(57)【要約】【課題】電子放出特性と電荷保持特性が優れ、高画質、低コスト、低電圧を実現し長寿命のＰＤＰを実現する。【解決手段】前面ガラス基板３上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１と、前面板１に放電空間を形成するように対向配置されかつ表示電極６と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有し、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の上にＭｇＯの結晶粒子が数個凝集した凝集粒子９２と凝集粒子９２と異なる少なくとも１種類の無機材料粒子９３とを分布させている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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その誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有し、前記保護層は、前記誘電体層上にＭｇＯにより構成した下地膜を形成するとともに、前記下地膜の上にＭｇＯの結晶粒子が数個凝集した第１粒子と前記第１粒子と異なる少なくとも１種類の第２粒子とを分散配置した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】
前記第１粒子の前記下地膜に対する被覆率が前記下地膜の面積の５％〜１１％であ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。
【請求項３】
前記第１粒子と前記第２粒子との前記下地膜に対する合計の被覆率が前記下地膜の面積の８％〜５０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
前記第２粒子が無機材料粒子であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
前記無機材料粒子が光透過性であることを特徴とする請求項４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。
【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、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。
【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、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（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。
【０００５】
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あげられる。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。
【０００６】
保護層からの初期電子の放出数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）。
【特許文献１】特開２００２−２６０５３５号公報
【特許文献２】特開平１１−３３９６６５号公報
【特許文献３】特開２００６−５９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
このような特性を満足させるためにＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成した例が開示されている。保護層上にＭｇＯ粒子がない場合には、放電によって放電セル内に一様に保護層材料の針状結晶が成長し、その針状結晶が保護層のスパッタを抑制する作用を果たしていた。しかしながら、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ保護層上に形成した場合には、針状結晶がＭｇＯ粒子に選択的に成長し、針状結晶のない領域では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。
【００１０】
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。
【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その誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有し、保護層は、誘電体層上にＭｇＯにより構成した下地膜を形成するとともに、下地膜の上にＭｇＯの結晶粒子が数個凝集した第１粒子と第１粒子と異なる少なくとも１種類の第２粒子とを分散配置している。
【００１２】
このような構成によれば、電子放出特性を改善するとともに電荷保持特性も併せ持ち、高画質と、低コスト、低電圧を両立して下地膜のスパッタを抑制した長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【００１３】
さらに、第１粒子の下地膜に対する被覆率が下地膜の面積の５％〜１１％であることが望ましい。このような構成によれば、電荷保持特性を低下させることなく下地膜のスパッタを抑制した長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【００１４】
さらに、第１粒子と第２粒子との下地膜に対する合計の被覆率が下地膜の面積の８％〜５０％であることが望ましい。このような構成によれば、第２粒子に発生する針状結晶によって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。
【００１５】
さらに、第２粒子が無機材料粒子であることが望ましい。このような構成によれば、電荷保持特性を低下させずに長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【００１６】
