JP2008152947A

JP2008152947A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2008152947A
Application number: JP2006336852A
Authority: JP
Inventors: Seiki Nishimura; 征起西村; Koji Akiyama; 浩二秋山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】本発明によれば、放電電圧の低電圧化とアドレス放電の安定性を両立させることができ、良好な表示品質のＰＤＰを実現することが可能である。
【解決手段】このような目的を達成するために、本発明におけるプラズマディスプレイパネルは、前面側基板上に複数の表示電極対とそれを覆う誘電体層と保護膜とが形成された前面板と、背面側基板上に蛍光体層と隔壁が形成された背面板とを放電空間を介して対向させてなるプラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜の前記放電空間側の表面の一部に窒化物結晶粒を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）の保護膜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、大型化が容易であることなどから大画面表示デバイスとして注目され、高精細化、高輝度化などの表示品質の向上と高い信頼性を目指した開発が盛んである。

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、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表示電極と、この表示電極を被覆して電荷を蓄積する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程度の保護膜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。

保護膜は、イオン衝撃に対して耐スパッタ性の高い材料を用いて形成されて、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、保護膜の表面から２次電子を放出して放電ガスを放電させるための駆動電圧を低下させる役割を有している。このような特性から、保護膜は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）材料を用い真空成膜技術によって形成されている。

これまでＰＤＰの保護膜の形成での真空成膜技術として、電子線真空蒸着法またはスパッタ蒸着法によるＭｇＯ膜が広く用いられてきたが、低消費電力化に向けた発光効率の改善や、駆動回路のコスト低減が求められているため、ＭｇＯ以外にも種々の材料の保護膜材料が検討されており、ＭｇＯより低電圧駆動が可能な材料が多く開示されている（例えば非特許文献１参照）。
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，２２１６（２００２）

しかしながら、ＭｇＯ以外の材料においては量産製品にこれまでに用いられてきたことはない。これについては以下のように考えられる。一般的なＰＤＰの駆動方法としては、主に初期化期間、アドレス期間、維持期間の各期間に、表示セル内にて放電を生じさせる手法を採用している。ここで、上述した保護膜材料検討による低電圧化とは、一般に維持期間における維持放電の放電電圧だけが議論されている。ところが、それだけではＰＤＰを安定的に駆動することはできず、実際にはアドレス期間のアドレス放電の安定性が重要であり、アドレス放電の安定性についてはＭｇＯを上回る材料がこれまで見出されていないことが、起因していると考えられる。

ここでいうアドレス放電の安定性とは、初期化期間で蓄積した電荷をもってアドレス時のセル選択を行う放電時の放電の発生タイミングのばらつきをいい、放電空間に十分にプライミング粒子がない状態では、このばらつきが大きくなる。

実際のＰＤＰ点灯では、アドレス放電のばらつきが大きくなるとアドレス放電パルス内で放電が発生せず、アドレスミスを引き起こす。アドレス放電のミスは点灯画素の選択のミスを意味する。そのため、本来点灯するべき画素が点灯しない、または、消灯すべき画素が点灯するなど、ＰＤＰの表示品質の低下を引き起こす原因となる。その指標は放電ばらつきから発生する統計遅れ時間（ｔｓ）で表すことができ、ｔｓの値が小さいものほど安定したアドレス放電が可能となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、放電電圧を低減し、かつ、良好なアドレス放電の安定性を示すＰＤＰを実現することを目的とする。

このような課題を解決するため、本発明のＰＤＰは、前面側基板上に複数の表示電極対とそれを覆う誘電体層と保護膜とが形成された前面板と、背面側基板上に蛍光体層と隔壁が形成された背面板とを放電空間を介して対向させてなるプラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜の前記放電空間側の表面の一部に窒化物結晶粒を有することを特徴とする。また、前記窒化物結晶粒がＢＮまたはＡｌＮであることが望ましく、さらに前記保護膜がＭｇＯ膜であることが望ましい。さらには前記窒化物結晶粒の粒径が０．５〜１０μｍであることが望ましい。

