(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルにおいて，プライミング電子放出特性と耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷保持特性などを両立させ，高画質で長寿命なプラズマディスプレイパネルを提供する【解決手段】全面基板１の内側の透明電極４ａ、５ａおよびバス電極４ｂ、５ｂを覆って、誘電体層２が形成されている。誘電体層２を覆って、紫外光の入射によって所定の励起光を発生する、Ｓｃを添加した第１の保護膜３ａと，該第１の保護膜よりも放電空間側に配置され，前記励起光によって前記放電空間に電子を放出するＳｉを添加した第２の保護膜３ｂを有する。この構成によって、放電遅れが小さく、したがって、ちらつきの少ないプラズマ表示装置を実現することが出来る。【選択図】図６
2009146803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，
前記保護膜は，前記誘電体層側に存在する第１の保護膜と前記放電空間側に存在する第２の保護膜からなり、
前記第１の保護膜はＭｇＯを主成分とし、Ｓｃ、Ｙ，または、Ａｌのいずれかを含み、前記第２の保護膜は、ＭｇＯを主成分とし、Ｓｉを含む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】
前記第１の保護膜はＳｃを２０ｐｐｍ乃至５０００ｐｐｍ含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記第１の保護膜はＹを２０ｐｐｍ乃至１０００ｐｐｍ含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
前記第１の保護膜はＡｌを２０ｐｐｍ乃至５０００ｐｐｍ含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，
前記保護膜は，前記誘電体層側に存在する第１の保護膜と前記放電空間側に存在する第２の保護膜からなり、
前記第１の保護膜はＭｇＯを主成分とし、Ｓｃ、Ｙ，または、ＡｌのいずれかとＨを含み、前記第２の保護膜は、ＭｇＯを主成分とし、Ｈを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項６】
複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，
前記保護膜が，前記紫外光の入射によって励起光を発生する第１の保護膜と，該第１の保護膜よりも前記放電空間側に配置され，前記放電空間に電子を放出する第２の保護膜を有す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７】
前記第１の保護膜が，電子を捕獲する浅いトラップと，電子との再結合によって前記励起光を発生する再結合センターとを有することを特徴とする，請求項６に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項８】
前記第２の保護膜が，前記励起光によって電子を放出する電子トラップを有することを特徴とする，請求項６または７に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項９】
前記第２の保護膜が前記第１の保護膜よりも耐スパッタ性に優れることを特徴とする，請求項１乃至８のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項１０】
前記第２の保護膜の２次電子放出係数が，前記第１の保護膜の２次電子放出係数よりも大きいことを特徴とする，請求項１乃至９のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項１１】
前記第２の保護膜の電気伝導度が，前記第１の保護膜の電気伝導度よりも小さいことを特徴とする，請求項１乃至１０のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項１２】
前記第２の保護膜の厚さが１００ｎｍより大きく１μｍ以下であることを特徴とする，請求項１から１１のいずれかに記載したプラズマディスプレイパネル。
【請求項１３】
前記放電ガスにおけるＸｅの濃度は８％以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項１４】
前記放電ガスにおけるＸｅの濃度は１２％以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか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】
本発明はプラズマディスプレイパネルに関し，特に，高画質で寿命特性に優れたプラズマディスプレイパネルの構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，大面積で薄型のカラー表示装置として，プラズマディスプレイ装置が実用化されている。特に，表示放電を同一基板上に設けられた電極間で発生させ，且つ交流駆動される，交流面内放電型PDPは，構造の単純さと高信頼性のため，もっとも実用化が進んでいる方式である。一般的な交流面内放電型PDPの構造を図１及び図２に示す。図１は，対向配置されている前面板１２と背面板１３を示す分解斜視図，図２は単位放電セル部分の構造を示す断面図であり互いに図中に一点鎖線で示した部分の断面構造を示している。図中のｘｙｚ座標軸は図１，２で共通である。
