KR20050110947A

KR20050110947A - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050110947A
Application number: KR1020040035922A
Authority: KR
Inventors: 김기정
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2005-11-24
Also published as: KR100628469B1

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 a) 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층, 상기 유전체층 전면에 형성된 격벽 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 포함하는 제1기판; 및 b) 유지 전극들, 상기 유지 전극을 덮으며 전면에 형성된 투명 유전체층 및 상기 투명 유전체층 위에 코팅된 MgO 보호막을 포함하는 제2기판을 포함하며, 상기 제2기판의 투명 유전체층은 자외선 반사 물질을 포함하는 무연(Pb-free)유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 제2기판의 투명 유전체층에 무연유리유전체를 사용하여 환경문제를 해결할 수 있으며, 제2기판을 통해 손실되는 자외선의 양을 줄임으로써, 휘도를 증가시킬 수 있고, 가시광선의 투과성이 우수한 장점이 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법{PLASMA DISPLAY PANEL AND METHOD FOR PREPARATING THE SAME}

[산업상 이용분야]

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자외선 반사 효과가 있는 무연 유리 유전층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

[종래기술]

플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.

플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 후면기판(이하 제1기판이라 한다.) 구조의 경우 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층이 형성되어 있다. 또한, 전면기판(이하 제2기판이라 한다.)의 경우에는 방전 유지전극과 상기 유지전극을 덮는 유전체층을 포함하고 있다.

그러나, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서는 기체방전으로부터 발생된 자외선이 형광체에 흡수되지 않고, 패널 상판을 통해 손실되는 양이 많아서 패널의 휘도가 낮아진다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점에 대하여, 대한민국 공개특허 제1999-0027420호에는 고굴절율을 갖는 물질인 LaF₃와 저굴절율을 갖는 물질인 MgF₂가 교대로 적층된 반사미러에 의해 자외선을 반사하여, 자외선 이용효율을 극대화시키는 이색성 거울(dichroic mirror)과 고굴절율을 갖는 물질인 TiO₂와 저귤절율을 갖는 물질인 SiO₂가 교대로 적층된 반사 거울에 의해 가시광을 반사하여 가시광의 이용효율을 극대화하는 이색성 거울에 대한 기술이 기재되어 있다.

그러나, 상기 이색성 거울은 전자빔 증착으로 복수의 층을 형성해야 하므로, 제조공정이 복잡하며, 고굴절율 물질인 TiO₂를 사용하는 경우에는 굴절율이 2.3 내지 2.7 정도로 매우 커서 가시광 반사율이 높아지므로, 상대적으로 가시광의 투과율이 떨어지는 문제를 가지고 있다.

대한민국 공개특허 제1997-0705163호에는 산화아연에 알칼리금속산화물을 혼합하여 연화점을 낮춘 무연 유리 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 기재하고 있으며, 또한, 대한민국 공개특허 제2002-0033006호에는 투명 유전체층이 BaO, B₂O₃ 및 ZnO를 주성분으로 포함하는 무연 유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 기재하고 있으나, 자외선의 반사 효과를 나타내지는 못한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자외선 반사효과를 가지는 무연 유리 투명 유전체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, a) 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층, 상기 유전체층 전면에 형성된 격벽 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 포함하는 제1기판; 및 b) 유지 전극들, 상기 유지 전극을 덮으며 전면에 형성된 투명 유전체층 및 상기 투명 유전체층 위에 코팅된 MgO 보호막을 포함하는 제2기판을 포함하며, 상기 제2기판의 투명 유전체층은 자외선 반사 물질을 포함하는 무연(Pb-free)유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

본 발명은 또한, a) i) 기판에 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층을 형성하는 단계, ii) 상기 유전체층 전면에 격벽을 형성하는 단계, 및 iii) 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 제1기판의 준비 단계; b) i) 기판에 유지 전극들을 형성하는 단계, ii) 자외선 반사 물질과 무연(Pb-free)유리 성분을 혼합하여 상기 유지 전극을 덮는 투명 유전체층을 형성하는 단계, 및 iii) 상기 투명 유전체층 위에 MgO 보호막을 코팅하는 단계를 포함하는 제2기판의 준비 단계; 및 c) 상기 제조된 제1기판과 제2기판을 조립, 봉착, 배기, 가스주입 및 에이징하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타내는 부분 분해 사시도이다. 도면을 참고하면, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 제1기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 제1기판(1)의 전면에 유전체층(5)이 형성된다. 이 유전체층(5) 위로 각 어드레스 전극(3) 사이에 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이에 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(9)이 위치한다.

