JP4187050B2 - ガス放電パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと略称する）に代表されるガス放電パネルおよびその製造方法に係わり、特に対向３電極面放電型とよばれる交流駆動のＰＤＰ用ガス放電パネルに関する。

ＰＤＰ用ガス放電パネルは、ガス放電によって発生した紫外線で蛍光体を励起発光させ、画像表示する平面型ディスプレイである。その放電の形成手法から交流（ＡＣ）型と直流（ＤＣ）型とに分類される。ＡＣ型は、輝度、発光効率、寿命の各特性でＤＣ型より優れ、特に、ＡＣ型の中でも、反射型面放電タイプは輝度、発光効率の点で際立っているため、このタイプのものは広く利用されている。

面放電形ＡＣガス放電パネルは、前面板と背面板とを放電空間を有して貼り合わせた構成であり、前面板には一対の表示電極対が複数個配列され、その上に誘電体層と保護層とが形成されている。また、背面板には複数のアドレス電極と、このアドレス電極に平行に隔壁が形成され、さらに隔壁間には蛍光体層が形成されている。なお、前面板に形成された表示電極対と背面板に形成されたアドレス電極とは直交するように貼り合わされる。

ＡＣ駆動型のＰＤＰでは、表示電極対上に形成する誘電体層が特有の電流制限機能を示すので、ＤＣ駆動型のＰＤＰに比べて長寿命にできる。この誘電体層は表示電極対とブラックマトリクスとの形成後で、しかも、これらを確実に覆うように形成することが必要とされるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。また、保護層はプラズマ放電により誘電体層がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。このために、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が多く用いられている。なお、このＭｇＯは大きな二次電子放出係数（γ）を有しているので、放電開始電圧を低減する効果もある。

前面板と背面板とを対向させると、前面板と背面板との間で、かつそれぞれ２本の隔壁で囲まれたストライプ状の放電空間が生じる。この空間にネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスを約６６．５ｋＰａの圧力となるように充填し、それぞれの表示電極対間に数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの交流電圧を印加して放電させると、励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る際に発生する紫外線により蛍光体層を励起することができる。この励起により蛍光体層は、塗布された材料に応じて赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、または青（Ｂ光）の発光をするので、アドレス電極により発光させる画素および色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、カラー画像を表示することが可能となる。

このようなガス放電パネルにおいては、より低電圧で駆動でき、かつ高輝度とすることが要求されている。これに対して、一般的に使用されているＸｅとＮｅとからなる放電ガスにかえて、さらにアルゴン（Ａｒ）を添加した放電ガスを用いることで放電開始電圧を低減する方法が提案されている。これは、Ａｒガスのペニング効果によって放電開始電圧を下げ、発光輝度を向上させる方法である（特許文献１参照）。
特開２０００−１５６１６４号公報

画像表示においては、ＶＧＡ（６４０×４８０）以上の解像度を有しておれば、画面輝度が高いほど表示画像が美しく見える。また、画面輝度を高くできれば、前面板の光の透過率を若干落として外光の反射を抑えることで明所コントラストを高めることができ、明所でも美しい画像を表示できる。ＰＤＰにおいて発光輝度を上げるには、駆動電圧を上げて投入する電力を大きくすることが考えられる。しかし、ＰＤＰではもともと駆動電圧そのものが高いので、さらに電圧を上げると誤放電が生じたり、ドライバ回路素子の高耐圧化が必要となりコスト高になる等の課題が生じる。したがって、単純に駆動電圧を上げることはできず、このためカラー陰極線管（ＣＲＴ）の画像表示に比べて明所コントラストが低い。

