技術 ＡＣ型ＰＤＰの構造

0001

本発明は、ガス放電を応用した表示装置、所謂ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）の構造に関する。

0002

ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）は、その電極構造の特徴から、ＡＣ型ＰＤＰとＤＣ型ＰＤＰとに大別される。

0003

ＡＣ型ＰＤＰは、図３Ｂに示すごとく、電極２の表面を誘電体層３で被覆してここに静電容量７を形成し、更にその表面を酸化マグネシュウム等の二次電子放射性の高い誘電体材料５で被覆した構造になっている。これに対し、ＤＣ型ＰＤＰでは、図示は省略するが、電極表面が誘電体層に被覆されずに放電空間に露出しており、電極表面から二次電子が直接放射される構造を持つことが特徴である。

0004

なお、通常のＡＣ型ＰＤＰは、放電電極が前面側に配された所謂反射型構造となっているために、電極２は透明である必要があるが、一般的に酸化インジュウム錫所謂ＩＴＯ層は電気抵抗が高いために、これを補って抵抗を下げる必要があり、所謂バス電極９と呼ばれる導電性の高い金属電極を電極２に重ねて形成するのが一般的である。

0005

動作的には、それぞれ次のような特徴がある。ＡＣ型ＰＤＰは、電極２を被覆する誘電体層及び酸化マグネシュウム層５の表面に、放電により発生する荷電粒子を蓄積して、所謂壁電荷を形成し、そこに発生する所謂壁電圧を利用して、一対の電極２及びバス電極９の間にＡＣ型パルス電圧を印加して放電を持続させることによって、画素全体にメモリー機能を持たせることが特徴である。ＤＣ型ＰＤＰは、画素表面が導電性であることから、上記のようなメモリー機能は持たないが、一定の放電電圧を印加している時間内に直流の放電電流が持続的に流れて放電発光が行われることが特徴である。

0006

上述したように、ＡＣ型ＰＤＰでは、電極表面に電荷を蓄積することが特徴であるが、その目的で形成する誘電体層の材料即ち一般的に用いられる低融点ガラス等は、二次電子放射率が低くまたイオン衝撃に対する耐久性にも欠けるために、この誘電体層の表面を、さらに上述のように酸化マグネシュウムＭｇＯ等の二次電子放射率が高く尚かつイオン衝撃にも強い物質を、カソードと誘電体層の保護層として被覆しなければならない。

0007

この場合、上記構造の電極２をＡＣ型電極として動作させるには、このカソード層兼保護層５の表面に壁電荷を蓄積させるために、この保護層５も誘電性の材料を用いなければならないとされてきた。

0008

また、図３Ｂに示した基本的構造のＡＣ型ＰＤＰに加えて、構造も動作も基本的構造のＡＣ型ＰＤＰと同じであるが、図３Ｃに断面図を示すごとく、対向する一対の放電電極２の互いに離れた部分に、誘電体層を介してパッド状の中間電極８を積層し、更にそれをＭｇＯ層５で被覆した構造のＡＣ型ＰＤＰも提案されている。この場合も、パッド状の中間電極８がＭｇＯ層５で被覆されるために、動作としては基本的構造のＡＣ型ＰＤＰと同じである。

0009

上述したように、従来のＡＣ型ＰＤＰでは、誘電体層の表面をカソード層兼保護層である別の誘電体層で被覆しなければならなかった為に、その材料の選択はきわめて狭い範囲しかなく、実質的には酸化マグネシュウムＭｇＯのみが実用に供されていた。

0010

しかしながら、このような酸化物は、その性質上非常に不安定なため、形成方法が難しい。一般的には、真空蒸着法またはスパッタリング法により形成することが行われているが、いずれの方法も、基板全体を高度な真空装置の中に入れて加熱処理するために長い処理時間がかかる。

0011

さらに、製造工程上の大きな問題点として、ＭｇＯは吸湿性が高く、容易にＭｇ（ＯＨ）２即ち水酸化マグネシュウムに変化して、カソード材としての機能を無くしてしまうために、ＰＤＰの製造工程中最も難しい工程とされてきた。

