KR20100131157A - 보호층 재료 및 이를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

보호층 재료 및 이를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제조가 용이하고, 결함이 적은 보호층 재료 및 이를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다. 따라서 본 발명은 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 산화 마그네슘(MgO) 파우더를 포함하는 상기 보호층 재료를 제공한다.
플라즈마 디스플레이 패널, PDP, 보호층, 보호층, 산화 마그네슘, 침전법

Description

보호층 재료 및 이를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널{Material of preparing a protective layer and plasma display panel comprisign the protective layer}
본 발명을 고효율의 방전 특성을 가지고 용이하게 생산 가능한 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 구체적으로 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료, 이를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
종래 PDP 보호층은 산화 마그네슘 다결정 박막 상에 기상법으로 제조된 산화 마그네슘 파우더를 코팅하여 이중층으로 형성하기도 한다. 이때, 상기 산화 마그네슘 파우더는 마그네슘을 챔버 내에서 가열하고 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(Ar) 등의 분위기 가스를 상기 챔버에 주입하여 산화시킴으로써 얻을 수 있다. 그러나, 이와 같이 얻어진 산하 마그네슘 파우더는 결함(defect)이 많다.
상기와 같이 기상법에 의해 제조한 산화 마그네슘 파우더는 마그네슘을 기화하여야 하기 때문에, 상대적으로 공정 시간이 길어지고 조건이 까다로워 단가가 높아 지는 문제가 있다.
본 발명은 용이하게 얻을 수 있으며, 결함 및 불순물이 적어 방전 특성이 우수한 보호층 재료 및 상기 재료를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하고자 한다.
본 발명은 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 산화 마그네슘(MgO) 파우더를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료를 제공한다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료에 있어서, 상기 산화 마그네슘 파우더는 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 가질 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료에 있어서, 상기 산화 마그네슘 파우더는 99.95 중량% 내지 100 중량% 의 순도를 갖는 것일 수 있다.
상기 산화 마그네슘 파우더가 불순물을 포함할 경우, 상기 불순물로 니켈(Ni), 철(Fe), 붕소(B), 실리콘(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 소디움(Na), 또는 이들로부터 선택된 적어도 2개의 불순물 등일 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료에 있어서, 상기 산 화 마그네슘 파우더가 상기 불순물을 포함하는 경우, 상기 소디움(Na)을 가장 많이 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 대항하여 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 방전 공간을 복수의 방전셀들로 구획하는 격벽과, 상기 복수의 방전셀들을 가로질러 배치되는 유지방전 전극쌍들과, 상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층과, 상기 방전셀에 노출되도록 상기 유지방전 전극쌍들 상에 배치되는 보호층과, 상기 방전셀에 채워진 방전 가스를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널로서, 상기 보호층이 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 산화 마그네슘(MgO)을 포함하는 것을 제공한다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 보호층은 산화 마그네슘 다결정 박막의 제1 보호층과, 상기 제1 보호층 상에 형성되고 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 상기 산화 마그네슘을 포함하는 제2 보호층의 다중층으로 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 제2 보호층의 최대 강도는 상기 제1 보호층의 최대 강도 대비 0.5 내지 10 배일 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 보호층의 상기 제2 보호층은 상기 제1 보호층의 전면 상에 형성될 수 있으며, 또는 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 패턴의 예로서, 상기 유지방전 전극쌍의 상부 등, 방전이 집중되는 공간에 배치되는 패턴으로 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 산화 마그네슘은 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 가질 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 산화 마그네슘은 니켈(Ni), 철(Fe), 붕소(B), 실리콘(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 및 소디움(Na)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 불순물을 포함할 수 있다.
상기 산화 마그네슘이 불순물을 포함하는 경우, 소디움(Na)을 가장 많이 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 보호층의 산화 마그네슘이 다른 불순물 보다 소디움(Na)을 가장 많이 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 방전 가스는 제논(Xe)을 상기 방전 가스 대비 적어도 10 부피% 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 제조가 용이하게, 다결정 또는 클러스터(cluster) 상태임에도 불구하고 결함이 적어 열역학적으로 안정한 산화 마그네슘 파우더의 보호층 재료를 제공할 수 있다.