【０００３】
背面板１３は背面基板１１上に形成されたストライプ状のアドレス電極１０と，アドレス電極を覆う誘電体層９と，誘電体層９上に形成されて放電距離維持と隣接セル間のクロストークを防止する隔壁７と，各隔壁７間に形成された赤色，緑色と青色の各色に発光する蛍光体層８とを有している。前面板１２は前面基板１上にアドレス電極１０と直交したストライプ状の透明電極４ａ，５ａとバス電極４ｂ，５ｂとで構成される表示電極６と，表示電極６を覆う誘電体層２と，誘電体層２の表面上に形成される保護膜３とを有しており，前面板１２と背面版１３の間に放電空間１４が形成されている。表示電極６は，スキャン電極４とサステイン電極５の対からなっている。なお，この例では隔壁７としてストライプ状の構造を示しており，一対の表示電極とアドレス電極１０が交差する部分が単位放電セルとなるが，表示電極と平行な方向にも隔壁を設ける場合も多く，その場合は縦横の隔壁で放電空間１４が仕切られて単位放電セルを構成することになる。
【０００４】
ここで，保護膜３は誘電体層２よりも放電によるイオン衝撃に強く耐スパッタ性に優れる性質を有し，誘電体層２がイオン衝撃によってダメージを受けることを防いで長寿命のプラズマディスプレイパネルを実現する役割を担っている。
【０００５】
また，保護膜３には放電空間１４で発生したイオンの入射による２次電子放出係数が大きい材料が選ばれ，これによって低い電圧で放電が可能となり，高発光効率化，低回路コスト化，長寿命化などの効果がある。
【０００６】
さらに，保護膜３にはアドレス放電のためのプライミング電子放出特性が優れていることも要求される。これにより，表示発光を行う画素を選択するためのアドレス放電において，スキャン電極４とアドレス電極１０の間にアドレス電圧を印加してから放電が発生するまでのアドレス放電遅れ時間（以下，単に放電遅れ時間或いは放電遅れとも称する）やその揺らぎを小さくする効果が有り，アドレスのエラーによって発生する黒ノイズを抑止することが出来る。
【０００７】
以上のように，保護膜３には，誘電体層２の保護，２次電子放出，プライミング電子放出という３つの重要な機能が要求されているが，それらに加えて，壁電荷を保持するために高抵抗であることや蛍光体層８で発生する可視光に対する透明性が高いこと，或いはプロセス中の表面汚染の影響を受けにくいことなどの特性も備えていることが要求される。保護膜３の具体的構成としては例えば酸化マグネシウム（以下ＭｇＯと記す）を主体とする３００〜１０００ｎｍの厚さの膜を誘電体層２上に形成するのが一般的である。
【０００８】
ＭｇＯは耐スパッタ性や２次電子放出特性に優れる材料であるが，近年高精細化や低コスト化のための片側駆動化などによってアドレス時間短縮の要求が強いことから，プライミング電子放出特性の重要性が特に高まっている。ＭｇＯを主体とする材料よりなる保護膜のプライミング電子放出機能を高めるためには，例えばＳｉを添加する技術が特許文献１に、Ｓｃを添加する技術が特許文献２に記載されている。また、プライミング電子放出効果の向上や温度依存性の改善，対スパッタ性や電圧マージンの改善のために２種類以上の元素をドープする共ドープ技術が、例えば，「特許文献３」あるいは「特許文献４」に記載されている。さらに、これらの添加元素をＭｇＯ中に傾斜して添加する技術が「特許文献５」に、また、異なる元素を添加する技術が「特許文献６」に記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第3247632号公報
【特許文献２】特開2006-207013号公報
【特許文献３】特開2006-169636号公報
【特許文献４】US20060145614(A)
【特許文献５】特開2005-135828号公報
【特許文献６】WO2004/049375公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術におけるＭｇＯに不純物を添加した保護膜では，放電空間に電子を放出する保護膜の最表面部まで所定のドーピングが行われており，例えば表面がスパッタリングによって削られて新たに露出した表面もドーピング層であることで効果が得られる。そのため，プライミング電子放出と同様に保護膜の最表面部の特性である耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷の保持性能などについても保護膜への要求を満たすためには，保護膜の最表面部が全ての条件を満たさなければならない。しかしながら，例えばプライミング電子の放出特性と耐スパッタ性や壁電荷保持性能などが両立せずにトレードオフになる場合もあり，トータルの画質や寿命を満足しながら放電遅れを改善することが困難であるという問題があった。
【００１１】
これに対して，「特許文献５」に記載のように、プライミング電子を放出して黒ノイズを低減する材料をＭｇＯの中に傾斜して埋め込んだ構造として，保護膜がスパッタされても常に電子放出部が放電空間に露出した構造にする方法や，「特許文献６」に記載のように、電子放出特性が異なる材料を保護膜中に分散させ，分散材からのプライミング電子放出で黒ノイズを低減する方法が提案されている。しかしながら，これらの構造では，各画素毎にプライミング電子放出特性に優れた領域を部分的に露出させるため，微細なマスクを用いた蒸着やサンドブラスト，或いはフォトリソグラフィーなどの複雑なプロセスで保護膜を形成する必要があり製造コストや歩留まりの面で課題がある。
