KR20070059610A - 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막, 플라즈마 디스플레이패널의 상부기판 및 그 제조방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 보호막, 플라즈마 디스플레이패널의 상부기판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070059610A
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박민수
김영성
류병길
김보현
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 관한 것이다.
본 발명은 MgO 보다 일 함수(work function)가 낮은 물질을 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층 상에 형성되고, MgO 를 포함하는 제 2 층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 플라즈마 디스플레이 패널의 방전개시전압을 낮추어 소비전력을 절감할 수 있다.
PDP, 보호막, 일 함수

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 보호막, 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판 및 그 제조방법{A protection layer of plasma display panel, an upper plate of plasma display panel and a method for manufacturing it}
도 1은 본 발명에 따른 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 웰-타입 격벽을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막의 일실시예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : PDP 하판 220 : 하부 기판
230 : 어드레스 전극 235 : 하판유전체
240 : 격벽 245 : 형광체
260 : PDP 상판 270 : 상부 기판
275 : 상판유전체 280 : 보호막
280a : 제 1 보호막 280b : 제 2 보호막
290 : 서스테인 전극 290a : 투명 전극
290b : 버스 전극 295 : 방전 가스
본 발명은 멀티 미디어 시대의 새로운 화상 표시 장치 중의 하나인 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 'PDP'라 함)에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체에 관한 것이다.
멀티 미디어 시대의 도래와 함께 더 세밀하고, 더 크고, 더욱 자연색에 가까운 색을 표현해줄 수 있는 디스플레이 장치의 등장이 요구되고 있다. 그런데, 40인치 이상의 큰 화면을 구성하기에는 현재의 CRT(Cathode Ray Tube) 구조나 LCD(Liquid Crystal Display) 방식으로는 한계가 있어서, 평판표시장치 중 PDP가 각광받고 있으며 고화질 영상의 분야로 용도확대를 위해 고정세화와 대화면화가 급속도로 발전하고 있다.
PDP는 자체 발광형인 CRT와 비교하여 10cm 이하로 얇게 제작될 수 있고, 평면의 대화면(60~80inch)제작이 손쉬울 뿐 아니라 스타일(style)이나 디자인(design)면에서 종래 CRT와는 명확히 구별이 된다. PDP는 얇고 가벼우며, 자체 발광형으로 박진감, 현장감 있는 화상 구현이 가능하고, 구조가 간단하며 대화면 평면 디스플레이(display)를 쉽게 제작할 수 있어, 일찍부터 HDTV(High Definition Television)의 적격 판정을 받아왔다.
PDP는 어드레스 전극을 구비한 하판과, 서스테인 전극쌍을 구비한 상부기판 과 격벽으로 정의되는 방전셀을 가지며, 방전셀 내에는 형광체를 구비하여 이루어진다. 상기 상판과 하판 사이의 방전 공간 내에서 방전을 일으키며, 이 때 발생된 자외선이 형광체에 입사되어 가시광선이 발생하고, 상기 가시광선에 의하여 화면이 표시된다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 방전시에 (+) 이온의 충격 때문에 상판의 서스테인 전극쌍에 구비된 유전체가 닳아 없어지고, 이 때 Na 등의 금속 물질이 전극을 단락(short)시키기도 한다. 따라서, 보호막으로 MgO 박막을 코팅하여 상기 유전체를 보호하는데, MgO는 (+) 이온의 충격에 잘 견디며, 2차 전자 방출 계수가 높으므로 방전 개시전압을 낮추는 효과가 있다.
그러나, 상술한 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막은 다음과 같은 문제점이 있었다.
MgO는 배향성, 결정성 및 막밀도를 높여 내스퍼터링(sputtering)이 높은 보호막을 형성할 수 있고 전기적 특성도 비교적 우수하나, PDP의 소비 전력은 여전히 높다.
또한, MgO는 흡습성이 높아서 방전 스퍼터링에 의해 형광체의 색도가 변화할 가능성이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 이차전자 방출을 용이하게 하는 보호막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시전압을 낮추고, 소비전력을 절감할 수 있는 보호막을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 MgO 보다 일 함수(work function)가 낮은 물질을 포함하는 제 1 층; 및 상기 제 1 층 상에 형성되고, MgO 를 포함하는 제 2 층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막을 제공한다.
