JP2009193748A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】電子放出特性が優れて高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低電圧駆動が可能で保護層のスパッタを抑制した長寿命のＰＤＰを実現する。
【解決手段】前面ガラス基板３に形成した表示電極６を覆うように誘電体層８を形成するとともに誘電体層８上に保護層９を形成した前面板２と、前面板２に放電空間を形成するように対向配置した表示電極６と交差する方向に設けたアドレス電極１２とアドレス電極１２を覆って設けた下地誘電体層１３と下地誘電体層１３上に設けた放電空間を区画する隔壁１４とを形成した背面板１０とを有し、保護層９を誘電体層８上にＭｇＯにより構成した下地膜９１と下地膜９１上にＭｇＯの結晶粒子が数個凝集した凝集粒子９２とにより構成するとともに下地誘電体層１３の空隙率を２％〜２０％としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、６５インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰが要求されている。

ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、そのガラス基板の一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯと表現する）からなる保護層とで構成されている。

一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。

前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間にネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）の放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。

このようなＰＤＰにおいて、前面板の誘電体層上に形成される保護層には、放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護すること、アドレス放電を発生させるための初期電子を放出することなどが要求される。イオン衝撃から誘電体層を保護することは、放電電圧の上昇を防ぐ重要な役割であり、またアドレス放電を発生させるための初期電子を放出することは、画像のちらつきの原因となるアドレス放電ミスを防ぐ重要な役割である。

保護層からの初期電子の放出を増加させて画像のちらつきを低減するために、例えばＭｇＯに不純物を添加する例や、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成した例が開示されている（例えば、特許文献１、２、３など参照）。
特開２００２−２６０５３５号公報 特開平１１−３３９６６５号公報 特開２００６−５９７７９号公報

近年、テレビは高精細化が進んでおり、市場では低コスト・低消費電力・高輝度のフルＨＤ（ハイ・ディフィニション）（１９２０×１０８０画素：プログレッシブ表示）ＰＤＰが要求されている。保護層からの電子放出特性はＰＤＰの画質を決定するため、電子放出特性を制御することが非常に重要である。

保護層に不純物を混在させることで電子放出特性を改善しようとする試みが行われている。しかしながら、保護層に不純物を混在させて電子放出特性を改善した場合には、保護層表面に電荷が蓄積されてメモリー機能として使用しようとする際の電荷が時間とともに減少する減衰率が大きくなってしまうため、これを抑えるための印加電圧を大きくする必要があるなどの対策が必要になる。このように保護層の特性として、高い電子放出能を有するとともに、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする、すなわち高い電荷保持特性を有するという、相反する二つの特性を併せ持たなければならないという課題があった。

このような特性を満足させる手段として、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成した例が開示されている。しかしながら、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成した場合には、放電によって酸化ＭｇＯ粒子を核として針状結晶が成長し、針状結晶で覆われたＭｇＯ保護層のスパッタを抑制する効果はあるが、針状結晶が成長していない領域に存在するＭｇＯ保護層のスパッタが促進されてＰＤＰの寿命を低下させるといった課題が発生する。

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低電圧駆動が可能でＭｇＯ保護層のスパッタを抑制した長寿命のＰＤＰを実現することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともに誘電体層に保護層を形成した前面板と、前面板に放電空間を形成するように対向配置した表示電極と交差する方向に設けたアドレス電極とアドレス電極を覆って設けた下地誘電体層と下地誘電体層に設けて放電空間を区画する隔壁とを形成した背面板とを有し、保護層を誘電体層上にＭｇＯにより構成した下地膜と下地膜の上にＭｇＯの結晶粒子が数個凝集した凝集粒子とにより構成するとともに下地誘電体層の空隙率を２％〜２０％としている。

このような構成によれば、電子放出特性と電荷保持特性とを改善して高画質、低電圧を両立し、さらに下地膜のスパッタを抑制して長寿命のＰＤＰを提供することができる。

さらに、凝集粒子は、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあるＭｇＯの結晶粒子からなることが望ましい。このような構成によれば、さらに電子放出特性と電荷保持特性とを改善することができる。

本発明は、電子放出特性を改善するとともに電荷保持特性を改善し、高画質、低電圧を両立した長寿命のＰＤＰを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。

前面板２の前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６と遮光層７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面にＭｇＯなどからなる保護層９が形成されている。

