KR20090022651A - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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류진형
박덕해
류병길
강은석
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 관한 것이다.
본 발명은 서스테인 전극쌍과, 유전체, 및 제 1 층과 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로 이루어진 제 2 층을 포함하는 보호막을 포함하여 이루어지는 제 1 패널; 및 어드레스 전극을 포함하고, 상기 제 1 패널과 접합하는 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시에 보호막 표면의 마그네슘 결정으로부터 방출되는 이차전자가 증가하고, 방전 시에 방전 지연시간이 감소하며 소비 전력이 줄고 방전 효율이 향상된다.
PDP, 보호막, 이차 전자, 지터값

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법{Plasma display panel and method for manufacturing the same}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 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)는 한계가 있어서, LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 및 프로젝션 TV(Television) 등이 고화질 영상의 분야로 용도확대를 위해 급속도로 발전하고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은 어드레스 전극을 구비한 하부 패널과, 서스테인 전극쌍을 구비한 상부 패널 및 격벽으로 정의되는 방전셀을 가지며, 방전셀 내에는 형광체가 도포된다. 여기서, 각각의 방전 셀 내에는 네온, 헬륨 또는 네온과 헬륨의 혼합기체 등과 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충전되어 있다. 그리고, 상부 패널과 하부 패널 사이의 방전 공간 내에서 방전이 일어나면 이 때 발생된 진공 자외선(vacuum ultraviolet rays)이 형광체에 입사되어 가시광선이 발생하고, 상술한 가시광선에 의하여 화면이 표시된다.
여기서, 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널과 하부 패널에는 각각 서스테인 전극쌍 및 어드레스 전극을 보호하기 위하여 유전체층이 형성된다. 그런데, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전시에 (+) 이온의 충격 때문에 상부 패널에 구비된 상판 유전체가 닳아 없어지고, 이 때 나트륨(Na) 등의 금속 물질이 전극을 단락(short)시키기도 한다.
따라서, 상부 패널에 구비된 상판 유전체 상에 보호막을 형성하는데, 보호막으로 (+) 이온의 충격에 잘 견디고 2차 전자 방출 계수가 비교적 높은 산화 마그네슘(MgO)을 코팅하여 형성하기도 한다. 상술한 보호막을 형성함으로써 구동 전압의 저전압화가 이루어지고 있으며, 이러한 저전압화는 플라즈마 디스플레이 패널의 전력 소모를 줄일 뿐만 아니라 휘도와 방전효율 등의 향상을 도모할 수 있다.
그러나, 상술한 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 현재 보호막의 재료로 사용 중인 산화 마그네슘은 방전 전압을 효과적으로 낮추지 못하고 있는데, 이는 산화 마그네슘의 물질 특성에 기인한다. 즉, 산화 마그네슘은 강한 공유 결합 구조를 가지고 있어서, 수분 및 일산화탄소 등의 분순물과 쉽게 결합할 수 있다. 따라서, 보호막은 플라즈마 입자의 충격에 의하여 표면에 미세한 크랙(crack)이 발생되어 수명이 저하되고, 대향 방전시에 보호막에서 방출되는 2차 전자의 개수가 작아지는 문제점이 있다. 따라서, 구동 전압이 높아져 서 소비 전력이 증가하고 방전효율이 낮아지는 문제점이 있다.
둘째, 산화 마그네슘으로 보호막을 형성할 때 보호막 내에 다른 불순물이 포함될 수 있어 지터(jitter) 특성이 저하되는 문제점 있다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동에서 한 프레임 내에서 서스테인 기간에 할당될 수 있는 시간이 부족하게 되는 것이다. 여기서, 어드레스 기간의 지터 값의 증가는 보호막의 2차 전자 방출 감소에 기인할 수 있다. 즉, 보호막의 2차전자 방출특성이 높으면 높을 수록 지터 값이 감소되고, 감소된 지터 값만큼 스캔 펄스의 펄스 폭이 줄어들게 되므로 어드레스 기간이 단축될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시에 보호막 표면으로부터 방출되는 이차전자를 증가시키기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시에 지터 값을 단축하고, 소비 전력을 줄이며 방전 효율을 향상시키는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 서스테인 전극쌍과, 유전체, 및 제 1 층과 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로 이루어진 제 2 층을 포함하는 보호막을 포함하여 이루어지는 제 1 패널; 및 어드레스 전극을 포함하고, 상기 제 1 패널과 접합하는 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
여기서, 산화 마그네슘 단결정은 크기가 50~1000 나노미터인 것을 특징으로 한다.
