KR20090110338A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

플라즈마 디스플레이 패널은, 전면판의 유전체층을, 표시 전극을 덮고 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제1 유전체층과, 이 제1 유전체층 상에 형성되고 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제2 유전체층 으로 구성함과 함께, 또한 제2 유전체층의 산화 비스무트의 함유량이 제1 유전체층의 산화 비스무트의 함유량보다 적게 구성하고, 또한 유전체층 상의 보호층은, 상기 유전체층 상에 기초막을 형성함과 함께, 그 기초막에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자를 전체면에 걸쳐서 분포되도록 부착시켜 구성한 것을 특징으로 한다.

PDP, 전면판, 전면 글래스 기판, 주사 전극, 투명 전극, 금속 버스 전극

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

본 발명은, 표시 디바이스 등에 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 부름)은 고정세화, 대화면화의 실현이 가능하므로, 65인치 클래스의 텔레비전 등이 제품화되어 있다. 최근, PDP는 종래의 NTSC 방식에 비해 주사선 수가 2배 이상인 하이디피니션 텔레비전에의 적용이 진행되고 있을뿐만 아니라, 환경 문제를 고려하여 납 성분을 함유하지 않은 PDP도 요구되고 있다.

PDP는, 기본적으로는, 전면판과 배면판으로 구성되어 있다. 전면판은 플로트법에 의한 붕규산 나트륨계 글래스의 글래스 기판과, 그 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 투명 전극과 버스 전극으로 구성되는 표시 전극과, 표시 전극을 덮어서 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 보호층으로 구성되어 있다. 한편, 배면판은 글래스 기판과, 그 한쪽의 주면 상에 형성된 스트라이프 형상의 어드레스 전극과, 어드레스 전극을 덮는 기초 유전체층과, 기초 유전체층 상에 형성된 격벽과, 각 격벽간에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있 다.

전면판과 배면판은 그 전극 형성면측을 대향시켜 기밀 봉착되고, 격벽에 의해 구획된 방전 공간에 Ne-Xe의 방전 가스가 400Torr∼600Torr의 압력으로 봉입되어 있다. PDP는, 표시 전극에 영상 신호 전압을 선택적으로 인가함으로써 방전시키고, 그 방전에 의해 발생한 자외선이 각 색 형광체층을 여기하여 적색, 녹색, 청색의 발광을 시켜 컬러 화상 표시를 실현하고 있다(특허 문헌 1 참조).

이와 같은 PDP에서, 전면판의 유전체층 상에 형성되는 보호층의 역할은, 방전에 의한 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것, 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것 등을 들 수 있다. 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것은, 방전 전압의 상승을 방지하는 중요한 역할이다. 또한, 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것은, 화상의 깜박거림의 원인으로 되는 어드레스 방전 미스를 방지하는 중요한 역할이다.

보호층으로부터의 초기 전자의 방출수를 증가시켜 화상의 깜박거림을 저감하기 위해, 예를 들면 MgO에 Si나 Al을 첨가하는 등의 시도가 행해지고 있다.

최근, 텔레비전은 고정세화가 진행되고 있고, 시장에서는 저비용ㆍ저소비 전력ㆍ고휘도의 하이 디피니션(1920×1080 화소 : 프로그레시브 표시) PDP가 요구되고 있다. 보호층으로부터의 전자 방출 특성은 PDP의 화질을 결정하기 위해, 전자 방출 특성을 제어하는 것은 매우 중요하다.

PDP에서, 보호층에 불순물을 혼재시킴으로써 전자 방출 성능을 개선하고자 하는 시도가 행해지고 있다. 그러나, 보호층에 불순물을 혼재시켜, 전자 방출 성 능을 개선한 경우, 이와 동시에 보호층 표면에 전하가 축적되어, 메모리 기능으로서 사용하고자 할 때의 전하가 시간과 함께 감소하는 감쇠율이 커진다. 따라서, 이를 억제하기 위한 인가 전압을 크게 하는 등의 대책이 필요하게 된다. 이와 같이 보호층의 특성으로서, 높은 전자 방출 성능을 가짐과 함께, 메모리 기능으로서의 전하의 감쇠율을 작게 하는, 즉 높은 전하 유지 성능을 갖는다고 하는, 상반되는 2개의 특성을 겸비하지 않으면 안된다고 하는 과제가 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-128430호 공보

<발명의 개시>

본 발명의 PDP는, 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 그 유전체층 상에 보호층을 형성한 전면판과, 이 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 표시 전극과 교차하는 방향으로 어드레스 전극을 형성함과 함께 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖는다. 그리고, 전면판의 유전체층은, 표시 전극을 덮고 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제1 유전체층과, 이 제1 유전체층 상에 형성되고 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제2 유전체층으로 구성함과 함께, 또한 제2 유전체층의 산화 비스무트의 함유량은 제1 유전체층의 산화 비스무트의 함유량보다 적게 하여 구성한다. 보호층은, 제2 유전체층 상에 기초막을 형성함과 함께, 그 기초막에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자를 전체면에 걸쳐서 분포되도록 부착시켜 구성한다.

