JP2007073484A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】バス電極間の放電を防止し、放電ロスやクロストークを抑制する。
【解決手段】隣接する２つの行電極を電極対として面放電を生じるように基板上に等間隔に配列された複数の行電極と、行電極を覆って基板上に広がる誘電体層とを備え、各行電極は、行方向の全長にわたって平行に延びる２本の帯状透明電極と、２本の帯状透明電極の中央にそれらから間隔をおいて行方向の全長にわたって延びる帯状バス電極と、各帯状透明電極を帯状バス電極に電気的に接続するために列方向に延びる複数の連結電極からなり、連結電極の長さＬ（μｍ）と、誘電体層の厚さｔ（μｍ）との関係が、Ｌ＝２ｔ＋α（α＞０）となるように設定されてなるプラズマディスプレイパネル。
【選択図】図５

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルに関し、とくに、パーソナルコンピュータやワークステーション等のディスプレイ装置，平面型のテレビジョン，広告や情報等の表示用のディスプレイ等に使用するプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰという）に関する。

現在、一般的に商品化されているＰＤＰはＡＣ型の面放電型である。面放電型とは、主放電である表示放電において、陰極及び陽極となる第１及び第２の表示電極を共に、前面側、または、背面側の基板上に平行に平面的に配列するものである。面放電型では、カラー表示のための蛍光体層を表示電極対からパネル厚さ方向に遠ざけて配置することができ、それによって放電時のイオン衝撃による蛍光体層の劣化を低減することができる。従って、面放電型は、第１及び第２の表示電極を前面基板と背面基板とに対向させて配置する対向放電型と比べて、長寿命である。

面放電型の電極マトリクス構造は、一般的に一対の表示電極とそれらに交差するようにセル選択のためのアドレス電極とを配列した、いわゆる“３電極構造”であり、その基本形態は画面の各行に一対の表示電極を面放電電極として配置するものである。一般的に各表示電極は透明電極とバス電極（金属電極）から構成され、各行における表示電極対の配列間隔（放電スリット又は面放電ギャップ長）は、数十μｍ〜百数十μｍ程度であり、２００〜２５０ボルト程度の電圧で放電が生じる。これに対して、隣接する２対の表示電極間の間隔（非放電スリットいわゆる逆スリット）は、そこでの面放電を防止するため、面放電ギャップ長（放電スリット）よりも充分に大きい値に設定される。この場合、通常は一対の透明電極間で放電が生じるが、場合によっては、その放電がバス電極上まで拡がることがある。これに対し、透明電極にスリット（細長い窓）を設けて透明電極とバス電極とを空間的に分離することにより、放電領域を制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

３電極構造のもう一つの形態として、表示電極を等間隔に配列し、すべての隣接する電極どうしを電極対として面放電を生じさせる構造がある。この構造は、ＡＬＩＳ（Alternate Lighting Surfaces）構造と呼ばれ、放電スリットと逆スリットの幅が同じであるため、放電スリット側よりも逆スリット側の広い構造のものと同様な駆動方法では駆動が困難である。そのため、１フィールド毎に奇数ラインと偶数ラインを交互に放電させるインタレース形式によって表示を行う。この方法によれば、従来発光しない逆スリット側も発光領域となるため発光の利用率を高めることができ、高輝度・高効率なＰＤＰを実現することができる（例えば、特許文献２参照）。
特許第３１０６９９２号公報 特開２００３−５６９９号公報

前記ＡＬＩＳ構造のＰＤＰは逆スリットが存在せず、表示電極が縦方向（列方向）に隣接するので、列方向に隣接する表示セルでの放電の干渉が発生しやすい。
そこで、図７に示すように、行方向に延びる面放電用の一対の表示電極Ｘ，Ｙの各々において、バス電極２４の両側に空間的に分離した透明電極２３を設置し、バス電極２４と透明電極２３とを連結電極２５で電気的に接続した電極構造を用いて放電の形態を電極Ｘ−Ｙ間への印加電圧Ｖｓの大きさによって制御しようとする試みがなされている。

