KR100999764B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

크랙(crack) 및 황변(黃變) 등이 존재하지 않는 유전체층을 갖추어서 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다. 제1기판 위에 제1전극과 제1유전체층과 보호층이 설치된 전면판(前面板), 및 제2기판 위에 제2전극과 제2유전체층과 형광체층이 설치된 배면판(背面板)을 갖추어서 이루어지고, 전면판에서는 제1기판 위에 제1전극이 설치되고, 제1전극을 덮도록 제1기판 위에 제1유전체층이 설치되고, 제1유전체층 위에 보호층이 설치되어 있으며, 또한 배면층에서는 제2기판 위에 제2전극이 설치되고, 제2전극을 덮도록 제2기판 위에 제2유전체층이 설치되고, 제2유전체층 위에 형광체층이 설치되어 있으며, 보호층과 형광체층이 마주 보도록 전면판과 배면판이 배치되고, 전면판과 배면판과의 사이에 방전 공간이 설치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 적어도 제1유전체층의 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법{PLASMA DISPLAY PANEL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유전체층의 탄소 농도에 특징을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 그와 같은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에도 관한 것이다.

최근에, 대형의 박형(薄型) 디스플레이의 시장이 확대되고 있다. 특히, 표시가 고정밀도로 자세하며 대형화가 가능한 플라즈마 디스플레이 패널의 기술 혁신은 왕성하게 진행되고 있다.

플라즈마 디스플레이 패널은 대향 배치된 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판 및 배면판의 주변부는 밀봉 부착 처리되어 있다. 전면판과 배면판과의 사이에 형성된 방전 공간에는 방전 가스(헬륨 또는 네온 등)가 봉입(封入)되어 있다. 전면판은, 유리 기판과, 주사 전극 및 유지 전극으로 이루어지는 표시 전극과, 유전체층과, 보호층으로 일반적으로 구성되어 있다. 더욱 구체적으로 언급하면, 전(前) 기판에 있어서는, (ⅰ) 유리 기판의 한쪽 주면(主面) 위에 표시 전극이 줄무늬 모양으로 형성되고, (ⅱ) 이러한 표시 전극을 덮도록 유전체층이 형성되고, 그리고, (ⅲ) 유전체층 위에 보호층이 형성되어 있다. 한편, 배면판은, 유리 기판과, 어드레스 전극과, 유전체층과, 격벽과, 형광체층(적색, 녹색 및 청색의 형광체층)으로 일반적으로 구성되어 있다. 더욱 구체적으로 언급하면, 배면판에 있어서는, (ⅰ) 유리 기판의 한쪽 주면(主面) 위에 어드레스 전극이 줄무늬 모양으로 형성되고, (ⅱ) 이러한 어드레스 전극을 덮도록 유전체층이 형성되어 있다. 또한, 배면판에 있어서는, (ⅲ) 유전체층 위에 일정한 간격을 두고 복수의 격벽이 형성되어 있고, (ⅳ) 형광체층이, 유전체층 위에 있어서 인접하는 격벽 사이에 형성되어 있다.

이러한 플라즈마 디스플레이 패널에서는, 방전 공간에 있어서의 전압의 인가로 발생한 자외선에 의하여, 각각의 색의 형광체층을 여기(勵起)시킨다. 각각의 형광체층이 여기됨으로써, 적색, 녹색 및 청색으로 발광(發光)되어, 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.

유전체층은 콘덴서로서 기능을 할 수 있는 것이다. 전면판의 유전체층에 대해서는, 우수한 방전 효율을 실현하기 위해 높은 콘덴서 성능이 요구되고 있는 동시에, 전압 인가 시의 우수한 내절연 파괴 성능이 요구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

특히 최근에는, 더욱 고정밀도로 자세하며 저소비 전력인 플라즈마 디스플레이 패널에의 요망이 높아져 있고, 방전 가스의 고에너지화 또는 주사선 수(數)의 증가 등을 도모하는 개발이 진행되고 있다. 이러한 고정밀도 자세화를 도모하려고 하면 전극 간의 피치(pitch)가 좁아지고, 전압 인가 시에 전극-유전체 간에서 절연 파괴가 쉽게 발생하게 된다. 그래서, 유전체층의 내부 및 표면에는 박리(剝離) 또는 크랙 등의 물리적 결함이 적은 것이 요구된다. 또한, 패널 개구부의 면적 저하에 기인해서 패널 휘도(輝度)는 감소해버리지만, 이것을 개선하기 위하여, 고순도이고 낮은 유전율의 유전체층을 형성하지 않으면 안 된다. 특히, 유전체의 소성(燒成) 시에 있어서의 전극과의 부(副) 반응에 기인해서 유전체층이 황색으로 변색하는 황변(黃變) 현상의 문제에 대처하지 않으면 안 된다.

(특허문헌 1)

일본국 특표 2003-518318호 공보

(특허문헌 2)

일본국 특개평 11-195382호 공보

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 과제는, 크랙 및 황변(黃變) 등이 실질적으로 존재하지 않는 유전체층을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,

제1기판 위에 제1전극과 제1유전체층과 보호층이 설치된 전면판, 및

제2기판 위에 제2전극과 제2유전체층과 형광체층이 설치된 배면판을 갖추어서 이루어지고,

전면판에 있어서 제1기판 위에 제1전극이 설치되고, 제1전극을 덮도록 제1기판 위에 제1유전체층이 설치되고, 제1유전체층 위에 보호층이 설치되어 있으며, 또한 배면판에 있어서 제2기판 위에 제2전극이 설치되고, 제2전극을 덮도록 제2기판 위에 제2유전체층이 설치되고, 제2유전체층 위에 형광체층이 설치되어 있으며,

보호층과 형광체층이 마주보도록 전면판과 배면판이 배치되고, 전면판과 배면판과의 사이에 방전 공간이 설치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

적어도 제1유전체층의 탄소 농도(또는 탄소 성분 농도)가 약 1.0×10³ppm 이상이고 약 1.0×10⁵ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

본 명세서에 있어서 "탄소 농도"라는 것은, 뒤에 서술하는 "2차 이온 질량 분석법(SIMS)"으로 측정되는 유전체층 중의 카본(C) 양을 실질적으로 의미하고 있다. 여기서, 탄소는, 바람직하게는, 유전체층에 존재하는 실록산 골격(siloxane backbone)에 결합되어 있는 알킬기(alkyl group) 또는 알킬렌기(alkylene group)에 기인하고 있다.

또한, 본 명세서에 있어서 "적어도 제1유전체층의 탄소 농도"라는 것은, "제1유전체층의 탄소 농도, 또는 제1 및 제2유전체층의 각각의 유전체층의 탄소 농도"를 실질적으로 의미하고 있다.

본 발명은, 제1유전체층에 잔존하는 탄소의 농도, 또는 제1 및 제2유전체층의 각각의 유전체층에 잔존하는 탄소의 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 되어 있는 점에서 특징을 갖고 있다. 이와 같이, 탄소의 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 되어 있으므로, 유전체층에서는 크랙이나 박리 등의 물리적 결함이 실질적으로 존재하지 않으며, 유전체층의 황변도 억제되고 있다.

어떤 바람직한 특징에서는, 제1유전체층의 탄소 농도, 또는 제1 및 제2유전체층의 각각의 유전체층의 탄소 농도가 1.0×10⁴ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 되어 있다. 또한, 다른 어떤 바람직한 특징에서는, 제1유전체층이 하층(전극과 접하고 있는 층)과 상층(보호층과 접하고 있는 층)으로 이루어진 2층 구조로 되어 있으며, 하층의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁴ppm 이하이며, 상층의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 되어 있다. 이 경우, 전극과 접하고 있는 하층의 탄소 농도는, 황변 방지에 특히 기여할 수 있는 점에서 특징을 갖고 있다. 본 명세서에서 말하는 "2층 구조"라는 것은, 상층과 하층이 명확하게 구별될 수 있는 특징뿐만 아니라, 상층과 하층을 명확하게 구별할 수 없는 특징(예를 들면 상층과 하층과의 사이의 계면이 불명확한 특징)도 포함하고 있다.

