KR19990037968A - 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 디스플레이 패널의 유전체에 관한 것으로, M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜 및 촉매물질을 혼합하고, 그 혼합물을 졸 상태에서 겔 상태로 만든 후, 겔 상태의 혼합물을 하판상에 코팅한다. 그리고, 코팅된 혼합물을 건조 및 열처리하여 저유전율의 유전체층을 형성함으로써, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동시 신호전달 속도를 빠르게 하여 저구동전압에서 화상을 구현할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전시 발생하는 플라즈마로부터 나오는 빛을 이용하여 영상을 제공하는 것으로, 방전되는 플라즈마는 미세한 격벽에 의해 격리되어 단위 셀을 구성하고 있으며, 이 미세한 격벽에 의해 구성된 단위 셀을 구동회로에 의해 선택적으로 발광시킴으로써 영상을 구현한다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 상판(1)상에 유지 전극(2)을 형성하고 하판(3)상에는 어드레스 전극(4)을 형성한 다음, 상/하판(1,3) 전면에 유전체막(5)을 도포한다.
그리고, 상판(1)상의 유전체막(5)상에는 유전체를 보호하기 위한 보호막(6)을 코팅하고, 하판(3)상의 유전체막(5)상에는 격벽(7)을 형성한 후, 그 위에 형광체(8)를 도포한 구조로 이루어진다.
이와 같은 구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 동작 원리를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 하판(3)에 있는 어드레스 전극(4)에 동작 신호가 인가되면 상판(1)에 있는 두 개의 유지 전극(2)을 통해 전위차가 발생되는데, 이 전위차에 의해 내부에 있는 가스를 이온화시켜 플라즈마가 발생한다.
이때, 방전되고 있는 플라즈마로부터 방출되는 자외선이 형광체(8) 표면을 여기시키면 가시광선이 발광하게 되어 화상을 제공하게 된다.
교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 경우에는 구동시 고유의 메모리 기능을 갖게 되는데, 그 이유는 기체 방전시 형성되는 전자와 이온 등의 하전 입자들이 전극을 덮고 있는 유전체에 벽전하를 형성하기 때문이다.
다시말하면, 방전이 없는 경우에는 유전체에 벽전하가 존재하지 않으며 방전이 형성되는 경우에는 유전체에 벽면에 벽전하가 쌓이게 된다.
벽전하가 존재하게 되면 외부전극에 인가되는 전위와 벽전하에 의한 전위가 합쳐지므로 낮은 전압에서 방전이 형성되게 된다.
따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 동작은 벽전하의 도움없이 방전을 일으키는 어드레싱(adressing) 동작과 벽전하의 도움에 의해 낮은 전위에서 방전을 일으키는 서스테인(sustain) 동작으로 분리할 수 있다.
일반적으로 현재 적용되고 있는 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 경우, 하판의 어드레스 전극으로 인해서 인가되는 펄스 전위에 의해 유지전압으로 유지되는 상판의 두 유지 전극 사이에서 플라즈마 방전을 진행시키거나 소거시키게 되는데, 이때 상판의 두 유지 전극 사이에 걸리는 벽전하의 변화는 도 2와 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 면방식 교류형 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키려면, 일정한 유지전압으로 유지되고 있는 상판의 유지 전극 유전체 벽면에 형성된 벽전위 상태를 하판의 어드레스 전극으로 인해서 가해지는 펄스 전압에 의해 방전을 일으키고 소거시키게 된다.
이때, 상판의 유지 전극을 덮고 있는 유전체막은 유전율이 클수록 유전 용량이 높아지기 때문에 높은 벽전하를 형성하게 되어 플라즈마 방전시 유지전압 및 구동전압을 낮출 수 있다.
그러나, 하판의 어드레스 전극의 경우는 화상신호를 플라즈마 패널내의 각 셀에 전달하는 역할을 하기 때문에 가능한 벽전하 형성이 낮은 저유전율의 유전체막을 사용하는 것이 유리하다.
