JP2002110050A

JP2002110050A - プラズマ表示パネル

Info

Publication number: JP2002110050A
Application number: JP2000338357A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajiyama; 博司梶山; Akira Kato; 加藤　　明; Kenichi Kizawa; 賢一鬼沢; Tetsuo Minemura; 哲郎峯村; Kazuo Kamiya; 一夫上谷; Yasushi Ihara; 靖井原; Shiro Takigawa; 志朗瀧川; Koichi Nose; 功一能勢; Isao Tokomoto; 勲床本; Yasuhiro Koizumi; 康浩小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12
Also published as: KR20020025672A; US20040130267A1; TW573308B; US20020047816A1

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ表示パネルに設けられる電極保護膜
について、耐スパッタ性や二次電子放出特性を高めるこ
とである。【解決手段】表示電極７が配線されている前面板９と
アドレス電極３が配線されている背面板４とを有し、前
面板９と背面板４との間に形成される放電ガス空間の放
電により画像を表示する交流型プラズマ表示パネルにお
いて、前面板９に設けられる誘電体層６を覆う金属酸化
物からなる保護膜５を、以下のように構成する。保護膜
５を、前記誘電体層６と保護膜５との界面に対して垂直
な方向に伸びる柱状組織が互いに接して密に充填された
構造とし、この柱状組織が基板面積１μｍ^２あたりに４
００個以上となるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ表示パネ
ルに関するもので、特に結晶形状と電気物性に優れた電
極保護膜を有するプラズマ表示パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ表示パネルに用いる電極保護膜
は、放電ガス中のイオンの衝撃に対する耐スパッタ性、
さらにイオン衝突による高効率の二次電子放出等一定の
特性を備えることが要求される。

【０００３】そして、この電極保護膜を形成するために
用いられてきた従来の方式は、月刊ディスプレイ、平成
１２年２月号、５４−５８頁にあるように、電子ビーム
蒸着法により作製されるのが主である。これによれば、
成膜時の酸素圧力により基板単位面積あたりの柱状結晶
の数や結晶配向が変化することが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマ表
示パネルの電極保護膜に要求される耐スパッタ性や二次
電子放出等の特性は、電極保護膜の組成にかかる結晶の
性状により影響されると考えられる。即ち、保護膜を形
成する結晶柱の柱状組織の数密度等により影響されると
考えられる。

【０００５】しかし、従来の電子ビーム蒸着法に基づい
て形成されたプラズマ表示パネル用電極保護膜は、膜を
構成する柱状組織が粗く大きな組織に形成されており、
組織の緻密性が低く、膜自体の物理的及び化学的な安定
性にも欠けることがわかった。

【０００６】また、従来の方式により形成されたプラズ
マ表示パネル用電極保護膜にあっては、膜が形成される
基板との界面近傍に形成される結晶性の低い金属酸化物
の物理的強度の低下が保護膜の薄膜化を妨げている一因
になっていると考えられる。従って、膜自体の物理的な
安定性が高く、かつ基板表面から直ちに良好な結晶が成
長することが望ましいと考えられる。

【０００７】さらに、プラズマ表示パネル用電極保護膜
に要求される特性は、保護膜を形成する結晶配向に影響
されることもあると考えられ、特定の結晶配向が優勢と
なるのが望ましい場合があると考えられる。ここで、結
晶配向とは、例えば＜１１１＞配向の例により説明する
と、基板の法線方向の結晶軸が＜１１１＞であることを
指す。また、＜１１１＞配向の比率とは、Ｘ線回折測定
から求められる＜１１１＞結晶面による回折ピーク強度
と、他の結晶面によるすべての回折ピーク強度の和の比
で定義される。

【０００８】そして、従来技術によると、成膜条件を適
宜に調節することにより特定の結晶配向の比率が大きな
膜が得られるようにすると、柱状組織の数密度の小さい
緻密性の低いものとなることがあった。従って、柱状組
織の緻密性と、望ましい特定の結晶配向の比率を大きく
することの双方の要請を同時に満たすことはできないと
いう問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、結晶組織が緻密に形成
される等により、耐スパッタ性や二次電子放出等の特性
に優れた電極保護膜を備えるプラズマ表示パネルを提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】金属酸化物からなる膜の
結晶組織について検討したところ、膜の物理的な安定性
を高め、プラズマ表示パネルの電極保護膜としての性能
を向上させるために、膜を構成する柱状組織の太さをよ
り小さくし、より緻密な組織を形成することが好ましい
ことが判った。さらに、該緻密な組織を維持したまま、
基板表面の法線方向における結晶軸を制御できることが
好ましいことが判った。

