JP2011014444A - プラズマディスプレイ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＤＰ装置の消費電力を低減する。
【解決手段】対向配置される前面板１２および背面板１３の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有するＰＤＰ（ＰＤＰ装置）１５であって、前面板１２の内面側には、複数の表示電極対、複数の表示電極対を覆う誘電体層２、および誘電体層２を覆う保護膜３が順次積層する。保護膜３は、Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅの群から少なくとも１種の添加材料を１０〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍ含むＭｇＯ膜であって、かつ、屈折率が１．７２以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルなどのプラズマディスプレイ装置の技術に関し、特に、高精細なプラズマディスプレイパネルに適用して有効な技術に関する。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ；Plasma Display Panel）は、例えばＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅ、Ｈｅ−Ｎｅ−Ｘｅ等の混合ガスで構成される放電ガスを封入したセルと呼ばれる放電空間内で、気体放電を発生させ、この際に発生する紫外線で蛍光体を励起して、画像を表示する表示パネルである。

ＰＤＰには、その構造と駆動方法の違いからＤＣ（直流）型とＡＣ（交流）型に分類される。特に、ＡＣ面放電型ＰＤＰは、構造の単純さと高信頼性のため、もっとも実用化の進んでいる方式である。

現在、ＡＣ面放電型ＰＤＰでは、カラー表示のための蛍光体を表示電極対からパネルの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（スパッタ）による蛍光体の特性劣化を低減することができる。したがって、面放電型ＰＤＰは、対を成す表示電極（Ｘ電極およびＹ電極と呼ばれる）を前面基板と背面基板とに振り分けて配置する対向放電型に比べて、長寿命化に適している。

上記ＡＣ面放電型ＰＤＰの前面板では、内面側に配置された表示電極対を覆う誘電体層が放電時のイオンの衝撃により劣化することを防ぐため保護膜を設ける。この保護膜は、誘電体層が放電時のイオンの衝撃により劣化するのを防ぐため耐スパッタ性（耐イオン衝撃性）が要求される。また、該保護膜にイオンが衝突することにより、２次電子を放出し、放電を成長させる機能も要求される。上記保護膜として、耐スパッタ性や２次電子の放出のしやすさから、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄膜が一般に用いられる。

特に最近は、アドレス放電の高速化のため、放電のトリガとなる種電子を供給するプライミング電子放出性能を向上させるためＭｇＯへの添加材料となる元素添加やＭｇＯの結晶粒散布が行われつつある。例えば、特開平１０−３３４８０９号公報（特許文献１）では、添加材料の元素としてＳｉを用いる構成が記載されている。また、例えば、特開２００７-２８０７３０号公報（特許文献２）では、保護膜の表面にＭｇＯの結晶粒子を散布して付着させる構成が記載されている。

特開平１０−３３４８０９号公報 特開２００７-２８０７３０号公報

地球温暖化防止への配慮などから、ＰＤＰの消費電力の低減を一層進める必要がある。消費電力を低減する手段として、ＰＤＰの発光効率を向上させる方法がある。例えば、放電ガスに含まれるＸｅの分圧を高くすると、蛍光体の励起源である紫外線（真空紫外線）の発生効率が向上するので、ＰＤＰの発光効率を向上させることができる。

しかしながら、駆動電圧の上昇などの副作用により放電ガスのイオン衝撃による保護膜のスパッタが大きくなるため、保護膜の耐スパッタ性の向上が必要となってくる。

一方、ＰＤＰの大幅な低コスト化のためには、ドライバコストを半減させるため、ＰＤＰの画面の上下両側に配置したアドレスドライバＩＣを用いて上下２方向から表示画面全体を走査する上下２分割駆動（デュアルスキャン）から、ＰＤＰの画面の上または下の片側のみに配置したアドレスドライバＩＣを用いて、１方向から表示画面全体を走査するシングルスキャンを可能にする必要がある。そのためにはアドレス放電を高速化する必要があり、前記特許文献１に記載のようにＭｇＯ膜表面への結晶ＭｇＯ粉体の散布が行われている。しかし、この構成では、散布された結晶ＭｇＯ粉体が、スパッタされたＭｇＯの再堆積を邪魔するため、結晶ＭｇＯ粉体の下地部分のＭｇＯ膜がスパッタにより削れ易く、従来のＭｇＯ膜に比べ、ＭｇＯからなる保護膜の耐スパッタ性が低下するという課題が生じる。また、前記特許文献２に示されるように、ＭｇＯ膜中へのＳｉなどの添加材料ドーピングによりアドレス放電を高速化する方法も行われているが、Ｓｉドープ量が少ない領域では、従来のＭｇＯ膜に対し、耐スパッタ性は特に改善されず、また過剰なＳｉドープは、Ｍｇ欠損を生じやすいため、従来のＭｇＯ膜に比べ、耐スパッタ性は劣化しやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＤＰ装置の消費電力を低減することができる技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ＰＤＰ装置を安価に製造することができる技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ＰＤＰ装置の長寿命化を達成する技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明の一つの実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルは、対向配置される前面板および背面板の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有している。また、前記前面板の内面側には、複数の表示電極対、前記複数の表示電極対を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う保護膜が順次積層され、前記保護膜は、Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ等の添加材料を１０〜１０００atom ｐｐｍ含み、かつ波長６３２．８ｎｍにおける屈折率が１．７２以上（膜密度換算３．４７ｇ/ｃｍ^３以上）の膜とするものである。この膜は、例えば、Ｈ_２Ｏを添加した雰囲気中でＳｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ等の添加材料をドープしたペレットを蒸着することにより形成するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、ＰＤＰの消費電力を低減することができる。

