JP2009301841A - Plasma display panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体放電による放射を利用したプラズマディスプレイパネルに関し、特に表面層(保護膜)の特性の改良技術に関する。 The present invention relates to a plasma display panel using radiation by gas discharge, and more particularly to a technique for improving the characteristics of a surface layer (protective film).
プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと称する)は、気体放電からの放射を利用した平面表示装置である。高速の表示や大型化が容易であり、映像表示装置や広報表示装置などの分野で広く実用化されている。PDPには直流型(DC型)と交流型(AC型)があるが、面放電型AC型PDPが寿命特性や大型化の面で特に高い技術的ポテンシャルを持ち、商品化されている。 A plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”) is a flat display device using radiation from gas discharge. High-speed display and large size are easy, and it is widely put into practical use in fields such as video display devices and public information display devices. There are two types of PDPs: DC type (DC type) and AC type (AC type). Surface discharge type AC type PDPs have a particularly high technical potential in terms of life characteristics and increase in size, and are commercialized.
図10は、一般的なAC型PDPの放電単位である放電セル構造の模式的な組図である。当図10に示すPDP1xはフロントパネル2及びバックパネル9を貼り合わせてなる。第一基板であるフロントパネル2は、フロントパネルガラス3の片面に、走査電極5及び維持電極4を一対とする表示電極対6が複数対にわたり配設され、当該表示電極対6を覆うように、誘電体層7および保護膜8が順次積層されてなる。走査電極5、維持電極4は、それぞれ透明電極51、41及びバスライン52、42を積層して構成される。
FIG. 10 is a schematic diagram of a discharge cell structure which is a discharge unit of a general AC type PDP. A
誘電体層7は、ガラス軟化点が550℃〜600℃程度の範囲の低融点ガラスから形成され、AC型PDP特有の電流制限機能を有する。
保護膜8は、上記誘電体層7及び表示電極対6をプラズマ放電のイオン衝突より保護すると共に、2次電子を効率よく放出し、放電開始電圧を低下させる役目をなす。通常、当該保護膜8は2次電子放出特性、耐スパッタ性、可視光透過率に優れる酸化マグネシウム(MgO)を用いて、真空蒸着法や印刷法で成膜される。なお保護膜8と同様の構成は、専ら2次電子放出特性の確保を目的とした表面層として設けられることもある。
The
The
他方、第二基板であるバックパネル9は、バックパネルガラス10上に画像データを書き込むための複数のデータ(アドレス)電極11が前記フロントパネル2の表示電極対6と直交方向で交差するように併設される。バックパネルガラス10には、データ電極11を覆うように低融点ガラスからなる誘電体層12が配設される。誘電体層12において隣接する放電セル(図示省略)との境界上には、低融点ガラスからなる所定の高さの隔壁(リブ)13が放電空間15を区画するように、ストライプ状の複数のパターン部1231、1232をそれぞれ井桁状に組み合わせて形成される。誘電体層12表面と隔壁13の側面には、R、G、B各色の蛍光体インクが塗布及び焼成されてなる蛍光体層14(蛍光体層14R、14G、14B)が形成されている。
On the other hand, the
フロントパネル2とバックパネル9は、表示電極対6とデータ電極11とが放電空間15をおいて互いに直交するように配置され、その各周囲で封着される。この際に内部封止された放電空間15には、放電ガスとしてXe−Ne系あるいはXe−He系等の希ガスが約数十kPaの圧力で封入される。以上でPDP1xが構成される。
PDPで画像表示するためには、1フィールドの映像を複数のサブフィールド(S.F.)に分割する階調表現方式(例えばフィールド内時分割表示方式)が用いられる。
The
In order to display an image using the PDP, a gradation expression method (for example, an intra-field time division display method) in which one field of video is divided into a plurality of subfields (SF) is used.
ところで、近年の電化製品には低電力駆動化が望まれており、PDPについても同様の要求がある。高精細な画像表示を行うPDPにおいては、放電セルが微細化されて放電セル数も増大するので、書込放電の確実性を上げるために動作電圧を高めなければならない。PDPの動作電圧は、上記保護膜の2次電子放出係数(γ)に依存する。γは、材料と放電ガスにより決まる値で、材料の仕事関数が小さいほどγが高くなることが知られている。動作電圧の上昇は、低電力駆動の障害となる。 By the way, recent electric appliances are desired to be driven with low power, and there is a similar demand for PDP. In a PDP that performs high-definition image display, the number of discharge cells is increased and the number of discharge cells is increased. Therefore, the operating voltage must be increased in order to increase the reliability of the write discharge. The operating voltage of the PDP depends on the secondary electron emission coefficient (γ) of the protective film. γ is a value determined by the material and discharge gas, and it is known that γ increases as the work function of the material decreases. An increase in the operating voltage becomes an obstacle to low power driving.
そこで特許文献1には、MgOに酸化セリウム(CeO2)を0.1mol%〜20mol%の範囲で添加させたアモルファス構造の保護膜を構成する技術が開示されている。これによれば、添加剤であるCeO2によりアモルファス状のMgOで保護膜を構成し、保護膜表面が不純物ガスと反応して変質(炭酸化)するのを防止して、動作電圧の上昇を抑制することが図られている。
Therefore,
また、特許文献2においても、MgOにCeO2を0.1mol%〜20mol%の範囲で添加させたアモルファス構造の保護膜を構成する技術が開示されている。この構成により、放電開始電圧ないし放電維持電圧の低減を図ることが記載されている。
さらに特許文献3には、MgOに対してCeO2を重量比0.011〜0.5の範囲で添加した保護膜が開示され、これにより動作電圧の低減を図ることが記載されている。
Further,
しかしながら、上記したいずれの従来技術においても、実際にPDPの低電力駆動化を十分に達成しているとは言い難い。
また、Ceを添加すると保護膜が着色するため、膜中のCe濃度を高めることにより、フロントパネルの可視光透過率が悪化するという別の問題が生じうる。このため、動作電圧を低減する問題と、輝度低下を防止する問題とはトレードオフの関係にあり、双方の問題をともに解決する必要がある。
However, in any of the above-described conventional techniques, it is difficult to say that the PDP has actually achieved low power driving sufficiently.
Further, since the protective film is colored when Ce is added, another problem that the visible light transmittance of the front panel is deteriorated can be caused by increasing the Ce concentration in the film. For this reason, the problem of reducing the operating voltage and the problem of preventing a decrease in luminance are in a trade-off relationship, and it is necessary to solve both problems together.
さらにPDPでは、「放電遅れ」の問題が存在する。PDP等のディスプレイ分野では、映像ソースの高精細化が進展しており、高精細画像を表示するために走査電極(走査線)数が増加傾向にある。例えばフルスペックハイビジョンTVでは、NTSC方式のTVと比べて走査線の数が2倍以上になる。高精細なPDPで映像表示するためには、1フィールドのシーケンスを1/60[s]以内で高速駆動する必要がある。このためにはサブフィールド中の書込期間において、データ電極へ印加するパルスの幅を狭くする方法がある。 Furthermore, the PDP has a problem of “discharge delay”. In the display field such as PDP, the definition of video sources is increasing, and the number of scanning electrodes (scanning lines) is increasing in order to display a high-definition image. For example, a full-spec high-definition TV has more than twice the number of scanning lines as compared to an NTSC TV. In order to display an image with a high-definition PDP, it is necessary to drive a one-field sequence at a high speed within 1/60 [s]. For this purpose, there is a method of narrowing the width of the pulse applied to the data electrode in the writing period in the subfield.
しかしPDPの駆動時には、電圧パルスの立ち上がりから実際に放電セル内で放電発生するまでに「放電遅れ」と呼ばれるタイムラグの問題がある。高速駆動のためにパルスの幅が短くなれば、「放電遅れ」の影響が大きくなり、各パルスの幅内で放電終了できる確率が低くなる。その結果、画面に不灯セル(点灯不良)が生じ、画像表示性能が損なわれる。特に、特許文献1のようにアモルファス構造の保護膜を備えるPDPでは、放電遅れを抑制する初期電子が放出しにくい状態にあるため、画質劣化が比較的大きな問題となりうる。
However, when the PDP is driven, there is a problem of a time lag called “discharge delay” from the rise of the voltage pulse to the actual occurrence of discharge in the discharge cell. If the pulse width is shortened for high-speed driving, the influence of “discharge delay” increases, and the probability that discharge can be completed within the width of each pulse decreases. As a result, unlit cells (lighting failure) occur on the screen, and image display performance is impaired. In particular, in a PDP having an amorphous structure protective film as in
このように現在のPDPでは、両立し難い幾つかの課題が存在するので、解決すべき余地が残されている。
本発明は以上の各課題に鑑みてなされたものであって、第一の目的として、表面層を改良して2次電子放出特性と電荷保持特性を向上させることにより、良好な画像表示性能の発揮と低電力駆動を安定して実現可能なプラズマディスプレイパネルを提供する。
As described above, in the current PDP, there are some problems that are difficult to achieve at the same time.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. As a first object, the surface layer is improved to improve the secondary electron emission characteristics and the charge retention characteristics, thereby improving the image display performance. To provide a plasma display panel that can stably achieve its performance and low power drive.
