(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも放電空間及び電極と、放電空間側の電極上に形成された酸化マグネシウムからなる保護層を備え、該保護層が、セシウムを５００〜１０００ｐｐｍの濃度で含むことを特徴とするガス放電表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ガス放電表示装置に関する。更に詳しくは、本発明は、低放電電圧、高輝度及び高発光効率のガス放電表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、密閉された放電空間内に封入した放電ガスを発光させることにより情報を表示するガス放電表示装置が知られている（例えば、特公昭５４−２２０６８号公報、特開平３−１６６０２３号公報参照）。
これら公報の内、前者公報に記載されたガス放電表示装置は、基板上に設けられた電極をアルミナ、二酸化珪素又は窒化珪素からなる絶縁層で被覆し、絶縁層上にセシウムのようなアルカリ金属からなる２次電子放出層を備えている。このガス放電表示装置では、従来、絶縁層として使用されていた鉛を含む低融点ガラスを上記材料に置き換えることにより、アルカリ金属と鉛との反応の防止と、２次電子放出層による放電電圧の低減を図っている。
【０００３】
一方、後者公報のガス放電表示装置は、前者のガス放電表示装置の改良であって、放電空間内にガス状のセシウムを封入することにより、製造時間を短縮することを目的としている。
しかしながら、上記公報のガス放電表示装置は、いずれも放電空間に放電時に生じるプラズマにより、ガス放電表示装置の構成要素がスパッタされる恐れがある。このスパッタを防止するため、放電空間に接する部分に、耐スパッタ性に優れた保護層が一般的に設けられている。
【０００４】
ここで、保護層を構成する材料に要求される特性として、
▲１▼放電開始電圧を低下させるために、２次電子放出比が大きいこと
▲２▼耐スパッタ性に優れ、寿命が長いこと
が挙げられる。この特性をほぼ満足させる材料として、一般的に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ガス放電表示装置は、カラー化によりテレビとして使用することができる薄型フルカラー表示装置として、特にハイビジョン映像用の大型フラットディスプレイとして注目されており、この用途で使用するためにディスプレイパネルの高精細化や大画面化が進められている。更に、民生用途への展開、ＣＲＴとの置き換えを考慮すると、広く世間に浸透していくには、放電電圧のより低い状態で、更に高輝度及び高発光効率化を図る必要がある。
【０００６】
放電電圧は、保護層の２次電子放出比に大きく依存することが知られている。この２次電子放出比が、ＭｇＯより低い材料も知られているが、化学的に不安定又は耐スパッタ性に欠ける等の問題がある。一方、ＭｇＯより耐スパッタ性に優れる材料は、放電電圧が高いという問題がある。
本発明は、放電電圧のより低い状態で、更に高輝度及び高発光効率化を図ることを目的としている。
【０００７】
本発明の発明者等は、保護層中又は上にアルカリ金属を存在させることで、保護層の耐スパッタ性を損なうことなく、放電電圧の低い状態で、高輝度及び高発光効率化を実現できることを見いだし本発明に至った。
かくして、本発明によれば、少なくとも放電空間及び電極と、放電空間側の電極上に形成された酸化マグネシウムからなる保護層を備え、該保護層が、セシウムを５００〜１０００ｐｐｍの濃度で含むことを特徴とするガス放電表示装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、放電電圧を下げることができる原理は、以下のように考えられる。セシウムのようなアルカリ金属は、陽電性原子であり、これが保護層に吸着されると、セシウムは正、保護層は負に帯電する。この時、帯電した保護層による空間電荷層が表面からある深さまで準位を湾曲させる。この湾曲に伴って、表面準位及び真空準位も引き下げられる。電子親和力は、χから実効的にχｅｆｆに減少することとなる。湾曲する深さは１００Å程度と考えられ、実質的な電子親和力の減少により、この深さ内で発生した励起電子の脱出確率は増加する。この結果、放電電圧を下げることができると考えられる。
【０００９】
本発明のガス放電表示装置としては、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、プラズマアドレス液晶表示装置等のガス放電表示装置が挙げられる。更に、本発明は、ＡＣ型、ＤＣ型のいずれのガス放電表示装置にも適用することができる。
アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム及びフランシウム挙げられる。これらアルカリ金属の内、セシウムが好ましい。
【００１０】
