KR20030097811A - 가스방전패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20030097811A KR10-2003-7012477A KR20037012477A KR20030097811A KR 20030097811 A KR20030097811 A KR 20030097811A KR 20037012477 A KR20037012477 A KR 20037012477A KR 20030097811 A KR20030097811 A KR 20030097811A
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Abstract

본 발명은 기입기간에서의 기입불량의 발생을 억제하면서, 낮은 구동전압으로 고속구동이 가능한 가스방전패널 및 그 제조방법을 제공한다.
이것을 해결하기 위해, 본 발명의 가스방전패널에서는 잔존하는 가스압이 0.02mPa 이하가 될 때까지 진공배기된 방전공간(30)에 대하여, 탄산가스, 수증기, 산소가스, 질소가스 중에서 선택되는 적어도 한 종류로 이루어지는 보조가스가 도입된 후에 He-Xe계 또는 Ne-Xe계의 희가스(방전가스)가 도입되어 이루어진다.
방전공간(30) 내에 혼재시키는 보조가스의 양은 예를 들어, 탄산가스를 혼재시키는 경우, 방전개시전압 및 전자방출능력의 양면에서 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 범위 내가 되도록 설정하는 것이 적당하다.

Description

가스방전패널 및 그 제조방법{GAS-DISCHARGE PANEL AND ITS MANUFACTURING METHOD}
최근, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 「PDP」라 함)을 중심으로 하는 가스방전패널이 표시장치로서 널리 보급되고 있다.
PDP는 크게 나누어 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구별되는데, 현재로서는 미세한 셀구조를 채용하는 것이 가능하고, 고선명화에 적합한 AC형이 주류를 이루고 있다.
AC형 PDP는 전면패널과 배면패널이 서로 간극을 두고 평행하게 대치하여 배치되고, 외부둘레부가 밀봉된 구조를 이루고 있다.
전면패널은 전면유리기판의 한쪽의 주표면 상에 스트라이프형상의 표시전극이 배치되고, 그 위가 유전체유리층으로 덮이며, 다시 그 위가 유전체보호막(Mg0)으로 덮인 구조를 이루고 있다.
한편, 배면패널은 배면유리기판의 한쪽 주표면 상에 스트라이프형상의 데이터전극이 배치되고, 그 위가 유전체유리층으로 덮이며, 다시 그 위에 데이터전극과병행하는 방향으로 격벽이 돌출설치된 구조를 이루고 있다. 그리고, 유전체유리층과 격벽으로 형성되는 홈부분의 측면 및 저면에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층이 홈마다 형성되어 있다.
전면패널과 배면패널과의 간극은 방전공간으로서, 방전가스로서의 가스기체(희가스)가 충전되어 있다. 충전되는 희가스에는 강한 자외선이 방사 가능하며, 자기흡수현상의 정도가 적고, 가시발광도 적으며, 화학적으로 안정되어 있는 등의 조건이 요구된다. 이러한 조건을 만족하는 희가스로서, 통상의 패널에서는 크세논(Xe)을 중심으로 한 혼합가스(Ne-Xe계 가스나 He-Xe계 가스) 등이 이용된다. 이 혼합가스는 양 패널의 외부둘레부를 밀봉한 후에 0.1mPa 정도까지 진공배기된 방전공간에 대하여 필요한 압력(예를 들어, 40kPa 이상 80kPa 이하)으로 충전되어 있다.
이러한 구조를 갖는 AC형 PDP에서, 각 방전셀은 점등/소등의 2계조밖에 표현할 수 없다. 따라서, PDP에서 화상을 표시시키기 위해서는 1프레임(1필드)을 복수의 서브프레임(서브필드)으로 분할하고, 각 서브프레임에서의 점등/소등을 조합함으로써 중간계조를 표현하는 프레임내 시분할계조 표시방식이 이용된다. 그리고, AC형 PDP에서는 벽전하를 이용하여 각 서브프레임에서 점등/소등을 행하고 있다. 이에 대해서는 일본등록특허 제2756053호 공보 등에 개시되어 있다.
상기 일본등록특허 제2756053호 공보에서, 서브필드는 점등시키고자 하는 화소에 교차하는 스캔전극(해당 데이터전극)과 주사전극 사이에 해당 방전개시전압보다 낮은 선택기입전압의 기입펄스를 인가하여 해당 화소를 방전발광시키는 기입방전을 시키고, 기입방전에 의해 벽전하를 생성시키는 기입기간과, 유지전극(공통전극 X)과 모든 주사전극(Y1∼Yn)과의 사이에 방전개시전압보다 낮은 전압이며, 직전의 방전으로 생긴 벽전하와 동일 극성의 유지펄스를 인가하여 해당 기입기간에서 선택적으로 기입한 화소를 방전발광시키는 유지방전기간을 갖고 있다.
즉, 기입기간에서 기입방전함으로써 벽전하가 생성되어 있는 방전셀이 유지펄스가 인가됨으로써 유지방전기간에 발광한다.
그런데, 상기 AC형 PDP에서는 저전압화 및 고선명화를 위한 고속구동화를 목적으로 하고, 기입기간의 단축이라는 과제에 대하여 여러가지 검토가 이루어지고 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해 AC형 PDP에서는 예를 들어, 전면패널에서의 유전체보호막의 특성을 개선함으로써, 유전체보호막에 전계를 인가하지 않은 상태에서도 막표면으로부터 전자가 방출되기 쉬운 상태, 즉 전자방출능력이 높은 상태로 하고 있다. 전자방출능력이 높은 유전체보호막은 방전셀 내에 기체방전을 발생시키기 위해 필요하며, 초기 전자를 많이 존재시키는 것이 가능해진다.
따라서, 상기 유전체보호막을 갖는 AC형 PDP에서는 기입기간에서의 기입방전의 방전지연시간을 단축할 수 있어 고속구동이 가능해진다.
그러나, AC형 PDP에서, 기입기간에서의 기입방전의 방전지연시간을 짧게 하고자 하는 경우에는 하전입자인 전자가 벽전하로서 막표면에 축적되어 있는 경우에 유전체보호막 표면으로부터 전자를 방출함으로써, 유전체보호막 표면의 전위는 음극성의 절대값이 작아진다. 즉, 유전체보호막 표면에서는 전기적으로 양극성의 방향으로 전위가 변화된다. 따라서, 상기 방전셀 내에서는 벽전하의 음의 전하의 절대량이 감소하는 경향이 있다.
따라서, 유지방전기간에서는 유지펄스가 전극에 인가되더라도 벽전하가 감소하기 때문에, 벽전하와 유지펄스전위의 합계가 방전개시전압을 초과할 수 없어 방전셀이 점등하지 않는 현상인 기입불량이 발생된다.
본 발명은 표시장치 등에 이용되는 가스방전패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 발명의 실시예에 관한 PDP(1)의 사시도(일부단면도).
도 2는 PDP 표시장치의 전체구성을 나타내는 블록도.
도 3은 경사증착에 의해 유전체보호막(14)을 형성하기 위한 장치의 개략구성도.
도 4는 밀봉, 배기, 가스도입의 각 공정의 개략도.
도 5는 확인실험에 이용한 실험장치의 개략도.
도 6은 밀폐용기 내에 혼재시킨 탄산가스의 분압과 방전개시전압 및 전자방출능력의 관계를 나타내는 특성도.
도 7은 밀폐용기 내에 혼재시킨 산소가스의 분압과 방전개시전압 및 전자방출능력의 관계를 나타내는 특성도.
