KR20020070755A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극용 보호막의 2차 전자 방출 특성을 높인 보호막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

표시 전극이 배선되어 있는 전방면판과 어드레스 전극이 배선되어 있는 배면판을 갖고, 양기판의 간극에 형성된 미소한 방전 공간에서의 방전에 의해 화상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 전방면판에 형성되는 유전체층을 피복하는 금속 산화물로 이루어지는 보호막을 갖고, 상기 보호막은 그 위의 흡착 수분 및 이산화탄소의 주된 분리가 350 ℃ 이하에서 발생하는 재료로 구성되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{Plasma Display Panel}

본 발명은 표시 장치로서 이용되는 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 함)에 관한 것이다.

PDP는 2장의 유리 기판의 간극에 밀폐된 미소한 방전 공간을 다수 형성한 표시 장치이다. 예를 들면, 매트릭스 표시 방식의 PDP에서는 다수의 전극이 격자형으로 배열되고, 각 전극의 교차부의 방전 셀을 선택적으로 발광시켜 화상을 표시한다. 대표적인 면방전형의 AC형 PDP에서는 전방면판의 표시 전극은 유전체층으로 피복되고, 또한 유전체층 상에 보호막이 형성되어 있다.

상기의 유전체층은 전극에의 전압 인가에 의해 발생한 전하를 축적하기 위해서 형성되어 있고, 보호막은 방전 가스중의 이온의 충돌에 의한 유전체층의 손상을 방지하기 위함과, 2차 전자의 방출에 의해 방전 개시 전압을 저감하기 위해서 형성되어 있다.

종래, 보호막으로서는 증착 등의 박막법을 이용하여 형성된 두께 수백 nm 정도의 산화 마그네슘막이 주로 사용되고 있었다. 이 산화 마그네슘막은 통상 수분, 이산화탄소, 산소, 수소 등을 흡착하고 있고, 초기의 방전 특성에 영향을 미치는 동시에, PDP 동작중에는 봉입 가스속에 불순물 가스로서 방출되어 PDP의 동작 조건에 악영향을 미치는 것이 염려된다. 특히, 방전 전압에 큰 영향을 미치는 2차 전자 방출능에 악영향을 미친다.

현재의 PDP 제조 프로세스에 있어서는 방전 가스의 봉입 전에 패널의 배기를 행하고 있다. 이 배기 공정에서 제거되지 않은 가스는 제품 완성후에 불순물 가스로서 잔류한다. 이 때, 특히 보호막에 흡착되어 있는 수분 및 이산화탄소는 분리되기 어렵고, 높은 온도에서 장시간의 배기가 필요하다. 이 장시간의 배기 공정이 라인 전체의 율속(律速) 공정이 되는 경우가 많다. 또, 고온에서의 배기는 다른 부재에의 영향도 있어, 제한이 있다.

AC형 PDP에 있어서의 보호막으로서는 2차 전자 방출능이 높고, 또한 사용시에도 안정되어 있는 것이 요구되고 있다.

PDP 패널 제조 공정에 있어서, 보호막 상의 흡착 가스 성분, 특히 수분 및 이산화탄소를 제거하여 보호막을 활성화하고 있는데, 이 제거가 용이한 것이 필요하다.

종래의 보호막에서는 수분, 이산화탄소의 흡착력이 강해, 350 ℃의 진공 가열을 행하여도 다량의 수분 및 이산화탄소가 잔류하는 문제점이 있었다. 그 결과, 패널 작성후, 실효 2차 전자 방출능에 악영향을 미쳐 방전 특성이 악화된다. 또한, 사용시에 보호막으로부터 불순물 가스가 방출되기 때문에, 좀처럼 방전 특성이안정되지 않는다는 결점이 있었다. 그 때문에, 가열 온도를 높이거나 배기 시간을 연장하는 등의 대책이 필요하게 되어, 제조 비용의 상승으로 이어지고 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바에 감안하여, 흡착 수분 및 이산화탄소의 분리가 용이하고, 2차 전자 방출능이 높으며, 안정성이 높은 PDP 전극용 보호막을 구비한 PDP를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 요지는 다음과 같다.

