KR20110126736A - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

플라즈마 디스플레이 패널의 보호층은, 유전체층 상에 형성된 기초층 및 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수의 응집 입자를 포함한다. 형광체층은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층을 갖는다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

여기에 개시된 기술은, 표시 디바이스 등에 이용되는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 칭함)은, 전면판과 배면판으로 구성된다. 전면판은, 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에 형성된 표시 전극과, 표시 전극을 덮어 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 유전체층 상에 형성된 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층으로 구성되어 있다. 한편, 배면판은, 글래스 기판과, 글래스 기판의 한쪽의 주면 상에 형성된 데이터 전극과, 데이터 전극을 덮는 기초 유전체층과, 기초 유전체층 상에 형성된 격벽과, 각 격벽 사이에 형성된 적색, 녹색 및 청색 각각으로 발광하는 형광체층으로 구성되어 있다.

전면판과 배면판은 전극 형성면측을 대향시켜 기밀 봉착된다. 격벽에 의해 구획된 방전 공간에는, 네온(Ne) 및 크세논(Xe)의 방전 가스가 봉입되어 있다. 방전 가스는, 표시 전극에 선택적으로 인가된 영상 신호 전압에 의해 방전한다. 방전에 의해 발생한 자외선은, 각 색 형광체층을 여기한다. 여기한 형광체층은, 적색, 녹색, 청색으로 발광한다. PDP는, 이와 같이 컬러 화상 표시를 실현하고 있다(특허 문헌 1 참조).

일본 특개 2003-128430호 공보

제1 개시의 PDP는, 전면판과, 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비한다. 전면판은, 표시 전극과 표시 전극을 덮는 유전체층과 유전체층을 덮는 보호층을 갖는다. 보호층은, 유전체층 상에 형성된 기초층 및 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수의 응집 입자를 포함한다. 응집 입자는, 복수의 응집된 금속 산화물 결정 입자로 이루어진다. 배면판은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층을 갖는다. 형광체층은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층을 갖는다.

제2 개시의 PDP는, 전면판과, 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비한다. 전면판은, 표시 전극과 표시 전극을 덮는 유전체층과 유전체층을 덮는 보호층을 갖는다. 보호층은, 유전체층 상에 형성된 기초층과, 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제1 입자와, 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제2 입자를 포함한다. 제1 입자는, 금속 산화물 결정 입자가 복수개 응집한 응집 입자이다. 제2 입자는 입방체 형상의 결정 입자이다. 배면판은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층을 갖는다. 형광체층은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층을 갖는다.

도 1은 PDP의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 PDP의 전극 배열도이다.
도 3은 플라즈마 디스플레이 장치의 블록 회로도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 구동 전압 파형도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 서브필드 구성을 도시하는 모식도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 코딩을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 전면판의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 보호층 부분의 확대도이다.
도 9는 실시 형태에 따른 보호층 표면의 확대도이다.
도 10은 실시 형태에 따른 응집 입자의 확대도이다.
도 11은 실시 형태에 따른 결정 입자의 캐소드 루미네센스 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 12는 전자 방출 성능과 Vscn 점등 전압의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13은 PDP의 점등 시간과 전자 방출 성능의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14는 피복률에 대하여 설명하기 위한 확대도이다.
도 15는 유지 방전 전압을 비교하여 도시하는 특성도이다.
도 16은 응집 입자의 평균 입경과 전자 방출 성능의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 17은 결정 입자의 입경과 격벽의 파손의 발생율과의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 18은 실시 형태에 따른 보호층 형성의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 19는 ZSM 형광체에서의 Mn 부활량에 대한 휘도 및 잔광 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 20은 PDP에서의 녹색 발광의 잔광 특성을 도시하는 도면이다.
도 21은 PDP 점등 시간과 녹색 휘도 유지율과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 22는 Mn 부활량이 8원자％의 ZSM 형광체에 YAG 형광체를 혼합한 녹색 형광체의 분체에서의 CIE 색도 좌표를 도시하는 도면이다.
도 23은 ZSM 형광체에서의 YAG 형광체의 혼합 비율과 발광 스펙트럼과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 24는 ZSM 형광체에서의 YAG 형광체의 혼합 비율과 휘도와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 25는 실시 형태에 따른 녹색 형광체가 적용된 PDP에서의 잔광 특성을 도시하는 도면이다.
도 26은 발광색이 상이한 Eu³⁺ 부활 적색 형광체의 분체의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 27은 실시 형태에 따른 적색 형광체의 분체에서의 잔광 특성을 도시하는 도면이다.
도 28은 YPV 형광체의 분체에서의 P 비율에 대한 발광 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 29는 YPV 형광체의 분체에서의 잔광 특성을 도시하는 도면이다.
도 30은 YPV 형광체의 분체에서의 적색광 강도에 대한 오렌지색광 강도의 강도 비율과 잔광 시간과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 31은 YPV 형광체의 분체에서의 P 비율과 진공 자외선(147㎚) 여기 하에서 평가한 총 광자수와 휘도 상대값과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 32는 실시 형태에 따른 PDP의 적색광, 녹색광 및 청색광의 잔광 특성의 일례를 도시하는 도면이다.

[1. PDP(1)의 구성]

PDP의 기본 구조는, 일반적인 교류 면방전형 PDP이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 글래스 기판(3) 등으로 이루어지는 전면판(2)과, 배면 글래스 기판(11) 등으로 이루어지는 배면판(10)이 대향하여 배치되어 있다. 전면판(2)과 배면판(10)은, 외주부가 글래스 프릿 등으로 이루어지는 봉착재에 의해 기밀 봉착되어 있다. 봉착된 PDP(1) 내부의 방전 공간(16)에는, 네온(Ne) 및 크세논(Xe) 등의 방전 가스가 53㎪(400Torr)∼80㎪(600Torr)의 압력으로 봉입되어 있다.

전면 글래스 기판(3) 상에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)으로 이루어지는 한 쌍의 띠 형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)가 서로 평행하게 각각 복수 열 배치되어 있다. 전면 글래스 기판(3) 상에는 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)를 덮도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성된다. 또한 유전체층(8)의 표면에 산화마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성되어 있다.

주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 각각 인듐 주석 산화물(ITO), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO) 등의 도전성 금속 산화물로 이루어지는 투명 전극 상에 Ag로 이루어지는 버스 전극이 적층되어 있다.

배면 글래스 기판(11) 상에는, 표시 전극(6)과 직교하는 방향으로, 은(Ag)을 주성분으로 하는 도전성 재료로 이루어지는 복수의 데이터 전극(12)이, 서로 평행하게 배치되어 있다. 데이터 전극(12)은, 기초 유전체층(13)으로 피복되어 있다. 또한, 데이터 전극(12) 사이의 기초 유전체층(13) 상에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 사이의 홈에는, 데이터 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색으로 발광하는 적색 형광체층(31), 녹색으로 발광하는 녹색 형광체층(32) 및 청색으로 발광하는 청색 형광체층(33)이 순차적으로 도포되어 형성되어 있다. 이후, 적색 형광체층(31), 녹색 형광체층(32) 및 청색 형광체층(33)을 총칭하는 경우는, 형광체층(15)으로 기재된다. 표시 전극(6)과 데이터 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되어 있다. 표시 전극(6) 방향으로 배열된 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소로 된다.

또한, 본 실시 형태에서, 방전 공간(16)에 봉입하는 방전 가스는, 10체적％이상 30％ 체적 이하의 Xe를 포함한다.

도 2에 도시한 바와 같이, PDP(1)는, 긴 변 방향으로 연신하여 배열된 n개의 주사 전극 SC1∼SCn을 갖는다. 또한, PDP(1)는, 긴 변 방향으로 연신하여 배열된 n개의 유지 전극 SU1∼SUn을 갖는다. PDP(1)는, 짧은 변 방향으로 연신하여 배열된 m개의 데이터 전극 D1∼Dm을 갖는다. 주사 전극 SC1 및 유지 전극 SU1과 데이터 전극 D1이 교차한 부분에 방전 셀이 형성되어 있다. 방전 셀은 방전 공간 내에 m×n개 형성되어 있다. 방전 셀이 배치된 영역이 화상 표시 영역이다. 주사 전극 및 유지 전극은, 전면판의 화상 표시 영역 외의 주변 단부에 설치된 접속 단자에 접속되어 있다. 데이터 전극은, 배면판의 화상 표시 영역 외의 주변 단부에 설치된 접속 단자에 접속되어 있다.

[2. 플라즈마 디스플레이 장치(100)의 구성]

도 3에 도시한 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 장치(100)는, PDP(1), 화상 신호 처리 회로(21), 데이터 전극 구동 회로(22), 주사 전극 구동 회로(23), 유지 전극 구동 회로(24), 타이밍 발생 회로(25) 및 전원 회로(도시 생략)를 구비하고 있다.

화상 신호 처리 회로(21)는, 우안용 화상 신호와 좌안용 화상 신호를 필드마다 교대로 입력한다. 또한, 화상 신호 처리 회로(21)는, 입력한 우안용 화상 신호를 서브필드마다의 발광 또는 비발광을 나타내는 우안용 화상 데이터로 변환한다. 또한, 화상 신호 처리 회로(21)는, 좌안용 화상 신호를 서브필드마다의 발광 또는 비발광을 나타내는 좌안용 화상 데이터로 변환한다. 데이터 전극 구동 회로(22)는, 우안용 화상 데이터 및 좌안용 화상 데이터를 데이터 전극 D1∼데이터 전극 Dm의 각각에 대응하는 기입 펄스로 변환한다. 또한, 데이터 전극 구동 회로(22)는, 데이터 전극 D1∼데이터 전극 Dm의 각각에 기입 펄스를 인가한다.

타이밍 발생 회로(25)는, 수평 동기 신호 H 및 신호 V에 기초하여 각종 타이밍 신호를 발생하여, 각 구동 회로 블록에 공급하고 있다. 또한, 셔터 안경의 셔터를 개폐하는 타이밍 신호를 타이밍 신호 출력부에 출력한다. 타이밍 신호 출력부(도시 생략)는, LED 등의 발광 소자를 이용하여 타이밍 신호를, 예를 들면 적외선의 신호로 변환하여 셔터 안경(도시 생략)에 공급한다. 주사 전극 구동 회로(23)는 타이밍 신호에 기초하여 주사 전극의 각각에 구동 전압 파형을 공급한다. 유지 전극 구동 회로(24)는 타이밍 신호에 기초하여 유지 전극에 구동 전압 파형을 공급한다. 셔터 안경(도시 생략)은, 타이밍 신호 출력부(도시 생략)로부터 출력된 타이밍 신호를 수신하는 수신부와 우안용 액정 셔터 R 및 좌안용 액정 셔터 L을 갖는다. 또한, 셔터 안경(도시 생략)은, 타이밍 신호에 기초하여 우안용 액정 셔터 R 및 좌안용 액정 셔터 L을 개폐한다.

[3. PDP(1)의 구동 방법]

도 4에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에서의 PDP(1)는, 서브필드 구동법에 의해 구동된다. 서브필드 구동법에서는, 1필드가 복수의 서브필드에 의해 구성된다. 서브필드는, 초기화 기간과, 기입 기간, 유지 기간을 갖는다. 초기화 기간은 방전 셀에서 초기화 방전을 발생시키는 기간이다. 기입 기간은, 초기화 기간 후, 발광시키는 방전 셀을 선택하는 기입 방전을 발생시키는 기간이다. 유지 기간은, 기입 기간에서 선택된 방전 셀에 유지 방전을 발생시키는 기간이다.

[3-1-1. 초기화 기간]

제1 서브필드의 초기화 기간에서는, 데이터 전극 D1∼Dm 및 유지 전극 SU1∼SUn이 0(V)으로 유지된다. 또한, 주사 전극 SC1∼SCn에 대하여 방전 개시 전압 이하로 되는 전압 Vi1(V)로부터 방전 개시 전압을 초과하는 전압 Vi2(V)를 향하여 완만하게 상승하는 램프 전압이 인가된다. 그렇게 하면, 모든 방전 셀에서 1회째의 미약한 초기화 방전이 발생한다. 초기화 방전에 의해, 주사 전극 SC1∼SCn 상에 마이너스의 벽전압이 축적된다. 유지 전극 SU1∼SUn 상 및 데이터 전극 D1∼Dm 상에 플러스의 벽전압이 축적된다. 벽전압이란 보호층(9)이나 형광체층(15) 상 등에 축적된 벽전하에 의해 생기는 전압이다.

