KR100759447B1 - 평판 표시 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 평판 표시 장치는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 방전 셀들을 구획하는 격벽들, 상기 각 방전 셀 내에 형성되는 형광체층, 상기 제2 기판에서 일방향을 따라 형성되는 어드레스 전극들, 상기 제2 기판에서 어드레스 전극들을 덮으며 형성되는 제2 유전층, 상기 제1 기판에서 상기 어드레스 전극과 교차하는 방향을 따라 형성되며, 상기 각 방전 셀에서 적어도 한 쌍이 대향하여 형성되는 표시 전극들 및 상기 제1 기판에서 표시 전극들을 덮으며 형성되는 제1 유전층을 포함하며, 상기 제1 유전층상에 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층이 형성된다.

본 발명에 따른 평판 표시 장치는, 공정중 탄소계 물질의 산화 없이 용이하게 전자 증폭층의 형성이 가능하고, 평판 표시 장치 내부에서의 이온에 의한 2차 전자 방출 계수가 증대되어 방전 특성 및 휘도 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.

플라즈마 디스플레이, 유전층, 탄소계 물질, 전자 증폭층, 휘도, 방전 효율

Description

평판 표시 장치 및 그 제조방법{FLAT DISPLAY PANEL AND PREPARING METHOD OF SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평판 표시 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고,

도 2는 실시예 1에서의 실리카 표면 처리된 카본 나노 튜브를 나타낸 SEM 사진이다.

도 3은 실시예 3에서의 실리카 표면 처리된 카본 나노 튜브를 나타낸 SEM 사진이다.

[기술분야]

본 발명은 우수한 방전 특성 및 휘도 특성을 나타내는 평판 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

[종래기술]

표시 장치는 크게 CRT(Cathod Ray Tube)와 FDP(Flat Display Panel)로 나눌수 있다. FDP는 브라운관과 같은 CRT에 비해 두께가 얇고, 휴대가 간편하며 소모 전력이 작아서 브라운관을 대체할 수 있는 대표적인 표시 장치로 부각되고 있다.

FDP는 크게 액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 LCD라 함)와 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP라 함), 장 방출 표시 장치(Field Emission Display) 등으로 나눌 수 있는데, LCD는 대화면을 형성하기 어려운 반면, PDP는 대화면 형성에 유리하여 LCD의 단점을 보완하면서도 휘도 향상을 꾀할 수 있는 광 증배기 튜브(Photo Multiplier Tube, 이하 PMT라 함)와 마이크로 채널판(MicroChannel Plate, 이하 MCP라 함)과 같은 광 증폭 소자를 구비한다.

이중에서 PDP는 기체방전을 통하여 얻어진 플라즈마로부터 방사되는 진공자외선(VUV: Vacuum Ultra-Violet)이 형광체를 여기시킴으로서 발생되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 가시광을 이용하여 영상을 구현하는 디스플레이 소자이다. 이러한 PDP는 60인치 이상의 초대형 화면을 불과 10㎝ 이내의 두께로 구현할 수 있고, CRT와 같은 자발광 디스플레이 소자이므로 색재현력 및 시야각에 따른 왜곡현상이 없는 특성을 가지며, 또한 LCD 등에 비해 제조공법이 단순하여 생산성 및 원가 측면에서도 강점을 갖는 TV 및 산업용 평판 디스플레이로 각광 받고 있다.

상기와 같은 PDP는 방전 셀 내에서 플라즈마에 의하여 분리된 이온이 충돌되었을 때 이차전자의 방출량을 증대시켜 휘도를 향상시킬 것이 요구되며, 이를 위하여 카본 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하는 기술들이 많이 개발되고 있다.

한국 특허 출원 제2001-0077686호는 2차 전자 방출을 극대화하고, 휘도 향상 및 구동 전압의 감소시키기 위하여 카본 나노 튜브를 사용하여 2차 전자 증폭 구조체를 형성하여 포함하는 플라즈마 표시 패널에 대해 개시하고 있으며, 한국 특허출 원 제2002-0036888호는 카본 나노 튜브를 이용한 전자 증폭 적층물을 구비한 평판 표시 장치 및 그 제조 방법에 관해 개시하고 있다.

본 발명의 목적은 우수한 방전 특성 및 휘도 특성을 나타내는 평판 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 평판 표시 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 방전 셀들을 구획하는 격벽들, 상기 각 방전 셀 내에 형성되는 형광체층, 상기 제2 기판에서 일방향을 따라 형성되는 어드레스 전극들, 상기 제2 기판에서 어드레스 전극들을 덮으며 형성되는 제2 유전층, 상기 제1 기판에서 상기 어드레스 전극과 교차하는 방향을 따라 형성되며, 상기 각 방전 셀에서 적어도 한 쌍이 대향하여 형성되는 표시 전극들, 및 상기 제1 기판에서 표시 전극들을 덮으며 형성되는 제1 유전층을 포함하며, 상기 제1 유전층상에 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층이 형성되는 평판 표시 장치를 제공한다.

바람직하게는 상기 평판 표시 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이다.

