KR20090091923A - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법

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KR20090091923A
KR20090091923A KR1020080017149A KR20080017149A KR20090091923A KR 20090091923 A KR20090091923 A KR 20090091923A KR 1020080017149 A KR1020080017149 A KR 1020080017149A KR 20080017149 A KR20080017149 A KR 20080017149A KR 20090091923 A KR20090091923 A KR 20090091923A
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김정환
김용신
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이인영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 표면에 H2O 처리가 된 보호막 상에 불소를 함유한 단결정의 MgO 파우더를 산포함으로써, 각 원자들(Mg-F, H-O, Mg-O, F-O)간의 결합력을 향상시켜 전체적으로 단결정의 MgO 파우더의 보호막에 대한 부착력을 높힐 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법{Plasma display panel and Method for fabricating in thereof}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; 이하 'PDP')은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He), 제논(Xe), 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진되어 있다.
고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 PDP는 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.
상기와 같은 PDP는 현재 상부 기판의 보호막 상에 단결정의 MgO(산화마그네슘) 파우더를 추가로 산포함으로써, 지터 특성을 향상시키고 개시 전압을 낮추어, 방전 가스 내에 제논(Xe) 가스의 함량을 높힘으로써, 고효율의 PDP를 구현할 수 있다.
도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 기판 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, PDP의 상부 기판은 유리 기판(11) 상에 하나의 방전 셀에서 상호 방전시키고 셀의 발광을 유지하기 위한 스캔 전극(12a) 및 서스테인 전극(12b)과 금속재질로 제작된 버스 전극(12a', 12b')이 형성된다.
상기 스캔 전극(12a) 및 서스테인 전극(12b)은 방전 전류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 하나 이상의 상부 유전체층(13)에 의해 덮혀지고, 상부 유전체층(13) 상에는 방전 조건을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘(MgO)을 증착한 보호막(14)이 형성된다.
이때, 상기 보호막(14) 상에는 지터 특성을 향상시키기 위한 단결정의 MgO 파우더 층(15)이 형성된다.
즉, 알콜과 같은 분산제와 상기 단결정의 MgO 파우더(15)를 혼합하고, 상기 혼합된 물질을 보호막(14) 상에 스프레이 방식으로 산포하고, 건조 및 소성하여 상기 보호막(14) 상에 MgO 파우더 층(15)을 형성한다.
그러나, 상기와 같은 MgO 파우더 층(15) 형성 과정은 충분한 부착력을 얻기 힘들고, 이로 인해 상기 보호막(14)으로부터 MgO 파우더(15)가 쉽게 떨어져 나갈 수 있기 때문에 셀 내부에서 발생하는 빛의 경로를 막는 오염원으로 작용할 수 있다.
현재 MgO 파우더(15)의 부착력을 높히기 위해 분산제 외에 다른 보조 물질을 추가하는 것도 시도되었으나, 이 경우 MgO 파우더(15)의 성능을 떨어뜨려서 지터 특성이 향상되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단결정의 MgO 파우더의 보호막에 대한 부착력을 높히는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은, 제1 기판상에 적어도 하나의 전극과, 상기 전극 상에 형성된 유전체 층과, 상기 유전체 층 상에 형성되는 보호막을 구비하는 제1 기판과; 격벽을 사이에 두고 상기 제1 기판과 합착되며, 적어도 하나의 어드레스 전극과 형광체 층을 구비하는 제2 기판;을 포함하되, 상기 보호막은, 상기 유전체 층 상에 형성되고 MgO가 포함된 제1 층과, 상기 제1 층의 표면상에 형성되고 H2O가 포함된 제2 층 및 불소가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 포함된 제3 층을 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 불소는 상기 MgO 파우더의 총량 대비 0.01 내지 5 질량%으로 함유될 수 있다.
또한, 상기 제2 층은 상기 제1 층 두께(100%) 대비 1 내지 20%의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 MgO 파우더는 상기 제2 층의 표면에서 20 내지 50%의 분포 분율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법은, 제1 기판상에 투명 전극과 상부 유전체층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 상부 유전체층 상에 산화마그네슘(MgO)이 포함된 제1 보호막을 형성하는 단계와; 상기 제1 보호막 상에 H2O가 포함된 제2 보호막을 형성하는 단계와; 상기 제2 보호막 상에 불소가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 포함된 제3 보호막을 형성하는 단계와; 어드레스 전극이 형성된 제2 기판과 상기 제1 기판을 합착하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 제2 보호막 형성 단계는 진공 챔버 내부에 상기 H2O를 주입하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 H2O의 유량은 10 sccm 내지 300 sccm 이고, 상기 H2O의 분압은 적어도 4.0X10-3 Pa 이상이 될 수 있다.
