(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、前記プラズマディスプレイパネルが枯化工程を経て後の前記保護膜の不純物金属イオン濃度がモル濃度で各々４００ｐｐｍ以下であるとともに、前記保護膜全体の原子の数を１００としたとき水素原子を３原子以上含有す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】
前記保護膜は酸化マグネシウム膜であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記酸化マグネシウム膜の膜導電率が１×１０−１１Ｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
前記不純物は、Ｎａ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、前記保護膜の不純物金属イオン濃度が、前記プラズマディスプレイパネルが枯化工程を経て後にモル濃度で各々４００ｐｐｍ以下となるように、励起又は電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理しながらパネル基板上に形成する成膜工程を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項６】
前記基板の温度を２００℃乃至２５０℃で成膜することを特徴とする請求項５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項７】
前記成膜工程が、電子ビーム蒸着、スパッタ、イオンプレーティングのいずれかを用いて行われることを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイの誘電体層を放電から保護する膜として好適な保護膜を備えたプラズマディスプレイパネル及びその製造方法に関し、特に、放電特性の向上を図った酸化マグネシウム（ＭｇＯ）保護膜を備えたプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、薄型構造でちらつきがなく表示コントラスト比が大きいこと、また、比較的に大画面とすることが可能であり、応答速度が速く、自発光型で蛍光体の利用により多色発光も可能であること等、数多くの特徴を有している。このため、近年、コンピュータ関連の表示装置分野及びカラー画像表示の分野等において、広く利用されるようになりつつある。
ＰＤＰの誘電体層を放電から保護する保護膜に要求される膜質として、（１）耐スパッタ性、（２）高２次電子放出係数をもつこと、（３）高絶縁性をもつことが挙げられる。これらの条件を満たすために一般にＭｇＯからなる保護膜が用いられる。このＭｇＯ保護膜は蒸着源となるＭｇＯ粒子に電子ビーム（ＥＢ）やイオンを照射（ＩＰ）し加熱昇華させてＰＤＰ基板に蒸着する方法が一般に用いられる。
【０００３】
特開２０００−６３１７１号公報や特開平１０−２９１８５４号公報には、プラズマディスプレイパネルのＭｇＯ保護膜の製造方法が開示され、ＰＤＰの放電開始電圧を低下する手法として、ＭｇＯ蒸着材の金属イオン濃度を下げることが提案されている。
【０００４】
上記公報の前者には放電開始電圧の定義は記載されていないが、後者には、その明細書の段落番号（００３７）及び図２には放電開始電圧の評価方法が記載されている。それによると、面放電電極間に印加する電圧を上昇して行き、放電を開始する電圧を評価している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本出願人の検討によれば、ＰＤＰの枯化後、すなわちＰＤＰの実際の使用条件下である、維持放電→プライミング→書き込み放電という一定サイクルの中で評価するのと、上記公報の単なる放電開始電圧による評価方法では、評価結果に相違があることが分かった。本発明者の評価によると、プライミング電圧に相違があっても、上記公報に記載の評価方法によって評価した放電開始電圧は、枯化（エージング）時間が２０時間を超えると、蒸着材の不純物濃度の差異による放電開始電圧の相違が見られなくなる。
【０００６】
以上の点から、上記公報におけるＭｇＯ保護膜の評価方法は、実際のＰＤＰのプライミング電圧の評価としては意味がないことになる。したがって、単に蒸着材料の金属イオン濃度を規定しても、プライミング電圧の低い保護膜を得ることはできない。
