KR100401368B1

KR100401368B1 - 자외선 변환 재료와 표시 장치

Info

Publication number: KR100401368B1
Application number: KR10-2001-0008322A
Authority: KR
Inventors: 사와다다카오; 후쿠야마게이지; 하시모토노리츠나; 사노고우; 아키바마나부
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2003-10-17
Also published as: US20010050528A1; JP4248721B2; JP2001234164A; TW567515B; KR20010083185A; US6583561B2

Abstract

본 발명에 의하면, 방전에 의해 발생되는 자외선 중 장벽(障壁)이나 보호막 등에 흡수되어 형광체의 여기에 기인하게 된 자외선을 유효하게 이용하는 것에 의해 가스 방전 표시 장치의 발광 효율을 향상시킨다. 가스 방전 표시 장치의, 방전 셀을 둘러싸는 주변의 구성물 중에서, 형광체 이외의 재료에 가돌리늄을 첨가함으로써, 형광체를 여기할 수 있는 315㎚의 파장의 자외선을 발생시킨다. 이 자외선에 의해 형광체를 여기하여 가시광을 발생시키는 것에 의해 전력ㆍ광 변환 효율을 향상시킨다.

Description

자외선 변환 재료와 표시 장치{MATERIAL FOR CONVERTING ULTRAVIOLET RAY AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 형광체를 여기하여 소망하는 상(像)을 표시하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 발광 효율을 개선하기 위한 재료 및 이 재료를 사용한 표시 장치에 관한 것이다. 예컨대, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 함) 등의 가스 방전 표시 장치에 사용되는 것이다.

종래의 대표적인 PDP에 있어서는, 전면(前面) 기판과 배면(背面) 기판 사이의 공간에 크세논(xenon)을 포함하는 가스를 밀봉하여, 전압을 인가함으로써 방전을 발생시켜, 크세논 보유 가스를 여기하여, 파장 147㎚의 발광 및 파장 170㎚를 피크로 하는 브로드(broad)한 발광에 의해 형광체를 여기해서, 소망하는 가시광을발생시켜 화상 표시를 행하고 있다.

도 7에 이러한 종래의 가스 방전 표시 장치의 일례인 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 단면 구조를 나타낸다. 도면에 있어서, 참조 부호 (1)는 전면(前面) 유리 기판, 참조 부호 (2)은 유전체층, 참조 부호 (3)은 보호막, 참조 부호 (4)은 방전 가스, 참조 부호 (5)는 형광체층, 참조 부호 (6)은 격벽(隔璧), 참조 부호 (7)은 하지(下地)층, 참조 부호 (8)은 어드레스 전극, 참조 부호 (9)은 배면 유리 기판, 참조 부호 (10)은 유지 방전 전극, 참조 부호 (20)은 발광 셀, 참조 부호 (21)은 전면(前面) 패널, 참조 부호 (22)은 배면 패널을 나타내고 있다.

종래의 PDP에 있어서는, 외부로부터의 전압이 어드레스 전극(8) 및 유지 방전 전극(10)에 인가되는 것에 따라 발광 셀(20)에 있어서 방전이 발생하여 방전 가스(4)가 여기되고, 여기된 방전 가스(4)가 안정 상태로 천이(遷移)하는 때에 자외선(크세논 가스를 이용한 경우에는 파장 147㎚의 광 및 파장 170㎚을 피크로 하는 브로드한 광)이 발생한다. 이 자외선에 의해서 발광 셀(20)의 형광체층(5)이 여기되어 표시에 필요한 가시 광선이 발생한다. 그리고, 이 가시 광선을 이용하여 소망하는 상(像)이 형성되어, 표시가 행해진다.

그러나, 이러한 종래의 PDP에 있어서는, 예를 들면 닛케이(日經) 에레쿠토로닉스 1999년 10월 25일 호(No.755) 99 페이지에 나타낸 바와 같이, 에너지 변환 효율(표시광/투입 전력)이 0.4%로 낮기 때문에 CRT나 액정 표시 장치에 비해 전력 소비가 커서 발열을 발생하기 때문에, 이 에너지 변환 효율(또는 발광 효율)을 향상시키는 것이 중요한 과제로 되어 있다.