또한, 상기 제3 보호막 형성 단계는, 상기 불소가 함유된 MgO 파우더와 분산제를 혼합하여 제3 보호막 재료를 준비하는 단계와; 상기 제3 보호막 재료를 스프레이 방식으로 상기 제2 보호막 상에 산포하고 건조하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법은, 표면에 H2O 처리가 된 보호막 상에 불소를 함유한 단결정의 MgO 파우더를 산포함으로써, 각 원자들(Mg-F, H-O, Mg-O, F-O)간의 결합력을 향상시켜 전체적으로 단결정의 MgO 파우더의 보호막에 대한 부착력을 높히는 효과가 있다.
도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 기판 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 보호막을 나타낸 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치와 연결부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일반적인 테이프 캐리어 패키지의 기판 배선 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 후면 패널 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 9a는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널과 후면 패널을 합착하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 9b는 도 9a의 A-A'의 단면도이다.
<도면의 주요 보호에 대한 설명>
110: 배면기판 120: 어드레스 전극
130: 하판 유전체 층 140a: 격벽 재료
140: 격벽 150a, 150b, 150c: 형광체
160: 방전 가스 170: 전면기판
180a: 스캔 전극 180b: 서스테인 전극
180a', 180b': 버스 전극 190: 상판 유전체 층
195: 보호막 195a: 제1 보호막
195b: 제2 보호막 195c: 제3 보호막
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
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 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 전면 패널(170) 상에 일 방향으로 통상 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 스캔 전극과 서스테인 전극(180a, 180b)과 통상 금속 재료로 이루어지는 버스전극(180a', 180b')이 형성된다. 그리고, 스캔 전극과 서스테인 전극 및 버스전극을 덮으면서 전면 기판(170) 상에 상판 유전체 층(190)과, 보호막(195)이 순차적으로 형성되어 이루어진다.
전면 패널(170)은 디스플레이 기판용 글라스의 밀링(milling) 및 클리닝(cleaning) 등의 가공을 통하여 형성된다.
여기서, 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)은 ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 SnO2 등을, 스퍼터링(sputtering)에 의한 포토에칭(photoetching)법 또는 CVD에 의한 리프트 오프(lift-off)법 등으로 형성된 것이다.
그리고, 버스 전극(180a', 180b')은 은(Ag) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 스캔 전극과 서스테인 전극에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있는데, 저융점 유리와 흑색 안료 등을 포함하여 이루어진다.
그리고, 스캔 전극과 서스테인 전극 및 버스전극이 형성된 전면 패널(170) 상에 상판 유전체 층(190)이 형성된다. 여기서, 상판 유전체 층(190)은 투명한 저융점 유리를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상판 유전체 층(190) 상에는 보호막(195)이 형성되어, 방전시 (+) 이온의 충격으로부터 유전체를 보호하고, 2차 전자 방출을 증가시키기도 한다.
이하에서 본 발명에 따른 보호막(195)을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 보호막(195)은, MgO 박막을 포함하여 이루어지는 제1 층(195a)과, 제1 층(195a)의 표면상에 H2O 처리된 제2 층(195b) 및 상기 제2 층(195b) 상에 불소(F)가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 산포된 제3 층(195c)을 포함하여 이루어진다.
즉, 제1 층(195a)은 기존의 보호막과 동일하며, 상기 MgO를 필렛 형태로 만들고, 진공 챔버 내부를 산소 분위기로 만들고, 상기 MgO 필렛에 전자 빔을 주사하여 상기 MgO 필렛에서 떨어져 나온 MgO가 상기 상판 유전체 층(190) 상에 증착되도록 하여 형성한다.
그 다음으로, 상기 진공 챔버 내부에 H2O를 주입하여 제1 층(195a)의 표면상에 상기 H2O가 포함된 제2 층(195b)을 형성한다.
이때, 상기 진공 챔버 내부에 상기 H2O의 유량은 10 sccm 내지 300 sccm 이고, 상기 H2O의 분압은 적어도 4.0X10-3 Pa 이상이 될 수 있다.
또한, 제2 층(195b)의 두께는 제1 층(195a)의 두께(100%) 대비 1 내지 20%의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 층(195a)은 7000 내지 7900Å의 두께로 형성하고, 상기 제2 층(195b)은 100 내지 1000Å의 두께로 형성한다.
