專利名稱：一種等離子顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子顯示器及其制造方法。具體地，本發(fā)明涉及一種等離子顯示器，具有涉及維持電極上形成的介電薄膜的陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度，和地址電極上形成的介電薄膜的陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度的特殊特征，以及制造這種顯示器的方法。
等離子顯示器是一種顯示裝置，其中，電壓施加到含有放電氣體的放電單元，放電氣體是密封在放電空間中的稀有氣體，放電單元中的磷光層可被紫外線激發(fā)，紫外線由于放電氣體的輝光放電而產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)了光發(fā)射。即，各個(gè)放電單元基于類似于熒光燈的原理進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，大量放電單元的集合，一般為數(shù)十萬(wàn)量級(jí)的放電單元，構(gòu)成了一個(gè)顯示屏幕。等離子顯示器一般可根據(jù)將電壓應(yīng)用到放電單元的系統(tǒng)分成直流驅(qū)動(dòng)型(直流型)和交流驅(qū)動(dòng)型(交流型)，分別具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
交流型等離子顯示器具有的優(yōu)點(diǎn)是間隔顯示屏上各放電單元的間隔壁可以成帶狀，因此可增加清晰度或精細(xì)度。此外，由于放電電極的表面覆蓋有介電層，電極不會(huì)很容易磨損，這樣將導(dǎo)致壽命很長(zhǎng)。
在當(dāng)前可買到的交流型等離子顯示器中，介電層設(shè)置在第一基底內(nèi)表面上形成的維持電極，介電層一般為通過(guò)糊體印刷和烘焙形成的玻璃。在交流型等離子顯示器中，電荷累積在介電層的表面，反電壓施加到電極上，使累積電荷釋放，產(chǎn)生等離子。紫外線通過(guò)這種電荷放電產(chǎn)生，磷光體受到紫外線的激發(fā)，進(jìn)行顯示。另外，保護(hù)膜設(shè)置在放電空間一側(cè)的介電層內(nèi)表面上。
然而，在帶有通過(guò)糊體印刷法形成的介電層的交流型等離子顯示器中，存在著保護(hù)膜損耗的問(wèn)題。至于損耗的原因，可認(rèn)為在保護(hù)膜和維持電極之間形成的介電層的薄膜質(zhì)量具有重要的作用。即，當(dāng)介電層中的陷阱密度高時(shí)，電子或空穴被陷阱捕獲，產(chǎn)生電勢(shì)。特別地，已經(jīng)知道在氧化硅基的介電層中，由于OH基團(tuán)，產(chǎn)生許多電子陷阱。由于OH基團(tuán)或類似基團(tuán)產(chǎn)生的陷阱形成電子陷阱?？烧J(rèn)為由于陷阱捕獲的電子產(chǎn)生電勢(shì)，絕緣材料構(gòu)成的保護(hù)層的濺蝕才會(huì)發(fā)生。
因此，對(duì)于交流型等離子顯示器，其中低熔點(diǎn)玻璃的薄介電層是通過(guò)糊體印刷法形成。由于保護(hù)層的濺蝕，很容易產(chǎn)生放電起始電壓波動(dòng)或亮度降低，導(dǎo)致可靠性下降。
本發(fā)明已經(jīng)考慮到上述情況，因此，本發(fā)明的目的是提出一種等離子顯示器，其不容易發(fā)生放電起始電壓波動(dòng)和亮度下降，屏幕的燒傷現(xiàn)象得到抑制，并具有優(yōu)良的可靠性和長(zhǎng)壽命；以及一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法。
另外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)介電層中的陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度設(shè)定于不超過(guò)預(yù)定值時(shí)，能夠防止電壓隨屏幕位置的波動(dòng)，這認(rèn)為是屏幕燒傷現(xiàn)象的一個(gè)原因。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種等離子顯示器，其包括第一屏面，設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)形成的介電層；和層疊在所述第一屏面上的第二屏面，使所述第一屏面內(nèi)例形成放電空間；其中所述介電層的陷阱密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種等離子顯示器，包括第一屏面，設(shè)有放電維持電極和在其內(nèi)側(cè)的介電層；和層疊在所述第一屏面上的第二屏面，使所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成放電空間；其中，所述介電層的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
在本發(fā)明中，介電層的陷阱密度最好是不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3或介電層的移動(dòng)金屬離子密度不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3，施加在所述介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于7×104V/cm。
或者，所采用的條件應(yīng)滿足下面的關(guān)系表達(dá)式(1)LogN≤-E·10-4/23+18+7/23 (1)其中E是施加到介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度，N是介電層中的陷阱密度或移動(dòng)金屬離子密度。
即，可以將電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)定得比較低和可通過(guò)，比如，將介電層的厚度設(shè)定在大約20到40微米來(lái)極大地減少電荷注入介電層的數(shù)量。結(jié)果是，注入電荷產(chǎn)生的負(fù)電勢(shì)可以受到約束，可以防止保護(hù)層的濺蝕加速。另外，可以約束電荷分布的波動(dòng)。此外，通過(guò)將施加到介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)定的比較低，可以防止已經(jīng)注入介電層的電荷的膜內(nèi)分布的波動(dòng)。因此，應(yīng)當(dāng)最好將介電層的陷阱密度設(shè)定的不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3或設(shè)定介電層的移動(dòng)金屬離子密度不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3。
另外，在本發(fā)明中，介電層中的陷阱密度最好是不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3或介電層中的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1017個(gè)/cm3。
在這種情況下，施加到介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度最好不大于30×104V/cm。即，當(dāng)介電層的厚度小到不超過(guò)20微米，進(jìn)一步，不超過(guò)10微米，尤其是不超過(guò)7微米時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度升高，在這種情況下，介電層中的陷阱密度最好是不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3，或介電層中的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1017個(gè)/cm3。
介電層中的陷阱密度應(yīng)當(dāng)不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3和不少于1×109個(gè)/cm3，最好是不超過(guò)5×1016個(gè)/cm3。在本發(fā)明中，陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度最好較低，但是更低的限定要受到約束，因?yàn)槭艿缴a(chǎn)方法和其他因素的制約。
