JP2006318826A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 放電特性が向上されたＰＤＰを提供する。
【解決手段】
放電空間を介して対向する前面ガラス基板１および背面ガラス基板４と、前面ガラス基板１側に形成された行電極対（Ｘ，Ｙ）と、この行電極対（Ｘ，Ｙ）を被覆する誘電体層２と、この誘電体層２の放電セルＣに面する部分を被覆する保護層３とを備え、この保護層３が、八面体形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ１または四角錐形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ２を含んでいる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、プラズマディスプレイパネルの構成に関する。

一般に、三電極面放電方式反射型プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）は、放電空間を介して対向する一対の基板の一方の基板の内面側に、行電極対およびこの行電極対を被覆する誘電体層，この誘電体層を被覆する保護層が設けられ、他方の基板の内面側に、行電極対に直交するとともに行電極対と交差する部分の放電空間にマトリクス状に放電セルを形成する列電極およびこの列電極を被覆する列電極保護層，この列電極保護層上に形成されて各放電セル毎に赤，緑，青に色分けされた蛍光体層が設けられた構造を備えている。

そして、放電空間内には、キセノン・ガスを含む放電ガスが封入されている。

このような構造のＰＤＰは、行電極対の一方の行電極と列電極との間で選択的にアドレス放電が発生され、このアドレス放電によって放電セルに対向する部分の誘電体層に壁電荷が形成された放電セル（発光セル）がパネル面に分布され、各発光セル内において行電極対の行電極間でサステイン放電が発生され、このサステイン放電によって放電ガス中のキセノン・ガスから発生する真空紫外線が、蛍光体層を励起して赤，緑，青の各色の可視光を発生させることにより、パネル面に映像信号に対応した画像を形成する。

上記のような構成のＰＤＰの保護層は、誘電体層の保護機能と二次電子放出機能を有しており、例えば図１に示されるような四面体形状を有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）結晶ｃｒ１がＥＢ蒸着法等によって（１１１）配向されることにより形成されている。

この保護層の二次電子放出機能等の特性は、ＰＤＰの放電特性と密接に関係している。

このため、従来のＰＤＰには、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）保護層の表面に熱ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法によってピラミッド状の凹凸が形成されることによって、放電特性と輝度の向上が図られているものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ＰＤＰに対しては、近年の形成画像の高精細化への要求に伴って、より一層の放電特性の向上を図ることが要求されてきており、上記のような従来のＰＤＰでは、その要求に応えることが出来ない。

特開平１０−３３４８１１号公報

この発明は、上記のような従来のＰＤＰの放電特性の向上に対する要求に応えることが出来るようにすることをその技術的課題の一つとしている。

第１の発明（請求項１に記載の発明）によるＰＤＰは、上記目的を達成するために、放電空間を介して対向する前面基板および背面基板と、この前面基板と背面基板のうちの少なくとも一方の基板側に形成された電極と、この電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層の放電空間に面する所要の部分を被覆する保護層とを備えたプラズマディスプレイパネルにおいて、前記保護層が、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含んでいることを特徴としている。

第２の発明（請求項７に記載の発明）によるＰＤＰの製造方法は、前記目的を達成するために、放電空間を介して対向する前面基板および背面基板と、この前面基板と背面基板のうちの少なくとも一方の基板側に形成された電極と、この電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層の放電空間に面する所要の部分を被覆する保護層とを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、マグネシウム化合物が気化された蒸気が、５００℃以上に加熱された前記一方の基板の保護層の形成面に吹き付けられて、常圧中において分解反応されることにより、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含む保護層が形成されることを特徴としている。

この発明は、誘電体層の放電空間に面する所要の部分を被覆する保護層に、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体が含まれているＰＤＰを、その最良の実施形態としている。

この実施形態のＰＤＰは、保護層が四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含んでいることによって、この保護層の放電空間内への二次電子放出機能が向上されて、ＰＤＰの放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの各放電特性が大幅に改善される。

さらに、上記実施形態のＰＤＰは、保護層に含まれる酸化マグネシウム結晶体が、（２００）配向されたり、または、（１１１）面で囲まれたり、平均粒径が２００ｎｍ以上になっていることによって、ＰＤＰの放電特性がさらに改善される。

また、上記実施形態のＰＤＰは、保護層が、チタニウムを０．１パーセント以上含むことによって、酸化マグネシウム結晶体の粒径を、例えば２００ｎｍ以下に小さくすることが出来るようになり、これによって、保護層の可視光透過率を低下させることなく、ＰＤＰの放電特性を改善することが可能になる。