상기 제2 층(195b)의 두께는 두꺼울수록 방전 지연 시간(Jitter)이 짧아지고, 방전 전압이 증가한다. 따라서, 증착 속도 감소에 의한 tact time의 감소를 막고, 패널의 방전 특성을 좋게 하기 위해서는 500Å 두께가 바람직하다.
상기 제2 층(195b)은 상기 제1 층(195a)의 표면상에 형성될 수도 있고, 상기 제1 층(195a) 형성 시에 상기 진공 챔버 내부에 H2O 가스를 주입하여 바로 형성할 수도 있다.
그 다음으로, 상기 제2 층(195b) 상에 불소(F)가 함유된 단결정의 MgO 파우더 층(195c)을 형성하여 본 발명에 따른 보호막(195)을 최종 완성한다.
이때, 상기 불소는 상기 MgO 파우더의 총량 대비 0.01 내지 5 질량%으로 함유될 수 있고, 상기 불소가 함유된 MgO 파우더는 상기 제2 층(195b)의 표면에서 20 내지 50%의 분포 분율을 가질 수 있다.
즉, 불소가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 포함된 파티클이 일종의 군집 형태로 제3 층(195c)를 이루어, 전체적으로 보호막의 표면이 평탄하지 않고 울퉁불퉁한 형상을 이루게 된다.
따라서, 플라즈마 디스플레이 패널의 가스 방전시에 전면 패널(170)과 후면 패널(110)의 전자적인 상호 작용으로 인하여 이차전자의 방출량이 증가하고, 방전개시전압을 낮출 수 있으므로, 결과적으로 방전효율을 높이고 지터(jitter)를 감소시킨다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 보호막(195)의 결합 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 보호막을 나타낸 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 층(195a)의 Mg와 제2 층(195b)의 O가 'Mg-O' 결합을 하게 되고, 제1 층(195a)의 O와 제2 층(195b)의 H가 'H-O' 결합을 하게되어, 상기 제1 층(195a)과 제2 층(195b)간의 입자 결합력을 상승시키게 된다.
또한, 제2 층(195b)의 H와 제3 층(195c)의 O와 'H-O' 결합을 하게 되고, 제2 층(195b)의 O와 제3 층(195c)의 Mg와 'Mg-O' 결합을 하게 되고, 제2 층(195b)의 O와 제3 층(195c)의 F와 'F-O' 결합을 하게 되어 상기 제2 층(195b)과 제3 층(195c)간의 입자 결합력을 상승시키게 된다.
상기와 같이 본 발명의 보호막(195)은 MgO 박막을 포함하여 이루어지는 제1 층(195a)과, 제1 층(195a)의 표면상에 H2O 처리된 제2 층(195b) 및 상기 제2 층(195b) 상에 불소(F)가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 산포된 제3 층(195c)을 포함하여 형성됨으로써, 종래의 보호막보다 단단한 입자 결합 구조를 가질 수 있다.
한편, 후면 패널(110)의 일면에는 상기 서스테인 전극쌍과 교차하는 방향을 따라 어드레스 전극(120)이 형성되고, 상기 어드레스 전극(120)을 덮으면서 배면기판(110)의 전면에 백색의 하판 유전체 층(130)이 형성된다.
하판 유전체 층(130)은 인쇄법 또는 필름 라미네이팅(laminating) 방법에 의하여 도포된 후, 소성 공정을 통하여 완성된다.
그리고, 하판 유전체 층(130) 위로 각 어드레스 전극(120) 사이에 배치되도록 격벽(140)이 형성된다. 이때, 격벽(140)은 스트라이프형(stripe-type), 웰형(well-type), 또는 델타형(delta-type)일 수 있다.
그리고, 각각의 격벽(140) 사이에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체 층(150a, 150b, 150c)이 형성된다. 후면 패널(110) 상의 어드레스 전극(120)과 전면기판(110) 상의 서스테인 전극쌍이 교차하는 지점이 각각 방전셀을 구성하는 부분이 된다.
그리고, 상기 전면 패널(170)과 후면 패널(110)이 격벽(140)을 사이에 두고 접합되는데, 기판의 외곽에 구비된 실링재를 통하여 접합된다.
그리고, 전면 패널(170)과 후면 패널(110)은 구동 장치와 연결되어 있다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치와 연결부를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전체 플라즈마 디스플레이 장치(210)는, 패널(220)과, 상기 패널(220)에 구동 전압을 공급하는 구동 기판(230)과, 상기 패널(220)의 각각의 셀에 대한 전극들과 상기 구동 기판(230)을 연결하는 연성 기판의 일종인 테이프 캐리어 패키지(Tape carrier package, 이하 TCP라 함)(240)로 이루어진다. 여기서, 패널(220)은 상술한 바와 같이 전면 패널(170)과 후면 패널(110) 및 격벽(140)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 패널(220)과 상기 TCP(240)의 전기적, 물리적 연결 및 상기 TCP(240)와 구동 기판(230)의 전기적, 물리적 연결은 이방성 전도 필름(Anisotropic conductive film, 이하 ACF라 함)을 사용한다. ACF는 금(Au)을 코팅한 니켈(Ni)의 볼(ball)을 이용하여 만든 전도성 수지 필름이다.
