JP2005243380A - 交流駆動型プラズマ表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧（放電電圧）を増加させることなく、且つ、放電遅れ時間を増大させることのない交流駆動型プラズマ表示装置を提供する。
【解決手段】交流駆動型プラズマ表示装置は、第１基板１１上に形成された複数の第１電極１２、及び、第１基板１１と第１電極１２の上に形成された誘電体層１４とを備えた第１パネル１０、並びに、第２パネル２０が、それらの外周部で接合されて成り、誘電体層１４はＳｉＯ_Xから構成され、ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流駆動型プラズマ表示装置及びその製造方法に関する。

現在主流の陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、平面型（フラットパネル形式）の表示装置が種々検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：プラズマ・ディスプレイ）を例示することができる。中でも、プラズマ表示装置は、大画面化や広視野角化が比較的容易であること、温度、磁気、振動等の環境要因に対する耐性に優れること、長寿命であること等の長所を有し、家庭用の壁掛けテレビの他、公共用の大型情報端末機器への適用が期待されている。

プラズマ表示装置は、希ガスから成る放電ガスを放電空間内に封入した放電セルに電圧を印加して、放電ガス中でのグロー放電に基づき発生した真空紫外線で放電セル内の蛍光体層を励起することによって発光を得る表示装置である。つまり、個々の放電セルは蛍光灯に類似した原理で駆動され、放電セルが、通常、数十万個のオーダーで集合して１つの表示画面が構成されている。プラズマ表示装置は、放電セルへの電圧の印加方式によって直流駆動型（ＤＣ型）と交流駆動型（ＡＣ型）とに大別され、それぞれ一長一短を有する。交流駆動型プラズマ表示装置（以下、単に、プラズマ表示装置と呼ぶ）は、表示画面内で個々の放電セルを仕切る役割を果たす隔壁を例えばストライプ状に形成すればよいので、高精細化に適している。しかも、放電のための電極の表面が誘電体材料から成る誘電体層で覆われているので、かかる電極が磨耗し難く、長寿命であるといった長所を有する。

プラズマ表示装置の一例として、例えば、特開平５−３０７９３５号公報や特開平９−１６０５２５号公報に、所謂３電極型プラズマ表示装置が示されている。

この３電極型プラズマ表示装置の一部分の模式的な分解斜視図を図１に示す。このプラズマ表示装置においては、一対の放電維持電極１２の間で放電が生じる。図１に示すプラズマ表示装置は、ガラス基板から成り、フロントパネルに相当する第１パネル１０と、同じくガラス基板から成り、リアパネルに相当する第２パネル２０とがそれらの外周部でフリット・ガラス（図示せず）を用いて接合されて成る。第２パネル２０上の蛍光体層２５の発光は、例えば、第１パネル１０を通して観察される。

図１に示すように、第１パネル１０は、透明な第１基板１１と、第１基板１１上にストライプ状に設けられ、例えばＩＴＯといった透明導電材料から成る複数の一対の放電維持電極１２（幅：８０〜２８０μｍ程度）と、放電維持電極１２のインピーダンスを低下させるために放電維持電極１２上に設けられ、放電維持電極１２よりも電気抵抗率の低い材料から成るバス電極１３と、バス電極１３及び放電維持電極１２上を含む第１基板１１上に形成された誘電体層１４と、誘電体層１４上に形成されたＭｇＯから成る保護膜１５から構成されている。一対の放電維持電極１２の間の放電ギャップＧは、好ましくは５×１０^-6ｍ〜１．５×１０^-4ｍ、特に好ましくは５×１０^-5ｍ未満である。

一方、第２パネル２０は、第２基板２１と、第２基板２１上にストライプ状に設けられた複数のアドレス電極（データ電極とも呼ばれる）２２と、アドレス電極２２上を含む第２基板２１上に形成された誘電体材料層２３と、誘電体材料層２３上であって隣り合うアドレス電極２２の間の領域にアドレス電極２２と平行に延びる絶縁性の隔壁２４と、誘電体材料層２３上から隔壁２４の側壁面上に亙って設けられた蛍光体層２５とから構成されている。蛍光体層２５は、プラズマ表示装置においてカラー表示を行う場合、赤色蛍光体層２５Ｒ、緑色蛍光体層２５Ｇ、及び青色蛍光体層２５Ｂから構成されており、これらの各色の蛍光体層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが所定の順序に従って設けられている。図１は一部分解斜視図であり、実際には第２パネル２０側の隔壁２４の頂部が第１パネル１０側の保護膜１５に当接している。そして、隣り合う隔壁２４と蛍光体層２５と保護膜１５とによって囲まれた放電空間内には、例えばＮｅ（ネオン）とＸｅ（キセノン）の混合ガスから成る放電ガスが封入されている。

放電維持電極１２の射影像が延びる方向とアドレス電極２２の射影像が延びる方向とは直交しており、一対の放電維持電極１２と、３原色を発光する蛍光体層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの１組とが重複する領域が１画素（１ピクセル）に相当する。グロー放電が一対の放電維持電極１２間で生じることから、このタイプのプラズマ表示装置は「面放電型」と称される。そして、一対の放電維持電極１２と、２つの隔壁２４の間に位置するアドレス電極２２とが重複する領域が、放電セルに相当し、且つ、サブ・ピクセルに相当する。即ち、１つの放電セル（１サブ・ピクセル）は、１つの蛍光体層２５と、一対の放電維持電極１２と、１つのアドレス電極２２とによって構成されている。