【００１２】
本発明が解決しようとする別の課題として，共ドープを行った場合にドープ材が競合してそれぞれが効果的に作用しないという問題がある。プライミング電子の放出特性を良くするためのドーピングとしては，例えばＭｇＯよりなる保護膜へのＳｉのドーピングが代表的である。この場合，ＳｉはＭｇＯ中で伝導帯から浅いエネルギー準位に電子トラップを形成し，放電空間で発生した紫外光により励起された電子がこの電子トラップに捕獲される。そして，保護膜の表面近傍（深さ数１０ｎｍ程度以下）で捕獲された電子が熱励起によって伝導帯に徐々に放出されることが，いわゆるエキソ電子放出と呼ばれるプライミング電子放出過程に関与していると考えられている。ここで，Ｓｉに加えて，Ｓｉとは異なるエネルギー準位の電子トラップを形成する他の元素を共ドープして，例えばプライミング電子放出特性の更なる向上や温度依存性の改善などを行おうとした場合，Ｓｉの電子トラップと共ドープ材の電子トラップが競合して，保護膜の表面近傍で紫外線により励起された電子が双方のトラップに効率よく捕獲されないために充分な共ドープ効果が得られないという課題があった。
【００１３】
本発明の第一の目的は，複雑なプロセスを用いることなく，プライミング電子放出特性と耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷保持特性などを両立させる保護膜の構造により，優れた放電特性による高画質性と長寿命を両立するプラズマディスプレイパネルを提供することである。
【００１４】
本発明の第二の目的は，プライミング電子放出特性を改善するための保護膜への共ドープ技術の適用において，それぞれのドープ材が競合することがない構造とすることによって，それぞれの材料のドーピング効果を損なうことのない材料設計が可能になり，広い温度範囲や動作条件で優れた応答特性を有する高画質のプラズマディスプレイパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によるプラズマディスプレイパネルでは，保護膜が少なくとも２層以上の異なる性質の層から形成されており，このうち誘電体に近い側に配置された第１の保護膜は，放電空間で発生した紫外光の入射により発生した電子が再結合する過程で所定の励起光（紫外光且つ/又は可視光）を発生する性質を有している。また，第２の保護膜は，第１の保護膜より放電空間側に配置され，第１の保護膜で発生した励起光によって放電空間に電子を放出する性質を有している。この第２の保護膜は第１の保護膜よりも耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷の保持性などに優れた材料を選ぶことが可能である。具体的な手段は次のとおりである。
【００１６】
（１）複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，前記保護膜は，前記誘電体層側に存在する第１の保護膜と前記放電空間側に存在する第２の保護膜からなり、前記第１の保護膜はＭｇＯを主成分とし、Ｓｃ、Ｙ，または、ＡｌのいずれかとＳｉを含み、前記第２の保護膜は、ＭｇＯを主成分とし、Ｓｉを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【００１７】
（２）前記第１の保護膜はＳｃを２０ｐｐｍ乃至５０００ｐｐｍ含むことを特徴とする（１）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００１８】
（３）前記第１の保護膜はＹを２０ｐｐｍ乃至１０００ｐｐｍ含むことを特徴とする（１）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００１９】
（３）前記第１の保護膜はＡｌを２０ｐｐｍ乃至５０００ｐｐｍ含むことを特徴とする（１）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２０】
（５）複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，前記保護膜は，前記誘電体層側に存在する第１の保護膜と前記放電空間側に存在する第２の保護膜からなり、前記第１の保護膜はＭｇＯを主成分とし、Ｓｃ、Ｙ，または、ＡｌのいずれかとＨを含み、前記第２の保護膜は、ＭｇＯを主成分とし、Ｈを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【００２１】
（６）複数の電極と該電極上の誘電体層と該誘電体層を覆う保護膜とを有する前面板と，放電ガスと，前記前面板と放電空間を挟んで対向配置され，前記放電ガスの放電で発生する紫外光により可視光を発生する蛍光体膜を備えた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルにおいて，前記保護膜が，前記紫外光の入射によって励起光を発生する第１の保護膜と，該第１の保護膜よりも前記放電空間側に配置され，前記放電空間に電子を放出する第２の保護膜を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【００２２】
（７）前記第１の保護膜が，電子を捕獲する浅いトラップと，電子との再結合によって前記励起光を発生する再結合センターとを有することを特徴とする，（６）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２３】
