PDP 의이해및최신연구동향 2004.3.4 Myeong Soo Chang Digital Display Research Lab. LG Electronics Inc.
Contents 1. Introduction 2. AC PDP 구조 3. AC PDP Design Technology 4. AC PDP 제조공정 5. PDP용재료및공정 6. 최신연구동향
1. Introduction Comparison of Display devices
1. Introduction Display Market Segments PDA/Car Nav. Potable TV Notebook PC PC Monitor / TV Public Screen Jumbo Screen FED EL CRT PDP Projector LCD Projection (Rear CRT/LCD) 10 20 30 40 50 60 70 * FED : Field Emission Display ** EL : Organic Electro Luminescent Diode
2. AC PDP 구조 PDP Set
2. AC PDP 구조 Glass PANEL MODULE Driver Circuit Memory Signal Control Circuit
2. AC PDP 구조 < Upper Panel > < Lower Panel > ITO Electrode Barrier Rib (MgO) Protection Dielectric BUS Electrode Dielectric Electrode Phosphor Visible Light Phosphor (R,G,B) ITO Electrode Plasma UV light Bus Electrode Barrier Rib Front Glass 는설명편의상 90 도회전시킨것임 UV : 147nm, 173nm Address Electrode Glass
3. PDP Design Technology
4. AC PDP 제조공정 전체공정 상판 전극 박막기술과 photolithography 기술로 Plasma 유지를위한선전극을제작함. 세정 금속막성막 PR 도포 / 건조 노광 / 현상 BUS Electrode (Ag) Front Glass 유전층전기적으로 Condenser 역할을하며인쇄방식으로유전체를 Coating함. 유전체인쇄 건조 소성 Dielectric Layer (PbO 계 ) Seal 상 하판합착을위하여저융점 Frit Glass를형성함. Seal Dispensing 가소성 보호막유전층을보호하고 2차전자방출계수를증가시키기위하여 MgO박막을증착하여보호막형성함. Ebeam 증착 Protection Layer (MgO) 에칭 Sustain Electrode (ITO) 하판 전극 / 유전층방전선택용 Address전극을인쇄방식으로형성함. 전극인쇄 전극건조 전극소성 유전층인쇄 / 건조 / 소성 Dielectric Layer (PbO 계 ) Back Glass Address Electrode (Ag) 격벽 방전공간을분할하고 Cross talk를방지하기위해서높이 100μm가량의격벽을 Sand blast방식으로형성함. Barrier Rib 격벽재인쇄 / 건조 감광성 Film 부착노광 / 현상 Sandblast 소성 형광체 각각의격벽사이에 R,G,B 형광체를 Strip 형태로인쇄함. R 형광체인쇄 / 건조 G 형광체인쇄 / 건조 B 형광체인쇄 / 건조 소성 Phosphor(R,G,B) 합착상 하판 Glass를 Align. Sealing 상 하판 Align Clamping 합착 Front Glass Back Glass 배기 /GAS주입방전을원활하게하기위해서고진공상태로 Panel을배기한후, 약 500Torr로혼합가스를주입한후봉입함. 배기 GAS 주입 봉입 배기 / 주입 Front Glass Back Glass Xe+He/Ne/Ar Aging MgO 표면의활성화와물성안정을위해서예비방전을실시. SET 장착 예비방전 TEST PDP Panel Module 조립안정된 Panel을회로와연결하여조립함. 부품자삽 Soldering Interconnection 조정검사