이와 같은 구성에 의해, 전자 방출 성능을 개선함과 함께, 전하 유지 성능도 겸비하고, 고화질과, 저비용, 저전압을 양립할 수 있는 PDP를 제공한다. 이에 의해, 저소비 전력, 또한 고정세이며 고휘도의 표시 성능을 구비한 PDP를 실현할 수 있다.

게다가, 산화 비스무트를 함유함과 함께, 납을 함유하지 않은 유전체층 상에 기초막을 형성함과 함께, 그 기초막에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자를 전체면에 걸쳐서 분포되도록 부착시킨 구성으로 함으로써, 환경에 영향을 주는 재료를 사용하지 않고, 특성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 전면판의 구성을 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 보호층 부분을 확대하여 도시하는 단면도.

도 4는 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 보호층에서, 응집 입자를 설명하기 위한 확대도.

도 5는 결정 입자의 캐소드 루미네센스 측정 결과를 나타내는 특성도.

도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 효과를 설명하기 위해 행한 실험 결과에서, PDP에서의 전자 방출 성능과 Vscn 점등 전압의 검토 결과를 나타내는 특성도.

도 7은 결정 입자의 입경과 전자 방출 성능의 관계를 나타내는 특성도.

도 8은 결정 입자의 입경과 격벽의 파손의 발생율과의 관계를 나타내는 특성도.

도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 PDP에서, 결정 입자의 입도 분포의 일례를 나타내는 특성도.

도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 PDP의 제조 방법에서, 보호층 형성의 스텝을 나타내는 공정 플로우도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : PDP

2 : 전면판

3 : 전면 글래스 기판

4 : 주사 전극

4a, 5a : 투명 전극

4b, 5b : 금속 버스 전극

5 : 유지 전극

6 : 표시 전극

7 : 블랙 스트라이프(차광층)

8 : 유전체층

9 : 보호층

10 : 배면판

11 : 배면 글래스 기판

12 : 어드레스 전극

13 : 기초 유전체층

14 : 격벽

15 : 형광체층

16 : 방전 공간

81 : 제1 유전체층

82 : 제2 유전체층

91 : 기초막

92 : 응집 입자

92a : 결정 입자

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

<실시 형태>

도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다. PDP의 기본 구조는, 일반적인 교류 면방전형 PDP와 마찬가지이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등을 포함하는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등을 포함하는 배면판(10)이 대향하여 배치되어 있다. PDP(1)의 외주부는, 글래스 프릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, Ne 및 Xe 등의 방전 가스가 400Torr∼600Torr의 압력으로 봉입되어 있다.

전면판(2)의 전면 글래스 기판(3) 상에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)을 포함하는 한 쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(차광층)(7)가 서로 평행하게 각각 복수열 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 차광층(7)을 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성되어 있다. 또한, 유전체층(8)의 표면에 산화 마그네슘(MgO) 등을 포함하는 보호층(9)이 형성되어 있다.

또한, 배면판(10)의 배면 글래스 기판(11) 상에는, 전면판(2)의 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 직교하는 방향으로, 복수의 띠 형상의 어드레스 전극(12)이 서로 평행하게 배치되어 있다. 그리고 어드레스 전극(12)을 기초 유전체층(13)이 피복되어 있다. 또한, 어드레스 전극(12)간의 기초 유전체층(13) 상에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정의 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14)간의 홈에 어드레스 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색, 녹색 및 청색으로 각각 발광하는 형광체층(15)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)이 어드레스 전극(12)과 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되고, 표시 전극(6) 방향으로 나열된 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP(1)의 전면판(2)의 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1과 상하 반전시켜 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플로트법 등에 의해 제조된 전면 글래스 기판(3)에, 주사 전극(4)과 유지 전극(5)으로 이루어지는 표시 전극(6)과 차광층(7)이 패턴 형성되어 있다. 주사 전극(4)과 유지 전극(5)은 각각 인듐 주석 산화물(ITO)이나 산화 주석(SnO₂) 등을 포 함하는 투명 전극(4a, 5a)과, 투명 전극(4a, 5a) 상에 형성된 금속 버스 전극(4b, 5b)에 의해 구성되어 있다. 금속 버스 전극(4b, 5b)은 투명 전극(4a, 5a)의 길이 방향에 도전성을 부여할 목적으로서 이용되고, 은(Ag) 재료를 주성분으로 하는 도전성 재료에 의해 형성되어 있다.

