KR101101685B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

고정밀이며 고휘도의 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 플라즈마 디스플레이 패널을 실현한다. 그를 위해서, 전면 글래스 기판(3) 상에 형성한 표시 전극(6)을 덮도록 유전체층(8)을 형성함과 함께 유전체층(8) 상에 보호층(9)을 형성한 전면판(2)과, 전면판(2)에 방전 가스가 충전된 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되며, 또한 표시 전극(6)과 교차하는 방향으로 어드레스 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 PDP이다. 또한, 보호층(9)은 산화마그네슘과 산화칼슘을 포함하는 금속 산화물에 의해 형성됨과 함께 아연을 함유한다. 또한, 보호층(9)면에서의 X선 회절 분석에서, 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각은, 산화마그네슘의 피크가 발생하는 회절각과 산화칼슘의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재한다.

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, 고정밀화, 대화면화의 실현이 가능하기 때문에, 100인치 클래스의 텔레비전 등으로서 제품화되어 있다. 최근, PDP는, 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선수가 2배 이상인 고정밀 텔레비전에의 적용이 진행되고 있다. 또한, 에너지 문제에 대응하여 한층 더한 소비 전력 저감에의 추세나, 환경 문제를 배려한 납 성분을 함유하지 않은 PDP에의 요구 등도 높아지고 있다.

PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의해 제조된 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 글래스 기판의 한 쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 표시 전극을 덮어 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 보호층으로 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 기밀 봉착되고, 격벽에 의해 구획된 방전 공간에 네온(Ne)-크세논(Xe)의 방전 가스가 400Torr∼600Torr(53300㎩∼80000㎩)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 발광을 시켜 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.

또한, 이와 같은 PDP의 구동 방법으로서는, 기입을 하기 쉬운 상태로 벽전하를 조정하는 초기화 기간과, 입력 화상 신호에 따라서 기입 방전을 행하는 기입 기간, 기입이 행해진 방전 공간에서 유지 방전을 발생시킴으로써 표시를 행하는 유지 기간을 갖는 구동 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이들 각 기간을 조합한 기간(서브 필드)이, 화상의 1프레임에 상당하는 기간(1필드) 내에서 복수회 반복됨으로써 PDP의 계조 표시를 행하고 있다.

이와 같은 PDP에서, 전면판의 유전체층 상에 형성되는 보호층의 역할로서는, 방전에 의한 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것, 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것 등을 들 수 있다. 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것은, 방전 전압의 상승을 방지하는 중요한 역할이다. 또한 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것은, 화상의 깜박거림의 원인으로 되는 어드레스 방전 미스를 방지하는 중요한 역할이다.

보호층으로부터의 초기 전자의 방출수를 증가시켜 화상의 깜박거림을 저감하기 위해서, 예를 들면, MgO 보호층에 불순물을 첨가하는 예나, MgO 입자를 MgO 보호층 상에 형성한 예가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2, 3, 4, 5 등 참조).

최근, 텔레비전은 고정밀화가 진행되고 있으며, 시장에서는 저코스트ㆍ저소비 전력ㆍ고휘도의 풀HD(하이디피니션)(1920×1080화소 : 프로그레시브 표시) PDP가 요구되고 있다. 보호층으로부터의 전자 방출 성능은 PDP의 화질을 결정하기 때문에, 전자 방출 성능을 제어하는 것이 매우 중요하다.

즉, 고정밀화된 화상을 표시하기 위해서는, 1필드의 시간이 일정함에도 불구하고 기입을 행하는 화소의 수가 증가하기 때문에, 서브 필드 중의 기입 기간에서, 어드레스 전극에 인가하는 펄스의 폭을 좁게 할 필요가 생긴다. 그러나, 전압 펄스의 상승으로부터 방전 공간 내에서 방전이 발생할 때까지는 「방전 지연」이라고 불리는 타임 래그가 존재한다. 그 때문에, 펄스의 폭이 좁아지면 기입 기간 내에서 방전을 종료할 수 있을 확률이 낮아지게 된다. 그 결과, 점등 불량이 생겨, 깜박거림 등의 화질 성능의 저하라고 하는 문제도 생기게 된다.

또한, 소비 전력 저감을 위해서 방전에 의한 발광 효율을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 형광체의 발광에 기여하는 방전 가스의 1성분인 크세논(Xe) 분압을 크게 하는 것이 생각된다. 그러나, 방전 전압이 높아짐과 함께, 「방전 지연」이 커져 점등 불량 등의 화질 저하가 발생한다고 하는 문제가 생기게 된다.

이와 같이 PDP의 고정밀화나 저소비 전력화를 진행시킴에 있어서는, 방전 전압이 높아지지 않도록 하는 것과, 점등 불량을 저감하여 화질을 향상시키는 것을, 동시에 실현시키지 않으면 안된다고 하는 과제가 있었다.

보호층에 불순물을 혼재시킴으로써 전자 방출 성능을 개선하고자 하는 시도가 행하여지고 있다. 그러나, 보호층에 불순물을 혼재시켜 전자 방출 성능을 개선한 경우에는, 보호층 표면에 전하를 축적시켜 메모리 기능으로서 사용하고자 할 때에, 전하가 시간과 함께 감소하는 감쇠율이 커지게 된다. 이와 같은 전하의 감쇠를 보충하기 위해서, 인가 전압을 크게 할 필요가 있는 등의 대책이 필요로 된다.

