(57)【要約】【課題】  放電電圧が低く抑えられ、発光効率が良好であるＰＤＰを提供する。【解決手段】  第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、第２の電極と蛍光体層が形成された第２の基板とが、Ｘｅを含む封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜はＳｒＯをＸ原子％（但し、５≦Ｘ＜１００）含み、前記封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比がＹ％（但し、１０≦Ｙ≦５０）であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。【選択図】  図４
2007012436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、
第２の電極と蛍光体層が形成された第２の基板とが、Ｘｅを含む封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルであって、
前記保護膜はＳｒＯをＸ原子％（但し、５≦Ｘ＜１００）含み、前記封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比がＹ％（但し、１０≦Ｙ≦５０）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２】
前記保護膜は、さらに、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＢａＯのうち、少なくとも１つを含む請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記封入ガスの全圧がＺｋＰａ（但し、２６．６≦Ｚ≦１０１．３）である請求項１または２記載のプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰ（Plasma Display Panel）と表記する）に係り、特に金属酸化物を含む保護膜を有するプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＰは、大画面化が容易なこと、表示品質がよいこと、また、液晶ディスプレイと比べた場合に視野角が広いなどの特長があり、薄型化が可能なことから例えば壁掛け型ディスプレイなどの大型表示装置として用いられるようになってきている。
【０００３】
ＰＤＰの動作原理の概要は、表示セルと呼ばれる、例えば希ガスからなる封入ガスが封入された放電空間で放電を起こすことによって希ガスの粒子（原子・分子）を励起し、その光学的遷移によって生じる紫外線によって蛍光体を励起し、当該蛍光体からの可視光を表示発光に利用するものである。
【０００４】
従来のＰＤＰの構造の概略は、互いに対向するように設置された２枚の基板上にそれぞれ電極を設け、これらの電極の間に前記放電空間が形成された構造を有している。このように放電空間をはさんで対向するようにして形成された電極は、例えば表示用電極とデータ電極と呼ばれ、当該表示用電極とデータ電極はそれぞれ誘電体層に覆われた構造を有している。
【０００５】
例えば、当該データ電極を覆う誘電体層上には蛍光体層が形成され、ＰＤＰが発光する場合の画素の色を決定する要素となっている。一方、当該表示用電極を覆う誘電体層上には保護膜が形成され、当該誘電体層をスパッタリングによる損傷から保護する構造になっている。
【０００６】
この場合、前記放電空間の放電特性は、当該放電空間に面する前記保護膜に大きく影響され、特に当該保護膜の二次電子利得が高い場合に、すなわちより二次電子が放出されやすい場合に、前記放電空間の放電電圧が下がることがわかっており、このため、比較的二次電子利得の高いＭｇＯが保護膜に用いられることが一般的であった。また、さらに放電電圧を下げるために、保護膜を構成する材料として、様々な材料が提案されている。
【０００７】
上記の保護膜材料を用いて放電電圧を下げる場合には、一般に発光効率を向上させること、すなわち高効率化を図る方法が考えられる。これまでに報告されている保護膜材料の中には、従来用いられているＭｇＯに比べて二次電子利得が高く、放電電圧を低下させることが可能となる材料が報告されている（例えば特許文献１参照。）。
【非特許文献１】T.shinoda etal, IEEE Trans. Electron Device, Vol.ED-26,No.8,August 1979
