KR20040037270A - Ｓｉ 농도를 조정한 다결정 ＭｇＯ 증착재 - Google Patents

Ｓｉ 농도를 조정한 다결정 ＭｇＯ 증착재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 넓은 온도 범위에 걸쳐 양호한 방전 응답성을 얻을 수 있는 다결정 MgO 증착재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 패널 휘도가 향상된 플라즈마 디스플레이 패널 및 패널 휘도를 떨어뜨리지 않으면서 대폭적인 어드레스 IC 수의 삭감을 꾀할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 재료가 되는 다결정 MgO 증착재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 방법은, 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막용 다결정 MgO 증착재의 개량(改良)으로, 그 특징적인 구성은 MgO 순도가 99.9%이상이고 상대밀도가 90%이상인 다결정 MgO의 소결(燒結) 펠릿(pellet)으로 이루어지며, 다결정 MgO 안에 포함되는 Si 농도가 30ppm 이상 500ppm 미만인 점에 있다.

Description

Ｓｉ 농도를 조정한 다결정 ＭｇＯ 증착재{polycrystalline MgO deposition material having adjusted Si concentration}
본 발명은 AC형 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막 재료로서 사용되는 MgO막의 재료인 다결정 MgO 증착재에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 넓은 온도 범위에서 응답성이 양호한 MgO막과 이것을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 재료가 되는 다결정 MgO 증착재에 관한 것이다.
근래, 액정(Liquid Crystal Display)을 비롯하여, 각종 평면 디스플레이의 연구개발과 실용화가 눈부시게 발전하고 있으며, 그 생산도 급증하고 있다. 컬러 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP라고 한다)에 대해서도, 그 개발과 실용화의 움직임이 최근 활발해지고 있다. PDP는 대형화하기 쉽고, 하이비젼용 대화면 벽걸이 텔레비젼의 최단거리에 있어, 대각(對角) 40인치의 PDP가 제조되고 있다. PDP는 전극구조에 따라, 금속전극이 유전체 글라스 재료로 덮힌 AC형과, 방전공간에 금속전극이 노출되어 있는 DC형으로 분류된다.
이 AC형 PDP의 개발 초기에는, 유전체 글라스층이 방전공간에 노출되어 있었기 때문에, 직접 방전에 노출되어, 이온 충격의 스퍼터링(sputtering)에 의해 유전체 글라스층의 표면이 변화하여 방전개시 전압이 상승하였다. 그 때문에, 높은 승화열을 가진 여러가지 산화물을 이 유전체 글라스층의 보호막으로 사용하는 시도가 이루어졌다. 이 보호막은 방전용 가스와 직접 접해 있기 때문에 중요한 역할을 담당하고 있다. 즉, 보호막에 요구되는 특성은 ① 낮은 방전전압, ② 방전시의 내(耐)스퍼터링성, ③ 빠른 방전 응답성, 및 ④ 절연성이다. 이 조건들을 만족하는 재료로서, MgO가 보호막에 사용된다. 이 MgO로 이루어진 보호막은, 유전체 글라스층의 표면을 방전시의 스퍼터링으로부터 보호하고, PDP의 수명 연장에 중요한 작용을 하고 있다.
하지만, MgO막을 보호막으로서 사용하는 경우, 블랙 노이즈라고 불리는 표시의 산란이 많이 발생한다는 문제가 있었다. 블랙 노이즈란, 점등해야할 셀(선택셀)이 점등하지 않는 패널 표시의 산란 현상이며, 화면내의 점등영역과 비점등영역의 경계에서 발생하기 쉽다고 알려져 있다. 이 산란 현상은 한 라인 또는 한 열의 복수개의 선택셀 모두가 점등하지 않는 것이 아니라, 발생 부위가 점재(点在)하고 있기 때문에, 블랙 노이즈의 원인은 어드레스 방전이 발생하지 않거나, 발생하더라도 그 강도가 부족한 어드레스 미스일 것이라고 생각된다.
