KR20050118243A - 플라즈마 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

형광체층의 휘도 열화를 방지한 플라즈마 디스플레이 장치 및 노즐 눈막힘이 없고, 안정하게 형광체층을 형성할 수 있는 제조 방법으로서, 형광체층 중 적어도 하나는 제로 또는 양의 대전을 갖는 동시에 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn의 녹색 형광체를 포함한 녹색 형광체층을 갖고, 녹색 형광체를 주성분으로 하는 녹색 형광체 잉크를 노즐을 통해 방전 셀에 도포함으로써 녹색 형광체층을 형성하는 제조 방법이고, 또한, 녹색 형광체 잉크가 양의 대전을 갖는 산화물을 코팅한 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn의 형광체 분말과, 혹은 음의 대전을 갖는 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn의 형광체 분말을 결정면이 파단되도록 분쇄하여 양 대전으로 한 형광체 분말로 이루어진다.

Description

플라즈마 디스플레이 장치{PLASMA DISPLAY DEVICE}

본 발명은 자외선에 의해 여기(勵起)되어 발광하는 형광체층을 갖는 플라즈마 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 컴퓨터나 텔레비전 등의 화상 표시에 사용되고 있는 컬러 표시 디바이스에서, 플라즈마 디스플레이 패널(이하 PDP라고 함)을 사용한 표시 장치는, 대형으로 박형 경량을 실현할 수 있는 컬러 표시 디바이스로서 주목되고 있다.

PDP는, 소위 3원색(적, 녹, 청)을 가법(加法) 혼색함으로써, 풀 컬러 표시를 행하고 있다. 이 풀 컬러 표시를 행하기 위해서, PDP에는 3원색인 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색을 발광하는 형광체층이 구비되고, 이 형광체층을 구성하는 형광체 입자는 PDP의 방전 셀 내에서 발생하는 자외선에 의해 여기되어, 각 색의 가시광을 생성하고 있다.

상기 각 색의 형광체에 사용되는 화합물로는, 예를 들면, 적색을 발광하는 (YGd) BO₃ : Eu³⁺, Y₂O₃ : Eu³⁺, 녹색을 발광하는 Zn₂SiO₄ : Mn²⁺, 청색을 발광하는 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu²⁺가 알려져 있다. 형광체는 소정의 원재료를 혼합한 후, 1000℃ 이상의 고온으로 소성함으로써 고상(固相) 반응되어 제작된다(예를 들면, 형광체 핸드북 P219-220 오옴사(Ohm Co. Ltd.) 참조). 이 소성에 의해 얻어진 형광체 입자는, 가볍게 분쇄한 후, 즉 입자끼리 응집해 있는 상태를 해체시킬 정도에서 결정을 파단하지 않을 정도로 분쇄한 후, 체질(적, 녹의 평균 입경 : 2㎛∼5㎛, 청의 평균 입경 : 3㎛∼10㎛)을 행하고 나서 사용하고 있다.

형광체 입자를 가볍게 분쇄, 체질(분급(分級))하는 이유는, 일반적으로 PDP에 형광체층을 형성하는 경우에 각 색 형광체 입자를 페이스트로 하여 스크린 인쇄하는 방법이나, 페이스트를 노즐로부터 토출시켜 도포하는 잉크젯법(일본국 특개평 6-273425호)이 이용되고 있는데, 이들 방법에서는, 형광체 입자를 가볍게 분쇄한 후 분급하지 않으면, 형광체 중에 큰 응집물이 포함되므로, 이들 형광체를 사용하여 페이스트를 도포할 때에 도포 불균일이나 노즐의 눈막힘이 발생하기 때문이다. 따라서, 가볍게 분쇄한 후, 분급한 형광체는, 입자 직경이 작고, 입도 분포가 한결같이 균일하기 때문에, 보다 좋은 도포면이 얻어진다. 즉, 형광체의 입자 직경이 작고, 균일하며 형상이 구(球) 형상에 가까울수록 도포면이 좋게 되어, 형광체층에서의 형광체 입자의 충전 밀도가 향상되는 동시에 입자의 발광 표면적이 증가하고, 어드레스 구동시의 불안정성도 개선되고, 이론적으로는 PDP의 휘도를 높일 수 있다고 생각되기 때문이다.

그러나, Zn₂SiO₄ : Mn으로 이루어지는 녹색 형광체의 경우는, 형광체의 제조상, ZnO에 대한 SiO₂의 비율이, 화학량론비(2ZnO/SiO₂)보다도 SiO₂가 많은 비율(1.5ZnO/SiO₂)로 되어 있다. 이 때문에 Zn₂SiO₄ : Mn 결정의 표면은 SiO₂로 덮여져 있고(형광체 핸드북 pp219-220 오옴사), 형광체 표면은 음으로 대전하고 있다.

일반적으로 PDP에서 녹색 형광체가 음으로 대전하고 있으면, 방전 특성이 악화되는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특개평 11-86735호, 일본국 특개 2001-236893호). 또, 음으로 대전한 녹색의 형광체 잉크를 가는 노즐로부터 연속적으로 도포하는 잉크젯 도포법으로 도포하는 경우, 역시, 노즐의 눈막힘이나 도포 불균일이 발생하는 것이 알려져 있다. 특히 눈막힘이나 도포 불균일의 원인은 잉크 중에 있는 에틸셀룰로오스가, 음으로 대전한 Zn₂SiO₄ : Mn의 표면에 흡착되기 어렵게 되어 있기 때문으로 생각된다.

또, 형광체가 음으로 대전하고 있으므로, 방전중에 발생하는 Ne의 +이온이나 CH계의 +이온이 음으로 대전하고 있는 녹색 형광체에 이온 충돌을 일으켜, 형광체의 휘도를 열화시킨다는 문제가 있었다.

