KR101192913B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 보호층(9)의 기초층(91)에는, 산화 마그네슘의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)가 전체면에 걸쳐 분산 배치되어 있다. 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중으로부터 선택되는 적어도 2개의 금속 산화물을 포함하고 있다. 금속 산화물 입자(93)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자(93)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 있다.
Description
본 발명은, 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 함)은, 고해상화, 대화면화의 실현이 가능하므로, 100인치급의 텔레비전 등이 제품화되고 있다. 최근, PDP에 있어서는, 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선 수가 2배 이상인 고해상 텔레비전에의 적용이 진행되고 있고, 에너지 문제에 대응하여 가일층의 소비 전력 저감에의 대처나, 환경 문제를 배려한 납 성분을 포함하지 않는 PDP에의 요구 등도 높아지고 있다.
PDP는, 기본적으로는 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의해 제조된 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 표시 전극을 덮어 컨덴서로서의 작용을 하는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 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(5.3×104㎩～8.0×104㎩)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 하게 하여 컬러 화상 표시를 실현하고 있다.
또한, 이러한 PDP의 구동 방법으로서는, 기입을 하기 쉬운 상태로 벽전하를 조정하는 초기화 기간과, 입력 화상 신호에 따라서 기입 방전을 행하는 기입 기간과, 기입이 행해진 방전 공간에서 유지 방전을 발생시킴으로써 표시를 행하는 유지 기간을 갖는 구동 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이들 각 기간을 조합한 기간(서브필드)이, 화상의 1코마에 상당하는 기간(1필드) 내에서 복수 회 반복됨으로써 PDP의 계조 표시를 행하고 있다.
이러한 PDP에 있어서, 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 역할이며, 또한 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것은, 화상의 깜박거림의 원인이 되는 어드레스 방전 오류를 방지하는 중요한 역할이다.
보호층으로부터의 초기 전자의 방출수를 증가시켜 화상의 깜박거림을 저감하기 위해, 예를 들면, 산화 마그네슘(MgO) 보호층에 불순물을 첨가하는 예나, 산화 마그네슘(MgO) 입자를 산화 마그네슘(MgO) 보호층 상에 형성한 예가 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2, 3, 4, 5 등 참조).
최근, 텔레비전은 고해상화가 진행되고 있고, 시장에서는 저비용?저소비 전력?고휘도의 풀 HD(하이 데피니션)(1920×1080 화소:프로그레시브 표시) PDP가 요구되고 있다. 보호층으로부터의 전자 방출 특성은 PDP의 화질을 결정하므로, 전자 방출 특성을 제어하는 것이 매우 중요하다.
즉, 고해상화된 화상을 표시하기 위해서는, 1필드의 시간이 일정함에도 불구하고 기입을 행할 화소의 수가 증가하므로, 서브필드 중의 기입 기간에 있어서, 어드레스 전극에 인가하는 펄스의 폭을 좁게 할 필요가 발생한다. 그러나 전압 펄스의 상승으로부터 방전 공간 내에서 방전이 발생할 때까지는 방전 지연이라 불리는 타임 래그의 존재가 있으므로, 펄스의 폭이 좁아지면 기입 기간 내에서 방전을 종료할 수 있는 확률이 낮아져 버린다. 그 결과, 점등 불량이 발생하여, 깜빡거림 등의 화질 성능의 저하라고 하는 문제도 발생해 버린다.
또한, 소비 전력 저감을 위해 방전에 의한 발광 효율을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 형광체의 발광에 기여하는 방전 가스의 1성분인 크세논(Xe)의 방전 가스 전체에 있어서의 함유율을 높이면, 역시 방전 전압이 높아짐과 함께, 방전 지연이 커져 점등 불량 등의 화질 저하가 발생한다는 문제가 발생해 버린다.
이와 같이 PDP의 고해상화나 저소비 전력화를 진행하는 데 있어서는, 방전 전압이 높아지지 않도록 하는 것과, 또한 점등 불량을 저감하여 화질을 향상시키는 것을, 동시에 실현시켜야 한다고 하는 과제가 있었다.
보호층에 불순물을 혼재시킴으로써 전자 방출 특성을 개선하려고 하는 시도가 행해지고 있다. 그러나 보호층에 불순물을 혼재시켜 전자 방출 특성을 개선한 경우에는, 보호층 표면에 전하를 축적시켜 메모리 기능으로서 사용하려고 할 때에, 전하가 시간과 함께 감소하는 감쇠율이 커져 버리므로, 이것을 억제하기 위한 인가 전압을 크게 할 필요가 있는 등의 대책이 필요해진다.
한편, 산화 마그네슘(MgO) 보호층 상에 산화 마그네슘(MgO) 결정 입자를 형성하는 예에서는, 방전 지연을 작게 하여 점등 불량을 저감하는 것은 가능하지만, 방전 전압을 저감할 수 없는 등의 과제를 갖고 있었다.
본 발명의 PDP는, 전면판과, 이 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비하고, 전면판은, 유전체층과, 이 유전체층을 덮는 보호층을 갖고, 배면판은, 기초 유전체층과, 이 기초 유전체층 상에 형성된 복수의 격벽과, 기초 유전체층 상 및 격벽의 측면에 형성된 형광체층을 갖고, 보호층은, 유전체층 상에 형성된 기초층을 포함하고, 이 기초층에는, 산화 마그네슘의 결정 입자가 복수개 응집된 응집 입자 및 금속 산화물 입자가 전체면에 걸쳐 분산 배치되고, 금속 산화물 입자는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중으로부터 선택되는 적어도 2개의 금속 산화물을 포함하고, 금속 산화물 입자의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 있는 구성이다.
이러한 구성에 따르면, 보호층에 있어서의 2차 전자 방출 특성을 향상시켜, 휘도를 높이기 위해 방전 가스인 크세논(Xe) 가스 분압을 크게 한 경우라도 방전 개시 전압을 저감하고, 또한 방전 지연을 저감하여 고해상 화상 표시에서도 점등 불량 등 발생시키지 않는, 표시 성능이 우수한 PDP를 실현할 수 있어, 고해상 화상에서도 고휘도로 저전압 구동이 가능한 PDP를 실현할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 기초층에 있어서의 X선 회절 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 다른 구성의 기초층에 있어서의 X선 회절 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 응집 입자를 설명하기 위한 확대도이다.
도 6은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 방전 지연과 보호층 중의 칼슘(Ca) 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 형태에 있어서의 PDP에 이용한 결정 입자의 입경과 전자 방출 성능의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 9는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 기초층에 있어서의 X선 회절 결과를 나타내는 도면이다.
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도 5는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 응집 입자를 설명하기 위한 확대도이다.
도 6은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 방전 지연과 보호층 중의 칼슘(Ca) 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 형태에 있어서의 PDP에 이용한 결정 입자의 입경과 전자 방출 성능의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 9는 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 일 실시 형태에 있어서의 PDP에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
(실시 형태 1)
이하, 실시 형태 1에 있어서의 PDP에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시 형태에 있어서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다. PDP(1)의 기본 구조는, 일반적인 교류면 방전형 PDP와 마찬가지이다. 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 배치되고, 그 외주부가 글래스 프릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, 크세논(Xe)과 네온(Ne) 등의 방전 가스가 400Torr～600Torr(5.3×104㎩～8.0×104㎩)의 압력으로 봉입되어 있다.
