JP3481142B2 - ガス放電表示デバイス - Google Patents

ガス放電表示デバイス

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、PDP、PALC
などの放電のための電極群及びそれを覆う誘電体層を有
したガス放電表示デバイスの製造方法に関する。 【0002】PDPは、カラー表示の実用化を機に大画
面のテレビジョン映像やコンピュータ出力の表示デバイ
スとして普及しつつある。市場ではより大画面でより高
品位のデバイスが求められている。 【0003】 【従来の技術】カラー表示デバイスとして3電極面放電
構造のAC型PDPが商品化されている。これは、マト
リクス表示の行(ライン)毎に点灯維持のための一対の
主電極(第1及び第2の電極)が配置され、列毎にアド
レス電極(第3の電極)が配置されたものである。AC
型であるので、表示に際しては主電極を覆う誘電体層の
メモリ機能が利用される。すなわち、線走査形式で表示
内容に応じた帯電状態を形成するアドレッシングを行
い、その後に全ての主電極対に対して一斉に交番極性の
点灯維持電圧Vsを印加する。これにより、壁電荷の存
在するセルのみにおいて実効電圧(セル電圧ともいう)
Veffが放電開始電圧Vfを越えて基板面に沿った面
放電が生じる。点灯維持電圧Vsの印加周期を短くすれ
ば、見かけの上で連続した点灯状態が得られる。 【0004】面放電形式のPDPでは、カラー表示のた
めの蛍光体層を主電極対を配置した基板と対向する他方
の基板上に設けることによって、放電時のイオン衝撃に
よる蛍光体層の劣化を軽減し、長寿命化を図ることがで
きる。蛍光体層を背面側の基板上に配置したものは“反
射型”と呼称され、逆に前面側の基板上に配置したもの
は“透過型”と呼称されている。発光効率に優れるの
は、蛍光体層における前面側表面が発光する反射型であ
る。 【0005】従来において、AC駆動のための誘電体層
は、低融点ガラスペーストをベタ膜状に印刷して焼成す
る厚膜手法によって形成されていた。なお、主電極間の
静電容量を低減するため、低融点ガラスよりも比誘電率
の小さい材料からなる誘電体層の形成が検討されてお
り、その例として特開平9−35641号公報にポリイ
ミドをスクリーン印刷し、又はスピナーで塗布する旨の
記載がある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】従来の厚膜手法による
誘電体層では、焼成時に気泡が発生し、画面の全体にわ
たって膜質を均一にするのが難しいという問題があっ
た。気泡は主電極とアドレス電極との間の耐圧を低下さ
せる。加えて、気泡によって透明性が低下するので、誘
電体層が放電空間の前面側に位置する反射型のPDPで
は、誘電体層によって輝度が損なわれていた。 【0007】また、低融点ガラスの比誘電率が大きいこ
とから電極間の静電容量の充電に多くの電力を費やすと
いう問題、及び焼成時に基板に熱歪みが生じるという問
題もあった。電極間の静電容量については誘電体層を薄
くすることが考えられるが、薄くすると塗布むらが生じ
易くなり、放電特性のばらつきが顕著になるとともに電
極群の一部が露出するおそれが高まる。 【0008】さらに、従来のPDPの要部断面構造を模
式的に示す図8のように、スクリーン印刷やスピンコー
トによる誘電体層17pの上面は、下地面の起伏に係わ
らずほぼ平坦になる。このため、対をなす主電極Xp,
Ypのそれぞれが透明導電膜41pとその一部に重なる
金属膜42pとからなる反射型においては、誘電体層1
7pのうちの金属膜42pを覆う部分が透明導電膜41
pを覆う部分より薄くなるので、放電ギャップから遠い
にも係わらず金属膜42pの上方で強い放電が起こる。
この放電は、それによる発光が金属膜42pで遮光され
るので、表示に寄与しない無駄な電力消費となる。 【0009】これらの問題を解決するため、薄膜手法に
よって誘電体層を形成する試みがなされたが、蒸着法及
