DE69732198T2

DE69732198T2 - Plasma-Anzeigetafel und Herstellungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE69732198T2
Application number: DE69732198T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Betsui; Shinji Tadaki; Hiroyuki Nakahara-ku Nakahara; Toshiyuki Nanto; Akira Nakahara-ku Otsuka; Noriyuki Awaji; Hiromichi Iriki-cho Kagosima Sasao
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Hitachi Plasma Patent Licensing Co Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP2986094B2; KR100271679B1; JPH1064434A; EP0813222A2; DE69732198D1; KR19980069786A; EP0813222B1; US6242860B1; EP0813222A3; TW405140B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Plasmaanzeigefeld (PDP) und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Plasmaanzeigefeldes und insbesondere auf eine Plasmaanzeigefeldstruktur, um zufällige Entladungen eines Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden zu verhindern, und das Verfahren zum Herstellen solch einer Plasmaanzeigefeldstruktur.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefelder mit Oberflächenentladung haben in der Technik zur Verwendung als Vollfarbenanzeigen für große Schirme Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Ein Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden weist mehrere parallele Anzeigeelektroden auf (worauf im folgenden als X- und Y-Elektroden verwiesen wird), die auf einem Glassubstrat angeordnet sind, um Oberflächenentladungen zu erzeugen, und Adresselektroden und Leuchtstoffschichten, die auf einem gegenüberliegenden Glassubstrat angeordnet sind, welche Adresselektroden senkrecht zu den X- und Y-Elektroden verlaufen. Das Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden wird grundsätzlich betrieben, indem es selbst mit einer zwischen den X- und Y-Elektroden angelegten großen Spannung zurückgesetzt wird, was eine Entladung zwischen den Y-Elektroden, die als Scanelektroden dienen, und den Adresselektroden bewirkt, und eine Erhaltungs- oder Dauerspannung zwischen den X- und Y-Elektroden angelegt wird, was eine Dauerentladung in Abhängigkeit von der Luminanz oder Leuchtdichte eines anzuzeigenden Bildes basierend auf gespeicherten Wandladungen erzeugt.
Wie später beschrieben wird, werden Raumladungen als Folge einer Plasmaentladung erzeugt, die zwischen den Y-Elektroden und den Adresselektroden auftritt, und hauptsächlich auf einer auf den X- und Y-Elektroden angeordneten dielektrischen Schicht gespeichert. Ein Teil der erzeugten Raumladungen wird als Zündspannung genutzt, damit eine Schreibentladung zwischen einer nächsten Scanelektrode und einer Y-Elektrode stattfindet.
Ein Teil der erzeugten Raumladungen bewegt sich bei dem Scanprozess, bis er in der Umgebung einer ersten und letzten Scanelektrode gespeichert wird. Als Folge wird infolge der gespeicherten Ladungen eine zufällige Entladung unter einer großen Spannung erzeugt, was die Qualität eines auf dem Plasmaanzeigefeld angezeigten Bildes verschlechtert. Obgleich dieses Phänomen in der Technik nicht klar analysiert und verstanden wurde, wurde zumindest bestätigt, dass es durch Ladungen hervorgerufen wird, die nicht für eine Dauerentladung genutzt und über die Adresselektroden gespeichert werden.
US-A 4 843 281 offenbart ein Plasmaanzeigefeld, in welchem Pixelorte durch Kreuzen einer Spaltenelektrode in senkrechter Anordnung mit einer Reihenelektrode gebildet werden. Ein Dotierstoffmaterial wird mit einer dielektrischen Schicht in einer scheibenartigen Fläche eingebracht, die jeden Pixelort umgibt, um Wandladungen um den Pixelort zu konzentrieren, wodurch verhindert wird, dass sich Wandladungen ausbreiten.
JP-A-04-095332 offenbart eine Entladungselektrode zur Verwendung als die Kathodenelektrode eines Feldes mit elektrischer Gasentladung mit leitfähigen Partikeln, die in einem Bindemittel auf solch eine Weise dispergiert sind, dass sie einen anisotropen Stromfluss durch die Entladungselektrode erzeugen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Plasmaanzeigefeldstruktur, die imstande ist, zu verhindern, dass zufällige Entladungen stattfinden, und ein Verfahren zum Herstellen solch einer Plasmaanzeigefeldstruktur schaffen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch eine Plasmaanzeigefeldstruktur schaffen, die imstande ist, eine gespeicherte Ladung zu eliminieren, welche ansonsten für zufällige Entladungen auf einer dielektrischen Schicht auf Adresselektroden verantwortlich wäre, und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Plasmaanzeigefeldstruktur.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Plasmaanzeigefeldstruktur schaffen, die gespeicherte Ladung abfließen zu lassen, die ansonsten für zufällige Entladungen auf einer dielektrischen Schicht auf Adresselektroden verantwortlich wäre, und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Plasmaanzeigefeldstruktur.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann überdies ein Plasmaanzeigefeld schaffen, das ein Sperr- oder Latch-Up-Phänomen verhindern kann, welches bewirkt, dass Adresselektroden entsprechend einer Entladung der akkumulierten Ladung versagen, und ein Verfahren zum Herstellen solch eines Plasmaanzeigefeldes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung geschaffen mit einem Paar Substrate, die mit dazwischen definierten Entladungsräumen einander gegenüberliegendend angeordnet sind; mehreren auf einem der Substrate parallel angeordneten Anzeigeelektroden, um eine Oberflächenentladung zwischen den benachbarten Anzeigeelektroden zu erzeugen; einer ersten dielektrischen Schicht, die die Anzeigeelektroden bedeckt; mehreren Adresselektroden, die auf dem anderen der Substrate in einer Richtung quer zu den Anzeigeelektroden angeordnet sind; mehreren Rippen, die parallel zu den Adresselektroden so verlaufen, dass sie jede der Adresselektroden sandwichartig aufnehmen, welche Rippen langgestreckte Hohlräume entlang den Adresselektroden dazwischen definieren; und einer zweiten dielektrischen Schicht, die die Adresselektroden bedeckt, wobei die zweite dielektrische Schicht elektrisch leitfähige, damit gemischte Partikel enthält, so dass die zweite dielektrische Schicht in solch einem Maße elektrisch leitfähig ist, um einen elektrischen Kurzschluss zwischen den Adresselektroden zu unterdrücken.
Die elektrisch leitfähigen Partikel machen die erste dielektrische Schicht elektrisch leitfähig, um zu ermöglichen, dass durch eine Plasmaentladung erzeugte und auf der ersten dielektrischen Schicht gespeicherte Ladungen zu den Adresselektroden abfließen, um dadurch eine Speicherung überschüssiger Ladungen zu verhindern, die ansonsten zu zufälligen Entladungen führen würde.
Die elektrisch leitfähigen Partikel bestehen vorzugsweise aus Chrom und/oder Nickel als Metallpartikel, welche schwer zu oxidieren sind. Ferner können die leitfähigen Partikel ein leitfähiges Oxidmaterial sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, ein Halbleitermaterial zu verwenden, welches ein Metalloxid ist wie z.B. Indiumoxid, Zinnoxid, Titanoxid etc., das mit Verunreinigungen dotiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit einer ersten dielektrischen Schicht auf einem ersten Substrat und einer zweiten dielektrischen Schicht auf einem zweiten Substrat geschaffen, mit den Schritten: Mischen elektrisch leitfähiger Partikel mit einem vorbestimmten Durchmesser mit Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, Beschichten und Brennen einer Schicht des Glases mit niedrigem Schmelzpunkt, die mit den elektrisch leitfähigen Partikeln gemischt ist, auf dem zweiten Substrat, welches mehrere darauf angeordnete Adresselektroden und mehrere Rippen trägt, die zu den Adresselektroden so parallel verlaufen, dass sie jede der Adresselektroden sandwichartig aufnehmen, welche Rippen langgestreckte Hohlräume entlang den Adresselektroden dazwischen definieren, um dadurch die zweite dielektrische Schicht auf dem Substrat zu bilden, welche zweite dielektrische Schicht in solch einem Maße elektrisch leitfähig ist, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Adresselektroden zu verhindern, Kombinieren des zweiten Substrats gegenüberliegend mit dem ersten Substrat, das mehrere, darauf in einer Richtung quer zu den Adresselektroden parallel angeordnete Scanelektroden aufweist, und der ersten dielektrischen Schicht, die die Scanelektroden bedeckt, Füllen eines Entladungsgases zwischen das erste Substrat und das zweite Substrat und Versiegeln des ersten Substrats und des zweiten Substrats in Bezug aufeinander.
