KR20130027008A - 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법 Download PDF

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KR20130027008A
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다꾸지 쯔지따
히데지 가와라자끼
게이지 호리까와
지하루 고시오
가나꼬 오꾸무라
마사노리 미우라
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Abstract

방전 공간과, 방전 공간에 면한 보호층을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법이다. 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입함으로써, 보호층을 환원성 유기 가스에 노출시킨다. 다음으로, 환원성 유기 가스를 방전 공간으로부터 배출한다. 다음으로, 방전 가스를 방전 공간에 봉입한다. 보호층은 적어도 제1 금속 산화물과 제2 금속 산화물을 포함한다. 또한, 보호층은 X선 회절 분석에 있어서 적어도 하나의 피크를 갖는다. 그 피크는 제1 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제1 피크와, 제2 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제2 피크 사이에 있다. 제1 피크 및 제2 피크는, 그 피크가 나타내는 면방위와 동일한 면방위를 나타낸다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING PLASMA DISPLAY PANEL}
여기에 개시된 기술은, 표시 디바이스 등에 이용되는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 칭함)은 전면판과 배면판으로 구성된다. 전면판은 유리 기판과, 유리 기판의 한 쪽의 주면 위에 형성된 표시 전극과, 표시 전극을 덮어 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층과, 유전체층 위에 형성된 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 보호층으로 구성되고 있다.
보호층으로부터의 초기 전자 방출수를 증가시키기 위해서, 예를 들면 보호층의 MgO에 규소(Si)나 알루미늄(Al)을 첨가하는 등의 시도가 행해지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2, 3, 4, 5 등 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2002-260535호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평11-339665호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2006-59779호 공보
특허 문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 평8-236028호 공보
특허 문헌 5 : 일본 특허 출원 공개 평10-334809호 공보
방전 공간과, 방전 공간에 면한 보호층을 갖는 PDP의 제조 방법이다. 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입함으로써, 보호층을 환원성 유기 가스에 노출시킨다. 다음으로, 환원성 유기 가스를 방전 공간으로부터 배출한다. 다음으로, 방전 가스를 방전 공간에 봉입한다. 보호층은 적어도 제1 금속 산화물과 제2 금속 산화물을 포함한다. 또한, 보호층은 X선 회절 분석에 있어서 적어도 하나의 피크를 갖는다. 그 피크는 제1 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제1 피크와, 제2 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제2 피크 사이에 있다. 제1 피크 및 제2 피크는 그 피크가 나타내는 면방위와 동일한 면방위를 나타낸다. 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물은 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 2종이다.
도 1은 실시 형태에 따른 PDP의 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 실시 형태에 따른 전면판의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 실시 형태에 따른 PDP의 제조 플로우를 도시하는 도면.
도 4는 제1 온도 프로파일 예를 도시하는 도면.
도 5는 제2 온도 프로파일 예를 도시하는 도면.
도 6은 제3 온도 프로파일 예를 도시하는 도면.
도 7은 실시 형태에 따른 기초막 표면의 X선 회절 분석 결과를 도시하는 도면.
도 8은 실시 형태에 따른 다른 기초막 표면의 X선 회절 분석 결과를 도시하는 도면.
도 9는 실시 형태에 따른 응집 입자의 확대도.
도 10은 PDP의 방전 지연과 기초막 내의 칼슘 농도와의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 PDP의 전자 방출 성능과 Vscn 점등 전압을 도시하는 도면.
도 12는 응집 입자의 평균 입경과 전자 방출 성능의 관계를 도시하는 도면.
[1. PDP(1)의 구조]
PDP의 기본 구조는, 일반적인 교류면 방전형 PDP이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, PDP(1)는 전면 유리 기판(3) 등으로 이루어지는 전면판(2)과, 배면 유리 기판(11) 등으로 이루어지는 배면판(10)이 대향해서 배치되어 있다. 전면판(2)과 배면판(10)은, 외주부가 유리 프리트 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 유리 기판(3) 위에는, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)으로 이루어지는 한 쌍의 띠형상의 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)가 서로 평행하게 각각 복수열 배치되어 있다. 전면 유리 기판(3) 위에는 표시 전극(6)과 블랙 스트라이프(7)를 피복하도록 컨덴서로서의 기능을 하는 유전체층(8)이 형성된다. 또한 유전체층(8)의 표면에 산화 마그네슘(MgO) 등으로 이루어지는 보호층(9)이 형성되어 있다. 또한, 보호층(9)에 대해서는, 후에 상세하게 설명할 수 있다.
주사 전극(4) 및 유지 전극(5)은, 각각 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 주석(SnO2), 산화 아연(ZnO) 등의 도전성 금속 산화물로 이루어지는 투명 전극 위에 Ag으로 이루어지는 버스 전극이 적층되어 있다.
배면 유리 기판(11) 위에는, 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)에 피복되어 있다. 또한, 데이터 전극(12) 사이의 기초 유전체층(13) 위에는 방전 공간(16)을 구획하는 소정의 높이의 격벽(14)이 형성되어 있다. 격벽(14) 사이의 홈에는, 데이터 전극(12)마다, 자외선에 의해 적색으로 발광하는 형광체층(15), 녹색으로 발광하는 형광체층(15) 및 청색으로 발광하는 형광체층(15)이 순차 도포해서 형성되어 있다. 표시 전극(6)과 데이터 전극(12)이 교차하는 위치에 방전 셀이 형성되어 있다. 표시 전극(6) 방향으로 나열한 적색, 녹색, 청색의 형광체층(15)을 갖는 방전 셀이 컬러 표시를 위한 화소가 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 방전 공간(16)에 봉입하는 방전 가스는, 10 체적% 이상 30체적% 이하의 Xe을 포함한다.
[2. PDP(1)의 제조 방법]
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 PDP(1)의 제조 방법은, 전면판 제작 공정 A1, 배면판 제작 공정 B1, 프리트 도포 공정 B2, 봉착 공정 C1, 환원성 가스 도입 공정 C2, 배기 공정 C3 및 방전 가스 공급 공정 C4를 갖는다.
[2-1. 전면판 제작 공정 A1]
전면판 제작 공정 A1에 있어서는, 포토리소그래피법에 의해, 전면 유리 기판(3) 위에, 주사 전극(4) 및 유지 전극(5)과 블랙 스트라이프(7)가 형성된다. 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 인듐 주석 산화물(ITO) 등이 이용된다. 우선, 스퍼터법 등에 의해, ITO 박막이 전면 유리 기판(3)에 형성된다. 다음으로 리소그래피법에 의해 소정의 패턴의 투명 전극(4a, 5a)이 형성된다.
금속 버스 전극(4b, 5b)의 재료에는, 은(Ag)과 은을 결착시키기 위한 유리 프리트와 감광성 수지와 용제 등을 포함하는 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 전극 페이스트가, 전면 유리 기판(3)에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정의 패턴의 포토마스크를 통해서, 전극 페이스트가 노광된다.