この発明は、さらに、誘電体層の放電空間に面する所要の部分に、例えばＭｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２等のマグネシウム化合物が気化された蒸気を、５００℃以上に加熱された基板の保護層の形成面に吹き付けて、常圧中において分解反応させることにより、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含む保護層を形成するＰＤＰの製造方法を、その最良の実施形態としている。

この実施形態のＰＤＰの製造方法によって、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含む保護層が形成されることによって、保護層が放電空間内への高い二次電子放出機能を有するようになることにより、ＰＤＰの放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの各放電特性を大幅に改善することが出来るようになる。

さらに、上記実施形態のＰＤＰの製造方法において、保護層に含まれる酸化マグネシウム結晶体が（２００）配向されたり、または、（１１１）面で囲まれたり、平均粒径が２００ｎｍ以上になるようにすることにより、ＰＤＰの放電特性をさらに改善することが出来るようになる。

また、上記実施形態のＰＤＰの製造方法において、マグネシウム化合物に、例えばＴｉ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２（Ｃ_６Ｈ_１４Ｏ_２）_２等のチタニウム化合物を含ませることにより、保護層を形成する酸化マグネシウム結晶体の粒径を小さくして、保護層の可視光透過率を低下させることなく、放電特性を改善することが可能になる。

また、上記実施形態のＰＤＰの製造方法において、マグネシウム化合物が気化された蒸気に反応ガスを混合させることによって、基板上への酸化マグネシウムによる保護層の形成が促進される。

図２は、この発明の実施形態の第１実施例におけるＰＤＰを、列方向に沿って断面した場合の放電セルの周辺部の構成を示している。

この図２において、ＰＤＰは、表示面である前面ガラス基板１の背面に、行方向（図２において紙面に垂直方向）に延びるとともに列方向（図２において左右方向）に並設された行電極対（Ｘ，Ｙ）が形成されている。

この行電極対（Ｘ，Ｙ）を構成する行電極ＸとＹは、それぞれ、行方向に帯状に延びるバス電極Ｘａ，Ｙａと、このバス電極Ｘａ，Ｙａに沿って等間隔に配列されてそれぞれバス電極Ｘａ，Ｙａから対になっている他方の行電極側に延びて互いに放電ギャップｇを介して対向される透明電極Ｘｂ，Ｙｂとから構成されている。

そして、前面ガラス基板１の背面側に誘電体層２が形成されていて、この誘電体層２によって行電極対（Ｘ，Ｙ）が被覆されている。

さらに、誘電体層２の背面側に保護層３が形成されて、この誘電体層２の背面が被覆されている。

この保護層３の構成については、後で詳述する。
一方、前面ガラス基板１と放電空間を介して対向する背面ガラス基板４の表示側の面上には、アドレス電極Ｄが、各行電極対（Ｘ，Ｙ）の互いに対になっている透明電極ＸｂおよびＹｂに対向する位置において行電極対（Ｘ，Ｙ）と直交する列方向に延びるとともに、行方向に互いに所定の間隔を開けて平行に並設されている。

背面ガラス基板４の表示側の面上には、さらに、アドレス電極Ｄを被覆する白色の列電極保護層(誘電体層）５が形成されている。

そして、この列電極保護層５上に、それぞれバス電極Ｘａ，Ｙａに対向する位置において行方向に延びるとともに列方向に並設された横壁部６Ａと、列方向に並設された各アドレス電極Ｄの中間位置に対向する位置において列方向に延びるとともに行方向に並設された縦壁部（図示せず）とによって略格子形状に成形された隔壁６が形成されており、この隔壁６によって放電空間が、各行電極対（Ｘ，Ｙ）の放電ギャップｇを介して対向される透明電極Ｘｂ，Ｙｂに対向する部分毎にマトリクス状に区画されて、それぞれ放電セルＣが形成されている。

さらに、この各放電セルＣ内において、隔壁６の横壁部６Ａと縦壁部の間の列電極保護層６の表面と各横壁部６Ａと縦壁部の側面の五つの面に、それぞれ赤，緑，青に色分けされた蛍光体層７が、赤，緑，青の順に行方向に並ぶように形成されている。