Nun wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen, worin:
1 eine fragmentarische auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine vergrößerte fragmentarische Querschnittansicht des in 1 gezeigten Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden ist;
3 eine Draufsicht des Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden ist, die die Beziehung zwischen Paaren von Anzeigeelektroden (X- und Y-Elektroden) und Adresselektroden zeigt;
4 ein Diagramm der Wellenformen von an die Elektroden angelegten Spannungen ist, das einen spezifischen Prozess zum Betreiben des Plasmaanzeigefeldes veranschaulicht;
5A bis 5D Querschnittansichten sind, die eine zufällige Entladung veranschaulichen;
6 eine vergrößere fragmentarische Querschnittansicht des Plasmaanzeigefeldes ist, die eine mit einem elektrisch leitfähigen Material gemischte dielektrische Schicht zeigt;
7 eine vergrößerte fragmentarische Querschnittansicht des Plasmaanzeigefeldes ist, die die mit dem elektrisch leitfähigen Material gemischte dielektrische Schicht zeigt;
8 eine graphische Darstellung ist, die die Ergebnisse eines Experiments darstellt;
9 eine fragmentarische Querschnittansicht einer im Experiment genutzten Probe ist;
10 eine perspektivische Ansicht der dielektrischen Schicht in Form eines rechtwinkeligen Parallelepipeds mit jeweils 80 μm langen Seiten ist;
11 eine Zeichnung ist, um eine Beziehung zwischen Gew.-% Indiumoxidpartikeln (In₂O₂) in einer Schicht, die aus einem dielektrischen Material aus einem mit den Indiumoxidpartikeln gemischten PbO-SiO₂-B₂O₂-System geschaffen ist, und einem Oberflächenwiderstand darzustellen;
12 eine Zeichnung ist, um ein Auswertungsergebnis eines Plasmaanzeigefeldes mit einer dielektrischen Schicht, die darin Metallpartikel enthält, als eine erste Ausführungsform darzustellen; und
13 eine Zeichnung ist, um ein Auswertungsergebnis eines Plasmaanzeigefeldes mit einer dielektrischen Schicht, die darin Metallpartikel enthält, als eine zweite Ausführungsform darzustellen.
1 und 2 zeigen ein Plasmaanzeigefeld (PDP) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, hat das Plasmaanzeigefeld ein Glassubstrat 10 auf einer Stirnseite, von der aus Licht in der durch die Pfeile in 2 angegebenen Richtung emittiert wird, und ein weiteres Glassubstrat 20 auf einer Rückseite. Das Glassubstrat 10 trägt darauf X-Elektroden 13X und Y-Elektroden 13Y, die jeweils eine transparente Elektrode 11 und eine auf der transparenten Elektrode 11 angeordnete elektrisch äußerst leitfähige Buselektrode 12 umfassen. Die Buselektrode 12 ist in 1 und 2 so dargestellt, dass sie unter der transparenten Elektrode 11 liegt. Die X-Elektroden 13X und Y-Elektroden 13Y sind mit einer dielektrischen Schicht 14 und einer Schutzschicht 15 aus MgO bedeckt. Die Buselektroden 12 sind auf und entlang gegenüberliegenden Rändern oder Kanten der X- und Y-Elektroden angeordnet, um die elektrische Leitfähigkeit der transparenten Elektroden 11 zu ergänzen.
Das Glassubstrat 20 trägt darauf einen Passivierungsbasisfilm 21 aus z.B. Siliziumoxid, in einem gestreiften Muster auf dem Passivierungsfilm 21 angeordnete Adresselektroden A1, A2, A3 und eine dielektrische Schicht 22, die die Adresselektroden A1, A2, A3 bedeckt. Ein gestreiftes Muster aus Trennwänden oder Rippen 23 ist den Adresselektroden A1, A2 bzw. A3 benachbart auf der dielektrischen Schicht 22 angeordnet. Die Rippen 23 dienen dazu, zu verhindern, dass eine Adresselektrodenentladung benachbarte Zellen beeinflusst, und auch ein leichtes Nebensprechen zu verhindern. Die Oberseiten der dielektrischen Schicht 22 oberhalb der jeweiligen Adresselektroden A1, A2, A3 und angrenzende Wandflächen der Rippen 23 sind mit roten, blauen und grünen Leuchtstoffschichten 24R, 24G, 24B zwischen benachbarten Rippen 23 beschichtet.
Wie in 2 gezeigt ist, sind die Glassubstrate 10, 20 mit einem dazwischen definierten Spalt von etwa 100 μm einander gegenüberliegend kombiniert, der Entladungsräume 25 schafft, die mit einem gemischten Entladungsgas aus Ne und Xe gefüllt sind.
3 zeigt die Beziehung zwischen Paaren der X- und Y-Elektroden und den Adresselektroden in dem Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden. Wie in 3 gezeigt ist, verlaufen X-Elektroden X1–X10 horizontal parallel zueinander und sind an einem Ende des Glassubstrats 10 miteinander verbunden, und Y-Elektroden Y1–Y10 sind zwischen den X-Elektroden X1–X10 angeordnet und weisen jeweilige Enden auf, die von einem gegenüberliegenden Ende des Glassubstrats 1O aus vorragen. Diese X- und Y-Elektroden X1–X10, Y1–Y10 sind in Paaren kombiniert, die als Anzeigezeilen dienen, und eine Dauerentladungsspannung wird abwechselnd an die Paare aus X- und Y-Elektroden angelegt, um auf dem Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden ein Bild anzuzeigen. Die X- und Y-Elektroden X1–X10, Y1–Y10 sind in einer effektiven Anzeigefläche auf dem Glassubstrat 10 angeordnet. Blindelektroden XD1, XD2, YD1, YD2 sind außerhalb der effektiven Anzeigefläche auf dem Glassubstrat 10 an geordnet, um nicht-lineare Eigenschaften in einem peripheren Randbereich des Plasmaanzeigefeldes zu verringern. Adresselektroden A1–A14 auf dem Glassubstrat 20 verlaufen senkrecht zu den X- und Y-Elektroden X1–X10, Y1–Y10.
Während die X- und Y-Elektroden in Paaren kombiniert sind, an die abwechselnd eine Dauerentladungsspannung angelegt wird, dienen die Y-Elektroden auch als Scanelektroden zum Schreiben von Informationen. Die Adresselektroden werden ebenfalls zum Schreiben von Informationen verwendet. Eine Plasmaentladung wird zwischen einer Adresselektrode und einer Y-Elektrode erzeugt, die gemäß einer Information, die geschrieben werden soll, gescannt werden soll. Daher ist es nur erforderlich, dass ein Entladungsstrom für nur eine Zelle in jeder der Adresselektroden fließt. Da die an jede der Adresselektroden angelegte Entladungsspannung in Abhängigkeit von deren Kombination mit einer Y-Elektrode bestimmt ist, können die Adresselektroden mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung angesteuert werden. Solch ein niedriger Strom und eine niedrige Spannung zum Ansteuern ermöglichen, dass das Plasmaanzeigefeld Bilder auf einem großem Schirm anzeigt.