다음으로, 전극 페이스트가 현상되고, 금속 버스 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 금속 버스 전극 패턴이 소정의 온도로 소성된다. 즉, 금속 버스 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 금속 버스 전극 패턴 중 유리 프리트가 용융한다. 용융해 있던 유리 프리트는, 소성 후에 다시 유리화된다. 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. 다음으로, 유전체층(8) 및 보호층(9)이 형성된다. 유전체층(8) 및 보호층(9)의 상세 내용은, 후술된다.
이상의 공정에 의해 전면 유리 기판(3) 위에 소정의 구성 부재를 갖는 전면판(2)이 완성된다.
[2-2. 배면판 제작 공정 B1]
포토리소그래피법에 의해, 배면 유리 기판(11) 위에, 데이터 전극(12)이 형성된다. 데이터 전극(12)의 재료에는, 도전성을 확보하기 위한 은(Ag)과 은을 결착시키기 위한 유리 프리트와 감광성 수지와 용제 등을 포함하는 데이터 전극 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 데이터 전극 페이스트가 소정의 두께로 배면 유리 기판(11) 위에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 데이터 전극 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정의 패턴의 포토마스크를 통해서, 데이터 전극 페이스트가 노광된다. 다음으로, 데이터 전극 페이스트가 현상되고, 데이터 전극 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 데이터 전극 패턴이 소정의 온도로 소성된다. 즉, 데이터 전극 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 데이터 전극 패턴 중 유리 프리트가 용융한다. 용융해 있던 유리 프리트는, 소성 후에 다시 유리화된다. 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 유리 프리트와 수지와 용제 등을 포함하는 기초 유전체 페이스트가 이용된다. 우선, 스크린 인쇄법 등에 의해, 기초 유전체 페이스트가 소정의 두께로 데이터 전극(12)이 형성된 배면 유리 기판(11) 위에 데이터 전극(12)을 덮도록 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 기초 유전체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 기초 유전체 페이스트가 소정의 온도로 소성된다. 즉, 기초 유전체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 또한, 유전체 유리 프리트가 용융한다. 용융해 있던 유전체 유리 프리트는, 소성 후에 다시 유리화된다. 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)이 되는 막을 형성할 수도 있다.
다음으로, 포토리소그래피법에 의해, 격벽(14)이 형성된다. 격벽(14)의 재료에는, 필러와, 필러를 결착시키기 위한 유리 프리트와, 감광성 수지와, 용제 등을 포함하는 격벽 페이스트가 이용된다. 우선, 다이 코트법 등에 의해, 격벽 페이스트가 소정의 두께로 기초 유전체층(13) 위에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 격벽 페이스트 중의 용제가 제거된다. 다음으로, 소정의 패턴의 포토마스크를 통해서, 격벽 페이스트가 노광된다. 다음으로, 격벽 페이스트가 현상되고, 격벽 패턴이 형성된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 격벽 패턴이 소정의 온도로 소성된다. 즉, 격벽 패턴 중의 감광성 수지가 제거된다. 또한, 격벽 패턴 중 유리 프리트가 용융한다. 용융해 있던 유리 프리트는, 소성 후에 다시 유리화된다. 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 소정의 두께로 인접하는 격벽(14) 사이의 기초 유전체층(13) 위 및 격벽(14)의 측면에 도포된다. 다음으로, 건조로에 의해, 형광체 페이스트 중의 용제가 제거된다. 마지막으로, 소성로에 의해, 형광체 페이스트가 소정의 온도로 소성된다. 즉, 형광체 페이스트 중의 수지가 제거된다. 이상의 공정에 의해, 형광체층(15)이 형성된다. 여기서, 디스펜스법 이외에도, 스크린 인쇄법 등을 이용할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 배면 유리 기판(11) 위에 소정의 구성 부재를 갖는 배면판(10)이 완성된다.
[2-3. 프리트 도포 공정 B2]
배면판 제작 공정 B1에 의해 제작된 배면판(10)의 화상 표시 영역 외에 봉착 부재인 유리 프리트가 도포된다. 그 후, 유리 프리트는, 350℃ 정도의 온도에서 가소성된다. 가소성에 의해, 용제 성분 등이 제거된다.
봉착 부재로서는, 산화 비스무트나 산화 바나듐을 주성분으로 한 프리트가 바람직하다. 이 산화 비스무트를 주성분으로 하는 프리트로서는, 예를 들면 Bi2O3-B2O3-RO-MO계(여기서 R은, Ba, Sr, Ca, Mg 중 어느 하나이며, M은, Cu, Sb, Fe 중 어느 하나임)의 유리 재료에, Al2O3, SiO2, 코어디어라이트 등 산화물로 이루어지는 필러를 더한 것을 이용할 수 있다. 또한, 산화 바나듐을 주성분으로 하는 프리트로서는, 예를 들면 V2O5-BaO-TeO-WO계의 유리 재료에, Al2O3, SiO2, 코어디어라이트 등 산화물로 이루어지는 필러를 더한 것을 이용할 수 있다.
[2-4. 봉착 공정 C1으로부터 방전 가스 공급 공정 C4까지]
전면판(2)과 프리트 도포 공정 B1을 거친 배면판(10)이 대향 배치되어 주변부가 봉착 부재에 의해 봉착된다. 그 후, 방전 공간(16)에 방전 가스가 봉입된다.
본 실시 형태에 따른 봉착 공정 C1, 환원성 가스 도입 공정 C2, 배기 공정 C3, 및 방전 가스 공급 공정 C4는, 동일한 장치에 있어서, 도 4 내지 도 6에 예시된 온도 프로파일의 처리를 행한다.
도 4 내지 도 6에 있어서의 봉착 온도란, 전면판(2)과 배면판(10)이 봉착 부재인 프리트에 의해 봉착될 때의 온도이다. 본 실시 형태에 있어서의 봉착 온도는, 예를 들면 약 490℃이다. 또한, 도 4 내지 도 6에 있어서의 연화점이란, 봉착 부재인 프리트가 연화되는 온도이다. 본 실시 형태에 있어서의 연화점은, 예를 들면 약 430℃이다. 또한, 도 4 내지 도 6에 있어서의 배기 온도란, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 방전 공간으로부터 배기될 때의 온도이다. 본 실시 형태에 있어서의 배기 온도는, 예를 들면 약 400℃이다.
[2-4-1. 제1 온도 프로파일]
도 4에 도시한 바와 같이, 우선 봉착 공정 C1에 있어서, 온도는 실온으로부터 봉착 온도까지 상승한다. 다음으로, 온도는 a-b의 기간, 봉착 온도로 유지된다. 그 후, 온도는 b-c의 기간에 봉착 온도로부터 배기 온도로 하강한다. b-c의 기간에 있어서, 방전 공간 내가 배기된다. 즉, 방전 공간 내는 감압 상태가 된다.
다음으로, 환원성 가스 도입 공정 C2에 있어서, 온도는 c-d의 기간, 배기 온도로 유지된다. c-d의 기간에 방전 공간 내에 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 도입된다. c-d의 기간에 보호층(9)은 환원성 유기 가스를 포함하는 가스에 노출된다.
그 후, 배기 공정 C3에 있어서, 온도는 소정의 기간, 배기 온도로 유지된다. 그 후, 온도는 실온 정도까지 하강한다. d-e의 기간에 있어서, 방전 공간 내가 배기됨으로써, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 배출된다.
