KR20020090869A - 플라스마 표시 장치 - Google Patents

플라스마 표시 장치 Download PDF

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KR20020090869A
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우쓰미이치로
오니키가즈나오
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 실질적으로 질소만 인 것을 특징으로 하는 플라스마 표시 장치이다. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 1종을 함유하는 제2 가스를 가져도 된다. 그 결과, 높은 신뢰성을 가지고, 또한 높은 콘트라스트를 달성할 수 있고, 낮은 방전 가스압이라도 높은 휘도를 얻는 것을 가능하게 하는 플라스마 표시 장치를 제공한다.

Description

플라스마 표시 장치 {PLASMA DISPLAY DEVICE}
본 발명은 방전이 실행되는 방전 공간 내에 밀봉된 방전 가스에 특징을 가지는 플라스마 표시 장치, 특히, 교류 구동형 플라스마 표시 장치에 관한 것이다.
현재 주류인 음극선관(CRT)에 대신하는 화상 표시 장치로서, 평면형(플랫 패널 형식)의 표시 장치가 여러 가지 검토되고 있다. 이와 같은 평면형의 표시 장치로서, 액정 표시 장치(LCD), 일렉트로루미네선스 표시 장치(ELD), 플라스마 표시 장치(PDP: plasma display)를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 플라스마 표시 장치는 대화면화나 광(廣)시야각화가 비교적 용이한 것, 온도, 자기, 진동 등의 환경 요인에 대한 내성이 우수한 것, 긴 수명인 것 등의 장점을 가져, 가정용 벽걸이 텔레비전 외에 공공용 대형 정보 단말 기기에의 적용이 기대되고 있다.
플라스마 표시 장치는 희(希)가스로 이루어지는 방전 가스를 방전 공간 내에 밀봉한 방전 셀에 전압을 인가하여, 방전 가스 중에서의 글로 방전에 따라 발생한 자외선으로 방전 셀 내의 형광체층을 여기(勵起)함으로써 발광을 얻는 표시 장치이다. 즉, 개개의 방전 셀은 형광등과 유사한 원리로 구동되어, 방전 셀이 통상, 수십만개의 오더로 집합하여 하나의 표시 화면이 구성되어 있다. 플라스마 표시 장치는 방전 셀에의 전압의 인가 방식에 의해 직류 구동형(DC형)과 교류 구동형(AC형)으로 대별되어, 각각 일장 일단을 가진다.
AC형 플라스마 표시 장치는 표시 화면 내에서 개개의 방전 셀을 구획하는 역활을 하는 격벽을, 예를 들면 스트라이프형으로 형성하면 되므로, 고정세화에 적합하다. 또한, 방전을 위한 전극의 표면이 유전체층으로 덮여 있으므로, 이러한 전극이 마모되기 어렵어, 긴 수명이라고 한 장점을 가진다.
통상, 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스는 네온(Ne) 가스, 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스에 크세논(Xe) 가스를 4용적% 정도 혼합한 혼합 가스로 구성되어 있다. 혼합 가스의 전체 압력은 6 ×104Pa ∼ 7 ×104Pa 정도, 크세논(Xe) 가스의 분압(分壓)은 3 ×103Pa 정도이다.
그러나, 현재 상품화되어 있는 AC형 플라스마 표시 장치에서는 그 휘도가 낮은 것이 문제로 되어 있다. 예를 들면, 42인치형의 AC형 플라스마 표시 장치의 휘도는 기껏해야 500cd/m2정도이다. 또한, 실제로 AC형 플라스마 표시 장치를 상품화하는 데 있어서는 예를 들면, 표시면측 제1 패널의 외면에 전자파 차단이나 외광 반사 방지를 위한 시트나 필름을 접착할 필요가 있어, AC형 플라스마 표시 장치에서의 실제의 표시광은 상당히 어둡게 되어 버린다. 휘도를 높게 하는 것을 목적으로서 방전 공간 내에 밀봉하는 방전 가스의 압력을 높게 하면, 방전 전압이 높아지거나, 방전이 불안정이 되고, 또, 방전이 불균일하게 된다고 하는 문제가 생긴다.
또, 방전 공간 내에 밀봉하는 방전 가스의 압력을 높게 하면, 방전 가스의 압력에 의해 표시면측 제1 패널과 이면측 제2 패널이 떨어지는 방향으로 힘이 가해지는 결과, 프릿 유리에 의한 이들 패널 사이의 접합 신뢰성이 부족하게 될 우려가 있다. 또, 플라스마 표시 장치에 가해지는 온도에 의해 방전 가스가 팽창하여, 패널사이의 접합부에서 방전 가스가 샐 우려도 있다. 그러므로, 종래의 AC형 플라스마 표시 장치에서는 휘도를 높게 하는 것을 목적으로서 방전 공간 내에 밀봉하는 방전 가스의 압력을 높게 하는 것은 곤란했다.
또, 이와 같은 고휘도화라고 하는 과제에 더하여, 콘트라스트의 향상이라고 하는 과제도 있다. 방전 가스의 발광에 의한 가시광 성분이 패널 상에서의 콘트라스트 저하를 초래하는 것을 알고 있다. 특히, 방전 가스로서 네온(Ne) 가스를 사용한 경우, 네온 가스의 발광에 의한 가시광 성분은 오렌지색이며, 네온 가스의 농도가 높으면, 플라스마 표시 장치에서의 화상 표시가 오렌지색을 주로 한 색조가 되어, 콘트라스트의 저하를 초래한다.