전면판(2)의 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 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 전하를 유지하여 컨덴서로서의 작용을 하는 유전체층(8)이 형성되고, 그 위에 보호층(9)이 더 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 소정의 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 사이의 홈마다, 자외선에 의해 적색, 녹색 및 청색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 공간이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 배열된 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 공간이 컬러 표시를 위한 화소가 된다.
도 2는, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)의 전면판(2)의 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1과 상하 반전시켜 나타내고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)으로 이루어지는 표시 전극(6)과 차광층(7)이 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)은 각각 인듐 주석 산화물(ITO)이나 산화 주석(SnO2) 등으로 이루어지는 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 설치한 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 상에 형성된 제2 유전체층(82) 중 적어도 2층 구성으로 하고, 제2 유전체층(82) 상에 보호층(9)이 더 형성되어 있다.
보호층(9)은, 유전체층(8) 상에 형성된 산화 마그네슘으로 이루어지는 기초층(91)과, 기초층(91) 상에 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92) 및 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자(93)에 의해 구성되어 있다.
다음으로, 이러한 PDP(1)의 제조 방법에 대해 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 포함하는 페이스트를 소정의 온도에서 소성하여 고화하고 있다. 또한, 차광층(7)도 마찬가지로, 흑색 안료를 포함하는 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 다이코트법 등에 의해 도포하여 유전체 페이스트(유전체 재료)층을 형성한다. 유전체 페이스트를 도포한 후, 소정 시간 방치함으로써 도포된 유전체 페이스트 표면이 레벨링되어 평탄한 표면이 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 포함하는 도료이다.
다음으로, 유전체층(8) 상에 기초층(91)을 형성한다.
기초층(91)은, 산화 마그네슘(MgO)의 펠릿을 이용하여 박막 성막 방법에 의해 형성된다. 박막 성막 방법으로서는, 전자 빔 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅 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, 기초층(91)의 성막시의 분위기로서는, 수분 부착이나 불순물의 흡착을 방지하기 위해 외부와 차단된 밀폐 상태에서, 성막시의 분위기를 조정함으로써, 소정의 전자 방출 특성을 갖는 금속 산화물로 이루어지는 기초층(91)을 형성할 수 있다.
다음으로, 기초층(91) 상에 부착 형성되는 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)의 응집 입자(92)에 대해 설명한다. 이들 결정 입자(92a)는, 이하에 기재하는 기상 합성법 또는 전구체 소성법 중 어느 하나로 제조할 수 있다.
기상 합성법에서는, 불활성 가스가 채워진 분위기하에서 순도가 99.9％ 이상인 마그네슘 금속 재료를 가열하고, 또한 분위기에 산소를 소량 도입함으로써, 마그네슘을 직접 산화시켜, 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 제작할 수 있다.
한편, 전구체 소성법에서는, 이하의 방법에 의해 결정 입자(92a)를 제작할 수 있다. 전구체 소성법에서는, 산화 마그네슘(MgO)의 전구체를 700℃ 이상의 고온에서 균일하게 소성하고, 이것을 서냉하여 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 얻을 수 있다. 전구체로서는, 예를 들면, 마그네슘 알콕시드(Mg(OR)2), 마그네슘 아세틸아세톤(Mg(acac)2), 수산화 마그네슘(Mg(OH)2), 탄산 마그네슘(MgCO2), 염화 마그네슘(MgCl2), 황산 마그네슘(MgSO4), 질산 마그네슘(Mg(NO3)2), 옥살산 마그네슘(MgC2O4) 중 어느 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있다. 또한 선택한 화합물에 따라서는, 통상적으로, 수화물의 형태를 취하는 경우도 있지만 이러한 수화물을 이용해도 된다.
이들 화합물은, 소성 후에 얻어지는 산화 마그네슘(MgO)의 순도가 99.95％ 이상, 바람직하게는 99.98％ 이상으로 되도록 조정한다. 이들 화합물 중에, 각종 알칼리 금속, B, Si, Fe, Al 등의 불순물 원소가 일정량 이상 혼합되어 있으면, 열처리시에 불필요한 입자간 유착이나 소결을 발생시켜, 고결정성의 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 얻기 어렵기 때문이다. 이로 인해, 불순물 원소를 제거하는 것 등에 의해 미리 전구체를 조정하는 것이 필요해진다.
다음으로, 기초층(91) 상에 부착 형성되는 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자(93)에 대해 설명한다. 금속 산화물 입자(93)는, 예를 들면, 기상 합성법에 의해 얻을 수 있다. 불활성 가스가 채워진 분위기하에서, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로부터 선택되는 2종 이상의 금속 재료를 동시에 가열하여, 승화시킴으로써 고온 가스 영역을 형성하고, 그 고온 가스 영역을 감싸도록 산소 가스를 도입하면, 고온 가스 영역과 산소 가스 도입 영역의 경계면에서 순식간에 냉각되어, 금속 산화물 입자(93)를 제작할 수 있다.
상기 어느 하나의 방법에 의해 얻어진 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a) 및 금속 산화물 입자(93)를, 용매에 분산시키고, 그 분산액을 스프레이법이나 스크린 인쇄법, 정전 도포법 등에 의해 기초층(91)의 표면에 분산 산포시킨다. 그 후, 건조?소성 공정을 거쳐서 용매 제거를 도모하여, 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a) 및 금속 산화물 입자(93)를 기초층(91)의 표면에 정착시킬 수 있다. 또한, 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a) 및 금속 산화물 입자(93)의 분산에는, 동일한 용매에 분산시켜 동시에 도포하는 방법, 및 각각의 분산액을 준비하여 순차 도포하는 방법이 있지만, 어느 방법으로 도포해도 된다.
이러한 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 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나, 금속막을 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 방법 등에 의해 어드레스 전극(12)용의 구성물이 되는 재료층을 형성한다. 그 후, 소정의 온도에서 소성함으로써 어드레스 전극(12)을 형성한다. 다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이코트법 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 포함한 도료이다.
다음으로, 기초 유전체층(13) 상에 격벽 재료를 포함하는 격벽 형성용 페이스트를 도포하고, 건조시킨다. 그 후, 건조된 격벽 형성용 페이스트 상에 접착층 재료를 포함하는 접착층 형성용 페이스트를 도포하고, 소정의 형상으로 패터닝함으로써 격벽 재료층과 접착 재료층을 형성한다. 그 후, 소정의 온도에서 소성함으로써 격벽(14)과 접착층을 형성한다. 여기서, 기초 유전체층(13) 상에 도포한 격벽용 페이스트와 접착층 형성용 페이스트를 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법이나 샌드 블라스트법을 이용할 수 있다. 다음으로, 인접하는 격벽(14) 사이의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 형광체 재료를 포함하는 형광체 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형광체층(15)이 형성된다. 또한, 전면판(2)과 배면판(10)을 강고하게 접착하기 위한 글래스 프릿을 배면판(10)의 주위에 형성한다. 이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.
다음으로, 소정의 구성 부재를 구비한 전면판(2)과 배면판(10)을 주사 전극(4)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향 배치하여, 고정한다. 고정한 전면판(2)과 배면판(10)은, 글래스 프릿과 접착 재료층의 융점 이상, 또한 격벽 재료층의 융점 이하의 온도에서 소성한다. 이에 의해, 전면판(2)과 배면판(10)은, 접착층과 글래스 프릿에 의해 접착된다. 마지막으로, 방전 공간(16)에 크세논(Xe)과 네온(Ne) 등을 포함하는 방전 가스를 봉입하여 PDP(1)가 완성된다.
