JPWO2008010268A1 - プラズマディスプレイパネルおよびその前面板 - Google Patents

Abstract

プラズマディスプレイパネルは、電極（Ｘ，Ｙ）を被覆しかつ放電ガス空間（３１）に露出する酸化マグネシウム膜（１８）を有する。酸化マグネシウム膜（１８）はシリコンおよびカルシウムを不純物として含み、当該酸化マグネシウム膜（１８）における不純物の含有量は８００〜２０５０重量ｐｐｍである。膜中のシリコンおよびカルシウムの総量を８００〜２０５０重量ｐｐｍに制御することによって、放電開始電圧を２０ボルト以上下げることができる。

Description

本発明は、電極を被覆する酸化マグネシウム膜を有したプラズマディスプレイパネルに関し、詳しくは酸化マグネシウム膜の改良に関する。

ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルは電極を被覆する絶縁体を備える。絶縁体は厚さ１０〜５０μｍ程度の誘電体層とその上に積層された厚さ０．５〜１μｍ程度の保護膜とで構成される。誘電体層は十分な量の壁電荷を帯電させるための層である。保護膜は耐スパッタ性に優れる材料からなり、放電時のイオン衝突による誘電体層の劣化を防ぐ。

一般に、保護膜は酸化マグネシウム（ＭｇＯ：マグネシア）からなる。酸化マグネシウムは高γ物質であるので、酸化マグネシウムからなる保護膜は二次電子を放出し易い性質をもつ。二次電子の放出によって放電開始電圧が下がり駆動電圧マージンが拡がる。

このように放電特性に影響を及ぼす保護膜の組成に関して、シリコン（Ｓｉ）を５００〜１００００ｐｐｍの割合で含有する酸化マグネシウム膜が、黒ノイズと呼ばれる表示不良の発生率の低減に有効であるとの報告が特許第３２４７６３２号公報にある。

特開２００３−１０９５１１号公報では、放電特性を向上させる手段として、酸化マグネシウム膜にシリコンを５００〜１５０００ｐｐｍの割合で含有させ、かつ他の不純物であるカリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）およびクロム（Ｃｒ）の含有量を可及的に少なくすることが提案されている。

一方、特開２００５−３４０２０６号公報では、酸化マグネシウム膜にカルシウム、アルミニウム（Ａｌ）、およびシリコンをドーピングすることが提案されている。好ましいドーピング量として、Ｃａ：１００〜３００ｐｐｍ、Ａｌ：６０〜９０ｐｐｍ、Ｆｅ：６０〜９０ｐｐｍ、Ｓｉ：４０〜１００ｐｐｍが開示されている。
特許第３２４７６３２号公報 特開２００３−１０９５１１号公報 特開２００５−３４０２０６号公報

プラズマディスプレイパネルの駆動に関する課題としてアドレッシングの高速化がある。より高速のアドレッシングが可能になれば、現状のアドレス期間内に現状よりも多くの表示ラインを走査することができるので、画面の高解像度化を実現することができる。また、表示ラインを増やす代わりに、アドレッシングの高速化によって所要時間が短くなる分だけサステイン期間を延長すれば、表示放電の回数を増やして輝度を高めることができる。

アドレッシングの高速化を図る上で望まれるセル構造は、アドレスパルスのパルス幅を短くしてもアドレス放電ミスが発生しない構造である。アドレス放電ミスはパルス印加から放電が始まるまでの放電遅れ時間がアドレスパルスのパルス幅よりも長い場合に発生する。アドレス放電ミスの発生確率を低減するには、現状よりも放電開始電圧が低く放電の起き易いセルが必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、放電の起き易いセルをもつ表示品質の向上に有用なプラズマディスプレイパネルの提供を目的としている。

酸化マグネシウム膜の不純物含有量（以下において不純物濃度ということがある）と放電特性との関係を調べたところ、不純物としてシリコンおよびカルシウムを含みこれらの含有量の総和が８００〜２０５０ｐｐｍの範囲内である場合では他の場合と比べて放電特性が良好であることが判明した。本発明はこの事実に基づいている。

上記目的を達成するプラズマディスプレイパネルは、電極を被覆しかつ放電ガス空間に露出する酸化マグネシウム膜を有する。前記酸化マグネシウム膜はシリコンおよびカルシウムを不純物として含み、当該酸化マグネシウム膜における前記不純物の含有量が８００〜２０５０ｐｐｍである。本明細書における含有量の単位である[ｐｐｍ]は詳しくは[重量ｐｐｍ]である。