그 후, 유지 전극 SU1∼SUn이 플러스의 전압 Ve1(V)로 유지된다. 주사 전극 SC1∼SCn에 전압 Vi3(V)으로부터 전압 Vi4(V)를 향하여 완만하게 하강하는 램프 전압이 인가된다. 그렇게 하면, 모든 방전 셀에서 2회째의 미약한 초기화 방전이 발생한다. 주사 전극 SC1∼SCn 상과 유지 전극 SU1∼SUn 상과의 사이의 벽전압이 약해진다. 데이터 전극 D1∼Dm 상의 벽전압이 기입 동작에 적합한 값으로 조정된다. 이상에 의해, 모든 방전 셀에 대하여 강제적으로 초기화 방전을 행하는 강제 초기화 동작이 종료된다.

[3-1-2. 기입 기간]

계속되는 기입 기간에서는, 유지 전극 SU1∼SUn에 전압 Ve2가 인가된다. 주사 전극 SC1∼SC에는 전압 Vc가 인가된다. 다음으로, 주사 전극 SC1에 마이너스의 주사 펄스 전압 Va(V)가 인가된다. 또한, 데이터 전극 D1∼Dm 중 1행째에 표시할 방전 셀의 데이터 전극 Dk(k=1∼m)에 플러스의 기입 펄스 전압 Vd(V)가 인가된다. 이때 데이터 전극 Dk와 주사 전극 SC1의 교차부의 전압은, 외부 인가 전압 (Vd-Va)(V)에 데이터 전극 Dk 상의 벽전압과 주사 전극 SC1 상의 벽전압이 가산된 것으로 된다. 즉, 데이터 전극 Dk와 주사 전극 SC1의 교차부의 전압은, 방전 개시 전압을 초과한다. 그리고, 데이터 전극 Dk와 주사 전극 SC1과의 사이 및 유지 전극 SU1과 주사 전극 SC1과의 사이에 기입 방전이 발생한다. 기입 방전이 발생한 방전 셀의 주사 전극 SC1 상에는 플러스의 벽전압이 축적된다. 기입 방전이 발생한 방전 셀의 유지 전극 SU1 상에는 마이너스의 벽전압이 축적된다. 기입 방전이 발생한 방전 셀의 데이터 전극 Dk 상에는 마이너스의 벽전압이 축적된다.

한편, 기입 펄스 전압 Vd(V)가 인가되지 않았던 데이터 전극 D1∼Dm과 주사 전극 SC1의 교차부의 전압은 방전 개시 전압을 초과하지 않는다. 따라서, 기입 방전은 발생하지 않는다. 이상의 기입 동작이 n행째의 방전 셀에 이르기까지 순차적으로 행해진다. 기입 기간의 종료는, n행째의 방전 셀의 기입 동작이 종료되었을 때이다.

[3-1-3. 유지 기간]

계속되는 유지 기간에서는, 주사 전극 SC1∼SCn에는 제1 전압으로서 플러스의 유지 펄스 전압 Vs(V)가 인가된다. 유지 전극 SU1∼SUn에는 제2 전압으로서 접지 전위, 즉 0(V)가 인가된다. 이때 기입 방전이 발생한 방전 셀에서는, 주사 전극 SCi 상과 유지 전극 SUi 상과의 사이의 전압은 유지 펄스 전압 Vs(V)에 주사 전극 SCi 상의 벽전압과 유지 전극 SUi 상의 벽전압이 가산된 것으로 되어, 방전 개시 전압을 초과한다. 그리고, 주사 전극 SCi와 유지 전극 SUi와의 사이에 유지 방전이 발생한다. 유지 방전에 의해 발생한 자외선에 의해 형광체층이 여기되어 발광한다. 그리고 주사 전극 SCi 상에 마이너스의 벽전압이 축적된다. 유지 전극 SUi 상에 플러스의 벽전압이 축적된다. 데이터 전극 Dk 상에는 플러스의 벽전압이 축적된다.

기입 기간에서 기입 방전이 발생하지 않았던 방전 셀에서는, 유지 방전은 발생하지 않는다. 따라서, 초기화 기간의 종료 시에서의 벽전압이 유지된다. 계속해서, 주사 전극 SC1∼SCn에는 제2 전압인 0(V)가 인가된다. 유지 전극 SU1∼SUn에는 제1 전압인 유지 펄스 전압 Vs(V)가 인가된다. 그렇게 하면, 유지 방전이 발생한 방전 셀에서는, 유지 전극 SUi 상과 주사 전극 SCi 상과의 사이의 전압이 방전 개시 전압을 초과한다. 따라서, 다시 유지 전극 SUi와 주사 전극 SCi와의 사이에 유지 방전이 발생한다. 즉, 유지 전극 SUi 상에 마이너스의 벽전압이 축적된다. 주사 전극 SCi 상에 플러스의 벽전압이 축적된다.

이후 마찬가지로, 주사 전극 SC1∼SCn과 유지 전극 SU1∼SUn에 교대로 휘도 가중치에 따른 수의 유지 펄스 전압 Vs(V)가 인가됨으로써, 기입 기간에서 기입 방전이 발생한 방전 셀에서 유지 방전이 계속해서 발생한다. 소정 수의 유지 펄스 전압 Vs(V)의 인가가 완료되면 유지 기간에서의 유지 동작이 종료된다. 유지 기간의 마지막에는 전압 Vr을 향하여 완만하게 상승하는 경사 파형 전압이 주사 전극 SC1∼SCn에 인가된다. 데이터 전극 Dk 상에는, 플러스의 벽전압을 남긴 채로, 주사 전극 SCi 상 및 유지 전극 SUi 상의 벽전압이 약해진다. 이렇게 하여 유지 기간에서의 유지 동작이 종료된다.

[3-1-4. 제2 서브필드 이후]

선택 초기화 동작을 행하는 SF2의 초기화 기간에서는, 유지 전극 SU1∼SUn에 전압 Ve1이 인가된다. 데이터 전극 D1∼Dm에 전압 0(V)이 인가된다. 주사 전극 SC1∼SCn에는 전압 Vi4를 향하여 완만하게 하강하는 경사 파형 전압이 인가된다. 그렇게 하면 직전의 서브필드인 SF1에서 유지 방전을 일으킨 방전 셀에서는 미약한 초기화 방전이 발생하여, 주사 전극 SCi 상 및 유지 전극 SUi 상의 벽전압이 약해진다. 또한 데이터 전극 Dk에 대해서는, 직전의 유지 방전에 의해 데이터 전극 Dk 상에 충분한 플러스의 벽전압이 축적되어 있다. 벽전압의 과잉 부분이 방전됨으로써, 기입 동작에 적합한 벽전압으로 조정된다. 한편, 전의 서브필드에서 유지 방전을 일으키지 않았던 방전 셀에 대해서는 방전하는 일은 없어, 전의 서브필드의 초기화 기간 종료 시에서의 벽전압이 유지된다. 선택 초기화 동작은, 직전의 서브필드의 기입 기간에서 기입 동작을 행한 방전 셀, 따라서 유지 기간에서 유지 동작을 행한 방전 셀에 대하여 선택적으로 초기화 방전을 행하는 동작이다.

계속되는 기입 기간의 동작은 SF1의 기입 기간의 동작과 마찬가지이다. 따라서 상세한 설명은 생략된다. 계속되는 유지 기간의 동작도, 유지 펄스의 수를 제외하고 SF1의 유지 기간의 동작과 마찬가지이다. 계속되는 SF3∼SF5의 동작은, 유지 펄스의 수를 제외하고 SF2의 동작과 마찬가지이다.

또한, 본 실시 형태에서 각 전극에 인가하는 전압값은, 일례로서, 전압 Vi1=145(V), 전압 Vi2=335(V), 전압 Vi3=190(V), 전압 Vi4=-160(V), 전압 Va=-180(V), 전압 Vc=-35(V), 전압 Vs=190(V), 전압 Vr=190(V), 전압 Ve1=125(V), 전압 Ve2=130(V), 전압 Vd=60(V)이다. 이들 전압값은, PDP(1)의 특성이나 플라즈마 디스플레이 장치(100)의 사양 등에 맞추어, 적절히 최적의 값으로 설정할 수 있다.

[3-1-5. 서브필드 구성]

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 입체 화상을 표시하기 위해서, 필드 주파수는 통상의 2배의 120㎐로 설정되어 있다. 또한, 우안용 필드와 좌안용 필드가 교대로 배치된다. 1개의 필드에는, 5개의 서브필드(SF1, SF2, SF3, SF4, 및 SF5)가 배치되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 1필드는, 일례로서, 5개의 서브필드(SF1, SF2, SF3, SF4, 및 SF5)로 구성되어 있다. 필드의 최초에 배치된 서브필드인 SF1의 초기화 기간에서는, 강제 초기화 동작이 행해진다. SF1 이후에 배치된 서브필드인 SF2∼SF5의 초기화 기간에서는 선택 초기화 동작이 행해진다.

또한, SF1의 휘도 가중치는 1이다. SF2의 휘도 가중치는 16이다. SF3의 휘도 가중치는 8이다. SF4의 휘도 가중치는 4이다. SF5의 휘도 가중치는 2이다. 즉, 가장 휘도 가중치가 작은 서브필드는 최초의 서브필드인 SF1이다. 가장 휘도 가중치가 큰 서브필드는 2번째의 서브필드인 SF2이다. 3번째 이후의 서브필드는 휘도 가중치가 순서대로 작아진다. 서브필드의 휘도 가중치 배분은 전술한 대로이다.

셔터 안경의 우안용 액정 셔터 R 및 좌안용 액정 셔터 L은, 타이밍 신호 출력부로부터 출력되는 타이밍 신호를 수신하여, 셔터 안경을 이하와 같이 제어한다. 셔터 안경의 우안용 액정 셔터 R은, 우안용 필드의 SF1의 기입 기간의 개시에 동기하여 셔터를 열고, 좌안용 필드의 SF1의 기입 기간의 개시에 동기하여 셔터를 닫는다. 또한 좌안용 액정 셔터 L은, 좌안용 필드의 SF1의 기입 기간의 개시에 동기하여 셔터를 열고, 우안용 필드의 SF1의 기입 기간의 개시에 동기하여 셔터를 닫는다.

이와 같은 서브필드 배치와 셔터 안경의 제어에 의해, 우안용 화상과 좌안용 화상의 크로스토크가 억제된다. 또한, 기입 방전을 안정시킴으로써, 고품질의 입체 화상을 표시할 수 있다.

형광체의 잔광의 강도는, 형광체의 발광 시의 휘도에 비례한다. 또한, 형광체의 잔광의 강도는, 일정한 시상수로 감쇠한다. 유지 기간에서의 발광 휘도는 휘도 가중치가 큰 서브필드일수록 높다. 따라서, 잔광을 약하게 하기 위해서는 필드의 초기 시기에 휘도 가중치가 큰 서브필드를 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 밝은 계조를 표시하는 방전 셀에서는 복수의 서브필드에서 유지 방전이 발생한다. 따라서, 방전 셀에는 유지 방전에 수반되는 충분한 양의 프라이밍이 공급된다. 따라서, 안정된 기입 방전을 발생시킬 수 있다. 그러나 어두운 계조, 특히 가장 휘도 가중치가 작은 필드만에서 발광시켜야 할 방전 셀에서는 프라이밍이 부족하다. 따라서, 기입 방전이 불안정해지기 쉽다.

따라서 본 실시 형태에서는, 초기화 기간에서 강제 초기화 동작을 행하는 최초의 서브필드의 휘도 가중치가 가장 작다. 그 때문에, 강제 초기화 동작에서 생긴 프라이밍이 잔존하는 동안에 기입 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서, 가장 휘도 가중치가 작은 서브필드만에서 발광시키는 방전 셀이라도 안정된 기입 방전을 발생시킬 수 있다. 또한, 2번째의 서브필드는 가장 휘도 가중치가 크고, 3번째 이후의 서브필드는 순서대로 휘도 가중치가 작다. 따라서, 필드가 종료되는 시점에서 형광체의 잔광을 약하게 할 수 있다. 따라서, 우안과 좌안 사이에서의 크로스토크를 억제할 수 있다.

[3-1-6. 계조 표시 방법]

도 6에 도시한 바와 같이, 표시해야 할 계조와 그때의 서브필드의 기입 동작의 유무와의 관계(이하, 코딩이라고 칭함)에서, 「1」은 기입 동작이 행해지는 것을 나타낸다. 「0」은 기입 동작이 행해지지 않는 것을 나타낸다.

전술한 코딩에 따라서, 예를 들면 계조 「0」, 즉 흑을 표시하는 방전 셀에서는, SF1∼SF5의 모든 서브필드에서 기입 동작이 행해지지 않는다. 그렇게 하면 그 방전 셀은 한 번도 유지 방전하지 않아, 휘도는 가장 낮아진다.

또한 계조 「1」을 표시하는 방전 셀에서는, 휘도 가중치 「1」을 갖는 서브필드인 SF5에서만 기입 동작이 행해진다. 또한, SF1∼SF4에서는 기입 동작이 행해지지 않는다. 따라서, 그 방전 셀은, 휘도 가중치 「1」에 따른 횟수의 유지 방전을 발생함으로써 「1」의 밝기가 표시된다.