또한, MgO 이외를 함유하는 보호층에서는, 방전에 수반되는 이온 충격에 의한 내스퍼터성이 열화된다고 하는 문제도 갖고 있다. 한편, MgO 보호층 상에 MgO 결정 입자를 형성하는 예에서는, 「방전 지연」을 작게 하여 점등 불량을 저감하는 것은 가능이지만, 방전 전압을 저감할 수 없다고 하는 문제를 갖고 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 고휘도의 표시 성능을 구비하고, 또한 저전압 구동이 가능하며, 보호층의 내스퍼터성을 향상시킨 긴 수명의 PDP를 실현하는 것이다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2002-260535호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개평 11-339665호 공보 [특허 문헌 3] 일본 특개 2006-59779호 공보 [특허 문헌 4] 일본 특개평 8-236028호 공보 [특허 문헌 5] 일본 특개평 10-334809호 공보

본 발명의 PDP는, 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 유전체층 상에 보호층을 형성한 제1 기판과, 제1 기판에 방전 가스가 충전된 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되며, 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 어드레스 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 제2 기판을 갖는 PDP로서, 보호층은 산화마그네슘과 산화칼슘을 포함하는 금속 산화물에 의해 형성함과 함께 아연을 함유시키고, 보호층면에서의 X선 회절 분석에서, 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각이, 산화마그네슘의 피크가 발생하는 회절각과, 그 피크와 동일 방위의 산화칼슘의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재하는 것이다.

이와 같은 구성에 의하면, 보호층에서의 2차 전자 방출 특성을 향상시켜, 휘도를 높이기 위해서 방전 가스의 Xe 가스 분압을 크게 한 경우라도 저전압 구동을 실현할 수 있다. 또한, 보호층의 내스퍼터성을 향상시킨 긴 수명의 PDP를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 동 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 동 PDP의 보호층에서의 X선 회절 결과를 도시하는 도면.
도 4는 동 PDP의 응집 입자를 설명하기 위한 확대도.
도 5는 동 PDP의 방전 지연과 보호층 중의 칼슘(Ca) 농도와의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대하여 조사한 결과를 도시하는 도면.
도 7은 동 PDP의 보호층 중에 함유시키는 아연(Zn)의 농도와 굴절률과의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 동 PDP의 보호층 중에 함유시키는 아연(Zn)의 농도와 스퍼터량과의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 동 PDP에 이용한 응집 입자의 입경과 전자 방출 특성의 관계를 도시하는 특성도.

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

<실시 형태>

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 구조를 도시하는 사시도이다. PDP(1)의 기본 구조는, 일반적인 교류 면방전형 PDP와 마찬가지이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등을 포함하는 제1 기판(이하, 전면판(2)이라고 부름), 배면 글래스 기판(11) 등을 포함하는 제2 기판(이하, 배면판(10)이라고 부름)이 대향하여 배치되고, 그 외주부가 글래스 프릿 등을 포함하는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, 크세논(Xe)과 네온(Ne) 등의 방전 가스가 400Torr∼600Torr(53300㎩∼80000㎩)의 압력으로 봉입되어 있다.

전면판(2)의 전면 글래스 기판(3) 상에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)을 포함하는 한 쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(차광층)(7)가 서로 평행하게 각각 복수열 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 전하를 유지하여 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성되고, 또한 그 상에 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 홈마다, 자외선에 의해 적색, 녹색 및 청색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 공간이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 나열된 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 공간이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 전면판(2)의 구성을 도시하는 단면도이다. 이 도 2에서의 전면판(2)은, 도 1의 전면판(2)의 상하를 반전시킨 상태로 하여 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)을 포함하는 표시 전극(6)과 차광층(7)이 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)은 각각 인듐 주석 산화물(ITO)이나 산화주석(SnO₂) 등을 포함하는 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 차광층(7)을 덮어 형성한 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 상에 형성된 제2 유전체층(82)의 적어도 2층 구성으로 하고 있다. 또한, 제2 유전체층(82) 상에 보호층(9)이 형성되어 있다.

보호층(9)은, 산화마그네슘과 산화칼슘을 포함하는 금속 산화물에 의해 형성되어 있다. 또한, 그 보호층(9) 상에 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집한 응집 입자(92)를 부착 형성하고 있다.

다음으로, 이와 같은 PDP(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 차광층(7)을 형성한다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)을 구성하는 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 소정의 온도에서 소성하여 고화하고 있다. 또한, 차광층(7)도 마찬가지로, 흑색 안료를 함유하는 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 다이 코트법 등에 의해 도포하여 유전체 페이스트(유전체 재료)층을 형성한다. 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 재료, 바인더 및 용제를 함유하는 도료이다.

다음으로, 유전체층(8) 상에 보호층(9)을 형성한다. 본 발명의 실시 형태에서는, 보호층(9)을 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)을 포함하는 금속 산화물로 형성하고 있다.

보호층(9)은, 산화마그네슘(MgO)이나 산화칼슘(CaO)의 단독 재료의 펠릿이나, 그들 재료를 혼합한 펠릿을 이용하여 박막 성막 방법에 의해 형성된다. 박막성막 방법으로서는, 전자 빔 증착법, 스퍼터링법, 이온 플래팅법 등의 공지의 방법을 적용할 수 있다. 일례로서, 스퍼터링법에서는 1㎩, 증착법의 일례인 전자 빔 증착법에서는 0.1㎩가 실제상 취할 수 있는 압력의 상한이라고 생각된다.

또한, 보호층(9)의 성막 시의 분위기로서는, 수분 부착이나 불순물의 흡착을 방지하기 위해서 외부와 차단된 밀폐 상태로 되도록 조정한다. 이에 의해, 소정의 전자 방출 특성을 갖는 금속 산화물을 포함하는 보호층(9)을 형성할 수 있다.