그래서, 본 발명의 목적은 높은 신뢰성을 가지고, 또한 높은 콘트라스트를 달성할 수 있고, 낮은 방전 가스압이라도 높은 휘도를 얻는 것을 가능하게 하는 플라스마 표시 장치를 제공는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관한 플라스마 표시 장치의 요부 분해 사시 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 N2가스압과 방전 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 사용하는 발광 스펙트럼 강도 측정 장치의 개략도이다.
도 4는 N2가스를 10kPa로 방전 공간 내에 밀봉한 경우의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 N2-Xe의 혼합 가스(Xe가 20용적%)를 10kPa로 방전 공간 내에 밀봉한 경우의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 Ne-xe 혼합 가스의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7DMS Ne-Xe의 발광 스펙트럼과, N2의 발광 스펙트럼을 동일한 그래프에 조합시킨 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 관한 플라스마 표시 장치는 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 실질적으로 질소(N2)만인 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에 있어서, "실질적으로 질소만"이란, 이상적으로는 질소 가스 100용적%이지만, 본 발명의 효과에 영향을 주지 않을 정도의 불순물 가스를 함유해도 되는 취지이다. 예를 들면, 1용적% 이하의 수소(H2) 등 다른 종류의 가스가 포함되어 있어도 된다. 방전 가스의 압력 설정은 방전 가스의 압력에 의해 교류 구동형 플라스마 표시 장치의 신뢰성이 손상되지 않을압력으로 설정하면 된다.
본 발명의 제2 관점에 관한 플라스마 표시 장치는 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 1종을 함유하는 제2 가스를 가지는 것을 특징으로 한다. 제2 가스로서는, 바람직하게는 크세논 가스이다.
또, 본 발명의 제2 관점에서는, 제2 가스로서는 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 2종을 함유하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 제2 가스로서는 크세논 가스를 필수로 하고, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 1종을 함유한다.
본 발명의 제2 관점에서, 방전 가스에서의 제1 가스와 제2 가스와의 용적 비율은 본질적으로 임의이다. 또, 방전 가스를 구성하는 혼합 가스 중에는 예를 들면 1용적% 이하의 수소(H2) 등 다른 종류의 가스가 함유되어 있어도 된다.
또한, 제1 가스의 분압 상한은 특히 규정되지 않지만, 예를 들면, 2 ×105Pa 이하, 바람직하게는 1 ×105Pa 이하인 것이 플라스마 표시 장치의 신뢰성의 관점에서 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 혼합 가스의 전체 압력은 2 ×105Pa 이하, 바람직하게는 1 ×105Pa 이하인 것이 바람직하지만, 이들에 한정되지 않는다. 방전 가스의 전체 압력은 방전 전압이나 패널 강도 등의 관점에서 결정된다.
본 발명의 제3 관점에 관한 플라스마 표시 장치는 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 200nm∼400nm, 바람직하게는 300∼400nm의 파장역에서 발광 스펙트럼 강도의 피크를 가지는 가스를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1∼제3 관점에서, 상기 플라스마 방전 공간 내에는 200nm∼400nm 파장역의 자외선을 받아 발광하는 형광체층이 구비되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1∼제3 관점에 관한 플라스마 표시 장치는 적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 구비하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치인 것이 바람직하다.
상기 방전 유지 전극에 더하여, 방전 유지 전극 전체의 임피던스를 저하시키기 위해, 방전 유지 전극에 접하여, 방전 유지 전극 보다 전기 저항율이 낮은 재료로 이루어지는 버스 전극이 형성되어 있어도 된다.
[제1 실시 형태]
이하, 본 발명을, 도면에 나타내는 실시 형태에 따라 설명한다.
먼저, 도 1에 따라, 교류 구동형(AC)형 플라스마 표시 장치(이하, 단지, "플라스마 표시 장치"라고 부르는 경우가 있음)의 전체 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 AC형 플라스마 표시 장치(2)는 이른바 3전극형에 속하며, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 방전이 생긴다. 이 AC형 플라스마 표시 장치(2)는 프런트 패널에 상당하는 제1 패널(10)과, 리어 패널에 상당하는 제2 패널(20)이 접합되어 이루어진다. 제2 패널(20) 상의 형광체층(25R, 25G, 25B)의발광은, 예를 들면, 제1 패널(10)을 통해 관찰된다. 즉, 제1 패널(10)이 표시면측이 된다.
제1 패널(10)은 투명한 제1 기판(11)과, 제1 기판(11) 상에 스트라이프형으로 형성되고, 투명 도전 재료로 이루어지는 복수의 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과, 방전 유지 전극(12)의 임피던스를 저하시키기 위해 형성되고, 방전 유지 전극(12)보다 전기 저항률이 낮은 재료로 이루어지는 버스 전극(13)과, 버스 전극(13) 및 방전 유지 전극(12) 상을 포함하는 제1 기판(11) 상에 형성된 유전체층(14)과, 그 위에 형성된 보호층(15)으로 구성되어 있다. 그리고, 보호층(15)은 반드시 형성되어 있을 필요는 없지만, 형성되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 제2 패널(20)은 제2 기판(2l)과, 제2 기판(21) 상에 스트라이프형으로 형성된 복수의 어드레스 전극("데이터 전극"이라고도 함)(22)과, 어드레스 전극(22) 상을 포함하는 제2 기판(21) 상에 형성된 유전체막(도시 생략)과, 유전체막 상이며 인접하는 어드레스 전극(22) 사이의 영역에 어드레스 전극(22)과 평행으로 연장되는 절연성의 격벽(24)과, 유전체막 상에서 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐 형성된 형광체층으로 구성되어 있다. 형광체층은 적색 형광체층(25R), 녹색 형광체층(25G), 및 청색 형광체층(25B) 로 구성되어 있다.
