KR20070116590A

KR20070116590A - 형광체 및 플라즈마 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR20070116590A
Application number: KR1020077019378A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 쯔까다
Original assignee: 코니카 미놀타 메디칼 앤드 그래픽 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-12-10
Also published as: JPWO2006092928A1; US20080220284A1; WO2006092928A1; EP1854862A1

Abstract

본 발명은 방전 응답성이 우수한 형광체를 제공한다. 본 발명에 따른 형광체는 Zn_xSiO₄:Mn_y(1.4≤x<2.0, 0<y≤0.3)의 다수개의 입자로 구성된 입자군이며, 대전량 분포 측정 장치에 의해서 측정한 입자의 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 반가폭이 0.5 내지 2.0[fC/10 ㎛]인 것을 특징으로 한다.

형광체, 플라즈마 디스플레이 패널

Description

형광체 및 플라즈마 디스플레이 패널{FLUORESCENT BODY AND PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은 녹색의 가시광을 발하는 형광체 및 이를 구비한 플라즈마 디스플레이에 관한 것이다.

최근 컴퓨터나 텔레비전 등의 화상 표시에 이용되는 컬러 표시 장치로서, "플라즈마 디스플레이 패널"이 주목받고 있다. 해당 플라즈마 디스플레이 패널은 대형으로 박형·경량을 실현할 수 있다는 이유로 널리 보급되고 있지만, 그 표시 원리에 있어서는 적색, 청색, 녹색의 각 색을 발광하는 형광체층이 구비되어 있고, 이 형광체층을 구성하는 형광체가 방전셀의 내부에서 발생하는 방전 현상에 의해 여기하여 각 색의 가시광을 발하도록 되어 있다.

상기 형광체로는, 적색을 발광하는 (Y, Gd)O₃:Eu, 청색을 발광하는 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, 녹색을 발광하는 Zn₂SiO₄:Mn 등이 잘 알려져 있지만, 이들 형광체에서는 적색, 청색을 발광하는 각 형광체는 양으로 대전하는 것에 반해 녹색을 발광하는 Zn₂SiO₄:Mn만이 음으로 대전하여, 해당 형광체가 방전 특성이 떨어진다는 문제점이 있다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 그 제조 공정시에 Zn₂SiO₄ 를 분쇄하거나, 양의 전하를 갖는 산화물을 형광체의 표면에 코팅하여 Zn₂SiO₄:Mn을 양으로 대전시켜서 상기 문제점을 해소하고 있다.

그러나 특허 문헌 1에 기재된 기술과 같이 형광체를 단순히 양으로 대전시킨 것만으로는, 플라즈마 디스플레이 패널을 구동시키고자 하여 표시용 전압을 인가했을 때에, 각 형광체(각 입자)끼리 방전 전압이 다르고, 방전 변동이나 방전 실패라는 현상이 발생하여 방전 응답성이 떨어질 가능성이 있다.

본 발명의 목적은 방전 응답성이 우수한 형광체 및 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-183650호 공보(단락 번호 0022 등 참조)

본 발명의 상기 과제는 이하의 구성에 의해 달성된다.

[1] Zn_xSiO₄:Mn_y(1.4≤x<2.0, 0<y≤0.3)의 다수개의 입자로 구성된 입자군이며, 대전량 분포 측정 장치에 의해서 측정한 입자의 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 반가폭이 0.5 내지 2.0[fC/10 ㎛]인 것을 특징으로 하는 형광체.

[2] 상기 [1]에 있어서, 각 입자의 대전량이 │1.0 내지 4.0│[fC/10 ㎛]인 것을 특징으로 하는 형광체.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 양의 극성의 입자수가 전체 입자수에 대하여 90 ％를 상회하고 있는 것을 특징으로 하는 형광체.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 액상법으로 합성되어 있는 것을 특징으로 하는 형광체.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 공부활제로서 희토류 원소, 알칼리 토금속 원소, Be 또는 Mg 중 어느 하나의 원소 중 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 형광체.

[6] 방전 현상이 야기되는 방전셀과, 상기 방전셀에서의 방전 현상에 따라 여기하여 형광을 발하는 형광체막을 구비하고, 상기 형광체막이 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 형광체를 1 원료로서 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

<발명의 효과>

상기 [1] 내지 [5]에 기재된 발명에서는, 입자의 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 반가폭이 0.5 내지 2.0[fC/10 ㎛]이기 때문에, 서로 동일한 대전량을 갖는 입자가 다수개 존재하게 되고, 이들 각 입자가 동시에 동일한 방전 특성을 발휘한다. 이 때문에, 각 입자끼리 방전 전압이 대략 동일해지고, 방전 응답성이 우수한 형광체로 할 수 있다(하기 실시예 참조).

상기 [6]에 기재된 발명에서는, 형광체막이 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 형광체를 1 원료로서 포함하기 때문에, 상기와 마찬가지의 이유로 각 입자끼리 방전 전압이 대략 동일해지고, 방전 응답성이 우수한 플라즈마 디스플레이 패널로 할 수 있다(하기 실시예 참조).