또한 계조 「7」을 표시하는 방전 셀에서는 휘도 가중치 「4」를 갖는 SF3과, 휘도 가중치 「2」를 갖는 SF4와, 휘도 가중치 「1」을 갖는 SF5에서 기입 동작이 행해진다. 그렇게 하면 그 방전 셀은 SF3의 유지 기간에 휘도 가중치 「4」에 따른 횟수의 유지 방전이 발생한다. SF4의 유지 기간에는, 휘도 가중치 「2」에 따른 횟수의 유지 방전이 발생한다. SF5의 유지 기간에는, 휘도 가중치 「1」에 따른 횟수의 유지 방전이 발생한다. 따라서, 합계 「7」의 밝기가 표시된다.

다른 계조의 표시도 마찬가지이다. 즉, 도 6에 도시한 코딩에 따라서, 각각의 서브필드에서의 기입 동작의 유무에 따라서 유지 방전의 유무가 제어된다.

[4. PDP(1)의 제조 방법]

[4-1. 전면판(2)의 제조 방법]

포토리소그래피법에 의해, 전면 글래스 기판(3) 상에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 블랙 스트라이프(7)가 형성된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 도전성을 확보하기 위한 은(Ag)을 포함하는 금속 버스 전극(4b, 5b)을 갖는다. 또한, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 투명 전극(4a, 5a)을 갖는다. 금속 버스 전극(4b)은, 투명 전극(4a)에 적층된다. 금속 버스 전극(5b)은, 투명 전극(5a)에 적층된다.

투명 전극(4a, 5a)의 재료에는, 투명도와 전기 전도도를 확보하기 위해서 ITO 등이 이용된다. 우선, 스퍼터법 등에 의해, ITO 박막이 전면 글래스 기판(3)에 형성된다. 다음으로 리소그래피법에 의해 소정 패턴의 투명 전극(4a, 5a)이 형성된다.

금속 버스 전극(4b, 5b)의 재료에는, 은(Ag)과 은을 결착시키기 위한 글래스 프릿과 감광성 수지와 용제 등을 포함하는 금속 버스 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 금속 버스 전극 페이스트가, 전면 글래스 기판(3)에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 금속 버스 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정 패턴의 포토마스크를 통하여, 금속 버스 전극 페이스트가 노광된다.

다음으로, 금속 버스 전극 페이스트가 현상되어, 금속 버스 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 금속 버스 전극 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 금속 버스 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 금속 버스 전극 패턴 중의 글래스 프릿이 용융한다. 용융한 글래스 프릿은, 소성 후에 다시 글래스화한다. 이상의 공정에 의해, 금속 버스 전극(4b, 5b)이 형성된다.

블랙 스트라이프(7)는, 흑색 안료를 포함하는 재료에 의해 형성된다.

다음으로, 유전체층(8)이 형성된다. 유전체층(8)의 재료에는, 유전체 글래스 프릿과 수지와 용제 등을 포함하는 유전체 페이스트가 이용된다. 우선 다이 코트법 등에 의해, 유전체 페이스트가 소정의 두께로 주사 전극(4), 유지 전극(5) 및 블랙 스트라이프(7)를 덮도록 전면 글래스 기판(3) 상에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 유전체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 유전체 페이스트가 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 유전체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 또한, 유전체 글래스 프릿이 용융한다. 용융한 글래스 프릿은, 소성 후에 다시 글래스화한다. 이상의 공정에 의해, 유전체층(8)이 형성된다. 여기서, 유전체 페이스트를 다이 코드하는 방법 이외에도, 스크린 인쇄법, 스핀 코트법 등을 이용할 수 있다. 또한, 유전체 페이스트를 이용하지 않고, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해, 유전체층(8)으로 되는 막을 형성할 수도 있다.

다음으로, 유전체층(8) 상에 보호층(9)이 형성된다. 보호층(9)의 상세는 후술된다.

이상의 공정에 의해 전면 글래스 기판(3) 상에 소정의 구성을 갖는 전면판(2)이 완성된다.

[4-2. 배면판(10)의 제조 방법]

포토리소그래피법에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에, 데이터 전극(12)이 형성된다. 데이터 전극(12)의 재료에는, 도전성을 확보하기 위한 은(Ag)과 은을 결착시키기 위한 글래스 프릿과 감광성 수지와 용제 등을 포함하는 데이터 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 데이터 전극 페이스트가 소정의 두께로 배면 글래스 기판(11) 상에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 데이터 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정 패턴의 포토마스크를 통하여, 데이터 전극 페이스트가 노광된다. 다음으로, 데이터 전극 페이스트가 현상되어, 데이터 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 데이터 전극 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 데이터 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 데이터 전극 패턴 중의 글래스 프릿이 용융한다. 용융한 글래스 프릿은, 소성 후에 다시 글래스화한다. 이상의 공정에 의해, 데이터 전극(12)이 형성된다. 여기서, 데이터 전극 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법 이외에도, 스퍼터법, 증착법 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 기초 유전체층(13)이 형성된다. 기초 유전체층(13)의 재료에는, 유전체 글래스 프릿과 수지와 용제 등을 포함하는 기초 유전체 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 기초 유전체 페이스트가 소정 두께로 데이터 전극(12)이 형성된 배면 글래스 기판(11) 상에 데이터 전극(12)을 덮도록 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 기초 유전체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 기초 유전체 페이스트가 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 기초 유전체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 또한, 유전체 글래스 프릿이 용융한다. 용융한 글래스 프릿은, 소성 후에 다시 글래스화한다. 이상의 공정에 의해, 기초 유전체층(13)이 형성된다. 여기서, 기초 유전체 페이스트를 스크린 인쇄하는 방법 이외에도, 다이 코트법, 스핀 코트법 등을 이용할 수 있다. 또한, 기초 유전체 페이스트를 이용하지 않고, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해, 기초 유전체층(13)으로 되는 막을 형성할 수도 있다.

다음으로, 포토리소그래피법에 의해, 격벽(14)이 형성된다. 격벽(14)의 재료에는, 필러와, 필러를 결착시키기 위한 글래스 프릿과, 감광성 수지와, 용제 등을 포함하는 격벽 페이스트가 이용된다. 우선, 다이 코트법 등에 의해, 격벽 페이스트가 소정 두께로 기초 유전체층(13) 상에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 격벽 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정 패턴의 포토마스크를 통하여, 격벽 페이스트가 노광된다. 다음으로, 격벽 페이스트가 현상되어, 격벽 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 격벽 패턴이 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 격벽 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 격벽 패턴 중의 글래스 프릿이 용융한다. 용융한 글래스 프릿은, 소성 후에 다시 글래스화한다. 이상의 공정에 의해, 격벽(14)이 형성된다. 여기서, 포토리소그래피법 이외에도, 샌드 블러스트법 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 형광체층(15)이 형성된다. 형광체층(15)의 재료에는, 형광체 입자와 바인더와 용제 등을 포함하는 형광체 페이스트가 이용된다. 우선, 디스펜스법 등에 의해, 형광체 페이스트가 소정 두께로 인접하는 격벽(14) 사이의 기초 유전체층(13) 상 및 격벽(14)의 측면에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 형광체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 형광체 페이스트가 소정의 온도에서 소성된다. 즉, 형광체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 이상의 공정에 의해, 형광체층(15)이 형성된다. 여기서, 디스펜스법 이외에도, 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다. 또한, 형광체층(15)에 대해서는, 후에 상세하게 설명된다.

이상의 공정에 의해, 배면 글래스 기판(11) 상에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.

[4-3. 전면판(2)과 배면판(10)의 조립 방법]

다음으로, 전면판(2)과, 배면판(10)이 조립된다. 우선, 디스펜스법에 의해, 배면판(10)의 주위에 봉착재(도시 생략)가 형성된다. 봉착재(도시 생략)의 재료에는, 글래스 프릿과 바인더와 용제 등을 포함하는 봉착 페이스트가 이용된다. 다음으로 건조로에 의해, 봉착 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 표시 전극(6)과 데이터 전극(12)이 직교하도록, 전면판(2)과 배면판(10)이 대향 배치된다. 다음으로, 전면판(2)과 배면판(10)의 주위가 글래스 프릿으로 봉착된다. 마지막으로, 방전 공간(16)에 Ne, Xe 등을 포함하는 방전 가스가 봉입됨으로써 PDP(1)가 완성된다.

[5. 유전체층(8)의 상세]

유전체 재료는, 이하의 성분을 포함한다. 산화비스무트(Bi₂O₃)가 20중량％∼40중량％, 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO)으로부터 선택되는 적어도 1종이 0.5중량％∼12중량％, 산화몰리브덴(MoO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화세륨(CeO₂), 이산화망간(MnO₂)으로부터 선택되는 적어도 1종이 0.1중량％∼7중량％, 산화아연(ZnO)이 0중량％∼40중량％, 산화붕소(B₂O₃)가 0중량％∼35중량％, 이산화규소(SiO₂)가 0중량％∼15중량％, 산화알루미늄(Al₂O₃)이 0중량％∼10중량％이다. 유전체 재료는, 실질적으로 납 성분을 포함하지 않는다.

또한, 유전체층(8)의 막 두께는, 40㎛ 이하이다. 유전체층(8)의 비유전율 ε는, 4 이상 7 이하이다. 유전체층(8)의 비유전율 ε가 4 이상 7 이하인 이유는 후술된다.

이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료가, 습식 제트 밀이나 볼 밀에 의해 평균 입경이 0.5㎛∼2.5㎛로 되도록 분쇄되어 유전체 재료 분말이 제작된다. 다음으로 이 유전체 재료 분말 55중량％∼70중량％와, 바인더 성분 30중량％∼45중량％가 3본 롤에 의해 잘 혼련되어 다이 코트용, 또는 인쇄용의 제1 유전체층용 페이스트가 완성된다.

바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량％∼20중량％를 포함하는 터피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트 중에는, 필요에 따라서 가소제로서 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸, 인산 트리페닐, 인산 트리 부틸을 첨가하고, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사 제품명), 알킬알릴기의 인산에스테르 등이 첨가되어도 된다. 분산제가 첨가되면, 인쇄성이 향상된다.

[6. 보호층(9)의 상세]

보호층에는, 주로 4개의 기능이 있다. 1번째는, 방전에 의한 이온 충격으로부터 유전체층을 보호하는 것이다. 2번째는, 어드레스 방전을 발생시키기 위한 초기 전자를 방출하는 것이다. 3번째는, 방전을 발생시키기 위한 전하를 유지하는 것이다. 4번째는, 유지 방전 시에 2차 전자를 방출하는 것이다. 이온 충격으로부터 유전체층이 보호됨으로써, 방전 전압의 상승이 억제된다. 초기 전자 방출수가 증가함으로써, 화상의 깜박거림의 원인으로 되는 어드레스 방전 미스가 저감된다. 전하 유지 성능이 향상됨으로써, 인가 전압이 저감된다. 2차 전자 방출수가 증가함으로써, 유지 방전 전압이 저감된다. 초기 전자 방출수를 증가시키기 위해서, 예를 들면 보호층의 MgO에 규소(Si)나 알루미늄(Al)을 첨가하는 등의 시도가 행해지고 있다.

그러나, MgO에 불순물을 혼재시킴으로써, 초기 전자 방출 성능을 개선한 경우, 보호층에 축적된 전하가 시간과 함께 감소하는 감쇠율이 커지게 된다. 따라서, 감쇠한 전하를 보충하기 위해서 인가 전압을 크게 하는 등의 대책이 필요로 된다. 보호층은, 높은 초기 전자 방출 성능을 가짐과 함께, 전하의 감쇠율을 작게 하는, 즉 높은 전하 유지 성능을 갖는다고 하는, 상반되는 2개의 특성을 아울러 갖는 것이 요구되고 있다.

또한, 우안용 필드와 좌안용 필드를 교대로 반복하여 표시하도록 하는 기입 기간이 짧은 고속 구동 시에, 방전 지연이 생기면 기입 불량, 즉 화상의 깜박거림이 발생한다.

[6-1. 보호층(9)의 구성]

도 8에 도시한 바와 같이, 보호층(9)은, 기초층인 기초막(91)과 제1 입자인 응집 입자(92)와 제2 입자인 결정 입자(93)를 포함한다. 기초막(91)은, 일례로서, 알루미늄(Al)을 불순물로서 함유하는 산화마그네슘(MgO)막이다. 응집 입자(92)는, MgO의 결정 입자(92a)에, 결정 입자(92a)보다 입경이 작은 결정 입자(92b)가 복수개 응집한 것이다. 결정 입자(93)는, MgO로 이루어지는 입방체 형상의 결정 입자이다. 형상은 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 확인할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 복수개의 응집 입자(92)가, 기초막(91)의 전체면에 걸쳐 분산 배치되어 있다. 복수개의 결정 입자(93)가, 기초막(91)의 전체면에 걸쳐 분산 배치되어 있다.

