KR100295084B1 - 기체방전형표시장치 - Google Patents

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모리 가즈히로
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Abstract

본 발명은 기체방전형 표시장치에 있어서, 고온동작시에도 유리기판안의 나트륨 이온 등의 가동이온에 의해 발생하는 마이그레이션(migration) 현상에 기인하는 전극간의 단락(短絡)이나 오방전을 개시하는 전압의 저하 등을 억제하기 위해, 기체방전형 표시장치의 전면판 및 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판중의 산화나트륨 함유비율을 2중량%이상 5.5중량% 이하로 하고 산화칼륨을 함유하지 않음으로써, 오방전전압의 저하를 3V이하로 억제할 수 있음과 동시에, 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 또, 산화나트륨의 함유비율이 그 이상이라도 30중량%이하이면 그 산화나트륨의 함유비율에 대응하는 양의산화칼륨을 첨가함으로써, 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.

Description

기체방전형 표시장치
본 발명은 기체방전형 표시장치(플라즈마 디스플레이 패널, 이하 「PDP」 라고 한다)에 관한 것이다.
최근 PDP는 평면형의 표시장치로써 휴대형 컴퓨터 등의 정보단말기에 이용되며, 선명한 표시와 액정패널에 비해 시야각이 넓은 등의 이점에 의해 그 응용분야가 확대되고 있다. 또한 TV수상기의 대형화가 진행되고, 그 대응으로써 투사형 음극선관 또는 액정패널에 의한 투사형TV 수상기 등도 상품화되고 있는데, 모두 화면의 고휘도화나 장치의 대형화가 곤란하다는 과제가 남아있다.
한편 PDP는 최근 그 칼라화 기술이 현저하게 진보하고, 음극선관에 대신하여 내측 길이를 대폭 얇은 형으로 할 수 있는 표시장치로써 각광을 받고 있고, 대형화도 가능하며, 고품위 TV(HD TV)용인 벽걸이 TV의 후보로써 주목되며, 충실한 색재현과 휘도 및 수명의 향상이 기대되고 있다.
다음에 메모리 구동방식인 직류형PDP의 일예에 대해 제1도를 참조하면서 설명한다. 제1도에 도시하는 바와 같이 일반 직류형 PDP는 투명한 전면판(1)에 형성된 제1전극(음극)(2)군과, 배면판(3)에 형성된 제2전극 모선(4a) 및 이에 접속한 제2전극(양극)(4b)군이 상호 직교하는 배치로 간막이벽(5)을 끼고 대향하고, 그 교점에는 다수의 방전셀(6)이 매트릭스형상으로 형성되어 있다. 조합된 전면판(1)과 배면판(3)과는 그 주위가 저융점 유리등으로 봉지(封止)되며, 내부에는 희소가스를 주체로 한 방전가스가 봉입되어 있다.
각각의 방전 셀(6)의 배면판(3)측에는 표시전극체(7)가 제2전극(4b) 상에 설치되며, 이 제2전극(4b)은 저항체(8)에 의해 제2전극 모선(4a)에 접속되어 있고, 표시전극체(7)와 제1전극(2)에 의해 한 쌍의 방전전극을 구성하고 있다. 배면판(3)에는 표시전극체(7)의 부분을 제외하고 형광체(9)가 도포되어 있다. 또한 배면판(1)에서 제1전극(2)이외의 부분은 투명하고, 방전셀(6)을 통하여 형광체(9)의 표면을 직접 관찰할 수 있는 상태에 있다. 10은 전기절연막이다.
일반적으로 상기 PDP의 전면판(1) 또는 배면판(3)으로써 사용되는 유리기판은 일본국 특개소 58-95382호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 산화나트륨을 10∼20중량% 정도 함유한 소다유리 또는 이러한 종류의 유리기판의 표면에 가동 이온 저지막을 형성한 것으로써, 그 상면에 예를 들면 배면판(3)의 경우, 인쇄기술 또는 포토 리소그래피 기술에 의해 제2전극 모선(4a), 제2전극(4b) 또는 저항체(8)등이 형성된다.
이 기체방전형 표시장치에서 표면에 가동 이온 저지막이 형성되어 있지 않은 유리기판을 사용한 경우, PDP에 전압을 인가하여 화상표시를 행할때, 동일 기판상에 병설되어 있는 전극간의 저항의 저하나 단락이 발생하고, 이들 방지가 PDP의 긴 수명화, 신뢰성 향상의 점에서 강하게 요망된다. 이 현상은 유리기판중에 함유되어 있는 나트륨 이온이 이동하기 쉽기 때문에 PDP에 전압을 인가하여 화상표시를 행할 때, 제2 전극모선(4a)이나 제2전극(4b)이 설치되어 있는 부분의 배면판(3)중의 나트륨 이온이 제2전극모선(4a) 등의 단부에 모이고, 제2전극모선 금속과 반응하여 도전성의 금속간 화합물을 생성하여, 수염형상으로 성장하는 소위 마이그레이션 현상에 의한 것으로 생각된다.