【００１１】かかる観点から、本発明にかかるプラズマ
表示パネルにあっては、表示電極が配線されている前面
板とアドレス電極が配線されている背面板を有し、前面
板と背面板との間の放電ガス空間の放電により画像を表
示する交流型プラズマ表示パネルにおいて、前記前面板
の誘電体層を覆う金属酸化物からなる保護膜を有し、該
保護膜が、前記誘電体層と該保護膜との界面に対して垂
直な方向に伸びる柱状組織が互いに接して密に充填され
た構造に形成されており、該柱状組織が基板面積１μｍ
^２あたりに４００個以上に形成されている（請求項
１）。

【００１２】さらに、前記多数の柱状組織の数を、１μ
ｍ^２あたり５００個以上に形成することもできる（請求
項２）。また、前記保護膜の形成にかかる柱状組織を、
前記基板との界面から膜の表面まで一連の結晶組織に形
成することもできる（請求項３）。そして、前記保護膜
を形成する金属酸化物として酸化マグネシウムを選ぶこ
とができる（請求項４）。

【００１３】上記保護膜が形成された本発明にかかるプ
ラズマ表示パネルにあっては、該保護膜の組織が緻密で
あることにより、耐スパッタ性が高い等、交流型プラズ
マ表示パネルの動作にとって好ましい特性を与えること
ができる。これにより、本発明にかかるプラズマ表示パ
ネルにあっては、その保護膜の膜厚を３００ｎｍ以下に
することも可能である（請求項５）。

【００１４】また、本発明のプラズマ表示パネルに形成
される上記保護膜について、法線方向の結晶軸を、＜１
１１＞、＜２２０＞、＜１００＞、＜３１１＞よりなる
群から選ばれた一つ又は二つ以上により形成することが
できる（請求項６）。これにより、本発明のプラズマ表
示パネルについて、その保護膜についての二次電子放出
係数を大きくすることができる。

【００１５】さらに、プラズマ表示パネルの誘電体層を
覆う保護膜には、以上記述した耐スパッタ性、二次電子
放出係数の他に、電荷を蓄積する能力に関する要求があ
る。交流型プラズマ表示パネルの表示電極にバイアス電
圧が印加されると、保護膜表面には電荷が蓄積される。
電荷蓄積量により、放電開始電圧および放電停止電圧が
決定される。交流型プラズマ表示パネルの電荷蓄積量が
大きいほど、放電開始電圧は低下し、さらに放電開始電
圧と放電停止電圧の差で定義される動作マージンの電圧
が大きくなる。

【００１６】以上の理由により、保護膜の電荷蓄積能力
の向上は、交流型プラズマ表示パネルの放電の高効率化
および安定化にとって望ましい。保護膜の電荷蓄積能力
は保護膜の電気抵抗に強く依存する。概して、電気抵抗
は、膜中の不純物濃度に依存して変化する。さらに、電
気抵抗は、膜厚にも依存し、膜厚の減少により増加す
る。本発明にかかるプラズマ表示パネルにあっては、そ
の誘電体層を覆う保護膜は膜全般にわたって高い結晶性
を具備しているので、不純物制御と膜厚の両方による電
気抵抗、すなわち電荷蓄積能力の制御が容易である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態であ
る交流型プラズマ表示パネルについて、その一画素を構
成する部分を表す拡大図である。図１（ａ）は斜視図で
あり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図で
ある。

【００１８】プラズマ表示パネルは、図１（ａ）に示さ
れるように、前面板９と背面板４とが対向するように設
けられている。背面板４には、一画素の表示のための三
種類の蛍光体１Ｒ、１Ｇ、１Ｂが互いに隔壁２で隔てて
備えられている。この三種類の蛍光体１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ
により、一つの画素を各色に表示できるように構成され
ている。

【００１９】また、背面板４には、Ｙ軸方向に沿って配
設されたアドレス電極３が設けられている。このアドレ
ス電極３は、前記三種類の蛍光体の各々に一つを対応さ
せるように設けられている。

【００２０】また、前面板９には、表示電極７が、前記
アドレス電極３と直交するようにＸ軸方向に沿って配設
されている。また、表示電極７には、これに沿うよう
に、バス電極８が付設されている。一般に、表示電極７
は透明とされ、バス電極８は金属により形成される。

【００２１】表示電極７及びバス電極８は、誘電体層６
に埋設するように設けられている。誘電体層６は、鉛ガ
ラスにより形成することができる。そして、誘電体層６
の表面に保護膜５が設けられる。この保護膜５について
は、後に詳しく説明する。