상기 전자 증폭층은 제1 유전층의 전면에 형성될 수도 있고, 제1 유전층위 표시 전극 형성 영역에 대응하는 부분에 형성될 수도 있다. 또한 상기 전자 증폭 층은 방전 셀에 노출되는 것이 바람직하다.

상기 실리카 표면처리된 탄소계 물질은 제1 유전층 상에서 방전 셀을 향하여 배열되는 것이 바람직하며, 상기 탄소계 물질로는 카본 나노 튜브, 그래파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 카본 나노 팁 및 카본 나노 로드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.

상기 평판 표시 장치는 상기 제1 유전층상에 불화물막 및 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 더 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 MgO, MgF₂, CaF₂, LiF, Al₂O₃, ZnO, CaO, SrO, SiO₂ 및 La₂O₃로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 더 포함할 수도 있다.

본 발명은 또한 제1 기판용 기판위에 표시 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판상에 상기 표시 전극을 덮는 제1 유전층을 형성하는 단계, 상기 제1 유전층상에 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층을 형성하여 제1기판을 제조하는 단계, 제2 기판용 기판위에 어드레스 전극을 형성하는 단계, 상기 제2 기판상에 상기 어드레스 전극을 덮는 제2 유전층을 형성하고, 상기 어드레스 전극 사이의 상기 제2 유전층상에 방전 셀을 구획하는 격벽을 형성하는 단계, 상기 방전 셀 내에 형광체층을 형성하여 제2기판을 제조하는 단계, 및 상기 형성된 제1 기판 및 제2 기판을 상호 봉착, 배기 및 밀봉하는 단계를 포함하는 평판 표시 장치의 제조방법을 제공한다.

상기 실리카 표면처리된 탄소계 물질로는 졸-겔 법 또는 중합-겔 법에 의해 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전자 증폭층 형성 단계는 상기 제1 유전층 상에 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 플렌팅하여 전자 증폭층을 형성할 수 있다.

상기 제조 방법은 또한 상기 전자 증폭층 형성 후 불화물막 및 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

평판 표시 장치는 기판 상에 격벽을 형성하여 플라즈마 방전 셀을 만들어 방전함으로써 영상을 표시하게 된다. 일반적으로 평판 표시 장치는 방전 셀 내에서 2차 전자를 방출하여 전극들 간에 인가되는 방전 전압을 낮추고, 또한 패널 내부에 있는 전극을 보호하기 위하여 MgO 등을 포함하는 보호막을 포함하고 있다. 그러나, 평판 표시 장치에 사용되는 보호막은 2차 전자 방출 계수가 낮기 때문에 2차 전자 증폭율이 낮다. 이와 같이 낮은 2차 전자 증폭율은 방전 전압 증가 및 휘도 저하의 원인이 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 카본 나노 튜브(carbon nano tube)를 이용하여 평판 표시 장치의 방전 셀 내 플라즈마에 의해 분리된 이온 충돌에 의한 2차 전자의 방출량을 증대시키기도 한다. 카본 나노 튜브는 종횡비(aspect ratio)가 높고(예, 직경 수 nm에 대하여 길이 수 미크론 m 정도), 금속 내지 반도체적인 성질을 갖기 때문에, 카본 나노 튜브의 선단 부분에는 전계가 집중하기 쉽다. 또한, 카본 나노 튜브는 저항이 매우 낮기 때문에 상기 전극에 낮은 구동 전압을 인 가하여도 강전계가 인가되는 만큼의 전자의 방출을 유도할 수 있다. 이에 따라 많은 양의 플라즈마 방전을 얻을 수 있으며, 또한 형성된 방전이 안정화되기 쉽다. 또한 카본 나노 튜브는 기계적 강도가 크고, 화학적 내성이 강하며, 수명이 길다. 따라서 카본 나노 튜브와 같은 2차 전자 증폭 수단을 평판 표시 장치에 적용하면, 평판 표시 장치 내부에서의 이온에 의한 2차 전자 방출 계수가 증대되므로 우수한 휘도 특성, 발광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 방전 전압, 특히 어드레스 전압을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 소비 전력 및 드리이버(driver)IC의 구동전압을 낮출 수 있어 보다 염가의 저전압 IC를 사용할 수 있기 때문에, 저비용인 플라즈마 디스플레이를 제작할 수 있다.

그러나, 이와 같은 카본 나노 튜브는 제조공정중 유전층상에 도포시 특히, 플렌팅(planting)시 쉽게 산화된다는 문제가 있다. 이 때문에 카본 나노 튜브의 산화를 막기 위해서는 카본 나노 튜브를 질소 분위기에서 소성하여야 한다. 이에 반해 유전층은 평판 표시 장치 형성시 산소 분위기 하에서 소성을 하여야 한다. 따라서, 카본 나노 튜브를 포함하는 평판 표시 장치의 제조시 그 제조 공정이 복잡하였다. 또한 카본 나노 튜브는 분산이 용이하지 않아 카본 나노 튜브가 일부분씩 뭉쳐 도포될 수 있으며, 이에 따라 전계가 일부분에 집중되어 방전 균일성(uniformity)이 나빠진다는 문제점이 있었다.

