JPH09120778A - 低電圧電極材料を利用する改善されたプラズマ・ディスプレイ - Google Patents
低電圧電極材料を利用する改善されたプラズマ・ディスプレイInfo
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- H01J11/10—AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
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- H01J2211/22—Electrodes
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- Materials Engineering (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ダイヤモンドまたは窒化アルミニ
ウムなどの低い電子親和力材料からなる改善された電極
構造を持つプラズマ・ディスプレイに関する。 【解決手段】 直流表示において、ＬＥＡ材料は陰極に
設けられる。交流表示において、ＬＥＡ材料は両方の電
極の誘電性層のうえに設けられる。改善された表示装置
は、動作電圧の低下、より高い分解能、および強化され
た丈夫さを表す。
ウムなどの低い電子親和力材料からなる改善された電極
構造を持つプラズマ・ディスプレイに関する。 【解決手段】 直流表示において、ＬＥＡ材料は陰極に
設けられる。交流表示において、ＬＥＡ材料は両方の電
極の誘電性層のうえに設けられる。改善された表示装置
は、動作電圧の低下、より高い分解能、および強化され
た丈夫さを表す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンドまた
は窒化アルミニウムなどの低い電子親和力材料からなる
改善された電極構造を持つプラズマ・ディスプレイに関
する。
は窒化アルミニウムなどの低い電子親和力材料からなる
改善された電極構造を持つプラズマ・ディスプレイに関
する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ・ディスプレイは、低圧ガスプ
ラズマ領域からの放出を利用して可視領域の表示素子を
提供する。典型的な表示セルは、希ガスを含んでいる封
止されたセル内の１対の電極からなる。電極間に十分な
電圧が印加される時、ガスはイオン化し、プラズマを形
成し、可視光と紫外線を放出する。プラズマからの可視
光の放出は直接見ることができる。紫外線の放出は、リ
ンから可視光を励起するために使用できる。そのような
表示セルのアドレス指定可能な配列によりプラズマ・デ
ィスプレイパネルは形成される。典型的には、表示セル
は、２つのガラス基板に堆積された２つの対向する直交
電極の組により定義された配列内に形成される。基板の
間の領域はネオンなどの希ガスにより満たされ、封止さ
れている。
ラズマ領域からの放出を利用して可視領域の表示素子を
提供する。典型的な表示セルは、希ガスを含んでいる封
止されたセル内の１対の電極からなる。電極間に十分な
電圧が印加される時、ガスはイオン化し、プラズマを形
成し、可視光と紫外線を放出する。プラズマからの可視
光の放出は直接見ることができる。紫外線の放出は、リ
ンから可視光を励起するために使用できる。そのような
表示セルのアドレス指定可能な配列によりプラズマ・デ
ィスプレイパネルは形成される。典型的には、表示セル
は、２つのガラス基板に堆積された２つの対向する直交
電極の組により定義された配列内に形成される。基板の
間の領域はネオンなどの希ガスにより満たされ、封止さ
れている。
【０００３】プラズマ・ディスプレイは、小さな数字イ
ンジケータから大きいグラフィックス表示まで種々のサ
イズの広範囲の分野で利用されている。典型的な分野
は、Ｈ．Ｇ．スロットウによるＩＥＥＥトランザクショ
ン・エレクトロン・デバイス（巻ＥＤ−２３、Ｎｏ．
７、ページ７６０等、１９７６）とＳ．ミコシバによる
ソサエティ・フォ・インフォーメーション・ディスプレ
イ・セミナー（Ｎｏ．Ｆ−２，１９９３）に述べられて
いる。これらは、引用によりここに組み込まれる。プラ
ズマ・ディスプレイは、将来のワークステーション表示
とＨＤＴＶ表示のための強い競争者である。
ンジケータから大きいグラフィックス表示まで種々のサ
イズの広範囲の分野で利用されている。典型的な分野
は、Ｈ．Ｇ．スロットウによるＩＥＥＥトランザクショ
ン・エレクトロン・デバイス（巻ＥＤ−２３、Ｎｏ．
７、ページ７６０等、１９７６）とＳ．ミコシバによる
ソサエティ・フォ・インフォーメーション・ディスプレ
イ・セミナー（Ｎｏ．Ｆ−２，１９９３）に述べられて
いる。これらは、引用によりここに組み込まれる。プラ
ズマ・ディスプレイは、将来のワークステーション表示
とＨＤＴＶ表示のための強い競争者である。
【０００４】プラズマ・ディスプレイの商業用の成功は
多くの望ましい特性に起因している。例えば、プラズマ
は、非常に強い非線形の電流−電圧特性を持っていて、
それは、多重化あるいはマトリクスアドレス指定のため
に理想的に適している。この非直線性は、また、内部の
メモリーと論理能力も提供し、それらは外部回路ドライ
バーの数を減らすために使用可能である。プラズマから
の紫外線の放出は、リンを励起するために使用でき、従
って、フルカラー表示の形成を可能としている。プラズ
マ・ディスプレイの他の好ましい属性は、寿命が長く
（直流表示では約ｌ０，０００時間、交流表示では５
０，０００時間以上）で致命的な故障メカニズムがない
ことである。それらは、高い分解能、よいコントラスト
比、広い視野角（ＣＲＴに比較可能である）、およびグ
レイスケール能力を提供する（８ビット、２５６レベ
ル）。表示は、大面積に製造可能なでこぼこな自立した
構造であり、（２０４８ｘ２０４８画素の１．５ｍの対
角線の表示が報告されている）、厳しい環境と広い温度
変化に耐える。プラズマ・ディスプレイの主要な欠点
は、高い駆動電圧（１５０−２００Ｖ）、相対的に低い
発光性（ＣＲＴの７００cd／ｍ2 に比較して約１００cd
／ｍ2 ）および低い発光効率（ＣＲＴの４ｌｍ／Ｗと比
較して０．２ｌｍ／Ｗ）である。
多くの望ましい特性に起因している。例えば、プラズマ
は、非常に強い非線形の電流−電圧特性を持っていて、
それは、多重化あるいはマトリクスアドレス指定のため
に理想的に適している。この非直線性は、また、内部の
メモリーと論理能力も提供し、それらは外部回路ドライ
バーの数を減らすために使用可能である。プラズマから
の紫外線の放出は、リンを励起するために使用でき、従
って、フルカラー表示の形成を可能としている。プラズ
マ・ディスプレイの他の好ましい属性は、寿命が長く
（直流表示では約ｌ０，０００時間、交流表示では５
０，０００時間以上）で致命的な故障メカニズムがない
ことである。それらは、高い分解能、よいコントラスト
比、広い視野角（ＣＲＴに比較可能である）、およびグ
レイスケール能力を提供する（８ビット、２５６レベ
ル）。表示は、大面積に製造可能なでこぼこな自立した
構造であり、（２０４８ｘ２０４８画素の１．５ｍの対
角線の表示が報告されている）、厳しい環境と広い温度
変化に耐える。プラズマ・ディスプレイの主要な欠点
は、高い駆動電圧（１５０−２００Ｖ）、相対的に低い
発光性（ＣＲＴの７００cd／ｍ2 に比較して約１００cd
／ｍ2 ）および低い発光効率（ＣＲＴの４ｌｍ／Ｗと比
較して０．２ｌｍ／Ｗ）である。
【０００５】プラズマ・ディスプレイは通常直流または
交流に分類される。直流表示においては、電極はプラズ
マと直接接触している。電流は抵抗により制限されてい
る。交流表示においては、典型的には電極はプラズマか
ら誘電体により離されていて、電流は容量により制限さ
れている。
交流に分類される。直流表示においては、電極はプラズ
マと直接接触している。電流は抵抗により制限されてい
る。交流表示においては、典型的には電極はプラズマか
ら誘電体により離されていて、電流は容量により制限さ
れている。
【０００６】プラズマからの正に荷電されたエネルギー
を持つイオンの衝突の下で陰極材料は徐々にスパッタさ
れ侵食されるので、直流表示は最終的に故障する。これ
らの陰極材料の浸食またはスパッタリングは直流プラズ
マ・ディスプレイの典型的な寿命を約１０，０００時間
に制限している。スパッタリングは、また、陰極材料の
ガラスカバーの内側の表面上への体積をもたらし、光の
透過を減らしている。
を持つイオンの衝突の下で陰極材料は徐々にスパッタさ
れ侵食されるので、直流表示は最終的に故障する。これ
