CN101256922A - 保护层材料、其制法、保护层以及等离子体显示面板 - Google Patents

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金石基
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金荣洙
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Abstract

用于制备PDP保护层的材料，其减少放电延迟时间、改进温度依赖性以及具有增强的离子强度；制备该材料的方法；由该材料形成的保护层；和包括该保护层的PDP。更具体地，包括以2.0×10－5－1.0×10－2重量份/1重量份氧化镁(MgO)的量的掺杂有稀土元素的单晶氧化镁的用于保护层的材料，通过在约2,800℃下使其结晶制备该单晶氧化镁的方法，由该材料形成的保护层，以及包括该保护层的PDP。

Description

保护层材料、其制法、保护层以及等离子体显示面板
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2007年2月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2007-20545的优先权，在此结合其公开内容作为参考。
技术领域
本发明的各方面涉及用于制备具有降低的放电延迟时间、改进的温度依赖性以及增强的离子强度的等离子体显示面板的保护层的材料，制备该材料的方法，由该材料形成的保护层和包括该保护层的等离子体显示面板。
背景技术
等离子体显示面板(PDP)可容易地用于形成大屏幕，以及由于自发光和快速响应而具有良好的显示质量。此外，PDP可以薄膜的形式形成，并因此如同LCD一样，适于壁装式显示器。
图1图解了构成PDP的许多PDP像素中的一个PDP像素。参见图1，维持电极对各包括与金属汇流电极15b配对的透明电极15a，且在前基板14和后基板10之间的前基板14的表面上形成。将介电层16设置在前基板14和后基板10之间的前基板14的表面上，以覆盖维持电极对。通过保护层17覆盖该介电层16，以保持放电性能和延长介电层16的寿命。
在前基板14和后基板10之间的后基板10的表面上形成被介电层12覆盖的寻址电极11。前基板14与后基板10分离，其中的空间由产生紫外线的放电气体诸如Ne等填充。
保护层17提供以下优点。
第一，保护层17保护透明和汇流电极15a和15b和介电层16。即使仅透明和汇流电极15a和15b形成在所述前基板上，或者形成介电层16以覆盖透明和汇流电极15a和15b，也仍可发生放电。然而，当仅透明和汇流电极15a和15b形成在所述前基板10上时，放电电流难以控制。而且，当仅形成介电层16以覆盖透明和汇流电极15a和15b形成，而没有保护层17时，介电层16可被来自赋能离子(energized ion)的轰击的溅射蚀刻破坏。因此，介电层16由对等离子体离子具有强耐受性的保护层17覆盖。
第二，保护层17降低放电起始电压。次级电子发射系数是用于形成保护层的材料的物理值且与放电起始电压直接相关。随着从保护层发射更多次级电子，放电起始电压降低。因此，期望用于形成保护层的材料具有高的次级电子发射系数。
最后，保护层17减少放电延迟时间。所述放电延迟时间度量施加电压时和发生放电时之间的延迟，且为形成延迟时间(formation delay time，Tf)和统计延迟时间(statistical delay time，Ts)的总和。所述Tf是施加电压和放电电流之间的时间间隔，以及所述Ts是该形成延迟时间的统计离差。当所述放电延迟时间减少时，可获得高速寻址，因此可使用单扫描(single scan)。而且，可降低扫描驱动要求，以及可形成更多子场。因此，所述PDP可具有高的亮度和图像质量。
目前，使用两种类型的氧化镁作为PDP保护层的原材料：单晶和多晶。当使用真空淀积法如等离子蒸发或电子束蒸发将所述两种原材料转变为在介电层上形成的薄膜时，保护层由多晶氧化镁形成，而不管原材料的状态。然而，在所述多晶保护层和所述多晶原材料之间存在很大的区别。在前者(即，多晶保护层)的情况中，晶粒和空隙的尺寸小，晶粒的构型相对恒定，且厚度小，使得透光率为约80-90％。在后者(即，多晶原材料)的情况中，晶粒和空隙的尺寸大，晶粒无规取向，且多晶原材料的厚度大，使得多晶形材料不透明。
