JP2004047303A

JP2004047303A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2004047303A
Application number: JP2002203831A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hasegawa; 長谷川　和之; Koichi Kodera; 小寺　宏一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】ＰＤＰの高精細化に対応するためにはアドレス期間の短縮が要望されている。アドレス期間を短縮するためには誘電体保護層がより高い電子放出性能を有していることが求められる。
【解決手段】保護層の消衰係数を波長２００〜１０００ｎｍの光に対して０．０６以下とすることにより、保護層からの電子放出性能を高く、放電遅れ時間を短くすることができ、高精細高画質表示が可能となる。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関し、特に高い表示品質を長時間安定に実現する保護層とそれを用いたプラズマディスプレイパネルとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位テレビジョン画像を大画面で表示するためのディスプレイ装置として、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと呼ぶ）を使用した装置への期待が高まっている。ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。
【０００３】
前面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極およびバス電極よりなる表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された誘電体保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、このアドレス電極を覆う誘電体層と、その上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された、赤色、緑色および青色をそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている。
【０００４】
前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって形成された放電空間にはＮｅ−Ｘｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせて、カラー画像表示を実現している。
【０００５】
このとき、誘電体保護層としてはガス放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護する保護性能と、放電電圧を下げて応答性の速い放電を実現するために高い電子放出性能が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＤＰを用いた表示装置には高精細化への要求が高まっており、走査線数の増加、それに伴うアドレス期間の短縮が要望されている。
【０００７】
アドレス期間を短縮するためには誘電体保護層がより高い電子放出性能を有していることが求められる。すなわち、セル構造の高精細化に伴って走査線数が増加し、書込み期間に印加するアドレスパルスのパルス幅を狭くして高速駆動を行う必要がある。放電には、印加パルスの立ち上がりからかなり遅れて放電が行われるという放電遅れが存在するために、印加されたパルス幅内で放電が終了する確率が低くなり、本来点灯すべきセルに書込みができないなどの点灯不良が生じる。この放電遅れの期間を短くするには保護層の高い電子放出性能が要求される。
【０００８】
また、高精細化を図ろうとすると、放電ギャップの縮小に伴ってイオン衝撃が増大し、誘電体保護層のスパッタリングの進行が速まって寿命が短くなる。先行技術文献の特開平１１−５４０４５号公報には耐スパッタ性を向上させるために保護層の屈折率を１．７以上とする保護層について言及しているが、高精細化に伴って要求される電子放出性能を満足するものではなかった。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑み、高精細化に対応可能な高い電子放出性能を有し、かつ耐スパッタ性に優れた密度の高い誘電体保護層を実現し、高精細表示が可能で長寿命なＰＤＰの実現を目的にしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＰＤＰは、少なくともガラス基板上に形成された表示用放電を発生させる一対以上の表示電極と、表示電極を覆う誘電体層と、誘電体層を保護する保護層とを有し、保護層は消衰係数が波長２００ｎｍ〜１０００ｎｍの光に対して０．０６以下であることを特徴とする。
