(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極とそれを放電空間から絶縁し保護する放電保護層を備えるパネル構成において、前記放電保護層が、酸化マグネシウム層とその上に形成され、１０4〜１０12個／ｃｍ2の密度で存在する複数のアイランド状のダイヤモンドとからなる構成であり、個々のアイランド状のダイヤモンドが、高さ０．０１〜１００μｍ及び直径０．０１〜１００μｍの形状を有することを特徴とするフラットディスプレイパネル。
【請求項２】
アイランド状のダイヤモンドが、ＣＶＤ法により形成される請求項１に記載のフラットディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットディスプレイパネルに関する。更に詳しくは、本発明は、耐スパッタ性が有り、電子放出特性の良好な放電保護層を備えたフラットディスプレイパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットディスプレイパネルとして、一般にプラズマディスプレイパネルが知られているが、このプラズマディスプレイパネルは、一般に、放電空間を挟んで対向する一対の基板、電極、隔壁、蛍光体層、誘電体層、放電保護層及び放電ガス等の構成要素からなる。ここで、放電保護層は、放電時のイオン衝撃による誘電体層、電極等のＰＤＰの構成要素の劣化を防止するために、放電空間と接するように形成されている。従って、放電保護層の材質及び膜質は、表示の安定化、駆動の容易化及び長寿命化等の上で重要な要素である。
【０００３】
放電保護層の材質としては、一般に酸化マグネシウムが使用されている。酸化マグネシウムは、耐スパッタ性が強い物質であり、かつ二次電子放出係数の大きい（電子親和力が０．５ｅＶ前後）、いわゆる高γ物質である。従って、放電保護層に酸化マグネシウムを使用した場合、放電開始電圧が低下し、駆動電圧の許容範囲が広がり、駆動が容易になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示面の大型化と高精細化が進むにつれて消費電力が増大するので、酸化マグネシウムより電子放出係数の大きい（電子親和力の小さい）駆動電圧の低い放電保護層の開発が望まれていた。また、更なる長時間表示を実現するために経時劣化を抑制しうる放電保護層の開発が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、放電電極とそれを放電空間から絶縁し保護する放電保護層を備えるパネル構成において、前記放電保護層が、酸化マグネシウム層とその上に形成され、１０4〜１０12個／ｃｍ2の密度で存在する複数のアイランド状のダイヤモンドとからなる構成であり、個々のアイランド状のダイヤモンドが、高さ０．０１〜１００μｍ及び直径０．０１〜１００μｍの形状を有することを特徴とするフラットディスプレイパネルが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰ）、プラズマアドレス液晶等に適用することができる。この内、ＰＤＰに適用することが好ましい。
本発明に使用される基体は、基体の使用分野に応じて適宜選択でき、例えば、シリコン基板、石英基板、ガラス基板等の基板や、これらの基板上に、電極、絶縁膜、誘電体層等の所望の構成物を形成した基体が含まれる。
【０００８】
次に、放電空間側の基体の表面に放電保護層が形成される。例えば、面放電型のＰＤＰの場合、放電空間側の基体の表面とは、表示面側基体の誘電体層を意味する。本発明では、放電保護層は、
(1)酸化マグネシウム層とその上に形成されたアイランド状のダイヤモンドとからなるか又は、酸化マグネシウム層とその上に形成されたダイヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣ）層からなるか、或いは
(2)ＤＬＣ層からなる。
なお、本明細書において、ＤＬＣ層を備えた構成は、参考例である。
【０００９】
まず、▲１▼の放電保護層について説明する（図１（ａ）及び（ｂ））。この場合、基体１上には酸化マグネシウム層２が積層される。酸化マグネシウム層の形成方法は、特に限定されず、ＣＶＤ法、蒸着法等の公知の方法をいずれも使用することができる。酸化マグネシウム層の厚さは、０．０５〜１００μｍの範囲であることが好ましい。また、酸化マグネシウム層はフェイズセンターキュービック型の結晶構造を有していることが好ましい。
【００１０】
