(57)【要約】複数電極と、電極上に堆積された低電圧保護層とを有し、複数電極および低電圧保護層は、放電可能ガスを収容する容器を形成し、低電圧保護層が放電可能ガスに露出されるガス放電装置。ピクセル部の各行用に設けた走査電極および維持電極を有する前面プレートと、複数の列アドレス電極が上面に配置された背面プレートと、列アドレス電極を覆っている誘電体層と、誘電体層の上方に配置され、複数の列アドレス電極を隔離しそれと間隙を有し隣接して設けた複数のバリアリブと、複数のバリアリブ間の誘電体層の上に順に配置された赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層と、前面プレート上の走査電極および維持電極を覆う誘電体層の上に堆積された低電圧保護層とを有し、前面プレートおよび背面プレートが放電可能ガスを収容するパネルを形成し、低電圧保護層および蛍光体層が放電可能ガスに露出されるプラズマディスプレイパネル。
2009537063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と、
前記電極上に堆積された低電圧保護層と、を有し、
前記複数の電極および前記低電圧保護層は、放電可能ガスを収容する容器を形成し、少なくとも前記低電圧保護層が前記放電可能ガスに露出される、ガス放電装置。
【請求項２】
さらに、前記電極と前記低電圧保護層との間に誘電体材料を有する、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項３】
さらに、前記低電圧保護層の上に汚染防止層を有し、
前記汚染防止層は、ＢｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、および／またはこれらの材料の混合物で構成されるグループから選択される材料を含む、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項４】
さらに、蛍光体材料を有する、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項５】
前記蛍光体および前記低電圧保護層は、すべて前記放電可能ガスに露出される、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項６】
前記蛍光体層は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、およびこれらの組み合わせで構成されるグループから選択される蛍光体材料を含む、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項７】
前記容器は、基板を含む、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項８】
前記基板は、前記基板に垂直な複数のバリアリブを含む、請求項７に記載のガス放電装置。
【請求項９】
前記放電可能ガスは、キセノン、ネオン、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、水銀、チッ素、酸素、フッ素、およびナトリウムで構成されるグループから選択される、少なくとも１つの元素を含む、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項１０】
前記ガス放電装置は、蛍光ランプである、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項１１】
前記ガス放電装置は、高輝度放電ランプである、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項１２】
前記ガス放電装置は、プラズマディスプレイである、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項１３】
前記蛍光体は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、およびこれらの組み合わせで構成されるグループから選択される、請求項４に記載のガス放電装置。
【請求項１４】
さらに、前記複数の電極と前記蛍光体層との間に配置された誘電体層を有する、請求項４に記載の蛍光体層。
【請求項１５】
前記低電圧保護層は、化学式
ＭｘＭｇ１−ｘＯ
によって表される材料を含み、
ｘは、０．０１＜ｘ＜１であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｎａ、Ａｌ、およびこれらの混合物で構成されるグループから選択される金属である、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項１６】
前記金属は、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、およびこれらの混合物で構成されるグループから選択される、請求項１５に記載のガス放電装置。
【請求項１７】
前記低電圧保護層は、酸化マグネシウムと前記金属の酸化物とを同時に堆積させることにより、または複数の前記金属の酸化物を同時に堆積させることによって形成される、請求項１５に記載のガス放電装置。
【請求項１８】
前記酸化物を同時に堆積させることは、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、インクジェット印刷、スクリーン印刷、およびスピンコーティングで構成されるグループから選択される方法によって実行される、請求項１７に記載のガス放電装置。
