KR20080037365A - 플라즈마 디스플레이 소자의 구조 및 그것의 제조방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 소자의 구조 및 그것의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대향 방전형(counter electrode discharge/opposite discharge) 교류 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel : PDP)의 구조 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 알루미늄 재질의 전극 표면에 산화 알루미늄(Al2O3)이 유전막으로 형성되어 있는 대향 방전 유지 전극과, 상기 전극 및 전면판의 표면에 형성된 산화 마그네슘(MgO) 보호막을 포함하는 것으로 구성되는 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소재(ac-PDP)의 구조 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 기존의 유전체/전극/유전체/MgO 보호막으로 구성되는 구조를 알루미늄 시트를 이용하여 Al/Al2O3/MgO 보호막의 단순 형태의 구조로 대체할 수 있으며, 알루미늄 시트에 대한 패터닝 공정, 및 아노다이징 공정 등에 의해 전면판의 가시광선 투과율이 우수하고 발광 효율이 향상된 대향 방전형 ac-PDP 방전셀 구조를 구현할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 소자의 구조 및 그것의 제조방법 {Structure of Plasma Display Panel(PDP) and Process for Preparation of the Same}
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면 사시도이고;
도 2는 종래기술에 따른 전면 기판 구조의 모식도이고;
도 3은 종래의 대향 방전형 플라즈마 디스플레이 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고;
도 4 내지 9는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소자에 대한 모식도들이고;
도 10 내지 17은 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소자의 제조방법을 각 단계별로 나타낸 개략적 공정도들이다.
본 발명은 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소자(ac-PDP)의 구조 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 알루미늄 재질의 전극 표면에 산화 알루미늄(Al2O3)이 유전막으로 형성되어 있는 대향 방전 유지 전극과, 상기 전극 및 전면판의 표면에 형성된 산화 마그네슘(MgO) 보호막을 포함하는 것으로 구성되어 있는 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소자(ac-PDP)의 구조 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 소자(PDP) 중에서 3 전극 면방전형 ac-PDP는 평판형 표시 소자로서 화질이 우수하고, 두께가 얇으며, 무게가 가볍기 때문에 40 인치 이상의 대형 표시장치에 주로 사용되고 있다. 플라즈마 디스플레이 소자는 하면판에 형성된 격벽과 어드레스 전극, 상부판에 형성되어 있는 서스테인 전극이 수직으로 교차하는 지점에서 화소가 형성되어 화상을 구현하게 된다.
이러한 3 전극 면방전형 ac-PDP의 개략적인 구조를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 구체적으로, 유리 또는 금속 기판을 소재로 한 후면판(80) 상에 유전층(90)이 코팅되어 있고, 어드레스 전극(50)이 후면판(80) 또는 유전층(90) 상에 형성되어 있다. 어드레스 전극(50)을 사이에 두고 길다란 스트라이프(stripe) 형상의 격벽(60)이 존재하며, 격벽(60) 사이의 공간상 표면에 형광체가 도포되어 서브 화소(sub pixel)를 구성하게 된다. 유리로 이루어진 전면판(10) 내에는 서스테인 전극(40)이 형성되어 있으며, 그 하단에 유전체(20)와 산화 마그네슘(MgO) 보호층(30)이 존재한다.
상기 전면판의 전극 구조를 도 2를 통해 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다. 서스테인 전극(40)은 Ag BUS 전극(42)과 ITO 투명 전극(41)으로 이루어져 있으며, Ag BUS 전극(42)은 ITO 전극(41)이 전기 저항이 높기 때문에 발생하는 전압 강하를 방지하는 역할을 한다.
