JP2009093911A - 透明電極及び透明電極を備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＺｎＯを主成分とする透明導電膜は温度が高くなると酸化され抵抗値が高くなり、導電性が低下してしまう。また、ＺｎＯを主成分とする透明導電膜を表示装置の透明電極に用いた場合、表示装置を製造する様々な工程において高温環境下での工程を経ることで透明電極の導電性が低下してしまう。
【解決手段】 ＺｎＯを主成分とする透明導電膜の上にＳｎＯを含む透明導電膜を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明電極及び透明電極を備えた表示装置に関するものであり、特に高温環境下において抵抗値の変化が小さい透明電極及び透明電極を備えた表示装置に関するものである。

従来のブラウン管に替わる画像形成装置として、薄くて軽い平面型のディスプレイ、いわゆるフラットパネルディスプレイの需要が高まっている。フラットパネルディスプレイとして近年ではプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す。）が注目を浴びており、その需要は高まっている。

ＰＤＰの表示電極は例えばＩＴＯ等の透明電極で形成されている。しかし、ＩＴＯに用いられているインジウムは希少金属であり、将来的にインジウムの枯渇の恐れがあるためにコストが高騰しており、ＩＴＯに替わる代替材料の検討が行なわれている。そこで、ＩＴＯの代替材料として、資源的に豊富であり、高い透過率を備えているＺｎＯ系材料の研究が行われている。

特許文献１は、ＺｎＯに2種類の元素をドープした透明導電膜を開示しており、例えばＧａとＨをＺｎＯにドープし、導電率を高めている。
特開昭６１−２０５６１９号公報

しかしながら、ＺｎＯを主成分とする透明導電膜は温度が高くなると酸化され抵抗値が高くなり、導電性が低下してしまう。また、ＺｎＯを主成分とする透明導電膜を表示装置の透明電極に用いた場合、表示装置を製造する様々な工程において高温環境下での工程を経ることで透明電極の導電性が低下してしまう。

例えば、ＰＤＰの製造工程は大きく分けて、（１）前面パネルの製造工程、（２）背面パネルの製造工程、（３）組立・排気工程の３つの工程がある。透明電極は前面パネルに形成される。

（１）前面パネルの製造工程において、電極表面を覆う形に低融点ガラス等を含むペースト材料を塗布し焼成して、誘電体層を形成する。このとき透明電極が形成された前面パネルは６００℃近くの高温に加熱される。

また（３）組立・排気工程においては、前面パネルと背面パネルを封着する際、両パネルは４００℃以上の高温に加熱される。

つまり、従来のＰＤＰ用の透明電極として用いられるＺｎＯを主成分とする透明導電膜は、ＰＤＰの製造工程で高温環境下にさらされることにより、抵抗値が増加してしまう。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、抵抗値の変化が少ない透明電極及び抵抗値の変化が少ない透明電極を備えた表示装置を提供することを目的とする。

上記目的は以下のような構成により達成できる。すなわち、本発明に係る透明電極は、基板と、前記基板上に形成された第1の透明導電膜と、前記第1の透明導電膜表面を被覆するように形成された第2の透明導電膜とを備え、前記第1の透明導電膜は、ＺｎＯを主成分とした透明導電膜であり、前記第2の透明導電膜は、ＳｎＯを含む透明導電膜であることを特徴としている。

また、前記ＺｎＯを主成分とした第１の透明導電膜として、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯを用いることができる。

また、前記ＳｎＯを含む第２の透明導電膜として、ＳｎＯ、ＡＴＯ、ＩＴＯを用いることができる。

また、本発明にかかる表示装置は、前記透明電極を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、抵抗値の変化が少ない透明電極及び透明電極を備えた表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
＜透明電極の概略構成＞
図１は、第1実施形態に係る透明電極の概略構成を示す概略構成図である。この透明電極１０は、基板１と、上記基板１上に形成された第１の透明導電膜２と、第1の透明導電膜の表面を被膜するように形成された第２の透明導電膜３を備える。