上記の例は、放電ガスにＡｒを添加することによりペニング効果によって放電開始電圧を低減し、同じ駆動電圧でも放電電流を増加させて高輝度を実現するものである。つまり、放電開始電圧を低くすることで、その分放電電流を増加でき、したがって投入電力を増加することが可能となり、より高輝度の画像表示が得られる。しかし、Ａｒを添加すると、周知のようにＡｒは固体物質の表面をスパッタし易い性質を有しているので、ＭｇＯ保護層がスパッタされて表面は損傷を受ける。このような損傷が生じると、ＭｇＯ保護層の二次電子放出係数（γ）が低下する。この結果、経時劣化が生じる。例えば、数千時間の駆動動作によって、放電開始電圧が上昇し、輝度が低下してしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、放電開始電圧を低減し高輝度を実現するとともに、かつ経時劣化の生じ難い高信頼性のＰＤＰ用ガス放電パネルおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のガス放電パネルは、透明で絶縁性の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層とが形成された前面板と、背面側基板上に少なくとも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ガス放電パネルであって、前記保護層が周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含有し、前記誘電体層側から前記放電空間側に向かう膜厚方向において、前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大する領域を有することを特徴とする。

この構成により、保護層の放電空間側に電子が存在する割合を増加させることができ、保護層の二次電子放出係数（γ）を大きくすることができる。この結果、放電開始電圧を低減し、高輝度のガス放電パネルが実現される。さらに、保護層の放電空間側に従来構成に比べて電子の存在する割合を増加できるので、保護層が長時間の使用により表面の変質が生じてもγの変動が生じ難く、信頼性の大きなガス放電パネルが得られる。

また、本発明のガス放電パネルの製造方法は、透明絶縁性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層とが形成された前面板と、背面側基板上に少なくとも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ガス放電パネルの製造方法であって、周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とする固体状の成膜材料と、周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含む固体状の成膜材料とを複数個の成膜源に配置して、前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大している領域を有するように前記複数個の成膜源から蒸発またはスパッタリングにより前記保護層を形成することを特徴とする。この製造法により、保護層の膜厚方向の第ＩＩＩ族元素の濃度分布を自由に設定することができるだけでなく、量産性のよい装置構成が実現される。

また、前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大している領域とステップ状に増大している領域とを有していてもよく、そして前記複数個の成膜源はそれぞれ異なる量の周期表第ＩＩＩ族の元素を含む成膜材料からなってもよい。

本発明のガス放電パネルおよびその製造方法によれば、ガス放電パネルの保護層として、周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含有し、周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度分布が誘電体層側から放電空間側（表面）に向かう膜厚方向で、少なくとも放電空間側の濃度が増大しているように形成したことにより、保護層内の電子が放電空間側の表面部で存在する割合をより多くして、保護層表面の二次電子放出係数（γ）を実質上大きくできる。この結果、放電開始電圧を小さく、かつ、経時劣化を低減することができるガス放電パネルを実現できるという大きな効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本第１の実施の形態のＰＤＰ用ガス放電パネルの要部斜視図であり、図２はアドレス電極に沿って切断した断面図である。

透明で絶縁性の前面側基板１０１上に、表示電極対１０４とブラックマトリクス１０７と、これらを覆うように誘電体層１０５とが形成され、さらにこの誘電体層１０５上に保護層１０６が形成されて、前面板１００が構成される。この表示電極対１０４は、サスティン電極１０２とスキャン電極１０３とで構成されており、これらは透明導電膜１０２ａ、１０３ａと、さらに配線抵抗を小さくするためのバス電極１０２ｂ、１０３ｂとにより構成されている。なお、このバス電極１０２ｂ、１０３ｂは、それぞれ透明導電膜１０２ａ、１０３ａ上に平行で、かつこの透明導電膜１０２ａ、１０３ａよりも細幅に形成されている。このような表示電極対１０４が前面側基板１０１上に一定のピッチを有して必要な表示本数形成されている。