도 5는 일반적인 테이프 캐리어 패키지의 기판 배선 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, TCP(240)는 패널(220)과 구동 기판(230) 사이의 결선을 담당하면서, 구동 드라이버 칩이 탑재되어 있다.
TCP(240)는 연성 기판(242) 상에 밀집 배치된 배선(243)과, 상기 배선(243)과 연결되면서 상기 구동 기판(230)으로부터 전력을 제공받아 패널(220)의 특정 전극에 제공하는 구동 드라이버 칩(241)로 이루어져 있다.
여기서, 구동 드라이버 칩(241)은 작은 수의 전압과 구동 제어 신호들을 인가 받아 높은 전력의 많은 신호들을 교번하면서 출력하는 구조를 가지므로, 상기 구동 기판(230) 측과 연결되는 배선은 수가 작고, 상기 패널(220)측과 연결되는 배선은 수가 많다.
따라서, 상기 구동 기판(230)측 공간을 활용하여 상기 구동 드라이버 칩(241)의 배선을 연결하는 경우도 있으므로, 상기 배선(243)은 상기 구동 드라이버 칩(341)의 중심을 경계로 구분되지 않을 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에서, 패널(220)은 구동 장치와 FPC(Flexible printed circuit, 이하 FPC라 함)(250)를 통하여 연결된다. 여기서, FPC(250)는 polymide를 이용하여 내부에 패턴을 형성한 필름이다. 그리고, 본 실시예에서도 FPC(250)와 패널(220)은 ACF를 통하여 연결된다. 또한, 본 실시예에서 구동 기판(230)은 PCB 회로인 것은 당연하다.
여기서, 구동 장치는 데이타 드라이터와 스캔 드라이버와 서스테인 드라이버 등으로 이루어진다. 여기서, 데이타 드라이버는 어드레스 전극에 연결되어 데이터 펄스를 인가한다. 그리고, 스캔 드라이버는 스캔 전극에 연결되어 상승 램프 파형(Ramp-up), 하강 램프 파형(Ramp-down), 스캔 펄스(scan) 및 서스테인 펄스를 공급한다. 또한, 서스테인 드라이버는 공통 서스테인 전극에 서스테인 펄스와 DC 전압을 인가한다.
그리고, 플라즈마 디스플레이 패널은 리셋 기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간으로 나뉘어 구동된다. 리셋 기간에는 스캔 전극들에 상승 램프 파형(Ramp-up)이 동시에 인가된다. 그리고, 어드레스 기간에는 부극성 스캔 펄스(scan)가 스캔 전극들에 순차적으로 인가되며, 동시에 스캔 펄스와 동기되어 어드레스 전극들에 정극성의 데이터펄스가 인가된다. 또한, 서스테인 기간에는 스캔 전극들과 서스테인 전극들에 교번적으로 서스테인 펄스(sus)가 인가된다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
이하, 도 7a 내지 도 7e를 참조하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널 제조 공정을 상세히 설명한다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이 전면 패널(170) 상에 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)과 버스 전극(180a', 180b')을 형성한다.
여기서, 전면기판(170)은 디스플레이 기판용 글래스 또는 소다라임 유리를 밀링(milling) 및 클리닝(cleaning)하여 제조된다.
그리고, 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링(sputtering)에 의한 포토에칭(photoetching)법과, 이온 도금법(Ion Plating) 및 진공 증착법등을 이용하여 형성하거나 또는 SnO2를 CVD에 의한 리프트 오프(lift-off)법으로 형성할 수 있다.
상기 ITO(Indium Tin Oxide)를 포토에칭법을 이용하여 상기 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)을 형성할 경우 ITO를 전면기판(170) 상에 증착하고, 상기 증착된 ITO 상에 포토레지스트를 도포 및 건조한다. 이후, 상기 포토레지스트 상에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한 후 에칭하여 상기 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)을 형성한다.
또한, 상기 SnO2를 리프트 오프법을 이용하여 상기 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)을 형성할 경우 전면기판(170) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 상기 도포된 포토레지스트 상에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한다. 이후 상기 현상 공정을 거친 후에 SnO2를 증착한 후 상기 포토레지스트를 박리하여 상기 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)을 형성한다. 또한, 상기 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b)에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있는데, 저융점 유리와 흑색 안료 등을 포함하여 이루어진다.