【請求項１９】
前記低電圧保護層は、あらかじめ混ぜ合わせた前記金属の酸化物を堆積させることによって形成される、請求項１５に記載のガス放電装置。
【請求項２０】
前記あらかじめ混ぜ合わせた酸化物の堆積は、電子ビーム蒸着、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、インクジェット印刷、スクリーン印刷、およびスピンコーティングで構成されるグループから選択される方法によって実行される、請求項１９に記載のガス放電装置。
【請求項２１】
前記低電圧保護層は、ＭｇＯよりも低い動作電圧を有する、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項２２】
前記低電圧保護層は、不活性ガスの放電のもとでの前記保護層からの有効二次電子放出を増加させることによって、プラズマディスプレイパネルの発光効率を改善する、請求項２１に記載のガス放電装置。
【請求項２３】
前記低い動作電圧は、低い維持電圧および／または低いアドレシング電圧で構成されるグループから選択され、
前記低い維持電圧は、前記保護層の浸食速度を減速させ、
前記低いアドレシング電圧は、データ駆動回路のコストを低下させる、請求項２１に記載のガス放電装置。
【請求項２４】
前記低電圧保護層は、放電可能ガスに直接に露出されるように、電極の上に堆積される、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項２５】
前記低電圧保護層は、前記複数の電極上に配置された前記誘電体層の表面に堆積される、請求項２に記載のガス放電装置。
【請求項２６】
前記ガス放電装置は、水分および／またはＣＯ２が存在しない環境において封じられ、または真空環境において封じられた、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項２７】
複数のバリアリブを有する第１基板と、
前記第１基板の上方に配置された第２基板と、
前記第１および第２基板上において、前記複数のバリアリブによって隔離された複数の電極と、
前記第１基板および第２基板上における前記複数の電極の間に堆積された低電圧保護層と、を有し、
前記第１基板と前記低電圧保護層との間の前記バリアリブが、放電可能ガスを収容する容器を形成し、少なくとも前記低電圧保護層が前記放電可能ガスに露出される、プラズマディスプレイ。
【請求項２８】
前記プラズマディスプレイは、水分および／またはＣＯ２が存在しない環境において封じられ、または真空環境において封じられた、請求項２７に記載のプラズマディスプレイ。
【請求項２９】
前記低電圧保護層は、前記前面プレートの一部分に配置され、前面プレート上の少なくとも１つの電極に整列された、請求項２７に記載のプラズマディスプレイ。
【請求項３０】
前記低電圧保護層は、化学式
ＭｘＭｇ１−ｘＯ
によって表される材料を含み、
ｘは、０．０１＜ｘ＜１であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｎａ、Ａｌ、およびこれらの混合物で構成されるグループから選択される金属である、請求項２７に記載のプラズマディスプレイ。
【請求項３１】
サブピクセル部の各行用に設けた走査電極および維持電極を有する前面プレートと、
複数の列アドレス電極が上面に配置された背面プレートと、
前記列アドレス電極を覆っている誘電体層と、
前記誘電体層の上方に配置され、前記複数の列アドレス電極を隔離し、それと間隙を有し隣接して設けた複数のバリアリブと、
前記複数のバリアリブ間の前記誘電体層の上に順に配置された赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層と、
前記前面プレート上の走査電極および維持電極を覆う誘電体層の上に堆積された低電圧保護層と、を有し、
前記背部にある蛍光体層および前記バリアリブが、放電可能ガスを収容するパネルを形成し、少なくとも前記低電圧保護層および前記蛍光体層が前記放電可能ガスに露出される、プラズマディスプレイパネル。
【請求項３２】
化学式
ＭｘＭｇ１−ｘＯ
によって表される組成物であって、
ｘは、０．０１＜ｘ＜１であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｎａ、Ａｌ、およびこれらの混合物で構成されるグループから選択される金属であり、
大略３．５ｅＶから大略７ｅＶまでのバンドギャップを有する低電圧保護層の形態である、組成物。
【請求項３３】
Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、およびこれらの混合物から選択される金属である、請求項３２に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極および電極上に堆積された低電圧保護層を有するガス放電装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、誘電体層および低電圧保護層で覆われた走査電極および維持電極を有する前面プレートと、複数の列アドレス電極を有する背面プレートと、誘電体層と、複数のバリアと、赤色、緑色、および青色の蛍光体層とを備えているプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分の市販のプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、面放電型である。従来例のプラズマディスプレイパネルの構成を、添付の図面を参照して以下に説明する。
