KR101039188B1

KR101039188B1 - 플라즈마 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR101039188B1
Application number: KR1020107005488A
Authority: KR
Inventors: 미키히코 니시타니; 마사히로 사카이; 유스케 후쿠이; 요스케 혼다; 야스히로 야마우치; 미치코 오카후지
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-06-03
Also published as: US20100207524A1; WO2010010677A1; US7932676B2; JPWO2010010677A1; KR20100041885A

Abstract

본 발명은, 보다 낮은 방전 개시 전압이 얻어지도록, 보호막을 개량한 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 제공한다. 보호막(16)의 표면 근방을, 실질적으로, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 질소(N) 및 산소(O)로 구성한다. 이 표면 근방에 있어, Mg 및 Al의 원자수의 합계에 대한 Al의 원자수의 비율이 2.1% 이상 66.5% 이하이며, N 및 O의 원자수의 합계에 대한 N의 원자수의 비율이 1.2% 이상 17.2% 이하이며, Mg 및 Al의 원자수의 합계에 대한 N 및 O의 원자수의 비가 1.0 이상 1.35 이하가 되도록, 보호막(16)을 형성한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

발명은, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 「PDP」라고 표기한다)에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 전면 기판상의 유전체층을 덮는 보호막에 특징을 가지는 PDP에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널은 직류(DC)형과 교류(AC)형으로 분류된다. AC형은, 휘도, 발광 효율, 수명의 점에서 DC형보다 뛰어나며, 보급이 진행되고 있다.

AC형 PDP의 전면 기판 상에는 전극 및 유전체층이 이 순서로 형성되고, 또한, 유전체층을 덮도록 보호막이 형성되어 있다. 보호막의 재료로서는, 산화 마그네슘(MgO)이 이용되고 있다. 산화 마그네슘은, 보호막에 요구되는 기능, 즉, 내스퍼터링성 및 전자 방출 특성에 있어서 다른 재료보다 뛰어나다고 생각되어 왔기 때문이다. 산화 마그네슘과 같이 2차 전자방출계수(γ)가 큰 재료를 PDP의 방전 공간에 면하는 보호막으로서 이용하면, PDP의 방전 개시 전압을 낮게 할 수 있다.

일본국 특허공개 2000-173476호 공보(특허 문헌 1)는, 보호막의 표층 부분을, 산소의 일부를 질소로 치환한 산화 마그네슘에 의해 구성하는 것을 제안하고 있다. 특허 문헌 1에 의하면, 보호막의 표층 부분을 Mg₃O_3(1-x)N_2x(단, 0＜x＜7)로 나타나는 조성으로 한 PDP에서는, 산화 마그네슘을 보호막으로 한 PDP보다, 방전 개시 전압이 낮아진다.

일본국 특허공개 2003-100217호 공보(특허 문헌 2)는, 보호막을, AlNX(X는 Si, Ge, Sn, Pb, Be, Mg, Ca, O, S로부터 선택되는 적어도 1종)로 나타나는 조성으로 하는 것을 제안하고 있다. 특허 문헌 2에 의하면, AlN은 내스퍼터링성 및 전자 방출 특성이 뛰어나고, 이것에 Al, N 이외의 원소를 혼입시키면, 이들 특성이 더 향상된다(단락 0022, 0023). 특허 문헌 2의 실시예 4에는, (Al_1-a-bM_aD_b)_1－d(N_1-cA_c)_d(여기서, M은 Si, Ge, Sn, Pb로부터 선택되는 적어도 1종, D는 Be, Mg, Ca로부터 선택되는 적어도 1종, A는 O, S로부터 선택되는 적어도 1종, 0.3＜d＜0.5；단, 특허 문헌 2의 "δ”를 여기에서는 "d"로 표기；또한, 실시예 4의 란에는 명기되어 있지 않지만, 청구항 2를 참조하면, 0≤a≤0.5, 0≤b≤0.5, 0≤a＋b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0＜a＋b＋c≤1)가 개시되어 있다. 실시예 4의 결과를 나타내는 표 4에는, (AlMg)_0.60(NO)_0.40이 예시되어 있다.

