KR101309328B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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가즈히로 모리오까
아끼라 가와세
모리오 후지따니
다쯔오 미후네
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파나소닉 주식회사
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Abstract

플라즈마 디스플레이 패널은, 전면판과, 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비한다. 전면판은, 표시 전극과 표시 전극을 덮는 유전체층을 갖는다. 유전체층은, 납 성분을 실질적으로 함유하지 않고, MgO와 SiO2와 K2O를 포함한다. MgO의 함유량은, 0.3몰％ 이상 1.0몰％ 이하이다. SiO2의 함유량은, 35몰％ 이상 50몰％ 이하이다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}
여기에 개시된 기술은, 표시 디바이스 등에 이용되는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(이하, 'PDP'라고 함)의 유전체층에는, 산화납을 주성분으로 하는 저융점 글래스가 이용되어 왔다. 최근, 환경에 대한 배려로서 납 성분을 함유하지 않는 유전체층이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 출원 공개 제2003-128430호 공보
PDP는, 전면판과, 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비한다. 전면판은, 표시 전극과 표시 전극을 덮는 유전체층을 갖는다. 유전체층은, 납 성분을 실질적으로 함유하지 않고, 산화마그네슘(MgO)과 이산화규소(SiO2)와 산화칼륨(K2O)을 함유한다. MgO의 유전체층 중의 함유량은, 0.3몰％ 이상 1.0몰％ 이하이다. SiO2의 유전체층 중의 함유량은, 35몰％ 이상 50몰％ 이하이다.
도 1은 PDP의 구조를 나타내는 사시도.
도 2는 전면판의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 유전체층에 대한 TDS 측정 결과를 나타내는 도면.
도 4는 유전체층에 대한 TDS 측정 결과를 나타내는 도면.
도 5는 유전체층의 돌기 수와 황변 정도(degree)의 변화를 나타내는 도면.
도 6은 유전체층의 전체 광선 투과율의 변화를 나타내는 도면.
[1. PDP(1)의 개요]
본 실시 형태의 PDP(1)는, 교류 면방전형 PDP이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등으로 이루어지는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등으로 이루어지는 배면판(10)이 대향하여 배치되어 있다. 전면판(2)과 배면판(10)은, 외주부가 글래스 플리트 등으로 이루어지는 봉착재(sealing material)에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, 네온(Ne) 및 크세논(Xe) 등의 방전 가스가 55kPa(400Torr)∼80kPa(600Torr)의 압력으로 봉입되어 있다.
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 블랙 스트라이프(7)를 덮도록 콘덴서로서의 작용을 하는 유전체층(8)이 형성된다. 또한 유전체층(8)의 표면에 산화마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성되어 있다.
주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 각각 인듐주석산화물(ITO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등의 도전성 금속 산화물로 이루어지는 투명 전극 상에 Ag로 이루어지는 버스 전극이 적층되어 있다.
배면 글래스 기판(11) 상에는, 표시 전극(6)과 직교하는 방향으로, 은(Ag)을 주성분으로 하는 도전성 재료로 이루어지는 복수의 어드레스 전극(12)이, 서로 평행하게 배치되어 있다. 어드레스 전극(12)은, 기초(base) 유전체층(13)에 의해 피복되어 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 홈에는, 어드레스 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색으로 발광하는 형광체층(15), 녹색으로 발광하는 형광체층(15) 및 청색으로 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 표시 전극(6)과 어드레스 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되어 있다. 표시 전극(6) 방향으로 배열된 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.
또한, 본 실시 형태에서, 방전 공간(16)에 봉입되는 방전 가스는, 10체적％ 이상 30체적% 이하의 Xe를 함유한다.
도 2는 도 1과 상하가 반전된 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트(float)법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)으로 이루어지는 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)가 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)은 각각 인듐주석산화물(ITO)이나 산화주석(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 부여하는 목적으로서 이용되고, 은(Ag) 재료를 주성분으로 하는 도전성 재료에 의해 형성되어 있다.
[2. PDP(1)의 제조 방법]
[2-1. 전면판(2)의 제조 방법]
전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 블랙 스트라이프(7)가 형성된다. 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)은, 포토리소그래피법에 의해 형성된다. 금속 버스 전극(4b, 5b)의 재료로는, 은(Ag)과 은을 결착 시키기 위한 글래스 플리트와 감광성 수지와 용제 등을 함유하는 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 전극 페이스트가 전면 글래스 기판(3)에 도포된다. 다음에, 건조로에 의해 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음에, 소정 패턴의 포토마스크를 개재하여 전극 페이스트가 노광된다.