이러한 전면판(10)과 후면판(80)이 결합되게 되면, 격벽(60)에 의해 격리된 다수의 화소 공간이 생기게 된다. 이러한 격리 공간상에는 He/Xe 가스 또는 Ne/Xe 가스 등이 봉입되어 있으며, 서스테인 전극(40)과 어드레스 전극(50)에 전압이 인가되면 점등하고자 하는 방전셀이 선택되고, 이 선택된 방전셀의 서스테인 전극(40) 간의 방전 공간상에서 플라즈마가 형성되고, 플라즈마로부터 발생하는 진공 자외선(vacuum ultra vilolet)이 격벽 측면 및 격벽간 하저면에 코팅되어 있는 형광체를 여기시켜, 적색, 녹색 및 청색 가시광선이 발생하게 된다.
상기와 같은 기존의 3 전극 면방전 ac-PDP의 방전 효율을 더욱 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행 중이며, 그러한 방법들 중 하나로, 대향 방전셀이 제시되고 있다. 대향 방전셀은 서로 마주보는 전극간에 글로우 방전(glow discharge)를 유도하여, 방전셀 내의 방전 공간 활용도를 최대화 시켜서 방전 효율을 향상시키는 방법이다. 이러한 대향 방전셀을 이용할 경우, 방전 효율이 기존의 3전극 면방전 셀에 비하여 향상된다는 것이 보고된 바 있다(Asai 등, Proceedings of IDW'03, Fukuoka, Japan, p897).
도 3에는 이러한 대향 방전셀의 일반적인 구조가 나타나 있다. 즉, 대향 방전 유지 전극(47)이 전극 구조물(100) 내에 매몰되어 있는 구조로 이들 전극 간의 유지 방전에 의하여 진공 자외선이 발생하고, 발생된 진공 자외선은 하부의 격 벽(60)에 코팅되어 있는 형광체를 자극하여 가시광선을 발생시키는 구조이다. 상기 구조에서, 어드레스 전극(50)은 배면 기판상에 형성되어 점등하고자 하는 셀을 선택적으로 설정하고, 전면 기판에는 보조 전극(44)이 형성되어 있어서, 방전 전압을 낮추어 주고 방전 효율을 높이게 된다.
이러한 대향 방전셀의 기본 구조에 어드레스 전극이 전면 기판에 형성되거나, 형광층이 배면판과 전면판에 형성되는 등 다양하게 조합된 구조가, 한국 특허출원공개 제2004-96208호, 한국 특허출원공개 제2004-84392호, 한국 등록특허 제578974호, 한국 특허출원공개 제2000-43205호, 미국 등록특허 제7,067,979호 등에 개시되어 있다.
먼저, 한국 특허출원공개 제2004-96208호에는 전면 및 배면 기판상에 격벽과 형광층을 형성하고, 이들 기판 사이에 대향 방전을 위한 유지 전극 구조물을 삽입하는 구조로서, 이러한 전극 구조물을 TFCS(Thick Film Ceramic Sheet)법으로 제조하는 공정을 개시하고 있다. 상기 전극 구조물은 유전체 및 산화 마그네슘(MgO) 보호막에 의하여 코팅되어 있고, 유지 방전을 발생시켜 형광체로부터 가시광선을 발생시킨다. 상기 기술에 의하면, 어드레스(address) 전극을 배면 기판상에 형성하고 있다. 또한, 한국 특허출원공개 제2004-84392호에는 상기 기술과 유사한 구조이나, 어드레스 전극이 전면 기판에 형성된 변형된 대향 방전셀 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이들 전극 구조물을 제조할 수 있는 구체적인 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다.
한국 등록특허 제578974호에는 격벽 내에 유지 전극과 어드레스 전극이 각각 형성되어 있는 구조를 제안하고 있으며, 이 경우 전극부를 TFCS법으로 제작하는 예를 개시하고 있다. 또한, 미국 등록특허 제7,067,979호에는 TFCS법을 이용하여 유지 전극부의 제조방법, 재료 및 공정에 대한 구체적인 공정을 제시하고 있으며, 구체적으로는, 기판 상부에 이형층(peeling layer)를 형성한 후, 그 상부에 유전층, 전극부를 인쇄공정에 의하여 형성하고, 소성 공정을 거쳐, 기판으로부터 이형한 다음, 이를 다시 유전체에 의해 코팅하게 된다.