Zn₂SiO₄ : Mn의 표면의 음 대전을 양 대전으로 하기 위해서, 양 대전의 산화물을 어느 정도의 두께(0.1wt%∼0.5wt%)로 적층 코팅하는 방법(일본국 특개평 11-86735호)이나, 양 대전의 녹색 형광체를 혼합하여 외관상 양 대전으로 하는 방법(일본국 특개 2001-236893호)을 생각할 수 있으나, 0.1wt% 이상 적층 코팅하면 휘도 저하가 일어나고, 대전 상태가 다른 2종류의 형광체를 도포할 때는 눈막힘이나 도포 불균일이 생기기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결함으로써, 형광체의 휘도 열화를 막는 동시에, 형광체 도포시의 눈막힘이나 도포 불균일을 해소하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 1색 또는 다수 색의 방전 셀이 다수 배열되는 동시에, 각 방전 셀에 대응하는 색의 형광체층이 설치되고, 형광체층을 구성하는 형광체가 자외선에 의해 여기되어 발광하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구비한 플라즈마 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 형광체층 중 적어도 하나는 제로 또는 양의 대전을 갖는 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn의 녹색 형광체를 포함한 녹색 형광체층을 갖고, 녹색 형광체를 주성분으로 하는 녹색 형광체 잉크를 노즐을 통해 방전 셀에 도포함으로써 녹색 형광체층을 형성하는 제조 방법이고, 또한, 녹색 형광체 잉크가, 양의 대전을 갖는 산화물을 코팅한 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn인 형광체 분말과, 혹은 음의 대전을 갖는 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn인 형광체 분말을 결정면이 파단되도록 분쇄하여 양 대전으로 한 형광체 분말과, 에틸셀룰로오스로 이루어지는 수지 성분과, 테르피네올, 부틸카비톨아세테이트 혹은, 펜탄디올 중의 어느 1종 이상으로 이루어지는 용제 성분을 포함하는 혼합 액체로 구성되어 있다.

이 구성에 의해서, 노즐로부터 잉크를 도포하는 방법으로 형광체층을 형성해도 눈막힘을 일으키지 않고 균일한 도포막이 얻어져, 실질적으로 발광에 기여하는 형광체 입자의 발광 면적이 증가하여, 휘도가 높고, 휘도 열화나 색 번짐이 억제된 플라즈마 디스플레이 장치를 얻을 수 있다.

PDP에 사용되고 있는 Zn₂SiO₄ : Mn 녹색 형광체는, 고상 반응법으로 제작되어 있는데, 휘도 향상을 위해 SiO₂를 화학량론비보다도 많은 조성으로 제작하고 있으므로 Zn₂SiO₄ : Mn 결정 표면이 SiO₂로 덮어 있는 상태로 되어 있다. 또 화학량론비로 제작해도, 1100℃ 이상에서 소성하면 형광체의 표면에 SiO₂가 석출되고, 이 때문에 Zn₂SiO₄ : Mn의 표면 전하가 음으로 되어, 청색 형광체나 적색 형광체의 양 대전과는 다르기 때문에 방전 특성에 불량이 생긴다.

또, 음 대전의 SiO₂가 표면에 있으면, 본래 용액 중에서는 음으로 대전하고 있는 에틸셀룰로오스가 Zn₂SiO₄에 흡착되기 어렵게 되고, 이 때문에 노즐로부터 잉크를 토출하면서 형광체를 도포할 때에 도포 장치의 탱크 속에서 에틸셀룰로오스와 형광체가 분리되기 쉽고, 분리된 에틸셀룰로오스가 응집되거나, 에틸셀룰로오스로부터 분리된 형광체가 노즐 근방에 퇴적하여 눈막힘의 원인이 된다.

또, 패널이 방전되어 있는 경우는, 플라즈마 중에서 발생하는 네온 이온(Ne⁺)이나 탄화수소계의 플러스 이온 등이, 음으로 대전하고 있는 녹색 입자에 충돌하여 녹색 형광체의 휘도를 저하시키는 원인이 된다.

그래서 녹색 형광체의 표면 전하를 제로 혹은 플러스로 하면 상기 문제는 해결된다. 이 Zn₂SiO₄ : Mn의 결정 표면을 제로 혹은 플러스로 하는 방법으로서, (1) Zn₂SiO₄를 분쇄하고, (2) 플러스 전하를 갖는 산화물을 매우 얇게 코팅한다는 2개의 방법으로, 녹색 형광체의 휘도 열화와 어드레스 방전의 오류 저감(방전 특성 향상) 및 노즐의 눈막힘 개선을 도모하였다.

다음에, 본 발명의 형광체의 제조 방법에 대해서 설명한다.

여기서, 형광체 본체의 제조 방법으로는, 종래의 산화물이나 탄산화물 원료 및 플럭스(flux)를 사용한 고상 반응법이나, 유기 금속염이나 질산염을 사용하여 이들을 수용액 속에서 가수 분해하거나, 알카리 등을 첨가하여 침전시키는 공침법(共沈法)을 이용하여 형광체의 전구체(前驅體)를 제작하고, 다음에 이것을 열처리하는 액상법, 혹은 형광체 원료가 들어간 수용액을 가열된 노(爐) 중에 분무하여 제작하는 액체 분무법 등의 형광체의 제조 방법을 생각할 수 있는데, 어느 방법으로 제작한 형광체를 사용해도 (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄ 형광체가 플러스로 대전하고 있는 경우는, 방전 특성의 개량 및 노즐의 눈막힘 개선에 효과가 있는 것이 판명되었다.

플러스 대전의 녹색 형광체 제작 방법의 일례로서, 일반적인 ZnO에 대해 SiO₂가 농후한 조성의 녹색 형광체의 고상 반응법에 의한 제법에 대해서 기술한다. 원료로서, ZnO, SiO₂, MnCO₃ 등의 탄산화물이나 산화물을 먼저, 형광체 모재의 조성(Zn_1-XMn_X)₂SiO₄의 몰비보다, ZnO에 대한 SiO₂의 양을 많이 배합하고(ZnO와 SiO₂의 몰 배합비가 2대 1.5), 다음에 이것을 혼합한 후, 1100℃∼1300℃에서 2시간 소성하고, 이것을 결정면이 파단되지 않을 정도로 가볍게 분쇄 및 체로 걸러내, 5㎛∼10㎛로 조정하고, 다음에 이것을 볼밀 혹은 제트밀로 입경이 상기의 0.9배∼0.1배의 0.1㎛∼4.5㎛로 될 때까지 분쇄한다. 다음에, 이것을 필요에 따라 질소중, 질소-산소중, 질소-수증기중 등에서 400℃∼1000℃로 소성(어닐)하여 녹색 형광체로 한다. 여기서, 어닐하는 것은, 분쇄에 의한 휘도 열화를 회복시키기 위해서 행하는 것이고, 분쇄 시간이나 마이너스 대전의 양에 의해서 분위기나 온도를 제어한다. 어닐 온도를 400℃∼1000℃로 한정하고 있는 것은, 400℃ 이하에서는 휘도의 회복 효과가 없고, 1000℃ 이상으로 되면 Zn₂SiO₄ 결정 표면에 SiO₂가 석출되어 음 대전으로 되기 때문이다.

