KR20080090748A - 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 잔류된 기체 또는 가스에 의해 발생하는 잔상을 제거함과 동시에 방전 가스가 오염되는 것을 방지하여 방전 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다. 이를 위해, 본 발명은 버스 전극, 서스테인 전극, 유전체, 보호막이 형성된 상판과 어드레스 전극, 유전체, 격벽, 형광막이 형성된 하판을 준비하는 단계, 상기 상판과 하판을 밀봉 수단에 의해 합착하여 패널로 형성하는 단계, 상기 상판과 하판을 밀봉 수단에 의해 합착하여 패널로 형성하는 단계, 상기 패널 내부의 공기를 배기시켜 공기를 제거하는 단계, 상기 패널 내부에 보호막 균일화 가스를 주입하여 상기 보호막 표면을 균일하게 처리하는 단계, 상기 패널 내부의 잔존 기체 또는 가스를 배기시키는 단계, 및 상기 패널 내부에 방전 가스를 주입하는 단계를 포함한다.

PDP, 잔상, 방전, 구동전압, 가스

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF PLASMA DISPLAY PANEL}

도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에서 배기 및 가스주입 공정의 온도 프로파일이 도시된 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 공정이 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상판 20 : 하판

20a : 배기 구멍 30 : 실재

40 : 배기관 40a : 배기관

45 : 프릿

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 높은 이차전자계수를 갖는 보호막을 개발하여 구동전압을 낯추고, 휘도와 효율을 개선할 수 있도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에 의한 플라즈마 디스플레이 패널 구조가 도시된 도면으로서, 도 1a는 플라즈마 디스플레이 패널의 전체 구성이 도시된 사시도, 도 1b는 도 1a의 A-A선 방향의 단면도, 도 1c는 도 1b의 "B"부분 상세도이다.

플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel)은 도 1a에 도시된 바와 같이 투명한 유리 기판으로 이루어진 상판(10)과 하판(20)이 실(Seal)재(30)에 의해 합착되고, 그 사이의 공간에 방전 가스가 채워진다.

상기 상판(10)은 도 1c에 도시된 바와 같이 투명한 유리기판(11) 위에 버스 및 서스테인 전극(12)이 형성되고, 그 위에 유전체(13)와 이 유전체(13)를 보호하기 위한 산화마그네슘(MgO)으로 된 보호막(14)이 차례로 형성된다.

상기 하판(20)은 투명한 유리기판(21) 위에 데이터 신호를 전달하는 어드레스 전극(22)이 형성된 다음, 그 위에 유전체(23)가 형성되고, 이 유전체(23) 위에 일정 간격으로 격벽(24)이 형성된다. 그리고 상기 격벽(24) 사이에는 형광체가 도포되어 소성됨으로써 형광막(25)을 형성하게 된다.

특히, 상기 하판(20)에는 도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이 배기 구멍(20a)이 형성되고, 상기 배기 구멍(20a)에는 프릿(frit)(45)으로 부착된 배기관(40)이 설치된다.

이와 같이 제작된 상판(10)과 하판(20) 사이에 실재(30)를 바르고 소성함으로써 상판(10)과 하판(20)이 서로 합착된다. 이후, 상기 배기관(40)을 통해 상 판(10)과 하판(20) 사이에 있는 공기를 펌프를 이용하여 배기시킨 다음, 그 사이에 Xe, Ne, Ar과 같은 방전 가스를 적당량 주입한 다음 배기관(40)을 토치(torch)로 녹여 밀봉함으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 제작이 완료된다.

종래 산화마그네슘 재질의 보호막(14)을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널은 음극선관(cathode-ray tube : CRT)에 비해 휘도와 효율이 매우 낮기 때문에 주변이 밝을 경우에 적당한 콘트라스트(contrast)를 확보할 수 없으며, 구동에 고전력이 요구됨에 따라 소비전력이 높아짐과 아울러 구동회로가 차지하는 면적이 증가하는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 화질의 개선과 저전력화를 위해서 구동전압을 낮추는데 직접적인 영향을 미치는 이차전자 방출계수(γ)가 높은 보호막의 개발이 요구되고 있다.

