(57)【要約】【課題】放電遅れを抑え、電圧印加に対する放電の発生の応答性を改善して、良好な画像を表示する。【解決手段】ＭｇＯからなる保護層に、Ｇｅを３００〜８０００重量ｐｐｍ添加する。これにより、放電遅れを抑えることができる。さらに、Ｓｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍ添加することにより、保護層表面の変質層形成が抑制され、プラズマディスプレイパネルの長寿命化が図られる。【選択図】　図４
2004031264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電極対を構成する電極が絶縁層で放電ガスに対して覆われ、前記絶縁層を覆うアルカリ土類金属酸化物からなる保護層を配したプラズマディスプレイパネルであって、
前記保護層に含まれるゲルマニウム［Ｇｅ］が下記の濃度範囲であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
ゲルマニウム：３００〜８０００重量ｐｐｍ
【請求項２】
前記保護層が酸化マグネシウム［ＭｇＯ］であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記保護層に珪素［Ｓｉ］が下記の濃度範囲で含まれることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマディスプレイパネル。
珪素：５００〜１５０００重量ｐｐｍ
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルを駆動するための回路を配したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
主電極対を構成する電極が絶縁層で放電ガスに対して覆われ、前記絶縁層を覆う保護層を配してなるプラズマディスプレイパネルの保護層用材料であって、
前記保護層はゲルマニウム［Ｇｅ］が下記の濃度範囲で含まれる酸化マグネシウムであることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの保護層用材料。
ゲルマニウム：３００〜８０００重量ｐｐｍ
【請求項６】
珪素［Ｓｉ］が下記の濃度範囲で含まれることを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの保護層用材料。
珪素：５００〜１５０００重量ｐｐｍ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示デバイス等に用いるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと示す）に関し、特にそのＰＤＰの保護層の形成材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
保護層を有する交流面放電型ＰＤＰでは、主放電のための電極を誘電体層で被覆し、メモリー駆動を行うことにより、駆動電圧を低下させている。ところが、放電で生じるイオン衝撃によって誘電体層が変質し、駆動電圧が上昇してくる。そのため、誘電体層を保護する保護層を形成する必要がある。一般的にこの保護層には酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯと示す）をはじめとする、耐スパッタ性が高い物質が用いられている。
【０００３】
ところで、セル構造の高精細化に伴って走査線数が増加するため、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、書き込み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が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等ができずに点灯不良が生じる場合があった。
【０００４】