이와 같은 상기 모든 문제를 해결하기 위한 방책으로서, 진공 성막법에 의해 Si를 500~10000 중량ppm 범위내의 비율로 포함한 MgO막을 내스퍼터성 보호막으로서 이용하는 PDP가 개시되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에서는, MgO막안에 상기 비율로 Si를 함유함으로써, 블랙 노이즈의 원인인 어드레스 미스를 억제할 수 있다.
또한, 지방산염의 열분해에 의해 Si를 1000~40000 중량 ppm의 비율로 포함하는 MgO막을 형성하고, 이 막을 내스퍼터성 보호막으로서 이용한 PDP가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 특허문헌 2에 나타난 기술에 의하면, 지방산염의 열분해에 의해 형성되는 MgO막안의 미량의 성분에 의해 전기적 특성이 개선되고, 2차 전자의 방출량이 증대하여 잔류 전하에 의한 실효 전압의 저하가 보충되어, 전하의 잔류자체가 경감되고, 잔류전하가 빠르게 소실하기 때문에, 블랙 노이즈의 원인인 어드레스 미스를 억제할 수 있다.
한편, PDP 패널에서는 방전셀의 형상이나 패널 구동시의 인가전압, 주파수 등의 여러가지 조건이 응답성에 영향을 준다고 발표되고 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 이 비특허문헌 1에서는, PDP의 응답성을 평가하는 방법이 기재되어 있다.
또한, 방전셀 내에 진공 자외선을 조사시킴으로써, 응답성을 개선하는 것이 발표되고 있다(예를 들어, 비특허문헌 2 참조). 이 비특허문헌 2에도, PDP 패널의 응답성을 평가하는 방법이 기재되어 있다.
(특허문헌 1)
일본특허 제3247632호 공보
(특허문헌 2)
일본특허공개 2001-110321호 공보
(비특허문헌 1)
A.Seguin, L.Tessier, H.Doyeux and S.Salavin, "Measurement of Addressing Speed in Plasma Display Devices.",IDW'99, p699-702
(비특허문헌 2)
R.Ganter, Th. Callegari, N.Posseme, B.Caillier and J.P.Boeuf, "Photoemission in Plasma Display Panel Discharge Cells.", IDW'00, p731-734
상기 특허문헌 1, 특허문헌 2, 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2는 응답성 평가시의 온도 조건에 대해서 특별히 다루지 않고 있어, 실온부근의 조건에서 응답성 평가를 하였다고 생각된다.
하지만, PDP의 보증 온도는 제조 회사에 따라, 최저온도가 0℃, 더욱 바람직하게는 -15℃, 최고온도가 70℃, 더욱 바람직하게는 90℃로 상하폭이 크다. 그래서, 본 발명자는 -15℃~90℃의 넓은 온도범위에 걸쳐 방전응답성을 평가하고, 더욱 상세한 조사를 한 결과, 응답성에 온도 의존성이 있는 것을 알아내었다. 구체적으로는, 어떤 온도에서의 방전응답시간이 임계값을 넘으면, 기록 방전 불량이 발생하여 패널이 깜빡이는 문제가 있었다. 또한, 방전응답성이 나쁜 경우, 어드레스 기간을 늘릴 필요가 있으며, 그 결과 서스테인 기간이 짧아져, 충분한 패널의 휘도를 얻을 수 없기 때문에, 종래에는 패널 휘도를 개선하기 위하여 듀얼스캔을 실시함으로써, 휘도를 보충하였다. 하지만, 듀얼스캔에는 많은 어드레스 IC수가 필요하기 때문에, 회로 가격이 올라가는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 넓은 온도범위에 걸쳐 양호한 방전응답성이 얻어지는 다결정 MgO 증착재를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 어드레스 기간을 단축하여, 서스테인 기간을 연장함으로써, 패널 휘도가 향상된 PDP 재료가 되는 다결정 MgO 증착재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 패널 휘도가 떨어지지 않으면서 대폭적인 어드레스 IC수의 삭감을 꾀할 수 있는 PDP 재료가 되는 다결정 MgO 증착재를 제공하는데 있다.
