KR20050049557A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR20050049557A
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마사토시 기타가와
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

MgO로 이루어지는 유전체 보호층(14)과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층(25R, 25G, 25B)이 형성된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 모든 형광체층을 Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속을 포함하지 않는 것으로 하거나, 또는 모든 형광체층에 대하여 Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속 또는 알칼리토류금속의 함유율을 규정한다. 이것에 의해, 유전체 보호층(14)의 임피던스의 경시적인 변동을 억제하고, 또는 상기 변동의 방향성을 갖출 수 있으며, 플라즈마 디스플레이 패널에서의 블랙 노이즈의 발생을 억제할 수 있게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은, 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 화질열화를 억제하기 위한 기술에 관한 것이다.
최근, 디스플레이에는, 고정밀화, 대화면화 및 평면화 등이 요구되고 있고 다양한 디스플레이가 개발되고 있다. 그 중에서도, 대표적인 디스플레이로서 플라즈마 디스플레이 패널(이하, 「PDP」라 함) 등의 가스방전 패널이 주목받고 있다.
PDP는, 전면 패널과 배면 패널이 격벽을 사이에 두고 대향배치되고, 서로 외주부에서 밀봉되어 양 패널 사이에 형성된 공간(방전공간)에 방전가스(예를 들어, 53.2 ~ 79.8 kPa의 Ne - Xe계 가스)가 봉입되어 구성되어 있다. 전면 패널은, 전면 유리기판, 그 면 위에 스트라이프 형상으로 형성된 복수의 표시전극, 이것을 피복하는 유전체 유리층, 다시 그 위를 피복하는 유전체 보호층(Mg0)을 갖고 있다.
한편, 배면 패널은, 배면 유리기판, 그 면 위에 스트라이프 형상으로 형성된 복수의 어드레스전극, 이것을 피복하는 유전체 유리층, 유전체 유리층 상으로서 각 어드레스전극 사이에 세워서 설치된 격벽을 갖고 있다. 또한, 배면 패널에는, 인접하는 격벽과 유전체 유리층으로 형성되는 홈 부분에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색형광체층이 벽면 상에 형성되어 있다. 각 형광체층을 구성하는 형광체로서는, 일반적으로 적색으로서 Y2O3 : Eu, 녹색으로서 Zn2SiO4 : Mn, 청색으로서 BaMgA10O17 : Eu2+ 등이 각각 이용되고 있다. 그 중에서도 녹색 형광체에는, 구동 시에 패널의 휘도를 향상시키기 위해 그 조성 중에 규소(Si)를 포함하는 것이 이용될 수 있다.
상기 PDP에서는, 기본적으로 점등/비점등의 2 값을 갖고 구동되므로, 각 색에 대하여 1 필드를 복수의 서브필드로 분할하여 점등시간을 시분할하고, 그 조합에 따라서 중간계조를 표현하는 방법(필드내 시분할 계조 표시방식)이 이용되고 있다. 각 서브필드에는, 점등시키고자 하는 방전셀에 대하여 기록을 행하는 어드레스 기간, 어드레스 기간 후에 방전을 유지하는 서스테인(sustain) 기간이라는 일련의 동작으로 이루어지는 ADS(Address Display-Period Separation) 방식에 의해서, 패널에 화상을 표시하도록 되어 있다.
전술된 바와 같이, PDP의 발광구동에 있어서는, 어드레스 기간에 선택된 방전셀에서의 유전체 보호층의 표면에 벽전하가 형성되고, 서스테인 기간에 방전을 발생시킴으로써 화상을 표시하는 것이지만, 벽전하의 축적량은 유전체 보호층의 임피턴스에 의해서 영향을 받는다. 따라서, 유전체 보호층의 임피던스가 소정 값보다도 너무 낮아도 또한 반대로 너무 높아도, 서스테인 기간에 정상적으로 방전을 발생시키지 못하는, 소위, 블랙 노이즈(black noise)를 발생시킬 수 있다. 또한, 임피던스가 너무 높은 경우에는, 서스테인 기간에서의 방전을 발생시키기 위해 높은 전압을 인가할 필요가 생겨 소비전력이 커진다.
여기서, 유전체 보호층 중에 Si 등의 Ⅳ족원소나, 망간(Mn), 니켈(Ni) 등의 천이금속, 혹은 알칼리금속, 알칼리토류금속 등을 첨가함으로써, 유전체 보호층의 임피던스를 원하는 값으로 하여, 유전체 보호층에서의 전자방출 특성을 최적으로 설정하는 기술이 개발되어 있다(일본국 특개평1O-334809호 공보).
그러나, PDP에서는, 복수의 방전셀 내의 일부에서, 구동시간의 경과와 함께 유전체 보호층의 임피던스가 초기 설정값으로부터 서서히 변동해 간다는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같이, 구동시간의 경과와 함께 유전체 보호층의 임피던스가 변동하면, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에는 서스테인 기간에서 점등시키고자 하는 방전셀에서 방전이 발생하지 않는, 소위, 블랙 노이즈가 발생하게 된다. 이러한 현상은, 상기 공보에 개시된 PDP와 같이, 제조 시에 유전체 보호층 중에 Si 등을 첨가한 경우에도 마찬가지로 생길 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 PDP(1)의 주요부 사시도(일부 단면도),
도 2는 확인실험에서의 유전체 보호층의 임피던스를 측정하기 위한 장치 구성을 나타내는 개략도,
도 3은 확인실험에서의 열화가속 시험장치의 구성을 나타내는 개략도,
도 4는 열화시험 시간과 유전체 보호층의 임피던스 및 발광휘도와의 관계를 나타내는 특성도,
도 5는 형광체층 중의 Si의 함유비율과 열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스와의 관계를 나타내는 특성도,
도 6은 형광체층 중의 W의 함유비율과 열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스와의 관계를 나타내는 특성도,
도 7은 실시예 3에 따른 PDP(3)의 주요부 사시도(일부 단면도),
도 8은 실시예 4에 따른 PDP(4)의 주요부 사시도(일부 단면도)이다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 패널 전체가 높은 발광휘도를 얻을 수 있는 동시에, 구동시간의 경과에 의해서도 유전체 보호층의 임피던스의 변동에 기인하는 블랙 노이즈의 발생을 억제함으로써, 구동시간의 장단(長短)에 관계없이 고화질을 유지할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 종래의 PDP에 있어서, 장기간에 걸쳐 구동되었을 때에 현저해지는 블랙 노이즈의 발생 원인이, 구동 중에 유전체 보호층의 표면으로의 Si, 아연(Zn), 산소(O), Mn 등의 원소의 부착에 있는 것을 밝혀내었다. 이들 블랙 노이즈의 발생원인이 되는 원소는, PDP의 제조단계에서 주로 형광체층 중에 함유되어 있었던 것이고, 구동 시의 방전에 의한 영향을 받아서 이들이 방전공간 내로 비산하여 유전체 보호층의 표면에 부착되는 것이다. 유전체 보호층의 표면에 이들 원소가 부착되다가, 그 부착량이 일정한 레벨에 도달한 시점에서 유전체 보호층의 임피던스가 본래 있어야 할 범위로부터 벗어나게 된다.
또한, 유전체 보호층의 임피던스는, 구성하는 각 형광체의 조성 등의 차이에 따라서 R, G, B의 각 방전셀 사이에서 변동하므로, 예를 들어 구동전압 등을 조정하였다고 하여도, 블랙 노이즈의 발생을 패널 전체에서 억제할 수 없다.
이러한 연구개발로부터 얻어진 사항을 근거로 하여, 본 발명은, PDP가 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 유전체 보호층의 임피던스의 변동을, 구동방법의 조정 등에 의해 블랙 노이즈의 발생을 억제할 수 있도록 컨트롤하는 것을 취지로 하는 것이다. 구체적으로는, 이하에 나타내는 바와 같은 구성을 특징으로 한다.
(1) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 MgO로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 (1)의 PDP에서는, 3색의 모든 형광체에 그 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하고 있지 않으므로, 장기간에 걸쳐 구동되더라도 방전공간 내로 각 형광체층으로부터 Ⅳ족원소의 비산이 적어지도록 억제되고, 유전체 보호층의 표면에 부착되는 Ⅳ족원소의 양이 적다. 즉, 형광체층 중의 형광체 이외의 부분에 Ⅳ족원소가 불순물 레벨로 첨가되어 있었다고 하여도, 형광체층 중에서도 질량비율에서 가장 큰 부분을 차지하는 형광체로서 그 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하지 않음으로써, 유전체 보호층의 방전특성에 주는 영향은 실질적으로 없다고 하여도 좋다. 따라서, 본 발명의 PDP에서는, 설계단계에서 설정된 유전체 보호층의 임피던스가 구동에 의해서 변동하는 일이 없다.
따라서, 상기 (1)의 PDP에서는, 설계단계에서 유전체 보호층의 임피던스를 적정범위 내로 설정해 두면, 구동 중에 블랙 노이즈의 발생이 증가하지 않고, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도 블랙 노이즈에 의한 화질열화를 초래하지 않는다.
(2) 상기 (1)의 PDP에서, 구성요소 중의 형광체 뿐만아니라, 형광체층의 구성요소 전부를 Ⅳ족원소를 포함하지 않는 것으로 하면, 구동에 의한 유전체 보호층의 방전특성의 변동을 제한없이 0으로 할 수 있으므로 바람직하다.
(3) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3색의 모든 형광체층 중에는 Ⅳ족원소가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 (3)의 PDP는, 3색의 모든 형광체층에 Ⅳ족원소가 포함되어 있으므로, 구동 시의 방전에 의해 각 형광체층으로부터는 방전공간에 대하여 Ⅳ족원소가 비산하게 되지만, 3색의 모든 형광체층에 Ⅳ족원소를 포함하는 것으로 하였기 때문에, 3색의 형광체층의 Ⅳ족원소체층에서의 Ⅳ족원소의 비산특성을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 이 PDP에서는, 구동에 의해 Ⅳ족원소가 비산하게 되지만, 모든 방전셀에서 동일하게 유전체 보호층의 표면에 Ⅳ족원소가 부착된다. 이것에 의해, (3)의 PDP에서는, R, G, B 각 색의 방전셀에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스의 경시적(經時的)인 변동의 방향성을 전체적으로 갖게 된다.
또한, (3)의 PDP에서는, 형광체층 중에 Ⅳ족원소를 포함하고 있으므로, 구동 중에 형광체층에서 방전공간으로 비산한 Ⅳ족원소가 유전체 보호층의 표면에 부착되고, 이것에 의해서 1 펄스당 실제 방전시간을 연장시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 형광체층 중에 Ⅳ족원소를 전혀 포함하지 않는 경우에 비해서 패널의 발광휘도를 향상시킬 수 있다. 따라서, (3)의 PDP에서는, 경시적인 임피던스의 수속(convergence)을 예측하여 경시적으로 구동전압을 조정함으로써, 블랙 노이즈가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명의 PDP에서는, 형광체층으로의 Ⅳ족원소의 함유에 의해 패널의 발광휘도의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 구동시간이 장기간에 걸쳐진 경우에도 뛰어난 화질을 유지할 수 있다.
(4) 상기 (3)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 Ⅳ족원소의 함유비율을 5000(질량 ppm) 이하의 범위로 해 두면, 구동에 의한 유전체 보호층의 임피던스의 변동을 실질적으로 Ⅳ족원소를 전혀 포함하지 않는 형광체층을 구비하는 경우와 동일하게 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, (4)의 PDP에서는, 모든 형광체층에 미량이기는 하지만 Ⅳ족원소를 함유하므로, 패널의 발광휘도를 높게 유지할 수 있다.
또한, Ⅳ족원소의 함유비율을 5000(질량 ppm) 이하로 하면 바람직한 이유에 대해서는, 후술하는 확인실험에서 확인된다.
(5) Ⅳ족원소의 함유비율에 대해서는, 전술된 바와 같이 5000(질량 ppm) 이하로 규정하면 바람직하지만, 미량의 Ⅳ족원소를 함유시킴으로써 휘도 향상의 효과를 얻기 위해서, 그 하한을 1OO(질량 ppm)으로 하는 것이 보다 바람직하다.
(6) 상기 (3)의 PDP에서, 3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는 그 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하는 것이 이용되고 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 형광체의 조성 중에 Ⅳ족원소가 포함되어 있도록 하면, 이하의 점에서 바람직하다.
예를 들면, 형광체층을 형성하는 과정에서, 형광체 페이스트 중에 이물질을 혼입시킨 경우에는, 혼합공정이 완전하지 않은 경우에 혼합용기의 상하 등에서 이물질의 분포상태가 달라질 수 있다. 또한, 일반적으로, 소성공정에서, 층의 표면부분에서 이물질의 분포비율이 작고, 층의 내부에서 분포비율이 커지는 경향이 있다. 이와 같이 형광체층의 두께방향으로 이물질의 분포가 균일하지 못하면, PDP가 장기간에 걸쳐 구동된 경우에 유전체 보호층의 임피던스가 안정되지 않고, 면 내에서 변동을 발생시키고, 기판 사이에서 변동을 발생시킨다.
이것에 대하여, 상기 (6)의 PDP와 같이, 형광체의 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하는 경우에는, 형광체의 양에 비례하여 첨가물인 Ⅳ족원소가 존재하고, 전술한 바와 같은 문제를 대폭 경감할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
(7) 상기 (3)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 Ⅳ족원소의 함유비율을 100(질량 ppm) 이상 50000(질량 ppm) 이하이고, 각 형광체층에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 한다.
(7)에 따른 PDP에서는, 각 형광체층에 100(질량 ppm) 이상 50000(질량 ppm) 이하의 비율로 Ⅳ족원소를 포함하고, 이 함유비율은, 상기 (4)의 PDP에서의 함유비율에 비해 상한이 약 10배가 되어 패널의 발광휘도라는 면에서 우수하다.
또한, (7)의 PDP는, R, G, B의 각 색의 형광체층 중의 Ⅳ족원소의 함유비율을 거의 동일하게 하고 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 유전체 보호층의 임피던스를 보다 균일하게 수속시킬 수 있다. 따라서, (7)의 PDP에서는, 상기 (3)의 PDP보다도, 미리 설정해 두는 경시적인 구동전압의 조정이 용이해지고, 블랙 노이즈의 발생이 보다 효과적으로 억제된다.
따라서, 본 발명의 PDP에서는, 패널의 높은 발광휘도를 유지하고, 구동 초기부터 장기간 구동 시에도 뛰어난 화질을 유지하는 데 보다 우수하다.
(8) 상기 (7)의 PDP에서, 함유비율의 변동을 20OOO(질량 ppm) 이내로 규정해 두면 임피던스의 수속성이라는 면에서 바람직하다.
(9) 상기 (7)의 PDP에서, 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 한다. 이 PDP는, 상기 (7)의 우위성 외에 상기 (6)의 우위성도 더불어 갖는다.
(10) 상기 (9)의 PDP에서, 모든 형광체층에서의 형광체를, 그 조성 중에 동일한 Ⅳ족원소를 포함하는 것으로부터 선택하여 이용하면, 유전체 보호층의 임피던스의 변동의 방향성을 갖는다는 면에서 바람직하다.