다음으로, 보호층(9) 상에 부착 형성하는 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)의 응집 입자(92)에 대하여 설명한다. 이들 결정 입자(92a)는, 이하에 설명하는 기상 합성법 또는 전구체 소성법 중 어느 하나에 의해 제조할 수 있다.

기상 합성법에서는, 불활성 가스가 채워진 분위기 하에서 순도가 99.9％ 이상인 마그네슘 금속 재료를 가열한다. 또한, 분위기에 산소를 소량 도입함으로써, 마그네슘을 직접 산화시켜, 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 제작할 수 있다.

한편, 전구체 소성법에서는, 이하의 방법에 의해 결정 입자(92a)를 제조할 수 있다. 전구체 소성법에서는, 산화마그네슘(MgO)의 전구체를 700℃ 이상의 온도조건에서 균일하게 소성하고, 이것을 서냉하여 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 얻는다. 전구체로서는, 예를 들면, 마그네슘알콕시드(Mg(OR)₂), 마그네슘아세틸아세톤(Mg(acac)₂), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 탄산마그네슘(MgCO₃), 염화마그네슘(MgCl₂), 황산마그네슘(MgSO₄), 질산마그네슘(Mg(NO₃)₂), 옥살산마그네슘(MgC₂O₄) 중 어느 한종 이상의 화합물을 선택할 수 있다. 또한 선택한 화합물에 따라서는, 통상적으로, 수화물의 형태를 취하는 것도 있지만 이와 같은 수화물을 이용하여도 된다.

이들 화합물은, 소성 후에 얻어지는 산화마그네슘(MgO)의 순도가 99.95％ 이상, 바람직하게는 99.98％ 이상으로 되도록 조정한다. 이들 화합물 중에, 각종 알칼리 금속, 붕소(B), 규소(Si), 철(Fe), 알루미늄(Al) 등의 불순물 원소가 일정량 이상 섞여 있으면, 열처리 시에 불필요한 입자간 유착이나 소결이 생겨, 고결정성의 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 얻기 어렵기 때문이다. 따라서, 불순물원소를 제거하는 것 등에 의해 미리 전구체를 조정하는 것이 필요로 된다.

상기 어느 하나의 방법에 의해 얻어진 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를, 용매에 분산시킨다. 계속해서, 그 분산액을 스프레이법이나 스크린 인쇄법, 정전 도포법 등에 의해 보호층(9)의 표면에 분산 산포시킨다. 그 후, 건조ㆍ소성 공정을 거쳐 용매를 제거하고, 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수 응집한 응집 입자(92)를 보호층(9)의 표면에 정착시킨다.

이와 같은 일련의 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 재료층을 형성한다. 그 후, 소정의 온도에서 소성함으로써 어드레스 전극(12)을 형성한다. 다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이 코트법 등에 의해, 어드레스 전극(12)을 덮도록 유전체 페이스트를 도포하여 유전체 페이스트층을 형성한다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성함으로써 기초 유전체층(13)을 형성한다. 또한, 유전체 페이스트는 글래스 분말 등의 유전체 재료와 바인더 및 용제를 함유한 도료이다.

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

소정의 구성 부재를 구비한 전면판(2)과 배면판(10)을 주사 전극(4)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향 배치하고, 그 주위를 글래스 프릿으로 봉착하고 방전 공간(16)에 크세논(Xe)과 네온(Ne) 등을 함유하는 방전 가스를 봉입하여 PDP(1)가 완성된다.

여기서, 전면판(2)의 유전체층(8)을 구성하는 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)에 대하여 상세하게 설명한다. 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 다음 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화비스무트(Bi₂O₃)를 20중량％∼40중량％, 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5중량％∼12중량％ 함유하고, 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂), 이산화망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％∼7중량％ 함유하고 있다.

또한, 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂), 이산화망간(MnO₂) 대신에, 산화구리(CuO), 산화크롬(Cr₂O₃), 산화코발트(Co₂O₃), 산화바나듐(V₂O₇), 산화안티몬(Sb₂O₃)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％∼7중량％ 함유시켜도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화아연(ZnO)을 0중량％∼40중량％, 산화붕소(B₂O₃)를 0중량％∼35중량％, 산화규소(SiO₂)를 0중량％∼15중량％, 산화알루미늄(Al₂O₃)을 0중량％∼10중량％ 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 함유되어 있어도 된다.

이들 조성 성분을 포함하는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량％∼70중량％와, 바인더 성분 30중량％∼45중량％를 3본 롤로 잘 혼련하여 다이 코트용, 또는 인쇄용의 제1 유전체층(81)용 페이스트를 제작한다.

바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량％∼20중량％를 함유하는 터피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리 부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 페이스트로서 인쇄 특성을 향상시켜도 된다.

다음으로, 이 제1 유전체층용 페이스트를 이용하여, 표시 전극(6)을 덮도록 전면 글래스 기판(3)에 다이 코트법 혹은 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 575℃∼590℃에서 소성하여 제1 유전체층(81)을 형성한다.

다음으로, 제2 유전체층(82)에 대하여 설명한다. 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화비스무트(Bi₂O₃)를 11중량％∼20중량％, 또한, 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 1.6중량％∼21중량％ 함유하고, 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％∼7중량％ 함유하고 있다.