이상과 같이, 종래는, Mg, Al등의 금속 원자의 원자수에 대한 N, O 등의 비금속 원자의 원자수의 비(예를 들면 상기(AlMg)_0.60(NO)_0.40에 있어서의 이 비는 2/3)가 1미만인 보호막이 제안되어 있었다. 이것은, 특허 문헌 1의 단락 0005에 개시되어 있는 바와 같이, 산화 마그네슘에 산소 결함을 일으키면 2차 전자 방출 계수가 높아지는 것이 공지였던 것과 관련이 있다고 생각된다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

(특허 문헌 1:일본국 특허공개 2000-173476호 공보)

(특허 문헌 2:일본국 특허공개 2003-100217호 공보)

현재, 실용화되어 있는 AC형 PDP의 방전 공간에는, 네온(Ne)-크세논(Xe)계의 불활성 가스가 봉입되어 있다. 이 불활성 가스에 있어서의 크세논의 분압은 5~10%이다. 방전 개시 전압의 값은, 주로, 방전 공간에 있어서 보호막과의 상호 작용이 생기는 거리에까지 Ne 이온 또는 Xe 이온이 보호막에 접근했을 때에 발생하는 오 제(Auger) 중화에 의한 2차 전자 방출에 의존한다. Ne-Xe계의 불활성 가스를 이용한 경우의 2차 전자 방출에 관해서는, Ne 이온이 그 역할의 대부분을 담당하고 있고, Xe 이온에 의한 기여는 상당히 작다.

다른 디스플레이와 같이, PDP에 대해서도 화질의 향상이 더 요구되고 있고, 이를 위해서는 PDP의 고정밀화가 필요로 되고 있다. 고정밀화를 위해서는, 패널을 고휘도이며 고효율로 하는 것이 요구된다. 그리고, PDP를 고휘도이며 고효율로 하기 위해서는, 방전 공간에 봉입하는 크세논 분압을 높게 하는 것이 바람직하다. 여기 상태로부터 기저 상태로 완화할 때에 방출되는 자외선의 양을 비교하면, 크세논으로부터의 자외선의 양이 네온으로부터의 자외선의 양보다 많기 때문이다. 그러나, 상술의 이유에 의해, 크세논 분압을 높게 하면, 2차 전자 방출로의 기여가 큰 Ne 이온이 적어지고, 그 결과, 방전 개시 전압이 상승한다. 방전 개시 전압이 높아지면, PDP의 구동 회로에는, 높은 방전 개시 전압에 대응할 수 있는 고내압 트랜지스터가 필요하게 된다. 이러한 트랜지스터는, PDP의 제조 코스트를 인상하는 요인이 된다.

특허 문헌 1 및 2에 개시되어 있는 보호막은, PDP의 방전 개시 전압을 어느 정도 인하하는 것으로서 평가할 수 있다. 그러나, 방전 공간에 충전하는 불활성 가스에 있어서의 크세논 분압을 높게 한 PDP를 상정하면, 보다 낮은 방전 개시 전압이 얻어지도록, 보호막을 더 개량하는 것이 요구된다.

이상의 사정을 감안하여, 본 발명은, 보다 낮은 방전 개시 전압이 얻어지도록, 보호막을 개량한 PDP를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 PDP는, 전면 기판과, 상기 전면 기판과 대향하도록 배치된 후면 기판과, 상기 전면 기판과 상기 후면 기판의 사이의 공간을 방전 공간으로 구획하는 격벽을 구비하고, 상기 전면 기판 상에 형성된 유전체층을 덮고, 또한 상기 방전 공간에 접하도록, 보호막이 형성되고, 상기 보호막의 표면 근방이, 실질적으로, 마그네슘, 알루미늄, 질소 및 산소로 구성되고, 상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 알루미늄의 원자수의 비율이 2.1% 이상 66.5% 이하이며, 상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계에 대한 상기 질소의 원자수의 비율이 1.2% 이상 17.2% 이하이며, 상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계의 비가 1.0 이상 1.35 이하이다.