(11) 상기 (1) 또는 (3)의 PDP에서, Ⅳ족원소로서의 Si를 채용하면, 패널의 발광휘도의 향상, 블랙 노이즈의 발생 억제의 양면에서 바람직하다.
(12) 상기 (11)의 PDP에서, 구체적인 형광체의 조성으로서는, 적색이 Y2SiO5 : Eu, 녹색이 Zn2SiO4 : Mn, 청색이 Y2SiO3 : Ce로 할 수 있다.
(13) 상기 (3)의 PDP에서, 각 형광체층 중의 Ⅳ족원소는, 형광체와는 별도의 화합물로서 포함되는 것으로 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 형광체층 중의 Ⅳ족원소의 함유비율을 상기 수치로 규정함으로써(함유비율이 0 질량 ppm, 즉, Ⅳ족원소를 포함하지 않는 경우도 포함함), 패널의 발광휘도의 향상을 도모하면서, 패널을 장기간에 걸쳐 구동한 경우의 블랙 노이즈의 발생을 억제할 수 있다. 함유비율을 규정함으로써 상기 우위성을 얻을 수 있는 것은, 형광체층 중에 Ⅳ족원소의 함유비율을 규정하는 경우 외에, 천이금속(W, Mn, Fe, Co, Ni), 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 함유비율을 규정하는 경우에도 동일하게 얻을 수 있다. 이하의 (14) ~ (34)에 이들에 대하여 기재한다.
(14) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 W, Mn, Fe, Co, Ni의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
(15) 상기 (14)의 PDP에서, 모든 형광체층은 각각이 W, Mn, Fe, Co, Ni의 어느 것도 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(16) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3 색의 모든 형광체층 중에는 천이금속이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(17) 상기 (16)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 천이금속의 함유비율은 30000(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(18) 상기 (16)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 천이금속의 함유비율은 500(질량 ppm) 이상 3000O(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(19) 상기 (16)의 PDP에서, 3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는, 조성 중에 천이금속을 포함하는 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
(20) 상기 (16)의 PDP에서, 천이금속은 W, Mn, Fe, Co, Ni 중에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 한다.
(21) 상기 (20)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 천이금속의 함유비율은 300(질량 ppm) 이상 1200OO(질량 ppm) 이하이고, 또한, 각 형광체층에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 한다.
(22) 상기 (21)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 천이금속은 각 색형광체층 사이에서 40000(질량 ppm) 이내의 비율 편차가 나도록 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(23) 상기 (21)의 PDP에서, 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 천이금속을 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
(24) 상기 (23)의 PDP에서, 각 형광체의 조성 중에 포함되는 천이금속은 모든 형광체층에서 동일한 것을 특징으로 한다.
(25) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는 그 조성 중에 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
(26) 상기 (25)의 PDP에서, 모든 형광체층은, 각각이 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 어느 것도 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(27) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 모든 형광체층 중에는, 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 중 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(28) 상기 (27)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 함유비율의 합계는 60000(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(29) 상기 (27)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을제외함)의 함유비율의 합계는 1000(질량 ppm) 이상 6000O(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(30) 상기 (29)의 PDP에서, 3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는, 조성 중에 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 의 적어도 하나를 포함하는 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
(31) 상기 (27)의 PDP에서, 모든 형광체층 중의 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 함유비율의 합계는 300(질량 ppm) 이상 12000O(질량 ppm) 이하이고, 또한, 각 형광체층 사이에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 한다.
(32) 상기 (31)의 PDP에서, 모든 형광체층에서의 알칼리금속 및 알칼리토류 금속(단, Mg을 제외함)은 각 형광체층 사이에서 합계 40000(질량 ppm) 이내의 비율 편차가 나도록 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(33) 상기 (31)의 PDP에서, 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 알칼리금속 또는 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)을 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
(34) 상기 (31)의 PDP에서, 모든 형광체층 중에는 동일한 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (1), (14), (25)의 각 PDP를 고려하면, 다음과 같은 구성의 PDP 에서도 상기의 PDP와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(35) 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 PDP에 있어서, 3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 Ⅳ족원소, W, Mn, Fe, Co, Ni, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
(36) 상기 (35)의 PDP에서, 모든 형광체층은, 각각이 Ⅳ족원소, W, Mn, Fe, Co, Ni, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 어느 것도 포함하지 않는 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 구동 초기 단계에서의 유전체 보호층의 임피던스를 적정범위로 설정하고 고화질을 실현하기 위해서는, 이하와 같은 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
(37) 상기 (1), (3), (14), (16), (25), (27), (35)의 PDP에서, 유전체 보호층 중에는 Ⅳ족원소가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(38) 상기 (37)의 PDP에서, 유전체 보호층 중의 Ⅳ족원소의 함유비율은 500(질량 ppm) 이상 2000(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(39) 상기 (1), (3), (14), (16), (25), (27), (35)의 PDP에서, 유전체 보호층 중에는 천이금속이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
(40) 상기 (39)의 PDP에서, 유전체 보호층 중의 천이금속의 함유비율은 1500(질량 ppm) 이상 6000(질량 ppm) 이하인 것을 특징으로 한다.
(41) 상기 (1), (3), (14), (16), (25), (27), (35)의 PDP에서, 유전체 보호층 중에는 알칼리금속 및 알칼리토류금속의 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유전체 보호층 중에 포함될 수 있는 원소 중 알칼리토류금속에 대해서는, 유전체 보호층의 주된 구성요소인 Mg0의 Mg가 포함되지만, 여기서 말하는 알칼리토류금속이란, 이 Mg와는 다른 종류의 원소가 포함되어 있다는 의미이다.
또한, 이하와 같은 구성으로 하는 것으로 하였다.
(42) 상기 (3), (16), (27)의 PDP에서, 형광체층에서의 방전공간측의 면의 적어도 일부영역은 자외선의 투과율이 80(%) 이상이고, 또한, 발광구동 시의 방전에 의해서도, 당해 형광체층을 구성하는 원소 내의 유전체 보호층이 갖는 방전특성을 열화시키는 원소가 방전공간으로 비산하는 것을 억제하는 기능을 갖는 형광체 보호막으로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
(42)의 PDP에서는, 유전체 보호층의 형광체층에서의 방전공간측의 면의 적어도 일부영역이 형광체 보호막에 의해서 피복되어 있으므로, 피복된 영역에서는, 구동 시의 방전에 의해서 상기 원소(예를 들면, Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 등)가 방전공간 내로 비산하지 않는다. 따라서, (42)의 PDP에서는, 설계단계에서 설정된 유전체 보호층의 방전특성(임피던스)을 장기간 구동한 후에도 유지할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생에 의한 화질열화를 억제할 수 있다.
또한, (42)의 PDP에서의 형광체 보호막은, 80(%) 이상의 자외선 투과율을 확보하도록 형성되어 있으므로, 방전공간에서 발생하는 자외선이 형광체 보호막에 의해서 차단되는 비율이 적고, 구동 초기의 패널의 발광휘도는 약간 저하하지만, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생을 억제하는 효과가 크다.
따라서, (42)의 PDP에서는, 패널 전체가 높은 발광휘도를 유지하면서, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도 블랙 노이즈의 발생이 적고, 뛰어난 화질이 유지된다.
또한, 본 발명에 따른 PDP의 구성에 대해서는, 반드시 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색의 모든 형광체층에 Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 등의 원소를 포함하고 있지 않은 경우에도 효과를 발휘할 수 있다. 예를 들면, G 형광체층에만 Ⅳ족원소인 Si 등을 포함하고 다른 형광체층에는 상기 원소를 포함하지 않는 경우에도, 적어도 G 형광체층의 방전공간측의 면을 형광체 보호막으로 피복하는 구성으로 하면, 패널 전체에서는, 구동에 의해서 방전공간 내로 Ⅳ족원소 등이 비산하지 않는다. 또한, 이 PDP에서는, G 형광체층에 Ⅳ족원소 등을 포함하고, R, G, B 모든 방전셀에서의 구동 초기의 발광휘도가 높으며, 또한, 형광체 보호막의 형성에 의해 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생이 억제된다. 따라서, 이 PDP에서는, 구동 초기부터 장기간에 걸쳐 구동될 때까지, 설계 시에 설정한 높은 화질을 유지할 수 있게 된다.
(43) 상기 (42)의 PDP에서, 형광체 보호막은, 1000(질량 ppm) 이상의 Ⅳ족원소, 30000(질량 ppm) 이상의 천이금속, 60000(질량 ppm) 이상의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 중 적어도 1 종을 함유하는 형광체층의 방전측의 면을 피복하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 높은 비율로 상기 원소를 함유하는 형광체층을 형광체 보호막으로 피복함으로써, 패널의 발광휘도의 향상과 블랙 노이즈의 발생억제의 양립을 완수하는 데 보다 바람직하다.
(44) 상기 (42)의 PDP에서, 형광체 보호막은 모든 형광체층에서의 표면을 피복하고 있는 것을 특징으로 한다.
(45) 상기 (42)의 PDP에서, 형광체 보호막은 MgF2를 주성분으로 하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(46) 상기 (42)의 PDP에서, 형광체 보호막은, MgO를 주성분으로 하는 제 1 층과 MgF2를 주성분으로 하는 제 2 층의 적층구조를 가지며, 제 1 층이 방전공간을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(46)의 PDP와 같이 방전공간측에 MgO로 이루어지는 제 1 층을, 형광체층측에 MgF2로 이루어지는 제 2 층을 배치함으로써, 방전 시의 형광체 보호막 자체의 내 스퍼터성(sputtering resistance characteristic)을 향상시킬 수 있고, 총 막두께를 얇게 설정할 수도 있다.
(47) 상기 (46)의 PDP에서, 제 1 층의 두께가 제 2 층의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 한다.
이와 같이 제 1 층의 두께를 제 2 층의 두께보다도 얇게 설정함으로써, 형광체 보호층의 고투과율과 내스퍼터성 확보의 양립을 도모할 수 있으므로 바람직하다.
(실시예 1)
1-1. PDP의 구성
이하, 본 발명의 실시예에 따른 AC형 PDP(이하, 간단히「PDP」라 함)(1)의 구성에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 PDP(1)의 주요부를 취출하여 도시한 주요부의 사시도이다. 여기서, PDP(1)는 40 인치 클래스의 VGA에 적합한 사양을 갖는 패널이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 사이에 간격을 두고 대향배치된 전면 패널(10)과 배면 패널로 구성되어 있다.
전면 패널(10)의 기판이 되는 전면 유리기판(11) 상에는, 표시전극(12)(주사전극(12a) 및 유지전극(12b))이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 표시전극(12)이 형성된 전면 유리기판(11)의 면 상에는, 전체를 피복하도록 유전체 유리층(13)이 형성되고, 다시 그 위에 유전체 보호층(14)이 형성되어 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 표시전극(12)은, 투명전극막(ITO 등)으로 이루어진 하층 상에 Ag 세선(細線)의 버스라인이 적층된 구성을 갖는다.
한편, 배면 패널(20)의 기판이 되는 배면 유리기판(21) 상에는, 어드레스전극(22)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 어드레스전극(22)이 형성된 배면 유리기판(21)의 면 상에는 전체를 덮도록 유전체 유리층(23)이 형성되어 있다. 그리고, 유전체 유리층(23) 상에는, 인접하는 어드레스전극(22)과 어드레스전극(22)의 간극에 맞춰서 격벽(24)이 돌출 설치되어 있다. 그리고, 유전체 유리층(23)과 인접하는 2 개의 격벽(24)으로 형성되는 홈부분의 벽면에는, 적(R), 녹(G), 청(B)의 형광체층(25R, 25G, 25B)이 홈마다 나눠서 형성되어 있다.
각 색형광체층(25R, 25G, 25B)은, 주성분인 형광체로서 그 조성에 Ⅳ족원소인 Si를 포함하는 이하의 것을 구비하고 있다.
적색(R); Y2SiO5 : Eu
녹색(G); Zn2SiO4 : Mn
청색(B); Y2SiO3 : Ce
전면 패널(10)과 배면 패널(20)은, 유전체 보호층(14)과 형광체층(25R, 25G, 25B)이 마주보도록, 또한, 표시전극(12)과 어드레스전극(22)이 교차하는 방향으로 배치되고, 외주 유전체 보호층(14)과, 격벽(24) 및 형광체층(25R, 25G, 25B)으로 둘러싸인 방전공간(30R, 30G, 30B)에는, 헬륨(He), 크세논(Xe), 네온(Ne) 등의 불활성가스 성분으로 이루어지는 방전가스가 소정의 압력(예를 들면, 53.2 ~ 79.8 kPa)으로 봉입되어 있다.
인접하는 격벽(24) 사이, 방전공간(30R, 30G, 30B)이 한쌍의 주사전극(12a) 및 유지전극(12b)과 1개의 어드레스전극(22)이 방전공간(30R, 30G, 30B)을 사이에 두고 교차하는 영역이 화상표시용 셀에 대응한다. 그리고, 인접하는 R, G, B의 3개의 셀에서 1 화소가 구성된다. 본 실시예에 따른 PDP(1)에서는, 예를 들면, 셀피치는 x 방향이 1080(㎛), Y 방향이 360(㎛)이다. 인접하는 R, G, B의 3 셀에서 1 화소(예를 들면, 1080㎛ × 1080㎛)가 구성된다.
1-2. PDP(1)의 제조방법
다음에 상기 PDP(1)의 제조방법에 대하여 설명한다.
(전면 패널(10)의 제작)
소다석회 유리(soda line glass)로 이루어지는 전면 유리기판(11)(예를 들면, 두께 약 2.6mm)의 한쪽의 주 표면 전체에, 스퍼터법을 이용하여 두께 약 0.12(㎛)의 ITO(산화인듐과 산화주석으로 이루어진 투명도체)의 막을 형성하고, 포토리소그래피법을 이용하여 폭 150(㎛)의 스트라이프 형상(간격은 0.05mm)으로 하여, 전극하층(電極下層; 도시 생략)을 형성한다. 다음에, 이 위에 감광성의 은(Ag) 페이스트를 전면에 도포하여 막을 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 상기 전극하층 상에 폭 30(㎛)의 스트라이프 형상으로서 Ag 버스라인(도시 생략)을 형성한다. 그리고, Ag 버스라인을 약550(℃)로 소성하여 표시전극(12)이 완성된다.
다음에, 표시전극(12)이 형성된 전면 유리기판(11)의 면 상에, 연화점이 550 ~ 600(℃)인 유전체 유리분말(산화연계(lead oxide-based) 혹은 산화비스무스계(bismuth oxide-based))과 부틸카르비톨아세테이트(butyl carbitol acetate) 등으로 이루어진 유기바인더를 혼합한 페이스트를 모든 면에 도포한다. 그리고, 이것을 건조시킨 후 550 ~ 650(℃)에서 소성하여 유전체 유리층(13)을 형성한다.