保護層を構成する材料としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム及びストロンチウム等のアルカリ土類金属、ランタン、イットリウム、セリウム、ハフニウム等の他の金属の酸化物、及び複合酸化物等が挙げられる。しかし、本発明では、これら材料に限定されることなく、ガス放電表示装置の保護層に一般に使用することができる材料をいずれも使用することができる。特に好ましい材料はＭｇＯである。保護層の厚さは、５０００〜７５００Åであることが好ましい。
【００１１】
ここで、アルカリ金属は保護層に含まれていてもよく、保護層上に層を形成していてもよい。保護層に含まれている場合は、アルカリ金属は、１００ｐｐｍ以上含まれていることが好ましく、５００〜１０００ｐｐｍで含まれることが更に好ましい。１００ｐｐｍより少ない場合、放電電圧を低減するという効果が生じないので好ましくない。また、１０００ｐｐｍより多い場合、保護層を形成することが困難となるので好ましくない。保護層上に層を形成している場合、層の厚さは、１０〜１００Åであることが好ましい。１０Åより薄い場合、放電電圧を低減するという効果が生じないと共に均一に保護層上に存在させることが困難となるので好ましくない。１００Åより厚い場合、保護層からの電子放出の妨げとなるので好ましくない。特に好ましくは、アルカリ金属は、５００〜１０００ｐｐｍで保護層に含まれるか、１０〜１００Åの厚さで層として保護層上に存在するかのいずれかである。
【００１２】
アルカリ金属は、一般に反応性が高いため、均一に成膜することが困難であることが知られている。しかしながら、本発明の装置では、以下の方法により、保護層の表面に均一に存在させることができる。具体的には、保護層上にアルカリ金属からなる層を形成する場合は、その形成方法として、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等が挙げられる。この内、抵抗加熱蒸着法が好ましく、その条件は５×１０-5〜５×１０-4ｔｏｒｒの蒸着圧力、１００〜１５０℃の温度条件下で行うことが好ましい。保護層にアルカリ金属を含ませる場合は、蒸着源にアルカリ金属を添加するか又はアルカリ金属のイオンを照射しつつ保護層を蒸着により形成する方法、アルカリ金属のアルコキシドを含むペーストを使用して保護層を印刷法で形成する方法等が挙げられる。更に、放電空間に、放電ガスを導入する際に、同時にアルカリ金属を加熱して生じるガスを導入することにより、保護層の上にアルカリ金属を沈着させる方法も挙げられる。この方法の場合、放電時に放電空間内にガス状のアルカリ金属を存在させることができるため、放電特性を良好にすることができる。
【００１３】
次に、保護層の下部に存在する電極を構成する材料は、特に限定されることなく公知の材料をいずれも使用することができる。そのような材料として、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、クロム、鉄等の金属や、それら金属の合金が挙げられる。更に、ＩＴＯ、ＮＥＳＡ等の透明な金属酸化物も電極用の材料として使用することができる。
【００１４】
次に、放電空間は、通常、一対の基板間に形成され、上記電極及び保護層は、少なくとも一方の基板上に形成されている。
本発明に使用することができる基板としては、特に限定されず、パイレックスガラス基板、ソーダライムガラス基板、セラミックス基板等の無機絶縁性基板、表面に無機絶縁性膜の形成されたシリコン基板等の無機半導体基板が挙げられる。この内、無機絶縁性基板を使用することが好ましい。
【００１５】
本発明のガス放電表示装置は、誘電体層を備えたＡＣ型のガス放電表示装置であることが好ましい。この装置の場合、保護層は誘電体層上に形成される。従って、誘電体層を放電空間内に発生するプラズマから、保護層により保護することができると共に、保護層中又は上に存在するアルカリ金属により、放電電圧を低下させることができる。誘電体層として、通常、低融点ガラスからなる層が使用される。なお、低融点ガラスの代わりに、保護層を構成する材料を誘電体層の材料として使用してもよい。
【００１６】
ここで、より具体的なＡＣ型で面放電型のＰＤＰについて、その構成を説明する。一般的な前記ＰＤＰの構成を図１に示す。なお、本発明は、他の駆動方式及び／又は構造のＰＤＰにも使用することができる。
ＰＤＰ２０は、表示側基板と背面基板とからなる。表示側基板は、無機基板２７（例えば、ガラス基板）上にバス電極となる金属膜２６（例えば、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層膜、Ａｌ）と透明電極２５（例えば、ＩＴＯ、ＮＥＳＡ（ＳｎＯ2 ））からなる表示電極がストライプ状に形成され、この電極を覆うように誘電体層２４が形成され、誘電体層２４上にはアルカリ金属を含む保護層２９が形成されてなる構成を有している。なお、アルカリ金属からなる層を形成する場合は、該層は、通常保護層２９上全面に形成される。一方、背面基板は、無機基板２３（例えば、ガラス基板）上にアドレス電極Ａがストライプ状に形成され、アドレス電極Ａが誘電体層２８で覆われ、誘電体層２８上に隔壁２１が形成され、隔壁２１間の誘電体層２８上及び隔壁の壁面をＲＧＢの三原色の蛍光体２２で覆ってなる構成を有している。なお、図１中、Ｄは表示面、ＥＵは単位発光素子、ＥＧは１画素を意味する。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
