JP3331907B2

JP3331907B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3331907B2
Application number: JP14195497A
Authority: JP
Inventors: 正樹青木; 隆一村井; 博由田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10334811A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示デバイスなど
に用いるプラズマディスプレイパネル及びその製造方法
に関するものであって、特に、高品位，高精細用のプラ
ズマディスプレイパネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハイビジョンをはじめとする高品
位で大画面のテレビに対する期待が高まっている中で、
ＣＲＴ，液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記載す
る），プラズマディスプレイパネル（Plasma Display P
anel，以下ＰＤＰと記載する）といった各ディスプレイ
の分野において、これに適したディスプレイの開発が進
められている。

【０００３】従来からテレビのディスプレイとして広く
用いられているＣＲＴは、解像度・画質の点で優れてい
るが、画面の大きさに伴って奥行き及び重量が大きくな
る点で４０インチ以上の大画面には不向きである。ま
た、ＬＣＤは、消費電力が少なく、駆動電圧も低いとい
う優れた性能を有しているが、大画面を作製するのに技
術上の困難性があり、視野角にも限界がある。

【０００４】これに対して、ＰＤＰは、小さい奥行きで
も大画面を実現することが可能であって、既に４０イン
チクラスの製品も開発されている。

【０００５】ＰＤＰは、大別して直流型（ＤＣ型）と交
流型（ＡＣ型）とに分けられるが、現在では大型化に適
したＡＣ型が主流となっている。

【０００６】図７は、従来の一般的な交流面放電型ＰＤ
Ｐの概略断面図である。図７において、フロントカバー
プレート７１上に表示電極２が配設され、その上を鉛ガ
ラス［ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラス］からなる誘電
体ガラス層７３で覆われている。

【０００７】また、バックプレート７５上には、アドレ
ス電極７６と隔壁７７と、赤または緑または青の紫外線
励起蛍光体からなる蛍光体層７８とが配設され、誘電体
ガラス層７３，バックプレート７５，隔壁７７に囲まれ
た放電空間７９内には放電ガスが封入されており、電極
間に電界を印加し、グロー放電を発生させ、このグロー
放電中に存在するＸｅガスから発生する紫外線によって
蛍光体を励起発光させる。

【０００８】封入する放電ガスとしては、一般的にヘリ
ウム［Ｈｅ］とキセノン［Ｘｅ］の混合ガス系やネオン
［Ｎｅ］とキセノン［Ｘｅ］との混合ガス系が用いられ
ており、通常Ｘｅの量は、回路の駆動電圧があまり高く
ならないように、０．１〜５体積％程度の範囲に設定さ
れている。

【０００９】また、放電ガスの封入圧力は、放電電圧を
安定化させることを考慮して、通常、１００〜５００Ｔ
ｏｒｒ程度の範囲に設定されている（例えば、文献１
「エスアイディ’９４ダイジェスト１９９４」
（Ｍ．Ｎｏｂｒｉｏ，Ｔ．Ｙｏｓｈｉｏｋａ，Ｙ．Ｓａ
ｎｏ，Ｋ．Ｎｕｎｏｍｕｒａ，ＳＩＤ９４’ Ｄｉｇｅ
ｓｔ７２７〜７３０１９９４参照））。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなＰＤＰにお
いて、以下に述べるように、パネルの効率、輝度に対す
る課題がある。

【００１１】４０〜４２インチクラスのテレビ用ＰＤＰ
において、ＮＴＳＣ方式の画素レベル（画素数６４０×
４８０個，セルピッチ０．４３ｍｍ×１．２９ｍｍ，１
セルの面積０．５５ｍｍ²）の場合、現在１．２ｌｍ／
ｗおよび４００ｃｄ／ｍ²程度のパネル効率と画面輝度
が得られている（例えば、文献２「フラットパネルディ
スプレイ１９９７パート５ー１」（ＦＬＡＴ−ＰＡＮＥ
ＬＤＩＳＰＬＡＹ１９９７Ｐａｒｔ５−１Ｐ１９
８））。

【００１２】これに対して、近年期待されているフルス
ペックの４２インチクラスのハイビジョンテレビでは、
画素数が１９２０×１１２５で、セルピッチは０．１５
ｍｍ×０．４８ｍｍとなる。この場合、１セルの面積は
０.０７２ｍｍ²であって、ＮＴＳＣ方式の場合と比べて
１／７〜１／８となるため、４２インチのハイビジョン
テレビ用のＰＤＰを、従来通りのセル構成で作成した場
合、パネルの効率は、０．１５〜０．１７ｌｍ／ｗで輝
度が５０〜６０ｃｄ／ｍ²程度に低下することが予想さ
れる。

【００１３】従って、４２インチのハイビジョンテレビ
用のＰＤＰにおいて、現行のＮＴＳＣ方式のＣＲＴ並の
明るさ(５００ｃｄ／ｍ²）を得ようとすれば効率を少な
くとも１０倍以上（５ｌｍ／ｗ以上）に向上させること
が必要となる（例えば、文献２「フラットパネルディス
プレイ１９９７パート５ー１」（ＦＬＡＴ−ＰＡＮＥＬ
ＤＩＳＰＬＡＹ１９９７Ｐａｒｔ５−１Ｐ２０
０））。