그리고, 산화 마그네슘 단결정은 상기 제 1 층 상에 군집 형상을 이루고, 상기 제 2 층은 비전도성인 것을 특징으로 한다.
그리고, 제 1 층은 산화 마그네슘이 박막(thin film)을 이루어 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 산화 마그네슘 단결정은 화학 기상 증착법으로 형성될 수 있으며, 이 때 산소 기체의 농도를 마그네슘 기체의 농도보다 크게 하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 제 1 패널의 유전체 상에, 제 1 보호막을 적층하는 단계; 상기 제 1 보호막 상에, 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로 이루어진 제 2 보호막을 적층하는 단계; 및 상기 제 1 패널을 격벽을 사이에 두고 제 2 패널과 접합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.
여기서, 제 2 보호막은 스퍼터링, 화학 기상 증착법, 스크린 프린팅법, 스프레이법, 그린 시트법 및 테이블 코팅법 중 어느 하나의 방법으로 증착된 것을 특징으로 한다.
그리고, 산화 마그네슘 단결정은 화학 기상 증착법으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 산화 마그네슘 단결정은, 챔버 내에 마그네슘 기체를 주입하고, 상기 마그네슘 기체의 증기압보다 큰 증기압의 산소 기체를 상기 챔버 내에 주입하여 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시에 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로부터 이차 전자의 방출량이 증가한다.
둘째, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시에 방전 지연시간이 감소하여, 소 비 전력이 줄고 방전 효율이 향상된다.
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.
첨부된 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타냈으며, 도면에 나타난 각 층간의 두께 비가 실제 두께 비를 나타내는 것은 아니다. 한편, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 형성 또는 위치한다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 형성되어 직접 접촉하는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 존재하는 경우도 포함하는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널의 일실시예를 나타낸 도면이고, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 상부 패널(제 1 패널)은 상판 유리(70) 상에 서스테인 전극쌍과 상판 유전체(90) 및 보호막을 포함하여 이루어진다. 상판 유리(70)는 디스플레이 기판용 글라스 또는 소다라임 유리 등을 가공하여 형성될 수 있다. 그리고, 상판 유리(70) 상에는 서스테인 전극쌍이 형성된다. 서스테인 전극쌍은 투명 전극(80a)과 버스 전극(80b)을 포함하여 이루어진다. 투명 전극(80a)은 ITO(Indium-Tin-Oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 버스 전극(80b)은 은(Ag) 파우더와 블랙 파우더 및 글래스 프릿(glass frit) 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 서스테인 전극쌍 상에는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비되어, 외부광의 반사를 줄일 수 있다. 그리고, 상기 상판 유리(70)와 서스테인 전극쌍 상에는 상판 유전체(90)가 적층된다. 상판 유전체(90)는 저융점 유리를 포함하며, 방전 셀에서 방출되는 가시광선을 투과하여야 하므로 투명한 것이 바람직하다.
그리고, 상판 유전체(90) 상에는 보호막이 적층된다. 보호막은 제 1 층(100a)과 제 2 층(100b)을 포함하여 이루어진다. 제 1 층(100a)은 산화 마그네슘이 박막의 형태로 적층되어 이루어진다. 그리고, 제 1 층(100a) 상에는 금속 단결정으로 이루어진 제 2 층(100b)가 형성된다. 여기서, 금속 단결정은 산화 마그네슘 단결정이다. 그리고, 각각의 금속 단결정은 크기가 50~1000 나노미터일 수 있다. 여기서, '크기'는 금속 단결정이 구(sphere)의 형상이면 지름의 길이를 뜻하고, 육면체의 형상이면 한 변의 길이를 뜻한다.
