JP2007157717A - プラズマディスプレイパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電子放出効率が向上した保護膜を備えたプラズマディスプレイパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】隔壁を介して互いに接合される上部パネルと下部パネルとを備えるプラズマディスプレイパネルにおいて、酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質を含む第１保護膜と、前記第１保護膜上に形成され、酸化マグネシウムを含む第２保護膜と、を備えることを特徴とするプラズマディスプレイパネル、及びその製造方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルに係り、特に、プラズマディスプレイパネルの保護膜に関する。

プラズマディスプレイパネルは、上部パネルと下部パネル間に形成された隔壁（barrier rib）がそれぞれの放電セルを区画してなる。それぞれの放電セル内には、ネオン、ヘリウムまたはネオンとヘリウムとの混合気体などのような主放電気体と、少量のキセノンを含有する不活性ガスとが充填されている。そして、高周波電圧によって放電がおきると、不活性ガスから真空紫外線（Vacuum ultra violet rays）が発生し、これによって隔壁間の蛍光体が発光されて画像が具現される。このような構造のプラズマディスプレイパネルは、軽薄の構成が可能な点から次世代表示装置として脚光を浴びている。

図１は、プラズマディスプレイパネルの構造を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、プラズマディスプレイパネルの上部パネル１００は、画像がディスプレイされる表示面である上部ガラス板１０１上に、スキャン電極１０２と維持電極１０３が対で形成された複数の維持電極対が配列される。そして、下部パネル１１０は、下部ガラス板１１１上に、前述した複数の維持電極対と交差するように複数のアドレス電極１１３が配列される。これらの下部パネル１１０と上部パネル１００は互いに一定の距離をおいて平行に結合される。

下部パネル１１０は、複数個の放電空間、すなわち、放電セルを形成させるためのストライプタイプ（または、ウェルタイプ等）の隔壁１１２が平行に配列される。そして、アドレス放電を行って真空紫外線を発生させる複数のアドレス電極１１３が隔壁に対して平行に配置される。下部パネル１１０の上面には、アドレス放電時に画像表示のための可視光線を放出する赤色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂの蛍光体１１４が塗布される。また、アドレス電極１１３と蛍光体１１４との間には、アドレス電極１１３を保護する下板誘電体層１１５が形成される。

なお、維持電極対上に形成された上板誘電体層１０４上には、保護膜１０５が形成される。これは、プラズマディスプレイパネルの放電時に（＋）イオンの衝撃によって上部パネルに設けられた上板誘電体層１０４がすり消え、ナトリウム（Ｎａ）などの金属物質が電極を短絡（short）させることを防ぐためのものである。したがって、保護膜１０５として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜をコーティングして上板誘電体層１０４を保護しているが、酸化マグネシウムは、（＋）イオンの衝撃への耐性が良好であり、２次電子放出係数が高いため放電開始電圧を下げる特性を有する。

しかしながら、上記の従来プラズマディスプレイパネルの保護膜は、下記のような問題点を抱えていた。

第一に、酸化マグネシウムは、配向性、結晶性及び膜密度を高めて耐スパッタリング性に優れた保護膜を形成可能にし、かつ、電気的特性にも比較的優れているが、ＰＤＰの消費電力は依然として高かった。

第二に、酸化マグネシウムは吸湿性が高いため、放電スパッタリングによって蛍光体の色度が変化する恐れがあった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、その目的は、二次電子放出効率が向上した保護膜を備えたプラズマディスプレイパネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、プラズマディスプレイパネルの放電開始電圧を下げて消費電力を節減できる保護膜を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の一実施形態は、隔壁を介して互いに接合される上部パネルと下部パネルとを備えるプラズマディスプレイパネルにおいて、前記上部パネルは、酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質を含む第１保護膜と、前記第１保護膜上に形成され、酸化マグネシウムを含む第２保護膜と、を備えることを特徴とするプラズマディスプレイパネルを提供する。

上記目的を達成する本発明の他の実施形態は、上部パネル上に備えられた維持電極対上に誘電体層を形成する段階と、前記誘電体層上に、酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質を含む第１保護膜を形成する段階と、前記第１保護膜上に、酸化マグネシウムを含む第２保護膜を形成する段階と、を備えてな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を提供する。