【００１４】このような背景のもとで、ＰＤＰの効率を
向上させる技術が望まれている。ＰＤＰの発光原理は基
本的に蛍光灯と同様であって、グロー放電に伴って放電
ガスから紫外線が放出され、この紫外線によって赤，
緑，青の蛍光体が励起発光されるが、放電エネルギの紫
外線への変換する効率や、蛍光体における可視光への変
換効率が従来のＰＤＰに用いられているグロー放電では
低いので、蛍光灯のように高い輝度を得ることは難し
い。

【００１５】この点に関して、応用物理Ｖｏｌ．５１，
Ｎｏ．３１９８２年ページ３４４〜３４７には、Ｈ
ｅ−Ｘｅ，Ｎｅ−Ｘｅ系のガス組成のＰＤＰにおいて、
電気エネルギーの約２％しか紫外線放射に利用されてお
らず、最終的に可視光に利用されるのは０．２％程度と
いうことが記載されている（光学技術コンタクトＶｏ
ｌ．３４，Ｎｏ．１１９９６年ページ２５，ＦＬＡ
ＴＰＡＮＥＬＤＩＳＰＬＡＹ９６’ Ｐａｒｔ５
−３，ＮＨＫ技術研究第３１巻第１号昭和５４年
ページ１８参照）。

【００１６】従って、ＰＤＰのセルの輝度を向上させる
ためには、従来のグロー放電に変る新しい放電方式によ
って発光効率を向上させることが重要と考えられる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明は、放電ガス中のＸｅの含有量を従来よ
りも大きい５体積％以上の範囲に設定する。又、混合ガ
スとして、Ｎｅ−Ｘｅ系以外に、Ａｒ，Ｋｒ等の自己拡
散係数のちいさい放電ガスを含む混合ガスを従来よりも
高い５００Ｔｏｒｒ〜２０００Ｔｏｒｒの範囲に設定し
た。

【００１８】又、より高い効率を得るためにＭｇＯの表
面にピラミッド状の微細な凹凸を付ける構成とした。こ
の構成によって、パネルの効率が向上できるのは、放電
空間中に従来のＰＤＰで用いられてきたグロー放電（第
１形グロー放電）ではなく、第１形グロー放電から第２
形グロー放電への移行する過程で発生する線条グロー放
電及び第２形グロー放電を利用することにより、高い紫
外線の発光が得られ、したがって蛍光体の可視光への変
換効率が向上するものと考えられる。

【００１９】この理由は、線条グロー放電及び第２形グ
ロー放電が、従来のグロー放電（第１形グロー放電）よ
り放電の陽光柱にエネルギーが集中的に供給されるた
め、紫外線の発光量が増大するためである（例えば、放
電ハンドブック、電気学会、（株）オーム社、平成１年
６月１日、第２部、第５章Ｐ１３８にこのことが示され
ている）。

【００２０】特に表面をピラミッド状の微細な凹凸構造
（テクスチャー構造）を設けることによって、ピラミッ
ドの先端に強電界がかかりやすくなり、したがってここ
から２次電子が放出されやすい状態となるため、放電が
均一なグロー放電（第１形グロー）から、線条グローあ
るいは、第２形グローがより発生しやすくなる。又、ガ
ス圧を従来より上げることおよび拡散係数のちいさいガ
スであるＮｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅを用いることによって
も放電の広がりを押え線条グローあるいは、第２形グロ
ーが発生しやすくなる。

【００２１】一般にこの線条グロー放電を利用している
Ｘｅ放電ランプの効率が５ｌｍ／ｗ〜２０ｌｍ／ｗの高
効率になっていることから、この放電形態を利用してい
る本発明のＰＤＰにおいても高効率が計れる（例えば、
電子情報通信学会技術報告ＥＩＤ９５−１２６１９
９６年２月）。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２３】〔実施の形態１〕（ＰＤＰの全体的な構成及び製法）図１は、本発明の形
態に係る対向交流放電型ＰＤＰの概略断面図である。図
１ではセルが１つだけ示されているが、赤，緑，青の各
色を発光するセルが多数配列されてＰＤＰが構成されて
いる。

【００２４】このＰＤＰは、前面ガラス基板１１上に放
電電極（Ｘ電極）１２と誘電体ガラス層１３が配された
前面パネルと、背面ガラス基板１５上に放電電極（Ｙ電
極）１６，隔壁１７，蛍光体層１８が配された背面パネ
ルとを張り合わせ、前面パネルと背面パネルの間に形成
される放電空間１９内に放電ガスが封入された構成とな
っており、以下に示すように作製される。

【００２５】前面パネルの作製：前面パネルは、前面ガ
ラス基板１１上に放電電極（Ｘ電極）１２を形成し、そ
の上を鉛系の誘電体ガラス層１３で覆い、更に誘電体ガ
ラス層１３の表面上にピラミッド状の微細な凹凸構造の
保護層１４を形成することによって作製する。

【００２６】本実施の形態では、放電電極（Ｘ電極）１
２は銀電極であって、銀電極用のペーストをスクリーン
印刷した後に焼成する方法で形成する。また、鉛系の誘
電体ガラス層１３の組成は、酸化鉛［ＰｂＯ］７０重量
％，酸化硼素［Ｂ₂Ｏ₃］１５重量％，酸化硅素［ＳｉＯ
₂］１５重量％であって、スクリーン印刷法と焼成によ
って形成する。