图2包括显示使用单晶氧化镁形成的保护层的放电延迟时间的曲线1和显示使用多晶氧化镁形成的保护层的放电延迟时间的曲线2。参见曲线1，所述温度依赖性相对低，但是使用单晶氧化镁形成的保护层的放电延迟时间长，从而不能使用单扫描操作。
因此，已报道了将多晶氧化镁而不是单晶氧化镁应用于PDP保护层的最近研究。参见图2，尽管单晶氧化镁具有低的温度依赖性，但它不能达到单扫描操作所需的放电延迟时间。然而，多晶氧化镁在高温下具有快的放电延迟时间和在低温下具有慢的放电延迟时间。此外，与使用单晶氧化镁的保护层相比，使用多晶氧化镁的保护层在制备工艺和杂质调节方面具有相对优势。而且，由于多晶氧化镁具有比单晶氧化镁高的沉积速度，所以可降低工艺指数(process index)和可提高PDP的生产速度。然而，使用单晶氧化镁的保护层需要Xe含量少于10％，否则发生严重的低放电和可能无法进行图像传输。
然而，多晶氧化镁不是用于PDP保护层的完美材料。在放电过程中，放电空间的温度升高，这减少放电延迟时间，但是放电可能过度和低。因此，当灰度升高时，放电延迟时间和对于放电延迟时间的温度依赖性改变，使得发生不稳定放电。具体地，当放电延迟时间和放电起始电压改变时，由于发生更多的放电漂移(discharge drift)，多晶氧化镁具有更严重的放电指数(discharge index)。这可能是因为与所述单晶材料相比，所述多晶材料对于离子具有相对弱的膜强度。
发明内容
本发明的各方面提供用于制备PDP保护层的材料，其降低放电起始电压和放电延迟时间的温度依赖性，以及提供制备该材料的方法。
本发明的各方面还提供使用所述用于保护层的材料的具有提高的可靠性和生产力的PDP。
根据本发明的一方面，提供用于制备等离子体显示面板保护层的材料，包括以2.0×10-5-1.0×10-2重量份/1重量份氧化镁(MgO)的量掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
所述单晶氧化镁具有(1，0，0)晶面。
所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
用于制备PDP保护层的材料还包括选自Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B和Ni的至少一种元素。
根据本发明的另一方面，提供制备用于形成PDP保护层的材料的方法，包括：形成MgO或镁盐、稀土氧化物(M2O3)或稀土盐、和溶剂的混合溶液；煅烧该溶液；和使该煅烧过的溶液结晶，以形成掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
所述镁盐为选自MgCO3和Mg(OH)2的一种。
所述稀土盐为选自M(NO3)3、M2(SO4)3和MCl3的一种，其中M是稀土元素。
所述溶液还包含MgF2和MF3作为助熔剂(fluxing agent)，其中M是稀土元素。
制备用于形成PDP保护层的材料的方法还包括干燥该溶液。所述干燥过程除去H2O和可在煅烧过程之前进行。
所述溶液的煅烧在400-1,000℃下进行，并除去OH。
煅烧过的溶液的结晶可在2,000-3,000℃下进行。在结晶过程之后，所述单晶氧化镁由非晶区、多晶区和单晶区组成，且提取所述单晶区以用作制备保护层的材料。
所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
根据本发明的另一方面，提供PDP的保护层，该保护层使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁沉积。
所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁还可包括选自Al、Ca、Fe、Si、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B、Ni等的至少一种元素。
通过将MgO或镁盐、稀土氧化物(M2O3，其中M是稀土元素)或稀土盐、和0溶剂的混合溶液煅烧和结晶形成所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
根据本发明的另一方面，提供等离子体显示面板，包括：彼此分开的第一基板和第二基板；通过分隔所述第一基板和所述第二基板之间的放电空间形成多个放电单元的障壁；多个放电电极对，向该电极对施加电压以在放电单元中产生放电；注入到放电空间中的放电气体；覆盖所述放电电极对的第一介电层；和在第一介电层上形成的保护层，该保护层由掺杂有稀土元素的单晶氧化镁形成。
