KR20030065167A - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR20030065167A
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임종래
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Abstract

본 발명은 상부기판 상에 형성된 홈에 버스전극을 형성하여 유전층 두께를 균일화하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 단위 방전셀마다 두 개의 홈이 형성된 제1 기판과, 기판 상에 형성된 홈에 매입된 버스전극들과, 기판 상에 버스전극들을 덮도록 투명전도성 물질로 형성되어 방전을 일으키는 제1 및 제2 전극들과, 전극들을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 유전층과, 유전층 상에 상기 전극들에 의한 방전영역에만 형성되는 보호층을 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 상판에 형성되는 버스전극을 상부기판 상에 매입시켜 버스전극과 유전층이 직접 접촉하지 않도록 함으로써 전극 마이그레이션 발생을 방지하여 투과율을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 은(Ag) 확산방지용 유전층을 형성하지 않아도 되므로 공정수의 감소와 재료비의 절감될 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법{Plasma Display Panel and Fabricating Method Thereof}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 상부기판 상에 형성된 홈에 버스전극을 형성하여 유전층 두께를 균일화하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
정보처리 시스템의 발전과 보급 증가에 따라 시각정보 전달 수단으로 디스플레이 장치의 중요성이 증대되고 있다. 특히 종래 CRT(Cathod Ray Tube)는 사이즈가 크고 동작전압이 높으며 표시 일그러짐이 발생하는 여러 가지 문제점을 가지고 있어 화면의 대형화, 평면화를 목표로 하는 최근의 추세가 적합하지 않아 최근에는 매트릭스 구조를 가지는 각종 평면디스플레이의 연구가 활발히 진행 중이다.
최근, 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; 이하 "LCD"라 한다), 전계방출 표시장치(Field Emission Display ; 이하 "FED"라 한다) 및 플라즈마 표시장치 (Plasma Display Panel ; 이하 "PDP"라 한다) 등의 평면표시장치가 활발히 개발되고 있다. PDP는 He+Xe, Ne+Xe 및 He+Ne+Xe 등 불활성 혼합가스의 방전시 발생하는 147㎚의 자외선에 의해 형광체를 발광시킴으로써 문자 또는 그래픽을 포함한 화상을 표시하게 된다. 이러한 PDP는 박막화와 대형화가 용이할 뿐만 아니라 구조가단순해짐으로 제작이 용이해지고 아울러 다른 평면 표시장치에 비하여 휘도 및 발광효율이 높다는 이점을 가진다. 이러한 이점들로 인하여 PDP에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 3전극 교류 면방전형 PDP는 방전시 표면에 벽전하가 축적되며 방전에 의해 발생되는 스퍼터링으로부터 전극들을 보호하기 때문에 저전압 구동과 장수명의 장점을 가진다.
도 1 및 도 2는 통상적인 3전극 교류형 PDP의 방전셀에 대한 단면도를 도시한 것이다. 방전셀은 유지전극쌍(2)이 형성된 상부기판(1)과, 어드레스전극(7)이 형성된 하부기판(6)을 구비한다. 상부기판(1)과 하부기판(6)은 격벽(8)을 사이에 두고 평행하게 이격된다. 상부기판(1), 하부기판(6) 및 격벽(8)에 의해 마련되어진 방전공간에는 Ne+Xe, He+Xe 및 He+Ne+Xe 등의 혼합가스가 주입된다. 유지전극쌍(2) 중 하나는 어드레스기간에 공급되는 주사전압펄스에 응답하여 어드레스전극(7)과 함께 대향방전을 일으키고 서스테인기간에 공급되는 서스테인펄스에 응답하여 인접한 유지전극(2)과 면방전을 일으키는 주사/유지 전극으로 이용된다. 이러한 주사/유지 전극으로 이용되는 유지전극쌍(2)은 서스테인펄스가 공통으로 공급되는 공통유지전극으로 이용된다. 유지전극쌍(2)이 형성된 상부기판(1) 상에는 상부 유전층(4)과 보호막(5)이 적층된다. 상부 유전층(4)은 플라즈마 방전전류를 제한함과 아울러 방전시 벽전하를 축적하는 역할을 한다. 보호막(5)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전층(4)의 손상을 방지하고 2차 전자의 방출 효율을 높이게 된다. 이 보호막(5)은 통상 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진다. 어드레스전극(7)은 상기 유지전극쌍(2)과 교차하게 형성되며, 디스플레이되어질 셀들을 선택하기 위한 데이터신호가 공급된다. 어드레스전극(7)이 형성되어진 하부기판(6)에는 하부 유전층이 형성된다. 하부 유전층 상에는 방전공간을 분할하기 위한 격벽들(8)이 수직으로 신장된다. 하부 유전층과 격벽(8)의 표면에는 진공 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하는 형광체(9)가 도포된다.
