KR20020009075A - 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 플라즈마 표시소자(이하 PDP 전광판이라 함)의 배면 기판유리를 절삭 혹은 성형 가공하여 유리 격벽을 형성함으로써 가스의 방전공간을 확보함으로서 제조방법이 간단하고 제조비용을 절감하면서 소자의 수명과 구동전압을 개선하는 것을 특징으로 한 것이다.

즉, 전면유리기판(1), 투명전극(2), 투명유전체(3), 보호막(4)이 배치된 상판과 이에 대응한 하판사이에 격벽(8)으로 독립된 방전셀(11)을 구성하는 플라즈마 표시소자에 있어서, 하판의 배면유리기판(5)을 절삭 혹은 성형가공하여 홈(5a)과 유리격벽 (13)을 형성하고 유리격벽(13)사이의 홈(5a)에 금속전극(6), 백색유전체 (7), 형광체(9)를 배치하여서 됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자와 그 제조방법이다.

Description

전광판용 교류구동형 플라즈마 표시 소자 및 그 제조방법{AC driven plasma display panel for the electrical commercial board and fabrication thereof}

본 발명은 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 플라즈마 표시소자(이하 PDP 전광판이라 함)의 배면 기판유리를 절삭 혹은 성형가공하여 유리 격벽을 형성함으로써 가스의 방전공간을 확보하고 금속전극을 방전공간의 바깥으로 노출시킴으로써 배면 유리기판이 기존 소자의 백색 유전체층을 대신하게 되어 제조방법이 간단하고 제조비용을 절감하면서 소자의 수명과 구동전압을 개선하는 것을 특징으로 한 것이다.

일반적으로 벽걸이 TV나 PC 모니터용으로 사용되고 있는 교류구동형 PDP 표시소자(도3)의 구조는 상판과 하판으로 구성된다.

상판은 전면유리기판(1)에 진공증착법으로 형성한 투명한 표시전극(2)과 교류구동시 전하를 축적하여 소자에 흐르는 전류를 제한하기 위해 스크린프린팅 등의 방법으로 후막소성한 유리질의 투명 유전체(3)를 기체 방전시 투명 유전체(3)을 보호하고 표면전자를 방출하여 방전전압을 낮추기 위한 산화물을 진공증착한 보호막(4)으로 구성된다.

하판은 배면유리기판(5)에 은풀 등의 재료를 사용하여 후막인쇄법 등의 방법으로 금속전극(6)을 형성하고 이어 백색 산화물 유전체를 후막인쇄법으로 백색유전체(7)을 형성한 뒤 흑색 산화물재료를 사용하여 격벽(8)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 형성하여 기체방전이 일어날 수 있는 방전셀(11)을 확보한다. 방전셀(11)의 측면과 밑면에는 적, 녹, 청색의 삼원색 빛을 낼 수 있는 형광체(9A)(9B)(9C)가 후막 인쇄법 등의 방법으로 형성된다.

상판과 하판은 봉지재(10)를 후막소성하여 합착되어지고 방전셀(11)내의 공기를 빼어낸 뒤 크세논(Xe), 네온(Ne), 헬륨(He) 등의 혼합가스를 방전셀(11)내에 주입하여 PDP표시소자를 제조한다.

이렇게 제조된 PDP표시소자의 전극들(2)(6)사이에 교류가 걸리면 방전현상에 의해 방전셀(11)내의 크세논가스로부터 자외선이 발생된다. 발생된 자외선에 의해 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 적, 녹, 청색의 가시광(12A)(12B)(12C)이 전면유리기판(1) 밖으로 나오는 것이다.

이와 같이 종래의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자는 미세한 화상을 재현하기 위해서 방전셀(11)의 크기가 가로 세로 높이가 각각 수백 미크론 이내로 구성되어야 한다.

따라서 수십 미크론의 폭과 수백 미크론의 높이를 갖는 격벽(8)을 사진 식각법, 샌드블라스터법 혹은 스크린프린팅 등의 방법으로 정교하게 형성해야되기 때문에 이러한 격벽 형성과정에서 수율이 현저하게 떨어지고 제조비용도 상승하게 되는 문제점이 있었다.