0012

本発明では、上記課題を解決するために、形成が難しいＭｇＯ等の酸化物誘電体カソード材料を用いずに、スクリーン印刷法等のより工程の簡単な方法で、容易に形成できる金属あるいは導電性の材料を誘電体層の上に形成し、尚かつ電荷蓄積機能を有するＡＣ型ＰＤＰの電極構造を、提案するものである。

0013

本発明の電極構造の作用を説明するために、図３Ａに本発明の電極構造の模式的断面図を示し、さらにこの構造の作用と従来方式との相違を示すために、図３Ｂには従来の基本的構造のＡＣ型ＰＤＰの電極断面図を示し、また図３Ｃには図３Ｂの変形として、誘電体層３と保護層５の間の一部分にパッド状の中間電極をサンドイッチした構造のＡＣ型ＰＤＰを示す。

0014

まず、図３Ｂの従来構造のＰＤＰでは、基板１の上に電極２が形成され、誘電体層３で被覆されている。誘電体層３の上面は通常酸化マグネシュウムＭｇＯ等の二次電子放出層即ちカソード兼保護層５で被覆されている。
また、図３Ｃでも、同様に最上面はカソード兼保護層５で被覆されている。

0015

それに対し、本発明では、ＭｇＯ層の代わりに導電性のカソード材料、例えば図３Ａの島電極４が形成されていることが特徴である。
そして、一の本発明では、例えば図５Ａの開口を有するカバーガラス１４によりカソード材料（例えば島電極４）の一部を覆って、開口からカソード材料が放電空間に露出している構成とする。
また、他の本発明では、カソード材料を、例えば図２Ｄの島電極４のように各画素よりも小さい面積で画面全体に分散して放電空間に露出するように配した構成とする。

0016

図３Ａと、図３Ｂ及び図３Ｃとを比較してみると、どちらも誘電層３を有し、ここに形成される静電容量７を利用して、放電空間と接する面に電荷所謂壁電荷を蓄積する点では同じである。

0017

従来の図３Ｂ及び図３Ｃでは、静電容量が電極２の近傍の誘電体層表面に分布する形となる。またこの誘電層に積層して全面一様に塗布されるカソード兼保護層５もＭｇＯ等の誘電体であるから、そこに蓄積される壁電荷も電極上に分布する。

0018

これに対して、図３Ａに示す本発明のＡＣ型ＰＤＰの電極構造では、静電容量はバス電極９と島電極４に挟まれた誘電体層３によるもので、導電体である電極４の表面電位は一様であるから、静電容量７は電極面上に分布しないいわば集中容量となっている。

0019

このような構造上からの相違があっても、壁電荷蓄積機能は従来構成と同じであることは言うまでもなく、表面に導電性のカソード材（島電極４）を設けてもＡＣ型ＰＤＰとして動作する。

0020

従来のＰＤＰでは、誘電体層３を保護し同時にカソードとしても動作する適当な材料を広い範囲の材料から選択することが困難で、ほとんどＭｇＯのみが実用に供されていた。

0021

しかし、ＭｇＯ層の形成は真空蒸着等の薄膜工程によるために、製造設備が高価で工程も不安定であった。

0022

これに対し、本発明の電極構造によれば、誘電体層３は静電容量を形成するためだけに必要であり、２次電子放射機能即ちカソードとしての機能は必要ないためにＭｇＯ等の保護層を設ける必要がなく、誘電体層３の材料を既にカソード材として実績のある広範囲な金属材料の中から選択できる。

0023

また、製造面においても、誘電体層３やその他の層を、スクリーン印刷等の厚膜工程で形成できるために、製造設備が安価で工程時間も大幅に短縮できるため、製造コストの低減効果が大きい。