厚度為數(shù)個(gè)納米到數(shù)十個(gè)納米的阻擋層最好設(shè)置在總線電極和介電層之間，以防止金屬?gòu)目偩€電極擴(kuò)散到介電層和防止載體注入到介電層，其中總線電極沿放電維持電極的縱向形成。設(shè)置阻擋層具有防止金屬離子擴(kuò)散到介電層的作用，因此可防止介電層中的移動(dòng)金屬離子密度增加。例如，金屬如Ag，Na，Cr，Cu，Co，F(xiàn)e和Ni易于形成移動(dòng)離子。因此，由低熔點(diǎn)玻璃或類似材料構(gòu)成的介電層在總線電極內(nèi)側(cè)形成的情況下，其中總線電極是由涂復(fù)和烘焙方法形成的金屬電極構(gòu)成，最好是設(shè)置阻擋層來(lái)防止金屬?gòu)目偩€電極擴(kuò)散。至于阻擋層，可由氧氮化硅薄膜構(gòu)成，這是一種含氮氧化硅(SiON)，或由氮化鈦(TiN)或類似物質(zhì)的薄膜構(gòu)成。
最好在放電空間一側(cè)的介電層表面上設(shè)置保護(hù)膜，厚度為數(shù)個(gè)納米到數(shù)十個(gè)納米的阻擋層設(shè)置在介電層和保護(hù)膜之間，以防止載體注入介電層。阻擋層可由SiON薄膜構(gòu)成。
所述介電層最好是通過(guò)真空膜形成方法或化學(xué)氣相沉積法形成的SiO2-X膜(其中X位于0≤X＜1.0的范圍)。介電層還可以是通過(guò)真空膜形成方法或化學(xué)氣相沉積法形成的氧氮化硅(SiON)膜。這些氧化硅膜容易形成陷阱密度不大于1×1017個(gè)/cm3的薄膜。
順便提及，介電層可以是玻璃糊介電薄膜，通過(guò)在烘焙前進(jìn)行涂復(fù)法、印刷方法或干膜法形成；或者，介電層可以是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法形成的氧化物或氮化物介電薄膜?；颍殡妼涌梢允峭ㄟ^(guò)化學(xué)氣相沉積法形成的氧氮化物介電薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示器最好是交流驅(qū)動(dòng)型等離子顯示器，其中地址電極、間隔放電空間的間隔壁、和在間隔壁之間的磷光層設(shè)置在第二屏面的內(nèi)側(cè)。
介電薄膜最好設(shè)置在放電空間一側(cè)的地址電極內(nèi)側(cè)，介電薄膜中的陷阱密度不大于1×1018個(gè)/cm3(最好是不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3)。
介電薄膜最好設(shè)置在放電空間一側(cè)的地址電極內(nèi)側(cè)，介電薄膜中的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1018/cm3(最好是不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3)。
對(duì)于地址電極進(jìn)行的尋址放電(數(shù)據(jù)寫(xiě)入放電)，發(fā)生與兩個(gè)放電維持電極相同的情況。因此，在地址電極內(nèi)側(cè)形成的介電薄膜中的陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度最好與放電維持電極上層疊的介電層的相同或類似。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其中介電層包括通過(guò)濺射方法形成的氧化硅薄膜，其中引入濺射裝置中的大氣的氧氣分壓不小于15％，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度(最好不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3)的介電層。至于使用的大氣氣體，是一種以惰性氣體，如氬氣，為主要成分的氣體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在第一屏面的第二屏面，放電空間在第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其中所述介電層包括通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法形成的氧化物薄膜，其中基底溫度在350到630℃的范圍，因此形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度的所述介電層。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在第一屏面的第二屏面，放電空間在第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其中所述介電層是通過(guò)某方法形成的低熔點(diǎn)玻璃薄膜，其中烘焙是在500到630℃范圍的薄膜形成溫度下進(jìn)行，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度的所述介電層。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在第一屏面的第二屏面，放電空間在第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其中，介電薄膜設(shè)置在第二屏面的放電空間一側(cè)的地址電極的內(nèi)側(cè)，介電層是通過(guò)某方法形成的低熔點(diǎn)玻璃薄膜，其中烘焙是在500到630℃范圍的薄膜形成溫度下進(jìn)行，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度的介電層。
在本發(fā)明中，介電層的陷阱密度可通過(guò)某種方法進(jìn)行測(cè)量，在這種方法中，待測(cè)量的介電層和金屬電極在如摻雜Si基片等半導(dǎo)體的表面上形成，陷阱密度根據(jù)電容電壓(CV)測(cè)量中所應(yīng)用的偏壓產(chǎn)生的滯后進(jìn)行測(cè)量。另外，在本發(fā)明中，介電層中的移動(dòng)金屬離子密度可以測(cè)量，例如可通過(guò)電場(chǎng)-溫度(BT)應(yīng)力法來(lái)測(cè)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子顯示器的主要部分的截面圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例和比較示例的等離子顯示器的亮度下降的圖表；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例和比較示例的等離子顯示器的電壓壽命的圖表；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的等離子顯示器的放電起始電壓波動(dòng)的圖表；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一示例和比較示例的等離子顯示器的陷阱密度與壽命實(shí)驗(yàn)之間關(guān)系的圖表；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例的等離子顯示器的電場(chǎng)強(qiáng)度和壽命實(shí)驗(yàn)之間關(guān)系的圖表；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示器的電場(chǎng)強(qiáng)度和陷阱密度之間關(guān)系的圖表。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子顯示器的主要部分的截面圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例和比較示例的等離子顯示器的亮度下降的圖表；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例和比較示例的等離子顯示器的電壓壽命的圖表；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的等離子顯示器的放電起始電壓波動(dòng)的圖表；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一示例和比較示例的等離子顯示器的陷阱密度和壽命實(shí)驗(yàn)之間關(guān)系的圖表；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例的等離子顯示器的電場(chǎng)強(qiáng)度和壽命實(shí)驗(yàn)之間關(guān)系的圖表；以及圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示器的電場(chǎng)強(qiáng)度和陷阱密度之間關(guān)系的圖表。第一實(shí)施例等離子顯示器的總體結(jié)構(gòu)首先，根據(jù)圖1，將介紹交流型(AC型)等離子顯示器的總體結(jié)構(gòu)(后面有時(shí)簡(jiǎn)單稱作等離子顯示器)。
