等离子体显示板的保护层用氧化镁球粒和等离子体显示板

摘要

本发明提供具有改进物理性能的MgO球粒，其用于等离子体显示板的保护层。等离子体显示板包括彼此相对的第一和第二基板。在该第一和第二基板上向内形成多个第一和第二电极。介电层覆盖该第一和第二电极，并且MgO保护层覆盖至少一个介电层。MgO保护层具有每平方微米400个柱状晶体。在形成PDP保护层中，使用这种MgO球粒提高了PDP的放电质量。

说明书

本申请要求享受2003年10月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2003-0073531的优先权，其全部内容在本文中引用供参考。

技术领域

本发明涉及用于提供等离子体显示板保护层的MgO球粒，以及使用这种球粒制造的等离子体显示板，从而放电延迟时间最小化。

背景技术

通常，等离子体显示板(下文简称为“PDP”)是一种利用由等离子体放电激发荧光粉来显示图像的显示器。当向排列于PDP放电空间内的电极施加电压时，在电极之间产生等离子体放电并产生紫外线。紫外线激发预定图案的荧光粉，进而显示所要求的图像。

通常将PDP分为交流型、直流型或混合型。图4是一种普通交流型PDP放电单元的分解透视图。如图4所示，PDP100包括一个底部基板111、在底部基板111上形成的多个寻址电极115、在底部基板111上形成的位于寻址电极115之上的介电层119、在介电层119上形成的多个阻挡肋(barrier ribs)123和在阻挡肋123之间形成的荧光层125。阻挡肋维持放电距离并且防止单元之间的串扰。

在顶部基板113面向底部基板111的下表面上形成多个放电维持电极117，放电维持电极117与在底部基板111上形成的寻址电极115间隔开。寻址电极垂直于维持电极定向。介电层121和保护层127在与顶部基板相对的一侧依次覆盖放电维持电极117。虽然保护层127可以使用其它材料，但是通常是由MgO形成的。

MgO保护层是透明的薄膜，它在操作过程中减少由放电气体导致的离子碰撞效应，从而保护介电层。MgO层也发射二次电子以致放电电压降低。MgO保护层通常在介电层上形成厚度为3000-7000埃。通常使用溅射方法、电子束淀积、离子束辅助淀积(ion beam assisted deposition，IBAD)、化学气相淀积(chemical vapor deposition，CVD)、或溶胶-凝胶法形成MgO保护层。近年来，开发了一种离子镀方法并被用来形成MgO保护层。

对于电子束淀积法，由电磁场加速的电子束撞击MgO淀积材料以便对其加热并使其气化，从而形成MgO保护层。尽管溅射方法相比于电子束淀积法更好，因为以满意的结晶排列形式更致密地形成所生成的保护层，但是生产成本比较高。对于溶胶-凝胶方法，MgO保护层是由液相形成的。

近年来开发了一种离子镀方法，作为形成MgO保护层的这些各种方法的备用方案。在离子镀方法中，气化的粒子电离并且形成目标层。尽管就MgO保护层的粘附性和结晶度而言离子镀方法与溅射法相似，但离子镀方法的优点在于能够具有高达8纳米/秒的淀积速度。

根据这种工艺，使用了单晶MgO或烧结MgO。然而，在制备单晶MgO的冷却过程中，由于固溶极限值的不同，难以控制指定掺杂剂的合适量。也就是，冷却过程中，用于控制MgO层质量的指定掺杂物析出，而没有溶于MgO单晶中。因此，MgO保护层通常通过使用了与适量的适当掺杂物结合的烧结MgO的离子镀方法形成。球粒状材料可用于淀积MgO保护层。MgO的分解速度通常取决于球粒的尺寸和形状。因此，作出了各种努力以优化MgO球粒的尺寸和形状。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了具有改善物理性能的MgO球粒并且用于形成PDP的MgO保护层。在形成PDP保护层中，使用这种MgO球粒提高了PDP的放电质量。