도 1은 PDP의 내부구조를 나타내는 요부단면사시도이다.
도 2는 실시예 1~4 및 비교예 1~3에서의 MgO막의 응답성과 온도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 5, 6 및 비교예 4의 PDP 모듈에 있어서, 어드레스 방전시의 응답성과 Si 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
***부호의 설명***
10 : 플라즈마 디스플레이 패널 11 : 프론트 글라스 기판
12 : 서스테인 전극 13 : 스캔 전극
14 : 리어글라스 전극 16 : 어드레스 전극
17 : 격벽(장벽, 리브) 18 : 형광체
18G : 형광체(녹색) 18B : 형광체(청색)
18R : 형광체(빨간색) 19 : 방전공간
21 : 유전체 글라스층 22 : 보호막(MgO막)
청구항 1에 따른 발명은, PDP의 보호막용 다결정 MgO 증착재의 개량으로, 그 특징적인 구성은, MgO 순도가 99.9%이상이고 상대밀도가 90%이상인 다결정 MgO의 소결 펠릿으로 이루어지며, 다결정 MgO 안에 포함되는 Si의 농도가 30ppm 이상 500ppm미만인 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 따른 발명에서는, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 상기 범위내인 MgO 증착재를 막형성한 MgO막은 넓은 온도범위에 걸쳐 양호한 방전응답성이 얻어진다.
청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 따른 발명으로서, 다결정 MgO 증착재안에 포함되는 Si 농도가 220~480ppm인 다결정 MgO 증착재이다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1에 따른 발명으로서, 다결정 MgO 증착재안에 포함되는 Si 농도가 250~450ppm인 다결정 MgO 증착재이다.
청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1에 따른 발명으로서, 다결정 MgO 증착재안에 포함되는 Si 농도가 280~350ppm인 다결정 MgO 증착재이다.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 다결정 MgO 증착재를 막형성한 MgO막은, 넓은 온도 범위에 걸쳐 양호한 방전응답성이 얻어진다.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 다결정 MgO 증착재를 막형성한 MgO막을 이용한 PDP는, 넓은 온도범위에서 양호한 응답성이 얻어지며, 어드레스 기간을 단축하여, 서스테인 기간을 연장할 수 있기 때문에, 패널의 휘도를 향상시킬 수 있다. 한편, 충분한 패널 휘도를 확보할 수 있기 때문에, 패널 휘도가 저하하지 않으면서 대폭적인 어드레스 IC수의 삭감을 꾀할 수 있다.
이어서 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명자는 다결정 MgO 증착재 및 이 증착재를 이용하여 형성된 MgO막 안의 불순물 종류 및 그 함유량이 방전응답성에 미치는 영향을 상세히 조사하여, 다결정 MgO 안에 포함되는 Si 농도에 크게 영향을 받는 것을 확인하였다. 또한, 다결정 MgO 안의 Si 농도가 증가할수록 대체로 방전응답성이 양호해지지만, 더욱 증가하면 역으로 열화하기 때문에, 제품에 대한 적용을 고려했을 때, 최적의 Si 농도 범위가 존재하는 것을 알게 되었다. 이와 같은 온도의존성이 존재하는 요인은 Si 첨가에 의해 2차 전자 방출능이 향상하기 때문이다.
본 발명의 Si 농도를 조정한 다결정 MgO 증착재는, PDP의 보호막용 증착재의 개량으로, MgO 순도가 99.9%이상이고 상대밀도가 90%이상인 다결정 MgO의 소결 펠릿으로 이루어진다. 그 특징적인 구성은, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 30ppm이상 500ppm미만인 것에 있다.
다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 상기 농도범위의 비율로 포함된 본 발명의 MgO 증착재는, Si가 MgO 매트릭스의 입계 및 입자안에 서브미크론~5㎛ 정도의 입자형상의 석출물로 존재한다. EPMA(Electron Probe MicroAnalyzer) 분석을 사용한 측정결과로부터, 본 발명의 MgO 증착재 안에 Si가 CaSiO4나 CaMgSi2O4, MgSiO3등의 복합산화물이나 SiO2의 형태로 존재하고 있는 것을 알았다.
