專利名稱：保護(hù)層、其形成材料和方法以及含有該保護(hù)層的pdp的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施方案涉及一種保護(hù)層，用于形成該保護(hù)層的復(fù)合物，形成該保護(hù)層的方法和含有該保護(hù)層的等離子體顯示面板。更特別地，本實(shí)施方案涉及一種由含預(yù)定量稀土元素的氧化鎂制成的，放電延遲時(shí)間短且溫度依賴性小的保護(hù)層，用于形成該保護(hù)層的復(fù)合物，形成該保護(hù)層的方法和含有該保護(hù)層的等離子體顯示面板。
背景技術(shù)：
等離子體顯示面板(PDP)是可以容易制成大顯示器，并具有良好顯示質(zhì)量和快速響應(yīng)速度的自發(fā)射器件。特別是，由于PDP很薄，所以其與液晶顯示器(LCD)一樣，作為壁掛顯示器已受到了很多關(guān)注。
圖1說(shuō)明了PDP像素。參考圖1，在前基板14的底面上形成維持電極，各電極含有透明電極15a和由金屬制成的總線電極(bus electrode)15b。用介電層16覆蓋該維持電極。用保護(hù)層17覆蓋介電層16以防止由于介電層16直接暴露于放電空間下造成的放電和壽命特性下降。
同時(shí)，在后基板10的上表面上形成尋址電極11，并用介電層12覆蓋。前基板14與后基板10以預(yù)定的間隔彼此分離。前基板14與后基板10之間限定的空間充有預(yù)定壓力，例如450Torr的發(fā)射紫外線(UV)的Ne+Xe混合氣體或He+Ne+Xe混合氣體。Xe氣體用來(lái)發(fā)射真空紫外線(VUV)(Xe離子發(fā)射147nm的共振輻射，Xe2發(fā)射173nm的共振輻射)。
通常，PDP的保護(hù)層起以下三個(gè)作用。
首先保護(hù)層保護(hù)電極和介電層。即使當(dāng)僅使用電極或僅使用電極和介電層時(shí)也可以發(fā)生放電。然而，當(dāng)僅使用電極時(shí)，難以控制放電電流。另一方面，當(dāng)僅使用電極和介電層時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由濺射引起的對(duì)介電層的破壞。因此，必須用抗等離子體離子的保護(hù)層涂覆介電層。
其次，保護(hù)層使放電激磁電壓下降。放電激磁電壓與由等離子體離子導(dǎo)致的構(gòu)成保護(hù)層的材料的二次電子發(fā)射系數(shù)直接相關(guān)。隨著從保護(hù)層中發(fā)射的二次電子的數(shù)量增加，放電激磁電壓下降。關(guān)于這一點(diǎn)，優(yōu)選的是使用二次電子發(fā)射系數(shù)高的材料形成保護(hù)層。
最后，保護(hù)層降低放電延遲時(shí)間。放電延遲時(shí)間指的是描述這樣一種現(xiàn)象的物理量，其中在施加電壓后，在預(yù)定時(shí)間出現(xiàn)放電，其可以由兩部分的和表示形成延遲時(shí)間(Tf)和統(tǒng)計(jì)延遲時(shí)間(Ts)。形成延遲時(shí)間是施加電壓時(shí)與誘發(fā)放電電流時(shí)之間的時(shí)間，統(tǒng)計(jì)延遲時(shí)間是形成延遲時(shí)間的統(tǒng)計(jì)離差。對(duì)于單掃描(single scan)來(lái)說(shuō)，放電延遲時(shí)間越少，尋址就可以進(jìn)行得就越快。而且，較低的放電延遲時(shí)間可以降低掃描驅(qū)動(dòng)成本，增加子場(chǎng)的數(shù)目并提高亮度和圖像質(zhì)量。
已經(jīng)研究了PDP用保護(hù)層必須滿足的各種要求。例如，日本專利特許公開JP平10-167807公開了MgO復(fù)合陶瓷及其制備方法，在該陶瓷中，1-20wt％的Sc、Y或La微粒分散在MgO基質(zhì)中。因?yàn)镸gO具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和絕緣性能，所以開發(fā)了MgO復(fù)合陶瓷，但不能使用該MgO復(fù)合陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，因?yàn)樗膹?qiáng)度、斷裂韌性和抗熱震性差。也就是說(shuō)，該專利公開提供其中微粒與MgO基質(zhì)結(jié)合的MgO復(fù)合陶瓷及其制備方法，該陶瓷在機(jī)械特性如斷裂韌性和抗熱震性方面有提高。該專利公開的表1給出了其中描述的MgO燒結(jié)體的相對(duì)密度和彈性強(qiáng)度的評(píng)價(jià)結(jié)果。
同時(shí)，日本專利特許公開JP平10-231168公開了一種Sc-MgO復(fù)合陶瓷燒結(jié)體，基于該燒結(jié)體1-20體積％的Sc顆粒分散于其中。根據(jù)該專利公開，該陶瓷燒結(jié)體具有高的強(qiáng)度和高的斷裂韌性，并在高溫下強(qiáng)度下降少。
對(duì)上述保護(hù)層用燒結(jié)體的研究已經(jīng)集中于燒結(jié)體或使用該燒結(jié)體形成的保護(hù)層機(jī)械性能的提高上。然而，因?yàn)镻DP用保護(hù)層會(huì)顯著影響PDP的放電特性，特別是放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性，所以需要開發(fā)新的、考慮到放電特性的保護(hù)層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本實(shí)施方案的一個(gè)方面，提供一種由含有選自稀土元素中的至少一種稀土元素的氧化鎂制成的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。當(dāng)在本文中論述時(shí)，術(shù)語(yǔ)“稀土元素”指的是選自稀土元素中的一種稀土元素。
根據(jù)本實(shí)施方案的另一個(gè)方面，提供一種由含鉻和選自稀土元素中的至少一種稀土元素的氧化鎂制成的保護(hù)層。
根據(jù)本實(shí)施方案的又一個(gè)方面，提供一種用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，該復(fù)合物含有源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分；和源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物的稀土元素組分。
根據(jù)本實(shí)施方案的又一個(gè)方面，提供一種用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，該復(fù)合物含有源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分；源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物的稀土元素組分和源于選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物的鉻組分。一方面，該復(fù)合物還含選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
根據(jù)本實(shí)施方案的又一個(gè)方面，提供一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括基本上均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物和選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)煅燒的生成物，從而制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物；和使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成保護(hù)層。
根據(jù)本實(shí)施方案的又一個(gè)方面，提供一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括基本上均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物、選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物和選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)煅燒的生成物，從而制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物；和使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成保護(hù)層。
根據(jù)本實(shí)施方案的再一個(gè)方面，提供一種含有上述保護(hù)層的PDP。
