KR101065109B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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모리오 후지따니
히로후미 히가시
신스께 요시다
아끼라 가와세
다쯔오 미후네
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파나소닉 주식회사
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Abstract

플라즈마 디스플레이 패널로서, 전면판(2)의 화상 표시 영역의 면적에서 차지하는 표시 전극(6)의 면적 비율을 종축으로 하고, 실온으로부터 300℃에서의 전면 글래스 기판(3)의 팽창 계수와 실온으로부터 300℃에서의 유전체층(8)의 팽창 계수의 차분을 횡축으로 하여, 팽창 계수의 차분, 및 면적 비율이, 좌표(35×10-7/℃, 60％)와, 좌표(8×10-7/℃, 60％)와, 좌표(5×10-7/℃, 40％)와, 좌표(23×10-7/℃, 40％)를 순서대로 직선으로 연결한 영역의, 직선을 포함하는 내부에 있다.

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 고정세화, 대화면화를 실현할 수 있으므로, 100인치 클래스의 텔레비전 등에 이용되고 있다. 최근, PDP는, 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선 수가 2배 이상인 하이디피니션 텔레비전에의 적용이 진행되고 있다. 또한, 환경 문제를 배려하여 납 성분을 함유하지 않은 PDP가 제품화되어 있다.
PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의한 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판을 갖는다. 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에는, 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극이 형성된다. 또한, 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층이, 표시 전극을 덮어서 형성된다. 또한, 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층이, 유전체층 상에 형성된다. 한편, 배면판은, 글래스 기판을 갖는다. 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에는, 스트라이프 형상의 어드레스 전극이 형성된다. 또한, 기초(下地) 유전체층이 어드레스 전극을 덮어서 형성된다. 또한, 기초 유전체층 상에는 격벽이 형성된다. 각 격벽간에 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층이 형성된다.
전면판과 배면판은 그 전극 형성면측을 대향시켜 기밀 봉착된다. 격벽에 의해 구획된 방전 공간에 Ne-Xe의 방전 가스가 55㎪∼80㎪의 압력으로 봉입되어 있다. PDP는, 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전시키고, 그 방전에 의해 발생한 자외선이 각 색 형광체층을 여기하여 적색, 녹색, 청색의 발광시켜 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.
표시 전극의 버스 전극에는 도전성을 확보하기 위한 은 전극이 이용되고, 유전체층으로서는 산화 납을 주성분으로 하는 저융점 글래스가 이용되고 있다. 그러나, 최근 환경 문제에의 배려에서 납 성분을 함유하지 않은 유전체층이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2, 3, 4 등 참조).
종래, 전면판은, 개구율을 확보하기 위해 가시광을 투과하는 소위 투명 전극을 갖고 있었다. 그러나, 코스트 다운을 위해 투명 전극을 형성하지 않고, 금속 전극만으로 이루어지는 표시 전극에서 도전성을 확보하는 것이 검토되고 있다.
종래, 1개의 주사선에 대해, 표시 전극이 2개 형성되어 있었다. 또한, 1개의 표시 전극에 대해, 1개의 투명 전극과 금속 전극이 1개 형성되어 있었다. 투명 전극의 생략에 의해서, 도전성 확보를 위해, 1개의 표시 전극에 대해, 금속 전극이 사다리 형상의 복수로 증가한다. 금속 전극에 함유되는 은(Ag)은 팽창 계수가 크기 때문에, 유전체층 형성 후에는, 글래스 기판에 대해 압축 방향의 응력이 발생한다. 따라서 글래스 기판의 잔류 응력은 압축 방향이다.
