CN101231928A - 等离子显示板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

等离子显示板及其制造方法，一种由第一衬底和第二衬底组成的等离子显示板，所述第一衬底和第二衬底通过放电空间彼此面对并密封在一起。在第一衬底上的保护层主要由氧化镁组成，包括在禁带区域中创建第一能级的物质或结构，该区域位于导带附近，还包括在禁带的另一区域中创建第二能级的物质或结构，该另一区域位于价带附近。在驱动期间，电子占据第二能级，在第一能级中几乎不存在电子，或者电子由于负电荷态能够很容易占据第一能级，没有降低MgO的绝缘电阻。这维持了壁电荷保持并降低了放电不规律和着火电压Vf。

Description

等离子显示板及其制造方法

技术领域

本发明涉及等离子显示板及其制造方法，尤其涉及用于形成覆盖介质层的氧化镁保护层的方法。

背景技术

等离子显示板(此后称为“PDP”)是一种气体放电板，其中根据通过由气体放电产生的紫外线激励发光的磷光体来显示图像。PDP分为两类：交流型(AC)和直流型(DC)，这取决于用于放电的方法。AC PDP由于其在亮度、发光效率和使用寿命方面优于DC PDP，因此更为常见。

AC PDP具有以下结构。排列在两薄片玻璃板的每一个上的多个电极(显示电极和地址电极)。每片玻璃的表面的暴露部分和电极被其上形成有保护层(膜)的介质层覆盖。玻璃片通过多个阻隔壁(barrierrib)彼此面对地设置并密封在一起，在每一对阻隔壁之间是磷光体层。结果，放电单元(子象素)以矩阵图案形成。放电气体被包围在两片玻璃板之间形成的空间内。

当PDP被驱动时，基于域时分层次(field time divisiongradation)显示方法将电流适当地提供给多个电极，以便获得放电气体中的放电，由此产生使磷光体发光的紫外线。具体地，要显示的每一帧被分为多个子域，每个子域被进一步分成多个周期。在每一帧中，首先整个屏幕的壁电荷在一个初始化周期内被初始化(复位)。接着在一个地址周期内，执行地址放电以便只将要发光的单元的壁进行充电。接着，在一个放电维持周期内，将交流电压(维持电压)同时施加在所有放电单元上，以便获得一组时间周期的持续放电。由于PDP中的放电是基于几率现象发生的，所以放电的几率(称为放电几率)可能会从单元到单元发生变化。结果，这一特性允许例如地址放电的放电几率与施加到执行地址放电的脉冲宽度成比例地增加。

PDP的一个通常结构的示例在日本公开专利申请No.9-92133中公开。

这里，覆盖PDP前侧上的玻璃板上介质层的保护层的目的是保护介质层不受放电期间的离子轰击，还用作接触放电空间的阴极材料。这样，通常已知的是，保护层的特性显著地影响放电特性。在前述文献中，选择MgO材料用作保护层，这是因为由于MgO的二次发光系数很大，着火电压Vf可以被降低，以及MgO可以抗溅射这些事实。MgO保护层通常通过真空沉积形成为大约0.5μm至1μm的厚度。

尽管MgO用在PDP的保护层中以便降低着火电压Vf，但运行电压仍然比例如液晶显示装置的电压高，用于驱动电路和集成电路中的晶体管和驱动器IC有必要具有较高的耐电压性。这是造成PDP的高成本的一个因素。

更具体的，近些年来对更高解析度和更大尺寸的显示器的期待导致单元数目的增加，结果需要增加PDP的驱动速度。作为缩短驱动时间的一种方式，要求赋给每个子帧的时间减少，当驱动时间被缩短时，放电几率下降，因此，诸如地址放电的放电几率增加不会被可靠地执行。一种试图处理该问题的方法是双重扫描。为了实现双重扫描，驱动电路中的数据驱动器IC的数目增加了，从板的顶部和底部同时朝向中心执行地址放电，以表现为出现一组时间长度的地址周期的周期。然而，如果采用该方法，所要求的数据驱动器的数目是普通PDP的两倍，而且连线变得复杂。这些因素导致制造PDP中的高成本和低产量。

结果，需要制造通过以低电压驱动而消耗更小功率的PDP，同时控制PDP的成本。

以低电压消耗驱动PDP的技术示例在日本公开专利申请No.2001-332175和日本公开专利申请No.10-334809中有所公开。这种技术包括通过在保护层的MgO中提供氧空位缺陷，或是通过在MgO中掺入杂质，从而在导带(C.B)附近的禁带中创建能级。这使得着火电压Vf下降，并改善了放电特性(特别是放电不规则性)。图7示出了在现有技术中保护层的MgO的能态和放电空间之间的关系。在现有技术中，如图7所示，例如，通过在MgO中掺杂硅来在保护层的导带附近提供第一能级31。这增加了在驱动期间在保护层中被激发的电子的数目，并使得电子更容易提供给放电空间，由此增加了放电几率。在图7中，Eg示出了MgO的带隙，其为7.8eV，Ea示出了MgO的电子亲合势，为0.85eV。

然而，传统的技术是有问题的，由于它们无法既充分减小着火电压Vf，又解决称为“黑噪声”的显示不稳定性。黑噪声是这样的一种现象，其中应该被点亮的单元(选中单元)没有被点亮，并趋向于发生在被点亮区域和非被点亮区域之间的边界上。黑噪声不发生在一行或一列中的所有的多个被选中的单元中，但是分散在整个屏幕中。基于这一原因，黑噪声被认为是由缺少强度或未发生的地址放电所引起的。这被认为是由维持电荷的壁的能量降低所引起的，如果通过简单地在MgO的禁带中的导带附近提供能级来降低着火电压Vf，结果导致有效的寻址电压下降。结果，在寻址中发生错误，降低了PDP的图像显示性能。