根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層由含預(yù)定量稀土元素的氧化鎂制成。因此，可以降低放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。而且，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層也可以由含稀土元素和鉻的氧化鎂制成。用這種方法也可以降低放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性，同時(shí)可以提高耐濺射性。因此，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層具有良好的放電特性，并適合于單掃描以及Xe含量的增加。使用根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層可以生產(chǎn)可靠性提高的PDP。


參考附圖，通過(guò)詳細(xì)描述其示范性的實(shí)施方案，本實(shí)施方案的上述及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，其中圖1是說(shuō)明PDP一個(gè)像素的例子的示意垂直剖面圖，其中以90度的角度旋轉(zhuǎn)上板和下板；圖2是說(shuō)明由單晶氧化鎂制造的膜和由多晶氧化鎂制造的膜放電延遲時(shí)間隨溫度變化的圖；圖3是說(shuō)明描述通過(guò)氣體離子從固體發(fā)射電子的俄歇中和理論示意圖；圖4說(shuō)明了含有根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的PDP；圖5是說(shuō)明含有根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的放電單元的放電延遲時(shí)間隨溫度變化的圖；圖6是說(shuō)明含有根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的放電單元的二次電子發(fā)射系數(shù)和放電延遲時(shí)間變化的圖；圖7是說(shuō)明含有由單晶氧化鎂制成的保護(hù)層的42英寸SD級(jí)面板的放電延遲時(shí)間隨溫度變化的圖；圖8是說(shuō)明含有根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的42英寸標(biāo)準(zhǔn)定義(SD)級(jí)面板的放電延遲時(shí)間隨溫度變化的圖；圖9是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層和常規(guī)保護(hù)層的耐濺射性的圖，和圖10是常規(guī)保護(hù)層的蝕刻部分的電子顯微圖像。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考其中說(shuō)明示范性實(shí)施方案的附圖更充分地描述本實(shí)施方案。
本實(shí)施方案提供一種由含選自稀土元素中的至少一種稀土元素的氧化鎂(MgO)制成的保護(hù)層，其中基于1重量份的MgO，至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份。
保護(hù)層中所含的MgO是多晶MgO。通常，保護(hù)層可以由單晶或多晶MgO制成。
可以在形成保護(hù)層中使用的單晶MgO在使用高純MgO燒結(jié)體作為來(lái)源的電弧爐中長(zhǎng)成約2英寸到約3英寸的顆粒，然后加工成尺寸為約3mm-約5mm的小球以在形成保護(hù)層中使用。單晶MgO通常含預(yù)定量的雜質(zhì)。表1給出了單晶MgO中通常所含雜質(zhì)種類和含量的ICP(電感耦合等離子體)分析結(jié)果。
表1

單晶MgO中通常所含雜質(zhì)的例子包括Al、Ca、Fe、Si、K、Na、Zr、Mn、Cr、Zn、B和Ni。單晶MgO中通常所含的雜質(zhì)是Al、Ca、Fe和Si。然而，由單晶MgO制成的保護(hù)層需要復(fù)雜的制造工藝，并且難以其中控制雜質(zhì)的含量。而且，由單晶MgO制成的大多數(shù)層不滿足PDP所需的放電特性。
圖2說(shuō)明了由單晶MgO制成的膜的放電延遲時(shí)間(曲線1)和由多晶MgO制成的膜的放電延遲時(shí)間(曲線2)。參考曲線1，由單晶MgO制成的膜的放電延遲時(shí)間基本上與溫度無(wú)關(guān)，而且單掃描所需的放電延遲時(shí)間不能令人滿意。
另一方面，參考說(shuō)明由多晶MgO制成的膜的放電延遲時(shí)間的曲線2，與說(shuō)明由單晶MgO制成的膜的放電延遲時(shí)間的圖1相比，放電點(diǎn)火時(shí)間顯著下降，但放電延遲時(shí)間的溫度依賴性相對(duì)高。然而，多晶MgO具有比單晶MgO高的沉積速率，因此會(huì)具有工藝指數(shù)縮減效應(yīng)(process index reduction effect)。而且，隨著放電延遲時(shí)間下降，用于單掃描的高速尋址成為可能。因此，可以獲得掃描驅(qū)動(dòng)成本的下降，并增加子場(chǎng)的數(shù)目，由此提高亮度和圖像質(zhì)量。也就是說(shuō)，放電延遲時(shí)間的下降能夠?qū)崿F(xiàn)高密度(HD)級(jí)面板的單掃描，并可以通過(guò)增加維持電極的數(shù)目而增加亮度，并通過(guò)增加構(gòu)成TV場(chǎng)的子場(chǎng)的數(shù)目而降低動(dòng)態(tài)偽輪廓(false contour)。
因此，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層可以含有通過(guò)使用多晶MgO作為來(lái)源而形成的多晶MgO。
根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層含有選自稀土元素中的至少一種稀土元素。稀土元素的例子包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和镥(Lu)。可以將選自稀土元素中的一種或多種稀土元素與MgO結(jié)合。稀土元素例子的物理性能總結(jié)于下表2中。
表2

在表2中，EA表示電子親和勢(shì)，MP表示稀土元素各例子的氧化物的熔點(diǎn)，R是各稀土元素6配位狀態(tài)的離子半徑。
在上述稀土元素當(dāng)中，鈧和釔是特別的例子。鈧是更特別的例子。關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的保護(hù)層可以由含鈧的MgO制造。
基于1重量份的MgO，至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份，優(yōu)選約5.0×10-5-約5.0×10-4重量份，更優(yōu)選約1.5×10-4-約4.0×10-4重量份。特別是，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的保護(hù)層可以含有基于1重量份MgO的約4.0×10-4重量份的至少一種稀土元素。如果該至少一種稀土元素的含量在該范圍以外，則放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性下降不能令人滿意。
除了選自上述稀土元素中的至少一種稀土元素之外，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層還可以含有選自Al、Ca和Si中的一種或多種元素。
即，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層可以由這樣的MgO制造含選自稀土元素中的至少一種元素和Al的MgO；含選自稀土元素中的至少一種元素和Ca的MgO；含選自稀土元素中的至少一種元素和Si的MgO；含選自稀土元素中的至少一種元素、Al和Ca的MgO；含選自稀土元素中的至少一種元素、Ca和Si的MgO；含選自稀土元素中的至少一種元素、Al和Si的MgO或含選自稀土元素中的至少一種元素、Al、Ca和Si的MgO。
當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層還含有Al時(shí)，可以進(jìn)一步降低低溫下的放電延遲時(shí)間。關(guān)于這一點(diǎn)，基于1重量份的MgO，Al的含量可以為約5.0×105-約4.0×10-4重量份，優(yōu)選約6.0×10-5-約3.0×10-4重量份。
當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層還含有Ca時(shí)，可以降低放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。即，放電延遲時(shí)間基本上不相對(duì)于溫度而變化。關(guān)于這一點(diǎn)，基于1重量份的MgO，Ca的含量可以為約5.0×105-約4.0×10-4重量份，優(yōu)選約6.0×10-5-約3.0×10-4重量份。
當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層還含有Si時(shí)，可以進(jìn)一步降低低溫下的放電延遲時(shí)間。關(guān)于這一點(diǎn)，基于1重量份的MgO，Si的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份，優(yōu)選約6.0×10-5-約3.0×10-4重量份。特別是，如果Si的含量在上述范圍之外，則在保護(hù)層中會(huì)形成玻璃相。
