KR20040003241A - 다층박막 구조를 갖는 피디피 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PDP 필터의 다층박막을 형성함에 있어서 면저항 특성 및 광 투과율을 만족하는 동시에 보다 더 간소화된 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터의 다층박막에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 투명기판 위에 고굴절 투명박막과 금속박막이 적어도 2회 이상 반복 형성된 다층박막 구조를 가지며, 고굴절 투명박막은 질화물로 이루어지고 금속박막은 은 또는 은을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지며, 다층박막 위에 저반사 특성 및 색보정 기능을 갖는 기능성 필름이 접착된 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터를 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, PDP 필터의 다층박막을 형성함에 있어서 산화물이 아닌 질화물을 이용하여 고굴절 투명박막을 적층함으로써 산소 플라즈마로부터 금속박막을 보호하기 위한 베리어 막을 적층하는 공정을 생략할 수 있게 되며, 그로 인해 PDP 필터에 대한 전반적인 제조공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP라 함)의 전면 필터(Filter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화물을 이용하여 형성된 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, PDP는 기존의 디스플레이장치를 대표하는 CRT에 비해대형화 및 박형화를 동시에 만족할 수 있어 차세대 디스플레이 장치로서 각광받고 있다.
그러나, 이러한 PDP에서는 그 구동 특성상 강한 근적외선광을 방출하게 되는데, 이 근적외선광은 무선 전화기나 리모콘 등의 작동에 영향을 미쳐 오동작을 유발할 수도 있다. 그리고, PDP는 강한 전자파를 발생하며, 이러한 전자파 또한 인체나 다른 전자기기에 영향을 주기 때문에 이를 소정치 이하로 억제하는 것이 요구되고 있다. 이를 위해, PDP에서는 이러한 근적외선 및 전자파를 차폐하는 동시에 외부 조명에 의한 반사광을 감소시킬 수 있는 전면 필터가 구비되며, 이 전면 필터는 PDP의 전면부에 장착되는 관계로 투명성도 동시에 만족해야 한다.
한편, 이러한 각각의 특성을 만족하기 위해 개발된 종래의 일반적인 PDP 필터는 금속 메시(Mesh) 타입과 투명도전막 타입으로 구분할 수 있다. 먼저, 메시 타입의 PDP 필터는 전자파를 차폐하는 데는 튀어난 특성을 나타내지만 상대적으로 투명성이 저하되거나 화면의 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 메시 자체가 고가이기 때문에 전반적인 제품의 단가가 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 대체하기 위한 방법으로서 ITO로 대표되는 투명도전막을 이용한 다층박막 형태의 PDP 필터가 널리 사용되고 있다. 그리고, 이러한 다층박막은 통상적으로 금속박막과 고굴절 투명박막이 교번적으로 코팅되는 형태를 띄고 있으며, 이때 금속박막으로는 은(Ag) 또는 은을 주성분으로 하는 합금이 주로 이용된다.
이를 설명하기 위해서 도 1에서는 종래의 일반적인 PDP 필터의 구조를 예시적으로 도시하였다.
동도면을 참조하여 설명하면, 먼저 종래의 일반적인 PDP 필터는 저반사 필름(13), 투명 기판(15) 및 코팅층(17)으로 이루어지는데, 통상적으로 저반사 필름(13)은 그 일면에 저반사 코팅처리가 되어 있으며, 다른 일면에는 접착물질이 도포되어 투명 기판(15)과 접착이 용이하도록 구성되어 있다. 따라서, 동도면에서 각 저반사 필름(13)의 외측에는 저반사 코팅 처리가 되어 있으며, 투명 기판(15)을 향한 내측에는 접착물질이 도포되어 있다. 그리고, 필요에 따라 저반사 필름(13)의 각 일면에는 색상 보정을 위한 색소가 첨가될 수도 있다.
투명 기판(15)은 광 투과율이 소정치 이상이 되는 기판으로서, 통상적으로 투명 유리를 사용하며 이 투명 기판(15)의 일면, 즉 PDP 모듈의 전면부에 대향하는 일면에는 동도면에 도시된 바와 같이 코팅층(17)이 형성된다. 이 코팅층(17)은 전술한 바와 같이 PDP 필터에서 요구되는 전자파 차폐와 광 투과율을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 다층박막 형태로 이루어진다. 따라서, 이 코팅층(17)을 형성하는 다층박막의 구조 및 물질에 따라 PDP 필터의 전반적인 특성이 좌우된다고 할 수 있다.
