KR101119620B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

유전체층을 형성할 때에 생길 수 있는 균열을 효과적으로 방지 또는 경감할 수 있는 것과 더불어, PDP 완성 후의 휘도 열화를 방지하는 PDP의 제조 방법을 제공한다.
전면판의 유전체층의 형성이 (ⅰ) 유리 성분, 유기 용제 및 실리카 입자를 포함하여 이루어지는 유전체 원료를 조제하는 공정, (ⅱ) 전극이 형성된 기판 위에 유전체층 원료를 공급하여, 공급된 유전체 원료로부터 유기 용제를 줄여서 유전체 전구층을 형성하는 공정, (ⅲ) 유전체 전구층을 열처리해서, 유전체 전구층으로부터 제1 유전체층을 형성하는 공정, 및 (ⅳ) 제1 유전체층의 표면에 대해서 국소적인 열처리를 실시하여, 제1 유전체층의 표면 부분에 제2 유전체층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 PDP 제조 방법.

Description

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

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 디스플레이 패널의 전면(前面)판 측의 유전체층의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 제조 방법에 의해 얻어지는 플라즈마 디스플레이 패널에도 관련되는 것이다.

고품격 텔레비전 화면을 대화면으로 표시하기 위한 디스플레이 장치로서, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 한다)을 사용한 디스플레이 장치에 대한 기대가 높아지고 있다.

PDP(예를 들면, 3전극 면방전형 PDP)는 영상을 보는 사람으로부터 보아서 표면 측이 되는 전면판과 그 뒤 측의 배면판을 대향 배치해서, 그 주변부를 밀봉 부재로 밀봉해서 접착한 구조를 갖추어 있다. 전면판과 배면판의 사이에 형성된 방전 공간에는 네온 및 크세논 등의 방전 가스가 봉입되어 있다. 전면판은 유리 기판의 한쪽 면에 형성된 주사 전극과 유지 전극으로 이루어지는 표시 전극쌍과, 이 전극들을 피복하는 유전체층과 보호층을 구비하고 있다. 배면판은 유리 기판에 상기 표시 전극쌍과 직교하는 방향에 줄무늬 모양으로 형성된 복수의 어드레스 전극과, 이 어드레스 전극들을 피복하는 접지 유전체층과, 어드레스 전극마다 방전 공간을 구획하는 격벽과, 격벽의 측면 및 접지 유전체층 위에 도포된 적색ㆍ녹색ㆍ청색의 형광체층을 구비하고 있다.

표시 전극쌍과 어드레스 전극은 직교하고 있으며, 그 교차부가 방전 셀을 이루고 있다. 이들의 방전 셀은 매트릭스 형상으로 배열되어 있으며, 표시 전극쌍의 방향으로 나란히 서있는 적색ㆍ녹색ㆍ청색의 형광체층을 갖는 3개의 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소가 된다. 이러한 PDP에서는 순차적으로 주사 전극과 어드레스 전극 사이와, 주사 전극과 유지 전극 사이에 소정의 전압이 인가되어 가스 방전을 발생시키고 있다. 그리고, 이러한 가스 방전으로 발생하는 자외선에 의해 형광체층을 여기(勵起)해서 가시광을 발광시킴으로써 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.

근년에는 PDP의 고정세화(高精細化)에 따라 방전 셀이 미세화해가고 있다(예를 들면, 고정세화에 따라 배면 측의 격벽을 약 100μm 피치로 형성할 필요가 있다). 방전 셀의 크기가 작아지면, 발광 휘도가 저하되고, 소비 전력이 증대하는 문제가 있다. 이것은 개구율의 감소, 화소 수의 증가에 따른 화소당 발광 시간의 감소, 발광 효율의 저하 등에 기인한다. 발광 휘도를 높이는 방법으로서, 배면판의 격벽의 폭을 가늘게 함으로써 개구율의 증가를 도모하는 방법이 있지만, 그것만으로는 발광 휘도가 여전히 부족하며, 더 개선이 필요하다.

발광 휘도를 높이는 다른 방법으로서, 전면판에서의 유전체층의 유전율을 낮추어서 방전시의 무효 전력을 감소시키고, 발광 효율을 높이는 방법이 있다. 현행의 PDP 제조 방법으로는 전면판 측의 유전체층을 형성할 때, 우선, 수μm 크기의 유리 분말과 유기 바인더와 용매를 포함하는 유리 재료를 스크린 인쇄 또는 다이 코팅 등의 공지의 방법을 사용해서 유리판 위에 도포한다. 이어서, 도포한 유리 재료를 건조 공정, 탈 바인더 공정(300～400℃), 소성 공정(500～600℃)으로 처리함으로써 유전체층을 얻는다. 그러나, 현행의 유전체 재료로는 유리 분말을 저온으로 용융하기 때문에, 유리의 융점을 저하시키는 재료(일반적으로는 Bi 등)를 첨가할 필요가 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 이러한 저융점 유리 재료는 순도가 낮고, 비유전율이 10 이상으로 높다. 또한, 다른 물질(일반적으로 알칼리 금속 등)을 첨가하는 것으로 비유전율을 저하시키는 것도 가능하지만, PDP의 전극에는 은 등의 고도전성 금속이 주성분으로 사용되고 있으므로, 이온 마이그레이션(ion migration)에 의한 은의 확산 및 콜로이드화가 촉진되어, 유전체에 황변 현상이 발생해버린다. 이것은 PDP의 광학 특성에 대해 큰 악영향을 끼친다.

그래서, 유전체층의 유전율을 낮추는 것에 의해 발광 휘도를 높이기 위해서는 현행의 유리 페이스트를 대신하는 새로운 저유전율 재료 및 그 재료를 사용한 유전체층의 형성 방법의 개발이 필요하게 된다. 고순도의 산화물 유전체층을 형성하는 방법으로서는 고체 산화물을 진공 하에서 스퍼터링 해서 기판에 퇴적시키는 방법(스퍼터링 증착법)이나, 원료를 플라즈마에 의해 분해하고, 퇴적시키는 방법(화학 증착법) 등이 있다. 이들의 방법에 의해 고순도이며 저유전율의 유전체층을 형성할 수 있기는 하지만, 고가의 진공 설비가 필요하게 되고, 성막률(成膜率)은 매분 수백 nm 정도로 작다. 또한, 필요로 하는 막 두께는 절연 내압(耐壓) 등과 관련하여, 일반적으로 10μm 이상은 필요하고, 생산성을 높이면서 유전체층을 형성하기에는 설비의 대수가 증가하게 되는 문제가 있다.

다른 방법으로, 순도가 높은 실리카를 용융시키는 것을 고려할 수 있지만, 1000℃ 이상의 고온을 필요로 하기 때문에 현실적이지 않다.

한편, 생산성을 확보하면서, 저유전율의 유전체를 형성하는 방법으로서 졸겔(Sol-Gel)법이 있다. 이 방법에서는 용매 중의 금속 알콕시드를 가수 분해해서 실리콘 화합물을 얻은 후, 가열해서 축중합(縮重合) 처리함으로써, 산화규소를 주성분으로 하는 막을 형성한다. 예를 들면, 실리콘 화합물이 수산화규소(Si(OH)₄)인 경우, 아래와 같은 축중합 반응에 의해 -Si-O-Si-의 네트워크가 형성되어, 유전체층으로 되는 고체인 SiO₂가 형성된다:

nSi(OH)₄→nSiO₂＋2nH₂O (n: 1 이상의 정수)

또한, 실리콘 화합물이 실록산인 경우에는 아래와 같은 축중합 반응에 의해 유전체층이 형성된다:

(R: 알킬기 또는 수소 원자, n: 1 이상의 정수)

이러한 방법에 의하면, 원료 페이스트의 도포에 기존의 설비를 이용할 수 있으므로, 저렴한 제조 비용과 짧은 택트의 양립이 가능하게 될 뿐만 아니라, 유리를 용융시키는 과정을 거치지 않기 때문에 저온에서 유전체층을 형성할 수 있다. 그러나, 축합 중합 반응에 기인한 체적 수축에 의해 유전체층에 균열이 발생할 경우가 있으며(도 7 및 도 8 참조), 후막(厚膜) 형성이 일반적으로 곤란하다(일반적으로는 100nm 정도의 두께의 유전체층을 형성하는 것은 곤란하다).