이러한 구조의 PDP 방전셀은 어드레스전극(7)과 유지 전극(2) 사이의 대향방전에 의해 선택된 후 유지전극쌍(2) 사이의 면방전에 의해 방전을 유지하게 된다. 그리고, 유지방전시 발생되는 자외선에 의해 형광체(9)가 발광하여 가시광이 셀 외부로 방출되게 된다. 이러한 셀의 방전유지기간, 즉 유지방전 횟수를 비디오데이터에 따라 조절함으로써 영상 표시에 필요한 계조(Gray Scale)를 구현하게 된다.
또한 상부기판 상에 유지전극쌍(2)을 스퍼터링이나 진공증착 등의 방법을 이용하여 형성하고, 그 유지전극쌍(2) 상에 Cr/Cu/Cr 또는 은(Ag)으로 이루어진 금속 버스전극(3)을 주로 스퍼터링 방식에 의해 형성한다. 유지전극쌍(2)과 버스전극(3)이 형성된 상부기판(1)상에 상부 유전층(4)은 스크린 프린팅 방법에 의해 도포되고, 이 유전층(4) 표면에 보호막(5)이 형성되게 된다. 이때 산화마그네슘(MgO)을 약 5000Å정도로 증착하여 보호막을 형성한다.
그러나, PDP는 유지전극쌍(2) 사이에 전압차가 크게 되면, 마이그레이션(Migration)에 의해 유지전극쌍(2)이 손상되는 문제점이 있다. 이로 인해 PDP 상판의 투과도가 저하되는 문제점이 있게 된다.
또한 유지전극쌍(2)과 버스전극(3)의 두께 단차로 인하여 유전층(4)의 두께가 균일하게 형성되지 않아 브레이크 다운(Breakdown)이 발생하기 쉬워진다. 이로 인해 유전층(4)의 두께를 높여야 하는 문제점이 있게 된다.
전극 마이그레이션은 화학식 1 내지 5로 설명될 수 있다.
인접한 두 전극 즉, 유지전극쌍(2)이 은(Ag)을 포함하고 이들 두 전극의 패드들 사이에 전위차가 발생하면, 인접한 두 전극의 패드들은 각각 음극(Cathod)과 양극(Anode)으로 되어 화학식 4와 같이 양극에서 은의 양이온(Ag+)이 용출하여 용존 산소 하에서 음극으로 이동하여 음극에서 화학식 1과 같이 환원반응이 일어나 음극 상에서 은(Ag)이 석출된다. 화학식 2 및 3은 마이그레이션의 발생속도를 결정하는 율속결정단계이며, 화학식 2는 용존산소의 환원반응을 나타내고 화학식 3은 전기분해와 수소발생반응을 나타낸다. 인가전압이 상승하여 두 전극의 패드들 사이에 전압차가 커지게 되면 전류가 증가하여 마이그레이션 발생이 그 만큼 가속된다. 다시 말하여, 인가전압이 상승하면 음극의 초기반응인 화학식 2 및 화학식 3에 의해 음극의 전류를 증가시켜 양극에서 은의 용출반응 전류가 증가하게 된다. 즉, 두 전극의 패드들 사이에 화학식 5와 같이 전기분해가 일어나 산소가 발생하면 양극에 존재하는 은의 Ag+이 음극으로 이동하여 음극의 표면에서 화학식 2 및 3과 같은 반응이 일어나게 되어 OH-와 결합하여 음극 표면에서 AgOH, Ag, Ag2O 화합물의 콜라이드(Collide) 형태로 분산된다. 그 결과, 두 전극의 패드들 사이에 전위차가 크게 되면 표면 변색이 일어남은 물론, 인접한 두 패드들 각각에서 전극개방(Open)이 일어나거나 두 패드들 사이에 단락(Short)이 발생된다.
Ag++ e-→Ag
O2+ 2H2O + 4e-→4OH-
2H2O + 2e-→40H-
Ag →Ag++ e-
H2O →1/2 O2+ 2H++ 2e-
또한 전극 마이그레이션을 방지하기 위해 유전층 형성시 은(Ag) 확산방지용 유전층을 더 사용함으로 인해 이에 따른 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상부기판 상에 형성된 홈에 버스전극을 형성하여 유전층 두께를 균일화하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한것이다.
도 1은 종래 면방전 교류 플라즈마 디스플레이 패널을 설명하는 도면.