특히, 종래의 네온/크세논(Ne/Xe)의 혼합가스가 채워진 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 네온 가스에 비해 크세논 가스의 이온화 에너지가 작고, 사이즈가 크기 때문에 크세논 가스의 혼합비를 매우 작게 하더라도 크세논 이온의 수가 네온 이온의 수에 비해 매우 많아짐에 따라 크세논 가스의 이차전자 방출계수에 더 많이 의존하게 된다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허공보(등록번호 : 10-0396758)에 이차전자 방출계수를 갖는 보호막을 통해 크세논 가스에 의한 이차전자 방출을 원활하게 함으로써, 구동전압을 낮추고, 휘도와 효율을 개선할 수 있도록 하기 위해, 상기 네온/크세논(Ne/Xe)의 혼합가스에 수소(hydrogen) 또는 중수소(deuterium) 가스를 첨가하고, 강한 환원성 분위기에서 열처리하여 상기 산화마그네슘 재질의 보 호막(14) 내에 산소공공(oxygen vacancy)을 형성하도록 한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제안하였다.

그러나, 전술한 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 상기 산화마그네슘 재질의 보호막(14) 표면에 수소(hydrogen) 또는 중수소(deuterium) 가스가 잔류하게 되고, 그 잔류된 수소(hydrogen) 또는 중수소(deuterium) 가스에 의해 산화마그네슘이 흡착되는 조건이 변하게 되어 플라즈마 디스플레이 패널에 잔상이 발생한다는 문제점이 있었다.

또한, 전술한 플라즈마 디스플레이 제조방법에서 배기 공정시에 상기 보호막(14) 표면에 수소(hydrogen) 또는 중수소(deuterium) 가스가 잔존하게 되고, 이후 플라즈마 디스플레이 패널을 완성시킨 후 에이징(aging)하는 과정에서 보호막(14) 표면에 이물질이 흡착하게 되어 가스 상태로 변화되면서 방전 가스와 혼합된다. 이로 인하여 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 특성이 크게 나빠진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 잔류된 기체 또는 가스에 의해 발생하는 잔상을 제거할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 방전 가스가 오염되는 것을 방지하여 방전 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은, 버스 전극, 서스테인 전극, 유전체, 보호막이 형성된 상판과 어드레스 전극, 유전체, 격벽, 형광막이 형성된 하판을 준비하는 단계, 상기 상판과 하판을 밀봉 수단에 의해 합착하여 패널로 형성하는 단계, 상기 상판과 하판을 밀봉 수단에 의해 합착하여 패널로 형성하는 단계, 상기 패널 내부의 공기를 배기시켜 공기를 제거하는 단계, 상기 패널 내부에 보호막 균일화 가스를 주입하여 상기 보호막 표면을 균일하게 처리하는 단계, 및 상기 패널 내부에 방전 가스를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패널 내부에 기체 또는 가스를 주입하거나 배기시키는 과정은 상기 하판의 배기 구멍에 연결된 배기관을 통해 이루어지고, 상기 하판에 복수개의 배기 구멍을 형성하고, 상기 배기 구멍에 배기관을 각각 설치하여 상기 복수개의 배기관을 통해 기체 또는 가스를 주입하거나 배기시킨다.

여기서, 상기 보호막 균일화 가스는 수소(hydrogen)이거나 또는 중수소(deuterium)이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 살펴보도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에서 배기 및 가스주입 공정의 온도 프로파일이 도시된 도면으로서, 공정 진행시 시간과 그에 따른 세부 공정별 온도 분포 및 압력 분포를 나타내고 있다.

우선, 승온공정은 상온에서 450℃까지 승온시키는 공정이며, 약 3시간 정도가 걸린다. 이때, 400℃에서 10분 정도의 시간을 유지하는 것은 패널이 열로 인하 여 받은 열적 스트레스를 해소시키기 위한 부분이다. 일반적으로 유리 기판의 재료인 소다석회의 승온 속도는 6㎜ 두께에서 50℃/min으로 규정되어 있으나, 이를 플라즈마 디스플레이 패널에 직접 적용하기에는 무리가 있다. 왜냐하면 플라즈마 디스플레이 패널은 여러 가지 재료를 사용하고 고온에서의 소성 과정을 거치게 되므로 물리적 성질이 기본 원료와는 커다란 차이가 있기 때문이다. 따라서, 승온 속도를 결정하는 것은 패널 메이커만의 노하우에 해당된다고 할 수 있다.

실링 공정은 상부 기판과 하부 기판을 접착하기 위하여 사용되는 실런트의 특성을 고려하여 시간을 결정하며, 현재의 공정에서는 실런트의 경화 온도 및 시간에 맞추어 450℃에서 30분 정도로 하고 있다. 이 부분의 시간과 온도를 줄이기 위해서는 새로운 실런트의 개발이 필요하다.

배기/보호막 활성화 공정은 표면 기판에 코팅되어 있는 보호막의 성능을 최대로 유지시키기 위하여 350℃, 10^-6Torr의 조건 하에서 2시간 정도 보호막을 활성화시킨다. 보호막은 대기층에 노출될 경우 대기중의 수분과 탄산가스와의 반응으로 인해 보호막이 오염되므로, 활성화를 통해 대기와의 반응을 억제한다.