【００２２】前面板９と背面板４との間に形成される放
電ガス空間には、放電ガスとして、所定の圧力及び配合
量とされたネオン（Ｎｅ）やキセノン（Ｘｅ）が封入さ
れる。そして、前記アドレス電極３、表示電極７、バス
電極８に所定の駆動電圧が印加されると、前記放電ガス
のプラズマ放電に伴う蛍光体１Ｒ等の発光により、前面
板９より外部に可視光が放射され、当該画素による表示
が行われる。

【００２３】上記誘電体層６を覆う保護膜５は、金属酸
化物により形成される。中でも、保護膜５を酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）により形成するのが好ましい。そし
て、この保護膜５は、後述する方法で成膜されることに
より、以下のように形成されている。

【００２４】保護膜５は、その組織の基本構成単位が小
さくされ、膜の組織が緻密にされている。即ち、当該膜
と誘電体層との界面から膜の表面の方向に延びるように
成長した柱状組織の一つを単位とし、かかる柱状組織が
多数充填された構造に形成されている。そして、この柱
状組織の数密度が大きくされており、該柱状組織の数に
して、例えば、膜厚６００ｎｍで基板面積１μｍ^２あた
り４００個以上となるように形成される。また、膜厚１
００ｎｍで基板面積１μｍ^２あたり５００個以上に形成
されることもできる。そして、膜厚１００ｎｍで基板面
積１μｍ^２あたり、略２５００個に形成されることもで
き、略３０００個に形成されることもできる。また、膜
厚６００ｎｍで基板面積１μｍ^２あたり、略１５００個
に形成されることもでき、２０００個に形成されること
もできる。

【００２５】また、保護膜５について、その膜の形成に
かかる柱状組織の数密度が大きく形成されているので、
膜の表面積も大きくなる。また、保護膜５の形成にかか
る柱状組織が、誘電体層６との界面から直ちに成長し、
保護膜５の表面に至るまで一連の組織に形成されたもの
にされている。

【００２６】このように、この保護膜５は、その組織を
構成する一定の単位が小さくされ緻密な組織とされてい
るので、その物理的および化学的な安定性が高くされた
ものとなる。また、保護膜５は、該膜に対する基板とな
る誘電体層６に対して緻密に密着したものにされてい
る。これにより、かかる保護膜５が設けられることによ
り、プラズマ表示パネルとして以下の意義がある。

【００２７】上記保護膜５によると、プラズマ表示パネ
ルを動作させた場合の放電ガス中のイオン衝撃によるス
パッタに対して耐久性の高いものにできる。即ち、保護
膜５の形成にかかる柱状組織の数密度が大きくされてい
るので、保護膜５の金属表面積の１原子層を剥ぎ取るた
めに必要な衝突イオン数が増すことになり、耐スパッタ
性能を高くすることができる。

【００２８】また、保護膜５の柱状組織が、誘電体層６
との界面から直ちに成長し一連の組織に形成されている
ことから、保護膜５の全領域において耐スパッタ性能を
実現することができる。また、保護膜５の膜の表面積が
大きいことから、保護膜５からの二次電子放出が高めら
れたものにでき、二次電子放出係数を大きくできる。

【００２９】このように、保護膜５について、耐スパッ
タ性や二次電子放出において優れていることから、保護
膜５の膜厚を薄くすることもできる。例えば、保護膜５
の膜厚を３００ｎｍ以下にすることもできるので、プラ
ズマ表示パネルの製造に要する時間を短縮することが可
能となり、また製造コストを低減することも可能とな
る。

【００３０】また、以上の保護膜５にあっては、その膜
の組織が緻密に充填されているので、保護膜の膜の面積
を増大させるために凹凸形成のためのエッチングを施す
等する必要がない。かかる点からも、プラズマ表示パネ
ルの製造に要する時間を短縮することができ、製造コス
トを低減することも可能となる。

【００３１】また、以上の保護膜５にあっては、保護膜
５からの二次電子放出係数が高いことにより、プラズマ
表示パネルを動作させるための放電開始電圧や放電維持
電圧が低くなる。これにより、放電に伴う消費電力を低
減することができる。

【００３２】また、保護膜５の法線方向の結晶配向を、
＜１１１＞、＜２２０＞、＜１００＞、＜３１１＞のい
ずれか、またはこれらの任意の組み合わせが任意の割合
に調整できる。また、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）によ
り保護膜５を形成する場合には、ＭｇＯ結晶は、＜１１
１＞結晶軸方向にもっとも二次電子が放出されやすいと
考えられる。さらに、膜の結晶配向を任意に組み合わせ
ることで、二次電子の放出特性を制御することもでき
る。