여기서, 전면판(2)의 유전체층(8)을 구성하는 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)에 대해 상세하게 설명한다. 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi2O3)를 20중량％～40중량％, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5중량％～12중량％ 포함하고, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 이산화 망간(MnO2)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％～7중량％ 포함하고 있다.
또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 이산화 망간(MnO2) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 코발트(Co2O3), 산화 바나듐(V2O7), 산화 안티몬(Sb2O3)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％～7중량％ 포함시켜도 된다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량％～40중량％, 산화 붕소(B2O3)를 0중량％～35중량％, 산화 규소(SiO2)를 0중량％～15중량％, 산화 알루미늄(Al2O3)을 0중량％～10중량％ 등, 납 성분을 포함하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 된다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 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 3본롤로 잘 혼련하여 다이코트용, 또는 인쇄용의 제1 유전체층(81)용 페이스트를 제작한다.
바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량％～20중량％를 포함하는 테르피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산 디옥틸, 프탈산 디부틸, 인산 트리페닐, 인산 트리부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코포레이션사 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 약간 높은 온도인 575℃～590℃에서 소성하여 제1 유전체층(81)을 형성한다.
다음으로, 제2 유전체층(82)에 대해 설명한다. 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, 다음의 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi2O3)를 11중량％～20중량％, 또한 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 1.6중량％～21중량％ 포함하고, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％～7중량％ 포함하고 있다.
또한, 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 코발트(Co2O3), 산화 바나듐(V2O7), 산화 안티몬(Sb2O3), 산화 망간(MnO2)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％～7중량％ 포함시켜도 된다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량％～40중량％, 산화 붕소(B2O3)를 0중량％～35중량％, 산화 규소(SiO2)를 0중량％～15중량％, 산화 알루미늄(Al2O3)을 0중량％～10중량％ 등, 납 성분을 포함하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 된다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 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 3본롤로 잘 혼련하여 다이코트용, 또는 인쇄용의 제2 유전체층용 페이스트를 제작한다. 바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량％～20중량％를 포함하는 테르피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산 디옥틸, 프탈산 디부틸, 인산 트리페닐, 인산 트리 부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코포레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.
다음으로, 이 제2 유전체층용 페이스트를 이용하여 제1 유전체층(81) 상에 스크린 인쇄법 혹은 다이코트법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후, 유전체 재료의 연화점보다 약간 높은 온도인 550℃～590℃에서 소성한다.
또한, 유전체층(8)의 막 두께로서는, 가시광 투과율을 확보하기 위해 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)을 합쳐 41㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 유전체층(81)은, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 은(Ag)과의 반응을 억제하기 위해 산화 비스무트(Bi2O3)의 함유량을 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi2O3)의 함유량보다도 많게 하여 20중량％～40중량％로 하고 있다. 그로 인해, 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)에 있어서는, 산화 비스무트(Bi2O3)의 함유량이 11중량％ 이하이면 착색은 발생하기 어려워지지만, 제2 유전체층(82) 중에 기포가 발생하기 쉬워지므로 바람직하지 않다. 한편, 함유율이 40중량％를 초과하면 착색이 발생하기 쉬워지므로 투과율이 저하된다.
또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 휘도의 향상과 방전 전압을 저감시킨다고 하는 효과는 현저해지므로, 절연 내압이 저하되지 않는 범위 내이면 가능한 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 본 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.
다음으로, 접착층의 형성 재료에 대해 설명한다. 접착층의 형성 재료로서는, 융점이 500℃～600℃인 재료로 이루어지는 격벽(14)보다도 융점이 낮은 프릿 글래스나 물유리 등과 같은 저융점 재료가 바람직하다. 또한 흡습성 및 아웃 가스가 낮은 자외선 접착제나 진공 장치로 일반적인 시일제를 이용하는 것도 가능하다.
이와 같이 하여 제조된 PDP(1)는, 표시 전극(6)에 은(Ag) 재료를 이용해도, 전면 글래스 기판(3)의 착색 현상(황변)이 적고, 게다가 유전체층(8) 중에 기포의 발생 등이 없어, 절연 내압 성능이 우수한 유전체층(8)을 실현하는 것을 확인하였다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에 있어서, 이들 유전체 재료에 의해 제1 유전체층(81)에 있어서 황변이나 기포의 발생이 억제되는 이유에 대해 고찰한다. 즉, 산화 비스무트(Bi2O3)를 포함하는 유전체 글래스에 산화 몰리브덴(MoO3), 또는 산화 텅스텐(WO3)을 첨가함으로써, Ag2MoO4, Ag2Mo2O7, Ag2Mo4O13, Ag2WO4, Ag2W2O7, Ag2W4O13 등의 화합물이 580℃ 이하의 저온에서 생성되기 쉬운 것이 알려져 있다. 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 소성 온도가 550℃～590℃이므로, 소성 중에 유전체층(8) 중에 확산된 은 이온(Ag+)은 유전체층(8) 중의 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(MnO2)과 반응하여, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, 은 이온(Ag+)이 환원되는 일 없이 안정화되므로, 응집하여 콜로이드를 생성하는 일이 없다. 따라서, 은 이온(Ag+)이 안정화됨으로써, 은(Ag)의 콜로이드화에 수반되는 산소의 발생도 적어지므로, 유전체층(8) 중으로의 기포의 발생도 적어진다.
한편, 이들 효과를 유효하게 하기 위해서는, 산화 비스무트(Bi2O3)를 포함하는 유전체 글래스 중에 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 텅스텐(WO3), 산화 세륨(CeO2), 산화 망간(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 실시 형태에 있어서의 PDP(1)의 유전체층(8)은, 은(Ag) 재료로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)과 접하는 제1 유전체층(81)에서는 황변 현상과 기포 발생을 억제하여, 제1 유전체층(81) 상에 설치한 제2 유전체층(82)에 의해 높은 광 투과율을 실현하고 있다. 그 결과, 유전체층(8) 전체적으로, 기포나 황변의 발생이 극히 적어 투과율이 높은 PDP를 실현하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 보호층(9)의 상세에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 PDP에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 보호층(9)은, 유전체층(8) 상에 형성된 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 기초층(91)과, 기초층(91) 상에 부착시킨 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자에 의해 구성되어 있다. 또한, 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물에 의해 형성하고, 금속 산화물은 X선 회절 분석에 있어서, 특정 방위면의 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체(單體))로부터 발생하는 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. 즉, 금속 산화물 입자(93)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자(93)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)의 보호층(9)을 구성하는 기초층(91) 면에 있어서의 X선 회절 결과를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3 중에는, 산화 마그네슘(MgO) 단체, 산화 칼슘(CaO) 단체, 산화 스트론튬(SrO) 단체 및 산화 바륨(BaO) 단체의 X선 회절 분석의 결과도 나타낸다.
도 3에 있어서, 횡축은 브래그의 회절각(2θ)이고, 종축은 X선 회절파의 강도이다. 회절각의 단위는 1바퀴를 360도로 하는 각도로 나타내고, 강도는 임의 단위(arbitrary unit)로 나타내고 있다. 도 3 중에는 특정 방위면인 결정 방위면을 괄호를 부여하여 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 결정 방위면인 (111)에서는, 산화 칼슘(CaO) 단체에서는 회절각 32.2도, 산화 마그네슘(MgO) 단체에서는 회절각 36.9도, 산화 스트론튬 단체에서는 회절각 30.0도, 산화 바륨 단체에서는 회절각 27.9도에 피크를 갖고 있는 것을 알 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 보호층(9)의 금속 산화물 입자(93)로서, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물에 의해 형성하고 있다.
