KR100978430B1

KR100978430B1 - 플라즈마 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR100978430B1
Application number: KR1020087023549A
Authority: KR
Inventors: 신야 후지와라
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2010-08-26
Also published as: EP1995756A4; KR20080105116A; DE602008006626D1; CN101568987A; EP1995756B1; US20100007585A1; EP1995756A1; CN101568987B; JP2008243522A; WO2008117536A1

Abstract

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 고선명 표시이어도, 고신뢰성을 확보하고, 또한 환경 문제를 배려한 PDP이며, 또한 수율, 생산성을 향상시킨 PDP를 실현한다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은, 적어도 한쪽에 유전체층을 가진 한 쌍의 기판을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 기판의 팽창 계수가 60×10^-7∼75×10^-7/℃이며, 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이다.

봉착재, 유전체층, 팽창 계수, 전면판, 배면판, 유전율

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은, 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 부름)은, 고선명화, 대화면화의 실현이 가능하기 때문에, 65인치급의 텔레비전 등이 제품화되어 있다.

PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의한 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 그 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 이 표시 전극을 덮어 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 이 유전체층 상에 형성된 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층으로 구성되어 있다. 또한，이 표시 전극을 형성하는 버스 전극은, 주사 전극과 유지 전극을 한 쌍으로 하여 구성되어 있다.

한편, 배면판은, 글래스 기판과, 그 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 어드레스 전극과, 어드레스 전극을 덮는 기초 유전체층과, 기초 유전체층 상에 형성된 격벽과, 각 격벽 사이에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있다.

전면판과 배면판은 그 전극 형성면측을 대향시켜 그 주위를 봉착재에 의해 기밀 봉착하고, 격벽에 의해 구획된 방전 공간에 Ne-Xe의 방전 가스가 5400OPa∼8000OPa의 압력으로 봉입되어 있다. PDP는, 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전시키고, 그 방전에 의해 발생한 자외선이 각 색의 형광체층을 여기하여 적색, 녹색, 청색의 발광을 시켜 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.

이들 유전체층으로서는 산화 납을 주성분으로 하는 저융점 글래스가 이용되고, 또한, 봉착재로서도 산화 납을 주성분으로 하는 저융점 글래스가 이용되고 있다. 최근의 환경 문제를 배려하여 유전체층으로서 납 성분을 함유하지 않는 예가 개시되어 있다. 또한, 봉착재로서 납 성분을 함유하지 않는 인산계의 봉착재의 예나, 산화 비스무트계의 봉착재의 예가, 예를 들면 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2 등에 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 등 참조).

PDP는, 고선명화, 대화면화의 실현이 가능하기 때문에, 65인치급의 텔레비전 등이 제품화되어 있다. 최근, PDP는 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선수가 2배 이상인 하이디피니션 텔레비전에의 적용이 진행되고 있으며, 환경 문제를 배려하여 납 성분을 함유하지 않는 PDP가 요구되고 있다.

그런데, 봉착재로서 납을 함유하지 않는 인산-산화 주석계의 저융점 글래스를 주체로 하는 봉착재를 사용한 경우에서는, 산화 납계의 봉착재에 비해 내수성이 뒤떨어지기 때문에, PDP의 기밀성을 충분히 유지할 수 없다고 하는 과제가 있다.

또한, 산화 비스무트계의 글래스를 주체로 하는 종래의 봉착재에서는, 봉착 공정에서 전면판에 형성된 표시 전극이나, 배면판에 형성된 어드레스 전극의 은 재료와 산화 비스무트가 반응하여 기포를 많이 발생하여, PDP의 기밀성을 충분히 확 보할 수 없다고 하는 과제가 있다. 특히 주사선의 수가 종래의 2배 이상으로 되는 하이디피니션 텔레비전과 같은 고선명 PDP에서는 전극 개수가 증가하기 때문에 그 과제가 현저해진다.

그리고 종래 기술에서는 글래스 기판에 대해서도 이하의 과제를 갖고 있다. 종래의 PDP 제조 과정에서, 500∼600℃의 열처리 공정이 수회 처리되어, 글래스 기판의 성질상, 열처리에 의해 글래스 기판이 수축 또는 팽창하기 때문에, 치수 정밀도가 유지되는 것이 곤란하다고 하는 과제가 있다.

또한，이 열처리 공정에서는 일반적으로 연속 소성로가 이용되고, 로 내의 PDP 반송에는 열 효율을 올리기 위해서 셋터를 사용하고, 이 위에 글래스 기판을 설치하여 열처리 공정을 행하고 있다. 그런데 이 공정 중에 글래스 기판은 수㎜ 단위로 신축하기 때문에, 글래스 기판과 셋터 사이에서 마찰이 생겨, 글래스 기판 상에 손상을 발생시켜, 표시 품위를 손상시키는 과제도 있다.

