KR20070115109A - 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이를 이용한플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이를 이용한플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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KR20070115109A
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허경재
최익규
유영철
김지현
송미란
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이를 포함한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
[화학식 1]
Zn3 - xMnX(PO4)2
상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 이용하면 기존의 적색 형광체를 사용하는 경우와 비교하여 색재현 범위를 넓힐 수 있고, 따라서 PDP 제조시 네온 컷 필터를 사용하지 않아도 되므로 플라즈마 디스플레이 패널 제조 원가를 절감할 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널{Red phosphor for plasma display panel and plasma display panel using the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의하여 제조된 플라즈마 디스플레이 패널을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 합성예 1 및 상용 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu에 진공 자외선 조사시 여기 스펙트럼을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 합성예 1 및 상용 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu에 엑시머 146nm 파장 램프를 이용하여 진공 자외선 조사시 발광 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
210… 전방패널 220… 후방패널
225a… 적색 형광막 225b… 녹색 형광막
225c… 청색 형광막
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 진공 자외선 여기에 있어서 색좌표중 x 좌표를 증가하여 색재현 범위를 넓힐 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP)은 유리기판 사이에 봉입되어진 네온과 크세논의 혼합가스의 방전으로 생성된 자외선에 의한 발광을 이용한 디스플레이이다. 이때 각각의 형광체는 크세논(Xe) 이온의 공명 방사광(147nm 진공 자외선)에 의해서 가시광을 발생한다.
플라즈마 디스플레이 패널의 적색 형광막에 함유되는 적색 형광체로는 휘도가 우수한 (Y,Gd)BO3:Eu이 널리 사용되고 있다.
그런데, 적색 형광체로서 (Y,Gd)BO3:Eu(이하, “Y” 라고 함)를 사용하는 경우에는 다른 종류의 적색 형광체보다 휘도는 우수하지만 색순도가 불리하고 잔광시간이 길다는 단점을 가지고 있다. 따라서 색순도를 개선하기 위하여 플라즈마 디스플레이 패널 내부에 색보정 필터를 추가하거나, 플라즈마 디스플레이 패널의 전면에 위치하는 필터에 590nm 파장의 발광을 필터링하기 위하여 색보정 기능을 추가하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법은 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 저하시키고 별도의 장치를 필요로 한다는 문제점이 있었다.
한편 Y(V,P)O4:Eu(이하, “Y1”이라고 함)와 같이 색순도가 우수한 형광체를 혼합하여 사용하는 방법이 제안되었으나, 상대적인 휘도가 (Y,Gd)BO3:Eu에 대비하여 65% 수준이며 특히 휘도 포화 특성이 좋지 않아 PDP의 레드 피크의 휘도 비율은 더 떨어진다.
또한 Y(V,P)O4:Eu을 단독으로 사용하는 경우에는 590nm 파장의 발광이 없어 상술한 필터를 사용하지 않아도 되는 장점은 있지만 휘도 포화 및 수명 특성이 만족할 만한 수준에 이르지 못하여 사용하지 않는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 휘도감소율이 적으며 색순도가 개선된 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기의 적색 형광체로부터 형성된 형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 제공한다.
[화학식 1]
Zn3 - xMnX(PO4)2
상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 하기 화학식 1로 표시되는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 포함한 플라즈마 디스플레이 패널에 의하여 이루어진다.
[화학식 1]
Zn3 - xMnX(PO4)2
상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
본 발명의 일실시예에 의한 플라즈마 디스플레이 패널은 전면기판; 상기
전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판; 전면기판과 배면기판 사이에 배치된 격벽에 의하여 구획된 발광셀들; 일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극들; 상기 어드레스전극들을 덮는 후방유전체층; 상기 발광셀 내에 배치되며, 상기 적색 형광체를 포함하는 형광막; 상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된 유지전극쌍들; 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층; 및 상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 제공한다.
[화학식 1]
Zn3 - xMnX(PO4)2
상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
상기 화학식 1에서 x는 특히 0.01 내지 0.1의 수인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화학식 1의 적색 형광체는 x 좌표가 0.666 이상이고 휘도가 Y 대비 50% 이상인 형광체로 파장 590nm 근방의 발광이 관찰되지 않아 PDP 패널의 색재현 범위를 넓힐 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 화학식 1의 형광체 제조방법을 살펴 보면 다음과 같다.
Zn 염과 Mn 화합물과 용매를 소정 혼합비로 배합하여 이를 혼합한 다음, 이를 대기분위기하에서 소성처리한다.