도 3에는, 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 2성분인 경우에 대한 X선 회절 결과를 나타내고 있다. 즉, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)의 단체를 이용하여 형성한 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 A점, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 스트론튬(SrO)의 단체를 이용하여 형성한 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 B점, 또한 산화 마그네슘(MgO)과 산화 바륨(BaO)의 단체를 이용하여 형성한 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 C점으로 나타내고 있다.
즉, A점은 특정 방위면으로서의 결정 방위면인 (111)에 있어서, 단체의 산화물의 최대 회절각이 되는 산화 마그네슘(MgO) 단체의 회절각 36.9도와, 최소 회절각이 되는 산화 칼슘(CaO) 단체의 회절각 32.2도의 사이인 회절각 36.1도에 피크가 존재하고 있다. 마찬가지로, B점, C점도 각각 최대 회절각과 최소 회절각의 사이인 35.7도, 35.4도에 피크가 존재하고 있다.
또한, 도 4에는, 도 3과 마찬가지로, 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 3성분 이상인 경우의 X선 회절 결과를 나타내고 있다. 즉, 도 4에는, 단체 성분으로서 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 스트론튬(SrO)을 이용한 경우의 결과를 D점, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO)을 이용한 경우의 결과를 E점, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)을 이용한 경우의 결과를 F점으로 나타내고 있다.
즉, D점은 특정 방위면으로서의 결정 방위면인 (111)에 있어서, 단체의 산화물의 최대 회절각이 되는 산화 마그네슘(MgO) 단체의 회절각 36.9도와, 최소 회절각이 되는 산화 스트론튬(SrO) 단체의 회절각 30.0도의 사이인 회절각 33.4도에 피크가 존재하고 있다. 마찬가지로, E점, F점도 각각 최대 회절각과 최소 회절각의 사이인 32.8도, 30.2도에 피크가 존재하고 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)의 금속 산화물 입자(93)는, 단체 성분으로서 2성분이든, 3성분이든, 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서, 특정 방위면의 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. 즉, 금속 산화물 입자(93)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자(93)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다.
또한, 상기한 설명에서는 특정 방위면으로서의 결정 방위면으로서 (111)을 대상으로 하여 설명하였지만, 다른 결정 방위면을 대상으로 한 경우도 금속 산화물의 피크의 위치가 상기한 바와 마찬가지이다.
산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)에서는, 산화 마그네슘(MgO)과 비교하여, 진공 준위로부터의 깊이가 얕은 영역에 전자가 존재한다. 그로 인해, PDP(1)를 구동하는 경우에, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)의 에너지 준위에 존재하는 전자가 크세논(Xe) 이온의 기저 상태로 천이할 때에, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가, 산화 마그네슘(MgO)의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교하여 많아진다고 생각된다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 금속 산화물 입자(93)는, 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. X선 회절 분석의 결과가, 도 3 및 도 4에 나타내는 특징을 갖는 금속 산화물은 그 에너지 준위도 그들을 구성하는 단체의 산화물의 사이에 존재한다. 따라서, 금속 산화물 입자(93)의 에너지 준위도 단체의 산화물의 사이에 존재하고, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가 산화 마그네슘(MgO)의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교하여 많아진다고 생각된다.
그 결과, 금속 산화물 입자(93)에서는, 산화 마그네슘(MgO) 단체와 비교하여 양호한 2차 전자 방출 특성을 발휘할 수 있어, 결과적으로, 방전 유지 전압을 저감할 수 있다. 그로 인해, 특히 휘도를 높이기 위해 방전 가스로서의 크세논(Xe) 분압을 높인 경우에, 방전 전압을 저감하여, 저전압이고 게다가 고휘도인 PDP를 실현하는 것이 가능해진다.
표 1에는, 본 실시 형태에 있어서의 PDP에 있어서, 450Torr의 크세논(Xe) 및 네온(Ne)의 혼합 가스(Xe, 15％)를 봉입한 경우의 방전 유지 전압의 결과에서, 금속 산화물 입자(93)의 구성을 바꾼 경우의, PDP의 결과를 나타낸다.
또한, 표 1의 방전 유지 전압은 비교예를 100으로 한 경우의 상대값으로 나타내고 있다. 샘플 A의 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)에 의한 금속 산화물, 샘플 B의 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO)과 산화 스트론튬(SrO)에 의한 금속 산화물, 샘플 C의 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO)과 산화 바륨(BaO)에 의한 금속 산화물, 샘플 D의 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 스트론튬(SrO)에 의한 금속 산화물, 샘플 E의 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO)에 의한 금속 산화물에 의해 구성되어 있다. 또한, 비교예는, 금속 산화물 입자(93)가 산화 마그네슘(MgO) 단체인 경우에 대해 나타내고 있다.
방전 가스인 크세논(Xe)의 분압을 10％로부터 15％로 높인 경우에는 휘도가 약 30％ 상승하지만, 금속 산화물 입자(93)가 산화 마그네슘(MgO) 단체인 경우의 비교예에서는, 방전 유지 전압이 약 10％ 상승한다.
한편, 본 실시 형태에 있어서의 PDP에서는, 샘플 A, 샘플 B, 샘플 C, 샘플 D, 샘플 E 모두, 방전 유지 전압을 비교예와 비교하여 약 10％～20％ 저감할 수 있다. 그로 인해, 통상 동작 범위 내의 방전 개시 전압으로 할 수 있어, 고휘도이며 저전압 구동의 PDP를 실현할 수 있다.
또한, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)은, 단체로는 반응성이 높기 때문에 불순물과 반응하기 쉽고, 그로 인해 전자 방출 성능이 저하되어 버린다고 하는 과제를 갖고 있었다. 그러나 본 실시 형태에 있어서는, 이들의 금속 산화물의 구성으로 함으로써, 반응성을 저감하여, 불순물의 혼입이나 산소 결손이 적은 결정 구조로 형성되어 있다. 그로 인해, PDP의 구동시에 전자가 과잉 방출되는 것이 억제되어, 저전압 구동과 2차 전자 방출 성능의 양립 효과 외에, 적절한 전자 유지 특성의 효과도 발휘된다. 이 전하 유지 특성은, 특히 초기화 기간에 축적한 벽전하를 유지해 두고, 기입 기간에 있어서 기입 불량을 방지하여 확실한 기입 방전을 행하는 면에서 유효하다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 기초층(91) 상에 설치한, 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92)에 대해 상세하게 설명한다. 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)는, 주로 기입 방전에 있어서의 방전 지연을 억제하는 효과와, 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과가 확인되어 있다. 따라서 본 실시 형태에서는, 응집 입자(92)가 기초층(91)에 비해 고도의 초기 전자 방출 특성이 우수한 성질을 이용하여, 방전 펄스 상승시에 필요한 초기 전자 공급부로서 배치하고 있다.
