CN1698171A - 等离子体显示面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
谋求放电维持电压的稳定化和荧光体亮度恶化的降低的等离子体显示面板。在等离子体显示面板中，作为形成在介质玻璃层(13)上的氧化镁(MgO)的保护膜(14)，通过形成添加了阴电性不低于1.4的氧化物的氧化镁(MgO)的保护膜(14)，能抑制保护膜(14)的杂质吸附，谋求放电维持电压的稳定化、亮度恶化的减少。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置中使用的等离子体显示面板及其制造方法，特别是涉及高性能的氧化镁(MgO)保护膜。
背景技术
近年，在计算机和电视等的图象显示中使用的彩色显示装置中，使用等离子体显示面板(以下称作PDP或面板)的等离子体显示装置作为能实现大型、薄型、轻量的彩色显示装置引入注目。
作为AC型的代表性交流面放电型PDP的结构为：把排列进行面放电的扫描电极和维持电极而形成的由玻璃基板构成的前面板、排列数据电极而形成的由玻璃基板构成的背面板平行相对配置，从而两电极形成矩阵，并且在间隙形成放电空间，通过玻璃粉等密封材料密封其外周部。而且，是在基板之间设置由隔壁划分的放电单元，在该隔壁之间的单元空间中形成荧光体层的结构。在这样的结构的PDP中，通过气体放电产生紫外线，用该紫外线激励红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色荧光体并发光，从而进行彩色显示。
在这样的交流面放电型PDP中，覆盖前面板的电极设置有介质层，为了保护介质层，设置由氧化镁(MgO)构成的保护膜。对保护膜要求提高电子发射能力，要求耐溅射性，提出对保护膜的表面改质处理的技术(例如特开平9-255562号公报、特开平8-236028号公报、特开2000-57939号公报、特开2000-76989号公报)。
在这样的交流面放电型PDP中，在作为保护膜的氧化镁(MgO)中存在以下的课题。即氧化镁(MgO)中，镁的阴电性小，所以其结晶的离子性强，容易具有正带电性。通常在氧化镁(MgO)界面存在很多的凹凸和结晶缺陷，在这些缺陷所到之处Mg离子的正电荷暴露。因此，以缺陷为中心吸附伴随着PDP制造过程中的各种处理而产生的H2O和CO2或碳氢气体(主要是有机粘合剂类的分解物)，放电变得不稳定，或放电电压上升。此外，吸附在这些氧化镁(MgO)上的H2O和CO2或碳氢气体在制作面板后的放电中释放到面板内，吸附在荧光体表面，发生氧化反应和还原反应，使荧光体粒子表面非结晶化，引起亮度下降。
发明内容
因此，本发明的目的在于：通过实现气体吸附少的氧化镁(MgO)保护膜，提供放电特性稳定、亮度恶化小的PDP。
为了实现上述目的，本发明提供了一种等离子体显示面板，包括：在第一基板上具备第一电极、覆盖上述第一电极设置的介质玻璃层和设置在上述介质玻璃层上的保护膜的前面面板，上述保护膜由添加了包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的氧化镁(MgO)构成；在第二基板上至少配置有第二电极、隔壁和荧光体层的背面面板；以相对置的状态配置上述保护膜和上述荧光体层，在上述前面面板和上述背面面板之间形成以隔壁划分的放电空间。
通过这样构成，通过比氧化镁(MgO)的阴电性还大的氧化物，能削弱保护膜的正带电性，能减少H2O和CHx对保护膜的吸附，能实现放电特性稳定，亮度恶化少的PDP。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是本发明实施例的PDP的剖视立体图。
图2是形成本发明实施例的保护膜时使用的等离子体CVD装置的概略图。
图3是形成本发明实施例的保护膜时使用的高频溅射装置的概略图。
图4是形成本发明实施例的保护膜时使用的真空蒸镀装置的概略图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的PDP。
图1是本发明实施例的PDP的剖视立体图。
