交流驅動型等離子顯示器及其製造方法
2023-09-23 04:35:25 1
專利名稱：交流驅動型等離子顯示器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及交流驅動型等離子顯示器，以及用於製造交流驅動型等離子顯示器的方法。
背景技術：
作為一種可代替目前主流的陰極射線管(CRT)的圖像顯示器，正以不同方式研究平面屏幕(平板)顯示器。這種平板顯示器包括液晶顯示器(LCD)、電致發光顯示器(ECD)及等離子顯示器(PDP)。其中，等離子顯示器的優勢在於，相對易於形成較大屏幕及獲得較寬視角，對於諸如溫度、磁性和振動之類的環境因素有極好的耐久性，以及壽命長等等。因此，預期等離子顯示器不僅可用於家用背景牆懸掛電視，而且可用於大型公共信息終端。
在等離子顯示器中，向具有充滿包含稀有氣體的放電氣體的放電空間的放電單元施加電壓，且用由在放電氣體中輝光放電而產生的真空紫外線激發每一個放電單元中的螢光層，從而引起發光。即，根據類似於螢光燈的原理來驅動每一個放電單元，並且，一般地，大約數十萬個放電單元放置在一起構成顯示屏。根據向放電單元施加電壓的方法，等離子顯示器基本上分為直流電驅動型(DC型)或交流驅動型(AC型)。每種類型具有優點和缺點。交流驅動型等離子顯示器(下文中也稱為「等離子顯示器」)適用於獲得更高的清晰度，因為例如可以條紋形狀形成用以分隔顯示屏中的各個放電單元的分隔壁。此外，由於用包含電介質材料的電介質層覆蓋電極表面，等離子顯示器具有放電電極較少磨損及壽命長的優勢。
作為等離子顯示器的例子，例如在JP-A 5-307935和9-160525號中的每一個中描述了所謂的三電極型等離子顯示器。
圖1示出了典型的三電極型等離子顯示器的一部分的示意分解透視圖。在該等離子顯示器中，在一對放電維持電極12之間發生放電。在圖1所示的等離子顯示器中，使用熔融玻璃(未示出)將包含玻璃基板的、對應於前面板的第一面板10和包含玻璃基板的、對應於後面板的第二面板20在周圍部分上彼此接合。例如，透過第一面板10看到來自第二面板20上的螢光層25的光發射。
如圖1所示，第一面板10包括透明的第一基板11；以條紋形狀(寬度在約80μm到約280μm)在第一基板11上形成的、包括諸如ITO之類的透明導電材料的放電維持電極12對；在放電維持電極12上形成的用以降低放電維持電極12的阻抗的、包括具有比放電維持電極12的電阻率低的電阻率的材料的總線電極13；在第一基板11和在總線電極13與放電維持電極12上形成的電介質層14；以及在電介質層14上形成的包含MgO的保護膜15。較佳的，在一對放電維持電極12之間的放電間隙G在5×10-6m到1.5×10-4m的範圍內，並且尤其較佳的為少於5×10-5m。
另一方面，第二面板20包括第二基板21；以條紋形狀在第二基板21上形成的多個地址電極(也稱為數據電極)22；在第二基板21以及在地址電極22上形成的電介質材料層23；在電介質材料層23上的相鄰地址電極22之間的區域內形成的、與地址電極22平行延伸的絕緣分隔壁24；以及在電介質材料層23上設置的、並延伸至分隔壁24的側壁表面的螢光層25。當每個螢光層25在等離子顯示器中中進行彩色顯示時，螢光層25由紅色螢光層25R、綠色螢光層25G和藍色螢光層25B構成，並且以預定的順序設置這些顏色的螢光層25R、25G和25B。圖1是部分分解透視圖，在實際的實施例中，第二面板20邊上的分隔壁24的頂部與第一面板10邊上的保護膜15相接觸。包含例如氖(Ne)和氙(Xe)的混合氣體的放電氣體密封在由相鄰分隔壁24、螢光層25與保護膜15包圍的每個放電空間內。
放電維持電極12的投影圖像的延伸方向和地址電極22的投影圖像的延伸方向彼此以直角相交，並且一對放電維持電極12與用於以三原色發光的螢光層25R、25G和25B的一種組合重疊的區域對應於一個像素。由於在一對放電維持電極12之間引起輝光放電，上述類型的這種等離子顯示器稱為是「表面放電型」。此外，一對放電維持電極12與位於兩個分隔壁24之間的地址電極22重疊的區域對應於一個放電單元，並還對應於一個子像素。也就是說，一個放電單元(一個子像素)由一個螢光層25、一對放電維持電極12和一個地址電極22構成。
在驅動等離子顯示器時，例如，緊接著對地址電極22施加比放電單元的放電起始電壓低的脈衝電壓之後，在一對放電維持電極12之間施加電壓。結果，電荷在電介質層14中積聚(用於顯示的放電單元的選擇)，明顯的放電起始電壓降低。然後，可以以比放電起始電壓低的電壓維持一對放電維持電極12之間發生的放電。在放電單元中，受放電氣體中的輝光放電產生的真空紫外線的照射激發的螢光層以螢光材料的彩色特性發光。此外，生成了具有與密封的放電氣體種類相對應的波長的真空紫外線。