방전 지연은, 방전 개시시에 있어서, 트리거로 되는 초기 전자가 기초층(91) 표면으로부터 방전 공간(16) 중으로 방출되는 양이 부족한 것이 주 원인이라고 생각된다. 따라서, 방전 공간(16)에 대한 초기 전자의 안정 공급에 기여하므로, 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)를 기초층(91)의 표면에 분산 배치한다. 이것에 의해, 방전 펄스의 상승시에 방전 공간(16) 중에 전자가 풍부하게 존재하여, 방전 지연의 해소가 도모된다. 따라서, 이러한 초기 전자 방출 특성에 의해, PDP(1)가 고해상인 경우 등에 있어서도 방전 응답성이 좋은 고속 구동을 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 기초층(91)의 표면에 금속 산화물의 응집 입자(92)를 배치하는 구성에서는, 주로 기입 방전에 있어서의 방전 지연을 억제하는 효과 외에 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과도 얻어진다.
이상과 같이 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 저전압 구동과 전하 유지의 양립 효과를 발휘하는 기초층(91)과, 방전 지연의 방지 효과를 발휘하는 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)에 의해 구성함으로써, PDP(1) 전체적으로, 고해상의 PDP라도 고속 구동을 저전압으로 구동할 수 있고, 또한 점등 불량을 억제한 고품위의 화상 표시 성능을 실현할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 기초층(91) 상에, 결정 입자(92a)가 수 개 응집된 응집 입자(92)를 이산적으로 산포시키고, 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 분포하도록 복수개 부착시킴으로써 구성하고 있다. 도 5는 응집 입자(92)를 설명하기 위한 확대도이다.
응집 입자(92)라 함은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 소정의 1차 입경의 결정 입자(92a)가 응집 또는 넥킹된 상태의 것이다. 즉, 고체로서 큰 결합력을 갖고 결합되어 있는 것은 아니며, 정전기나 반데르발스력 등에 의해 복수의 1차 입자가 집합체의 체를 이루고 있는 것으로, 초음파 등의 외적 자극에 의해, 그 일부 또는 전부가 1차 입자의 상태로 될 정도로 결합되어 있는 것이다. 응집 입자(92)의 입경으로서는, 약 1㎛ 정도의 것이고, 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, 탄산 마그네슘이나 수산화 마그네슘 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, 그 입경을 0.3㎛～2㎛ 정도로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 결정 입자(92a)를 MgO 전구체를 가열하여 얻음으로써, 그 생성 과정에 있어서, 복수개의 1차 입자끼리가 응집 또는 네킹이라 불리는 현상에 의해 결합되어 응집 입자(92)를 얻을 수 있다.
도 6은, 본 실시 형태에 있어서의 PDP의 방전 지연과 보호층 중의 칼슘(Ca) 농도의 관계를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, PDP(1) 중, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)의 금속 산화물로 구성한 금속 산화물 입자(93)를 이용한 경우의 방전 지연과 금속 산화물 입자(93) 중의 칼슘(Ca) 농도와의 관계를 나타내고 있다. 금속 산화물 입자(93)로서 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)으로 이루어지는 금속 산화물로 구성하고, 금속 산화물은, X선 회절 분석에 있어서, 산화 마그네슘(MgO)의 피크가 발생하는 회절각과 산화 칼슘(CaO)의 피크가 발생하는 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다.
또한, 도 6에는, 보호층(9)으로서 기초층(91) 상에 금속 산화물 입자(93)만 설치한 경우와, 기초층(91) 상에 금속 산화물 입자(93) 및 응집 입자(92)를 배치한 경우에 대해 나타내고, 방전 지연은, 기초층(91) 상에 금속 산화물 입자(93)를 설치하고 있지 않은 경우를 기준으로서 나타내고 있다.
도 6으로부터 명백한 바와 같이, 기초층(91) 상에 응집 입자(92)를 배치한 경우와 설치하지 않는 경우에 있어서, 응집 입자(92)를 배치하지 않는 경우는 금속 산화물 입자(93) 중의 칼슘(Ca) 농도의 증가와 함께 방전 지연이 커지는 것에 반해, 기초층(91) 상에 응집 입자(92)를 배치함으로써 방전 지연을 대폭 작게 할 수 있어, 금속 산화물 입자(93) 중의 칼슘(Ca) 농도가 증가해도 방전 지연은 거의 증대되지 않는 것을 알 수 있다.
다음으로, 실시 형태에 있어서의 응집 입자(92)를 갖는 보호층(9)의 효과를 확인하기 위해 행한 실험 결과에 대해 설명한다. 우선, 구성이 다른 기초층(91)과 기초층(91) 상에 설치한 응집 입자(92)를 갖는 PDP를 시작(試作)하였다. 시작품 1은 산화 마그네슘(MgO)의 기초층(91)만의 보호층(9)을 형성한 PDP, 시작품 2는 산화 마그네슘(MgO)에 Al, Si 등의 불순물을 도프한 기초층(91)만의 보호층(9)을 형성한 PDP, 시작품 3은 산화 마그네슘(MgO)에 의한 기초층(91) 상에 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)의 1차 입자만을 산포하여 부착시킨 보호층(9)을 형성한 PDP이다.
한편, 시작품 4는 실시 형태에 있어서의 PDP(1)이며, 보호층(9)으로서, 전술한 샘플 A를 이용하고 있다. 즉, 보호층(9)은, 산화 마그네슘(MgO)으로 구성한 기초층(91)과, 기초층(91) 상에 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92) 및 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO)으로 이루어지는 금속 산화물 입자(93)를 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 분포되도록 부착시키고 있다. 또한, 금속 산화물 입자(93)는, X선 회절 분석에 있어서, 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. 즉, 이 경우의 최소 회절각은 산화 칼슘(CaO)의 32.2도, 최대 회절각은 산화 마그네슘(MgO)의 36.9도로, 금속 산화물 입자(93)의 회절각의 피크가 36.1도에 존재하도록 하고 있다.
이들 PDP에 대해, 그 전자 방출 성능과 전하 유지 성능을 조사하여, 그 결과를 도 7에 나타낸다. 또한, 전자 방출 성능은, 클수록 전자 방출량이 많은 것을 나타내는 수치이며, 표면 상태 및 가스종과 그 상태에 따라 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, PDP(1)의 전면판(2) 표면의 평가를 비파괴로 실시하는 것은 곤란을 수반한다. 따라서, 일본 특허 출원 공개 제2007-48733호 공보에 기재되어 있는 방법을 이용하였다. 즉, 방전시의 지연 시간 중, 통계 지연 시간이라 불리는 방전의 발생 용이함의 기준이 되는 수치를 측정하고, 그 역수를 적분하면 초기 전자의 방출량과 선형에 대응하는 수치로 된다.
따라서, 이 수치를 이용하여 평가하고 있다. 방전시의 지연 시간이라 함은, 펄스의 상승으로부터 방전이 더디게 행해지는 방전 지연의 시간을 의미하고, 방전 지연은, 방전이 개시될 때에 트리거가 되는 초기 전자가 보호층(9) 표면으로부터 방전 공간 중으로 방출되기 어려운 것이 주요한 요인으로서 여겨지고 있다.