도 8은 밀폐용기 내에 혼재시킨 수증기의 분압과 방전개시전압 및 전자방출능력의 관계를 나타내는 특성도.
도 9는 밀폐용기 내에 혼재시킨 질소가스의 분압과 방전개시전압 및 전자방출능력의 관계를 나타내는 특성도.
도 10은 밀폐용기 내에 혼재시킨 수증기 및 탄산가스의 각 분압과 전자방출능력의 관계를 나타내는 특성도.
도 11은 밀폐용기 내에 혼재시킨 수증기 및 탄산가스의 각 분압과 방전개시전압의 관계를 나타내는 특성도.
도 12는 각 온도에서의 전자방출능력과 표시불량발생율의 관계를 나타내는 특성도.
본 발명은 기입기간에서의 기입불량의 발생을 억제하면서, 낮은 구동전압으로 고속구동이 가능한 가스방전패널 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위한 연구과정에서, 기입불량의 발생은 방전공간 중에 존재하는 가스기체(희가스) 이외의 물질과 관련이 있다는 것을 알아내었다. 구체적으로, 종래에는 방전공간 중에서의 희가스 이외에 존재하는 물질의 양이 적으면 적을수록 좋다고 되어 있었으나, 본 발명자는 방전공간 중에 희가스와 함께 특정한 종류의 가스를 필요한 양만큼 혼재시킨 상태가 희가스만 존재하는 경우보다 낮은 구동전압으로 고속구동하더라도 기입불량이 쉽게 발생되지 않는다는 것을 알아내었다.
본 발명의 가스방전패널은 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널로서, 다음과 같은 보조가스를 방전공간 내에 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
(1-1) 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 탄산가스
(1-2) 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스
(1-3) 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 탄산가스
(1-4) 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 탄산가스
(1-5) 분압이 1.5mPa 이상 3mPa 이하의 탄산가스
(l-6) 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하의 수증기
(1-7) 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기
(1-8) 분압이 0.3mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스
(1-9) 분압이 1mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스
(1-10) 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스
(1-11) 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 2mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스
(1-12) 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 1Pa 이상 6Pa 이하의 질소가스
(1-13) 분압이 2mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 2Pa 이상 3Pa 이하의 질소가스
(1-14) 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스
(1-15) 분압이 1mPa 이상 8mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스
(1-16) 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 탄산가스
(1-17) 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.2mPa 이상 2mPa 이하의 산소가스
(1-18) 분압이 5mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.5mPa 이상 1.5mPa 이하의 산소가스
이상, (1-1)∼(1-18)에 나타낸 바와 같은 불순물을 방전공간 내에 포함한 가스방전패널에서는 방전개시전압이 낮으면서 최적의 전자방출능력을 갖게 된다. 따라서, 이러한 가스방전패널에서는 구동시의 기입기간에 기입불량의 발생이 억제되어 구동전압의 저전압화 및 고속구동화가 가능하다.
본 발명의 가스방전패널이 상기 우위성을 갖는 메커니즘에 대해서는 명확하게 되어 있지 않지만 실험적으로 입증되어 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
또, 본 명세서 중의 「분압」은 실온이면서 패널을 방전시키지 않는 상태에서 가스분석을 했을 때에 얻어지는 분압(分壓)을 말한다.
상기 우위성은 구동시에 방전지연시간 중의 통계지연시간이 100nsec 이하인 영역을 갖고 있는 가스방전패널에서 특히 현저하게 나타난다.
여기서, 「통계지연시간」은 다음과 같이 얻어지는 시간으로 정의된다. 단색으로 1셀만, 또한, 하나의 서브필드만을 발광시키고, 발광시키는 서브필드의 휘도무게가 8비트 256계조 중 25∼40계조일 때에 기입방전의 인가전압의 하강타이밍을 기점으로 하여 발광파형의 발광개시시간을 라우에플로트(Laue plot)한다. 이 경우에 얻어지는 통계지연시간을 본 명세서 중에서의 통계지연시간이라 정의한다. 이 통계지연시간은 그 조건에 따라 그 절대값이 변화한다.
또, 상기 가스방전패널의 우위성은 2장의 패널 중 전면패널에 형성되는 유전체보호막이 단결정 중량밀도의 70% 이상 85% 이하의 중량밀도를 갖는 등의 경우에 특히 현저해진다. 보다 바람직한 유전체보호막의 중량밀도는 단결정 중량밀도의 70% 이상 80% 이하이다.
상기 가스방전패널과 구동회로를 갖는 가스방전 표시장치에서는 상술한 가스방전패널의 우위성을 그대로 가질 수 있다.
다음에, 본 발명의 가스방전패널의 제조방법은 밀봉된 2장의 기판 사이에 방전공간을 형성하고(방전공간 형성단계), 이 방전공간에 대하여 잔존하는 가스를 배기하며(배기단계), 이 배기단계 후, 방전공간에 탄산가스, 수증기, 산소, 질소 중에서 선택되는 적어도 한 종류로 이루어지는 보조가스를 도입하고(보조가스 도입단계), 그 후에 가스기체를 도입하는(가스기체 도입단계) 것을 특징으로 한다.
이러한 제조방법에 의하면, 방전공간에 탄산가스, 수증기, 산소가스, 질소가스 중에서 선택되는 적어도 한 종류의 보조가스를 필요한 양만큼 혼재시킬 수 있다.
따라서, 이 제조방법에서는 구동시의 기입기간에서의 기입불량의 발생이 억제되어 낮은 구동전압으로 고속구동이 가능한 가스방전패널을 제조할 수 있다.
또, 본 발명의 가스방전패널의 제조방법은 밀봉된 2장의 기판 사이에 방전공간을 형성하고(방전공간 형성단계), 방전공간 형성단계 후의 방전공간에 대하여 탄산가스의 잔존량이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하가 될 때까지 배기하며(배기단계), 이 배기단계 후, 방전공간에 대하여 가스기체를 도입(가스기체 도입단계)하는 단계를 거침으로써 가스방전패널을 제조해도 상기 제조방법과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상기 제조방법에서, 방전공간 내에 도입 또는 잔존시키는 적어도 한 종류의 가스(보조가스)는 이하의 (2-1)∼(2-9)에 나타내는 것이다.
(2-1) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하로 되는 탄산가스
(2-2) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하로 되는 탄산가스
(2-3) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하로 되는 탄산가스
(2-4) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하로 되는 수증기
(2-5) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 0.3mPa 이상 5mPa 이하로 되는 산소가스
(2-6) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하로 되는 탄산가스와, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하로 되는 산소가스
(2-7) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 1Pa 이상 6Pa 이하로 되는 질소가스
(2-8) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하로 되는 탄산가스
(2-9) 가스기체를 도입한 후의 시점에서, 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 0.2mPa 이상 2mPa 이하로 되는 산소가스
상기 가스방전패널의 유전체보호막을 경사증착(oblique evaporation)에 의해 형성하는 경우, 상기 제조방법을 이용하여 제조된 가스방전패널은 특히 뛰어난 특성을 나타낸다.
1. 패널의 전체구성
본 실시예에 관한 AC형 PDP(이하, 간단히 「PDP」라 함)(1)에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 PDP(1)의 사시도(일부단면도)로서, 패널에서의 표시영역의 일부분을 발췌하여 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, PDP(1)는 전면패널(10)과 배면패널(20)이 간극을 두고 대치하여 배치된 구조를 이루고 있다. 그리고, 전면패널(10)과 배면패널(20)과의 사이의 간극은 배면패널(20)의 주면(主面) 상에 돌출설치된 복수개의 격벽(24)에 의해 복수의 방전공간(30)으로 구획되어 있다.