根據(jù)本實(shí)施方案的上述保護(hù)層可以利用氣態(tài)離子發(fā)射二次電子。隨著二次電子的發(fā)射量增加，可以提高放電激磁電壓和放電延遲時(shí)間。
雖然不希望用此機(jī)理的以下說(shuō)明限制本實(shí)施方案，但典型地，可以通過(guò)如圖3所示的俄歇中和理論描述由氣態(tài)離子與固體碰撞導(dǎo)致的二次電子發(fā)射機(jī)理。根據(jù)俄歇中和理論，當(dāng)氣態(tài)離子與固體碰撞時(shí)，來(lái)自固體中的電子移動(dòng)至氣態(tài)離子，由此形成中性氣體。這時(shí)，在固體中形成空穴，同時(shí)將固體的其它電子注入到真空中?？梢酝ㄟ^(guò)下面的方程1表示俄歇中和過(guò)程Ek＝E1-2(Eg+χ) (1)其中，Ek是從與氣態(tài)離子碰撞的固體中發(fā)出的電子釋放的能量，E1是氣體電離能，Eg是固體的帶隙能量，χ是固體的電子親和勢(shì)。
可以將俄歇中和理論和方程1應(yīng)用于PDP的保護(hù)層和放電氣體。當(dāng)將電壓施加到PDP像素上時(shí)，由宇宙射線或紫外線射線產(chǎn)生種子(seed)電子與放電氣體碰撞，從而產(chǎn)生放電氣體離子。放電氣體離子與保護(hù)層的碰撞從保護(hù)層中發(fā)射二次電子，由此導(dǎo)致放電。
表3給出了可以用作放電氣體的惰性氣體的共振發(fā)射波長(zhǎng)和電離電壓(例如，電離能)。當(dāng)保護(hù)層由MgO制造時(shí)，在方程1中，MgO的帶隙能量(Eg)和電子親和勢(shì)(χ)分別為約7.7eV和約0.5。
同時(shí)，為了增加PDP中熒光物質(zhì)的光學(xué)轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)選使用發(fā)射具有最長(zhǎng)波長(zhǎng)的真空紫外線的Xe氣。然而，考慮到Xe具有電離電壓，例如12.13eV的電離能(E1)，因此，由于從由MgO制造的保護(hù)層中發(fā)射的電子的能量，即方程1的Ek小于0，所以放電電壓顯著增加。關(guān)于這一點(diǎn)，為了降低放電電壓，需要使用電離電壓高的氣體。根據(jù)方程1，He的Ek為約8.19eV，Ne的Ek為約5.17eV。關(guān)于這一點(diǎn)，優(yōu)選使用He或Ne來(lái)降低放電激磁電壓。然而，由于He具有高的遷移率，所以在PDP放電中使用He氣可以對(duì)保護(hù)層造成嚴(yán)重的等離子蝕刻。
表3

關(guān)于這一點(diǎn)，為了增加二次電子發(fā)射能級(jí)，可以考慮改變保護(hù)層帶隙能量Eg而不是通過(guò)選擇合適的放電氣體增加E1。已經(jīng)據(jù)此觀點(diǎn)制成了根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層，該保護(hù)層是由含選自稀土元素中的至少一種稀土元素的MgO制成的，從而提高了構(gòu)成保護(hù)層的材料的帶隙。
可以主要在體積物理性能、表面物理性能和晶界物理性能方面論述MgO層的物理性能。MgO的晶界是由MgO和MgO中所含材料(在下文中，稱為“摻雜雜質(zhì)”)的組成元素的外擴(kuò)散或離析(segregation)形成的。構(gòu)成MgO晶界的組分的狀態(tài)和電性能根據(jù)摻雜雜質(zhì)的種類而改變。
同時(shí)，MgO離子是6配位的離子，并具有八面體的幾何形狀和約86pm的相對(duì)小的半徑。因此，沒(méi)有那么多類型的可以取代MgO中Mg位置的摻雜雜質(zhì)。此外，由于MgO與摻雜雜質(zhì)之間表面能的差異，MgO和摻雜雜質(zhì)不能很好地混合。因此，由于摻雜雜質(zhì)的離子大小和MgO與摻雜雜質(zhì)之間的表面能差異，摻雜雜質(zhì)不得不富集在MgO晶界上。關(guān)于這一點(diǎn)，必須選擇待富集于MgO晶界上的摻雜雜質(zhì)以有益地影響放電電壓、放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。即使當(dāng)MgO出現(xiàn)晶界離析時(shí)，因稀土元素有高的二次電子發(fā)射系數(shù)，所以稀土元素可以有益地影響MgO層的放電特性。出于同樣的理由，Al、Ca和Si也可以提高M(jìn)gO保護(hù)層的放電特性，特別是放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。
如上所述適合于摻雜在MgO中的稀土元素可以通過(guò)在MgO的價(jià)帶(Ev)與導(dǎo)帶(Ec)之間形成施主能級(jí)(Ed)來(lái)誘發(fā)帶隙收縮效應(yīng)。因此，根據(jù)本實(shí)施方案的含選自稀土元素中的至少一種稀土元素的MgO的帶隙能量可以小于未摻雜MgO的帶隙能量(有效Eg)，即7.7eV，這導(dǎo)致Xe放電氣體的Ek＞0。
為了在MgO帶隙中形成施主能級(jí)，通常是用氧化值大于Mg氧化值(+2)的元素?fù)诫sMgO。另一方面，為了在MgO帶隙中形成受主能級(jí)，通常是用氧化值小于Mg氧化值的元素?fù)诫sMgO。然而，例如，用Li(+1)摻雜MgO形成受主能級(jí)，但形成使電子束沉積變困難的P-型MgO。而且，沒(méi)有那么多種類的用于MgO的P-型摻雜材料，而且P-型摻雜材料摻雜工藝也是困難的。然而，上述稀土元素是適合于在MgO帶隙中形成施主能級(jí)或缺陷能級(jí)的N-型摻雜材料。施主能級(jí)或缺陷能級(jí)處的電子束縛能小于價(jià)帶處的電子束縛能，同時(shí)，施主能級(jí)或缺陷能級(jí)的能級(jí)大于價(jià)帶的能級(jí)，這對(duì)通過(guò)氣體離子中和發(fā)射二次電子是有益的，并且能夠向外發(fā)射電子。因此，含有稀土元素的MgO保護(hù)層可以誘發(fā)大量電子的快速發(fā)射，降低放電延遲時(shí)間并顯示低的放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。因此，MgO保護(hù)層使得能夠單掃描以及增加X(jué)e含量。MgO保護(hù)層中的Al、Ca和Si的摻雜物還可以提供與MgO保護(hù)層中稀土元素?fù)诫s物中的效果相似的效果。
根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層還可以含有選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。這些元素是用于制備形成保護(hù)層用復(fù)合物的起始材料中存在的元素，或用于形成保護(hù)層用復(fù)合物的制備方法中或使用形成保護(hù)層用復(fù)合物的保護(hù)層形成方法中所含的元素。
在根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層中，基于1重量份的MgO，Mn可以以約1.0×10-5重量份或更少的量使用；Na的量為約3.0×10-5重量份或更少；K的量為約3.0×10-5重量份或更少；Cr的量為約1.0×10-5重量份或更少；Fe的量為約2.0×10-5重量份或更少；Zn的量為約3.0×10-5重量份或更少；B的量為約1.0×10-5重量份或更少；Ni的量為約1.0×10-5重量份或更少；Zr的量約為1.5×10-4重量份或更少。
因此，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性降低，因此，適合于單掃描以及Xe含量的增加。
本實(shí)施方案也提供一種由含鉻(Cr)和選自稀土元素中的至少一種稀土元素的MgO制成的保護(hù)層。除與鉻有關(guān)的描述之外，該保護(hù)層在多晶MgO、稀土元素、俄歇中和理論等方面與上述根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層相同，因此將省略其詳細(xì)描述。
在特定的實(shí)施方案中，基于1重量份的MgO，至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份。
在另一個(gè)特定的實(shí)施方案中，至少一種稀土元素可以是鈧(Sc)。
本實(shí)施方案的保護(hù)層中所含的鉻用來(lái)提高保護(hù)層的耐濺射性?；?重量份的MgO，鉻的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份，優(yōu)選約6.0×10-5-約5.0×10-4重量份，更優(yōu)選約6.0×10-5-約4.0×10-4重量份。如果鉻含量小于約5.0×10-5重量份，則耐濺射性的增加不充分。另一方面，如果其大于約6.0×10-4重量份，則可以容易地改變鉻的氧化值，由此降低放電特性。
上述含有稀土元素和預(yù)定量鉻的本實(shí)施方案保護(hù)層可以顯示放電延遲時(shí)間和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性降低，同時(shí)，可以增加耐濺射性，因此適用于單掃描以及Xe含量的增加。