如上所述的這種等離子顯示器開始在市場上出現。然而，要求進一步降低功耗，為此，在等離子顯示器中要求更高的發光效率。雖然可能通過增加放電氣體的Xe氣體的分壓來增強發光效率，但是，當增加Xe氣體的分壓時，就引起了驅動電壓(放電電壓)增加或放電時間延時增加的問題。
在如上所述的具有高分壓的Xe的等離子顯示器中，電介質層14形成在第一基板11中的放電維持電極12上，電介質層14最初是通過使用絲網印刷方法施加具有低熔點的、包含例如PbO作為主成分的玻璃糊，然後燒結如此施加的玻璃糊而形成的。從而，包含具有低熔點的玻璃糊的電介質層14成為驅動電壓增加或放電延時時間增加的原因之一。
為了降低驅動電壓，允許電介質層14厚度變薄。然而，當允許包含具有低熔點的玻璃糊的電介質層14厚度薄時，雖然驅動電壓降低，但是引起了亮度隨時間的變化變大的問題。此外，由於包含具有低熔點的玻璃糊的電介質層14具有高的介電常數和大的電容量，因此大量電流流過，從而引起等離子顯示器的電流消耗的增加。
已經研究了一種通過使用化學汽相澱積(CVD)方法形成包含SiOx的電介質層14的方法。由於通過使用化學汽相澱積(CVD)方法形成的包含SiOx的電介質層14的介電常數和4一樣低，並且電容量低，因此電流量小，從而實現電流消耗的減少。此外，由於SiOx是緻密膜，電介質層14的膜厚可以薄，從而避免驅動電壓的增加。然而，在包含普通SiOx的電介質層14中，仍然未解決放電的時間延時的增加的問題。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種交流驅動型等離子顯示器，它無需增加驅動電壓(放電電壓)也無需增加放電時間延時，就能夠實現高效率和低功耗，此外，還提供一種用於製造該交流驅動型等離子顯示器的方法。
可通過一種交流驅動型等離子顯示器來實現本發明的上述目的，該交流驅動型等離子顯示器包括包括形成在第一基板上的多個第一電極以及形成在第一基板和第一電極上的電介質層的第一面板；以及第二面板，第一面板和第二面板在其周邊部分彼此接合，其中，所述電介質層由SiOx構成；以及SiOx中包含的H2O的結合密度為3.0×1020Bonds/cm3或更大。
此外，可通過一種用於製造一種交流驅動型等離子顯示器的方法來實現上述目的，所述交流驅動型等離子顯示器包括形成在第一基板上的多個第一電極，以及形成在第一基板和第一電極上的電介質層的第一面板；以及第二面板，第一面板和第二面板在其周邊部分彼此接合，其中，所述電介質層由SiOx構成，以及SiOx中包含的H2O的結合密度為3.0×1020Bonds/cm3或更大，通過化學汽相澱積方法或物理汽相澱積方法形成所述電介質層。
在根據本發明的交流驅動型等離子顯示器或用於該交流驅動型等離子顯示器的製造方法中(下文中有時統一地簡稱為「本發明」)，作為SiOx中的X的值，可以例示出關係式1.0≤X≤2.0。
根據本發明，電介質層可具有多層構造。在該情況下，要求具有多層構造的電介質層的最外表面層由SiOx構成，並且在該最外表面層中包含的H2O的結合密度為3.0×1020Bonds/cm3或更大。具有多層構造的電介質層的底層可由例如具有低熔點的、包括PbO作為主成分的玻璃糊、不受H2O的結合密度的值的限制的SiOY(例如，這種SiOY滿足關係式1.0≤Y≤2.0，H2O的結合密度小於3.0×1020Bonds/cm3)、氧化鋁或氮化合物構成。在該情況下，這種氮化合物的例子包括SiNX和SiOXNY。電介質層的底層可具有包括從這些材料中選擇出的一種類型的材料的單層結構(單層的底層結構)或包括從這些材料中選擇出的多種類型的材料的多層結構(層疊的底層結構)。
根據本發明，電介質層的厚度為5×10-5m或更少，較佳的是3×10-5m或更少。在該情況下，電介質層的厚度意味著形成在第一基板上的多個第一電極上的電介質層的平均厚度。當電介質層由單個層構成時，就電介質層的下限厚度而言，可以為1.0×10-6m。另一方面，當電介質層由多層構成時，就電介質層的包含SiOX的最上表面層的厚度的下限厚度而言，可以為1.0×10-8m。
根據本發明，在電介質層上形成保護膜不是必須的，但是較佳的。當形成保護膜時，可以防止與第一電極進行離子或電子的直接接觸，結果，可防止第一電極的耗損。保護膜還可起發射放電所需的二次電子的作用。作為構成保護膜的材料，可以是氧化鎂(MgO)、氟化鎂(MgF2)和氟化鈣(CaF2)。在這些材料中，氧化鎂是一種具有諸如高的二次電子發射率、化學穩定性、低濺射率、在螢光層發出的光的波長處的高透光率、以及低放電起始電壓之類的特性的適當材料。此外，保護膜可以具有層疊膜結構，包括從這些材料構成的組中選擇出的至少兩種材料。
