(57)【要約】【課題】放電電圧の経時変化の少ない高品質・長寿命のプラズマディスプレイパネルを実現することを目的とする。【解決手段】基板上に形成した複数の表示電極６を覆うように誘電体層８を形成するとともにその誘電体層８上に保護膜９を形成した前面基板３と、この前面基板３に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極６と交差する方向にデータ電極１２を形成するとともに前記放電空間１６を区画する隔壁１４を設けた背面基板１１とを有し、前記保護膜９は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒９ａの集合体で構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護膜を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面基板とを有し、前記保護膜は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒の集合体で構成した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】
基板上に形成した複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護膜を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面基板とを有し、前記保護膜は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒をエアロゾルデポジション法により形成す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示に用いられ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。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面で薄型軽量を実現できるカラー表示デバイスとしてプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と略記する）が注目されている。
【０００３】
ＰＤＰとして代表的な交流面放電型ＰＤＰは、対向配置された前面基板と背面基板との間に多数の放電セルが形成されている。前面基板は、１対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対がガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層及び保護膜が形成されている。ここで保護膜は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のアルカリ土類酸化物の薄膜であり、誘電体層をイオンスパッタから保護するとともに放電開始電圧等の放電特性を安定させるために設けられている。背面基板は、ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上に井桁状の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面基板と背面基板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のＰＤＰの各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色、緑色及び青色の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
【０００４】
ＰＤＰを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。サブフィールドは、初期化期間、書込み期間及び維持期間を有する。初期化期間では各放電セルで初期化放電を発生させて、それに続く書込み放電に必要な壁電荷を形成する。書込み期間では、表示を行うべき放電セルで選択的に書込み放電を発生させて、それに続く維持放電に必要な壁電荷を形成する。そして維持期間では、走査電極及び維持電極に交互に維持パルスを印加して、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。
【０００５】
ここで、上述のように、保護膜は、ガス放電時に生じるイオン衝撃から誘電体層及び電極を保護する役割（耐スパッタ性）と共に、放電時に２次電子を放出し電荷を保持する、いわゆるメモリ機能の役割を果たす。そのため保護膜は、耐イオン衝撃性（耐スパッタ性）と２次電子放出性に優れる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの金属酸化膜が一般的に用いられている。
【０００６】
しかしながら、アルカリ土類金属である酸化マグネシウムは、材料としての性質や、その膜構造が柱状構造であることから、水（Ｈ2Ｏ）や炭酸ガス（ＣＯ2）の吸着性が高く、その吸着した水分などは、２次電子放出能に悪影響を及ぼし、結果として放電電圧に大きな影響を与える。そのため、保護膜の水分などの吸着量を低減する方法が提案されてきた。例えば、特許文献１では、保護膜は２層からなり、外面側の層は放電性能が高い材質、内面側の層は水の吸着性能が低い材料から形成することにより、水の影響を低減する技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、これらの従来技術を利用してもなお、保護膜における水分などの含有量は多く、２次電子放出能に影響を与え、放電維持電圧の経時変化が大きいという課題がある。
