CN102714121A - 等离子体显示面板以及等离子体显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体显示面板，具有前面板和与前面板对置配置的背面板。前面板具有显示电极、覆盖显示电极的电介质层、以及覆盖电介质层的保护层。保护层包括：在电介质层上形成的基底层、在基底层的整个面上分散配置的多个第一粒子、以及在基底层的整个面上分散配置的多个第二粒子。第一粒子是凝集了多个由氧化镁构成的结晶粒子的凝集粒子，经过电子束的照射，在200nm以上300nm以下的波段具有阴极发光峰值。第二粒子是由氧化镁构成的结晶粒子，经过电子束的照射，在400nm以上450nm以下的波段具有阴极发光峰值，在200nm以上300nm以下的波段不具有阴极发光峰值。

Description

等离子体显示面板以及等离子体显示装置
技术领域
在此公开的技术，涉及一种用于显示装置等的等离子体显示面板以及等离子体显示装置。
背景技术
等离子体显示面板(以下称为PDP)由前面板和后面板构成。前面板由以下部分构成：玻璃基板、在玻璃基板的一个主面上形成的显示电极、覆盖显示电极并起到电容器功能的电介质层、以及在电介质层上形成的由氧化镁(MgO)构成的保护层。另一方面，背面板由以下部分构成：玻璃基板、在玻璃基板的一个主面上形成的地址电极、覆盖地址电极的基底电介质层、在基底电介质层上形成的隔壁、以及在各隔壁之间形成的分别发出红色、绿色和蓝色光的荧光体层。
前面板和后面板以使电极形成面侧相对置的方式被气密性密封。在由隔壁隔开的放电空间内封入氖(Ne)以及氙(Xe)的放电气体。放电气体通过选择性地施加在显示电极上的图像信号电压而放电。由于放电产生的紫外线会激发各种颜色的荧光体层。被激发的荧光体层会发出红色、绿色和蓝色的光。PDP就是这样实现的彩色图像显示(参照专利文献1)。
保护层主要具有四个功能。第一个功能为：保护电介质层不受因放电导致的离子冲击。第二个功能为：释放出用于产生地址放电的初始电子。第三个功能为：保持用于产生放电的电荷。第四个功能为：在维持放电时释放出二次电子。通过保护电介质层不受离子冲击来抑制放电电压的上升。通过增加初始电子的释放数量来降低成为图像闪烁的原因的地址放电错误。通过提高电荷保持性能来降低施加电压。通过增加二次电子的释放数量来降低维持放电电压。为了增加初始电子的释放数量，进行例如在保护层的MgO中添加硅(Si)或铝(Al)等尝试。
但是，在通过将杂质混在MgO中来改善初始电子释放性能的情况下，积蓄在保护层的电荷随时间减少的衰减率会变大。因此，为了补充衰减的电荷而需要采取增大施加电压等的对策。保护层需要同时具备：具有高的初始电子释放性能；以及减小电荷的衰减率、即具有高的电荷保持性能这两个相反的特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2003-128430号公报
发明内容
发明的概要
PDP具有前面板和与前面板对置配置的背面板。前面板具有：显示电极、覆盖显示电极的电介质层、以及覆盖电介质层的保护层。保护层包括：在电介质层上形成的基底层、在基底层膜的整个面上分散配置的多个第一粒子、以及在基底层的整个面上分散配置的多个第二粒子。第一粒子是凝集了多个由氧化镁构成的结晶粒子的凝集粒子，经过电子束的照射，在200nm以上300nm以下的波段具有阴极发光峰值。第二粒子是由氧化镁构成的结晶粒子，经过电子束的照射，在400nm以上450nm以下的波段具有阴极发光峰值，在200nm以上300nm以下的波段不具有阴极发光峰值。