そして、この前面ガラス基板１と背面ガラス基板４の間の放電空間内には、キセノン・ガスを含む放電ガスが封入されている。

次に、上記ＰＤＰの保護層３について、詳述する。
保護層３は、平均粒径が２００ｎｍ以上の図３に示されるような八面体形状のＭｇＯ結晶ｃｒ１、または、図４に示されるような四角錐形状のＭｇＯ結晶ｃｒ２が、（２００）配向されて形成されている。

この保護層３の薄膜形成は、図５に示されるような成膜装置による常圧下でのＣＤＶ法によって行われる。

すなわち、図５において、成膜装置１０は、加熱された前面ガラス基板１を搬送する搬送路１１の上方にノズル１２が配置され、このノズル１２に接続された管路１３の途中に、例えばＭｇ（ＤＰＭ）_２：Ｍｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２等のＣＶＤ材料ｍを気化させる気化器１４が接続されている。

そして、管路１３のノズル１２と気化器１４の間の部分に、反応ガス供給管１５が接続されている。

この成膜装置１０は、気化器１４によってＣＶＤ材料ｍが気化され、このＣＶＤ材料ｍの気化された蒸気が管路１３内に上流側から流されるキャリア・ガスによって運ばれて、ノズル１２に供給される。

このとき、気化器１４の下流側において管路１３に接続されている反応ガス供給管１５から管路１３内に、空気またはＯ_２，Ｏ_３等の反応ガスが供給されて、ＣＶＤ材料ｍの蒸気に混合される。

そして、前面ガラス基板１が、加熱され、行電極対と誘電体層（図２参照）が形成された背面側を上方に向けた状態で、搬送路１１上をノズル１３の下方位置まで搬送されて来ると、ノズル１２から噴射されるＣＶＤ材料ｍの蒸気が、反応ガスとともに前面ガラス基板１の背面側に吹き付けられて常圧中において分解反応されることにより、この前面ガラス基板１に形成されている誘電体層の表面に、上述したような平均粒径が２００ｎｍ以上の八面体形状のＭｇＯ結晶ｃｒ１または四角錐形状のＭｇＯ結晶ｃｒ２が（２００）配向されたＭｇＯ薄膜（保護層３）が、成膜される。

なお、上記の成膜装置１０が大気開放されている場合には、ＣＶＤ材料の蒸気への反応ガスの混合は必要ない。

この成膜装置１０において、保護層３の成膜レートは、気化器１４におけるＣＶＤ材料ｍの気化温度によってコントロールすることが出来、成膜反応は、前面ガラス基板１の加熱温度によってコントロールすることが可能である。

具体的には、上記成膜装置１０によって、常圧下で、Ｍｇ（ＤＰＭ）２：Ｍｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２をＣＶＤ材料ｍとして用い、前面ガラス基板１をその表面温度が５００℃以上になるように加熱することで、平均粒径２００ｎｍ以上の八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が（２００）配向された保護層３を成膜することが出来る。

上記ＰＤＰは、行電極対（Ｘ，Ｙ）の一方の行電極Ｙと列電極Ｄとの間で選択的にアドレス放電が発生され、このアドレス放電によって放電セルＣに対向する部分の誘電体層２に壁電荷が形成され、この壁電荷が形成された放電セル（発光セル）Ｃ内において、行電極対（Ｘ，Ｙ）の行電極Ｘ，Ｙの透明電極ＸｂとＹｂ間でサステイン放電が発生され、このサステイン放電によって放電ガス中のキセノン・ガスから発生する真空紫外線が、蛍光体層７を励起して赤，緑，青の各色の可視光を発生させることにより、パネル面に映像信号に対応した画像を形成する。

保護層３は、前述したように、その放電セルＣ内への二次電子放出機能が、ＰＤＰの放電特性に密接な関係を有している。

一般に単結晶のγ測定では、ＭｇＯ結晶が（１１１）面である場合に最も二次電子放出係数が大きくなるが、上記保護層３は、この保護層３を形成する八面体形状または四角錐形状の（２００）配向されたＭｇＯ結晶の実際に出ている面が（１１１）面となるので、二次電子放出係数が最も大きくなり、ＰＤＰの放電遅れおよび放電開始電圧，放電維持最小電圧等の放電特性を大きく改善することが出来る。

図６は、ＣＶＤ材料ｍと前面ガラス基板１の加熱温度を変えて保護層３を成膜した場合のそれぞれの放電特性の比較を示している。

この図６から、ＣＶＤ材料ｍにＭｇ（ＤＰＭ）２：Ｍｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２が用いられ、前面ガラス基板１の表面温度が５００℃以上となるように設定されて、平均粒径２００ｎｍ以上の八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が（２００）配向されることにより形成された保護層３の放電特性が、この図６に示された他の場合と比べて、放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの何れにおいても、大幅に改善されていることが分かる。