또한 전면판·배면판 기판 상에 유전체층이나 격벽 등의 구조 부재를 형성할 때의 열처리 공정에서도, 각 기판과 각 구성 부재의 열 팽창 계수차에 의한 잔류 왜곡이 발생하여, 패널이 파손되고, 수율을 악화시키는 과제도 있다. 또한 이것을 요인으로 하여, 생산 대수를 늘리기 위해서 열처리 공정의 처리 속도를 빠르게 하는 것에 한계가 생겨, 생산 대수를 늘릴 수 없는 과제가 있다.

또한 종래 기술에서는 화상 표시를 행하는 구동 동작에서도 큰 과제를 갖고 있다. AC형 PDP는, 그 구동 동작에서, 주사 전극과 유지 전극 사이에 교대로 펄스 전압을 인가하고, 주사 전극 상의 유전체층을 개재한 보호층의 표면과 유지 전극 상의 유전체층을 개재한 보호층의 표면 사이에 생기는 전계에 의해, 방전을 발생시키고 있다. 이와 같이 교대로 전압을 인가시키면, 유전체층의 용량 성분에 의해 방전 발광에 기여하지 않는 충방전 전류가 흐르고, 이것이 무효 전류로 되기 때문에 결과적으로 소비 전력이 증가하여, 효율을 올리기 어렵다고 하는 과제가 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2004-182584호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개 2003-095697호 공보

<발명의 개시>

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하고, 환경 문제를 배려한 PDP이면서, 고선명 표시에 대해서도, 고신뢰성을 확보할 수 있고, 또한 수율, 생산성을 향상시킨 PDP를 작성할 수 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은, 적어도 한쪽에 유전체층을 가진 한 쌍의 기판을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 기판의 팽창 계수가 60×10^-7∼75×10^-7/℃ 이하이며, 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이다.

플라즈마 디스플레이 패널은, 적어도 한쪽에 유전체층을 가진 한 쌍의 기판을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 기판의 유전율이 5.0∼7.0 이하이며, 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이다.

플라즈마 디스플레이 패널은, 적어도 한쪽에 유전체층을 가진 한 쌍의 기판 을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 기판의 왜곡점이 600℃ 이상이며, 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.

도 2는 동 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도.

도 3A는 동 PDP의 전면판과 배면판을 봉착 접합한 상태를 도시하는 평면도.

도 3B는 동 PDP의 전면판과 배면판을 봉착 접합한 상태를 도시하는 단면도.

도 4는 글래스 기판의 팽창 계수와 기판 수축량의 관계를 도시하는 도면.

도 5는 글래스 기판의 왜곡점과 기판 수축량의 관계를 도시하는 도면.

<부호의 설명>

1 : PDP

2 : 전면판

3 : 전면 글래스 기판

4 : 주사 전극

4a, 5a : 투명 전극

4b, 5b : 금속 버스 전극

5 : 유지 전극

6 : 표시 전극

7 : 블랙 스트라이프(차광층)

8 : 유전체층

9 : 보호층

10 : 배면판

11 : 배면 글래스 기판

12 : 어드레스 전극

13 : 기초 유전체층

14 : 격벽

15 : 형광체층

16 : 방전 공간

50 : 봉착재

51 : 배기관

52 : 플릿 타블렛

81 : 제1 유전체층

82 : 제2 유전체층

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.

(실시 형태)

도 1은 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다. PDP의 기본 구조는, 일반적인 교류면 방전형 PDP와 마찬가지이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등으로 이루어지는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등으로 이루어지는 배면판(10)이 대향하여 배치되고, 그 외주부가 글래스 플릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, 네온(Ne) 및 크세논(Xe) 등의 방전 가스가 5400O Pa∼8000O Pa의 압력으로 봉입되어 있다.

전면판(2)의 전면 글래스 기판(3) 상에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)으로 이루어지는 한 쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(차광층)(7)가 서로 평행하게 각각 복수 열 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성되고, 또한 그 표면에 산화 마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성되어 있다.

