KR20060097146A - 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 상기 녹색 형광체 조성물은 희토류 금속 산화물을 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질의 표면에 코팅한 형광체 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 녹색 형광체 조성물은 형광체의 대전량을 개선하고, 패널에서의 흑점에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있으며 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능하다.
플라즈마 디스플레이 패널, 녹색형광체, 희토류 금속 산화물, 대전량, 방전 편차

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널{GREEN PHOSPHOR COMPOSITION FOR PLASMA DISPLAY PANEL AND PLASMA DISPLAY PANEL PREPARED FROM THE SAME}
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광체의 대전량을 개선하고, 패널에서의 흑점에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있으며 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능한 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물 및 이로부터 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
[종래 기술]
플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인 가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.
플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 하판 구조의 경우 격벽 위에 형광체층이 형성되어 있다.
플라즈마 디스플레이 패널이 균일하고 안정한 방전을 나타내기 위해서는 형광체의 표면 전위가 높아 고온의 기체상의 음이온이 형광체층에 고속으로 충돌하여야 한다. 형광체의 표면 전위가 높을수록 형광체와 음이온의 전위차가 커져 균일하고 안정된 발광 특성을 나타내는 플라즈마 방전을 구현할 수 있다.
따라서, 형광체의 표면전위를 높여 균일한 방전 특성을 구현하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하기 위하여 한국 특허공개 제2000-0050934호에는 녹색 형광체 페이스트에 표면 전위가 양인 바륨계열의 형광체 분말을 혼합하여 형광체의 표면전위를 높이는 방법이 개시되어 있다. 또한 한국 특허공개 제1998-0024014호에는 아크릴 수지를 사용하여 형광체의 열화를 방지하는 방법이 개시되어 있으나, 상기 방법은 표면 전위를 억제하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 한국 특허공개 제2001-0049127호에는 형광층에 대전성 코팅막을 형성하여 플라즈마 디스플레이 패널의 발광특성을 개선하는 방법이 개시되어 있으나, 이 방법으로는 패널 제조시 별도의 공정을 추가해야 하는 문제가 있다.
또한 일본 특개평 제12-87030호 및 일본 특개평 12-285809호에는 형광체 분말에 양의 전하를 갖는 산화물, 불소화물을 부착 또는 코팅시키는 방법이 언급되어 있으나, 사용방법 및 그에 따른 효과를 구체적으로 제시하고 있지 않다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 희토류 금속 산화물을 형광물질 표면에 코팅하여 포함함으로써 패널에서 흑점(black dot)에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있고 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능한 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 녹색 형광체 조성물로부터 제조되며, 개선된 방전 편차 및 표면 대전량 개선으로 인한 표시 품질을 나타내며 구동 전압 마진이 확보된 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 상기 형광물질 표면에 코팅된 희토류 금속 산화물로 이루어지는 녹색 형광체를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성 물은, Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은, 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 기판, 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 기판의 한쪽에 설치된 격벽, 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군과 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간내에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 포함하는 형광체층을 구비하고, 상기 녹색 형광체층은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 상기 형광물질 표면에 코팅된 희토류 금속 산화물로 이루어지는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체 조성물을 도포하여 형성된다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은, 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 기판, 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구 획하도록 기판의 한쪽에 설치된 격벽, 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군과 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간내에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 포함하는 형광체층을 구비하고, 상기 녹색 형광체층은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 녹색 형광체 조성물을 도포하여 형성된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체로 가장 널리 사용되고 있는 것은 Zn2-xMnxSiO4(0.1≤x≤0.5)로서 그 표면 대전량이 -50μC/g이다. 이는 적색 형광체(예를 들어, (Y,Gd)BO3:Eu3 +의 경우 대전량이 52 μC/g이다) 및 청색 형광체(예를 들어, BaMgAl10O17:Eu2 +의 경우 대전량이 41 μC/g이다)에 비하여 매우 낮은 값이다. 또한 Zn2SiO4:Mn 녹색 형광체는 ZnO, SiO2, MnCO3의 고체 원료를 혼합하여 제조될 수 있는데 이때 중간 생성물이나 불균일한 조성비를 갖는 생성물이 형성되어, 표면 전위가 음의 전하를 가진다. 이는 패널 내에서 형광체층 표면의 전위에 영향을 주어 일반적인 플라즈마 디스플레이 구동의 리셋 방전시에는 벽전하를 쌓게 되는데, 이 때 표면에 축적되는 벽전하인 양이온들을 상기 녹색 형광체의 표면에서 흡수, 상쇄시켜 버리기 때문에 다음 어드레스 방전 기간에 방전을 위해 부가하는 어드레스 방전 전압을 상승시키는 결과를 초래하게 된다. 즉, 녹색 형광체는 적색, 청색 형광체보다 낮은 표면 전위를 가져 높은 방전 전압이 필요하게 된다. 따라서 녹색 형광체의 표면 전위를 높여 적색 및 청색 형광체와 유사한 표면 전위를 갖도록 하는 연구가 진행되고 있다.