도 1은 표시 장치의 일부 분해 사시도이며, 실제로는 제2 패널(20)측 격벽(24)의 정상부가 제1 패널(10)측의 보호층(15)에 접촉되어 있다. 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과, 2개의 격벽(24) 사이에 위치하는 어드레스 전극(22)이 중복되는 영역이 단일 방전 셀에 상당한다. 그리고, 인접하는 격벽(24)과형광체층(25R, 25G, 25B)과 보호층(15)에 의해 둘러싸인 방전 공간(4) 내에는 방전 가스가 밀봉되어 있다. 제1 패널(10)과 제2 패널(20)은 그들의 주변부에서 프릿 유리를 사용하여 접합되어 있다.
본 실시 형태에서는, 방전 공간(4) 내에는 실질적으로 순도 100%의 N2가스로 이루어지는 방전 가스가 밀봉되어 있다. N2가스로 이루어지는 방전 가스의 밀봉 압력(가스압)은 바람직하게는 5∼25kPa, 더욱 바람직하게는 8∼15kPa 이다. N2가스의 가스압과 방전 전압은 도 2에 나타내는 관계에 있고, 상기 범위에서, 방전 전압을 저하시킬 수 있다.
방전 유지 전극(12)의 투사 영상이 연장되는 방향과 어드레스 전극(22)의 투사 영상이 연장되는 방향은 대략 직교(반드시 직교될 필요는 없지만)되어 있고, 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과, 3원색을 발광하는 형광체층(25R, 25G, 25B)의 1조가 중복되는 영역이 1화소(1 픽셀)에 상당한다. 글로 방전이 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 발생하기 때문에, 이 타입의 플라스마 표시 장치는 "면 방전형"이라고 불린다. 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에 전압을 인가하기 직전에, 예를 들면, 방전 셀의 방전 개시 전압 보다 낮은 패널 전압을 어드레스 전극(22)에 인가 함으로써, 방전 셀 내에 벽전하(壁電荷)가 축적되어(표시를 실행하는 방전 셀의 선택), 외관 상의 방전 개시 전압이 저하된다. 이어서, 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 개시된 방전은 방전 개시 전압 보다 낮은 전압으로 유지될 수 있다. 방전 셀에서는 방전 가스 중에서의 글로 방전에 따라 발생한 진공 자외선의조사에 의해 여기(勵起)된 형광체층이 그 형광체층 재료의 종류에 따른 특유의 발광색을 나타낸다. 또, 밀봉된 방전 가스의 종류에 따른 파장을 가지는 진공 자외선이 발생한다.
본 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)는, 이른바 반사형 플라스마 표시 장치이며, 형광체층(25R, 25G, 25B)의 발광은 제1 패널(10)을 통해 관찰되므로, 어드레스 전극(22)을 구성하는 도전성 재료에 관해 투명/불투명의 구별은 불문이지만, 방전 유지 전극(12)을 구성하는 도전성 재료는 투명일 필요가 있다. 그리고, 여기서 설명하는 투명/불투명이란, 형광체층 재료에 고유의 발광 파장(가시광역)에서의 도전성 재료의 광 투과성에 의거한다. 즉, 형광체층으로부터 사출되는 광에 대하여 투명하면, 방전 유지 전극이나 어드레스 전극을 구성하는 도전성 재료는 투명하다고 할 수 있다.
불투명한 도전성 재료로서, Ni, Al, Au, Ag, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba, LaB6, Ca0.2La0.8CrO3등의 재료를 단독 또는 적당히 조합하여 사용할 수 있다. 투명한 도전성 재료로서는, ITO(인듐 ·주석 산화물)나 SnO2를 들 수 있다. 방전 유지 전극(12) 또는 어드레스 전극(22)은 스퍼터법이나, 증착법, 스크린 인쇄법, 샌드블라스트법, 도금법, 리프트오프법 등에 따라 형성할 수 있다. 방전 유지 전극(12)의 전극폭은, 특히 한정되지 않지만, 200∼400μm 정도이다. 또, 이들의 쌍이 되는 전극(12) 상호 간의 거리는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5∼150μm 정도이다. 또, 어드레스 전극(22)의 폭은, 예를 들면 50∼100μm 정도이다.
버스 전극(13)은, 전형적으로는, 금속 재료, 예를 들면, Ag, Au, Al, Ni, Cu, Mo, Cr 등의 단층 금속막, 또는 Cr/Cu/Cr 등의 적층막 등으로 구성할 수 있다. 이러한 금속 재료로 이루어지는 버스 전극(13)은 반사형의 플라스마 표시 장치에서는 형광체층으로부터 방사되어 제1 기판(11)을 통과하는 가시광의 투과광량을 저감시켜, 표시 화면의 휘도를 저하시키는 요인이 될 수 있으므로, 방전 유지 전극 전체에 요구되는 전기 저항값이 얻어지는 범위 내에서 될 수 있는 한 가늘게 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 버스 전극(13)의 전극폭은 방전 유지 전극(12)의 전극폭보다 작게, 예를 들면 30∼200μm 정도이다. 버스 전극(13)은 스퍼터법이나, 증착법, 스크린 인쇄법, 샌드블라스트법, 도금법, 리프트오프법 등에 의해 형성할 수 있다.
