JP2003303547A

JP2003303547A - プラズマ表示装置用保護膜及びプラズマ表示装置

Info

Publication number: JP2003303547A
Application number: JP2002108678A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajiyama; 博司梶山; Akira Kato; 加藤　　明; Kenichi Kizawa; 賢一鬼沢; Tetsuo Minemura; 哲郎峯村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】吸着水分の吸着量が少ないＰＤＰ電極用保護膜
を備えたＰＤＰを提供する。【解決手段】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、前面板と背面板
との間に形成される空間での気体放電により画像を表示
する交流型プラズマ表示パネルの前面板表面に形成され
ている金属酸化物からなる保護膜において、前記保護膜
の膜内部および膜表面、または結晶粒界面にフッ素
（Ｆ）が添加されていて、その添加量が１０重量％以内
であることを特徴とするプラズマ表示装置。

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パネル（以下、ＰＤ
Ｐと称する）に関し、特にＰＤＰの電極保護膜に関する
ものである。

【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。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、保護膜はガス中のイオン
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。このようなＰＤＰについては、例えば「プラズマデ
ィスプレイ(電学誌１１９巻６号,ｐｐ３４６−３４９,
１９９９)」に記載されている。

【０００３】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、ＰＤＰ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
動作条件に悪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悪影響を及
ぼす。

【０００４】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内部を排気している。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、特に保護膜で吸着されている
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、加熱時間には制限がある。

【０００５】

【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、しかもスパッ
タ耐性が高いことが求められている。ＰＤＰ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
が容易であることも必要である。従来の保護膜では水分
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問題
点があった。この結果、パネルの放電特性が悪くなると
いうことも指摘されている。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、放電特性が安定しないと
いう欠点があった。そのため、排気の完全性を高めるた
めに、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、製造コストの上昇につながっていた。

【０００６】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
するためになされたものであり、吸着水分の吸着量が少
ないＰＤＰ電極用保護膜を提供し、放電安定性に優れた
PDPを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本出願の一実施態様によ
れば、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、前面板と背面板との
間に形成される空間での気体放電により画像を表示する
プラズマ表示装置で、前面板表面に金属酸化物の保護膜
が形成され、この保護膜はフッ素が添加されているとい
うものである。

【０００８】また、この保護膜のフッ素の添加量は、１
０重量％以内であるというものである。

【０００９】また、この保護膜は、膜内部および膜表
面、または結晶粒界面にフッ素が添加されているという
ものである。

【００１０】さらに、この保護膜は、３５０℃の真空加
熱により保護膜と化学吸着している水分の９０％以上を
脱離した保護膜であるというものである。

【００１１】さらに、この保護膜は、酸化マグネシウム
の膜であるというものである。

【００１２】これらの構成により、吸着水分の吸着量が
少ないプラズマ表示装置用の電極の保護膜が形成され、
放電安定性に優れたプラズマ表示装置を提供することが
できる。

【００１３】本出願の別の実施態様によれば、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、前面板と背面板との間に形成される
空間での気体放電により画像を表示するプラズマ表示装
置の前面板に形成されたプラズマ表示装置用保護膜で、
保護膜はフッ素が添加された金属酸化物であるというも
のである。

【００１４】さらに、このプラズマ表示装置用保護膜の
フッ素の添加量は、１０重量％以内であるというもので
ある。

【００１５】また、この保護膜は、膜内部および膜表
面、または結晶粒界面にフッ素が添加されているという
ものである。

【００１６】これらの構成により、吸着水分の吸着量が
少ないプラズマ表示装置用の電極の保護膜が形成できる
というものである。

【００１７】さらに別の実施態様によれば、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、前面板の放電両面に設けられる保護膜表面近
傍に弗素原子をドープし、ドープした弗素原子はMgO膜
結晶中に混入するか、結晶表面，結晶粒界の未結合ボン
ドを終端するというものである。このように、未結合ボ
ンドが弗素原子で終端されていることで、膜結晶に化学
吸着している残留水分量を低減できるというものであ
る。

