JP2007042553A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】鉛を含有せずに、透過率、耐絶縁性、誘電率を満足し、変色の発生などを抑制した誘電体層を実現し表示品質に優れたＰＤＰを実現する。
【解決手段】走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６を複数形成するとともに表示電極６を覆って誘電体層８を形成し、誘電体層８は表示電極６を覆って設けたＢｉ_２Ｏ_３を含有する第１誘電体層８１と、第１誘電体層８１を覆って設けたＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）を含有する第２誘電体層８２とにより構成し、さらに、第１誘電体層８１にＭＯ（ＭＯはＣｅＯ_２、ＣｕＯ、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３から選ばれる少なくとも１種）を含有させる。
【選択図】図２

Description

本発明は表示デバイスとして知られているプラズマディスプレイパネルに関し、特に高画質を実現するプラズマディスプレイパネルに関する。

近年、双方向情報端末として大画面、壁掛けテレビへの期待が高まっており、そのための表示デバイスとして、液晶表示パネル、フィールドエミッションディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの数多くのものがある。これらの表示デバイスの中でもプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、自発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易であるなどの理由から、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されており、高精細化および大画面化に向けた開発が進められている。

ＰＤＰには、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、ＡＣ型で面放電型のＰＤＰが主流を占めるようになってきている。

ＰＤＰは、透明基板上に表示電極、誘電体層、ＭｇＯによる保護層などの構成物より形成した前面板と、基板上にアドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体層などの構成物より形成した背面板とにより構成されている。

一方、環境に対する影響から、ＰＤＰの誘電体層を形成するガラス材料についても鉛を含有しないガラス材料を使用することが要求され、それらのガラス材料が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、銀電極よりなる表示電極を誘電体層で覆う場合に、基板が黄変する現象が発生するが、これらの現象を抑制するために誘電体層を形成するガラス材料のペースト中に酸化剤を混入させる例が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−３５２９７号公報 特開２００５−４１７３４号公報 特開２００２−２５３４１号公報

ＰＤＰの誘電体層には、誘電体層の透明性が高いこと、誘電体層中に気泡などが存在せずに耐絶縁性が高いこと、コンデンサとして適度な誘電率を有していること、さらには電極との反応が抑制されることなどが要求される。

しかしながら、鉛を含有しないＢｉ_２Ｏ_３のガラス材料によって誘電体層を形成する場合には、誘電体層の誘電率が上昇して誘電体層の静電容量が増加するため、ＰＤＰの放電電力を増加させるといった課題を有していた。一方、Ｒ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）を含有するガラス材料によって誘電体層を形成する場合には、誘電率を上昇させることはないが、誘電体ガラス中に非架橋酸素が多く存在し、その非架橋酸素を介して、先に形成してある銀電極から拡散してきた銀イオンが還元して銀コロイドを形成し、誘電体層が黄色く着色する『黄変』と呼ばれる現象を発生するという課題を有していた。

このような黄変はＰＤＰの画質に影響を及ぼすだけでなく、誘電体層中に気泡を発生させ、誘電体層の耐絶縁性を低下させる要因ともなっていた。また、これらの黄変を抑制する目的で酸化剤を混入させる方法では、誘電体層の透過性を損なうなどの課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決して、鉛を含有しない誘電体層を用いて透過率、耐絶縁性、誘電率を満足し、変色の発生などがなく表示品質に優れたＰＤＰを実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、表示電極を覆って誘電体層を設けたＰＤＰであって、誘電体層は表示電極を覆って設けたＢｉ_２Ｏ_３を含有する第１誘電体層と、第１誘電体層を覆って設けたＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）を含有する第２誘電体層とにより構成している。

このような構成によって、誘電体層全体を鉛成分が含有しないガラス材料で構成することができて、誘電率、耐絶縁性を満足する誘電体層を実現し、表示品質に優れたＰＤＰを提供することができる。

さらに、第１誘電体層がＭＯ（ＭＯはＣｅＯ_２、ＣｕＯ、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３から選ばれる少なくとも１種）を含有することが望ましく、このような構成によれば、誘電体層の黄変現象の発生を抑制して、透過率の低下や気泡発生による耐絶縁性の低下などがない表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。

本発明のＰＤＰによれば、誘電体層全体を環境に優しい鉛を含まないガラス材料で構成し、透過率の低下や気泡発生による耐絶縁性の低下などがない表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態による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などよりなる前面パネル２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面パネル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、ネオンおよびキセノンなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。

