KR101226325B1

KR101226325B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법과 플라즈마 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101226325B1
Application number: KR1020117009046A
Authority: KR
Inventors: 레이꼬 다니구찌; 고요 사까모또; 마사끼 니시무라; 겐 이또; 마사유끼 오노
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2013-01-24
Also published as: CN102160138A; JPWO2011024445A1; KR20110057258A; US20110227479A1; WO2011024445A1; JP5126412B2

Abstract

기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층(8)을 형성함과 함께 그 유전체층(8) 상에 보호막(9)을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 보호막(9)은, 제2족 원소의 산화물 입자에 의해 구성함과 함께, 인을 함유하고 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법과 플라즈마 디스플레이 장치{PLASMA DISPLAY PANEL, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PLASMA DISPLAY DEVICE}

여기에 개시된 기술은, 표시 디바이스로서의 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법과 플라즈마 디스플레이 장치에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 부름)은, 고정밀화, 대화면화의 실현이 가능하기 때문에, 65인치 클래스의 텔레비전 등이 제품화되어 있다. 최근, PDP는 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선수가 2배 이상인 하이디피니션 텔레비전에의 적용이 진행되고 있다. 또한, 환경 문제를 배려하여 납 성분을 함유하지 않은 PDP가 요구되고 있다.

PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은, 플로트법에 의한 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 표시 전극을 덮어서 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 산화 마그네슘(MgO)을 포함하는 보호막으로 구성되어 있다. 한편, 배면판은, 글래스 기판과, 그 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 데이터 전극과, 데이터 전극을 덮는 기초 유전체층과, 기초 유전체층 상에 형성된 격벽과, 각 격벽 사이에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있다.

여기서, 보호막은, 가스 방전 시에 생기는 이온 충격으로부터 유전체층 및 전극을 보호하는 역할(내스퍼터성)을 한다. 또한, 보호막은, 방전 시에 2차 전자를 방출하여 전하를 유지하는, 소위 메모리 기능의 역할을 한다. 그 때문에 보호막은, 내이온 충격성(내스퍼터성)과 2차 전자 방출성이 우수한 산화 마그네슘(MgO) 등의 금속 산화막이 일반적으로 이용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).

상기한 바와 같이, 전면판의 유전체층 상에 형성되는 보호막의 역할은, 방전에 의한 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것, 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것을 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.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-48733호 공보

여기서 개시된 플라즈마 디스플레이 패널은, 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자에 의해 구성함과 함께, 인을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 여기에 개시된 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법은, 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법으로서, 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 여기에 개시된 플라즈마 디스플레이 장치는, 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 포함하고, 또한 복수의 방전 셀을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 갖고, 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 1필드를 복수의 서브필드에 의해 구성함과 함께, 각각의 서브필드에, 발광시키는 방전 셀을 선택하는 기입 방전을 발생시키는 기입 기간과, 이 기입 기간에 의해 선택된 방전 셀에서 유지 방전을 발생시키는 유지 기간을 설정하여 발광 표시를 행하는 플라즈마 디스플레이 장치로서, 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자에 의해 구성함과 함께, 인을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

여기에 개시된 기술에 따르면, 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하고, 게다가 제2족 원소의 산화물 입자를 포함하는 보호막에 인을 함유시키고 있다. 이에 의해, 진공 증착 장치 등의 고가의 설비를 사용하지 않고, 간단한 프로세스에 의해 보호막을 형성할 수 있다. 특히, 제2족 원소의 산화물 입자를 포함하는 보호막에 인을 함유시키기 때문에, 방전 개시 전압을 저하시킬 수 있음과 함께, 장기 수명화를 실현할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 동PDP의 전극 배열도.
도 3은 일 실시 형태에서의 PDP를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치의 블록 회로도.
도 4는 동PDP의 각 전극에 인가하는 구동 전압 파형도.
도 5는 동PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도.
도 6은 동PDP의 보호막 부분을 확대하여 모식적으로 도시하는 설명도.
도 7은 일 실시 형태에서의 PDP의 제조 방법에서, 보호막 형성의 공정을 도시하는 공정도.
도 8은 일 실시 형태에서의 PDP의 효과를 설명하기 위해서 행한 실험 결과에서, 방전 개시 전압을 비교하여 도시하는 특성도.
도 9는 일 실시 형태에서의 PDP의 효과를 설명하기 위해서 행한 실험 결과에서, 방전에 수반되는 수명을 비교하여 도시하는 특성도.