圖1顯示的交流型等離子顯示器2屬于所謂的三電極型，放電發(fā)生在兩個(gè)放電維持電極12之間。交流型等離子顯示器2包括對(duì)應(yīng)于前屏面的第一屏面10和對(duì)應(yīng)于后屏面的第二屏面20，兩個(gè)屏面互相疊壓在一起。通過(guò)第一屏面可觀看到在第二屏面20上磷光層25R，25G，25B的光。即第一屏面10位于顯示器表面?zhèn)取?br> 第一屏面10包括透明的第一基底11，設(shè)置在第一基底11上的多個(gè)帶狀的成對(duì)放電維持電極12，維持電極由透明的導(dǎo)電材料形成；用于降低放電維持電極12阻抗的總線電極13，總線電極由電阻低于放電維持電極12的電阻的材料構(gòu)成；設(shè)置在第一基底11的介電層14，包含總線電極13和放電維持電極12的區(qū)域；和設(shè)置在介電層14上的保護(hù)層15。順便提及，可以不設(shè)置保護(hù)層15，但是最好是設(shè)置。
另一方面，第二屏面20包括第二基底21，多個(gè)設(shè)置在第二基底21上的帶狀地址電極22(還稱作信息電極)，設(shè)置在包含地址電極22區(qū)域的第二基底21上的介電薄膜23，設(shè)置在介電層23上相鄰的地址電極22之間區(qū)域的絕緣間隔壁24，和設(shè)置在從介電薄膜23的區(qū)域到間隔壁24的側(cè)壁表面上區(qū)域這個(gè)范圍內(nèi)的磷光層。磷光層包括紅色磷光層25R，綠色磷光層25G，藍(lán)色磷光層25B。
圖1是顯示器的部分分解透視圖。實(shí)際上，在第二屏面20側(cè)面上的間隔壁24的頂部與第一屏面10側(cè)面上的保護(hù)層15接觸。兩個(gè)放電維持電極12與兩個(gè)位于間隔壁24之間的地址電極重疊的區(qū)域?qū)?yīng)于單個(gè)放電單元。放電氣體密封在被相鄰的間隔壁24、磷光層25R、25G、25B和保護(hù)層15包圍的各放電空間4中。第一屏面10和第二屏面20通過(guò)在周邊部分使用玻璃料互相連接。
對(duì)密封在放電空間4的放電氣體沒(méi)有特別的限制，惰性氣體如氙氣、氖氣、氦氣、氬氣、氮?dú)獾?，或這些惰性氣體的混合氣，可用作放電氣體。對(duì)密封的放電氣體的全壓力沒(méi)有特別的限制，大約為6×103帕到8×104帕。
放電維持電極12的投影圖像的延伸方向與地址電極22的投影圖像延伸的方向基本上互相正交(可以不正交)，兩個(gè)放電維持電極12與發(fā)射三原色光的一組磷光層25R，25G，25B重疊的區(qū)域?qū)?yīng)于一個(gè)像素。由于輝光放電發(fā)生在兩個(gè)放電維持電極12之間，這種類型的等離子顯示器稱作“平板放電型”，這種等離子顯示器的驅(qū)動(dòng)方法在下面介紹。
根據(jù)本實(shí)施例的等離子顯示器2是所謂的反射型等離子顯示器，磷光層25R、25G、25B發(fā)出的光通過(guò)第一屏面10可觀看到。因此，盡管構(gòu)成地址電極22的導(dǎo)電材料可以是透明的，也可以是不透明的，構(gòu)成放電維持電極12的導(dǎo)電材料必須是透明的。本文中，術(shù)語(yǔ)“透明的”和“不透明的”根據(jù)導(dǎo)電材料在磷光層材料的光發(fā)射波長(zhǎng)(在可見(jiàn)光區(qū))下的透光性質(zhì)來(lái)決定。即，如果對(duì)于磷光層發(fā)出的光線，導(dǎo)電材料是透明的，則構(gòu)成放電維持電極或地址電極的導(dǎo)電材料可以稱作透明的。
對(duì)于不透明的導(dǎo)電材料，可以使用這些材料，如Ni，Al，Au，Ag，Al，Pd/Ag，Cr，Ta，Cu，Ba，LaB6，Ca0.2La0.8CrO3等，既可以采用單一材料也可以是適當(dāng)?shù)慕M合。透明的導(dǎo)電材料的示例包括氧化銦錫(ITO)和二氧化錫(SnO2)。放電維持電極12或地址電極22可通過(guò)濺射法、氣相沉積法、印刷絲網(wǎng)印刷法、電鍍方法或類似方法來(lái)形成，可通過(guò)光刻法、噴砂法、剝離法或類似方法形成圖案。對(duì)放電維持電極12的電極寬度沒(méi)有特別的限制，大約在200到400微米。對(duì)兩個(gè)電極12之間的空間沒(méi)有特別的限制，最好是在大約5到150微米。地址電極22的寬度可大約為50到100微米。
總線電極13一般由金屬材料構(gòu)成，比如Ag，Au，Al，Ni，Cu，Mo，Cr或類似金屬，或Cr/Cu/Cr及類似材料的層壓薄膜。由這些金屬材料組成的總線電極13，在反射型等離子顯示器中可減少磷光層發(fā)射的和穿過(guò)第一基底11的可見(jiàn)光的光量，因此使顯示屏的亮度降低。因此，總線電極13最好盡可能的薄，處于可以得到放電維持電極整體所需的電阻的范圍。具體地，總線電極13的電極寬度比放電維持電極12的電極寬度小，例如，大約在30到200微米?？偩€電極13可通過(guò)類似于形成放電維持電極12的方法或類似方法來(lái)形成。
在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在放電維持電極12表面的介電層14是由單層氧化硅組成(SiO2-X，0≤x＜1.0)，其陷阱密度不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。另外，介電層14中的移動(dòng)金屬離子密度不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。順便提及，為了抑制介電層14中移動(dòng)金屬離子密度的增加，厚度大約為數(shù)個(gè)納米到數(shù)十納米的阻擋層可設(shè)置在總線電極13和介電層14之間。阻擋層的示例包括SiON薄膜和TiN薄膜。
在本實(shí)施例中，由氧化硅層構(gòu)成的介電層14通過(guò)濺射方法形成，如后面所介紹的。對(duì)介電層14的厚度沒(méi)有特別的限制，在本實(shí)施例中是1到10微米，尤其是不超過(guò)7微米。在這種情況下，施加到介電層14的電場(chǎng)強(qiáng)度不超過(guò)30×104V/cm。
通過(guò)設(shè)置介電層14，可以防止放電單元4產(chǎn)生的離子或電子與放電維持電極12直接接觸。結(jié)果是，可以防止放電維持電極12磨損。介電層14具有記憶功能，可累積產(chǎn)生于尋址時(shí)期的壁電荷，因此保持放電條件；和電阻功能，可限制過(guò)大的放電電流。
設(shè)置在位于放電空間一側(cè)的介電層14表面的保護(hù)層15顯示出保護(hù)介電層14的作用，可防止介電層14與離子或電子直接接觸。結(jié)果是，可以有效地防止放電維持電極12的磨損。另外，保護(hù)層15還具有發(fā)射放電所需的二次電子的功能。構(gòu)成保護(hù)層15的材料的示例包括氧化鎂(MgO)，氟化鎂(MgF2)和氟化鈣(CaF2)。與其他材料相比，氧化鎂是優(yōu)選材料，其具有這樣的特征，如化學(xué)性能穩(wěn)定、低濺射比、在磷光層的發(fā)光波長(zhǎng)下有高透光率，和低放電起始電壓。順便提及，保護(hù)層15可具有層疊薄膜結(jié)構(gòu)，由從上面剛提到的一組材料選出的至少兩種材料組成。
順便提到，厚度為大約數(shù)個(gè)微米到數(shù)十個(gè)微米的阻擋層可以設(shè)置在介電層14和保護(hù)層15之間，以便抑制載體注入介電層14。阻擋層可由SiON薄膜組成。
構(gòu)成第一基底11和第二基底21的材料的示例包括高應(yīng)變點(diǎn)玻璃，鈉玻璃(Na2O·CaO·SiO2)，硼鈦酸鹽玻璃(Na2O·B2O3·SiO2)，鎂橄欖石(2MgO·SiO2)和鉛玻璃(Na2O·PbO·SiO2)。構(gòu)成第一基底11和第二基底21的材料可以是相同的，也可以不同。但是兩種材料最好具有相同的熱膨脹系數(shù)。