4 veranschaulicht die Wellenformen von an die Elektroden angelegten Spannungen, wobei ein spezifischer Prozess zum Ansteuern des Plasmaanzeigefeldes veranschaulicht wird. In 4 sind speziell an die Elektroden angelegte Spannungen beispielsweise Vw = 130 V, Vs = 180 V, Va = 50 V, –Vsc = –50 V, –Vy = –150 V. Spannungen Vaw, Vax werden auf dazwischenliegende Potentialpegel von an andere Elektroden angelegten Spannungen gesetzt.
Beim Ansteuern des Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit drei Elektroden umfasst ein Teilfeld eine Rücksetzperiode, eine Adressperiode und eine Dauerentladungsperiode (Anzeigeperiode).
In der Rücksetzperiode wird ein Full-Face-Schreibimpuls an die gemeinsam verbundenen X-Elektroden zwischen Zeiten a–b angelegt, was eine Entladung zwischen den X- und Y-Elektroden ganz über das Plasmaanzeigefeld erzeugt. Von in den Räumen 25 durch die Entladung erzeugten Ladungen werden positive Ladungen zu den Y-Elektroden unter einer niedrigen Spannung angezogen, und negative Ladungen werden zu den X-Elektroden unter einer hohen Spannung angezogen. Als Folge wird zu der Zeit b, wenn der Schreibimpuls auf Null fällt, eine Entladung wieder durch ein hohes elektrisches Feld erzeugt, das auf grund der zwischen den X- und Y-Elektroden angezogenen und auf der dielektrischen Schicht 14 (in 4 bei C) gespeicherten Ladungen entwickelt wird. Folglich werden die Ladungen auf allen X- und Y-Elektroden neutralisiert, was das Zurücksetzen des Plasmaanzeigefeldes abschliesst. Eine Periode zwischen Zeiten b–c ist eine Zeit, die erforderlich ist, um die Ladungen zu neutralisieren.
In der Adressperiode wird die Spannung –50 V (–Vsc) an die Y-Elektroden angelegt, und die Spannung 50 V (Va) wird an die X-Elektroden angelegt. Während ein Scanimpuls der Spannung –150 V (–Vy) gerade sukzessiv an die Y-Elektroden angelegt wird, wird ein Adressimpuls mit der Spannung 50 V (Va) gemäß einer Anzeigeinformation an die Adresselektroden angelegt. Als Folge wird eine große Spannung von 200 V zwischen den Adresselektroden und den Scanelektroden angelegt, was eine Plasmaentladung erzeugt. Da die Spannung und die Dauer der Impulse nicht so groß wie diejenigen des Full-Face-Schreibimpulses sind, der zum Zurücksetzen des Plasmaanzeigefeldes angewendet wird, wird keine entgegengesetzte Entladung aufgrund gespeicherter Ladungen erzeugt, wenn die Anwendung der Impulse beendet wird. Von durch die Entladung erzeugten Raumladungen werden negative Ladungen auf den dielektrischen Schichten 14, 22 bei den X-Elektroden, an die die Spannung 50 V angelegt wird, und den Adresselektroden gespeichert, und positive Ladungen werden auf der dielektrischen Schicht 14 bei den Y-Elektroden gespeichert, an die Spannung –50 V angelegt ist.
Die obige Speicherung von Ladungen kann aus 5A bis 5D besser verstanden werden, welche eine zufällige Entladung veranschaulichen. Die so erzeugten und über die X- und Y-Elektroden gespeicherten Ladungen führen eine Speicherfunktion für eine Dauerentladung in einer nachfolgenden Dauerentladungsperiode durch. Wenn eine nachfolgende Dauerentladungsspannung zwischen den X- und Y-Elektroden angelegt wird, werden konkret eine Erhaltungsimpulsspannung und die Spannung einer gespeicherten Ladung zwischen den X- und Y-Elektroden derjenigen Zellen überlagert, wo die Ladung aufgrund der Entladung in der Adressperiode gespeichert worden ist, was eine Dauerentladung zwischen den X- und Y-Elektroden bewirkt.
Während sich der Scanimpuls mit der Spannung –Vy über die Y-Elektroden bewegt, bewegen sich beispielsweise positive Ladungen der Raumladungen in 5A bis 5D nach links, während deren negative Ladungen sich in 5A bis 5D nach rechts bewegen, bis sie jeweils auf den gegenüberliegenden Enden des Plasmaanzeigefeldes gespeichert werden. Diese Ladungen über die Adresselektrode, welche für die Speicherfunktion nicht genutzt werden, werden in der nachfolgenden Dauerentladungsperiode nicht entladen, sondern wie in 5C gezeigt gespeichert, und bewirken eine zufällige Entladung, wie in 5D dargestellt ist.
In der Dauerentladungsperiode wird schließlich eine Anzeigeentladung in Abhängigkeit von der Luminanz eines anzuzeigenden Bildes unter Verwendung der in der Adressperiode gespeicherten Wandladungen herbeigeführt. Konkret wird zwischen den X- und Y-Elektroden ein Erhaltungsimpuls mit solch einer Größe angelegt, die eine Entladung in denjenigen Zellen mit Wandladungen bewirken und keine Entladung in denjenigen Zellen ohne Wandladungen bewirken wird. Als Folge wird eine Entladung abwechselnd zwischen den X- und Y-Elektroden in denjenigen Zellen wiederholt, welche Wandladungen in der Adressperiode gespeichert haben. Die Luminanz eines anzuzeigenden Bildes wird durch die Anzahl wiederholter Entladungsimpulse repräsentiert. Daher kann ein Bild in mehreren Abstufungen angezeigt werden, indem das Teilfeld in der Dauerentladungsperiode wiederholt wird, die mehrere Male gewichtet worden ist. Es ist möglich, ein Vollfarbenbild mit einer Kombination von R-, G-. B-Zellen anzuzeigen.
Wie in 5A bis 5D gezeigt ist, werden Wandladungen auf der dielektrischen Schicht 14 auf den X- und Y-Elektroden gespeichert und für eine Entladung in der Dauerentladungsperiode genutzt. Ladungen auf der dielektrischen Schicht 22 auf den Adresselektroden werden jedoch für solch einen Zweck nicht genutzt. Es gibt keine bestimmten Gründe, um eine solch große Menge an Ladungen auf der dielektrischen Schicht 22 gespeichert zu halten. Vielmehr ist eine große Menge von auf der dielektrischen Schicht 22 gespeicherten Ladungen für eine zufällige Entladung wie in 5D verantwortlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung lässt man auf den Adresselektroden gespeicherte Ladungen mit einer geringen Rate lecken oder abfließen zu lassen, um zu verhindern, dass Ladungen auf den Adresselektroden in einer Menge gespeichert werden, die groß genug ist, um eine zufällige Entladung zu initiie ren. Konkret ist eine kleine Menge eines elektrisch leitfähigen Materials in die dielektrische Schicht 22 gemischt, welche die Adresselektroden bedeckt, um die dielektrische Schicht 22 elektrisch leitfähig zu machen, um die Ladungen abfließen zu lassen, oder den Widerstandswert der dielektrischen Schicht 22 so abnehmen zu lassen, dass die Ladungen abfließen. Als Folge wird verhindert, dass Ladungen auf der dielektrischen Schicht 22 in einer Menge gespeichert werden, die groß genug ist, um eine zufällige Entladung zu initiieren. In diesem Fall sollte eine Isolierung zwischen den Adresselektroden hoch genug gehalten werden.