本實(shí)施方案也提供一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括基本上均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物和選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)煅燒的生成物，從而制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物；和使用用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成保護(hù)層。
在保護(hù)層形成方法中，鎂鹽可以選自碳酸鎂如MgCO3和氫氧化鎂如Mg(OH)2。稀土元素鹽可以選自稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。例如，含鈧的化合物可以選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的一種或多種，但不限于此。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在混合操作中，可以基本上均勻地混合選自MgO、MgCO3和Mg(OH)2中的至少一種含鎂化合物和選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的至少一種含鈧化合物。
在該混合操作中，還可以加入并混合選自Al、Ca和Si的氧化物和鹽中的一種或多種。Al、Ca和Si的鹽包括其氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。Al、Ca和Si的氧化物和鹽的例子包括但不限于Al2O3、CaO、SiO2、AlCl3、Al(NO3)3、Al2(SO4)3、CaCl2、Ca(NO3)2、Ca(SO4)和SiCl4。
本實(shí)施方案還提供一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物、選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物和選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)煅燒的生成物，從而制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物；和使用用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成保護(hù)層。
在保護(hù)層形成方法中，鎂鹽可以選自碳酸鎂如MgCO3和氫氧化鎂如Mg(OH)2。同時(shí)，稀土元素鹽可以選自稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。例如，含鈧的化合物可以選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的一種或多種，但不限于此。鉻鹽可以選自氯化鉻、硝酸鉻、硫酸鉻和碳酸鉻。例如，含鉻化合物可以是Cr2O3、Cr2Cl3、Cr2(NO3)3、Cr2(SO4)3、CrCl2或CrCl3。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，在混合操作中，可以基本上均勻地混合選自MgO、MgCO3和Mg(OH)2中的至少一種含鎂化合物、選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的至少一種含鈧化合物和選自Cr2O3、Cr2Cl3、Cr2(NO3)3、Cr2(SO4)3和CrCl2中的至少一種含鉻化合物。
在本實(shí)施方案的上述保護(hù)層形成方法中，可以使用熔劑進(jìn)行混合操作。熔劑沒(méi)有特別地限制，只要它是能夠使含鎂化合物、含稀土元素化合物、含選自Al、Ca和Si中至少一種的化合物(如果加入)和含鉻化合物(如果加入)熔化的材料即可。熔劑可以是MgF2、稀土元素氟化物等，但不限于此。稀土元素氟化物可以是ScF3、YF3等。
這樣進(jìn)行煅燒生成的混合物的操作，使得在該生成的混合物中所含的化合物聚結(jié)?？梢栽诩s400-約1,000℃，優(yōu)選約700-約900℃的溫度下進(jìn)行煅燒操作約1-約10小時(shí)，優(yōu)選約2-約5小時(shí)。如果在低于約400℃的溫度下進(jìn)行該煅燒操作小于約1小時(shí)，則聚結(jié)不充分。另一方面，如果在高于約1,000℃的溫度下進(jìn)行該煅燒操作大于約10小時(shí)，則稀土元素和/或Ca、Al和Si(如果加入)和/或鉻(如果加入)會(huì)喪失。
燒結(jié)煅燒的生成物以形成用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，該復(fù)合物是煅燒生成物的結(jié)晶產(chǎn)物。可以在燒結(jié)之前對(duì)煅燒的生成物造球?？梢栽诩s1,000-約1,750℃，優(yōu)選約1,500-約1,700℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)操作約1-約10小時(shí)，優(yōu)選約3-約5小時(shí)。如果在低于約1,000℃的溫度下進(jìn)行該燒結(jié)操作小于約1小時(shí)，則煅燒生成物的結(jié)晶不充分。另一方面，如果在高于約1,750℃的溫度下進(jìn)行該燒結(jié)操作大于約10小時(shí)，則稀土元素和/或Ca、Al和Si(如果加入)和/或鉻(如果加入)會(huì)喪失。
在煅燒的生成物燒結(jié)之后，獲得用于形成保護(hù)層的復(fù)合物。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“用于形成保護(hù)層的復(fù)合物”表示的是在混合、煅燒并燒結(jié)上述起始材料(例如，含鎂化合物、含稀土元素化合物等)之后獲得的、用于形成保護(hù)層的產(chǎn)物，在隨后的工藝中，通過(guò)各種方法，例如通過(guò)沉積將該產(chǎn)物制成保護(hù)層。
用于形成根據(jù)本實(shí)施方案保護(hù)層的復(fù)合物包括源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分和源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物的稀土元素組分。
在用于形成本實(shí)施方案保護(hù)層的復(fù)合物中，鎂鹽可以選自碳酸鎂如MgCO3和氫氧化鎂如Mg(OH)2。稀土元素鹽可以選自該稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。例如，含鈧的化合物可以選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的一種或多種，但不限于此。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用于形成保護(hù)層的復(fù)合物可以包括源于選自MgO、MgCO3和Mg(OH)2中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分和源于選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3和Sc2(SO4)3中的至少一種含鈧化合物的鈧組分。
用于形成保護(hù)層的復(fù)合物還可以包括源于選自Al、Ca和Si的氧化物和鹽中至少一種的組分。Al、Ca和Si的鹽可以是Al、Ca和Si的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等。Al、Ca和Si的氧化物和鹽的例子包括但不限于Al2O3、CaO、SiO2、AlCl3、Al(NO3)3、Al2(SO4)3、CaCl2、Ca(NO3)2、Ca(SO4)和SiCl4。
用于形成根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的復(fù)合物也可以包括源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分；源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物的稀土元素組分和源于選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物的鉻組分。
一方面，該復(fù)合物還含選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
當(dāng)在本文中使用時(shí)，短語(yǔ)“源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分”指的是在煅燒并燒結(jié)用作起始材料的至少一種含鎂化合物之后獲得的、具有不同于該含鎂化合物的物理和/或化化學(xué)性能的產(chǎn)物。術(shù)語(yǔ)“稀土元素組分”和“鉻組分”也可以按照與“氧化鎂組分”相同的方式來(lái)理解，例如在煅燒并燒結(jié)至少一種化合物之后等獲得產(chǎn)物。