前面パネル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。

また、背面パネル１０の背面ガラス基板１１上には、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。

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。走査電極４と維持電極５は、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と、その上に形成した銀ペーストなどからなる金属バス電極とによって構成されている。これらの電極は、フォトリソグラフィ法などを用いてパターンニングして形成される。これらの電極材料層は所望の温度で焼成固化される。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ンニングし、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り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、前面パネル２が完成する。

一方、背面パネル１０は以下のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１上に、銀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ン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。

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ン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ン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パネル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パネル２と背面パネル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にネオン、キセノン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。

次に、本発明の特徴である誘電体層８について詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８の構成を示す前面パネル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、銀材料などの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とブラックストライプ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層構成としている。第２誘電体層８２上に保護層９が形成されている。

本発明の実施の形態では、第１誘電体層８１はＢｉ_２Ｏ_３を含有する誘電体ガラス材料を用いて形成し、第２誘電体層８２をＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）が含まれる誘電体ガラス材料を用いて形成している。さらに、金属バス電極４ｂ、５ｂと接触し界面を形成する第１誘電体層８１には、誘電体ガラスとしてＭＯ（ＭＯはＣｅＯ_２、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３から選ばれる少なくとも１種）を含有させてもよい。したがって、第１誘電体層８１と第２誘電体層８２とで構成される誘電体層８は、鉛成分を含まない誘電体層８とすることができる。

これらの第１誘電体層８１と第２誘電体層８２とは以下の方法によって形成することができる。すなわち、それぞれの誘電体ガラスのガラス粉体と、樹脂を含む溶剤とで構成した誘電体ペーストをスクリーン印刷法などによって表示電極６、ブラックストライプ７が形成された前面ガラス基板３上に塗布して乾燥させ、その後、４５０℃〜６００℃で焼成してそれぞれの誘電体層を形成する。

また、他の方法としては、それぞれの誘電体ガラスのガラス粉体と、樹脂を含む溶剤とで構成した誘電体ペーストをフィルム上に形成して、表示電極６、ブラックストライプ７が形成された前面ガラス基板３上に転写し、その後、４５０℃〜６００℃で焼成してそれぞれの誘電体層を形成する方法も適用できる。

なお、本発明の実施の形態では、第２誘電体層８２にＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）が含まれる誘電体ガラス材料を用い、第１誘電体層８１にＢｉ_２Ｏ_３を含有する誘電体ガラス材料を用いて形成している。したがって、第２誘電体層８２の誘電率が第１誘電体層８１の誘電率よりも小さいため、誘電体層８の誘電率を最適化するために第２誘電体層８２を第１誘電体層８１よりも厚く形成してもよい。

（実施例）
本発明の実施の形態の具体例として、第１誘電体層８１と第２誘電体層８２の誘電体ガラスの材料成分を変えたＰＤＰを作製し以下の項目について評価した。

（評価実験１）
誘電体ガラス材料の違いによる黄変の度合いを評価するため、銀電極を形成した前面ガラス基板上に第１誘電体層と第２誘電体層を形成し、色彩色差計を用いてｂ*値を評価して比較した。なお、ｂ*値が大きいほど変色が大きいことを示す。

（評価実験２）
誘電体層の絶縁耐電圧を評価するために第１誘電体層と第２誘電体層を形成した誘電体層の絶縁破壊テストを行った。誘電体層の絶縁破壊テストは、希ガス空間に前面パネル２の誘電体層８上に金属板をおき、表示電極６と金属板との間にＡＣ電圧を印加して絶縁破壊する電圧を評価した。

（評価実験３）
誘電体層の誘電率は、周波数１ＭＨｚでの比誘電率をＬＣＲメータを用いて測定した。

なお、本実施例で第１誘電体層８１、第２誘電体層８２を作製する誘電体ガラスの材料成分割合とその材料の誘電率を表１に示す。

表１中において、Ａ、Ｂは第２誘電体層８２を形成するための誘電体ガラス材料であり、Ｃ、Ｄ、Ｅが第１誘電体層８１を形成するための誘電体ガラス材料である。表１に示すように、第１誘電体層８１の誘電体ガラス材料Ｃ、Ｄ、ＥはＢｉ_２Ｏ_３を主成分とし、ＭＯ材料としてのＣｅＯ_２、ＭｎＯ_２を微量含有させている。また、第２誘電体層８２の誘電体ガラス材料Ａ、ＢにはＲ_２Ｏのガラス材料を含有させ、ＭＯ材料は含まないようにしている。

