(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の放電用基板を備えると共に、内部に放電用ガスを封入し得るように構成され、所定圧の前記放電用ガスを封入した状態下で前記放電用ガスに電圧を印加して放電を行わしめる、少なくとも一対の電極を備えたガス放電表示パネルを用い、当該ガス放電表示パネルに１０００Ｐａ以下に調圧された前記放電用ガスを封入した状態下で、前記少なくとも一対の電極により放電を行い、次いで、当該放電後の前記放電用ガスを前記ガス放電表示パネルの外部へ取り出してガス分析してなるガス放電表示装置の評価方法。
【請求項２】
前記ガス分析に用いられるガス分析器は四重極質量分析計である請求項１に記載のガス放電表示装置の評価方法。
【請求項３】
前記ガス放電表示パネルはプラズマディスプレイパネルである請求項１または２に記載のガス放電表示装置の評価方法。
【請求項４】
前記ガス放電表示パネルはＭｇＯ膜を有してなる請求項１から３のいずれかに記載のガス放電表示装置の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流型プラズマディスプレイパネル（以下ＡＣ型ＰＤＰともいう）に代表されるガス放電表示装置内に含まれる不純ガスを分析し、ガス放電表示装置を評価する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５はＡＣ型ＰＤＰの構成の一例を示す図で、２０はフロントパネル、３０はバックパネル、４０はＡＣ型ＰＤＰを表わしている。フロントパネル２０は、フロント基板２１、フロント基板２１上に形成された透明電極２４、透明電極２４上に形成された金属電極２５、ＰＤＰのコントラストの向上のために透明電極２４を避けるようにフロント基板２１上に形成されたブラックストライプ２６、これらを覆うようにフロント基板２１上に形成された誘電体２２、誘電体２２を放電環境から保護し、放電時に二次電子の放出により放電を補助する保護膜として機能するＭｇＯ膜２３から構成されている。また、バックパネル３０は、バック基板３１、バック基板３１上に形成されアドレス電極として機能する金属電極３６、金属電極３６を覆うようにバック基板３１上に形成された下地層３２（この下地層３２はバック基板３１からの不純物の拡散防止と、蛍光体の励起等により発光した可視光を効率よく取り出すための反射層として機能するものである）、この下地層３２の上に放電を所定領域のみに分離するために設けられた上層リブ３３と下層リブ３４にて構成される隔壁３５（以下リブとも言う）、各リブ間に形成され、規則的に３原色を発光させるための赤色蛍光体３７（Ｒ）、緑色蛍光体３７（Ｇ）、青色蛍光体３７（Ｂ）の３色の蛍光体、から構成されている。
【０００３】
従来のＡＣ型ＰＤＰ４０は、フロントパネル２０とバックパネル３０を貼り合わせ、フロントパネル２０側の透明電極２４もしくは金属電極２５とバックパネル３０側のＷ電極（アドレス電極）３６間で所定の放電セルを選択し、維持放電はフロントパネルの隣接する電極間で行うことにより放電空間３８（フロントパネル２０とバックパネル３０間に形成された放電ギャップは１００〜数１００μｍ程度）に充填された放電用ガスを励起し、この励起により得られた紫外光によりさらに蛍光体を励起させ可視光の発光を得ている。放電用ガスの圧力は、放電ギャップ長や充填するガス種によっても変わるが、上記放電ギャップ長においては、通常、４０００〜７０００Ｐａ程度である。ガス種としては、例えば、Ｎｅ−Ｘｅ系ガスやＮｅ−Ｘｅ−Ｈｅ系ガスが用いられる。
【０００４】
ＡＣ型ＰＤＰにおける放電空間は、放電ギャップが１００〜数１００μｍ程度と狭く、この狭い空間にプラズマが発生するため、放電空間の内壁を構成する蛍光体や保護膜には大きなストレスがかかることになり、パネルの寿命を短くする原因となっている。このため、パネルの長寿命化が緊急の課題となっているが、そのためには寿命に寄与するパネル内での現象を明確にする必要があり、特に放電空間中のガスの成分分析の重要性が注目されてきている。