다음으로, 전극 페이스트가 현상되고, 버스 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해 버스 전극 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 전극 패턴 중의 글래스 플리트가 용융, 재응고된다. 마찬가지로, 블랙 스트라이프(7)가 형성된다. 블랙 스트라이프(7)의 재료로는, 흑색 안료를 함유하는 페이스트가 이용된다.
다음으로, 유전체층(8)이 형성된다. 유전체층(8)의 재료로는, 유전체 글래스와 바인더 성분(수지, 용제 등)을 함유하는 유전체 페이스트가 이용된다. 우선 다이코트법 등에 의해, 유전체 페이스트가 소정의 두께로 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 블랙 스트라이프(7)를 덮도록 전면 글래스 기판(3) 상에 도포된다. 다음에, 건조로에 의해 유전체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해 유전체 페이스트가 450℃ 내지 600℃ 정도의 온도에서 소성된다. 즉, 유전체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 또한, 유전체 글래스가 용융, 재응고된다. 이상의 공정에 의해 유전체층(8)이 형성된다. 즉, 유전체 페이스트는, 유전체 글래스 이외에, 수지와 용제 등을 함유하지만, 건조와 소성에 의해, 유전체 글래스 이외의 성분이 제거된다. 따라서, 유전체층(8)은, 실질적으로 유전체 글래스의 성분으로 구성된다.
여기서, 유전체 페이스트를 다이코트하는 방법 이외에도, 스크린 인쇄법, 스핀코트법 등을 이용할 수 있다. 또한, 유전체 페이스트를 이용하지 않고, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해, 유전체층(8)으로 되는 막을 형성할 수도 있다.
다음으로, 유전체층(8) 상에 산화마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성된다.
이상의 공정에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 주사 전극(4), 유지 전극(5), 블랙 스트라이프(7), 유전체층(8), 보호층(9)이 형성되어, 전면판(2)이 완성된다.
[2-2. 배면판(10)의 제조 방법]
포토리소그래피법에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 어드레스 전극(12)이 형성된다. 어드레스 전극의 재료로는, 도전성을 확보하기 위한 은(Ag)과 은을 결착시키기 위한 글래스 플리트와 감광성 수지와 용제 등을 함유하는 어드레스 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 어드레스 전극 페이스트가 소정의 두께로 배면 글래스 기판(11) 상에 도포된다. 다음에, 건조로에 의해, 어드레스 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음에, 소정 패턴의 포토마스크를 개재하여 어드레스 전극 페이스트가 노광된다. 다음에, 어드레스 전극 페이스트가 현상되고, 어드레스 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해 어드레스 전극 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 어드레스 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 어드레스 전극 패턴 중의 글래스 플리트가 용융, 재응고된다. 이상의 공정에 의해, 어드레스 전극(12)이 형성된다. 여기서, 어드레스 전극 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법 이외에도, 스퍼터법, 증착법 등을 이용할 수 있다.
다음으로, 기초 유전체층(13)이 형성된다. 기초 유전체층(13)의 재료로는, 유전체 글래스 플리트와 수지와 용제 등을 함유하는 기초 유전체 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 기초 유전체 페이스트가 소정의 두께로 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 어드레스 전극(12)을 덮도록 도포된다. 다음에, 건조로에 의해 기초 유전체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해 기초 유전체 페이스트가 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 기초 유전체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 또한, 유전체 글래스 플리트가 용융, 재응고된다. 이상의 공정에 의해, 기초 유전체층(13)이 형성된다. 여기서, 기초 유전체 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법 이외에도, 다이코트법, 스핀코트법 등을 이용할 수 있다. 또한, 기초 유전체 페이스트를 이용하지 않고, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해 기초 유전체층(13)으로 되는 막을 형성할 수도 있다.