また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図であり、図２は図１と上下反転して示している。図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６と遮光層７がパターン形成されている。走査電極４と維持電極５はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ_２）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。金属バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。

誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと遮光層７とを覆って設けた第１誘電体層８１と、第１誘電体層８１上に形成された第２誘電体層８２の少なくとも２層構成とし、さらに第２誘電体層８２上に保護層９を形成している。

次に、ＰＤＰの製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５と遮光層７とを形成する。これらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂは、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。透明電極４ａ、５ａは薄膜プロセスなどを用いて形成され、金属バス電極４ｂ、５ｂは銀（Ａｇ）材料を含むペーストを所定の温度で焼成して固化している。また、遮光層７も同様に、黒色顔料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色顔料をガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、焼成することにより形成される。

次に、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆うように前面ガラス基板３上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体材料層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆う誘電体層８が形成される。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。

次に、誘電体層８上にＭｇＯからなる下地膜９１を真空蒸着法により形成し、その下地膜９１上に金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した凝集粒子９２をスクリ−ン印刷などを用いて、全面に亘ってほぼ均一に分布するように複数個付着させることにより保護層９を形成している。

以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物（走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８、保護層９）が形成され、前面板２が完成する。

一方、背面板１０は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所定の温度で焼成することによりアドレス電極１２を形成する。次に、アドレス電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にダイコート法などによりアドレス電極１２を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１３を形成する。

なお、前面板２で形成した誘電体層８と同様に下地誘電体層１３を形成する材料である誘電体ペーストもガラス粉末などの誘電体材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料で構成され、バインダの含有などを調整することにより、焼成後の下地誘電体層の空隙率を制御することができる。

本発明に至る実験においては、前記バインダの含有量を調整して下地誘電体層の空隙率を最大５０％まで変化させたＰＤＰを試作・評価した。

次に、下地誘電体層１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングすることにより、隔壁材料層を形成した後、焼成することにより隔壁１４を形成する。ここで、下地誘電体層１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。次に、隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、焼成することにより蛍光体層１５が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材を有する背面板１０が完成する。

このようにして所定の構成部材を備えた前面板２と背面板１０とを走査電極４とアドレス電極１２とが直交するように対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。

ここで、前面板２の誘電体層８を構成する第１誘電体層８１と第２誘電体層８２について詳細に説明する。第１誘電体層８１の誘電体材料は、次の材料組成より構成されている。すなわち、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）を２０重量％〜４０重量％、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種を０．５重量％〜１２重量％、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含んでいる。

なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化コバルト（Ｃｏ_２Ｏ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_７）、酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含ませてもよい。

また、上記以外の成分として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ_２）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を０重量％〜１０重量％など、鉛成分を含まない材料組成が含まれていてもよく、これらの材料組成の含有量に特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。

これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダ成分３０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用、または印刷用の第１誘電体層用ペーストを作製する。

バインダ成分はエチルセルロース、またはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオール、またはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。

次に、この第１誘電体層用ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３にダイコート法あるいはスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜５９０℃で焼成する。

次に、第２誘電体層８２について説明する。第２誘電体層８２の誘電体材料は、次の材料組成より構成されている。すなわち、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）を１１重量％〜２０重量％、さらに、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種を１．６重量％〜２１重量％、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含んでいる。

なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化コバルト（Ｃｏ_２Ｏ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_７）、酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含ませてもよい。

また、上記以外の成分として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ_２）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を０重量％〜１０重量％など、鉛成分を含まない材料組成が含まれていてもよく、これらの材料組成の含有量に特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。

これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダ成分３０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用、または印刷用の第２誘電体層用ペーストを作製する。バインダ成分はエチルセルロース、またはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオール、またはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。

次にこの第２誘電体層用ペーストを用いて第１誘電体層８１上にスクリーン印刷法あるいはダイコート法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５５０℃〜５９０℃で焼成する。

なお、誘電体層８の膜厚については、第１誘電体層８１と第２誘電体層８２とを合わせ、可視光透過率を確保するためには４１μｍ以下が好ましい。第１誘電体層８１は、金属バス電極４ｂ、５ｂの銀（Ａｇ）との反応を抑制するために酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）の含有量を第２誘電体層８２の酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）の含有量よりも多くして２０重量％〜４０重量％としている。そのため、第１誘電体層８１の可視光透過率が第２誘電体層８２の可視光透過率よりも低くなるので、第１誘電体層８１の膜厚を第２誘電体層８２の膜厚よりも薄くしている。