【００３３】次に、上記保護膜５を成膜する方法につい
て以下に説明する。

【００３４】保護膜５は、電子ビーム照射によって蒸発
した膜原料が高周波コイル内を通過して基板（誘電体層
６）に堆積させるイオンプレーティング方式の真空成膜
装置を用いて成膜することができる。該成膜法は村山法
と呼ばれているが、高周波コイル内で囲まれている空間
内でイオン化された膜原料を、基板に印加した負のバイ
アス電圧で加速しながら基板上に堆積させることを特徴
にしている。

【００３５】そして、膜原料としてＭｇＯ等の金属酸化
物のペレットを使用し、酸素ガスを真空成膜装置の真空
成膜室（真空チャンバ）内に供給することにより、誘電
体からなる基板上に金属酸化物からなる保護膜５を目標
の膜厚となるように形成する。保護膜５を形成するにあ
たり、成膜時の酸素ガスの供給が必須である。電子ビー
ム照射により膜原料である金属酸化物を蒸発させると、
膜原料から酸素原子が脱離しやすいので、酸素ガスの供
給なしで作製した膜は酸素欠損状態になりやすい。その
ため、成長表面には常に酸素ガスを供給する必要があ
る。酸素ガスとして、Ｏ_２の他に、Ｏ_３を供給しても良
い。このように、酸素ガスを供給しつつ成膜を行うこと
で、６００ｎｍ程度の膜厚としても可視光に対する透明
性を高くできる。

【００３６】また、保護膜５の形成にかかる柱状組織の
数密度は、酸素ガス圧力を上昇させるに伴って大きくす
ることができる。また、保護膜５の二次電子放出係数お
よび耐スパッタ性能の観点から、成膜時の酸素ガス圧力
を１．０×１０^−２Ｐａ以上とするのが好ましい。かか
るガス圧力とすることにより、二次電子放出係数および
耐スパッタ性能を高め得るからである。さらに、成膜時
の酸素ガス圧力を４．５×１０^−２Ｐａ以上とするのが
より好ましい。これにより、保護膜５の二次電子放出係
数及び耐スパッタ性能をさらに高める得るからである。

【００３７】以上に説明した成膜時の酸素ガス圧力との
関係に基づく保護膜５の二次電子放出係数及び耐スパッ
タ性能に関して、成膜速度を毎秒５ｎｍ以下とすると良
好に実現できる。一方、成膜速度を毎秒５ｎｍより大き
くする場合であっても、基板温度を高くすると、例えば
基板温度を１５０℃程度以上とすると、上記成膜時の酸
素ガス圧力との関係に基づく保護膜５の二次電子放出係
数及び耐スパッタ性能を維持することができる。

【００３８】また、保護膜５の結晶配向について、基板
表面に垂直な方向では成膜条件により＜１１１＞、＜２
２０＞、＜１００＞、＜３１１＞の結晶配向が得られる
が、成膜時の酸素ガス圧力の上昇に伴い、＜１１１＞配
向の比率を大きくすることができる。また、この結晶配
向については、成膜時の基板温度も影響し、基板温度を
高くするほど＜１１１＞配向を優勢にすることができ
る。従って、基板温度と酸素ガス圧力を同時に調整する
ことにより、＜１１１＞配向の膜を容易に得ることがで
きる。

【００３９】そして、金属酸化物を保護膜５として成膜
するにあたり、成長表面での酸素ガス圧力が高い方が膜
の結晶性を高くすることができる。ここで、結晶の成長
表面での酸素ガス圧力を大きくし、一方で真空排気装置
の負担を減らす方法として、酸素ガスを基板方向に指向
性のあるビームにして照射する方法がある。

【００４０】そして、かかる酸素ガスを指向性のあるビ
ームにして基板方向に照射するにあたり、該酸素ビーム
を基板に対して斜め方向から入射させ、基板で反射した
酸素ビームが酸素導入口に直接戻らないようにするこ
と、さらに、反射した酸素ガスビームが真空排気装置の
排気口に直接入り込むようにすることができる。これに
より、酸素ガスの真空成膜室内での残留圧力を下げるこ
とができる。

【００４１】このように、指向性を有する酸素ガスビー
ムを用いると、真空成膜室内に導入される酸素ガスにつ
いて、ガス導入口から基板の方向に運動方向を偏らせる
ことができる。かかる酸素ガスビームを基板表面に向け
て照射すると、供給される酸素ガスの圧力自体につい
て、膜の成長表面でおよそ１．０Ｐａにまで高めること
もできる。

