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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(1) Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm, der als Anzeigevorrichtung
genutzt wird, und das Verfahren zur Herstellung des Bildschirms,
und speziell einen Plasmabildschirm, der für eine Anzeige hoher Qualität geeignet
ist.
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(2) Beschreibung des Standes
der Technik
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In
jüngster
Zeit sind, da der Bedarf an Fernsehgeräten hoher Qualität mit großem Bildschirm,
wie z. B. High-Vision-Fernsehgeräte,
gestiegen ist, Bildschirme entwickelt worden, die für solche
Fernsehgeräte
geeignet sind, wie z. B. die Kathodenstrahlröhre (CRT), die Flüssigkristallanzeige
(LCD) und der Plasmabildschirm (PDP).
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CRTs
werden weit verbreitet als TV-Bildschirm verwendet und zeichnen
sich durch Auflösung
und Bildqualität
aus. Die Tiefe und das Gewicht erhöhen sich jedoch in dem Maße, wie
die Größe des Bildschirms
zunimmt. Daher sind CRT nicht geeignet für Bildschirme, die größer als
40 Zoll (102 cm) sind. LCDs verbrauchen nur wenig Strom und arbeiten
bei einer niedrigen Spannung. Die Herstellung eines großen LCD-Bildschirms ist
jedoch technisch schwierig, und die Sichtwinkel von LCDs sind begrenzt.
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Andererseits
ist es möglich,
einen Plasmabildschirm als einen großen Bildschirm mit geringer
Tiefe herzustellen, und Plasmabildschirm-Erzeugnisse von 40 Zoll
(102 cm) sind bereits entwickelt worden.
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Plasmabildschirme
werden in zwei Arten unterteilt: Gleichstrom- und Wechselstromvorrichtungen.
Gegenwärtig
sind die meisten Plasmabildschirme Wechselstromvorrichtungen, da
sie als große
Bildschirme geeignet sind.
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1 ist ein Schnittbild eines
herkömmlichen
Wechselstrom-Plasmabildschirms. In der Zeichnung ist die vordere
Abdeckplatte 1 mit darauf angebrachten Anzeigeelektroden 2 von
einer dielektrischen Glasschicht 3 bedeckt, die aus Bleiglas
besteht, d. h. PbO-B2O3-SiO2-Glas.
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Auf
der rückseitigen
Platte 5 befinden sich die Addresselektrode 6,
Trennwände 7 und
eine Leuchtstoffschicht 8, die aus einem roten, grünen oder
blauen ultraviolett erregten Leuchtstoff besteht. Entladungsgas wird
in den Entladungsraum 9 gefüllt, welcher mit der dielektrischen
Glasschicht 3, der rückseitigen
Platte 5 und den Trennwänden 7 verschlossen
ist.
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Das
Entladungsgas ist im Wesentlichen Helium (He), Xenon (Xe) oder eine
Mischung aus Neon (Ne) und Xe. Die Menge an Xe wird im Allgemeinen
auf einen Bereich von 0,1 bis 5 Volumen-% eingestellt, wodurch verhindert
wird, dass die Antriebsspannung des Stromkreises zu hoch wird.
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Der
Fülldruck
des Entladungsgases wird ebenfalls im Allgemeinen auf einen Bereich
von 100 Torr (13 kPa) bis 500 Torr (66,4 kPa) eingestellt, so dass
die Entladungsspannung stabil ist (z. B. M. Nobrio, T. Yoshioka,
Y. Sano, K. Nunomura, SID94' Digest,
Seiten 727–730,
1994).
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Plasmabildschirme
weisen die folgenden Probleme in Bezug auf Helligkeit und Lebensdauer
auf.
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Gegenwärtig haben
Plasmabildschirme für
40–42
Zoll (102–107
cm) Bildschirme nach dem Standard des National Television System
Committee (NTSC) im Allgemeinen eine Helligkeit von zirka 150–250 cd/m2 (Anzahl der Pixel 640 × 480, Cell Pitch 0,43 mm × 1,29 mm,
Quadrat einer Zelle 0,55 mm2). (Function & Materials, Feb.
1996, Band 16, Nr. 2, Seite 7).
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Andererseits
ist bei 43-Zoll-(107 cm)-High-Vision-Fernsehgeräten die Anzahl der Pixel 1.920 × 1.125, der
Cell Pitch 0,15 mm × 0,48
mm und das Quadrat einer Zelle 0,072 mm2.
Dieses Quadrat einer Zelle ist 1/7–1/8 des NTSC-Standards. Daher
wird erwartet, dass, wenn der Plasmabildschirm für ein 42 Zoll-(107 cm)-High-Vision-Fernsehgerät mit der
herkömmlichen
Zellkonstruktion hergestellt wird, die Helligkeit des Bildschirms
sich auf 30–40
cd/m2 verringert.
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Dementsprechend
sollte, um bei einem Plasmabildschirm, der für ein 42 Zoll (107 cm)-High-Vision-Fernsehgerät verwendet
wird, die gleiche Helligkeit wie die einer gegenwärtigen NTSC
CRT (500 cd/m2) zu erreichen, die Helligkeit
jeder Zelle zirka 12–15 × erhöht werden.
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Unter
diesen Umständen
ist es wünschenswert,
Verfahren zum Erhöhen
der Helligkeit von Plasmabildschirm-Zellen zu entwickeln.
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Das
Lichtemissionsprinzip beim Plasmabildschirm ist im Grunde das gleiche
Prinzip wie bei Fluoreszenzlicht: eine Entladung lässt das
Entladungsgas ultraviolettes Licht abgeben; das ultraviolette Licht
regt Leuchtstoffe an; und die erregten Leuchtstoffe geben rotes,
grünes
und blaues Licht ab. Da die Entladungsenergie jedoch nicht wirksam
in ultraviolettes Licht umgewandelt wird und das Umwandlungsverhältnis bei Leuchtstoff niedrig
ist, ist es bei Plasmabildschirmen schwierig, eine Helligkeit zu
erzielen, die so hoch ist wie die von Fluoreszenzlicht.
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In
Applied Physics, Band 51, Nr. 3, 1982, Seiten 344–347 wird
Folgendes offen gelegt: beim Plasmabildschirm mit He-Xe oder Ne-Xe-Gas
werden nur zirka 2% der elektrischen Energie für ultraviolettes Licht verwendet
und zirka 0,2% der elektrischen Energie für sichtbare Strahlen (Optical
Techniques Contact, Band 34, Nr. 1, 1996, Seite 25 und FLAT PANEL
DISPLAY 96, Teile 5–3,
NHK Techniques Study, 31-1, 1979, Seite 18).
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Demzufolge
wird die Erhöhung
der Lichtemissionseffizienz als wichtig für die Erhöhung der Helligkeit von Plasmabildschirm-Zellen
betrachtet.
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Was
die Lebensdauer des Plasmabildschirms betrifft, so wird im Allgemeinen
Folgendes als bestimmend für
die Lebensdauer des Plasmabildschirms betrachtet: (1) die Leuchtstoffschicht
verliert an Qualität,
da Plasma auf einen kleinen Entladungsraum zum Erzeugen von ultraviolettem
Licht beschränkt
ist; und (2) verschlechtert sich die Qualität der dielektrischen Glasschicht
aufgrund des Sputterns durch Gasentladungen. Im Ergebnis werden
Verfahren für
die Verlängerung
der Leuchtstoff-Lebensdauer oder die Verhinderung der Verschlechterung
der dielektrischen Glasschicht untersucht.
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Wie
in 1 gezeigt, wird bei
herkömmlichen
Plasmabildschirmen die Schutzschicht 4, die aus Magnesiumoxid
(MgO) besteht, auf der Oberfläche
der dielektrischen Glasschicht 3 mittels Vakuumaufdampfverfahren
ausgebildet, um zu verhindern, dass sich die Qualität der dielektrischen
Glasschicht verschlechtert.