[도 1] 형광체의 특성을 나타내는 대전량-개수 분포의 프로파일을 도시한 도면이다.

[도 2] 플라즈마 디스플레이 패널의 개략 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

[도 3] 더블제트식 반응 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다.

[도 4] 각 형광체 2, 4, 6의 대전량-개수 분포의 프로파일을 도시한 도면이다.

[도 5] 각 플라즈마 디스플레이 패널 2, 4, 6의 어드레스 방전시에 어드레스 사이클 타임에 대한 적외 강도를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 더블제트식 반응 장치

8: 플라즈마 디스플레이 패널

31(31G): 방전셀

35(35G): 형광체막

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명에서 "대전량-개수 분포의 프로파일"이란, 각 입자의 대전량과 그 대전량을 갖는 입자의 개수를 횡축과 종축으로 각각 설정하여 플로트한 경우에, 특정 대전량을 갖는 입자가 어느 정도 존재하는지(개수)를 입자 전체에 걸쳐 분포화한 대전량-개수의 분포 곡선을 의미하는 것으로, 통상은 정규 분포 곡선이 되는 것이다.

또한, "각 입자의 대전량"이란, 1 입자마다 대전량을 의미하는 것으로, 각 입자의 대전량 (q)를, 그 대전량을 갖는 입자의 입경 (d)로 나눈 값 (q/d)와 같이, 각 입자의 대전량을 그 입자의 입경으로 규격화한 규격 대전량을 포함하는 것이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 설명한다. 단, 후술하는 실시 형태에는 본 발명을 실시하기 위해서 기술적으로 바람직한 여러 가지 한정이 첨부되어 있지만, 발명의 범위는 이하의 실시 형태 및 도시예로 한정되는 것은 아니다.

우선 도 1을 참조하면서 본 발명에 관한 "형광체"에 대해서 설명한다.

해당 형광체는 모체가 Zn_xSiO₄이고 부활제가 Mn_y의 "Zn_xSiO₄:Mn_y(1.4≤x<2.0, 0<y≤0.3)"이 되는 형광체이며, 여기하여 녹색의 형광을 발하는 것이다. 해당 형광체는 다수개의 입자로 구성된 입자군이고, 각 입자의 입경 d와 대전량 q를 측정한 경우에, 이들 입자의 대전량-개수 분포의 프로파일이 도 1과 같은 분포를 나타내는 것이다.

도 1에 도시한 "대전량-개수 분포의 프로파일"은 각 입자의 대전량 q와 그 대전량 q를 갖는 입자의 개수를 횡축과 종축으로 각각 설정하여 플로트한 것으로, 대전량 q를 갖는 입자가 어느 정도 존재하는지(개수)를 입자 전체에 걸쳐 분포화한 대전량-개수 분포 곡선이다. 본 실시 형태에서는 "각 입자의 대전량 q"로서, 각 입자의 대전량 q를 그 입자의 입경 d로 규격화한(나눈) "규격 대전량 q/d"를 적용하고 있다.

구체적으로는, 해당 형광체는 기본적으로 각 입자가 양으로 대전하는 양의 극성을 갖는 것이지만, 하기 (1)을 필수적인 조건으로서 충족시키는 것이다. 해당 형광체는 추가로 하기 (2) 또는 (3)의 조건을 충족시키는 것이 좋고, 종국적으로는 하기 (1) 내지 (3)의 모든 조건을 충족시키는 것이 바람직하다.

(1) 양의 극성의 입자에 대해서, 규격 대전량 q/d의 반가폭이 0.5 내지 2.0(바람직하게는 0.5 내지 1.0)[fC/10 ㎛]이다(도 1 참조). (2) 양의 극성의 입자에 대해서, 각 입자의 규격 대전량 q/d의 값이 1.0 내지 4.0[fC/10 ㎛]이다(도 1 참조). (3) 양의 극성의 입자수가 전체 입자수에 대하여 90 ％를 상회한다.

또한, 본 실시 형태에서는 해당 형광체의 각 입자의 입경 d와 대전량 q와의 측정시에, 대전량 분포 측정 장치로서 E-SPART ANALYZER(호소까와 미크론 가부시끼가이샤제 분석 장치, 이하 "E-SPART 분석 장치"라 함)를 사용하고 있고, 상기 규격 대전량 q/d는 해당 E-SPART 분석 장치에 의해 산출된 값이며 대전량 q를 측정한 전체 입자의 평균 입경을 10 ㎛로 했을 때의 환산값으로 되어 있다.

이 E-SPART 분석 장치는 이중빔 주파수 편이형 레이져 도플러 속도계와 정전계 중에서 입자의 움직임을 섭동시키는 탄성파를 이용한 방법을 채용하는 것으로, 마찰·대전시킨 철분 캐리어에 정전 흡착시킨 형광체에 대하여 공기를 내불어 해당 형광체를 비산시키고, 그 형광체의 전계 중 움직임을 파악함으로써, 해당 형광체의 각 입자의 입경과 대전량과의 데이터를 얻는 것이다.