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る。このように保護層は、放電空間に面していることから保護層の物性如何で駆動電圧が変化し、放電遅れに関係する。また、保護層の物性以外での放電遅れへの対策としては、アドレス時・放電維持時の駆動パルス電圧を増加させるか、あるいは電極間距離を短縮する方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駆動パルス電圧の増加は、駆動回路のスイッチング素子の耐圧とスルーレートとが相反する関係にあるため、高耐圧素子ではパルスの立ち上がりが鈍り、放電遅れ時間の抑制には限界がある。また、電極間距離を短縮することは、同時に隔壁の高さを低下させることになるが、このように隔壁の高さを低下させれば、放電空間そのものが縮小する。その結果、プラズマを取り囲む単位体積あたりの放電空間を囲う壁の面積が増加するため、プラズマが壁面に衝突した際に消滅してしまうという、いわゆる壁面損失によって発光効率が低下するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、放電遅れを抑え、電圧印加に対する放電の発生の応答性を改善して、良好な画像を表示することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のＰＤＰは、主電極対を構成する電極が絶縁層で放電ガスに対して覆われ、絶縁層を覆うアルカリ土類金属酸化物からなる保護層を配し、保護層に含まれるゲルマニウム（以下、Ｇｅと示す）が３００〜８０００重量ｐｐｍの濃度範囲であることを特徴とする。このＧｅ濃度範囲とした保護層は、価電子帯と伝導帯との間に不純物準位を形成し、電子放出能力が向上する。Ｇｅの濃度範囲を３００〜８０００重量ｐｐｍとすることにより、放電遅れ時間が小さくなり、ちらつきが視認されず、良好な画像となる。
【０００８】
また本発明のＰＤＰは、保護層がＭｇＯであることを特徴とする。保護層をＭｇＯとすることにより、電子放出能力はさらに向上する。
【０００９】
また本発明のＰＤＰは、Ｇｅが３００〜８０００重量ｐｐｍ含まれた保護層に、珪素（以下、Ｓｉと示す）が５００〜１５０００重量ｐｐｍの濃度範囲で含まれることを特徴とする。ＧｅとＳｉの濃度範囲を上述の範囲とすると、Ｇｅは電子放出能力を向上させるとともに、ＳｉがＭｇＯ表面にＭｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＳｉＯ３等の膜を作りＣＯ２、Ｈ２Ｏの吸着を防ぎ、保護層から放電空間への不純物ガス発生を防止する。その結果、放電遅れの小さな、ちらつきのない画像となり、また不純物ガスの発生がないため、ＰＤＰの変質が防がれ、ＰＤＰの長寿命化につながる。
【００１０】
また本発明の画像表示装置は、Ｇｅを３００〜８０００重量ｐｐｍ含んだ保護層、さらにＳｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍ含んだ保護層を有するＰＤＰを駆動する回路を配していることを特徴とする。このような画像表示装置は、各走査線の書き込み時間を、より短縮することが可能となり、さらなる高精細な画像表示装置が得られる。
【００１１】
また本発明のＰＤＰの保護層用材料は、主電極対を構成する電極が絶縁層で放電ガスに対して覆われ、絶縁層を覆う保護層を配してなるＰＤＰの保護層用材料に関するものであって、その保護層用材料は、Ｇｅが３００〜８０００重量ｐｐｍの濃度範囲で含まれるＭｇＯであることを特徴とする。
【００１２】
また本発明のＰＤＰの保護層用材料は、上述のＭｇＯにさらにＳｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍの濃度範囲で含まれることを特徴とする。このようにＧｅ、さらにはＳｉの濃度範囲を規定した材料を、保護層成膜に使用することによって、容易にかつ確実に上述の元素の濃度規定をした保護層を作成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、交流面放電型ＰＤＰの部分斜視図である。この交流面放電型ＰＤＰは、各電極にパルス状の電圧を印加することで放電を放電空間３０内で生じさせ、放電に伴って背面パネルＰＡ２側で発生した各色の可視光を、前面パネルＰＡ１の主表面から透過させる交流面放電型ＰＤＰである。
【００１５】
前面パネルＰＡ１は、走査電極１２ａと維持電極１２ｂとがストライプ状に複数対配設（図では便宜上１対を記載してある）された前面ガラス基板１１上に、表面１１ａを覆うように誘電体ガラス層１３が形成されている。さらに、この誘電体ガラス層１３を覆うように保護層１４が形成されている。