在本发明的一个实施例中，PDP包括彼此面对的第一和第二基板。在第一和第二基板上向内形成多个第一和第二电极，第一和第二电极分别以相互垂直的方向行进。介电层覆盖第一和第二电极。MgO保护层覆盖至少一层介电层。在本发明的一个实施例中，MgO保护层中柱状晶体的密度为每平方微米400个柱状晶体或更少。

在一个实施例中，优选的是，MgO保护层的折射率为1.45-1.74。

在另一个实施例中，保护层具有混杂的(111)面和(110)面。

根据本发明，MgO球粒可用于形成体密度为2.80-2.95克/立方厘米的保护层。

在又一个实施例中，优选的是，MgO球粒的平均晶粒尺寸为30-70微米。

附图说明

下面参考附图对本发明进行更加充分的说明，本发明的上述和其它特征将变得更加明显，在附图中示出了本发明的各种优选实施例，其中：

图1是根据本发明一实施例的PDP上面板的透视图；

图2示意说明根据本发明一实施例淀积MgO层的工艺；

图3是说明根据本发明一实施例的MgO保护层的晶面的SEM照片；和

图4是根据现有技术的PDP放电单元的分解透视图。

具体实施方式

下文将参考附图更充分地说明本发明，在附图中示出了本发明的各种实施例。

图1是根据本发明一实施例的PDP上面板的透视图。

如图1所示，示出了根据本发明一实施例的PDP的上面板。在顶部基板13上依次形成多个第一电极17、介电层21和保护层27。PDP的下面板是根据图4所示的现有技术制造的。为了简洁说明本发明，将图1的上面板相对图4的PDP翻转180度。在面向顶部基板13的底部基板111上形成多个第二电极115，并且多个第二电极115设置成在与第一电极17垂直的方向上行进。介电层119覆盖第二电极。在该介电层上形成阻挡肋123，并且在阻挡肋之间形成荧光层125。

在上和下面板的周边涂覆玻璃料，然后上和下面板相互密封。在面板之间注入放电气体，诸如Ne或Xe，从而做成PDP。

对于根据本发明一个实施例的PDP而言，对电极施加驱动电压时，在电极间产生地址放电，从而在介电层处形成壁电荷(wall charge)。利用通过地址放电选择的放电单元，在形成于上面板上的一对电极之间通过交替馈送入的电流信号产生持续放电。因此，充满构成放电单元的放电空间的放电气体被激发并且移动(shift)，从而产生紫外线。紫外线激发荧光从而产生可见光，并且显示所要求的图像。

如图1所示，在根据本发明这个实施例的PDP中，多个电极在保护层内相互交叉以形成像素，它们一起构成被非显示区域包围的显示区域。在基板13上形成的多个电极17显示出它们的端部位于介电层21的左侧和右侧，在端部处它们与挠性印刷电路板(FPC，没有显示)连接。

对于根据本发明实施例的PDP，通过在MgO淀积室内淀积MgO球粒，形成了MgO保护层27。用于根据本发明实施例的PDP保护层的MgO球粒通过下列方法制造。

首先，制备纯度为90.0-92.0％的MgO粉末，并且添加掺杂材料以形成Mg(OH)₂。添加足够量的掺杂材料以将其纯度提高到99.0％。

Mg(OH)₂的水分含量为50.0％，在炉中用热空气干燥以除去水。干燥后，将Mg(OH)₂在钟式低温烧结炉内于2800℃下电熔60小时，从而将其锫烧。以这种方式，从Mg(OH)₂除去结晶水从而获得MgO粉末。然后冷却已经电熔的MgO粉末并再次固化。

使用粉碎机将已固化的MgO粉末粉碎，并且与助溶剂和添加剂混合以形成浆料。利用湿磨技术进行混合，并且使用99.5％或更高的无水溶剂和Aldrich试剂作为添加剂。在湿磨中使用氧化锆球和聚氨酯孔(urethane port)。

