KR20010017317A - 이중 보호막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전개시전압 및 장수명 특성을 동시에 개선시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 2개의 기판이 소정 간극을 두고 마주하고, 상기 간극에는 불활성 가스가 봉입되어 있으며, 불활성 기체와 접촉하는 하나 이상의 상기 기판의 표면상에 방전유지 전극, 유전체층 및 보호막이 순차적으로 적층되어 있는 플라즈마 디스플레이 페널에 있어서, 상기 보호막은 2차 전자방출 재료로 이루어진 제1 보호층과, 상기 불활성 가스와 접촉하며 공유결합성 금속 산화물로 이루어진 제2 보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 보호막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널{Plasma display panel having a double protective layer}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방전개시전압 및 장수명 특성을 동시에 개선시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

일반적인 플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 방전에 의한 발광 또는 플라즈마 방전에 의해 여기된 형광체에 의해 화상을 형성하는 장치로서, 대(大)화면화가 용이하고, 표시품질이 우수하고, 응답속도가 빠르다는 특징이 있다. 또한, 박형화가 가능하기 때문에 액정표시소자(LCD) 등과 함께 벽걸이용 디스플레이 용도로도 주목받고 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 전극의 배치 구조에 따라 크게 면방전형과 대향형으로 구별되며, 전극의 노출여부에 따라 간접방전형(AC type), 직접방전형(DC type) 또는 혼합형(hybrid type)으로 구별된다.

도 1은 일반적인 면방전형 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 단면도이다. 플라즈마 디스플레이 패널은 배면기판 (10)과, 상기 배면기판 (10) 위에 형성된 어드레스 전극인 제1전극 (11)과, 제1전극 (11)이 형성된 상기 배면기판 (10) 위에 형성된 유전체층 (12)과, 상기 유전체층 (12) 상부에 형성되어 방전거리를 유지시키고 셀간의 전기적 광학적 크로스 토크를 방지하며 형광체 (14)를 수용하는 다수의 격벽(13)을 포함한다.

또한, 상기 유전체층 (18)의 하부에는 보호막 (19)이 형성되는데, 보호막 (19)은 방전중 가스이온에 의한 유전체층(18)의 스퍼터링을 방지함으로써 수명을 증대시키고 2차 전자 방출에 의해 방전 개시 전압을 저하시키는 역할을 한다. 방전 개시 전압이 낮아지면 안정된 방전을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 전극의 수명 또한 길어지기 때문에 바람직하다. 상기 보호막 (19)과 형광체층 (14) 사이의 공간은 불활성 가스로 충전된다.

또한, 플라즈마 디스플레이 패널의 전면기판 (15) 하부에는 방전유지 전극인 제2전극 (16)이 형성된다. 경우에 따라서는 제2전극 (16)의 하부에 칼라필터층 (17)이 형성될 수 있다. 상기 제2전극 또는 칼라필터층 (17)은 유전체층 (18)에 의해 피복되는데, 유전체층 (18)은 제2전극의 전압인가시 발생하는 전하를 축적하는 역할을 한다.

도 1을 참조하여 플라즈마 디스플레이 패널의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제2전극(17) 사이에 방전유지전압에 상당하는 전압을 인가하여 유전체층 (18)에 전하를 축적시킨다. 그 후 제1전극 (11)에 방전개시전압에 상당하는 전압을 인가하면 글로우 방전에 의해 불활성 가스가 전자와 이온으로 분리되어 플라즈마화 되고, 상기 전자와 이온이 재결합하는 순간에 발생하는 자외선에 의해 형광체가 발색한다. 이후에는 유전체층 (18)에 축적된 전하에 의해 방전유지 전압에 상당하는 전압을 제2전극 (17)에 인가하는 것만으로도 불활성 가스가 방전되고 형광체가 발색하여 화상이 형성될 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널의 방전개시 전압은 보호막 (19)으로부터 방출되는 2차전자의 양에 크게 의존한다. 즉, 불활성 가스가 전리하여 생기는 이온은 보호막과 충돌하면서 내부로 진입하고, 보호막은 이온의 운동 에너지를 받아서 2차전자를 방출함으로써 다시 전리를 촉진시킨다. 따라서, 방전개시전압을 낮추기 위해서는 보호막의 2차전자 방출량이 커야한다.

상기와 같이, 방전 개시 전압을 저하시킬 수 있는 물질로는 SrO+CaO, BaO+CaO, SrBaO, MgSrO 또는 CaSrO와 같은 복합 산화물이 있으며, 이들을 사용하는 경우에는 특히 초기 방전 특성이 우수해지는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 화합물은 산소함량이 적어 화학적으로 불안정하여 조해성(潮解性)을 나타내며, 따라서 공기중에 노출되면 수분과 쉽게 반응하기 때문에 이들을 채용한 플라즈마 디스플레이 패널은 수명 특성이 나쁘다는 문제점이 있다.

