KR100966764B1

KR100966764B1 - 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이로부터 형성된형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR100966764B1
Application number: KR1020060037715A
Authority: KR
Inventors: 최익규; 유영철; 이현덕; 장동식; 김지현; 박규찬; 송미란; 송유미; 허경재
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2010-06-29
Also published as: DE602007013642D1; EP1849848B1; US20070252527A1; KR20070105512A; EP1849848A1; CN101077975A; JP2007291389A

Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체; 및 상기 규산 아연계 형광체 표면에 금속 산화물로부터 형성된 아몰포스막(amorphous oxide layer)이 흡착된 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체는 양의 대전값을 갖는 금속 산화물로 이루어진 아몰포스막을 갖고 있어 표면 특성이 개선되며, 상기 아몰포스막은 보호막 역할을 수행하여 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 억제시킨다. 상술한 형광체를 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광막 제조시 이용하면 패널 방전 전압이 적색 및 청색 수준으로 조절가능하고, 저계조 방전 불량을 해소할 수 있게 된다. 그리고 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 억제하고 가속 구동후 휘도 유지율 즉 수명 특성이 개선된다. 특히 패널 평가의 주요 항목인 영구 잔상 개시 시간이 연장된다. 또한 본 발명의 형광체는 방전 특성 개선으로 이 형광체 단독만으로 형광막을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 형광막을 채용하면 녹색 색순도가 향상되고, 색재현 범위가 확대된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널용 형광체 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널{Phosphor for plasma display panel and plasma display panel having phosphor layer formed of the same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는 알루미늄이 흡착된 형광체의 TEM 사진이다.

도 3은 도 2를 확대하여 나타낸 사진이다.

도 4는 알루미늄이 흡착된 형광체의 EDS 데이터이다.

도 5는 란타늄이 흡착된 형광체의 TEM 사진이다.

도 6은 도 5를 확대하여 나타낸 사진이다.

도 7은 란타늄이 흡착된 형광체의 EDS 데이터이다.

도 8은 이트륨이 흡착된 형광체의 TEM 사진이다.

도 9는 도 8을 확대하여 나타낸 사진이다.

도 10은 이트륨이 흡착된 형광체의 EDS 데이터이다.

도 11은 본 발명의 실시예 1-3 및 비교예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 휘도유지율 측정 결과를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

210… 전방패널 220… 후방패널

225a… 적색 형광막 225b… 녹색 형광막

225c… 청색 형광막

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Pannel : 이하, "PDP"라고도 함)용 형광체 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 PDP에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 방전 특성이 개선되고 플라즈마에 의한 열화를 방지함으로써 수명 특성이 향상된 PDP용 형광체 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 PDP에 관한 것이다.

형광체란 에너지 자극에 의하여 발광하는 물질로서, 일반적으로 수은 형광 램프, 무수은 형광 램프 등과 같은 광원, 전자 방출 소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등과 같은 각종 소자에 사용되고 있으며, 새로운 멀티미디어 기기의 개발과 더불어 향후에도 다양한 용도로 이용될 전망이다.

상기 광원 또는 소자와 같은 기기에 구비되는 형광체는 상기 기기로부터 발생 가능한 파장대의 여기광을 흡수하여 여기할 수 있는 것으로 선택되어야 하며, 각 기기의 용도에 적합한 전류 포화 특성, 열화 특성, 발광 특성, 색순도 등과 같은 물성을 바람직하게 갖추어야 한다.

PDP는 예를 들면, 크세논(Xe) 등을 방전 가스로 이용하여 약 147nm 내지 200nm의 진공자외선(VUV) 파장대의 여기광으로 형광체를 여기시킨다.

일본 특허공개공보 평 제9-70936호는 PDP용 형광체의 휘도를 향상시키기 위하여 형광체 표면에 코팅층을 형성하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 의하면, 형광체 표면에 코팅되는 물질은 형광체보다 굴절율이 작고 두께는 (2m+1)λ/4n을 충족시키도록 설정되고(n은 코팅층의 굴절율, m=0,1,2,3..., λ는 여기 자외선의 파장임), 일정한 간극을 둔 산화물의 코팅을 통해 자외선의 여기 효율을 증가시키는 방안도 제안되었다.

또한, 일본 특원 평 제10-258297호는 잉크젯법을 사용하기 위해 형광체의 표면에 막상 또는 돌기 상의 코팅층을 형성하여 형광체 잉크의 제조에 적합하도록 형광체의 유동성을 높이는 방안을 개시하고 있다.