プラズマ表示装置の駆動においては、一対の放電維持電極１２間に電圧を印加する直前に、例えば、放電セルの放電開始電圧よりも低いパルス電圧をアドレス電極２２に印加することで、誘電体層１４に電荷を蓄積し（表示を行う放電セルの選択）、見掛け上の放電開始電圧を低下させる。そして、一対の放電維持電極１２の間で開始された放電は、放電開始電圧よりも低い電圧にて維持され得る。放電セルにおいては、放電ガス中でのグロー放電に基づき発生した真空紫外線の照射によって励起された蛍光体層２５が、蛍光体材料の種類に応じた特有の発光色を呈する。尚、封入された放電ガスの種類に応じた波長を有する真空紫外線が発生する。

このようなプラズマ表示装置が市場に出回り始めているが、より低い消費電力が望まれており、そのために、プラズマ表示装置には高発光効率化が求められている。放電ガスのＸｅガスの分圧を増加させることによって発光効率の向上は可能であるものの、Ｘｅガスの分圧を増加させると、駆動電圧（放電電圧）の増加や、放電遅れ時間の増大といった問題が生じる。

特開平５−３０７９３５号公報 特開平９−１６０５２５号公報

ところで、高Ｘｅ分圧のプラズマ表示装置にあっては、上述したとおり、第１基板１１における放電維持電極１２上に誘電体層１４が形成されており、誘電体層１４は、通常、例えば、ＰｂＯを主成分とする低融点ガラスペーストをスクリーン印刷し、焼成することによって形成されている。そして、この低融点ガラスペーストから成る誘電体層１４が、駆動電圧の増加や放電遅れ時間の増大の原因の１つとなっている。

駆動電圧を低下させるためには、誘電体層１４を薄くすればよい。しかしながら、低融点ガラスペーストから成る誘電体層１４を薄くした場合、駆動電圧は下がるものの、プラズマ表示装置における輝度の経時変化が大きくなるという問題が生じる。更には、低融点ガラスペーストから構成された誘電体層１４は比誘電率が高く、キャパシタンス量が大きいために、電流が多く流れ、プラズマ表示装置の消費電流を増加させる原因となる。

ＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４を化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成する方法も検討されている。ＣＶＤ法にて得られたＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４は、その比誘電率が４前後と低く、キャパシタンス量が小さいため、流れる電流が少なく、プラズマ表示装置の消費電流の低下を図ることができる。また、ＳｉＯ_Xは緻密な膜であるため、誘電体層１４の膜厚を薄くすることができ、駆動電圧の増加を回避することができる。しかしながら、一般的なＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４にあっては、放電遅れ時間増大の問題が解決されていない。

従って、本発明の目的は、駆動電圧（放電電圧）を増加させることなく、且つ、放電遅れ時間を増大させることなく、高効率化、低消費電力化を実現し得る交流駆動型プラズマ表示装置、及び、その製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の交流駆動型プラズマ表示装置は、
第１基板上に形成された複数の第１電極、及び、第１基板と第１電極の上に形成された誘電体層とを備えた第１パネル、並びに、第２パネルが、それらの外周部で接合されて成る交流駆動型プラズマ表示装置であって、
誘電体層はＳｉＯ_Xから構成され、
ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上であることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の交流駆動型プラズマ表示装置の製造方法は、
第１基板上に形成された複数の第１電極、及び、第１基板と第１電極の上に形成された誘電体層とを備えた第１パネル、並びに、第２パネルが、それらの外周部で接合されて成り、
誘電体層はＳｉＯ_Xから構成され、
ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上である交流駆動型プラズマ表示装置の製造方法であって、
誘電体層を、化学的気相成長法又は物理的気相成長法で形成することを特徴とする。

本発明の交流駆動型プラズマ表示装置あるいはその製造方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、ＳｉＯ_XにおけるＸの値として、１．０≦Ｘ≦２．０を例示することができる。

本発明において、誘電体層を多層構成とすることもできる。この場合には、多層構成の誘電体層の最表面層がＳｉＯ_Xから構成され、この最表面層中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度が３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上であることが要求される。多層構成の誘電体層の下層は、例えば、ＰｂＯを主成分とする低融点ガラスペーストや、Ｈ₂Ｏの結合密度の値に制限を受けないＳｉＯ_Y（例えば、１．０≦Ｙ≦２．０であり、Ｈ₂Ｏの結合密度が３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³未満のＳｉＯ_Y）、酸化アルミニウム、窒素化合物から構成することができる。ここで、窒素化合物として、ＳｉＮ_x、ＳｉＯ_xＮ_yを挙げることができる。誘電体層の下層は、これらの材料から選択された１種類の材料から成る単層構造（単層下層構造）とすることもできるし、これらの材料から選択された複数種類の材料から成る多層構造（積層下層構造）とすることもできる。

本発明において、誘電体層の厚さは、５×１０^-5ｍ以下、好ましくは３×１０^-5ｍ以下であることが望ましい。ここで、誘電体層の厚さとは、第１基板上に形成された複数の第１電極上における誘電体層の平均厚さを意味する。誘電体層を単層構成とする場合の誘電体層の厚さの下限値として、１．０×１０^-6ｍを挙げることができる。一方、誘電体層を多層構成とする場合、多層構成の誘電体層のＳｉＯ_Xから構成された最表面層の厚さの下限値として、１．０×１０^-8ｍを挙げることができる。