び常圧CVD法ではクラックを生じさせずに十分な厚さ
の成膜を行うことができなかった。 【0010】本発明は、比誘電率の小さい均質な誘電体
層を有したガス放電表示デバイスの製造を可能にするこ
とを目的としている。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明においては、誘電
体層の形成にプラズマ気相成長法(プラズマCVD法)
を用いる。成膜条件を適切に選定して膜の応力を制御す
ることにより、クラック耐性の高い所定厚さの層を得る
ことができる。焼成によらないので誘電体層を低融点ガ
ラス以外の物質からなる層とすることもでき、例えば二
酸化珪素(SiO2 )、酸化窒化珪素(SiON)、窒
化珪素(SiN)などの珪素化合物、又は有機酸化珪素
(RSiO:Rはアルキル基、アリル基を示す)の層と
すれば、低融点ガラス層の場合よりも比誘電率は大幅に
小さくなる。 【0012】また、プラズマCVD法によれば、下地面
に対して等方的に堆積が進行するので、電極の上面に段
差があっても電極の覆う誘電体層の厚さは均等になる。
したがって、電極が透明導電膜と金属膜との積層構造で
ある場合に、金属膜の上方での無用の放電を抑えること
ができる。 【0013】 請求項1の発明のデバイスは、基板上に
透明導電膜に金属膜を重ねた複層構造の主電極が面放電
を生じさせるための電極対を構成するように配列され、
前記主電極を覆って表示領域の全域に拡がる誘電体層を
有したガス放電表示デバイスであって、前記誘電体層
が、プラズマ気相成長法によって形成され、その下地面
を等方的に覆い、かつ圧縮応力を有するものである。 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【0018】 【発明の実施の形態】〔第1実施形態〕図1は本発明に
係るPDP1の電極配列を示す平面図である。 【0019】例示のPDP1は、対をなす第1及び第2
の主電極X,Yが平行配置され、各セルCにおいて主電
極X,Yと第3の電極としてのアドレス電極Aとが交差
する3電極面放電構造のAC型PDPである。主電極
X,Yはともに画面の行方向(水平方向)に延び、一方
の主電極Yはアドレッシングに際して行単位にセルCを
選択するためのスキャン電極として用いられる。アドレ
ス電極Aは列方向(垂直方向)に延びており、列単位に
セルCを選択するためのデータ電極として用いられる。
基板面のうちの主電極群とアドレス電極群とが交差する
範囲が表示領域(画面)ESとなる。 【0020】 図2は本発明に係るPDPの内部の基本
構造を示す分解斜視図である。PDP1は反射型であっ
て、一対の基板構体10,20からなる。基板構体と
は、表示領域以上の大きさの板状の支持体と他の少なく
とも1種のデバイス構成要素とからなる構造体を意味す
る。すなわち、支持体としての基板に複数種のデバイス
構成要素を順に形成していく製造過程において、最初の
デバイス構成要素の形成を終えた後の各段階の基板を主
体とする仕掛品は基板構体である。PDP1において、
主電極X,Yは前面側の基板構体10の基材であるガラ
ス基板11の内面に、行毎に一対ずつ配列されている。
行は水平方向のセル列である。主電極X,Yは、それぞ
れが透明導電膜41と金属膜(バス導体)42とからな
り、厚さ10μm程度の誘電体層17で被覆されてい
る。誘電体層17の表面にはマグネシア(MgO)から
なる厚さ数千オングストロームの保護膜18が設けられ
ている。アドレス電極Aは、背面側の基板構体20の基
材であるガラス基板21の内面に配列されており、誘電
体層24によって被覆されている。誘電体層24の上に
は、高さ150μmの平面視直線帯状の隔壁29が各ア
ドレス電極Aの間に1つずつ設けられている。これらの
隔壁29によって放電空間30が行方向にサブピクセル
(単位発光領域)毎に区画され、且つ放電空間30の間
隙寸法が規定されている。そして、アドレス電極Aの上
方及び隔壁29の側面を含めて背面側の内面を被覆する