【０００３】
図１は、従来のＡＣ型カラープラズマディスプレイパネルの一部分の斜視図である。ＡＣ型ＰＤＰは、前面プレートアセンブリおよび背面プレートアセンブリを備えている。前面プレートアセンブリは、ガラス基板である前面プレート１１０、およびピクセル部の各行用に設けた維持電極１１１および走査電極１１２を備えている。前面プレートアセンブリは、誘電体ガラス層１１３および保護層１１４をさらに備えている。保護層１１４は、好ましくは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で製作される。
【０００４】
背面プレートアセンブリは、上面に複数の列アドレス電極１１６、すなわちデータ電極が配置されたガラス製の背面プレート１１５を備えている。データ電極１１６は、誘電体層１１７によって覆われている。バリアリブ１１８が、背面プレートアセンブリ上に存在している。赤色蛍光体層１２０、緑色蛍光体層１２１、および青色蛍光体層１２２が、誘電体層１１７の上に位置し、さらにバリアリブ１１８によって生成される側壁に沿って位置している。ＰＤＰの各ピクセルは、（ｉ）維持電極１１１および走査電極１１２を含む行と、（ｉｉ）３つの列アドレス電極１１６（赤色蛍光体層１２０、緑色蛍光体層１２１、および青色蛍光体層１２２のそれぞれに１つずつ）との交点の付近の領域として定められる。
【０００５】
図２は、ＰＤＰの一部分の側面図であり、具体的にはアドレス電極２１６の長さ方向に垂直な平面に沿って得た緑色蛍光体層２２１に対応するサブピクセル２００の側面図である。図２を参照すると、面放電型のＰＤＰにおいては、Ｎｅ−Ｘｅなどの不活性ガス混合物が、前面プレートアセンブリと背面プレートアセンブリとの間の空間２２５を満たしている。
【０００６】
バリアリブ２１８が、背面プレートアセンブリにおいて、バリアリブ２１８によって形成されるカラーチャネルを隔離している。サブピクセル２００は、バリアリブ２１８の側面と維持電極２１１によって定められる領域とによって画定される領域として形成される。ガス放電が、維持電極２１１と走査電極２１２（この図には示されていない）との間に加えられる電圧によって生成されて、真空紫外（ＶＵＶ）光を生じ、このＶＵＶ光が、赤色、緑色、および青色蛍光体層のそれぞれを励起して、可視光を放射させる。例えば、図２に示されているように、緑色の蛍光体２２１がＶＵＶ光によって励起され、緑色蛍光体層２２１から緑色の光を生じさせる。
【０００７】
図３は、アドレス電極２１６の長さ方向に平行な平面に沿って得たＰＤＰの別の側面図であり、サブピクセル２００を図２の平面に垂直な平面について示している。前面プレート上の透明な維持電極３１１および走査電極３１２で構成される電極ペアと背面プレート状のデータ電極３１６との交点を含む領域として定められるサブピクセルが図３に示されている。透明な維持電極３１１は、維持電極３１１に接続された隣接のバス電極３１０を有しており、透明な走査電極３１２は、走査電極３１２に接続された隣接のバス電極３１３を有する。バス電極３１０および３１２は、典型的には不透明である。
【０００８】
ＰＤＰの動作維持電圧は、維持ギャップ３３０の形状、誘電体層、使用される個々のガス混合物、および前面プレートの保護ＭｇＯ層３１４の二次電子放出係数によって決定される。維持放電において生成される可視光が、カラーＰＤＰの輝度に関係している。
【０００９】
維持放電の開始は、維持電極に先立ってプレートギャップ３３１を横切るアドレス放電（後述）によって達成される。フルカラーの画像が、維持電極３１１、走査電極３１２、およびアドレス電極３１６の駆動電圧を適切に制御することによって生成される。
【００１０】
動作時に、プラズマディスプレイは、図４に示すように時間フレームをサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドが、各ピクセルに正確な強度を達成するために必要とされる光の一部分を生成する。各サブフィールドは、初期化期間、アドレシング期間、および維持期間に分割されている。維持期間は、複数の維持サイクルにさらに分割されている。
【００１１】
初期化期間は、オン状態のすべてのピクセルをオフ状態にリセットし、ガスおよび保護層１１４の表面にプライミングをもたらし、その後のアドレシングを可能にする。初期化期間においては、ピクセルの電極におけるそれぞれの内表面が、ガスの放電開始電圧にきわめて近い電圧に置かれることが好ましい。
【００１２】
アドレシング期間においては、維持電極が共通の電位によって駆動され、走査電極が１つの行のピクセルを選択するように駆動される。その結果、垂直な列電極にデータ電圧が印加されることにより引き起こされるアドレス放電によって、その行内の各ピクセルが、アドレス可能となる。すなわち、アドレシング期間においては、各行が順次にアドレスされ、所望のピクセルをオン状態とする。
【００１３】
維持期間においては、共通の維持パルスがすべての走査電極に印加され、アドレシング期間においてアドレスされた各サブピクセルにプラズマ放電を繰り返し生じさせる。すなわち、サブピクセルがアドレス期間においてオンされたならば、そのピクセルが維持期間において繰り返し放電され、所望の輝度を生み出す。
