KR20080001034A - 산화마그네슘 증착재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 특성을 갖는 플라즈마 화상표시기(PDP)의 보호막용 다결정 MgO 증착재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 방법은, MgO에 Gd 원소를 치환하여 제조하는 것으로 MgO의 순도가 99.95%이상이고 상대밀도가 90%이상인 다결정 MgO의 소결체로 이루어져 있으며, 다결정 MgO안에 포함되는 Gd의 농도는 400ppm 이하이다.

PDP,산화마그네슘, MgO, Doping, 보호막

Description

산화마그네슘 증착재 및 그 제조방법{MgO VAPOR DEPOSITION MATERIAL AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF}

도 1은 Gd Doped MgO 소결체의 결정성을 나타낸 도면이다.

도 2는 Gd Doped MgO 소결체의 파단면을 나타낸 도면이다.

도 3은 Gd Doped MgO의 2차 전자방출 계수를 나타낸 도면이다.

도 4은 Gd Doped MgO 박막의 표면조도를 나타낸 도면이다.

도 5는 Gd Doped MgO 박막의 투과율을 나타낸 도면이다.

도 6은 Gd Doped MgO 소결체의 상대밀도를 나타낸 도면이다.

본 발명은 산화마그네슘 증착재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 개선된 특성을 갖는, AC형의 플라즈마 패널의 보호막용 MgO 증착재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

MgO 는 우수한 내열성을 나타내기 때문에, 종래에 이는 도가니 및 내화벽돌 등을 위한 내열재로서 주로 사용되어 왔고, 기계적 강도를 개선하기 위하여, 소결 조제의 첨가를 포함하는 각종 기술이 제안되어 왔다.

한편, 칼라 플라스마 디스플레이 패널 (PDP) 의 개발 및 도입이 또한 최근 증대되고 있다. PDP 는 매우 큰 크기로 쉽게 제조될 수 있고, 고화질 벽걸이 대형 스크린 텔레비젼의 제조를 위한 가장 유망한 기술을 나타낸다. 60 인치 범위의 대각선 크기를 갖는 PDP 시험 및 제조는 이미 진행 중이고, 여러 다른 PDP 기술 중 전극 구성이 유리 유전재료 (dielectric material)로 덮힌 금속 전극을 이용하는 AC형 디스플레이 패널이 가장 통상적이다.

이러한 AC형 PDP 에 있어서, 유리 유전층의 표면은 높은 승화열을 나타내는 보호 필름으로 코팅되어, 이온 충격 스퍼터링 (ion bombardment sputtering)이 유리 유전층의 표면을 변경시키는 것과 방전개시 전압 (breakdown voltage)을 증가시키는 것을 방지한다. 방전 기체와 직접적으로 접촉하기 때문에, 상기 보호 필름 은 내(耐)스퍼터링성을 가져야할 뿐만 아니라, 또한 여러 다른 중요한 기능을 수행해야만 한다. 즉, 상기 보호 필름에 대해 요구되는 특성은, 방전 동안의 내스퍼터링성, 높은 2차 전자방출 능력 (낮은 방전 전압), 및 우수한 절연성 및 광투과성을 포함한다. 증착재로서 MgO 를 사용하여 전자 빔 증착 또는 이온 플레이팅에 의해 제조되는 MgO 필름이 전형적으로 이러한 특성요구사항을 만족시키기 위한 재료로서 사용된다.

MgO 단결정 증착재는 온도 의존성 문제, 좁은 구동 마진 문제, 느린 응답속 도 때문에 PDP의 고선명도, 고휘도, 고속 구동과 HD급 구현이 어렵다. 또한, 단결정의 특성상 성분의 변화가 어렵고 특정 성분의 함유 및 함량 조절이 불가능 하며 화학적 물리적 가변 생산이 어려워 연구 개발을 위한 재료의 변경이 불가피한 실정이다.

다결정 MgO 보호막 재료의 경우 단결정 대비 온도 의존성과 Jitter 문제, 보다 빠른 응답성등의 특성을 가지고 있으나 보다 높은 특성 개선이 지속적으로 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 고품질 유전체 보호막 재료에 의한 특성 향상으로 PDP 장수명화 및 PDP 방전 특성의 향상으로 고휘도, 고선명도를 구현하여 PDP의 고품질화를 실현할 수 있는 증착재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 400ppm 이하의 Gd를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재에 의해 달성된다.

본 발명의 목적은 또한 MgO에 400ppm 이하의 Gd₂O₃을 부가하여 1600℃～1700℃의 온도에서 1시간 내지 10시간 소결하는 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명에 사용되는 산화마그네슘은 바람직하게는 순도 99.9% 이상, 더욱 바람직하게는 99.95% 이상의 정제된 제품이다. 첨가되는 Gd₂O₃의 양은 400ppm 이하, 특히 100ppm 이하이다. Dopant의 함량이 너무 작으면 PDP 방전 특성의 향상 등의 특성 향상 효과가 나타나지 않으며, 400ppm 이상에서는 함량이 증가하더라도 그 효과의 향상이 크게 나타나지 않는다.

