KR100339351B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 측면에 형성된 형광체의 두께를 종래보다 두껍게 형성하는 것이 목적으로서, 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽에 있어서, 소정의 폭으로 하판에 형성되는 하부격벽재와, 상기 하부격벽재의 폭보다 작은 폭으로 상기 하부격벽재의 상부에 형성되는 상부격벽재를 포함하여 구성된 것이 특징이며, 격벽의 측면에 형성되는 형광체를 두껍게 하여 방전셀의 전체 휘도가 종래보다 밝아질 뿐만 아니라, 방전셀 중앙부분의 휘도가 가장자리 부분의 휘도와 비슷한 수준으로 유지되므로, 화질의 초점이 종래보다 또렷해지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법과 방전셀의 구조에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 음극선관(CRT : Cathode Ray Tube)의 선명한 화질과 다양한 화면크기 및, 경박(輕薄)한 액정표시장치의 장점을 모두 가지고 있어 차세대 표시장치로서 각광을 받고 있다. 플라즈마 디스플레이 패널은 일반적으로 동일한 화면크기를 가진 음극선관에 비하여 ⅓ 정도의 중량을 가져 가볍고, 40 내지 60 인치의 대형 패널이라 할지라도 10 ㎝ 이하의 두께로 얇은 특징이 있다.
뿐만 아니라, 음극선관이나 액정표시장치는 디지털 데이터 영상과 전체 동영상(full motion)을 동시에 표현할 때에, 크기 제한이 따르는 문제가 있으나, 플라즈마 디스플레이 패널은 이러한 문제가 발생하지 않는다. 또한, 음극선관이 자기력에 영향을 받는 문제가 있는 반면, 플라즈마 디스플레이 패널은 자기력에 영향을 받지 않아 안정적인 영상을 시청자에게 제공할 수 있으며, 시야각이 음극선관보다 넓은 장점이 있다. 게다가 각 화소가 디지털적으로 조절되므로, 화면 구석의 영상이 일그러지지 않는 특성이 있어 음극선관보다 뛰어난 화질을 제공할 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은 전극이 형성된 두 개의 유리기판으로 이루어져 있고, 각 유리기판에 형성된 전극은 서로 수직방향으로 대향하여 위치하며, 전극의 교차부마다 화소의 역할을 수행한다. 플라즈마 디스플레이 패널의 동작은 가정용 형광등의 동작원리와 거의 동일하다.
일반적인 3전극 면방전 방식의 플라즈마 디스플레이 패널은 도 1a에 도시된 것과 같이 서로 대향하여 설치된 상부기판(10)과 하부기판(20)이 서로 합착되어 구성된다. 도 1b는 도 1a에 도시된 플라즈마 디스플레이 패널의 단면구조를 도시한 것으로서, 설명의 편의를 위하여 하부기판(20) 면이 90°회전되어 있다.
상부기판(10)은 서로 평행하게 형성된 스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17'), 그리고 스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17')을 도포하는 유전층(11), 및 보호막(12)으로 구성되어 있으며, 하부기판(20)은 어드레스전극(22)과, 어드레스전극(22)을 포함한 기판 전면에 형성된 유전체막(21), 어드레스전극(22) 사이의 유전체막(21) 위에 형성된 격벽(23), 그리고 각 방전셀 내의 격벽(23) 및 유전체막(21) 표면에 형성된 형광체(24)로 구성되어 있으며, 상부기판(10)과 하부기판(20) 사이의 공간은 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 불활성 가스가 혼합되어 400 내지 500 Torr 정도의 압력으로 채워져 방전영역을 이루고 있다.
일반적으로 직류형 플라즈마 디스플레이 패널의 방전공간에 채워지는 불활성 가스는 헬륨-크세논(He-Xe)의 혼합기체가 사용되고, 교류형 플라즈마 디스플레이패널의 방전공간에 채워지는 불활성 가스는 네온-크세논(Ne-Xe)의 혼합기체가 사용된다.