（８）前記第２の保護膜が，前記励起光によって電子を放出する電子トラップを有することを特徴とする，（６）または（７）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２４】
（９）前記第２の保護膜が前記第１の保護膜よりも耐スパッタ性に優れることを特徴とする，（１）乃至（８）のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
（１０）前記第２の保護膜の２次電子放出係数が，前記第１の保護膜の２次電子放出係数よりも大きいことを特徴とする，（１）乃至（９）のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２５】
（１１）前記第２の保護膜の電気伝導度が，前記第１の保護膜の電気伝導度よりも小さいことを特徴とする，（１）乃至（１０）のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２６】
（１２）前記第２の保護膜の厚さが１００ｎｍより大きく１μｍ以下であることを特徴とする，（１）乃至（１１）のいずれかに記載したプラズマディスプレイパネル。
【００２７】
（１３）前記放電ガスにおけるＸｅの濃度は８％以上であることを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【００２８】
（１４）前記放電ガスにおけるＸｅの濃度は１２％以上であることを特徴とする（１）乃至（１２）のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によるプラズマディスプレイパネルでは，保護膜の耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷保持特性などを損なうことなく優れたプライミング電子放出特性を達成できることから，黒ノイズの発生が少なく高画質で長寿命であるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下，発明者らが本発明に至った実験結果の一例を図面を用いて説明することにより，本発明の原理を詳しく説明する。
【００３１】
図３（ａ）は，発明者らが行った実験結果の一例を示すグラフであり，アドレス放電遅れ時間の測定結果を示している。アドレス放電遅れ時間とはスキャン電極４とアドレス電極１０の間に所定のアドレス電圧を印加してから放電が開始されるまでの時間であり，電圧が印加されてから放電の起点となるプライミング電子が放出されるまでの時間（統計遅れと呼ばれる）と，プライミング電子が放出されてから放電が成立するまでの時間（形成遅れと呼ばれる）よりなる。本実験では，スキャン電極４，サステイン電極５，及びアドレス電極１０を駆動装置に接続し，図４に示した駆動波形でアドレス放電遅れ時間の測定を行った。本実験におけるＸｅガスの濃度は１２％である。
【００３２】
最初にサステイン電極５とスキャン電極４間でサステイン放電２０を行い，一定の休止時間２１の後にアドレス電極にアドレス電圧パルス２２を印加し，アドレス電圧パルス２２を印加してから，スキャン電極４とアドレス電極１０でアドレス放電２３が発生するまでのアドレス放電遅れ時間２４を測定した。放電発生時間の測定は放電に伴って発生する赤外発光を検出することによって行った。放電遅れ現象はプライミング電子が発生する確率頻度に依存する統計現象であることから，各測定ごとに，図４に示した１サイクル２５の駆動波形を１０００回繰り返して，１０００個の放電遅れ時間データを得た。
【００３３】
図３（ａ）は，以上の方法で測定した統計遅れ時間を休止時間に対してプロットしたものである。縦軸の統計遅れ時間は，１０００回の放電遅れ時間の測定で，１％の確率で放電が起こる時間から９０％の確率で放電が起こるまでの時間の間隔で定義したものであり，プライミング電子の放出確率に直接関係する放電遅れ時間である。横軸の休止時間は，アドレス電圧を印加する前の最後の面放電からアドレス電圧を印加するまでの時間であり，面放電で発生した紫外光によって励起された保護膜中の電子がある時定数で減少してプライミング電子の放出確率が小さくなっていくため，休止時間が長いほど放電遅れが大きくなる。
【００３４】
図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，実験に用いた保護膜の構造を示す断面図であり，単位放電セル部分の前面板について，表示電極に垂直な方向の断面形状を示している。いずれも前面基板１上にスキャン電極４ａ，４ｂ，サステイン電極５ａ，５ｂ，誘電体２が形成され，その上に保護膜３が形成されている。ここで，図３（ｂ）の構造では，保護膜３は厚さ７００ｎｍのＭｇＯより形成されており，図３（ｄ）の構造の保護膜３はＳｃを２５０ｐｐｍドープしたＭｇＯを７００ｎｍの厚さに形成してある。図３（ｃ）の構造は，第１の保護膜３ａとして図３（ｄ）と同じＳｃを２５０ｐｐｍドープしたＭｇＯを５５０ｎｍ形成した上に，第２の保護膜３ｂとして図３（ｂ）と同じ非ドープのＭｇＯを１５０ｎｍ積層したものである。
【００３５】
