(57)【要約】【課題】不純物ガス放出量の少ない誘電体層を備えたガス放電パネルを提供することを課題とする。【解決手段】隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の水素含有量及び／又は１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネルにより上記の課題を解決する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の水素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
【請求項２】
水素含有量が、１×１０２１〜５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である請求項１に記載のガス放電パネル。
【請求項３】
隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
【請求項４】
窒素含有量が、１×１０１９〜３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である請求項３に記載のガス放電パネル。
【請求項５】
隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の水素含有量及び３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネル。
【請求項６】
水素含有量が、１×１０２１〜５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲であり、窒素含有量が、１×１０１９〜３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である請求項５に記載のガス放電パネル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のガス放電パネルを製造する方法であって、誘電体層を気相成長法により形成することを特徴とするガス放電パネルの製造方法。
【請求項８】
誘電体層が、ＳｉＨ４及びＮ２Ｏを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法により形成される請求項７に記載のガス放電パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス放電パネル及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、例えば、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のようなガス放電パネルの製造方法に関する。本発明のガス放電パネルは、民生用テレビ、コンピュータモニタや、駅、空孔、証券取引所、工場及び学校等の情報表示用大型ディスプレイとして好適に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
ガス放電パネルとしては、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）やプラズマアドレス液晶装置（ＰＡＬＣ）等が知られている。この内、ＰＤＰは大型で、薄いという特徴を有しており、現時点で多く販売されている表示装置の一つである。
【０００３】
図１に実用化されている代表的なＰＤＰの概略斜視図を示す。
図１のＰＤＰは、前面側基板と背面側基板とから構成される。
【０００４】
まず、前面側基板１０は、一般的にガラス基板１１上に形成された複数本の表示電極（維持電極；Ｘ、Ｙ）、表示電極（Ｘ、Ｙ）を覆うように形成された誘電体層１７、誘電体層１７上に形成され放電空間に露出する保護膜１８とからなる。
【０００５】
表示電極（Ｘ、Ｙ）は、透明電極膜４１と、透明電極膜の抵抗を下げるための透明電極膜４１の端縁部上に積層される透明電極膜よりも幅狭のバス電極４２とからなる。
【０００６】
次に、背面側基板２０は、一般的に、ガラス基板２１上に形成された複数本のアドレス電極Ａ、アドレス電極Ａを覆う誘電体層２４、隣接するアドレス電極間で誘電体層２４上に形成された複数本の帯状の隔壁２９、隔壁２９間に壁面を含めて形成された蛍光体層（２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ）とからなる。
【０００７】
上記前面側基板と背面側基板とを、表示電極とアドレス電極が直交するように、両電極を内側にして対向させ、基板エッジ部をシールガラスにより封止し、隔壁２９により囲まれた空間に放電ガス（例えば、Ｎｅ−Ｘｅガス）を充填することによりＰＤＰ１を形成することができる。図１中、Ｒ、Ｇ及びＢは、赤色、緑色及び青色の単位発光領域をそれぞれ示し、横方向に並ぶＲＧＢで画素を構成する。
【０００８】
上記構成のＰＤＰは、表示電極とアドレス電極間に電界をかけると放電ガスが励起されてイオン化することで真空紫外線が放出される。放出された真空紫外線が蛍光体にあたることで、蛍光体から可視光が放出され、この可視光が表示に利用される。
【０００９】
ＰＤＰにおいて、誘電体層は、一般的に、低融点ガラスをエチルセルロース樹脂を主体としたビヒクルに分散させたガラスペーストや、低融点ガラスをアクリル樹脂等に分散させたガラスシートを焼成することで樹脂分をバーンアウトさせ、低融点ガラスを熔解させることにより形成されている。
【００１０】
更に、最近ＰＤＰのパネル性能を向上させるために、低融点ガラスからなる誘電体層に代えて、ＣＶＤ法等の気相成長法により形成した誘電体層が報告されている（特開２０００−２１３０４号公報：特許文献１）。