이에 대해 본 발명에서는, 평판 표시 장치 제조시 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 사용함으로써, 제조 공정이 용이하고 방전 셀 내에서의 전자 방출을 극대화하여 플라즈마 디스프레이의 휘도 및 효율을 향상시키고 방전 유지 전압을 감소시 킬 수 있었다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는,

서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;

상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 방전 셀들을 구획하는 격벽들;

상기 각 방전 셀 내에 형성되는 형광체층;

상기 제2 기판에서 일방향을 따라 형성되는 어드레스 전극들;

상기 제2 기판에서 어드레스 전극들을 덮으며 형성되는 제2 유전층;

상기 제1 기판에서 상기 어드레스 전극과 교차하는 방향을 따라 형성되며, 상기 각 방전 셀에서 적어도 한 쌍이 대향하여 형성되는 표시 전극들; 및

상기 제1 기판에서 표시 전극들을 덮으며 형성되는 제1 유전층을 포함하며,

상기 제1 유전층 상에 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층이 형성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

이 도면을 참조하여 평판 표시 장치를 개략적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는 제1 기판(1, 이하에서 전면기판이라 한다)과 제2 기판(3, 이하에서 배면기판이라 한다)을 상호 면 대향 봉착하고, 이 전면기판(1)과 배면기판(3) 사이에 방전 가스를 충전하여 형성된다. 이 전면기판(1)과 배면기판(3) 사이에 형성되는 공간에는 다수의 격벽(5)들이 배치되어 복수의 방전 셀(7R, 7G, 7B)을 형성한다. 이 방전 셀(7R, 7G, 7B) 내에는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체가 형성되어 있다.

상기 전면기판(1) 상에는 도면의 x 축 방향을 따라 표시 전극(9, 11)들이 형성되고, 이 표시 전극(9, 11)들은 y 축 방향으로 각 방전 셀(7R, 7G, 7B)에 상응하는 간격으로 배치된다. 그리고, 배면기판(3) 상에는 상기 표시 전극(9, 11)들과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)을 따라 어드레스 전극(13)들이 형성되고, 이 어드레스 전극(13)들은 도면의 x 축 방향으로 각 방전 셀(7R, 7G, 7B)에 상응하는 간격으로 배치된다. 즉, 표시 전극(9, 11)들과 어드레스 전극(13)들은 각 방전 셀(7R, 7G, 7B)에 교차하면서 대응하는 구조로 배치된다.

이와 같은 전면기판(1)과 배면기판(3) 사이에 구비되는 격벽(5)들은 서로 이웃하는 다른 격벽(5)들과 평행하게 배치되어, 전면기판(1)과 배면기판(3)을 소정의 간격으로 배치되어 이들 사이의 공간에 플라즈마 방전에 필요한 방전 셀 (7R, 7G, 7B)들을 구획 형성한다.

도 1에서는 어드레스 전극(13)들과 나란한 방향(도면의 y 축 방향)으로 형성된 격벽(5)들로만 형성되는 스트라이프형 격벽 구조를 예시하고 있으나, 본 발명의 격벽 구조는 상기 격벽 구조에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 격벽 구조는, 어드레스 전극(13)들과 나란한 방향(도면의 y 축 방향)으로 형성되는 격벽(5)들과 이 격벽(5)들과 교차하는 방향(도면의 x 축 방향)으로 형성되는 격벽( 미도시)들에 의하여 방전 셀(7R, 7G, 7B)들을 각각 독립적으로 폐쇄하여 구획하는 폐쇄형 격벽 구조를 포함할 수도 있고, 상기 방전 셀 (7R, 7G, 7B)을 4각으로 형성하는 폐쇄형 격벽 구조와 6각 및 8각으로 형성하는 폐쇄형 격벽 구조를 포함할 수도 있다.

상기 어드레스 전극(13)들은 통상적으로 배면기판(3)에 형성되므로 본 실시예는 어드레스 전극(13)들을 배면기판(3)에 형성한 구성을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 어드레스 전극(13)들을 전면기판(1)이나 격벽(5) 등에 형성한 구성들을 모두 포함한다. 상기, 어드레스 전극(13)들은 방전 셀 (7R, 7G, 7B)에서 벽전하를 형성하여 어드레스 방전을 일으키도록 제2 유전층(15)으로 덮여지고, 상기 격벽(5)은 상기 제2 유전층(15) 상에 형성된다.

상기 표시 전극(9, 11)들은 방전 셀 (7R, 7G, 7B)의 양측에 대향하는 유지전극 및 주사전극(9, 11)으로 이루어져, 전면기판(1)에 형성된다. 또한, 본 실시 예에서는 전면기판(1)에 유지전극 및 주사전극(9, 11)을 구비하는 것을 예시하고 있지만, 스캔 및 어드레싱을 위하여 전면기판(1)에 상기한 표시 전극(9, 11)과 별도의 중간 전극(미도시)을 유지전극 및 주사전극(9, 11) 사이에 더 구비하는 것도 포함할 수 있다.

