KR100766195B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

발광 특성 및 색 재생이 우수한 PDP는 광의 색도 좌표 y(CIE 색 지정)를 0.08 이하, 보다 바람직하게는 0.07 이하, 또는 0.06 이하로 설정하고, 광의 색 온도는 7,000 K 이상, 8,000 K 이상, 9,000 K 이상 또는 10,000 K 이상으로 설정함으로써 달성된다. PDP는 형광물질 소성공정과 같은 형광물질 가열공정, 봉함용재료 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정이 건조가스 분위기 또는 건조가스가 대기압 미만의 압력에서 순환되는 분위기 하에서 시행되는 방법으로 제조된다. 또한 이 PDP는 전면 및 후면 패널을 접착시킨 후에, 이들 패널 사이에 있는 내부공간으로부터 가스를 배출시키는 배출공정을 패널이 실온으로 냉각되지 않을 때 개시하는 방법; 또는 전면 및 후면 패널을 임시로 소성시킨 다음에 패널 접착공정을 패널이 실온으로 냉각되지 않을 때 개시하는 방법으로 제조된다. 이것은 가열에 필요한 시간 및 에너지를 감소시켜 제조비용을 감소시킨다.
플라즈마 디스플레이 패널, 전면 패널, 후면 패널, 형광물질층, 봉함용재료층, 발광강도, 색도좌표, 소성공정, 접착공정, 배출공정

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING THE PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 컬러 텔레비전 수상기 등의 디스플레이로서 사용되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이 컴퓨터 및 텔레비전에 사용하는 대형의 얇고 경량인 디스플레이로서 주목받고 있으며, 고 선명도의 PDP에 대한 요구도 증가되고 있다. 문헌 제 EP0554172A1 호에는 PDP 의 구성 및 제조방법에 관한 종래의 전형적인 기술이 개시되어 있다.
도 29는 일반적인 AC형 PDP를 도시하는 단면도이다.
도면에서, 전면 유리기판(101)은 적층된 디스플레이 전극(102), 유전체 유리층(103) 및 유전체 보호층(104) 순서로 덮여 있으며, 유전체 보호층(104)은 산화마그네슘제이다(예, 일본 특개평 제5-342991호 참조).
주소전극(106) 및 격벽(107)은 후면 유리기판(105)상에 형성되어 있다. 각 색채(적색, 녹색 및 청색)의 형광물질층(110-112)은 격벽(107) 사이에 있는 공간에 형성되어 있다.
전면 유리기판(101)은 후면 유리기판(105)상의 격벽(107)위에 놓여 있으므로 공간이 생긴다. 배출 가스가 그 공간으로 배출되어 배출공간(109)이 형성된다.
그러한 구조의 PDP에서, 진공 자외선(주 파장은 147 nm)은 전기적 방전이 배출공간(109)에서 발생함에 따라 발광된다. 각 색채의 형광물질층(110-112)은 발광된 진공 자외선에 의해 여기되어 컬러 디스플레이로 된다.
상기 PDP는 다음 공정에 따라 제조된다.
디스플레이 전극(102)은 은 페이스트를 전면 유리기판(101)의 표면상에 도포하고 도포된 은 페이스트를 소성함으로써 제조된다. 유전체 유리층(103)은 유전체 유리 페이스트를 층들의 표면상에 도포하여 도포된 유전체 유리 페이스트를 소성함으로써 형성된다. 보호층(104)은 유전체 유리층(103) 위에 형성된다.
주소전극(22)은 은 페이스트를 후면 유리기판(105)상에 도포하여 도포된 은 페이스트를 소성함으로써 제조된다. 격벽(107)은 유리 페이스트를 일정한 피치가 있는 열 방향으로 층면에 도포하여 도포된 유리 페이스트를 소성함으로써 형성된다. 형광물질 층(110-112)은 각 색채의 형광물질 페이스트를 격벽 사이의 공간에 도포하고, 도포된 페이스트를 약 500 ℃에서 소성하여 페이스트로부터 수지 및 다른 요소를 제거함으로써 형성된다. 일본 특개평 제 2-08834호에는 형광 물질 슬러리를 도포하고 도포된 슬러리를 고온 건조 공기로 건조하여 형광물질 막을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
형광물질을 소성한 후에, 봉함용유리원료를 후면 유리기판(105)의 바깥쪽 영역에 도포하고 나서 도포된 봉함용유리원료를 약 350 ℃에서 소성하여 도포된 봉함용유리원료로부터 수지 및 다른 요소를 제거한다 (유리원료 임시 소성공정).
전면 유리기판(101) 및 후면 유리기판(105)을 조립하여 디스플레이 전극(102)이 주소전극(106)에 수직으로 전극(102)이 전극(106)을 향하게 한다. 다 음에 기판을 봉함용유리의 연화점보다 높은 온도(약 450 ℃)로 가열하여 접착시킨다 (접착 공정).
접착된 패널을 약 350 ℃로 가열하면서 유리를 기판 사이의 내부공간(형광물질이 공간에 접촉해 있는, 전면과 후면 기판사이에 형성된 공간)으로부터 배출시킨다(배출 공정). 배출공정을 완료한 후에 배출 가스를 일정 압력(전형적으로, 300 Torr 내지 500 Torr)으로 내부 공간에 공급한다.
상기 제작된 PDP의 문제는 휘도 및 다른 발광성을 어떻게 개선하느냐이다.
이 문제를 해결하기 위해, 형광물질 자체를 개선하였다. 그러나, PDP의 발광성이 더 개선되는 것이 바람직하다.
많은 PDP가 상기한 제조방법을 사용하여 더 제조되고 있다. 그러나, PDP 제조비용은 CRT 보다 상당히 많다. 그 결과, PDP의 다른 문제는 제조비용을 감소시키는 것이다.
비용을 감소시키기 위한 많은 가능한 해결책중의 한가지는 가열공정에서 필요로 하는 몇몇 공정에서 소비되는 에너지 및 노력(작업에 필요한 시간)을 감소시키는 것이다.
발명의 개요
따라서, 본 발명의 목적은 발광 효율이 높고 색 재생이 우수한 PDP를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 보다 단시간에서 시행하면서 에너지 소비를 낮춰 제조비용을 감소시키는 PDP 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 제 1목적은 청색 형광물질 층으로 부터 방출된 광의 색도를 개선함으로써 달성된다. 이는 진공 자외선이 청색 형광 물질을 여기시키기 위해 청색 셀에 방사될 때 0.07 혹은 그 이하의 색도 좌표 y[CIE 색 지정(specification)] 또는 453 nm 혹은 그 이하의 광 스펙트럼의 피크 파장을 설정함으로서 달성된다.
상술한 바와 같이, 청색 형광물질층으로부터 발광된 색도를 개선한 것은 모든 셀에서 광이 방출될 때 광의 색 온도(백색 밸런스)를 증가시키고, 색 재생을 개선한다.
청색 형광물질층으로부터 발광된 우수한 광 색도를 가진 상기 PDP는 예컨대 내부 공간내 건조 가스를 순횐시켜 내부 공간으로부터 스팀 증기가 배기되는 동안 접착 공정을 수행함으로서 제조된다.
또 상기 PDP는 접착 공전 이전에 예열 공정을 수행하여 제조될 수도 있으며, 예열공정에서는 상호 대향하는 패널의 양측면 사이의 공간이 개방되는 동안 건조가스 분위기하에서 전면 패널면 및 후면 패널면이 가열된다. 대안으로, 상기 PDP는 접착 공전 이전에 가열 공정을 수행하여 제조될 수도 있으며, 가열공정에서는 패널 상에 형성되는 MgO층이 건조 가스와 접촉하는 동안 패널이 가열된다.
본 발명의 제조방법은 내부 공간에 저장된 수량을 감소시켜 청색 형광물질 층이 열에 의해 저감되지 않도록 하기 때문에 개선된다. 이에 비해, 종래의 PDP 제조 방법은 접착 공정중에 내부 공간으로 방출된 물의 열에 의하여 청색 형광물질 층을 저감하기 때문에, 발광 강도 및 발광 색도를 감소시키게 된다.
또한 우수한 색도의 광을 방출하는 상기 PDP 의 청색 형광물질층은, 얼마 후 접착 패널을 소정의 온도까지 가열하고 내부공간에서 건조 가스를 순환시키고, 배출 스텝을 시작하는 접착공정을 수행함으로써 제조될 수 있다.
상기한 구성으로, 청색 형광물질층으로 부터 방출된 광의 색도가 접착공정에서 내부공간으로 방출된 물의 열에 의하여 저감될 경우에도, 접착 패널이 소정의 온도까지 가열되는 동안 건조 가스가 내부 공간에서 순환하는 만큼 내부공간으로부터 물이 제거되므로 색도가 회복된다.
본문에서, "건조가스"는 전형적인 부분압 미만의 부분압을 갖는 증기 함유 가스를 의미한다. 처리된 공기를 건조시켜 사용하는 것이 바람직하다(건조공기).
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건조가스 분위기 중의 증기 부분압은 15 Torr 이하, 보다 바람직하게는 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 건조가스중의 노점온도는 20 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 10 ℃ 이하, 0 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -40 ℃ 이하로 정하는 것이 바람직하다.
청색 형광물질층으로부터 발광된 색도가 개선된 상기 PDP는 전면 및 후면 패널이 그 대향하고 있는 면 사이에 있는 공간이 개방될 때 임시로 소성되고; 전면 및 후면 패널이 건조가스가 패널 사이에 있는 내부 공간으로 순환될 때 접착되고; 또는 전면 및 후면 패널이 그 대향하고 있는 면 사이에 있는 공간이 개방될 때 예비적으로 가열된 후에 함께 접착되는 PDP 제조방법에 의해 제조된다.
본 발명의 제 2 목적은 접착온도를 유지함으로써 전면 패널 및 후면 패널사이에서 재료를 봉함하여 함께 접착시킨 후에, 배출 공정은 패널이 접착 온도에서 실온으로 냉각되지 않을 때 개시하고, 가스는 패널 사이의 내부 공간으로부터 배출되는 방법; 또는 봉함용재료가 삽입되어 있는 전면 패널 및 후면 패널을 접착온도를 임시로 유지함으로써 임시 소성시킨 후에, 접착 공정을 패널이 접착 온도에서 실온으로 냉각되지 않을 때 개시하는 방법으로 달성된다.
실제 제조과정에서, 그러한 가열 공정 각각은 가열로를 사용하여 시행된다. 종래적으로 봉함용재료 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정은 별도로 시행되며 패널은 각 공정간 간격에서 실온으로 냉각된다. 그러한 구조는 장시간을 요하며 각 공정에서 가열되는 패널에 대해 많은 에너지를 소비한다. 반대로, 본 발명에서는 이들 공정에서 온도를 실온으로 저하시키지 않고 시행한다. 이것은 시간 및 가열에 필요한 에너지를 감소시킨다.
도 1은 구체예 1의 AC형 방전 PDP의 주요 부분의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 PDP로 이루어진 PDP 디스플레이 장치 및 PDP에 연결된 활성화 회로를 도시한다.
도 3은 구체예 1에 사용된 벨트-컨베이어형 가열 장치를 도시한다.
도 4는 구체예 1에 사용된 봉함용가열장치의 구조를 도시한다.
도 5는 공기중에 함유된 증기의 상이한 부분압을 갖는 공기중에서 청색 형광물질을 소성시킬 때 이로부터 발광된 상대 발광강도 측정 결과를 나타낸다.
도 6은 공기중에 함유된 증기의 상이한 부분압을 갖는 공기중에서 청색 형광물질을 소성시킬 때 이로부터 발광된 색도 좌표 y의 측정결과를 나타낸다.
도 7A 내지 도 7C는 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스중의 분자수의 측정결과를 나타낸다.
도 8 내지 도 16은 후면 유리기판에서 공기 배출구 위치; 및 봉함용유리원료가 도포되는 포맷 관련 구체예 2의 특정 실시예를 나타낸다.
도 17 및 도 18은 일단 열화된 발광성 회복 효과는 청색 형광물질층이 일단 열화되고 난 후에 다시 공기중에서 소성되는 증기의 부분압에 의존하는 특성을 나타낸다.
도 19는 구체예 5의 접착공정에 사용된 접착장치 구조를 도시한다.
도 20은 도 19에 도시한 접착장치의 가열로 내부구조를 나타내는 사시도이다.
도 21A 내지 도 21C는 예열공정 및 접착 공정에서의 접착장치 작동을 도시한다.
도 22는 MgO 층으로부터 방출된 증기량을 시간에 따라 측정한 구체예 5에서의 실험결과를 나타낸다.
도 23은 구체예 5의 접착장치의 변형을 나타낸다.
도 24A 내지 도 24C는 구체예 5의 접착장치의 다른 변형으로 시행된 작동을 나타낸다.
도 25는 구체예 5의 PDP중 단지 청색 셀로부터 발광된 스펙트럼을 나타낸다.
도 26은 청색 색채 주위의 색 재생 영역이 구체예 5의 PDP 및 비교 PDP에 대해 나타낸 CIE 색도 다이어그램이다.
도 27A, 도 27B 및 도 27C는 구체예 6의 접착장치를 사용하여 배출공정을 통해 임시 소성공정에서 시행되는 작동을 나타낸다.
도 28은 구체예 6의 패널 제조에서 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정에서 사용된 온도 프로필을 나타낸다.
도 29는 일반적인 AC형 PDP를 나타내는 단면도이다.
<구체예 1>
도 1은 본 구체예에서의 AC형 배출 PDP의 주요 부분의 단면도이다. 이 도면은 PDP 중앙에 위치되어 있는 디스플레이 영역을 나타낸다.
PDP에는, 디스플레이 전극(12)(스캐닝 전극(12a) 및 지속 전극(12b)으로 분류됨)이 있는 전면 유리기판(11), 유전체층(13) 및 그 위에 형성된 보호층(14)으로 이루어진 전면 패널(10); 및 주소전극(22)이 있는 후면 유리기판(21), 및 그 위에 형성된 유전체층(23)으로 이루어진 후면 패널(20)이 있다. 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 디스플레이 전극(12) 및 주소전극(22)이 서로 대향하도록 배치되어 있다. 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 사이에 있는 공간은 열 방향으로 형성된 격벽(24)에 의해 복수개의 배출공간(30)으로 분할된다. 각 배출공간은 배출가스로 채워진다.
형광물질층(25)은 후면 패널(20)상에 형성되어 각 배출공간(30)에는 적색, 녹색 및 청색중의 한 색채의 형광물질층이 있으며 형광물질층은 반복적으로 색 순서로 배열되어 있다.
패널에서, 디스플레이 전극(12) 및 주소전극(22)은 각각 열 방향으로 형성되고, 디스플레이 전극(12)은 격벽(24)과 직각이며, 주소전극(22)은 격벽(24)과 평행하다. 적색, 녹색 및 청색중의 한 색이 있는 셀은 디스플레이 전극(12) 및 주소전극(22)의 각 교점에 형성된다.
주소전극(22)은 금속(예, 은 또는 Cr-Cu-Cr)으로 제조된다. 디스플레이 전 극의 내성을 낮게 유지하고 셀에서의 배출 영역을 크게 하기 위해, 각 디스플레이 전극(12)은 ITO, SnO2 및 ZnO와 같은 도체성 산화금속제의 폭이 넓은 투명한 전극상에 적층된 폭이 좁은 복수개의 버스 전극(은 또는 Cr-Cu-Cr 제)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 디스플레이 전극(12)은 은과 같은 주소 전극(22)으로 제조될 수 있다.
유전체 재료로 이루어진 층인 유전체층(13)은 디스플레이 전극(12)을 포함하는 전면 유리기판(11)의 한쪽의 전체 면을 덮는다. 유전체 층은 비스무트 저융점 유리 또는 적층된 납 저융점 유리 및 비스무트 저융점 유리로 제조될 수 있지만 전형적으로 납 저융점 유리로 제조된다.
산화마그네슘제인 보호층(14)은 유전체층(13)의 전체 면을 덮는 박층이다.
유전체층(23)은 유전체층(13)과 유사하나 TiO2 입자와 더 혼합하여 층은 가시광 반사층으로서의 기능을 한다.
유리제인 격벽(24)은 후면 패널(20)의 유전체층(23)의 전체 표면을 보호하도록 형성된다.
다음은 본 구체예에 사용된 형광물질이다:
청색 형광물질 BaMgAl10O17:Eu
녹색 형광물질 Zn2SiO4:Mn
적색 형광물질 Y2O3:Eu.
이들 형광물질 조성은 PDP에 사용된 종래 재료와 동일하다. 그러나, 종래 재료와 비교하여, 본 구체예의 형광물질은 보다 선명한 색을 띄는 광을 방출한다. 이것은 형광물질이 제조과정에서 가해진 열에 의해 열화되기 때문이다. 선명한 색을 띄는 발광은 청색 셀로부터 발광된 색도 좌표 y가 작고 (즉, 발광된 청색 광의 피크 파장은 짧다), 청색 근처의 색 재생 범위는 넓다는 것을 의미한다.
