专利名称:等离子显示板及其制造方法和保护层用材料的制作方法
技术领域:
本发明涉及使用于图像显示装置等的等离子显示板(以下表示为「PDP」)及其制造方法和保护层用材料。
背景技术:
交流面放电型PDP构成为,将前面基板和背面基板相对配置并对周围进行密封以使其基板之间形成放电空间,并在放电空间中充入氖及氙等的放电气体,上述前面基板形成有多个由扫描电极及维持电极组成的显示电极,上述背面基板形成有多个地址电极并使其与该显示电极正交。显示电极以电介质层覆盖,电介质层上形成有保护层。保护层,一般使用如氧化镁(MgO)这样的高耐溅射性的物质而形成,保护电介质层使其免于承受因放电产生的离子冲击。另外,各显示电极构成一行,在显示电极和地址电极交叉的部分上形成放电单元。
这种结构的PDP中,通过具有亮度加权的多个子场来构成图像信号的1场(1/60秒),各子场具有地址期间和维持期间,上述地址期间是用来按顺序扫描每行的同时在应点亮的放电单元中产生写入放电并实行数据的写入,上述维持期间是用来在地址期间被写入数据的放电单元中只对应亮度加权的次数来引起放电并使放电单元点亮。
在显示电视图像的情况下,由于在1场内需要使各子场的全部动作结束,因而若随着放电单元的高精度化而增加行的数量(扫描线数量),则必须以更短的时间进行在各行上的写入放电。也就是说,在地址期间中,为使其产生写入放电,则必须将施加在扫描电极及地址电极的脉冲宽度变窄并进行高速驱动。但是,由于存在「放电延迟」现象,即是仅在从脉冲上升开始的一段时间发生的延缓放电,因而若实行如上述的高速驱动,则在施加脉冲期间中放电结束的概率变低,在原来应点亮的放电单元上无法写入数据而产生点亮不良并造成有显示质量恶化的现象。
可以设想作为产生上述放电延迟的主要原因是,在开始放电时作为触发器的起始电子,变为较难从保护层向放电空间中放出的状态。因此,通过对保护层的研究,可期待能够改善显示质量。
这种的作为改善来自保护层的电子放出的方法,已在特开平10-334809号公报中进行了说明,即是通过使MgO形成的保护层中含有硅(Si)而能够增大2次电子的放出量并提高显示质量。
但是,在使MgO形成的保护层中含有Si的场合,会出现以下问题,即是因保护层的温度而使电子放出能力产生大幅度变化,因而使放电延迟时间产生大幅度变化,则因实际使用PDP时环境温度而使图像显示质量产生变化。
发明内容
本发明是为解决如上述的问题而进行的,即是缩短放电延迟时间并实现相对于施加电压的放电产生的优良响应性,与此同时抑制其放电延迟时间相对温度的变化。
本发明的PDP,其形成有电介质层并使其覆盖基板上形成的扫描电极及维持电极,在上述电介质层上形成保护层,其特征在于,保护层含有硅(Si)及氮(N)。
另外,本发明的PDP的制造方法,其是形成有电介质层并使其覆盖基板上形成的扫描电极及维持电极,在上述电介质层上形成保护层的PDP制造方法,其特征在于,形成上述保护层的工序是使用含硅及氮的保护层用材料的成膜工序。
还有,本发明的PDP的保护层用材料,其是形成有电介质层并使其覆盖基板上形成的扫描电极及维持电极,是在上述电介质层上形成保护层的PDP保护层用材料,其特征在于,上述保护层用材料含有硅及氮。
图1是表示本发明第1实施方式中的PDP一部分的立体图。
图2是表示使用有相同PDP的图像显示装置1个示例的区框图。
图3是表示相同PDP驱动波形的时间图。
图4是表示相同PDP放电延迟时间的激活能量的特性图。
具体实施例方式
以下,有关本发明的实施方式使用图进行说明。
第1实施方式图1是表示除去本发明第1实施方式中的交流面放电型PDP一部分的立体图。该PDP被构成为,将前面板1和背面板2相对配置并在它们之间形成放电空间3,在放电空间3中充入由氖及氙等组成的放电气体。
