KR20010004317A - 공동 음극 효과를 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그제조 방법 - Google Patents

공동 음극 효과를 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고휘도와 고휘도 효율을 얻을 수 있는 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 글로우 방전에서 공동 음극(hollow cathode) 효과를 이용하기 위하여 버스 전극 상의 유전체 내에 적어도 하나의 홀(hole)을 형성하고, 버스 전극과 중첩되는 유전체 상에 접지전극을 형성하는데 그 특징이 있다. 본 발명에 따라, 홀 내부의 고밀도 전자와 전자의 여기상태를 형성하여 홀로부터 강도 높은 자외선을 방출할 수 있고 이에 따라 PDP의 휘도와 휘도 효율을 높여 상용화를 조기에 달성할 수 있다.

Description

공동 음극 효과를 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법{PLASMA DISPLAY PANEL USING HOLLOW CATHODE EFFECT AND METHOD FOR FORMING THE SAME}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 고휘도 및 고휘도 효율을 얻기 위하여 음극 공동 효과를 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치의 하나인 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP라 함)은 독립적으로 방전시킬 수 있는 방전셀로 구성되며 외부의 인가된 전기적 신호에 따라 방전셀들을 독립적으로 방전시켜 소정의 영상을 재현한다. PDP는 패널의 두께를 1 ㎝ 이하로 제조할 수 있기 때문에 브라운관에 비해 두께 및 무게를 현저하게 감소시킬 수 있으며, LCD(Liquid Crystal Display)에 비해서 넓은 시야각을 확보할 수 있는 장점이 있다.
칼라 PDP는 주로 글로우 방전(Glow Discharge)에서 발생하는 자외선이 포토루미네슨스(photoluminescence) 형광체를 자극하여 나오는 가시광선을 이용하여 문자 및 형상을 나타내는 소자이다. 현재의 칼라 PDP는 직류형과 교류형의 두 가지 형태가 있다. 교류형은 직류형에 비해 휘도 및 휘도 효율이 우수하다.
도1a는 종래 기술에 따른 교류형 PDP의 구조를 보이는 사시도이고, 도1b는 도1a의 A-A'선을 따른 단면도이다. 도1a 및 도1b에 도시한 바와 같이 PDP는 전면판 및 배면판이 한쌍을 이루는데, 전면 기판(10) 상에는 투명전극(11)과 금속 버스전극(12)으로 이루어진 방전 유지전극들이 형성되며 이들 전극 위에는 유전층(13)이 전면도포되고 그 상부에는 2차 전자 방전계수가 높은 MgO로 보호막(14)이 형성된다. 배면 기판(20)에는 전면기판(10)의 전극(11, 12)과 수직인 어드레스 전극(21)과 이를 피복하는 유전층(22)이 있으며 유전층(22) 상에는 방전공간을 한정하고 크로스 토크(cross talk)를 방지하는 격벽(23)들이 형성되어 있으며 격벽 사이에는 형광체(24)가 도포된다. 이와 같은 전면 기판(10) 및 배면 기판(20)으로 이루어지는 한쌍의 기판은 서로 마주보게 합착되고 그 사이에는 방전가스가 봉입되어 있다.
상기와 같은 구조의 PDP는 상업화하여 가정용 TV 스크린 등으로 사용하기에는 아직 휘도 효율이 상대적으로 낮은 편이다. 따라서, 상용화되기 위해서는 패널의 휘도와 휘도 효율을 보다 향상시켜야 하는 실정이다.