여기서 해당 형광체에서 각 입자의 전하가 입자 전체에 걸쳐 균일하게 존재하면, 각 입자의 대전량 q는 입경 d의 3승에 비례하지만, 실제로는 입경 d 자체에 비례한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 주로 대전량 q를 입경 d로 나눈 값(즉 입경의 영향을 없앤 값)에 의해, 해당 형광체의 대전량-개수 분포의 프로파일을 산출하고 있다.

상기 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 파형이 예리한지 아닌지의 지표는 반가폭으로 규정되고, 그 반가폭이 작은 것이 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 파형은 예리하다. 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 파형이 예리한 경우에는, 서로 마찬가지의 규격 대전량 q/d를 갖는 입자가 많이 존재하게 되어 해당 형광체의 각 입자의 대전성이 균일해지고, 해당 형광체의 방전시의 응답성이 양호해진다.

계속해서, 상기 형광체의 제조 방법에 대해서 설명한다.

상기 형광체는 (A) 형광체의 구성 금속 원소를 포함하는 용액을 혼합하여 형광체의 전구체를 형성하는 전구체 형성 공정과, (B) 전구체 형성 공정 이후에 전구체 형성 공정에 의해 얻어진 전구체를 건조하는 건조 공정과, (C) 건조 공정 이후에 건조가 끝난 전구체를 소성하여 형광체를 형성하는 소성 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻어진다.

하기에 해당 제조 방법을 구성하는 각 공정에 대해서 설명한다.

(A) 전구체 형성 공정

전구체 형성 공정에서는 액상법(액상 합성법)에 의해 전구체를 형성한다. 적용 가능한 액상법에 특별히 한정은 없지만, 형광체의 종류·용도에 따라서 공지된 공침법을 이용하거나, 공지된 졸겔법이나 반응 정석법을 이용할 수도 있다. 그 중에서도 공침법이나 반응 정석법을 이용하는 것이 바람직하다.

전구체 형성 공정에서 형성되는 전구체는 형광체의 중간 생성물이고, 해당 전구체의 결정을 소정 온도에서 건조·소성함으로써 상기 형광체가 형성되도록 되어 있다.

(B) 건조 공정

건조 공정에서는, 전구체 형성 공정에서 얻어진 전구체를 소정의 건조 온도로 건조시킨다. 건조 온도로는 20 내지 300 ℃의 범위로 하는 것이 바람직하고, 90 내지 200 ℃의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다. 건조 공정에서는 전구체를 직접적으로 건조시킬 수도 있고, 이러한 건조 방법으로는 증발 급료 방식 또는 과립화하면서 건조시키는 분무 드라이 방식 중 어느 방법도 적용할 수 있다.

또한, 건조 공정 이전에 필요에 따라서 불필요한 염류를 여과·세정이나 막분리 등의 기존의 방법으로 제거하는 것이 바람직하고, 또한 여과나 원심 분리 등의 방법으로 전구체를 액체로부터 분리하는 것이 바람직하다.

(C) 소성 공정

소성 공정에서는 상기 건조 공정에서 건조가 끝난 전구체를 소성 처리함으로써 형광체를 형성시킨다.

예를 들면, 건조가 끝난 전구체를 알루미나포트에 충전하여 소정의 가스 분위기 중에서 해당 전구체를 소정의 온도로 소성함으로써, 형광체를 형성할 수 있다. 소성 공정에서는, 소성 온도를 1000 내지 1700 ℃의 범위로 하고, 소성 시간을 0.5 내지 40 시간으로 하는 것이 좋다. 소성 시간은 형광체의 종류에 알맞게 적절하게 조정할 수도 있다. 소성 중 가스 분위기는 필요에 따라서 불활성 가스 분위기(질소 분위기 등)로 하거나, 대기 가스 분위기로 하거나, 산소 가스 분위기로 하거나, 환원 가스 분위기로 하거나, 이들 가스 분위기를 조합한 분위기로 할 수도 있다. 소성 장치에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 상형로, 감과로, 회전 가마(rotary kiln) 등의 장치를 해당 소성 장치로서 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 소성 처리를 종료하면 얻어진 소성물에 대하여 분산, 수세, 건조, 체 분류 등의 처리를 실시할 수도 있다.

이상의 제조 방법에서는 전구체 형성 공정에서 액상법으로 단분산성·균일성이 우수한 전구체 입자를 형성하고, 소성 공정에서 소성 조건을 조절함으로써, 각 입자의 표면의 조성이나 상태가 균일한 형광체를 얻을 수 있고, 나아가 해당 형광체에서 상기 (1) 내지 (3)의 조건을 충족시킬 수 있다.

또한, 소성 공정의 처리 후에, 형광체의 각 입자의 입경 분포를 일치시키는(예를 들면 볼밀 분산 후에 등급 분류함) 것도, 형광체에서 상기 (1) 내지 (3)의 조건을 충족시키는 데 크게 기여한다.