【００１１】
また、特開２００１−１５５６４７号公報（特許文献２）では、ＣＶＤ法により形成された誘電体膜から生じるＮＨ３系ガスによる蛍光体の劣化現象を抑制するために、誘電体膜上にカバー膜を設置することが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２１３０４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５５６４７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＤＰでは製造速度を向上させるために、誘電体膜の成膜速度を上げることが望まれている。しかしながら、単純に成膜速度を上げたのでは、誘電体膜中に不純物ガスが増加することとなり、この不純物ガスが放出されて蛍光体が劣化する。また、カバー膜でもこの不純物ガスの放出を抑えることは不十分である。更に、成膜速度を上げると、クラックや膜厚変動等の欠陥が多く発生し、この欠陥により基板面内において部分的に劣化現象が生じ、パネル寿命を縮めることとなる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、誘電体層の成膜条件と、膜組成及びパネル内に放出されるガス量との関係、ガス量とパネル寿命との関係を検討した結果、本発明に至った。
【００１５】
かくして本発明によれば、隔壁により分離された放電空間を挟む一対の基板と、基板上に形成された電極と、少なくとも一方の基板上に形成された電極を被覆する誘電体層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の水素含有量及び／又は３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の窒素含有量の材料からなることを特徴とするガス放電パネルが提供される。
【００１６】
更に、本発明によれば、上記ガス放電パネルを製造する方法であって、誘電体層を気相成長法により形成することを特徴とするガス放電パネルの製造方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のガス放電パネルは、誘電体層を少なくとも有し、ガス放電を利用して表示を行うパネルであれば特に限定されず、例えばＰＤＰ、ＰＡＬＣ等が挙げられる。
【００１８】
本発明では、誘電体層が、ＳｉＯ２を主成分とし、かつ５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の水素含有量及び／又は３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下の窒素含有量の材料からなる。
【００１９】
ここで、主成分とは、５０重量％以上のＳｉＯ２を含むことを意味する。より好ましいＳｉＯ２の含有割合は、９０重量％以上である（上限は１００重量％）。ＳｉＯ２以外の成分としては、水素、窒素、炭素、リン、ホウ素等が挙げられる。この中で、リン及び／又はホウ素は、膜ストレス制御及びエッチング速度制御を目的として、意図的に添加してもよい。リン及びホウ素の濃度は、１０重量％以下であることが好ましく、８重量％以下であることがより好ましい（下限は０重量％）。
【００２０】
次に、本発明では、誘電体層中に含まれる水素含有量が５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である及び／又は窒素含有量が３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である。以下、これら水素含有量及び窒素含有量の範囲を規定した理由についてＰＤＰを例として説明する。
【００２１】
まず、図２に誘電体層の成膜速度と誘電体層中の水素含有量との関係を示す。図２から成膜速度を上げると水素含有量が増えることがわかる。
【００２２】
また、図３に誘電体層中の水素含有量とパネルの寿命（初期輝度に対する１６８時間点灯後の輝度劣化率）との関係を示す。図３から誘電体層中の水素含有量が一定以上の量になると急激に寿命が短くなることがわかる。
【００２３】
図２及び３から、パネル寿命を満足しながらより高速で誘電体層を成膜するためには、得られる誘電体膜に含まれる水素含有量を一定に範囲にする必要があることがわかる。その一定の範囲は、５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である。より好ましい水素含有量は、１×１０２１〜３×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である。
【００２４】
次に、図４に誘電体層の成膜速度と誘電体層中の窒素含有量との関係を、図５に誘電体層中の窒素含有量とパネルの寿命（初期輝度に対する１６８時間点灯後の輝度劣化率）との関係を示す。図４及び５から、図２及び図３の水素の場合と同じ傾向が、窒素の場合にも生じている。
【００２５】
図４及び５から、パネル寿命を満足しながらより高速で誘電体層を成膜するためには、得られる誘電体膜に含まれる窒素含有量を一定に範囲にする必要があることがわかる。その一定の範囲は、３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下である。より好ましい窒素含有量は、１×１０１９〜１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である。
【００２６】
