KR20030073757A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR20030073757A
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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 전면기판의 비방전 영역에 접한 유지전극과 사이 및 후면기판의 어드레스 전극 연장방향을 따라 형성된 격벽 패턴에 상응하는 전면기판의 비방전영역에 블랙매트릭스가 형성되며; 상기 블랙층 및/또는 블랙 매트릭스는 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 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 블랙매트릭스를 전면기판의 방전셀과 방전셀의 비방전영역에 매트릭스 형태로 형성할 수 있어 공정 수가 줄어들고 패널의 콘트라스트가 향상되는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{A Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판을 형성할 때 투명전극과 버스전극 사이에 형성하는 블랙층 및 방전셀 사이의 비방전 영역에 형성하는 블랙 매트릭스에 관한 것이다.
도 1에는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널을 분리한 상태로 나타낸 분해사시도가 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 2a 및 2b와 같이 배열된다.
상기 후면 기판(20)은 복수개의 방전공간 즉, 셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입의 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. 격벽(21)은 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이 하부에 반사기능을 위한 화이트층(21-2)과 상부에 콘트라스트 향상을 위한 블랙층(21-1)이 형성되어 있다.
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.
상술한 바와 같이 종래의 플라즈마 표시 패널에서는 도 2a 및 도 2b에 나타낸 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)와, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 격벽 상의 블랙층(21-1)은 각각 별도의 공정에 의해 형성되기 때문에 공정의 복잡화에 의한 원가 상승요인이 되고 있다. 또한, 소성 시 화이트층(21-2)과 블랙층(21-1) 간 상호 반응 및 블랙층 상부의 형광체 부착에 의한 색순도 저하를 초래하는 문제가 있다.
또한, 격벽 블랙층(21-1)의 상단부로부터 외부 사이에는 일정 두께의 투명한 전면기판이 존재하기 때문에 인접하는 방전셀 사이에서 발광한 빛이 완전이 차단되지 않아 격벽 상부에 형성되는 블랙층(21-1)의 콘트라스트 향상 기능이 다소 저하되는 문제가 있다.
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 2a 및 2b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 전면기판의 블랙매트릭스 구조를 보인 도,
도 3(a) 및 3(b)는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 후면 기판의 격벽상에 나타낸 블랙층을 나타내는 도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판을 나타낸 도
도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 블랙층 및 블랙 매트릭스 제조공정을 나타내는 도
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명에 따른 전면기판의 평면도, a-a선 절취 단면도, b-b선 절취 단면도
도 7a 및 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: 블랙층14,14',14": 블랙 매트릭스
21: 격벽21-1: 격벽의 블랙층
21-2: 격벽의 화이트층
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 전면기판의 비방전 영역에 접한 유지전극과 사이에 형성된 블랙매트릭스와 후면기판의 어드레스 전극 연장방향을 따라 형성된 격벽 패턴에 상응하는 전면기판의 비방전영역에 형성된 블랙매트릭스가 일체인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 블랙층 및/또는 블랙 매트릭스가 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 재료로 형성됨으로써, 상기 블랙층과 블랙매트릭스가 일체로 형성될 수 있다.
상기 블랙층과 블랙매트릭스가 전면기판 표면으로부터 동일 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 블랙층은 0.1∼5㎛의 두께로 형성되며, 450℃ 이상의 고연화점 프릿 글라스를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 블랙층 또는 블랙 매트릭스는 프릿 글라스로서 PbO-B2O3-Bi2O3, ZnO-SiO2-Al2O3및 PbO-B2O3-CaO-SiO2중 적어도 하나를 포함하는 것이 좋다.
상기 블랙층 또는 블랙 매트릭스를 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 3a 및 3b에 나타낸 종래의 후면기판 중 격벽의 블랙층(21-1)의 형성 공정을 없애는 대신에 이에 상응하는 블랙매트릭스를 전면기판 상에 형성한 구조에 착안하였다.