【特許文献１】特開２００３−７２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑み、保護膜に吸着する水や不純物ガスを低減することで、ＰＤＰのガス放電空間に持ち込まれる水や不純物ガスを減らし、放電電圧の経時変化の少ない高品質・長寿命のＰＤＰを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために本発明は、基板上に形成した複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護膜を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面基板とを有し、前記保護膜は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒の集合体で構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、基板上に形成した複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護膜を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面基板とを有し、前記保護膜は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒をエアロゾルデポジション法により形成することを特徴とする製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＭｇＯの多結晶膜であって、かつ結晶同士の界面の粒界層が極めて薄くしか存在しないため、水分や不純物ガスの吸着量が減少し、結果としてＰＤＰのガス放電空間内に持ち込まれる水や不純物ガスを極度に減らすことが可能となる。同時に、この保護膜は、微結晶が高い充填密度で集合した膜であって、高い耐スパッタ性及び高い２次電子放出特性をも両立することができ、これにより高品質・長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るＰＤＰ及びその製造方法について図１〜図３の図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１は、ガラス基板からなる前面基板３などよりなる前面板２と、ガラス基板からなる背面基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。
【００１４】
前面板２の前面基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。この走査電極４と維持電極５は、それぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ2）などからなる透明電極と、透明電極上に形成された金属バス電極とにより構成されている。金属バス電極は、透明電極の長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。また、前面基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護膜９が形成されている。
【００１５】
また、背面板１０の背面基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のデータ電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、データ電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にデータ電極１２毎に、紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とデータ電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。
【００１６】
図２（ａ）は図１に示すＰＤＰの放電セル部分を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部、すなわち保護膜部分を拡大して示す拡大図である。
【００１７】
次に、上記保護膜９について説明する。保護膜９は、エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法という）を用い、ＭｇＯ微粒子を誘電体層８上に衝突させて形成した膜であり、膜厚は０．５μｍ〜５μｍ程度である。
【００１８】
このようなＡＤ法によって成膜された保護膜９は、ＭｇＯの結晶粒９ａが個々の結晶型を維持した微結晶の集合体となっており、その結晶粒の平均粒径が５ｎｍ〜５００ｎｍの膜となっている。さらに、微結晶間の粒界９ｂは非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの微結晶集合体となる。なお、一般的に、蒸着などで成膜された保護膜は、柱状構造を有し、且つ多くの酸素欠損が存在し、これらの欠陥が吸着サイトとして働くため、多量の水分や不純物ガスが、保護膜表面、及び膜中に吸着してしまうが、本実施の形態による保護膜によれば、ＭｇＯ微粒子の結晶構造が成膜後も維持されるため、酸素欠損が非常に少なく、しかも保護膜９中の微結晶間の粒界は非常に薄いため、吸着サイトとなりうる欠陥等が少ない。従って、水分や不純物ガスの吸着が低減され、結果として放電空間内に水分や不純物ガスが持ち込まれない。
【００１９】
なお、ここで用いられるＭｇＯ微粒子としては、表面にキズや欠陥が少ないことが好ましく、またＭｇＯ微粒子以外の金属酸化物微粒子を複数種混合した複合酸化物膜であってもよい。