전하 유지 성능은, 그 지표로서, PDP로서 제작한 경우에 전하 방출 현상을 억제하기 위해 필요로 하는 주사 전극에 인가하는 전압(이하, Vscn 점등 전압이라 호칭함)의 전압값을 이용하였다. 즉, Vscn 점등 전압이 낮은 쪽이 전하 유지 능력이 높은 것을 나타낸다. 이것은, PDP를 설계하는 데 있어서, 전원이나 각 전기 부품으로서, 내압 및 용량이 작은 부품을 사용하는 것이 가능해진다. 현상의 제품에 있어서, 주사 전압을 순차적으로 패널에 인가하기 위한 MOSFET 등의 반도체 스위칭 소자에는, 내압 150V 정도의 소자가 사용되고 있고, Vscn 점등 전압으로서는, 온도에 의한 변동을 고려하여 120V 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다. 도 7로부터 명백한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 기초층(91)에 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92)를 산포하여 전체면에 걸쳐 균일하게 분포시킨 시작품 4는, 전하 유지 성능의 평가에 있어서, Vscn 점등 전압을 120V 이하로 할 수 있고, 게다가 전자 방출 성능이 산화 마그네슘(MgO)만의 보호층인 경우의 시작품 1에 비해 매우 양호한 특성을 얻을 수 있다.
일반적으로는 PDP의 보호층의 전자 방출 능력과 전하 유지 능력은 상반된다. 예를 들면, 보호층의 제막 조건을 변경하는 것이나, 보호층 중에 Al이나 Si, Ba 등의 불순물을 도핑하여 제막함으로써 전자 방출 성능을 향상시키는 것은 가능하지만, 부작용으로서 Vscn 점등 전압도 상승해 버린다.
본 실시 형태에 있어서의 보호층(9)을 형성한 시작품 4의 PDP(1)에 있어서는, 전자 방출 능력으로서는, 산화 마그네슘(MgO)만의 보호층(9)을 이용한 시작품 1의 경우에 비해 8배 이상의 특성을 갖고, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다. 따라서, 고해상화에 의해 주사선 수가 증가하고, 또한 셀 사이즈가 작은 PDP에 대해서는 유용하고, 전자 방출 능력과 전하 유지 능력의 양방을 만족시켜, 방전 지연을 저감하여 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 PDP(1)의 보호층(9)에 이용한 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)의 입경에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 입경이라 함은 평균 입경을 의미하고, 평균 입경이라 함은, 체적 누적 평균 직경(D50)을 의미하고 있다.
도 8은, 상기 도 7에서 설명한 본 실시 형태의 시작품 4에 있어서, 결정 입자(92a)의 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 나타내는 특성도이다. 또한, 도 8에 있어서, 결정 입자(92a)의 입경은, 결정 입자(92a)를 SEM 관찰함으로써 길이를 측정하였다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 입경이 0.3㎛ 정도로 작아지면, 전자 방출 성능이 낮아지고, 약 0.9㎛ 이상이면, 높은 전자 방출 성능이 얻어지는 것을 알 수 있다.
그런데, 방전 셀 내에서의 전자 방출수를 증가시키기 위해서는, 기초층(91) 상의 단위면당의 결정 입자(92a)의 수는 많은 쪽이 바람직하지만, 전면판(2)의 보호층(9)과 밀접하게 접촉하는 배면판(10)의 격벽(14)의 정상부에 상당하는 부분에 결정 입자(92a)가 존재함으로써, 격벽(14)의 정상부를 파손시켜, 그 재료가 형광체층(15) 위에 적재되거나 하여, 그것에 의해, 해당되는 셀이 정상적으로 점등 소등되지 않게 되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이 격벽 파손 현상은, 결정 입자(92a)가 격벽(14) 정상부에 대응하는 부분에 존재하지 않으면 발생하기 어려우므로, 부착시키는 결정 입자(92a)의 수가 많아지면 격벽(14)의 파손 발생 확률이 높아진다. 이러한 관점에서는, 결정 입자 직경이 2.5㎛ 정도로 커지면, 격벽 파손 확률이 급격에 높아지고, 2.5㎛보다 작은 결정 입자 직경이면, 격벽 파손 확률은 비교적 작게 억제할 수 있다.
이상의 결과로부터, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 응집 입자(92)로서, 입경이 0.9㎛～2㎛의 범위에 있는 응집 입자(92)를 사용하면, 효과를 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상과 같이 본 실시 형태에 있어서의 PDP에 따르면, 전자 방출 성능이 높고, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 결정 입자(92a)로서 산화 마그네슘(MgO) 입자를 이용하여 설명하였지만, 이 밖의 단결정 입자라도, 산화 마그네슘(MgO)과 마찬가지로 높은 전자 방출 성능을 갖는 Sr, Ca, Ba, Al 등의 금속 산화물에 의한 결정 입자를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있으므로, 입자종으로서는 산화 마그네슘(MgO)에 한정되는 것은 아니다.
(실시 형태 2)
이하, 실시 형태 2에 있어서의 PDP에 대해 설명한다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
실시 형태 1에 있어서의 PDP에서는, 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 기초층(91)을 이용하였지만, 실시 형태 2에 있어서의 PDP에서는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중으로부터 선택되는 적어도 2개의 금속 산화물을 포함하는 기초층(91)을 이용한 것이다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 보호층(9)의 상세에 대해 설명한다.
보호층(9)은, 유전체층(8) 상에 형성한 기초층(91)과, 기초층(91) 상에 부착시킨 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)에 의해 구성되어 있다. 또한, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물에 의해 형성하고, 금속 산화물은 X선 회절 분석에 있어서, 특정 방위면의 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다.
즉, 금속 산화물 입자(93)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자(93)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다. 또한, 기초층(91)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 기초층(91)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다.
본 실시 형태에 있어서, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 2성분인 경우의 X선 회절 결과는, 도 3에 나타낸 바와 같은, 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과와 동일하다.
도 3 중에는, 산화 마그네슘(MgO) 단체, 산화 칼슘(CaO) 단체, 산화 스트론튬(SrO) 단체 및 산화 바륨(BaO) 단체의 X선 회절 분석의 결과도 나타낸다.
도 3에 있어서, 횡축은 브래그의 회절각(2θ)이고, 종축은 X선 회절파의 강도이다. 회절각의 단위는 1바퀴를 360도로 하는 각도로 나타내고, 강도는 임의 단위(arbitrary unit)로 나타내고 있다. 도 3 중에는 특정 방위면인 결정 방위면을 괄호를 부여하여 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 결정 방위면인 (111)에서는, 산화 칼슘(CaO) 단체에서는 회절각 32.2도, 산화 마그네슘(MgO) 단체에서는 회절각 36.9도, 산화 스트론튬(SrO) 단체에서는 회절각 30.0도, 산화 바륨(BaO) 단체에서는 회절각 27.9도에 피크를 갖고 있는 것을 알 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 보호층(9)의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)로서, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 2개 이상의 산화물로 이루어지는 금속 산화물에 의해 형성하고 있다.
도 3에는, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 2성분인 경우에 대한 X선 회절 결과를 나타내고 있다. 즉, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)의 단체를 이용하여 형성한 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 A점, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 스트론튬(SrO)의 단체를 이용하여 형성한 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 B점, 또한 산화 마그네슘(MgO)과 산화 바륨(BaO)의 단체를 이용하여 형성한 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 X선 회절 결과를 C점으로 나타내고 있다.
즉, A점은 특정 방위면으로서의 결정 방위면인 (111)에 있어서, 단체의 산화물의 최대 회절각이 되는 산화 마그네슘(MgO) 단체의 회절각 36.9도와, 최소 회절각이 되는 산화 칼슘(CaO) 단체의 회절각 32.2도 사이인 회절각 36.1도에 피크가 존재하고 있다. 마찬가지로, B점, C점도 각각 최대 회절각과 최소 회절각의 사이인 35.7도, 35.4도에 피크가 존재하고 있다.