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらの放電電圧を低下させる材料を用いた場合には、発光効率が低くなってしまう問題があり、発光効率がＭｇＯを用いた場合より低くなってしまう懸念が生じていた。例えば、ＣａとＳｒの複合酸化物である（ＳｒＣａ）Ｏを保護膜材料に用いた場合、ＭｇＯを用いた場合に比べて放電電圧が３０Ｖ程度低くなっているが、発光効率が低下してしまう問題がった。
【０００９】
このように、発光効率の低下の問題があるため、ＭｇＯ以外の材料よりなる保護膜材料は、実用化に至っていない。
【００１０】
一方、従来のＭｇＯよりなる保護膜を用いた場合において発光効率を向上させるためには、放電空間に封入された封入ガスに添加されたＸｅの分圧を増大させる方法が考えられる。
【００１１】
図１は、保護膜材料にＭｇＯを用いた場合の、放電空間の封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比（％）と発光効率の関係を示した図である。図１を参照するに、放電空間のＸｅ分圧が増大するに従い、発光効率が向上していることがわかる。しかし、以下に示すように、Ｘｅ分圧が増大するにしたがって放電電圧も増大してしまうため、Ｘｅ分圧を増大させることで発光効率を改善することには限界が生じていた。
【００１２】
図２は、保護膜材料にＭｇＯを用いた場合の、放電空間の封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比（％）と、放電電圧（最小放電維持電圧、最小放電開始電圧）の関係を示した図である。
【００１３】
図２を参照するに、放電空間のＸｅ分圧が増大するに従い、最小放電維持電圧、および最小放電開始電圧の双方が増大していることがわかる。例えば、最小放電維持電圧の上限は、１５０Ｖ、最小放電開始電圧の上限は２５０Ｖ程度であるから、これらのことよりＸｅ分圧は１０％未満とすることが必要であることがわかる。
【００１４】
このように、ＰＤＰの放電電圧を抑制しながら、かつ発光効率を良好とすることは、従来困難となっていた。
【００１５】
そこで、本発明は、上記の問題を解決した、新規で有用なＰＤＰを提供することを統括的課題としている。
【００１６】
本発明の具体的な課題は、放電電圧が低く抑えられ、発光効率が良好であるＰＤＰを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記の課題を、第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体層と、該誘電体層を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、第２の電極と蛍光体層が形成された第２の基板とが、Ｘｅを含む封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護膜はＳｒＯをＸ原子％（但し、５≦Ｘ＜１００）含み、前記封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比がＹ％（但し、１０≦Ｙ≦５０）であることを特徴とするプラズマディスプレイパネルにより、解決する。
【００１８】
上記のプラズマディスプレイパネルでは、放電電圧が低く抑えられているとともに、発光効率が良好である特長を有している。
【００１９】
また、前記保護膜が、さらに、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＢａＯのうち、少なくとも１つを含むようにすると、前記保護膜の安定性、耐久性が良好となり、好ましい。
【００２０】
また、前記封入ガスの全圧がＺｋＰａ（但し、２６．６≦Ｚ≦１０１．３）であると、前記保護膜のスパッタによる損傷が抑制されるとともに、封入ガスの封入が容易となり、好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放電電圧が低く抑えられ、発光効率が良好であるＰＤＰを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態に関して、図面に基づき、以下に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図３（Ａ）は、本発明の実施例１によるＡＣ駆動型のＰＤＰの構造の１表示セルの断面図を模式的に示したものであり、図３（Ｂ）にはそのＡ−Ａ断面図を示す。また図４には、図３（Ａ），（Ｂ）に示した表示セルを複数個並べたＡＣ駆動型のカラーＰＤＰ１０の斜視図を示す。
【００２４】
図３（Ａ）、（Ｂ）および図４を参照するに、前記ＰＤＰ１０では、放電空間２０を挟んで、ガラス基板からなる前面板１１と背面板１５が対向する形で配置されている。前記前面板１１上の、前記背面板１５に対向する側には表示用電極１２が配置され、当該表示用電極１２は、例えば酸化鉛系ガラスなどからなる誘電体層１３に覆われ、さらに当該誘電体層１３が、ＳｒＯを含む保護膜１４で覆われた構造となっている。前記表示用電極１２は、対をなす帯状の走査電極および維持電極が互いに平行に配置されることにより、構成されている。
