JP2003272531A

JP2003272531A - ガス放電パネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003272531A
Application number: JP2002073615A
Authority: JP
Inventors: Koji Akiyama; 浩二秋山; Seiki Nishimura; 征起西村; Hidetaka Tono; 秀隆東野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: JP4144234B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電開始電圧を低減し高輝度を実現するとと
もに、かつ経時劣化の生じ難い高信頼性のＰＤＰ用ガス
放電パネルおよびその製造方法を提供する。【解決手段】前面側基板１０１上に表示電極対１０４
とそれを覆う誘電体層１０５と保護層１０６とが形成さ
れた前面板１００と、もう一方の背面側基板１１１上に
は少なくとも蛍光体層１１５と隔壁１１４が形成された
背面板１１０とを放電空間１２０を介して対向させてな
る構成において、上述の保護層１０６が周期表第ＩＩ族
および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期表第ＩＩ
Ｉ族の元素を少なくとも１つ含有し、誘電体層１０５側
から放電空間１２０側に向かう膜厚方向において放電空
間１２０側の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が誘電体層
１０５側に比べて大きくなるようにした構成を有する。

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と略称する）に代表されるガス
放電パネルおよびその製造方法に係わり、特に対向３電
極面放電型とよばれる交流駆動のＰＤＰ用ガス放電パネ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＰ用ガス放電パネルは、ガス放電に
よって発生した紫外線で蛍光体を励起発光させ、画像表
示する平面型ディスプレイである。その放電の形成手法
から交流（ＡＣ）型と直流（ＤＣ）型とに分類される。
ＡＣ型は、輝度、発光効率、寿命の各特性でＤＣ型より
優れ、特に、ＡＣ型の中でも、反射型面放電タイプは輝
度、発光効率の点で際立っているため、このタイプのも
のは広く利用されている。

【０００３】面放電形ＡＣガス放電パネルは、前面板と
背面板とを放電空間を有して貼り合わせた構成であり、
前面板には一対の表示電極対が複数個配列され、その上
に誘電体層と保護層とが形成されている。また、背面板
には複数のアドレス電極と、このアドレス電極に平行に
隔壁が形成され、さらに隔壁間には蛍光体層が形成され
ている。なお、前面板に形成された表示電極対と背面板
に形成されたアドレス電極とは直交するように貼り合わ
される。

【０００４】ＡＣ駆動型のＰＤＰでは、表示電極対上に
形成する誘電体層が特有の電流制限機能を示すので、Ｄ
Ｃ駆動型のＰＤＰに比べて長寿命にできる。この誘電体
層は表示電極対とブラックマトリクスとの形成後で、し
かも、これらを確実に覆うように形成することが必要と
されるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方
式で形成している。また、保護層はプラズマ放電により
誘電体層がスパッタリングされないようにするために設
けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であるこ
とが要求される。このために、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）が多く用いられている。なお、このＭｇＯは大きな
二次電子放出係数（γ）を有しているので、放電開始電
圧を低減する効果もある。

【０００５】前面板と背面板とを対向させると、前面板
と背面板との間で、かつそれぞれ２本の隔壁で囲まれた
ストライプ状の放電空間が生じる。この空間にネオン
（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスを約６６．５ｋ
Ｐａの圧力となるように充填し、それぞれの表示電極対
間に数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの交流電圧を印加し
て放電させると、励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る
際に発生する紫外線により蛍光体層を励起することがで
きる。この励起により蛍光体層は、塗布された材料に応
じて赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、または青（Ｂ光）の発光
をするので、アドレス電極により発光させる画素および
色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させ
ることができ、カラー画像を表示することが可能とな
る。

【０００６】このようなガス放電パネルにおいては、よ
り低電圧で駆動でき、かつ高輝度とすることが要求され
ている。これに対して、一般的に使用されているＸｅと
Ｎｅとからなる放電ガスにかえて、さらにアルゴン（Ａ
ｒ）を添加した放電ガスを用いることで放電開始電圧を
低減する方法が提案されている。これは、Ａｒガスのペ
ニング効果によって放電開始電圧を下げ、発光輝度を向
上させる方法である（特開２０００−１５６１６４号公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】画像表示においては、
ＶＧＡ（６４０×４８０）以上の解像度を有しておれ
ば、画面輝度が高いほど表示画像が美しく見える。ま
た、画面輝度を高くできれば、前面板の光の透過率を若
干落として外光の反射を抑えることで明所コントラスト
を高めることができ、明所でも美しい画像を表示でき
る。ＰＤＰにおいて発光輝度を上げるには、駆動電圧を
上げて投入する電力を大きくすることが考えられる。し
かし、ＰＤＰではもともと駆動電圧そのものが高いの
で、さらに電圧を上げると誤放電が生じたり、ドライバ
回路素子の高耐圧化が必要となりコスト高になる等の課
題が生じる。したがって、単純に駆動電圧を上げること
はできず、このためカラー陰極線管（ＣＲＴ）の画像表
示に比べて明所コントラストが低い。