ように、カラー表示のためのR,G,Bの3色の蛍光体
層28R,28G,28Bが設けられている。放電空間
30には主成分のネオンにキセノンを混合した放電ガス
が充填されており、蛍光体層28R,28G,28Bは
放電時にキセノンが放つ紫外線によって局部的に励起さ
れて発光する。表示の1ピクセル(画素)は行方向に並
ぶ3個のサブピクセルで構成される。各サブピクセル内
の構造体がセル(表示素子)Cである。隔壁29の配置
パターンがストライプパターンであることから、放電空
間30のうちの各列に対応した部分は全ての行Lに跨が
って列方向に連続している。 【0021】図3は第1実施形態に係るPDPの要部断
面構造の模式図である。同図では誘電体層17の形状の
理解を容易にするため、PDP1の前面側を図の下側と
してある。また、保護膜の図示を省略してある。後述す
る他の実施形態に係るPDPの要部断面構造についても
図示の要領は同様である。 【0022】図3のように、金属膜42は、透明導電膜
41における面放電ギャップと反対の側の端部に寄せて
配置されている。誘電体層17は、このような主電極
X,Yを等方的に覆うように形成されており、圧縮応力
Fを有している。誘電体層17の厚さが均等であるの
で、面放電ギャップから遠い金属膜42の上方での不要
の放電は起こりにくい。したがって、駆動電圧の選定に
よって放電範囲を適正化するのが容易である。また、圧
縮応力Fによりクラックの発生が抑制されている。 【0023】以上の構成のPDP1は、各ガラス基板1
1,21について別個に所定の構成要素を設けて前面側
及び背面側の基板構体10,20を作製し、両基板構体
10,20を重ね合わせて対向間隙の周縁を封止し、内
部の排気及び放電ガスの充填を行う一連の工程によって
製造される。その際、基板構体10の構成要素である誘
電体層17は薄膜形成法の一種であるプラズマCVD法
によって形成される。 【0024】図4は本発明に係るプラズマCVD装置の
概略図である。プラズマCVD装置100は平行平板型
である。真空チャンバ内に主電極X,Yの配列を終えた
段階の基板構体10’を配置し、プラズマを発生させて
下地面sに所定の物質を堆積させる。下地面sは主電極
X,Y及びガラス基板11の露出面である。例えば、ソ
ースガスとしてテトラエトキシシラン〔TEOS:Si
(C2 5 O)4 〕を導入するとともに反応ガスとして
と酸素(O2 )とを導入し、SiO2 からなる誘電体層
17を形成する。 〔実施例1〕平行平板型のプラズマCVD装置100を
用い、シリコン基板とソーダライムガラス基板とにそれ
ぞれ次の条件でSiO2 膜を成膜した。 【0025】 導入ガスと流量 :TEOS/800SCCM 導入ガスと流量 :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、シリコン基板では−0.7×1
9 dyn/cm2 、ソーダライムガラス基板では−
1.9×109 dyn/cm2 の圧縮応力を有してお
り、比誘電率は4.1であった。 【0026】同一の条件で表1の材質のガラス基板及び
主電極からなる基板構体に厚さ10μmのSiO2 膜を
成膜した。 【0027】 【表1】 【0028】成膜により基板構体は成膜面を上側に向け
た状態で凸状に約5mm反った。SiO2 膜の上に厚さ
0.5μmのMgO膜を蒸着法によって成膜し、それに
より得られた基板構体と別途に作製した背面側の基板構
体とを張り合わせてPDPを完成させた。発光効率の測
定結果は1.5lm/Wであった。 〔実施例2〕平行平板型のプラズマCVD装置100を
用い、シリコン基板とソーダライムガラス基板とにそれ
ぞれ次の条件でSiO2 膜を成膜した。 【0029】 導入ガスと流量 :SiH4 /900SCCM 導入ガスと流量 :N2 O/4000SCCM 高周波出力 :1.0kW 基板温度 :340℃ 真空度 :1.2Torr 得られたSiO2 膜は、シリコン基板では+1.0×1