6 und 7 stellen das Plasmaanzeigefeld dar, das die mit einem elektrisch leitfähigen Material gemischte dielektrische Schicht 22 zeigt. 6 ist eine Querschnittansicht, gelegt entlang den Adresselektroden A1, A2, A3, und 7 ist eine entlang den X- und Y-Elektroden gelegte Querschnittansicht. Diejenigen in 6 und 7 gezeigten Teile, welche mit denen in 1 dargestellten identisch sind, sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet. Die über den Adresselektroden A1–A3 angeordnete dielektrische Schicht 22 ist mit Partikeln 30 aus einem elektrisch leitfähigen Material gemischt. Während die dielektrische Schicht 22, welche aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt hergestellt ist, das in erster Linie aus Bleioxid besteht (PbO), ihre Eigenschaften als dielektrisches Material behält, zeigt sie daher auch eine elektrische Leitfähigkeit in ihrer Querrichtung. Folglich fließen durch die gemischten Partikel 30 aus einem elektrisch leitfähigen Material auf der dielektrischen Schicht 22 gespeicherte Ladungen zu allen Zeiten mit einer geringen Rate zu den Adresselektroden ab. In 7 dargestellte Leuchtstoffschichten 24 weisen poröse Filme auf, die gestatten, dass Ladungen im wesentlichen auf der dielektrischen Schicht 22 gespeichert werden.
Ein Durchmesser dieses elektrisch leitfähigen Materials liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs eines mittleren Durchmessers (D50), der später erläutert wird. Obgleich in einer Veranschaulichung dargestellt ist, daß die Größe der Partikel 30 in 6 und 7 nahezu gleich der Dicke der dielektrischen Schicht 22 ist, kann, da ein Widerstand durch die dielektrische Schicht 22 mit kleineren Durchmessern der Partikel 30 als die Dicke niedriger wäre, der Durchmesser kleiner als die Dicke sein. Wenn die Partikel 30 aus elektrisch leitfähigem Material mit einem später erläuterten Durchmesser in einer Menge gemischt werden, der in einen geeigneten Bereich fällt, werden die Partikel 30 aus elektrisch leitfähigem Material über den Adresselektroden in einer entsprechenden Dichte angeordnet, ohne die ursprünglichen Funktionen der dielektrischen Schicht 22 zu beeinträchtigen. Grundsätzlich ist es nicht vorzuziehen, die Partikel 30 aus elektrisch leitfähigem Material mit einer Dichte zu mischen, die groß genug ist, um einen Leckstrom von Ladungen zwischen benachbarten Adresselektroden zu bewirken. Die Umfangsränder der Glassubstrate 10, 20 sind durch eine Versiegelungsschicht 26 aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt versiegelt, das in erster Linie aus Bleioxid besteht. Daher ist es auch nicht vorzuziehen, eine große Menge Partikel 30 aus elektrisch leitfähigem Material mit der dielektrischen Schicht 22 zu mischen, um dadurch die Dichte der dielektrischen Schicht 22 zu verringern und daher zu ermöglichen, dass eingeleitetes Gas daraus leckt. Trotzdem ist es notwendig, die Partikel 30 aus elektrisch leitfähigem Material in einer ausreichend großen Menge zu mischen, um einen Leckstrom von Ladungen aus der dielektrischen Schicht 22 zu bewirken, um eine zufällige Ladung zu verhindern.
Die Erfinder stellten Proben A, B, C von Zufallsanzeigefeldern mit 107 cm (42 Inch) her, deren dielektrische Schichten 22 mit elektrisch leitfähigen Partikeln gemischt und nicht gemischt waren, und maßen die Anzahl von Malen, in denen zufällige Entladungen auf den Proben A, B, C auftraten. Die Ergebnisse des Experiments sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Tabelle
In der Probe A hatte die dielektrische Schicht 22 eine Dicke von etwa 10 μm und wurde hergestellt, indem Chrompartikel (Cr) mit einem Partikeldurch messer von etwa 10 μm mit Bleioxid (PbO) in einem Verhältnis von 100:1 Gew.-% gemischt wurden. Die Anzahl von Malen, in denen zufällige Entladungen auf der Probe A pro Minute auftraten, betrug 0, während die Anzahl von Malen, in denen zufällige Entladungen auf der Probe C auftraten, die keine zugemischten Chrompartikel aufwies, pro Minute 13 betrug. In der Probe B wurde die dielektrische Schicht 22 hergestellt, indem Chrompartikel (Cr) mit Bleioxid (PbO) in einem Verhältnis von 100:5 Gew.-% gemischt wurden. Die Anzahl von Malen, in denen zufällige Entladungen in der Probe B pro Minute auftraten, betrug ebenfalls 0.
Die obigen experimentellen Ergebnisse garantieren nicht, dass auf den Proben A, B innerhalb einer sehr langen Zeitspanne keine zufälligen Entladungen auftreten. Die Tatsache, dass die Proben A, B keine zufälligen Entladungen erfuhren, während 13 zufällige Entladungen auf der Probe C beobachtet wurden, die keine elektrisch leitfähigen Partikel aufwies, zeigt jedoch, dass es möglich ist, die Häufigkeit zufälliger Entladungen stark zu reduzieren, indem elektrisch leitfähige Partikel zugemischt werden.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass Bleioxid ein spezifisches Gewicht von 5,5 hat, die dielektrische Schicht 22 eine Dicke von 10 μm hat, Chrom ein spezifisches Gewicht von 7,20 aufweist und die Chrompartikel einen Durchmesser von 10 μm haben, zeigt das Verhältnis von 100:1 Gew.-% der Materialien in der dielektrischen Schicht 22 der Probe A, dass etwa ein Chrompartikel in der dielektrischen Schicht 22 in der Form eines rechtwinkeligen Parallelepipeds mit jeweils 80 μm langen Seiten vorhanden ist (siehe 10), was gleich der Breite jeder Adresselektrode ist, und das Verhältnis von 100:5 Gew.-% der Materialien der dielektrischen Schicht 22 der Probe B zeigt, das etwa fünf Chrompartikel in der dielektrischen Schicht 22 in Form eines rechtwinkeligen Parallelepipeds mit jeweils 80 μm langen Seiten vorhanden sind.
8 zeigt eine graphische Darstellung, die Ergebnisse eines anderen Experiments darstellt, das von den Erfindern an einer in 9 gezeigten Probe durchgeführt wurde. Das Experiment wurde ausgeführt, um die elektrische Leitfähigkeit in der Querrichtung einer dielektrischen Schicht 106 (siehe 9) zu untersuchen, die mit elektrisch leitfähigen Chrompartikeln oder dergleichen gemischt war. Wie in 9 dargestellt ist, umfaßt die Probe ein Glassubstrat 100, Elektrodenschichten 102, 104 mit einer dreilagigen Struktur (Cr/Cu/Cr), die auf dem Glassubstrat 100 jeweils mit einer Breite von etwa 80 μm und voneinander in einem Abstand von etwa 280 μm beabstandet angeordnet waren, eine dielektrische Schicht 106 aus Bleioxid, das mit Chrompartikeln 108 (Cr) mit einem Durchmesser von etwa 10 μm gemischt war, welche dielektrische Schicht 106 auf dem Glassubstrat 100 die Elektrodenschichten 102, 104 bedeckend angeordnet war und eine Dicke von etwa 10 μm aufwies, und eine Schicht 100 aus Silberpaste (Ag), die auf der dielektrischen Schicht 106 aufgebracht war. Der Widerstand zwischen der Silberpastenschicht 100 und der Elektrodenschicht 102 wurde gemessen.
