(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電のための電極を被覆する誘電体層上に成膜された酸化マグネシスム膜を有するプラズマディスプレイパネルであって、
前記酸化マグネシウム膜の結晶配向性が（２２０）面配向であり、
ＦセンターとＦ+センターとの合計量から求められる前記酸化マグネシスム膜の酸素欠損量が３．０×１０17〜１．０×１０20個／ｃｍ3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】
ＦセンターとＦ+センターとの合計量から求められる前記酸化マグネシウム膜の酸素欠損量が３．０×１０17〜１．０×１０18個／ｃｍ3である
請求項１に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、電極を被覆する酸化マグネシウム膜を有したプラズマディスプレイパネルに関し、詳しくは酸化マグネシウム膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＡＣ型プラズマディスプレイパネルは、表示電極を被覆する誘電体層を保護するための耐スパッタ膜として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を備える。酸化マグネシウム膜は、誘電体層上に成膜されてガス放電空間に露出する。酸化マグネシウムが二次電子を放出しやすい高γ物質であるので、酸化マグネシウム膜は放電開始電圧の低減にも寄与する。
【０００３】
耐スパッタ性の向上や放電特性の改善を目的とする酸化マグネシウム膜の研究が盛んに行われている。例えば、結晶配向性および組成に関する特許文献１−４がある。特許文献１は（１１１）面配向の酸化マグネシウム膜をそれよりも緻密な（１１０）面配向の酸化マグネシウム膜に代えることで耐スパッタ性を高めることを提案している。特許文献２には（１１０）面配向の酸化マグネシウム膜をプラズマＣＶＤ法によって成膜することが記載されている。特許文献３は、原子価が３以上でかつイオン半径がマグネシウムに近い元素（例えば珪素）を含む酸化マグネシウム膜がアドレス放電の起きないアドレスミスの低減に有用であることを開示している。同文献において、アドレスミスが低減される理由について、不純物となる元素の含有が二次電子の放出量を増大させると推察されている。特許文献４は、二次電子をより多く放出させるためにマグネシウムと同様の６配位の不純物イオン（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｓｂ，Ｎｂからなる群から選ばれる）をドープした、（ｎ００）面配向または（ｍｍ０）面配向（ｎ，ｍはそれぞれ１以上の整数）の酸化マグネシウム膜を開示している。
【０００４】
また、酸化マグネシウム膜の酸素欠損に着目した膜質の改良に関して特許文献５がある。同文献では、−１５〜９０℃の温度範囲での応答時間の温度依存性を低減する上で望ましい酸素欠損量として、５．０×１０１５〜２．０×１０１７個／ｃｍ３の範囲が特定されている。ただし、同文献における酸素欠損量とは電子スピン共鳴（ＥＳＲ：Electron Spin Resonance）法で測定されるＦセンターとＦ＋センターの合計数から求められる量であり、応答時間とは放電を起こす電圧の印加から放電で放出される近赤外線が検出されなくなる時点（発光の終了）までの時間である。
【特許文献１】特開平１０−１０６４４１号公報
【特許文献２】特開平１１−１３５０２３号公報
【特許文献３】特許第３２４７６３２号公報
【特許文献４】特許第３４２５０６３号公報
【特許文献５】特開２００６−２８００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマディスプレイパネルの経時変化として応答速度の低下が知られている。すなわち、プラズマディスプレイパネルにおいては、表示の累積時間が長くなるにつれて、放電を起こすための電圧パルスの印加に対する放電遅れが顕著になる。応答速度とは放電遅れの度合いを示す指標である。この経時変化には酸化マグネシウム膜の何らかの変化が関係すると考えられているが、変化の原因は解明されていない。
【０００６】
プラズマディスプレイパネルに適用される駆動波形には、その設計の段階で上記の応答速度の低下が見込まれている。応答速度の低下が無いかまたは軽微であれば、電圧パルスのパルス幅は初期の応答速度に適合する最小限の幅またはそれに近い幅でよい。しかし、実際には例えば累積２００００時間の使用で３０％程度の速度低下が生じるので、応答速度が低下しても正常に放電が起きるようにパルス幅が速度低下の見込み分だけ長く選定される。
【０００７】