【００１６】
背面パネルＰＡ２の構造は、次に示すものである。アドレス電極１７は、背面ガラス基板１６上にあり、走査電極１２ａと維持電極１２ｂと直交するようにストライプ状に配されている。また電極保護層１８は、アドレス電極１７を覆うように形成され、アドレス電極１７を保護し、可視光を前面パネル側ＰＡ１に反射する作用を担う。この電極保護層１８上にアドレス電極１７と同じ方向に向けて伸び、アドレス電極１７を挟むように隔壁１９が立設され、隔壁１９間に蛍光体層２０が配されている。
【００１７】
図２は、本発明のＰＤＰに駆動回路を接続して構成した画像表示装置を示すブロック図である。ＰＤＰはアドレス電極１７を介してアドレス電極駆動部２２０、走査電極１２ａを介して走査電極駆動部２３０、維持電極１２ｂを介して維持電極駆動部２４０と接続されている。
【００１８】
図３は、上記ＰＤＰに駆動回路を接続して構成した画像表示装置の駆動方法を説明する図である。一般に交流面放電型ＰＤＰでは、１フレームの映像を複数のサブフィールド（以下、Ｓ．Ｆ．と示す）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、この方式ではセル中の気体の放電を制御するために１Ｓ．Ｆ．をさらに４つの期間に分割する。図４は、１Ｓ．Ｆ．中の駆動波形を示すタイムチャートである。
【００１９】
この図３において、セットアップ期間２５では放電を生じやすくするために、ＰＤＰ内の全セルに均一に壁電荷を蓄積させる。アドレス期間２６では、点灯させるセルの書き込み放電を行う。サステイン期間２７では、アドレス期間２６で書き込まれたセルを点灯させ、その点灯を維持させる。イレース期間２８では、壁電荷を消去させることによってセルの点灯を停止させる。
【００２０】
セットアップ期間２５では、走査電極１２ａにアドレス電極１７および維持電極１２ｂよりも高い電圧を印加し、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１７、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セルの壁面に蓄積される。その結果、走査電極１２ａ付近の保護層表面には、負の電荷が壁電荷として蓄積され、またアドレス電極１７付近の蛍光体層表面および維持電極１２ｂ付近の保護層表面には、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−アドレス電極１７間、走査電極１２ａ−維持電極１２ｂ間には所定の値の壁電位が生じる。
【００２１】
アドレス期間２６では、セルを点灯させる場合、走査電極１２ａにアドレス電極１７および維持電極１２ｂに比べ低い電圧を印加させる。即ち、走査電極１２ａ−アドレス電極１７間に、壁電位と同方向に電圧を印加させるとともに、走査電極１２ａ−維持電極１２ｂ間にも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。その結果、蛍光体層表面、保護層表面には負の電荷が蓄積され、走査電極１２ａ付近の保護層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−走査電極１２ａ間には、所定の値の壁電位が生じる。また、このとき走査電極１２ａ−アドレス電極１７間に電圧を印加してから、書き込み放電が生じるまでが、放電遅れとなる。さらに、各走査電極のアドレス時間内に書き込み放電が起こらなかった場合、書き込みミスとなり、維持放電が生じず、表示のちらつきとなって画像に現れてくる。また、さらなる高精細化が進んだ場合、各走査電極に割り当てられるアドレス時間は短くなり、書き込みミスが生じる確率が高くなる。
【００２２】
サステイン期間２７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。即ち、維持電極１２ｂ−走査電極１２ａ間に、壁電位と同方向に電圧を印加させることにより、維持放電を生じさせる。その結果、セル点灯を開始させることができる。そして、維持電極１２ｂ−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で、断続的にパルス発光させることができる。
【００２３】
