JP2007042555A

JP2007042555A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2007042555A
Application number: JP2005228185A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kamiya; 一夫上谷; Kaname Mizogami; 要溝上; Yoshihisa Oe; 良尚大江; Akira Shiokawa; 塩川　　晃; Hiroyuki Kado; 博行加道
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-05
Also published as: JP4788227B2

Abstract

【課題】長期間にわたって経時変化の少ない表示品質に優れたプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】保護層の膜厚方向の平均の屈折率を波長６３３ｎｍにおいて１．５０以上とし、かつ屈折率の最大値と最小値の差を０．０５以下とすることにより、保護層の屈折率を高めるとともに膜厚方向において屈折率を均一化し、プラズマディスプレイパネルの放電時の放電遅れを抑制し、長期にわたって表示品質の経時変化が少なく、長寿命で均一かつ高品質の映像を表示するＰＤＰを実現する。
【選択図】図２

Description

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、ＰＤＰと呼ぶ）に関するものであり、特にＰＤＰの保護層に関するものである。

ＰＤＰは、液晶パネルに比べて高速表示が可能であり、かつ大型化が容易であることから大画面表示デバイスとして注目され、高精細化および高輝度化などの表示品質の向上および高い信頼性を目指したＰＤＰの開発がますます重要になってきている。

一般的にＡＣ駆動面放電型ＰＤＰは、３電極構造を採用しており、この種のＰＤＰは前面板と背面板の２枚のガラス基板が所定の間隔で対向配置された構造となっている。前面板は、ガラス基板上に形成されたストライプ状の走査電極および維持電極よりなる一対以上の表示電極と、この表示電極を被覆して電荷を蓄積しコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された厚さ１μｍ程度の保護層とで構成されている。一方、背面板はガラス基板上に複数形成されたストライプ状のアドレス電極と、このアドレス電極を覆う下地誘電体層と、その上に形成された隔壁と、各隔壁によって形成された表示セル内に塗布された赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている。

前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって形成された放電空間にはネオンおよびキセノンなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。

表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の各色を発光させることにより、カラー画像を表示している。

つぎに、前面板の誘電体層を覆って形成される保護層は、イオン衝撃による耐スパッタリング性の高い材料を用いて形成され、放電によるスパッタリングから誘電体層を保護するとともに、イオン衝撃により保護層の表面から２次電子を放出し、放電ガスを放電させるための駆動電圧を低下させる機能を有することが知られている。このため、保護層はＰＤＰの点灯時間の増加とともにイオン衝撃を受けて膜厚が薄くなり、保護層の表面からの２次電子の放出特性が変化する。このため、表示電極に電圧を印加してから書き込み放電が発生するまでの時間的な遅れが発生し、これがＰＤＰの表示画面のちらつきの原因となって、表示品質を著しく劣化させる。従来、放電遅れに関しては、２次電子の放出性能が保護層の屈折率と関係があることが開示され、保護層の屈折率を一定の範囲に限定することにより、ちらつきのない安定した放電を実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、一般に保護層は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いて、真空成膜技術によって形成する。
特開２００３−３１７６３１号公報

しかしながら、真空成膜により保護層を形成する方法では、結晶成長の初期段階では結晶性が悪く屈折率が低く、膜厚が増大するにつれて結晶成長が進行して屈折率が上昇する。そのため、ＰＤＰの点灯時間の増加とともに保護層の膜厚が薄くなり、放電空間に露出する表面の結晶性が変化してＰＤＰの表示品質が経時的に変化するという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するものであり、保護層の膜厚方向の屈折率を均一化して、長期間にわたり均一で高い表示品質を維持できるＰＤＰを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、少なくとも基板上に形成された表示電極と、表示電極を覆う誘電体層と、誘電体層を保護する保護層とを有するＰＤＰであって、保護層は膜厚方向の屈折率の平均値が波長６３３ｎｍにおいて１．５０以上であり、かつ最大値と最小値の差が０．０５以下としている。

このような構成によれば、保護層の屈折率を高めるとともに膜厚方向において屈折率を均一化することによって、放電時の放電遅れの経時的変化を抑制し、長寿命で高品質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。

