JPH08315740A

JPH08315740A - 画像表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08315740A
Application number: JP7134590A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木; Hiroshi Watanabe; 拓渡邉; Mitsuo Asabe; 光男浅辺; Hiroki Kono; 宏樹河野; Kazuo Takahashi; 一夫高橋; Yoshirou Abe; 由朗安部; Kazunori Hirao; 和則平尾; Hidenobu Shintaku; 秀信新宅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】直流気体放電型画像表示装置として、溶射法
によって形成された陰極を備える表示装置及びその製造
方法を提供する。【構成】表面ガラス基板と、表面ガラス基板に対向し
て間に放電ガスが封入されて配置された背面ガラス基板
と、背面ガラス基板の上に形成された複数の線電極を含
む陽極群と、陽極群に直交するように該表面ガラス基板
の上に配置された複数の線電極からなる陰極群と、陽極
群及び該陰極群の交点にそれぞれに対応して設けられた
複数の放電セルと、を備え、リフレッシュ駆動方式また
はメモリ駆動方式によって動作される直流気体放電型画
像表示装置において、陰極群を溶射法によって形成す
る。陰極は、アルミニウム、ニッケルまたはそれらの合
金から構成され、放電ガスはＨｅ及びＸｅの混合ガスで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置及びその
製造方法に関し、具体的には、カラーテレビジョン受像
機やディスプレイ等に使用する希ガス放電発光を利用し
た直流気体放電型画像表示装置及びその製造方法に関す
る。特に、そのような画像表示装置で使用される放電電
極及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイパネル（以下、Ｐ
ＤＰとする）などの気体放電型画像表示装置は、平面型
の画像表示装置として、コンピュータなどの情報端末機
器で利用されている。鮮明な画像表示が可能であるこ
と、及び液晶パネルに比べて視野角の広さなどの点で優
位性を有していることなどから、その応用分野が拡大し
てきている。テレビ受像機の大型化が進むにつれて、ブ
ラウン管や液晶パネルを用いた投射型テレビが商品化さ
れてきている。しかし、そのような従来の投射型テレビ
は、いずれも画面の輝度や装置の大きさに課題が残って
いる。

【０００３】一方、ＰＤＰは、奥行きを大幅に薄型化で
きる画像表示装置として脚光を浴びつつある。さらに最
近では、そのカラー化技術が著しく向上している。この
結果、ＰＤＰは、ブラウン管に代わる画像表示装置とし
て、特にハイビジョン用の直視型壁掛けテレビを実現す
る画像表示装置の最右翼として注目されている。そのよ
うな状況の中で、ＰＤＰの忠実な色再現性の向上及び寿
命の向上が要求されている。

【０００４】図２０は、典型的な直流ＰＤＰ５００の構
成を示す斜視図である。

【０００５】直流型ＰＤＰ５００では、透明ガラス等よ
りなる表面ガラス基板３９と背面ガラス基板４０との間
に、複数の放電セル４１を構成している。それぞれの放
電セル４１の内部には、所定の色の光を発する蛍光体４
２が設けられている。放電セル４１の内部でガス放電を
生じさせて紫外線を発生させ、その紫外線を蛍光体４２
に放射することによって、カラー表示を行う。

【０００６】具体的には、表面ガラス基板３９の背面ガ
ラス基板４０に対向する面の上には、複数の陰極線４３
がお互いに並行に設けられている。背面ガラス基板４０
の表面ガラス基板３９に対向する面の上には、陰極線４
３に直交するように、複数の陽極線４４がお互いに並行
に設けられている。陰極線４３及び陽極線４４の交点の
それぞれが、一つの放電セル４１に対応している。各放
電セル４１は、隔壁４５によって他の放電セル４１から
分離され、一つ一つが微細な放電管を形成している。各
放電セル４１には、適当な配列でそれぞれ赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体４２が塗布されている。隔壁
４５は、表面ガラス基板３９と背面ガラス基板４０との
間隔を所定の値に保つとともに、隣接する放電セル４１
の間の混色を防ぐ。

【０００７】背面ガラス基板４０の上には、さらに絶縁
層４６が形成されている。絶縁層４６は、それぞれの放
電セル４１に相当する箇所では陽極線４４を露出させ、
それ以外の箇所では陽極線４４を覆うように形成されて
いる。また、放電電流を制限するためのセル抵抗（図２
０には不図示）を各放電セル４１に設けてもよい。

【０００８】各放電セル４１の内部には、紫外線を放射
する放電ガスが封入されている。例えば、ヘリウムとキ
セノンとの混合ガスを、封入ガス圧力が数百Torr程度に
なるように封入する。

【０００９】上記構成を有する直流ＰＤＰ５００におい
て、一つの陰極線４３及び一つの陽極線４４を任意に選
択してそれらの間に電圧を印加すると、その交点に相当
する位置の放電セル４１において放電が生じる。具体的
には、陰極線４３から電子が飛び出し、放電セル４１内
部の放電ガスを電離しながら陽極線４４に達する。この
様な放電を生じさせるために印加される電圧を、書き込
み電圧という。放電にともなう放電ガスの電離によって
生じる紫外線によって蛍光体４２が励起し、各セルで所
定の色の発光が生じる。これによって、カラー表示が行
われる。

【００１０】図２１は、図２０に示す直流ＰＤＰ５００
を、リフレッシュ駆動方式で駆動する場合における電圧
パルスの印加方法を示す。

【００１１】直流ＰＤＰ５００には、計ｎ本の陰極線４
３Ｋ１〜４３Ｋｎ（総称する場合には、参照番号４３を
使用する）、及び計ｍ本の陽極線４４Ａ１〜４４Ａｍ
（総称する場合には、参照番号４４を使用する）が設け
られている。陰極線４３及び陽極線４４のそれぞれの交
点が、放電セル４１に相当する。

【００１２】リフレッシュ駆動方式では、陰極線４３Ｋ
１〜４３Ｋｎへ順次時分割で負のパルス電圧４８を印加
して、陰極線４３を順次選択する。この動作を走査と呼
び、陰極線４３を走査線と呼ぶことがある。

【００１３】さらに、いずれか一つの陰極線４３の選択
に同期して、選択された陰極線に沿った放電セル４１の
うちで発光させるべき放電セル４１に対応する陽極線４
４を選択する。これは、選択すべき陽極線４４に正のパ
ルス電圧５１を印加することにより行う。したがって、
すべての陽極線４４を同時に選択すれば、一本の陰極線
４３上の全ての放電セル４１が同時に選択されて発光す
る。選択された陰極線４３が表示すべき情報に応じて陽
極線４４を適宜選択することにより、発光を任意のパタ
ーンで生じさせることができ、画像表示装置としての動
作が実現される。

【００１４】リフレッシュ駆動方式では、書き込み電圧
の印加時にのみ発光が生じ、この発光を利用して画像を
表示する。陰極線４３の本数が増加すると、陰極線４３
一本当りのパルス印加時間が短くなる。これより、それ
ぞれの放電セル４１における発光時間は、陰極線４３の
本数に反比例して小さくなる。そのため、陰極線の本数
が増加するほど、表示される画像の輝度も低くなる。

【００１５】メモリ駆動方式は、リフレッシュ駆動方式
における上述の問題点を解決しようとするものである。

【００１６】一般に、書き込み電圧の印加により放電セ
ル４１内で放電が起きると、荷電粒子が放電セル４１内
に残留する。それによって、書き込み電圧が印加されな
くなっても、一定期間（通常は数マイクロ秒）にわたっ
て、当初の書き込み電圧（Ｖｗ）より低い電圧（Ｖｍ）
にて放電を維持できる。メモリ駆動方式は、この現象を
利用してＰＤＰを動作させる。

【００１７】図２２は、図２０に示す直流ＰＤＰ５００
を、メモリ駆動方式で駆動する場合における電圧パルス
の印加方法を示す。

【００１８】メモリ駆動方式においても、リフレッシュ
駆動方式と同じように、陰極への負のパルス電圧５２の
印加及び陽極への正のパルス電圧５３の印加によって、
所定の放電セル４１に選択的に振幅Ｖｗの書き込み電圧
５４を印加して放電を生じさせる。それに加えて、書き
込み電圧５４に引き続いて、さらに振幅Ｖｍの維持パル
ス電圧５５を陰極に続けて印加して、放電時間を延長さ
せる。

【００１９】このように、メモリ駆動方式では、維持パ
ルス電圧５５の印加によって陰極線の数に依存しないで
連続的な発光を生じさせることができる。これより、書
き込み電圧印加時の発光のみを利用したリフレッシュ駆
動方式に比べて、表示される画像の輝度をより高めるこ
とができる。例えば、テレビ表示用として十分な値であ
る１５０ｃｄ／ｍ²以上の輝度が達成される。

【００２０】維持パルス電圧５５の振幅Ｖｍは、その印
加に先立って書き込み電圧５４が印加されている場合に
放電が生じる（放電セルが点灯する）電圧Ｖｐｄ以上で
あって、維持パルス電圧５５の印加に先立って書き込み
電圧５４が印加されていない場合に放電が生じない（放
電セルが点灯しない）電圧Ｖｘｔ以下に、設定する必要
がある。これらの電圧差（Ｖｘｔ−Ｖｐｄ）はメモリー
マージンと呼ばれ、通常２０Ｖ程度である。

【００２１】メモリ駆動方式では、安定した放電電圧を
得ることが、直流ＰＤＰの安定した動作を実現する上で
きわめて重要である。放電電圧は、陰極線４３によって
大きく影響される。したがって、直流ＰＤＰにおいて
は、ＰＤＰ点灯時の低電力化、動作の長期安定性、ある
いはメモリマージンの確保のために、陰極線４３は非常
に重要な構成要素である。

【００２２】陰極線４３は、金属系、酸化物系等の種々
の材料から構成することができるが、従来はＮｉまたは
その合金を用いて形成される。また、陰極線４３は、従
来は主にスクリーン印刷によって形成される。

【００２３】さらに、放電電圧を低減して直流ＰＤＰの
消費電力を低減するために、スクリーン印刷によって形
成された金属電極の表面に、仕事関数の低い材料を被着
させる構成が、例えば、特公平２−７１３６号公報、特
公平５−１１３８１号公報あるいは特公平５−１１３８
２号公報に示されている。

【００２４】図２３（ａ）及び２３（ｂ）は、特公平２
−７１３６号公報に示されている陰極線５９の構成を模
式的に示す。図２３（ａ）は、図２３（ｂ）に示す線２
３ａ−２３ａ’に沿った断面図である。

【００２５】陰極線５９は、基体金属５６、及びその上
に形成された多孔質付着層５７から構成される。基体金
属５６は、スクリーン印刷によって所定のパターン（図
２３（ｂ）ではストライプ状）に形成されている。アル
カリ土類金属元素の酸化物または硫化物、あるいはアル
カリ土類金属元素とアルミニウムとの複合金属酸化物よ
り成る多孔質付着層５７は、プラズマ溶射法により、放
電セルの配置に対応した所定のパターンで、基体金属５
６の表面に形成されている。また、図２３（ｂ）の例で
は、多孔質付着層５７は円形に形成されている。多孔質
付着層５７に含まれる孔の内部には、少なくとも遊離し
たアルカリ土類金属元素５８が点在している。