한편, PDP용 녹색 형광체로서, 예를 들어 ZnSiO₄:Mn, YBO₃:Tb, (Ba, Sr)MgAl₁₀O₁₉:Mn의 혼합물을 사용한다.

그러나, 이러한 녹색 형광체를 사용해서는 방전 특성은 우수하지만, 만족할 만한 수준의 휘도, 색순도, 이온 충격에 의한 열화 특성 등을 얻을 수 없으므로 이의 개선이 시급하다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방전특성 및 색순도 특성이 우수하면서 플라즈마에 의한 열화를 방지하여 수명 특성이 향상된 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체, 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 제조방법, 및 이로부터 형성된 형광막을 구비한 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명에서는

하기 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체; 및

상기 규산 아연계 형광체 표면에 금속 산화물로부터 형성된 아몰포스막(amorphous oxide layer)이 흡착된 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체를 제공한다:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn

상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.

상기 아몰포스막에서 금속 산화물의 함량은 규산 아연계 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 10 중량부인 것이 바람직하고, 상기 아몰포스막의 두께가 1 내지 30nm인 것이 바람직하다.

상기 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 평균 입경이 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 비흡착 형광체; 및 상기 비흡착 형광체 표면에 흡착되고, 금속 산화물로부터 형성된 아몰포스막을 포함하는 형광체로서, 제타 포텐셜이 10 내지 43mV인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체를 제공한다.

상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃) 중에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.

상기 비흡착 형광체는 하기 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체, CaMgSi₂O₆:Eu, (Y,Gd)VPO₄:Eu, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, (Y,Gd)₂O₃:Eu, (Ba,Mg,Sr)Al₁₂O₁₉:Mn, BaAl₁₂O₁₉:Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명에서는

화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체를 합성하는 단계; 및

상기 합성된 규산 아연계 형광체의 표면에 이온 흡착법으로 금속 산화물을 흡착하여 아몰포스막을 형성하는 단계;를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 제조방법을 제공한다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명에서는

상술한 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체를 포함하는 형광막을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

하기 화학식 1의 규산 아연계 형광체 (이하 "P1 형광체"라고 함)은 휘도, 색좌표, 수명 등의 특성이 BaAl₁₂O₁₉:Mn, YBO₃:Tb 등에 비해 우수하여 PDP용 녹색 형광체로 사용하기에 가장 적합한 형광체이다:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn

그러나, 상기 화학식 1의 형광체는 표면이 강한 음의 대전 특성을 가지고 있으므로 다른 칼라의 형광체에 비해 방전 전압이 높고 이온 충격에 의하여 열화되는 단점이 있다. 따라서, 각 패널 제조 업체별로 다른 형광체를 혼합하여 사용하는 등의 방법이 모색되어 왔다. 이러한 경우 방전 전압 마진의 개선은 어느 정도 가능하나 광 특성의 저하가 수반된다.

이에 본 발명에서는 P1 형광체에 양대전 특성을 갖는 금속 산화물을 아몰포스막 형태로 흡착하여 패널에서의 방전 특성을 개선하고 플라즈마에 의한 충격에 강하며, P1 형광체와 반응성이 적은 아몰포스막이 보호층의 역할을 함으로써 형광체의 수명을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

상기 금속 산화물로는 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃)로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용한다. 이러한 금속 산화물을 사용하는 경우, 양대전 특성을 갖고 있기 때문에 방전 문제가 해결될 뿐만 아니라, P1 형광체와의 반응성이 약하고 스퍼터링 열화로부터 P1 형광체를 보호해주는 보호막 역할을 가장 잘 수행할 수 있다.

이러한 효과로 인하여 본 발명의 PDP용 형광체는 단독으로 사용하는 것도 가능하고, 패널 혼입량을 증가시킬 수 있게 된다. 그리고 YBO₃:Tb, BaAl₁₂O₁₉:Mn 등을 혼합 적용하더라도 이들의 혼합량을 최소화하여 광 특성을 향상시킬 수 있다.