종래의 PDP에서, 단지 청색 셀이 발광할 때 청색 셀로부터 발광된 색도 좌표 y(CIE 색 지정)는 0.085 이상이고(즉, 발광된 광 스펙트럼의 피크 파장은 456 nm 이상이다), 색 보정이 없는 백색 배경에서의 색 온도(광이 청색, 적색 및 녹색 셀 전부에서 방출되어 백색 디스플레이가 되게 함)는 약 6,000 K이다.
백색 배경에서의 색 온도를 개선하기 위한 기술로서, 단지 청색 셀의 폭(격벽의 피치)을 큰 값으로 설정하고 청색 셀 영역은 적색 또는 녹색 셀보다 더 큰 값으로 설정한 기술이 공지되어 있다. 그러나, 상기 기술에 따라 색 온도를 7,000 K 이상으로 설정하기 위해, 청색 셀 영역은 적색 또는 녹색 셀 보다 1.3 배 더 커야 한다.
반대로, 본 구체예의 PDP에서, 단지 청색 셀이 발광할 때 청색 셀로부터 발광된 색도 좌표 y는 0.08 이하이고, 발광된 광 스펙트럼의 피크 파장은 455 nm 이하이다. 이러한 조건하에서, 색 보정이 없는 백색 배경에서의 색 온도를 7,000 K 이상으로 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제조 공정에서의 조건에 따라, 색도 좌표 y를 더 감소시키거나 색 보정이 없는 백색 배경에서 색 온도를 10,000 K 이상으로 증가시키는 것이 가능하다.
상기한 바와 같이, 청색 셀의 색도 좌표 y가 작아지기 때문에, 방출된 청색 광의 피크 파장은 짧아진다. 이것은 구체예 3 및 구체예 5에서 후술한다.
또한 이들 구체예는 청색 셀의 색도 좌표 y가 작아짐에 따라 색 재생 영역이 커지는 이유와, 청색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 y가 색 보정이 없는 백색 배경에서의 색 온도와 어떻게 관련되는지를 설명한다.
본 구체예에서, 본 PDP가 40 인치의 선명도가 높은 TV에 사용된다고 가정할 때, 유전체층(13)의 두께는 약 20 ㎛로 하고 보호층(14)의 두께는 약 0.5 ㎛로 한다. 또한, 격벽(24)의 높이는 0.1 mm 내지 0.15 mm로 하고, 격벽의 피치는 0.15 mm 내지 0.3 mm로 하며 형광물질층(25)의 두께는 5 ㎛ 내지 50 ㎛로 한다. 배출가스는 Ne-Xe 가스이며, Xe가 50 부피%를 차지한다. 배출압력은 500 Torr 내지 800 Torr로 한다.
PDP는 다음 과정으로 활성화된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 패널 활성화 회로(100)는 PDP에 연결되어 있다. 주소 방전은 일정한 전압을 셀의 디스플레이 전극(12)과 주소전극(22) 사이의 영역으로 인가하여 조광함으로써 발생된다. 다음에 지속 방전은 펄스 전압을 디스플레이 전극(12a 및 12b) 사이의 영역으로 인가함으로써 발생된다. 셀은 방전과정에 따라 자외선을 방출한다. 방출된 자외선은 형광물질층(31)에 의해 가시광으로 변환된다. 상기한 과정을 통해 셀이 조광함에 따라 화상이 PDP상에 표시된다.
PDP 제조과정
다음은 상기 구조의 PDP를 제조하는 과정을 설명한다.
전면 패널 제조
전면 패널(10)은 디스플레이 전극(12)을 전면 유리기판(11)상에 형성하고, 이를 유전체층(13)으로 덮은 다음에 보호층(14)을 유전체층(13) 상에 형성함으로써 제조된다.
디스플레이 전극(12)는 은 페이스트를 스크린 제조법으로 전면 유리기판(11) 표면에 도포한 다음에 도포된 은 페이스트를 소성함으로써 제조된다. 유전체층(13)은 납 유리재료(예, 산화납(PbO) 70 중량%, 산화붕소(B2O3) 15 중량%, 및 산화규소(SiO2) 15 중량%의 혼합재료)를 도포한 후에 도포된 재료를 소성함으로써 제조된다. 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층(14)은 진공 증착법 등으로 유전체층(13)상에 형성된다.
후면 패널 제조
후면 패널(20)은 주소전극(22)을 후면 유리기판(21)상에 형성시키고, 유전체층(23)(가시광 반사층)으로 덮은 다음에 격벽(30)을 유전체층(23) 표면상에 형성함으로써 제조된다.
주소전극(22)은 은 페이스트를 스크린 제조법으로 후면 유리기판(21) 표면에 도포한 다음에 도포된 은 페이스트를 소성함으로써 제조된다. 유전체층(23)은 TiO2 입자 및 유전체 유리입자를 포함하는 페이스트를 주소전극(22) 표면에 도포한 후에 도포된 페이스트를 소성함으로써 제조된다. 격벽(30)은 스크린 인쇄법으로 일정한 피치가 있는 유리 입자를 포함하는 페이스트를 반복적으로 도포한 다음에 이를 소 성함으로써 형성된다.
후면 패널(20)을 제조한 다음에, 적색, 녹색 및 청색의 형광물질 페이스트를 제조하여 스크린 인쇄법으로 격벽 사이의 공간에 도포한다. 형광물질층(25)은 후술하는 바와 같이 도포된 페이스트를 소성함으로써 형성된다.
각 색의 형광물질 페이스트는 다음 과정으로 제조된다.
청색 형광물질(BaMgAl10O17:Eu)은 다음 단계들을 통해 얻어진다. 먼저, 재료들, 즉 탄산바륨(BaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3) 및 산화알루미늄(α-Al2O 3)을 Ba:Mg:Al의 원자비가 1:1:10이 되도록 혼합물로 조제한다. 다음에, 일정량의 산화유로퓸(Eu2O3)을 상기 혼합물에 가한다. 적정량의 플랙스(AlF2, BaCl2 )를 볼 밀에서 혼합물과 혼합한다. 얻어진 혼합물을 일정 시간동안(예, 0.5 시간) 1400 ℃ 내지 1650 ℃에서 환원 분위기(H2, N2)하에서 소성시킨다.
적색 형광물질(Y2O3:Eu)은 다음 단계를 통해 얻어진다. 먼저, 일정량의 산화유로퓸(Eu2O3)을 수산화이트륨(Y2(OH)3)에 첨가한다. 적정량의 플랙스를 볼 밀에서 이 혼합물과 혼합한다. 얻어진 혼합물을 일정시간(예, 1시간)동안 1200 ℃ 내지 1450 ℃에서 공기중에서 소성시킨다.
녹색 형광물질(Zn2SiO4:Mn)은 다음 단계들을 통해 얻어진다. 먼저, 재료들, 즉 산화아연(ZnO) 및 산화규소(SiO2)를 Zn:Si의 원자비가 2:1이 되도록 혼합물로 조 제한다. 다음에, 일정량의 산화망간(Mn2O3)을 상기 혼합물에 가한다. 적정량의 플랙스를 볼 밀에서 혼합물과 혼합한다. 얻어진 혼합물을 일정 시간동안(예, 0.5 시간) 1200 ℃ 내지 1350 ℃에서 공기중에서 소성시킨다.
상기 제조된 각 색채의 형광물질을 분쇄하고 체로 걸러 입경 분포가 일정한 각 색에 대한 입자를 얻는다. 각 색채용 형광물질 페이스트는 입자를 접착제 및 용매와 혼합함으로써 얻어진다.
형광물질층(25)은 스크린 인쇄법 이외의 방법으로 형성될 수 있다. 예를들면, 형광물질층은 이동용 노즐로 형광물질 잉크를 분사하거나, 형광물질을 포함하는 감광성 수지 시트를 제조하고 이 시트를 격벽(24)이 있는 쪽의 후면 유리기판(21) 표면에 부착하여 포토리소그래피 패턴을 시행한 다음에 부착된 시트를 전개하여 부착된 시트중 불필요한 부분을 제거함으로써 형성될 수 있다.
전면 패널 및 후면 패널 접착, 진공배출 및 배출가스 충전
봉함용유리층은 봉함용유리원료를 상기 제조된 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)중의 어느 한가지 또는 둘 다에 도포함으로서 형성된다. 봉함용유리층은 임시로 소성하여 후술하는 수지 및 유리원료로부터의 다른 요소를 제거한다. 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을, 서로 대향하고 있으며 서로 수직인 디스플레이 전극(12) 및 주소전극(22)과 함께 조립한다. 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을 가열하여 연화된 봉함용유리층과 함께 접착시킨다. 이것은 후술한다.
접착된 패널을 소성하며(350 ℃에서 3시간동안) 접착된 패널사이의 공간으로 부터 공기가 배기되게 하여 진공으로 만든다. 상기 조성의 배출가스를 일정 압력에서 접착된 패널 사이의 공간으로 충전한 후에 PDP는 완성된다.
형광물질 소성, 봉함용유리원료 임시 소성 및 전면 패널 및 후면 패널 접착의 상세
형광물질 소성공정, 봉함용유리원료 임시 소성공정 및 전면 패널 및 후면 패널 접착공정을 상세하게 기술한다.
도 3은 형광물질을 소성하고 유리원료를 임시로 소성하는데 사용되는 벨트-컨베이어 형의 가열장치를 도시한다.
가열장치(40)에는 기판을 가열하는 가열로(41), 가열로(41)내부의 기판을 운반하는 운반벨트(42) 및 분위기 가스를 가열로(41)로 안내하는 가스안내 파이프(43)가 있다. 가열로(41) 내부에는 가열용 벨트를 따라 복수개의 가열장치(도시되지 않음)가 구비되어 있다.
기판은 입구(44) 및 출구(45) 사이의 벨트를 따라 위치된 복수개의 가열장치 근처의 온도를 조정함으로써 주위 온도 프로필로 가열된다. 또한 가열로는 가스 안내 파이프(43)를 통해 분사된 분위기 가스로 충전될 수 있다.
건조공기는 분위기 가스로서 사용될 수 있다. 건조공기는, 공기를 저온(-10℃)으로 냉각시키는 가스 건조기(도시되지 않음)를 통과시켜 냉각된 공기중의 증기를 응축함으로써 제조된다. 냉각된 공기중의 증기량(부분압)은 이 공정을 통해 감소되고 건조공기가 최종적으로 얻어진다.
형광물질을 소성하기 위해, 형광물질층(25)이 형성되어 있는 후면 유리기판(21)을 건조공기중에서 가열장치(40)에서 소성시킨다(피크 온도 520 ℃에서 10분 동안). 상기로부터 알 수 있는 바와같이, 형광물질의 소성공정 동안 분위기중의 증기 및 열로 인한 열화는 건조공기중의 형광물질을 소성함으로써 감소된다.
건조공기중의 증기의 부분압이 저하될수록, 열에 의한 형광물질의 열화현상 감소효과가 더욱 커진다. 그 결과, 증기의 부분압은 15 Torr 이하인 것이 바람직하다. 상기 효과는 증기 부분압이 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr 이하와 같은 낮은 값으로 설정될 때 더욱 현저해진다.
증기의 부분압과 노점온도간에는 어떤 관계가 성립된다. 그 결과, 상기 기술은 증기 부분압을 노점 온도로 대체하여 다시 기술할 수 있다. 즉, 노점 온도가 낮게 설정될수록, 열에 의한 형광물질의 열화 현상 감소효과도 더욱 커진다. 따라서 건조가스의 노점 온도는 20 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 효과는 건조가스의 노점온도를 0 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -40 ℃ 이하와 같은 낮은 값으로 할 때 더욱 현저해진다.
봉함용유리원료를 임시로 소성하기 위해, 봉함용유리층이 형성되어 있는 전면 유리기판(11) 또는 후면 유리기판(21)을 건조공기중에서 가열장치(40)로 소성시킨다(피크 온도 30 ℃에서 30분동안).
이러한 임시 소성공정에서, 소성공정에서와 같이, 증기 부분압은 15 Torr 이하인 것이 바람직하다. 또한 효과는 증기 부분압을 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr 이하와 같이 낮은 값으로 할 때 더욱 현저해진다. 즉, 건조 가스의 노점온도가 20 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 온도를 0 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -40 ℃ 이하와 같은 낮은 값으로 설정하는 것이 보다 더욱 바람직하다.
도 4는 봉함용가열장치의 구조를 도시한다.
봉함용가열장치(50)에는 기판(본 구체예에서 전면 패널(10) 및 후면 패널(20))을 가열하는 가열로(51), 가열로(51)의 외부로부터 분위기 가스를 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)사이의 공간으로 안내하는 파이프(52a) 및 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)사이의 공간으로부터 가열로(51)의 외부로 분위기 가스를 배출시키는 파이프(52b)가 있다. 파이프(52a)는 분위기 가스로서 건조공기를 공급하는 가스 공급원(53)에 연결되어 있다. 파이프(52b)는 진공펌프(54)에 연결되어 있다. 조정 밸브(55a 및 55b)는 각각 파이프(52a 및 52b)에 부착되어 파이프를 통과하는 가스 유량을 조정한다.
전면 패널 및 후면 패널은 상기 구조의 봉함용가열장치(50)를 사용하여 후술하는 바와 같이 접착된다.
후면 패널에는 디스플레이 영역을 포위하고 있는 외부 영역에 공기 출구(21a 및 21b)가 구비되어 있다. 유리 파이프(26a 및 26b)는 각각 공기 출구(21a 및 21b)에 부착되어 있다. 후면 패널(20)상에 있어야 하는 격벽 및 형광물질은 도 4에서 생략되어 있음을 주의한다.
전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 그 사이에 있는 봉함용유리층과 적절하게 위치된 다음에 가열로(51)에 넣어진다. 이렇게 할 때, 위치된 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 클램프 등으로 조여져서 움직이지 않게 한다.
공기는 진공펌프(54)를 사용하는 패널사이에 있는 공간으로부터 배기되어 공간을 진공이 되게 한다. 다음에 건조공기가 진공펌프(54)를 사용하지 않고 일정 유량으로 파이프(52a)를 통해 공간으로 보내진다. 건조공기는 파이프(52b)로부터 배기된다. 이것은 건조공기가 패널사이의 공간을 통해 흐르는 것을 의미한다.
다음에 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 가열되며(피크 온도 450 ℃에서 30 분동안) 건조공기는 패널사이의 공간을 통해 흐른다. 이 공정에서, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 연화된 봉함용유리층(15)과 함께 접착된다.
접착이 완료된 후에, 유리 파이프(26a 및 26b)중의 하나를 막고, 진공펌프는 다른 유리 파이프에 연결시킨다. 봉함용가열장치는 다음 공정인 진공배출공정에서 사용된다. 배출가스 충전공정에서, 배출가스를 함유하고 있는 실린더는 다른 유리 파이프에 연결되고 배출가스는 배기장치를 작동시키는 패널 사이의 공간으로 충전된다.
본 구체예에 나타낸 방법의 효과
전면 및 후면 패널을 접착시키는 본 구체예에 나타낸 방법은 후술하는 독특한 효과를 갖는다.
일반적으로, 증기와 같은 가스는 전면 패널 및 후면 패널의 표면상에 흡착에 의해 보유된다. 흡착된 가스는 패널이 가열될 때 방출된다.
종래의 방법에서, 임시 소성공정후의 접착공정에서, 전면 패널 및 후면 패널은 먼저 실온에서 조립한 다음에 가열하여 접착된다. 접착 공정에서, 전면 패널 및 후면 패널 표면에 흡착에 의해 보유된 가스가 방출된다. 일정량의 가스가 임시 소성공정을 통해 방출되지만, 접착공정이 개시되기 전에 가스는 패널이 실온하 공기중에 있을 때 흡착에 의해 다시 보유되며 가스는 접착공정에서 방출된다. 방출된 가스는 패널사이의 공간으로 한정된다. 이 단계에서 공간안에 있는 증기의 부분압은 전형적으로 20 Torr 이상인 것으로 측정된다.
이 때, 공간에 접촉해 있는 형광물질층(25)은 공간에 한정된 가스(가스중에서, 특히 보호층(14)으로부터 방출된 증기) 및 열에 의해 열화되는 경향이 있다. 형광물질층의 열화로 층의 발광 강도가 감소된다(특히 청색 형광물질층).
한편, 본 구체예에 나타낸 방법에 따라, 패널이 가열되고 증기가 공간으로부터 외부로 배출될 때 건조공기가 공간을 통해 흐르기 때문에 열화가 감소된다.