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Es
ist wünschenswert,
dass die Schutzschicht 4 einen hohen Sputterwiderstand
aufweist und eine große
Anzahl von Sekundärelektronen
emittiert. Bei der Magnesiumoxid-Schicht,
die mit Hilfe des Vakuumaufdampfverfahrens ausgebildet wird, ist
es jedoch schwierig, eine Schutzschicht mit ausreichendem Sputterwiderstand
zu erzielen. Es besteht ebenfalls das Problem, dass Entladungen
die Anzahl emittierter Sekundärelektronen
verringern.
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JP
06-342631 A offenbart einen Plasmabildschirm, der so ausgelegt ist,
dass er die Antriebsspannung beschränkt und die Emissionseffizienz
durch die Bereitstellung eines aus drei Elementen bestehenden Mischgases
verbessert, das durch die Hinzufügung
eines spezifischen Prozentsatzes Xenon zu einem in einem bestimmten
Verhältnis
hergestellten Mischgas aus Helium und Neon als Entladungsgas gebildet
wird, das in einem Entladungsgasraum eingeschlossen wird, in dem
eine Phosphorschicht vorhanden ist. Die Phosphorschicht wird auf
der inneren Oberfläche
eines Entladungsgasraumes bereitgestellt und emittiert Licht mit
Hilfe von ultraviolettem Licht, das durch die Entladung eines Entladungsgases
erzeugt wird. Ein aus drei Elementen bestehendes Mischgas, gebildet
aus 1,5–10
Volumen-% Xenon, Helium und Neon, ist als Entladungsgas vorgesehen.
Berkenblit M. et al: 'Herstellungsverfahren
für Gasentladungsbildschirme', IBM Technical Disclosure Bulletin,
November 1975, Band 18, Nr. 6, offenbart die Verwendung einer Schutzschicht
aus Magnesiumoxid mit einer (100)-Kristallflächenorientierung auf einer
dielektrischen Glasschicht in einem Plasmabildschirm und die Herstellung
der Schichten durch Elektronenstrahlbedampfung.
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JP
05-234519 A offenbart den Einsatz einer (111)-Flächenorientierungsschicht aus
Magnesiumoxid, gebildet durch ein Vakuumbedampfungsverfahren, als
Schutzschicht für
die Abdeckung einer dielektrischen Schicht gegen einen Entladungsraum
in einem Wechselstrom-Plasmabildschirm.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher die erste bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Plasmabildschirm mit verbesserter Bildschirmhelligkeit zu
schaffen, was durch die Verbesserung der Effizienz der Umwandlung
von Entladungsenergie in sichtbare Strahlen erreicht wird. Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Plasmabildschirms mit längerer
Lebensdauer des Bildschirms, was durch die Verbesserung der Schutzschicht
erreicht wird, welche die dielektrische Glasschicht schützt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Plasmabildschirm sowie ein Verfahren
zur Herstellung von Plasmabildschirmen, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
wird.
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Für die Lösung der
ersten bevorzugten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung vorzugsweise
den Anteil von Xe im Entladungsgas im Bereich von 10 Volumen-% auf
weniger als 100 Volumen-% ein, und stellt den Fülldruck für das Entladungsgas auf den
Bereich von 500 bis 760 Torr (66,5–101 kPa) ein, der höher ist
als herkömmlicher
Fülldruck.
Bei dieser Konstruktion verbessert sich die Helligkeit des Bildschirms.
Die Gründe, von
denen hier ausgegangen wird, sind Folgende: Die Erhöhung des
Anteils von Xe im Entladungsraum erhöht den Anteil des emittierten
ultravioletten Lichts; das Verhältnis
der Anregungswellenlänge
(173 nm Wellenlänge)
zu molekularem Xe im emittierten ultravioletten Licht erhöht sich;
und dies erhöht
die Effizienz einer Umwandlung von Leuchtstoff in sichtbare Strahlen.
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Die
vorliegende Erfindung weist ebenfalls für die Lösung der zweiten Aufgabe auf
der Oberfläche
der dielektrischen Glasschicht eine Schutzschicht auf, die aus einem
Erdalkalioxid mit (110)-Flächenorientierung besteht.
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Die
herkömmliche
Schutzschicht aus Magnesiumoxid, die mit Hilfe des Verfahrens der
Vakuumbedampfung (Elektronenstrahlbedampfungsverfahren) ausgebildet
wird, hat eine (111)-Kristallflächenorientierung.
Im Vergleich dazu ist die Schutzschicht aus Erdalkalioxid mit (110)-Flächenorientierung
dicht, sie hat einen hohen Sputterwiderstand und emittiert eine
große
Anzahl von Sekundärelektronen.
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Demgemäß verhindert
die vorliegende Erfindung die Verschlechterung der dielektrischen
Glasschicht und hält
die Entladungsspannung niedrig.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung derselben in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen offensichtlich, die eine spezielle Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen. Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
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1 ist ein Schnittbild eines
herkömmlichen
Wechselspannungs-Plasmabildschirms;
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2 ist ein Schnittbild eines
Wechselspannungs-Plasmabildschirms, beschrieben in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt eine CVD-Vorrichtung,
die für
die Ausbildung der Schutzschicht 14 eingesetzt wird;
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4 ist ein Diagramm, welches
das Verhältnis
zwischen der Wellenlänge
und dem Anteil des ultravioletten Lichts für jeden Fülldruck zeigt, wobei das ultraviolette
Licht, das von Xe in He-Xe Gas emittiert wird, als Entladungsgas
bei einem Plasmabildschirm benutzt wird;
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5(a)–(c) zeigt
das Verhältnis
zwischen Anregungswellenlänge
und relativer Strahlungsleistung für jede Farbe des Leuchtstoffes;
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6 ist ein Diagramm, welches
das Verhältnis
zwischen Fülldruck
P des Entladungsgases und Entladungs-Anfangsspannung Vf für zwei Abstandswerte
d zeigt, wobei d der Abstand zwischen dielektrischen Elektroden
in einem Plasmabildschirm ist; und
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7 zeigt eine Ionen-/Elektronenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung,
die für
die Ausbildung einer Schutzschicht beim Plasmabildschirm der Ausführungsform
1 eingesetzt wird.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
UND BEISPIELHAFTER ANORDNUNGEN (Anordnung 1)
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Aufbau und Herstellungsverfahren
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2 ist ein Schnittbild eines
Entladungs-Plasmabildschirms der vorliegenden Anordnung. Obwohl 2 nur eine Zelle zeigt,
schließt
ein Plasmabildschirm eine Reihe von Zellen ein, die jeweils rotes,
grünes oder
blaues Licht emittieren.
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Der
vorliegende Plasmabildschirm umfasst: einen vorderen Schirm, der
aus vorderem Glassubstrat 11 besteht, mit Anzeigeelektroden 12 und
einer dielektrischen Glasschicht 13 auf diesem; und einen
hinteren Schirm, der aus hinterem Glassubstrat 15 besteht,
mit Adresselektrode 16, Trennwänden 17 und Leuchtstoffschicht 18,
wobei der vordere Schirm und der hintere Schirm miteinander verbunden
sind. Der Entladungsraum 19, der mit dem vorderen Schirm
und dem hinteren Schirm abgedichtet wird, ist mit einem Entladungsgas
gefüllt.
Der vorliegende Plasmabildschirm wird wie folgt hergestellt.
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Herstellung des vorderen
Schirms
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Der
vordere Schirm wird hergestellt, indem Anzeigeelektroden 12 auf
das vordere Glassubstrat 11 aufgebracht werden, dieses
mit der dielektrischen Glasschicht 13 bedeckt wird und
dann auf der Oberfläche
der dielektrischen Glasschicht 13 eine Schutzschicht 14 ausgebildet
wird.