그리고, 상기 산화 마그네슘 단결정에서 마그네슘 대 산소의 중량비는 1보다 작은 것을 특징으로 한다. 즉, 이론적으로는 산화 마그네슘(MgO)는 마그네슘과 산소가 1 : 1로 결합하나, 실제로는 하나의 원소의 개수가 다른 원소의 개수보다 더 많을 수 있다. 여기서, 본 실시예에서 산화 마그네슘 단결정을 이루는 마그네슘 원자의 개수가 산소 원자의 개수보다 더 작다. 즉, 제 2 층(100b) 내에서 산화 마그네슘 단결정에는, 마그네슘과 산소가 하나씩 결합한 결정체도 있으나, 산소 원자가 단독으로 존재할 수도 있으므로 산소 원자의 개수가 더 많다. 상술한 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정은 화학 기상 증착법으로 형성된 것을 특징으로 한다. 이 때, 마그네슘 기체의 농도를 산소 기체의 농도보다 작게 하여, 결정 내에서 산소 원자의 개수가 더 많게 형성된다.
여기서, 제 1 층(100a)은 (+) 이온의 충격으로부터 상판 유전체(90)을 보호하는 역할을 한다. 그리고, 제 2 층(100b)은 산소 원자의 개수가 더 많으므로, 산소 공공의 양(산소가 빈 자리)이 감소하므로 밀한 구조를 이루게 된다. 그러므로, 밀한 산화 마그네슘 단결정에 의하여 이차 전자의 방출이 증가하고, 따라서 방전 전압 및 지터가 감소할 수 있다. 그리고, 제 2 층(100b)은 상술한 효과를 위하여 전도성을 띠지 않아야 한다. 여기서, 제 2 층(100b)을 이루는 각각의 산화 마그네슘 단결정은 서로 연결되지 않고 아일랜드(island) 형상으로 군집을 이루어야 한다. 여기서, 제 2 층(100b)의 아일랜드 형상으로 인하여, 보호막 표면 전체가 울퉁불퉁하여 결과적으로 전계를 강화하여 이차 전자 방출을 증가시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 상부 패널과 하부 패널이 격벽(40)을 사이에 두고 서로 마주보며 접합하여 있다. 여기서, 상부 패널의 구조는 상술한 바와 같다. 그리고, 하부 패널에는 하판 유리(10) 상에 상기 서스테인 전극쌍과 교차되도록 어드레스 전극(10)이 배열되어 있다. 여기서, 하판 유리(10)와 어드레스 전극(20) 상에는 하판 유전체(30)가 적층되어 어드레스 전극(20)을 보호한다.
그리고, 하판 유전체(30) 상에는 복수 개의 방전 공간, 즉 방전 셀을 구분하기 위하여 격벽(40)이 구비된다. 격벽(40)은 스트라이프(stripe) 타입 또는 웰(well) 타입 등으로 구비된다. 또한, 격벽(40)의 상부에는 블랙 탑(black top, 45)이 구비되어 외부광을 흡수하여 컨트라스를 향상시킬 수 있다. 그리고, 하판 유전체(30)의 상측면과 격벽(40)의 측면에는 방전시에 화상 표시를 위한 가시광선을 방출하는 적색(R)과 녹색(G) 및 청색(B) 형광체(50a, 50b, 50c)가 도포되어 있다. 그리고, 각각의 방전 셀 내에는 방전 가스(60)가 주입되어 있다.
도 3a 내지 3f는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법의 일실시예의 제조공정을 나타낸 도면이다. 도 3a 내지 3f를 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 상판 유리(70) 상에 서스테인 전극쌍을 형성한다(S310). 여기서, 상판 유리(70)는 디스플레이 기판용 글래스 또는 소다라임 유리를 밀링(milling) 및 클리닝(cleaning)하여 제조된다. 그리고, 투명 전극(80a)은 ITO 또는 SnO2 등을, 스퍼터링에 의한 포토에칭법(photoetching) 또는 CVD에 의한 리프트 오프(lift-off)법 등으로 형성한다. 그리고, 버스 전극(80b)은 은(Ag) 등의 재료를, 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법 등으로 형성한다. 또한, 서스테인 전극쌍 상에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있는데, 저융점 유리와 흑색 안료 등을 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법 등으로 형성할 수 있다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 서스테인 전극쌍이 형성된 상판 유리(70) 상에 상판 유전체(90)를 도포한다(S320). 상판 유전체(90)는 투명한 저융점 유리를 포함한 유전체 재료를, 스크린 인쇄법이나 코팅법 또는 그린 시트를 라미네이팅하는 방법 등으로 적층한다.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이 상판 유전체(90) 상에 제 1 보호막(100a)을 증착한다(S330). 여기서, 제 1 보호막은 산화 마그네슘을 전자빔 증착법, 스퍼터링법 또는 이온 도금법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
그리고, 도 3d에 바와 같이 화학 기상 증착법으로 산화 마그네슘 단결정을 형성한다. 본 실시예에서는 다결정에 비하여 방전 안정성과 온도저항 특성이 우수한 단결정의 산화 마그네슘을 제 2 보호막의 재료로서 사용한다. 또한, 단결정은 밀도가 크고, 모서리가 날카롭기 때문에 전계를 강화할 수도 있다.