前面板1是如以下的结构。也就是,在玻璃制基板的前面基板4上,形成多个由条状扫描电极5和条状维持电极6组成的显示电极7,在相邻的显示电极7之间形成遮光层8。然后,形成电介质层9以使其覆盖显示电极7及遮光层8,在电介质层9上形成由含有硅(Si)及氮(N)的氧化镁(MgO)形成的保护层10,以使覆盖其表面。
另外,背面板2如以下而构成。也就是说,在玻璃制基板的背面基板11上形成多个条状的地址电极12,并使其与扫描电极5和维持电极6正交,并形成电极保护层13使其覆盖地址电极12。然后,设置与地址电极12平行的隔壁14,使其位于该电极保护层13上的地址电极12的之间,且在隔壁14之间形成荧光体层15。电极保护层13对地址电极12进行保护,并具有将荧光体层15产生的可视光反射到前面板1一侧的作用。
各显示电极7构成一行,并在显示电极7和地址电极12交叉的部分上形成有放电单元。在各放电单元的放电空间3内使其发生放电,并伴随着放电通过使可视光透射前面板1来进行显示,上述可视光是由荧光体层15产生的红、绿、蓝的3色可视光。
图2是表示使用有图1所示PDP的图像显示装置一个示例的框图。如图2所示,PDP16的地址电极12上连接有地址电极驱动部17,PDP16的扫描电极5上连接有扫描电极驱动部18,PDP16的维持电极6上连接有维持电极驱动部19。
图3是表示PDP驱动波形的时间图。一般交流面放电型PDP中所采用的是,通过将1场的图像分割为多个子场来实行灰度显示的方式。然后,该方式中,为控制在各放电单元的放电,使一个子场通过4个期间来构成,上述的4个期间是设立期间、地址期间、维持期间及消除期间。图3是表示1个子场中驱动波形的时间图。
在图3的设立期间中,为使其易于产生放电,使壁电荷均等地存储在PDP内全部放电单元上。地址期间中,实行使其点亮的放电单元的写入放电。维持期间中,使在地址期间被写入的放电单元点亮,并维持其点亮状态。消除期间中,通过使壁电荷消除而使放电单元的点亮状态停止。
设立期间中,通过在扫描电极5上施加初始化脉冲,而在扫描电极5上施加比地址电极12及维持电极6更高的电压,使其在放电单元内发生放电。因该放电所产生的电荷被存储在放电单元的壁面,以使其消除地址电极12、扫描电极5及维持电极6之间的电位差。其结果为,在扫描电极5附近的保护层10表面上,负电荷作为壁电荷而被存储,另外,在地址电极12附近的荧光体层15表面及维持电极6附近的保护层10表面上,正电荷被作为壁电荷而被存储。通过该壁电荷,在扫描电极5-地址电极12之间和扫描电极5-维持电极6之间产生指定值的壁电位。
地址期间中,使放电单元点亮的场合,在扫描电极5上施加扫描脉冲,并在地址电极12上施加数据脉冲,但是,在扫描电极5上施加比地址电极12及维持电极6低的电压。也就是说,通过在扫描电极5-地址电极12之间,在与壁电位相同方向上施加电压,与此同时,也在扫描电极5-维持电极6之间,在与壁电位相同方向上施加电压,来使其产生写入放电。其结果为,荧光体层15表面和维持电极6附近的保护层10表面上负电荷被存储,在扫描电极5附近的保护层10表面上正电荷被作为壁电荷而存储。因此在维持电极6-扫描电极5之间产生指定值的壁电位。
维持期间中,首先通过在扫描电极5上施加维持脉冲,将比维持电极6高的电压施加在扫描电极5上。也就是说,通过在维持电极6-扫描电极5之间,在与壁电位相同方向上施加电压来使其产生维持放电。其结果为,能够使放电单元开始点亮。接下来,由于施加维持脉冲以使维持电极6-扫描电极5之间的极性相互转换,因而能够间断地使脉冲发光。
消除期间中,由于将宽度窄的消除脉冲施加在维持电极6上而产生不完全的放电,消灭壁电荷因而进行消除。
此处,地址期间中,从施加下述电压开始至产生写入放电为止成为放电延迟,上述电压是用来在扫描电极5-地址电极12之间实行写入放电的。由于该放电延迟,在施加下述电压的时间(地址时间)内并未发生写入放电的情况下则变为写入错误,而不产生维持放电,并变为显示闪烁出现在图像上,上述电压是用来在扫描电极5-地址电极12之间实行写入放电的。另外,发展为更加高精密化时,则各扫描电极5上所分配的地址时间变短,而发生写入错误的概率变高。