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Bei
der vorliegenden Anordnung sind die Entladungselektroden 12 Silberelektroden,
die ausgebildet werden, indem eine Paste für die Silberelektroden mit
Siebdruck auf das vordere Glassubstrat 11 aufgetragen wird
und sie anschließend
gebrannt wird. Die dielektrische Glasschicht 13, die aus
Bleiglas besteht, setzt sich aus 75 Gew.-% Bleioxid (PbO), 15 Gew.-%
Boroxid (B2O3) und
10 Gew.-% Siliziumoxid (SiO2) zusammen.
Die dielektrische Glasschicht 13 wird ebenfalls durch Siebdruck
und Brennen ausgebildet.
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Die
Schutzschicht 14 besteht aus einem Erdalkalioxid mit (100)-Flächenorientierung
(und ist daher kein Bestandteil der Erfindung), und sie ist dicht.
Die vorliegende Anordnung nutzt ein CVD-Verfahren (thermisches CVD-Verfahren
oder plasmaunterstütztes
CVD-Verfahren),
um eine solche dichte Schutzschicht auszubilden, die aus Magnesiumoxid
mit (100)-Flächenorientierung
besteht. Die Ausbildung der Schutzschicht mit Hilfe des CVD-Verfahrens
wird später
beschrieben.
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Herstellung des hinteren
Schirms
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Der
hintere Schirm wird hergestellt, indem die Paste für die Silberelektroden
auf das hintere Glassubstrat 15 durch Siebdruck aufgetragen
wird und dann das hintere Glassubstrat 15 gebrannt wird,
um die Adresselektroden 16 auszubilden und indem Trennwände 17 aus
Glas an dem hinteren Glassubstrat 15 mit einem bestimmten
Abstand (pitch) befestigt werden. Die Leuchtstoffschicht 18 wird
ausgebildet, indem jeweils ein roter Leuchtstoff, ein grüner Leuchtstoff
und ein blauer Leuchtstoff in jeden Raum eingebracht werden, der
von Trennwänden 17 umgeben
wird. Jeder Leuchtstoff, der im Allgemeinen für Plasmabildschirme benutzt
wird, kann für
jede Farbe benutzt werden. Die vorliegende Anordnung benutzt die
folgenden Leuchtstoffe:
roter Leuchtstoff (YxGd1–x)BO3: Eu3+
grüner Leuchtstoff
BaAl12O19: Mn
blauer
Leuchtstoff BaMgAl14O23:
Eu2+
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Herstellung eines Plasmabildschirms
durch Verbinden der Schirme
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Ein
Plasmabildschirm wird durch das Verbinden des oben genannten vorderen
Schirms und des hinteren Schirms mit Abdichtglas hergestellt, wobei
gleichzeitig die Luft aus dem Entladungsraum 19, der durch Trennwände 17 abgeteilt
ist, für
ein Hochvakuum (8 × 10–7 Torr–1 × 10–7 kPa)
entfernt wird und dann bei einem bestimmten Fülldruck ein Entladungsgas mit
einer bestimmten Zusammensetzung in den Entladungsraum 19 gefüllt wird.
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Bei
der vorliegenden Anordnung liegt der Cell Pitch unter 0,2 mm, und
der Abstand zwischen den Elektroden "d" liegt
unter 0,1 mm, wodurch die Größe der Zelle
des Plasmabildschirms an 40-Zoll-(102 cm)-High-Vision-Fernsehgeräte angepasst
wird.
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Das
Entladungsgas setzt sich aus He-Xe Gas oder Ne-Xe Gas zusammen,
die beide herkömmlich
eingesetzt werden. Der Anteil von Xe wird jedoch mit 10 Volumen-%
oder mehr vorgegeben, und der Fülldruck wird
im Bereich von 500 bis 700 Torr (66,5 bis 93,3 kPa) vorgegeben.
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Ausbildung der Schutzschicht
nach dem CVD-Verfahren
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3 zeigt ein CVD-Gerät, das für die Ausbildung
der Schutzschicht 14 eingesetzt wird. Für das CVD-Gerät kann sowohl
das thermische CVD-Verfahren als auch das plasmaunterstützte CVD-Verfahren
zur Anwendung kommen. Das CVD-Gerät 25 schließt die Heizeinrichtung 26 für das Erhitzen
des Glassubstrats 27 ein (das äquivalent zum vorderen Glassubstrat 11 mit
Anzeigeelektroden 12 und zur dielektrischen Glasschicht 13 ist,
wie in 2 gezeigt wird).
Der Druck innerhalb des CVD-Geräts 25 kann
durch das Entlüftungsgerät 29 verringert
werden. Das CVD-Gerät 25 umfasst
ebenfalls eine Hochfrequenzstromvorrichtung 28 für die Erzeugung
von Plasma im CVD-Gerät 25.
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Argon-Gaszylinder 21a und 21b führen dem
CVD-Gerät 25 über die
Druckmischer 22 bzw. 23 Argon-(Ar)-Gas zu, das
als Träger
eingesetzt wird.
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Der
Druckmischer 22 speichert ein Metallchelat aus Erdalkalioxid,
das als Ausgangsstoff genutzt wird und erhitzt es. Das Metallchelat
wird dem CVD-Gerät 25 zugeführt, wenn
es durch das Argongas verdampft wird, das durch den Argon-Gaszylinder 21a auf
dieses geblasen wird.
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Der
Druckmischer 23 speichert eine Cyclopentadienyl-Verbindung
aus Erdalkalioxid, die als Ausgangsstoff genutzt wird und erhitzt
sie. Die Cyclopentadienyl-Verbindung wird dem CVD-Gerät 25 zugeführt, wenn
sie durch das Argongas verdampft wird, das durch den Argon-Gaszylinder 21b auf
diese geblasen wird.
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Der
Sauerstoffzylinder 24 führt
dem CVD-Gerät 25 Sauerstoff
(O2) zu, der als Reaktionsgas genutzt wird.
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(1)
Bei thermischen CVD-Verfahren, die mit dem vorliegenden CVD-Gerät ausgeführt werden,
wird das Glassubstrat 27 auf die Heizeinrichtung 26 aufgebracht,
um die dielektrische Glasschicht auf dem Glassubstrat 27 bei
einer bestimmten Temperatur zu erhitzen (350 bis 400°C. Siehe
Tabelle 1 "ERHITZUNGSTEMPERATUR
FÜR GLASSUBSTRAT").
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Gleichzeitig
wird der Druck im Reaktionsbehälter
mit Hilfe der Entlüftungsvorrichtung 29 reduziert
(um zirka mehrere zehn Torr, wobei zehn Torr 1,3 kPa entsprechen).
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Der
Druckmischer 22 oder 23 wird zur Erhitzung des
Metallchelats oder der Cyclopentadienyl-Verbindung aus Erdalkalioxid
eingesetzt, die als Ausgangsstoff genutzt werden, auf eine bestimmte
Temperatur (Siehe Tabelle 1 "TEMPERATUR
DES DRUCKMISCHERS").
Gleichzeitig wird Argon-Gas dem Druckmischer 22 oder 23 über den
Argon-Gaszylinder 21a oder 21b zugeführt, und
Sauerstoff wird durch den Zylinder 24 geschickt.
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Das
Metallchelat oder die Cyclopentadienyl-Verbindung reagiert mit Sauerstoff
im CVD-Gerät 25,
um eine Schutzschicht aus einem Erdalkalioxid auf der Oberfläche des
Glassubstrats 27 auszubilden.
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(2)
Für plasmaunterstützte CVDs,
die mit dem vorliegenden CVD-Gerät
vorgenommen werden, ist das Verfahren fast identisch mit dem oben
beschriebenen thermischen CVD-Verfahren.
Das Glassubstrat 27 wird jedoch mit Hilfe der Heizvorrichtung 26 auf
Temperaturen erhitzt, die von 250° bis
300°C reichen.
(Siehe Tabelle 1, "ERHITZUNGSTEMPARATUR
FÜR GLASSUBSTRAT"). Gleichzeitig wird
der Druck im Reaktionsbehälter
durch die Entlüftungsvorrichtung 29 auf
ungefähr
10 Torr (1,3 kPA) verringert. Unter diesen Umständen wird eine Schutzschicht,
die aus einem Erdalkalioxid besteht, durch den Antrieb der Hochfrequenzstromvorrichtung 28 für ein elektrisches
Hochfrequenzfeld von 13,56 MHz ausgebildet und Plasma im CVD-Gerät 25 erzeugt.