发明内容

由于所述问题，本发明的目的是提供一种PDP及其制造方法，其能够在不使用昂贵的高耐电压晶体管和驱动器IC的条件下降低着火电压Vf，从而增加放电几率，而且该PDP具有保护层，使得通过维持壁电荷保持，能减小其中应当被点亮的单元未被点亮的黑噪声的发生。

为了解决所述问题，本发明是一种等离子显示板，其由通过放电空间彼此面对设置、在边缘部分密封在一起的第一衬底和第二衬底组成，该第一衬底具有形成在它的面对第二衬底的主表面上的保护层，其中保护层主要由氧化镁组成，包括在禁带区域中创建第一能级的物质或结构，该区域在导带附近，保护层还包括在禁带的另一个区域中创建第二能级的物质或结构，该另一个区域在价带附近。

具体的，在等离子显示板中，由于第一能级的存在，放电不规则性和着火放电电压受到控制，由于第二能级的存在，着火电压受到控制且壁电荷被维持。

附图说明

本发明的这些和其他目的、优点和特性将从下列描述中并结合附图变得清楚，附图中描述了本发明的特殊实施例。在附图中：

图1示意地示出第一实施例的PDP结构的截面透视图；

图2示出了PDP驱动过程的一个示例；

图3示出了本发明的第一实施例中的保护层的MgO中的能态和放电空间之间的关系；

图4示出了第二实施例的PDP中掺杂了Cr的保护层的能带图；

图5示出了第三实施例的PDP的保护层的结构的截面图；

图6示出了具有氧空位缺陷、或已被掺杂了H的保护层的能带图；

图7示出了现有技术中保护层的MgO中的能态和放电空间之间的关系；以及

图8用于解释保护层(氧化镁)的特性。

具体实施方式

1、第一实施例

1-1.PDP的结构

图1部分地示出了本发明的第一实施例的AC PDP 1的相关结构的截面透视图。在图1中，z方向对应于PDP 1的厚度方向，xy平面对应于平行于PDP 1的板表面的平面。这里，作为一个示例，PDP1是42英寸类型的NTSC PDP。然而，本发明可以应用于其他规格，诸如XGA(扩展图形阵列)和SXGA(超级扩展图形阵列)以及其他尺寸。

如图1所示，PDP1的结构可以被粗略地分为前板10和背板16，其与它们各自的主表面彼此相对地设置。

前板10包括一个具有多对形成在其主表面上的显示电极12和13(每对由扫描电极12和维持电极13组成)的前板玻璃片11。每个扫描电极12由带状透明电极120和总线线路121组成，每个维持电极13由带状透明电极130和总线线路131组成。透明电极120和130为0.1μm厚和150μm宽，由诸如ITO或SnO₂的透明导电材料制成。分别叠层于透明电极120和130上的总线线路121和131为95μm宽，并且由例如Ag膜(2μm至10μm厚)、薄Al膜(0.1μm至1μm厚)或是Cr/Cu/Cr叠层膜(0.1μm至1μm厚)制成。总线线路121和131降低了透明电极120和130的薄层电阻。

通过使用印刷于前板玻璃11的主表面上的屏幕形成介质层14，在前板玻璃11的主表面上设置了显示电极12和13，使得显示电极12和13以及主表面的暴露部分被覆盖。介质层14为20μm至50μm厚的具有低熔点的玻璃，且具有氧化铅(PbO)、氧化铋(Bi₂O₃)、或磷酸盐(PO₄)作为主要成分。介质层14具有作为对于AC PDP的一个特性的电流限制功能，并导致使得AC PDP具有比DC PDP更长的使用寿命。介质层14的表面涂敷有约1.0μm厚的保护层15。

保护层15的结构是本第一实施例的特有特征，将在后面详细讨论。

在背板16中，在背板玻璃17的主表面上提供有多个地址电极18。每个地址电极18为60μm宽，并且由例如Ag膜(2μm至10μm厚)，薄A1膜(0.1μm至1μm厚)，或是Cr/Cu/Cr叠层膜(0.1μm至1μm厚)制成。地址电极排列成条纹结构，x方向为纵向方向，在y方向上的设定间隔(360μm)处。背板玻璃17的主表面上涂敷有30μm厚的介质层19，以便覆盖玻璃17的暴露部分和地址电极18。阻隔壁20(150μm高，40μm宽)排列在介质层19上，位置对应于地址电极18之间的间隙，每对相邻的阻隔壁20彼此划分子象素SU。阻隔壁20用作防止在x方向上的错误放电、光学串扰以及类似现象。分别对应于用于实现彩色显示的红(R)、绿(G)和蓝(B)的磷光体层21至23被形成在阻隔壁20的侧面的表面上以及阻隔壁20之间的介质层19上。

需要注意，可以用磷光体层21至23直接覆盖地址电极18，而无需使用介质层19。

前板10和背板16彼此面对地设置，使得地址电极18的纵向方向和显示电极12和13交叉，前板10和前板16的边缘用玻璃粉密封在一起。由诸如He、Xe和Ne的惰性气体组成的放电气体(包围气体)以预先确定的压强(通常是约53.2kPa至79.8kPa)注入到密封板10和16之间形成的空间内。