또한, 폴리실록산을 완전한 무기 재질에서 알킬기 함유 재질로 변경하여, 축합 후에 알킬기를 잔존시킴으로써, 유전체의 가열 중에서 유전체층과 유리 기판ㆍ전극과의 열팽창의 차이를 감소시켜, 균열의 방지를 도모하는 예도 제시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 그러나, PDP 완성 후에는 잔존 알킬기가 가스화되는 경우가 있을 수 있으며, 그 가스가 배면판의 형광체층을 열화시켜, 휘도가 저하되는 것이 염려된다.

JP 2002-053342 A JP 2003-518318 A

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 과제는 유전체층을 형성할 때 발생할 수 있는 균열을 효과적으로 방지 또는 경감할 수 있는 것과 더불어, PDP 완성 후에 휘도 열화를 일으키지 않는 PDP의 제조법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 위에 전극과 유전체층과 보호층이 형성된 전면판을 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법으로서,

전면판의 유전체층의 형성이,

(ⅰ) 유리 성분, 유기 용제 및 실리카 입자를 포함해서 이루어지는 유전체 원료를 조제하는 공정,

(ⅱ) 전극이 형성된 기판 위에 유전체 원료를 공급하여, 공급된 유전체 원료로부터 유기 용제를 기화시켜서 유전체 전구(前驅)층을 형성하는 공정,

(ⅲ) 유전체 전구층을 열처리하여, 유전체 전구층으로부터 제1 유전체층을 형성하는 공정, 및

(ⅳ) 제1 유전체층의 표면에 대해서 국소적인 열처리를 실시하여, 제1 유전체층의 표면 부분에 제2 유전체층을 형성하는 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 제조 방법에서는 제1 유전체층과 제2 유전체층으로 이루어지는 2층 구조의 유전체층을 형성한다. 특히, 본 발명의 제조 방법에서는 제1 유전체층의 표면에 국소적인 열처리를 실시함으로써 제2 유전체층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 명세서에서 사용하는 "국소적인 열처리"라는 것은 제1 유전체층의 전체를 열처리하는 것이 아니라, 그 일부분, 특히 제1 유전체층의 표면으로부터 깊이 방향을 향해 부분적으로 제1 유전체층을 열처리하는 것을 의미한다. 특히 바람직한 형태로서는 제1 유전체층에 대하여 순간적인 열처리를 실행함으로써, 제1 유전체층의 표면 부분(즉, 표면으로부터 비교적 얕은 깊이에 이르기까지)을 열처리한다. 이렇게 해서 얻어지는 제2 유전체층은 낮은 가스 투과성을 나타내고, 예를 들면 실온～500℃에서의 가스 투과율이 바람직하게는 0％～1％ 정도로 된다. 이와 같이, 제2 유전체층은 가스 투과성이 낮기 때문에, 최종적으로 얻어지는 PDP에서는, 유전체층에서 존재할 수 있는 가스 또는 발생할 수 있는 가스가 패널 내에 방출되는 것을 저지된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 제2 유전체층의 기능ㆍ형태에 의거하여, 제2 유전체층을 "캡(cap)층"이라고 부를 수도 있다.

본 명세서에서 "유기 용제를 줄인다"라는 것은 유전체 원료에 포함되는 유기 용제를 기화시키는 것을 실질적으로 의미한다.

본 명세서에서 "전면판"이라는 것은 영상을 보는 사람으로부터 보아서 표면 측이 되는 패널 기판을 가리키며, 실질적으로는 형광체층 및 격벽이 존재하지 않는 쪽의 패널 기판을 가리키고 있다(바꾸어 말하면, 형광체층 및 격벽이 존재하는 "배면판"과 대향 배치되는 패널 기판이 "전면판"이라고 말할 수 있다).

하나의 바람직한 형태에서는, 제2 유전체층의 두께가 유전체층 전체의 두께의 30％ 이하, 즉 0～30％(0을 제외함)가 되도록, 제1 유전체층의 표면 부분을 국소적으로 열처리한다.

또 다른 바람직한 형태에서는, 유전체 원료에 포함되는 유리 성분은 실록산 결합 및 알킬기를 포함하여 이루어진다. 유전체 원료에 포함되는 실리카 입자 크기는 50～200nm인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법의 공정 (ⅳ)에서는 국소적인 열처리를 실시함으로써 제1 유전체층에 포함되는 실리카 입자의 일부를 용융시키는 것이 바람직하다. 또한, 공정 (ⅳ)의 열처리를 실행하는 수단으로서는 플라즈마 토치, 레이저 또는 플래시 램프 등을 열원으로 한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상술한 제조 방법을 통해 얻어지는 플라즈마 디스플레이 패널도 제공한다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 기판 위에 전극과 유전체층과 보호층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극과 유전체층과 격벽과 형광체층이 형성된 배면판이 대향 배치되어서 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널로서,

전면판의 유전체층이, 기판에 접하는 제1 유전체층과 이 제1 유전체층 위에 형성되는 제2 유전체층으로 구성되어 있으며, 상기 제2 유전체층은, 상기 제1 유전체층의 표면에 대해서 국소적인 열처리를 실시해서 상기 제1 유전체층에 포함되어 있는 실리카 입자를 용융 고화함으로써, 상기 제1 유전체층의 표면 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다. 어떤 형태에서는 유전체층(특히, 제1 유전체층)에 알킬기가 포함되어 있다.

하나의 바람직한 형태에서는, 플라즈마 디스플레이 패널의 제2 유전체층의 두께는 유전체층 전체의 두께의 30％ 이하, 즉, 0～30％(0을 제외함)로 되어 있다. 또한, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에서는 유전체층 전체(＝ 제1 유전체층＋ 제2 유전체층)가 10～30μm 정도의 두께로 되는 것이 바람직하다.

하나의 바람직한 형태에서는, 제2 유전체층의 표면 거칠기는 산술 평균 거칠기 Ra에서 5nm 이하로 되어 있다.

본 발명의 제조 방법에서는 유리 성분에 알킬기가 포함되어 있으므로, 유전체의 가열 중에서 유전체층과 유리 기판ㆍ표시 전극과의 열팽창의 차이를 감소시킬 수 있고, 이러한 열팽창 차이에 기초하는 균열 발생을 억제할 수 있다. 또한, PDP 완성 후에는 잔존 알킬기에 기인하는 가스가 패널 내에 방출되는 것을 제2 유전체층에 의해 방지할 수 있으므로(이것에 의하여, 예를 들면, "방출 가스가 배면판의 형광체층에 흡착되어서 형광체층이 열화"되는 현상을 방지할 수 있으므로), 발광 효율이 높고 또한 휘도 열화가 없는 플라즈마 디스플레이 패널을 실현할 수 있다.