또, 수용액으로부터 형광체를 제작하는 액상법은, 형광체를 구성하는 원소 Zn, Si, Mn을 함유하는 유기 금속염, 예를 들면 알콕시드나 아세틸아세톤, 혹은 질산염을 미리 Zn₂SiO₄ : Mn에서의 화학양론비인 Zn/Si가 2/1보다 Zn에 대해 Si이 농후(Zn/Si가 2/1.5)하게 되는 조성으로, 물에 용해한 후, 가수 분해하여 공침물(수화물)을 제작한다. 그 후, 이것을 수열 합성(오토클레이브(autoclave) 안에서 결정화)하거나, 혹은 고온 노 중에 분무하여 얻어진 분체를 1100℃∼1300℃로 2시간 공기중에서 소성한다. 또한 그 후, 결정면이 파단되지 않을 정도로 가볍게 분쇄, 분급한다. 다음에, 이것을 결정면이 파단되도록 볼밀이나 제트밀로 분쇄하고, 그 후 질소중 혹은 질소-산소중에서 400℃∼1000℃의 온도로 열처리하여 녹색 형광체로 한다.

또한, 볼밀이나 제트밀로 결정면을 파단시키기 전의 가볍게 분쇄한 상기 형광체는, Zn₂SiO₄ : Mn의 표면이 음의 전하를 띤 SiO₂로 덮여져 있어, 분출(blow-off) 대전 측정의 결과는 음으로 대전하고 있지만, 결정면을 파단한 형광체는, Zn₂SiO₄가 표면에 나오므로 대전이 양으로 된다. 따라서 이 형광체를 사용하여 녹색 형광체층을 형성하면, 휘도 열화나 어드레스 오류를 방지하는 효과가 얻어지고, 더불어 노즐의 눈막힘도 없어진다. 또한, 결정면의 파단은, 파단 전의 입경의 0.9배∼0.1배의 입경까지 파단하는 것이 바람직하다. 0.9배보다 크면, 양의 대전으로 되지 않고, 0.1배보다 작으면 휘도 저하가 커진다.

이와 같이 종래의 ZnO에 대해 SiO₂를 화학량론비보다 많은 조성으로, 1100℃∼1300℃ 소성한 녹색 형광체 분말을 결정면이 파단될 때까지 분쇄하고, 다음에 이것을 질소중 혹은 질소-산소 혼합 가스중에서 400℃∼1000℃로 어닐함으로써, Zn₂SiO₄ 입자의 대전을 제로 혹은 플러스로 한 녹색 형광체가 얻어진다.

다음에, Zn₂SiO₄ : Mn에 플러스 대전을 갖는 산화물을 10㎚ 이하의 두께로 코팅하는 방법에 대해서 기술한다.

먼저, Zn₂SiO₄ : Mn의 분체를 준비하고, 플러스 대전을 갖는 MgO, ZnO, Y₂O₃, Al₂O₃의 원재료가 되는 Mg, Zn, Y, Al의 원소를 포함하는 유기 금속 화합물(알콕시드, 아세틸아세톤, 수소화 화합물 등)을 10㎚ 이하의 막 두께로 되도록 비수용액(무수 알콜, 톨루엔, 벤젠 등) 중에 혼합 분산시켜, 용액을 제거한 후, 400℃∼1000℃에서 소성하여 제작한다.

여기서, 코팅 두께는 10㎚ 이하의 단(單) 분자 이상이 바람직하다. 10㎚ 이상에서는 휘도가 저하하고, 단 분자 이하의 두께에서는 대전을 제로 또는 플러스로 바꾸는 것이 어렵다.

이상과 같이, Zn₂SiO₄ : Mn 형광체의 표면 전하를 제로 또는 플러스로 한 형광체를 유기 바인더와 혼련(混練)하여 형광체 잉크를 제작하고, 이 잉크를 이용하여 노즐로부터 잉크를 도포하는 방법으로 형광체층을 형성해도 눈막힘을 일으키지 않아 균일한 도포막이 얻어진다.

즉, 본 발명은, 녹색 형광체층은, 입도 분포가 일정한 (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄의 녹색 형광체의 표면 전하를 제로 또는 플러스로 대전시킨 구성이고, 또 녹색 형광체 입자의 입경이 0.1㎛∼3㎛로 작고, 입도 분포도 양호하다. 게다가, 형광체층을 형성하는 형광체 입자의 형상이 구 형상이면, 더욱 충전 밀도가 향상되어, 실질적으로 발광에 기여하는 형광체 입자의 발광 면적이 증가한다. 따라서, PDP로서, 휘도가 향상되는 동시에, 휘도 열화나 색 번짐이 억제되어 휘도 특성이 우수한 PDP를 얻을 수 있다.

또한, 형광체 입자의 평균 입경은 0.1㎛∼2.0㎛의 범위가 더욱 바람직하다. 또, 입도 분포는 최대 입경이 평균치의 4배 이하이고, 최소치가 평균치의 l/4 이상이 더욱 바람직하다. 형광체 입자에 있어서 자외선이 도달하는 영역은, 입자 표면으로부터 수백 nm 정도로 얕아, 거의 표면만이 발광하는 상태이고, 이러한 형광체 입자의 입경이 2.0㎛ 이하가 되면, 발광에 기여하는 입자의 표면적이 증가하여 형광체층의 발광 효율은 높은 상태로 유지된다. 또 3.0㎛ 이상이면, 형광체의 두께가 20㎛ 이상 필요해져, 방전 공간이 충분히 확보될 수 없다. 0.1㎛ 이하이면, 결함이 생기기 쉬워 휘도가 향상되지 않는다.

또, 형광체층의 두께를 형광체 입자의 평균 입경의 8∼25배의 범위 내로 하면, 형광체층의 발광 효율이 높은 상태를 유지하면서 방전 공간을 충분히 확보할 수 있으므로, PDP에서의 휘도를 높게 할 수 있다. 특히 형광체의 평균 입경이 3㎛ 이하이면 그 효과는 크다.

여기서, PDP에서의 녹색 형광체층에 사용하는 구체적인 형광체 입자로서는, (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄를 모체로 하여, 이 표면 전하를 분쇄나 플러스 대전한 산화물을 코팅함으로써, 제로 또는 플러스 대전으로 한 화합물을 사용할 수 있다. 상기 녹색 형광체에서의 X의 값은, 0.01 ≤X ≤0.2로 함으로써, 휘도 및 휘도 열화에 우수하므로 바람직하다.

또, 청색 형광체층에 사용하는 구체적인 형광체 입자로서는, Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x, 또는 Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x로 표기되는 화합물을 사용할 수 있다. 이 상기 화합물에서의 X의 값은, 0.03 ≤X ≤0.20, 0.1 ≤Y ≤0.5이면 휘도가 높아 바람직하다.