이에 대해, 본 발명의 녹색 형광체 조성물은 희토류 금속 산화물을 형광물질 표면에 코팅한 녹색 형광체 또는 이들의 혼합물을 포함함으로써 녹색 형광체의 대전량을 개선하고, 패널에서의 흑점(black dot)에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있으며 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능하게 되었다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 형광물질 및 상기 형광물질 표면에 코팅된 희토류 금속 산화물로 이루어지는 녹색형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물이 제공된다.
상기 형광물질의 예로는 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30) 등을 들 수 있으며, 이들 외에 표면전위가 음으로 대전된 형광물질이면 모두 사용될 수 있다.
상기 희토류 금속 산화물로는 이트륨, 스칸듐, 세륨 및 가돌리늄의 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Y2O3, Sc2O3, Ce2O4 또는 Gd2O3이다.
보다 더 바람직하게는 본 발명의 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 상기 형광물질 위에 코팅된 Y2O3 로 이루어지는 녹색형광체를 포함하며, 가장 바람직하게는 Zn2 - xMnxSiO4(0.09≤x≤0.11)의 형광물질과 상기 형광물질 위에 코팅된 Y2O3 로 이루어지는 녹색형광체를 포함한다.
상기 희토류 금속 산화물의 코팅시, 코팅양이 많아질수록 대전량 개선 효과는 좋아진다. 그러나, 플라즈마 디스플레이 패널에서 일정 수준 이상의 대전량 개선은 불필요하며, 희토류 금속 산화물의 코팅층을 너무 두껍게 할 경우, 희토류 금속 산화물이 172nm의 장파장의 진공자외선(VUV)을 흡수하는 성질이 지나치게 강화되게 된다. 최근 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 가스로 높은 함량의 제논(Xe)를 이용하기 때문에 172nm의 VUV의 다량 흡수는 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 특성을 악화시킨다. 따라서, 코팅 두께의 조절을 통해서 적정량을 코팅하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 희토류 금속 산화물 코팅층의 평균 두께는 5 내지 20nm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 18nm, 가장 바람직하게는 5 내지 15nm이다. 코팅층 두께가 5nm 미만이면 대전량 개선효과가 적어서 방전 편차를 개선하는데 있어 효과가 미미하며, 20nm를 초과하면 개선 효과보다 휘도 감소의 효과가 더 크게 되 어 바람직하지 않다.
또한 상기 희토류 금속 산화물의 코팅양은 녹색 형광체 총 중량에 대하여 1 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 1.3 내지 4.7중량%이다. 상기 희토류 금속 산화물의 코팅양이 1중량% 미만이면, 대전량 개선효과가 적어서 방전편차를 개선하는데 큰 효과가 없고, 5중량%를 초과하면 표면전위는 개선되나 진공자외선에 열화되거나 휘도와 휘도유지율(수명특성)이 감소되어 바람직하지 않다.