본 발명의 PDP에서는, 보다 낮은 방전 개시 전압을 얻을 수 있도록 보호막의 조성이 조정되어 있다. 이 보호막의 특징의 하나는, 금속 원자(Mg, Al)의 원자수에 대한 비금속 원자의 원자수의 대소 관계가, 종래 제안되어 온 Mg 및 O를 포함하는 막과는 반대이며, 전자에 대한 후자의 비가 1.0 이상으로 조정되어 있는 것에 있다. 본 발명을 적용하면, 예를 들면, 크세논 분압을 10%보다 높게 한 Ne-Xe계의 불활성 가스가 봉입된 PDP와 같이, 종래보다 높은 전압에서의 구동이 요구되는 PDP를, 종래와 동일한 정도의 전압으로 구동시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 PDP의 일형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.
도 3은 3종류의 보호막의 방전 개시 압력과 방전 파워의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 3종류의 보호막의 PDP의 방전 유지 전압을 나타내는 도면이다.
도 5는 샘플 2의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은 샘플 3의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 7은 샘플 4의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 8은 샘플 6의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 9는 샘플 7의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 10은 샘플 9의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 11은 샘플 5의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 12는 샘플 8의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 13은 샘플 10의 X선 전자 방출 스펙트럼 및 UV 전자 방출 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

본 발명의 PDP는, 보호막을 제외하고, 종래부터 이용되어 온 부재를 이용하여 구성할 수 있다. PDP의 구성은, 본 발명에 의한 보호막의 방전 개시 전압 저하의 효과를 얻을 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 이것을 전제로 하면서, 이하에서는, 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 PDP의 일형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 PDP의 일형태를 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ단면도이다. 도 1, 2에 나타낸 PDP는, 이른바 AC형이다.

투명 절연성 기판(통상은 유리판이 이용된다)으로 이루어지는 전면 기판(11) 상에는, 투명 전극(통상은, 인듐주석 산화물(ITO) 또는 산화주석(SnO₂)이 이용된다)(12, 13)이 형성되어 있다. 투명 전극(12)은 주사(스캔) 전극이며, 투명 전극(13)은 유지(서스테인) 전극(13)이다. 이들 전극(12, 13)은, 서로 근접하고, 또한 서로 평행하게 신장하여, 동일한 방전 셀(17) 상을 통과하도록 형성되어 있다. 투명 전극(12, 13)의 사이에 전압을 인가함으로써, 후술하는 어드레스 전극(19)에 의해 미리 선택되고, 벽전하가 축적된 방전 셀(17)에, 유지 방전(표시 방전)이 발생한다. 투명 전극(12, 13)을 구성하는 투명 도전 재료는 시트 저항이 충분히 낮지 않기 때문에, 대형의 패널에서는 전화소에 충분한 전력을 공급할 수 없다. 이것을 보충하기 위해, 투명 전극(12, 13) 상에는 버스 전극(14)이 형성되어 있다. 버스 전극(14)은, 예를 들면, 은의 후막, 알루미늄 박막, 또는 크롬/동/크롬(Cr/Cu/Cr)의 적층 박막에 의해 구성되는 저항이 낮은 보조적인 전극이다.

이들 전극(12, 13, 14) 상에는, 투명한 유전체층(통상은 저융점 유리가 이용된다)(15)이 형성되고, 유전체층(15)을 덮도록 보호막(16)이 더 형성되어 있다. 유전체층(15)은, AC형 PDP 특유의 전류 제한 기능을 가지고 있고, AC형의 상대적으로 긴 수명에 기여하고 있다. 보호막(16)은, 종래는, 산화 마그네슘으로 구성되어 있었다. 본 형태에 있어서의 보호막(16)의 재료에 대해서는 후술한다.