【０００５】
ＰＤＰはフロントパネルとバックパネルを放電ギャップが１００μｍ〜数１００μｍとなるように貼り合わせたもので、非常に狭い放電空間を有することが特徴となっているため、ＰＤＰのガス分析においては、この閉塞状態の空間から、分析対象となるガスをいかに適切に取り出すかが正確な情報を得るために重要なポイントとなる。また、通常、ＰＤＰとガス分析器は内径数ｍｍの細い配管で接続することになるが、ＰＤＰの信頼性に影響を与える可能性が指摘されている水分の分析においてはこれら配管内面の表面吸着の影響が多大であり、この影響をいかに抑制するかが重要である。このため、配管をできる限り短くし、また、リークの原因となるバルブや継ぎ手のような接続部品の使用は最小限に抑え、さらに配管を分析前にターボ分子ポンプ等で高真空状態とし、場合によってはテープヒータ等を用いて昇温し、清浄化を促進することも行われる。
【０００６】
従来のガス分析方法を図に従って説明する。従来のＰＤＰのガス分析方法は、図６及び７に示したように大きく２つに分けられる。図６は、分圧計を用いた排気工程におけるパネルの非破壊的なガス分析方法を表わす図であり、図７はAsian Display Seoul '98,予稿集 pp-639-642に開示された、封着・排気工程が終了し放電ガスが封入されたＰＤＰ中のガス成分を分析する装置の一構成例である。
【０００７】
従来の排気装置に取り付けた分圧計によるガス分析においては、図６に示したように、フロントパネル２０とバックパネル３０が貼り合わされた状態のＰＤＰ４０は、排気用の配管をバックパネル３０に予め形成された排気穴部に形成後、排気炉４１にセットされ、所定の排気昇温プロファイルに従って昇温されると共に、この排気用の配管を通してターボ分子ポンプ（以下ＴＭＰとも言う）４８及び真空ポンプ（以下ＶＰとも言う）４９により真空排気される。バルブ４６は粗引き時に開となり、バルブ４４と４５は定常排気時に開となる。分圧計４７は配管中に取り付けられており、所定の真空度以下においては排気ガスの状態を連続的にモニターすることが可能である。ブルドン管のような低真空モニター手段４２及びＢＡゲージのような高真空モニター手段４３にて真空度をモニターし、所定圧力に到達した段階で、分圧計４７のスイッチを入れガス分析を行う。
【０００８】
図８に従来の排気装置に取り付けた分圧計によるＰＤＰの排気工程におけるガス分析データの一例を示す。
図８に示したように、排気開始からほぼ１時間経過後に排気炉は３５０℃の高温キープ状態に入り、排気前にパネル内に含まれていた多量の水分、ＣＯ、ＣＯ2の大半がパネル外に排出され、３５０℃高温キープとほぼ同時に見かけ上の真空度が低下する。見かけ上と述べたのは、ＰＤＰの近傍は高温状態に晒されることからこの時の真空度はあくまで、配管の所定位置におけるものであり、必ずしもＰＤＰの内部状態を正確に反映したものではないからである。
しかしながら、図８の結果は、排気工程において、ＰＤＰから放出されるガスの大半はＨ2Ｏであることを示唆している。
【０００９】
次に、従来の排気工程終了後のＰＤＰからのガス採取によるパネルの破壊的なガス分析方法とその結果について説明する。
排気・封着が完了し、所定の放電ガスが詰められたＰＤＰ３０は、日立評論ＶＯＬ．５３ ＮＯ．２ １９７１ Ｐ．３９  図２（ｂ）に開示された方法と同様、バックパネルの一部を加工して薄くし、図１０に示したように、ガラス配管１７をエポキシシール７１等で隙間の無いようにバックパネル２に取り付ける。そして、この薄くなった溝の部分１０を破壊してガスを分析装置に導けるように磁性ハンマー７２を配管１７中に配置した上で、磁石７３にて所定位置に固定しておく。
【００１０】