第二の目的として、上記各効果に加え、さらに駆動時の放電遅れの発生を防止して、高速駆動される高精細なPDPでも高品位な画像表示性能の発揮を期待できるPDPを提供する。 As a second object, in addition to the above-described effects, there is provided a PDP capable of preventing the occurrence of a discharge delay during driving and expecting high-quality image display performance even with a high-definition PDP driven at high speed.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の表示電極が配設された第一基板が、放電ガスが満たされている放電空間を介して、第二基板と対向した状態で封着されたプラズマディスプレイパネルであって、第一基板の放電空間に臨む面には、酸化マグネシウム及び5mol%以上20mol%以下の濃度のセリウムを含む表面層が配設されているものとした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a first substrate on which a plurality of display electrodes are arranged is sealed in a state facing a second substrate through a discharge space filled with a discharge gas. In the plasma display panel, a surface layer containing magnesium oxide and cerium having a concentration of 5 mol% or more and 20 mol% or less is disposed on the surface of the first substrate facing the discharge space.
ここで、表面層中のセリウム濃度はさらに10mol%以上15mol%以下とするのが好適である。
また、表面層の放電空間側には、さらに酸化マグネシウム微粒子を配設することもできる。
この酸化マグネシウム微粒子は、気相酸化法で作製することができる。或いは、酸化マグネシウム前駆体を焼成して作製することもできる。
Here, the cerium concentration in the surface layer is preferably 10 mol% or more and 15 mol% or less.
Further, magnesium oxide fine particles can be further disposed on the discharge space side of the surface layer.
The magnesium oxide fine particles can be produced by a gas phase oxidation method. Alternatively, it can be produced by firing a magnesium oxide precursor.
以上の構成を持つ本発明のPDPでは、MgOを主体とする表面層において、可視光透過率を過度に低下させない程度の所定濃度に調整されたCeが含まれ、これにより禁制帯中にCeに起因する電子準位が形成される。従って、このPDPの駆動時には、前記Ceに起因する電子準位にトラップされた電子を利用して、いわゆるオージェ中性化の過程で取得する励起に使用可能なエネルギーを増大させることができる。この増大したエネルギーを利用することにより、表面層の2次電子放出特性が大幅に向上する。従って、比較的低い放電開始電圧で応答性良く放電開始を行うことができ、放電遅れを防止して、優れた画像表示性能を低電力駆動で発揮することのできるPDPが実現される。 In the PDP of the present invention having the above-described configuration, Ce that is adjusted to a predetermined concentration that does not excessively reduce the visible light transmittance is included in the surface layer mainly composed of MgO. The resulting electronic level is formed. Therefore, when this PDP is driven, the energy that can be used for excitation acquired in the process of so-called Auger neutralization can be increased by using the electrons trapped in the electron level caused by Ce. By utilizing this increased energy, the secondary electron emission characteristics of the surface layer are greatly improved. Therefore, it is possible to realize a PDP that can start discharge with a high response at a relatively low discharge start voltage, prevent discharge delay, and exhibit excellent image display performance with low power drive.
また、Ceに起因する電子準位は、真空準位から或程度の深さ(すなわち、エネルギー的に浅すぎない深さ)に形成されている。従って、駆動時に保護膜から過度に電荷が消失することによる「電荷抜け」の発生が抑制されており、適切な電荷保持特性を発揮でき、経時的に良好な2次電子の放出が期待できるようになっている。
なお、このような表面層において、その表面に、さらに気相酸化法や前駆体焼成法等で作製された酸化マグネシウム微粒子からなる微粒子群を配設すれば、いっそう2次電子放出特性を向上させて放電遅れを抑制できるほか、放電開始時の初期電子放出特性が改善される。これにより、放電空間が小さい高精細セルで高速駆動されるPDPでも応答性よく放電を発生できるので、放電空間内の豊富な電子を利用することで優れた画像表示性能が発揮され、放電遅れの問題と、放電遅れの温度依存性の問題とを改善できる。また、幅広い駆動温度の環境において、安定したPDPの駆動を行えるようになっている。
Further, the electron level caused by Ce is formed at a certain depth from the vacuum level (that is, a depth that is not too shallow in terms of energy). Therefore, it is possible to suppress occurrence of “charge loss” due to excessive loss of charge from the protective film during driving, so that appropriate charge retention characteristics can be exhibited, and good secondary electron emission can be expected over time. It has become.
In addition, in such a surface layer, if a group of fine particles made of magnesium oxide fine particles produced by a vapor phase oxidation method or a precursor firing method is further provided on the surface, the secondary electron emission characteristics can be further improved. In addition to suppressing the discharge delay, the initial electron emission characteristics at the start of discharge are improved. As a result, even a PDP driven at a high speed with a high-definition cell with a small discharge space can generate a discharge with high responsiveness, so that an excellent image display performance is exhibited by utilizing abundant electrons in the discharge space, and a discharge delay is reduced. The problem and the problem of temperature dependence of the discharge delay can be improved. In addition, stable PDP driving can be performed in an environment with a wide range of driving temperatures.
以下に、本発明の実施の形態及び実施例を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
<実施の形態1>
(PDPの構成例)
図1は、本発明の実施の形態1に係るPDP1のxz平面に沿った模式的な断面図である。当該PDP1は保護膜8周辺の構成を除き、全体的には従来構成(図10)と同様である。
Embodiments and examples of the present invention will be described below, but the present invention is naturally not limited to these forms, and may be appropriately modified and implemented without departing from the technical scope of the present invention. be able to.
<
(PDP configuration example)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the xz plane of the
PDP1は、ここでは42インチクラスのNTSC仕様例のAC型としているが、本発明は当然ながらXGAやSXGA等、この他の仕様例に適用してもよい。HD(High Definition)以上の解像度を有する高精細なPDPとしては、例えば、次の規格を例示できる。 パネルサイズが37、42、50インチの各サイズの場合、同順に1024×720(画素数)、1024×768(画素数)、1366×768(画素数)に設定できる。そのほか、当該HDパネルよりもさらに高解像度のパネルを含めることができる。HD以上の解像度を有するパネルとしては、1920×1080(画素数)を備えるフルHDパネルを含めることができる。
Here, the
図1に示すように、PDP1の構成は互いに主面を対向させて配設された第1基板(フロントパネル2)および第二基板(バックパネル9)に大別される。
フロントパネル2の基板となるフロントパネルガラス3には、その一方の主面に所定の放電ギャップ(75μm)をおいて配設された一対の表示電極対6(走査電極5、維持電極4)が複数対にわたり形成されている。各表示電極対6は、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化錫(SnO2)等の透明導電性材料からなる帯状の透明電極51、41(厚さ0.1μm、幅150μm)に対して、Ag厚膜(厚み2μm〜10μm)、Al薄膜(厚み0.1μm〜1μm)またはCr/Cu/Cr積層薄膜(厚み0.1μm〜1μm)等からなるバスライン52、42(厚さ7μm、幅95μm)が積層されてなる。このバスライン52、42によって透明電極51、41のシート抵抗が下げられる。
As shown in FIG. 1, the configuration of the
A
ここで、「厚膜」とは、導電性材料を含むペースト等を塗布した後に焼成して形成する各種厚膜法により形成される膜をいう。また、「薄膜」とは、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子線蒸着法等を含む、真空プロセスを用いた各種薄膜法により形成される膜をいう。
表示電極対6を配設したフロントパネルガラス3には、その主面全体にわたり、酸化鉛(PbO)または酸化ビスマス(Bi2O3)または酸化燐(PO4)を主成分とする低融点ガラス(厚み35μm)の誘電体層7が、スクリーン印刷法等によって形成されている。
Here, the “thick film” refers to a film formed by various thick film methods formed by applying a paste containing a conductive material or the like and then baking it. The “thin film” refers to a film formed by various thin film methods using a vacuum process, including a sputtering method, an ion plating method, an electron beam evaporation method, and the like.
