KR19990043620A - 플라즈마 표시소자의 배기충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 AC형 PDP의 제조에 적합한 PDP의 신규한 배기 및 충전방법을 개시한다.

인쇄방법에 사용된 유기성분의 불완전 연소에 의해 산화물 보호층등에 흡착된 탄소화합물의 제거를 위해 본 발명에서는 산화성 분위기의 세정후 불활성분위기의 세정을 수행하도록 하였으며, 이러한 산화성분위기 세정에서 잔류하는 산소와 산화물 보호층의 과잉산소를 제거하기 위해 불활성 분위기 세정의 중간에 환원성분위기의 세정액을 수행하도록 하였다.

그 결과 고품위 장수명의 PDP가 구현된다.

Description

플라즈마 표시소자의 배기충전방법

본 발명은 플라즈마 표시소자(Plasma Display Panel ; PDP)의 제조에 관한 것으로, 특히 그 패널(panel)을 배기하여 방전기체를 주입충전하는 방법에 관한 것이다.

도 1에서, 기체방전현상을 화상표시에 이용하는 PDP의 기본적 구성은 교차대향하는 전극(E1, E2)이 배열된 두 기판(P1, P2) 사이에 방전기체를 충전하고 선택화소간의 간섭을 방지하기 위해 격벽(B)으로 구획한 직류(DC)형 PDP이다.

그러나 이러한 DC형 PDP는 듀티 사이클(duty cycle)이 제한되어 고해상도 동화상의 표시가 불가능하므로 어느 일측전극(E1, E2)상에 유전층(D)을 형성하여 벽전하(wall charge)를 형성함으로써 발광휘도를 향상시키는 교류(AC)형 PDP가 주로 사용되고 있다.

여기서 유전층(D)은 형광층(F)의 대향측에 형성되는 바, 형광층(F)이 전면기판(P1)에 형성되어야 하는 경우 얇고 균일한 형광층(F)의 형성이 곤란하므로 형광층(F)은 일반적으로 배면기판(P2)측에 대략 U자형의 단면 거어스(girth)를 가지도록 형성되고, 이에 따라 유전층(D)은 전면기판(P1)측에 형성된다.

도시된 구성은 특히 면(面) 방전형 PDP인바, 유전층(D) 하부의 전면전극(E1)을 복수의 평행전극(E1a, E1b)들로 구성하여 대향측의 배면전극(E2)과 개시방전을 일으킨 뒤 평행전극(E1a, E1b)간에 유지방전을 일으켜 발광휘도를 더욱 높이도록 하고 있다.

한편 유전층(D)등은 일반적으로 인쇄등 후막(厚膜) 방법에 의해 형성되는 바, 이 경우 치밀하지 못한 유전층(D)의 틈새로 플라즈마가 침투하여 전극(E1)을 손상시키는 소위 이온 봄바드먼트(ion bombardment) 현상이 발생되므로, 그 방지를 위해 유전층(D)상에는 박막(薄膜)방법에 의해 보호층(T)이 형성된다.

이와 같은 PDP의 제조과정은 각 기판(P1, P2)에 전극(E1, E2)과 격벽(B)등 소요 기능층들을 형성한 뒤, 양 기판(P1, P2)을 봉합(sealing)하여 패널(panel)을 형성하고, 패널의 캐비티(cavity) 를 배기한 뒤 소요 방전기체를 주입하여 밀봉하는 과정을 거쳐 완성된다.

도 2에는 먼저 PDP의 봉합과정을 도시하고 있는데, (A)와 같이 어느 한 기판(P2)의 외주에 봉합재(S)를 도포한 뒤 다른 기판(P1)을 이에 얹고, (B)와 같은 가열스케쥴(heating schedule)로 봉합재(S)를 소성(燒成)함으로써 이루어진다.

여기서 패널의 소성은 주로 터널(tunnel) 형태의 소성로내를 통과하며 이루어지는 바, 유리제 패널의 열충격 손상을 방지하기 위해 서열(徐熱)과 서냉(徐冷)이 필요하므로, 소성시의 가열스케쥴은 도시된 바와 같이 소성온도(T1)까지의 승온대(heating zone ; 0∼t1')와, 소성온도(T1)에서의 유지대(keeping zone; t1'∼t2'), 그리고 다시 상온까지의 냉각대(cooling zone; t2'∼t3')를 가져 대략 사다리꼴의 형태를 가지게 된다.