図７において、不純ガスを含むＰＤＰ３０の放電ガスは四重極質量分析器５７にて分析されるが、配管中に存在する不純ガス（主には表面吸着されたガス）を除去し、分析への影響を極力低減するために、ＰＤＰ３０からガスを取り出す前に配管等をできるだけ高真空状態にすることが重要である。そのため、ターボ分子ポンプ５３、ロータリーポンプ５４の他、一部の配管にはベーキング手段が設けられている。６５、６６はベーキングエリアを示している。５８は所定のコンダクタンスを持って四重極質量分析器５７におけるガス圧力がほぼ一定となるように設けられた圧力調整弁で、オリフィスとしての役割を果たすものである。
【００１１】
このような分析方法により分析されたＰＤＰからの放出ガスの分析結果を図９に示す。図９より、従来の排気工程終了後のＰＤＰからのガス採取によるパネルの破壊的なガス分析方法ではパネル中におけるガス成分においてはＣＯやＨ2が主成分であり、Ｈ2Ｏはこれらの１／４〜１／５程度しか存在していないかのように見える。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＤＰの一部を破壊して取り出したガスを四重極質量分析器を用いて分析する従来のＡＣ型ＰＤＰにおけるパネル内ガス分析では前述したような水分はほとんど検出されず、分圧計を用いた排気中のガス分析結果と一致することはなかった。また、図７に示した構成にてＰＤＰに放電手段を接続し、通常の放電条件にて放電させた後にガス分析を行っても得られた結果はほぼ同じであり、水分が排気ガスの主成分であるとの分析結果は得られなかった。しかしながら、ＡＣ型ＰＤＰは一般的にペーストを塗布して焼成する工程を複数用いて製造されることから、その加熱→冷却サイクルにおいて大気中あるいはパネル中の水分を吸収し、これら水分をパネル内に持ち込んでいる可能性が高く、図９に示された結果には疑問が残る。そこで、本願発明者らは、このような分析結果が得られたのは、ＰＤＰ中のフロントパネルに形成されているＭｇＯの強力な水分吸着作用に起因するものではないかと考えた。
図１１はＰＤＰをフロントパネル側から見た図である。図中、８０はバックパネルに形成されたリブの上面、Ｗはバックパネルに形成されたアドレス電極、Ｘ、Ｙは各々フロントパネルに形成されたＸ電極及びＹ電極である。また、８１は長期間点灯した後に見られるＭｇＯ膜上に形成される放電痕で、ＰＤＰの主放電は主にこの領域にて生じているものと考えられている。図１１より分かるように、フロントパネルの表面全体に形成されたＭｇＯには放電に寄与しない部分が広く存在し、この部分が水分他の不純ガスの吸着サイトとなっているのではないかと考えられる。本願発明者らは、このようなＭｇＯによる不純ガスの吸着量を実質的に低減させることによりパネル中の不純ガス（特に水分）の挙動を正確に把握できるのではないかと考え、本願発明に到達したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るガス放電表示装置の評価方法は、対向する一対の放電用基板を備えると共に、内部に放電用ガスを封入し得るように構成され、所定圧の放電用ガスを封入した状態下で放電用ガスに電圧を印加して放電を行わしめる、少なくとも一対の電極を備えたガス放電表示パネルを用い、ガス放電表示パネルに１０００Ｐａ以下に調圧された放電用ガスを封入した状態下で、少なくとも一対の電極により放電を行い、次いで、放電後の放電用ガスをガス放電表示パネルの外部へ取り出してガス分析するものである。
【００１４】
この発明に係るガス放電表示装置の評価方法は、ガス分析に用いられるガス分析器は四重極質量分析計でも構わない。
【００１５】
この発明に係るガス放電表示装置の評価方法は、ガス放電表示パネルはプラズマディスプレイパネルでも構わない。
【００１６】
この発明に係るガス放電表示装置の評価方法は、ガス放電表示パネルはＭｇＯ膜を有していても構わない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、本発明に係るガス放電表示装置の評価装置の一例を示す図である。