図３（ａ）のグラフにおいて，（ｄ）のＳｃを添加したＭｇＯを保護膜３に用いた場合は，（ｂ）の非ドープのＭｇＯを保護膜に用いた場合に比べて大幅に放電遅れが改善している。これは，放電空間で発生した紫外光によってＭｇＯ中で電子が励起され，Ｓｃに起因する浅い電子トラップに捕獲されたものが熱放出によって徐々に放出される現象が関与していると考えられる。一方（ｃ）の２層構造の保護膜を有する場合にも非ドープの場合より放電遅れが改善している。この場合，放電空間に露出している保護膜３ｂは（ｂ）と同じ非ドープのＭｇＯでありその厚さが１５０ｎｍであることから，Ｓｃをドープした保護膜３ａから放電遅れを改善するプライミング電子が直接放電空間に放出することは考え難く，放電空間から離れて配置されたＳｃドープ層の働きによって，放電空間に露出している非ドープ層からのプライミング電子放出確率が増大することを示している。
【００３６】
発明者らは，本現象について調査するために種々の材料をドープしたＭｇＯについて，熱ルミネッセンス法やカソードルミネッセンス法によってバンドギャップ中のエネルギー準位を解析した。その結果，ＳｃをドープしたＭｇＯについては，熱ルミネッセンスの解析から，伝導帯から約０．６２ｅＶの深さに電子トラップが存在することが判明した。一方，カソードルミネッセンスでは，約３１０ｎｍにピークを持つ発光が観察され，伝導帯から約４．１ｅＶの深さのエネルギー準位に電子との再結合によって約３１０ｎｍの波長の紫外光を発生する再結合センターがあることが明らかになった。
【００３７】
これらの結果から，図３（ｃ）に示した２層構造の保護膜での放電遅れ改善メカニズムとして考えられるモデルを図５のエネルギーバンド図を用いて説明する。図５（ａ）はＳｃをドープしたＭｇＯよりなる第１の保護膜のエネルギーバンド図，図５（ｂ）は非ドープのＭｇＯよりなる第２の保護膜のエネルギーバンド図のモデルを示している。第１の保護膜には上記のように浅い電子トラップ３０と再結合センター３１がある。放電空間における放電で発生した紫外光のうち第２の保護膜３ｂを透過した紫外光３２は，価電子帯の電子や，Ｓｃの再結合センタ３１に捕獲された電子，ＭｇＯ中で伝導体から約５ｅＶの深さに存在することが知られている酸素欠陥に起因する準位３３に捕獲された電子などを伝導体に励起する。
【００３８】
励起された電子の一部は浅い電子トラップ３０に捕獲され，捕獲電子は放電による紫外光３２の入射が止まった後も熱励起によって伝導体に励起され，その一部が再結合センタ３１と再結合して励起光３４が発生する。この励起光３４の一部が第２の保護膜３ｂに入射して放電空間１４に近い領域で第２の保護膜３ｂ中に存在する浅い電子トラップ３５（意図的に元素ドープを行っていないＭｇＯの場合はプロセス中に取り込まれる水素に起因するトラップが主である）に捕獲された電子を励起し，これが直接放電空間１４に放出されることやオージェ電子放出を起こすことでプライミング電子が放出される。なお，図５において，以上のモデル説明に直接関与するトラップ準位など以外（例えば非ドープＭｇＯ膜の再結合センターなど）は簡単のために省略してある。
【００３９】
以上に説明したのは，発明者らによる本発明の保護膜におけるプライミング電子の放出メカニズムのひとつのモデルであるが，本発明の詳細なメカニズムはこのモデルに限られるものではない。本発明によるプラズマディスプレイパネルの要は，所定の励起光を発生する第１の保護膜と，この励起光によって放電空間に電子を放出する第２の保護膜とを備えることである。
【００４０】
これによって，従来は主に保護膜の最表面領域のみの特性に依存していたプライミング電子放出特性を第１の保護膜と第２の保護膜の役割分担や強調効果によって達成することが可能になる。従って，放電空間に露出した第２の保護膜による従来のプライミング電子放出に，第１の保護膜の寄与によるプライミング電子放出を加えて放電遅れを改善することが可能となる他，例えば第１の保護膜の耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷保持特性などが充分でない場合にはこれよりも耐スパッタ性や二次電子放出特性，壁電荷保持特性に優れた第２の保護膜によって第１の保護膜を覆うことによって，信頼性の向上や放電電圧の低減，電圧マージンの拡大などが可能となる。
【００４１】
また，上記説明ではＳｃを添加したＭｇＯを例として取り上げたが，本発明による第１の保護膜としては，ＭｇＯにＹ，Ａｌを添加することでも効果が得られる。特にＡｌを添加したＭｇＯでは，トラップ準位の解析から伝導帯から約０．５８ｅＶの浅い電子トラップと伝導帯から約５．３ｅＶの再結合センターが有ることが判明しており，本発明の第1の保護膜として好適である。
【００４２】
本発明の第２の保護膜は，放電空間で発生する紫外光の少なくとも一部が第１の保護膜に到達するような光学特性を有して，浅い電子トラップからのプライミング電子放出を起こす材料であれば良く，ＳｉやＨを添加したＭｇＯが好適である。Ｈを添加する方法としては、例えば、約２×１０−２ ＰａのＨ２雰囲気中で、ＭｇＯをＥＢ蒸着によって被着する方法がある。
【００４３】
本発明による保護膜では，放電空間１４で発生した紫外光の少なくとも一部が第２の保護膜３ｂを透過して第１の保護膜３ａに到達することが必要である。従って少なくとも第２の保護膜のバンドギャップ３６は，放電空間１４において放電で発生する紫外光のエネルギーよりも大きいことが望ましい。保護膜３ａ，３ｂにＭｇＯを主体とする材料を用いる場合，そのエネルギーギャップは約７．８ｅＶである。プラズマディスプレイパネルでは，ＮｅとＸｅを主体とする混合ガスを放電ガスとして用いることが多いが，その放電によって発生する紫外光のエネルギー分布は放電ガスの組成によって異なり，Ｘｅの分圧が高くなると，発光波長が１４７ｎｍの紫外光に対して発光波長が１７３ｎｍの紫外光の比率が高くなることが知られている。本発明のプラズマディスプレイパネルでは，ＭｇＯのバンドギャップエネルギーよりも低エネルギーの発光である１７３ｎｍの紫外光の比率が高いほうが効率良く第１の保護膜に到達することから，Ｘｅの分圧が高いほうが望ましく，特に組成比で８％以上のＸｅ分圧であると好適である。