상기 버스 전극(180a', 180b')은 은(Ag)을 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법등을 이용하여 형성하거나 또는 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr을 스퍼터링에 의한 포토에칭법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 스크린 인쇄법을 이용하여 상기 버스 전극버스 전극(180a', 180b')을 형성할 경우 스크린 마스크를 통해 은(Ag)등의 도전성 물질 페이스트를 전면기판(170) 상에 인쇄한 후, 건조 및 소성하여 형성한다.
또한, 감광성 페이스트법을 이용하여 상기 버스 전극(180a', 180b')을 형성할 경우 감광성 은(Ag)을 전면기판(170) 상에 인쇄 및 코팅한 후 건조한다. 이후, 상기 코팅된 은(Ag) 위에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한 후 다시 건조 및 소성하여 상기 버스 전극(180a', 180b')을 형성한다.
상기 포토에칭법을 이용하여 상기 버스 전극(180a', 180b')을 형성할 경우 상기 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr을 전면기판(170) 상에 증착하고, 상기 증착된 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr 상에 포토레지스트를 도포 및 건조한다. 이후, 상기 포토레지스트 상에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한 후 에칭하여 상기 버스 전극(180a', 180b')을 형성한다.
이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이 스캔 전극(180a)과 서스테인 전극(180b) 및 버스 전극(180a', 180b')이 형성된 전면 패널(170) 상에 상판 유전체 층(190)을 형성한다.
상기 상판 유전체 층(190)은 저융점 글라스 페이스트를 스크린 인쇄법, 코터(coater)법 및 그린 시트를 라미네이팅하는 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 코터법은 롤(Roll) 또는 슬럿(Slot)의 두가지 방식 중 어느 하나의 방식을 이용할 수 있다.
이어서, 도 7c에 도시된 바와 같이 상판 유전체 층(190) 상에 산화마그네슘(MgO)가 포함된 제1 보호막(195a)을 증착한다.
이때, 상기 제1 보호막(195a)에는 실리콘(Si) 등의 도펀트를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 보호막(195a)은 화학적 기상 증착(CVD)법, 전자빔(E-beam)법, 이온 도금(Ion-plating)법, 졸겔법 및 스퍼터링법 등으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 보호막(195a) 내에 실리콘이 도핑되면 어드레스 기간의 지터 값이 줄어들게 되나, 실리콘의 함유량이 일정 값 이상으로 커지면 지터 값이 증가될 수 있다.
따라서, 실리콘은 지터 값이 최소화되는 범위로 도핑되는 것이 바람직하며, 최적 함량으로 보호막 내에 20 내지 500 ppm(parts per million)의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 그리고, 지터 값을 줄이기 위하여 실리콘 대신 다른 물질을 도펀트로 사용할 수도 있을 것이다.
이어서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보호막(195a) 상에 H2O를 포함한 제2 보호막(195b)을 형성한다.
또한, 상기 제2 보호막(195b)은 화학적 기상 증착(CVD)법, 전자빔(E-beam) 증착법, 이온 도금(Ion-plating)법, 졸겔법 및 스퍼터링법 등의 방법으로 형성될수 있는데, 본 명세서에서는 주로 사용되는 전자빔 증착법을 기술하나, 이에 한정되지 않음을 명시한다.
상기 제2 보호막(195b)이 전자빔 증착법에 의해서 성막되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 전자빔 증착법에 의하여 상기 제2 보호막(195b)을 형성하기 위한 제조 장치는 기본적으로 진공 챔버(미도시)와, 상기 진공 챔버 내부를 감압하는 펌프(미도시)와, 전자빔을 상기 MgO로 이루어진 필렛(미도시)으로 조사하는 전자총(미도시)로 구성된다.
상기 제2 보호막(195b)을 성막하기 위해서, 상기 진공 챔버 내부로 H2O를 주입한다.
상기 H2O를 사용하여 제2 보호막(195b)을 성막하기 위해서는 상기 진공 챔버 내부를 H2O 분위기로 만들고, 상기 전자총을 사용하여 상기 MgO 필렛으로 전자빔을 조사한다.
상기 MgO 필렛으로 전자빔이 조사되면, 상기 필렛으로부서 MgO가 떨어져나와 상기 제1 보호막(195a)상에 증착되어 제2 보호막(195b)이 형성된다.