8 zeigt gemessene Werte des Widerstands zwischen der Silberpastenschicht 100 und der Elektrodenschicht 102 in Bezug auf Proben mit verschiedenen Anzahlen von Chrompartikeln 108, die in der dielektrischen Schicht 106 enthalten sind. In 8 geben volle Punkte gemessene Werte des Widerstands der Proben an, worin die dielektrische Schicht 106, die Chrompartikel 108 enthielt, durch Siebdruck geschaffen und gebrannt und die Silberpastenschicht 110 auf der so geschaffenen dielektrischen Schicht 106 ausgebildet wurde, während leere Punkte gemessene Werte des Widerstands der gleichen Proben angeben, nachdem eine Gleichspannung von etwa 20 V zwischen der Silberpastenschicht 100 und der Elektrodenschicht 102 angelegt war. Wenn die dielektrische Schicht 106, die Chrompartikel 108 enthielt, gebrannt war, waren auf den Oberflächen der Chrompartikel sehr dünne Schichten aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt vorhanden, was den Widerstand zwischen der Silberpastenschicht 100 und der Cu-Schicht 102 verhältnismäßig hoch machte, wie durch die vollen Punkte in 8 angegeben ist. Wenn jedoch die Gleichspannung von etwa 20 V zwischen der Silberpastenschicht 100 und der Elektrodenschicht 102 angelegt wurde, nahm man an, dass solche sehr dünnen Schichten aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt zerbrochen waren, was reduzierte Werte des Widerstands zur Folge hatte, wie durch die leeren Punkte in 8 angegeben ist.
Aus den in 8 gezeigten experimentellen Ergebnissen kann man erkennen, dass, falls 1 bis 100 Chrompartikel mit im wesentlichen dem ähnlichen Durchmesser wie die Dicke der dielektrischen Schicht in den in 10 gezeig ten rechtwinkeligen Parallelepiped vorhanden sind, dann die dielektrische Schicht einen Leckstrom von Ladungen in ihrer Querrichtung ermöglicht, während ein bestimmter Widerstand beibehalten wird. Falls die dielektrische Schicht zu viele Partikel enthielt, wurde dann die Dichte der dielektrischen Schicht verringert, was die Versiegelungsfähigkeit an ihren Umfangsrändern beeinträchtigte.
Obgleich veranschaulicht wurde, dass die mit der dielektrischen Schicht gemischten Partikel aus Chrom bestanden, können sie aus einem Metall wie z.B. Nickel (Ni) oder dergleichen hergestellt sein, welches schwer oxidierbar ist. Die Partikel sollten aus einem schwer oxidierbaren Material hergestellt sein, weil, falls die Oberflächen der Partikel oxidiert würden, wenn die dielektrische Schicht gebrannt wird, dann die oxidierten Oberflächen der Partikel verhindern würden, dass die dielektrische Schicht einen Leckstrom von Ladungen ermöglicht.
Im folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des Plasmaanzeigefeldes beschrieben. Zunächst wird im folgenden die Fertigung der Anordnung, welche das Glassubstrat 20 enthält. Da der Fertigungsprozess selbst verhältnismäßig einfach ist, wird hier mit Verweis mit 6 und 7 beschrieben.
Nachdem die Oberfläche des Glassubstrats 20 gereinigt ist, wird zunächst ein Passivierungsbasisfilm 21 durch Siebdruck gebildet und auf dem Glassubstrat 20 gebrannt. Eine Adresselektrodenschicht mit einer dreilagigen Struktur (Cr/Cu/Cr) wird durch einen Dickfilmprozess bis zu einer Dicke von etwa 1 μm auf dem Passivierungsbasisfilm 21 abgeschieden und danach durch gewöhnliche Photolithographie und Sputtering in Adresselektroden A1–A3 gemustert.
Eine Paste aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, das in erster Linie aus mit elektrisch leitfähigen Partikeln aus Chrom oder dergleichen gemischtem Bleioxid besteht, wird die Adresselektroden A1–A3 bedeckend auf dem Passivierungsbasisfilm 21 durch Siebdruck beschichtet, was somit die dielektrische Schicht 22 schafft. Speziell sollten die elektrisch leitfähigen Partikel vorzugsweise einen mittleren Durchmesser innerhalb eines Bereichs aufweisen, der später erläutert wird. Um solche Partikel zu erhalten, werden Chrompartikel mit einem Maschensieb mit einer vorbestimmten Maschengröße gesiebt und anschließend mit einem Maschensieb mit einer kleineren Maschengröße als der obigen gesiebt. Diejenigen Chrompartikel, welche nicht durch den Maschensieb mit der kleineren Maschengröße gelangt sind, werden als Partikel genutzt, die mit der Glaspaste gemischt werden sollen. Die erhaltenen Chrompartikel werden dann mit einer Paste aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt in einem Verhältnis von 100:1–5 Gew.-% gemischt, wonach sie für etwa einer Stunde gemischt werden. Die mit den Chrompartikeln vermischte Glaspaste wird die Adresselektroden A1–A3 bedeckend durch Siebdruck auf den Passivierungsbasisfilm 21 aufgetragen und anschließend bei einer zwischen 580 und 590 C liegenden Temperatur für etwa 60 Minuten gebrannt, was eine dielektrische Schicht 22 mit einer Dicke von etwa 10 μm erzeugt.
Um Rippen 23 zu schaffen, wird eine Paste aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt mit einer Dicke von etwa 200 μm auf der dielektrischen Schicht 22 durch Siebdruck abgeschieden. Nachdem die Glaspaste getrocknet ist, wird sie durch einen Sandstrahlprozess zu Rippen 23 verarbeitet. Im Sandstrahlprozess wird ein trockener Film auf die Oberfläche der getrockneten Glaspaste aufgetragen, einem vorbestimmten Muster ausgesetzt und entwickelt, wonach mittels einer Luftdüse ein abrasives Material durch den gemusterten trockenen Film als Maske auf die Glaspaste geblasen wird, um die Glaspaste wegzuätzen. Danach wird der trockene Film entfernt, und die Glaspaste wird gebrannt.
Ein Leuchstoffmaterial wird danach zwischen den Rippen 23 aufgetragen, um Leuchtstoffschichten 24 zu schaffen. Die Anordnung, welche das Glassubstrat 20 enthält, wird so hergestellt.
Die Anordnung, welche das Glassubstrat 10 an einer Rückseite enthält, wird wie folgt gefertigt:
Ein transparenter elektrisch leitfähiger Film aus Indiumzinnoxid (ITO) wird auf einem Glassubstrat 10 abgeschieden und durch Photolithographie in transparente Elektroden 11 gemustert. Ein elektrisch leitfähiger Film mit einer dreilagigen Struktur (Cr/Cu/Cr) wird danach auf den transparenten Elektroden 11 abgeschieden und durch Photolithographie in Buselektroden 12 gemustert. Anschließend wird die transparenten Elektroden 11 und die Buselektroden 12 bedeckend mittels eines Druckvorgangs eine dielektrische Schicht 14 auf dem Glassubstrat 10 abgeschieden und danach gebrannt. Eine Versiegelungsschicht 26 aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt wird anschließend auf dem Umfangsrand der Anordnung ausgebildet, und eine Schutzschicht aus MgΟ 15 wird durch Verdampfung auf der dielektrischen Schicht 14 abgeschieden. Die Anordnung, welche das Glassubstrat 10 enthält, ist somit hergestellt.
Die beiden Anordnungen werden anschließend miteinander kombiniert und in Bezug aufeinander abgedichtet. Die kombinierten Anordnungen werden dann evakuiert und mit einem Entladungsgas aus Ne und Xe gefüllt. Die Fertigung des Plasmaanzeigefeldes ist nun abgeschlossen.
Das Plasmaanzeigefeld gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher im wesentlichen in der gleichen Weise wie herkömmliche Plasmaanzeigefelder ge fertigt werden.