다음에, 상기 유전체 유리층(13)의 표면에 대하여, 예를 들면, 두께 700(nm)의 유전체 보호층(14)을 EB 증착법을 이용하여 형성한다. 구체적으로는, 증착원으로서 펠릿(pellet) 형상의 MgO(평균 입자직경 3mm ~ 5mm, 순도 99.95% 이상)를 이용하여, 피어스식 건(piercing gun)을 가열원으로 하는 반응성 EB 증착법에 기초하여, 진공도 : 6.5 × 10-3(Pa), 산소 도입량 : 10(sccm), 산소분압 : 90(%) 이상, 레이트 : 2(nm/s), 기판온도 : 150(℃)의 조건으로 행하였다. 유전체 보호층(14)의 재료에는 MgO, MgF2, MgAlO 중에서 선택할 수 있다.
또한, 유전체 보호층(14)의 형성에는, 상기 방법 이외에도 CVD(화학증착법) 등의 방법을 이용하여도 된다.
(배면 패널(20)의 제작)
소다석회 유리로 이루어지는 배면 유리기판(21)(예를 들면, 두께 약 2.6mm)의 한쪽의 주 표면 전체에, 감광성의 은(Ag) 페이스트를 도포(두께 약 5㎛)하여 막을 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 스트라이프 형상으로 하여, 이것을 약 550(℃)로 소성함으로써 어드레스전극(22)을 형성한다.
다음에, 어드레스전극(22)이 형성된 배면 유리기판(21)의 면 상에, 상기 전면 패널(10)에서의 유전체 유리층(13)과 동일한 방법을 이용하여 유전체 유리층(23)을 형성한다. 단, 배면 패널(20)에서의 유전체 유리층(23)의 형성에는, 그 중에 산화티탄(TiO2)을 함유시켜도 된다.
그 후, 납계의 유리재료를 이용하여 유리 페이스트를 제작하고, 이것을 스크린인쇄법에 의해서 복수회 나눠서 유전체 유리층(23) 상에 스트라이프 형상으로 도포하고 소성함으로써 격벽(24)이 형성된다. 격벽(24)의 형성 개소는, 인접하는 어드레스전극(22)과 어드레스전극(22) 사이이고, 그 높이는 최종적으로 약 60 ~ 100(㎛)이다. 또한, 본 실시예에서는, 격벽(24)을 구성하는 납계 유리재료에 Si 성분이 포함되어 있으면, 유전체 보호층(14)의 임피던스 상승을 억제하는 효과가 높아지므로 바람직하다. 그리고, Si 성분은 유리의 조성 중에 포함되어 있어도, 유리재료 중에 첨가하여도 된다.
격벽(24)이 형성된 배면 유리기판(20)에서는, 인접하는 2 개의 격벽(24)과 유전체 유리층(23)에 의해 홈부가 형성되지만, 이 홈부에 대하여 상기 각 색형광체를 포함하는 형광체 잉크를 홈마다 도포한다.
형광체 잉크는, 각 서버 내에 50(질량%)가 되는 양의 상기 각 형광체를 넣고, 이것에 에틸셀룰로우즈 : 0.1(질량%), 용제(α-타피네올) : 49(질량%)를 투입하고, 샌드밀로 교반혼합하여 점도를 15 × 1 O-3(Pa·s)로 조정하여 제작된다. 이와 같이 제작된 형광체 잉크를 색마다 펌프에 연결된 용기에 주입하고, 직경 60(㎛)의 노즐로부터 펌프의 압력을 이용하여 각 격벽(24) 사이의 홈부 벽면에 분사하여 도포한다. 형광체 잉크의 도포에 있어서는, 격벽(24)의 길이방향을 따라서 노즐을 이동시켜 스트라이프 형상이 되도록한다.
모든 격벽(24) 사이에 각 색형광체 잉크를 도포한 후, 배면 유리기판(21)을 약 500(℃)에서 10(min.) 정도 소성하여 형광체층(25R, 25G, 25B)을 형성한다. 이들 형광체층(25R, 25G, 25B)에 포함되는 각 형광체는 전부 Si가 포함되어 있고, 상술한 조성을 갖는다.
(PDP(1)의 완성)
제작된 전면 패널(10)과 배면 패널(20)을 봉착용 유리를 이용하여 접합한다. 그 후, 방전공간(30R, 30G, 30B)의 내부를 고진공(1.O × 1O-4 Pa) 정도까지 배기하고, 이것에 소정의 압력(여기서는, 예를 들면, 53.2 ~ 79.8 kPa)으로 Ne-Xe계나 He-Ne-Xe-Ar계 등의 방전가스를 봉입한다.
이상에서 PDP(1)가 완성된다.
1-3. PDP(1)의 기본동작
상기 구성의 PDP(1)는, 표시전극(12) 및 어드레스전극(22)에 전기를 공급하는 도시하지 않은 구동부에 의해서 구동된다. 이 구동부에서는, 각 셀의 발광을 ON/OFF의 2치 제어에 의해서 제어하고, 계조표현하기 위해서, 외부로부터의 입력화상인 시계열의 각 프레임 F를 예를 들면 6개의 서브프레임으로 분할한다. 각 서브프레임에서의 휘도의 상대비율이 예를 들어 1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32가 되도록 무게를 두어, 각 서브 프레임의 서스테인(유지방전)의 발광횟수를 설정한다. 각 서브프레임은 리셋 기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간을 할당한다.
리셋 기간이란, 그 이전 셀의 점등에 의한 영향(축적된 벽전하에 한 영향)을 막기 위해, 화면 전체의 벽전하의 소거(초기화)를 행하는 기간이다. 모든 표시전극(12)에 면방전 개시전압을 초과하는 정극성(正極性)의 리셋펄스를 인가한다. 이와 함께, 배면 패널(20) 측의 대전과 이온충격을 막기 위해, 모든 어드레스전극(22)에 정극성 펄스를 인가한다. 인가펄스의 상승과 하강으로 모든 셀에서 강한 면방전이 발생하고, 모든 방전셀에서 대부분의 벽전하가 소실되어, 화면 전체가 일률적으로 비대전상태가 된다.
어드레스 기간은, 서브프레임으로 분할된 화상신호에 기초하여 선택된 셀의 어드레싱(점등/비점등의 설정)을 행하는 기간이다. 주사전극(12a)을 접지전위에 대하여 플러스 전위로 바이어스하고, 모든 유지전극(12b)을 마이너스 전위로 바이어스한다. 이 상태에서, 패널 상부 가장 앞 라인(한쌍의 표시전극에 대응하는 가로 일렬의 방전셀)으로부터 1 라인씩 순서대로 각 라인을 선택하고, 해당하는 유지전극(12b)에 부극성(負極性)의 스캔펄스를 인가한다.
또한, 점등해야할 방전셀에 대응한 어드레스전극(22)에 대하여 정극성의 어드레스펄스를 인가한다. 어드레싱에서는 방전은 발생하지 않고, 점등해야할 방전 셀에만 벽전하가 축적된다.
서스테인 기간은, 계조레벨에 따른 휘도를 확보하기 위해 설정된 점등상태를 유지하는 기간이다. 불필요한 방전을 방지하기 위해서, 모든 어드레스전극(22)을 정극성의 전위로 바이어스하고, 모든 유지전극(12b)에 정극성의 서스테인 펄스를 인가한다. 그 후, 주사전극(12a)과 유지전극(12b)에 대하여 교대로 서스테인 펄스를 인가하고, 소정기간 방전을 반복한다.
또한, 리셋 기간 및 어드레스 기간의 길이는, 휘도의 무게에 관계없이 일정하지만, 서스테인 기간의 길이는 휘도의 무게가 클수록 길다. 즉, 각 서브프레임의 표시기간의 길이는 서로 다르다.
PDP(1)에서는 이와같이 R, G, B 각 색마다의 서브프레임 단위 조합에 의해, 다색·다계조 표시를 실현하고 있다.
1-4. PDP(1)가 갖는 우위성
상기 구성을 갖는 본 실시예 1의 PDP(1)에서는, R, G, B의 각 색형광체층(25R, 25G, 25B)에서, 그 조성에 Ⅳ족원소인 Si를 포함하는 형광체를 이용함으로써, 각 색형광체층(25R, 25G, 25B) 중에 Ⅳ족원소(Si 원소)가 100(질량 ppm) 이상 50000(질량 ppm) 이하의 비율이고, 또한, 모든 형광체층(25R, 25G, 25B)에서 동일한 비율로 포함된다. 이와 같은 연구를 행함으로써, 유전체 보호층(14)의 임피던스가 경시적으로 변화하는 방향이 갖는 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로는, Ⅳ족원소를 모든 형광체층(25R, 25G, 25B)에 첨가함으로써, R, G, B 모든 색에 대응하는 방전셀에 있어서, 유전체 보호층(14)의 임피던스는 경시적으로 동일하게 상승하게 된다. 이것에 의해서, 본 실시예 1에서는 R, G, B 각 색 모두에 대응하는 유전체 보호층(14)의 임피던스의 경시적인 변화량의 변동이 억제되고, 이 변화의 방향성을 3 색 모두에서 일정하게 가질 수 있으므로, 임피던스의 변화에 따른 구동방법을 경시적으로 채용함으로써 블랙 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같이, PDP(1)에서는, 예를 들어, R, G, B의 각 색의 방전셀에 대응하는 유전체 보호층(14)의 임피던스 변화의 정도를 예측하여, PDP(1)를 제작할 때 미리 구동회로 측에서 전압 설정 마진을 약간 높게 설정하거나, 또는 경시적으로 어드레스 기간에서의 인가전압과 서스테인 기간에서의 인가전압의 밸런스를 변경함으로써, 블랙 노이즈의 발생을 저감시키는 등, 양호한 화상 표시 성능을 지속시키기 위한 매우 유효한 대책을 취할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 형광체의 조성 중에 Si를 존재시키는 것으로 하였지만, 이 이외에도, Si 이외의 Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)을 첨가하여도 되고, 유전체 보호층(14)을 형성할 때 형광체 이외에서 층 중에 이들의 원소를 첨가시켜도 된다. 천이금속은 유전체 보호층(14)의 임피던스의 저하를 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 이들의 변형에 대해서는 후술의 각 실시예 1 ~ 4에서 설명한다.
1-5. 확인실험
여기서는 상기 실시예 1과 그 밖의 본 발명의 형태에 대하여, 각 실시예 및 비교예(PDP와 측정용 시료)를 제작하여 확인실험을 행하였다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 PDP의 제작방법에 대하여 설명한다.
형광체층에 이용하는 RGB 각 색형광체로서는, 적색 및 청색 형광체를, 기재로서 Si를 포함하는 재료를 이용하는 것으로 하였다.
<실시예 1의 각 색형광체>
적색 형광체 : Y2SiO5 : Eu
녹색 형광체 : Zn2SiO4 : Mn
청색 형광체 : Y2SiO3 : Ce
(비교예 1)
또한, 비교대조하기 위한 비교예에 따른 PDP에 대해서도 제작하였다. 이것에는, 이하에 나타내는 형광체 재료의 조합을 사용하였다.
<비교예 1의 각 색형광체>
적색 형광체 : Y2O3 : Eu3+
녹색 형광체 : Zn2SiO4 : Mn
청색 형광체 : BaMgAl10O17 : Eu2+
다른 공정은, 실시예 1과 동일하다. 특히 유전체 보호층을 구성하는 Mg0는, 상기한 불순물의 혼입을 억제하는 방법(챔버 내에서의 Eb 증착법)에 의해 형성하였다.
상기 실시예 1의 PDP의 성능을 조사하기 위해서, 당해 PDP와 동일한 성능을 갖는 임피던스 측정용 시료와 장시간 열화 시험용 시료를 제작하였다.
(임피던스 측정장치 및 열화가속 시험장치)
우선, 실험에 이용한 임피던스 측정장치 및 열화가속 시험장치에 대하여, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다.
도 2(a)에 도시한 바와 같이, 임피던스 측정장치는, 표면에 ITO로 이루어진 전극(112)이 형성된 유리기판(111)(50mm × 40mm)과, 동일하게 표면에 ITO로 이루어진 전극(122)이 형성된 유리기판(122)(50mm × 40mm)으로 구성되어 있다. 유리기판(111)과 유리기판(121)은, 전극(112)과 전극(122)이 0.7(㎛)의 간극을 갖고 대향하도록 배치되어 있다. 전극(112)과 전극(122) 사이에는 측정대상이 되는 유전체 보호층(130)(두께 700nm)이 배치된다.
도 2(b)에 도시한 바와 같이, 전극(112)은 모두 사행패턴(meandering pattern)을 갖는 전극(112a)과 전극(112b)으로 구성되어 있다. 전극(112a)과 전극(112b) 사이의 간극은, 상기 PDP(1)에 맞춰서 50(㎛)로 하였다. 전극(112a,112b)의 일단에는 직사각형 패턴의 랜드가 형성되어 있고, 이것에 LCR 미터(140)에 연결되는 리드선이 접속되어 있다.
LCR 미터(140)에는, 유리기판(121)의 표면 전체에 형성된 전극(122)으로부터 연장된 리드선도 접속되어 있다.
임피던스 측정은, 상기 장치에 있어서, 유전체 보호층(130)을 유리기판(111)과 유리기판(121) 사이에 700(kPa)의 압력을 갖고 끼워서, 인가전압 : 1(V), 주파수 : 100(Hz)라는 조건으로 행하였다.
그리고, 임피던스의 측정은 후술하는 열화가속 시험의 전후에서 행하였다. 임피던스에 대해서는, 본 발명자가 PDP에서의 블랙 노이즈의 발생을 고려하면서 검토한 결과, 220(kΩ/cm2) 이상 34O(kΩ/cm2) 이하가 허용범위이다.
다음에, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 열화가속 시험장치의 유리기판(311)에는, 상기 임피던스 측정장치에 이용한 유리기판(111)과 동일한 것을 이용한다. 즉, 유리기판(311)에는, 그 표면에 도 3(b)에 도시한 바와 같이 전극(312a, 312b)로 이루어지는 전극(312)이 형성되어 있다.
유리기판(321)(50mm × 40mm)은, 표면 전체에 걸쳐 ITO로 이루어지는 전극(322)이 형성되어 있고, 이것을 피복하도록 유전체 유리층(323)이 형성되어 있다. 그리고, 이 표면에는 후술하는 특성을 갖는 형광체층(325)이 형성된다. 또한, 이 형광체층(325)의 면 상에는, PDP(1)의 셀 사이즈인 0.36(mm)에 대응하여 스페이서(격벽)(324)가 형성되어 있다.
유리기판(311)과 유리기판(321)을 챔버(300) 내에서 유전체 보호층(130)을 사이에 둔 상태에서 중첩시켜서 가중시킨다. 그리고, TMP(350)를 이용하여, 챔버(300) 내를 고진공(약 1.0 × 10-4 Pa)으로 한 후, 가스 실린더(gas cylinder)(360) 로부터 소정의 조성을 갖는 방전가스를 충전한다.
각 전극(312,322)은 구동회로(340)에 접속되어 있고, PDP(1)와 동일한 펄스가 인가되도록 되어 있다.