형광체에서 상기 (1) 내지 (3)의 조건을 충족시키기 위해서는, 형광체의 각 입자 자체가 균일하게 제조되어 있는 것이 중요하고, 댕글링 결합을 피할수 없는 표면층에 있어서는 특히 중요하다. 이러한 관점에서 전구체 형성 공정에서 본래 균일하게 전구체를 형성 가능한 액상법을 선택하는 것은 최적이다.

이에 대하여, 전구체 형성 공정에서 고상법을 선택하면 전구체의 각 입자를 균일하게 하는 데 복수회의 소성·해쇄의 처리가 필요해지고, 가령 대전량-개수 분포가 향상하였다고 해도 그것으로는 충분하다고는 할 수 없고, 제조 공정수가 쓸데 없이 많아져 비용 상승을 초래하며 각 입자의 표면에 결함이 남는다. 이 때문에, 전구체 형성 공정에서는 액상법을 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 소성 공정에서는 소성 조건이 각 입자의 결정성이나 Mn의 분포에 크게 영향을 주고 각 입자의 균일성에 영향을 주기 때문에, 소성에는 소성 온도나 소성 시간의 제어가 중요하고, 소성 온도(승온 속도·승강 속도 등)나 소성 시간을 고안하는 것이 바람직하다.

또한, 전구체 형성 공정에서는 그의 제조 과정시에, 공부활제로서 희토류 원소, 알칼리 토금속 원소, Be 또는 Mg 중 어느 하나의 원소 중 1종 이상을 첨가할 수도 있다. Mg, Ca 등의 산화물은 일함수가 낮기 때문에, 형광체의 각 입자를 양으로 대전시키는 데 크게 기여한다.

이상의 형광체에 따르면, 상기 (1)의 조건을 충족시키기 때문에, 서로 동일한 대전량(q/d)을 갖는 입자가 다수개 존재하게 되고, 이들 각 입자가 동시에 동일한 방전 특성을 발휘한다. 이 때문에, 각 입자끼리 방전 전압이 거의 동일해지고, 방전 응답성이 우수하다(하기 실시예 참조).

계속해서, 도 2를 참조하면서 본 발명에 관한 "플라즈마 디스플레이 패널"에 대해서 설명한다.

플라즈마 디스플레이 패널 (8)은, 표시측에 배치되는 전면판 (10)과 전면판 (10)에 대향하는 배면판 (20)을 구비하고 있다.

전면판 (10)은 가시광을 투과하는 성질을 구비하고, 그 기판 상에 각종 정보표시를 행하는 것이다. 해당 전면판 (10)은 플라즈마 디스플레이 패널 1의 표시 화면으로서 기능하는 것이고, 소다 석회 유리(청판 유리) 등의 가시광을 투과하는 재료로 구성되어 있다. 전면판 (10)의 두께는 1 내지 8 mm의 범위인 것이 바람직하고, 2 mm의 범위인 것이 더욱 바람직하다.

전면판 (10)에는 표시 전극 (11), 유전체층 (12), 보호층 (13) 등이 설치되어 있다.

표시 전극 (11)은 전면판 (10)의 배면판 (20)과 대향하는 면에 복수개 설치되어 있고, 각 표시 전극 (11)은 규칙에 준하여 배치되어 있다. 표시 전극 (11)은 폭이 넓은 띠상으로 형성된 투명 전극 (11a)와, 동일하게 띠상으로 형성된 버스 전극 (11b)를 구비하고 있고, 투명 전극 (11a) 상에 버스 전극 (11b)가 적층된 구조를 갖고 있다. 버스 전극 (11b)는 그 폭이 투명 전극 (11a)보다도 좁게 형성되어 있다. 표시 전극 (11)에 대해서는, 2개의 표시 전극 (11, 11)로 조가 구성되어 있고, 각 표시 전극 (11)은 소정의 방전갭이 있는 상태로 대향 배치되어 있다.

투명 전극 (11a)로는 네사막 등의 투명 전극을 사용할 수 있고, 그 시트 저항이 100 Ω 이하인 것이 바람직하다. 투명 전극 (11a)는 10 내지 200 ㎛의 범위의 폭을 갖고 있는 것이 바람직하다.

버스 전극 (11b)는 저항을 낮추기 위한 것이고, Cr/Cu/Cr의 스퍼터링 등에 의해 형성되어 있다. 버스 전극 (11b)는 5 내지 50 ㎛의 범위의 폭을 갖고 있는 것이 바람직하다.

유전체층 (12)는 전면판 (10)의 표시 전극 (11)이 배치된 표면 전체를 덮고 있다. 유전체층 (12)는 저융점 유리 등의 유전 물질로 형성되어 있다. 유전체층 (12)는 20 내지 30 ㎛ 범위의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다. 유전체층 (12)의 표면은 보호층 (13)에 의해 전체적으로 덮여 있다. 보호층 (13)으로는 MgO막을 사용할 수 있다. 보호층 (13)은 0.5 내지 50 ㎛의 범위의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다.

배면판 (20)에는 어드레스 전극 (21), 유전체층 (22), 격벽 (30), 형광체막 (35)(35R, 35G, 35B) 등이 설치되어 있다.