또 다른 바람직한 특징에서는, 제1유전체층과 제1전극과의 사이에, 탄소 농도가 10⁴ppm 이하(즉, 0∼10⁴ppm, 단, 0ppm을 제외)의 유전체층이 설치되어 있다. 이것에 의하여, 더욱 효과적으로 황변이 방지된 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수가 있다. 또한, 이 특징은, 위에서 서술한 2층 구조의 제1유전체층의 하층(전극과 접하고 있는 층)의 탄소 농도가 1.0×10⁴ppm 이하로 되는 특징과 동일시할 수 있는 것에 유의하기 바란다.

또한, 본 발명에서는, 위에서 서술한 바와 같은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법도 제공한다. 이러한 본 발명의 제조 방법은, 전면판의 유전체층 및 배면판의 유전체층 중 적어도 한쪽의 형성에 관해서,

(1) 유기 용제 및 유리 성분(실록산 골격에 알킬기 또는 알킬렌기가 결합하고 있는 유리 성분)을 포함해서 이루어지는 유전체 원료를, 전극이 형성된 기판 위 에 공급하는 공정, 및

(2) 공여된 유전체 원료를 열처리하는 공정

을 포함해서 이루어지고,

열처리에 의하여 얻어지는 유전체층의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 되는 것을 특징으로 하는 제조 방법이다.

본 발명의 제조 방법은, 실록산 골격(또는 실록산 결합)에 알킬기 또는 알킬렌기가 결합하고 있는 유리 성분을 포함해서 이루어지는 유전체 원료를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 바람직하게는, 유리 성분에 있어서, 실록산 골격의 Si 원자에 대한 알킬기의 몰 비는 1 이상이고, 더욱 바람직하게는 1∼3이다. 또한, 그와 같은 알킬기의 탄소 수는 1∼6인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에서 사용하는 유전체 원료는, 유리 성분 및 유기 용제를 포함해서 이루어지는 것이다. 그러나, 유전체 원료는, 필요에 따라, 바인더(binder) 수지(樹脂)를 더 포함해서 이루어지는 것이어도 좋다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서는, 유전체층의 탄소 농도에 기인해서, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 실질적으로 유전체층에 생기지 않으므로, 고정밀도 자세화에 대응할 수 있는 우수한 내절연 성능을 얻게 된다. 환언하면, 고전압이 인가되어도 유전체층은 절연이 파괴되는 일은 없어, 플라즈마 디스플레이 패널의 고정밀도 자세화가 가능하게 된다. 또한, 유전체층의 탄소 농도에 기 인해서, 유전체층에 발생할 수 있는 황변이 실질적으로 억제되고 있으므로, 패널 개구부의 면적 저하에 기인한 패널 휘도의 감소를 회피할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 고정밀도의 자세한 표시가 가능하여 저소비 전력으로 고효율인 플라즈마 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.

이하에서, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

[본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 구성]

우선, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널(이하, "PDP"라고도 한다)에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 PDP를 모식적으로 나타낸다(도 1은 PDP의 모식적인 단면도이고, 도 2는 PDP의 모식적인 단면 사시도이다). PDP(40)는 대향 배치된 전면판(10)과 배면판(2)으로 구성되어 있다. 전면판(10) 및 배면판(20)의 주변부는, 예를 들면, 저융점 프리트 글라스(frit glass) 재료 등의 밀봉 부재에 의하여 밀봉 처리되어 있다. 방전 가스(헬륨, 네온 또는 크세논 등)는, 전면판(10)과 배면판(20)의 사이에 형성된 방전 공간에 봉입(封入)되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 PDP(40)의 구성을 설명한다. 본 발명의 PDP(40)는,

제1기판(11) 위에 제1전극(12)과 제1유전체층(13)과 보호층(14)이 설치된 전면판(10), 및

제2기판(21) 위에 제2전극(22)과 제2유전체층(23)과 형광체층(26R, 26G, 26B)이 설치된 배면판(20)을 갖추어서 이루어진다.

전면판(10)에 있어서는, 제1기판(11) 위에 제1전극(12)이 설치되고, 제1전극(12)을 덮도록 제1기판(11) 위에 제1유전체층(13)이 설치되고, 또한 제1유전체층(13) 위에 보호층(14)이 설치되어 있다. 배면판(20)에 있어서는, 제2기판(21) 위에 제2전극(22)이 설치되고, 제2전극(22)을 덮도록 제2기판(21) 위에 제2유전체층(23)이 설치되고, 제2유전체층(23) 위에 형광체층(26R, 26G, 26B)이 설치되어 있다. 전면판(10)과 배면판(20)은, 보호층(14)과 형광체층(26R, 26G, 26B)이 마주보도록 배치되어 있다. 전면판(10)과 배면판(20)의 사이에 방전 공간(30)(또는 방전 셀(discharge cell)(31))이 형성되어 있다.

본 발명의 PDP의 구성 및 상기 PDP의 제조 방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명해 나간다. 본 발명의 PDP의 전면판(10)은, 제1기판(11), 제1전극(12), 제1유전체층(13) 및 보호층(14)을 갖추어서 이루어진다. 제1기판(11)은, 투명하고 절연성을 갖는 기판이다(두께는, 예를 들면, 약 1.0mm∼약 3mm 정도이다). 제1기판(11)은, 예를 들면, 플로트(float)법 등으로 제조된 플로트 유리 기판이다. 또한, 제1기판(11)은, 소다 석회 유리 기판(soda-lime glass substrate), 납 알칼리 규산 유리 기판(lead alkali silicate glass substrate) 또는 붕규산염 유리 기판(borosilicate glass substrate)이어도 좋다. 제1전극(12)은, 제1기판(11) 위에 줄무늬 모양으로 평행하게 복수 배치되는 것이다. 제1전극(12)은, 예를 들면, 주사(走査) 전극 및 유지 전극으로 이루어지는 표시 전극(두께는, 예를 들면, 약 1∼약 50㎛ 정도)인 것이 바람직하다. 이 경우, 주사 전극 및 유지 전극은, 각각, 산화 인듐(ITO) 또는 산화 주석(SnO₂) 등으로 이루어지는 투명 도전막(導電膜)인 투명 전극(형광체층에서 발생한 가시광을 투과시키는 전극), 및 이러한 투명 전극 위에 형성된 버스 전극(표시 전극의 저항을 낮게 해서, 투명 전극의 길이 방향에 도전성을 부여하기 위한 전극)으로 구성되어 있다.

제1유전체층(13)은, 제1기판(11)의 표면에 형성된 제1전극(12)을 덮도록 해서 설치되어 있다. 이러한 제1유전체층(13)은, 주로 유리 성분 및 유기 용제로 이루어지는 유전체 원료 페이스트를 도포 및 열처리해서 얻어지는 산화 막(특히, 산화 규소 막)이다. 위에서 서술한 바와 같이, 또는 뒤에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 본 발명의 PDP의 제1유전체층(13)은, 그 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하로 되고 있는 점에서 특징을 갖고 있다. 제1유전체층(13)의 두께는, 바람직하게는 약 5㎛∼약 50㎛이다. 제1유전체층(13) 위에는, 보호층(14)이 형성되어 있다(두께는, 예를 들면, 약 0.5㎛∼약 1.5㎛ 정도). 보호층(14)은, 방전의 충격(더욱 구체적으로는 "플라즈마에 의한 이온 충격")으로부터 제1유전체층(13)을 지키는 목적으로 설치되어 있다. 보호층(14)은, 예를 들면, 산화 마그네슘(MgO)으로 구성되어 있다. 또한, 보호층(14)은, 예를 들면, 전자 빔 증착법, CVD법 또는 스퍼터링법 등을 이용해서 형성할 수 있다.