도 2는 종래의 교류 플라즈마 디스플레이 패널의 단위 방전셀을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀에 대한 상판의 단면을 나타내는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 상판의 평면도를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상판 제조방법을 순차적으로 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,21 : 상부기판 2,23 : 유지전극쌍
3,22 : 버스전극 4,24 : 유전층
5,25 : 보호막 6 : 하부기판
7 : 어드레스전극 8 : 격벽
9 : 형광체 30 : 포토레지스트
32 : 버스전극 형성용 홀
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 단위 방전셀마다 두 개의 홈이 형성된 제1 기판과, 상기 기판 상에 형성된 홈에 매입된 버스전극들과, 상기 기판 상에 버스전극들을 덮도록 투명전도성 물질로 형성되어 방전을 일으키는 제1 및 제2 전극들과, 상기 전극들을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 유전층과, 상기 유전층 상에 상기 전극들에 의한 방전영역에만 형성되는 보호층을 구비한다.
본 발명에서의 버스전극들은 롱갭을 가지도록 상기 제1 및 제2 전극들 가장자리 하에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 홈의 두께는 5 내지 10㎛ 정도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 버스전극들은 Cr/Cu/Cr의 금속 합금 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 기판 상에 일정의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 통하여 상기 기판 상에 홈을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 형성된 홈에 매입되도록 버스전극들을 형성하는 단계와, 상기 버스전극들을 덮도록 형성되어 방전을 일으키는 전극쌍들을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면에 유전층을 형성하고 소성하는 단계와, 상기 유전층 상에서 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 홈을 형성하는 단계는 상기 포토레지스트 패턴을 통해 샌드블라스트법, 화학적 에칭 및 플라즈마 에칭 중 어느 하나를 이용하여 상기 기판을 패터닝한는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 버스전극들을 형성하는 단계는 상기 기판 상의 홈에 Cr/Cu/Cr의 금속 합금 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질을 패턴 인쇄법 또는 포델(FODEL)을 이용한 노광법에 의해 매입하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 5h를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전셀에 대한 상판의 단면을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 상판의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, PDP의 상판에는 소정 영역에 홈이 형성된 상부기판(21)과, 하나의 화소에서 쌍을 이루며 상호간 방전에 픽셀의 발광을 유지하기 위한 방전 유지전극쌍(23)과, 유지전극쌍(23)의 가장자리에 유지전극쌍(12)에 비해 상대적으로 좁은 폭을 가지며 유지전극쌍(23)의 저항성분을 보상하기 위하여 금속전극(22)을 구비한다. 이 때 금속전극은 상부기판(21) 상에 형성된 홈에 매입되도록 형성되어, 상부기판(21)과 유지전극쌍(23) 사이에 위치하게 된다.
또한 PDP 상판은 유지전극쌍(23)의 방전전류를 제한하고 유지전극쌍(23) 간을 절연시켜 주는 유전층(24)과, 유전층(24) 상에 형성된 보호층(25)을 구비한다.
어드레스전극(도시하지 않음)은 상기 유지전극쌍(23)과 교차하게 형성되며, 디스플레이되어질 셀들을 선택하기 위한 데이터신호가 공급된다. 어드레스전극이 형성되어진 하부기판에는 하부 유전층(도시하지 않음)이 형성된다. 하부 유전층 상에는 방전공간을 분할하기 위한 격벽들(도시하지 않음)이 수직으로 신장된다. 하부 유전층과 격벽의 표면에는 진공 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색의 가시광을 발생하는 형광체가 도포된다. 이러한 구조의 PDP 방전셀은 어드레스전극과 유지 전극(23) 사이의 대향방전에 의해 선택된 후 유지전극쌍(23) 사이의 면방전에 의해 방전을 유지하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 PDP는 은(Ag)으로 구성된 버스전극(22)과 유전층(24)이 직접 접촉하지 않게 된다. 이로써 전극 마이그레이션이 발생하지 않고 상판의 투과도가 향상되게 된다. 또한 전극 마이그레이션이 발생하지 않음으로 인하여 유전층 형성시 은(Ag) 확산방지용 유전층을 더 사용해야하는 단점이 해결될 수 있다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상판 제조방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 5a에서의 유리로 된 상부기판(21) 상에 도 5b에서와 같이 포토레지스트(30)을 형성한다. 이 때 포토레지스트(30)는 DFR(Dry Film Photoresist) 라미네이팅법 혹은 롤 코팅(Roll Coating)법을 이용하여 형성된다.
이후 상부기판(21) 상에 패턴 마스크가 정렬되고, 노광 및 현상공정을 포함한 사진식각(Photolithography) 공정을 이용하여 도 5c에서와 같이 포토레지스트(30)가 패터닝된다.
포토레지스트(30)가 패터닝되면, 상부기판(21)에는 형성된 포토레지스트(30)을 통한 샌드블라스트(Sandblast)법, 화학적 에칭(Chemical Etching) 및 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등을 이용하여 도 5d에서와 같이 버스전극(22) 형성용 홈(32)이 패터닝된다. 이 때 홈(32)의 깊이는 5 내지 10㎛ 정도로 형성된다.
