때에도 충분한 효과를 나타낸다. 물론, 버퍼층은 충분히 높은 절연강도를 얻도록 20 미크론 이상의 두께를 가질 수도 있다. 그러한 경우에, 실시예 2 의 절연층 (29) 을 생략할 수도 있으며 따라서, 하부층으로서 작용하는 버퍼층이 실질적인 절연강도를 갖는다.
도 10 은 MgO 막으로된 보호층 (16) 의 증착전에 각각의 칼라 필터층들 사이에 얇은 블랙 매트릭스 (30) 가 형성되는 예를 나타낸다. 블랙 매트릭스 (30) 는 광을 방출하지 않는 백색 격벽 (6) 및 칼라 색소층들 사이에 편위되어 있는 임의의 패턴을 커버할 수 있으므로, 디스플레이 표면의 균일성과 콘트라스를 개선하는데 기여한다.
여기에서, 소성공정에서 색소층이 형성될 때 색소 재료와 하부 재료의 조합으로부터 발생하는 반응에 대해 상세히 설명한다. 이 경우에, 해당 하부 재료는 투명전극용의 재료로서 산화주석 또는 ITO (indium tin oxide)를 포함한다. 반응은 미세 색소 분말층이 형성될 때 발생할 수도 있지만, 특히 페이스트, 즉 색소분말과 저융점 리드 글래스의 혼합물이 투명전극상에 인쇄 및 건조될 때 발생하는 경향이 있다. 이하에서는 색소분말이 저융점 리드 글래스와 혼합되어 인쇄되고 건조 및 소성되는 경우에 대해 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예 3 의 또다른 예를 나타낸다. 도 1 에 대응하는 종래예는 도 7 이며, 동일 부품은 동일 참조번호로 지시되어 있다.
도 1 의 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 투명전극 (2)을 피복하는 절연층의 구조에 있어서 종래의 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널과 다르다. 즉, 도 1 의 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 투명 전극 (2) 상에 버퍼층 (3)을 형성하고, 그위에는 방전셀 (적색) (18), 방전셀 (녹색) (19), 및 방전셀 (청색) (20) 에 대응하여 칼라 필터 (적색) (13), 칼라 필터 (녹색) (14), 및 칼라 필터 (청색) (15) 가 형성되고, 그위에는 절연층 (4) 이 피복된다.
이 경우에, 칼라 필터 (적색) (13), 칼라 필터 (녹색) (14), 및 칼라 필터 (청색) (15) 는 전형적으로 저융점 리드 글래스 분말과 색소분말의 혼합물을 유기 용매와 결합제내에 혼합하여 준비된 각각의 칼라 필터 페이스트를 스크린 인쇄, 건조 및 소성하여 형성된다. 색소분말의 재료는 상기 실시예들에 대해 설명한 것과 동일할 수도 있다. 따라서, 색소분말은 저융점 리드 글래스의 절연층에 분산되어 있는 형태이며 그에 따라 미세 색소 입자층 (적색) (25), 미세 색소 입자층 (녹색) (26) 및 미세 색소 입자층 (청색) (27) 이 완전히 분리되고, 또한 상이한 참조번호로 지시되어 있다.
이 구조는 버퍼층 (3)을 가지므로, 투명전극 (2) 은 칼라 필터들 (13, 14 및 15) 과 직접 접촉하지 않는다. 따라서, 투명전극 (2) 용의 재료인 산화주석 (SnO2) 또는 ITO 와 칼라 필터의 주성분인 무기 색소간의 반응을 방지할 수 있다.
한편, 칼라 필터가 버퍼층 (3)을 사용함이 없이 투명 전극 (2) 상에 직접 형성되면, 투명전극 (2) 내의 산화주석 (SnO2) 또는 ITO 가 칼라 필터의 주성분인 무기색소와 반응한다. 그러한 반응에 대한 상세한 메카니즘은 아직 명확하지 않다. 그러한 반응에 의해 칼라 필터의 투과 스펙트럼이 어떻게 변하는지는 설명되어 있다.