本発明の一実施の形態であるＰＤＰの要部を拡大して示す要部拡大分解斜視図である。 図１に示すＰＤＰを組み立てた後の放電セルのｘ−ｚ平面の断面図である。 図１に示すＰＤＰを組み立てた後の放電セルのｙ−ｚ平面の断面図である。 ＭｇＯ膜の膜密度を屈折率の関係を示す説明図である。 ＭｇＯ膜の添加材料ドープ種、濃度と屈折率の関係を示す説明図である。 ＭｇＯ膜の添加材料ドープ種、濃度と放電遅延時間の関係を示す説明図である。 ＭｇＯ膜の添加材料ドープ種、濃度と放電電圧の関係を示す説明図である。 ＰＤＰの電流電圧特性のヒステリシス曲線のマージンセンタＶｓ_ｃを定義を示す説明図である。 ３価元素、および４価元素をドープしたＭｇＯ膜の耐スパッタ性を評価した結果を示す説明図である。 Ｏ_２とＨ_２Ｏを添加して蒸着したＳｃドープＭｇＯ膜の屈折率の測定結果を示す説明図である。 導入ガスなし、およびＯ_２とＨ_２Ｏを添加して蒸着したＭｇＯ膜とＳｃドープＭｇＯ膜の屈折率、放電遅延時間ｔｓ、放電電圧Vs_ｃの測定結果を示す説明図である。 従来のＳｃドープＭｇＯ膜と、本発明のＨ_２Ｏを添加したＳｃドープＭｇＯ膜の耐スパッタ性の測定結果を示す説明図である。 Ｈ_２Ｏ流量を変化させて蒸着した屈折率の異なるＳｃドープＭｇＯ膜の耐スパッタ性の評価結果である。

本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。

ＰＤＰとは、対向配置される一対の基板の間に形成された放電セル内で気体放電を発生させ、この際に発生する励起光で蛍光体を励起させて、所望の画像を形成する略平面板状の表示パネルである。ＰＤＰの内部構造や構成材料は、要求性能あるいは駆動方式に応じて種々の構成例があるが、原理的に明らかに適用できない構成を除き、これら全ての構成例を含む。

プラズマディスプレイモジュール（ＰＤＰモジュール）は、ＰＤＰと、ＰＤＰの表示面の反対側に配置されてＰＤＰを支持するシャーシと、シャーシの背面（ＰＤＰとの対向面の反対側に位置する面）側に配置され、ＰＤＰを駆動、制御する、あるいはＰＤＰに電源を供給するための各種電気回路が形成された回路基板とを備えたモジュールであって、各種電気回路とＰＤＰとが電気的に接続されたものである。なお、ＰＤＰモジュールの実施態様としては、上記した各種電気回路が形成された回路基板の一部または全部が取り付けられず、該回路基板の取り付け予定位置に取り付け用治具が形成された構造もある。本願では、このような実施態様もＰＤＰモジュールに含まれる。

プラズマディスプレイセット（ＰＤＰセット）は、ＰＤＰモジュールを外部筐体でカバーした表示装置である。また、ＰＤＰモジュールを例えばスタンドなどの支持構造物に固定した表示装置もこれに含まれる。また、ＰＤＰセットをテレビ受像機として用いる場合には、ＰＤＰモジュールとチューナとが電気的に接続されるが、このチューナを含むものもＰＤＰセットに含まれる。

プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ装置）には、上記したＰＤＰ、ＰＤＰモジュールおよびＰＤＰセットが含まれる。

以下の実施の形態では、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。また、本実施の形態を説明するための全図においては、各部材の構成をわかりやすくするために、平面図あるいは斜視図であってもハッチングや模様を付す場合がある。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜ＰＤＰの基本構造および製造方法＞
まず、本発明者らが検討したＰＤＰの一例としてＡＣ面放電型ＰＤＰの基本構造などについて説明する。なお、本実施の形態においてＰＤＰを構成する一対の基板である「前面板」および「背面板」は、両者を組み立ててパネル化した際に、蛍光体による発光が通過して表示面となる側を前面板、表示面の反対側に位置する側を背面板として説明する。また、「前面板」および「背面板」は、それぞれガラス基板からなる前面基板および背面基板を基材とし、基材に後述する各部材を形成した基板構造体として説明する。

