(57)【要約】【課題】従来のＭｇＯ薄膜による保護層では電子放出の温度依存性が大きく、低温になるほど電子放出性能が悪化して点灯不良となる課題があった。そこで本発明は、放電遅れの温度依存性を解消し、画質の優れたプラズマディスプレイパネルを提供することを目的とする。【解決手段】（１１１）に配向した粒子径２０〜１００ｎｍのカラム状の母結晶１４ａと、粒子径１〜１０ｎｍの微結晶１４ｂとが混在した状態の保護層１４を備えるプラズマディスプレイパネル１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１１１）に配向した粒子径２０〜１００ｎｍのカラム状の母結晶と、粒子径１〜１０ｎｍの微結晶とが混在した状態の保護層を備えるプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
前記保護層微結晶の密度が、１×１０16個／ｃｍ3以上である請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記保護層は、少なくとも酸化マグネシウムを含む請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関し、特に保護層に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品位テレビジョン画像を大画面で表示するためのディスプレイ装置として、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとも呼ぶ）を使用した表示装置への期待が高まっている。ＰＤＰは、基本的には前面パネルと背面パネルとで構成されている。
【０００３】
前面パネルは、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極よりなる表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、誘電体層上に形成された保護層とで構成されている。
【０００４】
一方、背面パネルは、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色でそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている。
【０００５】
そして、前面パネルと背面パネルとはそれぞれの電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって形成された放電空間（放電セル）にはＮｅ−Ｘｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。
【０００６】
ここで、保護層には、ガス放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護する保護性能と、放電電圧を下げて応答性の高い放電を実現するための高い電子放出性能が要求され、通常、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜が使われている。この保護層は（１１１）に配向したカラム状の結晶から構成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３１５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、画像の高精細化などに伴い、ＰＤＰの放電セルの高精細化が要求されている。高精細化に伴い走査線数が増加してテレビ映像を表示する場合、１フィールド＝１／６０［ｓ］内で全てのシーケンスを終了させるためには、信号電圧を印加する高速駆動が必要となる。また、シングルスキャン方式などの簡易駆動方式による低コスト化などに伴い、放電の高速応答性が要求されるようになっている。
【０００８】
これらの要求に対して、従来のＭｇＯ薄膜による保護層では電子放出の温度依存性が大きく、低温になるほど電子放出性能が悪化して点灯不良となる課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、放電遅れの温度依存性を解消し、画質の優れたＰＤＰを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を実現するために本発明ＰＤＰは、（１１１）に配向した粒子径２０〜１００ｎｍのカラム状の母結晶と、粒子径１〜１０ｎｍの微結晶とが混在した状態の保護層を備えるというものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放電遅れの温度依存性が解消され、もって画質の優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイ装置について、図を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１は、前面パネル２と背面パネル３とから構成されている。前面パネル２は、前面ガラス基板１１上に走査電極１２ａ、維持電極１２ｂを交互にストライプ状に形成し、さらにこれらの走査電極１２ａ、維持電極１２ｂを絶縁層としての誘電体ガラス層１３および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１４で覆うことにより形成されたものである。この保護層１４は、図１中に断面を模式的に拡大図で示すように、カラム状の母結晶１４ａと微結晶１４ｂとが混在する構成となっている。
【００１４】
一方、背面パネル３は、背面ガラス基板２１上に、ストライプ状にアドレス電極２２を形成し、これを覆うように下地誘電体層２３を形成している。さらに、アドレス電極２２を挟むように下地誘電体層２３上にストライプ状に隔壁２４を形成し、隔壁２４間に蛍光体層２５を設けることにより形成されたものである。
【００１５】