또한, 적색 형광체층에 사용하는 구체적인 형광체 입자로서는, Y_2xO₃ : Eu_x, 또는 (Y, Gd)_1-xBO₃ : Eu_x로 표기되는 화합물을 사용할 수 있다. 이 적색 형광체의 화합물에서의 X의 값은 0.05 ≤X ≤0.20이면, 휘도 및 휘도 열화에 우수해 바람직하다.

또, 본 발명에 관한 제조 방법은, (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄의 녹색 형광체의 표면 전하를 제로 또는 플러스로 한 형광체 입자 및 적색, 청색의 형광체 입자와 바인더로 이루어지는 페이스트를 배치하는 배치 공정과, 그 페이스트에 포함되는 바인더를 소실(燒失)시키는 소성 공정과, 소성 공정에 의해 형광체 입자가 기판 상에 배치된 패널 기판을 포개어 봉착하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고, 이것에 의해 휘도 및 휘도 열화에 우수한 플라즈마 디스플레이 장치를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 플라즈마 디스플레이 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 PDP에서의 전면(前面) 유리 기판을 제거한 개략 평면도, 도 2는 PDP의 화상 표시 영역에서의 부분 단면 사시도이다. 또한, 도 1에서는 표시 전극군, 표시 스캔 전극군, 어드레스 전극군의 개수 등에 대해서 알기 쉽게 하기 위해 일부 생략하여 도시하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, PDP(100)는, 전면 유리 기판(101)(도시하지 않음)과, 배면(背面) 유리 기판(102)과, N개의 표시 전극(103)과, N개의 표시 스캔 전극(104)(N개째를 나타내는 경우는 그 숫자를 붙임)과, M개의 어드레스 전극(107)(M개째를 나타내는 경우는 그 숫자를 붙임)과, 사선으로 표시하는 기밀(氣密) 시일층(121)으로 이루어지고, 각 전극(103, 104, 107)에 의한 3전극 구조의 전극 매트릭스를 갖고 있고, 표시 스캔 전극(104)과 어드레스 전극(107)의 교점에 셀이 형성되어 있다. 또한, 122는 방전 공간, 123은 화상 표시 영역이다.

이 PDP(100)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전면 유리 기판(101)의 1 주(主) 면 상에 표시 전극(103), 표시 스캔 전극(104), 유전체 유리층(105) 및 MgO로 이루어지는 보호막(106)이 배치된 전면 패널과, 배면 유리 기판(102)의 1 주 면 상에 어드레스 전극(107), 유전체 유리층(108), 격벽(109) 및 형광체층(110R, 110G, 110B)이 배치된 배면 패널을 붙이고, 전면 패널과 배면 패널 사이에 형성되는 방전 공간(122) 내에 방전 가스를 봉입한 구성으로 되어 있고, 도 3과 같이 PDP 구동 장치(150)에 접속함으로써 플라즈마 디스플레이 장치를 구성하고 있다.

이 플라즈마 디스플레이 장치의 구동시에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, PDP(100)에 표시 드라이버 회로(153), 표시 스캔 드라이버 회로(154), 어드레스 드라이버 회로(155)를 접속하고, 컨트롤러(152)의 제어에 따라서 점등시키고자 하는 셀에서, 표시 스캔 전극(104)과 어드레스 전극(107)에 인가함으로써 그 사이에서 어드레스 방전을 행한 후에, 표시 전극(103), 표시 스캔 전극(104)간에 플러스 전압을 인가하여 유지 방전을 행한다. 이 유지 방전에 의해, 해당 셀에서 자외선이 발생하고, 이 자외선에 의해 여기된 형광체층이 발광하여 셀이 점등하고, 각 색 셀의 점등, 비점등의 조합에 의해서 화상이 표시된다.

다음에, 상술한 PDP에 대해서 그 제조 방법을 설명한다.

전면 패널은, 전면 유리 기판(101) 상에 먼저, 각 N개의 표시 전극(103) 및 표시 스캔 전극(104)(도 2에서는 각 2개만 표시하고 있음)을 번갈아 또한 평행하게 스트라이프 형상으로 형성한 후, 그 위를 유전체 유리층(105)으로 피복하고, 또한 유전체 유리층(105)의 표면에 MgO로 이루어지는 보호막(106)을 형성함으로써 제작된다. 표시 전극(103) 및 표시 스캔 전극(104)은, 은으로 이루어지는 전극으로서, 전극용의 은 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포한 후, 소성함으로써 형성된다. 유전체 유리층(105)은, 납계의 유리 재료를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄로 도포한 후, 소정 온도, 소정 시간, 예를 들면 560℃에서 20분 소성함으로써, 소정의 두께(약 20㎛)가 되도록 형성한다. 상기 납계의 유리 재료를 포함하는 페이스트로서는, 예를 들면 PbO(70wt%), B₂O₃(15wt%), SiO₂(10wt%) 및 Al₂O₃(5wt%)와 유기 바인더(α-테르피네올에 10%의 에틸셀룰로오스를 용해한 것)의 혼합물이 사용된다. 여기서, 유기 바인더란 수지를 유기 용매에 용해한 것으로, 에틸셀룰로오스 이외에, 수지로서 아크릴 수지, 유기 용매로서 부틸카비톨 등도 사용할 수 있다. 또한, 이러한 유기 바인더에 분산제, 예를 들면 글리세릴트리올레이트를 혼입시켜도 된다.

보호막(106)은, 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 것이고, 예를 들면 스퍼터링법이나 CVD법(화학 증착법)에 의해서 소정의 두께(약 0.5㎛)가 되도록 형성된다.

한편, 배면 패널은, 먼저 배면 유리 기판(102) 상에 전극용의 은 페이스트를 스크린 인쇄하고, 그 후 소성함으로써 M개의 어드레스 전극(107)을 배치한 상태로 형성한다. 이 위에 납계의 유리 재료를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하여 유전체 유리층(108)을 형성하고, 마찬가지로 납계의 유리 재료를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄법에 의해 소정의 피치로 반복하여 도포한 후 소성함으로써 격벽(109)을 형성한다. 이 격벽(109)에 의해, 방전 공간(122)은 라인 방향으로 하나의 셀(단위 발광 영역)마다 구획된다.