図１において、１はＰＤＰのフロントパネル、２はＰＤＰのバックパネル、３はバックパネルの端子部嵌合手段、４はフロントパネルの端子部嵌合手段、５は放電手段、６は低真空モニター手段、７はバリアブルリークバルブ（以下ＶＬＶとも言う）、８は高真空モニター手段、９はバルブ１、１０はターボ分子ポンプ（以下ＴＭＰとも言う）、１１は真空ポンプ（以下ＶＰとも言う）、１２はバリアブルリークバルブ（ＶＬＶ）、１３は高真空モニター手段、１４は四重極質量分析器（以下ＱＭＳとも言う）、１５はターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、１６は真空ポンプ（ＶＰ）、１７〜１９は配管である。
【００１８】
次に、図２（ｂ）のガス分析フローに従って、本発明に係るガス放電表示装置の評価方法の分析手順の一例を説明する。まず、通常の工程によって排気・封着され、所定圧の放電ガスを有したＰＤＰを用意する。そして、例えば、日立評論ＶＯＬ．５３ ＮＯ．２ １９７１ Ｐ．３９に開示された図２（ｂ）の方法（バックパネルの一部を加工して薄くし、ここにガラス管を前述の樹脂で取り付け、この薄くなった部分を破壊してガスを分析装置に導けるように予め細工をする）と同様にして、バックパネルの一部に寸止めの溝を形成した上で、図１のように各機器を接続する。接続終了後、放電手段５よりバックパネルの端子部接続手段３及びフロントパネルの端子部接続手段４に所定の電力が供給され、ＰＤＰに放電が生じる。この放電により、ＭｇＯ膜や蛍光体等の表面あるいは表面近傍に存在しているＨ2ＯやＣＯ2等がスパッタリングによってたたかれ、ＰＤＰの放電空間へと放出され、放電ガス中に取り込まれた形となる。
【００１９】
この時、配管１７等の内壁等に吸着された不純ガスを極力除去するため、分析に先立って、これら配管等を真空排気する。ＰＤＰの放電が終了すると、高真空モニター手段８にて配管系が高真空状態であることを確認した上で、各バルブを閉じる。
【００２０】
続いて、ＰＤＰのバックパネルからガス分析系へのガス導入方法について説明する。図１０は、ＰＤＰのバックパネル２に設けられた溝７０と配管１７との接続関係を示す図で、配管１７は溝７０を覆うように高真空用シール剤であるエポキシシール７１にて、ＰＤＰのバックパネル２に密閉性よく接続されている。配管１７にはマグネティックハンマー７２がセットされ、マグネット７３にて中空に保持されている。
ＰＤＰの放電が終了するとマグネット７３が配管から遠ざけられ、マグネティックハンマー７２が溝７０を直撃し、ＰＤＰのバックパネルの一部が破壊され、ＰＤＰの放電ガスが分析系に導入される。このとき図１に示した低真空モニター手段６は稼動している。
【００２１】
ＰＤＰの放電ガスが配管１７に取り出された後、高真空モニター手段８をＯＦＦ状態にした後にＶＬＶ７を開き、配管１８へと放電ガスを導入する。そして、低真空モニター手段６にてガス圧力を確認し、ＶＬＶ７を開放する前の圧力から２００Ｐａ低下した段階でＶＬＶ７を閉じる。以上の操作により分析すべきＰＤＰの放電ガスは配管１８に導入されたことになる。
【００２２】
次に、高真空モニター手段１３を稼動させた後、ＶＬＶ１２をゆっくりと開き、高真空モニター手段１３にて配管１９の真空度をモニターしながら分析を行う。ガス分析が終了すると全てのバルブを閉とし、ターボ分子ポンプ１０、真空ポンプ１１、ターボ分子ポンプ１５、真空ポンプ１６を稼動させ、各配管１８、１９中に存在する不純ガスを排気すべく、真空排気を行う。
【００２３】
ＰＤＰの放電が続いている場合には、高真空モニター手段８及び高真空モニター手段１３にて各配管１８，１９が高真空状態になったことを確認して各バルブを閉じる。続いて、高真空モニター８をＯＦＦ状態としてＶＬＶ７を開にしてＰＤＰの放電ガスを配管１８に導入し、以下、上記同様にしてガス分析を行う。
【００２４】
以上の一連の操作をＰＤＰの放電がストップするか、もしくは、不安定になるまで続ける。このようにしてＰＤＰの放電ガスの分析がＱＭＳ１４により行われる。
【００２５】
