KR20050122963A

KR20050122963A - 가스 방전 디스플레이 디바이스의 보호막 형성용 조성물및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20050122963A
Application number: KR1020040048655A
Authority: KR
Inventors: 이민석; 최종서; 오민호; 김재혁; 서순성
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-06-26
Filing date: 2004-06-26
Publication date: 2005-12-29
Also published as: KR100603354B1; US20050288169A1; JP2006012844A; CN1741229A

Abstract

마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬염; 게르마늄 산화물 및 게르마늄 원소 중에서 선택된 하나 이상;을 포함하는 보호막 형성용 조성물을 개시한다. 상기 마그네슘염은 MgCO₃ 또는 Mg(OH)₂이고, 상기 리튬염은 Li₂CO₃, LiCl, LiNO₃및 Li₂SO₄중에서 선택되고, 게르마늄 원소는 Ge 초미립자이다.

본 발명에 따른 보호막 형성용 조성물은 가스방전 디스플레이 디바이스의 보호막으로 사용하였을 경우, Ne+Xe 또는 He+Ne+Xe 혼합 가스의 방전에 의해 형성된 플라즈마 이온으로부터 전극과 유전체를 보호할 수 있으며, 방전 전압을 더 낮출 수 있고, 방전 지연 시간을 더 짧게 할 수 있다.

Description

가스 방전 디스플레이 디바이스의 보호막 형성용 조성물 및 이의 제조방법{The composition for a protecting layer of gaseous discharge display device and process of preparing from the same}

본 발명은 가스 방전 디스플레이의 보호막에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방전특성이 우수한 유전체 보호막에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Pannel: PDP)은 화면을 대형화하기가 용이하고, 자발광형으로 표시품질이 좋고, 응답속도가 빠르다는 특징을 가지고 있다. 박형화가 가능하기 때문에 LCD 등과 함께 벽걸이용 디스플레이로서 주목되고 있다.

도 1은 수십만 개의 PDP 픽셀 중 하나를 보여 주고 있다. 도 1을 참조하여 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 살펴보면, 전면 글라스 기판(14) 위에 제1 전극과 제2 전극을 쌍으로 하는 방전 유지 전극대(15)가 형성되어 있고, 이 방전 유지 전극대는 글라스로 형성된 유전체층(16)으로 피복되어 있고, 상기 유전체층이 방전 공간에 직접적으로 노출될 경우 방전 특성이 저하되고 수명이 단축되기 때문에 박막 공정을 통해 보호막(17)을 형성하여 상기 유전체층을 보호하도록 하고 있다. 보호막은 플라즈마 방전시 가스 이온의 충격으로부터 상부 유전체 후막을 보호함과 아울러 이차전자를 방출하는 역할을 한다. 따라서 보호막은 절연성, 내스퍼터링성, 낮은 방전 전압, 빠른 방전 응답 특성 및 가시광 투과율 등의 조건을 만족하여야 한다.

한편, 전면 글라스 기판의 안쪽에는 유리 위에 패턴화된 ITO전극이 있으며 그 위에 버스전극을 형성하고 유전체층이 인쇄법으로 인쇄되어 있다. 이 전면 글라스 기판과 배면 글라스 기판은 수십㎛의 간극을 두고 마주보고 있고, 또한 이 간극에는 자외선을 발생시키는 Ne+Xe의 혼합가스 또는 He+Ne+Xe의 혼합가스가 일정한 압력 (예 450 Torr)으로 채워진다.

Xe가스는 진공 자외선 (Xe 이온 147nm 공명 방사광, Xe₂173 nm 공명 반사광)을 만들어 내는 역할을 하고, Ne가스 또는 Ne+He의 혼합가스는 방전 개시 전압을 낮추는 역할을 한다.