상기 상태에서, 구동회로(340)로부터 통상의 PDP에서 사용되는 구동 주파수의 5배의 주파수의 펄스를 연속인가하여, 열화가속 시험을 실시하였다. 그리고, 구동 초기와 열화시험 후의 각각에 있어서 그 패널의 화질을 평가하였다. 화질의 평가에는 다음에 나타내는 표 1의 기준을 적용하였다.
표 1에 도시한 바와 같이, 화질의 평가는 5 단계 평가로 행하고, 레벨이 높아지는 쪽이 우수한 화질을 나타낸다. 평가레벨이 4 및 5인 PDP가 실질적으로 출하 제품으로서 허용레벨이다.
(평가 결과)
상기 각 측정·평가 결과를 후술의 실시예 2 ~ 4의 데이터와 함께 이하의 표 2, 표 3에 나타낸다. 또한, 표 3 중, 유전체 보호층의 임피던스는 5 샘플에 걸쳐 측정한 평균값을 나타내고 있다. 또한, PDP에 이용되는 유전체 보호층이 실질적인 허용 임피던스 범위는, 양산불량의 발생과 설계조건으로부터 추측한 상정 임피던스값의 상하 3O(kΩ/cm2)의 범위이다. 예를 들면, 상정 임피던스값을 280(kΩ/cm2)로 하여 구동하는 경우, 각 색의 형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스 변화가 25O(kΩ/cm2) 이상 310(kΩ/cm2) 이하의 범위 내에 들어가면 블랙 노이즈는 발생하지 않는다. 이 수치에 기초한 판단기준에 의해서 각 PDP의 성능평가를 행한다.
여기서 말하는 「상정 임피던스」란, 이상적으로는 R, G, B의 각 형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스 중, 열화시험 전의 최대값과 열화시험 후의 최소값의 합을 2로 나눈 값으로서 도출할 수 있다.
(고찰)
우선 표 2의 데이터로부터는, 녹색 형광체만이 Si를 포함하는 조성의 비교예1과, R, G, B 모든 색의 형광체 조성에 Si를 포함하는 실시예 1에서, 구동 초기 및 열화시험 후의 화질 평가는 거의 동일하고, 모두 양호한 결과를 나타내었다.
그러나 한편, 표 3의 임피던스 측정 결과로부터는, 비교예 1의 경우, 그 각 색형광체에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스에 변동이 보인다. 비교예 1의 상정 임피던스값은 270(kΩ/cm2) 부근이라고 생각되지만, 이것을 기준으로 하여 본 열화시험 후의 비교예 1의 임피던스의 변동은 3O(kΩ/cm2)를 넘는다. 이것으로부터도 추측되는 바와 같이, 비교예 1은 최종적으로 블랙 노이즈를 유발하고 화질열화로 이어진다.
이것에 대하여 실시예 1에서는, 열화시험 후의 각 형광체에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스가 거의 갖춰져 있고, 상정 임피던스값을 230(kΩ/cm2)로 한 경우의 임피던스의 변동도 3O(kΩ/cm2) 이내의 범위 내에 들어가며, 안정된 구동이 행해지는 것을 알 수 있다. 표 2에서는, 어드레스 기간과 서스테인 기간의 시간을 짧게 설정하는 간단한 구동 조절에 의해서, 실시예 1의 PDP는 블랙 노이즈가 쉽게 발생되지 않으며, 화질 평가도 레벨 5가 되었다. 비교예 1을 포함하는 종래의 PDP는, R 및 B의 형광체층과 G의 형광체층의 셀에 각각 대응하는 유전체 보호층의 임피던스의 차가 너무 크기 때문에, 이러한 구동방법의 조정 범위에서 블랙 노이즈를 없애는 것은 곤란하다. 구동방법까지 최적화한 후의 비교에서는, 생산 변동을 고려하면, 실시예 1의 구성이 수율도 높아지는 효과가 있다. PDP의 구동은 유전체 보호층의 상정 임피던스 범위에서 설정된다. 통상의 상정 임피던스값은 280(kΩ/cm2)이지만, 약 200(kΩ/cm2) 이상 350(kΩ/cm2) 이하의 범위에서 상정 임피던스값을 변경할 수 있다.
실시예 1에 나타낸 바와 같이, R, G, B 각 색에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스가 다소 변화하여도, 각 색 사이에서의 임피던스 변화의 차가 작으면, 구동회로에서 전압값을 조정함으로써 레벨 5의 화질을 유지할 수 있다. 그러나, 비교예 1과 같이, 각 색 사이에서 임피던스 변화의 차가 크면 고화질을 유지할 수 없다. 예를 들면 실시예 1의 경우, 유전체 보호층의 임피던스가 구동 초기의 R, G, B 모두 310(kΩ/cm2), 열화시험 후에 모두 약 230(kΩ/cm2)이면, 구동전압의 설정값을 상기 임피던스의 변화에 맞춰서 구동 중에 전환함으로써 실현할 수 있다. 한편, 비교예 1과 같이, 열화시험 후의 임피던스가 R이 315(kΩ/cm2), G가 225(kΩ/cm2), B 가 310(kΩ/cm2)와 같이 극단적으로 변동되면, 실제로는 최대와 최소의 평균값인 270(kΩ/cm2) 부근으로 상정 임피던스값을 취할 수밖에 없으나, 그 경우, 각 색형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스가 상하 30(kΩ/cm2)의 상정 임피던스 내에 들어 가지 않으므로, 결과적으로 화질레벨은 내려간다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 실시예 2에 따른 PDP의 제작방법에 대하여 설명한다.
본 실시예 2에서는, 형광체 재료로서, 형광체의 화학조성 자체에는 Si를 포함하지 않는 것을 이용하고, 대신에 형광체층 중에 별도 Si 화합물을 첨가하는 구성으로 하였다.
적색 형광체 : Y2O3 : Eu3+
녹색 형광체 : BaAl12O19 : Mn
청색 형광체 : BaMgAl10O17 : Eu2+
또한, 상기 형광체 조성 중 녹색 형광체에 대해서는, Ba0.82Al12O18.82 : Mn 혹은 Ba(1-X)Al12O(29-X) : Mn로 표기될 수 있으나, 그 내용은 상기와 동일하다. 본 명세서에서는 BaAl12O19 : Mn으로 기재하는 것으로 한다.
형광체층의 제작방법으로서는, 우선 상기 각 색형광체에 대하여, 1000(질량 ppm)의 비율로 SiO2 분말을 혼합시켜서 소성·분쇄, 추출을 행한다. SiO2 등의 Si 화합물의 혼합량에 따라서 열화시험 후의 임피던스 저하량이 변화한다. 실제로는, Si 화합물이 1OO(질량 ppm)에서 1OOOO(질량 ppm) 사이에 있는 경우, 상정 임피던스값이 설계하기 쉬운 범위(약 2OOkΩ/cm2 이상 35OkΩ/cm2 이하)에 들어 간다. 또한, Si 화합물의 혼합비율이 1OO(질량 ppm)보다 낮게 하는 것은 이론적으로는 가능하지만, 실제 문제로서 1OO(질량 ppm)보다 적은 양의 Si 화합물을 정확하게 첨가하는 것은 양산성의 점에서 어렵다.
또한, Si에 한하지 않고, 그 밖의 Ⅳ족원소를 첨가하면 동일한 효과를 기대할 수 있다. 실제의 제조공정으로서는, Ge 화합물, 구체적으로는 GeO2 등이 입수가 용이하고 바람직하다.
Si 화합물 첨가 후에는, 실시예 1과 같이 하여 형광체층을 제작할 수 있다. 임피던스 측정용 시료와 열화시험용 시료는 단색의 형광체층만을 형성하였다. 전체적인 시료의 제작방법과 각 시험방법은 실시예 1과 동일하다. 얻어진 데이터를 상기 표 2, 표 3에 정리하였다.
(고찰)
우선, 표 2에 나타낸 바와 같이, PDP 화질 평가 결과에서는, R, G, B 모든 형광체층에 Si 화합물을 첨가한 실시예 2의 경우, 열화시험에 의해 비교예 1에 비해 블랙 노이즈의 발생이 감소하고, 화질이 향상한다는 것을 알 수 있다. 이 실시예 2의 경우, 상정 임피던스값은 270(kΩ/cm2) 부근으로 설정할 수 있으나, 열화시험 후의 각 임피던스 수치는 모두 갖춰져 있으며, 상정 임피던스값의 설정에 의해서 양호한 표시성능을 나타낼 수 있다. 이것을 뒷받침하도록, 표 3의 임피던스 평가 결과로부터는, R, G, B 모든 형광체층에 Si 화합물을 혼합한 실시예 2의 경우, 열화시험에 의해서도 유전체 보호층의 임피던스의 상승이 효과적으로 억제되고, 적절한 수치범위로 근접하는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
이하, 본 발명의 실시예 3에 따른 PDP의 제작방법에 대하여 설명한다.
본 실시예 3의 특징은, R, G, B의 형광체층 각각 소량(1000 질량 ppm)의 Si를 존재시키고, 또한, Mg0로 이루어지는 유전체 보호층 중에도 Si를 함유시키는 구성으로 한 것에 있다.
유전체 보호층의 성막공정은 이하와 같다.
증착원으로서, 펠릿 형상의 Mg0와, 펠릿 형상 또는 파우더 형상의 Si 화합물(SiO2,SiO)을 혼합한다. 여기서는 일례로서, 순도 99.95(%)의 평균 입자직경 3(mm)의 Mg0펠릿에 19OO(질량 ppm)의 SiO2 파우더를 혼합한다. 이것을 증착원으로 하여, 피어스식 건을 가열원으로 이용한 반응성 Eb 증착법에 의해 증착한다. 이 때의 조건은, 챔버 내의 진공도 : 6.5 × 10-3(Pa), 산소 도입 유량 : 10(sccm), 산소분압 : 90(%) 이상, 성막 레이트 : 2.5(nm/s), 최종 막두께 : 700(nm), 기판온도 : 150(℃)로 하였다. 이것에 의해, Si 농도 : 700(질량 ppm)의 보호층을 얻을 수 있다. 또한, 보호층 중의 Si 양은, MgO 펠릿에 혼합하는 SiO2의 양을 조정함으로써 변경할 수 있다.
또 증착원으로서는, Mg0와 Si 화합물과의 혼합물의 소결체를 이용하여도 된다. 또한, 동일한 소결체를 타겟으로 하는 스퍼터링에 의해서도 Si를 포함하는 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층을 성막할 수 있다. 또한, 펠릿 형상 또는 파우더 형상의 MgO와 Ni 화합물의 혼합물의 소결체를 증착원으로서 이용하는 방법에 의해, Ni를 함유하는 MgO로 이루어지는 유전체 보호층을 성막할 수도 있다.
본 실시예 3의 유전체 보호층 중의 Si의 함유량은 SiMS(2차 이온 질량분석법)에 의해 측정하였다.
다른 공정은, 실시예 1과 동일하게 행하였다. 임피던스 측정용 시료와 열화시험용 시료는, 단색의 형광체층과 Si를 포함하는 유전체 유리층을 형성하는 것 외에, 실시예 1과 동일하게 제작하였다. 측정데이터에 기초한 PDP의 화상평가와 임피던스평가, 열화시험은, 각각 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 행하였다. 각 데이터를 정리하여 표 2, 3에 나타낸다.
(고찰)
우선 상기 표 2로부터는, R, G, B 모든 형광체에 소량의 Si 성분을 혼합시키고, 유전체 보호층 중에 700(질량 ppm)의 농도로 존재시킨 실시예 3의 경우, 비교예 1에 비해 구동 초기의 화질이 향상함과 동시에, 열화시험 후에도 레벨 4 등급의 화질이 유지되는 것을 알 수 있다. 어드레스 기간과 서스테인 기간의 시간을 짧게 설정하면, 본 실시예 3의 사양의 PDP에서는 블랙 노이즈가 발생하지 않게 되고, 구동 초기, 열화시험 후 모두 화질평가도 최고등급인 레벨 5로 할 수 있었다. 또한, 본 실시예 3의 상정 임피던스값은 260(kΩ/cm2)로 설정할 수 있고, 각 임피던스값의 변동은 보이지 않았다.
다음에, 표 3으로부터는, 실시예 3은 R, G, B 모든 형광체에 소량의 Si를 혼합시키고, 유전체 보호층 중에 700(질량 ppm)의 농도로 존재시킨 경우, 열화시험 후에 임피던스가 약간 저하하지만, 그 저하의 폭은 적고, R, G, B 전체에서 갖춰져서 안정된다. 따라서, 구동의 설계가 용이해진다는 효과를 기대할 수 있다. 본 실시예 3에서는, Si를 형광체층과 유전체 보호층에 함유시키는 예를 나타내었지만, Si에 한하지 않고, 다른 Ⅳ족원소에서도 동일한 효과를 기대할 수 있는 것을 다른 실험에 의해 확인하였다.
(실시예 4)
이하, 본 발명의 실시예 4에 따른 PDP의 제작방법에 대하여 설명한다.
본 실시예 4의 특징은, R, G, B 형광체층에 각각 소량(1000 질량 ppm)의 Ni를 존재시키고, 또한, 유전체 보호층의 Mg0 중에는 Si를 함유시키는 구성으로 한 것에 있다.
형광체는 이하의 것을 사용하였다.
적색 형광체 : Y2O3 : Eu3+
녹색 형광체 : BaAl12O19 : Mn
청색 형광체 : BaMgAl10O17 : Eu2+
이상의 각 형광체에 대하여 Ni를 적당량 함유시켰다. 구체적으로는, 각 형광체 분말에 NiO 분말을 1000(질량 ppm)의 비율로 혼합, 조합, 소성, 분쇄, 추출을 행한다. NiO 분말의 첨가량은 1OO∼1OOOO(질량 ppm)의 범위가 제어하기 쉽다. 이와 같이 하여, Ni를 포함하는 형광체층을 형성하였다. 또한, Ni에 한하지 않고, 각 형광체에 천이금속을 함유시켜도 된다. 이 경우, 제조공정에서는 천이금속 화합물, 예를 들면 WO3을 이용할 수 있다.
다음에, 유전체 보호층은 스퍼터법으로 성막하였다. 증발원에는, 파우더 형상의 Si 화합물(예를 들어 SiO2)을 MgO 파우더에 대하여 2700(질량 ppm)의 비율로 혼합·소결한 재료를 이용하고, 최종적으로 Si 농도가 1OOO(질량 ppm)의 유전체 보호층을 형성하였다. Si 함유량은 SiMS에 의해서 확인하였다.
또한, 스퍼터법에 의해 MgO 중에 Si를 직접 혼합시켜도 된다.
스퍼터의 증착원에는, 이 외에 MgO와 Ni 화합물(NiO)을 혼합·소결하여, Ni를 함유하는 유전체 보호층을 형성하여도 된다.
임피던스 측정시험, 열화시험은 각각 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 데이터를 상기 표 2, 표 3에 각각 나타내었다.
(고찰)
우선, 표 2로부터는, R, G, B 모든 형광체층에 소량의 Ni를 함유시키고, 소량(1000 질량 ppm)의 Si를 유전체 보호층에 함유시킨 경우, 상정 임피던스값은 280(kΩ/cm2)로 설정할 수 있으며, 초기, 열화시험 후 모두 화질은 최고등급인 레벨 5가 되는 것을 알 수 있다.