そして、前面パネル２と背面パネル３とを対向配置して周辺部を封着し、隔壁２４で仕切られた空間に放電ガスを封入することで放電セルを有する放電空間４が形成される。蛍光体層はカラー表示のために通常、赤色、緑色、青色の３色の蛍光体層２５が順に配置されている。また、放電空間４内には、例えばネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）を混合してなる放電ガスが通常、０．６７×１０5Ｐａ程度の圧力で封入されている。
【００１６】
次に、ＰＤＰの駆動方式について説明する。図２は本発明の一実施の形態によるＰＤＰの駆動回路の構成を示すブロック図である。駆動回路は、アドレス電極駆動部３１と、走査電極駆動部３２と、維持電極駆動部３３とから構成されている。ＰＤＰのアドレス電極２２にアドレス電極駆動部３１を接続し、走査電極１２ａに走査電極駆動部３２を接続するとともに、維持電極１２ｂに維持電極駆動部３３を接続している。
【００１７】
一般に交流型のＰＤＰでは１フレームの映像を複数のサブフィールド（ＳＦ）に分割することによって階調表現をする方式が用いられている。そして、この方式では放電セル中の気体の放電を制御するためにひとつのＳＦをさらに４つの期間に分割している。図３は本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける駆動波形の中の一つのＳＦ中の駆動波形を示すタイムチャートであり、この４つの期間について図３を用いて説明する。
【００１８】
図３において、セットアップ期間では放電を生じやすくするためにＰＤＰ内の全放電セルに均一に壁電荷を蓄積させる。アドレス期間では点灯させる放電セルの書き込み放電を行う。サステイン期間ではアドレス期間で書き込まれた放電セルを点灯させその点灯を維持させる。イレース期間では壁電荷を消去させることによって放電セルの点灯を停止させる。
【００１９】
セットアップ期間では、走査電極１２ａにアドレス電極２２および維持電極１２ｂに比べ高い電圧を印加して放電セル内の気体を放電させる。それによって発生した電荷はアドレス電極２２、走査電極１２ａおよび維持電極１２ｂ間の電位差を打ち消すように放電セルの壁面に蓄積される。走査電極１２ａ付近の保護層１４表面には負の電荷が壁電荷として蓄積され、またアドレス電極２２付近の蛍光体層２５表面および維持電極１２ｂ付近の保護層１４表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。この壁電荷により走査電極１２ａとアドレス電極２２間、走査電極１２ａと維持電極１２ｂ間には所定の値の壁電位が生じる。
【００２０】
アドレス期間では、放電セルを点灯させる場合に、走査電極１２ａとアドレス電極２２間に前述の壁電位と同方向に電圧を印加させ、走査電極１２ａと維持電極１２ｂ間に壁電位と同方向に電圧を印加させることにより書き込み放電を生じさせる。この結果、蛍光体層２５表面、保護層１４表面には負の電荷が蓄積され、走査電極１２ａ付近の保護層１４表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。これにより維持電極１２ｂと走査電極１２ａ間には所定の値の壁電位が生じる。
【００２１】
サステイン期間では走査電極１２ａに維持電極１２ｂに比べ高い電圧を印加させる。つまり維持電極１２ｂと走査電極１２ａ間に前述の壁電位と同方向に電圧を印加させて維持放電を生じさせる。これによりセル点灯を開始させることができる。そして、維持電極１２ｂと走査電極１２ａ交互に極性が入れ替わるようにパルスを印加することにより断続的にパルス発光させることができる。
【００２２】
イレース期間では、幅の狭い消去パルスを維持電極１２ｂに印加することによって不完全な放電が発生して壁電荷が消滅するため、消去が行われる。
【００２３】
放電セル構造の高精細化に伴って走査線数が増加するが、テレビ映像を表示する場合には１フィールド＝１／６０［ｓ］内で全てのシーケンスを終了させる必要がある。これに応えるには、アドレス期間に印加するアドレスパルスのパルス幅を狭くして高速駆動を行う必要がある。しかしながら、パルスの立ち上がりからかなり遅れて放電が行われるという「放電遅れ」が存在するために、印加されたパルス幅内で放電の終了する確率が低くなり、本来点灯すべきセルに書き込みなどができずに点灯不良が生じてしまう現象が発生する。放電遅れは、放電が開始される際にトリガーとなる初期電子が保護層１４表面から放電空間中に放出されにくいことが主要な要因として考えられている。特に低温になるほど初期電子が放出されにくくなる為、放電遅れ時間が長くなってしまう。
【００２４】
図４は本発明者らが行った検討の結果である、従来のＰＤＰにおける放電遅れ時間の温度依存性の一例を示す図である。図４において、横軸は初期化放電から実際にアドレスパルスを印加するまでの時間を待機時間としてとり、縦軸には実際のアドレスパルスを印加して測定した放電遅れ時間のうちの統計遅れ時間と呼ばれる放電の発生しやすさの目安となる数値をとっている。
【００２５】
図４に示すように、−２０℃〜９０℃の範囲でＰＤＰの表面温度を変化させ、待機時間に対する放電遅れ時間を測定した。図４に示す結果から、放電遅れ時間は大きな温度依存性を有しており、低温になるほど放電遅れ時間が大幅に長くなることがわかる。
【００２６】
以上より、温度によらず初期電子が放出されやすい状況を作り出すことができれば、放電遅れによる点灯不良を効果的に防止することができるものと考えられる。
【００２７】
ここで、放電遅れ時間はＰＤＰの構成や材料、駆動方式によって影響を受けるが、特に保護層１４による影響が大きい。
【００２８】
そこで本発明の一実施の形態によるＰＤＰは、前面ガラス基板１１上に形成した走査電極１２ａ、維持電極１２ｂを誘電体ガラス層１３で覆うとともに誘電体ガラス層１３を保護層１４で覆ったＰＤＰであって、保護層１４の材料は、ＭｇＯ、または、ＭｇＯに種々の元素を添加した材料からなり、（１１１）に配向した粒子径２０〜１００ｎｍのカラム状の母結晶１４ａと、粒子径１〜１０ｎｍの微結晶１４ｂとが混在した状態に形成されたものとしている。
【００２９】