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Herkömmlicherweise
ist das thermische CVD-Verfahren oder das plasmaunterstützte CVD-Verfahren für die Ausbildung
einer Schutzschicht nicht eingesetzt worden. Einer der Gründe dafür, dass
diese Verfahren nicht zur Anwendung kamen, ist, dass kein geeigneter
Ausgangsstoff für
diese Verfahren gefunden wurde. Die jetzigen Erfinder haben es möglich gemacht,
eine Schutzschicht mit dem thermischen CVD-Verfahren oder dem plasmaunterstützten CVD-Verfahren
auszubilden, indem sie die nachstehend beschriebenen Ausgangsstoffe
nutzen.
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Der
Ausgangsstoff (Metallchelat oder Cyclopentadienyl-Verbindung) wird über die
Druckmischer 22 und 23 zugeführt:
Alkalierde-Dipivaloylmethan-Verbindung
M(C11H19O2)2,
Alkalierde-Acetylaceton-Verbindung
M(C5H7O2)2,
Alkalierde-Trifluoracetylaceton-Verbindung
M(C5H4F3O2)2, und
Alkalierde-Cyclopentadien-Verbindung
M(C5H5)2,
wobei "M" einen Alkalierde-Bestandteil
darstellt.
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Bei
der vorliegenden Anordnung ist die Alkalierde Magnesium. Aus diesem
Grund sind die Ausgangsstoffe wie folgt: Magnesium-Dipivaloylmethan
Mg(C11H19O2)2, Magnesium-Acetylaceton Mg(C5H7O2)2, Magnesium-Trifluoracetylaceton Mg(C5H4F3O2)2, und Cyclopentadienyl-Magnesium
Mg(C5H5)2.
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Die
mit dem thermischen CVD-Verfahren oder dem plasmaunterstützten CVD-Verfahren
ausgebildete Schutzschicht ermöglicht
den Kristallen der Erdalkalioxide ein langsames Wachstum zur Ausbildung
einer dichten Schutzschicht, die aus einem Erdalkalioxid mit (100)-Flächenorientierung
besteht.
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Wirkungen der Schutzschicht
aus Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung
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Die
herkömmliche
Schutzschicht aus Magnesiumoxid, ausgebildet durch das Vakuumbedampfungsverfahren
(Elektronenstrahlbedampfungsverfahren), weist eine (111)-Kristallflächenorientierung
gemäß der Röntgenanalyse
auf (Siehe Nr. 15 in Tabelle 2 und die Nummern 67 und 69 in Tabelle
4). Im Vergleich dazu weist die Schutzschicht aus Magnesiumoxid
mit (100)-Flächenorientierung
die folgenden Merkmale und Wirkungen auf:
- (1)
Das Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung
verlängert
die Lebensdauer des Plasmabildschirms, da es die dielektrische Glasschicht
aufgrund des Sputterwiderstands, der auf dessen Dichte beruht, schützt.
- (2) Das Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung reduziert
die Antriebsspannung des Plasmabildschirms und verbessert die Helligkeit
des Schirms, da es einen großen
Emissionskoeffizienten (γ-Wert)
des Sekundärelektrons
hat.
- (3) Das Magnesiumoxid mit (111)-Flächenorientierung neigt dazu,
mit dem Wassergehalt in der Luft zu reagieren, um Hydroxide zu bilden,
da es Flächen
mit der höchsten
Oberflächenenergie
aus einer Vielzahl von Flächen
mit Orientierung bildet (siehe Surface Techniques, Band 41, Nr.
4, 1990, Seite 50 und die japanische offen gelegte Patentanmeldung
Nr. 50-342991). Demgemäß besteht
beim Magnesiumoxid mit (111)-Flächenorientierung
ein Problem dergestalt, dass die ausgebildeten Hydroxide während einer
Entladung zerfallen und den Umfang der Emission des Sekundärelektrons
verringern. Andererseits ist die Schutzschicht eines Magnesiumoxids
mit (100)-Flächenorientierung
in großem
Maße immun
gegen dieses Problem.
- (4) Das Magnesiumoxid mit (111)-Flächenorientierung weist einen
Wärmewiderstand
von bis zu 350°C
auf. Andererseits wird, da die Schutzschicht eines Magnesiumoxids
mit (100)-Flächenorientierung
einen höheren
Wärmewiderstand
aufweist, die Wärmebehandlung
bei einer Temperatur von zirka 450°C vorgenommen, wenn die vordere
Abdeckplatte und die hintere Platte verbunden werden.
- (5) Bei der Schutzschicht aus einem Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung
ist der Alterungsprozess nach der Verbindung der Schirme relativ
kurz.
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Diese
Merkmale und Wirkungen sind besonders deutlich bei der Schutzschicht
aus einem Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung, die mit Hilfe
des thermischen CVD-Verfahrens
oder des plasmaunterstützten
CVD-Verfahrens ausgebildet wird.
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Verhältnis zwischen Xe-Menge, Fülldruck
und Helligkeit
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Die
Helligkeit des Bildschirms verbessert sich, indem die Menge von
Xe im Entladungsgas mit 10 Volumen-% oder mehr vorgegeben wird und
indem der Fülldruck
für das
Entladungsgas auf 500 bis 760 Torr (66,5 bis 101 kPa) eingestellt
wird. Nachfolgendes wird als ursächlich
dafür betrachtet.
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(1) Erhöhung des
Anteils von ultraviolettem Licht
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Das
Einstellen des Anteils an Xe im Entladungsgas auf 10 Volumen-% oder
mehr und die Einstellung des Fülldrucks
für das
Entladungsgas auf den Bereich von 500–760 Torr (66,5–101 kPA)
erhöht
den Anteil von Xe im Entladungsraum, wodurch die Menge an emittiertem
ultravioletten Licht steigt.
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(2) Verbesserung der Umwandlungseffizienz
von Leuchtstoff mit Verlagerung von ultraviolettem Licht zu einer längeren Wellenlänge
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Herkömmlicherweise
emittierte Xe ultraviolettes Licht vor allem bei 147 nm (Resonanzlinie
von Xe), da der Anteil von Xe im Entladungsgas auf 5 Volumen-% oder
weniger eingestellt wurde, und da der Fülldruck für das Entladungsgas mit weniger
als 500 Torr (66,5 kPA) vorgegeben wurde. Wenn jedoch der Anteil
von Xe im Entladungsgas auf 10 Volumen-% oder mehr eingestellt wird
und der Fülldruck
für das
Entladungsgas im Bereich von 500 bis 760 Torr (66,5–101 kPA)
vorgegeben wird, steigt die Emission von ultraviolettem Licht bei 173
nm (Wellenlänge
des angeregten Moleküls),
was eine lange Wellenlänge
ist und verbessert die Umwandlungseffizienz von Leuchtstoff (siehe
ein Material, veröffentlicht
von der Plasma Study Group in Electrical Engineers of Japan, 9.
Mai 1995).
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Der
oben genannte Grund wird durch die nachfolgende Beschreibung gestützt.
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4 ist ein Diagramm, das
die Veränderung
in dem Verhältnis
zwischen der Wellenlänge
und der Menge an ultraviolettem Licht für jeden Fülldruck zeigt, wobei das ultraviolette
Licht von Xe in He-Xe-Gas emittiert wird, das als Entladungsgas
in einem Plasmabildschirm verwendet wird. Dieses Diagramm wird in
O Plus E, Nr. 195, 1996, Seite 99) vorgestellt.
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Aus 4 ist ersichtlich, dass
Xe bei niedrigem Fülldruck
ultraviolettes Licht vor allem bei 147 nm emittiert (Resonanzlinie
von Xe), und dass bei steigendem Fülldruck das Verhältnis der
Emission von ultraviolettem Licht bei 173 nm steigt.