도 3 의 그래프에서, 참조번호 (21) 는 청색 색소를 이용하여 칼라 필터 (청색) (15) 가 종래기술에 따라 산화주석 (SnO2) 상에 소성될때의 투과 스펙트럼의 곡선을 나타내고, 참조번호 (22) 는 청색 색소를 이용하여 칼라 필터가 본 발명의 실시예에 따라 저융점 리드 글래스의 버퍼층 (3) 상에 소성될때의 투과 스펙트럼의 곡선을 나타낸다. 칼라 필터 페이스트는 550℃ 의 온도에서 소성된다.
곡선들 (21 및 22)을 비교하면, 400 nm 근처의 파장을 갖는 광이 곡선 (21)에서 더 강하게 흡수됨이 밝혀졌다.
청색 형광체로부터 방출된 광은 파장이 455 nm 근처이므로, 상기 흡수에 의해 영향을 받는다. 그다음, 청색 필터가 SnO2상에 형성될 때, 투과 스펙트럼은 현저하게 감소한다. 도 3 은 그러한 경우의 투과율의 변화를 보여주며, 칼라 필터가 ITO 상에 소성될 때 거의 동일한 변화가 관찰되었다.
도 4에서, 곡선 (23) 은 적색 색소를 이용하여 칼라 필터 (적색) (13) 가 종래기술에 따라 산화주석 (SnO2) 상에 소성될때의 투과 스펙트럼을 나타내고, 곡선 (24) 은 적색 필터가 본 발명의 실시예에 따라 저융점 리드 글래스의 버퍼층 (3) 상에 소성될때의 투과 스펙트럼을 나타낸다. 또다시, 칼라 필터 페이스트는 550℃ 의 온도에서 소성된다.
적색 형광체로부터 방출된 광은 610 nm 근처의 파장을 갖는다. 곡선 (24) 으로부터 알 수 있듯이, 적색 색소를 이용한 칼라 필터가 버퍼층상에 소성될 때, 투과율은 610 nm 보다 짧은 파장 영역에서 감소되며, 따라서 칼라 필터로서의 기능을 얻는다. 그러나, 적색 색소를 이용한 칼라 필터가 산화주석 (SnO2) 상에 소성될 때, 곡선 (23) 에 의해 나타낸 바와같이 현저한 무질서가 관찰되며, 400 nm 근처의 영역에 대해 투과율이 거의 변하지 않으며, 따라서 필터로서의 기능을 얻을 수 없다. 도 4 는 산화주석 (SnO2) 의 투명전극에 대한 투과율의 변화를 나타낸다. 거의 동일한 변화가 ITO 상에서 관찰된다.
녹색 칼라 필터에 대해서는 투명전극상에 소성되더라도 투과 스펙트럼의 변화가 거의 관찰되지 않는다.
다시 말해서, 도 1 의 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 투명 전극 (2) 용의 재료인 산화주석 (SnO2) 또는 ITO 와 칼라 필터의 주성분인 무기 색소간의 반응을 방지하며, 따라서 투명전극 (2) 이 칼라 필터 (13, 14 및 15) 와 직접 접촉하지 않도록 투명전극 (2) 상에 버퍼층 (3)을 형성함으로써 투과율의 변화를 방지한다.
이 실시예는 칼라 필터가 투명전극상에 직접 형성되는 경우 투과 스펙트럼이 변화한다는 완전히 새로운 발견에 근거하여 이루어졌다.
도 2 는 이 실시예에 따른 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 또다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
이 칼라 플라즈마 디스플레이 패널은 도 7 에 도시된 종래의 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 구조와 기본적으로 유사한 구조이다. 그러나, 이것은 칼라 필터층 (13, 14 및 15) 의 표면을 매끄럽게 하기 위한 투명 절연층 (4) 이 제거되고, 저융점 리드 글래스내에 색소 분말이 분산되어 있는 칼라 필터층 (13, 14 및 15) 과 투명전극 (2) 사이에 버퍼층 (3) 이 삽입되어 있는 점에서 다르다. 이 경우에도, 투명전극 (2) 이 칼라 필터층 (13 - 15) 과 직접 접촉하지 않기 때문에 투과율의 변화가 없다.