【００４２】ここで、以上の指向性のある酸素ガスビー
ムに対して等方的な運動している酸素ガスは指向性を持
たない。この指向性を持たない酸素ガスを熱平衡状態に
あると呼ぶのに対して、運動方向が偏っている酸素ガス
は非平衡状態にあると呼ぶ。非平衡状態にある酸素ガス
の平均運動エネルギーは、その生成プロセスに起因し
て、熱平衡状態の平均運動エネルギーよりも大きいの
で、成長表面での酸素ガスの解離と酸化反応を促進する
効果がある。

【００４３】また、金属酸化物からなる膜の全面にわた
って膜質を均質化するには、酸化反応を成長表面の全面
で均等に進行させることが望ましい。この酸化反応を成
長表面の全面で均等に進行させるにあたり、酸素ビーム
の広がり角度、ビーム圧力、酸素ガス導入口の数等を調
節することができる。

【００４４】以上に説明した指向性のある酸素ガスビー
ムは、以下のようにして生成することができる。第一段
階として、任意の圧力に加圧した酸素ガスを微細な孔か
ら噴出させる。微細な孔の形状、大きさを選ぶことで、
成長表面での酸素ガスの圧力分布を調節できる。酸素ガ
スに任意のガスを添加することもある。

【００４５】第二段階として、噴出した酸素ガスの中心
部だけを、次なる微細な孔を用いてさらに選別して、真
空成膜室内に導入する。酸素ガスの中心部だけの選別回
数を増やせば、酸素ガスの非平衡度すなわち指向性を順
次高めることができるが、一方で酸素ガスの圧力は順次
低下する。

【００４６】前記酸素ガスビームを真空成膜室内に設置
される高周波コイル内を通過させて膜の成長表面に照射
することで、酸化反応をより促進させることができる。
即ち、酸素ガスビームを高周波により反応性の高い状態
に効率よく励起することにより、酸化反応をより促進さ
せることができる。

【００４７】前記酸素ガスビームは、連続ビームでも、
不連続ビームであっても良い。不連続ビームは、連続ビ
ームをチョッピングすることで生成できる。不連続な酸
素ガスビームを用いると、酸素ガスの圧力を高くするこ
とができるので、連続ビームを用いるよりも成長表面で
の結晶成長がより促進される場合がある。

【００４８】

【実施例】本発明の実施例として、プラズマ表示パネル
を構成する前面板９の誘電体層６を覆う保護膜とできる
保護膜５を形成した。実施例にかかる保護膜５を成膜す
るにあたり、電子ビーム照射によって蒸発した膜原料が
高周波コイル内を通過して基板上に堆積するイオンプレ
ーティング方式の真空成膜装置を用いた。該成膜法は村
山法と呼ばれる方式であるが、高周波コイル内で囲まれ
ている空間内でイオン化された膜原料を基板（誘電体層
６）に印加した負のバイアス電圧で加速しながら基板上
に堆積させる方式により行った。

【００４９】また、膜原料としてＭｇＯペレットを使用
し、ＭｇＯからなる保護膜５を誘電体のガラス基板（誘
電体層６）上に形成した。そして、酸素ガスとして、前
記熱平衡状態にある酸素ガスを真空成膜装置の真空成膜
室内に２．０×１０^−２Ｐａの圧力として導入した。

【００５０】さらに酸素ガスとして、前記非平衡状態に
ある酸素ビームについても真空成膜室内に導入した。こ
の非平衡状態にある酸素ビームの導入を以下のようにし
て行った。酸素ガス（Ｏ_２）を１．０ｋｇ／ｃｍ^２に加
圧した後、直径０．５ｍｍの噴出孔より噴出させた。そ
して、噴出させた酸素ビームを、一般にスキマーと呼ば
れる選別孔により、その中心部のみ取り出すようにし
た。前記スキマーと呼ばれる選別孔として直径１．０ｍ
ｍの孔が空けられたものを用いた。そして、このスキマ
ーによる選別から除外された酸素ガスが真空成膜室内に
流入しないように隔離された室内から排気した。

【００５１】前記噴出孔と選別孔との距離を調整するこ
とにより選別した酸素ビームの非平衡度を調節できる
が、本実施例にかかる保護膜５を形成するにあたって
は、噴出孔と選別孔との距離を５ｍｍとした。これによ
り、選別した酸素ビームの速度をマッハ１．３とした。

【００５２】そして、この酸素ビームを前記高周波コイ
ル内を通過させ、基板表面に対する法線に対して１５度
をなす方向から基板上に直接に照射した。この酸素ビー
ムの基板での照射面積は、およそ２０００ｍｍ^２であっ
た。また、酸素ビームの圧力は３．５×１０^−１Ｐａで
あった。そして、酸素ビーム照射前における真空容器の
圧力は２×１０^−４Ｐａであったが、酸素ビーム照射中
にあっては２．０×１０^−２Ｐａまで上昇した。