또한, 종래의 PDP를 컬러 표시시키는 경우, 적(赤), 녹(綠), 청(靑)색으로 발광하는 3종류의 형광체의 발광 강도 밸런스가 중요하고, 이것에 의해서 3색을 동시에 발광시킨 때의 백색(白色)의 색 온도가 결정되지만, 종래의 PDP에 있어서는 청색 형광체의 발광 효율이 나쁘고, 그 때문에 백색의 색 온도(color temperature)가 낮다고 하는 문제가 있었다.

상기 문제점에 대해서, 우선 에너지 변환 효율의 개선 방법의 하나로서, 자외선의 유효 이용을 들 수 있다. 종래의 PDP에 있어서는, 발광 셀의 공간에 존재하는 방전 가스로부터 방사된 자외선은 모든 방향으로 방사되지만, 형광체 이외의 방전 공간을 둘러싸는 구성 재료로 향하여 방사된 자외선의 대부분은 형광체의 여기에 이용되지 않아 손실로 되고 있으며, 이들 자외선을 유효하게 이용하여 에너지 변환 효율을 개선하고자 하는 것이다.

이 문제에 대해서, 유전체의 보호막에 흡수되는 자외선을 이용하여 발광 효율을 향상시키는 제안이 있으며, 예를 들면 일본 특허 공개 소화 제 52-20762 호 공보에 나타낸 바와 같이, MgO에 1중량%의 CeO를 함유시켜 보호막에 형광성을 부여해서 자외선을 유효하게 이용하는 방법이나, 보호막 재료에 활성제(活性劑 : activator)를 혼입(混入)하여 형광성을 갖게 한 형광 보호막 재료인 (SrMg)₂P₂O₇: Eu²⁺에 가스 방전에 의해 방출된 자외선을 흡수시켜, 2000∼3000Å 파장의 자외선을방출시키는 예가 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법에 의해 방사되는 자외선의 파장은 300㎚(3000Å) 이하이며, 전술한 색 온도의 개선은 곤란하였다.

또한, 종래의 PDP에 있어서의 색 온도의 개선 방법으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 10-308179 호 공보에 나타낸 바와 같이, 3색의 방전 셀의 폭을 변경하여 청색의 발광량을 적색, 녹색의 발광량에 대해서 증대시켜 색 온도를 개선하는 방법이 있지만, 이 방법으로는 에너지 변환 효율이 개선되지 않고, 또한 각 셀의 구조 조건이 다르기 때문에, 각 셀에 있어서 방전 조건이 다르고, 방전의 마진이 작게 된다고 하는 결점이 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 여러 가지 실험을 한 결과, 수많은 희토류 원소 중에서도, 가돌리늄(gadolinium)(이하, Gd라 함)을 PDP의 구성 재료인 보호막 재료 등에 소량 첨가하는 것에 의해, 해당 보호막 등이, 방전 가스로부터의 자외선을 받아, 보다 장(長)파장의 자외선을 발생한다고 하는 자외선 변환 재료로서 기능하고, 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 표시 장치에 대해서 발광 효율을 향상시키고, 또한 백색 표시의 색 온도를 향상시키는 사실을 찾아내어 본 발명에 도달하였다.

또한, 교류 방전 장치의 보호막 중에 가돌리늄을 포함하는 화합물을 함유시키는 것은 일본 특허 공개 평성 제 7-220640 호 공보에 개시되어 있지만, 이것은 산화마그네슘과 가돌리늄을 포함하는 스피넬(spinel) 구조의 Ba_0.6Sr_0.4Gd₂O₄화합물을 인쇄법으로 동시에 형성하는 것에 의해, 인쇄법에 의해 형성된 산화마그네슘막의 섬밀(纖密)화를 도모하여, 방전에 의한 스퍼터링(sputtering) 내성(耐性)을 높일 목적으로 이루어진 것이다. 따라서, 가돌리늄 화합물은 접착제적인 역할을 갖게 하는 재료로서 이용되고, 가돌리늄은 산화마그네슘막 성분의 일부 치환 재료로서 구성되어 있을 뿐이다. 또한, 개시된 가돌리늄 화합물은, 가돌리늄이 존재하는 부분이 국부적으로는 가돌리늄 농도가 60몰% 정도로 크고, 농도 소광(산화물에 첨가되는 발광 부활재의 함유 농도가 높으면, 부활재 이온 사이에 공명 전달이 발생하여, 여기 에너지가 흡수되기 위해서 발생하는 현상이라고 생각되고 있음)에 의해 장파장 자외선은 발생하지 않는다.