9 dyn/cm2 の引張応力を有し、ソーダライムガ
ラス基板では−0.2×109 dyn/cm2の圧縮応
力を有しており、比誘電率は4.1であった。 【0030】同一の条件で実施例1と同じ表1の材質の
ガラス基板及び主電極からなる基板構体に、厚さ10μ
mのSiO2 膜を成膜した。成膜により基板構体は成膜
面を上側に向けた状態で凸状に約1mm反った。SiO
2 膜の上に厚さ0.5μmのMgO膜を蒸着法によって
成膜して得られた基板構体と、別途に作製した背面側の
基板構体とを張り合わせてPDPを完成させた。発光効
率の測定結果は1.5lm/Wであった。 〔実施例3〕平行平板型のプラズマCVD装置100を
用い、試料基板に次の条件で有機酸化珪素膜(CH3
iO)を成膜した。 【0031】 導入ガスと流量 :Si(CH3 4 /800SCCM 導入ガスと流量 :H2 O/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。 【0032】同一の条件で実施例1と同じ表1の材質の
ガラス基板及び主電極からなる基板構体に、厚さ10μ
mのCH3 SiO膜を成膜した。このCH3 SiO膜の
上に厚さ0.5μmのMgO膜を蒸着法によって成膜し
て得られた基板構体と、別途に作製した背面側の基板構
体とを張り合わせてPDPを完成させた。発光効率の測
定結果は1.7lm/Wであった。 〔比較例1〕常圧CVD装置100を用い、シリコン基
板とソーダライムガラス基板とにそれぞれ次の条件でS
iO2 膜(熱CVD膜)を成膜した。 【0033】 導入ガスと流量 :SiH4 /900SCCM 導入ガスと流量 :H2 O/6000SCCM 基板温度 :450℃ 得られたSiO2 膜は、シリコン基板では+4.0×1
9 dyn/cm2 、ソーダライムガラス基板では+
2.3×109 dyn/cm2 の引張応力を有してい
た。 【0034】同一の条件で実施例1と同じ表1の材質の
ガラス基板及び主電極とからなる基板構体に、厚さ10
μmのSiO2 膜を成膜した。膜面に多数のクラックが
発生し、PDPを組み立てることができなかった。 〔比較例2〕平行平板型のプラズマCVD装置100を
用い、シリコン基板とソーダライムガラス基板とにそれ
ぞれ次の条件でSiO2 膜を成膜した。 【0035】 導入ガスと流量 :SiH/900SCCM 導入ガスと流量 :NO/5000SCCM 高周波出力 :1.8kW 基板温度 :380℃ 真空度 :0.7Torr 得られたSiO膜は、シリコン基板では−3.3×1
dyn/cm圧縮応力を有し、ソーダライムガ
ラス基板では−4.6×10dyn/cmの圧縮応
力を有していた。 【0036】 同一の条件で実施例1と同じ表1の材質
のガラス基板及び主電極とからなる基板構体に、厚さ1
0μmのSiO2膜を成膜した。成膜により基板構体は
成膜面を上側に向けた状態で凸状に約12mm反った。
反りが過大であるため、背面側の基板構体と張り合わせ
ることができなかった。 〔比較例3〕 従来の厚膜手法により誘電体層を形成した。すなわち、
実施例1と同じ表1の材質のガラス基板及び主電極とか
らなる基板構体に、PbO−BO−SiO系フリットガ
ラスをロールコータで30μmの厚さに印刷し、コンベ
ア炉を用いて大気雰囲気で焼成した(580℃,60m
in)。得られた低融点ガラス層は無数の泡を含んでお
り、比誘電率の測定値は12.0であった。低融点ガラ
ス層の上に厚さ0.5μmのMgO膜を蒸着法によって
成膜し、得られた基板構体と別途に作製した背面側の基
板構体とを張り合わせてPDPを完成させた。発光効率
の測定結果は0.8lm/Wであった。 〔第2実施形態〕 図5は第2実施形態に係るPDPの要部断面構造の模式
図である。 【0037】PDP2では、前面側のガラス基板11b
の上に透明導電膜41bと金属膜42bとを順に設けて
主電極Xb,Ybを形成した後、薄膜手法で誘電体層1
7bを成膜する以前に、金属膜42bの上に絶縁体層5
