(57)【要約】【課題】本発明は、駆動電圧の低減と、アドレス放電遅れの低減を両立させるプラズマディスプレイパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】表示電極１２、１３を誘電体層１４で被覆した前面板１０が、放電空間を挟んで背面板２０と対向して封着されたプラズマディスプレイパネルであって、  前記誘電体層上に形成され、主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子１５ａが配設された微粒子層１５と、  該微粒子層上に形成された酸化カルシウムを含む保護層１６と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示電極を誘電体層で被覆した前面板が、放電空間を挟んで背面板と対向して封着されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記誘電体層上に形成され、主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子が配設された微粒子層と、
該微粒子層上に形成された酸化カルシウムを含む保護層と、を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
前記微粒子は、前記誘電体層の表面より沈み込むように前記誘電体層にめり込んで形成された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。
【請求項３】
前記保護層は、酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの複合材料又は酸化カルシウムで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
前面板と背面板が対向して封着されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
表面上に誘電体層が形成された前記前面板用のガラス基板を用意する工程と、
主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子を溶媒に分散させた分散液を、前記誘電体層の表面に分散散布する工程と、
前記ガラス基板を、前記誘電体層の軟化点以上の温度で焼成し、前記誘電体層上に微粒子層を形成する工程と、
前記微粒子層上に、酸化カルシウムを含む保護層を形成する保護層形成工程と、を含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項５】
前記保護膜形成工程の後に、前記前面板と前記背面板とを対向させ、窒素、希ガス又は真空雰囲気下で封着する封着工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項６】
前記保護層は、酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの複合材料又は酸化カルシウムで構成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル及びその製造方法に関し、特に、表示電極を誘電体層で被覆した前面板が、放電空間を挟んで背面板と対向して封着されたプラズマディスプレイパネル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平面画像表示装置用の表示パネルとして、気体放電からの紫外線放射を利用したプラズマディスプレイパネルが知られている。プラズマディスプレイパネルは、高速の表示や大型化が容易であり、映像表示装置や広報表示装置等の分野で広く実用化されている。
【０００３】
図１は、従来の一般的なＡＣ型プラズマディスプレイパネルの構造を示した図である。一般的に、プラズマディスプレイパネルは、前面板１１０と、背面板１２０とを貼り合わせてなる。前面板１１０は、背面板１２０に対向した面側の前面ガラス基板１１１上に、走査電極１１３と維持電極１１２とを一対とする表示電極対が複数配設され、表示電極対１１２、１１３を覆うように誘電体層１１４と保護層１１６が順次積層されて構成される。
【０００４】
誘電体層１１４を形成するには、まず、軟化点が５５０℃〜６００℃の鉛系、又は非鉛系の低融点ガラスやＳｉＯ２材料粉末とブチルカルビトールアセテート等からなる有機バインダーを混合したペーストを前面ガラス基板１１１に塗布する。そして、５５０℃〜６５０℃程度で焼成し、最終厚みが膜厚数μｍ〜数１０μｍの誘電体層１１４を形成する。
【０００５】
保護層１１６は、誘電体層１１４及び表示電極対１１２、１１３をプラズマ放電のイオン衝突から保護するとともに、二次電子を効率よく放出し、放電開始電圧を低下させる機能を有する膜である。通常、保護層１１６は、二次電子放出特性、耐スパッタ性、光学透明性に優れる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いて、ＥＢ（Electron Beam、電子ビーム）蒸着法やスパッタ法により、厚み０．５μｍ〜１μｍ程度に成膜される。
【０００６】
一方、背面板１２０においては、前面板１１０に対向した面側に、画像データを書き込むための複数のアドレス（データ）電極１２２が、前面板１１０の表示電極対１１２、１１３と直交方向で交差するように配設される。アドレス電極１２２は、背面ガラス基板１２１上に設けられ、誘電体層１２３で被覆されている。背面板１２０において隣接する放電セル（図示省略）との境界上には、低融点ガラスからなる所定の高さを有する隔壁（リブ）１２４が、放電空間を区画するように、ストライプ又は井桁状のパターンで形成される。アドレス電極１２２上の誘電体層１２３の表面と隔壁１２４の側面には、赤、緑、青各色の蛍光体インクが塗布及び焼成されてなる蛍光体層１２５Ｒ、１２５Ｇ、１２５Ｂが形成されている。
【０００７】
前面板１１０と背面板１２０は、表示電極対１１２、１１３とアドレス電極１２２とが放電空間を挟んで互いに直交するように対向して配置され、前面板１１０及び背面板１２０の周辺部で封着される。このとき、内部封止された放電空間には、放電ガスとしてＸｅ−Ｎｅ系の希ガスが約数１０ｋＰａの圧力で封入される。一般的なプラズマディスプレイパネルは、このような構成を有する。
【０００８】