또한, Gd가 ∼315㎚로 폭넓은 발광을 나타내는 것 자체는, 예컨대 「형광체 핸드북」 형광체 동학회편(오옴사 출판), 120 페이지에 개시되어 있지만, 형광체를 방전하여 여기하는 환경 하에 있어서, Gd를 자외선 변환에 이용하는 것은 종래에 전혀 알려져 있지 않다.

도 1은 본 발명에 따른 MgO 중에 7몰%의 산화 가돌리늄을 포함시킨 보호막을, 147㎚를 포함하는 진공 자외선 램프로 여기하는 것에 의해 얻어진 파장 315㎚의 자외선 발광 스펙트럼도,

도 2는 본 발명에 따른 가스 방전 표시 장치 중요 재료의 Gd 농도를 변화시킨 경우의 Gd 농도에 대한 315㎚의 상대 발광 강도를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 가스 방전 표시 장치의 일례인 AC형 PDP의 발광 셀의 구조를 나타내는 종단면도,

도 4는 본 발명에 따른 가스 방전 표시 장치의 형광체 3원색의 여기 스펙트럼을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 가스 방전 표시 장치와 종래의 가스 방전 표시 장치의 3원색 발광의 상대 발광 강도를 비교한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 2층 구조의 형광체막의 구성을 도시하는 도면,

도 7은 종래의 AC형 PDP의 발광 셀의 구조를 나타내는 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 전면(前面) 유리 기판 2 : 유전체층

3 : 보호막 4 : 방전 가스

5 : 형광체층 6 : 격벽(隔璧)

7 : 하지(下地)층 8 : 어드레스 전극

9 : 배면 유리 기판 10 : 유지 방전 전극

20 : 발광 셀 21 : 전면(前面) 패널

22 : 배면 패널

본 발명의 제 1 자외선 변환 재료는, 모재(母材)중에 소량의 가돌리늄을 함유하여 이루어지고, 자외선 조사에 의해 해당 자외선보다도 장파장의 자외선을 발생하도록 구성되어 있는 자외선 변환 재료에 관한 것이다.

본 발명의 제 1 표시 장치는, 형광체와, 이 형광체를 여기하는 여기 수단을 구비하며, 상기 형광체의 근방에, 모재 중에 소량의 가돌리늄을 함유하여 자외선 조사에 의해 해당 자외선보다도 장파장의 자외선을 발생시키는 재료로 이루어지는자외선 변환 수단을 마련하고 있는 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제 2 표시 장치는, 제 1 표시 장치에 있어서, 상기 형광체가 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 발광하는 복수의 형광체로 이루어지고, 적어도 청색 광을 발광하는 형광체에 대해서 상기 장파장의 자외선이 조사되도록 구성되어 있는 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제 3 표시 장치는, 유전체와, 이 유전체를 보호하는 보호막을 갖는 제 1 기판과, 격벽과 형광체층을 갖고 상기 제 1 기판에 마주보는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 공간을 채우는 희석 가스(dilute gas)와, 해당 희석 가스의 방전에 의해 상기 형광체층을 여기시켜 복수의 화소의 점등을 제어하는 여기 수단을 구비한 표시 장치로서, 상기 유전체, 상기 보호막, 상기 격벽 중 적어도 하나가 소량의 가돌리늄을 함유하여 이루어지는 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자외선 변환 재료는, 모재 중에 소량의 Gd를 함유하고 있어, 자외선 조사에 의해 이 자외선보다도 장파장의 자외선을 발생하도록 구성된 것이다.

여기서, 모재로서는 Gd를 안정하게 유지할 수 있는 재료를 여러 가지 이용할 수 있어, Gd는 산화물 등의 화합물의 형태로 포함되어 있더라도 좋다. 이러한 모재로서는, 용도에도 의존하지만, 절연성 재료나 유전체 재료에 한정되지 않고, 투광성 도전 재료(예를 들면, ITO, SnO₂) 등을 이용할 수 있다.

또한, 형광체를 갖는 화상 표시 장치의 일례인 PDP에 있어서, 모재란, 예를 들면 유전체, 보호막, 격벽(리브 또는 배리어 리브라고도 함) 등의 구성 재료를 의미하는 것이다.