本発明において、必須ではないものの、誘電体層の表面には保護膜が形成されていることが好ましい。保護膜を形成することで、イオンや電子と第１電極との直接接触を防止することができる結果、第１電極の磨耗を防ぐことができる。保護膜は、この他にも、放電に必要な２次電子を放出する機能を有する。保護膜を構成する材料として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）を例示することができるが、中でも酸化マグネシウムは、２次電子放出比が高い上に、化学的に安定であり、スパッタリング率が低く、蛍光体層の発光波長における光透過率が高く、放電開始電圧が低い等の特色を有する好適な材料である。尚、保護膜を、これらの材料から成る群から選択された少なくとも２種類の材料から構成された積層膜構造としてもよい。

誘電体層を、物理的気相成長法（Physical Vapor Deposition法、ＰＶＤ法）、若しくは、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）に基づき形成するが、ＰＶＤ法として、より具体的には、
（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法
（ｂ）プラズマ蒸着法
（ｃ）２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法
（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法
（ｅ）レーザーアブレーション法
を挙げることができる。

また、ＣＶＤ法として、常圧ＣＶＤ法（ＡＰＣＶＤ法）、減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、低温ＣＶＤ法、高温ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法（ＰＣＶＤ法，ＰＥＣＶＤ法）、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法を例示することができる。一般に、ＣＶＤ法による誘電体層の形成の方が、ＰＶＤ法による誘電体層の形成よりも、ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度の量の制御を行い易い。

誘電体層の形成方法として、その他、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、塗布法（スプレーコーティング法を含む）、転写法、ゾル−ゲル法を挙げることができる。

本発明において、ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）に基づき、Ｐｌｉｓｋｉｎの式を用いることで求めることができる。即ち、先ず、以下の式（１）に基づき、ＳｉＯ_X中のＨ₂Ｏ含有率Ｗ（単位：重量％）を求める。尚、式（１）中、「−１４」及び「８９」は係数である。

Ｗ＝−１４・Ｉ₃₆₅₀＋８９・Ｉ₃₃₃₀β （１）

ここで、
Ｉ₃₆₅₀：３６５０ｃｍ^-1における吸収強度（μｍ^-1）
Ｉ₃₃₃₀：３３３０ｃｍ^-1における吸収強度（μｍ^-1）
である。

次に、以下の式（２）に基づき、結合密度を求める。尚、式（２）中、「７．３５×１０²⁰」は係数である。

Ｈ₂Ｏ（Bonds／ｃｍ³）＝Ｗ×７．３５×１０²⁰ （２）

本発明の交流駆動型プラズマ表示装置にあっては、第２基板上に形成された一対の隔壁と蛍光体層（例えば、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層及び青色蛍光体層のいずれか１つの蛍光体層）、並びに、一対の隔壁によって囲まれた領域内を占める第１電極と第２電極によって１つの放電セルが構成される。そして、かかる放電セル内、より具体的には、隔壁によって囲まれた放電空間内に放電ガスが封入されており、蛍光体層は、放電空間内の放電ガス中で生じた交流グロー放電に基づき発生した真空紫外線に照射されて発光する。

上述の各種態様を含む本発明においては、第１電極として一対の放電維持電極の一方を第１パネルに形成し、第２電極として他方を第２パネルに形成する構成とすることができる。このような構成の交流駆動型プラズマ表示装置を、便宜上、２電極型と呼ぶ。この場合、一方の放電維持電極の射影像は第１の方向に延び、他方の放電維持電極の射影像は、第１の方向とは異なる第２の方向に延び、一対の放電維持電極が対面するごとく対向して配置されている。第１の方向と第２の方向とは、交流駆動型プラズマ表示装置の構造の簡素化の観点から略直交していることが好ましいが、必ずしも直交している必要はない。

あるいは又、第１電極として一対の放電維持電極を第１パネルに形成し、第２電極として所謂アドレス電極を第２パネルに形成する構成とすることもできる。このような構成の交流駆動型プラズマ表示装置を、便宜上、３電極型と呼ぶ。この場合、一対の放電維持電極の射影像は互いに平行に第１の方向に延び、アドレス電極の射影像は第２の方向に延び、一対の放電維持電極とアドレス電極とが対面するごとく対向して配置されている構成とすることができるが、かかる構成に限定するものではない。第１の方向と第２の方向とは、交流駆動型プラズマ表示装置の構造の簡素化の観点から略直交していることが好ましいが、必ずしも直交している必要はない。

３電極型の交流駆動型プラズマ表示装置において、一対の放電維持電極の間の距離は、所定の放電電圧において必要なグロー放電が生じる限りにおいて本質的には任意であり、１×１０^-4ｍ程度であってもよいが、５×１０^-5ｍ未満、好ましくは５．０×１０^-5ｍ未満であることが望ましい。

また、本発明において、第１電極として第１パネルに一対の放電維持電極を設ける場合、一対の放電維持電極の対向する縁部の間の放電ギャップの形状を直線状としてもよいし、一対の放電維持電極の対向する縁部の間の放電ギャップの形状を、放電維持電極の幅方向に屈曲したパターン若しくは湾曲したパターンとすることもでき、これによって、放電に寄与する放電維持電極の部分の面積の増加を図ることができる。一対の放電維持電極は、隣接する放電セルに亙りストライプ状に形成されていてもよいし、各放電セル毎に一対の短冊状に形成されていてもよい。後者の場合、後述するバス電極から放電維持電極に電圧が印加される。そして、後者の場合、第１電極を各放電セル毎に分離して形成するので、輝度を低下させずに、無効電流を減らし、消費電流の一層の低減を図ることができる。