상기 유지전극 및 주사전극(9, 11)들은 도 1에 도시된 바와 같이 각각 투명전극(9a, 11a)과 버스전극(9b, 11b)으로 형성될 수 있으며, 투명전극(9a, 11a)이나 버스전극(9b, 11b)만으로 각각 형성될 수도 있다. 중간전극(미도시)이 구비될 경우, 제작 공정을 단순하게 하도록 이 중간전극도 이 유지전극 및 주사전극(9, 11) 과 같은 재료 같은 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이 투명전극(9a, 11a)은 어드레스 전극(13)과 교차하는 방향(도면의 x 축 방향)으로 형성되는 스트라이프 타입으로 형성될 수 있다. 또한, 이 투명전극(9a, 11a)은 방전 셀 (7R, 7G, 7B)의 내부에서 면방전을 일으키는 부분으로써 방전 셀 (7R, 7G, 7B)의 상당한 면적을 차단하기 때문에 가시광의 차단을 최소화하여 휘도를 확보할 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 버스전극(9b, 11b)은 투명전극(9a, 11a)의 높은 저항을 보상하여 투명전극(9a, 11a)의 통전성을 확보하기 위한 것으로써, 전기의 전도성이 우수한 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Al 전극으로 형성될 수 있다. 이러한 버스전극(9b, 11b)은 전면기판(1)상에 형성되는 투명전극(9a, 11a)에 적층 구조로 형성되어 어드레스 전극(13)과 교차하는 방향(도면의 x 축 방향)으로 형성된다. 또한, 이 버스전극(9b, 11b)은 불투명 재질로 형성되므로 격벽(5)에 대응하여 배치되고, 격벽(5)의 폭보다 좁은 폭으로 형성되어 방전 셀 (7R, 7G, 7B)에서 발광하는 가시광의 차단을 최소화하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 형성되는 표시 전극(9, 11)들은 벽전하의 축적을 위하여 제1 유전층(17)에 의해 덮여진다. 상기 제1 유전층(17)은 가시광의 투과율을 향상시키도록 투명 유전체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 유전층(17) 위에는 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층(21)이 형성될 수 있다. 이와 같은 전자 증폭층 (21)은 유지전극 및 주 사전극(9, 11) 중 어느 한 전극(통상 주사전극)과 어드레스 전극(13) 간의 어드레싱과 가시광의 발광을 방해하지 않으면서, 이차 전자의 방출량을 더욱 증가시켜 소비 전력에 대한 휘도의 비, 즉 효율을 향상시키고 이로 인하여 휘도를 좋게 한다.

이에 따라 상기 전자증폭층(21)은 2차 전자가 방전공간으로 이탈하기 용이하도록 방전공간에 노출되는 것이 바람직하다.

상기 전자증폭층(21)은 제1 유전층(17)의 전면에 형성될 수도 있고, 제1 유전층(17) 위 표시 전극이 형성된 영역에 대응하는 부분에만 형성될 수도 있다. 또한 상기 전자 증폭층(21)은 제1 유전층에 특정 패턴을 가지고 형성될 수도 있다. 또한 상기 제1 유전층(17)이 상부 유전층과 하부 유전층의 복층 구조를 가질 경우 그 사이에 전자 증폭층(21)이 개재된 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 전자 증폭층은 하부 유전층의 전면에 도포되며, 상부 유전층으로 덮여지는 부분과 상기 표시 전극의 방전 셀 중심을 향하는 끝단부에 대응되도록 형성되며, 상부 유전층의 개구(opening) 패턴에 의하여 상부 유전층 밖으로 노출 부분을 갖는 것이 바람직하다.

상기 전자 증폭층(21)은 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 제1 유전층상에 도포하여 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 플렌팅(planting)하여 형성될 수 있다.

이에 따라 형성된 전자 증폭층(21)내에 포함되는 실리카 표면처리된 탄소계 물질은 제1 유전층상에서 방전 셀을 향하여 배열되는 것이 바람직하다.

상기 탄소계 물질에 표면처리되는 실리카는 전자 증폭층 형성시 탄소계 물 질의 산화를 방지하는 역할을 한다. 상기 실리카 표면 처리된 탄소계 물질로는 졸-겔 법 또는 중합 겔 법에 의해 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이때 상기 탄소계 물질로는 카본 나노 튜브, 그래파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 카본 나노 팁, 카본 나노 로드 및 다이아몬드(diamond)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 카본 나노 튜브를 사용할 수 있다. 또한 상기 탄소계 물질로는 큰 종횡비를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 종횡비가 클수록 탄소계 물질의 선단 부분에 전계가 집중하기 쉬워 방전 전압을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는 상기 제1 유전층 상에 불화물막 및 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 막을 더 포함할 수도 있다. 보다 바람직하게는 MgO, MgF₂, CaF₂, LiF, Al₂O₃, ZnO, CaO, SrO, SiO₂ 및 La₂O₃로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함하는 보호막(19)을 1층 이상 더 포함할 수도 있다.

상기 보호막(19)은 분리된 원자의 이온이 제1 유전층(17)에 충돌하여 이 유전층(17)을 손상시키는 것을 방지하고, 이온이 부딪혔을 때 이차전자의 방출을 좋게 한다.