イレース期間２８では、幅の狭い消去パルスを維持電極１２ｂに印加することで不完全な放電が発生し、壁電荷が消滅するため、消去が行われる。
【００２４】
次に上記のＰＤＰの構成における保護層は、本発明のポイントであり、その製造方法ならびに作用効果を説明する。
【００２５】
まずＭｇＯにＧｅのみ成分制御された保護層の製造方法を示す。Ｇｅの成分制御されたＭｇＯ蒸着源を用い、酸素雰囲気中でピアス式電子ビームガンを加熱源として加熱し、所望の膜を形成する。ここで、成膜時の電子ビーム電流量、酸素分圧量、基板温度等は、成膜後の保護層の組成には大きな影響を及ぼさないため任意設定でよく、設定の一例を下記に示す。
【００２６】
到達真空度：５．０×１０−４Ｐａ以下
蒸着時基板温度：２００℃以上
蒸着時圧力：３．０〜８．０×１０−２Ｐａ
なお、上記の保護層の製造方法では蒸着方法についてのみ記述したが、この方法に限らず、スパッタ法、イオンプレーティング法等も考えられ、この場合もターゲット材料、および原材料の成分制御を行い、その材料を成膜することによって同様の効果は得られる。
【００２７】
さらにＧｅを高純度ＭｇＯに混合して使用する手法、あるいはＭｇＯ、Ｇｅ化合物の二元系での蒸着源、スパッタ用ターゲット等として使用する手法が有効である。
【００２８】
ここで保護層の原材料として、Ｇｅの濃度範囲が４０〜２１０００重量ｐｐｍの成分制御されたＭｇＯ蒸着源を用い、保護層を作製した。そして、それぞれのＧｅ濃度の保護層に対するパネルの放電遅れ時間を計測した。この結果を図４に示す。放電遅れ時間はアドレス期間に走査電極−アドレス電極間に電圧を印加してから放電が起こるまでの時間を示している。それぞれのＧｅ濃度を有する保護層を使用したパネルにて、書き込み放電を観察し、その書き込み放電発光の１００回分を平均化し、書き込み放電発光のピークを示した時間を放電が起きた時間とした。また、実際に映像表示で確認したところ、放電遅れ時間２７００ｎｓ以下においてちらつきが視認されず、表示品位が良好であると判断した。
【００２９】
この結果、画像表示品位がよい、即ち放電遅れ時間が２７００ｎｓ以下になるのは、ＭｇＯに含まれるＧｅの濃度が３００〜８０００重量ｐｐｍの範囲である。即ち、保護層用材料としてＭｇＯにＧｅが３００〜８０００重量ｐｐｍの濃度範囲で含まれるものが、放電遅れを小さくすることに効果がある。
【００３０】
また、ＭｇＯからなる保護層がＨ２Ｏ、ＣＯ２を吸着すると、その表面がＭｇ（ＯＨ）２、ＭｇＣＯ３等に変質する。その後、保護層を有した前面パネルと背面パネルによってパネルが作成される。この状態でパネルを点灯させると、放電によるイオン衝撃等のエネルギーによって解離しＨ２Ｏ、ＣＯ２、あるいはそのイオンが不純物ガスとしてパネル内に放出される。これらの不純物ガスは、蛍光体の劣化、保護層の放電による耐磨耗性の低下を促進し、パネルが低寿命となる。そこで、ＭｇＯ表面が変質されるのを防ぐ目的で、ＭｇＯにＧｅを添加したものにさらにＳｉを添加した。これは保護層表面にＳｉ酸化膜を形成し、保護層表面がＭｇ（ＯＨ）２、ＭｇＣＯ３等に変質するのを防止することが目的である。これらのことから、次に、ＭｇＯにＧｅとＳｉの成分制御された保護層の製造方法を示す。ＭｇＯにＧｅが３００重量ｐｐｍに、Ｓｉが様々の重量濃度に成分制御されたＭｇＯ蒸着源を用い、上述同様の蒸着条件で保護層を作成する。またＧｅ濃度のみ３００重量ｐｐｍから１０００、５０００、８０００重量ｐｐｍに変え、Ｓｉを種々の重量濃度に成分制御されたＭｇＯ蒸着源を用い、同様にして保護層を作成する。この結果、Ｓｉは５００〜１５０００重量ｐｐｍの範囲とするのが、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２吸着ならびに放電遅れの低下防止の観点から最良であった。即ち、Ｓｉ濃度が５００重量ｐｐｍより少ないと、保護層表面に十分なＳｉ酸化膜が形成されず、また１５０００重量ｐｐｍより多いと、電子放出量が低下し、放電遅れが大きくなってしまう。
【００３１】
このようにして作成した保護層からの電子放出特性についての測定結果を、図５に示す。従来の保護層であるＭｇＯからの電子放出特性を１とし、本発明のＭｇＯにＧｅとＳｉを添加したものとの相対値である。図５の測定方法は、放電面に各ＭｇＯ膜を配した試料を面内放電させ、対向に配した電極に流れる電荷量を測定したものである。この結果より、従来技術と比較して、本発明のＳｉとＧｅの濃度範囲を規定したものは電子放出量が従来技術より増加していることが確認できる。