도 4는 PDP의 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 격벽(109)의 간극 치수(W)가 일정값 32인치∼50인치의 HD-TV에 맞추어 130㎛∼240㎛ 정도로 규정된다. 그리고, 격벽(109)과 격벽(109)간의 홈에, 적색(R), 청색(B), 표면 전하가 제로 또는 플러스 대전하고 있는 녹색(G)의 각 형광체 입자와 유기 바인더로 이루어지는 페이스트상의 형광체 잉크를 도포하고, 이것을 400℃∼590℃의 온도에서 소성하여 유기 바인더를 소실시킴으로써, 각 형광체 입자가 결착되어 이루어지는 형광체층(110R, 110G, 110B)을 형성한다. 이 형광체층(110R, 110G, 110B)의 어드레스 전극(107) 상에서의 적층 방향의 두께(L)는, 각 색 형광체 입자의 평균 입경의 약 8∼25배 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 형광체층에 일정한 자외선을 조사했을 때의 휘도(발광 효율)를 확보하기 위해서, 형광체층은, 방전 공간에서 발생한 자외선을 투과시키지 않고 흡수하기 때문에 형광체 입자가 최저에서도 8층, 바람직하게는 20층 정도 적층된 두께를 유지하는 것이 바람직하다. 그 이상의 두께로 되면 형광체층의 발광 효율은 완전히 포화되어 버리는 동시에, 20층 정도 적층된 두께를 넘으면, 방전 공간(122)의 크기를 충분히 확보할 수 없게 된다. 또, 수열 합성법 등에 의해 얻어진 형광체 입자와 같이, 그 입경이 충분히 작고, 또한 구 형상이면, 구 형상이 아닌 입자를 사용하는 경우와 비교해, 적층단 수가 같은 경우라도 형광체층의 충전도가 높아지는 동시에, 형광체 입자의 총 표면적이 증가하기 때문에, 형광체층에서의 실제의 발광에 기여하는 형광체 입자 표면적이 증가하고, 또한 발광 효율이 높아진다.

이와 같이 하여 제작된 전면 패널과 배면 패널은, 전면 패널의 각 전극과 배면 패널의 어드레스 전극이 직교하도록 겹치는 동시에, 패널 둘레가장자리에 봉착용 유리를 개재시켜, 이것을 예를 들면 450℃ 정도로 10분∼20분간 소성하여 기밀 시일층(121)을 형성함으로써 봉착된다. 그리고, 일단 방전 공간(122) 내를 고 진공, 예를 들면, 1.1 ×10^-4Pa로 배기한 후, 방전 가스, 예를 들면, He-Xe계, Ne-Xe계의 불활성 가스를 소정의 압력으로 봉입함으로써 PDP(100)가 제작된다.

도 5는 형광체층을 형성할 때에 사용하는 잉크 도포 장치의 개략 구성도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 잉크 도포장치(200)는, 서버(210), 가압 펌프(220), 헤더(230) 등을 구비하고, 형광체 잉크를 저장하는 서버(210)로부터 공급되는 형광체 잉크는 가압 펌프(220)에 의해 헤더(230)에 가압되어 공급된다. 헤더(230)에는 잉크실(230a) 및 노즐(240)이 설치되어 있고, 가압되어 잉크실(230a)에 공급된 형광체 잉크는 노즐(240)로부터 연속적으로 토출되도록 되어 있다. 이 노즐(240)의 구경(D)은, 노즐의 눈막힘 방지를 위해 30㎛ 이상, 또한 도포시의 격벽으로부터 빠져나오는 것을 방지하기 위해, 격벽(109)간의 간격(W)(약 130㎛∼200㎛) 이하로 하는 것이 바람직하고, 통상 30㎛∼130㎛로 설정된다.

헤더(230)는, 도시하지 않은 헤더 주사 기구에 의해서 직선적으로 구동되도록 구성되어 있고, 헤더(230)를 주사시키는 동시에, 노즐(240)로부터 형광체 잉크(250)를 연속적으로 토출함으로써, 배면 유리 기판(102) 상의 격벽(109)간의 홈에 형광체 잉크가 균일하게 도포된다. 여기서, 사용되는 형광체 잉크의 점도는 25℃에서 1500∼50000센티푸아즈(CP)의 범위로 유지되고 있다.

또한, 상기 서버(210)에는 도시하지 않는 교반 장치가 구비되어 있고, 그 교반에 의해 형광체 잉크 중의 입자의 침전이 방지된다. 또 헤더(230)는, 잉크실(230a)이나 노즐(240)의 부분도 포함해 일체 성형된 것이고, 금속 재료를 기기 가공 및 방전 가공함으로써 제작된 것이다.

또, 형광체층을 형성하는 방법으로서는, 상기 방법으로 한정되지 않고, 예를 들면 포트리소그래피법, 스크린 인쇄법 및 형광체 입자를 혼합시킨 필름을 배치하는 방법 등, 다양한 방법을 이용할 수 있다.

형광체 잉크는, 각 색 형광체 입자, 바인더, 용매가 혼합되어, 1500∼50000CP로 되도록 조합된 것이고, 필요에 따라, 계면 활성제, 실리카, 분산제(0.1wt%∼5wt%) 등을 첨가해도 된다.

이 형광체 잉크에 조합되는 적색 형광체로서는, (Y, Gd)_1-xBO₃ : Eu_x 또는 Y_2-xO₃ : Eu_x로 표기되는 화합물이 사용된다. 이들은, 그 모체 재료를 구성하는 Y 원소의 일부가 Eu로 치환된 화합물이다. 여기서, Y원소에 대한 Eu 원소의 치환량(X)은 0.05 ≤X ≤0.20의 범위로 되는 것이 바람직하다. 이 이상의 치환량으로 하면, 휘도는 높아지지만 휘도 열화가 현저하게 되므로 실용상 사용하기 어렵게 된다고 생각된다. 한편, 이 치환량 이하인 경우에는, 발광 중심인 Eu의 조성 비율이 저하하여, 휘도가 저하하여 형광체로서 사용할 수 없게 된다.

녹색 형광체로서는, 표면이 양으로 대전한 (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄로 표기되는 화합물이 사용된다. (Zn_1-XMn_X)₂SiO₄는 그 모체 재료를 구성하는 Zn 원소의 일부가 Mn으로 치환된 화합물이다. 여기서, Zn 원소에 대한 Mn 원소의 치환량(X)은 0.01 ≤X ≤0.20의 범위로 되는 것이 바람직하다.

청색 형광체로서는, Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x 또는 Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x로 표기되는 화합물이 사용된다. Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x, Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x는, 그 모체 재료를 구성하는 Ba 원소의 일부가 Eu 혹은 Sr로 치환된 화합물이다. 여기서, Ba 원소에 대한 Eu 원소의 치환량(X)은, 상기와 같은 이유에 의해, 전자(前者)의 청색 형광체는 0.03 ≤X ≤0.20, 0.1 ≤Y ≤0.5의 범위로 되는 것이 바람직하다.

이들 형광체의 합성 방법에 대해서는 후술한다.

