KR100340065B1 - 빗을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정이 보다 단순하면서 제조 비용이 낮고 환경 오염 문제를 유발하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법에 관한 것으로, 글래스 페이스트를 전면 도포한 후, 건조 상태에서 물리적인 힘으로 격벽을 깎아 내는데 그 특징이 있다.

Description

빗을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법{METHOD FOR FORMING BARRIER RIB OF PLASMA DISPLAY PANEL BY USING COMB}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, 이하 PDP라 함)은 기체 방전시에 발생하는 플라즈마로부터 나오는 빛을 이용하여 문자 또는 그래픽을 표시하는 소자이다. PDP는 현재 활발히 연구되고 있는 LCD(liquid crystal display), FED(field emission display), ELD(electroluminescence display)와 같은 여러 평판형 디스플레이 소자 중에서도 대형화에 가장 적합한 장점을 가지고 있다.

즉, 플라즈마 디스플레이 패널은 40 ' 이상의 대형화가 가능하고, 방전에서 형성되는 자외선이 형광막을 자극하여 가시광을 발광시키는 포토루미네슨스(photoluminescence) 메카니즘을 이용하기 때문에 CRT 수준의 칼라화가 가능하며, 자기 발광형 표시소자(self emissive display)로서 160。 이상의 넓은 시야각을 갖는 등 다른 평판 소자에서 찾아볼 수 없는 고유한 장점을 많이 가지고 있다. 이에 따라 차세대 고선명 벽걸이 TV, TV와 PC의 기능이 복합화된 멀티미디어(multimedia)용 대형 표시장치로서 유력시되고 있어, 최근 이에 대한 관심이 고조되고 있다.

PDP는 두께가 3 ㎜ 정도되는 2장의 유리기판을 사용하여 각각의 기판 위에 적당한 전극과 형광체를 도포하고, 두 기판의 간격을 약 0.1 ㎜ 내지 0.2 ㎜로 유지하면서 그 사이의 공간에 플라즈마를 형성하는 방법을 채택하고 있기 때문에 평판으로서 대형화가 가능하다.

또한, PDP에서 가스 방전은 전극간에 전압이 인가되더라도 방전 개시 전압 이하의 인가전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 강한 비선형성을 갖고, 대형 디스플레이의 구동에 필수적인 기능인 기억기능(memory function)이 있어 초대형의 패널에 대해서도 휘도의 저하없이 고화질의 화상을 표현할 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마를 발생하기 위한 전극이 플라즈마에 직접 노출되어 전도전류(conduction current)가 전극을 통해 직접 흐르는 직류형(DC형)과 전극이 유전체로 덮여 있어 직접 노출되지 않아 변위전류(Displacement Current)가 흐르는 교류형(AC형)으로 구분된다.

AC형 PDP의 전면판에는 평행한 한쌍의 투명전극, 전도율을 높이기 위해 투명전극 상에 형성되는 버스전극(bus electrode), 유전층 등이 형성된다. 배면판에는 버스전극과 수직한 어드레스 전극, 유전층, 유전층 상에 형성된 격벽, 격벽 사이에 형성된 형광층이 형성된다. 이러한 구조의 전면판과 배면판을 봉착, 배기하여 PDP를 이룬다.

PDP의 제조에는 스크린 인쇄, 포토리소그래피와 같은 공통되는 공정 기술 및 격벽 형성을 위한 특수 공정들이 있다. 그 중 스크린 인쇄법(screen print), 샌드 블라스트(sand blast) 방법, 감광성 페이스트를 이용한 방법, 프레스(press)법은 다음과 같은 특징을 갖는다.

스크린 인쇄법에 의한 후막형성 기술은 생산설비가 간단하고, 재료 이용 효율이 높아서 PDP 제조에 가장 많이 이용되고 있는 공정 중의 하나이다. 스크린 인쇄의 원리는 패터닝된 스크린을 일정간격 유지하여 기판 위에 놓고 격벽 형성에 필요한 페이스트(paste)를 압착, 전사시켜 원하는 형상을 기판에 인쇄하는 방식이다.

