JP2003203572A

JP2003203572A - プラズマディスプレイパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003203572A
Application number: JP2003014582A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Takada; 祐助高田; Ryuichi Murai; 隆一村井; Akira Shiokawa; 塩川　　晃
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルの表示性能の向
上、すなわち、画像のちらつきを大幅に軽減し、発光効
率の向上に寄与することを目的とする。【解決手段】本発明のＰＤＰは、保護膜が、ＮａＣｌ
型結晶構造の<１１０>と<１００>に配向された混晶膜を
含んでいる。さらに、保護膜の結晶カラムは、膜厚方向
に対して５〜６０度の角度をもって配向している。この
ような保護膜の成膜には、前者は結晶性を制御しやすい
ＣＶＤ法が、後者は、真空蒸着法が適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイパネル（以下、ＰＤＰという。）及び、ＰＤＰの保
護膜の形成方法に関する。

【０００２】近年、ＰＤＰは大型フラットパネルディス
プレイの最有力と位置づけられており、また、動画表示
にも適していることから、未来のマルチメディア社会、
ディジタル技術社会のディスプレイの中心的存在であ
る。今後は、より一層の高画質化、高効率化が進められ
ていくものと思われる。

【０００３】

【従来の技術】従来のＰＤＰについては、図７に示すよ
うに、前面板１０１と背面板１０６とが対向されてお
り、その前面板の内表面には、隣接して対となる平行な
２本の表示電極１０３の複数対と、この表示電極１０５
を被覆する低誘電体ガラスからなる膜厚４０μｍの誘電
体層１０４と、この誘電体層１０４の表面に保護膜１０
５として８０００ÅのＭｇＯ膜が形成されている。この
ＭｇＯ膜の形成方法としては、一般に、蒸着法、スパッ
タ法、液状の有機酸金属塩やＭｇＯの粉末を含むペース
トを用いて塗布する方法などが用いられている。一方、
背面板１０６の内表面には、放電空間を区切る隔壁１１
０とデータ電極１０８とが並行して配置され、個々の隔
壁１１０で区切られたセル内には、蛍光体１１１が塗布
されている。そして、前面板１０１とこの背面板１０６
とが対向して重ね合わされた後、その周囲が封止され、
放電空間内を排気して、キセノンが数体積％混合された
ネオン混合ガスが封入されている。

【０００４】さらに、最近では、隔壁間で隔離された個
々の放電セル間の誤放電防止、隔壁と前面板との間の振
動によるノイズ低減、内部ガス圧の増大や低気圧下での
パネル膨張の防止などの目的で、隔壁の上端部に低融点
ガラスを塗布し、該低融点ガラスによって隔壁と前面板
を接合させることが提案されている（特開平５−３３４
９５６号、特開平９−２５９７５４号）。

【０００５】このようにして構成されたＰＤＰ１１４
は、データ電極１０８、表示電極１０３に適当なタイミ
ングで電圧を印加することにより、表示画素に相当する
隔壁１１０で区切られた空間部１１２で放電が起こり、
キセノンガスによる紫外線が発生する。その紫外線によ
って励起された蛍光体から可視光が放出されることによ
り画像を表示されることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このＰＤＰの表示性能
を低下させている原因としては、画像のちらつきの問題
と発光効率が低いということである。この画像のちらつ
き、つまり、画質や発光効率を左右するものとしては、
放電空間に接する保護膜と放電ガスが重要な因子となっ
ている。

【０００７】この保護膜には、二次電子放出比γを大き
くし放電開始電圧を低下させることと、寿命を長くする
ために耐スパッタ性を高くすることが要求されており、
現在のＰＤＰでは、ＭｇＯ膜が使用されるのが一般的で
ある。このＭｇＯ膜は、成膜するプロセス条件により配
向性が左右され、現在のところ、放電開始電圧、耐スパ
ッタ性を満足させるためには、基板に対して<１１１>か
<１１０>方向に配向した膜が良いとされている（特第２
６６３９０９号や、特開平１０−１０６４４１）。ま
た、結晶性が高く結晶粒サイズが大きいことが優位であ
ると考えられている。放電開始電圧を下げるという点で
は、この考えで十分であるが、表示性能、すなわち、画
像のちらつきという点では、まだ、解決されていない点
が多い。この画像のちらつきとは、放電が開始される動
作点電圧が微妙にふらついたり、放電遅れによって生じ
ていると考えられている。