또한, 상기 산화 마그네슘 파우더로 형성한 보호층을 구비한 플라즈마 디스 플레이 패널은 고제논의 방전 가스 환경하에서도 방전 개시 전압이 작으며, 이차 전자 방출 특성도 우수하여, 고효율의 플라즈마 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
이하, 보호층 재료를 이용하여 형성한 보호층을 구비하는 본 발명의 일 실시 예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널을 첨부된 도 1과 2를 참조하여 설명한다. 구체적으로 도 1은 상기 플라즈마 디스플레이 패널의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다.
도 1을 함께 참조하면, 상기 플라즈마 디스플레이 패널을 외부로 빛을 방출하여 소정의 영상을 표시하는 상부 패널(100)과 형광체가 배치되어 빛을 발광하는 하부 패널(200)을 구비한다.
상기 상부 패널(100)은 제1 기판(110), 투명 전극(120), 버스 전극(130), 상부 유전체층(140) 및 보호층(150)을 구비한다. 구체적으로, 글래스 기판으로 이루어진 상기 제1 기판(100) 상에 복수의 유지방전 전극쌍(125)들이 X 방향으로 연장하여 배치된다. 상기 유지방전 전극쌍(125)은 유지 기간 동안 서로 교호하게 전압이 인가되어 유지 방전을 일으키는 유지 전극(X)과 주사 전극(Y)을 구비한다. 또한, 상기 유지 전극(X)은 유지 투명 전극(120X)과 유지 버스 전극(130X)을, 주사 전극(Y)은 주사 투명 전극(120Y)과 주사 버스 전극(130Y)을 구비한다. 그리고 상기 유지방전 전극쌍(120)을 덮도록 상기 제1 기판(110) 상에 상부 유전체층(140)과 보호층(150)을 순차적으로 적층한다. 상기 상부 유전체층(140)은 방전에 참여하는 하 전 입자의 직접적인 충돌로부터 상기 유지방전 전극쌍(125)을 보호할 수 있다. 상기 상부 유전체층(140)은 보호층(150)에 의해 보호될 수 있다.
상기 보호층(150)에 대해 더욱 구체적으로 살펴 본다.
상기 보호층(150)은 제1 보호층(151)과 제2 보호층(153)으로 형성할 수 있다. 상기 제1 보호층(151)은 산화 마그네슘 박막으로서 단결정 산화 마그네슘 펠렛 또는 다결정의 산화 마그네슘 소결체를 소스(source)로 하여 전자빔(e-beam) 증착 또는 이온 플랫팅(Ion-plating) 등의 증착 방법으로 형성할 수 있다. 산화 마그네슘 펠렛은 산화 마그네슘 파우더를 가압하여 형성한 것이며 소결체는 산화 마그네슘 파우더를 소결하여 형성한 것으로, 이때 상기 산화 마그네슘 파우더들은 침전법, 기상법 등에 의해 얻어진 것을 사용할 수 있다.
상기 제2 보호층(153)은 상술한 산화 마그네슘 파우더를 용매에 분산시켜 용액을 형성하고, 상기 용액을 스핀 코팅(spin coating), 스프레이(spray), 인쇄(printing) 등의 방법을 이용하여 상기 제1 보호층(151) 상에 도포하여 형성할 수 있다. 상기 용액에는 용매뿐만 아니라 분산제, 계면 활성제, 산화 방지제 등의 무수 성분의 다양한 첨가제들이 더 포함될 수 있다.
상기 산화 마그네슘 파우더는 해수에 용해되어 있는 마그네슘 이온을 가성소다, 소석회, 하소한 돌로마이트를 이용하여 수산화 마그네슘으로 침전시켜 얻을 수 있다. 하기 화학식 1 의 반응으로 수산화 마그네슘을 얻고, 상기 수산화 마그네슘을 열처리하여 하기 화학식 2의 반응으로 산화 마그네슘 파우더를 얻을 수 있다. 상기 산화 마그네슘 파우더는 침전법으로 얻은 것으로, 클러스터(cluster) 또는 다 결정 상태를 갖는다. 클러스터(Cluster)는 입자형상을 표현하는 용어로, 1차 입자가 모여서 2자 입자가 형성하는 것을 의미한다. 이때, 상기 1차 입자는 단결정이나 다결정으로 형성될 수 있으며, 이러한 단결정 또는 다결정의 입자들이 응집되어 다결정 특성을 갖는 클러스터를 이루게 된다.