결정 입자(92a)는 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위의 입자이다. 결정 입자(92b)는 평균 입경이 0.3㎛∼0.9㎛의 범위의 입자이다. 또한, 본 실시 형태에서, 평균 입경이란, 체적 누적 평균 직경(D50)이다. 또한, 평균 입경의 측정에는, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 MT-3300(니키소 주식회사제)이 이용되었다.

도 9에 도시한 바와 같이, 보호층(9)의 표면은, 기초막(91) 상에, 다면체 형상의 결정 입자(92a)에 다면체 형상의 결정 입자(92b)가 수개 응집한 응집 입자(92)와, 입방체 형상의 결정 입자(93)가 분산 배치되어 있다. 입방체 형상의 결정 입자(93)에는, 입경이 약 200㎚의 입자와, 입경이 100㎚ 이하의 나노 입자 사이즈의 입자가 존재한다. 실제의 PDP(1)의 관찰에 의하면, 입방체 형상의 결정 입자(93)끼리가 응집하고 있는 것, 다면체 형상의 결정 입자(92a) 또는 다면체 형상의 결정 입자(92b), 혹은 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)의 응집 입자(92)에, MgO의 입방체 형상의 결정 입자(93)가 부착되어 있는 것이 존재하고 있었다. 또한, 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)는, 액상법에 의해 제작되었다. 입방체 형상의 결정 입자(93)는, 기상법에 의해 제작되었다.

또한 「입방체 형상」이란 기하학적인 의미에서의 엄밀한 입방체를 가리키는 것은 아니다. 전자 현미경 사진을 목시로 관찰함으로써 대략 입방체라고 인식 가능한 형상을 가리킨다. 또한 「다면체 형상」이란, 전자 현미경 사진을 목시로 관찰함으로써 대략 7면 이상의 면을 갖는 것으로 인식 가능한 형상을 가리킨다.

[6-2. 응집 입자(92)]

응집 입자(92)란, 도 10에 도시한 바와 같이, 소정의 1차 입경의 결정 입자(92a, 92b)가 복수개 응집한 상태의 것이다. 혹은, 응집 입자(92)는, 소정의 1차 입경의 결정 입자(92a)가 복수개 응집한 상태의 것이다. 응집 입자(92)는, 고체로서 강한 결합력에 의해 결합하고 있는 것은 아니다. 응집 입자(92)는, 정전기나 반데르 발스 힘 등에 의해 복수의 1차 입자가 집합한 것이다. 또한, 응집 입자(92)는, 초음파 등의 외력에 의해, 그 일부 또는 전부가 1차 입자의 상태로 분해될 정도의 힘으로 결합하고 있다. 응집 입자(92)의 입경으로서는, 약 1㎛ 정도의 것이며, 결정 입자(92a, 92b)로서는, 14면체나 12면체 등의 7면 이상의 면을 갖는 다면체 형상을 갖는다. 또한, 결정 입자(92a, 92b)는, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘 등의 MgO 전구체의 용액을 소성함으로써 생성하는 액상법에 의해 제작되었다. 액상법에 의한 소성 온도나 소성 분위기를 조정함으로써, 입경의 제어를 할 수 있다. 소성 온도는 700℃ 정도 내지 1500℃ 정도의 범위에서 선택할 수 있다. 소성 온도가 1000℃ 이상에서는, 1차 입경을 0.3∼2㎛ 정도로 제어가능하다. 결정 입자(92a, 92b)는 액상법에 의한 생성 과정에서, 복수개의 1차 입자끼리가 응집한 응집 입자(92)의 상태로 얻어진다.

한편, 입방체 형상의 결정 입자(93)는, 마그네슘을 비점 이상으로 가열하여 마그네슘 증기를 발생시켜, 기상 산화하는 기상법에 의해 얻어지는 것이다. 입경이 200㎚ 이상(BET법에 의한 측정 결과)의 입방체 형상의 단결정 구조를 갖는 결정 입자나, 결정체가 서로 끼워 넣어진 다중 결정 구조의 것이 얻어진다. 예를 들면, 이 기상법에 의한 마그네슘 분말의 합성 방법에 대해서는, 학회지 「재료」의 제36권 제410호의 「기상법에 의한 마그네시아 분말의 합성과 그 성질」 등에서 알려져 있다.

또한, 평균 입경이 200㎚ 이상의 입방체 형상의 단결정 구조의 결정 입자를 형성하는 경우에는, 마그네슘 증기를 발생시킬 때의 가열 온도를 높게 하여, 마그네슘과 산소가 반응하는 불꽃의 길이를 길게 한다. 불꽃과 주위의 온도차가 커짐으로써, 보다 입경이 큰 기상법에 의한 MgO의 결정 입자가 얻어진다.

다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)와, 입방체 형상의 결정 입자(93)에 대하여, 캐소드 루미네센스(CL) 발광 특성이 측정되었다. 도 11에 도시한 바와 같이, 가는 실선이 MgO의 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)의 발광 강도, 즉 응집 입자(92)의 캐소드 루미네센스(발광) 강도이다. 굵은 실선이 MgO의 입방체 형상의 결정 입자(93)의 캐소드 루미네센스(발광) 강도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)가 수개 응집한 응집 입자(92)는, 파장 200㎚ 이상 300㎚ 이하, 특히 파장 230㎚ 이상 250㎚ 이하의 파장 영역에 발광 강도의 피크를 갖는다. MgO의 입방체 형상의 결정 입자(93)는, 파장 200㎚ 이상 300㎚ 이하의 파장 영역에 발광 강도의 피크를 갖지 않는다. 그러나 파장 400㎚ 이상 450㎚ 이하의 파장 영역에 발광 강도의 피크를 갖는다. 즉, 기초막(91) 상에 부착시킨, MgO의 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)가 수개 응집한 응집 입자(92)와, MgO의 입방체 형상의 결정 입자(93)는, 발광 강도 피크의 파장에 대응한 에너지 준위를 갖는다.

[7. 시작품 평가 결과]

[7-1. 시작품의 구성]

구성이 상이한 보호층을 갖는 복수의 PDP가 시작되었다.

시작품 1은, MgO막만으로 이루어지는 보호층을 갖는 PDP이다.

시작품 2는 Al, Si 등의 불순물이 도프된 MgO만으로 이루어지는 보호층을 갖는 PDP이다.

시작품 3은 MgO로 이루어지는 기초막 상에 금속 산화물로 이루어지는 결정 입자의 1차 입자만이 분산 배치된 PDP이다.

시작품 4는 MgO로 이루어지는 기초막(91) 상에, 동등한 입경을 갖는 MgO의 결정 입자끼리를 응집시킨 응집 입자(92)를 전체면에 걸쳐 분포하도록 부착시킨 PDP(1)이다. 즉, 시작품 4는, 복수개의 응집 입자(92)가 기초막(91) 상에, 전체면에 걸쳐 분산 배치된 PDP(1)이다.

시작품 5는 MgO로 이루어지는 기초막(91) 상에, 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 MgO의 결정 입자(92a)의 주위에, 결정 입자(92a)보다도 작은 입경을 갖는 MgO의 결정 입자(92b)가 응집한 다면체 형상의 응집 입자(92)와, 입방체 형상의 MgO의 결정 입자(93)를 전체면에 걸쳐 분포하도록 부착시킨 보호층(9)을 갖는 PDP이다. 즉, 시작품 5는, 복수개의 응집 입자(92)와, 복수개의 결정 입자(93)가 기초막(91) 상에, 전체면에 걸쳐 분산 배치된 PDP(1)이다. 또한, 복수개의 응집 입자(92)와, 복수개의 결정 입자(93)가 기초막(91) 상에, 전체면에 걸쳐 균일하게 분산 배치된 PDP(1)는, 보다 바람직하다. PDP(1)의 면내에서 방전 특성의 변동을 억제할 수 있기 때문이다.

[7-2. 성능 평가]

시작품 1∼5에 대하여, 전자 방출 성능과 전하 유지 성능이 측정되었다.

또한, 전자 방출 성능은, 클수록 전자 방출량이 많은 것을 나타내는 수치이다. 전자 방출 성능은, 방전의 표면 상태 및 가스종과 그 상태에 따라서 정해지는 초기 전자 방출량으로서 표현된다. 초기 전자 방출량은, 표면에 이온 혹은 전자 빔을 조사하여 표면으로부터 방출되는 전자 전류량을 측정하는 방법에 의해 측정할 수 있다. 그러나, 비파괴로 실시하는 것이 곤란하다. 따라서, 일본 특개 2007-48733호 공보에 기재되어 있는 방법이 이용되었다. 즉, 방전 시의 지연 시간 중, 통계 지연 시간이라고 불리는 방전의 발생 용이성의 기준으로 되는 수치가 측정되었다. 통계 지연 시간의 역수를 적분함으로써, 초기 전자의 방출량과 선형 대응하는 수치로 된다. 방전 시의 지연 시간이란, 기입 방전 펄스의 상승부터 기입 방전이 지연되어 발생할 때까지의 시간이다. 방전 지연은, 기입 방전이 발생할 때의 트리거로 되는 초기 전자가 보호층 표면으로부터 방전 공간 중으로 방출되기 어려운 것이 주요한 요인으로서 생각되고 있다.

또한, 전하 유지 성능은, 그 지표로서, PDP로서 제작한 경우에 전하 방출 현상을 억제하기 위해서 필요로 하는 주사 전극에 인가하는 전압(이하 Vscn 점등 전압이라고 칭함)의 전압값이 이용되었다. 즉, Vscn 점등 전압이 낮은 쪽이, 전하 유지 능력이 높은 것을 나타낸다. Vscn 점등 전압이 낮으면, PDP를 저전압으로 구동할 수 있다. 따라서, 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. Vscn 점등 전압으로서는, 온도에 의한 변동을 고려하여, 120V 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

도 12로부터 명백해지는 바와 같이, 시작품 4, 5는, 전하 유지 성능의 평가에서, Vscn 점등 전압을 120V 이하로 할 수 있었다. 또한, 시작품 4, 5는, 전자 방출 성능이 6 이상의 양호한 특성을 얻을 수 있었다.

일반적으로는 PDP의 보호층의 전자 방출 능력과 전하 유지 능력은 상반된다. 예를 들면, 보호층의 성막 조건의 변경, 혹은, 보호층 중에 Al이나 Si, Ba 등의 불순물을 도핑하여 성막함으로써, 전자 방출 성능을 향상시키는 것은 가능하다. 그러나, 부작용으로서 Vscn 점등 전압도 상승하게 된다.

본 실시 형태의 보호층(9)을 갖는 PDP(1)에서는, 전자 방출 능력으로서는, 6 이상의 특성이며, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하의 것을 얻을 수 있다. 즉, 고정밀화에 의해 주사선수가 증가하고, 또한 셀 사이즈가 작아지는 경향이 있는 PDP에 대응할 수 있는 전자 방출 능력과 전하 유지 능력의 양방을 구비한 보호층을 얻을 수 있다.

여기서, 보호층(9)의 전자 방출 성능의 경시 변화에 대하여 검토한 결과에 대하여 설명한다. PDP의 장기 수명화를 위해서는, 보호층(9)의 전자 방출 성능이 경시적으로 열화되지 않는 것이 요구된다.

도 12에서 양호한 특성을 얻은 시작품 4, 5의 전자 방출 성능의 경시 열화를 조사한 결과로서, PDP의 점등 시간에 대한 전자 방출 성능의 추이를 도 13에 도시하고 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, MgO를 포함하는 기초막(91) 상에, 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 MgO의 결정 입자(92a)의 주위에, 결정 입자(92a)보다도 작은 입경을 갖는 MgO의 결정 입자(92b)가 응집한 다면체 형상의 응집 입자(92)와, 입방체 형상의 MgO의 결정 입자(93)를 전체면에 걸쳐 분산 배치한 시작품 5는, 시작품 4와 비교하여 전자 방출 성능의 경시 열화가 적다.

시작품 4에서는, PDP 셀 내에서의 방전에 의해 발생하는 이온이 보호층에 충격을 줌으로써, 응집 입자(92)가 박리된 것으로 추측된다. 한편, 시작품 5에서는, 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 MgO의 결정 입자(92a)의 주위에, 더 작은 평균 입경을 갖는 MgO의 결정 입자(92b)가 응집하고 있다. 즉, 작은 입경을 갖는 결정 입자(92b)는 표면적이 크기 때문에, 기초막(91)과의 접착성을 높이고 있어, 이온 충격에 의해 응집 입자(92)가 박리되는 경우가 적다고 추측된다.