여기에 기재된 실시예의 칼라 필터층은 이 실시예에 따라 색소와 저융점 리드 글래스의 혼합물을 인쇄하여 구성된다. 전술한 바와같이, 단지 색소 분말을 미리 인쇄한 다음, 이것을 투명 저융점 리드 글래스로 피복하고 소성함으로써 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 색소 분말내에 감광재료를 혼합하고 포토리소그래피에 의해 칼라 필터층을 형성하고, 이것을 저융점 리드 글래스로 피복하고 소성하여 유사한 효과를 얻을 수 있다.
저융점 리드 글래스는 도 1, 2 및 10 에 도시된 버퍼층 (3) 의 재료로 가장 적절하다. 그러나, 상기에 더하여, 버퍼층 (3) 은 예컨대 알루미나를 진공 부착하여 약 1 - 3 ㎛ 의 두께로 형성될 수도 있다. 이것은 또한 버퍼층의 충분한 효과를 제공한다.
또다른 재료로는 SiO2가 있다. SiO2를 스패터링 또는 침지하여 버퍼층을 형성할 수 있다. 많은 다른 재료들도 흔히 유사한 효과를 제공한다.
즉, 저융점 리드 글래스로된 버퍼층과 거의 동등한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 공정 또는 비용과의 적합성을 고려할 때 저융점 리드 글래스로된 버퍼층이 최상이라고 할 수 있다.
실시예 4
실시예 2 는 상이한 연화점들을 갖는 2층구조의 저융점 리드 글래스로 이루어진 절연층을 구성한다. 그러나, 제조공정에서 마진이 제한되더라도 소성조건만을 제어할 수 있다. 이것을 이하에 실시예 4 로서 설명한다. 실시예 2 에서 처럼 도 9 를 참조한다. 칼라 필터층들 (미세 색소 입자층들 (26, 26 및 27)) 이 실시예 2 와 유사한 방식으로 적색, 녹색 및 청색 색소입자들에 의해 형성된 후에, 연화점이 470℃ 인 저융점 리드 글래스 분말을 주성분으로서 포함하는 페이스트를 500℃ 에서 인쇄, 건조 및 소성하여 약 8 미크론 두께로 제 1 절연층 (28) 이 형성된다. 그다음, 동일한 저융점 리드 글래스의 페이스트를 550℃ 에서 다시 인쇄, 건조 및 소성하여 제 2 절연층 (29) 이 형성된다. 설명한 바와같이, 미세 색소 입자층을 피복하는 절연층이 두 개의 층으로 분할되고, 미세 색소 입자층을 피복하는 제 1 글래스층이 낮은 온도에서 일단 소성되면, 다시 인쇄되는 저융점 리드 글래스 페이스트가 고온에서 소성되더라도 미세 색소 입자층에 대한 영향을 피할 수 있다. 물론, 소성온도가 너무 높으면, 미세 색소 입자층은 확산, 응집, 균열 또는 유동에 기인하여 패턴 변형을 받는다. 소성 온도가 너무 낮으면, 절연강도의 저하 또는 기포의 잔류 등의 문제가 야기된다. 그러나, 실시예 2 와 비교하여 공정 마진이 제한되더라도 두 개의 절연층을 상이한 소성온도에서 별도로 소성함으로써 양호한 특성을 갖는 칼라 필터가 얻어질 수 있다. 이 경우에, 동일한 페이스트의 인쇄를 통해 다수의 절연층이 형성될 수 있고, 따라서 공정 비용을 낮출 수 있다. 또한, 이 해결방법은 실시예 3 의 구조에도 적용할 수 있다.