【００２５】
従来のＰＤＰでは、保護膜を構成する材料についてはＭｇＯが用いられることが一般的であったが、本実施例によるＰＤＰではＳｒＯを含む材料を用いて前記保護膜１４を構成している。このため、前記放電空間２０で放電が発生する場合の放電電圧を低くすることが可能となり、ＰＤＰの駆動電圧を低く抑えることが可能となっている。このような、保護膜にＳｒＯを含む膜を用いた場合の効果の詳細に関しては後述する。
【００２６】
また、前記背面板１５上の、前記前面板１１に対向する側には前記表示用電極１２に直交する帯状の複数のデータ電極１６が設けられており、これら複数のデータ電極１６は互いに平行に配置され、またそれぞれの前記データ電極１６は誘電体層１７によって覆われている。
【００２７】
さらに複数のデータ電極１６を分離し、かつ放電空間２０を形成する隔壁１８が、前記データ電極１６と略平行に前記誘電体層１７上に設けられている。また前記データ電極１６上の前記誘電体層１７の上から前記隔壁１８の側面にわたって、蛍光体層１９が形成されている。図４に示すＰＤＰ１０の場合、カラー表示を可能にするために、前記隔壁１８を挟んで、例えば赤、緑、青の蛍光体１９が順に配置された構造になっている。
【００２８】
また、前記ＰＤＰ１０において、前記誘電体層１３および１７は、前記表示電極１２および前記データ電極１６に電圧を印加することで生じた電荷を蓄積するために設けられている。なお、蛍光体層１９の材料によっては、誘電体層の機能を兼ねることができ、この場合は誘電体層１７を省くことができる。
【００２９】
なお、図４には、例として１表示セルを３つ組み合わせた形状を示しているが、表示セルの個数は任意であり、実際にはさらに多数の表示セルを組み合わせて大型表示装置であるＰＤＰを形成する。
【００３０】
前記ＰＤＰ１０の動作原理は以下の通りである。まず、前記表示電極１２（走査電極および維持電極間）のリセット放電を全てのセルの前記放電空間２０で行い、壁電荷の状態を同じにし、次に前記表示用電極１２の走査電極の走査にあわせて前記データ電極１６に選択的に電圧を印加して前記放電空間２０においてアドレス放電を起こす。
【００３１】
これにより、前記表示用電極１２上に選択的に壁電荷を形成する。そのために、次に放電維持電圧を前記表示用電極１２に印加した際に、前記放電空間２０での放電発生の有無を制御することができ、前記放電空間２０での維持放電の回数により、画像表示の階調を制御して、画像を表示することができる。
【００３２】
次に、図３（Ａ），（Ｂ）および図４に示した前記ＰＤＰ１０の製造方法について説明する。ただし以下文中、先に説明した部分には同一の参照符号を用いて、詳細な説明を省略する。
【００３３】
まず、ガラス基板からなる前記前面板１１上に、例えばＩＴＯまたはＳｎＯ2などからなる透明導電膜およびクロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）／Ｃｒ（クロム）からなる積層膜を、スパッタリング法によって成膜する。
【００３４】
次に、前記透明導電膜および積層膜を、フォトリソグラフィの手法を用いて、それぞれ前記透明導電膜を１７０μｍ、前記積層膜を５５μｍの帯状のパターンに形成し、前記表示用電極１２とする。
【００３５】
次に、前記表示用電極１２が形成された前記前面板１１上に、低融点ガラスペーストを印刷して乾燥させた後、焼成することによって、膜厚略２０μｍの前記誘電体層１３を形成する。
【００３６】
次に、前記誘電体層１３を被覆するように、ＳｒＯを含む前記保護膜１４、例えば、ＳｒＯとＣｒＯよりなる（（ＳｒＣａ）Ｏよりなる）保護膜１４を、電子ビーム（ＥＢ）蒸着により、以下の条件で形成する。
【００３７】
前記蒸着のターゲットとしては、ＳｒＯ（５０原子％）とＣａＯ（５０原子％）を混合したものを用いて、蒸着時の圧力を６．０×１０−２Ｐａ以下、基板温度Ｔを１５０℃＜Ｔ＜３５０℃とし、蒸着速度０．５−１５ｎｍ／ｓｅｃとすることで、膜圧７００ｎｍのＳｒとＣａの複合酸化物（ＳｒＣａ）Ｏの薄膜を形成する。
【００３８】
この場合、前記保護膜１４の成膜方法については、ＥＢ蒸着に限定されるものではなく、例えばスパッタ法、プラズマガンを用いたイオンプレーティング法などを用いて成膜することも可能であり、これらの方法により成膜した保護膜は、ＥＢ蒸着により成膜した場合と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上記の例ではＳｒＯを５０原子％、ＣａＯを５０原子％混合したものをターゲットして用いており、形成される保護膜についても、ＳｒＯが５０原子％、ＣａＯが５０原子％含有されている。この場合、前記保護膜１４には、ＳｒＯが、少なくとも５原子％以上含まれるようにすると、後述する放電電圧の低減効果が得られる。