【０００８】上記の例は、放電ガスにＡｒを添加するこ
とによりペニング効果によって放電開始電圧を低減し、
同じ駆動電圧でも放電電流を増加させて高輝度を実現す
るものである。つまり、放電開始電圧を低くすること
で、その分放電電流を増加でき、したがって投入電力を
増加することが可能となり、より高輝度の画像表示が得
られる。しかし、Ａｒを添加すると、周知のようにＡｒ
は固体物質の表面をスパッタし易い性質を有しているの
で、ＭｇＯ保護層がスパッタされて表面は損傷を受け
る。このような損傷が生じると、ＭｇＯ保護層の二次電
子放出係数（γ）が低下する。この結果、経時劣化が生
じる。例えば、数千時間の駆動動作によって、放電開始
電圧が上昇し、輝度が低下してしまう。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、放電開始電圧を低減し高輝度を実
現するとともに、かつ経時劣化の生じ難い高信頼性のＰ
ＤＰ用ガス放電パネルおよびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のガス放電パネルは、透明絶縁性基板上に複数の
表示電極対とそれを覆う誘電体層と保護層とが形成され
た前面板と、もう一方の基板上には少なくとも蛍光体層
と隔壁が形成された背面板とを放電空間を介して対向さ
せてなる構成において、上述の保護層が周期表第ＩＩ族
および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期表第ＩＩ
Ｉ族の元素を少なくとも１つ含有し、誘電体層側から放
電空間側に向かう膜厚方向において放電空間側の周期表
第ＩＩＩ族の元素の濃度が誘電体層側に比べて少なくと
も大きくなるようにした構成を有する。

【００１１】この構成により、保護層の放電空間側に電
子が存在する割合を増加させることができ、保護層の二
次電子放出係数（γ）を大きくすることができる。この
結果、放電開始電圧を低減し、高輝度のガス放電パネル
が実現される。さらに、保護層の放電空間側に従来構成
に比べて電子の存在する割合を増加できるので、保護層
が長時間の使用により表面の変質が生じてもγの変動が
生じ難く、信頼性の大きなガス放電パネルが得られる。

【００１２】また、本発明のガス放電パネルは、保護層
内の周期表第ＩＩＩ族元素の濃度が誘電体層側から放電
空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大するような構成
を有する。

【００１３】また、本発明のガス放電パネルは、保護層
内の周期表第ＩＩＩ族元素の濃度が誘電体層側から放電
空間側の膜厚方向にむけてステップ状に増大するような
構成を有する。

【００１４】また、本発明のガス放電パネルは、保護層
内の周期表第ＩＩＩ族元素の濃度が誘電体層側から放電
空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大している領域と
ステップ状に増大している領域とを有する構成である。

【００１５】また、本発明のガス放電パネルは、保護層
内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度分布における濃度の
最小領域が誘電体層側から放電空間側に向かう膜厚方向
において誘電体層近傍に存在するような構成を有する。

【００１６】また、本発明のガス放電パネルは、保護層
内の周期表第ＩＩＩ族の添加元素の濃度が誘電体層側か
ら放電空間側の膜厚方向にむけて大きく変化する点を有
し、この変化する点が保護層の膜厚比に対して０．５よ
り大きい放電空間側の位置に設けられている構成を有す
る。

【００１７】また、本発明のガス放電パネルは、誘電体
層内に周期表第ＩＩＩ族の元素の少なくとも１つが含ま
れている構成を有する。

【００１８】また、本発明のガス放電パネルの製造方法
は、透明絶縁性基板上に複数の表示電極対とそれを覆う
誘電体層と保護層とが形成された前面板と、背面側基板
上に少なくとも蛍光体層と隔壁が形成された背面板とを
放電空間を介して対向させてなるガス放電パネルであっ
て、周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とす
る固体状の成膜材料と、周期表第ＩＩＩ族の元素を少な
くとも１つ含む固体状の成膜材料とを複数個の成膜源に
配置して、第ＩＩＩ族の元素の濃度が誘電体層側から放
電空間側に向かう膜厚方向において誘電体層側に比べて
放電空間側が大きくなるように複数個の成膜源から蒸発
またはスパッタリングにより形成する方法である。この
製造法により、保護層の膜厚方向の第ＩＩＩ族元素の濃
度分布を自由に設定することができるだけでなく、量産
性のよい装置構成が実現される。