パルス幅をより短くすることが特にアドレッシングの高速化の観点で望まれている。アドレス放電を生じさせるアドレスパルスのパルス幅を現状よりも短くすることができれば、限られた時間内に印加可能なアドレスパルスの数が増えるので、より表示ライン数の多い高解像度の表示が可能になる。またはアドレッシングの所要時間の短縮分だけ表示放電の回数を増やして輝度を向上させることができる。パルス幅を短くするには、応答速度の経時変化を改善する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、応答速度の経時変化の軽微なプラズマディスプレイパネルの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するプラズマディスプレイパネルは、ガス放電のための電極を被覆する誘電体層上に成膜された酸化マグネシスム膜を有し、前記酸化マグネシウム膜の結晶配向性が（２２０）面配向であり、ＦセンターとＦ+センターとの合計量から求められる前記酸化マグネシウム膜の酸素欠損量が３．０×１０17〜１．０×１０20個／ｃｍ3であることを特徴とするものである。
【００１０】
好ましい態様において、酸化マグネシウム膜の酸素欠損量が３．０×１０１７〜１．０×１０１８個／ｃｍ３である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、応答速度が低下する経時変化の変化量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの構造の一例を図１に示す。図示のプラズマディスプレイパネル１は前面板１０と背面板２０とで構成される典型的な３電極面放電構造をもつ。図３では内部構造を解り易くするために前面板１０と背面板２０とを分離させて描いてある。前面板１０に備わるガラス基板１１に面放電形式の表示放電を生じさせるための表示電極Ｘおよび表示電極Ｙが配列され、これら電極を被覆する誘電体層１７の上に保護膜と呼ばれる耐スパッタ膜として酸化マグネシウム膜１８が成膜される。前面板１０と対向する背面板２０は、ガラス基板２１、アドレス電極Ａ、誘電体層２４、複数の隔壁２３、赤（Ｒ）の蛍光体２４、緑（Ｇ）の蛍光体２５、および青（Ｂ）の蛍光体２６を備える。隔壁２３で区画される内部空間には放電ガスが充填される。
【００１４】
プラズマディスプレイパネル１の構成の特徴は、酸化マグネシウム膜１８の酸素欠損量が３．０×１０１７個／ｃｍ３以上に選定されていることである。このような酸化マグネシウム膜１８をガス放電空間に露出する保護膜とすることにより、応答速度の経時変化を抑制することができる。
【００１５】
酸化マグネシウム膜１８の成膜にはイオンプレーティング法および電子ビーム蒸着法が適している。成膜中の基板温度、圧力、および雰囲気の成分（酸素、水素、および水）を制御することによって、酸素欠損量および結晶配向性の制御が可能であることは知られている。
【００１６】
実施例としてイオンプレーティング法を用いて低融点ガラスからなる誘電体層１７の上に厚さ約１μｍの酸化マグネシウム膜を成膜した。基板加熱温度を１００〜３００℃の範囲内の温度に設定し、成膜圧力を２．０×１０-3〜４．０×１０-4ｈＰａの範囲で、酸素分圧を１．３×１０-3〜１．３×１０-4ｈＰａの範囲で、水素分圧を１．３×１０-3〜１．３×１０-5ｈＰａの範囲で、水分圧を１．３×１０-3〜１．３×１０-5ｈＰａの範囲でそれぞれ調整して複数の前面板を作製した。これら前面板では酸化マグネシウム膜の成膜条件のみが異なり他の構成は同一である。前面板を作製するための酸化マグネシウム膜の成膜と同時に膜質解析用の試料を得るために試料用の小基板上にも酸化マグネシウム膜を成膜した。複数の前面板のそれぞれと別途作製した背面板とを貼り合わせてプラズマディスプレイパネルを作製した。得られたプラズマディスプレイパネルの反応速度を測定するとともに、試料における酸化マグネシウム膜の酸素欠損量および結晶配向性を測定した。
【００１７】
酸素欠損量の測定には特許文献５の開示と同様に電子スピン共鳴法（ＥＳＲ法）を用いた。したがって、測定量はＦセンターとＦ＋センターの合計数に対応する。Ｆセンターとは酸素欠損部分に電子が２個トラップされた状態を指し、Ｆ＋センターとは電子が１個トラップされた状態を指す。非常磁性であるＦセンターについては、ＥＳＲによって直接には測定することができないので、紫外線照射によって電子が１個励起されてＦセンターがＦ＋センターに代わる作用を利用して、紫外線照射前後のＥＳＲシグナルによってＦ＋センター数を求めた。
【００１８】
結晶配向性の測定には平面Ｘ線解析装置（XRD：X-Ray Diffractometer）を用いた。
【００１９】