스캔전극(16, 16')과 서스테인 전극(17, 17')은 각 방전셀의 광투과율을 높이기 위하여 도 2a와 도 2b에 도시된 것과 같이 투명전극(16, 17) 및, 금속으로 된 버스전극(16', 17')으로 구성되어 있다. 도 2a는 서스테인 전극(17, 17')과 스캔전극(16, 16')의 평면도이며, 도 2b는 서스테인 전극(17, 17')과 스캔전극(16, 16')의 단면도이다. 버스전극(16', 17')은 외부에 설치된 구동 IC로부터 방전전압을 인가받고, 투명전극(16, 17)은 버스전극(16', 17')에 인가된 방전전압을 전달받아 인접한 투명전극(16, 17) 사이에 방전을 일으키는 것이다. 투명전극(16, 17)의 전체 폭은 대략 300 마이크로 미터(㎛) 정도로 산화인듐 또는, 산화주석으로 이루어지고, 버스전극(16', 17')은 크롬(Cr)-구리(Cu)-크롬(Cr)으로 구성된 3층의 박막으로 이루어진다. 이 때, 버스전극(16', 17') 라인의 폭은 대략 투명전극(16, 17) 라인의 1/3 정도의 폭으로 설정된다.
도 3는 상부기판에 배열된 스캔전극(Sm-1, Sm, Sm+1, ..., Sn-1, Sn, Sn+1)과 서스테인 전극(Cm-1, Cm, Cm+1, ..., Cn-1, Cn, Cn+1)의 배선도를 나타낸 것으로서, 각각의 스캔전극은 상호절연되어 있으나, 서스테인 전극은 모두 병렬 연결되어 있다. 특히, 도 3에서 점선으로 도시된 구획은 화상이 표시되는 유효면을 나타낸 것이고, 그 외의 구획은 화상이 표시되지 않는 무효면을 나타낸 것이다. 무효면에 배열된 스캔전극들은 통상적으로 더미전극(dummy electrode)(26)이라고 일컫는데, 이러한 더미전극(26)의 개수는 특별히 제한되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이 구성된 3전극 면방전 방식의 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 동작은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 것과 같다.
먼저, 어드레스 전극과 스캔 전극 사이에 구동전압이 인가되면, 도 4a와 같이 어드레스 전극과 스캔 전극 사이에 대향방전이 일어난다. 이 대향방전에 의해 방전셀 내에 주입된 불활성가스가 순간적으로 여기되었다가 다시 기저상태로 천이하면서 이온(ion)들이 발생되고, 이 때 발생된 이온들, 혹은 준여기상태의 원자들 중 일부가 도 4b에 도시된 것과 같이 보호층 표면에 충돌한다. 이러한 전자의 충돌로 인하여 보호층 표면에서 2차적으로 전자가 방출된다. 그리고, 2차적으로 방출된 전자들은 플라즈마 상태의 가스에 충돌하여 방전을 확산시킨다. 어드레스 전극과 스캔전극 사이의 대향방전이 끝나면, 도 4c에 도시된 것과 같이 각 어드레스 전극과 스캔전극 위의 보호층 표면에는 각각 반대극성의 벽전하가 생성된다.
그리고, 스캔 전극과 서스테인 전극에 서로 극성이 반대인 방전전압이 지속적으로 인가되면서, 동시에 어드레스 전극에 인가되던 구동전압이 차단되면, 도 4d에 도시된 것과 같이 스캔 전극과 서스테인 전극 상호간의 전위차로 인하여 유전층과 보호층 표면의 방전영역에서 면방전이 일어난다. 이러한 대향방전과 면방전으로 인하여 방전셀(cell) 내부에 존재하는 전자들이 방전셀 내부의 불활성 가스에 충돌하게 된다. 그 결과, 방전셀의 불활성 가스가 여기되면서 방전셀 내에 147nm의 파장을 갖는 자외선이 발생한다. 이러한 자외선이 어드레스 전극과 격벽 주위를 둘러싸고 있는 형광체와 충돌하여 형광체가 여기된다. 여기된 형광체는 가시광선을 발생시키게 되고, 이러한 가시광선으로 인하여 화면에 화상이 구현된다.
격벽은 도 1a와 도 1b에 도시된 것과 같이 하부기판 위에 어드레스 전극과 나란한 방향으로 형성되어 서로 인접한 어드레스 전극 사이 공간을 일정한 간격의 영역으로 구분한다. 그리고, 격벽에 직교하도록 상부기판 위에 형성된 유지전극과 격벽이 방전셀을 이룬다.
이러한 격벽을 형성하는 일반적인 방법은 다음과 같다.
먼저 하지막과 어드레스 전극이 형성된 기판 위에 유전막을 형성하고, 유전막 위에 격벽재를 형성한다. 이 때, 일반적으로 격벽의 높이를 130 마이크로미터(㎛) 정도로 형성하려면, 하부격벽을 6회정도 인쇄하고 상부격벽을 2회정도 인쇄한다. 그리고 인쇄된 격벽재를 건조시킨 후에 상부에 건조막(dry film)을 도포하고, 노광 및 현상공정을 통해 건조막을 패터닝한다. 그 후, 패터닝된 건조막을 마스크로 하여 격벽재를 샌드브라스트(sand blast)로 식각함으로써 격벽을 완성한다.