【００４４】
なお，第２の保護膜の厚さは放電によるイオン衝撃である程度スパッタされても第１の保護膜が露出せず，且つ第１の保護膜で発生した励起光が第２の保護膜の最表面部に効率よく到達することと放電電圧が高くならないことから，１００ｎｍより大きく１μｍ以下が好適である。
【００４５】
以下，本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。なお,実施例を説明する全図において，同一機能を有するものは同一符号を付け，その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００４６】
本発明のプラズマディスプレイパネルの基本構造は保護膜３を除いて図１，図２で示した構造と同様である。先ず前面板１２の形成方法について説明する。前面基板１上にストライプ状の透明電極４ａ，５ａとバス電極４ｂ，５ｂとで構成される表示電極６が配設され，表示電極６はスキャン電極４とサステイン電極５の対からなる。透明電極４ａ，５ａは透明導電体である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる膜で形成され，その上に銀の単層膜からなるバス電極４ｂ，５ｂが透明電極４ａ，５ａより狭い幅で付設されている。
【００４７】
なお，透明電極４ａ，５ａとして酸化スズや酸化亜鉛等，バス電極４ｂ，５ｂとしてアルミニウムの単層膜，またはクロム／銅／クロムの積層膜などで形成しても構わない。表示電極６を構成する透明電極４ａ，５ａとバス電極４ｂ，５ｂは誘電体層２により覆われる。誘電体層２は可視光透過性がある誘電体ガラス膜で形成される。そして誘電体層２の表面上に保護膜３が形成される。本発明の特徴である保護膜３の構成及び作製方法については，後に詳しく説明する。
【００４８】
次に背面板１３の形成方法について説明する。背面基板１１上にストライプ状のアドレス電極１０が配設される。アドレス電極１０は誘電体層９によって覆われ，その上には放電距離維持と隣接セル間のクロストークを防止する隔壁７が形成される。隔壁７はアドレス電極１０と平行に配設されており，アドレス電極１０は隔壁７間に位置する。各隔壁７間には紫外光によってそれぞれ赤色，緑色，青色に発光する蛍光体層８が配列して形成される。
【００４９】
次に，表示電極６とアドレス電極１０が直交するように前面板１２と背面板１３を対向配置させ，両板の非表示領域を封着剤により封着する。これにより外気と隔離された放電空間１４が形成される。放電空間１４には，放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）を主成分とする混合ガスを所定の圧力及び分圧で封入される。本実施例ではＸｅの分圧を２０％とした。
【００５０】
図６を用いて本実施例による保護膜の構成を詳しく説明する。図６は，単位放電セル部分の前面板について，表示電極に垂直な方向の断面形状を示した図であり，前面基板１上に表示電極４ａ，５ａ，及び４ｂ，５ｂと，これらを覆う誘電体層２が形成され，その上に保護膜３が形成されている。ここで，保護膜３は，共にＭｇＯを主成分とする第１の保護膜３ａ（厚さ４００ｎｍ）と，第２の保護膜３ｂ（厚さ３００ｎｍ）の２層よりなっており，第２の保護膜３ｂにはＳｉが３００ｐｐｍ添加されており，第１の保護膜３ａには，第２の保護膜の組成に加えてＳｃが２５０ｐｐｍ添加されている。Ｓｃの量は、２０ｐｐｍから効果が現れる。Ｓｃの量が５０００ｐｐｍよりも多いと第１の導電膜の導電率が大きくなりすぎて問題となる。したがって、Ｓｃの量は２０ｐｐｍから５０００ｐｐｍが適当である。
【００５１】
次に，本実施例の保護膜３を成膜する手法について図７を用いて詳細に説明する。本実施例による保護膜は，それぞれに蒸着源４０ａ，４０ｂを設けた２つの蒸着室４１ａ，４１ｂを有する真空蒸着装置を用いた電子ビーム蒸着によって成膜した。先ず，表示電極６と誘電体層２が形成された前面板１２を，誘電体層２が形成された面が蒸着源４０ａ，４０ｂに対向する向きで所定のホルダーに装着し，準備室４２に水平に配置する。次に，仕切り扉４３を閉じて準備室を真空ポンプにより排気し，１×１０−３ Ｐａ以下の真空状態にし，ヒーターによって前面板１２を約２５０℃まで加熱して表面に吸着された水分等を取り除く。
【００５２】
次に，準備室４２と第１の蒸着室４１ａの仕切り扉４４を開け，前面板１２の温度と真空状態を維持しながら，第１の蒸着室４１ａに前面板１２を導入する。導入後，準備室４２と第１の蒸着室４１ａの仕切り扉４４を閉じる。第１の蒸着室４１ａの蒸着源４０ａでは，水冷したハース中に蒸着源材料を充填してあり，電子銃から熱電子を蒸着材料に照射して加熱，蒸発させるようになっている。ここで，第１の蒸着室４１ａのハースには，本実施例による第１の保護膜３ａの材料であるＳｉとＳｃを含有するＭｇＯの蒸着源ペレットが充填されている。蒸着は，熱電子を蒸着材料に照射して加熱，蒸発させ，蒸着材料を誘電体層２上に成膜する。蒸着中の第１の蒸着室４１ａ内は，前面板１２及び誘電体層２の表面温度を２００〜３００℃とし，約１×１０−２ Ｐａの圧力になるように酸素ガスを導入して，第１の保護膜３ａを４００ｎｍの膜厚で成膜した。