相邻阻隔壁20之间的每个空间为放电空间24。一对显示电极12和13交叉的每个区域，以便将对应于用于图像显示的子象素SU的放电空间24的一部分夹在中间。每个单元具有在x方向上的1080μm和在y方向上的360μm的间距。三个相邻的子象素，特别是一个红色子象素、一个绿色子象素和一个蓝色子象素组成一个象素(1080μm乘以1080μm)。

1-2PDP的基本操作

具有上述结构的PDP 1由驱动单元(未示出)驱动，驱动单元为显示电极12和13以及地址电极18提供电流。当驱动PDP 1以便使图像显示时，数十kHz至数百kHz的交流电压施加在显示电极对12和13之间，由此导致子象素SU的放电。该放电激发发出紫外线的Xe电子，且紫外线激发接着发出可见光的磷光体层21至23。

此时，驱动单元根据二元控制，即，每个单元或是开或是关，来控制每个单元内的发光。颜色的层次通过划分一个外部设备输入到子帧的图像的时间序列的每一帧F来表示。采用这样一个示例，其中子域的总数是6，在每一子帧中执行的用于持续放电的发光的次数通过将子域分配权重(例如发光比率为1∶2∶4∶8∶16∶32)来设置。

图2示出了PDP 1的驱动波形处理的示例。具体的，图2示出了一帧的第m个子帧。每个子帧分配了一个初始化周期、一个地址周期、一个放电维持周期和一个擦除周期，如图2所示。

初始化周期用于擦除整个屏幕的壁电荷(初始化放电)，以便防止受到单元中以前的发光的影响(由于积累的壁电荷)。如图2所示，具有下行斜形状且超过着火电压Vf的正复位脉冲被施加在所有的显示电极12和13上。同时，施加一个正脉冲给所有电极18以便防止背板16侧的电荷和离子轰击。由于脉冲的上升沿和下降沿之间的差分电压，在所有单元中会发生微弱的放电，且壁电荷存储在所有单元中。结果，电荷的状态跨越整个屏幕是一致的。

地址周期是用于寻址(设置发光/不发光)基于被分成子帧的图像信号的选中单元的。在地址周期中，扫描电极12被偏置以具有相对于地电势的正电势，所有维持电极13被偏置以具有相对于地电势的负电势。当显示电极12和13处于该状态中时，从板的顶部开始连续地选中线(对应于一对显示电极的水平单元序列)，将负扫描脉冲施加到选中的扫描电极12上。进一步，将正扫描脉冲施加到对应于将被点亮的单元的地址电极18上。由于施加了脉冲，从初始化周期开始持续有弱表面放电，地址放电发生，且壁电荷仅存储在将被点亮的单元中。

放电维持周期是用于扩展由地址放电设置的发光状态，并用于持续放电，以便获得对应于层次级别的发光度。这里，为了防止不必要的放电，所有的地址电极18被偏置为正电势，将正的维持脉冲施加到所有维持电极13上。维持脉冲交替地施加在扫描电极12和维持电极13上，且在预先确定的周期内重复放电。

擦除周期被用于施加一个递减脉冲给扫描电极12，以便擦除壁电荷。

注意，每个初始化周期和地址周期具有与发光权重无关的设定的长度，但是发光权重越大，放电维持周期越长。换句话说，显示周期的长度在每个子帧中是不同的。

根据PDP 1的每一子帧中的放电，Xe造成由具有在147nm处的尖峰的共振线和具有173nm的中心的分子束组成的真空紫外线的产生。磷光体层21至23用真空紫外线照射，并产生可见光。根据每一子帧中红、绿和蓝的组合显示出多种颜色和层次。

1-3.第一实施例的保护层

第一实施例的主要特征是使用具有诸如图3所示的能量图的能级的MgO作为保护层15。换句话说，在第一实施例中，保护层15是具有除了在导带(C.B)附近的第一能级151外，在禁带中的价带(V.B)附近提供的第二能级152的MgO。从半导体的角度来看保护层15，第一能级151可以称为具有容易发射电子的类施主特性，第二能级152可以称为具有容易保持电子的类受主特性。

通过使用该类结构，保护层15降低了着火电压Vf，并以第一能级151改善了放电几率，并通过以第二能级152保持壁电荷来防止黑噪声。

具体的，根据具有所述结构的保护层15，当PDP 1被驱动时(例如在初始化周期中)，电流提供给显示电极12和13，当具有下行斜波形的正脉冲施加到扫描电极12上时，放电气体被激发，在放电空间24中产生等离子(这里为初始化放电)。发出的可见光具有大约700nm的发光波长，对应于电子的激发态和基态中的能量差异。

在驱动期间，在保护层15的MgO中，由于负电荷的状态，电子很容易地存在于提供在导带附近的第一能级151中，因此被激发的电子数目增加，电子很容易被提供给放电空间24。这使得放电不规则性和放电起始电压Vf被降低，同时获得令人满意的放电几率。

相反，提供在价带附近的第二能级152处于其接收最初由第一能级保持的电子的状态中。由于电子存在于第二能级中，所以保护层能够充分地保持壁电荷，且能够降低着火电压Vf。结果，由于MgO的绝缘电阻被降低的传统问题得到控制，所以可以有效地防止应当被点亮的单元没有被点亮的现象，换句话说，即为黑噪声现象。

在本发明中，空位和掺杂物(杂质)用于MgO晶体中，以便分别创建第一和第二能级。

表1示出了用作掺杂物以在MgO的禁层中形成第一和第二能级的空位和元素。如表1所示，第一实施例可以通过空位和元素的特定组合来实现，或是通过以多种元素共同掺杂MgO的情形来实现。表1中示出的组合是作为本发明人仔细研究的结果发现的。