The
誘電体層7は、AC型PDP特有の電流制限機能を有し、DC型PDPに比べて長寿命化を実現する要素になっている。
誘電体層7の表面には、膜厚約1μmの保護膜8が形成される。この保護膜8は、放電時のイオン衝撃から誘電体層7を保護し、放電開始電圧を低減させる目的で配され、耐スパッタ性及び2次電子放出係数γに優れる材料からなる。当該材料には、さらに良好な光学透明性、電気絶縁性が要求される。
The
A
保護膜8は本発明の主たる特徴部分であって、主成分であるMgOに対し、Ceが5mol%以上20mol%以下の濃度範囲で添加され、全体としてはMgOの微結晶構造又は結晶構造の少なくともいずれかを保持した結晶性膜となっている。Ceは、後述するように当該保護膜8の禁制帯中に電子準位を形成するために添加される。Ce濃度としては、10mol%以上15mol%以下であれば一層好適である。このようなCe元素の添加によって、保護膜8では良好な2次電子放出特性及び電荷保持特性が発揮され、動作電圧(主として放電開始電圧と放電維持電圧)の低減による安定した低電力駆動が可能となっている。
The
なお、Ce濃度が5mol%未満の低濃度であると、保護膜8の2次電子放出特性及び電荷保持特性が不十分となり好ましくない。また、Ce濃度が20mol%より高濃度であると、保護膜8の結晶性低下が進むほか、不要な着色が増して可視光透過率に影響を及ぼす。従って、良好な低電力駆動と可視光透過率を両立させるためのCe濃度として、上記した5mol%以上20mol%以下の濃度範囲は重要である。
If the Ce concentration is a low concentration of less than 5 mol%, the secondary electron emission characteristics and the charge retention characteristics of the
保護膜8の構造については、線源をCuKα線とする薄膜X線解析測定において、純粋なMgOと同等の位置にピークが確認できることから、少なくともMgOと同様のNaCl構造を保持していることが確認できる。Ce原子は、Mg原子と原子半径が相当に異なるため、保護膜8中のCe濃度が高い(Ce添加量が多すぎる)と、MgOベースのNaCl構造が崩れてしまうが、本発明ではCe濃度を適切に調節することにより、保護膜8の結晶構造(NaCl構造)が保持されている。これを言い換えると、本発明の保護膜8は、アモルファス構造のみでは構成されていないと言うことができる。
As for the structure of the
バックパネル9の基板となるバックパネルガラス10には、その一方の主面に、Ag厚膜(厚み2μm〜10μm)、Al薄膜(厚み0.1μm〜1μm)またはCr/Cu/Cr積層薄膜(厚み0.1μm〜1μm)等のいずれかからなるデータ電極11が、幅100μmで、x方向を長手方向としてy方向に一定間隔毎(360μm)でストライプ状に並設される。そして、各々のデータ電極11を内包するように、バックパネルガラス9の全面にわたって、厚さ30μmの誘電体層12が配設されている。
A
誘電体層12の上には、さらに隣接するデータ電極11の間隙に合わせて井桁状の隔壁13(高さ約110μm、幅40μm)が配設され、放電セルが区画されることで誤放電や光学的クロストークの発生を防ぐ役割をしている。
隣接する2つの隔壁13の側面とその間の誘電体層12の面上には、カラー表示のための赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各々に対応する蛍光体層14が形成されている。なお、誘電体層12は必須ではなく、データ電極11を直接蛍光体層14で内包するようにしてもよい。
On the
A
フロントパネル2とバックパネル9は、データ電極11と表示電極対6の互いの長手方向が直交するように対向配置され、両パネル2、9の外周縁部がガラスフリットで封着されている。この両パネル2、9間にはHe、Xe、Ne等を含む不活性ガス成分からなる放電ガスが所定圧力で封入される。
隔壁13の間は放電空間15であり、隣り合う一対の表示電極対6と1本のデータ電極11が放電空間15を挟んで交叉する領域が、画像表示にかかる放電セル(「サブピクセル」とも言う)に対応する。放電セルピッチはx方向が675μm、y方向が300μmである。隣り合うRGBの各色に対応する3つの放電セルで1画素(675μm×900μm)が構成される。
The
A space between the
走査電極5、維持電極4及びデータ電極11の各々には、図2に示すようにパネル外部において、駆動回路として走査電極ドライバ111、維持電極ドライバ112、データ電極ドライバ113が接続される。
(PDPの駆動例)
上記構成のPDP1は、駆動時には各ドライバ111〜113を含む公知の駆動回路(不図示)によって、各表示電極対6の間隙に数十kHz〜数百kHzのAC電圧が印加される。これにより任意の放電セル内で放電が発生し、主として励起Xe原子による波長147nm主体の共鳴線と励起Xe分子による波長172nm主体の分子線を含む紫外線(図1の点線及び矢印)が蛍光体層14に照射される。蛍光体層14は励起されて可視光発光する。そして当該可視光はフロントパネル2を透過して前面に発光される。
As shown in FIG. 2, scan
(PDP drive example)
In the
この駆動方法の一例としては、フィールド内時分割階調表示方式が採られる。当該方式は、表示するフィールドを複数のサブフィールド(S.F.)に分け、各サブフィールドをさらに複数の期間に分ける。1サブフィールドは更に、(1)全放電セルを初期化状態にする初期化期間、(2)各放電セルをアドレスし、各放電セルへ入力データに対応した表示状態を選択・入力していく書込期間、(3)表示状態にある放電セルを表示発光させる維持期間、(4)維持放電により形成された壁電荷を消去する消去期間という4つの期間に分割されてなる。 As an example of this driving method, an in-field time division gradation display method is adopted. In this method, a field to be displayed is divided into a plurality of subfields (SF), and each subfield is further divided into a plurality of periods. One subfield further includes (1) an initialization period in which all discharge cells are initialized, and (2) each discharge cell is addressed, and a display state corresponding to input data is selected and input to each discharge cell. The writing period is divided into four periods: (3) a sustain period for causing the discharge cells in the display state to emit light, and (4) an erase period for erasing wall charges formed by the sustain discharge.
各サブフィールドでは、初期化期間で画面全体の壁電荷を初期化パルスでリセットした後、書込期間で点灯すべき放電セルのみに壁電荷を蓄積させる書込放電を行い、その後の放電維持期間ですべての放電セルに対して一斉に交流電圧(維持電圧)を印加することによって一定時間放電維持することで発光表示する。
ここで図3は、フィールド中の第m番目のサブフィールドにおける駆動波形例である。図3が示すように、各サブフィールドには、初期化期間、書込期間、放電維持期間、消去期間がそれぞれ割り当てられる。
In each subfield, after resetting the wall charge of the entire screen with the initialization pulse in the initialization period, a write discharge is performed in which the wall charge is accumulated only in the discharge cells to be lit in the write period, and the subsequent discharge sustain period In this case, an alternating voltage (sustain voltage) is applied to all the discharge cells all at once to maintain the discharge for a certain period of time, thereby displaying light.
Here, FIG. 3 shows an example of a driving waveform in the mth subfield in the field. As shown in FIG. 3, an initialization period, an address period, a discharge sustain period, and an erase period are allocated to each subfield.