이러한 제조 방법으로 얻어지는 PDP(즉, 본 발명의 PDP)는 유전체층이 균열 등의 물리적 결함을 실질적으로 포함하지 않기 때문에, 고정세화에 대응 가능한 우수한 내절연 성능을 구비하고 있다. 즉, 고전압이 인가되어도 유전체층의 절연 파괴가 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법은 균열 발생의 우려가 없는 졸겔법으로 유전체층을 형성할 수 있으므로, 비유전율 5 이하의 유전체층을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 PDP에서는 재료의 관점에서도 저유전율화를 도모할 수 있으므로, 결과적으로 높은 발광 효율이 달성되어, 저소비 전력의 PDP를 실현할 수 있다.

도 1(a)은 PDP의 구조를 모식적으로 나타내는 사시도.
도 1(b)은 PDP 전면판의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제조 방법의 공정을 모식적으로 나타내는 사시 단면도.
도 3은 유전체 전구층 또는 유전체층에 발생할 수 있는 단차(段差)를 모식적으로 나타낸 도면.
도 4는 산술 평균 거칠기(Ra)의 개념을 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는 TDS 평가 샘플의 단면을 촬영한 전자 현미경 사진.
도 6은 방출 가스량 확인 시험의 결과를 나타내는 그래프(m/z＝15만 발췌).
도 7은 유전체에 발생할 수 있는 균열을 모식적으로 나타낸 사시도.
도 8은 유전체층에 발생한 균열을 촬영한 전자 현미경 사진.

이하에서, 본 발명의 "플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법" 및 "플라즈마 디스플레이 패널"을 상세하게 설명한다. 또한, 도면에 나타내는 각종 요소는 본 발명을 이해하기 위해 모식적으로 나타낸 것에 불과하며, 치수 비율 또는 외관 등은 실물과 다를 수 있음을 유의하기 바란다.

[플라즈마 디스플레이 패널의 구성]

우선, 본 발명의 제조 방법을 거침으로써 최종적으로 얻어지는 플라즈마 디스플레이 패널(이하, "PDP"라고도 한다)을 간단하게 설명한다. 도 1(a)에 PDP의 구성을 단면 사시도에 의해 모식적으로 나타낸다.

PDP(100)의 전면판(1)에서는 평활하고 투명성 및 절연성의 기판(10)(예를 들면, 유리 기판) 위에, 주사 전극(12)과 유지 전극(13)으로 이루어지는 표시 전극(11)이 복수 형성되어 있으며, 그 표시 전극(11)을 덮도록 유전체층(15)이 형성되고, 또한 그 유전체층(15) 위에 보호층(16)(예를 들면, MgO로 이루어지는 보호층)이 형성되어 있다. 특히, 표시 전극(11)은 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 투명 전극(12a, 13a)과 버스 전극(12b, 13b)으로 이루어지는 전극이 쌍으로 된 전극쌍을 복수로 갖추어서 이루어지는 것으로 구성되어 있다. 투명 전극(12a, 13a)은 산화인듐(ITO) 또는 산화주석(SnO₂) 등으로 이루어지는 투명한 도전막이며, 바람직하게는 50～500nm 정도의 두께 치수로 되어 있다. 한편, 버스 전극(12b, 13b)은 은을 주성분으로 한 흑색을 띤 전극이며, 바람직하게는 1～10μm 정도의 두께 치수로 되어 있으며, 바람직하게는 10～200μm의 폭 치수, 더 바람직하게는 50～100μm의 폭 치수로 되어 있다.

전면판(1)에 대향 배치되는 배면판(2)에서는 절연성의 기판(20) 위에 어드레스 전극(21)이 복수 형성되고, 이 어드레스 전극(21)을 덮도록 유전체층(22)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 유전체층(22) 위의 어드레스 전극(21) 사이에 대응하는 위치에 격벽(23)이 설치되고, 유전체층(22)의 표면 상의 인접하는 격벽(23)의 사이에는 적, 녹, 청의 각 색의 형광체층(25)이 각각 설치되어 있다.

표시 전극(11)과 어드레스 전극(21)이 직교하고, 또한 방전 공간(30)이 형성되도록, 전면판(1)과 배면판(2)은 격벽(23)을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 방전 공간(30)에는 방전 가스로서, 헬륨, 네온, 아르곤 또는 크세논 등의 희가스가 봉입된다. 이와 같이 구성된 PDP(100)는 격벽(23)에 의해 나누어지고, 표시 전극(11)과 어드레스 전극(21)이 교차하는 방전 공간(30)이 방전 셀(32)로서 기능하게 된다.

[PDP 의 일반적인 제조법]

다음으로, 이러한 PDP(100)의 전형적인 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다. PDP(100)의 제조는 전면판(1)의 형성 공정과 배면판(2)의 형성 공정으로 분리되어 있다. 우선, 전면판(1)의 형성 공정에서는 유리 기판(10) 위에, 예를 들면, 스퍼터링법 등으로 투명 전극을 형성하는 것과 동시에 소성법 등으로 버스 전극을 형성함으로써 표시 전극(11)을 형성한다. 이어서, 표시 전극(11)을 덮도록 유전체 원료를 유리 기판(10) 위에 도포하여 가열 처리해서 유전체층(15)을 형성한다. 이어서, 이 유전체층(15) 위에 전자빔 증착법(EB 증착법) 등으로 MgO 등의 막을 형성함으로써 보호막(16)을 형성하여 전면판(1)을 얻는다.

배면판(2)의 형성 공정에서는 유리 기판(20) 위에, 예를 들면 소성법 등으로 어드레스 전극(21)을 형성하고, 그 위에 유전체 원료를 도포해서 유전체층(22)을 형성한다. 이어서, 소정의 패턴으로 저융점 유리로 이루어지는 격벽(23)을 형성하고, 그 격벽(22)의 사이에 형광체 재료를 도포해서 소성함으로써 형광체층(25)을 형성한다. 이어서, 기판의 주변 가장자리부에, 예를 들면, 저융점 프릿 글라스(frit glass) 재료(즉, "패널 밀봉에 사용되는 밀봉용 재료")를 도포하여, 소성을 실행함으로써 밀봉 부재(도 1(a)에는 도시하지 않음)를 형성해서 배면판을 얻는다.

얻어진 전면판(1)과 배면판(2)을 대향하도록 위치를 맞추어서, 그 상태로 고정한 채 가열해서 밀봉 부재를 연화시킴으로써, 전면판(1)과 배면판(2)을 기밀하게 접합하는 소위, 패널 밀봉을 실시한다. 계속해서, 가열하면서 방전 공간(30) 내의 가스를 배기하는 소위, 배기 베이킹을 실시한 후, 방전 공간(30) 내에 방전 가스를 봉입함으로써, PDP(100)를 완성시킨다.

[본 발명의 제조 방법]

본 발명의 방법은 이러한 PDP 제조에 있어서, 특히 전면판에 설치되는 유전체층의 형성에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서는 앞서 형성한 제1 유전체층 표면에 대해 국소적인 열처리를 실시하여 제2 유전체층을 형성함으로써 2층 구조의 유전체층을 얻는다. 즉, 본 발명의 제조 방법에서는 유전체 전구층을 전체적으로 열처리한 후, 그 전체적인 열처리에 의해 얻은 유전체층의 일부를 국소적으로 열처리한다.

도 2를 참조해서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 발명의 실시에 대해서는 우선, 도 2(a)에 나타내는 것과 같이, 전극(11)이 형성된 기판(10)을 준비하는 것과 더불어, 공정 (ⅰ)로서 유전체 원료의 조제(調製)를 한다.