次に、酸化マグネシウム層上にはアイランド状のダイヤモンド３（図１（ａ））又はＤＬＣ層４（図１（ｂ））が形成される。
まず、アイランド状のダイヤモンドの個々の形状は、高さ０．０１〜１００μｍ、直径０．０１〜１００μｍであることが好ましく、このダイヤモンドが１０4 〜１０12個／ｃｍ2 存在していることが好ましい。ここで、ダイヤモンドは、電子親和力が−０．７ｅＶ程度と、酸化マグネシウムと比べて低いため、それだけ電子を放出しやすい性質を有している。更に、ダイヤモンドがアイランド状であるため、その先端から更に電子が放出されやすくなり、駆動電圧をより低減することができる作用も有する。
【００１１】
アイランド状のダイヤモンドの形成方法としては、当該分野で公知の方法をいずれも使用することができる。例えば、ＥＣＲマイクロ波プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法等が挙げられる。これらのＣＶＤ法に使用する原料ガスとしては、メタン、アセチレン、アセトン、メタノール、エタノール、ＣＯ等の炭素原料ガスと水素ガスとの混合ガスが好ましい。更に、炭素原料ガス／水素ガス＝１０％（体積比）以下、好ましくは０．０５〜３％とすることにより、形成されるダイヤモンドを（１１１）配向とすることができる。この（１１１）配向のダイヤモンドを使用すれば、更に電子を放出しやすくすることができるので、駆動電圧をより低減することができる。
【００１２】
一方、ＤＬＣは、アモルファス状のカーボンとも称されており、例えばJ.Vac.Sci.Technol.A 5 (6),Nov/Dec 1987の3287〜3312にＤＬＣの製造方法とそれを磁気記録媒体の保護層として使用することが記載されている。このＤＬＣは、高硬度、低摩擦性、耐磨耗性、高光透過性、化学的安定性等の優れた特性をもつため、フラットディスプレイパネルのプラズマに晒される放電空間側に設置することにより、フラットディスプレイパネルが経時劣化することを防ぐことができる。ＤＬＣ層の厚さは、０．００１〜１０μｍであることが好ましい。また、ＤＬＣ層中にはｓｐ3 結合の結晶が主成分として含まれていることが好ましい。ここで、主成分とは、少なくとも５０重量％以上を意味し、好ましくは６０重量％以上を意味する。また、窒素等の不純物を１重量％以下の割合で含んでいてもよい。
【００１３】
ＤＬＣの形成方法としては、当該分野で公知の方法をいずれも使用することができる。例えば、イオンビーム蒸着法等の蒸着法、ＤＣマグネトロンスパッタ法等のスパッタ法、プラズマ源として熱フィラメント、ＲＦ、ＥＣＲ電源等を使用したプラズマＣＶＤ法等が挙げられる。
なお、ＤＬＣ層上に、更にアイランド状のダイヤモンドを形成してもよい。
【００１４】
次に、▲２▼の放電保護層について説明する（図２）。この場合、基体１上には酸化マグネシウム層の代わりにＤＬＣ層５が放電保護層として形成される。ＤＬＣ層の厚さ、製造方法等は、上記▲１▼の場合と同じ条件とすることができる。また、ＤＬＣ層上に、更にアイランド状のダイヤモンドを形成してもよい。
次に、本発明の放電保護層のフラットパネルディスプレイへの適用例を以下に示す。以下では、フラットパネルディスプレイとして、ＰＤＰを例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００１５】
図３は、本発明を好適に使用することができるＰＤＰの一例を示す図である。なお、図３の構成は一例であり、本発明はこれに限定されることはない、ＡＣ型、ＤＣ型等どのような形式のＰＤＰにも適用することができる。
図３は、一般的な間接放電形式（ＡＣ型）の面放電型ＰＤＰの一画素に対応する概略斜視図であり、蛍光体層の配置形態による分類では、反射型に属し、かつ３電極構造のＰＤＰを示している。
【００１６】
図３のＰＤＰ１１は、一対の基板１２と１５が対向して配置されている。基板としては、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等を使用することができる。基板１２には、一対の表示電極（サスティン電極）ＸとＹが平行に形成され、表示電極ＸとＹを覆うように基板１２上に壁電極によって放電を維持する交流（ＡＣ）駆動用の誘電体層１３が形成され、更に誘電体層１３上に放電保護層１４が形成されている。誘電体層は、一般に低融点ガラスペーストを塗布・焼成することにより形成することができる。この放電保護層は、上記で説明したように酸化マグネシウム層とアイランド状のダイヤモンド又はＤＬＣ層からなるか、或いはＤＬＣ層からなる。
【００１７】