附图说明
图1是表示PDP的结构的立体图。
图2是PDP的电极排列图。
图3是等离子体显示装置的块电路图。
图4是等离子体显示装置的驱动电压波形图。
图5是表示实施方式所涉及的PDP的前面板的构成的剖面图。
图6是将上述PDP的保护层部分放大显示的说明图。
图7是表示上述保护层的表面的粒子结构的示意图。
图8是用于说明凝集粒子的放大图。
图9是表示结晶粒子的阴极荧光测定结果的特性图。
图10是表示PDP中的电子释放性能和Vscn点亮电压的研究结果的特性图。
图11表示PDP的基底膜中的Si浓度与作为电荷保持特性的70℃环境下的Vscn点亮电压的关系。
图12是表示PDP的点亮时间与电子释放性能的关系的特性图。
图13是用于对覆盖率进行说明的放大图。
图14是对维持放电电压进行比较表示的特性图。
图15是表示凝集粒子的平均粒径与电子释放性能的关系的特性图。
图16是表示结晶粒子的粒径与隔壁的破损发生率的关系的特性图。
图17是表示实施方式所涉及的保护层形成工序的工序图。
图18是表示向数据电极施加的脉冲电压的脉冲幅度与写入放电失败概率的关系的特性图。
具体实施方式
PDP的基本结构是一般的交流面放电型PDP。如图1所示，PDP1是将由前面玻璃基板3等构成的前面板2和由背面玻璃基板11等构成的背面板10相对置配置而成的。前面板2和背面板10的外周部用由玻璃粉等形成的密封材料气密性密封。在被密封的PDP1内部的放电空间16内以53kPa(400Torr)～80kPa(600Torr)的压力封入氖(Ne)以及氙(Xe)等的放电气体。
在前面玻璃基板3上，相互平行地分别配置多列由扫描电极4以及维持电极5构成的一对带状的显示电极6和黑条7。在前面玻璃基板3上，以覆盖显示电极6和黑条7的方式形成发挥电容器作用的电介质层8。另外，在电介质层8的表面形成由氧化镁(MgO)等形成的保护层9。
扫描电极4以及维持电极5分别在由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)和氧化锌(ZnO)等导电性金属氧化物构成的透明电极上层叠由Ag构成的总线电极。
在背面玻璃基板11上，在与显示电极6正交的方向上，由以银(Ag)为主要成分的导电性材料构成的多个数据电极12被相互平行地配置。数据电极12被基底电介质层13覆盖。而且，在数据电极12之间的基底电介质层13上形成将放电空间16分割的规定高度的隔壁14。在隔壁14之间的沟槽中，对每个数据电极12按顺序涂敷并形成利用紫外线发出红色光的荧光体层15、发出绿色光的荧光体层15以及发出蓝色光的荧光体层15。在显示电极6和数据电极12交叉的位置上形成放电单元。具有在显示电极6的方向上排列的红色、绿色和蓝色的荧光体层15的放电单元成为用于彩色显示的像素。
另外，在本实施方式中，封入到放电空间16的放电气体包含10体积％以上30％体积以下的Xe。
如图2所示，PDP 1具有在行方向上延伸排列的n条扫描电极SC1、SC2、SC3…SCn(图1中的4)。PDP1具有在行方向上延伸排列的n条维持电极SU1、SU2、SU3…Sun(图1中的5)。PDP1具有在列方向上延伸排列的m条数据电极D1…Dm(图1中的12)。并且，在一对扫描电极SC1以及维持电极SU1与一个数据电极D1交叉的部分上形成放电单元。在放电空间内形成m×n个放电单元。扫描电极以及维持电极与设置在前面板的图像显示区域外的周边端部的连接端子连接。数据电极与设置在背面板的图像显示区域外的周边端部的连接端子连接。