図１は本発明者らが検討したいわゆるボックス型のＡＣ面放電型のＰＤＰの要部を模式的に示す要部拡大分解斜視図である。図２は図１に示すＰＤＰを組み立てた後の放電セルのｘ−ｚ平面の断面図である。図３は図１に示すＰＤＰを組み立てた後の放電セルのｙ−ｚ平面の断面図である。

まず、前面板１２およびその形成方法について説明する。前面板１２の基材となる前面基板１の内面側には、ストライプ状に延在する透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に接合されるバス電極４ｂ、５ｂとで構成される複数の表示電極対６が配設される。表示電極対６はサステイン電極（Ｘ電極）４とスキャン電極（Ｙ電極）５の対からなり、サステイン電極４−スキャン電極５間で、維持放電（表示放電）を行う。つまり、表示電極対６はＰＤＰ１５における行方向（図１に示すｙ方向）の表示ラインを構成する。したがって、図１では、２対の表示電極対６を示しているが、表示ライン数に応じた本数の表示電極対６が形成されている。

透明電極４ａ、５ａは透明導電体である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる膜で形成され、その上に銀の単層膜からなるバス電極４ｂ、５ｂが付設されている。このバス電極４ｂ、５ｂは、ＰＤＰ１５を駆動する際の電気抵抗を低減する観点から、銀など、透明電極４ａ、５ａよりも電気伝導率の高い金属材料で構成される。

一方、透明電極４ａ、５ａは、表示電極対６の電極間距離を近づけて維持放電を形成し易くする観点から、バス電極４ｂ、５ｂよりも広い幅で形成されている。このため、透明電極４ａ、５ａを可視光に対して透明な材料で構成することにより、放電セルＣＬ内で発生した光を効率的に前面基板１側に取り出す構造となっている。なお、表示電極対６の形状や材質には種々の変形例を適用することができる。例えば、透明電極４ａ、５ａとして酸化スズや酸化亜鉛等、バス電極４ｂ、５ｂとして黒色銀と銀の積層膜、アルミニウムの単層膜、またはクロム／銅／クロムの積層膜で形成することができる。

前面基板１上に表示電極対６を形成する工程は例えば以下のように行う。すなわち、スクリーン印刷のような厚膜形成技術、あるいは、蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術とエッチング技術とを用いることにより、所定の本数、厚さ、幅および間隔で形成することができる。

また、複数の表示電極対６（サステイン電極４、スキャン電極５）は、主にＳｉＯ_２などの誘電体ガラス材料で構成される誘電体層２で被覆されている。表示電極対６を被覆するように誘電体層２を形成する工程は例えば以下のように行う。すなわち、誘電体層２は、例えば低融点ガラス粉末を主成分とするフリットペーストを、前面基板１上にスクリーン印刷法で塗布し、焼成することにより形成している。他に、いわゆるグリーンシートと呼ばれるシート状の誘電体シートを貼り付けて焼成する方法で形成することもできる。あるいは、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ_２膜を成膜することにより形成してもよい。

誘電体層２の内面側には、表示の際の放電（主に維持放電）により生じるイオンの衝突による衝撃から誘電体層２を保護する、保護膜３が形成されている。このため保護膜３は誘電体層２の表面を被覆するように形成されている。この保護膜３の詳細な構造、機能、および誘電体層２の表面に保護膜３を形成する工程の詳細については後述する。

次に、背面板１３およびその形成方法について説明する。背面板１３は、例えばガラス基板である背面基板１１を有している。背面基板１１の内面（前面板１２と対向する面）側には、表示電極対６と交差（直交）する方向に延在する複数のアドレス電極（Ａ電極）１０が配設される。このアドレス電極１０と、前面板１２に形成されたスキャン電極５は、放電セルＣＬの点灯／非点灯を選択するための放電であるアドレス放電を行うための電極対を構成する。つまり、スキャン電極５は維持放電用の電極としての機能とアドレス放電用の電極（走査電極）としての機能とを併せ持っている。このようにアドレス電極１０と、表示電極対６を交差させることにより、放電セルＣＬ毎に点灯／非点灯を選択することができる。つまり、ＰＤＰ１５は、表示電極対６とアドレス電極１０の交差毎に放電セルＣＬを有している。

アドレス電極１０は銀、アルミニウムの単層膜、またはクロム／銅／クロムの積層膜で形成される。背面基板１１上にアドレス電極１０を形成する工程は、前記したバス電極４ｂ、５ｂを形成する方法と同様であるため、説明は省略する。