例えば、３電極型の交流駆動型プラズマ表示装置を例にとり、以下、本発明の交流駆動型プラズマ表示装置の説明を行うが、２電極型の交流駆動型プラズマ表示装置にあっては、必要に応じて、以下の説明における第２電極に相当する「アドレス電極」を「他方の放電維持電極」と読み替えればよい。

第１電極に相当する放電維持電極を構成する導電性材料は、交流駆動型プラズマ表示装置が透過型であるか、反射型であるかによって異なる。透過型の交流駆動型プラズマ表示装置では、蛍光体層の発光は第２基板を通して観察されるので、放電維持電極を構成する導電性材料に関して透明／不透明の別は問わないが、アドレス電極を第２基板上に設けるので、アドレス電極は透明である必要がある。一方、反射型の交流駆動型プラズマ表示装置では、蛍光体層の発光は第１基板を通して観察されるので、アドレス電極を構成する導電性材料に関して透明／不透明の別は問わないが、放電維持電極を構成する導電性材料は透明である必要がある。ここで述べる透明／不透明とは、蛍光体材料に固有の発光波長（可視光域）における導電性材料の光透過性に基づく。即ち、蛍光体層から射出される光に対して透明であれば、放電維持電極やアドレス電極を構成する導電性材料は透明であると云える。不透明な導電性材料として、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ／Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｂａ、ＬａＢ₆、Ｃａ_0.2Ｌａ_0.8ＣｒＯ₃等の材料を単独又は適宜組み合わせて用いることができる。透明な導電性材料として、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）やＳｎＯ₂を挙げることができる。放電維持電極やアドレス電極は、スパッタリング法や、蒸着法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、メッキ法、リフトオフ法等によって形成することができる。

放電維持電極に加えて、放電維持電極全体のインピーダンスを低下させるために、放電維持電極に接して、放電維持電極よりも電気抵抗率の低い材料から成るバス電極が設けられている構成とすることもできる。バス電極は、典型的には、金属材料、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層膜から構成することができる。かかる金属材料から成るバス電極は、反射型の交流駆動型プラズマ表示装置においては、蛍光体層から放射されて第１基板を通過する可視光の透過光量を低下させ、表示画面の輝度を低下させる要因となり得るので、放電維持電極全体に要求される電気抵抗値が得られる範囲内で出来る限り細く形成することが好ましい。バス電極は、スパッタリング法や、蒸着法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、メッキ法、リフトオフ法等によって形成することができる。

本発明において、第１パネルを構成する第１基板及び第２パネルを構成する第２基板の構成材料として、高歪点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、鉛ガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ₂）を例示することができる。第１基板と第２基板の構成材料は、同じであっても異なっていてもよいが、熱膨張係数は同じであることが望ましい。

蛍光体層は、例えば、赤色を発光する蛍光体材料、緑色を発光する蛍光体材料及び青色を発光する蛍光体材料から成る群から選択された蛍光体材料から構成され、アドレス電極の上方に設けられている。交流駆動型プラズマ表示装置がカラー表示の場合、具体的には、例えば、赤色を発光する蛍光体材料から構成された蛍光体層（赤色蛍光体層）がアドレス電極の上方に設けられ、緑色を発光する蛍光体材料から構成された蛍光体層（緑色蛍光体層）が別のアドレス電極の上方に設けられ、青色を発光する蛍光体材料から構成された蛍光体層（青色蛍光体層）が更に別のアドレス電極の上方に設けられており、これらの３原色を発光する蛍光体層が１組となり、所定の順序に従って設けられている。そして、一対の放電維持電極とこれらの３原色を発光する１組の蛍光体層が重複する領域が、１画素（１ピクセルであり、３つのサブ・ピクセルから構成される）に相当する。赤色蛍光体層、緑色蛍光体層及び青色蛍光体層は、ストライプ状に形成されていてもよいし、格子状に形成されていてもよい。更には、放電維持電極とアドレス電極とが重複する領域にのみ、蛍光体層を形成してもよい。

蛍光体層を構成する蛍光体材料としては、従来公知の蛍光体材料の中から、量子効率が高く、真空紫外線に対する飽和が少ない蛍光体材料を適宜選択して用いることができる。カラー表示を想定した場合、色純度がＮＴＳＣで規定される３原色に近く、３原色を混合した際の白バランスがとれ、残光時間が短く、３原色の残光時間がほぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。真空紫外線の照射により赤色に発光する蛍光体材料として、（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）、（ＹＢＯ₃Ｅｕ）、（ＹＶＯ₄：Ｅｕ）、（Ｙ_0.96Ｐ_0.60Ｖ_0.40Ｏ₄：Ｅｕ_0.04）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］、（ＧｄＢＯ₃：Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ₃：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ）を例示することができる。真空紫外線の照射により緑色に発光する蛍光体材料として、（ＺｎＳｉＯ₂：Ｍｎ）、（ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）、（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｍｎ）、（ＭｇＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ）、（ＹＢＯ₃：Ｔｂ）、（ＬｕＢＯ₃：Ｔｂ）、（Ｓｒ₄Ｓｉ₃Ｏ₈Ｃｌ₄：Ｅｕ）を例示することができる。真空紫外線の照射により青色に発光する蛍光体材料として、（Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ）、（ＣａＷＯ₄：Ｐｂ）、ＣａＷＯ₄、ＹＰ_0.85Ｖ_0.15Ｏ₄、（ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ）、（Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ）を例示することができる。蛍光体層の形成方法として、厚膜印刷法、蛍光体粒子をスプレーする方法、蛍光体層の形成予定部位に予め粘着性物質を付けておき、蛍光体粒子を付着させる方法、感光性の蛍光体ペーストを使用し、露光及び現像によって蛍光体層をパターニングする方法、全面に蛍光体層を形成した後に不要部をサンドブラスト法により除去する方法を挙げることができる。