初期化期間とは、それ以前の放電セルの点灯による影響(蓄積された壁電荷による影響)を防ぐため、画面全体の壁電荷の消去(初期化放電)を行う期間である。図3に示す駆動波形例では、走査電極5にデータ電極11および維持電極4に比べて高い電圧(初期化パルス)を印加し放電セル内の気体を放電させる。それによって発生した電荷はデータ電極11、走査電極5および維持電極4間の電位差を打ち消すように放電セルの壁面に蓄積されるので、走査電極5付近の保護膜8表面には負の電荷が壁電荷として蓄積される。またデータ電極11付近の蛍光体層14表面および維持電極4付近の保護膜8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5―データ電極11間、走査電極5―維持電極4間に所定の値の壁電位が生じる。
The initialization period is a period in which the wall charges on the entire screen are erased (initialization discharge) in order to prevent the influence of lighting of the discharge cells before that (influence of the accumulated wall charges). In the drive waveform example shown in FIG. 3, a higher voltage (initialization pulse) than the
書込期間は、サブフィールドに分割された画像信号に基づいて選択された放電セルのアドレッシング(点灯/不点灯の設定)を行う期間である。当該期間では、放電セルを点灯させる場合には走査電極5にデータ電極11および維持電極4に比べ低い電圧(走査パルス)を印加させる。すなわち、走査電極5―データ電極11には前記壁電位と同方向に電圧を印加させると共に走査電極5―維持電極4間に壁電位と同方向にデータパルスを印加させ、書込放電(書込放電))を生じさせる。これにより蛍光体層14表面、維持電極4付近の保護膜8表面には負の電荷が蓄積され、走査電極5付近の保護膜8表面には正の電荷が壁電荷として蓄積される。以上で維持電極4―走査電極5間には所定の値の壁電位が生じる。
The writing period is a period in which addressing (setting of lighting / non-lighting) of the discharge cell selected based on the image signal divided into subfields is performed. In this period, when the discharge cell is turned on, a voltage (scanning pulse) lower than that of the
放電維持期間は、階調に応じた輝度を確保するために、書込放電により設定された点灯状態を拡大して放電維持する期間である。ここでは、上記壁電荷が存在する放電セルで、一対の走査電極5および維持電極4の各々に維持放電のための電圧パルス(例えば約200Vの矩形波電圧)を互いに異なる位相で印加する。これにより表示状態が書き込まれた放電セルに対し電圧極性の変化毎にパルス放電を発生せしめる。
The discharge maintaining period is a period in which the lighting state set by the write discharge is expanded and the discharge is maintained in order to ensure the luminance corresponding to the gradation. Here, in the discharge cell in which the wall charges are present, a voltage pulse (for example, a rectangular wave voltage of about 200 V) for sustain discharge is applied to each of the pair of
この維持放電により、放電空間における励起Xe原子からは147nmの共鳴線が放射され、励起Xe分子からは173nm主体の分子線が放射される。この共鳴線・分子線が蛍光体層14表面に照射され、可視光発光による表示発光がなされる。そして、RGB各色ごとのサブフィールド単位の組み合わせにより、多色・多階調表示がなされる。なお、保護膜8に壁電荷が書き込まれていない非放電セルでは、維持放電が発生せず表示状態は黒表示となる。
By this sustain discharge, a resonance line of 147 nm is emitted from excited Xe atoms in the discharge space, and a molecular beam mainly composed of 173 nm is emitted from excited Xe molecules. The surface of the
消去期間では、走査電極5に漸減型の消去パルスを印加し、これによって壁電荷を消去させる。
(放電電圧の減少について)
以上の構成を持つ本実施の形態1のPDP1が従来に比べて低電圧で駆動できる理由について述べる。
In the erasing period, a gradual erasing pulse is applied to the
(Reduction of discharge voltage)
The reason why the
PDPの放電電圧は、表面層から電子放出される程度(電子放出特性)で決まる。表面層の電子放出としては、放電ガスであるネオンやキセノンが駆動時に励起され、そのオージェ効果によるエネルギーを受けて、表面層から2次電子が放出される過程が支配的である。
図4は、本実施の形態1のPDPにおける表面層(保護膜8)と、従来のPDPにおける保護膜の電子準位を示す模式図である。当図に示すように、表面層の電子放出に大きく関与するのが価電子帯近傍の電子である。
The discharge voltage of the PDP is determined by the degree to which electrons are emitted from the surface layer (electron emission characteristics). As the electron emission from the surface layer, a process in which neon or xenon, which is a discharge gas, is excited at the time of driving and receives secondary energy from the Auger effect is dominant.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an electron level of a surface layer (protective film 8) in the PDP of
放電ガスにイオン化エネルギーの比較的高いネオンを用いる場合、駆動時にネオンが励起されると、その基底状態に電子が落込む。このときのエネルギー(21.6eV)をオージェ効果によって、表面層である酸化マグネシウムの価電子帯の電子が受け取る。この過程においてやりとりされるエネルギー量(21.6eV)は、価電子帯の電子が2次電子として放出されるには充分な量である。 When neon having a relatively high ionization energy is used as the discharge gas, when neon is excited during driving, electrons fall into the ground state. The energy (21.6 eV) at this time is received by the Auger effect by electrons in the valence band of magnesium oxide as the surface layer. The amount of energy exchanged in this process (21.6 eV) is sufficient for electrons in the valence band to be emitted as secondary electrons.
しかし、放電ガスにイオン化エネルギーの比較的低いキセノンを用いる場合、駆動時にキセノンの電子が励起され、その基底状態に電子が落込む場合において、価電子帯の電子がオージェ効果で受け取るエネルギー量(12.1eV)は、電子放出をするには充分とは言えない。このため、放電する確率が非常に低くなってしまう。その結果として、放電ガス中のキセノン濃度が上昇すると動作電圧が顕著に増加してしまう。これは、放電ガスにキセノンを多く使用する場合に大きな問題となる。 However, when xenon having a relatively low ionization energy is used as the discharge gas, when xenon electrons are excited during driving and fall into the ground state, the amount of energy received by the Auger effect by electrons in the valence band (12 .1 eV) is not sufficient for electron emission. For this reason, the probability of discharging becomes very low. As a result, the operating voltage increases significantly when the concentration of xenon in the discharge gas increases. This is a serious problem when a large amount of xenon is used as the discharge gas.
ここで本発明では、放電電圧の上昇を抑える一つの解決策として、図4に示すように、酸化マグネシウムの禁制帯中にオージェ効果の作用を良好に受けることのできる電子準位を配設した。この電子準位は、前述したように5〜20mol%の濃度のCeを保護膜8中に導入することで形成される。これにより、オージェ中性化の過程で取得する励起に使用されるエネルギーが増えるので、2次電子放出をする確率が上昇し、結果として、豊富な2次電子を放電空間15で利用することができる。このため、PDP1では動作電圧が低減されるとともに良好な規模の放電が形成されるので、優れた画像表示性能を有するPDPを低電力で駆動することができる。
Here, in the present invention, as one solution for suppressing an increase in discharge voltage, as shown in FIG. 4, an electron level capable of satisfactorily receiving the effect of the Auger effect is disposed in the forbidden band of magnesium oxide. . This electron level is formed by introducing Ce at a concentration of 5 to 20 mol% into the
また、このようなCeに起因する電子準位は、保護膜8において、真空準位から或程度の深さ(例えば酸化マグネシウムの価電子帯より4eV程度浅い位置)に形成されている。従って、駆動時に保護膜8から短時間に過度に電荷が消失することによる「電荷抜け」の発生が抑制される。本発明の保護膜では、このように安定した電荷保持特性を発揮でき、PDPにおいても良好な2次電子放出特性の発揮が長期にわたり期待できる。
In addition, such an electron level caused by Ce is formed in the
次に、図5に酸化マグネシウム100%からなる表面層(保護膜8)と、酸化マグネシウム中に10mol%のCeが含まれている本発明の表面層とをそれぞれXPSで測定した価電子帯近傍の2次電子スペクトルを示す。酸化マグネシウムの価電子帯は酸素の2p軌道(O2p)であるが、O2pは図5のスペクトルでは3〜9eVの範囲にわたるブロードなピークに該当する。そして、このピークはどちらのサンプルにも検出されていることが確認できる。 Next, in FIG. 5, the surface layer (protective film 8) made of 100% magnesium oxide and the surface layer of the present invention in which 10 mol% of Ce is contained in magnesium oxide are each measured in the vicinity of the valence band measured by XPS. The secondary electron spectrum of is shown. The valence band of magnesium oxide is oxygen 2p orbital (O 2p ), and O 2p corresponds to a broad peak in the range of 3 to 9 eV in the spectrum of FIG. It can be confirmed that this peak is detected in both samples.
しかし、10mol%のCeを含む本発明の表面層(保護膜8)においては、さらに1eV近傍においてピークを持っていることが分かる。このピークはCeの4f軌道(Ce4f)に相当し、表面層の禁制帯中に新たな電子準位が存在することを示すものである。Ceは4価の原子であるが、この4f軌道の存在により、酸化マグネシウム中に含まれるとその価数が3価になっていることが予想される。そして、この4f軌道が表面層のエネルギーバンドにおける禁制帯中に電子準位を形成すると考えられる。 However, it can be seen that the surface layer (protective film 8) of the present invention containing 10 mol% of Ce further has a peak in the vicinity of 1 eV. This peak corresponds to the Ce 4f orbit (Ce 4f ) and indicates that a new electron level exists in the forbidden band of the surface layer. Ce is a tetravalent atom, but due to the presence of this 4f orbit, the valence is expected to be trivalent when contained in magnesium oxide. This 4f orbit is considered to form an electron level in the forbidden band in the energy band of the surface layer.
なお、上記考察を言い換えると、2次電子スペクトルにおいて4f軌道に起因するピークを確認することで、当該ピークに対応する禁制帯中の電子準位の存在を間接的に確認できる。本発明では、このような比較的浅い電子準位を利用することで、上記した各効果が発揮されるようになっている。
<実施の形態2>
本発明の実施の形態2について、実施の形態1との差異を中心に説明する。図6は、実施の形態2に係るPDP1aの構成を示す断面図である。
In other words, in other words, by confirming the peak due to the 4f orbit in the secondary electron spectrum, the presence of the electron level in the forbidden band corresponding to the peak can be indirectly confirmed. In the present invention, by using such a relatively shallow electron level, the above-described effects are exhibited.