本发明第1实施方式中的PDP,其特征在于保护层10的构成材料。以下有关该内容,说明使用真空蒸镀法来形成保护层的情况。
在形成如上述的保护层10时真空蒸镀法所使用的装置,一般由备料室、加热室、蒸镀室及冷却室而构成,将基板按该顺序传送,通过蒸镀来形成由MgO形成的保护层10。此时,本发明实施方式中,作为用来形成保护层10的保护层用材料,使用含有Si及N的Mgo的蒸镀材料,将该蒸镀材料作为蒸镀源,在氧气环境气体中使用皮尔斯式电子束枪进行加热并使其蒸发,通过使其在基板上淀积的成膜工序来形成保护层10。此处,将成膜工序中的电子束电流量、氧气分压量及基板温度等任意进行设定。以下为表示成膜设定条件的一个示例。
可达真空度小于等于5.0×10-4Pa蒸镀时基板温度大于等于200℃蒸镀时压力3.0×10-2Pa~8.0×10-2Pa
此处,作为保护层用材料,将MgO的烧结体和氮化硅(Si3N4)的粉末混合后,准备出制成为烧结体的蒸镀材料。此时,准备出使混合的Si3N4浓度在0~20000重量ppm的范围中改变的多个种类的蒸镀材料。然后,分别使用该多个种类的蒸镀材料对保护层10进行蒸镀而制成多个种类的基板,使用这些各基板分别制成PDP。
另外,通过将各PDP的保护层10以2次离子质量分析法(SIMS)进行分析,求出保护层10中所含Si及N的浓度。此时通过将下述MgO膜作为标准试料来使用,而将由SIMS分析所得到的保护层10中所含有Si及N的浓度换算为每单位体积的原子数,上述MgO膜是因离子注入而注入Si或者N的MgO膜。
然后在环境气体温度为-5℃~80℃的条件下,测量各PDP的放电延迟时间,并由该测量结果作成相对于温度的放电延迟时间的阿列里乌斯曲线,从与其近似的直线来求出放电延迟时间的激活能量。
此处所谓的放电延迟时间是,在地址期间中,从向扫描电极5-地址电极12之间施加电压开始至产生放电(写入放电)为止的时间。在各PDP中使写入放电发生的同时进行观察,将显示因该写入放电引起的发光强度为最大的时间设为产生放电的时间,并通过将因该写入放电的发光的100次的量平均化来测量放电延迟时间。
另外,激活能量是表示相对于温度特性(本实施方式中为放电延迟时间)变化的数值,激活能量值越低则相对于温度其特性越不产生变化。
图4上表示按照以上的方法所得到的激活能量。图4中,将具有下述保护层的PDP作为以往示例,并将在该以往示例PDP的放电延迟时间的激活能量值设为1来加以表示,上述保护层是使用在MgO的烧结体中只添加300重量ppm的Si的蒸镀材料进行蒸镀形成的。并且,使用在MgO烧结体中只添加Si的蒸镀材料时的激活能量值,不根据Si的添加浓度而变化、大致为一定值。
如图4所示,若将添加给蒸镀源的Si3N4的添加浓度设为10重量ppm或以上,则与只添加Si的以往示例相比激活能量值下降。但是,若Si3N4的添加浓度超过15000重量ppm则放电延迟时间将变长,或者放电所需的电压值异常变高,使用以往的设定电压值则无法显示图像。也就是说,具有下述保护层10的PDP上,不用改变以往的设定电压值而能够进行图像显示,并能够得到优良的电子放射能力,能够抑制相对于放电延迟时间温度的依赖性,上述保护层10是使用Si3N4的添加浓度设为10重量ppm~15000重量ppm的MgO蒸镀源而形成的。
另外,使用Si3N4的添加浓度设为10重量ppm~15000重量ppm的MgO蒸镀源而形成的保护层10中,Si的浓度大致为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3,N的浓度大致为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3。并且,以往示例PDP的保护层中Si的浓度为1×1020个/cm3的程度。