【００１１】
この範囲の消衰係数を有する保護層は、酸素欠損の少ない膜になっていると考えられ、この範囲を超える消衰係数の保護層と比較して、初期電子放出性能が高くなる。この結果、アドレス放電や維持放電の際の放電遅れを抑えることができ、パルス電圧印加に対する放電の発生の応答性を改善して、良好な画像を表示することが可能となる。
【００１２】
さらに、保護層材料として酸化マグネシウムを用いる。これにより、他の物質を用いた保護層よりも初期電子放出性能が高く、本発明の効果がより良く発揮される。さらに、消衰係数を０．０３以下とすることにより、より電子放出性能の高いＰＤＰが実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、実施の形態にかかるＰＤＰの主要構成を示す斜視図である。図において、ｚ方向はＰＤＰの厚み方向に、またｘｙ面はＰＤＰ面に平行な平面に相当する。図２は図１の前面板のＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、ＰＤＰは、互いに対向させて配置された前面板１および背面板２で構成される。前面板１において、前面ガラス基板３の背面板２側の面上に、ストライプ状の透明電極４がｘ方向を長手方向として複数本平行に形成されている。さらに透明電極４よりも幅が狭く、導電性に優れたバス電極５がそれぞれの透明電極４上に設けられている。図２に示すように、バス電極５は図の右手から奇数番目の透明電極４については長手方向の一方の端縁に沿って、また偶数番目の透明電極４については長手方向の他方の端縁に沿ってそれぞれ積層されて、表示電極６が構成されている。隣接する表示電極６の、バス電極５に覆われている端縁側の間それぞれには、遮光層７が設けられている。この遮光層７は非発光時に蛍光体層８を遮蔽するためのものである。そして、前面ガラス基板３の、表示電極６と遮光層７とを配設した面上には、表示電極６上および遮光層７上を含めて誘電体層９が形成され、さらに誘電体層９上全域に保護層１０が積層されている。表示電極６は相隣り合う遮光層７の間に形成された表示電極６Ａと６Ｂにより一対の表示電極を構成しており、１つの表示画素に対応している。
【００１６】
背面板２において、背面ガラス基板１１の、前面板１側の面上に、複数のアドレス電極１２がｙ方向を長手方向としてストライプ状に並設され、さらにアドレス電極１２を覆って背面板誘電体層１３が形成されている。そして、ストライプ状の隔壁１４が、背面板誘電体層１３面の、アドレス電極１２間の領域の直上に位置するよう配設されている。隔壁１４と背面板誘電体層１３とで構成されるストライプ状の凹部には、赤色、緑色および青色で発光する蛍光体層８が規則的に配置、形成されている。
【００１７】
このような構成を有する前面板１と背面板２とは、図１に示すように、アドレス電極１２と表示電極６とが直交するように対向して配置され、背面板２の隔壁１４と背面板誘電体層１３とで構成されたストライプ状凹部と、前面板１の保護層１０とで囲まれた空間には、放電ガスが充填され、前面板１と背面板２の外周縁部が封着ガラスで封止されている。これにより、隣接する隔壁１４間に放電空間１５が形成され、隣り合う一対の表示電極６Ａ、６Ｂと１本のアドレス電極１２とが交叉する領域が放電空間１５となり、画像表示にかかわるセルとなる。放電空間１５には、Ｈｅ、ＸｅまたはＮｅなどの希ガス成分からなる放電ガス（封入ガス）が４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ程度の圧力で封入されている。
【００１８】
ＰＤＰ駆動時には各セルにおいて、アドレス電極１２と表示電極６、または一対の表示電極６Ａ、６Ｂ同士での放電によって短波長の紫外線（波長約１４７ｎｍ）が発生し、蛍光体層８が発光して画像表示がなされる。
【００１９】
図３を用いてＰＤＰの駆動方法について説明する。一般に交流型のＰＤＰでは１フレームの映像を複数のサブフィールド（Ｓ．Ｆ．）に分割することによって階調表現をする方式が用いられている。そして、この方式ではセル中の気体の放電を制御するために、１つのサブフィールド（Ｓ．Ｆ．）を、放電を生じやすくするためにＰＤＰの全セルに均一的に壁電荷を蓄積させるセットアップ期間１６、点灯させるセルの書込み放電を行うアドレス期間１７、書き込まれたセルの点灯を維持させるサステイン期間１８、壁電荷を消去させてセルの点灯を停止させるイレース期間１９の４つの期間に分割し、これらの期間において図３に示す波形の駆動信号をＰＤＰに供給する。