형광물질 소성공정과 같은 이 접착공정에서, 증기의 부분압은 15 Torr 이하인 것이 바람직하다. 또한, 형광물질의 열화는 증기의 부분압이 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr와 같은 낮은 값으로 설정될 때 더욱 감소된다. 즉, 건조공기의 노점 온도가 20 ℃로 설정되는 것이 바람직하고, 0 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -40 ℃ 이하와 같이 낮은 값으로 설정되는 것이 보다 더욱 바람직하다.
분위기 가스중의 증기 부분압의 연구
가열로 인한 청색 형광물질의 열화가 분위기 가스중의 증기의 부분압을 감소시킴으로써 방지될 수 있다는 것을 실험으로 확인하였다.
도 5 및 도 6은 청색 형광물질(BaMgAl10O17:Eu)로부터 방출된 광의 상대 발광 강도 및 광의 색도 좌표 y를 각각 나타낸다. 이들 값은 증기의 부분압을 다양하게 변화시킴으로써 공기중에서 청색 형광물질을 소성한 후에 측정하였다. 청색 형광물질을 20분동안 유지된 피크 온도 450 ℃에서 소성하였다.
도 5에 나타낸 상대 발광 강도값은 소성되기 전에 측정된 청색 형광물질의 발광 강도를 표준값으로 100으로 했을 때의 상대값이다.
발광 강도를 얻기 위해, 먼저 형광물질층의 방출 스펙트럼은 분광광도계를 사용하여 측정하고, 다음에 색도 좌표 y는 측정된 방출 스펙트럼으로부터 계산하여, 발광 강도는 계산된 색도 좌표 y 및 상기 측정된 휘도로 식 (발광 강도=휘도/색도 좌표 y)으로부터 얻는다.
소성되기 전의 청색 형광물질의 색도 좌표 y는 0.052라는 것에 주목한다.
도 5 및 도 6에 나타난 결과로부터 열에 의해 발광 강도가 감소되지 않고 증기의 부분압이 약 0 Torr일 때 색도의 변화가 없음을 알 수 있다. 그러나, 증기의 부분압이 증가함에 따라 청색 형광물질의 상대 발광강도는 감소하고 청색 형광물질의 색도 좌표 y는 증가하는 것에 주목한다.
청색 형광물질(BaMgAl10O17:Eu)은 활성화제 Eu2+ 이온 때문에 가열을 통해 산화되어 Eu3+ 이온으로 변환될 때 발광 강도가 감소되고 색도 좌표 y가 증가된다고 종래 생각되었다(S. Oshio, T.Matsuoka, S.Tanaka, and H.Kobayashi, Mechanism of Luminance Decrease in BaMgAl10O17:Eu2+ Phosphor by Oxidation, J.Electrochem.Soc., Vol.145, No.11, November 1988, pp. 3903-3907). 그러나, 상기 청색 형광물질의 색도 좌표 y가 분위기중의 증기의 부분압에 의존한다는 사실로부터 Eu2+ 이온이 분위기 가스(예, 공기)중에서 산소와 바로 반응하지 않으나, 분위기 가스중의 증기가 열화와 관련된 반응을 촉진시킨다고 생각된다.
비교를 위해, 청색 형광물질(BaMgAl10O17:Eu)의 발광 강도의 감소 및 색도 좌표 y의 변화를 다양한 가열 온도에 대해 측정하였다. 측정 결과는, 가열온도가 300 ℃ 내지 600 ℃ 범위에서 증가할수록 발광 강도의 감소가 증가되고, 증기의 부분압이 상기 가열온도에서 증가할수록 발광 강도의 감소가 증가하는 경향을 나타낸다. 한편, 측정 결과는 증기의 부분압이 증가할수록 색도 좌표 y의 변화도 증가하는 경향을 나타내지만, 측정결과는 색도 좌표 y의 변화가 가열온도에 의존하는 경향은 나타내지 않는다.
또한 가열시에 방출되는 증기량을, 전면 유리기판(11), 디스플레이 전극(12), 유전체층(13), 보호층(14), 후면 유리기판(21), 주소전극(22), 유전체층(23)(가시광 반사층), 격벽(24) 및 형광물질층(25)을 이루는 각 재료에 대해 측정하였다. 측정 결과에 따라, 다른 재료들 중에서 보호층(14)의 재료인 MgO는 최대량의 증기를 방출한다. 이 결과로부터 층을 접착시키는 동안 열에 의한 형광물질층(25)의 열화는 보호층(14)으로부터 방출된 증기에 의해 주로 발생된다고 가정된다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 일정량의 건조공기는 접착공정동안에 패널 사이의 공간으로 흐른다. 그러나, 진공이 되게 내부 공간으로부터의 공기 배출 및 건조공기 분사를 교대로 반복할 수 있다. 이 작동에 의해, 증기는 내부 공간으로부터 효과적으로 배출되고 열에 의한 형광물질층의 열화는 감소될 수 있다.
또한, 형광물질층 소성공정, 임시 소성공정 및 접착공정 전부가 분위기 건조가스중에서 시행되는 것은 아니다. 이들 중에서 단지 한 개 또는 두 개의 공정이 분위기 건조가스중에서 시행함으로써 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.
본 구체예에서, 분위기 가스로서의 건조공기는 접착공정 동안에 패널 사이의 공간으로 흐른다. 그러나, 형광물질층과 반응하지 않고 증기중의 그 부분압이 낮은 질소와 같은 비활성 가스를 흘려서 일정 효과를 얻는 것이 가능하다.
본 구체예에서, 건조공기는 접착공정에서 유리 파이프(26a)를 통해 패널(10 및 20) 사이의 공간내로 강제로 분사된다. 그러나, 패널(10 및 20)은 도 3에 도시된 가열장치(40)를 사용하여 건조공기의 분위기하에서 함께 접착될 수 있다. 이 경우에도, 소량의 건조가스가 공기출구(21a 및 21b)를 통해 내부 공간으로 흐르기 때문에 일정 효과가 얻어진다.
본 구체예에 기술되지 않았지만, 보호층의 표면상에 흡착에 의해 보유된 물은, 그 표면에 형성된 보호층(14)이 있는 전면 패널(10)이 분위기 건조가스 하에서 소성될 때 그 양이 감소된다. 단지 이것만을 시행할 때, 청색 형광물질층의 열화는 일정 정도로 제한된다. 전면 패널(10)을 소성시키는 이 방법과 본 구체예의 제조방법과 조합함으로써 효과가 더욱 증대되는 것이 기대된다.
본 구체예의 방법에 따라 제조된 PDP는 형광물질이 소량의 물을 함유하기 때 문에 PDP 활성화 동안에 비정상적인 배출이 감소되는 효과를 갖는다.
실시예 1
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표 1에서, 패널 1번 내지 4번은 본 구체예에 따라 제조된 PDP이다. 패널 1번 내지 4번은 형광물질층 소성공정, 유리원료 임시 소성공정 및 접착공정동안에 흐른 건조공기중의 증기의 상이한 부분압하에서 제조되었고, 증기의 부분압은 0 Torr 내지 12 Torr 범위에 있다.
패널 5번은 비교용으로 제조된 PDP이다. 패널 5번은 형광물질층 소성공정, 유리원료 임시 소성공정 및 접착공정을 통해 비건조공기(증기 부분압 20 Torr)에서 제조되었다.
각 패널 1번 내지 5번에서, 형광물질층 두께는 30 ㎛이고, 배출가스 Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr로 충전되었다.
발광 특성 시험 및 결과
각 패널(PDP) 1번 내지 5번에 대해, 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도 및 패널 휘도(백색 디스플레이를 재생하기 위해 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 광이 방출될 때의 색 온도 및 패널 휘도) 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 발광된 스펙트럼의 피크 강도비를 발광 특성으로서 측정하였다.
이 시험 결과는 표 1에 나타나 있다.
각각의 제조된 PDP를 분해하고 진공 자외선(중심 파장 146 nm)은 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 광이 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출될 때의 색 온도 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 방출된 광 스펙트럼의 피크 강도비를 측정하였다. 결과는 제조된 전면 패널에는 색 필터등이 사용되지 않았기 때문에 상기한 바와 동일하였다.
청색 형광물질을 패널로부터 발췌하였다. 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1 g에 함유된 분자갯수를 TDS (열 탈착) 분석법으로 측정하였다. 또한, 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이의 비도 X선 분석으로 측정하였다.
상기 측정은 ULVAC JAPAN Ltd.제 적외선 가열형 TDS 분석장치를 사용하여 다음과 같이 시행하였다. 탄탈 플레이트에 함유된 형광물질 시료 각각을 준비된 배기용 챔버에 채우고 가스를 10-4 Pa 정도로 챔버로부터 빼내었다. 다음에 시험 시료를 측정용 챔버에 채우고 가스를 10-7 Pa 정도로 챔버로부터 빼내었다. 형광물질로부터 탈착된 H2O 분자수(질량수 18)를 15초 측정 간격에서 스캔 모드로 측정하며 시험 시료를 가열속도 10℃/분에서 실온에서 1,100 ℃로 적외선 가열기를 사용하여 가열하였다. 도 7A, 도 7B 및 도 7C는 패널 2번, 4번 및 5번으로부터 각각 발췌한 청색 형광물질에 대한 시험 결과를 나타낸다.
도면에서 관찰되는 바와같이, 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 분자수는 약 100 ℃ 내지 200 ℃ 및 약 400 ℃ 내지 600 ℃에서 피크를 갖는다. 약 100 ℃ 내지 200 ℃에서의 피크는 물리적 흡착가스의 탈착에 기인되고 약 400 ℃ 내지 600 ℃에서의 피크는 화학적 흡착가스의 탈착에 기인된다고 생각된다.
표 1은 200 ℃ 이상에서 탈착된 H2O 분자수, 즉 약 400 ℃ 내지 600 ℃에서 탈착된 H2O 분자수의 피크값 및 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이의 비를 나타낸다.
연구
표 1에 나타낸 결과를 연구함으로써, 본 구체예의 패널 1번 내지 4번이 발광 특성 면에서 패널 5번(비교예)보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 즉, 패널 1번 내지 4번은 보다 높은 패널 휘도 및 색 온도를 갖는다.
패널 1번 내지 4번에서, 발광 특성은 패널 1번, 2번, 3번, 4번 순으로 증가한다.
이 결과로부터 발광 특성(패널 휘도 및 색 온도)은 증기의 부분압이 형광물질층 소성공정, 유리원료 임시 소성공정 및 접착 공정에서 낮아짐에 따라 우수해진다는 것을 알 수 있다.
상기 현상은 증기 부분압이 감소될 때, 청색 형광물질(BaMgAl10O17:Eu)층의 열화가 방지되고 색도 좌표 y값이 작아지기 때문이라고 생각된다.
본 구체예의 패널 경우에, 200 ℃ 이상에서 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1g에 함유된 분자의 피크수는 1×1016 이하이고, 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이의 비는 4.0218 이하이다. 반대로, 비교용 패널의 해당값은 상기 값보다 둘다 더 크다.
<구체예 2>
본 구체예의 PDP는 구체예 1과 동일한 구조를 갖는다.
PDP의 제조방법은 후면 유리기판(21)의 외부영역에 있는 공기 출구 위치 및 봉함용유리원료가 도포된 포맷만 제외하고 구체예 1과 동일하다. 접착공정 동안에, 형광물질층은 형광물질층 소성공정 및 유리원료 임시 소성공정동안 보다 더 불량한 열에 의해 열화하는데, 이는 접착 공정에서, 증기 포함 가스가 보호층, 형광물질층으로부터 발생되고 전면 패널의 봉함용유리가 가열시에 격벽에 의해 분할된 작은 내부 공간으로 각각 한정되기 때문이다. 이점을 고려할 때, 본 구체예에서, 내부 공간으로 분사된 건조공기는 접착 공정에서 격벽 사이의 공간을 통해 일정하게 흐를 수 있고 격벽 사이의 공간에서 발생된 가스가 효과적으로 배출되도록 배치되어 있다. 이것은 열에 의한 형광물질층의 열화를 방지하는 효과를 증가시킨다.
도 8 내지 도 16은 후면 유리기판(21)의 바깥쪽 영역에 있는 공기 출구 위치 및 봉함용유리원료가 도포된 포맷과 관련된 특정 구체예를 나타낸다. 후면 패널(20)에는 실제 전체 화상 디스플레이 영역에 걸쳐 열 방향으로 격벽(24)이 구 비되어 있지만, 도 8 내지 도 16은 중앙부는 생략한 채 양 사이드에 대해서 격벽(24)중 단지 몇 개의 컬럼만을 나타낸다.
이들 도면에서, 프레임 형상의 봉함용유리영역(60) (봉함용유리층(15)이 형성된 영역)은 후면 유리기판(21)의 바깥쪽 영역에 위치해 있다. 봉함용유리영역(60)은 가장 바깥쪽의 격벽(24)을 따라 연장해 있는 한쌍의 수직 봉함영역(61) 및 격벽에 수직으로 연장해 있는(격벽의 폭 방향으로) 한쌍의 수평 봉함영역(62)으로 이루어져 있다.
패널이 접착될 때, 건조공기는 격벽(24) 사이의 간극을 통해서 흐른다.
본 구체예의 특성은 도면을 참조하여 기술된다.
도 8 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 공기 출구(21a 및 21b)는 봉함용유리영역(60) 내부에 대각선 위치로 형성되어 있다. 패널이 접착될 때, 도 4에 도시한 바와 같은 공기 출구(21a)를 통해 안내된 건조공기는 격벽 단부(24a)와 수평 봉함영역(62) 사이에 있는 간극(63a)을 통과하여 격벽(24) 사이의 간극(65)으로 분배된다. 다음에 건조공기는 간극(65)을 통과하여 격벽 단부(24d)와 수평 봉함영역(62) 사이의 간극(63b)을 통과하여 공기 출구(21b)로부터 배출된다.
도 8에 나타낸 실시예에서, 각 간극(63a 및 63b)은 수직 봉함영역(61)과 인접한 격벽(24) 사이에 있는 각 간극(64a 및 64b) 보다 더 넓은 폭을 갖는다(따라서, D1, D2>d1, d2가 만족되며, 여기서 D1, D2, d1 및 d2는 각각 간극 63a, 63b, 64a 및 64b의 최소폭을 나타낸다).
그러한 구조로, 공기 출구(21a)를 통해 공급된 건조공기에 대해, 격벽(24)사 이에 있는 간극(65)에서의 가스 흐름에 대한 저항은 간극(64a 및 64b) 보다 더 낮아진다. 그 결과, 다량의 건조공기가 간극(64a 및 64b)보다 간극(63a 및 63b)을 통과하여 건조공기가 간극(65)으로 일정하게 분배되어, 건조공기는 간극(65)에서 일정하게 흐른다.
상기 배치로, 각 간극(65)에서 발생된 가스는 효과적으로 배출되며 접착 공정에서 형광물질층의 열화를 방지하는 효과가 증대된다.
또한 간극(63a 및 63b)의 최소 폭(D1 및 D2)이 간극(64a 및 64b)의 최소 폭(d1 및 d2)보다 2배 또는 3배 값과 같은 더 큰 값으로 설정될수록, 격벽(24) 사이에 있는 간극(65)에서의 가스 흐름에 대한 저항이 더욱 작아지고 건조공기가 각 간극(65)을 보다 일정하게 흐르면서 효과가 더욱 커진다.
도 9에 나타낸 실시예에서, 수직 봉함영역(61)이 중앙부가 인접 격벽(24)에 연결되어 있다. 따라서, 간극(64a 및 64b)의 최소 폭(d1 및 d2)은 중앙 부근에서는 각각 0이다. 이 경우에, 건조공기가 간극(64a 및 64b)을 흐르지 않기 때문에 건조공기는 각 간극(65)을 보다 더 일정하게 흐른다.
도 10 내지 도 16에 나타낸 실시예에서, 흐름 방지벽(70)은 안쪽 봉함용유리영역(60)과 직접 접촉되도록 형성되어 있다. 흐름 방지벽(70)은 수직 봉함영역(61)을 따라 연장해 있는 한 쌍의 수직 벽(71) 및 수평 봉함영역(62)을 따라 연장해 있는 한 쌍의 수평 벽(72)으로 이루어져 있다. 공기 출구(21a 및 21b)는 흐름 방지벽(70) 내부에 인접해 있다. 도 12에 나타낸 실시예에는 단지 수평 벽(72)만이 형성되어 있다.
흐름 방지벽(70)은 격벽(24)과 동일한 형상으로 동일한 재료로 제조된다. 그 결과, 이것은 동일한 공정으로 제조될 수 있다.
흐름 방지벽(70)은 봉함용유리영역(60)의 봉함용유리가 봉함용유리영역(60)이 열에 의해 연화될 때 패널의 중앙에 위치된 디스플레이 영역으로 흐르는 것을 방지한다.