전면패널(10)은 전면유리기판(11)의 한쪽 주표면 상에 Ag를 주성분으로 하는 복수의 표시전극(12)이 스트라이프형상으로 설치되고, 표시전극(12)이 설치된 전면유리기판(11)의 표면 상은 납계의 저융점 유리로 이루어지는 유전체유리층(13)으로덮여있다. 또, 유전체유리층(13)의 표면 상에는 MgO로 이루어지는 유전체보호막(14)이 형성되어 있다.
상기 전면패널(10)의 구성요소 중 유전체보호막(14)은, 여기에서는 MgO를 증착시킴으로써 형성되어 있다. 유전체보호막(14)은 PDP(1)의 방전지연시간을 짧게 하면서 전자방출능력을 높게 하는 특성을 갖는 것이 바람직하다. 유전체보호막(14)의 형성방법에 대해서는 후술한다.
또, MgO를 경사증착함으로써 유전체보호막(14)을 형성한 경우에는 PDP(1)의 방전지연시간을 짧게 하면서 전자방출능력을 높게 하는데 적합하다.
또, 중량밀도가 단결정재료의 70% 이상 85% 이하의 비교적 밀도가 낮은 MgO에 의해 형성되어 있는 유전체보호막(14)은 체적당 표면적이 크고 전자방출능력이 높다는 특성도 갖는다. 또, 상기 유전체보호막(14)의 중량밀도를 단결정재료의 70% 이상 80% 이하로 하면, 상술한 특성면에서 더욱 바람직하다.
따라서, 유전체보호막(14)은 MgO를 경사증착하여 형성되는 것이 바람직하고, 또, 유전체보호막(14)의 중량밀도가 단결정재료의 70% 이상 85% 이하, 특히, 70% 이상 80% 이하인 것이 바람직하다.
한편, 배면패널(20)은 배면유리기판(21)의 상기 전면패널(10)에 대향하는 쪽의 면 상에 복수의 데이터전극(22)이 스트라이프형상으로 설치되고, 데이터전극(22)이 설치된 배면유리기판(21)의 표면 상은 TiO2를 포함하는 유전체유리층(23)으로 덮여있다. 또, 이 유전체유리층(23)의 표면 상에는 상기데이터전극(22)과 병행하는 방향으로서, 데이터전극(22)과 데이터전극(22)과의 사이에 위치하도록 격벽(24)이 돌출설치되어 있다. 이 유전체유리층(23)과 격벽(24)에 의해 형성되는 홈부분의 내벽면에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색의 형광체층(25)이 홈마다 나뉘어 형성되어 있다. 이 형광체층(25)의 형성에 이용되는 형광체는 여기발광형이다.
전면패널(10)과 배면패널(20)은 각각에 형성되어 있는 표시전극(12)과 데이터전극(22)이 교차하는 방향이 되도록 배치되고, 외부둘레부가 기밀밀봉층(프릿유리)으로 밀봉되어 있다(도시생략).
방전공간(30)은 상기 전면패널(10)의 유전체보호막(14)과 형광체층(25) 또는 격벽(24)으로 둘러싸인 공간이다. 이 방전공간(30)에는 가스기체로서의 Ne-Xe계 또는 He-Xe계의 가스(희가스)가 봉입되어 있다. 방전공간(30)에는 이 밖에 보조가스가 충전되어 있는데, 이것에 대해서는 후술한다.
PDP(1)에서는 방전공간(30)에 있어서, 전면패널(10)의 외측(도 1에서 상면측)에서 보아 표시전극(12)과 데이터전극(22)이 대향하는 각각의 부분이 발광셀에 상당하게 된다.
2. PDP 표시장치의 구성
다음에, 상기 PDP(1)를 구비하는 PDP 표시장치의 전체 구성에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, PDP 표시장치는 상기 PDP(1)와 이것을 구동하기 위한 구동장치(100)로 구성되어 있다.
구동장치(100)에는 표시신호 처리회로(101), 타이밍 제어회로(102), 전원회로(103), 서스테인 드라이버(104), 데이터 드라이버(105), 스캔 드라이버(106)가 구비되어 있다.
표시신호 처리회로(101)는 외부의 영상출력기로부터 입력되는 표시신호로부터 필드마다의 표시신호(필드표시신호)를 추출하고, 추출한 필드표시신호로부터 각 서브필드의 표시신호(서브필드 표시신호)를 작성하여, 내장된 프레임 메모리에 저장한다.
또, 표시신호 처리회로(101)는 프레임 메모리에 저장되어 있는 전류 서브필드 표시신호로부터 1라인씩 데이터 드라이버(105)에 표시신호를 출력하거나, 입력되는 표시신호로부터 수평동기신호, 수직동기신호 등의 동기신호를 검출하여, 타이밍 제어회로(102)에 필드마다 또는 서브필드마다 동기신호를 보낸다.
상기 프레임 메모리는 필드마다 1필드분의 메모리영역(8개의 서브필드 표시신호를 기억)을 2개 구비하는 2포트 프레임메모리로서, 한쪽의 메모리영역에 필드표시신호를 기입하면서 다른쪽 메모리영역으로부터 기입되어 있는 필드표시신호를 판독하는 동작을 교대로 행한다.
타이밍 제어회로(102)는 필드마다 또는 서브필드마다 각 펄스를 상승시키는 타이밍을 지시하는 트리거신호를 생성하여 각 드라이버(104, 105, 106)에 출력한다.
서스테인 드라이버(104)는 유지펄스 발생기 및 소거펄스 발생기를 갖고 있고, 타이밍 제어회로(102)로부터 보내오는 트리거신호에 기초하여, 유지펄스 및 소거펄스를 생성하여 유지전극군에 인가한다.
스캔 드라이버(106)는 초기화펄스 발생기 및 주사펄스 발생기를 갖고 있고, 타이밍 제어회로(102)로부터 보내오는 트리거신호에 기초하여, 초기화펄스 및 주사펄스를 생성하여 PDP(1)의 주사전극군에 인가한다.
전원회로는 각 드라이버(104, 105, 106)에 구동전력을 공급한다.
이러한 구성을 갖는 PDP 표시장치에서는 초기화기간, 기입기간, 유지방전기간, 소거기간이라는 일련의 순서로 서브프레임이 구성된다.
초기화기간에서는 표시전극(12) 중의 주사전극군에 초기화펄스를 인가하여 모든 방전셀의 전하상태를 초기화한다.
기입기간에서는 상기 주사전극에 주사펄스를 차례로 인가하면서 데이터전극(22) 중에서 선택된 전극에 데이터펄스를 인가한다. 데이터펄스가 인가된 전극에서는 벽전하가 축적되고 화상정보가 기입된다.
유지방전기간에서는 표시전극(12)에서의 유지전극(공통전극 X)과 모든 주사전극(Y1∼Yn)과의 사이에 방전개시전압보다 낮은 전압으로서, 직전의 방전으로 생긴 벽전하와 동일 극성의 유지펄스를 인가함으로써, 상기 기입기간에서 벽전하의 축적이 행해진 방전셀에서 방전을 일으켜 소정 시간 발광시킨다.
소거기간에서는 폭이 좁은 소거펄스를 주사전극군에 일괄적으로 인가함으로써, 방전셀에서의 벽전하를 소거한다.