한편 옥외 광고탑, 열차 시각표, 은행 단말기, 네온사인 등 공공 표지판에 사용되는 PDP 전광판에서는 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 화소를 요구하지 않으므로 방전셀의 크기는 수백 미크론∼수 mm 정도의 크기를 유지하면 된다. 따라서 방전셀과 관련된 격벽 사이의 간격도 수백 미크론∼수 mm 정도로 형성되며 격벽의 폭도 수백 미크론∼수 mm 정도면 먼 거리에서 문자나 화상을 시인성이 떨어지지 않게 표시할 수 있다. 따라서 벽걸이 TV용 PDP 표시소자처럼 미세한 방전셀을 얻기 위한 엄격한 격벽 제조 기술이 요구되지 않는다. 그러나 방전셀이 mm 크기로 커지게 됨에 따라 방전셀의 높이도 그만큼 커지게 됨으로 가스 방전을 일으키기 위해 1kV에 가까운 높은 전압을 두 전극사이에 걸어주어야 한다.

도 3과 같이 전면 유리기판/ 투명전극/ 투명유전체/ 방전셀/ 형광체/ 백색유전체/ 금속전극/ 배면 유리기판의 층구조를 갖는 용량소자인 PDP 표시소자에서 방전셀에 걸리는 전압은 유전체층의 두께가 얇고 유전상수가 크고 방전셀의 높이가 유전체층의 두께에 비해 클 때 크게 된다.

최근에는 PDP 표시소자의 전면 유리 기판의 구조만을 바꾸어 투명전극(표시전극)/ 전면유리기판/ 방전셀/ 형광체/ 백색유전체/ 금속전극(어드레스전극)/ 배면유리 순서로 배치된 기판으로 만들어 PDP 전광판에 적용하기도 하지만 이런 경우 투명 유전체의 구실을 하는 전면 유리기판(수 mm의 두께)이 두껍고 방전셀이 작아 앞에서 지적했듯이 구동전압이 매우 높게 된다.

또한, 모두 방전셀 내에 백색 유전체와 금속전극이 들어 있으므로 기체방전시 이들로부터 불순물이 가스형태로 방출되어 소자의 수명을 단축시키는 결점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마 표시소자의 배면유리기판을 절삭 혹은 성형가공하여 형성한 유리격벽으로 기존소자의 격벽을 대체하면서 방전공간을 확보할수 있게 한 것과, 상기 배면유리기판의 저면에 노출되게 금속전극을 진공증착하여 백색유전체를 대체하도록한 플라즈마 표시소자 및 그 제조방법으로 된 것이다.

도 1은 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

도 2는 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 또다른 실시예

도 3은 일반적인 벽걸이 TV용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전면유리기판 2 : 투명전극(표시전극)

3 : 투명유전체 4 : 보호막

5 : 배면유리기판 6 : 금속전극(어드레스전극)

7 : 백색유전체 8 : 격벽

9A : 적색형광체 9B : 녹색형광체

9C : 청색형광체 10 : 봉지재

11 : 방전셀 12A :적색광

12B : 녹색광 12C : 청색광

13 : 유리격벽

본 발명은 도 1에서와 같이 기존의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자의 구조를 PDP 전광판에 어울리게 개선한 것으로 저전압에서 구동이 가능하게 하면서도 저비용으로 제작이 가능한 PDP전광판의 구조로써 전면 유리기판/ 투명전극/ 투명유전체/ 보호막/ 방전셀/ 형광체/ 백색유전체/ 금속전극/ 배면 유리기판의 구조를 갖는다.

본 발명은 전면 유리기판(1) 아래에 투명전극(2), 투명유전체(3) 그리고 보호막(4)이 형성되어 있고 절삭 가공한 배면 유리기판(5)위에 금속전극(6)과 백색 유전체(7)가 형성되어 있고 그 위에 적, 녹, 청색 형광체(9A)(9B)(9C)가 도포되어 봉지재(10)에 의해 상·하판이 합착된 구조를 갖는다. 이 구조체는 배면 유리기판(5)을 절삭 혹은 성형가공하여 격벽(8)을 대체한 것을 제외하고는 기존의 벽걸이 TV용 PDP 표시소자와 유사한 구조를 갖는다.

이하 본 발명의 PDP전광판의 제작방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

두께 3mm 정도의 전면유리에 산화인듐주석(In₂O₃:Sn)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 투명전극(2)을 형성한다. 혹은 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 전면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 투명전극(2)을 형성한다. 투명전극(2)위에 납산화물(PbO)계 유전체 페이스트를 후막인쇄법으로 투명 유전체(3)를 형성하고 메탈마스크를 씌워 진공증착법에 의하여 산화마그네슘(MgO)을 수천 옹스트롬 두께로 증착하여 보호막(4)을 형성함으로써 상판을 제작한다.

