(57)【要約】【課題】酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯのいずれかを含んで構成され、かつ酸化マグネシウムＭｇＯより大きなバンドギャップ（７．９ｅＶを超えるもの）を有する酸化物が含有している保護膜の実装手段を提供する。【解決手段】保護膜の時定数を一定以上に調整することで、電圧降下時間をプラズマディスプレイパネルで使用可能なように調整する。その際に、放電容量Ｃと保護膜抵抗から求められる時定数τ＝Ｃ×Ｒを参照する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面側板ガラス上に電極を配置し、前記電極を保護するための保護膜が形成されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記保護膜の主成分が酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムのいずれか１であり、かつ酸化マグネシウムよりもバンドギャップの大きな酸化物を含有している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】
請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記バンドギャップの大きな酸化物が酸化アルミニウムを含有していることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記主成分が酸化カルシウムであって、
カルシウムとアルミニウムの組成の比率が９９ｍｏｌ：１ｍｏｌから７５ｍｏｌ：２５ｍｏｌであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記保護膜の放電容量Ｃと保護膜抵抗Ｒとからなる場合に時定数τ＝Ｃ×Ｒが５ｍｓ以上であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記保護膜が蒸着膜または粒子の少なくとも一方の形態で形成されていることを特徴とする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として用いられるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の材料、特に保護膜を形成する材料及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネルは、２枚のガラス基板の隙間に密閉された微少な放電空間を多数設けた表示デバイスである。
【０００３】
現在一般的なＡＣ型ＰＤＰでは、前面板の表示電極は誘電体層で被覆され、被覆後の誘電体層に保護膜が形成されている。この誘電体層は、電極への電圧印加により生じた電荷を蓄積するために設けられている。また、保護膜は放電ガス中のイオンの衝突による誘電体層の損傷を防ぐと同時に、二次電子放出により放電開始電圧を低減するために設けられている。
【０００４】
近年、ＰＤＰは更なる高効率化（駆動電圧の低減）、高コントラスト化等の表示特性の向上が求められている。この状況下で、ＰＤＰの効率を改善する手法として、放電ガス中のキセノンＸｅの濃度を１５％程度に増加することが検討されている。
【０００５】
しかし、キセノンの濃度が増加すると、放電開始電圧や維持電圧が上昇してしまう問題があった。その為、従来の保護膜材料である酸化マグネシウムＭｇＯの代わりに、同じアルカリ土類金属酸化物であるが、より二次電子放出度の高い酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯを用いること、また、これら同士の固溶体を用いることが検討されている。
【０００６】
特開２００７−９５４３６号公報（特許文献１）では、上記の酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯを用いることが開示されている。
【０００７】
また、特開２００７−１１９８３３号公報（特許文献２）では、酸化ストロンチウムＳｒＯ及び酸化カルシウムＣａＯを主成分とする蒸着膜を保護膜として形成する旨の開示がなされている。
【０００８】