本発明のさらに他の実施形態は、隔壁を介して相対向して接合される上部パネルと下部パネルとを備えてなるプラズマディスプレイパネルにおいて、前記上部パネルは、単結晶酸化マグネシウムを含む第１保護膜と、前記第１保護膜上に薄膜型に形成され、酸化マグネシウムを含む第２保護膜と、を備えることを特徴とするプラズマディスプレイパネルを提供する。

本発明のさらに他の実施形態は、上部パネル上に備えられた誘電体上に、単結晶酸化マグネシウムを含む第１保護膜を形成する段階と、前記第１保護膜上に、酸化マグネシウムを含むとともに薄膜型である第２保護膜を形成する段階と、を備えてな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を提供する。

本発明に係るプラズマディスプレイパネルによれば、保護膜が２層構造に形成され、保護膜表面の酸化マグネシウムの塗布面積が増加されるため、プラズマディスプレイパネルの放電時に２次電子放出を増加させることが可能になる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

本発明によるプラズマディスプレイパネルは、２層構造の保護膜を備えることを特徴とする。以下では、上板誘電体上に形成された層を第１保護膜といい、第１保護膜上に形成された層を第２保護膜という。

図２は、本発明によるプラズマディスプレイパネルの第１実施例を示す図である。図２を参照して、本発明によるプラズマディスプレイパネルの第１実施例について説明すると、下記の通りである。

図２には上部パネルのみ示されており、本実施例では、上部パネルの上部基板２７０（例えば、ＰＤ２００、パイレックスガラスからなるガラス基板）に形成された誘電体層２７５上に、第１保護膜２８０ａ及び第２保護膜２８０ｂが順に形成されている。第１保護膜２８０ａは、上板誘電体層２７５上に形成され、酸化マグネシウムよりも仕事関数（work function）の低い物質を含んでなる。また、第２保護膜２８０ｂは、第１保護膜２８０ａ上に形成され、酸化マグネシウムを含んでなる。ここで、第１保護膜２８０ａをなす物質は、仕事関数が３ｅｖ以下であり、エネルギーバンドギャップは酸化マグネシウムのエネルギーバンドギャップよりも小さいものが好ましい。すなわち、第１保護膜２８０ａは仕事関数の低い物質からなって、二次電子の放出を増加させる役割を担うことができる。なお、第１保護膜２８０ａをなす物質は、ＣａＯ以上の密度を有するものとしなければならない。すなわち、第１保護膜２８０ａを形成する物質の密度は、３．３７ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、酸化マグネシウムの密度よりも大きいとより好ましい。上記の酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質は、ＢｅＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯなどがあり、これら物質の仕事関数などは、下記の表１に示す。

また、通常、保護膜の厚さは５００〜８００ｎｍで形成されるが、本実施例では、第１保護膜２８０ａを２００〜８００ｎｍ厚にし、第２保護膜２８０ｂは５〜３００ｎｍ厚にする。すなわち、従来の保護膜と同じ物質からなる第２保護膜２８０ｂが、放電空間と接する表面に薄く形成されて、（＋）イオンの衝撃によって上板誘電体層２７５が擦り消えるのを防止する。

ここで、酸化マグネシウムを含む第２保護膜２８０ｂを薄く形成することによって、第１保護膜２８０ａから放出された電子が円滑に放電空間に供給されることができる。なお、第１保護膜２８０ａは、パーティクルまたはパーティクルの群集の状態に形成されて、上板誘電体２７５の一部上に形成されることができる。そして、第２保護膜２８０ｂは、第１保護膜２８０ａ上に薄いフィルムの形態に形成され、全体的に保護膜は屈曲を有することになる。これにより、酸化マグネシウム薄膜の塗布面積が増加し、プラズマディスプレイパネルの放電時に２次電子放出を増加させることができる。そして、第２保護膜２８０ｂをなす酸化マグネシウムは、１０〜１００ｎｍの大きさとすることが好ましい。この酸化マグネシウムの大きさは、酸化マグネシウム結晶が球の形状であれば直径を意味し、正六面体の形状であれば一辺を意味する。