【００２７】保護層１４は、アルカリ土類の酸化物から
なり、結晶が（１００）面あるいは（１１０）面に配向
され、その表面がピラミッド状の微細な凹凸を有する膜
構造となっている。本実施の形態では、ＣＶＤ法（熱Ｃ
ＶＤ法，プラズマＣＶＤ法）を用いて、このような（１
００）面あるいは（１１０）面配向の酸化マグネシウム
からなる緻密な保護層を形成し、次にこの面をプラズマ
エッチングでピラミッド状の凹凸を付ける。具体的なＣ
ＶＤ法による保護層およびプラズマエッチングでピラミ
ッド状の凹凸をつける方法については後述する。

【００２８】背面パネルの作製：背面ガラス基板１５上
に、銀電極用のペーストをスクリーン印刷し、その後焼
成する方法によって放電電極（Ｙ電極）１６を形成し、
次に前面パネルと同様にして、誘電体ガラス層１３およ
びＭｇＯ保護層１４を形成する。次にガラス製の隔壁１
７を所定のピッチで固着する。そして、隔壁１７に挟ま
れた各空間内に、赤色蛍光体，緑色蛍光体，青色蛍光体
の中の１つを配設することよって蛍光体層１８を形成す
る。各色の蛍光体としては、一般的にＰＤＰに用いられ
ている蛍光体を用いることができるが、ここでは次の蛍
光体を用いる。

【００２９】赤色蛍光体：（Ｙ_xＧｄ_1-x）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺ 緑色蛍光体：ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ青色蛍光体：ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺ パネル張り合わせによるＰＤＰの作製：次に、このよう
に作製した前面パネルと背面パネルとを封着用ガラスを
用いて張り合せると共に、隔壁１７で仕切られた放電空
間１９内を高真空（８×１０^-7Ｔｏｒｒ）に排気した
後、所定の組成の放電ガスを所定の圧力で封入すること
によってＰＤＰを作製する。

【００３０】なお、本実施の形態では、ＰＤＰのセルサ
イズは、４０インチクラスのハイビジョンテレビに適合
するよう、セルピッチを０．２ｍｍ以下、放電電極１２
の電極間距離ｄを０．１ｍｍ以下に設定する。

【００３１】封入する放電ガスの組成は、従来から用い
られているＮｅ−Ｘｅ系であるが、Ｘｅの含有量を５体
積％以上に設定し、封入圧力は５００〜２０００Ｔｏｒ
ｒの範囲に設定する。

【００３２】（ＣＶＤ法による保護層の形成について）
図２は、保護層１４を形成する際に用いるＣＶＤ装置の
概略図である。

【００３３】このＣＶＤ装置は、熱ＣＶＤ及びプラズマ
ＣＶＤのいずれも行うことができるものであって、ＣＶ
Ｄ装置本体２５の中には、ガラス基板２７（図１におけ
る放電電極１２及び誘電体ガラス層１３を形成した前面
ガラス基板１１）を加熱するヒータ部２６が設けられ、
ＣＶＤ装置本体２５内は排気装置２９で減圧にすること
ができるようになっている。また、ＣＶＤ装置本体２５
の中にプラズマを発生させるための高周波電源２８が設
置されている。

【００３４】Ａｒガスボンベ２１ａ，２１ｂは、キャリ
ヤであるアルゴン［Ａｒ］ガスを、気化器（バブラー）
２２，２３を経由してＣＶＤ装置本体２５に供給するも
のである。

【００３５】気化器２２は、アルカリ土類の酸化物の原
料（ソース）となる金属キレートを加熱して貯え、Ａｒ
ガスボンベ２１ａからＡｒガスを吹き込むことによっ
て、この金属キレートを蒸発させてＣＶＤ装置本体２５
に送り込むことができるようになっている。

【００３６】気化器２３は、アルカリ土類の酸化物の原
料（ソース）となるシクロペンタジエニル化合物を加熱
して貯え、Ａｒガスボンベ２１ｂからＡｒガスを吹き込
むことによって、このシクロペンタジエニル化合物を蒸
発させてＣＶＤ装置本体２５に送り込むことができるよ
うになっている。

【００３７】酸素ボンベ２４は、反応ガスである酸素
［Ｏ₂］をＣＶＤ装置本体２５に供給するものである。

【００３８】（１）このＣＶＤ装置を用いて熱ＣＶＤを
行う場合、ヒーク部２６の上に、誘電体ガラス層を上に
してガラス基板２７を置き、所定の温度（３５０〜４０
０℃、表１の「ガラス基板の加熱温度」参照）に加熱す
ると共に、反応容器内を排気装置２９で減圧にする（数
十Ｔｏｒｒ程度）。

【００３９】そして、気化器２２はたは気化器２３で、
ソースとなるアルカリ土類の金属キレートまたはシクロ
ペンタジエニル化合物を、所定の温度（表１の「気化器
の温度」参照）に加熱しながら、Ａｒガスボンベ２１ａ
または２１ｂからＡｒガスを送り込む。また、これと同
時に、酸素ボンベ２４から酸素を流す。