<화학식 1>
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl
<화학식 2>
Mg(OH)2 → MgO + H2O
제2 보호층(153)의 재료인 산화 마그네슘 파우더는 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼 특성을 갖는다. 상기 산화 마그네슘 파우더를 용액으로 제조하여 코팅함으로써 제2 보호층(150)을 형성하므로 상기 제2 보호층(153)도 상기 산화 마그네슘 파우더의 음극선 발광 스펙트럼 특성을 포함한다.
이에 반해, 산화 마그네슘 박막의 제1 보호층(151)은 380 내지 400nm 파장 대역에서 제1 발광 피크를 가지고, 700 nm 내지 750 nm 파장 대역에서 제2 발광 피크를 가지며, 상기 제1 발광 피크 대비 제2 발광 피크의 강도 비율은 1: 0.05 내지 0.15 이다.
상기 제2 보호층(153)은 산화 마그네슘 박막의 제1 보호층(151)의 최대 강도 대비 0.5 내지 10 배의 최대 강도를 갖는다. 상기 제2 보호층(153)은 상기 산화 마그네슘 파우더의 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 갖는다. 그리고 상기 산화 마그네슘 파우더를 코팅하여 형성한 상기 제2 보호층(153)도 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 갖는다. 따라서, 제2 보호층(153)은 단결정 상태가 아닌 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 가짐에도 산화 마그네슘 박막을 기준으로 다른 산화 마그네슘 파우더로 형성한 보호층 대비 결함이 적은 것으로, 열역학적으로 안정한 상태를 갖는 것이다.
본 실시 예에서는 보호층(150)을 제1 보호층(151)과 제2 보호층(153)의 이중층으로 형성하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 보호층(153)만으로 형성할 수 있으며, 또는 상기 이중층을 포함하는 삼중층 이상의 다중층의 형태를 가질 수 있다.
이어서, 하부 패널(200)을 살펴보면, 하부 패널(200)은 제2 기판(210) 상에 상기 유지방전 전극쌍(125)과 교차하도록 복수의 어드레스 전극(220)들을 형성한다. 본 실시 예에서는 Y 방향으로 연장하여 배치된다. 상기 어드레스 전극(220)을 덮도록 하부 유전체층(230)을 배치하고, 방전 공간을 구획하는 격벽(240)을 형성한다. 따라서 복수의 방전셀들이 형성된다. 그리고 상기 방전셀 내부에는 형광체층(250)이 배치된다. 상기 형광체층(250)은 격벽(240)의 측벽 및 후면 유전체층(230) 상에 배치된다. 구체적으로, 복수의 방전셀들 각각에 서로 다른 형광체층(250)들이 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 적색 형광체층, 녹색 형광체층, 청색 형광체층이 각각의 방전셀에 배치될 수 있다. 그리고 상기 방전셀에는 자외선 발생원으로서 방전 가스가 주입된다. 방전가스로는 방전 여기를 통하여 적정의 자외선을 방사할 수 있는 제논(Xe), 크립톤(Kr), 헬륨(He), 네온(Ne) 등이 정해진 체적비율로 포함된 다원계 가스가 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전가스 100 부피% 대비 적어도 10 부피% 이상으로 제논(Xe)을 함유하는 고 제논의 방전 가스를 사용할 수 있다. 고 제논의 방전 가스는 발광 효율이 높은 장점이 있으나, 높은 방전 개시 전압이 요구되어 구동 소비 전력의 증가로 정격 전력을 높이기 위한 회로의 재설계 등 제반 사정을 고려할 때, 현실적인 적용이나 확대 적용에 있어서 한계가 있었다. 그러나 본 발명에 관한 보호층에 따르면 방전 개시 전압을 낮출 수 있어, 고 제논의 방전 가스 이용의 단점을 보완할 수 있다.