【００１４】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）において映像源からのフルカラー画像を表示する目的で、充分な階調を達成し、動画歪みを最小化するためには、適切な駆動の仕組みが必要である。ＡＣ型プラズマディスプレイパネルにおいて、ピクセルに階調を実現するために広く使用されている駆動の仕組みは、Ｓｈｉｎｏｄａ（Ｙｏｓｈｉｋａｗａ  Ｋ、Ｋａｎａｚａｗａ  Ｙ、Ｗａｋｉｔａｎｉ  Ｗ、Ｓｈｉｎｏｄａ  Ｔ、およびＯｈｔｓｕｋａ  Ａ、１９９２  Ｊａｐａｎ．  Ｄｉｓｐｌａｙ  ９２、６０５）によって提案された、いわゆるＡＤＳ（ａｄｄｒｅｓｓ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｓｅｐａｒａｔｅｄ：アドレスおよび表示の分離）である。
【００１５】
図４を参照すると、この方法において、１６．７ミリ秒のフレーム時間（ＴＶフィールド１つ分）が、８つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ８として指し示されている）に分割されていることを見て取ることができる。８つのサブフィールドのそれぞれが、アドレス期間および維持期間（すなわち、表示期間）にさらに分割されている。アドレス期間において前もってアドレスされたピクセルが、維持期間においてオンにされ、光を発する。維持期間の継続時間は、個々のサブフィールドに応じて決まっている。アドレス期間において所与のピクセルにおける各サブピクセルのアドレシングを制御することによって、ピクセルの強度を、２５６の階調レベルのいずれかへと変化させることができる。
【００１６】
ＰＤＰの発光効率は、プラズマＴＶの用途においてきわめて重要な問題である。電子機器のコストを下げるため、および消費者にとってのエネルギーコストを低減するために、効率をさらに改善しなければならない。ＰＤＰの発光効率は、入力電力に対する可視の光束の比として定められる。ＰＤＰの発光効率は、維持放電からのＵＶ生成の効率、ＵＶを受けた蛍光体からの可視光生成の効率、および放電セルからの可視光の透過の効率によって決定される。
【００１７】
ＰＤＰの低い発光効率（蛍光ランプと比べて）は、主として、放電からのＵＶ生成の効率がより低いことに起因する。
【００１８】
典型的なＰＤＰの放電においては、大部分のエネルギーが入れ物におけるイオン加熱に失われ、電子加熱に使用されるエネルギーの割合は、より小さい（約４０％以下）。電子加熱に費やされるエネルギーが、キセノンおよびネオン原子の励起およびイオン化に使用される。キセノンの励起からＵＶが生成される。したがって、ＵＶ生成の効率は、電子加熱に使用されるエネルギーの割合に強く結びついている。二次電子の放出が強いほど、イオン加熱に使用されるエネルギーの割合が低くなり、電子によって消費されるエネルギーの割合が高くなると、一般に考えられている。
【００１９】
放電における保護層からの二次電子の放出は、イオン誘起、光子誘起、準安定誘起、などのプロセスに起因する寄与を含んでいる。
【００２０】
典型的なＡＣ型ＰＤＰの放電においては、二次電子の放出は、カソード表面のきわめて低いエネルギーのイオン（イオンの平均エネルギーが、数ｅＶ程度である）の衝突によって支配されている。このイオン誘起の二次電子の放出は、オージェ（Ａｕｇｅｒ）中和および共鳴中和、ならびにその後のオージェ下方遷移に起因する。
【００２１】
Ｈａｇｓｔｒｕｍ（Ｈ．Ｄ．Ｈａｇｓｔｒｕｍ、Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．、９６、３３６、（１９５４））によって明らかにされたオージェ中和プロセスによる電子放出の概念図を図５に示している。
【００２２】
イオン化エネルギーＥｉを有するイオンが絶縁体表面に近付くにつれて、価電子帯の電子を捕捉することによって中和されると同時に、中和によって得られるエネルギーによって二次電子をより高いエネルギー準位へと励起することができる。励起された電子が表面バリアを超えた場合、表面から逃げ出して二次電子となることができる。
【００２３】
二次電子が放出される最大の運動エネルギーは、
Ｅｋ（ｍａｘ）＝Ｅｉ−２（Ｅｇ＋χ）
に等しく、χは電子親和力であり、Ｅｇは固体のバンドギャップエネルギーであり、Ｅｉはガスイオンのイオン化エネルギーである。ＡＣ型カラーＰＤＰにおいては、ネオンおよびキセノンで構成される気体混合物が、ガス放電に使用される。
【非特許文献１】Ｙｏｓｈｉｋａｗａ  Ｋ、Ｋａｎａｚａｗａ  Ｙ、Ｗａｋｉｔａｎｉ  Ｗ、Ｓｈｉｎｏｄａ  Ｔ、およびＯｈｔｓｕｋａ  Ａ、１９９２  Ｊａｐａｎ．  Ｄｉｓｐｌａｙ  ９２、６０５
【非特許文献２】Ｈ．Ｄ．Ｈａｇｓｔｒｕｍ、Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．、９６、３３６、（１９５４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
二次電子の放出に、ＮｅイオンおよびＸｅイオンが寄与する。Ｎｅのイオン化エネルギーＥｉは２１．７ｅＶであり、ＭｇＯにおいてＥｉ−２（Ｅｇ＋χ）＝２１．７−２（７．８＋１．３）＝３．５＞０であるため、オージェ電子の放出のために充分なエネルギーが存在する。しかしながら、Ｘｅイオンによる二次電子の放出は、Ｘｅのイオン化エネルギーが１２．１ｅＶであり、Ｅｉ−２（Ｅｇ＋χ）＝１２．１−２（７．８＋１．３）＝−６．１＜０であるため、ほとんどゼロである。
【００２５】