Die dielektrische Schicht 22, welche die Adresselektroden bedeckt, kann durch Verdampfung oder dergleichen unter Verwendung einer Quelle erzeugt werden, die ein Metallmaterial enthält, um den Widerstand zu steuern.
In der obigen Ausführungsform werden die Metallpartikel wie z.B. Chrom Cr oder Nickel Ni, welche kaum oxidiert werden, in die dielektrische Schicht 22 gemischt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Metallmaterialien beschränkt. Partikel aus leitfähigem Oxidmaterial können in die dielektrische Schicht 22 gemischt werden. Die dielektrische Schicht 22 selbst ist die Glasschicht, welche als Hauptmaterial Bleioxid PbΟ enthält. Die dielektrische Schicht 22 wird ferner im Fertigungsprozess durch Drucken einer Glaspastenschicht auf das Substrat geschaffen und gebrannt. Da der Brennschritt in einer Luftatmosphäre mit 500–600 Grad Celsius durchgeführt wird, kann die Oberfläche der Metallpartikel durch die Brennbedingung oxidiert werden, so dass die Leitfähigkeit der dielektrischen Schicht, um einen Leckstrom gespeicherter Ladungen zu ermöglichen, verloren werden kann.
Die leitfähigen Partikel sind überdies von der Glasschicht 22 umgeben und werden durch eine weitere Erhöhung der Temperatur durch Ansteuern des Feldes wohl weiter oxidiert. Dies kann auch zu einer Reduzierung der Leitfähigkeit der Partikel führen. Eine solche Oxidation ist außerdem kein wiederholbares Phänomen mit instabilen Faktoren.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden leitfähige Oxidmaterialien als die in die dielektrische Schicht 22 gemischten leitfähigen Partikel genutzt. Ein Beispiel solcher leitfähigen Oxidmaterialien ist vorzugsweise ein Halbleitermaterial, welches ein Metalloxid ist, z.B. Indiumoxid (In₂O₃), Zinnoxid (SnO₂), Titanoxid (TiO₂) oder dergleichen, das mit Verunreinigungen dotiert ist. Falls ein solches leitfähiges Oxid in die dielektrische Schicht gemischt ist, wird, obgleich solche Partikel in das Glas mit niedrigem Schmelzpunkt gemischt und gebrannt werden, da die Partikel ein Oxidmaterial sind, deshalb deren Leitfähigkeit durch weitere Oxidation nicht geändert.
11 ist eine Zeichnung, um eine Beziehung zwischen Gew.-% Partikel aus Indiumoxid (In₂O₃) an einer Schicht, welche aus einem dielektrischen Material eines mit den Indiumoxidpartikeln gemischten Systems aus PbO-SiO₂-B₂O₃ besteht, und einem Oberflächenwiderstand zu zeigen. In dieser Probe wird die dielektrische Schicht mit etwa 10 Mikrometer geschaffen, indem sie mit Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von mehreren Mikrometern gemischt und bei der obigen Temperatur gebrannt wird. Die graphische Darstellung in 11 zeigt ein Ergebnis, in welchem ein Oberflächenwiderstand jeder Probe gemessen wird, indem die Gew.-% Partikel geändert werden. Der Oberflächenwiderstand einer mit 1 Gew.-% Chrompartikel Cr gemischten Probe, was später erläutert wird, ist als Referenzwert in der graphischen Darstellung hinzugefügt.
Wie aus der graphischen Darstellung klar ist, ist es, um die Häufigkeit der zufälligen Entladung zu verringern und das durch die Entladung hervorgerufene Sperr- oder Latch-Up-Phänomen zu vermeiden, vorzuziehen, den Anteil Gew.-% des leitfähigen Oxidmaterials so zu steuern, dass dessen Oberflächenwiderstand der gleiche Pegel wie die mit Chrompartikeln Cr gemischte Probe ist. Im Falle von Indiumoxidpartikeln In₂O₃ ergibt ein Bereich des Einschlussverhältnisses von 0,5–20 Gew.-% einen Bereich des Oberflächenwiderstands von 5 × 10¹³ – 1 × 10¹⁰ Ω/cm². Wie man aus der graphischen Darstellung versteht, ist es insofern ein Problem, eine zu niedrige Leitfähigkeit zu haben, um zwischen den Adresselektroden elektrisch zu isolieren. Falls das Einschlussverhältnis zu hoch ist, um den Oberflächenwiderstand zu reduzieren, wird ferner der Schmelzpunkt der Glaspaste so hoch, dass die Brenntemperatur hoch und es eher schwierig wird, sie richtig zu brennen. Daher ist 20 Gew.-% der obere Wert für das Einschlussverhältnis. Auf der anderen Seite beträgt der untere Wert für das Einschlussverhältnis etwa 5 Gew.-%, bei welchem der Oberflächenwiderstand nicht so hoch ist, dass das dielektrische Material erlaubt, dass die gespeicherten Ladungen in einem gewissen Maße abfließen, wodurch die Anzahl der zufälligen Entladungen reduziert und eine Hardwarestörung durch die zufällige Entladung vermieden wird.
Ein weiterer vorzuziehender Bereich ist 2–10 Gew.-% Einschlussverhältnis der Partikel und 1 × 10¹³ – 1 × 10¹¹ Ω/cm². Ein weiterer vorzuziehender Bereich ist 4–10 Gew.-% und 1 × 10¹² – 1 × 10¹¹ Ω/cm².
Das Einschlussverhältnis der Partikel und der Oberflächenwiderstand der dielektrischen Schicht, die die Partikel enthält, entspricht nicht notwendigerweise eins zu eins. Beispielsweise ändert sich deren Beziehung in Abhängigkeit von der Menge dotierter Verunreinigungen des Metalloxidmaterials. Der obige vorzuziehende Bereich für den Oberflächenwiderstand ist jedoch der Bereich, in welchem die miteinander korrelierenden Funktionen für die dielektrische Schicht, die Isolierung und der Leckeffekt der akkumulierten Ladungen, die ansonsten eine zufällige Entladung hervorrufen, gleichzeitig realisiert werden können. Der obige vorzuziehende Bereich des Einschlussverhältnisses von Partikeln ist auch der Bereich, in welchem ohne Erhöhen der Brenntemperatur der dielektrischen Schicht die gleichen Funktionen verliehen werden können.
Wie oben erläutert wurde, wird der Durchmesser der leitfähigen Oxidmaterialpartikel so ausgewählt, dass deren mittlerer Durchmesser mehrere Mikrometer beträgt. Daher wird eine große Menge Partikel, die kleiner als die Dicke sind, in der dielektrischen Schicht mit einer Dicke von etwa 10 Mikrometer vergraben. Selbst wenn die dielektrische Schicht einen hohen Widerstandswert hat, ist jedoch der gesamte Widerstand durch die Dicke der dielektrischen Schicht mit einem Zumischen der Partikel mit niedrigem Widerstand geringer als derjenige der dielektrischen Schicht ohne Zumischen derartiger Partikel. Falls zu viele Partikel mit Durchmessern, die größer als die Dicke der dielektrischen Schicht sind, in die dielektrische Schicht gemischt werden, können andererseits solch große Partikel, die über die Oberfläche der dielektrischen Schicht vorragen, aufgrund ihrer Konzentration elektrischer Felder eine Funktion wie Elektroden zur Entladung haben. Daher kann der mittlere Durchmesser der Partikel vorzugsweise kleiner als die Dicke der dielektrischen Schicht sein.