【００２６】この様な構成においては、電気的絶縁物、
あるいは融点が高く仕事関数が小さい材料を、電子放出
材料として使用する。これによって、放電電圧が低減し
て、消費電力が低減される。上述の例では、多孔質付着
層５７を構成する酸化物や硫化物が、電子放出材料とし
て機能する仕事関数の低い材料である。

【００２７】これらの材料からなる多孔質付着層５７を
スクリーン印刷によって形成する場合、実際に陰極線と
して機能させるためには、遊離金属の発生を促す工程と
して、スクリーン印刷で所定の形状に形成した後にかな
りの高温での溶融及び活性化処理を行う必要がある。一
方、プラズマ溶射で多孔質付着層５７を形成する場合に
は、プラズマ溶射工程自身が高温で行われるために、あ
らためて高温プロセスを実施する必要がない。したがっ
て、ガラス基板の上に基体金属５６及び多孔質付着層５
７を被着させた後に、ガラス基板に大きな熱負荷を与え
ることなく、放電電圧が低い陰極線を形成することがで
きる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように陰極線を
主にスクリーン印刷で形成すれば、比較的簡単な製造装
置で直流ＰＤＰを製造することができる。しかし、その
一方で、スクリーン印刷による陰極線の形成には、以下
のような問題点が存在する。

【００２９】（１）陰極線の線抵抗による電圧降下直流ＰＤＰでは、一般に陰極線を順次走査する。この過
程で、１本の陰極線上の多数の放電セルが同時に選択さ
れて点灯すると、その放電によって流れる電流が陰極線
を通じて電源に流れ込む。このため、陰極線の電源供給
側の端部とその反対側の端部との間で、陰極線の線抵抗
による電圧差が発生する。その結果、電源供給側端部か
ら遠くなるほど、実際に放電セルに印加される電圧が低
くなる。リフレッシュ駆動方式では、この電圧差が輝度
差として現れるため、表示される画像の質が悪化する。
メモリ駆動方式では、この電圧差のためにメモリーマー
ジンが著しく悪化する。

【００３０】例えば、電極ピッチが２００μｍ、陰極が
長さ５７５μｍ×幅１５０μｍであり、放電ガスとして
Ｈｅ−Ｘｅ１０％が圧力３５０Ｔｏｒｒで放電セル内に
封入されている場合、一つの放電セル当たりに流れる放
電電流は、６０μＡ程度である。アルミ印刷ペーストで
形成された厚さ５０μｍの陰極線のシート抵抗値は、４
０ｍΩ程度になる。上記の条件でＮＴＳＣ方式ワイドテ
レビに必要な約９００本の陽極を有する直流ＰＤＰを構
成すると、陰極線の電源供給側端部と反対側端部との間
での電圧差は、約６Ｖにもなる。これは、陰極線の電源
供給側端部に比べて、反対側端部ではメモリマージンが
６Ｖ低下することを意味する。

【００３１】このように、大きな電圧降下をもたらす陰
極線の線抵抗は、メモリマージンを低下させる一因とな
っている。

【００３２】陰極線をスクリーン印刷により形成する場
合、一般に、金属粉にガラス粉などの結着剤が混練され
て形成されている印刷用金属ペースト（ガラスフリッ
ト）を使用する。そのため、所定のパターンにスクリー
ン印刷されたペーストを焼成して陰極線を形成すると、
金属粒子表面が溶融されたガラスによって被覆される。
このために、導電率が金属本来の値の約数分の一に低下
して、線抵抗が増加する。したがって、スクリーン印刷
で形成した陰極線では、画面サイズが大きくなるほどガ
ラスフリットの影響が顕著に現れて線抵抗が大きくな
り、陰極線に流れる電流による電圧降下が大きくなる。
この結果、陰極線の長さ方向での輝度の低下や不点灯放
電セルの発生など、表示される画像の質が劣化する。こ
れらの問題を解決するためには駆動電圧回路の大型化が
必要になり、製造コストやサイズの低減が困難になる。

【００３３】（２）点灯期間中の駆動電圧の変動限られた駆動電圧範囲内でＰＤＰを駆動させるメモリ駆
動方式では、点灯期間中の駆動電圧の変動もできる限り
小さくする必要がある。しかし、例えば、スクリーン印
刷で形成されたアルミ陰極を有するＰＤＰをメモリ駆動
方式で駆動する場合、駆動時間が家庭用テレビとして必
要な３万時間に達するまでに駆動電圧が約１５Ｖも変動
し、点灯期間中にメモリマージンを著しく低下（−１５
Ｖ）させる。これは、以下の理由によると推定される。
前述したように、スクリーン印刷で形成された陰極線の
表面は、一般にペーストに含まれるガラスにより覆われ
ている。駆動中にこのガラス被覆が放電により除去され
るにつれて、清浄な金属表面が現れ、駆動電圧が変動す
る。

【００３４】したがって、線抵抗及び点灯期間中の駆動
電圧の変動を低減するためには、直流ＰＤＰの陰極線
を、あらかじめできる限り純金属に近い状態に形成する
必要がある。

【００３５】陰極線を蒸着法により形成することも可能
であるが、形成できる膜厚が薄く所定の線抵抗が得られ
ないこと、及び真空蒸着装置が必要であるため製造コス
トが増加するという問題点が存在する。

【００３６】スクリーン印刷に比べて、プラズマ溶射法
は、粉末の陰極線材料を高温プラズマ状態のジェット気
流のなかに投入して粉末材料を溶融状態にした上で、ジ
ェット気流のエネルギーを利用して高速で基板に付着さ
せる。スクリーン印刷のようなガラスフリットの混入
は、溶射法では基本的には生じない。

【００３７】しかしながら、溶射法には、特有のプロセ
ス上の課題が存在する。特に比重量の小さい粉末粒子を
用いる溶射の場合や、大面積に亘って微細パターンを形
成する場合には、溶射法の原理そのものに起因する課題
が多い。そのため、実際上は溶射法は、高精度な直流Ｐ
ＤＰの陰極形成方法として実用化できない。

【００３８】図２４は、プラズマ溶射による陰極線の形
成方法を模式的に示す。金属等の載置台６５の上にＰＤ
Ｐの表面ガラス基板となるガラス基板６０を直接載せ、
ガラス基板６０の上方に設けたプラズマ溶射トーチ６１
より、高温高速の陰極線材料粒子６２をガラス基板６０
に衝突させる。これによって、ガラス基板６０の表面に
陰極線材料の厚膜を形成する。トーチ６１あるいは基板
６０を図２４の矢印６４方向に順次トラバースして、ガ
ラス基板６０の全面を溶射する。この場合、実際の陰極
線６３は、形成された厚膜からリフトオフ法などを用い
て形成するのが一般的である。

【００３９】しかし、上述の従来のプラズマ溶射法で
は、微細ピッチ及び微細幅で、ガラス基板６０の全面に
亘り断線なく陰極線６３を形成することが困難である。
また、陰極線６３が形成されるガラス基板６０は、通
常、面積が約１ｍ×約１ｍと大きいが厚みが２〜３ｍｍ
程度と薄い。この様な薄肉大面積のガラス基板６０にプ
ラズマ溶射を行うと、溶射成膜が行われている領域とそ
れ以外の領域とで大きな温度差が生じ、その熱応力のた
めにガラス基板６０が破損してしまうことがある。さら
に、ガラス基板６０の全面にわたって均一な膜厚を得る
ことが困難であるため、放電特性の不均一性が発生する
ことがある。特に、比重量の小さい金属を用いて幅の細
い陰極線６３を大面積に亘って形成しようとする場合に
は、陰極線６３の適切な特性を確保することが困難であ
る。

【００４０】また、上記（１）に述べた課題は、溶射プ
ロセスを用いて陰極線を形成する場合にも同様に発生す
る。これは、従来技術において溶射プロセスを用いて陰
極線を形成する場合であっても、陰極線の母線（基体金
属）そのものはスクリーン印刷で形成され、実際に溶射
によって形成されるのは母線の表面を被覆する電子放出
材料層だけであるためである。

【００４１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、（１）長期間にわたって動
作しても駆動電圧の変動が少ない低抵抗の陰極線を有
し、長期間にわたって安定した動作を確保できる直流気
体放電型画像表示装置、ならびに（２）その製造方法を
提供することである。

【００４２】

【課題を解決するための手段】本発明の直流気体放電型
画像表示装置は、表面ガラス基板と、該表面ガラス基板
に対向して、その間に放電ガスが封入されて配置されて
いる背面ガラス基板と、該背面ガラス基板の上に形成さ
れた複数の線電極を含む陽極群と、該陽極群に直交する
ように該表面ガラス基板の上に配置された複数の線電極
からなる陰極群と、該陽極群及び該陰極群の交点のそれ
ぞれに対応して設けられた複数の放電セルと、を備えて
おり、該陰極群に含まれる線電極が、所定の陰極材料の
粒子を溶射装置からガラス基板に向けて溶射する溶射法
によって形成されていて、そのことにより上記目的が達
成される。

【００４３】ある実施例では、前記陰極群に含まれる線
電極が、前記表面ガラス基板の表面に形成された溝の底
部に形成されている。

【００４４】他の実施例では、前記陰極線に含まれる線
電極のそれぞれの幅がＷ、厚さがｈであるときに、前記
陰極材料は、前記溶射装置に供給される一次粒子の平均
直径ｄが、上限がｈ／２及びＷ／９のうちの小さい値で
あって下限が１０μｍである範囲内にあるように選択さ
れている。

【００４５】さらに他の実施例では、前記溶射法は、プ
ラズマ溶射法である。

【００４６】さらに他の実施例では、前記陰極材料が、
アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金及びニッケ
ル合金からなるグループから選択されている。

【００４７】さらに他の実施例では、前記放電ガスがＨ
ｅとＸｅとの混合ガスである。

【００４８】さらに他の実施例では、前記陰極群に含ま
れる線電極のそれぞれは、溶射された前記陰極材料の粒
子が偏平して積層することによって形成されている。

【００４９】さらに他の実施例では、前記陰極群に含ま
れる線電極のそれぞれは、前記溶射法によって形成され
た金属母線と、金属、金属酸化物及び金属硫化物からな
るグループから選択された材料によって該金属母線の表
面に形成された上部被膜と、を含んでいる。好ましく
は、前記上部被膜が、溶射法によって形成されている。
また、前記酸化物は、ペロブスカイト構造のＬａ_1-XＳ
ｒ_XＭＯ₃（ただしＭはＣｏまたはＭｎ）であってもよ
い。さらに好ましくは、前記金属母線は、溶射された粒
子が偏平して積層することによって形成されている。