根據物理汽相澱積方法(PVD方法)或化學汽相澱積方法(CVD方法)形成電介質層。這種PVD方法的例子更為具體地包括(a)諸如電子束加熱方法、電阻加熱方法和閃光澱積方法之類的各種真空澱積方法；(b)等離子澱積方法；(c)諸如雙澱積濺射方法、DC濺射方法、DC磁控管濺射方法、高頻濺射方法、磁控管濺射方法、離子束濺射方法和偏置濺射方法之類的各種濺射方法；(d)諸如DC(直流)方法、RF方法、多陰極方法、激活反應方法、電場澱積方法、高頻離子電鍍方法和反應性離子電鍍方法之類的各種離子電鍍方法；以及(e)雷射消融方法。
此外，這種CVD方法的例子包括大氣壓力CVD方法(APCVD方法)、降壓CVD方法(LPCVD方法)、低溫CVD方法、高溫CVD方法、等離子CVD方法(PCVD方法、PECVD方法)、ECR等離子CVD方法和光CVD方法。通常，在形成電介質層時，CVD方法可以比PVD方法更容易地控制SiOX中包含的H2O的結合密度的量。
就用於形成電介質層的方法而言，除了上述的例子之外，可使用絲網印刷方法、幹膜方法、塗敷方法(包括旋塗方法)、轉移方法和溶膠凝膠方法。
根據本發明，根據傅立葉變換紅外光譜學(FT-IR)，可使用Pliskin公式來確定SiOX中包含的H2O的結合密度。即，首先，根據下述的公式(1)，確定SiOX中H2O的含量W(單位％按重量計算)。此外，公式(1)中的「-14」和「89」分別是係數。
W＝-14·I3650+89·I3330β (1)在該情況下，
I3650指示出在3650cm-1的吸收強度(μm-1)；以及I3330指示出在3330cm-1的吸收強度(μm-1)。
接著，根據下述的公式(2)，確定結合密度。此外，在公式(2)中，「7.35×1020」表示係數。
H2O(Bonds/cm3)＝Wx×7.35×1020(2)在根據本發明的交流驅動型等離子顯示器中，一個放電單元由形成在第一基板上的一對分隔壁和螢光層(例如紅色螢光層、綠色螢光層和藍色螢光層中的任一螢光層)、以及佔據由一對分隔壁所包圍的區域的第一電極和第二電極構成。然後，在放電單元中密封放電氣體，更為具體的是，在分隔壁包圍的放電空間中密封放電氣體，然後當通過放電空間中的放電氣體中進行的AC輝光放電而產生的真空紫外線照射時，螢光層發光。
在根據本發明的各種類型的實施例的任何一種的交流驅動型等離子顯示器中，可能採用這樣一種構造，其中，在第一面板上形成一對放電維持電極中的一個作為第一電極，另一個形成在第二面板上作為第二電極。為方便起見，將把具有上述的這種構造的交流驅動型等離子顯示器稱為「雙電極型」。在該情況下，一個放電維持電極的投影圖像沿第一方向延伸，另一個的投影圖像沿不同於第一方向的第二方向延伸，一對放電維持電極排列成彼此相對。考慮到交流驅動型等離子顯示器的結構簡化，第一方向和第二方向較佳的為彼此正交，但非必要。
可選地，可採用這樣一種構造，其中，一對放電維持電極形成在第一面板上作為第一電極，所謂的地址電極形成在第二面板上作為第二電極。為方便起見，將把具有上述這種構造的交流驅動型等離子顯示器稱為「三電極型」。在該情況下，可採用這樣一種構造，其中，一對放電維持電極的投影圖像在第一方向中彼此平行延伸，地址電極的投影圖像在第二方向中延伸，一對放電維持電極和地址電極排列成一對放電維持電極面對著地址電極，但構造不限於此。考慮到交流驅動型等離子顯示器的結構簡化，第一方向和第二方向較佳的為彼此正交，但非必要。
在三電極型交流驅動型等離子顯示器中，一對放電維持電極之間的距離本質上是任意的，只要以預定的放電電壓產生必須的輝光放電就行。雖然該距離可允許為大約1×10-4m，但小於5×10-5m，較佳的是小於5.0×10-5m。
此外，根據本發明，當一對放電維持電極設置在第一面板上作為第一電極時，彼此相對的一對放電維持電極的邊緣部分之間形成的放電間隙可以為線形形式。可選地，放電間隙的形式可以在放電維持電極的寬度方向中具有彎曲或弧線圖案。在上述的這種配置中，可以增加對放電作出貢獻的放電維持電極的部分的面積。一對放電維持電極可以是延伸到相鄰放電單元的條形形式，或可以每放電單元形成一對寬條的形式。在後一情況中，從下面要描述的總線電極向放電維持電極施加電壓。此外，在後一情況中，由於每個放電單元分開地形成第一電極，就可以實現減少電流浪費，並進一步減少電流消耗，而不減少亮度。