그 이유는 패널내 각 셀의 방전을 신속하게 발광시키고 소거시켜야만 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 구현에 유리하기 때문이다.
그러나, 현재 적용되고 있는 하판의 유전체막은 10∼19 정도의 고유전율 유전체를 사용하기 때문에 어드레스 전압이 높아져 고가격의 고전압 구동회로를 선택해야 하는 불리한 면이 있다.
종래 기술에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
하판의 어드레스 전극을 도포하는 유전체의 유전율이 높기 때문에 각 셀의 방전 및 소거동작이 느려 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 구현에 불리할 뿐만 아니라 어드레스 전압이 높아져 고가격의 고전압 구동회로를 선택해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하판의 어드레스 전극용 유전체를 저유전율의 물질로 대치하여 신호전달 속도를 빠르게 하고 저전압에서 구동할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 보여주는 단면도
도 2는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구동시 인가전압에 따른 벽전위를 보여주는 파형도
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체층과 격벽을 동시에 형성하는 공정을 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 겔 12 : 하판
13 : 금형
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체에서, 하판의 어드레스 전극용 유전체가 저유전율을 갖도록 M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜의 혼합물로 형성하는데 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법은 M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜 및 촉매물질을 혼합하는 스텝과, 혼합물을 졸 상태에서 겔 상태로 만드는 스텝과, 겔 상태의 혼합물을 하판상에 코팅하는 스텝과, 코팅된 혼합물을 건조 및 열처리하는 스텝으로 이루어지는데 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법의 다른 특징은 M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜 및 촉매물질을 혼합하는 스텝과, 혼합물을 졸 상태에서 겔 상태로 만드는 스텝과, 겔 상태의 혼합물을 상기 하판상에 코팅하는 스텝과, 하판상에 코팅된 혼합물을 격벽의 반대 형상을 갖는 금형으로 스템핑하고 건조시키는 스텝과, 스템핑된 금형을 이형시키고 혼합물을 열처리하여 격벽 및 제 1 유전체층을 동시에 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
하판의 어드레스 전극에 도포되는 본 발명의 유전체막을 제조하기 위해서는 먼저, M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드 용액과 알콜 용액을 혼합하고, 이 혼합물을 가수분해하여 졸 상태의 용액으로 만든 다음, 이를 다시 일정한 시간 동안 유지하면 중합반응이 일어나서 액상의 겔 상태가 된다.
여기서, 졸-겔 용액 제조시 반응의 일반적인 형태는 다음과 같다.
가수분해 반응 : M(OR)n + nH2O → M(OH)n + nHOR
중합 반응 : xM(OH)n → (MOn/2)x + xn/2H2O
이때, 금속이온은 유전상수가 낮은 실리콘, 붕소, 티타늄, 알루미늄 등을 단독 또는 복합 형태로 사용하고, 가수분해 및 중합반응의 촉매로서, 물이나 질산 등을 사용한다.
재료별 유전상수.
재료 유전율
96SiO2+ 4B2O3 3.85
소다-라임 유리 6.9
PbO계 유리 10∼19
SiO2 3.7
현재 플라즈마 디스플레이 패널에 적용되고 있는 유전체의 경우는 PbO 성분을 주축으로 한 유리페이스트를 주로 사용하고 있는데, 이 경우의 유전율은 상기 표 1에 도시된 바와 같이, 대략 10∼19 정도로 높다.
그러므로, 플라즈마 디스플레이 패널의 상판 유전체로는 적합하였지만 하판 유전체로는 적합하지 못하였다.
그러나, 본 발명에서는 하판 유전체로서, 상기 표 1에 도시된 바와 같이 유전율이 낮은 실리콘, 붕소 등을 단독이나 복합형태로 사용하여 졸-겔법으로 8 이하인 저유전율의 유전층을 만들 수 있다.