또한 방전개시전압이 저하함에 따른 오방전을 방지하는 것이 요망된다. 즉 오방전이 개시하는 전압(이하 오방전전압이라고 한다)보다 전압이 내려가지 않도록 전압을 규정치내로 유지하는 것이 요망된다. 이 오방전전압의 저하는 유리기판중의 나트륨이온이 제1전극안으로 확산하여, 제1전극의 동작함수를 저하시키기 때문이라고 생각된다.
이들 요구에 응하기 위해, 유리기판과 전극배선군간에 나트륨이온의 생성이나 이동을 제어하기 위한 막을 형성하는 방법도 최근 이용되고 있다. 일반적으로 이 나트륨이온의 생성이나 이동을 억제하기 위한 저지막으로서는 나트륨을 함유하지 않는 알루미노 실리케이트 유리 등의 분말을 페이스트화하여 인쇄법에 의해 도포, 소성한 것이 이용되는데, 유리의 용융점을 낮추기 위해 납성분을 약간 함유하기 때문에, 역시 패널이 고온으로 되면 이 납이 이온화하여 나트륨의 경우와 마찬가지로 전극금속과 반응하고, 금속간 화합물의 생성에 의한 마이그레이션 현상을 일으킨다. 따라서 유리 페이스트를 인쇄하는 방법에 의하지 않고, 일본국 특개소 58-95382호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 스패터나 CVD에 의해 직접 유리기판상에 SiO2막, Si3O4막 또는 Al2O3막 등의 저지막을 형성하는 방법이 있지만, TV수상기용의 대형표시 패널 등의 경우, 저지막 형성장치가 매우 거대해지고 당연히 제조 원가가 높아짐과 동시에 새로운 과제가 발생한다. 즉 유리기판, 저지막 및 그 위에 형성되는 전극의 각각의 열팽창 계수를 합해두지 않으면 전극의 인쇄소성공정에 있어서 저지막에 크랙이 생길 염려가 있다. 또한 저지막의 막두께의 불균일성 및 저지막을 형성함에 의한 광투과율의 저하가 표시품질에 크게 영향을 준다.
본 발명은 PDP의 제조 코스트를 상승시키지 않고 패널의 고온 동작시에 있어서도, 유리기판안에 존재하는 나트륨이온 등의 가동 이온에 의해 발생하는 마이그레이션 현상에 기인하는 전극간 단락이나 오방전전압의 저하 등을 억제할 수 있고 신뢰성이 뛰어난 기체방전형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1도는 종래의 일반적인 기체방전형 표시장치의 요부단면도.
제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 기체방전형 표시장치의 유리기판중의 산화나트륨 함유비율과 오방전전압과의 관계를 도시하는 도면.
제3도는 동유리기판의 구성재료인 산화나트륨, 산화칼륨 및 잔여성분으로 이루어지는 3성분의 중량 백분율조성도.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 기체방전형 표시장치의 유리기판중의 산화 나트륨 및 산화칼륨의 함유비율과 오방전전압과의 관계를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전면판(유리기판) 2 : 제1전극
3 : 배면판(유리기판) 4a : 제2전극 모선
4b : 제2전극 5 : 간막이벽
6 : 방전셀 7 : 표시전극체
8 : 저항체 9 : 형광체
10 : 전기절연막
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 첫 번째의 PDP는 제1전극군을 구비한 제1 유리기판과 제2전극과 형광체를 구비한 제2유리기판을 간막이벽에 의해 대향 지지하고 그 내부에 희소가스를 봉입한 기체방전형 표시장치로써, 상기 제1유리기판과 상기 제2유리기판의 적어도 한쪽의 유리기판안의 산화 나트륨 함유비율이 2중량% 이상 5.5중량%이하이며, 산화칼륨은 함유되지 않은 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서는 유리기판안의 산화나트륨 함유비율이 2중량% 이상 5중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한 상기구성에 있어서는 유리기판안의 산화나트륨 함유비율이 2중량% 이상 4.2중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서는 유리기판안의 잔여성분이 SiO2, MgO, CaO, Al2O3를 함유하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 두 번째의PDP는 제1전극군을 구비한 제1 유리기판과 제2전극군과 형광체를 구비한 제2유리기판을 간막이벽에 의해 대향 지지하고, 그 내부에 희소가스를 봉입한 기체방전형 표시장치로써, 상기 제1유리기판과 상기 제2유리기판의 적어도 한쪽의 유리기판이 산화나트륨, 산화칼륨 및 잔여성분으로 이루어지고, 이들 3성분의 중량 백분율 조성도에서 상기 산화나트륨을 X, 상기 산화칼륨을 Y, 상기 잔여성분을 Z로 하고, 각 조성점을(X,Y,Z)로 표시했을 때, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(5.5, 0, 94.5), D점(22, 18, 60)으로 둘러싸이고, 또한 상기 B점과 C점을 연결하는 선상을 제외한 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서는 3성분의 중량백분율 조성도에 있어서, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(5, 0, 95), D점(21, 19, 60)으로 둘러싸이고 또한 상기 B점과 