らの陰極材料の浸食またはスパッタリングは直流プラズ
マ・ディスプレイの典型的な寿命を約１０，０００時間
に制限している。スパッタリングは、また、陰極材料の
ガラスカバーの内側の表面上への体積をもたらし、光の
透過を減らしている。
【０００７】少量の水銀を付加すると、スパッタリング
の問題は減るが、それを解決するわけではない。ガス状
の水銀を付加すると、スパッタリングの影響は数オーダ
ーの大きさで減少するが、水銀粒子は、最も冷たい場所
に集中しがちである。結果として、スパッタリングが問
題となる活性領域では水銀は少ない。水銀は、ＢａとＡ
ｇなどの金属と化学的に反応して、それらは、電気的リ
ード材料あるいは電極として使用される。加えて、水銀
からの強い可視領域の放出は、色の純度を下げる。
の問題は減るが、それを解決するわけではない。ガス状
の水銀を付加すると、スパッタリングの影響は数オーダ
ーの大きさで減少するが、水銀粒子は、最も冷たい場所
に集中しがちである。結果として、スパッタリングが問
題となる活性領域では水銀は少ない。水銀は、ＢａとＡ
ｇなどの金属と化学的に反応して、それらは、電気的リ
ード材料あるいは電極として使用される。加えて、水銀
からの強い可視領域の放出は、色の純度を下げる。
【０００８】従来の材料を使用する交流表示では、汚染
の問題がある。典型的な交流プラズマ・ディスプレイで
は、導電性の電極は、誘電性の層によりカバーされ、Ｍ
ｇＯにより覆われている。ＭｇＯによる被覆は、高い２
次電子放出係数を持ち、そのガスに対して絶縁破壊電圧
を減らす。さらに、ＭｇＯは、スパッタリングに抵抗力
があり、従って、機器に非常に長い寿命を与える。問題
は、ＭｇＯが製造工程での汚染に影響され易いことであ
る。いったん汚染されたら、きれいにすることは事実上
不可能である。
の問題がある。典型的な交流プラズマ・ディスプレイで
は、導電性の電極は、誘電性の層によりカバーされ、Ｍ
ｇＯにより覆われている。ＭｇＯによる被覆は、高い２
次電子放出係数を持ち、そのガスに対して絶縁破壊電圧
を減らす。さらに、ＭｇＯは、スパッタリングに抵抗力
があり、従って、機器に非常に長い寿命を与える。問題
は、ＭｇＯが製造工程での汚染に影響され易いことであ
る。いったん汚染されたら、きれいにすることは事実上
不可能である。
【０００９】従来のプラズマ・ディスプレイの高い動作
電圧（１５０−２００Ｖ）は不利である。比較的高い動
作電圧の使用と、誘電破壊の関連する問題のため、陰極
と陽極の間に背の高い誘電正のバリヤ・リブを使用する
ことが必要になる。プラズマ・ディスプレイでのエネル
ギー損失の多くが、バリヤ・リブとのプラズマの衝突に
起因しているので、大きな表面対体積比を持つ高いアス
ペクト比の表示セルは望ましくない。加えて、より小さ
いセルを持つ高画素密度表示は、バリアリブが背の高い
ままとどまれば、得ることが非常に困難である。
電圧（１５０−２００Ｖ）は不利である。比較的高い動
作電圧の使用と、誘電破壊の関連する問題のため、陰極
と陽極の間に背の高い誘電正のバリヤ・リブを使用する
ことが必要になる。プラズマ・ディスプレイでのエネル
ギー損失の多くが、バリヤ・リブとのプラズマの衝突に
起因しているので、大きな表面対体積比を持つ高いアス
ペクト比の表示セルは望ましくない。加えて、より小さ
いセルを持つ高画素密度表示は、バリアリブが背の高い
ままとどまれば、得ることが非常に困難である。
【００１０】動作電圧が下げられれば、リブの高さを減
らすことができ、より少ないセルサイズが実現できる。
より短いリブは、前面の透明電極により定められる立体
角を増大させて、バリヤ・リブにより吸収される光子の
数を減らす。従って、ある入力電力に対して、より多く
の光子が表示装置を出ることになる。
らすことができ、より少ないセルサイズが実現できる。
より短いリブは、前面の透明電極により定められる立体
角を増大させて、バリヤ・リブにより吸収される光子の
数を減らす。従って、ある入力電力に対して、より多く
の光子が表示装置を出ることになる。
【００１１】従って、低動作電圧、機械的頑丈さ、化学
的安定性、厳しい環境への耐性を提供する直流と交流の
プラズマ・ディスプレイのための新しい電極材料を開発
する必要がある。
的安定性、厳しい環境への耐性を提供する直流と交流の
プラズマ・ディスプレイのための新しい電極材料を開発
する必要がある。
【００１２】
【発明の概要】改善されたプラズマ・ディスプレイは、
ダイヤモンドなどの低い電子親和力（ＬＥＡ）材料から
成る電極を利用している。直流表示においては、ＬＥＡ
材料は第一に陰極に設けられる。交流表示においては、
ＬＥＡ材料は第一に両方の電極の誘電層に設けられる。
改善された表示は動作電圧の減少、より高い分解能、お
よび強化された丈夫さを表す。
ダイヤモンドなどの低い電子親和力（ＬＥＡ）材料から
成る電極を利用している。直流表示においては、ＬＥＡ
材料は第一に陰極に設けられる。交流表示においては、
ＬＥＡ材料は第一に両方の電極の誘電層に設けられる。
改善された表示は動作電圧の減少、より高い分解能、お
よび強化された丈夫さを表す。
【００１３】発明の性質、利点、および様々な付加的な
特徴は、添付図面と関連して詳細に説明される実施例を
考慮して十分に明らかとなるであろう。
特徴は、添付図面と関連して詳細に説明される実施例を
考慮して十分に明らかとなるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】本説明は３つの部分に分割されて
いる。パートＩは、改善された陰極構造を持っている直
流プラズマ・ディスプレイセルを説明している。パート
IIは、パートＩの改善されたセルを使用する直流プラズ
マ・ディスプレイの組立てを説明している。パートIII
は、改善された電極を持つ交流プラズマ・ディスプレイ
を説明している。
いる。パートＩは、改善された陰極構造を持っている直
流プラズマ・ディスプレイセルを説明している。パート
IIは、パートＩの改善されたセルを使用する直流プラズ
マ・ディスプレイの組立てを説明している。パートIII
は、改善された電極を持つ交流プラズマ・ディスプレイ
を説明している。
【００１５】Ｉ.改善された直流プラズマ・ディスプレ
イ・セル 図面を参照し、図１は、直流プラズマ・ディスプレイの
ための従来のセル８の断面図である。セル８は、バリヤ
・リブ１１により分離された１対のガラスプレート９と
１０から成っている。一方のプレート９が透明な陽極１
２を含んでいる。他のプレート１０は陰極１３を含んで
いる。プレート９と１０は典型的にソーダ石灰ガラスで
ある。陽極１２は、典型的には金属メッシュまたはイン
ジウムすず酸化物（ＩＴＯ）コーティングである。陰極
１３は、Ｎｉ、Ｗ、およびステンレスなどの金属、又は
導電性の酸化物である。ネオン、アルゴン、またはキセ
ノン（または、それらの混合物）などの希ガス１４が、
電極の間のスペースに満たされている。バリヤ・リブ１
１は誘電性で、典型的に、それらはプレート９および１
０を約２００μｍ分離している。動作では、電源１５か
らの電圧は電極間に印加される。印加電圧が十分に高い
時には、プラズマ１６は可視領域と紫外領域の光を形成
し放出する。
イ・セル 図面を参照し、図１は、直流プラズマ・ディスプレイの
ための従来のセル８の断面図である。セル８は、バリヤ
・リブ１１により分離された１対のガラスプレート９と
１０から成っている。一方のプレート９が透明な陽極１
２を含んでいる。他のプレート１０は陰極１３を含んで
いる。プレート９と１０は典型的にソーダ石灰ガラスで
ある。陽極１２は、典型的には金属メッシュまたはイン
ジウムすず酸化物（ＩＴＯ）コーティングである。陰極
１３は、Ｎｉ、Ｗ、およびステンレスなどの金属、又は
導電性の酸化物である。ネオン、アルゴン、またはキセ
ノン（または、それらの混合物）などの希ガス１４が、
電極の間のスペースに満たされている。バリヤ・リブ１
１は誘電性で、典型的に、それらはプレート９および１
０を約２００μｍ分離している。動作では、電源１５か
らの電圧は電極間に印加される。印加電圧が十分に高い
時には、プラズマ１６は可視領域と紫外領域の光を形成
し放出する。
【００１６】この従来の直流セルに伴う困難さは、容易
に見られることができる。陰極１３がプラズマ１６に浸
されているので、エネルギーを持ったイオンにより衝撃
を受ける。この衝撃により生じるスパッター効果は、陰
極１３の寿命を厳しく制限する。
に見られることができる。陰極１３がプラズマ１６に浸
されているので、エネルギーを持ったイオンにより衝撃
を受ける。この衝撃により生じるスパッター効果は、陰