蛍光体層はアドレス電極の上に直接形成されていてもよいし、アドレス電極上から隔壁の側壁面上に亙って形成されていてもよい。あるいは又、蛍光体層は、アドレス電極上に設けられた誘電体材料層上に形成されていてもよいし、アドレス電極上に設けられた誘電体材料層上から隔壁の側壁面上に亙って形成されていてもよい。更には、蛍光体層は、隔壁の側壁面上にのみ形成されていてもよい。誘電体材料層の構成材料として、ＰｂＯを主成分とする低融点ガラスや、酸化ケイ素を挙げることができ、スクリーン印刷法やスパッタリング法、真空蒸着法等に基づき形成することができる。場合によっては、蛍光体層や隔壁の表面に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等から成る第２の保護膜を形成してもよい。

第２基板には、アドレス電極と平行に延びる隔壁（リブ）が形成されていることが好ましい。あるいは、アドレス電極と平行に延びる第１隔壁と、放電維持電極と平行に延びる第２隔壁とから構成されている構成［即ち、格子状（ワッフル状）の隔壁（リブ）が形成されている構成］とすることもできる。あるいは又、隔壁（リブ）はミアンダ構造を有していてもよい。誘電体材料層が第２基板及びアドレス電極上に形成されている場合には、隔壁は誘電体材料層上に形成されている場合もある。隔壁の構成材料として、従来公知の絶縁材料を使用することができ、例えば広く用いられている低融点ガラスにアルミナ等の金属酸化物を混合した材料を用いることができる。隔壁の高さは５０〜２００μｍ程度である。

隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口部が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口部を通過させ、第２基板上若しくは誘電体材料層上（以下、これらを総称して、第２基板等上と呼ぶ）に隔壁形成用材料層を形成した後、かかる隔壁形成用材料層を焼成する方法である。ドライフィルム法とは、第２基板等上に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた開口部に隔壁形成用材料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口部に埋め込まれた隔壁形成用材料層が残り、隔壁となる。感光法とは、第２基板等上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成を行う方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を第２基板等上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。隔壁を黒くすることにより、所謂ブラック・マトリックスを形成し、表示画面の高コントラスト化を図ることができる。隔壁を黒くする方法として、黒色に着色されたカラーレジスト材料を用いて隔壁を形成する方法を例示することができる。

本発明においては、放電空間に封入された希ガスの圧力は、１×１０²Ｐａ乃至５×１０⁵Ｐａ、好ましくは１×１０³Ｐａ乃至４×１０⁵Ｐａとすることが望ましい。一対の放電維持電極の間の距離を５×１０^-5ｍ未満とする場合には、希ガスの圧力を１×１０²Ｐａ以上３×１０⁵Ｐａ以下、好ましくは１×１０³Ｐａ以上２×１０⁵Ｐａ以下、更に好ましくは１×１０⁴Ｐａ以上１×１０⁵Ｐａ以下とすることが望ましく、このような圧力範囲とすることによって、希ガス中での陰極グローに主に基づき発生した真空紫外線に照射されて蛍光体層が発光するし、このような圧力範囲内では、圧力が高いほど交流駆動型プラズマ表示装置を構成する各種部材のスパッタリング率が低減する結果、交流駆動型プラズマ表示装置を長寿命化することができる。

ここで、放電空間に封入される希ガスには、以下の（１）〜（４）が要求される。希ガスとして、Ｈｅ（共鳴線の波長＝５８．４ｎｍ）、Ｎｅ（同７４．４ｎｍ）、Ａｒ（同１０７ｎｍ）、Ｋｒ（同１２４ｎｍ）、Ｘｅ（同１４７ｎｍ）を単独で用いるか、又は混合して用いることが可能であるが、ペニング効果による放電開始電圧の低下が期待できる混合ガスも有用である。かかる混合ガスとしては、Ｎｅ−Ａｒ混合ガス、Ｈｅ−Ｘｅ混合ガス、Ｎｅ−Ｘｅ混合ガス、Ｈｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｎｅ−Ｋｒ混合ガス、Ｘｅ−Ｋｒ混合ガスを挙げることができる。特に、希ガスの中でも最も長い共鳴線波長を有するＸｅは、分子線の波長１７２ｎｍにも強い真空紫外線を放射するので、好適な希ガスである。

（１）交流駆動型プラズマ表示装置の長寿命化の観点から、化学的に安定であり、且つ、ガス圧力を高く設定し得ること
（２）表示画面の高輝度化の観点から、真空紫外線の放射強度が大きいこと
（３）真空紫外線から可視光線へのエネルギー変換効率を高める観点から、放射される真空紫外線の波長が長いこと
（４）消費電力低減の観点から、放電開始電圧の低いこと