한국 공개특허공보 제2001-48563호에서는 보호막에 미세한 양의 도핑을 통하여 방전기체인 Xe의 이차전자방출계수를 증가시키는 것을 개시하고 있다. 그러나, Xe가스만을 사용하게 되면 고밀도 진공 자외선의 방사가 가능하여 가시광 변환을 형광체의 양자효율까지 끌어 올릴 수 있지만, 방전 개시전압이 매우 높아 디스플레이 장치에 적용하기 어렵다. 따라서 고휘도 방전을 위해서 Xe가스 함량 증가에 따라 높아지는 방전 개시 전압을 낮추기 위해서 He가스를 Ne+Xe 혼합가스에 첨가하려고 한다. 이는 He 이온이 운동량이 크기 때문에 방전 개시전압을 낮추는 데는 유리하지만, He의 첨가는 보호막 및 형광체의 스퍼터링 엣칭 문제가 심각해진다는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 방전 전압을 낮추어 고휘도를 위한 Xe 가스의 함량을 증가시키는 데에 따른 전압 상승분을 감소시키고, 방전 지연 시간을 짧게 하여 싱글스캔이 가능한 우수한 보호막 형성용 조성물, 이를 이용한 보호막, 상기 보호막의 제조방법 및 상기 보호막을 채용한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬염; 게르마늄 산화물 및 게르마늄 원소 중에서 선택된 하나 이상;을 포함하는 보호막 형성용 조성물을 제공한다.

상기 마그네슘염은 MgCO₃ 또는 Mg(OH)₂일 수 있다.

상기 리튬염은 Li₂CO₃, LiCl, LiNO₃및 Li₂SO₄로 이루어지는 군으로부터 선택되어질 수 있다.

상기 게르마늄 원소는 Ge 초미립자일 수 있다.

상기 리튬염의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰% 이하인 것이 바람직하다.

상기 게르마늄 성분의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰% 이하인 것이 바람직하다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막을 제공한다.

상기 리튬 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것이 바람직하다.

상기 게르마늄 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것이 바람직하다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬 염; 게르마늄 산화물 및 게르마늄 원소로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상;을 융제(flux)를 가하여 균일하게 혼합하는 단계 (가);

상기 혼합물을 열처리하는 단계 (나); 및

상기 열처리한 재료를 이용하여 증착막을 제조하는 단계 (다);

를 포함하는 보호막의 제조방법을 제공한다.

상기 혼합하는 단계 (가)의 융제가 MgF₂ 또는 LiF이다.

상기 열처리 단계 (나)는

상기 혼합물을 하소(calcination)하는 단계 및

상기 하소된 혼합물을 펠렛으로 만든 후 소결(sintering)하는 단계

를 포함한다.

상기 하소하는 단계는 400 내지 800℃의 온도에서 수행되고, 상기 소결하는 단계는 800 내지 1600℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 증착막을 제조하는 단계 (다)는 화학적기상증착(CVD), 이-빔(E-beam), 이온-플레이팅(Ion-plating), 스퍼터링(Sputtering) 중 어느 하나의 공정에 의하여 제조될 수 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

투명한 전면기판;

상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판;

전면기판과 배면기판 사이에 배치되어 발광셀들을 구획하는 격벽;

일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장되며 후방 유전체층에 의하여 매입된 어드레스전극들;

상기 발광셀 내에 배치된 형광체층;

상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장되며 전방유전체층에 의하여 매립된 유지전극쌍들;

상기 전방유전체층의 하부에 형성되고, 마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막 및

상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.

플라즈마 디스플레이 패널 보호막의 역할은 세 가지로 나누어 볼 수 있다.