미세 색소 입자층이 절연층으로 피복되어 있는 양호한 패널을 얻기 위해서는, 미세 색소 입자층을 직접 피복하는 절연층에 대한 제 1 소성온도와 그보다 높은 제 2 소성온도간의 차이는 약 20℃ 내지 30℃ 인 것이 바람직하며, 최적 소성온도는 절연층에 사용되는 저융점 리드 글래스 재료에 따라 다르다.
칼라 필터의 특성은 전술한 실시예 1 내지 4 에 사용된 미세 색소 입자들의 평균입자 크기와 미세 색소 입자층의 막두께에 상당한 영향을 받는다. 색소 입자의 평균 입자크기는 절연층의 소성시의 미세 색소 입자층내의 균열과 투과 스펙트럼에 관계한다. 약 0.01 - 0.15 미크론의 평균 입자크기는 크랙이 없으며 선택 투과특성이 우수한 칼라 필터를 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 도 11 에 도시된 바와같이, 평균 입자크기가 증가함에 따라, 스캐터링된 광이 약 0.15 미크론으로부터 증가하며, 평행광선 투과율이 감소한다. 따라서, 디스플레이 표면은 평균 입자크기가 증가함에 따라 스캐터링된 외부광과 칼라 필터의 투과율 감소로 인해 불투명해지므로, 콘트라스트가 감소된다. 한편, 평균 입자크기가 0.01 미크론 이하가 되면, 응집이 증가하기 때문에 미세 색소 입자층에 크랙이 발생하는 경향이 있다. 도 12 는 그의 예를 나타낸다. 세로 좌표축상의 미세 색소 입자층내의 크랙 간극은 미세 색소 입자층내에 발생한 크랙내의 간극의 폭을 의미한다. 만일 그러한 크랙이 존재하면, 백색 투과광의 양이 증가하고 칼라필터의 선택 투과특성이 감소하는 문제가 발생한다. 상기의 관점에서, 이 실시예는 전술한 미세 색소입자의 최적 평균 입자크기 범위내인 0.03 미크론의 평균 입자크기를 갖는 미세 색소 입자를 주로 사용한다.
도 13 은 미세 색소 입자층의 평행광선 투과율의 막두께 의존성을 나타낸다. 도 13 의 특성은 적색, 녹색 및 청색 형광체의 피크인 610 nm, 515 nm 및 455 nm 의 파장에서의 투과율과 칼라필터의 555 nm, 618 nm 및 585 nm 의 흡수 피크에서의 투과율을 도표화하여 얻어진다. 그러나, 적색 필터는 에지 필터 같은 투과 스팩트럼을 가지므로, 555 nm 이 흡수피크의 파장이 되도록 결정된다.
높은 콘트라스트를 제공할 수 있는 칼라 필터 특성은 도 13에서 형광체로부터 방출된 광의 파장을 나타내는 원형 도표와 필터의 흡수파장을 나타내는 사각형 도표간에 큰 차이가 존재하는 것이다. 즉, 적색, 녹색 및 청색의 방출된 광을 선택적으로 투과하고 다른 파장의 광을 차폐하는 특성을 가질 필요가 있다. 도 13 으로부터 알 수 있듯이, 미세 색소 입자층이 너무 두꺼우면, 투과율이 전체적으로 감소하므로, 원형 도표와 사각형 도표간에 차이가 존재하지 않는 투과 특성이 있다. 이러한 사실로부터 미세 색소입자층에 대한 최적 막두께 범위는 5㎛ 이하임을 결정할 수 있다.
또한, 미세 색소 입자층이 너무 얇으면, 투과 스펙트럼의 파장 의존성이 약해져서 스펙트럼이 전체적으로 완만한 경사를 가지며 선택 투과특성이 상실된다. 그 이유는 색소 페이스트내의 색소 입자의 비율이 현저히 감소함에 따라, 칼라 필터로서의 광밀도가 감소하고, 미세 색소입자들간의 응집력으로 인해 분산이 상당히 저하되며, 그에 따라 백색 투과광의 양이 증가한다. 이러한 사실로부터 미세 색소입자층에 대한 최적 막두께 범위는 5㎛ 이하임을 결정할 수 있다.