이하, 일 실시 형태에서의 PDP에 대하여, 도 1∼도 9의 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 일 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 1에서, PDP(1)의 기본 구조는, 일반적인 교류 면방전형 PDP와 마찬가지이다. PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등을 포함하는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등을 포함하는 배면판(10)이 대향하여 배치되고, 그 외주부가 글래스 프릿 등을 포함하는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, Ne 및 Xe 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)을 포함하는 한 쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프인 차광층(7)이 서로 평행하게 각각 복수열 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성되고, 또한 그 표면에 보호막(9)이 형성되어 있다.

여기서, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 각각 ITO, SnO₂, ZnO 등의 도전성 금속 산화물을 포함하는 투명 전극 상에 Ag를 포함하는 버스 전극을 형성함으로써 구성되어 있다.

또한, 배면판(10)의 배면 글래스 기판(11) 상에는, 전면판(2)의 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 직교하는 방향으로, 복수의 서로 평행한 Ag를 주성분으로 하는 도전성 재료를 포함하는 데이터 전극(12)이 서로 평행하게 배치되고, 이것을 기초 유전체층(13)이 피복하고 있다. 또한, 데이터 전극(12) 사이의 기초 유전체층(13) 상에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정의 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 사이의 홈에 데이터 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색, 녹색 및 청색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 데이터 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 배열된 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.

또한, 여기에 개시된 기술에서는, 방전 공간(16)에 봉입하는 방전 가스는, 방전 가스 중에 크세논의 농도가 10％ 이상 30％ 이하의 체적％로 함유되도록 혼합한 방전 가스를 이용하고 있다.

도 2는 일 실시 형태에서의 PDP의 전극 배열도이다. 행 방향으로 긴 n개의 주사 전극 Y1, Y2, Y3 … Yn(도 1의 주사 전극(4)) 및 n개의 유지 전극 X1, X2, X3 … Xn(도 1의 유지 전극(5))이 배열되고, 열 방향으로 긴 m개의 데이터 전극 D1 … Dm(도 1의 데이터 전극(12))이 배열되어 있다. 그리고, 1쌍의 주사 전극 Y1 및 유지 전극 X1과 1개의 데이터 전극 D1이 교차한 부분에 방전 셀이 형성되고, 방전 셀은 방전 공간 내에 m×n개 형성되어 있다. 그리고 이들 전극의 각각은, 전면판(2), 배면판(10)의 화상 표시 영역 외의 주변 단부에 설치된 접속 단자 각각에 접속되어 있다.

도 3은 일 실시 형태에서의 PDP를 이용한 플라즈마 디스플레이 장치의 회로 블록도이다. 이 플라즈마 디스플레이 장치는, 전술한 구성의 PDP(1), 화상 신호 처리 회로(21), 데이터 전극 구동 회로(22), 주사 전극 구동 회로(23), 유지 전극 구동 회로(24), 타이밍 발생 회로(25) 및 전원 회로(도시 생략)를 구비하고 있다.

화상 신호 처리 회로(21)는, 화상 신호 sig를 서브필드마다의 화상 데이터로 변환한다. 데이터 전극 구동 회로(22)는 서브필드마다의 화상 데이터를 각 데이터 전극 D1∼Dm에 대응하는 신호로 변환하고, 각 데이터 전극 D1∼Dm을 구동한다. 타이밍 발생 회로(25)는 수평 동기 신호 H 및 수직 동기 신호 V를 기초로 하여 각종 타이밍 신호를 발생하고, 각 구동 회로 블록에 공급하고 있다. 주사 전극 구동 회로(23)는 타이밍 신호에 기초하여 주사 전극 SC1∼SCn에 구동 전압 파형을 공급하고, 유지 전극 구동 회로(24)는 타이밍 신호에 기초하여 유지 전극 SU1∼SUn에 구동 전압 파형을 공급한다.

다음으로, PDP를 구동하기 위한 구동 전압 파형과 그 동작에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 PDP의 각 전극에 인가하는 구동 전압 파형을 도시하는 도면이다.