本発明に係るプラズマディスプレイパネルのセル構造の一例を示す分解斜視図である。 シリコンおよびカルシウムの含有量の総和と放電特性との関係を示すグラフである。 カルシウムの含有量と放電特性との関係を示すグラフである。 シリコンの含有量と放電特性との関係を示すグラフである。

本発明は、放電に関わる酸化マグネシウム膜を有した各種のプラズマディスプレイパネルに適用することができる。図１に示すプラズマディスプレイパネル１は一例である。

プラズマディスプレイパネル１は前面板１０と背面板２０とを備える。図では内部構造を解り易くするために前面板１０と背面板２０とが離れているよう描かれているが、実際はこれらは当接する。前面板１０は、ガラス基板１１、第１の電極である表示電極Ｘ、第２の電極である表示電極Ｙ、ＡＣ駆動のための誘電体層１７、および誘電体層１７に対するスパッタリングを防ぐ保護膜としての酸化マグネシウム膜１８を備える。背面板２０は、ガラス基板２１、第３の電極であるアドレス電極Ａ、誘電体層２２、複数の隔壁２３、赤（Ｒ）の蛍光体２７、緑（Ｇ）の蛍光体２８、および青（Ｂ）の蛍光体２９を備える。

前面板１０において、表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、ガラス基板１１の内面に交互に且つ等間隔に配列されている。この配列における全ての電極間隙が面放電ギャップであり、隣り合う表示電極Ｘと表示電極Ｙとが面放電のための電極対を構成する。これら表示電極のそれぞれは、太い帯状にパターニングされた透明導電膜１３と、細い帯状にパターニングされた金属膜（バス導体）１５とで構成される。なお、表示電極配列の他の例としてマトリクス表示の各行に独立に制御可能な電極対を対応させる形式がある。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙを被覆する誘電体層１７は、画面全体に拡がる厚さ３０μｍ程度の低融点ガラス層である。酸化マグネシウム膜１８の詳細は後述する。

背面板２０において、アドレス電極Ａはセル配列ピッチと同じピッチで配列されており、表示電極Ｘおよび表示電極Ｙと交差する。これらアドレス電極Ａと前面板１０の表示電極Ｙとがアドレス放電によるセル選択のための電極マトリクスを構成する。隔壁２９はアドレス電極配列の電極間隙に配置されている。隔壁２９によって放電ガス空間がマトリクス表示の列ごとに区画され、各列に対応した列空間３１が形成される。蛍光体層２７，２８，２９は、誘電体層２２の表面と隔壁２３の側面とを覆うように配置され、放電ガスが放つ紫外線によって励起されて発光する。

以上の構成をもつプラズマディスプレイパネル１は、前面板１０および背面板２０のそれぞれを作製する工程、封着材によって前面板１０と背面板２０の周辺部どうしを接合する工程、接合により形成された内部空間に残留するガスを排気する工程、および排気によって清浄化された内部空間に放電ガスを充填する工程によって製造される。

前面板１０の作製に際して、酸化マグネシウム膜１８は真空蒸着法によって形成される。真空蒸着は工業的に実績があり量産に適している。ここでいう真空蒸着はイオンプレーティングを併用する蒸着を含む。

以下、本発明の特徴に係る酸化マグネシウム膜１８の不純物濃度について説明する。

放電特性の評価のための試料として、酸化マグネシウム膜１８の不純物濃度が異なることを除いて同じ構成をもつ複数のプラズマディスプレイパネル（以下、特性試料という）を製造した。これら特性試料のそれぞれの酸化マグネシウム膜１８の成膜に先立って、９９．９５％以上の高純度の酸化マグネシウム粉末にシリコンの酸化物およびカルシウムの酸化物を添加した粉末をペレット状に焼結させた。この要領で、酸化物の添加量が異なる複数の蒸着材料を作製した。これら蒸着材料を用いて反応性電子ビーム蒸着法によって厚さ約８００ｎｍの酸化マグネシウム膜を成膜した。