상기와 같은 필요를 충족시키기 위하여 안출된 본 발명은 고휘도와 고휘도 효율을 얻을 수 있는 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
도1a는 종래 기술에 따른 교류형 PDP의 구조를 보이는 사시도,
도1d는 도1a의 A-A'선을 따른 단면도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도,
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도,
도4는 도2와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 PDP 구조에서 방전셀의 방전 형상을 보이는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명
10: 전면 기판 11: 투명 전극
12, 12A: 버스 전극 12B: 금속막
13, 13A, 13B, 13C, 22: 유전층 14: 보호막
15: 접지 전극 20: 배면 기판
21: 어드레스 전극 23: 격벽
24: 형광체
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전면 기판; 상기 전면 기판 상에 형성된 투명 전극; 상기 투명 전극 상에 형성된 버스 전극; 상기 전면 기판 상에 형성되어 상기 투명 전극 및 상기 버스 전극을 덮는 제1 유전층; 상기 제1 유전층 내에 형성되어 상기 버스 전극을 노출시키며 그 내부에서 공동 음극 현상에 의한 광자가 방출되는 홀; 상기 버스 전극과 중첩되는 상기 제1 유전층 상부에 형성된 접지 전극; 상기 제1 유전층 및 상기 접지 전극 상부에 형성된 보호막을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 투명 전극 및 버스 전극을 형성하는 단계; 상기 전면 기판 상에 유전층을 형성하고, 상기 유전층을 선택적으로 식각하여 상기 버스 전극을 노출시키는 홀을 형성하는 단계; 상기 버스 전극과 중첩되는 상기 유전층 상에 접지 전극을 형성하는 단계; 및 상기 접지 전극 및 상기 유전층 상에 보호막 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 투명 전극 및 버스 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 제1 유전층을 형성하고, 상기 제1 유전층을 선택적으로 식각하여 상기 버스 전극을 노출시키며 그 측벽이 경사진 홀을 형성하는 단계; 상기 홀 측벽에 상기 버스 전극과 연결되는 금속막을 형성하는 단계; 상기 금속막 및 상기 제1 유전층 상에 제2 유전층을 형성하고, 상기 버스 전극과 중첩되는 부분의 상기 제2 유전층 상에 접지 전극을 형성하는 단계; 및 상기 접지 전극 및 상기 제2 유전층 상에 제3 유전층 및 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 글로우 방전에서 공동 음극(hollow cathode) 효과를 이용하기 위하여 버스 전극 상의 유전체 내에 적어도 하나의 홀(hole)을 형성하고, 버스 전극과 중첩되는 유전체 상에 접지전극을 형성하는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도로서, 투명 전극(11) 상에 형성된 버스 전극(12A) 상부의 제1 유전층(13A) 내에 홀(H)이 형성되고, 홀 측벽에 형성된 금속막(12B)이 버스 전극(12A)과 연결되어 버스 전극(12A)과 동일한 전위를 갖고, 제1 유전층(13A) 상에는 금속막(12B)과 접지 전극 간의 절연을 위한 제2 유전층(13B)이 형성되고, 버스 전극(12A)과 대향하는 제2 유전층(13B) 상에는 접지 전극(15)이 형성되며, 제2 유전층(13B) 및 접지 전극(15) 상에는 제3 유전층(13C) 및 보호막(14)이 적층된 전면 기판(10)과 함께 어드레스 전극(21), 제4 유전층(22),격벽(도시되지 않음) 및 형광체(24) 등이 형성된 배면 기판(20)을 보이고 있다.
도2와 같은 구조의 PDP 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
전면 기판(10) 상에 X, Y 방전 유지전극을 형성하기 위하여 ITO, SnO2등과 같은 화합물 반도체로 투명 전극(11)을 형성하고, Al, Cr/Cu/Cr, Ag, Au 등의 저저항 금속으로 버스 전극(12A)을 형성한다. 투명 전극(11)은 전력 소비를 최소화시킬 수 있도록 패터닝하여 사용한다.
다음으로, 방전 유지전극 형성이 완료된 전면 기판(10) 상에 제1 유전층(13A)을 형성하고, 제1 유전층(13A)을 패터닝하여 버스 전극(12A)을 노출시키는 적어도 하나의 홀(H)을 형성한다. 이때, 홀 측벽을 경사지게 형성하여 이후의 제1 금속막 형성 과정에서 홀 측벽에 균일하게 막이 형성될 수 있도록 한다.
