(57)【要約】【課題】安定した膜質の保護層を形成し、長期間にわたって経時変化の少ない表示品質に優れたプラズマディスプレイパネルを提供する。【解決手段】前面ガラス基板１１上に形成した表示電極１２を誘電体層１４で覆うとともに誘電体層１４を保護層１５で覆ったプラズマディスプレイパネル１の保護層１５を形成するための保護層用原材料を、酸化マグネシウムと金属マグネシウムとの混合体からなり、酸素原子／マグネシウム原子比が０．３〜１．０とすることにより膜質の緻密性と光透過性を両立させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマディスプレイパネルの保護層を形成するための保護層用原材料であって、前記保護層用原材料の酸素原子／マグネシウム原子比が０．３〜１．０であることを特徴とする保護層用原材料。
【請求項２】
前記保護層用原材料が酸化マグネシウムと金属マグネシウムとの混合体であることを特徴とする請求項１に記載の保護層用原材料。
【請求項３】
前記保護層用原材料が過還元状態に製造された酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１に記載の保護層用原材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関し、特に保護層を形成する際の保護層用原材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、液晶パネルに比べて高速表示が可能であり、かつ大型化が容易であることから大画面表示デバイスとして注目され、高精細化および高輝度化などの表示品質の向上および高い信頼性を目指したＰＤＰの開発がますます重要になってきている。
【０００３】
一般的にＡＣ駆動面放電型ＰＤＰは３電極構造を採用しており、この種のＰＤＰは前面板と背面板の２枚のガラス基板が所定の間隔で対向配置された構造となっている。前面板は、ガラス基板上に形成されたストライプ状の走査電極および維持電極よりなる一対以上の表示電極と、この表示電極を被覆して電荷を蓄積しコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された厚さ１μｍ程度の保護層とで構成されている。
【０００４】
一方、背面板はガラス基板上に複数形成されたストライプ状のアドレス電極と、このアドレス電極を覆う下地誘電体層と、その上に形成された隔壁と、各隔壁によって形成された表示セル内に塗布された赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている。
【０００５】
前面板と背面板とがその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって形成された放電空間にはネオンおよびキセノンなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。
【０００６】
表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の各色を発光させることにより、カラー画像を表示している。
【０００７】
前面板の誘電体層を覆って形成される保護層は、イオン衝撃による耐スパッタリング性の高い材料を用いて形成され、放電によるスパッタリングから誘電体層を保護するとともに、保護層の表面から２次電子を放出し、放電ガスを放電させるための駆動電圧を低下させる機能を有している。したがって、保護層はＰＤＰの点灯時間の増加とともにイオン衝撃を受けて膜厚が薄くなり、保護層の表面からの２次電子の放出特性が変化する。これにより、表示電極に電圧を印加してから書き込み放電が発生するまでの時間的な遅れが発生し、これがＰＤＰの表示画面のちらつきの原因となって、表示品質を著しく劣化させる。
【０００８】
一般に保護層は、単結晶の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）材料を用いて、真空成膜技術によって形成されている。２次電子の放出性能が保護層の屈折率と関係があり、保護層形成時の成膜条件を調節することにより、屈折率を一定の範囲に限定してちらつきのない安定した放電を実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１７６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＭｇＯは吸湿性の強い材料であるため、保護層を真空成膜技術によって形成する場合、真空中でＭｇＯ原料に吸着した水分が多量に脱離するため結晶性が安定せず、安定した品質の保護層を形成することが困難となる。このため、保護層の耐イオン衝撃性および２次電子の放出特性が不安定になり、ＰＤＰの寿命および放電特性に悪影響を及ぼしている。すなわち、ＰＤＰは点灯時間の増加とともに放電空間に露出する表面の結晶性が変化して表示品質が経時的に変化し、寿命のバラツキが大きくなるという課題があった。また、これらの耐イオン衝撃性を満足し、さらに光透過率を満足させることができないといった課題を有していた。