【００１９】また、本発明のガス放電パネルの製造方法
は、複数個の成膜源がそれぞれ異なる量の周期表第ＩＩ
Ｉ族の元素を含む成膜材料から成膜する方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図１は本第１の実施
の形態のＰＤＰ用ガス放電パネルの要部斜視図であり、
図２はアドレス電極に沿って切断した断面図である。

【００２２】透明で絶縁性の前面側基板１０１上に、表
示電極対１０４とブラックマトリクス１０７と、これら
を覆うように誘電体層１０５とが形成され、さらにこの
誘電体層１０５上に保護層１０６が形成されて、前面板
１００が構成される。この表示電極対１０４は、サステ
ィン電極１０２とスキャン電極１０３とで構成されてお
り、これらは透明導電膜１０２ａ、１０３ａと、さらに
配線抵抗を小さくするためのバス電極１０２ｂ、１０３
ｂとにより構成されている。なお、このバス電極１０２
ｂ、１０３ｂは、それぞれ透明導電膜１０２ａ、１０３
ａ上に平行で、かつこの透明導電膜１０２ａ、１０３ａ
よりも細幅に形成されている。このような表示電極対１
０４が前面側基板１０１上に一定のピッチを有して必要
な表示本数形成されている。

【００２３】透明導電膜１０２ａ、１０３ａは、インジ
ウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）等の透明
導電性材料を印刷・焼成あるいはスパッタリング等の方
式で形成する。この透明導電性材料単独では電極として
の抵抗を低くできないために、特に大画面のＰＤＰにお
いては、この導電膜による電力のロスが無視し得ない値
となる。これを防止するために透明導電膜１０２ａ、１
０３ａ上にバス電極１０２ｂ、１０３ｂとして、抵抗の
低い銀やアルミニウムや銅等の単層構成膜、あるいはク
ロムと銅の２層構成、クロムと銅とクロムの３層構成等
の積層構成膜を、印刷・焼成方式やスパッタリング等の
薄膜形成技術で形成する。

【００２４】例えば、透明導電膜１０２ａ、１０３ａと
してＩＴＯをスパッタリングで約０．２μｍ〜０．５μ
ｍ形成した場合、この膜のシート抵抗は約１０Ω／□〜
２５Ω／□となる。一方、バス電極１０２ｂ、１０３ｂ
として銀を印刷方式で約２μｍ〜１０μｍ形成すると、
シート抵抗は約１ｍΩ／□〜３ｍΩ／□となる。透明導
電膜１０２ａ、１０３ａとバス電極１０２ｂ、１０３ｂ
とが並列に形成されているので、表示電極対１０４のシ
ート抵抗は、このバス電極１０２ｂ、１０３ｂでほぼ決
まり十分に低い抵抗とすることができる。

【００２５】ＡＣ駆動型のＰＤＰでは、表示電極対１０
４上に形成する誘電体層１０５が特有の電流制限機能を
示すので、ＤＣ駆動型のＰＤＰに比べて長寿命にでき
る。この誘電体層１０５は表示電極対１０４とブラック
マトリクス１０７との形成後で、しかも、これらを確実
に覆うように形成することが必要とされるために、一般
的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。
ガラスペースト材料としては、例えば酸化鉛（Ｐｂ
Ｏ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ホウ素（Ｂ
₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）等を含む、いわゆる（ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃
−ＺｎＯ−ＢａＯ）系ガラス組成を有する低融点ガラス
ペーストを用いることができる。このガラスペーストを
用いて、例えばスクリーン印刷と焼成とを繰り返すこと
で、所定の膜厚の誘電体層１０５を容易に得ることがで
きる。なお、この膜厚は表示電極対１０４の厚さや、目
標とする静電容量値等に応じて設定すればよい。本第１
の実施の形態では約４０μｍの膜厚とした。この誘電体
層１０５としては、さらにＰｂＯ、酸化ビスマス（Ｂｉ
₂Ｏ₃）および酸化リン（ＰＯ₄）の少なくとも１つを主
成分とするガラスペーストを用いることもできる。

【００２６】また、保護層１０６は先述したように、プ
ラズマ放電により誘電体層１０５がスパッタリングされ
ないようにするために設けるもので、耐スパッタリング
性に優れた材料であることが要求される。このために、
ＭｇＯが多く用いられている。このＭｇＯ膜の形成につ
いては、後にさらに詳しく述べる。

【００２７】一方、同様に透明で絶縁性を有する背面側
基板１１１上に、画像データを書き込むためのアドレス
電極１１２が前面板１００の表示電極対１０４に対して
直交する方向に形成される。このアドレス電極１１２を
覆うように背面側基板１１１面上に下地誘電体層１１３
を形成した後、このアドレス電極１１２と平行で、かつ
アドレス電極１１２、１１２間のほぼ中央部に隔壁１１
４を形成し、さらに２つの隔壁１１４、１１４で挟まれ
た領域に、隔壁１１４、１１４の上部まで含めて蛍光体
層１１５が形成されて、背面板１１０が構成される。な
お、この蛍光体層１１５は、図１に示すように、Ｒ光、
Ｇ光およびＢ光に発光する蛍光体層１１５ａ、１１５
ｂ、１１５ｃが隣接して形成され、これらで画素を構成
している。