プラズマディスプレイパネルの放電開始電圧を下げるには、保護膜の二次電子放出係数を低くしなければならない。この二次電子放出係数は、物質の仕事関数（work function）及びエネルギーバンドギャップ（band gap）と密接に関連しており、具体的には、エネルギーバンドギャップが小さいほど有利となる。酸化マグネシウム以外のアルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウムよりも仕事関数とエネルギーバンドギャップが小さく、密度は酸化マグネシウムと略同様またはそれ以上である。また、希土類元素のうちＧｄ_２Ｏ_３及びＳｃ_２Ｏ_３は、酸化マグネシウムよりも密度がはるかに大きく、エネルギーバンドギャップが小さい。したがって、第１保護膜２８０ａを、アルカリ土類金属酸化物であるＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＢｅＯのうちいずれか一つで形成する、または、希土類酸化物であるＧｄ_２Ｏ_３またはＳｃ_２Ｏ_３のいずれかで形成する。

なお、第１保護膜２８０ａまたは第２保護膜２８０ｂ上にはドーパント（dopant）が添加されて、気孔を減らし且つ密度を高めることで、酸化マグネシウム薄膜の表面に不純物が付着するのを防止し、放電開始電圧を下げることができる。ドーパントとしてはシリコンや鉛が含まれても良く、アルミニウム、ホウ素、バリウム、インジウム、亜鉛、リン、ガリウム、ゲルマニウム、スカンジウム及びイットリウムなどが含まれても良い。なお、ドーパントは、第１保護膜上に形成されても良く、第２保護膜上に形成されても良い。また、第１保護膜及び第２保護膜の両方に形成されても良い。なお、これらのドーパントは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｓｃ_２Ｏ_３及びＹ_２Ｏ_３などの酸化物の粉体として添加され、保護膜中に酸化マグネシウムと均一に混合されることが好ましい。

次に、上記の第１保護膜の形成方法について説明する。

第１保護膜は、スパッタリング（sputtering）法、イオンメッキ（ion-plating）法または電子ビーム（E-Beam）法のいずれかの方法で形成すれば良い。スパッタリング法は、現在、様々な薄膜の形成に広範囲に使用されている。すなわち、スパッタリング法を用いて、高いエネルギー（＞３０ｅＶ）を持つ粒子をターゲット（target）に衝突させそれらのターゲット原子にエネルギーを伝達することによってターゲット原子が放出され、第１保護膜を形成することができる。イオンメッキ法は、真空蒸着法とスパッタリングとが複合された場合を指す一般的な名称で、高度に減圧された真空下で高い電圧がかかって生じるグロー放電によってプラズマを形成し、気化した原子の一部がイオン化する原理を用いる。電子ビーム法は、ＢｅＯなどの結晶を高温で加熱して物理的なエネルギーを用いる方法で、膜形態の均一性（uniformity）などにおいて最も好ましい方法である。その他、液相法または気相酸化法等によって第１保護膜を形成しても良い。

次に、本実施例によるプラズマディスプレイパネルの製造方法について説明する。

まず、基板上に維持電極対を形成し、基板及び維持電極対上に誘電体層を形成した後、第１及び２保護膜を順に形成する。第１及び２保護膜は、上述した本発明によるプラズマディスプレイパネルの保護膜（第１保護膜２８０ａ，第２保護膜２８０ｂ）と同一であり、スパッタリング法、イオンメッキ法、電子ビーム法または液状法のいずれかの方法で形成すれば良い。

図３は、本発明によるプラズマディスプレイパネルの第２実施例を示す図である。図３を参照して、本発明によるプラズマディスプレイパネルの第２実施例について説明すると、下記の通りである。

図３には上部パネルのみ示されており、上部基板３７０上に順に、維持電極対３９０、上板誘電体層３７５及び保護膜が形成される。図３では、維持電極対３９０は、透明電極３９０ａとバス電極３９０ｂとを含むとして図示している。但し、維持電極対３９０は、透明電極３９０ａのみから構成されても良いし、バス電極３９０ｂからのみ構成されても良いし、その他の構成であっても良い。保護膜は、第１保護膜３８０ａと第２保護膜３８０ｂとに分けられている。ここで、第１保護膜３８０ａは単結晶または多結晶の酸化マグネシウムを含んでなり、好ましくは、単結晶の酸化マグネシウムを含んでなる。なお、それぞれの酸化マグネシウムの単結晶がパーティクル（particle）またはパーティクルの群集状態に形成される。すなわち、マグネシウム結晶が島（island）状に形成され、結果としてパーティクルまたはパーティクルの群集が形成された部分と形成されていない部分との高さの差によって第１保護膜３８０ａは凹凸形状となる。第２保護膜３８０ｂは、第１実施形態と同様に、例えば、酸化マグネシウムで形成される。また、第２保護膜３８０ｂは一定の厚さで形成され、第１保護膜３８０ａが凹凸形状を有すると第２保護膜３８０ｂも凹凸形状を有することになる。