배면판 (20)은 전면판 (10)과 마찬가지로 소다 석회 유리 등으로 구성되어 있다. 배면판 (20)의 두께는 1 내지 8 mm의 범위인 것이 바람직하고, 2 mm 정도인 것이 더욱 바람직하다.

어드레스 전극 (21)은 배면판 (20) 상에서 전면판 (10)과 대향하는 면 상에 복수개 설치되어 있다. 어드레스 전극 (21)도 투명 전극 (11a)나 버스 전극 (11b)와 마찬가지로 띠상으로 형성되어 있다. 어드레스 전극 (21)은 표시 전극 (11)과 직교한 상태로 복수개 설치되어 있고, 각 어드레스 전극 (21)이 서로 평행하게 동등한 간격을 두고 배치되어 있다.

어드레스 전극 (21)은 Ag 두께막 전극 등의 금속 전극으로 구성되어 있다. 어드레스 전극 (21)의 폭은 100 내지 200 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.

유전체층 (22)는 배면판 (20)의 어드레스 전극 (21)이 배치된 표면 전체를 덮고 있다. 유전체층 (22)는 저융점 유리 등의 유전 물질로 형성되어 있다. 유전체층 (22)는 두께가 20 내지 30 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.

유전체층 (22) 아래의 어드레스 전극 (21)의 양측쪽에는, 장척으로 형성된 격벽 (30)이 배치되어 있다. 격벽 (30)은 배면판 (20)측으로부터 전면판 (10)측에 설치되어 있고, 표시 전극 (11)과 직교하고 있다. 격벽 (30)은 저융점 유리 등의 유전 물질로 형성되어 있다. 격벽 (30)의 폭은 10 내지 500 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 100 ㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 격벽 (30)의 높이(두께)는 통상 10 내지 100 ㎛의 범위이고, 50 ㎛ 정도인 것이 바람직하다.

상기 격벽 (30)은 배면판 (20)과 전면판 (10) 사이를 줄무늬상으로 구획한 복수개의 미소 방전 공간 (31)(이하 "방전셀 31"이라 함)을 형성하고 있고, 각 방전셀 (31)의 내측에는 Ar, Xe, He, Ne, Xe-Ne 등의 희가스를 주체로 하는 방전 가스가 봉입되어 있다.

방전셀 (31)에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나로 발광하는 형광체로 구성된 형광체막 (35R), (35G), (35B) 중 어느 하나가 규칙에 따른 순서로 설치되어 있다. 1개의 방전셀 (31) 내에는, 평면시에 표시 전극 (11)과 어드레스 전극 (21)이 교차하는 점이 다수개 존재하도록 되어 있고, 이들 각각의 교점을 최소의 발광 단위로서 좌우 방향으로 연속하는 R, G, B의 3개의 발광 단위에 의해 1 화소를 구성하고 있다. 각 형광체막 (35R), (35G), (35B)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5 내지 50 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.

형광체막 (35R), (35B)는 공지된 형광체를 1 원료로서 포함하는 형광체 페이스트로 구성되어 있는 반면, 한편 형광체막 (35G)는 본 발명에 관한 상기 형광체를 1 원료로서 포함하는 형광체 페이스트로 구성되어 있다. 이들 형광체 페이스트는 형광체와 에틸셀룰로오스 등의 바인더 수지를 터피네올 등의 용제에 용해시켜 그 용액을 분산 처리하여 얻어지는 것이다.

형광체막 (35G), (35R), (35B)의 형성에 있어서는, 해당 형광체 페이스트를 방전셀 (31)의 측면과 저면에 도포하거나 방전셀 (31)의 내부에 충전한 후 건조 및 소성함으로써, 방전셀 (31)의 측면과 저면에 형광체막 (35G), (35R), (35B)를 형성할 수 있다.

또한, 형광체 페이스트를 방전셀 (31) (31R, 31G, 31B)에 도포 또는 충전할 때에는 스크린 인쇄법, 포토리소그래피법, 포토레지스트 필름법, 잉크젯법 등 여러 가지 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면 스크린 인쇄법에 의해서 형광체 페이스트를 유리 기판의 표면에 소정의 패턴에 인쇄하고, 형성된 도포막을 건조시킴으로써, 형광체 페이스트에 의한 패턴층을 형성할 수 있다. 이 스크린 인쇄법은 형광체나 유리 프릿이 무기 물질로서 함유되어 있는 조성물에서 특히 유용한 도포법이다. 또한, 인쇄 형성된 도포막의 건조 조건으로는, 예를 들면 가열 온도를 60 내지 100 ℃로 하고, 가열 시간을 5 내지 30 분으로 하는 것이 좋다. 또한, 건조 후 패턴층의 두께는 예를 들면 5 내지 200 ㎛가 된다.