한편, 2차 전자 방출 특성이 우수한 MgO도 보호막 형성재료로 널리 사용되고 있다. 즉, MgO를 증착시킬 때 온도를 변화시키거나 흘려주는 산소농도를 변화시키면, 상온에서 증착된 보호막이나 산소농도가 적을 때 증착된 보호막은 막 내부에 산소가 부족하여 금속형 마그네슘을 포함하기 때문에 불순물 준위가 생기게 되며, 그 결과 방전전압이 저하되는 효과가 있다. 그러나, MgO 역시 산소함량이 적어 공기 중에 노출될 경우 수분을 흡착하기 때문에 수명이 단축될 뿐만 아니라 불안정하여 방전시간이 길어지고 방전유지 전압이 변한다는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방전개시전압 및 장수명 특성을 동시에 개선시킬 수 있는 보호막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 면방전형 플라즈마 디스플레이의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3은 비교예에 의한 MgO 보호막의 X선 회절 그래프이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10... 배면기판 11... 제1전극

12, 18... 유전체층 13... 격벽

14... 형광체층 15... 전면기판

16... 제2전극 17... 칼라필터층

19... 보호막

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는,

2개의 기판이 소정 간극을 두고 마주하고, 상기 간극에는 불활성 가스가 봉입되어 있으며, 불활성 기체와 접촉하는 하나 이상의 상기 기판의 표면상에 방전유지 전극, 유전체층 및 보호막이 순차적으로 적층되어 있는 플라즈마 디스플레이 페널에 있어서, 상기 보호막은 2차 전자방출 재료로 이루어진 제1 보호층과, 상기 불활성 가스와 접촉하며 공유결합성 금속 산화물로 이루어진 제2 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

상기 공유결합성 금속 화합물은 MgF₂, La₂O₃, Gd₂O₃및 LaB₆로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 화합물인 것이 바람직하다.

상기 제2 보호층의 두께는 50 내지 500Å인 것이 바람직하다.

상기 2차 전자방출 재료는 MgO, SrO, CaO, BaO, MgSrO, CaSrO 및 SrBaO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 산화물인 것이 바람직하다.

보호막 형성 화합물은 방전개시 전압 저하를 위하여 기본적으로 2차 전자 방출 특성이 우수할 것이 요구된다. 그러나, SrO+CaO, BaO+CaO, SrBaO, MgSrO 또는 CaSrO와 같은 복합 산화물이나 MgO를 증착시킨 보호막은 막내부에 산소가 부족하기 때문에 증착 직후 공기와 접촉하는 경우에는 수분을 흡착하여 가수분해반응을 하게 된다. 그 결과 패널 성능의 경시변화가 심해지고, 패널의 수명 또한 급속히 단축된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 2차전자 방출 특성은 우수하지만 산소함량이 적어 조해성을 나타내는 물질로 증착되어 이루어진 제1 보호층과, 수분의 영향을 덜받는 제2 보호층을 표함하는 이중 구조의 보호막을 형성함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.

상기 수분의 영향에 덜 민감한 제2 보호층 형성재료로는 공유결합 특성이 강한 금속 산화물이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면, MgF₂, La₂O₃, Gd₂O₃및 LaB₆가 있다. 이들은 조해성이 낮아 2차전자 방출재료로 이루어진 제1보호층의 손상을 방지한다. 또한, 이들은 PDP 패널의 활성화 시간을 단축시키고 패널 내부에서의 불순가스 발생을 방지시킨다는 장점도 아울러 갖고 있다. 공유결합성 재료를 이용하여 표층을 형성시키면 수분등 극성 분자의 흡착을 방해하기 때문에 오염이 극히 미미하다.

상기 제2 보호층의 두께는 50 내지 500Å 정도가 바람직한데, 50Å이하이면 보호막 표면을 충분히 덮을 만큼 충분하지 않고, 500Å이상이면 보호막에 의한 이차전자 방출 보다는 표층 물질에 의해서 이차전자 방출이 일어나므로, 하층의 이차전자 방출 계수가 큰 보호막의 특성을 이용하기 어렵다. 즉, 표층의 공유결합성 화합물이 일정량 제거된후 이러한 특성이 이용가능하므로 제품화후 회로에서 초기조건을 맞추기가 힘들다.

한편, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조에 있어서, 2차 전자방출을 위한 하부 보호층은 무산소 내지 저산소 분위기에서 증착시키는 것이 바람직하다. 이것은 저산소 분위기에서 증착하게 되면 불완전 산화된 이온들에 의한 새로운 에너지 준위의 생성에 의해서 이차전자 방출이 원활히 되는 효과를 가지고 있기 때문이다.

