Display devices have been developed thus far along with people’s needs. Such needs indicate that a transpar-ent display is a strong candidate as a next-generation display device due to its less spatial constraint. Various display technologies attempted to develop the transparent display. Among them, the plasma display technology is most attractive for large transparent display devices. Early studies on the transparent AC plasma display panel (AC PDP) showed its feasibility; however, the transmittance level was not high. A study on improvement of the transmittance in the transparent AC PDP is therefore required in order to being pervasive transparent displays.
A highly transparent AC PDP is proposed by development of alternative transparent components such as glass substrate, dielectric layer, barrier rib, electrode, and phosphor. A silicon dioxide (SiO2) was used as a material of a transparent dielectric layer, since incident light on this material is less reflected due to a small reflective index difference and less scattered due to an absence of pores. This SiO2 dielectric layer covered with magnesium oxide (MgO) protective layer has a long lifetime in the plasma discharge condition. Two materials were investigated as materials for transparent barrier ribs: glass and SU-8 photoresist. Glass barrier ribs were fabricated via a wet etching process with a 20% hydrofluoric acid. Two different etching methods for glass barrier ribs were investigated: a single-side etching method and a both-side etching method. Simulation and measurement results show that glass barrier ribs formed by the both-side etching method are more transparent compared to those formed by a single-side etching method. Glass barrier ribs had a long lifetime and an acceptable transmittance of approximately 50%; however, they were difficult to have a high transmittance due to its shape and defects. Therefore, SU-8 photoresist barrier ribs are proposed for highly transparent barrier ribs. SU-8 photoresist is an appropriate material for a highly transparent barrier rib because it absorbs only a small amount of light and provides a simple fabrication method for a rectangular barrier rib (this rectangular barrier rib shape reflects the least light). SU-8 photoresist barrier rib had a problem with reliability because it can be damaged by the plasma. Therefore, a SiO2 layer covers the SU-8 photoresist barrier rib for protection. Using this method, we obtained a highly transparent barrier rib with a long lifetime and a transmittance level of approximately 90%. The transmissions of other components in transparent AC PDP, which are not mentioned above, were improved as follows: A 400 ??m-thick borosilicate glass was used as a glass substrate in place of a PD200 glass, because it has a few metal impurities, thereby absorbing red light less. Narrow silver (Ag) electrodes on indium-tin-oxide (ITO) electrodes were used as sustain and address electrodes. Opaque phosphor on the sidewalls of the barrier ribs and transparent phosphor on the rear plate were used as a phosphor layer. A transparent thin film phosphor is applied for the high transmittance level. The fabricated transparent AC PDP was feasibly operated by a conventional driving scheme and showed high transmittance of above 60% without phosphor and that of above 50% with phosphor. This study is expected to contribute to the ongoing development of transparent AC PDPs.
A very low resistive transparent electrode with a high transmittance is also proposed. It consists of a stacked Ag)/zinc oxide (ZnO)/Ag multilayer covered by high refractive index dielectric layers. The proposed multi-layer electrode with optimal layer thicknesses has a high and wide spectral transmittance peak due to interfer-ence. It is demonstrated that sandwiched ZnO with high resistivity can allow one Ag layer to connect the other Ag layer. We obtained a stacked Ag/ZnO/Ag multilayer electrode with a sheet resistance value of approximately 1.6 ??/sq at a luminous transmittance level of 75%. In addition to its low sheet resistance coupled with high transmittance, the proposed multilayer electrode has good flexibility. An organic light-emitting diode with an anode of the stacked Ag/ZnO/Ag multilayer shows performance comparable to that of an anode of indium tin oxide. A transparent AC PDP with the sustain and address electrodes of the stacked Ag/ZnO/Ag multilayer demonstrated a highly transparent display. The proposed low resistive multilayer electrode will improve the performance of large and flexible optoelectronic devices.
디스플레이 소자는 사람들의 필요에 의해 계속 발전해 왔다. 현재 사람들은 차세대 디스플레이 소자를 원하는데, 투명 디스플레이는 이러한 사람들의 욕구를 만족시킬 수 있다. 투명 디스플레이는 공간적 제약이 적기 때문에 다양한 분야에 두루 적용할 수 있기 때문이다. 이러한 투명 디스플레이를 구현하기 위해, 많은 그룹들에서 다양한 디스플레이 기술을 기반으로 투명 디스플레이를 연구하였다. 그러한 디스플레이 기술 중, 플라즈마 디스플레이 기술 기반으로 개발한 투명 디스플레이는 그 셀 구조 및 구동 장점으로 인해 대면적 투명 디스플레이는 강점을 가지고 있다. 초기 플라즈마 디스플레이 기술 기반 투명 디스플레이 연구들은 그 가능성에 대해 보여주었다. 하지만 그 투과도는 아직 낮기 때문에, 좀 더 많은 곳에서 두루 적용되기 위해서는 그 투명도를 높여야 한다. 본 논문에서는 고투명 투명 AC PDP를 개발하고자 하는 데에 그 연구 목적이 있다.