ここで、従来の一般的なプラズマディスプレイには、以下のような問題があった。即ち、第１の問題として、表示電極１１２、１１３のパルス印加時において、パルスの立ち上がりから放電を開始するまでの「放電遅れ」が顕在化する場合があった。プラズマディスプレイパネルを含めた近年のディスプレイ分野では、画素が高精細となり、走査線数が増加する傾向にある。例えば、フルハイビジョンテレビでは、従来のＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式のテレビと比較して、走査線の数が２倍以上になる。このように、プラズマディスプレイパネルが高精細化すれば、これに伴う高速駆動が求められる。高速駆動を行うためには、書き込み期間に印加するアドレスパルスのパルス幅を狭くする必要がある。そこで、アドレスパルスの幅を狭くすると、アドレスパルス幅内で放電が正常に行われる確率が低下し、放電遅れの問題が大きくなる。アドレス放電においては、横方向に延在し、縦方向に間隔を有して平行に配置された走査電極１１３毎に、１本ずつ放電を行うので、走査電極１１３の中で、早い時期にアドレス放電が行われるものと、遅い時期にアドレス放電が行われるものが存在する。放電休止期間が長くなる程初期化期間で帯電した電荷が減少するため、上述の放電遅れは長くなる特徴を有するが、高精細化に伴い走査線数が増加して走査電極１１３の数が増大すると、放電休止期間が長い走査電極１１３の数が増大してしまい、放電遅れが生じる確率が増加してしまう。そうすると、かかる放電遅れにより、本来点灯すべきセルに書き込み放電が行えず、不灯セルが生じてしまうという問題が発生した。
【０００９】
この放電遅れの対策として、誘電体層１１４上又はＭｇＯの保護膜１１５上に、気相法で作製した平均粒径が２００ｎｍ以上の単結晶ＭｇＯの粉体を、溶剤として分散性の良いＩＰＡ（２−プロパノール）などのアルコール等に溶解し、分散剤として、グリセリンやアセチレングリコールを添加した塗工液（ＩＰＡ９４ｗｔ％、ＭｇＯ粉体５ｗｔ％、分散剤１ｗｔ％）をスプレー法により塗布することで、ＭｇＯ微結晶が積層した表面層を得る構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。かかる構成により、放電の際、ＭｇＯ微結晶が電子を放出し、放電速度を高めることができる。
【００１０】
特許文献１に記載の構成により、第１の問題である「放電遅れ」の問題は改善された。しかし、近年、電気製品の省電力化が強く求められており、プラズマディスプレイパネルに対しても、省電力化の要求がある。高精細なプラズマディスプレイパネルにおいては、放電セルが微細化されて放電セル数も増大するので、書き込み放電の確実性を上げるために動作電圧が高くなり、消費電圧が大きくなる問題が生じる。また、発光効率を高めるためには、Ｘｅガスの封入分圧を増加させることが好ましいが、この場合にも、動作電圧が高くなる問題が生じる。特許文献１に記載の発明には、放電遅れを改善させる効果はあっても、本質的に発光効率に関わる維持放電電圧を低減させる効果は無い。
【００１１】
そこで、駆動電圧の低減と放電遅れの低減を両立させるために、図１の保護層１５として、酸化マグネシウム以外に、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）や酸化カルシウム（ＣａＯ）等、ＭｇＯ保護層よりも放電電圧の低いアルカリ土類金属の酸化物材料を選択し、これらをＥＢ蒸着層やスパッタ法で成膜した構成のプラズマディスプレイパネルが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２、３の構成においては、更に放電遅れ改善のためにＭｇＯの単結晶微粒子１１５を溶液に分散させ、その分散液を、ＭｇＯ単結晶微粒子配設工程において、スプレー法、スクリーン印刷法又は静電塗布法により保護層１１６の放電空間側の表面に分散散布している。その後は、乾燥・焼成工程を経て溶媒除去を行い、ＭｇＯ単結晶微粒子１１５を保護層１１６の表面に定着させる。その後、作製した前面板１１０と背面板１２０とを、封着用ガラスを用いて貼り合わせる。次に、放電空間内部を高真空（例えば、１．０×１０―４Ｐａ程度）に排気し、所定の圧力（例えば、６６．５ｋＰａ〜１０１ｋＰａ）で、Ｎｅ−Ｘｅ系、Ｈｅ−Ｎｅ−Ｘｅ系又はＮｅ−Ｘｅ−Ａｒ系等の放電ガスを封入する。以上の工程を経てプラズマディスパネルを完成させ、駆動電圧を低減させる材料と、放電遅れを低減させる材料の双方を用いてプラズマディスプレイパネルを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１０３２３０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７／１２６０６１号公報
【特許文献３】ＷＯ２００７／１３９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の特許文献２、３に記載の構成では、実際には、分散液や分散剤が保護層１１６のＳｒＯやＣａＯ等のアルカリ土類金属酸化物と反応してしまい、アルカリ土類金属が本来持つ低い放電電圧が上昇して駆動電圧の低減を実現することができないという問題があった。
【００１４】
これらのアルカリ土類金属酸化物は反応性が高く、大気中の水分、炭酸ガス、炭化水素ガス等と反応し、放電電圧の高いアルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩に変化してしまうことが知られている。特に、大気中でプラズマディスプレイパネルを高温に加熱する通常の封着工程においては、保護層の炭酸塩への変化が著しい。そのため、特許文献２、３に記載されたような、放電遅れの低減を目的とした単結晶微粒子を、低電圧材料であるアルカリ土類金属酸化物の保護層に配設したプラズマディスプレイパネルにおいては、実際には十分な低電圧特性が得られていないのが現状である。
【００１５】
そこで、本発明は、駆動電圧の低減と、アドレス放電遅れの低減を両立させるプラズマディスプレイパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るプラズマディスプレイパネルは、表示電極を誘電体層で被覆した前面板が、放電空間を挟んで背面板と対向して封着されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記誘電体層上に形成され、主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子が配設された微粒子層と、