一方、基板１５には、平面的に見て表示電極ＸとＹに直交する位置に複数のストライプ状のアドレス電極Ａが形成され、該アドレス電極Ａを覆うように基板１５上に誘電体層１６が積層されている。ここでアドレス電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ及びそれらの積層体（例えばＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ）等から構成され、スパッタ法、蒸着法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望本数、厚さ、幅及び間隔で形成することができる。
【００１８】
更に、隣接するアドレス電極Ａ間かつ該アドレス電極Ａと平行になるように複数のストライプ状の隔壁１７が形成されている。隔壁１７は、上記本発明のパターン形成方法により形成することができる。
次いで、隣接する隔壁１７の側面及びアドレス電極Ａ上には蛍光体層１８が形成されている。本発明では基板１５、アドレス電極Ａ、誘電体層１６、隔壁１７及び蛍光体層１８が、上記基体に対応する。
【００１９】
次に、１９は放電空間を示し、表示電極ＸとＹの延伸方向に単位発光領域（以下ＥＵ）毎に区画され、かつその間隙寸法が規定されている。なお、放電空間１９には、所望の放電ガスが封入されている。
ＰＤＰ１１は、図３のように１つの画素ＥＧに対応する３つのＥＵのそれぞれにおいて、表示電極Ｙとアドレス電極Ａとの交差部に表示又は非表示を選択するための選択放電セルが確定されている。また、表示電極ＸとＹの間に主放電セルが確定されている。
【００２０】
ここで、蛍光体層１８は、面放電により生じるイオンによる衝撃を避けるために、表示電極ＸとＹと反対側の基板１５上の隔壁１７間に設けられている。この蛍光体層１８は、一般に、主放電セルの面放電により生じる真空紫外線を可視光に変換することによって発光する。蛍光体層１８で発光した光は、誘電体層１３及び基板１２を透過して外部へ射出される。つまり、ＰＤＰ１１では、基板１２の外面が表示面Ｄとなる。
【００２１】
表示電極ＸとＹは、蛍光体層１８に対して表示面Ｄ側に配置されるので、面放電を広範囲とし、かつ表示光の遮光を最小限とするために、幅の広い透明導電膜２０とその導電性を補うための幅の狭い金属膜（バス電極）２１とから構成されている。透明導電膜は、例えばＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）やネサ（酸化スズ）等の酸化金属から構成され、蒸着等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望の本数、厚さ、幅及び間隔で形成することができる。一方、バス電極は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ及びそれらの積層体（例えばＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ）等から構成され、スパッタ法、蒸着法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望本数、厚さ、幅及び間隔で形成することができる。
【００２２】
上記のようにＰＤＰ１１は表示電極ＸとＹを覆い、放電を維持するための誘電体層１３をもつ基板１２（表示側基板）と、放電空間１９を区画するための隔壁１７をもつ基板１５（背面基板）の２枚の基板を貼り合わせることにより構成されている。
【００２３】
【実施例】
実施例１及び比較例１
まず、ガラス基板１２上に一対の表示電極ＸとＹを形成した。表示電極ＸとＹは、それぞれＩＴＯからなる透明導電膜２０とＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層体からなる金属膜２１との積層体である。次いで、表示電極ＸとＹが形成されたガラス基板１２上に５０μｍの低融点ガラスからなる誘電体層１３を積層した。更に、誘電体層上に酸化マグネシウム層を積層した。
【００２４】
この後、ＤＣマグネトロンスパッタ法により酸化マグネシウム層上に２０ｎｍのＤＬＣ層を積層した。なお、ＤＬＣ層の積層条件は、積層温度を室温、スパッタ用ターゲットをグラファイトの焼結体、スパッタガスをＡｒガス、パワー密度を０．２５Ｗ／ｃｍ2 とした。このＤＬＣ層をラマン分光法で調べたところ、ｓｐ3 結合の結晶が約６０重量％含まれていることが判った。
【００２５】