상기 Zn 염으로는 Zn3(PO4)2·6H2O 등을 사용하며, 상기 망간 화합물로는 MnCO3, MnO 등을 사용한다. 그리고 상기 망간 화합물의 함량은 Zn 염 1몰을 기준으로 하여 0.01 내지 0.1몰을 사용한다. 그리고 상기 소성처리 온도는 900 내지 1100℃, 특히 950 내지 1050 ℃인 것이 바람직하다. 만약 소성 처리 온도가 900℃ 미만인 경우에는 다른 상이 합성되고, 1100 ℃를 초과하는 경우에는 용융되어 바람직하지 못하다.
상기 과정에 따라 얻은 PDP용 형광체의 평균 입경은 1 내지 8 ㎛ 특히, 2 내지 5㎛인 것이 바람직하다. 만약 평균 입경이 1 ㎛ 미만인 경우에는 형광체의 자체의 발광 효율이 떨어지고 소립 형광체간의 응집이 발생하고, 8㎛를 초과하는 경우에는 PDP 패널 제작 시 형광체 인쇄 공정이 용이치 않고, PDP의 고정세화 방향에도 바람직하지 못하다.
이하, 본 발명에 따른 형광체로부터 형광막을 채용한 PDP에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 투명한 전면기판; 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판; 전면기판과 배면기판 사이에 배치된 격벽에 의하여 구획된 발광셀들; 일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극들; 상기 어드레스전극들을 덮는 후방유전체층; 상기 발광셀 내에 배치된 형광막; 상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된 유지전극쌍들; 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층; 및 상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비하며, 이의 구조를 도 1을 참조하여 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.
도 1을 참조하여, 플라즈마 디스플레이 패널은 전방패널(210)과 후방패널(220)을 구비한다.
상기 전방패널(210)은 전면기판(211), 상기 전면기판의 후방(보다 상세하게는 전면기판의 후면에 배치되고 일 열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 연장된 유지전극쌍(214)들, 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층(215) 및 보호막(216)을 구비한다.
상기 후방패널(220)은 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판(221), 상기 배면기판의 전방(보다 상세하게는 배면기판의 전면(221a))에 배치되고 상기 유지전극쌍들과 교차하도록 연장된 어드레스 전극(222)들, 상기 어드레스 전극들을 덮는 후방유전체층(223), 상기 전면기판과 배면기판 사이(보다 상세하게는 후방유전체층 상)에 형성되어 발광셀(226)들을 구획하는 격벽(224), 및 상기 격벽내에는 유지방전에 의하여 방전가스로부터 방출된 자외선을 받아 가시광선을 방출하는 적색, 녹색 및 청색 형광체로 이루어진 적색 형광막(225a), 녹색 형광막(225b) 및 청색 형광막(225c)을 구비한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 적색 형광막(225a)은 상술한 화학식 1의 적색 형광체를 포함하는 형광막 형성용 조성물을 이용한다.
본 발명의 형광막 형성용 조성물을 이용한 형광막의 제조방법은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 일실시예를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 PDP용 화학식 1로 표시되는 적색 형광체를 인쇄를 용이하게 하기 위하여 결합제 및 용매와 혼합하여 페이스트 상태로 만든 후에 미리 준비된 스크린 메시를 통하여 스크린 법으로 인쇄하고, 이를 건조 및 소성하여 형광막을 얻는다.
상기 건조온도는 100~150℃가 적절하며, 소성온도는 350 내지 600℃, 특히 약 450℃에서 실시하여 페이스트의 유기물들을 제거한다.
상기 결합제로는 에틸 셀룰로오스를 사용하며, 결합제의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 30 중량부를 사용한다. 만약 결합제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 형광막의 결합력이 저하되고 상기 범위를 초과하면 형광막내의 형광체 함량이 상대적으로 감소되어 휘도 등의 특성이 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 용매로는 BCA(butyl carbitol) 또는 터피네올(Terpineol)을 사용하며, 이의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 200 중량부를 사용한다. 만약 용매의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 형광체가 제대로 분산되지 않거나 점도가 높아 인쇄가 어렵고, 상기 범위를 초과하면 단위 용적당 형광체의 함량이 지나치게 낮아 PDP 패널에서의 휘도가 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 형광막 형성용 조성물의 점도는 5,000 내지 50,000cps, 특히 20,000 cps이다. 만약 형광체 조성물의 점도가 5,000cps 미만이면 인쇄시 옆 셀로 인쇄액이 흘러들어 정확한 위치의 인쇄막 생성이 안되고, 50,000cps를 초과하면 점도가 너무 높아 제대로 인쇄가 되지 않아 바람직하지 못하다.