즉, 상기와 같이 제조된 액상의 겔을 플라즈마 디스플레이 패널의 하판상에 도포하고, 이를 100℃ 이하에서 건조시킨 후, 다시 400℃ 이하에서 열처리함으로써 하판상에 저유전율의 유전층을 만든다.
여기서, 액상의 겔은 수 포아즈(poise)에서 107포아즈까지 넓은 범위에서 점도가 변하게 되는데, 104∼107포아즈 정도의 범위를 갖는 겔 상태에서 적당한 조건으로 하판에 도포한다.
그리고, 상기와 같이 제조되는 유전체를 이용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 하판과 격벽을 동시에 형성하여 공정을 단순화할 수도 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체층과 격벽을 동시에 형성하는 공정을 보여주는 도면으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드 용액과 알콜 용액을 혼합하고, 이 혼합물을 가수분해 및 중합반응으로 졸 상태의 용액을 겔 상태로 만든 다음, 겔(11)을 어드레스 전극이 형성된 플라즈마 디스플레이 패널의 하판(12)상에 도포한다.
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 하판(12)상에 도포된 겔(11)을 격벽의 반대 형상을 갖는 금형(13)으로 스템핑하고 겔(11)을 건조시킨다.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 스템핑된 금형(13)을 이형시키고 겔(11)을 열처리함으로써, 도 3d에 도시된 바와 같이, 하판(12)상에 격벽 및 유전체층이 동시에 형성된다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
플라즈마 디스플레이 패널의 어드레스 전극용 유전체를 저유전율을 갖는 물질로 대치함으로써, 신호전달 속도를 빠르게 하여 저구동전압에서 화상을 구현할 수 있다.
그리고, 유전체층을 형성함에 있어서, 저온공정인 졸-겔법을 적용함으로써, 유리기판의 변형을 방지하고 금형을 이용한 스템핑법 적용을 통해 유전체층과 격벽을 동시에 형성할 수 있어 플라즈마 디스플레이 패널의 전체적인 공정을 단순화시킨다.

Claims (7)

  1. 제 1 유전체를 갖는 하판과 제 2 유전체를 갖는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에서,
    상기 제 1 유전체는 M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜의 혼합물로 형성되고, 저유전율을 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 원소 M은 유전 상수가 낮은 실리콘, 붕소, 티타늄, 알루미늄 중 어느 하나임을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체.
  3. 격벽 및 제 1 유전체를 갖는 하판과 제 2 유전체를 갖는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에서,
    M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜 및 촉매물질을 혼합하는 스텝;
    상기 혼합물을 졸 상태에서 겔 상태로 만드는 스텝;
    상기 겔 상태의 혼합물을 상기 하판상에 코팅하는 스텝;
    상기 코팅된 혼합물을 건조 및 열처리하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속 원소 M은 유전 상수가 낮은 실리콘, 붕소, 티타늄, 알루미늄 중 어느 하나임을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 혼합물의 촉매물질은 물 또는 질산염임을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 건조시의 온도는 100℃ 이하이고, 상기 열처리시의 온도는 400℃ 이하임을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법.
  7. 격벽 및 제 1 유전체를 갖는 하판과 제 2 유전체를 갖는 상판을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에서,
    M(OR)n(M : 금속원소, R : 알칼기, n : 금속의 산화수)인 화학식을 갖는 알콕사이드와 알콜 및 촉매물질을 혼합하는 스텝;
    상기 혼합물을 졸 상태에서 겔 상태로 만드는 스텝;
    상기 겔 상태의 혼합물을 상기 하판상에 코팅하는 스텝;
    상기 하판상에 코팅된 혼합물을 상기 격벽의 반대 형상을 갖는 금형으로 스템핑하고 건조시키는 스텝;
    상기 스템핑된 금형을 이형시키고 상기 혼합물을 열처리하여 상기 격벽 및 제 1 유전체층을 동시에 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 유전체 제조방법.
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