KR19980085547A - 교류형 플라즈마 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 AC형 PDP를 개시한다.

AC형 PDP의 유전층상에 적층된 보호층은 PDP 패널 봉합시 크랙이 발생되기 쉬워 전극 손상과 수명 단축의 문제를 발생시키고 있다.

본 발명에서는 그 원인을 유전층의 유리재질의 유동성이라고 파악하여, 유전층을 복수의 단위층으로 구성하고 보호층측의 단위층의 유동성을 작게 함으로써 보호층의 크랙을 효율적으로 방지하였다.

Description

교류형 플라즈마 표시소자

본 발명은 플라즈마 표시소자(PDP : Plasama Display Panel)에 관한 것으로, 특히 유전층(誘電層 ; dielectric layer)을 사용하는 교류(AC)형 PDP에 관한 것이다.

PDP는 기체 공간상에 이격된 두 점간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 일어나는 소위 기체방전현상을 화상표시에 이용한 화상표시소자임은 주지하는 바와 같다.

가장 간단한 구성의 PDP는 방전기체가 그 사이에 충전된 두 기판에 전극을 교차 대향 배열하여, 두 전극의 선택으로 화소방전을 일으키는 직류(DC)형 PDP이다.

그러나 DC형 PDP는 고휘도 구현이 불가능하여 고해상도의 동화상 구현이 어려우므로 여러 가지 개선된 PDP가 실용화되고 있다.

이들 개선된 PDP는 기본적으로 도 1에 도시된 바와 같은 AC형 PDP의 원리를 사용하는 바, 이는 두 기판(P1, P2)에 전극(E1, E2)이 서로 교차 대향 배열되고 측벽(W)으로 밀봉된 공간내에 방전기체가 충전되어 있으며, 발광휘도의 증가와 소정색의 표현을 위해 형광층(F)이 형성된다. 형광층(F) 대향측의 전극(E1)상에는 유전층(D)이 적층되어, 이를 통한 벽전하(wall charge)의 형성 및 방전에 의해 AC PDP는 방전의 속동성(速動性)과 강도향상, 그리고 유지 등을 통해 고휘도를 구현하게 된다. 나머지 부호 B는 화소간을 구획하는 격벽이다.

여기서 유전층(D)는 일반적인 유리계 재질의 인쇄 및 소성(燒成) 방법으로 구성되는 바, 이 경우 방전시의 기체 플라즈마가 유전층(D)의 틈새를 통해 전극(E1)을 손상시키는 소위 이온 봄바드먼트(ion bombardment)가 발생될 우려가 있다.

이에 따라 유전층(D)상에는 증착(蒸着)등의 박막(薄膜)방법에 의해 치밀하고 균일한 보호층(V)을 형성해주게 되는 바, 일반적으로 MgO의 증착에 의한 보호층(V)이 널리 사용되고 있다.

도 2에는 이와 같은 AC형 PDP의 제조과정을 살펴보고 있는데, (A)에서 유전층(D)이 형성될 기판(P1 : 도면에서는 전면기판)상에 전극(E1)을 형성한 뒤 (B)에서 그 상부에 인쇄 등의 방법으로 유전물질을 전면도포하여 이를 소성함으로써 유전층(D)을 형성한다.

다음 (C)에서 그 상부에 MgO 등을 진공스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 증착하여 보호층(V)을 형성함으로써 유전층(D)측의 기판(P1)을 완성한다.

한편 이와 별도로 형광층(F) 및 격벽(B)을 가지는 기판(P2 : 도면에서는 배면기판)이 구성되는 바, 양 기판(P1, P2)이 완성되고 나면 (D)와 같이 서로 봉합(sealing)하여 PDP 패널을 구성하게 된다.

즉 (D)에서 한 기판(P2)의 외측에 격벽(W)을 형성할 봉합재(sealant ; W')를 도포하여 다른 기판(P1)을 그 상부에 적치한 뒤, 이를 고온분위기에 투입하여 봉합재(W')를 소성하여 양 기판(P1, P2)을 결합 밀봉하는 측벽(W)을 형성, 즉 봉합함으로써 도 1과 같은 AC형 PDP 패널을 구성하게 되는 것이다.

봉합이 완료된 PDP 패널은 에이징(aging)과 성능검사를 거쳐 출하되는데, 상당수의 패널이 전체적 또는 국부적 불량으로 폐기되어 있으며, 출하후에도 보증 사용수명을 채우지 못하여 반품되는 경우도 발생된다.

이러한 불량발생의 원인은 인쇄나 소성불량 등 제조상의 원인도 있는 바, 상당한 부분을 방전기체의 오염이나 전극의 국부적 손상 등이 차지하고 있다.

