JP2002289102A

JP2002289102A - プラズマディスプレイ

Info

Publication number: JP2002289102A
Application number: JP2001091605A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 加藤　　明; Hiroshi Kajiyama; 博司梶山; Kazuo Kamiya; 一夫上谷; Kenichi Kizawa; 賢一鬼沢; Tetsuo Minemura; 哲郎峯村; Yasushi Ihara; 靖井原; Shiro Takigawa; 志朗瀧川; Koichi Nose; 功一能勢; Isao Tokomoto; 勲床本; Yasuhiro Koizumi; 康浩小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイに用いられる電極用保護
膜について、高い二次電子放出特性を確保し、かつ安定
性を高めることにある。【解決手段】プラズマディスプレイの全面板に設けられ
る表示電極上に、膜１ｇ当たりに換算して２０ｍ²／ｇ
以下、好ましくは１０ｍ²／ｇ以下の比表面積を有する
材料で構成されている無機化合物膜を形成する。【効果】二次電子放出効率が高く、安定性に優れてい
る。そのため、ＰＤＰパネルの放電開始電圧が低く出
来、高い放電安定性も期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示デバイスとして
用いられるプラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰと称す
る）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＰは２枚のガラス基板の間隙に密閉
された微小な放電空間を多数設けた表示デバイスであ
る。たとえば、マトリックス表示方式のＰＤＰでは、多
数の電極が格子状に配列され、各電極の交差部の放電セ
ルを選択的に発光させて画像を表示する。代表的な面放
電型のＡＣ型ＰＤＰでは前面板の表示電極は誘電体層で
被覆され、さらに誘電体層上に保護膜が形成されてい
る。ここで、誘電体層は電極への電圧印加により生じた
電荷を蓄積するために設けられており、保護膜は放電ガ
ス中のイオンの衝突による誘電体層の損傷を防ぐため、
及び二次電子の放出により放電開始電圧を低減するため
に設けられている。従来、保護膜としては、蒸着などの
薄膜法を用いて形成された厚さ数百ｎｍ程度の酸化マグ
ネシウム膜が主に用いられていた。この酸化マグネシウ
ム膜は通常、水分，二酸化炭素，酸素，水素等を吸着し
ており、初期の放電特性に影響を与えるとともに、ＰＤ
Ｐ動作中には封入ガス中に不純物ガスとして放出され、
ＰＤＰの動作条件に影響を及ぼすことが懸念される。特
に放電電圧に大きな影響を及ぼす二次電子放出能に影響
を及ぼす。

【０００３】現在のＰＤＰ製造プロセスにおいては、放
電ガスの封入前にパネルの排気を行っている。この排気
工程で除去しきれないガスは製品完成後に不純物ガスと
して残留する。この時、特に保護膜に吸着されている水
分および二酸化炭素は脱離しにくく、高温度で長時間の
排気が必要である。この長時間の排気工程がライン全体
の律速工程になることが多い。また、高温での排気は他
の部材への影響もあり、制限がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＣ型ＰＤＰにおける
保護膜としては、二次電子放出能が高く、しかも使用時
にも安定していることが求められている。ＰＤＰパネル
製造工程において、保護膜上の吸着ガス成分、特に水分
および二酸化炭素を除去し、保護膜を活性化している
が、この除去が容易であること必要である。従来の保護
膜では水分，二酸化炭素の吸着量が大きいため、３５０
℃の真空加熱を行っても、多量の水分および二酸化炭素
が残留するという課題があった。この結果、パネル作成
後、実効の二次電子放出能に影響を及ぼし、放電特性に
影響を与える。しかも使用時に保護膜から不純物ガスが
放出されるため、なかなか放電特性が安定しないという
課題があった。そのため、加熱温度を上げたり、排気時
間を延ばす等の対策が必要になり、製造コストアップに
つながっていた。

【０００５】本発明は吸着水分および二酸化炭素の吸着
量が少なく、二次電子放出能が高く、安定性の良いＰＤ
Ｐ電極用保護膜及びその保護膜を備えたＰＤＰを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するために、ＰＤＰ用の保護膜に比表面積が
小さい材料を用いることを特徴としている。この比表面
積の値としては、２０ｍ²／ｇ以下、特に好ましくは１
０ｍ²／ｇが選ばれる。比表面積が小さいと成膜工程や
その後のＰＤＰ製造工程において、水分および二酸化炭
素の吸着が起きても、その絶対量が少なく、加熱排気工
程での脱離が容易である。また、脱離が不充分な場合で
も、保護膜表面に残留する不純物ガス量が少ない。