特開２００７−１５７７１７号公報（特許文献３）では、酸化マグネシウムＭｇＯよりも仕事関数の低い物質で第１保護膜を、その第１保護膜上に酸化マグネシウムＭｇＯを含む第２保護膜をそれぞれ形成する旨が記載されている。
【０００９】
特開２００９−４１５０号公報（特許文献４）では、マンガンＭｎ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、亜鉛Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物との固溶体を保護膜状に配置する旨の記載が存在する。
【００１０】
特開２００８−９８１３９号公報（特許文献５）では、酸化マグネシウムＭｇＯを主成分とし、２つのドーピング物質を用いて真空蒸着により保護膜を形成する旨が開示されている。
【００１１】
国際公開ＷＯ２００６／０４９１２１：特許第４３４３２３２（特許文献６）では、酸化ストロンチウムＳｒＯおよび酸化カルシウムＣａＯからなる保護膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−９５４３６号公報
【特許文献２】特開２００７−１１９８３３号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７７１７号公報
【特許文献４】特開２００９−４１５０号公報
【特許文献５】特開２００８−９８１３９号公報
【特許文献６】国際公開ＷＯ２００６／０４９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、酸化マグネシウムＭｇＯのバンドギャップが７．９ｅＶである。これに対し、酸化カルシウムＣａＯのバンドギャップは７．２ｅＶ、酸化ストロンチウムＳｒＯのそれは６．４ｅＶ、酸化バリウムＢａＯのそれは４．８ｅＶとなる。このように酸化マグネシウムＭｇＯに比べて、酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯはバンドギャップが狭い。
【００１４】
このため、電荷を保持するのに十分な絶縁性を保てず、電荷リークの問題が生じる。電荷リークにより、ＰＤＰで必要とされる高いメモリ性（電荷蓄積能力）が実現できなくなり、印加電圧の増加や背景発光輝度の増加という問題が起きる。
【００１５】
また、酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯは化学的に不安定であり、ＰＤＰ作成時の大気プロセス中に水酸化、炭酸化するという問題もあった。
【００１６】
本発明の目的は、酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯのいずれかを含んで構成され、かつ酸化マグネシウムＭｇＯより大きなバンドギャップ（７．９ｅＶを超えるもの）を有する酸化物が含有している保護膜の実装手段を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１９】
本発明の代表的な実施の形態に関わるプラズマディスプレイパネルは、前面側板ガラス上に電極を配置し、電極を保護するための保護膜が形成されたものであって、保護膜の主成分が酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムのいずれか１であり、かつ酸化マグネシウムよりもバンドギャップの大きな酸化物を含有していることを特徴とする。
【００２０】
このプラズマディスプレイパネルにおいて、バンドギャップの大きな酸化物が酸化アルミニウムを含有していることを特徴としても良い。
【００２１】
このプラズマディスプレイパネルにおいて、主成分が酸化カルシウムであって、カルシウムとアルミニウムの組成の比率が９９ｍｏｌ：１ｍｏｌから７５ｍｏｌ：２５ｍｏｌであることを特徴としても良い。
【００２２】
このプラズマディスプレイパネルにおいて、保護膜の放電容量Ｃと保護膜抵抗Ｒとからなる場合に時定数τ＝Ｃ×Ｒが５ｍｓ以上であることを特徴としても良い。
【００２３】