유전체층(8)은, 전면 글래스 기판(3) 상에 형성된 이들 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)과 차광층(7)을 덮도록 형성한 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 상에 형성된 제2 유전체층(82)의 적어도 2층 구성으로 하고 있다. 또한 제2 유전체층(82) 상에 보호층(9)을 형성하고 있다. 보호층(9)은 유전체층(8) 상에 형성된 기초막(91)과, 그 기초막(91) 상에 부착시킨 응집 입자(92)로 구성하고 있다.

다음으로, PDP의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 차광층(7)을 형성한다. 이들 투명 전극(4a, 5a)과 금속 버스 전극(4b, 5b)은, 포토리소그래피법 등을 이용하여 패터닝하여 형성된다. 투명 전극(4a, 5a)은 박막 프로세스 등을 이용하여 형성되고, 금속 버스 전극(4b, 5b)은 은(Ag) 재료를 함유하는 페이스트를 원하는 온도에서 소성하여 고화하고 있다. 또한, 차광층(7)도 마찬가지로, 흑색 안료를 함유하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나 흑색 안료를 글래스 기판의 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하고, 소성하는 방법에 의해 형성된다.

다음으로, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮도록 전면 글래스 기판(3) 상에 유전체 페이스트를 다이코팅법 등에 의해 도포하여 유전체 페이스트 층(유전체 재료층)을 형성한다. 유전체 페이스트를 도포한 후, 소정 시간 방치함으로써 도포된 유전체 페이스트 표면이 레벨링되어 평탄한 표면으로 된다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성 고화함으로써, 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 차광층(7)을 덮는 유전체층(8)이 형성된다. 또한, 유전체 페이스트는 글래스 분말 등의 유전체 재료, 바인더 및 용제를 함유하는 도료이다.

다음으로, 유전체층(8) 상에 산화 마그네슘(MgO)을 포함하는 보호층(9)을 진공 증착법에 의해 형성한다. 이상의 스텝에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 소정의 구성물, 즉 주사 전극(4), 유지 전극(5), 차광층(7), 유전체층(8), 보호층(9)이 형성되고, 전면판(2)이 완성된다.

한편, 배면판(10)은 다음과 같이 하여 형성된다. 우선, 배면 글래스 기판(11) 상에, 은(Ag) 재료를 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법이나, 금속막을 전체면에 형성한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝하는 방법 등에 의해 어드레스 전극(12)의 구성물로 되는 재료층을 형성한다. 그리고, 그 재료층을 소정의 온도에서 소성함으로써 어드레스 전극(12)을 형성한다.

다음으로, 어드레스 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 다이코팅법 등에 의해 어드레스 전극(12)을 덮도록 유전체 페이스트를 도포하여 유전체 페이스트층을 형성한다. 그 후, 유전체 페이스트층을 소성함으로써 기초 유전체층(13)을 형성한다. 또한, 유전체 페이스트는 글래스 분말 등의 유전체 재료와 바인더 및 용제를 포함한 도료이다.

다음으로, 기초 유전체층(13) 상에 격벽 재료를 포함하는 격벽 형성용 페이 스트를 도포하여 소정의 형상으로 패터닝함으로써, 격벽 재료층을 형성한다. 그 후, 격벽 재료층을 소성함으로써 격벽(14)을 형성한다. 여기서, 기초 유전체층(13) 상에 도포한 격벽 형성용 페이스트를 패터닝하는 방법으로서는, 포토리소그래피법이나 샌드 블러스트법을 이용할 수 있다. 다음으로, 인접하는 격벽(14)간의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 형광체 재료를 포함하는 형광체 페이스트를 도포하여, 소성함으로써 형광체층(15)이 형성된다. 이상의 스텝에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.

이와 같이 하여 소정의 구성 부재를 구비한 전면판(2)과 배면판(10)을 주사 전극(4)과 어드레스 전극(12)이 직교하도록 대향 배치하여, 그 주위를 글래스 프릿으로 봉착하고, 방전 공간(16)에 Ne, Xe 등을 함유하는 방전 가스를 봉입함으로써 PDP(1)가 완성된다.

여기서, 전면판(2)의 유전체층(8)을 구성하는 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)에 대해서 상세하게 설명한다. 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 다음 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 20 중량％∼40 중량％를 함유하고, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.5 중량％∼12 중량％ 함유하고, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂), 이산화 망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1 중량％∼7 중량％ 함유하고 있다.

또한, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂), 이산화 망 간(MnO₂) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr₂O₃), 산화 코발트(Co₂O₃), 산화 바나듐(V₂O₇), 산화 안티몬(Sb₂O₃)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1 중량％∼7 중량％ 함유시켜도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0 중량％∼40 중량％, 산화 붕소(B₂O₃)를 0 중량％∼35 중량％, 산화 규소(SiO₂)를 0 중량％∼15 중량％, 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 0 중량％∼10 중량％ 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 포함되어 있어도 되고, 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없다.