본 발명의 PDP의 배면판(20)은, 제2기판(21), 제2전극(22), 제2유전체층(23) 및 형광체층(26R, 26G, 26B)을 갖추어서 이루어진다. 제2기판(21)은, 투명하고 절 연성을 갖는 기판인 것이 바람직하다(두께는, 예를 들면, 약 1.0mm∼약 3mm 정도이다). 제2기판(21)은, 예를 들면, 플로트법 등으로 제조된 플로트 유리 기판이다. 또한, 제2기판(21)은, 소다 석회 유리 기판, 납 알칼리 규산 유리 기판, 붕규산염 유리 기판, 또는 각종 세라믹 기판이어도 좋다. 제2전극(22)은, 제2기판(21) 위에 줄무늬 모양으로 복수 형성되는 것이다. 제2전극(22)은, 예를 들면, 어드레스 전극(또는 데이터 전극)이다(두께는, 예를 들면, 약 1㎛∼약 4㎛ 정도). 어드레스 전극은, 각각의 방전 셀을 선택적으로 방전시키는 목적으로 설치되어 있다. 이러한 어드레스 전극은, 은(銀)을 주성분으로 한 도전성 페이스트로부터 스크린 인쇄법을 이용해서 성막(成膜)된다. 또한, 어드레스 전극은, 은을 주성분으로 한 감광성(感光性) 페이스트를 다이 코팅(die coating)법 또는 인쇄법에 의하여 도포한 후, 약 100℃∼약 200℃로 건조시키고, 이어서, 노광ㆍ현상하는 포토리소그래피(photolithography)법에 의하여 패터닝(patterning)하여도 성막할 수 있다. 이러한 어드레스 전극은, 도포 및 건조 후에, 최종적으로는 약 400℃∼약 700℃로 소성(燒成)된다.

제2유전체층(23)은, 제2기판(21)의 표면에 형성된 제2전극(22)을 덮도록 해서 설치되어 있다. 이러한 제2유전체층(23)은, 주로 유리 성분 및 유기 용제로 이루어지는 유전체 원료 페이스트를 도포 및 열처리해서 얻어지는 산화 막(특히, 산화 규소 막)이다. 위에서 서술한 바와 같이, 또는 뒤에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 제2유전체층(23)은, 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하로 되고 있는 점에서 특징을 갖고 있다. 제2유전체층(23)의 두께는, 바람직하게는, 약 5㎛∼약 50㎛이다. 제2유전체층(23)의 위에는, 형광체층(26R, 26G, 26B)이 형성되어 있다(두께는, 예를 들면, 약 5㎛∼약 50㎛ 정도). 형광체층(26R, 26G, 26B)은, 방전에 의하여 방사된 자외선을 가시광선으로 변환하는 목적으로 설치되는 것이다. 이러한 형광체층(26R, 26G, 26B)은, 적색, 녹색 및 청색의 형광체층을 구성 단위로 하고 있으며, 각각이 격벽(25)으로 나누어져 있다. 격벽(25)은, 방전 공간을 어드레스 전극(22)마다 구획하는 목적으로 형성되어 있다. 여기서, 형광체층(26R, 26G, 26B)은, 형광체 분말, 바인더 수지(예를 들면, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부틸알, 메타크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르 중합체 등) 및 유기 용제(예를 들면, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 톨루엔 등의 방향족 탄화 수소류, 프로필렌 글리콜 모노 메틸에테르 등의 글리콜 에테르류 등)로 이루어지는 페이스트 원료를 다이 코팅법, 인쇄법, 디스펜스법 또는 잉크 제트법 등에 의하여 도포하고, 이어서, 약 100℃로 건조함으로써 형성한다. 형광체 분말에 대해서 설명한다. 예를 들면, 적색의 형광체 분말은, Y₂O₃ : Eu, YVO₄ : Eu, Y₂O₃S : Eu 등으로 이루어지는 분말이어도 좋다. 녹색의 형광체 분말(粉末)은, Zn₂GeO₂ : M, BaAl₁₂O₁₉ : Mn, LaPO₄ : Tb 등으로 이루어지는 분말이어도 좋다. 청색의 형광체 분말은, Sr₅(PO₄)₃Cl : Eu, BaMg₂Al₁₄O₂₄ : Eu 등으로 이루어지는 분말이어도 좋다. 격벽(25)은, 줄무늬 모양 또는 정(井)자 모양으로 제2유전체층(23) 위에 형성되는 것이다. 격벽(25)은, 저융점 유리 재료(예를 들면, 산화납-산화붕소-산화규소계, 산화납-산화붕소-산화규소-산화아연계 등의 유리 분말), 필러(filler)(예를 들면, 산화물 세라믹 등), 바인더 수지(예를 들면, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부틸알, 메타크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르 중합체 등) 및 유기 용제(예를 들면, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 톨루엔 등의 방향족 탄화 수소류, 프로필렌 글리콜 모노 메틸에테르 등의 글리콜 에테르류 등) 등을 포함해서 이루어지는 페이스트 원료를 다이 코팅법 또는 인쇄법에 의하여 도포해서 약 100℃∼200℃로 건조한 후, 노광ㆍ현상하는 포토리소그래피법으로 패터닝하고, 이어서, 약 400℃∼약 700℃로 소성함으로써 형성된다. 또한, 격벽(25)은, 샌드블라스트(sandblast)법, 에칭법 또는 성형(成形)법 등을 이용하는 것으로도 형성할 수 있다.

전면판(10)과 배면판(20)은, 보호층(14)과 형광체층(26R, 26G, 26B)이 마주보도록 배치된다. 전면판(10)과 배면판(20)의 사이에 방전 공간(30)이 형성된다. 더욱 구체적으로는, 전면판(10)의 주사 전극 및 유지 전극과 배면판(20)의 어드레스 전극(22)이 직교하도록, 전면판(10)과 배면판(20)이 방전 공간을 끼워서 대향하여 배치된다. 대향해서 배치된 전면판(10)과 배면판(20)은, 고정한 상태로 가열해서 전면판(10)과 배면판(20)을 기밀(氣密)로 접합하는 밀봉 접착 처리를 실행한 후, 가열하면서 방전 공간(30) 내의 가스를 배기하는 배기 베이킹 처리(evacuation baking step)를 실행한다. 최종적으로는, 방전 공간(30) 내에 방전 가스를 봉입해서, PDP(40)를 완성한다. 방전 가스로서는, 헬륨, 네온, 아르곤 또는 크세논 등의 희(希) 가스이면 좋다. 이러한 방전 가스는, 400Torr∼600Torr의 압력으로 방전 공간(30) 내에 봉입된다.

완성된 PDP(40)에서는, 격벽(25)에 의하여 나누어지고, 어드레스 전극(22)과 표시 전극(12)이 교차하는 방전 공간(30)이 방전 셀(31)로서 기능을 하게 된다. 환언하면, 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 방전 셀이 화상 표시 영역을 구성하고 있다. 이러한 PDP(40)에서는, 외부 구동 회로로부터 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전 가스를 방전시킬 수 있다. 이러한 방전에 의하여 발생하는 자외선은, 각각의 색의 형광체층을 여기시킬 수 있으므로, 적색, 녹색 및 청색의 가시광을 형광체층으로부터 발생시키고, 그것에 의하여, 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.