0024

図１は本発明の実施の形態の一形態を説明する画素部分の展開斜視図である。
図１は本発明の理解を容易にするために、所謂透過型蛍光面を有するＰＤＰの背面板としてその一例を示してある。

0025

本発明とは直接の関係が無いために図１では省略されているが、図示されている背面ガラス基板１に対向して前面側基板があり、透過型蛍光面ではこの前面側に蛍光体が塗布され、さらには図１に示す一対の電極９に対向してアドレス電極も配されている。

0026

まず、背面ガラス基板１には、表示放電のための一対のバス電極９が形成される。これは例えば銀ペースト等の導電性材料をスクリーン印刷し、これを焼成して容易に得られる。
また、バス電極９は誘電体層３により被覆される。
誘電体層３は、同じくスクリーン印刷等の方法で、低融点ガラスペーストを例えば２０〜３０μｍの厚さに塗布して例えば５５０℃程度で焼成することで、容易に得られる。
そして、誘電体層３の上には、バス電極９と誘電体層３を介して重畳されるごとくに島状の電極（島電極）４が形成される。

0027

島電極４はスクリーン印刷のほか、感光性導電膜によるパターン形成法を用いてもよい。
島電極４の材料は、導電性であって二次電子放出能力が高く、しかもイオン衝撃に強い物質、例えばニッケル、アルミニューム、バリューム等を用いることができる。これらの材料は、微細粉末をインクペースト状にしてスクリーン印刷することができる。また、六硼化ランタンＬａＢ６のような化合物も二次電子放射率が大きく、放電ガスのイオン衝撃に対しても耐久性が高いことが確認されている。これらの物質は導電性のため、従来はＤＣ型ＰＤＰに使用された実績のみであったが、本発明の構造ではこれをＡＣ型ＰＤＰに応用することができる。

0028

島電極４は、導電性であることを要件としているために、そのパターンが画素毎に分離されている必要があるが、形状はいろいろな形が可能である。

0029

図２は図１を上面から見たもので、島電極４のパターンの幾つかの例が図示されている。

0030

各パターンとも、隔壁６により区画されたバス電極９が各画素を形成している。

0031

まず図２Ａは、画素に相当する部分のバス電極９の上に矩形に島電極４が形成されている。

0032

図２Ｂは、相対する島電極４の先端がアンテナ状になっている。この場合、放電はまず島電極４の先端で発生し、直ちに離れた並行電極（電極９に沿った部分）に導かれる。

0033

一般に、各電極９の間の電極間容量を少なくする目的で、電極９の間隔を広げる試みがなされるが、通常の方法では放電電圧が上昇して好ましくない。

0034

しかし、図２Ｂに示す島電極４のパターンによれば、島電極４の先端の間隔がバス電極９よりも互いに近しており、島電極４の先端でアンテナ効果が生じることにより、バス電極９の間隔を広げても電圧の上昇が避けられると同時に電極間容量を少なくすることができ、発光効率が向上する。

0035

図２Ｃの場合には、島電極４がバス電極９に直交する矩形状になっているために、電極形成をする際にバス電極９と島電極４との位置合わせが極めて容易である。

0036

また、図２Ｄは、島電極４を画素に比して小さい面積の点状に分散させていることにより、バス電極９との位置合わせが更に容易になる。
図２Ｄは各画素毎に分割した図２Ａ〜図２Ｃと動作は同一であるが、島電極４が全画面に分散した微小ドット状となっている点で、連続して面状に形成された図２Ａ〜図２Ｃとは島電極４の構造が異なっている。

0037

次に、本発明のＰＤＰの電極構造の他の実施の形態を図４に示す。

0038

本発明の電極構造では、島電極４は導電性の電極であることを要件としており、導電性の電極が一般的には不透明な金属面であるために、これを実際のＰＤＰに応用するためには島電極４を背面側に配し、蛍光面を前面側に配した所謂透過型構造とすることが最適である。
もちろん、各電極が透明または視認性を妨げない細幅の電極であれば、上下電極を逆にした構造、所謂反射型構造でもよい。