한편 이와 같이 봉합된 패널은 도 3와 같이 배기 및 충전되는 바, 하나 또는 복수(점선표시)의 패널(P)의 캐비티에 연결되는 배기헤드(10)에는 진공펌프(20)와, 세정용 가스공급원(40), 그리고 충전용 가스공급원(30)이 각각 연결된다.

이러한 방전기체의 충전과정은 세정용 가스의 주입과 배기를 반복하여 패널(P)의 캐비티를 청정화한 뒤 방전기체를 주입 충전하는 과정으로 이루어진다.

그런데 전술한 바와 같이 기판(P1, P2)상의 기능층(E1, E2, B)들은 주로 인쇄방법으로 이루어지는 바, 인쇄를 위한 페이스트(paste)의 조성을 위해 사용된 유지용제는 소성과정에서 대부분 배출되나 일부 잔류하게 되므로, 이의 제거, 소위 아웃가싱(out-gassing)을 촉진하기 위해 패널(P)을 고온상태로 가열한 상태로 배기하는 고온배기 과정이 주로 채택되고 있다.

고온배기는 또한 캐비티내의 잔류기체의 부피를 팽창시켜 배기를 촉진하는 역할도 수행하는 바, 그 가열과정은 도 3(B)와 같이 배기온도(T2)까지의 승온대(0∼t1"), 유지대(t1"∼t2"), 그리고 냉각대(t2"∼t3")로 구성되어 온도 및 시간의 차이는 있으나 봉합과정과 유사한 형태의 가열스케쥴을 가지게 된다.

이러한 고온배기의 과정은 배기 및 충전장치의 구성상 주로 배치(batch) 처리장치로 구성되어 처리되고 있다.

여기서 세정용 가스의 주입은 일반적으로 N₂나 Ar등 불활성가스를 고온배기중 수십분 간격으로 주입한 뒤 배기하는 과정을 반복함으로써 패널(P)의 캐비티를 청정상태로 형성하고자 하는 것이다.

세정용가스를 불활성가스로 사용하는 이유는 세정용가스가 캐비티내의 기능층과 반응하거나 흡착되지 않도록 하기 위함인 바, 그럼에도 불구하고 종래에는 캐비티내의 불순물이 완전히 제거되지 못하고 잔류하여 흑점(黑點)을 형성하거나 에이징(aging)이나 사용시 배출되어 PDP의 성능을 저해하고 수명을 단축시키는 문제가 있었다.

이와 같은 문제의 달성을 위해 본 발명자는 먼저 불순물이 잔류하여 흑점 등을 형성하는 이유를 파악하여 보았다.

기능층의 인쇄를 위해 사용되는 용제는 신속한 건조를 위해 상당량의 휘발성 용제를 사용하는 바, 휘발성용제는 기본적으로 유기용제이다. 이러한 유기용제는 건조시 대부분 휘발에 의해 배출되나 기능층내의 잔류 유기용제는 기능층의 소성과 고온배기 과정에서 연소되어 가스로 배출된다.

그런데 소성로내는 400℃ 이상의 고온으로 유지되므로 유기용제가 연소되기에 충분한 온도이지만 소성효율의 유지와 열충격의 방지등을 위해 충분한 양의 공기가 공급될 수 없어 유기용제는 불완전 연소되어 CO를 형성하게 된다.

주지하다시피 CO는 산소와의 화합력이 매우 높은 바, 특히 MgO 보호층(T)을 구비하는 AC형 PDP의 경우, CO는 결핍산소를 MgO에서 보충하기 위해 보호층(T)에 흡착되어 MgCO₃를 형성하게 된다.

소성후 패널(P)의 봉합전에 잔류 유기성분을 제거할 수 있는 마지막 기회는 고온배기공정인 바, 이 경우 제공되는 분위기는 전술한 바와 같이 N₂나 Ar등 불활성분위기이므로 기능층내에 잔류하는 C나 CO 또는 보호층(T)상의 MgCO₃는 필요한 결핍산소를 얻을 수 없게 된다.

특히 고온배기는 소성처럼 기판(P1, P2) 상부가 개방된 것이 아니라, 기체유통이 매우 어려운 100㎛ 정도 두께의 캐비티내에서 이뤄지므로 고온배기시 배출되는 CO등은 더욱 용이하게 보호층(T)등 산화물층에 흡착되어 흑점등을 형성하게 되는 것이다.