전면 기판(11)으로부터 소정 거리를 두고 이 기판(11)과 평행하게, 투명 절연성 기판으로 이루어지는 후면 기판(18)이 배치되어 있다. 후면 기판(18) 상에는, 화상 데이터를 기록하기 위한 어드레스 전극(19) 및 하지 유전체층(20)이 이 순서로 형성되어 있다. 하지 유전체층(20) 상에는 격벽(22)이 형성되고, 격벽(22)에 의해, 전면 기판(11)과 후면 기판(18)의 사이의 방전 공간이 방전 셀(17)로 분할되어 있다. 어드레스 전극(19) 및 격벽(22)은, 투명 전극(12, 13)의 신장하는 방향과 직교하는 방향으로 신장하도록 형성되어 있다. 형광체층(21)은, 하측 유전체층(20) 및 격벽(22)에 부착하여 방전 셀(17) 내의 공간에 노출되어 있다. 형광체층(21)은, RGB(적녹청)중 어느 하나의 형광체로 구성되어 있다.

방전 셀(17) 내의 방전에 따라서 이 셀(17) 내에서는 봉입된 불활성 가스의 종류에 따른 파장의 자외선이 발생하고, 이 자외선에 의해, 형광체층(21)을 구성하는 형광체 재료에 따라 정해지는 파장을 가지는 가시광선이 발생한다. 방전 셀(17)을 구획하는 역할을 담당하는 격벽(22)은, 오방전이나 광학문적 크로스토크를 막는 작용도 가지고 있다.

방전 셀(17)에는, 통상, 네온(Ne)과 크세논(Xe)으로 이루어지는 불활성 가스(방전 가스)가 충전되어 있다. 이 방전 가스의 압력은, 통상 23.9㎪(180 Torr)~79.8㎪(600Torr), 예를 들면 66.7㎪(500Torr) 정도이다. 상술한 대로, 현재, 실용화되어 있는 PDP에서는, 네온과 크세논으로 이루어지는 방전 가스에 있어서의 크세논의 분압은 5~10%이다. 본 발명은, Xe 분압이 상기 정도인 방전 가스를 이용하는 PDP에도 적용할 수 있지만, 고휘도화를 위해서 방전 가스에 있어서의 Xe 분압이 높게 설정된 PDP, 보다 구체적으로는, 네온과 크세논의 혼합 가스로서 크세논의 분압이 전체의 11~100%, 경우에 따라서는 40~100%, 한층 더 70~100%의 범위로 설정된 방전 가스를 이용하는 PDP에 적용하면 효과가 크다.

본 발명의 PDP는, Ne-Xe계의 방전 가스를 이용한 PDP에 한정하지 않고, 그 외의 가스, 예를 들면, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr)을 포함하는 방전 가스를 이용하는 PDP에 적용할 수도 있다.

보호막(16)은, 그 표면 근방이, 실질적으로, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 질소(N) 및 산소(O)로 구성되어 있다. 여기서, 「실질적으로」는, 양산 공정에서 완전히 배제하기 어려운 불순물이 보호막의 특성에 거의 영향을 주지 않는 정도로 혼입하는 것을 허용하는 취지로 이용하고 있고, 구체적으로는, 0.1원자% 미만의 그 외의 원자가 포함되어 있어도 되는 것을 나타내는 용어이다.

상기 Mg, Al, N 및 O의 비율은 이하의 범위로 정한다. Mg 및 Al의 원자수의 합계에 대한 Al의 비율(Al/(Mg+Al)×100［%］)은, 2.1% 이상 66.5% 이하로 한다. N 및 O의 원자수의 합계에 대한 N의 비율(N/(N+O)×100［%］)은, 1.2% 이상 17.2% 이하로 한다. Mg 및 Al의 원자수의 합계에 대한 N 및 O의 원자수의 합계의 비((N＋O)/(Mg＋Al))는, 1.0 이상 1.35 이하이다.

2차 전자의 방출에 관여하여 방전 개시 전압에 크게 영향을 주는 것은 보호막(16)의 표면 근방이기 때문에, 본 발명에서는, 보호막의 표면 근방의 조성을 한정하는 것으로 했다. 보호막의 잔부는, 표면 근방의 조성을 확실히 소정의 범위로 하는 관점으로부터는, 표면 근방에 대해서 한정된 범위의 조성으로 하는 것이 바람직하지만, 상기 범위로부터 벗어나는 조성이어도 상관없다. 표면 근방의 조성은, 구체적으로는, XPS(X선 광전자 분광(X-ray photoelectron spectroscopy))법에 의해 측정할 수 있다. XPS법에 의하면, 막의 최표면의 조성, 구체적으로는 표면으로부터 깊이 수㎚의 범위에 있어서의 조성을 분석할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「표면 근방」이란, 막의 표면을 대상으로 한 XPS법에 의해 분석할 수 있는 범위를 가리킨다.