【０００８】一方、発光効率については、ＰＤＰでは、
当面の課題としてあげられる。ＰＤＰの発光原理は、基
本的に蛍光灯と同様であり、グロー放電を発生させるこ
とによりＸｅから紫外線を発生させ、蛍光体を励起発光
させる。しかし、この放電エネルギーの紫外線変換効率
や蛍光体における可視光への変換効率が低いので、蛍光
灯のように高い輝度を得ることが難しく、現在のところ
最終的には可視光に利用されるのは、０．２％程度とい
うことがいわれている（光学技術コンタクトＶ０ｌ．３
４，Ｎｏ．１，Ｐ２５，‘９６）。

【０００９】近年、この発光効率の向上に対して様々な
取り組みがなされている。たとえば、アルゴン−ネオン
−キセノンの３成分の混合ガスを用いる（特公平５−５
１１３３号）、ヘリウム−ネオン−キセノンの３成分の
混合ガスを用いる（特許２６１６５３８号）など放電ガ
スの組成を工夫する試みがなされているが、これらの発
光効率は１．１ｌｍ／Ｗ程度であって十分な効果が得ら
れていないのが現状である。

【００１０】本発明は、これらＰＤＰとしての表示性能
の向上、すなわち、画像のちらつきを大幅に軽減した
り、発光効率の向上に寄与することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の第１の発明は、対向する１対の基板に挟ま
れたガス放電空間に放電ガスが封入され、前記放電ガス
に接するように保護膜が形成されたプラズマディスプレ
イパネルであって、前記保護膜は、ＮａＣｌ型結晶構造
の<１１０>と<１００>に配向された混晶膜を含むことを
特徴としている。通常、保護膜としては、ＭｇＯ膜が一
般的であることは述べたが、このＮａＣｌ型結晶構造を
持つ保護膜は通常成膜するプロセス条件や下地の影響を
受けやすく、<１１１>，<１１０>，<１００>などに配向
された膜が成長する。この配向を一方向に限らず、<１
１０>と<１００>の二方向に配向した結晶が混在する保
護膜にすることにより、効率を飛躍的に高めることがで
きた。さらに、この保護膜を用いガス圧をあげていくと
その効果はさらに高まる。

【００１２】従来のＰＤＰでは、放電に伴って発生する
紫外線は、共鳴線（中心波長１４７ｎｍ）が大部分であ
るのに対して、放電ガス圧が高い場合（すなわち、放電
空間内に封入されている原子の数が多い場合）は、分子
線（中心波長１５４ｎｍ，１７２ｎｍ）の割合が多くな
る。ここで、共鳴線は自己吸収があるのに対し、分子線
は自己吸収がほとんどない。このことで、蛍光体層に照
射される紫外線の量が低下しないためガス圧が低い場合
に比べ輝度が向上し、その結果、発光効率が向上する。

【００１３】本願発明者らは、このガス圧を高めたとき
に、放電ガスに接する保護膜のＭｇＯ膜が一方向に配向
した膜でなく、<１１０>と<１００>の混晶膜の方が効率
が優れていることを発見した。この理由については明ら
かではないが、恐らく、分子線の割合が多くなったの
か、放電モードが変化し、無効な電流が流れなくなった
ためと考えられるが、実際のところは、定かではない。
また、放電ガス中のキセノン比率を適度に選択すること
により放電開始電圧や効率をさらに向上させることもで
きる。ガス圧は３００〜４０００Ｔｏｒｒの範囲で有効
であった。ここで、二方向に配向した保護膜は<１１０>
に優先配向していることが好ましい。さらには、保護膜
中の<１１０>結晶と<１００>結晶の混在比［<１１０>／
<１００>］が３以上５以下であることが好ましい。