표시 전극이 배선되어 있는 전방면판과 어드레스 전극이 배선되어 있는 배면판을 갖고, 양기판의 간극에 형성된 미소한 방전 공간에서의 방전에 의해 화상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 전방면판에 형성되는 유전체층을 피복하는 금속 산화물로 이루어지는 보호막을 갖고, 상기 보호막은 그 위의 흡착 수분 및 이산화탄소의 주된 분리가 350 ℃ 이하에서 발생하는 재료로 구성되어 있다.

PDP용으로서, 350 ℃ 이하에서 수분 및 이산화탄소가 분리되기 쉬운 특성의 보호막을 이용한다. 특히, 350 ℃ 이하의 가열 배기에 의해, 수분 및 이산화탄소의 90 % 이상이 분리되는 특성의 보호막을 이용하는 것이 바람직하다.

종래, 보호막으로는 주로 산화 마그네슘을 주성분으로 하는 산화물막이 이용되고 있으며, 전자빔 증착법 등에 의해 두께 수백 nm 정도의 박막을 형성하고 있었다.

본 발명자들은 보호막 물성과 PDP 특성의 관련을 상세하게 조사한 결과, 가열 배기 공정에 있어서, 막으로부터의 수분 및 이산화탄소의 분리가 용이한 막은패널로서 동작 전압이 낮고, 또한 사용시에 있어서의 동작 전압의 변동도 작아 안정성도 우수하다는 사실을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.

구체적으로는 보호막으로서 흡착 수분 및 이산화탄소의 분리가 350 ℃ 이하의 온도에서 진행되는 것이 바람직하고, 양적으로는 적어도 90 % 이상이 분리되는 것이 바람직하다.

종래의 보호막은 주로 전자빔 증착법에 의해 성막되어 있는데, 통상 흡착 수분이나 이산화탄소의 분리 피크는 100 ℃ 내지 500 ℃ 범위에 대부분의 분리 피크가 확임됨을 알 수 있었다. 이 경우, 통상의 PDP의 제조 과정에 있어서의 350 ℃ 정도의 가열 배기 처리에서는 보호막에 흡착되어 있는 수분이나 이산화탄소가 완전하게는 제거되지 못해, 상당한 양의 수분이나 이산화탄소가 보호막에 흡착된 채로 잔존하는 경우가 있다.

이와 같은 잔존 불순물 가스는 보호막으로부터의 2차 전자 방출능을 저하시킬 뿐만 아니라, 시간과 함께 방전 가스속에 방출되어 방전에 악영향을 미친다.

본 발명의 PDP 전극용 보호막은 350 ℃ 이하의 가열 배기에 의해, 대부분의 수분 및 이산화탄소가 분리 가능한 것이 특징이며, 높은 2차 전자 방출능 및 방전 안정성을 나타낸다.

본 발명의 PDP 전극용 보호막의 또 하나의 특징은, 350 ℃의 가열 배기에 의해 흡착 수분의 90 % 이상을 제거할 수 있는 점에 있다. 이 경우, 가열 배기에 필요한 시간은 패널의 크기나 셀 구조, 및 배기 장치의 능력이나 배기 방법에 따라 다르지만, 통상의 패널에서는 350 ℃에서 2시간 정도가 표준이다.

본 발명의 PDP 전극용 보호막으로는 산화물을 이용하지만, 특히 바람직한 것은 산화 마그네슘을 주성분으로 하는 막이다. 상기 산화 마그네슘막의 구조와 특성의 관계는 반드시 명확하지는 않지만, 그 일예로서 표면 구조를 제어하는 것을 들 수 있다.

즉, 기판면에 평행한 방향의 결정 배향이 주로 111면이고, 표면에 노출되어 있는 면이 주로 200, 220면인 것이 바람직하다. 이와 같은 구조 제어에 의해, 흡착 수분 및 이산화탄소가 분리하기 쉬운 특성을 갖는 것이라고 생각된다.

또, 수분 및 이산화탄소의 분리를 용이하게 하기 위해서, 산화 마그네슘의 성상을 제2 성분의 첨가에 의해 제어할 수 있다. 이 제2 성분의 첨가에 의해, 수분 및 이산화탄소의 흡착점의 양을 감소시켜, 흡착력을 약하게 하는 것이 가능하다.