表1

第一能级	第二能级
		氧空位第III族元素第IV族元素第VII族元素	Mg空位第I族元素第V族元素

MgO中的第一能级可以通过在MgO晶体中提供氧空位缺陷来创建，或是在MgO晶体中包括诸如B、Al、Ga或In的第III族元素，诸如Si、Ge、Sn的第IV族元素，或诸如F、Cl、Br或I的第VII族元素来实现。此外，第二能级可以通过在MgO晶体中提供氧空位缺陷来在MgO中创建，或是通过包括诸如Na、Ka、Cu或Ag(而不是氢(H))的第I族元素，或是诸如N(氮)、P、As或Sb的第V族元素来在MgO中实现。

下述为用在本实施例中的第一和第二能级的结构的组合。

A.第一能级由氧空位缺陷创建，第二能级由Mg空位缺陷创建。

B.第一能级由氧空位缺陷创建，第二能级由铬创建。

C.第一能级由硅创建，第二能级由氧空位缺陷创建。

尽管硅和氧空位都是常见的用于创建第一能级，硅创建一个距离导带更近的能级，因此组合C有效地导致硅创建第一能级，氧空位缺陷创建第二能级。

D.第一能级由氧空位缺陷创建，第二能级由除了氢以外的第I族元素、或是第V族元素创建。

注意氧空位缺陷可以通过在MgO中提供富含镁(Mg-rich)的成分来创建，该成分的提供从面对放电空间24的表面延伸至少100nm的深度。这里，选择至少100nm的厚度，以便当PDP在普通使用寿命中被点亮时，其厚度大于在考虑保护层磨损时认为需要的厚度。

注意如果在组合D中用作掺杂剂，则氢将作为第一能级，其原因在后面叙述。

E.第一能级由第III、IV或VII族元素创建，第二能级由Mg空位缺陷创建。

注意在组合E中，Mg空位缺陷可以通过富含氧的MgO创建，过渡金属铬(Cr)可以用作补充的掺杂剂来提供发光中心。Cr作为发光中心的效果将在第二个实施例中具体描述。采用组合D，优选保护层包括该类Mg空位缺陷，形成Cr，其深度为距离面对放电空间24的表面至少为100nm。

此外，在组合E中，如果掺杂剂为氢或第IV族元素的硅，氢或硅作为受激发而靠近导带的电子的储存者，来自发光中心的可见光发射的寿命可以被延长。

F.第一能级由第VII族元素创建，第二能级由除了氢以外的第I族元素、或是第V族元素创建。

G.第一能级由第III、IV或VII族元素创建，第二能级由除了氢以外的第I族元素、或是第V族元素创建。

注意氢(H)对于创建第一能级是有效的。尽管是第I族元素，但氢通过界面渗透进MgO晶体，因此被包含于在结构上与其他第I族元素不同形式的保护层中。换句话说，氢是第I族元素中的一个例外，由于它可以被用来创建第一能级。

此外，Cr对于形成第二能级是有效的。使用铬的结构示例将在第二和第三实施例中详细给出。

期望MgO保护层中的第一和第二能级的各自的量近似相同，或者第一能级的量更大一些。

1-4.保护层(氧化镁)

图8是用于描述本发明的保护层(氧化镁)的特性的。

如上所述，在本发明中，氧化镁是保护层的主要成分，该氧化镁具有用作在MgO中提供电子的施主的第一能级(E1)，以及用作在MgO中提供正的空穴的受主的第二能级(E2)。E1和E2的数量使下列特性上升，如图8所示。

具体的，当E1超过特定数量时，MgO的阻抗降低，壁电荷不能被维持。另一方面，当E1在一特定数量之下时，在放电初始化中，将电子提供给放电空间时发生相当大的变化。这增加了在着火时间选择上的不一致性，并随之导致黑噪声。

此外，简单地增加MgO中E2的数量导致着火电压Vf的增加。然而，通过提供E1和E2，着火电压Vf可以被有效地降低。如图8中具体描述的，如果E1和E2各自的数量被设置为近似相等，且用于创建能级的掺杂剂的数量被适当调整，则可以维持PDP中理想的放电状态，同时降低着火电压Vf。对于E1和E2各自数量的最佳范围如图8所示。

第一实施例的PDP 1考虑该最佳范围来制造，因此和传统的PDP相比，能够降低着火电压Vf约20％。此外，PDP 1在壁电荷保持方面和传统的PDP进行比较是有利的，且未呈现出黑噪声。

在根据传统技术用MgO制造的保护层中，通过例如在MgO的禁带的导带附近提供第一能级来降低着火电压。如图7所示，这引起第一能级中距离放电空间24近的电子通过利用由箭头32所示的跃迁获得的能量而发射到放电空间24中。然而，本发明人通过实验发现，尽管降低了着火电压，但在传统技术中仍然很容易发生黑噪声。这是因为MgO的绝缘特性随着第一能级31中电子的增加而成比例的下降，诸如用于图像显示的壁电荷的电荷保持变得困难。

相反，第一实施例的PDP 1能够降低着火电压Vf并防止放电变化，由此实现可靠的放电而无需使用昂贵的驱动器IC、高耐电压晶体管等等，并能够防止黑噪声。换句话说，尽管传统技术减少了放电变化并降低了着火电压Vf，但由于在保护层中仅提供了第一能级，因此丢失了维持壁电荷的能力。由于黑噪声而使图像变差的问题通过本发明可以解决。