例如，將在下文中把三電極型交流驅動型等離子顯示器作為例子來解釋根據本發明的交流驅動型等離子顯示器。就雙電極型交流驅動型等離子顯示器而言，可把下文中要解釋的對應於第二電極的「地址電極」按需作為「另一放電維持電極」。
根據交流驅動型等離子顯示器是透光型還是反射型，構成對應於第一電極的放電維持電極的導電材料是不同的。在透光型交流驅動型等離子顯示器中，由於透過第二基板觀察到來自螢光層的光發射，構成放電維持電極的導電材料是透明的或是不透明的就不成問題。然而，由於地址電極形成在第二基板上，因此要求地址電極是透明的。另一方面，在反射型交流驅動型等離子顯示器中，由於透過第一基板觀察到來自螢光層的光發射，因此，構成地址電極的導電材料是透明的或是不透明的就不成問題，然而，要求構成放電維持電極的導電材料是透明的。術語「透明的或不透明的」是基於導電材料對螢光材料固有的發光波長(可見光區域)的光的透光率。也就是說，當構成放電維持電極或地址電極的導電材料對螢光層發出的光是透明的，則可以說該導電材料是透明的。這種不透明的導電材料的例子包括Ni、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba、LaB6以及Ca0.2La0.8CrO3，這些材料可單獨或任意組合使用。這些透明導電材料的例子包括ITO(氧化銦錫)和SnO2。放電維持電極和地址電極中的任一個都可通過濺射方法、澱積方法、絲網印刷方法、噴砂方法、電鍍方法、發射(lift-off)方法等來形成。
可採用這樣一種構造，其中，除了放電維持電極之外，形成與放電維持電極相接觸的包括比放電維持電極低的電阻率的材料的總線電極，用於整體上降低放電維持電極的阻抗。一般，總線電極可包括諸如Ag、Au、Al、Ni、Cu、Mo、Cr或Cr/Cu/Cr疊層膜之類的金屬材料。在另選的反射型交流驅動型等離子顯示器中，包括上述金屬材料的總線電極可以是降低螢光層發出並通過第一基板的可見光的透光量，從而降低顯示屏幕的亮度的因素。因此，較佳的是儘可能窄地形成總線電極，只要可整體上獲得用於放電維持電極所必須的電阻值就行。可通過濺射方法、澱積方法、絲網印刷方法、噴砂方法、電鍍方法、發射方法等等來形成總線電極。
根據本發明，用於構成用於第一面板的第一基板和用於第二面板的第二基板的材料的例子包括高畸變點玻璃、鈉玻璃(Na2O·CaO·SiO2)、硼矽玻璃(Na2O·B2O3·SiO2)、鎂橄欖石(2MgO·SiO2)以及鉛玻璃(Na2O·PbO·SiO2)。用於第一基板的材料和用於第二基板的材料可以相同或不同。然而，較佳的是它們的熱膨脹係數相同。
螢光層由從發出紅色光的螢光材料、發出綠色光的螢光材料和發出藍色光的螢光材料構成的組中選擇出的螢光材料構成。螢光層形成在地址電極上。當交流驅動型等離子顯示器用於彩色顯示時，具體來說，由例如發出紅色光的螢光材料構成的螢光層(紅色螢光層)形成在地址電極上，由發出例如綠色光的螢光材料構成的螢光層(綠色螢光層)形成在另一地址電極上，由發出例如藍色光的螢光材料構成的螢光層(藍色螢光層)形成在又一地址電極上。這三種用於發出三原色的光的螢光層形成一組，以預定的順序形成這些組。一對放電維持電極和發出三原色的光的一組螢光層重疊的區域對應於一個像素(包括三個子像素)。紅色螢光層、綠色螢光層和藍色螢光層中的每一個可以條形形式形成，或可以格子(格形(waffle))狀態形成。此外，可僅在放電維持電極和地址電極重疊的區域上形成螢光層。
就用於構成螢光層的螢光材料而言，可按需從已知的螢光材料中選擇具有高量子效率並產生對真空紫外線較少飽和度的螢光材料。當假設等離子顯示器用作彩色顯示器時，較佳的是將具有接近於NTSC中定義的三原色的色純度的螢光材料組合在一起，當三原色混合在一起時呈現出極佳的白平衡，它顯示出小的餘輝時間周期並能確保三原色的餘輝時間周期幾乎相等。當由真空紫外線照射時以紅色發光的螢光材料的例子包括(Y2O3:Eu)、(YBO3Eu)、(YVO4:Eu)、(Y0.96P0.60V0.40O4:Eu0.04)、[(Y，Gd)BO3:Eu]、(GdBO3:Eu)、(ScBO3:Eu)和(3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn)。當由真空紫外線照射時以綠色發光的螢光材料的例子包括(ZnSiO2:Mn)、(BaAl12O19:Mn)、(BaMg2Al16O27:Mn)、(MgGa2O4:Mn)、(YBO3:Tb)、(LuBO3:Tb)和(Sr4Si3O8Cl4:Eu)。當由真空紫外線照射時以藍色發光的螢光材料的例子包括(Y2SiO5:Ce)、(CaWO4:Pb)、CaWO4、YP0.85V0.15O4、(BaMgAl14O23:Eu)、(Sr2P2O7:Eu)和(Sr2P2O7:Sn)。用於形成螢光層的方法的例子包括厚膜印刷方法、濺射螢光顆粒的方法、對要形成螢光層的區域預施加粘合物質並允許螢光顆粒粘合的方法、提供光敏螢光糊，然後通過曝光和顯影將螢光層圖案化的方法、以及在整個表面上形成螢光層然後通過噴砂方法去除不需要的部分的方法。