4. AC PDP 제조공정 상판공정 공정재료형성방법 투명전극 Bus 전극 ITO SnO 2 Ag Cr/Cu/Cr, Cr/Al/Cr Sputter 에의한 photoetching 법 CVD 에의한 liftoff 법 Screen 인쇄법, 감광성 Paste 법 Sputter 에의한 photoetching 법 Black Matrix 저융점유리안료 ( 흑색 ) Screen 인쇄법감광성 Paste 법 투명유전체저융점유리 ( 투명 ) Screen 인쇄법 Coater Laminator 에의한 Green Sheet 법 보호막 MgO Electron Beam 증착법 sputter 법 ion plating 법 Screen 인쇄법
4. AC PDP 제조공정 하판공정 공정 Address 전극 재료 Ag 형성방법 Screen 인쇄법, 감광성 Paste 법 Sputter 에의한 photoetching 법 백색유전체 저융점유리 Screen 인쇄법 Laminator 에의한 Green Sheet 법 Barrier Rib 저융점유리 Screen 인쇄에의한직접형성감광성 Paste 법 Sandblast 법 Etching 법 형광체 형광체 (R,G,B) Screen 인쇄법감광성 Paste 법
4. AC PDP 제조공정 後공정 합착 / 배기 /Gas AGING 상 / 하판합착 Aging Sealing Pad Cut 배기 /Gas 주입 점등검사 P. 검사 휘도, 전압 전압 Check
4. AC PDP 제조공정 Module 공정 FPC(ACF) 접속 Dry 방습제도포 보호 CASE 부착 Dry 면세정 Panel 지지체부착 / PCB 조립 Module 검사 Module Aging 보호필름부착 출하검사 포장 IC 방습제도포 ( 수지 Mold) 출하
5. AC PDP 용재료및공정 각재료들의기능과역할 재료 구성 기능 요구특성 투명전극 ITO, SnO 2 Display 전극 도전성, 투과도, 열 화학안정성 BUS Ag, Cr/Cu/Cr 투명전극의큰저항을보상 低저항 상판 투명유전층 보호막 저융점 Glass MgO 전극보호, 유전성 유전층보호 유전률, 절연내압, 투과율 내구성, γ 특성, 투과율, Seal 저융점 Glass 상하판고정, 진공유지 저융점, 기밀성 Black Matrix 저융점 Glass+ 흑색안료 Cell 의광학적분리 저투과율, 저반사율, 흑색도, Address 전극 Ag, Cr/Cu/Cr Data 전극 低저항 하판 백색유전층 PbO 계 glass 전극보호, 유전성, 반사층 유전률, 절연내압, 반사율, 격벽 저융점 Glass + Filler 방전공간확보, Crosstalk 방지 형광체 R, G, B Visible Emission 발생 고효율, 색순도, 수명 기타 유리기판 방전 Gas PD200(Asahi) HeNe NeXe Panel 구조의지지 Plasma 방전발생 두께 : 2.8mm
5. AC PDP 용재료및공정유리기판 PDP 기판용高歪点 Glass 의物性値 구분 Glass 항목 PD200 (Asahi) Soda Lime Glass (AS) PP8C,PP 8C,PP8M8M (NEG) Soda Lime Glass ( 참고 ) 화학조성 (Wt %) SiO 2 R 2 O 3 RO R 2 O Others 58 7 22 10 3 72.5 2 12 13.5 열특성 열팽창계수 ( 10 7 / ) 연화점 ( ) 서냉점 ( ) Strain Point ( ) 83(50~350 ) 830 620 570 87(50~350 ) 735 554 511 83(30~380 ) 836 626 582 83~90(30~380 ) 730~740 540~550 500~510 광학특성 굴절률 n D 1.55 1.52 기계적특성 밀도 (g/ cm3 ) 영률 (kgf/ mm2 ) 강성률 (kgf/ mm2 ) Poissdn Ratio Vickers Hardness (kg/ mm2 ) Knoop 경도 2.77 7.8 10 3 3.2 10 3 0.21 580 2.49 7.3 10 3 3.0 10 3 0.21 580 2.82 77 520 2.48~2.50 70 480 전기적특성 체적저항률 (Ω cm) 유전률 ( 1MHz) 10 12 (150 ) 7.9 10 8.5 10 8.5 (150 ) 7.6 12.0(logρ150 150 ) 7.6(25 ) 8.3~8.6 (logρ150 150 ) 7.0(25 ) 내약품성 (mg/ cm2 ) 내수성 (90 20h) 내산정 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 내알칼리성 NaOH(N/10 90 20h) 0.2 0.8