이들 조성 성분을 포함하는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로, 이 유전체 재료 분말 55 중량％∼70 중량％와, 바인더 성분 30 중량％∼45 중량％를 3본 롤로 잘 혼련하여 다이코팅용, 또는 인쇄용의 제1 유전체층용 페이스트를 제작한다.

바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1 중량％∼20 중량％를 함유하는 타피네올 또는 부틸칼비톨아세테이트이다. 또한, 페이스트 내에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸 중 적어도 1개 이상을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤모노올레이트, 소르비탄세스키올레이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 중 적어도 1개 이상을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

다음으로, 이 제1 유전체층용 페이스트를 이용하여, 표시 전극(6)을 덮도록 전면 글래스 기판(3)에 다이코팅법 혹은 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도의 575℃∼590℃에서 소성한다.

다음으로, 제2 유전체층(82)에 대해서 설명한다. 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, 다음 재료 조성으로 구성되어 있다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 11 중량％∼20 중량％를 함유하고, 또한 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트의 함유량은, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트의 함유량보다 적게 하여 구성하고 있다. 또한, 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종을 1.6 중량％∼21 중량％ 함유하고, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1 중량％∼7 중량％ 함유하고 있다.

또한, 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂) 대신에, 산화 구리(CuO), 산화 크롬(Cr₂O₃), 산화 코발트(Co₂O₃), 산화 바나듐(V₂O₇), 산화 안티몬(Sb₂O₃), 산화 망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1 중량％∼7 중량％ 함유시켜도 된다.

또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0 중량％∼40 중량％, 산화 붕소(B₂O₃)를 0 중량％∼35 중량％, 산화 규소(SiO₂)를 0 중량％∼15 중량％, 산화 알루미늄(Al₂O₃)을 0 중량％∼10 중량％ 등, 납 성분을 함유하지 않은 재료 조성이 포함되어 있어도 되고, 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없다.

이들 조성 성분을 포함하는 유전체 재료를, 습식 제트 밀이나 볼 밀로 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄하여 유전체 재료 분말을 제작한다. 다음으로, 이 유전체 재료 분말 55 중량％∼70 중량％와, 바인더 성분 30 중량％∼45 중량％를 3본 롤로 잘 혼련하여 다이코팅용, 또는 인쇄용의 제2 유전체층용 페이스트를 제작한다. 바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1 중량％∼20 중량％를 함유하는 타피네올 또는 부틸칼비톨아세테이트이다. 또한, 페이스트 내에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산트리페닐, 인산트리부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤모노올레이트, 소르비탄세스키올레이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등을 첨가하여 인쇄성을 향상시켜도 된다.

다음으로, 이 제2 유전체층용 페이스트를 이용하여 제1 유전체층(81) 상에 스크린 인쇄법 혹은 다이코팅법으로 인쇄하여 건조시키고, 그 후 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도의 550℃∼590℃에서 소성한다.

또한, 유전체층(8)의 막 두께에 대해서는, 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)을 합하여, 가시광 투과율을 확보하기 위해서는, 41㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제1 유전체층(81)은, 금속 버스 전극(4b, 5b)의 은(Ag)과의 반응을 억제하기 위해 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량을 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량보다도 많게 하여, 20 중량％∼40 중량％로 하고 있다. 그 때문에, 제1 유전체층(81)의 가시광 투과율이 제2 유전체층(82)의 가시광 투과율보다도 낮아지므로, 제1 유전체층(81)의 막 두께를 제2 유전체층(82)의 막 두께보다도 얇게 하고 있다.

또한, 제2 유전체층(82)에서 산화 비스무트(Bi₂O₃)가 11 중량％ 미만이면 착색은 생기기 어렵게 되지만, 제2 유전체층(82) 내에 기포가 발생하기 쉬워 바람직하지 않다. 또한, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트(Bi₂O₃)의 함유량이 40 중량％를 초과하면 착색이 생기기 쉬워져 투과율을 올리는 목적으로는 바람직하지 않다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에서의 PDP(1)의 전면판(2)의 유전체층(8)은, 표시 전극(6)을 덮고, 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81) 상에 형성되고, 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제2 유전체층(82)으로 구성하고 있다. 또한, 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트의 함유량은 11중량％∼20 중량％이며, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트의 함유량인 20 중량％∼40 중량％로 하고, 또한 제2 유전체층(82)의 산화 비스무트의 함유량은, 제1 유전체층(81)의 산화 비스무트의 함유량보다 적게 하여 구성하고 있다.

또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 패널 휘도의 향상과 방전 전압을 저감한다고 하는 효과는 현저하게 되므로, 절연 내압이 저하되지 않는 범위 내이면 가능한 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 본 발명의 실시 형태에서는 유전체층(8)의 막 두께를 41㎛ 이하로 설정하고, 제1 유전체층(81)을 5㎛∼15㎛, 제2 유전체층(82)을 20㎛∼36㎛로 하고 있다.