모재 중에 포함되는 Gd의 함유량은 소량이며, 통상 0.1몰%~20몰%가 바람직하며, 4몰%~9몰%가 보다 바람직하다. 이러한 범위를 초과하면, 발광 효율이 저하하기 때문에 그 개선 효율이 적게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 표시 장치는, 형광체와, 이 형광체를 여기하는 여기 수단을 구비하며, 형광체의 근방에, 모재 중에 소량의 가돌리늄을 함유하여 자외선 조사에 의해 이 자외선보다도 장파장의 자외선을 발생하는 재료로 이루어지는 자외선 변환 수단을 마련한 것이다.

여기서, 여기 수단으로서는, 예컨대 가스 방전식 표시 장치에 있어서는 가스를 방전시켜 자외선을 발생시키고, 이 자외선을 형광체에 조사 가능한 구성을 들 수 있지만, 특히 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 표시 장치는, 파장 200㎚ 이하의 자외선 조사에 있어서도 그 효과를 가지고, 모재에 포함되는 소량의 Gd에 의해 장파장의 자외선을 발생시키는 것이다.

또한, 근방이란, 적어도 자외선 변환 수단으로부터 발생하는 장파장의 자외선이, 형광체에 도달 가능한 정도로 접근하여 배치되어 있는 것을 의미한다. 예컨대, 가스 방전식 표시 장치의 하나인 PDP의 경우에는 유전체, 보호막, 격벽에 Gd를 함유시키는 것에 의해, 이들 구성 재료를 겸하여 배치되어 있어도 좋다. 특히, 표시 장치 중에서도 PDP에 적용하는 것이고, 우수한 표시 장치를 구성할 수 있다.

이렇게 해서, 본 발명은 유전체와, 이 유전체를 보호하는 보호막을 갖는 제 1 기판과, 격벽과 형광체층을 갖고 제 1 기판에 마주보는 제 2 기판과, 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간을 채우는 희석 가스와, 이 희석 가스의 방전에 의해 형광체층을 여기시켜 복수의 화소의 점등을 제어하는 여기 수단을 구비하며, 유전체, 보호막, 격벽 중 적어도 하나가 소량의 가돌리늄을 함유하는 표시 장치도 제공하는 것이다.

상기 유전체는, 예컨대 페이스트 상태의 재료를 스크린 인쇄(screen-printing)나 롤 코터(roll coater)를 이용하여 기판에 도포하여 소성하는 것에 의해 얻을 수 있다. 이들 페이스트 상태 재료의 일례로서는, 오쿠노 제약 공업사 제품 유전체용 유리 페이스트 OC-500l, OC-555, G3-0350, 일본 전기 유리 제품 투명 유전체용 유리 페이스트 PLS-3162S, PLS-3232, 노리타케 키자이사 제품 유전체용 유리 페이스트 NP-7858, NP-7972, NP-7976 등을 들 수 있다. 이들 페이스트 재료에 소정량의 가돌리늄을 혼합하여, 450~550℃ 정도의 조건에서 소성하는 것에 의해 소망하는 유전체를 형성할 수 있다.

또한, 상기 유전체는 필름 형상 유전체를 기판으로 점착하는 것에 의해서도 형성 가능하다.

상기 보호막으로서는, 예컨대 MgO를 들 수 있고, 소정량의 가돌리늄을 혼합한 단결정 혹은 소결체의 이들 재료 또는 이들 재료의 화합물을 전자 빔 증착(蒸着), 스퍼터 증착 등의 방법을 이용하여 유전체 상에 직접 제막하는 방법이나, 소정량의 가돌리늄을 혼합한 이들 재료를 용매와 혼련하는 것에 의해 페이스트 상태로 하고, 스크린 인쇄에 의해 도포한 후 소성하는 방법에 의해 형성할 수 있다.

또한, Gd의 함유량은 MgO의 스퍼터링 내성을 고려하면, 0.1몰%~10몰%가 바람직하다.