또한, 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂) 대신에, 산화구리(CuO), 산화크롬(Cr₂O₃), 산화코발트(Co₂O₃), 산화바나듐(V₂O₇), 산화안티몬(Sb₂O₃), 산화망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％∼7중량％ 함유시켜도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화아연(ZnO)을 0중량％∼40중량％, 산화붕소(B₂O₃)를 0중량％∼35중량％, 산화규소(SiO₂)를 0중량％∼15중량％, 산화알루미늄(Al₂O₃)을 0중량％∼10중량％ 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 함유되어 있어도 된다.

이들 조성 성분을 포함하는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량％∼70중량％와, 바인더 성분 30중량％∼45중량％를 3본 롤로 잘 혼련하여 다이 코트용, 또는 인쇄용의 제2 유전체층용 페이스트를 제작한다. 바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량％∼20중량％를 함유하는 터피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리 부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

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

또한, 유전체층(8)의 막 두께로서는, 가시광 투과율을 확보하기 위해서 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)을 합하여 41㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 유전체층(81)은, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 은(Ag)과의 반응을 억제하기 위해서 산화비스무트(Bi₂O₃)의 함유량을 제2 유전체층(82)의 산화비스무트(Bi₂O₃)의 함유량보다도 많게 하여 20중량％∼40중량％로 하고 있다. 그 때문에, 제1 유전체층(81)의 가시광 투과율이 제2 유전체층(82)의 가시광 투과율보다도 낮아지므로, 제1 유전체층(81)의 막 두께를 제2 유전체층(82)의 막 두께보다도 얇게 하고 있다.

또한, 제2 유전체층(82)에서는, 산화비스무트(Bi₂O₃)의 함유량이 11중량％ 이하이면 착색은 생기기 어렵게 되지만, 제2 유전체층(82) 내에 기포가 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 함유율이 40중량％를 초과하면 착색이 생기기 쉬워지기 때문에 투과율이 저하된다.

또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 휘도의 향상과 방전 전압을 저감한다고 하는 효과는 현저해지므로, 절연 내압이 저하되지 않는 범위 내이면 가능한 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 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.

이와 같이 하여 제조된 PDP(1)는, 표시 전극(6)에 은(Ag) 재료를 이용하여도, 전면 글래스 기판(3)의 착색 현상(황변)이 적고, 게다가, 유전체층(8) 내에 기포의 발생 등이 없어, 절연 내압 성능이 우수한 유전체층(8)을 실현하는 것을 확인하였다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)에서, 이들 유전체 재료에 의해 제1 유전체층(81)에서 황변이나 기포의 발생이 억제되는 이유에 대하여 고찰한다. 즉, 산화비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스에 산화몰리브덴(MoO₃), 또는 산화텅스텐(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) 내로 확산된 은 이온(Ag⁺)은 유전체층(8) 중의 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂), 산화망간(MnO₂)과 반응하여, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, 은 이온(Ag⁺)이 환원되지 않고 안정화되기 때문에, 응집하여 콜로이드를 생성하는 일이 없다. 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, 산화비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스 중에 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂), 산화망간(MnO₂)의 함유량을 0.1중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 0.1중량％ 이상 7중량％ 이하가 더욱 바람직하다. 특히, 0.1중량％ 미만에서는 황변을 억제하는 효과가 적고, 7중량％를 초과하면 글래스에 착색이 일어나 바람직하지 않다.

즉, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 유전체층(8)은, 은(Ag) 재료를 포함하는 금속 버스 전극(4b, 5b)과 접하는 제1 유전체층(81)에서는 황변 현상과 기포 발생을 억제하고 있다. 또한, 제1 유전체층(81) 상에 형성한 제2 유전체층(82)에 의해 높은 광 투과율을 실현하고 있다. 그 결과, 유전체층(8) 전체로서, 기포나 황변의 발생이 매우 적어 투과율이 높은 PDP를 실현하는 것이 가능하게 된다.

다음으로 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)의 상세에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시 형태에서는, 보호층(9)을, 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)을 원재료로 하여 전자 빔 증착법으로 형성한 금속 산화물로 구성하고, 소정량의 아연(Zn)을 함유시키고 있다. 또한, 금속 산화물은, 보호층(9)면에서의 X선 회절 분석에서, 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각이, 산화마그네슘(MgO)의 피크가 발생하는 회절각과, 산화마그네슘(MgO)의 피크와 동일 방위의 산화칼슘(CaO)의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재하도록 하고 있다.

도 3은, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 보호층(9)에서의 X선 회절 결과와, 산화마그네슘(MgO) 단체(單體)와 산화칼슘(CaO) 단체의 X선 회절 분석의 결과를 도시하는 도면이다.

도 3에서, 횡축은 브래그의 회절각(2θ)이고, 종축은 X선 회절광의 강도이다. 회절각의 단위는 1주를 360도로 하는 도로 나타내고, 강도는 임의 단위(arbitrary unit)로 나타내고 있다. 또한, 도 3 중에는 각각의 결정 면방위를 괄호쓰기로 나타내고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 결정 면방위 (111)을 예로 들면, 산화칼슘(CaO) 단체의 회절각은 32.2도에 피크를 갖고, 또한, 산화마그네슘(MgO) 단체의 회절각은 36.9도에 피크를 갖고 있는 것을 알 수 있다.

마찬가지로, 결정 면방위 (200)에서는, 산화칼슘(CaO) 단체는 37.3도에 피크를 갖고, 산화마그네슘(MgO) 단체는 42.8도에 피크를 갖고 있는 것을 알 수 있다.

한편, 산화마그네슘(MgO)이나 산화칼슘(CaO)의 단독 재료의 펠릿이나, 그들 재료를 혼합한 펠릿을 이용하여 박막 성막 방법에 의해 형성한 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)의 X선 회절 결과는, 도 3의 A점과 B점이다.