さらに、無機材料粒子が光透過性であることが望ましい。このような構成によれば、無機材料粒子によって光透過性能を低下させることがなく長寿命のＰＤＰを提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、電子放出特性を改善するとともに、電荷保持特性も併せ持ち、高画質と、低コスト、低電圧を両立し、さらに放電によるスパッタの影響のない長寿命のＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）が形成されて前面板２が完成する。なお、保護層９の詳細については後述する。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（Ｂｉ２Ｏ３）を２０重量％〜４０重量％含み、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％含み、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）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。
【００２９】
なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ７）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）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。
【００３０】
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（Ｂ２Ｏ３）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ２）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（Ｂｉ２Ｏ３）を１１重量％〜２０重量％含み、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％含み、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）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。
【００３５】
なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）に代えて、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ７）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）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。
【００３６】
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（Ｂ２Ｏ３）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ２）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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（Ｂｉ２Ｏ３）の含有量を第２誘電体層８２の酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）の含有量よりも多くし、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。
【００４０】
なお、第２誘電体層８２において酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）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。
【００４１】
また、誘電体層８の膜厚が小さいほどＰＤＰの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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、本発明によるＰＤＰの特徴である保護層の構成について説明する。
【００４４】
図３は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの保護層の部分を拡大して示す断面図である。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７００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さで形成し、その下地膜９１上に金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した第１粒子となる凝集粒子９２を離散的に全面に亘ってほぼ均一に分散配置している。さらに、同じように下地膜９１上の凝集粒子９２の間には、第２粒子となる無機材料粒子９３を離散的に全面に亘ってほぼ均一に分散配置している。
【００４５】
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を形成して、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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、第２粒子となる無機材料粒子９３は、金属酸化物、具体的には酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化硅素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やそれらの混合体などの微粒子であり、これらの無機材料粒子９３が光透過性を有していることが望ましい。また、これらの無機材料粒子９３は凝集粒子９２と異なって一次粒子が凝集している必要はなく、それぞれが単独粒子で下地膜９１上にほぼ均一に分布されている。さらに、無機材料粒子９３の粒径は凝集粒子９２と同等、あるいは凝集粒子よりも小さく平均粒径で約１μｍ〜２μｍ程度であることが望ましい。
【００４８】
これらの凝集粒子９２と無機材料粒子９３と下地膜９１上に分散配置するには、これらの粒子を有機溶媒などに分散させて下地膜９１上に塗布する方法や、直接これらの粒子を下地膜９１に吹き付ける方法などが適用可能である。