極１３の寿命を厳しく制限する。
【００１７】図２は、本発明に従って改善された表示セ
ルの図である。図２のセルは、陰極がダイヤモンドなど
の低い電子親和力材料（ＬＥＡ材料２０）の付加的な層
からなる点を除いて、図１のそれと同様である。層２０
は、導体１３上に提供されることが望ましい。用語「低
電子親和力材料」は、約３電子ボルト（ｅＶ）以下の電
子親和力（仕事関数）を持つ材料を言い、約２ｅＶ以下
であることが望ましく、負の電子親和力を持っている材
料（ＮＥＡ材料）を特に含んでいる。ＬＥＡ材料20の存
在により、プラズマ16を低電圧で発生させることができ
る。それゆえ電界の下で、あるいはイオン、準安定原
子、光子の衝突時に、ＬＥＡ材料からの電子放出が従来
の材料でよりも容易である。この容易にされた放出によ
り、パワー消費量が大いに減り、ドライバー電気回路が
簡素化でき、より高い分解能が可能となる。
ルの図である。図２のセルは、陰極がダイヤモンドなど
の低い電子親和力材料（ＬＥＡ材料２０）の付加的な層
からなる点を除いて、図１のそれと同様である。層２０
は、導体１３上に提供されることが望ましい。用語「低
電子親和力材料」は、約３電子ボルト（ｅＶ）以下の電
子親和力（仕事関数）を持つ材料を言い、約２ｅＶ以下
であることが望ましく、負の電子親和力を持っている材
料（ＮＥＡ材料）を特に含んでいる。ＬＥＡ材料20の存
在により、プラズマ16を低電圧で発生させることができ
る。それゆえ電界の下で、あるいはイオン、準安定原
子、光子の衝突時に、ＬＥＡ材料からの電子放出が従来
の材料でよりも容易である。この容易にされた放出によ
り、パワー消費量が大いに減り、ドライバー電気回路が
簡素化でき、より高い分解能が可能となる。
【００１８】ダイヤモンド、および、特に水素プラズマ
で処理されるたダイヤモンドは、ＬＥＡ材料として好ま
しい。ダイヤモンドは実際、負の電子親和力を持つよう
に作られることができる。さらに、ダイヤモンドは、既
知の材料の内で最もかたい材料のうちの１つであり、ス
パッタリングに対して非常に抵抗力がある。発明者は、
以前に、化学気相成長（ＣＶＤ）により作られた欠陥が
多いダイヤモンドが、低電圧電界放出器であることを発
見した。ジン等により１９９５年１０月３１日に出願さ
れた「強化ダイヤモンド電界放出器を採用する電界放出
装置」という名称の米国特許出願番号０８／３３１４５
８を参照。これは、引用によりここに組み込まれる。こ
こに参照される多欠陥ダイアモンドは、５−１５cm-1の
範囲で、望ましくは７−１１cm-1の範囲で半値全幅によ
り広げられた１３３２cm-1のダイヤモンドピークにより
ラーマン分光計で特徴付けられる。さらに、５００−８
００℃の温度の水素プラズマにおいて前処理されるとき
には、高い温度、高圧プロセス（爆発的または静的）に
より作られたナノメーターサイズのダイヤモンド粉は、
より優れた電子放出特性を持っている。ジン等により１
９９５年１月３１日に出願された「活性化ダイヤモンド
粒子放出器を採用する電界放出装置とそれを作る方法」
という名称の米国特許出願番号０８／３８１３７５を参
照。これは、ここに引用により組み込まれる。ここに使
用されるナノメーターサイズのダイヤモンドは、５ｎｍ
から１０００ｎｍまでの範囲、好ましくは１０ｎｍから
３００ｎｍまでの範囲の最大寸法を持っているダイヤモ
ンド粒子である。ナノメータサイズのダイヤモンドはサ
イズが均一であることが望ましい。９０％のものが平均
の１／３と平均の３倍の最大寸法を持つことが望まし
い。光放出測定は電子親和力が負であることを示してい
る。ダイヤモンドと同類の炭素（ＤＬＣ）、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）、および窒化アルミニウムガリウム
（ＡｌＧａＮ）は、低いまたは負の電子親和力（約３ｅ
Ｖ以下）を持ち、直流プラズマの陰極を改善するための
よいＬＥＡ材料である。
で処理されるたダイヤモンドは、ＬＥＡ材料として好ま
しい。ダイヤモンドは実際、負の電子親和力を持つよう
に作られることができる。さらに、ダイヤモンドは、既
知の材料の内で最もかたい材料のうちの１つであり、ス
パッタリングに対して非常に抵抗力がある。発明者は、
以前に、化学気相成長（ＣＶＤ）により作られた欠陥が
多いダイヤモンドが、低電圧電界放出器であることを発
見した。ジン等により１９９５年１０月３１日に出願さ
れた「強化ダイヤモンド電界放出器を採用する電界放出
装置」という名称の米国特許出願番号０８／３３１４５
８を参照。これは、引用によりここに組み込まれる。こ
こに参照される多欠陥ダイアモンドは、５−１５cm-1の
範囲で、望ましくは７−１１cm-1の範囲で半値全幅によ
り広げられた１３３２cm-1のダイヤモンドピークにより
ラーマン分光計で特徴付けられる。さらに、５００−８
００℃の温度の水素プラズマにおいて前処理されるとき
には、高い温度、高圧プロセス（爆発的または静的）に
より作られたナノメーターサイズのダイヤモンド粉は、
より優れた電子放出特性を持っている。ジン等により１
９９５年１月３１日に出願された「活性化ダイヤモンド
粒子放出器を採用する電界放出装置とそれを作る方法」
という名称の米国特許出願番号０８／３８１３７５を参
照。これは、ここに引用により組み込まれる。ここに使
用されるナノメーターサイズのダイヤモンドは、５ｎｍ
から１０００ｎｍまでの範囲、好ましくは１０ｎｍから
３００ｎｍまでの範囲の最大寸法を持っているダイヤモ
ンド粒子である。ナノメータサイズのダイヤモンドはサ
イズが均一であることが望ましい。９０％のものが平均
の１／３と平均の３倍の最大寸法を持つことが望まし
い。光放出測定は電子親和力が負であることを示してい
る。ダイヤモンドと同類の炭素（ＤＬＣ）、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）、および窒化アルミニウムガリウム
（ＡｌＧａＮ）は、低いまたは負の電子親和力（約３ｅ
Ｖ以下）を持ち、直流プラズマの陰極を改善するための
よいＬＥＡ材料である。
【００１９】図３は、低電子親和力材料からなる陰極
が、金属陰極と比較して、プラズマオン電圧をかなり減
らすことができることを示すための実験的なセットを示
している。ダイヤモンドコーティング３１がされたＭｏ
陰極３０は、ステンレス真空室３２内に置かれて、プラ
ズマ３３が陰極の近くでたたいた。純粋なＭｏが陰極と
して使われたときには、陰極に印加された−３００Ｖま
での電圧は、１０Ｔｏｒｒの水素ガスから可視プラズマ
を生じなかった。しかし、Ｍｏ表面が図３に示するよう
にダイヤモンド３１の薄膜でコーティングされたときに
は、約１５０−２００Ｖで起きた水素ガスの絶縁破壊電
圧は、陰極の近くで強い可視グロー放電を生じた。それ
は、ダイヤモンドと関連する低電子親和力のため、イオ
ン、準安定原子あるいは光子からの衝突のような陰極表
面で起こる多くの重要な反応が陰極表面から電子の噴出
を刺激する。放出された電子は体積反応を開始し、プラ
ズマのオンのためのしきい値電圧を下げる。
が、金属陰極と比較して、プラズマオン電圧をかなり減
らすことができることを示すための実験的なセットを示
している。ダイヤモンドコーティング３１がされたＭｏ
陰極３０は、ステンレス真空室３２内に置かれて、プラ
ズマ３３が陰極の近くでたたいた。純粋なＭｏが陰極と
して使われたときには、陰極に印加された−３００Ｖま
での電圧は、１０Ｔｏｒｒの水素ガスから可視プラズマ
を生じなかった。しかし、Ｍｏ表面が図３に示するよう
にダイヤモンド３１の薄膜でコーティングされたときに
は、約１５０−２００Ｖで起きた水素ガスの絶縁破壊電
圧は、陰極の近くで強い可視グロー放電を生じた。それ
は、ダイヤモンドと関連する低電子親和力のため、イオ
ン、準安定原子あるいは光子からの衝突のような陰極表
面で起こる多くの重要な反応が陰極表面から電子の噴出
を刺激する。放出された電子は体積反応を開始し、プラ
ズマのオンのためのしきい値電圧を下げる。
【００２０】陰極のＬＥＡ材料の好ましい厚さは、０．
００５−１０μｍの範囲であり、より好ましくは０．０
２−１μｍの範囲である。陰極材料の望ましい形状は、
薄膜または薄層である。鋭い結晶小面または結晶点の突
出は、電界の集中のために望ましい。そのような膜は導
電性の基板上に化学気相成長（ＣＶＤ）により典型的に
準備される。物理的なまたは電気化学的な堆積方法も除
外されない。堆積された膜が、成長欠陥を含むことによ
り、またはドーピングにより導電性にされることが重要
である。ダイヤモンドは、ＣＶＤ成長の間にＢ、Ｎ、
Ｃ、Ｐを組み込むことにより、あるいは成長後、随意に