뿐만아니라 MgO 보호층(T)은 O₂주입분위기에서 형성되므로 보호층(T) 자체가 과잉산소를 가지고 있어서 CO 등 불순물의 흡착을 촉진할 뿐아니라, PDP의 사용에 따라 과잉산호를 캐비티내로 점차 방출하여 방전기체를 오염시키고 이에 산화분위기를 형성하여 전극(E1, E2)을 손상시키는 등 PDP의 성능과 수명을 저하시키는 문제를 야기한다.

이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 PDP, 특히 AC PDP의 탄소화합물이나 과잉산소 등 잔류 불순물을 원활히 배출시켜 고품질과 장수명의 PDP를 구현할 수 있는 배기충전방법을 제공하는 것이다.

제 1도는 PDP의 일례로서 AC형 PDP의 단면도,

제 2(A) 및 (B)는 PDP의 봉합과정을 설명하는 개략 단면도 및 가열스케쥴,

제 3(A) 및 (B)는 PDP의 배기과정을 설명하는 시스템도 및 가열스케쥴,

제 4도는 본 발명 방법을 구현하기 위한 배기충전장치의 시스템도,

제 5도는 본 발명의 한 실시예를 설명하는 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P : 패널(panel) 1 : 배기헤드

4 : 세정용 가스 주입원(源) 4a : 불활성 세정용 가스주입원

4b : 산화성 세정용 가스주입원 4c : 환원성 세정용 가스주입원

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 PDP 배기충전방법은 고운분위기에서 세정용 가스의 주입과 배기를 반복한 뒤 방전기체를 주입충전하는 PDP의 배기충전방법에 있어서, 세정용가스가 산화성분위기의 세정용가스와 불활성 분위기의 세정용가스의 적어도 2종으로 조성되어 산화성분위기의 세정용가스를 적어도 1회 주입 및 배기한 뒤 불활성 분위기의 세정용가스를 주입 및 배기하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면 불완전 연소된 유기성분에 의한 CO가 산화성 분위기내에서 CO₂로 전환되어 용이하게 배출될 수 있으며, 특히 AC형 PDP의 경우 MgO 보호층에 흡착되었던 MgCO₃가 분해되어 배출되므로 흑점등의 형성이 방지된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 세정용가스가 환원성분위기의 세정용가스와 불활성분위기의 세정용가스의 적어도 2종으로 조성되어 불활성분위기의 세정용가스의 주입 및 배기과정의 중간에 환원성분위기의 세정용가스의 주입 및 배기과정이 적어도 1회 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면 MgO 보호층에 포함된 과잉산소가 환원에 의해 배출되어 불순물의 흡착을 방지하고 PDP의 성능 및 수명의 저하를 방지하게 된다.

본 발명의 가장 바람직한 구성은 이상의 산화성분위기와 환원성분위기의 세정을 각각 적어도 1회, 그리고 불활성분위기의 세정을 적어도 1회 이상 수행하는 구성이다.

이와 따라 본 발명은 고품질 장수명의 PDP를 제공하게 된다.

(실시예)

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 4에서. 패널(P)이 배기 및 충전될 배기장치의 배기헤드(1)에는 진공펌프(2)와 방전기체 주입원(3)이 연결되고, 본 발명 특징에 따라 세정용 가스주입원(4)은 적어도 2종이상 복수로 구성된다.

이 실시예에서 세정용 가스주입원(4)은 통상적인 불활성 세정용가스 주입원(4a)과, 산화성 세정용가스 주입원(4b), 그리고 환원성 세정용가스 주입원(4c)을 구비한다.

먼저 불활성 세정용 가스주입원(4a)의 세정용 가스는 일반적인 N₂나 Ar로 조성되는 것이 가장 바람직하다. 다음 산화성 세정용가스 주입원(4b)의 세정용가스는 바람직하기로 N₂또는Ar 대해 0.1 내지 1% 용량비의 O₂를 포함한다. 한편 환원성 세정용가스 주입원(4c)의 세정용가스는 N₂또는 Ar 대해 20% 이하 용량비의 H₂를 포함한다.

이와 같은 배기충전방법의 진행을 도 5를 통해 살펴보기로 한다.

단계(100)에서 시작되어, 배기장치내에 설치된 패널(P)이 가열됨으로써 단계(110)에서 소정의 배기온도에 도달하면 패널(P)내의 기능층에 잔류해있던 유기성분들은 CO로 분해된다.