"전극이 형성된 기판"은 "전면판 측의 전극이 형성된 기판"을 의미하고 있으며, 더 구체적으로는 "표시 전극이 형성된 유리 기판"이다. 즉, 유리 기판(10) 위에 주사 전극(12)과 유지 전극(13)으로 구성되는 표시 전극(11)이 형성된 것을 준비한다. 기판(10)은 소다라임 유리(soda lime grass) 또는 고왜점 유리(high strain point glass), 각종 세라믹스로 이루어지는 절연 기판인 것이 바람직하고, 두께는 1.0mm～3mm 정도인 것이 바람직하다. 주사 전극(12) 및 유지 전극(13)에는 각각 두께 50～500nm 정도의 ITO 등으로 이루어지는 투명 전극(12a, 13a)이 형성되고 있는 것과 동시에, 표시 전극의 저항값을 낮추기 위해 투명 전극 위에 은을 포함해서 이루어지는 두께 1～10μm 정도의 버스 전극(12b, 13b)이 형성되어 있다(도 1(b) 참조). 구체적으로는 투명 전극을 박막 프로세스 등으로 형성한 후에, 버스 전극을 소성 프로세스 등을 거쳐서 형성한다. 특히, 버스 전극을 형성할 때에는 우선, 은을 주성분으로 한 도전성 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 스트라이프 모양으로 형성한다. 또한, 버스 전극은 은을 주성분으로 한 감광성 페이스트를 다이 코팅법이나 인쇄법에 의해 도포한 후에, 100℃～200℃로 건조한 후, 노광ㆍ현상하는 포토리소그래피법에 의해 패터닝 함으로써 스트라이프 모양으로 형성하여도 좋다. 다른 방법으로서 디스펜스법이나 잉크제트법을 사용하여도 좋다. 그리고, 최종적으로는 건조시킨 후, 400℃～600℃의 소성시킴으로써, 버스 전극을 얻을 수 있다.

공정 (ⅰ)로서 유전체 원료의 조제에서는 유리 성분, 유기 용제 및 실리카 입자를 포함해서 이루어지는 페이스트 형태 원료를 작성한다(이하에서는 조제된 유전체 원료를 "유전체 원료 페이스트"라고도 한다).

유리 성분은 바람직하게는 졸겔법의 실시 과정에서 유기 용제와 전구체 재료로부터 얻어지는 페이스트 형태 또는 졸 형태의 유동성 재료이다. 특히 바람직하게는 유리 성분은 실록산 골격(-Si-O-) 및 알킬기를 포함하여 이루어지는 폴리실록산을 포함해서 이루어진다. 실록산 골격은 직쇄상(直鎖狀)이든 환상(環狀)이든 또는 3차원 그물눈 형상이라도 상관이 없다. 알킬기의 탄소 수는 1～6 정도인 것이 바람직하고, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 또는 헥실기 등의 알킬기를 들 수 있다(이들의 알킬기는 단독 또는 2종 이상 포함되어 있어도 좋다). 또한, 알킬기에 반드시 한정되는 것이 아니라, 그것에 유사한 관능기, 예를 들면, 알킬렌기(메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기 또는 부틸렌기 등) 등이 포함되어 있어도 좋다.

예를 들면, 유리 성분은 실리콘 알콕시드 등의 전구체 재료와 유기 용제를 혼화(混和)하고, 물이나 촉매 등을 첨가함으로써 조제할 수 있다. 보다 구체적으로 말하면, 실리콘 알콕시드(특히 바람직하게는 알킬기를 포함한 실리콘 알콕시드)를 유기 용제에 혼화하고, 상온 또는 가온 조건화에 있어서, 교반하면서 물과 촉매를 소량씩 균등하게 첨가하고, 가수 분해 또는 축중합 시킴으로써 제작할 수 있다.

유리 성분의 상기 전구체 재료는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 메틸실리케이트 또는 에틸실리케이트 등의 알킬기를 포함하지 않은 완전 무기의 전구체 재료라도 좋지만, 특히 바람직하게는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리이소프로폭시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리이소프로폭시실란, 플루오르트리메톡시실란, 플루오르에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디메톡시실란, 디에톡시실란, 디플루오르디메톡시실란, 디플루오르디에톡시실란, 트리플루오르메틸트리메톡시실란, 트리플루오르메틸트리에톡시실란, 다른 알콕시드계 유기실리콘 화합물(Si(OR)₄), 예를 들면, 테트라터샤리부톡시실란(t-Si(OC₄H₉)₄), 테트라세컨드리부톡시실란 sec-Si(OC₄H₉)₄) 또는 테트라터샤리아미록시시란 Si[OC(CH₃)₂C₂H₅]₄와 같은 알킬기 및 그것에 유사한 관능기를 포함한 전구체 재료이다. 이들의 전구체 재료는 1종류에 한정되지 않고, 2종류 이상의 전구체 재료를 조합하여 사용해도 좋다.

유기 용제로서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 헥산올, 시클로헥산올을 포함하는 알코올류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜을 포함하는 글리콜류, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 메틸이소부틸케톤을 포함하는 케톤류,

-테르피네올, β-테르피네올, -테르피네올을 포함하는 테르펜류, 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에텔렌글리콜모노알킬에테르류, 디에텔렌글리콜디알킬에테르류, 에틸렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 디에텔렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 디에텔렌글리콜디알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜디알킬에테르류, 프로필렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류, 프로펠렌글리콜디알킬에테르아세테이트류, 모노알킬셀로솔브류를 단독으로 사용할 수 있는 이외에, 이들의 용제로부터 선택된 적어도 1종류 또는 2종류 이상의 용제로 이루어지는 혼합물도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법의 공정 (ⅱ)에서 실행될 수 있는 가열 처리에서는 유기 용제가 기화하는 것이 기대되므로, 바람직하게는 약 300℃ 이하(더 바람직하게는 200℃ 이하)의 범위에서 비점을 갖는 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하다.

제2 유전체층의 구성 요소로서 사용하기 위해, 또한 유전체층의 균열을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 유전체 원료 페이스트에는 실리카 입자(고형 형상 유리 성분)가 포함되어 있다. 사용되는 실리카 입자의 평균 입자 크기(평균 입자 지름)는 50～200nm인 것이 바람직하다. 입자 크기를 50nm 이상으로 하면, 나중에 형성되는 제1 유전체층 내에서 입자간의 간극이 크게 되는 것에 기인해서 응력 완화를 도모할 수 있는 것과 더불어, 비표면적(比表面積)이 낮아지는 것에 기인해서 입자 표면에 균일하고 충분한 양의 폴리실록산을 개재시킬 수 있으므로, 균열 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 입자 크기를 200nm 이하로 하면, 파장이 400～800nm인 가시광의 투과율을 높일 수 있으며, 원하는 광학 특성을 얻을 수 있다. 실리카 입자는 반드시 단일 크기일 필요는 없고, 2종류 이상의 크기를 포함해서 이루어지는 것이어도 좋다. 2종류 이상의 입자 크기를 포함하는 경우, 얻어지는 유전체층 중의 실리카 입자 충전율을 높이는 것이 가능하게 되어, 균열의 발생을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 "입자 크기"라는 것은 입자의 모든 방향에서의 길이 중 최대가 되는 길이를 실질적으로 의미하고 있고, "평균 입자 크기"라는 것은 입자의 전자 현미경 사진 등에 의거하여, 예를 들면, 10개의 입자 크기를 측정하고, 그 수의 평균으로서 산출한 것을 실질적으로 의미한다.

사용하는 실리카 입자는 결정성이어도 좋고 비결정성(아몰퍼스)이어도 좋다. 또한, 사용하는 실리카 입자는 건조 분말 형상인 것이어도 좋고, 혹은 미리 물이나 유기 용제에 분산된 졸 형상인 것이어도 좋다. 실리카 입자의 표면 상태, 다공도 등에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 시판되고 있는 실리카 입자를 그대로 사용하는 것도 가능하다. 실리카 입자의 첨가는 졸 형상 유전체 재료의 조제 전에 첨가하여도 좋고, 그것을 조제한 후에 첨가하여도 좋다.