在本實(shí)施方案的保護(hù)層形成方法中，使用上述用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成保護(hù)層?？梢允褂酶鞣N非限制的已知方法如化學(xué)氣相沉積(CVD)、電子束沉積、離子電鍍、濺射等形成保護(hù)層。
根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層可用于氣體放電顯示器件，特別是PDP中。圖4說(shuō)明了含有根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的保護(hù)層的PDP。
參考圖4，前面板210包含前基板211；在前基板211的背面211a上形成的維持電極對(duì)214，各維持電極對(duì)214包含Y電極212和X電極213；覆蓋維持電極對(duì)的前介電層215；和覆蓋前介電層215且根據(jù)本實(shí)施方案由含有預(yù)定量的選自稀土元素中至少一種稀土元素的MgO制成的保護(hù)層216。根據(jù)本實(shí)施方案的PDP具有優(yōu)異的放電特性，因此適合于單掃描以及Xe含量的增加。上面給出了保護(hù)層216的詳細(xì)描述。Y電極212和X電極213分別包含由氧化銦錫(ITO)等制成的透明電極212b和213b以及由電導(dǎo)率良好的金屬制成的總線電極212a和213a。
后面板220包含后基板221；在后基板221的前面221a上形成以與維持電極對(duì)相交的尋址電極(222，表示每一個(gè))；覆蓋尋址電極的后介電層223；在后介電層223上形成以劃分(partition)放電單元(226，表示每一個(gè))的有肋阻擋(rib barrier)224；和設(shè)置在放電單元中的熒光物質(zhì)層225。放電單元中的放電氣體可以是Ne與選自Xe、N2和Kr2中的一種或多種的混合氣體或Ne與Xe、He、N2和Kr中的兩種或多種的混合氣體。
可以在例如Ne+Xe的二原子混合氣體下使用根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層，為了增加亮度，該混合氣體含增加量的Xe。即使在Ne+Xe+He的三原子混合氣體中，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層也顯示良好的耐濺射性，該混合氣體含He氣彌補(bǔ)放電電壓的增加，由此防止PDP壽命下降。本實(shí)施方案提供一種能夠降低由于Xe含量增加導(dǎo)致的放電電壓增加并滿足單掃描所需的放電延遲時(shí)間的保護(hù)層。
在下文中，將參考以下實(shí)施例更具體地描述本實(shí)施方案。
實(shí)施例制備實(shí)施例1放電單元的制造混合MgO和Sc2O3，使鈧的含量為5.0×10-5g/lg MgO，在混合器中攪拌5小時(shí)或更長(zhǎng)，從而獲得均勻的混合物。將用作熔劑的MgF2加入到該混合物中，攪拌，放入坩堝中，在900℃下加熱5小時(shí)。將生成的產(chǎn)物壓鑄成小球，并在1,650℃下加熱3小時(shí)，從而制備含5.0×10-5g鈧/lg MgO的用于形成保護(hù)層的復(fù)合物。
同時(shí)，制備尺寸為22.5×35×3mm的玻璃(PD 200玻璃)。在該玻璃的上表面上按預(yù)定圖案形成銀電極。然后，用PbO玻璃覆蓋該銀電極以形成厚度為約30-40μm的PbO介電層。將該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物沉積在該介電層的上表面上，從而形成厚度為700nm的保護(hù)層。進(jìn)一步重復(fù)上述方法，由此制造兩個(gè)具有保護(hù)層的基板。
設(shè)置這兩個(gè)基板，以便這兩個(gè)基板的各自保護(hù)層彼此相對(duì)，然后在這兩個(gè)基板之間設(shè)置隔離物以形成單元間隙為約200μm的單元。將生成的結(jié)構(gòu)放入真空室中，并這樣用500Torr Ar氣清洗四次，以便使單元內(nèi)壓力為2×10-6Torr。然后，將95％Ne+5％Xe放電氣體注入到該單元內(nèi)，從而獲得根據(jù)本實(shí)施方案的具有保護(hù)層的放電單元，將其稱為“樣品1”。
樣品1保護(hù)層中Sc含量的測(cè)定使用二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)測(cè)定樣品1保護(hù)層中的Sc含量。首先，將樣品1放在清洗系統(tǒng)中以使樣品1的保護(hù)層在空氣中的暴露最小。然后，收集樣品1的一部分保護(hù)層并放在用于SIMS分析的樣品支架上。在保持清洗狀態(tài)的同時(shí)，將樣品支架放入SIMS的制備室中，泵送該制備室，并將其放入實(shí)驗(yàn)室中，然后使用氧離子槍測(cè)量Sc含量。因此，獲得樣品1的深度剖面圖(depthprofile graph)?？紤]Sc的正電離特性好于負(fù)電離特性而制作了樣品1的深度剖面圖。用與樣品1相同的方法獲得其中MgO層中Sc含量已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品的深度剖面圖。詳細(xì)的分析條件列于下面的表4中。
表4

如下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品和根據(jù)本實(shí)施方案的樣品1的深度剖面圖，從而確定樣品1的Sc含量。首先，在標(biāo)準(zhǔn)樣品的深度剖面圖中，將X-軸刻度從時(shí)間刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度。這時(shí)，通過(guò)表面輪廓測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量分析的月牙洼磨損深度(crater depth)，并將其轉(zhuǎn)換為濺射速率。然后，使用標(biāo)準(zhǔn)樣品的Mg組分(基質(zhì)組分)將濺射速率歸一化，之后使用由標(biāo)準(zhǔn)樣品確定的劑量值計(jì)算相對(duì)靈敏因數(shù)(RSF)。
相似地，在樣品1的深度剖面圖中，將X-軸刻度從時(shí)間刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度，然后使用樣品1的Mg組分(基質(zhì)組分)將其歸一化。然后，用從標(biāo)準(zhǔn)樣品中獲得的RSF乘以樣品1的深度剖面圖。在樣品1的深度剖面圖中選定對(duì)應(yīng)樣品1保護(hù)層厚度的區(qū)域和背景，隨后積分，從而獲得樣品1保護(hù)層的Sc含量。
根據(jù)SIMS分析結(jié)果，樣品1保護(hù)層的Sc含量為5.0×10-5g(50ppm)/lgMgO。
制備實(shí)施例2除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為1.5×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為1.5×10-4g(150ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品2)。
制備實(shí)施例3除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為3.0×10-4g(300ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品3)。
制備實(shí)施例4除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為4.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為4.0×10-4g(400ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品4)。
制備實(shí)施例5除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為5.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為5.0×10-4g(500ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品5)。
制備實(shí)施例6除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為6.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為6.0×10-4g(600ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品6)。