2.PDP制造方法

下面描述了用于制造本实施例的PDP 1的方法示例。这里描述的方法还可以应用于后述的第二和第三实施例的PDP 1。

2-1.前板制作

显示电极形成在前板玻璃的表面，该前板玻璃为大约2.6nm厚的碱石灰玻璃。在这里给出的示例中，显示电极通过印刷方法形成，但是也可以使用另一种方法，诸如冲模涂层(die-coating)或刮涂层(blade coating)。

首先，将ITO(透明电极)材料以预先设定的图案施加在前板玻璃上，并将其烘干。同时，通过混合金属(Ag)粉末、有机载体和光敏树脂(光解树脂)制作感光胶。将该感光胶施加在透明电极材料上，并覆盖将形成的显示电极图案的掩模。感光胶通过掩模曝光，然后显影并加火烘干(fired)(在约590℃至600℃的温度下)，产生了在透明电极上形成的总线线路。光掩模方法使得总线线路形成为具有约30μm的宽度。这一宽度和传统的使用屏幕印刷的技术所获得的100m的最小宽度相比很窄。注意，总线线路的金属成分可以替换为，例如，Pt、Au、Ag、Al、Ni、Cr、氧化锡或氧化铟。

另一种用于形成电极的可能方法是首先通过沉积、溅射或类似方法形成一个电极膜，然后采用蚀刻处理。

接着，将胶施加在形成的电极上。这种胶是具有550℃至600℃的软化点的介质玻璃粉末的混合物，诸如氧化铅或氧化铋，以及诸如丁基卡必醇乙酸酯的有机粘合剂。将其在大约550℃至650℃下进行烘焙，由此形成介质层。

接着，使用EB沉积在介质层的表面上形成具有预定厚度的保护层。基本形成工艺包括使用球形MgO(平均颗粒直径3mm到5mm，纯度为至少99.95％)作为沉积源。如果MgO将被掺杂，将作为掺杂剂的适当量的预定元素在该阶段与MgO混合。接着，使用皮尔斯电子枪在下述条件下进行反应EB沉积：真空度6.5*10^-3Pa、氧气流速率10sccm、氧气局部压强至少90％、速率2ns/m以及衬底温度150℃。

下述为第二实施例中用于形成保护层的工艺的可能的变化。MgO材料并不限于下面描述的球形。

a.通过在氧气气氛中形成MgO膜而在MgO晶体中形成Mg空位缺陷。接着，根据较短的还原气氛处理在MgO晶体中形成氧空位缺陷。根据这些工艺，使得Mg空位缺陷和氧空位缺陷同时存在于MgO中。氧空位缺陷为第一能级，Mg空位缺陷为第二能级。这两个用于形成空位缺陷的工艺可以以任一顺序进行。此外，还原气氛处理和氧气气氛处理可以分别为包括氢气的等离子处理和包括氧气的等离子处理，或是分别为包括氢气的热处理以及包括氧气的热处理。

b.MgO球掺杂有除了氢(H)的第I族元素，诸如Na、K、Cu或Ag，或是掺杂诸如N(氮)、P、As或Sb的第V族元素。接着，在还原气氛中进行诸如热处理或等离子处理的膜形成工艺。所产生的氧空位缺陷创建了第一能级，除了氢(H)的第I族元素或第V族元素创建了第二能级。

c.MgO球掺杂有第III族元素，诸如B、Al、Ga或In，或是掺杂第IV族元素，或是掺杂诸如F、Cl、Br或I的第VII族元素，并在氧气气氛中进行膜形成工艺。氧气气氛处理可以为包括氧气的热处理，或是包括氧气的等离子处理。第III族元素、第IV族元素或第VII族元素创建第一能级。此外，根据氧气气氛处理形成的Mg空位缺陷创建第二能级。

d.MgO球掺杂有包括(i)第VII族元素和(ii)除了氢(H)的第I族元素或第V族元素。于是，在氧气气氛中进行膜形成处理。第VII族元素创建第一能级，除了氢(H)的第I族元素或第V族元素创建第二能级。

e.MgO球掺杂有(i)第III族元素、第IV族元素或第VII族元素和(ii)除了氢(H)的第I族元素或第V族元素。第III族元素、第IV族元素或第VII族元素创建第一能级，除了氢(H)的第I族元素或第V族元素创建第二能级。

注意，存在多种方法可以用来形成保护层。例如，可以通过电子束沉积法或使用掺杂有杂质的源和靶的溅射法来形成膜。此外，如果MgO中要包含Cr，则可以在膜形成工艺之后，根据掺杂处理或等离子处理将MgO掺杂Cr。

在第二实施例中，如果MgO要掺杂Cr，则为了维持保护层结晶化的适量的Cr为1E18/cm³或更少。注意，如果Si或H用作掺杂剂，则至少1E16/cm³是必要的。

还要注意，只要至少在对应于显示电极的区域中对保护层进行掺杂，就可以获得一定程度的本发明的效果。在只对保护层的特定区域进行掺杂时可以使用的一种方法的示例是在部分形成的MgO膜的表面上形成图案掩模，接着进行等离子掺杂。

此外，可以使用诸如CVD(化学汽相沉积)的另一种方法形成保护层。

这样完成了前板。

2-2.背板制作

通过屏幕印刷、在背板玻璃的表面上以固定间隔的带状施加具有Ag作为主要成分的导电材料，该背板玻璃为约2.6mm厚的碱石灰玻璃，由此形成5μm厚的地址电极。例如，如果PDP 1将为40英寸的NTSC或VGA PDP，则地址电极之间的间隔为0.4mm或更小。