다음으로, 포토리소그래피법에 의해 격벽(14)이 형성된다. 격벽(14)의 재료로는, 필러와, 필러를 결착시키기 위한 글래스 플리트와, 감광성 수지와, 용제 등을 함유하는 격벽 페이스트가 이용된다. 우선, 다이코트법 등에 의해, 격벽 페이스트가 소정의 두께로 기초 유전체층(13) 상에 도포된다. 다음에, 건조로에 의해 격벽 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음에, 소정 패턴의 포토마스크를 개재하여 격벽 페이스트가 노광된다. 다음에, 격벽 페이스트가 현상되고, 격벽 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해 격벽 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 격벽 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 격벽 패턴 중의 글래스 플리트가 용융, 재응고된다. 이상의 공정에 의해 격벽(14)이 형성된다. 여기서, 포토리소그래피법 이외에도, 샌드블라스트법 등을 이용할 수 있다.
다음으로, 형광체층(15)이 형성된다. 형광체층(15)의 재료로는, 형광체 입자와 바인더와 용제 등을 함유하는 형광체 페이스트가 이용된다. 우선, 디스펜스법 등에 의해 형광체 페이스트가 소정의 두께로 인접하는 격벽(14) 사이의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 도포된다. 다음에, 건조로에 의해 형광체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해 형광체 페이스트가 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 형광체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 이상의 공정에 의해 형광체층(15)이 형성된다. 여기서, 디스펜스법 이외에도 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.
[2-3. 전면판(2)과 배면판(10)의 조립 방법]
우선, 표시 전극(6)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록, 전면판(2)과 배면판(10)이 대향 배치된다. 다음에, 전면판(2)과 배면판(10)의 주위가 글래스 플리트에 의해 봉착된다. 다음에, 방전 공간(16)에 Ne, Xe 등을 함유하는 방전 가스가 봉입됨으로써 PDP(1)가 완성된다.
[3. 유전체층(8)의 상세]
최근, PDP는 고정세화가 한층 더 요구되고 있다. 고정세화된 PDP는, 주사선 수가 증가하여 표시 전극의 수가 증가한다. 즉, 표시 전극 간격이 작아진다. 그로 인해, 표시 전극을 구성하는 은 전극으로부터 유전체층이나 글래스 기판에의 은 이온의 확산이 많아진다. 은 이온이 유전체층이나 글래스 기판에 확산되면, 유전체층 중의 알칼리 금속 이온이나 글래스 기판 내에 함유되는 2가의 주석 이온에 의해 환원 작용을 받고, 은의 콜로이드를 형성한다. 그 결과, 유전체층이나 글래스 기판이, 황색이나 갈색에 의해 강하게 착색됨과 함께, 산화은이 환원 작용을 받아서 산소를 발생하여 유전체층 내에 기포를 발생시킨다.
따라서, 주사선의 수가 증가함으로써, 글래스 기판의 황변이나 유전체층 중의 기포 발생이 보다 현저하게 되어, 화상 품질을 현저하게 손상시킴과 함께 유전체층의 절연 불량을 발생시킨다.
그러나, 환경에 대한 배려로 제안된 납 성분을 함유하지 않는 종래의 유전체층에서는, 황변 현상의 억제 및 유전체층의 절연 불량의 억제의 양쪽을 만족할 수 없다라고 하는 과제를 갖고 있었다.
본 실시 형태에 개시된 기술은, 상기 과제를 해결하여, 고정세 표시에서도, 고휘도, 고신뢰성을 확보하고, 나아가 환경 문제를 배려한 PDP를 실현할 수 있다.
유전체층(8)은, 높은 내전압이면서 또한 높은 광투과율이 요구된다. 이들 특성은, 유전체층(8)의 조성에 크게 의존한다.
종래, 유전체 페이스트를 450℃ 내지 600℃ 정도에서 소성하기 위해서, 유전체 글래스에는 20중량％ 이상의 산화납이 함유되어 있었다. 그러나, 환경에 대한 배려를 위해, 유전체 글래스는, 납 성분을 실질적으로 함유하지 않고 0.5 중량％ 내지 40중량％ 정도의 산화비스머스(Bi2O3)를 함유하고 있다.
