KR20040034424A - 스피넬 구조의 알루미늄산염 혼합물로 이루어진 녹색인광체가 있는 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

스피넬 구조의 알루미늄산염 혼합물로 이루어진 녹색인광체가 있는 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 투명 전면판과 후면판을 포함한 패널에 관한 것으로, 이 두 판 사이에는 방전 공간이 존재하고, 이 방전 공간의 벽면은 녹색, 청색 또는 적색 광을 방출할 수 있는 인광체 층으로 적어도 부분 코팅되어 있으며, 녹색 인광체는 스피넬 구조를 갖는 두 가지 알루미늄산염, 즉 망간으로 도핑된 A와 세륨 및 테르븀으로 도핑된 다른 B의 혼합물로부터 형성된다. 청색 인광체는 동일한 구조의 알루미늄산염을 원료로 한다.
여러 가지 인광체들의 정전하는 균일화되고 패널 제조 중 인광체의 성능이 감소될 위험은 제한된다.

Description

스피넬 구조의 알루미늄산염 혼합물로 이루어진 녹색 인광체가 있는 플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL WITH A GREEN PHOSPHOR COMPOSED OF A MIXTURE OF ALUMINATES OF SPINEL STRUCTURES}
본 발명은 투명 전면판과 후면판을 포함한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 이 두 판 사이에는 방전 공간이 존재하고, 이 방전 공간은 방전 효과에 의해 자외선을 방출할 수 있는 가스로 채워지며, 이 방전 공간의 벽면은 상기 자외선으로 들뜨게 함으로써 녹색, 청색 또는 적색 광을 방출할 수 있는 인광체 조성물 층으로 적어도 부분 코팅되어 있다.
영상을 디스플레이하는 플라즈마 패널은 일반적으로 전극 어레이를 구비한 두 개의 평행한 판을 포함하고, 여러 어레이의 전극 사이의 교점은 이러한 판 사이에 방출 가스로 채워진 방전 공간을 한정하며, 패널 작동시, 이러한 공간에서 광 방출 플라즈마 방전을 얻기 위해 전극 사이에 적절한 전압이 가해지고, 이러한 방전 공간 또는 방전 공간 그룹을 분리하기 위해, 배리어 립(barrier rib)의 어레이는 일반적으로 이러한 플레이트 사이에 위치하며, 상기 배리어 립은 이러한 공간 또는 공간 그룹을 분리하고, 일반적으로 이러한 플레이트를 분리하기 위한 것이고, 방전은 일반적으로 자외선을 방출하지만, 가시광을 방출하기 위해서 인광체 층은 일반적으로 셀의 벽면, 특히 배리어 립의 측면에 위치한다.
3색 플라즈마 패널(trichrome plasma panel)에서, 세 가지 분명한 원색, 즉 적색, 녹색 및 청색을 방출하는, UV에 의해 들뜰 수 있는 세 가지 유형의 인광체가 있다. 패널의 각 셀은 한 가지 유형의 인광체만을 구비하고, 이 셀은 서로 다른 방출 컬러를 갖는 세 개의 인접한 셀 그룹으로 그룹지어지며, 각각의 그룹은 디스플레이될 각 영상의 요소를 디스플레이할 수 있는 패널이 한 픽셀을 형성한다.
적색 인광체로는, 일반식이 Eu:(YGd)BO3인, 3가 유러퓸으로 도핑된 이트륨 가돌리늄 붕산염 원료의 조성물을 사용하는 것이 알려져 있다.
녹색 인광체로는, 일반식이 Mn:Zn2SiO4인, 망간으로 도핑된 아연 규산염 원료의 조성물을 사용하는 것이 알려져 있다.
청색 인광체로는, 일반식이 Eu:BaMgAl10O17인, 2가 유러퓸으로 도핑된 망간 바륨 알루미늄산염 원료의 조성물을 사용하는 것이 알려져 있고, 이러한 알루미늄산염은 β-알루미나 유형으로, 스피넬 구조(spinel structure)를 갖는다.
특허 문서 US 2001-003410의 도 10에 도시된 바와 같이, 이러한 여러 인광체의 정전하는 전혀 다르다. 즉,
가돌륨 이트륨 붕산염의 경우에는 +0.03 μC/g이고,
망간 도핑 규산염의 경우에는 -0.15 μC/g이며,
망간 바륨 알루미늄산염의 경우에는 +0.11 μC/g이다.