【００４０】
また、ＳｒＯと共に前記保護膜１４を構成する材料は、ＣａＯに限定されず、例えば、ＢａＯ、ＭｇＯ、あるいはこれらを複合した材料を用いることも可能である。こららの、ＣａＯ、ＢａＯおよびＭｇＯの少なくとも１つが保護膜に含まれるようにすることで、保護膜の安定性、耐久性が良好となる効果を奏する。すなわち、ＳｒＯの含有率は、１００原子％未満とされることが好ましい。
【００４１】
次に、ガラス基板からなる前記背面板１５上の所望の位置に、感光性銀ペーストをフォトリソグラフィの手法を用いて帯状パターンに形成して、銀からなる前記データ電極１６を形成し、さらに当該データ電極１６を覆うように前記誘電体層１７を形成する。
【００４２】
さらに、前記誘電体層１７上には、幅６０μｍ、高さ１３０μｍの前記隔壁１８を形成し、前記蛍光体１９を前記隔壁１８および前記誘電体層１７の表面上に塗り分ける。
【００４３】
次に、前記前面板１１と背面板１５を、前記表示用電極１２とデータ電極１６が直交するように張り合わせて封着し、内部に形成される前記放電空間２０を真空排気する。この場合、例えばアルカリ土類金属を含む保護膜は、その表面が水などに反応しやすいため、封着工程は真空中（減圧雰囲気）または不活性ガス中で行うことが好ましい。
【００４４】
次に、前記放電空間２０に、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、ＡｒおよびＫｒのうち少なくとも１つと、Ｘｅの混合ガスよりなる封入ガスを封入し、前記ＰＤＰ１０を形成することができる。また、当該封入ガスの好ましい圧力、混合比などについては後述する。
【００４５】
このようにして形成される前記ＰＤＰ１０において、前記放電空間２０での放電電圧は、前記保護膜１４の二次電子の出やすさ（二次電子利得γ）に大きく依存する。この場合、二次電子利得γとは、前記放電空間２０に封入されたガスのイオンや励起粒子（原子や分子）が前記保護膜１４に入射する際に、該保護膜１４の表面から放出される二次電子の出やすさを示す値であり、この値が大きいほど放電電圧が低くなる。
【００４６】
上記の二次電子利得γは、前記保護膜１４を構成する材料のバンド構造と入射粒子のポテンシャルエネルギーによりほぼ決まり、ＭｇＯはこの値が他の材料に比べて比較的大きく、それが、現在ＭｇＯが保護膜として用いられている理由となっている。
【００４７】
また、封入ガスのうち、励起されたＸｅからの紫外線を利用して発光を行っている現在のＰＤＰにおいては、放電空間での放電において、保護膜に入射する粒子のうちで最も多いのはＸｅイオンである。そのため、Ｘｅイオンが前記保護膜１４に入射した場合に二次電子が放出される量が多い場合（二次電子利得γが大きい場合）にもっとも効率的に放電電圧が低下する。
【００４８】
しかし、二次電子利得γが比較的大きいＭｇＯであっても、そのバンド中に局在準位が無い場合、Ｘｅイオンが入射したときに二次電子は放出されず、二次電子利得は０となってしまう。それは、以下の理由による。
【００４９】
例えばイオンにより、保護膜から二次電子が放出されるための条件は、保護膜への入射イオンの電離エネルギーをＥｉ、保護膜の材料のバンドギャップをＥｇ、電子親和力をｘとしたとき、Ｅｉ＞２（Ｅｇ＋ｘ）（以下文中条件１）で近似できる。保護膜にＭｇＯを用いた場合には、前記条件１を満たさず、二次電子は放出されない。こたのめ、ＭｇＯ材料に局在準位を持たせて当該局在準位から二次電子を出す方法が提案されているが、その二次電子利得の値は０．０１程度にすぎず、その効果には限界があると考えられる（Y.Motoyama et al, J.Appl. phys., Vol.95,No.12,15 June 2004参照）。
【００５０】
また、先に図１、図２において説明したように、従来のＭｇＯを用いた保護膜においては、封入ガス中のＸｅガスの分圧を増大させると、発光効率は向上するが放電電圧の増大の影響が大きくなり、パネル容量（Ｃ）に起因する回収できない電力損失ＣＶ２が大きくなってしまう問題が生じていた。そのため、従来のＰＤＰでは、封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比は、１０％に満たない値とする必要があった。すなわち、ＭｇＯよりなる保護膜を用いた場合には、Ｘｅ分圧を増大させて発光効率を向上させ、そのために放電電圧を低下させることには限界が生じていた。
【００５１】