【００５０】さらに他の実施例では、前記陰極群が、溶
射法の実施後にさらに４００℃以上の温度における焼成
工程を経て形成されている。

【００５１】本発明の他の局面によれば、直流気体放電
型画像表示装置の製造方法が、表面ガラス基板と、該表
面ガラス基板に対向して、その間に放電ガスが封入され
て配置されている背面ガラス基板と、該背面ガラス基板
の上に形成された複数の線電極を含む陽極群と、該陽極
群に直交するように該表面ガラス基板の上に配置された
複数の線電極からなる陰極群と、該陽極群及び該陰極群
の交点にそれぞれに対応して設けられた複数の放電セル
と、を備える直流気体放電型画像表示装置の製造方法で
あって、前記陰極群を形成する工程が、（ａ）ガラス基
板の表面にマスクフィルムを形成する工程と、（ｂ）該
マスクフィルムに所定のパターンで開口部を形成する工
程と、（ｃ）該マスクフィルムの上面に配置された溶射
トーチから所定の陰極材料を溶射するとともに、該溶射
トーチ及び該ガラス基板の少なくとも一方を所定のパタ
ーンで移動させて、該ガラス基板の表面のうちで該開口
部に相当する箇所に該陰極群に含まれている線電極とな
る溶射膜を堆積させる工程と、（ｄ）該マスクフィルム
を該ガラス基板の表面から除去する工程と、を含有して
おり、そのことによって上記目的が達成される。

【００５２】ある実施例では、前記工程（ｃ）が、前記
開口部に相当する前記ガラス基板の表面を粗面化する工
程をさらに包含する。あるいは、前記工程（ｃ）が、前
記開口部に相当する前記ガラス基板の表面に所定の深さ
の溝を形成する工程をさらに包含し、前記溶射膜が該溝
の底部に堆積される。

【００５３】他の実施例では、前記工程（ｃ）におい
て、前記ガラス基板を断熱手段を介して載置台の上に配
置して溶射工程が行われる。

【００５４】さらに他の実施例では、前記工程（ｃ）に
おいて、溶射時間の経過とともに、前記溶射トーチから
の前記陰極材料の供給レート、あるいは該溶射トーチ及
び前記ガラス基板の少なくとも一方の移動速度を制御し
て、前記溶射膜の堆積速度を実質的に一定に保つ。

【００５５】

【作用】本発明に従えば、直流気体放電型画像表示装置
の陰極線を溶射法によって形成する。溶射法によって形
成された陰極線は、若干の酸化物を除けば、ほとんど純
粋な金属粒子（溶射粒子）によって構成されている。こ
のため、その線抵抗が大幅に低減される。

【００５６】請求項２に記載のように、表面ガラス基板
の表面に所定パターンで溝を形成し、陰極線をその溝の
底部に形成すれば、放電が繰り返し発生しても、陰極線
の構成材料が広い範囲にわたって飛散することがない。
そのため、放電の経過にともなう放電面積の増加が生じ
ない。

【００５７】溶射工程の実施にあたって、溶射装置に供
給される陰極材料（溶射材料）の一次粒子の平均直径ｄ
が、請求項３に記載されているように、形成される陰極
線の幅Ｗ及び厚さｈに対して、上限がｈ／２及びＷ／９
のうちの小さい値であって下限が１０μｍである範囲内
にあるように設定する。これによって、溶射粒子が、一
次粒子の平均直径ｄの約３倍に偏平化された径を有する
ような状態でガラス基板の表面に付着するようになる。

【００５８】請求項４に規定されているように、溶射工
程としてプラズマ溶射を行えば、ファインパターンの陰
極線を緻密に、かつガラス基板への付着力が強固になる
ように形成することができる。また、プラズマ溶射で
は、広範囲の材料を制御性よく取り扱うことができる。

【００５９】さらに、本発明にしたがって形成される陰
極線は、請求項７に記載のように、金属母線とその表面
に形成された上部被膜とからなる構成であってもよい。
このような構成の陰極線では、金属母線によって陰極線
の低抵抗率化を達成できる。同時に、上部被膜を形成す
る材料としてスパッタレートが小さい材料を選ぶことに
よって、放電収縮が抑制される。

【００６０】請求項１２に示すように、溶射による陰極
線の形成後にさらに焼成工程を実施すれば、溶射膜（陰
極線）の構造がより緻密化される。

【００６１】請求項１４に記載のように、陰極線を溶射
によって形成するのに先立って、その形成箇所に相当す
るガラス基板の表面を粗面化すれば、形成される溶射膜
（陰極線）とガラス基板との付着力がさらに強固にな
る。

【００６２】請求項１５に記載のように、陰極線を溶射
によって形成するのに先立って、その形成箇所に相当す
るガラス基板の表面に溝を形成して、その溝の底部に陰
極線を形成すれば、放電が繰り返し発生しても、陰極線
の構成材料が広い範囲にわたって飛散することがない。
そのため、放電の経過にともなう放電面積の増加が生じ
ない。

【００６３】請求項１６に記載のように、溶射対象であ
るガラス基板を断熱手段を介して載置台の上に置き、そ
の状態で溶射工程を行えば、溶射によってガラス基板に
与えられる熱が急速に載置台側に伝わるのを妨げること
ができる。これによって、ガラス基板表面において、溶
射が実際に行われている領域とそれ以外の領域との間で
の温度差が低減され、ガラス基板に与えられる熱負荷が
低減される。

【００６４】溶射材料のガラス基板への付着効率は、基
板温度の上昇とともに次第に増大する。しかし、請求項
１７に記載のように、溶射トーチからの陰極材料の供給
レート、あるいは溶射トーチ及びガラス基板の少なくと
も一方の移動速度を制御して、溶射膜の堆積速度が溶射
時間の経過にかかわらず実質的に一定になるようにする
ことによって、溶射工程の進行にともなって溶射対象で
あるガラス基板に熱が蓄積されて基板温度が次第に上昇
しても、実質的に一定の膜厚で溶射膜（陰極線）を形成
することができる。

【００６５】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例におけるＰ
ＤＰの陰極の製造方法を模式的に示す図である。具体的
には、プラズマ溶射法を用いてガラス基板に金属アルミ
ニウムの陰極線を形成する。

【００６６】プラズマ溶射トーチ１００は、水冷された
陰極１と水冷された陽極２とを有する。両電極１及び２
の間に電源３によって直流電圧を印加して、アーク放電
４を発生させる。プラズマ溶射トーチ１００の後部に設
けられた供給ポート５ａから、プラズマ作動ガス５が供
給される。供給されたプラズマ作動ガス５は、陰極１及
び陽極２の間に発生しているアーク放電４によって加熱
電離され、プラズマジェット６としてノズル７から噴出
される。プラズマ作動ガス５としては、アルゴン、ヘリ
ウム、水素などが使用できる。例えば、本実施例ではア
ルゴンを用いる。

【００６７】陰極線の材料となる溶射材料８は、粉末状
態でその供給ポート９からキャリアガスにのせてプラズ
マジェット６の中に吹き込まれる。溶射材料は、ノズル
７の外側にあたる図１の領域Ｘ付近でプラズマジェット
６に混合する。この結果、溶射材料８はプラズマジェッ
ト７のエネルギーによって加熱溶融し、かつ加速され
て、ガラス基板１０の表面に高速で衝突する。これによ
って、ガラス基板１０の表面に被膜を形成する。

【００６８】ガラス基板１０は、画像表示装置（ＰＤ
Ｐ）の表面ガラスとして機能するものであり、例えば、
厚み２ｍｍ程度のソーダガラス等が用いられる。このガ
ラス基板１０の表面には、図１に示すように形成される
べき陰極線１３のパターンに対応したパターンで設けら
れた開口部１２を有するマスクフィルム１１が張りつけ
られている。このマスクフィルム１１を介してガラス基
板１０の上面より溶射することにより、ガラス基板１０
の表面のうちで開口部１２の底部に相当する箇所にの
み、所定の厚みを有する陰極線１３が形成される。溶射
成膜後にマスクフィルム１１を剥離することによって、
所定のパターンの陰極線１３が形成されたガラス基板１
０を得る。マスクフィルム１１の厚さは、形成される陰
極線の厚さより少し厚い５０μｍ程度にする。

【００６９】また、本実施例での溶射材料８は純度９９
％の粉末状金属アルミニウムであり、その粉末の平均粒
径は約２０μｍである。

【００７０】溶射材料８が平均粒径２０μｍ程度の金属
アルミニウム粉末である場合には、小さい入射角度でプ
ラズマジェット６へ投入されることが好ましい。図１の
プラズマ溶射トーチ１００では、構成上の制約条件も考
慮して、入射角度θ＝３０°に設定されている。

【００７１】また、溶射材料８の供給ポート９をノズル
７の周囲に複数個均等な角度間隔で設ければ、プラズマ
ジェット６の分布やそこへの溶射材料の混合状態が均等
化され、より良好な膜質を有する陰極線（溶射膜）１３
を形成することができる。

【００７２】プラズマ溶射の代わりに、アーク溶射で陰
極線の形成を行うこともできる。ただし、ファインパタ
ーンの陰極線を緻密に、かつガラス基板への付着力が強
固になるように形成するためには、プラズマ溶射法のほ
うが好ましい。さらに、プラズマ溶射法では、広範囲な
材料を制御性よく取り扱うことができる。

【００７３】図２（ａ）〜２（ｆ）は、本発明にしたが
ってプラズマ溶射法により陰極線を表面ガラス基板上に
形成するプロセスを示す。

【００７４】まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基
板１０の表面にマスクフィルム１１を張り合わせる。マ
スクフィルム１１としては、例えば東京応化工業（株）
製のドライフィルム「ＢＦシリーズ」などを用いること
ができる。次に、図２（ｂ）に示すように、マスクフィ
ルム１１に露光及びエッチング工程によって、開口部１
２を、形成されるべき陰極線パターンに対応したパター
ンに形成する。

【００７５】さらに、図２（ｃ）に示すように、このよ
うに開口部１２が形成されたマスクフィルム１１を介し
て基板１０の上面にブラスト粒子１４を衝突させて、サ
ンドブラスト加工を施す。これによって、図２（ｄ）に
示すように、基板１０の表面のうちで開口部１２に相当
する部分の表面１０ａが粗面化される。この粗面化の好
ましい程度は溶射材料や溶射条件等に依存して変化する
が、典型的には、中心線平均粗さＲａが約１であるよう
な粗面を形成することが望ましい。

【００７６】次に、図２（ｅ）に示すように、マスクフ
ィルム１１に設けられた開口部１２を介してプラズマ溶
射によって溶射材料８をガラス基板１０の表面に衝突さ
せ、陰極材料の成膜を行う。これによって、開口部１２
に相当する基板１０の表面に、付着力の強固な溶射膜、
すなわち陰極線１３が形成される。一方、マスクフィル
ム１１の表面に到達した溶射粒子は、マスクフィルム１
１の弾性によって反跳する。したがって、開口部１２に
相当する箇所以外のガラス基板１０の表面には、溶射膜
１３は堆積されない。溶射過程終了後にマスクフィルム
１１を剥離すれば、図２（ｆ）のように、基板１０の表
面に所定のパターンで陰極線１３が形成されている。