특허 문서 US 2001-003410에 의해 알려진 비와 같이, 정전기 특징의 이러한 차이를 통해 플라즈마 패널의 서로 다른 컬러를 갖는 셀 사이에서 방전의 개시와 팽창이 변동하고, 이 중 하나는 이러한 차이를 보정하기 위한 고가의 장비를 필요로 하고, 또는 패널에 의한 영상 디스플레이에서 결점을 나타낸다.
이러한 단점을 부분적으로 해결하기 위해, 특허 문서 US 2001-003410은 아연 규산염 원료의 녹색 인광체와, 테르븀에 의해 활성화된 희토류 붕산염 원료의 다른 녹색 인광체를 혼합할 것을 제안한다.
본 발명의 목적은 이러한 정전하 문제에 보다 나은 해결책을 제안하는 것이다.
또한, 인광체의 방출 성능은 패널 제조에 사용된 공정 (특히, 이 패널이 거친 열 처리에 관해서, 특히 전면판과 후면판을 결합하는데 필요한 일반적으로 400℃ 내지 450℃의 공정)에 좌우된다.
- 이러한 처리가 진공에서 수행될 경우, 아연 규산염 원료의 녹색 인광체의 방출 성능은 실질적으로 감소하는 반면, 망간 바륨 알루미늄산염 원료의 청색 인광체의 성능은 감소되지 않는다는 것이 밝혀졌다.
- 이와 반대로, 이러한 처리가 대기 중에서 수행된다면, 망간 바륨 알루미늄산염 원료의 청색 인광체의 방출 성능은 실질적으로 감소되는 반면, 아연 규산염 원료의 녹색 인광체의 성능은 감소되지 않는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 추가 목적은, 녹색과 청색의 두 가지 인광체에 대해 동시에, 패널 제조 중 이들 성능의 감소를 방지할 수 있는 녹색과 청색 인광체에 대한 해결책을 제안하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 대상은, 투명한 전면판과 후면판을 포함한 플라즈마 디스플레이 패널로서, 이 두 판 사이에는 방전 효과에 의해 자외선을 방출할 수 있는 가스로 채워진 방전 공간이 존재하고, 이 방전 공간의 벽면은 상기 자외선으로 들뜨게 함으로써 녹색, 청색 또는 적색 광을 방출할 수 있는 인광체 조성물 층으로 적어도 부분 코팅되어 있으며, 녹색 컬러를 방출할 수 있는 인광체 조성물은, 자기플롬바이트 유형(magnetoplombite type) 및/또는 β-알루미나 유형의 스피넬 구조를 갖는 두 가지 알루미늄산염의 혼합물, 즉 90%가 테르븀으로 도핑되지 않고 망간으로 도핑되도록 하는 중량비 PA의 A와, 망간으로 도핑되지 않고 세륨과 테르븀으로 도핑된 중량비 PB(= 1-PA)의 다른 B의 혼합물 적어도 80 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 혼합물에서 형성되지 않은 녹색 컬러를 방출할 수 있는 인광체 조성물 중 남아있는 최대 20%는 기존에 알려진 다른 유형의 녹색 인광체를 포함할 수 있다.
특허 문서 US 3 937 998에는 이 혼합물의 인광체에 해당하는 녹색 인광체 알루미늄산염과, 특히 적색과 같은 다른 컬러를 방출하는 인광체와 혼합시 형광 램프에 이를 사용하는 것이 기재되어 있다.
하나는 망간으로 도핑되어 있고, 다른 하나는 세륨과 테르븀으로 도핑된, 이러한 두 가지 녹색 인광체 알루미늄산염은 서로 다른 컬러와 지속성(persistence) 특징을 갖는다. 특징이 서로 다른 두 가지 녹색 인광체 혼합물을 플라즈마 패널에 사용하면, 혼합물에서 비율 PA, PB를 조절함으로써, 녹색광을 방출할 수 있는 조성물의 비색 및 지속성 특성을 원하는 수준까지 유리하게 조절할 수 있다. 특허 문서 JP 56-086983, JP 03-017182 및 JP 05-086366에 기술된 바와 같이, 세 가지 도핑제 (망간, 세륨 및 테르븀)를 모두 포함하는 하나의 알루미늄산염을 이용해서는 이러한 편리한 조절이 불가능한데, 이는 상기 특허 문서에 기술된 알루미늄산염에서 상기 도핑제의 고체 용해도의 한계가 있기 때문이다.