【００２８】なお、アドレス電極１１２は前面板１００
のバス電極１０２ｂ、１０３ｂと同様な材料と成膜法で
形成することができる。また、下地誘電体層１１３は誘
電体層１０５と同一の材料と成膜方式で形成することも
できるし、さらにＰｂＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＰＯ₄の少な
くとも１つを主成分とするガラスペーストを用いてもよ
い。隔壁１１４はガラスペーストを複数回スクリーン印
刷して約１２０μｍの厚さに形成すれば、この隔壁１１
４、１１４で囲まれ１２０μｍ程度の高さを有する空間
が放電空間１２０となる。また、蛍光体層１１５は、そ
れぞれＲ光、Ｇ光、およびＢ光に発光する蛍光体を例え
ばインクジェット法で隔壁１１４部分に形成することが
できる。

【００２９】前面板１００と背面板１１０とを対向させ
ると、それぞれ２本の隔壁１１４、１１４、前面側基板
１０１上の保護層１０６、および背面側基板１１１上の
蛍光体層１１５で囲まれたストライプ状の放電空間１２
０が生じる。この空間１２０に先述したＮｅとＸｅの混
合ガスを約６６．５ｋＰａの圧力となるように充填し、
それぞれのバス電極１０２ｂ、１０３ｂを介してサステ
ィン電極１０２とスキャン電極１０３間に数１０ｋＨｚ
〜数１００ｋＨｚの交流電圧を印加して放電させると、
励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る際に発生する紫外
線により蛍光体層１１５を励起することができる。この
励起により蛍光体層１１５は、塗布された材料に応じて
Ｒ光、Ｇ光、またはＢ光の発光をするので、アドレス電
極１１２により発光させる画素および色の選択を行え
ば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、
カラー画像を表示することが可能となる。

【００３０】なお、前面板１００と背面板１１０とを対
向させた状態では、隔壁１１４により隣接する放電空間
１２０同士は遮蔽されるようにしてあり、誤放電や光学
的クロストークを防ぐような設計がされている。また、
図示しないが、背面板１１０には可視光（４００ｎｍ〜
８００ｎｍ）に対し高反射率を呈するように、反射鏡を
設けることもある。

【００３１】次に、本発明の保護層１０６の作製方法に
ついて説明する。図３は、本第１の実施の形態の保護層
１０６を形成するために用いた電子ビーム蒸着装置の概
略説明図である。ベルジャ３１０の内部はバルブ３１２
を介して真空ポンプ３１１に接続されており、基板ホル
ダー３０１に誘電体層１０５までを形成した前面板１０
０を取り付けた後、バルブ３１２を開にしてベルジャ３
１０の内部を真空ポンプ３１１で所定の真空度まで排気
する。ベルジャ３１０の下部には、第１の電子ビーム蒸
発源３０４、第２の電子ビーム蒸発源３０７および第３
の電子ビーム蒸発源３０９が前面板１００に対して均一
な膜厚を確保するように所定角度に傾けて配置されてい
る。それぞれの電子ビーム蒸発源は、電子銃３０２、３
０５、３１４と、この電子銃からの電子を受けて加熱蒸
発させる蒸発物質を保持するハース３０３、３０６、３
０８から構成されている。それぞれのハース３０３、３
０６および３０８には、第ＩＩ族および第ＶＩ族元素で
あるＭｇＯのペレットが置かれ、しかもそれぞれのハー
スに設置するＭｇＯのペレットは第ＩＩＩ族元素である
ホウ素（Ｂ）量を各々異ならせている。例えば、第１の
電子ビーム蒸発源３０４にはＢを全く添加していないＭ
ｇＯのペレット３２１、第２の電子ビーム蒸発源３０７
には最大の濃度を添加したＭｇＯペレット３２２、およ
び第３の電子ビーム蒸発源３０９には両者の中間の量の
Ｂを添加したＭｇＯペレット３２３をそれぞれのハース
に配置する。添加するＢ原子としては、例えばＨ₃Ｂ
Ｏ₃、Ｂ₄Ｃ、ＬａＢ₆、ＴｉＢ₂、ＣａＢ₆、ＭｇＢ₂，Ｃ
ａＢ₂Ｃ₂、ＢＮあるいはＢ₂Ｏ₃等のホウ素化合物を用い
てもよいし、ホウ素自体を添加してもよい。