방전 유지 전극(12)의 표면에 형성되는 유전체층(14)은, 예를 들면, 전자빔 증착법이나 스퍼터법, 증착법, 스크린 인쇄법 등에 따라 형성되어 있는 것이 바람직하다. 유전체층(12)을 형성함으로써, 방전 공간(4) 내에서 발생하는 이온이나 전자가 방전 유지 전극(12)과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 방전 유지 전극(12)의 마모를 방지할 수 있다. 유전체층(14)은 어드레스 기간에 발생하는 벽전하를 축적하는 기능, 과잉 방전 전류를 제한하는 저항체로서의 기능, 방전 상태를 유지하는 메모리 기능을 가진다. 유전체층(14)은 전형적으로는 저융점 유리로 구성할 수 있지만, 기타 유전체 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
유전체층(14)의 방전 공간측 표면에 형성되어 있는 보호층(15)은 이온이나 전자와 방전 유지 전극과의 직접 접촉을 방지하는 작용을 나타낸다. 그 결과, 방전 유지 전극(12)의 마모를 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 보호층(15)은 방전에 필요한 2차 전자를 방출하는 기능도 가진다. 보호층(15)을 구성하는 재료로서, 산화 마그네슘(MgO), 불화 마그네슘(MgF2), 불화 칼슘(CaF2)을 예시할 수 있다. 그 중에서도 산화 마그네슘은 화학적으로 안정되고, 스퍼터링률이 낮고, 형광체층의 발광 파장에서의 광 투과율이 높고, 방전 개시 전압이 낮은 등의 특색을 가지는 바람직한 재료이다. 그리고, 보호층(15)을 이들 재료로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 재료로 구성된 적층막 구조로 해도 된다.
제1 기판(11) 및 제2 기판(21)의 구성 재료로서, 고왜곡점 유리, 소다 유리(Na2O ·CaO ·SiO2), 붕규산 유리(Na2O ·B2O3·SiO2), 포스터라이트(2MgO ·SiO2), 납 유리(Na2O ·PbO ·SiO2)를 예시할 수 있다. 제1 기판(11)과 제2 기판(21)의 구성 재료는 동일해도 상이해도 된다.
형광체층(25R, 25G, 25B)은, 예를 들면, 적색을 발광하는 형광체층 재료, 녹색을 발광하는 형광체층 재료 및 청색을 발광하는 형광체층 재료로 이루어지는 군으로부터 선택된 형광체층 재료로 구성되어, 어드레스 전극(22)의 상방에 형성되어 있다. 플라스마 표시 장치가 컬러 표시인 경우, 구체적으로는, 예를 들면, 적색을 발광하는 형광체층 재료로 구성된 형광체층[적색 형광체층(25R)]이 어드레스 전극(22)의 상방에 형성되고, 녹색을 발광하는 형광체층 재료로 구성된 형광체층[녹색 형광체층(25G)]이 다른 어드레스 전극(22)의 상방에 형성되고, 청색을 발광하는 형광체층 재료로 구성된 형광체층[청색 형광체층(25B)]이 또 다른 어드레스 전극(22)의 상방에 형성되어 있고, 이들 3원색을 발광하는 형광체층이 1조가 되어 소정의 순서에 따라 형성되어 있다. 그리고, 전술한 것과 같이 한 쌍의 방전 유지 전극(12)과, 이들 3원색을 발광하는 1조의 형광체층(25R, 25G, 25B)이 중복되는 영역이 1화소에 상당한다. 적색 형광체층, 녹색 형광체층 및 청색 형광체층은 스트라이프형으로 형성되어 있어도 되고, 격자형으로 형성되어 있어도 된다.
형광체층(25R, 25G, 25B)을 구성하는 형광체층 재료로서는, 종래 공지된 형광체층 재료 중에서 양자 효율이 높고, 진공 자외선에 대한 포화가 적은 형광체층 재료를 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 컬러 표시를 상정한 경우, 색 순도가 NTSC에서 규정되는 3원색에 가깝게 3원색을 혼합했을 때의 백(白) 밸런스가 얻어지고, 잔광(殘光) 시간이 짧아, 3원색의 잔광 시간이 거의 동일하게 되는 형광체층 재료를 조합하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에서는 방전 공간(4) 내에 밀봉되어 있는 플라스마 가스로서, N2를 사용하고 있기 때문에, 진공 자외선 발광 영역이 Ne-Xe를 사용했을 때의 발광과는 상이한 것이 알려져 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는 진공 자외선의 조사에 의해 적색에 발광하는 형광체층 재료로서 Y2O2S ; Eu, 녹색에 발광하는 형광체층 재료로서 ZnS ; Cu, 진공 자외선의 조사에 의해 청색에 발광하는 형광체층 재료로서 ZnS ; Ag를 예시할 수 있다.
형광체층(25R, 25G, 25B)의 형성 방법으로서, 후막(厚膜) 인쇄법, 형광체층 입자를 스프레이 하는 방법, 형광체층의 형성 예정 부위에 미리 점착성 물질을 붙여 두고, 형광체층 입자를 부착시키는 방법, 감광성의 형광체층 페이스트를 사용하여, 노광 및 현상에 의해 형광체층을 패터닝하는 방법, 전체면에 형광체층을 형성한 후에 불요부(不要部)를 샌드블라스트법에 의해 제거하는 방법을 들 수 있다.