図３、４に上述の方法にて評価されたＰＤＰの放電ガス成分の分析結果を示す。図３（ａ）は排気時間が長く、パネル中不純物は比較的少ないものと考えられるパネルに対する分析結果、図３（ｂ）は排気時間が短く、パネル中に多量の不純物が残存していることが予想されるパネルに対する分析結果を示している。また、図４はＰＤＰを通常の放電条件で放電させてガス分析した場合のデータと本発明に係る評価方法にて分析した放電ガス中の水分（Ｈ2Ｏ）量を比較したものである。
【００２６】
図３（ａ）及び（ｂ）の放電ガス圧がほぼ１０００Ｐａ以下の場合に得られた結果より排気時間が異なることによる、放電ガス中に含まれる不純物の差は大半が水分であることが分かる。一方、放電ガス圧がほぼ１０００Ｐａ以上では、パネルの排気時間による不純ガスの組成には明確な違いが認められないことが分かる。
【００２７】
実施の形態２
上記実施の形態１においては、放電用ガスの圧力を４０００〜７０００Ｐａとした、通常のＰＤＰパネルを用いて、２００Ｐａづつ放電用ガスの圧力を低下させながら、放電停止するまで分析する方法について説明したが、放電用ガスの圧力を最初から１０００Ｐａ以下としたパネルを用意して分析することももちろん可能である。
図４は、放電ガス中に含まれる水分の量とＰＤＰの排気時間との関係を、従来の放電用ガスの分析方法と、放電ガス圧を７００Ｐａとして放電させた場合の本発明にかかるガス評価方法とにより求め、両者の分析結果を比較したものである。図４より、従来の方法（図中○にて表示）では排気時間（排気における３５０℃のキープ時間）が変化してもＰＤＰの放電ガス中に含まれる水分量はほとんど変化せず、図８に示した排気工程中のガス成分を分析することにより得られた結果と一致しないことが分かる。一方、図４において図中△で示した本発明に係るガス分析方法にて得られた結果は、排気時間（排気における３５０℃のキープ時間）が長いパネルほど含有する水分量が減少することを示しており、図８に示した排気工程中のガス成分を分析することにより得られた結果とも傾向がよく一致することから、ＰＤＰ中の放電ガスの状態を比較的精度よく反映しているものと思われる。
【００２８】
上記実施の形態１、２より、ＰＤＰを最適放電条件（放電ガス圧：４０００〜７０００Ｐａ）にて放電させるのではなく、最適放電条件よりやや放電ガス圧を下げた放電（放電ガス圧：１０００Ｐａ以下）を行うことにより、パネル中不純ガス、特に水分量が再現性よくモニターできることが分かった。従来の最適放電状態では水分が放電ガス中に放出されないように見えるのは、ＰＤＰのフロントパネルに用いられているＭｇＯの強力な吸着作用によるものではないかと考えられているが、本願発明のように、放電ガスの圧力を若干下げて放電を行うと、スパッタ作用が強化されＭｇＯ表面のクリーニング効果が強化されることの他、放電空間が低真空状態となるため、蒸気圧の関係よりＭｇＯ表面からの不純ガスの解離性が向上するため、これら作用が相乗的に働くことにより上述のような効果を生じるのではないかと思われる。
【００２９】
なお、本願発明においてはＰＤＰの放電はバックパネルとフロントパネル間の放電であったが、ＰＤＰの放電はこのような放電に限られるものではなく、通常の維持放電のようにフロントパネルのみで放電しても同様の効果が得られる。また、これらフロントパネルのＸ−Ｙ電極及びバックパネルのＷ電極の３つの電極間で交互に放電させるようなことも可能であり、放電空間中にはプラズマが発生し、スパッタ作用が生じるため、同様の効果が得られる。さらに、ＰＤＰの放電空間の励起は、ＰＤＰに電力投入するだけでなく、外部より例えば、マイクロ波を照射したり、紫外線を照射することによっても可能であり、前述の放電による励起にこれら励起作用を付加することによりＰＤＰの励起効果がさらに向上することは言うまでもない。
【００３０】