상기한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는, 어드레스 전극과 교차하는 방향으로 나란하게 형성된 주사 및 유지 전극 사이에 방전 개시 전압 이상의 전압이 인가되는 경우, 방전 셀에 면 방전이 일어나면서 2차 전자 를 대량으로 방출시킬 수 있다. 이는 주사 및 유지 전극 간에 전압이 인가되면서 방전 셀에 대량의 플라즈마 방전 상태가 형성됨을 의미한다. 이것은 또 방전 셀에 주입된 방전 가스가 동일한 인가 전압에서 종래 보다 많이 이온화됨을 의미하기도 한다. 따라서, 방전 셀내에서 보다 많은 양의 자외선이 방출되고, 방출된 자외선은 형광막을 여기시키므로, 형광막으로부터 방출되는 광은 종래보다 훨씬 많아지게 된다. 따라서, 화상의 휘도를 현저히 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는 바람직하게는 플라즈마 디스플레이 패널이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치는, 제1 기판용 기판위에 표시 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 기판상에 상기 표시 전극을 덮는 제1 유전층을 형성하는 단계; 상기 제1 유전층 상에서 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층을 형성하여 제1기판을 제조하는 단계; 제2 기판용 기판위에 어드레스 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 기판상에 상기 어드레스 전극을 덮는 제2 유전층을 형성하고, 상기 어드레스 전극 사이의 상기 제2 유전층상에 방전 셀을 구획하는 격벽을 형성하는 단계; 상기 방전 셀 내에 형광체층을 형성하여 제2기판을 제조하는 단계; 및 상기 형성된 제1 기판 및 제2 기판을 상호 봉착, 배기 및 밀봉하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치 공정에 있어서, 탄소계 물질의 표면처리 방법 및 전자 증폭층 형성 방법을 제외한 나머지 평판 표시 장치의 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이어서 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 충분히 이해될 수 있는 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다 이러한 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 제1 기판용 기판위에 투명전극과 버스전극으로 이루어지는 표시 전극을 형성한 후에, 상기 표시 전극 상에 제1 유전층을 형성한다. 유전층의 형성방법은 통상의 형성 방법에 의해 형성될 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 20㎛의 두께로 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 제1 유전층상에 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 이용하여 전자 증폭층을 형성한다.

상기 실리카 표면 처리된 탄소계 물질은 졸-겔 법 또는 중합-겔 법에 의해 제조될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 졸-겔 법은 탄소계 물질을 실리카 졸에 분산시켜 분산액을 제조하고, 상기 분산액을 원심 분리하여 침전물을 얻고, 상기 침전물을 알코올로 세척하여 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 제조하는 단계를 포함한다.

이때 상기 실리카 졸은 알코올, 실리콘알콕사이드 및 물을 포함하며, 보다 바람직하게는 알코올 45 내지 65중량%, 실리콘 알콕사이드 25 내지 35중량% 및 잔부의 물을 포함할 수 있다. 실리카 졸에 포함되는 각 성분의 함량 범위가 상기 범위 내에서는 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 높아 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 알코올로는 에탄올 또는 메탄올 등을 사용할 수 있으며, 또한 실리콘 알콕사이드로는 테트라에틸오르토실리케이트(tetraethylorthosilicate: TEOS) 등을 사용할 수 있다.

또한 상기 탄소계 물질은 앞서 설명한 바와 동일하며, 탄소계 물질과 실리콘알콕사이드는 13:1 내지 16:1의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 14:1 내지 15:1로 혼합될 수 있다. 상기 혼합비 범위내에서는 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 높아 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

상기 탄소계 물질을 실리카 졸에 분산시킨 후 분산도를 높이기 위하여 초음파 처리를 더 실시할 수도 있다. 이때 초음파 처리는 30 내지 50kHz, 50 내지 150Watt의 조건에서 1 내지 2시간 동안 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 40kHz, 50 내지 100Watt에서 1시간 동안 실시할 수 있다.

이어서 상기 분산액을 원심분리한다. 원심분리는 4000 내지 6000rpm에서 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5000rpm에서 실시할 수 있다. 또한 원심 분리는 80 내지 120분간 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100분 내지 120분간 실시할 수 있다. 이와 같은 원심 분리에 의해 침전물이 생성된다.

생성된 침전물을 알코올로 세척을 하여 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 얻을 수 있다.

이때 사용되는 알코올의 농도는 실리카 표면 처리층의 두께에 영향을 미치게 되므로, 10 내지 25M의 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.

탄소계 물질을 실리카 표면 처리하는 또 다른 방법으로는 중합-겔 법이 있다.

상기 중합 겔 법은 탄소계 물질을 실리카 겔 용액에 분산시켜 분산액을 제조하고, 상기 분산액을 원심분리하여 침전물을 생성시킨 후 이를 알코올로 세척하여 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 제조하는 단계를 포함한다.

이때 상기 실리카 겔은 알코올 및 실리콘 알콕사이드를 포함하며, 보다 바람직하게는 알코올: 실리콘 알콕사이드를 17:1 내지 21:1의 중량비로 포함하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 20:1로 포함할 수 있다. 실리카 겔에 포함되는 각 성분의 중량비가 상기 범위 내에서는 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 우수하여 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 탄소계 물질에 대한 실리카 표면 처리 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

또한 상기 탄소계 물질은 앞서 설명한 바와 동일하며, 탄소계 물질과 실리콘알콕사이드는 22:1 내지 26:1의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25:1로 혼합될 수 있다. 상기 혼합비 범위내에서는 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 높아 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 탄소계 물질에 대한 표면 처리 효율이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

이후 원심분리 및 알코올을 이용한 세척 공정은 앞서 졸-겔 법과 동일하다.