アドレス電極１０は、誘電体層９で被覆されている。誘電体層９は前面基板１上の誘電体層２と同じ材料、同じ方法を用いて形成することができる。誘電体層９上には背面板１３の内面側を複数の放電セルＣＬに区画する複数の隔壁７が形成されている。この複数の隔壁７は、前面基板１と背面基板１１の間に配置され、各放電セルＣＬにおける放電距離を維持する機能を有している。また、隣り合って配置される放電セルＣＬ間におけるクロストークを防止ないしは抑制する機能を有している。本実施の形態では、隔壁７は、図１に示すｘ方向（アドレス電極１０の延在方向）に沿って延在する隔壁７ａと、ｙ方向（表示電極対６の延在方向）に沿って延在する隔壁７ｂとを有している。複数の隔壁７ａ、７ｂはそれぞれ交差し、背面板１３の内面側に形成される放電空間１４をマトリクス状（格子状）に区画している。このように各放電セルＣＬをマトリクス状に区画するように複数の隔壁７を形成した構造は、ボックスリブ構造と呼ばれ、ｘ方向に沿って隣り合う放電セルＣＬの間に隔壁７ｂを形成することにより、当該放電セルＣＬ間でのクロストークを効果的に防止ないしは抑制することができるので、ＰＤＰの高精細化に好適な構造である。

なお、隔壁７の形成方法は、図１に示す構造に限定されず、例えば、図１に示すｘ方向（アドレス電極１０の延在方向）に沿って延在する複数の隔壁７ａをストライプ状に形成し、隔壁７ｂは形成しない構造（ストライプリブ構造と呼ばれる）とすることもできる。このストライプリブ構造の場合、背面板１３に形成される隔壁７の数が少ないので、放電空間１４内のガスを給排気する際のコンダクタンスを低減することができる。

隔壁７を形成する工程は、サンドブラスト法、フォトエッチング法などにより形成することができる。例えば、サンドブラスト法では、低融点ガラスフリット、バインダー樹脂、溶媒などからなるフリットペーストを誘電体層９上に塗布して乾燥させた後、そのフリットペースト層上に隔壁パターンの開口を有する切削マスクを設けた状態で切削粒子を吹き付けて、マスクの開口部に露出したフリットペースト層を切削し、さらに焼成することにより形成する。また、フォトエッチング法では、切削粒子で切削することに代えて、バインダー樹脂に感光性の樹脂を使用し、マスクを用いた露光および現像の後、焼成することにより形成する。

アドレス電極１０上の誘電体層９の上面、および隔壁７の側面には、真空紫外線により励起されて可視光を発光する蛍光体８が形成されている。本実施の形態のＰＤＰ１０は、カラー表示を行うＰＤＰなので、蛍光体８は、真空紫外線により励起されて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の可視光を発生する蛍光体８ｒ、８ｇ、８ｂがそれぞれ所定の放電セルＣＬに形成されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光する蛍光体の構成材料としては、例えば、蛍光体８ｒとして（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_４：Ｅｕ^２+、蛍光体８ｇとしてＺｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ^２＋、蛍光体８ｂとしてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋を例示することができる。カラー表示ＰＤＰにおいては、蛍光体８ｒ、８ｇ、８ｂが形成された放電セルＣＬのセットにより画素（ピクセル）が構成される。

隔壁７で区画された領域に蛍光体８ｒ、８ｇ、８ｂを形成する工程は例えば以下のように行う。まず、各色の発光特性を有する蛍光体粉末とバインダー樹脂と溶媒とを含む蛍光体ペーストをそれぞれ準備する。この蛍光体ペーストを隔壁で区切られた放電空間内にスクリーン印刷またはディスペンサを用いた方法などで塗布し、これを発光色毎に繰り返した後、焼成することにより形成している。

ＰＤＰ１５は、上記した前面板１２の表示電極対６を形成した面と、背面板１３を、放電空間１４を介して対向配置して組み立てることにより得られる。つまり、ＰＤＰ１５は、放電ガスを封入して形成された放電空間１４を介して対向する一対の基板構造体である前面板１２と背面板１３とを有している。この組み立て工程には、前面板１２と背面板１３の位置合わせ工程、各板（前面板１２および背面板１３）の外周に配置される非表示領域を例えばシールフリットと呼ばれる低融点ガラス材料からなる封着剤を用いて封着する封着工程、ＰＤＰ１５の内部空間（放電空間１４など）に残るガスを排気して、放電ガスを導入する工程が含まれる。

放電空間１４に導入する放電ガスとしては、希ガスを含む混合ガス、例えばＨｅ−Ｘｅ、Ｎｅ−Ｘｅ、Ｈｅ−Ｎｅ−Ｘｅ等の混合ガスで構成することができる。本実施の形態では、放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）をガス基体とした混合ガスを例えばＸｅの分圧比が数％〜数十％に調整して封入している。

ＰＤＰ１５では、蛍光体８を発光させるための励起源として、主に１４７ｎｍと１７２ｎｍの波長を有する真空紫外線を用いている。１４７ｎｍの真空紫外線は、放電によりイオン化されたＸｅイオンが基底状態に遷移する際に発生する。１７２ｎｍの紫外線は主にＸｅ_２エキシマから発生し、放電ガス中のＸｅの分圧を高くすることにより紫外線発生効率が高くなり、蛍光体８を励起する紫外線を多く発生させることができるので、ＰＤＰ１５の発光効率を向上させることができる。

