JP2004247068A - ガス放電パネル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ5×1021atom/cm3以下の水素含有量及び/又は1×1020atom/cm3以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネルにより上記の課題を解決する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス放電パネル及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)のようなガス放電パネルの製造方法に関する。本発明のガス放電パネルは、民生用テレビ、コンピュータモニタや、駅、空孔、証券取引所、工場及び学校等の情報表示用大型ディスプレイとして好適に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
ガス放電パネルとしては、プラズマディスプレイパネル(PDP)やプラズマアドレス液晶装置(PALC)等が知られている。この内、PDPは大型で、薄いという特徴を有しており、現時点で多く販売されている表示装置の一つである。
【0003】
図1に実用化されている代表的なPDPの概略斜視図を示す。
図1のPDPは、前面側基板と背面側基板とから構成される。
【0004】
まず、前面側基板10は、一般的にガラス基板11上に形成された複数本の表示電極(維持電極;X、Y)、表示電極(X、Y)を覆うように形成された誘電体層17、誘電体層17上に形成され放電空間に露出する保護膜18とからなる。
【0005】
表示電極(X、Y)は、透明電極膜41と、透明電極膜の抵抗を下げるための透明電極膜41の端縁部上に積層される透明電極膜よりも幅狭のバス電極42とからなる。
【0006】
次に、背面側基板20は、一般的に、ガラス基板21上に形成された複数本のアドレス電極A、アドレス電極Aを覆う誘電体層24、隣接するアドレス電極間で誘電体層24上に形成された複数本の帯状の隔壁29、隔壁29間に壁面を含めて形成された蛍光体層(28R、28G、28B)とからなる。
【0007】
上記前面側基板と背面側基板とを、表示電極とアドレス電極が直交するように、両電極を内側にして対向させ、基板エッジ部をシールガラスにより封止し、隔壁29により囲まれた空間に放電ガス(例えば、Ne−Xeガス)を充填することによりPDP1を形成することができる。図1中、R、G及びBは、赤色、緑色及び青色の単位発光領域をそれぞれ示し、横方向に並ぶRGBで画素を構成する。
【0008】
上記構成のPDPは、表示電極とアドレス電極間に電界をかけると放電ガスが励起されてイオン化することで真空紫外線が放出される。放出された真空紫外線が蛍光体にあたることで、蛍光体から可視光が放出され、この可視光が表示に利用される。
【0009】
PDPにおいて、誘電体層は、一般的に、低融点ガラスをエチルセルロース樹脂を主体としたビヒクルに分散させたガラスペーストや、低融点ガラスをアクリル樹脂等に分散させたガラスシートを焼成することで樹脂分をバーンアウトさせ、低融点ガラスを熔解させることにより形成されている。
【0010】
更に、最近PDPのパネル性能を向上させるために、低融点ガラスからなる誘電体層に代えて、CVD法等の気相成長法により形成した誘電体層が報告されている(特開2000−21304号公報:特許文献1)。
【0011】
また、特開2001−155647号公報(特許文献2)では、CVD法により形成された誘電体膜から生じるNH3系ガスによる蛍光体の劣化現象を抑制するために、誘電体膜上にカバー膜を設置することが提案されている。
【0012】
【特許文献1】
特開2000−21304号公報
【特許文献2】
特開2001−155647号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
PDPでは製造速度を向上させるために、誘電体膜の成膜速度を上げることが望まれている。しかしながら、単純に成膜速度を上げたのでは、誘電体膜中に不純物ガスが増加することとなり、この不純物ガスが放出されて蛍光体が劣化する。また、カバー膜でもこの不純物ガスの放出を抑えることは不十分である。更に、成膜速度を上げると、クラックや膜厚変動等の欠陥が多く発生し、この欠陥により基板面内において部分的に劣化現象が生じ、パネル寿命を縮めることとなる。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、誘電体層の成膜条件と、膜組成及びパネル内に放出されるガス量との関係、ガス量とパネル寿命との関係を検討した結果、本発明に至った。
【0015】