도 2를 함께 참조하여 설명하면, 일 방전셀(Ce)은 격벽(240)에 의해 인접한 방전셀(Ce)로부터 독립적인 발광 영역을 구성한다. 구체적으로 상기 일 방전셀(Ce)은 유지방전 전극쌍(125)과 이와 교차하는 방향으로 연장하는 어드레스 전극(220)을 갖추고 있다. 유지방전 전극쌍(125)은 복수의 방전셀(Ce)들을 가로질러 배치될 수 있다. 상기 유지방전 전극쌍(125)은 주사 전극(Y)과 유지 전극(X)으로 구성되어 있다. 상기 주사 전극(Y)과 유지 전극(X)은 서로 교호하게 전압이 인가되어 상호 표시방전을 일으키며, 상기 표시방전에 선행하여 상기 주사 전극(Y)과 어드레스 전극(220) 사이에 어드레스 방전을 일으킨다. 상기 어드레스 방전은 표시하고자 하는 방전셀(Ce) 내에 프라이밍 입자들을 축적시킴으로써 표시방전을 일으켜 외부로 빛을 방출할 수 있는 전처리 방전에 해당하는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 실시 예로서 제2 보호층을 제1 보호층 상에 소정의 패턴으로 형성한 예를 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1과 2에 따른 실시 예와는 제2 보호층을 소정의 패턴을 갖도록 형성한 점이 상이한 바, 이에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 보호층(150')은 제1 보호층(155)과 제2 보호층(157)을 구비한다. 상기 제1 보호층(155)은 산화 마그네슘 박막으로 상부 유전체층(140) 전면에 형성한다. 그리고 상기 제1 보호층(155) 상에 상술한 산화 마그네슘 파우더를 함유하는 용액을 특정 영역에만 도포하여 제2 보호층(157)을 형성한다. 예를 들어, 상기 제2 보호층(157)은 방전 개시 전압을 낮추고 많은 양의 이차 전자를 방출하므로, 유지방전 전극쌍(125)의 상부에 대응하는 상부 유전체층(140) 상에 선택적으로 배치할 수 있다. 더욱 구체적으로, 유지방전 전극쌍(125)이 배치된 영역 상에 상기 유지방전 전극쌍(125)과 같이 X 방향으로 연장하여 스트라이프 패턴으로 제2 보호층(157)을 형성할 수 있다. 상기 상부 유전체층(140) 상에 마스크를 이용하여 선택적으로 제2 보호층(157)을 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 관한 보호층 재료의 실시 예 및 이의 음극선 발광 스펙트럼 및 불순물 함량 특성을 확인할 수 있는 평가 예들을 설명한다.
<보호층 재료의 실시 예 1 - 산화 마그네슘 파우더 A>
해수에 가성소다, 소석회를 해수 100 중량%를 기준으로 1 중량% 첨가하여 마그네슘 이온을 수산화 마그네슘으로 침전시켰다. 상기 수산화 마그네슘을 500℃ 이상의 온도로 열처리하여 산화 마그네슘 파우더 A를 얻었다.
<보호층 재료의 실시 예 2 - 산화 마그네슘 파우더 B>
해수에 가성소다, 하소한 돌로마이트를 해수 100 중량%를 기준으로 1 중량% 첨가하여 마그네슘 이온을 수산화 마그네슘으로 침전시켰다. 상기 수산화 마그네슘을 500℃ 이상의 온도로 열처리하여 산화 마그네슘 파우더 B를 얻었다.
<보호층 재료의 실시 예 3 - 산화 마그네슘 파우더 C>
해수에 가성소다, 하소한 돌로마이트를 해수 100 중량%를 기준으로 0.5 중량% 첨가하여 마그네슘 이온을 수산화 마그네슘으로 침전시켰다. 이후 상기 보호층 재료의 실시 예 2 와 동일한 방법으로 산화 마그네슘 파우더 C를 얻었다.
<보호층 재료의 비교 예 - 산화 마그네슘 파우더 D>
챔버 내에서 마그네슘 1g을 저항 가열하여 용융 후 마그네슘 증기를 얻었다. 그리고 상기 마그네슘 증기에 15 liter/min 산소(O2), 아르곤(Ar)을 주가스(main gas)로 흘려주어 산화 마그네슘 파우더 D를 얻었다.
<대조 예 - 산화 마그네슘 박막 E>
산화 마그네슘 펠렛(MgO pellet) 100g을 소스(source)로 하여 전자빔 증착법으로 유전체 상에 7000 Å 두께로 형성하여 다결정의 산화 마그네슘 박막 E를 제조 하였다.
<평가 예 1> 음극선 발광 스펙트럼
상기 보호층 재료의 실시 예들, 비교 예 및 대조 예에 대해 음극선 발광 특성을 평가하였다.