通过将MgO或镁盐、稀土氧化物(M2O3，其中M是稀土元素)或稀土盐、和溶剂的混合溶液煅烧和结晶形成所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。掺杂有稀土元素的单晶氧化镁还可包括选自Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B、Ni等的至少一种元素。
所述放电气体包括Xe和He，或Xe、He和Ne。Xe的量可为所述放电气体总体积的10-100体积％，以通过增加分子束改进荧光粉的亮度。
本发明的其它方面和/或优点将在下面的说明书中部分地阐述，以及部分地，从说明书中明晰，或者可通过本发明的实践而了解。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优点从以下实施方式的描述并结合附图将变得明晰和更加易于理解，在附图中：
图1是常规等离子体显示面板(PDP)的横截面图，其中第一基板或第二基板旋转90°；
图2是显示未掺杂有稀土元素的单晶氧化镁的放电延迟时间相对于温度的图；
图3是图示描述通过气体离子从固体发射电子的俄歇中和理论的示意图；
图4是包括根据本发明各方面的保护层的PDP的分解透视图；
图5至7是显示使用未掺杂有稀土元素的单晶氧化镁作为沉积源形成的保护层的离子强度、根据本发明各方面的保护层的离子强度、以及使用未掺杂有稀土元素的多晶氧化镁作为沉积源形成的保护层的离子强度的测量结果的图；
图8是显示包括根据本发明各方面的保护层的PDP的放电起始电压的降低的图；和
图9是显示包括根据本发明各方面的保护层的PDP的放电延迟时间的减少和温度依赖性的改善的图。
具体实施方式
现在将详细参见本发明的当前实施方式，在附图中图示了该实施方式的实例，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。下面参见附图描述该实施方式以说明本发明。
根据本发明各方面的PDP的保护层具有三个相关物理性质：体积物理性质、表面物理性质和晶界物理性质。通过MgO元素和包括在多晶氧化镁中的材料(在下文中，称作“掺杂质”)之间的外扩散或偏析(segregation)形成所述晶界。根据掺杂质的类型，在所述晶界中存在的成分显示出在其状态和电性质上的差别。例如，当用硅(Si)显著地掺杂MgO时，在所述晶界处玻璃态或非晶态变得占优势。此外，硅(Si)本身具有高的电子亲和势，因此硅(Si)对次级电子的发射没有贡献，因为硅(Si)形成负的空间电荷，尽管硅(Si)促进由次级电子发射形成的空穴的中和。因此，在晶界处不形成玻璃态。而且，不形成负的空间电荷的掺杂质有利于放电。
MgO离子具有六配位八面体结构和86pm的半径。因此，需要用其取代具有六配位八面体结构和86pm半径的MgO的Mg的掺杂质，以及需要由于其间表面能的差别而不与MgO混合由此不集中在晶界的掺杂质。
参见表1，稀土元素具有低的电子亲和势，并因此有利于所述保护层的放电性质。
表1
  元素   Sc   Y   La   Ce   Pr   Nd   Sm   Eu   Gd   Tb   Dy   Ho   Er   Tm   Yb   Lu
  电子亲和势(eV) 0.19 0.3 0.53 0.5 0 ＜0 0.3 ＜0 0.5 0.5 ＜0 ＜0 ＜0 0.3 ＜0 0.5
  半径(pm)   88   104   117   115   133   112   110   109   108   106   105   104   103   102   101   100
此外，由于所述稀土元素的氧化数一般为+3以形成负电荷载流子数增加的N-型氧化镁，因此将该稀土元素掺杂在所述保护层上。
可通过俄歇中和理论描述根据本发明各方面的保护层。根据俄歇中和理论，当放电气体离子与固体(该固体是保护层)碰撞时，电子从所述固体移动至所述放电气体离子，从而产生中性气体，且电子从固体逃逸至其中布置放电气体的真空以形成空穴。该关系可使用下面的方程1表示：
方程1
E k ＝E l -2(E g +χ)
在方程1中，Ek是电子从固体发出时产生的能量，EI是气体的电离能，Eg是固体的带隙能量，以及χ是电子亲和势。
据报道，当方程1中的Ek增加时，材料的次级电子发射系数变得更高。Ek是用实验方法获得的。因此，可使用掺杂质降低Eg，其是保护层的带隙能量。