또한, 배면판(10)의 배면 글래스 기판(11) 상에는, 전면판(2)의 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 직교하는 방향으로, 복수의 띠 형상의 어드레스 전극(12)이 서로 평행하게 배치되고, 이것을 기초 유전체층(13)이 피복하고 있다. 또한, 어드레스 전극(12) 사이의 기초 유전체층(13) 상에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 사이의 홈에 어드레스 전극(12) 마다, 자외선에 의해 적색, 청색 및 녹색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 배열된 적색, 청색, 녹색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 전면판(2)의 구성을 도시하는 단면 도이다. 도 2는 도 1과 상하 반전시켜 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)으로 이루어지는 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)가 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)은 각각 인듐 주석 산화물(ITO)이나 산화 주석(SnO₂) 등으로 이루어지는 투명 전극(4a, 5a)과, 투명 전극(4a, 5a) 상에 형성된 금속 버스 전극(4b, 5b)에 의해 구성되어 있다. 금속 버스 전극(4b, 5b)은 투명 전극(4a, 5a)의 길이 방향으로 도전성을 부여할 목적으로서 이용되고, 은(Ag) 재료를 주성분으로 하는 도전성 재료에 의해 형성되어 있다.

유전체층(8)은, 전면 글래스 기판(3) 상에 형성된 이들 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)과 블랙 스트라이프(7)를 덮어 형성한 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 상에 형성된 제2 유전체층(82)의 적어도 2층 구성이다. 또한 제2 유전체층(82) 상에 보호층(9)이 형성되어 있다.

다음으로，PDP의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 차광층(7)이 형성된다. 이들 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)은, 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝하여 형성된다. 투명 전극(4a, 5a)은 박막 프로세스 등을 이용하여 형성되고, 금속 버스 전극(4b, 5b)은 은(Ag) 재료를 함유하는 페이스트를 원하는 온도에서 소성하여 고화되어 있다. 또한, 차광층(7)도 마찬가지로, 흑색 안료를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나 흑색 안료를 글래스 기판의 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하고, 소성함으로써 형성된다.

다음으로, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮도록 전면 글래스 기판(3) 상에 유전체 페이스트를 다이코트법 등에 의해 도포하여 유전체 페이트스층(유전체 재료층)이 형성된다. 유전체 페이스트를 도포한 후, 소정 시간 방치함으로써 도포된 유전체 페이스트 표면이 레벨링되어 평탄한 표면으로 된다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성 고화함으로써, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮는 유전체층(8)이 형성된다. 또한, 유전체 페이스트는 글래스 분말 등의 유전체 글래스, 바인더 및 용제를 포함하는 도료이다. 다음으로, 유전체층(8) 상에 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층(9)이 진공 증착법에 의해 형성된다. 이상의 공정에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 소정의 구성물(주사 전극(4), 유지 전극(5), 차광층(7), 유전체층(8), 보호층(9))이 형성되어, 전면판(2)이 완성된다.

한편, 배면판(10)은 다음과 같이 하여 형성된다. 우선, 배면 글래스 기판(11) 상에, 은(Ag) 재료를 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나, 금속막을 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 방법 등에 의해 어드레스 전극(12)용의 구성물로 되는 재료층이 형성된다. 그것을 원하는 온도에서 소성함으로써 어드레스 전극(12)이 형성된다. 다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이코트법 등에 의해 어드레스 전극(12)을 덮도록 유전체 페이스트를 도포하여 유전체 페이스트층이 형성된다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성함으로써 기초 유전체층(13)이 형성된다. 또한, 유전체 페이 스트는 글래스 분말 등의 유전체 글래스와 바인더 및 용제를 포함한 도료이다.

다음으로, 기초 유전체층(13) 상에 격벽 재료를 포함하는 격벽 형성용 페이스트를 도포하여 소정의 형상으로 패터닝함으로써, 격벽 재료층을 형성한 후, 소성함으로써 격벽(14)이 형성된다. 여기서, 기초 유전체층(13) 상에 도포한 격벽용 페이스트를 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법이나 샌드 블러스트법을 이용할 수 있다. 다음으로, 인접하는 격벽(14) 사이의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 형광체 재료를 포함하는 형광체 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형광체층(15)이 형성된다. 이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.

도 3A와 도 3B는 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 전면판(2)과 배면판(10)을 봉착 접합한 상태를 도시하는 도면으로서, 전면판(2)과 배면판(10)을 그 주위를 봉착재(50)로 봉착하고, 배면판(10)에 배기관(51)을 설치한 구성을 도시하고 있다. 도 3A는 평면도, 도 3B는 도 3A의 3B-3B선 단면도이다.