특히 후자의 경우는 보호층(V)에 크랙(crack)이 발생되어 유전층(D)내의 Pb가 방전기체에 확산되고 이 크랙을 통해 방전 플라즈마가 전극(E1)을 손상시키는 경우가 많음이 확인되었다.

이와 같은 보호층(V)의 크랙발생은 주로 패널의 봉합후에 발생되는 바, 종래에는 이 문제를 보호층(V)의 열적 특성의 문제로 생각하여 봉합시 가열분위기를 더 완만한 서열(徐熱), 서냉(徐冷) 등 여러 가지로 변경하였으나 별다른 개선 효과를 얻지 못하였다.

여기서 봉합재(W')의 소성온도, 즉 연화점(軟化鮎)은 대략 400∼450℃ 정도이며, 보호층(V)을 구성하는 MgO는 금속산화물이므로 그 용융점이 1000℃에 근접함에도, MgO로 된 보호층(V)에 크랙이 발생되지 않는 내열온도는 겨우 400℃ 내외에 불과한 특이한 특성이 발견되었다. 더구나 MgO 자체는 유리질의 유전층(D)과 열팽창율에 있어서도 큰 차이가 없는 재질로 선택된 것이므로 종래 보호층(V)의 크랙 발생원인 자체의 규명이 이루어지지 않고 있던 것이다.

도 1은 AC형 PDP의 일반적인 구조를 보이는 단면도,

도 2(A) 내지 (D)는 도 1의 AC형 PDP의 제조과정을 보이는 순차적 단면도들,

도 3은 본 발명에 의한 AC형 PDP의 구성을 보이는 일측 기판의 단면도,

도 4는 본 발명의 구성원리를 설명하기 위한 유전층과 보호층의 개략 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

P1, P2 : 기판E1, E2 : 전극

D : 유전층(dielectric layer)D1∼D3 : 단위층(unit layer)

V : 보호층(overcoat layer)

따라서 본 발명자들은 보호층(V)의 크랙이 단순히 유전층(D)과의 연화점이나 열팽창율 등의 열적 물성의 차이에서 기인하는 것이 아니라고 전제하고 그 원인을 규명한 바, 이것이 유리재질의 특성에 기인하는 것이라고 파악하였다.

즉 유전층(D)은 SiO₂를 주성분으로 하여 Al₂O₃, PbO, B₂O₃등을 고용(固容) 상태로 포함하는 붕소계 유리재질로 구성되는 바, 유리재질은 실제적으로 상온(常溫)에서도 크리이프(creep)가 발생되는 유동체(流動體)이다. 유리재질의 유동은 고온으로 갈수록 더욱 활발해져, 그 온도가 연화점에 도달하면 외부에서 관찰될 수 있을 정도로 유동이 활발해지는 것이다.

그러므로 봉합시 유전층(D)상의 보호층(V)에 크랙이 발생되는 원인은 역시 유지재질인 봉합재(W')의 소성을 위해 그 연화점 이상으로 가열하면, 이와 연화점이 유사한 유리재질의 유전층(D)에 활발한 유동이 발생됨에도 유동성을 가지지 않는 금속산화물의 보호층(V)이 이를 따르지 못하여 크랙이 발생되는 것이다.

이와 같은 착안에 기초하여 본 발명은 유전층을 서로 물성(物性)이 다른 복수의 층으로 구성하는 것을 특징으로 한다.

특히 보호층측으로 갈수록 유전층은 연화점이 높아지도록 구성되는 바, 그러면 보호층측의 유전층의 유동성이 낮아져 봉합시 가열에 의한 유전층의 유동을 완충시키는 버퍼(buffer) 역할을 하게 되므로 보호층의 크랙이 방지된다.

이에 따라 보호층의 크랙에 의한 전극의 손상이 방지되어 PDP의 국부적 불량이 방지되며, 크랙을 통해 유전층내의 Pb가 방전기체를 오염시키지 않게 되므로 PDP 패널의 사용수명의 저하도 방지할 수 있게 된다.

[실시예]

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3에서, 어느 한 기판(도 1의 전면기판 ; P1)의 전극(E1)상에는 벽전하의 형성을 위한 유전층(D)이 형성되고, 그 위에는 유전층(D)이 인쇄등 후막(厚膜)방법으로 형성되는 경우의 보완을 위해 MgO 등의 보호층(V)이 증착 등 박막방법으로 형성된다.

본 발명 특징에 따라 유전층(O)은 그 물성이 서로 다른 복수의 단위층(D1∼D3)의 적층으로 형성된다.

여기서 유전층(D)은 유리계의 재질로 구성되는 바, SiO₂를 주성분으로 하는 Al₂O₃, PbO, B₂O₃등을 포함하며, 필요에 따라 흑색 또는 백색의 안료성분을 포함한다.