다음으로, 방전 가스 공급 공정 C4에 있어서, 방전 공간 내에 방전 가스가 도입된다. 즉, 온도가 실온 정도로 내려간 e 이후의 기간에 방전 가스가 도입된다.
[2-4-2. 제2 온도 프로파일]
도 5에 도시한 바와 같이, 우선 봉착 공정 C1에 있어서, 온도는 실온으로부터 봉착 온도까지 상승한다. 다음으로, 온도는 a-b의 기간, 봉착 온도로 유지된다. 그 후, 온도는 b-c의 기간에 봉착 온도로부터 배기 온도로 하강한다. 온도가 배기 온도로 유지되어 있는 c-d1의 기간에 있어서, 방전 공간 내가 배기된다. 즉, 방전 공간 내는 감압 상태가 된다.
다음으로, 환원성 가스 도입 공정 C2에 있어서, 온도는 d1-d2의 기간, 배기 온도로 유지된다. d1-d2의 기간에 방전 공간 내에 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 도입된다. d1-d2의 기간에 보호층(9)은, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스에 노출된다.
그 후, 배기 공정 C3에 있어서, 소정의 기간, 온도는 배기 온도로 유지된다. 그 후, 온도는 실온 정도까지 하강한다. d2-e의 기간에 있어서, 방전 공간 내가 배기됨으로써, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 배출된다.
다음으로, 방전 가스 공급 공정 C4에 있어서, 방전 공간 내에 방전 가스가 도입된다. 즉, 온도가 실온 정도로 내려간 e 이후의 기간에 방전 가스가 도입된다.
[2-4-3. 제3 온도 프로파일]
도 6에 도시한 바와 같이, 우선 봉착 공정 C1에 있어서, 온도는 실온으로부터 봉착 온도까지 상승한다. 다음으로, 온도는 a-b1-b2의 기간, 봉착 온도로 유지된다. a-b1의 기간에 방전 공간 내가 배기된다. 즉, 방전 공간 내는 감압 상태가 된다. 그 후, 온도는 b2-c의 기간에 봉착 온도로부터 배기 온도로 하강한다.
환원성 가스 도입 공정 C2는 봉착 공정 C1의 기간 내에 행해진다. 온도는 b1-b2의 기간, 봉착 온도로 유지된다. 그 후, b2-c의 기간에 온도는 배기 온도까지 하강한다. b1-c의 기간에 방전 공간 내에 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 도입된다. b1-c의 기간에 보호층(9)은 환원성 유기 가스를 포함하는 가스에 노출된다.
그 후, 배기 공정 C3에 있어서, 온도는 소정의 기간 배기 온도로 유지된다. 그 후, 온도는 실온 정도까지 하강한다. c-e의 기간에 있어서, 방전 공간 내가 배기됨으로써, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 배출된다.
다음으로, 방전 가스 공급 공정 C4에 있어서, 방전 공간 내에 방전 가스가 도입된다. 즉, 온도가 실온 정도로 내려간 e 이후의 기간에 방전 가스가 도입된다.
또한, 어느 하나의 온도 프로파일에 있어서도 거의 동등한 작용을 갖는다.
[2-4-4. 환원성 유기 가스의 상세]
표 1에 도시한 바와 같이, 환원성 유기 가스로서는, 분자량이 58이하인 환원력이 큰 CH계 유기 가스가 바람직하다. 여러 환원성 유기 가스 중에서 선택되는 적어도 하나가 희가스나 질소 가스 등에 혼합됨으로써, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스가 제조된다.
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표 1에 있어서, C의 열은, 유기 가스의 1 분자에 포함되는 탄소 원자수를 의미한다. H의 열은, 유기 가스의 1 분자에 포함되는 수소 원자수를 의미한다.
표 1에 도시한 바와 같이, 증기압의 열에 있어서, 0℃에서의 증기압이 100㎪ 이상인 가스에는 「A」가 붙여져 있다. 또한, 0℃에서의 증기압이 100㎪보다 작은 가스에는 「C」가 붙여져 있다. 비점의 열에 있어서, 1 기압에서의 비점이 0℃ 이하인 가스에는 「A」가 붙여져 있다. 또한, 1 기압에서의 비점이 0℃보다 큰 가스에는 「C」가 붙여져 있다. 분해하기 쉬움의 열에 있어서, 분해하기 쉬운 가스에는 「A」가 붙여져 있다. 분해하기 쉬움이 보통인 가스에는 「B」가 붙여져 있다. 환원력의 열에 있어서, 환원력이 충분한 가스에는 「A」가 붙여져 있다.
표 1에 있어서, 「A」는 좋은 특성인 것을 의미한다. 「B」는 보통의 특성인 것을 의미한다. 「C」는 불충분한 특성인 것을 의미한다.
PDP의 제조 공정에 있어서의 유기 가스의 취급하기 쉬움에 대한 관점에서 생각하면, 가스봄베에 넣어 공급할 수 있는 환원성 유기 가스가 바람직하다. 또한, PDP의 제조 공정에 있어서의 취급하기 쉬운 것부터 생각하면, 0℃에서의 증기압이 100㎪ 이상인 환원성 유기 가스, 또는 비점이 0℃ 이하인 환원성 유기 가스, 또는 분자량이 작은 환원성 유기 가스가 바람직하다.
또한, 배기 공정 C3 후에도 환원성 유기 가스를 포함하는 가스의 일부가 방전 공간 내에 잔류할 가능성이 있다. 따라서, 환원성 유기 가스는, 분해하기 쉬운 특성을 갖는 것이 바람직하다.
환원성 유기 가스는, 제조 공정 상에서의 취급하기 쉬운 것이나, 분해하기 쉬운 특성 등의 점을 고려하여, 아세틸렌, 에틸렌, 메틸 아세틸렌, 프로파디엔, 프로필렌 및 시클로 프로판 중에서 선택되는 산소를 포함하지 않는 탄화수소계 가스가 바람직하다. 이들 환원성 유기 가스 중에서 선택되는 적어도 1종을 희가스나 질소 가스에 혼합해서 이용하면 된다.
또한, 희가스나 질소 가스와 환원성 유기 가스의 혼합 비율은, 사용하는 환원성 유기 가스의 연소 비율에 따라서 하한이 결정된다. 상한은 수체적% 정도이다. 환원성 유기 가스의 혼합 비율이 너무 높으면, 유기 성분이 중합해서 고분자가 되기 쉽다. 이 경우, 고분자가 방전 공간에 잔류하여, PDP의 특성에 영향을 끼치게 된다. 따라서, 사용하는 환원성 유기 가스의 성분에 따라서, 혼합 비율을 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
또한, MgO, CaO, SrO, 및 BaO 등은, 물, 이산화탄소, 탄화수소 등의 불순물 가스와의 반응성이 높다. 특히 물, 이산화탄소와 반응함으로써 방전 특성이 열화하기 쉬워, 방전 셀마다의 방전 특성에 변동이 발생하기 쉽다.