이때, 상기 진공 챔버 내부로 주입되는 H2O는 유량이 10 sccm 내지 300 sccm 이 되도록 하고, 상기 H2O의 분압은 적어도 4.0X10-3 Pa 이상이 되어야 한다.
상기 진공 챔버 내부로 주입되는 H2O의 유량이 너무 적으면 본 발명에 따른 제2 보호막(195b)의 효과가 발생되지 못하고, 반대로 주입되는 H2O의 유량이 너무 많으면 MgO 베이스의 보호막이 제대로 형성되지 않을 수 있으므로 유량이 300 sccm 이하가 되도록 한다.
상기 제2 보호막(195b)이 H2O 분위기 하에서 형성되면, 상기 제2 보호막(195b)은 MgO에 수소 원자가 섞인 형태의 결정을 보이고, 상기 제2 보호막(195b)의 결정립 사이즈 및 표면 평탄도가 종래의 보호막의 결정립 사이즈와 표면 평탄도보다 증가하게 된다.
이로 인하여, 상기 제2 보호막(195b)에 의해 이차 전자 방출계수가 증가하여 방전 개시전압을 낮출 수 있게 된다. 또한 플라즈마 디스플레이 패널의 응답 속도 및 고온 특성이 개선되어 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 및 방전 효율이 개선된다.
또한, 상기 제2 보호막(195b)은 H2O뿐만 아니라 상기 진공 챔버 내부에 수소 기체(H2)를 주입하여 수소 분위기 하에서 증착될 수 있는데, 이 경우 상기 주입되는 수소 기체의 유량은 180 sccm 내지 300 sccm이 되도록 한다.
상기 제2 보호막(195b)이 수소 분위기 하에서 형성되어도, 상기 제2 보호막(195b)은 MgO에 수소 원자가 섞인 형태의 결정을 보이고, 상기 제2 보호막(195b)의 결정립 사이즈 및 표면 평탄도가 종래의 보호막의 결정립 사이즈와 표면 평탄도보다 증가하게 된다.
이로 인하여, 상기 제2 보호막(195b)에 의해 이차 전자 방출계수가 증가하여 방전 개시전압을 낮출 수 있게 된다. 또한 플라즈마 디스플레이 패널의 응답 속도 및 고온 특성이 개선되어 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 및 방전 효율이 개선된다.
이때, 상기 진공 챔버 내부에 H2O 또는 수소 기체(H2)와 같이 수소 원자를 포함한 기체만을 주입하지 않고, 산소(O2) 기체를 더 주입하면 상기 제2 보호막(195b)의 성막 효율을 더욱 높일 수 있다.
즉, 종래 보호막이 성막될 때와 같이, 상기 진공 챔버 내부에 산소를 주입되어 산소 분위기가 되면, 증착되는 물질의 결정 구조에서 산소 결함이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 MgO 필렛에서 떨어져나온 Mg가 상기 진공 챔버 내부의 산소와 결합하여 제1 보호막(195a) 표면에 증착되기 때문이다.
이를 위하여, 상기 진공 챔버 내부로 주입되는 산소의 유량은 40 sccm 내지 300 sccm이 되어야 하고, 분압으로는 대략 1.0X10-2Pa 이상이 되어야 한다.
그 다음으로, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보호막(195b) 상에 불소(F)가 함유된 단결정의 MgO 파우더 층(195c)을 형성하여 본 발명에 따른 보호막(195)을 최종 완성한다.
즉, 불소가 함유된 MgO 파우더와 분산제를 혼합된 제3 보호막(195c) 재료를 스프레이 방식으로 상기 제2 보호막(195b) 상에 산포 및 건조하고, 약 380~400℃로 열처리하여 본 발명에 따른 보호막(195)을 최종 완성한다.
이때, 상기 제3 보호막(195c)을 형성 시에 상기와 같이 소성 공정을 수행해도 되지만, 상기 소성 공정을 수행하지 않아도 이후의 공정인 실링 및 에이징 공정에서 행해지는 열처리만으로도 충분히 제3 보호막(195c)이 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 후면 패널 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 후면 패널(110) 상에 어드레스 전극(120)을 형성한다. 여기서, 후면 패널(110)은 디스플레이 기판용 글래스 또는 소다리임 유리를 밀링(milling) 또는 클리닝(cleaning) 등의 가공을 통하여 형성한다.
상기 어드레스 전극(120)은 은(Ag)을 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법등을 이용하여 형성하거나 또는 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr을 스퍼터링에 의한 포토에칭법을 이용하여 형성할 수 있다.