PDP在前面玻璃基板11上设置进行放电维持和显示扫描动作的一对第一电极即放电电极12和介质玻璃层13。在介质玻璃层13上设置由氧化镁(MgO)构成的保护膜14，形成前面面板10。在背面玻璃基板21上设置第二电极即地址电极22、底层介质玻璃层23、隔壁24、荧光体层25，形成背面面板20。把前面面板10和背面面板20贴在一起，成为在形成于前面面板10和背面面板20之间的放电空间30内密封入放电气体的结构。
按如下制作前面面板10。即在前面玻璃基板11上通过溅射法制膜后，对透明电极构图，再通过丝网印刷法等涂敷银电极膏，形成放电电极12。接着，通过丝网印刷法等涂敷由氧化铅(PbO)75重量％、氧化硼(B2O3)15重量％、氧化硅(SiO2)10重量％构成的介质玻璃膏，形成介质玻璃层13以覆盖放电电极12。这里，进行了丝网印刷的膏经过烧结步骤凝固。接着，使用等离子体CVD法、高频溅射法、真空蒸镀法、或离子电镀法等，在介质玻璃层13上形成添加了包含阴电性不低于1.4且具有负带电的元素的氧化物的氧化镁(MgO)保护膜14。
而按如下制作背面面板20。即在背面玻璃基板21上丝网印刷银电极膏，形成地址电极22。覆盖该地址电极22，通过丝网印刷等涂敷铅类玻璃膏，形成底层介质玻璃层23。接着，为了以预定的间隔形成隔壁24，在涂敷绝缘性材料膏之后进行构图来形成隔壁24。须指出的是，与前面面板10的形成同样，膏经过烧结步骤凝固。接着在由隔壁24夹着的各空间内配置红色荧光体、绿色荧光体、蓝色荧光体，形成荧光体层25。作为各色的荧光体，能使用一般在PDP中使用的荧光体，但是这里作为红色荧光体，使用(YxGd1-x)BO3:Eu3+，作为绿色荧光体，使用Zn2SiO4:Mn2+，作为蓝色荧光体，使用BaMgAl10O17:Eu2+。
接着，使放电电极12和地址电极22正交，使用密封用玻璃把这样制作的前面面板10和背面面板20粘贴在一起。然后把由隔壁24隔开的放电空间30内排气为高真空(8×10-7Torr)后，以预定的压力密封入由预定组分构成的放电气体，制作PDP。
须指出的是，本实施例的PDP的单元尺寸为了适合于40英寸级别的高清晰电视，使单元间隔小于等于0.2mm，将放电电极12的电极间距离形成为小于等于0.1mm。为了提高亮度，隔壁24采用在与地址电极22正交的单元间也具有隔壁24的井字型构成。
此外，密封入的放电气体的组分是以往使用的Ne-Xe类，但是把Xe的含量设定为大于等于10体积％，并且把密封入压力设定在400Torr～760Torr的范围中，提高Xe的浓度，谋求单元的发光亮度的提高。
下面描述氧化镁(MgO)保护膜的形成方法。首先描述通过等离子体CVD法形成的方法。图2是形成保护膜时使用的等离子体CVD装置的概略图。
等离子体CVD装置40在等离子体CVD装置本体45中设置有对由形成了放电电极12和介质玻璃层13的前面玻璃基板11构成的玻璃基板47进行加热的加热部46。等离子体CVD装置本体45内能用排气装置49减压，在等离子体CVD装置本体45中设置用于产生等离子体的高频电源。此外，使玻璃基板47为负电极，设置用于作用偏压的电源50。在外部设置氩(Ar)气瓶41a、41b，经由气化器42、43，把作为载体气体的氩(Ar)气提供给等离子体CVD装置本体45。在气化器42内加热存储氧化镁(MgO)和添加于其中的作为氧化物原料的金属螯合物。通过从氩(Ar)气瓶41a吹入氩(Ar)气，使金属螯合物蒸发，能送入等离子体CVD装置本体45中。此外，在气化器43内，加热存储氧化镁(MgO)和成为添加物的原料的乙酰丙酮和环戊二烯化合物。通过从氩(Ar)气瓶41b吹入氩(Ar)气，使乙酰丙酮和环戊二烯化合物蒸发，能送入等离子体CVD装置本体45中。此外，氧气(O2)瓶44把反应气体即氧气(O2)提供给等离子体CVD装置本体45。
使用上述结构的等离子体CVD装置40，进行等离子体CVD时，基于加热部46的玻璃基板47的加热温度设定为250℃～380℃的范围内的一定温度，并且使用排气装置49把反应炉的内压减压到30Pa～300Pa。驱动高频电源48，通过外加13.56MHz的高频电场，使等离子体CVD装置本体45内产生等离子体，从送入炉内的原料气体产生化学性质极活泼的原子团，一边在基板上淀积化学反应生成物，一边形成保护膜14。