上述のような微結晶１４ｂは母結晶１４ａと比較して酸素欠損が多く、ＭｇＯのバンド帯において酸素欠損に起因する準位を大きくしている。その結果、フェルミレベルが上昇し、セットアップ期間に蓄積される壁電荷は、エネルギー的により浅い準位にまで蓄積される事になる。
【００３０】
電子放出の確率Ｐは、エネルギー準位Ｅｉ、温度Ｔ、ボルツマン定数ｋとして、Ｐ∝ＥＸＰ（Ｅｉ／ｋＴ）で表される為、フェルミレベルを上昇させて、より浅い準位に壁電荷を蓄積する事により、電子放出確率の温度依存性を改善することが出来ると考えられる。
【００３１】
図５は、同じく本発明者らが行った検討の結果である、本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける放電遅れの温度依存性であり、放電遅れの温度依存性が大幅に改善していることが分かる。
【００３２】
また図６は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの保護膜における微結晶の密度と放電遅れの温度依存性との相関を示す図である。横軸は微結晶１４ｂの密度であり、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定した。縦軸は放電遅れの温度特性であり、低温での放電遅れ時間÷高温での放電遅れ時間としてプロットしている為、小さい方が好ましい。微結晶１４ｂの密度としては多い方が温度特性が良い傾向であり、１×１０16個／ｃｍ3以上であれば、温度特性として安定的に良い状態を得ることが出来る。
【００３３】
なお、以上における保護層１４を形成する方法としては、真空蒸着法を用いている。真空蒸着法に用いる原材料としては、ＭｇＯの焼結体、または、ＭｇＯに種々の元素を添加した焼結体を用いている。
【００３４】
図７は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの保護膜を形成するための電子ビーム蒸着装置の概略構成を断面で示す図である。蒸着チャンバー２７の内部の基板ホルダ２８には、前面パネル２の誘電体ガラス層１３までが形成された前面ガラス基板１１が載置され、蒸着チャンバー２７内を上流側から下流側へ移動するように構成されている。
【００３５】
そして、蒸着チャンバー２７内をポンプ３０で排気し、所定の真空度に到達した後、るつぼ３４内に設けられた蒸着源３５に、電子ビーム源３６より電子ビーム３７を照射することによって、蒸着源３５の原材料を加熱して気化させ、且つ、基板ホルダ２８に載置した前面ガラス基板１１を移動させることで、誘電体ガラス層１３上全面に保護層１４を形成することができる。
【００３６】
ここで、保護層１４の形成中は、前面ガラス基板はヒータ３８により加熱され、また、シャッタ３９により、気化した原材料が基板に到達する角度（蒸着角度）４０を決定されるため、誘電体ガラス層１３上には、所定の角度で進入した気化した原材料により保護層１４が形成されることとなる。
【００３７】
そして本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける保護層１４を形成するためには、低い蒸着圧力、高い前面ガラス基板温度、狭い蒸着角度が必要であり、以下のような条件で蒸着する。
【００３８】
蒸着条件
蒸着圧力：０．１×１０-2Ｐａ〜５×１０-2Ｐａ
基板（前面ガラス基板）温度：３００℃〜４５０℃
蒸着角度：３０度以下
すなわち、上述のような条件に設定することで、気化した原材料のエネルギーが高くなるような条件で保護層を蒸着すると、（１１１）に配向した直径２０〜１００ｎｍのカラム状の母結晶１４ａ中に直径１〜１０ｎｍの微結晶１４ｂが生成するという知見が、本発明者らが行った検討により得られた。
【００３９】
そしてこのような構造の保護膜１４によれば、放電遅れの温度特性を解消することが可能である。
【００４０】
なお、上述したような保護膜１４を用いてＰＤＰを構成すれば、高精細化とシングルスキャン化とを両立させることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明は、大画面、高精細のプラズマディスプレイ装置を提供する上で有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図
【図２】本発明の一実施の形態によるＰＤＰの駆動回路の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける駆動波形の中の一つのＳＦ中の駆動波形を示すタイムチャート
【図４】従来のＰＤＰにおける放電遅れの温度依存性を示す図
【図５】本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける放電遅れの温度依存性を示す図
【図６】本発明の一実施の形態によるＰＤＰの保護膜における微結晶の密度と放電遅れの温度依存性との相関を示す図
【図７】本発明の一実施の形態によるＰＤＰの保護膜を形成するための電子ビーム蒸着装置の概略構成を断面で示す図
【符号の説明】
【００４３】
１  プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
２  前面パネル
３  背面パネル
４  放電空間
１１  前面ガラス基板
１２ａ  走査電極
１２ｂ  維持電極
１３  誘電体ガラス層
１４  保護層
１４ａ  カラム状母結晶
１４ｂ  微結晶
２１  背面ガラス基板
２２  アドレス電極
２３  下地誘電体層
２４  隔壁
２５  蛍光体層
２７  蒸着チャンバー
２８  基板ホルダ
３０  ポンプ
３１  アドレス電極駆動部
３２  走査電極駆動部
３３  維持電極駆動部
３４  るつぼ
３５  蒸着源
３６  電子ビーム源
３７  電子ビーム
３８  ヒータ
３９  シャッタ
４０  蒸着角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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