금속 전극이 복수개인 경우, 금속 전극 면적에 비례하여 글래스 기판 중의 잔류 응력은 압축 방향으로 더욱 증가한다. 유전체층 형성 후의 글래스 기판 중의 잔류 응력이 압축 방향이면, 막면측인 유전체층의 잔류 응력은, 반대로 인장 방향으로 된다. 이 경우, 전면판과 배면판을 대향 배치하여 봉착(封着)할 때에, 전면판이 배면판과 충돌하거나 하여 전면판에 미소 크랙이 발생하고, 기판 균열이 조장된다. 나아가서는 화상 표시 시에서 유전체층에 발생한 미소 크랙에 전압 부하가 걸려 해당 부분의 절연 불량을 발생시키게 된다. 또한, 납 성분을 함유하지 않은 유전체층에서는 이 현상이 현저하게 된다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하여, 고정세 표시라도, 고휘도, 고신뢰성을 확보하고, 또한 환경 문제에 배려한 PDP를 제공한다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-128430호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-053342호 공보 [특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2001-045877호 공보 [특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평9-050769호 공보
[발명의 개요]
본 발명의 PDP는, 전면판과, 배면판을 구비하고, 전면판과 배면판이 대향 배치되어 주위를 봉착하여 방전 공간이 형성된다. 전면판은, 전면 기판 상에 표시 전극과 유전체층과 보호층을 갖는다. 배면판은, 배면 기판 상에 전극과 격벽과 형광체층을 갖는다. 전면판의 화상 표시 영역의 면적에서 차지하는 표시 전극의 면적 비율을 종축으로 하고, 실온으로부터 300℃에서의 전면 기판의 팽창 계수와 실온으로부터 300℃에서의 유전체층의 팽창 계수의 차분을 횡축으로 하여, 팽창 계수의 차분, 및 면적 비율이, 좌표(35×10-7/℃, 60％)와, 좌표(8×10-7/℃, 60％)와, 좌표(5×10-7/℃, 40％)와, 좌표(23×10-7/℃, 40％)를 순서대로 직선으로 연결한 영역의, 직선을 포함하는 내부에 있다.
이 구성에 따르면, 투명 전극을 생략하여, 표시 전극의 면적 비율이 증가하여도, 유전체층의 절연 불량과 기판의 휘어짐이 저감된다.
본 발명은, 고정세 표시라도, 고휘도, 고신뢰성을 확보하고, 또한 환경 문제에 배려한 PDP를 제공한다.
도 1은 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 실시 형태에서의 전면판의 구성과 잔류 응력을 도시하는 개략 단면도.
도 3은 유전체의 팽창 계수와 기판의 잔류 응력과의 관계를 도시하는 도면.
도 4는 유전체의 팽창 계수와 전극의 면적 비율과의 관계를 도시하는 도면.
[1. PDP(1)의 개요]
본 실시 형태의 PDP(1)는, 교류 면방전형 PDP이다. 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 배치된다. 전면판(2)과 배면판(10)의 외주부가 글래스 프릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, Ne 및 Xe 등의 방전 가스가 55㎪∼80㎪의 압력으로 봉입된다.
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 복수열 배치된다. 전면 글래스 기판(3) 상에는, 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성된다. 또한, 유전체층(8)의 표면에 산화 마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성된다.
또한, 배면 글래스 기판(11) 상에는, 전면판(2)의 표시 전극(6)과 직교하는 방향으로, 복수의 띠 형상의 어드레스 전극(12)이 서로 평행하게 배치된다. 또한, 어드레스 전극(12)을 덮도록 기초 유전체층(13)이 형성된다. 또한, 어드레스 전극(12)의 사이에 형성된 기초 유전체층(13) 상에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정의 높이의 격벽(14)이 형성된다. 격벽(14)의 사이에는, 자외선에 의해 적색으로 발광하는 형광체층(15)과, 청색으로 발광하는 형광체층(15) 및 녹색으로 발광하는 형광체층(15)이 순서대로 형성된다.
표시 전극(6)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성된다. 적색으로 발광하는 형광체층(15)을 갖는 방전 셀과, 청색으로 발광하는 형광체층(15)을 갖는 방전 셀과, 녹색으로 발광하는 형광체층(15)을 갖는 방전 셀에 의해 컬러 표시를 하는 화소가 형성된다.
[2. PDP(1)의 제조 방법]
[2-1. 전면판(2)의 제조 방법]
우선, 전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 차광층(7)이 형성된다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 도전성을 확보하기 위한 은(Ag)을 함유하는 백색 전극(4b, 5b)을 갖는다. 또한, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 화상 표시면의 콘트라스트를 향상시키기 위해 흑색 안료를 포함하는 흑색 전극(4a, 5a)을 갖는다. 백색 전극(4b)은, 흑색 전극(4a)에 적층된다. 백색 전극(5b)은, 흑색 전극(5a)에 적층된다.
구체적으로는, 흑색 안료를 포함하는 흑색 페이스트가, 스크린 인쇄법 등에 의해 전면 글래스 기판(3)에 도포됨으로써, 흑색 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 다음으로, 흑색 페이스트층(도시 생략)이, 포토리소그래피법에 의해 패터닝된다. 다음으로, 은(Ag)을 함유하는 백색 페이스트가, 스크린 인쇄법 등에 의해, 흑색 페이스트층(도시 생략) 상에 도포됨으로써, 백색 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 다음으로, 백색 페이스트층(도시 생략)과 흑색 페이스트층(도시 생략)이, 포토리소그래피법에 의해 패터닝된다. 그 후, 현상 스텝을 거쳐, 흑색 페이스트층(도시 생략) 및 백색 페이스트층(도시 생략)이 소성됨으로써, 표시 전극(6)인 백색 전극(4b, 5b), 흑색 전극(4a, 5a), 및 차광층(7)이 형성된다.