도 10에 나타낸 실시예에서, 도 8에 나타낸 경우에서와 같이, 각 간극(63a 및 63b)은 수직 봉함영역(61)과 인접한 격벽(24) 사이에 있는 각 간극(64a 및 64b)보다 폭이 크므로(D1, D2>d1, d2), 도 8에 나타낸 경우에서와 동일한 효과를 제공한다.
도 11에 나타낸 실시예에서, 격벽(73a 및 73b)은 수직 벽(71)과 인접한 격벽(24) 사이에 있는 간극(64a 및 64b)의 중앙 부근에 각각 형성되어 있다. 간극(64a 및 64b)의 최소 폭(d1 및 d2)은 도 9에 나타낸 경우에서와 같이 중앙 부근에서는 각각 0이다. 따라서, 이 경우도 도 9에 나타낸 경우와 동일한 효과를 제공한다.
도 12에 나타낸 실시예에서, 수직 봉함영역(61)의 중앙부는 인접한 격벽(24)에 연결되어 있다. 간극(64a 및 64b)의 최소 폭(d1 및 d2)은 도 9에 나타낸 바와같이 중앙 부근에서는 각각 0이다. 따라서, 이 경우도 도 9에 나타낸 경우와 동일한 효과를 제공한다.
도 13에 나타낸 실시예에서, 공기 출구(21a 및 21b)가 수직벽(71)과 인접한 격벽(24) 사이에 있는 간극(64a 및 64b)의 대각선 위치가 아닌 중앙에 형성되어 있 다. 또한, 격벽(73a 및 73b)은 각각 간극(64a 및 64b) 단부에 형성되어 있다. 따라서 이 경우는 도 11에 나타낸 경우와 동일한 효과를 제공한다.
도 14에 나타낸 실시예에서, 가스 유입구로서 두 개의 가스 출구(21a) 및 가스 배출구로서 두 개의 가스 출구(21b)가 형성되어 있고 격벽(24)중에서 중앙의 격벽(27)은 양 끝이 수평 벽(72)에 연결되도록 연장되어 있다. 패널은 도 11에 나타낸 바와 거의 동일하다. 이 경우에, 건조공기는 중앙 격벽(27)에 의해 분리된 각 영역에서 흐른다. 그러나, 각 간극(63a 및 63b)은 각 간극(64a 및 64b) 보다 폭이 더 넓으며 이 경우도 도 11에 나타낸 경우와 동일한 효과를 제공한다. 더욱이, 도 14에 나타낸 실시예에서, 중양 격벽(27)에 의해 분리된 각 영역에 대한 건조공기의 유량을 조절하는 것이 가능하다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 구체예 1에서와 같이, 증기 부분압은 바람직하게는 15 Torr 이하 (또는 건조공기의 노점 온도가 20 ℃ 이하)이고, 건조공기 대신에 형광물질층과 반응하지 않고 증기중 부분압이 낮은 질소와 같은 비활성 가스를 흘려 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 구체예는 격벽이 후면 패널에 형성되어 있는 경우를 기술하고 있다. 그러나, 격벽은 동일한 효과를 얻기 위해 동일한 방식으로 전면 패널에 형성될 수 있다.
실시예 2
Figure 112000026762210-pct00007
패널 6번은 본 구체예의 도 10에 따라 제조된 PDP이며, 접착공정 동안 흐른 건조공기중의 증기 부분압은 2 Torr로 한다(건조공기의 노점 온도는 -10 ℃로 함).
패널 7번은 본 구체예의 도 15에 따라 일부 제조된 PDP이며, 각 간극(63a 및 63b)은 수직 봉함영역(61)과 인접한 격벽(24) 사이의 각 간극(64a 및 64b)보다 폭이 좁다(D1, D2<d1, d2). 또한 패널은 도 10에 따라 제조된다. 패널 7번이 제조될 때, 패널이 패널 6번과 동일한 조건에서 함께 접착된다.
패널 8번은 비교를 위해 제조된 PDP이다. 패널 8번은 도 16에 나타낸 바와같이 후면 패널(20)상에 한 개의 공기 출구(21a)를 갖는다. 접착공정 동안에, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 함께 조립한 후에 건조공기를 흘리지 않으면서 가열되어 함께 접착된다.
패널 6번 내지 8번은 접착공정을 제외하고는 동일한 조건하에서 제조되었다. 패널 6번 내지 8번은 공기 출구 및 흐름 방지벽만을 제외하고 동일한 패널 구조를 갖는다. 각 PDP 6번 내지 8번에서, 형광물질층 두께는 20 ㎛이고 배출가스 Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr으로 충전되었다.
발광 특성에 대한 시험
각 PDP 6번 내지 8번에 대해, 색 보정이 없는 백색 배경에서의 색 온도 및 패널 휘도, 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 발광된 스펙트럼의 피크 강도비를 발광 특성으로서 측정하였다.
이 시험 결과는 표 2에 나타나 있다.
각각의 제조된 PDP를 분해하고 진공 자외선을 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 광이 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출될 때의 색 온도와, 청색 셀 대 녹색 셀로부터 발광된 스펙트럼의 피크 강도비를 측정하였다. 결과는 상기한 바와 동일하였다.
청색 형광물질을 패널로부터 발췌하였다. 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1 g에 함유된 분자수를 TDS 분석법으로 측정하였다. 또한, 청색 형광물질 결정의 c-축길이 대 a-축길이 비도 X선 분석으로 측정하였다. 이 결과도 표 2에 나타나 있다.
연구
표 2에 나타낸 결과를 연구함으로써, 본 구체예의 패널 6번이 3가지 패널 중에서 가장 우수한 발광 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 패널 6번의 발광 특성은 패널 7번보다 양호하다. 이것은 패널 6번의 접착공정 동안에는, 건조공기가 격벽 사이에 있는 간극을 통해 일정하게 흐르며 발생된 가스가 효과적으로 배출되고, 한편 패널 7번의 접착공정 동안에는 공기 출구(21a)를 통해 내부로 안내된 대부분 의 모든 건조공기가 간극(63a 및 63b)을 통과한 후에 공기 출구(21b)를 통해 외부로 배출되는데, 패널 7번의 경우에서, 소량의 건조가스가 격벽 사이의 간극(65)를 통해 흐르기 때문에 간극(65)에서 발생된 가스가 효과적으로 배출되지 못하기 때문이다.
패널 8번의 발광 특성은 다른 것들에 비해 불량하다. 이것은 소량의 건조가스가 격벽 사이의 간극(65)을 통해 흐르기 때문에 간극(65)에서 발생된 가스가 효과적으로 배출되지 못해서라고 생각된다.
본 실시예에서의 PDP는 도 10에 따라 제조된다. 그러나 도 10 내지 도 16에 따라 제조된 PDP는 유사하게 우수한 발광 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
<구체예 3>
본 구체예의 PDP는 구체예 1과 동일한 구조를 갖는다.
PDP의 제조방법은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 접착 공정에서 함께 접착될 때 패널이 가열되면서 건조공기가 내부 공간의 압력을 대기압 미만으로 조정하여 흐르는 것만 제외하고 구체예 1과 동일하다.
본 구체예에서, 먼저 봉함용유리원료를 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)중 한 가지 또는 둘 다에 도포한다. 도포된 봉함용유리원료를 임시로 소성시킨다. 패널(10 및 20)을 조립하고 봉함용가열장치(50)의 가열로(51)에 넣는다. 파이프(52a 및 52b)는 각각 유리 파이프(26a 및 26b)에 연결되어 있다. 패널 사이에 있는 내부 공간의 압력은 진공펌프(54)를 사용하여 파이프(52b)를 통해 공간으로부터 공기를 배출시켜 감소된다. 이와 동시에, 건조공기가 가스 공급원(53)으로 부터 일정한 유량으로 파이프(52a)를 통해 내부 공간으로 공급된다. 이 때, 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 유지되도록 조정 밸브(55a 및 55b)로 조정한다.
상기한 바와같이, 패널(10 및 20)을 봉함온도(피크 온도는 450℃)에서 30분간 가열하면서 건조공기를 감압하에서 패널간의 내부 공간으로 공급함에 따라 봉함용유리층(15)은 연화되고 패널(10 및 20)은 연화된 봉함용유리에 의해 함께 접착된다.
접착된 패널을 소성하고(350℃에서 3시간동안) 패널사이에 있는 내부 공간으로부터 공기를 배출시켜 진공이 되게 한다. 상기 조성의 배출가스를 일정 압력에서 공간으로 충전시켜 PDP를 완성한다.
본 구체예의 효과
본 구체예의 접착공정 동안에, 패널은 구체예 1에서와 같이 패널 사이의 내부 공간으로 건조공기가 흐를 때 접착된다. 따라서, 상기한 바와같이, 증기와의 접촉으로 인한 형광물질의 열화가 제한된다.
구체예 1에서와 같이, 건조공기중의 증기의 부분압은 15 Torr 이하인 것이 바람직하다. 열화 제한 효과는 증기의 부분압이 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr 이하로 설정될 때 더욱 현저해진다. 건조 가스의 노점 온도는 20 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -40 ℃ 이하와 같이 낮은 값으로 한다.
더욱이, 본 구체예에서, 내부 공간에서 발생된 증기는 구체예 1에서 보다 외부로 보다 효과적으로 배출되는데, 이는 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 유지 될 때 패널이 함께 접착되기 때문이다. 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 유지될 때 건조공기가 공간으로 공급되기 때문에 접착 공정 동안에 패널사이의 내부 공간이 팽창하지 못해서 접착된 패널(10 및 20)이 바로 접촉해 있게 된다.
내부 공간의 압력이 낮을수록, 증기의 부분압이 더욱 용이하게 낮게 조정된다. 이것은 패널이 바로 접촉되게 접착시키므로 바람직하다. 그러므로, 패널 사이의 내부 공간의 압력은 바람직하게는 500 Torr 이하, 보다 바람직하게는 300 Torr이하이다.
한편, 건조가스가 패널 사이에 있는 내부 공간으로 공급되고 그 부분압이 매우 낮을 때, 분위기 가스중의 산소의 부분압이 낮아진다. 이러한 이유로, PDP에 종종 사용되는 BaMgAl10O17:Eu, Zn2SiO4:Mn, 및 Y2O 3:Eu와 같은 산화물 형광물질이 무산소 분위기하에서 가열될 때 산소부족과 같은 결함이 생긴다. 이것으로 발광 효율이 감소된다. 따라서, 이 관점으로부터 내부공간의 압력을 300 Torr 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 건조공기는 접착공정에서 패널사이에 있는 내부 공간으로 분위기 가스로서 공급된다. 그러나, 건조공기 대신에 형광물질층과 반응하지 않고 증기중 부분압이 낮은 질소와 같은 비활성 가스를 흘려서 동일한 효과를 얻을 수 있다. 휘도의 열화를 제한시키는 면에서 산소를 포함하는 분위기 가스를 공급하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
본 구체예에서, 내부 공간의 압력은 온도가 너무 낮아 봉함용유리를 연화시키지 못할 때도 감소된다. 그러나, 이 경우에, 가스는 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 사이에 있는 간극을 통해 가열로(51)로부터 내부공간으로 흐를 수 있다. 그 결과, 건조공기는 가열로(51)로 공급되거나 충전되는 것이 바람직하다.
대안으로, 가스가 가열로(51)로부터 패널 사이에 있는 내부공간으로 흐르는 것을 방지하기 위해, 온도는 여전히 낮고 봉함용유리가 연화되지 않았을 때 건조가스가 내부공간으로부터 배출되지 않게 하여 내부공간의 압력이 대기압 근처에서 유지될 수 있게 한 다음에 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 감소하도록 온도를 일정 온도 이상으로 증가시키고 나서 건조가스를 내부 공간으로부터 강제로 배출시킬 수 있다. 이 경우에, 건조가스가 강제로 배출되는 온도는 봉함용유리가 연화되기 시작하는 온도 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 건조가스가 강제로 배출되는 온도는 바람직하게는 300 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 350 ℃ 이상, 보다 더욱 바람직하게는 400 ℃ 이상으로 한다.
본 구체예는 접착공정 동안에 감압하에서 건조공기를 내부 공간으로 공급하면서 패널(10 및 20)이 가열되는 경우를 기술하고 있다. 그러나, 형광물질 소성공정 또는 봉함용유리원료 임시 소성공정은 건조공기가 감압하에서 공급되는 분위기하에서 시행될 수 있다. 이것은 유사한 효과를 제공한다.
구체예 2에 기술한 패널 구조를 본 구체예에 적용하여 다른 효과를 얻는다.
실시예 3
Figure 112000026762210-pct00044
표 3은 본 구체예에 따른 PDP 및 비교용 PDP를 포함하는 각 PDP에 대해 패널이 접착되는 다양한 조건을 나타낸다.
패널 11번 내지 21번은 본 구체예에 따라 제조된 PDP이다. 패널 11번 내지 21번은 접착 공정 동안에 패널 사이의 내부 공간으로 흐른 건조가스중의 증기의 부분압; 패널 사이의 내부 공간에서의 가스 압력; 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 감소되기 시작하는 온도; 및 건조가스 유형과 같은 상이한 조건하에서 제작되었다.
패널 22번은 건조가스가 내부 공간으로 공급되나 가스가 접착 공정 동안에 공간으로부터 강제로 배출되지 않는 구체예 1에 따라 제조된 PDP이다.
패널 23번은 비교를 위해 제작된 PDP이다. 패널 23번은 건조공기를 패널 사이의 내부 공간으로 공급하지 않고 종래의 방법에 따라 제작하였다.
각 패널 11번 내지 23번에서, 형광물질층 두께는 30 ㎛이고 배출가스, Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr로 충전되었다.
발광 특성에 대한 시험
각 패널 11번 내지 23번에 대해, 방출된 청색 광의 상대 발광 강도, 방출된 청색 광의 색도 좌표 y, 방출된 청색 광의 피크 파장, 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 발광된 스펙트럼의 피크 강도비를 발광 특성으로서 측정하였다.
상기 특성 중에서, 청색 광의 상대 발광 강도, 청색 광의 색도 좌표 y 및 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도는 구체예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 방출된 청색 광의 피크 파장은 단지 청색 광만을 조사하여 방출된 청색 광의 방출 스펙트럼을 측정함으로써 측정하였다. 이 시험 결과는 표 3에 나타나 있다.
표 3에 나타낸 청색 광에 대한 상대 발광 강도값은 비교예인 패널 23번의 측정된 발광 강도를 표준값으로 100으로 정했을 때의 상대값이다.
각각 제작된 PDP를 분해하고 진공 자외선을 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 청색 광의 색도 좌표 y, 광이 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출될 때의 색 온도 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 발광된 스펙트럼의 피크 강도비를 측정하였다. 결과는 상기한 바와 동일하였다.
청색 형광물질을 패널로부터 발췌하였다. 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1 g에 함유된 분자갯수를 TDS 분석법으로 측정하였다. 또한, 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이 비도 X선 분석으로 측정하였다. 이 결과도 표 3에 나타나 있다.
연구
표 3에 나타낸 결과를 연구함으로써, 본 구체예의 패널 11번 내지 21번이 비교예 (패널 23번)보다 우수한 발광 특성을 갖는 것을 알 수 있다(청색 광의 높은 발광 강도 및 백색 배경에서의 높은 색 온도).
패널 14번 및 22번은 발광 특성에 대해 동일한 값을 갖는다. 이것은 내부 공간의 압력이 대기압과 동등하거나 그 미만인 것과는 무관하게 내부 공간에서 흐르는 건조공기중의 증기의 부분압이 동일하다면 동일한 효과(발광 특성)를 얻는 것을 나타낸다.
그러나, 패널 22번의 시료중에서, 일부 시료가 격벽과 전면 패널 사이에 간 극을 갖는 것으로 관찰되었다. 이것은 접착 공정 동안에 공급된 건조가스로 인해 내부 공간이 약간 팽창되어 있기 때문이라고 생각된다.
패널 11번 내지 14번의 발광 특성을 비교함으로써, 청색 광의 발광 강도가 증가되고 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 패널 11번, 12번, 13번, 14번 순으로 감소되는 것을 알 수 있다. 이것은 방출된 청색 광의 발광 강도가 증가하고 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 건조공기중의 부분압이 감소함에 따라 감소하는 것을 나타낸다. 이것은 청색 형광물질의 열화가 증기의 부분압을 감소시킴으로써 방지되기 때문이라고 생각된다.
패널 14번 내지 16번의 발광 특성을 비교함으로써, 패널이 방출된 청색 광의 색도 좌표 y에 대해 동일한 값을 갖는 것을 알 수 있다. 이것은 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 패널 사이의 내부 공간의 압력에 의해 영향을 받지 않는 것을 나타낸다. 또한 청색 광에 대한 상대 발광강도는 패널 14번, 15번, 16번 순으로 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 분위기 가스중의 산소의 부분압이 감소되고 산소 부족과 같은 결함이 형광물질에서 발생됨에 따라 방출된 청색 광의 발광 강도가 감소한다는 것을 나타낸다.