【００５３】また、実施例にかかる保護膜５を成膜する
にあたり、高周波電力として前記高周波コイルに１．５
ＫＷの高周波を印加した。また、直流バイアス電圧とし
てマイナスの直流バイアスを基板に印加し、その電圧値
として１００から４００Ｖを基板に印加した。また、保
護膜５を成膜するにあたり、ガラス基板を基板加熱ヒー
タにより１５０℃に加熱した。また、保護膜５を成膜す
るにあたり、成膜速度を毎秒１．５ｎｍとした。

【００５４】そして、実施例１として保護膜５の膜厚が
１００ｎｍとなるように形成し、実施例２として保護膜
５の膜厚が６００ｎｍとなるように形成した。

【００５５】一方、比較例として、ＭｇＯからなる保護
膜を、電子ビーム蒸着により形成した。そして、この比
較例の保護膜を形成するにあたり、酸素ガスを１．３×
１０^−２Ｐａ程度として真空成膜室に供給した。また、
基板温度は２５０℃、成膜速度を毎秒１ｎｍとした。

【００５６】［実験１］保護膜の膜組織の観察実施例１、実施例２及び比較例にかかる保護膜５をガラ
ス基板上に形成し、以下の観察を行った。

【００５７】実施例１、実施例２及び比較例の保護膜５
について、原子間力顕微鏡及び走査型電子顕微鏡によ
り、組織の観察を行った。図２及び図３は、原子間力顕
微鏡により得られた保護膜５の表面の観察像である。図
２及び図３の観察像において、縦及び横の一片の長さは
それぞれ１．０μｍである。図２（ａ）は実施例１の観
察像であり、図２（ｂ）は実施例２の観察像である。図
３は、比較例の観察像である。

【００５８】図２、図３に示される観察像を得るにあた
り、以下の条件で観察を行った。原子間力顕微鏡をコン
タクトモードとし、実施例１、２及び比較例の保護膜の
表面について、１μｍを１Ｈｚの速度で探針を走査して
行った。この探針として、シリコン上に金がコーティン
グされた針状のものを使用した。また、この探針は、バ
ネ定数が０．１２Ｎ／ｍであり、共振周波数が１２ｋＨ
ｚであった。

【００５９】図４は、走査型電子顕微鏡により得られた
保護膜５の表面及び断面の観察像である。図４（ａ）は
実施例１の観察像であり、図４（ｂ）は実施例２の観察
像である。図５は比較例の保護膜の観察像である。

【００６０】図４及び図５に示す観察像中の点間隔は
０．１μｍに相当する。また、図４、図５に示される観
察像を得るにあたり、以下の条件で行った。

【００６１】得られた実施例１、実施例２及び比較例に
ついて、基板ごと表面に垂直に切断し、その切断面に白
金スパッタコーティングを施して観察用の試料とした。
観察した倍率について、実施例１を１０万倍とし、実施
例２を５万倍とし、比較例を５万倍として行った。ま
た、試料の表面より斜め上方に６０度の角度をなす方向
から観察した。

【００６２】図２及び図４により、実施例１、実施例２
の保護膜５について、組織の構造を確認することができ
る。即ち、実施例の保護膜５について、ガラス基板との
界面から略垂直に互いに沿うように表面に向かって成長
した柱状組織の形成が見られ、この柱状組織の一つを組
織の単位とする多数の柱状組織が充填された構造に形成
されていることが判る。

【００６３】また、実施例１、実施例２の保護膜５につ
いて、図２より以下のことが確認できる。即ち、実施例
１、２の保護膜５にあっては、柱状組織の最表面に位置
する部分は、鋭い角を有する角錐状結晶塊に形成されて
いる。また、実施例１、２の保護膜５にあっては、柱状
組織の一つ一つの輪郭は明瞭に形成され、隣接する柱状
組織の一つ一つの区画を明確に確認できる。また、実施
例１、２の保護膜５にあっては、柱状組織の各々につい
て、その大きさや形にばらつきが少ないことも確認でき
る。

【００６４】そして、図２（ａ）より、実施例１の保護
膜５について、膜表面に露出する柱状組織の数が、基板
表面積１μｍ^２あたり５００個以上に形成されているこ
とが判る。また、図２（ｂ）より、実施例２の保護膜５
について、多数の柱状組織の表面に露出される結晶の突
起の数密度が、１μｍ^２あたり４００個以上に形成され
ていることが判る。

【００６５】また、図４より、実施例１、２の保護膜５
にあっては、ガラス基板との界面から表面に至るまで略
一連の柱状組織に形成されており、その途中で断続され
た部分が殆ど見られない。