更详细地，参见图3，所述固体(其是保护层)在价带(Ev)和导带(Ec)之间形成施主能级(Ed)、受主能级(Ea)和深能级(Et)。用氧化数为+3的稀土元素掺杂所述保护层。因此，当放电气体离子与保护层碰撞时，在固体的施主能级(Ed)中的电子移动至所述放电气体离子。更具体地，电子从固体保护层转移至所述放电气体离子，同时经俄歇效应转移能量至另一电子，其然后排出到放电单元中。因此，通过用氧化数为+3的掺杂剂掺杂MgO可获得带隙收缩效应，在MgO中Mg具有+2的氧化数。
为在MgO的带隙间形成施主能级，所述掺杂使用氧化数比Mg(氧化数为+2)大的元素，例如，氧化数为+3的Al。此外，当该掺杂元素具有比Mg小的氧化数，例如，为氧化数为+1的Li时，形成受主能级。然而，电子束沉积不适于通过用Li掺杂制备p-型MgO保护层。此外，用于P-型掺杂的材料类型不是很多，而有相对多的N-型掺杂质。此外，P-型掺杂是困难的。
此外，在施主或结合能级(图3的Ed)中的电子结合能较弱，且与价带(Ev)中的电子相比处于较高能态，这意味着在施主能级(Ed)中的电子更容易离开，因为电子是更高能的。因此，由于气体离子中和引起的次级电子发射得到改善，和外逸电子发射更容易实现。
结果，根据本发明各方面的稀土元素掺杂的保护层可迅速发射大量电子，因为该保护层掺杂有N-型稀土掺杂质，该掺杂质容易获得和沉积，以及提供施主能级中的电子。
如上所述，通过用稀土掺杂质掺杂根据本发明各方面的保护层降低放电起始电压，其增加次级电子发射。然而，除了稀土元素以外，所述掺杂质还可包括氧化数与Mg2+相同的其它金属。
在表1中示出的稀土元素中，当用Sc掺杂MgO时，Mg2+被Sc3+取代，和发生另一Mg缺陷以维持电中和。Sc3+形成施主能级和Mg缺陷形成受主能级。这是因为在保护层中的N-型掺杂质导致该保护层形成施主能级(电子陷阱)和还形成受主能级(空穴陷阱)。然而，施主能级和受主能级的比例取决于掺杂质。
P-型掺杂质主要形成受主能级。然而，为维持电中性，产生氧缺陷和在保护层中的P-型掺杂质导致该保护层又形成施主能级。当掺杂电子价与Mg2+相同的元素，例如，Ca2+时，在电子价之间不产生差异。然而，由于Mg2+和Ca2+之间的离子半径和与氧的结合状态存在差别，产生点阵畸变，使得可形成受主能级。受主能级与电子发射相关较少和形成正表面，由此防止放电后在表面上形成的壁电荷的运动。由于温度或电场强度的偏差，可发生壁电荷的运动。当壁电荷的运动严重时，该运动可影响选择待接通(turned on)的放电单元的寻址周期。因此，壁电荷的严重运动可导致通过放电单元的寻址失败导致的低放电。具体地，在高温或高灰度级(gray scale)下严重地发生局部低放电或过度放电。由于壁电荷的损失可发生局部低放电或过度放电。
因此，当注入N-型掺杂质时，形成施主和受主能级。然而，由于其量一般很小，电子价与N-型掺杂质相同的掺杂质一起掺杂以形成许多受主能级。
上述保护层的形成如下所述：将1kg粒度为0.5μm的氧化镁(MgO)粉末与2L乙醇溶剂混合，然后加入0.613g Sc2O3(其是稀土氧化物)以制备样品。接着，干燥和煅烧所述样品。进行干燥过程以从MgO粉末中存在的Mg(OH)2除去水分组分如H2O，以及进行煅烧过程以除去OH-。这些过程帮助所述稀土盐的氧化和帮助所述稀土盐和MgO的反应。干燥和煅烧过程在约400-1,000℃下进行10小时或更少。随后，在约2,800℃的温度下结晶所述煅烧过的样品。通过碳棒的电弧放电提供该结晶所需的热能，以及使用常规的电弧炉。结晶的样品分为三个区：多晶区、单晶区和与原材料相似的区。在这些区中，提取所述单晶区并切割成2-5mm的尺寸以完成用于形成保护层的材料。
如X-射线分析所示，制备的单晶氧化镁可具有(1，0，0)晶面。该晶面具有(1，0，0)的密勒指数，这意味着在晶体结构内，分子至少排列在与(1，0，0)的方向垂直的晶面内。此外，除了稀土元素之外，单晶氧化镁包括选自Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B、Ni等的其它金属。
制备保护层的材料包括单晶氧化镁，其中稀土元素掺杂在该氧化镁(MgO)中。使用这种材料形成的等离子体显示面板(PDP)保护层包括掺杂有稀土元素的多晶氧化镁，以及该保护层还掺杂有稀土元素。
图4是包括根据本发明各方面的保护层的PDP的分解透视图。参见图4，PDP包括前面板210和后面板220。前面板210包括第一基板211、放电电极对214、第一介电层215和保护层216。
第一基板211可由具有良好光透射的材料，例如玻璃基板形成。此外，可使第一基板211着色，以通过降低外部光的反射改进亮室对比(light roomcontrast)。