따라서, 봉착 공정 C1에 있어서, 방전 공간(16)에 개구하는 관통 구멍을 통과시켜서 방전 공간(16) 내가 양압(陽壓, positive pressure) 상태가 되도록 불활성 가스를 흘리고, 그 후, 봉착을 행하는 것이 바람직하다. 기초막(91)과 불순물 가스와의 반응을 억제할 수 있기 때문이다. 불활성 가스로서는, 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크세논 등이 이용될 수 있다.
또한, 불활성 가스 대신에 드라이 공기(건조 가스)를 흘려도 된다. 적어도 물과의 반응을 억제할 수 있는 점에서, 불활성 가스보다 제조 코스트를 저감할 수 있기 때문이다.
구체적으로는, 도 4 내지 도 6에 도시하는 봉착 공정 C1에 있어서, 온도가 연화점에 도달하는 x까지의 기간에 있어서, 예를 들면 질소 가스를 2L/min 정도의 유량으로 흘려도 된다. 방전 공간(16)은 질소 가스에 의해 양압으로 유지된다. 온도가 연화점을 초과하면, 질소 가스의 공급을 멈출 수 있다. 방전 공간(16)은 질소 가스에 의해 양압으로 유지된 그대로이다. 온도는 a-b의 기간, 봉착 온도로 유지된다. 방전 공간(16)은 질소 가스에 의해 채워져 있다. 그 후, 온도는 b-c의 기간에 봉착 온도로부터 배기 온도로 하강한다. b-c의 기간에 있어서, 방전 공간(16)을 채우고 있던 질소 가스가 배기된다. 즉, 방전 공간 내는 감압 상태가 된다. 이후의 기간에 대한 설명은, 전술의 설명과 마찬가지이다.
[3. 유전체층(8)의 상세]
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 유전체층(8)은 표시 전극(6) 및 블랙 스트라이프(7)를 덮는 제1 유전체층(81)과, 제1 유전체층(81)을 덮는 제2 유전체층(82) 중 적어도 2층의 구성이다.
[3-1. 제1 유전체층(81)]
제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 삼산화 이비스무트(Bi2O3)를 20중량% ～ 40중량% 포함한다. 또한, 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO) 및 산화 바륨(BaO)의 군에서 선택되는 적어도 1종은 0.5중량% ～ 12중량%를 포함한다. 또한, 제1 유전체층(81)의 유전체 재료는, 삼산화 몰리브덴(MoO3), 삼산화 텅스텐(WO3), 이산화 세륨(CeO2), 이산화 망간(MnO2), 산화 구리(CuO), 삼산화 이크롬(Cr2O3), 삼산화 이코발트(Co2O3), 이산화 칠바나듐(V2O7) 및 삼산화 이안티몬(Sb2O3)의 군에서 선택되는 적어도 1종은 0.1중량% ～ 7중량%를 포함한다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, 산화 아연(ZnO)을 0중량% ～ 40중량%、삼산화 이붕소(B2O3)를 0중량% ～ 35중량%、이산화규소(SiO2)를 0중량% ～ 15중량%、삼산화 이알루미늄(Al2O3)을 0중량% ～ 10중량%로 하는 등, 납 성분을 포함하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 된다. 또한, 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료가, 습식 제트 밀이나 볼 밀로0.5㎛ ～ 2.5㎛의 평균 입경이 되도록 분쇄된다. 분쇄된 유전체 재료가 유전체 재료 분말이다. 다음으로, 유전체 재료 분말 55중량% ～ 70중량%와, 바인더 성분 30중량% ～ 45중량%가 3개 롤 등으로 잘 혼련됨으로써, 다이 코트용, 또는 인쇄용 제1 유전체층용 페이스트가 완성된다.
바인더 성분은 에틸 셀룰로오스, 또는 아크릴 수지 1중량% ～ 20중량%를 포함하는 터피네올, 또는 부틸 카르비톨 아세테이트이다. 또한, 페이스트에는 필요에 따라서 가소제로서 프탈산 디옥틸, 프탈산 디부틸, 인산 트리페닐, 인산 트리 부틸이 첨가되어도 된다. 또한, 분산제로서 글리세롤 모노올레이트, 소르비탄 세스퀴올리에이트, 호모게놀(Kao 코퍼레이션사제 품명), 알킬 알릴기의 인산 에스테르 등이 첨가되어도 된다. 분산제의 첨가에 의해, 인쇄성이 향상한다.
제1 유전체층용 페이스트는, 표시 전극(6)을 피복하도록 전면 유리 기판(3)에 다이 코트법 또는 스크린 인쇄법에 의해 인쇄된다. 인쇄된 제1 유전체층용 페이스트는, 건조 공정을 거쳐서 소성된다. 소성 온도는 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 575℃ ～ 590℃이다.
[3-2. 제2 유전체층(82)]
제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, Bi2O3를 11중량% ～ 20중량%를 포함한다. 또한, 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, CaO, SrO 및 BaO의 군에서 선택되는 적어도 1종을 1.6중량% ～ 21중량% 포함한다. 또한, 제2 유전체층(82)의 유전체 재료는, MoO3, WO3, 산화 세륨(CeO2), CuO, Cr2O3, Co2O3, V2O7, Sb2O3 및 MnO2에서 선택되는 적어도 1종을 0.1중량% ～ 7중량% 포함하고 있다.
또한, 상기 이외의 성분으로서, ZnO를 0중량% ～ 40중량%、B2O3을 0중량% ～ 35중량%、SiO2를 0중량% ～ 15중량%、Al2O3을 0중량% ～ 10중량%로 하는 등, 납 성분을 포함하지 않는 재료 조성이 포함되어 있어도 된다. 또한, 이들 재료 조성의 함유량에 특별히 한정은 없다.
이들 조성 성분으로 이루어지는 유전체 재료가, 습식 제트 밀이나 볼 밀로0.5㎛ ～ 2.5㎛의 평균 입경이 되도록 분쇄된다. 분쇄된 유전체 재료가 유전체 재료 분말이다. 다음으로, 유전체 재료 분말 55중량% ～ 70중량%와, 바인더 성분 30중량% ～ 45중량%가 3개 롤 등으로 잘 혼련됨으로써, 다이 코트용, 또는 인쇄용 제2 유전체층용 페이스트가 완성된다.
제2 유전체층용 페이스트의 바인더 성분은, 제1 유전체층용 페이스트의 바인더 성분과 마찬가지이다.
제2 유전체층용 페이스트는, 다이 코트법 또는 스크린 인쇄법에 의해, 제1 유전체층(81) 위에 인쇄된다. 인쇄된 제2 유전체층용 페이스트는 건조 공정을 거쳐, 소성된다. 소성 온도는, 유전체 재료의 연화점보다 조금 높은 온도인 550℃ ～ 590℃이다.
[3-3. 유전체층(8)의 막 두께]
유전체층(8)의 막 두께는, 가시광 투과율을 확보하기 위해서, 제1 유전체층(81)과 제2 유전체층(82)을 합해 41㎛ 이하가 바람직하다. 제1 유전체층(81)에 있어서의 Bi2O3의 함유량은, 금속 버스 전극(4b, 5b)에 포함되는 Ag과의 반응을 억제하기 위해서, 제2 유전체층(82)에 있어서의 Bi2O3의 함유량보다도 많다. 따라서, 제1 유전체층(81)의 가시광 투과율이 제2 유전체층(82)의 가시광 투과율보다도 낮아진다. 따라서, 제1 유전체층(81)의 막 두께는, 제2 유전체층(82)의 막 두께보다도 얇은 것이 바람직하다.