透明導電膜１０２ａ、１０３ａは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）等の透明導電性材料を印刷・焼成あるいはスパッタリング等の方式で形成する。この透明導電性材料単独では電極としての抵抗を低くできないために、特に大画面のＰＤＰにおいては、この導電膜による電力のロスが無視し得ない値となる。これを防止するために透明導電膜１０２ａ、１０３ａ上にバス電極１０２ｂ、１０３ｂとして、抵抗の低い銀やアルミニウムや銅等の単層構成膜、あるいはクロムと銅の２層構成、クロムと銅とクロムの３層構成等の積層構成膜を、印刷・焼成方式やスパッタリング等の薄膜形成技術で形成する。

例えば、透明導電膜１０２ａ、１０３ａとしてＩＴＯをスパッタリングで約０．２μｍ〜０．５μｍ形成した場合、この膜のシート抵抗は約１０Ω／□〜２５Ω／□となる。一方、バス電極１０２ｂ、１０３ｂとして銀を印刷方式で約２μｍ〜１０μｍ形成すると、シート抵抗は約１ｍΩ／□〜３ｍΩ／□となる。透明導電膜１０２ａ、１０３ａとバス電極１０２ｂ、１０３ｂとが並列に形成されているので、表示電極対１０４のシート抵抗は、このバス電極１０２ｂ、１０３ｂでほぼ決まり十分に低い抵抗とすることができる。

ＡＣ駆動型のＰＤＰでは、表示電極対１０４上に形成する誘電体層１０５が特有の電流制限機能を示すので、ＤＣ駆動型のＰＤＰに比べて長寿命にできる。この誘電体層１０５は表示電極対１０４とブラックマトリクス１０７との形成後で、しかも、これらを確実に覆うように形成することが必要とされるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。ガラスペースト材料としては、例えば酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化バリウム（ＢａＯ）等を含む、いわゆる（ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＢａＯ）系ガラス組成を有する低融点ガラスペーストを用いることができる。このガラスペーストを用いて、例えばスクリーン印刷と焼成とを繰り返すことで、所定の膜厚の誘電体層１０５を容易に得ることができる。なお、この膜厚は表示電極対１０４の厚さや、目標とする静電容量値等に応じて設定すればよい。本第１の実施の形態では約４０μｍの膜厚とした。この誘電体層１０５としては、さらにＰｂＯ、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）および酸化リン（ＰＯ₄）の少なくとも１つを主成分とするガラスペーストを用いることもできる。

また、保護層１０６は先述したように、プラズマ放電により誘電体層１０５がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。このために、ＭｇＯが多く用いられている。このＭｇＯ膜の形成については、後にさらに詳しく述べる。

一方、同様に透明で絶縁性を有する背面側基板１１１上に、画像データを書き込むためのアドレス電極１１２が前面板１００の表示電極対１０４に対して直交する方向に形成される。このアドレス電極１１２を覆うように背面側基板１１１面上に下地誘電体層１１３を形成した後、このアドレス電極１１２と平行で、かつアドレス電極１１２、１１２間のほぼ中央部に隔壁１１４を形成し、さらに２つの隔壁１１４、１１４で挟まれた領域に、隔壁１１４、１１４の上部まで含めて蛍光体層１１５が形成されて、背面板１１０が構成される。なお、この蛍光体層１１５は、図１に示すように、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に発光する蛍光体層１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが隣接して形成され、これらで画素を構成している。

なお、アドレス電極１１２は前面板１００のバス電極１０２ｂ、１０３ｂと同様な材料と成膜法で形成することができる。また、下地誘電体層１１３は誘電体層１０５と同一の材料と成膜方式で形成することもできるし、さらにＰｂＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃およびＰＯ₄の少なくとも１つを主成分とするガラスペーストを用いてもよい。隔壁１１４はガラスペーストを複数回スクリーン印刷して約１２０μｍの厚さに形成すれば、この隔壁１１４、１１４で囲まれ１２０μｍ程度の高さを有する空間が放電空間１２０となる。また、蛍光体層１１５は、それぞれＲ光、Ｇ光、およびＢ光に発光する蛍光体を例えばインクジェット法で隔壁１１４部分に形成することができる。