도 4는 본 발명에 따른 전면기판 상에 매트릭스 형태로 형성된 블랙매트릭스(14',14")의 구조를 나타낸 평면도이다. 이때, 어드레스 전극의 연장방향으로 형성된 격벽 패턴에 상응하는 블랙매트릭스(14")를 전면 기판에 형성하는 것은 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 블랙매트릭스는 전면기판의 버스전극 형성 후에 형성되기 때문에 버스전극의 손상 및 표면 조도 차이에 의해 형성이 어려워진다.
둘째, 블랙매트릭스의 재료가 전도성인 경우 어드레스 전극의 연장방향으로 형성된 격벽 패턴에 상응하는 블랙매트릭스(14")가 유지전극(11)들을 가로지르기 때문에 유지전극들간 상호 단락을 일으키기 때문에 형성이 불가능하다.
도 5a 내지 도 5e는 동출원인에 의해 발명되어 2001년 11월 6일에 출원된 특허출원번호 제2001-69012호에 개시된 전면기판의 버스전극 블랙층과 블랙매트릭스를 단일 공정에 의해 형성하는 방법을 나타낸 것으로, 전면기판(10) 상에ITO(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).
이때, 블랙 페이스트에 함유되는 블랙 파우더로서 도전성 산화루테늄(RuO2)을 사용하여 블랙층(11c)를 형성하는 경우 인접 셀간 단락 현상이 발생하게 된다. 따라서, 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 표 1에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 본 실험은 동일한 공정 조건 및 동일한 프릿 글라스를 적용하였다.
〔표 1〕
프릿 글라스 함량(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 표 1에서, 프릿 글라스 함량은 블랙층 페이스트에 함유되는 양을 말하며, 페이스트내의 프릿 글라스 함량에 따라 블랙층의 두께가 조절된다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 블랙 페이스트 내에 함유된 프릿 글라스의 양을 5∼30중량%로 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.
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.
상기 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. 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, 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.
〔표 2〕
프릿 글라스 연화점 접착력 핀 홀 전극기포
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 설명한 바와 같이, 블랙층(11c)과 블랙매트릭스(14')를 동시에 동일 높이로 형성할 수 있는 것은 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 하나를 선택하여 사용하기 때문에 가능하다.
도 6a는 도 5a 내지 5e에 따라 제조된 전면기판의 구조를 나타낸 전면기판(10)의 평면도이고, 도 6b는 도 6a에서 절취선 a-a를 따라 절단한 단면도이고, 도 6c는 도 6a에서 절취선 b-b를 따라 절단한 단면도이다. 도 6b에 나타낸 바와 같이, 버스전극의 블랙층과 블랙매트릭스(14')는 전면기판 표면으로부터 동일 높이로 형성되고, 또한 일체로 형성된다. 도 6c에는 유지전극과 대략 직각방향으로 연장하는 블랙매트릭스(14")가 후면기판의 격벽 패턴에 상응하는 위치의 전면 기판 상에 유지전극의 연장방향으로 연장하도록 비방전 영역에 형성된 블랙매트릭스(14')와 일체 및 동일 높이로 형성된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 매트릭스 형태의 블랙매트릭스를 형성할 수 있어 콘트라스트가 향상될 있을 뿐만 아니라 단일의 제조공정으로 제조될 수 있어 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 비도전성 블랙 파우더를 사용함으로써 블랙매트리스(14")가 유지전극을 가로지르더라도 단락을 일으키지 않는 효과도 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 (7)

  1. 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 전면기판의 비방전 영역에 접한 유지전극과 사이에 형성된 블랙매트릭스와 후면기판의 어드레스 전극 연장방향을 따라 형성된 격벽 패턴에 상응하는 전면기판의 비방전영역에 형성된 블랙매트릭스가 일체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층 및/또는 블랙 매트릭스는 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.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층과 블랙매트릭스가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층과 블랙매트릭스가 전면기판 표면으로부터 동일 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층은 0.1∼5㎛의 두께로 형성되며, 450℃ 이상의 고연화점 프릿 글라스를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층 또는 블랙 매트릭스는 프릿 글라스로서 PbO-B2O3-Bi2O3, ZnO-SiO2-Al2O3및 PbO-B2O3-CaO-SiO2중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙층 또는 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 블랙 페이스트는 프릿 글라스의 함량을 5∼30중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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