構(gòu)成磷光層25R，25G，25B的磷光層材料，例如，可從由發(fā)射紅光的磷光層材料、發(fā)射綠光的磷光層材料和發(fā)射藍(lán)光的磷光層材料組成的一組材料選擇，磷光層設(shè)置在地址電極22的上側(cè)。在用于彩色顯示的等離子顯示器情況下，具體地，由發(fā)射紅光的磷光層材料組成的磷光層(紅磷光層25R)設(shè)置在一組地址電極22上，由發(fā)射綠光的磷光層材料組成的磷光層(綠磷光層25G)設(shè)置在另一組地址電極22上，由發(fā)射藍(lán)光的磷光層材料組成的磷光層(藍(lán)磷光層25B)設(shè)置在又一組地址電極22上；發(fā)射三原色光的磷光層組成一組，并以預(yù)定的順序設(shè)置。如上所述，兩個(gè)放電維持電極12與一組發(fā)射三原色光的磷光層25R，25G，25B重疊的區(qū)域?qū)?yīng)于一個(gè)像素。紅磷光層、綠磷光層和藍(lán)磷光層可形成帶狀或形成柵格狀。
至于構(gòu)成磷光層25R，25G，25B的磷光層材料，這些磷光層材料具有高量子效率并顯示出對(duì)真空紫外線很小飽和度，可以從已知的傳統(tǒng)磷光層材料中適當(dāng)選擇并使用。在預(yù)期顯示彩色的情況下，最好對(duì)磷光層材料進(jìn)行組合，使顏色純度接近由國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)確定的三原色。良好的白色平衡可通過(guò)混合三原色得到，余輝時(shí)間要短，三原色的余輝時(shí)間基本上相等。
下面給出磷光層材料的具體示例，即，發(fā)射紅光的磷光層材料示例包括(Y2O3:Eu)，(YBO3:Eu)，(YVO4:Eu)，(Y0.96P0.60V0.40O4:Eu0.04)，[(Y，Gd)BO3:Eu]，(GdBO3:Eu)，(ScBO3:Eu)和(3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn)；發(fā)射綠光的磷光層材料示例包括(ZnSiO2:Mn)，(BaAl12O19:Mn)，(BaMg2Al16O27:Mn)，(MgGa2O4:Mn)，(YBO3:Tb)，(LuBO3:Tb)和(Sr4Si3O8Cl4:Eu)；發(fā)射藍(lán)光的磷光層材料示例包括(Y2SiO5:Ce)，(CaWO4:Pb)，CaWO4，YP0.85V0.15O4，(BaMgAl14O23:Eu)，(Sr2P2O7:Eu)和(Sr2P2O7:Sn)。
形成磷光層25R，25G，25B的方法示例包括厚膜印刷法，這種方法噴涂磷光層顆粒，粘性物質(zhì)已初步地施加到預(yù)計(jì)形成磷光層的區(qū)域，磷光層顆粒粘結(jié)到粘性物質(zhì)上；該方法還使用了光敏磷光層糊體，通過(guò)曝光和顯影，磷光層形成圖案，磷光層在整個(gè)基底表面上形成，通過(guò)噴砂將磷光層不需要的部分清除。
順便提及，磷光層25R，25G，25B可以在地址電極22上直接形成，或在從地址電極22上的區(qū)域到間隔壁24的側(cè)壁表面上的區(qū)域這個(gè)范圍內(nèi)形成?；蛘撸坠鈱?5R，25G，25B可在設(shè)置在地址電極22上的介電薄膜上形成，或在從設(shè)置在地址電極22的介電薄膜23上的區(qū)域到間隔壁24的側(cè)壁表面上的區(qū)域這個(gè)范圍內(nèi)形成。此外，磷光層25R，25G，25B可以只在間隔壁24的側(cè)壁表面上形成。構(gòu)成介電薄膜23的材料示例包括低熔點(diǎn)玻璃和二氧化硅。
順便提及，從防止電壓波動(dòng)的角度出發(fā)，在地址電極22進(jìn)行尋址放電(數(shù)據(jù)寫(xiě)入放電)時(shí)，介電薄膜23中的陷阱密度或移動(dòng)金屬離子密度最好不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3，尤其是不能超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。
如上所述，第二基底21上設(shè)置了平行于地址電極22延伸的間隔壁(肋部)24。順便提及，間隔壁(肋部)24可具有彎曲的結(jié)構(gòu)。在介電薄膜23設(shè)置在第二基底21和地址電極22的情況下，間隔壁24一些情況下在介電薄膜上形成。至于構(gòu)成間隔壁24的材料，可以使用已知的傳統(tǒng)絕緣材料，例如，可以使用金屬氧化物，如氧化鋁，與廣泛使用的低熔點(diǎn)玻璃混合所制成的材料。間隔壁24的寬度不小于大約50微米，高度大約為100到150微米。間隔壁24的間距大約在100到400微米。
形成間隔壁24的方法示例包括絲網(wǎng)印刷法、噴砂法、干膜法和感光法。干膜法的制作過(guò)程是，將光敏薄膜層疊到基底上，預(yù)計(jì)形成間隔壁的區(qū)域的光敏薄膜通過(guò)曝光和顯影清除，形成間隔壁的材料置于通過(guò)清除形成的開(kāi)口部分，然后進(jìn)行烘焙。通過(guò)烘焙燒掉光敏薄膜，留下置于開(kāi)口部分的間隔壁形成材料，形成間隔壁24。光敏法的形制作過(guò)程是形成間隔壁的光敏材料層在基底上形成，通過(guò)曝光和顯影材料層形成圖案，然后進(jìn)行烘焙。順便提及，可使間隔壁24變黑，以形成所謂的黑色基體，可增強(qiáng)顯示屏對(duì)比度。使間隔壁24變黑的方法示例包括通過(guò)使用黑色的抗著色材料形成間隔壁的方法。
設(shè)置在第二基底21上的兩個(gè)間隔壁24、放電維持電極12、地址電極22和磷光層25R，25G，25B構(gòu)成了一個(gè)放電單元，其中磷光層占據(jù)兩個(gè)間隔壁24圍繞的區(qū)域。混合氣體構(gòu)成的放電氣體密封在放電單元的內(nèi)部。更具體地講，在間隔壁圍繞的放電空間內(nèi)部，磷光層25R，25G，25B受到紫外線的激發(fā)發(fā)射出光線，其中紫外光由放電空間4內(nèi)的放電氣體的交流輝光放電產(chǎn)生。制造等離子顯示器的方法下面將介紹根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造等離子顯示器的方法。
第一屏面10可通過(guò)下面的方法制造。首先在第一基底11的整個(gè)表面形成ITO層，第一基底11由高應(yīng)變點(diǎn)玻璃或納玻璃通過(guò)濺射方法形成；ITO層通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)形成圖案并形成帶狀，由此，多個(gè)成對(duì)的放電維持電極12形成。放電維持電極12沿第一方向延伸。
接下來(lái)，在第一基底11的內(nèi)表面上整個(gè)區(qū)域通過(guò)氣相沉積方法形成鋁薄膜，并通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)在鋁薄膜上形成圖案，由此總線電極13沿各個(gè)放電維持電極12的邊緣部分形成。此后，氧化硅(SiO2)的介電層14在設(shè)有總線電極13的第一基底11的內(nèi)表面上的整個(gè)區(qū)域形成。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)阻擋層在總線電極13和介電層14之間形成時(shí)，氧氮化硅(SiON)或類似材料形成的阻擋層在設(shè)有總線電極13的第一基底11的內(nèi)表面上的整個(gè)區(qū)域形成，之后氧化硅(SiO2)的介電層14在設(shè)有阻擋層的第一基底11的內(nèi)表面的整個(gè)區(qū)域形成。
在這個(gè)實(shí)施例中，介電層14通過(guò)濺射方法形成，引入濺射裝置的大氣(含有氬氣作為主要成分)中的氧氣(O2)的分壓(O2/Ar+O2)控制在15到40％的范圍，所以介電層14中陷阱密度不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。濺射進(jìn)行中氧氣分壓過(guò)低時(shí)，所得到的氧化硅薄膜的陷阱密度傾向于升高；另一方面，當(dāng)分壓過(guò)高時(shí)，薄膜形成傾向于難以進(jìn)行。
接下來(lái)，厚度為0.6微米由氧化鎂(MgO)形成的保護(hù)層15通過(guò)電子束氣相沉積法或?yàn)R射法在介電層14上形成。順便提及，阻擋層在介電層14和保護(hù)層15之間形成的情況下，由氧氮化硅或類似材料形成的阻擋層在介電層14上形成，之后保護(hù)層15在其上形成。通過(guò)這些步驟，制造第一屏面10完成。
第二屏面20可通過(guò)下面的方法制造。首先在第二基底21上形成鋁薄膜，第二基底21由高應(yīng)變點(diǎn)玻璃或納玻璃通過(guò)氣相沉積方法形成；鋁薄膜通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)形成圖案，由此地址電極22形成。地址電極22沿與第一方向正交的第二方向延伸。接下來(lái)，在整個(gè)表面通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法形成低熔點(diǎn)玻璃糊層，低熔點(diǎn)玻璃糊層經(jīng)烘焙形成介電薄膜23。順便提及，介電薄膜23還可以通過(guò)類似于形成介電層14的方法形成。