이러한 PDP 필터의 다층박막은 통상적으로 고굴절 투명박막/금속박막/고굴절 투명박막과 같은 구조를 가지며, 전자파 차폐 성능을 높이기 위해 적어도 2번 이상 반복하는 구조로 되어있다. 그리고, 이때 고굴절 투명박막의 재료로는 주로 산화물을 이용하며, 금속박막의 재료로는 주로 은(Ag) 또는 은을 주성분으로 하는 합금이 주로 사용된다. 여기서, 고굴절 투명박막을 형성하는 산화물로는 ZnO 또는 ZnO-Al,TiO2또는 Nb2O5, 그리고 ITO를 들 수 있다.
먼저, ZnO이나 ZnO-Al을 이용하여 고굴절 투명박막을 형성하는 대표적인 예로서, PCT 국제출원된 JP97/03427호를 들 수 있다. ZnO이나 ZnO-Al을 사용하여 고굴절 투명박막을 형성하는 경우에는 TiO2또는 Nb2O5를 사용하는 경우에 비해 상대적으로 증착 속도가 빠르고 은 박막의 하부층으로 은의 전도성을 좋게 하는 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이 경우에 화학적 내구성이 약하기 때문에 공기 중에서 Ag 반점(Spot)과 같은 결함을 나타내는 문제점이 있다.
그리고, 산화물 중에서 SnO2를 사용하여 고굴절 투명박막을 형성하는 경우에는 자외선을 흡수하는 특성을 가지며 광 투과율이 낮고 전반적으로 노란 색상을 띄기 때문에 디스플레이용 보호판으로 사용하기에 부적합한 문제점이 있다. 또한 은 박막 위 아래로 산화물이 증착되는 공정중에 은의 산화를 초래하게 되는 문제점이 있다.
한편, 대한민국 특허공개 제1997-73950호에서는 고굴절 투명박막으로서 ITO를 사용하는 구조, 즉 ITO/Ag 적층 구조가 반복 적층된 구조의 PDP 필터를 제공하고 있다. 이러한 ITO를 사용하여 고굴절 투명박막을 형성하는 경우에도 상술한 바와 같은 은의 산화가 발생한다. 즉, ITO를 적층하는 과정에서 산소 플라즈마로 인한 금속박막(Ag)의 산화가 발생하게 되는데, 공개특허 1997-73950호에서는 이를 방지하기 위해서 ITO 박막과 Ag 박막 사이에 구리, 니켈, 크롬 등을 이용한 배리어 (barrier)막을 추가 형성하도록 하고 있다.
하지만, 이 경우에 배리어 막으로 사용하기 위한 별도의 금속박막이 추가됨으로써 타켓 비용과 제조 시간의 증가하게 되고, 그로 인해 전반적인 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, PDP 필터의 다층박막을 형성함에 있어서 배리어 막을 삽입하지 않고서도 면저항 특성 및 광 투과율을 만족시킬 수 있도록 질화물을 이용하여 형성한 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면,
다층박막 구조를 갖는 PDP 필터에 있어서, 투명기판 위에 고굴절 투명박막과 금속박막이 적어도 2회 이상 반복 형성된 다층박막 구조를 가지며, 상기 고굴절 투명박막은 질화물로 이루어지고 상기 금속박막은 은 또는 은을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지며, 상기 다층박막에 저반사 특성 및 색보정 기능을 갖는 기능성 필름이 접착된 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터를 제공한다.
도 1은 종래의 일반적인 PDP 필터에 대한 전반적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래의 PDP 필터에서 구비되는 다층박막의 구조를 예시적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PDP 필터의 다층박막 구조를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
15 : 투명 기판31, 33, 35, 37, 39 : 고굴절 투명박막
32, 34, 36, 38 : 금속박막
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에서는 PDP 필터의 다층박막을 형성함에 있어서 고굴절 투명박막을 통상의 산화물이 아닌 질화물을 사용하여 형성함으로써, 다층박막 구조를 보다 더 간소화한 PDP 필터를 제공한다. 이하에서 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수회에 걸친 실험에 의해서 산출된 최적의 PDP 필터용 다층박막 구조를 제시한다.
본 발명에 따른 PDP 필터의 다층 박막의 전체적인 구조는 종래의 다층박막의 구조와 같이 고굴절 투명박막/금속박막/고굴절 투명박막을 반복한 구조를 갖으며, 이때 형성되는 고굴절 투명박막은 종래의 PDP 필터에서 사용되는 산화물 대신에 질화물을 이용하여 형성한다. 따라서, 본 발명에 따른 PDP 필터에서는 산화물 형성 과정에서 산소 플라즈마에 의한 금속박막의 손상을 방지하기 위해 요구되는 배리어 막을 생략할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PDP 필터의 다층박막 구조를 도시한 도면으로서, 본 실시예에서는 마그네트론 스퍼터링 기법을 이용하여 약 3㎚의 두께를 갖는 투명 기판(유리 기판)(15) 위에 제 1 Si3N4층(31), 제 1 Ag층(32), 제 2 Si3N4층(33), 제 2 Ag층(34), 제 3 Si3N4층(35), 제 3 Ag층(36), 제 4 Si3N4층(37), 제 4 Ag층(38), 제 5 Si3N4층(39)을 순차 적층한 구조를 도시하였다. 즉, 본 실시예에서는 각각의 고굴절 투명박막층(31, 33, 35, 37, 39)을 산화물이 아닌 질화물을 사용하여 형성하였다.