本発明によれば、従来の交流駆動型プラズマ表示装置と比較して、たとえ高Ｘｅ分圧にしたとしても、誘電体層を構成するＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度が３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上であるが故に、誘電体層中のＨ₂Ｏが放電を助ける結果、放電遅れ時間の短縮化を図ることができる。しかも、しかも、誘電体層をＳｉＯ_Xから構成することで誘電体層を薄くすることができるので、交流駆動型プラズマ表示装置の駆動電圧（放電開始電圧及び放電維持電圧）の低下を達成できる。以上の結果として、放電安定性が向上し、交流駆動型プラズマ表示装置の信頼性が高くなり、より高精細な表示を行う交流駆動型プラズマ表示装置を得ることが可能となる。また、誘電体層をＳｉＯ_Xから構成するが故に、誘電体層のキャパシタンス量の低減を図ることができる結果、誘電体層に流れる電流が減少し、高効率化、即ち、交流駆動型プラズマ表示装置の消費電力の低減、を達成することが可能となる。

しかも、本発明の交流駆動型プラズマ表示装置においては、均一、均質な誘電体層を設けることによって、イオンや電子と第１電極との直接接触を防止することができる結果、第１電極の磨耗を防ぐことができる。尚、誘電体層は、壁電荷を蓄積する機能だけでなく、過剰な放電電流を制限する抵抗体としての機能、放電状態を維持するメモリ機能を有する。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。

［実施例１］
実施例１は、本発明の交流駆動型プラズマ表示装置（以下、プラズマ表示装置と略称する）、及び、その製造方法に関する。

実施例１のプラズマ表示装置は、３電極型のプラズマ表示装置であり、第１基板１１上に形成された複数の第１電極１２、及び、第１基板１１と第１電極１２の上に形成された誘電体層１４とを備えた第１パネル１０、並びに、第２パネル２０が、それらの外周部で接合されて成る。ここで、実施例１におけるプラズマ表示装置の模式的な分解斜視図は、図１に示したと同様であり、このプラズマ表示装置の構成、構造は、「背景技術」において説明したプラズマ表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略し、以下、「背景技術」において説明したプラズマ表示装置との相違点を説明する。

実施例１のプラズマ表示装置にあっては、誘電体層１４はＳｉＯ_X（Ｘの実測値は約１．９）の単層から構成されており、ＣＶＤ法に基づき形成されている。そして、ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上である。

以下、実施例１のプラズマ表示装置の製造方法を説明する。

第１パネル１０は、以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、高歪点ガラスやソーダガラスから成る第１基板１１の全面に例えばスパッタリング法によりＩＴＯ層を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりＩＴＯ層をストライプ状にパターニングすることによって、第１電極に相当する一対の放電維持電極１２を、複数、形成した。放電維持電極１２は第１の方向に延びている。次に、全面に例えば蒸着法によりクロム膜やアルミニウム膜、銅膜等を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりクロム膜やアルミニウム膜、銅膜等をパターニングすることによって、各放電維持電極１２の縁部に沿ってバス電極１３を形成した。一対の放電維持電極１２の間の間隔（図１に示す放電ギャップＧ）を４×１０^-5ｍ（４０μｍ）とした。

その後、全面にＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４を、表１に示す条件のＣＶＤ法にて形成した。放電維持電極１２上における誘電体層１４の平均厚さを１４μｍとした。

次いで、誘電体層１４の上に、電子ビーム蒸着法により厚さ０．６μｍの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から成る保護膜１５を形成した。以上の工程により第１パネル１０を完成することができる。

第２パネル２０は以下の方法で作製することができる。即ち、先ず、高歪点ガラスやソーダガラスから成る第２基板２１上に例えばスクリーン印刷法により銀ペーストをストライプ状に印刷し、焼成を行うことによって、アドレス電極２２を形成する。アドレス電極２２は、第１の方向と直交する第２の方向に延びている。次に、ＰｂＯを主成分とする低融点ガラスペースト層をスクリーン印刷法により全面に形成し、この低融点ガラスペースト層を焼成することによって誘電体材料層２３を形成する。その後、隣り合うアドレス電極２２の間の領域の上方の誘電体材料層２３上に、例えばスクリーン印刷法により低融点ガラスペーストを印刷し、焼成（約５６０°Ｃ程度で約２時間の焼成）を行うことによって、隔壁２４を形成する。隔壁２４の平均高さを１３０μｍとした。次に、３原色の蛍光体スラリーを順次印刷し、焼成（約５１０°Ｃ程度で約１０分の焼成）を行うことによって、隔壁２４の間の誘電体材料層２３上から隔壁２４の側壁面上に亙って、蛍光体層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを形成する。以上の工程により第２パネル２０を完成することができる。

次に、プラズマ表示装置の組み立てを行う。即ち、先ず、例えばフリットディスペンスを用いて、第２パネル２０の外周部にフリット・ガラス層（シール層）を形成する。次に、第１パネル１０と第２パネル２０とを貼り合わせ、焼成してフリット・ガラス層を硬化させる。その後、第１パネル１０と第２パネル２０との間に形成された空間を排気した後、例えば放電ガス（圧力３×１０⁴ＰａのＸｅ１００％ガス）を封入し、かかる空間を封止し、プラズマ表示装置を完成させる。