녹색 컬러를 위해 아연 규산염 대신 알루미늄산염을 사용할 경우의 한 가지 이점은 알루미늄산염 입자의 구조(morphology)에 있는데, 이는 이들 입자의 편평한결정 구조가 패널의 방전 공간 벽면에 증착된 보다 밀집되고 보다 균일한 코팅에 전도성이 있기 때문이다. 따라서, 이러한 이점은 방전 공간 벽면에 녹색 인광체를 증착하는 동안 응집물(aggregate)이 형성될 위험을 제한하는데, 이러한 응집물의 형성은 패널의 발광 효율(luminous effieiency)에 영향을 미친다.
청색 컬러를 방출할 수 있는 인광체는 β-알루미나 유형의 스피넬 구조를 갖는 유러퓸 도핑 알루미늄산염을 원료로 하는 것이 바람직하다.
따라서, 녹색 컬러를 방출할 수 있는 인광체 조성물과 청색 컬러를 방출할 수 있는 인광체 조성물은 동일한 정전하 특징을 갖고, 이는 두 가지 조성물이 동일 유형의 알루미늄산염을 원료로 하기 때문이다. 패널의 녹색 셀과 청색 셀은 동일한 방전 개시와 확장 특징을 갖는다. 특히, 정전하가 +0.03 μC/g인 적색 인광체로 이트륨 가돌륨 붕산염을 종래와 같이 사용한 경우, 여러 인광체의 정전하는 균일하게 되고, 적색 셀의 특징과 이와 다른 셀의 특징들도 일치하는 것이 유리하다. 따라서, 전체적으로, 본 발명에 기재된 패널은 보다 우수한 영상 품질을 제공하고, 패널 작동이 보다 쉬우면서 비용은 더욱 저렴하다.
그래서, 또한, 패널의 녹색 및 청색 인광체는 패널 제조 공정에 동일하게 좌우되는 방출 성능 레벨을 제공한다. 예를 들어, 400℃ 내지 450℃의 온도에서 이 패널의 열처리는 (진공에서 열처리할 경우), 인광체의 방출 성능 (녹색 인광체 조성물의 방출 성능은 물론 청색 인광체 조성물의 방출 성능)을 열화(악화)시키지 않는다.
알루미늄산염 A는 일반식이 Mn:M11-zM2zAlxOy이고,
알루미늄산염 B는 일반식이 Ce,Tb:M'11-z'M'2z'Alx'Oy'인 것이 바람직하고,
여기서, M1, M'1, M2, M'2는 Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd 및 이들 원소의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되고,
9<x<13, 9<x'<13, 16<y<20, 16<y'<20 이며,
0≤z<1, 0≤z'<1 이다.
알루미늄산염 A는 화학식이 Mn:Ba1-zSrzAl12O19으로, 0≤z<1 이고,
알루미늄산염 B는 화학식이 Ce,Tb:MgAl11O19인 것이 바람직하다.
이러한 두 가지 알루미늄산염을 명확하게 선택할 시의 이점은, 방출 비색 분석(emission colorimetry)과 방출 지속성의 두 가지 점에 있어서, 전혀 다른 특성을 갖는다는 점이다. 녹색 인광체 혼합물에서 본 발명에 따라 비율 PA와 PB를 조절함으로써, 진한 녹색에서 황색을 띤 녹색까지 보다 넓은 범위의 녹색 색조(green shade)를 얻을 수 있고, 발광 방출 지속성을 7ms에서 15ms까지 대략 조절할 수 있다.
본 발명의 유리한 제 1 변형체에 따라, PA는 57% 내지 63%로,약 60%이고, 본 발명에 기재된 혼합물 중 알루미늄산염의 이러한 비율은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 아연 규산염에 대한 비색 이점(colorimetric advantage)을 제공한다.
도 2는, PA는 60%에 대해, 본 발명에 기재된 혼합물의 지속성이 종래 기술의 아연 규산염의 지속성과 동일함을 나타내고,
도 1은, PA는 60%에 대해, 본 발명에 기재된 알루미늄산염 혼합물의 3색 좌표 x (진한 선과 검정 사각형)와 y (파선과 흰 사각형)는 종래 기술의 아연 규산염에 의해 방출된 것보다 더욱 포화된 녹색 컬러에 해당됨을 보여준다.