對(duì)比例A除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為1.0×10-5g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為1.0×10-5g(10ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品A)。
對(duì)比例B除了通過(guò)混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為1.0×10-3g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為1.0×10-3g(1,000ppm)/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例1相同的方法制造放電單元(樣品B)。
評(píng)價(jià)實(shí)施例1-樣品A、1、2、3、4、5、6和B的放電延遲時(shí)間在各種溫度下評(píng)價(jià)樣品A、1、2、3、4、5、6和B的放電延遲時(shí)間(單位ns)，結(jié)果示于圖5中。
為了評(píng)價(jià)放電延遲時(shí)間，使用Tektronix(Richardson，TX，USA)示波器、Trek放大器、NF信號(hào)發(fā)生器、高真空室、Peltier器件、I-V電源和三用表(LCRMeter)。首先，將樣品A與三用表連接，然后在-10℃、25℃和60℃下測(cè)量放電激磁電壓和放電延遲時(shí)間。使用2kHz正弦波測(cè)量放電激磁電壓，使用2kHz矩形波測(cè)量放電延遲時(shí)間。對(duì)樣品1、2、3、4、5、6和B也使用相同的程序。
在圖5中，由-▲-、-■-和-●-表示的圖分別表示60℃、25℃和-10℃下的放電延遲時(shí)間。
參考圖5，取決于溫度，其中Sc含量分別為10ppm和1,000ppm的樣品A和B具有約1,200ns的最大放電延遲時(shí)間和約1,050ns的最小放電延遲時(shí)間。即，放電延遲時(shí)間值和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性是非常高的。
然而，相對(duì)于樣品A和B，根據(jù)本實(shí)施方案的樣品1、2、3、4、5和6具有低的放電延遲時(shí)間值和改善的放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。特別是，其中Sc含量為400ppm的樣品4基本上顯示放電延遲時(shí)間不隨溫度變化。而且，其中Sc含量為150ppm的樣品2顯示最小的放電延遲時(shí)間，即約1,000ns。
因此，可以看出由于通常放電延遲時(shí)間值非常低和放電延遲時(shí)間的溫度依賴性低，所以根據(jù)本實(shí)施方案的樣品1-6適合于單掃描以及Xe含量的增加。
評(píng)價(jià)實(shí)施例2-樣品A、1、2、3、4、5、6和B的二次電子發(fā)射系數(shù)和放電延遲時(shí)間的變化評(píng)價(jià)樣品A、1、2、3、4、5、6和B的二次電子發(fā)射系數(shù)γ，結(jié)果示于圖6中。放電延遲時(shí)間的變化也示于圖6中。在圖6中，用-●-表示的曲線表示二次電子發(fā)射系數(shù)，用-○-表示的曲線表示放電延遲時(shí)間的變化。
使用射頻等離子體裝置測(cè)量二次電子發(fā)射系數(shù)。更詳細(xì)地，使樣品A的保護(hù)層暴露于射頻等離子體下，然后將負(fù)電壓(-100V)施加到該保護(hù)層上。測(cè)量由保護(hù)層的表面放電和二次電子發(fā)射產(chǎn)生的電流，將它處理成數(shù)學(xué)值，從而獲得二次電子發(fā)射系數(shù)。對(duì)樣品1、2、3、4、5、6和B也使用相同的程序。
同時(shí)，通過(guò)從-10℃下的放電延遲時(shí)間中減去60℃下的放電延遲時(shí)間來(lái)獲得放電延遲時(shí)間的變化(dt)。
參考圖6，樣品A和B顯示約0.15的相對(duì)低的二次電子發(fā)射系數(shù)，而樣品1、2、3、4、5和6顯示約0.2的高的二次電子發(fā)射系數(shù)。特別是，其中Sc含量為400ppm的樣品4具有0.25的非常高的二次電子發(fā)射系數(shù)。然而，其中Sc含量為200ppm的樣品2顯示相對(duì)低的二次電子發(fā)射系數(shù)。這可能是因?yàn)樵谟米鳂悠?沉積源的保護(hù)層形成復(fù)合球粒的晶粒尺寸方面有差異。
同時(shí)，樣品A和B顯示約150ns的相對(duì)大的放電延遲時(shí)間隨溫度的變化。另一方面，根據(jù)本實(shí)施方案的樣品1、2、3、4、5和6顯示約達(dá)到120ns的小的放電延遲時(shí)間隨溫度的變化。特別是，其中Sc含量為400ppm的樣品4具有約25ns的非常低的放電延遲時(shí)間變化。
因此，可以看出由于二次電子發(fā)射系數(shù)高且放電延遲時(shí)間隨溫度的變化非常低，所以根據(jù)本實(shí)施方案的樣品1、2、3、4、5和6適合于單掃描以及Xe含量的增加。
實(shí)施例1-制造具有根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層的面板面板制造混合MgO和Sc2O3使得Sc含量為4.0×10-4g/lg MgO，在混合器中攪拌5小時(shí)或更長(zhǎng)，從而制備均勻的混合物。將用作熔劑的MgF2加入到該混合物中，攪拌，放入坩堝中，在900℃下加熱5小時(shí)。將生成的產(chǎn)物壓鑄成小球，并在1,650℃下加熱3小時(shí)，從而獲得其中Sc含量為4.0×10-4g/lg MgO的用于形成保護(hù)層的復(fù)合物。
同時(shí)，使用光刻法在厚度為2mm的玻璃基板上形成由銅制造的尋址電極。用PbO玻璃涂覆該尋址電極，從而形成厚度為20μm的后介電層。然后，將紅色、綠色和藍(lán)色熒光物質(zhì)涂覆在該后介電層上，從而制備后基板。
通過(guò)光刻法在厚度為2mm的玻璃基板上形成由銅制造的總線電極。用PbO玻璃涂覆該總線電極，從而形成厚度為20μm的前介電層。然后，通過(guò)電子束蒸鍍將用作沉積源的、用于形成保護(hù)層的復(fù)合物沉積在前介電層上，從而形成Sc含量為4.0×10-4g(400ppm)/lg MgO的保護(hù)層。在電子束蒸鍍的過(guò)程中，基板溫度為250℃，并通過(guò)經(jīng)由氣體流量控制器注入氧氣和氬氣而將沉積壓力設(shè)置為6×10-4Torr。因此，制備了前基板。
前基板和后基板彼此間隔130μm以限定單元。使該單元充滿作為放電氣體的Ne(95％)+Xe(5％)混合氣體，由此制造42英寸SD級(jí)V3PDP，將其稱為“面板1”。
面板1保護(hù)層中Sc含量的分析使用SIMS評(píng)價(jià)面板1保護(hù)層中的Sc含量。首先，將面板1放在清洗系統(tǒng)中以使面板1的保護(hù)層在空氣中的暴露最小化。然后，收集面板1的一部分保護(hù)層并放在樣品支架上用于SIMS分析。在保持清洗狀態(tài)的同時(shí)，將樣品支架放在SIMS的制備室中，泵送該制備室并將其放入實(shí)驗(yàn)室中，然后使用氧離子槍測(cè)量Sc含量。因此，獲得面板1的深度剖面圖?？紤]Sc的正電離特性好于負(fù)電離特性而制作了面板1的深度剖面圖。用與面板1相同的方法獲得其中MgO層中Sc含量已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品的深度剖面圖。詳細(xì)的分析條件列于上面的表4中。
如下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)樣品和根據(jù)本實(shí)施方案的面板1的深度剖面圖，從而確定面板1保護(hù)層的Sc含量。首先，在標(biāo)準(zhǔn)樣品的深度剖面圖中，將X-軸刻度從時(shí)間刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度。這時(shí)，通過(guò)表面輪廓測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量分析的月牙洼磨損深度，并將其轉(zhuǎn)換為濺射速率。然后，使用標(biāo)準(zhǔn)樣品的Mg組分(基質(zhì)組分)將濺射速率歸一化，之后使用由標(biāo)準(zhǔn)樣品確定的劑量值計(jì)算RSF。
同樣地，在面板1保護(hù)層的深度剖面圖中，將X-軸刻度從時(shí)間刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度，然后使用面板1保護(hù)層的Mg組分(基質(zhì)組分)將其歸一化。然后，用從標(biāo)準(zhǔn)樣品中獲得的RSF乘以面板1保護(hù)層的深度剖面圖。在面板1保護(hù)層的深度剖面圖中選定對(duì)應(yīng)面板1保護(hù)層厚度的區(qū)域和背景，隨后積分，從而獲得面板1保護(hù)層的Sc含量。
根據(jù)SIMS分析結(jié)果，面板1保護(hù)層的Sc含量為4.0×10-4g(400wt ppm)/lg MgO。
對(duì)比例C除了使用單晶MgO代替復(fù)合物作為用于形成保護(hù)層的沉積源之外，用與實(shí)施例1相同的方法制造該面板(面板C)。