【００４０】これによって、ＣＶＤ装置本体２５内に送
り込まれる金属キレートもしくはシクロペンタジエニル
化合物が、酸素と反応し、ガラス基板２７の誘電体ガラ
ス層の表面上に、アルカリ土類の酸化物からなる保護層
が形成される。

【００４１】（２）上記構成のＣＶＤ装置を用いて、プ
ラズマＣＶＤを行う場合も、熱ＣＶＤの場合とほぼ同様
に行うが、ヒータ部２６によるガラス基板２７の加熱温
度は２５０〜３００℃程度（表１の「ガラス基板の加熱
温度」参照）に設定し、排気装置２９を用いて反応容器
内を１０Ｔｏｒｒ程度に減圧し、高周波電源２８を駆動
して１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加することによ
り、ＣＶＤ装置本体２５内にプラズマを発生させなが
ら、アルカリ土類の酸化物からなる保護層を形成する。

【００４２】ところで、従来、保護層の形成に熱ＣＶＤ
法やプラズマＣＶＤ法が用いられなかった理由の一つと
して適当なソースが見つからなかった点が考えられる
が、本発明者等は、以下に示すようなソースを用いるこ
とによって熱ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法を用い
て保護層を形成することを可能とした。

【００４３】気化器２２および２３から供給するソース
（金属キレートおよびシクロペンタジエニル化合物）の
具体例としては、アルカリ土類のジピバロイルメタン化
合物［Ｍ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂］、アルカリ土類のアセチル
アセトン化合物［Ｍ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₂］、アルカリ土類の
トリフルオロアセチルアセトン化合物［Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅Ｆ₃
Ｏ₂）₂］、アルカリ土類のシクロペンタジエン化合物
［Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅）₂］を挙げることができる（上記化学式
で、Ｍはアルカリ土類の元素を表す）。

【００４４】なお、本実施の形態では、アルカリ土類は
マグネシウムであって、MagnesiumDipivaloyl Methane
［Ｍｇ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂］、Magnesium Acetylacetone
［Ｍｇ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₂］、Cyclopentadienyl Magnesium
［Ｍｇ（Ｃ₅Ｈ₅）₂］、Magnesium Trifluoroacetylacet
one［Ｍｇ（Ｃ₅Ｈ₅Ｆ₃Ｏ₂）₂］をソースとして用いる。

【００４５】そして、このように熱ＣＶＤ法域はプラズ
マＣＶＤ法によって保護層を形成すれば、アルカリ土類
の酸化物の結晶が緩やかに成長するようコントロールさ
れ、（１００）あるいは（１１０）面配向の緻密なアル
カリ土類の酸化物からなる保護層を形成することができ
る。

【００４６】ここで（１００）面あるいは、（１１０）
面のコントロールは、反応ガスである酸素の流量をコン
トロールすることによって変えることが出来る。

【００４７】（プラズマエッチング法によるＭｇＯ表面
のピラミッド状の凹凸構造形成について）図６は、Ｍｇ
Ｏをプラズマエッチングによってピラミッド状の微細な
凹凸構造にする際に用いるプラズマエッチング装置の概
略図である。

【００４８】プラズマエッチング装置本体６２の中に
は、保護層（ＭｇＯ）が成膜された基板６３（図１にお
けるＭｇＯ保護層を付けた前面ガラス基板）があり、プ
ラズマエッチング装置本体６２内には、排気装置６６で
減圧にすることが出来るようになっている。又、プラズ
マエッチング装置本体６２の中にプラズマを発生させる
ための高周波電源６４が設置されている。

【００４９】Ａｒガスボンベ６１は、プラズマを発生さ
せるためのガスである。また、保護層をＡｒイオンでエ
ッチングするために必要なバイアス電源６５が設置され
ている。

【００５０】（１）このプラズマエッチング装置を用い
て、保護層（ＭｇＯ）をエッチングし、ピラミッド状の
微細な凹凸を形成する場合、まず、反応容器内を排気装
置６６で減圧にする（０．００１〜０．１Ｔｏｒｒ）そ
してＡｒガスボンベからＡｒガスを送り込む。

【００５１】排気装置６６を用いて反応容器内を０．０
０５Ｔｏｒｒ程度に減圧し、高周波電源３４を駆動して
１３．５６ＭＨｚの高周波電界を印加し、アルゴンプラ
ズマを発生させる。次に発生したアルゴンプラズマ中の
Ａｒイオンをバイアス電源３５を用いて、−２００Ｖ基
板６３に印加し、１０分間Ａｒイオンを照射して、Ｍｇ
Ｏ表面をスパッタしてＭｇＯ表面上にピラミッド状の凹
凸を付ける。

【００５２】［保護層を（１００）あるいは（１１０）
面配向のＭｇＯでしかもその表面がピラミッド状の微細
な凹凸構造としたことによる効果］従来の真空蒸着法
（ＥＢ法）によって形成した酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）の保護層は、Ｘ線解析によると、結晶が（１１１）
面配向となっているが、これと比べて、（１００）ある
いは（１１０）面配向でその表面がピラミッド状の微細
な凹凸構造になっているＭｇＯから成る保護層は、以下
のような特徴及び効果がある。（１００）あるいは（１
１０）面に配向したＭｇＯの層は二次電子の放出係数
（γ値）が大きいため、ＰＤＰの駆動電圧の低下及びパ
ネル輝度の向上に寄与する。