상기 격벽으로서는, 예컨대 페이스트 상태의 재료를, 스크린 인쇄법을 이용하여 직접 패턴 형성하는 방법이나 스크린 인쇄법이나 롤 코터에 의해 전면(全面) 형성한 후 샌드 블라스트(sand blast)나 금형을 이용하여 패턴 형성하는 방법이나, 감광성의 재료에 대해서, 사진 제판을 이용하여 작성하는 방법에 의해 형성할 수 있다. 이 격벽의 스크린 인쇄나 롤 코트용 베이스 재료의 일례로서는, 오쿠노 제약 공업사 제품 배리어 리브용 유리 페이스트 ELD-513, ELD-514, ELD-520, ELD-501A, ELD-507B, EDL-655, ELD-650, ELD-835, G3-0414, G3-0414W, ELD-839-10, ELD-630, ELD-667, 일본 전기 유리 제품 배리어 리브용 유리 페이스트 PLS-3550, PLS-3551, 노리타케 키자이사 제품 배리어 리브용 유리 페이스트 NP-7853, NP-7854를 들 수 있고, 이들 페이스트 재료에 소정량의 가돌리늄을 혼합하여 450~600℃ 정도의 조건에서 소성하는 것에 의해 소망하는 격벽을 형성할 수 있다.

또한, 샌드 블라스트용 베이스 재료로서는 듀폰사 제품 배리어 리브용 샌드 블라스트 테이프 NEW S/B TOS, 노리타케 카자이사 제품 NP-7863, NP-7864 등을 들 수 있다. 이들 테이프 재료 또는 페이스트 재료에 소정량의 가돌리늄을 혼합하여, 사진 제판에 의한 패턴 형성후 샌드 블라스트 가공을 실시해서, 450∼600℃ 정도의 조건에서 소성하는 것에 의해 소망하는 격벽을 형성할 수 있다.

상기 희석 가스로서는 He, Ne, Ar, Kr, Xe의 단체, 혹은 이들의 혼합 가스가 이용되며, 대표적인 조성으로서는 Ne-Xe(2∼5중량%), He-Xe(2∼10중량%) 등을 들 수 있다.

이러한 PDP에 있어서는, 가스 방전에 의해 방출되는 자외선은, 형광체뿐만 아니라, 상기 보호막, 유전체, 격벽에도 대부분 흡수되어 통상적으로 손실(loss)을 발생한다. 본 발명에 따른 표시 장치에 있어서는, 이러한 보호막, 유전체, 격벽 중 적어도 하나에 소량의 Gd를 포함하고, 가스 방전에 의해 방출되는 자외선을 보다 장파장의 자외선으로 변환하는 자외선 변환 작용을 갖는다. 따라서, 변환된 장파장 자외선은 형광체의 여기에 이용되고, 그 결과 손실(loss)이 없어진다.

특히, 보호막인 MgO에 소량의 Gd를 포함하고 있으면 그 효과가 커서 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 표시 장치는, 형광체층이 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 발광하는 복수의 형광체층으로 이루어지고, 적어도 청색 광을 발광하는 형광체층에 대해서 장파장의 자외선이 조사되도록 구성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 표시 장치에서는, 제 1 자외선에 의해 여기될 수 있는 제 1 형광체층과, 제 2 자외선에 의해 여기될 수 있는 제 2 형광체층을 갖고, 제 1 자외선과 제 2 자외선의 강도를 소망하는 값으로 설정하고, 제 1 형광체층과 제 2 형광체층의 발광 강도를 조정하는 것에 의해 백색 색 온도를 제어하도록 구성하는 것도 가능하다.

또, 본 발명에 따른 표시 장치에서는 제 1 형광체층을 제 2 형광체층 상에형성하는 구성도 가능하다.

여기서, 하층에 위치하는 제 2 형광체층으로부터 방사되는 가시광을 효율적으로 출력하기 위해서는, 상층에 위치하는 제 1 형광체층은 얇은 층일 필요가 있지만, 하층에 위치하는 제 2 형광체층은 상층에 위치하는 제 1 형광체층으로부터 방사되는 가시광에 대해서 반사층 역할을 갖고 있으며, 어느 정도의 두께가 필요하다. 그 때문에, 제 1 형광체층의 두께가 제 2 형광체층의 두께보다 얇은 구성이면, 이들 형광체층으로부터 방출되는 가시광을 효율적으로 출력할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.