12 ist eine Zeichnung, um ein Auswertungsergebnis eines Plasmaanzeigefeldes mit einer dielektrischen Schicht, die darin Metallpartikel enthält, als konkrete Ausführungsform darzustellen. Die Proben sind Plasmaanzeigefelder mit 107 cm (42 Inch), von denen eines eine dielektrische Schicht mit Chrompartikel Cr mit einem mittleren Durchmesser D50 von 2 Mikrometern hat, von denen zwei eine dielektrische Schicht mit Chrompartikeln Cr mit einem mittleren Durchmesser D50 von 8 Mikrometer aufweisen und von denen drei eine dielektrische Schicht mit Nickelpartikel Ni mit einem mittleren Durchmesser D50 von 8 Mikrometern aufweisen. Jede von ihnen hat ein Einschlussverhältnis der Partikel von etwa 1 Gew.-%. In 12 sind ausgewertete Werte dargestellt, die Anzahl zufälliger Entladungen pro Minute, wenn 400 Zeilen erleuchtet sind, d.h. weiße Kreise in der Zeichnung, und die Anzahl von Latch-Up-Phänomenen pro 10 Minuten, wenn 400 Zeilen erleuchtet sind, d.h. schwarze Kreise in der Zeichnung. Die horizontale Achse gibt den mittleren Partikeldurchmesser an, während die vertikale Achse deren Anzahlen angibt. Ferner ist jede Zahl einer Probe ohne derartig leitfähige Partikel als eine herkömmliche für einen Vergleich hinzugefügt.
Dieses Auswertungsergebnis führt zum Schluss, dass im Bereich eines mittleren Durchmessers von 2–6 μm das Latch-Up-Phänomen, das in der Probe ohne leitfähige Partikel auftritt, nahezu verschindet. Im Bereich eines mittleren Durchmessers von 2–6 μm ist ferner das Phänomen zufälliger Entladungen, das in der Probe ohne leitfähige Partikel auftritt, wesentlich reduziert. Man ist der Ansicht, dass das Latch-Up-Phänomen ein Phänomen mit starker Entladung bedeutet, das durch eine akkumulierte Ladung auf der dielektrischen Schicht über den Adresselektroden hervorgerufen wird, welches im allgemeinen entlang den Adresselektroden stattfindet, was eine Fehlfunktion der Adresselektroden und Zerstörung der Hardware herbeiführt. Es ist notwendig, ein solches Phänomen zu vermeiden. Die zufällige Entladung ist eine verhältnismäßig kleinere Entladung als das Latch-Up-Phänomen, welche eine Verschlechterung der Anzeigebedingung hervorruft, und daher notwendigerweise soweit wie möglich reduziert werden soll.
Der in 12 gezeigte mittlere Durchmesser ist das Ergebnis, in welchem die Mischpartikel mit einem Lasergerät zur Messung der Durchmesserverteilung von Helos & Rodos gemessen werden. Ein gewöhnliches Verfahren zum Steuern der Partikeldurchmesser besteht darin, sie durch einen Maschensieb mit einer vorbestimmten Maschengröße zu sieben. Daher haben die Durchmesser der Partikel in gewissem Maße eine Dispersion. Das heißt, unter Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 3 Mikrometer können Partikel mit Durchmessern von mehr als 10 Mikrometer, der Dicke der dielektrischen Schicht, vorhanden sein, und Partikel mit Durchmessern von weniger als 3 Mikrometer können ebenfalls vorhanden sein. Obgleich der Durchmesser der leitfähigen Partikel kleiner als die Dicke der dielektrischen Schicht ist, kann der Gesamtwiderstand durch die Dicke der dielektrischen Schicht so reduziert werden, dass die akkumulierten Ladungen wie oben erläutert aus der dielektrischen Schicht lecken können.
13 ist eine Zeichnung, um ein Auswertungsergebnis eines Plasmaanzeigefeldes mit einer dielektrischen Schicht, die darin Metallpartikel enthält, als eine weitere konkrete Ausführungsform darzustellen. Diese Ausführungsform umfasst PDP-Proben mit 107 cm (42 Inch), welche eine dielektrische Schicht aufweisen, die mit Chrompartikeln Cr mit einem mittleren Durchmesser von etwa 3 Mikrometer, genauer 2,86 Mikrometer, gemischt ist. Das jeweilige Einschlussverhältnis der Partikel für die Proben beträgt 0,5, 0,75, 1,0, 2,0 und 5,0 Gew.-%. Die horizontale Achse bezeichnet das Einschlussverhältnis, und die vertikale Achse bezeichnet die Anzahl der zufälligen Entladungen pro Minute als weiße Kreise und die Anzahl der Latch-Up-Phänomene pro 10 Minuten als schwarze Kreise. Eine Probe ohne leitfähige Partikel ist als Vergleichsbeispiel hinzugefügt.
Wie man aus der graphischen Darstellung von 13 versteht, tritt im Bereich des Einschlussverhältnisses der Partikel von 0,5–5 Gew.-% das Latch-Up-Phänomen, welches in der herkömmlichen Probe auftritt, nicht auf. Im Bereich des Einschlussverhältnisses der Partikel von 0,5–5 Gew.-% ist die zufällige Entladung, welche in der herkömmlichen Probe häufig auftritt, sehr stark reduziert.
Für die fünf Proben in der obigen Ausführungsform wird auch ein Spielraum der Impulsspannung Vy ausgewertet, die an Scanelektroden, Y-Elektroden, während einer Adressperiode angelegt wird. Die Spannung Vy in der Adressperiode, die in 4 dargestellt ist, ist eine Scanimpulsspannung, die an die Y-Elektroden angelegt wird, um in der Adressperiode zu entladen. Wenn die Spannung Vy zu niedrig ist, kann eine solche Entladung nicht genug Ladungen für die nachfolgende Dauerentladung erzeugen. Wenn auf der anderen Seite die Spannung Vy zu hoch ist, kann eine an der abfallenden Flanke des Impulssignals auftretende Rücksetzentladung die erzeugten Ladungen zerstören, so dass die nachfolgende Dauerentladung nicht stattfinden kann. Dies ist der Spielraum der Scanimpulsspannung Vy. Man findet, dass die Probe mit 5 Gew.-% einen verhältnismäßig schmalen Spielraum für die Scanimpulsspannung Vy hat. Daher kann das Einschlussverhältnis der Partikel vorzugsweise 0,5–2,0 Gew.-% betragen.
Wie in der konkreten Ausführungsform oben erläutert wurde, reduziert sich der Widerstandswert der dielektrischen Schicht 22 an den Adresselektroden verglichen mit einer dielektrischen Schicht ohne solche leitfähigen Partikel, indem sie mit Metallpartikeln oder Partikeln aus leitfähigem Oxidmaterial gemischt wird. Ein solcher reduzierter Widerstand kann auch die akkumulierten Ladungen auf der dielektrischen Schicht geeignet abfließen lassen, welche eine zufällige Entladung oder ein Latch-Up-Phänomen hervorrufen. Wenn der mittlere Durchmesser und das Einschlussverhältnis der Partikel innerhalb des obigen vorzuziehenden Bereiches eingestellt sind, gibt es ferner keinen spezifischen Unterschied bezüglich des Brennprozesses der dielektrischen Schicht. Die Qualität oder Dichte der dielektrischen Schicht kann ebenfalls gut genug gehalten werden, um das Entladungsgas einzuschließen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können überdies, wie in dem obigen Auswertungsergebnis klar dargestellt ist, unerwünschte Entladungen verringert werden, indem ein Material in die dielektrische Schicht 22 auf den Adresselektroden eingeschlossen wird, welches deren Widerstand reduzieren kann. Es kann vorzuziehen sein, dass der Widerstandswert in Richtung der Dicke der dielektrischen Schicht auf Kosten der Isolierung zwischen den Adresselektroden reduziert wird. Sogar in dem Fall, in dem der Widerstandswert der dielektrischen Schicht gleichermaßen reduziert ist, kann jedoch, falls die Funktionen der dielektrischen Schicht einschließlich der Isolationsfunktion zwischen den Adresselektroden und der Speicherfunktion für eine Dauerentladung in einem vernünftigen Maße aufrecht erhalten werden, eine solche Reduzierung des Widerstands die Leckfunktion für die akkumulierten Ladungen ergeben, die die zufällige Entladung verursachen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben ist, die dielektrische Schicht, welche die Adresselektroden bedeckt, mit elektrisch leitfähigen Partikeln gemischt, um in ihrer Querrichtung eine elektrische Leitfähigkeit oder eine Fähigkeit zu schaffen, den elektrischen Widerstand in ihrer Querrichtung zu reduzieren. Daher erlaubt die dielektrische Schicht, dass Ladungen, welche darauf bei den Adresselektroden durch eine Entladung in der Adressperiode gespeichert worden sind, zu den Adresselektroden abfließen. Folglich weist das Plasmaanzeigefeld eine viel geringere Häufigkeit der zufälligen Entladungen auf, die ansonsten durch eine übermäßige Speicherung von Ladungen auf der dielektrischen Schicht hervorgerufen werden würden. Ferner kann das durch die zufällige Entladung hervorgerufene Latch-Up-Phänomen verhindert werden.