这里，作为从气化器42或气化器43供给的金属螯合物和环戊二烯化合物，例如作为Mg的原料，能使用二丙二醇甲醚镁[Mg(C11H19O2)2]、乙酰丙酮镁[Mg(C5H7O2)2]、环戊二烯镁[Mg(C5H5)2]、三氟乙酰丙酮镁[Mg(C5H5F3O2)2]。此外，作为用于添加包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的元素M即Ti、Zr、Ge、V、Nb、Ta、Sb、Cr、Mo、W、Sn、B、Si、Pb、Mn的原料，能使用二丙二醇甲醚[M(C11H19O2)n]、乙酰丙酮[M(C5H7O2)n]、三氟乙酰丙酮[M(C5H5F3O2)n]。使用这样的原料，对氧化镁(MgO)添加氧化物时，以1对0.000005～0.005的摩尔比，混合Mg和M的原料，作为原料。通过控制M的摩尔比和气化器的温度，进行氧化物的添加量的控制。使用这样的原料，用在基板上外加负偏压的等离子体CVD法形成保护膜14，从而能在氧化镁(MgO)的保护膜14中添加包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物。
须指出的是，添加的氧化物的元素的阴电性不低于1.4的理由是氧化镁(MgO)中的镁的阴电性为1.25，通过变为比它还大，能提高氧化镁(MgO)的保护膜14的阴电性。此外，包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物一般表现负带电，所以通过控制添加量，容易控制保护膜14的带电性。
下面说明通过高频溅射法形成保护膜14的方法。图3是形成保护膜14时使用的高频溅射装置的概略图。
溅射装置70在溅射装置本体65中设置有对由形成了放电电极12和介质玻璃层13的前面玻璃基板11构成的玻璃基板67进行加热的加热部66，溅射装置本体65内能用排气装置69减压。此外，在溅射装置本体65中设置用于产生等离子体的高频电源68。以0.0005摩尔％～0.5摩尔％添加氧化镁(MgO)和包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的靶61安装在高频电源68上。此外，在玻璃基板67上设置用于作用负偏压的电源64。氩(Ar)气瓶62把溅射气体即氩(Ar)气提供给溅射装置本体65，氧气(O2)瓶63把作为反应气体的氧气(O2)提供给溅射装置本体65。
使用上述结构的溅射装置70进行溅射时，使介质玻璃层13在上，放置玻璃基板67，把玻璃基板67加热到250℃～380℃。再一边把氩(Ar)气和氧气(O2)导入溅射装置本体65，一边使用排气装置69把压力减压到0.1Pa～10Pa。驱动高频电源68，一边使溅射装置本体65产生等离子体，一边形成氧化镁(MgO)的保护膜14。这里，使用电源64一边把-100V～150V的电位作用到玻璃基板67上，一边对靶61溅射，如果形成保护膜14，则成膜速度和成膜特性进一步提高。须指出的是，对氧化镁(MgO)中的包含阴电性大的元素的氧化物的添加量的控制能用加入靶61中的氧化物的添加量和高频电力控制。
下面，描述通过真空蒸镀形成保护膜14的方法。图4是形成保护膜14时使用的真空蒸镀装置的概略图。
在真空蒸镀装置80中，在真空蒸镀装置本体85中设置有对由形成了放电电极12和介质玻璃层13的前面玻璃基板11构成的玻璃基板87进行加热的加热部81。能用排气装置89把内部减压。此外，设置用于使氧化镁(MgO)和添加物即氧化物蒸发的电子束或空心阴极的蒸发源86。氧气(O2)瓶82用于作为反应气体使用，对真空蒸镀装置本体85内供给氧气(O2)。
使用上述结构的真空蒸镀装置80进行蒸镀时，使介质玻璃层13在下，放置玻璃基板87，一边把氧气(O2)导入真空蒸镀装置本体85内，一边使用排气装置89把压力减压到0.01Pa～1.0Pa。通过电子束和空心阴极等的蒸发源86，把以0.0005摩尔％～0.5摩尔％添加了添加物的氧化镁(MgO)蒸发，形成保护膜14。
由以往的真空蒸镀法(EB法)形成的氧化镁(MgO)保护膜使用纯度高的99.99％左右的高纯度氧化镁(MgO)成膜。可是，氧化镁(MgO)自身是阴电性小，离子性大的物质。因此，其表面的Mg+离子局部表现露出带电性的不稳定的能量高的状态，吸附氢氧基(OH-)等离子性的物质达到稳定化。此外，如果根据成膜的氧化镁(MgO)的阴极辉光测定结果，则观测到氧缺陷引起的很多辉光的峰值，并且这些缺陷变为H2O和CO2或碳氢气体的吸附点。
