JP2005340206A

JP2005340206A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2005340206A
Application number: JP2005151499A
Authority: JP
Inventors: Ki-Dong Kim; 基東金
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2005-12-08
Also published as: CN1702812A; CN100376012C; KR100599708B1; KR20050113685A; US20050264211A1; US7528547B2

Abstract

【課題】放電安定性を向上させることができるプラズマディスプレイパネルに関する。
【解決手段】任意の間隔をおいて互いに対向配置される第１及び第２基板、第１基板上に形成される複数のアドレス電極、アドレス電極を覆いながら第１基板に形成される第１誘電層、第１誘電層と所定の高さで提供され、第１基板と第２基板の間空間に配置されて所定間隔に区画された放電空間を形成する複数の隔壁、放電空間内に形成される蛍光層、第１基板に対向する第２基板の一面にアドレス電極と直交状態に配置される複数の放電維持電極、放電維持電極を覆いながら第２基板に形成される第２誘電層、及び第２誘電層を覆って形成され、ＭｇＯとドーパント元素としてＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを含有する保護膜を含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明はプラズマディスプレイパネルに関し、より詳しくは、保護膜形成時に単結晶対比速い応答速度を有する焼結体材料として従来の焼結体より小さい温度依存性を有するドーパント元素を含むことにより放電安定性を向上させることができるプラズマディスプレイパネルに関する。

一般に、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は放電セル内で起こる気体放電による真空紫外線で蛍光体を励起させて画像を実現する表示装置であって、高解像度の大画面構成が可能であり次世代薄形表示装置として脚光を浴びている。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は気体放電時に生じるプラズマから出る光を用いて文字またはグラフィックを表示する装置であって、プラズマディスプレイパネルの放電空間に設置した二つの電極に所定の電圧を印加してこれらの間でプラズマ放電が起こるようにし、このプラズマ放電時に発生する紫外線によって所定のパターンに形成された蛍光体層を励起させて画像を形成する。

このようなプラズマディスプレイは交流型（ＡＣｔｙｐｅ）、直流型（ＤＣｔｙｐｅ）及び混合型（Ｈｙｂｒｉｄｔｙｐｅ）に大別される。図４は一般的な交流型プラズマディスプレイパネルの放電セルの分解斜視図である。図４を参照すると、一般的なプラズマズマディスプレイパネル１００は下部基板１１１、下部基板１１１の上に形成された複数のアドレス電極１１５、このアドレス電極１１５が形成された下部基板１１１の上に形成された第１誘電層１１９、この第１誘電層１１９の上部に形成されて放電距離を維持させセル間のクロストークを防止する複数の隔壁１２３と隔壁１２３の表面に形成された蛍光体層１２５を含む。

複数の放電維持電極１１７は上部基板１１３の下方に形成され、下部基板１１１の上に形成された複数のアドレス電極１１５と所定間隔をおいて離隔して直交している。そして、第２誘電層１２１及び保護膜１２７が順次に放電維持電極１１７を覆っている。特に、保護膜１２７としては可視光線がよく透過できるように透明であり、誘電層の保護及び２次電子放出性能に優れたＭｇＯを主に使用しており、最近は異なる材料を用いた保護膜の研究も行われている。

前記ＭｇＯ保護膜は、プラズマディスプレイパネル動作のうちの放電時の放電ガスのイオン衝撃による影響を緩和させることができる耐スパッタリング特性を有しイオン衝突から誘電体層を保護し、２次電子の放出によって放電電圧を下げる役割を果たす透明保護薄膜であって、５０００〜９０００Åの厚さで誘電体層を覆って形成する。このような各種の機能は、保護膜の表面状態、特に膜表面に現れる結晶面（結晶配向面）の状態に影響されると考えられる。

ＭｇＯ保護膜はスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、ＩＢＡＤ（イオンビーム支援堆積法）、ＣＶＤ（化学気相蒸着法）及びゾル-ゲル法などを用いて形成しており、最近はイオンプレーティング方式が開発されて用いられている。

ここで、電子ビーム蒸着法は電場と磁場で加速された電子ビームをＭｇＯ蒸着材料に衝突させて蒸着材料を加熱及び蒸発させることによってＭｇＯ保護膜を形成する方法である。スパッタリング法の場合、電子ビーム蒸着法に比べて保護膜が緻密で結晶配向に有利な特性を有する長所があるが、製造工程経費が高額になる問題点がある。ゾル-ゲル法の場合、液状でＭｇＯ保護膜を製造する。