도1은 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 단면도로서, 격벽에 해당하는 곳에 구멍을 뚫린 에멀젼(emulsion) 스크린 마스크(M1)에 스퀴즈(squeeze)(도시하지 않음)를 이용하여 글래스 페이스트(glass paste)(12)를 밀어넣는 방법으로, 유리 기판(11) 상에 원하는 높이가 될 때까지 페이스트를 적층하여 격벽(13)을 형성한 상태를 보이고 있다. 상기 격벽(13)은 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 형성이 완료된 유리 기판(11) 상에 형성한다.

이와 같은 스크린 인쇄법은 공정이 단순하고, 재료가 싸며 낭비가 적은 장점이 있으나, 통상 1회 인쇄에서 소정 전에 20 ㎛ 정도의 높이를 얻을 수 있다. 따라서, 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 격벽을 얻기 위해서는 5회 내지 10회의 중첩 인쇄를 하여 다수의 건조 공정을 실시한다. 따라서, 높이의 균일성이 적고 위로 갈수록 격벽의 폭이 좁아져 인접 셀 간을 완전히 격리시키지 못하여 오방전을 일으키고 전면판의유전체와 MgO막에 큰 압력을 가하는 단점이 있다.

샌드블라스트법은 기판 위에 격벽물질을 넓게 도포한 후 부분적으로 이를 제거함으로써 격벽을 형성하는 방법으로 최근 대형 패널 제조 공정에서 고정세용 격벽 형성을 위해 많이 이용되고 있는 방법으로서, 다음과 같은 공정 순서에 따라 진행된다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(21) 상에 격벽재료인 글래스 페이스트(22)를 형성하고 글래스 페이스트(22) 상에 감광성 드라이 필름(23)을 입힌 후, 격벽 패턴이 정의되어 있는 포토 마스크(M2)를 이용하여 노광한다. 도면부호 '24'는 격벽 영역 상에 잔류되는 감광성 필름을 나타낸다.

이어서, 현상공정을 실시하여 도2b에 도시한 바와 같이 격벽을 형성하고자 하는 영역에만 감광성 드라이 필름(24)을 남긴다. 도2b에서 도면부호 '22A'는 격벽을 이루는 글래스 페이스트 부분을 나타낸다.

그리고 연마제를 분사하여 감광성 드라이 필름(24)에 보호되지 않은 부분을 물리적으로 제거하여 격벽을 형성하게 되는데 이때, 사용되는 연마제는 Al₂O₃, SiC, 유리 미립자 등이 사용되고 압축된 공기나 질소 가스에 의해 분사된다. 샌드 블라스트법은 70 ㎛ 이하의 격벽을 대면적의 기판에 형성하는 것이 가능하고, 원하는 격벽 모양, 피치(pitch) 등을 얻을 수 있어 많이 이용되고 있다.

그러나, 기판 유리에 물리적 충격을 가해 소성시 기판의 균열을 일으킬 수있고, 공정이 복잡하며 설비 투자에 소요되는 경비가 많으며 많은 재료의 소모로 인한 생산 단가의 상승, 분진으로 인한 공해 발생의 소지를 갖고 있다.

감광성 페이스트를 이용한 방법은 도3a 및 도3b의 공정 순서에 따라 진행된다.

먼저, 도3a에 도시한 바와 같이 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(31) 상에 격벽재료인 감광성 글래스 페이스트(32)를 형성하고, 격벽 패턴이 정의되어 있는 포토 마스크(M3)를 이용하여 감광성 글래스 페이스트(32)를 노광한다.

이어서, 감광성 글래스 페이스트(32)를 현상하여 도3b에 도시한 바와 같이 격벽(33)을 형성한다.

이와 같이 이루어지는 감광성 페이스트법은 샌드블라스트법과 품질면에서 동일한 동일한 장점을 가지면서 공정상으로는 더 간단한 장점이 있으나, 감광성 재료가 비싸고 재료의 낭비가 심할 뿐 아니라 200 ㎛ 두께의 재료를 감광시키기 어려운 단점이 있다.