【００１４】また、本発明の第２の発明は、対向する１
対の基板に挟まれたガス放電空間に放電ガスが封入さ
れ、前記放電ガスに接するように保護膜が形成されたプ
ラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜はＮａ
Ｃｌ型結晶構造であり、前記保護膜の結晶カラムは、膜
厚方向に対して５〜６０度の角度をもって配向している
ことを特徴としている。通常ＭｇＯなどのＮａＣｌ型結
晶構造を持つ膜は、結晶カラムが図５に示すように、膜
厚方向に成長し、垂直配向することが知られているが、
この結晶カラムを膜厚方向に対して一定の角度を持たせ
ることで保護膜の二次電子放出比γ値をさらに高くする
ことができ、さらに、放電遅れを大幅に改善することが
できる。この結果、放電開始電圧を低くすることだけで
なく、画像のちらつきをも改善することができる。ここ
で、保護膜は<１１０>、<１１１>、<１００>、<２１１>
に優先配向されていることが好ましい。また、<１１０>
と<１００>に優先配向された混晶膜であることが好まし
い。また、ガス圧は３００〜４０００Ｔｏｒｒの範囲が
好ましい。

【００１５】また、本発明の第３の発明は、第１の発明
において構成された保護膜が化合物の蒸気と反応ガスを
減圧プラズマ中で分解し反応させることで形成される方
法（以下、ＣＶＤ法という）を用いて形成することを特
徴とするＰＤＰの製造方法である。真空蒸着法やスパッ
タ法では、試料の成膜温度や成膜速度を変えれば制御す
ることは可能であるが、実際に、プロセス前後の熱履歴
の問題を考慮すると、成膜温度を４００℃前後のままで
混晶膜を作製するのは、ほとんど困難である。反面、Ｃ
ＶＤ法では、ガス流量などを変えることによって成膜温
度をほとんど変更することなく、<１１０>と<１００>の
二方向の結晶性膜を混在させた膜を作製することができ
る。

【００１６】また、本発明の第４の発明は、第２の発明
において構成された保護膜が真空蒸着法を用いて形成す
ることを特徴とするＰＤＰの製造方法である。二方向の
結晶膜を混在させるような制御は困難であるが、蒸着分
子を基板に斜めから入射させるなどの簡単な工夫をする
ことにより、膜厚方向に対して結晶カラムに一定の傾き
を持たせることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のプラズマディスプ
レイパネル及び、保護膜の形成方法に係る実施形態を図
面に基づいて説明する。

【００１８】（発明の実施の形態１）図１は、本発明に
おけるＰＤＰの主要部を示す図。図２は、本発明におけ
る保護膜形成装置の概要図。図３は、本発明の実施の形
態１に係わるＰＤＰの保護膜断面の概要図。図５は、比
較例１に係わる従来法で形成した保護膜の断面概要図で
ある。

【００１９】本発明のＰＤＰは図１に示すように、縦２
００ｍｍ横３００ｍｍ厚さ３ｍｍの前面ガラス１０２上
に、銀ペースト（例えば、ノリタケ製ＮＰ−４０２８）
を膜厚５μｍ、幅８０μｍのライン状に印刷、焼成し、
表示電極１０３を形成する。次に、この表示電極１０３
を覆うように有機バインダー（１０％のエチルセルロー
スを含むα−ターピネール）を含む７５重量％のＰｂ
Ｏ、１５重量％のＢ₂Ｏ₃、１０重量％のＳｉＯ₂からな
る鉛系の誘電体層用ペーストをスクリーン印刷法で印刷
後・焼成し、膜厚４０μｍの誘電体層を得る。この誘電
体層上にＣＶＤ法により、結晶粒径が４０〜５０ｎｍに
なるように酸素流量を調整しながら成膜する。