利用防爆喷雾干燥器通过喷雾干燥方法干燥MgO浆料以形成MgO颗粒。在团聚过程中，平均粒子尺寸为3-5微米的MgO粉末团聚成80微米的球形。

然后，利用旋转式压机(rotary press)来挤压成形MgO颗粒。挤压成形的MgO颗粒在高温烧结炉内在1700℃下烧结并结晶。当在该温度下进行烧结时，MgO颗粒的表面熔化并粘附到其它MgO颗粒的表面上，以致MgO颗粒的密度增加并且其气孔减少，从而形成致密结构的MgO球粒。

MgO球粒的体密度优选地从2.80到2.95克/立方厘米。MgO球粒的体密度通过数学公式1获得。MgO球粒样品在100℃下干燥24小时或更久，通过煤油浸泡计算得到。

公式1

体密度(克/立方厘米)＝k×已干燥样品质量(克)/(含水样品质量(克)-水分质量(克))

其中k为0.796克/立方厘米，是煤油的比重。

根据本发明实施例的PDP的用于保护层的MgO球粒的体密度可通过以下步骤控制：干燥由喷雾干燥方法混合的MgO浆料以形成MgO颗粒；挤压成形MgO颗粒；并且在高温烧结炉内烧结MgO颗粒。

图2示意说明利用MgO球粒形成MgO保护层的工艺。在此引入电子束淀积法，以在依次被覆有电极和介电层的基板上形成MgO保护层。

在电子束淀积法中，电子束通过电磁场加速并且撞击淀积材料使其加热并使其气化，并形成保护层。在这种情况下，电子束的能量集中在材料表面上，从而能够实现高速淀积和高纯度淀积。图2说明一种形成保护层的示例工艺，并且形成保护层的工艺不局限于电子束淀积法。

在图2所示的形成MgO保护层27的工艺中，基板13通过滚筒51从左向右移动，并且装入淀积室20的入口23。在基板13上淀积MgO保护层27之后，从淀积室20的出口25将其取出。如果基板13出现问题，则有可能从淀积室23的入口卸下基板13。由于淀积室20应处于真空状态，因此将其与真空泵(没有显示)连接以连续抽出内部的空气。利用挡板33将淀积室20与外界隔开。使电子枪31工作以形成电磁场。从电子枪31发射的离子撞击放置在淀积室20底部的MgO球粒57，从而在放置于淀积室20顶部的基板13上淀积MgO层。由于离子碰撞，MgO球粒57具有过热的倾向，因此，形成MgO保护层27的同时利用冷却器29冷却MgO球粒57。

在淀积MgO保护层27的工艺中，如果MgO球粒的体密度小于2.80克/立方厘米，则在MgO球粒中存在大量气孔，不可能制造出具有致密晶体结构的MgO保护层。相反，如果MgO球粒的体密度超过2.95克/立方厘米，则如此致密地形成MgO球粒以致于降低了MgO的分解速度，从而，在形成MgO保护层的时候分解速度降低。尽管MgO保护层通常的淀积速度为60-110埃/秒，但如果MgO球粒的体密度控制在2.80-2.95克/立方厘米的范围内，则其淀积速度能增加到130埃/秒。可通过减少由于温度急增导致的飞溅现象来控制较低的体密度，以致于在淀积过程中不会损坏基板。在这种情况下，MgO球粒的平均晶粒大小优选为30到70微米。因此，MgO保护层能淀积在PDP基板上同时减少飞溅现象。

图3是根据本发明实施例的MgO保护层的扫描电镜(SEM)照片。当维持氧气与氢气的分压比约为6∶1时，形成如图3所示的MgO保护层。从图3的SEM照片看出，在根据本发明的实施例中，三角形晶面和矩形晶面均匀混合于MgO保护层中。三角形晶面是(111)面，而矩形晶面是(110)面。当在PDP的基板上淀积MgO保护层时，通过控制氧气和氢气的分压，可以改变柱状晶体的数量。为了评估MgO保护层中柱状晶体数目对PDP放电质量的影响，下文进行一些实验。