上記方法により放電保護層１４が、酸化マグネシウム層とＤＬＣ層の積層体からなるＰＤＰの表示側基板を形成することができた。
次に、ガラス基板１５上にＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層体からなるアドレス電極Ａを形成した。次いで、アドレス電極Ａが形成されたガラス基板上に５０μｍの低融点ガラスからなる誘電体層１６を積層した。この誘電体層１６上に隔壁材料層を積層し、サンドブラスト法によりパターニングした後、熱処理を施すことにより硬化させて隔壁１７を形成した。次いで、隔壁１７の側壁及び隔壁間の誘電体層１６上に蛍光体層１８を形成することにより背面基板を形成することができた。
【００２６】
表示電極ＸとＹと、アドレス電極Ａとが直交するように表示側基板と背面基板を貼り合わせ、放電空間１９に放電ガスを封入することにより図４に示す如きＰＤＰ１１を製造することができた。
なお、比較例１として、放電保護層としてＤＬＣ層を形成していない、即ち酸化マグネシウム層のみのＰＤＰも同時に製造した。
【００２７】
実施例１と比較例１のＰＤＰを駆動した場合、実施例１のＰＤＰは比較例１のＰＤＰの０．９倍の駆動電圧で動作させることができた。実施例１のＰＤＰの駆動電圧が低減したのは、ＤＬＣ層が電子親和力が小さく、電子を放出しやすいため、より低い電圧でプラズマ発光に必要な二次電子を放出できたためであると考えられる。
【００２８】
なお、ＤＬＣ層を６０ｎｍとすること以外は、実施例１と同様にして形成したＰＤＰでも、比較例１のＰＤＰの０．９倍の駆動電圧で動作させることができた。
実施例２
ＤＬＣ層の代わりに、以下の方法でアイランド状のダイヤモンドを酸化マグネシウム層上に形成すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを製造した。
【００２９】
アイランド状のダイヤモンドは、ＥＣＲマイクロ波プラズマＣＶＤ法により、個々のダイヤモンドが直径約１μｍ、高さ約０．５μｍであり、１０8 個／ｃｍ2 の密度を有していた。なお、アイランド状のダイヤモンドは、図４に示す装置を使用して形成した。図４中、参照番号３１はマグネトロン、３２は反応ガス導入経路、３３はマグネットコイル、３４はプラズマ発生室、３５は基体、３６は基体搬送機構を意味している。
【００３０】
形成されたアイランド状のダイヤモンドをラマン分光法で調べたところ、アモルファス成分が含まれておらず、ダイヤモンド成分のみで形成されていることが判った。また、基板を純水中に浸漬し、超音波により洗浄してもアイランド状のダイヤモンドの脱落は、全く観察されなかった。
実施例２と比較例１のＰＤＰを駆動した場合、実施例１のＰＤＰは比較例１のＰＤＰの０．８５倍の駆動電圧で動作させることができた。実施例１のＰＤＰの駆動電圧が低減したのは、アイランド状のダイヤモンドの先端が鋭角になっており、この部分に電界が集中しやすいためであると考えられる。また、ダイヤモンド自体が電子親和力が小さく、電子を放出しやすいため、より低い電圧でプラズマ発光に必要な二次電子を放出できたためであると考えられる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、放電空間に接する側にＤＬＣ層又はアイランド状のダイヤモンドが形成されているため、駆動電圧を低減することができると共に、放電保護層の経時劣化が抑制されたフラットディスプレイパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフラットディスプレイパネルの要部の概略断面図である。
【図２】本発明のフラットディスプレイパネルの要部の概略断面図である。
【図３】本発明のＰＤＰの概略斜視図である。
【図４】アイランド状のダイヤモンドの形成装置の概略図である。
【符号の説明】
１  基体
２  酸化マグネシウム層
３  アイランド状のダイヤモンド
４、５  ＤＬＣ層
１１  ＰＤＰ
１２、１５  基板
１３、１６  誘電体層
１４  放電保護層
１７  隔壁
１８  蛍光体層
１９  放電空間
２０  透明導電膜
２１  金属膜
３１  マグネトロン
３２  反応ガス導入経路
３３  マグネットコイル
３４  プラズマ発生室
３５  基体
３６  基体搬送機構
Ａ  アドレス電極
Ｄ  表示面
Ｘ、Ｙ  表示電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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