다음으로, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮도록 전면 글래스 기판(3) 상에 유전체 페이스트가 다이 코트법 등에 의해 도포됨으로써, 유전체 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 그 후, 소정의 시간이 경과되면, 유전체 페이스트층(도시 생략)의 표면이 레벨링하고, 평탄하게 된다. 그 후, 유전체 페이스트층이 소성됨으로써, 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) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 진공 증착법에 의해 형성된다.
이상의 공정에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 주사 전극(4), 유지 전극(5), 차광층(7), 유전체층(8), 보호층(9)이 형성되어, 전면판(2)이 완성된다.
[2-2. 배면판(10)의 제조 방법]
한편, 배면판(10)은, 이하와 같이 형성된다.
우선, 배면 글래스 기판(11) 상에, 어드레스 전극(12)이 형성된다. 구체적으로는, 은(Ag)을 함유하는 페이스트가 스크린 인쇄법에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 도포됨으로써, 어드레스 전극 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 다음으로, 어드레스 전극 페이스트층(도시 생략)이, 포토리소그래피법에 의해, 패터닝됨으로써, 어드레스 전극(12)용의 구성물로 되는 재료층(도시 생략)이 형성된다. 그 후, 재료층(도시 생략)이 소정의 온도에서 소성됨으로써, 어드레스 전극(12)이 형성된다. 여기서, 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법 이외에도, 스퍼터법, 증착법 등에 의해, 금속막을 배면 글래스 기판(11) 상에 형성하는 방법이 채용된다.
다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이 코트법 등에 의해 어드레스 전극(12)을 덮도록 기초 유전체 페이스트가 도포됨으로써, 기초 유전체 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 그 후, 기초 유전체 페이스트층(도시 생략)이 소성됨으로써, 기초 유전체층(13)이 형성된다. 또한, 기초 유전체 페이스트는 글래스 분말 등의 기초 유전체 재료와 바인더 및 용제를 포함한 도료이다.
다음으로, 기초 유전체층(13) 상에 격벽 재료를 포함하는 격벽 형성용 페이스트가 도포됨으로써, 격벽 페이스트층(도시 생략)이 형성된다. 격벽 페이스트층(도시 생략)이 포토리소그래피법에 의해, 패터닝됨으로써, 격벽(14)의 재료층으로 되는 구성물(도시 생략)이 형성된다. 다음으로, 구성물(도시 생략)이, 소성됨으로써 격벽(14)이 형성된다. 여기서, 기초 유전체층(13) 상에 도포된 격벽 페이스트층을 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법 외에, 샌드 블러스트법 등이 채용된다.
다음으로, 인접하는 격벽(14)간의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 형광체 재료를 포함하는 형광체 페이스트가 도포된다. 다음으로, 형광체 페이스트가 소성됨으로써 형광체층(15)이 형성된다.
이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.
[2-3. 전면판(2)과 배면판(10)과의 조립 방법]
우선, 표시 전극(6)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록, 전면판(2)과 배면판(10)이 대향 배치된다. 다음으로, 전면판(2)과 배면판(10)의 주위가 글래스 프릿으로 봉착된다. 다음으로, 방전 공간(16)에 Ne, Xe 등을 함유하는 방전 가스가 봉입됨으로써 PDP(1)가 완성된다.
[3. 유전체층(8)의 상세]
유전체층(8)에 미소 크랙이 발생하는 것을 억제하고, 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는, 유전체층(8) 소성 후에 압축 방향의 잔류 응력이 존재하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 전면 글래스 기판(3)에는 인장 방향의 잔류 응력이 존재하는 것이 요구된다.
[3-1. 잔류 응력의 측정 방법]
본 실시 형태에서는, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력의 측정에는, 편광 왜곡계(신코세이기 가부시끼가이샤제(Shinko Seiki Co., Ltd) : 편광계(Polarimeter) SFII)가 이용되었다. 편광 왜곡계는, 광의 편광을 이용함으로써, 왜곡이 있는 물체를 광이 통과할 때에 발생하는 2개의 광의 위상차를 측정하여, 왜곡의 상태 및 왜곡의 크기를 측정한다. 또한, 전면 글래스 기판(3)에 잔류 응력이 존재하고 있으면, 전면 글래스 기판(3)에 왜곡이 발생하고 있다. 따라서, 편광 왜곡계를 이용함으로써, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력을 측정할 수 있다.