상기 녹색 형광막 및 청색 형광막은 플라즈마 디스플레이 패널 제조시 통상적으로 이용가능한 것이라면 모두 다 사용가능하며, 녹색 형광체의 예로는 Zn2SiO4:Mn, YBO3:Tb 등이 있고, 청색 형광체로서는 BaMgAl10O17:Eu, CaMgSi2O6:Eu 등이 있다.
상기 전면기판(211)과 배면기판(221)은 유리로 형성되는 것이 일반적인데, 전면기판은 광투과율이 높은 것이 바람직하다.
상기 배면기판의 전면(221a)에 배치되고, 일 열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극(222)들은 통상적으로 전기전도율이 높은 금속, 예를 들어 Al 등으로 형성된다. 어드레스전극(222)은 Y전극(312)과 함께 어드레스방전에 이용된다. 상기 어드레스방전은 발광될 발광셀(226)을 선택하기 위한 방전으로서, 어드레스방전이 이루어진 발광셀(226)에서 후술되는 유지방전이 일어날 수 있게 된다.
상기 어드레스전극(222)들은 후방유전체층(223)에 의하여 덮이는데, 후방유전체층(223)은 어드레스방전시 하전 입자가 어드레스전극(222)에 충돌하여 어드레스전극을 손상시키는 것을 방지한다. 상기 후방유전체층(223)은 하전 입자를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
상기 전면기판(211)과 배면기판(221) 사이에는 발광셀(226)들을 구획하는 격벽(224)이 형성되는데, 이러한 격벽(224)은 전면기판(311)과 배면기판(221) 사이에 방전공간을 확보하고, 인접한 발광셀(226)들 간의 크로스토크를 방지하며, 형광체층(225)의 표면적을 넓게 한다.
상기 격벽(224)은 Pb, B, Si, Al, 및 O 등과 같은 원소를 포함하는 유리성분으로 형성되고, 여기에 필요에 따라서 ZrO2, TiO2, 및 Al2O3와 같은 필러(filler)와 Cr, Cu, Co, Fe, TiO2와 같은 안료가 포함될 수 있다.
상기 유지전극쌍(214)들은 일열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 상기 어드레스전극(222)이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된다. 상기 유지전극쌍(214)은 유지방전을 일으키는 한 쌍의 유지전극들(212, 213)을 구비하고, 상기 전면기판(211)에는 이러한 유지전극쌍(214)이 소정의 간격으로 서로 평행하게 배열되어 있다. 유지전극들(212, 213) 중 하나는 X전극(213)이고, 다른 하나는 Y전극(212)이다. X전극(213)과 Y전극(212) 간의 전위차에 의하여 유지방전이 일어난다.
상기 X전극(213)과 Y전극(212) 각각은 투명전극(213b, 212b) 및 버스전극(213a, 212a)을 구비하는 것이 일반적이나, 경우에 따라서는 투명전극 없이 버스전극 만으로 주사전극과 공통전극이 구성될 수도 있다.
상기 투명전극(213b, 212b)은 도전체이면서 형광체로부터 방출되는 빛이 전면기판(211)으로 나아가는 것을 방해하지 않는 투명한 재료로 형성되는데, 이와 같은 재료로서는 ITO(indium tin oxide) 등이 있다. 그러나 상기 ITO와 같은 투명한 도전체는 저항이 크므로, 유지전극이 투명전극으로만 구성되면 투명전극의 길이방향으로의 전압강하가 크게 되고, 따라서 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는데 소요되는 전력이 많게 되며 화상의 응답속도가 늦어지게 된다. 이를 개선하기 위하여, 상기 투명전극의 외측단부에는 전기전도율이 높은 금속, 예를 들어 Ag로 형성된 버스전극(213a, 212a)이 배치된다.
상기 유지전극들(212, 213)은 전방유전체층(215)에 의하여 덮인다. 상기 전방유전체층(215)은, 유지방전시 인접한 X전극(213)과 Y전극(212)이 직접 통전되는 것과 하전 입자가 유지전극들(212, 213)에 충돌함으로써 이들을 손상시키는 것을 방지할 수 있고 광투과율이 높은 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B2O3, SiO2 등이 있다.
상기 전방유전체층(215) 사이에는 보호막(216)이 형성될 수 있다. 이 때 상기 보호막은 유지방전시 하전 입자가 전방유전체층(215)에 충돌함으로써 이를 손상시키는 것을 방지하고, 유지방전시 2차전자를 많이 방출한다. 상기 보호막은 MgO로서 형성될 수 있다.
상기 발광셀(226)의 내부에는 방전가스가 충전된다. 이 방전가스는 예를 들어 Xe이 5% 내지 10% 포함된 Ne-Xe 혼합가스인데, 필요에 따라서 Ne의 적어도 일부가 He으로 대체될 수도 있다.