5. AC PDP 용재료및공정 투명전극 요구특성 재료및성막방법 형성공법 투명전극 (Sustain) 고투과율 저저항화 막두께의균일성 BUS 전극과의밀착성. 내열성, 내약품성. ITO(Indium Tin Oxide) Sputter 법 ( 전도성이가장우수 ) Ion Plating. 진공증착법. SnO 2 ( 통칭 :NESA 막 ) 화학증착법 (CVD) ITO(Indium Tin Oxide) Photoetching Liftoff 법 SnO 2 (NESA 막 ) Liftoff 법 Photoetching 법
5. AC PDP 용재료및공정 금속전극 요구특성 재료및성막방법 형성공법 Bus 전극 Address 전극 저저항화 투명전극과의밀착성 선폭의 Uniformity 내열성 유전체와 Matching성 Cr/Cu/Cr, Cr/Al/Cr Sputter 법 감광성 Paste(Ag) 인쇄, Coating Paste(Ag) Pattern 인쇄 Cr/Cu/Cr, Cr/Al/Cr Photoetching 법 Liftoff 법 감광성 Paste. Photo 법. 인쇄 Paste. Direct Pattern 인쇄.
5. AC PDP 용재료및공정 금속전극 인쇄, Coating Squeezer 감광성 Ag 건조 Paste Screen Mask Glass 노광 UV(365nm) 조사. Photomask 감광된부분 현상 건조 전극형성 소성
5. AC PDP 용재료및공정 투명유전체 목 적 유지전극보호와전기적으로 Condenser 역할 요구특성 절연성, 평활성, 고투과율, 저기포성, 전극과의저반응성 공법 사용재료 설비 재료 Screen 인쇄법 저융점 Glass Paste ( 상, 하층용 ) 인쇄기건조로소성로 Dry Film 법 저융점 Glass Green Sheet ( 상, 하층용 ) Laminator 건조로소성로
5. AC PDP 용재료및공정 투명유전체 Squeeze 인쇄방향 도포 Head Paste 공급 Unit Paste Screen Mask Glass 기판 Leveling 판분리 토출 Paste Rolling 반송 Table Screen Printing Slot Coater A Roll C Roll + 3 + 5 Paste 1 2 4 + 6 Comma Roll Roll 진행방향 Roll Heater + + Cover Film Green Sheet Glass 기판 Glass 기판진행방향 Roll Coater Green Sheet Laminate
5. AC PDP 용재료및공정 보호막 MgO 의요구특성과 Panel 관련특성 No. 요구특성 Panel 관련특성 1 2 3 4 5 내구성 ( 내 Sputter성 ) 이높을것 2차전자방출특성이우수할것응답속도가빠를것절연특성이좋을것 Sealing 전 / 후투과도가높고균일할것 수명 (Life time) 을길게함방전전압및소모전력감소에기여. 화질및휘도향상안정된동작을하는전압범위가커짐. 휘도향상
5. AC PDP 용재료및공정 보호막 보호막형성공정별장. 단점비교 공법 EB Sputtering Ion Plating 액상 MgO 방식 Electron beam evaporation DC reactive sputtering Plasma beam evaporation 다양한코팅법이있음 (spray, solgel 등 ) 재료 MgO pellet Mg target MgO pellet 액상 MgO 장점 공정조건이단순 / 안정적 투과도가높음 조직치밀 결정성大 두께균일 내 sputtering 성이높을것으로예상됨. 조직치밀 결정성大 내 sputtering 성이높을것으로예상됨. Low cost 단점 두께균일성이낮음 장치비가높음 Space 를많이차지 공정조건이다소까다로움 증착속도가낮음 Film 재현성확보가필요 두께균일성이보통임 Space 를많이차지 Film 재현성확보필요 휘도및빛깔이균일한막을얻기힘듦 비고 종래및현재사용되는대부분의생산장비가 EB 형식임 품질및생산성을가지는차세대 in line 장비로일부업체에서도입함. 품질및생산성, 안정성을확보한차세대 inline 장비임 균일한코팅막을형성하는코팅방법을모색중