다음에, 표 3의 유전체 보호층(MgO) 임피던스 평가결과로부터, 실시예 4는, 구동 초기의 임피던스값은 약간 낮고, 열화시험에 의해 서서히 값이 상승하지만 그 상승 폭은 작고, R, G, B의 각 색에서 갖춰져서 상정 임피던스값을 20(kΩ/cm2) 상회한 값으로 안정된다. 따라서 본 실시예 3의 경우, 구동설계가 용이해진다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 실시예 4에서는, Ni를 형광체층에 존재시키고, Si를 유전체 보호층 중에 함유시킨 구성으로 하였지만, 형광체층에는 다른 천이금속, MgO를 주성분으로 하여 이루어진 유전체 보호층에는 다른 Ⅳ족원소를 함유시켜도, 상기 동일한 효과를 기대할 수 있는 것이 다른 실험에 의해 명확해지고 있다.
또한, 형광체층 또는 유전체 보호층에, 천이금속과 Si 등의 Ⅳ족원소를 모두 함유시키는 방법을 채용하여도, 구동 초기와 장시간 구동 후의 임피던스를 자유롭게 설정할 수 있는 효과를 기대할 수 있고, 방전특성을 최적화하여 뛰어난 화상표시를 행할 수 있다. 이 경우, 형광체층 중에는, 질량비에서 천이금속이 Ⅳ족원소의 3 배보다도 많아지도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 유전체 보호층 중에, 질량비율에서 천이금속이 Ⅳ족원소의 3 배보다 적어지도록 하는 것이 바람직하다. 이것은, Ⅳ족원소의 임피던스 감소 효과가, 천이금속에 의해 임피던스 상승 효과의 약 3 배인 것에 기인한다. Ⅳ족원소는, 임피던스의 안정화의 효과(온도변화가 있는 경우에 임피던스가 크게 변화하지 않는 효과)가 있으므로, 유전체 보호층 중에는 천이금속의 1/3보다도 약간 Ⅳ족원소를 많이 함유하는 것이 좋다.
1-6. 실시예 1 및 상기 각 실시예에 관한 그 밖의 사항
상기 실시예 1 및 각 실시예에서는, 유전체 보호층의 임피던스의 변화의 영향을 미치는 재료로서 Ⅳ족원소 또는 천이금속을 이용하는 예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 유전체 보호층의 임피던스에 미치는 영향은 Ⅳ족원소와 천이금속보다 약간 작지만, 상기 구성과 동일한 방법으로 알칼리금속, Mg를 제외한 알칼리토류금속을 유전체 보호층 및 형광체층 중에 함유시켜도, 거의 동일한 효과를 기대할 수 있다. 이들 원소를 이용하는 경우에는, 이하와 같은 수치범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
(1) R, G, B의 모든 형광체층 중에서의 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)의 함유비율의 합계를 300(질량 ppm) 이상 120000(질량 ppm) 이하의 범위 내로 규정한다.
(2) 이들 원소(알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)의 함유비율을, 각 형광체층 사이에서의 변동이 40000(질량 ppm) 이내가 되도록 규정한다.
(3) 이들 원소(알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)를 모든 형광체층 중에서 동일하게 한다.
(4) 또한, 이들 원소(알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)에 대해서는, 형광체층 중에 함유되어 있으면 되고, 구성요소인 형광체의 조성 중에 포함되어 있어도 되며, 또는 층 중에서의 형광체 이외의 부분에 표함되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에서는, 형광체층 중에 Si 등의 Ⅳ족원소를 포함하고, 유전체 보호층의 임피던스의 상승을 억제하는 경우, 상기 열화시험에서 조사한 바, 유전체 보호층의 임피던스에 영향을 주는 Ⅳ족원소의 함유량은 100(질량 ppm) 이상이었다. 그러나, 과잉으로 Ⅳ족원소를 포함시키면 열화시험 후의 임피던스값이 적정범위보다 낮아져 버린다. 또한, 임피던스를 적절하게 제어할 수 있는 Ⅳ족원소의 첨가량은 50000(질량 ppm) 이하이다. 이것으로부터, 형광체층 중의 Ⅳ족원소의 첨가량은, 100(질량 ppm) 이상 50000(질량 ppm) 이하가 바람직하다고 생각할 수 있다. 또한, 이들 함유비율에 대해서는, R, G, B의 모든 형광체층에 대해서 거의 동일한 비율로 Ⅳ족원소를 함유시키는 것을 전제로 하고 있다.
구체적으로는, R, G, B의 각 색형광체층에 Si 등의 Ⅳ족원소를 포함하는 경우, 각 색 사이에서의 Ⅳ족원소 첨가량의 변동이 20000(질량 ppm)을 넘으면, 열화시험 후의 각 색형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스의 차가 커진다. 따라서, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생을 억제하기 위해서는, R, G, B의 각 색형광체층에서의 Ⅳ족원소의 함유비율의 변동을 상기 수치에 들어가도록 하는 것이 바람직하다.
한편, R, G, B의 각 색형광체층에 천이금속을 함유시키는 경우에는, 열화시험 후의 유전체 보호층의 임피던스에 영향을 주는 첨가량은 300(질량 ppm)이였지만, 나머지 다량으로 천이금속을 함유시키면 열화시험 후의 임피던스값이 적정범위보다 높아져 버린다. 임피던스를 적절하게 제어할 수 있는 천이금속의 함유비율은 120000(질량 ppm) 이하이므로, 형광체층 중의 천이금속의 첨가량은 300(질량 ppm) 이상 120000(질량 ppm) 이하가 바람직하다. 이 때, 각 색 사이에서의 천이금속 첨가량의 변동이 40000(질량 ppm) 이하가 되도록 해 두는 것이 바람직하다.
또한, MgO로 이루어지는 유전체 보호층에 Si 등의 Ⅳ족원소를 함유시키는 경우, 열화시험으로 조사한 바, 임피던스에 영향을 주는 함유비율은 500(질량 ppm) 이상이었다. 또한 유전체 보호층에 Ni 등의 천이금속을 함유시키는 경우, 동일한 시험을 행한 바, 임피던스에 영향을 주는 함유비율은 150O(질량 ppm) 이상이었다. 이들 첨가물의 함유비율의 상한은 6000(질량 ppm) 정도가 바람직한 것이 임퍼던스 측정실험에 의해 알 수 있다.
이상과 같이, 유전체 보호층을 구성하는 MgO 중에 Si 등의 Ⅳ족원소를 500(질량 ppm) 이상 2000(질량 ppm) 이하의 범위에서 포함하고, 또한, R, G, B의 각 형광체층에 Ⅳ족원소를 100(질량 ppm) 이상 50000(질량 ppm) 이하의 범위에서 함유하는 PDP로 하면, 열화시험 후의 각 색형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스 차가 작아지고, 블랙 노이즈의 발생이 억제되어 뛰어난 화면표시가 이루어지게 된다.
또한, 유전체 보호층 중에 Mn, Fe, CO, Ni 등의 천이금속을 1500(질량 ppm) 이상 6000(질량 ppm) 이하의 범위에서 포함하고, 또한, R, G, B의 각 형광체층에 천이금속을 300(질량 ppm) 이상 120000(질량 ppm) 이하의 범위에서 포함하는 PDP로하여도, 상기와 같이 열화시험 후의 각 색형광체층에 대응하는 유전체 보호층의 임피던스 차가 작아지고, 블랙 노이즈의 발생이 억제되어 뛰어난 화면표시가 이루어지게 된다. 여기서, 전술된 바와 같이, 유전체 보호층, 형광체층에 알칼리금속 또는 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 함유시켜도, 천이금속을 함유시키는 경우와 동일한 효과를 발휘할 수 있지만, 그 바람직한 함유비율에 대해서도 상기 천이금속의 함유비율에 준한다. 이와 같이 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 형광체층에 함유시킬 경우에도, 각 색 사이에서의 함유비율의 변동을 40000(질량 ppm) 이하가 되도록 해 두는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서는 형광체층 혹은 유전체 보호층에, Ⅳ족원소 혹은 천이금속 중 어느 1 종류를 존재시키는 예를 나타내었지만, 각 원소는 각각 복수 종류에 걸쳐 존재시켜도 된다. 또한, Ⅳ족원소와 천이금속을 양방 존재시키도록 하여도 된다.
(실시예 2)
2-1. PDP(2)의 구성
실시예 2에 따른 PDP(2)의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 PDP(2)는, 상기 도 1에 나타내는 실시예 1에 따른 PDP(1)와 기본적으로 동일한 구성을 가지며, 주된 차이점은 형광체층(25R, 25G, 25B)의 조성 및 유전체 보호층(14)의 조성이다. 따라서, PDP(2)에서의 각 구성요소에 대해서는, PDP(1)의 각 구성요소와 동일한 부호를 붙이고, 이하에서는 PDP(1)와의 차이점을 중심으로 PDP(2)의 구성을 설명한다.
PDP(2)는, 이하에 나타내는 조성의 형광체를 주성분으로 하는 R, G, B의 각 색형광체층(25R, 25G, 25B)을 구비한다.
적색 형광체 : Y2O3 : Eu
녹색 형광체 : 후술의 방법을 이용하여 제작한 형광체
청색 형광체 : BaMgAl10O17 : Mn2+
또한, R 형광체층(25R) 및 B 형광체층(25B)에는, 형광체 이외의 부분에서, 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 범위 내의 비율로 Ⅳ족원소(예를 들면, Si)가 함유되어 있다. 각 형광체층(25R, 25B)으로의 Ⅳ족원소의 함유에는, 상기 실시예 2에서 설명한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 상기 각 색형광체 중 녹색 형광체의 제조방법에 대해서는 후술한다.
또한, 전면 패널(10)에 설치되는 유전체 보호층(14)에는 1500(질량 ppm)의 비율로 Ⅳ족원소인 Si가 포함되어 있다.
2-2. PDP(2)의 제조 방법
다음에, PDP(2)의 제조방법에 대하여 설명하지만, 제조방법에 관해서도 기본적으로는 상기 실시예 1과 동일하므로, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
(전면 패널(10)의 제작)
전면 유리기판(11)의 주 표면 상에, 표시전극(12), 유전체 유리층(13)을 형성하는 부분까지는, 상기 실시예 1과 동일하다. 다른 점은, 이하에 기재하는 유전체 보호층(14)의 형성방법에 있다.
상기 유전체 유리층(13)의 표면에 대하여, 산화마그네슘(MgO)과 규소화합물(예를 들면, 이산화규소, 일산화규소 등)과의 혼합물을 증착원으로 하는 진공증착법을 이용함으로써, 예를 들면, 두께 700(nm)의 유전체 보호층(14)을 형성한다. 구체적인 증착원으로서는, 예를 들면, 입자직경 3 ~ 5(mm), 순도 99.95(%) 이상의 MgO 펠릿에, 이산화규소(SiO2)를 100O(질량 ppm)의 비율로 혼합한 혼합물을 이용할 수 있다.
또한, 구체적인 증착방법으로서는, 예를 들면, 피어스식 건을 가열원으로 하는 반응성 EB 증착법을 이용할 수 있다. 이 때의 성막조건은, 진공도 : 6.5 × 10-3(Pa), 산소 도입량 : 10(sccm), 산소분압 : 90(%) 이상, 레이트 : 2.5(nm/s), 기판온도 : 150(℃)이다. 이것에 의해, 1500(질량 ppm)의 비율로 Si를 함유하는 유전체 보호층(14)이 형성된다.
또한, 유전체 보호층(14)의 형성에는, 상기 EB 증착법 외에 CVD법(화학증착법) 등을 이용할 수도 있다. 또한, 유전체 보호층(14)의 주 재료에는, 상기 MgO 이외에도 MgF2, MgAl0 등을 이용할 수도 있다.
(배면 패널(20)의 제작)
배면 패널(20)의 제작에 있어서도, 배면 유리기판(21)의 주 표면 상에, 어드레스전극(22), 유전체 유리층(23), 격벽(24)을 형성하는 부분까지는, 상기 실시예와 동일한 과정을 거친다. 다른 점은, 이하에 나타내는 형광체층(25R, 25G, 25B)의 형성방법에 있다.
격벽(24)이 형성된 배면 유리기판(21)에 대하여, 인접하는 2 개의 격벽(24)과 유전체 유리층(23)에 의해 홈부가 형성되지만, 이 홈부에 대하여 상기 각 색형광체를 포함하는 형광체 잉크를 홈마다 도포한다.
형광체 잉크는, 각 서버 내에 50(질량%)가 되는 양의 상기 각 형광체를 넣고, 이것에 에틸셀룰로우즈 : 0.1(질량%), 용제(α-타피네올) : 49(질량%)를 투입하여 샌드밀로 교반혼합하여, 점도를 15 × 1O-3(Pa·s)로 조정하여 제작된다. 이와 같이 제작된 형광체 잉크를 각 색마다 펌프에 연결된 용기에 주입하여, 직경 60(㎛)의 노즐로부터 펌프의 압력을 이용하여 각 격벽(24) 사이의 홈부 벽면에 분사하여 도포한다. 형광체 잉크의 도포에 있어서는, 격벽(24)의 길이방향을 따라서 노즐을 이동시켜 스트라이프 형상이 되도록 한다.
모든 격벽(24) 사이에 각 색형광체 잉크를 도포한 후, 배면 유리기판(21)을 약 500(℃)에서 10(min.) 정도 소성하여 형광체층(25R, 25G, 25B)을 형성한다.
이상에서 배면 패널(20)이 완성되지만, 이하에서는, 본 형태의 특징부분에도 있는 녹색 형광체의 제작방법에 대하여 설명한다.
(녹색 형광체의 제작방법)
우선, 녹색 형광체를 제작하는 제 1 단계로서는, BaAl12O19 : Mn의 조성을 갖는 통상의 녹색 형광체를 제작할 때에 이용하는 재료(BaCO3, MnO2, Al2O3)를 각각 소정량 준비하고, 이것에 규소산화물(예를 들면, SiO2)을 소정량 첨가하여, 전체를 미세하게 분쇄한다. 여기서, 규소(Si)화합물의 첨가량은, 녹색의 형광체층(25G)을 형성했을 때에, 층 중에서의 Si의 비율이 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 범위 내에 들어가도록 역산하여 설정된다.
다음에, 제 2 단계로서는, 미세하게 분쇄된 혼합원료를 소성한 후, 다시 미세하게 분쇄하여, 체에 걸러서 입자직경이 일정범위 내에 있는 것을 추출한다. 즉, 형광체를 제작하는 단계에서 동시에 규소화합물을 첨가한다.
이상의 과정을 거쳐서 녹색 형광체가 제작된다.
(PDP(2)의 완성)
완성된 전면 패널(10)과 배면 패널(20)의 밀봉 부착에는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시된다.
그리고, 전면 패널(10) 혹은 배면 패널(20)에 가스의 출입을 위해 설치해 둔 구멍을 밀봉하여 PDP(2)가 완성된다. 또한, 방전가스 중에서의 Xe의 함유량은, 발광휘도를 향상시킬 목적으로 5(체적%) 이상으로 설정해 두는 것이 바람직하다.
