(57)【要約】【課題】本発明は、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したプラズマディスプレイパネルおよびその誘電体層を形成する誘電体ペーストを実現することを目的としている。【解決手段】上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記樹脂成分はアクリル樹脂成分を含有し、前記溶剤は、第１の溶剤および、前記第１の溶剤と沸点が異なる２種類以上の溶剤を含み、前記第１の溶剤は、沸点が２５０℃以上であり、前記溶剤全体に対し１５重量％〜８０重量％であることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、
前記樹脂成分はアクリル樹脂成分を含有し、
前記溶剤は、第１の溶剤および、前記第１の溶剤と沸点が異なる２種類以上の溶剤を含み、
前記第１の溶剤は、沸点が２５０℃以上であり、前記溶剤全体に対し１５重量％〜８０重量％である、プラズマディスプレイパネルの誘電体ペースト。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体ペーストを用いて形成した誘電体層を有する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および誘電体ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、１００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も製品化されている。
【０００３】
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、この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、この誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）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。
【０００４】
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Ｎｅ−Ｘｅの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａ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。
【０００５】
表示電極のバス電極には導電性を確保するための銀電極が用いられ、誘電体層としては酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているが、近年の環境問題への配慮から誘電体層として鉛成分を含まない例が開示されている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
このようなハイビジョン化によって、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなる。そのため、表示電極を被覆する誘電体層も小さくなった表示電極間隔に空隙などなく、また膜表面が平滑に形成される必要がある。空隙や膜表面欠陥などが存在した場合、誘電体層に求められる絶縁耐圧特性が低下してしまう。
【０００９】
一方、ＰＤＰの高効率化といった観点からは前面板の誘電体層の誘電率が低いことが望ましい。誘電体層の誘電率が低いと、紫外線の発生効率が向上し、ＰＤＰの低電力化に寄与するからである。ここで、誘電体層のガラス組成に重元素であるＢｉを除くことで誘電率５〜７程度の低誘電率を得ることができる。しかし、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決して、高精細表示でも、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記樹脂成分はアクリル樹脂成分を含有し、前記溶剤は、第１の溶剤および、前記第１の溶剤と沸点が異なる２種類以上の溶剤を含み、前記第１の溶剤は、沸点が２５０℃以上であり、前記溶剤全体に対し１５重量％〜８０重量％であることを特徴としている。そして本発明のＰＤＰはこの誘電体層ペーストによって形成した誘電体層を有している。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（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５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００１６】
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とブラックストライプ（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、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。
【００１７】
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、青色および緑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、青色、緑色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８の構成を示す前面板２の断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。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とブラックストライプ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（ＳｎＯ2）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。
【００１９】
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とブラックストライプ７を覆って形成し、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００２０】
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望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。
【００２１】
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上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を真空蒸着法により形成する。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。
【００２２】
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、それを所望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、誘電体ペーストは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ある。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。前述したように、誘電体層は、高耐電圧を要求されるが、一方で高光透過率を有することを要求される。この特性は誘電体層に含まれるガラス成分の組成に大きく左右される。
【００２６】
誘電体層のガラス組成において、重元素であるＢｉを除くことで誘電率５〜７程度の低誘電率を得ることができるが、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００２７】