금속 산화물의 함량을 조절함으로써 생성되는 아몰포스막이 흡착된 형광체의 제타포텐셜을 원하는 수치 범위 내로 제어할 수 있다. 상기 아몰포스막을 갖는 PDP용 형광체에서, 금속 산화물의 함량은 P1 형광체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 특히 0.03 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하다. 만약 이트륨 산화물의 함량이 0.01 중량부 미만이면 방전 특성 개선 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하면 VUV 및 형광체로부터의 발생광이 흡수되어 휘도가 저하되어 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명은 비흡착 형광체와 그 형광체 표면에 아몰포스막이 형성되어 있고 제타 포텐셜이 10 내지 43mV, 바람직하게는 20 내지 40mV인 PDP용 형광체를 제공한다. 만약 제타포텐셜이 10mV 미만이거나 43mV를 초과하면 적색 및 청색 형광체와 제타포텐셜 값의 차이가 커져 방전 불량이 발생한다.

상기 비흡착 형광체는 특별히 한정되지는 않으며, 예로서, Zn₂SiO₄:Mn, CaMgSi₂O₆:Eu, (Y,Gd)VPO₄:Eu, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, (Y,Gd)₂O₃:Eu, (Ba,Mg,Sr)Al₁₂O₁₉:Mn, BaAl₁₂O₁₉:Mn 등이 있다. 그리고 상기 금속 산화물로는 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃)로 이루어진 군에서 선택된 하나 등을 사용하며, 이의 함량은 비흡착 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.03 내지 2.0 중량부이다. 금속 산화물의 함량을 조절함으로써 생성되는 아몰포스막이 흡착된 형광체의 제타포텐셜을 원하는 수치 범위 내로 제어할 수 있다. 만약 금속 산화물의 함량이 상술한 범위를 벗어나는 경우에는 흡착량이 부족할 경우 대전 특성 및 휘도 개선 효과가 거의 없고, 흡착량이 범위 이상일 경우 VUV 및 형광체로부터의 발생 광을 흡수하여 휘도가 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 아몰포스막의 두께는 1 내지 30 nm이고, 상기 PDP용 형광체의 평균 입경은 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일태양에 따른 PDP용 형광체의 제조방법을 살펴보기로 한다.

본 발명은 고온의 환원 분위기에서 P1 형광체를 합성한 후, 표면전하가 양의 값을 갖는 여러가지 물질을 이온 흡착법에 의해서 형광체 표면에 흡착시킨다. 이러한 형광체 표면의 흡착에 의하여 표면전하를 양의 상태로 만들어 주는 것과 동시에 형광체 표면에 아몰포스막을 형성시켜 수명특성을 개선할 수 있다.

본 발명의 형광체를 얻기 위해서는 우선 각각의 조성의 형광체를 일반적인 고상 반응법에 의해서 형성하고, 결과물을 1,000 내지 1,400℃의 온도에서 10시간 이내로 열처리하여 흡착되지 않은 형광체를 얻을 수 있다. 이러한 비흡착 형광체 표면에 일정한 비율로 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃)로 이루어진 군에서 선택된 하나를 이온 흡착법으로 흡착하여 아몰포스막을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 이온 흡착법은 하기의 방법으로 행해질 수 있다. 먼저, 원하는 형광체를 순수에 일정한 비율로 혼합하고, 혼합물을 약 30분간 교반 후에 흡착하고자 하는 원소의 질산염 (nitrate) 화합물 (예를 들어, Al(NO₃)₃, La(NO₃)₃, Y(NO₃)₃)의 수용액을 일정량 첨가해서 30분간 교반한다. 이때 형광체의 표면은 음(-) 전하를 띄고 있기 때문에 수용액 속의 M³ ⁺(Al³ ⁺, La³ ⁺, 또는 Y³ ⁺ )이온이 형광체의 표면에 쉽게 흡착될 수 있다. 이러한 상태의 수용액의 pH를 측정하면 대략 강한 산성 (4 ~ 5 정도)으로 측정되며 교반 상태에서 pH가 7 이상이 될 때까지 암모니아 수 (NH₃OH)를 천천히 첨가해 주면 pH가 7이 되는 순간에 형광체 표면에서 하기의 반응식 1의 반응이 일어나고 금속이온이 형광체에 흡착되게 된다:

[반응식 1]

M³ ⁺ + OH^- -> M (OH)₃

이러한 형광체를 400 ~ 600℃의 온도에서 열처리하면 형광체 표면에 아몰포스막이 형성된다.

여기에서 열처리 분위기는 불활성 가스 분위기 하에서 실시하는데 불활성 가스로는 H₂ 가스, N₂ 가스 및 이들의 혼합 가스를 이용한다. 이러한 열처리 과정에서 상기 소성처리시 형광체 자체가 산화되어 휘도가 저하되는데 이러한 휘도 손실분을 재차 환원 분위기 열처리를 통하여 회복시킬 수 있게 된다.