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5(a)–(c) zeigen
das Verhältnis
zwischen der Anregungswellenlänge
und dem relativen Strahlungswirkungsgrad für jede Farbe des Leuchtstoffs.
Dieses Diagramm ist in O Plus E, Nr. 1965, 1996, Seite 99 enthalten.
Aus dieser Zeichnung geht hervor, dass der relative Strahlungswirkungsgrad
bei einer Wellenlänge von
173 nm höher
ist als bei 147 nm für
jede Farbe des Leuchtstoffs.
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Verhältnis zwischen dem Fülldruck
des Entladungsgases, dem Abstand "d" zwischen
Entladungselektroden und der Bildschirmantriebsspannung
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Der
Anteil von Xe im Entladungsgas und der Fülldruck für das Entladungsgas werden
bei der vorliegenden Anordnung auf einem höheren Niveau eingestellt. Im
Allgemeinen wird dies jedoch so betrachtet, dass es dabei einen
Nachteil dergestalt gibt, dass sich die Antriebsspannung des Plasmabildschirms
erhöht,
weil sich die Entladungsanfangsspannung "Vf" erhöht, wenn
der Anteil von Xe im Entladungsgas oder wenn der Fülldruck
zunimmt. (Siehe japanische offen gelegte Patentanmeldung Nr. 6-342631,
Spalte 2, Seiten 8–16, und
Electrical Engineers of Japan National Conference Symposium 1996,
S. 3–1,
Plasma Display Discharge, März
1996).
-
Ein
solcher Nachteil tritt jedoch nicht immer auf. Wie nachstehend beschrieben,
kann die Antriebsspannung niedrig sein, selbst wenn der Fülldruck
auf ein hohes Niveau eingestellt wird, wenn der Abstand "d" zwischen Entladungselektroden auf einen
relativ kleinen Wert eingestellt wird.
-
Wie
in Electronic Display Device, Ohm Corp., 1984, auf den Seiten 113–114 beschrieben,
kann die Entladungsanfangsspannung Vf als eine Funktion von P multipliziert
mit d dargestellt werden, was als Paschensches Gesetz bezeichnet
wird.
-
6 zeigt das Verhältnis zwischen
dem Fülldruck
P des Entladungsgases und der Entladungsanfangsspannung Vf für zwei Werte
des Abstandes d:
d = 0,1 mm; und d = 0,05 mm.
-
Wie
in diesem Diagramm gezeigt wird, wird die Entladungsanfangsspannung
Vf, die dem Fülldruck
P des Entladungsgases entspricht, durch eine Kurve dargestellt,
die ein Minimum einschließt.
-
Der
Fülldruck
P, der dem Minimum entspricht, erhöht sich, wenn sich d verringert.
Die Kurve des Diagramms "a" (d = 0,1 mm) verläuft durch
das Minimum bei 300 Torr (40 kPa), und die Kurve des Diagramms "b" (d = 0,05 mm) verläuft bei 600 Torr (80 kPa).
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass ein entsprechender
Wert, der dem Abstand d zwischen den Entladungselektroden entspricht,
als Fülldruck
eingestellt werden sollte, um die Antriebsspannung des Plasmabildschirms
niedrig zu halten.
-
Es
ist ebenfalls möglich
zu sagen, dass die Antriebsspannung des Plasmabildschirms bei Einstellung des
Abstands d zwischen den Entladungselektroden auf 0,1 mm oder darunter
(wünschenswert
bei ungefähr 0,05
mm) niedrig gehalten wird, selbst wenn der Fülldruck für das Entladungsgas auf den
Bereich von 500 bis 760 Torr (66,5–101 kPa) eingestellt wird.
-
Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, weist der Plasmabildschirm
der vorliegenden Anordnung eine große Bildschirmhelligkeit auf,
da der Anteil von Xe im Entladungsgas auf 10 Volumen-% oder darüber eingestellt
wird und der Fülldruck
für das
Entladungsgas auf den Bereich von 500 bis 760 Torr (66,5–101 kPa)
eingestellt wird.
-
Die
Antriebsspannung des Plasmabildschirms der vorliegenden Anordnung
wird ebenfalls niedrig gehalten, da der Abstand d zwischen den Entladungselektroden
auf 0,1 mm oder darunter eingestellt wird. Des Weiteren hat der
Plasmabildschirm der vorliegenden Anordnung eine lange Lebensdauer,
da er eine Schutzschicht eines dichten Magnesiumoxids mit (100)-Flächenorientierung
einschließt,
die eine gute Schutzwirkung hat.
-
Beispiele 1–9
-
Die
Tabelle 1 zeigt Plasmabildschirm-Beispiele 1 bis 9, die gemäß der vorliegenden
Anordnung hergestellt wurden (1 Torr = 0,133 kPa). Die Zellengröße des Plasmabildschirms
wurde wie folgt vorgegeben: die Höhe der Trennwände 7 ist
0,15 mm, der Abstand zwischen den Trennwänden 7 (Cell Pitch)
ist 0,15 mm, und der Abstand d zwischen den Entladungselektroden 12 ist
0,05 mm.
-
Die
dielektrische Glasschicht 13 aus Bleiglas wurde durch das
Auftragen eines Gemisches aus 75 Gew.-% Bleioxid (PbO), 15 Gew.-%
Boroxid (B2O3),
10 Gew.-% Siliziumoxid (SiO2) und einem
organischen Bindemittel (hergestellt durch die Auflösung von
10% Ethylzellulose in α-Terpineol)
auf das vorderes Glassubstrat 11 mit Anzeigeelektroden 12 durch
Siebdruck und Brennen über
einen Zeitraum von 10 Minuten bei 520°C ausgebildet. Die Dicke der
dielektrischen Glasschicht 13 wurde mit 20 μm vorgegeben.
-
Das
Verhältnis
von He zu Xe im Entladungsgas und der Fülldruck wurden so vorgegeben,
wie in Tabelle 1 gezeigt wird, mit der Ausnahme, dass das Verhältnis von
He im Entladungsgas für
die Beispiele 7 und 9 mit weniger als 10 Volumen-% vorgegeben wurde,
und dass der Fülldruck
für das
Entladungsgas für
die Beispiele 7 und 8 mit weniger als 500 Torr (66,5 kPa) vorgegeben
wurde.
-
Was
das Verfahren zur Ausbildung der Schutzschicht betrifft, wurde das
thermische CVD-Verfahren bei den Beispielen 1, 3, 5, und 7–9, und
das plasmaunterstützte
CVD-Verfahren bei
den Beispielen 2, 4 und 6 eingesetzt. Ebenfalls wurde Magnesiumdipivaloylmethan
Mg (C11H19O2)2 als Ausgangsstoff
für die
Beispiele, 1, 2, 7, 8 und 9 eingesetzt, Magnesiumacetylaceton (Mg
(C5H7O2)2 für
die Beispiele 3 und 4 und Cyclopentadienylmagnesium Mg (C5H5)2 für die Beispiel
5 und 6.
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Die
Temperatur der Druckmischer 22 und 23 und die
Heiztemperatur des Glassubstrats 27 wurden vorgegeben,
wie in Tabelle 1 gezeigt ist.
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Bei
dem thermischen CVD-Verfahren wurde Ar-Gas für eine Minute bei einer Durchflussgeschwindigkeit
von 1 l/min. bereitgestellt, Sauerstoff für eine Minute bei einer Durchflussgeschwindigkeit
von 2 l/min. Die Geschwindigkeit der Schichtausbildung wurde ebenfalls
auf 1,0 μm/min.
eingestellt und die Dicke der Schutzschicht aus Magnesiumoxid auf
1,0 μm.
-
Bei
dem plasmaunterstützten
CVD-Verfahren wurde Ar-Gas eine Minute lang bei einer Durchflussgeschwindigkeit
von 1 l/min. bereitgestellt, Sauerstoff für eine Minute bei einer Durchflussgeschwindigkeit
von 2 l/min. Eine Minute lang wurde eine Hochfrequenzwelle bei 300
W eingesetzt. Die Geschwindigkeit der Schichtausbildung wurde ebenfalls
auf 0,90 μm/min.
eingestellt und die Dicke der Schutzschicht aus Magnesiumoxid auf
0,9 μm.