該微粒子層上に形成された酸化カルシウムを含む保護層と、を有することを特徴とする。
【００１７】
これにより、微粒子層を形成してから保護層を形成することが可能となるので、微粒子の溶剤を消滅させた状態で保護層を形成することができ、微粒子による放電遅れ低減と、駆動電圧の低減を両立させることができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明に係るプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記微粒子は、前記誘電体層の表面より沈み込むように前記誘電体層にめり込んで形成されたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、微粒子から溶剤を確実に除去して誘電体層に固着させ、溶剤と保護層との反応を確実に防止することができる。
【００２０】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記保護層は、酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの複合材料又は酸化カルシウムで構成されたことを特徴とする。
【００２１】
これにより、低電圧で放電する特性を有するＳｒＣａＯ又はＣａＯを用いた場合にも、低電圧放電特性を維持して駆動電圧を低減させつつ、放電遅れを低減させることができる。
【００２２】
第４の発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法は、前面板と背面板が対向して封着されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
表面上に誘電体層が形成された前記前面板用のガラス基板を用意する工程と、
主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子を溶媒に分散させた分散液を、前記誘電体層の表面に分散散布する工程と、
前記ガラス基板を、前記誘電体層の軟化点以上の温度で焼成し、前記誘電体層上に微粒子層を形成する工程と、
前記微粒子層上に、酸化カルシウムを含む保護層を形成する保護層形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
これにより、微粒子分散液の溶媒を誘電体層の軟化点以上の温度の焼成で確実に除去し、駆動電圧の低減と放電遅れの低減を確実に両立させることができる。
【００２４】
第５の発明は、第３の発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法において、
前記保護膜形成工程の後に、前記前面板と前記背面板とを対向させ、窒素、希ガス又は真空雰囲気下で封着する封着工程を更に有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、酸化カルシウムが、大気中の水分、炭素ガス、炭化水素ガス等と反応するのを防止することができ、駆動電圧の低減を確実に実現することができる。
【００２６】
第６の発明は、第４又は第５の発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法において、
前記保護層は、酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの複合材料又は酸化カルシウムで構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、プラズマディスプレイパネルの駆動電圧の低減と放電遅れの低減を両立して達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の一般的なＡＣ型プラズマディスプレイパネルの構造を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの全体構成例を示した図である。
【図３】本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの前面板１０の断面構成例を示した図である。
【図４】本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法の例を示した図である。
【図５】比較例として従来のプラズマディスプレイパネルの製造方法を示した図である。
【図６】実施例１に係るプラズマディスプレイパネルの電圧特性を示した図である。
【図７】実施例１に係るプラズマディスプレイパネルの駆動電圧波形を示した図である。
【図８】実施例２に係るプラズマディスプレイパネルの放電遅れ時間の特性を示した図である。
【図９】実施例２に係るプラズマディスプレイパネルの放電現象の基礎特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの全体構成の一例を示した図である。図２において、本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルは、主要構成要素として、前面板１０と背面板２０とを備える。前面板１０は、前面ガラス基板１１と、維持電極１２と、走査電極１３と、誘電体層１４と、微粒子層１５と、保護層１６とを備える。また、背面板２０は、背面ガラス基板２１と、アドレス電極２２と、誘電体層２３と、隔壁（リブ）２４と、蛍光体層２５とを備える。
【００３１】
前面板１０と背面板２０は、対向して配置され、図示しない周辺部が封着されて、プラズマディスプレイパネルとして構成される。前面板１０は、前面ガラス基板１１上に配設された維持電極１２及び走査電極１３を、誘電体層１４が被覆し、誘電体層１４上に更に微粒子層１５が形成され、微粒子層１５上に保護層１６が形成された構成を有する。また、背面板２０は、背面ガラス基板２１上にアドレス電極２２が配設され、アドレス電極２２を誘電体層２３が被覆し、各アドレス電極２２上の空間を仕切るように、アドレス電極２２に平行に隔壁２３が形成され、誘電体層２３の上層には蛍光体２５が形成されている。アドレス電極２２と、維持電極１２と、走査電極１３の１対を含み、隔壁２４で区切られた空間で、放電単位である１つのセルが構成される。