보호막(16)의 막두께는, 특별히 한정되지 않지만, 종래와 동일한 정도, 예를 들면 0.5㎛~1㎛의 범위로 하면 된다.

(실시예)

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이하의 실시예로 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니다.

우선, 이하의 실시예에서 채용한 보호막의 방전 특성의 평가 방법에 대해서 설명한다. 방전 특성은, 밀폐한 챔버 내에 서로 대향하도록 배치한 한 쌍의 전극을 이용해 측정했다. 전극 간격은 10㎝, 챔버 내의 방전 가스에는 아르곤(Ar) 가스를 이용했다. 전극의 한쪽은 접지하고, 다른쪽에는 고주파 전원(13.56㎒)을 접속했다. 고주파 전원에 접속한 전극(고주파 전극) 상에는, 특성을 평가해야 할 보호막을 성막했다. 그리고, 상기 한 쌍의 전극간에 인가하는 방전 파워를 일정(8W)하게 유지하면서, 방전 가스의 압력을 0.5㎩로부터 서서히 증가시켜, 방전이 시작되는 압력을 측정했다.

전자가 전극의 사이를 왕복할 수 있는 압력하에서의 고주파 방전에 있어서는, 방전 개시 전압은, 기본적으로, 방전 공간에서 생성하는 이온·전자에 의존한다. 그러나, 방전 공간의 압력이 낮아짐에 따라 방전 가스의 이온 및 전자는 생성하기 어려워진다. 이러한 상황에서는, 고주파 전극의 표면에서 생성하는 이온·전자가 방전 개시 전압을 결정하게 된다. 따라서, 상기와 같은 방법에 의해, 보호막의 2차 전자 방출 계수를 평가할 수 있다.

상기 평가 방법의 타당성을 검증하기 위해, 3종류의 보호막을 이용한 검증 실험을 실시했다. 도 3에, 서로 다른 재료로 이루어지는 보호막 A, B, C에 대해서 실시한 상기 평가 방법의 결과를 나타낸다. 단, 이 검증 실험에서는, 그래프의 세로축에 나타나 있는 범위에서 방전 파워를 적절히 선택하고, 그 방전 파워에 있어서 방전 개시 압력을 구했다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 보호막 A, C, B의 순서로, 방전 개시 압력이 낮다는 결과를 얻을 수 있었다.

도 4에, 보호막 A, B, C를 이용해 제작한 PDP 테스트 패널(방전 가스는 Xe 가스 100%로 했다)의 방전 유지 전압을 나타낸다. 방전 유지 전압은 형광체의 종류마다(RGB), 또한 3종의 형광체를 동시에 발광시켜(White 발광) 측정했다. PDP 테스트 패널에 있어서의 방전 유지 전압은, 상기 방전 개시 압력의 값을 잘 반영하고, 방전 개시 압력이 낮을 수록 낮아졌다. 이상에 의해, 상기 평가 방법은, 현실의 PDP에 있어서 문제가 되는 보호막의 2차 전자 방출 계수를 평가하는 방법으로서 타당하다는 것을 확인할 수 있었다.

고주파 전극 상으로의 보호막의 성막은, 스퍼터링법 또는 전자빔 증착(EB)법에 의해 실시했다. 막두께는 0.5㎛로 했다. 스퍼터링법으로 이용한 타겟 및 EB법으로 이용한 증착원을, 성막 분위기와 함께 표 1에 나타낸다.