前記様々なＭｇＯ保護膜の形成方式に対する代案としてイオンプレーティング法が最近試みられているが、イオンプレーティング法では蒸発する粒子をイオン化して成膜させる。イオンプレーティング法はＭｇＯ保護膜の密着性と結晶性に対してスパッタリング法と類似の特性を有するが、蒸着を８ｎｍ/ｓの高速で行うことができる長所がある。

また、ＭｇＯ保護膜は放電ガスに接触されるため、保護膜を構成する成分と膜特性は放電特性に大きく影響を与えることがある。この時、ＭｇＯ保護膜特性は成分と蒸着時の成膜条件に大きく依存する。

従って、目的する膜特性向上に符合するように最適の成分を開発することが切実に要求される。

一方、前記保護膜材料はＭｇＯが主に使用され、単結晶または焼結体形態で使用される。この時、焼結体材料は応答速度が単結晶材料に比べて速いという長所を有する反面、周辺温度によって応答速度の変化が発生する問題（以下、温度依存性）のため、放電信頼性と駆動安定性が大きく低下して一般に大量生産材料としては適合しないという問題がある。

反面、単結晶材料は温度依存性は小さいが、応答速度が遅いためシングルスキャン（ＳｉｎｇｌｅＳｃａｎ）駆動の対応が難しく高精細ＰＤＰ実現における大きな難題になっている。これは、従来の単結晶、焼結体ＭｇＯ材料を利用した加熱蒸着法によるＰＤＰ保護膜製造品の温度によるアドレス放電遅延時間（ＡｄｄｒｅｓｓＤｉｓｃｈａｒｇｅＤｅｌａｙ）を測定した結果から容易に確認できる。

本発明は前記従来の問題点を解消するためのものであって、本発明の目的は、ＭｇＯ焼結体蒸着材料を単結晶材料の微量成分と類似するようにドーピング製造して放電特性の温度依存性を低減して応答速度を改善して、放電安定性を向上させ画面の表示品質を改善することができるプラズマディスプレイパネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）保護膜であるＭｇＯ薄膜形成時にドーパント元素を特定して点灯されなければならない各セルが点灯しないなどの特定セルにおける放電不能状態を制御して表示品質を改善するプラズマディスプレイパネルを提供することにある。

［発明の効果］
本発明のプラズマディスプレイパネルは、焼結体ＭｇＯ蒸着材料中にドーパント元素として特定含量のＣａ、Ａｌ、Ｆｅ、及びＳｉを含有するＭｇＯ保護膜を含むことによって前記ドーパント元素等の相互作用による効果のためプラズマディスプレイ放電時にアドレス放電遅延時間を最少化することができ、放電安定性改善により画面の表示品質を向上させることができる。

前記目的を達成するために本発明は、任意の間隔をおいて互いに対向配置される第１基板及び第２基板；前記第１基板上に形成される複数のアドレス電極；前記アドレス電極を覆いながら第１基板に形成される第１誘電層；前記第１誘電層と所定の高さで提供され、第１基板と第２基板の間空間に配置されて所定間隔に区画された放電空間を形成する複数の隔壁；前記放電空間内に形成される蛍光層；前記第１基板に対向する第２基板の一面に前記アドレス電極と直交状態に配置される複数の放電維持電極；前記放電維持電極を覆いながら前記第２基板に形成される第２誘電層；及び前記第２誘電層を覆って形成され、ＭｇＯとドーパント元素としてＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを含有する保護膜を含むプラズマディスプレイパネルを提供する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は画面の表示品質を向上させることができるプラズマディスプレイパネルのＭｇＯ保護膜に関する。

ＰＤＰ保護膜材料として使用される焼結体をＭｇＯ材料に採用することは放電特性の向上のための特定成分の定量ドーピングが可能でありその固溶限界内で自由に調節することができるからである。

単結晶ＭｇＯ材料は溶融時に冷却速度による固溶限界の差のため特定ドーパントのＳｉの定量制御が難しいので、本発明は焼結体ＭｇＯ材料製造時または原料物質製造時に特定ドーパントを定量的に添加して加熱蒸着法で酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜を製造して、ＰＤＰ放電時にアドレス放電遅延時間（ＡｄｄｒｅｓｓＤｉｓｃｈａｒｇｅＤｅｌａｙ）を最少化し表示品質を改善することができる。

本発明は焼結体材料に特定単結晶の微量成分と類似な成分を定量ドーピングし、温度依存性が小さい単結晶材料の長所を有するように改善することによって放電安定性と信頼性を大きく改善することができる。