評(píng)價(jià)實(shí)施例4-面板1和C的放電延遲時(shí)間評(píng)價(jià)面板C和1的放電延遲時(shí)間，結(jié)果示于圖7和8中。為此，使用光學(xué)傳感器、示波器和peltier器件。
在圖7和8中，用-■-、-●-和-▲-表示的曲線分別表示紅色、綠色和藍(lán)色像素的放電延遲時(shí)間，用-□-、-○-和-△-表示的曲線分別表示紅色、綠色和藍(lán)色像素的統(tǒng)計(jì)放電延遲時(shí)間。
參考圖7，面板的放電延遲時(shí)間和統(tǒng)計(jì)放電延遲時(shí)間明顯隨溫度而改變，這表明面板C的放電延遲時(shí)間和統(tǒng)計(jì)放電延遲時(shí)間有高的溫度依賴性。更詳細(xì)地，面板C在-10℃、25℃和60℃下顯示約850ns的最小放電延遲時(shí)間和約1,500ns的最大放電延遲時(shí)間。
另一方面，參考圖8，面板1的放電延遲時(shí)間和統(tǒng)計(jì)放電延遲時(shí)間基本上不隨溫度變化。更詳細(xì)地，面板1在-10℃、25℃和60℃下顯示約900ns的最小放電延遲時(shí)間和約1,050ns的最大放電延遲時(shí)間。特別是，紅色和藍(lán)色像素在-10℃、25℃和60℃下保持約900ns的放電延遲時(shí)間。因此，可以看出由于放電延遲時(shí)間低且放電延遲時(shí)間的溫依賴性低，所以具有根據(jù)本實(shí)施方案的的保護(hù)層的面板1適合于單掃描以及Xe含量的增加。
制備實(shí)施例7混合MgO、Sc2O3和Cr2O3使得Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO，Cr含量為1.0×10-4g/lg MgO，在混合器中攪拌5小時(shí)或更長(zhǎng)，從而制備均勻的混合物。將用作熔劑的MgF2加入到該混合物中，攪拌，放入坩堝中，在900℃下加熱5小時(shí)。將生成的產(chǎn)物壓鑄成小球，并在1,650℃下加熱3小時(shí)，從而制備Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO，Cr含量為1.0×10-4g/lg MgO的用于形成保護(hù)層的復(fù)合物。
同時(shí)，制備尺寸為22.5×35×3mm的玻璃(PD 200玻璃)。然后，在該玻璃的上表面上按預(yù)定圖案形成銀電極，然后用PbO玻璃涂覆，從而形成厚度為約30-40μm的PbO介電層。將該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物沉積在該介電層的上表面上，從而形成厚度為700nm的保護(hù)層。進(jìn)一步進(jìn)行相同的程序以獲得兩個(gè)具有保護(hù)層的基板。
設(shè)置兩個(gè)基板使得這兩個(gè)基板的各自保護(hù)層彼此相對(duì)，然后在這兩個(gè)基板之間布置隔離物以形成單元間隙為約200μm的單元。將生成的結(jié)構(gòu)放入真空室中，用500Torr Ar氣清洗四次以便使單元內(nèi)壓力為2×10-6Torr。然后，將95％Ne+5％Xe放電氣體注入到該單元中，從而獲得根據(jù)本實(shí)施方案的具有保護(hù)層的放電單元，將其稱為“樣品7”。
用與制備實(shí)施例1中Sc含量評(píng)價(jià)方法相同的方法評(píng)價(jià)樣品7保護(hù)層的Sc含量和Cr含量。結(jié)果，基于1g MgO，Sc含量為3.0×10-4g(300ppm)，Cr含量為1.0×10-4g(100ppm)。
制備實(shí)施例8除了通過(guò)混合MgO、Sc2O3和Cr2O3使得Sc含量為3.0×10-4g/lgMgO，Cr含量為2.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO，Cr含量為2.0×10-4g/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例7相同的方法制造放電單元(樣品8)。
制備實(shí)施例9除了通過(guò)混合MgO、Sc2O3和Cr2O3使得Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO，Cr含量為3.0×10-4g/lg MgO來(lái)制備用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，且使用該用于形成保護(hù)層的復(fù)合物形成Sc含量為3.0×10-4g/lg MgO，Cr含量為3.0×10-4g/lg MgO的保護(hù)層之外，按照與制備實(shí)施例7相同的方法制造放電單元(樣品9)。
對(duì)比例D除了使用多晶MgO代替用于形成保護(hù)層的復(fù)合物來(lái)形成保護(hù)層之外，用與制備實(shí)施例7相同的方法制造放電單元(樣品D)。
評(píng)價(jià)實(shí)施例5-樣品D、7、8和9的耐濺射性使用聚焦離子束(FIB)機(jī)評(píng)價(jià)樣品D、7、8和9的耐濺射性，結(jié)果示于圖9中。圖10所示的是FIB實(shí)驗(yàn)后樣品D蝕刻部分的電子顯微圖像。通過(guò)在保護(hù)層表面上Ar離子掃描(50pA，30keV)95秒后測(cè)量蝕刻深度來(lái)進(jìn)行FIB實(shí)驗(yàn)。使用附在FIB機(jī)上的電子顯微鏡測(cè)量蝕刻深度。當(dāng)保護(hù)層的耐濺射性越低時(shí)，蝕刻深度越大。
參考圖9，樣品D的蝕刻深度約為600nm，而樣品7、8和9的蝕刻深度約為550nm。
因此，可以看出，由于存在鉻，樣品7、8和9顯示了良好的耐濺射性。
本實(shí)施方案提供了一種由含稀土元素的MgO制成的保護(hù)層。含有該保護(hù)層的面板顯示了優(yōu)異的放電特性如放電延遲時(shí)間降低和顯著降低的放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。本實(shí)施方案也提供了一種由含稀土元素和鉻的MgO制成的保護(hù)層。含有該保護(hù)層的面板顯示了優(yōu)異的放電特性如高的耐濺射性、放電延遲時(shí)間降低和顯著降低的放電延遲時(shí)間的溫度依賴性。因此，根據(jù)本實(shí)施方案的保護(hù)層非常適合于單掃描以及Xe含量的增加。使用該保護(hù)層能夠制造具有大亮度和長(zhǎng)壽命的PDP。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)層，含有氧化鎂和至少一種稀土元素，其中至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
2.權(quán)利要求1的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素是鈧(Sc)。
3.權(quán)利要求1的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約5.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
4.權(quán)利要求1的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素的含量為約1.5×10-4-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
5.權(quán)利要求1的保護(hù)層，還含有選自Al、Ca和Si中的一種或多種元素。
6.權(quán)利要求5的保護(hù)層，其中當(dāng)保護(hù)層含有Al時(shí)，Al的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
7.權(quán)利要求5的保護(hù)層，其中當(dāng)保護(hù)層含有Ca時(shí)，Ca的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
8.權(quán)利要求5的保護(hù)層，其中當(dāng)保護(hù)層含有Si時(shí)，Si的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
9.權(quán)利要求1的保護(hù)層，還含有選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
10.權(quán)利要求5的保護(hù)層，還含有選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
11.權(quán)利要求9的保護(hù)層，其中，基于1重量份氧化鎂，保護(hù)層含有約1.0×10-5重量份或更少的Mn；約3.0×10-5重量份或更少的Na；約3.0×10-5重量份或更少的K；約1.0×10-5重量份或更少的Cr；約2.0×10-5重量份或更少的Fe；約3.0×10-5重量份或更少的鋅；約1.0×10-5重量份或更少的B；約1.0×10-5重量份或更少的Ni和約1.S×10-4重量份或更少的Zr中的至少一種。
