(57)【要約】【課題】発光効率の向上に有効なプラズマディスプレイパネルを提供する。【解決手段】プラズマディスプレイパネルは、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０を備える。前面板２は、誘電体層８と、誘電体層８を覆う保護層９を有する。保護層９は、下地膜９１と下地膜９１の上に配置された複数のＭｇＯ粒子９２、を含む。ＭｇＯ粒子９２は、第１の添加物と第２の添加物、を含む。第１の添加物は、Ａｌ、Ｆ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂｅ、ＣｒおよびＦｅの群から選ばれる少なくとも一種である。第２の添加物は、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃの群から選ばれる少なくとも一種である。ＭｇＯ粒子９２における第１の添加物の重量濃度は、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下である。ＭｇＯ粒子９２における第２の添加物の重量濃度は、１００ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である。【選択図】図３
2014056645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面板と、前記前面板と対向配置された背面板、を備え、
前記前面板は、誘電体層と前記誘電体層を覆う保護層、を有し、
前記保護層は、下地膜と前記下地膜の上に配置された複数のＭｇＯ粒子、を含み、
前記ＭｇＯ粒子は、第１の添加物と第２の添加物、を含み、
前記第１の添加物は、Ａｌ、Ｆ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂｅ、ＣｒおよびＦｅの群から選ばれる少なくとも一種であり、
前記第２の添加物は、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃの群から選ばれる少なくとも一種であり、
前記ＭｇＯ粒子における前記第１の添加物の重量濃度は、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であり、
前記ＭｇＯ粒子における前記第２の添加物の重量濃度は、１００ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である、
プラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
前面板と、
前記前面板と対向配置された背面板と、を備え、
前記前面板は、表示電極と前記表示電極を覆う誘電体層と前記誘電体層を覆う保護層とを有し、
前記保護層は、下地膜と前記下地膜の上に配置された複数のＭｇＯ粒子を含み、
前記ＭｇＯ粒子は、紫外線または電子線の照射により可視光を発し、
可視光の１／ｅ減衰時間は、０．１μｓ以上、２００ｍｓ以下である、
プラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記ＭｇＯ粒子は、立方体形状であり、さらに、平均粒径が１０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である、
請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、表示デバイスなどに用いられるプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）の保護層として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）結晶粒子を含む技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３４７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、発光効率の向上に有効なＰＤＰを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示におけるＰＤＰは、前面板と、前面板と対向配置された背面板、を備える。前面板は、誘電体層と誘電体層を覆う保護層、を有する。保護層は、下地膜と下地膜の上に配置された複数のＭｇＯ粒子、を含む。ＭｇＯ粒子は、第１の添加物と第２の添加物、を含む。第１の添加物は、Ａｌ、Ｆ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂｅ、ＣｒおよびＦｅの群から選ばれる少なくとも一種である。第２の添加物は、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃの群から選ばれる少なくとも一種である。ＭｇＯ粒子における第１の添加物の重量濃度は、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下である。ＭｇＯ粒子における第２の添加物の重量濃度は、１００ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である。
【０００６】
