KR20030037488A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판에 관한 것으로, 상기 전면기판의 유지전극들은 투명전극과 이 투명전극상에 배치된 버스전극으로 구성되고, 상기 투명전극과 버스전극 사이에는 콘트라스트 향상을 위한 블랙층이 형성되며; 상기 블랙층은 방전셀과 방전셀 사이의 비방전 영역을 지나 인접하는 방전셀의 투명전극과 버스전극 사이까지 연장하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 별도의 블랙 매트릭스를 사용하지 않고 투명전극과 버스전극 사이에 배치되는 블랙층을 비방전영역까지 연장하여 형성함으로써 단일의 공정으로 콘트라스트를 크게 향상시킬 수 있고, 제조공정을 단순화할 수 있어 제조비용을 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판을 형성할 때 투명전극과 버스전극 사이에 형성하는 블랙층에 관한 것이다.
도 1과 도 2에는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널을 분리한 상태로 나타낸 분해사시도와 결합상태를 보인 단면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 플라즈마 디스플레이 패널은 화상이 디스플레이되는 표시면인 전면 기판(10)과 후면 기판(20)이 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합되어 있다.
상기 전면 기판(10) 상에는 ITO(Indium Tin Oxide) 물질로 형성된 투명전극(또는 ITO 전극)(11a)과 이 투명전극(11a) 상에 은(Ag)과 같은 금속재질로 제작된 버스전극(11b)이 배열된 복수의 유지전극들(11)이 평행하게 배열되어 있다.
일반적으로 버스전극을 이루는 은(Ag)은 방전에 의한 광은 투과하지 못하고, 외부광에 대해서는 반사를 하는 것으로 알려져 있어 콘트라스트를 나쁘게 하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 투명전극(11a)과 버스전극(11b)사이에는 콘트라스트를 향상시키기 위한 블랙전극층(11c)이 형성된다.
상기 유지전극(11)은 방전전류를 제한하며 전극쌍 간을 절연시켜주는 유전층(12)에 의해 덮혀지며 그 상면에는 방전조건을 용이하게 하기 위하여 산화 마그네슘(MgO)을 증착한 보호층(13)이 형성된다.
또 각각의 상기 유지전극(11)의 사이에는 전면 기판(10) 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광 차단의 기능과 전면 기판(10)의 퓨리티(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 기능을 하는 블랙 매트릭스(14)가 도 2 와 같이 배열된다.
상기 후면 기판(20)은 복수개의 방전공간 즉, 셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입(또는 웰 타입)의 격벽(21)이 평행을 유지하며 배열되고 상기 유지전극(11)과 교차되는 부위에서 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키게 되는 다수의 어드레스 전극(22)이 상기 격벽(21)에 대해 평행하게 배치된다.
또 상기 후면 기판의 상측면은 상기 격벽(21)내에는 화상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R.G.B 형광층(23)이 도포되며 상기 어드레스 전극(22)의 상측에는 유전층(24)이 소성에 의해 형성된다.
상기와 같이 구성된 종래 플라즈마 디스플레이 패널에서 전면 기판(10)을 제조하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
도 3(a) 내지 (g)는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판 제조공정을 나타내는 도로서, 전면기판(10) 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질의 투명전극(11a)이 형성된 상태에서 블랙전극층을 형성하기 위한 블랙페이스트를 인쇄한 후 약 120℃ 정도로 건조하고(a), 그 위에 버스전극(11b)을 형성하기 위한은(Ag) 페이스트로 인쇄한 후 건조한다(b). 다음에 포토마스크(30: P/M)를 이용하여 자외선(UV) 노광한 후(c), 현상한 후 약 550℃ 이상의 소성로(도시되지 않음)에서 3시간 여 동안 소성한다(d). 그 후, 유전체 페이스트를 인쇄한 후 건조하고(e), 방전셀과 방전셀 사이의 비방전 영역에 블랙매트릭스(BM)를 패턴 인쇄한 후 건조한 후(f), 유전체층과 블랙매트릭스를 동시 약 550℃ 이상의 소성로(도시되지 않음)에서 다시 3시간 여 동안 소성한다(g).
상술한 종래 플라즈마 표시 패널의 전면기판 제조 시 전극을 형성할 때에는 블랙전극층(11c)과 버스전극(11b) 및 블랙매트릭스가 각각 한번씩 모두 인쇄 및 건조공정을 행하고, 모두 두 번의 소성공정에 의해 완성되므로 제조 공정이 길고 재료비가 많이 드는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조 공정을 단순하게 할 수 있고, 콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 데에 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널을 보이기 위한 분해 사시도.