さらに、保護層の膜厚が５００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが望ましく、誘電体層などの下地層の影響や、保護層に発生する膜応力の影響などを受けずに、放電時の放電遅れの経時的変化を抑制して、長寿命で高品質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。

さらに、保護層が酸化マグネシウムを主成分とする金属酸化物からなることが望ましく、電子放出係数の高い保護層を形成して長寿命で高品質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。

以上説明したように、本発明のＰＤＰによれば、経時変化が少ない長寿命、高品質の画像表示が可能なＰＤＰを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。

（実施の形態）
本発明の実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。

図１は、交流面放電型ＰＤＰの基本構造を示す部分斜視図、図２は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの保護層の膜厚方向の屈折率の分布を示す特性図、図３は保護層の屈折率とＰＤＰの画面表示品質との関係を示す図である。

図１に示すように、ＰＤＰ１は、互いに対向して配置された前面板１０と背面板２０とを備えている。前面板１０は、前面ガラス基板１１上に走査電極１２ａおよび維持電極１２ｂがストライプ状に複数対形成されて表示電極１２を構成している。また、表示電極１２の間にはブラックストライプ１３が形成されている。さらに、走査電極１２ａ、維持電極１２ｂおよびブラックストライプ１３の上には誘電体層１４が形成され、さらに誘電体層１４を覆ってＭｇＯを材料とする保護層１５が形成されている。

一方、背面板２０は、背面ガラス基板２１上にストライプ状のアドレス電極２２が、走査電極１２ａおよび維持電極１２ｂと直交するように配設されている。また、下地誘電体層２３がアドレス電極２２を覆うように形成されて、アドレス電極２２を保護するとともに、可視光を前面板１０に反射する機能を有している。さらに、下地誘電体層２３上にはアドレス電極２２と同じ方向にアドレス電極２２を挟むように隔壁２４が形成され、隔壁２４間に蛍光体層２５を形成されている。

前面板１０と背面板２０とを対向配置し、周囲を封着部材（図示せず）で封着することによって放電空間３０を形成している。放電空間３０には、隣接する隔壁２４間に形成され、隣り合う一対の表示電極１２と１本のアドレス電極２２とが交叉する領域の画像表示を行うセルが形成される。放電空間３０には、例えばネオンやキセノンの混合ガスなどの放電ガスが、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）〜７９８００Ｐａ（６００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。

このような構成のＰＤＰ１において、走査電極１２ａと維持電極１２ｂの間にパルス状の電圧を印加することにより放電空間３０において放電ガスを放電させて紫外線を発生させ、紫外線を蛍光体層２５に照射する。これにより、各色の蛍光体層２５から可視光を放射し、前面板１０の表面から透過させてカラーの画像表示を行う。

つぎに、本発明の実施の形態の特徴である、保護層１５の形成方法と特性について説明する。保護層１５は、真空蒸着装置を用いて電子ビームを照射することにより材料を蒸発させ、これを加熱した誘電体層１４上に堆積させて成膜する。材料としてはＭｇＯなどの金属酸化物のペレットを使用し、酸素ガスを真空成膜装置の真空成膜室（真空チャンバ）内に供給することにより、保護層１５を目標の膜厚となるように形成する。この成膜方法は物理気相法と呼ばれる。電子ビームの照射により金属酸化物を蒸発させると、材料から酸素原子が脱離しやすく、形成した膜が酸素欠損の状態になりやすい。そのため、保護層１５の成長表面に酸素ガスを供給しながら成膜を行うことにより、可視光に対する透明性を高めることができる。また、物理気相法によれば、酸素ガスの供給圧力および成膜すべき基板の加熱温度を任意の値に設定でき、電子銃のエミッション電流を調節することにより、保護層の成膜速度を制御することができる。