【００１０】
本発明は、保護層として耐イオン衝撃性と光透過率の両方を実現することができ、さらには生産設備、プロセスに負担をかけることのない保護層用原材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したような課題を解決するために、本発明の保護層用原材料は、ＰＤＰの保護層を形成するための保護層用原材料であって、保護層用原材料の酸素原子／マグネシウム原子比が０．３〜１．０である。
【００１２】
このような原材料によれば、緻密で安定した結晶構造を有し、なおかつ光透過率の大きな保護層を実現し、長寿命でかつ表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。
【００１３】
さらに、保護層用原材料が酸化マグネシウムと金属マグネシウムとの混合体であってもよい。このような保護層用原材料によれば、酸素原子とマグネシウム原子との比率を精度良く、かつ容易に設定することが可能となる。
【００１４】
さらに、保護層用原材料が過還元状態に製造された酸化マグネシウムであってもよい。このような保護層用原材料によれば、保護層用原材料を生産するにあたり、容易に酸素原子の比率を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の保護層用原材料によれば、前面板に形成された誘電体層を覆う保護層について、緻密で安定した結晶構造を有する保護層を形成することができる。保護層の結晶性を高めることにより、長期間にわたり均一な表示品質を維持することができる。したがって、経時変化が少ない長寿命、高品質のＰＤＰを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態における保護層用原材料とそれを用いた保護層の製造方法について、図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態）
本発明の実施の形態について図１〜図５を用いて説明する。
【００１８】
図１は、交流面放電型ＰＤＰの基本構造を示す部分斜視図、図２および図３はＰＤＰの保護層１５を形成するための真空蒸着装置の概略構成図であり、図４は保護層用原材料の特性と屈折率との関係を示す図である。また、図５は保護層用原材料の特性とＰＤＰの画面表示品質との関係を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、交流面放電型のＰＤＰ１は、互いに対向して配置された前面板１０と背面板２０とを備えている。前面板１０は、前面ガラス基板１１上に走査電極１２ａおよび維持電極１２ｂがストライプ状に複数対形成されて表示電極１２を構成している。また、表示電極１２の間にはブラックストライプ１３が形成されている。さらに、走査電極１２ａ、維持電極１２ｂおよびブラックストライプ１３の上には誘電体層１４が形成され、さらに誘電体層１４を覆ってＭｇＯを材料とする保護層１５が形成された構造となっている。
【００２０】
一方、背面板２０は、背面ガラス基板２１上にストライプ状のアドレス電極２２が、走査電極１２ａおよび維持電極１２ｂと直交するように配設されている。また、下地誘電体層２３がアドレス電極２２を覆うように形成され、下地誘電体層２３上にはアドレス電極２２と同じ方向にアドレス電極２２を挟むように隔壁２４が形成され、隔壁２４間に蛍光体層２５を形成した構造となっている。
【００２１】
前面板１０と背面板２０とを対向配置し、周囲を封着部材（図示せず）で封着することによって放電空間３０を形成している。放電空間３０は隣接する隔壁２４間に形成され、隣り合う一対の表示電極１２と１本のアドレス電極２２とが交叉する領域に画像表示にかかわるセルを形成している。この放電空間３０には、例えばネオン（Ｎｅ）やキセノン（Ｘｅ）の混合ガスなどの放電ガスが、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）〜７９８００Ｐａ（６００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。