유전체 글래스 내의 Bi2O3의 함유량이 증가하면, 유전체 글래스의 연화점이 내려간다. 유전체 글래스의 연화점이 내려가면, 제조 프로세스에 다양한 이점이 있다. 그러나, 비스머스(Bi)계의 재료가 고가이기 때문에, Bi2O3의 첨가량을 증가시키는 것은, 사용하는 원재료의 비용 증가를 초래한다. 따라서 Bi계의 재료의 대체 재료로서, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb) 및 세슘(Cs) 등으로부터 선택되는 알칼리 금속의 산화물을 이용하는 기술이 있다. 또한, Bi의 원자량은 209이다. 원자량이 크면 밀도가 커진다. 따라서, 금후의 PDP의 특성 향상을 위해 요구되는 저유전율 글래스의 실현이 곤란해진다. 따라서, 원자량이 큰 글래스 재료의 함유량을 저감할 필요가 있다.
[3-1. 알칼리 금속의 산화물]
본 실시 형태에서, 유전체 글래스는 산화칼륨(Ｋ2O)을 함유하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 유전체 글래스는, 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 중 적어도 1종을 더 함유하여도 된다. 이것은 이하의 이유에 기초하고 있다. 일반적인 PDP의 전면 글래스 기판(3)에는 K2O와 Na2O가 많이 함유되어 있다. 그리고 유전체층(8)을 550℃ 이상의 고온에서 소성하는 경우, 유전체 글래스에 함유되는 Ｋ2O, Li2O와 전면 글래스 기판(3)에 함유되는 Na2O와 사이에서 알칼리 금속의 이온(Li+, Na+, K+)의 교환 작용이 일어난다. 그런데 Li+와 Na+와 K+에서는 각각 글래스 기판의 열팽창 계수에의 기여가 서로 다르다. 따라서, 유전체층(8)의 소성에서 이온 교환이 일어난 경우, 전면 글래스 기판(3)의 유전체층(8) 근방의 열 수축량과, 전면 글래스 기판(3)의 유전체층(8) 근방 이외의 부분의 열 수축량에 차이가 발생하고, 그 결과, 유전체층(8)을 형성한 전면 글래스 기판(3)이 크게 휘어버린다.
이에 대하여, 본 실시 형태와 같이, 유전체 글래스가 Ｋ2O를 함유하는 경우, 상기의 이온 교환이 일어났다고 하여도, 열 수축량에 차이가 생기기 어려워, 전면 글래스 기판(3)의 휨을 저감할 수 있다. 이 결과, 유전체 글래스에 함유되는 Bi2O3의 함유량을 5몰％ 이하로 저감시킬 수 있다. 또한, 전면 글래스 기판(3)의 휨을 저감할 수도 있다. 이후의 기술에서, 특별히 설명하지 않는 한, 함유량이란, 몰％로 표현되는 유전체 글래스 내의 함유량을 나타낸다. 즉, 함유량이란, 유전체층(8) 내의 함유량이다.
또한, K2O의 함유량은, 6몰％ 이상 10몰％ 이하인 것이 바람직하다. K2O의 함유량이 6몰％ 이상인 경우, 유전체 글래스의 연화점을 내리는 것이 용이해진다. 한편, K2O의 함유량이 10몰％를 초과하면, 유전체층의 강도가 저하하고, 또한, 유전율이 상승한다.
또한, 유전체 글래스가, K2O와, Li2O, Na2O 중 적어도 1종을 더 함유하는 경우, 전면 글래스 기판(3)의 휨을 저감하는 것 외에, 유전체 글래스의 연화점을 내리는 것이 용이해진다.
또한, Na2O의 함유량은, 0.5몰％ 이상 3몰％ 이하인 것이 바람직하다. Na2O의 함유량이 증가하면, 전면 글래스 기판(3) 및 유전체층(8)에 황변이 발생하기 쉬워진다. 발명자들이 평가한 결과, Na2O의 함유량이 3몰％ 이하인 경우에는, 황변이 억제되는 것을 알 수 있었다. 한편, Na2O의 함유량이 0.5몰％ 이상인 경우에는, 전면 글래스 기판(3)의 휨을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, K2O의 함유량이, Li2O와 Na2O의 함유량의 합계보다도 많으면, 보다 바람직하다. 이 구성에 의하면, 전면 글래스 기판(3)의 열팽창 계수의 변화를 억제하여, 전면 글래스 기판(3)이 크게 휘는 것을 억제할 수 있다.
[3-2. 바륨 성분과 칼슘 성분]
본 실시 형태에서는, 유전체층(8)은, 실질적으로 바륨(Ba) 성분, 칼슘(Ca) 성분을 함유하지 않는다. 이것은 이하의 이유에 기초하고 있다.