Ｎｅ−Ｘｅ気体混合物においては、とくにはＸｅの含有量が多い気体混合物においてキセノンイオンが支配的であるため、有効二次電子放出係数γｅｆｆ（Ｎｅ−Ｘｅ気体混合物の放電における入射イオン当たりの有効な電子放出）が、ネオンイオンによる二次電子放出係数γＮｅよりも小さい。高効率のＵＶ生成をもたらすことができるよう、電子加熱に費やされるエネルギーの割合を高めるために、高効率の二次電子放出が求められており、換言すると、低エネルギーのＸｅイオンによって引き起こされる二次電子の放出が求められている。
【００２６】
オージェ電子プロセスの条件にもとづけば、Ｘｅイオンによって二次電子の放出を生じさせるためには、バンドギャップエネルギーおよび電子親和エネルギーの合計Ｅｇ＋χが６．１ｅＶ未満（Ｅｇ＋χ＜６．１ｅＶ）である膜が必要である。通常のＭｇＯ膜が、ＭｇＯのバンドギャップが大きすぎるがためにこの条件を満足できないことは明らかである。したがって、本発明の目的は、上述した条件を満足できる新規な保護膜を開発することにある。
【００２７】
ＭｇＯ膜を低バンドギャップおよび／または低電子親和力の膜で置き換えることが、本発明の重要なテーマである。
【００２８】
本発明の目的は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の発光効率を改善するために、（従来のＭｇＯ保護層に比べて）より低い電圧で機能する新規な保護層を生み出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
したがって、本発明は、複数の電極と、電極上に堆積された低電圧保護層と、を有し、複数の電極および低電圧保護層が放電可能ガスを収容する容器を形成し、少なくとも低電圧保護層が放電可能ガスに露出される、ガス放電装置を提供する。
【００３０】
さらに、本発明は、誘電体層および誘電体層の上に堆積された低電圧保護層によって覆われた
ピクセル部の各行用に設けた走査電極および維持電極を有する前面プレートと、複数の列アドレス電極が上面に配置された背面プレートと、列アドレス電極を覆っている誘電体層と、誘電体層の上方に配置され、複数の列アドレス電極を隔離し、それと間隙を有し隣接して設けた複数のバリアリブと、複数のバリアリブ間の誘電体層の上に順に配置された赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層と、前面プレート上の走査電極と維持電極との間に堆積された低電圧保護層であって、前面プレートと低電圧保護層との間のバリアリブが放電可能ガスを収容する容器を形成し、少なくとも低電圧保護層および蛍光体層が放電可能ガスに露出される、プラズマディスプレイパネルを提供する。
【００３１】
さらに、本発明は、ピクセル部の各行用に設けた走査電極および維持電極を有する前面プレートと、複数の列アドレス電極が上面に配置された背面プレートと、列アドレス電極を覆っている誘電体層と、誘電体層の上方に配置され、複数の列アドレス電極を隔離し、それと間隙を有し隣接して設けた複数のバリアリブと、複数のバリアリブ間の誘電体層の上に順に配置された赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層と、前面プレート上の走査電極および維持電極を覆う誘電体層の上に堆積された低電圧保護層と、を有し、前面プレートと低電圧保護層との間のバリアリブが放電可能ガスを収容する容器を形成し、少なくとも低電圧保護層および蛍光体層が放電可能ガスに露出される、プラズマディスプレイパネルを提供する。
【００３２】
さらに、本発明は、化学式  ＭｘＭｇ１−ｘＯ  によって表される組成物であって、ｘが、０．０１＜ｘ＜１であり、Ｍが、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｎａ、Ａｌ、およびこれらの混合物で構成されるグループから選択される金属であり、大略３．５ｅＶから大略７ｅＶまでのバンドギャップを有する低電圧保護層の形態である、組成物を提供する。
【００３３】
本発明のこれらの態様および他の態様は、図面を参照して明細書によってさらによく理解されるであろう。
【発明の効果】
【００３４】
ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の最小維持電圧は、７％〜５０％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物において、従来のＭｇＯ層よりも１５Ｖ〜４０Ｖ低い。ＢａｘＭｇ１−ｘＯとＭｇＯとの間の放電開始電圧の差は、さらにより大きく、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の放電開始電圧の低減は、７％のＸｅにおいて１３Ｖであり、２５％のＸｅにおいて３０Ｖであり、５０％のＸｅにおいて１００Ｖである。従来のＭｇＯ層に比べ、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルの発光効率は、従来のＭｇＯ層を有する試験用パネルの発光効率よりも少なくとも４０％高い。高Ｘｅ濃度においてＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の維持電圧および放電開始電圧がきわめて低いため、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有するパネルは、Ｎｅ−Ｘｅ気体混合物におけるＸｅの割合が高くても、適度に低い電圧できわめて高い発光効率に達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