형광체 잉크에 조합되는 바인더로서는, 에틸셀룰로오스나 아크릴 수지를 사용하고(잉크의 0.1wt%∼10wt%를 혼합), 용매로서는, α-테르피네올, 부틸카비톨을 사용할 수 있다. 또한, 바인더로서, PMA나 PVA 등의 고분자를, 용매로서, 디에틸렌글리콜, 메틸에테르 등의 유기 용매를 사용하는 것도 가능하다.

본 실시의 형태에서는, 형광체 입자에는, 고상 반응법, 수용액법, 분무 소성법, 수열 합성법에 의해 제조된 것이 사용된다.

① 청색 형광체

Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x에 대해

먼저, 혼합액 제작 공정에서, 원료가 되는, 질산바륨(Ba(NO₃)₂ ), 질산마그네슘(Mg(NO₃)₂), 질산알루미늄(Al(NO₃)₃), 질산유러퓸(Eu(NO₃)₂)을 몰비가 1-X : 1 : 10 : X(0.03 ≤X ≤0.25)로 되도록 혼합하고, 이것을 수성 매체에 용해하여 혼합액을 제작한다. 이 수성 매체에는 이온 교환수, 순수가 불순물을 포함하지 않는 점에서 바람직하지만, 이들에 비수용매(메탄놀, 에탄놀 등)가 포함되어 있어도 사용할 수 있다.

다음에, 수화 혼합액을 금 혹은 백금 등의 내식성, 내열성을 가지는 것으로 이루어지는 용기에 넣고, 예를 들면 오토클레이브 등의 가압하면서 가열할 수 있는 장치를 사용하여, 고압 용기중에서 소정 온도(100℃∼300℃), 소정 압력(0.2Mpa∼10Mpa) 하에서 12시간∼20시간의 수열 합성을 행한다.

다음에, 이 분체를 환원 분위기 하, 예를 들면 수소를 5%, 질소를 95% 포함하는 분위기에서, 소정 온도, 소정 시간, 예를 들면 1350℃에서 2시간 소성하고, 다음에 이것을 분급함으로써 소망의 청색 형광체 Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x를 얻을 수 있다.

수열 합성을 행함으로써 얻어지는 형광체 입자는, 형상이 구 형상으로 되고, 또한 입경이 종래의 고상 반응으로 제작되는 것에 비해, 평균 입경이 0.05㎛∼2.0㎛ 정도로 작게 형성된다. 또한, 여기서 말하는 「구 형상」이란, 대부분의 형광체 입자의 축 직경비(단축 직경/장축 직경)가, 예를 들면 0.9 이상 1.0 이하가 되도록 정의되는 것인데, 반드시 형광체 입자의 모두가 이 범위에 들어갈 필요는 없다.

또, 상기 수화 혼합물을 금 혹은 백금의 용기에 넣지 않고, 이 수화 혼합물을 노즐로부터 고온 노에 내뿜어 형광체를 합성하는 분무법에 의해서도 청색 형광체를 제작할 수 있다.

Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x에 대해

이 형광체는, 상술한 Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x와 원료가 다를뿐 고상 반응법으로 제작한다. 이하, 그 사용하는 원료에 대해서 설명한다.

원료로서, 수산화바륨(Ba(OH)₂), 수산화스트론튬(Sr(OH)₂), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 수산화유러퓸(Eu(OH)₂)을 필요에 따른 몰비가 되도록 칭량하고, 이것들을 플럭스로서의 AlF₃와 함께 혼합하여, 소정의 온도(1300℃∼1400℃)의 12∼20시간의 소성을 거쳐, Mg, Al을 4가의 이온으로 치환한 Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x를 얻을 수 있다. 본 방법으로 얻어지는 형광체 입자의 평균 입경은 0.1㎛∼3.0㎛ 정도의 것을 얻을 수 있다.

다음에, 이것을 환원 분위기 하, 예를 들면 수소를 5%, 질소를 95%의 분위기에서 1000℃∼1600℃로 2시간 소성한 후, 공기 분급기에 의해 분급하여 형광체 분말을 제작한다. 또한, 형광체의 원료로서, 산화물, 질산염, 수산화물을 주로 사용하였는데, Ba, Sr, Mg, Al, Eu 등의 원소를 포함하는 유기 금속 화합물, 예를 들면 금속 알콕시드나 아세틸아세톤 등을 사용하여, 형광체를 제작하는 것도 가능하다.

② 녹색 형광체

(Zn_1-xMn_x)₂SiO₄에 대해

(1) 분쇄에 의한 플러스 대전화

먼저, 고상법으로 제작하는 경우의 원료인 질산아연(Zn(NO₃)₂), 산화규소(SiO₂), 질산망간(Mn(NO₃)₂)을, 우선 Zn과 Mn의 몰비로 1-X : X(0.01 ≤X ≤0.20)가 되도록 혼합하고, 다음에 Zn_1-xMn_x와 SiO₂의 몰비를 2 : 3으로 되도록 원료를 혼합하고, 이 혼합물을 1100℃∼1300℃에서 2시간 소성한다. 다음에, 이것을 응집물이 해체될 정도로 가볍게 분쇄하고, 다음에 분급에 의해서, 1㎛∼15㎛의 음으로 대전한 녹색 형광체를 제작한다. 다음에, 이것을 볼밀을 사용하여 평균 입경 0.1㎛∼3㎛로 분쇄하고, 그 후 이것을 질소중 혹은 질소-산소중에서 400℃∼1000℃로 열처리하여 양의 전하로 대전한 녹색 형광체를 제작한다.

다음에, 녹색 형광체를 수열 합성법으로 제작하는 경우는, 먼저 혼합액 제작 공정에서, 원료인 질산아연(Zn(NO₃)₂), 질산망간(Mn(NO₃)₂), 산화규소가 몰비로, 우선 질산아연과 질산망간의 몰비를 1-X : X(0.01 ≤X ≤0.20)가 되도록 혼합하고, 다음에 Zn_1-xMn_x와 SiO₂의 몰비를 SiO₂가 화학량론비보다 과잉이 되도록 2:3으로 원료를 혼합하고, 이것을 이온 교환수에 투입하여 혼합액을 제작한다. 다음에, 수화 공정에서 이 혼합액에 염기성 수용액, 예를 들면 암모니아 수용액을 떨어뜨림으로써, 수화물을 형성시킨다. 그 후, 수열 합성 공정에서, 이 수화물과 이온 교환수를 백금이나 금 등의 내식성, 내열성을 가지는 것으로 이루어지는 캅셀 안에 넣고, 예를 들면 오토클레이브를 사용하여 고압 용기중에서 소정 온도, 소정 압력, 예를 들면 온도 100℃∼300℃, 압력 0.2Mpa∼10Mpa의 조건하에서 소정 시간, 예를 들면, 2∼20시간의 수열 합성을 행한다. 그 후, 건조시킴으로써, (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄가 얻어진다.