【０００７】
また、プライミング放電によって維持放電を一旦全面リセットし、全面点灯した後、プライミング消去によって全面消灯することが必要であるが、従来の保護膜ではプライミング電圧が高いため、低いプライミング電圧で均一なリセットをすることが困難である。均一なリセットができないと、誤点灯や、ちらつきを生じる。プライミング電圧を上げれば均一なリセットは可能だが、プライミング電圧が高くなると大きな放電になり、プライミングによる輝度（黒輝度）が上昇し、コントラストが低下する。
【０００８】
一般に、ＭｇＯ蒸着材の金属イオン濃度に比べて、電子ビーム蒸着法により成膜されたＭｇＯ保護膜の金属イオン濃度が上昇することが知られている。しかし、水素イオン中で成膜することにより金属イオン濃度の上昇を抑制することができることが本発明者らの検討で分かった。
【０００９】
なお、ＭｇＯ膜の配向性を向上させるため、励起又は電離状態の水素原子を含む雰囲気中でＭｇＯ膜を成膜する方法が特開平９−２９５８９４号公報に開示されている。しかし、同公報に記載された成膜方法では、配向性は向上されるものの、その配向面は一定ではない。このため、耐スパッタリング性が不十分となる場合がある。また、結晶粒径が小さくなり、放電開始電圧が高くなる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、プライミング電圧を低くしてコントラストを改善する保護膜を備えたプラズマディスプレイパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、プライミング電圧を低くする保護膜を形成することにより、低いプライミング電圧による駆動を可能とし、低いプライミング電圧で均一なリセットを行うことによって、誤点灯やちらつきのないコントラストの高い表示が可能なＰＤＰを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高純度のＭｇＯ蒸着材を用い、かつ水素イオン中で成膜することによりＭｇＯ膜中の不純物増加を抑制すること（モル濃度で４００ｐｐｍ以下）を特徴とする。これにより、枯化後のＰＤＰの駆動時におけるプライミング電圧を低下させることができ、コントラストを改善するという作用効果を奏することができる。
本発明によれば、プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、前記プラズマディスプレイパネルが枯化工程を経て後の前記保護膜の不純物金属イオン濃度がモル濃度で各々４００ｐｐｍ以下であるとともに、前記保護膜全体の原子の数を１００としたとき水素原子を３原子以上含有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルが得られる。
【００１３】
保護膜としてはＭｇＯ膜が望ましい。また、不純物は、Ｎａ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎである。さらに、ＭｇＯ膜の膜導電率が１×１０-11  Ｓ／ｃｍ以下であるであることが望ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、前記保護膜の不純物金属イオン濃度が、前記プラズマディスプレイパネルが枯化工程を経て後にモル濃度で各々４００ｐｐｍ以下となるように、励起又は電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理しながらパネル基板上に形成する成膜工程を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法が得られる。
【００１５】
その際の基板の温度を２００℃〜２５０℃で成膜することが望ましい。また、成膜工程としては、電子ビーム蒸着、スパッタ、イオンプレーティングのいずれかを用いて行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態に係るＡＣ型カラーＰＤＰの画素の基本単位である１つの発光セルの構造を示した断面図である。図１に示したようにＰＤＰは前面基板１０と背面基板２０とが所定の距離を保って配置される。
【００１８】
前面側のガラス基板１１の上には透明電極１２１と金属膜のバス電極１２２からなる維持電極１２が設けられている。さらにＡＣ駆動のための透明誘電体層１３によって被覆されている。誘電体層１３の表面には保護膜１４として厚さが１μｍ程度のＭｇＯ膜が形成されている。