그런데, 종래의 격벽은 단면구조가 직사각형 또는, 사다리꼴로 되어 격벽의 측면에 도포되는 형광체가 적어 발광휘도를 높이는 데에 한계가 있다. 즉, 도 3에 도시된 것과 같이 종래의 격벽 구조는 제조공정 중에 형광체(24)가 격벽(23)의 측면에서 흘러 내려 격벽(23)의 측면에 도포되는 형광체(24)의 비율이 하부기판 위(20)의 유전막(21)에 도포되는 형광체(24)의 비율에 비해 현저하게 낮아지므로, 발광휘도의 향상에 한계를 가져오는 것이다. 뿐만 아니라, 격벽 측면의 반사 영향으로 방전셀의 중앙부에 비해 주변부가 밝아 초점(focus)가 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 격벽 측면에 형성되는 형광체의 도포면적을 월등하게 높이고, 방전공간을 효율적으로 사용할 수 있는 격벽 구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1a와 도 1b는 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 도시한 도면
도 2a와 도 2b는 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔전극과 서스테인 전극의 구조를 도시한 도면
도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 스캔전극과 서스테인 전극의 배선을 도시한 도면
도 4a 내지 도 4d는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전원리를 도시한 도면
도 5는 형광체 두께에 따라 휘도가 증가하는 것을 도시한 그래프.
도 6은 계단형의 격벽이 설치된 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 개략적으로 도시한 단면도
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 도시한 공정단면도.
도 8은 본 발명에 의해 제조된 패널과 종래의 패널에 설치된 방전셀의 휘도를 비교한 그래프.
도면의 주요부분에 대한 기호설명
100 : 상부기판 200 : 하부기판
300 : 격벽 301 : 하부격벽재
302 : 상부격벽재 500 : 하지막
600 : 투명전극 700 : 금속전극
800 : 유전막 900 : 보호막
본 발명은 하부격벽재와 상부격벽재의 밀도와 강도를 다르게 하여 격벽을 형성하는 것이 특징이다.먼저, 본 발명에 의한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽에 있어서, 소정의 폭으로 하판에 형성되는 하부격벽재와, 상기 하부격벽재의 폭보다 작은 폭으로 상기 하부격벽재의 상부에 형성되는 상부격벽재를 포함하여 구성되는데 특징이 있다.본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽제조방법은 기판 위에 어드레스 전극을 형성하는 단계와, 어드레스 전극이 형성된 기판 전면에 제 1 밀도를 갖는 하부격벽재를 형성하는 단계와, 상기 하부격벽재 위에 상기 제 1 밀도보다 낮은 제 2 밀도를 갖는 상부격벽재를 형성하는 단계와, 상기 상부격벽재와 하부격벽재를 동시에 식각하여 서로 다른 폭으로 격벽을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조와 그 제어방법을 설명하면 다음과 같다.본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 도 6에 도시된 것과 같이 서로 대향하여 설치되고 각각 전극이 형성된 상부기판(100)과 하부기판(200), 그리고 하부기판(200)과 상부기판(100) 사이에 측면이 계단 형상(B)으로 이루어진 격벽(300)을 포함하여 구성되어 있다.
이 때, 상부기판의 전극은 투명전극(600)과 금속전극(700)으로 구성되어 있으며, 상부기판의 전극(600, 700)을 유전체층(800)이 도포하고 있고, 유전체층(800) 위에 산화마그네슘(MgO) 보호막(900)이 형성되어 있다. 그리고, 하부기판(100)과 어드레스 전극(A) 사이는 하지막(500)이 형성되어 있으며, 계단형 격벽(300) 사이의 하부기판(100)과 어드레스 전극(A)은 형광체층에 의해 덮여 있다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 첨부된 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저 도 7a에 도시된 것과 같이 소정의 기판(200) 위에 하지막(500)을 도포하고, 하지막(500) 위에 어드레스 전극(A)을 형성한다. 그리고, 도 7b에 도시된 것과 같이 어드레스 전극(A) 위에 소정의 밀도로 하부격벽재(301)를 형성하고, 연속하여 상부격벽재(302)를 형성한다. 이 때, 상부격벽재(302)는 하부격벽재(301) 보다 낮은 밀도로 형성한다.
그 후, 도 7c에 도시된 것과 같이 상부격벽재(302) 위에 격벽 형상의 마스크를 형성한다.