【０００７】従来、保護膜には主に酸化マグネシウムを
主成分とする酸化物膜が用いられており、電子ビーム蒸
着法等により厚さ数百ｎｍ程度の薄膜を形成していた。

【０００８】本発明者らは、保護膜物性とＰＤＰ特性と
の関連を詳細に調べたところ、比表面積の大きな保護膜
は加熱排気工程において、膜からの水分および二酸化炭
素の脱離が容易ではなく、放電中にパネル内に不純物ガ
スとして放出され、放電特性や安定性に影響を及ぼすこ
とがわかった。また、現在ＰＤＰ使用されている酸化マ
グネシウム膜の比表面積は通常２０ｍ²／ｇ以上あるこ
ともわかった。

【０００９】この場合、通常のＰＤＰの製造過程におけ
る３５０℃程度の加熱排気処理では、保護膜に吸着して
いる水分や二酸化炭素が完全には除去しきれず、かなり
多量の水分や二酸化炭素が保護膜に吸着したまま残存す
ることがある。このような残存不純物ガスは、保護膜表
面からの二次電子放出能を低下するのみならず、放電ガ
ス中に放出され、放電そのものにも影響を及ぼす。

【００１０】本発明の方法によるＰＤＰ用保護膜は、比
表面積を２０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１０ｍ²／ｇ以
下に抑えたため、もともと水分および二酸化炭素の吸着
容量が低い。そのため、３５０℃程度、あるいはそれ以
下の加熱排気でも吸着水分、及び二酸化炭素の脱離が容
易である。仮に加熱排気工程が不充分でも、保護膜に吸
着残存する量も少い。この場合加熱排気に要する時間
は、もちろん、パネルのサイズやセル構造、および排気
装置の能力や排気方法に依存する。従って一概には決め
られないが、通常のパネルでは２時間程度が目安であ
る。

【００１１】本発明の方法によるＰＤＰ用保護膜には無
機化合物を用いるが、特に好ましいのは酸化マグネシウ
ムを主成分とする膜である。もちろん、酸化マグネシウ
ムの特性を変えるために、他の成分が含有されていても
構わない。酸化物以外の膜を用いることも可能である。

【００１２】また、本発明におけるもう一つの方法にお
いては、誘電体膜及び保護膜を一体化し、全体として、
比表面積が２０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１０ｍ²／ｇ
以下の無機化合物膜を用いることにある。従来のＰＤＰ
では、前面板の表示電極上に酸化物の誘電体層を設け、
さらに酸化マグネシウムを主成分とする保護膜を設けて
いた。本発明では、この誘電体としての機能と保護膜と
しての機能を同一の膜で担うことも可能であり、構成が
単純化される。そのため、製造工程も簡略化され、低コ
スト化の利点がある。無機化合物膜の材料には酸化マグ
ネシウムのような酸化物を主成分とする材料が好まし
い。もちろん、酸化マグネシウムの特性を変えるため
に、他の成分が含有されていても構わない。また、酸化
マグネシウム以外の酸化物や酸化物以外の弗化物等を単
独あるいは混合して用いることも可能である。いずれに
しろ、比表面積としては、２０ｍ²／ｇ以下、好ましく
は１０ｍ²／ｇ以下であることが必要である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の保護膜を適用した
ＰＤＰについて、その一画素を構成する部分を表す拡大
図である。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は図
１（ａ）の断面図である。

【００１４】ＰＤＰは図１（ａ）に示されるように、前
面板９と背面板４とが対向するように設けられている。
背面板４には、一画素の表示のための三種類の蛍光体１
Ｒ，１Ｇ，１Ｂが互いに隔壁２で隔てて備えられてい
る。この三種類の蛍光体１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにより、一つ
の画素を各色で表示できるように構成されている。

【００１５】また、背面板３０には、Ｙ軸方向に沿って
配線されたアドレス電極３が設けられている。また、前
面板９には表示電極７が前記アドレス電極と直交するよ
うにＸ軸方向に沿って配線されている。また、表示電極
７にはこれに沿うようにバス電極８が配線されている。
表示電極７及びバス電極８は、誘電体層６で被覆されて
いる。さらに誘電体層６の表面に保護膜５が設けられ
る。

【００１６】前面板９と背面板４との間には、放電ガス
として、所定の圧力の希ガスが封入される。そして、前
記アドレス電極３，表示電極７，バス電極８に所定の電
圧が印加されると、前記希ガスのプラズマ放電に伴う紫
外線により蛍光体が発光し、前面板９より外部に可視光
が放射され、当該画素による表示が行われる。