그리고, 형광체층(25R, 25G, 25B)은 어드레스 전극(22) 상에 직접 형성되어 있어도 되고, 어드레스 전극(22) 상에서 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 또, 형광체층(25R, 25G, 25B)은 어드레스 전극(22) 상에 형성된 유전체막 상에 형성되어 있어도 되고, 어드레스 전극(22) 상에 설치된 유전체막 상에서 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 나아가서는, 형광체층(25R, 25G, 25B)은 격벽(24)의 측벽면 상에만 형성되어 있어도 된다. 유전체막의 구성 재료로서, 예를 들면, 저융점 유리나 SiO2를 들 수 있다.
제2 기판(21)에는, 전술한 것과 같이, 어드레스 전극(22)과 평행으로 연장되는 격벽(24)(리브)이 형성되어 있다. 그리고, 격벽(리브)(24)은 미앤더(meander) 구조를 가지고 있어도 된다. 유전체막이 제2 기판(21) 및 어드레스 전극(22) 상에 형성되어 있는 경우에는, 격벽(24)은 유전체막 상에 형성되어 있는 경우도 있다. 격벽(24)의 구성 재료로서, 종래 공지된 절연 재료를 사용할 수 있어, 예를 들면 널리 사용되고 있는 저융점 유리에 알루미나 등의 금속 산화물을 혼합한 재료를 사용할 수 있다. 격벽(24)은, 예를 들면, 폭이 50μm 이하 정도이고, 높이가 100∼150μm 정도이다. 격벽(24)의 피치 간격은, 예를 들면, 100∼400μm 정도이다.
격벽(24)의 형성 방법으로서, 스크린 인쇄법, 샌드블라스트법, 드라이 필름법, 감광법을 예시할 수 있다. 드라이 필름법이란, 기판 상에 감광성 필름을 적층하여, 노광 및 현상에 의해 격벽 형성 예정 부위의 감광성 필름을 제거하고, 제거에 의해 발생한 개구부에 격벽 형성용 재료를 매입(埋入)하여 소성하는 방법이다. 감광성 필름은 소성에 의해 연소, 제거되고, 개구부에 매입된 격벽 형성용 재료가 남아 격벽(24)이 된다. 감광법이란, 기판 상에 감광성을 가지는 격벽 형성용 재료층을 형성하고, 노광 및 현상에 의해 이 재료층을 패터닝한 후, 소성을 실행하는 방법이다. 또, 격벽(24)을 검게 함으로써, 이른바 블랙 ·매트릭스를 형성하여, 표시 화면의 고(高)콘트라스트화를 도모할 수 있다. 격벽(24)을 검게 하는 방법으로서, 흑색으로 착색된 컬러 레지스트 재료를 사용하여 격벽을 형성하는 방법을 예시할 수 있다.
제2 기판(21) 상에 형성된 한 쌍의 격벽(24)과, 한 쌍의 격벽(24)에 의해 둘러싸인 영역 내를 차지하는 방전 유지 전극(12)과 어드레스 전극(22)과 형광체층(25R, 25G, 25B)에 의해 하나의 방전 셀이 구성된다. 그리고, 이러한 방전 셀의 내부, 보다 구체적으로는, 격벽에 의해 둘러싸인 방전 공간의 내부에, 혼합 가스로 이루어지는 방전 가스가 밀봉되어 있고, 형광체층(25R, 25G, 25B)은 방전 공간(4) 내의 방전 가스 중에서 생긴 교류 글로 방전에 따라 발생한 자외선에 조사되어 발광한다.
본 실시 형태에 따른 플라스마 표시 장치(2)로서는, 방전 공간(4) 내에 실질적으로 순도가 100%인 질소 가스가 밀봉되어 있다. 질소 가스의 가스압과 방전 전압은 도 2에 나타내는 관계에 있다. 또, 순도 10O%의 질소 가스를 1OkPa로 방전공간 내에 밀봉한 경우의 발광 스펙트럼을 도 4에 나타낸다. 또, Ne-Xe의 혼합 가스(Xe가 4용적%)를 66kPa로 방전 공간 내에 밀봉한 경우의 발광 스펙트럼을 도 6에 나타낸다. 또한, 도 4의 결과와 도 6의 결과를 조합시킨 그래프를 도 7에 나타낸다.
도 7에 도시한 것과 같이, 순도 100%인 질소 가스의 발광 스펙트럼 강도는 종래에 관한 Ne-Xe의 혼합 가스(Xe가 4용적%)의 발광 스펙트럼과 비교하여 현저하게 강하다. 또한, 밀봉 가스압도 낮게 설정할 수 있다. 또, 도 2에 도시한 것과 같이 방전 전압도, 그다지 높지 않다. 따라서, 본 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)에서는, 낮은 방전 가스압이라도 높은 휘도를 얻을 수 있을 수 있는 것을 기대할 수 있다. 또, 밀봉 가스압도 비교적 낮게 설정할 수 있기 때문에, 패널 사이의 접합 신뢰성이 향상되고, 결과적으로, 장치의 신뢰성이 향상된다. 또한, 본 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)에서는 방전 가스로서 네온 가스를 함유하지 않으므로, 플라스마 표시 장치에서의 화상 표시가 오렌지색을 주로 한 색조로 되지 않아, 높은 콘트라스트를 달성할 수 있다.
단, 본 실시 형태에서는 도 4 및 도 7에 도시한 것과 같이, 방전 가스에서의 발광 스펙트럼의 피크가 200nm∼400nm의 파장역에 존재하기 때문에, 형광체층(25R, 25G, 25B)으로서는 200nm∼400nm의 파장역의 자외선을 받아 발광하는 형광체 재료가 사용된다.