상기의 제2 성분으로서는 Ca, Sr, Ba, Zr, Al, Ti, Si, Zn, La, Ce, Y 등의 산화물을 들 수 있다. 이들 성분의 첨가량은 각각의 성분에 따라 적당한 범위를 선택한다.

이들은 종래의 산화 마그네슘 단독의 보호막에 비해, 흡착 수분 및 이산화탄소의 분리가 용이하며, 패널 조립 공정을 간략화할 수 있다. 패널 조립 공정에 있어서, 350 ℃에서 가열 배기함으로써 잔류 수분 및 이산화탄소량이 적고, 방전 전압이 낮아 방전 특성의 안정성에도 우수한 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.

도1은 교류형 PDP의 1화소에 대응하는 부분을 도시한 구성도.

도2는 2차 전자 방출 계수 측정 장치의 개략도.

도3은 2차 전자 방출 계수 특성의 측정 결과의 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1R : 적색 형광체

1G : 녹색 형광체

1B : 청색 형광체

2 : 격벽

3 : 어드레스 전극

4 : 배면판

5 : 보호막

6 : 유전체층

7 : 표시 전극

8 : 버스 전극

9 : 전방면판

10 : 스테인레스 기판

11 : 보호막

12 : Ne 이온빔

13 : 2차 전자

14 : 콜렉터 전극

도1은 본 발명의 보호막을 적용한 PDP의 1화소를 구성하는 부분을 도시한 확대도이다. 도1의 (a)는 사시도이고, 도1의 (b)는 도1의 (a)의 A-A′단면도이다.

PDP는 도1의 (a)에 도시한 바와 같이, 전방면판(9)과 배면판(4)이 대향하도록 설치되어 있다. 배면판(4)에는 1화소의 표시를 위한 3종류의 형광체(1R, 1G, 1B)가 서로 격벽(2)으로 구획되어 구비되어 있다.

이 3종류의 형광체(1R, 1G, 1B)에 의해, 하나의 화소를 각 색으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다.

또, 배면판(4)에는 Y축 방향을 따라서 배선된 어드레스 전극(3)이 설치되어 있다. 또, 전방면판(9)에는 표시 전극(7)이 상기 어드레스 전극과 직교하도록 X축 방향을 따라서 배선되어 있다. 상기 표시 전극(7)에는 이것에 따르도록 버스 전극(8)이 배선되어 있다.

표시 전극(7)의 한 쪽 면과 버스 전극(8)은 유전체층(6)으로 피복되어 있다. 또, 유전체층(6)의 표면에 보호막(5)이 형성된다.

전방면판(9)과 배면판(4) 사이에는 방전 가스로서 소정 압력의 희박 가스가 봉입된다. 그리고, 상기 어드레스 전극(3), 표시 전극(7), 버스 전극(8)에 소정의 전압이 인가되면, 상기 희박 가스의 플라즈마 방전에 따른 자외선에 의해 형광체가 발광하고, 전방면판(9)으로부터 외부로 가시광이 방사되어 상기 화소에 의한 표시가 행해진다.

본 발명의 수분 및 이산화탄소를 분리하기 쉬운 보호막에 따르면, 보호막으로부터의 2차 전자 방출 계수가 향상되며, 그 결과 PDP의 방전 개시 전압을 저감할수 있다. 또한, 사용시의 보호막으로부터의 불순물 가스의 방출도 적고, 방전의 안정성도 좋다.

본 발명에 있어서의 PDP용 보호막은 본 발명의 목적으로 하는 소정의 물성, 즉 수분의 분리 특성을 얻을 수 있으면 성막 방법에 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 전자빔 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 특성을 나타내는 막을 얻기 위해서는 각각 성막 조건의 최적화 등의 대책이 필요하다.

본 발명에 있어서의 수분 및 이산화탄소의 분리 특성을 나타내는 MgO막의 구조에 관해서는 반드시 명확하지 않다.

그러나, 상기한 바와 같이 본 발명자들의 지금까지의 검토에 다르면, MgO의 표면 구조와 수분 및 이산화탄소의 흡착력에는 관련성이 있으며, 특히 111면은 흡착력이 강하므로, 그 이외의 면 예를 들면 200면이나 220면을 주로 표면에 형성하는 것이 좋다.