【００１８】また、弗素原子を多量に金属酸化物中に添
加すると、弗素原子が金属原子と反応して金属フッ化物
が形成されてしまい、この金属フッ化物はイオン衝撃に
対する耐性が弱いのでプラズマ表示装置用の保護膜とし
ては適さないという問題もある。そのため、金属フッ化
物の形成を抑制しながら、弗素原子を膜表面に分散させ
る必要があるので、弗素原子の添加量は１０重量％以下
であることが望ましい。

【００１９】さらに、保護膜中に残存している水分量を
低減することは、放電の安定化にとって不可欠である。
本発明のプラズマ表示装置の製造工程においては、保護
膜の活性化を目的にして、３５０℃の温度で真空加熱処
理を施している。したがって、３５０℃での真空加熱に
より、できるだけ多くの水分が脱離することが望まし
い。本発明の保護膜では、３５０℃での真空過熱により
結晶と化学吸着している水分の９０％以上を脱離させる
ことができる。

【００２０】本発明の方法によるＰＤＰ用保護膜には酸
化物を用いるが、特に二次電子放出効率，耐スパッタ性
を考慮すると、好ましいのは酸化マグネシウムを主成分
とする酸化膜である。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。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の保護膜を適用した
ＰＤＰの実施形態について、その一画素を構成する部分
を表す構成図である。（ａ）は拡大斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）の部分断面図である。図１（ａ）に示さ
れるように、ＰＤＰは前面板１０と背面板４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１Ｒ，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，１
Ｇ，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。

【００２２】背面板４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１０
には表示電極８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。表示電極８にはこれに
沿うようにバス電極９が配線されている。表示電極８及
びバス電極９は、誘電体層７で被覆されている。さらに
誘電体層７の表面に保護膜５，６が設けられている。

【００２３】保護膜５は二次電子放出性能と耐スパッタ
性能を持たせるために配置されているものであり、その
上に配置した保護膜６は膜中の残留水分を低減するため
のものであり、二次電子放出と耐スパッタ性能，残留水
分低減という理由で本発明では二層の保護膜を配置して
いるものである。

【００２４】前面板１０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。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。
尚、その封入圧力は、４００〜７６０Torrが望ましい。

【００２５】そして、アドレス電極３，表示電極８，バ
ス電極９に所定の電圧が印加されると、封入された希ガ
スのプラズマ放電に伴う紫外線により蛍光体（１Ｒ，１
Ｇ，１Ｂ）が発光し、前面板１０より外部に可視光が放
射されることにより画素による表示が行われる。

【００２６】以下の実施例により本発明の保護膜につい
て説明するが、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、使用時の保護膜からの不純物ガスの放出も
少なく、放電の安定性も良い。

【００２７】本発明によるＰＤＰ用保護膜は、本発明の
目的とする所定の物性、すなわち水分の脱離特性から得
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、それぞれの成膜条件の最適化等の工夫が必要
である。

【００２８】以下、本発明によるＰＤＰ電極用保護膜に
ついて複数の例を述べる。

【００２９】本発明の実施例ではイオンプレーティング
法または電子ビーム蒸着法により成膜している。膜原料
は酸化マグネシウム粒を使用し、酸化ガスを真空装置内
に供給して、酸化マグネシウムからなる保護膜５および
６を形成した。成膜時の基板の加熱温度，酸化ガスの供
給量を変えて特性の異なる種々の膜を形成した。

【００３０】（実施例１）保護膜５の作製について説明
する。

【００３１】実施例１による保護膜作製はイオンプレー
ティング法によった（保護膜１）。真空成膜装置内に３
×１０^-2Ｐａの圧力の酸化ガスを導入し、基板過熱ヒー
タにより、前面板１０として用いるガラス基板を２５０
℃に加熱して成膜した。成膜速度は毎秒１ｎｍとし、膜
厚６００ｎｍのＭｇＯ保護膜を作製した。高周波コイル
には１.５ｋＷの高周波を印加した。成膜中、基板ホル
ダには基板には０から４００Ｖの負の自己バイアスが発
生した。