이하, 도4a 및 도4b를 참조하여 최근 제시되고 있는 프레스를 이용한 격벽 형성 원리를 설명한다.

도4a는 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(41) 상에 격벽재료인 글래스 페이스트(42)를 형성하고, 격벽이음각된 프레스(43)로 누른 상태를 보이고 있다. 도면부호 's'는 프레스로 누르기 전의 글래스 페이스트(42)층 표면을 나타낸다.

이후, 프레스(43)를 제거하면 도4b에 도시한 바와 같이 격벽 영역에만 글래스 페이스트(42)가 잔류되도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이 이루어지는 프레스를 이용한 격벽 형성 방법은 격벽의 품질, 제조 비용, 재료의 효율성, 공정 소요시간, 환경 오염 문제에 대한 안정성 등 모든 면에서 바람직한 방법이나, 아직 미해결점이 많은 완성되지 않은 기술이다.

따라서, 스크린 인쇄법, 샌드 블라스트 방법, 감광성 페이스트를 이용한 방법, 프레스법 등의 각 단점을 해결할 수 있는 격벽 형성 기술이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 공정이 보다 단순하면서 제조 비용이 낮고 환경 오염 문제를 유발하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 단면도,

도2a 및 도2b는 샌드블라스트법을 설명하기 위한 단면도,

도3a 및 도3b는 감광성 페이스트법을 설명하기 위한 단면도,

도4a 및 도4b는 프레스법을 설명하기 위한 단면도,

도5a는 본 발명에 따라 빗을 이용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 형성하는 과정을 보이는 사시도,

도5b 및 도5c는 각각 도5a에 도시한 빗의 빗살 형태를 보이는 단면도,

도6a 내지 도6e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 공정 단면도,

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 공정 단면도,

도8a 내지 도8e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 공정 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명*

52, 82, 83, 84: 글래스 페이스트층 53: 격벽

60: 빗 A: 제1 빗살

B: 제2 빗살 C: 제3 빗살

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법에 있어서, 3 열의 빗살로 이루어지고, 상기 각 열의 빗살은 서로 다른 폭을 가지며, 상기 열과 수직한 상기 빗의 진행 방향으로 빗살 폭의 크기는 순차적으로 감소하는 빗을 마련하는 제1단계; 기판 상부에 글래스 페이스트층을 형성하는 제2 단계; 상기 빗을 이용하여 상기 글래스 페이스트층을 선택적으로 긁어내어, 패턴 형성 영역 상에 상기 글래스 페이스트층을 잔류시키는 제3 단계; 및 상기 잔류한 상기 글래스 페이스트층을 소성하여 패턴을 형성하는 제4 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3 열의 빗살로 이루어지고, 상기 각 열의 빗살은 서로 다른 폭을 가지며, 상기 열과 수직한 상기 빗의 진행 방향으로 빗살 폭의 크기는 순차적으로 감소하는 빗을 마련하는 제1단계; 기판 상부에 글래스 페이스트층 및 감광성 건조 필름을 형성하는 제2 단계; 상기 빗을 이용하여 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 선택적으로 긁어내어, 패턴 형성 영역 상에 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 잔류시키는 제3 단계; 및 상기 잔류한 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 소성하여 패턴을 형성하는 제4 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법을 제공한다.

비람직하게, 상기 빗살의 가장 큰 폭은 이웃하는 패턴 간의 간격과 동일하다.

본 발명은 글래스 페이스트를 전면 도포한 후, 건조 상태에서 물리적인 힘으로 격벽을 깎아 내는데 그 특징이 있다. 페이스트는 크기가 수 마이크로 미터인 미세 입자들이 유기 용제에 섞여 있는 것으로서 건조 상태에서는 폭이 약 80 ㎛, 높이가 약 200 내지 ㎛ 정도의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 패턴 형성에 큰 어려움이 없다. 또한 건조 상태의 페이스트는 쉽게 부서지기 때문에 물리적인 힘이 주위로 전달되지 않아서 공정 중 격벽이 파손될 위험이 적다.