<
The second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the
PDP1aは、基本構造はPDP1と同様であるが、放電空間15に臨む保護膜8の表面に、初期電子放出特性が高いMgO微粒子16を分散して配設した点に特徴を有する。MgO微粒子16の分散密度としては、Z方向から放電セル20中の表面層を平面視したときに、保護膜8が直に見えないように設定することができるが、これに限定されない。例えば、部分的に設けても良く、表示電極対6に対応する位置にのみ設けることもできる。PDP1aでは保護膜8と、当該MgO微粒子16の組み合わせで表面層が構成されている。
The basic structure of the
なお、図6では説明のため、保護膜8上に配設されているMgO微粒子16を実際よりも大きく、模式的に表している。MgO微粒子16は、気相法或いは前駆体焼成法のいずれで作製してもよい。しかしながら、後述する前駆体焼成法で作製すれば、特に性能の良いMgO微粒子16を得ることができることが実験により分かっている。
このような構成を有するPDP1aによれば、表面層において、互いに機能分離された保護膜8及びMgO微粒子16が有する特性が相乗的に発揮される。
For the sake of explanation, FIG. 6 schematically shows the MgO
According to the
すなわち、駆動時にはPDP1と同様に、Ceを5mol%以上20mol%以下の濃度で添加した保護膜8によって、2次電子放出特性が向上されて動作電圧の低減が図られ、低電力駆動が実現される。また、電荷保持特性の向上によって、駆動中、前記した2次電子放出特性が経時的に安定して持続される。
一方、PDP1aでは、さらにMgO微粒子16の配設によって初期電子放出特性が向上されている。これにより放電応答性が飛躍的に改善され、放電遅れ及び放電遅れの温度依存性に係る問題を低減したPDPが実現できる。この効果は特に、高精細セルを備え、幅の短いパルスにより高速駆動されるPDPにおいて、優れた画像表示性能を得る上で有効となる。
That is, in the same manner as
On the other hand, in the
さらにMgO微粒子16を配設することで、放電空間15から保護膜8の表面に不純物が直接付着するのを防止でき、さらなるPDPのライフ特性の向上が期待できるようになっている。
(MgO微粒子16について)
PDP1aに設けたMgO微粒子16は、本願発明者の行った実験により、主として書込放電における「放電遅れ」を抑制する効果と、「放電遅れ」の温度依存性を改善する効果があることが確認されている。従って本実施の形態2では、MgO微粒子16が保護膜8に比べて高度な初期電子放出特性に優れる性質を利用して、保護膜8の表面に駆動時の初期電子放出部として配設したものである。
Further, by arranging the MgO
(About MgO fine particles 16)
The MgO
「放電遅れ」は、放電開始時において、トリガーとなる初期電子が保護膜8表面から放電空間15中に放出される量が不足することが主原因と考えられる。そこで、放電空間15に対する初期電子放出性に有効に寄与するため、保護膜8よりも初期電子放出量の極めて大きいMgO微粒子16を保護膜8の表面に分散配置した。これによって、アドレス期間で必要な初期電子が、MgO微粒子16から大量に放出されるようになり,放電遅れの解消が図られる。このような初期電子放出特性を得ることで、PDP1aは高精細の場合等においても放電応答性の良い高速駆動ができるようになっている。
The “discharge delay” is considered to be mainly caused by a shortage of the amount of initial electrons that are triggered from the surface of the
さらに、保護膜8の表面にこのようなMgO微粒子16を配設する構成として、主として書込放電における「放電遅れ」を抑制する効果に加え、「放電遅れ」の温度依存性を改善する効果も得られることも分かっている。
以上のようにPDP1aでは、低電力駆動化と二次電子放出特性、電荷保持特性等の各効果を奏する保護膜8と、放電遅れ及びその温度依存性の抑制効果を奏するMgO微粒子16とを組み合わせて表面層を構成することによって、PDP1全体として、高精細な放電セルを有する場合でも高速駆動を低電圧で駆動でき、且つ、不灯セルの発生を抑制した高品位な画像表示性能が期待できる。
Further, the configuration in which such MgO
As described above, in the
さらに、MgO微粒子16は、保護膜8の表面に積層して設けられることにより、当該保護膜8に対する一定の保護効果も有する。すなわち、保護膜8は高い2次電子放出係数を有し、PDPの低電力駆動を可能にする反面、水や二酸化炭素、炭化水素などの不純物の吸着性が比較的高い性質がある。不純物の吸着が起きると、2次電子放出特性等、放電の初期特性が損なわれる。そこで、このような保護膜8をMgO微粒子16で被覆すれば、その被覆領域において、放電空間15から保護膜8の表面に不純物が付着するのを防止できる。これによりPDP1aのライフ特性についても向上が期待できる。
Further, the MgO
<PDPの製造方法>
次に、上記各実施の形態におけるPDP1及び1aの製造方法について例示する。PDP1と1aとの違いは、保護膜8と8aの構成のみであり、その他の製造工程については共通する。
(バックパネルの作製)
厚さ約2.6mmのソーダライムガラスからなるバックパネルガラスの表面上に、スクリーン印刷法によりAgを主成分とする導電体材料を一定間隔でストライプ状に塗布し、厚さ数μm(例えば約5μm)のデータ電極を形成する。データ電極11の電極材料としては、Ag、Al、Ni、Pt、Cr、Cu、Pd等の金属や、各種金属の炭化物や窒化物等の導電性セラミックスなどの材料やこれらの組み合わせ、あるいはそれらを積層して形成される積層電極も必要に応じて使用できる。
<Manufacturing method of PDP>
Next, a method for manufacturing
(Production of back panel)
On the surface of a back panel glass made of soda-lime glass having a thickness of about 2.6 mm, a conductor material mainly composed of Ag is applied in a stripe pattern at a predetermined interval by a screen printing method. 5 μm) data electrodes are formed. As an electrode material of the
ここで、作製予定のPDP1を40インチクラスのNTSC規格もしくはVGA規格とするためには、隣り合う2つのデータ電極の間隔を0.4mm程度以下に設定する。
続いて、データ電極を形成したバックパネルガラスの面全体にわたって鉛系あるいは非鉛系の低融点ガラスやSiO2材料からなるガラスペーストを厚さ約20〜30μmで塗布して焼成し、誘電体層を形成する。
Here, in order to set the
Subsequently, a glass paste made of lead-based or non-lead-based low-melting-point glass or SiO 2 material is applied over the entire surface of the back panel glass on which the data electrodes are formed to a thickness of about 20 to 30 μm, and is fired. Form.
次に、誘電体層12面上に所定のパターンで隔壁13を形成する。低融点ガラス材料ペーストを塗布し、サンドブラスト法やフォトリソグラフィ法を用い、隣接放電セル(図示省略)との境界周囲を仕切るように、放電セルの複数個の配列を行および列を仕切る井桁形状のパターン(図10を参照)で形成する。
隔壁13が形成できたら、隔壁13の壁面と、隔壁13間で露出している誘電体層12の表面に、AC型PDPで通常使用される赤色(R)蛍光体、緑色(G)蛍光体、青色(B)蛍光体のいずれかを含む蛍光インクを塗布する。これを乾燥・焼成し、それぞれ蛍光体層14とする。
Next,
Once the
適用可能なRGB各色蛍光の化学組成例は以下の通りである。
赤色蛍光体;(Y、Gd)BO3:Eu
緑色蛍光体;Zn2SiO4:Mn
青色蛍光体;BaMgAl10O17:Eu
各蛍光体材料の形態は、平均粒径2.0μmの粉末が好適である。これをサーバー内に50質量%の割合で入れ、エチルセルローズ1.0質量%、溶剤(α−ターピネオール)49質量%を投入し、サンドミルで撹拌混合して、15×10−3Pa・sの蛍光体インクを作製する。そして、これをポンプにて径60μmのノズルから隔壁13間に噴射させて塗布する。このとき、パネルを隔壁20の長手方向に移動させ、ストライプ状に蛍光体インクを塗布する。その後は500℃で10分間焼成し、蛍光体層14を形成する。
Examples of applicable chemical compositions of RGB color fluorescence are as follows.