以下、この透明電極１０を構成する各部材について詳述する。

＜基板＞
基板１は、透明導電膜の下地として透明導電膜を支持することができればよく、光透過性を備えたものが好ましい。例えば、ガラス基板、セラミックス基板、サファイア基板、窒化ホウ素基板、窒化アルミニウム基板、窒化ガリウム基板、窒化アルミニウム・ガリウム基板、窒化インジウム・ガリウム基板、炭化ケイ素基板、シリコン基板等を用いることが出来る。第１実施形態では、基板１としてガラス基板を用いている。

＜第１の透明導電膜＞
第1の透明導電膜２は、光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましい。特に好適なものは、ＺｎＯを主成分とする透明導電膜であり、例えばＺｎＯや、ＺｎＯにＡｌをドープしたＡＺＯ、ＺｎＯにＧａをドープしたＧＺＯ等が挙げられる。

第1の透明導電膜の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、パルスレーザデポジッション法、熱化学気相蒸着法、プラズマ化学気相成長法等を用いることができる。第1の透明導電膜の膜厚は、必要とされる抵抗値や可視光透過率から決定される。第１実施形態では第１の透明導電膜２としてＡＺＯを用いている。

＜第２の透明導電膜＞
第２の透明導電膜は、第1の透明導電膜の表面を被覆するように形成されている。第２の透明導電膜３は、光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。第２の透明導電膜３は、第1の透明導電膜が高温環境下において抵抗値が変化してしまうのを防ぐため、高温環境化での安定性が高いものが好ましい。

第２の透明導電膜３の材料として、特に好適なものは、ＳｎＯを含む透明導電膜である。例えばＳｎＯや、ＳｎＯにアンチモンをドープしたＡＴＯ、酸化インジウムにＳｎＯをドープしたＩＴＯが挙げられる。

成膜方法としては、第１の透明導電膜の成膜方法と同様の方法を用いることができる。例えば、第１の透明導電膜をスパッタリング法で成膜した場合、第１の透明導電膜を成膜後、ターゲット材料を交換すれば、同じ成膜装置を用いることができるため、コストや手間を省くことができる。第１実施形態では第２の透明導電膜３としてＳｎＯを用いている。

（実施例１）
次に、実施例を説明する。図１は実施例１及び実施例２における透明電極を示している。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、スパッタリング法を用いて、ＺｎＯにアルミナを４ｗｔ％ドーピングしたＡＺＯを、洗浄したガラス基板上に形成した。膜厚は約２００ｎｍとした。次に、上記ＡＺＯ薄膜上にＳｎＯ薄膜を形成した。膜厚は約５０ｎｍとした。

（実施例２）
本発明の再現性を確認するために、実施例１と同じ材料、条件、成膜方法を用いて透明電極を作成した。

（比較例１）
比較用として、実施例１と同じ条件、成膜方法を用いて、ＺｎＯにアルミナを４ｗｔ％ドーピングしたＡＺＯを成膜し、ＡＺＯ単層からなる透明電極を作成したものを図２に示す。

各サンプルを作製後、各サンプルの抵抗値を測定した。次に、各サンプルを約６００℃で熱処理し、熱処理前の抵抗値に対してどの程度抵抗値が変化したかを調べた。ここで熱処理の条件として設定した６００℃という温度は、ＰＤＰ製造工程における高温環境を想定したものである。表１に各サンプルの熱処理前の抵抗値を「１」としたときの熱処理後の抵抗値の変化を示す。

表１から明らかなように、比較例１として作製した透明電極の抵抗値が大きく変化したのに対し、本発明の実施の形態に係る実施例１及び２における抵抗値の変化は非常に小さかった。

＜効果＞
第1実施形態に係る透明電極は、ＺｎＯを主成分とする第1の透明導電膜と、ＳｎＯを含む第2の透明導電膜の2層構造を採用することにより、従来の単層からなるＺｎＯ系透明導電膜を備えた透明電極よりも、高温環境化における抵抗値の変化を最小限に抑えることが出来る。また、ＩＴＯの使用量を削減することができる。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態に係るＰＤＰにおける前面パネル１２の構成を示す概略断面図である。この前面パネル１２は、透明電極１０、透明誘電体層６、保護層７、バス電極１１を備えている。以下、各構成について説明する。

＜透明電極＞
プラズマ放電に用いられる電極は、発光の妨げとならないように透明電極で形成される。第２実施形態における透明電極は、第１実施形態における透明電極と同様に、第1の透明導電膜の表面を被覆するように第2の透明導電膜が形成されている。