[제2 실시 형태]
본 실시 형태에 따른 플라스마 표시 장치(2)는 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간(4) 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 1종을 함유하는 제2 가스를 가진다. 제2 가스로서는 바람직하게는 크세논 가스이다. 그 밖의 구성은 상기 제1 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)와 동일이다.
N2-Xe의 혼합 가스(Xe가 20용적%)를 10kPa로 방전 공간 내에 밀봉한 경우의 발광 스펙트럼을 도 5에 나타낸다.
도 5에 도시한 것과 같이 N2-Xe의 혼합 가스의 발광 스펙트럼의 강도는 종래에 관한 Ne-Xe의 혼합 가스(Xe가 4용적%)의 발광 스펙트럼과 비교하여 강하다. 또한, 밀봉 가스압도 낮게 설정할 수 있다. 또, N2-Xe의 혼합 가스에서의 가스압과 방전 전압과의 관계는 도 2에 나타내는 것과 동일한 경향을 가져, 방전 전압도 그다지 높지 않다. 따라서, 본 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)에서는 낮은 방전 가스압이라도 높은 휘도를 얻을 수 있을 수 있는 것을 기대할 수 있다. 또, 밀봉 가스압도 비교적 낮게 설정할 수 있기 때문에, 패널 사이의 접합의 신뢰성이 향상되어, 결과적으로, 장치의 신뢰성이 향상된다. 또한, 본 실시 형태의 플라스마 표시 장치(2)에서는 방전 가스로서, 네온 가스를 함유하지 않으므로, 플라스마 표시 장치에서의 화상 표시가 오렌지색을 주로 한 색조로 되지 않아, 높은 콘트라스트를 달성할 수 있다.
단, 본 실시 형태에서는 도 5에 도시한 것과 같이, 방전 가스에서의 발광 스펙트럼의 피크가 200nm∼400nm의 파장역에 존재하기 때문에, 형광체층(25R, 25G,25B)으로서는 200nm∼400nm의 파장역의 자외선을 받아 발광하는 형광체 재료가 사용된다.
[그 밖의 실시 형태]
또, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지로 개변(改變)할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에서는 플라스마 표시 장치의 구체적인 구조는 도 1에 나타내는 실시 형태에 한정되지 않고, 그 밖의 구조라도 된다. 예를 들면 도 1에 나타내는 실시 형태에서는 이른바 3전극형의 플라스마 표시 장치를 예시했지만, 본 발명의 플라스마 표시 장치는 이른바 2전극의 플라스마 표시 장치라도 된다. 이 경우에는 한 쌍의 방전 유지 전극의 한 쪽을 제1 기판에 형성하고, 다른 쪽을 제2 기판에 형성하는 구성이 된다. 또, 한 쪽 방전 유지 전극의 투사 영상은 제1 방향으로 연장되고, 다른 쪽의 방전 유지 전극의 투사 영상은 제1 방향과는 상이한 제2 방향(바람직하게는 제1 방향과 대략 수직)으로 연장되어, 한 쌍의 방전 유지 전극이 대면하는 것 같이 대향하여 배치되어 있다. 2전극형의 플라스마 표시 장치에서는, 필요에 따라, 전술한 실시 형태의 설명에서의 "어드레스 전극"을 다른 쪽의 방전 유지 전극"으로 판독하면 된다.
또, 전술한 실시 형태의 플라스마 표시 장치는 제1 패널(10)이 표시 패널측이 되어, 이른바 반사형의 플라스마 표시 장치이지만, 본 발명의 플라스마 표시 장치는 이른바 투과형의 플라스마 표시 장치라도 된다. 단, 투과형의 플라스마 표시 장치에서는 형광체층의 발광은 제2 패널(20)을 통해 관찰되므로, 방전 유지 전극을구성하는 도전성 재료에 관해 투명/불투명의 구별은 불문이지만, 어드레스 전극(22)을 제2 기판(21) 상에 형성하므로, 어드레스 전극은 투명일 필요가 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을, 더욱 상세한 실시예에 따라 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에 나타내는 구조를 가지는 3전극형의 플라스마 표시 장치를 이하에 설명하는 방법으로 제작했다.
본 장치의 방전 공간(4)에 N2가스를 밀봉하여 방전을 행한 바, 도 2에 도시한 것과 같이 1OkPa의 가스압에서 가장 안정된 방전을 하는 것을 확인했다. 본 장치의 작성 프로세스를 이하에 나타낸다.
제1 패널(10)은 이하의 방법으로 제작했다. 먼저, 고왜곡점 유리나 소다 유리로 이루어지는 제1 기판(11)의 전체면에 예를 들면 스퍼터링법에 의해 ITO층을 형성하고, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 ITO층을 스트라이프형으로 패터닝함으로써, 한 쌍의 방전 유지 전극(12)을 복수 형성했다. 방전 유지 전극(12)은 제1 방향으로 연장되어 있다.
다음에, 제1 기판(11)의 내면 전체면에, 예를 들면 증착법에 의해 알루미늄막을 형성하고, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술에 의해 알루미늄막을 패터닝함으로써, 각 방전 유지 전극(12)의 에지부에 따라 버스 전극(13)을 형성했다. 그 후, 버스 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)의 내면 전체면에 SiO2로 이루어지는 유전체층(14)을 형성하고, 그 위에 전자빔 증착법에 의해 두께 0.6μm의 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층(15)을 형성했다. 이상의 공정에 의해 제1 패널(10)을 완성할 수 있었다.