在设置在第一基板211和后面板220之间的第一基板211的表面上形成多个放电电极对214。放电电极对214各自包括X电极212和Y电极213。X电极212包括X汇流电极212a和X透明电极212b。Y电极213包括Y汇流电极213a和Y透明电极213b。
X汇流电极和Y汇流电极212a和213a补偿X透明电极和Y透明电极212b和213b的相对高的电阻，以施加几乎相同的电压至多个放电单元。例如，X汇流电极和Y汇流电极212a和213a可由Cr、Cu、Al等形成。
X透明电极和Y透明电极212b和213b产生和维持放电，并可由具有高可见光透射和低电阻的材料，例如氧化铟锡(ITO)等形成。
第一介电层215通过限制放电电流维持辉光放电，和通过壁电荷累积降低记忆功能和电压。此外，第一介电层215可具有高介质耐电压(DWV)和高可见光透射，以提高放电效率。
保护层216保护第一介电层215和放电电极对214不受放电粒子的碰撞，且通过提高次级电子发射系数降低放电起始电压。根据本发明各方面的保护层126沉积在第一介电层215上和由掺杂有稀土元素的多晶MgO形成。
通过煅烧MgO或镁盐、稀土氧化物(M2O3，其中M是稀土元素)或稀土盐、和溶剂的混合溶液，然后在约2,000-3,000℃下结晶该所得物和将所获得的单晶氧化镁施加至第一介电层215，形成保护层。该混合溶液还可包含MgF2和/或MF3作为助熔剂，其中M是稀土元素。
镁盐可为MgCO3、Mg(OH)2等。稀土盐可为M(NO3)3、M2(SO4)3或MCl3，其中M是稀土元素，如Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
通过上述方法获得的单晶氧化镁是用于制备保护层的材料，以约2.0×10-5-1.0×10-2重量份/1重量份MgO的量掺杂有稀土元素和具有(1，0，0)晶面。
单晶氧化镁还可包括Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B、Ni等。
将用作源的单晶氧化镁沉积在第一介电层215上，以形成保护层216。可通过化学气相沉积(CVD)、电子束沉积、离子镀、溅射等进行该沉积。
后面板220包括第二基板221、寻址电极222、第二介电层223、障壁224和荧光粉层225。
如同第一基板211一样，第二基板221可由具有良好光透射的材料，例如玻璃基板形成。此外，可使第二基板221着色以通过降低外部光的反射改进亮室对比。
第一基板211和第二基板221彼此分开以形成放电空间，且通过障壁224将该放电空间分为多个放电单元226。障壁224图示为以矩阵的形式排列，但不限于此。障壁224也可具有各种形式如条纹-型、蜂巢-型等。而且，放电单元226可具有不同的形状如圆形或多边形。
在设置在第一和第二基板220和221之间的第二基板221的表面上形成寻址电极222，且寻址电极222可由具有高电导率的Cr、Cu、Al等形成。与如上所述的汇流电极212a和213a相似，寻址电极222具有高电导率(或低电阻)以施加几乎相同的电压至多个放电单元226。
第二介电层223保护寻址电极222不受放电粒子的碰撞。此外，第二介电层223具有高绝缘强度，且当PDP是前发射型时，由具有高的光反射的材料形成，由此提高发射效率。
在第二介电层223和障壁224上形成荧光粉层225。荧光粉层225以不同的颜色形成以用于全色显示。例如，当使用三色光实现彩色图像时，在多个放电单元226中交替涂覆红色、绿色和蓝色荧光粉。根据在每个放电单元226中涂覆的荧光粉层225的类型，发射红色、绿色或蓝色单色光，且该色彩结合以形成彩色图像。
将放电气体注入多个放电单元226中。所述放电气体可为惰性气体如Ne、Xe或He、或其混合物。
可将俄歇中和理论和方程1应用于根据本发明各方面的PDP保护层216和所述放电气体。当施加电压至放电单元226时，产生自紫外线的种子电子(seed electrons)与放电气体碰撞以形成放电气体离子，且放电气体离子与保护层碰撞，使得从该保护层发射次级电子。结果，产生放电。
表2显示多种用作放电气体的惰性气体与它们的谐振发射波长和电离电压。所述保护层由MgO形成，因此在方程1中，该保护层的带隙能量Eg为7.7eV，这是MgO的带隙能量，以及其电子亲和势X为0.5。
表2
Figure A20081008065800151
其间，为提高PDP荧光粉的光转换效率，放电气体可为Xe，其产生具有最长波长的真空紫外线，且Xe的含量可为放电气体总体积的10％或更多。然而，Xe的电离电压(即，电离能EI)是12.13eV，且当将它代入方程1时，发射电子时产生的能量Ek小于0。因此，放电起始电压变得非常高。