-
Mit
der Röntgenanalyse
der Schutzschichten für
die Beispiele 1–9,
die wie oben beschrieben ausgebildet worden waren, wurde für jedes
Beispiel bestätigt,
dass die Kristalle aus Magnesiumoxiden eine (100)-Flächenorientierung
aufweisen.
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Anordnung 2
-
Die
Gesamtstruktur und das Herstellungsverfahren des Plasmabildschirms
der vorliegenden Anordnung sind die gleichen wie bei Anordnung 1,
mit der Ausnahme, dass eine dichte Schutzschicht, bestehend aus
Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung,
mit dem nachstehend beschriebenen Druckverfahren ausgebildet wird.
-
Ausbildung der Schutzschicht
mit dem Druckverfahren
-
Eine
dichte Schutzschicht aus Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung
wird ausgebildet, indem eine Paste aus Magnesiumsalz mit einer plattenförmigen Kristallstruktur
auf die dielektrische Glasschicht aufgetragen und gebrannt wird.
-
Die
eingesetzten Magnesiumsalze mit einer plattenförmigen Kristallstruktur sind
Magnesiumkarbonat (MgCO3), Magnesiumhydroxid
(Mg(OH)2), Magnesiumoxalat (MgC2O4), usw. Die Herstellungsverfahren für diese
Magnesiumsalze werden nachstehend in den Beispielen 10–14 beschrieben.
-
Die
dichte Schutzschicht aus Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung,
die mit Hilfe des Druckverfahrens ausgebildet wurde, hat die gleichen
Wirkungen wie diejenige, die nach dem Verfahren ausgebildet wurde,
das in Bezug auf Anordnung 1 beschrieben wurde.
-
Beispiele 10–15
-
Tabelle
2 zeigt die Beispiele 10–15
des Plasmabildschirms, deren Zellengröße und Abstand d zwischen den
Entladungselektroden 12 auf die gleiche Weise vorgegeben
wurden, wie bei den Beispielen 1–9 des Plasmabildschirms.
-
Die
Beispiele 10–14
wurden gemäß der vorliegenden
Anordnung hergestellt. Beispiel 15 schließt eine Schutzschicht ein,
die nach einem herkömmlichen
Vakuumbedampfungsverfahren ausgebildet wurde.
-
Das
für Beispiel
10 eingesetzte Magnesiumoxalat (MgC2O4) mit plattenförmiger Kristallstruktur wurde hergestellt,
indem Ammoniumoxalat (NH4HC2O4) in wässriger
Magnesiumchloridlösung
(MgCl2) aufgelöst wurde, um eine wässrige Magnesiumoxalatlösung zu
erhalten, die dann bei 150°C
erhitzt wurde.
-
Das
für Beispiel
11 eingesetzte Magnesiumkarbonat mit plattenförmiger Kristallstruktur wurde
hergestellt, indem Ammoniumkarbonat ((NH4)2CO3) in wässriger
Magnesiumchloridlösung
(MgCl2) aufgelöst wurde, um Magnesiumkarbonat
(MgCO3) zu erhalten, das dann in Kohlengas
auf 900°C
erhitzt wurde.
-
Das
für die
Beispiele 12–14
eingesetzte Magnesiumhydroxid mit plattenförmiger Kristallstruktur wurde hergestellt,
indem Natriumhydroxid (NaOH) in wässriger Magnesiumchloridlösung (MgCl2) aufgelöst
wurde, um Magnesiumhydroxid (Mg)OH)2) zu
erhalten, das dann in Natriumhydroxid bei einem Druck von 5 Atmosphären und
auf 900°C
unter Druck gesetzt und erhitzt wurde.
-
Jedes
der oben beschrieben hergestellten Magnesiumsalze mit plattenförmiger Kristallstruktur
wurde mit Hilfe einer Drei-Walzen-Mühle mit einem organischen Bindemittel
(hergestellt durch die Auslösung
von 10% Ethylzellulose in 90 Gew.-% Terpineol) gemischt, um eine
Paste zu erhalten, welche dann mit Siebdruck in einer Dicke von
3,5 μm auf
die dielektrische Glasschicht aufgetragen wurde.
-
Nach
dem Brennen derselben für
20 Minuten bei 500°C
entstand eine Schutzschicht aus Magnesiumoxid mit einer Dicke von
zirka 1,7 μm.
-
Mit
der Röntgenanalyse
der Schutzschichten für
die Beispiele 10–14,
die wie oben beschrieben ausgebildet worden waren, wurde für jedes
Beispiel bestätigt,
dass die Kristalle aus Magnesiumoxiden eine (100)-Flächenorientierung
aufwiesen.
-
Für das Beispiel
15 wurde eine Schutzschicht mit dem Vakuumbedampfungsverfahren ausgebildet,
d. h. durch die Erhitzung von Magnesiumoxid mit dem Elektronenstrahl.
Mit der Röntgenanalyse
der Schutzschicht wurde bestätigt,
dass die Kristalle aus Magnesiumoxiden eine (111)-Flächenorientierung
aufwiesen.
-
Ausführungsform 1
-
Die
Gesamtstruktur und das Herstellungsverfahren des Plasmabildschirms
der vorliegenden Ausführungsform
sind die gleichen wie bei Anordnung 1, mit der Ausnahme, dass ein
Gas, das Ar oder Kr einschließt, d.
h. Ar-Xe, Kr-Xe, Ar-Ne-Xe, Ar-He-Xe, Kr-Ne-Xe oder Kr-He-Xe Gas als Entladungsgas
eingesetzt wird.
-
Durch
Mischen von Ar oder Kr mit dem Entladungsgas wird die Bildschirmhelligkeit
weiter verbessert. Als Grund dafür
wird angenommen, dass sich das Verhältnis der Emission von ultraviolettem
Licht bei 173 nm weiter erhöht.
-
Hier
ist es wünschenswert,
dass der Anteil von Xe auf den Bereich von 10 bis 70 Volumen-% eingestellt
wird, da die Antriebsspannung dahin tendiert anzusteigen, wenn der
Anteil 70 Volumen-% übersteigt.
-
Für aus drei
Elementen bestehende Entladungsgase, wie z. B. Ar-Ne-Xe, Ar-He-Xe,
Kr-Ne-Xe und Kr-He-Xe
Gase ist es ebenfalls wünschenswert,
dass der Anteil von Kr, Ar, He oder Ne im Bereich von 10 bis 50
Volumen-% liegt.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird zum Ausbilden einer Schutzschicht anstelle des thermischen
CVD- oder plasmaunterstützten
CVD-Verfahrens für
die Ausbildung von Magnesiumoxid mit (110)-Flächenorientierung, wie in Anordnung
1 beschrieben, ein Verfahren zum Aufdampfen eines Magnesiumoxids
mit (110)-Flächenorientierung
auf die dielektrische Glasschicht mit Bestrahlung durch Ionen- oder
Elektronenstrahl eingesetzt. Das Verfahren wird nachstehend beschrieben.
-
Verfahren zum Aufdampfen
von Erdalkalioxid auf die dielektrische Glasschicht durch den Einsatz
von Ionen- oder Elektronenstrahl-Bestrahlung zur Ausbildung der
Schutzschicht
-
7 zeigt eine Vorrichtung
zum Bestrahlen mit Ionen-/Elektronenstrahl, die für die Ausbildung
einer Schutzschicht im Plasmabildschirm der vorliegenden Ausführungsform
eingesetzt wird.
-
Die
Vorrichtung zum Bestrahlen mit Ionen-/Elektronenstrahl umfasst die
Vakuumkammer 45, an der das Glassubstrat 41 mit
einer dielektrischen Glasschicht angebracht ist. Die Vakuumkammer 45 schließt ebenfalls
die Elektronenstrahlkanone 42 für das Aufdampfen eines Erdalkalioxids
ein (bei der vorliegenden Ausführungsform
Magnesiumoxid).