도 3A 및 도 3B에 도시한 바와 같이, 전면판(2)과 배면판(10)은 표시 전극(6)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향 배치되며 그 주위는 봉착재(50)로 봉착된다. 방전 공간(16)을 배기관(51)에 의해 진공 배기한 후에, 동일하게 배기관(51)으로부터 네온(Ne)이나 크세논(Xe) 등을 함유하는 방전 가스를 봉입하여 배기관(51)을 완전히 봉함으로써 PDP(1)가 완성된다. 또한, 플릿 타블렛(52)은 배기관(51)을 고정하기 위한 것이다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이에는 아사히 글래스 주식회사 제조의 「 PD200」 등으로 대표되는 고왜곡점 글래스가 이용되고, 이 글래스 기판은 앞서 설명한 바와 같이 통상 플로트법에 의해 제조되어 있다. 현재의 플로트법의 제조 조건에서는, 글래스를 재열처리하면 원래의 온도로 되돌려도 처리 전의 크기보다 작아지는 성질을 갖고 있다. 이 수축량은 소성 횟수·소성 온도에 의해서도 변화된다.

여기서, 도 4는 글래스 기판의 팽창 계수와 기판 수축량의 관계를 도시한다. 도 4에서, 횡축은 열 팽창 계수를 나타내고, 종축은 기판 수축량을 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 열 팽창 계수를 저하시킨 글래스 기판이 사용된다. 종래 기술의 「PD200」에서는 열 팽창 계수는 81×10^-7∼85×10^-7/℃이었지만, 본 실시 형태에서는 열 팽창 계수를 60×10^-7∼75×10^-7/℃로 하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이와 같이 열 팽창 계수를 저하시킴으로써, 글래스 기판의 절대 수축량이 감소하고, 또한 각각의 글래스 기판마다에 생기는 차(이하, "변동량"으로 함)도 감소하고 있는 것을 알 수 있다.

최근의 PDP에서는, 대화면화·고선명화를 목표로 하는 것과 함께, 점점 각 부재의 구성 등에서 정밀도 향상이 요구되고 있으며, 이와 같은 글래스 기판의 절대 수축량과 그 변동량의 저하에 의해, 생산 수율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한 이와 같이, 글래스 기판의 팽창 계수를 내림으로써, 열처리 공정에서의 글래스 기판의 신장량을 저감시킬 수 있고，이 공정에서 이용하는 셋터와 글래스 기판의 마찰에 의해 생기는, 화상 표시면의 손상의 발생을 억제하는 효과도 있다.

또한, 이와 같이 팽창 계수를 감소시킴으로써, 절대 수축량과 변동량을 억제할 수 있다. 그러나, 후술하는 글래스 기판의 유전율 혹은 왜곡점, 혹은 각 구성 부재의 팽창 계수 등을 고려하면, 글래스 기판의 팽창 계수는 60×10^-7/℃ 이상인 범위가 바람직하다. 또한, 종래 기술에 사용하는 각 구성 부재를, 변경하지 않고 사용할 수 있는 범위로서는, 글래스 기판의 팽창 계수는 65×10^-7∼70×10^-7인 것이 바람직하다.

다음으로, 도 5에 글래스 기판의 왜곡점과 기판 수축량의 관계를 도시한다. 도 5에서, 횡축은 왜곡점을 나타내고, 종축은 기판 수축량을 나타내고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이 글래스 기판의 왜곡점에 대해서는, 높아지는 것에 수반하여, 절대 수축량이나 기판간 변동을 감소시킬 수 있어, 팽창 계수가 저하되는 경우와 동일한 효과가 있다. 그런데, 팽창 계수 및 후술하는 유전율의 관계로부터, 600∼620℃의 범위가 바람직하다고 생각된다.

그리고, 전술한 바와 같이 전면 글래스 기판(3), 배면 글래스 기판(11) 상에 다양한 페이스트 형상의 글래스 페이스트가 도포·건조·소성되어 있다. 그리고 이들 열처리 공정에서의 소성 과정에서, 글래스 페이스트는 용해되어 각각의 글래스 기판 상에 고착된다. 이 때문에, 전면 글래스 기판(3), 배면 글래스 기판(11)과, 유전체층(8), 기초 유전체층(13), 격벽(14), 봉착재(50) 등 글래스 기판과 접하는 각 구성 부재의 팽창 계수의 정합을 취하여, 선정해 둘 필요가 있다. 왜냐하 면, 이 정합이 취해져 있지 않은 경우, 잔류 왜곡이 많아져, 각 구성 부재의 막 벗겨짐이나, 봉착재로부터의 방전 가스 누설, 혹은 글래스 균열이 생기게 된다.

이 정합을 적확하게 취해 둠으로써, 잔류 왜곡량을 저감시킬 수 있고, 한층더한 부수 효과로서, 열처리 공정 등에서의 처리 속도를 올렸다고 하여도, 글래스 기판 균열 등의 문제점이 발생하지 않기 때문에, 생산량을 증가시킬 수 있다.