【００３２】このような蒸着法により、保護層１０６中
のＢの濃度分布を図４に示すようにした。なお、図４で
は、横軸は保護層の厚さ方向の深さを示し、縦軸はその
深さにおけるＢの濃度を示している。具体的な成膜方法
は以下のようである。最初に、第１の電子ビーム蒸発源
３０４と第３の電子ビーム蒸発源３０９とを同時に用い
て、これらの投入電力を調節しながら成膜する。その
後、第３の電子ビーム蒸発源３０９からの蒸発を止め、
第２の電子ビーム蒸発源３０７と第１の電子ビーム蒸発
源３０４とを同時に用い、かつこれらへの投入電力を調
節していき、ＭｇＯ膜の厚さが厚くなるにつれてＢ量が
多くなるように成膜する。このような成膜方法により図
４に示す濃度分布を有するＭｇＯ膜が得られる。このよ
うな濃度分布のＭｇＯ膜からなる保護層１０６を有する
ガス放電パネルを実施例１とする。なお、この濃度分布
を得るための成膜方法としては上述した方法のみでな
く、３個の電子ビーム蒸発源を同時に使用して、これら
に投入する電力とシャッタを調節しながら蒸着してもよ
い。

【００３３】さらに、比較のために図５に示すように、
一定のＢ濃度を有するＭｇＯ膜、およびＢを添加してい
ないＭｇＯ膜も形成して、ガス放電パネルとしての比較
評価を行った。一定のＢ濃度を有する保護層からなるガ
ス放電パネルを比較例１、Ｂを添加していない保護層か
らなるガス放電パネルを比較例２とする。なお、Ｂの濃
度分布については、前面板１００と同一距離の位置に配
置したＳｉウェーハ３１５上に形成されたＭｇＯ膜につ
いて二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）を行って確認し
た。

【００３４】実施例１、比較例１および比較例２につい
て、同じ駆動電圧波形を印加して放電開始電圧を調べ
た。この結果、実施例１では１６０Ｖ、比較例１では１
７２Ｖ、さらに比較例２では１７５Ｖが得られた。一
方、比較例２の放電開始電圧である１７５Ｖを印加し
て、全白表示での輝度を評価したところ、実施例１では
５３０ｃｄ／ｍ²、比較例１では４８０ｃｄ／ｍ²、比較
例２では４７０ｃｄ／ｍ²であった。この結果からわか
るように、本発明の構成の保護層では、放電開始電圧を
小さくできることが見出された。また、従来と同じ電圧
を印加すれば輝度を向上できることが判明した。

【００３５】第ＩＩ族と第ＶＩ族の元素とからなる保護
層中に第ＩＩＩ族の元素を添加し、しかも放電空間側の
第ＩＩＩ族の元素の濃度を大きくすることで、放電開始
電圧を低下することができたことについては、以下のよ
うに本発明者らは考えている。すなわち、ＭｇＯからな
る保護層１０６中で、Ｂ原子はＭｇ原子の格子位置、あ
るいはＭｇ原子とＯ原子の格子間に入り込むことで、ド
ナーとしての働きをする。図４に示すように、Ｂ原子の
濃度が連続的に増大するような濃度分布を設けることに
より、ＭｇＯからなる保護層１０６内には図６に示すよ
うなバンド構造が得られ、これにより保護層１０６内部
に生じる拡散電位によって保護層１０６表面にはより多
くの電子が存在できるようになる。その結果、保護層１
０６であるＭｇＯ表面からの電子放出がより促進される
ので放電開始電圧を低下することができたものと考え
る。

【００３６】一方、比較例１および比較例２では、ドナ
ーが保護層１０６の表面側に片寄って存在しないか、あ
るいは全く存在しないために、図６に示すような拡散電
位が形成されず、保護層１０６の表面側に電子をより多
く存在させることができない。このため、上記のような
作用が得られず、放電開始電圧を低減できない。ただ
し、比較例１の方が比較例２に比べて放電開始電圧がや
や低くなったのは、Ｂ原子がドナーとして作用してお
り、Ｂ原子を添加していない比較例２よりは保護層１０
６であるＭｇＯ膜表面に電子が多く存在するようになっ
たためと推定している。

【００３７】次に、上述した実施例１と比較例１のガス
放電パネルを分解して、保護層１０６の深さ方向のＳＩ
ＭＳ分析を行った。この結果を、図７（Ａ）、（Ｂ）に
それぞれ示す。測定条件は、一次イオン種：セシウム
（Ｃｓ⁺）、二次イオン種：負イオン、一次イオンエネ
ルギ：５ｋｅＶ、一次イオン入射角度：３０度、一次イ
オン電流量：２０ｎＡ、ラスター領域：１８０μｍ角、
分析領域：５６μｍ角である。縦軸はそれぞれの元素の
量に応じて検出された二次イオン強度で、対数表示であ
る。横軸は放電空間側を表面として、保護層の深さを示
す。