상기와 같이 하여 제조된 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 스프레이 분사 또는 스포이드 적하법 등 통상의 도포 방법에 의해 제1 유전층상에 도포하여 전자 증폭층을 형성할 수 있다. 보다 바람직하게는 플렌팅 방법을 이용하여 전자 증폭 층을 형성하는 것이 좋다.

도포시 상기 실리카 표면처리된 탄소계 물질은 제1 유전층의 전면(全面)에 도포될 수도 있고, 제1 유전층위 표시 전극이 형성된 영역에 대응하는 부분에 도포될 수도 있다.

상기 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 슬러리 코팅하여 전자 증폭층을 형성할 경우, 상기 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층 형성용 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 실리카 표면 처리된 탄소계 물질을 40중량%이하로 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 40중량%, 보다 더 바람직하게는 5 내지 30중량%로 포함할 수 있다. 실리카 표면처리된 탄소계 물질의 함량이 상기 함량 범위 내에서는 우수한 휘도 및 효율 향상 효과, 및 방전 유지 전압 감소 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 상기 함량 범위를 벗어날 경우 전자 증폭 효과가 미비하거나 또는 경제적인 면에서 바람직하지 않다.

이후 산소 분위기하 430 내지 600℃, 보다 바람직하게는 450 내지 580℃에서 소성을 실시한다. 소성 온도가 430℃ 미만이면 유전층이 완전히 소성되지 않을 우려가 있고, 또한 600℃를 초과하면 탄소계 물질이 타버릴 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한 상기 소성 공정은 산소 분위기하에서 실시하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이 하여 제조된 전자 증폭층 내에 포함된 실리카 표면 처리된 탄소계 물질은 방전 셀을 향하여 배열되는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 평판 표시 장치의 제조방법은 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 전자 증폭 물질로서 사용함으로써, 탄소계 물질에 대한 질소분위기 하에서의 소성 처리를 하지 않고서도 탄소계 물질의 산화 없이 산소 분위기 하에서의 유전층 및 전자 증폭층의 동시 소성이 가능하다.

또한 상기 제조방법은 전자 증폭층의 형성 후 불화물막, 및 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

구체적으로는 상기 보호막은 MgF₂, CaF₂ 또는 LiF와 같은 불화물막; 및 MgO, Al₂O₃, ZnO, CaO, SrO, SiO₂ 또는 La₂O₃와 같은 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 더 형성할 수도 있다.

상기 보호막의 형성방법 역시 특별히 한정되는 것은 아니나, 페이스트를 이용한 후막 인쇄법과 플라즈마를 이용한 증착법으로 형성될 수 있으며, 이 중에서 증착법은 이온의 충격에 의한 스퍼터링에 상대적으로 강하고, 2차 전자 방출에 의한 방전 유지 전압과 방전 개시 전압을 감소시킬 수 있어 바람직하다.

상기 플라즈마 증착법으로 보호막을 형성하는 방법은 마그네트론 스퍼터링법, 전자빔 증착법, IBAD(ion beam assisted deposition, 이온빔지원퇴적법), CVD(chemical vapor deposition, 화학기상증착법), 졸-겔(sol-gel)법, 또는 증발되는 입자를 이온화하여 성막시키는 방법으로 보호막의 밀착성과 결정성에 대해서 스퍼터링법과 비슷한 특성을 가지지만 증착을 8nm/s의 고속으로 행할 수 있는 이점을 가진 이온 플레이팅법(ion plating) 등을 사용할 수 있으며, 이중에서도 전자빔 증착법이 가장 바람직하다.

이와 같이 방전 셀에 실리카 표면처리된 탄소계 물질과 같은 2차 전자 증폭 수단을 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 표시 장치를 이용하는 경우, 공정중 탄소계 물질의 산화 및 분산의 어려움 등의 문제없이 용이하게 전자 증폭층의 형성이 가능하다. 또한, 평판 표시 장치 내부에서의 이온에 의한 2차 전자 방출 계수가 증대되어 글로우 방전에 요구되는 전자를 용이하게 공급할 수 있어 방전 셀내 전자 밀도를 높일 수 있고, 방전 모드 변경에 따른 방전 특성 및 휘도 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 실리카 표면처리된 탄소계 물질의 제조

에탄올 60중량%, 테트라에틸오르토실리케이트 30중량% 및 물 15중량%(4:2:1의 중량비)를 혼합하여 실리카 졸을 제조하였다. 테트라에틸오르토실리케이트:카본 나노 튜브의 혼합 중량비가 15:1이 되도록 하는 양으로 카본 나노 튜브를 상기 실리카 졸에 첨가하여 분산시키고, 이후 40kHz, 100Watt로 1 내지 2시간 동안 초음파 처리하였다. 다음으로 5000rpm에서 100분동안 원심분리하여 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을 15M의 에탄올로 4회 반복하여 세척하여 실리카 표면 처리된 카본 나노 튜브를 제조하였다.