또한, 잉크젯법은 격벽 (30)의 피치가 좁고, 방전셀 (31)이 미세히 형성되어 있는 경우에도 격벽 (30) 사이에 저비용으로 용이하게 정밀도 있고 균일하게 형광체 페이스트를 도포 또는 충전할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

이상의 플라즈마 디스플레이 패널 (8)에서, 표시시에는 어드레스 전극 (21)과, 1조의 표시 전극 (11, 11) 중 어느 하나의 표시 전극 (11) 사이에서 선택적으로 트리거 방전을 행함으로써, 표시를 행하는 방전셀 (31)이 선택된다. 그 후, 선 택된 방전셀 (31) 내에서 1조의 표시 전극 (11, 11) 사이에서 서스테인 방전을 행함으로써, 방전 가스에 기인하는 자외선이 발생하고, 형광체막 (35R), (35G), (35B)로부터 가시광이 발생하도록 되어 있다.

이상의 플라즈마 디스플레이 (8)에 따르면, 형광체막 (35G)가 상기 형광체를 1 원료로서 포함하기 때문에, 그 형광체에서는 각 입자끼리 방전 전압이 거의 동일해지고, 방전 응답성이 우수하다(하기 실시예 참조).

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 발명의 범위는 이들로 한정되지 않는다.

<형광체의 제조와 그 특성>

(1) 형광체의 제조

(1.1) 형광체 1 내지 5의 제조

형광체 1 내지 5에서는 "액상법"을 이용하여 제조하였다.

구체적으로는, 우선 물을 "A액"으로 하고, 규소의 이온 농도가 0.50 mol/ℓ가 되도록 물 500 ㎖에 대하여 메타규산나트륨을 용해시켜 이것을 "B액"으로 하였다. 이것과는 별도로, 아연의 이온 농도가 0.95 mol/ℓ, 부활제(망간)의 이온 농도가 0.06 mol/ℓ, 공부활제(마그네슘)의 이온 농도가 0.012 mol/ℓ가 되도록 물500 ㎖에 대하여 염화아연, 염화망간 4수화물 및 염화마그네슘을 용해시켜 이것을"C액"으로 하였다.

B액 및 C액을 제조하면, 도 3에 도시한 더블제트식 반응 장치 (1)을 이용하 여 각 형광체 1 내지 5의 전구체 1 내지 5를 형성하였다(전구체 형성 공정).

더블제트식 반응 장치 (1)에 대해서 자세히 설명하면, 해당 더블제트식 반응 장치 (1)은 2종 이상의 액체를 동시에 등속 첨가하여 분산할 수 있는 것이다. 더블제트식 반응 장치 (1)은 액체를 혼합시키는 반응 용기 (2)와, 반응 용기 (2)의 내부를 교반하는 교반 날개 (3)을 구비하고 있고, 반응 용기 (2)의 바닥부에 반응 용기 (2)의 내부와 연통 가능한 2개의 파이프 (4, 5)의 일단부가 접속되어 있다. 각 파이프 (4, 5)에는 노즐 (6, 7)이 설치되어 있다. 이러한 구성을 구비하는 더블제트식 반응 장치 (1)에서는, 액체를 저장 증류한 탱크가 각 파이프 (4, 5)의 타단부에 접속되어 있고, 각 탱크로부터 2개의 파이프 (4, 5)를 통하여 반응 용기 (2)의 내부에 액체를 동시에 등속으로 유입시키고, 해당 반응 용기 (2)의 내부에서 액체를 혼련할 수 있도록 되어 있다.

해당 전구체 형성 공정에서는, 구체적으로 더블제트식 반응 장치 (1)의 반응 용기 (2)에 A액을 넣어 해당 A액을 40 ℃로 유지하면서 해당 A액을 교반 날개 (3)으로 교반하였다. 그 상태에서 40 ℃로 유지한 B액 및 C액을 각각 파이프 (4, 5)로부터 100 ㎖/분의 첨가 속도로 반응 용기 (2) 중에 등속 첨가·유입시키고, A액, B액 및 C액으로 이루어지는 혼합액을 10 분간 교반을 계속하고, 형광체 1의 "전구체 1"를 얻었다.

그 후, 전구체 1을 한외 여과 장치(한외 여과막: 닛또덴꼬제 NTU-3150)에 의해 전기 전도도가 30 ms/cm가 될 때까지 세정하고, 세정 후의 전구체 1을 여과 건조하였다(건조 공정). 이것과 동일하게 하여 하기 표 1에 기재된 조성 분포가 되 도록 B액, C액의 첨가 속도를 조정하여 "전구체 2 내지 5"를 얻었다.

전구체 형성 공정의 처리를 끝내면, 각 전구체 1 내지 5를 대기 분위기하의 1240 ℃에서 3 시간 동안 소성하고, 계속해서 약환원성 분위기(N₂)하의 1240 ℃에서 3 시간 동안 소성하여 "형광체 1 내지 5"를 얻었다(소성 공정). 또한, 전구체 4의 소성 조건에 관해서는, 실온으로부터 1240 ℃까지 온도를 상승시킬 때의 승온 속도와, 1240 ℃에서 실온까지 온도를 낮출 때의 강온 속도를 다른 전구체 1 내지 3, 5의 경우의 2배로 하였다.