즉, PDP(1)에서는 기입기간에서 기입방전함으로써, 벽전하가 생성된 방전셀이 유지펄스의 인가를 받아 유지방전기간에 발광한다.
3. 방전공간에 충전하는 가스의 조성
다음에, 본 실시예에서 특징부분인 방전공간에 충전되어 있는 가스의 조성에 대하여 설명한다.
PDP(1)의 방전공간(30)에는 Ne-Xe계 가스 또는 He-Xe계 가스 등의 희가스 외에 보조가스로서 탄산가스가 필요한 양만큼 충전되어 있다. 방전공간 중에서의 탄산가스의 분압은 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내로 설정되어 있다. 특히, 탄산가스의 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 단, 여기서 말하는 분압은 실온에서, 또한 패널을 방전시키지 않은 상태에서 가스분석을 했을 때에 얻어지는 분압을 말한다.
4. PDP(1)의 제조방법
4-1. 전면패널의 제작
전면패널(10)의 제작에서는, 우선 전면유리기판(11) 상에 은전극용 페이스트를 스크린인쇄로 도포한 후 소성함으로써 표시전극(12)을 형성한다.
다음에, 전면유리기판(11)에서의 표시전극(12)이 형성된 면을 덮도록 납계의 저융점 유리재료를 포함하는 페이스트를 스크린인쇄법으로 도포하여 소성(550℃ 이상 590℃ 이하 정도)함으로써 유전체유리층(13)을 형성한다. 예를 들어, 유전체유리층(13)의 조성은 산화납(PbO) 70중량%, 산화붕소(B2O3) 15중량%, 산화규소(SiO2) 15중량%이다.
또, 유전체유리층(13)의 형성에는 상기 방법 외에 비스무스계 저융점 유리를이용해도 되고, 납계 저융점 유리와 비스무스계 저융점 유리를 적층시켜도 된다.
또, 본 실시예에서는 유전체유리층(13) 상에 MgO로 이루어지는 유전체보호막(14)을 진공증착법으로 형성하는 것이지만, 진공증착법에 의한 형성시에 경사증착을 행하는 것이 바람직하다. 경사증착에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 경사증착에 의해 유전체보호막(14)을 형성하기 위한 장치의 개략구성도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 챔버(51)의 내부에는 하방에 MgO로 이루어지는 타겟(52)이 지지대(도시생략)에 고정되어 있고, 상방에 유전체유리층(13)이 형성된 전면유리기판(11)이 안정되게 설치되어 있다. 도면에서도 알 수 있는 바와 같이, 전면유리기판(11)은 타겟(52)에 대하여 소정의 각도(β1, β2, β3)를 갖도록 안정되게 설치되어 있다. 예를 들어, 소정의 각도(β1, β2, β3)는 60°이상 80°이하의 범위 내이다.
도 3에는 나타나 있지 않지만, 실제의 챔버(51)에는 내부를 감압하기 위한 진공펌프 또는 타겟(52)을 가열하기 위한 히터, 전면유리기판(11)을 가열하기 위한 히터 등이 구비되어 있다.
이러한 형성장치를 이용하여 형성된 유전체보호막(14)은 체적에 대한 표면적이 커서 전자방출능력이 높다.
또, 진공증착시에는 전면유리기판(11)을 200℃ 이상, 바람직하게는 300℃ 이상으로서 전면유리기판(11) 및 표시전극(12) 또는 유전체유리층(13)의 용융온도 이하로 되는 범위 내에서 가열해 둔다.
이로 인하여, 유전체유리층(13)의 표면 상에는 단결정의 주상(柱狀)결정으로 이루어지고, 또한, 결정 사이에 틈을 많이 갖는(중량밀도가 단결정재료의 70% 이상 85% 이하, 조건이 되면 70% 이상 80% 이하) 유전체보호막(14)이 형성된다.
이와 같이 하여 전면패널(10)이 제작된다.
또, 유전체보호막(14)은 반드시 경사증착을 행하여 형성될 필요는 없고, 또 진공증착법 이외의 방법, 예를 들어, 스퍼터링법, 도포법 등을 이용하여 형성되어도 된다.
4-2. 배면패널(20)의 제작
배면패널(20)의 제작에서는 우선, 배면유리기판(21) 상에 은전극용 페이스트를 스크린인쇄하고 소성함으로써 데이터전극(22)을 형성한다.
다음에, 배면유리기판(21)에서의 데이터전극(22)이 형성된 면을 덮도록 산화티탄(TiO2) 입자를 포함하는 유리재료의 페이스트를 스크린인쇄법으로 도포하고 소성(550℃ 이상 590℃ 이하 정도)함으로써, (백색)유전체유리층(23)을 형성한다.
유전체유리층(23) 상에 격벽용 유리 페이스트를 스크린인쇄법으로 도포하고 소성함으로써 격벽(24)이 형성된다.
다음에, 격벽(24)과 유전체유리층(23)으로 형성되는 홈부분의 벽부분에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색형광체 페이스트를 스크린인쇄법을 이용하여 도포하고, 공기 중에서 소성(예를 들어, 500℃에서 10분간)함으로써 형광체층(25)을 형성한다. 형광체층(25)을 형성하는 형광체재료로서는, 여기에서는,
청색형광체 : BaMgAl10O17: Eu
녹색형광체 : Zn2SiO4: Mn
적색형광체 : (Y, Gd)BO3: Eu
을 이용하기로 한다.
이상으로, 배면패널(20)이 제작된다.
또, 형광체층(25)의 형성에서는 각 색의 형광체재료를 함유하는 감광성 수지시트를 제작해 두고, 이것을 배면유리기판(21)의 격벽(24)을 돌출설치한 쪽의 면에 접착하고, 포토리소그래피법으로 패터닝하여 현상함으로써 불필요한 부분을 제거하는 방법, 잉크젯법, 라인젯법 등을 이용할 수도 있다.
4-3. 전면패널(10)과 배면패널(20)의 밀봉
이와 같이 제작된 전면패널(10) 및 배면패널(20)의 밀봉에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다.
도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전면패널(10) 및 배면패널(20)을 각각에 형성된 유전체보호막(14)과 형광체층(25)이 대향하도록 밀봉한다. 밀봉은 전면패널(10) 및 배면패널(20)의 한쪽 또는 양쪽의 외부둘레부에서 프릿유리를 이용하여 행하는 것이 바람직하다.
도 4의 (a)에도 나타나 있는 바와 같이, 전면패널(10)에는 배기 및 희가스, 탄산가스 등을 도입하기 위한 통기구멍(101)을 설치해 둔다.
다음에, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전면패널(10)에 설치된통기구멍(101)에 통기관(61)을 접속하고, 이것을 통해 방전공간(30) 내부를 진공배기한다(예를 들어, 360℃ 이상 450℃ 이하, 6시간 이상).
방전공간(30)을 진공배기할 때에는 패널의 소성을 병행한다.
또, 진공배기를 시작하는 타이밍은 상술한 도 4의 (a)에서의 밀봉시의 프릿유리의 온도가 연화점보다 낮아진 시점인 것이 바람직하다. 또, 패널 주변의 분위기가 진공인 경우에는 이에 한정되는 것은 아니다.
이 진공배기는 방전공간(30) 내의 잔존가스압(압력)이 0.02mPa 이하가 될 때까지 행하는 것이 바람직하다(고진공상태). 잔존가스의 성분은 상온에서 대기성분과 서로 유사하며, 질소, 산소, 수소가 대부분을 차지하고 있다.