【００３２】
前面板１０は、プラズマディスプレイパネルの表示画面を形成し、最前面には、前面ガラス基板１１を備える。維持電極１２と走査電極１３は、横方向に平行に延在し、互いを挟むように交互に配置されている。維持電極１２及び走査電極１３は、１対で表示電極（又は表示電極対）１２、１３を構成する。維持電極１２と走査電極１３との間で維持放電が行われ、画像表示が行われる。また、走査電極１３は、背面板２０のアドレス電極２２との間で書き込み放電が行われる際にも使用され、点灯させるべきセルのデータ書き込みが行われる。
【００３３】
誘電体層１４は、前面ガラス基板１１上に配設された表示電極１２、１３を被覆し、コンデンサのように電荷を蓄える働きをする手段である。誘電体層１４は、例えば、低融点ガラス粉末を溶融して形成される。誘電体層１４の厚さは、３０〜４０μｍ程度に形成されてよく、例えば、３５μｍの厚さに形成されてもよい。
【００３４】
微粒子層１５は、放電の際に電子を放出し、放電遅れを低減させる働きをする微粒子からなる層である。微粒子層１５は、誘電体層１４の上に形成される。微粒子層１５は、主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子を含んで構成される。微粒子層１５は、誘電体層１４の表面上に微粒子として散布されるので、必ずしも誘電体層１４の表面総てを覆わなくてもよい。なお、微粒子層１５は、種々の方法により形成され得るが、例えば、主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも１種類以上の微粒子を溶媒に分散させて分散液とし、分散液を誘電体層１４の表面に分散散布させ、その後に乾燥・焼成工程を経て溶媒成分を除去し、微粒子を誘電体層１４の表面に定着させるようにして形成してもよい。
【００３５】
微粒子層１５を形成する微粒子１５ａは電子線又は紫外線による励起に基づいて紫外線領域２００〜４００nmに発光ピークを有する主成分が酸化マグネシウム又は酸化カルシウムである少なくとも1種類以上の微粒子であって、単結晶であるか、形状が６面体以上の多面体形状、平均粒子径が、０．１〜３．０μｍ、好ましくは０．５〜２．０μｍ、より好ましくは０．７〜１．５μｍのものを使用することができる。また、発光強度を向上させることを目的に、2A族、3A族、3B族から選ばれる少なくとも一種類以上の異種元素を酸化物換算で１wt％以下添加しても良い。
【００３６】
平均粒子径の測定には、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（商品名：MT3300、日機装社製）を使用した。
【００３７】
保護層１６は、誘電体層１４を被覆して保護するとともに、放電の駆動電圧を低減させる機能を有する層である。保護層１６は、微粒子層１５の上に形成される。また、上述のように、微粒子層１５は、誘電体層１４の表面総てを必ずしも覆う訳ではないので、保護層１６は、誘電体層１４が微粒子層１５に覆われておらず露出している部分も覆うことになる。
【００３８】
なお、微粒子層１５と保護層１６のより詳細な構成及び機能は、別の図面を用いて後述する。
【００３９】
背面板２０は、プラズマディスプレイパネルの画像表示面の裏側に配置され、最背面には、背面ガラス基板２１を備える。アドレス電極２２は、複数本が縦方向に平行に延在し、表示電極１２、１３と交わるように配置される。書き込み放電の際には、前面板１０の走査電極１３とアドレス電極２２とが交差する箇所で対向放電が行われる。
【００４０】
誘電体層２３は、前面板１０の誘電体層１４と同様に、アドレス電極２２を被覆するとともに、コンデンサのように電荷を蓄える機能を有する。隔壁２４は、各セルを、アドレス電極毎に区画するための手段である。蛍光体２５は、紫外線や電子線を受けることによって、発光する物質である。セル内で放電が発生すると、封入された放電ガスにより紫外線が発生するので、これにより蛍光体２５が発光する。蛍光体２５は、赤色蛍光体２５Ｒと、緑色蛍光体２５Ｇと、青色蛍光体２５Ｂとから構成され、紫外線の照射により、各々赤色、緑色、青色に発光する。
【００４１】
次に、図３を用いて、本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの前面板１０の構成についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの前面板１０の断面構成の一例を示した図である。
【００４２】
図３において、前面ガラス基板１１の表面上に誘電体層１４が形成され、誘電体層１４の上に微粒子層１５が形成され、微粒子層１５の上に保護層１６が形成された前面板１０が示されている。なお、図３においては、表示電極１２、１３は省略されている。
【００４３】
従来技術においては、誘電体層１４の全体を被覆するように保護層１６が形成され、保護層１６の上に微粒子層１５が形成されていたが、本実施形態に係るプラズマディスプレイにおいては、積層順序が逆となり、誘電体層１４の上に、微粒子層１５が形成され、微粒子層１５の上に保護層１６が形成される構成となっている。微粒子層１５の各微粒子１５ａは、誘電体層１４の表面よりも沈み込み、誘電体層１４にめり込むような状態となっている。本実施形態に係るプラズマディスプレイの製造方法の詳細については後述するが、微粒子層１５を誘電体層１４上に形成する際に、微粒子１５ａの分散液を誘電体層１４上に分散散布した後、前面板１０を誘電体層１４の軟化点以上となるように加熱する。すると、誘電体層１４が溶融して軟化するので、微粒子１５ａは、誘電体層１４の表面よりも沈み込み、誘電体層１４の表面にめり込むような状態となる。このような十分高い温度の加熱を行うことにより、微粒子１５ａの分散液の溶媒の殆どを焼成により熱分解して除去することができるとともに、微粒子１５は、誘電体層１４と一体化するように固着して形成される。
【００４４】
微粒子層１５が、誘電体層１４上に形成された後は、微粒子１５の上に保護層１６が形成されるが、微粒子１５ａの分散液の溶媒はほぼ完全に除去されているので、溶媒との反応性が高いＳｒＣａＯ又はＣａＯを含む材料で保護層１６を形成しても、保護層１６が水酸化物や炭酸塩を形成せず、本来の低放電電圧の性質を維持することができる。
【００４５】