因此，当Xe用作放电气体时，必须使用另一具有高电离电压的气体，以降低放电起始电压。根据方程1，He具有8.19eV的Ek和Ne具有5.17eV的Ek，所以可使用He或Ne以降低放电起始电压。因此，放电气体可为Xe和He的第一混合气体或Xe、He和Ne的第二混合气体。
通过He提高Xe的动量，使得在放电过程中，由于Xe分子束的增加而提高PDP的亮度。然而，由于Xe的高迁移率，在PDP放电中使用Xe气可导致保护层严重的等离子蚀刻。然而，根据本发明各方面的保护层216具有高的离子强度，使得它可承受由于Xe引起的等离子蚀刻。在图5中将更具体地描述其评价。
因此，根据本发明各方面的PDP在它的放电气体中包括Xe以提高荧光粉的亮度和包括He以提高Xe的迁移率。此外，PDP包括由掺杂有稀土元素的单晶氧化镁形成的第一基板211，和尽管与Xe的碰撞但仍维持固体膜的保护层216。
图5至7是显示保护层的离子强度的评价结果的图。图5显示使用未掺杂稀土元素的单晶氧化镁制备的第一保护层。图6显示根据本发明方面制备的第二保护层。和图7显示由未掺杂稀土元素的多晶氧化镁形成的第三保护层。
通过电子束沉积第一、第二、第三保护层(分别在图5、图6和图7中)从而形成保护层。然后，以图表现溅射结果。
聚焦离子束(FIB)用于溅射，Ar+用作离子，且在30kV和50pA下进行蚀刻100秒。
通过结晶制备所述第二保护层(图6)。使用压片法制备第三保护层(图7)。
参见图5，可以看出，使用未掺杂稀土元素的单晶氧化镁形成的第一保护层被蚀刻至约450nm的厚度。参见图6，可以看出，根据本发明各方面的使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁形成的第二保护层被蚀刻至约470nm的厚度。参见图7，可以看出，使用未掺杂稀土元素的多晶氧化镁形成的第三保护层被蚀刻至约560nm的厚度。
因此，可以看出，根据本发明各方面的第二保护层具有与第一保护层相似的坚固膜，且具有比第三保护层显著更坚固的膜。
图8是显示包括根据本发明方面的保护层的PDP的放电起始电压的图。图9是显示包括根据本发明方面的保护层的PDP的放电延迟时间和温度依赖性的图。
PDP的放电起始电压和与对于放电延迟时间的温度依赖性通过如下测量：在350托的压力下将15％Xe、35％He和50％Ne的混合放电气体注入放电单元中，和施加斜波(ramp-wave)电压以驱动PDP。
在图8和图9中，第一保护层(b)由未掺杂稀土元素的单晶氧化镁形成，第二保护层(x)由根据本发明各方面的掺杂有稀土元素的单晶氧化镁形成，以及第三保护层(a)由未掺杂稀土元素的多晶氧化镁形成。
参见图8，第一保护层(b)具有约195V的放电起始电压。第三保护层(a)具有约182V的放电起始电压。以及，第二保护层(x)具有约175V的放电起始电压，其是最低的放电起始电压。
参见图9，可以看出，根据本发明各方面形成的第二保护层(x)的放电延迟时间低于第一保护层(a)和第三保护层(b)的放电延迟时间。此外，在温度依赖性方面，可以看出，在0-60℃下第二保护层(x)具有约1,000ns的恒定放电延迟时间。
如上所述，本发明的各方面提供PDP保护层，其使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁作为沉积源沉积。通过使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁，PDP具有降低的放电起始电压、减少的放电延迟时间、以及具有恒定的、与温度无关的放电延迟时间。
此外，PDP包括使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁作为沉积源沉积的保护层以及Xe和He的混合放电气体。因此，PDP可通过提高Xe的动量具有改进的亮度，以及提供具有坚固膜的保护层，使得可防止由Xe的动量提高导致的等离子蚀刻。
因此，PDP可具有改进的可靠性和生产力。
尽管已经显示和描述了本发明的一些具体实施方式，本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可对本实施方式进行改变，本发明的范围限定在权利要求及其等价物中。

Claims (27)

1.一种用于制备等离子体显示面板保护层的材料，包括：
单晶氧化镁；和
稀土元素，
其中所述单晶氧化镁掺杂有所述稀土元素。