12.權(quán)利要求10的保護(hù)層，其中，基于1重量份氧化鎂，保護(hù)層含有約1.0×10-5重量份或更少的Mn；約3.0×100-5重量份或更少的Na；約3.0×105重量份或更少的K；約1.0×10-5重量份或更少的Cr；約2.0×10-5重量份或更少的Fe；約3.0×10-5重量份或更少的鋅；約1.0×10-5重量份或更少的B；約1.0×10-5重量份或更少的Ni和約1.5×10-4重量份或更少的Zr中的至少一種。
13.一種保護(hù)層，由含鉻和選自稀土元素中的至少一種稀土元素的氧化鎂制成。
14.權(quán)利要求13的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
15.權(quán)利要求13的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素是鈧(Sc)。
16.權(quán)利要求13的保護(hù)層，其中鉻的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂。
17.一種用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，該復(fù)合物含有源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分；和源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素的化合物的稀土元素組分。
18.權(quán)利要求17的復(fù)合物，其中至少一種稀土元素組分的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
19.權(quán)利要求17的復(fù)合物，其中至少一種稀土元素組分的含量為約5.0×10-5-約5.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
20.權(quán)利要求17的復(fù)合物，其中至少一種稀土元素組分的含量為約1.5×10-4-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
21.權(quán)利要求17的復(fù)合物，其中鎂鹽選自碳酸鎂和氫氧化鎂，稀土元素鹽選自稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。
22.權(quán)利要求17的復(fù)合物，其中稀土元素組分是Sc組分。
23.權(quán)利要求22的復(fù)合物，其中Sc組分是Sc氧化物。
24.權(quán)利要求22的復(fù)合物，其中Sc組分是Sc鹽。
25.權(quán)利要求17的復(fù)合物，還含源于選自Al、Ca和Si的氧化物及其鹽的一種或多種的組分。
26.權(quán)利要求25的復(fù)合物，其中當(dāng)復(fù)合物含有Al組分時(shí)，Al組分的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
27.權(quán)利要求25的復(fù)合物，其中當(dāng)復(fù)合物含有Ca組分時(shí)，Ca組分的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
28.權(quán)利要求25的復(fù)合物，其中當(dāng)復(fù)合物含有Si組分時(shí)，Si組分的含量為約5.0×10-5-約4.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
29.權(quán)利要求17的復(fù)合物，還含有選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
30.權(quán)利要求29的復(fù)合物，其中，基于1重量份氧化鎂組分，復(fù)合物含有約1.0×10-5重量份或更少的Mn；約3.0×10-5重量份或更少的Na；約3.0×10-5重量份或更少的K；約1.0×10-5重量份或更少的Cr；約2.0×10-5重量份或更少的Fe；約3.0×10-5重量份或更少的鋅；約1.0×10-5重量份或更少的B；約1.0×10-5重量份或更少的Ni和約1.5×10-4重量份或更少的Zr中的至少一種。
31.一種用于形成保護(hù)層的復(fù)合物，該復(fù)合物含有源于選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物的氧化鎂組分；源于選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素的化合物的稀土元素組分；和源于選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物的鉻組分。
32.權(quán)利要求31的復(fù)合物，還含有選自Mn、Na、K、Cr、Fe、Zn、B、Ni和Zr中的一種或多種元素。
33.權(quán)利要求32的復(fù)合物，其中，基于1重量份氧化鎂組分，復(fù)合物含有約1.0×10-5重量份或更少的Mn；約3.0×10-5重量份或更少的Na；約3.0×10-5重量份或更少的K；約1.0×10-5重量份或更少的Cr；約2.0×10-5重量份或更少的Fe；約3.0×10-5重量份或更少的鋅；約1.0×10-5重量份或更少的B；約1.0×10-5重量份或更少的Ni和約1.5×10-4重量份或更少的Zr中的至少一種。
34.權(quán)利要求32的復(fù)合物，其中Cr組分的含量為約5.0×10-5-約6.0×10-4重量份/1重量份氧化鎂組分。
35.一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括基本上均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物和選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)所述煅燒的生成混合物；和使用該復(fù)合物形成保護(hù)層。
36.權(quán)利要求35的方法，其中鎂鹽選自碳酸鎂和氫氧化鎂，稀土元素鹽選自稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。
37.權(quán)利要求35的方法，其中含稀土元素的化合物是選自Sc2O3、ScCl3、Sc(NO3)3、Sc2(SO4)3和Sc2(CO3)3中的一種或多種。
38.權(quán)利要求35的方法，其中，在混合操作的過(guò)程中，還加入并混合選自Al、Ca和Si的氧化物及其鹽中的一種或多種。
39.一種形成保護(hù)層的方法，該方法包括基本上均勻地混合選自氧化鎂和鎂鹽中的至少一種含鎂化合物、選自稀土元素氧化物和稀土元素鹽中的至少一種含稀土元素化合物和選自氧化鉻和鉻鹽中的至少一種含鉻化合物；煅燒生成的混合物；燒結(jié)所述煅燒的生成混合物；和使用該復(fù)合物形成保護(hù)層。
40.權(quán)利要求39的方法，其中鎂鹽選自碳酸鎂和氫氧化鎂，稀土元素鹽選自稀土元素的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。
41.權(quán)利要求35的方法，其中使用MgF2或稀土元素氟化物作為熔劑進(jìn)行混合操作。
42.權(quán)利要求35的方法，其中在約400℃-約1,000℃下進(jìn)行煅燒操作。
43.權(quán)利要求35的方法，其中在約1,000℃-約1,750℃下進(jìn)行燒結(jié)操作。
44.權(quán)利要求35的方法，其中通過(guò)選自化學(xué)氣相沉積(CVD)、電子束沉積、離子電鍍和濺射中的至少一種方法進(jìn)行形成保護(hù)層的操作。
45.權(quán)利要求39的方法，其中使用MgF2或稀土元素氟化物作為熔劑進(jìn)行混合操作。
46.權(quán)利要求39的方法，其中在約400℃-約1,000℃下進(jìn)行煅燒操作。
47.權(quán)利要求39的方法，其中在約1,000℃-約1,750℃下進(jìn)行燒結(jié)操作。
48.權(quán)利要求39的方法，其中通過(guò)選自化學(xué)氣相沉積(CVD)、電子束沉積、離子電鍍和濺射中的至少一種方法進(jìn)行形成保護(hù)層的操作。
49.一種等離子體顯示面板，含有權(quán)利要求1的保護(hù)層。
50.一種等離子體顯示面板，含有權(quán)利要求11的保護(hù)層。
51.一種等離子體顯示面板，含有權(quán)利要求9的保護(hù)層。
52.一種等離子體顯示面板，含有權(quán)利要求10的保護(hù)層。
53.一種等離子體顯示面板，含有權(quán)利要求17的復(fù)合物。
全文摘要
提供一種由含選自稀土元素中的至少一種稀土元素的氧化鎂制成的保護(hù)層，其中至少一種稀土元素的含量為約5.0×10
文檔編號(hào)C04B35/04GK1821136SQ200510104699
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者李玟錫, 崔鐘書, 金奭基, Y·馬圖勒維奇, 金哉赫, 徐淳星 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社