다결정 MgO 안에 포함되는 Si의 농도가 하한치 미만이거나, 상한치 이상이면저온에서의 응답성에 문제가 생긴다. 바람직한 Si 농도는 220~480ppm, 보다 바람직하게는 250~450ppm이다. 더욱이 바람직하게는 280~350ppm이다.
본 발명의 MgO 증착재를 전자빔 증착법으로 형성한 MgO막에 포함되는 Si를, X선 회절(XRD, X-ray Diffractmeter)에 의해 측정한 결과, MgO 이외의 물질, 즉 MgO 증착재 안에 존재하였던 상기 복합산화물과 같은 물질은 확인되지 않았다. 더욱이, 본 발명의 MgO 막안의 MgO의 격자정수는, 통상의 MgO의 격자정수보다도 약간 작다. 이것으로부터, Mg보다도 이온 반경이 작은 Si가 MgO 격자안에 포함되어 존재하고 있다고 추정할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 MgO 증착재의 제조방법을 설명한다.
먼저 순도가 99.9%이상인 고순도 MgO 분말과 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 30ppm이상 500ppm 미만인 고순도 실리카 분말과 바인더와 유기용매를 혼합하여, 농도가 30~75 중량%인 슬러리를 조제한다. 바람직하게는 40~65 중량%의 슬러리를 조제한다. 슬러리의 농도를 30~75 중량%로 한정한 것은, 75중량%를 넘으면 상기 슬러리가 비수계(非水系)이기 때문에, 안정된 혼합 조립(造粒)이 어렵고, 30 중량% 미만에서는 균일한 조직을 가진 치밀한 MgO 소결체를 얻을 수 없기 때문이다. MgO 분말의 평균입경은 0.1~5.0㎛의 범위내에 있는 것이 바람직하다. MgO분말의 평균입경을 상기 범위내로 규정한 것은, 하한치 미만이면 분말이 너무 작아 응집하기 때문에, 분말의 핸들링이 나빠져 고순도 슬러리를 조제하는 것이 어려워지는 문제점이 있으며, 상한치를 넘으면, 미세 구조의 제어가 어려워 치밀한 소결체 펠릿을 얻을 수 없다는 문제점이 있기 때문이다.
실리카 분말은 Si존재량의 편재 방지와 MgO 매트릭스와의 반응성 및 Si 화합물의 순도를 고려했을 때, 1차 입자 직경이 나노스케일인 실리카 입자를 첨가하는 것이 바람직하고, 특히 기상법으로 얻어진 표면적비가 50~300m2/g인 초미분 실리카(에어로질)를 사용하는 것이 바람직하다.
바인더로는 폴리에틸렌글리콜이나 폴리비닐부티랄 등을, 유기용매로는 에탄올이나 프로판올 등을 사용하는 것이 바람직하다. 바인더는 0.2~5.0 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 고순도 분말과 바인더와 유기용매의 습식혼합, 특히 고순도 분말과 분산매인 유기용매와의 습십혼합은, 습식 볼밀 또는 교반 밀에 의해 이루어진다. 습식 볼밀에서는, ZrO2제 볼을 사용하는 경우, 직경 5~10mm의 여러개의 ZrO2제 볼을 사용하여 8~24시간, 바람직하게는 20~24시간 습식혼합한다. ZrO2제 볼의 직경을 5~10mm로 한정한 것은, 5mm미만에서는 혼합이 불충분해지기 때문이며, 10mm을 넘으면 불순물이 증가하는 문제점이 있기 때문이다. 또한, 혼합시간이 최장 24시간으로 긴 것은, 장시간 연속혼합하여도 불순물의 발생이 적기 때문이다.