PDP(2)에서는, 예를 들면, 40 인치 클래스의 VGA에 적합하고, 그 때문에 셀피치가 0.36(mm), 주사전극(12a) 및 유지전극(12b)의 전극간 간격이 0.1(mm)로 설정되어 있다.
2-3. PDP(2)의 구동
PDP(2)의 구동에는, 상기 실시예 1의 PDP(1)와 동일한 구동방법을 채용한다. 따라서, 여기서의 설명을 생략한다.
2-4. PDP(2)의 우위성
전술된 바와 같이, PDP(2)에서는, 표시전극(12)(주사전극(12a), 유지전극(12b)) 및 어드레스전극(22)의 사이에서 방전을 발생시키고, 방전가스로부터 발생하는 자외선으로 형광체층(25)의 형광체를 여기하여 형광발광한다.
전술된 바와 같이, 본 발명자들은, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생에 의한 화질열화가 다음과 같은 메카니즘에 의한 것임을 확인하였다. 즉, 상기 종래의 PDP에서는, 주로 형광체층 중의 구성원소(예를 들면, Si 등)가 방전공간 내로 방출되고, 이것이 전면 패널에서의 유전체 보호층의 표면에 부착된다. 이것에 의해, 유전체 보호층이 갖는 임피던스가 변동된다. 장기간에 걸쳐 구동된 경우에는, 유전체 보호층의 임피던스가 소정의 수치범위로부터 벗어나 버릴 수 있으며, 점등시키고자 하는 셀에서 점등하지 않는, 소위, 블랙 노이즈를 발생하게 된다. 이러한 블랙 노이즈의 발생은 PDP의 화질을 크게 저하시킨다. 이러한 유전체 보호층에서의 임피던스의 변동은, Si 이외의 Ⅳ족원소, 혹은 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg를 제외함)이 유전체 보호막의 표면에 부착된 경우에서도 동일하게 발생한다.
또한, 구동초기에서의 유전체 보호층의 임피던스를 적정한 값으로 하기 위해서, 제조 시에 유전체 보호층에 Si 등의 Ⅳ족원소를 첨가하는 PDP에서도, 구동 시간의 경과와 함께 유전체 보호층의 임피던스가 변동하여 초기값으로부터 어긋나게 되고, 어느 시간을 경과한 시점에서 임피던스가 허용범위로부터 벗어난다.
이것에 대하여, 본 실시예에 따른 PDP(2)에서는, 적색(R) 및 청색(B)의 형광체층(25R, 25B)에는 Si를 포함하고 있지 않는 동시에, 녹색(G)의 형광체층(25G)에는 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 범위의 함유비율로 Ⅳ족원소인 Si를 포함하고 있다. 이와 같이, PDP(2)는, 형광체층(25R, 25G, 25B)에 Ⅳ족원소인 Si를 전혀 포함하지 않거나, 혹은 포함한다고 하여도 상기 수치범위로 규정하는 극히 미량으로 함으로써, 장기간에 걸쳐 구동되어도 유전체 보호층(14)의 표면에 부착되는 Si의 양이 제한된다. 그리고, 이 제한된 부착량으로는, 유전체 보호층(14)의 임피던스가 거의 변동하지 않고, 설계단계에서 유전체 보호층의 임피던스를 적정범위 내로 설정해 두면, 블랙 노이즈의 발생이 현저해 지는 일이 없다. 이 수치레벨에 대해서는 후술의 실험으로 확인된다.
또한, 녹색 형광체층(25G)에서의 Si의 함유비율을 0(질량 ppm), 즉 전혀 Si를 포함하지 않는 것으로 하기 위해서는, 조성 중에 Si를 포함하지 않는 녹색 형광체를 선택하고, Si를 포함하지 않는 물질만으로 층을 형성하면 되지만, 조성 중에 Si를 전혀 포함하지 않는 녹색 형광체층은 그 휘도가 Si를 약간이라도 포함하는 형광체층(25G)에 비해 낮다. 따라서, 본 실시예에서는, 조성 중에 Si를 포함하지 않는 형광체를 기재로 하여, 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 비율이라는 미량의 Si를 첨가한 형광체를 제작하여 이용하는 것으로 하였다.
또한, Si의 함유비율을 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 범위로 규정하는 것은, 녹색 형광체층(25G)만이 아니라, 적색, 청색 형광체층(25R, 25B)에 이것을 적용하여도 된다.
PDP(2)는, 전술된 바와 같이 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도 유전체 보호층의 임피던스가 거의 변동하지 않는다는 우위성 외에, 제조단계에서 유전체 보호층(14)에 1500(질량 ppm)의 비율로 Si를 함유시킴으로써, 구동 초기의 유전체 보호층(14)의 임피던스를 최적의 값으로 하고 있다.
따라서, PDP(2)는, 패널휘도가 높은 동시에, 구동시간의 장단에 관계없이 유전체 보호층의 임피던스가 적정범위로 유지되므로, 블랙 노이즈의 발생이 증가하지 않고 뛰어난 화질이 유지된다.
2-5. 확인실험
여기에서는, 상기 PDP(2)에서의 우위성을 뒷받침하기 위한 실험 및 형광체층으로의 최적의 각 원소의 함유비율을 특정하기 위한 실험을 행하였다.
(임피던스 측정장치 및 열화가속 시험장치)
실험에 이용한 임피던스 측정장치 및 열화가속 시험장치에 대해서는, 상기 실시예 1에서의 확인실험에서 이용한 각 장치와 동일 구성이다.
(실험 1)
우선, 실험 1로서, 형광체층 중에 함유되는 Si의 비율과, 유전체 보호층의 임피던스 및 형광체층의 휘도와의 관계를 조사하였다. 시험에 이용한 샘플은 표 4에 나타내는 바와 같다.
표 4에 나타내는 3 종류의 샘플 중 샘플 No.2의 형광체층은, 상기 실시예 2의 PDP(2)에서의 녹색 형광체층과 동일한 방법을 이용하여 제작한 것이고, 샘플 No.3의 형광체층은 Si의 함유비율을 7000(질량 ppm)으로 한 것이다. 유전체 보호층에 대해서는, 각 샘플 모두 상기 PDP(2)에서의 유전체 보호층(14)과 동일한 방법으로 제작하였다. 단, 유전체 보호층 중에 Si를 함유시키고 있지 않다.
No.1 ~ 3의 샘플을 각 5 개씩 제작하고, 각각의 샘플에 대하여 유전체 보호층의 임피던스를 측정해 두고, 열화가속 시험을 실시하여, 100(hr), 200(hr)라는 일정시간마다 유전체 보호층을 취출하여 그 임피던스를 측정하였다.
또한, 열화가속 시험에서의 경과시간 마다의 발광휘도에 대해서도 각각 측정하였다. 샘플 No.1 ~ 3의 각 종류에서의 5 개의 샘플의 평균값을 측정결과로서 도 4에 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 유전체 보호층의 임피던스는, 열화가속 시험개시 전에는 No.1 ~ 3의 전부가 310(kΩ/cm2)가 된다. 여기서, 제조 시에 있어서, 유전체 보호층에는 Si를 함유시키지 않는다.
형광체층에 Si를 전혀 함유하지 않는 샘플 No.1에서는, 열화가속 시험의 시험시간에 상관없이, 유전체 보호층의 임피던스는 일정(31OkΩ/cm2 ~ 320kΩ/cm2 정도)해진다.
이것에 대하여, 형광체층에 200(질량 ppm)의 비율로 Si를 포함하는 샘플에서는, 시험시간의 경과와 함께 서서히 유전체 보호층의 임피던스가 저하하였다.
형광체층 중의 Si의 함유비율이 7000(질량 ppm)인 No.3의 샘플은, 열화가속 시험개시 직후부터 유전체 보호층의 임피던스가 크게 저하하기 시작하고, 700(hr) 경과시에는 약 230(kΩ/cm2)까지 저하한다.
다음에, 도 4에 도시한 바와 같이, 발광휘도에 대해서는, 400(hr) 경과 시점까지 형광체층 중의 Si의 함유비율이 7000(질량 ppm)으로 가장 높은 No.3의 샘플이 가장 높고, 이어서 No.2의 샘플, 가장 낮은 것이 No.1의 샘플이 된다.
그런데, 시험시간이 400(hr)를 넘으면, No.3의 샘플에서의 발광휘도는 급격히 저하되고, Si의 함유비율이 200(질량 ppm)인 No.2의 샘플이 가장 높은 발광휘도를 갖게 된다.
유전체 보호층의 임피던스의 안정성 및 발광휘도라는 2개의 요인을 종합적으로 검토한 경우, 형광체층에 200(질량 ppm)의 비율로 Si를 함유하는 No.2의 샘플이 가장 뛰어난 것을 알 수 있다. 즉, 형광체층 중에서의 Si는, 발광휘도라는 관점에서 극히 미량이라도 함유시키는 것이 바람직하고, 유전체 보호층의 임피던스의 안정성이라는 점에서 함유비율을 낮게 억제해 둘 필요가 있는 것을 알 수 있다.
또한, 데이터로서 기록되어 있지 않지만, 형광체층 중의 Si의 함유비율을 100(질량 ppm)으로 한 경우에도, 발광휘도가 상기 No.2의 샘플과 거의 차이가 없는 것을 확인하고 있다.
(실험 2)
다음에, 실험 2로서, 형광체 조성 및 층 중의 Si의 함유비율 및 유전체 보호층 중의 Si의 함유비율을 각각 바꾼 No.11 ~ 14의 샘플을 제작하여 열화가속 시험을 500(hr) 행하고, 시험 전후에서의 유전체 보호층의 임피던스를 측정하였다. 각 샘플의 내용 및 임피던스의 측정결과를 표 5에 나타낸다.
또한, 상기 No. 11 ~ 14의 샘플과 동일한 녹색형광체층 및 유전체 보호층을 갖는 PDP를 각각 제작하고, 이것을 상기 열화가속 시험과 동일한 조건으로 시험을 행하였을 때의 시험 전후의 화질을 눈으로 봐서 평가하였다. PDP의 내용(녹색 형광체층, 유전체 보호층) 및 화질의 평가결과를 표 6에 나타낸다.
또한, 표 6의 No.P11 ~ P14의 PDP에서, 상기 표 중에 나타낸 이외의 구성 부재는 상기 실시예 2에 따른 PDP(2)와 동일하다.
또한, 시험에서의 패널의 화질 평가 기준은, 상기 표 1에 나타내는 실시예 1에서의 확인실험의 화질 평가 기준과 동일하다.
표 5에 나타낸 바와 같이, 형광체 조성이 Zn2SiO4 : Mn인 No.11 및 No.12의 양 샘플에서는, 열화시험에 의해 유전체 보호층의 임피던스가 크게 저하하고, 구동 초기에서의 유전체 보호층의 임피던스를 265(kΩ/cm2)로 설정하기 위해 유전체 보호층 중에 Si를 1500(질량 ppm)의 비율로 포함시킨 No.11의 샘플에서는, 열화가속 시험 후의 임피던스가 허용범위의 하한값인 220(kΩ/cm2)를 하회하여 190(kΩ/cm2)가 되었다.
이것에 대하여, 형광체층 중에서의 Si의 함유비율이 200(질량 ppm)인 No.13 및 No.14의 샘플에서는, 열화가속 시험 전후에서 임피던스의 변동이 거의 없다. 특히, No.13의 샘플에서는, 열화가속 시험 전후에서 260 ~ 265(kΩ/cm2) 라는 뛰어난 임피던스가 유지되었다.
다음에, 표 6에 나타낸 바와 같이, No. P11의 PDP 샘플에서는, 구동 초기(열화가속 시험 전)에 레벨 5였던 화질 평가가, 열화가속 시험 후에는 불합격 레벨인 레벨 2까지 저하였다.
No. P12의 PDP 샘플에서는, 평가 레벨이 열화가속 시험 전후에서 동일한 레벨 4가 되지만, 상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동 초기의 레벨 4는 임피던스가 허용범위의 상한값을 취하는 것이고, 이에 대하여 열화가속 시험 후의 레벨 4는 하한값을 취하는 것이다. 따라서, 이 샘플에서는, 열화가속 시험을 좀 더(예를 들면, 1OOhr 정도) 계속해서 행한 경우에는, 유전체 보호층의 임피던스가 허용범위의 하한값을 하회하는 것을 용이하게 추측할 수 있다.
이것에 대하여, No.P13 및 No.P14의 PDP 샘플에서는, 구동 초기의 화질 레벨과 열화가속 시험 후의 화질 레벨에 변화는 없고, 또한, 상기 표 2로부터 임피던스의 변동도 거의 없으므로, 이대로 열화가속 시험을 계속해도 쉽게 화질이 열화하지 않는다고 생각된다.
이상의 결과로부터, 형광체층 중에서의 Si의 함유비율이 높은 PDP에서는, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에 화질의 열화가 큰 데 대하여, 형광체층 중의 Si의 함유비율을 200(질량 ppm)의 미량으로 한 PDP에서는, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도 블랙 노이즈 발생에 의한 화질의 열화가 적은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실험결과에 대해서는, Si뿐만 아니라 Ti, Zr, Hf, C, Ge, Sn, Pb 등(Ⅳ족원소 전체)을 형광체층 중에 함유시키는 구성을 채용하여도 동일하다.
(실험 3)
다음에, 형광체층 중에서의 Si의 함유비율의 최적범위를 조사하기 위한 실험을 행하였다.
실험에 이용한 샘플은, 표 7에 나타내는 No.21 ~ 25까지의 5 종류로서, 각각 5 개씩 제작하고, 상기 실험 2와 같이 500(hr)의 열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스를 측정하였다.
표 7에 나타낸 바와 같이, 본 실험에서 이용한 샘플은, 모든 샘플의 유전체 보호층에 1500(질량 ppm)의 비율로 Si를 함유시키고, 열화가속 시험 시에 이용하는 녹색 형광체층에서의 Si의 함유비율을 5 수준 바꾸었다. 기재로서 이용한 형광체 재료는 상기 실험 1과 같이 BaAl12O19 : Mn이다.
열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스 측정 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에서는, No.21 ~ 25의 각 수준의 5 개의 측정 결과를 평균한 값을 나타내고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 형광체층 중에서의 Si의 함유비율이 높아질수록 열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스는 낮은 값을 나타내고, 함유비율이 5000(질량 ppm)을 넘는 No.25의 샘플에서는, 임피던스의 허용범위의 하한값인 220(kΩ/cm2)를 하회하게 된다.
상기 도 5의 데이터로부터, 유전체 보호층의 임피던스를 허용범위의 하한값 이상으로 유지하기 위해서는, 5000(질량 ppm)이 형광체층 중에서의 Si의 함유비율의 상한값임을 알 수 있다. 이것은, 형광체층 중에서의 Si의 함유비율이 5000(질량 ppm)을 넘는 No.25의 샘플에서는, 500(hr)의 열화가속 시험에 의해 임피던스가 허용범위의 하한값보다 저하하는 양의 Si가 유전체 보호층의 표면에 부착되었기 때문이다.