또한, 제1기판(1)에 대향하는 제2기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 방전유지 전극들(13)이 형성되고, 방전유지 전극들(13)을 덮으면서 제2기판(11) 전체에 자외선 반사 물질(도면에는 미도시)을 포함하는 무연 유리 투명 유전체층(15)과 상기 유전체층(15)을 덮는 MgO 보호막(17)이 위치한다. 이로서 어드레스 전극(3)과 방전유지 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성하게 되며, 방전 셀들은 방전 가스로 채워져 있다.

상기 투명 유전체층(15)이 포함하는 자외선 반사 물질은 방전셀 내에서 기체방전에 의해 생성된 자외선을 방전공간 내부로 반사하여 형광체로 다시 흡수되도록 하는 역할을 한다.

이러한 구성에 의해, 어드레스 전극(3)과 어느 하나의 방전유지 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고, 다시 한쌍의 방전유지 전극(13) 사이에 유지 전압(Vs)을 인가하면, 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광체층(9)을 여기시켜 투명한 제2 기판(11)을 통해 가시광을 방출하게 된다.

플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 높이기 위해서는 기체 방전을 통해 방출되는 파장 147 nm 와 173 nm 부근의 진공 자외선을 충분히 흡수할 수 있어야 한다. 본 발명의 투명 유전체층(15)은 상기 기체 방전에 의해 발생된 진공 자외선이 제2기판을 통해 손실되지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 제2기판의 투명 유전체층은 두께가 20 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다. 투명 유전체층의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우에는 유전층이 절연파괴가 발생하며, 50 ㎛를 초과하는 경우에는 정전용량(Capacitance)이 커져서 소비전력이 높아진다.

상기 제2기판의 투명 유전체층이 포함하는 자외선 반사 물질은 제2기판의 투명 유전체층 전체 중량에 대하여 1 내지 4 중량%인 것이 바람직하다. 자외선 반사 물질이 1 중량% 미만인 경우에는 적외선 차단 기능이 미미하며, 4 중량%를 초과하는 경우에는 자외선 반사율이 저하될 수 있다.

상기 제2기판의 투명 유전체층이 포함하는 자외선 반사 물질은 100 내지 380 nm의 파장의 자외선을 반사한다. 상기 자외선 반사 물질로는 3A족 원소 물질인 것이 바람직하며, Al, In, B 또는 Ga 등에서 선택되는 1종 이상의 물질인 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 투명 유전체층은 ZnO, BaO, B₂O₃ 및 SiO₂를 포함하며, 바람직하게는 ZnO 20 내지 55 중량부, BaO 5 내지 35 중량부, B₂O₃ 20 내지 50 중량부 및 SiO ₂ 0 내지 25 중량부(더 바람직하게는 0.01 내지 25 중량부)를 포함한다. BaO가 5 중량부 미만인 경우에는 연화점이 낮춰지지 않으며, 35 중량부를 초과하는 경우에는 기판의 열팽창계수가 높아진다. 또한 B₂O₃ 가 20 중량부 미만인 경우에는 유리화가 어려워지며, 50 중량부를 초과하는 경우에는 630℃ 보다 높은 연화점을 갖게 되고, SiO₂가 유리 형성 요소로 25 중량부를 초과하는 경우에는 630℃ 보다 높은 연화점을 갖게 된다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.

우선, i) 기판에 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층을 형성하고, ii) 상기 유전체층 전면에 격벽을 형성한 후, iii) 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 형성시켜서 제1기판을 준비한다.

또한, 상기 제1기판과 별도로 i) 기판에 유지 전극들을 형성하고, ii) 자외선 반사 물질과 무연(Pb-free)유리 성분을 혼합하여 상기 유지 전극을 덮는 투명 유전체층을 형성한 후, iii) 상기 투명 유전체층 위에 MgO 보호막을 코팅하여 제2기판을 준비한다.

상기 제조된 제1기판과 제2기판을 조립, 봉착, 배기, 가스주입 및 에이징하여 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널을 제조한다.

이 때, 상기 제1기판의 제조 단계 및 패널의 조립, 봉착, 배기, 가스주입 및 에이징 공정은 통상적인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 그대로 사용할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하며, 이하 제2기판의 투명 유전체층의 형성을 위주로 상세히 설명한다.