実施例１
ソーダライムガラスからなる基板上に、約０．３μｍの厚さの透明電極を形成した。次に、透明電極上に、約３μｍの厚さのバス電極を形成した。次いで、バス電極及び透明電極を覆うように、約５０μｍの厚さの誘電体層を形成した。
【００１８】
更に、誘電体層上に、蒸着法により約６０００ÅのＭｇＯからなる保護層を形成することにより表示側基板を得た。なお、保護層の形成の際に、蒸着源として、セシウムを１００ｐｐｍ含むＭｇＯ（純度９９．９９％）を使用した。
上記表示側基板とは別に、ソーダライムガラス基板上に約２μｍの厚さのアドレス電極を積層した。次いで、公知の手段により誘電体層、隔壁及び蛍光体層を形成することにより背面基板を製造することができた。
【００１９】
表示側基板及び背面基板を約２００μｍの間隔で貼り合わせて、放電空間に放電ガスを封入することにより、ＡＣ型で面放電型のＰＤＰを得ることができた。
実施例２及び３
蒸着源がセシウムを５００ｐｐｍ（実施例２）及び１０００ｐｐｍ（実施例３）含むこと以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
【００２０】
実施例４
セシウムを含まない蒸着源を使用し、蒸着中に、イオンガンでセシウムイオンを保護層に照射すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。イオン照射の条件は、加速電圧４００Ｖ、保護層表面での電流密度約１０μＡ／ｃｍ2 とした。得られた保護層は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）による測定で、約１０００ｐｐｍのセシウムを含んでいた。
【００２１】
実施例５
セシウムを含まない蒸着源を使用し、加熱気化したセシウムガスを放電ガスと同時に放電空間へ封入すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
【００２２】
実施例６（参考例）
セシウムを含まない蒸着源を使用し、保護層上に抵抗加熱蒸着法により厚さ１０Åのセシウムからなる層を形成すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
【００２３】
実施例７
保護層を、成膜後のＭｇＯに対してセシウム濃度が１０００ｐｐｍとなるように、セシウムのアルコキシドを添加したペーストを使用して印刷法により形成すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
【００２４】
比較例１
セシウムを含まない蒸着源を使用すること以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
【００２５】
比較例２及び３
蒸着源がセシウムを１０ｐｐｍ（比較例２）及び５０ｐｐｍ（比較例３）含むこと以外は、実施例１と同様にしてＰＤＰを作成した。
上記実施例１〜３及び比較例１〜３のＰＤＰの放電開始電圧を測定し、セシウムの添加量との関係を図２に示した。また、実施例４〜７の放電開始電圧は、それぞれ１７４Ｖ、１６９Ｖ、１７０Ｖ及び１７８Ｖであった。図２及び実施例４〜７により、保護層中にセシウムを含むか、又は保護層上にセシウムからなる層を形成すれば、放電開始電圧を低下させることができることが判った。
【００２６】
更に、実施例３、４及び７について、放電電圧の経時変化を測定し、結果を図３に示した。図３より、セシウムをイオン照射又は印刷法により保護層に含ませる方が、蒸着法により含ませるより、放電電圧の経時変化が少ないことが判った。実施例３、４及び７の保護層をＳＩＭＳにより測定すると、蒸着法により形成された保護層は、セシウムの濃度が誘電体層側から徐々に減少していた。これに対して、セシウムをイオン照射又は印刷法により保護層に含ませた場合、セシウムの濃度は変化しなかった。この結果から、保護層中のセシウムの濃度が変化することが、放電電圧の経時劣化につながることが判った。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、放電電圧のより低い状態で、高輝度及び高発光効率のガス放電表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＤＰの概略斜視図である。
【図２】実施例１〜３及び比較例１〜３のＰＤＰの放電開始電圧とセシウム添加量の関係を示すグラフである。
【図３】実施例３、４及び７のＰＤＰの経時時間毎の放電電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
２０  ＰＤＰ
２１  隔壁
２２  蛍光体
２３、２７  無機基板
２４、２８  誘電体層
２５  透明電極
２６  金属膜
２９  保護層
Ａ  アドレス電極
Ｄ  表示面
ＥＵ  単位発光素子
ＥＧ  １画素
【図１】
0003912567.tif 000002
【図２】
0003912567.tif 000003
【図３】
0003912567.tif 000004