[실시예 2] 실리카 표면처리된 탄소계 물질의 제조

에탄올:테트라에틸오르토실리케이트를 20:1의 중량비로 혼합하여 실리카 겔 을 제조하였다. 테트라에틸오르토실리케이트:카본 나노 튜브의 혼합 중량비가 25:1이 되도록 하는 양으로 카본 나노 튜브를 상기 실리카 겔에 첨가하여 분산시키고, 이후 40kHz, 100Watt로 1 내지 2시간 동안 초음파 처리하였다. 다음으로 5000rpm에서 100분동안 원심분리하여 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을 15M 에탄올로 4회 반복하여 세척하여 실리카 표면 처리된 카본 나노 튜브를 제조하였다.

[실시예 3] 실리카 표면처리된 탄소계 물질의 제조

에탄올 73중량%, 테트라에틸오르토실리케이트 18중량% 및 물 9중량%(8:2:1의 중량비)을 혼합하여 실리카 졸을 제조하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 실리카 표면처리된 카본 나노 튜브를 제조하였다.

[실시예 4] 플라즈마 디스플레이 패널의 제조

소다석회 유리의 기판 위에 인듐 틴 옥사이드를 스퍼터링한 후 드라이 필름 레지스트(DFR)를 라미네이팅하였다. 상기 DFR 위에 패턴 형성된 포토 마스크를 더욱 라미네이팅 한 후 고압 수은등을 이용하여 노광하고, Na₂CO₃ 0.4% 알칼리 수용액을 이용하여 현상하고 건조하여 투명 전극 형상으로 패터닝하였다. 이후 염산과 질산을 이용하여 에칭한 후 NaOH 5.0% 수용액을 이용하여 DFR 패턴 부분을 박리한 후 소성하여 투명 전극을 형성하였다. 투명 전극 상에 Ag를 포함하는 감광성 버스 전극 형성용 페이스트를 도포하였다. 도포된 Ag 함유 감광성 페이스트를 레벨링하고 건조한 후 DI(direct imaging) 노광기를 이용하여 노광하였다. 상기 건조와 노광 공정을 5회 이상 반복 실시한 후, Na₂CO₃ 0.4% 알칼리 수용액을 이용하여 현상 하고 소성하여 스트라이프 상으로 버스 전극을 형성함으로써 상기 투명 전극 및 버스 전극을 포함하는 표시 전극을 제조하였다.

이어서, 28.4wt%의 SiO₂, 69.8wt%의 PbO 및 1.8w%의 B₂O₃로 이루어진 유전체 페이스트를 상기 표시 전극이 형성된 기판 전면에 걸쳐 표면처리하고 산소 분위기 하에서 소성하여 제1 유전층을 형성하였다.

이후 상기 제1 유전층상에 상기 실시예 1에서 제조된 실리카 표면처리된 카본 나노 튜브를 플렌팅하여 전자 증폭층을 형성하였다.

다음으로 보호막 증착실에 넣고 이온 플레이팅법을 이용하여 MgO를 포함하는 보호막을 증착 형성하여 제1 기판을 제조하였다. 증착실 내부의 경우, 기본압력을 1×10^-4Pa로, 증착 형성시의 압력을 5.3×10^-2Pa로 하였으며, 산소를 100sccm(유량부피단위)로 공급하면서 기판을 200±5℃로 유지하였다.

별도로, 소다석회 유리의 기판 위에 유전층, 격벽 및 형광체층을 형성하여 제2기판을 제조하였다. 이를 앞서 제조된 제1 기판과 함께 조립, 봉착하고 방전 셀 내의 공기를 배기한 후 400Torr의 조건으로 방전가스를 주입하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

[비교예 1] 플라즈마 디스플레이 패널의 제조

전자증폭층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 실시하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

[비교예 2] 플라즈마 디스플레이 패널의 제조

소다석회 유리의 기판 위에 인듐 틴 옥사이드를 스퍼터링한 후 드라이 필름 레지스트(DFR)를 라미네이팅하였다. 상기 DFR 위에 패턴 형성된 포토 마스크를 더욱 라미네이팅 한 후 고압 수은등을 이용하여 노광하고, Na₂CO₃ 0.4% 알칼리 수용액을 이용하여 현상하고 건조하여 투명 전극 형상으로 패터닝하였다. 이후 염산과 질산을 이용하여 에칭한 후 NaOH 5.0% 수용액을 이용하여 DFR 패턴 부분을 박리한 후 소성하여 투명 전극을 형성하였다. 투명 전극 상에 Ag를 포함하는 감광성 버스 전극 형성용 페이스트를 도포하였다. 도포된 Ag 함유 감광성 페이스트를 레벨링하고 건조한 후 DI(direct imaging) 노광기를 이용하여 노광하였다. 상기 건조와 노광 공정을 5회 이상 반복 실시한 후, Na₂CO₃ 0.4% 알칼리 수용액을 이용하여 현상하고 소성하여 스트라이프 상으로 버스 전극을 형성함으로써 상기 투명 전극 및 버스 전극을 포함하는 표시 전극을 제조하였다.