도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 진공배기된 후의 방전공간(30)에 대하여 통기관(61)을 통해 보조가스로서의 탄산가스를 소요량 도입한다. 탄산가스의 도입량은 상술한 바와 같이, 방전공간(30) 내에서 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내, 바람직하게는 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 범위 내로 되는 양이다.
도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이, Ne-Xe계 가스 또는 He-Xe계 가스 등의 소위 희가스를 통기관(61)을 통해 도입한다. 희가스의 도입량은 방전공간(30) 내의 압력이 40kPa 이상 80kPa 이하의 범위가 되는 양이다.
마지막으로, 도시하지는 않았지만, 탄산가스 및 희가스가 누출되지 않도록, 또는 다른 불순물이 방전공간(30) 내에 혼입되지 않도록 주의하여 통기관(61)을 철거한 후, 전면패널(10)에 설치된 통기구멍(61)을 막아 PDP(1)가 완성된다.
상기한 바와 같이 방전공간(30) 내에 가스기체로서의 희가스와 함께 탄산가스를 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내, 바람직하게는 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 범위 내가 되도록 혼재시킴으로써, PDP(1)에서는 방전개시전압이 낮은 것과 함께, 형성되어 있는 유전체보호막(14)이 가질 수 있는 전자방출능력의 최적값을 얻을 수 있다.
따라서, PDP(1)는 구동시의 기입기간에서의 기입불량의 발생이 억제되면서 낮은 방전전압으로 고속구동이 가능해진다.
또, 이러한 PDP(1)가 갖는 우위성은 유전체보호막(MgO)이 전자방출능력이 크고, 또한 방전지연시간 중에서도 통계지연시간이 짧다는 특성을 가질 때에 현저해진다. 예를 들어, 인가전압이 265V이고, 1.7μsec의 펄스를 화면 내의 한 점에만 표시시켰을 때의 통계지연시간이 40nsec 이상 100nsec 이하를 나타내는 등의 특성을 유전체보호막이 갖는 경우에 효과가 현저해진다.
또, 전자방출능력은 방전공간(30) 내에 희가스만이 충전되어 있는 상태일 때에 얻어지는 값이 기입불량을 쉽게 발생시키지 않는다는 관점에서, 본래의 최적값이다. 단, 그 반면에, 방전공간(30) 내에 희가스만이 충전되어 있는 상태에서는 낮은 방전개시전압을 실현할 수 없다. 따라서, 상기 PDP(1)는 상술한 바와 같이 분압 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스를 방전공간(30) 내에 혼재시킴으로써, 기입불량의 발생억제 및 방전개시전압의 저전압화라는 2가지가 양립된다.
PDP(1)가 상기와 같은 효과를 거두는 메커니즘에 대해서는 자세히 설명되어 있지 않지만, 후술하는 실험에 의해, 혼재시키는데에 최적인 불순물의 종류 및 최적량에 대하여 확인을 하고 있다.
그런데, 상기와 같은 분압으로 방전공간(30) 내에 탄산가스를 혼재시킨 PDP(1)는 표시패널로서 바람직한 방전개시전압 및 전자방출능력을 만족하는 것이지만, 그 중, 전자방출능력에 대해서는 방전공간(30)에 접한 표면의 온도에 크게 좌우된다. 구체적으로, MgO를 이용하여 유전체보호막(14)을 형성한 PDP(1)에서는 유전체보호막(14)의 표면온도가 저하되면 그것에 따른 전자방출능력도 저하된다.
패널구동시에서의 초기화기간의 직후에는 이 전자방출능력의 온도의존성에 의해 축적되어 있는 벽전하의 절대량이 감소하고, 또한, 초기화기간에서의 방전공간(30)의 활성화로 온도의존성이 그다지 커지지 않는다. 이로 인하여, 이 상태에서는 벽전하의 감소량이 매우 커져 기입불량에서 표시불량으로 이어진다.
따라서, 상기 탄산가스의 분압에서는 환경온도가 25∼40℃의 범위 내이면 MgO가 갖는 전자방출능력의 최적값을 얻는데 충분하다고 할 수 있지만, 예를 들어, 10℃ 이하의 환경온도까지 상정하는 경우에는 탄산가스의 분압을 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또, 상기 실시예에서는 PDP를 일례로 본 발명의 특징을 설명하였지만, 방전공간에 희가스가 충전되어 있고, 구동시에 벽전하의 축적을 행하는 등의 가스방전패널, 또는 가스방전 표시장치라면 동일한 구성으로 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 PDP(1)의 제조방법에서는 방전공간(30) 내를 0.02mPa 이하의 고진공까지 배기한 후에 보조가스로서의 탄산가스를 도입하고, 그 후에 가스기체인 희가스를 도입하였지만, 최종적으로 방전공간(30) 내에서의 탄산가스의 분압이 상기의 범위 내가 되도록 할 수 있으면, 상기 이외의 순서방법이더라도 아무런 상관이없다. 예를 들어, 방전공간(30) 내에 탄산가스를 필요한 양만큼 혼재시키는 방법으로서는, 배기조건(가열온도, 배기시간 등)을 최적화하여 필요한 양의 탄산가스를 남긴 상태로 진공배기하고, 거기에 희가스만을 도입하는 방법도 가능하다.
또한, 다른 방법으로서는 미리 필요한 양의 탄산가스와 희가스를 혼합함으로써 혼합가스를 제작해 두고, 이 혼합가스를 고진공(예를 들어, 0.02mPa 이하)까지 진공배기된 방전공간(30)에 도입한 후에 방전공간(30) 내의 압력이 소정의 압력으로 될 때까지 순수한 희가스를 도입하는 방법도 가능하다.
즉, 본 발명은 방전공간(30) 내에 가스기체로서의 희가스에 필요한 양의 보조가스를 혼재시킨다는 본 발명의 본질이 되는 부분 이외의 부분에 대해서는 특별히 한정·제약을 받지는 않는다.
(변형예)
상기 실시예에서는 방전공간(30)에 희가스 외에 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내, 바람직하게는 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스를 혼재시키는 것으로 하였지만, 혼재시키는 보조가스의 종류 및 분압을 이하에 나타내는 종류, 범위 내로 하면, 그 가스방전패널은 상기의 PDP(1)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(1) 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 탄산가스
(2) 분압이 1.5mPa 이상 3mPa 이하의 탄산가스
(3) 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하의 수증기
(4) 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기
(5) 분압이 0.3mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스
(6) 분압이 1mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스
(7) 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스
(8) 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 2mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스
(9) 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 1Pa 이상 6Pa 이하의 질소가스
(10) 분압이 2mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 2Pa 이상 3Pa 이하의 질소가스
(11) 분압이 1mPa 이상 1OmPa 이하의 수증기와, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스
(12) 분압이 1mpa 이상 8mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스
(13) 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 탄산가스
(14) 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.2mPa 이상 2mPa 이하의 산소가스
(15) 분압이 5mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.5mPa 이상 1.5mPa 이하의 산소가스
또, 상기 (1)∼(15)에는 방전공간(30) 내에 질소가스를 단독으로 혼재시키는것을 기재하고 있지 않지만, 이 경우에도 가스방전패널이 상술한 바와 같은 우위성을 가질 수 있을 가능성은 있다.