第１保護膜３８０ａをなす酸化マグネシウム単結晶は、大きさが１０〜１００ｎｍである。なお、第１保護膜３８０ａは、５００〜８００ｎｍ厚にすることが好ましく、第２保護膜３８０ｂは、５〜３００ｎｍ厚とすることが好ましい。この酸化マグネシウム単結晶の大きさは、酸化マグネシウム結晶が球の形状であれば直径を意味し、正六面体の形状であれば一辺を意味する。また、第１保護膜３８０ａをなす単結晶酸化マグネシウムは、上板誘電体層３７５を保護する他、二次電子を放出する役割も担うため、二次電子放出係数が酸化マグネシウムよりも大きい物質に取り替えても良い。

ここで、酸化マグネシウムよりも電子衝撃による二次電子放出係数がより高い物質には単結晶及び多結晶の両方とも含まれる。なお、単結晶をなしうる物質には、ＫＢｒ、ＫＣｌ、ＫＩ、ＮａＢｒ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＩ及びＬｉＦなどがあり、多結晶をなしうる物質には、ＣｓＣｌ、ＫＣｌ、ＫＩ、ＮａＢｒ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＩ、ＬｉＦ、ＲｂＣｌ、Ａｌ_２ＣＯ_３、ＢａＯ、ＢｅＯ、ＢａＦ_２、ＣａＦ、ＢｉＣｓ_３、ＧｅＣｓ、Ｒｂ_３Ｓｂ及びＳｂＣｓ_３などがある。酸化マグネシウムの二次電子放出係数は、測定条件によって異なるが、１よりも小さいのが一般的である。上記単結晶の二次電子放出係数はそれぞれ、ＫＢｒ＝１４、ＫＣｌ＝１２、ＫＩ＝１０、ＮａＢｒ＝２４、ＮａＣｌ＝１４、ＮａＦ＝１４、ＮａＩ＝１９及びＬｉＦ＝８．５である。また、上記多結晶の二次電子放出係数はそれぞれ、ＣｓＣｌ＝６．５、ＫＣｌ＝７．５、ＫＩ＝５．６、ＮａＢｒ＝６．３、ＮａＣｌ＝６．８、ＮａＦ＝５．７、ＮａＩ＝５．５、ＬｉＦ＝５．６、ＲｂＣｌ＝５．８、Ａｌ_２ＣＯ_３＝２〜９、ＢａＯ＝２．３〜４．８、ＢｅＯ＝３．４、ＢａＦ_２＝４．５、ＣａＦ_２＝３．２、ＢｉＣｓ_３＝６、ＧｅＣｓ＝７、Ｒｂ_３Ｓｂ＝７．１及びＳｂＣｓ_３＝６である。ここで、二次電子放出係数は、一つの電子が衝突した時に放出される電子の個数を意味する。

なお、上述のように、保護膜表面を屈曲形状とすれば、保護膜表面の酸化マグネシウム薄膜の塗布面積が増加して、プラズマディスプレイパネルの放電時に２次電子放出を増加させることができる。また、保護膜表面を凹凸構造とすれば、保護膜の凹凸形状のうち放電空間に突出した部分に放電時に電場が集中することによって二次電子の放出が促進され、結果的に放電開始電圧を下げることがてぎる。

次に、本実施例によるプラズマディスプレイパネルの製造方法について説明する。

まず、上部ガラス板上に維持電極対と誘電体層を形成し、誘電体層上に単結晶または多結晶の酸化マグネシウムをパーティクルまたはパーティクルの群集形態に形成して第１保護膜を形成する。第１保護膜をなす酸化マグネシウム単結晶は１０〜１００ｎｍの大きさとし、第１保護膜の厚さは５００〜８００ｎｍとする。また、第１保護膜は、スクリーン印刷法、グリーンシート法、インクジェット法または液相法のいずれかの方法で形成することが好ましい。