更に、本発明では誘電体層中に含まれる水素含有量が５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であり、かつ窒素含有量が３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であることが好ましい。より好ましい水素含有量と窒素含有量の組合せは、１×１０２１〜５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３及び１×１０１９〜３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲であり、更に好ましくは１×１０２１〜３×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３及び１×１０１９〜１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲である。
【００２７】
なお、図３〜５において、誘電体膜は、サセプタ面積２０００ｃｍ２、ＲＦ出力２０００Ｗ、ガス流量比ＳｉＨ４／Ｎ２Ｏを１／１０に固定して、ＳｉＨ４の流量を１００〜２０００ｃｍ３まで変化させてプラズマＣＶＤ法により形成した。更に、図３及び５において、パネルの寿命の測定は、次のように行った。
ＰＤＰは以下の構成とした。
【００２８】
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【００２９】
上記では、誘電体層をプラズマＣＶＤ法により形成した例を示したが、プラズマＣＶＤ法以外でも、上記特定の水素及び／又は窒素含有量の誘電体層を形成することができさえすれば、プラズマＣＶＤ法以外のＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等の気相成長法を使用できる。本発明ではプラズマＣＶＤ法が、基板反りの制御及び低コストのため好ましい。
【００３０】
プラズマＣＶＤ法で誘電体層を形成する場合、使用する原料ガスは、シラン：ＳｉＨ４、テトラエトキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、メチルトリメトキシシラン：ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３等のシリコンソースと、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２等の非シリコンソースが挙げられる。
【００３１】
プラズマＣＶＤ法の成膜条件としては、形成を望む基板の大きさ及び誘電体層の性質により異なるが、サセプタ面積２０００〜１５０００ｃｍ２、ＲＦ出力２０００〜２００００Ｗ、３６０〜４５０℃、２〜３Ｔｏｒｒ等の条件が挙げられる。
【００３２】
水素含有量を５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、窒素含有量を３×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下とするには、ＲＦ出力／サセプタ面積が０．８２Ｗ／ｃｍ２以上であることが好ましい。より好ましくは、０．９Ｗ／ｃｍ２以上である。
【００３３】
本発明の保護膜を使用可能なガス放電パネルの一例として、図１に示す３電極ＡＣ型面放電ＰＤＰを説明する。なお、以下の例は説明のために使用することを目的としており、本発明がこれに限定されるものではない。
【００３４】
図１のＰＤＰ１は、前面側基板と背面側基板とから構成される。
【００３５】
まず、前面側基板１０は、一般的にガラス基板１１上に形成された複数本の表示電極（Ｘ、Ｙ）、表示電極を覆うように形成された誘電体層１７、誘電体層１７上に形成され放電空間に露出する保護膜１８とからなる。
【００３６】
表示電極は、ストライプ状又は放電セル単位のドット形状の透明電極膜４１と、透明電極膜の抵抗を下げるための透明電極膜４１の端縁部上に積層される透明電極膜よりも幅狭のストライプ状のバス電極４２とからなる。
【００３７】
なお、透明電極膜４１の形成方法としては、透明電極膜を構成する金属の有機化合物を含むペーストを塗布及び焼成することで形成する方法が挙げられる。誘電体層１７に本発明を採用することができる。
【００３８】
次に、背面側基板２０は、一般的に、ガラス基板２１上に形成された複数本のストライプ状のアドレス電極Ａ、アドレス電極Ａを覆うように形成された誘電体層２４、隣接するアドレス電極Ａ間で誘電体層２４上に形成された複数本の帯状の隔壁２９、隔壁２９間にその壁面を含めて形成された蛍光体層（２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ）とからなる。
【００３９】
隔壁２９は、低融点ガラスとバインダとからなるガラスペーストを誘電体層２４上に膜状に塗布し、焼成した後、サンドブラスト法で隔壁形状のマスクを介して切削することにより形成することができる。また、バインダに感光性の樹脂を使用した場合、所定形状のマスクを使用して露光及び現像した後、焼成することにより形成することも可能である。
【００４０】
蛍光体層（２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ）は、バインダが溶解された溶液に粒子状の蛍光体を分散させた蛍光体ペーストを、隔壁２９間に塗布し、不活性雰囲気下で焼成することにより形成することができる。誘電体層２４に本発明を採用することができる。また、背面基板側は、誘電体層を形成せず、隔壁２９を基板２１上に形成してもよい。
【００４１】
上記前面側基板１０と背面側基板２０とを、表示電極（Ｘ、Ｙ）とアドレス電極Ａが直交するように、両電極を内側にして対向させ、隔壁２９により囲まれた空間に放電ガスを充填することによりＰＤＰ１を形成することができる。