예로서, 배면판의 유전층(white back)으로 쓰이는 글래스 페이스트를 건조한후 두께 30 ㎛ 상태에서 면도날로 그어 폭 90 ㎛ 정도의 패턴을 형성할 수 있음을 실험으로 확인한 바 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법을 상세히 설명한다.

도5a는 본 발명에 따라 빗을 이용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 형성하는 과정을 보이는 공정 사시도로서, 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(50) 상에 격벽재료인 감광성 글래스 페이스트(52)를 형성하고, 세 가지 형태의 빗살을 갖는 빗(60)을 이용하여 격벽(53)을 형성하는 상태를 보이고 있다.

도5b 및 도5c는 각각 도5a에 도시한 빗(60)의 a면 및 b면 확대 단면도로서,제1 빗살(A)의 제1 열, 제2 빗살(B)의 제2 열 및 제3 빗살(C)의 제3 열로 이루어지며, 제1 열에서 제3 열로 갈수록 순차적으로 빗살의 크기가 커지는 빗(60)의 구조를 보이고 있다. 제1 빗살(A) 간의 간격은 제2 빗살(B) 간의 간격보다 좁고, 제2 빗살(B) 간의 간격은 제3 빗살(C) 간의 간격 보다 좁으며 제3 빗살(C) 간의 간격은 이웃하는 격벽 사이의 간격과 동일한 간격이다.

전술한 구조의 빗을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도6a 내지 도6e를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법을 설명한다.

도6a에 도시한 바와 같이 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(51) 상에 격벽재료인 글래스 페이스트를 형성하고, 건조하여 약 200 ㎛ 두께의 글래스 페이스트(52)층을 형성한다. 도면부호 '53'은 완성될 격벽 부분을 나타낸다.

다음으로, 빗살의 크기가 가장 작은 제1 빗살(A)이 진행방향의 전면을 향한 상태에서 빗질을 시작하면, 도6b, 도6c, 6d에 도시한 바와 같이 격벽으로 남지 않는 부분의 글래스 페이스트(52)층을 제1 빗살(A), 제2 빗살(B), 제3 빗살(C)이 차례로 긁어낸다.

이러한 과정에서 제1 빗살(A)은 제거하고자 하는 곳에 좁은 폭의 홈을 파고, 제2 빗살(B)은 제거하고자 하는 곳의 대부분을 파내며, 이웃하는 격벽 사이의 간격과 같은 크기의 폭을 갖는 제3 빗살(C)이 지나가면 격벽을 이룰 글래스 페이스트층만 잔류하게 된다.

한편, 제2 빗살(B)이 통과한 후 잔류되는 글래스 페이스트층(53)에 힘이 전달되지 않도록 하기 위하여 제2 빗살(B)에 요철을 형성하기도 한다.

전술한 바와 같이 빗을 이용한 빗질시 발생한 글래스 페이스트 가루를 공기(Air)로 불어서 제거한 후 소성 공정을 실시하면 도6e와 같은 격벽(53) 패턴이 형성된다.

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 공정 단면도로서, 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(71) 상에 격벽재료인 글래스 페이스트를 형성하고, 건조하여 약 200 ㎛ 두께의 글래스 페이스트층(72)을 형성하고, 격벽으로 잔류할 글래스 페이스트층(72) 상에 감광성 건조 필름(73)을 형성한 상태를 보이고 있다.

도7과 같은 공정 이후 전술한 도6b 내지 도6e와 같이 빗질을 하여 격벽 패턴을 형성하고 소성 공정 등을 실시한다.

전술한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예와 같이 격벽을 한번에 형성하지 않고 다층으로 형성할 수도 있다.

도8a 내지 도8e를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성 방법을 설명한다.

먼저, 도8a에 도시한 바와 같이 어드레스 전극(도시하지 않음), 유전층(도시하지 않음) 등이 형성이 완료된 유리 기판(81) 상에 격벽재료인 글래스 페이스트를 전면 인쇄하고, 건조하여 제1 글래스 페이스트층(82)을 형성하고 전술한 도6b 내지 도6e와 같은 빗질 및 가소성 공정을 실시하여 도8b에 도시한 바와 같이 격벽 영역에 제1 글래스 페이스트층(82)을 잔류시키고, 전체 구조 상에 제2 글래스 페이스트층(83)을 전면 인쇄하고 건조한다.