之后，低熔點(diǎn)玻璃糊可通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法印刷到介電薄膜23上，介電薄膜位于相鄰的地址電極22之間區(qū)域的上側(cè)。其后，第二基底21在焙燒設(shè)備中進(jìn)行烘焙，形成間隔壁24。烘焙(間隔壁烘焙步驟)在空氣中進(jìn)行，烘焙溫度在大約560℃。烘焙時(shí)間為大約2小時(shí)。
接下來(lái)，三原色的磷光層漿順序地印刷到設(shè)置在第二基底21上的間隔壁24之間。其后，第二基底21在焙燒設(shè)備中進(jìn)行烘焙，在從間隔壁24之間的介電薄膜上的區(qū)域到間隔壁24的側(cè)壁表面上的區(qū)域整個(gè)范圍內(nèi)形成磷光層25R，25G，25B。烘焙(磷光層烘焙步驟)在溫度為大約510℃下進(jìn)行。烘焙時(shí)間為大約10分鐘。
接下來(lái)，進(jìn)行裝配等離子顯示器。即首先，可通過(guò)絲網(wǎng)印刷法在第二屏面20的周邊部分形成密封層。其后，第一屏面10和第二屏面20互相層疊，接下來(lái)進(jìn)行烘焙使密封層硬化。然后，抽空第一屏面10和第二屏面20之間的空間，然后將放電氣體充入抽空的空間中，對(duì)空間進(jìn)行密封，因此完成了等離子顯示器2的制造。
現(xiàn)在將介紹如上結(jié)構(gòu)的等離子顯示器的交流輝光放電操作。首先，高于放電起始電壓Vbd的屏面電壓施加到一側(cè)的所有放電維持電極12很短時(shí)間。這樣，產(chǎn)生輝光放電，極性相反的電荷附著在介電層14上，介電層位于兩側(cè)的放電維持電極的附近，由此，壁電荷累積起來(lái)，表觀放電起始電壓下降。此后，當(dāng)電壓施加到地址電極22，電壓就施加到無(wú)顯示的放電單元內(nèi)一側(cè)的放電維持電極12上，由此輝光放電在一側(cè)的地址電極22和放電維持電極12之間產(chǎn)生，排除累積的壁電荷。排除放電繼續(xù)在各個(gè)地址電極22上進(jìn)行。另一方面，沒(méi)有電壓施加到顯示的放電單元內(nèi)一側(cè)的放電維持電極。這樣，壁電荷的累積得到保持。此后，預(yù)定的脈沖電壓施加到所有成對(duì)的放電保持電極12之間，由此輝光放電在成對(duì)的放電維持電極12之間開(kāi)始，電極12位于已經(jīng)累積壁電荷的單元中。在這種情況下，在放電單元中，通過(guò)真空紫外光照射進(jìn)行激發(fā)的磷光層發(fā)出光線，其顏色根據(jù)磷光層材料的種類，其中真空紫外光由放電空間中放電氣體的輝光放電產(chǎn)生。順便提及，分別施加到一側(cè)的放電維持電極和另一側(cè)的放電維持電極的放電維持電壓的相位互相錯(cuò)開(kāi)半個(gè)周期，電極的極性根據(jù)交流電的頻率是反相的。
在根據(jù)本實(shí)施例的等離子顯示器2和制造等離子顯示器的方法中，介電層14中的陷阱密度不超過(guò)預(yù)定值；因此，可以防止陷阱捕獲的電子產(chǎn)生的電勢(shì)造成保護(hù)薄膜濺蝕。不容易發(fā)生放電起始電壓波動(dòng)和亮度降低，增加了可靠性和壽命。第二實(shí)施例在上面介紹的實(shí)施例中，具有一個(gè)氧化硅層的介電層14是通過(guò)濺射方法形成的。然而，在本發(fā)明中，對(duì)該層的材料性質(zhì)和薄膜形成方法都沒(méi)有限制，只要所形成的介電層的陷阱密度不超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。另外，在本發(fā)明中，介電層14不一定只有一個(gè)氧化硅層。而是可以具有多層薄膜。第三實(shí)施例在本實(shí)施例中，如圖1所示等離子顯示器，將對(duì)介電層14中的陷阱密度和放電起始電壓波動(dòng)之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
一般來(lái)講，介電層中存在大量的缺陷。已經(jīng)知道在氧化硅作為主要成分的玻璃中，一種電子缺陷就是電子陷阱，類似于用于MOS半導(dǎo)體的熱氧化物SiO2。在等離子顯示器中，含有堿金屬-堿土金屬的玻璃含有作為主要成分的二氧化硅，在一些情況下，可用在放電維持電極上作為絕緣材料。在這些玻璃中，還含有控制熔點(diǎn)和介電常數(shù)的成分，比如PbO。
然而，放電起始電壓和等離子顯示器的特性降低根據(jù)薄膜的材料性質(zhì)有很大的不同。其原因可認(rèn)為是電荷被缺陷，即介電層中的陷阱，捕獲，以及電荷的存在導(dǎo)致電勢(shì)產(chǎn)生。
表一

表一顯示了氮化硅、氧化硅、和介電薄膜的放電電壓。放電間隙是20微米，放電氣體是氙，其壓力為30kPa。氮化硅已知具有很高的電子陷阱密度，大約在2×1018個(gè)/cm3。一般地，在硅的熱氧化物薄膜中的電子陷阱密度在薄層密度下不超過(guò)1010個(gè)/cm2。在薄膜通過(guò)氣相沉積、濺射、低溫化學(xué)氣相沉積、低熔點(diǎn)玻璃烘焙或類似方法形成的情況下，電子陷阱密度認(rèn)為處于大約1×1015到1×1018個(gè)/cm3的范圍(薄層密度為1×1010個(gè)到1×1012個(gè)/cm2)。
考慮到上述情況，對(duì)等離子顯示器的放電維持電極上形成的氮化硅介電薄膜的電子陷阱的影響進(jìn)行了評(píng)估(見(jiàn)Ohmsha公司的Seigoh Kishino寫(xiě)于1995年的“現(xiàn)代半導(dǎo)體基礎(chǔ)”(GENDAIHANDOHTAI DEBAISU NO KISO))，所作評(píng)估基于假定1×1018個(gè)/cm3的電荷存在于介電層中，介電層14的厚度為10微米。假設(shè)所有的陷阱只均勻分布在介電層14厚度的中間，即5微米。那么，薄層電子陷阱密度是1×1012個(gè)/cm2。被陷阱捕獲的電子的陷阱占據(jù)系數(shù)是0.5，在這個(gè)深度有5×1011個(gè)/cm2的電子。由于氧化鎂作為存在于介電層14和放電氣體之間的保護(hù)層15，，認(rèn)為其作用具有相對(duì)介電常數(shù)ε＝10，薄層電荷產(chǎn)生的電勢(shì)，即單位為電壓的對(duì)放電氣體的作用，可以通過(guò)下面的公式來(lái)確定V＝-(1/C)Q (1)其中1/C＝1/C1+1/C2，C1是介電層14的電容，C2是保護(hù)層15的電容。
當(dāng)將各個(gè)數(shù)值(氮化硅的相對(duì)介電常數(shù)7.9，氧化鎂的相對(duì)介電常數(shù)10.0，和薄膜厚度0.6微米)代入公式中時(shí)，C1＝1.40×10E-9F/cm2，C2＝14.4×10E-9F/cm2，C＝1.28×10E-9F/cm2，Q＝1.6×10E-7C/cm2，和電壓V為V＝-125V。
如果該電荷數(shù)量出現(xiàn)在成對(duì)的放電維持電極12上，和以相同數(shù)量出現(xiàn)在地址電極22上，其作用互相抵消。即，Vtotal＝Vx-Vy＝-125-(-125)＝0其中Vx是成對(duì)的放電維持電極一側(cè)的共同側(cè)維持電極X一側(cè)上的陷阱中電荷產(chǎn)生的電勢(shì)，Vy是另一側(cè)的掃描側(cè)維持電極Y一側(cè)上的陷阱中電荷產(chǎn)生的電勢(shì)。
然而，介電層14中的陷阱捕獲的電子通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度作用進(jìn)行移動(dòng)改變其分布時(shí)，其作用不會(huì)互相抵消。即在掃描側(cè)維持電極的一側(cè)上的電荷分布沿從放電氣體看去的較深方向移動(dòng)大約0.5微米，在共同側(cè)維持電極的一側(cè)上的電荷分布沿較淺方向移動(dòng)大約0.5微米時(shí)，掃描側(cè)維持電極Y側(cè)V1＝-137V共同側(cè)維持電極X側(cè)V2＝-113V，和Vtotal＝Vx-Vy＝-137-(-113)＝-24V因此，其作用不會(huì)抵消。即，放電起始電壓明顯地已經(jīng)下降。這可能發(fā)生在由于老化或類似情況電荷注入介電層14并被電子陷阱捕獲的情況下。即，在薄膜具有非常多數(shù)量的陷阱的情況下，電荷在介電層中被捕獲，放電起始電壓下降到低于原始放電起始電壓。
另一方面，當(dāng)從薄膜內(nèi)側(cè)擴(kuò)散到薄膜外側(cè)的電荷或介電層14的捕獲電子的占有分布發(fā)生變化時(shí)，陷阱中捕獲電荷產(chǎn)生的電勢(shì)發(fā)生變化。即，當(dāng)薄膜中的電荷產(chǎn)生的電勢(shì)絕對(duì)值降低時(shí)，掃描側(cè)和共同側(cè)之間的差別減少，放電起始電壓明顯增加。然后，當(dāng)放電再次產(chǎn)生時(shí)，電荷重新注入介電層14，由此，放電起始電壓降低。圖4顯示了放電起始電壓隨時(shí)間波動(dòng)的檢測(cè)結(jié)果，顯示出放電起始電壓隨時(shí)間下降。