【００１７】本発明による水分および二酸化炭素の脱離
し易い保護膜によれば、保護膜からの二次電子放出係数
が向上し、その結果、ＰＤＰの放電開始電圧を低減でき
る。また、使用時に保護膜からの残留不純物ガスの放出
も少なく、放電の安定性も良い。

【００１８】本発明におけるＰＤＰ用保護膜は本発明の
目的とする所定の比表面積が得られていれば、成膜方法
に特に限定されない。電子ビーム蒸着法，スパッタ法，
イオンプレーティング法，イオンアシスト法等が使用で
きる。しかし本発明の比表面積を有する膜を得るために
は、それぞれ成膜条件の最適化等の工夫が必要である。

【００１９】本発明におけるＰＤＰでは放電空間内にガ
ス媒体が封入されている。このガス媒体には、通常希ガ
ス元素の混合体が使用される。具体的には、ヘリウム，
ネオン，アルゴン，キセノン，クリプトンの中から選ば
れた１種以上のガスが用いられる。

【００２０】その封入圧力は特に限定されないが、４０
０Torrから７６０Torrの間が望ましい。（実施例）本発明ではイオンプレーティング法により本
発明のＰＤＰ電極用保護膜を成膜した例を述べる。すな
わち、本発明の保護膜５の成膜は、電子ビーム照射によ
って蒸発した膜原料が高周波コイル内を通過して基板上
に堆積するイオンプレーティング方式の真空成膜装置を
用いて実施した。膜原料は酸化マグネシウム粒を使用
し、酸素ガスを真空装置内に供給して、酸化マグネシウ
ムからなる保護膜５を形成した。成膜時の基板の加熱温
度，酸素ガスの供給量を変えて物性の異なる種々の膜を
形成した。また、電子ビーム蒸着法によっても保護膜を
形成した。（実施例保護膜１，２）実施例１，２の保護膜のイオン
プレーティング法による成膜プロセスを詳述する。真空
成膜装置内に３×１０^-2Ｐａの圧力の酸素ガスを導入
し、基板加熱ヒータにより、ガラス基板を３００℃，３
５０℃に加熱して成膜し、実施例保護膜１及び２とし
た。成膜速度は毎秒１ｎｍとした。高周波コイルには
１．５ｋＷの高周波を印加した。基板にはマイナスの直
流バイアス電圧として、２００ｋＶを印加した。

【００２１】Ｋｒガス吸着によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により
保護膜の比表面積を測定した結果、実施例保護膜１，２
の比表面積はそれぞれ、１５.５，７.５ｍ²／ｇであっ
た。（実施例保護膜３，４）実施例保護膜３，４を電子ビー
ム蒸着法により形成した。酸素ガスを１×10^-2Ｐａの圧
力で導入し、ガラス基板温度を３５０℃，４００℃にそ
れぞれ加熱して成膜し、実施例保護膜３，４とした。成
膜速度は毎秒１ｎｍとした。

【００２２】Ｋｒガス吸着によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により
保護膜の比表面積を測定した結果、実施例保護膜３，４
の比表面積はそれぞれ、６.５，４.５ｍ²／ｇであっ
た。（比較例保護膜１〜３）比較例保護膜１〜３を電子ビー
ム蒸着法により形成した。酸素ガスを３×10^-2Ｐａの圧
力で導入し、ガラス基板温度を１５０℃，２００℃，２
５０℃にそれぞれ加熱して成膜し、比較例保護膜１，
２，３とした。成膜速度は毎秒１ｎｍとした。

【００２３】Ｋｒガス吸着によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により
比較例保護膜の比表面積を測定した結果、比較例保護膜
１,２,３の比表面積はそれぞれ、５５.７,３６.８,２
５.５ｍ²／ｇであった。（二次電子放出係数の測定）ＰＤＰの放電特性に密接に
関連するパラメータである二次電子放出係数（γ）を以
下のようにして測定した。

【００２４】図２は、測定に用いた二次電子放出係数測
定装置の概略構成を示す図である。この二次電子放出係
数測定装置によると図２に示されるように、ステンレス
基板１０の上に形成されたＭｇＯからなる保護膜１１の
表面にＮｅのイオンビーム１２を照射して二次電子１３
を放出させ、保護膜１１の前面に配置されたコレクタ電
極１４により二次電子１３を捕集し、コレクタ電極１４
に生じた電流値により二次電子放出比が求められる。

【００２５】また、コレクタ電極１４とステンレス基板
１０の間には、コレクタ電極１４が正電極となるように
バイアス電圧Ｖｃが印加され、ＭｇＯの保護膜１１より
放出された二次電子１３が全て捕集されるようにされて
いる。このコレクタ電極１４に印加される電圧Ｖｃを増
大させた時に飽和した値が二次電子放出係数とされる。