【００７７】この様にして陰極線１３が形成されたガラ
ス基板１０に、外部回路との接続用取り出し電極をスク
リーン印刷法によりさらに形成する。そして、別工程で
形成した背面ガラス基板とガラス基板１０とを封着し
て、図２０に示す構成を得る。両基板の間隙を真空引き
した後に、放電ガスとして機能するＨｅ−Ｘｅの混合ガ
スを所定圧力まで封入して、直流ＰＤＰが完成される。

【００７８】この様な方法で形成された陰極線１３は、
図３に示すような粒子の積層構造を有する。すなわち、
溶融状態でガラス基板１０の表面に高速で衝突した溶射
材料の粒子が、水平方向（ガラス基板１０の表面に平行
な方向）に偏平した状態で積層して、陰極線１３を形成
している。陰極線１３の幅Ｗは、典型的には１５０μｍ
以下、例えば約１００μｍであり、厚さｈは、典型的に
は１０〜３０μｍ、例えば約３０μｍである。

【００７９】サンドブラスト加工によってガラス基板１
０の表面を粗面化するのは、形成される陰極線１３とガ
ラス基板１０との付着力を大きくするためである。付着
力が十分に大きくないと、製造工程中にハンドリングな
どによって陰極線１３に作用する機械的な負荷によって
陰極線１３の剥離あるいは断線等が発生し、陰極線１３
としての機能が確保できない場合が生じる。特に、本実
施例のように、金属粒子をガラス面に溶射して成膜する
場合には、形成される金属溶射膜（陰極線）とガラス基
板との熱膨張差が大きく、付着力が小さくなることがあ
る。

【００８０】サンドブラスト加工の代わりに、陰極線材
料の溶射に先立って、ガラス基板１０との付着力の強い
材料をまず溶射して極めて薄い膜を形成し、その後に所
定の金属材料を溶射してもよい。この様ないわゆる中間
層的な役割を果たし得る材料としては、例えば酸化クロ
ムあるいは酸化クロムにシリカを混合した材料などが考
えられ、優れた付着力を確保できる。

【００８１】あるいは、充分な付着力が確保できる場合
には、このようなサンドブラスト加工やそれに代わる処
理を、全く省略することもできる。

【００８２】図４は、プラズマ溶射法により形成した陰
極線の比抵抗ρと膜厚ｈとの関係を示す。ただし、陰極
線の幅Ｗは１５０μｍで一定としている。プロット△
は、従来のスクリーン印刷法で形成した陰極線における
値であり、具体的には４．０×１０^-4Ω・ｃｍである。
また、プロット○は、プラズマ溶射法で形成した段階に
おける値であり、プロット●は、取り出し電極を形成す
るための焼成工程後における値である。また、金属アル
ミニウムのバルク材料の値（２．６５×１０^-6Ω・ｃ
ｍ）も、図４に示している。上記のそれぞれについて、
陰極線の線抵抗を測定し、その測定値に陰極線の断面積
（膜厚×幅）を掛けて長さで除した値を比抵抗値として
いる。

【００８３】図４より明らかなように、溶射法での比抵
抗は膜厚ｈの増加につれて減少するが、ある膜厚値以上
ではほぼ一定になる。膜厚３０μｍの陰極を例にとって
みると、溶射法で得られる比抵抗は、スクリーン印刷法
の場合の約１／１０と低い値である。この差は、以下の
原因による。すなわち、溶射法で形成される膜の成分
は、若干の酸化物を除けば殆ど純粋な金属アルミニウム
材料である。それに対してスクリーン印刷法では、非導
電物質であるガラスフリット等の不純物が必ず混入して
しまうために、アルミニウム金属の粒子同士の直接接触
が阻害されて導電率の低下がもたらされる。

【００８４】プラズマ溶射法で膜厚ｈの増加につれて比
抵抗が減少するのは、積層される粒子同士が物理的に接
触する確率が増すことによると考えられる。図４に示す
例では、溶射粒子として直径２０μｍの材料を用いてい
るが、さらに微細な径を有する粒子を使用すれば、さら
なる低抵抗化が可能である。

【００８５】プラズマ溶射法で陰極線を形成する場合で
も、溶射工程中に金属アルミニウムが酸化すると、形成
される陰極線の電気抵抗が増加してしまう。溶射工程時
にプラズマ溶射トーチから溶射対象となるガラス基板に
至る空間（成膜場）を減圧することによって、このよう
な溶射膜の酸化を防止することができる。

【００８６】次に、プラズマ溶射工程で形成された陰極
線に対する焼成プロセスの影響を検討する。図４のプロ
ット●は、プラズマ溶射によって形成した陰極線を、温
度４００℃で焼成した場合に得られた比抵抗値を示す。
この温度は、図２０に示す構成において、陰極側の表面
ガラス基板３９と陽極側の背面ガラス基板４０とをフリ
ットガラスで封着する温度である。

【００８７】本発明にしたがってプラズマ溶射法によっ
て形成された陰極線では、焼成工程を受けない段階の比
抵抗（プロット○）が、すでにスクリーン印刷による従
来の陰極線の値の約１／１０である。加えて、焼成工程
後の比抵抗（プロット●）は、焼成前（プロット○）の
値に比べてさらに３０〜５０％減少する。同時に、膜厚
も約３０％程度減少する。

【００８８】また、焼成温度レベルの影響を検討するた
めに、焼成温度５８０℃で同様な焼成工程を実施した別
のサンプルについて同様な測定を行ったところ、アルミ
陰極の焼成後の線抵抗は、焼成前の１／３に減少した。
ただし、このときの焼成は大気中で行い、１時間で常温
から５８０℃まで昇温し、１０分間その温度を保った後
に１時間で再び常温へ降温させた。

【００８９】５８０℃で焼成したサンプルについて、焼
成工程の前後における溶射膜（陰極線）の断面を走査電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、焼成後の溶
射膜は、焼成前に比べてより緻密な層状構造をなしてい
た。これは、溶射直後に膜の中に含まれる未溶融粒子、
あるいは成膜時の急冷過程で層状にならなかった粒子が
融点以下の温度で溶融する、いわゆる融点降下現象が発
生したためと考えられる。

【００９０】さらに、上記ＳＥＭ観察を行ったサンプル
について、焼成工程の前後における溶射膜の組成の変化
をＸ線マイクロ分析法（ＸＭＡ）で分析した。その結
果、焼成後は、溶射膜中の酸素の含有量がわずかに減少
していた。これは、溶射直後には酸化していたアルミの
一部が、焼成工程によって還元されたことを示す。しか
し、その酸素の含有量の変化量は、陰極線の比抵抗の大
幅な減少を説明できるほど大きくはない。陰極線の比抵
抗低下の主な原因は、このような酸化アルミの還元では
なく、焼成によって溶射膜の膜質がより緻密になったこ
とであると考えられる。

【００９１】スクリーン印刷法で形成した陰極線に対し
ても、同様な焼成工程を行ってその前後で比抵抗の変化
を測定した。しかし、スクリーン印刷法によって形成さ
れたアルミニウム陰極線の比抵抗は、焼成工程後に減少
することはなく、むしろ場合によっては増加する場合が
あるなどの不安定であった。このように、焼成工程によ
って比抵抗が減少するという現象は、溶射によって形成
された陰極線に特有のものである。

【００９２】以上の結果より、プラズマ溶射法によって
形成された陰極線の比抵抗は、スクリーン印刷法によっ
て形成された陰極線の比抵抗の１／１０であり、さらに
大気中における温度４００℃以上の焼成工程で、さらに
その半分以下に低減できる。

【００９３】図５は、メモリ駆動方式において、スクリ
ーン印刷及びプラズマ溶射のそれぞれによって結成され
た陰極線における電圧降下を示す。横軸が示す陰極線上
のドット位置はＰＤＰの画面の大きさ（陰極線の長さ）
に対応し、例えばＮＴＳＣ方式の２６インチサイズのワ
イドテレビに相当するドット数は約９００であり、また
４０インチサイズに相当するドット数は約１４００であ
る。なお、図５のデータは、各放電セルでの放電電流が
６０μＡという条件で、計算によって求めたものであ
る。

【００９４】図５に示す電圧降下値には、陰極線の比抵
抗値の差がそのまま現れている。例えば、２６インチサ
イズでは、スクリーン印刷法による陰極では６Ｖの電圧
降下が発生する。このような大きな電圧降下は、画面の
両端で極端な輝度差、メモリマージンの減少、不点灯画
素の発生等の原因となり、これらに起因する表示画像の
質の低下をもたらす。一方、プラズマ溶射法による陰極
では、２６インチサイズでもその電圧降下は約１Ｖと小
さな値である。この程度の電圧降下の影響は他の構成要
素の機能によって十分に補償することができ、スクリー
ン印刷法のような課題は発生せずに、極めて良好な画像
を提供できる。なお、以上の説明では、ひとつの陰極線
について、駆動期間中のある時間での現象に着目してい
る。

【００９５】図５に示すデータは、駆動回路がＰＤＰの
片側にのみ設けられた場合である。駆動回路をＰＤＰの
両側にそれぞれ設ければ、陰極線における電圧降下は、
最大で図５のデータの約半分以下になる。しかし、製造
コストや回路サイズ等を考えると、ＰＤＰの両側に駆動
回路を形成する方式は実現性が極めて小さい。

【００９６】次に、長期ライフ試験として、長期点灯期
間にわたってＰＤＰを点灯させた場合の駆動電圧の変動
を検討した。この場合の長期点灯期間とは、例えば、家
庭用テレビの寿命として一般に要求される３万時間程度
を意味する。

【００９７】図６は、メモリ駆動方式で直流ＰＤＰを長
時間点灯させた場合の駆動電圧の変動を示すものであ
る。ひとつのＰＤＰについて、同一パネル内の陰極線を
スクリーン印刷法及びプラズマ溶射法で作り分けて、そ
れぞれの陰極線について駆動電圧の変動を測定した。な
お、図６のデータは、各セルのサイズが約３００μｍ×
約３００μｍ、放電ギャップが約２００μｍで、放電ガ
スＨｅ−Ｘｅ１０％がガス圧３５０Ｔｏｒｒで封入され
ている直流ＰＤＰにおいて、各放電セルにおける放電電
流が５０μＡであるような直流連続放電を生じさせて測
定されたものである。また、図６のプロットは画素１０
ドット分の駆動電圧の平均値を示している。

【００９８】一般に、点灯時間の経過とともに、陰極線
が放電によりスパッタされて飛散し、陰極線の周囲のガ
ラス基板表面に付着する。これによって、放電に関与す
る陰極面積が実質的に増加して、駆動電圧が変化するこ
とがある。図６に示すデータの測定にあたっては、この
ようなスパッタによる放電面積の広がりを抑えるため
に、ガラス基板の表面に溝パターンを形成して、その溝
の底面に陰極材料をスクリーン印刷法あるいはプラズマ
溶射法によって成膜して、陰極線を形成した。

【００９９】図６より、測定開始時に比べて１万時間経
過後の時点では、スクリーン印刷法で形成した陰極線で
は駆動電圧が約１０Ｖ低下しているのに対して、プラズ
マ溶射法で形成した陰極線における駆動電圧の低下量
は、その半分の５Ｖ程度である。さらに同様の測定を継
続した結果、３万時間経過時において、スクリーン印刷
法で形成した陰極線の駆動電圧の低下量は約１５Ｖ、プ
ラズマ溶射法で形成した陰極線の駆動電圧の低下量は約
８Ｖとなった。