かくして本発明によれば、隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ5×1021atom/cm3以下の水素含有量及び/又は3×1020atom/cm3以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネルが提供される。
【0016】
更に、本発明によれば、上記ガス放電パネルを製造する方法であって、誘電体層を気相成長法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が提供される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明のガス放電パネルは、誘電体層を少なくとも有し、ガス放電を利用して表示を行うパネルであれば特に限定されず、例えばPDP、PALC等が挙げられる。
【0018】
本発明では、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ5×1021atom/cm3以下の水素含有量及び/又は3×1020atom/cm3以下の窒素含有量の材料からなる。
【0019】
ここで、主成分とは、50重量%以上のSiO2を含むことを意味する。より好ましいSiO2の含有割合は、90重量%以上である(上限は100重量%)。SiO2以外の成分としては、水素、窒素、炭素、リン、ホウ素等が挙げられる。この中で、リン及び/又はホウ素は、膜ストレス制御及びエッチング速度制御を目的として、意図的に添加してもよい。リン及びホウ素の濃度は、10重量%以下であることが好ましく、8重量%以下であることがより好ましい(下限は0重量%)。
【0020】
次に、本発明では、誘電体層中に含まれる水素含有量が5×1021atom/cm3以下である及び/又は窒素含有量が3×1020atom/cm3以下である。以下、これら水素含有量及び窒素含有量の範囲を規定した理由についてPDPを例として説明する。
【0021】
まず、図2に誘電体層の成膜速度と誘電体層中の水素含有量との関係を示す。図2から成膜速度を上げると水素含有量が増えることがわかる。
【0022】
また、図3に誘電体層中の水素含有量とパネルの寿命(初期輝度に対する168時間点灯後の輝度劣化率)との関係を示す。図3から誘電体層中の水素含有量が一定以上の量になると急激に寿命が短くなることがわかる。
【0023】
図2及び3から、パネル寿命を満足しながらより高速で誘電体層を成膜するためには、得られる誘電体膜に含まれる水素含有量を一定に範囲にする必要があることがわかる。その一定の範囲は、5×1021atom/cm3以下である。より好ましい水素含有量は、1×1021〜3×1021atom/cm3の範囲である。
【0024】
次に、図4に誘電体層の成膜速度と誘電体層中の窒素含有量との関係を、図5に誘電体層中の窒素含有量とパネルの寿命(初期輝度に対する168時間点灯後の輝度劣化率)との関係を示す。図4及び5から、図2及び図3の水素の場合と同じ傾向が、窒素の場合にも生じている。
【0025】
図4及び5から、パネル寿命を満足しながらより高速で誘電体層を成膜するためには、得られる誘電体膜に含まれる窒素含有量を一定に範囲にする必要があることがわかる。その一定の範囲は、3×1020atom/cm3以下である。より好ましい窒素含有量は、1×1019〜1×1020atom/cm3の範囲である。
【0026】
更に、本発明では誘電体層中に含まれる水素含有量が5×1021atom/cm3以下であり、かつ窒素含有量が3×1020atom/cm3以下であることが好ましい。より好ましい水素含有量と窒素含有量の組合せは、1×1021〜5×1021atom/cm3及び1×1019〜3×1020atom/cm3の範囲であり、更に好ましくは1×1021〜3×1021atom/cm3及び1×1019〜1×1020atom/cm3の範囲である。
【0027】
なお、図3〜5において、誘電体膜は、サセプタ面積2000cm2、RF出力2000W、ガス流量比SiH4/N2Oを1/10に固定して、SiH4の流量を100〜2000cm3まで変化させてプラズマCVD法により形成した。更に、図3及び5において、パネルの寿命の測定は、次のように行った。
PDPは以下の構成とした。
【0028】
【0029】
上記では、誘電体層をプラズマCVD法により形成した例を示したが、プラズマCVD法以外でも、上記特定の水素及び/又は窒素含有量の誘電体層を形成することができさえすれば、プラズマCVD法以外のCVD法、スパッタ法、蒸着法等の気相成長法を使用できる。本発明ではプラズマCVD法が、基板反りの制御及び低コストのため好ましい。
【0030】
プラズマCVD法で誘電体層を形成する場合、使用する原料ガスは、シラン:SiH4、テトラエトキシシラン:Si(OC2H5)4、メチルトリメトキシシラン:CH3Si(OCH3)3等のシリコンソースと、N2O、CO2、CO、H2O、O2等の非シリコンソースが挙げられる。
【0031】