이하에, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 일 실시예로, 산화마그네슘(이하, MgO로 간략화함) 중에 7몰%의 산화 가돌리늄을 함유시킨 산화물 펠릿(pellet)을 원료로 하여, 산소 분위기에 의해 전자빔 증착을 이용해서 작성한 MgO 막에 대해서, 147㎚의 자외선을 조사함으로써 얻어진 발광 스펙트럼도이다. 315㎚을 중심으로 하는 자외선이, 명확한 발광 스펙트럼을 인식할 수 있다.

(실시예 2)

도 2는, 실시예 1에 나타낸 방법을 이용하여, MgO막 중의 Gd 함유량을 변화시킨 경우의 315㎚을 중심으로 하는 자외선의 발광 강도의 변화를 나타낸 것으로, 종축(縱軸)은 피크값을 기준으로 한 상대 강도를 나타내고 있다. 도면으로부터, MgO막에 약 0.1몰% 내지 20몰%의 Gd를 함유시킨 경우에, 발광 강도가 증가하고 있고, 특히, 4몰% 내지 약 9몰% 정도의 Gd를 함유시킨 경우에 피크값의 80%를 초과하는 상대 발광 강도가 얻어지는 것을 알 수 있다.

도면에 있어서, Gd 함유량이 적으면 발광 강도가 작은 것은, 여기되는 Gd의 량이 적기 때문이지만, Gd의 함유량이 약 20몰%를 초과하면 상대 발광 강도가 저하되는 것은, 전술한 농도 소광에 의한 것이다.

(실시예 3)

도 3은, 본 발명의 일 실시예인 플라즈마 디스플레이 패널의 단면 구조도로, 기본적인 구조는 도 7에 나타낸 종래의 PDP의 단면 구조와 동일하지만, 본 발명에 따른 PDP에 있어서는, 유전체층(2), 보호막(3) 및 격벽(6)에 0.1몰% 이상 20몰% 이하의 Gd가 포함되어 있다.

다음에, 본 발명에 따른 PDP의 동작을 설명한다.

어드레스 전극(8) 및 방전 유지 전극(10)에 외부로부터 전압이 인가되면, 발광 셀(20)에 있어서 방전이 발생하여, 방전 가스(4)의 여기 및 천이에 의해 가스 종(種)에 대응한 자외선이 방출된다. 이 자외선은 형광체층(5)을 여기하지만, 형광체층(5)은 적색 광을 발광하는 적색 형광체층 R, 녹색 광을 발광하는 녹색 형광체층 G, 청색 광을 발광하는 청색 형광체층 B의 3종류의 형광체층으로 구성되어 있고, 여기된 각각의 형광체층(5)은 각 소정의 발광색의 가시광을 방출한다. 또한, 발광 셀(20) 근방의 형광체 이외의 재료인 보호막(3), 유전체층(2), 격벽(6)에 흡수된 자외광은 이들 재료에 포함된 Gd를 여기하고, 여기된 Gd가 안정 상태로 천이하는 때에 315㎚의 자외선이 방출된다. 이 315㎚의 자외선은 형광체(5)를 여기하는 것에 의해 가시광을 방출한다.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 있어서 이용한 형광체의 여기 스펙트럼이고, 또한 도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 PDP에서의, 각각 청색, 적색, 녹색의 단색 표시를 행한 경우의, 종래의 Gd를 포함하지 않는 보호막을 갖는 PDP와의 휘도 비교를 나타낸 것이다.

도 5에 있어서, 상대 휘도는 청색만이 약 7% 증가하고, 적색, 녹색은 거의 변화하지 않고 있다. 이것은 도 4에 나타낸 바와 같이, Gd의 첨가에 의해 얻어지는 파장 315㎚의 자외선에 대해서 청색의 형광체만이 강한 여기를 나타내기 때문이다.

또한, 청색 형광체층의 상대 발광 휘도만이 증가한 것에 의해, 백색의 색 온도가 700℃ 향상되어, 색 온도의 개선 효과를 인식할 수 있다.