본 발명은 기판 상에 형성된 서스테인 전극쌍; 상기 기판 및 서스테인 전극쌍 상에 형성된 유전체층; 상기 유전체층 상에 형성되고, MgO보다 일함수가 낮은 물질을 포함하는 제 1 보호막; 및 상기 제 1 보호막 상에 형성되고, MgO를 포함하는 제 2 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판을 제공한다.
상기 MgO 보다 일 함수가 낮은 물질은, CaO, SrO, BaO 및 BeO 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 제 1 층/보호막은, 두께가 200 nm(나노미터) 내지 800 nm 인 것이 바람직하다.
상기 제 2 층/보호막은, 두께가 5 nm 내지 300 nm 인 것이 바람직하다.
상기 제 1 층/보호막은, 필름 형태로 형성된 것이 바람직하다.
상기 제 1 층/보호막은, 파티클(particle) 또는 파티클의 군집 상태로 형성된 것이 바람직하다.
상기 MgO 는, 크기가 10~100 nm(나노미터) 인 것이 바람직하다.
상기 제 1 층/보호막은, 일함수가 3ev 이하인 물질로 형성된 것이 바람직하다.
상기 제 1 층/보호막은, 에너지 밴드 갭이 상기 MgO의 에너지 밴드 갭보다 작은 물질로 형성된 것이 바람직하다.
상기 제 1 보호막은, 밀도가 CaO의 밀도 이상인 물질로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 기판 상에 서스테인 전극쌍을 형성하는 단계; 상기 기판 및 서스테인 전극쌍 상에 유전체층을 형성하는 단계; 상기 유전체층 상에 MgO보다 일함수가 낮은 물질을 포함하는 제 1 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 보호막 상에 MgO를 포함하는 제 2 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법을 제공한다.
상기 제 1 보호막 및 제 2 보호막은 각각, 스퍼터링(sputtering)법, 이온도금(ion-plating)법, 전자빔법 및 액상법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조의 일실시예를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플 레이 패널의 웰-타입 격벽을 나타낸 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 웰-타입(well-type) 격벽구조를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
3전극 교류 면방전형 PDP는 하판 유리(220) 상의 일부에 어드레스 전극(230)이 구비되고,상기 하판 유리(220)와 어드레스 전극(230) 상에 하판 유전체(235)가 구비된다. 상기 하판 유전체(235) 상의 일부에는 격벽(240)이 형성되는데, 상기 격벽(240)에 의해 이웃한 방전셀이 분리되며, 상기 격벽(240)의 측면 및 상기 하판유전체(235) 상에는 형광체(245)가 구비된다.
이상이 PDP 하판(210)의 구조이며, 이하에서 PDP 상판(260)의 구조를 설명한다.
상판 유리(270) 상에 상기 어드레스 전극(230)과 교차되도록 일정한 간격을 두고 서스테인 전극쌍(290)이 구비되는데, 투명 전극(290a)은 도전율이 낮아 버스 전극(290b)이 추가로 구비되어 상기 서스테인 전극쌍(Y,Z)의 저항을 줄이게 된다. 상기 상판 유리(270)와 서스테인 전극쌍(290) 상에는 상판 유전체(275)가 구비되고, 상기 상판 유전체(275) 상에 보호막(280)이 구비되는데, 상기 보호막(280)은 후술하는 바와 같이 2개의 층으로 구분된다.
상기 PDP 하판(210)과 상기 PDP 상판(260)이 마주보도록 접합되어 PDP 방전셀을 형성하는데, 상기 각각의 서스테인 전극(290)의 사이 간격 또는 상기 격벽(240)의 상부에 블랙 매트릭스(Black Matrix) 또는 블랙 탑(black top)이 구비되어, PDP에 유입되는 외부광이 패널에 반사되는 것을 흡수하는 역할을 한다. 이 때, PDP 상판(260)과 하판(210) 및 격벽(240)으로 정의되는 방전셀 내에는 방전가스가 주입되는데, 상기 방전가스는 불활성기체로서 He+Xe 또는 Ne+Xe 또는 He+Ne+Xe 가스 등이 주입된다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 PDP의 보호막은 제 1 층(280a) 및 제 2 층(280b)을 포함하여 이루어진다. 상기 제 1 층(280a)은 상판 유전체(275) 상에 형성되고 MgO 보다 일 함수(work functon)가 낮은 물질을 포함하며, 상기 제 2 층(280b)는 상기 제 1 층(280a) 상에 형성되고 MgO 를 포함하는 제 2 층을 포함하여 이루어진다. 바람직하게는 상기 제 1 층(280a)은 일함수가 3ev 이하이고, 상기 제 1 층(280a)을 형성하는 물질의 에너지 밴드 갭은 MgO의 에너지 밴드 갭보다 작아야 하며, 상기 제 1 층(280a)을 형성하는 물질은 밀도가 CaO의 밀도 이상이어야 한다. 즉, 상기 제 1 층(280a)을 형성하는 물질의 밀도는 3.37 g/cm3 이상인 것이 바람직하여, 더욱 바람직하게는 MgO의 밀도보다 커야 한다.