つまり、図７のような電極構造において、印加電圧Ｖｓを低い電圧から高い電圧に変化させると、まず、電極Ｘ，Ｙの最も接近した２つの透明電極２３、２３の間の領域でω放電が発生する。次に、２つのバス電極２４、２４の間の領域でのα放電が発生し、続いて、最も離れた２つの透明電極２３、２３の間の領域でβ放電が発生する。

そして、印加電圧Ｖｓの大きさに対する放電形態α，β，ωと輝度βとの関係は図８のようになり、ω放電は輝度が低く、β放電は輝度が高いが電圧Ｖｓが大きく消費電力が大きくなる。従って、α放電が輝度と消費電力からみて好ましい。
しかしながら、各形態の放電を発生させるための印加電圧範囲が、図８に示すように明確でないため、所望の放電形態を印加電圧Ｖｓにより任意に発生させて維持することが難しいという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ＡＬＩＳ構造のＰＤＰにおいて、種々の電極構造における印加電圧対放電形態の関係について、実験的に、また理論的に種々検討を加えた結果、所望の放電形態を印加電圧を制御して得るためには、次のようなＰＤＰであればよいことが見出された。

つまり、この発明によれば、隣接する２つの行電極を電極対として面放電を生じるように基板上に等間隔に配列された複数の行電極と、行電極を覆って基板上に広がる誘電体層とを備え、各行電極は、行方向の全長にわたって平行に延びる２本の帯状透明電極と、２本の帯状透明電極の中央にそれらから間隔をおいて行方向の全長にわたって延びる帯状バス電極と、各帯状透明電極を帯状バス電極に電気的に接続するために列方向に延びる複数の連結電極からなり、連結電極の長さ（透明電極とバス電極との間隔）Ｌ（μｍ）と、誘電体層の厚さｔ（μｍ）との関係が、Ｌ＝２ｔ＋α（α＞０），となるように設定されてなるプラズマディスプレイパネルが提供される。

さらに、３≦ｔ≦２０，α≧３０であり、誘電体層の比誘電率εが１≦ε≦８であることが好ましい。
５≦ｔ≦１５，α≧５０で、誘電体層の比誘電率εが２≦ε≦５であればさらに好ましい。

誘電体層がＳｉＯ₂およびＣＨ₃ＳｉＯ₂の一方であってもよい。
誘電体層はＣＶＤ法で形成された膜であってもよい。

帯状透明電極がＩＴＯ膜からなり、連結電極および帯状バス電極がＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層金属膜であってもよい。

前記基板に対向して設けられる対向基板をさらに備え、対向基板は列方向に平行に伸びる複数の隔壁と、隔壁間に設けられた蛍光体層とを有し、各連結電極が各隔壁に対向するように配置されることが好ましい。

この発明によれば、表面放電を行う電極間への印加電圧の大きさにより放電領域および放電形態が制御でき、所望の放電形態によって輝度の安定した表示を得ることができる。

以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。

ＰＤＰの構成
図１はこの発明のＰＤＰの要部を示す分解斜視図である。同図に示すＰＤＰ１００は、カラー表示用のＡＣ型３電極面放電構造のＰＤＰであり、全体的には、一対の基板間に複数の表示電極が配置され、それらの表示電極と交差する方向に複数のアドレス電極が配置された構造となっている。

具体的には、ＰＤＰ１００は、前面側の基板１を含む前面側のパネルアセンブリと、背面側の基板２を含む背面側のパネルアセンブリから構成されている。前面側の基板１と背面側の基板２はそれぞれ厚さ２〜３ｍｍのソーダライムガラスのようなガラスで形成されている。

前面側の基板１の内側面には、行方向に延びる複数の表示電極Ｘ，Ｙが列方向に等間隔に配列されている。これらの表示電極Ｘ，Ｙは、隣接する表示電極Ｘ（Ｘ電極ともいう）と表示電極Ｙ（Ｙ電極ともいう）との間で表示用の面放電を発生させるものである。この面放電は、表示用の放電であるため一般に表示放電と呼ばれるが、点灯を維持するための放電であるため、維持放電またはサスティン放電とも呼ばれる。また、この意味で表示電極は、維持電極またはサスティン電極とも呼ばれる。