前面板１００と背面板１１０とを対向させると、それぞれ２本の隔壁１１４、１１４、前面側基板１０１上の保護層１０６、および背面側基板１１１上の蛍光体層１１５で囲まれたストライプ状の放電空間１２０が生じる。この空間１２０に先述したＮｅとＸｅの混合ガスを約６６．５ｋＰａの圧力となるように充填し、それぞれのバス電極１０２ｂ、１０３ｂを介してサスティン電極１０２とスキャン電極１０３間に数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの交流電圧を印加して放電させると、励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る際に発生する紫外線により蛍光体層１１５を励起することができる。この励起により蛍光体層１１５は、塗布された材料に応じてＲ光、Ｇ光、またはＢ光の発光をするので、アドレス電極１１２により発光させる画素および色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、カラー画像を表示することが可能となる。

なお、前面板１００と背面板１１０とを対向させた状態では、隔壁１１４により隣接する放電空間１２０同士は遮蔽されるようにしてあり、誤放電や光学的クロストークを防ぐような設計がされている。また、図示しないが、背面板１１０には可視光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）に対し高反射率を呈するように、反射鏡を設けることもある。

次に、本発明の保護層１０６の作製方法について説明する。図３は、本第１の実施の形態の保護層１０６を形成するために用いた電子ビーム蒸着装置の概略説明図である。ベルジャ３１０の内部はバルブ３１２を介して真空ポンプ３１１に接続されており、基板ホルダー３０１に誘電体層１０５までを形成した前面板１００を取り付けた後、バルブ３１２を開にしてベルジャ３１０の内部を真空ポンプ３１１で所定の真空度まで排気する。ベルジャ３１０の下部には、第１の電子ビーム蒸発源３０４、第２の電子ビーム蒸発源３０７および第３の電子ビーム蒸発源３０９が前面板１００に対して均一な膜厚を確保するように所定角度に傾けて配置されている。それぞれの電子ビーム蒸発源は、電子銃３０２、３０５、３１４と、この電子銃からの電子を受けて加熱蒸発させる蒸発物質を保持するハース３０３、３０６、３０８から構成されている。それぞれのハース３０３、３０６および３０８には、第ＩＩ族および第ＶＩ族元素であるＭｇＯのペレットが置かれ、しかもそれぞれのハースに設置するＭｇＯのペレットは第ＩＩＩ族元素であるホウ素（Ｂ）量を各々異ならせている。例えば、第１の電子ビーム蒸発源３０４にはＢを全く添加していないＭｇＯのペレット３２１、第２の電子ビーム蒸発源３０７には最大の濃度を添加したＭｇＯペレット３２２、および第３の電子ビーム蒸発源３０９には両者の中間の量のＢを添加したＭｇＯペレット３２３をそれぞれのハースに配置する。添加するＢ原子としては、例えばＨ₃ＢＯ₃、Ｂ₄Ｃ、ＬａＢ₆、ＴｉＢ₂、ＣａＢ₆、ＭｇＢ₂、ＣａＢ₂Ｃ₂、ＢＮあるいはＢ₂Ｏ₃等のホウ素化合物を用いてもよいし、ホウ素自体を添加してもよい。

このような蒸着法により、保護層１０６中のＢの濃度分布を図４に示すようにした。なお、図４では、横軸は保護層の厚さ方向の深さを示し、縦軸はその深さにおけるＢの濃度を示している。具体的な成膜方法は以下のようである。最初に、第１の電子ビーム蒸発源３０４と第３の電子ビーム蒸発源３０９とを同時に用いて、これらの投入電力を調節しながら成膜する。その後、第３の電子ビーム蒸発源３０９からの蒸発を止め、第２の電子ビーム蒸発源３０７と第１の電子ビーム蒸発源３０４とを同時に用い、かつこれらへの投入電力を調節していき、ＭｇＯ膜の厚さが厚くなるにつれてＢ量が多くなるように成膜する。このような成膜方法により図４に示す濃度分布を有するＭｇＯ膜が得られる。このような濃度分布のＭｇＯ膜からなる保護層１０６を有するガス放電パネルを実施例１とする。なお、この濃度分布を得るための成膜方法としては上述した方法のみでなく、３個の電子ビーム蒸発源を同時に使用して、これらに投入する電力とシャッタを調節しながら蒸着してもよい。