Red phosphor; (Y, Gd) BO 3 : Eu
Green phosphor; Zn 2 SiO 4 : Mn
Blue phosphor; BaMgAl 10 O 17 : Eu
As the form of each phosphor material, a powder having an average particle size of 2.0 μm is suitable. This is put in a server at a ratio of 50% by mass, 1.0% by mass of ethyl cellulose and 49% by mass of a solvent (α-terpineol) are added, and stirred and mixed in a sand mill to obtain 15 × 10 −3 Pa · s. A phosphor ink is prepared. And this is sprayed and applied between the
以上でバックパネル9が完成される。
なお上記方法例ではフロントパネルガラス3およびバックパネルガラス10をソーダライムガラスからなるものとしたが、これは材料の一例として挙げたものであって、これ以外の材料で構成してもよい。
(フロントパネル2の作製)
厚さ約2.6mmのソーダライムガラスからなるフロントパネルガラスの面上に、表示電極対6を作製する。ここでは印刷法によって表示電極対6を形成する例を示すが、これ以外にもダイコート法、ブレードコート法等で形成することができる。
Thus, the
In the above method example, the
(Preparation of front panel 2)
The
まず、ITO、SnO2、ZnO等の透明電極材料を最終厚み約100nmで、ストライプ等の所定のパターンでフロントパネルガラス上に塗布し、乾燥させる。これにより透明電極41、51が作製される。
一方、Ag粉末と有機ビヒクルに感光性樹脂(光分解性樹脂)を混合してなる感光性ペーストを調整し、これを前記透明電極41、51の上に重ねて塗布し、形成する表示電極のパターンを有するマスクで覆う。そして、当該マスク上から露光し、現像工程を経て、590〜600℃程度の焼成温度で焼成する。これにより透明電極41、51上に最終厚みが数μmのバスライン42、52が形成される。このフォトマスク法によれば、従来は100μmの線幅が限界とされていたスクリーン印刷法に比べ、30μm程度の線幅までバスライン42、52を細線化することが可能である。バスライン42、52の金属材料としては、Agの他にPt、Au、Al、Ni、Cr、また酸化錫、酸化インジウム等を用いることができる。バスライン42、52は上記方法以外にも、蒸着法、スパッタリング法などで電極材料を成膜したのち、エッチング処理して形成することも可能である。
First, a transparent electrode material such as ITO, SnO 2 , or ZnO is applied on the front panel glass in a predetermined pattern such as a stripe with a final thickness of about 100 nm and dried. Thereby, the
On the other hand, a photosensitive paste obtained by mixing a photosensitive resin (photodegradable resin) with Ag powder and an organic vehicle is prepared, and this is applied to the
次に、形成した表示電極対6の上から、軟化点が550℃〜600℃の鉛系あるいは非鉛系の低融点ガラスやSiO2材料粉末とブチルカルビトールアセテート等からなる有機バインダーを混合したペーストを塗布する。そして550℃〜650℃程度で焼成し、最終厚みが膜厚数μm〜数十μmの誘電体層7を形成する。
(表面層の形成)
実施の形態1又は2のPDP1又はPDP1aの表面層を、それぞれ以下のいずれかのステップで形成する。
Next, an organic binder composed of lead-based or non-lead-based low-melting glass having a softening point of 550 ° C. to 600 ° C., SiO 2 material powder, butyl carbitol acetate, or the like was mixed from above the formed
(Formation of surface layer)
The surface layer of
まず、保護膜8を電子ビーム蒸着法で形成する場合について説明する。
蒸着源用ペレットを準備する。当該ベレットの作製方法としては、まず酸化マグネシウムの出発原料である炭酸マグネシウム(MgCO3)の粉末と希土類金属元素の酸化物である酸化セリウム(CeO2)粉末とを所定の割合(後に明らかにする)で混合し、この混合粉末を金型に入れて加圧成型する。その後、これをアルミナルツボに入れ、大気中で1400℃程度の温度で以て約30分間の焼成することで焼結体(ペレット)が得られる。
First, the case where the
Prepare pellets for evaporation source. As a method for producing the beret, first, magnesium carbonate (MgCO 3 ) powder, which is a starting material of magnesium oxide, and cerium oxide (CeO 2 ) powder, which is an oxide of a rare earth metal element, are clarified at a predetermined ratio (to be clarified later). ), And the mixed powder is put into a mold and press-molded. Then, this is put into an alumina crucible and sintered in the atmosphere at a temperature of about 1400 ° C. for about 30 minutes to obtain a sintered body (pellet).
この焼結体ないしはペレットを電子ビーム蒸着装置の蒸着ルツボに入れ,これを蒸着源として誘電体層7の表面に対し、酸化マグネシウムに5mol%以上20mol%以下の濃度のCeを含む保護膜8を成膜する。Ce濃度の調整は、アルミナルツボに入れる混合粉末を得る段階で、炭酸マグネシウムと酸化セリウムの混合比率を調節することにより行う。これにより、PDP1の表面層が完成する。
The sintered body or pellet is placed in a deposition crucible of an electron beam deposition apparatus, and a
なお、保護膜の成膜方法は、電子ビーム蒸着法だけでなく、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの公知の方法も同様に適用できる。
次に、PDP1aを製造する場合には、MgO微粒子16を作製する。MgO微粒子は、以下に示す気相合成法または前駆体焼成法のいずれかで製造することができる。
[気相合成法]
マグネシウム金属材料(純度99.9%)を、不活性ガスが満たされた雰囲気下で加熱する。この加熱状態を維持しつつ、雰囲気に酸素を少量導入し、マグネシウムを直接酸化させることによりMgO微粒子16を作製する。
As a method for forming the protective film, not only an electron beam evaporation method but also a known method such as a sputtering method or an ion plating method can be similarly applied.
Next, when manufacturing the
[Gas phase synthesis method]
A magnesium metal material (purity 99.9%) is heated in an atmosphere filled with an inert gas. While maintaining this heating state, a small amount of oxygen is introduced into the atmosphere, and magnesium is directly oxidized to produce MgO
[前駆体焼成法]
次に例示するMgO前駆体を高温(例えば700℃以上)で均一に焼成し、これを徐冷してMgO微粒子を得る。MgO前駆体としては、例えばマグネシウムアルコキシド(Mg(OR)2)、マグネシウムアセチルアセトン(Mg(acac)2)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム(MgCl2)、硫酸マグネシウム(MgSO4)、硝酸マグネシウム(Mg(NO3)2)、シュウ酸マグネシウム(MgC2O4)、の内のいずれか一種以上(2種以上を混合して用いてもよい)を選ぶことができる。なお選択した化合物によっては、通常、水和物の形態を取ることもあるが、このような水和物を用いてもよい。
[Precursor firing method]
Next, the MgO precursor exemplified is uniformly fired at a high temperature (for example, 700 ° C. or higher), and this is gradually cooled to obtain MgO fine particles. Examples of the MgO precursor include magnesium alkoxide (Mg (OR) 2 ), magnesium acetylacetone (Mg (acac) 2 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium carbonate, magnesium chloride (MgCl 2 ), and magnesium sulfate. It is possible to select one or more of (MgSO 4 ), magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 ), and magnesium oxalate (MgC 2 O 4 ) (two or more may be used in combination). it can. Depending on the selected compound, it may usually take the form of a hydrate, but such a hydrate may be used.
MgO前駆体となるマグネシウム化合物は、焼成後に得られるMgOの純度が99.95%以上、最適値として99.98%以上になるように調整する。これはマグネシウム化合物に、各種アルカリ金属、B、Si、Fe、Al等の不純物元素が一定量以上混じっていると、熱処理時に不要な粒子間癒着や焼結を生じ、高結晶性のMgO微粒子を得にくいためである。このため、不純物元素を除去する等により予め前駆体を調整する。 The magnesium compound used as the MgO precursor is adjusted so that the purity of MgO obtained after firing is 99.95% or more, and the optimum value is 99.98% or more. This is because, when a certain amount or more of impurity elements such as various alkali metals, B, Si, Fe, and Al are mixed in the magnesium compound, undesired interparticle adhesion and sintering are caused during heat treatment, and highly crystalline MgO fine particles are formed. This is because it is difficult to obtain. For this reason, the precursor is adjusted in advance by removing the impurity element.
上記何れかの方法で得られたMgO微粒子16を、溶媒に分散させる。そして当該分散液をスプレー法やスクリーン印刷法、静電塗布法に基づき、保護膜8の表面に分散散布させる。その後は乾燥・焼成工程を経て溶媒除去を図り、微粒子を保護膜8の表面に定着させる。
以上の工程でPDP1aの表面層が形成される。
The MgO
The surface layer of
(PDPの完成)
作製したフロントパネル2とバックパネル9を、封着用ガラスを用いて貼り合わせる。その後、放電空間15の内部を高真空(1.0×10−4Pa)程度に排気し、これに所定の圧力(ここでは66.5kPa〜101kPa)でNe−Xe系やHe−Ne−Xe系、Ne−Xe−Ar系等の放電ガスを封入する。
(PDP completion)
The produced
以上の各工程を経ることにより、PDP1又は1aが完成する。
(性能確認実験)
続いて、本発明の性能を確認するべく、表面層のみの構成が異なる以下のサンプル1〜17のPDPを用意した。
このうちサンプル5〜11(実施例1〜7)は、実施の形態1のPDP1の構成に相当する。サンプル16、17(実施例8、9)は、実施の形態2のPDP1aの構成に相当する。
The
(Performance confirmation experiment)
Subsequently, in order to confirm the performance of the present invention, the following PDPs of
Among these,
サンプル1(比較例1)は最も基本的なPDPの従来構成として、EB蒸着にて成膜した酸化マグネシウムからなる表面層(Ceは含まない)を有するものとした。
サンプル2(比較例2)〜サンプル4(比較例4)は、Ce/(Mg+Ce)で表される原子数の割合がそれぞれ同順に0.01%、0.1%、1%である表面層を有するものとした。
Sample 1 (Comparative Example 1) has a surface layer (not including Ce) made of magnesium oxide formed by EB vapor deposition as the most basic conventional PDP configuration.