또, 일반적으로 방전공간(30) 내에 희가스 이외의 불순물이 잔류하고 있으면, PDP의 수명이 줄어들어 발광성능이 저하된다고 생각되고 있지만, 상기 규정의 범위 내의 분압에서의 잔류라면 영향을 적게 미치게 되어 실용상의 문제점을 발생시키지 않는다.
(확인실험)
상기 조성 및 분압의 불순물을 방전공간(30) 내에 혼재시킴으로써, PDP에서는 구동시의 기입기간에 기입불량을 생기게 하지 않고, 낮은 방전전압으로 고속구동이 가능해진다는 것에 대하여 상술하였는데, 그 근거가 되는 확인실험에 대하여 이하에 설명한다.
우선, 실험에 사용한 장치의 구성에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실험에서는 밀폐용기(201) 내에 기입방전이 가능한 방전샘플을 형성하였다.
방전샘플은 전극(212)이 형성된 전면패널샘플(202)과, 전극(213)이 형성된 배면패널샘플(203)로 구성되어 있다.
전면패널샘플(202)에서의 전극(212)에는 구동회로(204)가 접속되어 있고, 도면에 나타내는 바와 같은 구동파형이 반복하여 인가되는 구성으로 되어 있다.
한편, 배면패널샘플(203)에서의 전극(213)은 콘덴서(205)를 개재하여 접지되어 있다.
또, 밀폐용기(201) 내에는 가스기체로서의 Ne-Xe(Ne ; 95%, Xe ; 5%) 가스가 약 50∼70kPa의 압력으로 충전되어 있는 것과 함께, 소요량의 보조가스가 혼재되어 있다. 본 실험에서는 이 보조가스의 성분 및 분압을 변화시킨 후에 방전샘플을 평가하였다.
이러한 실험장치에서, 구동회로(204)로부터 전면패널샘플(202)의 전극(212)에 도 5에 나타내는 바와 같은 구동파형의 펄스를 인가한 경우에는 전극(212)과 전극(213)과의 사이에 기입방전을 생기게 하고, 전극(213)으로부터 콘덴서(205)를 통해 전하가 흐른다. 이 때, 콘덴서(205)의 양단에는 전위차가 생기지만, 본 실험에서는 이 전위차의 파형을 오실로스코프(206)를 이용하여 측정하고, 흐르는 전하의 양을 구한다. 이것은 콘덴서(205)에 축적된 전하량이, 흐르는 전하를 시간적으로 적분한 값과 등가이기 때문에 구해지는 것이다.
따라서, 그 전하량을 시간으로 미분함으로써, 시간당 전하의 이동량이 구해진다.
또, 본 실험에서는 초기화전압 인가 후에 외부로부터 적극적으로 전계가 걸려 있지 않을 때에 서서히 전면패널샘플(202)의 표면으로부터 배면패널샘플(203) 측으로 전하가 이동하는 형태가 취해지기 때문에, 초기화전압을 인가하고 나서 800nsec 후까지 콘덴서(205)의 전위차가 어떻게 변화하는지의 변위량(△V)(210)을 전자방출능력(임의단위)으로 하여 측정하였다.
측정결과에 대해서는 보조가스가 혼재하지 않을 때의 각 값(방전개시전압, 전자방출능력)을 기준값으로 하고, 얻어진 각 값을 이 기준값으로 나누어 상대값으로서 나타내었다. 단, 실제의 실험에서는 밀폐용기(201) 내의 불순물을 0으로 하는 것은 비현실적이므로, 잔류가스압이 0.02mPa가 될 때까지 진공배기하여, 희가스만을 충전했을 때에 얻어지는 각 값을 기준값으로 하였다.
(실험 1) 보조가스로서 탄산가스를 이용한 경우
실험 1에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 탄산가스만을 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하여 도 6에 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 방전개시전압은 탄산가스의 분압이 0.05mPa 미만의 범위에서 분압의 상승에 따라 작아져간다. 그리고, 탄산가스의 분압이 0.05∼5mPa의 범위에 있을 때의 방전개시전압은 보조가스를 혼재시키지 않을 때보다 낮은 (V0-7)∼(V0-8)V에서 안정되어 있다. 탄산가스분압이 5mPa보다 큰 범위에서의 방전개시전압은 분압의 증가와 함께 높아져간다. 여기서, 도면 중에서의 V0은 탄산가스분압이 약 0.001mPa일 때의 방전개시전압이며, 기준이 되는 전압이다.
한편, 전자방출능력은 탄산가스의 분압이 0.5mPa 이하의 범위에서 1.02∼1.04로 되어 안정되어 있다. 탄산가스의 분압이 0.5mPa를 넘으면 전자방출능력을 나타내는 곡선은 상승으로 바뀌고, 탄산가스의 분압이 0.7∼0.8mPa일 때에 피크값(1.08)을 취한다. 그리고, 전자방출능력은 탄산가스의 분압을 0.8mPa보다 증가시켜 가면 상기 피크값으로부터 서서히 저하되어간다. 탄산가스의 분압을 5mPa보다 크게 한 경우에는 전자방출능력의 저하의 정도가 크게 되어 있는 것을 알 수 있다.
방전개시전압의 바람직한 수치범위는 낮을수록 좋다.
한편, 전자방출능력의 바람직한 범위에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 바람직한 전자방출능력의 범위는 환경온도에 의해서도 변화한다. 예를 들어, 환경온도가 25℃일 때에는 표시불량발생율이 1% 미만이 되는 전자방출능력이 1.17 이하인 범위가 바람직한 범위라고 할 수 있다.
마찬가지로, 환경온도가 10℃일 때, 전자방출능력의 바람직한 범위는 1.12 이하가 된다. 그리고, 환경온도가 0℃일 때, 전자방출능력의 바람직한 범위는 1.07 이하가 된다.
환경온도가 25℃인 경우에 있어서, 방전개시전압의 관점에서 바람직한 탄산가스의 분압은 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내이고, 상기 바람직한 방전개시전압과 바람직한 전자방출능력의 2개의 범위를 만족하기 위해서는 탄산가스의 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 범위 및 1mPa 이상 5mPa 이하의 2개의 범위가 적합한 것을 알 수 있다.
또, 상술한 바와 같이 환경온도가 10℃인 경우를 고려한 경우에는 바람직한 탄산가스의 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 범위 및 1.5mPa 이상 3mPa 이하의 범위가 된다.
(실험 2) 보조가스로서 산소가스를 이용한 경우
실험 2에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 산소가스를 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하여 도 7에 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 산소가스의 분압이 0.3mPa 미만인 경우, 방전개시전압 및 전자방출능력은 모두 변화없이 안정되어 있다.
산소가스의 분압이 0.3mPa 이상인 범위에서는 방전개시전압이 산소가스의 분압에 따라 높아지고, 전자방출능력은 반대로 작아진다. 이 방전개시전압의 상승정도 및 전자방출능력의 저하 정도는 산소가스의 분압이 5mPa를 넘으면 커져가는 것을 알 수 있다.
방전개시전압 및 전자방출능력의 바람직한 수치범위는 상술한 바와 같다.
도 7에 나타내는 실험결과로부터 상기 바람직한 수치범위를 만족하기 위해서는 산소가스분압을 0.3mPa 이상 5mPa 이하의 범위로 설정하면 되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 10℃의 환경온도를 고려하는 경우에 있어서는, 산소가스분압을 1mPa 이상 3mPa 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
(실험 3) 보조가스로서 수증기를 이용한 경우
실험 3에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 수증기를 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하여 도 8에 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 방전개시전압은 수증기의 분압이 1mPa 미만의 범위에서 서서히 저하해가며, 수증기의 분압이 1mPa 이상 20mPa 이하의 범위에서는 260V 정도로 안정되어 있다. 수증기의 분압이 20mPa를 초과하면 방전개시전압은 저하되어 가지만, 수증기의 분압이 100mPa를 초과하면 급격한 증가로 바뀐다.