続いて、第１保護膜上に第２保護膜を薄膜形態に形成する。第２保護膜は、５〜３００ｎｍ厚とし、一定の厚さを持つ薄膜の形態にすることが好ましい。この第２保護膜は薄膜の形態に形成されることから、電子ビーム法、スパッタリング法、イオンメッキ法、グリーンシート法及びコーティング法等のいずれの方法で形成しても良い。

以上説明した内容から、当業者なら本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、様々な変更及び修正が可能であることが理解される。したがって、本発明の技術的範囲は、実施例に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

プラズマディスプレイパネルの一実施例を示す斜視図である。 本発明によるプラズマディスプレイパネルの第１実施例を示す断面図である。 本発明によるプラズマディスプレイパネルの第２実施例を示す断面図である。

Claims (20)

1. 隔壁を介して互いに接合される上部パネルと下部パネルとを備えるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記上部パネルは、
   酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質を含む第１保護膜と、
   前記第１保護膜上に形成され、酸化マグネシウムを含む第２保護膜と、
   を備え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よりも仕事関数の低い物質は、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＢｅＯのうちいずれか一つ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。
3. 前記第１保護膜は、パーティクルまたはパーティクルの群集状態に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記第１保護膜は、上部パネル上に備えられた誘電体の一部上に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記第２保護膜は、フィルム形態に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 前記第２保護膜中の酸化マグネシウムは、大きさが１０〜１００ｎｍ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。
7. 前記第１保護膜は、仕事関数が３ｅｖ以下の物質で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
8. 前記第１保護膜は、エネルギーバンドギャップが前記酸化マグネシウムのエネルギーバンドギャップよりも小さい物質で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
9. 前記第１保護膜は、密度がＣａＯ以上の物質で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
10. 前記第１保護膜及び第２保護膜のうち少なくとも一つに、シリコン（Ｓｉ）及び鉛（Ｐｂ）のうち少なくとも一つが含まれたことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
11. 上部パネル上に備えられた維持電極対上に誘電体層を形成する段階と、
    前記誘電体層上に、酸化マグネシウムよりも仕事関数の低い物質を含む第１保護膜を形成する段階と、
    前記第１保護膜上に、酸化マグネシウムを含む第２保護膜を形成する段階と、を備えてな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。
12. 前記第１保護膜は、スパッタリング法、イオンメッキ法、電子ビーム法及び液相法のうちいずれか一方法で形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
13. 隔壁を介して相対向して接合される上部パネルと下部パネルとを備えてなるプラズマディスプレイパネルであって、
    前記上部パネルは、
    単結晶酸化マグネシウムを含む第１保護膜と、
    前記第１保護膜上に薄膜型に形成され、酸化マグネシウムを含む第２保護膜と、
    を備えることを特徴とする、プラズマディスプレイパネル。
14. 前記第１保護膜は、単結晶酸化マグネシウムが群集形状をなして凹凸構造を有することを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマディスプレイパネル。
15. 前記第２保護膜は、一定の厚さで形成されて凹凸形状を有することを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマディスプレイパネル。
16. 前記第１保護膜は、ＫＢｒ、ＫＣｌ、ＫＩ、ＮａＢｒ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＩ及びＬｉＦのうちいずれか一つの単結晶を含んでなることを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマディスプレイパネル。
17. 前記第１保護膜は、ＣｓＣｌ、ＫＣｌ、ＫＩ、ＮａＢｒ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＩ、ＬｉＦ、ＲｂＣｌ、Ａｌ_２ＣＯ_３、ＢａＯ、ＢｅＯ、ＢａＦ_２、ＣａＦ_２、ＢｉＣｓ_３、ＧｅＣｓ、Ｒｂ_３Ｓｂ及びＳｂＣｓ_３のうちいずれか一つの多結晶を含んでなることを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマディスプレイパネル。
18. 上部パネル上に備えられた誘電体上に、単結晶酸化マグネシウムを含む第１保護膜を形成する段階と、
    前記第１保護膜上に、酸化マグネシウムを含むとともに薄膜型である第２保護膜を形成する段階と、
    を備えてな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。
19. 前記第１保護膜は、スクリーン印刷法、グリーンシート法、インクジェット法及び液相法のうちいずれか一方法で形成されることを特徴とする、請求項１８に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
20. 前記第２保護膜は、電子ビーム法、スパッタリング法、イオンメッキ法、グリーンシート法及びコーティング法のうちいずれか一方法で形成されることを特徴とする、請求項１８に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。