本開示における他のＰＤＰは、前面板と、前面板と対向配置された背面板、を備える。前面板は、誘電体層と誘電体層を覆う保護層、を有する。保護層は、下地膜と下地膜の上に配置された複数のＭｇＯ粒子、を含む。ＭｇＯ粒子は、紫外線または電子線の照射により可視光を発する。可視光の１／ｅ減衰時間は０．１μｓ以上、２００ｍｓ以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示におけるＰＤＰは、発光効率の向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＰＤＰを前面板側から見た正面図である。
【図２】ＰＤＰの構造を示す分解斜視図である。
【図３】前面板の構造を示す概略断面図である。
【図４】ＭｇＯ粒子における準位を示す図である。
【図５】ＭｇＯ粒子のルミネッセンスの発光減衰時間と減衰率の関係を示す図である。
【図６】保護層の形成方法を示すフローチャートである。
【図７】点灯電圧と発光効率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施の形態が詳細に説明される。実施の形態の説明には、適宜図面が参照される。但し、必要以上に詳細な説明は、省略される場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細な説明や、実質的に同一の構成についての重複した説明は、省略される場合がある。説明が冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。発明者らは、特許請求の範囲に記載された主題が本開示によって限定されることを意図しない。
【００１１】
（実施の形態）
［１．ＰＤＰ１の構成］
本実施の形態のＰＤＰ１は、交流面放電型ＰＤＰである。図１および図２に示されるように、ＰＤＰ１は前面板２と、前面板２と対向して配置された背面板１０を備える。前面板２の外周部と背面板１０の外周部とは、ガラスフリットなどからなる封着材４０によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間には、Ｎｅ（ネオン）およびＸｅ（キセノン）などの放電ガスが、５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００１２】
［１−１．前面板２］
図２および図３に示されるように、前面板２は、前面ガラス基板３を含む。複数の表示電極６が、前面ガラス基板３上に配置されている。それぞれの表示電極６は、前面ガラス基板３の長辺と平行に配置されている。それぞれの表示電極６は、一つの走査電極４と一つの維持電極５とを有する。走査電極４と維持電極５との間が放電ギャップである。走査電極４は、前面ガラス基板３上に配置された透明電極４ａと、透明電極４ａ上に配置されたバス電極４ｂとを含む。維持電極５は、前面ガラス基板３上に配置された透明電極５ａと、透明電極５ａ上に配置されたバス電極５ｂとを含む。前面板２は、表示電極６を被覆する誘電体層８を含む。前面板２は、誘電体層８を被覆する保護層９を含む。保護層９については、後に詳細に説明される。なお、前面板２は、ブラックストライプ７を含んでもよい。ブラックストライプ７は、明るい環境におけるコントラストが改善する。
【００１３】
［１−２．背面板１０］
図２に示されるように、背面板１０は、背面ガラス基板１１を含む。複数のアドレス電極１２が、背面ガラス基板１１上に配置されている。それぞれのアドレス電極１２は、表示電極６と直交する方向に配置されている。背面板１０は、アドレス電極１２を被覆する下地誘電体層１３を含む。下地誘電体層１３上には複数の隔壁１４が、設けられている。隔壁１４は、所定の高さを有する。隔壁１４は、放電空間を区切る。隔壁１４は、アドレス電極１２と平行に配置された縦隔壁２４と、表示電極６と平行に配置された横隔壁２６とを含む。隔壁１４によって区切られた一つの領域が、一つの放電セルである。背面板１０は、蛍光体層１５を含む。蛍光体層１５は、下地誘電体層１３の表面および隔壁１４の側面に配置されている。蛍光体層１５は、赤色光を発する赤色蛍光体層１５１、青色光を発する青色蛍光体層１５２および緑色光を発する緑色蛍光体層１５３を含む。赤色蛍光体層１５１、青色蛍光体層１５２および緑色蛍光体層１５３は、紫外線によって励起される発光中心を有する。
【００１４】
［２．ＰＤＰ１の製造方法］
［２−１．前面板２の製造方法］
［２−１−１．表示電極６］
フォトリソグラフィ法によって、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５が形成される。まず、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明電極４ａ、５ａが形成される。
【００１５】
次に、バス電極４ｂ、５ｂが形成される。バス電極４ｂ、５ｂの材料には、銀（Ａｇ）粒子、複数の銀粒子を結着させるためのガラスフリット、感光性樹脂および溶剤などを含む感光性電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、電極ペーストが、透明電極４ａ、５ａが形成された前面ガラス基板３に塗布される。次に、乾燥炉によって、電極ペーストが、例えば１００℃から２５０℃の温度範囲で乾燥される。乾燥によって、電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、例えば、複数の矩形パターンが形成されたフォトマスクを介して、電極ペーストが露光される。