또한, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 3성분 이상인 경우의 X선 회절 결과는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 단체 성분이 3성분 이상인 경우의 X선 회절 결과와 동일하다. 즉, 도 4에는, 단체 성분으로서 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 스트론튬(SrO)을 이용한 경우의 결과를 D점, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO)을 이용한 경우의 결과를 E점, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)을 이용한 경우의 결과를 F점으로 나타내고 있다.
즉, D점은 특정 방위면으로서의 결정 방위면인 (111)에 있어서, 단체의 산화물의 최대 회절각이 되는 산화 마그네슘(MgO) 단체의 회절각 36.9도와, 최소 회절각이 되는 산화 스트론튬(SrO) 단체의 회절각 30.0도 사이인 회절각 33.4도에 피크가 존재하고 있다. 마찬가지로, E점, F점도 각각 최대 회절각과 최소 회절각의 사이인 32.8도, 30.2도에 피크가 존재하고 있다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는, 단체 성분으로서 2성분이든, 3성분이든, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서, 특정 방위면의 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다.
즉, 금속 산화물 입자(93)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 금속 산화물 입자(93)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다. 또한, 기초층(91)의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 기초층(91)에 포함되는 2개의 금속 산화물 중, 한쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 존재하는 것이다.
또한, 상기한 설명에서는 특정 방위면으로서의 결정 방위면으로서 (111)을 대상으로 하여 설명하였지만, 다른 결정 방위면을 대상으로 한 경우도 금속 산화물의 피크의 위치가 상기한 바와 마찬가지이다.
산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)에서는, 산화 마그네슘(MgO)과 비교하여, 진공 준위로부터의 깊이가 얕은 영역에 전자가 존재한다. 그로 인해, PDP(1)를 구동하는 경우에 있어서, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)의 에너지 준위에 존재하는 전자가 크세논(Xe) 이온의 기저 상태로 천이할 때에, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가, 산화 마그네슘(MgO)의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교하여 많아진다고 생각된다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는, 금속 산화물을 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. X선 회절 분석의 결과가, 도 3 및 도 4에 나타내는 특징을 갖는 금속 산화물은 그 에너지 준위도 그들을 구성하는 단체의 산화물의 사이에 존재한다. 따라서, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 에너지 준위도 단체의 산화물 사이에 존재하고, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가 산화 마그네슘(MgO)의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교하여 많아진다고 생각된다.
그 결과, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)에서는, 산화 마그네슘(MgO) 단체와 비교하여, 양호한 2차 전자 방출 특성을 발휘할 수 있어, 결과적으로 방전 유지 전압을 저감할 수 있다. 그로 인해, 특히 휘도를 높이기 위해 방전 가스로서의 크세논(Xe) 분압을 높인 경우에, 방전 전압을 저감하여, 저전압이며 또한 고휘도인 PDP를 실현하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에 있어서의 PDP에 있어서, 450Torr의 크세논(Xe) 및 네온(Ne)의 혼합 가스(Xe, 15％)를 봉입한 경우의 방전 유지 전압의 결과에서, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 구성을 바꾼 경우의, PDP의 결과는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 금속 산화물 입자(93)의 구성을 바꾼 경우와 동일하다.
샘플 A의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)에 의한 금속 산화물, 샘플 B의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO)과 산화 스트론튬(SrO)에 의한 금속 산화물, 샘플 C의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO)과 산화 바륨(BaO)에 의한 금속 산화물, 샘플 D의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는, 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 스트론튬(SrO)에 의한 금속 산화물, 샘플 E의 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO) 및 산화 바륨(BaO)에 의한 금속 산화물에 의해 구성되어 있다. 또한, 비교예는, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)가 산화 마그네슘(MgO) 단체인 경우에 대해 나타내고 있다.
방전 가스인 크세논(Xe)의 분압을 10％로부터 15％로 높인 경우에는 휘도가 약 30％ 상승하지만, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)가 산화 마그네슘(MgO) 단체인 경우의 비교예에서는, 방전 유지 전압이 약 10％ 상승한다.
한편, 본 실시 형태에 있어서의 PDP에서는, 샘플 A, 샘플 B, 샘플 C, 샘플 D, 샘플 E 모두, 방전 유지 전압을 비교예와 비교하여 약 10％～20％ 저감시킬 수 있다. 그로 인해, 통상 동작 범위 내의 방전 개시 전압으로 할 수 있어, 고휘도이며 저전압 구동의 PDP를 실현할 수 있다.
또한, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)은, 단체로는 반응성이 높기 때문에 불순물과 반응하기 쉽고, 그 때문에 전자 방출 성능이 저하되어 버린다고 하는 과제를 갖고 있었다. 그러나 본 실시 형태에 있어서는, 이들 금속 산화물의 구성으로 함으로써, 반응성을 저감하여, 불순물의 혼입이나 산소 결손이 적은 결정 구조로 형성되어 있다. 그 때문에, PDP의 구동시에 전자가 과잉 방출되는 것이 억제되어, 저전압 구동과 2차 전자 방출 성능의 양립 효과 외에, 적절한 전하 유지 특성의 효과도 발휘된다. 이 전하 유지 특성은, 특히 초기화 기간에 축적한 벽전하를 유지해 두고, 기입 기간에 있어서 기입 불량을 방지하여 확실한 기입 방전을 행하는 면에서 유효하다.
또한, 금회는 실시예로서 기초층(91)과 금속 산화물 입자(93)가 동종의 구성인 것을 나타냈지만, 이들에 한정되는 것은 아니며, 기초층(91)과 금속 산화물 입자(93)가 이종의 조합으로 되어도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 기초층(91) 상에 설치한, 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)가 복수개 응집된 응집 입자(92)에 대해 상세하게 설명한다. 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)는, 주로 기입 방전에 있어서의 방전 지연을 억제하는 효과와, 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과가 확인되어 있다. 따라서 본 실시 형태에서는, 응집 입자(92)가 기초층(91)에 비해 고도의 초기 전자 방출 특성이 우수한 성질을 이용하여, 방전 펄스 상승시에 필요한 초기 전자 공급부로서 배치하고 있다.
방전 지연은, 방전 개시시에 있어서, 트리거가 되는 초기 전자가 기초층(91) 표면으로부터 방전 공간(16) 중으로 방출되는 양이 부족한 것이 주 원인이라 생각된다. 따라서, 방전 공간(16)에 대한 초기 전자의 안정 공급에 기여하기 위해, 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)를 기초층(91)의 표면에 분산 배치한다. 이것에 의해, 방전 펄스의 상승시에 방전 공간(16) 중에 전자가 풍부하게 존재하여, 방전 지연의 해소가 도모된다. 따라서, 이러한 초기 전자 방출 특성에 의해, PDP(1)가 고해상인 경우 등에 있어서도 방전 응답성이 좋은 고속 구동을 할 수 있도록 되어 있다. 또한 기초층(91)의 표면에 금속 산화물의 응집 입자(92)를 배치하는 구성에서는, 주로 기입 방전에 있어서의 방전 지연을 억제하는 효과 외에 방전 지연의 온도 의존성을 개선하는 효과도 얻어진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 저전압 구동과 전하 유지의 양립 효과를 발휘하는 기초층(91)과, 방전 지연의 방지 효과를 발휘하는 산화 마그네슘(MgO)의 응집 입자(92)에 의해 구성함으로써, PDP(1) 전체적으로, 고해상의 PDP라도 고속 구동을 저전압으로 구동할 수 있고, 또한 점등 불량을 억제한 고품위의 화상 표시 성능을 실현할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)을 포함하는 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 이용한 경우에 있어서의 PDP의 방전 지연과 보호층(9) 중의 칼슘(Ca) 농도의 관계를 나타내는 도면은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 이용한 경우에 있어서의 PDP의 방전 지연과 보호층(9) 중의 칼슘(Ca) 농도의 관계를 나타내는 도면과 동일하다.