Obgleich eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, sollte es sich verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung, mit: einem Paar Substrate (10, 20), die mit dazwischen definierten Entladungsräumen (25) einander gegenüberliegend angeordnet sind; mehreren Anzeigeelektroden (13X, 13Y), die parallel auf einem (10) der Substrate angeordnet sind, um eine Oberflächenentladung zwischen den benachbarten Anzeigeelektroden zu erzeugen; einer ersten dielektrischen Schicht (14), die die Anzeigeelektroden (13X, 13Y) bedeckt, mehreren Adresselektroden (A1, A2, A3), die auf dem anderen (20) der Substrate in einer Richtung quer zu den Anzeigeelektroden (13X, 13Y) angeordnet sind; mehreren Rippen (23), die parallel zu den Adresselektroden so verlaufen, daß sie jede der Adresselektroden sandwichartig aufnehmen, welche Rippen (23) langgestreckte Hohlräume entlang den Adresselektroden dazwischen definieren; und einer zweiten dielektrischen Schicht (22), die die Adresselektroden (A1, A2, A3) bedeckt, wobei die zweite dielektrische Schicht (22) elektrisch leitfähige, damit gemischte Partikel (30) enthält, so daß die zweite dielektrische Schicht in solch einem Maße elektrisch leitfähig ist, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Adresselektroden zu verhindern.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 1, worin die leitfähigen Partikel (30) Metallpartikel einschliessen.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 2, worin die Metallpartikel entweder Chrom Cr oder Nickel Ni einschliessen.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 2 oder 3, worin der durchschnittliche Durchmesser der Metallpartikel etwa 2–8 Mikrometer beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 2, 3 oder 4, worin das Einschlussverhältnis der Metallpartikel zur zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 0,5–5,0 Gew.-% beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 2, 3 oder 4, worin das Einschlussverhältnis der Metallpartikel zur zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 0,5–2,0 Gew.-% beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 1, worin die leitfähigen Partikel (30) leitfähiges Oxidmaterial enthalten.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 7, worin das leitfähige Oxidmaterial einen Halbleiter umfasst, der mit Verunreinigungen dotiertes Metalloxidmaterial enthält.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 8, worin das Metalloxidmaterial entweder Indiumoxid In₂O₃, Zinnoxid SnO₂ oder Titanoxid TiO₂ enthält.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 7, 8 oder 9, worin das Einschlussverhältnis der leitfähigen Oxidmaterialpartikel in der zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 0,1–20 Gew.-% beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 7, 8 oder 9, worin das Einschlussverhältnis der leitfähigen Oxidmaterialpartikel in der zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 2,0–10 Gew.-% beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin der Oberflächenwiderstand der zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 1 × 10¹⁰ – 5 × 10¹³ Ohm/cm² beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin der Oberflächenwiderstand der zweiten dielektrischen Schicht (22) etwa 1 × 10¹¹ – 1 × 10¹ Ohm/cm² beträgt.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 1, worin die elektrisch leitfähigen Partikel mit der zweiten dielektrischen Schicht (22) gemischt sind, um die zweite dielektrische Schicht in einer Querrichtung davon anisotrop elektrisch leitfähig zu machen.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 14, worin die elektrisch leitfähigen Partikel einen Durchmesser aufweisen, der einer Dicke der zweiten dielektrischen Schicht (22) im Wesentlichen ähnlich ist.
Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung nach Anspruch 1, worin die zweite dielektrische Schicht (22) einen niedrigeren Widerstand als die erste dielektrische Schicht (14) hat.
Verfahren zum Herstellen eines Wechselstrom-Plasmaanzeigefeldes mit Oberflächenentladung mit einer ersten dielektrischen Schicht (14) auf einem ersten Substrat (10) und einer zweiten dielektrischen Schicht (22) auf einem zweiten Substrat (20) mit den Schritten: Mischen elektrisch leitfähiger Partikel (30) mit einem vorbestimmten Durchmesser mit Glas mit niedrigem Schmelzpunkt; Beschichten und Brennen einer Schicht des Glases mit niedrigem Schmelzpunkt, die mit den elektrisch leitfähigen Partikeln gemischt ist, auf dem zweiten Substrat (20), das mehrere, darauf angeordnete Adresselektroden (A1, A2, A3) und mehrere Rippen (23) trägt, die parallel zu den Adresselektroden so verlaufen, daß sie jede der Adresselektroden sandwichartig aufnehmen, welche Rippen (23) langgestreckte Hohlräume entlang den Adresselektroden dazwischen definieren, um dadurch die zweite dielektrische Schicht (22) auf dem zweiten Substrat (20) zu bilden, welche zweite dielektrische Schicht in solch einem Maße elektrisch leitfähig ist, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Adresselektroden zu verhindern; Kombinieren des zweiten Substrats (20) gegenüberliegend mit dem ersten Substrat (10), das mehrere, darauf in einer Richtung quer zu den Adresselektroden (A1, A2, A3) parallel angeordnete Anzeigeelektroden (13X, 13Y) trägt, um eine Oberflächenentladung zwischen den benachbarten Anzeigeelektroden und der ersten dielektrischen Schicht (14) zu erzeugen, die die Anzeigeelektroden (13X, 13Y) bedeckt; Füllen eines Entladungsgases zwischen das erste Substrat (10) und das zweite Substrat (20); und Versiegeln des ersten Substrats (10) und des zweiten Substrats (20) in Bezug aufeinander.
Verfahren nach Anspruch 17, worin die elektrisch leitfähigen Partikel (30) aus entweder Chrom oder Nickel hergestellt sind.
Substratanordnung für ein Wechselstrom-Plasmaanzeigefeld mit Oberflächenentladung mit: einem Substrat (20); mehreren langgestreckten Adresselektroden (A1, A2, A3), die auf dem Substrat (20) vorgesehen und parallel zueinander angeordnet sind; einer dielektrischen Schicht (22), die die Adresselektroden bedeckt; und mehreren streifenförmigen Rippen (23), die auf der dielektrischen Schicht (22) vorgesehen sind und parallel zu den Adresselektroden (A1, A2, A3) verlaufen, so daß sie jede der Adresselektroden sandwichartig aufnehmen, welche Rippen (23) langgestreckte Hohlräume entlang den Adresselektroden dazwischen definieren; worin die dielektrische Schicht (22) leitfähige Partikel (30) darin enthält, so daß die dielektrische Schicht (22) in solch einem Maße elektrisch leitfähig ist, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Adresselektroden zu verhindern.