0039

図４の構造を説明すると、まず背面側には既に説明した本発明の電極構造で図２Ｃに記載したパターンの島電極４を使用した図をその一例として示してある。
バス電極９は、一般的な所謂３電極ＰＤＰの構造と同じく、一対のストライプ状電極として複数のペアーで横方向に伸長している。
島電極４は、各画素毎に一対の電極として上記バス電極９に交叉して対峙している。
サステインパルスはこの一対のバス電極９に印加され、誘電層３による静電容量によって静電容量的に結合した島電極４に電圧が印加される。

0040

なお、図４に例として採用した島電極４のパターンでは、バス電極９の上の誘電体層３の一部が放電空間に露出している場合もあるが、誘電体層３の二次電子放射率は島電極４のそれよりも低いために、この露出部分が放電することはなく、バス電極９が通常のＡＣ型ＰＤＰの放電電極のような働きをすることはない。

0041

一方、前面側には、板ガラスを直接サンドブラスト又は化学エッチングして溝１３を形成したガラス基板１２を配置する。
ガラス基板１２の溝１３の内部には、その頭頂部にストライプ状のアドレス電極１１を配する。前面側ガラス基板１２の溝１３は、背面ガラス基板１のバス電極９の方向と直交する方向に形成されている。また、溝１３を形成したことにより、ガラス基板１２の残りの部分が突起部となるが、この突起部が図２に示した隔壁６となる。即ち、図１では背面ガラス基板１に隔壁６が形成されていたのに対して、図４では前面側ガラス基板１２に隔壁６を形成した構成である。
また、溝１３の内壁面に蛍光体１０が塗布されており、この蛍光体１０は、島電極４に印加されるサステイン電圧による放電から発生する紫外線によって励起発光する。

0042

なお、アドレス電極１１を背面側に積層した構成も可能である。

0043

次に、本発明のＰＤＰの電極構造のさらに他の実施の形態を示す。

0044

図５Ａに斜視図を示し、図５Ｂに断面図を示すごとく、この実施の形態では、島電極４が図４よりも幅広に形成され、略正方形状となっている。また、島電極４の外側の部分を覆って、島電極４の中央部上に開口１５を有するカバーガラス１４が覆っている。
この構造は、分解斜視図を図６に示すごとく、バス電極９が形成された背面ガラス基板１、誘電層３、島電極４、開口１５を有するカバーガラス１４を積層して構成される。カバーガラス１４の開口１５は、２つの島電極４に対応した長さに形成され、幅は島電極４の幅よりも小さくなっている。島電極４の開口１５下の部分は、放電区間に直接露出することになる。

0045

この実施の形態では、カバーガラス１４の開口１５によって、島電極４の放電に寄与する部分の面積を規定することができる。

0046

また、この実施の形態では、図１に示したごとく背面側に隔壁６を設けた構成、図４に示したごとく前面側ガラス基板１２に隔壁６を設けた構成の、いずれの構成も可能である。このうち、背面側に隔壁６を設けた構成を図７Ａ（斜視図）及び図７Ｂ（断面図）に示す。

0047

図７Ａ及び図７Ｂでは、カバーガラス１４の開口部１５上に重畳するように隔壁６が設けられている。また、図１では隔壁６をバス電極９に直交する方向のみに形成していたのに対して、隔壁をバス電極９と平行な方向及び直交する方向に形成して、隔壁６により各開口部１５を区画分けしている。

0048

なお、この図７Ａ及び図７Ｂの構成に対して、図示は省略するが、さらに、隔壁６の内壁及びカバーガラス１４の開口部１５以外の部分に蛍光体を塗布して、所謂反射型蛍光面を形成することも可能である。