이어서, 28.4wt%의 SiO₂, 69.8wt%의 PbO 및 1.8w%의 B₂O₃로 이루어진 유전체 페이스트를 상기 표시 전극이 형성된 기판 전면에 걸쳐 표면처리하고 산소 분위기 하에서 소성하여 제1 유전층을 형성하였다.

이후 상기 제1 유전층상에 표면 처리되지 않은 카본 나노 튜브 20중량%를 포함하는 전자 증폭층 형성용 조성물을 스크린 인쇄한 후 질소 분위기 하에서 소성하여 전자 증폭층을 형성하였다.

다음으로 보호막 증착실에 넣고 이온 플레이팅법을 이용하여 MgO를 포함하는 보호막을 증착 형성하여 제1 기판을 제조하였다. 증착실 내부의 경우, 기본압력을 1×10^-4Pa로, 증착 형성시의 압력을 5.3×10^-2Pa로 하였으며, 산소를 100sccm(유량부피단위)로 공급하면서 기판을 200±5℃로 유지하였다.

별도로, 소다석회 유리의 기판 위에 유전층, 격벽 및 형광체층을 형성하여 제2기판을 제조하였다. 이를 앞서 제조된 제1 기판과 함께 조립, 봉착하고 방전 셀 내의 공기를 배기한 후 400Torr의 조건으로 방전가스를 주입하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

상기 실시예 1 및 3에서 제조된 실리카 표면처리 카본 나노 튜브에 대하여 주사전자 현미경(scanning electron microscope: SEM) 사진을 촬영하였다. 그 결과를 도 2 및 3에 나타내었다.

도 2는 실시예 1에서 제조된 실리카 표면처리 카본 나노 튜브의 SEM 사진이고, 도 3은 실시예 3에서 제조된 실리카 표면처리 카본 나노 튜브의 SEM 사진이다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 실리카 표면 처리층의 두께는 약 45nm 이었으나, 실시예 3의 실리카 표면 처리층의 두께는 50nm 이었다. 이는 카본 나노 튜브에 대한 실리카 표면 처리시 사용되는 에탄올의 농도에 따른 차이로 에탄올의 농도가 높을수록 실리카 표면 처리층의 두께가 두꺼워 짐을 알 수 있었다.

상기 실시예 4 및 비교예 1, 2로 부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 휘도 특성을 평가하였다.

결과 실리카 표면 처리된 카본 나노 튜브의 전자 증폭층을 포함하는 실시예 4의 플라즈마 디스플레이 패널은, 전자 증폭층을 포함하지 않는 비교예 1의 플라즈마 디스플레이 패널에 비해 현저히 우수한 휘도 특성을 나타내었다. 또한 실시예 4의 플라즈마 디스플레이 패널은 카본 나노 튜브의 전자 증폭층을 포함하는 비교예 2의 플라즈마 디스플레이 패널에 비해서도 우수한 휘도 특성을 나타내었다. 이는 비교예 2의 플라즈마 디스플레이 패널의 전자 증폭층내 포함된 카본 나노 튜브의 일부가 제조공정중 산화되었기 때문에, 전자 방출 효과가 그만큼 감소하고 이에 따라 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 특성도 낮아진 것임을 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 평판 표시 장치는, 공정중 탄소계 물질의 산화 없이 용이하게 전자 증폭층의 형성이 가능하고, 평판 표시 장치 내부에서의 이온에 의한 2차 전자 방출 계수가 증대되어 방전 특성 및 휘도 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.

Claims (23)

1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;

   상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간에 배치되어 방전 셀들을 구획하는 격벽들;

   상기 각 방전 셀 내에 형성되는 형광체층;

   상기 제2 기판에서 일방향을 따라 형성되는 어드레스 전극들;

   상기 제2 기판에서 어드레스 전극들을 덮으며 형성되는 제2 유전층;

   상기 제1 기판에서 상기 어드레스 전극과 교차하는 방향을 따라 형성되며, 상기 각 방전 셀에서 적어도 한 쌍이 대향하여 형성되는 표시 전극들;

   상기 제1 기판에서 표시 전극들을 덮으며 형성되는 제1 유전층;

   상기 제1 유전층 상에 실리카 표면처리된 탄소계 물질을 포함하는 전자 증폭층; 및

   상기 전자 증폭층상에 형성되며, 불화물막 및 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 보호막을 포함하는 것인 평판 표시 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전자 증폭층은 제1 유전층 위 전면에 형성되는 것인 평판 표시 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전자 증폭층은 제1 유전층 위 표시 전극이 형성된 영역에 대응하여 형성된 것인 평판 표시 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 실리카 표면처리된 탄소계 물질은 제1 유전층 상에서 방전 셀을 향하여 배열된 것인 평판 표시 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 탄소계 물질은 카본 나노 튜브, 그래파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 카본 나노 팁, 카본 나노 로드, 다이아몬드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 평판 표시 장치.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,

    상기 보호막은 MgF₂, CaF₂, LiF, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 불화물막; 및 MgO, Al₂O₃, ZnO, CaO, SrO, SiO₂, La₂O₃, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 산화물막으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 이상의 것인 포함하는 평판 표시 장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 평판 표시 장치는 플라즈마 디스플레이 패널인 평판 표시 장치.
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