도 2에는, 본 실시 형태에서 전면판(2)의 구성물에 존재하는 잔류 응력이 모식적으로 도시되어 있다. 설명의 편의상, 차광층(7)은 생략되어 있다. 이하에 잔류 응력의 측정 방법이 구체적으로 설명된다. 우선, 전면판(2)이 소정의 크기로 할단(割段)된다. 다음으로, 전면판(2)의 표시 전극(6)의 연신 방향과 직교하는 일단이 편광 왜곡계 스테이지 상에 재치된다. 다음으로 스테이지 하부에 배치된 광원으로부터 백색광이 전면판(2)의 끝면에 조사된다. 다음으로, 전면판(2)을 통과한 광이, 검출부에 검출된다. 이와 같이 표시 전극(6) 바로 아래의 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력과, 표시 전극(6)이 존재하지 않는 부분, 즉, 유전체층(8) 바로 아래의 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이, 개별로 측정된다.
또한, 표시 전극(6) 바로 아래의 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력과, 유전체층(8) 바로 아래의 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이 합산되어, 전면 글래스 기판(3) 전체의 잔류 응력이 산출된다.
잔류 응력의 측정 결과는, 전면 글래스 기판(3)에 압축 응력이 존재하고 있으면, (+)의 값, 전면 글래스 기판(3)에 인장 응력이 존재하고 있으면, (-)의 값으로서 나타낸다. 전면판(2)의 잔류 응력은 (+)이면, 유전체층(8)에는 반대로 인장 응력이 발생하고 있으므로, 유전체층(8)에 미소 크랙이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 유전체층(8)의 강도나 절연 신뢰성이 저하된다. 따라서 전면판(2)에서의 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은 (-)인 것이 바람직하다.
유전체층(8)에 미소 크랙이 발생하는 것을 억제하기 위해서는, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은 0.0㎫ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 유전체층(8)에는, 잔류 응력이 존재하지 않는다. 또한, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은 -0.5㎫ 이하가 바람직하다. 이 경우, 유전체층(8)에는, 압축 방향의 잔류 응력이 존재하므로, 미소 크랙의 발생을 보다, 억제할 수 있다.
한편, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이, -2.0㎫보다 작아지면, 전면판(2)의 휘어짐이 커진다. 최근, PDP(1)의 제조 공정에서는 고효율화를 위해 대형 글래스 기판에, 미리 복수의 전면판(2) 또는 배면판(10)으로 되도록 구조물을 형성한 후에 할단하는, 소위 다면취 공법이 도입되어 있다. 따라서, 전면판(2) 또는 배면판(10)의 제조 공정에서 사용되는 글래스 기판 사이즈가 대형화되어 있다. 이와 같은 대형 기판에서는 글래스 기판의 휘어짐이 보다 한층 현저해져, 제조 공정상, 큰 과제로 되어 있다. 따라서, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은, -1.5㎫ 이상이 보다 바람직하다.
따라서, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은, -2.0㎫ 이상, 0.0㎫ 이하가 바람직하다. 또한, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력은, -1.5㎫ 이상, -0.5㎫ 이하가, 보다 바람직하다.
[3-2. 유전체층(8)의 팽창 계수]
본 실시 형태에서는 유전체층(8)의 팽창 계수를 제어함으로써, 바람직한 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이 실현된다. 보다 상세하게는, 전면 글래스 기판(3)에 이용되는 글래스 기판의 팽창 계수와, 유전체층(8)의 팽창 계수의 차분을 제어함으로써, 바람직한 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이 실현된다. 본 실시 형태에서는, 전면 글래스 기판(3)에, 실온으로부터 300℃에서의 팽창 계수가 83×10-7/℃의 글래스판이 이용되었다. 이후의 설명에서, 팽창 계수는, 실온으로부터 300℃에서의 값이다.