表２に本発明の実施例と比較例とを表１に示す材料成分を用いて作製した誘電体層の組合せとして示す。

表２に示すように、いずれの誘電体層も鉛を含有しない誘電体層として、本発明の実施例としての実施例１〜実施例４の誘電体層と、実施例に対する比較例としての比較例１〜比較例４を作製し、上記のｂ*値、絶縁破壊テスト、誘電体層の誘電率の評価実験を行った。

図３は本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層の黄変の度合いを示すｂ*値の結果を示す図である。比較例１〜比較例４が本発明の実施例１〜実施例４に比べてｂ*値の大きいことがわかる。特に、比較例３、比較例４では金属バス電極４ｂ、５ｂとＲ_２Ｏ成分の誘電体ガラス材料とが接触することによって、金属バス電極４ｂ、５ｂの銀コロイドが多く生成され黄変が進行し、結果としてｂ*値が５以上と大幅に上昇している。一方、比較例１、２は比較例３、４よりは黄変が抑制されているもののｂ*値が３以上と大きくなっている。

一方、本発明の実施例は実施例１、２、３、４に示すように、第１誘電体層８１はＢｉ_２Ｏ_３を主成分とする誘電体ガラス材料を用いて形成し、第２誘電体層８２にＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）が含まれる誘電体ガラス材料を用いて形成している。さらに、金属バス電極４ｂ、５ｂと接触し界面を形成する第１誘電体層８１には、誘電体ガラスとしてＭＯ（ＭＯはＣｅＯ_２、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３から選ばれる少なくとも１種）を含有させている。その結果、下層誘電体ガラスにＣｅＯ_２やＭｎＯ_２などの酸化物成分を含有させることによって、ｂ*値を２以下に抑制することが可能となる。なお、これらの酸化物によって黄変が抑制されるのは、金属バス電極である銀電極から析出する銀の還元を抑制されるためと考えられる。

図４は本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層の絶縁破壊テストの結果を示す図であり、所定面積内での絶縁破壊個数を示している。図４の結果より、比較例１、２、３、４の誘電体層の構成では十分な絶縁耐圧性能を確保することができないことがわかる。この原因としては、黄変の度合いを示す図３の結果で示したように、黄変が発生する際の銀コロイドの生成や、それらの結果としての気泡発生によって誘電体層の絶縁耐圧性能が劣化していると考えられる。

一方、実施例１、２、３、４においては、これらの黄変発生の要因がないため、誘電体層として十分な絶縁耐圧性能を確保することができていると考えられる。

なお、本発明の実施例１〜実施例４の誘電率は、全て１１以下の値となっており、実使用上、ＰＤＰの消費電力を増加させることなく駆動することが可能な値になっている。

なお、上述の実施例においては、第１誘電体層８１にＭＯ成分の材料としてＣｅ_２Ｏ_３やＭｎＯ_２を含有させているが、Ｃｏ_２Ｏ_３やＣｕＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３を含有させても同様の効果が得られることを確認している。

本発明は、銀電極などと接する誘電体層を鉛成分を含まないＢｉ_２Ｏ_３を主成分とする誘電体ガラス材料とし、さらにその中に微量のＭＯ成分を含有させ、その上層に鉛を含まないＲ_２Ｏの誘電体層を設ける２層構造としている。その結果、黄変現象の発生や絶縁耐圧性能の劣化のないＰＤＰ用誘電体層を実現することができる。

以上述べてきたように本発明のＰＤＰは、誘電体層の黄変や絶縁耐圧性能の劣化がなく、表示品質に優れたＰＤＰを実現し、大画面の表示デバイスなどに有用である。

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の誘電体層の構成を示す前面パネルの断面図 同ＰＤＰの誘電体層の黄変の度合いを示すｂ*値の結果を示す図 同ＰＤＰの誘電体層の絶縁破壊テストの結果を示す図

符号の説明

１ ＰＤＰ
２ 前面パネル
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 背面パネル
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

Claims (2)

1. 表示電極を覆って誘電体層を設けたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記誘電体層は前記表示電極を覆って設けたＢｉ_２Ｏ_３を含有する第１誘電体層と、前記第１誘電体層を覆って設けたＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種）を含有する第２誘電体層とにより構成されていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記第１誘電体層がＭＯ（ＭＯはＣｅＯ_２、ＣｕＯ、ＭｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_７、ＭｏＯ_３から選ばれる少なくとも１種）を含有す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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