일 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 장치에서는, 1필드를 복수의 서브필드에 의해 구성하고, 각각의 서브필드는, 방전 셀에서 초기화 방전을 발생시키는 초기화 기간과, 이 초기화 기간 후, 발광시키는 방전 셀을 선택하는 기입 방전을 발생시키는 기입 기간과, 이 기입 기간에 의해 선택된 방전 셀에서 유지 방전을 발생시키는 유지 기간을 갖고 있다.

제1 서브필드의 초기화 기간에서는, 데이터 전극 D1∼Dm 및 유지 전극 SU1∼SUn을 0(V)으로 유지하고, 주사 전극 SC1∼SCn에 대하여 방전 개시 전압 이하로 되는 전압 Vi1(V)로부터 방전 개시 전압을 초과하는 전압 Vi2(V)를 향하여 완만하게 상승하는 램프 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 모든 방전 셀에서 1회째의 미약한 초기화 방전을 일으켜, 주사 전극 SC1∼SCn 상에 마이너스의 벽전압이 축적됨과 함께 유지 전극 SU1∼SUn 상 및 데이터 전극 D1∼Dm 상에 플러스의 벽전압이 축적된다. 여기서, 전극 상의 벽전압이란 전극을 덮는 유전체층이나 형광체층 상 등에 축적된 벽전하에 의해 생기는 전압을 가리킨다.

그 후, 유지 전극 SU1∼SUn을 플러스의 전압 Ve1, Ve2(V)로 유지하고, 주사 전극 SC1∼SCn에 전압 Vi3(V)으로부터 전압 Vi4(V)를 향하여 완만하게 하강하는 램프 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 모든 방전 셀에서 2회째의 미약한 초기화 방전을 일으켜, 주사 전극 SC1∼SCn 상과 유지 전극 SU1∼SUn 상과의 사이의 벽전압이 약해지고, 데이터 전극 D1∼Dm 상의 벽전압도 기입 동작에 알맞은 값으로 조정된다.

계속되는 기입 기간에서는, 주사 전극 SC1∼SCn을 일단 Vc(V)로 유지한다. 다음으로, 1행째의 주사 전극 SC1에 마이너스의 주사 펄스 전압 Va(V)를 인가함과 함께, 데이터 전극 D1∼Dm 중 1행째에 표시해야 할 방전 셀의 데이터 전극 Dk(k=1∼m)에 플러스의 기입 펄스 전압 Vd(V)를 인가한다. 이때 데이터 전극 Dk와 주사 전극 SC1과의 교차부의 전압은, 외부 인가 전압 (Vd-Va)(V)에 데이터 전극 Dk 상의 벽전압과 주사 전극 SC1 상의 벽전압이 가산된 것으로 되어, 방전 개시 전압을 초과한다. 그리고, 데이터 전극 Dk와 주사 전극 SC1과의 사이 및 유지 전극 SU1과 주사 전극 SC1과의 사이에 기입 방전이 일어나서, 이 방전 셀의 주사 전극 SC1 상에 플러스의 벽전압이 축적되고, 유지 전극 SU1 상에 마이너스의 벽전압이 축적되고, 데이터 전극 Dk 상에도 마이너스의 벽전압이 축적된다.

이와 같이 하여, 1행째에 표시해야 할 방전 셀에서 기입 방전을 일으켜 각 전극 상에 벽전압을 축적하는 기입 동작이 행해진다. 한편, 기입 펄스 전압 Vd(V)를 인가하지 않았던 데이터 전극 D1∼Dm과 주사 전극 SC1과의 교차부의 전압은 방전 개시 전압을 초과하지 않으므로, 기입 방전은 발생하지 않는다. 이상의 기입 동작을 n행째의 방전 셀에 이르기까지 순차적으로 행하고, 기입 기간이 종료된다.

계속되는 유지 기간에서는, 주사 전극 SC1∼SCn에는 제1 전압으로서 플러스의 유지 펄스 전압 Vs(V)를, 유지 전극 SU1∼SUn에는 제2 전압으로서 접지 전위, 즉 0(V)을 각각 인가한다. 이때 기입 방전을 일으킨 방전 셀에서는, 주사 전극 SCi 상과 유지 전극 SUi 상과의 사이의 전압은 유지 펄스 전압 Vs(V)에 주사 전극 SCi 상의 벽전압과 유지 전극 SUi 상의 벽전압이 가산된 것으로 되어, 방전 개시 전압을 초과한다. 그리고, 주사 전극 SCi와 유지 전극 SUi와의 사이에 유지 방전이 일어나고, 이때 발생한 자외선에 의해 형광체층이 발광한다. 그리고 주사 전극 SCi 상에 마이너스의 벽전압이 축적되고, 유지 전극 SUi 상에 플러스의 벽전압이 축적된다. 이때 데이터 전극 Dk 상에도 플러스의 벽전압이 축적된다.