또한, XPS법에 의해 측정한 보호막의 조성을 표 1에 아울러 나타낸다. 이 XPS법에 있어서 이용한 연X선은 Alkα(1.485keV)이다. 이 측정에서는, 막의 깊이 방향에 있어서의 조성 변화를 분석할 때 행해지는 경우가 있는 자동적인 에칭 조작은 실시하고 있지 않고, 막의 표면 근방의 조성만을 평가했다. 또, X선은, 샘플에 대해서 수직 입사하고, 수직 방향으로부터 45° 경사진 방향으로 방출되는 전자의 분광을 행한 결과이다.

표 중, MgO/Al은 MgO 타겟의 표면의 일부에 Al박을 배치한 것을 나타낸다. 또, AlN/MgO는, AlN 타겟의 표면의 일부에 MgO 결정 타겟을 배치한 것을 나타낸다. 이들 타겟을 이용하고, 또한 Al박 등을 배치하는 면적의 비율을 조정하면, 스퍼터링되는 원자의 비율을 제어할 수 있다. 스퍼터링법에서는 챔버 내에 질소 가스를 공급하면서 성막했다. 또한, AlN＋MgO로 하는 표기(샘플 18)는, AlN 증착원과 MgO 증착원의 2개의 증착원을 이용한 공증착에 의해 성막한 것을 나타낸다.

Al을 포함하지 않는 MgON계의 보호막(샘플 0)의 방전 개시 압력은 1.60㎩이며, 충분히 낮아지지 않았다. Al의 혼입은 그 양이 얼마되지 않아도 방전 개시 압력의 저하에는 효과가 있었다(샘플 2). 그러나, Mg와 Al의 합계에 대한 Al의 비율이 너무 높아지면(샘플 5~8), 방전 개시 압력은 충분히 낮아지지 않았다. 마찬가지로, N의 혼입도 그 양이 얼마되지 않아도 방전 개시 압력을 크게 저하시켰다(샘플 12). 그러나, N과 O의 합계에 대한 N의 비율이 너무 높아지면(샘플 14), 방전 개시 압력은 충분히 낮아지지 않았다. 또, 금속 원자(Mg, Al)에 대한 비금속 원자(O, N)의 비는, 너무 낮아도(샘플 18), 너무 높아도(샘플 1), 방전 개시 압력이 충분히 낮아지지 않았다.

종래부터, 산화마그네슘에 있어서 의도적으로 산소 결함을 일으키면, 2차 전자 방출 계수가 높아지는 것은 알려져 있다(예를 들면 일본국 특허공개 2000-173476호 공보(특허 문헌 1) 단락 0005). 일본국 특허공개 2000-173476호 공보(특허 문헌 1) 및 일본국 특허공개 2003-100217호 공보(특허 문헌 2)에 개시되어 있는 보호막에 있어서도, Al, Mg 등 금속 원자의 원자수의 합계에 대한 O, N 등 비금속 원자의 원자수의 합계는 1 미만이 되도록 설정되어 있다. 그러나, 적어도,［Al/(Mg＋Al)］이 2.1~66.5%가 되고, 또한［N/(N+O)］가 1.2~17.2%가 되는 범위에서는, 상기와는 반대로, 원자수에 기초하는 (N＋O)/(Mg＋Al)의 비가 1.0 이상 1.35 이하의 범위에 있는 보호막이, 보다 낮은 방전 개시 압력, 나아가서는 높은 2차 전자 방출 계수에 기초하는 낮은 방전 개시 전압을 얻기 위해 적절하다는 것을 확인할 수 있었다.

상기에서 제작한 샘플의 몇 개에 대해, XPS에 의한 가전자대로부터의 전자 방출 스펙트럼(이하, 「X선 전자 방출 스펙트럼」이라고 한다)과, 포톤 방사에 의한 전자 방출 스펙트럼(이하, 「UV 전자 방출 스펙트럼」이라고 한다)을 측정했다. UV 전자 방출 스펙트럼은, 파장 500~200㎚의 가시·자외선을 조사했을 때에 방출된 전자를 측정하여 얻은 것이다. X선 전자 방출 스펙트럼은 막의 표면 근방의 상태를 반영하는데에 반해서, UV 전자 방출 스펙트럼은 X선 전자 방출 스펙트럼보다 깊은 부분까지의 상태를 반영하고 있다고 생각된다. 이들 스펙트럼을 도 5~도 13에 나타낸다. 도 5~도 13에 있어서, X선 전자 방출 스펙트럼은 실선에 의해, UV 전자 방출 스펙트럼은 파선에 의해, 각각 나타나 있다.