また、微粒子１５ａ平均粒子径は、０．１〜３．０μｍ、好ましくは０．５〜２．０μｍ、より好ましくは０．７〜１．５μｍであり、保護層１６の膜厚は、７００ｎｍ程度であることから、保護層１６は、微粒子１５ａを総て覆っておらず、さらに、保護層１６の表面を放電によってクリーンアップし、放電を安定させる初期エージングにより、微粒子１５ａの角等の一部は、保護層１６からより露出している構成になると考えられる。保護膜１６が、微粒子層１５を総て完全に覆ってしまうと、微粒子１５ａが電子を放出して放電遅れを低減させる効果が発生しないと考えられるが、図３に示すように、微粒子１５ａの一部が露出している状態であれば、露出部分から電子を放出し、放電遅れを低減させる効果を発生させることができると考えられる。
【００４６】
更に、保護層１６は、微粒子１５ａの角以外の上面と、微粒子１５ａが表面に配設されていない誘電体層１４の露出部分の総てを被覆しているので、誘電体層１４を保護する役割と、低電圧で放電を発生させる機能は果たしていると考えられる。
【００４７】
このように、本実施形態に係るプラズマディスプレイによれば、誘電体層１４の上にまず微粒子層１５を形成し、次いで微粒子層１５上に保護層１６を形成する構成とすることにより、放電遅れを低減する微粒子層１５と、放電の駆動電圧を低減させる保護膜１６の機能を、両立させて発揮させることができる。
【００４８】
次に、図４を用いて、本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法について説明する。図４は、本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法の一例を示した図である。
【００４９】
図４において、ステップ１００〜ステップ１２０は前面板製作工程を示し、ステップ１３０は背面板製作工程を示し、ステップ１４０は封着工程を示している。なお、図４において、今まで説明したものと同様の構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５０】
ステップ１００においては、前面ガラス基板１１上に表示電極１２、１３が形成され、表示電極１２、１３を覆うように誘電体層１４が形成される。誘電体層１４の形成は、例えばまず、表示電極１２、１３を覆うように、軟化点が５５０℃〜６００℃の鉛系又は非鉛系の低融点ガラスや、ＳｉＯ２材料粉末とブチルカルビトールアセテート等からなる有機バインダーを混合したペーストを塗布する。そして、５５０℃〜６５０℃程度で焼成し、最終厚みが膜厚数μｍ〜数１０μｍの誘電体層１４を形成するようにしてもよい。
【００５１】
ステップ１１０では、微粒子配設工程が行われる。微粒子配設工程においては、誘電体層１４を被覆するように、微粒子１５ａが配設され、微粒子層１５が形成される。微粒子配設工程は、微粒子１５ａの分散液を誘電体層１４上に分散散布する微粒子分散散布工程と、誘電体層１４上に微粒子１５ａが分散散布された前面板１０を、誘電体層１４の軟化点以上に加熱・焼成し、微粒子１５ａを誘電体層１４上に定着させて微粒子層１５を形成する加熱工程とを含む。
【００５２】
具体的には、微粒子１５ａの配設は、例えばまず、対角線の長さが０．５〜２μｍ程度の立方体形状をした高純度のＭｇＯ微粉末を、エチルアルコールの分散溶媒に分散させて分散溶液とする。次いで、ＭｇＯ微粉末の分散溶液を、スプレーガンを用いて誘電体層１４にスプレー塗布した後、誘電体層１４の軟化点以上に前面ガラス基板１１を加熱し、ＭｇＯ微粒子の誘電体層１４への安定した定着と溶媒成分の効果的な除去を行う。誘電体層１４の軟化点は、誘電体層１４の材質に依存するが、上述のように、５５０℃〜６００℃の範囲にあるのが一般的である。例えば、５８０℃程度の軟化点を有する誘電体層１４を用い、５８０℃以上に前面ガラス基板１１を加熱・焼成するようにしてもよい。誘電体層１４の軟化点以上に加熱・焼成を行うことにより、誘電体層１４が溶融して軟化し、微粒子１５ａが軟化した誘電体層１４の表面にめり込み、誘電体層１４の表面よりも沈み込んだ状態で微粒子１５ａが誘電体層１４の表面に固着される。これにより、溶剤が確実に除去されるだけでなく、微粒子１５ａと誘電体層１４の結合が強化され、誘電体層１４の表面全体ではないものの、微粒子１５ａが層のように形成され、微粒子層１５となる。
【００５３】
なお、分散溶液の分散散布は、スプレー法の他、スクリーン印刷法、静電塗布法により行ってもよい。また、微粒子層１５は、ＣａＯ微粉末を用いて構成してもよく、この場合には、ＣａＯの微粒子１５ａが誘電体層１４上に配設される。
【００５４】
ステップ１２０では、保護層１６を形成する保護層形成工程が行われる。保護層形成工程においては、ＣａＯ（酸化カルシウム）を含むターゲット、具体的には例えばＣａＯ又はＳｒＣａＯ（酸化ストロンチウムと酸化カルシウムの複合材料）のターゲットを用いて、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法により、微粒子層１５の上に保護層１６を形成する。ここで、例えば、蒸着時の酸素を流した場合の圧力を６．０×１０−２Ｐａ以下とし、基板温度Ｔを３５０℃まで上昇させた後に１５０℃＜Ｔ＜３５０℃とし、蒸着速度を０．５−１５ｎｍ／ｓｅｃとすることで、膜厚約７００ｎｍのＣａＯ又はＳｒＣａＯの薄膜を保護層１６として形成するようにしてもよい。また、他のアルカリ土類金属酸化物からなるターゲットを用いてもよく、例えば、ＳｒＯのターゲットを用いて、ＳｒＯの薄膜を保護層１６として形成するようにしてもよい。
【００５５】
なお、保護層１６となる薄膜の成膜方法としては、ＥＢ蒸着法に限定されず、スパッタ法、プラズマガンを用いたイオンプレーティング等でも成膜が可能で、ＥＢ蒸着法に劣らない効果が得られる。
【００５６】
以上説明したステップ１１０とステップ１２０の工程によりプラズマディスプレイパネルを製造することにより、微粒子１５ａの分散液や分散剤が、保護層１６のアルカリ土類金属酸化物と反応してしまうことを無くすことができる。
【００５７】
一方、ステップ１３０では、背面板２０が製作される。背面板２０の製作は、まず、背面ガラス基板２１上にアドレス電極２２が配設され、アドレス電極２２が誘電体層２３で被覆される。なお、誘電体層２３の形成方法は、ステップ１００で説明した前面板１０の誘電体層１４の形成方法と同様であるので、その説明を省略する。誘電体層２３が形成された後は、誘電体層２３上に隔壁２４が形成され、次いで蛍光体２５が形成されて背面板２０が完成する。