【００２０】このＣＶＤ法について詳細に説明する。ま
ず、前面ガラス１０２を図２に示すような装置内にセッ
トし、基板加熱ランプ１１７で３５０℃に加熱する。気
化器にはマグネシウムアセチルアセトナート（Ｍｇ（Ｃ
₅Ｈ₇Ｏ₂）₂）を入れ、２２０℃に加熱しておく。そし
て、原料ガス供給バルブおよびキャリアガス供給バルブ
を開け、原料ガス供給口１１９から５０ｓｃｃｍの窒素
ガスをＭｇ（ａｃａｃ） ₂蒸気となった原料ガスととも
に成膜室１１６に導入する。同時に、酸素供給バルブを
開け、酸素ガス供給口１２０から反応ガスとしての酸素
（流量５００ｓｃｃｍ）も同様に成膜室１１６に導入す
る。次に、高周波電源１２１より１３．５６ＭＨｚの高
周波電界を１．２ｋＷ印加し、電極１２２上にプラズマ
１２３を発生させ、図３に示すような３０００Åの膜厚
で<１１０>と<１００>との膜面内比が４：１である混晶
したＭｇＯ膜を得る。ここで、面内比とは、ＪＣＰＤＳ
に記載の値とＸＲＤ結果より得られたフィッティングカ
ーブの面積との積で求められる値の比である。成膜時の
圧力は、０．０８Ｔｏｒｒである。このようにして、前
面板ガラスが完成する。

【００２１】一方、前面ガラス１０２上に銀ペースト
（例えばノリタケ製ＮＰ−４０２８）を、膜厚５μｍ、
幅８０μｍのライン状に印刷、焼成し、データ電極１０
８を得る。次に、ガラスペースト（例えばノリタケ製Ｎ
Ｐ−７９７３）を、膜厚２０μｍで印刷、焼成し、誘電
体層１０９を得る。さらに、この誘電体層１０９上にデ
ータ電極１０８と互いに並行になるようにスクリーン版
によって多層印刷し、焼成して隔壁１１０を得る。この
隔壁１１０によって形成された放電空間に蛍光体１１１
を印刷し、焼成することで背面板が完成する。

【００２２】この前面板１０１と背面板１０６を対向さ
せて重ね合わせ、内部を真空に排気し、ネオンが９５体
積％、キセノンが５体積％の混合ガスを５００Ｔｏｒｒ
になるまで封入し、ＰＤＰ１１４を完成させる。

【００２３】このＰＤＰのセルサイズは、０．３×０．
９ｍｍである。

【００２４】（比較例１）本発明の実施の形態１と同様
のＰＤＰを作製した。ただし、保護膜については同じＣ
ＶＤ法で<１１０>配向のＭｇＯ膜を形成した（図５）。
膜厚は実施の形態１と同じ３０００Åである。

【００２５】（比較例２）本発明の実施の形態１と同様
のＰＤＰを作製した。ただし、保護膜については同じＣ
ＶＤ法で<１００>配向のＭｇＯ膜を形成した。膜厚は実
施の形態１と同じ３０００Åである。

【００２６】（比較例３）本発明の実施の形態１と同様
のＰＤＰを作製した。ただし、保護膜については従来法
である電子ビーム蒸着によるＭｇＯ膜（<１１１>配向）
を形成した。膜厚は実施の形態１と同じ３０００Åであ
る。

【００２７】本実施例と比較例１、２、３で作製したＰ
ＤＰを同じ動作回路で表示させたところ、（表１）の結
果となった。この結果より、本発明のＰＤＰは従来のＰ
ＤＰに比べ、優れた表示性能を示していることがわか
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、本発明の実施の形態１では、ＭｇＯ
膜を<１１０>と<１００>との混晶比を４としたが、成膜
条件をかえて検討した結果、３以上５以下にすると効率
が顕著に向上することがわかった。したがって、混在比
は、好ましくは、３以上、５以下である。

【００３０】また、本実施の形態１では、ＭｇＯ膜の膜
厚を３０００Åとしたが、必要なのは放電空間に接する
保護膜の表面状態であり、したがって、膜厚はこの限り
ではない。