プラズマCVD法の成膜条件としては、形成を望む基板の大きさ及び誘電体層の性質により異なるが、サセプタ面積2000〜15000cm2、RF出力2000〜20000W、360〜450℃、2〜3Torr等の条件が挙げられる。
【0032】
水素含有量を5×1021atom/cm3以下、窒素含有量を3×1020atom/cm3以下とするには、RF出力/サセプタ面積が0.82W/cm2以上であることが好ましい。より好ましくは、0.9W/cm2以上である。
【0033】
本発明の保護膜を使用可能なガス放電パネルの一例として、図1に示す3電極AC型面放電PDPを説明する。なお、以下の例は説明のために使用することを目的としており、本発明がこれに限定されるものではない。
【0034】
図1のPDP1は、前面側基板と背面側基板とから構成される。
【0035】
まず、前面側基板10は、一般的にガラス基板11上に形成された複数本の表示電極(X、Y)、表示電極を覆うように形成された誘電体層17、誘電体層17上に形成され放電空間に露出する保護膜18とからなる。
【0036】
表示電極は、ストライプ状又は放電セル単位のドット形状の透明電極膜41と、透明電極膜の抵抗を下げるための透明電極膜41の端縁部上に積層される透明電極膜よりも幅狭のストライプ状のバス電極42とからなる。
【0037】
なお、透明電極膜41の形成方法としては、透明電極膜を構成する金属の有機化合物を含むペーストを塗布及び焼成することで形成する方法が挙げられる。誘電体層17に本発明を採用することができる。
【0038】
次に、背面側基板20は、一般的に、ガラス基板21上に形成された複数本のストライプ状のアドレス電極A、アドレス電極Aを覆うように形成された誘電体層24、隣接するアドレス電極A間で誘電体層24上に形成された複数本の帯状の隔壁29、隔壁29間にその壁面を含めて形成された蛍光体層(28R、28G、28B)とからなる。
【0039】
隔壁29は、低融点ガラスとバインダとからなるガラスペーストを誘電体層24上に膜状に塗布し、焼成した後、サンドブラスト法で隔壁形状のマスクを介して切削することにより形成することができる。また、バインダに感光性の樹脂を使用した場合、所定形状のマスクを使用して露光及び現像した後、焼成することにより形成することも可能である。
【0040】
蛍光体層(28R、28G、28B)は、バインダが溶解された溶液に粒子状の蛍光体を分散させた蛍光体ペーストを、隔壁29間に塗布し、不活性雰囲気下で焼成することにより形成することができる。誘電体層24に本発明を採用することができる。また、背面基板側は、誘電体層を形成せず、隔壁29を基板21上に形成してもよい。
【0041】
上記前面側基板10と背面側基板20とを、表示電極(X、Y)とアドレス電極Aが直交するように、両電極を内側にして対向させ、隔壁29により囲まれた空間に放電ガスを充填することによりPDP1を形成することができる。
【0042】
なお、本発明の方法が使用できるPDPは、放電電極を被覆する誘電体層を有していさえすれば、図1のPDPの構成に限らず、対向放電型でもよく、蛍光体層を前面側基板に配置した透過型でもよく、更に2電極構造のいずれのPDPにも使用することができる。更に、隔壁にはメッシュ状のものを使用することができる。
【0043】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0044】
実施例1
基板上に公知の方法により透明電極及びバス電極からなる表示電極を形成した。
【0045】
次に、サセプタ面積2000cm2のプラズマCVD装置を用い、RF出力2.0kW、400℃、3.0Torrの条件で、原料ガスとしてSiH4とN2Oをそれぞれ900sccmと9000sccmの流量で装置内に流すことで、表示電極を覆う5μmの誘電体層を成膜速度0.75μm/分で形成した。
【0046】
得られた誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量をSIMS(2次イオン質量分析法)にて測定したところ、それぞれ3.4×1021atom/cm3及び0.82×1020atom/cm3であった。
【0047】
更に、公知の方法により1.0μmのMgO膜を電子ビーム蒸着法で形成することで前面側基板を得た。
【0048】
次に、公知の方法により、基板上にアドレス電極を形成し、隣接するアドレス電極間で基板上に複数本の帯状の隔壁を形成し、隔壁間に蛍光体層を形成することで背面側基板を得た。
【0049】
前面側基板と背面側基板とを貼り合せることによりPDPを得た。得られたPDPの初期輝度と168時間後の輝度を測定したところ、168時間後の輝度は初期輝度の94%であり、輝度の低下が抑制されていた。
【0050】
RF出力を変化させること以外は、上記と同様にして製造した誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量を測定した。結果を表1に示す。