이어서, W, Ta 등과 같이 내 스퍼터링(sputtering) 특성이 강한 재료로 경사진 홀(H) 측벽에 제1 금속막(12B)을 형성하여 버스 전극(12A)과 연결시키고, 제1 금속막(12B) 및 제1 유전층(13C) 상에 제2 유전층(13B)을 형성하고, 버스 전극(12A)과 중첩되는 부분의 제2 유전층(13B) 상에 제2 금속막으로 접지 전극(15)을 형성한다.
다음으로, 접지전극(15) 및 제2 유전층(13B) 상에 제3 유전층(13C)을 형성하고, 제3 유전층(13C) 상에 MgO, CaO2또는 SrO3등으로 보호막(14)을 형성한다.
배면 기판(20) 상에는 Ag, Au, Cr/Cu/Cr, Al 등을 스퍼터링 또는 증착(evaporation) 하고 사진식각 공정을 실시하거나 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 이용하여 어드레스 전극(21)을 형성하고, 어드레스 전극 형성이 완료된 배면 기판(20) 상에 제4 유전층(22)을 전면도포한다.
이어서, 어드레스 전극(21) 사이의 제4 유전층(22) 상에 방전셀 영역을 한정하기 위하여 격벽(도시되지 않음)을 형성하고, 격벽 및 격벽 사이의 제4 유전층(22) 상에 형광체를 도포한다.
다음으로, 전면 기판(10)과 배면 기판(20) 상에 각각 형성된 방전 유지전극과 어드레스 전극이 대향한 상태에서 서로 수직 교차하도록 합착하고, 전면 기판(10)과 배면 기판(20) 사이의 방전 셀 내에 방전 가스를 봉입한다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동 음극 효과를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도로서, 투명 전극(11) 상에 형성된 버스 전극(12A) 상부의 유전층(13) 내에 홀(H)이 형성되고, 버스 전극(12A)과 중첩되는 유전층(13) 상에는 접지 전극(15)이 형성되며, 유전층 및 접지 전극 상에는 보호막(14)이 적층된 전면 기판(10)과 함께 어드레스 전극(21), 제4 유전층(22), 격벽(도시되지 않음) 및 형광체(24) 등이 형성된 배면 기판(20)을 보이고 있다.
도3과 같은 구조의 PDP 전면판 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
전면 기판(10) 상에 X, Y 방전 유지전극을 형성하기 위하여 ITO, SnO2등과 같은 화합물 반도체로 투명 전극(11) 패턴을 형성하고, Al, Cr/Cu/Cr, Ag, Au 등의 저저항 금속으로 버스 전극(12)을 형성한다.
다음으로, 방전 유지전극 형성이 완료된 전면 기판(10) 상에 유전층(13)을 형성하고, 유전층(13)을 패터닝하여 버스 전극(12)을 노출시키며 경사진 측벽을 갖는 홀(H)을 다수개 형성한다.
이어서, 버스 전극(12) 과 중첩되는 부분의 유전층(13) 상에 접지 전극(15)을 형성하고, 접지전극(15) 및 유전층(13) 상에 MgO, CaO2또는 SrO3등으로 보호막(14)을 형성한다.
배면 기판 형성 방법 및 합착 방법은 전술한 본 발명의 일실시예와 동일하다.
전술한 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에서, 공동 음극 효과를 보다 향상시키기 위하여 상기유전층(13) 또는 제1 유전층(13A) 내에 금속을 도핑하기도 한다.
상기한 바와 같이 버스 전극(12, 12A) 상의 홀 표면에 형성되는 플라즈마 시스(sheath)에 의해 전자가 진동운동을 함으로써 고밀도의 전자와 여기 상태의 원자를 얻을 수 있다. 따라서, 홀(H)로부터 자외선을 포함한 강도 높은 광자가 방출된다. 발생되는 자외선은 홀의 직경, 깊이 및 방전 전압에 의존한다.