さらに、比較のために図５に示すように、一定のＢ濃度を有するＭｇＯ膜、およびＢを添加していないＭｇＯ膜も形成して、ガス放電パネルとしての比較評価を行った。一定のＢ濃度を有する保護層からなるガス放電パネルを比較例１、Ｂを添加していない保護層からなるガス放電パネルを比較例２とする。なお、Ｂの濃度分布については、前面板１００と同一距離の位置に配置したＳｉウェーハ３１５上に形成されたＭｇＯ膜について二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）を行って確認した。

実施例１、比較例１および比較例２について、同じ駆動電圧波形を印加して放電開始電圧を調べた。この結果、実施例１では１６０Ｖ、比較例１では１７２Ｖ、さらに比較例２では１７５Ｖが得られた。一方、比較例２の放電開始電圧である１７５Ｖを印加して、全白表示での輝度を評価したところ、実施例１では５３０ｃｄ／ｍ²、比較例１では４８０ｃｄ／ｍ²、比較例２では４７０ｃｄ／ｍ²であった。この結果からわかるように、本発明の構成の保護層では、放電開始電圧を小さくできることが見出された。また、従来と同じ電圧を印加すれば輝度を向上できることが判明した。

第ＩＩ族と第ＶＩ族の元素とからなる保護層中に第ＩＩＩ族の元素を添加し、しかも放電空間側の第ＩＩＩ族の元素の濃度を大きくすることで、放電開始電圧を低下することができたことについては、以下のように本発明者らは考えている。すなわち、ＭｇＯからなる保護層１０６中で、Ｂ原子はＭｇ原子の格子位置、あるいはＭｇ原子とＯ原子の格子間に入り込むことで、ドナーとしての働きをする。図４に示すように、Ｂ原子の濃度が連続的に増大するような濃度分布を設けることにより、ＭｇＯからなる保護層１０６内には図６に示すようなバンド構造が得られ、これにより保護層１０６内部に生じる拡散電位によって保護層１０６表面にはより多くの電子が存在できるようになる。その結果、保護層１０６であるＭｇＯ表面からの電子放出がより促進されるので放電開始電圧を低下することができたものと考える。

一方、比較例１および比較例２では、ドナーが保護層１０６の表面側に片寄って存在しないか、あるいは全く存在しないために、図６に示すような拡散電位が形成されず、保護層１０６の表面側に電子をより多く存在させることができない。このため、上記のような作用が得られず、放電開始電圧を低減できない。ただし、比較例１の方が比較例２に比べて放電開始電圧がやや低くなったのは、Ｂ原子がドナーとして作用しており、Ｂ原子を添加していない比較例２よりは保護層１０６であるＭｇＯ膜表面に電子が多く存在するようになったためと推定している。

次に、上述した実施例１と比較例１のガス放電パネルを分解して、保護層１０６の深さ方向のＳＩＭＳ分析を行った。この結果を、図７（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。測定条件は、一次イオン種：セシウム（Ｃｓ⁺）、二次イオン種：負イオン、一次イオンエネルギ：５ｋｅＶ、一次イオン入射角度：３０度、一次イオン電流量：２０ｎＡ、ラスター領域：１８０μｍ角、分析領域：５６μｍ角である。縦軸はそれぞれの元素の量に応じて検出された二次イオン強度で、対数表示である。横軸は放電空間側を表面として、保護層の深さを示す。