상기 저산소 분위기는 증착후 나오는 보호막의 성분중 산소의 성분이 원자가비율로 적은 상태인 것을 말한다. 구체적인 예로서 현재, MgO의 산소 대 Mg의 비율이 1:1.1 이지만 저산소 공정을 이용하면 산소 대 Mg의 비율이 1:1 이하로 될 수 있다. 여기서는 산소 대 금속이온의 원자비가 1:1이하인 것으로 한다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같은 면방전형 AC형 플라즈마 디스플레이 패널에만 국한되지 않으며, 대향형, 직접방전형 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

E-beam (sputter를 포함한 연속증착 가능장비)를 이용하여 5000~10000Å의 MgO을 증착하고, 다음챔버에서 100Å의 MgF₂를 증착하였다. 증착시 흘려준 산소량은 0~100sccm으로 하였다. 이때 증착 진공도 및 성막 속도는 다음과 같았다.

초기진공도: 4×10^-7torr,

기판온도: 200℃,

증착시 O₂분압: 5.2×10^-2torr,

증착속도: 약 30Å/sec

증착재료로는 순도 99.9%의 MgO 단결정 펠렛을 사용하였고, 증착 후 막두께를 측정한 결과 첫 번째 실험 시편은 약 7,000Å이었다. 다음 층은 증착속도를 2Å/sec 로하여 25초~250초간 증착하였다. 이렇게 증착된 PDP상판을 하판과 봉착하고 배기하여 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 제조하였다.

실시예 2

E-beam (sputter를 포함한 연속증착 가능장비)를 이용하여 5,000~10,000Å의 MgO을 증착하고, 200Å의 Gd₂O₃를 증착하였다. 증착시 흘려준 산소량은 0~ 100sccm으로 하였다. 이때 증착 진공도 및 성막 속도는 다음과 같았다.

초기진공도: 4×10^-7torr

기판온도: 200℃

증착시 O₂분압: 5.3×10^-2torr

증착속도: 약 30Å/sec

증착재료로는 순도 99.9%의 MgO 단결정 펠렛을 사용하였고, 증착 후 막두께를 측정한 결과 첫 번째 실험 시편은 약 7,000Å이었다. 다음 층은 증착속도를 2Å/sec로하여 25초 ~ 250초간 증착하였다. 이렇게 증착된 PDP상판을 하판과 봉착하고 배기하여 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 제조하였다.

실시예 1 및 2의 이중보호막을 X선 회절(X-ray diffraction)로서 결정성의 변화를 관찰한 결과 시간이 경과에 대한 결절성 변화를 관찰할 수 없을 정도로 미미하였다.

비교예 1

이중 보호막을 사용하지 않고, MgO를 보호막으로 상기의 조건과 동일하게 증착하여 막질의 변화를 다음과 같이 비교하였다. 100sccm, 0sccm을 이용하여 증착하고 시간에 따라서 결정성 변화를 관찰 하였다. 도 2 및 도 3은 각각 수분을 함유하지 않는 질소 대기와 수분을 함유하는 공기중에서 방치한 경우 시간에 따른 X선 회절 분석 결과로서 피크(111, 200, 222)의 크기가 시간 경과에 따라 감소하여 사라지는 것을 볼 수 있다. 따라서, 이중보호막을 구비하지 않은 NgO 막은 대기중에 수분 함유와 상관없이 시간 경과에 따라 결정성이 급격하게 떨어짐을 알 수 있다.

이상과 같이 살펴볼 때, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은 2차전자 방출 재료로 이루어진 제1 보호층으로 인하여 방전개시 전압을 저하시킴과 동시에 공유결합성 금속 산화물로 이루어진 제2 보호층이 제1보호층의 수분흡착과 이로 인한 표면 손상을 방지함으로써 수명을 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은 불순가스 발생이 억제되고 PDP 활성화 시간도 단축된다는 장점도 아울러 갖는다.

Claims (4)

1. 2개의 기판이 소정 간극을 두고 마주하고, 상기 간극에는 불활성 가스가 봉입되어 있으며, 불활성 기체와 접촉하는 하나 이상의 상기 기판의 표면상에 방전유지 전극, 유전체층 및 보호막이 순차적으로 적층되어 있는 플라즈마 디스플레이 페널에 있어서, 상기 보호막은 2차 전자방출 재료로 이루어진 제1 보호층과, 상기 불활성 가스와 접촉하며 공유결합성 금속 화합물로 이루어진 제2 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 공유결합성 금속 화합물은 MgF₂, La₂O₃, Gd₂O₃및 LaB₆로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 보호층의 두께는 50 내지 500Å인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항에 있어서, 상기 2차 전자방출 재료가 MgO, SrO, CaO, BaO, MgSrO, CaSrO 및 SrBaO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 산화물인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.