【0051】
【表1】
【0052】
表1から、RF出力を高くすることにより水素含有量及び窒素含有量の増加を抑制することができた。
【0053】
実施例2
サセプタ面積を6700cm2、RF出力6.0kW、SiH4とN2Oをそれぞれ3000sccmと30000sccmの流量とすること以外は実施例1と同様にして誘電体層を成膜速度0.71μm/分で形成した。
【0054】
得られた誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量をSIMS(2次イオン質量分析法)にて測定したところ、それぞれ4.2×1021atom/cm3及び1.2×1020atom/cm3であった。
【0055】
次に、実施例1と同様にして、PDPを得た。得られたPDPの初期輝度と168時間後の輝度を測定したところ、168時間後の輝度は初期輝度の98%であり、輝度の低下が抑制されていた。
【0056】
RF出力を変化させること以外は、上記と同様にして製造した誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量を測定した。結果を表2に示す。
【0057】
【表2】
【0058】
表2から、表1と同様に、RF出力を高くすることにより水素含有量及び窒素含有量の増加を抑制することができた。
【0059】
なお、表2中、RF出力が5.0kWの場合、得られたPDPの初期輝度と168時間後の輝度を測定したところ、168時間後の輝度は初期輝度の54%であり、輝度が大きく低下していた。この場合の成膜速度は0.84μm/分であった。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス放電パネルを構成する誘電体層中の水素含有量及び/又は窒素含有量が特定の範囲に規定されているので、パネルの寿命に影響する脱ガスが抑制されるため、高信頼性で低価格のディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PDPの概略斜視図である。
【図2】誘電体層の成膜速度と誘電体層中の水素含有量との関係を示す図である。
【図3】誘電体層中の水素含有量とパネルの寿命(初期輝度に対する168時間点灯後の輝度劣化率)との関係を示す図である。
【図4】誘電体層の成膜速度と誘電体層中の窒素含有量との関係を示す図である。
【図5】誘電体層中の窒素含有量とパネルの寿命(初期輝度に対する168時間点灯後の輝度劣化率)との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 PDP
10 前面側基板
11、21 ガラス基板
17、24 誘電体層
18 保護膜
20 背面側基板
28R、28G、28B 蛍光体層
29 隔壁
41 透明電極膜
42 バス電極
A アドレス電極
X、Y 表示電極
Claims (8)
- 隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ5×1021atom/cm3以下の水素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
- 水素含有量が、1×1021〜5×1021atom/cm3の範囲である請求項1に記載のガス放電パネル。
- 隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ3×1020atom/cm3以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
- 窒素含有量が、1×1019〜3×1020atom/cm3の範囲である請求項3に記載のガス放電パネル。
- 隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、SiO2を主成分とし、かつ5×1021atom/cm3以下の水素含有量及び3×1020atom/cm3以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
- 水素含有量が、1×1021〜5×1021atom/cm3の範囲であり、窒素含有量が、1×1019〜3×1020atom/cm3の範囲である請求項5に記載のガス放電パネル。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のガス放電パネルを製造する方法であって、誘電体層を気相成長法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。
- 誘電体層が、SiH4及びN2Oを原料ガスとしてプラズマCVD法により形成される請求項7に記載のガス放電パネルの製造方法。
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