【００３８】図７によると、表面側の近傍（深さ：０ｎ
ｍ〜５０ｎｍ）でややＢイオンおよびＭｇＯイオン量が
減少しているが、これはＳＩＭＳの感度が計測初期に低
下することによる。また、実施例１では、図４に示した
ような成膜条件にもかかわらず、誘電体層１０５側でＢ
濃度が大きくなっているのは、誘電体層１０５中に含ま
れるＢ原子が保護層１０６中に拡散することにより生じ
たものである。これは、前面板１００と背面板１１０と
を貼り合わせて、封着、排気、ガス封入の各工程におけ
る加熱プロセスによって生じるものである。図７（Ａ）
からわかるように、実施例１では誘電体層１０５からの
Ｂ原子の拡散があっても、Ｂ原子の濃度分布の最小領域
は誘電体層１０５側に存在している。したがって、誘電
体層１０５中にＢ原子を含むガラス材料を用いても、図
６で説明したようなバンド構造が維持される。

【００３９】一方、比較例１では図７（Ｂ）からわかる
ように、Ｂ原子の濃度が表面側でやや減少する傾向がみ
られ、このため図６で説明したようなバンド構造による
電子の閉じこめ効果を期待できないことが判明した。

【００４０】また、実施例１のガス放電パネルを通常使
用で５万時間に相当する加速寿命試験を行ったが、放電
開始電圧および発光輝度は無視できる程度の変動しか生
じず、非常に安定に動作できることが確認された。さら
に、このパネルを分解してＭｇＯ膜を観察したが、放電
ガスによるスパッタで膜厚が減少していないことが確認
された。

【００４１】なお、本実施の形態では放電ガスとしてＮ
ｅとＸｅの混合ガスを用いたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなくＡｒより質量数が少なく、ＭｇＯ膜に
対するスパッタリング効果が小さいＨｅを混合して使用
してもよい。

【００４２】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態のガス放電パネルは、第１の実施の形態と同様な
構成としたが、膜厚方向における第ＩＩＩ族元素の添加
量をそれぞれ変化させた保護層を形成した。これは、図
３に示したような蒸着装置でハース中に設置する保護層
材料となるＭｇＯペレットのＢ原子の添加量をかえれば
所望の構成が作製できる。保護層としてＭｇＯ膜を用い
たが、そのＭｇＯ膜中の第ＩＩＩ族元素であるＢ原子の
濃度分布を図８（Ａ）から（Ｆ）に示すように変化させ
たガス放電パネルを作製した。図８（Ａ）に示す分布を
有する保護層は以下のような方法で容易に得られる。す
なわち、電子ビーム蒸発源を２個用いて、それぞれのハ
ースにセットするＭｇＯペレット中のＢ原子の添加量が
異なるようにした。最初に、Ｂ原子を添加していない第
１の電子ビーム蒸発源３０４を用いて最終膜厚比の０．
５より大きい膜厚となるまで成膜し、次にＢ原子を最も
多く添加した第２の電子ビーム蒸発源３０７を用いて目
標とする膜厚まで成膜すれば、図に示す濃度分布のＭｇ
Ｏ膜を得ることができる。

【００４３】また、図８（Ｂ）に示す分布を有する保護
層１０６は、第１の電子ビーム蒸発源３０４、第２の電
子ビーム蒸発源３０７および第３の電子ビーム蒸発源３
０９のそれぞれのハースでＢ原子の添加量が異なるよう
にしておき、これらの蒸発源を３個同時に用い、かつ電
子ビーム投入電力を膜厚に合わせて調整することで、図
に示すようなほぼ線形の濃度分布を有する保護層１０６
を得た。図８（Ｃ）から（Ｆ）に示す分布を有する保護
層１０６も、上記の方法を組み合わせることで容易に得
ることができる。

【００４４】このようにして作成した６種類の保護層分
布を有するガス放電パネルについて、第１の実施の形態
と同様な評価を行ったところ、放電開始電圧は６種類の
パネルともに１５６Ｖ〜１６２Ｖで、発光輝度は５２０
ｃｄ／ｍ²〜５５０ｃｄ／ｍ²が得られた。したがって、
これらのガス放電パネルのいずれも、第１の実施の形態
で述べたのと同様の作用および効果のあることが確認さ
れた。これは、第１の実施の形態で説明したバンド構造
により保護層表面にはより多くの電子が存在できるため
であることを補強するものといえる。特に、図８（Ａ）
に示すような濃度分布を有する保護層１０６を用いたガ
ス放電パネルの場合には、放電開始電圧が１５６Ｖとな
り最も低い値が得られた。これは、濃度分布が大きく変
化する点（図８において、Ａで示す。）の位置を膜厚比
に対して０．５より大きくし、放電空間側に位置するよ
うにしたことで、電子が閉じ込められる領域が狭くなり
実質的により多くの電子が放電空間側に存在するように
できたことによると推定される。