이와 같이 하여 제조된 PDP는, 표시 전극(6)에 은(Ag) 재료를 이용하여도, 전면 글래스 기판(3)의 착색 현상(황변)이 적고, 또한 유전체층(8) 내에 기포의 발생 등이 없다. 따라서, 절연 내압 성능이 우수한 유전체층(8)을 실현할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP에서, 이들 유전체 재료에 의해 제1 유전체층(81)에서 황변이나 기포의 발생이 억제되는 이유에 대해서 고찰한다. 즉, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스에 산화 몰리브덴(MoO₃), 또는 산화 텅스텐(WO₃)을 첨가함으로써, Ag₂MoO₄, Ag₂Mo₂O₇, Ag₂Mo₄O₁₃, Ag₂WO₄, Ag₂W₂O₇, Ag₂W₄O₁₃ 등의 화합물이 580℃ 이하인 저온에서 생성하기 쉬운 것이 알려져 있다. 본 발명의 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 소성 온도가 550℃∼590℃이므로, 소성 중에 유전체층(8) 내에 확산한 은 이온(Ag⁺)은 유전체층(8) 내의 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)과 반응하고, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, 은 이온(Ag⁺)이 환원되지 않고 안정화되므로, 응집하여 콜로이드를 생성하는 일이 없다. 따라서, 은 이온(Ag⁺)이 안정화됨으로써, 은(Ag)의 콜로이드화에 수반하는 산소의 발생도 적어지므로, 유전체층(8) 내에의 기포의 발생도 적어진다.

한편, 이들 효과를 유효하게 하기 위해서는, 산화 비스무트(Bi₂O₃)를 함유하는 유전체 글래스 내에 산화 몰리브덴(MoO₃), 산화 텅스텐(WO₃), 산화 세륨(CeO₂), 산화 망간(MnO₂)의 함유량을 0.1 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 0.1 중량％ 이상 7 중량％ 이하가 보다 바람직하다. 특히, 0.1 중량％ 미만에서는 황변을 억제하는 효과가 적고, 7 중량％를 초과하면 글래스에 착색이 일어나 바람직하지 않다.

즉, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 유전체층(8)은, 은(Ag) 재료로 이루어지는 금속 버스 전극(4b, 5b)과 접하는 제1 유전체층(81)에서는 황변 현상과 기포 발생을 억제하고 있다. 또한, 유전체층(8)은 제1 유전체층(81) 상에 형성한 제2 유전체층(82)에 의해 높은 광 투과율을 실현하고 있다. 그 결과, 유전체층(8) 전체로서, 기포나 황변의 발생이 매우 적어 투과율이 높은 PDP를 실현하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에서의 PDP의 특징인 보호층의 구성 및 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 실시 형태에서의 PDP에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 보호층(9)을 구성하고 있다. 보호층(9)은 유전체층(8) 상에, 불순물로서 Al을 함유하는 MgO를 포함하는 기초막(91)을 형성한다. 그리고, 그 기초막(91) 상에, 금속 산화물인 MgO의 결정 입자(92a)가 복수개 응집한 응집 입자(92)를 이산적으로 산포한다. 이와 같이 하여, 복수개의 응집 입자(92)를, 전체면에 걸쳐서 거의 균일하게 분포하도록 부착시킴으로써, 보호층(9)을 구성하고 있다. 또한, 유전체층(8) 상의 보호층(9)은, 제2 유전체층(82) 상에 기초막(91)을 형성함과 함께, 기초막(91)에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자를 전체면에 걸쳐서 분포되도록 부착시켜 구성하여도 된다.

여기서, 응집 입자(92)란, 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 1차 입자인 결정 입자(92a)가 응집 또는 네킹한 상태인 것이다. 고체로서 큰 결합력을 갖고 결합하고 있는 것이 아니라, 즉 정전기나 반데르발스 힘 등에 의해 복수개의 1차 입자가 집합체의 몸체를 이루고 있는 것이다. 즉, 결정 입자(92a)가 초음파 등의 외적 자극에 의해, 그 일부 또는 전부가 1차 입자의 상태로 되는 정도로 결합하고 있는 것이다. 응집 입자(92)의 입경으로서는, 약 1㎛ 정도의 것이며, 결정 입자(92a)로서는, 14면체나 12면체 등의 7면 이상의 면을 갖는 다면체 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 이 MgO의 결정 입자(92a)의 1차 입자의 입경은, 결정 입자(92a)의 생성 조건에 의해 제어할 수 있다. 예를 들면, 탄산 마그네슘이나 수산화 마그네슘등의 MgO 전구체를 소성하여 생성하는 경우, 소성 온도나 소성 분위기를 제어함으로써, 입경을 제어할 수 있다. 일반적으로, 소성 온도는 700℃ 정도 내지 1500℃ 정도의 범위에서 선택할 수 있지만, 소성 온도가 비교적 높은 1000℃ 이상으로 함으로써, 1차 입경을 0.3㎛∼2㎛ 정도로 제어하는 것이 가능하다. 또한, MgO 전구체를 가열하여 결정 입자(92a)를 얻음으로써, 생성 과정에서, 복수개의 1차 입자끼리가 응집 또는 네킹이라고 불리는 현상이 생겨, 결합한 응집 입자(92)를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 보호층을 갖는 PDP의 효과를 확인하 기 위해 행한 실험 결과에 대해서 설명한다.