유전체 재료에 포함되는 실리카 입자의 양은 유전체 중에 잔존하는 실록산 골격과의 비율에 의해 결정하는 것이 바람직하기 때문에, 최종적으로 형성되는 유전체층의 중량을 기준으로 해서 규정하면, 10～99 중량％ 정도이며, 바람직하게는 50～90 중량％ 정도이다.

유전체 원료 페이스트의 도포성을 향상시키기 위해, 유전체 원료에 바인더 수지를 가하여도 좋다. 가하는 바인더 수지로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부틸알, 메타크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르 중합체, 아크릴산 에스테르-메타크릴산 에스테르 공중합체,

-메틸스티렌 중합체, 부틸메타크릴산 수지 및 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종류 이상 조합해서 사용하여도 좋다. 유전체 원료 페이스트는 유기 용제의 기화에 기인해서 높은 온도 영역(200～400℃ 정도)에서 중량 감소를 나타내게 되지만, 바인더 수지의 첨가에 의해 페이스트 재료 전체의 중량 감소의 속도를 완화시킬 수도 있으며, 응력 집중을 더욱 작게 할 수 있다. 또한, 바인더 수지는 더 고온 영역에 있어서 실리카 입자끼리의 접착력을 조력하는 효과도 가질 수 있다.

상술한 바와 같은 성분으로부터 조제되는 유전체 원료는 바람직하게는 페이스트 형태를 갖추고 있다. 여기서, 유전체 원료 페이스트는 실온(25℃) 및 전단 속도 1000[1/s]에 있어서 1mPaㆍs～50Paㆍs 정도의 점도를 갖추어 있는 것이 바람직하다. 이러한 범위에 점도를 갖추면, 도포 영역에서 유전체 원료가 젖어서 퍼지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에서 사용하는 유전체 원료의 각종 성분의 비율은, 전형적인 PDP 유전체층을 얻을 때에 사용되는 일반적인 비율이라면, 특별히 제한은 없다(더욱 구체적으로는 소위, "졸겔법"을 이용해서 유전체층을 형성할 때에 일반적으로 채용되는 비율이라면 특별히 문제는 없다). 다만, 덧붙여서 말해 두면, 본 발명의 효과를 더 끌어내기 위해서는 유전체 원료의 고형분 농도가 5 중량％～60 중량％인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 15 중량％～35 중량％이다. 여기서 말하는 "고형분 농도"는 유전체 원료의 전체 중량에 대한 유리 성분 중량의 비율, 또는 유전체 원료의 전체 중량에 대한 "유리 성분 중량 ＋ 바인더 수지 중량"의 비율을 의미한다. 유전체층 두께를 크게 하기 위해서는 젖은 상태에서의 막 두께를 크게 해야 되지만, 고형분 농도가 5 중량％를 밑돌면 다량의 페이스트를 사용하게 되므로, 재료 비용이 높아진다. 한편, 고형분 농도가 60 중량％보다도 웃돌면 유리 성분끼리(예를 들면, 폴리알킬실록산올리고머끼리)의 거리가 가까워지며, 응집을 일으키기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다.

공정 (ⅰ)에 이어서 공정 (ⅱ)을 실시한다. 우선, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 전극이 형성된 기판 위에 유전체 원료를 도포한다.

유전체 원료의 도포에는 슬릿코터법을 사용하는 것이 바람직하다. "슬릿코터법"이라는 것은 폭넓은 노즐로부터 페이스트 상태 원료를 압송(壓送) 토출해서 소정의 면에 페이스트 상태 원료를 도포하는 방법이다. 또한, 다른 방법으로, 예를 들면, 디스펜스법을 사용하여도 좋다. 디스펜스법이라는 것은 작은 직경의 노즐을 구비한 원통형 용기에 유전체 원료 페이스트를 담그고, 노즐과 반대측의 개구부로부터 공기압을 가해서 유전체 원료 페이스트를 토출하는 방법이다. 또한, 다른 방법으로서, 스프레이법, 인쇄법, 포토리소그래피법 등을 사용하여도 좋다.

도포된 유전체 원료는, 그 후, 거기에 포함되어 있는 유기 용제가 줄어든다(도 2(c) 참조). 이로써 유전체 전구층(15'')이 형성된다. 유기 용제를 줄이기 위해서는 유기 용제를 기화시킬 필요가 있다. 따라서, 도포된 유전체 원료를 건조시켜도 좋고, 혹은 도포된 유전체 원료를 감압 하 또는 진공 하에 두어도 좋다. 건조를 실행하는 경우에는, 예를 들면, 도포된 유전체 원료를 대기압 하에서 50～200℃ 정도의 건조 온도 조건 하에 0.1～2시간 정도 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 감압 하 또는 진공 하에 둘 경우에는 감압도 또는 진공도를 유기 용제의 포화 증기압 이하로 유지함으로써 유기 용제를 증발시킨다. 예를 들면, 7～0.1Pa의 감압 하에서 처리하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 "열처리"와 "감압 하 또는 진공 하"를 조합하여도 좋다.

공정 (ⅱ)에서 형성되는 유전체 전구층은 그 두께가 10～30μm 정도인 것이 바람직하다. 이로써, 공정 (ⅲ)의 열처리 후에 얻어지는 제1 유전체층의 두께도 실질적으로 약 10～30μm 정도가 될 수 있다. 이러한 두께를 10μm 이상으로 하면, 절연 내압이 확보되는 것과 더불어, "전극의 에지-컬(edge-curl)부의 높이가 균일하지 않은 것에 기인해서 국소적 열처리에서 전극이 가열"되는 불편함을 억제할 수 있다. 그 한편, 두께를 30μm 이하로 하면, 유전체층의 유전율의 저하에 기인해서 방전시의 무효 전력이 낮아지도록 할 수 있다.

유전체 전구층의 표면에서는 균열의 발생을 더욱 효과적으로 억제하기 위해, 전극 두께에 기인하는 전극 단차(段差)가 5μm 이하, 바람직하게는 전극 단차가 0μm인 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해서는 유전체 원료 페이스트의 고점도화 및 고형분 고농도화에 의해 도포 후의 페이스트 재료의 레벨링을 억제하는 방법이 효과적이다. 또한, 유전체 원료 페이스트 중의 용매의 고비점화 및 건조ㆍ소성 공정에서의 프로세스 조건의 최적화를 도모해서 용매의 증발 속도를 낮추고, 그것에 의해, 건조시의 대류에 따른 페이스트 재료 중의 고형분의 이동을 억제하는 방법 등도 효과적이다. 또한, 여기서 말하는 "전극 단차"라는 것은 기판면에 "전극 형성 영역"과 "전극 비형성 영역"이 존재하는 것에 기인해서 생기는 도 3에 나타낸 것과 같은 유전체 전구층 표면(또는 유전체 표면)의 요철부를 의미한다.