시작품 5의 PDP에서는, 전자 방출 성능의 경시 열화가 작기 때문에, 보다 장기간에 걸쳐 안정된 화질을 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서는, 응집 입자(92)와 결정 입자(93)는, 기초막(91) 상에 부착시키는 경우, 10％ 이상 20％ 이하의 범위의 피복률로 또한 전체면에 걸쳐 분포하도록 부착되어 있다. 피복률이란, 1개의 방전 셀의 영역에서, 응집 입자(92)와 결정 입자(93)가 부착되어 있는 면적 a를 1개의 방전 셀의 면적 b의 비율로 나타낸 것이며, 피복률(％)＝a/b×100의 식에 의해 구한 것이다. 실제의 측정 방법은, 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 격벽(14)에 의해 구획된 1개의 방전 셀에 상당하는 영역의 화상이 촬영된다. 다음으로, 화상이 x×y의 1셀의 크기로 트리밍된다. 다음으로, 트리밍 후의 화상이 흑백 데이터로 2치화된다. 다음으로, 2치화된 데이터에 기초하여 응집 입자(92) 및 결정 입자(93)에 의한 흑 에리어의 면적 a를 구한다. 마지막으로, a/b×100에 의해 연산된다.

다음으로, 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)와 입방체 형상의 결정 입자(93)를 부착시킨 보호층을 갖는 PDP의 효과를 확인하기 위해서, 시작품을 더 제작하고, 유지 방전 전압을 조사하였다. 도 15에 도시한 바와 같이, 시작품 A는 MgO에 의한 기초막(91) 상에 200㎚ 이상 300㎚ 이하의 파장 영역에 CL 발광의 피크를 갖는 MgO의 결정 입자(92a, 92b)로 이루어지는 응집 입자(92)만을 산포하여, 부착시킨 PDP이다. 시작품 B, C는, MgO에 의한 기초막 상에 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 MgO의 다면체 형상의 결정 입자(92a)의 주위에, 상기 결정 입자(92a)보다도 작은 입경을 갖는 MgO의 다면체 형상의 결정 입자(92b)가 응집한 응집 입자(92)와, 입방체 형상의 MgO의 결정 입자(93)를 전체면에 걸쳐 분산 배치한 PDP이다. 또한, 시작품 B와 시작품 C는, 유전체층(8)의 비유전율 ε가 상이하다. 즉, 시작품 B는, 유전체층(8)의 비유전율 ε가 9.7 정도이다. 시작품 C는, 유전체층(8)의 비유전율 ε가 7이다. 피복률에 대해서는, 모두 20％ 이하의 13％ 정도이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 시작품 B, C는, 시작품 A에 대하여 유지 방전 전압을 저하시킬 수 있다. 즉, 200㎚ 이상 300㎚ 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 CL 발광을 행하는 특성의 MgO의 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)의 응집 입자(92)와, 400㎚ 이상 450㎚ 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 CL 발광을 행하는 특성의 MgO의 입방체 형상의 결정 입자(93)를 부착시킨 보호층을 갖는 PDP는, 유지 방전 전압을 저하시킬 수 있다. 즉, PDP의 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 시작품 B, C의 특성으로부터 명백해지는 바와 같이, 유전체층(8)의 비유전율 ε를 작게 한 쪽이, 보다 유지 방전 전압을 저하시킬 수 있다. 특히, 본 발명자들의 실험에 의하면, 유전체층(8)의 비유전율 ε를 4 이상 7 이하로 함으로써, 보다 현저하게 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

도 16은, 보호층에서, MgO의 응집 입자(92)의 평균 입경을 변화시켜 전자 방출 성능을 조사한 실험 결과를 도시하는 것이다. 도 16에서, 응집 입자(92)의 평균 입경은, 응집 입자(92)를 SEM 관찰함으로써 측장(測長)되었다.

도 16에 도시한 바와 같이, 평균 입경이 0.3㎛ 정도로 작아지면, 전자 방출 성능이 낮아지고, 거의 0.9㎛ 이상이면, 높은 전자 방출 성능이 얻어진다.

방전 셀 내에서의 전자 방출수를 증가시키기 위해서는, 보호층(9) 상의 단위 면적당의 결정 입자수는 많은 쪽이 바람직하다. 본 발명자들의 실험에 의하면, 보호층(9)과 밀접하게 접촉하는 격벽(14)의 꼭대기부에 상당하는 부분에 결정 입자(92a, 92b, 93)가 존재하면, 격벽(14)의 꼭대기부를 파손시키는 경우가 있다. 이 경우, 파손된 격벽(14)의 재료가 형광체 상에 올라타거나 함으로써, 해당하는 셀이 정상적으로 점등 또는 소등하지 않게 되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 격벽 파손의 현상은, 결정 입자(92a, 92b, 93)가 격벽 꼭대기부에 대응하는 부분에 존재하지 않으면 발생하기 어렵기 때문에, 부착시키는 결정 입자수가 많아지면, 격벽(14)의 파손 발생 확률이 높아진다.

도 17에 도시한 바와 같이, 입경이 2.5㎛ 정도로 커지면, 격벽 파손의 확률이 급격하게 높아진다. 그러나, 2.5㎛보다 작은 입경이면, 격벽 파손의 확률은 비교적 작게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상의 결과에 기초하면, 응집 입자(92)는, 평균 입경이 0.9㎛ 이상 2.5㎛ 이하의 것이 바람직하다고 생각된다. PDP로서 실제로 양산하는 경우에는, 결정 입자의 제조상에서의 변동이나 보호층을 형성하는 경우의 제조상에서의 변동을 고려할 필요가 있다.

이와 같은 제조상에서의 변동 등의 요인을 고려하기 위해서, 입경 분포가 상이한 결정 입자를 이용하여 실험을 행한 결과, 평균 입경이 0.9㎛∼2㎛의 범위에 있는 응집 입자(92)를 사용하면, 전술한 효과가 안정적으로 얻어지는 것을 알 수 있었다.

[8. 보호층(9)의 형성 방법]

도 18에 도시한 바와 같이, 유전체층(8)을 형성하는 유전체층 형성 공정 A1을 행한 후, 기초막 증착 공정 A2에서는, Al을 포함하는 MgO의 소결체를 원재료로 한 진공 증착법에 의해, 불순물로서 Al을 포함하는 MgO로 이루어지는 기초막(91)이 유전체층(8) 상에 형성된다.

그 후, 미소성의 기초막(91) 상에, 복수개의 응집 입자(92)와, 복수개의 결정 입자(93)가 이산적으로 산포되어, 부착된다. 즉 기초막(91)의 전체면에 걸쳐, 응집 입자(92)와 결정 입자(93)가 분산 배치된다.

우선, 소정의 입경 분포를 갖는 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)를 용매에 혼합한 응집 입자 페이스트가 제작된다. 또한, 입방체 형상의 결정 입자(93)를 용매에 혼합한 결정 입자 페이스트가 제작된다. 즉, 응집 입자 페이스트와 결정 입자 페이스트는 따로따로 준비된다. 그 후, 응집 입자 페이스트와 결정 입자 페이스트가 혼합됨으로써, 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)와 결정 입자(93)를 용매에 혼합한 혼합 결정 입자 페이스트가 제작된다. 그 후, 결정 입자 페이스트 도포 공정 A3에서, 혼합 결정 입자 페이스트가 기초막(91) 상에 도포됨으로써, 평균 막 두께 8㎛∼20㎛의 혼합 결정 입자 페이스트막이 형성된다. 또한, 혼합 결정 입자 페이스트를 기초막(91) 상에 도포하는 방법으로서, 스크린 인쇄법, 스프레이법, 스핀 코트법, 다이 코트법, 슬릿 코트법 등도 이용할 수 있다.

여기서, 응집 입자 페이스트나 결정 입자 페이스트의 제작에 사용하는 용매로서는, MgO의 기초막(91)이나 응집 입자(92)나 결정 입자(93)와의 친화성이 높고, 또한 다음 공정의 건조 공정 A4에서의 증발 제거를 용이하게 하기 위해서 상온에서의 증기압이 수십㎩ 정도의 것이 적합하다. 예를 들면 메틸메톡시부탄올, 테르피네올, 프로필렌 글리콜, 벤질 알코올 등의 유기 용제 단체 혹은 그들의 혼합 용매가 이용된다. 이들 용매를 포함한 페이스트의 점도는 수m㎩ㆍs∼수십m㎩ㆍs이다.

혼합 결정 입자 페이스트가 도포된 기판은, 바로 건조 공정 A4로 옮겨진다. 건조 공정 A4에서는, 혼합 결정 입자 페이스트막이 감압 건조된다. 구체적으로는, 혼합 결정 입자 페이스트막은 진공 챔버 내에서, 수십초 이내에서 급속하게 건조된다. 따라서, 가열 건조에서는 현저한 막 내의 대류가 발생하지 않는다. 따라서, 응집 입자(92) 및 결정 입자(93)가 보다 균일하게 기초막(91) 상에 부착된다. 또한, 이 건조 공정 A4에서의 건조 방법으로서는, 혼합 결정 입자 페이스트를 제작할 때에 이용하는 용매 등에 따라서, 가열 건조 방법을 이용해도 된다.

다음으로, 보호층 소성 공정 A5에서는, 기초막 증착 공정 A2에서 형성된 미소성의 기초막(91)과, 건조 공정 A4를 거친 혼합 결정 입자 페이스트막이, 수백℃의 온도에서 동시에 소성된다. 소성에 의해, 혼합 결정 입자 페이스트막에 남아 있는 용제나 수지 성분이 제거된다. 그 결과, 기초막(91) 상에 복수개의 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)로 이루어지는 응집 입자(92)와, 입방체 형상의 결정 입자(93)가 부착된 보호층(9)이 형성된다.

이 방법에 의하면, 기초막(91)에 응집 입자(92)와 결정 입자(93)를 전체면에 걸쳐 분산 배치하는 것이 가능하다.

또한, 이와 같은 방법 이외에도, 용매 등을 이용하지 않고, 입자군을 직접 가스 등과 함께 분무하는 방법이나, 단순히 중력을 이용하여 산포하는 방법 등을 이용해도 된다.

또한, 소정의 입경 분포를 갖는 다면체 형상의 결정 입자(92a, 92b)를 용매에 혼합한 응집 입자 페이스트만을 이용함으로써, 기초막(91)에 결정 입자(92a, 92b)가 응집한 응집 입자(92)를 전체면에 걸쳐 분산 배치하는 것이 가능하다.

또한, 결정 입자(92a)를 용매에 혼합한 응집 입자 페이스트만을 이용함으로써, 기초막(91)에 복수의 결정 입자(92a)가 응집한 응집 입자(92)를 전체면에 걸쳐 분산 배치하는 것이 가능하다.

[9. 녹색 형광체에 대하여]

본 실시 형태에 따른 녹색 형광체층(32)을 구성하는 녹색 형광체는, 500㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖고 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 형광체이다. 구체적으로는, 녹색 형광체는, Mn 부활량을 조정하여 단잔광으로 한 단잔광 ZSM 형광체에, 초단잔광 녹색 형광체인 YAG 형광체를 소정량 혼합한 구성이다.

[9-1. ZSM 형광체의 Mn 부활량에 대하여]

도 19에 도시한 바와 같이, ZSM 형광체는, Mn 부활량의 증가와 함께 잔광 시간과 휘도가 감소한다. 잔광 시간은 Mn 부활량이 4원자％를 초과하면 급격하게 감소하고, 휘도는 Mn 부활량이 8원자％를 초과하면 급격하게 감소한다. 또한, Mn 부활량이 10원자％를 초과하는 고Mn 부활량의 영역에서는, 휘도 저하가 지나치게 커서, 잔광 시간의 평가가 불가능하게 된다.

Mn 부활량이란, ZSM 형광체의 Zn 원자에 대한 Mn 원자의 치환 비율(Mn/(Zn+Mn))을 원자％로 나타낸 것이다. 또한, 도 19에서 검은색 기호(● 및 ◆)로 나타내는 결과는, ZSM 형광체 분말의 진공 자외선(147㎚) 여기 조건 하에서의 평가 결과이다. 흰색 기호(○ 및 ◇)는, PDP에 적용하였을 때의 평가 결과이다. 형광체 분말의 결과와, PDP에 녹색 형광체층(32)으로서 적용하였을 때의 평가 결과는, 큰 차가 없다.

도 19에 도시한 바와 같이, Mn 부활량을 6.5원자％ 이상 10원자％ 미만으로 함으로써, 잔광 시간을 2msec 이상 5msec 미만으로 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, Mn 부활량을 6.5원자％ 이상 10원자％ 미만으로 한 단잔광의 ZSM 형광체가, Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체로 정의된다(이후, 단잔광 ZSM 형광체라고 칭함). 한편, Mn 부활량이 10원자％ 이상일 때는 휘도가 대폭 저하되게 된다. 따라서, Mn 부활량은, 7원자％ 이상 9원자％ 이하가 더욱 바람직하다.