한편, 발명자들의 검토의 결과, 유전체층(8)의 바람직한 팽창 계수는, 전면 글래스 기판(3) 상에 형성되는 표시 전극(6)의 면적의 화상 표시 영역에 대한 비율에 의존하는 것이 명백하게 되었다. 도 3에 도시한 바와 같이, 유전체층(8)의 팽창 계수와, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력과의 관계에서, 바람직한 범위가 획정된다. 또한, 화상 표시 면적에서 차지하는 표시 전극(6)을 형성한 면적의 비율(이하, 면적 비율이라고 칭함)이 40％, 50％ 및 60％에 대해서 검토하였다. 면적 비율이 40％ 미만에서는, 표시 전극(6)의 도전성이 부족하다. 따라서, PDP(1)의 방전 특성이 열화된다. 한편, 면적 비율이 60％를 초과하면, 전면판(2)의 개구율이 부족하다. 따라서, PDP(1)의 휘도가 저하된다. 따라서, 면적 비율은, 40％ 이상, 60％ 이하가 바람직하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 면적 비율에 의존하여 잔류 응력(㎫)과 팽창 계수(×10-7/℃)의 관계가 변화하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 잔류 응력을 P로 하고, 팽창 계수를 α로 하면, 면적 비율이 40％인 경우, P=0.108α-8.470이다. 면적 비율이 50％인 경우, P=0.092α-7.048이다. 면적 비율이 60％인 경우 P=0.075α-5.625이다.
여기서 잔류 응력이 0.0㎫ 이하인 것을 만족시키기 위해서는 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수는 78×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수는 77×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수는 75×10-7/℃ 이하이다.
전면 글래스 기판(3)과, 유전체층(8)과의 팽창 계수의 차분은, 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수의 차분은 5×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수의 차분은 6×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수의 차분은 8×10-7/℃ 이하이다.
한편, 잔류 응력이 -2.0㎫ 이상인 것을 만족시키기 위해서는, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수는 60×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수는 55×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수는 48×10-7/℃ 이상이다.
즉, 잔류 응력이 -2.0㎫ 이상인 것을 만족시키기 위해서는, 전면 글래스 기판(3)과, 유전체층(8)과의 팽창 계수의 차분은, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수의 차분은 23×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수의 차분은 28×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수의 차분은 35×10-7/℃ 이상이다.
또한 잔류 응력 P가 -0.5㎫ 이하인 것을 만족시키기 위해서는, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수는 74×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수는 72×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수는 68×10-7/℃ 이하이다.
즉, 잔류 응력 P가 -0.5㎫ 이하인 것을 만족시키기 위해서는, 전면 글래스 기판(3)과, 유전체층(8)과의 팽창 계수의 차분은, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수의 차분은 9×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수의 차분은 11×10-7/℃ 이하이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수의 차분은 15×10-7/℃ 이상이다.
한편, 잔류 응력이 -1.5㎫ 이상인 것을 만족시키기 위해서는, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수는 65×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수는 61×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수는 55×10-7/℃ 이상이다.
즉, 잔류 응력이 -1.5㎫ 이상인 것을 만족시키기 위해서는, 전면 글래스 기판(3)과, 유전체층(8)과의 팽창 계수의 차분은, 이하의 조건이 필요하다. 면적 비율 40％에서는, 팽창 계수의 차분은 18×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 50％에서는, 팽창 계수의 차분은 22×10-7/℃ 이상이다. 면적 비율 60％에서는, 팽창 계수의 차분은 28×10-7/℃ 이상이다.
또한, 면적 비율은 전면판(2)의 설계 수치로부터 산출된 것이다. 그러나, 실제로 생산되는 전면판(2)에서의 면적 비율은, 전극 형상의 변동이나 측정 오차 등에 의해 ±3％의 오차가 발생한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 전면판(2)의 화상 표시 영역의 면적에서 차지하는 표시 전극(6)의 면적 비율을 종축으로 하고, 실온으로부터 300℃에서의 전면 글래스 기판(3)의 팽창 계수와 실온으로부터 300℃에서의 유전체층(8)의 팽창 계수의 차분을 횡축으로 한 그래프에서, 팽창 계수의 차분, 및 면적 비율이, 좌표(35×10-7/℃, 60％)와, 좌표(8×10-7/℃, 60％)와, 좌표(5×10-7/℃, 40％)와, 좌표(23×10-7/℃, 40％)를 순서대로 직선으로 연결한 영역의, 직선을 포함하는 내부에 있다.
더욱, 바람직하게는, 팽창 계수의 차분, 및 면적 비율이, 좌표(28×10-7/℃, 60％)와, 좌표(15×10-7/℃, 60％)와, 좌표(9×10-7/℃, 40％)와, 좌표(18×10-7/℃, 40％)를 순서대로 파선으로 연결한 영역의, 파선을 포함하는 내부에 있다.