우선, 구성이 서로 다른 보호층을 갖는 PDP를 시작하였다. 시작품 1은, MgO에 의한 보호층만을 형성한 PDP이다. 시작품 2는, Al, Si 등의 불순물을 도프한 MgO에 의한 보호층을 형성한 PDP이다. 시작품 3은, MgO에 의한 기초막 상에 금속 산화물을 포함하는 결정 입자의 1차 입자만을 산포하여, 부착시킨 PDP이다. 시작품 4는, 본 발명품에서, MgO에 의한 기초막 상에, 전술한 바와 같이, 복수개의 결정 입자를 응집시킨 응집 입자를 전체면에 걸쳐서 거의 균일하게 분포되도록 부착시킨 PDP이다. 또한, 시작품 3, 4에서, 금속 산화물로서는, MgO의 단결정 입자를 이용하고 있다. 또한, 이 본 발명의 실시 형태에 따른 시작품 4에 대해서, 기초막 상에 부착시킨 결정 입자에 대해서, 캐소드 루미네센스를 측정한 바, 도 5에 도시한 바와 같은 파장에 대한 발광 강도의 특성을 갖고 있었다. 또한, 발광 강도는 상대치으로 표시하고 있다.

이들 4종류의 보호층의 구성을 갖는 PDP에 대해서, 그 전자 방출 성능과 전하 유지 성능을 조사하였다.

또한, 전자 방출 성능은, 클수록 전자 방출량이 많은 것을 나타내는 수치이며, 방전의 표면 상태 및 가스종과 그 상태에 따라서 정해지는 초기 전자 방출량으로써 표현한다. 초기 전자 방출량에 대해서는 표면에 이온, 혹은 전자 빔을 조사하여 표면으로부터 방출되는 전자 전류량을 측정하는 방법으로 측정할 수 있지만, 패널의 전면판 표면의 평가를 비파괴로 실시하는 것은 곤란을 수반한다. 따라서, 일본 특허 공개 제2007-48733호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 방전 시의 지연 시간 중, 통계 지연 시간이라고 불리는 방전의 발생하기 쉬운 기준으로 되는 수치를 측정하고 있다. 그리고, 그 수치의 역수를 적분함으로써, 초기 전자 방출량과 선형으로 대응하는 수치가 산출된다. 여기서는 이와 같이 하여 산출된 수치를 이용하여 초기 전자 방출량을 평가하고 있다. 이 방전 시의 지연 시간이란, 펄스의 상승으로부터 방전이 지연되어 행해지는 방전 지연의 시간을 의미하고, 방전 지연은 방전이 개시될 때에 트리거로 되는 초기 전자가 보호층 표면으로부터 방전 공간 중에 방출되기 어려운 것이 주요한 요인으로서 생각되고 있다.

또한, 전하 유지 성능은, 그 지표로서, PDP로서 제작한 경우에 전하 방출 현상을 억제하기 위해 필요로 하는, 주사 전극에 인가하는 전압(이하, 「Vscn 점등 전압」이라고 호칭함)의 전압치를 이용하였다. 즉, Vscn 점등 전압이 낮은 쪽이, 전하 유지 성능이 높은 것을 나타낸다. 이것은, PDP의 패널 설계 상에서도 저전압으로 구동할 수 있기 때문에, 이점으로 된다. 즉, PDP의 전원이나 각 전기 부품으로서, 내압 및 용량이 작은 부품을 사용하는 것이 가능하게 된다. 현상의 제품에서, 주사 전압을 순차적으로 패널에 인가하기 위한 MOSFET 등의 반도체 스위칭 소자에는, 내압 150V 정도의 소자가 사용되고 있다. 그 때문에, Vscn 점등 전압으로서는, 온도에 의한 변동을 고려하여, 120V 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

이들 전자 방출 성능과 전하 유지 성능에 대해서 조사한 결과를 도 6에 도시하고 있다. 이 도 6으로부터 명백한 바와 같이, 시작품 4는 전하 유지 성능의 평가에서, Vscn 점등 전압을 120V 이하로 할 수 있고, 게다가 전자 방출 성능은 6이상의 양호한 성능을 얻을 수 있다.