기입 기간에서 기입 방전이 일어나지 않았던 방전 셀에서는, 유지 방전은 발생하지 않고, 초기화 기간의 종료 시에서의 벽전압이 유지된다. 계속해서, 주사 전극 SC1∼SCn에는 제2 전압인 0(V)을, 유지 전극 SU1∼SUn에는 제1 전압인 유지 펄스 전압 Vs(V)를 각각 인가한다. 그렇게 하면, 유지 방전을 일으킨 방전 셀에서는, 유지 전극 SUi 상과 주사 전극 SCi 상과의 사이의 전압이 방전 개시 전압을 초과하므로, 다시 유지 전극 SUi와 주사 전극 SCi와의 사이에 유지 방전이 일어나서, 유지 전극 SUi 상에 마이너스의 벽전압이 축적되고 주사 전극 SCi 상에 플러스의 벽전압이 축적된다.

이후 마찬가지로, 주사 전극 SC1∼SCn과 유지 전극 SU1∼SUn에 교대로 휘도 가중치에 따른 수의 유지 펄스를 인가함으로써, 기입 기간에서 기입 방전을 일으킨 방전 셀에서 유지 방전이 계속해서 행해진다. 이렇게 해서 유지 기간에서의 유지 동작이 종료된다.

계속되는 제2 서브필드 이후에서의 초기화 기간, 기입 기간, 유지 기간의 동작도, 제1 서브필드에서의 동작과 거의 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 서브필드 이후의 서브필드에서는, 유지 전극 SU1∼SUn을 플러스의 전압 Ve1, Ve2(V)로 유지하고, 주사 전극 SC1∼SCn에 전압 Vi3(V)으로부터 전압 Vi4(V)를 향하여 완만하게 하강하는 램프 전압을 인가함으로써, 전의 서브필드에서 유지 방전을 일으킨 방전 셀에서만 미약한 초기화 방전을 일으키도록 구동하고 있다. 즉, 제1 서브필드에서는, 모든 방전 셀에서 초기화 방전을 발생시키는 전체 셀 초기화 동작을 행하고, 제2 서브필드 이후에서는, 전의 서브필드에서 유지 방전을 일으킨 방전 셀만에서 선택적으로 초기화 방전을 발생시키는 동작을 행하도록 구성하고 있다. 또한, 이 전체 셀 초기화 동작과 선택적 초기화 동작에 대하여, 본 실시 형태와 같이, 제1 서브필드와 그 밖의 서브필드와의 사이에서 구분하여 사용하는 것 이외에, 전체 셀 초기화 동작을 제1 서브필드 이외의 서브필드에서의 초기화 기간에서 행하거나, 수필드에 1회의 빈도로 행하거나 해도 된다.

또한, 기입 기간, 유지 기간에서의 동작은, 전술한 제1 서브필드에서의 동작과 마찬가지의 구동 방법이지만, 유지 기간에서의 유지 방전에 의한 발광은, 휘도의 가중치 부여에 따른 수의 유지 펄스를 인가함으로써, 서브필드마다의 휘도 가중치를 제어하도록 구동하고 있다.

여기에 개시된 기술은 이와 같은 플라즈마 디스플레이 장치에서, PDP(1)의 보호막(9)을 개선함으로써, 저소비 전력으로 고정밀이며 고휘도의 표시 성능을 구비한 표시 장치를 염가로 제공하는 것이다. 이하, 특징으로 하는 구성에 대하여, 상세하게 설명한다.

도 5는 일 실시 형태에서의 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도로서, 도 1과 상하 반전시켜 도시하고 있다. 도 5에 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 산화 주석(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 방향에 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 덮도록 형성되고, 또한 유전체층(8) 상에 보호막(9)을 형성하고 있다.