【００５３】特にプラズマエッチング法を用いて、Ｍｇ
Ｏ表面をピラミッド状構造にした面は、ピラミッドの頂
点に電界が集中し、そのためこの頂部からより多くの電
子が電界放出されることにより線条グローおよび第２形
グロー放電が発生しやすくなる。このようにプラズマ密
度の高い線条グロー放電や、第２形グロー放電が形成さ
れるため、この放電空間に、多量の紫外線（主に波長１
７２ｎｍ）が発生し、従って、従来のグロー放電と比べ
て高い蛍光体の発光効率と輝度が得られる。

【００５４】（放電ガス中のＸｅ量及び封入圧力と効率
輝度との関係について）放電ガスのＸｅ含有量を５体積
％以上、封入圧力を５００〜２０００Ｔｏｒｒに設定す
ることによってパネル効率および輝度が向上する理由と
しては、次の２点が考えられる。

【００５５】（１）紫外線発光量が増大する：放電ガス
のＸｅの含有量を従来より大きく設定し、封入圧力も従
来より大きく設定したことによって、放電空間内に閉じ
込められるＸｅの量が従来より大きくなり、又、高ガス
圧によって放電形態が第一形グローから、線条グローや
第二形グローに移行し、その結果、紫外線発光量が大き
くなる。

【００５６】（２）紫外線の波長が長波長にシフトし、
蛍光体の変換効率が向上する：従来は、放電ガス中のＸ
ｅの含有率は５重量％以下、封入圧力も５００Ｔｏｒｒ
未満であったため、Ｘｅからの紫外線発光は１４７ｎｍ
（Ｘｅ原子の共鳴線）が主であったが、Ｘｅの含有量を
１０体積％以上に設定し、封入圧力も５００Ｔｏｒｒ以
上に設定することによって、長波長である１７３ｎｍ
（Ｘｅ分子の分子線による励起波長）の割合が増大し、
これによって蛍光体の変換効率が向上する（電気学会研
究会試料，プラズマ研究会１９９５年５月９日参
照）。

【００５７】これは、以下の説明からも裏づけられるこ
とである。図３は、Ｈｅ−Ｘｅ系の放電ガスを用いたＰ
ＤＰにおいて、封入ガス圧を変化させたときに、Ｘｅが
発光する紫外線の波長と発光量との関係がどのように変
化するかを示すグラフであって、「オープラスイー
第１９５巻１９９６年第９８頁」（ＯＰｌｕｓＥ
Ｎｏ．１９５１９９６年のＰ．９８）に記載されてい
るものである。

【００５８】図３から、封入圧力が低い場合には、Ｘｅ
から発光される紫外線は１４７ｎｍ（Ｘｅ原子の共鳴
線）が主であるが、封入圧力を高めるにつれて長波長の
１７３ｎｍ（Ｘｅ原子の分子線）の割合が増大すること
がわかる。

【００５９】また、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各
色蛍光体について励起波長と相対放射効率との関係を示
すグラフであって、「オープラスイー第１９５巻１
９９６年第９９頁」（ＯＰｌｕｓＥＮｏ．１９５
１９９６年のＰ．９９）に記載されているものであ
る。この図４から、いずれの蛍光体についても、波長１
４７ｎｍと比べて波長１７３ｎｍの方が相対放射効率が
大きいことがわかる。

【００６０】（放電ガスの封入圧力，放電電極間の距離
ｄと、パネルの駆動電圧との関係についての考察）本実
施の形態では、放電ガスにおけるＸｅの含有量及びガス
の封入圧力を従来より高く設定しているが、一般的に
は、Ｘｅの含有量やガスの封入圧力を高くすると放電開
始電圧Ｖｆが大きくなり、ＰＤＰの駆動電圧が大きくな
る点で不都合と考えられている（「特開平６−３４２６
３１号公報のコラム２の第８行〜第１６行」、「平成８
年電気学会全国大会シンポジウムＳ３−１プラズ
マディスプレイ放電，平成８年３月」参照）。

【００６１】しかしながら、このような関係は、ある条
件の下では当てはまっても、常にあてはまるものではな
く、以下に説明するように、本実施形態のように放電電
極間の距離ｄが比較的小さく設定する場合には、封入圧
力を高く設定しても駆動電圧を低く抑えることができ
る。

【００６２】「電子ディスプレイデバイス，オーム社、
昭和５９年、Ｐ１１３〜１１４」に記載されているよう
に、ＰＤＰにおいて、放電開始電圧Ｖｆは、Ｐとｄとの
積［Ｐ×ｄ］の関数として表すことができ、パッシェン
の法則と呼ばれている。

【００６３】図５は、この関数をグラフに表したもの
で、ＰＤＰの放電電極間の距離ｄが大きい場合（ｄ＝
０．１ｍｍ）と小さい場合（ｄ＝０．０５ｍｍ）におけ
る、放電ガスの封入圧力Ｐに対する放電開始電圧Ｖｆの
関係を示している。

【００６４】このグラフに示されるように、放電ガスの
封入圧力Ｐに対する放電開始電圧Ｖｆは、極小値を有す
る曲線である。

【００６５】そして、この極小値を示す封入圧力Ｐは、
ｄが小さいほど大きくなっており、ｄ＝０．１ｍｍのグ
ラフａでは約３００Ｔｏｒｒのときに極小値を示してい
るのに対して、ｄ＝０．０５ｍｍのグラフｂでは約６０
０Ｔｏｒｒのときに極小値を示している。