為了避免介電層14中的電荷產(chǎn)生的電勢(shì)的影響，有必要增加介電層的薄膜質(zhì)量，因而降低介電層14中的原始電子陷阱密度。至少需要將電子陷阱密度設(shè)定在不大于1×1017個(gè)/cm3；當(dāng)電子陷阱密度處于這個(gè)水平，電子注入的影響可以降低到或低于原始水平的1/5。
順便提及，上面所作討論是基于介電層14的厚度小到不大于大約10微米，電場(chǎng)強(qiáng)度不大于30×104V/cm。另一方面，還可以通過(guò)抑制由于施加到介電層14的電場(chǎng)強(qiáng)度造成的電荷分布波動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)。即，通過(guò)增大介電層14的薄膜厚度和將電場(chǎng)強(qiáng)度減少到7×104V/cm或低于7×104V/cm。具體地，在由于介電層14的相對(duì)介電常數(shù)ε＝4.0和厚度為10微米而出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，例如，可以使用介電常數(shù)大約為12的低熔點(diǎn)玻璃，厚度可以增加到原始值的3倍，由此電場(chǎng)強(qiáng)度減少到原始值的1/3，同時(shí)電容保持不變，因此電壓波動(dòng)可以得到抑制。由于電場(chǎng)強(qiáng)度減少，注入介電層14的電荷數(shù)量可減少很多，所以問(wèn)題得到改善。上面提到的機(jī)制可認(rèn)為是等離子顯示器屏幕上的特定位置發(fā)生燒傷現(xiàn)象的一個(gè)原因，因此，上面提到的措施顯示出一種改進(jìn)方法，其涉及到介電層14的薄膜質(zhì)量和薄膜厚度。
根據(jù)本實(shí)施例的等離子顯示器，層疊在放電維持電極12和總線電極15上的介電層的薄膜質(zhì)量得到改進(jìn)，由此放電起始電壓波動(dòng)，即驅(qū)動(dòng)電壓波動(dòng)，可以抑制，可以保證長(zhǎng)期可靠性。另外，在特定位置的電壓波動(dòng)，其被認(rèn)為是燒傷現(xiàn)象的一個(gè)原因，也可以得到抑制。其他實(shí)施例本發(fā)明并不限于上面介紹的實(shí)施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改進(jìn)。
例如，在本發(fā)明中，等離子顯示器的具體結(jié)構(gòu)不限于圖1所示的實(shí)施例，可以采用其他結(jié)構(gòu)。例如，盡管所謂的三電極型等離子顯示器作為圖1所示的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示器可以是所謂的雙極型等離子顯示器。在這種情況下，各對(duì)放電維持電極中的一個(gè)設(shè)置在第一基底，另一個(gè)設(shè)置在第二基底。另外，一側(cè)的放電維持電極的投影圖象沿第一方向延伸，另一側(cè)的放電維持電極的投影圖象沿不同于第一方向的第二方向(最好是基本上正交于第一方向)延伸，成對(duì)的放電維持電極相對(duì)設(shè)置，互相面對(duì)。在雙電極型等離子顯示器的情況下，如果需要，上面介紹的實(shí)施例中的術(shù)語(yǔ)“地址電極”應(yīng)當(dāng)讀作“另一側(cè)的放電維持電極”。
此外，盡管上面介紹的實(shí)施例中的等離子顯示器是所謂的反射型等離子顯示器，其中第一屏面10位于顯示屏側(cè)；根據(jù)本發(fā)明的等離子顯示屏可以是所謂的透射型等離子顯示器。在透射型等離子顯示器中，磷光層發(fā)出的光線通過(guò)第二屏面20觀看；因此，盡管構(gòu)成放電維持電極的導(dǎo)電材料可以是透明的，或是不透明的，而地址電極22必須是透明的，因?yàn)槠湓O(shè)置在第二基底21上。
現(xiàn)在，下面將根據(jù)多個(gè)詳細(xì)的實(shí)例來(lái)介紹本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)例。實(shí)例1第一屏面10通過(guò)下面的方法制造。首先，ITO層通過(guò)，例如濺射方法在第一基底11的整個(gè)表面形成，其中高應(yīng)變點(diǎn)玻璃或鈉玻璃形成第一基底11，通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)ITO層形成帶狀的圖案，因此，多個(gè)成對(duì)的放電維持電極12形成。
接下來(lái)，鋁薄膜在第一基底11的內(nèi)側(cè)表面的整個(gè)表面上通過(guò)，例如氣相沉積方法形成，并通過(guò)光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)形成圖案，沿各個(gè)放電維持電極12的邊緣部分形成總線電極13。
此后，二氧化硅(SiO2-X，0≤X＜1.0)的介電層14在設(shè)置了總線電極13的第一基底11的內(nèi)表面的整個(gè)表面上形成。介電層14通過(guò)使用SiO2靶的RF濺射方法形成，其中引入濺射裝置的大氣(含有氬氣作為主要成分)的氧氣的分壓(O2/(Ar+O2)控制在20％，要不少于15％。另外，濺射時(shí)的RF功率是900瓦，氬氣的分壓是3.3×10-1帕，薄膜形成速率為0.12微米/小時(shí)。
二氧化硅(SiO2-X，0≤X＜1.0)層的厚度為大約6微米。對(duì)二氧化硅的陷阱密度進(jìn)行了測(cè)量，可確定密度為5×1016個(gè)/cm3，不要超過(guò)1×1017個(gè)/cm3。對(duì)陷阱密度的檢測(cè)是根據(jù)對(duì)金屬/絕緣薄膜/半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電容電壓(CV)測(cè)量的偏壓應(yīng)用的滯后來(lái)進(jìn)行，根據(jù)E.SuZuki發(fā)表在IEEE會(huì)報(bào)電子器件ED-30(2)，122(1998)上的文章。
接下來(lái)，厚度為0.6微米由氧化鎂制成的保護(hù)層15通過(guò)電子束氣相沉積方法在二氧化硅層構(gòu)成的介電層14上形成。通過(guò)上述步驟，完成了第一屏面10。
第二屏面20通過(guò)下面的方法制成。首先，地址電極22在第二基底21上形成，其中第二基底由高應(yīng)變點(diǎn)玻璃或鈉玻璃制成。地址電極22在正交于第一方向的第二方向上延伸。接下來(lái)，低熔點(diǎn)玻璃糊層通過(guò)絲網(wǎng)印刷法在整個(gè)表面形成，對(duì)該低熔點(diǎn)玻璃糊進(jìn)行烘焙，形成介電層。
其后，低熔點(diǎn)玻璃糊可通過(guò)絲網(wǎng)印刷法印制在相鄰的地址電極22之間的區(qū)域上側(cè)的介電薄膜上。此后，第二基底21在焙燒裝置中進(jìn)行烘焙，由此，間隔壁24形成。焙燒(間隔壁焙燒步驟)在空氣中進(jìn)行，焙燒溫度大約在560℃，焙燒時(shí)間大約2個(gè)小時(shí)。
接下來(lái)，三原色的磷光層漿順序地印刷在設(shè)置在第二基底21上的間隔壁24之間的區(qū)域。然后，第二基底21在焙燒裝置中進(jìn)行焙燒形成磷光層25R，25G，25B，磷光層位于從間隔壁24之間的介電薄膜上的區(qū)域到介電壁24的側(cè)壁表面上的區(qū)域整個(gè)區(qū)間上。焙燒在溫度大約510℃下進(jìn)行大約10分鐘，完成第二屏面20。
接下來(lái)，進(jìn)行裝配等離子顯示器。即，首先通過(guò)絲網(wǎng)印刷在第二屏面20的周邊部分形成密封層。然后，第一屏面10和第二屏面20互相層疊在一起，然后通過(guò)烘焙使密封層硬化。其后，抽空第一屏面10和第二屏面20之間的空間，將放電氣體充入抽空的空間，然后將該空間密封，完成等離子顯示器2的制作。至于放電氣體，使用了壓力為30千帕的100％氙氣。