【００３１】また、本実施の形態１では、保護膜の成膜
法としてＣＶＤ法を用いたが、作製条件によっては、従
来からの蒸着法やスパッタ法、あるいは、その他の成膜
法でも可能である。しかし、膜厚、試料温度等の制約条
件を満足するには、ＣＶＤ法が好ましい。

【００３２】（発明の実施の形態２）本発明のＰＤＰ
は、本実施の形態１と同様に、縦２００ｍｍ横３００ｍ
ｍ厚さ３ｍｍの前面ガラス１０２上に、銀ペースト（例
えば、ノリタケ製ＮＰ−４０２８）を膜厚５μｍ、幅８
０μｍのライン状に印刷、焼成し、表示電極１０３を形
成する。次に、この表示電極１０３を覆うように有機バ
インダー（１０％のエチルセルロースを含むα−ターピ
ネール）を含む７５重量％のＰｂＯ、１５重量％のＢ₂
Ｏ₃、１０重量％のＳｉＯ₂からなる鉛系の誘電体層用ペ
ーストをスクリーン印刷法で印刷後・焼成し、膜厚４０
μｍの誘電体層１０４を得る。この誘電体層１０４上に
電子ビーム真空蒸着法により、<１１１>方位の結晶カラ
ムが膜厚方向に対して３０度角度を持ったＭｇＯ膜を形
成し、保護膜１０５を得る（図６）。この真空蒸着法で
は、ＭｇＯの蒸発物が膜形成させる基板に対して３０度
の入射角をもたせた。このようにして前面板１０１が完
成する。

【００３３】一方、背面板１０６の作製についても実施
の形態１と同様に作製する。この前面板１０１と背面板
１０６を対向させて重ね合わせる。このとき、放電ガス
として封入するガス圧を大気圧よりも高く設定するた
め、背面板の隔壁１１０と前面板の保護膜１０５を低融
点ガラスの接合部材１１５（例えば、旭硝子ＡＳＦ−２
０００）で接合する（図４）。この接合部材１１５は、
隔壁１１０上に印刷を使って形成する。そして、最後
に、放電空間を排気し、ネオンが９５体積％、キセノン
が５体積％の混合ガスを１５００Ｔｏｒｒまで封入し、
ＰＤＰ１１４を完成させる。このＰＤＰのセルサイズ
は、０．３×０．９ｍｍである。

【００３４】（比較例４）本発明の実施の形態２と同様
のパネルを作製した。ただし、保護膜については従来法
である電子ビーム蒸着による<１１１>垂直配向のＭｇＯ
膜を形成した。膜厚は実施の形態２と同じ３０００Åで
ある。

【００３５】（比較例５）本発明の実施の形態２と同様
のパネルを作製した。ただし、保護膜については従来法
である電子ビーム蒸着による<１１０>垂直配向のＭｇＯ
膜を形成した。膜厚は実施の形態２と同じ３０００Åで
ある。

【００３６】このようにして本実施例と比較例３、４で
作製したＰＤＰを同じ動作回路で表示させたところ、
（表２）の結果となった。この結果より、本発明のＰＤ
Ｐは従来のＰＤＰに比べ優れた表示性能を示しているこ
とがわかる。

【００３７】

【表２】

【００３８】なお、本実施の形態２では、ＭｇＯ膜の
膜厚を３０００Åとしたが、必要なのは放電空間に接す
る保護膜の表面の結晶状態であり、したがって、膜厚は
この限りではない。

【００３９】また、本実施の形態２では、放電ガス圧を
１５００Ｔｏｒｒとしたが、３００Ｔｏｒｒを越えると
ころから紫外線発生量が多くなり、その結果、効率向上
が期待できる。また、ガス圧力を高くするとさらに効果
が期待できるが、放電開始電圧が実用以上の電圧とな
り、パネルとしても作製困難となるため、好ましくは、
６００〜４０００Ｔｏｒｒである。

【００４０】なお、本実施の形態２では、保護膜の結晶
カラムの角度を膜厚方向に対して３０度としたが、角度
を変えて検討した結果、６０度を越えると画像のちらつ
きが多くなるばかりか、成膜レートが極端に落ち、パネ
ル内での膜厚均一性も問題となるため、好ましい角度
は、５〜６０度である。