그 후, 각 형광체 1 내지 5와 소정량의 1 mm 알루미나볼과 순수한 물을 볼밀용 포트에 넣어 볼밀 분산을 3 시간 동안 행하고, 분산 후의 형광체 1 내지 5를 여과·건조하여 각 형광체 1 내지 5의 제조를 종료하였다.

(1.2) 형광체 6의 제조

형광체 6에서는 "고상법"을 이용하여 제조하였다.

구체적으로는, 우선 원료로서의 산화아연(ZnO)과 산화규소(SiO₂)를 2 대 1의 몰비로 배합·혼합하여 제1의 혼합물을 제조하였다.

그 후, 제1의 혼합물에 대하여 소정량의 산화망간(Mn₂O₃)과 산화마그네슘(MgO₂)을 첨가하여 그 첨가물을 볼밀로 혼합하여 제2의 혼합물을 제조하였다. 산화망간의 첨가량은 제1의 혼합물 중 산화규소 1에 대하여 0.15로 하고, 산화마그네슘의 첨가량은 제1의 혼합물 중 산화규소 1에 대하여 0.03으로 하였다.

그 후, 제2의 혼합물을 약환원 분위기하(N₂)의 1250 ℃에서 3 시간 동안 소성하고, 그 소성물을 볼밀로 해쇄하였다. 해쇄 후의 소성물을 상기와 동일한 조건으로 재차 소성·해쇄하고, 그 최종 생산물을 "형광체 6"으로 하였다.

(2) 형광체 1 내지 6의 특성

(2.1) 조성 분포의 측정

각 형광체 1 내지 6으로부터 100개씩 입자를 추출하고, 이차 이온 질량 분석(SIMS) 장치를 이용하여, 각 입자의 Zn, Mn의 성분 비율을 형광체 1 내지 6마다 측정하여 그 조성 분포를 산출하였다. 산출 결과를 표 1에 나타낸다.

(2.2) 균일 입자의 비율의 측정

각 형광체 1 내지 6으로부터 100개씩 입자를 추출하고, 투과형 전자 현미경(TEM)을 이용하여, 각 입자의 내부 조성의 분포를 형광체 1 내지 6마다 특성 X선의 해석에 의해 측정하고, 미시적으로 균일(분포 20 ％ 이하)한 입자의 비율을 산출하였다. 산출 결과를 표 1에 나타낸다.

(2.3) 형광체 입도 분포 측정

레이져 회절 산란법을 이용한 입도 분포계(마이크로 트랙 HRA 입도 분석계 Model No.9320-X100)로 각 형광체 1 내지 6의 입도 분포를 측정하였다. 구체적으로는 각 형광체 1 내지 6의 입자의 평균 입경을 도출하고, 소정의 식에 기초하여 전체 평균 입경 데이터로부터 단분산도를 형광체 1 내지 6마다 산출하고, 그 산출 결과를 "입도 분포"로 하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(2.4) 형광체의 대전 분포 측정

"E-SPART 분석 장치"를 이용하여 형광체 1 내지 6의 각 입자의 대전량 q와 입경 d를 측정하였다. 그 후, 각 입자의 대전량 q를 그 입자의 입경 d로 규격화한(나눈) 규격 대전량 q/d를 입자마다 구하고, 그 규격 대전량 q/d를 갖는 입자가 각 형광체 1 내지 6 중에 어느 정도(개수) 존재하는지를 구하고, 대전량-개수 분포의 프로파일을 제조하였다. 이와 동시에, 양으로 대전한 정극성의 입자수의 전체 입자수에 대한 비율(％)도 구하였다. 형광체 2, 4, 6의 대전량-개수 분포의 프로파일을 도 4에 도시하고, 해당 대전량-개수 분포의 프로파일로부터 구한 반가폭과 정극성의 입자수의 비율(％)을 형광체 1 내지 6마다 표 1에 나타낸다.

도 4 및 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 형광체 1 내지 4에서는 Zn, Mn의 조성 분포의 값이 작고, 균일한 입자 비율의 값이 커지는 것을 알 수 있다. 그리고 형광체 1 내지 4는 비교의 형광체 5, 6에 비해 규격 대전량 q/d의 반가폭이 작고, 대전량-개수 분포의 프로파일의 형상이 예리하다는 것을 알 수 있다.

2. 형광체 페이스트의 제조

상기 각 형광체 1 내지 6과 하기 첨가제를 하기의 조성비로 조합하여 각 형광체 1 내지 6의 현탁액을 얻었다.

형광체 1 내지 6 45 질량％

바인더 수지 5 질량％

터피네올 50 질량％

횡형 연속식 미디어 분산기(VMA-GETZNANN사 제조 DISPERMATT SL-C5)를 이용하여 각 형광체 1 내지 6의 현탁액을 분산 처리하여 "형광체 페이스트 1 내지 6"을 얻었다.

분산 조건은 하기와 같다.

디스크 회전수: 5520 rpm

비드 종류: 지르코니아

비드 직경: 0.3 mm

또한, 각 형광체 페이스트 1 내지 6의 어미의 숫자 부분이 형광체 1 내지 6의 그것과 대응하고, 형광체 1을 원료로 한 것이 형광체 페이스트 1이며, 이것과 동일한 관계로 형광체 2 내지 6을 원료로 한 것이 형광체 페이스트 2 내지 6이다.