【００１６】
次に、電極ペーストが現像される。ポジ型の感光性樹脂が用いられた場合は、露光された部分が除去される。残存した電極ペーストが電極パターンである。最後に、焼成炉によって、例えば４００℃から５５０℃の温度範囲で、電極パターンが焼成される。焼成によって、電極パターン中の感光性樹脂が除去される。焼成によって、電極パターン中のガラスフリットが溶ける。溶けたガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。以上の工程によって、バス電極４ｂ、５ｂが形成される。
【００１７】
上述の方法の他、フォトレジストを用いてパターニングすることもできる。フォトレジストを用いる場合、スパッタ法、蒸着法などにより、金属膜を形成する方法が用いられる。
【００１８】
前面板２がブラックストライプ７を含む場合は、誘電体層８の形成前に、ブラックストライプ７を形成することがこのましい。ブラックストライプ７は、一例として、フォトリソグラフィ法によって形成される。ブラックストライプ７の材料には、黒色顔料を含む感光性ペーストなどが用いられる。
【００１９】
［２−１−２．誘電体層８］
誘電体層８の材料には、誘電体ガラスフリット、樹脂および溶剤などを含む誘電体ペーストが用いられる。まずダイコート法などによって、誘電体ペーストが所定の厚みで前面ガラス基板３上に塗布される。塗布された誘電体ペーストは、走査電極４および維持電極５を被覆する。次に、乾燥炉によって、誘電体ペーストが、例えば１００℃から２５０℃の温度範囲で乾燥される。乾燥によって、誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、例えば４００℃から５５０℃の温度範囲で、誘電体ペーストが焼成される。焼成によって、誘電体ペースト中の樹脂が除去される。焼成によって、誘電体ガラスフリットが溶ける。溶けた誘電体ガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。以上の工程によって、誘電体層８が形成される。
【００２０】
上述の方法の他、スクリーン印刷法、スピンコート法などを用いることができる。また、誘電体ペーストを用いずに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって、誘電体層８となる膜を形成することもできる。
【００２１】
次に、誘電体層８上に保護層９が形成される。保護層９の形成方法については、後に詳細に説明される。
【００２２】
以上の工程によって、前面板２が完成する。
【００２３】
［２−２．背面板１０の製造方法］
［２−２−１．アドレス電極１２］
フォトリソグラフィ法によって、背面ガラス基板１１上に、アドレス電極１２が形成される。アドレス電極１２の材料には、導電体としての銀（Ａｇ）粒子、複数の銀粒子を結着させるガラスフリット、感光性樹脂および溶剤などを含むアドレス電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、アドレス電極ペーストが所定の厚みで背面ガラス基板１１上に塗布される。次に、乾燥炉によって、例えば１００℃から２５０℃の温度範囲でアドレス電極ペーストが乾燥される。乾燥によって、アドレス電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、例えば、複数の矩形パターンが形成されたフォトマスクを介して、アドレス電極ペーストが露光される。次に、アドレス電極ペーストが現像される。ポジ型の感光性樹脂が用いられた場合は、露光された部分が除去される。残存したアドレス電極ペーストがアドレス電極パターンである。最後に、焼成炉によって、例えば４００℃から５５０℃の温度範囲で、アドレス電極パターンが焼成される。焼成によって、アドレス電極パターン中の感光性樹脂が除去される。焼成によって、アドレス電極パターン中のガラスフリットが溶ける。溶けたガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。以上の工程によって、アドレス電極１２が形成される。
【００２４】
上述の方法の他、フォトレジストを用いてパターニングすることもできる。フォトレジストを用いる場合、スパッタ法、蒸着法などにより、金属膜を形成する方法が用いられる。
【００２５】
［２−２−２．下地誘電体層１３］
下地誘電体層１３の材料には、ガラスフリット、フィラー、樹脂および溶剤などを含む下地誘電体ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、下地誘電体ペーストが所定の厚みで背面ガラス基板１１上に塗布される。塗布された下地誘電体ペーストは、アドレス電極１２を被覆する。次に、乾燥炉によって、例えば１００℃から２５０℃の温度範囲で下地誘電体ペーストが乾燥される。乾燥によって、下地誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、例えば４００℃から５５０℃の温度範囲で、下地誘電体ペーストが焼成される。焼成によって、下地誘電体ペースト中の樹脂が除去される。また、焼成によって、ガラスフリットが溶ける。一方、焼成によっても、フィラーは溶けない。溶けたガラスフリットは、焼成後に再びガラス成分となる。つまり、下地誘電体層１３は、フィラーがガラス成分中に分散した構成である。以上の工程によって、下地誘電体層１３が形成される。スクリーン印刷法の他にも、スピンコート法、ダイコート法などを用いることができる。