なお、図１ではアドレス電極１０を背面板１３に形成する例について示したが、アドレス電極１０を前面板１２に形成することもできる。この場合、図１に示す誘電体層２を複数層構造として、第１層目の誘電体層で表示電極対６を被覆し、この第１層目と第２層目の誘電体層の間にアドレス電極１０を形成することができる。

＜保護膜の詳細構造、機能および形成方法＞
次に、図１〜図３に示す保護膜３の詳細構造、機能および形成方法について説明する。図１〜図３において、放電時に電離したイオンが、直接、誘電体層２に衝突すると、誘電体層２が劣化してＰＤＰ１５は所定の特性が得られなくなる。保護膜３は、誘電体層２の劣化を防止するため、放電時のイオンの衝撃から誘電体層２を保護する機能を有している。したがって、保護膜３自体がイオンの衝撃により削られてしまうと、誘電体層２が露出してしまうこととなるので、保護膜３には、放電時のイオンの衝撃に対する耐スパッタ性が要求される。特に紫外線発生効率を高めるため、Ｘｅ分圧を高くした場合は、放電開始電圧が上昇するため、保護膜３の更なる耐スパッタ性が要求される。

保護膜３には、蒸着法により作製したＭｇＯ蒸着膜が一般に用いられる。ＭｇＯは耐スパッタ性に優れた材料であるが、その蒸着膜はＭｇＯ単結晶に比べて密度が低く、耐スパッタ性をさらに向上させるためには、膜密度をより高めることが求められる。

ここで、ＭｇＯ膜の膜密度ρと屈折率ｎには、ローレンツ・ローレンスの式から、
ρ＝Ｋ（ｎ^２−１）/（ｎ^２+２） （１）
の関係があることが知られている。ここでＫは比例定数である。本式で求められるＭｇＯ膜の膜密度と屈折率（波長６３２．８ｎｍにおける値）の関係を図４に示す。ＰＤＰの保護膜として一般に用いられるＭｇＯ膜は、図４に比較例のＭｇＯ膜として示すように、屈折率は１．６〜１．７程度であり、膜密度で３．０〜３．４ｇ/ｃｍ^３程度である。これに対し、ＭｇＯ単結晶の密度３．６５ｇ/ｃｍ^３に対応する屈折率は１．７６である。つまり、比較例のＭｇＯ膜の膜密度、および屈折率は、ＭｇＯ単結晶のそれよりも低い。また、図４、あるいは（１）式に示すように、ＭｇＯ膜の膜密度と屈折率には、比例関係が成り立っており、膜密度の改善効果を確認する指標として、屈折率による評価を用いることができることが判る。

また、保護膜３は放電空間１４に露出して形成されるため、保護膜３を放電空間１４に電子を放出しやすい材料で構成すると、放電電圧の低減、あるいはアドレス放電の高速化の観点から好ましい。

例えば、放電時に、電離したイオンが保護膜３に衝突することにより、放電空間１４に２次電子を放出すると、該２次電子が放電空間１４内の放電ガスに衝突してイオン化させ易くなる。つまり、２次電子放出係数が高い程、放電させるために必要な電圧（放電電圧）を低減することができる。

また、例えば、保護膜３中にＳｉなどの添加材料をドープすることで、ＰＤＰ１５の周囲温度や駆動時の熱により保護膜３の添加材料起因のトラップ準位から励起された電子を放電空間１４に放出し、放電（アドレス放電）のトリガとなる種電子（プライミング電子）を供給する。アドレス放電を行う際に、放電空間１４内に存在するプライミング電子の量が増加すると、各放電セルＣＬにおいて、電圧を印加してからアドレス放電が形成されるまでの時間（形成遅れと呼ばれる）を短くすることができる。また、複数の放電セルＣＬについて、順次スキャンしながらアドレス放電を発生させる場合に、放電セルＣＬ毎のアドレス放電が形成されるまでの時間のばらつき（統計遅れと呼ばれる）を小さくすることができる。つまり、保護膜３のプライミング電子の放出性能を向上させることにより、形成遅れと統計遅れの和として表わされるアドレス放電遅れを低減し、アドレス放電を高速化することができる。

このように、保護膜３は、耐スパッタ性とプライミング電子放出能力を併せ持つ必要がある。本発明者はこの点を鑑み、屈折率すなわち膜密度が高く、かつ良好なプライミング電子放出能力を持つ保護膜３を得る方法について検討した。

まず、ＭｇＯ膜中にプライミング電子源となる添加材料、ここではＳｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、あるいは、Ｓｉをドープした膜をガラス基板上に蒸着し、それぞれ形成した。蒸着源は上記添加材料を添加したＭｇＯ焼結ペレットを用いた。蒸着装置はＥＢ（Electron Beam:電子ビーム）ガンを用いており、ベース真空度１×１０^−４Ｐａで、蒸着を行った。図５にＭｇＯ膜のドープ元素種とその濃度（原子量ｐｐｍ、ａｔｏｍ ｐｐｍ）を振り、屈折率を測定（波長６３２ｎｍで測定）した結果を示す。添加材料をドープしていないｐｕｒｅＭｇＯ膜に比べ、添加材料をドープすると屈折率が向上し、特に１００００ａｔｏｍ ｐｐｍ添加した場合は、屈折率が軒並み１．７以上となる。