이 수열 합성 공정에 의해 얻어지는 형광체는, 입경이 0.1㎛∼2.0㎛ 정도로 되고, 그 형상이 구 형상으로 된다. 다음에, 이 분체를 공기중에서 1100℃∼1300℃로 소성하여 음으로 대전한 녹색 형광체를 제작한다. 이 때, 입경은 5㎛∼15㎛로 성장한다. 다음에, 이것을 제트밀로 평균 0.1㎛∼3㎛로 될 때까지 분쇄한 후, 질소중 혹은 질소-산소중에서 400℃∼1000℃로 열처리하여, 양으로 대전한 녹색의 형광체로 한다.

(2) 코팅에 의해 Zn₂SiO₄ : Mn을 플러스 대전화

(1)의 고상법으로 제작한 분체(1100℃∼1300℃에서 소성하고, 가볍게 분쇄 후 분급하여 1㎛∼3㎛로 한 분체)로, 음으로 대전한 Zn₂SiO₄ : Mn을 준비한다.

다음에, 이것을 마그네슘아세틸아세톤의 이소프로필알콜 용액(마그네슘아세틸아세톤 0.0016% 용액) 중에 투입하고, 교반한 후 알콜을 제거하고, 그 후 900℃에서 소성하여 MgO를 8㎚ 코팅하여, 양으로 대전한 녹색 형광체로 한다.

여기에서는, 음으로 대전하는 Zn₂SiO₄ : Mn에 MgO를 코팅하였는데, Al₂O₃, ZnO, Y₂O₃, MgAl₂O₄ 등을 사용할 수 있고, 코팅에 대해서는, Al, Zn, Y, Mg의 원소를 함유하는 유기 금속 화합물(알콕시드 화합물, 아세틸아세톤 화합물, 탄화수소 화합물)과 비수용액(알콜, 벤젠, 시클로헥산 등)의 희박 혼합 용액을 사용하여, Zn₂SiO₄상에 10㎚ 이하의 두께로 코팅할 수 있다.

③ 적색 형광체

(Y, Gd)_1-xBO₃ : Eu_x에 대해

혼합액 제작 공정에서, 원료인 질산이트륨(Y₂(NO₃)₃)과 수질산가돌리늄(Gd₂(NO₃)₃)과 붕산(H₃BO₃)과 질산유러퓸(Eu₂(NO₃)₃)을 혼합하고, 몰비가 1-X : 2 : X(0.05 ≤X ≤0.20에서 Y와 Gd의 비는 65대 35)로 되도록 혼합하고, 다음에 이것을 공기중에서 1200℃∼1350℃로 2시간 열처리한 후, 분급하여 적색 형광체를 얻는다.

Y_2-xO₃ : Eu_x에 대해

혼합액 제작 공정에서, 원료인 질산이트륨(Y₂(NO₃)₂)과 질산유러퓸(Eu(NO₃)₂)을 혼합하고, 몰비가 2-X : X(0.05 ≤X ≤0.30)로 되도록 이온 교환수에 용해하여 혼합액을 제작한다. 다음에, 수화 공정에서, 이 수용액에 대해 염기성 수용액, 예를 들면 암모니아 수용액을 첨가하여, 수화물을 형성시킨다.

그 후, 수열 합성 공정에서, 이 수화물과 이온 교환수를 백금이나 금 등의 내식성, 내열성을 가지는 것으로 이루어지는 용기중에 넣고, 예를 들면 오토클레이브를 사용하여 고압 용기중에서 온도 100℃∼300℃, 압력 0.2Mpa∼10Mpa의 조건 하에서 3∼12시간의 수열 합성을 행한다. 그 후, 얻어진 화합물의 건조를 행하여, 소망의 Y_2-xO₃ : Eu_x가 얻어진다. 다음에, 이 형광체를 공기중에서 1300℃∼1400℃에서 2시간의 어닐 처리 후, 분급하여 적색 형광체로 한다. 이 수열 합성 공정에 의해 얻어지는 형광체는, 입경이 0.1㎛∼2.0㎛ 정도로 되고, 또한 그 형상이 구 형상으로 된다. 이 입경, 형상은 발광 특성이 우수한 형광체층을 형성하는데 적합하다.

이와 같이 형광체를 구성하는 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄의 표면을 양의 대전으로 한 녹색 형광체 입자를 사용함으로써, 종래의 녹색 형광체는, 음으로 대전하고 있으므로 형광체 공정중에 노즐의 눈막힘이 일어나기 쉽고, 또 녹색을 발광시켰을 때의 휘도가 저하하는 경향이 있었지만, 본 발명에 의하면, 녹색 셀의 형광체 도포 공정 중의 노즐의 눈막힘이 없고, 또 패널의 색 번짐이나 어드레스 방전 오류도 일어나지 않고, 따라서 백색 표시할 때의 휘도를 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 PDP의 성능을 평가하기 위해서, 상기 실시 형태에 기초하는 샘플을 제작하고, 그 샘플에 대해 성능 평가 실험을 행하였다. 그 실험 결과를 검토한다.

제작한 각 PDP는, 42인치의 크기를 가지고(리브 피치 150㎛의 HD-TV 사양), 유전체 유리층의 두께는 20㎛, MgO 보호막의 두께는 0.5㎛, 표시 전극과 표시 스캔 전극간의 거리는 0.08㎜가 되도록 제작했다. 또, 방전 공간에 봉입되는 방전 가스는, 네온을 주체로 크세논 가스를 5% 혼합한 가스이고, 소정의 압력으로 방전 가스를 봉입했다.

샘플 1∼10의 PDP에 사용하는 녹색 형광체 입자에는, 음으로 대전하는 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄의 입자를 분쇄한 후, 어닐하던지, 혹은 양으로 대전하는 산화물을 10㎚ 이하로 코팅한 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄ 형광체를 사용했다. 각각의 합성 조건을 표 1에 나타낸다.

<표 1>

샘플 1∼4는, 녹색 형광체로서는 음으로 대전하고 있던 녹색 형광체를 분쇄에 의해서 양으로 대전시킨 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄ 형광체를, 적색 형광체에는 (Y, Gd)_1-xBO₃ : Eu_x를, 청색 형광체에는 Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x를 각각 조합시켜 사용한 것이고, 형광체의 합성 방법, 발광 중심이 되는 Mn, Eu의 치환 비율, 즉 Zn 원소에 대한 Mn의 치환 비율, 및 Y, Ba 원소에 대한 Eu의 치환 비율, 및 녹색의 경우는 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄에 대한 분쇄 전후의 입경을 표 1과 같이 변화시킨 것이다.