【００２６】
［２−２−３．隔壁１４］
フォトリソグラフィ法によって、隔壁１４が形成される。隔壁１４の材料には、フィラー、フィラーを結着させるためのガラスフリット、感光性樹脂、溶剤などを含む隔壁ペーストが用いられる。まず、ダイコート法などによって、隔壁ペーストが所定の厚みで下地誘電体層１３上に塗布される。次に、乾燥炉によって、例えば１００℃から２５０℃の温度範囲で隔壁ペーストが乾燥される。乾燥によって、隔壁ペースト中の溶剤が除去される。次に、例えば井桁パターンのフォトマスクを介して、隔壁ペーストが露光される。次に、隔壁ペーストが現像される。ポジ型の感光性樹脂が用いられた場合は、露光された部分が除去される。残存した隔壁ペーストが隔壁パターンである。最後に、焼成炉によって、例えば５００℃から６００℃の温度範囲で隔壁パターンが焼成される。焼成によって、隔壁パターン中の感光性樹脂が除去される。焼成によって、隔壁パターン中のガラスフリットが溶ける。一方、焼成によっても、フィラーは溶けない。溶けたガラスフリットは、焼成後に再びガラス成分となる。つまり、隔壁１４は、フィラーがガラス成分中に分散した構成である。以上の工程によって、隔壁１４が形成される。
【００２７】
［２−２−４．蛍光体層１５］
蛍光体層１５の材料には、蛍光体粒子、バインダおよび溶剤などを含む蛍光体ペーストが用いられる。まず、ディスペンス法などによって、蛍光体ペーストが所定の厚みで隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に塗布される。次に、乾燥炉によって、蛍光体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、蛍光体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、蛍光体ペースト中の樹脂が除去される。以上の工程によって、蛍光体層１５が形成される。ディスペンス法の他にも、スクリーン印刷法などを用いることができる。
【００２８】
以上の工程によって、背面板１０が完成する。
【００２９】
［２−３．前面板２と背面板１０との組立方法］
まず、ディスペンス法によって、背面板１０の周囲に封着材４０が形成される。封着材４０の材料には、ガラスフリット、バインダおよび溶剤などを含む封着ペーストが用いられる。次に乾燥炉によって、封着ペースト中の溶剤が除去される。次に、表示電極６とアドレス電極１２とが直交するように、前面板２と背面板１０とが対向配置される。次に、前面板２と背面板１０の周囲が封着材４０で封着される。最後に、放電空間にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスが封入される。
【００３０】
［３．保護層９の詳細］
図３に示されるように、保護層９は、下地膜９１と複数のＭｇＯ粒子９２を含む。下地膜９１は、一例として、ＭｇＯ膜である。下地膜９１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）などを不純物として含有してもよい。本開示においては、複数のＭｇＯ粒子９２が、下地膜９１上に分散して設けられている。複数のＭｇＯ粒子９２は、下地膜９１における表示領域に相当する領域の全面に亘って設けられていると好ましい。ＰＤＰ１の面内での電気特性のばらつきが低減するからである。さらに、複数のＭｇＯ粒子９２は、下地膜９１上に均一に分散していると、より好ましい。ＰＤＰ１の面内での電気特性のばらつきがより低減するからである。均一とは、一つの放電セルあたりのＭｇＯ粒子９２の付着個数が実質的に同数であることである。さらに、一つの放電セルに、ＭｇＯ粒子９２が１個以上設けられていることが好ましい。ＭｇＯ粒子９２の効果がおよばない放電セルがなくなるからである。
【００３１】
［３−１．ＭｇＯ粒子９２の詳細］
ＭｇＯ粒子９２は、第１の添加物と第２の添加物を含む。第１の添加物は、アルミニウム（Ａｌ）、フッ素（Ｆ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、クロム（Ｃｒ）および鉄（Ｆｅ）の群から選ばれる少なくとも一種である。第２の添加物は、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）およびスカンジウム（Ｓｃ）の群から選ばれる少なくとも一種である。ＭｇＯ粒子９２における第１の添加物の重量濃度は、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下である。ＭｇＯ粒子９２おける第２の添加物の重量濃度は、１００ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である。
【００３２】