교반밀에서는, 직경 1~3mm의 ZrO2제 볼밀을 사용하여 0.5~1 시간 습식혼합한다. ZrO2제 볼의 직경을 1~3mm로 한정한 것은, 1mm미만에서는 혼합이 불충분하기 때문이며, 3mm를 넘으면 불순물이 증가하는 문제점이 있기 때문이다. 또한, 혼합시간이 최장 1시간으로 짧은 것은, 1시간을 넘으면 원료의 혼합뿐만 아니라 볼 자체가파손되기 때문에, 불순물 발생의 원인이 되며, 또한 1시간이면 충분히 혼합할 수 있기 때문이다.
이어서, 상기 슬러리를 분무건조하여 평균 입자직경이 50~250㎛, 바람직하게는 50~200㎛인 혼합조립분말을 얻는다. 이 조립분말을 소정 틀에 넣어 소정 압력으로 성형한다. 상기 분무건조는 스프레이드라이어를 사용하여 행하는 것이 바람직하고, 소정 틀에는 일축(一軸) 프레스 장치 또는 냉간정수압 성형장치(CIP(Cold Isostatic Press)성형장치)가 사용된다. 일축 프레스 장치에서는 조립분말을 750~2000kg/cm2, 바람직하게는 1000~1500kg/cm2의 압력으로 일축가압 성형하고, CIP성형장치에서는, 조립분말을 1000~3000kg/cm2, 바람직하게는 1500~2000kg/cm2의 압력으로 CIP성형한다. 압력은 상기 범위로 한정하는 것은, 성형체의 밀도를 높이는 동시에 소결후의 변형을 방지하여, 후가공이 필요하지 않기 때문이다.
더욱이 성형체를 소정 온도에서 소결한다. 소결은 대기, 불활성 가스, 진공 또는 환원가스 분위기에서 1350℃ 이상, 바람직하게는 1400~1800℃의 온도에서 1~10시간, 바람직하게는 2~8시간 행한다. 이에 의해 상대밀도가 90% 이상인 소결체 펠릿이 얻어진다. 상기 소결은 대기압에서 행하지만, 핫프레스(HP) 소결이나 열간 정수압 프레스(HIP, Hot Isostatic Press) 소결과 같이 가압소결하는 경우에는, 불활성 가스, 진공 또는 환원 가스 분위기에서 1350℃이상의 온도로 1~5시간 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 얻어진 소결 펠릿의 다결정 MgO 증착재를 사용하여, 기판표면에 MgO막을 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른 PDP의 내부구조를 나타내는 사시도이다.
면(面)방전 형식의 AC형 PDP(10)에서는 통상, 프론트글라스 기판(11)의 화면가로방향으로 서스테인 전극(12)과 스캔 전극(13)이 쌍을 이루어 평행하게 배치되어 있다. 또한, 리어글라스 기판(14)의 화면세로방향으로는 어드레스 전극(16)이 배치되어 있다. 이 서스테인 전극(12)과 스캔 전극(13)의 간격은 방전갭이라고 불리며, 이 간격은 약 80㎛로 선정되어 있다. 또한, 프론트글라스 기판(11)과 리어글라스 기판(14)은 100~150㎛ 정도 높이의 격벽(17)에 의해 떨어지고, 이 격벽(17)의 벽면 및 바닥부분에는 형광체 분말(18)이 도포되어 있다. 컬러 표시의 경우에는, 라인 방향으로 늘어놓은 3개의 방전공간을 형성하는 격벽(17)의 배면 및 바닥부분에 3색(R,G,B)의 형광체(18G,18B,18R)가 각각 도포되어 3개의 서브픽셀(단위발광영역)을 형성하여, 이들을 1 픽셀로 하고 있다. 프론트글라스 기판(11), 리어글라스 기판(14) 및 격벽(17)으로 형성된 방전공간(19)에는 가스가 밀봉되어 있다. 이 밀봉가스에는 Ne(네온)이나 Xe(크세논) 등의 불활성 가스의 혼합가스가 사용된다.