상기 희토류 금속 산화물 코팅층은 형광물질 표면에 희토류 금속 산화물을 부분 또는 전면 코팅함으로써 제조될 수 있다.
코팅방법으로는 통상적으로 사용되는 건식 또는 습식 코팅방식을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 닥터 블레이드법(doctor blade method), 침지법(dip method), 리버스롤법(reverse roll method), 다이렉트 롤법(direct roll method), 그라비아법(gravure method), 압출성형법(extrusion method), 브러쉬법 등과 같은 습식 코팅법; 또는 플라즈마 화학 기상 증착법(PVD), 화학 기상 증착법(CVD), 스퍼터링법, 전자 빔 증발법(electron beam evaporation), 진공 열 증발법(vaccum thermal evaporation), 레이저 어블레이션(laser ablation), 열 증발(thermal evaporation), 레이저 화학 기상 증착법, 젯트 기상 증착법 등의 건식 코팅법을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 녹색 형광체 조성물은 녹색 형광체를 통상적인 양으로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 녹색 형광체 조성물 총 중량에 대하여 28 내지 44중량%, 보다 바람직하게는 32 내지 40중량%로 포함한다. 함량이 상기 범위내에 포함될 경우 방전 셀 내에 형광체 발광층이 적절한 두께로 형성되어 최적의 휘도 및 방전특성을 나타내므로 바람직하며, 상기 범위를 벗어나 28중량% 미만일 경우 형광체 발광층이 너무 얇아서 휘도의 감소가 발생할 우려가 있으며, 44중량%를 초과하면 너무 두꺼워서 수명 감소 및 방전 특성 악화를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
또한 본 발명의 녹색 형광체 조성물은 상기 녹색 형광체외에 상기 형광물질인 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형광물질을 더 포함할 수도 있다.
상기 형광물질은 녹색 형광체 조성물 100중량부에 대하여 20 내지 100중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 40 내지 80중량부이다. 표면코팅된 형광체의 함량이 20중량부 미만이면 표면전위 개선효과가 거의 없고, 표면 코팅된 형광체의 특성보다 다른 형광체의 특성이 강하게 나타나기 때문에 바람직하지 않다. 또한 다른 형광물질을 섞어서 색 및 기타 다른 특성을 나타내고자 할 경우, 상기 코팅된 형광체를 녹색 형광체 조성물 100 중량부에 대하여 80 중량부로 섞으면 최적의 효과를 낼 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 녹색 형광체 조성물이 제공된다.
상기 형광물질은 제1 실시예에서의 형광물질과 동일하다.
보다 바람직하게는 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 Y2O3의 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.09≤x≤0.11)의 형광물질과 Y2O3 의 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 형광물질과 희토류 금속 산화물의 종류는 앞서 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하며, 상기 혼합물은 형광물질과 희토류 금속 산화물을 1 내지 10:90 내지 99중량비, 보다 바람직하게는 3 내지 7:93 내지 97중량비로 포함한다. 희토류 금속 산화물과 혼합할 경우, 형광체 표면에 코팅하는 것과 동일한 방전 편차 개선 특성을 얻기 위해선 더 많은 양이 필요하게 된다. 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합비가 상기 범위내에서는 표면 전하 개선 특성이 잘 나타나서 바람직하고, 상기 범위를 벗어날 경우 표면 전하 개선 특성이 나타나지 않으며, 또한 너무 많은 함량일 경우는 다른 방전 문제 및 수명 악화, 휘도 감소 등의 문제점을 야기하여 바람직하지 않다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 녹색 형광체 조성물은 바인더 수지 및 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 셀룰로오스계 수지로서는, 예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에 틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 셀룰로오스, 히드록시 에틸 프로필 셀룰로오스, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 아크릴계 수지로서는, 예를 들면, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리 이소프로필 메타크릴레이트, 폴리 이소부틸 메타크릴레이트, 또는 메틸 메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, 프로필 메타 아크릴레이트, 부틸 메타 아크릴레이트, 헥실 메타 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타 아크릴레이트, 벤질 메타 아크릴레이트, 디메틸 아미노 에틸 메타 아크릴레이트, 히드록시 에틸 메타 아크릴레이트, 히드록시 프로필 메타 아크릴레이트, 히드록시 부틸 메타 아크릴레이트, 페녹시 2-히드록시 프로필 메타 아크릴레이트, 글리시딜 메타 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 디메틸 아미노 에틸 아크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 히드록시 프로필 아크릴레이트, 히드록시 부틸 아크릴레이트, 페녹시 2-히드록시 프로필 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 모노머의 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 조성물은 소량의 무기 바인더를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 바인더 수지의 함량은 형광체 조성물 100중량%에 대하여 약 2 내지 약 8 중량% 정도로 할 수 있다.