공정 (ⅱ)에 이어서, 공정 (ⅲ)을 실시한다. 즉, 유전체 전구층을 열처리해서, 유전체 전구층으로부터 제1 유전체층을 형성한다. 이 공정 (ⅲ)에서는 유전체 전구체가 가열되는 것에 기인해서, 유전체 전구층에서 축중합 반응이 진행되어 최종적으로 제1 유전체층이 형성된다. 유전체 전구층에 바인더 수지가 포함되어 있는 경우에는 이러한 바인더 수지가 연소해서 유전체 전구층으로부터 제거된다. 공정 (ⅲ)에서의 가열 온도는 축중합 반응에 필요하게 되는 열량 이외에, 전구층에 잔존할 수 있는 유기 용제의 비점 및 함유량 등에 의해 결정될 수 있지만, 일반적으로 말하면, 450～550℃ 정도의 범위이다. 또한, 이러한 가열 온도로 처리하는 시간도, 축중합 반응에 필요로 하는 열량, 전구층에 잔존할 수 있는 유기 용제의 비점이나 함유량 등을 종합적으로 고려해서 결정되어, 유전체 원료의 종류에 따라 바뀌게 되지만, 일반적으로는 0.5～2시간 정도이다. 공정 (ⅲ)의 열처리 수단으로서는 소성로와 같은 가열 챔버를 사용하여도 좋다. 이 경우, 가열 챔버 내에 "공정 (ⅱ)으로부터 얻어진 '표시 전극 및 유전체 전구층을 구비한 기판'"을 제공함으로써, 유전체 전구층을 전체적으로 열처리할 수 있다.

공정 (ⅲ)에 이어서, 공정 (ⅳ)을 실시한다. 즉, 도 2(d)에 나타낸 바와 같이, 얻어진 제1 유전체(15a)에 대해 국소적인 열처리를 실시하여, 제1 유전체층의 표면 부분에만 제2 유전체층(15b)을 형성한다. 바람직하게는 국소적인 열처리를 실시하여, 제1 유전체층의 표층부에 존재하는 실리카 입자를 용융시켜서 제2 유전체층을 형성한다. 이와 같이 해서 얻어진 제2 유전체층은 가스에 대한 투과성이 낮고, 예를 들면, 실온～500℃에서의 가스 투과율이 바람직하게는 0％～1％ 정도가 된다. 여기서 말하는 "투과성"이라는 것은 실온～500℃의 온도 조건 하에서, 제2 유전체층의 바깥쪽으로부터 공급된 가스에 대해, 그 가스가 제2 유전체층을 통과할 수 있는 비율을 백분율로 나타낸 것이다(또한, 투과성의 값은 예를 들면, 매스 프라그멘토그라피(mass fragmentography)를 이용해서 얻을 수 있다). 이와 같이, 제2 유전체층은 가스 투과성이 낮으므로, 최종적으로 얻어지는 PDP에서는 유전체층에 존재할 수 있는 가스 또는 발생할 수 있는 가스(예를 들면, 유전체층의 세공(細孔)에 갇혀 있는 가스)가 패널 내로 방출되는 것이 방지되고, 결과적으로 "방출 가스가 배면판의 형광체층에 흡착해서 형광체가 열화(劣化)하는 현상"을 억제할 수 있다.

여기서, 제2 유전체층을 실리카 입자의 용융 고화에 의해 형성하는 것이 아니라, 저융점 유리 페이스트를 사용해서 형성하는 경우를 고려해 본다. 이러한 경우, "실록산 결합과 알킬기를 갖는 폴리실록산을 사용해서 졸겔법에 의해 형성한 하층 측 유전체층"과 "저융점 유리 페이스트를 사용해서 형성한 상층 측 유전체층"과의 2층 구조의 유전체층을 형성하게 되나, 잔존 알킬기에 기인해서 발생하는 가스가 패널 내에 방출되는 것을 방지하는 것은 가능하지만, 상층 측 유전체층의 유전율이 높아져 버리기 때문에, 패널의 발광 효율이 낮아지는 문제가 생길 수 있다. 본 발명의 제조 방법에서는 상층 측의 제2 유전체층을 실리카 입자의 용융 고화에 의해 형성하고 있으므로, 이러한 층의 저유전율화를 도모할 수 있으며, 그 점에서 유리하다고 할 수 있다.

국소적인 열처리는 "순간적인 열처리(RTA: Rapid Thermal Annealing)"에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 국소적인 열처리로서는 열 응답성이 높고, 순간적인 열 조사(照射)가 가능하며, 필요 이상 깊은 곳까지 열전도가 일어나기 어려운 것을 채용하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는 열 응답성이 높고, 순간적인 조사로 제1 유전체층의 표면의 실리카 입자를 용융할 수 있고, 게다가, 표시 전극 근방의 깊은 곳까지 열전도가 일어나기 어려운 열원을 사용하는 것이 바람직하다(가령, "표시 전극 근방의 깊은 곳까지 열전도가 일어나버릴 경우에는 표시 전극의 가열에 의한 열팽창에 기인해서 제1 유전체층에 응력이 발생하기 쉬워지며 균열이 생길 수 있다). 본 발명에서는 열원으로서 플라즈마 토치, 레이저 또는 플래시 램프를 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 열처리 수단을 사용함으로써, 제1 유전체층의 표층부에만 제2 유전체층을 바람직하게 형성할 수 있다.

예를 들면, 플라즈마 토치를 사용하면 PTA법(플라즈마토치 어닐법)을 실시할 수 있고, 제1 유전체층의 표층부에만 열처리를 국소적으로 실시할 수 있다. PTA법이라는 것은 애노드와 캐소드와의 사이에서 직류 아크 방전에 의해 약 10000℃를 넘는 고온 고속의 플라즈마 제트를 발생시켜서 용융과 가속을 실행해서 성막을 하는 방법이다. 경우에 따라서는 플라즈마 제트에 세라믹스, 서멧 등의 분말을 투입하여도 좋다. PTA법에서는 스캔 속도, 제1 유전체층 표면과 열원과의 사이의 갭, 스캔 횟수, 열원의 파워 등의 여러 조건을 조정함으로써, 제1 유전체층 표면의 실리카 입자에 부여하는 열용량을 변화시킬 수 있고, 이것에 의해, 제2 유전체층의 두께, 제2 유전체층 표면의 산술 평균 거칠기 Ra 등을 제어할 수 있다.

레이저를 사용한 국소적인 열처리의 경우에는 제1 유전체층의 표면에 대해 레이저를 조사한다. 레이저광으로서는 엑시머 레이저, YAG 레이저, CO₂ 레이저, 자외선, 적외선, 전자선, X선 또는 플라즈마 유래의 에너지선 등을 사용할 수 있다. 한 형태를 예시하면, 레이저 파장은 바람직하게는 600～1200nm의 범위, 레이저 출력은 바람직하게는 0.5～100Ｗ의 범위이다. 레이저를 사용한 열처리에서는 예를 들면, 레이저 출력 등을 조정함으로써, 제1 유전체층 표면의 실리카 입자에 부여하는 열용량을 변화시킬 수 있고, 이것에 의해, 제2 유전체층의 두께, 제2 유전체층 표면의 산술 평균 거칠기 Ra 등을 제어할 수 있다. 또한, (a) 레이저 출력을 조정하는 것 이외에, (b) 레이저의 스캔 속도를 조정하고, (c) 레이저의 집광 지름을 조정하고, (d) 레이저의 스캔ㆍ피치 등을 조정하여도 좋다. 상기 (a)～(d)는 단독으로 실행하여도 좋지만, 그들을 여러 가지 조합해서 실행하여도 좋다.

플래시 램프를 사용한 열처리의 경우에는 광 펄스 폭을 조정하여 가열 시간을 제어함으로써, 제1 유전체층의 표층부에만 열처리를 국소적으로 실시할 수 있다.