상기 실험 1 ~ 3으로부터, 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율은, 발광휘도 및 유전체 보호층의 임피던스의 안정이라는 점에서, 200(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 범위 내가 적당하다.
(실험 4)
상기 실험 1 ~ 3에서는, 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소에 대하여 검토하였지만, 본 실험에서는, 형광체층 중의 천이금속인 텅스텐(W)의 함유비율과, 유전체 보호층의 임피던스와의 관계에 대하여 조사하였다. 형광체층 중에서의 천이금속의 함유비율은, 본 발명자가 연구한 결과, 500(질량 ppm) 이상인 것이 바람직하지만, 이것은 전술한 Si 등의 Ⅳ족원소와 동일한 이유에 의해서이다. 즉, 유전체 보호층의 표면에 천이금속이 부착되지 않은 경우에는 펄스가 인가되어도 비교적 단시간에 방전(발광)이 끝나버리지만, 천이금속이 부착되어 있는 경우에는 방전(발광)이 비교적 장시간 지속된다.
본 실험에서는, 형광체 조성 및 층 중의 W의 함유비율 및 유전체 보호층 중의 Si 및 W의 함유비율을 각각 바꾼 No.31 ~ 34의 샘플을 제작하여 열화가속 시험을 500(hr) 행하고, 상기 실험 2와 같이 시험 전후에서의 유전체 보호층의 임피던스를 측정하였다. 각 샘플의 내용 및 임피던스의 측정결과를 표 8에 나타낸다.
또한, 표 8에 있어서, No.31, 33의 샘플의 유전체 보호층에 W(1000 질량 ppm)과 함께 Si(2000 질량 ppm)도 함유시키고 있는 것은, 유전체 보호층에 W 만을 함유시키면 그 임피던스가 지나치게 높아지기 때문이다.
또한, 유전체 보호층 중으로의 Si의 함유에 대해서는, 반드시 필요하지는 않고, 유전체 보호층의 임피던스를 적정범위의 중심값에 의해 근접시키기 위해 행하는 것이다.
표 8에 나타낸 바와 같이, 형광체로서 CaWO4 : Pb를 갖는 No.31, 32의 샘플에서는, 구동 초기와 열화가속 시험 후 사이에서의 유전체 보호층의 임피던스의 변동이 크고, 유전체 보호층에서의 Si 및 W의 함유와 관계없이 열화가속 시험 후의 임피던스가 임피던스의 허용범위의 상한값을 넘게 된다.
이것에 대하여, 형광체층 중에 1OOO(질량 ppm)의 비율로 W를 함유하는 No.33, 34의 샘플에서는, 구동 초기와 열화가속 시험 후에서 임피던스의 값이 5 포인트 밖에 상승하지 않으며, 안정적이라고 할 수 있다.
또한, 미리 유전체 보호층에 2000(질량 ppm)의 비율의 Si와 1000(질량 ppm)의 비율의 W를 함유시킨 No.33의 샘플에서는, 구동 초기에서의 유전체 보호층의 임피던스를 보다 적정한 수치로 설정할 수 있고, 이 경향은 열화가속 시험 후에도 변하지 않았다.
다음에, 상기 No.31 ~ 34의 샘플과 동일한 청색 형광체층 및 유전체 보호층을 갖는 PDP를 각각 제작하고, 이것을 상기 열화가속 시험과 동등한 조건으로 시험을 행했을 때의 시험 전후의 화질을 평가하였다. PDP의 내용 및 화질의 평가결과를 표 9에 나타낸다.
또한, 표 9 중에서의 No.P31 ~ P34의 PDP에서, 상기 표 중에 나타낸 것 이외의 구성부재는 상기 실시예 2에 따른 PDP(2)와 동일하다.
또한, 시험에서의 패널의 화질 평가 기준은 상기 실험 2와 같이 표 1에 나타내는 것이다.
표 9에 나타낸 바와 같이, 청색 형광체층의 형광체에 CaWO4 : Pb를 이용한 No.P31, P32의 샘플에서는, 열화가속 시험 후의 화질 평가 레벨이 불합격 레벨인 레벨 3이 되었다. 이것은, 상기 표 8에 나타내는 유전체 보호층의 임피던스와 정합한다.
이것에 대하여, No.P33, P34의 샘플에서는, 열화가속 시험에 의해서도 화질의 열화는 인정되지 않고 뛰어난 화질이 유지되었다. 특히, 유전체 보호층 중에 Si 및 W를 함유하는 No.P33의 샘플에서는, 제작 시에 유전체 보호층의 임피던스를 최적의 값으로 튜닝하고 있으므로, 열화가속 시험 후에도 최고 레벨인 레벨 5를 얻을 수 있었다.
상기 실험 결과로부터, 형광체층 중에서의 W는, 그 함유비율이 너무 높으면 PDP가 장기간에 걸쳐 구동된 경우에, 유전체 보호층의 임피던스를 크게 상승시키고, 블랙 노이즈의 발생이 현저해지는 것을 알 수 있다. 그리고, 형광체층 중의 W의 함유비율을 1000(질량 ppm)로 설정한 유전체 보호층의 임피던스는 열화가속 시험 후에도 안정되고, 이것을 구비하는 PDP의 화질열화도 적다.
또한, 청색 형광체층 중에 1OOO(질량 ppm)의 비율로 W를 함유시키는 방법으로서는, 상기 실시예 2와 같이, 기재로서 BaMgAl10O17 : Eu2+를 이용하여, 이것에 텅스텐 화합물(예를 들면, 산화텅스텐 등)을 첨가하여 혼합, 소성, 분쇄 등의 과정을 거쳐서 제작된다.
(실험 5)
다음에, 상기 실험 3과 같이, 형광체층 중에서의 W의 함유비율의 최적범위를 조사하였다.
실험에 이용한 샘플은, No.41 ~ 45까지의 형광체층 중에서의 W의 함유비율만을 바꾼 5 종류로서, 각각 5 개씩 제작하고, 상기 실험 3과 같이 500(hr)의 열화가속 시험후의 유전체 보호층의 임피던스를 측정하였다. 각 샘플의 내용을 표 10에 나타내고, 임피던스 측정결과를 도 6에 나타낸다.
표 10에 나타낸 바와 같이, No.41 ~ 45의 각 샘플에서의 형광체층 중의 W의 함유비율은 각각 0, 10000, 20000, 30000, 40000(질량 ppm)이다.
또한, 모든 샘플에서의 유전체 보호층은, W를 함유하지 않고 Si를 1500(질량 ppm) 함유함으로써, 구동 초기의 임피던스가 270(kΩ/cm2)가 되도록 설정되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 형광체층 중에서의 W의 함유비율과 열화가속 시험 후의 유전체 보호층의 임피던스는 상관관계를 가지며, 함유비율이 높아질수록 열화가속 시험 후의 임피던스는 높아진다. 그리고, 형광체층 중에서의 W의 함유비율이 40000(질량 ppm)인 No.45의 샘플에서는, 열화가속 시험 후에 유전체 보호층의 임피던스가 허용범위의 상한값인 340(kΩ/cm2)를 넘어 버렸다. 즉, No.45의 형광체층을 구비하는 PDP에서는, 장기간에 걸쳐 구동된 경우, 블랙 노이즈의 발생이 현저해지고 불합격 레벨까지 화질이 열화하는 것을 추측할 수 있다.
이 실험 결과로부터, 형광체층 중에서의 W의 함유비율의 적정범위는, 500(질량 ppm) 이상 30000(질량 ppm) 이하인 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실험에서는, 형광체층 중에 W를 함유시키는 것으로 하였지만, 이 이외에도, Mn, Fe, Co, Ni를 형광체층 중에 함유시킬 수 있고, 그 경우에도, 함유비율의 적정범위 및 함유시킴으로써 얻어지는 효과도 W를 함유시킨 경우와 동일하다.
또한, 실험데이터를 기재하지는 않지만, 형광체층 중에 1000(질량 ppm) 이상 60000(질량 ppm) 이하의 비율로 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 의 적어도 하나를 함유시켜도, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도, 블랙 노이즈의 발생이 적고, 화질열화가 적은 PDP를 얻을 수 있다.
2-6. 실시예 2에 관한 그 밖의 사항
상기 실시예 2에서는, 형광체층(25R, G, B)에 100(질량 ppm) 이상 5000(질량 ppm) 이하의 비율로 Si를 함유시킨 PDP를 일례로 설명하였지만, 확인실험 등에서 나타낸 바와 같이, Si 이외의 Ⅳ족원소를 동일한 비율로 함유시킴으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, Ⅳ족원소 이외에도, W를 비롯한 천이금속을 500(질량 ppm) 이상 30000(질량 ppm) 이하의 비율로 함유시켜도 되고, 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 적어도 하나를 1000(질량 ppm) 이상 60000(질량 ppm) 이하의 비율로 함유시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 원소를 조합하여 형광체층에 함유시켜도 된다.
상기 Ⅳ족원소 등을 형광체층 중에 함유시키는 방법은, PDP가 되었을 때에 형광체층 중에 함유된다면, 상기 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면, 형광체와 에틸셀룰로우즈, α-타피네올 등을 혼합하여 형광체 잉크를 제작하는 시점에서 상기 원소를 첨가하여도 된다. 단, 이 경우에는, 이들 원소는 형광체 입자의 양면에 부착된 형태로 존재하게 되고, 상기 실시예 1에 비해 원소 함유의 균일성이라는 점에서 약간 뒤떨어진다.
기재로서 이용하는 형광체는 상기 실시예 등에 한정되지 않으며, 예를 들면, Si를 극히 미량(1OO 질량 ppm 정도) 함유시키는 경우에는, 조성 중에 Si를 포함하지 않는 형광체를 이용할 수 있다. 다른 원소를 규정량 함유시키는 경우에도, 동일하게 함유시키고자 하는 원소를 조성 중에 포함하지 않는 형광체를 기재로서 이용할 수 있다.
또한, 상기 실시예 2에서는, 형광체층(25G) 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율을 제한하였지만, 방전공간(30R, G, B)을 향하는 다른 부분, 예를 들면, 격벽(24)에서의 형광체층(25)으로 피복되지 않은 부분의 각 원소(Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속)의 함유비율을 제한하여도 효과적이다. 특히, 격벽(24)의 꼭대기부나 보조 격벽 등에서의 상기 각 원소의 함유비율을 제한해 두면 유전체 보호층의 임피던스의 변동을 억제하는 데에 한층 효과적이다.
또한, 상기 실험결과로부터, R, G, B의 모든 형광체층을 Ⅳ족원소, 천이금속(W, Mn, Fe, Co, Ni), 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 전혀 함유하지 않는 구성으로 하여도, 장기간에 걸쳐 구동되었을 때의 블랙 노이즈의 발생을 억제한다는 목적을 달성할 수 있다. 즉, 상기 실시예 2에서 규정한 Ⅳ족원소 등의 함유비율은, 패널의 구동 시에, 형광체층 중에 함유된 Ⅳ족원소 등이 방전공간 내로 비산한 경우에도, 유전체 보호층의 임피던스에 대하여 실질적으로 영향을 미치지 않는 범위이다. 이것을 생각하면, 모든 형광체층 중에 전혀 Ⅳ족원소 등을 함유하지 않는 것으로도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 단, 상기 실험의 고찰에서도 설명한 바와 같이, 형광체층 중에 극히 미량의 상기 물질을 함유시킴으로써, 패널의 발광휘도의 향상을 도모할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 각각의 조성 중에 Ⅳ족원소, 천이금속(W, Mn, Fe, Co, Ni), 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 등을 포함하지 않는 형광체를 구성요소로 하여 모든 형광체층을 형성하는 것으로 하여도, 상기와 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 형광체층 중에서도 형광체가 구성요소로서 큰 부분을 차지하지만, 이 큰 부분을 차지하는 형광체로서, 그 조성 중에 상기 원소를 포함하지 않는 것으로 하면, 구동에 있어서 유전체 보호층의 방전특성의 변동을 실질적으로 억제할 수 있다.
(실시예 3)
3-1. PDP(3)의 구성 및 우위성
실시예 3에 따른 PDP(3)에 대하여, 도 7을 이용하여 상기 실시예 2와의 차이 부분을 주로 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 PDP(3)와 상기 실시예 2에 따른 PDP(2)의 차이는, 배면 패널(40)의 구성이다.
배면 패널(40)에 있어서, 배면 유리기판(21), 어드레스전극(22), 유전체 유리층(23), 격벽(24) 등의 구성은 상기 PDP(2)와 동일하지만, 형광체층(25) 내의 녹색 형광체의 조성 및 격벽(24)에서의 형광체층(25)으로 피복되어 있지 않은 부분에 형광체 보호막(26)이 형성되어 있는 점이, 상기 PDP(2)와 다르다.
우선, 형광체층(25)을 구성하는 형광체 중 녹색 형광체에는, 상기 실시예 1에 따른 PDP(1)에서 일반적으로 이용되고 있는 것과 동일한 Zn2SiO4 : Mn의 조성을 갖는 것이 이용되고 있다. 이 형광체로 구성되는 형광체층은, 조성 중에 다량의 Si를 함유하고 있으므로, 1 펄스당 실질적인 가시광 발광량이 크고 높은 발광휘도를 갖는다.
다음에, 형광체 보호막(26)은 약 1.0(㎛)의 막두께로 형성된 불화마그네슘(MgF2)으로 이루어지는 박막이다. 이 형광체 보호막(26)은 파장 147(nm)의 자외선 투과율이 85(%)이다. 여기서, 형광체 보호막(26)의 자외선 투과율은, 80(%) 이상 확보해 두면 PDP로서 실용상 지장이 없다.
상기 형광체 보호막(26)은, 상기 실시예 2의 제조과정을 거쳐서 형광체층(25) 까지 형성된 배면 유리기판(21)에 대하여, EB 증착법을 이용하여 형광체층(25)이 형성된 면에 막두께 1.0(㎛)로 MgF2를 성막함으로써 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 PDP(3)에 있어서는, 전면 패널(10)과 배면 패널(40)과의 간극을 상기 PDP(2)와 동일하게 하기 위해, 격벽(24)의 높이를 형광체 보호막(26)의 막두께 만큼(1.0㎛)만 낮게 해 두는 것이 바람직하다.
상기 구조를 갖는 PDP(3)는, 발광구동 시의 방전에 의해서도, 형광체층 중의 원소(예를 들면, Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속 등)가 방전공간으로 비산하는 일이 없다. 특히, 상기한 바와 같이, 녹색 형광체층(25G)에는 조성 중에 Si를 포함하는 형광체를 구성요소로서 이용하고 있으므로, 층 중에 다량의 Si가 함유되게 되지만, 이 층 위를 피복하는 형광체 보호막(26)의 존재에 의해서 방전공간(30)으로의 Si의 비산이 억제된다. 즉, 발광구동 시의 방전에 의해서 형광체층 중의 여러가지 원소가 방전공간으로 비산하려고 하여도, 형광체층(25)의 표면을 피복하는 형광체 보호막(26)에 의해서 비산이 억제된다.