패널 14번, 20번 및 21번의 발광 특성을 비교함으로써, 패널이 방출된 청색 광의 색도 좌표 y에 대해 동일한 값을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이것은 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 패널 사이에 있는 내부공간으로 흐른 건조가스 종류에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 나타낸다. 또한 패널 20번 및 21번의 청색 광에 대한 상대 발광 강도가 패널 14번보다 적은 것을 알 수 있다. 이것은 산소를 함유하 지 않은 질소 또는 Ne(95%)-Xe(5%)와 같은 가스가 건조가스로서 사용될 때 산소 부족과 같은 결함이 형광물질에서 발생되기 때문에 방출된 청색 광의 발광 강도가 감소한다는 것을 나타낸다.
패널 14번 및 17번 내지 19번의 발광 특성을 비교함으로써, 청색 광의 발광 강도가 증가하고 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 패널 17번, 18번, 14번, 19번 순으로 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 내부 공간의 압력이 대기압 미만으로 감소되도록 가스가 내부 공간으로부터 배출되기 시작하는 온도가 높게 설정됨에 따라 방출된 청색 광의 발광 강도가 증가하고 방출된 청색 광의 색도 좌표 y가 감소하는 것을 나타낸다. 이것은 배출 개시 온도를 높게 설정하여 패널 주위의 분위기 가스가 패널 사이에 있는 내부 공간으로 흐르는 것을 방지하기 때문이라고 생각된다.
표 3에 제공된 각 패널에 대해 방출된 청색 광의 색도 좌표 y와 방출된 청색 광의 피크 파장 사이의 관계를 주목해 보면, 색도 좌표 y과 작아짐에 따라 피크 파장도 짧아진다는 것을 알 수 있다. 이것은 이들이 서로 비례하고 있음을 나타낸다.
<구체예 4>
본 구체예의 PDP는 구체예 1과 동일한 구조를 갖는다.
PDP의 제조방법은 접착공정까지 종래의 방법과 동일하다(즉, 접착 공정 동안에, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을 이들 패널 사이에 있는 내부공간으로 건조공기를 공급하지 않고 가열한다). 그러나, 배출 공정에서, 건조가스가 패널 사이에 있는 내부 공간으로 공급될 때 패널을 가열하고(이하, 이 공정은 건조가스 공정 으로 언급됨), 그 다음에 가스가 배출되어 진공으로 된다(진공배출 공정). 이것은 청색 형광물질층의 발광 특성을 접착 공정까지의 공정을 통해 열화되기 전의 수준으로 복귀시킨다.
다음은 본 구체예의 배출 공정에 대한 설명이다.
본 구체예의 배출공정에서, 도 4에 나타낸 봉함용가열장치를 사용하고 도 4는 설명에서 언급되어 있다.
먼저, 각각의 유리 파이프(26a) 및 (26b)는 후면 패널(20)의 공기 출구(21a 및 21b)에 부착되어 있다. 파이프(52a) 및 (52b)는 각각 유리 파이프(26a) 및 (26b)에 연결되어 있다. 가스는 진공펌프(54)를 사용하여 파이프(52b)를 통해 패널 사이에 있는 내부 공간으로부터 배출되어 임시로 내부 공간이 진공이 되게 한다. 다음에 건조공기를 진공펌프(54)를 사용하지 않고 파이프(52a)를 통해 일정 유량으로 내부 공간으로 공급한다. 이것으로 건조공기가 패널(10 및 20) 사이의 내부공간을 통해 흐르게 된다. 건조공기는 파이프(52b)를 통해 외부로 배출된다.
패널(10 및 20)은 건조공기가 내부 공간으로 공급될 때 일정 온도로 가열된다.
다음에 건조공기의 공급을 중단한다. 그리고 나서, 내부 공간에서 흡착에 의해 보유된 가스를 배출시키기 위해 일정한 정도에서 온도를 유지하면서 진공펌프(54)를 사용하여 패널 사이의 내부공간으로부터 공기를 배출시킨다.
배출공정 후, 배출가스가 셀로 충전된 다음에 PDP가 완성된다.
본 구체예의 효과
본 구체예의 배출공정은 형광물질층의 열화가 이 공정 동안에 발생하는 것을 방지하는 효과를 갖는다.
또한 배출공정은 형광물질층(특히, 청색 형광물질층)의 발광 특성을 초기 공정을 통해 열화되기 전의 수준으로 복귀시키는 효과를 갖는다. 형광물질층(특히 청색 형광물질층)은 형광물질층 소성공정, 임시 소성공정 및 접착공정 동안에 열에 의해 열화되기 쉽다. 본 구체예의 배출공정은 형광물질층이 상기 공정 동안에 열화된다면 그 발광 특성을 회복시킨다.
상기 효과에 대한 이유는 다음과 같다.
접착 공정 동안에 함께 접착된 패널을 가열할 때, 가스(특히 증기)는 패널 사이의 내부 공간에서 방출된다. 예를들면, 접착된 패널이 공기중에 있을 때, 물은 내부 공간에서 흡착에 의해 보유된다. 그러므로, 증기는 이 상태의 패널이 가열될 때 패널 사이의 내부 공간에서 방출된다. 본 구체예의 배출공정에 따라, 그러한 증기는 건조가스가 내부 공간을 통해 흐르기 때문에 외부로 효과적으로 배출되며 진공배출공정이 개시되기 전에 패널을 가열한다. 따라서, 건조가스를 공급하지 않고 가스를 단순하게 배출시키는 종래의 배출공정과 비교하여, 형광물질은 본 구체예의 배출공정 동안에 열에 의해 덜 열화된다.
또한 건조가스를 사용하는 가스 배출공정은 열에 의한 열화에 대한 역반응이 발생되기 때문에 발광 특성이 회복된다.
상기 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 구체예는 청색 형광물질의 일단 열화된 발광 특성이 최종 가열공정인 배출공정에서 회복될 수 있는 실제적으로 상당 한 효과를 제공한다.
청색 형광물질의 일단 열화된 발광 특성을 회복시키는 효과를 증대시키기 위해 다음 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.
배출공정에서 온도가 높을수록(즉, 건조가스가 공급될 때 패널이 가열되는 온도와 가스가 배출되어 진공이 되게 하는 온도가 높을수록) 일단 열화된 발광특성을 회복시키는 효과도 커진다.
이 효과를 충분하게 얻기 위해, 피크 온도를 바람직하게는 300 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 360 ℃ 이상, 380 ℃ 이상 및 400 ℃ 이상과 같은 높은 정도로 설정한다. 그러나, 온도는 봉함용유리가 연화되어 흐르는 그러한 높은 정도로는 설정하지 않는다.
건조가스가 공급되면서 패널이 가열되는 온도가 가스가 배출되어 진공이 되게 하는 온도보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이것은 온도가 반대로 설정될 때는 진공배출 공정 동안 패널로부터 내부 공간으로 방출된 가스(특히 증기)에 의해 효과가 감소되고; 온도가 상기한 대로 설정될 때는 상기 경우보다 진공배출 공정 동안 패널로부터 내부 공간으로 가스가 적게 배출되어 효과가 얻어지기 때문이다.
공급된 건조가스중의 증기의 부분압이 가능한 한 낮은 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이것은 건조공기 중의 증기의 부분압이 낮아짐에 따라 청색 형광물질의 일단 열화된 발광 특성의 회복 효과가 증가하기 때문이며, 종래의 진공배출 공정과 비교하여도 이 효과는 증기의 부분압이 15 Torr 이하일 때 현저해진다.
다음 실험은 청색 형광물질의 일단 열화된 발광 특성을 회복시키는 것이 가능하다는 것을 나타낸다.
도 17 및 도 18은 일단 열화된 발광 특성의 회복 효과가 어떻게 증기의 부분압에 의존하는지를 나타내며, 청색 형광물질층(BaMgAl10O17:Eu)은 일단 열화된 다음에 다시 공기중에서 소성된다. 측정 방법은 후술한다.
청색 형광물질(색도 좌표 y는 0.052)은 증기중 부분압이 30 Torr인 공기중에서 소성되어(피크 온도 450 ℃에서 20분간) 청색 형광물질은 열에 의해 열화되었다. 열화된 청색 형광물질에서, 색도 좌표 y는 0.092이고, 상대 발광강도(소성되기 전에 측정한 청색 형광물질의 발광강도를 표준값으로 100으로 정했을 때의 값)는 85였다.
열화된 청색 형광물질을 증기중의 상이한 부분압을 갖는 공기중에서 어떤 피크 온도에서 다시 소성시켰다(30분동안 유지된 350 ℃ 및 450 ℃). 다시 소성한 청색 형광물질의 상대 발광 강도 및 색도 좌표 y를 측정하였다.
도 17은 다시 소성시킬 때의 공기중의 증기의 부분압과 다시 소성시킨 다음에 측정한 상대 발광 강도 사이의 관계를 나타낸다. 도 18은 다시 소성시킬 때의 공기중의 증기의 부분압과 다시 소성시킨 다음에 측정한 색도 좌표 y 사이의 관계를 나타낸다.
도 17 및 도 18로부터 재소성 온도가 350 ℃ 또는 450 ℃ 인 것과는 무관하게 재소성시의 공기중 증기의 부분압이 0 Torr 내지 30 Torr 범위에 있을 때 청색 광의 상대 발광 강도는 높고 청색 광의 색도 좌표 y는 작다. 이것은 형광물질이 많은 증기를 포함하는 분위기하에서 소성되고 발광 특성이 열화되더라도, 증기중 부분압이 낮은 분위기하에서 형광물질을 다시 소성시킬 때 발광 특성이 회복되는 것을 나타낸다. 즉, 이 결과는 열에 의한 청색 형광물질의 열화가 가역반응인 것을 나타낸다.
또한 도 17 및 도 18로부터 재소성시의 공기중 증기의 부분압이 감소되거나 재소성 온도가 증가함에 따라 일단 열화된 발광 특성을 회복시키는 효과가 증가한다는 것을 알 수 있다.
측정은 본문에서 상세하게 기술하지 않지만, 피크 온도가 유지되는 다양한 시간동안에 유사한 측정을 시행하였다. 이 결과는 피크 온도가 유지되는 시간이 증가함에 따라 일단 열화된 발광특성을 회복시키는 효과가 증가한다는 것을 나타낸다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 패널이 배출공정에서 가열될 때 건조공기를 사용한다. 그러나, 질소 또는 아르곤과 같은 비활성 가스가 건조공기 대신에 사용될 수 있으며 효과는 동일하게 얻을 수 있다.
본 구체예의 배출공정에서, 진공배출 공정을 개시하기 전에 패널 사이의 공간으로 건조공기를 공급하면서 패널을 가열시킨다. 그러나, 진공배출 공정 동안에 온도를 일반 정도보다 높은 정도(즉, 360 ℃ 이상)로 설정함으로써, 형광물질의 발광 특성은 단지 진공배출 공정만을 시행함으로써 일정한 정도로 회복될 수 있다. 또한 이 경우에, 배출 온도가 높을수록, 발광특성 회복 효과도 커진다.
그러나, 본 구체예의 배출공정은 상기 변형보다 더 큰 발광특성 회복 효과를 갖는다. 이것은 상기 변형의 경우에서, 패널 사이의 내부 공간이 작아서 충분한 양의 증기가 진공배출 공정에서 패널 외부로 배출되지 않기 때문이라고 생각된다.
구체예 2에 기재한 패널 구조를 본 구체예에 적용하여 건조가스가 공급되면서 패널이 가열될 때의 가스 배출 효과를 증대시키는 것이 기대된다.
실시예 4
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패널 21번 내지 29번은 본 구체예에 따라 제작된 PDP이다. 패널 21번 내지 29번은 건조가스를 내부 공간으로 공급하면서 패널을 가열할 때의 상이한 가열 또는 배출 온도에서 제작하였다. 이 공정에서, 건조가스를 내부 공간으로 공급하면서 일정한 가열 온도를 30분간 유지하고, 다음 진공배출 공정에서 일정한 배출온도를 2시간동안 유지하였다.
패널 30번 내지 32번은 본 구체예의 변형에 따라 제작된 PDP이다. 패널 30번 내지 32번은 건조가스 공정 없이 360 ℃ 이상에서 진공배출 공정을 시행하여 제작되었다.
패널 33번은 종래의 방법에 따라 제작된 PDP이다. 패널 33번은 건조가스 공정 없이 350 ℃ 이상에서 진공배출 공정을 시행하여 제작되었다.
각각의 PDP 21번 내지 33번에서, 형광물질층 두께는 30 ㎛이고, 배출가스 Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr로 충전하였다.
발광 특성에 대한 시험
각각의 PDP 21번 내지 33번에 대해, 청색 광의 상대 발광 강도 및 청색 광의 색도 좌표 y를 발광 특성으로서 측정하였다.
<시험 결과 및 연구>
이 시험 결과는 표 4에 나타나 있다. 표 4에 나타낸 청색 광에 대한 상대 발광 강도값은 비교 패널 33번의 측정된 발광 강도를 표준값으로 100으로 정했을 때의 상대 값인 것을 알 수 있다.
표 4로부터, 각각의 패널 21번 내지 28번은 패널 33번보다 높은 발광 광도와 그보다 작은 색도 좌표 y를 갖는다. 이것은 PDP를 제작할 때 본 구체예의 배출공 정을 채택함으로써 PDP의 발광 특성이 개선되는 것을 나타낸다.
패널 21번 내지 24번의 발광 특성을 비교함으로써, 발광 특성이 패널 21번, 22번, 23번 및 24번순으로 개선되는 것을 알 수 있다(발광 강도는 증가하고 색도 좌표 y는 감소한다). 이것은 건조가스 공정의 가열온도가 높을수록, 청색 형광물질층의 발광 특성 회복효과가 더 커지는 것을 나타낸다.
패널 24번 내지 26번의 발광 특성을 비교함으로써, 발광 특성이 패널 26번, 25번 및 24번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다. 이것은 건조가스 공정의 가열온도가 진공배출 공정의 배출온도보다 높을수록, 청색 형광물질층의 발광특성 회복 효과가 더 커지는 것을 나타낸다.
패널 24번 및 27번 내지 29번의 발광 특성을 비교함으로써, 발광 특성이 패널 27번, 28번, 24번 및 29번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다. 이것은 건조가스 공정의 증기의 부분압 값이 작을수록, 청색 형광물질층의 발광특성 회복 효과가 더 커지는 것을 나타낸다.
각각의 패널 30번 내지 32번은 패널 33번 보다 높은 발광 강도 및 그보다 작은 색도 좌표 y를 갖는다. 이것은 PDP를 제작할 때 본 구체예의 변형인 배출 공정을 채택함으로써 PDP의 발광 특성이 개선되는 것을 나타낸다.
각각의 패널 30번 내지 32번은 패널 21번 보다 낮은 발광 특성을 갖는다. 이것은 청색 형과물질층의 발광특성 회복 효과가 본 구체예의 건조가스 공정이 채택될 때 더 크다는 것을 나타낸다.
<구체예 5>
본 구체예의 PDP는 구체예 1과 동일한 구조를 갖는다.
본 구체예의 PDP 제조방법은 임시 소성공정까지 구체예 1과 동일하다. 그러나, 접착공정에서, 패널은 대향하고 있는 쪽의 패널 사이에서 공간이 형성되면서 예비적으로 가열되고, 그 다음에 가열된 패널이 조립되어 접착된다.
본 구체예의 PDP에서, 광이 단지 청색 셀로부터 방출될 때 청색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 y는 0.08 이하이고, 방출된 광의 스펙트럼의 피크 파장은 455 nm 이하이며, 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서 색 온도는 7,000 K 이상이다. 더욱이, 청색 광의 색도 좌표 y를 0.06 이하로 설정함으로써 제조 조건에 따라 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서 색 온도를 약 11,000 K로 증가시키는 것이 가능하다.
이제 본 구체예의 접착 공정을 상세하게 기술한다.
도 19는 접착공정에 사용된 접착 장치 구조를 나타낸다.
접착장치(80)에는 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을 가열하는 가열로(81), 가열로(81)에 공급되는 분위기 가스량을 조정하는 가스공급 밸브(82) 및 가열로(81)로부터 배출되는 가스량을 조정하는 가스배출 밸브(83)가 있다.
가열로(81) 내부는 가열기(비도시)에 의해 고온으로 가열될 수 있다. 분위기 가스(예, 건조공기)는 가스공급 밸브(82)를 통해 가열로(81)로 공급될 수 있으며, 분위기 가스는 패널이 가열되는 분위기를 형성한다. 진공펌프(비도시)를 사용하여 가스배출 밸브(83)를 통해 가스가 가열로(81)로부터 배출될 수 있어 가열로(81)내를 진공으로 한다. 가열로(81)내의 진공도는 가스공급 밸브(82) 및 가스배출 밸브(83)로 조정될 수 있다.