이어서, 본 발명의 PDP의 유전체층의 탄소 농도에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

＜유전체층 두께의 탄소 농도 의존성＞

도 3에, 뒤에서 서술할 실시 예로 얻어진 "유전체층 두께의 탄소 농도 의존성을 나타낸 그래프"를 나타낸다. 이러한 그래프에서는, 유전체층의 탄소 농도(ppm)와 유전체층의 한계 막 두께(㎛)와의 상관 관계를 나타내고 있다. 여기서 말하는 "한계 막 두께"라는 것은, 유전체층에 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 생기는 경계가 되는 유전체층 두께를 실질적으로 의미하고 있다. "박리"라는 것은, 유전체층이 기판이나 전극 등의 PDP 요소로부터 벗겨져 버리는 형상ㆍ형태를 가리키고 있다. 예를 들면, 그래프 중에 나타내는 a점을 예로 들어서 설명한다. 유전체층이 a점의 탄소 농도(약 1.0×10⁵ppm)를 갖는 경우, 약 2㎛의 두께를 경계로 해서, 유전체층 두께가 그것보다도 커지면, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 쉽게 발생하게 되는 한편, 유전체층의 두께가 그것보다도 작아지면, 이러한 물리적 결함이 잘 생기지 않는다. 이러한 설명으로부터, 유전체층 중에 포함되는 탄소량이 많아짐에 따라, 한계 막 두께가 증가하는 도 3의 그래프를 더욱 이해할 수 있을 것이다.

여기서, 유전체층이라고 하는 것은, 위에서 서술한 바와 같이, 전극을 덮도록 구성되는 것이다. 그러나, 실제적으로는, 전극 위에는 도 4에 나타내는 바와 같이, 돌기부(에지 컬(edge curl))가 존재하고 있는 경우가 있다. 이러한 돌기부는, 전극의 소성 과정에서 생길 수 있다. 이것에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다. 최근에, 화면의 콘트라스트 향상을 위하여, 버스 전극을, 표시 측이 되는 흑층(黑層)(투명 전극과 접촉하는 층)과, 그 위에 배치되는 백색과의 2층 구조로 하는 것이 실시되고 있다. 흑층은, 흑색의 전극 페이스트를 도포해서 형성하고, 백층(白層)은, 그 위에 도전성의 전극 페이스트를 도포해서 형성한다. 흑색의 전극 페이스트로서, 동(銅)-철(鐵)(Cu-Fe)계, 동-크롬(Cu-Cr)계 등의 흑색 복합 산화물을 배합한 수지 조성물이 이용된다. 이들의 전극 페이스트로부터 형성하는 버스 전극은, 구체적으로는, 각각의 층마다, 도포, 패터닝(노광 및 현상), 및 그 후의 소성을 실행해서 형성하고 있다. 이때, 흑층과 백층을 일괄해서 노광 현상하는 경우, 광(光)이 하층까지 충분히 도달하지 않아, 하층의 경화가 불충분하게 될 수 있다. 그 때문에, 경화가 불충분한 하층은 상층에 비해서 현상 시에 제거되는 양이 많아지게 되고, 현상 후의 상태로서, 상층의 폭에 대해서 하층의 폭이 작아지게 된다. 그와 같은 버스 전극의 현상 후의 단면 모식도를 도 5에 나타낸다. 도시되는 바와 같은 전극을 소성하면, 열 수축에 의하여, 도 6에 나타내는 바와 같이, 백층 및 흑층에 있어서, 각각이 수축하려고 하는 힘이 작용한다. 그 결과, 도 7에 나타내는 바와 같은 합력(合力)이 생긴다. 이때, 현상 후에 흑층이 남아있는 영역(124)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 소성 시에 백층과 흑층과의 계면(界面)의 힘이 상쇄(相殺)된다. 그 결과, 합력으로서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 백층 표면부에서, 유리 기판(11)을 향하는 방향의 큰 힘(127)이 작용한다. 또한, 현상 시에 흑층이 깎여진 영역(125)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 흑층에 구속되는 일이 없이, 백층 내부를 향하여 수축하는 힘(128)이 생긴다. 이들의 힘이 작용한 결과, 도 7에 나타내는 바와 같이, 백층 표면에 작용하는, 유리 기판(11)을 향하는 방향의 큰 합력(127)과, 백층 내부를 향하여 수축하는 힘(128)과의 합력에 의하여, 백층 표면부에 있어서, 그 단부(端部)를 폭 방향의 중앙부에 인장력(129)이 작용한다. 이 힘(129)이 작용하면, 백층에 큰 휨이 생기는 동시에, 전극 폭 방향 단부가 말려 올려진다. 따라서, 전극 폭 방향 단부는, 위쪽으로 크게 돌출해버리고, 최종적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같은 돌기부(에지 컬)가 생겨버린다.

이러한 돌기부를 갖는 전극을 유전체층으로 피복하기 위해서는, 유전체층 두께를 적어도 약 0.5㎛ 이상으로 하지 않으면 안 되고, 바람직하게는, 약 1.0㎛ 이상으로 하지 않으면 안 된다. 환언하면, 에지 컬을 갖는 전극의 피복성의 관점에서, 유전체층 두께는, 적어도 약 0.5㎛ 이상 필요하고, 바람직하게는 약 1.0㎛ 이상 필요하다. 이러한 필요로 되는 유전체층 두께를 고려하면, 도 3의 그래프로부터 는, 유전체층 중의 탄소 농도가, 약 1.0×10³ppm 이상 필요하며, 바람직하게는, 약 1.0×10⁴ppm 이상 필요하다고 말할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 전극의 피복성의 관점에서 유전체층 두께를 적어도 약 0.5㎛ 이상으로 하려고 하면, 도 3의 그래프에 근거하여, 유전체층 중의 탄소 농도는 약 1.0×10³ppm 이상 필요하다. 즉, 약 1.0×10³ppm보다도 낮은 탄소 농도일 경우, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 발생하기 쉽게 되어버린다. 마찬가지로, 전극의 피복성의 관점에서 유전체층 두께를 적어도 약 1.0㎛ 이상으로 하려고 하면, 도 3의 그래프에 근거하여, 유전체층 중의 탄소 농도는 약 1.0×10⁴ppm 이상 필요하다.

＜유전체층의 내열 온도의 탄소 농도 의존성＞

도 8에, 뒤에서 서술할 실시 예에서 얻어진 "유전체층의 내열 온도의 탄소 농도 의존성을 나타낸 그래프"를 나타낸다. 이러한 그래프에서는, 유전체층의 탄소 농도(ppm)와 유전체층의 한계 내열 온도(℃)와의 상관 관계를 나타내고 있다. 여기서 말하는 "한계 내열 온도"라는 것은, 유전체층에 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 생기는 경계가 되는 유전체층의 내열 온도(℃)를 실질적으로 의미하고 있다. 예를 들면, 그래프 중에 나타내는 b점을 예를 들어서 설명한다. 유전체층이 b점의 탄소 농도(약 1.0×10³ppm)를 갖는 경우, 약 540℃를 경계로 해서, 유전체층의 온도가 그것보다 커지면, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 생기기 쉽게 되는 한편, 유전체층의 온도가 그것보다도 작아지게 되면, 물리적 결함이 잘 생기지 않는다. 이러한 설명으로부터, 유전체층 중에 포함되는 탄소량이 많아짐에 따라, 한계 내열 온도가 저하하는 도 8의 그래프를 더욱 이해할 수 있을 것이다.