さらに、本発明にかかるガス放電表示装置の評価方法では、放電ガス圧を２００Ｐａづつ下げる方法にて実施したが、放電ガス圧の低減方法はこのような方法に限定されることはなく、１００Ｐａごと下げてもよいし、５０Ｐａごと下げてもよく、同様の結果が得られることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＰＤＰを最適放電状態よりも、放電ガスをやや低いガス圧にして放電させ、その後ＱＭＳを用いた分析を行うことで、従来はほとんど検出できなかった、水分を中心とするＰＤＰ中に含まれる不純ガスの分析が可能となり、ＰＤＰの製造工程における異常の検出や、排気工程の最適化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかるガス放電表示装置の評価方法に用いられる装置構成を示す図である。
【図２】  本発明にかかるガス放電表示装置の評価方法を説明するためのチャート図である。
【図３】  本発明にかかるガス放電表示装置の評価方法により得られた評価結果を示す図である。
【図４】  本発明にかかるＰＤＰの評価方法により得られた評価結果を示す図である。
【図５】  ＡＣ型ＰＤＰの構造を示す図である。
【図６】  従来のＰＤＰの排気工程におけるガス分析のための装置構成を示す図である。
【図７】  従来のＰＤＰの放電ガス分析方法における装置構成を説明するための図である。
【図８】  従来のＰＤＰの排気工程におけるガス分析方法により得られた分析結果を示す図である。
【図９】  従来のＰＤＰの放電ガス分析装置によるガス分析方法により得られた分析結果を示す図である。
【図１０】  本発明における平板型ガス放電表示装置の評価方法でのガス取り出しのためのパネル破壊方法を示す図である。
【図１１】  ＡＣ型ＰＤＰのＭｇＯ膜に形成された放電痕を示す図である。
【符号の説明】
１  ＰＤＰのフロントパネル、２  ＰＤＰのバックパネル、
３  バックパネル側の電極端子接続部、
４  フロントパネル側の電極端子接続部、５  放電手段、
６  低真空モニター手段、７  バリアブルリークバルブ（ＶＬＶ）、
８  高真空モニター手段、９  バルブ、
１０  ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、１１  真空ポンプ（ＶＰ）、
１２  バリアブルリークバルブ（ＶＬＶ）、１３  高真空モニター手段、
１４  四重極質量分析器、１５  ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、
１６  真空ポンプ（ＶＰ）、１７  配管、１８  配管、１９  配管、
２０  フロントパネル、２１  フロント基板、２２  誘電体、
２３  保護膜（ＭｇＯ）、２４  透明電極、２５  金属電極、
２６  ブラックストライプ、３０  バックパネル、３１  バック基板、
３２  下地層、３３  上層リブ、３４  下層リブ、３５  隔壁（リブ）、
３６  Ｗ電極（アドレス電極）、３７（Ｒ）  赤色蛍光体、
３７（Ｇ）  緑色蛍光体、３７（Ｂ）  青色蛍光体、３８  放電空間、
４０  ＰＤＰ、４１  排気炉、４２  低真空度モニター手段、
４３  高真空モニター手段、４４  バルブ、４５  バルブ、４６  バルブ、
４７  高真空度モニター、４８  ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、
４９  真空ポンプ（ＶＰ）、５１  バルブ、５２  バルブ、
５３  ターボ分子ポンプ、５４  ロータリーポンプ、５５  バルブ、
５６  バルブ、５７  質量分析器、５８  圧力調整弁、５９  真空計、
６０  バルブ、６１  ターボ分子ポンプ、６２  ロータリーポンプ、
６３  バルブ、６４  キャリブレーションガス、６５  ベーキングエリア、
６６  ベーキングエリア、７０  溝、７１  エポキシシール、
７２  磁性ハンマー、７３  磁石
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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