【００２２】
このような構成のＰＤＰ１において、走査電極１２ａと維持電極１２ｂの間にパルス状の電圧を印加することにより放電空間３０において放電ガスを放電させて紫外線を発生させ、紫外線を蛍光体層２５に照射する。これにより、各色の蛍光体層２５から可視光を放射し、前面板１０の表面から透過させてカラーの画像表示を行う。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態として、保護層１５の形成方法と保護層用原材料について説明する。保護層１５の形成は物理的気相成長法によって行われる。物理的気相成長法とは、低圧力下で固体原料を加熱し、蒸発もしくは昇華させることにより、薄膜として基板上に形成する方法であり、具体的な形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などがある。本発明の実施の形態では、真空蒸着法により保護層１５を形成する。
【００２４】
図２は真空蒸着装置の一例を示す概略構成図である。図２に示すように、真空蒸着装置４０は真空ポンプ４１、密閉容器４２および電子銃４３により構成され、密閉容器４２には真空ポンプ４１が接続されている。また、密閉容器４２内の下部にはＭｇＯ蒸発部、上部には基板保持部がそれぞれ設けられている。ＭｇＯ蒸発部は電子銃４３と水冷されたハース４４から構成され、ハース４４には原料供給手段（図示せず）により保護層用原材料４５が供給され、所定の位置に配置されている。一方、基板保持部には前面板保持部材（図示せず）および前面板加熱用ヒータ４７が設けられ、前面板保持部材により前面板１０がハース４４に対向して保持されている。本発明の実施の形態では、保護層用原材料４５には、例えば、高純度ＭｇＯ粉末と、Ｍｇ粉末とを混合した材料を高温高圧下で成型、焼結したペレット状の蒸着材料を使用する。また、このペレット状の蒸着材料は、酸素原子／マグネシウム原子比が０．３〜１．０となるように、ＭｇＯ粉末とＭｇ粉末との混合比が調整されている。
【００２５】
次に、密閉容器４２の内部を酸素雰囲気下にして、前面板加熱用ヒータ４７により前面板１０を所定温度に加熱する。その後、電子銃４３から電子ビーム４６を放出し、ハース４４に収納された保護層用原材料４５に照射する。これにより、保護層用原材料４５を加熱しＭｇＯを蒸発させる。蒸発したＭｇＯは前面板１０上に形成された誘電体層１４（図示せず）を覆うように付着し、ＭｇＯ薄膜の保護層１５が形成される。これらの保護層１５を形成する際の成膜条件の一例を次に示す。
【００２６】
密閉容器４２における蒸着前の到達圧力：５．０×１０−４Ｐａ以下
蒸着時の前面板１０の加熱温度：２５０℃
電子銃４３のエミッション電流：２５０ｍＡ
密閉容器４２における酸素ガスの供給圧力：２．０×１０−２Ｐａ
なお、本発明の実施の形態では、保護層１５を形成するための成膜方法として真空蒸着法による場合について説明したが、真空蒸着法に限らず、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いて保護層１５を形成することができる。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、その材料を用いて成膜することにより、本発明の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の実施の形態では、保護層用原材料４５としてＭｇＯ粉末とＭｇ粉末との混合体を使用しているが、保護層用原材料として、過還元状態に製造された、すなわち酸素原子の少ない酸化マグネシウム結晶体を用いてもよい。
【００２８】
また、本発明の実施の形態にける真空蒸着法の応用例として、図３に示すように、ハース４４に供給する原料を、例えば、酸化マグネシウム５０ａと金属マグネシウム５０ｂの２系統に分け、それぞれの蒸着の条件を制御することにより成膜を行うことができる。この方法を使用することにより、蒸着の条件について多様な制御を行うことができる。
【００２９】
さらに、本発明の実施の形態では、保護層用原材料４５としてＭｇＯ膜を使用したが、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＨｆＯ２などの金属酸化物や混合酸化物で、耐イオン衝撃性に優れて２次電子放出係数の大きい材料を使用し、本発明による方法を適用することによっても、本発明と同様の効果を期待することができる。
【００３０】