しかしながら、図６に示す放電遅延時間の測定結果を見ると、添加材料ドープ量が１０ａｔｍ ｐｐｍ以上〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍ以下であれば、ｐｕｒｅＭｇＯ膜に比べてアドレス放電が高速化しているが、１００００ａｔｏｍ ｐｐｍでは、いずれもｐｕｒｅＭｇＯ膜に比べて却ってアドレス放電遅延が大きくなっており、１．７以上への屈折率向上による膜密度向上とアドレス放電遅延の改善が両立していないことが分かる。

また、図７に示す放電電圧の測定結果も、添加材料ドープ量が１０ａｔｏｍ ｐｐｍ以上〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍ以下であればｐｕｒｅＭｇＯ膜に比べて放電電圧が低下しているが、１００００ａｔｏｍ ｐｐｍ以上では、ｐｕｒｅＭｇＯ膜と同程度に放電電圧が高く、やはり膜密度向上と放電電圧低下が両立していない。ここで、放電電圧は図８に図示したＰＤＰの電流電圧特性のヒステリシス曲線のマージンセンタＶｓ_ｃで定義した。

さらに図９にＳｃ、Ｇａ、Ｉｎ等の３価元素、およびＧｅ、Ｓｉ等の４価元素をドープしたＭｇＯ膜の耐スパッタ性を評価した結果を示す。評価はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用い、１００Ｗ/４インチφの投入電力で１ＰａのＡｒ放電雰囲気で行った。この結果、３価元素をドープしたＭｇＯ膜では１００００ａｔｏｍ・ｐｐｍを超えた辺り、４価元素をドープしたＭｇＯ膜では５０００ａｔｏｍ ｐｐｍを超えた辺りから、スパッタ耐性が劣化している。これは、過剰な添加材料ドープによりＭｇＯ膜の電荷中性条件を保つための欠陥が増えていくためと考えられている。屈折率が高いにも関わらず、耐スパッタ性が劣化するのは、１０００ａｔｏｍ ｐｐｍを超える過剰な添加材料ドープ条件では（１）式が成立しておらず、大量の添加材料の添加による材料の変質により屈折率が変化していると考えられる。

そこで、本発明者は、添加材料の添加量はアドレス放電遅延の低減、放電電圧の低減に効果のある１０〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍとし、かつ屈折率を高め、膜密度が向上する方法について種々検討を行った。その結果、蒸着方法を工夫することで、添加材料の添加によるアドレス放電性能や放電電圧性能を維持しつつ、かつ屈折率を１．７（波長６３２．８ｎｍにおける値）より大きくする手法を見出した。

具体的には、保護膜３となるＭｇＯ膜を形成する工程において、蒸着方法としてＨ_２Ｏを添加した雰囲気中で、Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｉ等の添加材料をドープしたペレットを蒸着することにより、保護膜３を形成する。蒸着雰囲気中にＨ_２Ｏを添加すると、電子線の照射等によりＨ_２Ｏから解離したＯイオンやＯＨイオンが蒸着膜であるＭｇＯの酸化を促進するため、酸素欠損ができにくくなり、密度が向上する。また、ＥＢガンの代わりに圧力勾配型プラズマガンを用いれば、プラズマ中でＨ_２Ｏの解離が促進され、より多くのＯイオンやＯＨイオンが発生し蒸着膜のＭｇＯの酸化を促進するため、さらに密度が向上する。

次に、図６に示すように本実施の形態で用いた添加材料のなかでも放電遅延低減効果が特に大きいＳｃドープペレットを用い、蒸着時に酸素、またはＨ_２Ｏを添加したＳｃドープＭｇＯ膜（保護膜３）を作成し、屈折率およびパネルの放電遅延、放電電圧の測定を行った結果を示す。Ｓｃで特に放電遅延抑制効果が大きいのは、Ｓｃのイオン半径が母体のＭｇのイオン半径と非常に近く、効果的に添加材料起因の準位を形成するためである。

図１０は屈折率の測定結果である（波長６３２．８ｎｍの光を用いて測定した値）。酸素添加した膜、Ｈ_２Ｏ添加した膜をそれぞれ３枚測定した。酸素添加の場合は、図４に示した比較例のＭｇＯ膜の平均的な屈折率である１．６２〜１．６６程度であるが、Ｈ_２Ｏを添加した場合は１．７５以上でほぼ単結晶ＭｇＯと同等の高い屈折率を得ることができた。

図１１は、蒸着時にＯ_２またはＨ_２Ｏを添加した雰囲気中で作製したｐｕｒｅＭｇＯ蒸着膜と５０ａｔｏｍ ｐｐｍのＳｃ添加ＭｇＯ蒸着膜、および比較例として、ガスを添加しないで成膜したｐｕｒｅＭｇＯ蒸着膜と５０ａｔｏｍ ｐｐｍのＳｃ添加ＭｇＯ蒸着膜の屈折率ｎと、それらの膜を用いたＰＤＰ装置の放電遅延時間ｔｓおよび放電電圧Ｖｓ_ｃ（維持放電電圧のマージンセンタ）を比較測定した結果をまとめた表である。