고투명 AC PDP는 대안의 투명 요소 개발 연구를 통해 구현하였다. 이러한 투명 요소들에는 유리 기판, 투명 유전체, 투명 격벽, 전극, 그리고 형광체 등이 이에 속한다. SiO2는 그 반사가 적고 빛의 흡수가 매우 적기 때문에, 고투명 유전체 물질로 적합하다. 또한 SiO2는 기존 투명 유전체에서 문제가 되었던 기공의 난반사가 없기 때문에 매우 높은 투과도를 가질 수 있다. 이러한 SiO2 투명 유전체는 플라즈마에 그대로 노출되면 수명에 문제가 될 수 있기 때문에, MgO의 보호막으로 덥었다. 그 결과 장수명의 투명 유전체를 얻을 수 있었다. 투명 격벽 물질로 유리와 SU-8 photoresist가 고려되었다. 유리 격벽은 20%의 HF 용액으로 수용액 식각 공정을 통해 구현하였는데, 그 공정 방법으로 single-side 식각 방법과 both-side 식각 방법을 제안하였다. 시뮬레이션 계산 결과와 제작된 샘플의 측정 결과는 both-side 식각 방법이 single-side 식각 방법보다 투과도 면에서 월등함을 보여주었다. 제작된 유리 격벽은 높은 수명을 보여주었으며, 약 50%의 투과도를 가졌다. 하지만 수용액 공정 중에 발생한 pinhole 등의 결함으로, 시뮬레이션으로 계산된 투과도 보다 매우 낮았다. 또한 제작된 격벽 형태는 격벽이 높은 투과도를 갖기 위한 구조로는 적합하지 않았다. 따라서 SU-8 photoresist 투명 격벽을 다시 제안하였다. SU-8 photoresist 투명 격벽은 직사각형의 높은 투과도를 갖는 격벽 형태를 쉬운 공정 방법으로 제작 가능하였다. 뿐만 아니라, SU-8 photoresist 격벽은 그 물질이 빛을 거의 흡수하지 않기 때문에 고투명 격벽으로는 매우 적합하였다. 하지만 SU-8 photoresist 격벽 자체는 플라즈마에 쉽게 손상되기 때문에, 이를 SiO2 보호막으로 덥어 이를 막아 주었다. 이러한 방법을 통해 장시간 수명을 갖은 약 90% 투과도의 고투명 격벽을 얻을 수 있었다. 투명 유전체와 투명 격벽을 제외한 다른 요소들은 다음의 방법으로 그 투과도를 향상시켰다. 0.4T의 borosilicate 유리 기판은 적은 양의 금속 불순물을 포함하기 때문에 일반적인 AC PDP에서 쓰는 PD200 유리 기판보다 red 영역에서 더 높은 투과도들 보여준다. 개구율을 확보하기 위한 좁은 폭의 불투명 Ag 전극과 ITO 전극의 조합으로 높은 투과도의 sustain 및 address 전극을 구현하였다. 불투명 형광체를 격벽 측면에 도포하는 방법으로 그 투과도를 확보하였다. 그러나 이러한 방법으로는 높은 투과도를 얻기 어렵기 때문에, 박막의 투명 형광체도 적용하였다. 이와 같은 방법으로 제작된 투명 AC PDP는 형광체를 포함하지 않는 경우, 60% 이상의 매우 높은 투과도를 보였고, 형광체를 포함한 경우 약 50%의 투과도를 보였다. 이러한 연구 결과들은 투명 AC PDP가 계속 발전할 수 있는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다.
대면적 디스플레이 소자에 매우 중요한 초저저항 투명 전극 연구도 이루어졌었다. 제안된 초저저항 투명 전극은 높은 굴절률의 유전막으로 덥힌 다층의 Ag/ZnO/Ag 층으로 이루어져 있다. 최적화된 두께를 가진 다층의 투명 전극은 간섭 효과로 인해 가시광 영역에서 매우 높은 투과도를 가질 수 있다. Ag 층 사이에 껴있는 ZnO 막은 그 비저항은 크지만 떨어져있는 두 Ag 층을 충분히 전기적으로 연결시킬 수 있음을 보였다. 이렇게 해서 얻는 유리 기판 위의 다층의 투명 전극은 약 1.6 ??/sq 의 면저항에서 75%의 높은 휘도 투과도를 보여 주었다. 게다가 제안된 다층의 투명 전극은 높은 유연성도 가지고 있기 때문에 플렉시블 소자에도 적용할 수 있다. 다층의 투명 전극을 OLED 양극에 적용하였을 경우, ITO와 별반 차이 없는 성능을 보여 다양한 디스플레이 소자에 적용 가능함을 보였다. 또한 투명 AC PDP의 sustain 과 address 전극에 적용하였을 경우, 높은 투과도를 가진 투명 AC PDP가 제작 가능함을 보였다. 제안된 초저저항 투명 전극은 대형 및 플렉시블 광전자 소자 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대한다.