본 발명의 PDP에서는 방전 공간 내에 가스 매체가 봉입되어 있다. 이 가스 매체에는 통상 희박 가스 원소의 혼합체가 사용된다. 구체적으로는 헬륨, 네온, 아르곤, 크세논, 크립톤으로부터 선택된 1종류 이상의 가스가 사용된다.

또, 그 봉입 압력은 특별히 한정되지는 않지만, 400 내지 760 Torr이 바람직하다.

다음에, 이온 플레이팅법에 의해 본 발명의 PDP 전극용 보호막을 성막한 실시예에 관하여 서술한다.

본 실시예에 있어서의 보호막(5)의 성막에는 전자빔 조사에 의해서 증발한 막 원료가 고주파 코일 내를 통과하여 기판상에 퇴적되는 이온 플레이팅 방식의 진공 성막 장치를 이용했다.

막 원료는 산화 마그네슘 입자를 사용하고, 산소 가스를 진공 장치 내에 공급하여 산화 마그네슘으로 이루어지는 보호막(5)을 형성했다. 성막시의 기판의 가열 온도, 및 산소 가스의 공급량을 변화시켜 물성이 다른 여러가지 막을 형성했다. 또, 비교예로서, 전자빔 증착법에 의해서도 보호막을 형성했다.

막으로부터의 수분 및 이산화탄소의 방출 특성은 TPD-MS(Temperature Program Desorption Mass Spectrometry)법에 의해 구했다. 이 방법은 시료를 일정 속도로 가열, 승온시키면서 발생 기체를 질량 분석계로 검출하는 방법이다.

<제1 내지 제5 실시예>

보호막의 성막 프로세스의 실시예에 관하여 구체적으로 서술한다. 진공 성막 장치 내에 3×10^-2Pa 압력의 산소 가스를 도입하고, 기판 가열 히터에 의해 유리 기판을 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, 250 ℃, 300 ℃의 각 온도로 가열하여 성막하여, 제1 내지 제5 실시예의 보호막을 얻었다. 성막 속도는 매초 2 nm로 했다.

또, 고주파 코일에는 1.5 kW의 고주파를 인가했다. 기판에는 마이너스의 직류 바이어스 전압으로서, 100 kV 내지 400 kV를 인가했다.

TPD-MS법에 의해 측정한 결과, 제1 실시예 내지 제5 실시예의 보호막으로부터의 수분 분리의 주된 피크는 각각 310 ℃, 314 ℃, 320 ℃, 325 ℃, 330 ℃였다.또, 350 ℃에서 30분 유지한 결과, 모두 90 % 이상의 수분이 분리되는 것을 확인했다.

또, 이산화탄소의 분리 피크는 모두 340 ℃ 전후이며, 350 ℃, 30분의 유지에 의해 90 % 이상 분리되는 것을 확인했다.

<제1 내지 제3 비교예>

제1 내지 제3 비교예의 보호막을 전자빔 증착법에 의해 형성했다. 산소 가스를 2×10^-2Pa의 압력으로 도입하고, 유리 기판 온도를 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃로 각각 가열하여 성막하여, 제1 내지 제3 비교예의 보호막을 얻었다. 성막 속도는 매초 2 nm로 했다.

TPD-MS법에 의해 측정한 결과, 제1 내지 제3 비교예의 보호막으로부터의 수분의 분리는 모두 320 ℃ 전후의 피크 이외에, 450 ℃ 전후에 큰 피크를 갖는 것이 관측되었다. 또, 350 ℃에서 30분의 유지에 의해서도 흡착 수분의 완전한 제거는 할 수 없으며, 전체 흡착 수분의 20 % 전후의 양이 남는 것을 알 수 있었다. 또, 이산화탄소의 분리 피크는 모두 340 ℃ 전후였다.

PDP의 방전 특성에 밀접하게 관련되는 매개변수인 2차 전자 방출 계수를 이하와 같이 하여 측정했다.

도2는 측정에 사용한 2차 전자 방출 계수 측정 장치의 계략을 도시한 구성도이다. 이 2차 전자 방출 계수 측정 장치에 따르면, 도2에 도시한 바와 같이 스테인레스 기판(10) 상에 형성된 MgO로 이루어지는 보호막(11)의 표면에, Ne의이온빔(12)을 조사하여 2차 전자(13)를 방출시키고, 보호막(11)의 상면에 배치된 콜렉터 전극(14)에 의해 2차 전자(13)를 포집하며, 콜렉터 전극(14)에 발생한 전류치로부터 2차 전자 방출비를 구했다.