또한, 제2 유전체층(82)에 있어서 Bi2O3가 11중량% 이하이면 착색은 생기기 어려워진다. 그러나, 제2 유전체층(82) 중에 기포가 발생하기 쉬워진다. 또한, Bi2O3가 40중량%를 초과하면 착색이 생기기 쉬워져, 투과율이 저하한다. 따라서, Bi2O3는 11중량%를 초과하고, 40중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 유전체층(8)의 막 두께가 작을수록 휘도 향상의 효과와 방전 전압 저감의 효과는 현저해진다. 따라서, 절연 내압이 저하하지 않는 범위 내이면 될 수 있는 한 막 두께를 작게 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 막 두께는 41㎛ 이하이다. 또한, 제1 유전체층(81)의 막 두께는, 5㎛ ～ 15㎛, 제2 유전체층(82)의 막 두께는 20㎛ ～ 36㎛이다.
본 실시 형태에 있어서의 PDP(1)는, 표시 전극(6)에 Ag을 이용해도, 전면 유리 기판(3)의 착색 현상(황변)이 적다. 또한, 유전체층(8) 중에 기포의 발생 등이 적어 절연 내압 성능이 우수한 유전체층(8)을 실현할 수 있었다.
[3-4. 황변이나 기포의 발생이 억제되는 이유에 관한 고찰]
Bi2O3를 포함하는 유전체 재료에 MoO3 또는 WO3을 첨가함으로써, Ag2MoO4, Ag2Mo2O7, Ag2Mo4O13, Ag2WO4, Ag2W2O7, Ag2W4O13과 같은 화합물이 580℃ 이하에서 생성하기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 유전체층(8)의 소성 온도가 550℃ ～ 590℃이기 때문에, 소성 중에 유전체층(8) 중에 확산한 은 이온(Ag+)은 유전체층(8) 중의 MoO3 또는 WO3과 반응함으로써, 안정된 화합물을 생성하여 안정화된다. 즉, Ag+이 환원되지 않고 안정화된다. Ag+이 안정화됨으로써, Ag의 콜로이드화에 수반하는 산소의 발생도 적어진다. 따라서, 유전체층(8) 내로의 기포의 발생도 적어진다.
전술한 효과를 유효하게 하기 위해서는, Bi2O3를 포함하는 유전체 재료 중에 MoO3, WO3, CeO2, CuO, Cr2O3, Co2O3, V2O7, Sb2O3 및 MnO2에서 선택되는 적어도 1종의 함유량을 0.1중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 0.1중량% 이상 7중량% 이하가 더 바람직하다. 특히, 0.1중량% 미만에서는 황변을 억제하는 효과가 적다. 7중량%를 초과하면 유리에 착색이 일어나 바람직하지 못하다.
즉, 본 실시 형태에 있어서의 유전체층(8)은, Ag을 포함하는 금속 버스 전극(4b, 5b)과 접하는 제1 유전체층(81)에서는 황변 현상과 기포 발생을 억제한다. 또한, 제1 유전체층(81) 위에 설치한 제2 유전체층(82)에 의해 높은 광 투과율을 실현하고 있다. 그 결과, 유전체층(8) 전체로서, 기포나 황변의 발생이 매우 적어 투과율이 높은 PDP(1)를 실현하는 것이 가능해진다.
[4. 보호층(9)의 상세]
보호층(9)은 방전을 발생시키기 위한 전하를 유지하는 기능, 및 유지 방전 시에 2차 전자를 방출하는 기능이 요구된다. 전하 유지 성능이 향상됨으로써, 인가 전압이 저감된다. 2차 전자 방출수가 증가함으로써, 유지 방전 전압이 저감된다.
[4-1. 기초막(91)]
본 실시 형태에 따른 보호층(9)은 기초막(91)과 응집 입자(92)를 포함한다. 기초막(91)은 적어도 제1 금속 산화물과 제2 금속 산화물을 포함한다. 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물은, MgO, CaO, SrO 및 BaO으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 2종이다. 또한, 기초막(91)은 X선 회절 분석에 있어서 적어도 하나의 피크를 갖는다. 이 피크는 제1 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제1 피크와, 제2 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제2 피크 사이에 있다. 제1 피크와 제2 피크는 기초막(91)의 피크가 나타내는 면방위와 동일한 면방위를 나타낸다.
도 7에 있어서, 횡축은 브래그의 회절각(2θ)이다. 종축은 X선 회절파의 강도이다. 회절각의 단위는 일주를 360도로 할 때마다 나타내진다. 회절광의 강도는 임의 단위(arbitrary unit)로 나타내고 있다. 결정 면방위는 괄호를 붙여서 나타내고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, CaO 단체에 있어서의 (111) 면방위는 회절각 32.2도의 피크에서 나타내진다. MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위는 회절각 36.9도의 피크에서 나타내진다. SrO 단체에 있어서의 (111) 면방위는 회절각 30.0도의 피크에서 나타내진다. BaO 단체에 있어서의 (111) 면방위는 회절각 27.9도의 피크에서 나타내진다.
본 실시 형태에 따른 기초막(91)은, MgO, CaO, SrO 및 BaO으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 2개 이상의 금속 산화물을 포함하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, A점은 MgO과 CaO의 2개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다. B점은 MgO과 SrO의 2개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다. C점은 MgO과 BaO의 2개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다.
도 7에 도시한 바와 같이, A점의 회절각은 36.1도이다. A점은 제1 금속 산화물인 MgO체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 CaO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
B점의 회절각은 35.7도이다. B점은 제1 금속 산화물인 MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 SrO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
C점의 회절각은 35.4도이다. C점은 제1 금속 산화물인 MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 BaO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
도 8에 도시한 바와 같이, D점은 MgO, CaO 및 SrO의 3개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다. E점은 MgO, CaO 및 BaO의 3개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다. F점은 BaO, CaO 및 SrO의 3개로 형성된 기초막(91)의 (111) 면방위에 있어서의 피크이다.
도 8에 도시한 바와 같이, D점의 회절각은 33.4도이다. D점은 제1 금속 산화물인 MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 CaO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
E점의 회절각은 32.8도이다. E점은 제1 금속 산화물인 MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 SrO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
F점의 회절각은 30.2도이다. F점은 제1 금속 산화물인 MgO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크와, 제2 금속 산화물인 BaO 단체에 있어서의 (111) 면방위의 피크 사이에 존재한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 면방위(111)에 대해서 예시되었다. 그러나, 다른 면방위에 대해서도 마찬가지이다.
CaO, SrO 및 BaO의 진공 준위로부터의 깊이는, MgO과 비교해서 얕은 영역에 존재한다. 그 때문에, PDP를 구동하는 경우에, CaO, SrO, BaO의 에너지 준위에 존재하는 전자가 Xe 이온의 기저 상태로 천이할 때에, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가, MgO의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교해서 많아진다고 생각된다.