3. 플라즈마 디스플레이 패널의 제조와 그 특성

(1) 플라즈마 디스플레이 1 내지 6의 제조

형광체 페이스트 1 내지 6을 이용하여 도 1에 도시한 것과 동일한 플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6을 제조하였다. 구체적으로는, 어드레스 전극과 그 양측에 격벽을 구비하는 배면판에 대하여 형광체 페이스트 1 내지 6을 스크린 도포하였다. 그 후, 해당 형광체 페이스트 1 내지 6을 120 ℃에서 건조시키고, 추가로 건조가 끝난 형광체 페이스트 1 내지 6을 500 ℃에서 1 시간 동안 소성하고, 배면판 상의 격벽 사이에 형광체층을 형성하였다.

그 후, 형광체층을 형성한 배면판과 표시 전극, 유전체층 및 MgO 보호층을 구비하는 전면판을 접합시키도록 대향시키고, 이들 기판의 주변을 시일 유리로 밀봉하였다. 이 때, 배면판과 전면판 사이에는 약 1 mm의 갭을 두었다. 그 후, 배면판과 전면판 사이에 크세논(Xe)과 네온(Ne)과의 혼합 가스를 봉입하고, 이들 기판 사이를 기밀 밀폐한 상태로 에이징을 행하고, 형광체 페이스트 1 내지 6에 대응하는 "플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6"을 제조하였다.

또한, 각 플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6의 어미의 숫자 부분이 형광체 페이스트 1 내지 6의 그것과 대응하고, 형광체 페이스트 1을 스크린 도포한 것이 플라즈마 디스플레이 패널 1이고, 이것과 동일한 관계로 형광체 페이스트 2 내지 6을 스크린 도포한 것이 플라즈마 디스플레이 패널 2 내지 6이다.

(2) 플라즈마 디스플레이 1 내지 6의 특성

(2.1) 어드레스 피크 강도와 어드레스 사이클 타임의 측정

각 플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6에 대하여 전압 185 V, 주파수 200 kHz의 방전 유지 펄스를 1000 시간 동안 연속하여 인가를 계속하고, 어드레스 방전으로 발생하는 방전의 IR 강도(적외선의 강도)를 측정하고, 그 어드레스 피크 강도와 어드레스 사이클 타임을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2와 도 5로 나타낸다.

표 2 중, "어드레스 피크 강도" 및 "어드레스 사이클 타임"의 각 값은 플라즈마 디스플레이 패널 5의 값을 "100"으로 했을 때의 상대값(％)으로 나타내었다. 어드레스 피크 강도는 그 값이 높으면 높을수록 어드레스 방전의 응답성이 우수하다는 것을 나타내는 것으로, 어드레스 사이클 타임은 그 값이 낮으면 낮을수록 어드레스 방전의 응답성이 우수하다는 것을 나타내는 것이다.

(2.2) 어드레스 실패의 유무의 측정

상기 (2.1)과 마찬가지로 각 플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6에 대하여 방전 유지 펄스의 인가를 계속하고, 어드레스 방전시에 어드레스 실패가 있는지의 여부를 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 어드레스 실패의 유무는 각 플라즈마 디스플레이 패널 1 내지 6의 표시 상태를 보고 반짝임의 유무로 판단하고, 1군데라도 있으면 어드레스 실패가 있다고 하고, 1군데도 없으면 어드레스 실패가 없다고 판단하였다.

표 2 및 도 5로부터 알 수 있듯이, 규격 대전량 q/d의 반가폭이 0.5 내지 2.0[fC/10 ㎛]의 범위 내에 포함되어 있는 형광체 1 내지 4에서는 어드레스 방전 응답성이 양호해짐과 동시에 어드레스 실패가 없어져 안정성이 향상되고 있는 것을 알 수 있다.

Claims

Zn_xSiO₄:Mn_y(1.4≤x<2.0, 0<y≤0.3)의 다수개의 입자로 구성된 입자군이며, 대전량 분포 측정 장치에 의해서 측정한 입자의 대전량-개수 분포의 프로파일에서의 반가폭이 0.5 내지 2.0[fC/10 ㎛]인 것을 특징으로 하는 형광체.
제1항에 있어서, 각 입자의 대전량이 │1.0 내지 4.0│[fC/10 ㎛]인 것을 특징으로 하는 형광체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 양의 극성의 입자수가 전체 입자수에 대하여 90 ％를 상회하는 것을 특징으로 하는 형광체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 액상법으로 합성되는 것을 특징으로 하는 형광체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 공부활제로서 희토류 원소, 알칼리 토금속 원소, Be 또는 Mg 중 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 형광체.
방전 현상이 야기되는 방전셀과, 상기 방전셀에서의 방전 현상에 따라 여기 하여 형광을 발하는 형광체막을 구비하고, 상기 형광체막이 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 형광체를 1 원료로서 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.