도 2는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널에서 전면 기판을 보인 단면도.
도 3(a) 내지 (e)는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판 제조공정을 나타내는 도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판을 나타낸 도.
도 5(a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판 제조공정을 나타내는 도.
도 6은 본 발명에 따른 블랙층의 접촉저항을 측정하는 방법을 나타낸 도.
도 7a 및 도 7b는 각각 블랙 매트릭스의 핀 홀 현상 및 전극기포 현상을 나타낸 도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10,20;전,후면 기판11;유지전극
11a;투명전극11b;버스전극
11c;블랙(전극)층14;블랙 매트릭스
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결 수단은, 일정 간격 두고 배열된 전면기판과 후면기판, 상기 전면기판에 평행하게 배열된 복수의 유지전극들, 상기 후면기판에 상기 유지전극들에 교차하는 방향으로 배열된 복수의 데이터전극들, 및 상기 전면기판과 후면기판 사이의 일정 간격에 배치되어 방전셀을 구획하는 격벽들을 포함하는 플라즈마 표시 패널에 있어서, 상기 전면기판의 유지전극들은 투명전극과 이 투명전극상에 배치된 버스전극으로 구성되고, 상기 투명전극과 버스전극 사이에는 콘트라스트 향상을 위한 블랙층이 형성되며; 상기 블랙층은 방전셀과 방전셀 사이의 비방전 영역을 지나 인접하는 방전셀의 투명전극과 버스전극 사이까지 연장하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 투명전극과 버스전극 사이에 형성된 블랙층은 0.1∼5㎛의 두께로 형성되며, 450℃ 이상의 고연화점 프릿 글라스를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 블랙층은 블랙 파우더로서 코발트(Co)계 산화물, 크롬(Cr)계 산화물, 망간(Mn)계 산화물, 구리(Cu)계 산화물, 철(Fe)계 산화물, 카본(C)계 산화물 중 적어도 하나를 포함하며, 프릿 글라스로서 PbO-B2O3-Bi2O3,ZnO-SiO2-Al2O3및 PbO-B2O3-CaO-SiO2중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 블랙층을 형성하기 위한 블랙 페이스트는 프릿 글라스의 함량을 5∼30중량% 포함하는 것이 좋다.
이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명의 편의를 위해 종래와 동일한 부분, 부재에 대해서는 종래와 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
본 발명자는 도 3에 나타낸 종래의 전면기판을 제조하는 단계들의 수를 줄이기 위해, 도 4에 나타낸 바와 같이 블랙층(11c)을 방전셀과 방전셀 사이의 비방전 영역을 완전히 덮도록 인접 방전셀의 투명전극(11a)과 버스전극(11b) 사이 연장시켜 형성하는 구조에 착안하였다.
도 5(a) 내지 5(e)는 도 4에 나타낸 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면기판을 제조하는 공정을 나타낸 것으로, 전면기판(10) 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질의 투명전극(11a)이 형성된 상태에서 블랙층(11c)을 형성하기 위한 블랙 페이스트를 인쇄하고 약 120℃ 정도로 건조한 후 제1포토마스크(30: P/M)를 이용하여 도 4에 개시된 바와 같은 블랙층 형성 부분을 노광하고(a), 그 위에 버스전극(11b)을 형성하기 위한 은(Ag) 페이스트를 인쇄한 후 건조한다(b). 다음에 제2포토마스크(30': P/M)를 이용하여 버스전극 형성 부분을 자외선(UV) 노광한 후(c), 현상한 후 약 550℃ 이상의 소성로(도시되지 않음)에서 다시 3시간 여 동안 소성한다(d). 그 후, 유전체 페이스트를 인쇄 및 건조한 후 소성한다(e).