또한, 전술한 바와 같이, X선 회절 분석에 있어서의 기초막(91)의 피크는, 제1 금속 산화물의 피크와 제2 금속 산화물의 피크 사이에 있다. 즉, 기초막(91)의 에너지 준위는, 단체의 금속 산화물 사이에 존재하고, 오제 효과에 의해 방출되는 전자수가 MgO의 에너지 준위로부터 천이하는 경우와 비교해서 많아진다고 생각된다.
그 결과, 본 실시 형태에 따른 기초막(91)에서는, MgO 단체와 비교하여, 양호한 2차 전자 방출 특성을 발휘할 수 있다. 결과로서, 유지 전압을 저감할 수 있다. 특히, 휘도를 높이기 위해서 방전 가스로서의 Xe 분압을 높인 경우에, 방전 전압을 저감할 수 있다. 즉, 저전압이고 또한 고휘도인 PDP(1)를 실현할 수 있다.
[4-2. 응집 입자(92)]
응집 입자(92)는, 금속 산화물인 MgO의 결정 입자(92a)가 복수 응집한 것이다. 응집 입자(92)는, 기초막(91)의 전체면에 걸쳐, 균일하게 분산 배치시키는 것이 바람직하다. PDP(1) 내에 있어서의, 방전 전압의 변동이 감소하기 때문이다.
또한, MgO의 결정 입자(92a)는 기상 합성법 또는 전구체 소성법 중 어느 하나에 의해 제조할 수 있다. 기상 합성법에서는, 우선 불활성 가스가 채워진 분위기하에서 순도 99.9% 이상인 금속 마그네슘 재료가 가열된다. 또한, 분위기에 산소를 소량 도입함으로써, 금속 마그네슘이 직접 산화된다. 이와 같이, MgO의 결정 입자(92a)가 제작된다.
전구체 소성법으로는, MgO의 전구체가 700℃ 이상의 고온에서 균일하게 소성된다. 다음으로, 서냉함으로써, MgO의 결정 입자(92a)가 제작된다. 전구체로서는, 예를 들면 마그네슘 알콕시드(Mg(OR)2), 마그네슘 아세틸아세톤(Mg(acac)2), 수산화 마그네슘(Mg(OH)2), 탄산 마그네슘(MgCO2), 염화 마그네슘(MgCl2), 황산 마그네슘(MgSO4), 질산 마그네슘(Mg(NO3)2), 옥살산 마그네슘(MgC2O4) 중 어느 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있다. 또 선택한 화합물에 따라서는, 통상적으로, 수화물의 형태를 취하는 경우도 있다. 전구체로서, 수화물을 이용할 수도 있다. 전구체인 화합물은, 소성 후에 얻어지는 산화 마그네슘(MgO)의 순도가 99.95% 이상, 바람직하게는 99.98% 이상이 되도록 조정된다. 전구체인 화합물 중에, 각종 알칼리 금속, B, Si, Fe, Al 등의 불순물 원소가 일정량 이상 섞여 있으면, 열처리 시에 불필요한 입자 간 유착이나 소결이 생긴다. 그 결과, 고결정성의 MgO의 결정 입자가 얻기 어려워진다. 따라서, 화합물로부터 불순물 원소를 제거하는 등, 미리 전구체를 조정하는 것이 바람직하다.
상기 어느 하나의 방법에 의해 얻어진 MgO의 결정 입자(92a)를, 용매로 분산시킴으로써 분산액이 제작된다. 다음으로, 분산액이 스프레이법이나 스크린 인쇄법, 정전 도포법 등에 의해 기초막(91)의 표면에 도포된다. 그 후, 건조·소성 공정을 거쳐서 용매가 제거된다. 이상의 공정에 의해, MgO의 결정 입자(92a)가 기초막(91)의 표면에 정착한다.
[4-2-1. 응집 입자(92)의 상세]
응집 입자(92)란, 소정의 1차 입경의 결정 입자(92a)가 응집 또는 네킹한 상태의 것이다. 즉, 고체로서 큰 결합력을 갖고 결합하고 있는 것은 아니고, 정전기나 반데르발스력 등에 의해 복수의 1차 입자가 집합체의 체를 이루고 있는 것으로, 초음파 등의 외적 자극에 의해, 그 일부 또는 전부가 1차 입자의 상태가 될 정도로 결합하고 있는 것이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 응집 입자(92)의 입경으로서는, 약 1㎛ 정도의 것으로, 결정 입자(92a)로서는, 14면체나 12면체 등의 7면 이상의 면을 갖는 다면체 형상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 결정 입자(92a)의 1차 입자의 입경은 결정 입자(92a)의 생성 조건에 따라 제어할 수 있다. 예를 들면, 탄산 마그네슘이나 수산화 마그네슘 등의 전구체를 소성해서 생성하는 경우, 소성 온도나 소성 분위기를 제어함으로써 입경을 제어할 수 있다. 일반적으로, 소성 온도는 700℃ 내지 1500℃의 범위에서 선택할 수 있다. 소성 온도를 비교적 높은 1000℃ 이상으로 함으로써, 입경을 0.3～2㎛ 정도로 제어할 수 있다. 또한, 전구체를 가열함으로써, 생성 과정에 있어서, 복수개의 1차 입자끼리가 응집 또는 네킹하여 응집 입자(92)를 얻을 수 있다.
본 발명자들의 실험에 의해, MgO의 결정 입자가 복수 응집한 응집 입자(92)는, 주로 기입 방전에 있어서의 「방전 지연」을 억제하는 효과와, 「방전 지연」의 온도 의존성을 개선하는 효과가 확인되고 있다. 응집 입자(92)는 기초막(91)에 비교해서 초기 전자 방출 특성이 우수하다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 응집 입자(92)가 방전 펄스 상승 시에 필요한 초기 전자 공급부로서 배설되고 있다.
「방전 지연」은, 방전 개시 시에 있어서, 트리거가 되는 초기 전자가 기초막(91) 표면으로부터 방전 공간(16) 중에 방출되는 양이 부족한 것이 주원인이라고 생각된다. 따라서, 방전 공간(16)에 대한 초기 전자의 안정 공급에 기여하기 위해서, 응집 입자(92)를 기초막(91)의 표면에 분산 배치한다. 이에 의해, 방전 펄스의 상승 시에 방전 공간(16) 중에 전자가 풍부하게 존재하여, 방전 지연의 해소가 도모된다. 따라서, 이러한 초기 전자 방출 특성에 의해, PDP(1)가 고정밀한 경우 등에 있어서도 방전 응답성이 좋은 고속 구동을 할 수 있게 되어 있다. 또한 기초막(91)의 표면에 금속 산화물의 응집 입자(92)를 배설하는 구성에서는, 주로 기입 방전에 있어서의 「방전 지연」을 억제하는 효과에 더하여 「방전 지연」의 온도 의존성을 개선하는 효과도 얻어진다.