본 발명은 이온 흡착법에 의해서 형광체 표면에 표면전하가 양의 값을 갖는 물질을 흡착시켜 표면전하를 양의 상태로 만들고, 형광체 표면에 아몰포스막을 형성하도록 하여 수명특성을 개선한다.

상기 과정에 따라 얻은 본 발명의 PDP용 형광체는 그 표면에 형성된 금속 산화물 박막이 아몰포스막 상태를 갖는다.

상기 아몰포스막의 두께는 상술한 바와 같이 1 내지 30nm인 것이 바람직하다. 만약 아몰포스막의 두께가 1 nm 미만인 경우에는 대전 특성 및 수명 개선 효과가 거의 없고, 30nm를 초과하는 경우에는 VUV 및 형광체로부터의 발생광이 흡수되어 휘도가 저하되어 바람직하지 못하다.

그리고 상기 과정에 따라 얻은 PDP용 형광체의 평균 입경은 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 만약 평균 입경이 1 ㎛ 미만인 경우에는 형광체의 자체의 발광 효율이 떨어지고 소립 형광체간의 응집이 발생하고, 10㎛를 초과하는 경우에는 PDP 패널 제작시 형광체 인쇄 공정이 용이치 않고, PDP의 고정세화 방향에도 바람직하지 못하다.

한편, 본 발명의 다른 일태양에 따른 PDP용 형광체 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

PDP용 형광체는 비흡착 형광체와 상기 형광체 표면에 양대전형 금속 산화물로 이루어진 아몰포스막을 가지며, 제타포텐셜이 10 내지 43mV, 바람직하게는 20 내지 40mV일 수 있다. 만약 제타포텐셜이 10mV 미만이거나 43mV를 초과하면 적색 및 청색 형광체와 제타포텐셜 값의 차이가 커져 방전 불량이 발생한다. 형광체 제조과정은 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃) 등의 금속 산화물 전구체를 사용하고, 비흡착 형광체로서 P1 형광체 이외에 다른 형광체도 사용가능하다는 것을 제외하고는, 상술한 본 발명의 일태양에 따른 형광체의 제조과정과 동일한 방법에 따라 실시한다.

상기 금속 산화물로 이루어진 아몰포스막의 제타포텐셜은 10 내지 43mV, 바람직하게는 20 내지 40mV인 것이 바람직하다. 만약 제타포텐셜이 10mV 미만이거나 43mV를 초과하면 적색 및 청색 형광체와 제타포텐셜 값의 차이가 커져 방전 불량이 발생한다.

상기 아몰포스막의 두께는 상술한 바와 같이 1 내지 30nm인 것이 바람직하다. 만약 아몰포스막의 두께가 1 nm 미만인 경우에는 대전 특성 및 수명 개선 효과가 거의 없고, 30nm를 초과하는 경우에는 VUV 및 형광체로부터의 발생광이 흡수되어 휘도가 저하 되어 바람직하지 못하다.

그리고 상기 과정에 따라 얻은 PDP용 형광체의 평균 입경은 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 만약 평균 입경이 1 ㎛ 미만인 경우에는 형광체의 자체의 발광 효율이 떨어지고 소립 형광체간의 응집이 발생하고, 10 ㎛를 초과하는 경우에는 PDP 패널 제작 시 형광체 인쇄 공정이 용이치 않고, PDP의 고정세화 방향에도 바람직하지 못하다.

이하, 본 발명에 따른 형광체로부터 형광막을 채용한 PDP에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 투명한 전면기판; 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판; 전면기판과 배면기판 사이에 배치된 격벽에 의하여 구획된 발광셀들; 일 방향으로 배치된 발광셀들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극들; 상기 어드레스전극들을 덮는 후방유전체층; 상기 발광셀 내에 배치된 형광막; 상기 어드레스전극이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된 유지전극쌍들; 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층; 및 상기 발광셀 내에 있는 방전가스;를 구비하며, 이의 구조를 도 1을 참조하여 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.

도 1을 참조하여, 플라즈마 디스플레이 패널은 전방패널(210)과 후방패널(220)을 구비한다.

상기 전방패널(210)은 전면기판(211), 상기 전면기판의 후방(보다 상세하게는 전면기판의 후면에 배치되고 일 열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 연장된 유지전극쌍(214)들, 상기 유지전극쌍들을 덮고 있는 전방유전체층(215) 및 보호막(216)을 구비한다.