건조기(도시되지 않음)는 가열로(81)와 분위기 가스 공급원의 가운데에 형성되어 있다. 건조기는 분위기 가스를 냉각시켜(영하 수 십 도로) 가스중의 물을 응축시킴으로써 분위기 가스중의 물을 제거한다. 분위기 가스를 건조기를 통해 가열로(81)로 이송하여 분위기 가스중의 증기량(증기의 부분압)이 감소된다.
기부(84)가 가열로(81)에 형성되어 있다. 기부(84)상에 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 있다. 후면 패널(20)을 평행하게 움직이게 하는 슬라이드 핀(85)이 기부(84)위에 형성되어 있다. 기부(84)위에는 후면 패널(20)을 하향으로 압축시키는 압축 메카니즘(86)이 있다.
도 20은 가열로(81)의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 19 및 도 20에서, 후면 패널(20)은 격벽 길이가 수평선으로 나타나도록 위치해 있다.
도 19 및 도 20에 나타낸 바와같이, 후면 패널(20)의 길이는 전면 패널(10) 보다 길며, 후면 패널(20)의 양 단부는 전면 패널(10) 보다 연장되어 있다. 연장된 후면 패널(20) 부분에는 주소전극(22)을 활성화 회로에 연결시키는 납이 구비되어 있다. 슬라이드 핀(85) 및 압축 메카니즘(86)은 후면 패널(20)의 네 코너에 위치해 있으며 이들 사이에 연장된 후면 패널(20) 부분이 삽입되어 있다.
기부(84)로부터 돌출된 네 개의 슬라이드 핀(85)은 핀 감아올림 및 감아내림 메카니즘(비도시)으로 상향 및 하향으로 동시에 움직일 수 있다.
각각의 네 개의 압축 메카니즘(86)은 가열로(81)의 천장부에 고정된 원통형 상의 지지장치(86a), 지지장치(86a) 내부에서 상향 및 하향으로 움직일 수 있는 슬라이드 로드(86b) 및 지지장치(86a) 내부에서 슬라이드 로드(86b)를 하향으로 압축시키는 스프링(86c)으로 이루어져 있다. 슬라이드 로드(86b)에 가해진 압력으로 후면 패널(20)은 슬라이드 로드(86b)에 의해 하향으로 압축된다.
도 21A 내지 도 21C는 예열공정 및 접착공정에서의 접착 장치 작동을 나타낸다.
임시 소성공정, 예열공정 및 접착공정은 도 21A 내지 도 21C를 참조하여 기술한다.
임시 소성공정
봉함용유리(유리원료)로 만든 페이스트를 후면 패널(20)을 향하고 있는 쪽의 전면 패널(10)의 바깥쪽 영역; 전면 패널(10)을 향하고 있는 쪽의 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역; 및 서로 대향하고 있는 쪽의 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역 중 한 가지에 도포한다. 페이스트를 입힌 패널을 약 350 ℃에서 10분 내지 30분 동안 임시로 소성하여 봉함용유리층(15)을 형성한다. 도면에서, 봉함용유리층(15)은 전면 패널(10)상에 형성되어 있다.
예열공정
먼저, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을 적절하게 위치시킨 다음에 조립한다. 패널은 고정된 위치에서 기부(84)상에 놓여진다. 압축 메카니즘(86)을 후면 패널(20)을 압축하도록 설정한다(도 21A).
다음에 분위기 가스(건조공기)를 다음 작동을 시행하면서 가열로(81)에서 순 환시킨다(또는 이와 동시에 가스를 가스배출 밸브(83)를 통해 배출시켜 진공이 되게 한다).
슬라이드 핀(85)을 감아올려 후면 패널(20)이 평행하게 되는 위치로 이동시킨다(도 21B). 이것은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 사이의 공간을 크게 하여, 후면 패널(20)위에 있는 형광물질층(25)이 가열로(81)에서 큰 공간을 차지하게 한다.
상기 상태의 가열로(81)를 패널이 가스를 방출하도록 가열한다. 프리셋 온도(예, 400 ℃)에 도달하면 예열공정을 중단한다.
접착공정
슬라이드 핀(85)을 감아내려 전면 및 후면 패널이 다시 조립된다. 즉 후면 패널(20)을 전면 패널(10)위의 적절한 위치로 리셋시킨다(도 21C).
가열로(81) 내부가 봉함용유리층(15)의 연화점보다 높은 일정한 접착온도(약 450 ℃)에 도달하면, 접착온도를 10 내지 20분동안 유지시킨다. 이 시간동안, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역은 연화된 봉함용유리에 의해 함께 접착된다. 후면 패널(20)이 이 접착시간동안 압축 메카니즘(86)에 의해 전면 패널(10)위로 압축되기 때문에 패널은 고 안정성으로 접착된다.
접착이 완료된 후에, 압축 메카니즘(86)을 해지하고 접착된 패널을 옮긴다.
접착 공정을 상기한 대로 시행한 다음에 배출공정을 시행한다.
본 구체예에서, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 공기 출구(21a)는 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역에 형성되어 있다. 가스 배출은 공기 출구(21a)에 부착되 어 있는 유리 파이프(26)에 연결된 진공펌프(비도시)를 사용하여 시행된다. 배출 공정후에, 배출 가스는 유리 파이프(26)를 통해 패널 사이에 있는 내부 공간으로 충전된다. 공기 출구(21a)를 막고 유리 파이프(26)를 절단해 낸 후에 PDP가 완성된다.
본 구체예에 나타낸 제조방법의 효과
본 구체예의 제조방법은 종래 방법으로는 얻지 못하는 다음의 효과를 갖는다.
구체예 1에 설명한 바와 같이, 종래의 방법으로, 패널 사이의 내부 공간과 접촉해 있는 형광물질층(25)은 공간에 한정된 가스(가스 중에서, 특히 보호층(14)으로부터 방출된 증기) 및 열에 의해 열화되는 경향이 있다. 형광물질층의 열화로 층(특히 청색 형광물질층)의 발광 강도가 감소된다.
본 구체예에 나타낸 방법에 따라, 전면 및 후면 패널에 흡착에 의해 보유된 증기와 같은 가스를 예열공정 동안에 방출해도, 패널이 그 사이에 넓은 간격을 두고 떨어져 있기 때문에 가스가 내부 공간에 한정되지 않는다. 더욱이, 패널이 예열 직후에 접착되도록 가열되기 때문에, 물 등은 예열후에 패널에 흡착에 의해 보유되지 못한다. 따라서, 접착공정 동안에 보다 적은 양의 가스가 패널(10 및 20)로부터 방출되어 형광물질층(25)이 열에 의해 열화되는 것을 방지한다.
또한 본 구체예에서, 예열공정 내지 접착공정은 건조공기가 순환되는 분위기 하에서 시행된다. 그러므로, 형광물질층(25)은 분위기 가스에 포함된 증기 및 열에 의해서 열화되지 않는다.
본 구체예의 다른 이점은 예열공정 및 접착 공정이 동일한 가열로(81)에서 연속적으로 시행되기 때문에 공정들이 신속하고 에너지를 적게 소비하면서 시행될 수 있다는 것이다.
또한, 상기 구조의 접착 장치를 사용함으로써, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 적절하게 조정된 위치에서 접착되는 것이 가능하다.
패널 조립 시간 및 예열 온도에 대한 연구
패널이 접착될 때 패널로부터 방출되는 가스(가스 중에서, 특히 보호층(14)으로부터 방출되는 증기) 및 열에 의해 형광물질층(25)이 열화되는 것을 방지하기 위해 패널을 가능한 한 고온으로 가열하는 것이 바람직하다고 생각된다.
다음 실험은 이 문제를 상세하게 연구하기 위해 시행하였다.
MgO 층으로부터 방출된 증기량은, MgO 층이 전면 패널(10)로서 형성되는 유리기판이 일정한 가열속도에서 점진적으로 가열될 때의 시간에 대해 TDS 분석법을 사용하여 측정하였다.
도 22는 실험 결과, 또는 700 ℃까지의 각 가열온도에서 방출된 증기의 측정된 양을 나타낸다.
도 22에서, 제1피크는 약 200 ℃ 내지 300 ℃에서 나타나고, 제2피크는 약 450 ℃ 내지 500 ℃에서 나타난다.
도 22에 나타낸 결과로부터 보호층(14)이 점진적으로 가열될 때 다량의 증기가 약 200 ℃ 내지 300 ℃ 및 약 450 ℃ 내지 500 ℃에서 방출되는 것을 알 수 있 다.
따라서, 보호층(14)으로부터 방출된 증기가 패널이 접착공정 동안에 가열될 때 내부 공간으로 한정되는 것을 방지하기 위해, 패널 가열시에 온도가 약 200 ℃ 이상, 바람직하게는 약 300 ℃ 내지 400 ℃로 증가될 때까지 패널을 서로 떨어져 있게 해야 한다고 생각된다.
또한, 패널이 분리되어 있을 때 약 450 ℃ 보다 높은 온도로 가열된 후에 패널이 접착된다면, 패널로부터의 가스의 방출은 거의 완전하게 방지된다. 이 경우, 패널이 완성된 후에 시간에 따른 패널의 변화가 방지되는데, 이는 패널이 접착되면서 형광물질층이 거의 열화되지 않고 패널에 흡착에 의해 보유된 증기가 배출동안에 점진적으로 방출되는 기회가 거의 없기 때문이다.
그러나, 형광물질층 및 MgO 보호층이 약 520 ℃의 소성온도에서 일반적으로 형성되기 때문에 이 온도는 520 ℃를 초과하는 것이 바람직하지 않다. 그 결과, 패널은 약 450 ℃ 내지 520 ℃로 가열된 다음에 접착되는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 봉함용유리는 패널이 분리되어 있을 때 봉함용유리의 연화점을 초과하는 온도로 패널을 가열하면 그 위치 밖으로 흐른다. 이것은 패널이 고 안정성으로 접착되지 못하게 할 수도 있다.
패널로부터 방출된 가스에 의해 형광물질층의 열화를 방지하는 관점으로부터 고 안정성으로 패널을 접착시키기 위해서 다음의 (1) 내지 (3)의 결론에 이른다.
(1) 패널이 서로 분리되어 있을 때 사용되는 봉함용유리의 연화점 하에서 가능한 한 고온으로 가열한 다음에 전면 및 후면 패널을 조립하고 접착시키는 것이 바람직하다.
따라서, 예를들면 약 400 ℃의 연화점을 갖는 종래적으로 사용되는 일반적인 봉함용유리가 사용될 때, 접착 안정성을 유지하면서 방출된 가스의 가능한 한 많은 형광물질에 대한 악효과를 감소시키기 위해, 최상의 접착 과정은 전면 및 후면 패널이 떨어져 있을 때 약 400 ℃로 가열하고 나서 패널을 조립하고 연화점을 초과하는 온도로 가열하여 접착시키는 것이다.
(2) 연화점이 높은 봉함용유리의 사용으로 가열 온도가 증가되고 패널의 접착 안정성도 증강된다. 따라서, 그러한 고 연화점 봉함용유리를 사용하여 전면 및 후면 패널을 연화점 근처로 가열하고, 패널을 조립하고 나서 연화점을 초과하는 온도로 가열하여 이들을 접착시키면 패널 접착의 안정성을 유지하면서 방출된 가스의 형광물질에 대한 악효과도 감소된다.
(3) 한편, 패널이 분리되어 있을 때 배치가 이루어진다면 봉함용유리의 연화점을 초과하는 온도로 가열되더라도 고 안정성인 패널을 접착시키는 것이 가능하고 전면 또는 후면 패널의 바깥쪽 영역에 형성된 봉함용유리층이 연화되더라도 위치 밖으로는 흐르지 않는다. 예를들면, 봉함용유리 도포영역과 전면 또는 후면 패널의 바깥쪽 영역의 디스플레이 영역 사이에 격벽이 형성될 수 있어 연화된 봉함용유리가 디스플레이 영역 밖으로 흐르는 것을 방지한다.
따라서, 연화된 봉함용유리가 디스플레이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 그러한 배치를 이룬 다음에 전면 및 후면 패널을 봉함용유리의 연화점을 초과하는 고온으로 가열하고 나서 패널을 조립하고 접착시킬 때, 방출된 가스의 형광물질 에 대한 악효과는 패널 접착의 안정성을 유지하면서 감소될 수 있다.
상기 경우에서, 전면 및 후면 패널은 먼저 조립되고 가열되지 않고 고온에서 바로 접착된다. 그 결과, 패널이 조립된 후에 패널로부터의 가스 방출은 거의 완전하게 방지될 수 있다. 이것은 형광물질이 열에 의해 전혀 열화되지 않으면서 패널이 접착되게 한다.
분위기 가스 및 압력에 대한 연구
공기와 같은 산소 함유 가스가 접착 공정 동안에 가열로(81)에서 순환되는 분위기 가스로서 사용되는 것이 바람직하다. 이것은 구체예 1에서 기술한 바와 같이 PDP에 종종 사용되는 산화물 형광물질이 산소가 없는 분위기 하에서 가열될 때 발광 특성을 감소시키는 경향이 있기 때문이다.
외부 공기가 상압에서 분위기 가스로서 공급될 때 일정 정도의 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 형광물질이 열화되는 것을 방지하는 효과를 증강시키기 위해, 가열로(81)에서 건조공기와 같은 건조가스를 순환시키거나 가스를 배출시켜 진공이 되게 하면서 가열로(81)를 작동시키는 것이 바람직하다.
건조가스를 순환시키는 것이 바람직한 이유는 분위기 가스에 함유된 증기 및 열에 의해 형광물질이 열화될 걱정이 없다는 것이다. 또한 가열로(81)로부터 가스를 배출하여 진공이 되게 하는 것도 바람직하다. 이것은 패널(10 및 20)이 가열될 때 이로부터 방출되는 가스(증기 등)가 효과적으로 외부로 배출되기 때문이다.
건조가스가 분위기 가스로서 순환될 때, 가스에 함유된 증기 부분압이 낮을수록 청색 형광물질층이 열에 의해 열화되는 것이 더욱 방지된다(구체예 1의 실험 결과에 대한 도 5 및 도 6 참조). 충분한 효과를 얻기 위해, 증기 부분압을 15 Torr 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 이 효과는 증기의 부분압이 10 Torr 이하, 5 Torr 이하, 1 Torr 이하, 0.1 Torr 이하와 같은 낮은 값으로 설정될 때 더욱 현저해진다.
봉함용유리의 도포
접착공정에서, 봉함용유리는 패널이 조립되기 전에 두 개의 패널중 단지 한 개의 패널(전형적으로 단지 후면 패널)에 전형적으로 도포된다.
한편, 본 구체예에서, 후면 패널(20)이 접착장치(80)에서 압축 메카니즘(86)에 의해 전면 패널(10)로 압축된다. 이 경우에, 클램프에 의해 생기는 바와 같은 그러한 강한 압력을 얻는 것이 어렵다.
그러한 경우에, 봉함용유리가 단지 후면 패널에만 도포될 때, 접착과 관련하여 봉함용유리와 전면 패널간의 적합성이 양호하지 않다면 패널이 완전하게 접착되지 못할 가능성이 있다. 이 결함은 봉함용유리층이 전면 및 후면 패널 둘다에 형성된다면 방지될 수 있다. 이것으로 PDP 제조율이 증가된다.
전면 및 후면 패널 둘다에 봉함용유리층을 형성하는 상기 방법이 PDP 제조에서 일반적 접착공정에 대한 수율을 증가시키는데 효과적이라는 것을 주목한다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 가열되기 전에 적절하게 위치시킨 다음에 조립된다. 슬라이드 핀(85)을 감아올려 후면 패널(20)을 상향으로 이동시키고 패널을 분리시킨다. 그러나, 패널(10 및 20)은 다른 방식으로 서로 분리될 수 있다.
예를들면, 도 23은 후면 패널(20)을 들어올리는 다른 방식을 나타낸다. 도면에서, 전면 패널(10)은 프레임(87)으로 포위되고, 전면 패널(10)을 프레임(87)에 맞춘다. 프레임(87)에 부착되어 있는 로드(88)에 의해 프레임(87)은 상향 및 하향으로 이동가능하고 수직으로 움직일 수 있다. 그러한 배치에서, 프레임(87)상에 놓여 있는 후면 패널(20)도 평행한 위치로 상향 및 하향으로 이동할 수 있다. 즉, 후면 패널(20)은 프레임(87)을 상향으로 움직이면 전면 패널(10)로부터 분리되고, 프레임(87)을 하향으로 움직이면 후면 패널(20)은 전면 패널(10)과 조립된다.