表示電極Ｘ，Ｙは、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂ などの幅の広い透明電極３と、電極の抵抗を下げるための、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ及びそれらの積層体（例えばＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層構造）等からなる金属製の幅の狭いバス電極（不透明電極）４から構成される。表示電極Ｘ，Ｙは、Ａｇ、Ａｕなどについては印刷法を用い、その他については蒸着法、スパッタ法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望の本数、厚さ、幅及び間隔で形成する。アドレシングの際には、表示電極Ｙがスキャン電極として用いられる。

図２は表示電極Ｘ，Ｙの構成と基板２との位置関係を示す平面図である。
図２に示すように、表示電極Ｘ，Ｙの各々は、行方向に平行に延びる２本の帯状の透明電極３と、２本の透明電極３の間に行方向に延びる帯状のバス電極４と、２本の透明電極３を所定ピッチで列方向にそれぞれバス電極４に電気的に接続する連結電極５から構成される。そして、連結電極５は後述するように基板２の上に列方向に延びる隔壁１５に重なるように配置される。

図１に示す誘電体層１１は、表示電極Ｘ，Ｙを覆うように形成されるが、これは気相成長法、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成されてもよい。

誘電体層１１の上には、表示の際の放電により生じるイオンの衝突による損傷から誘電体層１１を保護するための保護膜１２が設けられる。この保護膜１２は厚さが１〜０．５μｍで、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等から形成される。

背面側の基板２の内側面には、表示電極Ｘ，Ｙと直交する方向、つまり列方向に延びる複数のアドレス電極１３が形成される。これらのアドレス電極１３は、スキャン用の表示電極との交差部でアドレス放電を発生するものであり、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ及びそれらの積層体（例えばＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層構造）等から構成される。アドレス電極１３も、表示電極Ｘ，Ｙと同様に、Ａｇ、Ａｕについては印刷法を用い、その他については蒸着法、スパッタ法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望の本数、厚さ、幅及び間隔で形成する。
誘電体層１４は、例えば、低融点ガラスフリットにバインダと溶剤を加えたガラスペーストを、前面側の基板１上にスクリーン印刷法で塗布し、焼成することによりアドレス電極１３を覆うように形成される。
プラズマＣＶＤ法による誘電体層ではＳｉ、Ｏ₂、ＣＨ₃ＳｉＯ₂等が用いられる。

列方向に延びる隔壁１５は、誘電体層１４上に、サンドブラスト法、印刷法、フォトエッチング法等により形成される。例えば、低融点ガラスフリット、バインダ、溶剤等からなるガラスペーストを誘電体層１４上に塗布して乾燥させた後、サンドブラスト法で切削して、焼成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、マスクを用いた露光及び現像の後、焼成することにより形成することも可能である。なお、形成される隔壁１５の高さは１００〜２００μｍ程度である。

蛍光体層１６，１７，１８は、蛍光体粉末とバインダとを含む蛍光体ペーストを隔壁１５に囲まれた溝状領域内にスクリーン印刷、又はディスペンサーを用いた方法などで塗布し、これを各色毎に繰り返した後、焼成することにより形成する。この蛍光体層１６，１７，１８は、蛍光体粉末とバインダとを含むシート状の蛍光体層材料（いわゆるグリーンシート）を使用し、フォトリソ法で形成することもできる。この場合、所望の色のシートを基板上の表示領域全面に貼り付けて、露光、現像を行い、これを各色毎に繰り返すことで、対応する隔壁間に各色の蛍光体層を形成することができる。

ＰＤＰ１００は、上記前面側のパネルアセンブリと背面側のパネルアセンブリとを、表示電極Ｘ，Ｙとアドレス電極１３とが直交し、かつ、図２に示すように連結電極５が隔壁１５に重なるように対向するように配置し、周縁部をシールフリットで封止し、隔壁１５で囲まれた空間からガスを排気し、その後でネオンとキセノンの混合ガスなどの放電ガスを充填することにより作製される。このＰＤＰ１００では、表示電極Ｘ，Ｙとアドレス電極１３との交差部の放電空間（セル）が表示の最小単位である１つのセル領域（単位発光領域）となる。