そこで、本実施例によるＰＤＰでは、前記保護膜１４を、ＳｒＯを含む材料により構成することにより、放電電圧を抑制することが可能な構造となっている。ＳｒＯを含む材料、例えば（ＳｒＣａ）Ｏよりなる保護膜では、封入ガスのイオンや励起粒子（原子や分子）が保護膜に入射する際に、その表面から二次電子が放出されやすく、二次電子利得γが大きい。
【００５２】
このため、本実施例によるＰＤＰ１０では、従来のＭｇＯを保護膜材料としているＰＤＰに比べて、放電電圧を低くすることが可能になっている。この場合、さらに封入ガス中のＸｅ分圧を増大させることが好ましい。すなわち、保護膜としてＳｒＯを含む材料を用いて、さらに封入ガス中のＸｅ分圧の割合を増大させることで、放電電圧の増大を抑制しながらも発光効率が良好なＰＤＰを構成することが可能となる。
【００５３】
このような、保護膜にＳｒＯを含む材料を用いた場合の効果と、さらに放電空間の封入ガスのＸｅ分圧を増大した場合の効果について、実験用ＰＤＰを製作して実験を行い、確認した。前記実験用ＰＤＰは、上記のＰＤＰ１０と同様の構造を有しており、隔壁ピッチ２２０μｍ、隔壁高さ１００μｍであり、（ＳｒＣａ）Ｏよりなる保護膜を有している。放電実験では、ＡＣ矩形波（周波数１０ｋＨｚ）で駆動しており、その結果について、図５、図６に基づき、以下に説明する。
【００５４】
図５、図６は、前記実験用ＰＤＰを行って放電実験を行った結果を示す図である。図５は、封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比（％）を変動させた場合の、最小放電維持電圧と、最小放電開始電圧を示したものである。一方、図６は、封入ガスの全圧に対するＸｅの分圧の比（％）を変動させた場合の発光効率を示したものである。この場合、比較のためにそれぞれの場合において、ＭｇＯよりなる保護膜を用いた場合についての結果を併記している。
【００５５】
図５を参照するに、最小放電維持電圧、最小放電開始電圧とも、本実施例による保護膜を用いた場合に、従来のＭｇＯよりなる保護膜を用いた場合に比べて、電圧が低下していることがわかる。このため、封入ガスの全圧に対するＸｅ分圧の比（以下文中Ｘｅ分圧比）を、従来に比べて増大させて用いることが可能となっている。
【００５６】
また、図６に示す結果より、Ｘｅ分圧比が同じ場合には、ＭｇＯ保護膜を用いた場合と、本実施例による（ＳｒＣａ）Ｏ膜を用いた場合において、発光効率は略同じであることが確認されている。
【００５７】
例えば、従来のＭｇＯ保護膜を用いた場合には、Ｘｅ分圧比は、１０％に満たない値とする必要があったが、本実施例では１０％以上とすることが可能となっている。この場合、最小放電維持電圧の上限と最小放電開始電圧の上限より、Ｘｅ分圧比は５０％以下とすることが好ましい。
【００５８】
すなわち、本実施例の場合では、Ｘｅ分圧比を、１０％以上５０％以下とすることが好ましく、この場合にＰＤＰの放電電圧が抑制され、かつ発光効率が良好となる。また、Ｘｅ分圧比を２０％以上５０％以下とすると、さらに発光効率が良好となり、さらに好ましい。
【００５９】
また、封入ガスの全圧は、２６．６ｋＰａ以上とすると、保護膜のスパッタリングによる損傷を抑制して保護膜の損傷を抑制することが可能となる。また、封入ガスの全圧は、１０１．３ｋＰａ（大気圧）以下とすると、封入ガスの封入が容易となり、ＰＤＰの製作上、好ましい。すなわち、封入ガスの全圧は、２６．６ｋＰａ以上１０１．３ｋＰａ以下とすることが好ましい。
【００６０】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来のＰＤＰの発光効率のＸｅ分圧依存を示す図である。
【図２】従来のＰＤＰの放電電圧のＸｅ分圧依存を示す図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、実施例１によるＰＤＰを模式的に示した断面図である。
【図４】実施例１によるＰＤＰを模式的に示した斜視図である。
【図５】実施例１に係るＰＤＰの放電電圧低減効果を示す図である。
【図６】実施例１に係るＰＤＰの発光効率を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ＰＤＰ
１１  前面板
１２  表示用電極
１３  誘電体層
１４  保護膜
１６  データ電極
１７  誘電体層
１８  隔壁
１９  蛍光体
２０  放電空間
【図１】
2007012436.tif 000003
【図２】
2007012436.tif 000004
【図３】
2007012436.tif 000005
【図４】
2007012436.tif 000006
【図５】
2007012436.tif 000007
【図６】
2007012436.tif 000008