對(duì)于這樣得到的等離子顯示器2，亮度下降測(cè)試和電壓壽命特性測(cè)試通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)電壓為230V及64千赫的重復(fù)驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)進(jìn)行。其結(jié)果在圖2和圖3中顯示。亮度測(cè)量根據(jù)JIS C6101-1988的電視接受機(jī)測(cè)試方法進(jìn)行。比較示例1等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式進(jìn)行制造，除了介電層14通過(guò)濺射方法使用Si3N4作為靶材，故介電薄膜的成分是SixNy，濺射條件為RF功率為900瓦，氬分壓為3.0×10-1帕，薄膜形成速率為0.45微米/小時(shí)。然后，進(jìn)行與實(shí)例1相同的測(cè)試，除了驅(qū)動(dòng)電壓為175V。
介電層14的陷阱密度發(fā)現(xiàn)為2×1018個(gè)/cm3。亮度降低測(cè)試的結(jié)果和電壓壽命特征測(cè)試的結(jié)果在圖2和圖3中顯示。實(shí)例2等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式裝配，除了構(gòu)成介電層14的二氧化硅層是通過(guò)等離子化學(xué)氣相沉積方法并使用SiH4和N2O作為靶材來(lái)形成。當(dāng)進(jìn)行與實(shí)例1相同的測(cè)試時(shí)，得到了與實(shí)例1類似的結(jié)果。在這個(gè)實(shí)例中的介電層的陷阱密度是1×1016個(gè)/cm3。實(shí)例3等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式制造，除了介電層14是通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法并使用SiH4和NH3+N2O作為靶材來(lái)形成，所以介電層14的薄膜成分是SiON。進(jìn)行了與實(shí)例1相同的測(cè)試，除了驅(qū)動(dòng)電壓為210V。
介電層14的陷阱密度是1×1017個(gè)/cm3。得到了與實(shí)例1類似的亮度降低測(cè)試和電壓壽命特征測(cè)試的結(jié)果。比較示例2等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式進(jìn)行制造，除了介電層14通過(guò)濺射方法使用SiO2作為靶材，濺射條件為RF功率為900瓦，氬分壓為3.0×10-1帕，薄膜形成速率為0.5微米/小時(shí)。故介電層14的陷阱密度將高于1×1017個(gè)/cm3。進(jìn)行了與實(shí)例1相同的測(cè)試，除了驅(qū)動(dòng)電壓為160V。
介電層14的陷阱密度測(cè)量得到為1.5×1018個(gè)/cm3。亮度降低測(cè)試和電壓壽命特征測(cè)試的結(jié)果類似于比較示例1。評(píng)價(jià)1
如圖2所示，與比較示例1(以及比較示例2)比較，可以確定實(shí)例1(以及實(shí)例2和實(shí)例3)中亮度降低隨時(shí)間減少，可得到更穩(wěn)定的亮度。還有，如圖3所示，與比較示例1(以及比較示例2)比較，可以確定實(shí)例1(以及實(shí)例2和實(shí)例3)放電起始電壓隨時(shí)間其差量減少，電壓壽命特性增強(qiáng)。根據(jù)這些結(jié)果，可以肯定當(dāng)介電層的陷阱密度不超過(guò)1×1018個(gè)/cm3時(shí)，不容易發(fā)生放電起始電壓波動(dòng)和亮度降低，等離子顯示器的可靠性和壽命提高。實(shí)例4等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式制造，除了陷阱密度是1.2±0.5×1017個(gè)/cm3的氧化硅層用作介電層14。通過(guò)向等離子顯示器的介電層14施加20×104V/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)進(jìn)行電壓壽命特性測(cè)試(壽命實(shí)驗(yàn))。測(cè)試的結(jié)果在圖5中顯示，圖5顯示了壽命測(cè)試時(shí)間和放電起始電壓的關(guān)系。比較示例3等離子顯示器采用與實(shí)例1相同的方式安裝，除了陷阱密度是1.2±0.5×1017個(gè)/cm3的氧化硅層用作介電層14。除了施加6×104V/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度到等離子顯示器的介電層14，電壓壽命特性測(cè)試(壽命實(shí)驗(yàn))以與實(shí)例1相同的方式進(jìn)行。測(cè)試的結(jié)果在圖5中顯示，圖5顯示了壽命測(cè)試時(shí)間和放電起始電壓的關(guān)系。評(píng)價(jià)2如圖5所示，與其介電層14的氧化硅層缺氧較多(高陷阱密度)的比較示例3比較，可以確定缺氧較少(低陷阱密度)的氧化硅層用作介電層14的實(shí)例4可得到不少于4000小時(shí)的壽命時(shí)間，盡管電場(chǎng)強(qiáng)度高于比較示例3的電場(chǎng)強(qiáng)度。相反，比較示例3中的壽命時(shí)間是1000小時(shí)，這短于實(shí)例4的壽命時(shí)間。
順便提及，在比較示例3中，電場(chǎng)強(qiáng)度與壽命時(shí)間的關(guān)系是通過(guò)從6×104V/cm到21×104V/cm的范圍進(jìn)行電場(chǎng)強(qiáng)度變化來(lái)確定的。其結(jié)果在圖6中顯示，如圖6所示，可以確定當(dāng)施加到介電層14上的電場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，壽命時(shí)間較短。
根據(jù)這些，可以確定，如果電場(chǎng)強(qiáng)度弱，壽命時(shí)間可以延長(zhǎng)；即使介電層的陷阱密度高。如圖7所示，本發(fā)明人已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定當(dāng)陷阱密度N和電場(chǎng)強(qiáng)度E之間的關(guān)系滿足下面的表達(dá)式(1)，等離子顯示器的壽命時(shí)間延長(zhǎng)到令人滿意的程度，在這個(gè)條件下，陷阱密度N不會(huì)超過(guò)1×1018個(gè)/cm3。表達(dá)式為logN≤-E·10-4/23+18+7/23 (1)如上面所介紹的，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種等離子顯示器，其不容易發(fā)生放電起始電壓波動(dòng)和亮度降低，屏幕的燒傷現(xiàn)象受到抑制，可以保證優(yōu)良的可靠性和足夠長(zhǎng)的壽命；以及一種制造等離子顯示器的方法。
權(quán)利要求
1.一種等離子顯示器，包括第一屏面，設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)形成的介電層；和層疊在所述第一屏面上的第二屏面，在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成放電空間；其特征在于，所述介電層的陷阱密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
2.一種等離子顯示器，包括第一屏面，設(shè)有放電維持電極和在其內(nèi)側(cè)的介電層；和層疊在所述第一屏面上的第二屏面，在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成放電空間；其特征在于，所述介電層的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子顯示器，其特征在于，施加在所述介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于7×104V/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子顯示器，其特征在于，應(yīng)滿足下面的關(guān)系表達(dá)式(1)LogN≤-E·10-4/23+18+7/23(1)其中E是施加到所述介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度，N是所述介電層中的陷阱密度或移動(dòng)金屬離子密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子顯示器，其特征在于，在所述介電層中的所述移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1017個(gè)/cm3