0が設けられている。これにより、主電極Xb,Ybの
うちの金属膜42bの重なる部分を被覆する層が他の部
分より厚くなるので、金属膜42bの上方での不要の放
電が抑えられて発光効率が高まる。 〔第3実施形態〕図6は第3実施形態に係るPDPの要
部断面構造の模式図である。図7は第3実施形態に係る
PDPの表示領域の平面図である。 【0038】 PDP3においては、前面側のガラス基
板11cの上に透明導電膜41cと金属膜42cとを順
に設けて主電極Xc,Ycを形成した後、薄膜手法で誘
電体層17cを成膜する以前に、金属膜42cと逆スリ
ットSとを覆うように暗色の絶縁体層55が設けられ
ている。逆スリットSは隣接する行どうしの電極配列
間隙であり、面放電ギャップである行内の電極配列間隙
(スリット)S1より幅広である。絶縁体層55によ
り、図7のように表示領域EScの全体ではストライプ
状の遮光パターンが形成され、行間において蛍光体層が
隠れて表示のコントラストが高まる。加えて、主電極X
c,Ycのうちの金属膜42cの重なる部分を被覆する
層が他の部分より厚くなるので、金属膜42cの上方で
の不要の放電が抑えられて発光効率が高まる。 【0039】以上の実施形態によれば、焼成に比べて低
い温度で誘電体層17,17b,17cを設けることが
でき、基板の熱歪みを低減することができる。また、誘
電体層17,17b,17cの比誘電率が従来の低融点
ガラス層より低いので電極間容量が低減されて消費電力
が少なくなる。さらに、誘電体層17,17b,17c
が鉛、亜鉛などの金属を含まないので、製造の作業安全
性が高まり、リサイクル性に優れたPDP1,2,3が
得られる。 【0040】 【0041】【発明の効果】 請求項の発明によれば、面放電を生じ
させるための電極対における金属膜の上方での不要の放
電が起こりにくく、誘電体層のクラックが発生しにくい
ガス放電表示デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るPDPの電極配列を示す平面図で
ある。 【図2】本発明に係るPDPの内部の基本構造を示す分
解斜視図である。 【図3】第1実施形態に係るPDPの要部断面構造の模
式図である。 【図4】本発明に係るプラズマCVD装置の概略図であ
る。 【図5】第2実施形態に係るPDPの要部断面構造の模
式図である。 【図6】第3実施形態に係るPDPの要部断面構造の模
式図である。 【図7】第3実施形態に係るPDPの表示領域の平面図
である。 【図8】従来のPDPの要部断面構造の模式図である。 【符号の説明】 1,2,3 PDP(ガス放電表示デバイス) 11,11b,11c ガラス基板(基板) X,Y,Xb,Yb,Xc,Yc 主電極(電極) ES,ESc 表示領域 17,17b,17c 誘電体層 s 下地面 F 圧縮応力 50 絶縁体層 55 絶縁体層(遮光層) S1 スリット(放電間隙) S2 逆スリット(電極間部分)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 H01J 11/02 H01J 11/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】基板上に透明導電膜に金属膜を重ねた複層
    構造の主電極が面放電を生じさせるための電極対を構成
    するように配列され、前記主電極を覆って表示領域の全
    域に拡がる誘電体層を有したガス放電表示デバイスであ
    って、 前記誘電体層は、プラズマ気相成長法によって形成さ
    れ、その下地面を等方的に覆い、かつ圧縮応力を有する
    ことを特徴とするガス放電表示デバイス。
JP19127398A 1998-07-07 1998-07-07 ガス放電表示デバイス Expired - Fee Related JP3481142B2 (ja)

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