製造方法
次に、図３に示すフローチャートを用いて、図１に示すＰＤＰ１００の製造工程の流れを説明する。
まず、前面側パネルアセンブリの工程、つまり、ステップＳ１〜Ｓ５において、基板１として、ガラス基板を用意し（ステップＳ１）、蒸着法又はスパッタ法とエッチング法を組み合わせて、基板１の表面にＩＴＯ膜からなる帯状の透明電極３を形成してパターニングする（ステップＳ２）。

次に、印刷法を用いて、各２本の透明電極３の中央に金属製のバス電極４を形成し、さらに、金属製の連結電極５を形成し、２本の透明電極３とバス電極４とを連結電極５により接続させる（ステップＳ３）。次に、誘電体層１１と保護膜１２を形成し（ステップＳ４，Ｓ５）、前面側のパネルアセンブリが完成する。

一方、背面側パネルアセンブリの工程、つまり、ステップＳ６〜Ｓ１１においては、基板２として厚さ３ｍｍのガラス基板を用意し（ステップＳ６）、印刷法を用いて金属製のアドレス電極１３を基板２の表面に形成し、その上に、誘電体層１４を形成する（ステップＳ８）。さらに、その上に、列方向に延びる隔壁１５を形成し、蛍光体層１６〜１８を形成する（ステップＳ９，Ｓ１０）。

次に、基板２の表面の周縁部にシールフリット材を印刷法で塗布し、焼成する。それによって、基板２の周縁部には封止用のシールフリットが形成される（ステップＳ１１）。

次に、図３のステップＳ５までの工程を終了した基板１と、ステップＳ１１までの工程を終了した基板２とが、ステップＳ１２において、図１に示すように組み合わされる。

次に、基板１と２を加熱しながら基板間内部を排気すると、基板間内部が負圧になることで基板間に吸引力による加圧が生じ、周縁部の溶融状態にあるシールフリットは押しつぶされて周縁部が封止され、かつ排気が行われる。
そして、温度が下がるとシールフリットの溶融部分は硬化し、ステップ１３の封止と排気の工程が完了する。

次に、図３のステップＳ１４では、温度が常温まで下がった時点において放電ガス（希ガス）を封入する。それによって、パネル１００が完成する（ステップＳ１５）。

図５はステップＳ２とＳ３において基板１上に形成される表示電極Ｘ，Ｙつまり透明電極３、バス電極４および連結電極５と、ステップＳ４で形成される誘電体層１１とを示す拡大断面図である。
この実施形態のステップＳ２とＳ３では、基板１に寸法９８０×６００×３ｍｍのソーダライムガラスを使用し、透明電極３としてＩＴＯ膜（厚さ０．０２μｍ）を形成し、バス電極４および連結電極５としてＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層膜（厚さ０．１／２．０／０．１μｍ）を形成した。

そして、図５に示すように放電ギャップＧ＝１００μｍ、透明電極３の幅Ｗ１＝５０μｍ、バス電極４の幅Ｗ２＝８０μｍ、連結電極５の列方向の長さつまり透明電極３とバス電極４との間隔Ｌ＝５０μｍに設定された。
次に、ステップＳ４における誘電体層の形成方法について、２つの実施例を用いて以下に詳述する。

図４はここで使用するプラズマＣＶＤ装置の概略図である。プラズマＣＶＤ装置２００は平行平板型である。真空チャンバ２０１内に表示電極Ｘ，Ｙ（図１）の配列を終えた段階の基板１を処理電極２０２の上に配置し、電源２０３から処理電極２０２と対向電極２０４との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、下地面ｓに所定の物質を推積させる。下地面ｓは表示電極Ｘ，Ｙ及び基板１の露出面である、チャンバ２０１内にソースガスＳＧを導入するとともに反応ガスＲＧを導入し、誘電体層１１を形成する。

〔実施例１〕
図４のプラズマＣＶＤ装置２００を用い、基板１に次の条件で厚さ１０μｍのＳｉＯ₂の膜を成膜した。

導入ガスＳＧと流量：ＴＥＯＳ／８５０ＳＣＣＭ
導入ガスＲＧと流量：Ｏ₂／２０００ＳＣＣＭ
高周波出力 ：１．５ｋＷ
基板温度 ：３５０℃
真空度 ：１．０Ｔｏｒｒ
得られたＳｉＯ₂膜は、比誘電率が４．１であった。