[5. 시작 평가]
[5-1. 시작 평가 1]
기초막의 구성이 서로 다른 복수의 PDP가 제작되었다. PDP에는 60㎪의 Xe, Ne 혼합 가스(Xe 15%)가 봉입되었다. 샘플 A는 MgO과 CaO에 의해 구성되고 있다. 샘플 B는 MgO과 SrO에 의해 구성되고 있다. 샘플 C는 MgO과 BaO에 의해 구성되고 있다. 샘플 D는 MgO, CaO 및 SrO에 의해 구성되고 있다. 샘플 E는 MgO, CaO 및 BaO에 의해 구성되고 있다. 또한, 비교예는 MgO 단체에 의해 구성되고 있다.
샘플 A 내지 E에 대해서, 유지 전압이 측정되었다. 비교예를 100으로 한 경우, 샘플 A는 90, 샘플 B는 87, 샘플 C는 85, 샘플 D는 81, 샘플 E는 82였다. 샘플 A 내지 E는, 통상적인 제조 방법으로 제조된 PDP이다. 즉, 샘플 A 내지 E는, 환원성 유기 가스 도입 공정을 갖지 않는 제조 방법으로 제조된 PDP이다.
방전 가스의 Xe의 분압을 10%에서 15%로 높인 경우에는 휘도가 약 30% 상승하지만, 비교예에서는, 유지 전압이 약 10% 상승한다.
한편, 샘플 A, 샘플 B, 샘플 C, 샘플 D 및 샘플 E의 유지 전압은 모두, 비교예보다 약 10% ～20% 저감할 수 있었다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 제조 방법으로 샘플 A 내지 E와 같은 구성의 기초막(91)을 갖는 PDP(1)가 제작되었다. 봉착 공정 C1로부터 방전 가스 공급 공정 C4에는, 제1 온도 프로파일이 이용되었다.
환원성 유기 가스는, 일례로서, 프로필렌, 시클로 프로판, 아세틸렌, 및 에틸렌이 이용되었다. 본 실시 형태에 따른 PDP(1)의 유지 전압은, 샘플 A 내지 E와 비교해서 5% 정도 더 낮았다.
또한, 환원성 유기 가스를 도입하기 전에, 봉착 공정 C1에 있어서, 방전 공간(16)에 개구하는 관통 구멍을 통과하여 방전 공간(16) 내가 양압 상태가 되도록 불활성 가스로서 질소 가스를 흘리고, 그 후 봉착을 행한 경우는, 샘플 A 내지 E와 비교해서 5 내지 7% 정도 더 낮았다.
[5-2. 시작 평가 2]
구성이 서로 다른 보호층을 갖는 PDP가 시작되었다. 조건은 도 10에 도시한 바와 같이, 기초막(91)만인 경우와, 기초막(91) 위에 응집 입자(92)를 배치한 경우다. 기초막(91)은 MgO과 CaO에 의해 형성되었다. 즉, 전술한 샘플 A에 상당한다. 기초막(91)만인 경우에는 Ca 농도의 증가와 함께 방전 지연이 커진다. 한편, 기초막(91) 위에 응집 입자(92)를 배치한 경우에는, 방전 지연을 대폭 작게 할 수 있었다. 즉, Ca 농도가 증가해도 방전 지연은 대부분 증대하지 않는다. 또한, 방전 지연의 측정에는, 일본 특허 출원 공개 제2007-48733호 공보에 기재되어 있는 방법이 이용되었다. 측정 방법에 대해서는, 후에 설명된다.
[5-3. 시작 평가 3]
구성이 서로 다른 보호층을 갖는 PDP가 시작되었다.
시작품 1은 MgO에 의한 보호층만을 갖는 PDP이다.
시작품 2는 Al, Si 등의 불순물이 도프된 MgO에 의해서만 보호층을 갖는 PDP이다.
시작품 3은 MgO의 기초막 위에, MgO으로 이루어지는 결정 입자(92a)의 1차 입자만이 분산 배치된 PDP이다.
시작품 4는 보호층(9)으로서, 전술한 샘플 A가 적용되었다. 즉 보호층(9)은 MgO과 CaO으로 구성된 기초막(91)과, 기초막(91)의 전체면에 걸쳐서 거의 균일하게 분산 배치된 응집 입자(92)를 갖는다. 또한, 기초막(91)은 X선 회절 분석에 있어서, (111) 면의 피크를 나타내는 회절각이 36.1도이다.
또한, 시작품 1 ～ 시작품 4는 전술한 제조 방법에 의해 제조되었다. 특히, 환원성 유기 가스의 도입 및 배기에 대해서는, 제1 온도 프로파일이 이용되었다. 또한, 따라서 시작품 1 ～ 시작품 4의 차이는, 보호층(9)의 구조만이다.
시작품 1 ～ 4에 대해서, 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 조사해서 표면으로부터 방출되는 전자 전류량을 측정하는 방법으로 측정할 수 있다. 그러나, 비파괴로 실시하는 것이 곤란하다. 따라서, 일본 특허 출원 공개 제2007-48733호 공보에 기재되어 있는 방법이 이용되었다. 즉, 방전 시의 지연 시간 중, 통계 지연 시간이라 불리는 방전이 발생하기 쉬운 기준이 되는 수치가 측정되었다. 통계 지연 시간의 역수를 적분함으로써, 초기 전자의 방출량과 선형 대응하는 수치가 된다. 방전 시의 지연 시간이란, 기입 방전 펄스의 상승으로부터 기입 방전이 지연되어 발생할 때까지의 시간이다. 방전 지연은 기입 방전이 발생할 때의 트리거가 되는 초기 전자가 보호층 표면으로부터 방전 공간 중에 방출되기 어려운 것이 주요 요인으로서 생각되고 있다.
전하 유지 성능의 지표는, PDP의 전하 방출 현상을 억제하기 위해서 필요로 하는 주사 전극에 인가하는 전압값(이하 Vscn 점등 전압이라 칭함)이 이용되었다. 즉, Vscn 점등 전압이 낮은 것은, 전하 유지 능력이 높은 것을 나타낸다. Vscn 점등 전압이 낮으면, PDP의 저전압 구동이 가능해진다. 따라서, 전원이나 각 전기 부품으로서, 내압 및 용량이 작은 부품을 사용할 수 있다. 현상의 제품에 있어서, 주사 전압을 순차적으로 패널에 인가하기 위한 MOSFET 등의 반도체 스위칭 소자에는, 내압 150V 정도의 소자가 사용되고 있다. Vscn 점등 전압은 온도에 의한 변동을 고려하여, 120V 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
일반적으로는 보호층의 전자 방출 능력과 전하 유지 능력은 상반한다. 보호층의 성막 조건의 변경, 혹은 보호층 중에 Al이나 Si, Ba 등의 불순물을 도핑해서 성막함으로써, 전자 방출 성능을 향상하는 것은 가능하다. 그러나, 부작용으로서 Vscn 점등 전압도 상승해 버린다.
도 11로부터 명백한 바와 같이, 시작품 3 및 시작품 4의 보호층의 전자 방출 능력은, 시작품 1에 비해서 8배 이상의 특성을 갖는다. 시작품 3 및 시작품 4의 보호층(9)의 전하 유지 능력은, Vscn 점등 전압이 120V 이하이다. 따라서, 시작품 3 및 시작품 4의 PDP는 고정밀화에 의해 주사선 수가 증가하고, 또한 셀 사이즈가 작은 PDP에 대하여 더 유용하다. 즉, 시작품 3 및 시작품 4의 PDP는 전자 방출 능력과 전하 유지 능력의 양 쪽을 만족시킴으로써, 보다 저전압으로 양호한 화상 표시를 실현할 수 있다.