따라서, 상기 사실로부터 높은 콘트라스트를 위한 칼라 필터 특성을 얻는 미세 색소입자층에 대한 최적 막두께 범위는 5㎛ 이하임을 결정할 수 있다. 그러나, 도 13 으로부터 알 수 있듯이, 형광체로부터 방출된 광의 파장에서의 투과율은 미세 색소 입자층의 막두께가 3 미크론을 초과할 때 감소하기 시작한다. 조명 휘도에 중점을 둔 관점에서 미세 색소 입자층의 막두께는 더 바람직하게는 5 미크론 내지 3 미크론의 범위라 할 수 있다.
또한, 절연층에 사용되는 저융점 리드 글래스는 약 13 의 비교적 높은 유전상수를 가지는 한편, 색소 입자의 유전상수는 저융점 리드 글래스와 비교할 때 대부분 작다. 더욱이, 미세 색소 입자층내의 입자들간에 매우 작은 간극들이 잔류하기 때문에 실질적인 유전상수는 더 감소된다. 따라서, 미세 색소 입자층이 삽입될 때 방전전압이 상승하는 경향이 있다. 미세 색소 입자층이 매우 얇을 때, 방전전압의 상승은 무시할 수 있다. 그러나, 미세 색소 입자층이 5 미크론 이상의 두께를 가질 때, 방전전압은 10V 이상 상승하며, 이것은 또한 패널을 구동하는데 불리하다. 이 실시예는 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터층들 각각이 최적 막두께 범위내에서 1 - 2 미크론의 막두께를 갖도록 구성된다.
최적 막두께는 미세 색소 입자층이 저융점 리드 글래스로 피복되어 있는 AC 형 구조의 플라즈마 디스플레이 패널 뿐만아니라 미세 색소 입자층이 방전공간내에 직접 노출되어 있는 구조의 플라즈마 디스플레이 패널에도 적용할 수 있다.
상기 실시예들은 적색, 녹색 및 청색의 3가지 칼라 모두에 대한 미세 색소 입자층들에 의해 칼라 필터층들이 구성되는 예를 나타내지만, 본 발명에 따른 미세 색소 입자층은 방출된 광칼라의 밸런스 또는 공정의 간략화를 위해 두 개 또는 단지 하나의 칼라에 대해 형성될 수도 있다.
또한, 상기 실시예들은 AC 표면방전형 구조의 패널에 대해 설명되었지만, 당연히 본 발명은 동일한 방식으로 대향 2-전극형의 AC 플라즈마 디스플레이에 적용될 수 있다.
고온의 소성공정에서도 글래스의 절연층내에 종래의 칼라 색소 분말을 분산시키는 대신에, 칼라 필터로서 극미세 입자크기를 갖는 미세 색소 입자들을 함유하는 박층을 이용하여 반응에 의한 열화를 감소시킬 수 있다. 그 이유는 미세 색소 입자들이 매우 조밀한 층상태이며, 따라서 글래스 재료와 접촉 및 반응하는 양이 전체적으로 작기 때문이다. 미세 색소 입자들이 저융점 리드 글래스의 절연층과 접촉하여 소성될 때 저융점 리드 글래스가 연화되기 때문에 상호 침입이 발생한다. 그러나, 색소 입자들은 매우 미세하므로, 이들은 비교적 강하게 부착되며 따라서 소량의 미세 색소 입자들이 저융점 리드 글래스층내로 확산된다. 또한, 미세 색소 입자들간의 간극이 매우 작으므로, 색소층내로 역침입하기 위한 글래스 재료의 양도 매우 작다. 따라서, 동일한 미세 색소 입자들이 사용되더라도, 색소 입자들이 글래스층내로 분산되어 있는 경우와 비교하여 투과성이 양호하고 굴절률의 차이로 인한 스캐터링이 거의 없는 칼라 필터를 얻을 수 있다. 또한, 칼라 필터층과 접촉하는 절연층이 높은 연화점의 재료로 제조될 때, 상기 반응 및 상호 침입이 보다 효과적으로 방지되며, 색소 입자들의 역류, 응집으로 인한 유동화 변형과 색소층내의 균열을 방지할 수 있고, 따라서 균일하고 미세한 패턴의 칼라필터가 획득될 수 있다.