【００６６】一方、比較例の保護膜について、図３より
基板表面１μｍ^２あたりの結晶柱の数は１μｍ^２あたり
２００個程度であることを確認でき、実施例よりも少な
いことが判る。さらに、図５により、比較例の保護膜の
組織を確認することができる。比較例の保護膜について
も、保護膜とガラス基板との界面から保護膜の表面に向
かって成長した組織の形成が見られるが、ガラス基板と
の界面近傍では、結晶化度の低い組織に形成され、柱状
組織の形成は見られない。但し、図５よりガラス基板と
の界面近傍はコントラストの差が低く観察されているこ
とから、結晶化度の低い連続状の組織に形成されてい
る。そして保護膜の表面に近づくに従って、柱状組織へ
成長することが確認される。

【００６７】このように、図２及び図４と、図３及び図
５との比較により、実施例１、２の保護膜は、比較例の
保護膜に比べて、以下の特徴があることを確認できた。
即ち、実施例の保護膜にあっては、組織を構成する単位
が小さく、かつ規則正しく形成されており、緻密な組織
に形成されている。また、実施例の保護膜にあっては、
基板との界面から直ちに柱状組織が成長しており、しか
も規則正しく緻密に成長している。

【００６８】［実験２］二次電子放出係数の測定実施例１及び比較例にかかる保護膜１１をステンレス
（ＳＵＳ）板１０上に形成し、以下のようにして二次電
子放出係数の測定を行った。

【００６９】図６（ａ）は、測定に用いた二次電子放出
特性評価装置の概略構成を示す図である。この二次電子
放出特性評価装置によると、図６（ａ）に示されるよう
に、ＳＵＳ板１０の上に形成されたＭｇＯからなる保護
膜１１の表面にＮｅのイオンビーム１２を照射して二次
電子１３を放出させ、ＭｇＯ保護膜１１の前面に配置さ
れたコレクタ１４により二次電子を捕集する。Ｎｅのイ
オンビーム１２を照射しながら、図示しない電流計をも
ちいて、コレクタ電極１４に生じる電流値（Ｉｃ）と基
板に流れる電流値（Ｉｓ）を計測する。二次電子放出係
数（γ）は、γ＝Ｉｃ／（Ｉｓ−（Ｉｃ））により求め
られる。

【００７０】また、コレクタ電極１４とステンレス基板
１０の間には、コレクタ電極１４が正電位となるように
バイアス電圧Ｖｃが印加され、ＭｇＯの保護膜１１より
放出された二次電子１３が全て捕集されるようにされて
いる。このコレクタ電極１４に印加される電圧１５を増
大させながら測定した二次電子１３の飽和電流値から二
次電子放出係数が求められる。

【００７１】この二次電子放出特性の測定を行うにあた
り、Ｎｅイオンビーム１２を５００ｅＶ（エレクトロン
ボルト）の加速エネルギーで照射した。また、この測定
は、室温で行った。

【００７２】図６（ｂ）は、測定結果を示すグラフであ
り、二次電子放出係数のコレクタ電圧依存性を示してい
る。図６（ｂ）において、特性Ａは実施例１の特性を表
し、特性Ｂは比較例の特性を表す。また、図６（ｂ）に
おいて、横軸はコレクタ電圧に対応しており、縦軸は二
次電子放出係数（γ）に対応している。

【００７３】図６（ｂ）より、実施例１の二次電子放出
係数（γ）は約０．５５であり、比較例の二次電子放出
係数は０．３５であり、実施例１の二次電子放出係数が
比較例のそれより大きいことが判った。このことから、
実施例１の保護膜によると、プラズマ表示パネルを動作
させるにあたり、放電開始電圧や放電維持電圧を低電圧
とできることが判った。

【００７４】［実験３］結晶の配向性の測定実施例１、実施例２について、Ｘ線回折により結晶の配
向性についての測定を行った。実施例１について、＜１
１１＞と＜２２０＞配向が観察された。また、実施例２
については、＜１１１＞配向のみ観察された。

【００７５】［実験４］耐スパッタ性の測定実施例２、比較例について、アルゴンプラズマによる耐
スパッタ性の測定を行った。スパッタ装置には高周波マ
グネトロンスパッタを用い、アルゴンガスを０．５Ｐａ
導入した。試料は、幅１ミリメートルのスリットのある
タングステン製のマスクで被覆し、放電電極の同じ場所
に配置した。そして、高周波電力１００Ｗにて１時間、
アルゴンプラズマに曝露した。スパッタ量の測定には、
原子間力顕微鏡を［実験１］と同様の条件にて使用し、
マスク境界部の段差を測定することで、スパッタ量の評
価を行った。