이상의 점으로부터, 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 팽창 계수는 글래스 기판의 팽창 계수에 대하여 5×10^-7∼10×10^-7/℃ 정도 저하시키고, 또한 유전율을 11.0 이하로 하였다. 그리고, 봉착재(50)에 대해서는, 팽창 계수를 45×10^-7∼63×10^-7/℃로 하였다.

다음으로 전면판(2)의 유전체층(8)을 구성하는 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)에 대해서 상세하게 설명한다. 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 20중량%∼40중량%와 산화 칼슘(CaO)을 0.5중량%∼15중량%를 함유하고 있고, 또한 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있다.

또한, 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5중량%∼12중량% 함유하고 있다.

또한, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망 간(MnO₂) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr₂O₃), 산화 코발트(Co₂O₃), 산화 바나듐(V₂O₇), 산화 안티몬(Sb₂O₃)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있어도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량%∼40중량%, 산화 붕소(B₂O₃)를 0중량%∼35중량%, 산화 규소(SiO₂)를 0중량%∼15중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 0중량%∼10중량% 등, 납 성분을 함유하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 되고, 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없으며, 종래 기술 정도의 재료 조성의 함유량 범위이다.

이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말이 제작된다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량%∼70중량%와, 바인더 성분 30중량%∼45중량%를 삼본롤(three roll)로 잘 혼합하여 다이코트용 혹은 인쇄용의 제1 유전체층용 페이스트가 제작된다. 바인더 성분은 에틸셀룰로스 혹은 아크릴 수지 1중량%∼20중량%를 함유하는 테르피네올 혹은 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한，페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄세스퀴올레에이트, 호모게놀(Kao 코포레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

다음으로，이 제1 유전체층용 페이스트를 이용하여, 표시 전극(6)을 덮도록 전면 글래스 기판(3)에 다이코트법 혹은 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 575℃∼590℃에서 소성된다.

다음으로, 제2 유전체층(82)에 대해서 설명한다. 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 11중량%∼40중량%와 산화 바륨(BaO)을 6.0중량%∼28중량% 함유하고 있고, 또한 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있다.

또한, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.8중량%∼17중량% 함유하고 있다.

또한, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr₂O₃), 산화 코발트(Co₂O₃), 산화 바나듐(V₂O₇), 산화 안티몬(Sb₂O₃)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량%∼7중량% 함유하고 있어도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량%∼40중량%, 산화 붕소(B₂O₃)를 0중량%∼35중량%, 산화 규소(SiO₂)를 0중량%∼15중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 0중량%∼10중량% 등, 납 성분을 함유하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 된다. 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없고, 종래 기술 정도의 재료 조성의 함유량 범위이다.

이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말이 제작된다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량%∼70중량%와, 바인더 성분 30중량%∼45중량%를 삼본롤로 잘 혼합하여 다이코트용 혹은 인쇄용의 제2 유전체층용 페이스트가 제작된다. 바인더 성분은 에틸셀룰로스 혹은 아크릴 수지 1중량%∼20중량%를 함유하는 테르피네올 혹은 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한，페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄세스퀴올레에이트, 호모게놀(Kao 코포레이션사제 품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

다음으로 이 제2 유전체층용 페이스트를 이용하여 제1 유전체층(81) 상에 스크린 인쇄법으로 혹은 다이코트법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 550℃∼590℃에서 소성된다.

또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 패널 휘도의 향상과 방전 전압이 저감되는 효과는 현저해지므로, 절연 내압이 저하되지 않는 범위 내이면 가능한 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건과 가시광 투과율의 관점에서, 본 발명의 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 막 두께를 41㎛ 이하로 설정하고, 제1 유전체층(81)을 5㎛∼15㎛, 제2 유전체층(82)을 20㎛∼36㎛로 하고 있다.

또한, 제2 유전체층(82)에서 산화 비스무트(Bi₂O₃)가 11중량% 이하이면 착색 은 생기기 어렵게 되지만, 제2 유전체층(82) 내에 기포가 발생하기 쉬워 바람직하지 않다. 또한，40중량%를 초과하면 착색이 생기기 쉬워져 투과율을 올릴 목적에는 바람직하지 않다.

또한, 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량에는 차이가 있는 것이 필요하다. 이것은 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량이 동일한 경우, 제1 유전체층(81) 내에 발생한 기포의 영향으로, 제2 유전체층(82)의 소성 공정에서 제2 유전체층(82) 내에도 기포가 발생하는 현상이 확인되었기 때문이다.