한편 전면 유리기판(1)과 동일 재질의 두께 3mm 정도의 배면 유리기판(5)을 샌드블라스트법 혹은 사진식각법으로 깊이 수mm 정도, 홈과 홈사이의 거리가 수백 미크론∼수mm 인 홈(5a)을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론∼수 mm, 높이 수mm 정도인 유리 격벽(13)을 배면유리기판(5)에 일체로 형성시킨다.

유리격벽(13)은 배면유리기판(5)을 절삭가공하지 않고 성형법(moulding)에 의해 유리격벽(13)을 갖는 형상으로 유리를 찍어내는 방법으로 형성할수도 있다.

유리 격벽(13) 사이에 은풀을 사용하여 후막인쇄법으로 금속전극(6)을 형성하고 산화물 유전체 페이스트를 후막인쇄하여 백색 유전체(7)를 형성한다. 이어서 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)를 유리 격벽(13) 사이에 폭 수백 미크론∼수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 형성시킨 뒤 소성하여 하판을 제작한다.

제작된 상·하판은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(10)를 후막 인쇄한 뒤 투명전극(2)과 금속전극(6)이 서로 직각으로 되게 포개어 전기로에서 용융 합착시킨다. 합착된 전광판의 방전셀(11)을 배기시키고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등으로 구성된 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)와 금속전극(6)사이에 30 KHz의 교류전압을 200V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 적, 녹, 청색 가시광(12A)(12B)(12C)을 얻게 된다. 화상이나 문자의 표시에는 필요한 화소부위에 선택적으로 구동함으로써 화상이나 정보를 표시할 수 있다.

이와 같은 방법으로 제작된 PDP전광판은 배면 유리기판(5)을 절삭가공하여 기존 벽걸이 TV용 PDP 소자의 산화물 격벽(8)을 대체하기 때문에 제조가 용이하고 제조경비가 절감되는 잇점이 있다. 또한 기존의 전광판용 PDP 소자에 비해 유전체의 두께가 얇고 방전셀이 크기 때문에 구동전압이 훨씬 줄어든다.

도 2는 도 1의 전광판용 PDP 소자의 하판의 구조를 바꾸어 장수명의 소자를 실현한 전광판용 PDP 소자의 구조로써 기본적으로 전면 유리기판/ 투명전극/ 투명유전체/ 보호막/ 방전셀/ 형광체/ 배면 유리기판/ 금속전극이 배치된 구조를 갖는다.

유리기판/ 투명전극/ 투명유전체/ 보호막으로 구성되는 상판의 구조와 제조방법은 도 1의 전광판용 PDP 소자와 동일하다. 이하 형광체/ 배면유리기판/ 금속전극으로 구성된 하판의 제조방법을 자세히 설명한다.

전면 유리와 동일 재질의 배면 유리기판(5) 위에 광반사율이 좋은 크롬(Cr)이나 알루미늄(Al)을 진공증착법에 의하여 수천 옹스트롬 증착한 뒤 사진 식각법이나 샌드블라스트 법으로 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 금속전극(6)을 형성한다. 혹은 수백 미크론∼수 mm 정도의 폭을 갖는 메탈 마스크를 배면유리에 씌워 진공증착법으로 직접 금속전극(6)을 형성한다. 금속전극(6)이 형성된 배면 유리기판(5)의 반대측을 샌드블라스트법 혹은 사진식각법으로 깊이 수mm 정도, 홈과 홈사이의 거리가 수백 미크론∼수 mm 정도인 홈(5a)을 파내어 자연적으로 폭 수백 미크론∼수 mm, 높이 수 mm 정도인 유리 격벽(13)이 배면유리기판(5)에 일체로 형성되게 한다.

유리격벽(13)은 배면유리기판(5)을 절삭가공하지 않고 성형법(moulding)에 의해 유리격벽(13)을 갖는 형상으로 유리를 찍어내는 방법으로 형성할수도 있다.

유리 격벽(13) 사이에 후막 인쇄법 혹은 분사법에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)를 폭 수백 미크론∼수 mm, 두께 수십 미크론 정도로 도포한 뒤 소성하여 하판을 제작한다.