【００３２】試料の比表面積はＫｒガス吸着によるＢ.
Ｅ.Ｔ.法により測定した。ここで、比表面積とは、膜１
グラムあたりの吸着面積のことである。膜の比表面積の
測定法としては、重量法，ガス吸着法，液吸着法等があ
るが、ここでは測定が比較的簡単で精度の高いガス吸着
法を用いた。

【００３３】吸着法によって求められる単位重量当たり
の表面積Ｓは次式で表される。

【００３４】

【数１】Ｓ＝Ｎｍσ …（式１）Ｎｍ：単分子層吸着量、σ：吸着分子の占有断面積すなわち、プローブ分子として吸着分子が隙間無く配列
したとして、表面を占有する吸着分子の数と一個の吸着
分子の占める断面積から、下地の面積を求めるものであ
る。吸着プローブ分子としては、不活性であり、表面と
化学反応を起こさせないこと、及び表面の凹凸を反映で
きるように分子径が十分小さいことが望まれる。表面積
を算出するためには、表面を占有する分子の数を評価す
ることが必要となる。この数は吸着式から求められる。

【００３５】ここでは、吸着式として代表的なＢ．Ｅ．
Ｔ．式を用いた。多分子吸着層を形成する場合に誘導さ
れた式であり、物理吸着式としてよく使用されている。

【００３６】

【数２】Ｖ＝ＶｍＣＸ／（１−Ｘ）（１−Ｘ＋ＣＸ） …（式２）Ｖ：吸着分子数、Ｖｍ：単分子吸着量、Ｘ＝Ｐ（吸着
圧）／Ｐ₀(飽和蒸気圧）、Ｃ：定数

【００３７】

【数３】１／Ｖ(Ｐ₀／Ｐ−１)＝１／ＶｍＣ＋(Ｃ−１)／ＶｍＣ×(Ｐ／Ｐ₀)…(式３) この方法により、試料全体の比表面積は求められるが、
ＭｇＯ膜はガラス基板上に成膜されているので、実質の
ＭｇＯ膜重量に対する補正が必要である。ここでは、試
料中のＭｇＯ膜重量は、試料を１Ｎ希塩酸溶液で処理
し、ＭｇＯを全量溶解，抽出し、液中のＭｇイオン量を
ＩＰＣ発光分の光分析法で定量することにより算出し
た。以上の方法で算出した本膜の比表面積は、９０ｍ²
／ｇであり、保護膜として好ましい比表面積の値を有
している。

【００３８】（実施例２）保護膜５の別の作製法につい
て説明する。

【００３９】実施例２の保護膜作製はイオンプレーティ
ング法によった（保護膜２）。基板加熱ヒータにより、
前面板１０として用いるガラス基板を２５０℃に加熱し
て成膜した。成膜速度は毎秒１ｎｍとし、膜厚６００ｎ
ｍのＭｇＯ保護膜（下部保護膜５）を作製した。高周波
コイルには１.５ｋＷの高周波を印加した。自己バイア
ス値は−３００Ｖであった。成膜時には真空製膜装置内
に３×１０^-2Ｐａの圧力の酸素ガスを連続的に導入した
が、成膜の最終段階で弗素ガスを２００Ｌ（Ｌ：ラング
ミュア，１Ｌ＝１×１０^-6Torr・ｓ）導入して、弗素原
子を膜中に添加した。弗素ガスを導入している間だけ、
基板に直流バイアスを印加して、自己バイアス値をマイ
ナス１００Ｖ付近に調節した。自己バイアスは連続でも
不連続でもかまわないが、プラズマを安定に保持するた
めには、不連続のパルスで印加するのが望ましい。弗素
原子はＭｇＯ保護膜表面から深さ３０ｎｍまでの深さま
で上部保護膜６が形成されていることが、Ｘ線光電子分
光測定により確かめられた。試料の比表面積はＫｒガス
吸着によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により測定した。本膜の比表
面積は、９５ｍ²／ｇであり、保護膜として好ましい比
表面積の値を有している。弗素ガスの導入を成膜時に連
続的に行えば、弗素原子を膜中に分布させることができ
る。