샘플 5∼10은, 적색 형광체에 Y_2-xO₃ : Eu_x, 녹색 형광체에는 양의 대전을 갖는 산화물을 코팅한 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄, 청색 형광체에 Ba_1-x-ySr_yMgAl₁₀O₁₇ : Eu_x를 조합시켜 사용한 것이고, 상기와 마찬가지로, 형광체 합성 방법의 조건 및 녹색의 경우는 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄에 대한 양으로 대전하는 산화물의 종류와 그 두께를 표 1과 같이 변화시킨 것이다.

또, 형광체층의 형성에 사용한 형광체 잉크는, 표 1에 나타내는 각 형광체 입자를 사용하고, 형광체, 수지, 용제, 분산제를 혼합하여 제작했다.

이 때의 형광체 잉크의 점도(25℃)를 측정한 결과, 어느 것이나 점도가 1500CP∼50000CP의 범위로 유지되고 있다. 형성된 형광체층을 관찰한 바, 어느 것이나 격벽 벽면에 균일하게 형광체 잉크가 도포되어 있었다. 또한 이 때, 도포에 사용된 노즐의 구경은 100㎛이고, 형광체층에 사용되는 형광체 입자에 대해서는, 평균 입경 0.1㎛∼3.0㎛, 최대 입경 8㎛ 이하의 입경의 것이 각 샘플에 사용되고 있다.

샘플 11은, 종래예의 표면이 음으로 대전한 녹색 형광체 입자를 사용하여 녹색 형광체층을 형성한 샘플이다.

(실험 1)

제작된 샘플 1∼10 및 비교 샘플 11에 대해, 우선 제작한 녹색 형광체를 분출법을 이용하여 환원철 분말에 대한 대전량을 조사했다(조명 학회지 제76권 제10호 평성 4년 PP16∼22).

(실험 2)

패널 제조 공정 후의 패널의 전체면 백색 표시 시의 휘도와, 녹색 표시 시의 휘도를 휘도계를 사용하여 측정했다.

(실험 3)

패널을 점등하였을 때의 전체면 백색 표시 시와 녹색 표시 시의 휘도 열화 변화율의 측정은, 플라즈마 디스플레이 장치에 전압 200V, 주파수 50kHz의 방전 유지 펄스를 200시간 연속하여 인가하고, 그 전후에서의 패널 휘도를 측정하고, 거기에서 휘도 열화 변화율(<〔인가 후의 휘도 - 인가 전의 휘도〕/인가 전의 휘도 > ×100)을 구했다.

또, 어드레스 방전시의 어드레스에 대해서는 화상을 봐서 어른거림이 있는지 여부로 판단하여, 한 군데라도 있으면, 있는 것으로 한다.

(실험 4)

녹색 형광체 잉크를 노즐 구경 100㎛의 노즐을 사용하여 100시간 연속 도포하였을 때의 노즐의 눈막힘 유무를 조사했다.

이들 실험 1∼4의 녹색의 휘도, 휘도 열화 변화율에 대한 결과 및 노즐의 눈막힘 결과를 표 2에 나타낸다.

<표 2>

표 2에 나타내는 바와 같이 비교 샘플 11에서, 음으로 대전한 녹색 형광체인 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄를 그대로 패널에 사용한 샘플에서는, 음으로 대전하고 있으므로 가속수명에서의 녹색의 휘도 열화율이 크다. 특히, 200V, 50kHz의 가속수명 테스트에서 전체 백색 표시의 변화율이 샘플 11에서 -20.5%이다. 이에 대해, 양의 대전을 갖는 녹색 형광체를 사용한 샘플 1∼10에서는 -2.0%∼-2.4%로 낮은 값으로 되어 있다. 또, 녹색의 휘도의 변화가 -15.6%의 저하가 보여지는데 대해, 샘플 1∼10에 대해서는, 녹색의 변화율이 전부 -0.3%∼-1.4%의 값으로 되어 있고, 또한 어드레스 오류나 형광체 도포시의 노즐 눈막힘도 없다.

이것은, 음으로 대전하고 있는 녹색 형광체인 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄를 양의 대전으로 함으로써, 패널 방전 공간중에 존재하는 네온 이온(Ne⁺)이나 CH_x계의 이온(CH_x ⁺) 등의 양 이온의 충격을 받기 어려우므로, 휘도 열화가 적어진 것으로 생각된다. 또, 어드레스 오류가 없어진 것은, 녹색의 대전이, 적색, 청색과 동일한 양의 대전으로 되어, 어드레스 방전이 균일화하였기 때문이다. 또, 노즐의 눈막힘이 없어진 이유는, 바인더 중의 에틸셀룰로오스가 양 대전의 녹색 형광체에는 흡착하기 쉽기 때문에 형광체 잉크의 분산성이 향상하였기 때문으로 생각된다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명은, 형광체층을 구성하는 녹색 형광체 (Zn_1-xMn_x)₂SiO₄의 대전 상태를 양으로 하는 것을 특징으로 하고 있고, 녹색 형광체 결정의 대전 상태를 제로 또는 양으로 대전한 형광체 입자로 녹색 형광체층을 구성함으로써, 형광체층의 도포 상태의 균일화 및 열화 방지를 도모할 수 있고, 더불어 패널의 휘도 및 수명, 신뢰성의 향상을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명 일 실시 형태에 의한 PDP의 전면 유리 기판을 제거한 상태를 도시하는 평면도,

도 2는 이 PDP의 화상 표시 영역의 구조를 도시하는 사시도,

도 3은 이 PDP을 사용한 플라즈마 디스플레이 장치의 블록도,

도 4는 이 PDP의 화상 표시 영역의 구조를 도시하는 단면도,

도 5는 이 PDP의 형광체층을 형성할 때에 사용하는 잉크 도포 장치의 개략 구성도이다.

Claims (1)

1색 또는 다수 색의 방전 셀이 다수 배열되는 동시에, 각 방전 셀에 대응하는 색의 형광체층이 배치되고, 상기 형광체층을 구성하는 형광체가 자외선에 의해 여기되어 발광하는 플라즈마 디스플레이 패널을 구비한 플라즈마 디스플레이 장치로서, 상기 형광체층 중 적어도 하나는 결정 구조가 Zn₂SiO₄ : Mn으로 이루어지는 녹색 형광체에 의해 구성되고, 또한 상기 녹색 형광체층은 음의 대전을 갖는 Zn₂SiO₄ : Mn을 분쇄 처리하여 양 대전으로 한 녹색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.