この時、添加されるドーパント元素としてはＣａ、Ａｌ、Ｆｅ、及びＳｉであり、これらの相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）による効果に放電安定性改善が可能である。

従って、本発明のプラズマディスプレイパネルの保護膜は基本材料であるＭｇＯとドーパント（ｄｏｐａｎｔ）としてＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを含む。

前記保護膜でＣａの含量はＭｇＯに対して１００乃至３００ｐｐｍが好ましく、より好ましくは１５０乃至２５０ｐｐｍである。この時、前記Ｃａの含量が前記範囲を満足する時、放電遅延時間が最も短くなるので、１００ｐｐｍより小さいか３００ｐｐｍを超える場合には放電遅延時間が増加するので好ましくない。

前記Ａｌの含量はＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍが好ましく、７０乃至８０ｐｐｍがより好ましい。Ａｌの含量によって放電遅延時間を調節することができるので、前記範囲を逸脱する場合には好ましくない放電遅延時間が現れる問題点がある。

また、前記Ｆｅの含量はＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍが好ましく、７０乃至８０ｐｐｍがより好ましい。Ｆｅの含量によって放電遅延時間を調節することができるので、前記範囲を逸脱する場合には好ましくない放電遅延時間が現れる問題点がある。

前記Ｓｉの含量はＭｇＯに対して４０乃至１００ｐｐｍが好ましく、５０乃至７０ｐｐｍがより好ましい。この時、前記Ｓｉの含量が前記範囲を満足する場合に放電遅延時間が最も短くなるので、４０ｐｐｍより小さいか１００ｐｐｍを超える場合には放電遅延時間が増加して好ましくない。

以下、添付した図面を参考にして前記保護膜を有する本発明のプラズマディスプレイパネルの好ましい一実施例をより詳細に説明する。

図１Ａは本発明の一実施例による前記保護膜を含むプラズマディスプレイパネルの上部基板部分のみを別に離して示したものである。

図１Ａを参照すれば、上部基板１３上に複数の電極１７、誘電体層２１、及び本発明のＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉをドーパント元素に含む保護膜２７が順次に形成されている。図１Ａでは便宜上理解のために本発明の一実施例によるプラズマディスプレイパネルの上部基板を１８０度ひっくり返して示す。

本発明はプラズマディスプレイパネルの上部基板とは別途に上部基板１３に対応する下部基板には前記複数の放電維持電極１７と垂直に交差する複数の他の電極を形成し、その上に誘電層を覆った後、隔壁を形成した後、隔壁の間に蛍光体層を塗布して、プラズマディスプレイパネルの下版を製造する。

つまり、再び説明すれば、本発明のプラズマディスプレイパネルは任意の間隔をおいて実質的に平行に対向配置される第１基板及び第２基板（以下、第１基板及び第２基板を便宜上各々“下部基板”及び“上部基板”という）を含む。

また、前記下部基板上の対向面には互いに交差するように配列される複数のアドレス電極が形成される。また、前記下部基板には複数のアドレス基板を各々覆いながら第１誘電層が形成されている。前記第１誘電層上には前記第１誘電層と所定の高さで提供され、下部基板と上部基板の間空間に配置されて所定間隔で区画された放電空間を形成する複数の隔壁が形成され、前記放電空間内である誘電層上部と隔壁側面には蛍光層が形成されている。１Ｂは本発明の図１Ａの第２基板を含むプラズマディスプレイパネル１０の分解斜視図である。図１Ｂに示されているように、本発明のプラズマディスプレイパネル１０は上部基板１３に対応する下部基板１１、前記下部基板１１の上に形成された複数のアドレス電極１５、このアドレス電極１５が形成された下部基板１１の上に形成された第１誘電層１９、この第１誘電層１９の上部に形成されて放電距離を維持させセル間のクロストーク（cross talk）を防止する複数の隔壁２３、隔壁２３の間に蛍光体層を塗布して隔壁の表面に形成された蛍光層２５を含む。

また、前記下部基板に対向する上部記板の一面には前記アドレス電極と互いに直交状態で配置される複数の放電維持電極が形成され、前記放電維持電極を覆いながら前記上部基板には第２誘電層が形成されている。そして、前記第２誘電層上にはその上を覆いながらＭｇＯを含みＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉをドーパント元素として含む本発明のＭｇＯ保護膜が形成されている。

このように製造したプラズマディスプレイパネル上部基板及び下部基板の周縁をフリットで塗布して両基板を縫着して、ＮｅとかＸｅなどの放電ガスを注入することによってプラズマディスプレイパネルを製造する。