【００５８】
ステップ１４０では、封着工程が行われる。封着工程においては、前面板１０と背面板２０が対向して配置され、前面板１０と背面板２０が重ね合わせられ、低融点ガラスフリット等を用いて封着される。
【００５９】
但し、封着が行われる前に、前面板１０及び背面板２０を、窒素ガスを流したチャンバ内に収容し、前面板１０と背面板２０とを、封着部を接触させない状態で、各々を高温で加熱処理し、不純ガスを発生させる。その後、前面板１０と背面板２０とを重ね合わせて封着することにより、封着時のパネル内に残存する不純ガスを減少させ、アルカリ土類金属酸化物層である保護層１６が、水酸化物や炭酸塩等に変化することを防止することができる。そして、駆動電圧の低減と放電遅れの低減を両立させることができるプラズマディスプレイパネルを製造することができる。
【００６０】
なお、封着工程は、窒素ガス流入雰囲気下の他、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスの流入雰囲気下や、真空雰囲気下において行うようにしてもよい。これらの雰囲気下においても、保護層１６と大気中の成分との反応を防止できるので、保護層１６の低電圧放電特性を維持しつつ、プラズマディスプレイパネルを製作することができる。
【００６１】
図５は、比較例として、従来のプラズマディスプレイパネルの製造方法を示した図である。図５において、ステップ２００〜ステップ２２０が前面板製作工程であり、ステップ２３０が背面板製作工程であり、ステップ２４０が封着工程である。なお、図１において説明した構成要素には、図１と同一の参照符号を付して説明する。
【００６２】
ステップ２００では、前面板１１０のガラス基板１１１上に表示電極１１２、１１３が配設され、誘電体層１１４で被覆される。ステップ２００は、図４のステップ１００と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
ステップ２１０では、誘電体層１１４の表面上に、保護層１１６が形成される。図４において説明した本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法においては、誘電体層１４の形成後は、微粒子層１５が誘電体層１４の上に形成されるが、従来の製造方法では、保護層１１６が誘電体層１１４の上に形成される。保護層１１６には、低電圧駆動を達成しようとする場合には、アルカリ土類金属酸化物が用いられる。なお、保護層１１６の形成方法は、図４のステップ１２０と同様の内容であるので、その説明を省略する。
【００６４】
ステップ２２０では、微粒子配設工程が行われる。微粒子配設工程の内容は、図４のステップ１１０と同様であるので、その説明を省略するが、ＭｇＯ微粒子の分散溶液が、アルカリ土類金属酸化物の保護層１１６の上に、分散散布されることになる。このとき、アルカリ土類金属酸化物は、反応性が高く、水分、炭酸ガス、炭化水素系ガス等と反応してしまうので、分散溶液の溶媒と反応し、酸化物から水酸化物又は炭酸塩に変化してしまう。すると、ステップ２１０で形成した保護層１１６による低電圧駆動効果が失われてしまうという事態が発生する。
【００６５】
ステップ２３０では、背面板１２０の製作が行われるが、図４のステップ１３０と同様の内容であるので、その説明を省略する。
【００６６】
ステップ２４０では、封着工程が行われる。従来の封着工程は、大気中で行われる。上述のように、アルカリ土類金属酸化物の保護層１１６は、反応性が高いので、大気中の成分とも反応してしまう。よって、大気中で封着工程を行うと、保護層１１６が、大気中の水分、炭酸ガス、炭化水素系ガス等と反応してしまい、水酸化物又は炭酸塩を形成してしまう。従って、封着工程においても、保護層１１６の低電圧放電効果が低減してしまい、アルカリ土類金属酸化物材料が持つ本来の良好な特性が失われるという結果を招いてしまう。
【００６７】
このように、図５に示した従来のプラズマディスプレイパネルの製造方法においては、ステップ２２０の微粒子配設工程と、ステップ２４０の封着工程とで保護層１１６が変質してしまい、保護層１１６が本来持つ低電圧放電特性を効果的に発揮することができない。
【００６８】
一方、図４に示した本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法においては、ステップ１１０の微粒子配設工程を保護層１６の形成前に行い、誘電体層１４の軟化点以上に加熱・焼成して溶剤を完全に除去するので、保護層１６の低電圧放電特性を維持することができる。また、ステップ１４０の封着工程においても、窒素ガス又は希ガスの流入雰囲気下や、真空雰囲気下で前面板１０と背面板２０の封着を行うので、やはり保護層１６の大気中の成分との反応を防ぐことができ、保護層１６の低電圧放電特性を保ちつつプラズマディスプレイパネルを製造することができる。
【実施例１】
【００６９】
図６は、実施例１に係るプラズマディスプレイパネルと、従来のプラズマディスプレイパネルとのＳｒＣａＯ保護層１６、１１６の電圧特性を示した図である。実施例１においては、今まで説明した実施形態に係るプラズマディスプレイパネル及びその製造方法において、保護層１６にＳｒＣａＯを用いて、実際にプラズマディスプレイパネルを構成した例について説明する。なお、実施例１において、今まで説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を用いるものとする。
【００７０】
図６においては、保護層１６、１１６としてＳｒＣａＯを用い、微粒子層１５、１１５としてはＭｇＯ微粒子を配設してプラズマディスプレイパネルの前面板１０、１１０を構成するとともに、Ｎｅ−Ｘｅを１０％含む放電ガスを封入し、２０ｋＨｚで駆動させた例が示されている。また、それぞれの前面板１０、１１０は、封着工程前に３５０℃で真空加熱されている。ここでの封着はいずれも窒素ガス中で行った。
【００７１】