如图3所示，等离子体显示装置100具有：PDP1、图像信号处理电路21、数据电极驱动电路22、扫描电极驱动电路23、维持电极驱动电路24、定时产生电路25以及电源电路(图中没有显示)。
图像信号处理电路21将图像信号sig变换为每个子场的图像数据。数据电极驱动电路22将每个子场的图像数据变换成与各数据电极D1～Dm对应的信号，驱动各数据电极D1～Dm。定时产生电路25基于水平同步信号H以及垂直同步信号V产生各种定时信号，并提供给各驱动电路块。扫描电极驱动电路23基于定时信号向扫描电极SC1～SCn提供驱动电压波形。维持电极驱动电路24基于定时信号向维持电极SU1～SUn提供驱动电压波形。
接下来，利用图4对用于驱动PDP1的驱动电压波形及其动作进行说明。
如图4所示，在本实施方式的等离子体显示装置100中，由多个子场构成1个场。子场具有初始化期间、写入期间和维持期间。初始化期间是在放电单元中产生初始化放电的期间。写入期间是在初始化期间之后产生对使发光的放电单元进行选择的写入放电的期间。维持期间是使在写入期间所选择的放电单元产生维持放电的期间。
在第一子场的初始化期间将数据电极D1～Dm以及维持电极SU1～SUn保持为0(V)。另外，对扫描电极SC1～SCn施加从成为放电开始电压以下的电压Vi1(V)起向超过放电开始电压的电压Vi2(V)缓缓上升的斜坡电压。这样一来，在所有的放电单元中产生第一次微弱的初始化放电。由于初始化放电的缘故，在扫描电极SC1～SCn上会积蓄负的壁电压。在维持电极SU1～SUn上以及数据电极D1～Dm上会积蓄正的壁电压。壁电压是由在保护层9或荧光体层15等上积蓄的壁电荷生成的电压。
然后，将维持电极SU1～SUn保持为正电压Ve1(V)，向扫描电极SC1～SCn施加从电压Vi3(V)向电压Vi4(V)缓缓下降的斜坡电压。这样一来，在所有的放电单元中产生第二次微弱的初始化放电。扫描电极SC1～SCn上与维持电极SU1～SUn上之间的壁电压被减弱。数据电极D1～Dm上的壁电压被调整为适于写入动作的值。
在接下来的写入期间，扫描电极SC1～SCn暂时被保持为Vc(V)。维持电极SU1～SUn被保持为Ve2(V)。接下来，对第一行的扫描电极SC1施加负的扫描脉冲电压Va(V)，并向数据电极D1～Dm中的应该在第一行显示的放电单元的数据电极Dk(k＝1～m)施加正的写入脉冲电压Vd(V)。此时，数据电极Dk和扫描电极SC 1的交叉部分的电压成为在外部施加电压(Vd-Va)(V)中加上了数据电极Dk上的壁电压和扫描电极SC1上的壁电压后得到的电压，超过了放电开始电压。然后，在数据电极Dk与扫描电极SC1之间以及维持电极SU1与扫描电极SC1之间产生写入放电。在产生写入放电的放电单元的扫描电极SC1上会积蓄正的壁电压。在产生写入放电的放电单元的维持电极SU1上会积蓄负的壁电压。在产生写入放电的放电单元的数据电极Dk上会积蓄负的壁电压。
另一方面，未施加写入脉冲电压Vd(V)的数据电极D1～Dm与扫描电极SC1的交叉部分的电压不超过放电开始电压。因此，不会产生写入放电。以上的写入动作按照顺序进行到第n行的放电单元。写入期间的结束是第n行的放电单元的写入动作结束时。