그러면 단계(120)에서 산화성 세정용가스 주입원(4b)으로부터 패널(P)내로 산화성 세정용가스를 예를들어 500∼600 Torr 정도로 주입한 뒤 소정시간후 이를 배기하는 산화성 세정을 수행한다.

이에 따라 결핍산호를 가지는 CO가 산화성 세정용가스내의 O₂와 결합하여 CO₂를 형성하고 보호층(T)에 흡착되었던 MgCO₃도 분해되어 CO₂로 배출되어 다량의 N₂또는 Ar에 섞인 뒤 배기에 의해 배출된다. 여기서 MgCO₃는 대부분 산소를 공유하는 약한 공유 결합이거나 탄산결합이므로 충분한 양의 O₂를 공급하면 쉽게 MgO와 CO₂로 분해될 수 있다.

다음 단계(120)에서 불활성 세정용 가스주입원(4a)으로부터 패널(P)내로 불활성 세정용가스를 주입후 배기하는 불활성 세정이 이뤄진다.

바람직하기로 이러한 불활성 세정은 패널(P)이 배기온도로 유지되는 동안 소정의 시간주기로 복수회 반복되는데, 필요에 따라서는 단계(120)의 산화성 세정도 복수회 이뤄질 수 있다.

다음 단계(140)에서 배기온도에서의 유지가 종료되어 패널(P)의 냉각을 개시하면 적절한 온도에서 단계(150)의 환원성 세정이 이뤄진다.

여기서 환원성 세정은 환원성 세정용 가스주입원(4c)으로부터 패널(P)에 환원성 세정용가스를 주입 및 배기하는 과정으로 이루어지는 바, 환원성 세정이 패널(P)의 냉각개시후 이뤄지는 이유는 온도가 높을수록 산화에 유리하고 반대로 환원은 낮은 온도에서 잘 이루어지기 때문이다.

예를들어 H₂가 포함된 환원성분위기에 의해 보호층(T)내의 과잉 산소나, 산화성 분위기의 형성에 따라 잔류할 수도 있는 O₂나 유기산소(O)는 H₂와 화합하여 H₂O(수증기)로 배출된다.

단계(150)의 환원성 세정이 완료되면 필요에 따라 단계(160)에서 불활성세제을 반복한다.

이어서 적절한 충전온도에 도달(단계 170)하면 패널(P)에 방전기체를 주입충전(단계 180)하여 종료한다(단계 190).

이상과 같이 본 발명에서는 산화성 분위기의 세정용 가스를 사용하여 유기성분의 불완전연소에 의한 CO 또는 MgCO₃등의 불순물을 제거하여 흑점의 형성등을 방지하고, 환원성 분위기의 세정용 가스를 사용하여 MgO 등 유기된 O 또는 O₂나 산화물 보호층의 과잉산소를 제거함으로써 불순물의 흡착과 캐비티 오염을 방지한다.

그러므로 본 발명은 고품질 장수명의 PDP를 구현하는 큰 효과가 있다.

Claims (8)

1. 고온분위기하에서 패널의 캐비티에 세정용 가스의 주입과 배기를 반복하여 세정한 뒤 방전기체를 주입충전하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법에 있어서,

   상기 세정용가스가 산화성분위기의 세정용 가스와 불활성분위기의 세정용가스의 적어도 2종으로 조성되어,

   상기 산화성분위기의 세정을 적어도 1회 수행한 뒤 상기 불활성분위기의 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 불활성분위기의 세정용가스가 N₂또는 Ar중의 어느 하나로 조성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 산화성분위기의 세정용가스가 N₂또는 Ar에 대해 0.1 내지 1% 용량비의 O₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 산화성분위기의 세정후 환원성 분위기의 세정용가스에 의한 환원성 세정이 적어도 1회 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 환원성분위기의 세정용가스가 N₂또는 Ar에 대해 20% 이하 용량비의 H₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
6. 고온분위기하에서 패널의 캐비티에 세정용 가스의 주입과 배기를 반복하여 세정한 뒤 방전기체를 주입충전하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법에 있어서,

   상기 세정용가스가 환원성분위기의 세정용 가스와 불활성분위기의 세정용가스의 적어도 2종으로 조성되어,

   상기 불활성 분위기의 복수회의 세정의 중간에 상기 환원성분위기의 세정이 적어도 1회 수행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 불활성분위기의 세정용가스가 N₂또는 Ar중의 어느 하나로 조성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 산화성분위기의 세정후 환원성분위기의 세정용가스에 의한 환원성 세정이 적어도 1회 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시소자의 배기충전방법.