본 발명의 제2기판의 투명 유전체층은 납(Pb)성분을 포함하지 않는 유전체, 연화점 조절 성분, 및 유리형성산화물 등의 혼합물과 자외선 반사 물질을 용매 중에서 혼합한 후, 유지전극이 형성된 제2기판에 도포하여 형성한다.

이 때, 상기 제2기판의 투명 유전체층은 20 내지 50 ㎛의 두께를 갖도록 제조하는 것이 바람직하다. 투명 유전체층의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우에는 유전층이 절연파괴가 발생하며, 50 ㎛를 초과하는 경우에는 정전용량(Capacitance)이 커져서 소비전력이 높아진다.

상기 제2기판의 투명 유전체층에 사용하는 자외선 반사 물질은 전체 투명 유전체층의 중량에 대하여 1 내지 4 중량%로 혼합하는 것이 바람직하다. 자외선 반사 물질이 1 중량% 미만인 경우에는 적외선 차단 기능이 미미하며, 4 중량%를 초과하는 경우에는 자외선 반사율이 저하될 수 있다.

상기 제2기판의 투명 유전체층에 혼합되는 자외선 반사 물질은 100 내지 380 nm의 파장의 자외선을 반사하는 것을 사용하며, 바람직하게는 3A족 원소 물질을 사용할 수 있고, 더 바람직하게는 Al, In, B 또는 Ga 등에서 선택되는 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.

또한, 상기 제2기판의 투명 유전체층에 혼합되는 무연 유리 성분으로는 ZnO, BaO, B₂O₃ 및 SiO₂의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, ZnO 20 내지 55 중량부, BaO 5 내지 35 중량부, B₂O₃ 20 내지 50 중량부 및 SiO₂ 0 내지 25 중량부(더 바람직하게는 0.01 내지 25 중량부)를 포함하는 무연 유리 성분을 사용하는 것이 더 바람직하다. BaO가 5 중량부 미만인 경우에는 연화점이 낮춰지지 않으며, 35 중량부를 초과하는 경우에는 기판의 열팽창계수가 높아진다. 또한 B₂O₃ 가 20 중량부 미만인 경우에는 유리화가 어려워지며, 50 중량부를 초과하는 경우에는 630℃ 보다 높은 연화점을 갖게 되고, SiO₂가 유리 형성 요소로 25 중량부를 초과하는 경우에는 630℃ 보다 높은 연화점을 갖게 된다.

상기 제2기판의 투명 유전체층은 통상적인 유전체층의 형성방법에 따라 제조할 수 있으며, 바람직하게는 상기 자외선 반사 물질 및 무연 유리 성분을 부틸카르비톨(BC:butyl carbitol), 부틸카르비톨아세테이트(BCA:butyl carbitol acetate) 또는 에틸셀룰로오스(EC:ethyl cellulose) 중에서 선택되는 1종 이상의 용매와 혼합한 후, 제2기판에 도포하고, 건조 소성하는 방법으로 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

(제1기판의 제조)

부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용매 100 중량부에 대하여 바인더인 에틸셀룰로오스 6 중량부를 혼합하고, 청색 형광체인 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu를 혼합하여 형광체 슬러리를 제조하였다

상기 제조된 형광체 슬러리를 격벽이 형성되어 있는 제1기판의 방전셀 내부에 도포하고, 상기 형광체 슬러리가 도포된 제1기판을 120 ℃에서 건조 및 소성시켜 청색 형광체 층을 형성하였다.

또한, 동일한 방법으로 적색 및 녹색 방전셀에 각각 (Y,Gd)BO₃:Eu와 ZnSiO₄:Mn의 형광체층을 형성하여 제1기판을 제조하였다.

(제2기판의 제조)

바인더인 에틸셀룰로오스를 부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 3:7 혼합용매에 녹였다. 또한, 상기 바인더가 용해된 혼합 용매에 ZnO 35 중량부, BaO 20 중량부, B₂O₃ 30 중량부 및 SiO₂ 15 중량부를 포함하는 무연 유리 성분과 자외선 반사 물질인 Al을 중량비 98.5:1.5의 비율로 혼합하고, 고형분 함량이 75 %가 되도록 유전체 슬러리를 제조하였다.

상기 제조된 유전체 슬러리를 전극층이 형성된 제2기판의 전극 층 위에 도포하여 30 ㎛ 두께의 유전체층을 형성하였다.

상기 투명 유전체층 위에 MgO 보호막을 물리증착법(PVD)으로 증착하여 MgO 보호막을 형성하여 제2기판을 제조하였다.