여기서, PDP의 제조에서는, 형광체층의 소성 온도가 약 470℃인 동시에, 전면판과 배면판을 기밀로 접합하는 밀봉 처리 시의 온도도 약 470℃이다. 따라서, 유전체층에 필요로 하는 내열 온도는, 적어도 약 450℃라고 말할 수 있다. 이러한 내열 온도를 고려하면, 도 8의 그래프로부터, 유전체층 중의 탄소 농도는 약 1.0×10⁵ppm 이하로 하지 않으면 안 되는 것을 알 수 있다. 환언하면, 약 450℃라고 하는 유전체층에 요구되는 내열 온도를 고려하면, 도 8의 그래프에 근거하여, 유전체층 중의 탄소 농도는 약 1.0×10⁵ppm 이하이어야 한다. 즉, 1.0×10⁵ppm보다도 많은 탄소 농도일 경우, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 쉽게 생기게 된다.

여기서, 본 발명의 PDP의 제1유전체층의 탄소 농도, 또는 제1 및 제2유전체층의 각각의 유전체층의 탄소 농도는, 약 1.0×10³ppm 이상이고 또한 약 1.0×10⁵ppm 이하로 되어 있고, 바람직하게는 약 1.0×10³ppm 이상이고 또한 약 1.0×10⁴ppm 이하로 되어 있다. 따라서, 본 발명의 유전체층에서는, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함의 발생이 억제되고 있으며, 고정밀도 자세화에 대응 가능한 우수한 내절연 성능이 PDP에 주어지고 있다.

＜황변 현상의 탄소 농도 의존성＞

도 9에, 뒤에서 서술할 실시 예에서 얻어진 "황변 현상의 탄소 농도 의존성을 나타낸 그래프"를 나타낸다. 이러한 그래프에서는, 유전체층의 탄소 농도(ppm)와 유전체층에 생기는 황변 현상과의 상관 관계를 나타내고 있다. 여기서 말하는 "황변"이라는 것은, 유전체층(또는 유전체층의 원료로 되는 페이스트 재료)과 전극(특히, 은 전극)과의 반응에 기인해서 유전체층이 황색으로 변색하는 현상을 의미하고 있다. 세로축의 "b값"은, 유전체층이 황색으로 변색하는 정도를 나타내는 지표로서 일반적으로 알려져 있는 색도계(色度計)의 측정치이다. "b값"은, 플러스 쪽으로 그 절대치가 커질수록 황색의 정도가 큰 것을 나타내고 있다.

도 9에 나타낸 그래프에서는, 유전체층에 포함되는 탄소량이 많아짐에 따라 b값이 증가하는 것을 이해할 수 있다. PDP의 표시 기능에 지장을 끼치지 않는 b값은 3 이하인 것이 알려져 있다. 즉, b값이 3 이하가 되면 유전체의 황변 현상에 기인한 PDP의 표시 기능 저하를 방지할 수 있는 한편, b값이 3보다도 크면 PDP의 표시 기능이 저하해버린다. 이와 같은 요구되는 b값(즉, "3 이하")을 고려하면, 도 9의 그래프에 근거하여, 유전체층 중의 탄소 농도는 약 1.0×10⁴ppm 이하가 되지 않으면 안 된다. 환언하면, 3 이하라고 하는 b값의 수치를 기준으로 하면, 도 9의 그래프로부터, 유전체층의 탄소 농도를 약 1.0×10⁴ppm 이하로 해야 하고, 그것보다도 많은 탄소 농도인 경우에서는 황변 현상에 기인해서 PDP의 표시 기능이 저하해버릴 가능성이 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 물리적 결함의 억제의 관점으로부터 얻어지는 위에서 서술한 "1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하"라고 하는 탄소 농도와 함께 고려하면, 유전체층의 탄소 농도를 "1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁴ppm 이하"로 함으로써, 박리 또는 크랙 등의 유전체층의 물리적 결함을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유전체층의 황변 현상도 방지할 수 있다고 말할 수 있다.

여기서, 특히 전면판의 제1유전체층에 대해서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 하층(전극과 접하고 있는 층)(13a)과 상층(보호층과 접하고 있는 층)(13b)으로 이루어지는 2층 구조인 것이 바람직하다. 또한, 하층(13a)의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁴ppm 이하이며, 상층(13b)의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 제1전극(특히, 은으로 이루어지는 전극)과 접하는 하층에서는, 이러한 전극에 기인한 황변 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 전극과 접하지 않은 상층에서는, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함을 방지할 수 있다. 이 경우, PDP에 우수한 내절연 성능이 얻어질 뿐만 아니라, 패널 휘도의 감소를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 하층의 두께는, 바람직하게는 0.1㎛ 이상이고 10㎛ 이하이다. 상층의 두께는, 바람직하게는 5㎛ 이상이고 또한 40㎛ 이하이다.

하층(13a)의 탄소 농도는, 1.0×10³ppm 이하이어도 좋다. 이 경우, 황변 현상이 더욱 효과적으로 방지된 PDP를 얻을 수 있게 된다.

제1유전체층에 포함되는 탄소, 또는 제1 및 제2유전체층의 각각의 유전체층에 포함되는 탄소는, 바람직하게는, 이하에 나타낸 바와 같은 실록산 골격(직쇄상(直鎖狀), 환상(環狀), 또는 3차원 그물눈 형상의 실록산 골격)에 결합하고 있는 알킬기에 기인하고 있다.

(R¹, R²: 알킬기 또는 수소 원자, m: 1 이상의 정수)

이러한 경우, 알킬기의 탄소 수는 1∼6인 것이 바람직하다. 예를 들면, 알킬기는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 또는 헥실기 등이면 좋다. 이들 알킬기는, 단독 또는 2종 이상 포함되어 있는 경우도 있을 수 있다. 또한, 유리 성분의 실록산 골격에 결합하는 관능기(官能基)는, 탄소 원자를 함유하고 있는 기(基)라면 특히 알킬기에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 알킬렌기(메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 부틸렌기 등)도 생각할 수 있다.

이어서, 본 발명의 PDP를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 이러한 제조 방법은, 전면판의 유전체층 및 배면판의 유전체층 중 적어도 한쪽의 형성에 대하여,

(1) 유기 용제 및 유리 성분을 포함해서 이루어지는 유전체 원료에 있어서, 상기 유리 성분의 실록산 골격에 알킬기 또는 알킬렌기가 결합하고 있는 유전체 원료를, 전극이 형성된 기판 위에 공급하는 공정, 및

(2) 유전체 원료를 열처리하는 공정

을 포함해서 이루어진다. 이 제조 방법은, 특히 이하에 나타내는 바와 같이, 알킬기가 실록산 골격에 결합하고 있는 유리 성분을 포함해서 이루어지는 유전체 원료를 사용하는 점에서 특징을 갖고 있다. 이러한 특징에 기인해서, 열처리로 얻어지는 유전체층의 탄소 농도가 1.0×10³ppm 이상이고 1.0×10⁵ppm 이하로 된다.

(R¹, R²: 알킬기 또는 수소 원자, m: 1 이상의 정수)

공정 (1)에서 사용하는 유전체 원료의 유리 성분의 실록산 골격은, 직쇄상, 환상, 또는 3차원 그물눈 형상이어도 상관없다. 유리 성분에 있어서, 실록산 골격의 Si 원자에 대한 알킬기의 몰 비는, 바람직하게는 적어도 1 이상이라면 좋고, 더욱 바람직하게는 1∼3이다. 또한, 그와 같은 알킬기의 탄소 수는 1∼6인 것이 바람직하다. 알킬기는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 또는 헥실기 등으로서 좋다(이들 알킬기는 단독 또는 2종 이상 포함되어 있어도 좋다). 또한, 유리 성분의 실록산 골격에 결합하는 관능기는, 탄소 원자를 함유하고 있는 기(基)라면 특히 알킬기에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 알킬렌기(메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 부틸렌기 등)이어도 좋다.