상기 대향 방전셀에 관한 기술에서 다양한 형태의 대향 방전셀이 제안되고 있으나, 이러한 방전셀의 전극부를 제조하는 방법으로는 TFCS법 만을 제시하고 있다. 그러나, 상기 TFCS법에 의하여 전극부를 제조하는 데에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 전극 표면 유전체층의 두께를 균일하게 유지하는 것이 곤란하다. 유전체층의 균일성은 방전셀의 방전 개시 전압 및 유지 전압에 영향을 미치기 때문에 패널 전체의 균일성에 영향을 미친다. 예를 들어, 상기 미국 등록특허 제7,067,979호에서 개시한 바와 같이, mesh형 세라믹 지지체/전극 구조물을 유리 유전체 분말이 포함된 슬러리(slurry)에 침적시키는 방법(dip coating)을 사용하는 경우, 코팅된 슬러리가 중력에 의하여 유동되기 때문에 코팅층의 상하 두께가 상이하게 된다. 또한 이러한 코팅층을 소성하는 경우, 유리 유전물질이 점성 유동을 일으키면서 균일한 두께를 가진 유전층을 형성하는 것을 방해하게 된다.
둘째, 인쇄방법에 의하여 형성된 mesh형 세라믹 지지체/전극 구조물은 형상의 변화를 초래할 수 있다. 즉, 인쇄법으로 제조된 구조물은 다단계의 건조 및 소 성 과정을 거쳐야 하는데, 이들 공정에서 수축 변형이 발생하기 때문에, 치수 및 형상을 정밀하게 관리하는 것이 곤란하다. 다시 말해, 건조 및 소성 과정에서 발생하는 소성 응력으로 인해 구조물에 벤딩 및 수축이 발생하기 때문에 전극 지지체 및 전극의 정밀한 치수 및 형상을 유지하는 것이 어려워 진다.
셋째, TSCF법은 인쇄-건조의 공정을 전극 지지층, 전극, 및 유전막 형성 공정을 여러 차례 반복하여 수행하여야 하며, 최소한 2 번의 소성 단계를 거쳐야 한다. 이와 같은 복잡한 다단계의 공정은 공정 원가를 상승시킬 뿐만 아니라, 공정 수율의 저하로 인해 부품의 제조 원가를 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기의 대향 방전형 ac-PDP에 있어서 기존의 전극부 형성 공정인 TFCS법을 대체하는 신 공정 및 재료를 제공하여, 종래 기술의 문제점과 과거로부터 요망되어 온 기술적 과제를 일거에 해결함을 목적으로 한다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 기존의 TFCS 기술에 의한 전극 지지체/금속 전극/유전막으로 이루어진 대향 방전형 전극부를 에칭 및 아노다이징 공정에 의한 알루미늄 전극/산화 알루미늄 유전막으로 이루어진 대향 방전형 유지 전극 구조 및 그것의 제조방법에 대한 기술을 제공한다.
둘째, 기존의 Ag 전극 및 ITO 전극을 알루미늄 전극으로 대체하여 제조 공정을 단순화하고 PDP의 제조 원가를 획기적으로 절감할 수 있는 기술을 제공한다.
셋째, 기존의 유리 투명 유전막을 알루미늄 전극 표면에만 형성되는 알루미나 유전막으로 대체함으로써, 투명 유전막을 통한 가시광선 광투과율 손실을 제거하여 발광 효율 향상시키고 PDP의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 기술을 제공한다.