화학 기상 증착법으로 단결정의 산화 마그네슘을 형성하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 기체 상태의 원료 가스를 주입부(410)를 통하여 챔버(400) 내에 주입하면 열이나 플라즈마 등으로부터 에너지를 받고 분해되는데, 이 때 산화 마그네슘 단결정(440)이 기판(430) 상에 도달하여 나노 단위의 단결정을 이루게 된다. 이 때, 캐리어 가스로서 아르곤 등을 사용할 수도 있다. 여기서, 산소 기체 및 원료 가스의 유량을 조절하면, 산화 마그네슘 단결정 내에서 마그네슘과 산소의 비를 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 원료 가스의 증기압을 산소 기체의 증기압보다 작게 하여, 산화 마그네슘 단결정에서 산소의 개수를 더 많게 할 수 있다.
그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이 제 1 보호막(100a) 상에 제 2 보호 막(100b)을 형성한다(S350). 여기서 제 2 보호막(100b)은 상술한 산화 마그네슘 단결정을 스퍼터링법과 전자빔 증착법과 화학 기상 증착법 등의 박막 공정 또는 스크린 인쇄법과 스프레이법과 테이블 코팅법과 그린시트법 등의 후막 공정으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 산화 마그네슘 단결정은 제 1 보호막(100a) 상에 서로 연결되지 않고 아일랜드(island) 형상으로 군집을 이루어 형성될 수 있다.
그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상부 패널을 격벽(40)을 사이에 두고 하부 패널과 접합하고 실링한 후, 내부의 불순물 등을 배기한 후 방전 가스를 주입한다.
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.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 보호막으로부터 이차전자의 방출량이 증가하여, 방전특성의 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 3f는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법의 일실시예의 제조공정을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하판 유리 20 : 어드레스 전극
30 : 하판 유전체 40 : 격벽
45 : 블랙 탑 50a~50c : 형광체
60 : 방전 가스 70 : 상판 유리
80a : 투명 전극 80b : 버스 전극
90 : 상판 유전체 100a : 제 1 층
100b : 제 2 층 200 : 챔버
210 : 주입부 220 : 배출부

Claims (10)

  1. 서스테인 전극쌍과, 유전체, 및 제 1 층과 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로 이루어진 제 2 층을 포함하는 보호막을 포함하여 이루어지는 제 1 패널; 및
    어드레스 전극을 포함하고, 상기 제 1 패널과 접합하는 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 단결정은,
    크기가 50~1000 나노미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 마그네슘 단결정은 상기 제 1 층 상에 군집 형상을 이루고, 상기 제 2 층은 비전도성인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층은,
    산화 마그네슘이 박막(thin film)을 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 단결정은,
    화학 기상 증착법으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 단결정은,
    산소 기체의 농도를 마그네슘 기체의 농도보다 크게 하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 1 패널의 유전체 상에, 제 1 보호막을 적층하는 단계;
    상기 제 1 보호막 상에, 마그네슘 대 산소의 중량비가 1보다 작은 산화 마그네슘 단결정으로 이루어진 제 2 보호막을 적층하는 단계; 및
    상기 제 1 패널을 격벽을 사이에 두고 제 2 패널과 접합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은,
    스퍼터링, 화학 기상 증착법, 스크린 프린팅법, 스프레이법, 그린 시트법 및 테이블 코팅법 중 어느 하나의 방법으로 증착된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 단결정은,
    화학 기상 증착법으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패 널.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 단결정은,
    챔버 내에 마그네슘 기체를 주입하고, 상기 마그네슘 기체의 증기압보다 큰은 증기압의 산소 기체를 상기 챔버 내에 주입하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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