接着，将一铅玻璃胶施加在背板的整个表面以覆盖地址电极，其厚度为20μm至30μm，并进行烘焙以形成介质层。

使用与介质层中使用的相同种类的铅玻璃在地址电极之间的间隙中的介质层上形成高度约为60μm至100μm的阻隔壁。例如，通过重复进行包括玻璃材料的屏幕印刷胶、然后进行烘焙形成阻隔壁。注意，在本发明中，期望形成阻隔壁的铅玻璃材料包括Si成分，因为Si改善了控制保护层阻抗的效果。即使玻璃的化学成分中包括有Si成分，也可以将玻璃掺杂Si。此外，在MgO膜形成处理期间，在汽相中以气体的形式将玻璃掺杂适量的具有高汽相压强的杂质(N、H、Cl、F等)。

在形成阻隔壁之后，将包括红色(R)磷光体、绿色(G)磷光体或蓝色(B)磷光体的磷光体墨(phosphor ink)施加在阻隔壁之间的暴露区域上的介质膜表面上，并施加在阻隔壁的壁表面上。然后进行烘焙和烘干，由此形成磷光体层。

下述为R、G和B磷光体的化学成分示例。

红色磷光体：Y₂O₃:Eu³⁺

绿色磷光体：Zn₂SiO₄:Mn

蓝色磷光体：BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺

每种磷光体材料具有2.0μm的平均颗粒尺寸。将磷光体材料以50％的质量比，连同1％质量比的乙基纤维素，以及49％质量比的溶剂(α-松油醇)放入容器内，并在混砂机(sand mill)中混合，由此制造出15*10^-3Pa·s的磷光体墨。通过用具有直径60μm的喷嘴的泵将磷光体墨注入到阻隔壁20之间，同时将板以阻隔壁的纵向方向滑行以便以带状施加磷光体墨。接着，将其上施加了磷光体墨的板在500℃烘焙10分钟，由此形成磷光体层21至23。

这样完成了背板。

注意，前板和背板不限于由如示例中给出的碱石灰玻璃制成，还可以用另外的材料制成。

2-3.PDP的完成

制作好的前板和背板用密封玻璃密封在一起。将产生的放电空间抽真空为约1.0*10^-4pa的高真空度，然后以预定压强(这里为66.5kPa至101kPa)填充诸如Ne-Xe、He-Ne-Xe或He-Ne-Xe-Ar的放电气体。

这样完成了PDP 1。

3.第二实施例

3-1.PDP的结构

第二实施例的PDP 1的整体结构和第一实施例几乎相同，其特征为保护层15。

具体的，第二实施例的PDP 1的主要特征在于，构成保护层15的MgO晶体掺杂有金属元素Cr，从保护层15的表面延伸至少100nm的深度，其浓度密度为1E18/cm³。此外，MgO晶体具有包括氧空位缺陷的结构。

根据该结构，在保护层15的MgO的禁带中由氧空位缺陷创建第一能级，由Cr在禁带中创建第二能级。这基本实现了和第一实施例相同的效果。

此外，在第二实施例中，用作掺杂剂的Cr在PDP 1的驱动期间作为发光中心，并控制保护层的阻抗。结果，地址放电等的放电几率得到提高，PDP 1展现出优越的图像显示特性。注意，将Cr掺杂在对应于显示电极12和13的位置的保护层15的区域中已经足够，而不是掺杂在跨越整个保护层15。该结构的效果将在后面详细描述。此外，尽管Cr是作为控制保护层15的阻抗的掺杂剂的示例给出的，也可以采用另外的实现相同效果的元素。这种元素的示例为诸如Mn和Fe的过渡元素，以及诸如Eu、Yb和Sm的稀土元素。

3-2.第二实施例的效果

当期望使用抗喷溅、且对于保护层15具有较好的二次电子放电特性的材料时，需要如下条件：该材料能够在PDP 1驱动期间令人满意地维持放电，以及维持保护层15的载流子浓度来控制阻抗的变化，以便在放电空间24中轻易地发生放电。如果材料满足这些条件，则在驱动期间地址放电等的放电几率可以被增加，而且即使在伴随着高清晰度的高速驱动中，也可以获得令人满意的图像显示性能。

通过在保护层的MgO晶体中提供氧空位缺陷以便确保第一能级，以及通过使用除了Si的掺杂材料(这里使用Cr)来创建第二能级，第二实施例基本实现了和第一实施例相同的效果。本发明的发明人在发现MgO晶体中的Cr作为发光中心后，选择使用Cr作为掺杂剂来控制保护层15的阻抗。具体的，发明人发现如果MgO掺杂了Cr，会发生一种现象，即Cr产生具有在700nm附近的波长的宽发光光谱。注意，掺入了杂质的MgO的特性的具体分析可以在C.C.Chao，J.Phys.Chem.Solids 32 2517(1971)和M.Maghrabi et al NIMB191(2002)181中找到。

第二实施例的产生是通过关注这一事实，即，在PDP 1驱动期间，放电几率根据接触放电空间的保护层的条件而变化，明确地说，所述的条件是MgO晶体的结构、直径和取向，以及和晶体混合的杂质。

通过以这种方式使用Cr，根据氧空位缺陷在保护层的MgO的禁带中创建了第一能级，根据Cr创建了第二能级。结果，当PDP 1被驱动时，可以获得和第一实施例相同的效果。