可在地址電極上直接地，或從地址電極上到分隔壁的側壁上形成螢光層。另外，可在設置在地址電極上的電介質材料層上，或可在從地址電極上到分隔壁的側壁上形成的電介質材料層上形成螢光層。此外，可僅在分隔壁的側壁上形成螢光層。構成電介質材料層的材料的例子包括具有低熔點、包含PbO作為主成分和氧化矽的玻璃，它可通過絲網印刷方法、濺射方法或真空澱積方法形成。在某些情況下，可在螢光層或分隔壁的表面上形成包含氧化鎂(MgO)、氟化鎂(MgF2)或氟化鈣(CaF2)的第二保護膜。
較佳的，與地址電極平行延伸的分隔壁(凸緣)形成在第二基板上。作為另一種情況，一種可允許的構造是，與地址電極平行延伸的第一分隔壁和與放電維持電極平行延伸的第二分隔壁形成在第二基板上(即，分隔壁(凸緣)形成為格子狀態(格形狀態))。作為又一種情況，分隔壁(凸緣)可具有波浪形結構。當電介質材料層形成在第二基板上和地址電極上時，在某些情況下，分隔壁可形成在電介質材料層上。構成分隔壁的材料可從已知的絕緣材料中選擇。例如，可使用廣泛使用的具有低熔點的玻璃和諸如氧化鋁之類的金屬氧化物的混合物。分隔壁的高度大約處於50至200μm的範圍內。
例如，可通過絲網印刷方法、幹膜方法、光敏方法或噴砂方法來形成分隔壁。上述絲網印刷方法指的是這樣一種方法，其中，在對應於要形成分隔壁的部分的絲網的那些部分中形成開口部分，通過擠壓使得絲網上分隔壁形成材料經過開口部分，在第二基板或電介質材料層(這些將在下文中統稱為「第二基板等」)上形成分隔壁形成材料層，然後，燒結分隔壁形成材料層。上述幹膜方法指的是這樣一種方法，其中，將光敏膜疊層在第二基板等之上，然後，通過曝光和顯影去除要形成分隔壁的區域中的光敏膜，此後，用分隔壁形成材料填充通過如此去除而形成的開口部分，隨後燒結分隔壁形成材料。通過這種燒結燃燒並去除光敏膜，保留填充在開口部分中的分隔壁形成材料，從而構成分隔壁。上述光敏方法指的是這樣一種方法，其中，在第二基板等之上形成用於形成分隔壁的光敏材料層，然後通過曝光和顯影使得光敏材料層圖案化，此後燒結如此圖案化的光敏材料層。上述噴砂方法指的是這樣一種方法，其中，在第二基板等之上通過例如絲網印刷或利用輥塗機、刮墨刀或噴嘴噴射塗敷機形成分隔壁形成材料層，並乾燥，然後，利用掩模層對分隔壁形成材料層中要形成分隔壁的那些區域進行掩模，通過噴砂方法去除分隔壁形成材料層的露出區域。可以黑色形成分隔壁，以形成所謂的黑矩陣。在該情況下，可獲得高對比度的顯示屏幕。就形成黑色分隔壁的方法而言，可例示出這樣一種方法，其中，通過使用黑色著色的彩色抗蝕材料形成分隔壁。
根據本發明，希望密封在放電空間中的稀有氣體的壓力處於1×102Pa至5×105Pa範圍內，較佳的是處於1×103Pa至4×105Pa範圍內。當一對放電維持電極之間的距離小於5×10-5m時，希望稀有氣體的壓力處於1×102Pa至3×105Pa範圍內，較佳的是處於1×103Pa至2×105Pa範圍內，更佳的是處於1×104Pa至1×105Pa範圍內。當把稀有氣體的壓力調節到上述壓力範圍時，當由主要根據稀有氣體中的陰極輝光產生的真空紫外線照射時，螢光層發光。隨著在上述壓力範圍內增加壓力，構成交流驅動型等離子顯示器的各種構件的濺射率增加，這導致等離子顯示器的壽命增加。
在密封於放電空間中的稀有氣體中，要滿足下述的要求(1)至(4)。這些稀有氣體的例子包括He(諧振線波長＝58.4nm)、Ne(諧振線波長＝74.4nm)、Ar(諧振線波長＝107nm)、Kr(諧振線波長＝124nm)以及Xe(諧振線波長＝147nm)。雖然這些稀有氣體可單獨或混合使用，但是根據彭寧效應，可預期到放電起始電壓中的降低的混合的氣體是有用的。混合的氣體的例子包括Ne-Ar混合氣體、He-Xe混合氣體、Ne-Xe混合氣體、He-Kr混合氣體、Ne-Kr混合氣體以及Xe-Kr混合氣體。這些稀有氣體中，特別是，具有最長諧振線波長的Xe是令人滿意的，因為它即使在分子線的172nm的波長處也輻射出強烈的真空紫外線。
(1)稀有氣體是化學穩定的，並且，從獲得更長壽命的交流驅動型等離子顯示器的觀點來看，允許設置高氣體壓力。
(2)從獲得更高亮度的顯示屏幕的觀點來看，稀有氣體允許真空紫外線的高輻射強度。
(3)從增加真空紫外線對可見光的能量轉換效率的觀點來看，要照射的真空紫外線具有長波長。