【００６６】これより、ＰＤＰの駆動電圧の低く抑える
ためには、放電電極間の距離ｄに対応する適当な封入圧
力に設定することが好ましく、この適当な圧力は、距離
ｄが小さいほど大きくなることがわかる。

【００６７】又、ＭｇＯが（１００）あるいは（１１
０）面配向でしかもＭｇＯの表面にピラミッド状の凹凸
を設けることによって、γ値が高くなり、さらに放電電
圧の低減が計れる。

【００６８】そして、放電電極間の距離ｄを０．１ｍｍ
以下（特に０．０８〜０．０５ｍｍ程度）に設定する場
合には、放電ガスの封入圧力を５００〜２０００Ｔｏｒ
ｒ程度に設定しても、ＰＤＰの駆動電圧を低く抑えるこ
とができると言うこともできる。

【００６９】以上のように、本実施の形態のＰＤＰは、
放電ガスのＸｅ含有量が５体積％以上、封入圧力が５０
０〜２０００Ｔｏｒｒに設定されているため、高いパネ
ル輝度を得ることができると共に、放電電極間の距離ｄ
が０．１ｍｍ以下に設定されているため、ＰＤＰの駆動
電圧を低く抑えることができる。更に、保護層が（１０
０）あるいは（１１０）配向の緻密な酸化マグネシウム
からなるため保護効果に優れ、パネル寿命が優れたもの
となる。

【００７０】〔実施の形態２〕本実施の形態のＰＤＰ
は、全体的な構成及び製法については実施の形態１のＰ
ＤＰと同様であるが、放電ガスにＡｒやＫｒが混合され
たガス、即ちＡｒ−Ｘｅ系，Ｋｒ−Ｘｅ系，Ａｒ−Ｎｅ
−Ｘｅ系，Ｋｒ−Ｎｅ−Ｘｅ系のガスを用いている点が
異なっている。

【００７１】このように、放電ガスに、ＡｒやＫｒを混
合することによって、線状グローや第二形グローが発生
しやすくなり更にパネル輝度を向上させることができる
が、これはＸｅの発光による紫外線中の１７３ｎｍの割
合が更に増大するためと考えられる。

【００７２】ここで、Ｘｅの含有量としては、７０体積
％を越えると駆動電圧が高くなる傾向を示すので、１０
〜７０体積％の範囲が好ましい。

【００７３】また、Ａｒ−Ｎｅ−Ｘｅ系，Ｋｒ−Ｎｅ−
Ｘｅ系といった３元系の場合、ＫｒやＡｒの含有量は１
０〜５０体積％の範囲とし、Ｎｅの含有量も１０〜５０
重量％の範囲とすることが好ましいと考えられる。

【００７４】また、本実施の形態における保護層の形成
方法は、実施の形態１と同様に熱ＣＶＤ法或はプラズマ
ＣＶＤ法によって（１００）あるいは（１１０）面配向
の酸化マグネシウムの保護層を形成したのち、この表面
をプラズマエッチングすることによりピラミッド状の凹
凸を付ける方法を用いる。

【００７５】放電ガスにおけるＮｅとＸｅの比率及び封
入圧力は、表１の各該当欄に示す条件に設定した。

【００７６】保護層の形成方法については、Ｎｏ．１，
３，５，７，８，９，１０，１１，１２，１６では保護
層を熱ＣＶＤ法で形成し、Ｎｏ．２，４，６，１３，１
７〜２６では保護層をプラズマＣＶＤ法で形成した。

【００７７】又、Ｎｏ．１，２，７，８，９，１０，１
１，１２，１６〜２６ではMagnesium Dipivaloyl Metha
ne［Ｍｇ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂）₂］を、Ｎｏ．３，４ではMagn
esium Acetylacetone［Ｍｇ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₂］を、Ｎ
ｏ．５，６ではCyclopentadienyl Magnesium［Ｍｇ（Ｃ
₅Ｈ₅）₂］をソースとして用いた。

【００７８】また、気化器２２，２３の温度、ガラス基
板２７の加熱温度は、表１の各欄に示す条件に設定して
作製した。

【００７９】なお、熱ＣＶＤ法で（１００）面配向させ
る場合は、Ａｒガスの流量は１ｌ／分、酸素の流量は２
ｌ／分で、共に１分間流し、膜形成速度は１．０μｍ／
分に調整し、酸化マグネシウムの保護層の厚さは１．０
μｍに設定した。又、（１１０）面配向させる場合は、
酸素の流量を０．５ｌ／分とした。

【００８０】プラズマＣＶＤ法で（１００）面配向させ
る場合は、Ａｒガスの流量は１ｌ／分、酸素の流量は２
ｌ／分として共に１分間流し、高周波の印加も３００Ｗ
で１分間行い、膜形成速度は０．９μｍ／分に調整し、
形成する酸化マグネシウムの保護層の厚さは０．９μｍ
に設定した。又（１１０）面配向させる場合は、酸素の
流量を０．５ｌ／分とした。