図７は、ＭｇＯ膜の結晶体構造をその態様毎に示すＳＥＭ写真である。
この図７において、（ａ）はＭｇＯ膜がべた膜になっている状態、（ｂ）はＭｇＯ膜が割れ目状になっている状態、（ｃ）はＭｇＯ膜に粒界が形成されている状態、（ｄ）はＭｇＯ膜に形成された粒界がはっきりとしているが角が無い場合、（ｅ）はＭｇＯ膜に八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が形成されている場合をそれぞれ示している。

図８は、図７に示されているＭｇＯ膜の結晶体構造の各態様とＰＤＰの放電遅れとの関係を示すグラフである。

この図８から、（ｅ）の八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が形成されたＭｇＯ膜を有するＰＤＰの放電遅れが、他の場合と比べて大幅に減少していることが分かる。

図９は、図７に示されているＭｇＯ膜の結晶体構造の各態様とＰＤＰの放電開始電圧との関係を示すグラフである。

この図９から、（ｅ）の八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が形成されたＭｇＯ膜を有するＰＤＰの放電開始電圧が、他の場合と比べて小さくなっていることが分かる。

図１０は、図７のＳＥＭ写真に示されているＭｇＯ膜の結晶体構造において、八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が形成されている場合のＭｇＯ結晶の粒径（ＳＥＭ粒径）とＰＤＰの放電遅れとの関係を示すグラフである。

この図１０から、ＭｇＯ膜を形成する八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶の粒径が２００ｎｍ以上の場合に、ＰＤＰの放電遅れが１０μｓ以下に小さくなることが分かる。

さらに、図１１は、図７のＳＥＭ写真に示されているＭｇＯ膜の結晶体構造において、八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶が形成されている場合のＭｇＯ結晶の粒径（ＳＥＭ粒径）とＰＤＰの放電開始電圧との関係を示すグラフである。

この図１１から、ＭｇＯ膜を形成する八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶の粒径が大きいほど、ＰＤＰの放電開始電圧が小さくなることが分かる。

この発明の実施形態の第２実施例におけるＰＤＰは、保護層３（図２参照）に、不純物としてチタニウム（Ｔｉ）が、０．１パーセント以上ドープされている。

他の構成および製造方法は、前述した第１実施例のＰＤＰとほぼ同様である。

ＭｇＯ膜は、このＭｇＯ膜を形成する八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶の粒径が大きいなると、放電遅れおよび放電開始電圧が小さくなる反面、粒径が大き過ぎる場合には、可視光を散乱させて透過率が減少するため、輝度低下を招いてしまうことになる。

この実施例におけるＰＤＰは、保護層３に、不純物としてチタニウム（Ｔｉ）が０．１パーセント以上ドープされていることによって、放電特性をほとんど低下させることなく、ＭｇＯ結晶の粒径を小さくすることが可能になり、例えばＭｇＯ結晶の粒径が２００ｎｍ以下に小さくされることによって、保護層３の可視光透過率を低下させることなく、ＰＤＰの放電特性を改善することが可能になる。

図１２は、ＰＤＰの放電特性と保護層３の直線透過率を、保護層３のＭｇＯ膜を形成するＣＶＤ材料ｍ（図５参照）にチタニウム化合物が添加されていない場合と、チタニウム化合物添加されている場合でその添加量が異なる場合とを、それぞれ比較した結果を示している。

この図１２から、保護層３の直線透過率は、ＣＶＤ材料のＭｇ（ＤＰＭ）２：Ｍｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２にチタニウム化合物としてＴｉ（ＤＰＭ）_２（ＯｉＰｒ）_２：Ｔｉ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２（Ｃ_６Ｈ_１４Ｏ_２）_２が添加されている場合の方が、ＭｇＯ粒子の粒径が小さくなって、チタニウム化合物が添加されていない場合よりも高くなり、さらに、チタニウム化合物の添加量が多いほど直線透過率が高くなっていることが分かる。

そして、ＣＶＤ材料ｍにチタニウム化合物が添加されている場合の何れの場合も、チタニウム化合物が添加されていない場合とほぼ同様の放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの各放電特性を備えていることが分かる。