[5-4. 시작 평가 4]
다음으로, 응집 입자(92)의 입경에 대해서 상세하게 설명된다. 또한, 응집 입자(92)의 평균 입경은, 응집 입자(92)를 SEM 관찰함으로써 길이 측정되었다.
도 12에 도시한 바와 같이, 평균 입경이 0.3㎛ 정도로 작아지면, 전자 방출 성능이 낮아져, 거의 0.9㎛ 이상이면, 높은 전자 방출 성능이 얻어진다.
방전 셀 내에서의 전자 방출수를 증가시키기 위해서는, 보호층(9) 위의 단위 면적당 결정 입자수는 많은 쪽이 바람직하다.
본 발명자들의 실험에 따르면, 보호층(9)과 밀접하게 접촉하는 격벽(14)의 꼭대기부에 상당하는 부분에 결정 입자(92a, 92b)가 존재하면, 격벽(14)의 꼭대기부를 파손시키는 경우가 있다. 이 경우, 파손한 격벽(14)의 재료가 형광체 위에 올라타는 등에 의해, 해당하는 셀이 정상적으로 점등 또는 소등하지 않게 되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있다. 격벽 파손은, 응집 입자(92)가 격벽 꼭대기부에 대응하는 부분에 존재하지 않으면 발생하기 어렵다. 즉, 분산 배치시키는 응집 입자(92)의 수가 많아지면, 격벽(14)의 파손 발생 확률이 높아진다. 이러한 관점에서, 평균 입경이 2.5㎛ 정도로 커지면, 격벽 파손의 확률이 급격하게 높아진다. 한편, 평균 입경이 2.5㎛보다 작으면, 격벽 파손의 확률은 비교적 작게 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 따른 보호층(9)을 갖는 PDP(1)에 있어서는, 전자 방출 능력으로서는, 8 이상의 특성으로, 전하 유지 능력으로서는 Vscn 점등 전압이 120V 이하인 것을 얻을 수 있다.
[6. 정리]
본 실시 형태에 개시된 PDP(1)의 제조 방법은, 이하의 공정을 구비한다. 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 방전 공간에 도입함으로써, 보호층(9)을 환원성 유기 가스에 노출시킨다. 다음으로, 환원성 유기 가스를 방전 공간으로부터 배출한다. 다음으로, 방전 가스를 방전 공간에 봉입한다.
환원성 유기 가스에 노출된 보호층(9)에는 산소 결손이 생긴다. 산소 결손이 생김으로써, 보호층의 2차 전자 방출 능력이 향상한다고 생각된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 제조 방법으로 제조된 PDP(1)는, 유지 전압을 저감할 수 있다.
또한, 환원성 유기 가스는 산소를 포함하지 않는 탄화수소계 가스인 것이 바람직하다. 산소를 포함하지 않음으로써, 환원 능력이 높아지기 때문이다.
또한, 환원성 유기 가스는 아세틸렌, 에틸렌, 메틸 아세틸렌, 프로파디엔, 프로필렌, 시클로 프로판, 프로판 및 부탄 중에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 상기한 환원성 유기 가스는, 제조 공정 상에서의 취급이 용이하기 때문이다. 또한, 상기한 환원성 유기 가스는, 분해가 용이하기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 방전 공간을 배기한 후, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 방전 공간에 도입하는 제조 방법이 예시되었다. 그러나, 방전 공간을 배기하지 않고, 방전 공간에 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 연속적으로 공급함으로써, 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 방전 공간에 도입할 수도 있다.
보호층(9)이 기초막(91) 위에, 금속 산화물의 결정 입자(92a) 혹은 금속 산화물의 결정 입자(92a)가 복수 응집한 응집 입자(92)를 구비하는 경우, 높은 전하 유지 능력 및 높은 전자 방출 능력을 갖는다. 따라서, PDP(1) 전체로서, 고정밀한 PDP에서도 고속 구동을 저전압으로 실현할 수 있다. 또한, 점등 불량을 억제한 고품위의 화상 표시 성능을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 금속 산화물의 결정 입자로서 MgO이 예시되었다. 그러나, 이 외의 단결정 입자에서도, MgO과 마찬가지로 높은 전자 방출 성능을 갖는 Sr, Ca, Ba, Al 등의 금속 산화물에 의한 결정 입자를 이용해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 금속 산화물의 결정 입자로서는 MgO에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 실시 형태에 개시된 기술은, 고정밀하고 고휘도인 표시 성능을 구비하고, 또한 저소비 전력의 PDP를 실현하는 데 있어서 유용하다.
1 : PDP
2 : 전면판
3 : 전면 유리 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 유리 기판
12 : 데이터 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

Claims (7)

  1. 방전 공간과, 상기 방전 공간에 면한 보호층을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법으로서,
    상기 보호층은 적어도 제1 금속 산화물과 제2 금속 산화물을 포함하고,
    또한, 상기 보호층은 X선 회절 분석에 있어서 적어도 하나의 피크를 갖고,
    상기 피크는, 상기 제1 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제1 피크와, 상기 제2 금속 산화물의 X선 회절 분석에 있어서의 제2 피크 사이에 있고,
    상기 제1 피크 및 상기 제2 피크는, 상기 피크가 나타내는 면방위와 동일한 면방위를 나타내고,
    상기 제1 금속 산화물 및 상기 제2 금속 산화물은, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 스트론튬 및 산화 바륨으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 2종이며,
    환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입함으로써, 상기 보호층을 상기 환원성 유기 가스에 노출시키고,
    다음으로, 상기 환원성 유기 가스를 상기 방전 공간으로부터 배출하고,
    다음으로, 방전 가스를 상기 방전 공간에 봉입하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 디스플레이 패널은, 전면판과 배면판으로 구성되고,
    상기 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입하기 전에, 상기 방전 공간을 양압(陽壓)으로 유지하면서, 상기 전면판과 상기 배면판의 주위를 봉착하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입하기 전에, 상기 방전 공간에 불활성 가스를 흘림으로써, 상기 방전 공간을 양압으로 유지하면서, 상기 전면판과 상기 배면판의 주위를 봉착하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 환원성 유기 가스를 포함하는 가스를 상기 방전 공간에 도입하기 전에, 상기 방전 공간에 건조 공기를 흘림으로써, 상기 방전 공간을 양압으로 유지하면서, 상기 전면판과 상기 배면판의 주위를 봉착하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 환원성 유기 가스는, 산소를 포함하지 않는 탄화수소계 가스인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 환원성 유기 가스는, 아세틸렌, 에틸렌, 메틸 아세틸렌, 프로파디엔, 프로필렌, 시클로 프로판, 프로판 및 부탄 중에서 선택되는 적어도 1종인 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호층에는, 또한 산화 마그네슘의 결정 입자가 복수개 응집한 응집 입자가 전체면에 걸쳐서 분산 배치되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조 방법.
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