これらのプラズマディスプレイパネルにおいて、保護膜が蒸着膜または粒子の少なくとも一方の形態で形成されていることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に関わる酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯのいずれかを含んで構成される保護膜は、酸化マグネシウムＭｇＯより大きなバンドギャップを有する。これにより、電荷を蓄積できる十分な絶縁性を持つ優秀な定電圧特性を持ちつつ、ＰＤＰ作成時の大気プロセス中での変質に強い保護膜の提供を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の保護膜を適用したＰＤＰについての断面拡大図である。
【図２】本発明に関わる２種のＰＤＰと、他の成分による保護膜を有するＰＤＰとの放電開始電圧特性についてのグラフである。
【図３】本発明に関わる２種のＰＤＰと、他の成分による保護膜を有するＰＤＰとの、１００Ｈｚにおける位相特性の違いを表すグラフである。
【図４】計測に際しての等価回路モデルを示す概念図である。
【図５】保護膜のインピーダンス特性において、放電容量Ｃと保護膜抵抗成分Ｒからなる時定数τ（＝Ｃ×Ｒ）が異なる場合の時間に対する電圧減衰曲線の対比を表すグラフである。
【図６】検討用の酸化カルシウムＣａＯ単体により構成した保護膜の大気焼成前後でのＸＲＤの変化を表すグラフである。
【図７】本発明に関わる酸化カルシウムＣａＯ：１０％アルミニウムＡｌにより構成した保護膜の大気焼成前後でのＸＲＤ（Ｘ線回折）の変化を表すグラフである。
【図８】本発明に関わる酸化カルシウムＣａＯ：２４％アルミニウムＡｌにより構成した保護膜の大気焼成前後でのＸＲＤの変化を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の保護膜を適用したＰＤＰについての断面拡大図である。
【００２８】
このＰＤＰは前面側板ガラス１、表示電極２、誘電体層３、保護膜４、隔壁（リブ）５、蛍光体６、誘電体層７、アドレス電極８、背面側板ガラス９を含んで構成される。
【００２９】
前面側板ガラス１はＰＤＰの表示面となるガラス基板である。
【００３０】
表示電極２は、いわゆるＸ電極及びＹ電極と言われる前面側板ガラス１上に設けられる電極である。ＰＤＰの動作周期である１）リセット期間、２）アドレス期間、３）サステイン期間、の内、３）サステイン期間中にサステインパルスが各電極の駆動回路（図示せず）から入力される。また１）リセット期間及び２）アドレス期間にも所定の信号が入力される。
【００３１】
誘電体層３は、表示電極２が設けられた後に前面側板ガラス１を被覆する誘電体の層である。
【００３２】
保護膜４は、二次電子による誘電体層３の損傷を防止するための保護膜である。
【００３３】
背面側板ガラス９は、前面側板ガラス１とで所定の圧力で放電ガスを密封するためのガラス基板である。
【００３４】
この背面側板ガラス９上にはアドレス電極８が設けられている。アドレス電極は２）アドレス期間にその駆動回路（図示せず）から駆動される。
【００３５】
誘電体層７は、アドレス電極８が設けられた後に背面側板ガラス９を被覆する誘電体の層である。
【００３６】
この誘電体層７の上に隔壁５が設けられる。この隔壁５の間に蛍光体６が塗布される。隔壁５により放電空間が隔離され、この放電空間でのプラズマ発光に反応して蛍光体６が反応・発光し、有色の光がＰＤＰ操作者の目に届くこととなる。
【００３７】
なお、ＰＤＰ全体としてはＲＧＢ（赤、緑、青）や可能性としてＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄色）の蛍光体を用いることになる。ここで蛍光体６の出力する色の周波数が何かは特定はしない。
【００３８】
本発明においては、酸化カルシウムＣａＯ、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯの内少なくとも一を含み、かつ、酸化マグネシウムＭｇＯより大きなバンドギャップを有する酸化物を保護膜４の材料とする。
【００３９】
この保護膜４について用いられる材料について、以下に説明する。
【００４０】
本発明では、電子ビーム蒸着法により保護膜４を成膜する。この成膜はソースを２箇所設けた二源蒸着で実施している。
【００４１】