제2 유전체층의 두께, 즉, 국소적인 열처리를 실행하는 부분은 유전체층 전체의 두께의 30％ 이하, 즉, 0～30％(0을 제외)로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10％～30％이다. 제2 유전체층의 두께가 유전체층 전체의 30％ 이하로 되면, 실제로 실행될 수 있는 양산 공정에서 "실리카 입자에 부여되는 열용량" 또는 "패널의 면 내에서의 표시 전극 형상"에 불균일이 존재하고 있었던 경우에도, 표시 전극이 존재하는 깊이까지 열전도가 일어날 수 없다. 즉, 제2 유전체층의 두께가 유전체층 전체 두께의 30％ 이하가 되면, "표시 전극의 가열에 의한 열팽창에 기인해서 유전체층에 응력이 부가되어 균열이 발생"하는 리스크를 감소시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 유전체층 전체의 두께는 바람직하게는 10～30μm이므로, 이 점에 감안해보면, 제2 유전체층의 두께는 0～9μm(0을 제외) 정도인 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

형성되는 제2 유전체층의 표면은 산술 평균 거칠기 Ra가 5nm 이하, 즉, 0～5nm(0을 제외)이 되는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2～5nm이다. 산술 평균 거칠기 Ra가 5nm보다 커지게 되면, 유전체층 표면의 실리카 입자간에 간극이 남을 가능성이 높아지고, "유전체층의 잔존 알킬기에 기인해서 발생하는 가스가 패널 내에 방출되는 것을 억제"하는 효과가 감소되어 버릴 가능성이 있다. 패널 내로의 가스 방출을 억제할 수 없으면, 상술한 바와 같이, PDP의 휘도 열화가 발생된다. 또한, 본 명세서에서 말하는 "산술 평균 거칠기(Ra)"라는 것은 도 4에 나타낸 바와 같은 거칠기 곡선(본 발명에서 말하면 "제2 유전체층 표면의 단면 형상 프로파일")으로부터, 그 평균선의 방향으로 기준 길이 L만큼 뽑아내고, 이 뽑아낸 부분에서의 평균선에서 측정 곡선까지의 편차의 절대치를 합계해서 얻어지는 값을 평균화한 것을 실질적으로 의미한다.

유전체층이 형성된 후는 도 2(e)에 나타낸 바와 같이, 보호층(16)을 형성한다. 즉, 진공 증착법 또는 전자 빔법(EB법) 등을 실시해서 제2 유전체층(15b)을 덮도록 보호층(16)을 형성한다. 보호층의 재질은 산화마그네슘(MgO)으로 한정되지 않고, 산화베릴륨(BeO), 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO) 등이어도 좋다. 다른 방법으로서, 열 CVD법이나, 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법 등을 사용하여도 보호층을 형성할 수 있다.

[본 발명의 PDP]

다음으로, 본 발명의 제조 방법으로 얻어지는 PDP(즉, 본 발명의 PDP)에 대해 설명한다. 본 발명의 PDP는 기판 위에 전극과 유전체층과 보호층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극과 유전체층과 격벽과 형광체층이 형성된 배면판이 대향 배치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널이다.

본 발명의 PDP에서는 전면판 측의 유전체층을 형성할 때에 국소적인 열처리를 부가적으로 실시하는 것에 기인해서, 도 1(b) 및 도 2(e)에 나타낸 바와 같이, 유전체층이 제1 유전체층(15a)과 제2 유전체층(15b)의 2층 구조로 되어 있다. 더욱 구체적으로 유전체층은 기판(10)에 접하는 제1 유전체층(15a)과, 이 제1 유전체층의 표면 부분에 형성된 제2 유전체층(15b)로 구성되어 있다. 특히, 본 발명의 PDP에서는 제2 유전체층이 실리카 입자를 용융 고화함으로써 얻어지는 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

상술한 바와 같이, 유전체층에서는 균열 방지의 관점에서 사용된 알킬기가 잔존할 수 있지만, 상층 측의 제2 유전체층(15b)은 가스 투과성이 낮기 때문에, 이러한 알킬기 등에 기인해서 유전체층에서 존재 또는 발생할 수 있는 가스가 패널 내에 방출되는 것을 방지하고 있다. 그러므로, 본 발명의 PDP에서는 "방출된 가스가 배면판의 형광체층에 흡착해서 형광체가 열화하는 현상"을 억제할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 발명의 PDP의 유전체층은 잔존 알킬기(예를 들면, 탄소 수는 1～6 정도의 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 또는 헥실기 등)에 기인해서, 예를 들면, 1.0×10³ppm～1.0×10⁵ppm 정도의 탄소 농도를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 PDP에서는 유전체층이, 소위 졸겔법을 이용해서 형성된 것이기 때문에, 유전체층의 비유전율은 낮은 값으로 되어 있다. 예를 들면, 바람직하게는 전면판의 유전체층의 비유전율은 5 이하로 되어 있다. 이와 같이, 유전체층의 유전율이 낮기 때문에, 자외선의 발생 효율이 향상되고 있으며, 저전력인 PDP로 되어 있다. 이와 관련하여, 여기서 말하는 비유전율이라는 것은 23℃ 및 1MHz에서의 비유전율의 값을 말한다.

그 외의 본 발명의 PDP의 구성ㆍ특징 및 그 제조법은 상술의 "플라즈마 디스플레이 패널의 구성", "PDP의 일반적인 제조법" 및 "본 발명의 제조 방법"에서 설명하고 있으므로, 중복을 피하기 위해 생략한다. 또한, 전면판 측의 유전체층의 각종 조건ㆍ사양ㆍ효과 등도, 본 발명의 제조 방법에 관련해서 이미 설명하고 있으므로, 중복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 여러 가지 개변(改變)이 있을 수 있는 것을 당업자는 쉽게 이해할 것이다. 예를 들면, 상술한 본 발명의 제조 방법에서는 전면판의 유전체층을 2층 구조로 하고 있지만, 배면판의 유전체층도 마찬가지로 2층 구조로 하여도 좋다. 이 경우에도, 배면판의 제2 유전체층의 효과는 전면판 측의 경우와 실질적으로 변함이 없다.

[ 실시예 ]

이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 이러한 본 실시예에서는 "제2 유전체층"을 편의상 "캡층"이라고 해서 설명한다.

(유전체 원료 페이스트)

ㆍ 유리 성분(유전체 원료 페이스트 전체의 약 20 중량％): 폴리알킬실록산올리고머, 구상(球狀) 아몰퍼스 실리카 입자(입자 지름 약 100nm)

ㆍ 유기 용제 성분(유전체 원료 페이스트 전체의 약 79 중량％): 2-에틸헥산올, 에틸렌글리콜모노부틸엘,

-테르피네올

ㆍ 바인더 수지 성분(유전체 원료 페이스트 전체의 약 1 중량％): 폴리에틸렌글리콜

(전면판의 제작)

1.8mm 두께의 유리 기판("日本電氣硝子"제의 소다라임 유리)의 표면에, ITO로 이루어지는 투명 전극(투명 전극 폭: 약 120μm, 막 두께: 약 100nm)을 형성한 후, 이러한 투명 전극 위에 Ag로 이루어지는 버스 전극(버스 전극 폭: 약 100μm, 전극간 거리: 약 50μm, 전극 중앙부 막 두께: 6～8μm, 전극 단부(端部) 막 두께: 8～10μm)을 형성하였다. 다음으로, 버스 전극 위에 유전체 원료 페이스트(점도: 1000[1/s]에서 약 50mPaㆍs)를 슬릿코터법에 의해 GAP 100μm로 도포한 후, 80℃로 건조시키고, 약 30℃/분의 승온(昇溫) 속도로 약 30분에 걸쳐 승온시키며, 500℃에서 약 20분간 유지, 약 2℃/분의 강온(降溫) 속도로 약 5시간 들여서 강온하는 프로파일에서 대기(大氣) 소성(燒成)을 실행하였다. 이것에 의해, 두께가 약 11μm, 산술 평균 표면 거칠기 Ra가 12nm인 유전체를 얻었다.