[9-2. ZSM 형광체와 YAG 형광체의 혼합]

발명자들은, 잔광 시간이 1msec 이하의 Ce³⁺ 부활 이트륨 알루미늄 가넷 형광체인 YAG 형광체에 주목하여, YAG 형광체의 진공 자외선 여기 하에서의 발광 특성과 PDP로서의 특성을 조사하였다. 그 결과, YAG 형광체는, PDP에 적용하였을 때의 휘도가, 문헌 등에서 보고되는 결과나 형광체 분말 단체에서의 평가 결과로부터 예상되는 값 이상으로 높고, 또한, PDP의 점등 시간에 대한 안정성이 매우 양호하였다.

도 20, 도 21에서, (a)는 Mn 부활량을 8원자％로 한 ZSM 형광체에, YAG 형광체를 10mol％(23중량％) 혼합시킨 형광체, (b)는 Mn 부활량을 8원자％로 한 ZSM 형광체 단체, (c)는 Mn 부활량을 9원자％로 한 ZSM 형광체 단체, (d)는 YAG 형광체 단체의 형광체이다. 이들 형광체 중에서, (a)가 본 실시 형태에서의 PDP의 녹색 형광체이다.

도 20에 도시한 바와 같이, 녹색 형광체의 잔광 시간은, (a)가 3.4msec, (b)가 3.7msec, (c)가 2.4msec, 또한, (d)가 0.7msec이었다. 각각의 녹색 형광체는, 단잔광화가 실현되었다. 특히, 초단잔광의 특성을 갖는 YAG 형광체 (d)는, 여기원으로 되는 진공 자외선의 발생이 멈추면 순식간에 발광이 멈추는 것을 나타내고 있다.

또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 휘도를 중시한 종래의 ZSM 형광체에서는, Mn 부활량이 6원자％ 미만이다. 그 결과로서 잔광 시간은, 7msec 이상으로 된다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 녹색 형광체는, Mn 부활량이 8원자％의 ZSM 형광체에 YAG 형광체가 10mol％ 혼합된 것이다. 본 실시 형태에 따른 녹색 형광체는, 입체 화상 표시 장치로서 실용 가능한 3.5msec 이하의 잔광 시간을 실현하고 있다.

또한, ZSM 형광체의 Mn 부활량을 증가시키는 것이나, YAG 형광체의 혼합 비율을 증가시킴으로써, 3.0msec 미만의 단잔광화를 실현하는 것은 가능하다.

도 21에 도시한 바와 같이, ZSM 형광체 단체에서 Mn 부활량을 8％(b), 9％(c)로 증가시키면, PDP 점등 시간에 대한 휘도 유지율이 저하된다. 이것은, Mn²⁺ 부활량을 증가시킨 단잔광의 ZSM 형광체에 공통적으로 인지되는 현상이다. 따라서, ZSM 형광체의 Mn 부활량을 증가시키는 것만으로 단잔광화를 도모하는 것은 실용적이지 않다.

YAG 형광체의 단체 (d)는, 휘도 유지율이 저하되지 않는다. 그러나, 후술하는 바와 같이, YAG 형광체는 발광의 색 순도가 Mn²⁺ 부활 녹색 형광체에 비해 뒤떨어진다. 따라서, YAG 형광체 단독으로는 PDP의 녹색 형광체층(32)에의 적용이 어렵다.

한편, (a)에서는, 단순히 Mn 부활량을 증가시킨 것만의 (b)나 (c)에 비해, PDP 점등 시간에 대한 휘도 유지율의 저하가 작다.

또한, (e)는, ZSM 형광체에 YAG 형광체를 혼합시켰을 때의 계산값이다. (e)는, 단독의 형광체 분말의 결과로부터 계산되었다.

실측값인 (a)의 결과는, 계산값인 (e)와 달리, PDP에의 적용이 가능한 것을 나타내고 있다.

또한, (a)의 결과가, (e)와 상이한 이유에 대해서는 다음과 같이 생각된다. 휘도의 경시 변화는 ZSM 형광체의 Mn에 기인한다. 그러나, ZSM 형광체에 YAG 형광체가 혼합됨으로써, ZSM 형광체의 최표층부가 그 혼합 비율로부터 예측되는 이상으로 YAG 형광체에 의해 피복된다. 즉, 이온 충격에 의한 ZSM 형광체의 열화가 억제되어 있다고 생각된다.

따라서, (a)는, 단잔광 시간이면서, 장시간에 걸치는 고휘도를 실현할 수 있다.

또한, 이들 형광체의 PDP 점등 초기 휘도는, 잔광 시간이 3.6msec의 형광체 (b)의 경우를 1로 하면, (c)는 0.79, (d)는 1.15이고, 본 실시 형태의 (a)는 1.06으로 고휘도를 실현할 수 있었다.

[9-2-1. YAG 형광체의 혼합 비율]

도 22에 도시한 바와 같이, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 화살표 A의 방향으로 xy 좌표가 시프트한다. 즉, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 녹색광의 색조가 서서히 황록색으로 변화해 간다. YAG 형광체의 혼합 비율은, 0mol％, 3mol％, 10mol％, 20mol％, 30mol％, 40mol％, 60mol％, 80mol％ 및 100mol％의 9종류이다. 녹색의 색 순도로서, x값은 0.3 이하, y값은 0.6 이상이 바람직하다. y값을 0.6 이상으로 하기 위해서는, YAG 형광체의 혼합 비율이 40mol％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 도 23에 도시한 바와 같이, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 단잔광 ZSM 형광체에 의한 530㎚ 부근의 발광 피크 강도가 저하된다. YAG 형광체의 황록색광의 광 성분이 부가됨으로써, 발광 스펙트럼의 반값 폭이 넓어진다. 즉, YAG 형광체 단체에서는 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는다.

또한, 도 24에 도시한 바와 같이, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 녹색 형광체 분체로서의 휘도가 저하된다. 그러나, 녹색 형광체를 녹색 형광체층(32)으로서 PDP에 적용한 경우, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 녹색 형광체 분체로서의 휘도가 상승한다. 즉, 녹색 형광체 분체에서의 평가와, PDP에 적용한 경우의 평가는 상반되는 결과이었다.

분체에서의 평가는, 일반적으로는 진공 자외선을 연속 점등하는 조건 하에서 이루어진다. 한편, PDP에 적용한 경우의 평가는, 고주파 펄스에 의해 진공 자외선을 단속적으로 조사하는 조건 하에서 이루어진다. 그 때문에, 잔광 시간이 짧은 형광체일수록 높은 휘도가 얻어진다. 초단잔광 형광체에서는, 더욱 높은 휘도가 얻어진다. 또한, 분체에서의 평가는 엑시머 광원을 이용하여 파장 147㎚의 진공 자외선 여기 하에서 이루어진다. 즉, 단파장의 진공 자외선이 조사된다. 한편, PDP에 적용한 경우의 평가는, Ne-Xe 방전에 의한 진공 자외선 여기 하에서 이루어진다. 즉, 다파장의 진공 자외선이 조사된다. 그 때문에, 파장 147㎚ 이외의 진공 자외선이 YAG 형광체를 여기시킨 것으로 생각된다.

또한, 도 25에 도시한 바와 같이, YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 잔광 시간이 짧아진다. 녹색 화소에서의 잔광 특성을 나타내고 있다. YAG 형광체의 혼합 비율은, 0mol％, 10mol％(23중량％), 15mol％(32중량％), 20mol％(40중량％), 및 100mol％이다. YAG 형광체의 혼합 비율이 증가함에 따라서, 도면 중 화살표로 나타내는 바와 같이, 잔광 시간이, 3.6msec로부터, 3.4msec, 3.1msec, 2.7msec, 1msec 미만으로 짧아진다.

또한, 도 25에는, 비교예로서 종래의 Mn²⁺ 부활 녹색 형광체의 잔광 특성도 도시된다. 일반적인 Mn²⁺ 부활 녹색 형광체란, Mn 부활량이 조정되어 있지 않은 형광체이다. 즉, Mn 부활량이 증가되어 있지 않은 형광체이다. 비교예의 잔광 시간은, 7msec∼8msec이다. 그 때문에, 입체 화상 표시를 할 수 있는 PDP에의 적용은 할 수 없다.

표 1에는, 일본 특개 2009-185276호 공보에 개시되어 있는 종래예가 나타내어진다. 표 2에는, 본 실시 형태에 따른 녹색 형광체에 대한 결과가 나타내어진다.

[표 1]

표 1에서, 평가 결과는 「A」, 「B」, 「C」 및 「D」로 나타내어져 있다. 「A」는 「실용 요건을 충분히 충족시키는 레벨인 것」을 나타낸다. 「B」는, 「실용 요건을 충족시키는 레벨인 것」을 나타낸다. 「C」는, 「실용화에의 검토가 가능한 레벨인 것」을 나타낸다. 「D」는, 「실용 요건을 충족시키지 않는 레벨인 것」을 나타낸다. 각각의 평가 항목에서, 하나라도 「D」가 있으면, 종합 평가에서도 「D」이다. 후에 설명되는 표 2 및 표 3에서도 마찬가지이다. 또한, (A) 등의 괄호쓰기의 평가값은, 실측값으로부터의 추측값이다.

표 1은, Mn 부활량이 3.0원자％ 이하의 ZSM 형광체에, YAG 형광체를 혼합시킨 녹색 형광체의 결과이다. 평가 항목은, YAG 형광체의 혼합 비율에 대한 녹색의 색조, 잔광 시간, PDP 휘도이다. 색조는, 색 좌표의 y값이 0.6 이상인지의 여부로 평가되었다. 잔광 시간은 3.5msec 미만인지의 여부로 평가되었다. 휘도는 ZSM 형광체 단체에서의 평가 결과와의 상대값으로 평가되었다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 통상의 ZSM 형광체에 YAG 형광체를 혼합시키는 경우에는, 색조와 잔광 시간이 양립하는 범위는 존재하지 않는다.

[표 2]

표 2는, Mn 부활량이 8.0원자％의 단잔광 ZSM 형광체에, YAG 형광체를 혼합시킨 녹색 형광체의 결과이다. 평가 항목은 표 1에 수명(휘도 유지율)이 가해졌다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 단잔광 ZSM 형광체에 YAG 형광체를 혼합시키는 경우에는, YAG 형광체의 혼합 비율은, 3mol％ 이상 40mol％ 이하가 바람직하다. 또한, YAG 형광체의 혼합 비율은, 8mol％ 이상 15mol％ 이하가 보다 바람직하다. 상기 범위에서, 휘도, 색조, 잔광 시간 및 수명(휘도 유지율)의 종합 특성을 만족시킨다.

한편, YAG 형광체의 혼합 비율이 40mol％를 초과하면 녹색 색조가 어긋난다. YAG 형광체의 혼합 비율이 3mol％ 미만에서는 잔광 시간, 휘도 및 수명이 불충분하다.

[9-2-2. 형광체의 입자경]

본 실시 형태에 따른 녹색 형광체는, 1차 입자경(직경)이 0.5㎛∼2㎛ 정도의 입자의 집합체인 것이 바람직하다. 또한, 형광체 입자의 평균 입경(D50)은, 1.5㎛ 이상 4.0㎛ 미만이 바람직하다. 게다가, 1.8㎛ 이상 3.5㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다. 즉, ZSM 형광체와 YAG 형광체의 혼합이 저해되지 않도록, 1차 입자경 및 평균 입경을 조정하는 것이 바람직하다.

1차 입자경 및 평균 입경을 전술한 범위로 함으로써, PDP에서의 녹색 형광체층(32) 표면의 평활화나 방전 공간의 확대가 가능하다. 따라서 녹색 형광체층(32)의 방전 효율이 높아진다. 또한, 격벽 등에 대한 형광체 입자의 피복률을 높여 고휘도화를 실현할 수 있다. 또한, 녹색 형광체층(32)의 치밀화에 의해 불순 가스의 발생 등을 억제할 수 있다. 따라서 방전의 안정성이 향상된다.

[9-2-3. 그 밖의 실시 형태]

Mn 부활량을 조정한 단잔광 ZSM 형광체로서, 모재에 개선 처리를 실시한 형광체를 이용해도 된다. 즉, 모재의 표면에 MgO나 SiO₂ 등이 코트 처리된 ZSM 형광체를 이용해도 된다. 또는, Zn 혹은 Si의 조성비를 화학 양론 조성 (Zn, Mn)₂SiO₄로부터 약간 어긋나도록 하여, Si 원자 1개에 대하여, (Zn+Mn)의 총 원자수의 반수(半數)값이 0.5를 초과하고, 2.0 미만으로 되도록 한 ZSM 형광체 등도 포함된다. 예를 들면, (Zn, Mg)₂SiO₄ : Mn²⁺, Zn₂(Si, Ge)O₄ : Mn²⁺나 불순물 첨가한 ZSM 형광체 등을 이용해도 된다.