다음으로, 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), 유지 전극(5)의 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 원하는 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 다이 코트법 등에 의해 도포하여 유전체 페이스트층(유전체 재료층)을 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 포함하는 도료이다. 다음으로, 유전체층(8) 상에 산화 마그네슘(MgO)을 포함하는 보호막(9)을 진공 증착법에 의해 형성한다. 이상의 공정에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 소정의 구성물(주사 전극(4), 유지 전극(5), 차광층(7), 유전체층(8), 보호막(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 데이터 전극(12)용의 구성물로 되는 재료층을 형성하고, 그것을 원하는 온도에서 소성함으로써 데이터 전극(12)을 형성한다. 다음으로, 데이터 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이 코트법 등에 의해 데이터 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 도포하여 소정의 형상으로 패터닝함으로써, 격벽 재료층을 형성한 후, 소성함으로써 격벽(14)을 형성한다. 여기서, 기초 유전체층(13) 상에 도포한 격벽용 페이스트를 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법이나 샌드 블러스트법을 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. 이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.

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

여기서, 전면판(2)의 유전체층(8)에 대하여 상세하게 설명한다. 유전체층(8)의 유전체 재료는, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 주성분으로서 20중량％∼40중량％ 함유하고, 또한 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5중량％∼12중량％ 함유하고, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂), 이산화망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1중량％∼7중량％ 함유하고 있고, 납 성분을 함유하지 않는 재료 조성에 의해 구성되어 있다. 그리고, 이들 재료 이외에, 산화 아연(ZnO)을 0중량％∼40중량％, 산화 붕소(B₂O₃)를 0중량％∼35중량％, 산화 규소(SiO₂)를 0중량％∼15중량％, 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 0중량％∼10중량％ 등의 납 성분을 함유하지 않는 재료를 혼합하여 구성되어 있다.

또한, 유전체층(8)은, 막 두께가 40㎛ 이하이고, 비유전률 ε이 7 이하로 되도록 유전체 재료를 구성하고 있다.

이들 조성 성분을 포함하는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 평균 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 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, 인산 트리페닐, 인산 트리 부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬 알릴기의 인산 에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

다음으로, 이 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 소성함으로써, 유전체층(8)이 형성된다.

다음으로, 여기에 개시된 기술에 의한 PDP의 특징인 보호막(9)의 구성 및 제조 방법에 대하여 설명한다.

여기에 개시된 기술에 의한 PDP에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 보호막(9)은, 유전체층(8) 상에, 제2족 원소의 산화물 입자(91)를 배치함과 함께, 인을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 산화물이며, 입경이 5㎚ 이상 500㎚ 이하의 금속 산화물 입자에 의해 보호막(9)을 형성하고, 또한 그 보호막(9)에 인을 함유시킴으로써 구성하고 있다.

여기서, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 금속 산화물 입자에 의해 보호막(9)을 형성함으로써, 내이온 충격성 및 2차 전자 방출능이 우수한 보호막(9)을 형성할 수 있다. 또한, 금속 산화물 입자의 입경은, 5㎚ 이상 500㎚ 이하가 바람직하고, 5㎚보다 작은 금속 산화물 입자의 경우, 입자의 안정성에 문제가 있고, 500㎚보다 큰 금속 산화물 입자를 이용하면, 보호막(9)의 광 투과율이 저하되어 PDP(1)의 휘도 저하를 초래하거나 할 가능성이 있어 바람직하지 않다.

또한, 여기에 개시된 기술에서는, 인이 보호막(9) 중에 함유되어 있는 점에 특징이 있고, 인이 보호막(9) 중에 함유됨으로써, PDP(1)의 방전 개시 전압이 저하되고, 방전에 수반되는 보호막(9)의 수명도 길어진다. 이와 같은 인을 함유하는 보호막(9)은, 예를 들면, MgO 등의 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 무기 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 작성하고, 이 페이스트를 유전체층(8) 상에 도포하고, 소성함으로써, 간편하게 형성할 수 있다.

무기 인산염으로서는, 오르토인산염, 피롤린산염, 트리폴리인산염, 테트라인산염, 헥사메타인산염 등을 들 수 있고, 그리고 인산염의 양이온으로서, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 등의 제2족 원소를 함유하는 인산염을 이용함으로써, 보호막(9)의 2차 전자 방출 특성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 유기 인산 화합물은, 측쇄에 인산기를 갖는 유기 화합물이고, 후속의 소성 공정에서 유기분을 제거시키기 위해서, 분자량은 5000 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 화합물의 예로서는, 예를 들면, 쿠스모토 카세이(주)제의 디스파론 PW36, 빅 케미 저팬(주)제의 DISPERBYK-110, DISPERBYK-111, DISPERBYK-180, 유니케미컬(주)제 포스머 M, 포스머 PE 등을 들 수 있다.