서스테인 전극(12) 및 스캔 전극(13)을 피복하는 유전체 글라스층(21)의 표면에는, 방전시의 방전가스에 의한 이온 충격을 저감하기 위하여, 내스퍼터성이 높은 보호막(22)이 설치된다. PDP에서는 보호막(22)의 재질 및 막질이 방전 특성에 큰 영향을 주기 때문에, 이 보호막은 방전전극으로서 작용한다. 이 보호막 재료는 내스퍼터성이 뛰어나고, 2차 전자 방출계수가 높은 절연물인 본 발명의 MgO막을 사용한다.
이와 같이 구성된 매트릭스 표시형식의 AC형 PDP에서는, 프론트글라스 기판(11)과 리어글라스 기판(14) 사이에 설치된 방전공간(19)내에서 대향하는 서스테인 전극(12) 및 스캔 전극(13)과 어드레스 전극(16) 사이에 플라즈마 방전을 일으켜, 이 방전공간(19)내에 밀봉되어 있는 가스로부터 발생하는 자외선을 방전공간(19)내에 설치된 형광체(18)에 비춤으로써 표시를 행한다. 표시소자인 셀의 점등상태 유지(서스테인)에는 메모리 효과가 이용되고 있다. 표시할 때에는, 먼저 어느 화상의 서스테인이 종료하고나서 다음 화상의 어드레싱(기입)까지의 사이에 화면 전체의 벽전하를 소거(리셋)한다. 이어서 점등(발광)해야할 셀에만 벽전하를 축적시키는 라인순서로 어드레싱(기입)을 행한다. 그 후에 모든 셀에 대하여 일제히 교류극성의 방전개시 전압보다 낮은 전압(서스테인 전압)을 인가한다. 벽전하가 존재하는 셀에서는, 벽전하가 서스테인 전압에 중첩되기 때문에, 셀에 가해지는 실효 전압이 방전개시 전압을 넘어 방전이 발생한다. 서스테인 전압의 인가 주파수를 높임으로써, 외관상으로 연속적인 점등 상태를 얻을 수 있다.
상기 어드레싱(기입)에서는, 리어글라스 기판의 어드레스 전극과 프론트글라스 기판의 스캔 전극 사이에서 기입방전을 행함으로써 벽전하의 축적이 이루어진다. 예를 들어, 종래부터 사용되고 있는 해상도가 VGA(Visual Graphics Array) 클래스로 256 계조표현(8 서브필드)인 PDP에서는, 기입방전이 3㎲으로 행해졌을 경우, 480 라인을 순서대로 기입해야 하기 때문에, 구동시간의 약 10%가 벽전하의 소거에, 약 70%가 화상 데이터의 기입에 소비되어, 실제로 화상을 표시하는 시간은 나머지 약 20% 정도밖에 존재하지 않게 된다. PDP의 경우, 패널의 휘도는 이 화상표시 시간이 길수록 밝게 인식된다. 패널 휘도를 개선하기 위해서는 어드레스 전극을 구동하는 어드레스 IC수를 2배로 하여, 화상의 상하부를 따로따로 기입함으로써(듀얼스캔), 기입 시간을 단축하고 화상표시 시간을 늘릴 수 있다. 하지만, 이 방법을 사용하면, 회로 가격이 올라가는 문제가 있다.
이에 대하여, 본 발명의 MgO 증착재를 사용하여 형성된 MgO막은, 넓은 온도범위에 걸쳐 양호한 방전응답성을 얻을 수 있기 때문에, 기입방전 시간은 단축할 수 있다. 따라서, 이 보호막을 사용한 본 발명의 PDP는, 화상표시 시간을 늘릴 수 있기 때문에, 패널 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 패널 휘도의 저하없이 대폭적인 어드레스 IC수의 삭감도 꾀할 수 있다.
(실시예)
이어서 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 자세히 설명한다.