【００４９】
次に、本発明による保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために行った実験結果について説明する。本発明の実施の形態では、下地膜９１上に第１粒子である凝集粒子９２と第２粒子である無機材料粒子９３とを分散配置させ、さらにその下地膜９１の面積に占める被覆率をそれぞれ変えたＰＤＰを試作し、それぞれについて電子放出特性と電荷保持特性、および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。
【００５０】
なお、電子放出性能は、大きいほど電子放出量が多いことを示す数値であり、放電の表面状態およびガス種とその状態によって定まる初期電子放出量で表現する。初期電子放出量については表面にイオン、あるいは電子ビームを照射して表面から放出される電子電流量を測定する方法で測定できるが、前面板表面の評価を非破壊で実施することは困難を伴う。そこで、特開２００７−４８７３３号公報に記載されているように、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、その逆数を積分すると初期電子の放出量と線形に対応する数値になるため、ここではこの数値を用いて評価している。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（以下ｔｓと呼称する）の時間を意味し、放電遅れは、放電が開始される際にトリガーとなる初期電子が保護層表面から放電空間中に放出されにくいことが主要な要因として考えられている。
【００５１】
また、電荷保持性能は、その指標として、ＰＤＰとして作製した場合に電荷放出現象を抑えるために必要とする走査電極に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と呼称する）の電圧値を用いた。すなわち、Ｖｓｃｎ点灯電圧の低い方が電荷保持能力の高いことを示す。Ｖｓｃｎ点灯電圧が低いことは、ＰＤＰの設計上でも低電圧で駆動できるため、電源や各電気部品として、耐圧および容量の小さい部品を使用することが可能となる。現状の製品において、走査電圧を順次印加するためのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子には、耐圧１５０Ｖ程度の素子が使用されているためＶｓｃｎ点灯電圧としては、温度による変動を考慮して７０℃環境下において１２０Ｖ以下に抑えるのが望ましい。
【００５２】
また、所定時間放電後の下地膜９１のスパッタ量は、加速ライフ試験としてＰＤＰに通常の８倍周期の維持パルスを印加して放電させ、２００００時間相当時点でＰＤＰを破壊し、下地膜９１の断面ＳＥＭ写真から下地膜９１の掘り込み深さを測定した。
【００５３】
図５は本発明の実施の形態におけるＰＤＰにおいて電子放出特性と電荷保持特性との両方を改良する目的で下地膜９１上に凝集粒子９２のみを形成した前面板２の構成を示す断面図であり、２００００時間相当の加速ライフ試験を行った後の状態を示している。
【００５４】
例えば、保護層９が下地膜９１のみの場合には、ＰＤＰとして放電を行うと下地膜９１がスパッタされ、下地膜９１表面の放電セル領域に下地膜成分の針状結晶が生成する。やがて針状結晶が下地膜９１を覆うようになる。針状結晶は耐スパッタ性が高いために、下地膜９１の更なるスパッタを抑制する効果を発現し、結果として下地膜９１全体の耐スパッタ性を向上させるものであった。
【００５５】
一方、図５に示すような、下地膜９１上に凝集粒子９２のみを形成した場合には、下地膜９１がスパッタされることによって針状結晶９５が凝集粒子９２表面に選択的に生成して成長する。その結果、針状結晶９５に覆われない領域の下地膜９１が選択的にスパッタされてしまい、下地膜９１に掘り込み部９６が形成される。これらの掘り込み部９６が進展してゆくと放電電圧の急激な上昇を発生し、ついには放電が不可能となり製品寿命を迎えることとなる。したがって、ＰＤＰの製品寿命を高めるためには下地膜９１のスパッタを以下に抑制するかが重要となる。
【００５６】
図３に示すように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰでは、電子放出性能と電荷保持特性を満足する保護層の構成として、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の上にＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した凝集粒子９２を分布させた構成とし、さらに、下地膜９１の耐スパッタ性を向上させる目的で無機材料粒子９３を分布させている。
【００５７】
このように、下地膜９１上に無機材料粒子９３を分布させると、無機材料粒子９３の表面にも放電によってスパッタされた下地膜９１成分の針状結晶９７が生成される。すなわち、前述の凝集粒子９２の表面に生成される針状結晶９５と同じ針状結晶９７が、無機材料粒子９３にも形成されることになる。これらの耐スパッタ性の高い針状結晶９５、９７によって下地膜９１が覆われることになり、結果として下地膜９１のスパッタを抑制してＰＤＰの製品寿命を高めることができる。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰにおいて、下地膜９１上に凝集粒子９２のみを分布させ、凝集粒子９２の下地膜９１の面積に対する被覆率を変えた場合の電荷保持特性としてのＶｓｃｎ点灯電圧を示す図である。ここで、被覆率は下地膜９１の面積を分母とし、下地膜９１に分布された凝集粒子の投影面積を分子とした百分率である。電荷保持性能は、前述のように、その指標として、ＰＤＰとして作製した場合に電荷放出現象を抑えるために必要とする走査電極に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と呼称する）の電圧値を用いている。図６に示すように、第１粒子であるＭｇＯの結晶粒子よりなる凝集粒子９２の被覆率が増加すると、Ｖｓｃｎ点灯電圧が増加することがわかる。すなわち、凝集粒子９２の被覆率を大きくすると、電荷放出現象を抑えるために必要とする走査電極に印加する電圧のＶｓｃｎ点灯電圧が上昇する。
【００５９】