【００５３】
次に，第１の蒸着室４１ａと搬送室４５の仕切り扉４６を開けて前面板１２を搬送室４５に移動させた後，仕切り扉４６を閉め，搬送室４５と第２の蒸着室４１ｂの仕切り扉４７を開けて前面板１２を第２の蒸着室４１ｂに導入する。第２の蒸着室４１ｂは第１の蒸着室４１ａと基本的に同じ構造であるが，蒸着源４０ｂのハースには本実施例による第２の保護膜３ｂの材料であるＳｉを含有するＭｇＯの蒸着源ペレットが充填されており，第１の保護膜３ａと同様な条件で第２の保護膜３ｂを第１の保護膜３ａ上に３００ｎｍの厚さに成膜した。
【００５４】
蒸着後，前面板１２を冷却室４８に導入した後，第２の蒸着室４１ｂと冷却室４８の仕切り扉４９を閉め，前面板１２を常温まで冷却し，冷却室４８に不活性ガス等を導入して真空状態から大気圧にする。冷却室４８が大気圧になったら前面板１２を搬出する。
【００５５】
本実施例では保護膜３を形成するＭｇＯを電子ビーム蒸着法により成膜したが，ＭｇＯの成膜方法はイオンアシスト蒸着法，スパッタリング法，化学蒸着（ＣＶＤ）法等でも構わない。
【００５６】
図８（ａ）は，本実施例によるプラズマディスプレイパネルのアドレス放電遅れ時間の測定結果を示すグラフであり，図３（ａ）に結果を示した実験と同様の測定によるものである。ここで，実際のプラズマディスプレイパネルの動作では，アドレス電圧印加前の放電空間から保護膜への紫外光の入射量や，入射からアドレス電圧印加までの休止時間は表示パターンや駆動法によって異なるが，一般に休止時間が長くなる黒表示後の条件も含め広範な条件で黒ノイズを抑止できるためには，なるべく長い休止時間まで放電遅れが低く抑えられることが望ましい。
【００５７】
図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，保護膜の構造を示す断面図である。図８（ｄ）が図６に示した本発明による第１の実施例の構造であり，ＭｇＯにＳｉ３００ｐｐｍとＳｃ５００ｐｐｍを添加した第１の保護膜３ａ（厚さ４００ｎｍ）の上に，ＭｇＯにＳｉを３００ｐｐｍ添加した第２の保護膜３ｂ（厚さ３００ｎｍ）が形成されている。図８（ｂ）及び図８（ｃ）は比較のために作製した保護膜の構造を示しており，図８（ｂ）は図８（ｄ）の第１の保護膜３ａと同様にＳｉ３００ｐｐｍとＳｃ５００ｐｐｍを含有するＭｇＯを７００ｎｍ形成した構造，図８（ｃ）は図８（ｄ）の第２の保護膜３ｂと同様にＳｉを３００ｐｐｍドープしたＭｇＯを７００ｎｍ形成した構造を有しており，（ｂ），（ｃ），（ｄ）の保護膜３の厚さはほぼ等しくなっている。
【００５８】
図８(ａ)において，先ず保護膜３を単層とした構造である（ｂ）（ｃ）を比較すると，休止時間が短い領域では図４(ｂ)の構造による放電遅れが図４(ｃ)の場合より小さく，Ｓｃの共ドープによってＳｉドープだけの場合よりも短時間で放出されるプライミング電子が多くなることを示している。しかし，休止時間が長くなると両曲線が交差し，構造(ｂ)の放電遅れが構造(ｃ)よりも大きくなっている。このことは，ＳｉとＳｃを共ドープした構造(ｂ)では，構造(ｃ)と同様にＳｉが３００ｐｐｍ添加されているにも関わらず，長休止時間後にはＳｉによるプライミング電子放出がＳｉ単ドープ構造(ｃ)の場合より減少していることを示している。これは，放電空間からの紫外光の入射により発生した電子の捕獲過程において，ＳｃとＳｉの電子トラップが競合し，より長い休止時間まで電子を放出するＳｉへの捕獲量が減少したことによるものと考えられる。
【００５９】
これに対して，本発明による図８(ｄ)の構造では，表面層での電子トラップの競合がないため，休止時間全体に渡ってＳｉ単独ドープの場合より放電遅れが改善している。以上のように，本実施例では，プライミング電子を直接放出する保護膜の最表面部を避けてＳｃをドープしたことにより，休止時間が長い領域におけるＳｉの効果を損なうことなく，休止時間全体に渡って放電遅れが改善され，黒ノイズの発生を抑止したプラズマディスプレイパネルを得ることが出来た。
【００６０】
なお，ＳｉとＳｃではプライミング電子放出の温度依存性も異なり，高温ではＳｃによるプライミング電子放出が短休止時間で起こる傾向が更に強くなる。そのため，保護膜最表面部におけるＳｉによるトラップへの電子捕獲に影響を与えずに放電遅れを改善する本実施例の構造は，単層で共ドープを行った場合より高温で更に有利である。
【実施例２】
【００６１】
本実施例は，保護膜３の構成及び成膜装置が実施例１と異なり，それ以外の構造，製法は実施例１と同様である。本実施例におけるＸｅ濃度は８％である。本実施例による保護膜３の構成を図９に示す。本実施例による保護膜３は，実施例１と同様に共にＭｇＯを主成分とする第１の保護膜３ａと第２の保護膜３ｂを有しているが，本実施例では，第１の保護膜３ａ（厚さ２００ｎｍ）にはＹが１０００ｐｐｍ，第２の保護膜３ｂ（厚さ４００ｎｍ）にはＳｉとＣａがそれぞれ５００ｐｐｍ添加されている。Ｙ濃度は２０ｐｐｍ程度添加すると効果が現れ、１０００ｐｐｍ程度まで添加することが可能である。実験によれば、Ｙの添加は比較的難しく、実用的には１０００ｐｐｍ程度が限度である。
【００６２】