【００１９】
他方、背面基板２０は背面側のガラス基板２１上にアドレス電極２２が形成されており、アドレス電極２２を覆うように誘電体からなる下地層２３が形成されている。更に、ＰＤＰの発光色を分離するための隔壁２４が形成されており、隔壁面及び誘電体層を覆うように蛍光体層２６が形成されている。そして、前面基板１０と背面基板２０とをその周辺部において、図示していないシール材により封着し、セル内を排気した後に放電ガスを封入して、カラーＰＤＰが完成する。図２にＰＤＰの組立フローチャートを示す。
【００２０】
前面基板１０側における保護膜１４は、誘電体層１３がプラズマに直接さらされて、イオン衝撃によるダメージを受けないようにするための保護膜として機能するほかに、電極間に電圧を印加した時にガス放電のための二次電子を放出する機能と壁電荷を蓄積し保持するための高絶縁性が求められる。なかでも高絶縁性を得ることは放電開始電圧の低下や放電の早い応答性を得るために重要な働きをしている。
この保護膜１４は、高純度のＭｇＯ蒸着材を用い、かつ水素イオン中で成膜することによりＭｇＯ保護膜中の不純物増加を抑制すること（モル濃度で４００ｐｐｍ以下）が可能となる。これにより、枯化後のＰＤＰの駆動時におけるプライミング電圧を低下させることができ、コントラストを改善することができる。
【００２１】
このような保護膜１４は、従来の成膜装置を使用して製造することができる。例えば、チャンバ内の圧力を２．０×１０−２乃至４．０×１０−２Ｐａとし、チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．３乃至１とし、基板温度を１５０乃至２５０℃とし、蒸着速度を１００乃至２００ｎｍ／分として、５００乃至１５００ｎｍの保護膜を成膜すれば、その保護膜の水素含有量は保護膜全体の原子の数を１００としたとき３乃至１０原子とすることができる。
【００２２】
上記基板温度は、３００℃未満に制限することにより基板の割れを防止できるので、基板温度の上限設定は重要である。なお、基板温度の好ましい範囲は２００乃至２５０℃である。
【００２３】
ここで、不純物金属イオン濃度の異なるＡ、Ｂ、Ｃの３種類のＭｇＯ蒸着材を用いてＭｇＯ蒸着を行い、それぞれのパネルの駆動特性を評価したところ、表１に示すデータが得られた。
【００２４】
【表１】
0004698077.tif 000002
【００２５】
また駆動特性の評価のために用いたＰＤＰの駆動波形を図３に示す。表１中のＶｓｍｉｎはちらつき、誤灯もなく正常に書込みが可能な最小の面放電維持電圧を示し、Ｖｓｍａｘは正常に書込みが可能な最大の面放電維持電圧を示す。
【００２６】
Ｖｐｃｍｉｎはプライミング開始電圧と呼び、プライミング放電がＰＤＰ表示面内で最初に形成される電圧のことである。Ｖｐｃｍａｘは、プライミング完了電圧と呼び、プライミング放電が書込み不良及び誤灯を発生させることなく、ＰＤＰ表示面内で均一に形成される最低の電圧のことである。つまり開始電圧はプライミング放電がパネル面内で１個のセルでも形成される電圧であり、完了電圧はプライミング放電がパネル面内で全て形成される電圧である。このとき、面内全てで書込み不良及び誤灯はない。
【００２７】
ここで、プライミングとは、壁電荷を蓄積するための予備放電であり、放電を安定して低電圧で開始するための駆動方法として採用されている。また、それぞれで得られたＭｇＯ膜中及びＭｇＯ蒸着材中の不純物分析結果も表２および表３にそれぞれ示す。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
不純物分析はフレームレス原子吸光法（ＦＬＡＡＳ法）によって行った。ここで、ＦＬＡＡＳ法について詳しく述べる。まず、黒鉛や耐熱金属を発熱体とする炉を電気的に加熱し、試料溶液を乾燥・原子化する。生成された原子蒸気層に光を当てることによって、励起状態にある原子から発光スペクトルが得られる。基底状態にある原子がある振動数の光を吸収した後、再び等しい振動数の光を放出する場合、その遷移を共鳴線という。この共鳴線は原子によって特徴的であり、その線スペクトルの強度から、原子蒸気層の濃度が得られる。あらかじめ濃度が既知の試料で検量線を作成しておけば、目的の試料の濃度が得られる。測定方法は、ＭｇＯ膜及びＭｇＯ蒸着材を硝酸（Ｈ２Ｏ：ＨＮＯ３＝９：１）に溶解させ、得られた溶液を金属元素ごとにフレームレス原子吸光計（Ｖａｒｉａｎ製  ｓｐｅｃｔｒｏＡＡ−４００Ｚ）を用いて分析した。こうして得られた不純物分析結果中で、金属イオン種Ａｌ，Ｃａ，Ｆｅに着目して、各不純物イオンを横軸にとり、縦軸にＶｐｃｍａｘをプロットしたものが図４である。