[3-3. 유전체층(8)의 형성 방법]
우선, 재료로서, 글래스 분체 성분과 수지를 포함하는 용제, 가소제, 바인더 성분 등으로 구성된 페이스트가 이용된다. 다음으로, 페이스트가, 스크린 인쇄법이나 다이 코트법 등에 의해, 전면 글래스 기판(3) 상에 도포된다. 페이스트가 건조된 후, 450℃ 내지 600℃ 정도, 보다 바람직하게는 550℃ 내지 590℃에서 소성됨으로써, 유전체층(8)이 형성된다. 또한, 유전체층(8)을 형성하는 방법으로서, 이하의 방법도 이용된다. 우선, 재료로서, 페이스트를 필름 상에 도포, 건조시킨 시트가 이용된다. 다음으로, 시트에 형성된 페이스트가 전면 글래스 기판(3)에 전사된다. 다음으로, 450℃ 내지 600℃ 정도, 보다 바람직하게는 550℃ 내지 590℃에서 소성됨으로써, 유전체층(8)이 형성된다.
또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 PDP(1)의 휘도가 향상된다. 또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 PDP(1)의 방전 전압이 저감된다. 따라서, 절연 내압이 저하되지 않는 범위에서, 가능한 한 유전체층(8)의 막 두께가 작은 것이 바람직하다. 절연 내압의 관점과, 가시광 투과율의 관점과의 양방으로부터, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)의 막 두께는 15㎛ 이상, 41㎛ 이하이다.
[3-4. 유전체 글래스의 조성]
종래, 450℃ 내지 600℃ 정도에서의 소성을 가능하게 하기 위해, 유전체층에 포함되는 글래스 성분(유전체 글래스)에는 20 중량％ 이상의 산화 납이 함유되어 있었다. 그러나, 최근, 환경에의 배려를 위해, 유전체 글래스 중에 산화 납을 함유하지 않고, 0.5 중량％ 이상, 40 중량％의 삼산화 이비스무트(Bi2O3)를 함유하는 페이스트가 이용되고 있다. 그러나 이 경우, 유전체층(8)에 발생한 미소 크랙에 전압 부하가 걸려 해당 부분의 절연 불량을 발생시키는 것이 현저하게 되는 폐해가 수반된다.
본 실시 형태에서는, 유전체층(8)은, 상술한 범위의 팽창 계수의 차분으로 되는 유전체 글래스로 구성되어 있다. 일례로서, 유전체층(8)은, Bi2O3를 함유하며 산화 납을 함유하지 않은 유전체 글래스 재료에 의해 구성되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)에, 산화 바륨(BaO)과 산화 칼슘(CaO)을 함유하여도 된다. 바람직하게는, BaO와 CaO의 함유량의 합계가, 17몰％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 8몰％ 이하이다.
BaO와 CaO는 글래스 중에서의 양이온 반경이, 글래스를 구성하는 기본적인 산화물인 이산화규소(SiO2)나 삼산화 이붕소(B2O3)의 이온 반경보다도 크다. 이 때문에, 유전체층(8)이, BaO와 CaO를 함유함으로써 글래스의 네트워크가 커지고, 유전체층(8)의 팽창 계수가 커진다고 생각된다. BaO와 CaO의 함유량의 합계가 17몰％를 초과하면 유전체층(8)의 팽창 계수가 지나치게 커져서, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이 압축 방향으로 된다. 이 경우, 유전체층(8)의 절연 신뢰성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)에, ZnO를 함유하여도 된다. 바람직하게는, ZnO의 함유량이 10몰％ 이상, 50몰％ 이하이다. ZnO의 글래스 중에서의 양이온 반경은, BaO나 CaO의 양이온 반경보다도 작다. 그러나, SiO2나 B2O3의 이온 반경보다는 크다. 따라서, 유전체층(8)에 ZnO를 함유함으로써 유전체층(8)의 팽창 계수가 커진다고 생각된다. ZnO의 함유량이 50몰％를 초과하면 팽창 계수가 지나치게 커져서, 전면 글래스 기판(3)의 잔류 응력이 압축 방향으로 되어 절연 신뢰성이 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 ZnO의 함유량이 10몰％ 미만이면, 팽창 계수가 지나치게 작아지고, 전면 글래스 기판(3)의 휘어짐이 커져 바람직하지 않다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)에, 산화 구리 II(CuO)와 산화 코발트(CoO)를 함유하여도 된다. 바람직하게는, CuO와 CoO의 함유량의 합계가 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하이다. CuO는, 유전체층(8)의 소성 시에, CuO로부터 산화 구리 I(Cu2O)에로 환원 반응을 일으킨다. 따라서, 표시 전극(6)에 함유되는 은(Ag)으로부터 유전체층(8)으로 확산하는 은 이온(Ag+)의 환원이 억제된다. 따라서, 유전체층(8)의 황변(黃變)을 억제할 수 있다.