이 때. 상부격벽재(302) 위에 형성된 마스크의 재질은 건조막(dry film)으로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 건조막을 형성하는 방법은 하부격벽재(301) 위에 건조막을 도포하는 단계와, 건조막을 격벽 형상으로 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어진다. 그리고, 건조막을 격벽 형상으로 패터닝하는 단계는 건조필름을 격벽 형상으로 노광하고, 노광된 건조필름을 현상하는 공정을 포함하여 이루어진다.
상부격벽재(302) 위에 마스크가 형성되면, 도 7d에 도시된 것과 같이 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301)를 동일한 조건에서 식각하여 격벽(300)을 완성한다. 이 때, 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301)를 식각하는 단계는 샌드브라스트(sandblast) 공법으로 식각하는 것이 바람직하며, 동일한 조건 즉, 동일한 반송조건과 압력으로 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301)를 파낸다.
동일한 반송조건과 압력으로 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301)를 파내면, 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301)의 밀도차에 의해 상부격벽재(302)와 하부격벽재(301) 사이 경계부가 단차지게 되어 계단형상의 격벽(300)이 형성된다. 그 후, 격벽(300) 사이의 공간에 형광체를 형성하면, 형광체가 격벽(300)의 단차부에 쌓이므로, 종래의 격벽에 부착되었던 형광체보다 더 두껍게 형성된다. 따라서, 방전시 발광휘도가 종래보다 높아지게 되는 것이다.
도 5는 형광체의 두께에 대비한 발광휘도를 도시한 그래프이다. 그래프에 나타났듯이 형광체의 두께가 두꺼울수록 휘도는 밝아진다. 물론, 일정 수준 이상으로 형광체가 두꺼워지면, 형광체가 아무리 두꺼워져도 휘도의 상승폭은 완만해져 더 이상 밝아지지 않아지지만, 격벽(300)의 단차부에 쌓인 형광체는 휘도의 상승에 지대한 영향을 미칠 정도의 두께를 가지게 된다.
또, 도 8에 도시된 것과 같이 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전셀의 중앙부분의 휘도가 방전셀의 가장자리 부분보다 낮았으나, 본 발명에 의해 제조된 플라즈마 디스플레이 패널은 방전셀의 중앙부분과 가장자리 부분의 휘도가 거의 동일한 수준으로 나타난다.
따라서, 화질의 초점(focus)이 향상되는 것이다.
본 발명에 의해 제조된 플라즈마 디스플레이 패널은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에 비해 격벽의 측면에 형성된 형광체가 더 두꺼워지는 효과가 있다.
따라서, 방전셀의 전체 휘도가 종래보다 밝아질 뿐만 아니라, 방전셀 중앙부분의 휘도가 가장자리 부분의 휘도와 비슷한 수준으로 유지되므로, 화질의 초점이 종래보다 또렷해지는 효과가 있다.
Claims (11)
- 기판 위에 어드레스 전극을 형성하는 단계,어드레스 전극이 형성된 기판 전면에 제 1 밀도를 갖는 하부격벽재를 형성하는 단계,상기 하부격벽재 위에 상기 제 1 밀도보다 낮은 제 2 밀도를 갖는 상부격벽재를 형성하는 단계,상기 상부격벽재와 하부격벽재를 동시에 식각하여 서로 다른 폭으로 격벽을 형성하는 단계를 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 어드레스 전극을 형성하기 전에 상기 기판 전면에 하지막을 형성하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부격벽재 위에 건조필름을 도포하는 단계, 그리고상기 건조필름을 격벽 형상으로 패터닝하는 단계를 부가적으로 더 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 패터닝하는 단계는상기 건조필름을 격벽 형상으로 노광하는 단계,상기 노광된 건조필름을 현상하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 식각하는 단계는상기 상부격벽재와 하부격벽재를 샌드브라스트(sandblast) 공법으로 식각하는 단계인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 식각하는 단계는상기 상부격벽재와 하부격벽재를 동일한 조건에서 식각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 조건은 샌드브라스트를 실시하는 압력인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
- 삭제
- 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽에 있어서,소정의 폭으로 하판에 형성되는 하부격벽재,상기 하부격벽재의 폭보다 작은 폭으로 상기 하부격벽재의 상부에 형성되는 상부격벽재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조.
- 제 9 항에 있어서,상기 격벽은 계단형상을 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조.
- 제 9 항에 있어서,상기 하부격벽재는 제 1 밀도를 가지며, 상기 상부격벽재는 상기 제 1 밀도보다 낮은 제 2 밀도를 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽구조.
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