図４に示されるように、ＭｇＯ粒子９２は、電子トラップ準位とホールトラップ準位を有する。電子トラップ準位は、相対的に浅い電子トラップ準位および相対的に深い電子トラップ準位を含む。相対的に浅い電子トラップ準位は、概ね１ｅＶ未満である。相対的に深い電子トラップ準位は、概ね１ｅＶ〜２ｅＶである。相対的に浅い電子トラップ準位には、電子が捕獲されている。相対的に浅い電子トラップ準位に捕獲された電子は、熱エネルギーによって励起される。励起された電子は、ＭｇＯ粒子９２から放出される。
【００３３】
［３−１−１．第１の添加物］
図４に示されるように、第１の添加物は、ＭｇＯ粒子９２の禁制帯において、ホールトラップ準位を形成する。ホールトラップ準位には、ホール（正孔）が捕獲されている。電子トラップ準位に捕獲されている電子は、ホールトラップ準位に捕獲されているホールと再結合する機会を有する。つまり、ホールトラップ準位を減らすことによって、電子トラップ準位に捕獲されている電子の再結合確率が下がる。よって、電子トラップ準位にある電子の滞在寿命が長くなる。その結果、電子トラップ準位からの電子放出確率が上がる。
【００３４】
第１の添加物の重量濃度が５０ｐｐｍを超えると、ホールトラップ準位が多すぎて、電子の滞在寿命が短くなる。つまり、電子放出能力が低下する。また、第１の添加物の重量濃度の下限値は０ｐｐｍを超える。０ｐｐｍを超える濃度とは、分析機の測定限界値を意味する。
【００３５】
ＭｇＯ粒子９２は、重量濃度として第１の添加物を、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下含むことによって、電子トラップ準位に捕獲された電子の滞在寿命が長くなる。
【００３６】
［３−１−２．第２の添加物］
図４に示されるように、第２の添加物は、ＭｇＯ粒子９２の禁制帯において、相対的に深い電子トラップ準位を作る。電子トラップ準位には、電子が捕獲されている。相対的に深い電子トラップ準位に捕獲された電子は、熱エネルギーによって励起されにくい。つまり、第２の添加物は、ＭｇＯ粒子９２に高い熱電子放出能力を与えるものではない。一方、相対的に深い電子トラップ準位に捕獲された電子は、保護層９に発生する電界によって、ＭｇＯ粒子９２から放出されやすい。つまり、第２の添加物によって、ＭｇＯ粒子９２は電界電子放出能力を備える。電界電子放出は、維持放電時に利用される。なお、第２の添加物によって作られた電子トラップ準位は、ホールトラップ準位より浅い位置にある。
【００３７】
第２の添加物の重量濃度が１００ｐｐｍ未満であると、相対的に深い電子トラップ準位が不足する。つまり、電界電子放出能力が不足する。つまり、維持放電時の電子放出が減少する。よって、発光効率の向上が期待できない。一方、第２の添加物が増加すると導電性が増加し、重量濃度として１０００ｐｐｍを超えると、十分な電荷保持能力を維持できなくなる点で不具合が発生する。
【００３８】
［３−２．ＭｇＯ粒子９２の残光特性］
ＭｇＯ粒子９２は、ルミネッセンス効果を有する。具体的には、ＭｇＯ粒子９２は、紫外線または電子線の照射により可視光を発する。可視光の１／ｅ減衰時間は、０．１μｓ以上、２００ｍｓ以下が好ましい。図５に示されるように、本開示におけるＭｇＯ粒子９２の１／ｅ減衰時間は、約７０ｍｓである。なお、ｅは、自然対数の底である。本開示において、可視光とは、概ね波長３５０ｎｍから５５０ｎｍの範囲の光を意味する。電子トラップ準位が浅い場合、捕獲された電子は熱的に伝導帯へ励起される。つまり、バンド内に存在する発光センターと伝導帯を通して相互作用する。よって、発光センターからの発光は、なだらかな減衰となる。つまり、減衰時間が長くなる。一方、電子トラップ準位が深い場合は、トラップ電子は熱的には伝導帯へ励起されない。つまり、発光センターと相互作用しない。よって、発光センターからの発光は単調な指数関数的減衰となる。つまり、減衰時間が短くなる。
【００３９】
残光特性の評価は、一例として、以下の条件で行われた。光源には、発光波長１４６ｎｍのエキシマランプ（ウシオ電機株式会社製）が用いられた。エキシマランプは、サンプルから上方に１００ｍｍの位置に設置された。ターボ分子ポンプによって、真空チャンバー内の圧力は、１×１０-2Ｐａに保たれた。ディテクターには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）一体型で波長範囲２００ｎｍから８００ｎｍの分光器（浜松ホトニクス株式会社製）が用いられた。入射光の波長が、１４６ｎｍであるため、発光は、サンプルのほぼ最表面から生じていると考えられる。
【００４０】
可視光の１／ｅ減衰時間が０．１μｓ未満であると、ＭｇＯ粒子が十分な結晶状態を有しておらず、多数のトラップ準位が生成されていることを意味する。この場合、不要な遷移により、電界電子放出に至る確率が減少してしまう。よって、発光効率の向上が期待できない。一方、可視光の１／ｅ減衰時間が２００ｍｓを超えると、相対的に浅い電子トラップ準位が支配的になっていることを意味する。つまり、放電前に大半の電子が放出され、維持放電時の電子放出が減少する。よって、発光効率の向上が期待できない。
【００４１】
［３−３．ＭｇＯ粒子９２の形状］