상술한 MgO보다 일 함수가 낮은 물질은 BeO, CaO, SrO 및 BaO 등이 있으며, 이들의 일함수 등은 아래의 표 1과 같다.
물질종류 밀도(g/cm3) 일함수(eV) 에너지 밴드갭(eV)
MgO 3.65 3.1~4.4 7.30
CaO 3.37 1.76 5.60
SrO 4.70 1.27 5.70
BaO 4.96 0.99 1.85~2.08
통상적으로 보호막의 두께는 500~800 nm(나노 미터)로 형성되는데, 본 발명에서는 제 1 층(280a)을 200~800 nm의 두께로 형성하고 제 2 층(280b)은 5~300 nm로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 종래의 보호막과 동일한 물질로 이루어진 제 2 층(280b)이 표면에 얇게 형성되어 (+) 이온의 충격으로부터 상판 유전체(275)가 닳아 없어지는 것을 방지하고, 상기 상판 유전체(275)와 상기 제 2 층(280b)의 사이에 일함수가 낮은 물질로 이루어진 제 1 층(280a)을 형성하여 이차전자를 방출하는 역할을 함이 바람직하다. MgO를 포함한 제 2 층(280b)을 얇게 형성하여, 제 1 층(280a)에서 방출된 전자들이 원활하게 방전공간으로 공급될 수 있다. 또한, 상기 제 1 층(280a)은 입자나 입자의 군집 또는 막의 형태로 형성할 수도 있으나, 필름의 형태로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 제 2 층(280b)을 이루는 MgO는 크기가 10~100nm(나노미터) 인 것이 바람직하다.
PDP의 방전 개시전압을 낮추기 위해서는 보호막의 이차전자 방출계수가 낮아야 하며, 이차전자 방출계수는 물질의 일 함수(work function) 및 에너지 밴드 갭(band gap)과 밀접한 관계가 있는데 구체적으로는 에너지 밴드 갭이 작을수록 유리하다. MgO 이외의 알칼리 토금속 산화물은 MgO보다 일함수와 에너지 밴드 갭이 작으며, 밀도는 MgO와 비슷하거나 그 이상이다. 또한, 희토류 원소 중 Gd2O3 및 Sc2O3는 MgO보다 밀도가 훨씬 크고 에너지 밴드 갭이 작다.
따라서, 제 1 층(280a)을 상술한 바와 같이 MgO를 대체할 수 있는 물질 중 알칼리 토금속 산화물인 CaO, SrO, BaO 및 BeO 중 어느 하나로 형성하거나, 희토류 산화물인 Gd2O3 및 Sc2O3 중 어느 하나로 형성함이 바람직하다.
상술한 제 1 층의 형성방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 제 1 층(280a)은 스퍼터링(sputtering)법, 이온도금(ion-plating)법 및 전자빔(E-Beam)법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 스퍼터링법은 현재 여러 가지 박막의 형성에 광범위하게 사용되어지고 있는데, 스퍼터링법을 이용하여 높은 에너지(> 30 eV)를 가진 입자들을 타겟(target)에 충돌하여 타겟 원자들에게 에너지를 전달해줌으로써 타겟 원자들이 방출되어 상기 제 1 층(280a)을 형성할 수 있다. 만일 충돌하는 입자들이 양이온(positive ion)이라면 캐소드 스퍼터링(cathodic sputtering)이라고 부르는데, 대부분의 스퍼터링은 캐소드 스퍼터링이다. 보통 스퍼터링에는 양이온이 많이 사용되는데, 그 이유는 양이온은 전장(electric field)을 인가해 줌으로써 가속하기가 쉽고 또한 타겟에 충돌하기 직전 타겟에서 방출되는 전자에 의하여 중성화되어 중성 원자로 타겟에 충돌하기 때문이다.