図７は、同じく下地膜９１上に凝集粒子９２のみを分布させ、凝集粒子９２の下地膜９１の面積に対する被覆率を変えた場合の電子放出特性としての放電遅れ（ｔｓ）を示す図である。図７に示すように、第１粒子である凝集粒子９２の被覆率の増加につれて放電遅れが小さくなる。本発明の実施の形態では、図６と図７の結果より、凝集粒子９２の被覆率を５％〜１１％の範囲とし、放電遅れが５０ｎｓｅｃ以下で、Ｖｓｃｎ点灯電圧を１２５Ｖ以下となるようにしている。
【００６０】
一方、凝集粒子９２の被覆率を大きくすると凝集粒子９２に生成する針状結晶９５の被覆率も大きくなり、結果として下地膜９１の耐スパッタ性を向上させることができるが、図６に示すようにＶｓｃｎ点灯電圧が上昇する。そこで、本発明の実施の形態では、図３に示すように凝集粒子９２の間に無機材料粒子９３を分布させて全体の被覆率を増加させているものである。
【００６１】
図８は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの下地膜９１上に凝集粒子９２と無機材料粒子９３とを分布させ、それら両者の合計の被覆率を変えた場合の下地膜９１のスパッタ量を示す図であり、図９は、同じく両者の合計の被覆率を変えた場合のＶｓｃｎ点灯電圧を示す図である。
【００６２】
図８に示すように、合計被覆率が８％以上であると下地膜９１のスパッタ量が２００ｎｍ以下となる。２００００時間相当の加速試験を行ったＰＤＰで、下地膜９１のスパッタ量が２００ｎｍ以下であるとＰＤＰの製品寿命として１０００００万時間を確保できることを確認している。したがって、本発明の実施の形態では、合計被覆率を８％以上とすることが望ましい。一方、凝集粒子９２の被覆率を１１％に抑えて無機材料粒子９３による被覆率を増加させて合計被覆率をさらに増加させると、下地膜９１による電荷保持特性が損なわれ、維持電極に印加する電圧が急激に上昇するようになる。したがって、合計被覆率を５０％以下、望ましくは２０％以下とすることにより、電子放出特性、電荷保持特性に優れ、さらに１０００００時間の製品寿命を確保できるＰＤＰを実現することが可能となる。
【００６３】
図９は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰにおいて被覆率として８％までは凝集粒子９２で被覆し、さらに、無機材料粒子９３で被覆率を増加させた場合のＶｓｃｎ点灯電圧の変化を示す図である。図９に示すように、８％の被覆率まではＶｓｃｎ点灯電圧が単調に増加して電荷保持特性が悪くなっているが、実際の駆動が可能な１２０Ｖ以下に抑えられている。８％を超える領域で無機材料粒子９３によって被覆率を増加させると、被覆率の増加につれて凝集粒子９２の影響が小さくなりわずかに電荷保持特性が改善してのＶｓｃｎ点灯電圧が減少する。しかしながら、前述のように、被覆率が５０％を超えると図示はしないが全体の電荷保持特性が劣化して維持電極に印加する電圧が急激に上昇するようになる。
【００６４】
なお、本発明の実施の形態では、下地膜９１の全面に亘って凝集粒子９２と無機材料粒子９３とを分布させるとしているが、これら粒子が分布されている領域は、実際に放電が行われる放電セルを形成する領域の下地膜９１上であればよく、放電セルを形成する下地膜上に選択的にこれらの粒子を塗布することで可能となる。
【００６５】
以上のように、本発明のＰＤＰによれば、電荷保持特性であるＶｓｃｎ点灯電圧を低減し、電子放出特性である放電遅れを小さくし、さらに、製品寿命を決める下地膜の耐スパッタ性を確保して１０００００時間以上の製品寿命が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００６６】
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である必要は全くなくＡｌ2Ｏ3等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。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
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、かつ低消費電力、長寿命のＰＤＰを実現する上で有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【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
【図３】同ＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図
【図４】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
【図５】同ＰＤＰにおいて電子放出特性と電荷保持特性との両方を改良する目的で下地膜上に凝集粒子のみを形成した前面板の構成を示す断面図
【図６】同ＰＤＰの下地膜上に凝集粒子のみを分布させ、凝集粒子の下地膜の面積に対する被覆率を変えた場合の電荷保持特性としてのＶｓｃｎ点灯電圧を示す図
【図７】同ＰＤＰの下地膜上に凝集粒子のみを分布させ、凝集粒子の下地膜の面積に対する被覆率を変えた場合の電子放出特性としての放電遅れ（ｔｓ）を示す図
【図８】同ＰＤＰの下地膜上に凝集粒子と無機材料粒子とを分布させ、それら両者の合計の被覆率を変えた場合の下地膜のスパッタ量を示す図
【図９】同ＰＤＰにおいて被覆率として８％までは凝集粒子で被覆し、さらに、無機材料粒子で被覆率を増加させた場合のＶｓｃｎ点灯電圧の変化を示す図
【符号の説明】
【００６９】
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    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
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
９３    無機材料粒子
９５，９７    針状結晶
９６    掘り込み部    
【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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【図８】
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【図９】
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