図１１において、Ｏ_２添加して成膜したｐｕｒｅＭｇＯ膜およびＳｃドープＭｇＯ蒸着膜、およびガスを添加せずに蒸着したＳｃドープＭｇＯ蒸着膜の屈折率（波長６３２．８ｎｍで測定した値）は１．６３〜１．６５であるのに対し、Ｈ_２Ｏ添加したｐｕｒｅＭｇＯ蒸着膜およびＳｃドープＭｇＯ蒸着膜の屈折率（波長６３２．８ｎｍで測定した値）は１．７５〜１．７７と高い。

一方、アドレス放電遅延時間は今回の成膜条件には関わらず、ｐｕｒｅＭｇＯ膜に比べ、ＳｃドープＭｇＯ膜が６〜７％まで短縮しており、大幅に改善している。また放電電圧Ｖｓマージンセンタ（Ｖｓ_ｃ）は、Ｓｃを添加した方が低い傾向があり、Ｏ_２を添加して成膜した膜より、Ｈ_２Ｏを添加した膜の方が低い傾向がある。以上の結果から、Ｓｃをドープしたペレットを用い、かつ、Ｈ_２Ｏを添加した雰囲気中で蒸着したＭｇＯ膜とすることにより、屈折率を向上させ、かつ、アドレス放電遅延時間および放電電圧を低減することができることが判った。

図１２は、図１１に示す比較例のＳｃドープＭｇＯ蒸着膜と、Ｈ_２Ｏ添加したＳｃドープＭｇＯ蒸着膜の耐スパッタ性を比較した結果である。評価はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用い、１００Ｗ/４インチφの投入電力で１ＰａのＡｒ放電雰囲気で行った。横軸にスパッタ時間、縦軸にスパッタ膜厚（膜削れ量）をプロットしたものである。この図から、Ｈ_２Ｏを添加したＳｃドープＭｇＯ蒸着膜は、比較例のＳｃドープＭｇＯ蒸着膜に比べ、スパッタレートが５０〜７５％程度と低く、耐スパッタ性が向上していることが判る。つまり、図１１では、耐スパッタ性の評価指標として、屈折率（波長６３２．８ｎｍで測定した値）を用いた結果を示したが、図１２に示す結果より、耐スパッタ性が向上していることを実験的に確認した。

図１３は、ＳｃドープＭｇＯ蒸着膜を成膜する際に添加するＨ_２Ｏ流量（ＳＣＣＭ：ｓｔａｎｄａｒｄｃｃ／ｍｉｎ、１気圧、２５℃の流量）を変え、屈折率を種々変化させて上記と同じ実験方法でスパッタレートを測定した結果である。Ｈ_２Ｏ流量を３００ＳＣＣＭ（本実施例で用いた真空チャンバにおけるＨ_２Ｏ分圧は３×１０^−３Ｐａ）、屈折率は１．７２を境に、スパッタレートが急激に低下することが判る。ＳｃドープＭｇＯ蒸着膜の屈折率を１．７２（膜密度換算３．４７ｇ/ｃｍ^３）以上とすることで、耐スパッタ性を大幅に向上させることができることを実験的に確認した。また、保護膜３を形成する工程において、蒸着法を用いる場合には、蒸着雰囲気中のＨ_２Ｏ分圧を３×１０^−３Ｐａとすることにより、特に耐スパッタ性を向上させることができることが判る。

なお、図１３では、Ｓｃドープを用いた場合の実験結果を示したが、１０〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍの範囲のＧａ、Ｉｎ、Ｓｉ，ＧｅをドープしたＭｇＯ膜を用いた場合も同様に、屈折率（波長６３２．８ｎｍで測定した値）を１．７２（膜密度換算３．４７ｇ/ｃｍ^３）以上とすることで、耐スパッタ性を大幅に向上させることができることを確認した。また、屈折率（波長６３２．８ｎｍで測定した値）が１．７２となる際の、蒸着雰囲気中のＨ_２Ｏ分圧を３×１０^−３Ｐａであったことから、前記した、屈折率およびＨ_２Ｏ分圧の条件は、Ｓｃ以外の添加材料（Ｇａ、Ｉｎ、ＳｉあるいはＧｅ）を添加する場合にも適用することができる。

このように、蒸着時にＨ_２Ｏを添加して作製した添加材料ドープＭｇＯ膜は、添加材料ドープによるアドレス放電遅延の低減、放電電圧低減の効果を損なうことなく、屈折率の高い、すなわち膜密度の高い膜を形成することができ、耐スパッタ性を向上させることができる。従って、消費電力が低く、低コストで、長寿命のＰＤＰ装置を作製することができる。