次に，本実施例の保護膜３を成膜する手法について図１０を用いて詳細に説明する。本実施例による保護膜は，異なる蒸着源材料を蒸着する蒸着源５０ａ，５０ｂを有する１つの蒸着室５１中で，前面板１２を移動させながら蒸着を行い，第１の保護膜３ａと第２の保護膜３ｂを連続的に成膜した。第１の蒸着源５０ａのハースには本実施例による第１の保護膜３ａの材料であるＹを含有するＭｇＯの蒸着源ペレット，第２の蒸着源５０ｂのハースには第２の保護膜３ｂの材料であるＳｉとＣａを含有するMgOの蒸着源ペレットが充填されており，実施例１と同様な条件で，第１の保護膜２００ｎｍに引き続いて第２の保護膜４００ｎｍを連続的に成膜した。
【００６３】
本実施例の成膜装置のように第１の保護膜３ａと第２の保護膜３ｂを一つの蒸着室４１内で連続的に成膜する方法としては，例えばハース内の異なる場所に異なる組成の蒸着源材料を充填しておき，ハース且つ/又は電子ビームを移動させて蒸着材料を切り替える方式も適用可能である。
【００６４】
本実施例の第１の保護膜３ａでＭｇＯ中にドープしたＹも励起光を発生して第２の保護膜３ｂ表面からのプライミング電子放出を起こす働きを有しているが，Ｙを放電空間に露出する領域に共ドープした場合，５００ｐｐｍの共ドープでもドープしない場合より耐スパッタ性に劣化が見られた。本実施例ではＹの表面層へのドープを避けて第１の保護膜３ａにドープすることで１０００ｐｐｍのＹを添加しても耐スパッタ性に影響は無く，Ｙをドープしない場合より放電遅れが小さく，全層にＹを共ドープした場合より長寿命の保護膜が得られた。
【実施例３】
【００６５】
本実施例は，保護膜の構成及び成膜方法が実施例１，２と異なり，それ以外の構造，製法は実施例１，２と同様である。本実施例でのＸｅ濃度は８％である。図１１を用いて本実施例による保護膜の構成を説明する。本実施例による保護膜３は，共にＭｇＯを主成分とする第１の保護膜３ａ（厚さ５００ｎｍ）と，第２の保護膜３ｂ（厚さ３００ｎｍ）の２層よりなっており，第１の保護膜３ａには，Ａｌが１０００ｐｐｍ添加されており，第２の保護膜３ｂにはＳｉが６００ｐｐｍ添加されている。Ａｌは２０ｐｐｍの添加によって効果が現れる。一方、Ａｌの添加が５０００ｐｐｍを超えると第１の保護膜３ａの導電率が高くなりすぎて問題である。したがって、Ａｌの添加量は２０ｐｐｍから５０００ｐｐｍが適当である。
【００６６】
本実施例の保護膜３は，実施例１と同様に図７に示した２つの蒸着室４１ａ，４１ｂを有する電子ビーム蒸着装置によって形成した。実施例１と異なるのは，蒸着室４１ａと４１ｂで成膜条件が異なることである。本実施例では，蒸着室４１ａでは酸素の分圧や基板温度を実施例１と変えて第１の保護膜３ａを形成し，蒸着室４１ｂでは実施例１と同様の条件で第２の保護膜３ｂを形成した。
本実施例の第１の保護膜３ａは，通常の条件で成膜したＭｇＯと結晶性が異なり耐スパッタ性が劣るが，反面，放電遅れ低減効果の経時劣化が小さいという特長を有している。本実施例では，ＡｌをドープしたＭｇＯよりなり，結晶性が異なる第１の保護膜３ａは放電空間に露出しておらず，耐スパッタ性に優れる第２の保護膜３ｂで覆われていることから，イオンスパッタに対する強度を維持したまま，放電遅延とその経時劣化が改善されるという効果が得られた。
【００６７】
以上に詳しく説明した実施例では，第１の保護膜３ａ及び第２の保護膜３ｂ中の不純物濃度はそれぞれ特に濃度勾配を設けていないが，膜厚方向に濃度勾配を設けることや，連続成膜によって第１の保護膜３ａから第２の保護膜３ｂにかけて不純物濃度が連続的に変化するようにしても構わない。また，本発明による保護膜は必ずしも２層構造に限られるものではなく，３層以上の構造でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】プラズマディスプレイパネルの分解斜視図
【図２】放電セルの断面図
【図３】本発明の試料及び比較試料の保護膜断面構造と放電遅れの測定データ
【図４】放電遅れを測定する駆動波形
【図５】本発明の原理モデルによるバンド図
【図６】実施例１による保護膜の断面構造
【図７】実施例１による保護膜作製装置の構成図
【図８】実施例１及び比較試料の保護膜断面構造と放電遅れの測定データ
【図９】実施例２による保護膜の断面構造
【図１０】実施例２による保護膜作製装置の構成図
【図１１】実施例３による保護膜の断面構造
【符号の説明】
【００６９】
１…前面基板、  ２…誘電体層、  ３…保護膜、３ａ…第１の保護膜、３ｂ…第２の保護膜、  ４…スキャン電極、  ５…サステイン電極、４ａ，５ａ…透明電極、４ｂ，５ｂ…バス電極、  ６…表示電極、  ７…隔壁、  ８…蛍光体層、  ９…誘電体層、１０…アドレス電極、  １１…背面基板、  １２…前面板、  １３…背面板、  １４…放電空間，  ２０…サステイン放電、  ２１…休止時間、  ２２…アドレス電圧パルス、  ２３…アドレス放電、  ２４…アドレス放電遅れ時間、  ２５…１サイクル、  ３０，３５…電子トラップ、  ３１…再結合センタ、  ３２…紫外光、  ３３…酸素欠陥準位、  ３４…励起光、  ３６…バンドギャップ、  ４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ…蒸着源、  ４１ａ，４１ｂ，５１…蒸着室、  ４２…準備室、  ４３，４４，４６，４７，  ４９…仕切り扉、  ４５…搬送室、  ４８…冷却室。
【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】
2009146803.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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