상기 후방패널(220)은 상기 전면기판에 대해 평행하게 배치된 배면기판(221), 상기 배면기판의 전방(보다 상세하게는 배면기판의 전면(221a))에 배치되고 상기 유지전극쌍들과 교차하도록 연장된 어드레스 전극(222)들, 상기 어드레스 전극들을 덮는 후방유전체층(223), 상기 전면기판과 배면기판 사이(보다 상세하게는 후방유전체층 상)에 형성되어 발광셀(226)들을 구획하는 격벽(224), 및 상기 격벽내에는 유지방전에 의하여 방전가스로부터 방출된 자외선을 받아 가시광선을 방출하는 적색, 녹색 및 청색 형광체로 이루어진 적색 형광막(225a), 녹색 형광막(225b) 및 청색 형광막(225c)을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 녹색 형광막(225b)은 상술한 화학식 1의 형광체를 포함하는 형광막 형성용 조성물을 이용한다.

본 발명의 형광막 형성용 조성물을 이용한 형광막의 제조방법은 특별하게 한정되는 것은 아니며, 일구현예를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 PDP용 형광체를 인쇄를 용이하게 하기 위하여 결합제 및 용매와 혼합하여 페이스트 상태로 만든 후에 미리 준비된 스크린 메시를 통하여 스크린 법으로 인쇄하고, 이를 건조 및 소성하여 형광막을 얻는다.

상기 건조온도는 100 내지 150℃가 적절하며, 소성온도는 350 내지 600℃, 특히 약 450℃에서 실시하여 페이스트의 유기물들을 제거한다.

상기 결합제로는 에틸 셀룰로오스를 사용하며, 결합제의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 30 중량부를 사용한다. 만약 결합제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 형광막의 결합력이 저하되고 상기 범위를 초과하면 형광막내의 형광체 함량이 상대적으로 감소되어 색순도 등의 특성이 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 용매로는 BCA(butyl carbitol) 또는 터피네올(Terpineol)을 사용하며, 이의 함량은 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 70 내지 300 중량부를 사용한다. 만약 용매의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 형광체가 제대로 분산되지 않거나 점도가 높아 인쇄가 어렵고, 상기 범위를 초과하면 단위 용적당 형광체의 함량이 지나치게 낮아 PDP 패널에서의 휘도가 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 형광막 형성용 조성물의 점도는 5,000 내지 50,000cps, 특히 20,000 cps이다. 만약 형광체 조성물의 점도가 5,000cps 미만이면 인쇄시 옆 셀로 인쇄액이 흘러들어 정확한 위치의 인쇄막 생성이 안되고, 50,000cps를 초과하면 점도가 너무 높아 제대로 인쇄가 되지 않아 바람직하지 못하다.

상기 적색 형광막 및 청색 형광막은 플라즈마 디스플레이 패널 제조시 통상 적으로 이용가능한 것이라면 모두 다 사용가능하며, 적색 형광체의 예로는 (Y,Gd)BO₃:Eu, Y(V,P)O₄:Eu 등이 있고, 청색 형광체로서는 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, CaMgSi₂O₆:Eu 등이 있다.

상기 전면기판(211)과 배면기판(221)은 유리로 형성되는 것이 일반적인데, 전면기판은 광투과율이 높은 것이 바람직하다.

상기 배면기판의 전면(221a)에 배치되고, 일 열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 연장된 어드레스전극(222)들은 통상적으로 전기전도율이 높은 금속, 예를 들어 Al 등으로 형성된다. 어드레스전극(222)은 Y전극(312)과 함께 어드레스방전에 이용된다. 상기 어드레스방전은 발광될 발광셀(226)을 선택하기 위한 방전으로서, 어드레스방전이 이루어진 발광셀(226)에서 후술되는 유지방전이 일어날 수 있게 된다.

상기 어드레스전극(222)들은 후방유전체층(223)에 의하여 덮이는데, 후방유전체층(223)은 어드레스방전시 하전 입자가 어드레스전극(222)에 충돌하여 어드레스전극을 손상시키는 것을 방지한다. 상기 후방유전체층(223)은 하전 입자를 유도할 수 있는 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B₂O₃, SiO₂ 등이 있다.