Sample 2 (Comparative Example 2) to Sample 4 (Comparative Example 4) are surface layers in which the ratio of the number of atoms represented by Ce / (Mg + Ce) is 0.01%, 0.1%, and 1%, respectively, in the same order. It was supposed to have.
サンプル5(実施例1)〜サンプル11(実施例7)は、Ce/(Mg+Ce)で表される原子数の割合が、それぞれ同順に5%、7%、9%、10%、13%、15%、20%である表面層を有するものとした。
サンプル12(比較例5)〜サンプル14(比較例7)は、Ce/(Mg+Ce)で表される原子数の割合が、それぞれ同順に30%、50%、100%である表面層を有するものとした。
In Sample 5 (Example 1) to Sample 11 (Example 7), the ratio of the number of atoms represented by Ce / (Mg + Ce) is 5%, 7%, 9%, 10%, 13% in the same order, respectively. The surface layer was 15% or 20%.
Sample 12 (Comparative Example 5) to Sample 14 (Comparative Example 7) have surface layers in which the ratio of the number of atoms represented by Ce / (Mg + Ce) is 30%, 50%, and 100% in the same order. It was.
サンプル15(比較例8)はEB蒸着にて成膜した酸化マグネシウムのみからなる保護膜と、その上に前駆体焼成法で作製されたMgO微粒子が分散配置された表面層を有するものとした。
サンプル16(実施例8)はCe/(Mg+Ce)で表される原子数の割合が10%である保護膜と、その上に気相法で作製されたMgO微粒子が分散配置された表面層を有するものとした。
Sample 15 (Comparative Example 8) had a protective film made only of magnesium oxide formed by EB vapor deposition and a surface layer on which MgO fine particles prepared by a precursor firing method were dispersedly arranged.
Sample 16 (Example 8) has a protective film in which the ratio of the number of atoms represented by Ce / (Mg + Ce) is 10%, and a surface layer on which MgO fine particles prepared by a vapor phase method are dispersedly arranged. It was supposed to have.
サンプル17(実施例9)はCe/(Mg+Ce)で表される原子数の割合が10%である保護膜と、その上に前駆体焼成法で作製されたMgO微粒子が分散配置された表面層を有するものとした。
各サンプル1〜17の表面層の構成と、これらを用いて得られた実験データを表1にまとめて示す。
Sample 17 (Example 9) is a protective layer in which the ratio of the number of atoms represented by Ce / (Mg + Ce) is 10%, and a surface layer on which MgO fine particles prepared by the precursor firing method are dispersedly arranged. It was supposed to have.
The structure of the surface layer of each sample 1-17 and the experimental data obtained using these are summarized in Table 1.
[実験1]
(放電維持電圧の測定)
上記した各サンプルの作動電圧の特性を調べるために、放電ガスとしてXe分圧が15%のXe−Ne混合ガスを用いた場合における放電維持電圧の測定を行った。
[Experiment 1]
(Measurement of sustaining voltage)
In order to examine the characteristics of the operating voltage of each sample described above, the discharge sustaining voltage was measured when a Xe-Ne mixed gas having a Xe partial pressure of 15% was used as the discharge gas.
図7は上記条件で測定を行った膜中Ce濃度に対する放電維持電圧の挙動をプロットしたものである。
図7及び表1に示すように、Ce濃度が1%mol程度以下の低濃度の場合、放電維持電圧は170V程度である(サンプル1〜4、比較例1〜4)。Ce濃度を5mol%以上に設定すると、放電維持電圧が160V以下まで下がり、低電力駆動化が促進されることが分かる(サンプル5〜11、実施例1〜7)。これは、Ceを添加することで、保護膜のエネルギーバンドにおける禁制帯にCe4fに起因する電子準位ができ、その結果、2次電子放出特性が向上したためと考えられる。表1に示す結果では、Ce濃度が10mol%の場合(サンプル8の実施例4)において、放電維持電圧は138Vとなり、実施例の中で最も低い放電維持電圧を示している。
FIG. 7 is a plot of the behavior of the sustaining voltage versus the Ce concentration in the film measured under the above conditions.
As shown in FIG. 7 and Table 1, when the Ce concentration is a low concentration of about 1% mol or less, the discharge sustaining voltage is about 170 V (
しかしながら、Ce濃度が30mol%以上のサンプル12〜14(比較例5〜7)については、別の実験において逆に電圧上昇が確認された。これにより、保護膜に含めるCeの濃度が多すぎてもあまり効果はなく、適度な濃度範囲が存在することが分かる。
(放電遅れの測定)
次に、上記と同様の放電ガスを用い、且つ、保護膜上にMgO微粒子を配設した表面層を持つサンプル15〜17(比較例8、実施例8、9)について、書き込み放電における放電遅れの程度を評価した。その評価方法としては、各サンプル1〜17のPDPにおける任意の1セルに対し、図3に示す駆動波形例の初期化パルスに相当するパルスを印加し、その後、データパルス及び走査パルスを印加したときに生じる統計遅れを測定した。
However, regarding
(Measurement of discharge delay)
Next, for
その結果、MgO微粒子を配設させたサンプル15〜17(比較例8、実施例8、9)においては、いずれもサンプル1等に比べて放電遅れがさらに効果的に減少していることが分かった。このうち、Ceを含まないMgO保護膜のみを備えるPDP(サンプル1)の放電遅れ時間を1とすると,Ce濃度を10mol%とした表面層に対し、気相法で作製したMgO微粒子を配設したサンプル16(実施例8)では、放電遅れ時間が0.21であった。また、同様の表面層に対し、前駆体焼成法で作製したMgO微粒子を配設したサンプル17(実施例9)では、放電遅れ時間が0.09であった。
As a result, in
このように、PDPにおける放電遅れ防止の効果は、MgO微粒子を配設することでさらに高まるが、その効果は気相法で作製したMgO微粒子よりも前駆体焼成法で作製したMgO微粒子を使用した方が大きい。したがって、前駆体焼成法は本発明に好適なMgO微粒子の作製方法であると言える。
以上のサンプル16、17(実施例8、9)の実験データが示すように、所定のCe濃度を有する保護膜の表面にMgO微粒子を分散して表面層を構成すれば、低電力駆動を実現し、且つ、放電遅れも小さいPDPが得られることが分かった。
[実験2]
(表面安定性の評価)
一般に、表面層中に含まれる炭酸化物が多いと、表面層本来の2次電子放出特性が得られず、結果として動作電圧が上がってしまう。これを回避するためには出荷前のPDPを一定時間放電させ、表面層の汚染物を除去するエージング工程が必要となる。エージング工程はPDPの生産性を考慮すると、短時間で終了することが望まれるため、予めエージング工程前に表面層中のに炭酸化物料を可能な限り抑えておくことが好ましい。現在所定のエージング時間を1としたとき、炭酸化物が表面に15%以上存在するとその時間が1以上になることから、本発明の表面層においても、表面の炭酸化物の割合を15%以下に抑えることが望ましい。
As described above, the effect of preventing discharge delay in the PDP is further enhanced by arranging the MgO fine particles, but the effect is obtained by using the MgO fine particles produced by the precursor firing method rather than the MgO fine particles produced by the vapor phase method. Is bigger. Therefore, it can be said that the precursor firing method is a method for producing MgO fine particles suitable for the present invention.
As shown in the experimental data of
[Experiment 2]
(Evaluation of surface stability)
In general, if the surface layer contains a large amount of carbonate, the secondary electron emission characteristic inherent to the surface layer cannot be obtained, resulting in an increase in operating voltage. In order to avoid this, an aging process is required in which the PDP before shipment is discharged for a certain period of time to remove contaminants on the surface layer. Considering the productivity of the PDP, it is desirable that the aging process is completed in a short time. Therefore, it is preferable to suppress the carbonate material in the surface layer as much as possible before the aging process. Assuming that the predetermined aging time is currently 1, when the carbonate is present at 15% or more on the surface, the time becomes 1 or more. Therefore, also in the surface layer of the present invention, the proportion of the surface carbonate is 15% or less. It is desirable to suppress.