なお、第２誘電体層８２において酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）が１１重量％以下であると着色は生じにくくなるが、第２誘電体層８２中に気泡が発生しやすく好ましくない。また、４０重量％を超えると着色が生じやすくなり透過率をあげる目的には好ましくない。

また、誘電体層８の膜厚が小さいほどＰＤＰ輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を４１μｍ以下に設定し、第１誘電体層８１を５μｍ〜１５μｍ、第２誘電体層８２を２０μｍ〜３６μｍとしている。

このようにして製造されたＰＤＰは、表示電極６に銀（Ａｇ）材料を用いても、前面ガラス基板３の着色現象（黄変）が少なくて、なおかつ、誘電体層８中に気泡の発生などがなく、絶縁耐圧性能に優れた誘電体層８を実現することを確認している。

次に、本発明の実施の形態におけるＰＤＰにおいて、これらの誘電体材料によって第１誘電体層８１において黄変や気泡の発生が抑制される理由について考察する。すなわち、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）を含む誘電体ガラスに酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、または酸化タングステン（ＷＯ_３）を添加することによって、Ａｇ_２ＭｏＯ_４、Ａｇ_２Ｍｏ_２Ｏ_７、Ａｇ_２Ｍｏ_４Ｏ_１３、Ａｇ_２ＷＯ_４、Ａｇ_２Ｗ_２Ｏ_７、Ａｇ_２Ｗ_４Ｏ_１３といった化合物が５８０℃以下の低温で生成しやすいことが知られている。

本発明の実施の形態では、誘電体層８の焼成温度が５５０℃〜５９０℃であることから、焼成中に誘電体層８中に拡散した銀イオン（Ａｇ^＋）は誘電体層８中の酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）と反応して安定な化合物を生成して安定化する。すなわち、銀イオン（Ａｇ^＋）が還元されることなく安定化されるために、凝集してコロイドを生成することがない。したがって、銀イオン（Ａｇ^＋）が安定化することによって、銀（Ａｇ）のコロイド化に伴う酸素の発生も少なくなるため、誘電体層８中への気泡の発生も少なくなる。

一方、これらの効果を有効にするためには、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）を含む誘電体ガラス中に酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）の含有量を０．１重量％以上にすることが好ましいが、０．１重量％以上７重量％以下がさらに好ましい。特に、０．１重量％未満では黄変を抑制する効果が少なく、７重量％を超えるとガラスに着色が起こり好ましくない。

すなわち、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８は、銀（Ａｇ）材料よりなる金属バス電極４ｂ、５ｂと接する第１誘電体層８１では黄変現象と気泡発生を抑制し、第１誘電体層８１上に設けた第２誘電体層８２によって高い光透過率を実現している。その結果、誘電体層８全体として、気泡や黄変の発生が極めて少なく透過率の高いＰＤＰを実現することが可能となる。

次に、本発明による保護層９の構成および製造方法について詳細に説明する。

図３は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図である。図３に示すように、保護層９は、誘電体層８上にＭｇＯからなる下地膜９１を形成し、その下地膜９１上に金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した凝集粒子９２を離散的に散布させ、全面に亘ってほぼ均一に分布するように複数個付着させることにより構成している。

ここで、凝集粒子９２とは、図４に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のもので、固体として大きな結合力を持って結合しているのではなく、静電気やファンデルワールス力などによって複数の一次粒子が集合体の体をなし超音波などの外的刺激により、その一部または全部が一次粒子の状態になる程度で結合しているものである。凝集粒子９２の粒径としては約１μｍ程度のものであり、結晶粒子９２ａとしては、１４面体や１２面体などの７面以上の面を持つ多面体形状を有するのが望ましい。

また、このＭｇＯの結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのＭｇＯ前駆体を焼成して生成する場合、焼成温度や焼成雰囲気を制御することで粒径を制御できる。一般的に、焼成温度は７００℃程度から１５００℃程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００℃以上にすることで、一次粒径を０．３μｍ〜２μｍ程度に制御可能である。さらに、結晶粒子９２ａはＭｇＯ前駆体を加熱することにより得られるが、その生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集またはネッキングと呼ばれる現象により結合した凝集粒子９２を得ることができる。