このように製造した本発明の実施例によるプラズマディスプレイパネルでは、電極から駆動電圧の印加を受けてこれらの電極の間にアドレス放電を起こし誘電層に壁電荷を形成し、アドレス放電によって選択された放電セルで上部基板に形成した一対の電極に攪拌的に供給される交流信号によってこれら電極間にサステイン放電を起こす。これによって放電セルを形成する放電空間に充填された放電ガスが励起されて遷移されながら紫外線を発生させ、紫外線による蛍光体の励起によって可視光線を発生させながら画像を実現する。

また、図１Ａに示したように、本発明の実施例によるプラズマディスプレイパネルでは保護膜形成領域内側に複数の電極が互いに交差してピクセルを成し、これらが集まって表示領域を形成し、その周辺部には非表示領域を形成する。基板１３上に形成された複数の電極１７はＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）（図示せず）と連結されるようにその端子部が誘電層２１の左右に引き出されている。

前述の構造を有する本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は当該分野に広く知られており、当該分野に従事する者には十分に理解できる内容であるので、本明細書で詳細な説明は省略する。ただし、本発明の主要特徴であるＭｇＯ保護膜の形成工程についてのみ下記で詳細に説明する。

前記保護膜はプラズマディスプレイパネルで誘電体層の表面を覆って放電期間中に放電ガスのイオン衝撃から誘電体層を保護する役割を果たす。

上述のような保護膜は基本材料として耐スパッタリング特性および大きな２次電子放出係数を有するＭｇＯを使用する。

また、一般にＭｇＯ材料は単結晶または焼結体形態のものを使用することができるが、前記のようにＭｇＯ単結晶材料の場合、蒸着のための溶融時冷却速度による固溶限界の差によって特定ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）の定量制御が難しいという問題点があるため、本発明は焼結体ＭｇＯ材料製造時または原料物質製造時に前記Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉをドーパント元素として定量的に添加してプラズマを利用した蒸着法でＭｇＯ保護膜を製造する。

この時、本発明の保護膜はペーストを利用した厚膜印刷法を使用することもできるが、厚膜印刷法はイオンの衝撃によるスパッタリングに相対的に弱く、２次電子放出による放電維持電圧と放電開始電圧の減少を期待し難いためプラズマを利用した蒸着法を使用するのが好ましい。

前記プラズマ蒸着法で保護膜を形成する方法は電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、マグネトロンスパッタリング法などを使用することができる。

前記ドーパント元素の含量は前記のように使用される主材料のＭｇＯに対してＣａの含量は１００乃至３００ｐｐｍが好ましく、より好ましくは１５０乃至２５０ｐｐｍである。前記Ａｌの含量はＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍが好ましく、７０乃至８０ｐｐｍがより好ましい。また、前記Ｆｅの含量はＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍが好ましく、７０乃至８０ｐｐｍがより好ましい。前記Ｓｉの含量はＭｇＯに対して４０乃至１００ｐｐｍが好ましく、５０乃至７０ｐｐｍがより好ましい。

ＭｇＯ保護膜蒸着材料はペレット形態に成形した後に焼結したものが使用されており、ペレットの大きさ及び形態によってペレットの分解速度が異なるため保護膜蒸着速度などいろいろな面で大きな差異があり、従ってペレットの大きさ及び形態を最適化して製造するのが好ましい。

また、ＭｇＯ保護膜は放電ガスに接触されるので、保護膜を構成する成分と膜特性は放電特性に大きく影響を与えることができる。この時、ＭｇＯ保護膜特性は成分と蒸着時の成膜条件に大きく依存する。従って、目的とする膜特性向上に符合するように最適の成分を使用することが良い。

以下、本発明の好ましい実施例及び比較例を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の好ましい一実施例にすぎず、本発明が下記の実施例によって限られるわけではない。

（実施例１）
ソーダ石灰ガラスで製造された上部基板上にインジウムチンオキシド導電体材料を利用して放電維持電極を通常の方法でストライプ状に形成した。

次に、鉛系ガラスのペーストを前記放電維持電極が形成された上部基板の全面にかけてコーティングして焼成して第２誘電層を形成した。

前記第２誘電層上にはイオンプレーティング方法を利用してＭｇＯ粉末及びドーピング材料としてＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを含む保護膜を製造して上部基板を製造した。この時、ＭｇＯに対するＣａ含量は１５０ｐｐｍ、Ａｌ含量は７０ｐｐｍ、Ｆｅ含量は７０ｐｐｍ、Ｓｉの含量は５０ｐｐｍになるようにした。