为了减少这些局部的正带电性引起的吸附点，有必要减少阴电性小的氧化镁(MgO)的强的离子性键。因此，添加包含阴电性大、共价键性强即离子性键低的元素的氧化物特别是包含阴电性不低于1.4并且具有负带电性的元素的氧化物，能减少强的离子性键。即，之所以通过在氧化镁(MgO)结晶的一部分中加入与离子性键强的Mg-O键不同的共价性键的M-O键，H2O和CO2或CHx的吸附特性变化，被认为是因为限制了氧化镁(MgO)的缺陷，减少了气体吸附点。
通过这样减少各种气体对氧化镁(MgO)的吸附，能解决放电维持电压的稳定化、杂质气体(H2O和CO2或CHx)引起的荧光体氧化、还原反应导致的亮度恶化的问题。
须指出的是，确认了如果是包含阴电性1.4～2.55的元素的氧化物，则对放电维持电压的稳定化、亮度恶化的抑制具有效果。
[实施例]
下面，描述基于由上述方法制作的样品的评价结果的实施例。
表1表示对氧化镁(MgO)保护膜改变成膜方法，添加包含阴电性大的元素的各种氧化物时的PDP的特性。表1所示的试样NO.1～NO.6的PDP具有根据上述实施例，由等离子体CVD法制作的添加阴电性不低于1.4的氧化物的氧化镁(MgO)保护膜。PDP的单元尺寸与42英寸的高清晰电视用的显示器匹配，隔壁24的高度设定为0.12mm，隔壁24的间隔(单元间隔)设定为0.15mm，采用对各单元配置隔壁24的井字型隔壁构造，放电电极12的电极间距为0.06mm。此外，用丝网印刷法涂敷混合了65重量％的氧化铅(PbO)、25重量％的氧化硼(B2O3)、10％的氧化硅(SiO2)和有机粘合剂(在α-萜品醇中溶解10％的乙基纤维素)而形成的组分物后，在520℃烧结10分钟，形成铅类的介质玻璃层13，其膜厚为30μm。
等离子体CVD装置使反应容器的压力为30Pa～300pa，氩(Ar)气的流量为1L/分钟，氧(O2)的流量为0.5L/分钟，同时流动1分钟，以300W～500W进行1分钟的高频的外加，成膜速度调整为0.9μm/分钟。添加了包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的氧化镁(MgO)保护膜的厚度为0.9μm，氧化物的添加量小于等于0.5摩尔％(小于等于5000ppm)，更希望设定为0.005摩尔％～0.5摩尔％的范围中。如果实际添加的氧化物的量为上述范围内，则不这样敏感，而能发现明显的效果。须指出的是，在表1中表示添加的氧化物的元素的阴电性和带电倾向。
试样No.7～试样No.9是由高频溅射法生成的保护膜，试样No.10～试样No.14是由真空蒸镀法生成的保护膜。此外，试样No.15*、试样No.16*是作为比较例，用真空蒸镀法和高频溅射法形成不添加包含阴电性大的元素的氧化物的以往的氧化镁(MgO)保护膜。
在表1中，作为PDP的评价结果，表示放电维持电压的变化率和亮度的变化率。放电维持电压大幅度受到覆盖放电电极的氧化镁(MgO)保护膜的性能的影响，在PDP的放电开始后，放电维持电压降低，是放电消失之前的电压。此外，关于亮度，相当于在一定驱动条件下，设定为决定的色温度的白色时取得的面板全体的亮度。即是由表现白色的三原色荧光体中亮度恶化最大的荧光体决定速率的全面白色显示的亮度，作为以频率200KHz驱动时的值测定。此外，放电维持电压和亮度的变化率是对PDP外加电压175V，在1000小时中连续外加频率200KHz的放电维持脉冲，测定其前后的放电维持电压和亮度的变化，作为(外加后的值-外加前的值)/外加前的值*100，求出各变化率。
[表1]
| 试样编号 | 在MgO中添加的氧化物材料的种类 | 在MgO中添加的氧化物的阴电性和带电倾向 | MgO的成膜方法 | 放电维持电压的变化率(％) | 亮度(全白显示)的变化率(％) |
| 初始175V200KHz1000小时后 | |||||
| 1 | Nb2O5 | 1.6-带电 | CVD法 | 1.9 | -5.2 |
| 2 | TiO2 | 1.5-带电 | CVD法 | 2.1 | -5.5 |
| 3 | ZrO2 | 1.4-带电 | CVD法 | 2.5 | -6.1 |
| 4 | Ta2O5 | 1.5-带电 | CVD法 | 2.2 | -5.5 |
| 5 | V2O5 | 1.7-带电 | CVD法 | 1.8 | -5.1 |