アニーリングよりこれらのドーパントをイオン注入する
ことにより、導電性にドープされてもよい。
００５−１０μｍの範囲であり、より好ましくは０．０
２−１μｍの範囲である。陰極材料の望ましい形状は、
薄膜または薄層である。鋭い結晶小面または結晶点の突
出は、電界の集中のために望ましい。そのような膜は導
電性の基板上に化学気相成長（ＣＶＤ）により典型的に
準備される。物理的なまたは電気化学的な堆積方法も除
外されない。堆積された膜が、成長欠陥を含むことによ
り、またはドーピングにより導電性にされることが重要
である。ダイヤモンドは、ＣＶＤ成長の間にＢ、Ｎ、
Ｃ、Ｐを組み込むことにより、あるいは成長後、随意に
アニーリングよりこれらのドーパントをイオン注入する
ことにより、導電性にドープされてもよい。
【００２１】ＬＥＡ膜を成長させる代わりとして、ＬＥ
Ａ材料の非常に細かい粒子が、導電性の基板表面上に均
一な厚さ層として形成され、基板上に結合されてもよ
い。ＬＥＡ粒子と基板の間の高い接触抵抗が、電子の輸
送を困難にするので、機械的な接触だけは避けられるべ
きである。
Ａ材料の非常に細かい粒子が、導電性の基板表面上に均
一な厚さ層として形成され、基板上に結合されてもよ
い。ＬＥＡ粒子と基板の間の高い接触抵抗が、電子の輸
送を困難にするので、機械的な接触だけは避けられるべ
きである。
【００２２】好ましいＬＥＡ粒子は、０．００２−１μ
ｍの範囲の、好ましくは０．００５−０．５μｍの範囲
の粒度を持つダイヤモンドである。特に、Ｍｙｐｏｌｅ
ｘの製品名でＥ．Ｉ．デュポンにより販売されているナ
ノメーターサイズのダイヤモンド粒子であるので望まし
く、ジェネラルエレクトリックにより販売されている同
じようなサイズのダイヤモンド粒子も好ましい。これら
のナノメーターサイズのダイヤモンドは、ここに説明し
たように処理されるとき、ここに説明するように改善さ
れたプラズマ・ディスプレイのための非常に低電子放出
しきい値電圧を表す。−−一般に、（例えば、約１μｍ
より大きいサイズの）絶縁ダイヤモンド粒子では見られ
ないが−−この異常な放出行動の正確な理由ははっきり
と理解されていない。それは、しかしながら、ナノメー
ターサイズに構造化されたダイヤモンド粒子に存在する
特定の欠陥によると思われる。
ｍの範囲の、好ましくは０．００５−０．５μｍの範囲
の粒度を持つダイヤモンドである。特に、Ｍｙｐｏｌｅ
ｘの製品名でＥ．Ｉ．デュポンにより販売されているナ
ノメーターサイズのダイヤモンド粒子であるので望まし
く、ジェネラルエレクトリックにより販売されている同
じようなサイズのダイヤモンド粒子も好ましい。これら
のナノメーターサイズのダイヤモンドは、ここに説明し
たように処理されるとき、ここに説明するように改善さ
れたプラズマ・ディスプレイのための非常に低電子放出
しきい値電圧を表す。−−一般に、（例えば、約１μｍ
より大きいサイズの）絶縁ダイヤモンド粒子では見られ
ないが−−この異常な放出行動の正確な理由ははっきり
と理解されていない。それは、しかしながら、ナノメー
ターサイズに構造化されたダイヤモンド粒子に存在する
特定の欠陥によると思われる。
【００２３】細かい粒子ダイヤモンドを使うことにおけ
る別の有利な点は、電気泳動堆積あるいはスプレーコー
ティングによる堆積の容易さである。１−１０００分間
の２００−１０００℃でシリコン基板上にスプレーコー
ティングされたナノメーターサイズのダイヤモンド粒子
の水素プラズマ熱処理により、粒子基板界面において化
学的接合および電気接触が作られる。同時に、低電圧プ
ラズマ・ディスプレイに適当なダイヤモンド上に清浄な
水素終端ＮＥＡ表面を作り出す。
る別の有利な点は、電気泳動堆積あるいはスプレーコー
ティングによる堆積の容易さである。１−１０００分間
の２００−１０００℃でシリコン基板上にスプレーコー
ティングされたナノメーターサイズのダイヤモンド粒子
の水素プラズマ熱処理により、粒子基板界面において化
学的接合および電気接触が作られる。同時に、低電圧プ
ラズマ・ディスプレイに適当なダイヤモンド上に清浄な
水素終端ＮＥＡ表面を作り出す。
【００２４】望ましい陰極構造は、その表面の少なくと
も６０％、好ましくは９０％に、１つあるいはそれ以上
の低電子親和力電子放出器材料を含んでいる。好ましい
材料は、それに限定されないが、導電性のダイヤモン
ド、ＡｌＮ、またはＡｌＧａＮを含んでいる。本発明の
表示装置で望ましいプラズマオン電圧は、高々１５０ボ
ルト、好ましくは８０Ｖ以下、更に好ましくは５０Ｖ以
下である。
も６０％、好ましくは９０％に、１つあるいはそれ以上
の低電子親和力電子放出器材料を含んでいる。好ましい
材料は、それに限定されないが、導電性のダイヤモン
ド、ＡｌＮ、またはＡｌＧａＮを含んでいる。本発明の
表示装置で望ましいプラズマオン電圧は、高々１５０ボ
ルト、好ましくは８０Ｖ以下、更に好ましくは５０Ｖ以
下である。
【００２５】II. プラズマ・ディスプレイの製造 本発明は、プラズマオン電圧の低下により高密度分解能
プラズマ・ディスプレイの製造を可能とする。低電子親
和力陰極を使用するプラズマ・ディスプレイは従来のプ
ラズマ・ディスプレイより少なくとも３０％、好ましく
は１００％高いセル密度で持つことができる。
プラズマ・ディスプレイの製造を可能とする。低電子親
和力陰極を使用するプラズマ・ディスプレイは従来のプ
ラズマ・ディスプレイより少なくとも３０％、好ましく
は１００％高いセル密度で持つことができる。
【００２６】プラズマ・ディスプレイを構成するための
例示的手続は、図４のフローチャートにおいて説明され
る。プラズマ・ディスプレイは、本質的に、図２に示さ
れたタイプのプラズマセルの配列である。最初のステッ
プ（図４のブロックＡ）は、陰極として使用するため導
電性表面を適当な大きさにし、表面が仕上げられ、パタ
ーン化された（例えば、導体あるいは導体がコーティン
グされた表面の平行なストライプにされた）基板を提供
する。基板は、導電性にコーティングされたガラスであ
ることが望ましい。好ましい導体材料は、Ｍｏ、Ｗ、Ｈ
ｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｉを含んでいる。ダイヤモンド
のＬＥＡ材料の堆積のためには炭化物形成金属を、また
ＡｌＮまたはＡｌＧａＮの堆積のためには窒化物形成金
属を選ぶことが一般に望ましい。導体は薄膜または厚膜
ストライプにパターン化されている。導体または導電性
のコーティング材料の厚さは、一般に０．１−１００μ
ｍの範囲、好ましくは０．２−１０μｍの範囲である。
例示的手続は、図４のフローチャートにおいて説明され
る。プラズマ・ディスプレイは、本質的に、図２に示さ
れたタイプのプラズマセルの配列である。最初のステッ
プ（図４のブロックＡ）は、陰極として使用するため導
電性表面を適当な大きさにし、表面が仕上げられ、パタ
ーン化された（例えば、導体あるいは導体がコーティン
グされた表面の平行なストライプにされた）基板を提供
する。基板は、導電性にコーティングされたガラスであ
ることが望ましい。好ましい導体材料は、Ｍｏ、Ｗ、Ｈ
ｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｓｉを含んでいる。ダイヤモンド
のＬＥＡ材料の堆積のためには炭化物形成金属を、また
ＡｌＮまたはＡｌＧａＮの堆積のためには窒化物形成金
属を選ぶことが一般に望ましい。導体は薄膜または厚膜
ストライプにパターン化されている。導体または導電性
のコーティング材料の厚さは、一般に０．１−１００μ
ｍの範囲、好ましくは０．２−１０μｍの範囲である。
【００２７】２番目のステップ（図４のブロックＢ）
は、ＬＥＡ材料を陰極導体の表面に堆積させることであ
る。材料は、ＣＶＤ法、プラズマ噴射堆積、またはホッ
トフィラメントプロセスにより堆積される。ダイヤモン
ド膜はマイクロ波プラズマ強化ＣＶＤ法を用いて堆積さ
れられることが有利である。例示的なガス混合物は、４
００−１０００℃の温度の１−１０体積％のメタン（Ｃ
Ｈ4 ）とＨ2 ガスである。ＡｌＮまたはＡｌＧａＮ膜
は、５００−１１００℃でアンモニア中でトリメチルア
ルミニウムまたはトリメチルガリウムを用いてＣＶＤ処
理により堆積させられることが好ましい。図４のステッ
プＡとＢは、もし要求されるならば保留されることがで
きる。
は、ＬＥＡ材料を陰極導体の表面に堆積させることであ
る。材料は、ＣＶＤ法、プラズマ噴射堆積、またはホッ
トフィラメントプロセスにより堆積される。ダイヤモン
ド膜はマイクロ波プラズマ強化ＣＶＤ法を用いて堆積さ
れられることが有利である。例示的なガス混合物は、４