상기 용매로서는 알콜계, 에테르계, 에스테르계 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve: BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate: BCA), 테르피네올(terpineol) 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량이 너무 높거나 너무 낮으면 상기 조성물의 유동특성이 적절치 못하여 녹색 형광체층을 형성하는 공정이 용이하지 않게 될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 상기 용매의 함량은 형광체 조성물 100중량%에 대하여 약 25 내지 약 75 중량% 정도로 할 수 있다.
상기 형광체 조성물은 유동특성, 공정특성 등을 향상시키기 위하여 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로서는, 예를 들면, 벤조페논 등과 같은 광증감제, 분산제, 실리콘계의 소포제, 평활제, 가소제, 산화방지제 등과 같은 다양한 첨가제가 단독, 또는 조합으로 사용될 수 있으며, 이들은 모두 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상업적으로 입수할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 기판; 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 기판의 한쪽에 설치된 격벽; 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군; 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간내에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 포함하는 형광체층을 구비하고, 상기 녹색 형광체층은 상기 제1 실시예의 녹색 형광체 조성물을 도포하여 형성되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널이 제공된다.
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 상기 녹색 형광체층이 상기 제2 실시예의 녹색 형광체 조성물을 방전셀에 도포하여 형성된 녹색 형광체층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널이 제공된다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 분해 사시도이다. 다만, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널이 도 1의 구조에만 한정되는 것 은 아니다. 도면을 참고하면, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 제1기판(1) 상에 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 어드레스 전극들(3)이 형성되고, 어드레스 전극들(3)을 덮으면서 제1기판(1)의 전면에 유전체층(5)이 형성된다. 이 유전체층(5) 위로 각 어드레스 전극(3) 사이에 격벽(7)이 형성되며, 각각의 격벽(7) 사이에 적(R), 녹(G), 청(B)색의 형광체층(9)이 위치한다. 이 때, 상기 녹색 형광체층(9)은 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 녹색 형광체 조성물중 어느 하나를 포함한다.
그리고, 제1기판(1)에 대향하는 제2기판(11)의 일면에는 어드레스 전극(3)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 한쌍의 투명 전극(13a)과 버스 전극(13b)으로 구성되는 표시 전극들(13)이 형성되고, 표시 전극들(13)을 덮으면서 제2기판(11) 전체에 투명 유전체층(15)과 보호막(17)이 위치한다. 상기 쌍을 이루는 표시 전극들(13) 중에서 임의의 어느 하나를 주사전극이라 하고, 나머지 하나를 유지전극이라 한다. 이로서 어드레스 전극(3)과 표시 전극(13)의 교차 지점이 방전 셀을 구성한다.
이러한 구성에 의해, 어드레스 전극(3)과 어느 하나의 표시 전극(13) 사이에 어드레스 전압(Va)을 인가하여 어드레스 방전을 행하고, 다시 한 쌍의 표시 전극(주사전극과 유지전극) 사이에 방전유지 전압(Vs)을 인가하면, 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광체층(9)을 여기시켜 투명한 전면 기판(11)을 통해 가시광을 방출하게 된다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 녹색 형광체 조성물을 사용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 셀에 녹색 형광체층을 형성하여 제조된다.