此外，在保护层15中的电子通过持续放电、初始化放电等引起的VUV照射而被激发，以及具有约700nm的长波长的可见光从发光中心Cr发射出来。同时，在保护层15中有电子跃迁到发光中心，以及存在被激发到导带附近的能级的电子。由于这些受激电子，保护层15的载流子浓度得到提高，保护层15的阻抗得到控制。此外，随着由于类似可见光的发光而引起被激发到临近导带的电子数目的增加，PDP 1的放电几率增加，因此PDP 1显示出良好的图像显示特性。基于这些原因，即使使用Cr来代替Si，地址放电等的放电几率也会增加。此外，在制造阶段，在选择材料过程中有着更大的自由度。

另一种用于形成保护层的MgO中的发光中心的技术是使用保护层中的氧空位缺陷(富含Mg的成分)。具有约400nm至600nm波长的可见光可以用氧空位缺陷获得。当使用Cr作为掺杂剂时，在这种情况下，当发出可见光时，电子被激发到MgO中的导带级，由此提高了保护层的载流子浓度。结果，可以获得所描述的效果。

这里，图4示出了掺杂有Cr的第二实施例的MgO保护层15的能带。Ec示出了导带的下边缘，Ev示出了价带的上边缘。如图4所示，在PDP 1的驱动期间，例如在初始化期间，当为显示电极对12和13提供了电流，且将具有下行斜波形的正脉冲施加到扫描电极12上时，放电气体被激发，在放电空间24中产生等离子(初始化放电)。接着，由于来自等离子的紫外线，保护层15的MgO中的电子被激发(E0到E2)。当电子被激发时，由于E2和E0之间的能量差异，产生了具有约700nm波长的可见光。此时，E2作为第二能级。伴随的发光是保护层15中的被激发到杂质级(捕获级)电子的出现，该杂质级为导带附近的第一能级。

由于在该过程中电子被激发到导带附近的杂质级中，因此提高了保护层15的载流子浓度，并控制了保护层15的阻抗。结果，增加了跟随初始化周期之后的地址周期和放电维持周期中的放电几率，PDP 1显示了令人满意的图像显示性能。此外，由于放电几率的增加，对于高清晰度显示可以以高速驱动可靠地执行地址放电(写放电)，因此PDP 1展示了令人满意的图像显示。结果，可以无需增加的数据驱动器IC的数目而使用双重扫描，就可以实现高速驱动。换句话说，可以以低成本实现高速驱动。

注意，在从初始化周期一直到地址放电周期的周期中(换句话说，在黑噪声最容易产生的周期)，第二实施例展现出令人满意的效果，然而，第二实施例在放电维持周期中实现令人满意的持续放电也是很有效的。

此外，依赖于结构，在一些PDP中，有一些这样的情况，其中包括在PDP的组成元素中的Si通过放电空间注入到保护层，并引起保护层的阻抗随时间变化。然而，第二实施例还具有避免由于使用Cr而产生的问题的优点。

4.第三实施例

图5是第三实施例的PDP 1的保护层15的结构的部分截面图。如图5所示，第三实施例的保护层15由15A和15B两层组成，其中保护层15A由约100nm厚的MgO制成，并在表面掺杂了Cr，且具有氧空位缺陷。在该结构中，氧空位缺陷创建了第一能级，Cr创建了第二能级。以这种方式，在本发明中，保护层15不限于在厚度方向具有一致的质量。只要至少在保护层15的表面附近创建了第一和第二能级，就可以实现本发明的效果。选择大约100nm的厚度，以便当PDP 1在普通使用寿命中被点亮时，其厚度大于在考虑保护层磨损时所认为需要的厚度。如果保护层15A为该厚度，则可以在PDP 1的整个正常使用期间维持该效果。

注意，保护层15的两层结构可以通过使用EB(电子束)方法或溅射法形成。这里，首先使用纯MgO源和靶形成保护层15B，接着使用包含Cr的MgO材料形成保护层15A。或者，首先仅用MgO形成保护层15B，然后可根据等离子掺杂法或类似方法来处理保护层的表面。

5.其他

尽管在Cr被掺杂到具有氧空位缺陷的保护层的MgO中的第二和第三实施例中给出了示例，但本发明并不限于这种结构。可以通过除了Cr以外还将氢(H)掺杂到MgO中，来进一步提高本发明的效果。如果将MgO掺杂了Cr和H，就可以实现所描述的Cr的效果，具体的，可以获得约700nm的宽可见光，并将电子激发到导带附近，由此提高保护层15的载流子浓度。此外，H在MgO的氧空位缺陷中扩散，进入单价负离子态，并形成在导带下边缘附近形成的类施主杂质级。氢作为被激发到杂质级的电子的储存者，因此可见光的寿命延长了，进一步提高了保护层15的载流子浓度。注意，掺杂了杂质的MgO的特性的详细分析可以在G.H.Rosenblattetal.Phys.Rev.B39(1989)10309中找到。除了Cr以外还将氢(H)掺杂到保护层15的MgO中，这增加了如第二和第三实施例中的放电几率，并由于上述效果而获得令人满意的图像显示性能。

此外，本发明中的保护层15的另一种结构为这样一种结构，其中用富含Mg的MgO形成氧空位缺陷，并掺杂Si作为杂质。根据该结构，在保护层的MgO中用氧空位缺陷形成发光中心，而且，电子被连续地激发到导层附近。由于Si作为受激电子的储存者，因此可见光的寿命延长了，提高了保护层的载流子浓度。结果，保护层的阻抗得到了控制，实现了如第二和第三实施例的相同效果。