유전체 재료는, 각 재료를 습식 제트밀이나 볼밀에 의해 분쇄함으로써, 제작된다(후에 상세히 설명함). 이때, Ba 성분, Ca 성분에 대해서는 원재료로서 탄산염(BaCO3, CaCO3)의 형태로 공급된다. 탄산염에 함유되는 탄산기는, 용융시에 탄산 가스로서 이탈한다. 그러나, 미량의 탄산 가스가 유전체 재료 내에 용존하는 경우가 있다.
도 3 및 도 4는, 유전체층(8)에 대한 TDS(승온 이탈 가스 분석법)의 측정 결과이다. 도 3은, 질량 번호 18(H2O)의 면적 강도를 나타내고 있다. 도 4는, 질량 번호 44(CO2)의 면적 강도를 나타내고 있다. 실시예는, 실질적으로 Ba 성분 및 Ca 성분을 함유하지 않는 유전체층을 갖는다. 비교예는, Ba를 4몰％ 함유하고, Ca를 4몰％ 함유한 유전체층을 더 갖는다.
TDS 측정에는, WA1000S(전자과학(주) 제조)가 이용되었다. 측정 챔버 내의 압력은, 1×10-7Pa이었다. 측정 샘플은 약 1㎝×1㎝로 절단되어, 챔버 내에 설치된 석영 스테이지 상에 유전체층이 위로 되도록 배치되었다. 측정 디바이스인 사중극 질량 분석기는, 챔버 위쪽에 설치되어 있다. 샘플은, 적외선에 의해 가열되었다. 승온 속도는, 1℃/s이었다. 샘플의 온도는, 석영 스테이지 내에 매립된 열전대에 의해 측정되었다. 샘플은, 실온으로부터 900℃까지 승온되었다. 사중극 질량 분석기에 의해, 검출된 강도값의 실온으로부터 900℃까지의 적분값이 면적 강도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, Ba 성분과 Ca 성분을 함유하면, 유전체층에 H2O와 CO2가 보다 많이 잔존하는 것을 알 수 있다. H2O, CO2 등은, PDP 방전시에 방전 공간 속으로 이탈되고(desorbed), 화상 표시에 필요한 구동 전압에 변화를 일으킨다. 결과적으로 PDP의 수명 시험에서 방전 구동 전압이 서서히 상승하여, 화상 표시 품질을 열화시킨다.
이와 같은 문제를 방지하기 위해서, 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)에 Ba 성분, Ca 성분을 실질적으로 함유하지 않는다.
[3-3. MgO]
앞에서 설명한 바와 같이, K2O, Li2O 및 Na2O는, 유전체 글래스의 연화점을 내리는 것이 가능하다. 한편, K2O, Li2O 및 Na2O로 표시되는 알칼리 금속의 산화물은, 금속 버스 전극(4b, 5b)으로부터 확산되는 은 이온의 환원 작용을 촉진한다. 즉, 은의 콜로이드가 보다 많이 형성된다. 따라서, 유전체층의 착색이나 기포의 발생이라고 하는 현상이 일어난다. 그 결과, PDP의 화상 품질의 열화나 유전체층의 절연 불량이 발생한다고 하는 과제가 있다.
따라서, 이와 같은 과제에 대하여 본 실시 형태는, 0.3몰％ 이상 1.0몰％ 이하의 MgO를 함유하고 있다. MgO는, 유전체 페이스트가 함유하는 바인더 성분 등을 원인으로 하는 기포의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 유전체층의 절연성이 향상됨과 함께, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 착색을 저감할 수 있다. MgO의 함유량이, 0.3 몰％보다 적으면, 상기의 효과가 얻어지지 않는다. 또한, MgO의 함유량이, 1.0몰％보다 많으면, 유전체층(8)의 전체 광선 투과율이 악화(이하, '실투(失透)'라고 함)된다. 도 5는 MgO의 함유량에 대한 유전체층의 돌기수를 측정한 결과와 황변 정도를 측정한 결과이다. MgO 함유량이 서로 다른 3종의 유전체를 상기 제조 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 금속 버스 전극을 형성한 소편 기판 상에 제작하였다. 돌기수는, 유전체층 소성 후의 어떤 일정 영역에서의, 직경이 어떤 일정 직경 이상의 돌기의 개수이다. 황변 정도에 대해서는, 은(Ag)에 의한 황변의 정도를 색채계(미놀타(주); CR-300)에 의해 b*값을 측정하였다.