넷째, 제조 공정 및 구조의 단순화에 의한 수율 향상을 통해 PDP의 제조 원가를 획기적으로 절감할 수 있는 기술을 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 대향 방전형(counter electrode discharge/opposite discharge) 교류 플라즈마 디스플레이 소자(이하, 'ac-PDP'라 함)는, 알루미늄 재질의 전극 표면에 산화 알루미늄(Al2O3)이 유전막으로 형성되어 있는 대향 방전 유지 전극과, 상기 전극 및 전면판의 표면에 형성된 산화 마그네슘(MgO) 보호막을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
본 발명은 기존의 유전체/전극/유전체/MgO 보호막으로 구성되는 구조를, 알루미늄 시트 등을 사용하여 Al/Al2O3/MgO 보호막의 단순 형태의 구조로 대체할 수 있으며, 상기 알루미늄 시트 등에 대한 패터닝 공정, 및 아노다이징 공정 등에 의해 전면판의 가시광선 투과율이 우수하고 발광 효율이 향상된 대향 방전형 ac-PDP 방전셀 구조를 구현할 수 있다.
상기 알루미늄 유지 전극 패턴은 스트라이프 또는 사각 패턴을 가지고 있으며, 방전셀의 표면적에서 차지하는 알루미늄 유지 전극 패턴의 면적 분율이 40% 이 하(개구율 60% 이상)인 구조일 수 있다. 상기 알루미늄 유지 전극 패턴의 면적 분율이 높아지게 되면 가시광선의 투과율이 감소하여 발광 효율이 감소하는 점에서 바람직하지 못하기 때문이다.
상기 알루미늄 유지 전극의 두께는 5 내지 100 ㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기 알루미늄 유지 전극의 두께가 5 ㎛ 미만일 경우에는 산화 알루미늄(Al2O3)을 요구되는 두께로 형성할 수 없는 문제점이 있고 알루미늄 전극의 전기 저항이 증가하는 문제점이 있고, 100 ㎛를 초과하게 되면 글로우 방전에서 발생하는 진공자외선과 형광막간의 거리가 멀어져 가시광선 전환효율이 낮아지는 문제점이 있기 때문이다. 이러한 문제점을 최소화하기 위하여 상기 알루미늄 유지 전극의 두께는 5 내지 20 ㎛의 범위 내에서 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 알루미늄 유지 전극의 폭은 10 내지 100 ㎛의 범위로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 70 ㎛ 범위 내이다.
또한, 상기 산화 알루미늄 막은 ac-PDP에서 요구되는 전극 표면의 유전막 역할을 하게 된다. 산화 알루미늄은 내전압 특성이 우수하고, 상대 유전 상수(relative dielectric constant)가 9 정도로 낮기 때문에, 우수한 내전압 특성 및 적정 정전 용량이 요구되는 유전 재료로서 우수한 특성을 가지고 있다. 따라서, 이러한 우수한 특성을 최적화하기 위해서, 상기 산화 알루미늄 유전층의 두께는 1 내지 20 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10 ㎛ 이다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전면판은 알루미늄 전극과 유리 기판이 점착 층에 의해 상호 결합되어 있으며, 상기 점착층은 착색 저융점 유리 재료를 포함하는 것일 수 있다. 상기 점착층은 점착 테이프 또는 점착용 슬러리를 사용하여 유리 기판 표면에 형성되어 있으며, 유기 점착제, 유리 분말, 색소제 및 기타 첨가제가 포함되어 있는 구성일 수 있다.
상기 저융점 유리는 가시광선에 대해 우수한 흡수도를 나타내기 위해 검정색 또는 회색일 수 있으며, 600℃ 이하의 소성 온도을 갖고 있으며, 예를 들어, PbO-B2O3-SiO2, Bi2O3-SiO2-B2O3, ZnO-B2O3-SiO2, 및 P2O5-B2O3-SiO2 로부터 선택되는 하나 또는 그 이상을 주성분으로 하고 있는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 대향 방전형 ac-PDP의 구조를 구현하기 위한 다양한 제조방법을 제공한다.