| 6 | SnO2 | 1.9-带电 | CVD法 | 1.6 | -4.9 |
| 7 | Sb2O3 | 2-带电 | 溅射法 | 1.5 | -4.8 |
| 8 | GeO2 | 1.8-带电 | 溅射法 | 1.8 | -5.1 |
| 9 | B2O3 | 2-带电 | 溅射法 | 1.5 | -4.5 |
| 10 | MoO2 | 2.2-带电 | 真空蒸镀法 | 1.4 | -4.2 |
| 11 | WO2 | 2.2-带电 | 真空蒸镀法 | 1.4 | -4.3 |
| 12 | Cr2O3 | 1.9-带电 | 真空蒸镀法 | 1.6 | -4.9 |
| 13 | SiO2 | 1.6-带电 | 真空蒸镀法 | 1.9 | -5.2 |
| 14 | PbO | 2.3-带电 | 真空蒸镀法 | 1.5 | -4.5 |
| 15* | 不添加 | 1.2+带电 | 真空蒸镀法 | 10.5 | -13.1 |
| 16* | 不添加 | 1.2+带电 | 溅射法 | 10.1 | -13.2 |
*试样编号15、16是比较例
从表1可知，本发明的添加氧化物的试样No.1～试样No.14的PDP在点亮1000小时后的放电维持电压的变化率小到1％～2％，而以往的氧化镁(MgO)保护膜即试样No.15*、试样No.16*的PDP中，由于膜面的吸附污染，放电维持电压上升接近10％。此外，面板点亮1000小时后的亮度变化率在试样No.15*、试样No.16*中，恶化近13％，而在添加氧化物的试样No.1～试样No.14的PDP中，恶化抑制在-4％～-6％。这说明试样No.1～试样No.14的PDP中，面板内的氧化镁(MgO)的杂质气体的吸附少。
根据本发明，作为覆盖各发光单元的放电电极的氧化镁(MgO)保护膜，使用添加含有阴电性不低于1.4的元素的氧化物的氧化镁(MgO)保护膜，所以能解决保护膜的杂质气体的吸附的课题，提供抑制放电维持电压上升，并且能大幅度减少亮度恶化的PDP。
Claims (5)
1.一种等离子体显示面板，包括：
在第一基板上具备第一电极、覆盖上述第一电极设置的介质玻璃层和设置在上述介质玻璃层上的保护膜的前面面板，上述保护膜由添加了包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的氧化镁(MgO)构成；
在第二基板上至少配置有第二电极、隔壁和荧光体层的背面面板；
以相对置的状态配置上述保护膜和上述荧光体层，在上述前面面板和上述背面面板之间形成以隔壁划分的放电空间。
2.根据权利要求1的等离子体显示面板，其特征在于：氧化物是带负电的氧化物。
3.根据权利要求2的等离子体显示面板，其特征在于：
氧化物至少是氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化锗(GeO2)、氧化钒(V2O5)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钽(Ta2O5)、氧化锑(Sb2O5)、氧化铬(Cr2O3)、氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)、氧化锡(SnO2)、氧化硼(B2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化铅(PbO)和氧化锰(MnO2)中的任意一种。
4.一种等离子体显示面板的制造方法，至少包含：
在第一基板上形成电极的步骤；覆盖上述电极形成介质玻璃层的步骤；覆盖上述介质玻璃层形成保护膜的步骤，上述保护膜由添加了包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物的氧化镁(MgO)构成；
形成上述保护膜的步骤是等离子体CVD法、溅射法、真空蒸镀法和离子电镀法中的任意一种。
5.根据权利要求4的等离子体显示面板的制造方法，其特征在于：
形成保护膜的步骤是在30Pa～300Pa的反应容器内，使用氧(O2)和氩(Ar)，使镁的有机金属化合物和包含阴电性不低于1.4的元素的氧化物所包含的金属的有机金属化合物进行反应的等离子体CVD法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20051116 |