5. AC PDP 용재료및공정 Barrier Rib Barrier Rib 형성방법 Screen Printing Sandblasting Method Squeezing Method Glass Paste Glass Paste Thick Layer Resist 감광성 Paste법 Photosensitive Glass Paste Direct Etching Glass Paste Glass Screen Printing Dry Film Resist Laminating Exposure/Develop Exposure/Develop Exposure Photoresist Photoresist Coating & Exposure Resist Repetition (10 ~ 15 times) Sandblasting Squeezing Glass Paste into grooves Develop Develop/Etch Strip Strip Strip
5. AC PDP 용재료및공정 Barrier Rib 격벽형성 Process 별장. 단점비교 구 분 비 COST 대형화고정세화재현성정도양산성 교 실용화정도 Screen 인쇄법 Sand Blast 법 Squeezing Method 감광성 Paste 법 Direct Direct Etching Etching 법 ( 범례 ) : 나쁨 : 보통 : 좋음
5. AC PDP 용재료및공정 형광체인쇄 Screen 인쇄법에의한형광체형성공정과대표특성 Process Flow Pattern 인쇄 R, G, B 3 회반복 대표특성 두께 Patterning 성 ( 혼색 / 격벽탐 ) Squeeze Rubber Screen Mask 건조소성 잔류용제 Leveling 정도 Binder BurnOut 형광막의치밀성 Phosphor Barrier Rib Glass Electrode
5. AC PDP 용재료및공정 형광체 Paste 法 (Pattern 인쇄 ) 감광성 Paste 法 Dry Film 法 장점 저 Cost 재료효율고 공정간단 고생산성 고정세화, 대형화에대응가능 고정세화, 대형화에대응가능 고밀도 두께조절이쉽고균일함 재료형태및취급간단 단점 두께불균일 재분산 형광체입경변화에대응難 작업자숙련기술필요 고정세화, 대형화에대응難 공정복잡 재료사용률저하 Cost 高 재료사용률저하 Cost 高 설비 스크린인쇄기 건조로 소성로 스크린인쇄기 건조로 노광기 현상기 소성로 Laminator 노광기 현상기 소성로 평가항목 Powder : 색도, 입자 Size, 입도분포, 비중, Brightness, 잔광시간 Paste : 점도, 도포특성 소성후 : 두께, 휘도 ( 여기특성, 변환효율, 온도특성 )
6. 최신연구동향 재료 / 공정연구동향 저가격고화질고신뢰성 Design Full White 휘도명실 Contrast Ratio 고해상도저소비전력 Design 수명잔상친환경 고효율 Cell 구조 Gas 조성, Gas Pressure 형광체 Low Reflection Optical Filter Black Screen Material Barrier Rib Frit Glass Glass Substrate Protective Layer Design Simple & Slim Low weight BuiltIn Manufacturing Direct Patterning (Mask free) 다면취공정
6. 최신연구동향 PDP 생산현황 2003 년 1,760K 2005 년 7,080K 이상 65K(2) LG 140400K(34) LG 130K(2) SDI 250400K(34) SDI 60K(2) FHP 100K(2) FHP 50K(2) Panasonic 150K(3) Panasonic 51K(2) NEC 56K(2) NEC 25K(3) Pioneer 55K(3) Pioneer 20K(2) Others 120K(4) Others * 42 기준월생산 Capacity, ( ) 는라인수
The End