하나의 바람직한 예에서, 대향 방전형 ac-PDP의 제조방법은, 유리 기판 표면에 저융점 유리 소재를 포함하는 점착층을 형성하여 알루미늄 포일(foil) 또는 시트를 접착시키고, 패터닝 공정을 거쳐 점착층에 포함되어 있는 유리 재질이 소성되는 온도까지 가열하는 공정을 거친 후, 산화 알루미늄 유전층과 산화 마그네슘 보호막을 각각 형성하는 공정을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 대향 방전형 ac-PDP의 바람직한 제조방법에 대하여 상세히 살펴본다. 그러나, 이하의 제조방법은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과하며, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 함)의 기술 수준에 비추어 다양한 변형이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범주 내로 해석되 어야 할 것이다.
먼저, 유리 기판의 표면에 점착 테이프를 라미네이션법으로 점착층을 형성하거나, 점착용 페이스트 내지 슬러리를 코팅한 후 건조하여 점착층을 형성한다. 상기 점착 테이프 또는 점착용 페이스트 내지 슬러리에는 유기 점착제, 유리 분말, 색소제, 기타 첨가제가 포함되어 있다. 상기 유리 분말은, 소결 온도가 600℃ 이하의 저융점 솔더 유리(solder glass)라면 특별한 제한없이 사용 가능하며, 바람직하게는 PbO-SiO2-B2O3, Bi2O3-B2O3-SiO2, ZnO-B2O3-SiO2 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 주성분으로 구성되어 있다. 또한, 상기 유리 재질은 검은색 내지 회색인 것이 바람직한데, 이는 PDP의 명실 대비비(bright room contrast ratio)를 향상시키기 위함이다. 상기 점착용 페이스트 내지 슬러리를 코팅하는 방법은 닥터 블레이드(doctor blade) 코팅법, 다이 코팅법(die coating), 스크린 인쇄법(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 및 디핑법(dipping method) 등이 사용될 수 있다.
상기 점착층의 상부에 알루미늄 포일 또는 시트를 롤 라미네이션 법 등을 이용하여 열과 압력을 가한 상태에서 접착시킨다. 이때, 상기 점착층과 알루미늄 포일의 계면에 공기가 트랩(trap)되지 않도록 주의가 필요하다. 그런 다음, 접착된 알루미늄 층의 표면에 감광성 레지스트(photoresist)를 코팅하고, 알루미늄 전극의 형상으로 노광 현상하여 에칭 보호 패턴막을 형성한다.
상기 공정으로 준비된 기판은 알루미늄 에칭 용액을 이용하여 감광성 레지스 트로 보호되지 않는 부분을 화학적으로 에칭하여 제거함으로써, 알루미늄 전극 패턴을 형성한다. 상기 패터닝 공정은 기판의 손상을 최소화하고 효율적인 제조 공정을 위해 레이저를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.
알루미늄 패턴이 형성된 기판은 유리의 소성 온도까지 가열하여 기판 유리와 알루미늄 전극 사이에 화학적 접착이 일어나도록 한다. 이때 소성된 접착 유리층 중에서 알루미늄 전극과 접촉하지 않는 부분은 제거하는 것이 바람직하다. 접착 유리층의 제거는 질산(HNO3)을 포함한 수용액에 의해 에칭 제거하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 알루미늄 전극 패턴이 유리 기판에 화학적으로 접착된 기판을 알루미늄의 아노다이징(anodizing) 용액에 담그고, 알루미늄 전극에 전압을 인가하여 아노다이징 반응을 유도하여 산화 알루미늄 막을 형성한다. 아노다이징 용액으로는 인산계, 황산계, 수산계, 크롬산계 등의 다양한 용액이 사용 가능하다. 이때 전극 표면에 아노다이징에 의해서 형성되는 산화 알루미나 막의 균열 등의 결함 발생을 최소화하기 위해서 중간 열처리 공정 또는 다중 아노다이징 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 공정으로 형성된 전면판은 가열하여 아노다이징 처리시 산화 알루미늄 막에 포함되어 있는 수분 및 기타 불순물을 제거한 후, 이들 표면에 산화 마그네슘 보호막을 형성한다. 상기 공정에서 가열 온도는 250 내지 550℃의 범위인 것이 바람직하다.