상기 플라즈마 디스플레이 패널을 구성하는 형광체층 및 기타 구성 요소의 다양한 제조방법과 구조는 이미 잘 알려져 있어, 알려진 것 중 어떠한 것이라도 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 본 발명의 녹색 형광체, 또는 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합물을 바인더 수지가 용매에 용해된 비이클(vehicle)에 분산시켜 형광체 조성물을 제조한다.
상기와 같이 얻어진 형광체 조성물을 형광체층 형성을 위한 표면에 도포한다. 형광층 형성을 위한 표면으로는 배면기판 위에 형성된 유전체층과 격벽의 측벽이다. 형광층 페이스트 도포 방법으로는 스크린 인쇄법 또는 노즐로부터 형광체 페이스트를 분사시키는 방법 등이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 도포된 페이스트층을 바인더 수지가 실질적으로 분해되거나 타버릴 수 있는 온도에서 페이스트 코팅층을 소성함으로써 형광체층을 형성한다.
본 발명의 녹색 형광체 조성물은 형광체의 대전량을 개선하고, 패널에서의 흑점(black dot)에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있으며 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1 내지 6, 및 비교예 1)
Y2O3를 타겟으로 하고 아르곤 분위기, 5mTorr 압력, 300W RF 파워 하에서 증착하여 Zn1 .89Mn0 .11SiO4를 Y2O3로 코팅한 녹색 형광제를 제조하였다. Y2O3의 코팅양 및 코팅층의 두께는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
녹색 형광체 (mg) Y2O3 코팅양(중량%) Y2O3 코팅 두께(nm)
비교예 1 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 - -
실시예 1 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 0.85 0~3
실시예 2 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 1.4 3~5
실시예 3 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 2.7 5~10
실시예 4 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 4.2 10~15
실시예 5 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 5.5 15~20
실시예 6 Zn1 .89Mn0 .11SiO4 8.1 20~30
이후 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 녹색 형광체를 에틸 셀룰로오스가 부틸 카비톨 아세테이트에 용해된 비이클에 분산시켜 녹색 형광체 페이스트를 제조하였다. 그런 다음 녹색 형광체 페이스트를 도 1에 도시된 격벽 사이에 스크린 인쇄한 후 500 ℃ 에서 소성하여 녹색 형광체층을 형성하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.
접촉식 휘도계(CA-100+, 도시바 케미컬사제)를 이용하여 상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 6의 형광체에서 나오는 녹색광의 색좌표, 휘도 및 이온 스퍼터링 휘도 유지율(수명)을 측정하였다. 또한 형광체 분말의 도시바 케미컬(Toshiba Chemical co.)사의 분체 대전량 측정 장비 TB-200을 이용하여 형광체의 표면하전량을 측정하고 Malvern사의 Zeta Master 기기를 이용하여 제타 전위를 측정하였다. 그 측정 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
하기 표 2에서 상대휘도는 비교예 1의 녹색 형광체 휘도를 100%로 환산하였을 때의 휘도값을 나타내며, 이온 스퍼터링 실험은 Xe 가스로 채워진 챔버 내에 형광체를 위치시키고 챔버 양단에 두 전극을 이용하여 전압을 조정하여 30분동안 5W의 전력을 가한 후 Kr Lamp를 이용하여 형광체 발광 휘도를 측정한 것이다. 휘도 유지율은 Kr Lamp로 측정된 초기 휘도 대비 30분후 챔버내에 전압에 의해 생선된 이온들이 형광체 표면을 열화 시키고 난 뒤 형광체 발광휘도를 측정하여 휘도값을 %로 나타낸 것이다.