(패널 조립 등)

상기 제조된 제1기판과 제2기판을 조립, 봉착, 배기, 가스주입, 및 에이징하는 단계를 거침으로써, 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

비교예 1

투명 유전체층에 자외선 반사 물질을 혼합하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

실시예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 제2기판에 대해서, 패널을 조립하기 전에 빛의 파장에 따른 광투과 특성을 실험하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. 상기 도 2의 광투과율은 분광광도계를 이용하여 측정한 것이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 투명 유전체층에 자외선 반사 물질을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제2기판은 380 nm 내지 760 nm의 파장을 가지는 가시광선 영역은 90% 이상 투과하며, 380 nm 이하의 파장을 가지는 자외선 영역은 패널 외부로 투과되지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 760 nm 이상의 파장을 가지는 적외선 영역도 차단하는 효과가 있음을 알 수 있다.

또한, 상기 실시예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 제2기판에 대해서, 패널을 조립하기 전에 빛의 파장에 따른 자외선 반사율 특성을 실험하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 상기 도 3의 자외선 반사율은 반사측정기(reflectometer)를 이용하여 측정한 것이다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 제2기판의 투명 유전체층에 무연 유리 유전체를 사용하여 환경문제를 해결할 수 있으며, 제2기판을 통해 손실되는 자외선의 양을 줄임으로써, 휘도를 증가시킬 수 있고, 가시광선의 투과성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타내는 부분 분해 사시도이다.

도 2는 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 제2기판에 대해 측정한 광투과 특성 그래프이다.

도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널의 제2기판에 대해 측정한 자외선 반사율 특성 그래프이다.

Claims

a) 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층, 상기 유전체층 전면에 형성된 격벽 및 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 포함하는 제1기판; 및

b) 유지 전극들, 상기 유지 전극을 덮으며 전면에 형성된 투명 유전체층 및 상기 투명 유전체층 위에 코팅된 MgO 보호막을 포함하는 제2기판을 포함하며,

상기 제2기판의 투명 유전체층은 자외선 반사 물질을 포함하는 무연(Pb-free)유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서, 상기 제2기판의 투명 유전체층은 두께가 20 내지 50 ㎛인 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서, 상기 제2기판의 투명 유전체층이 포함하는 자외선 반사 물질은 상기 투명 유전체층의 중량에 대하여 1 내지 4 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서, 상기 제2기판의 투명 유전체층이 포함하는 자외선 반사 물질은 Al, In, B 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서, 상기 투명 유전체층은 ZnO, BaO, B₂O₃ 및 SiO₂를 포함하는 무연유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널.
제5항에 있어서, 상기 투명 유전체층은 ZnO 20 내지 55 중량부, BaO 5 내지 35 중량부, B₂O₃ 20 내지 50 중량부 및 SiO₂ 0 내지 25 중량부를 포함하는 무연유리 유전체층인 플라즈마 디스플레이 패널.
a) i) 기판에 어드레스 전극과 이를 덮는 유전체층을 형성하는 단계,

ii) 상기 유전체층 전면에 격벽을 형성하는 단계, 및

iii) 상기 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층을 형성하는 단계

를 포함하는 제1기판의 준비 단계;

b) i) 기판에 유지 전극들을 형성하는 단계,

ii) 자외선 반사 물질과 무연(Pb-free)유리 성분을 혼합하여 상기 유지 전극을 덮는 투명 유전체층을 형성하는 단계, 및

iii) 상기 투명 유전체층 위에 MgO 보호막을 코팅하는 단계

를 포함하는 제2기판의 준비 단계; 및

c) 상기 제조된 제1기판과 제2기판을 조립, 봉착, 배기, 가스주입 및 에이징하는 단계

를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 b) 단계 ii)의 투명 유전체층이 20 내지 50 ㎛의 두께를 갖도록 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 b) 단계 ii)의 자외선 반사 물질은 전체 투명 유전체층의 중량에 대하여 1 내지 4 중량%로 혼합하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 b) 단계 ii)의 자외선 반사 물질은 Al, In, B 및 Ga로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 b) 단계 ii)의 무연 유리 성분은 ZnO, BaO, B₂O₃ 및 SiO₂의 혼합물인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 무연 유리 성분은 ZnO 20 내지 55 중량부, BaO 5 내지 35 중량부, B₂O₃ 20 내지 50 중량부 및 SiO₂ 0 내지 25 중량부를 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.