上述のとおり、本発明の目的は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の発光効率を改善するために、（従来のＭｇＯ保護層に比べて）より低い電圧で機能する新規な保護層を生み出すことにある。
【００３６】
低電圧性能は、ネオンおよびキセノンで構成される不活性ガス混合物の放電のもとで、この新規な保護層からの有効二次イオン放出を増加させることによって達成される。有効二次イオン放射によってもたらされる低電圧が、プラズマディスプレイパネルの発光効率を向上させることができる。低い動作電圧は、低い維持電圧および低いアドレシング電圧を含む。低い維持電圧は、保護層の浸食速度を遅くすることもでき、パネルの寿命を延ばすことができる。低いアドレシング電圧は、データ駆動回路のコストを下げることができる。
【００３７】
したがって、本発明の本質的態様は、放電装置およびプラズマディスプレイパネルに新規な保護層を使用することにある。保護層という用語は、アルカリ土類金属酸化物の酸化マグネシウムとの混合物、ならびに／または酸化マグネシウムの酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化チタニウム、酸化バナジウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、および／もしくはこれらの材料の多成分混合物などといった他の酸化物材料との混合物、を有する薄い絶縁層を指す。
【００３８】
好ましくは、この新規な保護層は、上述した材料のうちの２つ以上を同時に堆積させることによって形成される。
【００３９】
低電圧保護層は、化学式
ＭｘＭｇ１−ｘＯ
によって表される材料を含んでおり、
ｘは、０．０１＜ｘ＜１であって、より好ましくは０．０１＜ｘ＜０．５であり、
Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｎａ、Ａｌ、およびこれらの混合物から選択される金属である。好ましくは、Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、およびこれらの混合物から選択される金属である。
【００４０】
保護層は、上述した材料のうちの２つ以上を同時に堆積させることによって形成される。好ましい低電圧保護層は、約３．５ｅＶ〜約７ｅＶのバンドギャップを有する。したがって、これらの材料は、従来のＭｇＯ材料よりも小さいバンドギャップを生み、結果として、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルが、より低い動作電圧およびより高い発光効率で動作することができる。より低い動作電圧は、プラズマディスプレイパネルの電子機材コストをより低くすることにもつながる。
【００４１】
これらの目的を達成するために、駆動電圧の上昇およびエキソ電子の放出の低下（アドレシング放電のためのプライミング状態の悪化）を引き起こしかねない汚染から、新規な保護層を守るための特別な封止プロセスが求められる。非汚染の保護層は、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの動作電圧を大きく引き下げるために役に立つ。したがって、放電装置およびプラズマディスプレイパネルは、水分および／またはＣＯ２のない環境において封じられ、または真空環境において封じられる。
【００４２】
この新規な保護層の利点を達成するために、封止プロセスが、駆動電圧の上昇およびエキソ電子の放出の低下（アドレシング放電のためのプライミング状態の悪化）を引き起こしかねない汚染から、新規な保護層を守るために使用される。本発明は、放電デバイスにおける低電圧の保護層（ＭｇＯ保護層に比べて）を包含する。この低電圧の保護層が、電極を覆っている誘電体層の上に堆積され、放電可能なガスに直接に曝露される。電極を、低電圧の保護層によって直接覆ってもよい。
【００４３】
本発明によるガス放電装置における低電圧保護層材料ＭｘＭｇ１−ｘＯの例として、アルカリ土類金属酸化物の酸化マグネシウムとの混合物、ならびに／または酸化マグネシウムの以下の酸化物材料、すなわち酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化チタニウム、酸化バナジウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、もしくはこれらの組み合わせとの混合物、が挙げられる。
【００４４】
上述した化学式において、Ｍは、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、スカンジウム、イットリウム、亜鉛、チタニウム、バナジウム、ハフニウム、タンタル、アルミニウム、およびジルコニウム、またはこれらの組み合わせを表している。より好ましくは、Ｍが、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、またはＲａなどのアルカリ土類金属である。より好ましくは、Ｍは、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、またはこれらの混合物などの金属である。
【００４５】
ＭｇＯにドープされる金属の原子濃度ｘは、０．０１〜１の範囲にあり、好ましくは０．０１〜０．５の範囲にある。
【００４６】