코팅양 (중량%) 코팅 두께 (nm) 색좌표 x 색좌표 y 상대휘도 (%) 표면 대전량 (μC/g) 제타 전위 [mV] 이온 스퍼터링 휘도 유지율 (%)
비교예 1 - - 0.237 0.702 100 -50 -42 88
실시예 1 0.85 0~3 0.237 0.702 100 +15 +14 89
실시예 2 1.4 3~5 0.237 0.702 100 +43 +35 90
실시예 3 2.7 5~10 0.237 0.702 99.9 +54 +38 89
실시예 4 4.2 10~15 0.237 0.702 99.3 +62 +41 87
실시예 5 5.5 15~20 0.237 0.702 98.4 +70 +46 88
실시예 6 8.1 20~30 0.237 0.702 97.1 +73 +48 89
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 희토류 금속 산화물 코팅에 따른 형광물질의 이온스퍼터링 휘도유지율(수명) 감소나 색좌표 변화는 거의 없다. 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체는 광발광(Photoluminescence: PL)하기 때문에 코팅 정도에 따라 휘도가 약간 차이가 나지만, 실시예 5 및 6을 제외하면 휘도 차이는 오차 범위내이며, 따라서 큰 영향을 미친다고 할 수 없다. 또한 코팅 농도를 증가시킨다고 해도 일정 수준의 대전량이 되고 나면 대전량 증가폭은 매우 적으며 반대로 휘도 감소폭은 매우 커진다. 따라서 코팅시 코팅양 또는 코팅층의 두께를 최적화하는 것이 중요함을 알 수 있다.
또한 실시예 1 내지 6에 따른 형광체의 높은 표전대전량과 제타 전위로부터 플라즈마 디스플레이 패널에서의 방전 안정성이 우수함을 예상할 수 있다.
이를 확인하기 위하여 실시예 1 내지 6의 플라즈마 디스플레이 패널의 녹색 형광체층 만을 점등한 후, 접촉식 휘도계(CA-100+, 도시바 케미컬사제)를 이용하여 상기 플라즈마 디스플레이 패널에서 나오는 녹색광의 색좌표, 상대 휘도 및 플라즈마 디스플레이 패널의 방전편차 및 최소 어드레스 전압 및 패널 휘도 유지율(수명)을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 기재하였다.
하기 표 3에서 상대휘도는 비교예 1의 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 100%로 환산하였을 때의 휘도값을 나타내며, 휘도 유지율은 Xe 가스 5%, 500Torr 분위기의 방전관에서 500hr후 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도 유지율을 의미한다.
또한 방전 편차는 하기 식에 의하여 계산하였다.
Figure 112005011667314-PAT00001
상기 식에서 Nt는 t시간에서 방전이 일어나지 않는 방전미스 회수, No는 방전지연 시간 측정 회수, tf는 형성지연, ts는 방전 편차이다.
또한, 어드레스 전압이란, 어드레스 방전시 필요한 최소 전압을 의미한다.
색좌표 x 색좌표 y 상대휘도 (%) 방전편차 최소 어드레스 전압(V) 휘도 유지율 (%)
비교예 1 0.239 0.699 100 592 61 82
실시예 1 0.239 0.699 100 353 57 82
실시예 2 0.239 0.699 99.8 78 43 81
실시예 3 0.239 0.699 99.6 56 42 81
실시예 4 0.239 0.699 98.9 50 40 82
실시예 5 0.239 0.699 95.9 52 40 82
실시예 6 0.239 0.699 93.2 48 40 83
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 코팅 두께가 15nm보다 두꺼운 실시예 5 및 6의 경우는 플라즈마 디스플레이 패널에서의 휘도 감소가 무척 크다. 이는 Y2O3물질의 172nm 진공자외선 흡수에 따른 휘도 감소인 것으로 판단된다. 따라서, 코팅 두께를 20nm 초과하는 것은 대전량 개선효과보다 휘도 감소 효과가 더 크다. 또한 코팅 두께가 5nm 보다 적은 경우는 대전량 개선효과가 미미하여 방전 편차를 개선하는데 큰 효과가 없다. 따라서 상기 실험결과로부터 형광물질에 대한 희토류 금속 산화물의 코팅 두께는 5 내지 20nm가 최적임을 알 수 있다.