상기 전면기판(211)과 배면기판(221) 사이에는 발광셀(226)들을 구획하는 격벽(224)이 형성되는데, 이러한 격벽(224)은 전면기판(311)과 배면기판(221) 사이에 방전공간을 확보하고, 인접한 발광셀(226)들 간의 크로스토크를 방지하며, 형광체층(225)의 표면적을 넓게 한다. 상기 격벽(224)은 Pb, B, Si, Al, 및 O 등과 같 은 원소를 포함하는 유리성분으로 형성되고, 여기에 필요에 따라서 ZrO₂, TiO₂, 및 Al₂O₃ 와 같은 필러(filler)와 Cr, Cu, Co, Fe, TiO₂ 와 같은 안료가 포함될 수 있다.

상기 유지전극쌍(214)들은 일열의 발광셀(226)들에 걸쳐서 상기 어드레스전극(222)이 연장된 방향과 교차하는 방향으로 연장된다. 상기 유지전극쌍(214)은 유지방전을 일으키는 한 쌍의 유지전극들(212, 213)을 구비하고, 상기 전면기판(211)에는 이러한 유지전극쌍(214)이 소정의 간격으로 서로 평행하게 배열되어 있다. 유지전극들(212, 213) 중 하나는 X전극(213)이고, 다른 하나는 Y전극(212)이다. X전극(213)과 Y전극(212) 간의 전위차에 의하여 유지방전이 일어난다.

상기 X전극(213)과 Y전극(212) 각각은 투명전극(213b, 212b) 및 버스전극(213a, 212a)을 구비하는 것이 일반적이나, 경우에 따라서는 투명전극 없이 버스전극 만으로 주사전극과 공통전극이 구성될 수도 있다.

상기 투명전극(213b, 212b)은 도전체이면서 형광체로부터 방출되는 빛이 전면기판(211)으로 나아가는 것을 방해하지 않는 투명한 재료로 형성되는데, 이와 같은 재료로서는 ITO(indium tin oxide) 등이 있다. 그러나 상기 ITO와 같은 투명한 도전체는 저항이 크므로, 유지전극이 투명전극으로만 구성되면 투명전극의 길이방향으로의 전압강하가 크게 되고, 따라서 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는데 소요되는 전력이 많게 되며 화상의 응답속도가 늦어지게 된다. 이를 개선하기 위하여, 상기 투명전극의 외측단부에는 전기전도율이 높은 금속, 예를 들어 Ag 로 형 성된 버스전극(213a, 212a)이 배치된다.

상기 유지전극들(212, 213)은 전방유전체층(215)에 의하여 덮인다. 상기 전방유전체층(215)은, 유지방전시 인접한 X전극(213)과 Y전극(212)이 직접 통전되는 것과 하전 입자가 유지전극들(212, 213)에 충돌함으로써 이들을 손상시키는 것을 방지할 수 있고 광투과율이 높은 유전체로서 형성되는데, 이와 같은 유전체로서는 PbO, B₂O₃, SiO₂ 등이 있다.

상기 전방유전체층(215) 사이에는 보호막(216)이 형성될 수 있다. 이 때 상기 보호막은 유지방전시 하전 입자가 전방유전체층(215)에 충돌함으로써 이를 손상시키는 것을 방지하고, 유지방전시 2차전자를 많이 방출한다. 상기 보호막은 MgO로서 형성될 수 있다.

상기 발광셀(226)의 내부에는 방전가스가 충전된다. 이 방전가스는 예를 들어 Xe이 5% 내지 10% 포함된 Ne-Xe 혼합가스인데, 필요에 따라서 Ne의 적어도 일부가 He으로 대체될 수도 있다.

본 발명의 PDP는 잔광 시간은 1ms 이하이며, 특히 400 us 내지 1ms 이다. 그리고 색온도는 약 8500K이고 색좌표(White) 특성을 살펴보면 x는 0.285, y는 0.300이다.

본 발명의 PDP는 도 1의 구조로만 한정되는 것은 아니며, 다른 형태로도 가능하다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

각 성분의 몰비가 Zn:Si:Mn= 2 : 1 : 0.11이 되도록 형광체를 제조하였다. 이를 분쇄하고 혼합하여 교반하였다. 상기 혼합물을 알루미나 도가니에 담아서, 1550℃의 온도 및 공기 분위기의 전기로에서 5 시간 동안 1차 열처리하였다. 5% H₂, 95% N₂ 분위기에서 1,200℃에서 10시간 동안 열처리하여 Zn₂SiO₄: Mn 형광체를 합성하였다. 그 후, 상기 Zn₂SiO₄: Mn 형광체 100 중량부를 순수에 혼합하였다. 혼합물을 약 30분간 교반 후에 Al(NO₃)₃ 수용액을 첨가해서 30분간 교반하였다. pH가 7 이상이 될 때까지 암모니아수 (NH₃OH)를 천천히 첨가해 주어 알루미늄 아몰포스막(평균 두께: 2 ~ 5nm)이 흡착된 Zn₂SiO₄: Mn 형광체(평균입경: 3.0㎛)를 제조하였다.