(4)從降低功耗的觀點來看，放電起始電壓低。
根據本發明，即使允許Xe分壓高，與傳統交流驅動型等離子顯示器相比，由於包含在構成電介質層的SiOX中H2O的結合密度是3.0×1020Bonds/cm3或更大，電介質層中的H2O有助於放電，結果，可縮短放電時間延時。此外，由於通過SiOX構成可以使電介質層變薄，因此可以獲得交流驅動型等離子顯示器的驅動電壓(放電起始電壓和放電維持電壓)的降低。結果，增強放電穩定性，增強交流驅動型等離子顯示器的可靠性，就能夠獲得以更高精細度進行顯示的交流驅動型等離子顯示器。此外，由於電介質層由SiOX構成，電介質層的電容量可以降低，結果，可降低電介質層中的電流量，因此，可獲得高效率的、即功耗降低的交流驅動型等離子顯示器。
此外，在根據本發明的交流驅動型等離子顯示器中，通過提供均勻的電介質層，可以防止離子或電子與第一電極直接接觸，結果可防止第一電極的耗損。進一步，電介質層不僅具有存儲壁電荷(wall charge)的作用，還具有電阻性元件的作用，控制過度的放電電流，以及具有用於維持放電狀態的存儲器作用。
圖1是三電極型交流驅動型等離子顯示器的傳統離子的一部分的示意分解透視圖；以及圖2是根據本發明的、允許一對放電維持電極的彼此相對的邊緣部分之間形成的放電間隙的形狀在放電維持電極的寬度方向成為彎曲或弧線形狀時，一對放電維持電極的部分平面示意圖。
具體實施例方式
下文中將參考附圖描述本發明。
實例1實例1涉及根據本發明的交流驅動型等離子顯示器(下文中也簡稱為是「等離子顯示器」)及其製造方法。
實例1的等離子顯示器是三電極型等離子顯示器，包括第一面板10和第二面板20，第一面板10包括形成在第一基板11上的多個第一電極12和形成在第一基板11和第一電極12上的電介質層14，第一面板10和第二面板20在其外周部分彼此接合。在該情況下，實例1的等離子顯示器的示意分解透視圖與圖1中所示的相同。由於該等離子顯示器的構成和結構與「背景技術」中描述的等離子顯示器的相同，因此省略對其的詳細描述。下文中，描述與「背景技術」部分中描述的等離子顯示器的不同。
實例1的等離子顯示器具有的特徵是，由SiOX(X的實際量度為大約1.9)單層構成的電介質材料層14是通過CVD方法形成的。允許包含於SiOX中H2O的結合密度是3.0×1020Bonds/cm3或更大。
下文中，描述用於製造實例1的等離子顯示器的方法。
可通過下述的方法製造第一面板10。即，首先，通過例如濺射方法在包括具有高畸變點的玻璃或鈉玻璃的第一基板11的整個表面上形成ITO層，然後通過光刻和蝕刻以條形形式將如此形成的ITO層圖案化，從而形成對應於第一電極的多對放電維持電極12。放電維持電極12在第一方向中延伸。接著，通過例如澱積方法在整個面上形成鉻膜、鋁膜、銅膜等，並通過光刻和蝕刻對如此形成的鉻膜、鋁膜、銅膜等圖案化，從而形成沿放電維持電極12的邊緣部分的總線電極13。允許一對電介質電極12之間的間隙(圖1中所示的放電間隙「G」)為4×10-5m(40μm)。
此後，在表1所示的條件下，通過CVD方法在整個面上形成包括SiOX的電介質層14。允許放電維持電極12上的電介質層14的平均厚度為14μm。
接著，通過電子束澱積方法在電介質層14上形成厚度為0.6μm的包括氧化鎂(MgO)的保護膜15。通過進行上述步驟，可完成第一面板10。
可以下述的方法製造第二面板20。即，首先，通過例如絲網印刷方法在包括具有高畸變點的玻璃或鈉玻璃的第二基板21上印刷銀糊，使得銀糊具有條形形式，然後燒結如此印刷的銀糊，從而形成地址電極22。地址電極22在以相對於第一方向呈直角的第二方向中延伸。接著，通過絲網印刷方法在整個表面上形成具有低熔點的、包括PbO作為主成分的玻璃糊層，然後燒結該具有低熔點的玻璃糊層，從而形成電介質材料層23。然後，通過例如絲網印刷方法在相鄰地址電極22之間的區域上將具有低熔點的玻璃糊印刷在電介質材料層23上，此後進行燒結(以560℃燒結2小時)，從而形成分隔壁24。允許分隔壁的平均高度為130μm。接著，連續地印刷和燒結三原色的螢光材料漿，從而從分隔壁24之間的電介質材料層23上到分隔壁24的側壁上形成各螢光層25R、25G和25B。通過進行上述步驟，可完成第二面板20。
接著，裝配等離子顯示器。即，首先，通過使用玻璃料配製在第二面板20的外周部分上形成熔合玻璃層(密封層)。然後，將第一面板10和第二面板20彼此接合，然後燒結，從而固化熔合玻璃層。接著，將第一面板10和第二面板20之間形成的空間被抽成真空，充入例如放電氣體(包括3×104Pa壓力的100％的Xe)並密封，從而完成等離子顯示器。