상기 C점을 연결하는 선상을 제외한 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구성에 있어서는 3성분의 중량백분율 조성도에 있어서, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(4.2, 0, 95.8), D점(20, 20, 60)으로 둘러싸이고, 또한 상기 B점과 상기 C점을 연결하는 선상을 제외한 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서는 유리기판안의 잔여성분이 SiO2, MgO, CaO, Al2O3를 함유하고 있는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 제1-2번째의 PDP에 의하면 제조 코스트를 상승시키지 않고 패널의 고온동작시에도, 유리기판안에 존재하는 나트륨이온 등의 가동이온에 의해 발생하는 마이그레이션 현상에 기인하는 전극간의 단락이나 오방전전압의 저하 등을 억제할 수 있고, 신뢰성이 뛰어난 PDP를 제공할 수 있다.
본 발명의 PDP는 제1전극군을 구비한 전면판과, 제2전극 모선군 및 그 제2전극 모선에 각각 저항체를 통하여 접속된 제2전극과, 상기 제2전극에 접속하는 표시전극체와, 상기 표시전극체를 제외한 부분에 형광체층을 구비한 배면판을 간막이벽에 의해 대향지지하고, 그 내부에 희소 가스를 봉입하여 이루어지며, 또한 전면판과 배면판을 구성하는 어느 하나의 유리기판, 바람직하게는 쌍방의 유리기판중의 산화나트륨 함유비율이 특정양 이하로 제한되어 있던지, 또는 산화나트륨 함유비율에 대응하는 양의 산화칼륨이 첨가되어 있는 구성으로써, 오방전전압의 저하를 억제함과 동시에 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다. 본 발명의 첫 번째 PDP에 의하면 전면판과 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판안의 산화나트륨 함유비율이 2중량%이상 5.5중량%이하로 하였을 경우는 오방전전압의 저하를 3V이하로 억제할 수 있음과 동시에 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
또, 전면판과 배면관의 적어도 한쪽의 유리기판 구성재료중의 산화나트륨 함유비율을 2중량%이상 5중량%이하로 했을 경우는 오방전전압의 저하를 2V이하로 억제함과 동시에 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
또한, 전면판과 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판 구성재료중의 산화나트륨 함유비율을 2중량%이상 4.2중량%이하로 했을 경우는 오방전전압의 저하를 1V이하로 억제할 수 있음과 동시에, 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
다음에 본 발명의 두 번째의 PDP에 의하면 전면판과 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판이 산화 나트륨, 산화칼륨 및 잔여성분으로 이루어지고, 이들 3성분의 중량백분율 조성도에 있어서 산화나트륨을 X, 산화칼륨을 Y, 잔여성분을 Z로 하고, 각 조성점을 (X,Y,Z)로 표시했을 때, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(5.5, 0, 94.5), D점(22, 18, 60)으로 둘러싸이고, 또한 B점과 C점을 연결하는 선상을 제외하는 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것으로써, 오방전전압의 저하를 3V이하로 억제할 수 있음과 동시에, 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
또한, 전면판과 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판이 산화나트륨, 산화칼륨 및 잔여성분으로 이루어지고, 이들 3성분의 중량백분율 조성도에 있어서, 산화나트륨을 X, 산화칼륨을 Y, 잔여성분을 Z로 하고, 각 조성점을 (X,Y,Z)로 표시했을 때, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(5, 0, 95), D점(21, 19, 60)으로 둘러싸이고, 또한 B점과 C점을 연결하는 선상을 제외한 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것으로써, 오방전전압의 저하를 2V이하로 억제할 수 있음과 동시에 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
또한 전면판과 배면판의 적어도 한쪽의 유리기판이 산화나트륨, 산화칼륨 및 잔여성분으로 이루어지고, 이들 3성분의 중량백분율 조성도에 있어서, 산화나트륨을 X, 산화칼륨을 Y, 잔여성분을 Z로 하고, 각 조성점을 (X,Y,Z)로 표시했을 때, A점(2, 38, 60), B점(2, 0, 98), C점(4.2, 0, 95.8), D점(20, 20, 60)으로 둘러싸이고, 또한 B점과 C점을 연결하는 선상을 제외한 영역의 함유비율(중량%)을 가지는 것으로써, 오방전전압의 저하를 1V이하로 억제할 수 있음과 동시에 마이그레이션현상에 의한 전극간의 단락을 방지할 수 있다.