【００８１】このように形成したＮｏ．１〜１３の保護
層をＸ線解析した結果、酸化マグネシウムの結晶が（１
００）あるいは（１１０）面に配向していることが確認
された。又、ＭｇＯ上に形成するピラミッド状の凹凸は
実施の形態（１）に示した方法と同様にして行なった。

【００８２】

【実施例】

［実施例１〜１３］

【００８３】

【表１】

【００８４】（表１）に示したＮｏ．１〜１３のＰＤＰ
は、上記実施の形態１および２に基づいて作製したもの
であって、ＰＤＰのセルサイズは、４２インチのハイビ
ジョンテレビ用のディスプレイに合わせて、隔壁１７の
高さは０．０８ｍｍ、隔壁１７の間隔（セルピッチ）は
０．１５ｍｍに設定し、放電電極１２の電極間距離ｄは
０．０５〜０．０８ｍｍに設定した。

【００８５】鉛系の誘電体ガラス層１３は、７０重量％
の酸化鉛［ＰｂＯ］と１５重量％の酸化硼素［Ｂ₂Ｏ₃］
と１５重量％の酸化硅素［ＳｉＯ₂］と有機バインダー
［α−ターピネオールに１０％のエチルセルローズを溶
解したもの］とを混合してなる組成物を、スクリーン印
刷法で塗布した後、５２０℃で１０分間焼成することに
よって形成し、その膜厚は２０μｍに設定した。

【００８６】［実施例１６〜２６］

【００８７】

【表２】

【００８８】（表２）に示すＮｏ．１６〜２６のＰＤＰ
は、実施の形態１あるいは２に基づいて作製したもので
あって、放電ガスは「放電ガスの種類と比率」の欄に記
載されている組成のものを用い、「封入ガス圧力」の欄
に記載されている封入圧力に設置した。

【００８９】保護膜の形成については、Ｎｏ．１６では
熱ＣＶＤ法、Ｎｏ．１７〜２６ではプラズマＣＶＤ法に
よって、マグネシウムジピバロイルメタン［Ｍｇ（Ｃ₁₁
Ｈ₁₉Ｏ₂）₂］をソースとして用い、実施の形態１と同様
の方法で形成した。

【００９０】又、ＭｇＯ膜のピラミッド状エッチングは
実施の形態１と同様の方法で形成した。

【００９１】（比較例）表１に示すＮｏ１４，１５のＰ
ＤＰもＮｏ１〜１３のＰＤＰと同様に作製したものであ
るが、保護層の形成方法および、保護層のエッチング方
法および全ガス圧が異っており、Ｎｏ１４ではプラズマ
ＣＶＤ法でＸｅの量が２体積％でパネルの全圧力が３０
０Ｔｏｒｒ、Ｎｏ１５は真空蒸着法によるＭｇＯ膜でＸ
ｅの量が１０体積％でパネルの全圧力が３００Ｔｏｒｒ
である。

【００９２】これらの保護層についてＸ線解析を行なっ
た結果、Ｎｏ．１５では保護層の酸化マグネシウムが
（１１１）面に配向していることが確認された。また、
Ｎｏ．１４では保護層の酸化マグネシウムが（１００）
面に配向していることが確認されたが、又、試料Ｎｏ．
１４，１５はＭｇＯ膜のエッチングは行なっていない。

【００９３】Ｎｏ１４，１５は全ガス圧が３００Ｔｏｒ
ｒと低く、ＭｇＯ膜のエッチングも行なっておらずその
ため放電形態が第１形グローとなっているため、効率，
輝度共に低くなっている。

【００９４】（実験の部）（実験１）パネルの輝度および効率の測定実験方法：Ｎｏ．１〜２６のＰＤＰについては、放電維
持電圧１８０Ｖ、周波数３０ＫＨｚで駆動させた時のパ
ネルの輝度，効率を測定した。

【００９５】なお効率の測定は、駆動回路からパネルに
印加される放電維持電圧Ｖｍ、その時流れる放電電流Ｉ
を測定し、次に輝度Ｌを輝度計で測定し、（その時の輝
度の測定面積をＳとする）式（数１）より、効率ηを求
める。

【００９６】

【数１】

【００９７】結果と考察：（表１），（表２）に示され
るように、Ｎｏ１〜９，１６〜２６のパネルは、（１０
０）面あるいは、（１１０）面配向のＭｇＯ膜で、ガス
圧が５００Ｔｏｒｒ以上、Ｘｅの量が５体積％以上でし
かもＭｇＯ膜がエッチングによってピラミッド状の凹凸
を有しているために線条グローや第２形グローの発達が
良く特に高効率・高輝度となっていることがわかる。
又、Ｎｏ１０〜１３のパネルは、ＭｇＯ膜のエッチング
は行なっていないが、Ｘｅの量が５％以上でガス圧が７
００Ｔｏｒｒ以上と高いため、線条グローや第２形グロ
ーが発生しており比較例１４，１５より高い効率と輝度
になっていることがわかる。

【００９８】なお、Ｎｏ１４の比較例のパネルは、効
率，輝度が低いのはＮｏ１４パネルはＣＶＤ法のＭｇＯ
で（１００）面配向しているが、ＭｇＯ膜のプラズマエ
ッチングを行なっていないためとＸｅの量が２％と低い
ため、第１形グロー放電がおこり、輝度と効率が向上し
ないものと思われる。