한편, 전자방출능력은 수증기의 분압이 20mPa 이하의 범위에서 수증기의 분압의 증가에 따라 상승해간다. 단, 수증기의 분압이 10mPa를 초과하면 그 상승 정도가 큰 것이 된다. 전자방출능력은 수증기의 분압이 약 20mPa일 때에 피크값을 취하고 그 후에는 저하되어간다.
바람직한 방전개시전압 및 전자방출능력의 수치범위는 상기 실험 1 및 실험 2와 동일하다.
도 8에 나타내는 실험결과로부터, 상기 바람직한 수치범위를 만족하기 위한 수증기분압은 1mPa 이상 10mPa 이하의 범위이다. 그리고, 10℃라는 환경온도를 고려하는 경우에는 2mPa 이상 5mPa 이하의 범위 내로 설정하면 된다.
(실험 4) 보조가스로서 질소가스를 이용한 경우
상술한 바와 같이, 현상태의 MgO로 이루어지는 유전체보호막을 갖는 가스방전패널에서는, 보조가스로서 질소가스를 단독으로 혼재시키는 것의 장점은 발견할 수 없지만, 확인실험만 행하였다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 질소가스를 혼재시킨 경우에는 그 분압이 0.8Pa 미만의 범위에서 방전개시전압이 안정되어 있다. 질소가스의 분압을 올려 가면 방전개시전압은 천천히 상승해가고, 8Pa를 초과하면 반대로 저하되어간다.
한편, 전자방출능력은 질소가스의 분압에는 그다지 영향을 받지 않고, 대략 일정값 V0을 유지하고 있다.
이상의 결과에서도 알 수 있는 바와 같이, 방전공간(30)에 불순물로서 질소가스를 단독으로 혼재시켜도 현상태의 유전체보호막을 갖는 가스방전패널에서는 그다지 장점이 없지만, 유전체보호막의 조건에 따라서는 방전공간(30) 내에 불순물로서 질소가스를 단독으로 혼재시키더라도 상술한 바와 같은 우위성을 얻는 것을 기대할 수 있다.
(실험 5) 보조가스로서 탄산가스와 산소가스를 조합하여 이용한 경우
실험 5에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 탄산가스와 산소가스를 조합하여 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하였다. 이 결과에 대해서는 상술한 탄산가스를 단독으로 혼재시킨 경우에 얻어지는 결과와, 산소가스를 단독으로 혼재시킨 경우에 얻어지는 결과의 대수합이었으므로 도시를 생략한다.
실험결과에서, 가스방전패널의 방전공간에 보조가스로서 탄산가스와 산소가스를 조합하여 혼재시키는 경우에는 탄산가스의 분압을 0.5mPa 이상 1mPa 이하로 하는 것과 함께, 산소가스의 분압을 1mPa 이상 5mPa 이하로 하면 방전개시전압 및 전자방출능력의 양면에서 적합하다.
상기의 결과에서, 탄산가스의 분압이 바람직한 범위를 0.5mPa 이상 1mPa 이하로 한 것은, 탄산가스를 단독으로 혼재시킨 경우에 생기는 전자방출능력의 상승이라는 단점을 산소가스와 조합하여 혼재시킴으로써, 균형있게 하기 위해서이다. 즉, 이 조합에서는 탄산가스를 단독으로 혼재시킨 경우에는 과잉이라고 생각되는 양을 도입하고, 이로 인하여 생기는 전자방출능력의 상승이라는 단점을 산소가스를 도입함으로써 소멸시키는 것이다.
따라서, 방전공간 내에 탄산가스와 산소가스를 조합하여 혼재시킨 경우에는 각각을 단독으로 혼재시킨 경우에 비해 방전개시전압 및 전자방출능력의 양면에서 뛰어난 특성을 얻어 낼 수 있다.
또, 탄산가스의 분압을 상기 범위대로 해 두고, 산소가스의 분압을 2mPa 이상 3mPa 이하의 범위 내로 설정하는 경우에는 환경온도 10℃에도 대응 가능하여 더욱 바람직하다. 이것은 상기 범위 내로 설정하면, 이 범위에서의 전자방출능력의 곡선이 완만하게 하강하고 있기 때문에, 상술한 전자방출능력의 상승을 적합하게 억제할 수 있기 때문이다.
(실험 6) 보조가스로서 수증기와 질소가스를 조합하여 이용한 경우
실험 6에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 수증기와 질소가스를 조합하여 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하였다. 결과에 대해서는 상기 실험 5와 마찬가지로, 수증기를 단독으로 혼재시켜 얻어지는 결과와, 질소가스를 단독으로 혼재시켜 얻어지는 결과의 대수합(algebraic sum)이므로 도시를 생략한다.
실험의 결과에서, 가스방전패널의 방전공간에 불순물로서 수증기와 질소가스를 조합하여 혼재시키는 경우에는 수증기의 분압을 5mPa 이상 20mPa 이하로 하는 것과 함께, 질소가스의 분압을 1Pa 이상 6Pa 이하로 하면, 상술한 방전개시전압 및 전자방출능력의 바람직한 범위를 만족할 수 있다. 이것은 수증기의 분압을 5mPa 이상 20mPa 이하로 하면, 방전개시전압을 낮게 할 수 있고, 질소가스의 분압을 1Pa 이상 6Pa 이하로 하면, 수증기의 분압을 5mPa 이상 20mPa 이하로 하는 것에 의한 전자방출능력의 상승을 억제할 수 있기 때문이다.
또, 수증기의 분압을 2mPa 이상 10mPa 이하로 하는 것과 함께, 질소가스의 분압을 2Pa 이상 3Pa 이하로 한 경우에는 환경온도 10℃에도 대응 가능한, 뛰어난 특성을 갖는 가스방전패널이 얻어지는 것을 알 수 있다.
(실험 7) 보조가스로서 수증기와 탄산가스를 조합하여 이용한 경우
실험 7에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 수증기와 탄산가스를 조합하여 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하여 도 10 및 도 11에 나타낸다. 도 10에는 전자방출능력의 변화를 나타내고, 도 11에는 방전개시전압의 변화를 나타낸다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 수증기와 탄산가스를 밀폐용기(201) 내에 혼재시킨 경우, 탄산가스의 분압에 관계없이 수증기분압이 20mPa 부근일 때 전자방출능력이 피크값을 취한다.
또, 탄산가스의 분압이라는 면에서 도 10을 관찰하면, 탄산가스의 분압이 0mPa(수증기만 존재) 내지 0.665mPa의 범위 내에서 전자방출능력은 탄산가스의 분압의 증가에 따라 높아져간다.
그러나, 탄산가스의 분압을 6.65mPa로 한 경우, 전자방출능력은 탄산가스를 혼재시키지 않는 경우보다 낮은 값으로 되어 버린다.
다음에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 방전개시전압은 밀폐용기(201) 내에 수증기와 함께 탄산가스를 혼재시킨 경우에도 수증기만을 혼재시킨 경우의 특성과 유사한 관계를 이루고 있다. 즉, 방전개시전압은 수증기의 분압이 20∼100mPa일 때에 최소값을 취한다.