두 개의 메카니즘 간에는 다른 차이점이 있다. 접착장치(80)에서, 후면 패널(20)은 압축 메카니즘(86)에 의해 전면 패널(10)로 압축될 때, 도 23에 나타낸 실시예와 같이, 압축 메카니즘(86) 대신에 추(89)가 후면 패널(20)상에 놓여져 있다. 이 변형 방법에서, 프레임(87)이 바닥으로 하향으로 이동되면, 추(89)는 후면 패널(20)을 중력에 의해 전면 패널(10)로 압축시킨다.
도 24A 내지 도 24C는 다른 변형 방법에 따른 접착공정 동안에 시행되는 작동을 나타낸다.
도 24A 내지 도 24C에 나타낸 실시예에서, 후면 패널(20)은 전면 패널(10)로부터 일부 떨어져 초기 위치로 복귀된다.
기부(84)상에서, 도 20에 나타낸 경우에서와 같이, 네 개의 핀 또는 한 쌍의 핀(85a) 및 한 쌍의 핀(85b)이 후면 패널(20)의 네 코너에 해당하는 기부(84)에 형성되어 있다. 그러나, 후면 패널(20)의 한 쪽(도 24A 내지 도 24C에서 왼쪽)에 해 당하는 핀(85a)은 네 단부에서 후면 패널(20)을 지지하고(예, 구형으로 형성된 핀(85a)의 단부가 후면 패널(20)상에 형성된 구형 피트에 적합하다), 후면 패널(20)의 다른 쪽(도 24A 내지 도 24C에서 오른쪽)에 해당하는 핀(85b)은 상향 및 하향으로 이동가능하다.
전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 도 24A에 나타낸 바와같이 조립되고 기부(84)상에 놓여진다. 후면 패널(20)은 도 24B에 나타낸 바와같이 핀(85b)을 상향으로 이동함으로써 핀(85a) 단부에 대해 회전된다. 이것은 후면 패널(20)이 전면 패널(10)로부터 부분적으로 떨어지게 한다. 후면 패널(20)은 도 24C에 나타낸 바와같이 반대로 회전시켜 핀(85b)을 하향으로 이동함으로써 초기 위치로 복귀시킨다. 즉, 패널(10 및 20)은 처음에 적절하게 조정된 바와 같은 동일한 위치에 있다.
패널(10 및 20)은 도 24B에 나타낸 단계에서 핀(85a) 쪽에 접촉해 있다. 그러나, 패널로부터 방출된 가스는 패널의 다른 쪽이 개방되어 있기 때문에 내부 공간으로 한정되지 않는다.
실시예 5
Figure 112000026762210-pct00010
패널 41번 내지 50번은 본 구체예에 따라 제작된 PDP이다. 패널 41번 내지 50번은 접착공정 동안에 상이한 조건으로 제작되었다. 즉, 패널을 다양한 압력하에서 각종 분위기 가스하에서 가열하고 다양한 시간대로 다양한 온도에서 조립하였 다.
각 패널은 350 ℃에서 임시로 소성하였다.
패널 41번 내지 46번, 48번 내지 50번에 대해, 0 Torr 내지 12 Torr 범위에서 증기의 상이한 부분압을 갖는 건조가스를 분위기 가스로서 사용하였다. 패널 47번은 가스를 배출하여 진공으로 하면서 가열하였다.
패널 43번 내지 47번에 대해, 패널을 실온에서 400 ℃(봉함용유리의 연화점 미만)로 가열하고 나서 패널을 조립하였다. 패널을 450 ℃(봉함용유리의 연화점 이상)로 더 가열하고 온도는 10분동안 유지한 다음에 350 ℃로 감소시키고, 온도를 350 ℃로 유지하면서 가스를 배출하였다.
패널 41번 및 42에 대해, 패널을 각각 250 ℃ 및 350 ℃의 저온에서 접착시켰다.
패널 48번에 대해, 패널을 450 ℃로 가열한 다음에 이 온도에서 조립하였다. 패널 49번에 대해, 패널을 500 ℃(피크 온도)로 가열한 다음에 이 온도에서 조립하였다.
패널 50번에 대해, 패널을 480 ℃의 피크 온도 다음에 450 ℃로 감소시켜 가열하고 패널을 450 ℃에서 조립하여 접착시켰다.
패널 51번은 도 24A 내지 도 24C에 나타낸 구체예 5의 변형에 따라 제작된 PDP이며, 여기서 패널을 450 ℃(피크 온도)로 가열한 다음에 이 온도에서 조립하고 접착시켰다.
패널 52번은 패널을 실온에서 조립하고 나서 대기압하에서 건조공기중 450 ℃로 가열함으로써 접착시켜 제작된 비교용 PDP이다.
각각의 PDP 41번 내지 52번에서, 형광물질층 두께는 30 μm이고, 배출가스 Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr로 충전시켜 각각은 동일한 패널 구조를 갖는다.
발광 특성에 대한 시험
각각의 PDP 41번 내지 52번에 대해, 방출된 청색 광의 상대 발광 강도, 방출된 청색 광의 색도 좌표 y, 방출된 청색 광의 피크 파장, 패널 휘도 및 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도 및 청색 셀 대 녹색 셀로부터 방출된 광의 스펙트럼의 피크강도비를 발광 특성으로서 측정하였다.
각각의 제작된 PDP를 분해하고 진공 자외선(중심 파장 146nm)을 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 청색 광의 색도 좌표 y를 측정하였다.
결과는 표 5에 나타나 있다. 표 5에 나타낸 청색 광에 대한 상대 발광 강도값은 비교예인 패널 52번의 측정된 발광 강도를 표준값으로 100으로 했을 때의 상대 값이다.
또한, 각각의 제작된 PDP를 분해하고 진공 자외선을 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 광이 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출될 때의 색 온도, 및 청색 셀 및 녹색 셀로부터 방출된 광 스펙트럼의 피크 강도비를 측정하였다. 결과는 상기한 바와 동일하였다.
도 25는 패널 45번, 50번 및 52번의 PDP의 청색 셀만으로부터 방출된 광 스펙트럼을 나타낸다.
표 5에 나타나 있지 않지만, 41번 내지 53번의 적색 및 녹색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 x 및 y는 실질적으로 동일하였다: 적색(0.636, 0.350), 녹색(0.251, 0.692). 비교용 PDP에서, 청색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 x 및 y는 (0.170, 0.090)이고 방출된 광 스펙트럼에서 피크 파장은 458 nm였다.
청색 형광물질을 패널로부터 발췌하였다. 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1 g에 함유된 분자갯수를 TDS 분석법으로 측정하였다. 또한 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이 비를 X선 분석으로 측정하였다. 이 결과도 표 5에 나타나 있다.
연구
패널 41번 내지 51번은 패널 52번 보다 우수한 발광 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다(청색 광의 높은 발광 강도 및 작은 색도 좌표 y). 이것은 패널을 종래 방법보다 본 구체예에 따라 접착시킨 다음에 패널 사이에 있는 내부 공간에서 소량의 가스가 방출되기 때문이라고 생각된다.
패널 52번의 PDP에서, 청색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 y는 0.088이고 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도는 5800 K이다. 반대로, 패널 41번 내지 51번에서, 상기 값은 각각 0.08 이하 및 6500 K 이상이다. 특히 청색 광의 낮은 색도 좌표 y를 갖는 패널 48번 내지 51번에서, 약 11,000 K의 높은 색 온도(색 보정을 하지 않은 백색 배경에서)가 달성되었음을 알 수 있다.
도 26은 청색 주위의 색 재생 영역을 본 구체예 및 비교예의 PDP와 관련하여 나타낸 CIE 색도 다이어그램이다.
도면에서, 영역 (a)는 청색 광의 색도 좌표 y가 약 0.09(방출된 광 스펙트럼의 피크 파장은 458 nm)인 경우(패널 52번에 해당)에 대한 청색 근처의 색 재생 영역을 나타내고, 영역 (b)는 청색 광의 색도 좌표 y가 약 0.08(방출된 광 스펙트럼의 피크 파장은 455 nm)인 경우(패널 41번에 해당)에 대한 청색 근처의 색 재생 영역을 나타내고, 영역 (c)는 청색 광의 색도 좌표 y가 약 0.052(방출된 광 스펙트럼의 피크 파장은 448 nm)인 경우(패널 50번에 해당)에 대한 청색 근처의 색 재생 영역을 나타낸다.
도면으로부터 청색 근처의 색 재생 영역은 영역 (a), (b), (c) 순으로 팽창되는 것을 알 수 있다. 이것은 청색 광의 색도 좌표 y가 작을수록(방출된 광 스펙트럼의 피크 파장이 짧을수록) 청색 근처의 색 재생 영역이 더 넓어지는 PDP를 제작하는 것이 가능하다는 것을 나타낸다.
패널 41번, 42번, 45번 및 48번(각각에서 건조가스중의 증기의 부분압은 2 Torr이다)의 발광 특성을 비교함으로써, 발광 특성은 패널 41번, 42번, 45번 및 48번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다(발광 강도는 증가하고 색도 좌표 y는 감소한다). 이것은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 접착시의 가열 온도를 높게 정할수록, PDP의 발광 특성이 더욱 개선된다는 것을 나타낸다.
이것은 패널이 접착되기 전에 서로 떨어져 있을 때 패널을 예비적으로 고온으로 가열할 때, 패널로부터 방출된 가스가 충분히 배출되기 때문에 패널을 접착시킨 후에 패널 사이의 내부 공간에서 소량의 가스가 방출되기 때문이라고 생각된다.
패널 43번 내지 46번(접착 공정에서 동일한 온도 프로필을 갖는다)의 발광특성을 비교함으로써, 발광 특성은 패널 43번, 44번, 45번 및 46번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다(색도 좌표 y는 상기 순서대로 감소한다). 이것은 분위기 가스중의 증기의 부분압이 낮을수록, PDP의 발광 특성이 더욱 개선된다는 것을 나타낸다.
패널 46번 및 47번(접착공정에서 동일한 온도 프로필을 갖는다)의 발광 특성을 비교함으로써, 패널 46번은 패널 47번보다 약간 더 우수하다는 것을 알 수 있다.
이것은 패널 47번에서는 일부의 산소가 산화물인 형광물질로부터 이탈하여 무산소 분위기 하에서 예비적으로 가열되기 때문에 산소 부족이 야기되고, 한편 패널 46번은 산소 함유 분위기 가스중에서 예비적으로 가열되기 때문이라고 생각된다.
패널 48번 및 51번의 발광 특성은 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. 이것은 패널이 서로 완전하게 분리되어 있을 때 예비적으로 가열되는 경우와, 부분적으로 분리되어 있는 경우 사이에서의 PDP의 발광 특성 면에서 거의 차이가 없다는 것을 나타낸다.
표 5로부터 색도 좌표 y값은 진공 자외선을 청색 형광물질층에 조사하거나 단지 청색 형광물질층으로부터 광을 방출함으로써 측정되는 바와는 무관하게 거의 동일하다는 것을 알 수 있다.
표 5에 제공된 각 패널에 대해 방출된 청색 광의 피크 파장과 방출된 청색 광의 색도 좌표 y간의 관계를 주목하면, 색도 좌표 y가 작아짐에 따라 피크 파장도 짧아짐을 알 수 있다. 이것은 이들이 서로 비례한다는 것을 나타낸다.
<구체예 6>
본 구체예의 PDP는 구체예 1과 동일한 구조를 갖는다.
PDP의 제조방법은 봉함용유리를 적어도 하나의 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)에 도포하고, 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 접착장치(80)의 가열로(81)에서 연속적으로 시행하는 것만 제외하고 구체예 5와 동일하다.
본 구체예의 임시 소성 공정, 접착 공정 및 배출공정을 상세하게 기술한다.
이들 공정은 도 19 및 도 20에 나타낸 접착 장치를 사용하여 시행한다. 그러나, 본 구체예에서, 도 27A 내지 도 27C에 나타낸 바와같이, 파이프(90)는 가열로(81) 바깥쪽으로부터 끼워져 있으며 후면 패널(20)의 공기 출구(21a)에 부착되어 있는 유리 파이프(26)에 연결되어 있다.
도 27A, 도 27B 및 도 27C는 접착장치를 사용하여 임시 소성공정 내지 배출공정에서 시행되는 작동을 나타낸다.
임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 이들 도면을 참조하여 기술한다.
임시 소성공정
봉함용유리 페이스트를 후면 패널(20)을 향하고 있는 쪽의 전면 패널(10)의 바깥쪽 영역; 전면 패널(10)을 향하고 있는 쪽의 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역; 및 서로 대향하고 있는 쪽의 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역 중 한 가지에 도포한다. 도면에서, 봉함용유리층(15)은 전면 패널(10)상에 형성되어 있음을 알 수 있다.
전면 패널(10) 및 후면 패널(20)을 적절하게 위치시킨 다음에 조립한다. 패널을 고정된 위치에서 기부(84)위에 놓는다. 압축 메카니즘(86)을 후면 패널(20)을 압축하도록 세팅한다(도 27A).
분위기 가스(건조공기)를 가열로(81)에서 순환시키면서(또는 이와 동시에 가스를 가스배출 밸브(83)를 통해 배출하여 진공이 되게 함) 다음 작동을 시행한다.
슬라이드 핀(85)을 감아올려 후면 패널(20)을 평행한 위치로 이동시킨다(도 27B). 이것은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 사이의 공간을 확장시켜 후면 패널(20)위에 있는 형광물질층(25)이 가열로(81)에서 큰 공간을 차지하게 한다.
상기 상태의 가열로(81)를 임시 소성온도(약 350 ℃)로 가열하고 나서 패널을 그 온도에서 10 분 내지 30분동안 임시로 가열한다.
예열공정
패널(10 및 20)을 더 가열하여 패널에 흡착에 의해 보유된 가스를 방출시킨다. 프리셋 온도(예, 400 ℃)에 도달하면 예열공정을 중단한다.
접착공정
슬라이드 핀(85)을 감아내려 전면 및 후면 패널이 다시 조립되게 한다. 즉 후면 패널(20)을 전면 패널(10)상의 적절한 위치로 리셋시킨다(도 27C).
가열로(81) 내부가 봉함용유리층(15)의 연화점보다 높은 일정한 접착온도(약 450 ℃)에 도달하면, 접착온도를 10분 내지 20분 동안 유지시킨다. 이 시간동안, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)의 바깥쪽 영역은 연화된 봉함용유리에 의해 함께 접착된다. 후면 패널(20)이 이 접착시간동안 압축 메카니즘(86)에 의해 전면 패널(10)위로 압축되기 때문에 패널은 고 안정성으로 접착된다.
배출공정
가열로 내부를 봉함용유리층(15)의 연화점 미만의 배출 온도로 냉각시킨다. 패널을 온도(예, 350 ℃에서 1시간동안)에서 소성시킨다. 접착된 패널 사이의 내부 공간으로부터 가스를 배출시켜 고 진공이 되게 한다(8×10-7 Torr). 배출공정은 파이프(90)에 연결된 진공펌프(도시되지 않음)를 사용하여 시행한다.
다음에 패널을 내부 공간의 진공을 유지하면서 실온으로 냉각시킨다. 배출가스를 유리 파이프(26)를 통해 내부 공간으로 충전시킨다. 공기 출구(21a)를 막고 유리 파이프(26)를 절단해 낸 후에 PDP가 완성된다.
본 구체예에 나타낸 제조방법의 효과
본 구체예의 제조방법은 종래 방법으로는 얻지 못하는 다음의 효과를 갖는다.
종래적으로, 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 가열로를 사용하여 별도로 시행하고, 공정 사이의 각 간격에서 패널을 실온으로 냉각시킨다. 그러한 구조로, 각 공정에서 가열되는 패널에 대해서 장시간이 걸리며 많은 에너지가 소비된다. 반대로, 본 구체예에서, 이들 공정은 온도를 실온으로 저하시키지 않고 동일한 가열로에서 연속적으로 시행한다. 이것은 가열에 필요한 시간 및 에너지를 감소시킨다.
본 구체예에서, 임시 소성공정 및 예열공정을 가열로(81)를 접착공정을 위한 온도로 가열하는 동안에 시행하기 때문에 임시 소성공정 내지 접착공정을 신속하고 에너지를 적게 소비하면서 시행한다. 더욱이, 본 구체예에서, 배출공정을 접착공정 후에 패널이 실온으로 냉각되는 동안에 시행하므로 접착공정 내지 배출공정을 신속하면서도 에너지를 적게 소비하면서 시행한다.
더욱이, 본 구체예는 기재되는 바와같은 종래의 접착법과 비교하여 구체예 5와 동일한 효과를 갖는다.
일반적으로, 증기와 같은 가스는 전면 패널 및 후면 패널의 표면에 흡착에 의해 보유된다. 흡착된 가스는 패널이 가열될 때 방출된다.