도 4 및 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면 별도의 블랙 매트릭스를 형성하지 않고 버스전극(11b)의 하부에 개재된 블랙층(11c)을 비방전 영역을 덮도록 형성함으로써 제조 공정를 단순화할 수 있어 제조비용을 절감하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 구조에서 블랙 파우더로서 도전성 산화루테늄(RuO2)을 사용하여 블랙층(11c)를 형성하는 경우 인접 셀간 단락 현상이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명자는 블랙 파우더로서 도전성 산화루테늄(RuO2) 대신에 비도전성인 코발트(Co)계 산화물, 크롬(Cr)계 산화물, 망간(Mn)계 산화물, 구리(Cu)계 산화물, 철(Fe)계 산화물, 카본(C)계 산화물 중 코발트계 산화물(CoO2)을 선택하여 블랙층에 포함시켜 그 두께를 변화시켜 가면서 다수의 실험을 수행 결과 아래의 표1에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 본 실험은 동일한 공정 조건 및 동일한 프릿 글라스를 적용하였다.
| 프릿 글라스함량(중량%) | 막 두께(㎛) | 접촉저항(㏀)(ITO/BUS전극) | 초기 방전전압(V) | 접착력 |
| 5 | 0.1 | 4 | 181 | △ |
| 10 | 0.3 | 6 | 180 | ○ |
| 15 | 1.2 | 6 | 182 | ◎ |
| 20 | 2.5 | 8 | 182 | ◎ |
| 25 | 4.1 | 9 | 182 | ◎ |
| 30 | 5.0 | 10 | 185 | ◎ |
| 35 | 5.8 | 20 | 261 | ◎ |
| 40 | 6.1 | 27 | 267 | ◎ |
| 45 | 6.1 | 28 | 267 | ◎ |
| 50 | 3.6 | 28 | 268 | ◎ |
상기 표1에서, 프릿 글라스 함량은 블랙층 페이스트에 함유되는 양을 말하며, 페이스트내의 프릿 글라스 함량에 따라 블랙층의 두께가 조절된다.
표 1의 접촉저항을 측정방법은 도 6에 나타낸 바와 같이 블랙층(40)을 5㎝ 길이 정사각형으로 형성한 후, 그 위에 약 3㎝ 폭의 사각형 은(Ag) 전극(41)을 형성한다. 다음에, 투명전극(42: ITO)을 은 전극으로부터 블랙층을 지나 연장되도록 인출한다. 이 때, 은 전극(41) 상의 지점 1과 블랙층(40)의 지점 2 사이의 저항을 측정한다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 블랙 페이스트 내에 함유된 프릿 글라스의 양을 5∼30%중량로 조절한 결과 블랙층의 두께가 0.1∼5㎛가 되고, 이 때 접촉저항이 4∼10㏀을 나타내고 초기 방전전압도 181∼185V를 나타냈다. 반면에, 블랙 페이스트 내에 함유된 프릿 글라스의 양을 35중량% 이상으로 조절한 결과 블랙층의 두께가 5.8㎛ 이상이고, 이 때 접촉저항이 매우 높은 20㏀을 나타내고 초기 방전전압도 261V를 나타냈다.
결과적으로, 코발트계 산화물 블랙 파우더를 포함하는 블랙층은 5.0㎛ 이하일 경우 접촉저항이 10㏀ 이하로서 양호한 전도성을 나타내기 때문에 버스전극(11b)과 투명전극 사이의 개재되어 버스전극(11b)이 역할을 수행할 수 있도록 하며, 5㎛를 넘는 경우 급격히 접촉저항이 높아져 버스전극(Ag 전극: 11b)이 충분한 역할을 할 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 구조에서 블랙 매트릭스(14)와 블랙층(11c) 사이의 간격을 최대한 밀접하게, 심지어 접촉하더라도 단락현상이 발생하지 않기 때문에 콘트라스트를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 여유도가 증가하는 효과가 있다.
더구나, 값비싼 산화루테늄을 사용하지 않고 값싼 코발트(Co)계 산화물, 크롬(Cr)계 산화물, 망간(Mn)계 산화물, 구리(Cu)계 산화물, 철(Fe)계 산화물, 카본(C)계 산화물 중 적어도 하나를 사용함으로써 제조비용을 줄일 수 있다.
종래의 블랙전극층(11c)에 함유되는 성분으로는 도전성 블랙 파우더인 산화루테늄 이외에, 블랙전극층의 접착력을 제공하기 위해 약 425℃ 정도의 연화점을 갖는 PbO-B2O3-SiO23상계 프릿 글라스가 함유된다. 본 발명자는 블랙층의 두께를 5㎛ 이하로 얇게 하면서 425℃ 정도의 연화점을 갖는 PbO-B2O3-SiO23상계 프릿 글라스를 적용한 결과, 접착력이 약해져 도 7a에 나타낸 바와 같이 블랙 매트릭스(14)에서는 핀 홀(Pin Hole)이 다수 발생하고, 도 7b에 나타낸 바와 같이 버스 전극과 투명전극 사이의 블랙층에서는 기포가 발생되었다.