００−１０００℃の温度の１−１０体積％のメタン（Ｃ
Ｈ4 ）とＨ2 ガスである。ＡｌＮまたはＡｌＧａＮ膜
は、５００−１１００℃でアンモニア中でトリメチルア
ルミニウムまたはトリメチルガリウムを用いてＣＶＤ処
理により堆積させられることが好ましい。図４のステッ
プＡとＢは、もし要求されるならば保留されることがで
きる。
【００２８】その場のＣＶＤ法により堆積させられたＬ
ＥＡ材料は基板へのよい化学的、および電気的の接合を
有する。材料は、連続的な膜としてあるいは島状に互い
に完全に離れて堆積させられることができる。陰極ＬＥ
Ａ材料に対する島状の幾何学的形状は、特に、（より電
子が放出しやすいために）電界の集中のために陽極に向
かっている鋭い結晶小面、および角を形成する傾向のた
めばかりでなくメリットがある。島状の幾何学的形状は
導体基板からの電子の輸送パスを短くすると言う付加的
な長所も持っている。ＣＶＤ堆積された島の望ましいサ
イズは、一般に０．０５−１０μｍの範囲、好ましくは
０．０５−２μｍの範囲である。望ましいダイヤモンド
島状幾何学的形状の例示的な微細構造が、図５に示され
ている。平いらな底の、鋭利な角を持つダイヤモンドの
島は、水素中にメタンガス（２％）の混合体を用いて約
９００℃のマイクロ波ＣＶＤ堆積法によりＳｉ上に堆積
させられる。平らな底の形態はよい電気的接触を提供す
る。
ＥＡ材料は基板へのよい化学的、および電気的の接合を
有する。材料は、連続的な膜としてあるいは島状に互い
に完全に離れて堆積させられることができる。陰極ＬＥ
Ａ材料に対する島状の幾何学的形状は、特に、（より電
子が放出しやすいために）電界の集中のために陽極に向
かっている鋭い結晶小面、および角を形成する傾向のた
めばかりでなくメリットがある。島状の幾何学的形状は
導体基板からの電子の輸送パスを短くすると言う付加的
な長所も持っている。ＣＶＤ堆積された島の望ましいサ
イズは、一般に０．０５−１０μｍの範囲、好ましくは
０．０５−２μｍの範囲である。望ましいダイヤモンド
島状幾何学的形状の例示的な微細構造が、図５に示され
ている。平いらな底の、鋭利な角を持つダイヤモンドの
島は、水素中にメタンガス（２％）の混合体を用いて約
９００℃のマイクロ波ＣＶＤ堆積法によりＳｉ上に堆積
させられる。平らな底の形態はよい電気的接触を提供す
る。
【００２９】プラズマパネル表示における効率的な使用
のために堆積されたＬＥＡ材料を電気的に伝導性か、ま
たは半伝導性にすることが重要である。これは、（例え
ば、ダイヤモンドに格子欠陥を導入し、または導電性に
ドーピングすることにより）エネルギーバンドギャップ
が減らされた材料を成長させることによって達成させる
ことができる。さらに、他の例では、絶縁ＬＥＡ材料
は、多欠陥ＬＥＡ材料またはドープされたＬＥＡ材料で
コーティングされ、表面導電率を強化することができ
る。
のために堆積されたＬＥＡ材料を電気的に伝導性か、ま
たは半伝導性にすることが重要である。これは、（例え
ば、ダイヤモンドに格子欠陥を導入し、または導電性に
ドーピングすることにより）エネルギーバンドギャップ
が減らされた材料を成長させることによって達成させる
ことができる。さらに、他の例では、絶縁ＬＥＡ材料
は、多欠陥ＬＥＡ材料またはドープされたＬＥＡ材料で
コーティングされ、表面導電率を強化することができ
る。
【００３０】ＣＶＤ処理により堆積された連続膜あるい
は島状のＬＥＡ材料構成の変わりに、ＬＥＡ粒子が準備
され、導電性の陰極表面に接着されてもよい。それら
は、多欠陥またはドープされたＬＥＡ材料でプレコーテ
ィングされ、または、それらは、堆積の後に、多欠陥ま
たはドープされたＬＥＡ材料の表面層のイオンインプラ
ンテーションまたは堆積により修正されることができ
る。ＬＥＡ粒子は下の導電性の基板とのよい電気的接触
を持つべきであろう。緩い粒子は、その界面において高
い電気的接触抵抗のため電子放出器として効率的に働か
ないだろう。
は島状のＬＥＡ材料構成の変わりに、ＬＥＡ粒子が準備
され、導電性の陰極表面に接着されてもよい。それら
は、多欠陥またはドープされたＬＥＡ材料でプレコーテ
ィングされ、または、それらは、堆積の後に、多欠陥ま
たはドープされたＬＥＡ材料の表面層のイオンインプラ
ンテーションまたは堆積により修正されることができ
る。ＬＥＡ粒子は下の導電性の基板とのよい電気的接触
を持つべきであろう。緩い粒子は、その界面において高
い電気的接触抵抗のため電子放出器として効率的に働か
ないだろう。
【００３１】緩いＬＥＡ粒子、例えばダイヤモンドまた
はＡｌＮ粒子は、一旦導電性基板表面に堆積されると、
電子放出器として効率的に機能するように、導体の上に
接合されるべきである。この接合を達成するための好ま
しい方法は、水素プラズマ熱処理である。例えば、ナノ
メーターサイズのダイヤモンド粒子（０．０１−０．０
５μｍのサイズ、液状媒体に分散されている）は、Ｓｉ
表面にスプレーコーティングされ、それ後、ｌ−１００
０分２００−１０００℃で水素プラズマ中で処理され
る。他に、ＬＥＡ粒子は、機械的な押しつけにより、続
いて、化学的接合を発生させるための熱処理により導体
の上に埋め込まれあるいは圧縮されてもよい。熱処理
は、水素プラズマ処理、あるいは多欠陥またはドープさ
れた材料の表面堆積／成長が随意に続いていてもよい。
はＡｌＮ粒子は、一旦導電性基板表面に堆積されると、
電子放出器として効率的に機能するように、導体の上に
接合されるべきである。この接合を達成するための好ま
しい方法は、水素プラズマ熱処理である。例えば、ナノ
メーターサイズのダイヤモンド粒子（０．０１−０．０
５μｍのサイズ、液状媒体に分散されている）は、Ｓｉ
表面にスプレーコーティングされ、それ後、ｌ−１００
０分２００−１０００℃で水素プラズマ中で処理され
る。他に、ＬＥＡ粒子は、機械的な押しつけにより、続
いて、化学的接合を発生させるための熱処理により導体
の上に埋め込まれあるいは圧縮されてもよい。熱処理
は、水素プラズマ処理、あるいは多欠陥またはドープさ
れた材料の表面堆積／成長が随意に続いていてもよい。
【００３２】ＬＥＡ材料のコーティングが実質的にピン
ホールをなくすことが好ましい。露出された金属表面地
域（例えば、下の導体ストライプ）は、表示動作の間に
叩き出されるかもしれず、ＬＥＡコーティング上に好ま
しくなく堆積されるかもしれない。導体表面の少なくと
も６０％、好ましくは９０％は、低電圧電子放出器でカ
バーされるべきである。どのような露出された金属領域
も、スパッタリングを減らし、堆積材料を制限するため
に、平均的な表面より下にかなり凹まされている。ナノ
メーターサイズのダイヤモンド粒子からなるプラズマ・
ディスプレイのばあいには、約１−１００の粒子層と等
価の厚さが一般であり、約１−２０の層が望ましく、２
−１０の層がさらにより望まし。
ホールをなくすことが好ましい。露出された金属表面地
域（例えば、下の導体ストライプ）は、表示動作の間に
叩き出されるかもしれず、ＬＥＡコーティング上に好ま
しくなく堆積されるかもしれない。導体表面の少なくと
も６０％、好ましくは９０％は、低電圧電子放出器でカ
バーされるべきである。どのような露出された金属領域
も、スパッタリングを減らし、堆積材料を制限するため
に、平均的な表面より下にかなり凹まされている。ナノ
メーターサイズのダイヤモンド粒子からなるプラズマ・
ディスプレイのばあいには、約１−１００の粒子層と等
価の厚さが一般であり、約１−２０の層が望ましく、２
−１０の層がさらにより望まし。
【００３３】図４のブロックＣにおいて示される次のス
テップは、バリヤ・リブ（空洞壁）を陰極の表面上の選
択された位置に付加することである。隣接したセルの間
のバリヤ・リブは、全体の表示が、よい色、純度、およ
びコントラストを表すように、プラズマおよび紫外線光
子を単一の画素に制限するために使用され、バリヤ・リ
ブはガラスまたはセラミックなどの絶縁物で作られるこ
とができる。それらは四角、長方形、または丸い穴を持
つ平面幾何学形状を持ってもよいし、または、それらは
長い平行ストライプを持ってもよい。それらは、約０．
５から３のアスペクト比を持つ約５−２００μｍの壁厚
を持つ。好ましくは、それらは、１−２アスペクト比を
持つ５−２５μｍの壁厚を持つ。壁は、焼結／溶融の前
のスクリーン印刷、スプレーコーティング、または粉末
包含スラリーのディスペンサー書き込みなどの種々のよ
く知られたセラミックの処理方法により形成されること
ができる。他に、壁は、リソグラフィーエッチング、加
工、レーザー除去、サンド研磨、あるいは平らな空白セ
ラミック層などの除去手段により準備できる。