図６において、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルの放電電圧の時間経過特性は白丸同士又は黒丸同士を結んだ曲線で示され、従来のプラズマディスプレイパネルの放電電圧の時間経過特性は白三角同士又は黒三角同士を結んだ曲線で示されている。本実施例に係るプラズマディスプレイパネルと従来のプラズマディスプレイパネルについて、最小放電開始電圧同士、最小放電維持電圧同士で比較すると、最小放電開始電圧及び最小放電維持電圧の双方において、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルの方が、従来のプラズマディスプレイパネルよりも低い放電電圧特性を示している。従来の工程で製造されたプラズマディスプレイパネルは、ＳｒＣａＯの保護層１６が、微粒子分散溶液の溶媒であるアルコールと反応してしまい、動作時間に対する電圧低下が十分に進んでいない。本実施例において用いた溶剤はエタノールのみであり、分散剤も使用せず、溶剤としては比較的加熱により除去し易いものであるが、それでも、従来のプラズマディスプレイパネルにおいては、放電電圧が低下しない特性となってしまう。
【００７２】
一方、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルにおいては、溶剤が十分に除去されているので、放電電圧が低下し、従来のプラズマディスプレイパネルと比較して、３０Ｖ以上低下している。
【００７３】
このように、本実施例に係るプラズマディスプレイパネル及びその製造方法においては、従来のプラズマディスプレイパネルよりも、放電電圧を大幅に低減させることができ、低消費電力のプラズマディスプレイパネルを実現することができる。
【００７４】
次に、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法の封着工程による作用効果を説明する。表１は、ＳｒＣａＯの保護層１６を用いたプラズマディスプレイパネルについて、大気中で封着したものと、窒素ガス中で封着したものとの比較を行った結果を示している。
【００７５】
【表１】
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表１において、第１段目が、微粒子層１５上にＳｒＣａＯの保護層１６を形成し、窒素ガス中で封着を行った場合の結果を示している。また、第２段目が、誘電体層１４の上にＳｒＣａＯの保護層１６を形成し、窒素ガス中で封着を行った場合の結果を示している。一方、第３段目が、図１において説明した従来技術の、ＳｒＣａＯの保護層１６の上に微粒子１５ａを配設し、大気中で封着を行った場合の結果を示している。なお、封入する放電ガスは、Ｎｅ−Ｘｅが１０％含有されている放電ガスを用いた。
【００７６】
表１に示すように、窒素ガス中で封着を行う本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法によれば、第１段目に示したＭｇＯ微粒子１５ａを配設したプラズマディスプレイパネルにおいて、第２段目に示したＭｇＯ微粒子１５ａを配設していないプラズマディスプレイパネルと同様の低い放電電圧特性が得られた。また、大気封着を行う従来のプラズマディスプレイパネルの製造方法で製造されたプラズマディスプレイパネルは、微粒子層１５０を設けた場合には、最小開始電圧、最大開始電圧、最大維持電圧及び最小維持電圧〔Ｖ〕のいずれの項目においても、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法により製造されたプラズマディスプレイパネルの２倍程度の放電電圧となっており、低い放電電圧特性は得られていない。
【００７７】
このように、本実施例に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法の封着工程は、低放電電圧の実現に効果がある。
【００７８】
次に、実施例１に係るプラズマディスプレイパネルにおいて、ＭｇＯ微粒子１５ａを配設した効果を調べるために、駆動電圧を印加して、プラズマディスプレイパネルの放電遅れの測定を行った。
【００７９】
図７は、実施例１に係るプラズマディスプレイパネルに印加した駆動電圧の電圧波形を示した図である。図７において、走査電極１３、維持電極１２及びアドレス電極２２に印加した駆動電圧波形がそれぞれ示されている。初期化期間には、走査電極１３に初期化電圧が印加され、初期化放電によりセル内の電荷が初期状態となる。アドレス期間には、走査電極１３と、アドレス電極２２に電圧が印加され、アドレス放電によるデータ書き込みが行われる。このとき、横方向に延在する走査電極１３は、上から１行ずつ順次発光し、１行毎に、発光すべきセルがアドレス電極２２により選択され、各行毎にデータ書き込みが行われる。よって、走査電極１３の表示画面内の位置により、アドレス放電には時間差が生じ、最も上にある走査電極１３は放電休止期間が短く、最も下にある走査電極１３は、放電休止期間が長くなる。そして、初期化放電からの放電休止期間が長い程、アドレス放電の放電遅れによる非放電確率が上昇することになる。なお、アドレス期間でデータ書き込みが終了した後は表示期間となり、走査電極１３と維持電極１２の交互に駆動電圧が印加され、階調に応じた回数の維持放電が行われる。
【００８０】
表２は、図７で示した駆動電圧波形を、実施例１に係るプラズマディスプレイパネルに印加した場合のアドレス放電の成功確率を示している。
【００８１】
【表２】
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表２において、縦の項目が放電休止期間の長さ〔μｓ〕、横の項目がアドレス電圧〔Ｖ〕を示している。プラズマディスプレイパネルの前面板１０については、ＳｒＣａＯ保護膜１６を用い、表内の各欄において、ＭｇＯ微粒子無し→ＭｇＯ微粒子有りの順序でアドレス放電成功確率が記載されている。また、色については、緑色の蛍光体２５Ｇのセルを用いて測定を行った。
【００８２】
表２に示すように、各欄内において、ＭｇＯ微粒子１５ａが存在する方が、存在しない場合よりも、アドレス放電成功確率が大幅に高まっていることが分かる。つまり、本実施例に係るプラズマディスプレイパネル及びその製造方法によれば、アドレス放電の放電遅れを改善することができ、駆動電圧の低減とアドレス放電遅れを原因とする不灯セルの低減を両立することが可能となっている。
【００８３】