保护层15的另一种结构的另一个示例为这样一种结构，其中用于保护层的富含Mg的MgO掺杂了H杂质。根据所述结构，在PDP 1驱动期间，在包括在保护层15的MgO中的氧空位缺陷中产生了可见光，如图6所示。伴随着该可见光，电子被激发到保护层15中的MgO的导带附近。氢作为用于受激电子的操作者，可见光的寿命被延长。结果，实现了如第二和第三实施例的相同效果。这里，如果将Cr用于掺杂富含Mg的MgO，也可以实现令人满意的效果，这是由于其增加了发光中心的数量。此外，由于在这种情况下，氧空位缺陷和Cr存在作为发光中心，所以可以有附加的优点，即可以更自由地控制保护层的阻抗。

此外，当在保护层15中使用富含氧的MgO时，本发明的效果显著地好。当MgO富含氧时，氧空位浓度很低，只有很少的发光中心，因此在初始放电后只发射出极少量的光。如果如在本发明中将Cr等掺杂到MgO中，则发光中心的数目增加，因此令人满意地增加了保护层的载流子浓度。结果，显著减小了放电不规则性。

此外，在本发明中，保护层15可以具有这样的结构，其中将富含氧的MgO掺杂Cr和H。由于在富含氧的MgO中只有极少的发光中心，因此在初始化放电和放出一定量二次电子之后，Cr和H的掺杂显著地增加了从发光中心发出的光。因此，可以令人满意地实现如第二和第三实施例的相同种类的效果。

此外，在本发明中，保护层15可以具有这样的结构，其中将富含氧的MgO掺杂Cr和Si。该结构可以实现如上所述的、在将富含氧的MgO掺杂Cr和Si时所获得的相同种类的效果。

注意，使用任一种结构，其中使用Cr、Si和H中的一个或多个作为富含氧的MgO或富含Mg的MgO中的掺杂剂，无需使整个保护层具有这种结构。对于保护层15，具有从表面延伸至少100nm的深度的这种结构已经足够用于获得本发明的效果。

尽管结合参考附图通过示例的方式完全地描述了本发明，但是应当注意，对于本领域技术人员，各种变化和修改是很明显的。因此，除非这种变化和修改脱离了本发明的范围，否则它们应当被解释为包含在本发明的范围之中。

Claims (17)

1.一种等离子显示板制造方法，其中执行用于在衬底的表面上形成保护层的保护层形成过程，该方法包括：

在保护层形成过程中，用氧化镁形成保护层的形成步骤；以及

将保护层(a)在包含氧气的气氛中进行热处理，(b)在包含氧气的气氛中进行等离子放电处理，(c)在包含氢气的气氛中进行热处理和(d)在包含氢气的气氛中进行等离子放电处理这四种处理之中的一种的处理步骤。

2.一种等离子显示板制造方法，其中执行用于在衬底的表面上形成保护层的保护层形成过程，该过程包括以下步骤：

用氧化镁、并通过将氧化镁掺杂第I族或第V族元素其中之一以创建电子受主型的第二能级来形成保护层的形成步骤；以及

将保护层在包含氧气的气氛中进行热处理或在包含氧气的气氛中进行等离子处理之中的一种处理以创建电子施主型的第一能级的处理步骤，

其中在氧化镁的禁带中，所述第一能级比所述第二能级更靠近导带。

3.一种等离子显示板制造方法，其中执行用于在衬底的表面上形成保护层的保护层形成过程，该方法包括：

在保护层形成过程中，用氧化镁、并通过将氧化镁掺杂第III族元素、第IV族元素和第VII族元素其中之一来形成保护层的形成步骤；以及

将保护层在包含氧气的气氛中进行热处理和在包含氧气的气氛中进行等离子处理之中的一种处理的处理步骤。

4.如权利要求1所述的等离子显示板制造方法，其中

形成步骤包括主要由氧化镁组成保护层，包括能在禁带一个区域中创建第一能级的物质或结构，该区域位于导带附近，还包括在禁带的另一区域中能创建第二能级的物质或结构，该另一区域位于价带附近。

5.如权利要求4所述的等离子显示板制造方法，其中

第一能级由氧空位缺陷创建。

6.如权利要求5所述的等离子显示板制造方法，其中

第二能级由镁空位缺陷创建。

7.如权利要求6所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层在从面对放电空间的保护层的表面开始延伸至少100nm深度的区域中富含镁。

8.如权利要求4所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层掺杂了铬。

9.如权利要求4所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层掺杂了第III族元素、第IV族元素和第VII族元素其中之一。

10.如权利要求9所述的等离子显示板制造方法，其中

第III族元素、第IV族元素和第VII族元素其中之一创建了第一能级，且

镁空位缺陷创建了第二能级。

11.如权利要求10所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层在从面对放电空间的保护层的表面开始延伸至少100nm深度的部分中富含氧并掺杂了铬。

12.如权利要求3所述的等离子显示板制造方法，其中

第一能级由氧空位缺陷创建。

13.如权利要求12所述的等离子显示板制造方法，其中

第二能级由镁空位缺陷创建。

14.如权利要求13所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层在从面对放电空间的保护层的表面开始延伸至少100nm深度的区域中富含镁。

15.如权利要求3所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层掺杂了铬。

16.如权利要求3所述的等离子显示板制造方法，其中

第III族元素、第IV族元素和第VII族元素其中之一创建了第一能级，且

镁空位缺陷创建了第二能级。

17.如权利要求16所述的等离子显示板制造方法，其中

保护层在从面对放电空间的保护层的表面开始延伸至少100nm深度的部分中富含氧并掺杂了铬。

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