상기 산화 마그네슘 보호막의 형성을 위해 전자빔 진공 증착(electron-beam evaporation), 이온 플레이팅(ion plating), 스퍼터링(sputtering), 화학증착법(chemical vapor deposition) 등이 사용될 수 있고, 상기 보호막의 두께는 500 내지 1000 nm가 바람직하다. 또한, 산화 마그네슘 보호막은 후막 형성법을 이용하여 형성하는 것이 가능한데, 나노 크기의 산화 마그네슘 분말이 분산된 용액 내에 처리된 재료를 담근 후, 알루미늄 전극에 전압을 인가하여 코팅하는 전기 영동(electrophoresis)법이 사용될 수 있다. 또한, 후막 형성법으로 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 다이 코팅 등의 일반적인 후막 공정을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명은 상기와 같이 대향 방전형 ac-PDP의 제조방법에 관한 것으로, 상기 방법으로 제조된 배면판의 격벽 및 형광막의 형성 공정은 당업계에 널리 알려져 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 공정으로 형성되어 있는 전면판 및 배면판을 사용하여 PDP 패널을 제조하는 방법 역시 당업계에 널리 알려져 있으므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다.
도 4a 및 4b에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 대향 방전형 ac-PDP에 대한 모식도가 나타나 있다.
먼저, 도 4a에는 스트라이프 타입의 대향 방전셀을 가진 전면판이 도시되어 있는데, 상기 전면판은 전면 기판(110) 상에 형성된 접합층(145)/알루미늄 유지 전극(147)/알루미나(146)로 구성된 대향 방전셀 구조를 가지고 있고, 이때 유지 전극(147)은 인접 방전셀과 공유되는 공유 전극이다. 이러한 방전셀 구조는 접합층(145)으로 전면 기판(110)에 접합된 알루미늄 시트를 스트라이프(stripe) 형상의 유지 전극 형상으로 에칭하여 형성하고, 알루미늄 전극(147)의 표면에 산화 알루미늄(146)막을 아노다이징 법으로 성막한 후, 산화 마그네슘층을 보호막으로 형성하게 된다. 이 때, 알루미늄 전극(147) 표면의 산화 알루미늄 막이 ac-PDP에서 요구되는 전극 표면의 유전막 역할을 하게 된다.
도 4b에는 상기 전면판과 배면판이 조립되는 과정이 모식적으로 나타나 있으며, 상기 배면판은 배면 기판(180) 상에 격벽(160)/형광막(170)/어드레스 전극(150)이 형성되어 있는 구조이다. 유리 또는 금속 기판을 소재로 한 배면 기판(180) 상에 유전층(190)이 코팅되어 있고, 어드레스 전극(150)이 유전층(190) 상에 형성되어 있다. 어드레스 전극(150)을 사이에 두고 길다란 스트라이프 형상의 격벽(160)이 존재하며 격벽(160) 사이의 공간상 표면에 형광체가 도포되어 서브 화소(sub pixel)를 구성하게 된다.
도 5 내지 9에는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 대향 방전형 ac-PDP에 대한 모식도들이 나타나 있다.
도 5a 및 5b는 전면 기판(210) 상에 스트라이프 타입의 대향 방전셀을 제공하고 있는데, 이 경우 유지 전극(247)이 각 방전셀에 대하여 각각 한 쌍씩 알루미나 유전체(246)에 매몰되어 형성되어 있는 구조이다. 이러한 방전 셀의 제조는 상 기 도 4a와 동일한 공정을 통하여 제조하는 것이 가능하다.
도 6a 및 6b는 전면 기판(310) 상에 스트라이프 타입의 대향 방전셀을 제공하고 있는데, 이 경우 유지 전극(347)이 각 방전셀에 대하여 각각 한 쌍씩 분리되어 형성되어 있는 구조이다.