【００７６】その結果、実施例２のスパッタ量は、比較
例のそれの半分以下であった。このことから、実施例２
によると、従来手法に比べて２倍以上のスパッタ耐久性
を有することがわかった。市販されているプラズマ表示
パネルに用いられるＭｇＯ薄膜の典型的な厚さは６００
ｎｍ程度であることを考慮すると、本膜は膜厚が３００
ｎｍ程度であっても、従来膜と同程度の耐久性を持つと
判断できる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
表示パネルにあっては、その誘電体層を覆う保護膜につ
いて、基板との界面から膜の表面の方向に延びるように
成長した柱状組織の一つを単位とし、かかる柱状組織が
多数充填された構造に形成され、この柱状組織の数密度
が大きくされている。即ち、膜の組織を構成する一定の
単位が小さくされ、緻密な組織の膜に形成されている。

【００７８】そして、かかる保護膜を有してなる本発明
のプラズマ表示パネルによると、耐スパッタ性が高く、
また二次電子放出係数が大きいという効果を奏すること
ができる。これにより、プラズマ表示パネルについて、
その動作寿命を長くすることや製造コストを低減するこ
とができ、また、動作時の消費電力を低減させ得るとい
う効果を奏することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）交流型プラズマ表示パネルの一画素に対
応する部分を表す図である。（ｂ）図１（ａ）のＩ−Ｉ線矢視図である。

【図２】（ａ）実施例１の保護膜の表面の観察像を表す
顕微鏡写真である。（ｂ）実施例２の保護膜の表面の観察像を表す顕微鏡写
真である。

【図３】比較例の保護膜の表面の観察像を表す顕微鏡写
真である。

【図４】（ａ）実施例１の保護膜の表面及び断面の観察
像を表す顕微鏡写真である。（ｂ）実施例２の保護膜の表面及び断面の観察像を表す
顕微鏡写真である。

【図５】比較例の保護膜の表面及び断面の観察像を表す
顕微鏡写真である。

【図６】（ａ）二次電子放出特性評価装置の概略図であ
る。（ｂ）二次電子放出特性の測定結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１Ｒ第一の蛍光体１Ｇ第二の蛍光体１Ｂ第三の蛍光体２隔壁３アドレス電極４背面板５保護膜６誘電体層７表示電極８バス電極９前面板１０ステンレス基板１１ＭｇＯ保護膜１２Ｎｅイオンビーム１３二次電子１４コレクタ電極１５コレクタ電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鬼沢賢一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者峯村哲郎茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者上谷一夫兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内 (72)発明者井原靖兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内 (72)発明者瀧川志朗兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内 (72)発明者能勢功一兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内 (72)発明者床本勲兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内 (72)発明者小泉康浩兵庫県西宮市田近野町６番107号新明和工業株式会社開発センタ内Ｆターム(参考） 4K029 BA43 BB08 BD00 CA03 CA04 DD02 5C040 FA01 GE01 GE07 5C058 AA11 AB01 BA02 BA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示電極が配線されている前面板とアド
レス電極が配線されている背面板とを有し、前面板と背
面板との間に形成される放電ガス空間の放電により画像
を表示する交流型プラズマ表示パネルであって、前記前面板に設けられる誘電体層を覆う金属酸化物から
なる保護膜を有し、該保護膜が、前記誘電体層と該保護膜との界面に対して
垂直な方向に伸びる柱状組織が互いに接して密に充填さ
れた構造に形成されており、該柱状組織が基板面積１μ
ｍ^２あたりに４００個以上に形成されてなることを特徴
とする、プラズマ表示パネル。
【請求項２】前記柱状組織の数が、さらに基板面積１
μｍ^２あたり５００個以上に形成されていることを特徴
とする、請求項１に記載のプラズマ表示パネル。
【請求項３】前記柱状組織が、前記基板との界面から
膜の表面まで一連の結晶組織に形成されていることを特
徴とする請求項１に記載のプラズマ表示パネル。
【請求項４】前記金属酸化物が酸化マグネシウムであ
ることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ表示パ
ネル。
【請求項５】前記保護膜として形成される膜の膜厚が
３００ｎｍ以下とされることを特徴とする、請求項１に
記載のプラズマ表示パネル。
【請求項６】前記保護膜として形成される膜は、基板
表面の法線方向における結晶軸が、＜１１１＞、＜２２
０＞、＜１００＞、＜３１１＞よりなる群から選ばれた
一つ又は二つ以上により形成されていることを特徴とす
る、請求項１に記載のプラズマ表示パネル。