공정 (1)에서 사용하는 유전체 원료는, 유리 성분 및 유기 용제를 포함해서 이루어지는 것이다. 그러나, 유전체 원료는, 필요에 따라서 바인더 수지를 더 포함하는 것이어도 상관없다. 여기서, 예를 들면, 유리 성분은, 폴리알킬실록산 등의 실록산 골격을 갖는 재료에 더해서, 이산화규소(SiO₂) 등의 유리 재료(예를 들면, 글라스 프리트(glass frit))를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 유리 성분은, 그와 같은 이산화규소의 Tg(유리 전이(轉移) 온도)를 낮추기 위하여, 산화나트륨(Na₂O), 산화칼륨(K₂O), 산화마그네슘(MgO), 산화바륨(BaO), 산화납(PbO) 및 산화붕소(B₂O₃)로 이루어지는 군(群)에서 선택되는 적어도 1종 이상의 전형(典型) 원소의 산화물을 포함해서 이루어지는 것이 바람직하다. 유기 용제는, 메탄올, 에탄올, 프로판올(propanol), 이소프로필알코올, 이소부틸알코올, 에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 테르피네올(terpineol) 등의 알코올류, 메틸에틸케톤, 시클로헥산 등의 케톤류, 톨루엔, 크실렌, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화 수소류, 셀로솔브(cellosolve), 메틸셀로솔브, 카비톨(carbitol), 메틸카비톨, 부틸카비톨, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 등의 글리콜 에테르류, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 셀로솔브 아세테이트, 부틸셀로솔브 아세테이트, 카비톨 아세테이트, 부틸카비톨 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 등의 아세트산 에스테르류, 옥탄, 데칸 등의 지방족 탄화 수소, 석유 에테르, 석유 나프타, 솔벤트 나프타 등의 석유계 용제 등으로서 좋고, 이것들을 단독 또는 2종 이상 조합해서 사용하여도 좋다. 또한, 바인더 수지는, 예를 들면, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부 틸알, 메타크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르-메타크릴산 에스테르 공중합체,

-메틸스티렌 중합체, 및 부틸메타크릴산 수지 등으로서 좋고, 이것들을 단독 또는 2종 이상 조합해서 사용하여도 좋다.

위에서 서술한 유전체 원료의 각종 성분의 비율은, 전형적인 PDP 유전체층을 얻을 때에 사용되는 일반적인 비율이라면, 특별히 제한은 없다. 예컨대 일례를 들면, 유전체 원료가 유리 성분과 유기 용제로 이루어지는 경우, 유리 성분이 40중량% 이상이고 또한 60중량% 이하이며, 유기 용제가 60중량% 이하이고 또한 40중량% 이상이라면 좋다. 또한, 유전체 원료가 유리 성분과 유기 용제와 바인더 수지로 이루어지는 경우, 예를 들면, 유리 성분이 약 55중량%, 유기 용제가 약 40중량%, 바인더 수지가 약 5중량%이라면 좋다.

공정 (1)에서 유전체 원료가 공급되는 "전극이 형성된 기판 위"라고 하는 것은, 전면판의 형성에 대하여 말한다면, "제1전극이 형성된 제1기판"을 의미하고 있다. 구체적으로는, 전면판의 "전극이 형성된 기판"이라는 것은, 예를 들면 "표시 전극이 형성된 유리 기판"을 가리키고 있다. 마찬가지로, 배면판의 형성에 대하여 말한다면, "전극이 형성된 기판 위"는, "제2전극이 형성된 제2기판"을 의미하고 있다. 구체적으로는, 배면판의 "전극이 형성된 기판"이라는 것은, 예를 들면 "어드레스 전극이 형성된 유리 기판"을 가리키고 있다.

공정 (1)에 있어서, 유전체 원료의 "전극이 형성된 기판 위"로의 공급은, 침지(浸漬) 코팅법(실시 예에서 상세하게 설명한다), 도 13에 나타내는 바와 같은 장치를 이용한 도포 방법(도시하는 형태에서는, 펌프(72)의 시린지(syringe) 동작 속 도를 제어함으로써, 탱크(71) 내에 넣은 유전체 원료를 배관 및 노즐(73)을 통해서, 기판(74) 위에 도포할 수 있다), 롤 코팅법, 다이 코팅법, 스핀 코팅법 또는 블레이드 코팅법 등의 각종의 방법을 이용할 수 있다. 이러한 방법에 의하여, 유전체 원료가 기판 위에 박막 형태로 형성된다. 막 두께는, 원하는 유전체층 두께를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 1∼20㎛ 정도이다.

공정 (2)에서는, 공급된 유전체 원료가 열처리 된다. 여기서 말하는 "열처리"라는 것은, 건조 처리 및/또는 소성 처리 등의 가열 처리를 실질적으로 의미한다. 그러한 가열 처리는, PDP의 유전체층을 얻기 위한 일반적인 조건이라면 좋고, 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 약 100℃∼약 300℃의 건조 온도 조건에서는, 건조 시간은 약 1∼약 2시간이며, 약 400℃∼약 500℃의 소성 온도 조건에서는, 소성 시간은 약 1∼약 2시간이다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지의 개변(改變)이 이루어질 수 있는 것을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명에서는, 유전체를 건조 또는 소성 등의 열처리에 의하여 제작하고 있지만, 그것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스퍼터법, CVD, PVD, EB 증착법, 플라즈마 건(plasma gun) 증착법 또는 졸겔(sol-gel)법 등을 이용해서도, 물리적 결함 및 황변 현상이 억제된 유전체층을 마찬가지로 제작할 수 있다.

≪유전체층 두께의 탄소 농도 의존성의 확인 시험≫

"유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "유전체층의 한계 막 두께(㎛)"와의 상관 관 계를 얻기 위하여 시험을 실행하였다. 시험에 임하여서는, 유리 기판(일본 전기 초자제, L×W×H: 12.5cm×12.5cm×1.8cm) 위에 유전체 원료 페이스트를 박막 형태로 올려놓았다. 이어서, 박막 형태의 유전체 원료를 150℃로 10분간 건조한 후, 500℃로 1시간 소성을 함으로써, 박막 형태의 원료 페이스트로부터 유전체층을 제작하였다. 이러한 시험을, 이하의 4종류의 원료 페이스트에 근거하여 각각 박막 두께(즉, "막 두께")를 변화시키면서 실시함으로써, 박리 또는 크랙이 존재하지 않는 정상적인 유전체층이 얻어지는 두께(즉, 유전체층의 "한계 막 두께")를 확인하였다. 이때, 유전체층에 포함되는 카본 농도(C 농도)에 대해서도 정량화함으로써, 한계 막 두께와 탄소 농도와의 상관 관계를 얻었다.

유리 기판 위에 형성하는 박막의 막 두께 제어는, 도 11에 나타내는 바와 같은 장치(50)를 이용해서 침지 코팅법으로 실행하였다. 구체적으로는, 승강 유닛(51)에 부착한 유리 기판(52)을, 유전체 원료 페이스트를 포함한 탱크(53)에 침지한 후, 일정한 속도로 유리 기판(52)을 탱크로부터 끌어올린다. 여기서, 인상(引上) 속도가 크면, 유리 기판과 원료 페이스트와의 표면 장력이 중력보다 지배적으로 되어, 유리 기판 위에 형성되는 박막의 막 두께가 커지게 된다. 그 한편, 인상 속도가 작으면, 중력 쪽이 지배적으로 되어 박막의 막 두께가 작아지게 된다. 이 원리를 이용해서, 인상 속도를 조절해서 막 두께를 제어하였다. 막 두께의 측정은, 전자 현미경 관찰(SEM)에 의하여 단면부를 관찰하여, 유리 기판과 유전체층과의 계면으로부터 유전체층 표면까지의 거리를 정량화함으로써 실행하였다.