상기 이온도금법은 진공증착법과 스퍼터링이 복합된 경우를 나타내는 일반적인 명칭으로, 고도로 감압된 진공 속에서 높은 전압이 걸려 생기는 글로우 방전에 의해 플라즈마를 형성하고, 기화된 원자들의 일부가 이온화하는 것을 이용하여 상기 제 1 층(280a)을 형성한다.
상기 전자빔법은 상기 BeO 등의 결정을 고온으로 가열하여 물리적인 에너지를 이용하여 상기 제 1 층(80a)을 형성하는 방법으로서, 막 형태의 균일성(uniformity) 등을 고려할 때 가장 바람직한 방법이다.
기타, 액상법 또는 기상산화법 등에 의하여 상기 제 1 층(280a)을 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판 상에 서스테인 전극쌍을 형성하고, 상기 기판 및 서스테인 전극쌍 상에 유전체층을 형성한 후, 상기 기판 상에 제 1,2 보호막을 차례로 형성한다. 상기 제 1,2 보호막은 상술한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막과 동일하며, 스퍼터링법, 이온도금법, 전자빔법 및 액상법 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막 및 상부기판의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째,플라즈마 디스플레이 패널의 이차전자 방출을 용이하게 하여 방전효율을 증가시킨다.
둘째, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 개시전압을 낮추고, 소비전력을 절감할 수 있다.

Claims (27)

  1. MgO 보다 일 함수(work function)가 낮은 물질을 포함하는 제 1 층; 및
    상기 제 1 층 상에 형성되고, MgO 를 포함하는 제 2 층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 MgO 보다 일 함수가 낮은 물질은,
    CaO, SrO, BaO 및 BeO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    두께가 200 nm(나노미터) 내지 800 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 층은,
    두께가 5 nm 내지 300 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    필름 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호 막.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    파티클(particle) 또는 파티클의 군집 상태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 MgO 는,
    크기가 10~100 nm(나노미터) 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    일함수가 3ev 이하인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    에너지 밴드 갭이 상기 MgO의 에너지 밴드 갭보다 작은 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    밀도가 CaO의 밀도 이상인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스 플레이 패널의 보호막.
  11. 기판 상에 형성된 서스테인 전극쌍;
    상기 기판 및 서스테인 전극쌍 상에 형성된 유전체층;
    상기 유전체층 상에 형성되고, MgO보다 일함수가 낮은 물질을 포함하는 제 1 보호막; 및
    상기 제 1 보호막 상에 형성되고, MgO를 포함하는 제 2 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 MgO 보다 일 함수가 낮은 물질은,
    CaO, SrO, BaO 및 BeO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 기판.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    두께가 200 nm(나노미터) 내지 800 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은,
    두께가 5 nm 내지 300 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    필름 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    파티클(particle) 또는 파티클의 군집 상태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 MgO 는,
    크기가 10~100 nm(나노미터) 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    일함수가 3ev 이하인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    에너지 밴드 갭이 상기 MgO의 에너지 밴드 갭보다 작은 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    밀도가 CaO의 밀도 이상인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판.
  21. 기판 상에 서스테인 전극쌍을 형성하는 단계;
    상기 기판 및 서스테인 전극쌍 상에 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 유전체층 상에 MgO보다 일함수가 낮은 물질을 포함하는 제 1 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 보호막 상에 MgO를 포함하는 제 2 보호막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    스퍼터링(sputtering)법, 이온도금(ion-plating)법, 전자빔법 및 액상법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 MgO 보다 일 함수가 낮은 물질은,
    CaO, SrO, BaO 및 BeO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    두께가 200 nm(nano meter) 내지 800 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은,
    두께가 5 nm 내지 300 nm 인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 보호막은,
    필름 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은,
    스퍼터링(sputtering)법, 이온도금(ion-plating)법, 전자빔법 및 액상법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 상부기판의 제조방법.
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