또한, 인 화합물로 표면 코트된 ZSM 형광체 등을 이용해도 된다. 표면이 코트된 단잔광 ZSM 형광체는, 이온 충격 등이 억제된다. 따라서, 형광체의 안정성이 개선된다.

본 실시 형태에 따른 YAG 형광체는, Ce³⁺로 부활되어 있고, 형광체 결정을 구성하는 기본 골격의 주성분 원소로서, 적어도 이트륨과 알루미늄과 산소를 포함하는 형광체를 가리키는 것이다.

본 실시 형태에서는, Mn 부활량을 조정한 단잔광 ZSM 형광체에, Ce³⁺ 부활 녹색 형광체로서의 YAG 형광체를 혼합한 녹색 형광체가 예시되었다. 그러나, 일례로서, YAG 형광체 대신에 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체인 Ca₂MgSi₂O₇ : Eu²⁺를 이용해도 된다. 또한, 발광 중심으로서 기능하는 Ce³⁺나 Eu²⁺는, 이온 가수 변화의 용이성의 면에서, Mn²⁺보다 안정된다. 그 때문에, Ce³⁺ 부활 YAG 형광체 이외의 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체, 또는, Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 적어도 하나를 혼합한 경우에는, 정도의 차는 있지만 마찬가지의 작용 효과를 기대할 수 있다.

예를 들면, Y₃(Al, Ga)₅O₁₂ : Ce³⁺나 MgY₂SiAl₄O₁₂ : Ce³⁺ 등도 Ce³⁺ 부활 YAG 형광체에 포함된다.

Ce³⁺ 부활 YAG 형광체 이외에서는, Eu²⁺ 부활 산질화규산염 녹색 형광체(예를 들면, Ba₃Si₆O₁₂N₂ : Eu²⁺(통칭 BSON)), Eu²⁺ 부활 산질화알루미노규산염 녹색 형광체(예를 들면, SiSiAl₂O₃N₂ : Eu²⁺), Eu²⁺ 부활 알칼리 토류 금속 할로규산염 녹색 형광체(예를 들면, Sr₄Si₃O₈Cl₄ : Eu²⁺(통칭 클로로실리케이트), Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂ : Eu²⁺, Ca₃SiO₄Cl₂ : Eu²⁺), Eu²⁺ 부활 알칼리 토류 금속 규산염 녹색 형광체(예를 들면, Ba₂MgSi₂O₇ : Eu²⁺나 Ca₂MgSi₂O₇ : Eu²⁺나 BaSi₂O₅ : Eu²⁺), Eu²⁺ 부활 알칼리 토류 금속붕화인산염 녹색 형광체(예를 들면, Sr₆BP₅O₂₀ : Eu²⁺), Eu²⁺ 부활 알칼리 토류 금속 알루민산염 녹색 형광체(예를 들면, Ba_0.82Al₁₂O_18.82 : Eu²⁺) 등을 이용해도 된다.

[10. 적색 형광체에 대하여]

본 실시 형태에 따른 적색 형광체층(31)을 구성하는 적색 형광체는, 610㎚ 이상 630㎚ 미만의 파장 영역(이하, 제1 파장 영역이라고 칭함)에 주발광 피크를 갖는다. 또한, 적색 형광체는, 580㎚ 이상 600㎚ 미만의 파장 영역(이하, 제2 파장 영역이라고 칭함)에 오렌지색의 발광 피크를 갖는다.

본 실시 형태에 따른 적색 형광체는, 제2 파장 영역에서의 발광 피크 강도가 제1 파장 영역에서의 주발광 피크 강도의 5％ 이상 20％ 미만인 Eu³⁺ 부활 적색 형광체이다. 또한, 「제1 파장 영역에 주발광 피크를 갖고 Eu³⁺를 부활제로 하는 적색 형광체」란, Eu³⁺를 부활제로서 포함하고, 또한, Eu³⁺가 발하는 발광 성분 중에서, 발광 강도가 가장 큰 발광 성분이, 제1 파장 영역에 있는 적색 형광체를 의미한다. 이 때문에, 예를 들면, 전자관용 형광체로서 알려진 InBO₃ : Eu³⁺나 YGB 형광체와 같이, 593㎚ 부근에 주발광 피크를 갖는 오렌지색/적오렌지색 형광체는 포함되지 않는다.

제1 파장 영역에 주발광 피크를 갖는 Eu³⁺ 부활 형광체는, 590㎚ 부근에 주발광 피크를 갖는 YGB 형광체 등과는 달리, Eu³⁺ 이온의 전자 쌍극자 천이에 기초하는 발광 성분 비율이 많다. 따라서, 잔광 시간은, 2msec∼5msec 정도로, 비교적 짧다.

또한, 적색 형광체로부터의 적색광은, 제2 파장 영역에서의 발광 피크 강도가, 제1 파장 영역에서의 주발광 피크 강도의 20％ 미만인 것이 바람직하다. 보다, 바람직하게는 15％ 미만이다. 또한, 보다 바람직하게는 13％ 미만이다. 적색의 색 순도를 유지할 수 있기 때문이다.

전술한 적색 형광체로부터 발광되는 적색광은, 전체로서 Eu³⁺ 이온의 자기 쌍극자 천이에 기초하는 발광의 비율이 적다. 또한, Eu³⁺ 이온의 전자 쌍극자 천이에 기초하는 발광 성분 비율이 많다. 전자 쌍극자 천이에 기초하는 발광의 잔광 시간은, 2msec∼5msec 정도이다. 한편, 자기 쌍극자 천이에 기초하는 발광의 잔광 시간은, 10msec 정도 이상이다. 따라서, 전술한 적색 형광체는, 3msec 정도 이하의 단잔광 특성을 갖는 적색광을 얻는 데 있어서 바람직하다.

또한, 적색 형광체로서는, YOX 형광체, (Y, Gd)₂O₃ : Eu³⁺(이하, YGX 형광체라고 칭함) 및 YPV 형광체 등을 이용할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 PDP의 적색 형광체는, Ln₂O₃ : Eu³⁺, 및, Ln(P, V)O₄ : Eu³⁺로부터 선택되는 적어도 하나의 형광체이다. 또한, Ln은 Sc, Y, 및 Gd로부터 선택되는 적어도 하나의 원소인 것이 바람직하다.

또한, 적색광은, PDP의 전면에 별도로 설치된 광학 필터를 통과하기 전의 적색광이어도 된다. 그러나, 적어도 파장 590㎚∼595㎚ 부근의 오렌지색광 성분을 과잉으로 흡수하도록 광학 설계된 광학 필터를 통과한 후의 적색광인 것이 바람직하다. 이와 같이, 적색 형광체와 광학 필터를 조합함으로써, Ne 방전으로부터 방출되는 오렌지색광을 저감시킬 수 있다. 또한, Eu³⁺ 부활 적색 형광체가 발하는, 잔광 시간이 긴 593㎚ 부근의 오렌지색광 성분의 출력 비율도 작게 할 수 있다. 그 결과, 컬러 화상의 콘트라스트나 적색의 색조가 향상된다. 또한, 긴 잔광의 오렌지색광 성분 비율이 많은 적색 형광체가 이용된 경우라도, 잔광 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, YPV 형광체에서는, 인의 비율이 많고 긴 잔광의 오렌지색광 성분 비율이 많을수록 진공 자외선 여기 하에서 많은 광자수를 방출할 수 있다. 즉, 인의 비율이 많을수록, 광자 변환 효율이 높은 형광체로 된다. 따라서, 광학 필터와 조합함으로써, 광자 변환 효율은 높지만 긴 잔광의 YPV 형광체 등을 이용하여, 소정의 단잔광 고효율 적색광을 얻을 수 있다.

[10-1. 적색 형광체의 평가]

도 26에 도시한 바와 같이, 적색 형광체의 종류에 따라서, 발광 스펙트럼이 상이하다. Eu³⁺ 부활 적색 형광체의 일례로서, (a)는 ScBO₃ : Eu³⁺(SBE 형광체), (b)는 YGB 형광체, (c)는 YPV 형광체, (d)는 YOX 형광체이다. 모두, 형광체 분말로서의 평가이다.

도 27에 도시한 바와 같이, 잔광 시간은, (a), (b), (c), (d)의 순으로 짧아진다. 도 26 및 도 27에 도시한 바와 같이, Eu³⁺ 부활 적색 형광체의 잔광 시간은, 제1 파장 영역에서의 전자 쌍극자 천이에 기초하는 발광인 적색 발광 성분과, 제2 파장 영역에서의 자기 쌍극자 천이에 기초하는 발광인 오렌지색 발광 성분의 강도비와 상관이 있다. 제1 파장 영역에서의 적색 발광 성분 비율이 많은 형광체일수록 단잔광이다.

본 실시 형태에서는, 적색 형광체로서, Eu³⁺ 이온의 전자 쌍극자 천이에 기초하는 발광 비율이 많은 Eu³⁺ 부활 적색 형광체인 YPV 형광체가 이용되었다. 따라서, 적색 발광의 잔광 시간이 짧아졌다. YPV 형광체에서는, YPV 형광체 중에서의 P와 V의 총량에 대한 P의 비율(이후, P 비율이라고 칭함)이 적을수록, 자기 쌍극자천이에 기초하는 오렌지색의 발광 성분 비율이 적어지고, 전자 쌍극자 천이에 기초하는 적색의 발광 성분 비율이 많아진다. 따라서 P 비율이 적은 YPV 형광체를 이용함으로써, 잔광 시간이 보다 짧아진다.

[10-1-1. YPV 형광체의 평가]

도 28에 도시한 바와 같이, P 비율이 변하면, 제1 파장 영역에서의 주발광 피크 강도와, 제2 파장 영역에서의 발광 피크 강도가 변화한다. 도 28에서의 P 비율은, (a)가 0％, (b)가 10％, (c)가 20％, (d)가 30％, (e)가 40％, (f)가 50％, (g)가 60％, (h)가 70％, (i)가 80％, (j)가 90％, (k)가 100％이다. 단위는 모두 원자％이다.

도 29에 도시한 바와 같이, P 비율이 변하면, 잔광 시간이 변화한다. 도 29에서의 P 비율은, (a)가 0％, (b)가 20％, (c)가 40％, (d)가 60％, (e)가 80％, (f)가 100％이다. 단위는 모두 원자％이다. 즉, P 비율이 적을수록, 잔광 시간이 짧아진다.

또한, 도 28∼도 32에 도시한 결과는, 모두 YPV 형광체 분체에서의 평가이다.

도 30에 도시한 바와 같이, 제1 파장 영역에서의 주발광 피크의 강도에 대한 제2 파장 영역에서의 발광 피크 강도의 비율과, 잔광 시간은 상관이 있다. 즉, 강도의 비율이 작아짐에 따라서, 잔광 시간은 급격하게 짧아진다라고 하는 관계를 나타내는 도면이다. 강도의 비율이 10％ 이상 20％ 미만일 때, 잔광 시간은, 2.0msec 이상 4.5msec 미만이다. 또한, 강도의 비율이 10％ 이상 15％ 미만일 때, 잔광 시간은, 2.0msec 이상 3.5msec 이하이다. 강도의 비율이 10％ 이상 12％ 미만일 때, 잔광 시간은, 2.0msec 이상 3.0msec 이하이다. 따라서, 실험 오차 등을 고려한 후에, 잔광 시간이 3.5msec 미만의 적색 형광체를 얻기 위해서는, 강도의 비율은 5％ 이상 15％ 미만이 바람직하다. 또한, 강도의 비율은 5％ 이상 12％ 미만이 보다 바람직하다.

발명자들은, YPV 형광체에서의 P 비율이 상이한 분체와, YPV 형광체를 PDP에 적용하였을 때의 평가 결과로부터, 적색광의 잔광 시간이 3.5msec 미만으로 되는 P 비율은 0원자％ 이상 75원자％ 미만인 것을 발견하였다. 또한, 잔광 시간을 보다 짧은 3.0msec 미만으로 하기 위해서는, P 비율이 0원자％ 이상 70원자％ 미만이면 된다.

본 실시 형태의 PDP에서의 적색 형광체층(31)은, YPV 형광체, 또는, (Y, Gd) (P, V)O₄ : Eu³⁺(이하, YGPV 형광체라고 부름) 중 어느 하나의 적색 형광체를 포함한다. 또한, P 비율이, 0원자％ 이상 75원자％ 미만이다. 본 실시 형태에 따른 적색 형광체는, 잔광 시간이 3.5msec 이하이다.