상기 알루미늄 아몰포스막이 흡착된 Zn₂SiO₄: Mn 형광체 40 중량부, 결합제인 에틸 셀룰로오스 8 중량부, 용매인 터피네올 52 중량부를 혼합하여 녹색 형광막 형성용 조성물을 준비하였다.

상기 형광막 형성용 조성물을 플라즈마 디스플레이 패널의 발광셀에 스크린 인쇄, 건조 및 480℃에서 소성처리하여 녹색 형광막을 형성하였다. 이때 플라즈마 디스플레이 패널 내 방전가스의 조성은 93중량%의 Ne 및 7중량% Xe로 조절되었다.

실시예 2

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 란타늄 산화물(La₂O₃) 0.05 중량부를 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

실시예 3

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 이트륨 산화물(Y₂O₃) 0.5 중량부를 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시 예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

실시예 4

알루미늄 산화물(Al₂O₃)의 함량을 0.05 중량부 대신 0.03 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

실시예 5

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 이트륨 산화물(Y₂O₃) 0.3 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

실시예 6

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 란타늄 산화물(La₂O₃) 0.1 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

실시예 7

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 이트륨 산화물(Y₂O₃) 1 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

비교예 1

PDP용 녹색 형광막 조성물 제조시 표면에 아몰포스막이 흡착되지 않은 P1 형광체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 PDP용 녹색 형광막을 형성하였다.

비교예 2

알루미늄 산화물(Al₂O₃)의 함량을 0.05 중량부 대신 0.005 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

비교예 3

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 란타늄 산화물(La₂O₃) 0.005 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

비교예 4

금속 산화물로서 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 대신 이트륨 산화물(Y₂O₃) 0.005 중량부 투입하여 제조된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정에 따라 실시하였다.

상기 실시예에 따른 얻은 결과를 도 2 내지 도 11에 나타내었다.

도 2는 실시예 1 및 실시예 4에 따라 실시함으로써 알루미늄이 형광체의 표 면에 흡착된 형상을 촬영한 TEM 사진이고, 도 3은 도 2를 확대하여 나타낸 사진이다. 사진을 참조하면, 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막을 확인할 수 있다. 또한 도 4는 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막의 성분이 알루미늄(Al)인 것을 나타낸다.

도 5는 실시예 2 및 실시예 6에 따라 실시함으로써 란타늄이 형광체의 표면에 흡착된 형상을 촬영한 TEM 사진이고, 도 6은 도 5를 확대하여 나타낸 사진이다. 사진을 참조하면, 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막을 확인할 수 있다. 또한 도 7은 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막의 성분이 란타늄(La)인 것을 나타낸다.

도 8은 실시예 3, 실시예 5, 및 실시예 7에 따라 실시함으로써 이트륨이 형광체의 표면에 흡착된 형상을 촬영한 TEM 사진이고, 도 9는 도 8을 확대하여 나타낸 사진이다. 사진을 참조하면, 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막을 확인할 수 있다. 또한, 도 10은 형광체 표면에 흡착된 아몰포스막의 성분이 이트륨(Y)인 것을 나타낸다.

상기 실시예 1 - 7 및 비교예 1 - 4에 따라 얻은 PDP용 형광체의 제타포텐셜, 상대휘도 등의 특성을 하기 방법에 따라 평가하였다.

A. 제타 포텐셜

형광체 시료를 용매로서 순수(pH: 5.8)를 사용하여 초음파로 약 2분간 가하여 분산시킨 다음, 제타 포텐셜 측정 기기인 MALVERN사의 Zetamaster에 주입하여 5회 측정 후 평균값 선택한다.

B. 상대 휘도

PDP 패널을 구동한 후, MINOLTA 사의 CA100을 사용하여 광 특성인 초기휘도 를 측정한다.