【００４５】なお、第１および第２の実施の形態におい
て、保護層１０６としてはＭｇＯ膜により説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマダメ
ージを受け難く、イオン入射に対する二次電子放出係数
の値が十分に大きな材料、例えばＣａＯ、ＢａＯあるい
はＣｅＯ₂等の周期表第ＩＩ族と第ＶＩ族とからなる元
素間化合物であれば同様の効果が得られる。また、保護
層１０６中に添加する周期表第ＩＩＩ族の元素としても
Ｂ原子に限定されることはなく、さらにＡｌ、Ｇａある
いはＩｎを使用してもＢ原子の場合と同様な効果を得る
ことができる。

【００４６】さらに、第１および第２の実施の形態にお
いては、保護層の形成をバッチ方式の電子ビーム蒸着装
置としたが、本発明はこの蒸着方式に限定されるもので
はない。すなわち、基板が蒸発源に対して平行に移動す
る構成で、かつ複数の電子ビーム蒸発源を移動方向に対
して並行に配置した構成であってもよい。基板を平行に
移動させながら、所定の電子ビーム蒸発源から成膜して
いけば必要な濃度分布を有する保護層を生産性よく得る
ことができる。また、第１の実施の形態で説明したよう
にＢの添加量の異なるＭｇＯのペレットを複数個配置し
て蒸着するだけでなく、Ｂを添加していないＭｇＯペレ
ットとＭｇＢ₂のようにＢ源となる材料のみとをそれぞ
れのハースに入れて、これらの電子ビーム蒸発源の投入
電力をかえて膜厚方向にＢ原子の濃度を変化させるよう
な成膜方式でもよい。

【００４７】さらに、ＭｇターゲットやＭｇＯターゲッ
トを用いてスパッタリングにより形成してもよい。この
場合は、ターゲットを複数配列し、それぞれに混入させ
るＢ量を変え、このターゲット上を前面板が移動しなが
ら成膜するインライン方式のスパッタリング装置で容易
に成膜ができる。この装置構成を図９に示す。この装置
はローディングストッカー９０５、９０６、アンローデ
ィングストッカー９０７、９０８、スパッタ室９１０お
よび真空ポンプ９０１、９０２、９０３、９０４から構
成されている。さらに、スパッタ室９１０には、保護層
が形成される前面板１００を所定の温度に加熱するヒー
タ９０９と、第ＩＩ族元素と第ＶＩ族元素であるＭｇＯ
に第ＩＩＩ族元素であるＢをそれぞれ異なる添加量とし
た第１のターゲット９１２、第２のターゲット９１４、
第３のターゲット９１６および第４のターゲット９１８
が配置されている。ローディングストッカー９０６に保
管されている前面板１００がローディングストッカー９
０６の昇降機構によりスパッタ室９１０に連続的に送り
込まれる。第１のターゲット９１２はＢが添加されてい
ないＭｇＯターゲット、第２のターゲット９１４から第
４のターゲット９１８までは所定の割合にＢを添加した
ターゲットが配置されており、前面板１００はこれらの
ターゲット上に位置するときに所定のＢ原子濃度を有す
る膜が形成される。第４のターゲット９１８を通過する
と、４段階のステップ状の濃度分布を有する保護層が形
成される。保護層が形成された前面板１００は、アンロ
ーディングストッカー９０７、９０８を経て、大気中に
取出される。

【００４８】また、イオンプレーティングや化学気相成
長（ＣＶＤ）方式により作製することもできる。

【００４９】また、保護層中に添加するＢ原子量につい
ては、添加量により膜の結晶性が影響されることもある
が、これらを考慮して０．０００１原子％以上、２０原
子％以下の範囲が望ましい範囲である。

【００５０】

【発明の効果】本発明のガス放電パネルおよびその製造
方法によれば、ガス放電パネルの保護層として、周期表
第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期
表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含有し、周期表第
ＩＩＩ族の元素の濃度分布が誘電体層側から放電空間側
（表面）に向かう膜厚方向で、少なくとも放電空間側の
濃度が増大しているように形成したことにより、保護層
内の電子が放電空間側の表面部で存在する割合をより多
くして、保護層表面の二次電子放出係数（γ）を実質上
大きくできる。この結果、放電開始電圧を小さく、か
つ、経時劣化を低減することができるガス放電パネルを
実現できるという大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガス放電パ
ネル要部斜視図