【００２０】
セットアップ期間１６では表示電極６Ａ、６Ｂの内、例えば表示電極６Ａを走査電極、表示電極６Ｂを維持電極として、走査電極６Ａにアドレス電極１２および維持電極６Ｂに比べて高いパルス電圧を印加し、セル内のガスを放電させる。それによって発生した電荷は、アドレス電極１２、走査電極６Ａおよび維持電極６Ｂ間の電位差を打ち消すようにセルの壁面に蓄積されるので、走査電極６Ａ付近の保護層１０の表面には負の電荷が壁電荷として蓄積され、またアドレス電極１２付近の蛍光体層８表面および維持電極６Ｂ付近の保護層１０表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。この壁電荷により走査電極６Ａとアドレス電極１２間、走査電極６Ａと維持電極６Ｂ間には所定の値の壁電位が生じる。
【００２１】
アドレス期間１７では、アドレス電極１２および維持電極６Ｂに比べ低いパルス電圧を走査電極６Ａに印加して、前記壁電位と同方向にパルス電圧を印加させて書込み放電を生じさせる。これにより蛍光体層８表面、保護層１０表面には負の電荷が蓄積され走査電極６Ａ付近の保護層１０表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。これにより維持電極６Ｂと走査電極６Ａ間には所定の値の壁電位が生じる。また、このとき走査電極６Ａとアドレス電極１２間にパルス電圧を印加してから、書込み放電が生じるまでが放電遅れとなる。さらに各走査電極６Ａのアドレス時間内に書込み放電が起こらなかった場合、書込みミスとなり、維持放電が生じず、表示のちらつきとなって画像に現れてくる。また、上述したように、さらなる高精細化が進んだ場合、各走査電極に割り当てられるアドレス時間は短くなり、書込みミスが生じる確率が高くなる。
【００２２】
サステイン期間１８では走査電極６Ａに維持電極６Ｂに比べ高いパルス電圧を印加する。すなわち、維持電極６Ｂと走査電極６Ａ間に前記壁電位と同方向にパルス電圧を印加させることにより維持放電を生じさせる。これによりセル点灯を開始させることができる。そして、維持電極６Ｂと走査電極６Ａが交互に極性が入れ替わるようにパルス電圧を印加することにより断続的にパルス発光させることができる。また、イレース期間１９では、幅の狭い消去パルスを維持電極６Ｂに印加することによって不完全な放電が発生して壁電荷を消滅させる。
【００２３】
このようにＰＤＰの各電極にパルス電圧を印加させることで放電を制御しており、これらのパルス電圧印加に対して時間的遅れが発生すると、高精細化に伴って放電ミスが発生しやすくなる。放電遅れは誘電体層９上の保護層１０の電子放出性能に影響される。
【００２４】
（実施例）
本実施の形態における保護層の成膜実施例とＰＤＰの実施例について説明する。ここでは保護層としてＭｇＯ、成膜方法として電子ビーム蒸着方法によって行う作成方法について述べる。まず、誘電体層まで作成した前面板を、保護層作成用の真空チャンバーに設置する。この真空チャンバーには電子ビームガン、成膜材料を蒸発させる蒸着源、基板加熱ユニット、雰囲気ガス制御機を配置している。蒸着基板となる誘電体層まで作成した前面板を基板加熱ユニットに設置後、真空チャンバー内を高真空状態にし、基板を加熱し、酸素ガスを導入しながら電子ビーム蒸着法によって成膜する。保護層の特性は、蒸着前の到達圧力、蒸着時の圧力、蒸着時基板温度、あるいは成膜レートなどによって変化する。保護層の特性の１つである消衰係数は、保護層の膜厚を一定とした場合、主として蒸着条件としての真空チャンバー内の不純ガス濃度によって変化する。
【００２５】
図４に、成膜条件として不純ガス濃度のみを変化させた保護層の消衰係数を、ｎ＆ｋテクノロジ社の「ｎ＆ｋアナライザ　１５１２ＲＴ」を用いて測定した結果の一例を示す。消衰係数は波長に対して変化し、特に低波長領域で膜質によって大きく変化し、その他の波長領域では零の値を有するが、成膜条件によってはさらに特定波長領域で零以上の値を有する場合もある。図４において、保護層のサンプルＡ〜Ｃのそれぞれの膜質は、成膜時の真空チャンバーの不純ガス濃度を変えて成膜したサンプルである。図５には、波長２００ｎｍにおける消衰係数と、不純ガス濃度との関係を示している。ここで、不純ガス濃度を、成膜中の真空チャンバーの酸素分圧と水素分圧の比である不純ガス分圧比として示し、水素分圧は不純ガスとしての水分を示している。図５において、不純ガス分圧比は相対値で示しており、図４に示す保護層のサンプルＡの成膜条件での不純ガス分圧比を１として示している。図５より明らかなように、不純ガス分圧比の減少につれて、消衰係数が小さくなることがわかる。不純ガス分圧比が小さいほど酸素欠損の少ない膜になっていると考えられ、図６に示すように、酸素欠損の評価をカソードルミネッセンス法によって評価した。図５における保護層のサンプルを、カソードルミネッセンス法によって評価し、得られたＦセンターの面積強度を、Ｖセンターの面積強度によって規格化している。この面積強度比が大きいほど酸素欠損に捕獲された電子数が多いと考えられ、放電遅れ時間が長くなると推察される。