상기 특성 조사 결과를 하기 표 1에 나타내었다:

[표 1]

	제타 포텐셜 (mV)	상대 휘도
실시예 1	+43	100
실시예 2	+10	100
실시예 3	+35	99
실시예 4	+20	98
실시예 5	+25	98
실시예 6	+20	98
실시예 7	+35	95
비교예 1	-35	100
비교예 2	-5	100
비교예 3	-30	100
비교예 4	-5	100

상기 표 1을 참조하여, 실시예 1-7은 비교예 1-4의 경우와 비교하여 양의 제타포텐셜 값을 가짐으로써 저계조 저방전 불량의 문제, 영구 잔상 문제, 및 패널의 수명 저하를 해결할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예 1-3 및 비교예 1에 따라 제조된 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 시간에 따른 휘도유지율 변화를 측정한 결과를 그래프로 나타내었다. 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1과 비교하여 우수한 수명을 나타내었다.

본 발명에 따르면, 구동후 휘도유지율이 향상되며, 이는 플라즈마 디스플레이 패널이 가지는 문제점 중의 하나인 구동시 패턴의 형광체가 열화됨으로써 주변과 휘도 및 색이 달라보이는 현상을 개선할 수 있었다. 플라즈마 디스플레이 패널의 1,000 시간 가속수명의 측정 결과 비흡착 P1 형광체를 사용했을 때보다 10% 이 상이 향상되었다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체는 아몰포스막을 갖고 있어 방전특성 및 발광효율이 우수하다. 상기 아몰포스막은 장시간의 VUV조사나 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 방지할 수 있다.

상술한 형광체를 플라즈마 디스플레이 패널용 녹색 형광막 제조시 이용하면 표면 대전 특성의 개선으로 패널 방전 전압이 적색 및 청색 수준으로 조절가능하고, 저계조 방전 불량을 해소할 수 있게 된다. 그리고 상기 아몰포스막의 형성으로 이온 충격에 의한 형광체의 열화를 억제하고 가속 구동후 휘도 유지율 즉 수명 특성이 개선된다. 특히 패널 평가의 주요 항목인 영구 잔상 개시 시간이 연장된다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체; 및

상기 규산 아연계 형광체 표면에 금속 산화물로부터 형성된 아몰포스막(amorphous oxide layer)을 포함하는 형광체로서,

상기 금속 산화물이 란타늄 산화물(La₂O₃)이고 제타 포텐셜이 10 내지 43mV인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn
삭제
제1항에 있어서, 상기 아몰포스막에서 금속 산화물의 함량은 규산 아연계 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
제1항에 있어서, 상기 아몰포스막의 두께가 1 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 평균 입경이 1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
비흡착 형광체; 및 상기 비흡착 형광체 표면에 흡착되고, 금속 산화물로부터 형성된 아몰포스막;을 포함하는 형광체로서, 상기 금속 산화물이 란타늄 산화물(La₂O₃)이고 제타포텐셜이 10 내지 43mV인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
삭제
제6항에 있어서, 상기 비흡착 형광체가 하기 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체, CaMgSi₂O₆:Eu, (Y,Gd)VPO₄:Eu, (Y,Gd)BO₃:Eu, Y₂O₃:Eu, (Y,Gd)₂O₃:Eu, (Ba,Mg,Sr)Al₁₂O₁₉:Mn, BaAl₁₂O₁₉:Mn으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn
제6항에 있어서, 상기 아몰포스막에서 금속 산화물의 함량이 비흡착 형광체 100 중량부를 기준으로 하여 0.01 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
제6항에 있어서, 상기 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 평균 입경이 1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
제6항에 있어서, 상기 아몰포스막의 제타포텐셜이 10 내지 43mV인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체.
하기 화학식 1로 표시되는 규산 아연계 형광체를 합성하는 단계; 및

상기 합성된 규산 아연계 형광체의 표면에 이온 흡착법으로 금속 산화물을 흡착시키고 H₂ 가스, N₂ 가스 또는 이들의 혼합 가스 분위기하에서 400 내지 600℃의 온도로 열처리하여 아몰포스막을 형성하는 단계;를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 제조방법:

[화학식 1]

Zn₂SiO₄: Mn
제12항에 있어서, 상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물(Al₂O₃), 란타늄 산화물(La₂O₃), 및 이트륨 산화물(Y₂O₃) 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 플라 즈마 디스플레이 패널용 형광체의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 아몰포스막의 제타포텐셜이 10 내지 43mV인 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체의 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체를 포

함하는 형광막을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 플라즈마 디스플레이 패널용 형광체를

포함하는 형광막을 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널.