【００４０】（実施例３）保護膜５のさらに別の作製法
について説明する。

【００４１】実施例３による保護膜を電子ビーム蒸着法
により形成した（保護膜３）。

【００４２】酸素ガスを３×１０^-2Ｐａの圧力で導入
し、ガラス基板温度２５０℃で成膜した。成膜速度は毎
秒１ｎｍとした。膜厚は６００ｎｍであった。試料の比
表面積はＫｒガス吸着によるＢ．Ｅ．Ｔ．法により測定
した。本膜の比表面積は、４５ｍ²／ｇであった。

【００４３】（実施例４）保護膜１，２，３の試料から
水分子の昇温脱離スペクトルを図２に示す。保護膜１，
２，３の膜厚は各試料とも６００ｎｍである。各試料を
おなじ面積だけ切出し、測定試料とした。脱離スペクト
ルの測定前に、各試料を真空中で６００℃で加熱して吸
着水分などを脱離させた。その後大気中で１時間放置
し、測定容器内に入れた。試料温度１５０℃から６００
℃の範囲で比べると、水分子脱離量は弗素原子をドープ
した保護膜２（Ａ）は電子ビーム蒸着法で作製したノン
ドープの保護膜３（Ｃ）の１０％以下である。水分子脱
離量は弗素原子をドープした保護膜２はイオンプレーテ
ィング法で作製したノンドープの保護膜１（Ｂ）の５０
％以下である。

【００４４】

【発明の効果】ＭｇＯ保護膜表面に弗素原子をドープす
ることにより、保護膜に化学吸着している残留水分を低
減することができる。これにより、プラズマ表示パネル
の放電安定性が向上する。また、パネル作成時の真空排
気工程が簡略化できるので、製造コストの低減に効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による交流型ＰＤＰの一画素
に対応する部分を表す構成図。

【図２】保護膜から水の昇温脱離スペクトル。

【符号の説明】

１Ｂ…青色蛍光体、１Ｇ…緑色蛍光体、１Ｒ…赤色蛍光
体、２…隔壁、３…アドレス電極、４…背面板、５…下
部保護膜、６…上部保護膜、７…誘電体層、８…表示電
極、９…バス電極、１０…前面板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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Ｆターム(参考） 5C040 FA01 FA04 GB03 GB14 GE02 GE08 JA07 MA26

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、前記前面板と
前記背面板との間に形成される空間での気体放電により
画像を表示するプラズマ表示装置おいて、前記前面板表面に金属酸化物の保護膜が形成され、該保護膜はフッ素が添加されていることを特徴とするプ
ラズマ表示装置。
【請求項２】前記保護膜のフッ素の添加量は、１０重量
％以内であることを特徴とする請求項１のプラズマ表示
装置。
【請求項３】前記保護膜は、膜内部および膜表面、また
は結晶粒界面にフッ素が添加されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載のプラズマ表示装置。
【請求項４】前記保護膜は、３５０℃の真空加熱により
保護膜と化学吸着している水分の９０％以上を脱離した
保護膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１項に記載のプラズマ表示装置。
【請求項５】前記保護膜は、酸化マグネシウムの膜であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
のプラズマ表示装置。
【請求項６】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、前記前面板と
前記背面板との間に形成される空間での気体放電により
画像を表示するプラズマ表示装置の前記前面板に形成さ
れたプラズマ表示装置用保護膜において、前記保護膜はフッ素が添加された金属酸化物であること
を特徴とするプラズマ表示装置用保護膜。
【請求項７】前記プラズマ表示装置用保護膜のフッ素の
添加量は、１０重量％以内であることを特徴とする請求
項６のプラズマ表示装置用保護膜。
【請求項８】前記保護膜は、膜内部および膜表面、また
は結晶粒界面にフッ素が添加されていることを特徴とす
る請求項６又は７に記載のプラズマ表示装置用保護膜。