つぎに、保護層１５の屈折率を高め、膜厚方向の屈折率を均一化する成膜方法の実施例について述べる。

（実施例１）
本実施例では誘電体層１４、すなわち基板の加熱温度を高め、酸素ガスの供給圧力を低くすることにより屈折率を高くしている。誘電体層１４の加熱温度は２００℃以上、酸素ガスの供給圧力は１０^−２Ｐａ〜１０^−１Ｐａをそれぞれ目安とする。これにより、保護層１５の屈折率を高め、２次電子の放出特性を向上させることができる。また、保護層１５は誘電体層１４との境界面から膜厚方向に向かって成長した柱状構造の結晶が多数形成された構造を有しており、実施例１では成膜初期の段階で屈折率が高くなるようすることができる。具体的には膜厚が２００ｎｍになるまで成膜速度０．５ｎｍ／ｓで蒸着し、その後、成膜速度を１ｎｍ／ｓとして膜厚が約１０００ｎｍになるように成膜した。なお、酸素ガスの真空チャンバへの供給圧力は２．０×１０^−２Ｐａ、誘電体層１４の加熱温度は２５０℃とした。

（実施例２）
ここでは蒸着中にイオン・プラズマのアシストを併用する成膜法を用い保護層１５の屈折率を高めている。アシストの方法としては、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト蒸着法などがあるが、実施例２では高周波コイルを使用している。高周波コイルに５００Ｗの高周波電力を印加するとともに、前面板１０に−３００Ｖのバイアス電圧を印加して保護層１５を形成した。この成膜法では、高周波コイル内の空間で、成膜の材料をイオン化し、加速しながら保護層１５を形成している。なお、酸素ガスの供給圧力は４．０×１０^−２Ｐａ、誘電体層１４の加熱温度は２５０℃、成膜速度を１ｎｍ／ｓとした。

（実施例３）
実施例１、２に対する比較例として、成膜速度を一定とする従来の方法により成膜を行った。実施例１と同様に、電子ビーム蒸着法を使用して、酸素ガスの供給圧力を２．０×１０^−２Ｐａ、誘電体層１４の加熱温度は２５０℃、成膜速度を１ｎｍ／ｓとした。

つぎに、上記の方法により形成された実施例１〜３につき、保護層１５の特性としての屈折率について説明する。保護層１５の２次電子の放出性能は屈折率と相関関係があり、屈折率はＰＤＰの表示品質および寿命に影響を与える。一般に屈折率が高いほど保護層１５の充填密度が高くなり、２次電子の放出特性に優れている。また、保護層１５の屈折率が膜厚方向において均一な場合は、ＰＤＰの点灯時間などに影響されることなく、イオン衝撃による保護層１５のスパッタリング速度が一定となる。また、膜厚方向に屈折率が均一であると経時的に２次電子の放出特性が均一となり、表示品質の経時変化の少ない長寿命のＰＤＰを提供することができる。

図２は、実施例１〜３について保護層１５の膜厚方向の屈折率の分布を測定した結果である。屈折率の分布は、分光エリプソメトリを用いて保護層１５の深さ方向に４層の多層膜であると仮定して光学多層膜解析を行い、各層の屈折率および膜厚を算出した。

図２によれば、保護層１５と誘電体層１４との境界層である第１層から保護層１５の表層部である第４層のうち、第４層は第１〜３層と比較して膜厚が薄く屈折率が極端に小さくなっていることがわかる。これらの最表層、すなわち第４層はその他の層と比較して膜厚が薄く屈折率が小さいラフネス層であり、後工程であるエージング工程においてスパッタリングにより除去される層と考えられることから、第４層を除く第１層から第３層までの平均屈折率を保護層１５の平均屈折率とした。したがって、保護層１５の平均屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて実施例１では１．５６、実施例２では１．６１であった。同様に第１層から第３層までの屈折率の最大値と最小値の差は、実施例１では０．０３、実施例２では０．０１であった。

一方、従来の方法で保護層１５を形成した実施例３では、平均屈折率が波長６３３ｎｍにおいて１．５０であり、屈折率の最大値と最小値の差が０．１４であり、実施例１および実施例２と比較して、屈折率が小さく、膜厚方向における屈折率の均一性の点で劣っていることがわかった。

以上の結果から、実施例１および実施例２における保護層１５は、実施例３における従来の方法により形成した保護層１５に比べて屈折率が高く緻密な状態であり、しかも膜厚方向に均一化されていることがわかる。