測量放電起始電壓和放電維持電壓，以及作為如此完成的等離子顯示器的放電時間延時的指示的99.99％放電概率的時間。這些測量的結果示於表1。
此外，在與形成實例1的電介質層14相同的條件下，在矽半導體基板上形成14μm厚度的SiOX膜。根據傅立葉變換紅外光譜學(FT-IR)，通過使用先前所述的公式(1)和(2)，確定包含於SiOX膜中的H2O的結合密度。結果示於表1。通過測量表面上什麼也不形成的矽半導體基板，確定背景測量。此外，就透光型FT-IR測量裝置而言，使用商品名稱為FTS-575C的來自Bio-Rad實驗有限公司的裝置。
進一步，以與形成實例1的電介質14相同的條件下，在矽半導體基板上形成14μm厚度的SiOX膜。測量如此形成的SiOX膜的幹蝕刻速度和溼蝕刻速度。在於蝕刻中，利用施加3kW的微波功率使用1000sccm的NF3氣體，而在溼蝕刻中，使用NH4F∶HF＝6∶1的蝕刻劑。在比較例1和實例5中也測量幹蝕刻速度，在比較例1中也測量溼蝕刻速度。這些測量結果示於表1和表2。
實例2至4；以及比較例1和2在表1所示的條件下，除了使用CVD方法之外，以實例1相同的條件形成包括SiOX的電介質層14。此外，以實例1中相同的方式在矽半導體基板上形成14μm厚度的SiOX膜。根據傅立葉變換紅外光譜學(FT-IR)，通過使用先前所述的公式(1)和(2)，確定包含於SiOX膜中的H2O的結合密度。
測量放電起始電壓和放電維持電壓，以及如此完成的等離子顯示器的放電概率。這些測量的結果示於表1。
實例5以及比較例3在表2所示的條件下，除了使用PVD方法之外(具體來說是濺射方法)，以實例1相同的條件形成包括SiOX的電介質層14。此外，以實例1中相同的方式在矽半導體基板上形成14μm厚度的SiOX膜。根據傅立葉變換紅外光譜學(FT-IR)，通過使用先前所述的公式(1)和(2)，確定包含於SiOX膜中的H2O的結合密度。
測量放電起始電壓和放電維持電壓，以及如此完成的等離子顯示器的放電概率。這些測量的結果示於表2。
表1 形成方法CVD方法
表2 形成方法濺射方法
從表1和2所示的結果發現，只要包含於SiOX膜中的H2O的結合密度的值為3.0×1020Bonds/cm3或更大，就可以獲得放電起始電壓和放電維持電壓中的下降，以及作為放電的時間延時的99.99％放電概率的時間的縮短。此外，從實例1、實例5以及比較例1中的SiOX膜的蝕刻速度的比較發現，包含於SiOX膜中的H2O的結合密度的值越大，蝕刻速度變得越高，即膜趨于越不緊密。
已經參考實施例闡述了本發明；然而，本發明不應局限於此。實例中使用或闡述的等離子顯示器的結構和構成、材料、尺寸和製造方法都出於說明目的，並可按需進行改變或變型，實例中使用的或闡述的用於電介質層的製造方法是出於說明目的，並可按需作出改變或變型。
本發明可適用於透光型等離子顯示器，其中透過第二基板觀察到螢光層的光發射。在透光型等離子顯示器中，由於透過第二基板觀察到螢光層的光發射，構成放電維持電極的導電材料是透明的或是不透明的就不成問題。然而，由於地址電極形成在第二基板上，因此從顯示器的亮度的觀點來看，允許地址電極為透明是有利的。
實例採用了這樣一種構造，其中等離子顯示器包括彼此平行延伸的一對放電維持電極。然而，該構造可被另一構造替代，其中，一對總線電極沿第一方向延伸，一個放電維持電極在一對總線電極之間從一個總線電極沿第二方向延伸但達不到另一總線電極，另一放電維持電極從一對總線電極之間從另一個總線電極沿第二方向延伸而達不到所述一個總線電極。可採用這樣一種構造，其中，對於一對放電維持電極，沿第一方向延伸的一個放電維持電極形成在第一基板上，而另一個放電維持電極形成在分隔壁24的側壁的上部，以與地址電極平行。本發明的等離子顯示器可以是雙電極型等離子顯示器。此外，地址電極可形成在第一基板上。如此構造的交流驅動型等離子顯示器可包括，例如沿第一方向延伸的一對放電維持電極，以及靠近並沿著一對放電維持電極中的一個而形成的地址電極(條件是沿一對放電維持電極中的一個延伸的地址電極的長度不超過沿第一方向延伸的放電單元的長度)。通過這樣一種結構防止對放電維持電極的短路，其中用於地址電極的布線是通過絕緣層形成的，布線在第二方向中延伸，用於地址電極的布線和地址電極電氣連接，或者地址電極從用於地址電極的布線延伸。
在實例中，彼此相對的一對放電維持電極的邊緣部分形成的放電間隙具有直線形式。然而，彼此相對的一對放電維持電極的邊緣部分形成的放電間隙可具有在放電維持電極的寬度方向彎曲或弧線的形狀(例如，諸如「狗腿形彎曲」、「S字母形」、「弧形」之類的任何形式的組合)。在這種構造中，可以增加彼此相對的一對放電維持電極的邊緣部分的每一個的長度，因此，可提高放電效率。圖2A、2B和2C示出了具有上述結構的一對放電維持電極的兩組的部分示意平面圖。