그 후, "에어로 플라즈마社"제의 PTA장치를 사용해서, 노즐과 유전체층과의 사이에 갭 5mm, 트리밍 없음, N₂ 냉각 없음, 애노드 토치 파워 20KW, 스캔 속도 1500mm/s의 조건에서 유전체층 표면의 실리카 입자를 국소적으로 용융시켰다. 이것에 의해, 두께가 약 1.5μm, 산술 평균 거칠기 Ra가 4nm인 캡층을 형성하였다.

(방출 가스량 확인 시험)

다음으로, "알백 理工社"제의 TDS(＝ 승온 탈리 가스 분석 장치)를 사용해서, 진공도 2×10^-5Pa, 승온 속도 5℃/min, 최고 온도 600℃의 조건에서 방출 가스량을 확인하였다. 또한, 샘플은 600℃까지 가열하면 전극이 용융하여 변형이 생기기 때문에, 1.8mm 두께의 유리 기판의 표면에 동일한 프로세스 조건으로 형성한 유전체층(도 5 참조)을 2×2cm로 커트한 것을 사용하였다(케이스 1). 도 6에 m/z＝15의 매스 프라그멘트 스펙트럼을 나타내었다. 가로 축은 온도이고, 세로 축은 이온 강도, 즉, 질량수 15의 물질이 얼마나 나와 있는가를 나타내는 지표이다. 도 6에 나타낸 결과를 참조하면 알 수 있는 것과 같이, 캡층을 형성하는 것으로 m/z＝15로 나타나는 CH₃계의 가스가 격감하는 것이 알 수 있었다. 특히, 실온(약 25℃)～500℃에서는 방출 가스가 존재하지 않고, 이러한 온도 영역에서는 캡층의 가스 투과율이 실질적으로 0％(0～1％ 정도)로 되어 있는 것을 알 수 있었다. 이것은 용융 실리카에 의한 캡층의 형성에 의해 막 중의 잔존 알킬기에 기인한 가스와, 소성 후의 유전체층, 즉 다공질의 막 중에 갇혀서 잔존하고 있었던 가스가, 막 내에 갇혔던 것에 의한 효과라고 생각된다. 또한, PTA법에 의해 유전체층 표면의 실리카 입자를 용융하고 있는 사이에, 막 내의 잔존 알킬기의 연소가 진행되어, 잔존 알킬기 자체가 감소하고 있는 것에 의한 효과라고도 생각된다.

한편, PTA법에 의해 캡층을 형성하고 있지 않은 유전체층에 대해서도, "알백 理工社"제의 TDS(＝ 승온 탈리 가스 분석 장치)를 사용해서, 진공도 2×10^-5Pa, 승온 속도 5℃/min, 최고 온도 600℃의 조건에서 방출 가스량을 측정하였다. 또한, 샘플은 600℃까지 가열하면 전극이 용융하여 변형이 생기기 때문에, 1.8mm 두께의 유리 기판의 표면에 동일한 프로세스 조건으로 형성한 유전체층을 2×2cm로 커트한 것을 사용하였다(케이스 2). 그 결과, 도 6에 나타내는 그래프로부터 알 수 있는 것과 같이, m/z＝15로 나타내는 CH₃계 가스가 25℃에서 600℃의 온도 영역 전체에어서 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 막 중의 잔존 알킬기에 기인한 가스와, 소성 후의 유전체층, 즉 다공질의 막 중에 갇혀져 있었으며 잔존하고 있었던 가스가, 막 표면에서 방출되었기 때문이라고 생각된다.

(연속 점등 시험)

캡층을 구비한 유전체층을 사용해서 패널화를 실행한 것(케이스 1)과, 캡층을 구비하고 있지 않은 유전체층을 사용해서 패널화를 실행한 것(케이스 2)을 사용해서, 백색 고정 패턴으로 연속 점등 시험 평가를 실행함으로써, 휘도 비율(＝초기의 휘도를 100％로 한 경우의 100시간 경과 후의 휘도의 비율)을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 유전체층으로부터 패널 내로의 가스 방출량이 적은 케이스 1에서는 각 색 모두 휘도 열화가 적은 것에 반해, 유전체층으로부터 패널 내로의 가스 방출량이 많은 케이스 2에서는, 특히, 녹색(G)을 비롯한 각 색의 휘도 열화가 큰 것을 알 수 있었다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 PDP는 저소비 전력인 것은 물론이고, 유전체층 균열이 없고 휘도 열화가 방지된 신뢰성이 높은 것이기 때문에, 일반 가정을 대상으로 한 텔레비전 및 상업용의 디스플레이로서 매우 적합하게 사용할 수 있는 이외에, 그 외의 표시 장치에도 적합하게 사용할 수 있다.

1: 전면판
2: 배면판
10: 전면판 측의 기판
11: 전면판 측의 전극(표시 전극)
12: 주사 전극
12a: 투명 전극
12b: 버스 전극
13: 유지 전극
13a: 투명 전극
13b: 버스 전극
14: 블랙스트라이프(차광층)
15: 전면판 측의 유전체층
15': 유전체 원료
15'': 유전체 전구층
15a: 제1 유전체층
15b: 제2 유전체층
16: 보호층
20: 배면판 측의 기판
21: 배면판 측의 전극(어드레스 전극)
22: 배면판 측의 유전체층
23: 격벽
25: 형광체층
30: 방전 공간
32: 방전 셀
50: 균열
60: 국소적 열처리 수단
100: PDP

Claims (10)

1. 기판 위에 전극과 유전체층과 보호층이 형성된 전면판을 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서,
   전면판의 유전체층의 형성이,
   (ⅰ) 유리 성분, 유기 용제 및 실리카 입자를 포함해서 이루어지는 유전체 원료를 조제하는 공정,
   (ⅱ) 전극이 형성된 기판 위에 유전체 원료를 공급하고, 공급된 유전체 원료로부터 유기 용제를 기화시켜서 유전체 전구층을 형성하는 공정,
   (ⅲ) 유전체 전구층을 열처리하여, 유전체 전구층으로부터 제1 유전체층을 형성하는 공정, 및
   (ⅳ) 제1 유전체층의 표면에 대해서 국소적인 열처리를 실시하여, 제1 유전체층의 표면 부분에 제2 유전체층을 형성하는 공정을
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   유전체 원료에 포함되는 유리 성분이 실록산 결합 및 알킬기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   국소적인 열처리를 실행함으로써 제1 유전체층에 포함되는 실리카 입자를 용융시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   국소적인 열처리를 실행하는 수단으로서, 플라즈마 토치, 레이저 또는 플래시 램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   유전체층 원료에 포함되는 실리카 입자의 평균 입자 크기가 50～200nm인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
6. 기판 위에 전극과 유전체층과 보호층이 형성된 전면판과, 기판 위에 전극과 유전체층과 격벽과 형광체층이 형성된 배면판이 대향 배치되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
   전면판의 유전체층이 기판에 접하는 제1 유전체층과, 상기 제1 유전체층 위에 형성된 제2 유전체층으로 구성되어 있으며,
   상기 제2 유전체층은, 상기 제1 유전체층의 표면에 대해서 국소적인 열처리를 실시해서 상기 제1 유전체층에 포함되어 있는 실리카 입자를 용융 고화함으로써, 상기 제1 유전체층의 표면 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 청구항 6에 있어서,
   제2 유전체층의 두께가 유전체층 전체의 두께의 30％ 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
8. 청구항 6에 있어서,
   유전체층 전체의 두께가 10～30μm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
9. 청구항 6에 있어서,
   제2 유전체층의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기 Ra에서 5nm 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
10. 청구항 6에 있어서,
    유전체층에 알킬기가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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