【００４１】また、本実施例では、保護膜の成膜法とし
て真空蒸着法を用いたが、イオンプレーティング法を用
いれば、膜構造や配向性を更にコントロールすることが
できる。また、成膜方法を工夫すれば、ＣＶＤ法やスパ
ッタ法等でも結晶カラムを傾けて成膜することができ
る。

【００４２】なお、本実施例では、保護膜をＭｇＯ膜と
したが、二次電子放出比が高く、かつ、膜が結晶性を示
すものであって、結晶粒径を制御できる膜であれば、同
じ効果が得られることは言うまでもない。その他のＮａ
Ｃｌ型結晶構造としては、たとえば、ＭｇＦ₂、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｙ₂Ｏ₃、ランタノイド類などがあ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明では、対向する１
対の基板に挟まれたガス放電空間に放電ガスが封入さ
れ、前記放電ガスに接するように保護膜が形成されたプ
ラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜は、Ｎ
ａＣｌ型結晶構造の<１１０>と<１００>に配向された混
晶膜とすることで、放電効率を飛躍的に高めることがで
きる。

【００４４】さらに、本発明では、保護膜をＮａＣｌ型
結晶構造の<１１０>と<１００>に配向された混晶膜とす
るために、化合物の蒸気と反応ガスを減圧プラズマ中で
分解し反応させる方法、すなわち、ＣＶＤ法を用いるこ
とにより、この<１１０>と<１００>混晶膜の比率を所定
の比率に制御することができ、放電効率の高いＰＤＰを
提供することができる。

【００４５】また、本発明では、対向する１対の基板に
挟まれたガス放電空間に放電ガスが封入され、前記放電
ガスに接するように保護膜が形成されたプラズマディス
プレイパネルにおいて、前記保護膜はＮａＣｌ型結晶構
造であり、前記保護膜の結晶カラムは、膜厚方向に対し
て５〜６０度の角度をもって配向することにより、放電
効率の向上ばかりでなく、画像のちらつきに影響を及ぼ
す放電遅れを大幅に改善することができる。さらに、結
晶カラムが一定の角度を持った保護膜を作製する際に、
蒸発物質の斜め入射による真空蒸着法を用いることによ
り、放電効率が高く、画像のちらつきの少ないＰＤＰを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＰＤＰの主要部を示す図

【図２】本発明における保護膜形成装置の概要図

【図３】本発明の実施の形態１に係わるＰＤＰの保護膜
断面の概要図

【図４】本発明の実施の形態２に係わるＰＤＰの主要部
を示す図

【図５】比較例１に係わる従来法で形成したＰＤＰの保
護膜断面の概要図

【図６】本発明の実施の形態２に係わるＰＤＰの保護膜
断面の概要図

【図７】従来のＰＤＰを示す概要図

【符号の説明】

１０１前面板１０２前面ガラス１０３表示電極１０４誘電体層１０５保護膜１０６背面板１０７背面ガラス１０８データ電極１０９背面板誘電体１１０隔壁１１１蛍光体１１２空間部１１４ＰＤＰパネル１１５接合部材１１６成膜室１１７基板加熱ランプ１１８気化器１１９原料ガス供給口１２０酸素ガス供給口１２１高周波電源１２２電極１２３プラズマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩川晃大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5C027 AA07 5C040 FA01 GE01 GE09 JA07 MA03 MA10 MA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス放電空間に放電ガスが封入され、前
記放電ガスに接するように保護膜が形成されたプラズマ
ディスプレイパネルであって、前記保護膜は、＜１１０
＞と＜１００＞に配向された混晶膜を含むことを特徴と
するプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】保護膜が＜１１０＞に優先配向している
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ
パネル。
【請求項３】保護膜中の＜１１０＞結晶と＜１００＞
結晶の混在比［＜１１０＞／＜１００＞］が３以上５以
下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディ
スプレイパネル。