（比較例１）
ＭｇＯに対するＣａ含量は１５ｐｐｍ、Ａｌ含量は１０ｐｐｍ、Ｆｅ含量は１０ｐｐｍ、Ｓｉの含量は４０ｐｐｍとしたことを除いては前記実施例１と同一に実施した。

（比較例２）
ＭｇＯに対するＣａ含量は８００ｐｐｍ、Ａｌの含量は１３０ｐｐｍ、Ｆｅ含量は３０ｐｐｍ、Ｓｉ含量は２２０ｐｐｍとしたことを除いては前記実施例１と同一に実施した。

（比較例３）
ＭｇＯに対するＣａ含量は４２０ｐｐｍ、Ａｌの含量は２６０ｐｐｍ、Ｆｅの含量は７７ｐｐｍ、Ｓｉの含量は３００ｐｐｍとしたことを除いては前記実施例１と同一に実施した。

（実験例１）
前記実施例１及び比較例１乃至３で製造された保護膜の単結晶対比温度に対する放電遅延時間（応答速度）を測定し、その結果を図２に示した。応答速度はＭｇＯが外部温度変化に敏感な物質であるので、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉ含量がＭｇＯのこのような影響をどのぐらい減少させることができるかを確認してみるために、製造されたプラズマディスプレイパネルを低温（−１０℃）、常温（２５℃）及び高温（７０℃）で作動させてそれぞれの応答速度を測定した。図２に示したように、本発明の場合、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを適正量含むことにより従来の一般焼結体である比較例１乃至３より応答速度が速く温度依存性を最少化することができる。また、本発明は温度依存性が小さい単結晶材料の長所を有することができるため放電安定性と信頼性を得ることができる。

（実験例２）
ＭｇＯ保護膜のドーパント元素として使用される本願のＣａ、Ａｌ、Ｆｅ、及びＳｉに対する臨界的特性を比較した。この時、ドーパント元素として使用される含量を下記表１のように使用したことを除いては前記実施例１と同様な方法でＭｇＯ保護膜を製造した。各成分の含量変化による応答速度の比較結果は下記表１及び図３に示した。

前記表１及び図３の結果から分かるように、最適ドーピング量は本願の範囲であって、各々Ｃａは１００〜３００ｐｐｍ、Ａｌは６０〜９０ｐｐｍ、Ｆｅは６０〜９０ｐｐｍであり、Ｓｉは４０〜１００ｐｐｍであることが分かる。また、単純成分の含量も有意なものと見えるが、これらの相互作用が温度依存性と応答速度の改善に最も重要な役割を果たすことが分かる。

本発明の一実施例によるプラズマディスプレイパネルの上部基板の斜視図である。本発明の一実施例によるプラズマディスプレイパネルの部分分解斜視図である。本発明の一実施例によるプラズマディスプレイパネルのＭｇＯ保護膜と従来プラズマディスプレイパネルのＭｇＯ保護膜の単結晶対比温度に対する応答速度を比較して示したものである。本発明のドーパント元素の成分と含量による応答速度の比較結果を示したものである。一般的な交流型プラズマディスプレイパネルの部分分解斜視図である。

符号の説明

１０プラズマディスプレイパネル
１１下部基板
１３上部基板
１５アドレス電極
１７複数の電極
１９第１誘電層
２１誘電体層
２３隔壁
２５蛍光体層
２７保護膜

Claims

任意の間隔をおいて互いに対向配置される第１基板及び第２基板；
前記第１基板上に形成される複数のアドレス電極；
前記アドレス電極を覆いながら第１基板に形成される第１誘電層；
前記第１誘電層と所定の高さで提供され、第１基板と第２基板の間空間に配置されて所定間隔で区画された放電空間を形成する複数の隔壁；
前記放電空間内に形成される蛍光層；
前記第１基板に対向する第２基板の一面に前記アドレス電極と直交状態に配置される複数の放電維持電極；
前記放電維持電極を覆いながら前記第２基板に形成される第２誘電層；及び
前記第２誘電層を覆って形成され、ＭｇＯとドーパント元素としてＣａ、Ａｌ、Ｆｅ及びＳｉを含有する保護膜
を含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前記保護膜はＣａをＭｇＯに対して１００乃至３００ｐｐｍの量で含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
前記保護膜はＡｌをＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍの量で含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
前記保護膜はＦｅをＭｇＯに対して６０乃至９０ｐｐｍの量で含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
前記保護膜はＳｉをＭｇＯに対して４０乃至１００ｐｐｍの量で含むことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。