【００２６】この二次電子放出特性の測定を行うにあた
り、Ｎｅのイオンビームを５００ｅＶの加速エネルギー
で照射した。

【００２７】測定開始１時間後のγ値は、実施例保護膜
１，２，３，４に対して、それぞれ０.４５，０.４８，
０.４７，０.４９であった。一方、比較例保護膜１，
２，３に対してはそれぞれ０.３０，０.３３，０.３４
であった。このことからも、比表面積の小さな実施例保
護膜は二次電子放出能が高いことがわかった。

【００２８】また、実施例保護膜では二次電子放出係数
（γ）は、短時間で安定するのに対し、比較例保護膜の
場合は、安定までに時間がかかることがわかった。これ
は、実施例保護膜は比表面積が小さいため、短時間で保
護膜表面に吸着した水分や二酸化炭素が脱離され、表面
が清浄化できるのに対し、比表面積の大きな比較例保護
膜では、なかなか表面が清浄化できないためであると考
えられる。本測定は、真空の高い減圧下で行われるた
め、保護膜表面が時間とともに清浄化され、γが大きく
なってくる効果があるので、比表面積の大きな比較例保
護膜も時間をかければγが大きくなることもわかった。
しかし、実ＰＤＰパネルでは、放電ガスを封入してしま
うので、本測定のような経時的な表面清浄化は期待でき
ない。すなわち、実ＰＤＰパネルでは、比表面積の大き
な保護膜を用いた従来の方法では、残留吸着ガス成分の
影響でγ値自体も低くなるため、放電電圧も高くなる。
また、吸着ガスが放出されると放電ガス中に不純物ガス
が含有されてしまうため、放電電圧が上昇する等の影響
を及ぼすことになる。比表面積の小さな本発明における
保護膜は、比表面積の大きな保護膜に比べ、安定した高
い二次電子放出係数を示すので、放電開始電圧を低く出
来、かつ放電安定性にも優れる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による比表
面積を制御した膜をＡＣ型ＰＤＰの保護膜として用いる
ことにより、安定した高い二次電子放出係数を得ること
が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）交流型ＰＤＰの一画素に対応する部分を
表す図（図１（ａ））及び図１（ａ）の断面図（図１
（ｂ））である。

【図２】二次電子放出係数測定装置の概略図である。

【符号の説明】

１Ｒ…赤色蛍光体、１Ｇ…緑色蛍光体、１Ｂ…青色蛍光
体、２…隔壁、３…アドレス電極、４…背面板、５…保
護膜、６…誘電体層、７…表示電極、８…バス電極、９
…前面板、１０…ステンレス基板、１１…保護膜、１２
…Ｎｅイオンビーム、１３…二次電子、１４…コレクタ
電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上谷一夫兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内 (72)発明者鬼沢賢一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者峯村哲郎茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者井原靖兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内 (72)発明者瀧川志朗兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内 (72)発明者能勢功一兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内 (72)発明者床本勲兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内 (72)発明者小泉康浩兵庫県西宮市小曾根町一丁目５番25号新明和工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C040 FA01 FA04 GB03 GB14 GE07 MA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示電極が配線されている前面板とアドレ
ス電極が配線されている背面板を有し、両基板の間隙に
形成された微小な放電空間での放電により画像を表示す
るプラズマディスプレイにおいて、前記全面板に設けら
れる誘電体層を覆う無機化合物からなる保護膜を有し、
該保護膜は保護膜１ｇ当たりに換算して２０ｍ²／ｇ以
下の比表面積を有する材料で構成されていることを特徴
とするプラズマディスプレイ。
【請求項２】表示電極が配線されている前面板とアドレ
ス電極が配線されている背面板を有し、両基板の間隙に
形成された微小な放電空間での放電により画像を表示す
るプラズマディスプレイにおいて、前記全面板に設けら
れる表示電極を覆う無機化合物膜を有し、該無機化合物
膜は膜１ｇ当たりに換算して２０ｍ²／ｇ以下の比表面
積を有する材料で構成されていることを特徴とするプラ
ズマディスプレイ。
【請求項３】請求項１の保護膜材料が酸化マグネシウム
を主成分とする酸化物からなることを特徴とする請求項
１に記載のプラズマディスプレイ。
【請求項４】請求項２の無機化合物膜材料が酸化マグネ
シウムを主成分とする酸化物からなることを特徴とする
請求項２に記載のプラズマディスプレイ。