二源蒸着で酸化カルシウムＣａＯ単体を成膜する場合、２箇所のソースともＣａＯソースとする。また、酸化カルシウムＣａＯにワイドバンドギャップ酸化物を添加する場合、一方のソースを酸化カルシウムＣａＯのソースとし、他方のソースをワイドバンドギャップ酸化物のソースとする。そして同時に成膜することで酸化カルシウムＣａＯ―ワイドバンドギャップ酸化物を作成する。ＣａＯ―ワイドバンドギャップ酸化物の組成を変更する場合には、その成膜レートを変えて成膜する。この成膜品に対してＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分析）をすることによって組成を確認することで行われる。
【００４２】
本実施の形態では、この二源蒸着の一方のソースをＣａＯソースとする。また、他方のソースをＡｌ２Ｏ３のソースとする。この環境下で、前面側板ガラス１に対して、同時に任意成膜レートで成膜し、ＣａＯ：１０％Ａｌ及びＣａＯ：２４％Ａｌ組成の２種のＰＤＰを製作する。
【００４３】
図２は、本発明に関わる２種のＰＤＰと、他の成分による保護膜を有するＰＤＰとの放電開始電圧特性についてのグラフである。縦軸が放電開始電圧を表し（単位は「ボルト」）、横軸が保護膜４の成膜時の素材を表す。この図に示すＶｆ１は放電開始電圧（ファーストオン電圧）であり、Ｖｓｍｎは最小維持電圧（ファーストオフ電圧）を示す。
【００４４】
なお、このグラフの放電特性測定は、パネルでは無くチャンバで行っている。この際の封入ガス条件は、Ｎｅ−２０％Ｘｅ、６６．７ｋＰａである。
【００４５】
この図２のグラフからも分かるとおり、製品適用に好ましい電圧の序列（高電圧から低電圧の並び）は、１）Ａｌ２Ｏ３、２）ＭｇＯ、３）ＣａＯである。従ってこれらの中では消費電力的に見れば、ＣａＯを適用するのが好ましく、Ａｌ２Ｏ３はあまり好ましくないといえる。
【００４６】
本発明に関わる上記の２種のＣａＯ：１０％Ａｌ、ＣａＯ：２４％Ａｌ組成品は、酸化カルシウムＣａＯ単体に比べて高電圧をかけなければ放電しないものの、酸化マグネシウムＭｇＯに比べ低い電圧で放電を開始することが分かる。
【００４７】
次にこれらの位相差特性について説明する。
【００４８】
図３は、本発明に関わる２種のＰＤＰと、他の成分による保護膜を有するＰＤＰとの、１００Ｈｚにおける位相特性の違いを表すグラフである。縦軸が位相差（単位は「度」）、横軸は保護膜４の成膜時の素材を表す。また説明は省略するが、図４は、計測に際しての等価回路モデルを示す概念図である。
【００４９】
酸化カルシウムＣａＯはマイナス７４度の位相差を有する。これは、直流成分の抵抗が存在し、壁電荷が保持できないことを意味する。
【００５０】
酸化カルシウムＣａＯと異なり、２種のＣａＯ：１０％Ａｌ、ＣａＯ：２４％Ａｌ組成品は、位相差がほぼマイナス９０度を示している。これは直流成分の抵抗が無く、ＡＣ型ＰＤＰでは壁電荷を保持できることを意味する。
【００５１】
従来、ＣａＯ単品で保護膜４が成膜されることが無かった理由はこの点にある。すなわち、壁電荷保持に際してＣａＯ単品での保護膜４の生成は、ＭｇＯによる生成よりも問題があったため、そのままでは使えなかった。本発明に関わるＣａＯ：１０％Ａｌ、ＣａＯ：２４％Ａｌ組成品は壁電荷保持に際しても良好な特性を有することがこの図からも分かる。
【００５２】
さらに付与した壁電荷の放電があまりにも早いとプラズマディスプレイの表示に問題を生じる。すなわち２）アドレス期間で付与した壁電荷が３）サステイン期間まで維持できなくなるのである。
【００５３】
図５は、保護膜４のインピーダンス特性において、放電容量Ｃと保護膜抵抗成分Ｒ（図４参照）からなる時定数τ（＝Ｃ×Ｒ）が異なる場合の時間に対する電圧減衰曲線の対比を表すグラフである。なお、このグラフの前提として、全ての条件で印加電圧は１５０Ｖとしている。
【００５４】
ＰＤＰの駆動条件として、電圧維持のための休止期間（電圧維持期間）４００μ秒〜５００μ秒で１０Ｖ程度の電荷リークが生じると駆動上の不具合（印加電圧の増加、背景発光の増加）が生じる。この要求を満たすようにＰＤＰ及び保護膜４を作り込むこととなる。すなわち図５上では、傾きを緩やかにする必要がある。電圧維持期間を５００μ秒とすると若干電圧維持期間は足りないものの、時定数τが５ｍｓ（５．０Ｅ−３）ほどあれば、ほぼ上記の要件を具備することとなる。
【００５５】