図７によると、表面側の近傍（深さ：０ｎｍ〜５０ｎｍ）でややＢイオンおよびＭｇＯイオン量が減少しているが、これはＳＩＭＳの感度が計測初期に低下することによる。また、実施例１では、図４に示したような成膜条件にもかかわらず、誘電体層１０５側でＢ濃度が大きくなっているのは、誘電体層１０５中に含まれるＢ原子が保護層１０６中に拡散することにより生じたものである。これは、前面板１００と背面板１１０とを貼り合わせて、封着、排気、ガス封入の各工程における加熱プロセスによって生じるものである。図７（Ａ）からわかるように、実施例１では誘電体層１０５からのＢ原子の拡散があっても、Ｂ原子の濃度分布の最小領域は誘電体層１０５側に存在している。したがって、誘電体層１０５中にＢ原子を含むガラス材料を用いても、図６で説明したようなバンド構造が維持される。

一方、比較例１では図７（Ｂ）からわかるように、Ｂ原子の濃度が表面側でやや減少する傾向がみられ、このため図６で説明したようなバンド構造による電子の閉じこめ効果を期待できないことが判明した。

また、実施例１のガス放電パネルを通常使用で５万時間に相当する加速寿命試験を行ったが、放電開始電圧および発光輝度は無視できる程度の変動しか生じず、非常に安定に動作できることが確認された。さらに、このパネルを分解してＭｇＯ膜を観察したが、放電ガスによるスパッタで膜厚が減少していないことが確認された。

なお、本実施の形態では放電ガスとしてＮｅとＸｅの混合ガスを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなくＡｒより質量数が少なく、ＭｇＯ膜に対するスパッタリング効果が小さいＨｅを混合して使用してもよい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のガス放電パネルは、第１の実施の形態と同様な構成としたが、膜厚方向における第ＩＩＩ族元素の添加量をそれぞれ変化させた保護層を形成した。これは、図３に示したような蒸着装置でハース中に設置する保護層材料となるＭｇＯペレットのＢ原子の添加量をかえれば所望の構成が作製できる。保護層としてＭｇＯ膜を用いたが、そのＭｇＯ膜中の第ＩＩＩ族元素であるＢ原子の濃度分布を図８（Ａ）から（Ｆ）に示すように変化させたガス放電パネルを作製した。図８（Ａ）に示す分布を有する保護層は以下のような方法で容易に得られる。すなわち、電子ビーム蒸発源を２個用いて、それぞれのハースにセットするＭｇＯペレット中のＢ原子の添加量が異なるようにした。最初に、Ｂ原子を添加していない第１の電子ビーム蒸発源３０４を用いて最終膜厚比の０．５より大きい膜厚となるまで成膜し、次にＢ原子を最も多く添加した第２の電子ビーム蒸発源３０７を用いて目標とする膜厚まで成膜すれば、図に示す濃度分布のＭｇＯ膜を得ることができる。

また、図８（Ｂ）に示す分布を有する保護層１０６は、第１の電子ビーム蒸発源３０４、第２の電子ビーム蒸発源３０７および第３の電子ビーム蒸発源３０９のそれぞれのハースでＢ原子の添加量が異なるようにしておき、これらの蒸発源を３個同時に用い、かつ電子ビーム投入電力を膜厚に合わせて調整することで、図に示すようなほぼ線形の濃度分布を有する保護層１０６を得た。図８（Ｃ）から（Ｆ）に示す分布を有する保護層１０６も、上記の方法を組み合わせることで容易に得ることができる。