도 7 내지 9는 상기 도 4 내지 6의 구조와 비교하여 전면판의 대향 방전셀이 알루미나 유전체에 의하여 배면판 방전셀과 같은 형상으로 구획되어 있으며, 이는 방전셀 간의 광학적 또는 전기적 간섭을 억제하는 구조이다.
도 10 내지 17에는 본 발명에 의한 대향 방전형 ac-PDP의 제조방법에 대한 각 공정이 단계적으로 나타나 있다.
상기 제조방법은 본 발명의 하나의 실시예인 도 4에 도시된 구조를 구현하는 하나의 바람직한 방법을 제공하고 있으며, 도 5 내지 9에 도시된 구조 역시 동일한 제조방법을 통해 구현 가능하다.
먼저, 도 10을 참조하면, 유리 기판(710)의 표면에 점착 테이프를 사용하여 라미네이션 법으로 점착층(745)을 형성한다. 점착층(745)에는 유기 점착제, 유리 분말, 색소제, 기타 첨가제가 포함되어 있고, 상기 유리 분말은 PbO-SiO2-B2O3, Bi2O3-B2O3-SiO2, ZnO-B2O3-SiO2 중에서 어느 하나를 주성분으로 하는 소결 온도가 600℃ 이하의 저융점 솔더 유리(solder glass) 소재이다. 상기 점착 테이프 외에서 점착용 페이스트 또는 슬러리를 사용할 수 있으며, 이러한 점착용 슬러리를 코팅하는 방법으로는 닥터 블레이드(doctor blade) 코팅법, 다이 코팅법(die coating), 스크린 인쇄법(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 및 디핑법(dipping method) 등이 가능하다.
다음으로 도 11를 참조하면, 상기 공정으로 형성된 점착층(745)의 상부에 알루미늄 포일(foil) 또는 시트(sheet)(747)를 롤 라미네이션법을 이용하여 가열/가압함으로써 접착시킨다. 이때, 점착층(745)과 알루미늄 포일(747) 계면에 공기가 트랩(trap)되지 않도록 주의를 요한다.
이하 도 12 내지 16을 함께 살펴보면, 형성된 알루미늄 층(747)의 표면에 감광성 레지스트(photoresist)를 코팅하고, 알루미늄 전극의 형상으로 노광 현상하여 에칭 보호 패턴막(775)을 형성한다(도 12). 패턴막(775)이 형성된 기판은 알루미늄 에칭 용액을 이용하여 감광성 레지스트에 보호되지 않는 부분을 화학적으로 에칭하여 제거하고 알루미늄 전극 패턴을 형성한다(도 13).
그런 다음, 알루미늄 전극 패턴이 형성된 기판을 유리의 소성 온도(600℃)까지 가열하여, 유리 기판(710)과 알루미늄 전극(747) 사이에 화학적 접착이 일어나도록 한다. 소성된 접착 유리층(745) 중에서 알루미늄 전극과 접촉하지 않는 부분은 제거한다(도 14). 접착 유리층(745)의 제거는 질산(HNO3)을 포함한 수용액을 사용하여 에칭 제거하는 방법이 사용될 수 있다.
상기의 공정을 통해 알루미늄 전극 패턴이 유리 기판에 화학적으로 접착되어 있는 기판을 알루미늄의 아노다이징(anodizing) 용액에 담그고, 알루미늄 전극에 전압을 인가하여 아노다이징 반응을 유도함으로써 산화 알루미늄 막(746)을 형성한 다(도 15). 상기 아노다이징 용액은 인산계, 황산계, 수산계, 크롬산계 등의 다양한 용액 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 이때, 전극 표면에 아노다이징에 의해서 형성되는 산화 알루미늄 막(746)의 균열 등의 결함 발생을 최소화하기 위해서 중간 열처리 공정 또는 다중 아노다이징 공정을 추가할 수 있다.