ところで、誘電体ペーストを用いて誘電体層を形成する場合、膜表面欠陥の一部は、その乾燥工程中に発生している。これは、誘電体ペースト中に含有される溶剤が乾燥時に突沸し、乾燥膜表面に欠陥を生じさせるものである。このような膜表面欠陥は、数μｍ程度のサイズの小穴形状であるため、焼成工程におけるガラス焼結で塞がるものであり、焼成温度を上げるなどの焼結促進により低減させることが可能であるが、軟化点が高くロングなガラスの場合は、上述の課題のために、膜表面欠陥の低減が困難である。
【００２８】
また、この膜表面欠陥は、その乾燥時のレベリング作用の促進によっても低減させることが可能であるが、低誘電率のガラス組成では、乾燥レベリング性が悪化するため、乾燥工程での膜表面欠陥低減も困難となる。低誘電率のガラス組成での乾燥レベリング性が悪化の理由は以下の通りである。低誘電率のガラス組成の場合、ガラス比重が小さいため、従来の塗工手段を用いて層形成するには、ペースト組成中の有機成分を大きく増やす必要があるが、溶剤のみによる補填では、乾燥工程で十分に乾燥させることが困難となるため望ましくない。また、溶剤突沸による膜表面欠陥増大の原因ともなる。一方で、樹脂成分により補填する場合は、エチルセルロース樹脂成分のみを増量させるとペースト粘度上昇による塗工困難性を招くため、ペースト粘度上昇を抑えやすいアクリル樹脂成分も含有させることが望ましいが、アクリル樹脂はエチルセルロース樹脂より表面張力が大きく、塗工膜の表面形状を保ちやすいため、結果として、乾燥レベリング性が悪化する。
【００２９】
このような課題に対し、本発明の実施の形態では、誘電体層８を形成する工程で使用する誘電体ペーストがガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、樹脂成分はアクリル樹脂成分を含有し、溶剤は、第１の溶剤および、第１の溶剤と沸点が異なる２種類以上の溶剤を含み、前記第１の溶剤は、沸点が２５０℃以上であり、前記溶剤全体に対し１５重量％〜８０重量％であることを特徴としている。これにより、上記の膜表面欠陥が低減でき、表示品位を損なわない。
【００３０】
一般的に使用されている溶剤には、ターピネオールやブチルカルビトールアセテートが挙げられ、それぞれ沸点は、２１９℃、２４３℃である。膜欠陥低減には、先に挙げた溶剤の沸点以上の溶剤を含む必要があるため、２５０℃以上とした。また、沸点が２５０℃以上の溶剤の含有率については、膜表面欠陥の低減効果が現れる最低限の含有率として１５重量％を下限とする。一方で、乾燥膜中の残存溶剤量が多い場合は、乾燥膜中に膜厚ムラを発生させ、表示品位を損なう可能性があるため、乾燥膜中の残存溶剤量が５重量％以下となることが望ましい。そのため、沸点が２５０℃以上の溶剤の含有率は８０重量％以下を上限とする。
【００３１】
このような現象について、発明者等は次のように考察している。上記の異なる３種類の沸点の溶剤が混合していることで、各溶剤の沸騰するタイミングが分散され、結果として、溶剤突沸による膜欠陥発生を低減させている。また、乾燥時に溶剤が高温状態になり気化するまでの低粘度の状態の時間が長くなるため、乾燥時のレベリング性が促進され、膜欠陥を低減させている。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態における前面板２の誘電体層８の製造方法について詳細に説明する。誘電体層８に含まれる誘電体ガラス材料は、鉛（Ｐｂ）系成分以外のを主成分とし、さらに酸化銅（ＣｕＯ）やＲ2Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）を含有する材料組成により構成されている。
【００３３】
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〜３．０μｍ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３５重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜６５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用あるいは印刷用の誘電体層用ペーストを作製する。
【００３４】
バインダ成分中の樹脂成分としては、アクリル樹脂を必ず含有し、エチルセルロースと併せて１重量％〜２５重量％を含む。バインダ成分中の溶剤成分としては、沸点２５０℃未満の溶剤を全溶剤中の２０重量％〜８５重量％含み、沸点２５０℃以上の溶剤を全溶剤中の１５重量％〜８０重量％を含む。また、誘電体ペーストに含まれる溶剤は３種類以上で構成されている。沸点２５０℃未満の溶剤としてはターピネオールもしくはブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）などが挙げられ、沸点２５０℃以上の溶剤としてはフェニルジグリコール（ＰｈＤＧ）、ターピニルオキシエタノール（ＴＯＥ）、テキサノールなどが挙げられるが、α−、β−、γ−テルピネオールなどのテルペン類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテルアセテート類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類等も適宜選択できる。
【００３５】
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、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、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。
【００３６】
次に、この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℃〜６００℃で焼成する。
【００３７】
発明者等は本発明の効果を確認するため、表１に示す試料について実施例を評価した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
上記に示すような溶剤を２〜３種類含有する溶剤を用いて誘電体ペーストを作製し、このペーストによって誘電体層およびそれを有するＰＤＰを形成し、そのＰＤＰ膜欠陥の個数を評価した。
【００４０】
なお、誘電体焼成膜表面の膜欠陥個数に関しては、膜表面を形状測定レーザマイクロスコープ（株式会社キーエンス製・ＶＫ９５１０）にて撮影し、撮影画像を二値化処理することにより、単位面積あたりの欠陥個数密度を測定している。
【００４１】
同表に示すように、試料１〜試料５では、４２インチ画面サイズあたりの膜欠陥個数が比較的少なく良好な結果を示している。これは、沸点が２５０℃以上の溶剤と、それと異なる沸点の溶剤とを含む誘電体ペーストであることで、各溶剤の沸騰するタイミングが分散され、乾燥後の誘電体膜中の残存溶剤量が比較的多くなり、この結果、溶剤突沸による膜欠陥発生を低減させている。
【００４２】
一方で上記の条件を満たさない試料６〜試料８では膜欠陥の個数が多く良好な誘電体層が得られていない。
【００４３】
なお、誘電体層８の膜厚が小さいほどパネル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。このような条件と可視光透過率の観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を４１μｍ以下に設定している。
【００４４】
また、鉛成分、ビスマス成分について「実質的に含有しない」というのは、不純物等で鉛成分またはビスマス成分を含んだ誘電体層についても本願発明に相当すると考える。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、環境に配慮しかつ高信頼性を有するＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ＰＤＰ
２  前面板
３  前面ガラス基板
４  走査電極
５  維持電極
４ａ，５ａ  透明電極
４ｂ，５ｂ  金属バス電極
６  表示電極
７  ブラックストライプ（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
【図１】
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【図２】
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