유전체층의 탄소 농도에 대해서는, 2차 이온 질량 분석법(SIMS)을 이용하여, 측정 2차 이온으로서 원자량 m/e=12의 C^-를 분석하였다. 정량화의 수법으로서는, 미리 일정량의 C 이온을 주입한 산화물 시료(試料)를 표준 시료로서 준비하여, 모체 원소(산소) 강도를 기준으로 한 C 프로파일로부터 C의 감도 계수를 산출하여 정량을 실행하였다. 다만, 측정마다 작성하는 C 이온 주입 시료의 프로파일의 강도가 낮은 경우는, 마찬가지로 Si를 일정량 주입한 표준 샘플을 준비하여, C와 Si 각각의 감도 계수의 비율을 미리 구해 두었다. 이러한 경우, 통상적인 정량 시에는 실측하는 Si의 주입 프로파일로부터 Si 감도 계수를 구하여, 미리 확인해 두었던 비율에 따라 C의 감도 계수를 비례 환산하여, C의 정량을 실행하였다. 구체적인 분석 장치로서는, ATOMIKA제의 형식 SIMS4500를 이용하고, 측정 조건은, 1차 이온 종(種)이 Cs⁺로서, 입사 각도 30도, 5.0keV의 이온 에너지, 1차 이온 전류량 18nA, 빔 스캔 길이 18㎛로 하였다.

시험에 사용한 4종류의 유전체 원료 페이스트(알킬군 및 알콕실군의 양이 적은 순서로 A시료, B시료 및 C시료라고 칭한다)를 이하에 나타낸다:

TEOS 시료ㆍㆍㆍ일반적인 금속 알콕시드를 포함하는 졸(sol)로서 사용되는 테트라에톡시실란(TEOS) 단체, 즉, TEOS를 100중량%의 비율로 포함한 원료 페이스트

A 시료 ^*ㆍㆍㆍ실리카 및 폴리알킬 실록산으로 이루어지는 고형분 성분과, 이소프로필 알코올, 메탄올 및 이소부틸 알코올로 이루어지는 유기 용매 성분으로 구 성되는 페이스트 원료

B 시료 ^*ㆍㆍㆍ실리카 및 폴리알킬 실록산으로 이루어지는 고형분 성분과, 이소프로필 알코올, 메탄올 및 이소부틸 알코올로 이루어지는 유기 용매 성분으로 구성되는 페이스트 원료

C 시료 ^*ㆍㆍㆍ실리카 및 폴리알킬 실록산으로 이루어지는 고형분 성분과, 이소프로필 알코올, 메탄올 및 이소부틸 알코올로 이루어지는 유기 용매 성분으로 구성되는 페이스트 원료

* A 시료, B 시료 및 C 시료의 고형분 농도(중량%)의 비율은 이하와 같다:

A 시료 고형분 농도 : B 시료 고형분 농도 : C 시료 고형분 농도 = 20 : 50 : 60

본 확인 시험에서 얻어진 "유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "유전체층의 한계 막 두께(㎛)"와의 상관 관계를 나타낸 그래프를 도 3에 나타낸다. 이러한 그래프로부터는, 유전체층 중의 탄소 농도가 커짐에 따라 한계 막 두께가 증가하는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 탄소 농도가 증가함에 따라, 한계 막 두께도 증가하는 요인으로서는, Si 원자 및 O 원자가 서로 결합하여 형성된 그물눈 형상의 실록산 골격에 알킬기(알킬 군)가 존재함으로써 막 층의 기계적인 유연성ㆍ내구성이 증가하여, 유전체층과 유리 기판과의 열팽창 차(差)에 의하여 생기는 막 응력을 완화하는 효과가 생기므로, 박리나 크랙이 없는 양호한 막이 얻어지는 것으로 생각된다.

≪유전체층의 내열 온도의 탄소 농도 의존성의 확인 시험≫

"유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "유전체층의 내열 온도(℃)"와의 상관 관계를 얻기 위하여 시험을 실행하였다. 시험에 임하여서는, 유리 기판 위에 유전체 원료 페이스트를 박막 형태로 올려놓았다. 이어서, 박막 형태의 원료 페이스트를 건조한 후, 소성시킴으로써, 박막 형태의 유전체 원료 페이스트로부터 유전체층을 제작하였다. 이러한 시험을, 위에서 서술한 원료 페이스트에 대하여 각각 소성 온도를 변화시키면서 실시함으로써, 박리나 크랙이 존재하지 않는 정상적인 유전체층이 얻어지는 온도(즉, 유전체층의 "한계 내열 온도")를 확인하였다. 또한, 이때, 유전체층에 포함되는 카본 농도(C 농도)에 대해서도 정량화함으로써, 내열 온도와 탄소 농도와의 상관 관계를 얻었다. 또한, 유전체층의 탄소 농도는, ≪유전체층 두께의 탄소 농도 의존성의 확인 시험≫과 마찬가지로 2차 이온 질량 분석법(SIMS)에 의하여 구하였다.

본 확인 시험에서 얻어진 "유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "유전체층의 한계 내열 온도(℃)"와의 상관 관계를 나타낸 그래프를 도 8에 나타낸다. 이러한 그래프로부터는, 유전체층 중의 탄소 농도가 커짐에 따라 한계 내열 온도가 저하하는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 탄소 농도가 증가함에 따라, 한계 내열 온도가 저하하는 요인으로서는, 소성 온도가 증가함에 따라, 유전체 구조 내의 열분해가 가 속되어, 알킬기(알킬 군)가, Si 원자 및 O 원자가 서로 결합하여 형성된 그물눈 형상의 실록산 골격으로부터, 이탈함으로써, 막 박리나 크랙이 생기는 것으로 상정(想定)된다.

≪황변 현상의 탄소 농도 의존성의 확인 시험≫

"유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "유전체층에 생기는 황변 현상"과의 상관 관계를 얻기 위하여 시험을 실행하였다. 시험에 임하여서는, 복수의 소다 석회 유리 기판을 준비하여, 각각의 기판 위에 표시 전극 및 유전체층을 소성법으로 순서대로 형성하였다(유전체 원료 페이스트로서는, 위에서 서술한 TEOS 시료 및 A 시료를 사용하였다). 또한, 기판 위에 표시 전극을 형성한 후, 도 12에 나타내는 장치(60)를 사용해서 스퍼터링법으로 SiO₂ 막을 성막(成膜)하는 시험도 실행하였다(도 9의 그래프에서의 D 시료의 경우이지만, SiO₂ 막은 유전체층(주성분: 산화규소)과 동일시할 수 있는 것에 유의하기 바란다). 성막에 임하여서는, 진공 챔버(61)의 가스 도입구(63)로부터 여러 가지의 가스를 도입하여, 62의 기판에 대해서, 64의 성막 타깃을 성막하였다. 그때, 4중극 질량 분석계(Qmass)(65)를 부착해서, 챔버(61) 내의 가스 분압(分壓)을 관찰할 수 있도록 하였다. 성막 조건은, 파워(power): 1kW, 스퍼터 압력: 1.0Pa, 가스 유량: Ar/O₂ = 100/10sccm, 기판 온도: 250℃∼350℃, 막의 두께는 1㎛으로 하였다.

얻어진 유전체층에 대하여, 색도계(일본 전색(電色)제, 형식 NF999)를 이용해서, b값(황색으로 변화하는 정도를 나타내는 지표)을 산출함으로써 황변의 평가 를 하였다.