이와 같이, MgO의 함유량이 증가함에 수반하여, 유전체층의 돌기수가 변화되고, 또한 마찬가지로 황변 정도를 나타내는 ｂ* 값이 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, b* 값은, MgO의 함유량이 0몰％의 시료가 기준이다.
기포의 발생을 억제하기 위해서, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등을 첨가하면, 유전체층이 실투하는 경우가 있다.
그러나 도 6에 도시한 바와 같이, MgO를 첨가하는 경우에는, MgO의 함유량이 1.0몰％를 초과할 때까지는, 전체 광선 투과율은, 78.5%를 하회하는 일은 없다. PDP에서의 유전체층(8)의 전체 광선 투과율은 78.5% 이상인 것이 바람직하다. 전체 광선 투과율이, 78.5%를 하회하면, PDP의 휘도가 저하한다. 따라서, MgO의 함유량이 1.0몰％ 이하이면 실투는 저감된다. 또한, 전체 광선 투과율의 측정에는, HM-150((주)무라카미색채연구소 제조)이 이용되었다. 본 실시 형태에서, 전체 광선 투과율은, 유전체층(8)이 형성된 전면 글래스 기판(3)과 직교하는 방향으로부터 입사하는 파장 550㎚의 광선의 투과율이다.
도 5 및 도 6의 평가에 이용한 유전체층(8)은, 후술하는 표 1에서의 샘플 2의 조성을 갖는다. 이때, MgO와, MgO와 동일한 2가의 금속 산화물인 ZnO와의 합계량이 같아지도록 유전체층(8)의 조성이 조정되었다. 또한, MgO와 ZnO 이외의 조성은 변화되지 않고 있다. 따라서, 도 5 및 도 6에 나타내는 결과는, MgO의 함유량의 변화에 기초하는 것이라 생각된다.
또한, 유전체층(8)이, Ca 성분을 함유하고 있지 않은 경우, 유전체층으로서의 산화력이 저하한다. 이것에 의해 유전체 페이스트가 함유하는 바인더 성분 등의 유기 재료의 연소가 불충분해지는 경우가 있다. 이 경우, 유전체층의 소성 중에 기포가 발생하고, 돌기로서 잔존한다. 그러나, 본 실시 형태는, 0.3몰％ 이상 1.0몰％ 이하의 MgO를 함유하고 있으므로, 유전체층의 절연 불량은 억제된다.
[3-4. SiO2]
본 실시 형태는, 35몰％ 이상 50몰％ 이하의 SiO2를 함유하고 있다. SiO2의 함유량이 커지면, 유전체층(8)의 파괴 강도가 증가한다. 따라서, PDP의 신뢰성이 향상된다. 또한,SiO2의 함유량이 커지면, 유전체 글래스의 연화 속도가 느려진다. 그 결과, 유전체층(8) 중에 발생하는 기포의 성장이 억제된다. 따라서, 유전체층(8)의 품질이 보다 향상한다. 또한, SiO2의 함유량이 35몰％보다 적어지면 상기 효과는 얻어지지 않는다. 또한, SiO2의 함유량이 50몰％를 초과하면, 유전체층(8)의 소성 온도가 지나치게 상승하므로, 바람직하지 않다.
또한, 파괴 강도는, 철구낙하법(iron ball dropping method)에 의해 평가되었다. 파괴 강도란, 유전체층(8)과 격벽(14)의 충돌에 의한 유전체층(8) 및 전면 글래스 기판(3)의 강도이다. 우선, 전면판(2)이 위로 되도록 PDP(1)가 수평으로 배치된다. 다음에, PDP(1) 상의 소정의 높이에, 직경 10mm의 철구가 배치된다. 다음에, PDP(1)에 대하여, 철구가 낙하한다. 철구가 낙하하여도 전면판(2)이 파손되지 않은 경우에는, 철구가 배치되는 높이가 올라간다. 또한, PDP(1)에 대하여, 철구가 낙하된다. 철구가 낙하된 결과, 전면판(2)이 파손되어 있으면, 이때 철구가 배치된 높이가, 파괴 높이이다. 파괴 높이가 높을수록 파괴 강도가 크다.