첫째는 전극과 유전체를 보호하는 기능이다. 전극 혹은 유전체/전극만 있더라도 방전은 형성된다. 그러나, 전극만 있을 경우 방전 전류 제어가 어렵고 유전체/전극만 있으면 스퍼터링 엣칭이 문제되기 때문에 유전체 층은 플라즈마 이온에 강한 보호막으로 코팅되어야 한다. 둘째는 방전 개시전압을 낮추는 역할이다. 방전 개시 전압과 직접 관계되는 물리량은 플라즈마 이온에 대한 물질의 이차 전자 방출계수이며 방전 개시 전압과 서로 반비례하기 때문에 보호막으로부터 방출되는 이차전자의 양이 많을수록 방전 개시 전압은 낮게 된다. 유전체의 경우 이차 전자 방출 계수는 매우 낮기 때문에 보호막의 이차 전자 방출 계수는 높아야 한다. 마지막으로 방전 지연 시간을 짧게 한다. 방전 지연시간은 인가 전압에 대해 어떤 시간 뒤에 방전이 일어나는 현상을 기술하는 물리량이며 형성 지연시간(Tf)과 통계 지연시간(Ts)의 합으로 표시된다. 형성 지연시간은 인가 전압과 방전 전류 사이의 시간차이며 통계 지연 시간은 형성 지연시간의 통계적 산포이다. 방전 지연시간이 짧을수록 고속 어드레싱이 가능해져 싱글스켄이 가능하여 스켄 드라이브 비용을 절감할 수 있고 서브 필드수를 증가시켜 휘도 및 화질을 높일 수 있다.

도 1의 버스 전극과 어드레스 전극 사이에 전압을 인가하면 우주선 또는 자외선에 의해 생성된 씨드 전자 (Seed Electrons)가 가스와 충돌하여 가스 이온이 생성되고, 가스 이온은 보호막과 충돌하여 다량의 이차 전자를 방출하여 방전 셀에 충분한 양의 전자가 생성되어 방전이 일어난다. 오제 중화이론에 따르면 가스 이온이 고체 (Solid)와 충돌하면 고체로부터 전자가 가스 이온으로 이동하여 중성 가스를 만들고 고체에서 전자가 진공으로 빠져 나가며 고체에는 정공 (Hole)이 형성된다. 물질의 이차전자계수는 하기 식과 같이 나타낼 수 있다:

E _k = E _I - 2(E _g + x)

여기서, E_k는 고체에서 전자가 진공으로 튀어나올 때의 에너지를 의미하며, E_I 는 가스의 이온화 에너지이며, E_g는 고체의 밴드 갭 에너지이며, χ는 전자 친화도를 나타낸다. 표 1은 불활성 기체의 공명 발광 파장과 전리 전압을 보여 주고 있다. 형광체의 광 변환 효율을 높이기 위해서는 긴 파장의 진공 자외선을 내는 Xe 기체가 적합하다. 그러나 전리 전압이 낮아서 상기 고체의 밴드 갭 에너지인 E_g = 7.7 eV이고, 전자 친화도인 χ= 0.5 일때, E_k < 0 이므로 방전 전압이 매우 높다. 그러므로 방전 전압을 낮추기 위해서는 전리 전압이 높은 가스를 사용해야 한다. 상기 식에 의하면, He의 경우에는 E_k는 8.19 eV이며, Ne의 경우 E_k는 5.17 eV이므로 He의 E_k가 더 크기 때문에 더 낮은 전압에서 방전이 가능하다. 그러나 He 가스는 PDP 방전에 사용되었을 경우 He의 운동량이 크기 때문에 보호막의 플라즈마 엣칭이 심각하게 발생된다. 그러므로 현재의 PDP에는 Ne+Xe 혼합가스가 쓰이며 Xe 함량은 5%에서 증가하는 추세이다. 휘도를 올리기 위해서는 Xe 함량을 증가시킬 수 있으나, 방전 전압도 같이 올라 간다는 문제점이 있다.