实施例

为了评估MgO保护层的特性与柱状晶体密度(测量每平方微米的柱状晶体数目)的函数关系，测量了放电延迟时间与1平方微米面积的MgO保护层中柱状晶体的各种数目的函数关系。通过扫描电极对PDP施加驱动电压所需要的时间称为扫描时间。尽管在扫描时间内发生放电，但并不是一经施加驱动电压立即就产生放电，以致于放电被延迟。这称为放电延迟时间。该放电延迟时间分为形成延迟时间和统计延迟时间。MgO保护层与二次电子的放电密切相关。因此，在本发明的实施例中，测量相应于每平方微米的柱状晶体数目的放电延迟时间，以致于能从此导出合适的柱状晶体密度范围。应该注意的是，以下实施例仅仅是用来说明本发明的具体实施例，而本发明的范围不受其限制。

实施例1

将MgO球粒装入MgO淀积室，在形成于基板上的介电层上淀积MgO层。已淀积MgO保护层的厚度约为7000埃。淀积室内的压力除了在淀积过程中增加到5.3×10^-2帕以外被设定成1×10^-4帕。基板维持在200±5℃同时以100sccm的流速提供氧气。从设置电流为390毫安和电压为-15千伏直流的电子枪发射电子束以淀积MgO保护层。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米200个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为265纳秒。

实施例2

设定氧气与氢气的分压比约为6∶1，并且其它条件保持与实施例1相同。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米400个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为284纳秒。

实施例3

设定氧气与氢气的分压比为约30∶1，并且其它条件保持与实施例1相同。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米1200个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为322纳秒。

实施例4

设定氧气与氢气的分压比约为50∶1，并且其它条件保持与实施例1相同。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米2100个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为339纳秒。

实施例5

设定氧气与氢气的分压比约为100∶1，并且其它条件保持与实施例1相同。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米3400个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为345纳秒。

实施例6

设定氧气与氢气的分压比为150∶1，并且其它条件保持与实施例1相同。淀积MgO保护层的结果是，获得每平方微米5000个柱状晶体，且具有该MgO保护层的PDP的放电延迟时间为368纳秒。

实施例1到6的结果汇于表1中。

                     表1

  实施例 氧气与氢气的 分压比每平方微米的柱状晶体数目放电延迟时间  实施例1    3∶1    200    265纳秒  实施例2    6∶1    400    284纳秒  实施例3    30∶1    1200    322纳秒  实施例4    50∶1    2100    339纳秒  实施例5    100∶1    3400    345纳秒  实施例6    150∶1    5000    368纳秒

如表1所示，对于实施例2，放电延迟时间减小到小于300纳秒，并且改善了放电质量。在这种情况下，MgO保护层中的柱状晶体密度为约每平方微米400个柱状晶体或者更少。如果柱状晶体密度处于该范围，则在等离子体放电过程中的地址放电延迟可以最小，从而改善了显示质量。

其间，实施例1和2中获得的MgO保护层的厚度为约6400埃，并且其折射率为1.45-1.74。(111)面和(110)面混杂于MgO保护层中，并且获得了提高的放电质量。

如上所述，当MgO保护层的柱状晶体密度为约每平方微米400柱状晶体或者更少时，放电延迟时间最小，从而改善了PDP放电质量。

而且，如果MgO保护层的折射率为1.45-1.74，则放电延迟时间可以减少。如果(111)面和(110)混杂于MgO保护层中，同样获得以上效果。

其间，当用于PDP保护层的MgO球粒的体密度为2.80-2.95克/立方厘米时，MgO的淀积速度增加，从而提高PDP的生产率同时减少飞溅现象。

如果MgO球粒的平均晶粒大小为30-70微米，则进一步提高PDP的生产率，并且显著减少飞溅现象。

尽管上文详细说明了本发明的优选实施例，应该清楚地理解，本领域普通技术人针对本文所教导的基本发明概念所做出的许多变化和/或修改仍然落于本发明如所附权利要求书所界定的精神和范围内。