산화 마그네슘 파우더 A 내지 D들 각각을 유압(Press) 방법으로 펠렛을 제조하였다. 표면 중 파우더의 입자 비율이 90~95% 내로 펠렛을 제조하였다. 각 펠렛에 대해 5keV로 전자 빔을 가속 및 집속하여 측정하였다. 그리고 산화 마그네슘 박막 E에 대해서도 5keV로 전자 빔을 가속하여 측정하였다. 이때 사용된 전자빔 소스로는 Kimball physics 회사의 Ta disk 소스, EGPS-3101C를 사용하였고 펠렛 또는 박막에 전자빔 충돌 시 spot size는 약 1mm로 하였다. 또한 광 측정은 Acton사의 spectraPro 2500i를 사용하였고 3종류의 grating 300, 500, 750 grating/mm에 대한 측정 강도(intensity)의 합으로 나타내었다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더 A는 약 300nm에서 380nm 파장 대역에서 760 counts/s의 강도를 갖는 제1 발광 피크 및 약 650nm에서 730nm 파장 대역에서 240 counts/s의 강도를 갖는 제2 발광 피크를 나타낸다.
또한, 산화 마그네슘 파우더 B는 약 380nm에서 450nm 파장 대역에서 1270 counts/s의 강도를 갖는 제1 발광 피크 및 약 700nm에서 740nm 파장 대역에서 440 counts/s의 강도를 갖는 제2 발광 피크, 산화 마그네슘 파우더 C는 약 360nm에서 400nm 파장 대역에서 1480 counts/s의 강도를 갖는 제1 발광 피크 및 약 720nm에서 750nm 파장 대역에서 360counts/s의 강도를 갖는 제2 발광 피크를 나타낸다.
이의 대조 예로서 산화 마그네슘 박막 E는 350nm 내지 450nm에서 최대 강도의 발광 피크를 나타내며 약 200 counts/sec 강도를 나타내었다. 그리고 650nm 내지 750nm 내에서 두 번째로 큰 강도를 갖는 발광 피크를 나타내었다.
도 4b에서는 비교 예로서 기상법으로 제조한 산화 마그네슘 파우더 D의 음극선 발광 스펙트럼을 도시하였다. 산화 마그네슘 파우더 D는 225 내지 275 nm 파장 대역에서 약 2750000 counts/s의 강도를 갖는 제1 발광 피크, 450 내지 550 nm 파장 대역에서 약 100000 counts/s의 강도를 갖는 제2 발광 피크, 약 650 내지 750 nm 파장 대역에서 약 50000 counts/s의 강도를 갖는 제3 발광 피크를 나타내었다.
따라서, 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더들 A 내지 C가 비교 예의 산화 마그네슘 파우더 D 대비 다른 파장 대역에서 발광 피크를 나타냄으로써 다른 결함을 가지며, 그 결함 정도도 현저히 작은 것을 알 수 있다. 따라서 안정된 산화 마그네슘 파우더임을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더들 A 내지 C 는 다결정 또는 클러스터 형태 임에도 대조 예의 산화 마그네슘 박막 E 대비 비교 예의 그것 보다 작은 강도를 가짐으로써 그 결함 정도가 현저히 작은 것임을 확인할 수 있다.
<평가 예2>
본 평가 예에서는 산화 마그네슘 파우더들 A, B, C 각각의 파우더 5 g 에 대해 ICP (Inductive coupled plasma) 분석을 행하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다. 여기서 ND는 불검출을 의미한다.
(ppm) Ni Fe B Si Mn Cr Ca Cu Zr Al Na
A ND 1.5 ND <1.0 <1.0 <1.0 9.1 <1.0 ND ND 155
B 5 3 ND 5 <1.0 <1.0 95 <1.0 ND <1.0 350
C ND 11.1 ND 21.0 ND <1.0 13.7 ND ND 3.2 230
상기 표 1을 참조하면, 상기 산화 마그네슘 파우더들을 불순물을 약 5ppm 이하로 함유함을 확인할 수 있으며, 불순물 중에서 소디움(Na)을 가장 많이 포함함을 알 수 있다. 이는 해수를 이용하여 침전법으로 산화 마그네슘 파우더를 제조하였기 때문일 수 있다.
이하에서는, 상술한 보호층 재료를 이용하여 형성한 PDP 보호층의 실시 예들, 이의 비교 예 및 이들을 이용한 평가 예들을 상세히 설명한다.