〔実施例２〕
プラズマＣＶＤ装置２００（図４）を用い、基板１に次の条件で厚さ１０μｍの有機酸化珪素膜（ＣＨ₃ＳｉＯ）を成膜した。

導入ガスＳＧと流量：Ｓｉ（ＣＨ₃）₄／８００ＳＣＣＭ
導入ガスＲＧと流量：Ｈ₂Ｏ／４０００ＳＣＣＭ
高周波出力 ：２．０ｋＷ
基板温度 ：４００℃
真空度 ：１．０Ｔｏｒｒ
得られた有機酸化珪素膜の比誘電率は２．６であった。

図６は、この発明の一実施形態のＰＤＰにおける印加電圧Ｖｓに対する放電の形態（ω放電，α放電，β放電）と輝度βの関係を示すグラフである。
図６から、この発明によれば、放電の形態に対応する印加電圧Ｖｓの範囲が明確となり、輝度βの制御を確実に行うことができることが分かる。
この発明の実施形態において、多くの実施例を実施し、結合電極５の長さＬ（μｍ）、誘電体層１１の厚さｔ（μｍ），誘電体層１１の比誘電率εを変化させ、印加電圧Ｖｓによる放電形態の制御性を検討した。
その結果、
（１）Ｌ＝２ｔ＋α（α＞０）であればよく、
（２）上記（１）において、３≦ｔ≦２０，α≧３０，１≦ε≦８
であることが好ましく、
（３）５≦ｔ≦１５，α≧５０，２≦ε≦５
であれば、さらに好ましいことが確認された。

この発明のＰＤＰは、印加電圧によって所望の放電形態を確実に選択できるので、高品位で高品質なプラズマディスプレイパネルに適用できる。

この発明に係るプラズマディスプレイパネルの分解斜視図である。 この発明の実施形態における隔壁と電極の配置説明図である。 この発明の実施形態の製造工程を示すフローチャートである。 この発明に係るプラズマＣＶＤ装置の構成説明図である。 この発明の実施形態の表示電極と誘電体層の拡大断面図である。 この発明のプラズマディスプレイパネルにおける放電電圧と輝度との関係を示すグラフである。 プラズマディスプレイパネルの電極構造と放電の種類との関係を示す説明図である。 従来のプラズマディスプレイパネルにおける放電電圧と輝度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 基板
２ 基板
３ 透明電極
４ バス電極
５ 連結電極
１１ 誘電体層
１２ 保護膜
１３ アドレス電極
１４ 誘電体層
１５ 隔壁
１６ 蛍光体層
１７ 蛍光体層
１８ 蛍光体層
１００ ＰＤＰ
２００ プラズマＣＶＤ装置

Claims (7)

1. 隣接する２つの行電極を電極対として面放電を生じるように基板上に等間隔に配列された複数の行電極と、行電極を覆って基板上に広がる誘電体層とを備え、各行電極は、行方向の全長にわたって平行に延びる２本の帯状透明電極と、２本の帯状透明電極の中央にそれらから間隔をおいて行方向の全長にわたって延びる帯状バス電極と、各帯状透明電極を帯状バス電極に電気的に接続するために列方向に延びる複数の連結電極からなり、連結電極の長さＬ（μｍ）と、誘電体層の厚さｔ（μｍ）との関係が、
   Ｌ＝２ｔ＋α（α＞０）
   となるように設定されてなるプラズマディスプレイパネル。
2. ３≦ｔ≦２０，α≧３０
   である請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. ５≦ｔ≦１５，α≧５０
   である請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 誘電体層がＳｉＯ₂およびＣＨ₃ＳｉＯ₂の一方からなる請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 誘電体層がＣＶＤ法で形成された膜である請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 帯状透明電極がＩＴＯ膜からなり、帯状バス電極および連結電極がＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層金属膜からなる請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
7. 前記基板に対向して設けられる対向基板をさらに備え、対向基板は列方向に平行に伸びる複数の隔壁と、隔壁間に設けられた蛍光体層とを有し、各連結電極が各隔壁に対向するように配置される請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。

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