こうして得られたプラズマ表示装置の放電開始電圧及び放電維持電圧、並びに、放電遅れ時間の指標である放電確率９９．９９％時間を測定した。測定結果を表１に示す。

また、実施例１における誘電体層１４を形成したと同じ条件で、厚さ１４μｍのＳｉＯ_X膜をシリコン半導体基板上に形成し、このＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度を、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）に基づき、先に説明した式（１）及び式（２）により求めた。その結果を、表１に示す。バックグランド測定は、表面に何も形成していないシリコン半導体基板を測定することで求めた。尚、透過型ＦＴ−ＩＲ測定装置として、ＢＩＯ−ＲＡＤ社 ＦＴＳ−５７５Ｃを使用した。

更には、実施例１における誘電体層１４を形成したと同じ条件で、厚さ１４μｍのＳｉＯ_X膜をシリコン半導体基板上に形成し、このＳｉＯ_X膜のドライエッチング速度及びウエットエッチング速度を測定した。ドライエッチングにおいては、１０００ｓｃｃｍのＮＦ₃ガスを使用し、マイクロ波パワーを３ｋＷとした。一方、ウエットエッチングにおいては、ＮＨ₄Ｆ：ＨＦ＝６：１のエッチング液を使用した。尚、比較例１及び実施例５においてもドライエッチング速度の測定を行い、比較例１においてもウエットエッチング速度の測定を行った。測定結果を表１及び表２に示す。

［実施例２〜実施例４、比較例１及び比較例２］
ＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４を、実施例１と同様にして、但し、表１に示す条件のＣＶＤ法にて形成した。又、実施例１と同様にして、厚さ１４μｍのＳｉＯ_X膜をシリコン半導体基板上に形成し、このＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度を、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）に基づき、先に説明した式（１）及び式（２）により求めた。

こうして得られたプラズマ表示装置の放電開始電圧と放電維持電圧、放電確率を測定した。測定結果を表１に示す。また、ＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度の測定結果を表１に示す。

［実施例５、比較例３］
ＳｉＯ_Xから成る誘電体層１４を、実施例１と同様にして、但し、表２に示す条件のＰＶＤ法（具体的には、スパッタリング法）にて形成した。又、実施例１と同様にして、厚さ１４μｍのＳｉＯ_X膜をシリコン半導体基板上に形成し、このＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度を、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）に基づき、先に説明した式（１）及び式（２）により求めた。

こうして得られたプラズマ表示装置の放電開始電圧と放電維持電圧、放電確率を測定した。測定結果を表２に示す。また、ＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度の測定結果を表２に示す。

表１及び表２の結果から、ＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度の値が３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上であれば、放電開始電圧及び放電維持電圧の低下、放電遅れ時間の指標である放電確率９９．９９％時間の短縮化を図ることができることが判る。また、実施例１、実施例５と比較例１とにおけるＳｉＯ_X膜のエッチング速度の比較から、ＳｉＯ_X膜中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度の値が高い程、エッチング速度が早くなる、即ち、緻密な膜ではなくなる傾向があることが判る。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明したプラズマ表示装置の構造や構成、使用した材料、寸法、製造方法等は例示であり、適宜変更することができるし、実施例における誘電体層の形成方法は例示であり、適宜変更することができる。

蛍光体層の発光が第２基板を通して観察される透過型のプラズマ表示装置に本発明を適用することができる。透過型のプラズマ表示装置においては、蛍光体層の発光は第２基板を通して観察されるので、放電維持電極を構成する導電性材料に関して透明／不透明の別は問わないが、アドレス電極を第２の基板上に設けるので、アドレス電極を透明とすることが、表示の明るさの点で有利である。

また、実施例においては、平行に延びる一対の放電維持電極からプラズマ表示装置を構成したが、その代わりに、一対のバス電極が第１の方向に延び、一対のバス電極の間で、一方のバス電極から一方の放電維持電極が他方のバス電極の手前まで、第２の方向に延び、他方のバス電極から他方の放電維持電極が一方のバス電極の手前まで、第２の方向に延びる構造とすることもできる。あるいは又、一対の放電維持電極の内、第１の方向に延びる一方の放電維持電極を第１基板に設け、他方の放電維持電極をアドレス電極と平行に、隔壁２４の側壁上部に形成する構造としてもよい。あるいは又、本発明の交流駆動型プラズマ表示装置を２電極型のプラズマ表示装置としてもよい。あるいは又、アドレス電極を第１基板に形成してもよい。このような構造の交流駆動型プラズマ表示装置は、例えば、第１の方向に延びる一対の放電維持電極、及び、一対の放電維持電極の一方の近傍に、一対の放電維持電極の一方に沿って設けられたアドレス電極（但し、一対の放電維持電極の一方に沿ったアドレス電極の長さを放電セルの第１の方向に沿った長さ以内とする）から構成することができる。尚、放電維持電極と短絡しないように、絶縁層を介して第２の方向に延びるアドレス電極用配線を設け、かかるアドレス電極用配線とアドレス電極とを電気的に接続し、あるいは又、アドレス電極用配線からアドレス電極が延在する構造とする。

また、実施例においては、一対の放電維持電極の対向する縁部の間の放電ギャップの形状を直線状としたが、一対の放電維持電極の対向する縁部の間の放電ギャップの形状を、放電維持電極の幅方向に屈曲したパターン若しくは湾曲したパターン（例えば、「く」の字の組合せ、「Ｓ」字の組合せや弧の組合せ等、任意の曲線の組合せ）とすることもできる。このような構成にすることによって、一対の放電維持電極の対向する縁部の長さを長くすることができ、放電効率の向上を期することができる。このような構造を有する二対の放電維持電極の模式的な部分的平面図を、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。