일반적으로는 PDP의 보호층의 전자 방출 성능과 전하 유지 성능은 상반된다. 예를 들면, 보호층의 제막 조건을 변경하거나, 또한 보호층 내에 Al이나 Si, Ba 등의 불순물을 도핑하여 제막함으로써, 전자 방출 성능을 향상시키는 것은 가능하지만, 부작용으로서 Vscn 점등 전압도 상승하게 된다.

본 발명의 실시 형태에 따른 보호층을 형성한 PDP에서는, 전자 방출 성능으로서는, 6 이상의 특성이며, 전하 유지 성능으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다. 따라서, 고정세화에 의해 주사선 수가 증가되고, 또한 셀 사이즈가 작아지는 경향이 있는, PDP의 보호층에 대해, 전자 방출 성능과 전하 유지 성능의 양방을 만족시킬 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 PDP의 보호층에 이용한 결정 입자의 입경에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 입경이란 평균 입경이며, 체적 누적 평균 직경(D50)인 것을 의미하고 있다.

도 7은, 상기 도 6에서 설명한 본 실시 형태에서의 시작품 4에서, MgO의 결정 입자의 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 나타내는 것이다. 또한, 도 7에서, MgO의 결정 입자의 입경은, 결정 입자를 SEM 관찰함으로써 측정하였다.

이 도 7에 도시한 바와 같이, 입경이 0.3㎛ 정도로 작아지면, 전자 방출 성능이 낮아지고, 거의 0.9㎛ 이상이면, 높은 전자 방출 성능이 얻어지는 것을 알 수 있다.

그런데, 방전 셀 내에서의 전자 방출수를 증가시키기 위해서는, 기초층 상의 단위 면적당의 결정 입자수는 많은 쪽이 바람직하다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 전면판의 보호층과 밀접하게 접촉하는 배면판의 격벽의 꼭대기부에 상당하는 부분에 결정 입자가 존재함으로써, 격벽의 꼭대기부를 파손시키게 된다. 그 결과, 그 재료가 형광체 상에 올라타는 등에 의해, 해당하는 셀이 정상적으로 점등 소등하지 않게 되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이 격벽 파손의 현상은, 결정 입자가 격벽의 꼭대기부에 대응하는 부분에 존재하지 않으면 발생하기 어려우므로, 부착시키는 결정 입자수가 많아지면, 격벽의 파손 발생 확률이 높아진다.

도 8은, 상기 도 6에서 설명한 본 실시 형태에서의 시작품 4에서, 단위 면적당에 입경이 서로 다른 동일한 수의 결정 입자를 산포하여, 격벽 파손의 관계를 실험한 결과를 나타내는 도면이다.

이 도 8로부터 명백한 바와 같이, 결정 입자경이 2.5㎛ 정도로 커지면, 격벽 파손의 확률이 급격하게 높아진다. 그러나, 결정 입자경이 2.5㎛보다 작으면, 격벽 파손의 확률은 비교적 작게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상의 결과에 기초하면, 본 발명에서의 실시 형태의 PDP의 보호층에서는, 결정 입자로서, 입경이 0.9㎛ 이상 2.5㎛ 이하인 것이 바람직하다고 생각된다. 그러나, PDP로서 실제로 양산하는 경우에는, 결정 입자의 제조 상에서의 변동이나 보호층을 형성하는 경우의 제조상에서의 변동을 고려할 필요가 있다.

이와 같은 제조 상에서의 변동 등의 요인을 고려하기 위해, 입도 분포가 서로 다른 결정 입자를 이용하여 실험을 행하였다. 도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 PDP에서, 결정 입자의 입도 분포의 일례를 나타내는 특성도이다. 종축의 빈 도(％)는 횡축에 나타내어져 있는 결정 입자의 입경의 범위를 분할하고, 각각의 범위에 존재하는 결정 입자의 양의 전체에 대한 비율(％)을 나타내고 있다. 실험의 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 평균 입경이 0.9㎛ 이상 2㎛ 이하인 범위에 있는 결정 입자를 사용하면, 전술한 본 발명의 효과를 안정적으로 얻어져, 보다 바람직하다.

이상과 같이 본 실시 형태에서의 보호층을 형성한 PDP에서는, 전자 방출 성능으로서는, 6 이상의 특성이며, 전하 유지 성능으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다. 즉, 고정세화에 의해 주사선 수가 증가되고, 또한 셀 사이즈가 작아지는 경향이 있는 PDP의 보호층으로서, 전자 방출 성능과 전하 유지 성능의 양방을 만족시킬 수 있다. 이에 의해 고정세이며 고휘도의 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 PDP를 실현할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태에서의 PDP에서, 보호층을 형성하는 제조 스텝에 대해서, 도 10을 이용하여 설명한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)과의 적층 구조를 포함하는 유전체층(8)을 형성하는 유전체층 형성 스텝 A1을 행한다. 그 후, 다음의 기초막 증착 스텝 A2에서, 알루미늄(Al:Aluminium)을 함유하는 MgO의 소결체를 원재료로 한 진공 증착법에 의해, 유전체층(8)의 제2 유전체층(82) 상에 MgO를 포함하는 기초막을 형성한다.