즉, 본 발명의 실시 형태인 보호층(9)을 구성하는 금속 산화물의 X선 회절 결과는, 결정 면방위 (111)에서는, 각각 단체의 회절각의 사이의 A점인 회절각 36.1도에 피크가 존재하고, 결정 면방위 (200)에서는, 각각 단체의 회절각의 사이의 B점인 회절각 41.1도에 피크가 존재하고 있다.

또한, 보호층(9)의 결정 면방위는 성막 조건이나 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)의 비율에 의해 결정되지만, 어쨌든 본 발명의 실시 형태에서는, 각각 단독 재료의 피크의 사이에 보호층(9)의 피크가 존재하도록 하고 있다.

이와 같은 특성을 갖는 금속 산화물의 에너지 준위도 산화마그네슘(MgO) 단체와 산화칼슘(CaO) 단체 사이에 존재한다. 그 결과, 보호층(9)에서는, 산화마그네슘(MgO) 단체와 비교하여, 양호한 2차 전자 방출 특성을 발휘한다. 그 때문에, 특히 휘도를 높이기 위해서 방전 가스로서의 크세논(Xe) 분압을 높인 경우에, 방전 전압을 저감하여, 저전압이며 고휘도의 PDP를 실현하는 것이 가능하게 되었다.

예를 들면, 방전 가스로서 크세논(Xe)과 네온(Ne)의 혼합 가스를 이용한 경우, 크세논(Xe)의 분압을 10％ 내지 15％로 한 경우에는, 휘도가 약 30％ 상승한다. 그러나, 산화마그네슘(MgO) 단체의 보호층(9)을 이용한 경우에는, 동시에 방전 유지 전압이 약 10％ 상승한다.

한편, 본 발명의 실시 형태에서는, 보호층(9)을 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)을 포함하는 금속 산화물에 의해 형성하고, 보호층(9)면에서의 X선 회절 분석에서, 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각이, 산화마그네슘(MgO)의 피크가 발생하는 회절각과 산화칼슘(CaO)의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재하도록 하고 있다. 이와 같은, 보호층(9)을 이용함으로써, 방전 유지 전압을 약 10％ 감소시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 방전 가스로서 모두 크세논(Xe)으로 한 경우, 즉 크세논(Xe) 분압을 100％로 한 경우에는, 휘도가 180％ 정도 상승하지만, 동시에 방전 유지 전압은 35％ 정도 상승하여, 통상의 동작 전압 범위를 초과한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)을 이용하면, 방전 유지 전압을 약 20％ 감소시킬 수 있다. 그 때문에, 통상 동작 범위 내의 방전 유지 전압으로 할 수 있다. 그 결과, 고휘도이며 저전압 구동의 PDP를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)이 방전 유지 전압을 저감할 수 있는 이유는, 각각의 금속 산화물의 밴드 구조에 의한다고 생각된다.

즉, 산화칼슘(CaO)의 가전자대의 진공 준위로부터의 깊이는 산화마그네슘(MgO)과 비교하여 얕은 영역에 존재한다. 그 때문에, PDP를 구동하는 경우에서, 산화칼슘(CaO)의 에너지 준위로부터 방출되는 전자수가 산화마그네슘(MgO)의 경우와 비교하여 많아진다고 생각된다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)은, 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 하고, 게다가, X선 회절 분석에서, 보호층(9)의 피크가 발생하는 회절각이, 이들 주성분인 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO) 단체의 회절각의 사이에 존재하는 것이다.

이와 같은 금속 산화물의 에너지 준위에 관해서는 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)이 합성된 성질을 갖게 된다. 따라서, 보호층(9)의 에너지 준위도 산화마그네슘(MgO) 단체와 산화칼슘(CaO) 단체 사이에 존재한다. 그 결과, 보호층(9)을 이용하면, 산화마그네슘(MgO) 단체와 비교하여, 양호한 2차 전자 방출 특성을 발휘할 수 있으므로, 결과로서, 방전 유지 전압을 저감할 수 있다.

또한, 산화칼슘(CaO)은, 단체에서는 반응이 높기 때문에 불순물과 반응하기 쉽고, 그 때문에 전자 방출 성능이 저하되게 된다고 하는 과제를 갖고 있었다. 그러나, 본 발명의 실시 형태와 같이, 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)의 금속 산화물의 구성으로 함으로써, 반응성을 저감하여 이들 과제를 해결할 수도 있다.

또한, 산화스트론튬(SrO)과 산화바륨(BaO)은, 그 밴드 구조로부터도, 진공 준위로부터의 깊이가 산화마그네슘(MgO)과 비교하여 얕은 영역에 존재한다. 따라서, 산화칼슘(CaO) 대신에 이들 재료를 이용한 경우라도, 마찬가지의 효과를 발현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)은, 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)을 주성분으로 함과 함께, X선 회절 분석에서, 보호층(9)의 피크가 발생하는 회절각이, 이들 주성분인 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO) 단체의 회절각의 사이에 피크가 존재하므로, 보호층(9)은, 불순물의 혼입이나 산소 결손이 적은 결정 구조로 형성되어 있다. 그 때문에, PDP의 구동 시에 전자의 과잉 방출이 억제된다. 또한, 저전압 구동과 2차 전자 방출 특성을 양립하는 효과 외에, 적절한 전하 유지 성능을 갖는 효과도 발휘된다. 이 전하 유지 성능은, 특히 초기화 기간에 축적한 벽전하를 유지해 놓고, 기입 기간에서 기입 불량을 방지하여 확실한 기입 방전을 행하기 위해서 필요하다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9) 상에 형성한 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집한 응집 입자(92)에 대하여 상세하게 설명한다. 본원 발명자의 실험에 의해, 응집 입자(92)에는, 주로 기입 방전에서의 방전 지연을 억제하는 효과와, 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과가 있는 것이 확인되었다. 즉, 응집 입자(92)는, 보호층(9)에 비해 고도의 초기 전자 방출 특성을 갖는다. 따라서 본 발명의 실시 형태에서는, 응집 입자(92)를, 방전 펄스 상승 시에 필요한 초기 전자 공급부로서 배설하고 있다.