　다음으로, 여기에 개시된 기술에 의한 PDP(1)에서, 보호막(9)을 형성하는 제조 공정에 대하여, 도 7을 이용하여 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 유전체층(8)을 형성하는 유전체층 형성 공정 A1을 행한 후, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 작성하여 유전체층(8) 상에 도포하는 입자 페이스트 도포 공정 A2를 행한다. 또한, 입자 페이스트를 도포하는 방법으로서, 스크린 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 슬릿 코트법 등도 이용할 수 있다.

입자 페이스트를 유전체층(8) 상에 도포한 기판은, 즉시 건조를 행한 후, 보호막 소성 공정 A3에서, 수백도의 온도에서 소성을 행하여, 입자 페이스트에 남아 있는 용제나 수지 성분을 제거함으로써, 유전체층(8) 상에 나노 입자 사이즈의 산화물 입자(91)를 포함하고, 또한 인을 함유하는 보호막(9)을 형성할 수 있다.

다음으로, 여기에 개시된 기술에 의한 보호막(9)을 갖는 PDP(1)의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험 결과에 대하여 설명한다.

우선, 구성이 상이한 보호막(9)을 갖는 PDP(1)를 시작하였다.

시작품 1은, 보호막(9)을 형성하는 제2족 원소의 산화물로서는, 산화 마그네슘의 나노 사이즈의 입자(평균 입경 50㎚, 우베 머테리얼즈(주)제 U50)를 이용하였다. 터피네올을 45wt％, 부틸 카르비톨 아세테이트를 45wt％, 에틸 셀룰로오스(100cP)를 10wt％를, 각각 혼합하여 비클을 작성하고, 비클과, 산화 마그네슘의 입자를 10wt％, 인산 마그네슘을 5wt％를 함유한 페이스트를 작성하였다. 또한, 인산 마그네슘은 인산염의 일례이다. 이것을 스크린 인쇄법 등에 의해 기판 상에 도포하고, 100℃∼120℃에서 60분의 건조, 450℃∼500℃에서 60분의 소성을 행하였다. 이와 같이 하여 보호막(9)을 작성하였다. 이 보호막(9)은, 에너지 분산형 형광 X선 분석 장치(EDX)로 확인하면, 인이 0.5원자％ 함유되어 있었다.

시작품 2는, 보호막(9)을 형성하는 제2족 원소의 산화물의 입자로서는, 상기 시작품 1과 동일한 산화 마그네슘의 입자를 이용하였다. 시작품 1과 동일한 비클을 작성하고, 비클과, 산화 마그네슘의 입자를 10wt％, 유기 인산 화합물로서 DISPERBYK112(Big Chemie사제)를 20wt％ 함유한 페이스트를 작성하였다. 이것을 스크린 인쇄법 등에 의해 기판 상에 도포하고, 100℃∼120℃에서 60분의 건조, 450℃∼500℃에서 60분의 소성을 행하였다. 이와 같이 작성한 보호막(9)을, EDX로 확인한 바, 인이 0.2원자％ 함유되어 있었다.

또한, EDX로 확인한 바, 보호막(9) 중의 탄소는, 유기 인산 화합물을 첨가하지 않은 경우와 거의 변함없는 정도인 것을 확인할 수 있었다. 즉, 유기 인산 화합물 중의 유기 성분은, 전술한 소성 공정에 의해 거의 소실되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