【００９９】又、Ｎｏ１５のパネルはＭｇＯの膜が真空
蒸着法によって作成された膜で、（１１１）面配向であ
るためＸｅの量を１０％にしてもＭｇＯ膜のブラズマエ
ッチングのありなしにかかわらず、二次電子の放出量が
少ないため、第１形グロー放電がおこり、輝度と効率が
向上しないものと思われる。

【０１００】又、上記実施の形態のＰＤＰでは、隔壁１
７を背面ガラス基板１５上に固着して背面パネルを構成
する対向電極型のＰＤＰの例を示したが、本発明は、こ
れに限定されることなく、例えば隔壁が前面パネル側に
取り付けられたもの等にも適用でき、一般的なＡＣ型の
ＰＤＰに対して適用することができる。

【０１０１】尚、上記各プラズマディスプレイパネルに
必要な駆動手段を備え、画像を表示する表示装置として
構成してもよいことは言うまでもない。

【０１０２】

【発明の効果】以上のように本発明のＰＤＰは、放電ガ
ス中のＸｅの含有量を従来より大きい５体積％以上、７
０体積積％未満の範囲に設定すると共に放電ガスの圧力
を従来よりも高い５００Ｔｏｒｒ〜２０００Ｔｏｒｒの
範囲に設定すること、およびＣＶＤ法で作成したＭｇＯ
保護層の表面をプラズマエッチングすることによって、
ピラミッド状の凹凸を設けているために、従来の第１形
グロー放電ではなく、線条グロー放電あるいは第２形グ
ロー放電が発生しているため、従来のＰＤＰと比べて高
いパネルの効率と輝度を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る交流面放電型ＰＤ
Ｐの概略断面図

【図２】保護層１４を形成する際に用いるＣＶＤ装置の
概略図

【図３】Ｈｅ−Ｘｅ系の放電ガスを用いたＰＤＰにおい
て、封入ガス圧を変化させたときの、Ｘｅが発光する紫
外線の波長と発光量との関係を示す特性図

【図４】（ａ）〜（ｃ）各色蛍光体について励起波長と
相対放射効率との関係を示す特性図

【図５】ＰＤＰの放電電極間の距離ｄが大きい場合と小
さい場合における、放電ガスの封入圧力Ｐに対する放電
開始電圧Ｖｆの関係を示す特性図

【図６】実施の形態１２のＰＤＰにおいて、保護層をエ
ッチングする際に用いるプラズマエッチング装置の概略
図

【図７】従来の一般的な交流面放電型ＰＤＰの概略断面
図

【符号の説明】

１１前面ガラス基板１２放電電極（Ｘ電極）１３誘電体ガラス層１４保護層１５背面ガラス基板１６放電電極（γ電極）１７隔壁１８蛍光体層１９放電空間２１アルゴンガスボンベ２２アルカリ土類の金属キレートの気化器（バブラ
ー）２３アルカリ土類のシンクロンペンタジェニル化合物
の気化器２４酸素ガスボンベ２５ＣＶＤ装置２６基板加熱ヒータ２７誘電体ガラス層が形成されたガラス基板２８プラズマを発生させるための高周波電源２９排気装置６１アルゴンガスボンベ６２プラズマエッチング装置本体６３ＭｇＯが成膜された基板６４高周波電源６５バイアス電源６６排気装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−151899（ＪＰ，Ａ) 特開平５−205643（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−205031（ＪＰ，Ａ) 特開平６−342631（ＪＰ，Ａ) 沢田隆夫ほか５名，プラズマディスプレーパネル用ＭｇＯ膜の蒸着時酸素分圧とガス吸着特性，真空，日本，第43巻、第10号，ｐ．973−977 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 11/02 G09G 3/288 H01J 9/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の平行に配されたプレートの間に、
電極，誘電体層，隔壁及び蛍光体層が配設されガス媒体
が封入された放電空間が形成され、電源による放電に伴
って紫外線を発し前記蛍光体層で可視光に変換すること
によって発光するプラズマディスプレイパネルであっ
て、前記誘電体層は、熱ＣＶＤ法あるいは、プラズマＣＶＤ
法で作成され、（１００）面あるいは、（１１０）面配
向し、かつその表面がピラミッド状の凹凸を有する酸化
マグネシウム保護層で被覆されていることを特徴とする
プラズマディスプレイパネル。
【請求項２】さらに、前記酸化マグネシウム保護層の
表面が、プラズマエッチングされていることを特徴とす
る請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】第１の放電電極及び誘電体ガラス層が配
設されたフロントカバープレートの誘電体ガラス層の上
に、ＣＶＤ法によって（１００）面または、（１１０）
面に配向した酸化マグネシウム層を形成する第１ステッ
プと、前記酸化マグネシウム層上にプラズマエッチング法によ
って、ピラミッド状の凹凸を設ける第２ステップと、前記ピラミッド状の凹凸を有する保護層が形成されたフ
ロントカバープレートと、第２の放電電極および蛍光体
層が配設されたバックプレートとを、対向して配すると
共に、前記フロントカバープレート及びバックプレート
の間に形成される放電空間にガス媒体を封入する第３ス
テップを備えることを特徴とするプラズマディスプレイ
パネルの製造方法。
【請求項４】請求項１または２記載のプラズマディス
プレイパネルを駆動することで画像表示を可能とする表
示装置。