実施例においては、アドレス電極２２と略平行に延びる隔壁（リブ）２４をストライプ状に形成したが、隔壁（リブ）２４はミアンダ構造、格子状（ワッフル状）、あるいは、その他の構造を有していてもよい。尚、隔壁２４を黒くすることにより、所謂ブラック・マトリックスとしても機能させることで、表示画面の高コントラスト化を図ることができる。

本発明のプラズマ表示装置の交流グロー放電動作の一例を説明する。先ず、例えば、全ての一方の放電維持電極１２（コモン側放電維持電極）に、放電開始電圧Ｖ_bdよりも高いパルス電圧を短時間印加する。これによってグロー放電が生じ、双方の放電維持電極１２の近傍の誘電体層１４の表面に誘電分極に起因して壁電荷が発生し、壁電荷が蓄積し、見掛けの放電開始電圧が低下する。その後、アドレス電極２２に電圧を印加しながら、表示をさせない放電セルに含まれる一方の放電維持電極１２（スキャン側放電維持電極）に電圧を印加することによって、アドレス電極２２と一方の放電維持電極１２（スキャン側放電維持電極）との間にグロー放電を生じさせ、蓄積された壁電荷を消去する。この消去放電を各アドレス電極２２において順次実行する。一方、表示をさせる放電セルに含まれる一方の放電維持電極（スキャン側放電維持電極）には電圧を印加しない。これによって、壁電荷の蓄積を維持する。その後、全ての一対の放電維持電極１２間に所定のパルス電圧を印加することによって、壁電荷が蓄積されていた放電セルにおいては一対の放電維持電極１２の間でグロー放電が開始し、放電セルにおいては、放電空間内における放電ガス中でのグロー放電に基づき発生した真空紫外線の照射によって励起された蛍光体層が、蛍光体材料の種類に応じた特有の発光色を呈する。尚、一方の放電維持電極と他方の放電維持電極に印加される放電維持電圧の位相は半周期ずれており、放電維持電極の極性は交流の周波数に応じて反転する。

あるいは又、本発明のプラズマ表示装置の交流グロー放電動作を、以下のとおりとすることもできる。先ず、全画素を初期化するために全画素に対して消去放電を行い、次いで、放電動作を行う。放電動作は、初期放電によって誘電体層の表面に壁電荷を発生させるアドレス期間と、グロー放電を維持する放電維持期間とに分けて行われる。アドレス期間では、選択された一方の放電維持電極と選択されたアドレス電極に、放電開始電圧Ｖ_bdよりも低いパルス電圧を短時間印加する。パルス電圧が印加された一方の放電維持電極とアドレス電極との重複領域が表示画素として選択され、この重複領域において誘電体層の表面に誘電分極に起因して壁電荷が発生し、壁電荷が蓄積される。続く放電維持期間では、対になった放電維持電極にＶ_bdよりも低い放電維持電圧Ｖ_susを印加する。壁電荷が誘起する壁電圧Ｖ_wと放電維持電圧Ｖ_susとの和が放電開始電圧Ｖ_bdよりも大きくなれば（即ち、Ｖ_w＋Ｖ_sus＞Ｖ_bd）、グロー放電が開始される。一方の放電維持電極と他方の放電維持電極に印加される放電維持電圧Ｖ_susの位相は半周期ずれており、放電維持電極の極性は交流の周波数に応じて反転する。

図１は、３電極型の交流駆動型プラズマ表示装置の構成例の一部分の模式的な分解斜視図である。 本発明のプラズマ表示装置において、一対の放電維持電極の対向する縁部の間の放電ギャップの形状を、放電維持電極の幅方向に屈曲したパターン若しくは湾曲したパターンとしたときの、一対の放電維持電極の模式的な部分的平面図である。

符号の説明

１０・・・第１パネル、１１・・・第１基板、１２・・・放電維持電極（第１電極）、１３・・・バス電極、１４・・・誘電体層、１５・・・保護膜、２０・・・第２パネル、２１・・・第２基板、２２・・・アドレス電極（第２電極）、２３・・・誘電体材料層、２４・・・隔壁、２５，２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ・・・蛍光体層、Ｇ・・・放電ギャップ

Claims (4)

1. 第１基板上に形成された複数の第１電極、及び、第１基板と第１電極の上に形成された誘電体層とを備えた第１パネル、並びに、第２パネルが、それらの外周部で接合されて成る交流駆動型プラズマ表示装置であって、
   誘電体層はＳｉＯ_Xから構成され、
   ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上であることを特徴とする交流駆動型プラズマ表示装置。
2. 誘電体層の厚さは５×１０^-5ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の交流駆動型プラズマ表示装置。
3. 誘電体層の表面には保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の交流駆動型プラズマ表示装置。
4. 第１基板上に形成された複数の第１電極、及び、第１基板と第１電極の上に形成された誘電体層とを備えた第１パネル、並びに、第２パネルが、それらの外周部で接合されて成り、
   誘電体層はＳｉＯ_Xから構成され、
   ＳｉＯ_X中に含まれるＨ₂Ｏの結合密度は、３．０×１０²⁰Bonds／ｃｍ³以上である交流駆動型プラズマ表示装置の製造方法であって、
   誘電体層を、化学的気相成長法又は物理的気相成長法で形成することを特徴とする交流駆動型プラズマ表示装置の製造方法。
   

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