＜バス電極＞
透明電極のみでは電気抵抗が高く、パネル全面に必要な電力を供給することができない。そこで、補助電極としてバス電極１１を用いることで、電極の電気抵抗を低減する。バス電極１１に用いる材料は、電気抵抗の小さい金属が好ましく、特に銀が好ましい。バス電極１１は、放電による発光面積を確保するため、できる限り細く形成される。

＜透明誘電体層＞
前面パネルにおける誘電体層６は、放電で生じた電荷を蓄積する機能であるメモリー機能を有している。誘電体層６は、高電圧が印加されても絶縁破壊しないよう耐圧性に優れており、放電による発光を妨げないように可視域において高い透過性を備えているものが好ましい。誘電体層６に用いる材料としては、低融点ガラス粉末を有機溶剤や樹脂に混ぜたものを用いることができる。

＜保護層＞
保護層７は、耐衝撃性、電子放出特性、メモリー機能を備える。耐衝撃性を備えることにより、放電による衝撃から誘電体６を保護することができる。また、電子放出特性を備えることにより、二次電子が放出されるため放電を維持しやすくなる。また、メモリー機能を備えることで、電荷を蓄積することができる。保護層７に用いる材料としては、ＭｇＯが好ましい。

＜前面パネルの製造方法＞
前面パネル１２の製造方法について説明する。まず、ガラス基板４上に第１、第２の透明導電膜を成膜し透明電極１０を形成する。第２実施形態における透明電極１０は、第1実施形態と同様の材料、同様の方法を用いて形成されている。第２実施形態における第1の透明導電膜８の厚みは２００ｎｍ、第２の透明導電膜９の厚みは５０ｎｍとしている。

次に、銀ペーストを透明電極１０の上にスクリーン印刷で塗布した後に焼成することにより、この透明電極１０の上に銀電極１１を設け、表示電極５を形成する。表示電極５は、走査電極５ａと維持電極５ｂの１対で構成される。

そして、表示電極５の上を覆うように、軟化点が６００℃以下のガラス粉末を含むペーストを、ダイコート法あるいはスクリーン印刷法で塗布し乾燥させた後、ガラスの軟化点より少し高い温度（５５０℃〜５９０℃）で焼成することで透明誘電体層６を形成する。次に、透明誘電体層６の表面に、例えばスパッタ法によってＭｇＯ保護層７を形成する。

＜効果＞
第２実施形態に係る前面パネル１２は、前面パネルの製造工程において高温環境化での工程を経ることによる透明電極の抵抗値の変化を最小限に抑えることが出来る。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係るＡＣ型のＰＤＰを示す概略的な斜視図であって、ＰＤＰ表示領域の一部を示している。説明のため、図４におけるＰＤＰは、前面パネル１２と背面パネル１３とが互いに平行に間隔をおいて配置されて構成で図示しているが、本来のＰＤＰでは、前面パネル１２と背面パネル１３は一体となっている。

＜ＰＤＰの概略構成＞
前面パネル板１２は、第２実施形態における前面パネルと同様の構成を備えている。一方、背面パネル１３は、前面ガラス基板１４の対向面上に第２電極としてのアドレス電極１５、白色誘電体層１６、隔壁１７とを順に備え、隔壁１７どうしの間に蛍光体層備えている。なお、蛍光体層１８は、赤，緑，青の順で繰返し並べられている。以下、各構成について説明する。

＜アドレス電極＞
アドレス電極１５は、前面パネル１２に形成されている透明電極と直交するように形成される。アドレス電極１５に用いる材料としては、電気抵抗が低い金属材料が好ましく、特に銀が好ましい。

＜誘電体層＞
背面パネル１３における誘電体層１６は、アドレス電極１５の電流制御、絶縁破壊からの保護という機能を備えている。背面パネル１３における誘電体層１６に用いる材料は、前面パネル１２における誘電体層６と同様の材料を用いる。

＜隔壁（リブ）＞
隔壁１７を設けることにより、前面パネル１２と背面パネル１３との間の空間（セル）を設ける。隔壁１７により作られた空間に放電用のガスが封入される。隔壁１７に用いられる材料として、低融点ガラスや骨材などを含んだ材料を用いることができる。