【０１００】このように、スクリーン印刷法で陰極線を
形成すると、長期間の駆動にともなう駆動電圧の低下に
よってメモリ駆動方式での駆動が困難になり、ＰＤＰの
画像表示装置としての機能が１万時間程度までしか確保
できない。これに対して、本発明のようにプラズマ溶射
法で陰極線を形成すれば、リフレッシュ駆動方式及びメ
モリ駆動方式のいずれにおいても、メモリマージンを十
分に確保して、高画質な画像表示を安定して実現でき
る。この特徴は、特に後者のメモリ駆動方式において顕
著に認められる。

【０１０１】上記の本実施例の説明では、陰極線を金属
アルミニウムで形成している。これは、フルカラーの画
像表示を実現するための放電ガスとして適しているＨｅ
−Ｘｅ混合ガスに対して金属アルミニウムのスパッタ率
が低く、この場合の陰極材料として優れているためであ
る。

【０１０２】陰極線を形成するための溶射材料として、
アルミニウムなどの比重量及び融点が低い材料を用いる
場合、図１に示すように、プラズマジェット６が噴出さ
れた後に溶射材料粉末が投入されるいわゆる外挿式を用
いたプラズマ溶射装置１００の構成は、優れた性質を有
する陰極線を形成するために適している。しかし、比重
量が非常に小さくかつ更に微細な粒子を用いる場合に
は、溶射材料がプラズマジェット６内に十分に入り込ま
ないことがある。そのような場合には、未溶融状態の溶
射材料の基板１０表面への付着や溶射効率の低下などの
問題が生じる。

【０１０３】このような問題を解決するためには、あら
かじめ適切な形状を有するように加工した微細粒子を用
いればよい。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、そのような
加工過程による粒子形状の変化例を示している。

【０１０４】具体的には、図７（ａ）に示すような平均
直径がｄの一次粒子１６をポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）などを用いてお互いに結合させて、複数の一次粒子
１６の集合体である加工粒子１７を形成する。図７
（ｂ）に示すように、加工粒子１７は平均直径Ｄ（Ｄ＞
ｄ）を有する。発明者らの実験によれば、４０ｋＷ級の
プラズマ溶射装置を用いる場合、一次粒子１６の平均直
径ｄの値によらず、加工粒子１７の平均直径Ｄが３０μ
ｍ以上になるように一次粒子１６を加工することによ
り、溶射粒子がプラズマジェット６の中へ均一に投入さ
れて良質な溶射膜（陰極線）が形成される。これによ
り、非常に微細な一次粒子の使用も可能になる。

【０１０５】それぞれの溶射粒子がガラス基板１０に衝
突した後に偏平する過程に着目すると、十分に緻密でか
つガラス基板１０への付着力が十分に強い溶射膜（陰極
線）を得るためには、基板付着時の粒子の径が、一次粒
子１６の平均直径ｄの約３倍に偏平化されていることが
望ましい。さらに、上記のように一次粒子１６が偏平化
されて、その平均直径ｄの約３倍の径を有する状態で溶
射材料がガラス基板１０の表面に付着するという条件に
おいて、ガラス基板１０との付着力が十分に確保できる
とともに電気抵抗が最低レベルにまで低減されるような
緻密な溶射膜を得るためには、陰極線の厚さ方向に３層
以上の偏平粒子が積層されている場合、または陰極線の
幅方向に３個以上の偏平粒子が付着していることが望ま
しい。溶射膜（陰極線）の内部の溶射粒子がそのような
状態で存在している場合に、ガラス基板への付着力及び
電気抵抗の点で最も最適な、緻密な溶射膜（陰極線）が
形成される。

【０１０６】このような条件を達成するように一次粒子
１６の平均直径ｄ及び溶射条件を選定すれば、ＰＤＰの
陰極線として機能させた場合に十分に良好な特性を発揮
できる溶射膜が形成される。すなわち、基板１０の表面
に形成される陰極線のライン幅Ｗ、膜厚ｈに対して、一
次粒子の平均直径ｄが、上限がｈ／２及びＷ／９のうち
の小さい値であって下限が１０μｍである範囲内にある
ような溶射粉末を用いれば、良好な膜質の陰極を形成で
きる。ここで、平均直径ｄの下限値である１０μｍとい
う値は、供給ポート９の内部で、溶射材料の粉末を効率
的に搬送するために必要な最小値として決定されたもの
である。

【０１０７】（実施例２）図８（ａ）〜８（ｃ）を参照
して、本発明の第２の実施例を説明する。

【０１０８】プラズマ溶射法でガラス基板１０の表面に
形成した陰極線１３は、図８（ａ）に示すように、スク
リーン印刷による陰極線に比べて表面１３ａが粗い。そ
のため、陰極線１３の表面１３ａの突起部に放電が集中
して、陰極線１３のある部分が集中的に消耗してしまう
ことがある。

【０１０９】そこで、本実施例では、プラズマ溶射によ
って形成した陰極線１３の表面の凹凸をなくすために、
陰極線１３が形成されたガラス基板１０を、図８（ｂ）
に示すようにエッチング溶液１９に浸して、エッチング
処理を行う。具体的には、エッチング溶液１９は１．０
％水酸化ナトリウム水溶液であり、ガラス基板１０をそ
の中に１５分間浸してエッチングを行う。その後に、取
り出したガラス基板１０を、流水中で１０分間洗浄す
る。

【０１１０】このようなエッチング処理によって、陰極
線１３が図８（ｃ）に示すように平滑化された表面１３
ｂを有するようになる。具体的には、プラズマ溶射によ
って形成されたままの表面１３ａの平均表面粗さＲａが
約４であるのに対して、エッチング処理後の表面１３ｂ
の平均表面粗さＲａは、約２に減少する。これによっ
て、陰極線１３の表面での放電の集中が抑制されて、Ｐ
ＤＰの放電電圧の長期安定化が実現される。

【０１１１】なお、陰極線１３の表面の平坦化は、上述
のような溶液を利用したエッチングの他に、研削など機
械的プロセスによっても実現できる。

【０１１２】（実施例３）図９を参照して、本発明の第
３の実施例を説明する。

【０１１３】上述の実施例では、純金属（アルミニウ
ム）によって陰極線１３を形成している。しかし、使用
する放電ガスの種類や圧力、電極の構成などの条件によ
っては、このような純金属の陰極線で放電を生じさせる
と、放電電圧が高い、スパッタレートが大きい、放電収
縮が発生するなどの問題点が生じる。

【０１１４】放電収縮を抑制するためには、スパッタレ
ートが小さい材料、例えば誘電体材料によって陰極線を
構成すればよい。しかし、誘電体は絶縁材料であるため
に、誘電体材料だけで陰極線を形成することはできな
い。

【０１１５】そこで、本実施例では、低抵抗金属である
アルミニウムによる母線１５ａの上に誘電体材料からな
る上部被膜１５ｂを形成して、２層構造の陰極線１５を
構成する。

【０１１６】具体的には、まず、プラズマ溶射法によっ
て金属アルミニウムの粉末をガラス基板１０上に溶射し
て、アルミニウムの母線１５ａを形成する。このとき、
母線１５ａの厚さは、典型的には３０〜４０μｍであ
る。次に、母線１５ａの上に、金属アルミと誘電体との
混合物からなる上部被膜１５ｂを、溶射法あるいは他の
方法によって積層する。最後に、温度４００℃以上で焼
成して、陰極線１５を形成する。なお、図９では上部被
膜１５ｂは一層しか形成していないが、さらに多くの膜
を積層した構造であってもよい。

【０１１７】上記のように、陰極線１５のうちで少なく
とも母線１５ａをプラズマ溶射法にて形成することによ
り、陰極線１５の低抵抗化を図れる。プラズマ溶射法の
対象となる材料は、特に特定のものに限定されない。

【０１１８】また、上部被膜１５ｂをプラズマ溶射法で
形成する場合には、本実施例では、例えば平均直径７μ
ｍのアルミナ粉末を溶射することができる。あるいは、
その構造がＬａ_1-XＳｒ_XＭＯ₃（ただしＭはＣｏまたは
Ｍｎ）で表されるペロブスカイト型酸化物からなる上部
被膜１５ｂを、溶射法あるいは他の方法によって母線１
５ａの表面に形成してもよい。このような場合でも、少
なくとも母線１５ａをプラズマ溶射法で形成すれば、よ
り少ない量の不純物しか含有しない陰極線１５を形成す
ることができる。

【０１１９】本実施例のような多層構造の陰極線を形成
することによって、陰極線を低抵抗か実現されるととも
に、放電収縮が抑制される。この結果、より優れた特性
を有する陰極線が形成され、ＰＤＰの放電電圧を長期に
わたって安定させることが可能になる。

【０１２０】（実施例４）図１０を参照して、本発明の
第４の実施例を説明する。

【０１２１】図１０は、本発明の第４の実施例における
プラズマ溶射によるＰＤＰの陰極の形成を模式的に示す
図である。本実施例で使用するプラズマ溶射トーチ２０
０は、基本的に、図１に示した第１の実施例におけるプ
ラズマ溶射トーチ１００と同様の構成及び機能を有して
いる。図１及び１０において、同様の構成要素には同じ
参照番号を付しており、その詳細な説明はここでは省略
する。

【０１２２】本実施例のプラズマ溶射トーチ２００が第
１の実施例のプラズマ溶射トーチ１００と異なっている
のは、溶射材料８がノズル７の内部でプラズマジェット
６に垂直かつ直接に供給されるように、溶射材料８の粉
末の供給ポート２０９がノズル７の内壁に垂直に配置さ
れている点である。すなわち、プラズマ溶射トーチ２０
０は内挿型の構成を有している。

【０１２３】内挿式プラズマ溶射トーチ２００では、溶
射材料８の粉末がノズル７の外側でプラズマジェット６
に投入される外挿式プラズマ溶射トーチ１００に比べ
て、溶射材料が確実に溶融されるという利点がある。た
だし、溶射材料８の供給ポート２０９の径が小さすぎた
り、キャリアガスの流量が不足していると、供給ポート
２０９の内部で溶射材料８の粉末が溶融してその内壁に
付着してしまうことがある。その場合には、動作効率の
低下や、一旦付着した溶射材料の塊が脱落してガラス基
板１０の上に供給されることによる陰極線（溶射膜）１
３の膜質の劣化などが生じることがある。したがって、
そのような不利益が生じないように、溶射材料８の供給
ポート２０９の径やキャリアガスの流量などを最適化す
る必要がある。

【０１２４】また、図１０の構成では、溶射材料８の供
給ポート２０９が一方向にしか設けられていない。これ
に対して、複数の供給ポートをノズル７の周囲に均等な
角度間隔で設ければ、プラズマジェット６の分布やそこ
への溶射材料の混合状態が均等化され、より良好な膜質
を有する陰極線（溶射膜）１３を形成することができ
る。