また、アドレス電圧が高く、放電休止期間が短い程、アドレス放電の成功率は高いが、ＭｇＯ微粒子１５ａが配設されている方は、アドレス電圧が低く、放電休止期間が長い場合であっても、その成功率の低下度合いが少なくなっている。つまり、放電休止期間が５００μｓの場合に、アドレス電圧が９０Ｖの場合と６０Ｖの場合を比較すると、ＭｇＯ微粒子１５ａが配設されていない方は、５２．７％から１６．７％と大幅に成功率が低下しているのに対し、ＭｇＯ微粒子１５ａが配設されている方は、９７．３％から８０．１％と、８０％以上の高い成功率を維持している。また、アドレス電圧が６０Ｖの場合に、放電休止期間が２０μｓと５００μｓの場合を比較すると、２０μｓでは、ＭｇＯ微粒子１５ａが存在しない場合も、９９．７％と高い成功率であるが、５００μｓになると、成功率が１６．７％と大幅に低下してしまう。一方、ＭｇＯ微粒子１５ａが存在する場合には、２０μｓでは１００％であり、５００μｓの場合でも、８０．１％と８０％以上の高い成功率を保っている。つまり、アドレス放電の高い成功率を維持したまま、放電電圧を低下させることが可能となる。
【００８４】
このように、微粒子１５ａを配設した微粒子層１５を誘電体層１４の上に設けた実施例１に係るプラズマディスプレイパネルによれば、アドレス放電の放電遅れを大幅に低減することができるとともに、駆動放電電圧を低減させることができる。
【００８５】
なお、図４において説明したように、本実施例に係るプラズマディスプレイパネル及びその製造方法においては、微粒子１５ａを誘電体層１４に配設して微粒子層１５を形成した後に、保護層１６を成膜している。この場合、保護層１６が完全に微粒子層１５を覆ってしまうと、微粒子１５ａによる放電遅れの改善効果が出にくいと考えられるが、実際には、表２で説明したように、放電遅れ改善効果が得られた。その理由としては、プラズマディスプレイパネル製作後のエージングの効果（本実施例においては、２０ｋHzの交流パルスで約１０時間）により、図３において説明したように、微粒子１５ａのエッジ等の一部が、放電空間に露出しているためと考えられる。
【実施例２】
【００８６】
実施例１では、ＳｒＣａＯの保護層１６についての実施例を示したが、本実施形態に係るプラズマディスプレイ及びその製造方法は、ＳｒＯやＣａＯが含まれることによって電圧低減効果が得られる保護膜１６全般に適用することができる。実施例２においては、保護層１６にＣａＯを用いて、本実施形態に係るプラズマディスプレイを構成した場合の例について説明する。
【００８７】
図８は、保護層１６にＣａＯを用いた実施例２に係るプラズマディスプレイパネルの放電遅れ時間の特性を示した図である。図８における測定結果は、アドレス電圧が５０Ｖ，放電維持電圧が１３０Ｖであり、放電ガスとしてＮｅ−Ｘｅを１０％含有したガスを用い、ガス圧力を６７ｋＰａに設定した条件下の結果である。また、図８において、横軸はアドレス放電の放電休止期間、縦軸は放電遅れ時間を示し、丸を結んだ線が微粒子を配設しないプラズマディスプレイパネルの特性、四角を結んだ特性が微粒子を配設したプラズマディスプレイパネルの特性を示している。
【００８８】
図７において説明したように、プラズマディスプレイパネルにおける放電には、セルを初期化する初期化放電と、発光させるセルを選択するための書き込み放電（アドレス放電）と、選択したセルを連続的に発光させるための維持放電がある。上述のように、放電遅れが問題になるのは、放電休止期間の長い書き込み放電（アドレス放電）においてである。本実施形態に係るプラズマディスプレイパネルにおいては、ＣａＯの保護層１６が微粒子１５ａの上に成膜されているため、放電電圧は、微粒子１５ａの無いＣａＯの保護膜１６と同じ低い値が得られた。
【００８９】
また、図８に示すように、微粒子１５ａを誘電体層１４上に配設した四角で示した特性の方が、微粒子１５ａを配設していないプラズマディスプレイパネルの特性よりも、放電遅れ時間が短い特性を示している。このように、保護層１６に、ＣａＯを用いた場合も、放電遅れを改善することができた。
【００９０】
図９は、保護層１６としてＣａＯを用いた実施例２に係るプラズマディスプレイパネルの、Ｌａｕｅプロットと呼ばれる放電現象の基礎特性を示した図である。なお、図９は、放電休止期間２００μｓ、アドレス電圧５０Ｖ、放電維持電圧１３０Ｖ、放電ガス中のＮｅ＋Ｘｅが１０％で、ガス圧力が６７ｋＰａの場合の特性を示している。また、図９において、横軸は電圧印加からの経過時間〔μｓ〕、縦軸は非放電確率〔％〕を示している。
【００９１】
Ｌａｕｅ特性においては、直線部の傾きが大きい程、放電遅れの時間的なばらつきが小さくなる。図８に示すように、保護層１６にＣａＯを用いた場合において、微粒子１５ａを配設した微粒子層１５を形成したプラズマディスプレイパネルの方が、微粒子層１５を形成していないプラズマディスプレイパネルよりも、ＣａＯの保護層１６の放電のばらつきも低減できることが分かる。
【００９２】
このように、本実施形態及び本実施例に係るプラズマディスプレイパネル及びその製造方法によれば、ＳｒＣａＯやＣａＯを含む低電圧放電特性を有する保護層１６の低い放電電圧特性を維持したまま、放電遅れを改善することができる。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００９４】
特に、保護層にＳｒＣａＯ又はＣａＯを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明は、低電圧で放電する特性を有するアルカリ土類金属酸化膜全般に適用することができ、例えば、ＳｒＯの保護層を用いた場合にも、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、プラズマディスプレイパネル及びこれを用いた表示装置であるプラズマディスプレイ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０    前面板
１１    前面ガラス基板
１２    維持電極
１３    走査電極
１４、２３    誘電体層
１５    微粒子層
１５ａ    微粒子
１６    保護層
２０    背面板
２１    背面ガラス基板
２２    アドレス電極
２４    隔壁
２５、２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ    蛍光体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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