つぎに、これらの保護層を用いた場合のＰＤＰの表示品質について説明する。図３は平均屈折率の異なる保護層１５を作製し、ＰＤＰの書き込み時の放電特性と保護層１５の屈折率との関係を示した実験データである。この実験では、電子ビーム蒸着法を用いて、誘電体層１４の加熱温度と酸素ガスの供給圧力を適宜調整しながら、種々の屈折率を有する保護層１５を形成し、保護層１５が形成された前面板１０を用いてＰＤＰ１を作製した。書き込み放電特性の評価は、所定パターンの画像表示による安定性についての目視による観察結果とした。図３は保護層１５の波長６３３ｎｍにおける平均屈折率と書き込み放電時の放電遅れ時間との関係を示す図である。放電遅れ時間は書き込み放電特性を示し、アドレス期間に走査電極１２ａとアドレス電極２２との間に電圧を印加してから放電が起こるまでの時間とし、放電発光の１００回分のピーク値を平均化した。また、縦軸の放電遅れの値は、ＰＤＰ１の表示画面のちらつきが１回以上発生した最小値を基準とする相対値とした。

図３によれば、保護層１５の屈折率１．４５の近傍がＰＤＰ１の表示画面のちらつき有無の分岐点となり、屈折率１．５０以上では放電遅れ時間にマージンを確保することができて、ちらつきのない安定した表示画面を得ることができることを示している。これは、屈折率の上昇にともなって保護層１５からの２次電子の放出が多くなるためと考えられる。

一方、平均屈折率が１．４５以上であれば、少なくとも放電初期においては放電遅れの小さいちらつきのないＰＤＰを実現できるが、放電時間に対してそれらの特性が変化しないことがさらに重要である。

図２に示すように、実施例１では、保護層１５の平均屈折率は１．５６、実施例２における平均屈折率は１．６１、実施例３（比較例）では、１．５０である。したがって、上述の初期の状態では、全ての保護層についてちらつきのない画像表示が可能であるが、長時間の放電の後では、保護層がスパッタリングされて膜厚が薄くなると、実施例３では屈折率１．４３となりちらつきの発生する保護層となってしまう。

したがって、波長６３３ｎｍにおいて保護層の膜厚方向における屈折率の平均値を１．５０以上とし、しかも、屈折率の最大値と最小値との差を０．０５以下にすることで、長期間の放電に対しても表示品質の経時変化がないＰＤＰを実現することができる。

また、屈折率のバラツキが少ないということは、結晶性が均一でさらに緻密性も均一であることから、急激な経時変化がないということになり、より経時的に安定した放電が可能となる。

なお、本発明の実施の形態では、成膜方法として真空成膜法による場合について説明したが、その他の物理気相法、化学気相法またはゾルゲル法、印刷法、塗布法、含浸法などによって形成した保護層１５に対しても、同様の措置を講ずることにより同等の効果を期待することができる。

また、保護層１５の膜厚については、５００ｎｍ〜２０００ｎｍとするのが望ましく、誘電体層１４などの下地層の影響や、保護層１５に発生する膜応力の影響などを受けずに、放電時の放電遅れの経時的変化を抑制して、長寿命で高品質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。

以上、本発明によれば、保護層の屈折率を高めるとともに、膜厚方向における屈折率を均一化することで、長期にわたって表示品質の経時変化が少なく、長寿命で均一かつ高品質の映像を表示するＰＤＰを実現することができる。

以上のように本発明のＰＤＰは、高品質、長寿命であるため、特に大画面の表示装置として有用である。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの主要構成を示す斜視図同ＰＤＰにおける保護層の膜厚方向の屈折率の分布を示す特性図同ＰＤＰにおける保護層の平均屈折率と放電遅れ時間との関係を示す図

符号の説明

１ＰＤＰ
１０前面板
１１前面ガラス基板
１２表示電極
１２ａ走査電極
１２ｂ維持電極
１３ブラックストライプ
１４誘電体層
１５保護層
２０背面板
２１背面ガラス基板
２２アドレス電極
２３下地誘電体層
２４隔壁
２５蛍光体層
３０放電空間

Claims

少なくとも基板上に形成された表示電極と、前記表示電極を覆う誘電体層と、前記誘電体層を保護する保護層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護層は膜厚方向の屈折率の平均値が波長６３３ｎｍにおいて１．５０以上であり、かつ最大値と最小値の差が０．０５以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
保護層の膜厚が５００ｎｍ〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
保護層が酸化マグネシウムを主成分とする金属酸化物からなる請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。