따라서 이것은 패널의 영상 디스플레이 품질을 향상시킨다.
본 발명의 유리한 제 2 변형체에 따라, PA는 27% 내지 33%로, 약 30% 이다. 본 발명에 기재된 혼합물 중 알루미늄산염의 비율은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 아연 규산염에 대한 비색 이점을 제공한다.
도 2는, PA는 30%에 대해, 본 발명에 기재된 혼합물의 지속성이 종래 기술의 아연 규산염의 지속성보다 유리하게도 더 짧은 것을 나타내고,
도 1은, PA는 30%에 대해, 본 발명에 기재된 알루미늄산염 혼합물의 3색 좌표 x (진한 선과 검정 사각형)와 y (파선과 흰 사각형)는 종래 기술의 아연 규산염과 매우 근접해있음을 보여준다.
따라서, 본 발명에 의해, 이러한 컬러의 비색 특성을 감소시키지 않으면서 패널의 녹색 컬러 지속성을 감소시킬 수 있다.
적색 컬러를 방출할 수 있는 인광체 조성물은 3가 유러퓸을 도핑된 이트륨 가돌륨 붕산염을 원료로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 기재된 패널은, 제 1 어레이의 전극과 제 2 어레이의 전극을 통해 각각의 셀이 공급될 수 있도록 분할하는 적어도 두 개의 전극 어레이를 포함하는 것이 바람직하다.
후면판(rear plate)은 셀 또는 셀 그룹을 한정하고, 인광체 조성물의 상기 층으로 코팅된 셀 벽부(cell wall)를 형성하는 배리어 립(barrier rib)의 어레이를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 제한적이지 않은 예를 통해 제공되고 첨부된 도면을 참조하는 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명하게 이해될 것이다.
도 1은, 혼합물 중 알루미늄산염 A의 비율인 PA에 따라, 본 발명에 기재된 여러 녹색 인광체 혼합물로부터의 녹색 방출의 변화를 3색 좌표 x와 y에서 종래의 CIE 표시(CIE representation)를 통해 나타내고, 종래 기술의 아연 규산염 원료의 녹색 인광체의 3색 좌표 x와 y에 해당하는 두 개의 점이 또한 도시되어 있는 도면.
도 2는, 혼합물 중 알루미늄산염 A의 비율인 PA에 따라, 본 발명에 기재된 여러 녹색 인광체 혼합물에서 발생한 녹색 방출의 지속성 변화를 나타내고, 12ms에서의 수평선은 종래 기술의 아연 규산염 원료의 녹색 인광체의 지속성에 해당되는 도면.
본 발명에 기재된 플라즈마 패널은 전면판과 후면판을 포함하고, 이 사이에는 방전 공간이 존재하며, 이 방전 공간은 네온과 제논의 혼합물로 채워지고 행과 열로 분포된다.
전면판은, 그 안쪽면에, 유지 전극(sustain electrode)이라 불리고 유전층(dielectric layer)과 망간 원료의 보호층과 제 2 전자 방출층으로 코팅된 동일 평면 전극(coplanar electrode)의 어레이를 포함한다.
후면판은, 그 안쪽면에, 어드레스 전극(address electrode)이라 불리는 전극 어레이와, 셀을 한정하고 플레이트 사이의 스페이서(spacer)로 작용하는 배리어 립(barrier rib)의 어레이를 포함한다.
전극 어레이는 정합되고, 이 판들은 서로 결합되어, 패널의 각 셀은 유지 전극과 어드레스 전극 한 쌍에 의해 조작(동작)되고, 셀의 각 행은 동일 쌍의 유지전극에 의해 조작(동작)되며, 셀의 각 열은 단일 어드레스 전극을 통해 조작된다.
배리어 립의 측면과 후면판에 해당하는 셀의 벽면은 적색, 녹색 또는 청색 광을 방출할 수 있는 인광체 조성물로 코팅되어 있다. 단일 컬럼의 셀은 모두 동일 컬러를 방출하는 동일 조성물을 구비하고, 인접한 열의 셀은 서로 다른 컬러를 방출하는 조성물을 구비해서, 결국 컬러는 적색-녹색-청색의 순으로 배열된다.