上述した濃度を達成するために、この新規な保護層を、酸化マグネシウムと、他のアルカリ土類金属酸化物もしくは以下の酸化物材料（すなわち、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化チタニウム、酸化バナジウム、酸化ハフニウム、およびこれらの化合物の任意の混合物）とを同時に堆積させることによって形成することができる。低電圧保護層は、酸化マグネシウムと上述した金属の酸化物とを同時に堆積させることによって、または複数の金属の酸化物を同時に堆積させることによって形成される。
【００４７】
新規な保護層は、上述した材料のうちの２つ以上を同時に堆積させることによって形成される。同時の堆積は、２つ以上の原材料の電子ビーム蒸着によって実行でき、膜の組成は、個々の電子ビーム源の蒸着条件によって決定される。また、同時の堆積を、上述した材料のうちの２つ以上のスパッタリングによって達成することも可能である。
【００４８】
新規な保護層を、あらかじめ混合された上述した材料を堆積させることによって形成することも可能である。堆積を、あらかじめ混合された上述した原材料の電子ビーム蒸着によって達成することができる。また、堆積を、あらかじめ混合された上述したターゲット材料のスパッタリングによって達成することも可能である。または、膜を、マグネシウムをベリリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、スカンジウム、イットリウム、亜鉛、チタニウム、バナジウム、ハフニウム、タンタル、アルミニウム、およびジルコニウムなどの金属と混ぜ合わせてなるターゲット材料から、酸素環境における反応性スパッタリングによって堆積させることも可能である。
【００４９】
新規な保護層を、化学気相成長（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｅｐｉｔａｘｙ）、インクジェット印刷、スクリーン印刷、およびスピンコーティングなど、別の堆積技法によって形成することが可能である。また、この新規な保護材料を、保護層全体にではなく、一部の領域に配置してもよい。
【００５０】
好ましい実施の形態においては、低電圧保護層が、あらかじめ混ぜ合わせた金属酸化物を同時に堆積させることによって形成される。あらかじめ混ぜ合わせた酸化物の同時堆積は、好ましくは、電子ビーム蒸着、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、インクジェット印刷、スクリーン印刷、およびスピンコーティングから選択される方法によって実行される。
【００５１】
この低電圧層を、空気中の水分および二酸化炭素による汚染から保護するために、特別な注意が必要である。汚染防止層と称される追加の薄い層を、水分および二酸化炭素の低電圧層との化学反応から表面を保護するために使用することができる。汚染防止層は、以下の材料で製作され、すなわちＢｅＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、および／またはこれらの材料の混合物で製作される。この問題を克服するための別のやり方は、乾燥しかつＣＯ２が存在していない環境、乾いたチッ素環境、乾いた希ガス環境、別の非反応性ガス環境、または真空においてパネルを封じることである。
【００５２】
好ましくは、放電可能ガスは、キセノン、ネオン、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、水銀、チッ素、酸素、フッ素、およびナトリウムなどといった少なくとも１つの元素を含んでいる。
【００５３】
好ましくは、低電圧保護層は、酸素環境での反応性スパッタリングにより、あらかじめ混ぜ合わされた金属を同時に堆積させることによって形成される。
（実施例１）
【００５４】
新規に開発したＢａｘＭｇ１−ｘＯ（０．０１＜ｘ＜１）膜を、ＢａＯおよびＭｇＯを電子ビームで同時に堆積させることによって形成した。この膜を、単一の原材料、すなわちＢａＯおよびＭｇＯの混合物から、電子ビーム堆積によって形成することも可能である。ＭｇＯ膜の代わりにＢａｘＭｇ１−ｘＯを使用した試験用パネルを、種々の気体混合物にて製造した。
【００５５】
図６を参照すると、種々のＮｅ−Ｘｅ気体混合物における新規に開発したＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルについての放電電圧が、従来のＭｇＯ層と比較して示されている。
【００５６】
図６において、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の最小維持電圧は、７％〜５０％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物において、従来のＭｇＯ層よりも１５Ｖ〜４０Ｖ低い。ＢａｘＭｇ１−ｘＯとＭｇＯとの間の放電開始電圧の差は、さらにより大きく、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の放電開始電圧の低減は、７％のＸｅにおいて１３Ｖであり、２５％のＸｅにおいて３０Ｖであり、５０％のＸｅにおいて１００Ｖである。
【００５７】
種々のＮｅ−Ｘｅ気体混合物における、新規に開発したＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルについての相対的発光効率が、従来のＭｇＯ層と比較して図７に示されている。発光効率は、従来のＭｇＯ層を有する試験用パネルの７％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物における効率を基準に正規化されている。従来のＭｇＯ層に比べ、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルの発光効率は、従来のＭｇＯ層を有する試験用パネルの発光効率よりも少なくとも４０％高い。