상기 공정으로 형성된 전면판은, 아노다이징 처리시 산화 알루미늄 막(746)에 포함되어 있는 수분 및 기타 불순물을 제거하기 위해 250 내지 550℃의 가열 공정을 거친 후, 표면에 산화 마그네슘 보호막(748)을 형성한다(도 17). 이러한 산화 마그네슘 보호막(748)은 전자빔 진공 증착(electron-beam evaporation), 이온 플레이팅(ion plating), 스퍼터링(sputtering), 화학증착(chemical vapor deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 500 내지 1000 nm의 두께로 형성한다. 또한, 산화 마그네슘 보호막(748)은 후막 형성법을 이용하여 형성하는 것이 가능한데, 나노 크기의 산화 마그네슘 분말이 분산된 용액 내에 처리된 재료를 담근 후, 알루미늄 전극에 전압을 인가하여 코팅하는 전기 영동(electrophoresis)법이 사용될 수 있다. 또한, 후막 형성법으로 스크린 인쇄, 스핀 코팅등의 일반적인 후막 공정을 사용하는 것이 가능하다.
상기 제조방법을 통해 완성된 전면 기판의 구조는 도 17을 통해 확인할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 대향 방전형 ac-PDP의 구조 및 그에 대한 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지 식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 대향 방전형 ac-PDP의 구조 및 그것의 제조방법은, 우수한 가시광선 투과율과 향상된 발광효율의 PDP를 제공할 수 있으며, 제조공정을 단순화 하여 제품의 수율 및 품질의 균일성을 향상시키고, 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 대향 방전형 플라즈마 디스플레이 소자에 있어서, 산화 알루미늄(Al2O3)이 유전층으로 형성된 알루미늄 유지 전극과, 상기 전극 및 이를 포함하는 전면판의 표면에 산화 마그네슘(MgO) 보호막이 형성된 것을 특징으로 하는 대향 방전형 교류 플라즈마 디스플레이 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 유지 전극은 스트라이프 또는 사각 패턴을 가지고, 방전셀의 표면적에서 차지하는 유지 전극 패턴의 면적 분율이 40% 이하(개구율 60%) 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 유지 전극의 두께는 5 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 알루미늄 유지 전극의 두께는 5 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 알루미늄 유전층의 두께는 1 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 산화 알루미늄 유전층의 두께는 5 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유지 전극은 점착층에 의해 전면판에 결합되어 있으며, 상기 점착층은 착색 저융점 유리 소재인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 저융점 유리의 색은 검정색 내지 회색이고, 유리의 소성 온도는 600℃ 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 저융점 유리는 PbO-B2O3-SiO2, Bi2O3-SiO2-B2O3, ZnO-B2O3-SiO2 및 P2O5-B2O3-SiO2 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 주성분으로 하는 것을 특징으로 플라즈마 디스플레이 소자.
  10. 대향 방전형 플라즈마 디스플레이 소자를 제조함에 있어서, 유리 기판 표면에 저융점 유리 소재의 점착층을 형성하여 알루미늄 포일 또는 시트를 접착시킨 후, 패터닝 공정을 거쳐 점착층에 포함되어 있는 유리 재질이 소성되는 온도까지 가열하고, 산화 알루미늄 유전층과 산화 마그네슘 보호막을 각각 차례로 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 패터닝 공정은 레이저를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 산화 알루미늄 유전층은 수용액 아노다이징 공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 아노다이징 공정은 수용액으로 수산, 인산 또는 황산 크롬산을 사용하고, 아노다이징 층 내의 결함 및 수분 등의 불순물을 제거하기 위해서, 250 내지 550℃ 범위에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 보호막은 전자빔 증착(e-beam evaporation), 이온 플레이팅(ion plating), 스퍼터링(sputtering), 화학증착법(chemical vapor deposition), 전기 영동법(electrophoresis), 스크린 인쇄법, 스핀 코팅(spin coating), 블레이드 코팅(blade coating) 및 다이 코팅(die coating) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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