このようにして作成した６種類の保護層分布を有するガス放電パネルについて、第１の実施の形態と同様な評価を行ったところ、放電開始電圧は６種類のパネルともに１５６Ｖ〜１６２Ｖで、発光輝度は５２０ｃｄ／ｍ²〜５５０ｃｄ／ｍ²が得られた。したがって、これらのガス放電パネルのいずれも、第１の実施の形態で述べたのと同様の作用および効果のあることが確認された。これは、第１の実施の形態で説明したバンド構造により保護層表面にはより多くの電子が存在できるためであることを補強するものといえる。特に、図８（Ａ）に示すような濃度分布を有する保護層１０６を用いたガス放電パネルの場合には、放電開始電圧が１５６Ｖとなり最も低い値が得られた。これは、濃度分布が大きく変化する点（図８において、Ａで示す。）の位置を膜厚比に対して０．５より大きくし、放電空間側に位置するようにしたことで、電子が閉じ込められる領域が狭くなり実質的により多くの電子が放電空間側に存在するようにできたことによると推定される。

なお、第１および第２の実施の形態において、保護層１０６としてはＭｇＯ膜により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマダメージを受け難く、イオン入射に対する二次電子放出係数の値が十分に大きな材料、例えばＣａＯ、ＢａＯあるいはＣｅＯ₂等の周期表第ＩＩ族と第ＶＩ族とからなる元素間化合物であれば同様の効果が得られる。また、保護層１０６中に添加する周期表第ＩＩＩ族の元素としてもＢ原子に限定されることはなく、さらにＡｌ、ＧａあるいはＩｎを使用してもＢ原子の場合と同様な効果を得ることができる。

さらに、第１および第２の実施の形態においては、保護層の形成をバッチ方式の電子ビーム蒸着装置としたが、本発明はこの蒸着方式に限定されるものではない。すなわち、基板が蒸発源に対して平行に移動する構成で、かつ複数の電子ビーム蒸発源を移動方向に対して並行に配置した構成であってもよい。基板を平行に移動させながら、所定の電子ビーム蒸発源から成膜していけば必要な濃度分布を有する保護層を生産性よく得ることができる。また、第１の実施の形態で説明したようにＢの添加量の異なるＭｇＯのペレットを複数個配置して蒸着するだけでなく、Ｂを添加していないＭｇＯペレットとＭｇＢ₂のようにＢ源となる材料のみとをそれぞれのハースに入れて、これらの電子ビーム蒸発源の投入電力をかえて膜厚方向にＢ原子の濃度を変化させるような成膜方式でもよい。

さらに、ＭｇターゲットやＭｇＯターゲットを用いてスパッタリングにより形成してもよい。この場合は、ターゲットを複数配列し、それぞれに混入させるＢ量を変え、このターゲット上を前面板が移動しながら成膜するインライン方式のスパッタリング装置で容易に成膜ができる。この装置構成を図９に示す。この装置はローディングストッカー９０５、９０６、アンローディングストッカー９０７、９０８、スパッタ室９１０および真空ポンプ９０１、９０２、９０３、９０４から構成されている。さらに、スパッタ室９１０には、保護層が形成される前面板１００を所定の温度に加熱するヒータ９０９と、第ＩＩ族元素と第ＶＩ族元素であるＭｇＯに第ＩＩＩ族元素であるＢをそれぞれ異なる添加量とした第１のターゲット９１２、第２のターゲット９１４、第３のターゲット９１６および第４のターゲット９１８が配置されている。ローディングストッカー９０６に保管されている前面板１００がローディングストッカー９０６の昇降機構によりスパッタ室９１０に連続的に送り込まれる。第１のターゲット９１２はＢが添加されていないＭｇＯターゲット、第２のターゲット９１４から第４のターゲット９１８までは所定の割合にＢを添加したターゲットが配置されており、前面板１００はこれらのターゲット上に位置するときに所定のＢ原子濃度を有する膜が形成される。第４のターゲット９１８を通過すると、４段階のステップ状の濃度分布を有する保護層が形成される。保護層が形成された前面板１００は、アンローディングストッカー９０７、９０８を経て、大気中に取出される。