本発明によれば、放電電圧の低電圧化とアドレス放電の安定性を両立させることができ、良好な表示品質のＰＤＰを実現することが可能である。

以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰについて、図面を用いて説明する。

図１においてそれぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）はＰＤＰの互いに直交する方向の断面を示している。背面基板１には、ストライプ状のアドレス電極２、それを覆う誘電体層３、それらの放電を仕切るストライプ状または格子状の隔壁４が形成され、さらに各隔壁４の間には赤色、緑色、青色の蛍光体層５が形成されている。

前面基板６にはアドレス電極２と直交する形で透明電極７とバス電極８からなる表示電極が設けられ、さらに透明電極７とバス電極８を覆って誘電体層９およびＭｇを主成分とする酸化膜よりなる保護膜１０が形成されている。

表示を行う最小単位である放電セル１１は、２組の透明電極７・バス電極８と１本のアドレス電極２、隔壁４で囲まれた領域から成る。このとき表示電極は走査電極、維持電極にそれぞれを一対として、複数対の電極で構成される（図中では区別せず）。

この放電セル１１内の２本の表示電極間に交流電圧を印加し放電によって生じる真空紫外線により、蛍光体層５の蛍光体を励起発光させて前面基板６を透過する光で任意のカラー画像表示を行うものである。このようにＰＤＰ２０は構成されている。

続いて、ＰＤＰ２０の製造方法について説明する。始めに、背面基板１、前面基板６の製造方法について説明する。

ガラス基板上に透明電極７、バス電極８、アドレス電極２などの電極を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法、フィルムラミネート法などによってガラス基板上に電極材料の膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法によってパターニングする方法と、スクリーン印刷あるいはオフセット印刷によりパターニングする方法とがある。メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法などの湿式成膜方法を適用した場合には、成膜後に乾燥、焼成などの熱処理が必要な場合もある。

次に、誘電体層３、９を形成する方法もスクリーン印刷法、ロールコーティング法、ダイコーティング法、フィルムラミネート法などが用いられる。誘電体層３、９も湿式方法で形成した場合には、乾燥、焼成などの熱処理が必要な場合もある。

そして、誘電体層９上に保護膜１０を形成する。なお、保護膜１０については詳細に後述する。

続いて背面基板１に隔壁４を形成する方法としては、アドレス電極２および誘電体層３を形成後のガラス基板上に、感光性を有する隔壁４用材料ペーストをコーティング法により成膜し、フォトリソグラフィー法により直接隔壁４をパターニング形成する方法や、隔壁パターンをマスク化したスクリーンを用い、隔壁４用材料のペーストで印刷を複数回繰り返し、乾燥させて隔壁４を形成するスクリーン印刷法などがある。

また、蛍光体層５を形成する方法としては、ディスペンサーによる塗布法や、スクリーン印刷法により隔壁４の間に各色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法などがあり、通常蛍光体ペースト塗布後に乾燥工程、焼成工程を経て蛍光体層５が形成される。

次に、本実施の形態における保護膜１０について説明する。図２は本実施の形態の保護膜１０の断面図を示しており、図１とは異なり放電空間に面する側を上側としている。この保護膜１０は、上述したように保護膜１０の膜内あるいは放電空間側の膜表面にＡｌＮあるいはＢＮを主成分とした窒化物の結晶粒を含んでいる。そして図２に示したように保護膜１０はＭｇＯ層２１及び当該窒化物結晶粒を含む層（以下、結晶粒層２２とする）とで構成されている。

ＭｇＯ層２１は、電子線真空蒸着法にて成膜されている。誘電体層９まで形成した前面基板６を、真空排気系及び加熱機構を具備した真空装置内に設置し、真空状態で基板を加熱しながら蒸着する。蒸着源はＭｇＯを主成分とした結晶体、あるいは焼結体を用いる。ここに電子ビームを照射して蒸着源を加熱して、その蒸気を前面基板６に堆積することによって成膜される。本実施の形態では７００〜８００ｎｍ程度の膜厚とした。

結晶粒層２２は、スクリーン印刷法によって成膜している。有機溶剤にＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を混合して分散したペーストを、上記のＭｇＯ層２１を形成後の前面基板６上に形成する。そして印刷塗布後、乾燥させ、４００〜６００℃で焼成して、有機溶剤成分を除去する。このようにしてＭｇＯ層２１の膜内あるいは膜表面にＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を添加する。また有機溶剤には、エチルセルロース、アクリル樹脂などのバインダー成分や、印刷特性を向上させる可塑剤、分散剤などを含む。