그리고, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량보다도, 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량이 작은 경우, 유전체층(8)의 총 막 두께의 약 50% 이상을 제2 유전체층(82)이 차지하기 때문에, 전술한 효과 외에, 금속색의 착색이 생기기 어려워, 투과율을 올릴 수 있다. 또한 Bi계의 재료가 고가이기 때문에, 사용하는 원재료의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량보다도, 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량이 큰 경우, 제2 유전체층(82)의 연화점을 내릴 수 있기 때문에, 소성 공정 중의 기포의 제거를 촉진할 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 PDP는, 표시 전극(6)에 은(Ag) 재료를 이용하여도, 전면 글래스 기판(3)의 착색 현상(황변)이 적고, 또한, 유전체층(8) 내에 기포의 발생 등이 없어, 절연 내압 성능이 우수한 유전체층(8)을 실현하는 것이 확인된다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP에서, 이들 유전체 재료에 의해 제1 유전체층(81)에서 황변이나 기포의 발생이 억제되는 이유에 대해서 고찰한다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스에 산화 몰리브덴(MoO₃) 혹은 산화 텅스텐(WO₃)을 첨가함으로써, Ag₂MoO₄, Ag₂Mo₂O₇, Ag₂Mo₄O₁₃, Ag₂WO₄, Ag₂W₂O₇, Ag₂W₄O₁₃ 등의 화합물이 580℃ 이하의 저온에서 생성되기 쉬운 것이 알려져 있다. 본 발명의 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 소성 온도가 550℃∼590℃이기 때문에, 소성 중에 유전체층(8) 내에 확산된 은 이온(Ag⁺)은 유전체층(8) 내의 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)과 반응하여, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, 은 이온(Ag⁺)이 환원되지 않고 안정화되기 때문에, 응집하여 콜로이드가 생성되지 않는다. 따라서，은 이온(Ag⁺)이 안정화됨으로써, 은(Ag)의 콜로이드화에 수반되는 산소의 발생도 적어지기 때문에, 유전체층(8) 내에의 기포의 발생도 적어진다.

한편, 이들 효과를 유효하게 하기 위해서는, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스 내에 산화 몰리브덴(MoO₃) 혹은 산화 텅스텐(WO₃), 산화 셀륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)의 함유량을 0.1중량% 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 0.1중량% 이상 7중량% 이하가 더욱 바람직하다. 특히, 0.1중량% 이하에서는 황변 을 억제하는 효과가 적고, 7중량% 이상으로 되면 글래스에 착색이 일어나 바람직하지 않다.

또한, 제1 유전체층(81)에 산화 칼슘(CaO)을 함유함으로써, 제1 유전체층(81)의 소성 공정 중에서 산화 칼슘(CaO)이 산화제로서 작용하여, 전극 중에 잔류한 바인더 성분의 제거를 촉진하는 효과가 있다. 한편, 제2 유전체층(82)에 산화 바륨(BaO)을 함유함으로써, 제2 유전체층(82)의 투과율을 올리는 효과가 있다.

즉, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 유전체층(8)은, 은(Ag) 재료로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)과 접하는 제1 유전체층(81)에서 황변 현상과 기포 발생을 억제하고, 제1 유전체층(81) 상에 형성된 제2 유전체층(82)에 의해 높은 광 투과율을 실현하고 있다. 그 결과, 유전체층(8) 전체로서, 기포나 황변의 발생이 매우 적고 투과율이 높은 PDP를 실현하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의, 봉착재(50)의 재료 조성과 봉착 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는 각 구성 부재에서의 잔류 왜곡을 억제하여 패널 용기로서의 기밀성을 확보하기 위해서, 전면 글래스 기판(3), 배면 글래스 기판(11)의 팽창 계수 60×10^-7∼75×10^-7/℃에 대하여, 봉착재의 팽창 계수를 45×10^-7∼63×10^-7/℃로 되도록 하였다.

그리고 봉착재(50)도 배면판(10) 또는 전면판(2) 중 어느 한쪽의 주연에, 적어도 산화 비스무트(Bi₂O₃)와 산화 몰리브덴(MoO₃) 혹은 산화 텅스텐(WO₃)을 함유한 글래스와, 내열성 필러와, 유기 바인더 성분을 포함하는 페이스트 형상 봉착 조성 물이 도포된다. 그 후, 일정 시간 건조 후, 400℃ 부근에서 가소성을 행하여 유기 바인더 성분이 소실 제거된다. 그 후, 전면판(2)의 표시 전극(6)군과 배면판(10)의 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향하여 양 기판을 배치하고, 450℃∼480℃에서 소성하여 봉착재(50)는 고화된다.