또, 콜렉터 전극(14)과 스테인레스 기판(10) 사이에는 콜렉터 전극(14)이 플러스 전극이 되도록 바이어스 전압(Vc)이 인가되고, MgO의 보호막(11)으로부터 방출된 2차 전자(13)가 모두 포집되도록 했다. 이 콜렉터 전극(14)에 인가되는 전압(Vc)을 증대시켰을 때 포화된 값이 2차 전자 방출 계수이다.

이 2차 전자 방출 특성의 측정을 행함에 있어서, Ne의 이온빔을 500 eV의 가속 에너지로 조사했다.

도3은 상기의 측정 결과의 일예를 도시한 그래프이며, 2차 전자 방출 계수의 콜렉터 전압 의존성을 나타내고 있다.

도3에 있어서, 곡선(A)은 제1 실시예의 보호막의 특성을 나타내고, 곡선(B)은 제1 비교예의 보호막의 특성을 나타낸다. 또, 도면의 횡축은 콜렉터 전압에 대응하고 있고, 종축은 2차 전자 방출 계수()에 대응하고 있다.

도3으로부터, 제1 실시예의 보호막의 2차 전자 방출 계수()는 0.54이고, 한편 제1 비교예의 보호막의 2차 전자 방출 계수는 0.34이며, 제1 실시예의 2차 전자 방출 계수가 제1 비교예의 값보다 훨씬 큰 것을 알 수 있었다.

또, 제2, 제3, 제4, 제5 실시예의 보호막의 2차 전자 방출 계수는 모두 0.5 내지 0.6 사이이며, 한편 제2 및 제3 비교예의 막은 각각 0.33과 0.31이었다.

이들 결과로부터, 낮은 온도에서 수분의 분리가 일어나기 쉬운 본 실시예의MgO막은 분리가 일어나기 어려운 비교예의 MgO막에 비해, 현격하게 2차 전자 방출 계수가 큰 것을 알 수 있다. 2차 전자 방출 계수가 큰 보호막을 이용하면, PDP의 방출 개시 전압을 저감할 수 있다.

본 발명은 흡착 수분 및 이산화탄소의 분리가 용이하고, 2차 전자 방출능이 높으며, 안정성이 높은 PDP 전극용 보호막을 구비한 PDP를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 표시 전극이 배선되어 있는 전방면판과 어드레스 전극이 배선되어 있는 배면판을 갖고, 양기판의 간극에 형성된 미소한 방전 공간에서의 방전에 의해 화상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   상기 전방면판에 형성되는 유전체층을 피복하는 금속 산화물로 이루어지는 보호막을 갖고, 상기 보호막은 그 위의 흡착 수분 및 이산화탄소의 주된 분리가 350 ℃ 이하에서 발생하는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 표시 전극이 배선되어 있는 전방면판과 어드레스 전극이 배선되어 있는 배면판을 갖고, 양기판의 간극에 형성된 미소한 방전 공간에서의 방전에 의해 화상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   상기 전방면판에 형성되는 유전체층을 피복하는 금속 산화물로 이루어지는 보호막을 갖고, 상기 보호막은 그 위의 흡착 수분 및 이산화탄소의 90 % 이상의 분리가 350 ℃ 이하의 가열 배기에 의해 발생하는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 표시 전극이 배선되어 있는 전방면판과 어드레스 전극이 배선되어 있는 배면판을 갖고, 양기판의 간극에 형성된 미소한 방전 공간에서의 방전에 의해 화상을표시하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   상기 전방면판에 형성되는 유전체층을 피복하는 금속 산화물로 이루어지는 보호막을 갖고, 상기 보호막의 기판면에 평행한 방향의 결정 배향이 주로 111면이고, 표면에 노출되어 있는 면이 주로 200면, 220면인 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 보호막은 산화 마그네슘을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제4항에 있어서, 상기 보호막은 산화 마그네슘을 주성분으로 하고, Ca, Sr, Ba, Zn, Al, Zr, Si, Ti, Sn, Ce, La로부터 선택된 적어도 1종의 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.