【図２】同実施の形態のガス放電パネルの要部断面図

【図３】同実施の形態で保護層を形成するための電子ビ
ーム蒸着装置の概略説明図

【図４】同実施の形態の保護層中の第ＩＩＩ族元素の膜
厚方向の分布を示す図

【図５】比較例１の保護層中の第ＩＩＩ族元素の膜厚方
向の分布を示す図

【図６】同実施の形態の保護層についてのバンド構造を
説明するための摸式図

【図７】実施例１の保護層と比較例１の保護層を二次イ
オン質量分析した結果を示す図

【図８】本発明の第２の実施の形態による保護層中の第
ＩＩＩ族元素の膜厚方向の分布を示す図

【図９】本発明の保護層を形成するためのスパッタ装置
の概略構成図

【符号の説明】

１００前面板１０１前面側基板１０２サスティン電極１０２ａ，１０３ａ透明導電膜１０２ｂ，１０３ｂバス電極１０３スキャン電極１０４表示電極対１０５誘電体層１０６保護層１０７ブラックマトリクス１１０背面板１１１背面側基板１１２アドレス電極１１３下地誘電体層１１４隔壁１１５蛍光体層１１５ａ蛍光体層（Ｒ光）１１５ｂ蛍光体層（Ｇ光）１１５ｃ蛍光体層（Ｂ光）１２０放電空間３０１基板ホルダー３０２，３０５，３１４電子銃３０３，３０６，３０８ハース３０４第１の電子ビーム蒸発源３０７第２の電子ビーム蒸発源３０９第３の電子ビーム蒸発源３１０ベルジャ３１１真空ポンプ３１２バルブ３１５Ｓｉウェーハ３２１，３２２，３２３ペレット９０１，９０２，９０３，９０４真空ポンプ９０５，９０６ローディングストッカー９０７，９０８アンローディングストッカー９０９ヒータ９１０スパッタ室９１２第１のターゲット９１４第２のターゲット９１６第３のターゲット９１８第４のターゲット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東野秀隆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 AA05 AA10 5C040 FA01 GB03 GB14 GD07 GE07 JA07 MA03 MA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明で絶縁性の前面側基板上に複数の表
示電極対とそれを覆う誘電体層と保護層とが形成された
前面板と、背面側基板上に少なくとも蛍光体層と隔壁が
形成された背面板とを放電空間を介して対向させてなる
ガス放電パネルであって、前記保護層が周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主
成分とし、かつ周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１
つ含有し、前記誘電体層側から前記放電空間側に向かう
膜厚方向において前記放電空間側の前記周期表第ＩＩＩ
族の元素の濃度が前記誘電体層側に比べて大きいことを
特徴とするガス放電パネル。
【請求項２】前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素
の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけ
て連続的に増大していることを特徴とする請求項１に記
載のガス放電パネル。
【請求項３】前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素
の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけ
てステップ状に増大していることを特徴とする請求項１
に記載のガス放電パネル。
【請求項４】前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素
の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけ
て連続的に増大している領域とステップ状に増大してい
る領域とを有することを特徴とする請求項１に記載のガ
ス放電パネル。
【請求項５】前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素
の濃度分布における濃度の最小領域が、誘電体層側から
放電空間側に向かう膜厚方向において前記誘電体層近傍
に存在することを特徴とする請求項１から請求項４まで
のいずれかに記載のガス放電パネル。
【請求項６】前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の添加
元素の濃度が誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむ
けて大きく変化する点を有し、前記変化する点が前記保
護層の膜厚比に対して０．５より大きい前記放電空間側
の位置に設けられていることを特徴とする請求項１から
請求項５のいずれかに記載のガス放電パネル。
【請求項７】前記誘電体層内に周期表第ＩＩＩ族の元
素の少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請
求項１から請求項６までのいずれかに記載のガス放電パ
ネル。
【請求項８】透明絶縁性基板上に複数の表示電極対と
それを覆う誘電体層と保護層とが形成された前面板と、
背面側基板上に少なくとも蛍光体層と隔壁が形成された
背面板とを放電空間を介して対向させてなるガス放電パ
ネルの製造方法であって、周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とする固
体状の成膜材料と、周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくと
も１つ含む固体状の成膜材料とを複数個の成膜源に配置
して、前記第ＩＩＩ族の元素の濃度が前記誘電体層側か
ら前記放電空間側に向かう膜厚方向において前記誘電体
層側に比べて前記放電空間側が大きくなるように前記複
数個の成膜源から蒸発またはスパッタリングにより形成
することを特徴とするガス放電パネルの製造方法。
【請求項９】前記複数個の成膜源はそれぞれ異なる量
の周期表第ＩＩＩ族の元素を含む成膜材料からなること
を特徴とする請求項８に記載のガス放電パネルの製造方
法。