강온(cooling) 공정은 보호막 활성화 공정이 끝난후 패널을 350℃에서 상온으로 냉각시키는 공정이며, 서서히 냉각시키게 되므로 9.5시간 정도가 걸리게 되어 공정의 목부(Neck) 공정에 해당된다. 이 공정은 패널이 열적 스트레스를 가장 많이 받는 공정이므로 강온 속도가 무엇보다 중요한데, 강온 속도가 맞지 않으면 패널에 크랙이 발생되어 소상되기 때문이다. 따라서, 가장 이상적인 강온 속도는 자연적으 로 냉각시키는 것인데, 제품의 생산성에 비해 너무 큰 목(Neck)부를 형성하기 때문에, 크랙의 발생없이 강온 속도를 빠르게 하는 것이 향후의 과제이다.

방전 가스 주입 공정은 패널이 상온으로 냉각되어진 이후 패널 내부에 방전 가스(Ne, Xe)를 500Torr 정도 주입하고 배기관을 밀봉한다. 배기관의 밀봉 공정은 보통 버너를 이용하여 수동으로 하고 있으므로 생산성 저하의 다른 원인이 된다. 이상의 공정으로 플라즈마 디스플레이 패널의 제작이 완료된다.

본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에서는 상기 배기/보호막 활성화 공정이 끝나는 시점과 상기 강온(cooling) 공정이 시작되는 시점에 보호막 균일화 가스를 주입하여 산화마그네슘(MgO)으로 된 보호막을 균일하게 하고, 여분의 보호막 균일화 가스에 대해서는, 상온 시점(20∼30℃)에 이르렀을 때 패널 내부의 잔존 기체 또는 가스를 배기시키는 공정을 통해 뽑아내기 때문에 방전 차로 인한 흡착 조건이 변하지 않아 플라즈마 디스플레이 패널의 방전구동시 얼룩이 생기지 않는다.

본 발명에서는 상기 보호막 균일화 가스로서 수소(hydrogen) 또는 중수소(deuterium) 가스를 이용하지만, D2 가스라 불리우는 중수소 가스를 주로 이용한다.

플라즈마 디스플레이 패널의 방전 가스에서 크세논 가스에 의한 이차전자 방출은 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 형성되는 산소공공의 결함상태와 밀도 및 위치에 크게 영향을 받게 되며, 특히 밀도가 증가할수록 결함레벨에 있는 전자에 의하여 이온이 중화될 확률이 증가하므로, 이차전자가 방출될 가능성이 증가한다.

따라서, 상기 산화마그네슘 재질의 보호막에 형성된 도너(donor) 결함상태의 산소공공은 플라즈마 디스플레이 패널의 네온/크세논 혼합가스 중에 특히 방전특성에 큰 영향을 미치는 크세논 가스에 의한 이차전자 방출을 원활하게 한다.

상기한 바와같은 산소공공을 형성하기 위해서는, 산화마그네슘 재질의 보호막 내에 산소공공을 형성하기 위하여 기판 상에 투명전극, 상판유전체 및 산화마그네슘 재질의 보호막이 순차적으로 형성된 상판을 수소 또는 중수소를 포함한 강한 환원성 분위기에서 열처리하며, 열처리온도 및 수소 혹은 중수소의 농도를 조절함으로써, 산소공공의 밀도를 증가시킬 수 있다.

이때, 상기 수소 또는 중수소는 낮은 온도에서도 쉽게 확산이 이루어지므로, 상온 20∼400℃ 정도의 온도범위에서 열처리를 실시할 수 있으며, 바람직하게는 200∼300℃ 정도의 온도범위로 열처리를 실시하여 보호막 내부에 두께방향으로 균일한 밀도의 산소공공을 형성할 수 있다.

전술한 이차전자 방출계수를 높이기 위해, 종래에는 상기 수소 가스 또는 중수소 가스를 네온/크세논(Ne/Xe) 등의 혼합 가스와 함께 방전가스 주입공정에서 배기구를 통해 주입하고, 상기 배기구를 팁오프(Tip off)하였지만, 이때, 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 합착되고 남은 잔류 가스에 의해 발생하는 얼룩, 즉, 잔상이 문제가 되어 실용화하기에 어려움이 있었다.