【０１２５】（実施例５）図１１を参照して、本発明の
第５の実施例を説明する。

【０１２６】図１１は、本発明の第５の実施例における
プラズマ溶射によるＰＤＰの陰極の形成を模式的に示す
図である。本実施例で使用するプラズマ溶射トーチ３０
０は、基本的に、図１０に示した第２の実施例における
プラズマ溶射トーチ２００と同様の構成及び機能を有し
ている。図１０及び１１において、同様の構成要素には
同じ参照番号を付しており、その詳細な説明はここでは
省略する。

【０１２７】本実施例のプラズマ溶射トーチ３００が第
２の実施例のプラズマ溶射トーチ２００と異なっている
のは、プラズマ溶射トーチ３００の下部に雰囲気を制御
するための外套３１７が設けられている点である。この
外套３１７は、プラズマ溶射トーチ３００のノズル出口
３１８の下部から溶射対象になるガラス基板１０の上面
近傍までの空間を囲むように設けられる。

【０１２８】さらに、外套３１７の内部には、不活性ガ
ス３１９を導入ポート３２０から導入する。不活性ガス
３１９としては、アルゴン、ヘリウムなどを使用するこ
とができる。あるいは、不活性ガスに代えて、還元性ガ
ス、例えば水素ガスなどを導入してもよい。

【０１２９】ガラス基板１０の上面と外套３１７の下端
３２１との間には、空間３２２が設けられている。プラ
ズマジェット６のガスや導入された不活性ガス３１９、
さらには溶射粒子８のうちでガラス基板１０に付着しな
かった粒子などが、この空間３２２を通じて外部空間に
排出される。

【０１３０】外套３１７を有しないプラズマ溶射トーチ
で溶射を行う場合、例えば大気中でアルミニウムをガラ
ス基板１０に溶射すると、ガラス基板１０の上面の近傍
でプラズマジェット６の内部に取り込まれた大気中の酸
素によって、形成された溶射膜（陰極線）１３が酸化さ
れる。これに対して、本実施例のプラズマ溶射トーチ３
００では、プラズマジェット６の周囲が外套３１７によ
って覆われ、さらにその内部に不活性ガス３１９あるい
は還元性ガスが導入されているので、溶射膜の酸化が生
じない。これによって、陰極線への酸化物の混入による
電気抵抗の増加が防止されて、より優れた特性を有する
陰極線を形成することができる。

【０１３１】（実施例６）図１２（ａ）〜１２（ｆ）
は、本発明にしたがってプラズマ溶射法により陰極線を
表面ガラス基板上に形成する他のプロセスを示す。

【０１３２】まず、図１２（ａ）に示すように、ガラス
基板２０の表面にマスクフィルム２１を張り合わせる。
マスクフィルム２１としては、例えば東京応化工業
（株）製のドライフィルム「ＢＦシリーズ」などを用い
ることができる。次に、図１２（ｂ）に示すように、マ
スクフィルム２１に露光及びエッチング工程によって、
開口部２２を、形成されるべき陰極線パターンに対応し
たパターンに形成する。

【０１３３】さらに、図１２（ｃ）に示すように、この
ように開口部２２が形成されたマスクフィルム２１を介
してガラス基板２０の上面にブラスト粒子２４を衝突さ
せて、サンドブラスト加工を施す。これによって、ガラ
ス基板２０の表面のうちで開口部２２に相当する部分
に、図１２（ｄ）に示す様な溝２５を形成する。サンド
ブラスト加工は、溝２５を形成すると同時に溝２５の底
部を粗面化する。この粗面化の好ましい程度は溶射材料
や溶射条件等に依存して変化するが、典型的には、中心
線平均粗さＲａが約１であるような粗面を形成すること
が望ましい。先に第１の実施例に関連して説明したよう
に、このようなガラス基板表面の粗面化によって、形成
される陰極線とガラス基板との付着力を大きくすること
ができる。

【０１３４】次に、図１２（ｅ）に示すように、マスク
フィルム２１に設けられた開口部２２を介してプラズマ
溶射によって溶射材料２８をガラス基板２０の表面に衝
突させ、陰極材料の成膜を行う。これによって、開口部
２２に相当する基板１０の溝２５の底部に、付着力の強
固な溶射膜、すなわち陰極線２３が形成される。一方、
マスクフィルム２１の表面に到達した溶射粒子は、マス
クフィルム２１の弾性によって反跳する。したがって、
開口部２２に相当する箇所以外のガラス基板２０の表面
には、溶射膜２３は堆積されない。溶射過程終了後にマ
スクフィルム２１を剥離すれば、図１２（ｆ）のよう
に、基板２０の溝２５の底部のみに陰極線２３が形成さ
れている。

【０１３５】第１の実施例にて前述したように、長期点
灯期間、例えば３万時間程度にわたってＰＤＰを連続し
て動作させると、従来のスクリーン印刷で形成された陰
極線では駆動電圧が大きく低下する。そのような経時変
化の要因の一つとして、陰極線材料のスパッタによる放
電面積の増加が考えられる。これに対して、本実施例の
ように溝２５の内部に陰極線２３を形成すれば、スパッ
タによる放電面積の増加が抑制されるので、放電電圧の
変動を抑制することができる。

【０１３６】しかし、従来のスクリーン印刷でこの様な
溝２５の内部に陰極線を形成すると、図１３（ａ）に示
すように、溝２５の側壁３１の近傍では陰極材料３０が
基板２０の表面近くまで充填されてしまう。このため、
放電にともなうスパッタによって陰極材料３０が溝２５
の外に飛散してしまい、前述の効果が十分発揮されな
い。

【０１３７】それに対して、本実施例のようにプラズマ
溶射法によれば、図１３（ｂ）に示すように溶射膜２３
は溝２５の底部２９のみに形成される。これは、溶射に
よる成膜が原理的に成膜粒子の運動の直進性を利用して
いるためであり、溝２５の側壁３１への溶射粒子の付着
を抑制することができるからである。

【０１３８】図１４は、本実施例にしたがって形成した
陰極線２３を形成したガラス基板２０の、取り出し電極
３２付近の構成を模式的に示す断面図である。

【０１３９】陰極線２３は溝２５の底部２９に形成され
ているので、ガラス基板２０上の取出し電極３２と陰極
線２３との間には段差３３が生じている。したがって、
このままでは、両者の間の電気的接続が達成されない。

【０１４０】そこで、取出し電極３２と陰極線２３とを
電気的に導通させるため、溶射工程後に、この段差３３
の存在する領域に導電性ペースト材３４をモールドす
る。導電性ペースト材３４としては、例えばニッケルペ
ーストを用いることができる。導電性ペースト材３４の
モールド後に温度５８０℃で焼成工程を実施して、モー
ルドした導電性ペースト材３４を、陰極線２３と取り出
し電極３２とを接続する接続線として機能させる。この
焼成工程は、導電性ペースト材の焼成と同時に、第１の
実施例で述べた溶射膜（陰極線）２３の特性の改善も行
うものであり、陰極線抵抗値の改善にも貢献する。

【０１４１】表１には、金属アルミニウム陰極線につい
て、ガラス基板の表面に陰極線を形成する平面構造と、
溝の底部に陰極線を形成する溝構造とのそれぞれにおけ
る連続点灯３万時間後の陰極線における電圧降下の値を
示している。表１には、それぞれの構造について、陰極
線をプラズマ溶射によって形成した場合及びスクリーン
印刷によって形成した場合のそれぞれの値を示してい
る。なお、表１のデータは、各セルのサイズが約３００
μｍ×約３００μｍ、放電ギャップが約２００μｍであ
って、放電ガスＨｅ−Ｘｅ１０％がガス圧３５０Ｔｏｒ
ｒで封入されている直流ＰＤＰにおいて、各放電セルに
おける放電電流が５０μＡであるような直流連続放電を
生じさせて、測定されたものである。

【０１４２】これより、溝構造の場合には、スクリーン
印刷、プラズマ溶射のどちらで形成した場合でも、平面
構造に比べて電圧降下が小さい。さらに、溝構造の陰極
線をプラズマ溶射で形成した場合が電圧降下は最も小さ
く、駆動電圧の経時変化の抑制に優れていることがわか
る。

【０１４３】

【表１】

【０１４４】（実施例７）図１５〜１９を参照して、本
発明の第７の実施例として、本発明におけるプラズマ溶
射による陰極線の形成プロセスをさらに説明する。

【０１４５】図１５は、本発明にしたがってガラス基板
４３２の上に陰極線をプラズマ溶射によって形成する製
造プロセスを模式的に示す図である。具体的には、溶射
対象になる長方形（基本的にはワイド画面に対応する）
のガラス基板４３２を、形成される陰極線に直角な方
向、すなわちガラス基板４３２の短手方向から見た図で
ある。

【０１４６】ガラス基板４３２は、金属などで形成され
た載置台４３３の上に、治具４３４を介して載せられて
いる。載置台４３３とガラス基板４３２との間は、１ｍ
ｍ程度の空気層４３５が設けられている。ガラス基板４
３２の上部にはプラズマ溶射トーチ４３６が配置せられ
ており、このトーチ４３６から、溶射粒子を含んだプラ
ズマジェット４３７がガラス基板４３２に衝突してい
る。

【０１４７】一般にガラス基板４３２のサイズが大きい
ので、陰極線の形成にあたっては、プラズマ溶射トーチ
４３６を所定速度で所定のパターンにしたがって移動さ
せて、ガラス基板４３２の上面全体がプラズマジェット
４３７で溶射されて成膜がなされる。図１５に示す構成
では、陰極線が図面に対して垂直方向に多数形成されて
いる。そのためプラズマ溶射トーチ４３６をまず図面に
垂直な方向に移動して、１ライン分の陰極線を形成す
る。次に、図１５の矢印４３８の方向に所定ピッチだけ
プラズマ溶射トーチ４３６を移動させて、同様な溶射を
行って次の陰極線を形成する。これらの動きを繰り返す
ことによって、ガラス基板４３２の上面全体に成膜す
る。

【０１４８】あるいは、プラズマ溶射トーチ４３６の代
わりにガラス基板４３２（あるいは載置台４３３）を動
かして、相対的に上記と同じパターンの動きを実現して
もよい。

【０１４９】比較のために、従来技術における溶射工程
の一例を図１７及び図１８を参照して説明する。具体的
には、図１７は、溶射対象になる長方形（基本的にはワ
イド画面に対応する）のガラス基板４３２’を、形成さ
れる陰極線に直角な方向、すなわちガラス基板４３２’
の短手方向から見た図である。従来技術においては、溶
射対象になるガラス基板４３２’は金属性の載置台４３
３’の上に直接設置される。これは、プラズマ溶射トー
チ４３６’から噴射されたプラズマジェット４３７’に
よってガラス基板４３２’に与えられる熱負荷を、でき
るだけ速やかに載置台４３３’に逃すためである。