여기서 이용한 봉착재의 조성은, 글래스 성분으로서는 글래스 연화점의 온도가 410℃ 이상이고, 적어도 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 75중량% 이상과 산화 몰리브덴(MoO₃) 혹은 산화 텅스텐(WO₃)을 0.2 중량% 이상 함유하는 글래스 성분이 바람직하다. 또한, 산화 비스무트(Bi₂O₃)가 75중량%∼85중량%, 산화 아연(ZnO)이 5.6중량%∼18중량%, 산화 붕소(B₂O₃)가 2중량%∼9중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃)이 0.2중량%∼1.1중량%, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종이 0.1중량%∼1중량%, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃)으로부터 선택되는 적어도 1종이 0.2중량%∼5중량%로 이루어지는 글래스 성분이 특히 바람직하다. 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 양이 75중량%보다 적으면 글래스의 연화점이 내려가기 어려워 잘 봉착될 수 없기 때문이며, 반대로 85중량%보다도 많아지면 표시 전극(6)이나 어드레스 전극(12) 중의 은(Ag)과의 반응이 격렬하여 발포하기 쉬워지기 때문이다.

또한, 내열성 필러는, 봉착재(50)의 열 팽창 계수를 조정함과 함께, 글래스의 유동 상태를 컨트롤하는 데에 사용되지만, 코디어라이트, 폴스테라이트, β-유 크립타이트, 지르콘, 멀라이트, 티탄산바륨, 티탄산알루미늄, 산화 티탄, 산화 몰리브덴, 산화 주석, 산화 알루미늄, 석영 글래스 등이 특히 바람직하다.

이와 같은 글래스 성분의 봉착재를 이용하면, 전술한 유전체층에서 설명한 것과 마찬가지로, 산화 몰리브덴(MoO₃) 혹은 산화 텅스텐(WO₃)을 첨가함으로써, 봉착재(50)를 소성 중에, 표시 전극(6)이나 어드레스 전극(12)의 은 이온(Ag⁺)과 반응하여 안정된 화합물이 형성된다. 그 결과, 은 이온(Ag⁺)이 안정화됨으로써, 은(Ag)의 콜로이드화에 수반되는 산소의 발생도 적어지기 때문에, 봉착재(50) 내에의 기포의 발생도 적어지게 되어, 기밀성을 확보한 봉착이 가능하게 된다. 특히 주사선의 수가 종래의 2배 이상으로 되는 하이디피니션 텔레비전과 같은 고선명 PDP에서는 전극 개수가 증가하기 때문에 본 발명의 효과가 현저하게 되어, 신뢰성이 높은 PDP를 실현할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 배기관(51)이나 배기관(51)을 배면 글래스 기판(11) 등에 고정할 때의 도 3에 도시한 플릿 타블렛(52)도, 전술한 봉착재(50)와 마찬가지의 재료 조성으로 하는 것도 가능하고, 또한, 배기관(51)도 마찬가지의 재료 조성으로 함으로써, 봉착재(50), 배기관(51), 플릿 타블렛(52)은 납(Pb)을 함유하지 않아 환경에 부하가 걸리지 않는 재료 조성으로 할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 이상에 설명한 전면 글래스 기판(3), 배면 글래스 기판(11), 유전체층(8) 및 봉착재(50)를 이용한 PDP를 작성하고, 종래 기술에서의 PDP와의 비교 실험을 행하였다. 실험은 방전 셀로서 42인치급의 하이비전 텔레비 전에 적합하도록, 격벽(14)의 높이를 0.15㎜, 격벽(14)의 간격(셀 피치)을 0.15㎜, 표시 전극(6)의 전극간 거리를 0.06㎜로 하고, 봉착재(50)의 재료 조성을 서로 다르게 하여, 크세논(Xe)의 함유량이 15체적%인 Ne-Xe계의 혼합 가스를 봉입압 60㎪로 봉입한 PDP를 제작하였다. 그리고 각각 100샘플씩 작성하고, 봉착재 부근에서의 잔류 응력의 측정과 기밀성 유지의 문제점 발생 비율을 비교함으로써 행하였다. 또한, 기밀성 유지의 시험은 봉착재로 전면판(2)과 배면판(10)을 봉착한 후에, 100시간 연속 방전시켜, 방전 공간 내의 리크가 있는지의 여부로 판단하였다.

이 결과, 본 실시 형태의 PDP에서는, 종래 기술의 PDP와 비교하여, 잔류 왜곡을 감소시킬 수 있고, 또한 기밀 유지 문제점의 발생수도 적어지는 것을 확인하였다. 또한, 화상 표시면의 손상 발생수도 저감되어, 수율 향상을 도모할 수 있었다.