-
Der
Ionenstrahler 43 strahlt einen Ionenstrahl zur Verdampfung
des Erdalkalioxids ab, das durch die Elektronenstrahlkanone 42 aufgedampft
wurde. Die Elektronenstrahlkanone 44 strahlt einen Elektronenstrahl zur
Verdampfung des Erdalkalioxids ab, das durch die Elektronenstrahlkanone 42 aufgedampft
wurde.
-
Die
nachfolgende Beschreibung zeigt, wie das Erdalkalioxid mit Hilfe
der Ionen- oder Elektronenstrahl-Strahlung für die Verdampfung unter Verwendung
der oben beschriebenen Vorrichtung für die Bestrahlung mit Ionen-/Elektronenstrahl
auf die dielektrische Glasschicht aufgedampft wird.
-
Zunächst wird
das Glassubstrat 41 mit einer dielektrischen Glasschicht
in die Kammer 45 eingebracht, und danach werden Kristalle
eines Erdalkalioxids in die Elektronenstrahlkanone 42 eingebracht.
-
Als
zweiter Schritt wird die Kammer 45 entleert, und danach
wird das Substrat 41 erhitzt (150°C). Die Elektronenstrahlkanone 42 wird
für das
Aufdampfen des Erdalkalioxids eingesetzt. Gleichzeitig wird der
Ionenstrahler 43 oder die Elektronenstrahlkanone 44 eingesetzt,
um das Substrat 41 mit Argonionenstrahl oder Elektronenstrahl
zu bestrahlen. Es bildet eine Schutzschicht aus Erdalkalioxid aus.
-
Die
Kristalle des Erdalkalioxids wachsen langsam, und eine dichte Schutzschicht
aus Erdalkalioxid mit (110)-Flächenorientierung
wird ausgebildet, wenn, wie oben beschrieben, das Erdalkalioxid
auf die dielektrische Glasschicht durch Bestrahlen mit dem Ionen- oder Elektronenstrahl
aufgedampft wird. Die ausgebildete Schutzschicht weist fast die
gleiche Wirkung wie die dichte Schutzschicht aus Erdalkalioxid mit
(100)-Flächenorientierung
auf, die bei Anordnung 1 ausgebildet wird.
-
Beispiele 16–34
-
Die
Tabelle 3 zeigt die Beispiele 16–34 des Plasmabildschirms.
Hinsichtlich der Zusammensetzung des Entladungsgases wird auf die
Spalte "ART UND
VERHÄLTNIS
DES ENTLADUNGSGASES" verwiesen, und
hinsichtlich des Fülldrucks
wird auf die Spalte "GASFÜLLDRUCK" verwiesen.
-
Die
Schutzschicht bei den Beispielen 16 und 27 wurde unter Verwendung
von Magnesiumdipivaloylmethan Mg(C11H19O2)2 als Ausgangsstoff
mit dem thermischen CVD-Verfahren
ausgebildet, wie in der Anordnung 1 beschrieben, und bei den Beispielen
17, 23, 24, 28, 32 und 33 mit dem plasmaunterstützten CVD-Verfahren.
-
Bei
den Beispielen 18, 21, 22, 25, 26 und 34 wurde eine Bestrahlung
mit Ionenstrahl (Stromstärke
von 10 mA) vorgenommen, und bei den Beispielen 19, 20, 30 und 31
mit dem Elektronenstrahl (10 mA), um ein Magnesiumoxid auf die dielektrische
Glasschicht aufzudampfen und so eine Schutzschicht mit einer Schichtdicke
von 5000 Å (0,5 μm) auszubilden.
-
Bei
der Röntgenanalyse
der Schutzschichten, die durch das Aufdampfen von Magnesiumoxid
auf die dielektrische Glasschicht mit Bestrahlung durch Ionen- oder
Elektronenstrahl ausgebildet wurden, wurde bestätigt, dass die Kristalle der
Magnesiumoxide eine (110)-Flächenorientierung
aufwiesen.
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Anordnung 3
-
Die
Gesamtstruktur und das Herstellungsverfahren des Plasmabildschirms
der vorliegenden Anordnung sind die gleichen wie bei Anordnung 1,
mit der Ausnahme, dass der Cell Pitch auf einen größeren Wert eingestellt
wird und der Anteil von Xe in einem als Entladungsgas eingesetzten
He-Xe Gas mit weniger als 10 Volumen-% vorgegeben wird. Es ist zu
beachten, dass der Abstand zwischen den Elektroden "d" auf einen gleich großen oder
größeren Wert
eingestellt wird.
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Bei
der vorliegenden Anordnung werden andere Erdalkalioxide mit (100)-Flächenorientierung
als Magnesiumoxid (MgO) als Schutzschichten ausgebildet, wie zum
Beispiel Berylliumoxid (BeO), Kalziumoxid (CaO), Strontiumoxid (SrO)
und Bariumoxid (BaO).
-
Diese
Schutzschichten werden mit dem Einsatz geeigneter Ausgangsstoffe
für entsprechendes
Erdalkali mit Hilfe des thermischen oder plasmaunterstützten CVD-Verfahrens
ausgebildet, das in Zusammenhang mit Anordnung 1 beschrieben wird.
-
Die
auf dem vorderen Glassubstrat ausgebildeten Entladungselektroden
schließen
ein Zinnoxid-Antimonoxid oder ein Indiumoxid-Zinnoxid ein.
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Die
Schutzschicht aus Berylliumoxid, Kalziumoxid, Strontiumoxid oder
Bariumoxid mit (100)-Flächenorientierung
hat fast die gleiche Wirkung wie das Magnesiumoxid mit (100)-Flächenorientierung,
das bei Anordnung 1 ausgebildet wird.
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Beispiele 35–66
-
Die
Tabelle 4 zeigt die Beispiele 35–66 des Plasmabildschirms,
die gemäß der vorliegenden
Anordnung hergestellt wurden. Die Höhe der Trennwände wurde
mit 0,2 mm, der Abstand zwischen den Trennwänden (Cell Pitch) mit 0,3 mm,
und der Abstand d zwischen den Entladungselektroden mit 0,05 mm
vorgegeben. Das Entladungsgas war eine Mischung aus He-Xe-Gas, mit
einem Anteil von 5 Volumen-% Xe, und der Fülldruck war mit 500 Torr (66,5
kPA) vorgegeben.
-
Die
Entladungselektroden, die mit dem Sputter-Verfahren und dem Fotolithographie-Verfahren hergestellt
wurden, bestehen aus Indiumoxid (In2O3), einschließlich von 10 Volumen-% Zinnoxid
(SnO2).
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Die
Schutzschichten wurden mit dem thermischen oder plasmaunterstützten CVD-Verfahren aus Metallchelat
oder Cyclopentadienyl-Verbindungen der Erdalkalioxide hergestellt,
die in der Spalte "CVD-Ausgangsstoff" in Tabelle 4 gezeigt
werden. Die ausgebildeten Schichten bestanden aus Magnesiumoxid,
Berylliumoxid, Kalziumoxid, Strontiumoxid oder Bariumoxid, wie in
der Spalte ""ERDALKALIOXID" gezeigt.
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Mit
der Röntgenanalyse
der Schutzschichten wurde bestätigt,
daß jedes
Beispiel eine (100)-Flächenorientierung
aufwies.
-
Bezugnahme
-
Die
in Tabelle 4 gezeigten Beispiele 67–69 wurden auf die gleiche
Weise wie die Beispiele 35–66
hergestellt. Die Schutzschichten der Beispiele 67–69 wurden
jedoch mit unterschiedlichen Verfahren ausgebildet: beim Beispiel
67 wurde das Vakuumaufdampf verfahren für das Aufdampfen von Magnesiumoxid
auf die dielektrische Glasschicht durch das Erhitzen des Magnesiumoxids
mit dem Elektronenstrahl eingesetzt; beim Beispiel 68 wurde das
Sputtern auf das Magnesiumoxid als Target genutzt und beim Beispiel
69 der Siebdruck mit Magnesiumoxid-Paste.