テップは、バリヤ・リブ（空洞壁）を陰極の表面上の選
択された位置に付加することである。隣接したセルの間
のバリヤ・リブは、全体の表示が、よい色、純度、およ
びコントラストを表すように、プラズマおよび紫外線光
子を単一の画素に制限するために使用され、バリヤ・リ
ブはガラスまたはセラミックなどの絶縁物で作られるこ
とができる。それらは四角、長方形、または丸い穴を持
つ平面幾何学形状を持ってもよいし、または、それらは
長い平行ストライプを持ってもよい。それらは、約０．
５から３のアスペクト比を持つ約５−２００μｍの壁厚
を持つ。好ましくは、それらは、１−２アスペクト比を
持つ５−２５μｍの壁厚を持つ。壁は、焼結／溶融の前
のスクリーン印刷、スプレーコーティング、または粉末
包含スラリーのディスペンサー書き込みなどの種々のよ
く知られたセラミックの処理方法により形成されること
ができる。他に、壁は、リソグラフィーエッチング、加
工、レーザー除去、サンド研磨、あるいは平らな空白セ
ラミック層などの除去手段により準備できる。
【００３４】新規な特徴は、バリヤ・リブ壁上に電子放
出表面あるいは電子増倍表面を作ることである。このス
テップは、従来のプラズマ・ディスプレイにおける平ら
な、水平の陰極表面と比べて、カップ形（または、Ｕ字
型）陰極表面を作ることにより、陰極表面を拡張し、光
子トラップと関連するエネルギー損失を最小にする。そ
のような壁構造は、単一ユニットまたは２部構造で合っ
てもよい。図６は、底側の導電性バリヤ壁６０からなる
２部壁と上側での電気的絶縁性のバリヤ壁６１を示す。
出表面あるいは電子増倍表面を作ることである。このス
テップは、従来のプラズマ・ディスプレイにおける平ら
な、水平の陰極表面と比べて、カップ形（または、Ｕ字
型）陰極表面を作ることにより、陰極表面を拡張し、光
子トラップと関連するエネルギー損失を最小にする。そ
のような壁構造は、単一ユニットまたは２部構造で合っ
てもよい。図６は、底側の導電性バリヤ壁６０からなる
２部壁と上側での電気的絶縁性のバリヤ壁６１を示す。
【００３５】図６の表示を構成するための例示的な処理
シーケンスは次の通りである。基板１０（導電層ストラ
イプ１３でコーティングされた後ガラスプレート）上
に、下部セラミックバリヤ壁60が先ず例えばスクリーン
印刷によって付加される。下部バリアリブ壁６０がガラ
スのような電気的絶縁材料で作られていれば、導電性金
属、酸化物、あるいは炭化物の導電性表面薄膜（図示せ
ず）が（スッパタリングあるいは蒸着のような）物理的
堆積法により、（ＣＶＤ法、電気メッキ、あるいは無電
気メッキのような）化学的堆積法により、あるいは（船
津含有スラリーのスプレーコーティングと続いての焼結
あるいは溶融のような）機械的堆積法により負荷されて
もよい。傾斜角堆積は、個々のセルの垂直な壁とコーナ
ーにアクセスするために利用されることが望ましい。
シーケンスは次の通りである。基板１０（導電層ストラ
イプ１３でコーティングされた後ガラスプレート）上
に、下部セラミックバリヤ壁60が先ず例えばスクリーン
印刷によって付加される。下部バリアリブ壁６０がガラ
スのような電気的絶縁材料で作られていれば、導電性金
属、酸化物、あるいは炭化物の導電性表面薄膜（図示せ
ず）が（スッパタリングあるいは蒸着のような）物理的
堆積法により、（ＣＶＤ法、電気メッキ、あるいは無電
気メッキのような）化学的堆積法により、あるいは（船
津含有スラリーのスプレーコーティングと続いての焼結
あるいは溶融のような）機械的堆積法により負荷されて
もよい。傾斜角堆積は、個々のセルの垂直な壁とコーナ
ーにアクセスするために利用されることが望ましい。
【００３６】そのような導電性の層がバリヤ・リブ壁に
付加されるべきならば、特に好まれた方法は、このステ
ップを、基板上に導電性のストライプを提供する前述の
ステップと結合することである。図７に示される結果的
な構造では、水平基板表面とほぼ垂直バリヤ・壁表面の
両方とも、同時に導電性の層70によってコーティングさ
れることができる。
付加されるべきならば、特に好まれた方法は、このステ
ップを、基板上に導電性のストライプを提供する前述の
ステップと結合することである。図７に示される結果的
な構造では、水平基板表面とほぼ垂直バリヤ・壁表面の
両方とも、同時に導電性の層70によってコーティングさ
れることができる。
【００３７】図６の他の変形例では、導電性の下部バリ
ヤ・リブ壁は図８に示されるように前もって作られても
よい。前もって作られた構造は、複数のスルーホール８
１（丸、四角、六角、または他の形状の穴）を含むスク
リーン８０の形である。前もって作られた構造は、導電
性ストライプを持つ基板上に落とされる。このプロセス
は、プラズマ・ディスプレイ機器の急速な自動化組立に
おいて著しい長所を持つ。なぜなら、それは、セラミッ
クペーストのスクリーン印刷、乾燥、および個々の表示
の治癒と時間がかかるステップが省ぶかれているからで
ある。導電性のスクリーン８０は、典型的には約５−２
００μｍの大きさの開口部を持ち、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｇ、
Ｗ、またはそれらの合金の薄いシート金属から、または
導電性のセラミック材料から準備できる。有利に、導電
性の接着剤またはハンダ材料（図示せず）は、水平電極
と垂直壁の間の機械的な接着と改善された電気伝導のた
めに落下スクリーンの底表面に適用される。
ヤ・リブ壁は図８に示されるように前もって作られても
よい。前もって作られた構造は、複数のスルーホール８
１（丸、四角、六角、または他の形状の穴）を含むスク
リーン８０の形である。前もって作られた構造は、導電
性ストライプを持つ基板上に落とされる。このプロセス
は、プラズマ・ディスプレイ機器の急速な自動化組立に
おいて著しい長所を持つ。なぜなら、それは、セラミッ
クペーストのスクリーン印刷、乾燥、および個々の表示
の治癒と時間がかかるステップが省ぶかれているからで
ある。導電性のスクリーン８０は、典型的には約５−２
００μｍの大きさの開口部を持ち、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｇ、
Ｗ、またはそれらの合金の薄いシート金属から、または
導電性のセラミック材料から準備できる。有利に、導電
性の接着剤またはハンダ材料（図示せず）は、水平電極
と垂直壁の間の機械的な接着と改善された電気伝導のた
めに落下スクリーンの底表面に適用される。
【００３８】図４のブロックＤにおいて示される次のス
テップは、バリア・リブの表面にＬＥＡ材料を随意に付
加することである。導電性の下部バリヤ・リブ材料（あ
るいは、絶縁壁材料の倍には表面導電性層コーティン
グ）は、ＬＥＡ層へのよい接着と電気的接続を提供する
ように選ばれる。前に述べられた様々な材料が使用可能
である。その構造と、ほぼ垂直バリヤ・リブ上にＬＥＡ
材料を堆積する手順は、ステップＢに対して説明された
ものと同様である。ＬＥＡ材料はバリヤ・リブの下部６
０にだけ付加でき、または、それらは下部および上部分
（６０と６１）に付加できる。
テップは、バリア・リブの表面にＬＥＡ材料を随意に付
加することである。導電性の下部バリヤ・リブ材料（あ
るいは、絶縁壁材料の倍には表面導電性層コーティン
グ）は、ＬＥＡ層へのよい接着と電気的接続を提供する
ように選ばれる。前に述べられた様々な材料が使用可能
である。その構造と、ほぼ垂直バリヤ・リブ上にＬＥＡ
材料を堆積する手順は、ステップＢに対して説明された
ものと同様である。ＬＥＡ材料はバリヤ・リブの下部６
０にだけ付加でき、または、それらは下部および上部分
（６０と６１）に付加できる。
【００３９】図４の次のステップ（ステップＥ）は、導
電性の下部バリア・リブの頂部に直接（図６に図示され
るような）電気的に絶縁性の上部上部バリヤ・リブを付
加することである。（ガラスなどの）セラミックまたは
（ポリイミドまたは熱分解ポリマーのような）ポリマー
材料が使用可能である。上部バリヤ・リブは、例えば、
セラミック粒子含有前駆物質スラリー（または、適当な
粘度を持つ未硬化ポリマー前駆物質溶液）のスクリーン
印刷またはスプレーコーティングによって多数の異なる
処理技術により付加できる。特に便利な方法は、下部バ
リヤ・リブが突出ているという事実を利用する。下部バ
リヤ・リブ構造を持つ基板は、場所的に、（インクで濡
れたインクパッドに触れるゴム印のように）絶縁前記物
質溶液またはスラリーでコーティングされた、あるいは
それを含有する軽く従順なパッドと接触するようにさせ
られる。前駆物質溶液またはスラリーは、上部のバリヤ