불활성 가스와 이온화 에너지

가스	공명 준위 여기			준 안정 준위 여기	전리 전압(V)
가스	전압(V)	파장(nm)	수명 (ns)	전압 (V)	전리 전압(V)	수명 (ns)
He	21.2	58.4	0.555	19.8	7.9	24.59
Ne	16.54	74.4	20.7	16.62	20	21.57
Ar	11.61	107	10.2	11.53	60	15.76
Kr	9.98	124	4.38	9.82	85	14.0
Xe	8.45	147	3.79	8.28	150	12.13

PDP의 보호막은 통상 단결정 MgO를 사용하여 왔다. 단결정 MgO는 고순도 소결체 MgO를 원료로 사용하여 아크로 (Arc Furnace)에서 직경 2 내지 3인치 크기로 성장되며 3 내지 5mm 크기의 펠렛으로 가공되어 증착에 사용되고 있다. 단결정 MgO를 증착 소스로 사용하더라도 증착된 막은 다결정 상태이다. 표 2는 통상의 단결정 MgO 소스 내에 존재하는 불순물 종류와 양을 나타내고 있다. 단결정 MgO의 제조 공법으로는 불순물의 타입과 함량 조절이 용이하지 않으며, 통상 일정량의 불순물을 함유하고 있다. 재료를 합성하는 데에 기본적으로 들어가는 단결정 MgO의 불순물의 예로는 Al, Ca, Fe, Si, K, Na, Zr, Mn, Cr, Zn, B 및 Ni 등이 있으며, Al, Ca, Fe, Si가 대부분을 차지하고 있다. 박막으로 증착 후 여러 특성을 개선하기 위하여 수백 ppm 수준에서 제어하기도 하는 데, 본 발명에서 이들의 함량은 생성된 MgO 함량을 기준으로 하여 0.005몰% 이하인 것이 바람직하다.

단결정 MgO의 ICP 분석 결과

불순물

Al

Ca

Fe

Si

K

Na

Zr

Mn

Cr

Zn

B

Ni

함량(ppm)

80

220

70

100

50

<10

10

20

<10

도 2는 방전 지연 시간의 온도 의존성을 도시하고 있다. Tf는 형성 지연시간, Ts는 통계 지연시간을 나타낸다. 형성 지연 시간은 인가 전압과 방전 전류 사이의 시간차이며 통계 지연 시간은 형성 지연시간의 통계적 산포이다. 방전 지연시간이 짧을수록 고속 어드레싱이 가능해져 싱글 스켄으로 스켄 드라이브 비용을 절감할 수 있고 서브필드 수를 증가시켜 휘도 및 화질을 높일 수 있게 된다. 또한 방전 지연 시간을 더욱 짧게하면 HD (High Density)급 패널의 싱글 스켄 (Single Scan)을 현실화할 수 있게 하며 서스테인 (Sustain)수 증가로 휘도 증가와 티브필드 (TV-field)를 구성하는 서브필드 (Sub-filed) 증가로 의사윤곽저감 등의 효과를 가져올 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 단결정 MgO는 싱글 스켄 스펙에 요구되는 방전 지연시간을 만족시키지 못하고 있다. 반면 다결정 MgO의 경우 방전이 고온에서는 매우 빠르게, 저온에서는 매우 느리게 일어남을 보여 주고 있다. 이와 같은 온도 의존 특성이 MgO 내에 존재하는 불순물의 영향이라고 할 수 있으며 최근에는 PDP의 보호막에 단결정 MgO보다는 다결정 MgO를 적용하려는 연구들이 증가하고 있다. 다결정 MgO의 경우 제작 공정 및 불순물 조절이 단결정 MgO보다 용이하며, 또한 다결정 MgO의 증착 속도가 빠르기 때문에 공정의 단축 효과도 가질 수 있다.

본 발명은 마그네슘 산화물 또는 마그네슘염 중의 하나 이상을 주성분으로 하여 Li 및/또는 Ge를 포함하는 물질을 포함하는 보호막 형성용 조성물 및 이를 이용하여 제조한 보호막에 관한 것으로서 종래의 보호막에 비해 방전 개시전압과 방전 지연 시간의 방전 특성이 우수함을 나타낸다.