본 발명에 의해 제조되는 다결정 MgO는 MgO의 순도가 99.95%이상이고 상대밀도가 90%이상이다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

실시예

정제한 순수 MgO ((주)씨앤켐 제작)에 Gd₂O₃의 dopant를 첨가량(0ppm, 100ppm, 200ppm, 400ppm)을 달리하여 펠렛을 만들었다. 1700 ℃에서 5시간 소결하여 소결체를 얻었고 소결체의 파단면 형상을 관찰하기 위해 SEM(Scanning Electronic Microscope, Topcon sm-300)을 이용하였고 미세구조를 관찰하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction, MAC Science Co.Ltd)을 이용하였다. 경도측정을 위해 비커스 경도측정기를 이용하였으며 소결체의 밀도측정은 아르키메데스 방법을 사용하여 측정하였다.

전자빔 증착기 (E-beam evaporator)을 사용하였으며, 이때 사용한 기판은 glass(PD-200)을 사용하였다. 박막증착속도는 0.5 nm/sec 이며 MgO 막을 500 nm 증착하였다.

박막의 이차전자 방출계수는 γ-FIB (focused ion beam) 시스템으로 측정하였고 증착된 박막의 표면거칠기는 AFM (Atomic Force Microscopy ; JSPM-5200)로 측정하였다.

MgO 박막은 가속전압에 따른 이차전자 방출계수를 측정하였으며 가시광선영역에서의 투과율을 보기위해 자외선/가시광선 분광광도계(UV/VIS Spectrophotometer, Mecasys Co.Ltd)을 사용하였다.

측정 결과를 도 1 내지 도 5에 게시하였다.

도 1은 MgO에 Gd₂O₃를 0ppm, 100ppm, 200ppm, 400ppm인 펠렛을 1700 ℃에서 5시간 소결한 소결체의 XRD 그래프를 나타낸 것이다. Gd₂O₃를 첨가하지 않은 순수한 MgO의 XRD 패턴과 비교해보면 새로운 피크가 나타나지 않음을 보아 도핑첨가량에 관계없이 전체적으로 잘 합성되었음을 알 수 있다.

도 2는 펠렛의 파단면의 형상을 본 것으로 Gd₂O₃가 100 ppm 일때 최대 입자 크기(grain size)를 보이고 첨가량의 증가에 따라 입자 크기가 켜졌다가 작아지는 경향을 보이고 있다. 공극(pore)이 보이지 않음으로 치밀화가 잘 되었음을 확인할 수 있었다.

도 3은 소결한 펠렛을 E-beam 으로 증착하여 만든 MgO 박막시료를 가속전압에 따른 이차전자 방출계수 측정한 것이다. 가속전압 200 V에서 Gd₂O₃가 0ppm일 때 γ=0.102, Gd₂O₃가 100ppm일 때 γ=0.138, Gd₂O₃가 200ppm일 때 γ=0.11, x=400일 때 γ=0.125이었다. 가장 높은 이차전자 방출계수는 100ppm 이었을 때였고 순수 MgO인 x=0 의 이차전자 방출계수보다 35% 향상된 값이다.

도 4는 증착 된 박막의 표면거칠기를 측정하기 위한 AFM 사진이다. dopant양의 증가량에 따라 표면거칠기가 점차 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 균일한 막이 증착되었음을 알 수 있었다.

도 5는 증착된 박막의 550 nm 파장에서의 투과율 값이며 증착된 박막 모두 95 % 이상의 투과도를 보였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 Gd 농도를 조절한 다결정 MgO 증착재는 PDP의 보호막 증착재의 개선품으로, 본 발명의 증착재를 이용하여 증착한 MgO막은 우수한 이차전자 방출 계수를 얻을 수 있었다. 또한 이로서 방전 특성인 광투과율 및 방전 응답성 등에 있어서 우수한 결과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 400ppm 이하의 Gd를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재.
2. 제 1항에 있어서, MgO 순도가 99.9%이상이고, 상대밀도가 90% 이상인 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재.
3. 제 1항에 있어서, 다결정 MgO 증착재내에 포함되는 Gd 농도가 100ppm ~ 400ppm인 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재.
4. MgO에 400ppm 이하의 Gd₂O₃을 부가하여 1600℃～1700℃의 온도에서 1시간 내지 10시간 소결하는 것을 특징으로 하는 PDP(Plasma Display Panel)의 보호막용 다결정 MgO 증착재의 제조방법.

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