따라서, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해, 함유되는 프릿 글라스의 연화점에 따른 접착력, 핀 홀 발생유무, 전극기포 발생 유무를 확인하는 실험을 수행한 결과 표 2에 나타낸 바와 같다. 약 450℃ 이상의 연화점을 갖는 프릿 글라스로서는 주로 PbO-B2O3-Bi2O3또는 ZnO-SiO2-Al2O33상계, PbO-B2O3-CaO-SiO24상계 프릿 글라스 중 하나 또는 2 이상을 혼합하여 사용하였다.
표 2에서는 접착력은 ◎(강), ○(보통), △(약함)으로 표시하였으며, 핀 홀 및 전극기포 발생 정도는 ◎(많음), ○(보통), ×△(적음)으로 표시하였다.
| 프릿 글라스 연화점 | 접착력 | 핀 홀 | 전극 기포 |
| 400 ℃ | △ | ◎ | ◎ |
| 415 ℃ | ○ | ◎ | ◎ |
| 430 ℃ | ○ | ◎ | ◎ |
| 450 ℃ | ◎ | ○ | ○ |
| 480 ℃ | ◎ | × | × |
| 510 ℃ | ◎ | × | × |
| 550 ℃ | ◎ | × | × |
| 580 ℃ | △ | × | × |
표 2에 나타낸 바와 같이, 450℃ 이상의 고연화점 프릿 글라스를 사용하면 접착력이 양호해지고, 그 결과 핀 홀이나 전극 기포의 발생도 현저히 감소하는 것으로 나타났다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제조공정을 단순화할 수 있는 블랙층 구조를 제공함으로써 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 콘트라스트 향상을 위해 버스전극(Ag전극)과 투명전극 사이에 개재시키는 블랙층과 방전 셀 사이의 블랙 매트릭스의 블랙 파우더로서 저렴한 코발트(Co)계 산화물, 크롬(Cr)계 산화물, 망간(Mn)계 산화물, 구리(Cu)계 산화물, 철(Fe)계 산화물, 카본(C)계 산화물 중 적어도 하나를 사용함으로써 제조비용을 줄일 수 있다.
특히, 본 발명에 의한 블랙층은 비방전 영역을 완전히 덮기 때문에 종래의 구종에 비해 콘트라스트를 더욱 향상시킬 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 블랙 파우더로서 코발트계 산화물, 프릿 글라스로서 PbO-B2O3-Bi2O3또는 ZnO-SiO2-Al2O33상계, PbO-B2O3-CaO-SiO24상계 프릿 글라스를 예로 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경 사용이 가능하다. 그러나, 그와 같은 변경은 본 발명의 권리범위에 속함이 명백하다.
Claims (5)
- 일정 간격 두고 배열된 전면기판과 후면기판, 상기 전면기판에 평행하게 배열된 복수의 유지전극들, 상기 후면기판에 상기 유지전극들에 교차하는 방향으로 배열된 복수의 데이터전극들, 및 상기 전면기판과 후면기판 사이의 일정 간격에 배치되어 방전셀을 구획하는 격벽들을 포함하는 플라즈마 표시 패널에 있어서,상기 전면기판의 유지전극들은 투명전극과 이 투명전극상에 배치된 버스전극으로 구성되고, 상기 투명전극과 버스전극 사이에는 콘트라스트 향상을 위한 블랙층이 형성되며;상기 블랙층은 방전셀과 방전셀 사이의 비방전 영역을 지나 인접하는 방전셀의 투명전극과 버스전극 사이까지 연장하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명전극과 버스전극 사이에 형성된 블랙층은 0.1∼5㎛의 두께로 형성되며, 450℃ 이상의 고연화점 프릿 글라스를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 블랙층은 블랙 파우더로서 코발트(Co)계 산화물, 크롬(Cr)계 산화물, 망간(Mn)계 산화물, 구리(Cu)계 산화물, 철(Fe)계 산화물, 카본(C)계 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 블랙층은 프릿 글라스로서 PbO-B2O3-Bi2O3,ZnO-SiO2-Al2O3및 PbO-B2O3-CaO-SiO2중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 블랙층을 형성하기 위한 블랙 페이스트는 프릿 글라스의 함량을 5∼30중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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