以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、本実施の形態では、ＰＤＰ装置の例として、ＰＤＰを例示して説明したが、例えば図１に示すＰＤＰ１５にＰＤＰ１５を支持するシャーシ、およびＰＤＰ１５を駆動、あるいは制御する回路基板を取り付けて、ＰＤＰモジュール、あるいはＰＤＰセットとして適用することもできる。

ここで、ＰＤＰモジュールあるいは、ＰＤＰセットにおいては、ＰＤＰを駆動するための駆動回路が取り付けられる。例えば、アドレス放電を駆動するためのアドレスドライバＩＣなどである。アドレス放電動作では、ＰＤＰ１５の表示ライン（走査線）と交差する方向に、図１に示す表示ライン（スキャン電極５）を順次スキャンしながら、画像情報に従ってアドレス電極１０にアドレスパルスを印加し、各放電セルの点灯／非点灯を選択する。しかし、近年、ＰＤＰ装置の高精細化が進み、例えばＨＤ（High Definition）と呼ばれる規格では、表示ラインが１０８０本以上となる。このように表示ラインが増加すると、１本の表示ライン当たりのアドレス時間が短くなるため、アドレス放電遅延が長いＰＤＰでは、所定のアドレス時間内にアドレス動作を行うことができないため、点灯/非点灯の選択を失敗し、ちらつきなどの画像不良を起こす。そこで１０８０本の表示ラインをパネルの上下で２分割してそれぞれ５４０本ずつの２ブロックとし、それぞれのブロックから１本ずつ、計２本を同時にスキャンしてアドレス時間を２倍確保する必要が生じる（デュアルスキャンと呼ばれる）。この場合、アドレスドライバＩＣは、上下で２分割した表示ライン毎に必要となるため、パネルの上下に配置しなければならず、２倍の数のアドレスドライバが必要となる。そのため、アドレスドライバの消費電力が２倍になる分、ＰＤＰ装置の消費電力が上昇し、またアドレスドライバやその実装材料等の材料の使用量も増加する。

しかし、本実施の形態で説明したＰＤＰ１５を組み込んだＰＤＰモジュール、あるいはＰＤＰセットにおいては、アドレス放電時間を短縮することができるので、表示ラインを分割することなく、全ての表示ラインをスキャンすることができる（シングルスキャン）。したがってアドレスドライバＩＣは、パネルの上下いずれか片側にのみ配置すれば良い。したがって、アドレスドライバＩＣの数を、デュアルスキャンの場合と比較して、半減することができるので消費電力を低減し、実装材料等の材料の使用量も半減することができる。

本発明は、プラズマディスプレイ装置、特に、高精細なＡＣ面放電型ＰＤＰに適用して有効であり、映像機器産業、宣伝機器産業、プラズマディスプレイ装置の製造業といった産業に幅広く利用することができる。

１ 前面基板
２ 誘電体層
３ 保護膜
４ サステイン電極（Ｘ電極）
４ａ、５ａ 透明電極
４ｂ、５ｂ バス電極
５ スキャン電極（Ｙ電極）
６ 表示電極対
７、７ａ、７ｂ 隔壁
８、８ｂ、８ｇ、８ｒ 蛍光体
９ 誘電体層
１０ アドレス電極
１１ 背面基板
１２ 前面板
１３ 背面板
１４ 放電空間
１５ ＰＤＰ（プラズマディスプレイ装置）
Ｖｓ_ｃ マージンセンタ

Claims (5)

1. 対向配置される前面板および背面板の間に形成され、内部に放電ガスが充填された放電空間を有し、
   前記前面板の内面側には、複数の表示電極対、前記複数の表示電極対を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う保護膜が順次積層され、
   前記保護膜は、Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅの群から選ばれる少なくとも１種の添加材料を１０〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍの範囲で含むＭｇＯ膜で、かつ、波長６３２．８ｎｍにおける屈折率が１．７２以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載のプラズマディスプレイ装置において、
   前記添加材料には、Ｓｃが含まれることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイ装置において、
   前記保護膜は、膜密度が３．４７ｇ/ｃｍ^３以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
4. 前面板の第１の面に、複数の表示電極対、前記複数の表示電極対を覆う誘電体層、および前記誘電体層を覆う保護膜を順次積層する工程、
   背面板を準備して、前記前面板の前記第１の面と前記背面板の第２の面を、放電空間を介して対向配置する工程、
   前記放電空間内に放電ガスを充填する工程、を有し、
   前記保護膜を形成する工程では、
   Ｓｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅの群から選ばれる少なくとも１種の添加材料を１０〜１０００ａｔｏｍ ｐｐｍの範囲で含むＭｇＯからなる蒸着源ペレットを、Ｈ_２Ｏを含む雰囲気で蒸着することにより、前記保護膜を形成することを特徴とするプラズマディスプレイ装置の製造方法。
5. 請求項４に記載のプラズマディスプレイ装置の製造方法において、
   前記保護膜を蒸着する際の雰囲気中のＨ_２Ｏの分圧は、３×１０^−３Ｐａ以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置の製造方法。

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