ＭｇＯ粒子９２は、立方体形状であることが好ましい。「立方体形状」とは、幾何学的な意味での厳密な立方体を指すものではない。本開示において、「立方体形状」とは、電子顕微鏡の画像などを目視で観察することにより、おおよそ立方体と認識可能な形状を指す。ＭｇＯ粒子９２が立方体形状を有することによって、電界電子放出能力がさらに向上する。立方体形状の辺や頂点において、電界が強まるからである。
【００４２】
また、ＭｇＯ粒子９２は、平均粒径が１０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒径は、複数のＭｇＯ粒子９２を電子顕微鏡で観察することによって、測定される。
【００４３】
ＭｇＯ粒子９２の平均粒径が、１０ｎｍ未満であると、凝集抑制が困難になり、実効的な辺や頂点が減少してしまう点で不具合が発生する。
【００４４】
ＭｇＯ粒子９２を同じ被覆率で散布する場合、ＭｇＯ粒子９２の粒径が大きい方が、散布されたＭｇＯ粒子９２の個数が少ないことを意味する。したがって、電界電子放出能力の向上に有効な辺や頂点の数が減少してしまう。ＭｇＯ粒子９２の平均粒径が、４００ｎｍを超えると、電界電子放出能力の向上に有効な辺や頂点の数を十分に得られなくなる。
つまり、電界による電子放出効果が減少する。よって、発光効率の向上が期待できない。
【００４５】
なお、電子顕微鏡としては、一例として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が上げられる。例えば、日立製作所社製Ｓ−３１００などである。ＳＥＭの観察条件である、加速電圧、ワーキングディスタンスなどは、ＳＥＭやサンプルの状態などによって適宜設定される。
【００４６】
［３−４．ＭｇＯ粒子９２の作製方法］
本開示にかかるＭｇＯ粒子９２は、例えば、熱分解法や気相法によって作製される。
【００４７】
［３−４−１．熱分解法］
熱分解法は、以下の工程を含む。焼成炉などによって、水酸基や炭酸基を有するＭｇＯ前駆体が焼成される。焼成によって水酸基や炭酸基などがＭｇＯ前駆体から除去される。その結果、ＭｇＯ粗粒子が作製される。ＭｇＯ粗粒子は、ＭｇＯ結晶の一次粒子が多数凝集したものである。次に、ジェットミルなどによって、ＭｇＯ粗粒子が粉砕される。粉砕されることによって、平均粒径が小さいＭｇＯ粒子９２が作製される。
【００４８】
なお、ＭｇＯ前駆体は、液相法によって、生成される。よって、ＭｇＯ前駆体自体が一次粒子の凝集体である。また、ＭｇＯ前駆体としては、種々のマグネシウム化合物が用いられる。例えば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウムなどを用いることができる。
【００４９】
また、ＭｇＯ前駆体が不純物を多く含むと、作製されるＭｇＯ粒子９２に意図しない不純物が混入する場合がある。すなわち、ＭｇＯ粒子９２の特性がばらつく場合がある。よって、ＭｇＯ前駆体の不純物は少ないほうが好ましい。具体的には、ＭｇＯ粒子９２に残留する不純物の合計量は、１ｐｐｍ以下が好ましい。一方、第１の添加物および第２の添加物は、ＭｇＯ前駆体に添加されることが好ましい。ＭｇＯ前駆体への添加量は、ＭｇＯ粒子９２の作製条件などによって適宜調整される。
【００５０】
焼成炉には、抵抗加熱炉などが用いられる。焼成炉は、開放型、またはガス供給型のいずれも用いられ得る。なお、酸化性雰囲気での焼成は、ＭｇＯ前駆体に含まれる不純物を酸化物のガスとして除去することを容易にする。よって、焼成時の雰囲気は、大気や、酸素が好ましい。焼成温度は、７００°Ｃから１５００°Ｃの範囲である。１２００℃程度が最も好ましい。焼成時間は、温度にもよるが、１時間から１０時間程度である。例えば、温度が１２００°Ｃ程度の場合には５時間程度が適当である。焼成炉の昇温速度は、５°Ｃ／ｍｉｎから１０°Ｃ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００５１】
上述の工程によって、ＭｇＯ粗粒子が作製される。ＭｇＯ粗粒子の平均粒径は１．０μｍから４．０μｍの範囲である。
【００５２】
なお、本開示において、粉砕とは、一次粒子が多数凝集したＭｇＯ粗粒子を所定の平均粒径のＭｇＯ粒子９２になるようにほぐすことである。よって、ＭｇＯ粒子９２の平均粒径は、ＭｇＯ結晶の一次粒子の大きさから、ＭｇＯ結晶の一次粒子が複数凝集したときの大きさまで変動してもよい。なお、粉砕によって、ＭｇＯ結晶の一次粒子の粒径は、ほとんど変化しない。
【００５３】
次に、ジェットミルによってＭｇＯ粗粒子が粉砕される。ジェットミルは円筒状のチャンバーを有する。チャンバーには複数の粉砕ノズルが配置されている。粉砕ノズルからは、圧縮空気がチャンバーに導入される。よって、ＭｇＯ粗粒子同士が衝突などすることによって、粉砕される。さらに、ジェットミルには、分級機が備えられている。したがって、所定の粒径のＭｇＯ粒子９２を取り出すことができる。
【００５４】
［３−４−２．気相法］
気相法は、マグネシウム蒸気を気相において酸化する方法である。マグネシウム蒸気は、金属状態のマグネシウムを沸点以上に加熱することによって発生する。気相法は、学会誌「材料」の第３６巻  第４１０号の「気相法によるマグネシア粉末の合成とその性質」などで知られている。
【００５５】