또한, 방전공간에 격벽(24)이 노출된 경우에는, 극히 미량이기는 하지만 그 구성원소(예를 들면, Si 등)가 비산할 수 있으나, 본 실시예의 PDP(3)에서는, 격벽(24)과 방전공간(30R, 30G, 30B)이 형광체 보호막(26)에 의해서 차폐분리되어 있으므로, 격벽(24)으로부터 방전공간(30)으로의 여러가지 원소의 비산도 억제된다.
따라서, 이 PDP(3)에서는, 구동에 의해서도 유전체 보호층(14)의 임피던스가 거의 변동하지 않고, 또한, 패널 전체로서의 발광휘도가 높다.
또한, 상기에서는, 형광체 보호막(26)을 막두께 1.0(㎛)로 형성하였지만, 본 발명은 반드시 이 막두께에 한정되는 것은 아니다.
3-2. 확인실험
상기 실시예 3에 따른 PDP(3)의 우위성을 확인하기 위해 이하의 실험을 행하였다.
우선, 형광체 보호막(26)의 유무에 의한, 열화가속 시험 전후의 유전체 보호층의 임피던스의 변동의 차이를 확인하였다. 시험에 이용한 샘플의 내용 및 임피던스 측정결과를 표 11에 나타낸다.
표 11에 나타낸 바와 같이, No.51, 52의 샘플은 형광체층 상에 상기 실시예 2와 동일한 형광체 보호막을 형성하고, 이에 대하여, No.53, 54의 샘플은 형광체층 상에 형광체 보호막을 형성하지 않았다.
또한, No.51, 53의 샘플에서는 유전체 보호층에 1500(질량 ppm)의 비율로 Si를 함유시키고, No.52, 54의 샘플에서는 함유시키지 않았다.
또한, 형광체층에는, Zn2SiO4 : Mn의 조성을 갖는 녹색의 형광체로부터 형성한 것을 이용하였다.
표 9에 나타낸 바와 같이, No.53, 54의 샘플에서는, 열화가속 시험 전후의 유전체 보호층의 임피던스의 변동이 크고, 유전체 보호층에 Si를 함유시킨 No.53의 샘플에서는 허용범위의 하한값에 겨우 도달하였다.
이것에 대하여, No.51, 52의 샘플에서는, 구동 초기와 열화가속 시험 후에서 유전체 보호층의 임피던스의 변동이 거의 없다.
다음에, 형광체 보호층의 유무와 PDP의 화질의 관계에 대하여 조사하였다. 샘플의 내용 및 화질 평가 결과를 표 12에 나타낸다.
표 12에 나타낸 바와 같이, No.P51 ~ 54의 PDP 샘플에 있어서, 형광체 보호막의 유무 및 유전체 보호층의 Si의 함유비율 등에 대해서는, 상기 표 9의 No.51 ~ 54와 동일하다.
표 12에 나타낸 바와 같이, No.P53 이외의 샘플에서는 열화가속 시험 후의 화질이 합격 레벨이 된다. 그 중에서, No.P51, 54의 샘플에서는 시험 후의 화질 레벨이 최고인 레벨 5였다.
그러나, 상기 표 11의 결과와 함께 검토하면, No.P54의 샘플은, 열화가속 시험 전후의 유전체 보호층의 임피던스의 변동이 45 포인트로 No.P51, 52의 샘플에 비해 매우 크므로, 열화가속 시험을 계속하였다고 하면, 화질이 급격하게 열화해 가는 것으로 추측할 수 있다.
따라서, 형광체층을 피복하도록 형광체 보호막을 형성한 PDP에서는, 장기간에 걸쳐 구동된 경우라도, 유전체 보호층의 임피던스가 크게 변동하지 않고 블랙 노이즈에 의한 화질열화가 작다.
3-3. 실시예 3에 관한 그 밖의 사항
상기 실시예 3에서는, 모든 형광체층(25)을 피복하도록 형광체 보호막(26)을 형성하는 것으로 하였지만, 반드시 모든 형광체층(25)의 표면을 피복할 필요는 없다. 예를 들면, 형광체층 중에 Ⅳ족원소인 Si를 함유하는 녹색 형광체층의 표면만을 피복하도록 하여도, 적어도 구동 중에 이 녹색 형광체층에서 Si가 방전공간으로 비산하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 형광체층 중에 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 등을 함유하고 있는 경우에도, 본 실시예에 따른 형광체 보호막을 형성하면, 구동 시의 방전에 의해서 형광체층에서 방전공간으로 상기 원소가 비산하는 것을 억제할 수 있다.
여기서, Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 함유하는 형광체층의 표면에만 형광체 보호막을 형성한 경우에 얻어지는 특히 뛰어난 효과에 대하여 설명한다.
형광체 보호막을 형성하면 그 만큼만 자외선 투과율의 감소를 초래하므로, R, G, B의 모든 형광체층의 표면에 형광체 보호막을 형성한 경우에는, 그 만큼 발광휘도가 저하하게 된다. 이에 대하여, 상기에서는, Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 함유하는 형광체층의 표면에만 형광체 보호막을 형성하고 있으므로, 발광휘도가 저하하는 것은 G의 방전셀에만 한정되고, 패널 전체에서의 발광휘도는 향상된다. 그리고, 상기한 바와 같이 G의 방전셀에서의 발광휘도가 저하한 경우에도, 구동방법의 설정이나 셀 사이즈의 설계에 따라서, 각 색 방전셀 사이에서의 휘도 밸런스를 취할 수 있다.
또한, 녹색 형광체층에서도, 구동에서의 방전의 영향을 받기 쉬운 부분만을 형광체 보호막(26)으로 피복하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 형광체층에 극히 미량의 Ⅳ족원소, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)을 함유하는 경우에도, 본 실시예에 따른 PDP(3)와 같이 형광체 보호막으로 형광체층을 피막하면 효과를 발휘하지만, 상기 실시예 2 등을 함께 고려한 경우에, 형광체층 중에 높은 비율로 상기 원소를 함유하는 경우에는, 형광체 보호막의 형성이 특히 효과적이다. 예를 들면, Ⅳ족원소라면 1000(질량 ppm)을 초과하는 비율, 천이금속, 알칼리금속, 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함) 등이라면 60000(질량 ppm)을 초과하는 비율로 함유되어 있는 경우에는 특히 유효하다.
이와 같이, 설계 시에 높은 비율로 상기 원소를 함유시켜 둠으로써 패널 전체의 발광휘도의 향상을 도모할 수 있고, 이 형광체층을 형광체 보호막으로 피복해 둠으로써, 장기간에 걸쳐 구동된 경우에도, 유전체 보호층의 임피던스의 변동을 억제할 수 있으며, 블랙 노이즈에 의한 화질열화를 적게 할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서의 구성을 채용함으로써, 패널 전체가 높은 발광휘도를 얻을 수 있는 동시에, 구동시간의 경과에 의해서도 유전체 보호층의 임피던스의 변동이 적고, 구동시간의 장단에 관계없이 블랙 노이즈의 발생이 적은, 고화질의 PDP를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
실시예 4에 따른 PDP(4)에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예 4에 따른 PDP(4)는, 배면 패널(50)에서의 형광체층(25)을 피복하도록 형성된 형광체 보호막(27)의 구조에 특징을 갖고 있다. 구체적으로는, 막두께 0.3(㎛)인 MgF2로 이루어지는 하부막(27a)과, 막두께 0.1(㎛)인 Mg0로 이루어지는 상부막(27b)이 적층되어 형광체 보호막(27)이 형성되어 있다.
다른 구성에 대해서는, 상기 실시예 3에 따른 PDP(3)와 동일하다.
상기한 바와 같은 구성의 형광체 보호막(27)을 갖는 PDP(4)에서는, 상기 실시예 3에 따른 PDP(3)와 같이, 발광 구동시의 방전에 의한 형광체층(25)으로부터의 원소의 비산이 억제된다는 우위성을 갖는다. 본 실시예 4에 따른 PDP(4)는, 상기 우위성 외에, 상부막(27b)으로서 내스퍼터성이 우수한 MgO로 이루어지는 막을 갖고 있으므로, 하부막(27a)인 MgF2로 이루어지는 막의 막두께를 0.3(㎛)까지 얇게 할 수 있으며, 자외선(파장 147nm)의 투과율을 88(%)로 할 수 있다. 또한, 형광체 보호막(27)은, 상부막(27b)의 두께를 하부막(27a)의 두께보다도 얇게 설정되어 있으므로, 고투과율과 내스퍼터성 확보와의 양립이 실현된다. 따라서, 이 PDP(4)에서는, 장기간에 걸쳐 구동된 경우의 블랙 노이즈의 발생이 보다 확실하게 억제되고, 보다 안정적으로 고화질이 유지된다.
또한, 본 실시예 4에 따른 PDP(4)에서도, 상기 실시예 3에서 설명한 것과 같이, 형광체 보호막의 형성형태, 혹은 이용하는 재료에 대하여 다양한 변화를 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시예 3 및 실시예 4에 공통하여, 형광체층(25)의 면 상에 형성한 형광체 보호막(26, 27)에 대해서도, 상기 실시예 3 및 실시예 4의 구성에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 허용되는 범위에서 각 막의 막두께를 변경하여도 된다. 형광체 보호막(26, 27)의 각 막두께에 대해서는, 자외선의 투과율이 80(%) 이상이면 발광휘도의 면에서 지장이 없으므로, 자외선의 투과율이 최소 80(%)가 될때까지 막두께를 증가시키고, 구동 시에 보다 확실하게 형광체층에서의 원소의 비산을 억제할 수 있는 구성으로 하여도 된다.
본 발명에 따른 PDP은, 컴퓨터나 텔레비전 등의 표시 디바이스, 특히 고선명·고휘도이고 경시적으로도 화상품질이 안정된 표시 디바이스를 실현하는 데 유효하다.

Claims (47)

  1. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 MgO로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층은, 각각이 Ⅳ족원소를 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층 중에는 Ⅳ족원소가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율은 5OOO 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율은 100 질량 ppm 이상 5000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 3 항에 있어서,
    3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하는 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율은 100 질량 ppm 이상50000 질량 ppm 이하이고, 또한, 각 형광체층에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 Ⅳ족원소는 각 형광체층 사이에서 20000 질량 ppm 이내의 비율 편차가 나도록 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 Ⅳ족원소를 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 형광체의 조성 중에 포함되는 Ⅳ족원소는 모든 형광체층에서 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 Ⅳ족원소는 Si인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 형광체의 조성은, 적색이 Y2SiO5 : Eu, 녹색이 Zn2SiO4 : Mn, 청색이 Y2SiO3 : Ce인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 Ⅳ족원소는, 상기 모든 형광체층 중에서, 각각을 구성하는 형광체와는 별도의 화합물로서 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 W, Mn, Fe, Co, Ni의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층은, 각각이 W, Mn, Fe, Co, Ni의 어느 것도 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층 중에는 천이금속이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 천이금속의 함유비율은 30000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 천이금속의 함유비율은 500 질량 ppm 이상 30000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  19. 제 16 항에 있어서,
    3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는, 조성 중에 천이금속을 포함하는 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 천이금속은 W, Mn, Fe, Co, Ni 중에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  21. 제 20 항에 있어서,
    모든 형광체층 중에서의 상기 천이금속의 함유 비율은 300 질량 ppm 이상 120000 질량 ppm 이하이고, 또한, 각 형광체층에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  22. 제 21 항에 있어서,
    모든 형광체층 중에서의 상기 천이금속은 각 색형광체층 사이에서 40000 질량 ppm 이내의 비율 편차가 나도록 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  23. 제 21 항에 있어서,
    모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 상기 천이금속을 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  24. 제 23 항에 있어서,
    각 형광체의 조성 중에 포함되는 상기 천이금속은 모든 형광체층에서 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  25. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는 그 조성 중에 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층은, 각각이 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 어느 것도 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  27. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    모든 형광체층 중에는 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 함유비율의 합계는 60000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 함유비율의 합계는 1OOO 질량 ppm 이상 60000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  30. 제 29 항에 있어서,
    3 색의 형광체층 중 적어도 1 색의 형광체층을 구성하는 형광체에는, 조성 중에 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 적어도 하나를 포함하는 것이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에서의 알칼리금속 및 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 함유비율의 합계는 300 질량 ppm 이상 120000 질량 ppm 이하이고, 또한, 각 형광체층 사이에서 서로 거의 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층에서의 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속은 각 형광체층 사이에서 합계로서 40000 질량 ppm 이내의 비율 편차가 나도록 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체에는, 조성 중에 알칼리금속 또는 Mg 이외의 알칼리토류금속을 포함하는 것이 선택적으로 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층 중에는 동일한 알칼리금속 및 Mg 이외의 알칼리토류금속의 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  35. 한쌍의 기판이, 그 사이에 방전공간을 갖는 상태로 대향배치되고, 상기 방전공간을 향하도록 Mg0로 이루어지는 유전체 보호층과 적색, 녹색, 청색의 각 형광체층이 형성되어 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서,
    3 색의 모든 형광체층을 구성하는 각 형광체는, 그 조성 중에 Ⅳ족원소, W, Mn, Fe, Co, Ni, 알칼리금속, Mg 이외의 알칼리토류금속의 어느 것도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 모든 형광체층은, 각각이 Ⅳ족원소, W, Mn, Fe, Co, Ni, 알칼리금속, Mg 이외의 알칼리토류금속의 어느 것도 포함하지 않는 물질만으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  37. 제 1 항, 제 3 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 25 항, 제 27 항, 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 보호층 중에는 Ⅳ족원소가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 유전체 보호층 중에서의 Ⅳ족원소의 함유비율은 500 질량 ppm 이상 2000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  39. 제 1 항, 제 3 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 25 항, 제 27 항, 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 보호층 중에는 천이금속이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 유전체 보호층 중에서의 천이금속의 함유비율은 1500 질량 ppm 이상 6000 질량 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  41. 제 1 항, 제 3 항, 제 14 항, 제 16 항, 제 25 항, 제 27 항, 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 보호층 중에는 알칼리금속 및 알칼리토류금속의 적어도 하나가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  42. 제 3 항, 제 16 항, 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광체층에서의 방전공간측의 면의 적어도 일부영역은, 자외선 투과율이 80(%) 이상이고, 또한, 발광구동 시의 방전에 의해서도, 당해 형광체층을 구성하는 원소 내의 상기 유전체 보호층이 갖는 방전특성을 열화시키는 원소가 방전공간으로 비산하는 것을 억제하는 기능을 갖는 형광체 보호막으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 형광체 보호막은, 1000 질량 ppm 이상의 Ⅳ족원소, 30000 질량 ppm 이상의 천이금속, 60000 질량 ppm 이상의 알칼리금속 또는 알칼리토류금속(단, Mg을 제외함)의 적어도 1 종을 함유하는 형광체층의 방전측의 면을 피복하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 형광체 보호막은 모든 형광체층에서의 표면을 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 형광체 보호막은 MgF2를 주성분으로 하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 형광체 보호막은, MgO를 주성분으로 하는 제 1 층과, MgF2를 주성분으로 하는 제 2 층의 적층구조를 가지며, 제 1 층이 방전공간을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 두께는 상기 제 2 층의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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