도 3은 MgO 밴드 갭 사이에 변화를 주는 가스 이온에 의한 고체로부터의 전자 방출을 설명하고 있다. 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 사용되고 있는 MgO는 다이아몬드처럼 와이드 밴드 갭 재료 (Wide Band-gap Material)이며 전자 친화도 (Electron Affinity)는 매우 작거나 음의 부호를 가진다. 보호막은 밸런스 밴드 (Valence Band, E_v)와 전도성 밴드 (Conduction Band, E_c) 사이에 불순물 도핑에 의한 도너 레벨 (Donor Level, E_d), 엑셉터 레벨 (Acceptor Level, E_a) 및 깊은 레벨 (Deep Level, E_t)를 동시에 형성하여 밴드 갭 수축 (Band Gap Shrinkage) 효과를 만들 수 있다. 이는 상기 식에 의해 효과적인 밴드 갭 에너지 (Effective E_g)는 7.7eV보다 더 작을 수 있으므로 Xe에 대한 E_k 값이 0보다 큰 것을 얻을 수 있다. 상기 MgO는 마그네슘 산화물 또는 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상에서 얻어질 수 있으며, 상기 마그네슘 산화물은 MgO이고, 마그네슘염은 MgCO₃ 또는 Mg(OH)₂을 포함할 수 있다,

MgO 밴드 갭 사이에 다양한 불순물 준위, 즉 도너 준위, 엑셉터 준위, 및 깊은 준위 등을 형성하여 밴드 갭 수축 효과를 만들기 위해서 다른 두가지 형태의 불순물 도핑이 요구된다.

하나는 엑셉터 레벨을 형성하는 불순물이며 불순물의 이온 크기가 Mg⁺²와 비슷하거나 작은 불순물 중에서 Li⁺¹이온이 있다. 그 다른 하나는 도너 레벨을 형성하는 불순물이며 불순물의 이온 크기가 Mg⁺²와 비슷하거나 작은 불순물 중에서 Ge⁺⁴이온을 들 수 있다.

Li이온의 경우 Mg⁺²자리에 치환해 들어가 엑셉터 준위를 형성해 밸런스 준위에 정공을 형성하거나, 산소 결함을 유도하여 도너 준위를 형성하거나, 또는 격자 사이에 존재해 전자 받아들이는 엑셉터 준위를 형성한다. 본 발명에 있어서, 리튬이온을 제공하는 것으로는 리튬염이 있으며, 바람직하게는 Li₂CO₃, LiCl, LiNO ₃및 Li₂SO₄ 중에서 선택될 수 있다. 상기 리튬염의 함량은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%이하이고, 0.02몰% 미만인 경우에는 함량이 미미하여 바람직하지 못하고, 2몰%를 초과하는 경우에는 전도성 증가로 절연성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

Ge이온의 경우 두 가지 경우를 들 수 있다. 그 하나는 밸런스 전자가 +4인 경우 MgO에서 도너 준위를 형성하며 다른 하나는 +2의 경우이며 밸런스 전자 차이가 없으므로 불순물 준위가 형성되지 않는다. 그러나 Ge⁺⁴와 Ge⁺² 사이의 전자 호핑 (Electron Hopping)이 가능하여 전자 이동도 (Electron Mobility)를 높여 주는 역할을 하고 보호막의 벌크(Bulk)에서 표면으로의 전자의 빠른 방출에 유리하다. 게르마늄 이온을 제공하는 것으로는 게르마늄 산화물 또는 게르마늄 원소가 될 수 있으며 은 바람직하게는 게르마늄 산화물은 GeO₂이고, 게르마늄 원소는 Ge 초미립자이다. 도핑되는 상기 게르마늄 성분의 함량은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%이하이고, 0.02몰% 미만인 경우에는 함량이 미미하여 바람직하지 못하고, 2몰%를 초과하는 경우에는 전도성이 증가하여 절연성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에 따른 보호막 형성용 조성물은 마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중의 하나 이상에 리튬(Li)과 게르마늄(Ge)을 포함하고, Ne+Xe 또는 He+Ne+Xe와 같은 혼합 가스의 방전에 의해 형성된 플라즈마 이온으로부터 전극과 유전체를 보호하고, 다량의 전자를 빠르게 방출하고 온도 의존성도 개선할 수 있어서 Xe 함량 증가 및 싱글 스켄에 대응할 수 있다.