본 발명의 PDP는 도 1의 구조로만 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 가능하다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
합성예 1
Zn3(PO4)2·6H2O와 MnCO3를 몰비로 1:0.05로 배합, 혼합한 다음, 이를 980℃ 대기 분위기 하에서 소성하여 Zn3 - xMnx(PO4)2로 표시되는 형광체(x=0.05임)를 얻었다.
상기 합성예 1에 따라 얻은 Zn3 - xMnx(PO4)2로 표시되는 형광체(x=0.05임)와 상용 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu(이하 “Y”라고 통칭함)에 진공 자외선 조사시 여기 스펙트럼을 조사하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1을 참조하여, VUV 영역(region)에서도 흡수 밴드가 있음을 알 수 있었다.
도 2는 본 발명의 합성예 1 및 상용 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu에 엑시머 146nm 파장 램프를 이용하여 진공 자외선 조사시 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 휘도는 약 50% 수준이며, x좌표는 0.666임을 알 수 있었다.
실시예 1
Zn3 - xMnx(PO4)2로 표시되는 형광체(x=0.05임)와 비이클을 4:6의 비율로 혼합하여 형광막 형성용 조성물을 준비하여 제조하였다.
상기 형광막 형성용 조성물을 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽에 인쇄하여 적색 형광막을 제조하였다. 이 때 플라즈마 디스플레이 패널내 방전가스의 조성은 55중량%의 Ne, 35중량%의 He 및 15중량% Xe로 조절되었다. 상대휘도 및 색순도를 조사하여 결과를 얻었으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
Zn3 - xMnx(PO4)2로 표시되는 형광체(x=0.05임) 대신 상용 적색 형광체인 (Y,Gd)BO3:Eu를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1의 적색 형광체에 있어서, 휘도 및 색좌표를 조사하여 하기 표 1에 나타내었다:
[표 1]
구분 Y CIE (x, y) SUM 휘도 (%) DWL PEAK BAND-W
실시예1 27.21 (0.6666, 0.3325) 93.23 51.80 636. 7282 77.7
비교예1 52.49 (0.6488, 0.3504) 104 100 592.6 36076 5.7
상기 표 1에서 SUM은 스펙트럼의 넓이를 나타내며, DWL은 피크(peak) 파장을 나타내며, BAND-W은 반치폭을 나타낸다. 위 데이터는 147nm의 진공자외선을 형광체에 조사할 때 형광체에서 나오는 발광세기를 측정하여 얻은 것이다.
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1에 의하면 x좌표가 0.666 이상을 가지며 휘도가 Y 대비 50% 이상을 가지므로 색재현 범위 향상에 유리하고, 590nm 근방의 발광이 없어 필터를 사용하지 않으므로 원가 절감에 유리하다는 것을 알 수 있었다. Y 형광체 단독으로 사용했을 때에는 필터를 사용하게 되므로 Y 형광체의 휘도가 100%에서 60%로 내려가게 되고 x 좌표는 0.66 정도가 되지만 본 형광체를 사용하면 필터를 사용하지 않으므로 휘도는 그대로 50%를 유지하고 색좌표도 역시 0.666으로 유지하게 되어 휘도는 다소 낮지만 색순도는 유리해진다. 본 발명을 하 기 위한 실험이 아직 초기 단계여서 휘도가 50% 수준이지만 연구를 계속하면 60% 수준까지 휘도를 올릴 수 있어서 휘도는 Y 형광체와 동일하지만 색좌표는 0.666을 가지는 색재현에 유리한 형광체를 만들 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체를 이용하면 기존의 적색 형광체를 사용하는 경우와 비교하여 색재현 범위를 넓힐 수 있고, 따라서 PDP 제조시 색보정 필터를 사용하지 않아도 되므로 플라즈마 디스플레이 패널 제조 원가를 절감할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체.
    [화학식 1]
    Zn3 - xMnX(PO4)2
    상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
  2. 제1항에 있어서, x는 0.01 내지 0.1의 수인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 적색 형광체.
  3. 하기 화학식 1로 표시되는 적색 형광체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
    [화학식 1]
    Zn3 - xMnX(PO4)2
    상기식중, x는 0.001 내지 0.5의 수이다.
  4. 제3항에 있어서, x는 0.01 내지 0.1의 수인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제3항에 있어서, 상기 플라즈마 디스플레이 패널이,
    전면기판; 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판; 전면기판과 배면기판 사이에 배치된 격벽에 의하여 구획된 발광셀들; 일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극들; 상기 어드레스전극들을 덮는 후방유전체층; 상기 발광셀 내에 배치되며, 상기 적색 형광체를 포함하는 형광막; 상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된 유지전극쌍들; 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층; 및 상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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