도 5~13에서는, X선 전자 방출 스펙트럼에 대해서, 결합 에너지 6eV 이하의 영역을 얇게 해칭하여 나타냈다. 표 1에 나타낸 결과와 비교해 보면, 해칭한 영역이 넓은 샘플로부터는 낮은 방전 개시 압력이 얻어지는 경향을 확인할 수 있다.

샘플 2~4, 9에 대한 결과를 나타내는 도 5~7, 10에서는, 모두, 결합 에너지 5ev부근에 있어서, X선 전자 방출 스펙트럼이 최고치를 나타내고 있다. 이들 샘플로부터는 특히 낮은 방전 개시 압력이 얻어진 것을 고려하면, 보호막으로부터의 X선 전자 방출 스펙트럼은 그 최고치가 6eV 이하인 저에너지 영역에 존재하는 것이 바람직하다.

이들 샘플 중, 샘플 2~4(도 5~7)에 대해서는, X선 전자 방출 스펙트럼이 매우 닮은 형상으로 되었다. 이들 샘플에서는, 원자수에 기초하는 ［N/(N＋O)］의 비율(이하, 간단히 「N 비율」이라고 표기)에 대한, 원자수에 기초하는［Al/(Mg＋Al)］의 비율(이하, 간단히 「Al 비율」이라고 표기)의 비(Al 비율/N 비율)이 3 이하로 되어 있다. 이 비를 3 이하, 보다 구체적으로는 2.4 이하로 조정하면, 6eV 이하의 영역에 정점을 가지는 큰 피크가 나타나는 특징적인 X선 전자 방출 스펙트럼이 얻어지고, 이와 같은 보호막으로부터는 낮은 방전 개시 압력이 얻어진다. 특히, 샘플 2, 3과 같이, Al 비율 및 N 비율을 모두 2~10%의 범위로 하면 낮은 방전 개시 압력을 쉽게 얻을 수 있다. 샘플 2, 3에서는, Al 비율/N 비율이 1 미만으로 되어 있다.

또한, 도 5~7(샘플 2~4)을 대비하면, Al의 비율이 높아짐에 따라서(도 5 내지 도 6, 7로 이행함에 따라), 화살표로 나타낸 12~13eV 부근의 피크가 작아져 가는 것을 확인할 수 있다. 이 피크는 막의 표면의 수산화·탄산화에 대응하고 있기 때문에, 이것이 작은 보호막은, PDP의 양산 공정에 있어서의 제조에 유리하다. 따라서, 보호막의 표면의 화학 변화가 문제가 되는 경우는, Al 비율을 40% 이상, 보다 바람직하게는 42.1%로 하는 것을 검토해야 한다. 다른 도면에 있어서의 X선 전자 방출 스펙트럼을 보아도, Al 비율이 40% 이상이면, 막표면의 수산화·탄산화에 대응한 피크는 관찰되지 않는다.

도 10(샘플 9)에 있어서의 X선 전자 방출 스펙트럼의 최고치도 6eV 이하인 영역에 있고, 이것은 샘플 9로부터 낮은 방전 개시 압력이 얻어진 것과 대응하고 있다. 이 샘플에 있어서의 Al 비율에 대한 N 비율의 비는 5.9이다. 비(Al 비율/N 비율)가 3을 넘으면서도 낮은 방전 개시 압력이 얻어진 또 하나의 샘플(샘플 10;도 13)의 Al 비율 및 N 비율을 아울러 고려하면, Al 비율 40~67%, N 비율 5.0~18%, Al 비율에 대한 N 비율의 비(Al 비율/N 비율) 4~6이, 방전 개시 압력을 낮게 유지하기 위한 보호막의 바람직한 조성 범위의 1개인 것을 알 수 있다. Al 비율 40.2~66.5%, N 비율 6.8~16.1%, Al 비율에 대한 N 비율의 비(Al 비율/N 비율) 4.1~5.9의 범위가 보다 바람직하다. 이 조성 범위에서는, X선 전자 방출 스펙트럼이 전체적으로 높아진다. 따라서, 샘플 10과 같이, 이 스펙트럼의 최고치가 6eV 이하에 없어도, 방전 개시 압력이 낮은 보호막으로 하는 것이 가능하다(도 13 참조).