【００５８】
高Ｘｅ濃度においてＢａｘＭｇ１−ｘＯ層の維持電圧および放電開始電圧がきわめて低いため、ＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有するパネルは、Ｎｅ−Ｘｅ気体混合物におけるＸｅの割合が高くても、適度に低い電圧できわめて高い発光効率に達することができる。
（実施例２）
【００５９】
低電圧保護層の別の例は、ＣａｘＭｇ１−ｘＯ（０．０１＜ｘ＜１）である。新規に開発したＣａｘＭｇ１−ｘＯ（０．０１＜ｘ＜１）膜を、ＣａＯおよびＭｇＯを電子ビームで同時に堆積させることによって形成した。この膜を、単一の原材料、すなわちＣａＯおよびＭｇＯの混合物から、電子ビーム堆積によって形成することも可能である。ＭｇＯ膜の代わりにＣａｘＭｇ１−ｘＯ膜を使用した１３インチのパネルを、１５％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物にて製造した。水酸化物および炭酸塩がＣａｘＭｇ１−ｘＯ上に形成されることを、水分およびＣＯ２のない環境においてパネルを封じることによって防止することができる。
【００６０】
１５％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物における、新規に開発した種々のＣａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する１３インチの試験用パネルについての最小維持電圧を、同じ気体混合物を含む通常のＭｇＯパネルと比較して図８に示している。これらのＣａｘＭｇ１−ｘＯパネルにおいて、従来のＭｇＯパネルと比べて、最小維持電圧が２０Ｖ〜２５Ｖ低減されている。
【００６１】
ＣａｘＭｇ１−ｘＯパネルの発光効率が、従来のＭｇＯパネル（１．４４ｌｕｍ／Ｗ）の効率よりも４０％も高い２．０２ｌｕｍ／Ｗ（ＣａｘＭｇ１−ｘＯ−３の場合）もの高さになりうることを、図９に示している。ＣａｘＭｇ１−ｘＯ−１、ＣａｘＭｇ１−ｘＯ−２、およびＣａｘＭｇ１−ｘＯ−３は、ＣａｘＭｇ１−ｘＯ層中のＣａＯおよびＭｇＯの種々の混合物を表している。
【００６２】
本発明を、好ましい実施の形態をとくに参照して説明した。以上の説明および実施例が、あくまでも本発明の例示にすぎないことを理解すべきである。当業者であれば、これらの様々な代案または変形を、本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく考え出すことができるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるそのような代案、変更、および変種をすべて包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、低電圧材料を有するプラズマディスプレイパネルに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来例による従来のカラープラズマディスプレイ構造の斜視図である。
【図２】図１のカラープラズマディスプレイパネルのサブピクセルについて、アドレス電極の長さ方向に垂直な平面に沿って得た側面図である。
【図３】図１のカラープラズマディスプレイパネルのサブピクセルについて、アドレス電極の長さ方向に平行な平面に沿って得た別の側面図であり、図２の平面に垂直な平面におけるサブピクセルを示している。
【図４】アドレス表示分離（ＡＤＳ）階調技法における駆動の仕組みの図であり、フレーム時間のサブフィールドへの分割を示している（従来例）。
【図５】オージェ中和プロセスの概念図である（従来例）。
【図６】種々のＮｅ−Ｘｅ気体混合物における、新規に開発したＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルについての放電電圧を、通常のＭｇＯ層と比較して示している。
【図７】種々のＮｅ−Ｘｅ気体混合物における、新規に開発したＢａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する試験用パネルについての相対的発光効率が、通常のＭｇＯ層と比較して示されている。発光効率は、７％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物における通常のＭｇＯ層を有する試験用パネルの効率を基準に正規化されている。
【図８】１５％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物における、新規に開発した種々のＣａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する１３インチの試験用パネルについての最小維持電圧を、同じ気体混合物を含む通常のＭｇＯパネルと比較して示している。
【図９】１５％のＸｅ−Ｎｅ気体混合物における、新規に開発した種々のＣａｘＭｇ１−ｘＯ層を有する１３インチの試験用パネルについての発光効率を、同じ気体混合物を含む通常のＭｇＯパネルと比較して示している。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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