본 발명의 실시예 2 내지 4에 따른 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널은 우수한 휘도 유지율(수명 특성)을 유지하면서도 비교예 1에 비하여 방전 편차를 약 1/8 이하로 감소시킬 수 있으며, 또한 최소 어드레스 전압이 감소되어 방전안정성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 녹색 형광체 조성물은 형광물질 표면에 희토류 금속 산화물을 코팅하여 포함함으로써, 형광체의 대전량을 개선하고, 패널에서의 흑점에 의한 방전 편차를 감소시킬 수 있으며 어드레스 구동 전압을 낮추어 어드레스 마진 확보가 가능하다.

Claims (24)

  1. Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2),
    (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속),
    (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23),
    (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47),
    ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및
    MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질; 및
    상기 형광물질 표면에 코팅된 희토류 금속 산화물로 이루어지는 녹색형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 이트륨, 스칸듐, 세륨 및 가돌리늄의 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 상기 형광물질 표면에 코팅된 Y2O3로 이루어지는 녹색형광체를 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 5 내지 20nm의 두께로 형광물질 표면에 코팅되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물의 코팅양은 녹색 형광체 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 녹색 형광체는 녹색 형광체 조성물 총 중량에 대하여 28 내지 44중량%로 포함되는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형광물질을 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 형광물질은 녹색 형광체 조성물 100중량부에 대하여 20 내지 100중량부로 포함되는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  9. Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2),
    (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속),
    (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23),
    (LaMgAlxOy:Tb) (1≤x≤14이고, 8≤y≤47),
    ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및
    MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질; 및
    희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 이트륨, 스칸듐, 세륨 및 가돌리늄의 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 Y2O3의 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 혼합물은 형광물질과 희토류 금속 산화물을 1 내지 10:90 내지 99의 중량비로 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광체 조성물.
  13. 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 기판;
    상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 기판의 한쪽에 설치된 격벽;
    상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군;
    상기 격벽에 의해 구획된 방전공간내에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 포함하는 형광체층을 구비하고,
    상기 녹색 형광체층은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb) (1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 상기 형광물질 표면에 코팅된 희토류 금속 산화물로 이루어지는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체 조성물을 도포하여 형성되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 이트륨, 스칸듐, 세륨 및 가돌리늄의 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 녹생 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 상기 형광물질 표면에 코팅된 Y2O3로 이루어지는 녹색형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 5 내지 20nm의 두께로 형광물질 표면에 코팅되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물의 코팅양은 녹색 형광체 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%인 플라즈마 디스플레이 패널.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 녹색 형광체는 녹색 형광체 조성물 총 중량에 대하여 28 내지 44중량%로 포함되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형광물질을 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 형광물질은 녹색 형광체 조성물 100중량부에 대하여 20 내지 100중량부로 포함되는 플라즈마 디스플레이 패널.
  21. 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 기판;
    상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 기판의 한쪽에 설치된 격벽;
    상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군;
    상기 격벽에 의해 구획된 방전공간내에 형성된 적색, 녹색 및 청색 형광체층을 포함하는 형광체층을 구비하고,
    상기 녹색 형광체층은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2), (Zn,A)2SiO4:Mn(A는 알칼리토류 금속), (BaSrMg)O·aAl2O3:Mn(1≤a≤23), (LaMgAlxOy:Tb)(1≤x≤14이고, 8≤y≤47), ReBO3:Tb(Re는 Sc, Y, La, Ce 및 Gd 중에서 선택되는 하나 이상의 희토류 금속), 및 MgAlxOy:Mn(1≤x≤10이고, 1≤y≤30)로 이루어진 군에서 선택되는 형광물질과 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 녹색 형광체 조성물을 도포하여 형성되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은 이트륨, 스칸듐, 세륨 및 가돌리늄의 산화물로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 녹색 형광체 조성물은 Zn2 - xMnxSiO4(0.07≤x≤0.2)의 형광물질과 Y2O3의 희토류 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 혼합물은 형광물질과 희토류 금속 산화물을 1 내지 10:90 내지 99의 중량비로 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
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