在實例中，雖然允許沿與地址電極22近似平行延伸的分隔壁(凸緣)24具有條形形式，但是分隔壁(凸緣)24可具有波浪形結構、格子(格形)結構或其它結構。此外，分隔壁24可以黑色形成，以充當所謂的黑矩陣。在該情況下，可實現高對比度的顯示屏幕。
下面將解釋根據本發明的等離子顯示器的交流輝光放電操作的一個例子。首先，以短的時間周期將比放電起始電壓Vbd高的脈衝電壓施加到所有各對放電維持電極12中的各自一個(共用側的放電維持電極)。通過這樣施加脈衝電壓，產生輝光放電，以引起由於電介質極化而產生的位於一對放電維持電極12附近的電介質層14的表面上的壁電荷，然後積聚如此引起的壁電荷，從而降低明顯的放電起始電壓。此後，在將電壓連續地施加到地址電極22的同時，將一電壓施加到包含在不允許顯示的放電單元中的一對放電維持電極12中的一個(掃描側的放電維持電極)，因此，在地址電極22和一對放電維持電極12中的一個(掃描側的放電維持電極)之間產生輝光放電，從而消除積聚的壁電荷。這种放電消除連續地在地址電極22中進行。另一方面，沒有電壓施加允許顯示的放電單元中包含的一對放電維持電極中的一個，因此，保留積聚的壁電荷。然後，在所有對的放電維持電極12之間施加預定的脈衝電壓。結果，在積聚壁電荷的放電單元中，在一對放電維持電極12之間開始輝光放電，在放電單元中，由放電空間中的放電氣體中的輝光放電產生的真空紫外線照射而激發的螢光層以該螢光材料種類的彩色特性而發光。此外，施加到一個放電維持電極的放電維持電壓的相位和施加到另一個放電維持電極的放電維持電壓的相位彼此相差半個周期，每個放電維持電極的極性根據交流電的頻率而反轉。
下面將解釋根據本發明的等離子顯示器的交流輝光放電操作的另一例子。首先，對於所有像素進行放電消除，用於對所有像素進行初始化，然後，進行放電操作。該放電操作分成尋址周期和放電維持周期，在尋址周期中，通過初始放電在電介質層的表面上產生壁電荷，在放電維持周期中，維持輝光放電。在尋址周期中，以短的時間周期將比放電起始電壓Vbd低的脈衝電壓施加到所選擇的一個放電維持電極和所選擇的地址電極22。施加了所述脈衝電壓的一個放電維持電極和施加了所述脈衝電壓的地址電極重疊的區域被選作為顯示像素，然後，在如此重疊的區域中，由於電介質極化而在電介質層的表面上產生壁電荷，因此，積聚壁電荷。在隨後的放電維持周期中，將比Vbd低的放電維持電壓VSUS施加到一對放電維持電極。當由壁電荷引起的壁電壓VW與放電維持電壓VSUS的和變為比放電起始電壓Vbd高時(即VW+VSUS＞Vbd)，開始輝光放電。施加到一個放電維持電極的放電維持電壓VSUS的相位和施加到另一個放電維持電極的放電維持電壓VSUS的相位彼此相差半個周期，放電維持電極的極性根據交流電的頻率而反轉。
權利要求
1.一種交流驅動型等離子顯示器，其特徵在於，包括包括形成在第一基板上的多個第一電極以及形成在第一基板和第一電極上的電介質層的第一面板；以及第二面板，第一面板和第二面板在其周邊部分彼此接合，其中，所述電介質層由SiOX構成；以及SiOX中包含的H2O的結合密度為3.0×1020Bonds/cm3或更大。
2.如權利要求1所述的交流驅動型等離子顯示器，其特徵在於，所述電介質層的厚度為5×10-5m或更小。
3.如權利要求1所述的交流驅動型等離子顯示器，其特徵在於，在所述電介質層的表面上形成保護膜。
4.一種用於製造一種交流驅動型等離子顯示器的方法，所述交流驅動型等離子顯示器包括形成在第一基板上的多個第一電極以及形成在第一基板和第一電極上的電介質層的第一面板；以及第二面板，第一面板和第二面板在其周邊部分彼此接合，其中，所述電介質層由SiOX構成，以及SiOX中包含的H2O的結合密度為3.0×1020Bonds/cm3或更大，其特徵在於，通過化學汽相澱積方法或物理汽相澱積方法形成所述電介質層。
全文摘要
提供了一種不增加驅動電壓(放電電壓)和不增加放電時間延時的交流驅動型等離子顯示器。該交流驅動型等離子顯示器包括具有形成在第一基板上的多個第一電極，以及形成在第一基板和第一電極上的電介質層的第一面板；以及第二面板，第一面板和第二面板在其周邊部分彼此接合，其中，所述電介質層由SiO
文檔編號H01J11/34GK1661756SQ20051005285
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月23日 優先權日2004年2月26日
發明者小林新 申請人:索尼株式會社