平均粒径が２００ｎｍ以上の立方体形状のＭｇＯ粒子９２を作製する場合には、マグネシウム蒸気を発生させる際の加熱温度を高くする。つまり、マグネシウムと酸素が反応する火炎の長さを長くする。火炎と周囲との温度差が大きくなることによって、より粒径の大きいＭｇＯ粒子９２が得られる。
【００５６】
［３−５．保護層９の形成方法］
保護層９は、誘電体層８上に形成される。図６に示されるように、ステップ１では、誘電体層８上に、下地膜９１が形成される。下地膜９１の材料には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼結体が用いられる。成膜方法は、例えば、真空蒸着法が用いられる。具体的には、真空チャンバー内で原材料に電子ビームを照射することにより、原材料を蒸発させ誘電体層８上に付着させる。主としてＭｇＯからなる下地膜９１が誘電体層８上に形成される。下地膜９１の膜厚は、一例として、５００ｎｍから１０００ｎｍ程度である。
【００５７】
ステップ２では、ＭｇＯペースト膜が形成される。材料には、例えば、複数のＭｇＯ粒子９２が有機樹脂成分と希釈溶剤とともに混錬されたＭｇＯペーストが用いられる。方法は、例えば、スクリーン印刷法が用いられる。具体的には、ＭｇＯペーストが下地膜９１上の全面に亘って塗布されることにより、ＭｇＯペースト膜が形成される。ＭｇＯペースト膜の膜厚は、一例として、５μｍから２０μｍ程度である。なお、下地膜９１上にＭｇＯペースト膜を形成する方法として、スクリーン印刷法以外に、スプレー法、スピンコート法、ダイコート法、スリットコート法なども用いることができる。
【００５８】
ステップ３では、ＭｇＯペースト膜が乾燥される。加熱乾燥炉などにより、ＭｇＯペースト膜が所定の温度で加熱される。温度範囲は、一例として、１００°Ｃから１５０°Ｃ程度である。加熱により、ＭｇＯペースト膜から溶剤成分が除去される。熱乾燥炉の他には、真空乾燥装置などが用いられ得る。
【００５９】
ステップ４では、乾燥後のＭｇＯペースト膜が焼成される。焼成炉などにより、ＭｇＯペースト膜が所定の温度で加熱される。温度範囲は、一例として、４００°Ｃから５００°Ｃ程度である。焼成時の雰囲気は特に限定されない。例えば、大気、酸素、窒素などが用いられる。加熱により、ＭｇＯペースト膜から、有機樹脂成分が除去される。なお、有機樹脂成分を含まないＭｇＯペーストが用いられた場合は、焼成が不要の場合がある。
【００６０】
以上の工程によって、複数のＭｇＯ粒子９２が下地膜９１上に分散して設けられる。
【００６１】
［４．評価］
複数の条件で、ＰＤＰ１が作製された。その後、ＰＤＰ１の性能が評価された。作製されたＰＤＰ１は、４２インチクラスのハイビジョンテレビに適合するものである。ＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０と、を備える。また、前面板２と背面板１０の外周部は、封着材４０で封着されている。前面板２は、表示電極６と誘電体層８と保護層９とを有する。背面板１０は、アドレス電極１２と、下地誘電体層１３と、隔壁１４と、蛍光体層１５とを有する。ＰＤＰ１には、Ｘｅの含有量が１５体積％のＮｅ−Ｘｅ系の混合ガスが、６０ｋＰａの内圧で封入された。また、表示電極６と表示電極６との電極間距離は、０．０６ｍｍであった。隔壁１４の高さは０．１５ｍｍ、隔壁１４と隔壁１４との間隔（セルピッチ）は０．１５ｍｍであった。
【００６２】
本評価におけるパラメータは、保護層９の構成である。保護層９は、サンプル１からサンプル７が準備された。サンプル１は、ＭｇＯ粒子９２を有さない保護層９を備えたＰＤＰ１である。つまり、サンプル１の保護層９は、下地膜９１のみである。サンプル２からサンプル４における保護層９は、下地膜９１上に、ＭｇＯ粒子９２が分散して設けられている。サンプル２からサンプル４におけるＭｇＯ粒子９２は、第１の添加物と第２の添加物を有さない。サンプル２からサンプル４におけるＭｇＯ粒子９２は、７面以上の面を有する多面体である。サンプル２からサンプル４におけるＭｇＯ粒子９２の平均粒径は、１．２μｍである。
【００６３】
なお、サンプル２からサンプル４におけるＭｇＯ粒子９２のフォトルミネッセンスは、可視光の１／ｅ減衰時間が２００ｍｓを超えている。
【００６４】
サンプル５からサンプル７における保護層９は、下地膜９１上に、ＭｇＯ粒子９２が分散して設けられている。サンプル５からサンプル７におけるＭｇＯ粒子９２は、第１の添加物としてＡｌを１０ｐｐｍと、第２の添加物としてＳｉを５００ｐｐｍ含む。サンプル５からサンプル７におけるＭｇＯ粒子９２は、立方体形状を有する。サンプル５からサンプル７におけるＭｇＯ粒子９２の平均粒径は、１００ｎｍである。
【００６５】
なお、サンプル５からサンプル７におけるＭｇＯ粒子９２の、フォトルミネッセンスは、可視光の１／ｅ減衰時間が約７０ｍｓである。
【００６６】
図７に示されるように、縦軸の発光効率は、サンプル１の発光効率を１とした場合の値である。横軸の点灯電圧は、ＰＤＰ１の維持放電が発生する電圧である。サンプル２からサンプル４の点灯電圧は、２９０Ｖから３００Ｖの範囲である。サンプル２からサンプル４の発光効率は、１．０５から１．１の範囲である。
【００６７】