기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)로서 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)으로 이루어지는 금속 산화물로 구성하고, 금속 산화물은, 기초층(91) 면에 있어서의 X선 회절 분석에 있어서, 산화 마그네슘(MgO)의 피크가 발생하는 회절각과 산화 칼슘(CaO)의 피크가 발생하는 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다.
또한, 도 6에는, 보호층(9)으로서 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)뿐인 경우와, 기초층(91) 상에 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)를 배치한 경우에 대해 나타내고, 방전 지연은, 기초층(91) 중에 칼슘(Ca)이 함유되어 있지 않은 경우를 기준으로서 나타내고 있다.
도 6으로부터 명백한 바와 같이, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)뿐인 경우와, 기초층(91) 상에 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)를 배치한 경우에 있어서, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)뿐인 경우는 칼슘(Ca) 농도의 증가와 함께 방전 지연이 커지는 것에 반해, 기초층(91) 상에 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)를 배치함으로써 방전 지연을 대폭 작게 할 수 있어, 칼슘(Ca) 농도가 증가해도 방전 지연은 거의 증대되지 않는 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서의 응집 입자(92)를 갖는 보호층(9)의 효과를 확인하기 위해 행한 실험 결과에 대해 설명한다. 우선, 구성이 다른 기초층(91)과 기초층(91) 상에 설치한 응집 입자(92)를 갖는 PDP를 시작하였다. 시작품 1은 산화 마그네슘(MgO)의 기초층(91)만의 보호층(9)을 형성한 PDP, 시작품 2는 산화 마그네슘(MgO)에 Al, Si 등의 불순물을 도프한 기초층(91)만의 보호층(9)을 형성한 PDP, 시작품 3은 산화 마그네슘(MgO)에 의한 기초층(91) 상에 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)의 1차 입자만을 산포하여 부착시킨 보호층(9)을 형성한 PDP이다.
한편, 시작품 4는 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)이며, 보호층(9)으로서, 전술한 샘플 A를 이용하고 있다. 즉, 보호층(9)은, 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)으로 구성한 기초층(91)과, 기초층(91) 상에 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92) 및 산화 마그네슘(MgO)과 산화 칼슘(CaO)으로 구성한 금속 산화물 입자(93)를 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 분포되도록 부착시키고 있다. 또한, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)는, X선 회절 분석에 있어서, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)를 구성하는 산화물의 단체로부터 발생하는 피크의 최소 회절각과 최대 회절각의 사이에 피크가 존재하도록 하고 있다. 즉, 이 경우의 최소 회절각은 산화 칼슘(CaO)의 32.2도, 최대 회절각은 산화 마그네슘(MgO)의 36.9도이고, 기초층(91) 및 금속 산화물 입자(93)의 회절각의 피크가 36.1도에 존재하도록 하고 있다.
이들 PDP에 대해, 그 전자 방출 성능과 전하 유지 성능을 조사한 결과는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 1과 마찬가지이다.
도 9는 본 실시 형태에 있어서의 PDP의 전자 방출 성능과 점등 전압에 대해 조사한 결과를 나타내는 도면이다. 도 9로부터 명백한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 기초층(91)에 산화 마그네슘(MgO)의 결정 입자(92a)를 응집시킨 응집 입자(92) 및 금속 산화물 입자(93)를 산포하여 전체면에 걸쳐 균일하게 분포시킨 시작품 4는, 전하 유지 성능의 평가에 있어서, Vscn 점등 전압을 120V 이하로 할 수 있고, 게다가 전자 방출 성능이 산화 마그네슘(MgO)만의 보호층인 경우의 시작품 1에 비해 매우 양호한 특성을 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 보호층(9)을 형성한 시작품 4의 PDP(1)에 있어서는, 전자 방출 능력으로서는, 산화 마그네슘(MgO)만의 보호층(9)을 이용한 시작품 1의 경우에 비해 8배 이상의 특성을 갖고, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다. 따라서, 고해상화에 의해 주사선 수가 증가하고, 또한 셀 사이즈가 작은 PDP에 대해서는 유용하고, 전자 방출 능력과 전하 유지 능력 모두를 만족시켜, 방전 지연을 저감하여 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 시작품 4에 있어서, 결정 입자(92a)의 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 나타내는 특성도는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 1에 있어서의 시작품 4에 있어서, 결정 입자(92a)의 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 나타내는 특성도와 동일하다.
이상의 결과로부터, 본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)에서는, 응집 입자(92)로서, 입경이 0.9㎛～2㎛의 범위에 있는 응집 입자(92)를 사용하면, 상술한 효과를 안정적으로 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상과 같이 본 실시 형태에 있어서의 PDP에 따르면, 전자 방출 성능이 높아, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 결정 입자(92a)로서 산화 마그네슘(MgO) 입자를 이용하여 설명하였지만, 이 밖의 단결정 입자에서도, 산화 마그네슘(MgO)과 마찬가지로 높은 전자 방출 성능을 갖는 Sr, Ca, Ba, Al 등의 금속 산화물에 의한 결정 입자를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있으므로, 입자종으로서는 산화 마그네슘(MgO)에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명은, 고화질의 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 PDP를 실현하는 면에서 유용한 발명이다.
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
91 : 기초층
92 : 응집 입자
92a : 결정 입자
93 : 금속 산화물 입자
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
91 : 기초층
92 : 응집 입자
92a : 결정 입자
93 : 금속 산화물 입자
Claims (3)
- 전면판과,
상기 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비하고,
상기 전면판은, 유전체층과 상기 유전체층을 덮는 보호층을 갖고,
상기 배면판은, 기초 유전체층과, 상기 기초 유전체층 상에 형성된 복수의 격벽과, 상기 기초 유전체층 상 및 상기 격벽의 측면에 형성된 형광체층을 갖고,
상기 보호층은, 상기 유전체층 상에 형성된 기초층을 포함하고,
상기 기초층에는, 산화 마그네슘의 결정 입자가 복수개 응집된 응집 입자 및 금속 산화물 입자가 전체면에 걸쳐 분산 배치되고,
상기 금속 산화물 입자는, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중으로부터 선택되는 적어도 2개의 금속 산화물을 포함하고,
상기 금속 산화물 입자의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크가, 상기 금속 산화물 입자에 포함되는 2개의 상기 금속 산화물 중, 한쪽의 상기 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크와, 다른 쪽의 상기 금속 산화물의 특정 방위면에 있어서의 X선 회절 분석의 회절각 피크의 사이에 있는 플라즈마 디스플레이 패널. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물 입자의 피복률이 5～50％인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널. - 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물 입자의 피복률이 5～25％인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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