(실시예 1)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.95%, 상대밀도 98%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 300ppm인 소결 펠릿을 준비하였다. 펠릿의 크기는 5mmφ, 1.6mmt이다. 또한, 표면에 ITO 전극과 은전극을 적층하여 전극을 형성하고, 더욱이 이 전극을 피복하도록 유전체 글라스층을 형성한 글라스 기판을 준비하였다.
이 글라스 기판에 형성된 유전체 글라스층 위에, 전자빔 증착법에 의해, 막두께가 8000Å이고 결정배향성이 (111)인 MgO막을 형성하였다. 막형성 조건은 도달진공도가 1.0×10-4Pa, 산소가스 분압이 1.0×10-2Pa, 기판온도가 200℃, 막형성 속도가 20Å/초이다.
(실시예 2)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.91%, 상대밀도 94%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 250ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(실시예 3)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.93%, 상대밀도 92%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 400ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(실시예 3)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.95%, 상대밀도 95%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 450ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(실시예 5)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.98%, 상대밀도 98%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 30ppm인 소결 펠릿을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하고, 형성한 MgO막을 사용하여 PDP 모듈을 제작하였다. 제작한 모듈을 ADS(Address Display Separation) 방법으로 구동시켜, 실기(實機)에서 어드레스 방전시의 응답시간을 평가하였다.
(실시예 6)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.98%, 상대밀도 98%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 300ppm인 소결 펠릿을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하고, 실시예 5와 같이 PDP 모듈을 제작하였다. 제작한 모듈을 ADS 방식으로 구동시켜, 실기에서 어드레스 방전시의 응답시간을 평가하였다.
(비교예 1)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.96%, 상대밀도 98%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 25ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(비교예 2)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.90%, 상대밀도 95%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 550ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(비교예 3)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.0%, 상대밀도 95%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 240ppm인 소결 펠릿을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하였다.
(비교예 4)
다결정 MgO 증착재로서 MgO순도 99.98%, 상대밀도 98%, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 1000ppm인 소결 펠릿을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 MgO막을 형성하고, 실시예 5와 같이 PDP 모듈을 제작하였다. 제작한 모듈을 ADS 방식으로 구동시켜, 실기에서 어드레스 방전시의 응답시간을 평가하였다.
(비교시험 및 평가)
실시예 1~4 및 비교예 1~3에서 얻어진 MgO막을 가지는 글라스 기판을 사용하여 테스트 기판을 각각 제작하였다. 구체적으로는 먼저 MgO막을 가지는 글라스 기판을 프론트글라스 기판으로 하였다. 이어서, 은전하와 백색 유전체 글라스층을 적층시켜 형성한 후, 그 위에 높이가 150㎛, 피치가 360㎛인 격벽(리브)을 형성한 리어글라스 기판을 준비하였다. 이 리어글라스 기판과 프론트글라스 기판을 서로 대향하도록 배치하였다. 프론트글라스 기판, 리어글라스 기판, 격벽에 의해 형성된 방전공간에는, Ne-4% Xe 혼합 가스를 방전가스로서 주입하였다.
이와 같이 하여 얻어진 테스트 기판을 사용하여 -15℃, 0℃, 25℃, 50℃, 70℃ 및 90℃의 각 온도 조건에서 유사한 어드레스 방전시험, 즉 2장의 글라스 기판 사이의 대향 방전시험을 행하였다. 시험조건은 방전가스압을 150Torr 즉 약 2.0×104Pa, 인가전압을 250V, 주파수를 10Hz로 하였다. 이와 같은 조건에서 시험을 행하여, 방전에 의해 방출되는 근적외선을 광전자 증배관에 의해 검지하고, 전압을 인가하고나서 발광이 종료할 때까지의 시간을 응답시간으로서 평가하였다. 한편, 이 응답시간에는 통계적인 발광 편차를 포함한다. 도 2에 시험결과를 각각 나타낸다. 한편, 도 2에서, 굵은 선으로 설정된 임계값은, 같은 조건에서 형성한 MgO막을 사용하여 제작된 42인치 패널을 사용하여 실제로 응답성을 평가하여 얻을 결과와 비교하여 500㎲라고 설정한 것이다.