＜ＰＤＰの製造方法＞
以下、本実施の形態におけるＰＤＰの製造方法について説明する。

＜前面パネルの製造工程＞
前面パネルについては、第２実施形態で詳述しているのでここでは省略する。第３実施形態における透明電極１０は、第1の透明導電膜として酸化亜鉛にガリウムを５ｗｔ％ドーピングしたＧＺＯを用い、第２の透明導電膜としてＩＴＯを用いている。製造方法は、第1実施形態と同様の方法を用いて形成されている。膜厚は第１の透明導電膜が２００ｎｍ、第２の透明導電膜１３が１００ｎｍとしている。

＜背面パネルの製造工程＞
次に、背面パネル板の作製方法について述べる。背面ガラス基板１４上に、銀ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成することによってアドレス電極１５を形成する。その上に、誘電体ガラス粒子を含むペーストをスクリーン印刷法で塗布して焼成することによって誘電体層１６を形成する。次に隔壁１７用のガラスペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、焼成することによって、もしくはサンドブラスト法によって、隔壁１７を形成する。そして、赤色，緑色，青色の各色蛍光体ペーストを作製し、これを隔壁１７どうしの間隙に塗布し、空気中で焼成（例えば５００℃で焼成）することによって各色蛍光体層１８を形成する。隔壁間への蛍光体ペーストの塗布は、一般的にはスクリーン印刷法で行うが、パネル構造が精細な場合には、インクジェット法を用いれば精度よく均一的に塗布することができる。

＜組立・排気工程＞
作製した前面パネル１２及び背面パネル１３のどちらか一方または両方の対向する面の周縁部に封着用ガラス（ガラスフリット）を塗布し、仮焼成して封着ガラス層を形成し、前面パネル板１２の表示電極５と背面パネル板１３のアドレス電極１５とが直交して対向するように重ね合わせ、前面パネル板１２及び背面パネル板１３を加熱して封着ガラス層を軟化させることによって封着する。

そして、封着した両パネル板の内部空間を排気しながらパネルを焼成することによって、この内部空間からガスを抜く。そして、この内部空間を高真空に排気した後、放電ガスを封入することによってＰＤＰが作製される。

＜効果＞
第３実施形態に係るＰＤＰは、ＰＤＰの製造工程における高温環境化での工程を経ることによる透明電極の抵抗値の変化を最小限に抑えることが出来る。また、ＩＴＯの使用量を削減すると共に、材料費のコストダウンを同時に実現することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、本発明に係る透明電極は、ＰＤＰ用の透明電極に限定されるものではなく、ノートパソコンや携帯電話の表示素子用電極、太陽電池用電極等にも用いることができる。

本発明は、透明電極及び透明電極を備えた表示装置に関するものであり、特に高温環境下において抵抗値の変化が小さい透明導電膜及び透明電極を備えた表示装置として好適に利用できる。

本実施例１に係る透明電極を示す図 従来の透明電極を示す図 ＰＤＰの前面パネル板の断面外略図 ＰＤＰの概略図

符号の説明

１ 基板
２ ＡＺＯ
３ ＡＴＯ
４ ガラス基板、前面ガラス基板
５a 走査電極
５b 維持電極
６ 透明誘電体層
７ 保護層
８ 第１の透明導電膜
９ 第２の透明導電膜
１０ 透明電極
１１ 銀電極
１２ 前面パネル板
１３ 背面パネル板
１４ 背面ガラス基板
１５ アドレス電極
１６ 白色誘電体層
１７ 隔壁
１８ 蛍光体

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、第1の透明導電膜と、
   前記第1の透明導電膜表面を被覆するように形成された第2の透明導電膜と、
   を備え、
   前記第1の透明導電膜は、ＺｎＯを主成分とした透明導電膜であり、
   前記第2の透明導電膜は、ＳｎＯを含む透明導電膜であることを特徴とする透明電極。
2. 前記第1の透明電導膜は、ＡｌもしくはＧａが添加された透明導電膜であることを特徴とする請求項１に記載の透明電極。
3. 前記第２の透明導電膜は、ＩＴＯであることを特徴とする請求項１に記載の透明電極。
4. 前記第２の透明導電膜は、ＡＴＯであることを特徴とする請求項１に記載の透明電極。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の透明電極を備えたことを特徴とする表示装置。