여기서, 각각의 Ag층(32, 34, 36, 38)은 은(Ag) 타켓을 이용하였고 스퍼터링 가스로는 아르곤(진공도 0.3㎩)을 이용하며, 각 Si3N4층(31, 33, 35, 37, 39)은 실리콘 타켓을 이용하고 스퍼터링 가스로는 아르곤을, 반응 가스로는 질소를 별도로 공급한다. 이때, 투입한 아르곤과 질소의 양은 각각 200sccm과 450sccm이다. 그리고, 각 Ag층(32, 34, 36, 38)은 DC 스퍼터링을 실시하며, 각 Si3N4층(31, 33, 35, 37, 39)은 MF(Mid-Frequency) 스퍼터링을 실시한다.
이러한 방법을 이용하여 적층되는 각 박막의 두께는, 제 1 Si3N4층(31)이 30∼40㎚, 제 1 Ag층(32)이 10∼20㎚, 제 2 Si3N4층(33)이 70∼90㎚, 제 2 Ag층(34)이 10∼20㎚, 제 3 Si3N4층(35)이 70∼90㎚, 제 3 Ag층(36)이 10∼20㎚, 제 4 Si3N4층(37)이 70∼90㎚, 제 4 Ag층(38)이 10∼20㎚, 제 5 Si3N4층(39)이 30∼40㎚가 되도록 한다. 더욱 바람직하게는, 제 1 Si3N4층(31)이 약 33㎚, 제 1 Ag층(32)이 약 12㎚, 제 2 Si3N4층(33)이 약 81㎚, 제 2 Ag층(34)이 약 16㎚, 제 3 Si3N4층(35)이 약 80㎚, 제 3 Ag층(36)이 약 16㎚, 제 4 Si3N4층(37)이 약 79㎚, 제 4 Ag층(38)이 약 15㎚, 제 5 Si3N4층(39)이 약 34㎚가 되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 일반적으로 PDP 필터는 면저항이 1.5Ω 이하가 요구되는 제품군과 2.5Ω 이하가 요구되는 제품군으로 크게 분류할 수 있는데, 이는 최근에 각 국가별로 요구되고 있는 안전규격에 의한 것으로서, 통상적으로 2.5Ω 이하의 제품군을 클래스 A, 1.5Ω 이하의 제품군을 클래스 B라 구분한다.
상술한 도 3에 도시된 바와 같은 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터의 면저항을 측정한 결과, 약 1.2Ω의 면저항을 갖는 것으로 나타나 Class B에 해당하는 전자파 차폐에 적합한 수치를 갖는다. 그리고, 광 투과율은 69.1%가 되며 색 좌표는0.306, 0.333을 나타냄으로써 Class B에서 요구되는 면저항 특성 및 색좌표 특성을 모두 만족하게 된다.
결국, 동도면에 도시된 본 실시예에서는 4개 층의 은 박막과 5개 층의 질화물 박막을 적층시킨 전체 9층 구조의 PDP 필터 구조를 제시하였다. 이와 같은 본 실시예에 따른 PDP 필터에서는 고굴절 투명박막을 산화물이 아닌 질화물을 이용하여 형성함으로써, Ag층의 산화물 방지하기 위한 베리어 막을 형성하지 않아도 되며, 그로 인해 PDP 필터에 대한 전반적인 제조 공정을 간소화 할 수 있게 된다.
한편, 통상적으로 전자파 차폐를 위한 PDP 필터의 다층박막은 전면 보호판의 광학 및 전기 특성을 나타낼 수 있도록 각 박막 물질의 광학 상수(n:굴절 계수, k:소멸 계수)와 전도성을 나타내는 금속박막층의 비저항을 고려하여 각 박막층의 두께를 설계한다. 여기서, 물질의 고유한 광학 상수 n, k는 타원편광분석기 (ellipsometer)와 같은 기기로 계산되어 시뮬레이션 과정에서 사용한다.
그리고, 원하는 투과율과 투과색 등을 조절하기 위하여 광학적 두께(optical thickness)를 조절하여 증착하는데, 특히 전자파 차폐를 위한 도전성금속으로 은(Ag)을 일정한 두께 이상 스퍼터 증착한다. 이때, Ag층의 두께가 9㎚ 미만으로 얇게 증착하는 경우 Ag 입자들이 서로 엉키어 끊어지는 현상이 발생하므로 적어도 9㎚ 이상 적층하는 것이 바람직하다.