도 2로부터 분명히 알 수 있듯이, 본 발명에서 규정한 MgO순도보다 낮은 순도의 MgO를 사용한 비교예 3에서는, 실온부근에서의 시험결과가 임계치를 크게 넘어, 순도가 낮은 MgO 증착재를 사용하면 응답성이 나빠진다는 것을 알았다. 본 발명의 Si 농도범위보다 Si 농도가 낮은 비교예 1 및 Si 농도가 높은 비교예 2에서는, -15℃에서 임계값을 넘는 응답시간이 되었다. 이 결과로부터 MgO안의 Si 농도가 본 발명에서 규정한 하한치(30ppm)보다 낮은 경우, 및 상한치(500ppm) 보다 높은 경우, 저온 조건에서의 응답성에 어려움이 있다는 것을 알았다. 이 임계값을 넘는 응답시간의 결과로부터, 비교예 1~3과 같은 조건으로 형성한 MgO막을 사용하여, 실제로 42인치 패널을 제작하고, 이 패널을 구동했을 경우, 기입 에러가 발생하여, 패널에 깜빡거림이 확인될 것으로 추정할 수 있다. 이에 대하여 MgO 안의 Si 농도가 본 발명의 농도범위(30ppm이상 500ppm 미만)안인 실시예 1~4에서는, -15℃부터 90℃까지의 넓은 범위에 걸쳐 임계값 이하의 응답시간이 되어, 응답성이 매우 양호하다는 것을 알았다.
이어서, 실시예 5, 6 및 비교예 4에서 각각 제작한 모듈을 ADS방식으로 구동시켜, 실기에서 어드레스 방전시의 응답시간을 평가하였다. 도 3에 그 시험결과를 각각 나타낸다.
도 3에 나타내는 바와 같이, Si 농도가 30ppm인 실시예 5 및 300ppm인 실시예 6에서는 목표 응답시간(1㎲이하)보다 낮은 응답시간으로, 양호한 결과를 나타내고 있다. 이에 대하여 Si 농도가 1000ppm인 비교예 4에서는, 목표응답 시간을 넘어, 응답성에 어려움이 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 응답성에 관하여 MgO막 안에 포함되는 Si 농도에는 최적농도 범위가 존재한다는 것을 알았다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 Si 농도를 조정한 다결정 MgO 증착재는 PDP의 보호막용 증착재의 개량으로, 그 특징적인 구성은 MgO 순도가 99.9%이상이고 상대밀도가 90%이상인 다결정 MgO의 소결 펠릿으로 이루어지며, 다결정 MgO안에 포함되는 Si 농도가 30ppm이상 500ppm미만인 점에 있다. Si 농도를 상기 범위내로 규정한 MgO 증착재를 이용하여 형성한 MgO막은, 넓은 온도범위에 걸쳐 양호한 방전응답성을 얻을 수 있다. 또한, 이 MgO막을 사용하여 제작한 PDP는, 패널 휘도의 향상을 꾀할 수 있고, 또한 패널 휘도의 저하없이, 대폭적인 어드레스 IC수의 삭감을 꾀할 수 있다.

Claims (4)

  1. 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막용 다결정 MgO 증착재에 있어서,
    MgO 순도가 99.9%이상이고, 상대밀도가 90% 이상인 다결정 MgO의 소결 펠릿으로 이루어지며,
    상기 다결정 MgO 안에 포함되는 Si 농도가 30ppm 이상 500ppm 미만인 것을 특징으로 하는 다결정 MgO 증착재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다결정 MgO 증착재 안에 포함되는 Si 농도가 220ppm~480ppm인 것을 특징으로 하는 다결정 MgO 증착재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    다결정 MgO 증착재 안에 포함되는 Si 농도가 250ppm~450ppm인 것을 특징으로 하는 다결정 MgO 증착재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    다결정 MgO 증착재 안에 포함되는 Si 농도가 280ppm~350ppm인 것을 특징으로 하는 다결정 MgO 증착재.
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