다음으로, 전술한 도6b 내지 도6e와 같은 빗질 및 가소성 공정을 실시하여 도8c에 도시한 바와 같이 제1 글래스 페이스트층(82) 상에 제2 글래스 페이스트층(83)을 잔류시킨다.

다음으로, 도8d에 도시한 바와 같이 유리 기판(81) 상에 글래스 페이스트층을 다시 전면 인쇄하고, 건조하여 제3 글래스 페이스트층(84)을 형성하고 전술한 도6b 내지 도6e와 같은 빗질 및 가소성 공정을 실시하여 도8e에 도시한 바와 같이 제2 글래스 페이스트층(83) 상에 제3 글래스 페이스트층(84)을 잔류시켜 다층 구조의 격벽을 형성한다.

전술한 본 발명의 제3 실시예와 같이 전면 인쇄, 건조, 빗질, 가소성 공정 등을 반복하는 과정에서, 가소성은 충분한 강도를 가지면서도 글래스 변형이 일어나지 않는 온도에서 실시한다. 참고로, 라인 글래스(lime glass)의 경우 450 ℃ 온도의 소성 공정시 1 m당 수 ㎛ 정도의 열변형이 발생한다.

한편, 전술한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서 글래스 페이스트에 수지를 혼합하여 건조 후에도 탄력이 있도록 만들면 빗질할 때 격벽이 부서질 위험성을 상당히 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 패턴 인쇄법과 같은 정도의 저렴한 재료를 이용하여 샌드블러스트법과 감광성 페이스트를 이용하여 형성하는 경우와 같이 양질의 격벽을 형성할 수 있다. 긁어낸 재료는 건조과정에서 증발한 유제를 넣어섞기만 하면 재활용이 가능하므로 효율성이 높고 또한 샌드블러스트 공정과 같이 분진이 발생하는 문제점도 없다. 그리고, 프레스법 만큼이나 공정이 간단하고, 공정 시간이 짧아 대량 생산에 적용하기 쉽다. 또한, 본 발명에 이용되는 빗은 제조가 용이하며 반영구적으로 쓸 수 있어 경제적이다.

Claims (7)

1. 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법에 있어서,

   3 열의 빗살로 이루어지고, 상기 각 열의 빗살은 서로 다른 폭을 가지며, 상기 열과 수직한 상기 빗의 진행 방향으로 빗살 폭의 크기는 순차적으로 감소하는 빗을 마련하는 제1단계;

   기판 상부에 글래스 페이스트층을 형성하는 제2 단계;

   상기 빗을 이용하여 상기 글래스 페이스트층을 선택적으로 긁어내어, 패턴 형성 영역 상에 상기 글래스 페이스트층을 잔류시키는 제3 단계; 및

   상기 잔류한 상기 글래스 페이스트층을 소성하여 패턴을 형성하는 제4 단계

   를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법.
2. 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법에 있어서,

   3 열의 빗살로 이루어지고, 상기 각 열의 빗살은 서로 다른 폭을 가지며, 상기 열과 수직한 상기 빗의 진행 방향으로 빗살 폭의 크기는 순차적으로 감소하는 빗을 마련하는 제1단계;

   기판 상부에 글래스 페이스트층 및 감광성 건조 필름을 형성하는 제2 단계;

   상기 빗을 이용하여 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 선택적으로 긁어내어, 패턴 형성 영역 상에 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 잔류시키는 제3 단계; 및

   상기 잔류한 상기 감광성 건조 필름 및 상기 글래스 페이스트층을 소성하여 패턴을 형성하는 제4 단계

   를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 패턴은 격벽인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제2 단계 내지 상기 제4 단계를 적어도 한번 실시하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 빗살의 가장 큰 폭은 이웃하는 패턴 간의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 패턴 형성 방법.