・リブに後で変換される必要がある。インクパッド状の
装置は、絶縁性の前駆物質輸液またはセラミックスラリ
ーでコーティングされた平らな表面またはローラー表面
のいずれであってもよい。絶縁上部バリヤ・リブ材料の
望ましい厚さは、プラズマ・オンの動作電圧に依存す
る。典型的な厚さは、２−１００μｍの範囲であり、好
ましくは５−５０μｍの範囲である。
電性の下部バリア・リブの頂部に直接（図６に図示され
るような）電気的に絶縁性の上部上部バリヤ・リブを付
加することである。（ガラスなどの）セラミックまたは
（ポリイミドまたは熱分解ポリマーのような）ポリマー
材料が使用可能である。上部バリヤ・リブは、例えば、
セラミック粒子含有前駆物質スラリー（または、適当な
粘度を持つ未硬化ポリマー前駆物質溶液）のスクリーン
印刷またはスプレーコーティングによって多数の異なる
処理技術により付加できる。特に便利な方法は、下部バ
リヤ・リブが突出ているという事実を利用する。下部バ
リヤ・リブ構造を持つ基板は、場所的に、（インクで濡
れたインクパッドに触れるゴム印のように）絶縁前記物
質溶液またはスラリーでコーティングされた、あるいは
それを含有する軽く従順なパッドと接触するようにさせ
られる。前駆物質溶液またはスラリーは、上部のバリヤ
・リブに後で変換される必要がある。インクパッド状の
装置は、絶縁性の前駆物質輸液またはセラミックスラリ
ーでコーティングされた平らな表面またはローラー表面
のいずれであってもよい。絶縁上部バリヤ・リブ材料の
望ましい厚さは、プラズマ・オンの動作電圧に依存す
る。典型的な厚さは、２−１００μｍの範囲であり、好
ましくは５−５０μｍの範囲である。
【００４０】他のプロセスは、下部バリヤ・リブに対す
るそれらとマッチするように開けられた穴を持つように
適当にパターン化されたポリマーまたはセラミック薄シ
ートなどの絶縁材料製の前もって作られたスクリーンを
使うことである。
るそれらとマッチするように開けられた穴を持つように
適当にパターン化されたポリマーまたはセラミック薄シ
ートなどの絶縁材料製の前もって作られたスクリーンを
使うことである。
【００４１】図４の最終ステップ（ステップＦ）は、様
々な他の構成要素を組み立ててプラズマ・ディスプレイ
装置を通常のように完成することである。これは、陽
極、リン光体、機械的支持フレーム、真空封止構造、お
よび様々な従来の電子部品を付加することを含む。
々な他の構成要素を組み立ててプラズマ・ディスプレイ
装置を通常のように完成することである。これは、陽
極、リン光体、機械的支持フレーム、真空封止構造、お
よび様々な従来の電子部品を付加することを含む。
【００４２】ダイヤモンドコーティングされた陰極の場
合、２００−１０００℃での水素プラズマ熱処理が、例
えば１５Ｖ／μｍと同じくらい低い電界で、または好ま
しくは１０Ｖ／μｍ以下の電界で低電圧電子放出（及
び、プラズマ・ディスプレイにおける低いオン電圧）を
保証するために有利である。水素プラズマ処理が電子放
出を強化する正確な理由ははっきりしないが、表面での
炭素結合の水素終端であると思われる。
合、２００−１０００℃での水素プラズマ熱処理が、例
えば１５Ｖ／μｍと同じくらい低い電界で、または好ま
しくは１０Ｖ／μｍ以下の電界で低電圧電子放出（及
び、プラズマ・ディスプレイにおける低いオン電圧）を
保証するために有利である。水素プラズマ処理が電子放
出を強化する正確な理由ははっきりしないが、表面での
炭素結合の水素終端であると思われる。
【００４３】本発明の別の観点は、タイヤモンド表面で
水素終端を維持し、黒鉛化を最小限にするためにプラズ
マ中に意図的に混合された水素ガスの選択的な使用を含
んでいる。水素ガスの量は、少なくとも１体積％であ
り、好ましくは少なくとも５体積％である。水素ガスに
加えて、あるいは水素ガスの代わりに、温度および部分
圧条件に依存して水素ガスを吸収し、または放出する水
素貯蔵材料が、バリヤ・リブ材料または電極などの既存
の構成要素の一部として、あるいは別の構成要素とし
て、プラズマ・ディスプレイ構造に付加できる。水素貯
蔵材料は、Ｐｄ、ＬａＮｉ5 、Ｚｒ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｔｉ
ベースの合金化合物、またはゼオライトから選ばれても
よい。そのような水素貯蔵材料の存在により、プラズマ
パネル表示の寿命にわたって相対的に一定の水素分圧を
維持し、その耐久性をを改善する。
水素終端を維持し、黒鉛化を最小限にするためにプラズ
マ中に意図的に混合された水素ガスの選択的な使用を含
んでいる。水素ガスの量は、少なくとも１体積％であ
り、好ましくは少なくとも５体積％である。水素ガスに
加えて、あるいは水素ガスの代わりに、温度および部分
圧条件に依存して水素ガスを吸収し、または放出する水
素貯蔵材料が、バリヤ・リブ材料または電極などの既存
の構成要素の一部として、あるいは別の構成要素とし
て、プラズマ・ディスプレイ構造に付加できる。水素貯
蔵材料は、Ｐｄ、ＬａＮｉ5 、Ｚｒ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｔｉ
ベースの合金化合物、またはゼオライトから選ばれても
よい。そのような水素貯蔵材料の存在により、プラズマ
パネル表示の寿命にわたって相対的に一定の水素分圧を
維持し、その耐久性をを改善する。
【００４４】窒素含有ＬＥＡ材料では、ガス混合体中に
Ｎ2 を含むことが有利である。１から５体積％が望まし
い。
Ｎ2 を含むことが有利である。１から５体積％が望まし
い。
【００４５】III.改善された交流表示 ＡＣプラズマ・ディスプレイは、ＡＣ表示における両方
の電極がセルの静電容量を形成する誘電性の層であると
いう点で直流プラズマ・ディスプレイと異なる。誘電層
は、ＭｇＯの層によりコーティングされ、そのＭｇＯ層
はスパッタリングに耐性を有し、高い安定した２次電子
放出係数を持っている。しかし、言及されるように、Ｍ
ｇＯは汚染に非常に影響され易い。さらに、スパッタリ
ングによるＭｇＯの堆積は時間のかかるプロセスであ
る。
の電極がセルの静電容量を形成する誘電性の層であると
いう点で直流プラズマ・ディスプレイと異なる。誘電層
は、ＭｇＯの層によりコーティングされ、そのＭｇＯ層
はスパッタリングに耐性を有し、高い安定した２次電子
放出係数を持っている。しかし、言及されるように、Ｍ
ｇＯは汚染に非常に影響され易い。さらに、スパッタリ
ングによるＭｇＯの堆積は時間のかかるプロセスであ
る。
【００４６】図９は、改善された交流表示セル９０を示
し、ＬＥＡ材料層９１が誘電層９２と９３上でＭｇＯ
（または、追加のＭｇＯ）に代用されている。ダイヤモ
ンドは、ＭｇＯを置換するか、または補うために理想的
なＬＥＡ材料であることと気付かれた。なぜなら、ダイ
ヤモンドは、低スパッタリングレートと（５０くらい高
い）高い２次電子放出係数を持っているからである。よ
り重要なことは、水素終端ダイヤモンド表面は、少なく
とも７００℃の温度まで非常に安定であり、化学的に不
活性である。交流プラズマ・ディスプレイの電極９と１
０では、特別な欠陥が作られていないまたはドープされ
ていない従来のＣＶＤダイヤモンド（絶縁ダイヤモン
ド）が使用できる。交流プラズマ・ディスプレイのダイ
ヤモンドの電気抵抗のための要求事項は、相対的に広い
範囲、例えば１０1 −１０12オームセンチメートルにあ
る。ローカルなダイヤモンド領域で自己制限電子放出を
提供し、放出を均質化できたので、高い抵抗率が一般に
好ましい。ＣＶＤダイヤモンド、連続膜、または島状
は、ガラスまたはセラミック誘電体層上に直接堆積され
てもよい。代わりに、非導電性のダイヤモンド粒子など
の粒子が、ガラスまたはセラミックの表面に接着され、
熱処理により接合されてもよい。また、貴プラズマガス
へのいくらかの水素の選択的な付加が、ダイヤモンドの
粒子の継続的な活性化のために有益である。
し、ＬＥＡ材料層９１が誘電層９２と９３上でＭｇＯ
（または、追加のＭｇＯ）に代用されている。ダイヤモ
ンドは、ＭｇＯを置換するか、または補うために理想的
なＬＥＡ材料であることと気付かれた。なぜなら、ダイ
ヤモンドは、低スパッタリングレートと（５０くらい高
い）高い２次電子放出係数を持っているからである。よ
り重要なことは、水素終端ダイヤモンド表面は、少なく
とも７００℃の温度まで非常に安定であり、化学的に不
活性である。交流プラズマ・ディスプレイの電極９と１
０では、特別な欠陥が作られていないまたはドープされ
ていない従来のＣＶＤダイヤモンド（絶縁ダイヤモン
ド）が使用できる。交流プラズマ・ディスプレイのダイ