(실시예 4)

다음에, Gd를 부활제로서 첨가한 보호막의 제조 방법에 대해서 설명한다.Mg0 출발 원료로서 염기성 탄산마그네슘을 이용하여, 산화 가돌리늄을 소정량 혼입하고, 모르타르(mortar)로 혼합하며, 프레스해서 5∼7㎜ 각(角) 정도의 큰 압분체(pressed powder)를 얻는다. 여기서 염기성 탄산마그네슘을 사용한 것은, 프레스한 후, 용이하게 소결하기 위해서이고, 공업적 제법에서는 산화물에 바인더를 가한 조립, 프레스, 소성이 보통이다. 또한, 완전히 산화물로 하기 위해서 1600℃ 이상의 온도로 소성한다. 이렇게 하여 얻어진 산화물 펠릿을 증착원(蒸着源)으로서 사용한 진공 증착에 의해 소정의 보호막을 얻는다.

또, 여기서는 산화물 펠릿을 증착원으로서 사용했지만, 증착 장치에 따라서는 펠릿이 아니라, 막대 형상의 소결체인 경우도 있다. 또한, 동일한 함유량의 금속을 이용하여, 산소 분위기 중에서의 증착 또는 반응성 스퍼터링 등에 의해 MgO막을 형성하는 것도 가능하다.

또한, PDP의 MgO의 증착 원료로서는, 전융법으로 생성된 MgO 단결정 입자가 보통 이용되지만, Gd가 소정량 포함되어 있으면, 본 발명에 사용되는 원료로서 이들 단결정을 사용하는 것도 가능하다.

(실시예 5)

도 6은 본 발명의 실시예 5에 따른 셀 구조를 나타내는 도면으로, 형광체층이 상층과 하층의 2층 구조로 되어 있다. 도면에 있어서, 참조 부호 (11)는 상층의 형광체층, 참조 부호 (12)은 하층의 형광체층을 나타내고 있다. 상층의 형광체층(11)은 가스 방전에 의해 방출되는 자외선에 의해서 여기 발광하는 형광체층이며, 하층의 형광체층(12)은 315㎚의 자외광으로 여기되는 형광체층이다. 발광 셀의 방전에 의해 크세논으로부터 방출된 200㎚ 이하의 자외광은 상층의 형광체층(11)을 여기하지만, 형광체 입자 표면에서의 반사율이 낮기 때문에, 산란하여 하층에 도달하는 양은 매우 적다. 도달 가능한 두께는 기껏 10∼15㎛ 정도로 추정된다. 한편, MgO막으로부터 방사된 315㎚의 장파장 자외광은 형광체 입자 표면에서 잘 반사되어, 상층 형광체 입자 사이의 극간을 통해 하층에 도달해서 하층의 형광체층(12)을 여기할 수 있다. 도달 가능한 두께는 30㎛ 정도라고 생각된다.

하층의 형광체층(12)으로부터 방사된 가시광은 상층의 형광체층(11)을 투과하여 패널밖으로 방사된다. 따라서, 상층의 형광체층(11)이 지나치게 두꺼우면 하층에 자외광이 도달하기 어렵게 되는 것뿐만 아니라, 가시광의 취출이 곤란해진다. 따라서, 상층의 형광체층(11)의 두께는 15㎛ 이하의, 대체 5∼10㎛ 정도가 가장 양호하다. 이것은 형광체의 평균 입경이 2∼3㎛ 정도인 것에도 기인하고 있다. 또한, 하층의 형광체층(12)은 상층의 형광체층(11)으로부터 방사되는 가시광의 반사막으로서도 기능한다. 즉, 상층의 형광체층(11)으로부터 패널 배면 측으로 향해서 방사된 가시광을 다시 전면(全面) 방향으로 반사시킨다. 반사율은 층이 두꺼울수록 높아져 30∼40㎛ 정도로 포화한다. 그러나, 필요 이상으로 형광체를 두껍게 하는 것은 재료 비용을 지나치게 인상하게 되기 때문에, 실용적으로는, 하층의 형광체층(12)은 10∼20㎛의 두께가 바람직하다. 즉, 상층의 형광체층(11)은 얇고, 하층의 형광체층(12)은 두껍게 형성하는 것에 의해, 발광 효율이 높은 PDP를 얻을 수 있다.

하층의 형광체층(12)에 이용할 수 있는 형광체의 일례를 이하에 나타낸다.