【００４２】
なお、本発明の方法が使用できるＰＤＰは、放電電極を被覆する誘電体層を有していさえすれば、図１のＰＤＰの構成に限らず、対向放電型でもよく、蛍光体層を前面側基板に配置した透過型でもよく、更に２電極構造のいずれのＰＤＰにも使用することができる。更に、隔壁にはメッシュ状のものを使用することができる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
基板上に公知の方法により透明電極及びバス電極からなる表示電極を形成した。
【００４５】
次に、サセプタ面積２０００ｃｍ２のプラズマＣＶＤ装置を用い、ＲＦ出力２．０ｋＷ、４００℃、３．０Ｔｏｒｒの条件で、原料ガスとしてＳｉＨ４とＮ２Ｏをそれぞれ９００ｓｃｃｍと９０００ｓｃｃｍの流量で装置内に流すことで、表示電極を覆う５μｍの誘電体層を成膜速度０．７５μｍ／分で形成した。
【００４６】
得られた誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）にて測定したところ、それぞれ３．４×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３及び０．８２×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３であった。
【００４７】
更に、公知の方法により１．０μｍのＭｇＯ膜を電子ビーム蒸着法で形成することで前面側基板を得た。
【００４８】
次に、公知の方法により、基板上にアドレス電極を形成し、隣接するアドレス電極間で基板上に複数本の帯状の隔壁を形成し、隔壁間に蛍光体層を形成することで背面側基板を得た。
【００４９】
前面側基板と背面側基板とを貼り合せることによりＰＤＰを得た。得られたＰＤＰの初期輝度と１６８時間後の輝度を測定したところ、１６８時間後の輝度は初期輝度の９４％であり、輝度の低下が抑制されていた。
【００５０】
ＲＦ出力を変化させること以外は、上記と同様にして製造した誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量を測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表１から、ＲＦ出力を高くすることにより水素含有量及び窒素含有量の増加を抑制することができた。
【００５３】
実施例２
サセプタ面積を６７００ｃｍ２、ＲＦ出力６．０ｋＷ、ＳｉＨ４とＮ２Ｏをそれぞれ３０００ｓｃｃｍと３００００ｓｃｃｍの流量とすること以外は実施例１と同様にして誘電体層を成膜速度０．７１μｍ／分で形成した。
【００５４】
得られた誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）にて測定したところ、それぞれ４．２×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３及び１．２×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３であった。
【００５５】
次に、実施例１と同様にして、ＰＤＰを得た。得られたＰＤＰの初期輝度と１６８時間後の輝度を測定したところ、１６８時間後の輝度は初期輝度の９８％であり、輝度の低下が抑制されていた。
【００５６】
ＲＦ出力を変化させること以外は、上記と同様にして製造した誘電体層中の水素含有量及び窒素含有量を測定した。結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
表２から、表１と同様に、ＲＦ出力を高くすることにより水素含有量及び窒素含有量の増加を抑制することができた。
【００５９】
なお、表２中、ＲＦ出力が５．０ｋＷの場合、得られたＰＤＰの初期輝度と１６８時間後の輝度を測定したところ、１６８時間後の輝度は初期輝度の５４％であり、輝度が大きく低下していた。この場合の成膜速度は０．８４μｍ／分であった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス放電パネルを構成する誘電体層中の水素含有量及び／又は窒素含有量が特定の範囲に規定されているので、パネルの寿命に影響する脱ガスが抑制されるため、高信頼性で低価格のディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＤＰの概略斜視図である。
【図２】誘電体層の成膜速度と誘電体層中の水素含有量との関係を示す図である。
【図３】誘電体層中の水素含有量とパネルの寿命（初期輝度に対する１６８時間点灯後の輝度劣化率）との関係を示す図である。
【図４】誘電体層の成膜速度と誘電体層中の窒素含有量との関係を示す図である。
【図５】誘電体層中の窒素含有量とパネルの寿命（初期輝度に対する１６８時間点灯後の輝度劣化率）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ＰＤＰ
１０  前面側基板
１１、２１  ガラス基板
１７、２４  誘電体層
１８  保護膜
２０  背面側基板
２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂ  蛍光体層
２９  隔壁
４１  透明電極膜
４２  バス電極
Ａ  アドレス電極
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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【図５】
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