<PDP 보호층의 실시 예 1 - PDP 보호층 A>
기판(Asahi사의 PD200) 상에 지름 8mm의 둥근 전극 모양의 대향 방전을 행하는 디스크 타입(disk type)의 은(Ag) 전극을 형성한 후, 상기 전극을 덮도록 상기 전극 상에 산화 납(PbO) 계열 유전체층을 약 35㎛ 형성하였다. 상기 유전체층 상에 산화 마그네슘 펠렛(MgO pellet)을 이용하여 전자 빔(e-beam)의 증착 방법으로 700 nm 제1 보호층을 형성하였다.
그리고. 상기 산화 마그네슘 파우더 A 300mg을 무수 알코올 용매 5ml에 혼합하여 용액을 제조하고, 상기 용액을 상기 제1 보호층 상에 스핀 코팅 방법으로 1㎛ 두께의 제2 보호층을 형성하였다. 따라서 PDP 보호층 A를 완성하였다.
<PDP 보호층의 실시 예 2 - PDP 보호층 B>
상기 산화 마그네슘 파우더 A 대신 상기 산화 마그네슘 파우더 B를 이용한 것을 제외하고 상기 PDP 보호층의 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.　　
<PDP 보호층의 실시 예 3 - PDP 보호층 C>
산화 마그네슘 파우더 A 대신 산화 마그네슘 파우더 C 이용한 것을 제외하고 상기 PDP 보호층의 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
<PDP 보호층의 비교 예 - PDP 보호층 D>
산화 마그네슘 파우더 A 대신 산화 마그네슘 파우더 D를 이용한 것을 제외하고 상기 PDP 보호층의 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
<평가 예 3>
본 평가에서는 상기 PDP 보호층 A 내지 D의 표면을 촬영하여 결정 상태를 육안으로 확인하였다.
도 5a는 상기 PDP 보호층 A의 SEM 사진이고, 도 5b는 상기 PDP 보호층의 B, 도 5c는 상기 보호층의 C, 도 5d는 상기 보호층의 D를 나타낸 SEM 사진들이다. 도 5a, 5c, 5d는 50,000 배율로 촬영한 사진이고, 도 5b는 100,000 배율로 촬영한 사진이다.
상기 도면들에 따르면, 상기 산화 마그네슘 파우더 A와 B는 다결정 상태를 가짐을 확인할 수 있으며, 상기 산화 마그네슘 파우더 C는 클러스터(cluster) 상태를 가짐을 알 수 있다. 기상법으로 제조한 산화 마그네슘 D는 단결정 형태를 가짐을 확인할 수 있다.
<평가 예 4>
본 평가에서는 상기 PDP 보호층 A 내지 D 의 방전 개시 전압을 측정하였다. 대조 예로서 상기 산화 마그네슘 다결정 박막 E의 방전 개시 전압도 측정하였다. 구체적으로, 제논(Xe) 15 부피% 네온 85 부피 %의 방전 가스 환경에서, 싸인파(sine wave) 2kHz 구동으로 방전 개시 전압을 측정하였다.
도 6에 따르면, 본 발명에 관한 PDP 보호층 A 내지 C의 방전 개시 전압은 약 100V 이하이나, 비교 예의 PDP 보호층 D 및 대조 예의 산화 마그네슘 박막 E는 약 130V 이상으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더를 이용함으로써 종래 대비 약 20% 이상 방전 개시 전압을 낮출 수 있다.
<평가예 5>
본 평가 예에서는 이차 전자 방출 특성을 평가하였다.
구체적으로, 상기 산화 마그네슘 파우더들 A 내지 D 각각 300mg을 무수 알코올 용매 5ml에 혼합하여 용액을 제조하고, 상기 용액을 2×2.5㎝ 크기의 실리콘 기판(Silicon wafer)에 코팅한 후, 160nm에 해당하는 자외선 광원(UV source)으로 5분 동안 여기(excitation) 시켰다. 그리고, 상기 자외선 광원(UV source)을 제거하고 5분이 지난 후, 상기 시편 위 약 1~2㎝ 위치에 있는 전자 검출기(electron detector)로 방출되는 전자량을 측정하였다.
도 7에 따르면, 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더 A 내지 C에서는 약 105 electrones/sec 이상으로 전자량이 방출되었으나, 기상법에 의한 산화 마그네슘 파우더 D는 약 103 electrones/sec 정도 전자량이 방출됨을 확인할 수 있다.