본 발명은 마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막을 제공하고, 상기 리튬 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%이고, 0.02몰% 미만인 경우에는 함량이 미미하여 바람직하지 못하고 2몰%를 초과하는 경우에는 전도성이 증가하여 절연성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다. 상기 게르마늄 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%이고, 0.02몰% 미만인 경우에는 함량이 미미하여 바람직하지 못하고 2몰%를 초과하는 경우에는 전도성 증가로 절연성이 저하되어 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명은 마그네슘 산화물 또는 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬염; 게르마늄 산화물 또는 게르마늄 원소으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상;을 융제(flux)를 가하여 균일하게 혼합물을 형성하는 단계 (가); 상기 혼합물을 열처리하는 단계 (나); 및 상기 열처리한 혼합물을 이용하여 증착막을 제조하는 단계 (다);를 포함하는 보호막 제조방법을 제공한다.

상기 혼합하는 단계 (가)의 융제(flux)는 MgF₂ 또는 LiF를 사용할 수 있다. 상기 열처리하는 단계 (나)는 상기 혼합물을 하소(calcination)하는 단계와 상기 하소된 혼합물을 펠렛 형태로 만든 후 소결 (sintering)하는 단계를 포함한다. 상기 하소하는 단계는 마그네슘 산화물과 도핑 물질 간의 응집이 일어나게 해주며, 400℃ 내지 800℃의 온도에서 10시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 하소단계가 400℃ 미만의 경우에는 반응이 일어나지 않고, 800℃를 초과하는 경우에는 과반응이 일어나 바람직하지 못하다. 상기 소결하는 단계는 펠렛을 구성하고 있는 응집 물질을 결정이 생성되도록 해주며, 800℃ 내지 1600℃의 온도에서 3시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 소결온도를 800℃ 미만으로 하는 경우에는 결정화가 일어나지 않을 수 있고, 1600℃를 초과하는 경우에는 도핑재료의 손실이 심하게 일어날 수 있다. 이와 같은 방법으로 펠렛을 제조하게 되면 최종 생성물인 다결정 마그네슘 산화물의 조성과 열처리 조건을 최적화할 수 있어서 다결정 마그네슘 산화물의 보호막 특성을 극대화 할 수 있다.

상기 열처리한 재료를 이용하여 증착막을 제조하는 단계 (다)는 화학적기상증착(CVD), 이-빔(E-beam), 이온-플레이팅(Ion-plating), 스퍼터링(Sputtering) 중 어느 하나의 공정에 의하여 보호막으로 제조될 수 있다.

또한 본 발명은 투명한 전면기판; 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판; 전면기판과 배면기판 사이에 배치되어 발광셀들을 구획하는 격벽; 일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장되며 후방 유전체층에 의하여 매입된 어드레스전극들; 상기 발광셀 내에 배치된 형광체층; 상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장되며 전방유전체층에 의하여 매립된 유지전극쌍들; 상기 전방유전체층의 하부에 형성되고, 마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막 및 상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

도 4에는 플라즈마 디스플레이 패널(200)의 구체적인 구조가 도시되어 있다. 상기 전방패널(210)은 전면기판(211), 상기 전면기판의 배면(211a)에 형성된 Y전극(212)과 X전극(213)을 구비한 유지전극쌍(214)들, 상기 유지전극쌍들을 덮는 전방유전체층(215) 및 상기 전방유전체층을 덮으며 마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막(216)을 구비한다. 상기 Y전극(212)과 X전극(213) 각각은 ITO 등으로 형성된 투명전극(212b, 213b)과 도전성 좋은 금속으로 형성된 버스전극(212a, 213B)을 구비한다.