なお、上記では酸化カルシウムＣａＯを主成分として使用することを前提に説明した。しかし、酸化ストロンチウムＳｒＯ、酸化バリウムＢａＯを主成分としても同様の効果が得られる。
【００５６】
以上のような視点で酸化物の選定を行うことで、本発明では低電圧特性を有し、かつ電荷を蓄積できる絶縁性を兼ね備える保護膜の提供を可能とする。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５８】
第１の実施の形態同様に、本実施の形態でも二源蒸着によりＣａＯ：１０％Ａｌ、ＣａＯ：２４％Ａｌ組成の保護膜４を形成したＰＤＰ２種を生成することを想定する。
【００５９】
図６は、検討用の酸化カルシウムＣａＯ単体により構成した保護膜４の大気焼成前後でのＸＲＤの変化を表すグラフである。また、図７は本発明に関わる酸化カルシウムＣａＯ：１０％アルミニウムＡｌにより構成した保護膜の大気焼成前後でのＸＲＤ（Ｘ線回折）の変化を表すグラフである。さらに図８は本発明に関わる酸化カルシウムＣａＯ：２４％アルミニウムＡｌにより構成した保護膜の大気焼成前後でのＸＲＤの変化を表すグラフである。なお、大気焼成の条件は４６５℃×４５分である。
【００６０】
まず図６のグラフを検討する。このグラフは、縦軸が強度（単位はＡ．Ｕ.）を表し、横軸はサンプルに対するＸ線の入射角を表す。なお、このグラフでは縦軸の上半分が成膜後焼成前を、下半分が焼成後を示す。縦軸の上半分、下半分ともいずれも正の値である点に注意されたい。また、図７、図８も同様である。
【００６１】
このグラフの縦軸の上半分、すなわち焼成前の強度をまず検証する。
【００６２】
図６は酸化カルシウムＣａＯ単体で保護膜４を構成している。従って、保護膜４のピーク強度は酸化カルシウムＣａＯのそれとほぼイコールになる。入射角３０度強の箇所と７０度弱の箇所でピークが発生している。
【００６３】
ピークが存在するということは、保護膜４がアモルファスでないことを意味する。ピークがある方が製品寿命も長い、という長所があるため、好ましいと言える。
【００６４】
これに対し、焼成後は、上記２箇所以外にもピークが生じており、またピーク時の強度も低下している。これは焼成の過程で酸化カルシウムＣａＯが変質したことを意味する。この酸化カルシウムＣａＯ以外のピークは炭酸塩のピークである。
【００６５】
炭酸塩への変質は容易に見て取れるものの、図６では酸化カルシウムＣａＯのピークは明確に分かる。
【００６６】
次に本発明に関する酸化カルシウムＣａＯ：１０％アルミニウムＡｌについて図７を用いて、検討する。
【００６７】
この酸化カルシウムＣａＯ：１０％アルミニウムＡｌの場合、焼成前のピークの発生角度及びピーク時の強度はほぼ図６同様である。一方、焼成後はピークが図６に比べて少ない。２９度付近に炭酸塩の弱いピークが見られるが、ほぼ、焼成前のピーク箇所と同じ箇所にのみピークが位置する。すなわち、Ａｌ２Ｏ３が固溶し、焼成時の変質が改善できていることが分かる。
【００６８】
一方、図８に記載した酸化カルシウムＣａＯ：２４％アルミニウムＡｌの場合を確認する。成膜の時点で、酸化カルシウムＣａＯ：２４％アルミニウムＡｌによる保護膜４は回折ピークが存在しない。すなわちアモルファスであることを意味する。これはアルミニウムＡｌに対する酸化カルシウムＣａＯの固溶限界を超え、ＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３としてどちらも結晶として成り立たないためと予測できる。
【００６９】
以上より、製品寿命の観点から見れば酸化カルシウムＣａＯ：１０％アルミニウムＡｌの保護膜４を用いる方が製品として好ましいことが分かる。
【００７０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、ＰＤＰの前面側ガラス基板上に形成される保護膜について適用可能なものである。
【符号の説明】
【００７２】
１…前面側板ガラス、２…表示電極、３…誘電体層、４…保護膜、
５…隔壁（リブ）、６…蛍光体、７…誘電体層、８…アドレス電極、
９…背面側板ガラス。
【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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