시작품 3은, 보호막(9)을 형성하는 제2족 원소의 산화물의 입자로서는, 상기시작품 1과 동일한 산화 마그네슘의 입자를 이용하였다. 시작품 2와 동일한 비클을 작성하고, 비클과, 산화 마그네슘의 입자를 10wt％, 유기 인산 화합물로서 DISPERBYK112(Big Chemie사제)를 100wt％ 함유한 페이스트를 작성하였다. 이것을 스크린 인쇄법 등에 의해 기판 상에 도포하고, 100℃∼120℃에서 60분의 건조, 450℃∼500℃에서 60분의 소성을 행하였다. 이와 같이 작성한 보호막(9)을, EDX로 확인한 바, 인이 1원자％ 함유되어 있었다. 또한, EDX로 확인한 바, 보호막(9) 중의 탄소는, 유기 인산 화합물을 첨가하지 않은 경우와 거의 변함없는 정도인 것을 확인할 수 있었다. 즉, 유기 인산 화합물 중의 유기 성분은, 전술한 소성 공정에 의해 거의 소실되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 다음으로, 상기 시작품 1∼3에 대하여, 인의 함유량이 상이한 시작품 4, 5를 작성하였다. 또한, 보호막(9)을 형성하는 제2족 원소의 산화물의 입자로서는, 상기 시작품 1과 동일한 산화 마그네슘의 입자를 이용하고, 유기 인산 화합물의 함유량을 변화시킨 것 이외는 시작품 2와 동일하도록 페이스트를 작성하여 보호막(9)을 작성하였다. 시작품 4의 인의 함유량은, 0.01원자％로 되도록 조정하고, 시작품 5는, 인의 함유량이 5원자％로 되도록 조정하였다.

또한, 비교예로 되는 시작품 6으로서, 인을 첨가하지 않은 보호막(9)을 갖는 PDP(1)를 작성하였다. 또한, 시작품 6은, 시작품 1과 동일한 제2족 원소의 산화물 입자로서는, 산화 마그네슘의 입자를 이용하여, 시작품 1과 동일한 비클을 작성하고, 비클에 대하여, 산화 마그네슘의 입자를 10wt％ 첨가하여 페이스트를 작성하고, 이것을 스크린 인쇄법 등에 의해 유전체층(8) 상에 도포한 후, 100℃∼120℃에서 60분의 건조, 450℃∼500℃에서 60분의 소성을 행하여, 보호막(9)을 작성하였다.

이와 같이 하여 작성한 시작품 1∼5와, 비교예로서의 시작품 6에 대하여, 방전 개시 전압을 측정한 결과를 도 8에 도시한다.

또한, 시작품 1∼3과, 비교예로서의 시작품 6에 대하여, 방전에 의한 수명을 평가한 결과를 도 9에 도시한다. 또한, 수명은, 가속 방전 평가로부터 구한 휘도 열화율로부터 구하였다. 구체적으로는, 작성한 PDP(1)에 통상의 8배 주기의 유지 펄스를 인가하고, 250시간 방전시킨 후의 휘도 열화율을 측정하고, 그 값으로부터 2000시간의 방전 상당의 휘도 열화율을 산출하였다. 도 9에는, 각각의 시작품의 2000시간의 방전 상당의 휘도 열화율에 대하여, 비교예로서의 시작품 6의 휘도 열화율을 기준의 「1」로 하고, 그 시작품 6에 대한 비율을 수명으로서 나타내고 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제2족 원소의 산화물 입자에 의해 구성함과 함께, 인을 함유한 보호막을 갖는 시작품 1∼5는, 인을 함유하지 않은 비교예로서의 시작품 6과 비교하여, 방전 개시 전압을 낮게 할 수 있었다. 또한, 수명에 대해서도, 시작품 1∼3은, 비교예로서의 시작품 6에 대하여, 장기 수명화를 실현할 수 있었다.

이상의 실험 결과로부터, 유전체층(8) 상에 형성하는 보호막(9)에 대하여, 제2족 원소의 산화물 입자에 의해 구성함과 함께, 인을 함유시킴으로써, 인을 함유하지 않은 경우에 비해, PDP(1)의 방전 개시 전압을 저하시킬 수 있음과 함께, 장기 수명화를 실현할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이 이유에 대해서는, 산화물 입자를 포함하는 보호막(9)에 인을 함유시킴으로써, 산화물 입자가 치밀한 상태에서 퇴적한 막 구조의 보호막(9)이 얻어진 것에 의한 것으로 생각된다.

또한, 제2족 원소의 산화물 입자를 포함하는 보호막(9) 중의 인의 함유량은, 0.01원자％ 이상 5.0원자％ 이하의 범위이면 되고, 특히 인의 함유량이, 0.2원자％ 이상 1.0원자％ 이하의 범위이면, 보다 바람직한 작용 효과가 얻어진다. 또한, 보호막(9) 중의 인의 함유량이, 0.2원자％ 이상 0.5원자％ 이하의 범위이면, 방전 개시 전압, 수명의 면에서 보다 한층 더 바람직한 결과가 얻어진다.