0049

次に、本発明のＰＤＰの電極構造のさらに別の実施の形態を、図８及び図９に示す。図８はＰＤＰの背面側の斜視図を示し、図９はＰＤＰの断面図を示す。

0050

この実施の形態では、特に、図７Ａ及び図７Ｂと同様に背面側に形成した隔壁６に対して、その上面の一部及び内壁の一部に導電膜を塗布形成することにより、アドレス電極１６を構成している。アドレス電極１６は、図８及び図９中、隔壁６上面の右側と隔壁６の右内壁の上部に形成されて、バス電極９の方向に直交する方向に延びるように形成されている。アドレス電極１６が背面側にある隔壁６に設けられているため、前面側にはアドレス電極を設ける必要がない。

0051

さらに、隔壁６の内壁及びカバーガラス１４の開口部１５以外の部分に、蛍光体１７が塗布されている。そして、前面側ガラス基板１８の背面側（放電空間側）の面にも、隔壁６間の放電空間に対向するように、蛍光体１７が塗布されている。これにより、隔壁６で各画素に区画分けされた放電空間において、側壁から下面の一部まで、並びに上面に、広く蛍光体１７が形成されており、蛍光体１７の量を多くすることができることから、放電による発光量を大きくして、より明るい表示を行うことができる。

0052

そして、本発明の構成を適用して、導電性のカソード材料により島電極４を形成していることにより、島電極４により静電容量を集中させることができ、上述のように背面側に隔壁６を形成して各画素を隔壁６によって分離させることが可能になるものである。そして、この隔壁６の一部に導電膜を形成してアドレス電極１６を構成しているため、バス電極９・島電極４・アドレス電極１６をいずれも背面側に形成しており、これにより、前面側ガラス基板１８等の前面側の構成を簡略化することができる。

0053

また、図９の実施の形態を変形した形態の断面図を、図１０に示す。図１０に示す形態では、前面側ガラス基板１８に断面が形状の凹部１９を設け、この凹部１９の内面に蛍光体１７を形成している。これにより、前面側ガラス基板１８の凹部１９によって、上面の蛍光体１７の面積（体積）を図９の構成よりも増やすことができるため、放電による発光量をさらに増大させることができる。

0054

また、図８に示される格子状の隔壁６の上に形成したアドレス電極１６と、図１０に示される前面側ガラス基板１８に設けた凹部１９を組み合わせることで、アドレス電極１６のうちバス電極９と直交する部分は前面側ガラス基板１８と接触していて空間に露出する部分が少ないためにアドレス電極としては働かず、アドレス電極１６のうちバス電極９と平行なせり出し部分がアドレス動作を行う。つまり、隔壁６の上にアドレス電極１６を形成すると、隣接画素との間での誤動作が心配されるが、このアドレス電極１６のせり出し部分と前面ガラス基板１８の凹部１９との組み合わせにより、隣接画素との誤動作が防がれている。

0055

本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

0056

本発明の電極構造を示す画素部分の展開斜視図である。
Ａ〜Ｄ 本発明の電極パターン例を示す図である。
Ａ 本発明の電極構造の模式的断面図である。 Ｂ 従来の電極構造の模式的断面図である。 Ｃ図３Ｂの変形である従来の構造の模式的断面図である。
本発明の電極構造を有するＰＤＰの他の実施の形態を示す図である。
Ａ 本発明の電極構造を有するＰＤＰのさらに他の実施の形態の斜視図である。 Ｂ図５ＡのＰＤＰの断面図である。
図５ＡのＰＤＰの分解斜視図である。
Ａ図５ＡのＰＤＰの背面側に隔壁を設けた構成の斜視図である。 Ｂ図７ＡのＰＤＰの断面図である。
本発明のさらに別の実施の形態のＰＤＰの背面側の斜視図である。
本発明のさらに別の実施の形態のＰＤＰの断面図である。
図８及び図９の構成を変形した形態のＰＤＰの断面図である。

0057

１背面ガラス基板
２サステイン電極
３誘電体層
４島電極
５二次電子放射層兼保護層（ＭｇＯ層）
６隔壁
７静電容量
８中間電極
９バス電極
１０，１７蛍光体
１１，１６アドレス電極
１２，１８ 前面側ガラス基板