成膜条件の範囲は次のとおりである。
蒸着圧力：０．００５〜０．１５Ｐａ
基板温度：１００〜３００℃
反応ガス：酸素
作製された特性試料に駆動回路を接続し、試験用パターンを表示させる試験を行った。試験用パターンは、選択された表示ラインの１／３のセルを発光させる十分に広いライン間隔をもつ単色のストライプパターンである。駆動シーケンスは、アドレッシングとそれに続くサステインとを含む。アドレッシングでは、発光すべきセルの表示電極Ｙとアドレス電極Ｙとの電極間にアドレスパルスを印加し、それによって壁電荷を形成するためのアドレス放電を起こす。サステインでは全てのセルの表示電極Ｘと表示電極Ｙとの電極間にサステインパルスを印加する。サステインパルスはアドレッシングで正しく壁電荷が形成されたセルのみで表示放電を生じさせる。アドレス放電ミスが発生しなければ、サステインにおいて試験用パターンが正しく表示される。

試験では、アドレスパルスの波高値を徐々に上げていき、発光すべきセルが全て発光した波高値をアドレス放電の放電開始電圧として記録した。各特性試料について同じ試験を複数回行い、それらの結果の平均値を測定値とした。

試験の後、各特性試料を分解して前面板の中央部分から１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの小片を、不純物濃度の評価のための試料（以下、濃度試料という）として切り出した。

濃度試料の酸化マグネシウム膜１８の不純物濃度を二次イオン質量分析計(Secondary Ionization Mass Spectrometer)によって測定した。

上記試験および測定によって図２に示す結果を得た。図２のグラフの横軸は不純物であるシリコンおよびカルシウムの濃度の和（不純物総量）に対応し、縦軸は比較例との放電開始電圧の差に対応する。ここでの比較例は、上記高純度の酸化マグネシウム粉末からなる蒸着材料を用いて成膜された不純物が添加されていない酸化マグネシウム膜をもつプラズマディスプレイパネルである。

図２において、例えば不純物総量が８００ｐｐｍの場合の放電開始電圧は比較例の放電開始電圧と比べて約２３ボルト低い。図２からは、不純物総量を８００〜２０５０ｐｐｍに制御することによって、放電開始電圧が２０ボルト以上低くなるという放電特性の顕著な改善効果の得られることが分かる。

図３はシリコン濃度を４９０ｐｐｍとしてカルシウム濃度を１０〜１０００ｐｐｍの範囲で変化させた場合の濃度と放電開始電圧との関係を示す。カルシウム濃度を１０ｐｐｍとした場合に比べて、５００ｐｐｍ以上とした場合には放電開始電圧が約１０ボルト低い。図３からは放電特性を改善するには、ある量以上のカルシウムの添加が必要であることが分かる。

図４はカルシウム濃度を５００ｐｐｍとしてシリコン濃度を２５０〜１１００ｐｐｍ程度の範囲で変化させた場合の濃度と放電開始電圧との関係を示す。図２からは、シリコン濃度を４００〜１０５０ｐｐｍに制御することによって、放電開始電圧が２０ボルト以上低くなるという放電特性の顕著な改善効果の得られることが分かる。シリコン濃度が４００ｐｐｍ以下の場合および１０５０ｐｐｍ以上の場合には十分な改善効果は得られない。

以上の実施形態において、プラズマディスプレイパネル１の構成は本発明の主旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。酸化マグネシウム膜１８の厚さは５００ｎｍ以上、例えば５００〜１０００ｎｍでよい。誘電体層１７は焼成ガラスに限らず、気相成長膜であってもよい。隔壁２３に代えてメッシュパターンの隔壁を採用することができる。

本発明は、プラズマディスプレイパネルの性能の向上に貢献する。

Claims (5)

1. 電極を被覆しかつ放電ガス空間に露出する酸化マグネシウム膜を有したプラズマディスプレイパネルであって、
   前記酸化マグネシウム膜はシリコンおよびカルシウムを不純物として含み、不純物含有量が８００〜２０５０ｐｐｍである
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記酸化マグネシウム膜におけるカルシウムの含有量が４００〜１０００ｐｐｍである
   請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記酸化マグネシウム膜におけるシリコンの含有量が４００〜１０５０ｐｐｍである
   請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記酸化マグネシウム膜は真空蒸着膜である
   請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. プラズマディスプレイパネルの前面板であって、
   ガラス基板と、前記ガラス基板上に配列された電極と、前記電極を被覆する誘電体層と、前記誘電体層に積層された酸化マグネシウム膜を有し、
   前記酸化マグネシウム膜はシリコンおよびカルシウムを含み、シリコンの含有量は４００〜１０５０ｐｐｍであり、カルシウムの含有量は４００〜１０００ｐｐｍである
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの前面板。