방전 개시 시에는, 트리거로 되는 초기 전자가, 보호층(9) 표면으로부터 방전 공간(16) 내로 방출된다. 초기 전자량이 부족한 것이, 방전 지연의 주원인이라고 생각된다. 따라서, 초기 전자를 안정 공급하기 위해서, 산화마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)를 보호층(9)의 표면에 분산 배치한다. 이에 의해, 방전 펄스의 상승 시에 방전 공간(16) 내에 초기 전자를 풍부하게 존재시켜, 방전 지연을 해소할 수 있다. 따라서, 이와 같은 초기 전자 방출 특성을 가짐으로써, PDP(1)가 고정밀한 경우 등에서도 방전 응답성이 좋은 고속 구동을 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 보호층(9)의 표면에 산화마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)를 배설하는 구성에서는, 주로 기입 방전에서의 방전 지연을 억제하는 효과 외에, 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과도 얻어진다.

이상과 같이, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)에서는, 저전압 구동과 전하 유지의 양립 효과를 발휘하는 보호층(9)과, 방전 지연의 방지 효과를 발휘하는 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 갖는다. 이 때문에, PDP(1)가 고정밀한 경우라도, 저전압으로 고속 구동시킬 수 있다. 또한, 점등 불량을 억제한 고품위의 화상 표시 성능을 기대할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에서는, 보호층(9) 상에, 결정 입자(92a)가 수개 응집한 응집 입자(92)를 이산적으로 산포시키고, 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 분포하도록 복수개 부착시킴으로써 구성하고 있다. 도 4는 응집 입자(92)를 설명하기 위한 확대도이다.

응집 입자(92)란, 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 1차 입경의 결정 입자(92a)가 응집한 상태의 것이다. 즉, 고체로서 큰 결합력을 갖고 결합하고 있는 것은 아니다. 정전기나 반데르발스 힘 등에 의해 복수의 1차 입자가 집합체로 되어 있는 것이다. 또한, 응집 입자(92)는, 초음파 등의 외적 자극에 의해, 그 일부 또는 전부가 1차 입자의 상태로 분해될 정도의 힘으로 결합하고 있는 것이다. 응집 입자(92)의 입경으로서는, 약 1㎛ 정도의 것이며, 결정 입자(92a)로서는, 14면체나 12면체 등의 7면 이상의 면을 갖는 다면체 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 결정 입자(92a)의 1차 입자의 입경은, 결정 입자(92a)의 생성 조건에 의해 제어할 수 있다. 예를 들면, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘 등의 MgO 전구체를 소성하여 생성하는 경우, 소성 온도나 소성 분위기를 제어함으로써 입경을 제어할 수 있다. 일반적으로, 소성 온도는 700℃ 내지 1500℃의 범위에서 선택할 수 있지만, 소성 온도를 비교적 높은 1000℃ 이상으로 함으로써, 1차 입경을 0.3㎛∼2㎛ 정도로 제어 가능하다. 또한, MgO 전구체를 가열하여 결정 입자(92a)를 얻는 경우, 그 생성 과정에서, 복수개의 1차 입자끼리가 응집하여 응집 입자(92)를 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 방전 지연과 보호층(9) 중의 칼슘(Ca) 농도와의 관계를 도시하는 도면이다. 보호층(9)으로서 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO)을 포함하는 금속 산화물로 구성하고, 보호층(9)면에서의 X선 회절 분석에서, 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각이, 산화마그네슘(MgO)의 피크가 발생하는 회절각과 산화칼슘(CaO)의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재하도록 하고 있다.

또한, 도 5에는, 보호층(9)만의 경우와, 보호층(9) 상에 응집 입자(92)를 배치한 경우에 대하여 도시하고 있다. 또한, 방전 지연은, 보호층(9) 중에 칼슘(Ca)이 함유되어 있지 않은 경우를 기준으로 하여 나타내고 있다.

또한, 전자 방출 성능은, 클수록 전자 방출량이 많은 것을 나타내는 수치로, 표면 상태 및 가스종과 그 상태에 의해 정해지는 초기 전자 방출량에 의해 표현한다. 초기 전자 방출량에 대해서는 표면에 이온, 혹은 전자 빔을 조사하여 표면으로부터 방출되는 전자 전류량을 측정하는 방법에 의해 측정할 수 있지만, PDP의 전면판 표면의 평가를 비파괴로 실시하는 것은 곤란을 수반한다. 따라서, 일본 특개 2007-48733호 공보에 기재되어 있는 방법을 이용하였다. 즉, 방전 시의 지연 시간 중, 통계 지연 시간이라고 불리는 방전이 발생하기 쉬운 정도의 기준으로 되는 수치를 측정하고, 그 역수를 적분하면 초기 전자의 방출량과 선형으로 대응하는 수치로 된다. 따라서 이 수치를 이용하여 평가하고 있다. 방전 시의 지연 시간이란, 펄스의 상승으로부터 방전이 지연되어 행해지는 방전 지연의 시간을 의미하고 있다. 또한, 방전 지연은, 방전이 개시될 때에 트리거로 되는 초기 전자가 보호층 표면으로부터 방전 공간 내에 방출되기 어려운 것이 주요한 요인으로서 생각되고 있다.