제작된 상, 하판은 프리트 유리가 주성분인 봉지재(10)를 후막 인쇄한 뒤 투명전극(2)과 금속전극(6)이 서로 직각으로 되게 포개어 전기로에서 용융 합착시킨다. 합착된 전광판의 방전셀(11)을 배기시키고 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 수은(Hg) 등으로 구성된 혼합가스를 수십∼수백 Torr주입하고 투명전극(2)와 금속전극(6)사이에 30 KHz의 교류전압을 300 V 정도 인가하면 주입된 혼합가스에서 자외선이 발생하고 이 자외선에 의해 적, 녹, 청 형광체(9A)(9B)(9C)가 여기되어 적, 녹, 청색 가시광(12A)(12B)(12C)을 얻게 된다. 화상이나 문자의 표시에는 필요한 화소부위에 선택적으로 구동함으로써 화상이나 정보를 표시할 수 있다.

이와 같은 방법으로 제작된 PDP전광판은 배면 유리기판(5)을 절삭가공하여 산화물 격벽(8)을 대신하고 금속전극(6)이 배면 유리기판(5) 아래에 위치하므로 기존 PDP 소자의 백색 유전체(7)을 대체하기 때문에 제조가 용이하고 제조경비가 절감되는 잇점이 있다.

또한 기존의 전광판용 PDP 소자에 비해 유전체의 두께가 얇고 방전셀이 크기 때문에 구동전압이 훨씬 줄어든다. 부가적으로 방전셀(8) 내에는 형광체(9A)(9B) (9C)만 들어 있고 백색 유전체(7)는 없고 금속전극(6)은 소자 바깥에 들어 있으므로 기체방전시 불순물가스의 방출이 현저히 줄어들게 되어 소자의 수명이 크게 개선된다.

한편 본 발명의 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 구조에서 형광체(9A)(9B)(9C) 대신에 삼파장 백색 형광체를 도포하여 사용하는 경우 LCD용 백라이트나 평면 램프용으로 사용되는 PDP 소자에서도 앞에서 기술한 동일한 목적으로 사용 될 수 있고 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이와같이 본 발명은 배면 유리기판(5)를 절삭 혹은 성형가공하여 기존 소자의 격벽을 대체하면서 방전공간을 확보하고, 금속전극(6)을 방전셀(8)의 바깥으로 노출시킴으로써 백색 유전체층을 사용하지 않아 제조방법이 간단하고 제조비용을절감하면서 소자의 수명과 구동전압을 개선하고 또한 방전셀(8) 내의 재료를 가급적 적게 두어 불순물 가스의 방출을 줄임으로써 소자의 수명을 연장시키는데 있다. 이 방법을 사용하여 제작된 평면 램프용 교류구동형 플라즈마 소자의 제조경비는 2 배이하로 줄었으며 구동전압은 3배 이하로 줄었고 수명은 5 배이상 증가하는 효과를 얻을수 있다.

Claims (4)

1. 전면유리기판(1), 투명전극(2), 투명유전체(3), 보호막(4)이 배치된 상판과 이에 대응한 하판사이에 격벽(8)으로 독립된 방전셀(11)을 구성하는 플라즈마 표시소자에 있어서, 하판의 배면유리기판(5)을 절삭 혹은 성형가공하여 홈(5a)과 유리격벽(13)을 형성하고 유리격벽(13)사이의 홈(5a)에 금속전극(6), 백색유전체(7), 형광체(9)를 배치하여서 됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
2. 제1항 있어서, 배면유리기판(5)의 유리격벽(13)사이의 홈(5a)에 형광체(9)만을 형성하고 배면유리기판(5) 저면에 금속전극(6)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형광체(9)를 삼파장 백색형광체로 도포시켜 LCD용 백라이트 및 평면램프용 PDP소자로 사용될수 있게 한 것을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자
4. 전면유리기판(1), 투명전극(2), 투명유전체(3), 보호막(4)이 배치된 상판과 이에 대응한 하판 사이에 독립된 방전셀(11)을 구성하는 격벽(8)을 형성하되 하판의 배면유리기판(5)에 소정간격으로 홈(5a)을 만들어 그 홈(5a)사이에 자연적으로 유리격벽(13)이 일체로 형성되게 한것을 특징으로 하는 전광판용 교류구동형 플라즈마 표시소자의 제조방법