종래의 방법에서, 임시 소성공정 다음의 접착공정에서, 전면 패널 및 후면 패널이 먼저 실온에서 조립되고 나서 가열접착된다. 접착 공정에서, 전면 패널 및 후면 패널의 표면에 흡착에 의해 보유된 가스가 방출된다. 일정량의 가스가 임시 소성공정에서 방출되어도, 접착공정을 개시하기 전에 패널을 실온으로 공기중에 놓으면 가스가 다시 흡착에 의해 보유되고, 가스는 접착공정에서 방출된다. 방출된 가스는 패널사이의 작은 공간으로 한정된다. 이 때, 형광물질층은 열 및 가스, 특히 보호층(14)으로부터 방출된 증기에 의해 열화되는 경향이 있다. 형광물질층의 열화는 층의 발광 강도를 감소시킨다.
한편, 본 구체예에 나타낸 제조방법에 따라, 패널로부터 방출된 가스는 접착공정 또는 예열공정에서 패널 사이에 넓은 간극이 형성되기 때문에 내부 공간으로 한정되지 않는다. 또한, 패널이 예열공정 다음의 접착공정에서 연속적으로 가열되기 때문에 예열 공정 이후에 물 등이 패널상에 흡착에 의해 보유되지 않는다. 그러므로, 소량의 가스가 접착 공정 동안에 패널로부터 방출된다. 이것은 형광물질층(25)이 열에 의해 열화되는 것을 방지한다.
또한 패널을 먼저 적절하게 조정하고 나서 적절한 위치에서 본 구체예의 접착장치(80)로 가열하는 것이 가능하다.
더욱이, 본 구체에에서, 예열공정 내지 접착공정을 건조가스가 순환되는 분위기하에서 시행한다. 이것은 형광물질층(25)이 분위기 가스에 함유된 증기 및 열에 의해 열화되는 것을 방지한다.
예열에서의 온도; 패널 조립시간; 분위기 가스 종류; 압력 및 증기의 부분압 면에서 본 구체예에 대한 바람직한 조건은 구체예 5에 기재된 바와 동일하다.
본 구체예의 변형
본 구체예에서, 임시 소성공정, 예열공정, 접착공정 및 배출공정을 동일한 장치에서 연속적으로 시행한다. 그러나, 예열공정을 생략해도 어느 정도 동일한 효과를 얻는다. 또한 단지 임시 소성공정 및 접착공정을 동일한 장치에서 연속적으로 시행하거나 단지 접착 공정 및 배출공정을 동일한 장치에서 연속적으로 시행해도 어느 정도 동일한 효과를 얻는다.
본 구체예에서, 가열로 내부를 접착공정 이후에 봉함용유리의 연화점 미만의 배출온도(350 ℃)로 냉각시키고 가스를 그 온도에서 배출시킨다. 그러나, 접착공정에서와 같은 고온에서 가스를 배출시키는 것이 가능하다. 이 경우에, 가스는 단시간에 충분히 배출된다. 그러나, 이렇게 하기 위해서는 어떤 배치가 이루어져 봉 함용유리층이 연화되더라도 위치(예, 도 10 내지 도 16에 나타낸 격벽) 밖으로 흐르지 않아야 된다고 생각된다.
본 구체예에서, 임시 소성공정 및 예열공정은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)이 서로 떨어져 있을 때 시행한다. 그러나, 패널을 적절하게 위치시킨 다음에 조립하고 내부 공간의 압력을 감소시키고 건조공기를 내부 공간으로 공급하면서 패널을 가열하여 접착시키는 구체예 3의 방법을 채택하여 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 연속적으로 시행하는 것이 가능하다.
상기 방법을 설명한다. 도 4에 나타낸 봉함용가열장치(50)를 사용한다. 먼저, 봉함용유리를 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 중의 한가지 또는 둘 다에 도포하여 봉함용유리층(15)을 형성한다. 패널(10 및 20)을 적절하게 위치시킨 다음에 임시로 소성하지 않고 조립하여 가열로(51)에 넣는다.
파이프(52a)는 후면 패널(20)의 공기 출구(21a)에 부착된 유리 파이프(26a)에 연결되어 있다. 가스는 진공펌프(비도시)를 사용하여 파이프(52b)를 통해 공간으로부터 배출된다. 이와 동시에, 건조공기를 후면 패널(20)의 공기 출구(21b)에 부착된 유리 파이프(26b)에 연결된 파이프(52b)를 통해 내부 공간으로 공급한다. 이렇게 함으로써, 내부 공간의 압력을 건조공기를 내부 공간을 통해 흐르게 하면서 감소시킨다.
패널(10 및 20) 사이의 공간의 상기 상태를 유지하면서, 가열로(51) 내부를 임시 소성온도로 가열하고 패널을 임시로 소성시킨다(350 ℃에서 10 내지 30분간).
산소를 봉함용유리층으로 공급하는 것이 어렵기 때문에 패널을 조립한 후에 단순히 패널을 소성시키면 이들은 임시 소성공정에서 충분히 소성되지 않는다. 그러나, 건조공기를 패널사이의 내부 공간을 통해 흐르게 하면서 패널을 소성시키면 이들은 충분히 소성된다.
온도를 봉함용유리의 연화점 보다 높은 어떤 접착 온도로 증가시키고 접착 온도는 일정 시간동안 유지시킨다(예, 450 ℃의 피크 온도를 30분간 유지시킨다). 이 시간동안, 전면 패널(10) 및 후면 패널(20)은 연화된 봉함용유리에 의해 접착된다.
가열로(51) 내부를 봉함용유리의 연화점 미만의 배출온도로 냉각시킨다. 배출 온도를 유지함으로써 접착된 패널 사이의 내부공간으로부터 가스를 배출하여 고 진공이 되게 한다. 이 배출공정 후에, 패널을 실온으로 냉각시킨다. 배출가스는 유리 파이프(26)를 통해 내부 공간으로 충전시킨다. 공기 출구(21a)를 막고 유리 파이프(26)를 절단해 낸 후에 PDP가 완성된다.
이 변형 실시예에서, 본 구체예의 방법에서와 같이, 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정을 온도를 실온으로 감소시키지 않고 동일한 접착장치에서 연속적으로 시행한다. 따라서, 이들 공정은 신속하고 에너지를 적게 소비하면서 시행된다.
이 변형 실시예에서, 단지 임시 소성공정 및 접착공정만을 가열로(51)에서 연속적으로 시행하거나 단지 접착공정 및 배출공정만을 가열로(51)에서 연속적으로 시행해도 어느 정도 동일한 효과를 얻는다.
실시예 6
Figure 112000026762210-pct00011
패널 61번 내지 69번은 본 구체예에 따라 제작된 PDP이다. 패널 61번 내지 69번은 접착공정 동안 상이한 조건에서 제작하였다. 즉, 패널을 다양한 압력하에서 각종 분위기 가스하에서 가열하고 다양한 시간대로 다양한 온도에서 조립하였다.
도 28은 패널 63번 내지 67번 제작시의 임시 소성공정, 접착공정 및 배출공정에 사용된 온도 프로필을 나타낸다.
패널 61번 내지 66번, 68번 내지 69번에 대해, 0 Torr 내지 12 Torr 범위에서 증기의 상이한 부분압을 갖는 건조가스를 사용하였다. 패널 70번에 대해, 비건조가스를 사용하였다. 패널 67번은 가스를 배출하여 진공으로 하면서 가열하였다.
패널 63번 내지 67번에 대해, 패널을 실온에서 350 ℃로 가열하였다. 패널은 그 온도를 10분 동안 유지함으로써 임시로 소성하였다. 다음에 패널을 400 ℃(봉함용유리의 연화점 미만)로 가열하고 나서 패널을 조립하였다. 패널을 450 ℃(봉함용유리의 연화점 이상)로 가열하고 온도는 10분동안 유지한 다음에 350 ℃로 감소시키고, 온도를 350 ℃로 유지하면서 가스를 배출하였다.
패널 61번 및 62에 대해, 패널을 각각 250 ℃ 및 350 ℃의 저온에서 접착시켰다.
패널 68번에 대해, 패널을 450 ℃로 가열한 다음에 이 온도에서 조립하였다. 패널 69번에 대해, 패널을 480 ℃의 피크 온도 다음에 450 ℃로 감소시켜 가열하고 패널을 450 ℃에서 조립하여 접착시켰다.
패널 70번은 패널을 임시로 소성하고 실온에서 조립하고 대기압하의 공기중 450 ℃의 접착온도로 가열하는 종래의 방법에 따라 제작된 비교용 PDP이다. 다음에 패널을 일단 실온으로 냉각시키고 350 ℃의 배출온도로 가열로에서 다시 가열하였다. 가스는 350 ℃에서 온도를 유지함으로써 공간으로부터 배출되었다.
각각의 PDP 61번 내지 70번에서, 형광물질층 두께는 30 ㎛이고, 배출가스 Ne(95%)-Xe(5%)는 충전압 500 Torr로 충전시켜 각각은 동일한 패널 구조를 갖는다는 것을 알 수 있다.
발광 특성에 대한 시험
각각의 PDP 61번 내지 70번에 대해, 방출된 청색 광의 상대 발광 강도, 방출된 청색 광의 색도 좌표 y, 방출된 청색 광의 피크 파장, 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도와, 청색 셀 대 녹색 셀로부터 방출된 광의 스펙트럼의 피크강도비를 발광 특성으로서 측정하였다.
결과는 표 6에 나타나 있다. 표 6에 나타낸 청색 광에 대한 상대 발광 강도값은 비교예인 패널 70번의 측정된 발광 강도를 표준값으로 100으로 했을 때의 상대 값이라는 것을 알 수 있다.
각각의 제작된 PDP를 분해하고 진공 자외선을 크립톤 엑시머 램프를 사용하여 후면 패널의 청색 형광물질층으로 조사하였다. 방출된 청색 광의 색도 좌표 y, 광이 모든 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출될 때의 색 온도, 및 청색 셀 및 녹색 셀로부터 방출된 광 스펙트럼의 피크 강도비를 측정하였다. 결과는 상기한 바와 동일하였다.
청색 형광물질을 패널로부터 발췌하였다. 청색 형광물질로부터 탈착된 H2O 가스 1 g에 함유된 분자갯수를 TDS 분석법으로 측정하였다. 또한 청색 형광물질 결정의 c-축 길이 대 a-축 길이의 비를 X선 분석으로 측정하였다. 이 결과도 표 6에 나타나 있다.
연구
각각의 패널 61번 내지 70번에 대해, 방출된 청색 광의 발광 강도, 방출된 청색 광의 색도 좌표 y, 방출된 청색 광의 피크 파장, 및 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도(광이 동일한 전력을 갖는 청색, 적색 및 녹색 셀로부터 방출되어 백색으로 표시될 때의 색 온도)를 발광 특성으로서 측정하였다.
<시험결과>
이 시험 결과는 표 6에 나타나 있다. 표 6에 나타낸 청색 광에 대한 상대 발광 강도값은 패널 70번의 측정된 발광 강도를 표준값으로 100으로 했을 때의 상대 값이라는 것을 알 수 있다.
표 6으로부터, 패널 61번 내지 69번은 패널 70번 보다 우수한 발광 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다(청색 광의 높은 발광 강도 및 작은 색도 좌표 y). 이것은 패널을 종래 방법보다 본 구체예에 따라 접착시킨 후에 패널 사이의 내부 공간에서 소량의 가스가 방출되기 때문이라고 생각된다.
패널 70번의 PDP에서, 청색 셀로부터 방출된 광의 색도 좌표 y는 0.090이고 색 보정을 하지 않은 백색 배경에서의 색 온도는 5800 K이다. 반대로, 패널 61번 내지 69번에서, 상기 값은 각각 0.08 이하 및 6500 K 이상이다. 특히 청색 광의 낮은 색도 좌표 y를 갖는 패널 68번 내지 69번에서, 약 11,000 K의 높은 색 온도(색 보정을 하지 않은 백색 배경에서)가 달성되었음을 알 수 있다.
패널 61번, 62번, 65번, 68번 및 69번(각각에서 건조가스중의 증기의 부분압은 2 Torr이다)의 발광 특성을 비교함으로써, 발광 특성은 패널 61번, 62번, 65번, 68번, 69번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다(발광 강도는 증가하고 색도 좌표 y는 감소한다). 이것은 전면 패널(10) 및 후면 패널(20) 접착시의 가열 온도를 높게 설정할수록, PDP의 발광 특성이 더욱 개선된다는 것을 나타낸다.
패널 63번 내지 66번(접착 공정에서 동일한 온도 프로필을 갖는다)의 발광특성을 비교함으로써, 발광 특성은 패널 63번, 64번, 65번 및 66번 순으로 개선되는 것을 알 수 있다(색도 좌표 y는 상기 순서대로 감소한다). 이것은 분위기 가스중의 증기의 부분압이 낮을수록, PDP의 발광 특성이 더욱 개선된다는 것을 나타낸다.
패널 66번 및 67번(접착공정에서 동일한 온도 프로필을 갖는다)의 발광 특성을 비교함으로써, 패널 66번은 패널 67번보다 약간 더 우수하다는 것을 알 수 있다.
이것은 패널 67번에서는 일부의 산소가 산화물인 형광물질로부터 이탈하여 무산소 분위기 하에서 예비적으로 가열되기 때문에 산소 부족이 야기되고, 한편 패널 66번은 산소 함유 분위기 가스중에서 예비적으로 가열되기 때문이라고 생각된다.
기타
상기 구체예 1 내지 구체예 6에서, 표면-배출형 PDP의 제작 경우를 기술하였다. 그러나, 본 발명은 반대 배출형 PDP의 제작 경우에 적용할 수 있다.
본 발명은 상기 구체예에 나타낸 조성을 갖는 형광물질 이외에 PDP에 일반적으로 사용된 형광물질을 사용함으로써 달성된다.
전형적으로 구체예 1 내지 구체예 6에 나타낸 바와같이 형광물질층을 형성한 다음에 봉함용유리를 도포한다. 그러나, 이들 공정 순서는 바뀔수도 있다.
본 발명의 PDP 및 PDP 제조방법은 컴퓨터나 TV용 디스플레이 제조, 특히 대형 스크린 디스플레이 제조에 효과적이다.

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  8. 전면 패널 및 후면 패널의 대향 면의 적어도 일방에 형광물질 층을 형성하는 형광물질 층 형성단계와,
    상기 형광물질 층 형성단계 후에, 상기 전면 패널 및 후면 패널을 양 패널 사이에 내부 공간이 형성되도록 중첩한 상태로 접착하는 접착단계와,
    상기 내부 공간에 건조가스를 흘리면서, 접착된 양 기판을 실온보다 높은 온도로 가열하는 가열단계를 구비하는 PDP 제조방법.
  9. 전면 패널 및 후면 패널의 대향 면의 적어도 일방에 형광물질 층을 형성하는 형광물질 층 형성단계와,
    상기 형광물질 층 형성단계 후에, 상기 전면 패널 및 후면 패널을 양 패널 사이에 내부 공간이 형성되도록 중첩한 상태로 접착하는 접착단계와,
    접착된 양 패널을 실온보다 높은 배기온도로 유지하면서 양 패널 사이의 내부 공간의 기체를 배출하는 배기단계를 갖는 PDP 제조방법에 있어서,
    상기 배기단계는 상기 형광물질 층에 건조가스를 접촉시킨 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
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  119. 전면 패널 및 후면 패널을 양 패널 사이에 내부 공간이 형성되도록 중첩한 상태에서, 상기 양 패널의 적어도 일방에 배치된 봉함용 재료가 연화하는 온도 이상의 접착온도로 유지함으로써 접착하는 접착단계와,
    접착된 양 패널을 실온보다 높은 배기온도로 유지하면서 양 패널 사이의 내부 공간의 기체를 배출하는 배기단계를 구비하는 PDP 제조방법에 있어서,
    상기 내부 공간에 건조가스를 흘리면서, 접착된 양 기판을 소정 온도까지 가열하여 승온한 후에 상기 배기단계를 개시하는 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  120. 제 119 항에 있어서,
    상기 소정 온도가 상기 배기온도 이상인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  121. 제 119 항에 있어서,
    상기 소정 온도 및 상기 배기온도 중 적어도 일방이 360℃ 이상인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  122. 제 119 항에 있어서,
    상기 소정 온도 및 상기 배기온도 중 적어도 일방이 380℃ 이상인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  123. 제 119 항에 있어서,
    상기 소정 온도 및 상기 배기온도 중 적어도 일방이 400℃ 이상인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  124. 제 8 항, 제 9 항, 119 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조가스는 당해 건조가스가 사용되는 분위기에서의 수증기 분압이 15Torr 이하인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  125. 제 8 항, 제 9 항, 119 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조가스의 노점 온도가 20℃ 이하인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  126. 제 8 항, 제 9 항, 119 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조가스에는 산소가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
  127. 제 8 항, 제 9 항, 119 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조가스는 건조 공기인 것을 특징으로 하는 PDP 제조방법.
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