그러나, CuO는 유전체 글래스를 청색으로 발색시키는 작용이 있다. 한편, Cu2O는 유전체 글래스를 녹색으로 발색시키는 작용이 있는 것이 판명되었다. 이에 대해 발명자들은, 발색 작용의 발생 원인과, 그 개선 방법을 발견하였다.
PDP(1)를 제조하는 공정에서는, 어셈블리 공정도 포함하여 소성 공정을 복수회 행할 필요가 있다. CuO로부터 Cu2O로의 환원 반응은, 그 소성 시의 산소 농도 등의 분위기 조건에 따라서 매우 영향을 받기 쉽다. 또한, 환원 정도의 제어가 곤란하다. 그 결과, 유전체층(8)에서, CuO의 환원 반응이 보다 많이 진행하였기 때문에 청색 발색이 강한 부분과, CuO의 환원 반응의 진행이 적어 녹색 발색이 강한 부분이 혼재되는 경우가 있었다. 따라서, PDP(1)에서 착색 정도의 면내 변동이 생기기 쉬워진다. 따라서, PDP(1)의 화상 표시 시의 휘도, 색도의 면내 변동이 생겨, 화상 품질이 열화되는 것이 명백하게 되었다.
CuO의 환원 반응의 진행 정도에 따른 유전체층(8)의 착색 변동을 억제하기 위해, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체 글래스에 CoO를 첨가하고 있다. CoO는 CuO와 마찬가지로 유전체 글래스를 청색으로 발색시키는 효과가 있다. 그러나, 유전체 글래스에 CoO를 첨가함으로써, 유전체 글래스는 보다 안정적으로 청색 발색시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, PDP(1)의 화상 품질의 열화를 억제할 수 있다.
CuO와 CoO의 함유량의 합계가 0.5몰％를 초과하면, 유전체 글래스의 청색 발색이 지나치게 강하여, PDP(1)의 화상 품질이 열화된다. CoO만이 첨가된 경우는, 은 이온(Ag+)의 환원을 억제할 수 없다. 또한, 유전체층(8)의 직선 투과율이 저하된다. 이에 대해, CuO와 CoO의 함유량의 합계가 0.5몰％ 이하이면 청색 발색은 최적의 범위로 되고, PDP(1)의 화상 품질도 양호하게 된다. 또한, CuO와 CoO의 함유량의 합계가 0.1몰％ 미만이면, 은 이온(Ag+)의 환원을 억제할 수 없으므로 바람직하지 않다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)에, 삼산화 몰리브덴(MoO3)을 함유하여도 된다. 바람직하게는, MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하이다. Bi2O3를 함유하는 유전체 글래스에, 0.3몰％ 이상의 MoO3를 첨가함으로써, Ag2MoO4, Ag2Mo2O7, Ag2Mo4O13 등의 화합물이 580℃ 이하의 저온에서 생성하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 소성 온도가 550℃ 내지 590℃이다. 따라서, 소성 중에 유전체층(8) 내에 확산한 은 이온(Ag+)은, 유전체층(8)에 함유되는 MoO3와 반응하고, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, 은 이온(Ag+)이 환원되지 않고 안정화된다. 따라서, 은 이온(Ag+)이 응집하여 은(Ag) 콜로이드를 생성하는 일이 없다. 또한, 은 이온(Ag+)이 안정화됨으로써 은(Ag)의 콜로이드화에 수반하는 산소의 발생도 적어진다. 따라서, 유전체층(8) 내에의 기포의 발생도 적어진다.
또한, MoO3가 2몰％를 초과하여 첨가되면 유전체 글래스의 소성 시에 유전체 글래스가 결정화되기 쉬워진다. 따라서, 유전체 글래스가 백탁(白濁)된다. 그 결과, 유전체층(8)의 가시광 투과율이 저하된다. 따라서, PDP(1)의 휘도가 저하됨으로써, PDP(1)의 화상 품질이 열화된다. 또한, MoO3 대신에 삼산화 텅스텐(WO3), 이산화 세륨(CeO2), 이산화 망간(MnO2) 등의 금속 산화물을 유전체 글래스에 첨가하여도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한 본 실시 형태에서는, 일례로서, 유전체층(8)의 Bi2O3의 함유량이 5몰％ 이하이어도 된다. Bi2O3의 첨가량을 증가시킴으로써 유전체 글래스의 연화점을 내릴 수 있다. 따라서, 제조 프로세스를 저온화할 수 있는 등 다양한 이점이 있다. 그러나, Bi계의 재료가 고가이므로, Bi2O3의 첨가량을 증가시키는 것은, 사용하는 원재료의 코스트 증가를 초래한다. 따라서 본 실시 형태에서는, 일례로서, Bi2O3의 함유량은 5몰％ 이하이다.