そこで実験2として、MgOからなる保護膜に不純物の炭酸化物を含有させた場合の各サンプルについて、保護膜表面の安定性を調べた。その方法として、保護膜表面に含まれる炭酸化量をX線光電子分光法(XPS)に基づいて測定した。各サンプルの保護膜は、成膜後一定期間、大気中に曝露処理し、測定用のプレートに配置させ、XPS測定チャンバーに投入した。大気中に曝している間は常に膜表面の炭酸化反応が進行していると予想されるので、サンプル間の処理条件を揃えるため、上記セッティングに要する大気曝露時間を5分に設定した。
Therefore, in
XPS測定装置には、ULBAC−PHI社製の「QUANTERA」を使用した。X線源はAl−Kαを用い、モノクロメーターを使用した。中和銃およびイオン銃により絶縁体である実験用試料の中和を行った。測定はMg2p、Ce3d、C1s、O1sに対応するエネルギー領域を30サイクル積算して測定し、得られたスペクトルのピーク面積と感度係数から膜表面における各元素の組成比を求めた。C1sスペクトルピークを290eV付近で検出されるスペクトルピークと285eV付近で検出されるC、CHのスペクトルピークに波形分離してそれぞれの割合を求め、Cの組成比とその中におけるCOの割合の積から膜表面におけるCO量を求めた。このXPSにより求められたCO量によって、膜表面の安定性、すなわち炭酸化の程度を比較した。 As the XPS measurement apparatus, “QUANTERA” manufactured by ULBAC-PHI was used. The X-ray source was Al-Kα and a monochromator was used. An experimental sample as an insulator was neutralized by a neutralizing gun and an ion gun. The measurement was performed by accumulating 30 energy regions corresponding to Mg2p, Ce3d, C1s, and O1s, and the composition ratio of each element on the film surface was obtained from the peak area and sensitivity coefficient of the obtained spectrum. The C1s spectral peak is separated into a spectral peak detected at around 290 eV and a spectral peak of C and CH detected at around 285 eV to obtain respective ratios, and the ratio is calculated from the product of the composition ratio of C and the ratio of CO therein The amount of CO on the film surface was determined. The stability of the film surface, that is, the degree of carbonation was compared with the amount of CO determined by XPS.
上記の条件を基にXPS測定をし、表面に占める炭酸化物の割合をプロットしたグラフを図8に示す。図8に示す曲線の位置から、上記した表面層中の炭酸化物の量を15%以下に抑えるためには、Ce濃度を概ね15mol%以下とするのが望ましいと言える。
この結果より、表面層への不純物混入をできるだけ抑えてエージング工程を短時間に行うためには、表面層中に含まれるCe濃度の上限を15mol%以下にすることが好ましいことが分かる。
FIG. 8 shows a graph obtained by performing XPS measurement based on the above conditions and plotting the ratio of the carbonate occupying the surface. From the position of the curve shown in FIG. 8, it can be said that the Ce concentration is preferably about 15 mol% or less in order to suppress the amount of carbonate in the surface layer to 15% or less.
From this result, it can be seen that the upper limit of the concentration of Ce contained in the surface layer is preferably 15 mol% or less in order to perform the aging process in a short time while minimizing the contamination of the surface layer with impurities.
[実験3]
(透過率の測定)
次に、Ceを添加することによる各サンプルの保護膜の透過率の変化を調べた。各保護膜は、測定の前処理として上記した実験2と同様に大気暴露時間を5分に設定した。
透過率測定装置には、株式会社島津製作所製の「UV2400」を使用した。光源はハロゲンランプと重水素ランプを用い、スリット幅は2nmとした。測定サンプルは石英基板上に成膜したものを用い、基板の石英ガラスの透過率を100%として規格化した。
[Experiment 3]
(Measurement of transmittance)
Next, the change in the transmittance of the protective film of each sample by adding Ce was examined. For each protective film, the atmospheric exposure time was set to 5 minutes as in
For the transmittance measuring device, “UV2400” manufactured by Shimadzu Corporation was used. The light source was a halogen lamp and a deuterium lamp, and the slit width was 2 nm. The measurement sample was a film formed on a quartz substrate, and normalized by setting the transmittance of the quartz glass of the substrate to 100%.
上記の条件を基に測定した各サンプルにおいて色度に影響を及ぼす380nm付近の波長の透過率の値を表1及び図9に示す。
表1及び図9に示す結果から、Ce/(Mg+Ce)比が5%以下の範囲では、保護膜の透過率は少なくとも93%以上であり、いずれのサンプルも測定誤差を考慮すると100%に近い値を保っている。しかしCe/(Mg+Ce)比が5%から20%まで増加すると、Ce濃度の上昇により透過率も顕著に減少する。さらに、Ce/(Mg+Ce)比が20%以上に達すると、透過率は50%程度まで落ち込み、その後もほぼ一定値で推移する。
Table 1 and FIG. 9 show the transmittance values of wavelengths near 380 nm that affect the chromaticity of each sample measured based on the above conditions.
From the results shown in Table 1 and FIG. 9, when the Ce / (Mg + Ce) ratio is in the range of 5% or less, the transmittance of the protective film is at least 93% or more, and any sample is close to 100% in consideration of measurement errors. I keep the value. However, when the Ce / (Mg + Ce) ratio increases from 5% to 20%, the transmittance decreases remarkably due to the increase in Ce concentration. Further, when the Ce / (Mg + Ce) ratio reaches 20% or more, the transmittance falls to about 50%, and thereafter remains at a substantially constant value.
なお、380nm付近の光は青色の色度に影響を及ぼすため、この波長近辺の波長をもつ光の透過率を落とすことは画像表示性能上、好ましくない。色度を損なわずに良好な画像表示を行うためには、透過率が50%程度必要であり、好ましくは60%以上あることが好ましい。
従って、この色度変化の問題と、実験3の透過率測定の結果を考慮すると、本発明の保護膜のCe濃度としては、Ce/(Mg+Ce)比が20%以下であることが好ましく、さらにCe/(Mg+Ce)比が15%以下であると、一層好適であると言える。
Since light near 380 nm affects blue chromaticity, it is not preferable in terms of image display performance to reduce the transmittance of light having a wavelength near this wavelength. In order to display a good image without impairing the chromaticity, the transmittance needs to be about 50%, preferably 60% or more.
Therefore, considering the problem of chromaticity change and the result of transmittance measurement in
以上の結果より、本発明のPDPにおける保護膜中のCe濃度としては、5mol%以上20mol%以下、より好ましくは10mol%以上15mol%以下とするものが、低電力駆動を実現する上での望ましい。
また、上記の保護膜の表面に所定のMgO微粒子を分散させて表面層を構成すれば、低電力駆動の実現に加えて、放電遅れ及び放電遅れの温度依存性の問題を抑制した、高画質なPDPの駆動が可能となる。
From the above results, the Ce concentration in the protective film in the PDP of the present invention is preferably 5 mol% or more and 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or more and 15 mol% or less, which is desirable for realizing low power driving. .
Moreover, if a surface layer is formed by dispersing predetermined MgO fine particles on the surface of the protective film, in addition to realizing low power drive, the problem of discharge delay and temperature dependence of discharge delay is suppressed, and high image quality is achieved. PDP can be driven.
本発明のPDPは、例えば高精細な動画を低電圧駆動により画像表示するガス放電パネルに適用することができる。その他、交通機関及び公共施設における情報表示装置、或いは家庭や職場等におけるテレビジョン装置又はコンピューターディスプレイ等への利用が可能である。 The PDP of the present invention can be applied to, for example, a gas discharge panel that displays a high-definition moving image by low-voltage driving. In addition, it can be used for information display devices in transportation facilities and public facilities, or television devices or computer displays in homes and workplaces.
1、1x PDP
2 フロントパネル
3 フロントパネルガラス
4 維持電極
5 走査電極
6 表示電極対
7、12 誘電体層
8、8a 表面層(高γ膜)
9 バックパネル
10 バックパネルガラス
11 データ(アドレス)電極
13 隔壁
14、14R、14G、14B 蛍光体層
15 放電空間
16 MgO微粒子
1, 1x PDP
2
9 Back panel
10
Claims (5)
第一基板の放電空間に臨む面には、酸化マグネシウム及び5mol%以上20mol%以下の濃度のセリウムを含む表面層が配設されている
プラズマディスプレイパネル。 The first substrate on which a plurality of display electrodes are disposed is a plasma display panel sealed in a state facing the second substrate through a discharge space filled with a discharge gas,
A surface layer including magnesium oxide and cerium having a concentration of 5 mol% or more and 20 mol% or less is disposed on a surface of the first substrate facing the discharge space.
請求項1記載のプラズマディスプレイパネル。 The plasma display panel according to claim 1, wherein the cerium concentration in the surface layer is 10 mol% or more and 15 mol% or less.
請求項1又は2に記載のプラズマディスプレイパネル。 The plasma display panel according to claim 1, further comprising magnesium oxide fine particles disposed on the discharge space side of the surface layer.
請求項3に記載のプラズマディスプレイパネル。 The plasma display panel according to claim 3, wherein the magnesium oxide fine particles are produced by a gas phase oxidation method.
請求項3に記載のプラズマディスプレイパネル。 The plasma display panel according to claim 3, wherein the magnesium oxide fine particles are produced by firing a magnesium oxide precursor.
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