因此,通过在PDP保护层10中使之含有Si及N,而能够实现进行高质量图像显示的下述的PDP,上述PDP不受其温度的影响使放电延迟时间较小并具有优良的高速响应性。
另外,理想的是将包括Si和N的MgO作为PDP的保护层10来加以使用,上述Si的原子数为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3,上述N的原子数为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3。通过这种的原子数的分配方法,能够缩短放电延迟时间的同时能够抑制放电延迟时间相对于温度而产生的变化。
另外,如果在下述的一部分中存在上述浓度范围的部分则能够得到上述的效果,上述的一部分是从保护层10最表面向膜厚方向至200nm深度为止之间的一部分。
第2实施方式第1实施方式中,说明了作为保护层用材料,使用将MgO烧结体和Si3N4粉末进行混合的蒸镀材料的情况,但是,能够通过使用其它组成的蒸镀材料使保护层10中含有Si及N。例如,在MgO烧结体中将Si粉末及氮化物粉末进行混合后,通过将成为烧结体的蒸镀材料作为蒸镀源来加以使用,能够得到含有Si及N的保护层10。此处,作为氮化物的示例,可以举出氮化铝(AIN)或者氮化硼(BN)。另外,可以取代Si粉末而使用氧化硅(SiO2)粉末。
将这种的蒸镀材料作为蒸镀源加以使用时,通过分别独立地调整在蒸镀材料中混合的Si粉末(或者SiO2粉末)量及氮化物粉末量,能够独立地控制保护层10中的Si浓度及N浓度。此处,如第1实施方式中所示使保护层10中所包含Si原子数设为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3,N的原子数设为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3时的,在蒸镀材料中混合的Si粉末或者SiO2粉末的量、氮化物粉末的量各自在图表1、图表2进行表示。
(表1)
(表2)
如表1所示的本实施方式中,由于将添加到蒸镀源的浓度,在为Si粉末时设为7重量ppm~8000重量ppm,在为SiO2粉末时设为14重量ppm~17200重量ppm,因而能够使保护层10中的Si浓度大致成为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3。另外,如表2所示,由于将添加到蒸镀源的浓度,在为A1N粉末时设为10重量ppm~17600重量ppm,在为BN粉末时设为7重量ppm~10700重量ppm,因而能够使保护层10中的N浓度大致成为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3。此处,在添加了14重量ppm~17200重量ppm的SiO2粉末的蒸镀源上,包含有大致7重量ppm~8000重量ppm的Si。另外,在添加了10重量ppm~17600重量ppm的A1N粉末的蒸镀源上,包含有大致4重量ppm~6000重量ppm的N,在添加了7重量ppm~10700重量ppm的BN粉末的蒸镀源上,包含有大致4重量ppm~6000重量ppm的N。
并且,作为蒸镀源而使用的蒸镀材料的制成方法有两种,即是在MgO结晶体或者烧结体中混合表1及表2中记述的粉末的方法和在作为母剂的MgO粉末中混合表1及表2中记述的粉末后形成为烧结体的方法。