또한, 본 실시 형태에서는, 이하의 효과도 발휘하는 것을 확인하였다. AC형의 PDP는 화상 표시를 위한 구동 동작에서, 주사 전극(4)과 유지 전극(5) 사이에 전압을 인가하여, 주로 화상 휘도를 담당하는 유지 방전이라고 불리는 방전을 발생시키고 있다. 그리고 이 유지 방전(5)은, 주사 전극(4) 상의 유전체층(8)을 개재한 보호층(9)의 표면과 유지 전극(5) 상의 유전체층(8)을 개재한 보호층(9)의 표면 사이에서 면내에 생기는 전계에 의해, 방전 공간 내에서 방전을 발생시킨다.

그리고 AC형 PDP에서는 이 유지 방전을 지속시키기 위해서, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)에 교대로 반복하여, 전압을 인가하고 있다. 인가되는 것은 펄스 형상의 구형 파형으로 되는 전압이지만, 유전체층(8)이 임의의 정전 용량을 갖고 있 어 컨덴서로 되어 있기 때문에, 교대로 전압을 인가함으로써, 항상 컨덴서에의 충방전 전류가 흐르게 된다.

그런데, 이 컨덴서에의 충방전 전류는, 화상 표시로 되는 발광에는 직접 기여하지 않는 무효 전류이다. 이 때문에, 주사 전극(4)·유지 전극(5)의 저항 성분이나 제어 회로에 손실을 발생시켜, 무효 전력이 생기게 된다. 그리고 고해상도로 되면 표시 전극수도 증가하기 때문에, 무효 전력의 증가는 보다 현저하게 되어, 소비 전력도 증가하여, 발광 효율을 올리는 것에 따른 폐해가 생긴다.

이에 대해, 정전 용량을 작게 함으로써 무효 전류를 억제할 수 있어, 소비 전력도 억제할 수 있다. 그 방법으로서, 컨덴서로서의 관점에서 생각하면, 유전체층(8)의 막 두께를 두껍게 함으로써, 해당 용량을 작게 할 수 있다. 그런데, 전술한 바와 같이 AC형 PDP의 경우에는, 유지 전극과 주사 전극이 동일면 상에 있는 면내 방전이다. 그 때문에, 무효 전력에 영향을 주는 용량은 막 두께에 그다지 의존하지 않고, 주사 전극과 유지 전극이 형성되어 있는 근방, 즉 전면 글래스 기판(3)과 유전체층(8)의 유전율에 가장 영향받게 된다.

본 실시 형태에서는, 이 점에도 주목하여, 전면 글래스 기판(3) 및 유전체층(8)의 유전율을 종래 기술보다도 저하시키고 있다. 구체적으로는 전면 글래스 기판(3)에서는, 종래 기술에서 7.6 정도이었던 유전율을 7.0 이하로 하고, 유전체층(8)에서는, 종래 기술에서 13.0 정도이었던 유전율을 11.0 이하로 하였다. 이 결과, 전술한 실험에서 무효 전력을 대폭 저감하는 것을 실현할 수 있었다. 또한, 글래스 기판의 유전율에 관해서는, 팽창 계수, 왜곡점과의 관계로부터, 5.0 이상이 바람직하고, 마찬가지로 유전체층(8)의 유전율에 관해서도, 5.0 이상이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명의 PDP는, 적어도 한쪽에 유전체층을 가진 한 쌍의 기판을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 한 쌍의 기판의 팽창 계수가 75×10^-7/℃ 이하이며 이 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이거나, 또는 기판의 유전율이 5.0∼7.0이며 이 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이거나, 또는 기판의 왜곡점이 600℃이상이며 이 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이다. 이렇게 함으로써, 고선명 표시이어도, 고신뢰성을 확보하고, 수율, 생산성을 향상시키고, 또한 환경 문제를 배려한 PDP를 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 PDP는, 봉착의 신뢰성을 높이고, 또한, 환경에 부하가 걸리지 않는, 표시 품질이 우수한 PDP를 실현하여 대화면의 표시 디바이스 등에 유용하다.

Claims

적어도 한쪽에 전극 및 유전체층을 가진 한 쌍의 기판을 대향 배치하여 주위를 봉착재로 봉착한 플라즈마 디스플레이 패널로서,

상기 전극은 은을 포함하고,

상기 한 쌍의 기판의 팽창 계수가 60×10^-7∼75×10^-7/℃이며,

상기 봉착재의 팽창 계수가 45×10^-7∼63×10^-7/℃이며,

상기 유전체층의 팽창 계수는 상기 기판의 팽창 계수에 대하여, 5×10^-7∼10×10^-7/℃ 낮고, 또한 유전율이 5.0 ∼ 11.0이며, 산화 몰리브덴 또는 산화 텅스텐을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,

상기 한 쌍의 기판의 유전율이 5.0∼7.0인 플라즈마 디스플레이 패널.
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