【００２６】
それぞれの消衰係数を有する保護層を使用したパネルにて書込み放電を観察した結果と、実パネルで所定パターンの画像表示をさせ、その表示の安定性について調べた結果とを図７に示す。図７において、横軸には保護層の消衰係数を示し、縦軸にはその保護層を使用したパネルの放電遅れ時間を示す。放電遅れ時間はアドレス期間に走査電極とアドレス電極間にパルス電圧を印加してから放電が起こるまでの時間と、その放電発光の１００回分を平均化し、そのピークを示した時間を放電が生じた時間とした。ここで縦軸の放電遅れの値は従来の保護層での放電遅れ時間を基準とした相対値とした。図より、消衰係数の増加につれて放電遅れ時間が大きくなり、その結果、ちらつきが発生しやすい不安定な画像表示になることがわかる。
【００２７】
図７によれば、消衰係数が０．０６以下の保護層を用いると、放電遅れ時間を従来の保護層よりも短くでき、安定した放電が実現できる。一方、図５から明らかなように、消衰係数を０．０６以下とすることは成膜中の不純ガス分圧比を制御することによって可能である。消衰係数が０．０６以下である保護層を用いることにより、従来より放電遅れの小さく、高精細化に対応したＰＤＰを実現できる。さらに望ましくは消衰係数を０．０３以下とすることによって、ＵＸＧＡ表示やＨＤ表示などにおいても安定放電が可能なＰＤＰを実現できる。
【００２８】
この結果より、低い消衰係数を有する保護層は酸素欠損が少なく、酸素欠損に捕獲される電子数が少ないため、放電遅れ時間が短くなると推定される。したがって、保護層の消衰係数を規定することによって、アドレス放電や維持放電の際の放電遅れを効果的に抑えることができる。
【００２９】
なお、本実施例では成膜方法として真空蒸着法による場合について説明したが、スパッタ法やＣＶＤ法あるいは塗布方法などによって前述の消衰係数を有する保護層とすることで本発明と同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、少なくともガラス基板の一方の主面に形成された一対以上の表示電極と、表示電極を含むガラス基板の一方の主面上とを覆う誘電体層上に形成された保護層とを有し、その保護層の消衰係数を最適に設定して、高い電子放出性能を実現する保護層とその保護層を用いたＰＤＰを実現する。その結果として、高画質の高精細ＰＤＰを実現できるという多大の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの主要構成を示す斜視図
【図２】図１の前面板のＡ−Ａ断面図
【図３】ＰＤＰの駆動方法を示すタイムチャート
【図４】保護層の波長と消衰係数との関係を示す図
【図５】成膜時の真空チャンバー内不純ガス分圧比と保護層の消衰係数との関係を示す図
【図６】カソードルミネッセンス法によるＦセンター面積強度比と保護層の消衰係数との関係を示す図
【図７】保護層の消衰係数と放電遅れ時間との関係および放電安定性領域を示す図
【符号の説明】
１　前面板
２　背面板
３　前面ガラス基板
４　透明電極
５　バス電極
６　表示電極
６Ａ　表示電極（走査電極）
６Ｂ　表示電極（維持電極）
７　遮光層
８　蛍光体層
９　誘電体層
１０　保護層
１１　背面ガラス基板
１２　アドレス電極
１３　背面板誘電体層
１４　隔壁
１５　放電空間
１６　セットアップ期間
１７　アドレス期間
１８　サステイン期間
１９　イレース期間

Claims

少なくともガラス基板上に形成された表示用放電を発生させる一対以上の表示電極と、前記表示電極を覆う誘電体層と、前記誘電体層を保護する保護層とを有するプラズマディスプレイパネルであって、
前記保護層の消衰係数が波長２００ｎｍ〜１０００ｎｍの光に対して０．０６以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前記保護層は主成分が酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
前記保護層の消衰係数が０．０３以下であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。