-
Bei
der Röntgenanalyse
der Schutzschichten wurde bestätigt,
dass die Magnesiumoxid-Schutzschichten
der Beispiele 67 und 69 (111)-Flächenorientierung
aufwiesen. Es wurde ebenfalls bestätigt, dass die Magnesiumoxid-Schutzschicht
des Beispiels 68 eine (100)-Flächenorientierung
aufwies. Die Schutzschicht des Beispiels 68 wird jedoch nicht als
dicht betrachtet, da sie durch Sputtern ausgebildet wurde.
-
Experiment 1: Messen der
Wellenlänge
des ultravioletten Lichts und der Schirmhelligkeit (Anfangswert)
-
Verfahren des Experiments
-
Bei
den Beispielen 1–15
wurden die Wellenlänge
des ultravioletten Lichts und die Schirmhelligkeit (anfänglicher
Wert) gemessen, als sie bei 150 V Entladungs-Betriebsspannung und 30 KHz Frequenz
betrieben wurden.
-
Ergebnisse und Analyse
-
Wie
in den Tabellen 1–3
gezeigt, wurden Resonanzlinien von Xe bei einer Wellenlänge von
147 nm hauptsächlich
bei den Beispielen 7–9
festgestellt, mit einer niedrigen Bildschirmhelligkeit (rund 200
cd/m2), während angeregtes molekulares
Xe mit einer Wellenlänge
von 173 nm vor allem bei den Beispielen 1–6 und 10–34 festgestellt wurde, mit
einer hohen Bildschirmhelligkeit (rund 400 cd/m2 oder
mehr). Von diesen zeigten die Beispiele 16–34 die größte Bildschirmhelligkeit (rund
500 cdm2 oder mehr).
-
Aus
den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass sich die Helligkeit
der Bildschirme verbessert, wenn der Anteil von Xe im Entladungsgas
auf 10 Volumen-% oder mehr und der Fülldruck auf 500 Torr (66,5
kPa) oder mehr eingestellt wird, und dass sich die Helligkeit der
Bildschirme durch Zumischung von Kr oder Ar zum Entladungsgas weiter
verbessert. Die Bildschirmhelligkeit von Beispiel 15 liegt etwas
unter der der Beispiele 1–6
und 10–14.
Als Grund dafür
wird angenommen, dass die Schutzschicht von Beispiel 15, die aus
Magnesiumoxid mit (111)-Flächenorientierung
besteht, weniger Sekundärelektronen
emittiert als mit (100)-Flächenorientierung.
-
Experiment 2: Messen der Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung
-
Bei
den Beispielen 1–15
und 35–69
wurden die Änderungsraten
(Änderungsraten
von den jeweiligen Anfangswerten nach 7000 Betriebsstunden) der
Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung gemessen, nachdem
sie 7000 Stunden bei einer Entladungshaltespannung von 150 V und
bei einer Frequenz von 30 kHz betrieben worden waren.
-
Bei
den Beispielen 16–34
wurden die Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung gemessen,
nachdem sie 5000 Stunden bei einer Entladungshaltespannung von 170
V und bei einer Frequenz von 30 kHz betrieben worden waren.
-
Ergebnisse und Analyse
-
Wie
in den Tabellen 1 und 2 gezeigt wird, sind die Änderungsraten der Bildschirmhelligkeit
der Beispiele 1–6
und 10–14
kleiner als diejenigen der Beispiele 7–9. Ebenfalls waren, wie in
Tabelle 3 gezeigt wird, die Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung der Beispiele
16–34
insgesamt gering.
-
Aus
den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass sich das Änderungsverhältnis der
Bildschirmhelligkeit verringert, wenn der Anteil von Xe im Entladungsgas
mit 10 Volumen-% oder mehr und der Fülldruck mit 500 Torr (66,5
kPa) oder mehr vorgegeben werden.
-
Die Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung der Beispiele
1–14 sind
kleiner als diejenigen des Beispiels 15. Als Grund dafür wird angenommen,
dass die Schutzschicht aus Magnesiumoxid mit (111)-Flächenorientierung
einen höheren
Sputterwiderstand und eine höhere
Leistung beim Schutz der dielektrischen Glasschicht aufweist als
diejenige mit (100)-Flächenorientierung.
-
Wie
in Tabelle 4 gezeigt wird, sind die Änderungsraten der Bildschirmhelligkeit
und der Entladungshaltespannung der Beispiele 35–66 klein, und diejenigen der
Beispiele 67–69
sind groß.
-
Die
obigen Ergebnisse zeigen, dass im Allgemeinen die Schutzschicht
aus Erdalkalioxid mit (100)-Flächenorientierung
oder (110)-Flächenorientierung,
die mit dem thermischen CVD-Verfahren, dem plasmaunterstützten CVD-Verfahren
oder dem Aufdampfungsverfahren mit Ionen- oder Elektronenstrahl-Bestrahlung
ausgebildet wurde, einen höheren
Sputterwiderstand und eine höhere
Leistung beim Schutz der dielektrischen Glasschicht aufweist als
diejenige mit (111)-Flächenorientierung.
Zu beachten ist, dass die Ergebnisse von Beispiel 67 zeigen, dass
die Schutzschicht aus Erdalkalioxid mit (100)-Flächenorientierung,
die mit dem Sputterverfahren ausgebildet wurde, hohe Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der Entladungshaltespannung und eine
geringe Leistung beim Schutz der dielektrischen Glasschicht aufweist.
-
Als
Grund für
die obigen Ergebnisse wird angenommen, dass bei dem Erdalkalioxid
der Schutzschicht, die mit dem thermischen CVD-Verfahren, dem plasmaunterstützten CVD-Verfahren oder mit
dem Verfahren der Aufdampfung des Oxids auf eine Schicht mit Ionen-
oder Elektronenstrahl-Bestrahlung ausgebildet wurde, die Kristalle
langsam wachsen und so eine dichte Schutzschicht mit (100)-Flächenorientierung
oder (110)-Flächenorientierung
auszubilden; bei der mit dem Sputterverfahren ausgebildeten Schutzschicht
wachsen die Kristalle nicht langsam, und die Schutzschicht wird
nicht dicht, obwohl sie eine (100)-Flächenorientierung aufweist.
-
Anderes
-
- – Die
Werte in den Tabellen 1–4
in "DRUCKMISCHERTEMPERATUR", "ERHITZUNGSTEMPERATUR FÜR GLASSUBSTRAT", "BILDSCHIRMBRENNTEMPERATUR", "GEDRUCKTE SCHICHTDICKE", "Ar-GASDURCHSTRÖMGESCHWINDIGKEIT" und "O2-GASDRUCHSTRÖMGESCHWINDIGKEIT" wurden als Optimum
für die
jeweiligen Erdalkali-Ausgangsstoffe betrachtet.
- – Die
Ergebnisse der Änderungsraten
der Bildschirmhelligkeit und der dielektrischen Betriebsspannung
in Tabelle 4 wurden bei Plasmabildschirmen mit 5 Volumen-% Xe im
Entladungsgas erhalten. Die gleichen Ergebnisse können jedoch
bei 10 Volumen-% Xe oder mehr erhalten werden.
- – Bei
der obigen Ausführungsform
und den Beispiel-Anordnungen schließt der hintere Schirm der Plasmabildschirme
das hintere Glassubstrat 15 ein, mit welchem die Trennwände 17 verbunden
sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche
Konstruktion beschränkt,
und sie kann bei allgemeinen Wechselspannungs-Plasmabildschirmen Anwendung finden,
wie z. B. diejenigen, bei denen Trennwände am vorderen Schirm befestigt
sind.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung umfassend mit Beispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben wurde, liegen für
Fachleute natürlich
verschiedene Änderungen
und Abwandlungsmöglichkeiten
auf der Hand. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert.
-
-
-
-