도 5로부터 명백해지는 바와 같이, 보호층(9)만의 경우와, 보호층(9) 상에 응집 입자(92)를 배치한 경우에서, 보호층(9)만의 경우에는 칼슘(Ca) 농도의 증가와 함께 방전 지연이 커지는 것에 대하여, 보호층(9) 상에 응집 입자(92)를 배치하면 방전 지연을 대폭 작게 할 수 있다. 또한, 칼슘(Ca) 농도가 증가하여도 방전 지연은 거의 증대되지 않는다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)을 갖는 PDP(1)의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험 결과에 대하여 설명한다. 우선, 구성이 상이한 보호층(9)과 보호층(9) 상에 형성한 결정 입자(92a)를 갖는 PDP를 시작하였다. 이들 PDP에 대하여, 그 전자 방출 성능과 전하 유지 성능을 조사한 결과를 도 6에 도시한다.

시작품1은 산화마그네슘(MgO)만에 의한 보호층(9)만을 형성한 PDP, 시작품 2는 산화마그네슘(MgO)에 알루미늄(Al), 규소(Si) 등의 불순물만을 도프한 보호층(9)을 형성한 PDP이다.

한편, 시작품3이 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)이다. 즉, 보호층(9)은 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)을 주성분으로 하고, 또한 보호층(9) 중에 아연(Zn)을 함유시키고 있다. 또한, X선 회절 분석에서, 보호층(9)의 피크가 발생하는 회절각이, 이들 주성분인 산화마그네슘(MgO)과 산화칼슘(CaO) 단체의 회절각의 사이에 존재하도록 하고 있다. 또한, 보호층(9) 상에는, 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92)를 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 분포하도록 부착시키고 있다.

전하 유지 성능의 지표에는, PDP로서 제작한 경우에 전하 방출 현상을 억제하기 위해서 필요로 하는 주사 전극에 인가하는 전압(이하, Vscn 점등 전압이라고 호칭함)의 전압값을 이용하였다. 즉, Vscn 점등 전압이 낮은 쪽이 전하 유지 성능이 높은 것을 나타낸다. 이것은, PDP를 설계하는 데 있어서, 전원이나 각 전기 부품으로서, 내압 및 용량이 작은 부품을 사용하는 것이 가능하게 된다. 현상의 제품에서는, Vscn 점등 전압을 순차적으로 인가하기 위한 MOSFET 등의 반도체 스위칭 소자에는, 내압 150V 정도의 소자가 사용되고 있다. 따라서, Vscn 점등 전압으로서는, 온도에 의한 변동을 고려하여 120V 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

도 6으로부터 명백해지는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서의 보호층(9)에 산화마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92)를 산포하여 전체면에 걸쳐 균일하게 분포시킨 시작품3은, 전하 유지 성능의 평가에서, Vscn 점등 전압을 120V 이하로 할 수 있다. 또한, 전자 방출 성능이 산화마그네슘(MgO)만의 보호층인 경우에 비해 매우 양호한 특성을 얻을 수 있다.

일반적으로는 PDP의 보호층의 전자 방출 성능과 전하 유지 성능은 상반된다. 예를 들면, 보호층의 막 제조 조건을 변경하는 것이나, 보호층 중에, 간단히, 알루미늄(Al)이나 규소(Si), 바륨(Ba) 등의 불순물을 도핑하여 막 제조함으로써 전자 방출 성능을 향상시키는 것은 가능이지만, 부작용으로서 Vscn 점등 전압도 상승하게 된다.

본 발명의 실시 형태에 따른 보호층(9)을 형성한 시작품3의 PDP(1)에서는, 전자 방출 성능으로서는, 산화마그네슘(MgO)만의 보호층(9)을 이용한 시작품1의 경우에 비해 8배 이상의 전자 방출 성능을 갖고 있다. 또한, Vscn 점등 전압이 120V 이하인 전하 유지 성능의 것을 얻을 수 있다. 따라서, 고정밀화에 의해 주사선수가 증가하고, 또한 셀 사이즈가 작아지는 경향이 있는 PDP에 대해서는, 전자 방출 성능과 전하 유지 성능의 양방을 만족시킬 수 있다.

다음으로, 보호층(9) 중에 함유시킨 아연(Zn)의 효과에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1), 즉 시작품3에서, 보호층(9) 중에 함유시키는 아연(Zn)의 농도와, 분광 엘립소미터(호리바 제작소제 UVISEL)를 이용하여 측정한 파장 633㎚에서의 보호층(9)의 굴절률과의 관계를 도시하는 도면이다. 또한, 도 8은, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1), 즉 시작품3에서, 보호층(9) 중에 함유시키는 아연(Zn)의 농도와, 보호층(9)에서의 스퍼터량과의 관계를 도시하는 도면이다.

또한, 도 8에서의 스퍼터량의 측정은 이하의 방법으로 행하였다. 즉, 보호층(9)을 형성한 소편 샘플의 절반의 영역을 마스크로 덮고, Ar 플라즈마 중에 노출한다. Ar 플라즈마의 방전 조건은 다음과 같이 하고 있다. 즉, Ar 가스 유량 : 6sccm, 챔버 압력 : 3㎩, 투입 파워 : 100W, 폭로 시간 : 50분이다.