또한, 도 31에 도시한 바와 같이, YPV 형광체에서의 총 광자수와 휘도 상대값은, P 비율에 의존한다. 여기서 총 광자수와 휘도 상대값은, YPV 형광체를 파장 147㎚의 진공 자외선에 의해 여기함으로써 평가되었다. P 비율이 0％로부터 증가함에 따라서, 총 광자수는 증가한다. 그러나, P 비율이 70％ 정도일 때에 피크를 갖는다. P 비율이 더 증가함에 따라서, 총 광자수는 감소한다. P 비율이 100％일 때의 총 광자수는, P 비율이 20％일 때의 총 광자수와 동등하다. 또한, 총 광자수가 많다고 하는 것은, 광 변환 효율이 높은 것을 의미한다.

표 3에는, 전술한 평가 결과에 기초한 YPV 형광체에서의 P 비율에 대한 적색의 색조, 잔광 시간 및 PDP 휘도가 나타내어진다.

[표 3]

표 3에 나타내는 바와 같이, P 비율이 많은 YPV 형광체는 잔광 시간이 길다. 그러나, 오렌지색광 성분을 과잉으로 흡수하도록 광학 설계된 광학 필터를 이용함으로써 적색광을 단잔광으로 할 수 있다. 따라서, 적색 형광체의 분체에서의 평가 시에 3.0msec를 초과하는 잔광 시간을 갖는 형광체라도, PDP에 적용되었을 때에 잔광 시간을 3.0msec 이하로 할 수 있다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 적색광의 총 광자수가 많은 YPV 형광체는, P 비율이 50원자％ 이상 90원자％ 이하이다. 바람직하게는, P 비율이 60원자％ 이상 90원자％ 이하이다. 보다 바람직하게는, P 비율이 60원자％ 이상 80원자％ 이하이다.

따라서, 잔광 시간과 총 광자수를 양립시키기 위해서는, P 비율이 50원자％ 이상 80원자％ 이하의 YPV 형광체를 이용하는 것이 바람직하다.

[10-1-2. 그 밖의 실시 형태]

또한, PDP에 짙은 적색의 색조를 요구하는 경우에는, YPV 형광체를 적색 형광체로서 단독으로 이용해도 된다. 또한, 적색의 휘도를 요구하는 경우에는, 시감도가 양호한 적색광을 발하는 YOX 형광체 또는 YGX 형광체 중 어느 하나를 적색 형광체로서 단독으로 이용해도 된다.

또한, 적색의 색조를 중시하고, 또한, 높은 휘도를 요구하는 경우에는, YPV 형광체에 YOX 형광체 또는 YGX 형광체 중 적어도 한쪽을 가하여 이루어지는 혼합 적색 형광체를 이용하는 것이 바람직하다. 전술한 혼합 적색 형광체를 이용함으로써, 적색광의 시감도가 향상된다.

[11. 청색 형광체에 대하여]

본 실시 형태에 따른 청색 형광체층(33)을 구성하는 청색 형광체는, 420㎚ 이상 500㎚ 미만의 파장 영역에 주발광 피크를 갖는 Eu²⁺ 부활 청색 형광체이다. 이와 같은, Eu²⁺를 부활제로 하는 청색 형광체는, Eu²⁺ 이온의 4f⁶5d¹→4f⁷ 전자 에너지 천이에 기초하여 발광한다. 그 때문에, 1msec 미만의 잔광 시간의 청색광 발광을 실현할 수 있다.

보다 구체적인 청색 형광체로서는, BAM 형광체, CaMgSi₂O₆ : Eu²⁺(CMS 형광체), Sr₃MgSi₂O₈ : Eu²⁺(SMS 형광체) 등을 이용할 수 있다.

[12. 형광체층에 대한 요약]

이상과 같이, 본 실시 형태에서의 PDP는, 이하의 형광체를 구비하고 있다. 적색 형광체는, 제1 파장 영역에 주발광 피크를 갖고, 제2 파장 영역의 발광 피크 강도가 주발광 피크의 5％ 이상 20％ 미만의 적색광을 발광하는 Eu³⁺ 부활 적색 형광체이다.

녹색 형광체는, 500㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 가짐과 함께, 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 녹색광을 발광하는 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체와의 혼합 형광체이다.

청색 형광체는, 420㎚ 이상 500㎚ 미만의 파장 영역에 주발광 피크를 갖는 Eu²⁺ 부활 청색 형광체이다.

도 32에 도시한 바와 같이, 상기의 형광체를 PDP에 적용하였을 때의 잔광 시간은, 적색광(a)이 3.3msec, 녹색광(b)이 3.0msec, 청색광(c)이 1msec 이하이었다. 적색 형광체층(31)을 구성하는 적색 형광체에는, 일례로서, YPV 형광체의 P 비율이 40원자％의 YPV 형광체가 이용되었다. 녹색 형광체층(32)을 구성하는 녹색 형광체에는, 일례로서, Mn 부활량이 8원자％의 ZSM 형광체에 YAG 형광체가 15mol％ 혼합된 것으로 한 혼합 형광체가 이용되었다. 청색 형광체층(33)을 구성하는 청색 형광체에는, 일례로서, BAM 형광체가 이용되었다.

따라서, 입체 화상 표시 장치용으로서 본 실시 형태에서의 PDP를 응용하고, 액정 셔터를 120㎐에서 개폐해도, 화상이 이중으로 보이는 현상인 크로스토크의 발생이 억제된다. 즉, 눈에 편안한 입체 화상 표시가 가능하게 된다.

또한, 적색광은 녹색광보다도 시감도의 면에서 뒤떨어진다. 따라서, 적색광의 잔광은, 녹색광의 잔광보다도 어둡게 느껴진다. 따라서, 도 32에 도시한 바와 같이, 적색광의 잔광 시간을 녹색광의 잔광 시간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 적색광의 휘도를, 녹색광 및 청색광과 비교하여 상대적으로 높게 할 수 있다. 따라서 크로스토크의 발생을 억제하면서 PDP를 고휘도화할 수 있다.

또한, ZSM 형광체에 혼합된 YAG 형광체 대신에, YAG 형광체 이외의 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체나 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체, 또한 Tb³⁺ 부활 녹색 형광체를 이용해도 된다. 재료 물성의 유사성으로부터 마찬가지의 작용 효과를 기대할 수 있다. 특히, Eu²⁺ 부활 녹색 형광체는, Ce³⁺ 부활 녹색 형광체보다도 발광 스펙트럼의 반값 폭이 좁아, 색 순도가 양호한 녹색광을 발생한다. 따라서, 녹색의 색조를 개선할 수 있다. 또한, 시감도가 양호한 545㎚ 부근에 발광 피크를 갖는 YAB 형광체 등의 Tb³⁺ 부활 녹색 형광체를 포함함으로써, 고휘도화를 실현할 수 있다.

또한, 도 32에 도시한 녹색광의 잔광과 적색광의 잔광 시간은, 재료 설계에 의해 모두 3.0msec 이하로 할 수 있는 것은 물론이다.

[13. 요약]

본 실시 형태에 따른 제1 PDP(1)는, 전면판(2)과, 전면판(2)과 대향 배치된 배면판(10)을 갖는다. 전면판(2)은, 표시 전극(6)과 표시 전극(6)을 덮는 유전체층(8)과 유전체층(8)을 덮는 보호층(9)을 갖는다. 보호층(9)은, 유전체층(8) 상에 형성된 기초층인 기초막(91) 및 기초막(91)의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수의 응집 입자(92)를 포함한다. 응집 입자(92)는, 복수의 응집된 금속 산화물의 결정 입자(92a)로 이루어진다. 배면판(10)은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층(15)을 갖는다. 형광체층(15)은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층(32)을 갖는다.

본 실시 형태에 따른 제2 PDP(1)는, 전면판(2)과, 전면판(2)과 대향 배치된 배면판(10)을 갖는다. 전면판(2)은, 표시 전극(6)과 표시 전극(6)을 덮는 유전체층(8)과 유전체층(8)을 덮는 보호층(9)을 갖는다. 보호층(9)은, 유전체층(8) 상에 형성된 기초막(91)과, 기초막(91)의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제1 입자와, 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제2 입자를 포함한다. 제1 입자는, 금속 산화물의 결정 입자(92a)가 복수개 응집한 응집 입자(92)이다. 제2 입자는, 산화마그네슘으로 이루어지는 입방체 형상의 결정 입자(93)이다. 배면판(10)은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층(15)을 갖는다. 형광체층(15)은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층(32)을 갖는다.

본 실시 형태에 따른 PDP(1)는, 높은 초기 전자 방출 성능과, 높은 전하 유지 성능을 갖는다. 또한, 우안용 필드와 좌안용 필드를 교대로 반복하여 표시하도록 하는 기입 기간이 짧은 고속 구동 시에, 발생하는 방전 지연이 억제된다. 따라서 기입 불량에 의한 화상의 깜박거림의 발생이 억제된다. 또한, 잔광 시간이 짧기 때문에, 우안용 화상과 좌안용 화상의 크로스토크가 억제된다.

또한, 이상의 설명에서는, 기초막(91)으로서, MgO를 예로 들었다. 그러나, 기초막(91)에 요구되는 성능은 어디까지나 이온 충격으로부터 유전체를 보호하기 위한 높은 내스퍼터 성능을 갖는 것이다. 종래의 PDP에서는, 일정 이상의 전자 방출 성능과 내스퍼터 성능이라고 하는 2개를 양립시키기 위해서, MgO를 주성분으로 한 보호층을 형성하는 경우가 매우 많았다. 본 실시 형태에서는, 전자 방출 성능이 응집 입자(92)에 의해 지배적으로 제어되는 구성을 취하기 때문에, MgO일 필요는 전혀 없고, Al₂O₃ 등의 내충격성이 우수한 다른 재료를 이용해도 전혀 상관없다.

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

이상과 같이 본 실시 형태에 개시된 기술은, 고정밀이며 고휘도의 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 PDP를 실현하는 데 있어서 유용하다.

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
8 : 유전체층
9 : 보호층
10 : 배면판
11 : 배면 글래스 기판
12 : 데이터 전극
13 : 기초 유전체층
14 : 격벽
15 : 형광체층
16 : 방전 공간
21 : 화상 신호 처리 회로
22 : 데이터 전극 구동 회로
23 : 주사 전극 구동 회로
24 : 유지 전극 구동 회로
25 : 타이밍 발생 회로
31 : 적색 형광체층
32 : 녹색 형광체층
33 : 청색 형광체층
91 : 기초막
92 : 응집 입자
92a, 92b, 93 : 결정 입자
100 : 플라즈마 디스플레이 장치

Claims (7)

1. 전면판과,
   상기 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비하고,
   상기 전면판은, 표시 전극과 상기 표시 전극을 덮는 유전체층과 상기 유전체층을 덮는 보호층을 갖고,
   상기 보호층은, 상기 유전체층 상에 형성된 기초층 및 상기 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수의 응집 입자를 포함하고,
   상기 응집 입자는, 복수의 응집된 금속 산화물 결정 입자로 이루어지고,
   상기 배면판은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층을 갖고,
   상기 형광체층은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층을 갖는
   플라즈마 디스플레이 패널.
2. 전면판과,
   상기 전면판과 대향 배치된 배면판을 구비하고,
   상기 전면판은, 표시 전극과 상기 표시 전극을 덮는 유전체층과 상기 유전체층을 덮는 보호층을 갖고,
   상기 보호층은, 상기 유전체층 상에 형성된 기초층과, 상기 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제1 입자와, 상기 기초층의 전체면에 걸쳐 분산 배치된 복수개의 제2 입자를 포함하고,
   상기 제1 입자는, 금속 산화물 결정 입자가 복수개 응집한 응집 입자이고,
   상기 제2 입자는, 입방체 형상의 결정 입자이고,
   상기 배면판은, 자외선에 의해 여기되는 형광체층을 갖고,
   상기 형광체층은, 1/10 잔광 시간이 2msec를 초과하고 5msec 미만의 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체와, 490㎚ 이상 560㎚ 미만의 파장 영역에 발광 피크를 갖는 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체 또는 Eu²⁺ 부활 녹색 형광체 중 어느 하나를 포함하는 녹색 형광체를 포함하는 녹색 형광체층을 갖는
   플라즈마 디스플레이 패널.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 응집 입자의 평균 입경은 0.9㎛ 이상 2.0㎛ 이하인 플라즈마 디스플레이 패널.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속 산화물 결정 입자는, 7면 이상의 면을 갖는 다면체 형상인 플라즈마 디스플레이 패널.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기초층은, 산화마그네슘을 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 Mn²⁺ 부활 단잔광 녹색 형광체는, Mn²⁺ 부활 규산 아연 녹색 형광체이고,
   상기 Mn²⁺ 부활 규산 아연 녹색 형광체는, 6.5원자％ 이상 10원자％ 미만의 아연 원자가 망간으로 치환되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 녹색 형광체는, 상기 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체를 3mol％ 이상 40mol％ 이하 포함하고,
   상기 Ce³⁺ 부활 녹색 형광체는, Ce³⁺ 부활 이트륨 알루미늄 가넷 형광체인 플라즈마 디스플레이 패널.

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