次に、ＡｌＮ結晶粒およびＢＮ結晶粒について説明する。本実施の形態では、ＡｌＮ結晶粒として、三井化学株式会社製の「窒化アルミニウムＭＡＮ−２」を使用した。本製品は有機アルミニウムガスとアンモニアガスとの気相反応法により形成されたもので、以下の特性を有している。

平均粒子径１．５μｍ
粒度分布径５μｍ以下粒子８０ｗｔ％程度
不純物含有量０．５ｗｔ％以下
また、結晶粒として高い結晶性を示している。

そしてＢＮ結晶粒として、三井化学株式会社製の「窒化硼素ＭＢＮ−０１０」を使用した。本製品について形成方法は不明であるが、以下の特性を有している。

平均粒子径１．５μｍ
粒度分布径５μｍ以下粒子８０ｗｔ％程度
不純物含有量０．５ｗｔ％以下
また、先のＡｌＮ結晶粒と同様に高い結晶性を示している。

これらの結晶粒を用いて、上述した手法によりＰＤＰ２０を作製し放電特性を評価した。その結果を表１に示す。

放電特性を評価するために作製したＰＤＰ２０として次のパネル１〜パネル５を準備した。（１）結晶粒層２２形成用のペーストに混合するＡｌＮ結晶粒の量を制御し、保護膜１０の膜表面の概ね５０％程度にＡｌＮ結晶粒を有するようにしたパネル１、（２）同じく結晶粒層２２形成用のペーストに混合するＡｌＮ結晶粒の量を制御し、ＭｇＯ層２１を形成せずに、誘電体層９上にＡｌＮの結晶粒層２２を形成したパネル２、（３）同じく結晶粒層２２形成用のペーストに混合するＢＮ結晶粒の量を制御し、保護膜１０の膜表面の概ね５０％程度にＢＮ結晶粒を有するようにしたパネル３、（４）同じく結晶粒層２２形成用のペーストに混合するＢＮ結晶粒の量を制御し、ＭｇＯ層２１を形成せずに、誘電体層９上にＢＮの結晶粒層２２を形成したパネル４、（５）従来技術との比較として結晶粒層２２を設けないパネル５の５種類である。

ここでいう放電特性の評価として、放電電圧とアドレス放電の安定性を評価した。図３に本実施の形態において放電特性を評価するために用いた駆動波形を示す。ここで放電電圧とは図３に示した維持期間での放電維持に必要な電圧Ｖ１の値を指し、アドレス特性とは図３でのアドレス期間でのアドレス放電における放電ばらつきの統計遅れ時間ｔｓを指す。

また、ｔｓは放電空間中のプライミング粒子に大きく左右されるため、点灯階調、初期化期間からの時間間隔など測定条件により値は大きく変化するが、画像表示品位を損なうことなく、現在のハイビジョン規格である１０８０ｐを駆動するためには、本実施の形態の測定条件において、ｔｓが３００ｎｓ以下であることが必要である。なお、放電ガスにはＮｅバランスでＸｅ１０％ガスを６０ｋＰａ用い、放電ギャップを８０μｍとした。

表１に示したように、ＡｌＮ結晶粒のみまたはＢＮのみの保護膜１０であるパネル２とパネル４の放電特性はアドレス放電特性評価で放電ばらつきｔｓが非常に大きく測定不能であった。この結果からこれらの放電ばらつきｔｓは少なくとも３０００ｎｓ以上になるものと思われる。また、保護膜１０の表面の概ね５０％程度にＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を有するパネル１とパネル３においても、従来技術であるパネル５と比較して、放電ばらつきｔｓは２３０〜２８０ｎｓと悪化することがわかった。

一方で、放電電圧においては、従来技術であるパネル５と比較して、保護膜１０の表面の概ね５０％程度にＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を有するパネル１とパネル３で、１５〜２０Ｖ低下し、さらにＢＮ結晶粒のみ、ＡｌＮ結晶粒のみの保護膜１０であるパネル２とパネル４では、２８〜３０Ｖ低下することがわかった。

また、ＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒の粒径を変更して検討した結果、平均粒径０．５〜１０μｍの範囲である場合に、上述したような特性差が現出することがわかった。