즉, 상기 스크린 인쇄법을 이용하여 상기 어드레스 전극(120)을 형성할 경우 스크린 마스크를 통해 은(Ag)등의 도전성 물질 페이스트를 상기 배면기판(110) 상에 인쇄한 후, 건조 및 소성하여 형성한다.
또한, 감광성 페이스트법을 이용하여 상기 어드레스 전극(120)을 형성할 경우 감광성 은(Ag)을 배면기판(110) 상에 인쇄 및 코팅한 후 건조한다. 이후, 상기 코팅된 은(Ag) 위에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한 후 다시 건조 및 소성하여 상기 어드레스 전극(120)을 형성한다.
또한, 상기 포토에칭법을 이용하여 상기 어드레스 전극(120)을 형성할 경우 상기 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr을 상기 배면기판(110) 상에 증착하고, 상기 증착된 Cr/Cu/Cr 또는 Cr/Al/Cr 상에 포토레지스트를 도포 및 건조한다. 이후, 상기 포토레지스트 상에 소정 패턴이 형성된 포토 마스크를 올려놓고 빛을 조사하여 노광한다. 상기 노광 공정을 거친 이후, 경화되지 않은 부분을 현상한 후 에칭하여 상기 어드레스 전극(120)을 형성한다.
그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 어드레스 전극(120)이 형성된 후면 패널(110) 상에 백색의 하판 유전체 층(130)를 형성한다.
상기 하판 유전체 층(130)은 저융점 유리와 TiO2 등의 필러를 포함한 재료를 스크린 인쇄법 또는 그린 시트의 라미네이팅 등의 방법으로 형성한다. 여기서, 하판 유전체 층(130)는 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 증가시키기 위하여 백색을 나타내는 것이 바람직하다. 공정의 간략화를 위하여, 하판 유전체 층(130)과 어드레스 전극(120)을 하나의 공정에서 소성할 수도 있다.
이어서, 도 8c 내지 8e에 도시된 바와 각각의 방전 셀을 구분하기 위한 격벽을 형성한다.
이때, 상기 격벽 재료(140a)는 용매와 분산제와 모상 유리 및 다공성 필러를 혼합하고, 밀링하여 준비한다. 여기서, 모상유리로서 유연계 모상 유리와 무연계 모상 유리가 있다. 유연계 모상 유리는 ZnO, PbO 및 B2O3 등을 포함하여 이루어지고, 무연계 모상 유리는 ZnO, B2O3, BaO, SrO 및 CaO 등으로 이루어진다. 그리고, 필러로서, SiO2, Al2O3 등의 산화물을 사용한다.
상기와 같은, 격벽 재료(140a)를 상기 하판 유전체층(130) 상에 도포한 후, 일정 시간 동안 건조시킨다.
이후, 상기 도포 및 건조 과정을 반복적으로 수행하여 일정한 두께(예를 들면, 150-200㎛)로 만들다. 이어서, 격벽 재료(140a)를 패터닝하여, 격벽(140)을 형성한다.
이때, 상기 패터닝 공정은 마스크(155)를 씌우고 노광한 후, 현상하여 수행된다. 즉, 어드레스 전극과 대응되는 부분에 마스크(155)를 위치시키고 노광하면, 현상 및 소성 공정 후에는 빛을 조사받은 부분만이 남아서 상기 격벽(140)을 형성한다.
그 다음으로, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 하판 유전체 층(130) 중 방전 공간에 접하는 면과, 상기 격벽(140)의 측면에 형광체(150a, 150b, 150c)를 도포하여 형광체 층(150)을 형성한다. 즉, 상기 형광체층(250)은 각각의 방전 셀에 따라 R,G,B의 형광체가 차례로 도포되는데, 스크린 인쇄법이나 감광성 페이스트법으로 도포된다.
이때, 상기 적색(R) 형광 물질로 (Y, Gd)BO3:Eu3+ 을 사용하고, 녹색(G) 형광 물질로는 Zn2SiO4:Mn2+ 을 사용하고, 청색(B) 형광 물질로는 BaMgAl10O17:Eu2+ 를 많이 사용한다.
그 다음으로, 도 7의 과정에 의해 완성한 전면 패널(170)을 상기 격벽(140)을 사이에 두고 상기 후면 패널(110)과 접합하고 실링하고, 내부의 불순물 등을 배기한 후, 상기 격벽(140)내의 방전 셀에 Xe+Ne 또는 Xe+He 또는 Xe+Ne+He의 방전 가스(160)를 주입한 후 봉입하면, 도 2와 같은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널이 완성된다.
이하에서, 전면 패널(170)과 후면 패널(110)의 실링 공정을 상세히 설명한다.
상기 실링 공정은 통상적으로 스크린 인쇄법, 디스펜싱법 등으로 수행된다.