도4는 도2와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 PDP 구조에서 방전셀의 방전 형상을 보이는 개략도로서, 이웃하는 버스 전극(12A) 중 어느 하나(A)에 음의 구동 펄스를 인가해서 방전 공간 전면에 플라즈마를 형성할 때 특히 버스 전극 상의 홀 영역에서 자외선을 포함한 강도 높은 광자가 방출되는 것을 보이고 있다.
공동 음극 방식을 응용하면 현재 PDP에서 이용하는 음극 글로우보다 3배 이상 높은 강도의 자외선을 얻을 수 있다. 홀은 금속의 버스 전극 상부에 형성함으로써 전면 기판에 대한 광투과율에는 영향을 미치지 않는다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 버스 전극 상의 유전층 내에 홀을 형성하여 공동 음극(hollow cathode) 현상을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제조함으로써, 홀 내부의 고밀도 전자와 전자의 여기상태를 형성하여 홀로부터 강도 높은 자외선을 방출할 수 있고 이에 따라 PDP의 휘도와 휘도 효율을 높여 상용화를 조기에 달성할 수 있다.

Claims (9)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    전면 기판;
    상기 전면 기판 상에 형성된 투명 전극;
    상기 투명 전극 상에 형성된 버스 전극;
    상기 전면 기판 상에 형성되어 상기 투명 전극 및 상기 버스 전극을 덮는 제1 유전층;
    상기 제1 유전층 내에 형성되어 상기 버스 전극을 노출시키며 그 내부에서 공동 음극 현상에 의한 광자가 방출되는 홀;
    상기 버스 전극과 중첩되는 상기 제1 유전층 상부에 형성된 접지 전극;
    상기 제1 유전층 및 상기 접지 전극 상부에 형성된 보호막
    을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀 측벽에 형성되어 상기 버스 전극과 연결되는 금속막; 및
    상기 금속막 및 상기 접지전극의 절연을 위하여 상기 제1 유전층 상에 형성된 제2 유전층을 더 포함하고,
    상기 접지 전극은 상기 버스 전극과 중첩되는 상기 제1 유전층 상부의 상기 제2 유전층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 유전층 및 상기 접지 전극을 덮는 제3 유전층을 더 포함하고,
    상기 보호막은 상기 제3 유전층 상에 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 디스플레이 패널 구동시 상기 금속막은 상기 버스 전극과 동일한 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀은 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀의 측벽은 경사진 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법에 있어서,
    기판 상에 투명 전극 및 버스 전극을 형성하는 단계;
    상기 전면 기판 상에 유전층을 형성하고, 상기 유전층을 선택적으로 식각하여 상기 버스 전극을 노출시키는 홀을 형성하는 단계;
    상기 버스 전극과 중첩되는 상기 유전층 상에 접지 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 접지 전극 및 상기 유전층 상에 보호막 형성하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법.
  8. 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법에 있어서,
    기판 상에 투명 전극 및 버스 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 유전층을 형성하고, 상기 제1 유전층을 선택적으로 식각하여 상기 버스 전극을 노출시키며 그 측벽이 경사진 홀을 형성하는 단계;
    상기 홀 측벽에 상기 버스 전극과 연결되는 금속막을 형성하는 단계;
    상기 금속막 및 상기 제1 유전층 상에 제2 유전층을 형성하고, 상기 버스 전극과 중첩되는 부분의 상기 제2 유전층 상에 접지 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 접지 전극 및 상기 제2 유전층 상에 제3 유전층 및 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속막을 W 또는 Ta으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면판 제조 방법.
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KR100924112B1 (ko) * 2009-02-10 2009-10-29 한국과학기술원 중공 전극을 가지는 방전셀에서 플라즈마를 발생하는 소자

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