또, 제2 패널(20)을 이하의 방법으로 제작했다. 먼저, 고왜곡점 유리나 소다 유리로 이루어지는 제2 기판(21) 상에, 예를 들면 스크린 인쇄법에 의해 은페이스트를 스트라이프형으로 인쇄하여, 소성(燒成)을 실행함으로써, 어드레스 전극(22)을 형성했다. 어드레스 전극(22)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되어 있다. 다음에, 스크린 인쇄법에 의해 전체면에 저융점 유리 페이스트층을 형성하고, 이 저융점 유리 페이스트층을 소성함으로써 유전체막을 형성했다. 그 후, 인접하는 어드레스 전극(22) 사이의 영역 상방의 유전체막 상에, 예를 들면 스크린 인쇄법에 의해 저융점 유리 페이스트를 인쇄하여 소성을 실행함으로써 격벽(24)을 형성했다. 다음에, 3원색의 형광체층 슬러리를 차례로 인쇄하여, 소성을 실행함으로써 격벽(24) 사이의 유전체막 상으로부터 격벽(24)의 측벽면 상에 걸쳐 형광체층(25R, 25G, 25B)을 형성했다. 형광체층 재료로서는 N2가스의 자외선 발광 파장에 맞춰, 진공 자외선의 조사에 의해 적색에 발광하는 형광체층 재료로서, Y2O2S ; Eu, 녹색에 발광하는 형광체층 재료로서, ZnS ; Cu, 진공 자외선의 조사에 의해 청색에 발광하는 형광체층 재료로서, ZnS ; Ag를 사용했다. 이상의 공정에 의해 제2 패널(20)을 완성할 수 있다.
다음에, 플라스마 표시 장치의 조립을 실행했다. 즉, 먼저, 예를 들면 스크린 인쇄에 의해, 제2 패널(20)의 주변부에 실층(seal layer)을 형성했다. 다음에, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)을 접합하고, 소성하여 실층을 경화시켰다. 그 후, 제1 패널(10)과 제2 패널(20) 사이에 형성된 공간을 배기한 후, 방전 가스를 밀봉하고, 이와 같은 공간을 밀봉하여, 플라스마 표시 장치(2)를 완성시켰다.
이러한 구성을 가지는 플라스마 표시 장치의 교류 글로 방전 동작의 일례를 설명한다. 먼저, 예를 들면, 모든 한 쪽의 방전 유지 전극(12)에 방전 개시 전압(Vbd)보다 높은 패널 전압을 단시간 인가한다. 이에 따라 글로 방전이 발생하고, 한 쪽의 방전 유지 전극 근방의 유전체층(14) 표면에 유전 분극에 기인하여 벽전하가 발생하고, 벽전하가 축적되어 외관의 방전 개시 전압이 저하된다. 그 후, 어드레스 전극(22)에 전압을 인가하면서, 표시를 시키지 않은 방전 셀에 포함되는 한 쪽의 방전 유지 전극(12)에 전압을 인가함으로써, 어드레스 전극(22)과 한 쪽의 방전 유지 전극(12) 사이에 글로 방전을 발생시켜 축적된 벽전하를 소거한다. 이 소거 방전을 각 어드레스 전극(22)에서 차례로 실행한다. 한편, 표시를 시키는 방전 셀에 포함되는 한 쪽의 방전 유지 전극에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 따라, 벽전하의 축적을 유지한다. 그 후, 모든 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에 소정의 펄스 전압을 인가함으로써, 벽전하가 축적되어 있던 셀에서는 한 쌍의 방전 유지 전극(12) 사이에서 글로 방전이 개시되고, 방전 셀에서는 방전 공간 내에서의 방전 가스 중에서의 글로 방전에 따라 발생한 진공 자외선의 조사에 의해 여기된 형광체층이 형광체층 재료의 종류에 따른 특유의 발광색을 나타낸다. 또, 한 쪽의 방전 유지 전극과 다른 쪽의 방전 유지 전극에 인가되는 방전 유지 전압의 위상은반주기 어긋나 있고, 전극의 극성은 교류의 주파수에 따라 반전한다.
[실시예 1]
도 1에 나타낸 측정 장치를 사용하여, 밀봉하는 플라스마 방전 가스를 N2로 했을 때의 방전 전압을 측정했다.
밀봉 가스압을 바꾸기 위해, 본 측정에서는 배기용 칩 사이를 개봉하지 않고, 패널 내를 배기한 후에 질소 가스를 밀봉하여 측정을 실행했다. 가스압은 5kPa로부터 25kPa로 하고, 각각의 가스압에 대한 방전 전압을 측정하여, 그 결과를 도 2에 나타냈다.
그 결과, 방전 전압은 가스압 1OkPa 에서 가장 낮은 값을 나타내고, 안정된 방전을 얻을 수 있었다. 또, 본 측정에서는 통상 개봉한 패널과 비교하면 배기 시의 온도도 낮고, 배기 시간도 충분하지 않기 때문에, 방전 전압의 절대값에 관해는 참고값으로서 나타냈다.
[실시예 2]
발광 스펙트럼 강도 측정 장치의 개략도를 도 3에 나타낸다. 이 발광 스펙트럼 강도 측정 장치는 측정 샘플(30)을 가스 체임버(32)의 속에 넣고, 오실로스코프(40)로 관찰하면서 펄스 발생 회로(34)에 의해 펄스를 인가하여 방전을 일으키고, 이 발광 스펙트럼을 진공 분광 광도계(36)에 의해 측정하여, 데이터 유닛(38)으로 데이터 처리한다고 하는 것이다.