次に、上記の方法により形成された保護層１５の特性および効果について説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態では、保護層用原材料４５における酸素原子／マグネシウム原子比を変えてＭｇＯ薄膜よりなる保護層１５を形成し、可視光領域（波長５５０ｎｍ）におけるＭｇＯ薄膜の屈折率および消衰係数を測定した。その測定結果を図４および図５に示す。なお、保護層用原材料４５としては酸素原子／マグネシウム原子比が０．１、０．３、０．５、０．７、１．０となるように高純度ＭｇＯ粉末と金属マグネシウムを混合した蒸着材料を使用した。また、これらの評価のためにＭｇＯ薄膜をシリカ基板上に形成して測定した。
【００３２】
図４に保護層用原材料の特性と屈折率との関係を示す。図４に示すように、酸素原子／マグネシウム原子比が低下するにしたがって、ＭｇＯ薄膜の屈折率が上昇することがわかる。屈折率は薄膜の充填密度と密接な関係があり、一般に屈折率が高いほど充填密度が高くなる。したがって、保護層用原材料中の酸素原子の比率を小さくすることにより、緻密なＭｇＯ薄膜を形成することができる。本発明の実施の形態では、保護層用原材料４５は酸素原子／マグネシウム原子比が０．３〜１．０となるように酸化マグネシウムと金属マグネシウムが混合されており、この範囲においても保護層１５の屈折率は１．５〜１．７の高い屈折率を有している。
【００３３】
一方、図５に保護層用原材料の特性と消衰係数との関係を示す。消衰係数は光の吸収の度合いを示す数値であり、消衰係数が大きいと光の吸収が大きくなり透過光が減少する。図５に示すように、酸素原子／マグネシウム原子比が０．３以下になると、急激に消衰係数が上昇する。これは保護層用原材料中の酸素原子の比率を少なくした場合、真空蒸着中に酸素ガスを導入しても、マグネシウム原子が酸化されずに薄膜中の酸素欠損が多くなり、可視光領域においても透過率の低い膜になるためと推測される。したがって、このようなＭｇＯ膜を保護層１５として用いると、光透過率が低下して輝度が低くなり、表示品質が低下するため、これをＰＤＰ１に使用することができない。しかしながら、本発明の実施の形態では、保護層用原材料の酸素原子／マグネシウム原子比が０．３以上であるため、ＰＤＰ１の表示画像の輝度の低下をもたらすことがなく良好な表示品質を得ることができる。
【００３４】
以上の結果から、蒸着材料である保護層用原材料中の酸素原子／マグネシウム原子比を０．３〜１．０とすることにより、緻密で結晶性の良い保護層１５を形成することができる。したがって、保護層１５の耐イオン衝撃性が向上し、ＰＤＰ１の寿命を長くすることができる。また、保護層１５は高い透過性を有しているため表示品質を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明の保護層用原材料によれば、製造設備やプロセスに特別の負担をかけることなく、長寿命で高品質の保護層を高い生産性で実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように本発明の保護層用原材料を使用したＰＤＰは、高品質、長寿命であるため、特に大画面の表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】交流面放電型ＰＤＰの基本構造を示す部分斜視図
【図２】本発明の実施の形態における保護層用原材料を用いて保護層を形成する真空蒸着装置の概略構成図
【図３】本発明の実施の形態における保護層用原材料を用いて保護層を形成する真空蒸着装置の他の例を示す概略構成図
【図４】同保護層用原材料の特性と屈折率との関係を示す図
【図５】同保護層用原材料の特性と消衰係数との関係を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１    ＰＤＰ
１０    前面板
１１    前面ガラス基板
１２    表示電極
１２ａ    走査電極
１２ｂ    維持電極
１３    ブラックストライプ
１４    誘電体層
１５    保護層
２０    背面板
２１    背面ガラス基板
２２    アドレス電極
２３    下地誘電体層
２４    隔壁
２５    蛍光体層
３０    放電空間
４０    真空蒸着装置
４１    真空ポンプ
４２    密閉容器
４３    電子銃
４４    ハース
４５    保護層用原材料
４６    電子ビーム
４７    前面板加熱用ヒータ
５０ａ    酸化マグネシウム
５０ｂ    金属マグネシウム
【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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