【００２０】
次に、保護膜９の成膜方法について説明する。本発明においては、保護膜９は、平均粒径が１０ｎｍ〜５００ｎｍで粒界の平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍの結晶粒をＡＤ法により形成することを特徴とする。このＡＤ法は、セラミック材料等脆性材料の微粒子をエアロゾル化して、キャリアガスと共に基板等に衝突させて、基板表面に脆性材料の固体構造物を形成する方法である。このＡＤ法の特徴は、粒子径、基板等への衝突速度、プロセス雰囲気等のある条件下において、室温にて特異な構造の脆性材料固体構造物を形成できる点である。この固体構造物は、微結晶の集合体であり、結晶同士の界面の粒界層が極めて薄くしか存在しないという特徴を有する。また、この固体構造物は、従来の窯業プロセスでは常識とされていた１０００℃前後の焼結工程を必要とせず、高温焼結したバルク焼結体と同様にボイドレスで緻密な構造を有するため、ガラス基板上にも形成できるセラミックス薄膜として幅広い応用が期待できる。さらに、蒸着法等従来の薄膜形成技術の１０倍以上の成膜速度が得られるため、産業的にも高い可能性を秘めている。
【００２１】
図３は、ＡＤ法を用いた成膜装置の一例を示す部分模式図である。
【００２２】
この成膜装置２０は、原材料微粒子のエアロゾルを発生、供給する部分と成膜室とから構成されている。さらに詳細には、原材料エアロゾルの供給部分は、エアロゾル発生容器２１と、キャリアガス導入管２２と、搬送管２３と、ノズル２４とを含んでいる。キャリアガス導入管２２は、原材料微粒子２８を搬送するためのガス（キャリアガス）を供給し、エアロゾル発生容器２１内で原材料微粒子２８を浮遊させるため、その先端が原材料微粒子２８内に埋没するように配置されている。搬送管２３は、原材料微粒子２８をキャリアガスと共に吸引し、ノズル２４に搬送する。ノズル２４は、搬送管２３によって搬送された原材料微粒子を、基板に向けて噴射する。このノズル２４の出射端部の形状は、成膜のパターンに応じて変更してもよい。なお、混合する原材料微粒子が複数種の場合は、これらのエアロゾルの供給部分が複数組必要となる。
【００２３】
一方の成膜室は、チャンバー２５と、ＸＹＺステージ２６と、真空ポンプ２７からなり、前述のエアロゾル供給部分の搬送管２３及びノズル２４がチャンバー２５内に挿入されている。チャンバー２５内は予め真空ポンプ２７によって成膜環境の調整がなされる。ＸＹＺステージ２６は、ノズル２４とＸＹＺステージ２６上に配置された基板２９との相対位置を制御するため、３次元に移動可能なステージとなっている。ＸＹＺステージ２６を移動させながら、ノズル２４から原材料微粒子を噴射させることにより、基板２９上に所望のパターンを形成する。
【００２４】
なお、図３に示す成膜装置２０では、ノズル２４を固定し、ＸＹＺステージ２６を移動させる構成となっているが、ステージ側を固定し、ノズル側を移動させても、ノズルとステージの両方を可動としてもよい。さらに、成膜装置２０では、ノズル２４の噴射方向は基板２９の法線方向と平行に配置されているが、両者に角度を設けて配置してもよい。これにより、原材料微粒子が基板２９に衝突する際の衝突エネルギーを調整することができる。またさらに、ＸＹＺステージ２６や搬送管２３等に加熱機構を設けていてもよい。
【００２５】
成膜の際は、エアロゾル発生容器２１に原材料微粒子２８を投入する。キャリアガスとしては窒素ガスや、アルゴンガス、ヘリウムガスを含む不活性ガスや、乾燥空気、酸素ガス、水素ガス等を用いることができる。原材料微粒子の噴射速度としては、５０ｍ／ｓ〜５００ｍ／ｓに調整されることが好ましく、キャリアガスの吐出圧やノズル２４の形状等で調整する。
【００２６】
このようなＡＤ法によって成膜された保護膜９は、上述したように、ＭｇＯの結晶粒９ａが個々の結晶型を維持した微結晶の集合体となり、さらに微結晶間の粒界９ｂは非常に薄く、その平均厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍである微結晶集合体となる。
【００２７】
以上のように本発明によれば、ＡＤ法により形成したＭｇＯの多結晶膜であって、かつ結晶同士の界面の粒界層が極めて薄くしか存在しないため、水分や不純物ガスの吸着量が減少し、結果としてＰＤＰのガス放電空間内に持ち込まれる水や不純物ガスを極度に減らすことが可能となる。同時に、この保護膜は、微結晶が高い充填密度で集合した膜であって、高い耐スパッタ性及び高い２次電子放出特性をも両立することができ、これにより高品質・長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように本発明は、高品質で長寿命のＰＤＰを実現する上で有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＤＰの構造を一部を断面で示す斜視図
【図２】本発明のＰＤＰの放電セル部分の断面図及び要部拡大図
【図３】エアロゾルデポジション法の成膜装置の一例の構成を示す部分模式図
【符号の説明】
【００３０】
１  ＰＤＰ
２  前面板
３  前面基板
４  走査電極
５  維持電極
６  表示電極
８  誘電体層
９  保護膜
９ａ  結晶粒
９ｂ  粒界
１０  背面板
１１  背面基板
１２  データ電極
１４  隔壁
１５  蛍光体層
１６  放電空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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