以上のように、本発明の実施の形態における保護層９は、誘電体層８上にＭｇＯにより構成した下地膜９１を形成するとともに、下地膜９１に金属酸化物からなる複数個の結晶粒子が凝集した凝集粒子９２を全面に亘って分布するように複数個付着させて構成している。このように構成することにより、電子放出特性としての放電遅れ（ｔｓ）を改善し、さらには電荷保持特性をも改善することができるものである。その結果、高精細化により走査線数が増加し、かつセルサイズが小さくなる傾向にあるＰＤＰであっても電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させて、高画質で低電圧駆動のＰＤＰを実現することが可能となる。

一方、前述のように、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成したＰＤＰにおいても近年の高精細で高輝度の表示性能を備えたＰＤＰにおいては、長時間の放電によってイオン衝撃により下地膜９１のスパッタが促進され、放電電圧の上昇や画像のチラツキ発生といった不具合を発生するという課題があった。これらの下地膜９１の放電によるスパッタ量は、放電空間に存在する水分量に影響されて水分量が多い場合にスパッタ量が多くなることがわかった。特に背面板１０を構成する下地誘電体層１３からの水分の放電空間への放出の影響が大きく、下地誘電体層１３の空隙率を制御して放電空間への水分の持込と放電中の放電空間への水分拡散を制御することが重要であることがわかった。

そこで本発明の実施の形態では、下地誘電体層１３に着目し、下地誘電体層１３の空隙率を変えたＰＤＰを作製してそれぞれについて電子放出特性と所定時間放電させた後の下地膜９１のスパッタ量について調べた。なお、下地誘電体層１３の空隙率は下地誘電体層１３を形成する際のペーストにおける樹脂成分の調合割合などを調整することによって変えている。

図５は本発明の実施の形態におけるＰＤＰにおいて下地誘電体層１３の空隙率と下地膜９１のスパッタ量および放電特性との関係を示す図である。図５において、横軸は下地誘電体層１３の空隙率であり、縦軸は下地膜９１のスパッタ量と放電特性としての放電遅れ（ｔｓ値）の変化量を示している。

ここで、下地誘電体層１３の空隙率は下地誘電体層１３の断面ＳＥＭ写真を画像処理することにより測定した。また、所定時間放電させた後の下地膜９１のスパッタ量についても断面ＳＥＭ写真からその掘り込み量を測定した。なお、実験は加速ライフ試験として２万時間相当の放電を行い、その結果としての下地膜９１のスパッタ量と、放電初期のｔｓ値からの変化量とを測定した。

また、電子放出特性としての放電遅れ（ｔｓ）は、特開２００７−４８７３３号公報に記載されている方法を用い、放電時の遅れ時間のうち、統計遅れ時間と呼ばれる放電の発生しやすさの目安となる数値を測定してその逆数を積分することで評価している。この放電時の遅れ時間とは、パルスの立ち上がりから放電が遅れて行われる放電遅れ時間（以下、ｔｓ値と呼称する）を意味する。

図５に示すように、下地誘電体層１３の空隙率によって、下地膜９１のスパッタ量と放電遅れの変化量が大きく変化することがわかる。すなわち、下地誘電体層１３の空隙率の上昇につれて下地膜９１のスパッタ量が増加し、空隙率が２０％を超えるとその増加傾向が顕著になることがわかる。このことは、下地誘電体層１３から放出される水分の量が大きくなることによってスパッタが促進される結果である。

一方、放電遅れ（ｔｓ）の変化、すなわち放電初期に比べて２万時間相当の加速ライフ放電をした後の放電遅れは、下地誘電体層１３の空隙率が小さければ小さいほどその変化が大きいことわかる。これは、下地誘電体層１３の空隙率が小さくなりすぎると、放電空間内に放出される水分量が減少して、保護層９の表面に存在するＯＨ基による欠陥準位が安定的に供給されなくなり、その結果として保護層９表面からの２次電子放出が小さくなり放電が遅れものと考えられる。

表示装置の寿命として１０万時間を必要とする場合、２万時間の加速ライフ放電によるスパッタ量としては２００ｎｍ以下、ｔｓ変化量としては５倍以内が要求される。したがって、下地誘電体層１３の空隙率が２％から２０％の範囲内であれば寿命１０時間を確保することができる。

次に、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの保護層９に用いた結晶粒子９２ａの粒径について説明する。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、平均粒径とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。図６は、凝集粒子９２を構成するＭｇＯの結晶粒子９２ａの粒径を変化させて電子放出性能を調べた実験結果を示す図である。なお、図６および図７において、ＭｇＯの結晶粒子９２ａの粒径は、結晶粒子９２ａをＳＥＭ観察することで測長した。電子放出性能は前述と同様の放電遅れを測定し、粒径が０．１μｍの場合を基準として示している。