그 후, 기초막 증착 스텝 A2에서 형성한 미소성의 기초막 상에, 복수개의 응집 입자를 이산적으로 부착시키는 응집 입자 페이스트막 형성 스텝 A3을 행한다.

이 스텝 A3에서는, 우선 소정의 입도 분포를 갖는 응집 입자(92)를 수지 성분과 함께 용제에 혼합한 응집 입자 페이스트를 작성하고, 그 응집 입자 페이스트를 스크린 인쇄법 등의 인쇄에 의해, 미소성의 기초막 상에 도포하여 응집 입자 페이스트막을 형성한다. 또한, 응집 입자 페이스트를 미소성의 기초막 상에 도포하여 응집 입자 페이스트막을 형성하기 위한 방법으로서, 스크린 인쇄법 이외에, 스프레이법, 스핀코팅법, 다이코팅법, 슬릿코팅법 등도 이용할 수 있다.

이 응집 입자 페이스트막을 형성한 후, 응집 입자 페이스트막을 건조시키는 건조 스텝 A4를 행한다.

그 후, 기초막 증착 스텝 A2에서 형성한 미소성의 기초막과, 응집 입자 페이스트막 형성 스텝 A3에서 형성하고, 건조 스텝 A4를 실시한 응집 입자 페이스트막을, 소성 스텝 A5에서, 수백 ℃의 온도에서 동시에 가열 소성한다. 이 소성 스텝 A5에서, 응집 입자 페이스트막에 남아 있는 용제나 수지 성분을 제거함으로써, 기초막(91) 상에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자(92a)가 응집한 응집 입자(92)를 부착시킨 보호층(9)을 형성할 수 있다.

이 방법에 따르면, 기초막(91)에 복수개의 응집 입자(92)를 전체면에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 부착시키는 것이 가능하다.

또한, 이와 같은 방법 이외에도, 용매 등을 이용하지 않고, 입자군을 직접적으로 가스 등과 함께 내뿜는 방법이나, 단순하게 중력을 이용하여 산포하는 방법 등을 이용하여도 된다.

또한, 이상의 설명에서는, 보호층으로서, MgO를 예로 들었지만, 기초에 요구 되는 성능은 어디까지나 이온 충격으로부터 유전체를 지키기 위한 높은 내스퍼터 성능을 갖는 것이며, 그다지 전자 방출 성능이 높지 않아도 된다. 종래의 PDP에서는, 일정 이상의 전자 방출 성능과 내스퍼터 성능이라고 하는 2개를 양립시키기 위해, MgO를 주성분으로 한 보호층을 형성하는 경우가 매우 많았다. 그러나, 전자 방출 성능이 금속 산화물 단결정 입자에 의해 주로 제어되는 구성을 취하기 때문에, MgO일 필요는 전혀 없으며, Al₂O₃ 등의 내충격성이 우수한 다른 재료를 이용하여도 상관없다.

또한, 본 실시 형태에서는, 단결정 입자로서 MgO 입자를 이용하여 설명하였지만, 그 밖의 단결정 입자이어도 된다. 즉, MgO 마찬가지로 높은 전자 방출 성능을 갖는 Sr, Ca, Ba, Al 등의 금속의 산화물에 의한 결정 입자를 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 입자종으로서는 MgO에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같이 본 발명은, 고정세이며 고휘도의 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 PDP를 실현하는 점에서 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 기판 상에 형성한 표시 전극을 덮도록 유전체층을 형성함과 함께 상기 유전체층 상에 보호층을 형성한 전면판과,

   상기 전면판에 방전 공간을 형성하도록 대향 배치되고 또한 상기 표시 전극과 교차하는 방향으로 어드레스 전극을 형성함과 함께 상기 방전 공간을 구획하는 격벽을 형성한 배면판을 갖고,

   상기 전면판의 유전체층은,

   상기 표시 전극을 덮고, 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제1 유전체층과,

   상기 제1 유전체층 상에 형성되고, 또한 납을 함유하지 않고 산화 비스무트를 함유하는 제2 유전체층으로 구성함과 함께,

   상기 제2 유전체층의 산화 비스무트의 함유량은 상기 제1 유전체층의 산화 비스무트의 함유량보다 적게 하여 구성하고,

   상기 보호층은,

   상기 제2 유전체층 상에 기초막을 형성함과 함께,

   상기 기초막에 금속 산화물을 포함하는 복수개의 결정 입자를 전체면에 걸쳐서 분포되도록 부착시켜 구성한

   것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 결정 입자는, 평균 입경이 0.9㎛ 이상 2㎛ 이하인 범위에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.

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