从以上的说明中可知,通过使PDP的保护层10中含有Si及N,能够缩短放电延迟时间的同时能够抑制放电延迟时间相对于温度的依赖性。另外,下述的PDP中,不用改变以往的设定电压值而能够进行图像显示,并能够抑制放电延迟时间相对于温度的依赖性,上述PDP,其由MgO形成保护层10中所包含Si原子数为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3,N原子数为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3。对于形成这种MgO形成的保护层10,可以使用含有如下述的Si及N的氧化镁来作为保护层用材料,上述Si及N是,浓度范围为7重量ppm~8000重量ppm的Si和浓度范围为4重量ppm~6000重量ppm的N。
出现下述这种现象的原因虽未明确,但是,可以设想为通过在MgO中不仅添加Si而是添加Si及N,是有了能够排除使温度特性变强的因素,上述现象是放电延迟时间相对于温度的依赖性被抑制的现象。
并且,上述保护层的制造方法中说明了蒸镀法,但是,不限于该蒸镀法,可以使用溅射法或离子镀法等,这种场合也与在上述实施方式所使用的蒸镀材料相同,可以适当地设定目标材料及原材料的成分,并使用该材料进行成膜。
另外,也可以在保护层的成膜过程中添加元素。例如,在通过蒸镀法进行保护层成膜时,作为环境气体也可以使用含有Si、N的气体。
根据如以上的本发明,有利于得到能够缩短放电延迟时间并具有相对于施加电压而产生放电的优良的响应性,与此同时能够抑制该放电延迟时间相对于温度的变化,可显示优质图像的PDP。
权利要求
1.一种等离子显示板,其形成有电介质层使其覆盖在基板上形成的扫描电极及维持电极,在上述电介质层上形成有保护层,其特征为上述保护层包含硅及氮。
2.根据权利要求1记述的等离子显示板,其特征为保护层是氧化镁,该氧化镁含有原子数为5×1018个/cm3~2×1021个/cm3的硅和原子数为1×1018个/cm3~8×1021个/cm3的氮。
3.一种等离子显示板的制造方法,其用来制造等离子显示板,该等离子显示板上形成电介质层使其覆盖在基板上形成的扫描电极及维持电极,在上述电介质层上形成保护层,其特征为形成上述保护层的工序是使用包含硅及氮的保护层用材料的成膜工序。
4.根据权利要求3记述的等离子显示板的制造方法,其特征为保护层用材料是包含硅及氮的氧化镁,上述硅的浓度范围为7重量ppm~8000重量ppm,上述氮的浓度范围为4重量ppm~6000重量ppm。
5.根据权利要求3记述的等离子显示板的制造方法,其特征为保护层用材料是包含氮化硅的氧化镁,上述氮化硅的浓度范围为10重量ppm~15000重量ppm。
6.一种等离子显示板的保护层用材料,其是下述等离子显示板的保护层用材料,该等离子显示板上形成电介质层使其覆盖在基板上形成的扫描电极及维持电极,在上述电介质层上形成保护层,其特征为上述保护层用材料包含硅及氮。
7.根据权利要求6记述的等离子显示板的保护层用材料,其特征为保护层用材料是包含硅及氮的氧化镁,上述硅的浓度范围为7重量ppm~8000重量ppm,上述氮的浓度范围为4重量ppm~6000重量ppm。
8.根据权利要求6记述的等离子显示板的保护层用材料,其特征为保护层用材料是包含氮化硅的氧化镁,上述氮化硅的浓度范围为10重量ppm~15000重量ppm。
全文摘要
一种等离子显示板形成有电介质层(9)使其覆盖前面基板(4)上形成的扫描电极(5)及维持电极(6),并在该电介质层(9)上形成保护层(10),保护层(10)含有硅及氮。进而,保护层(10)是氧化镁,该氧化镁含有原子数为5×10
文档编号H01J11/22GK1698172SQ20048000065
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月14日 优先权日2003年5月19日
发明者长谷川和之, 大江良尚, 沟上要, 中上裕一, 加道博行 申请人:松下电器产业株式会社