在接下来的维持期间，对扫描电极SC1～SCn施加作为第一电压的正的维持脉冲电压Vs(V)。对维持电极SU1～SUn施加作为第二电压的接地电位、即0(V)。在此时产生写入放电的放电单元中，扫描电极SCi上和维持电极SUi上之间的电压成为在维持脉冲电压Vs(V)中加上扫描电极SCi上的壁电压和维持电极SUi上的壁电压后得到的电压，超过放电开始电压。然后，在扫描电极SCi和维持电极SUi之间产生维持放电。由维持放电所产生的紫外线会激发荧光体层发光。在扫描电极SCi上会积蓄负的壁电压。在维持电极SUi上会积蓄正的壁电压。在数据电极Dk上会积蓄正的壁电压。
在写入期间未产生写入放电的放电单元中不产生维持放电。因此，会保持初始化期间的结束时的壁电压。接下来，对扫描电极SC1～SCn施加作为第二电压的0(V)。对维持电极SU1～SUn施加作为第一电压的维持脉冲电压Vs(V)。这样一来，在产生维持放电的放电单元中，维持电极SUi上和扫描电极SCi上之间的电压会超过放电开始电压。因此，在维持电极SU i和扫描电极SCi之间会再次产生维持放电。即，在维持电极SUi上会积蓄负的壁电压。在扫描电极SCi上会积蓄正的壁电压。
之后同样地，向扫描电极SC1～SCn与维持电极SU1～Sun交替施加与亮度权重相应的数量的维持脉冲电压Vs(V)，由此，在写入期间产生写入放电的放电单元中会继续产生维持放电。如果规定数量的维持脉冲电压Vs(V)的施加完成，则维持期间的维持动作结束。
接下来的第二子场以后的初始化期间、写入期间和维持期间的动作也和第一子场的动作大致相同。因此，省略其详细的说明。另外，在第二子场以后的子场中，维持电极SU1～SUn保持正电压Ve1(V)。向扫描电极SC1～SCn施加从电压Vi3(V)向电压Vi4(V)缓缓下降的斜坡电压。这样一来，只在于之前的子场中产生维持放电的放电单元中能够产生微弱的初始化放电。即，在第一子场中，在所有的放电单元中进行产生初始化放电的全单元初始化动作。在第二子场之后，只在于之前的子场引起维持放电的放电单元进行选择性地产生初始化放电的选择初始化动作。另外，关于全单元初始化动作和选择初始化动作，在本实施方式中，在第一子场和其他子场之间分开使用。但是，全单元初始化动作也可以在第一子场以外的子场的初始化期间进行。而且，全单元初始化动作可以以每隔几个场一次的频率进行。
另外，写入期间和维持期间的动作与上述第一子场中的动作相同。但是，维持期间的动作不一定与上述第一子场中的动作相同。为了产生能够得到与图像信号sig对应的亮度的维持放电，维持放电脉冲Vs(V)的数量会发生变化。即，以控制每个子场的亮度的方式驱动维持期间。
对本实施方式的构成进行详细说明。如图5所示，在前面玻璃基板3上，相互平行地分别配置多列由扫描电极4以及维持电极5形成的一对带状的显示电极6和黑条7。在前面玻璃基板3上形成覆盖显示电极6和黑条7的发挥电容器作用的电介质层8。并且，在电介质层8的表面上形成由氧化镁(MgO)等形成的保护层9。
扫描电极4以及维持电极5分别在由氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)和氧化锌(ZnO)等导电性金属氧化物形成的透明电极上层叠包含银(Ag)的总线电极。
接下来，对PDP的制造方法进行说明。利用光刻法在前面玻璃基板3上形成扫描电极4以及维持电极5与黑条7。扫描电极4以及维持电极5具有包含用于确保导电性的银(Ag)的白色电极4b和5b。另外，扫描电极4以及维持电极5具有透明电极4a和5a。白色电极4b层叠在透明电极4a上。白色电极5b层叠在透明电极5a上。