녹색 : Y₂SiO₅: Ce³+, Tb³+

청색 :BaMg₂Al₁₆O₂₇: Eu²+, Mn²+

적색 : 3.5MgOㆍ0.5MgF₂ㆍGeO₂: Mn⁴+

(실시예 6)

본 발명에 따른 실시예 6은 보호막 이외의 재료에 Gd를 첨가하여 패널의 발광 효율을 향상시킨 것이다. 구체적으로는 리브 재료인 산화연 유리에 7몰% 상당의 산화 가돌리늄을 첨가한 재료를 이용하여, 통상의 방법과 동일한 조건으로 리브를 형성하였다. 형성한 리브 재료를, 파장 147㎚의 광을 포함하는 진공 자외광으로 여기하여, MgO막의 경우와 마찬가지로 315㎚의 장파장 자외선 발광을 확인하였다. 실시예 3과 마찬가지로, 이 리브 재료를 이용하여 교류형 방전 표시 장치를 제작해서, 백색 발광을 시킬 수 있었던 바, 산화 가돌리늄을 리브 재료에 이용하지 않는 경우와 비교하면, 평균치로 약 500도의 색 온도의 상승을 확인하였다. 이것은, 리브 상부에 형광체가 얇은 부분이 존재하여, 진공 자외광이 이 얇은 형광체층을 투과하여, 리브 재료에 포함되는 Gd를 여기함으로써 315㎚의 장파장 자외선이 방사되어, 실시예 3의 경우와 마찬가지로 청색 형광체만 증감하였기 때문에, 백색의 색 온도가 향상한 것이다.

본 발명의 제 1 자외선 변환 재료에 의하면, 모재에 소량의 Gd를 함유시킨 것에 의해, 전자파의 조사에 의해 315㎚의 자외선을 발생시킬 수 있다. 따라서, 표시 장치에 이용한 경우에, 청색 형광체만의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하여, 표시 장치의 백색의 색 온도를 높게 할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 1 자외선 변환 재료는, 발광 셀 근방에 마련하여, 종래는 이용되지 않아 손실로 되어 있었던 자외선을 흡수하여 형광체를 여기시켜, 가시광을 얻을 수 있기 때문에 발광 효율이 향상된다는 효과가 있다.

본 발명의 제 2 표시 장치에 의하면, 종래는 이용되지 않아 손실로 되어 있었던 자외선을 발광 셀 근방의 형광체 이외의 구성 재료인 유전체, 유전체의 보호막, 또는 격벽에 함유시킨 Gd에 흡수시켜, 파장 315㎚의 자외선을 발생시킬 수 있다. 이 자외선에 의해 315㎚ 근방에 감도를 갖는 형광체를 여기하여, 가시광을 얻을 수 있기 때문에, 표시 장치의 발광 효율이 향상된다는 효과가 있다. 또한, 청색 형광체만의 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하여, 표시 장치의 백색의 색 온도를 높게 할 수 있다는 효과가 있다.

또, 전술한 PDP의 형광체로서는, 도 4에 나타낸 바와 같은 여기 스펙트럼을 갖기 때문에, 적색, 녹색의 형광체의 발광 효율은 특히 향상하지 있지 않지만, 「형광체 핸드북」 형광체 동학회편(오옴사 간행) 225 페이지 및 333 페이지에 개시된 바와 같이, 파장 315㎚ 근방에 감도가 있는 형광체를 이용하면 청색 이외의 형광체의 발광 효율이 향상되는 것은 말할 필요도 없다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims

자외선 조사에 의해 상기 자외선보다도 긴 파장의 자외선을 발생하도록, 모재(母材)중에 0.1몰%∼20몰%의 가돌리늄을 함유하여 구성된 자외선 변환 재료.
형광체와,

상기 형광체를 여기하는 여기 수단을 포함하며,

상기 형광체의 근방에, 자외선 조사에 의해 상기 자외선보다도 장파장의 자외선을 발생하도록, 모재 중에 0.1몰%∼20몰%의 가돌리늄을 함유하는 재료로 이루어지는 자외선 변환 수단을 마련하여 이루어지는 표시 장치.
유전체와, 상기 유전체를 보호하는 보호막을 갖는 제 1 기판과, 격벽과 형광체층을 갖고 상기 제 1 기판에 마주보는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 공간을 채우는 희석 가스(dilute gas)와, 상기 희석 가스의 방전에 의해 상기 형광체층을 여기하는 여기 수단을 구비한 표시 장치로서,

상기 유전체, 상기 보호막, 상기 격벽 중 적어도 하나가 소량의 가돌리늄을 함유하여 이루어지는 표시 장치.