図６に示すように、結晶粒子９２ａの粒径が０．６μｍ以下の領域では電子放出性能が急激に低下し、０．９μｍ以上であれば高い電子放出性能が得られることがわかる。

ところで、放電セル内での電子放出数を増加させるためには、保護層９上の単位面積あたりの結晶粒子９２ａの数は多い方が望ましい。しかしながら、本発明者らの実験によれば、前面板２の保護層９と密接に接触する背面板１０の隔壁１４の頂部に相当する部分に結晶粒子９２ａが存在することで、隔壁１４の頂部を破損させ、その材料が蛍光体層１５の上に乗るなどによって、該当するセルが正常に点灯消灯しなくなる現象が発生することがわかった。この隔壁破損の現象は、結晶粒子９２ａが隔壁１４の頂部に対応する部分に存在しなければ発生しにくいことから、付着させる結晶粒子９２ａの数が多くなれば、隔壁１４の破損発生確率が高くなる。

図７は、単位面積当たりに粒径の異なる同じ数の結晶粒子を散布し、隔壁破損の関係を実験した結果を示す図である。図７から明らかなように、結晶粒子９２ａの粒径が２．５μｍ程度に大きくなると隔壁破損の確率が急激に高くなるが、２．５μｍより小さい結晶粒子径であれば、隔壁破損の確率は比較的小さく抑えることができることがわかる。

以上の結果より、結晶粒子が凝集した凝集粒子９２としては粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下のものが望ましいと考えられるが、ＰＤＰとして実際に量産する場合には、結晶粒子の製造上でのばらつきや保護層を形成する場合の製造上でのばらつきを考慮し、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある凝集粒子を使用すれば、上述した本発明の効果を安定的に得られることがわかった。

以上のように本発明の実施の形態におけるＰＤＰによれば、下地膜のスパッタを抑制して、電子放出性能と電荷保持特性が良好なＰＤＰを得ることができ、高精細で高輝度の表示性能を備え、低消費電力で長寿命のＰＤＰを実現することができる。

なお、以上の説明では、下地膜としてＭｇＯを主成分とする場合を例としたが、電子放出性能が金属酸化物の単結晶粒子によって支配的に制御される構成を取るため、ＭｇＯである必要はなくＡｌ₂Ｏ₃などの耐衝撃性に優れる他の材料を用いても構わない。また、本発明の実施の形態では、単結晶粒子としてＭｇＯ粒子を用いて説明したが、この他の単結晶粒子でも、ＭｇＯ同様に高い電子放出性能を持つＳｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ａｌなどの金属の酸化物による結晶粒子を用いても同様の効果を得ることができるため、粒子種としてはＭｇＯに限定されるものではない。

以上のように本発明は、高精細で高輝度の表示性能を備えるとともに長寿命のＰＤＰを実現し、大画面高精細のディスプレイ装置などに有用である。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図 同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図 同ＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図 同ＰＤＰの保護層において、凝集粒子を説明するための拡大図 同ＰＤＰの下地誘電体層の空隙率と電子放出特性と下地膜のスパッタ量との関係を示す図 同ＰＤＰのＭｇＯの結晶粒子の粒径と電子放出性能との関係を示す図 同ＰＤＰの結晶粒子の粒径と隔壁の破損の発生率との関係を示す図

符号の説明

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 透明電極
４ｂ，５ｂ 金属バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ 遮光層
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間
８１ 第１誘電体層
８２ 第２誘電体層
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子

Claims (2)

1. 基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともに前記誘電体層に保護層を形成した前面板と、前記前面板に放電空間を形成するように対向配置した前記表示電極と交差する方向に設けたアドレス電極と前記アドレス電極を覆って設けた下地誘電体層と前記下地誘電体層に設けて前記放電空間を区画する隔壁とを形成した背面板とを有し、前記保護層を前記誘電体層上に酸化マグネシウムにより構成した下地膜と前記下地膜の上に酸化マグネシウムの結晶粒子が数個凝集した凝集粒子とにより構成するとともに前記下地誘電体層の空隙率を２％〜２０％としたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記凝集粒子は、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある酸化マグネシウムの結晶粒子からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。

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