적색 인광체 조성물은 일반식이 Eu:(YGd)BO3인 3가 유러퓸으로 도핑된 이트륨 가돌륨 붕산염을 원료로 한다.
녹색 인광체 조성물은, 본 발명에 따라, 자기 프롬바이트 유형 또는 β-알루미나 유형의 스피넬 구조, 즉 중량비 PA가 30%이고 화학식이 Mn:BaSrAl12O19인 A와, 중량비 PB가 70%이고 화학식이 Ce,Tb:MgAl11O19인 다른 B를 구비한 두 가지 알루미늄산염의 혼합물이다.
청색 인광체 조성물은, 화학식이 Eu:BaMgAl10O17인 β-알루미나 유형의, 2가 유러퓸으로 도핑된 마그네슘 바륨 알루미늄산염을 원료로 한다.
본 발명에 기재된 플라즈마 패널을 제조하기 위해, 본래 알려져 있고 이 명세서에서는 상세하게 기술되지 않는 방법들이 사용된다.
본 발명에 기재된 녹색 인광체 혼합물 제조에 사용될 수 있는 여러 가지 방법들이 존재하고, 이 혼합물은 건식 마찰 밀링(dry attrition milling)을 통해 제조될 수 있다.
이 혼합물은 스크린 인쇄 패이스트 (screen-printing paste) 제조 단계 중액체 매질에서 제조되는 것이 유리하다. 이러한 경우, 인광체는 스크린 인쇄 페이스트 혼합시 이것에 직접 혼합된다. 다음으로, 이 페이스트는 후면판 위에 인광체를 코팅하기 위해 종래의 방법으로 사용될 수 있다.
본 발명은 동일 평면 전극을 구비한 유형의 플라즈마 패널을 참조로 해서 기술되었다. 본 발명은 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서, 전극을 구비하거나 구비하지 않은 다른 유형의 플라즈마 패널에 적용될 수 있음이 당업자에게 명백하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 정전하 문제에 보다 나은 해결책을 제안하고, 녹색과 청색의 두 가지 인광체에 대해 동시에, 패널 제조 중 이들 성능의 감소를 방지할 수 있는 녹색과 청색 인광체에 대한 해결책을 제안하는 것이다.

Claims (6)

  1. 방전 효과에 의해 자외선을 방출할 수 있는 가스로 채워진 방전 공간이 사이에 있고, 상기 방전 공간의 벽면은 상기 자외선으로 들뜨게 함으로써 녹색, 청색 또는 적색 광을 방출할 수 있는 인광체 조성물 층으로 적어도 부분 코팅되어 있는, 투명한 전면판(front plate)과 후면판(rear plate)을 포함한 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)로서,
    녹색 컬러를 방출할 수 있는 상기 인광체 조성물은, 자기플롬바이트 유형(magnetoplombite type) 및/또는 β-알루미나 유형의 스피넬 구조를 갖는 두 가지 알루미늄산염의 혼합물, 즉 90%가 테르븀으로 도핑되지 않고 망간으로 도핑되도록 하는 중량비 PA의 A와, 망간으로 도핑되지 않고 세륨과 테르븀으로 도핑된 중량비 PB(= 1-PA)의 다른 B의 혼합물 적어도 80 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서, 청색 컬러를 방출할 수 있는 상기 인광체 조성물은 β-알루미나 유형의 스피넬 구조를 갖는 유러퓸 도핑 알루미늄산염(europium-doped aluminate)을 원료로 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 알루미늄산염 A는 일반식이 Mn:M11-zM2zAlxOy이고,
    상기 알루미늄산염 B는 일반식이 Ce,Tb:M'11-z'M'2z'Alx'Oy'이며,
    여기서, M1, M'1, M2, M'2는 Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd 및 이들 원소의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되고,
    9<x<13, 9<x'<13, 16<y<20, 16<y'<20 이며,
    0≤z<1, 0≤z'<1 인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 알루미늄산염 A는 화학식이 Mn:Ba(1-z)SrzAl12O19으로, 0≤z<1 이고,
    알루미늄산염 B는 화학식이 Ce,Tb:MgAl11O19인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 4항에 있어서, PA는 57% 내지 63%인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 4항에 있어서, PA는 27% 내지 33%인 것을 특징으로 하는, 플라즈마 디스플레이 패널.
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