【００３１】
この結果より、ＭｇＯ膜中の不純物金属イオン濃度を各々４００ｐｐｍ以下に抑制することにより、パネルのプライミング完了電圧を６０Ｖ以上低減することに成功した。上記の効果が得られる理由を次に述べる。
【００３２】
図５にＭｇＯ膜中の金属イオン種Ａｌ，Ｃａ，ＦｅとＭｇＯの膜導電率をプロットしたものを示す。これより、本提案においてはＭｇＯ膜の導電率が１×１０-11  Ｓ／ｃｍ小さくなっているためにＭｇＯの絶縁性が向上し、プライミング効果による壁電荷の形成がより効率的になされ、それによって駆動電圧の低減化が可能となることがわかる。
【００３３】
図６は、ＰＤＰの枯化（エージング）時間と放電開始電圧との関係を示す特性図である。従来の単なる放電開始電圧の評価比較では、図示のように、エージング時間が２０時間を超えると蒸着材の不純物濃度の相違に関わらず、全てほとんど同じ放電開始電圧となり、評価の目安とはならないことが分かる。以下に、本発明に到った経緯について補足説明をしておく。
【００３４】
プライミング電圧・リセットの均一性はＰＤＰの前面基板の保護膜（ＭｇＯ）の膜の出来具合に依存することは経験的に分かっていた。そこで本願発明者が保護膜の特性とプライミング電圧の関係を実験によって調査した結果、保護膜の金属イオン濃度が低い方がプライミング電圧は低くなること。特にＣａ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒのイオン濃度が低い方がプライミング電圧は低くなること。また、保護膜の金属イオン濃度が低い方が保護膜の導電率も低いことなどが分かった。
【００３５】
そこで、保護膜の金属イオン濃度を下げる手段について検討した結果、保護膜（ＭｇＯ）を形成する際の蒸着材の金属イオン濃度を下げ、かつ水素イオン中で膜形成する（励起又は電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理することにより形成する）ことにより、達成できることが分かった。
【００３６】
ここで、プライミング電圧の評価は、保護膜を前面基板に形成し、ＰＤＰに組立て、枯化（エージング）後の基板で、かつ維持放電→プライミング→書きこみ放電という一定サイクルの中で評価する必要があることである。この評価は実際のＰＤＰの使用条件と同様な条件である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、高純度のＭｇＯ蒸着材を用い、かつ水素イオン中で成膜することによりＭｇＯ保護膜中の不純物増加を抑制すること（モル濃度で４００ｐｐｍ以下）が可能となる。これにより、枯化後のＰＤＰの駆動時におけるプライミング電圧を低下させることができ、コントラストを改善するという作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＡＣ型カラーＰＤＰの画素の基本単位である１つの発光セルの構造を示した断面図である。
【図２】本発明によるＰＤＰの製造工程を説明する製造フロー図である。
【図３】パネルの駆動特性を評価する表３に示すデータが得るために用いた駆動波形図である。
【図４】不純物イオンとＶｐｃｍａｘとの関係を示す特性図である。
【図５】不純物イオンとＭｇＯの膜導電率との関係を示す特性図である。
【図６】ＰＤＰの枯化（エージング）時間と放電開始電圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０    前面基板
１１    前面側のガラス基板
１２    維持電極
１３    透明誘電体層
１４    保護膜
２０    背面基板
２１    背面側のガラス基板
２２    アドレス電極
２３    下地層
２４    隔壁
２６    蛍光体層
１２１    透明電極
１２２    バス電極
【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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【図６】
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