【０１５０】図１８は、図１７の各点ａ′，ｂ′及び
ｃ′におけるガラス基板４３２’の裏面の温度変化を示
す図である。図１８の横軸は溶射が進行して行く時間に
対応し、縦軸は各点での温度を示している。すなわち、
図１８の曲線Ａ’は、図１７における点ａ′の温度変化
を示し、同じく曲線Ｂ′及びＣ′はそれぞれ点ｂ′及び
点ｃ′点の温度変化を示している。図１８より明らかな
ように、それぞれの点の温度は、プラズマ溶射トーチ４
３６′が移動してプラズマジェット４３７’がその点に
近づくにつれて上昇し、その点の真上を通過するときに
最大温度を示し、遠ざかるにつれて減少する。

【０１５１】上記のこの温度プロファイルの上昇下降の
勾配は、載置台４３３′への熱移動が速やかであればあ
るほど急峻である。そのため、プラズマ溶射工程中にお
ける基板裏面の最高温度（プラズマ溶射トーチが直上に
位置するときの温度）とプラズマ溶射トーチ４３６’の
通過後の温度との差、すなわち図１８におけるＴgap’
が非常に大きくなる。この大きな温度差は、ガラス基板
４３３’の上において、溶射工程が実施されている領域
とそれ以外の領域との間で熱応力を発生させる。この熱
応力は、ガラス基板４３２′に作用してその破壊を生じ
させる。

【０１５２】また、この様な従来技術においては、載置
台４３３′側への熱移動が速やかであるために、ガラス
基板４３２’の裏面での最高到達温度Ｔmaxの値を小さ
くすることができる。しかし、ガラス基板４３２’の表
面では、瞬間的には大きな熱負荷が印加されること、及
びガラスの熱伝導が悪いことによって、依然として非常
に高温になる部分が存在する。このため、ガラス基板４
３２’の表面と裏面との間の温度差が大きくなり、その
熱応力によって、ガラス基板４３２’の破壊が生じるこ
とがある。

【０１５３】図１５に示す本実施例では、上記のような
従来技術の問題点を解決するために、プラズマ溶射トー
チ４３６からガラス基板４３２に与えられる熱負荷を、
載置台４３３側に急激に逃さない様な構成になってい
る。具体的には、載置台４３３とガラス基板４３２との
間に薄い空気層４３５を設けることにより、従来例の様
な急峻な温度変化を抑制する。

【０１５４】図１６は、図１５の各点ａ，ｂ及びｃにお
けるガラス基板４３２の裏面の温度変化を示す図であ
る。図１８と同様に、図１６の横軸は溶射が進行して行
く時間に対応し、縦軸は各点での温度を示している。す
なわち、図１６の曲線Ａは、図１５における点ａの温度
変化を示し、同じく曲線Ｂ及びＣはそれぞれ点ｂ及び点
ｃ点の温度変化を示している。

【０１５５】図１６より明らかなように、図１５におけ
る各点ａ、ｂ及びｃの間の距離を図１７の点ａ′、ｂ′
及びｃ′の間の距離と同じくとっても、その温度変化プ
ロファイルはそれぞれ曲線Ａ，Ｂ及びＣの様になる。こ
の結果、プラズマ溶射工程中における基板裏面の最高温
度（プラズマ溶射トーチが直上に位置するときの温度）
とプラズマ溶射トーチ４３６の通過後の温度との差、す
なわち図１６におけるＴgapが、従来技術における同様
な温度差Ｔgap’に比べて小さくなる。この温度差Ｔgap
によるガラス基板４３２の破壊は、生じない。小さい温
度差Tgapしか発生しない理由は、ガラス基板４３２と載
置台４３３との間の空気層４３５が断熱層の役割を果た
し、載置台４３３側への急峻な熱移動が抑制されるから
である。

【０１５６】空気層４３５は、載置台４３３とガラス基
板４３２との間における閉空間を構成する。開空間が形
成されるとガラス基板４３２の裏面の温度上昇によって
自然対流が発生し、それによる載置台４３３への熱伝達
が促進されて、断熱効果が阻害されてしまう。また、閉
空間が構成される場合でも、空気層４３５の厚みが大き
すぎると自然対流が発生して十分な断熱効果が得られな
くなる。したがって、良好な断熱効果を得るためには、
空気層４３５の厚さは約１ｍｍ以下であることが望まし
い。

【０１５７】なお、空気層４３５の代わりに、断熱性に
優れた材料で形成された断熱ボードなど、他の断熱手段
を設けても良い。

【０１５８】次に、溶射工程の進行にともなうガラス基
板への熱の蓄積の影響に関して説明する。

【０１５９】図１６より、プラズマ溶射工程の進行につ
れて、ガラス基板４３２の表面における最高温度が、図
１６に実線Ｄで示すように次第に上昇する。これは、断
熱効果によって、溶射にともなう熱がガラス基板４３２
の内部に次第に蓄積されてくるためである。この熱の蓄
積によるガラス基板４３２の温度上昇にともなって、溶
射対象であるガラス基板４３２の表面状態が、溶射成膜
の進行につれて必然的に変化する。そのため、溶射され
た粒子の基板表面への付着状態が変化する。

【０１６０】図１９は、ガラス基板の上に陰極線をプラ
ズマ溶射によって形成する場合の、基板温度、溶射膜の
膜厚、溶射材料の供給レートと溶射進行時間との関係を
示す。具体的には、図１９の横軸は、溶射の進行時間に
対応したガラス基板４３２の上での陰極線の位置を表わ
す。曲線Ｂ及びＥは各位置でのガラス基板４３２の裏面
の最高到達温度であり、曲線Ｃ及びＦは成膜される溶射
膜（陰極線）の膜厚である。また、曲線Ａ及びＤは、プ
ラズマ溶射トーチからの単位時間あたりの溶射材料の供
給量（すなわち、供給レート）を示す。また、それぞれ
のデータにおいて、点線で示された曲線Ｂ，Ｃ及びＡは
従来技術における結果を示し、実線Ｅ，Ｆ及びＤは本実
施例における結果を示す。

【０１６１】従来技術では、プラズマ溶射トーチからの
溶射材料の供給レートは、溶射工程の経過時間にかかわ
らず、一般に曲線Ａに示すように一定である。また、ガ
ラス基板あるいはプラズマ溶射トーチの移動速度も、一
般には一定に保たれる。一方、ガラス基板における最高
温度は、溶射時間の経過とともに、曲線Ｂに示すように
次第に上昇していく。プラズマ溶射トーチからの溶射材
料の供給レートが一定であると、溶射によって成膜され
る膜の厚さは、曲線Ｃのように次第に増加する。これ
は、本実施例で溶射材料として用いる金属アルミニウム
粒子の付着効率が、基板温度の上昇につれて増加するた
めである。この結果、ガラス基板の前面にわたって均一
に溶射膜（陰極線）を形成することができなくなる。

【０１６２】そこで、本実施例では、プラズマ溶射トー
チからの溶射材料の供給レートを、グラフＤに示すよう
に溶射工程の経過にしたがって次第に減少させる。これ
によって、プラズマジェットによってガラス基板に伝達
される熱量が次第に減少していくので、グラフＥの如く
に基板最高温度の上昇が抑えられる。この結果、溶射に
よって形成される膜の厚さが、グラフＦの如くに溶射工
程の進行にかかわらずほぼ一定となる。

【０１６３】プラズマ溶射トーチからの溶射材料の供給
レートを減少させる具体的方法としては、プラズマジェ
ットの出力を減少させる方法や溶射材料の供給量を減少
させる方法がある。あるいは、プラズマ溶射トーチある
いはガラス基板の移動速度を次第に速くして、ガラス基
板単位面積に対する溶射材料の供給量を相対的に減少さ
せることによって、プラズマ溶射トーチからの溶射材料
の供給量を次第に減少させるのと等価な効果を得ること
もできる。本実施例では、比較的容易に実現できるプラ
ズマ溶射トーチあるいはガラス基板の移動速度の制御に
よって、上記の溶射材料の供給量の制御を行っている。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直流気体放電型画像表示装置の陰極線を溶射法によって
形成する。従来技術であるスクリーン印刷法によって陰
極線を形成すると、非導電物質であるガラスフリット
（印刷用金属ペースト）が必然的に陰極線の中に混入し
てしまう。このため、陰極線の電気抵抗が増加する。こ
れに対して、本発明にしたがって溶射法によって形成さ
れた陰極線は、若干の酸化物を除けば、ほとんど純粋な
金属粒子（溶射粒子）によって構成されている。このた
め、その線抵抗が大幅に低減される。これによって、リ
フレッシュ駆動方式あるいはメモリ駆動方式のいずれで
表示装置を駆動する場合でも、陰極線に沿った電圧降下
に起因する表示画面の輝度のむらや不点灯画素の発生、
さらにメモリマージンの低下などの原因による画質の劣
化が防がれる。特に、従来のスクリーン印刷による方法
に比べて、メモリマージンを長期間にわたって確保で
き、また駆動電圧の変動を小さく抑えることができるの
で、表示装置としての信頼性が大幅に向上する。

【０１６５】請求項２に記載のように、表面ガラス基板
の表面に所定パターンで溝を形成し、陰極線をその溝の
底部に形成すれば、放電が繰り返し発生しても、陰極線
の構成材料が広い範囲にわたって飛散することがない。
そのため、放電の経過にともなう放電面積の増加が生じ
ない。これによって、放電面積の増加にともなう放電電
圧の変動を抑制して、長期間にわたって安定した表示装
置の動作を実現することができる。

【０１６６】溶射工程の実施にあたって、溶射装置に供
給される陰極材料（溶射材料）の一次粒子の平均直径ｄ
が、請求項３に記載されているように、形成される陰極
線の幅Ｗ及び厚さｈに対して、上限がｈ／２及びＷ／９
のうちの小さい値であって下限が１０μｍである範囲内
にあるように設定する。これによって、溶射粒子が、一
次粒子の平均直径ｄの約３倍に偏平化された径を有する
ような状態でガラス基板の表面に付着するようになる。
この結果、ガラス基板との付着力が十分に確保できると
ともに、電気抵抗が非常に低いレベルにまで低減される
ような、緻密な溶射膜を得ることができる。

【０１６７】溶射工程として、請求項４に記載されてい
るようにプラズマ溶射を行えば、ファインパターンの陰
極線を緻密に、かつガラス基板への付着力が強固になる
ように形成することができる。また、プラズマ溶射で
は、広範囲の材料を制御性よく取り扱うことができる。
したがって、よりすぐれた特性を有する陰極線を、高い
再現性で形成することができる。

【０１６８】さらに、本発明にしたがって形成される陰
極線は、請求項７に記載のように、金属母線とその表面
に形成された上部被膜とからなる構成であってもよい。
このような構成の陰極線では、金属母線によって陰極線
の低抵抗率化を達成できる。同時に、上部被膜を形成す
る材料としてスパッタレートが小さい材料を選ぶことに
よって、放電収縮が抑制される。

【０１６９】請求項１２に示すように、溶射による陰極
線の形成後にさらに焼成工程を実施すれば、溶射膜（陰
極線）の構造がより緻密化される。これによって、陰極
線のさらなる低抵抗化が実現される。