이와 같은 Ar 플라즈마 중에 노출된 샘플을 취출하고, 노출 후의 샘플의 단면을 SEM으로 관찰하고, 마스크로 덮은 영역과 Ar 플라즈마에 노출된 영역과의 보호층(9)의 막 두께의 차를 스퍼터량으로 하고 있다.

도 7 및 도 8로부터, 보호층(9)의 굴절률과 스퍼터량은 상관을 갖고, 게다가, 그들이 보호층(9) 중에 함유하는 아연(Zn) 농도에 의존하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 보호층(9) 중에 함유시키는 아연(Zn)의 함유량을 제어함으로써, 스퍼터량을 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 도 8의 결과로부터, 보호층(9)에의 아연(Zn)의 함유량을 50ppm 이상 350ppm 이하로 함으로써, 아연(Zn)을 함유하지 않은 보호층(9)에 비해, 스퍼터량을 대폭 저감하여, 약 1.5배의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

이상으로부터, 보호층(9) 중에 아연(Zn)을 50ppm 이상 350ppm 이하 함유시킴으로써, 전술한 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)을 주성분으로 하는 효과 외에, 보호층(9)의 방전에 의한 스퍼터량을 저감하여, 긴 수명의 PDP를 실현할 수 있다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 아연(Zn)의 함유량이, 100ppm 이상 350ppm 이하이면, 더욱 스퍼터량이 저감되므로, 보다 바람직하다.

또한, 보호층(9) 중의 아연(Zn) 농도는, 2차 이온 질량 분석계(SIMS)를 이용하여 측정하고 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 PDP(1)의 보호층(9)에 이용한 응집 입자(92)의 입경에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 입경이란 평균 입경을 의미하고, 평균 입경이란, 체적 누적 평균 직경(D50)을 의미하고 있다. 도 9는, 도 6에서 설명한 본 발명의 시작품4에서, 응집 입자(92)의 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 도시하는 특성도이다. 또한, 도 9에서, 응집 입자(92)의 입경은, 응집 입자(92)를 SEM 관찰함으로써 측정하였다. 도 9에 도시한 바와 같이, 입경이 0.3㎛ 정도로 작아지면, 전자 방출 성능이 낮아지고, 거의 0.9㎛ 이상이면, 높은 전자 방출 성능이 얻어지는 것을 알 수 있다.

그런데, 방전 셀 내에서의 전자 방출수를 증가시키기 위해서는, 보호층(9) 상의 단위 면적당의 결정 입자(92a)의 수는 많은 쪽이 바람직하다. 그러나, 본원 발명자들의 실험에 의하면, 전면판(2)의 보호층(9)과 밀접하게 접촉하는 배면판(10)의 격벽(14)의 꼭대기부에 상당하는 부분에 응집 입자(92)가 존재하면, 격벽(14)의 꼭대기부를 파손시키는 것을 알 수 있었다. 또한, 파손된 격벽 재료가 형광체층(15) 상에 올라타거나 하는 경우가 있다. 그에 의해, 해당하는 셀이 정상적으로 점등 혹은 소등하지 않게 되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이 격벽 파손의 현상은, 응집 입자(92)가 격벽 꼭대기부에 대응하는 부분에 존재하지 않으면 발생하기 어렵기 때문에, 부착시키는 응집 입자(92)의 수가 많아지면 격벽(14)의 파손 발생 확률이 높아진다. 이와 같은 관점에서는, 응집 입자경이 2.5㎛ 정도로 커지면, 격벽 파손의 확률이 급격하게 높아지고, 2.5㎛보다 작은 응집 입자경이면, 격벽 파손의 확률은 비교적 작게 억제할 수 있다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)에서는, 응집 입자(92)로서, 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 응집 입자(92)를 사용하면, 전술한 본 발명의 효과를 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 따른 PDP에 의하면, 전자 방출 성능이 높고, 전하 유지 성능으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 결정 입자로서 산화마그네슘(MgO) 입자를 이용하여 설명하였다. 그러나, 이 외의 결정 입자에서도, 산화마그네슘(MgO)과 마찬가지로 높은 전자 방출 성능을 갖는 산화스트론튬(SrO), 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화알루미늄(Al₂O₃) 등의 금속 산화물 결정 입자를 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 입자종으로서는 산화마그네슘(MgO)에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 고휘도의 표시 성능을 구비한 저전압 구동이 가능하고, 게다가 주사 전압의 온도 의존성을 작게 하여 보다 안정된 방전이 가능한 PDP를 실현하는 데 있어서 유용하다.

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
81 : 제1 유전체층
82 : 제2 유전체층
92 : 응집 입자
92a : 결정 입자

Claims (3)

1. 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 상기 유전체층 상에 보호층을 형성한 제1 기판과, 상기 제1 기판에 방전 가스가 충전된 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되며, 또한 상기 표시 전극과 교차하는 방향으로 어드레스 전극을 형성함과 함께 상기 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 제2 기판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서,
   상기 보호층은 산화마그네슘과 산화칼슘을 포함하는 금속 산화물에 의해 형성됨과 함께 아연을 함유시키고, 상기 보호층면에서의 X선 회절 분석에서, 상기 금속 산화물의 피크가 발생하는 회절각이, 상기 산화마그네슘의 피크가 발생하는 회절각과, 상기 산화마그네슘의 피크와 동일 방위의 상기 산화칼슘의 피크가 발생하는 회절각과의 사이에 존재하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보호층의 상기 방전 공간측에, 산화마그네슘의 결정 입자가 복수개 응집한 응집 입자를 부착시킨 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 보호층 중의 상기 아연의 농도가 50ppm 이상 350ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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