이상과 같이 여기에 개시된 기술은, 기판 상에 형성한 표시 전극(6)을 덮도록 유전체층(8)을 형성함과 함께 그 유전체층(8) 상에 보호막(9)을 형성한 전면판(2)과, 이 전면판(2)에 방전 공간(16)을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극(6)과 교차하는 방향으로 데이터 전극(12)을 형성함과 함께 방전 공간(16)을 구획하는 격벽(14)을 형성한 배면판(10)을 갖는 PDP(1)에서, 보호막(9)은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하고, 게다가 제2족 원소의 산화물 입자를 포함하는 보호막에 인을 함유시키고 있다. 이에 의해, 진공 증착 장치 등의 고가의 설비를 사용하지 않고, 간단한 프로세스에 의해 보호막을 형성할 수 있다. 특히, 제2족 원소의 산화물 입자를 포함하는 보호막에 인을 함유시키므로, 방전 개시 전압을 저하시킬 수 있음과 함께, 장기 수명화를 실현할 수 있다.

그런데, 보호막 재료의 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 MgO막을 형성하는 방법에서, 방전 특성을 개선시키기 위해서, Ti, Zr, Al을 함유한 커플링 에이전트를 첨가하는 방법이 알려져 있지만, 커플링 에이전트는, 일반적으로 대기 중에서 불안정하기 때문에, 취급 시의 안전성에 과제가 있고, 또한 시약이 고가여서, 저코스트로 양산화하는 것은 어렵다고 하는 과제가 있다.

이에 대하여, 여기에 개시된 기술은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 보호막(9)을 형성하는 방법이기 때문에, 안전하고 염가로 실현할 수 있다. 즉, PDP(1)를 저코스트로 양산하는 데 있어서 유효한 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 보호막(9)으로서, MgO를 예로 들었지만, 제2족 원소의 산화물 입자로서는, 산화 마그네슘 이외의 산화물 입자이어도 되고, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자이면, 마찬가지의 작용 효과가 얻어진다.

이상과 같이 여기에 개시된 기술은, 표시 성능이 우수한 PDP를 저코스트로 실현하는 데 있어서 유용하다.

1 : PDP
2 : 전면판
3 : 전면 글래스 기판
4 : 주사 전극
4a : 투명 전극
4b : 금속 버스 전극
5 : 유지 전극
5a : 투명 전극
5b : 금속 버스 전극
6 : 표시 전극
7 : 차광층
8 : 유전체층
9 : 보호막
91 : 산화물 입자
10 : 배면판
11 : 배면 글래스 기판
12 : 데이터 전극
13 : 기초 유전체층
14 : 격벽
15 : 형광체층
16 : 방전 공간
21 : 화상 신호 처리 회로
22 : 데이터 전극 구동 회로
23 : 주사 전극 구동 회로
24 : 유지 전극 구동 회로
25 : 타이밍 발생 회로

Claims

기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 상기 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 상기 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널로서,
상기 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 제2족 원소의 산화물 입자는, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자인 플라즈마 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 산화물 입자의 입경은, 5㎚ 이상 500㎚ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
삭제
기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 상기 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 상기 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법으로서,
상기 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 유기 인산 화합물의 분자량은 5000 이하인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2족 원소의 산화물 입자는, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 산화물 입자의 입경은, 5㎚ 이상 500㎚ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호막을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 상기 표시 전극과 교차하는 방향으로 데이터 전극을 형성함과 함께 상기 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 포함하고, 또한 복수의 방전 셀을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 갖고, 상기 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여, 1필드를 복수의 서브필드에 의해 구성함과 함께, 각각의 서브필드에, 발광시키는 방전 셀을 선택하는 기입 방전을 발생시키는 기입 기간과, 이 기입 기간에 의해 선택된 방전 셀에서 유지 방전을 발생시키는 유지 기간을 설정하여 발광 표시를 행하는 플라즈마 디스플레이 장치로서,
상기 플라즈마 디스플레이 패널의 상기 보호막은, 제2족 원소의 산화물 입자와, 제2족 원소의 인산염, 또는 유기 인산 화합물을 함유하는 페이스트를 도포하고, 소성함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2족 원소의 산화물 입자는, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 중 적어도 하나의 산화물로 이루어지는 금속 산화물 입자인 플라즈마 디스플레이 장치.