【０１７０】請求項１４に記載のように、陰極線を溶射
によって形成するのに先立って、その形成箇所に相当す
るガラス基板の表面を粗面化すれば、形成される溶射膜
（陰極線）とガラス基板との付着力がさらに強固にな
る。これによって、製造工程中にハンドリング等にとも
なって何らかの機械的な負荷が溶射膜に加わっても、溶
射膜（陰極線）の剥離や断線などの問題が生じない。

【０１７１】請求項１５に記載のように、陰極線を溶射
によって形成するのに先立って、その形成箇所に相当す
るガラス基板の表面に溝を形成して、その溝の底部に陰
極線を形成すれば、放電が繰り返し発生しても、陰極線
の構成材料が広い範囲にわたって飛散することがない。
そのため、放電の経過にともなう放電面積の増加が生じ
ない。これによって、放電面積の増加にともなう放電電
圧の変動を抑制して、長期間にわたって安定した表示装
置の動作を実現することができる。

【０１７２】請求項１６に記載のように、溶射対象であ
るガラス基板を断熱手段を介して載置台の上に置き、そ
の状態で溶射工程を行えば、溶射によってガラス基板に
与えられる熱が急速に載置台側に伝わるのを妨げること
ができる。これによって、ガラス基板表面において、溶
射が実際に行われている領域とそれ以外の領域との間で
の温度差が低減され、ガラス基板に与えられる熱負荷が
低減される。これによって、熱負荷にともなうガラス基
板の破損を防ぐことができる。

【０１７３】溶射材料のガラス基板への付着効率は、基
板温度の上昇とともに次第に増大する。しかし、請求項
１７に記載のように、溶射トーチからの陰極材料の供給
レート、あるいは溶射トーチ及びガラス基板の少なくと
も一方の移動速度を制御して、溶射膜の堆積速度が溶射
時間の経過にかかわらず実質的に一定になるようにする
ことによって、溶射工程の進行にともなって溶射対象で
あるガラス基板に熱が蓄積されて基板温度が次第に上昇
しても、実質的に一定の膜厚で溶射膜（陰極線）を形成
することができる。これによって、大型の表示装置を形
成する場合であっても、大面積の表示画面の全体にわた
って均質な溶射膜（陰極線）を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における直流ＰＤＰの陰
極線の製造方法を模式的に示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施例にお
けるＰＤＰの陰極線の製造工程を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例によって形成される陰極
線の模式的な断面図である。

【図４】陰極線の厚さと比抵抗との関係を示す図であ
る。

【図５】メモリ駆動方式における陰極線での電圧降下を
示す図である。

【図６】メモリ駆動方式における長時間点灯時の駆動電
圧の変動を示す図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、溶射材料に対する加工工
程の実施による溶射材料粒子の形状の変化を模式的に示
す図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例にお
ける直流ＰＤＰの陰極線の製造方法を模式的に示す図で
ある。

【図９】本発明の第３の実施例によって形成される陰極
線の模式的な断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例における直流ＰＤＰの
陰極線の製造方法を模式的に示す図である。

【図１１】本発明の第５の実施例における直流ＰＤＰの
陰極線の製造方法を模式的に示す図である。

【図１２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施例に
おける直流ＰＤＰの陰極線の製造工程を示す断面図であ
る。

【図１３】（ａ）は、従来のスクリーン印刷によって溝
の内部に陰極線を構成した場合の典型的な断面図であ
り、（ｂ）は、本発明の第６の実施例によって溝の中に
陰極線を形成した場合の断面図である。

【図１４】本発明の第６の実施例によって形成される陰
極線に対する取り出し電極の形状を模式的に示す断面図
である。

【図１５】本発明にしたがってガラス基板の上に陰極線
をプラズマ溶射によって形成する製造プロセスを模式的
に示す図である。

【図１６】図１５に示すプラズマ照射工程における基板
温度の変化を示す図である。

【図１７】従来技術にしたがってガラス基板の上に陰極
線をプラズマ溶射によって形成する製造プロセスを模式
的に示す図である。

【図１８】図１７に示す従来技術のプラズマ照射工程に
おける基板温度の変化を示す図である。

【図１９】ガラス基板の上に陰極線をプラズマ溶射によ
って形成する場合の、基板温度、溶射膜の膜厚、溶射材
料の供給レートと溶射進行時間との関係を示す図であ
る。

【図２０】直流ＰＤＰの構成を示す斜視図である。

【図２１】直流ＰＤＰのリフレッシュ駆動方式を示す図
である。

【図２２】直流ＰＤＰのメモリ駆動方式を示す図であ
る。

【図２３】（ａ）は、従来技術の溶射法によって形成さ
れた陰極線の断面図であり、（ｂ）は、その斜視図であ
る。

【図２４】溶射法によりガラス基板の表面に陰極線を形
成するプロセスを模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１陰極２陽極３電源４アーク放電５プラズマ作動ガス５ａプラズマ作動ガスの供給ポート６、４３７、４３７’ プラズマジェット７ノズル８、２８溶射材料９、２０９溶射材料の供給ポート１０、２０、６０、４３２、４３２’ ガラス基板１１、２１マスクフィルム１２、２２開口部１３、２３、４３、４３Ｋ１〜４３Ｋｎ、５９、６３
陰極線１４、２４ブラスト粒子１５２層構造の陰極線１５ａ母線１５ｂ上層被膜１６一次粒子１７加工粒子１９エッチング溶液２５溝２９溝の底部３０陰極材料３１溝の側壁３２取り出し電極３３段差３４導電性ペースト材３９表面ガラス基板４０背面ガラス基板４１放電セル４２蛍光体４４、４４Ａ１〜４４Ａｍ陽極線４５隔壁４６絶縁層５４書き込み電圧５５維持パルス電圧６１、１００、２００、３００、４３６、４３６’ プ
ラズマ溶射トーチ６２陰極線材料粒子６５、４３３、４３３’ 載置台３１７外套３１９不活性ガス３２０不活性ガスの導入ポート４３４治具４３５空気層５００直流プラズマディスプレィパネル（ＰＤＰ）

フロントページの続き (72)発明者河野宏樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高橋一夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者安部由朗大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者平尾和則大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者新宅秀信大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面ガラス基板と、該表面ガラス基板に対向して、その間に放電ガスが封入
されて配置されている背面ガラス基板と、該背面ガラス基板の上に形成された複数の線電極を含む
陽極群と、該陽極群に直交するように該表面ガラス基板の上に配置
された複数の線電極からなる陰極群と、該陽極群及び該陰極群の交点のそれぞれに対応して設け
られた複数の放電セルと、を備えており、該陰極群に含まれる線電極が、所定の陰
極材料の粒子を溶射装置からガラス基板に向けて溶射す
る溶射法によって形成されている直流気体放電型画像表
示装置。
【請求項２】前記陰極群に含まれる線電極が、前記表
面ガラス基板の表面に形成された溝の底部に形成されて
いる請求項１の直流気体放電型画像表示装置。
【請求項３】前記陰極線に含まれる線電極のそれぞれ
の幅がＷ、厚さがｈであるときに、前記陰極材料は、前
記溶射装置に供給される一次粒子の平均直径ｄが、上限
がｈ／２及びＷ／９のうちの小さい値であって下限が１
０μｍである範囲内にあるように選択されている請求項
１または２の直流気体放電型画像表示装置。
【請求項４】前記溶射法は、プラズマ溶射法である請
求項１〜３のいずれかの直流気体放電型画像表示装置。
【請求項５】前記陰極材料が、アルミニウム、ニッケ
ル、アルミニウム合金及びニッケル合金からなるグルー
プから選択されている請求項１〜４のいずれかの直流気
体放電型画像表示装置。
【請求項６】前記放電ガスがＨｅとＸｅとの混合ガス
である請求項１〜５のいずれかの直流気体放電型画像表
示装置。
【請求項７】前記陰極群に含まれる線電極のそれぞれ
は、前記溶射法によって形成された金属母線と、金属、金属酸化物及び金属硫化物からなるグループから
選択された材料によって該金属母線の表面に形成された
上部被膜と、を含んでいる請求項１〜６のいずれかの直流気体放電型
画像表示装置。
【請求項８】前記上部被膜が、溶射法によって形成さ
れている請求項７の直流気体放電型画像表示装置。
【請求項９】前記酸化物は、ペロブスカイト構造のＬ
ａ_1-XＳｒ_XＭＯ₃（ただしＭはＣｏまたはＭｎ）である
請求項７または８の直流気体放電型画像表示装置。
【請求項１０】前記陰極群に含まれる線電極のそれぞ
れは、溶射された前記陰極材料の粒子が偏平して積層す
ることによって形成されている請求項１〜６の直流気体
放電型画像表示装置。
【請求項１１】前記金属母線は、溶射された粒子が偏
平して積層することによって形成されている請求項７〜
９の直流気体放電型画像表示装置。
【請求項１２】前記陰極群が、溶射法の実施後にさら
に４００℃以上の温度における焼成工程を経て形成され
ている請求項１〜１１のいずれかの直流気体放電型画像
表示装置。
【請求項１３】表面ガラス基板と、該表面ガラス基板に対向して、その間に放電ガスが封入
されて配置されている背面ガラス基板と、該背面ガラス基板の上に形成された複数の線電極を含む
陽極群と、該陽極群に直交するように該表面ガラス基板の上に配置
された複数の線電極からなる陰極群と、該陽極群及び該陰極群の交点にそれぞれに対応して設け
られた複数の放電セルと、を備える直流気体放電型画像表示装置の製造方法であっ
て、前記陰極群を形成する工程が、（ａ）ガラス基板の表面にマスクフィルムを形成する工
程と、（ｂ）該マスクフィルムに所定のパターンで開口部を形
成する工程と、（ｃ）該マスクフィルムの上面に配置された溶射トーチ
から所定の陰極材料を溶射するとともに、該溶射トーチ
及び該ガラス基板の少なくとも一方を所定のパターンで
移動させて、該ガラス基板の表面のうちで該開口部に相
当する箇所に該陰極群に含まれている線電極となる溶射
膜を堆積させる工程と、（ｄ）該マスクフィルムを該ガラス基板の表面から除去
する工程と、を含有する直流気体放電型画像表示装置の製造方法。
【請求項１４】前記工程（ｃ）が、前記開口部に相当
する前記ガラス基板の表面を粗面化する工程をさらに包
含する請求項１３の直流気体放電型画像表示装置の製造
方法。
【請求項１５】前記工程（ｃ）が、前記開口部に相当
する前記ガラス基板の表面に所定の深さの溝を形成する
工程をさらに包含し、前記溶射膜が該溝の底部に堆積さ
れる請求項１３の直流気体放電型画像表示装置の製造方
法。
【請求項１６】前記工程（ｃ）において、前記ガラス
基板を断熱手段を介して載置台の上に配置して溶射工程
が行われる請求項１３〜１５の直流気体放電型画像表示
装置の製造方法。
【請求項１７】前記工程（ｃ）において、溶射時間の
経過とともに、前記溶射トーチからの前記陰極材料の供
給レート、あるいは該溶射トーチ及び前記ガラス基板の
少なくとも一方の移動速度を制御して、前記溶射膜の堆
積速度を実質的に一定に保つ請求項１３〜１６の直流気
体放電型画像表示装置の製造方法。