상기 후방패널(220)은 배면기판(221), 배면기판의 전면(221a)에 상기 유지전극쌍과 교차하도록 형성된 어드레스전극(222)들, 상기 어드레스전극들을 덮는 후방유전체층(223), 상기 후방유전체층 상에 형성되어 발광셀(226)들을 구획하는 격벽(224), 및 상기 발광셀 내에 배치된 형광체층(225)을 구비한다. 상기 발광셀 내부에 있는 방전가스는 Ne에 Xe, N₂ 및 Kr₂중에서 선택된 하나 이상을 추가하여 형성한 혼합가스일 수 있으며. 또한 상기 발광셀 내부에 있는 방전가스는 Ne에 Xe, He, N₂, Kr 중에서 선택된 둘 이상을 추가하여 형성한 혼합가스일 수 있다.

본 발명의 보호막은 휘도 증대를 위한 Xe 함량의 증가에 따른 Ne+Xe 2원 혼합가스에 사용될 수 있으며, 방전 전압 상승을 상승을 보완하기 위하여 He 가스를 추가한 Ne+Xe+He 3원 혼합가스에서도 내스퍼터링성이 우수하여 수명의 단축을 방지할 수 있다. 본 발명은 고 Xe 함량에 따른 방전 전압 상승분을 낮추고 싱글 스켄에 요구되는 방전 지연 시간을 만족시키는 보호막을 제공한다.

<실시예>

실시예 1

MgO 100몰%에 Li₂CO₃ 2몰% 및 GeO₂ 2몰%를 첨가하여 믹서에 넣고 5시간 이상 균일하게 혼합하였다. 도가니에 담고 전기로에서 500℃의 온도에서 10시간 동안 열처리하여 시료를 합성한 후 소결체를 형성하였다. 펠렛 형태로 압축성형한 후 1300℃의 온도에서 소결하여 증착재를 제조하였다.

한편, 두께 2mm의 배면 기판(10) 위에 사진식각법에 의해 구리로 된 어드레스 전극(11)을 형성한 후, PbO 글라스로 어드레스 전극(11)를 피복하여 20㎛ 두께의 배면 유전체층(12)을 형성하였다. 그리고 나서 유전체층(12) 위에 BaAl₁₂O₁₉:Mn 녹색 발광 형광체(13)로 피복하였다.

두께 2mm의 전면 기판(14) 위에 사진식각법에 의해 구리로 된 버스 전극을 형성한 후, PbO 글라스로 버스 전극을 피복하여 20㎛ 두께의 전면 유전체층(16)을 형성하였다. 그런 다음 상기 증착재를 전자빔 증착(e-beam evaporation)법을 이용하여 기판에 증착하였다. 증착할 때 기판의 온도는 250℃였고 증착압력은 가스 유량 제어기를 통해 산소 및 아르곤 가스를 넣어 1.5×10^-4torr로 조절하여 보호막을 제조하였다.

상기의 전면 기판(14)과 배면 기판(10)을 30㎛을 두고 마주보게 하여 셀을 만들고, 이 셀 내부에 네온 95% 및 크세논 5%의 혼합가스를 주입하여 플라즈마 디스플레이 패널을 형성하였다.

비교예 1

상기 MgO에 본 발명의 첨가물을 도핑하지 않고 단독으로 보호막을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

방전공간에 가스로서 네온 90% 및 크세논 10%의 혼합가스를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일하게 실시하였다.

비교예 3

방전공간에 가스로서 네온 80%, 크세논 10% 및 헬륨 10%의 혼합가스를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일하게 실시하였다.