또한, 도 11(샘플 5)을 제외하는 각 도면에서는, UV 전자 방출 스펙트럼의 상승 에너지와 X선 전자 방출 스펙트럼의 상승 에너지의 사이에, 3eV 정도의 상위가 관찰되었다. 이 상위에는, 막표면 근방에 있어서 이온 결합성이 비교적 강하기 때문에, 마델룽 포텐셜 변화에 의한 가전자대의 에너지의 부상 효과가 기여하고 있다고 생각된다. 도 11에 나타낸 샘플 5의 보호막(Al 비율:100%)은, 공유결합성이 강하기 때문에, 막표면으로부터 스며 나오는 전자운 밀도가 낮아져, 방전 개시 압력이 낮아지지 않았다고 추정된다.

도 11~13(샘플 5, 8, 10)을 대비하면, Al의 비율이 낮아짐에 따라(도 11 내지 도 12, 13으로 이행함에 따라), 가전자대의 부상 효과가 커지고, X선 전자 방출 스펙트럼의 저에너지측으로의 테일 부분이 높아져 가는 것을 알 수 있다. 한편, UV 전자 방출 스펙트럼은, Al 비율이 낮아짐에 따라 고에너지측으로 시프트하여, 그 결과, UV 전자 방출 스펙트럼의 상승 에너지와 X선 전자 방출 스펙트럼의 상승 에너지 사이의 차가 확대되어 간다. 이것을 반영하여, 샘플 10 정도로 Al 비율이 낮아지면(67% 이하), 방전 개시 압력이 충분히 낮아졌다고 생각된다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은, PDP, 특히 고휘도이며 고효율인 PDP의 실현에 유용하다.

Claims

전면 기판과, 상기 전면 기판과 대향하도록 배치된 후면 기판과, 상기 전면 기판과 상기 후면 기판의 사이의 공간을 방전 공간으로 구획하는 격벽을 구비하고,
상기 전면 기판 상에 형성된 유전체층을 덮고, 또한 상기 방전 공간에 접하도록, 보호막이 형성되고,
상기 보호막의 표면 근방이, 실질적으로, 마그네슘, 알루미늄, 질소 및 산소로 구성되고,
상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 알루미늄의 원자수의 비율이 2.1% 이상 66.5% 이하이며,
상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계에 대한 상기 질소의 원자수의 비율이 1.2% 이상 17.2% 이하이며,
상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계의 비가 1.0 이상 1.35 이하인, 플라즈마 디스플레이 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계에 대한 상기 질소의 원자수의 비율(N비율)을 분모로 하고, 상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 알루미늄의 원자수의 비율(Al 비율)을 분자로 하여 산출되는 비(Al 비율/N 비율)가, 2.4 이하인, 플라즈마 디스플레이 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 마그네슘 및 상기 알루미늄의 원자수의 합계에 대한 상기 알루미늄의 원자수의 비율(Al 비율)이 40.2~66.5%이며,
상기 질소 및 상기 산소의 원자수의 합계에 대한 상기 질소의 원자수의 비율(N 비율)이 6.8~16.1%이며, 상기 N 비율에 대한 상기 Al 비율의 비(Al 비율/N 비율)가 4.1~5.9인, 플라즈마 디스플레이 패널.
청구항 1에 있어서,
상기 방전 공간에는, 네온과 크세논으로 이루어지는 방전 가스가 충전되어 있고,
상기 방전 가스에 있어서의 크세논 분압이 전체의 11~100%인, 플라즈마 디스플레이 패널.