이하, 실시예를 이용하여 다시 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 제2도, 제3도 및 표 1, 표 2를 사용하여 설명한다. 또 PDP의 구조는 전면판 및 배면판을 구성하는 유리기판의 구성재료를 제외하고는 제1도에 도시하는 PDP와 동일하므로, 설명을 생략한다.
또한, 유리기판의 구성재료를 표 1에 표시했는데, 이산화 실리콘을 주성분으로 하여 산화칼륨 및 산화나트륨 이외의 산화물로 이루어지는 조성물을 잔여성분으로 했다. 또한 본 실시예에서 사용하는 유리기판은 표 1에 표시하는 조성의 범위내에서 합계가 100중량%가 되도록 각 성분을 조정했다.
(주) 상기 표에서 잔여성분, 산화칼륨(K2O) 및 산화나트륨(Na2O)의 합계가 100중량%가 되도록 조제되는 것으로 한다.
또, 표 1에 표시하는 유리기판은 기본적으로는 알루미노 실리케이트계에 가까운 조성을 가지는 소다석회 유리이지만, 조정, 용융에 있어서는 광물원료를 주로 사용하는 관계로 불순물로써 Fe2O3, MnO, TiO2, As2O3, SnO2등이 혼입되고, 모두 0.5중량% 이하이면 PDP용의 전면판 또는 배면판으로써 사용할 수 있다.
[실시예 1]
제2도는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 PDP의 전면판 및 배면판에 사용한 유리기판중의 산화나트륨 함유비율(중량%)과 오방전전압과의 관계를 다른 동작온도조건에서 검토한 것이다. 본 실시의 형태에서 사용한 유리기판은 표 1에 표시하는 구성재료중 산화칼륨은 포함하지 않고, 산화나트륨(21중량%)과 잔여성분(SiO2:67중량%, MgO:3중량%, CaO:7중량%, Al2O3:2중량%)으로 구성한 것이다.
제2도에 도시하는 바와 같이 동작온도가 실온인 경우, 산화나트륨의 함유비율이 20중량%이하이면 오방전전압에 큰 변화는 볼 수 없고 그 변동폭은 2V 이내에 머물러 있지만, 동작온도가 900c로 되면 산화나트륨의 함유비율이 1.5중량%를 넘어 오방전전압의 저하가 시작되고, 5.5중량%까지는 아직 3V이내에 있지만, 5.5중량%를 넘으면 오방전전압 저하의 허용범위(3V이내)를 벗어나는 결과가 된다.
따라서, 비교적 높은 온도에서도 오방전전압의 저하를 3V의 허용범위 내로 유지하고, 안정된 방전을 유지하려할 경우, 유리기판중의 산화나트륨의 함유비율을 5.5중량%이하로 한정시킬 필요가 있다.
또, 산화나트륨의 함유비율을 5중량%이하로 하면 오방전전압의 저하를 2V 이내로, 산화나트륨의 함유비율을 4.2중량%이하로 하면 오방전전압의 저하를 1V내로 머무르게 할 수 있다.
[실시예 2]
다음에 산화나트륨을 포함하는 유리재료중에 산화칼륨을 첨가한 경우에 대해 설명한다. 표 2는 본 실시예의 PDP에 사용한 전면판 및 배면판을 구성하는 유리기판의 구성재료를 표시하는 표이다.
제4도는 본 실시형태에 있어서의 PDP의 전면판 및 배면판에 사용하는 유리기판중에 산화나트륨과 산화칼륨이 함께 함유되어 있을 경우의 각각의 함유비율과 오방전전압과의 관계를 동작온도 900℃인 경우에 대해 검토한 것이다. 제4도에 도시하는 바와 같이 산화나트륨의 함유비율이 증가한 경우라도 필요량의 산화칼륨을 첨가함으로써 오방전전압을 안정하게 유지하는 것이 가능해진다.