2.权利要求1的材料，其中所述单晶氧化镁具有(1，0，0)晶面。
3.权利要求1的材料，其中所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
4.权利要求1的材料，还包括选自Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B和Ni的至少一种元素。
5.一种制备用于PDP保护层的材料的方法，包括：
形成氧化镁或镁盐、稀土氧化物或稀土盐、和溶剂的混合溶液；
煅烧所述混合溶液；
使所述煅烧过的溶液结晶；和
形成掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
6.权利要求5的方法，其中所述镁盐为选自MgCO3和Mg(OH)2的一种。
7.权利要求5的方法，其中所述稀土盐为选自M(NO3)3、M2(SO4)3和MCl3的一种，其中M是所述稀土元素。
8.权利要求5的方法，其中所述混合溶液还包含MgF2和MF3作为助熔剂，其中M是所述稀土元素。
9.权利要求5的方法，还包括干燥所述溶液。
10.权利要求5的方法，其中在约400-1,000℃下进行所述混合溶液的煅烧。
11.权利要求5的方法，其中在约2,000-3,000℃下进行所述煅烧过的溶液的结晶。
12.权利要求5的方法，其中所述使该煅烧过的溶液结晶包括形成由非晶区、多晶区和单晶区组成的氧化镁；和
所述单晶氧化镁的形成包括从所述结晶的氧化镁提取所述单晶区。
13.权利要求5的方法，其中所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
14.一种使用掺杂有稀土元素的单晶氧化镁源沉积的PDP保护层。
15.权利要求14的保护层，其中所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
16.权利要求14的保护层，其中所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁还包括选自A1、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B和Ni的至少一种元素。
17.权利要求14的保护层，其中通过将氧化镁或镁盐、稀土氧化物或稀土盐、和溶剂的混合溶液煅烧和结晶形成所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
18.一种等离子体显示面板(PDP)，包括：
彼此分开的第一基板和第二基板；
障壁，其通过分隔所述第一基板和第二基板之间的放电空间形成多个放电单元；
多个放电电极对，向该放电电极对施加电压以在所述放电单元中产生放电；
放电气体，其注入到所述放电空间中；
第一介电层，其覆盖所述放电电极对；和
保护层，其在第一介电层上形成且由掺杂有稀土元素的单晶氧化镁形成。
19.权利要求18的PDP，其中通过将氧化镁或镁盐、稀土氧化物或稀土盐、和溶剂的混合溶液煅烧和结晶形成所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁。
20.权利要求19的PDP，其中所述稀土元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
21.权利要求19的PDP，其中所述掺杂有稀土元素的单晶氧化镁还包括选自Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B和Ni的至少一种元素。
22.权利要求19的PDP，其中在约2,000-3,000℃下进行所述结晶。
23.权利要求18的PDP，其中所述放电气体包括Xe和He，或者Xe、He和Ne。
24.权利要求23的PDP，其中所述Xe的量为所述放电气体总体积的10至100体积％。
25.一种用于制备等离子体显示面板保护层的材料，包括：
单晶氧化镁；和
第一元素，该元素的氧化数不同于MgO中的Mg，
其中所述单晶氧化镁掺杂有第一元素。
26.权利要求25的材料，其中所述第一元素为选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一种。
27.权利要求25的材料，其中所述单晶氧化镁以约2.0×10-5-1.0×10-2重量份/1重量份氧化镁的量掺杂有第一元素。
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