一方、サンプル５からサンプル７の点灯電圧は、２５０Ｖから２８０Ｖの範囲である。サンプル５からサンプル７の発光効率は、１．３５から１．４の範囲である。つまり、サンプル５からサンプル７の保護層９を有するＰＤＰ１は、発光効率が向上している。なおサンプル２から７のＭｇＯ粒子９２の被覆率は８％であり、この時のサンプル２からサンプル７の全光線透過率は同程度であり、発光取り出し効率変化は十分小さく、発光効率向上への影響は小さい。被覆率とは、１個の放電セルの領域において、ＭｇＯ粒子９２が付着している面積ａを１個の放電セルの面積ｂの比率で表したものである。つまり、被覆率（％）＝ａ／ｂ×１００の式により計算されたものである。測定方法としては、例えば、隔壁１４により区切られた１個の放電セルに相当する領域がカメラにより撮像される。次に、撮像された画像が、ｘ×ｙの１セルの大きさにトリミングされる。次に、トリミング後の画像が白黒データに２値化される。次に、２値化されたデータに基づきＭｇＯ粒子９２による黒エリアの面積ａを求める。最後に、被覆率が、ａ／ｂ×１００の式により計算される。
【００６８】
［５．効果等］
本開示におけるＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０を備える。前面板２は、誘電体層８と、誘電体層８を覆う保護層９とを有する。保護層９は、下地膜９１と下地膜９１の上に配置された複数のＭｇＯ粒子９２とを含む。ＭｇＯ粒子９２は、第１の添加物と第２の添加物、を含む。第１の添加物は、Ａｌ、Ｆ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂｅ、ＣｒおよびＦｅの群から選ばれる少なくとも一種である。第２の添加物は、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃの群から選ばれる少なくとも一種である。ＭｇＯ粒子９２における第１の添加物の重量濃度は、０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下である。ＭｇＯ粒子９２における第２の添加物の重量濃度は、１００ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である。
【００６９】
本構成によれば、電子トラップ準位に捕獲された電子の滞在寿命が長くなる。また、電界によって放出される電子が多くなる。よって、維持放電における発光効率の向上に有効である。
【００７０】
本開示における他のＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０を備える。前面板２は、誘電体層８と、誘電体層８を覆う保護層９とを有する。保護層９は、下地膜９１と下地膜９１の上に配置された複数のＭｇＯ粒子９２とを含む。ＭｇＯ粒子９２は、紫外線または電子線の照射により可視光を発する。可視光の１／ｅ減衰時間は０．１μｓ以上、２００ｍｓ以下である。
【００７１】
本構成によれば、電界によって放出される電子が多くなる。よって、維持放電における発光効率の向上に有効である。
【００７２】
なお、ＭｇＯ粒子９２は、立方体形状であり、さらに、平均粒径が１０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である、ことが好ましい。
【００７３】
本構成によれば、電界によって放出される電子がさらに多くなる。よって、維持放電における発光効率の向上にさらに有効である。
【００７４】
なお、本開示の保護層９は、さらに、熱電子放出能力を向上させる構成を備えてもよい。アドレス放電時の放電ミスが低減されるからである。例えば、複数のＭｇＯ結晶粒子が凝集した凝集粒子などが上げられる。
【００７５】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態が説明された。そのために、添付図面および詳細な説明が提供された。
【００７６】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。上記技術を例示するためである。よって、必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００７７】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものである。よって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本開示の技術は、表示デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００７９】
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    バス電極
５    維持電極
６    表示電極
７    ブラックストライプ
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
２４    縦隔壁
２６    横隔壁
４０    封着材
９１    下地膜
９２    ＭｇＯ粒子
１５１    赤色蛍光体層
１５２    青色蛍光体層
１５３    緑色蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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