실제 방전 상황에서 γ effective 값을 높게 하여 방전 전압을 감소할 수 있다. γ Effective 는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
γeffective = γion + γmetastable + γphoton + γexo + ㆍㆍㆍ
상기 수학식 1에서 알 수 있듯이 방전 공간 내에서의 유효한(effective) 이차 전자 방출은 이온(ion)에 의한 potential emission 뿐만 아니라 여기종 및 광자(photon), exo-emission 등에 의한 이차전자 방출 등에 의해 결정될 수 있다. 따라서 상기 평가 예 8의 결과에 따라 본 발명에 관한 산화 마그네슘 파우더로 형성한 보호층은 exo-emission에 의한 이차 전자 방출이 많으므로, 유효한 이차 전자 방출도 증가할 것으로 예측할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 관한 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널의 사시도이다.
도 4a와 4b는 본 발명에 관한 보호층 재료, 비교군, 대조군의 음극선 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 관한 보호층들의 SEM 사진들이고, 도 5d는 비교군의 SEM 사진이다.
도 6은 방전 개시 전압에 관한 방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 광전자 방출 특성을 나타낸 그래프이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 **
100: 상부 패널 110: 제1 기판 120: 투명 전극
130: 버스 전극 140: 상부 유전체층 150: 보호층
151: 제1 보호층 153: 제2 보호층 200: 하부 패널
210: 제2 기판 220: 어드레스 전극 230: 하부 유전체층
240: 격벽 250: 형광체층

Claims (17)

  1. 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 산화 마그네슘(MgO) 파우더를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 파우더는 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 파우더는 99.95 중량% 내지 100 중량% 의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료.
  4. 제3항에 있어서, 니켈(Ni), 철(Fe), 붕소(B), 실리콘(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 및 소디움(Na)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 불순물을 0.05 중량% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 플라즈마 디스플레이 패널의 보호층 재료.
  5. 제4항에 있어서, 상기 산화 마그네슘 파우더가 상기 불순물을 포함하는 경 우, 상기 소디움(Na)을 가장 많이 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 서로 대항하여 배치되는 제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 방전 공간을 복수의 방전셀들로 구획하는 격벽;
    상기 복수의 방전셀들을 가로질러 배치되는 유지방전 전극쌍들;
    상기 방전셀 내에 배치되는 형광체층; 및
    상기 방전셀에 노출되도록 상기 유지방전 전극쌍들 상에 배치되는 보호층;
    상기 방전셀에 채워진 방전 가스;를 포함하고,
    상기 보호층은 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 산화 마그네슘(MgO)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보호층은,
    산화 마그네슘 다결정 박막의 제1 보호층, 및
    상기 제1 보호층 상에 형성되고, 300 nm 내지 450 nm에서 제1 발광 피크 및 650 nm 내지 750 nm에서 제2 발광 피크를 나타내며, 상기 제1 발광 피크 대비 상기 제2 발광 피크의 강도 비율이 1: 0.15 내지 0.40 인 음극선 발광 스펙트럼을 갖는 상기 산화 마그네슘을 포함하는 제2 보호층을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 보호층의 최대 강도는 상기 제1 보호층의 최대 강도 대비 0.5 내지 10 배인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  9. 제7항에 있어서, 상기 보호층의 상기 제2 보호층은 상기 유지방전 전극쌍의 상부에 대응하는 상기 제1 보호층 상에 배치되는 패턴으로 형성하는 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  10. 제6항에 있어서, 상기 산화 마그네슘은 클러스터(cluster) 또는 다결정 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  11. 제6항에 있어서, 상기 산화 마그네슘은 니켈(Ni), 철(Fe), 붕소(B), 실리콘(Si), 망간(Mn), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 및 소디움(Na)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 플라즈마 디스플레이 패널.
  12. 제11항에 있어서, 상기 불순물들 중 상기 소디움(Na)을 가장 많이 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제2 보호층의 산화 마그네슘은 다른 불순물 보다 소디움(Na)을 가장 많이 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  14. 제6항에 있어서, 상기 방전 가스는 제논(Xe)을 상기 방전 가스 대비 적어도 10 부피% 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  15. 제6항에 있어서, 상기 유지방전 전극쌍과 상기 보호층 사이에 상부 유전체층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  16. 제6항에 있어서, 상기 유지방전 전극쌍과 교차하는 어드레스 전극을 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  17. 제6항에 있어서, 상기 어드레스 전극과 상기 형광체층 사이에 배치되는 하부 유전체층을 더 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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