버스전극 형성용 홈(32)이 패터닝 되면, 버스전극 형성용 홈(32)에는 Cr/Cu/Cr 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질이 매입되어 도 5e에서와 같이 버스전극(22)이 형성된다. 이러한 버스전극(22)은 Cr/Cu/Cr 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질이 패턴 인쇄법 또는 듀퐁 포델 (DuPont Fodel:등록상표) DC202 광이미지성 Ag 전도체를 이용한 노광법을 통하여 형성된다.
버스전극(22)이 형성되면, 상부기판(21) 상에는 도 5f에서와 같이 하나의 화소에서 쌍을 이루며 상호간 방전에 픽셀의 발광을 유지하기 위한 방전 유지전극쌍(23)이 형성된다.
이러한 유지전극쌍(23)은 상부기판(21) 전면에 투명한 전도성물질인 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide) 또는 인듐-틴-아연 옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide)를 증착한 후 이방식각을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 형성된다. 이때 유지전극쌍(23)은 단위 방전셀의 유지전극쌍(22) 가장자리에 버스전극(23)이 위치하도록 패터닝된다.
유지전극쌍(22) 및 버스전극(23)이 형성되면, 상부기판(21) 전면에 도 5g에서와 같이 유전층(24)이 형성된다. 이러한 유전층(24)은 산화규소(SiO2) 및 산화납(PbO)을 주성분으로 하여 스크린 프린팅 방법에 의해 도포된다.
이후 유전층(24) 상에 보호막(25)을 형성한다. 이 때 보호막(25)은 산화마그네슘(MgO)을 약 5000Å정도로 증착하여 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 상판에 형성되는 버스전극을 상부기판 상에 매입시켜 버스전극과 유전층이 직접 접촉하지 않도록 함으로써 전극 마이그레이션 발생을 방지하여 투과율을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 은(Ag) 확산방지용 유전층을 형성하지 않아도 되므로 공정수의 감소와 재료비의 절감될 수 있다. 또한 버스전극을 매입시킴으로 인해 브레이크 다운의 발생하지 않으므로 유전체의 두께를 낮출 수 있어, 투과도 향상, 재료비 절감 및 방전전압 감소 등의 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 단위 방전셀마다 두 개의 홈이 형성된 제1 기판과,
    상기 기판 상에 형성된 홈에 매입된 버스전극들과,
    상기 기판 상에 버스전극들을 덮도록 투명전도성 물질로 형성되어 방전을 일으키는 제1 및 제2 전극들과,
    상기 전극들을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 유전층과,
    상기 유전층 상에 상기 전극들에 의한 방전영역에만 형성되는 보호층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스전극들은 롱갭을 가지도록 상기 제1 및 제2 전극들 가장자리 하에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈의 두께는 5 내지 10㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스전극들은 Cr/Cu/Cr의 금속 합금 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    방전공간을 사이에 두고 상기 제1 기판과 대면하는 제2 기판 상에 형성되어 상기 제1 및 제2 전극과 직교되는 제3 전극과,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성되어 상기 방전공간을 분리하기 위한 격벽과,
    상기 격벽과 상기 제2 기판 상에 형성되어 자외선에 의해 발광되는 형광체와,
    상기 제1 기판 상에 형성되어 벽전하를 축적하기 위한 유전체와,
    상기 유전체 상에 형성되는 보호막을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 기판 상에 일정의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 통하여 상기 기판 상에 홈을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 형성된 홈에 매입되도록 버스전극들을 형성하는 단계와,
    상기 버스전극들을 덮도록 형성되어 방전을 일으키는 전극쌍들을 형성하는 단계와,
    상기 기판 전면에 유전층을 형성하고 소성하는 단계와,
    상기 유전층 상에서 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판 전면에 포토레지스트를 드라이 필름 포토레지스트(Dry Film Resist) 라미네이팅법 또는 롤코팅법 중 어느 하나를 이용하여 도포하는 단계와,
    상기 포토레지스트를 노광 및 현상공정을 포함한 사진식각(Photolithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는 상기 포토레지스트 패턴을 통해 샌드블라스트법, 화학적 에칭 및 플라즈마 에칭 중 어느 하나를 이용하여 상기 기판을 패터닝한는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판을 패터닝한 홈의 두께는 5 내지 10㎛ 정도로 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스전극들을 형성하는 단계는 상기 기판 상의 홈에 Cr/Cu/Cr의 금속 합금 또는 은(Ag)으로 이루어진 도전물질을 패턴 인쇄법 또는 포델(FODEL)을 이용한 노광법에 의해 매입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
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