본 실시예에서는 측정 샘플(30)로서, 도 1에서의 제1 패널(10)만을 사용하고, 가스 체임버에는 N2가스를 10kPa의 가스압으로 밀봉하여 실험을 실행했다. 측정 파장은 110nm에서 400nm까지로 하고, 각각의 파장에 대한 포토멀티플라이어 출력을 종축으로서 표시했다.
도 4는 체임버 내 밀봉 가스에 N2가스 100%, 10kPa를 사용했을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸다.
이 그래프로부터 350nm 근방에 발광 스펙트럼 강도가 강하게 되어 있는 포인트가 있는 것을 알 수 있다.
[실시예 3]
도 5는 제1 가스로서의 질소 가스와, 제2 가스로서의 크세논 가스와의 혼합 가스의 발광 스펙트럼 강도를 나타낸다. 가스는 N2-Xe(Xe 20%) 10kPa로 했다. 포토멀티플라이어 출력의 크기는 상이하지만, 분광 특성은 N2가스의 경우와 동일하다고 할 수있다.
[비교예 1]
종래의 가스와 비교하는 것을 목적으로 하여, Ne-Xe 혼합 가스의 발광 스펙트럼 측정을 실행했다. 도 6에 그 결과를 나타낸다.
여기에서 사용한 가스 조성은 Ne-Xe(Xe : 4용적%)이며, 그 밀봉 압력은 66kPa이며, PDP에서 일반적으로 사용되고 있는 가스 조성 및 밀봉 압력이다. 이 혼합 가스에 대한 발광 스펙트럼 측정에서, 공명선인 파장 147nm, 분자선인 172nm을 센터로, 크게 2개소의 피크가 관찰되었다. 이것은 통상, PDP의 발광 중심을 담당하는 자외선 발광 파장이다.
이 Ne-Xe의 발광 스펙트럼과, N2의 발광 스펙트럼을 동일한 그래프에 실은 것이 도 7이다. 각각 발광 영역은 다르지만, N2에 의한 발광 강도의 강도를 알 수 있다.
[비교예 2]
일반적으로 사용되고 있는 형광체층, 예를 들면 적색으로 발광하는 형광체층 재료로서, (Y2O3: Eu), (YBO3Eu), (YVO4: Eu), (Y0.96P0.60V0.40O4: Eu0.04), [(Y, Gd)BO3: Eu], (GdBO3: Eu), (ScBO3: Eu), (3.5MgO ·0.5MgF2·GeO2: Mn), 녹색으로 발광하는 형광체층 재료로서, (ZnSiO2: Mn), BaAl12O19: Mn), BaMg2Al16O27: Mn), (MgGa2O4: Mn), (YBO3: Tb), (LuBO3: Tb), (Sr4Si3O8Cl4: Eu), 청색으로 발광하는 형광체층 재료로서, (Y2SiO5: Ce), (CaWO4: Pb), CaWO4, YP0.85V0.l5O4, (BaMgAl14O23: Eu), (Sr2P2O7: Eu), (Sr2P2O7: Sn)을 사용한 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 플라스마 표시 장치를 조립하여, 발광 강도의 측정을 실행했지만, 양호한 발광 강도는 얻어지지 않았다.
즉, 실시예 1에서 나타낸 것과 같이, 형광체층 재료로서 진공 자외선의 조사에 의해 적색으로 발광하는 형광체층 재료로서는 Y2O2S ; Eu, 녹색으로 발광하는 형광체층 재료로서는 ZnS ; Cu, 진공 자외선의 조사에 의해 청색으로 발광하는 형광체층 재료로서는 ZnS ; Ag를 사용하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 특정 용어를 사용하면서 설명했지만, 그러한 설명은 오로지 예시적인 목적이며, 다음의 특허 청구의 범위의 기술적 사상 또는 범위를 일탈하지 않고, 변형 및 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 방전 가스를 질소(N2) 가스 단독으로 함으로써, 또, 방전 가스를 질소(N2) 가스와 크세논(Xe) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 네온(Ne) 가스, 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 중 적어도 하나 이상의 가스와의 혼합 가스로 구성함으로써, 고휘도를 얻을 수 있다. 또, N2가스의 발광색은 엷은 자색이며, NeXe의 혼합 가스에서 발하는 Ne 발광에 의한 오렌지색과는 달리, 가스 자체의 발광에 의한 콘트라스트 저하를 저감할 수 있다고 하는 효과도 있다.

Claims (12)

  1. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 실질적으로 질소만인 플라스마 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 포함하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
  3. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 1종을 함유하는 제2 가스를 포함하는 플라스마 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 포함하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
  5. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스로 이루어지는 제2 가스를 포함하는 플라스마 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 포함하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
  7. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 질소 가스로 이루어지는 제1 가스와, 크세논 가스, 크립톤 가스, 네온 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 중 적어도 2종을 함유하는 제2 가스를 포함하는 플라스마 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 포함하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
  9. 방전이 실행되는 플라스마 방전 공간 내에 밀봉되어 있는 방전 가스가 200nm∼400nm의 파장역에서 발광 스펙트럼 강도의 피크를 가지는 가스를 함유하는 플라스마 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 포함하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플라스마 방전 공간 내에는 200nm∼400nm 파장역의 자외선을 받아 발광하는 형광체층이 구비되어 있는 플라스마 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 방전 유지 전극을 구비하는 교류 구동형 플라스마 표시 장치.
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