また、イオンプレーティングや化学気相成長（ＣＶＤ）方式により作製することもできる。

また、保護層中に添加するＢ原子量については、添加量により膜の結晶性が影響されることもあるが、これらを考慮して０．０００１原子％以上、２０原子％以下の範囲が望ましい範囲である。

放電開始電圧を小さく、かつ、経時劣化を低減することができるガス放電パネルを実現できるという大きな効果を有する。

本発明の第１の実施の形態におけるガス放電パネル要部斜視図 同実施の形態のガス放電パネルの要部断面図 同実施の形態で保護層を形成するための電子ビーム蒸着装置の概略説明図 同実施の形態の保護層中の第ＩＩＩ族元素の膜厚方向の分布を示す図 比較例１の保護層中の第ＩＩＩ族元素の膜厚方向の分布を示す図 同実施の形態の保護層についてのバンド構造を説明するための摸式図 実施例１の保護層と比較例１の保護層を二次イオン質量分析した結果を示す図 本発明の第２の実施の形態による保護層中の第ＩＩＩ族元素の膜厚方向の分布を示す図 本発明の保護層を形成するためのスパッタ装置の概略構成図

符号の説明

１００ 前面板
１０１ 前面側基板
１０２ サスティン電極
１０２ａ，１０３ａ 透明導電膜
１０２ｂ，１０３ｂ バス電極
１０３ スキャン電極
１０４ 表示電極対
１０５ 誘電体層
１０６ 保護層
１０７ ブラックマトリクス
１１０ 背面板
１１１ 背面側基板
１１２ アドレス電極
１１３ 下地誘電体層
１１４ 隔壁
１１５ 蛍光体層
１１５ａ 蛍光体層（Ｒ光）
１１５ｂ 蛍光体層（Ｇ光）
１１５ｃ 蛍光体層（Ｂ光）
１２０ 放電空間
３０１ 基板ホルダー
３０２，３０５，３１４ 電子銃
３０３，３０６，３０８ ハース
３０４ 第１の電子ビーム蒸発源
３０７ 第２の電子ビーム蒸発源
３０９ 第３の電子ビーム蒸発源
３１０ ベルジャ
３１１ 真空ポンプ
３１２ バルブ
３１５ Ｓｉウェーハ
３２１，３２２，３２３ ペレット
９０１，９０２，９０３，９０４ 真空ポンプ
９０５，９０６ ローディングストッカー
９０７，９０８ アンローディングストッカー
９０９ ヒータ
９１０ スパッタ室
９１２ 第１のターゲット
９１４ 第２のターゲット
９１６ 第３のターゲット
９１８ 第４のターゲット

Claims (4)

1. 透明で絶縁性の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層とが形成された前面板と、背面側基板上に少なくとも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ガス放電パネルであって、
   前記保護層が周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とし、かつ周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含有し、前記誘電体層側から前記放電空間側に向かう膜厚方向において、前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大する領域を有することを特徴とするガス放電パネル。
2. 透明絶縁性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層とが形成された前面板と、背面側基板上に少なくとも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ガス放電パネルの製造方法であって、
   周期表第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素を主成分とする固体状の成膜材料と、周期表第ＩＩＩ族の元素を少なくとも１つ含む固体状の成膜材料とを複数個の成膜源に配置して、前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大している領域を有するように前記複数個の成膜源から蒸発またはスパッタリングにより前記保護層を形成することを特徴とするガス放電パネルの製造方法。
3. 前記保護層内の周期表第ＩＩＩ族の元素の濃度が、誘電体層側から放電空間側の膜厚方向にむけて連続的に増大している領域とステップ状に増大している領域とを有することを特徴とする請求項２に記載のガス放電パネルの製造方法。
4. 前記複数個の成膜源はそれぞれ異なる量の周期表第ＩＩＩ族の元素を含む成膜材料からなることを特徴とする請求項２に記載のガス放電パネルの製造方法。

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