본 확인 시험에서 얻어진 "유전체층의 탄소 농도(ppm)"와 "b값"과의 상관 관계를 나타내는 그래프를 도 9에 나타낸다. 이러한 그래프로부터, 유전체층의 탄소 농도가 커짐에 따라 b값이 증가하는 것을 이해할 수 있다. 특히, PDP의 표시 기능에 지장이 없는 3 이하의 b값이 되기 위해서는, 탄소 농도가 1.0×10⁴ppm 이하로 될 필요가 있는 것을 이해할 수 있다.

이하에, "유전체층 중의 탄소 농도가 커짐에 따라 b값이 증가하는 요인"에 대하여 상세하게 설명한다. 일반적으로, 패널에 황변 불량 현상이 생기는 요인으로서, 전극을 구성하는 은과 유전체층이 소성 처리 중에 반응하는 것이 상정된다. 특히, 은이 응집해서 콜로이드가 되었을 경우에 황변하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 유전체층 중에 알킬기(알킬 군) 등의 탄소 함유기가 다량으로 포함되어 있는 경우, 이것들이 소성 중에 결합이 절단되어 휘발(揮發)(산일(散逸))하여, 유전체의 구조 중에 공공(空孔)이 생기므로, 이 공공을 향해서 활성인 은(銀) 이온이 확산하게 된다. 그 후, 소성 프로세스 중의 온도 강하(降下)와 함께 은 이온의 동작이 축소되어, 주변에서 고립된 은끼리 응집한 결과, 황변 현상이 일어나는 것으로 추측된다. 따라서, 유전체 중의 탄소 농도가 10⁴ppm 이하로 작아지면, 그러한 은 이온이 확산할 수 있는 공공이 적어지게 되어, 결과적으로, 은 이온의 확산이 방지될 수 있어, 황변을 억제할 수 있었다고 생각된다.

덧붙여서 언급하면, 황변 현상의 확인 시험에서는, SiO 막의 성막에 임하여, TEOS 가스를 사용한 CVD법을 이용한 경우이어도 마찬가지의 결과가 얻어지는 것을 확인하였다. 이러한 경우의 성막 조건으로서는, 챔버 내에 O₂ = 700sccm, He = 150sccm, TEOS = 0.25 l/min의 가스를 흘리고, 압력을 5.9Pa로 조정한 후, RF = 700W, BIAS = 100W의 파워로 방전을 실행하였다.

본 발명의 PDP의 유전체층에서는, 박리 또는 크랙 등의 물리적 결함이 실질적으로 존재하지 않으며, 또한, 황변도 효과적으로 방지되어 있으므로, 본 발명은, 고정밀도로 자세한 표시가 가능하여, 저소비 전력으로 고효율인 PDP의 제조에 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 PDP를 모식적으로 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 PDP를 모식적으로 나타낸 단면 사시도.

도 3은 유전체층 두께의 탄소 농도 의존성을 나타내는 그래프.

도 4는 돌기부(에지 컬)를 갖는 전극을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 5는 노광 및 현상해서 형성한 전극을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 6은 노광 및 현상해서 형성한 전극의 소성 시에 작용하는 힘을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 7은 노광 및 현상해서 형성한 전극의 소성 시에 작용하는 합력을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 8은 유전체층의 내열 온도의 탄소 농도 의존성을 나타내는 그래프.

도 9는 황변의 탄소 농도 의존성을 나타내는 그래프.

도 10은 2층 구조의 유전체층을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 11은 "유전체층 두께의 탄소 농도 의존성의 확인 시험"에서 사용한 침지 코팅 장치의 모식도.

도 12는 "황변 현상의 탄소 농도 의존성의 확인 시험"에서 사용한 성막 장치의 모식도.

도 13은 유전체 원료 페이스트의 도포에 이용할 수 있는 장치의 모식도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 전면판

11: 제1기판

12: 제1전극

13: 제1유전체층

13a: 하층(제1유전체층의 하층)

13b: 상층(제1유전체층의 상층)

14: 보호층

20: 배면판

21: 제2기판

22: 제2전극

23: 제2유전체층

23a: 하층(제2유전체층의 하층)

23b: 상층(제2유전체층의 상층)

25: 격벽

26R: 적색의 형광체층

26G: 녹색의 형광체층

26B: 청색의 형광체층

30: 방전 공간

31: 방전 셀

40: PDP

12a: 투명 전극

12b: 흑층(버스 전극)

12c: 백층(버스 전극)

124: 현상 후의 흑층

125: 현상 시의 흑층이 삭감되어 있는 영역

126: 상쇄되는 백층 - 흑층 간의 힘

127: 유리 기판 방향의 합력

128: 백층 내부를 향해서 수축하는 힘

129: 백층 표면부를 백층 폭 방향 중앙부에 인장하는 힘

50: 침지 코팅 장치

51: 승강 유닛

52: 유리 기판

53: 탱크

60: 성막 장치

61: 진공 챔버

62: 기판

63: 가스 도입구

64: 성막 타깃

65: 4중극 질량 분석계

71: 탱크

72: 펌프

73: 노즐

74: 기판

Claims (8)

1. 제1기판 위에 제1전극과 제1유전체층과 보호층이 설치된 전면판(前面板), 및

   제2기판 위에 제2전극과 제2유전체층과 형광체층이 설치된 배면판(背面板)을 갖추어서 이루어지고,

   상기 전면판에 있어서 제1기판 위에 제1전극이 설치되고, 제1전극을 덮도록 제1기판 위에 제1유전체층이 설치되고, 제1유전체층 위에 상기 보호층이 설치되어 있으며,

   상기 배면판에 있어서 제2기판 위에 제2전극이 설치되고, 제2전극을 덮도록 제2기판 위에 제2유전체층이 설치되고, 제2유전체층 위에 상기 형광체층이 설치되어 있으며,

   상기 보호층과 상기 형광체층이 마주보도록 상기 전면판과 상기 배면판이 배치되어, 상기 전면판과 상기 배면판과의 사이에 방전 공간이 설치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,

   제1유전체층, 또는 제1 및 제2유전체층 각각의 유전체층이 탄소를 함유하고, 상기 탄소의 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하이며,

   상기 탄소가 제1유전체층 또는 제2유전체층 중의 실록산 골격에 결합하고 있는 알킬기 또는 알킬렌기에 기인하고 있으며,

   제1유전체층이 탄소를 포함하고, 상기 제1유전체층이 하층과 상층으로 이루어지는 2층 구조로서, 상기 하층이 제1전극과 접하고, 상기 상층이 상기 보호층과 접하고 있고,

   상기 하층의 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁴ppm 이하이며, 상기 상층의 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 제1유전체층과 제1전극과의 사이에, 탄소 농도가 0 내지 10⁴ppm(단, 0ppm을 제외)의 유전체층을 더 갖추어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법으로서, 전면판의 유전체층 및 배면판의 유전체층 중 적어도 한쪽의 형성에 임하여서,

   (1) 유기 용제 및 유리 성분을 포함해서 이루어지는 유전체 원료로서, 상기 유리 성분의 실록산 골격에 알킬기 또는 알킬렌기가 결합하고 있는 상기 유전체 원료를, 전극이 형성된 기판 위에 공급하는 공정, 및

   (2) 상기 유전체 원료를 열처리하는 공정을 포함해서 이루어지고,

   상기 열처리에 의하여 얻어지는 유전체층의 탄소 농도가 10³ppm 이상이고 10⁵ppm 이하로 되고,

   상기 유리 성분에 있어서, 상기 실록산 골격의 Si 원자에 대한 상기 알킬기의 몰 비가 1∼3인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서, 상기 알킬기의 탄소 수가 1∼6인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
8. 제5항 또는 제7항에 있어서, 상기 유전체 원료가, 바인더 수지를 더 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.

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