이러한 점을 감안하여 일반적인 PDP 필터의 제조공정에서는 고굴절 투명박막과 Ag층이 수회 반복 형성되는 다양한 형태의 PDP 필터를 제작하게 된다.
따라서, 산화물 대신에 질화물을 이용하여 고굴절 투명박막을 형성하는 본발명의 PDP 필터에서도 상술한 바와 같은 원리를 이용하여 질화물 박막과 금속 박막이 수회 반복되는 구조를 갖는 PDP 필터를 다양한 형태로 구현할 수 있게 된다.
즉, 상술한 바와 같은 총 9층 구조의 다층박막 외에도 투명 기판 위에 제 1 Si3N4층, 제 1 Ag층, 제 2 Si3N4층, 제 2 Ag층 및 제 3 Si3N4층이 순차적으로 적층된 총 5층 구조 또는 제 1 Si3N4층, 제 1 Ag층, 제 2 Si3N4층, 제 2 Ag층, 제 3 Si3N4층, 제 3 Ag층 및 제 4 Si3N4층이 순차 적층된 총 7층 구조를 이용하더라도 상술한 실시예에서와 동일한 특성 및 효과를 갖는 PDP 필터를 제공할 수 있게 될 것이다.
결과적으로, 본 발명에서는 질화물을 이용하는 고굴절 투명박막과 은을 이용하는 금속박막을 2회 이상 반복 적층한 구조의 다층박막을 형성하고, 이 다층박막에 저반사용 투명 필름 또는 색온도 향상용 컬러 필름 등을 접착함으로써 전반사 특성 및 전기전도성을 만족하는 동시에 전반적인 구조가 보다 더 간소화된 PDP 필터를 제공할 수 있게 된다.
그리고, 상술한 실시예에서는 금속박막층을 Ag을 사용하여 적층하는 것으로 설명하였으나, Ag은 물론 Ag을 주성분으로 하는 합금을 사용할 수도 있다. 또한, Ag 대신에 Cu, Au, Pd 및 이를 주성분으로 하는 합금을 사용할 수도 있다. 즉, PDP 필터에 적합한 전자파 및 근적외선 차폐 기능을 우수한 도전성 금속이면 사용 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, PDP 필터의 다층박막을 형성함에 있어서 산화물이 아닌 질화물을 이용하여 고굴절 투명박막을 적층함으로써 산소 플라즈마로부터 금속박막을 보호하기 위한 베리어 막을 적층하는 공정을 생략할 수 있게 됨으로써, PDP 필터에 대한 전반적인 제조공정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터에 있어서,투명기판 위에 고굴절 투명박막과 금속박막이 적어도 2회 이상 반복 형성된 다층박막 구조를 가지며,상기 고굴절 투명박막은 질화물로 이루어지고 상기 금속박막은 은 또는 은을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지며, 상기 다층박막 위에 저반사 특성 및 색보정 기능을 갖는 기능성 필름이 접착된 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 다층박막은,상기 투명 기판 위에 제 1 고굴절 투명박막, 제 1 금속박막, 제 2 고굴절 투명박막, 제 2 금속박막 및 제 3 고굴절 투명박막이 순차 적층된 5층 구조의 다층박막인 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 다층박막은,상기 투명 기판 위에 제 1 고굴절 투명박막, 제 1 금속박막, 제 2 고굴절 투명박막, 제 2 금속박막, 제 3 고굴절 투명박막, 제 3 금속박막 및 제 4 고굴절 투명박막이 순차 적층된 7층 구조의 다층박막인 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 다층박막은,상기 투명 기판 위에 제 1 고굴절 투명박막, 제 1 금속박막, 제 2 고굴절 투명박막, 제 2 금속박막, 제 3 고굴절 투명박막, 제 3 금속박막, 제 4 고굴절 투명박막, 제 4 금속박막, 제 5 고굴절 투명박막이 순차 적층된 9층 구조의 다층박막인 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 질화물은, Si3N4인 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 2 내지 제 4 고굴절 투명박막은 상기 제 1 및 제 5 고굴절 투명박막에 비해 적어도 2배 이상의 두께로 형성되며, 상기 각 금속박막은 적어도 9㎚ 이상 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 Si3N4층은 30∼40㎚, 상기 제 1 Ag층은 10∼20㎚, 상기 제 2 Si3N4층은 70∼90㎚, 상기 제 2 Ag층은 10∼20㎚, 상기 제 3 Si3N4층은 70∼90㎚, 상기 제 3 Ag층은 10∼20㎚, 상기 제 4 Si3N4층은 70∼90㎚, 상기 제 4 Ag층은 10∼20㎚, 상기 제 5 Si3N4층은 30∼40㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층박막 구조를 갖는 PDP 필터.
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