これらの結果より、従来技術のＭｇＯ蒸着膜の特性を基準に次のことが言える。（１）保護膜１０の膜表面に、ＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を有することで、ＭｇＯ膜のみよりも、放電電圧を低下させることが可能。（２）保護膜１０の膜表面に、ＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒が概ね５０％程度存することで、ＭｇＯ膜のみより、放電電圧を低化させることが可能で、かつ実際の画像表示において品質を損なわない程度のアドレス放電の安定性を実現することができる。

このように、保護膜にＡｌＮ結晶粒またはＢＮ結晶粒を有することで、放電電圧が低下する現象として、発明者等は次のように考察している。

従来、ＡｌＮ結晶粒は主に熱伝導フィラー等として、またＢＮ結晶粒は化粧品や潤滑剤等として利用されている。これはこれらの材料が有する耐熱性、熱伝導性等、特有の性質を活かした利用である。一方でこれらの材料は冷陰極材料としても研究が進められている。これはこれらの材料が負性の電子親和力、すなわち伝導帯の電子を容易に物質表面から真空中に放出する特性を有するためである。

また、上述した非特許文献１によると、ＢＮとＡｌＮのバンドギャップ（Ｅｇ）がそれぞれ５．８ｅＶ、６．２ｅＶであり、それぞれの電子親和力がほぼ０ｅＶに近い値である。また、放出された電子のエネルギーに相当する値が、ＭｇＯでは５．１ｅＶであるのに対して、ＢＮ、ＡｌＮはそれぞれ１０．１ｅＶ、９．３ｅＶとなっている。

このことから、本実施の形態で示した、ＭｇＯ層のみの保護膜に比べ、ＢＮ結晶粒またはＡｌＮ結晶粒を有する保護膜において、放電電圧が概ね１０〜２０％程度低下した結果は、文献結果と概ね一致すると考えられる。

これまで、ＢＮやＡｌＮを主材料として、結晶性良く成膜するためには、一般的な手法であるＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いて基板温度を８００℃以上という高温にする必要があった。このため、ＰＤＰの保護膜として、高い結晶性を保持しつつ、ＢＮやＡｌＮを用いることは困難であった。ところが、本実施の形態にて示した構成を実施することによって、結晶性の良いＢＮ、ＡｌＮ材料を保護膜として用いることが可能になる。

以上のように、本発明におけるＰＤＰの保護膜は、保護膜の前記放電空間側の表面の一部に窒化物結晶粒を有することを特徴とする。これによって、放電電圧の低電圧化とアドレス放電の安定性を両立させることができ、良好な表示品質のＰＤＰを実現することが可能である。

なお、本発明を実現する手法として、本実施の形態では上述の手法を用いて説明したが、これに限らず、実施条件等に相違があっても、本発明の技術思想に基づいていれば、本発明と同様の効果は得られる。

例えば、ＭｇＯ層２１の成膜方法として真空蒸着法を用いたが、これに限らずスパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成可能である。また結晶粒層２２の形成方法として、スクリーン印刷法を用いたが、これに限らず、スプレー法などによっても形成可能である。さらには、ＡｌＮ結晶粒若しくはＢＮ結晶粒とＭｇＯ成分を含むペーストを用いて、スクリーン印刷法などによって、一括して保護膜１０を形成する手法も可能であり、当該ＡｌＮ結晶粒若しくはＢＮ結晶粒が保護膜に存することによって、本発明の効果は得られる。

以上のように本発明によれば、放電電圧の低電圧化とアドレス放電の安定性を両立させることができ、良好な表示品質のＰＤＰを実現することが可能であり、有用である。

本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの要部構成を示す断面図同前面基板の要部構成を示す断面図同放電特性を評価する駆動波形を示す図

符号の説明

１背面基板
４隔壁
５蛍光体層
６前面基板
９誘電体層
１０保護膜
２１ＭｇＯ層
２２結晶粒層

Claims

前面側基板上に複数の表示電極対とそれを覆う誘電体層と保護膜とが形成された前面板と、背面側基板上に蛍光体層と隔壁が形成された背面板とを放電空間を介して対向させてなるプラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜の前記放電空間側の表面の一部に窒化物結晶粒を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前記窒化物結晶粒がＢＮまたはＡｌＮであることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
前記保護膜の一部にＭｇＯが含まれていることを特徴とした請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
前記窒化物結晶粒の粒径が０．５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。