[3-5. 샘플 작성]
본 실시 형태에서의 유전체층(8)의 각 성분 조성비를 표 1에 나타낸다.
Figure 112012081341633-pct00008
샘플 1은, Bi2O3을 함유한다. 샘플 2는, Bi2O3을 함유하지 않는다. Bi2O3을함유하지 않는 경우에는, B2O3의 함유량이 상승한다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 글래스를, 습식 제트밀이나 볼밀로 평균 입경이 0.5㎛ 내지 3.0㎛로 되도록 분쇄함으로써, 유전체 글래스 분말이 제작된다. 다음에 유전체 글래스 분말 50중량％∼65중량％와, 바인더 성분 35중량％∼50중량％가 삼본롤(three rolls)로 혼련된다. 이와 같이 다이코트용 혹은 인쇄용의 유전체 페이스트가 제작된다.
바인더 성분은 에틸셀룰로오스 혹은 아크릴 수지 1중량％∼20 중량％를 함유하는 타피네올 혹은 부틸카르비톨아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤모노올레이트, 솔비탄세스키올레이트, 호모게놀(Kao(주) 제품명), 알킬알릴기의 인산 에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.
다음으로, 이 유전체 페이스트가, 표시 전극(6)을 덮도록 전면 글래스 기판(3)에 다이코트법 혹은 스크린 인쇄법에 의해 인쇄된다. 다음에, 인쇄된 유전체 페이스트가 건조된다. 그 후, 유전체 페이스트가 소성된다. 소성 온도는, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도의 575℃ 내지 590℃이다. 또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 패널 휘도의 향상과 방전 전압을 저감한다고 하는 효과는 현저해진다. 따라서, 절연 내압이 저하하지 않는 범위 내이면 가능한 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건과 가시광 투과율의 관점으로부터, 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 막 두께를 41㎛ 이하로 설정하고 있다.
샘플 1 및 샘플 2의 유전체층(8)을 갖는 PDP(1)는, 황변 현상의 억제 및 유전체층(8)의 절연 불량 억제의 양쪽을 만족시킬 수 있었다.
또한, 이상으로 설명한 각 재료 조성의 함유량 수치는, 유전체 글래스에서는 ±0.05몰％ 정도의 측정 오차가 존재한다. 소성 후의 유전체층에서는 ±0.1몰％ 정도의 측정 오차가 존재한다. 이들 오차를 포함한 수치 범위의 함유량에서의 재료 조성에서도, 본 실시 형태와 마찬가지의 효과는 얻어진다. 또한, 납 성분, 비스머스 성분, 바륨 성분, 칼슘 성분에 대하여 "실질적으로 함유하지 않는다"라고 하는 것은, 불순물 레벨의 납 성분, 비스머스 성분, 바륨 성분, 칼슘 성분을 함유하여도 되는 것을 의미한다.
이상과 같이 본 실시 형태에 개시된 기술은, 환경에 대한 배려뿐만 아니라 고신뢰성을 갖는 PDP를 실현하여 대화면의 표시 디바이스 등에 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
8: 유전체층
9: 보호층
10: 배면판
11: 배면 글래스 기판
12: 어드레스 전극
13: 기초 유전체층
14: 격벽
15: 형광체층
16: 방전 공간

Claims (8)

  1. 전면판과,
    상기 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비하고,
    상기 전면판은, 표시 전극과 상기 표시 전극을 덮는 유전체층을 갖고,
    상기 표시 전극은 은을 포함하고,
    상기 유전체층은, 납 성분을 함유하지 않고, MgO와 SiO2와 K2O를 함유하며,
    상기 MgO의 상기 유전체층 중의 함유량은, 0.3몰％ 이상 1.0몰％ 이하이며,
    상기 SiO2의 상기 유전체층 중의 함유량은, 35몰％ 이상 50몰％ 이하인
    플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 K2O의 상기 유전체층 중의 함유량은, 6몰％ 이상인 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층은, Na2O와 Li2O 중 적어도 하나를 더 함유하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유전체층은, Na2O와 Li2O 중 적어도 하나를 더 함유하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 Na2O의 상기 유전체층 중의 함유량은, 3몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 Na2O의 상기 유전체층 중의 함유량은 3몰％ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층은, 바륨 성분과 칼슘 성분을 함유하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체층은, 비스머스 성분을 함유하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널.
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