여기서 Al₂O₃는 주로 유전층(D)의 강도에 기여하며, PbO는 연화점 및 이에 따른 소성온도를 낮추는 역할을 하고, B₂O₃는 이와 반대로 연화점과 소성온도를 높이는 역할을 한다. PbO가 대랑 함유된 유리재질은 납유리라 하여 저온에서 용융되므로 일반 유리제품의 제조에 널리 사용되지만 크리이프가 크고 Pb의 다량함유로 전기적 특성이 다소 불량하며, B₂O₃가 다량 함유된 유리는 광학유리 또는 파이렉스(Pirex ; 상품명) 등 내열유리의 제조에 사용된다.

본 발명에서는 이러한 특성을 이용하여 유전층(D)을 구성하는 각 단위층(D1∼D3)들이 도 4에 도시된 바와 같이 상층으로 갈수록 유동성이 작아지도록 구성하게 된다. 여기서 유전층(D)을 구성하는 유리재질은 유동체이므로 동일 조성에서는 온도가 높아질수록 유동성이 커지며 동일온도에서는 그 조성이 연화점이 낮을수록 유동성이 커지게 된다.

이에 따라 유전층(D)의 각 단위층(D1∼D3)을 보호층(V)측의 상층으로 갈수록 연화점이 높아지도록 구성하면, 동일온도에서 상층으로 갈수록 유동성이 낮아지게 된다.

이와 같은 구성은 상술한 일반적인 유리재질의 조성에 있어서 상층으로 갈수록 PbO의 함량을 낮추거나 B₂O₃의 함량을 높임으로써 달성될 수 있다. 여기서 PbO의 함량은 전체대비의 중량비로 20∼50%, B₃O₃의 함량은 0.5∼12.5%의 범위가 사용될 수 있다.

그러면 측벽(W)의 형성을 위한 봉합재(W')의 소성시의 가열에 의해 먼저 형성되어 있던 유전층(D)이 가열될 때, 즉 유전층(D)의 각 단위층(D1∼D3)들이 온도상승에 따라 유동이 활발해질 때 보호층(V)측의 단위층(D1)의 유동의 크기가 전극(E1)측의 단위층(D2, D3)의 유동의 크기보다 작아지게 된다.

그 결과 유동이 거의 없는 금속산화물인 MgO등의 보호층(V)과의 변형의 차이가 작아지게 되므로 보호층(V)에 발생되는 크랙이 효율적으로 억제될 수 있다.

한편 유전층(D)을 구성하는 단위층(D1∼D3)의 수는 2층 이상인바, 2층을 사용하는 경우 전극(E1)측의 단위층(D2)을 주된 유전층(D)으로 사용하고 그 상부에 보호층(V)의 크랙 방지를 위한 버퍼(buffer)층만의 역할을 하도록 얇은 단위층(D1)을 보호층(V)과의 사이에 형성하는 것이 바람직하다.

또한 각 단위층(D1∼D3)은 인쇄후 소성하는 과정을 반복하여 형성되는 것이 바람직하지만, 필요에 따라서는 각 단위층(D1∼D3)을 인쇄후 건조만으로 적층하여 전 유전층(D)을 한꺼번에 소성하는 구성도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 측벽 소성시 보호층의 크랙 발생을 효율적으로 방지하여, 전극손상이나 내부 오염에 의한 불량의 발생이나 사용수명의 단축의 문제를 효율적으로 해결함으로써 고품질 장수명의 AC형 PDP를 제공하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 그 사이에 방전기체가 충전되는 두 기판에 전극을 교차 대향 배열하고

   어느 한 기판의 전극상의 후막 유전층과 박막으로 된 그 보호층을 형성한 교류형 플라즈마 표시소자에 있어서,

   상기 유전층이 서로 물성이 다른 복수의 단위층의 적층으로 형성되는 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 단위층의 연화점이 상기 전극측에서 상기 보호층측으로 갈수록 높아지는 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
3. 제2항에 있어서,

   상기 유전층의 재질이 PbO를 포함하며,

   상기 복수의 단위층의 PbO 함량이 상기 전극측에서 상기 보호층측으로 갈수록 낮아지는 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
4. 제3항에 있어서,

   상기 PbO의 함량이 상기 각 단위층의 중량비로 20∼50%의 범위인 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
5. 제2항에 있어서,

   상기 유전층의 재질이 B₂O₃를 포함하며,

   상기 복수의 단위층의 B₂O₃함량이 상기 전극측에서 상기 보호층측으로 갈수록 높아지는 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
6. 제5항에 있어서,

   상기 B₂O₃의 함량이 상기 각 단위층의 중량비로 0.5∼12.5%의 범위인 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.
7. 제1항에 있어서,

   상기 보호층이 MgO로 형성되는 것을

   특징으로 하는 교류형 플라즈마 표시소자.