ヤモンドの電気抵抗のための要求事項は、相対的に広い
範囲、例えば１０1 −１０12オームセンチメートルにあ
る。ローカルなダイヤモンド領域で自己制限電子放出を
提供し、放出を均質化できたので、高い抵抗率が一般に
好ましい。ＣＶＤダイヤモンド、連続膜、または島状
は、ガラスまたはセラミック誘電体層上に直接堆積され
てもよい。代わりに、非導電性のダイヤモンド粒子など
の粒子が、ガラスまたはセラミックの表面に接着され、
熱処理により接合されてもよい。また、貴プラズマガス
へのいくらかの水素の選択的な付加が、ダイヤモンドの
粒子の継続的な活性化のために有益である。
【図１】図１は、典型的な従来の直流プラズマ・ディス
プレイの断面図である。
プレイの断面図である。
【図２】図２は、低電子親和力材料からなる陰極を有す
る直流プラズマ・ディスプレイセルを示す図である。
る直流プラズマ・ディスプレイセルを示す図である。
【図３】図３は、低電子親和力材料のプラズマの発生時
の効果を示すための実験的な設備を示す図である。
の効果を示すための実験的な設備を示す図である。
【図４】図４は、改善された直流プラズマ・ディスプレ
イを製造する際に含まれるステップを示すブロック図で
ある。
イを製造する際に含まれるステップを示すブロック図で
ある。
【図５】図５は、低電子親和力材料として有益なダイヤ
モンド島の走査電子顕微鏡図でる。
モンド島の走査電子顕微鏡図でる。
【図６】図６は、図４のプロセスにより作られた直流プ
ラズマ・ディスプレイの第１の実施例を示す図である。
ラズマ・ディスプレイの第１の実施例を示す図である。
【図７】図７は、図４のプロセスにより作られた直流プ
ラズマ・ディスプレイの第２の実施例を示す図である。
ラズマ・ディスプレイの第２の実施例を示す図である。
【図８】図８は、図４のプロセスで有益な前もって作ら
れたバリヤ・リブ構造を示す図である。
れたバリヤ・リブ構造を示す図である。
【図９】図９は、低電子親和力材料からなる電極を使用
する交流プラズマ・ディスプレイの断面図である。
する交流プラズマ・ディスプレイの断面図である。
９、１０ ガラスプレート １１ バリヤ・リブ １２ 陽極 １３ 陰極 １６ プラズマ ２０ 層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー ピーター コチャンスキー アメリカ合衆国 08812 ニュージャーシ ィ，ダネレン，サード ストリート 324 (72)発明者 ウエイ ズー アメリカ合衆国 07060 ニュージャーシ ィ，ノース プレインフィールド，アパー トメント デー７，ノース ドライヴ 375
Claims (18)
- 【請求項１】 少なくとも１つのプラズマ・ディスプレ
イセルからなるプラズマ・ディスプレイにおいて、前記
セルは、一対の電極と前記電極を隔てる壁とからなり、
希ガスからなる体積中に広がったガスを封じているプラ
ズマ・ディスプレイにおいて、 前記電極の少なくとも１つは、ダイヤモンド、窒化アル
ミニウム、及び窒化アルミニウムガリウムからなるグル
ープから選択された材料からなり、３電子ボルト以下の
電子親和力を有する低電子親和力材料からなるプラズマ
・ディスプレイ。 - 【請求項２】 前記低電子親和力材料は、多欠陥ダイア
モンドからなる請求項１に記載のプラズマ・ディスプレ
イ。 - 【請求項３】 低電子親和力材料は、ダイヤモンド粒子
からなる請求項１に記載のプラズマ・ディスプレイ。、 - 【請求項４】 前記低電子親和力材料は、０．００５−
１００μmの範囲の厚さを持つ層の形である請求項１に
記載のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項５】 前記低電子親和力材料は、前記電極の少
なくとも６０％をカバーする請求項１に記載のプラズマ
・ディスプレイ。 - 【請求項６】 前記プラズマ・ディスプレイ・セルは、
８０ボルトより少ないオン電圧を持っている請求項１に
記載のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項７】 前記壁が、３電子ボルトより少ない電子
親和力を持つ低電子親和力材料からなる請求項１に記載
のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項８】 前記対の両方の電極は3電子ボルトより
少ない電子親和力を持つ低親和力材料からなる請求項１
に記載のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項９】 前記低電子親和力材料は、ダイヤモンド
からなり、前記ガスは更に水素からなる請求項１に記載
のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項１０】 前記低電子親和力材料は、窒化アルミ
ニウム、あるいは窒化アルミニウムガリウムからなり、
および前記ガスは更に窒素からなる請求項１に記載のプ
ラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項１１】 前記低電子親和力材料は、水素プラズ
マ処理されたダイヤモンド粒子からなる請求項１に記載
のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項１２】 前記プラズマ・ディスプレイ・セル
は、前記ガス中に水素を解放する水素貯蔵原料からなる
請求項１に記載のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項１３】 前記電極のうちの１つは、前記電極の
他方に向かって突き出た端部を持つＵ字型の表面を持つ
陰極である請求項１に記載のプラズマ・ディスプレイ。 - 【請求項１４】 プラズマ・ディスプレイを構成する方
法であって、 表示陰極として使用するためパターン化された導電性の
表面を持っている基板を提供することと、 ダイヤモンド、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムガ
リウムからなるグループから選択された低電子親和力材
料を前記表示陰極上に堆積することと、 前記基板の表面上の選択された位置にバリヤ・リブを形
成してプラズマ・セル空洞壁を定義することと、 プラズマ・ディスプレイ装置の形成を完了することとを
具備する方法。 - 【請求項１５】 前記低電子親和力材料は、粒子のスプ
レーコーティングにより堆積される請求項１４に記載の
方法。 - 【請求項１６】 前記バリヤ・リブは、下部導電性部分
と上部絶縁性部分から形成される請求項１４に記載の方
法。 - 【請求項１７】 前記バリヤ・リブの前記下部導電性部
分の上に低電子親和力材料を堆積することを更に具備す
る請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記下部導電性部分は、複数のスルー
ホールを含むスクリーンとして前もって作られ、前記基
板に固着される請求項１６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/530978 | 1995-09-19 | ||
| US08/530,978 US5982095A (en) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | Plasma displays having electrodes of low-electron affinity materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09120778A true JPH09120778A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=24115763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8245954A Pending JPH09120778A (ja) | 1995-09-19 | 1996-09-18 | 低電圧電極材料を利用する改善されたプラズマ・ディスプレイ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982095A (ja) |
| EP (1) | EP0764965A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09120778A (ja) |
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