6.根據(jù)前面權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，沿所述放電維持電極的縱向設(shè)置了總線電極，厚度為數(shù)個(gè)納米到數(shù)十個(gè)納米的阻擋層設(shè)置在所述總線電極和所述介電層之間，以防止金屬?gòu)乃隹偩€電極擴(kuò)散到所述介電層。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，在所述放電空間側(cè)的所述介電層表面設(shè)置了保護(hù)膜，厚度為數(shù)個(gè)納米到數(shù)十個(gè)納米的阻擋層設(shè)置在所述介電層和保護(hù)膜之間，以防止載體注入所述介電層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子顯示器，其特征在于，在所述介電層中的所述陷阱密度不大于1×1017個(gè)/cm3。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子顯示器，其特征在于，在所述介電層中的所述陷阱密度不大于5×1016個(gè)/cm3。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子顯示器，其特征在于，在所述介電層中的所述陷阱密度不大于1×1017個(gè)/cm3且不小于1×109個(gè)/cm3。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求5或8到10中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，施加在所述介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于30×104V/cm。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，所述介電層是通過(guò)真空膜形成方法形成的SiO2-x膜(其中X位于0≤X＜1.0的范圍)。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，所述介電層是通過(guò)真空膜形成方法形成的氧氮化硅膜(SiON)。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，所述介電層是通過(guò)涂復(fù)方法、印刷方法或干膜方法并通過(guò)其后的烘焙形成的玻璃糊介電薄膜。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，所述介電層是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法形成的氧化物或氮化物介電薄膜。
16.根據(jù)前面權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的等離子顯示器，其特征在于，所述介電層是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法形成的氧氮化物介電薄膜。
17.根據(jù)前面權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的交流驅(qū)動(dòng)型等離子顯示器，其特征在于，地址電極、間隔所述放電空間的間隔壁、和在所述間隔壁之間的磷光層設(shè)置在所述第二屏面的內(nèi)側(cè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子顯示器，其特征在于，介電薄膜設(shè)置在所述放電空間一側(cè)的所述地址電極的內(nèi)側(cè)，所述介電薄膜的陷阱密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子顯示器，其特征在于，介電薄膜設(shè)置在所述放電空間一側(cè)的所述地址電極的內(nèi)側(cè)，所述介電薄膜中的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1018個(gè)/cm3。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的等離子顯示器，其特征在于，施加在所述介電薄膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于7×104V/cm。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的等離子顯示器，其特征在于，應(yīng)滿足下面的關(guān)系式(1)LogN≤-E·10-4/23+18+7/23 (1)其中E是施加到所述介電薄膜的電場(chǎng)強(qiáng)度，N是所述介電薄膜中的陷阱密度或移動(dòng)金屬離子密度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子顯示器，其特征在于，介電薄膜設(shè)置在所述放電空間一側(cè)的所述地址電極的內(nèi)側(cè)上，所述介電薄膜的陷阱密度不大于1×1017個(gè)/cm3。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的等離子顯示器，其特征在于，介電薄膜設(shè)置在所述放電空間一側(cè)的所述地址電極的內(nèi)側(cè)，所述介電薄膜的移動(dòng)金屬離子密度不大于1×1017個(gè)/cm3。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的等離子顯示器，其特征在于，施加在所述介電層上的電場(chǎng)強(qiáng)度不大于30×104V/cm。
25.一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其特征在于，所述介電層包括通過(guò)濺射方法形成的氧化硅薄膜，其中引入濺射裝置中的大氣的氧氣分壓設(shè)定在不小于15％，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3陷阱密度的所述介電層。
26.一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其特征在于，所述介電層包括通過(guò)濺射方法形成的氧化硅薄膜，其中引入濺射裝置中的大氣的氧氣分壓設(shè)定在不小于15％，以形成具有不大于1×1017個(gè)/cm3陷阱密度的所述介電層。
27.一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其特征在于，所述介電層包括通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法形成的氧化物薄膜，其中基底溫度處于350到630℃的范圍，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3陷阱密度的所述介電層。
28.一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其特征在于，所述介電層是通過(guò)某方法形成的低熔點(diǎn)玻璃膜，其中烘焙是在500到630℃范圍的薄膜形成溫度下進(jìn)行，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度的所述介電層。
29.一種生產(chǎn)等離子顯示器的方法，所述等離子顯示器包括設(shè)有放電維持電極和在所述維持電極內(nèi)側(cè)的介電層的第一屏面，和層疊在所述第一屏面的第二屏面，放電空間在所述第一屏面內(nèi)側(cè)形成，其特征在于，所述介電薄膜設(shè)置在所述第二屏面的放電空間一側(cè)的所述地址電極的內(nèi)側(cè)，所述介電層是通過(guò)某方法形成的低熔點(diǎn)玻璃膜，其中烘焙是在500到630℃范圍的薄膜形成溫度下進(jìn)行，以形成具有不大于1×1018個(gè)/cm3的陷阱密度的所述介電層。
全文摘要
公開(kāi)了一種長(zhǎng)壽命和高可靠性的等離子顯示器，其放電起動(dòng)電壓的變化和亮度降低受到抑制，屏幕的圖像燒傷現(xiàn)象減少；及制造該等離子顯示器的方法。等離子顯示器包括具有放電維持電極(12)和在維持電極(12)內(nèi)側(cè)形成的介電層(14)的第一屏面(10)，和層疊在第一屏面(10)內(nèi)側(cè)形成放電空間(4)的第二屏面(20)，其特征在于，介電層(14)的陷阱密度和/或移動(dòng)金屬離子密度應(yīng)不大于1×10
文檔編號(hào)H01J17/49GK1473345SQ02802870
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者小島繁, 鈴木俊治, 白井克彌, 彌, 治 申請(qǐng)人:索尼公司