일례로서, Bi2O3를 3.0몰％, MoO3를 0.7몰％, BaO와 CaO와의 합산이 9.6몰％, ZnO를 44.2％, 그 밖의 재료 조성물을 42.5몰％ 함유하는 유전체 글래스로 형성된 유전체층(8)의 팽창 계수는 73×10-7/℃이었다.
또한, 그 밖의 재료 조성물이란, 산화 붕소(B2O3), 산화 규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성물이다.
[3-5. 유전체 페이스트의 제조]
우선, 예시한 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료가, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 평균 입경이 0.5㎛∼3.0㎛로 되도록 분쇄되어 유전체 재료 분말이 제작된다. 다음으로, 유전체 재료 분말 50 중량％∼65 중량％와, 바인더 성분 35 중량％∼50 중량％가, 삼본 롤로 혼련됨으로써 다이 코트용 혹은 인쇄용의 유전체층용 페이스트가 제조된다.
바인더 성분은 에틸셀룰로오스 혹은 아크릴 수지 1 중량％∼20 중량％를 함유하는 터피네올 혹은 부틸카르비톨아세테이트이다. 또한, 유전체 페이스트에는, 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸이 첨가되어도 된다. 분산제로서 글리세롤모노올레이트, 소르비탄세스퀴올레에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등이 첨가되어도 된다. 이와 같은 구성의 유전체 페이스트는 인쇄성이 향상된다.
[4. 그 밖의 실시 형태]
실시 형태에서는, 전면 글래스 기판(3) 상에 형성된 흑색 전극(4a, 5a) 상에 백색 전극(4b, 5b)이 적층되고, 또한, 차광층(7)이 형성된 전면판(2)에 대한 설명이 이루어졌지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다.
흑색 전극(4a, 5a), 및 차광층(7)이 형성되지 않은 전면판(2)에 대해서도 적용이 가능하다. 흑색 전극(4a, 5a), 및 차광층(7)에 포함되는 흑색 안료의 열 팽창 계수는, 백색 전극(4b, 5b)에 포함되는 은(Ag)의 열 팽창 계수보다도 작다. 따라서, 흑색 전극(4a, 5a), 및 차광층(7)이 형성되지 않은 전면판(2)에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은, 고정세 표시라도, 고휘도, 고신뢰성을 확보하고, 또한 환경 문제에 배려한 PDP를 실현하는 점에서 유용하다.
1 : PDP
2 : 전면판
3 : 전면 글래스 기판
4 : 주사 전극
4a, 5a : 흑색 전극
4b, 5b : 백색 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

Claims (18)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널로서,
    전면판과,
    배면판
    을 구비하고,
    상기 전면판과 상기 배면판이 대향 배치되어 주위를 봉착하여 방전 공간이 형성되고,
    상기 전면판은, 전면 기판 상에 표시 전극과 유전체층과 보호층을 갖고,
    상기 배면판은, 배면 기판 상에 전극과 격벽과 형광체층을 갖고,
    상기 전면판의 화상 표시 영역의 면적에서 차지하는 상기 표시 전극의 면적 비율을 종축으로 하고,
    실온으로부터 300℃에서의 상기 전면 기판의 팽창 계수와 실온으로부터 300℃에서의 상기 유전체층의 팽창 계수의 차분을 횡축으로 하여,
    상기 팽창 계수의 차분, 및 상기 면적 비율이,
    좌표(35×10-7/℃, 60％)와,
    좌표(8×10-7/℃, 60％)와,
    좌표(5×10-7/℃, 40％)와,
    좌표(23×10-7/℃, 40％)
    를 순서대로 직선으로 연결한 영역의, 직선을 포함하는 내부에 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창 계수의 차분, 및 상기 면적 비율이,
    좌표(28×10-7/℃, 60％)와,
    좌표(15×10-7/℃, 60％)와,
    좌표(9×10-7/℃, 40％)와,
    좌표(18×10-7/℃, 40％)
    를 순서대로 직선으로 연결한 영역의, 직선을 포함하는 내부에 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층의 BaO와 CaO의 함유량의 합계가, 17몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유전체층의 BaO와 CaO의 함유량의 합계가, 17몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층의 ZnO의 함유량이, 10몰％ 이상, 50몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유전체층의 ZnO의 함유량이, 10몰％ 이상, 50몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 유전체층의 CuO와 CoO의 함유량의 합계가, 0.1몰％ 이상, 0.5몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 제4항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 유전체층의 MoO3의 함유량이, 0.3몰％ 이상, 2몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
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