본 발명에 의한 보호막은 PDP용 보호막으로 단결정 MgO만을 사용한 것에 비하여 Xe 함량 증가 및 싱글 스켄에 대응하기 적합하다. 본 발명에 따른 상기 조성물은 가스방전 디스플레이 디바이스, 특히 PDP의 보호막으로 사용하였을 경우, Ne+Xe 또는 He+Ne+Xe 혼합 가스의 방전에 의해 형성된 플라즈마 이온으로부터 전극과 유전체를 보호할 수 있으며, 방전 전압을 더 낮출 수 있고, 방전 지연 시간을 더 짧게 할 수 있다. 상기 보호막은 고휘도를 위하여 Xe 함량을 증가시킴에 따른 방전 전압의 상승을 억제할 수 있으며, He 가스를 추가함에 따라 발생될 수 있는 PDP 수명 단축을 방지할 수 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널의 필셀을 도시한다.

도 2는 방전 지연 시간의 온도 의존성을 도시한다.

도 3은 가스 이온에 의한 고체로부터의 전자 방출을 설명하는 오제 중화이론을 도시한다.

도 4는 본 발명의 보호막을 채용한 플라즈마 디스플레이 패널을 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10... 배면 기판 11... 어드레스 전극

12... 배면 유전체층 13... 형광체

14... 전면 기판 15... 유지전극대

16... 전면 유전체층 17... 보호막

18... 플라즈마 19... 격벽

20... 가시광선

Claims

마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬염; 게르마늄 산화물 및 게르마늄 원소 중에서 선택된 하나 이상;을 포함하는 보호막 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 마그네슘염은 MgCO₃ 또는 Mg(OH)₂인 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 리튬염은 Li₂CO₃, LiCl, LiNO₃및 Li₂SO₄로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 게르마늄 원소는 Ge 초미립자인 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 리튬염의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 게르마늄 성분의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것을 특징으로 하는 보호막 형성용 조성물.
마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 보호막.
제7항에 있어서, 상기 리튬 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것을 특징으로 하는 보호막.
제7항에 있어서, 상기 게르마늄 산화물의 양은 생성된 MgO의 함량을 기준으로 하여 0.02 내지 2몰%인 것을 특징으로 하는 보호막.
마그네슘 산화물 및 마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상; 리튬 염; 게르마늄 산화물 및 게르마늄 원소로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상;을 융제(flux)를 가하여 균일하게 혼합하는 단계 (가);

상기 혼합물을 열처리하는 단계 (나) 및

상기 열처리한 재료를 이용하여 증착막을 제조하는 단계 (다)

를 포함하는 보호막의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 혼합하는 단계 (가)의 융제가 MgF₂ 또는 LiF인 것을 특징으로 하는 보호막의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 열처리 단계 (나)는

상기 혼합물을 하소(calcination)하는 단계;

상기 하소된 혼합물을 펠렛으로 만든 후 소결(sintering)하는 단계

를 포함하는 보호막의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 하소하는 단계가 400 내지 800℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 보호막의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 소결하는 단계가 800 내지 1600℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패널의 보호막의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 증착막을 제조하는 단계 (다)는 화학적기상증착(CVD), 이-빔(E-beam), 이온-플레이팅(Ion-plating), 스퍼터링(Sputtering) 중 어느 하나의 공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 보호막의 제조방법.
투명한 전면기판;

상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판;

전면기판과 배면기판 사이에 배치되어 발광셀들을 구획하는 격벽;

일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장되며 후방 유전체층에 의하여 매입된 어드레스전극들;

상기 발광셀 내에 배치된 형광체층;

상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장되며 전방유전체층에 의하여 매립된 유지전극쌍들;

상기 전방유전체층의 하부에 형성되고, 마그네슘 산화물; 리튬 산화물; 및 게르마늄 산화물;을 포함하는 제7항 내지 제9항의 보호막 및

상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비한 플라즈마 디스플레이 패널.