【００３２】
また図６、図７は、それぞれＭｇＯ膜へのＨ２ＯとＣＯ２吸着量を示したものである。従来の保護層であるＭｇＯへのＨ２ＯとＣＯ２吸着量をそれぞれ１とし、本発明のＭｇＯにＧｅのみ３００〜８０００重量ｐｐｍ添加したものと、ＭｇＯにＧｅを３００〜８０００重量ｐｐｍ、Ｓｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍ添加したものとの相対値である。測定方法は以下に示す通りである。従来と本発明それぞれの保護層（試料）を形成後、一定時間（製造時に要する時間）放置し、それら試料を昇温脱離による四重極質量分析装置にて、各試料へのＨ２ＯとＣＯ２吸着量を測定する。図６、図７の測定結果によると、従来のＭｇＯのみの保護層と比較して、本発明のＭｇＯにＧｅのみ添加したものは従来と変わらないが、ＭｇＯにＧｅとＳｉを添加したものはＨ２Ｏ、ＣＯ２とも吸着量は減少している。これはＭｇＯ表面にＳｉの酸化膜が形成され、ＭｇＯとＨ２Ｏ、ＣＯ２による変質層形成が防止されるからである。
【００３３】
これらのことからＰＤＰの保護層用材料として、ＭｇＯにＧｅを３００〜８０００重量ｐｐｍ、Ｓｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍ添加したものは、Ｇｅにより電子放出能力が向上されるとともに、ＳｉがＭｇＯ表面にＭｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＳｉＯ３等の膜を作ることでＨ２Ｏ、ＣＯ２の吸着を防ぐ。その結果、放電遅れの小さな、ちらつきのない画像となり、また放電空間にＨ２Ｏ、ＣＯ２等の不純物ガス発生がなく、ＰＤＰの変質が防がれ、ＰＤＰの長寿命化につながる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のＰＤＰは、主電極対を構成する電極が絶縁層で放電ガスに対して覆われ、絶縁層を覆うアルカリ土類金属酸化物からなる保護層を配したものであって、保護層に含まれるＧｅ濃度を３００〜８０００重量ｐｐｍの濃度範囲としている。
【００３５】
このようなＧｅ濃度範囲とすることにより、価電子帯と伝導帯との間に不純物準位を形成し、電子放出能力が向上する。その結果、放電遅れを抑え、電圧印加に対する放電の発生の応答性を改善でき、良好な画像が表示できるという大きな効果を有する。
【００３６】
また本発明は、ＭｇＯからなる保護層にＧｅが３００〜８０００重量ｐｐｍ添加され、さらにＳｉを５００〜１５０００重量ｐｐｍの濃度範囲含むものとしている。
【００３７】
これにより、放電遅れを抑えつつ、保護層表面にＳｉ酸化膜が形成されることにより、保護層の変質層形成が防止され、パネルの長寿命化につながるという大きな効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る交流面放電型ＰＤＰの部分斜視図
【図２】同実施の形態のＰＤＰに駆動回路を接続して構成した画像表示装置を示すブロック図
【図３】同実施の形態のＰＤＰの駆動波形を示すタイムチャート
【図４】同実施の形態の保護層中のＧｅ濃度に対する放電遅れ時間の変化を示す図
【図５】同実施の形態と従来の保護層からの電子放出量の比較を示す図
【図６】同実施の形態と従来の保護層のＨ２Ｏ吸着量の比較を示す図
【図７】同実施の形態と従来の保護層のＣＯ２吸着量の比較を示す図
【符号の説明】
１１　前面ガラス基板
１１ａ　表面
１２ａ　走査電極
１２ｂ　維持電極
１３　誘電体ガラス層
１４　保護層
１６　背面ガラス基板
１７　アドレス電極
１８　電極保護層
１９　隔壁
２０　蛍光体層
３０　放電空間
２２０　アドレス電極駆動部
２３０　走査電極駆動部
２４０　維持電極駆動部
ＰＡ１　前面パネル
ＰＡ２　背面パネル
【図１】
2004031264.tif 000003
【図２】
2004031264.tif 000004
【図３】
2004031264.tif 000005
【図４】
2004031264.tif 000006
【図５】
2004031264.tif 000007
【図６】
2004031264.tif 000008
【図７】
2004031264.tif 000009