제4도에 도시하는 바와 같이, 비교적 낮은 가격의 소다 유리에 있어서와 같은 정도의 10∼15중량%정도의 산화나트륨 함유비율이면 4.5∼6중량% 정도의 산화칼륨을 첨가함으로써, 유리기판중의 산화나트륨으로부터의 나트륨이 온의 유리(遊離)나 이동을 저지할 수 있다. 따라서 나트륨이온의 마이그레이션에 의한 금속화에 기인하는 전극간의 단락이나 오방전전압의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 산화칼륨의 첨가량은 오방전전압의 저하허용 범위를 어느 정도로 설정하는가에 따라 결정하면 된다.
이와 같이 상기 실시형태에 의하면 PDP의 전면판 또는 배면판을 구성하는 유리기판에 함유되는 산화나트륨을 5.5중량%이하로 함으로써, 또는 산화나트륨이 30중량%이하의 범위내에서 존재할 경우 산화칼륨을 필요량 첨가함으로써 마이그레이션 현상에 의한 전극간 단락이나 오방전전압의 저하를 저지하고, 오방전을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 오방전전압의 저하와 산화나트륨의 함유비율사이에 강한 상관관계가 있고, 산화나트륨의 함유비율을 낮추던지 또는 산화나트륨의 함유비율에 대응하는 산화칼륨을 첨가함으로써, 오방전전압의 저하를 방지할 수 있는 것은 명확하다. 그러나 산화나트륨의 함유비율이 저하하면 유리가공이 곤랜해진다. 즉 PDP용의 유리기판 제작의 과정에서는 절단, 절단면의 가공, 개공(開孔)가공 등의 작업이 있지만, 산화나트륨의 함유비율이 저하하면 유리가 깨지기 쉬워지고, 이들 가공이 곤란해진다. 제3도의 점A-점B를 연결하는 선으로 표시되는 경계는 주로 가공성의 점으로 결정되는 것이다. 또한 산화나트륨의 임의의 함유비율에 대해 산화칼륨의 첨가량이 많을수록 오방전전압의 저하를 억제할 수 있지만, 산화나트륨의 함유비율과 산화칼륨의 함유비율의 합이 40중량%를 넘으면 유리로 되기 어려워진다. 제3도의 점A-점D로 표시되는 경계는 주로 유리로써의 성질을 유지할 수 있는지 여부로 결정되는 것이다. 또한 제3도의 점C-점D를 연결하는 선으로 표시되는 경계는 주로 오방전압의 저하를 일정한 범위내에 한정시켜둠으로써 결정된다.
따라서, 산화나트륨, 산화칼륨, 잔여성분으로 이루어지는 유리기판의 각각의 조성 함유비율은 유리기판의 가공성, 유리로써의 성질을 유지할 수 있는지 여부, 오방전전압의 저하를 어디까지 허용하는가의 세가지점을 고려하여 표 2로 결정되는 범위내에서 결정하면 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 PDP의 제조 코스트를 상승시키지 않고 패널의 고온 동작시에도 유기기판안의 나트륨 이온 등의 가동 이온에 의해 발생하는 마이그레이션 현상에 기인하는 전극간의 단락이나 오방전전압의 저하 등을 억제할 수 있고, 신뢰성이 뛰어난 기체방전형 표시장치를 나타낼 수 있다.

Claims (2)

  1. 제1전극군을 구비한 제1유리기판과 제2전극과 형광체를 구비한 제2유리기판을 간막이벽에 의해 대향 지지하고, 그 내부에 희소가스를 봉입한 기체방전형 표시 장치로서, 상기 제1유리기판과 상기 제2유리기판의 적어도 한쪽의 유리기판 중의 산화나트륨의 함유 비율이 오방전 전압의 저하를 3V 이하로 억제하며 마이그레이션 현상에 의한 전극간의 단락을 방지하도록 2중량% 이상 5.5중량%이하로 설정되며, 상기 유리기판 중에 산화칼륨은 함유되지 않은 기체방전형 표시장치.
  2. 제1전극군을 구비한 제1유리기판과, 제2전극 모선군 및 그 제2전극 모선에 각각 저항을 매개로 하여 접속된 제2전극과, 상기 제2전극에 접속된 표시전극체와, 상기 표시전극체를 제외한 부분에 형광체층을 구비한 제2유리기판을, 간막이벽에 의해 대향 지지하고, 그 내부에 희소가스를 봉입한 기체 방전형 표시장치로서, 상기 제1유리기판과 상기 제2유리기판의 적어도 한쪽의 유리기판 중의 산화나트륨 함유비율이 2중량% 이상 5.5중량% 이하이며, 상기 유리기판 중에 산화칼륨은 함유되지 않은 기체방전형 표시장치.
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