上記各実施例のＰＤＰは、誘電体層２の放電空間に面する部分を被覆する保護層３に八面体形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ１または四角錐形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ２が含まれていることによって、保護層３の放電空間内への二次電子放出機能が向上されて、ＰＤＰの放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの各放電特性が大幅に改善される。

さらに、上記実施例のＰＤＰの製造方法は、誘電体層２の放電空間に面する部分に、マグネシウム化合物が気化された蒸気を、５００℃以上に加熱された前面ガラス基板１に吹き付けて、常圧中において分解反応させることにより、八面体形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ１または四角錐形状の酸化マグネシウム結晶体ｃｒ２を含む保護層３を形成することによって、保護層３が放電空間内への高い二次電子放出機能を有するようになり、これによって、ＰＤＰの放電開始電圧および放電維持最小電圧，放電遅れの各放電特性を大幅に改善することが出来るようになる。

従来例を示す図面である。 この発明の実施形態における第１実施例のＰＤＰを示す断面図である。 同実施例の八面体形状の酸化マグネシウム結晶を示す図である。 同実施例の四角錐形状の酸化マグネシウム結晶を示す図である。 同実施例における保護層の成膜装置を示す概略構成図である。 同実施例においてＣＶＤ材料と前面ガラス基板の加熱温度を変えて保護層を成膜した場合のＰＤＰの放電特性の比較を示す図である。 同実施例におけるＭｇＯ膜の結晶体構造の態様を示すＳＥＭ写真である。 図７のＭｇＯ膜の結晶体構造の各態様と放電遅れとの関係を示すグラフである。 図７のＭｇＯ膜の結晶体構造の各態様と放電開始電圧との関係を示すグラフである。 図７のＭｇＯ膜の結晶体構造において八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶の粒径と放電遅れとの関係を示すグラフである。 図７のＭｇＯ膜の結晶体構造において八面体形状または四角錐形状のＭｇＯ結晶の粒径と放電開始電圧との関係を示すグラフである。 この発明の実施形態における第２実施例においてＰＤＰの放電特性と保護層の直線透過率の比較を示す図である。

符号の説明

１ …前面ガラス基板（前面基板）
２ …誘電体層
３ …保護層
４ …背面ガラス基板（背面基板）
７ …蛍光体層
１０ …成膜装置
１１ …搬送路
１２ …ノズル
１３ …管路
１４ …気化器
１５ …反応ガス供給管
Ｃ …放電セル（放電空間）
Ｘ，Ｙ …行電極
Ｄ …列電極
ｃｒ１ …八面体形状のＭｇＯ結晶
ｃｒ２ …四角錐形状のＭｇＯ結晶

Claims (13)

1. 放電空間を介して対向する前面基板および背面基板と、この前面基板と背面基板のうちの少なくとも一方の基板側に形成された電極と、この電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層の放電空間に面する所要の部分を被覆する保護層とを備えたプラズマディスプレイパネルにおいて、
   前記保護層が、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含んでいることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記酸化マグネシウム結晶体が（２００）配向されている請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記酸化マグネシウム結晶体が（１１１）面で囲まれた結晶体である請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記酸化マグネシウム結晶体の平均粒径が２００ｎｍ以上である請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記保護層が、チタニウムを０．１パーセント以上含んでいる請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 前記酸化マグネシウム結晶体の平均粒径が、２００ｎｍ以下である請求項５に記載のプラズマディスプレイパネル。
7. 放電空間を介して対向する前面基板および背面基板と、この前面基板と背面基板のうちの少なくとも一方の基板側に形成された電極と、この電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層の放電空間に面する所要の部分を被覆する保護層とを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   マグネシウム化合物が気化された蒸気が、５００℃以上に加熱された前記一方の基板の保護層の形成面に吹き付けられて、常圧中において分解反応されることにより、四角錐または八面体形状の酸化マグネシウム結晶体を含む保護層が形成されることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
8. 前記酸化マグネシウム結晶体が（２００）配向される請求項７に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
9. 前記酸化マグネシウム結晶体が（１１１）面で囲まれた結晶体となる請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
10. 前記マグネシウム化合物が気化された蒸気に反応ガスが混合されて、一方の基板の保護層の形成面に吹き付けられる請求項７に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
11. 前記マグネシウム化合物が、Ｍｇ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２である請求項７に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
12. 前記マグネシウム化合物にチタニウム化合物が含まれている請求項７に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
13. 前記チタニウム化合物がＴｉ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_２（Ｃ_６Ｈ_１４Ｏ_２）_２である請求項１２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。