상기 스크린 인쇄법은 패터닝된 스크린을 소정 간격 유지하여 기판 위에 놓고, 실링재 형성에 필요한 페이스트를 압착, 전사시켜서 원하는 형상의 실링재를 인쇄하는 방법이다. 스크린 인쇄법은 생산 설비가 간단하고, 재료의 이용 효율이 높은 장점이 있다.
그리고, 상기 디스펜싱법은 스크린 마스크 제작에 사용되는 CAD 배선 데이터를 이용하여, 후막 페이스트를 공기 압력을 이용하여 기판 상에 직접 토출하여 실링재를 형성하는 방법이다. 디스펜싱법은 마스크의 제작비용이 절감되고, 후막의 형상에 큰 자유도를 가질 수 있는 장점이 있다.
도 9a는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널과 후면 패널을 합착하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 9b는 도 9a의 A-A'의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 전면 패널(170) 또는 후면 패널(110) 상에 실링재(600)가 도포된다. 구체적으로, 기판의 최외곽에서 소정 간격을 두고 동시에 인쇄되거나 디스펜싱되어 도포된다.
이어서, 상기 실링재(600)를 소성한다. 상기 소성 과정에서, 실링재(600)에 포함된 유기물이 제거되고, 전면 패널(170)과 후면 패널(110)이 합착된다.
그리고, 이러한 소성 공정에서 실링재(600)의 폭이 넓어지고 높이가 낮아질 수 있다. 본 실시예에서는 실링재(600)가 인쇄 또는 도포되었으나, 실링 테이프의 형태로 형성되어 전면 기판(170) 또는 배면 기판(110)에 접착하여 사용할 수도 있다. 그리고, 에이징 공정을 통하여 소정 온도에서 보호막 등의 특성을 향상시킨다.
또한, 상기와 같이 완성된 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면에는 전면 필터(300)가 구비되는데, 상기 전면 필터(300)는 전자파(EMI, Electro Magnetic Interference; 이하 'EMI'로 약칭함)와, 근적외선(Near Infrared Rays; 이하 'NIR'로 약칭함)을 차폐하고 색보정 및 외부에서 입사되는 빛의 반사를 방지하는 역할 등을 한다.
이상, 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 본 기술분야의 당업자에게는 전술한 실시예들을 서로 조합하여 사용하는 것도 매우 용이할 것이다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 제1 기판상에 적어도 하나의 전극과, 상기 전극 상에 형성된 유전체 층과, 상기 유전체 층 상에 형성되는 보호막을 구비하는 제1 기판; 및
    격벽을 사이에 두고 상기 제1 기판과 합착되며, 적어도 하나의 어드레스 전극과 형광체 층을 구비하는 제2 기판;을 포함하되,
    상기 보호막은, 상기 유전체 층 상에 형성되고 MgO가 포함된 제1 층과, 상기 제1 층의 표면상에 형성되고 H2O가 포함된 제2 층 및 불소가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 포함된 제3 층을 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 불소는 상기 MgO 파우더의 총량 대비 0.01 내지 5 질량%으로 함유된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 층은 상기 제1 층 두께(100%) 대비 1 내지 20%의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 MgO 파우더는 상기 제2 층의 표면에서 20 내지 50%의 분포 분율을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1 기판상에 투명 전극과 상부 유전체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 상부 유전체층 상에 산화마그네슘(MgO)이 포함된 제1 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제1 보호막 상에 H2O가 포함된 제2 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제2 보호막 상에 불소가 함유된 단결정의 MgO 파우더가 포함된 제3 보호막을 형성하는 단계; 및
    어드레스 전극이 형성된 제2 기판과 상기 제1 기판을 합착하는 단계;를 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 불소는 상기 MgO 파우더의 총량 대비 0.01 내지 5 질량%으로 함유된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 보호막은 상기 제1 보호막 두께(100%) 대비 1 내지 20%의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 MgO 파우더는 상기 제2 보호막의 표면에서 20 내지 50%의 분포 분율을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 보호막 형성 단계는 진공 챔버 내부에 상기 H2O를 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 H2O의 유량은 10 sccm 내지 300 sccm 이고,
    상기 H2O의 분압은 적어도 4.0X10-3 Pa 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  11. 제5 항에 있어서, 상기 제3 보호막 형성 단계는,
    상기 불소가 함유된 MgO 파우더와 분산제를 혼합하여 제3 보호막 재료를 준비하는 단계; 및
    상기 제3 보호막 재료를 스프레이 방식으로 상기 제2 보호막 상에 산포하고 건조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
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