탄산가스의 분압이라는 면에서 도 11을 관찰하면, 방전개시전압은 일부 순서가 교체되는 부분도 있지만, 탄산가스의 분압이 0.665mPa, 0.0665mPa, 6.65mPa, 0mPa(수증기만 존재)의 순으로 낮은 값을 나타낸다.
가스방전패널로서 본 경우, 방전개시전압과 전자방출능력의 바람직한 수치범위는 상술한 바와 같다.
도 10 및 도 11에 나타내는 실험결과에서, 상기 바람직한 수치범위를 만족하거나 또는 근접하기 위해서는, 수증기분압을 1mPa 이상 1OmPa 이하로 설정하는 것과 함께, 탄산가스분압을 0.05mPa 이상 0.665mPa 이하로 설정하면 된다.
상기에서, 수증기분압을 1mPa 이상 8mPa 이하로 설정하는 경우, 또는, 탄산가스분압을 0.0665mPa 이상으로 설정하는 경우에는 보다 뛰어난 특성을 갖는 가스방전패널을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는, 탄산가스분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하이면 되고, 더욱 바람직하게는 0.1mPa 이상 0.5mPa 이하이면 된다.
또, 수증기분압을 2mPa 이상 5mPa 이하로 설정하는 것과 함께, 탄산가스분압을 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하로 설정한 경우에는 환경온도가 0℃라는 엄격한 환경 하에서도 뛰어난 특성을 얻을 수 있다. 이러한 수치범위로 함으로써, 가스방전패널의 특성(방전개시전압, 전자방출능력)이 뛰어난 이유는 상기 실시예와 마찬가지로, 환경온도의 변화에 대해서도 뛰어난 특성이 유지되기 때문이다.
(실험 8) 보조가스로서 수증기와 산소가스를 조합하여 이용한 경우
실험 8에서는 상기 밀폐용기(201) 내에 보조가스로서 수증기와 산소가스를 조합하여 혼재시켰을 때의 방전개시전압 및 전자방출능력을 측정하였다. 이 실험에서도 상기 실험 5 및 실험 6과 마찬가지로 대수합으로서 결과를 얻을 수 있으므로 도시를 생략하였다.
실험의 결과에서, 가스방전패널의 방전공간에 보조가스로서 수증기와 산소가스를 조합하여 혼재시키는 경우에는 수증기의 분압을 5mPa 이상 20mPa 이하로 하는 것과 함께, 산소가스의 분압을 0.2mPa 이상 2mPa 이하로 하면, 방전개시전압 및 전자방출능력의 바람직한 범위를 만족한다.
또, 수증기의 분압을 5mPa 이상 10mPa 이하로 하는 것과 함께, 산소가스의 분압을 0.5mPa 이상 1.5mPa 이하로 한 경우에는 보다 뛰어난 특성을 갖는 가스방전패널이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또, 상기 실험 1∼8에서는 보조가스의 혼재량이 제한없이 0에 가까운 경우의 수치를 기준으로 하는 상대값으로 방전개시전압 및 전자방출능력의 각 데이터를 나타내었다. 상기 데이터는 상기 도 5의 실험장치를 이용하여 실험으로 얻어진 것이지만, 실험결과로부터 도출된 각종 보조가스의 적정한 분압은 설계값이 변경된 경우에도 유효한 것을 확인하고 있다.
참고로, 상기 실험장치의 설계값은 주방전 간극 60∼100㎛, 주방전 전극폭 100∼300㎛, 격벽높이 110∼130㎛, 충전가스압 50∼70Pa, 봉입한 희가스가 Ne기와 5%의 Xe를 갖는 혼합가스이다.
본 발명에 관한 가스방전패널 및 그 제조방법은 컴퓨터나 텔레비전 등의 표시장치, 특히 낮은 구동전압으로 고속구동을 행하는 고선명 표시장치를 실현하는 데 유효하다.

Claims (33)

  1. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.05 mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1.5mPa 이상 3mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  6. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1mPa 이상 1OmPa 이하의 수증기가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  8. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.3mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  10. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하의 탄산가스와, 분압이 2mPa 이상 3mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  12. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 1Pa 이상 6Pa 이하의 질소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 2mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 2Pa 이상 3Pa 이하의 질소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  14. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 1mPa 이상 8mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.5mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 2mPa 이상 5mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.1mPa 이상 0.2mPa 이하의 탄산가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  17. 간격을 두고 대치하여 배치된 2장의 기판 사이에 가스기체가 충전되어 이루어지는 방전공간을 갖는 가스방전패널에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.2mPa 이상 2mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 방전공간에는 분압이 5mPa 이상 10mPa 이하의 수증기와, 분압이 0.5mPa 이상 1.5mPa 이하의 산소가스가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 가스방전패널은 유전체보호막을 추가로 갖고,
    상기 유전체보호막은 MgO로 이루어지며, 중량밀도가 단결정 중량밀도의 70% 이상 85% 이하인 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 유전체보호막은 중량밀도가 단결정 중량밀도의 70% 이상 80% 이하인 것을 특징으로 하는 가스방전패널.
  21. 제 1항 기재의 가스방전패널을 구비하는 가스방전 표시장치에 있어서,
    패널구동시에 방전지연시간 중의 통계지연시간이 100nsec 이하의 특성의 방전영역을 갖는 것을 특징으로 하는 가스방전 표시장치.
  22. 2장의 기판 사이에 방전공간을 형성하는 단계와,
    상기 방전공간에 대하여, 공간 내에 잔존하는 가스를 배기하는 단계와,
    상기 배기하는 단계 후, 방전공간에 대하여, 탄산가스, 수증기, 산소가스,질소가스 중에서 선택되는 적어도 한 종류로 이루어지는 가스를 도입하는 단계와,
    상기 적어도 한 종류로 이루어지는 가스를 도입하는 단계 후, 상기 방전공간에 대하여 가스기체를 도입하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 0.05mPa 이상 5mPa 이하로 되는 탄산가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하로 되는 탄산가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하로 되는 탄산가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하로 되는 수증기인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  27. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 0.3mPa 이상 5mPa 이하로 되는 산소가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  28. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 0.5mPa 이상 1mPa 이하로 되는 탄산가스와, 분압이 1mPa 이상 5mPa 이하로 되는 산소가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  29. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 상태에서 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 1Pa 이상 6Pa 이하로 되는 질소가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  30. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 1mPa 이상 10mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하로 되는 탄산가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  31. 제 22항에 있어서,
    상기 적어도 한 종류의 가스는 상기 가스기체를 도입한 후의 상태에서 분압이 5mPa 이상 20mPa 이하로 되는 수증기와, 분압이 0.2mPa 이상 2mPa 이하로 되는 산소가스인 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  32. 제 22항에 있어서,
    2장의 기판 사이에 방전공간을 형성하는 단계 전에, 상기 2장의 기판 중 적어도 한쪽 기판에서의 상기 방전공간에 접하는 면에 유전체보호막을 형성하는 단계를 구비하며,
    상기 유전체보호막을 형성하는 단계에서는 경사증착을 행하는 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
  33. 2장의 기판 사이에 방전공간을 형성하는 단계와,
    상기 방전공간에 대하여, 탄산가스 잔존량이 0.05mPa 이상 0.5mPa 이하로 될 때까지 배기하는 단계와,
    상기 배기하는 단계 후의 방전공간에 대하여, 가스기체를 도입하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 가스방전패널의 제조방법.
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