전술한 바와같이, 본 발명의 미세 색소 입자층을 포함하는 패널을 이용함으로써, 외부광의 반사가 억제되며, 밝은 장소에서도 높은 콘트라스트를 갖는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다. 또한, 방전가스로부터 방출된 가시광 또는 형광체로부터 방출된 불필요한 광이 효과적으로 차폐되므로, 칼라 순도가 또한 효과적으로 개선된다. AC 형 플라즈마 디스플레이 패널의 정면 기판의 제조시 절연층을 형성하는 공정에 부가된 공정에서 미세 색소 입자층이 용이하게 형성될 수 있고 칼라 필터층을 형성하는데 그다지 많은 비용을 요구하지 않으며, 따라서 산업상의 용도에 용이하게 이용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 절연층으로 피복된 투명전극을 구비하는 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    상기 절연층은 상기 투명전극을 직접 피복하는 버퍼층과 칼라 필터로서의 기능을 갖는 절연층이 적층되어 있는 2 층 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 저융점 리드 글래스로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 알루미나로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 이산화실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 이산화주석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 이리듐 틴 옥사이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 1 항에 있어서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 상기 절연층은 저융점 리드 글래스와 색소 분말을 혼합한 혼합물을 인쇄하고 소성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제 1 항에 있어서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 상기 절연층은 색소 분말을 먼저 인쇄하고 소성한 다음, 그위에 투명한 저융점 리드 글래스를 피복하고 소성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제 1 항에 있어서, 칼라 필터로서의 기능을 갖는 상기 절연층은 색소 분말과 감광재료를 혼합한 혼합물을 포토리소그래피에 의해 패턴 형성한 다음, 그위에 투명한 저융점 리드 글래스를 피복하고 소성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 디스플레이 표면으로서 작용하는 전면에 적어도 방전전극과 절연층을 구비하는 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    얇은 칼라 필터층이 상기 절연층과 접촉하여 또는 절연층내에 형성되고, 상기 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 AC 형 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제 10 항에 있어서, 얇은 칼라 필터층이 상기 절연층상에 형성되고, 상기 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제 10 항에 있어서, 방전전극을 포함하는 기판상에 상기 얇은 칼라 필터층이 형성된 후에, 상기 칼라 필터층을 피복하도록 상기 절연층이 형성되며, 상기 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제 10 항에 있어서, 방전전극을 포함하는 기판상에 상기 절연층이 형성된 후에, 상기 얇은 칼라 필터층이 형성되며, 상기 칼라 필터층은 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하고, 상기 절연층은 상기 칼라 필터층을 피복하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 절연층은 2층이상의 절연층 구성재료로 이루어지고, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층의 하나이상의 표면과 접촉하는 절연층 구성재료의 연화점은 또다른 절연층 구성재료의 하나이상의 층의 구성재료의 연화점 보다 높은 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 상기 얇은 칼라 필터층은 0.5 - 5 미크론의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 제 10 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 상기 얇은 칼라 필터층은 0.5 - 3 미크론의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제 10 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 상기 얇은 칼라 필터층은 평균 입자크기가 0.01 - 0.15 미크론인 색소 분말로 제조되는 것을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 미세 색소 입자를 주성분으로서 함유하는 얇은 칼라 필터층과, 이를 피복하는 절연층을 구비하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,
    상기 절연층은 2층이상으로 구성되며, 상기 방법은 2회이상의 소성단계를 포함하고, 제 1 소성단계는 상기 칼라 필터층을 위로부터 직접 피복하는 절연층을 칼라 필터층에 악영향을 주지 않는 온도에서 소성하는 것이고, 제 2 소성단계는 하나이상의 다른층을 제 1 소성단계에서의 온도보다 높은 온도에서 소성하는 것임을 특징으로 하는 칼라 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
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