表１に酸化マグネシウム膜の酸素欠損量を制御したプラズマディスプレイパネルの初期応答速度の測定結果を示す。表１において、初期応答速度については比較例１での値を１として規格化した相対値で表した。また、表１が示す実施例１〜９および比較例１〜３における酸素欠損量と初期応答速度との関係を図２に示した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１および図２のとおり、酸素欠損量が１．１×１０１７個／ｃｍ３（比較例３）〜１．６×１０１８個／ｃｍ３（実施例９）の範囲において、初期応答速度に大きな差異は見られない。これについては、酸素欠損量が比較的に少ない場合には酸素欠損量の増大につれて二次電子の放出量も増大するが、酸素欠損量がある程度以上になると二次電子の放出作用が飽和すると考えられる。
【００２２】
表１の例の中から、酸素欠損量が大きく異なるプラズマディスプレイパネルを選択して点灯寿命試験を行った。評価時間を短縮するため、駆動周波数を通常の３〜６倍に相当する６０ｋＨｚとする加速試験とした。点灯寿命試験の点灯時間は通常の使用における累積２００００時間の表示に相当する。点灯寿命試験の前後における応答速度の変化量を表２および図３に示す。変化量は試験前の値に対する試験前後の差の割合である。例えば変化量０．４とは試験後の放電遅れが試験前のそれの１.４倍であることを意味する。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２および図３のとおり、酸素欠損量が多いほど応答速度の変化量が少ないことが判る。酸素欠損量が特許文献５において上限とされた２．０×１０17個／ｃｍ3と同程度の２．６×１０17個／ｃｍ3である比較例１の変化量が０．４２であるので、応答速度の経時変化を改善するには酸素欠損量を３．０×１０17個／ｃｍ3以上にすることが有効である。ただし、酸素欠損量を例えば結晶を構成する原子の最大数（一般に１．０×１０23個／ｃｍ3）の０．１％を越えるほどに極端に多くすると、結晶の歪が懸念される。最大でも１．０×１０20個／ｃｍ3以下に制限する必要がある。すなわち、酸素欠損量を３．０×１０17〜１．０×１０20個／ｃｍ3に制御すべきである。
【００２５】
ここで、酸素欠損量を増加させたことによる応答速度の改善理由について説明する。応答速度を決定する放電遅れ時間は統計遅延時間と形成遅延時間の２つに分けられる。統計遅延時間とは電圧を印加してから初電子が発生するまでの時間を指す。形成遅延時間は初電子が発生してから放電が形成されるまでの時間を指す。統計遅延時間にはプライミング効果が強く影響する。すなわち、以前の放電からの時間が長くなるとプライミング粒子が減少し、統計遅延時間が大きくなる。酸化マグネシウムがバンドギャップ内に酸素欠損による電子放出準位を形成することが究明されており、酸素欠損がプライミング粒子の供給源として作用する。点灯寿命試験において応答速度が低下する理由として、放電によるイオン衝撃で酸化マグネシウムの結晶構造が破壊され、酸素欠損の数が減少することが考えられる。したがって、酸化マグネシウムの酸素欠損数をあらかじめ意図的に多くすることで、放電によるイオン衝撃後においてもプライミング粒子の供給源である酸素欠損が補償され、初期の応答速度がほぼ保たれると推測する。
【００２６】
しかし、酸素欠損は構造的な欠陥であるので、上述のように極端に多くはないにしても、酸素欠損の増加は結晶格子の歪みを大きくし、耐スパッタ性が低下する懸念が残る。そこで、結晶構造を一般に採用されている（１１１）面配向と比べて化学的に安定な(２２０)面配向を採用し、それによって耐スパッタ性の低下を抑制することが有効と考えられる。
【００２７】
表２に示した各例における酸化マグネシウム膜の屈折率を比べると、（２２０）面配向にすることで屈折率が高くなっている。屈折率は膜の密度を反映しているので、(２２０)面配向の膜は（１１１）面配向の膜と比べて緻密で耐スパッタ性に優れる。
【００２８】
一方、酸素欠損数の増加が高温動作時における放電電圧の上昇を引き起こす懸念がある。そこで、表１の例の中から、酸素欠損量が異なる３個のプラズマディスプレイパネルを選択して高温マージン特性を調べた。２５℃で表示放電を起こすサステイン電圧と８０℃で表示放電を起こすサステイン電圧との差ΔＶｓｍｉｎを表３に示す。実施例８の１．１
×１０18個／ｃｍ3付近で動作電圧の上昇が大きくなっていることを確認した。動作温度に依存するサステイン電圧のマージンを８ボルトとすると、酸素欠損量の上限を１．０×１０18個／ｃｍ3とすることが望ましい。
【００２９】
【表３】
0004903124.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルのセル構造の一例を示す分解斜視図である。
【図２】酸化マグネシウム膜の酸素欠損量と初期応答速度との関係を示すグラフである。
【図３】酸化マグネシウム膜の酸素欠損量と応答速度の変化量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１    プラズマディスプレイパネル
１８    酸化マグネシウム膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004903124.tif 000007