그러나, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에서는 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 균일하게 합착되고 남은 잔류 가스를 효과적으로 배기시켜 제거하였으므로, 이차전자 방출계수를 높여 방전전압을 5∼6V 낮출 수 있을 뿐만 아니라 잔상도 효율적으로 제거할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 공정도를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 공정이 도시된 도면으로서, 도 3a는 상하판 합착 및 배기관 합착 공정도, 도 3b는 배기 공정도, 도 3c는 보호막 균일화 가스 주입 공정도, 도 3d는 잔존 가스 배기 공정도, 도 3e는 방전 가스 주입 공정도, 도 3f는 배기관 밀봉 공정도이다

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법은 다음과 같다.

먼저, 상판(10)과 하판(20)을 각각 제작해야 되는 바, 상판(10)은 유리기판 위에 버스 및 서스테인 전극, 유전체, 보호막(14)을 차례로 형성하고, 하판(20)은 유리기판 위에 어드레스 전극, 유전체, 격벽, 형광막을 차례로 형성한다. 여기서 어드레스 전극, 유전체, 격벽, 형광막들은 종래 기술에서와 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.

다음, 도 3a에 도시된 바와 같이 상판(10)과 하판(20) 사이에 실재(30)를 바르고 소성함으로써 상판(10)과 하판(20)을 서로 합착한다.

그리고 상기 하판(20)에 형성되어 있는 배기 구멍(20a) 위에 유리관으로 이루어진 배기관(40)을 올려놓고, 그 위에 저융점 유리로 이루어진 프릿(45)을 고정시킨 다음 400 ~ 500℃로 열처리한 후 냉각시킨다.

이와 같이 하여 상기 실재(30)가 완전 소성이 되면 상판(10)과 하판(20) 사 이의 실링 공정이 마무리되고, 상기 배기관(40)은 프릿(45)에 의해 하판(20)에 고정된다.

다음, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 배기관(40)에 펌프와 가스 라인으로 연결된 관(43)을 연결하고, 먼저 펌프로 펌핑하여 상판(10)과 하판(20) 사이에 존재하는 공기를 제거한다.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 배기관(40)으로 보호막 균일화 가스인 수소(H) 또는 중수소(H₃) 가스를 상판(10)과 하판(20) 사이에 주입하면서 열을 가하여 약 300~600℃에서 일정시간동안 열처리한다.

여기서, 상기와 같이 상판(10)과 하판(20) 사이의 수소(H)나 중수소(H₃) 가스를 주입하게 되면 상판(10)의 산화마그네슘(MgO) 재질의 보호막(14)과 환원 반응하여 상기 보호막(14)의 표면에 인위적인 결함상태를 형성한다. 따라서, 이온화 에너지가 작은 가스 이온에 의해서도 이차 전자가 방출된다.

다음, 다시 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 배기관(40)을 통해 펌핑을 실시하여 상판(10)과 하판(20) 사이의 잔존 가스를 완전히 제거한 다음, 도 3e에 도시된 바와 같이 Xe, Ne, Ar과 같은 방전 가스를 상기 배기관(40)을 통하여 상판(10)과 하판(20) 사이에 적당량 주입한다.

상기와 같이 하여 상판(10)과 하판(20) 사이에 방전 가스가 충진되면 도 3f에 도시된 바와 같이 토치를 이용하여 배기관(40a)의 중간 부분을 녹여 밀봉함으로써 PDP의 제작을 완료한다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형과 조합이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 산화마그네슘 재질의 보호막 표면에 잔류된 기체 또는 가스에 의해 발생하는 잔상을 제거함과 동시에 구동전압을 낮추어 휘도와 효율을 개선할 수 있어 신뢰성이 뛰어난 플라즈마 디스플레이 패널을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법은 방전 가스가 오염되는 것을 방지하여 방전 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 버스 전극, 서스테인 전극, 유전체, 보호막이 형성된 상판과 어드레스 전극, 유전체, 격벽, 형광막이 형성된 하판을 준비하는 단계;

   상기 상판과 하판을 밀봉 수단에 의해 합착하여 패널로 형성하는 단계;

   상기 패널 내부의 공기를 배기시켜 공기를 제거하는 단계;

   상기 패널 내부에 보호막 균일화 가스를 주입하여 상기 보호막 표면을 균일하게 처리하는 단계;

   상기 패널 내부의 잔존 기체 또는 가스를 배기시키는 단계; 및

   상기 패널 내부에 방전 가스를 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널 내부에 기체 또는 가스를 주입하거나 배기시키는 과정은 상기 하판의 배기 구멍에 연결된 배기관을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하판에 복수개의 배기 구멍을 형성하고, 상기 배기 구멍에 배기관을 각각 설치하여 상기 복수개의 배기관을 통해 기체 또는 가스를 주입하거나 배기시키 는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호막 균일화 가스는 수소(hydrogen)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호막 균일화 가스는 중수소(deuterium)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.

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