在透明电极4a和5a的材料中，为了确保透明度和导电率而使用ITO等。首先，利用溅射等方法将ITO薄膜形成于前面玻璃基板3。接下来，利用光刻法形成规定图案的透明电极4a和5a。
在白色电极4b和5b的材料中使用包含用于将银(Ag)与银粘接的玻璃粉、感光性树脂和溶剂等的白色糊剂。首先，利用丝网印刷等方法将白色糊剂涂敷在前面玻璃基板3上。接下来，利用干燥炉来去除白色糊剂中的溶剂。接下来，用规定图案的光掩模来曝光白色糊剂。
接下来，显影白色糊剂，形成白色电极图案。最后，利用烧制炉在规定的温度下对白色电极图案进行烧制。即，去除白色电极图案中的感光性树脂。另外，白色电极图案中的玻璃粉熔融并再次凝固。通过以上的工序形成白色电极4b和5b。
黑条7由包含黑色颜料的材料形成。接下来，形成电介质层8。在电介质层8的材料中使用包含电介质玻璃粉、树脂和溶剂等的电介质糊剂。首先，利用覆盖涂敷(die coat)等方法将电介质糊剂按规定的厚度以覆盖扫描电极4、维持电极5以及黑条7的方式涂敷在前面玻璃基板3上。接下来，利用干燥炉去除电介质糊剂中的溶剂。最后，用烧制炉在规定的温度下烧制电介质糊剂。即，去除电介质糊剂中的树脂。另外，电介质玻璃粉熔融并再凝固。通过以上的工序形成电介质层8。在此，除了覆盖涂敷电介质糊剂的方法之外，也能够使用丝网印刷法、旋转涂敷法等方法。另外，也能够不使用电介质糊剂，而利用CVD(ChemicalVapor Deposition)等方法形成成为电介质层8的膜。
接下来，在电介质层8上形成保护层9。保护层9的详细内容后面将进行阐述。
通过以上工序，在前面玻璃基板3上形成扫描电极4、维持电极5、黑条7、电介质层8和保护层9，完成前面板2。
利用光刻法在背面玻璃基板11上形成数据电极12。在数据电极12的材料中使用包含用于将确保导电性的银(Ag)与银粘接的玻璃粉、感光性树脂和溶剂等的数据电极糊剂。首先，利用丝网印刷等方法将数据电极糊剂以规定的厚度涂敷在背面玻璃基板11上。接下来，利用干燥炉去除数据电极糊剂中的溶剂。接下来，通过规定图案的掩模曝光数据电极糊剂。接下来，显影数据电极糊剂，形成数据电极图案。最后，利用烧制炉以规定的温度烧制数据电极图案。即，去除数据电极图案中的感光性树脂。另外，数据电极图案中的玻璃粉熔融并再凝固。通过以上的工序形成数据电极12。在此，除了丝网印刷数据电极糊剂的方法之外，也能够使用溅射法和蒸镀法等方法。
接下来，形成基底电介质层13。在基底电介质层13的材料中使用包含电介质玻璃粉、树脂和溶剂等的基底电介质糊剂。首先，利用丝网印刷法等方法，将基底电介质糊剂按规定的厚度以覆盖数据电极12的方式涂敷在形成了数据电极12的背面玻璃基板11上。接下来，利用干燥炉去除基底电介质糊剂中的溶剂。最后，用烧制炉按规定的温度烧制基底电介质糊剂。即，去除基底电介质糊剂中的树脂。另外，电介质玻璃粉熔融并再凝固。通过以上的工序形成基底电介质层13。在此，除了丝网印刷基底电介质糊剂的方法以外，也能够使用覆盖涂敷法和旋转涂敷法等方法。另外，也能够不使用基底电介质糊剂，而利用CVD(ChemicalVapor Deposition)等方法形成成为基底电介质层13的膜。
接下来，利用光刻法形成隔壁14。在隔壁14的材料中使用隔壁糊剂，该糊剂包含填料、用于粘结填料的玻璃粉、感光性树脂和溶剂等。首先，利用覆盖涂敷法等将隔壁糊剂以规定的厚度涂敷在基底电介质层13上。接下来，利用干燥炉去除隔壁糊剂中的溶剂。接下来，通过规定图案的掩模来曝光隔壁糊剂。接下来，显影隔壁糊剂，形成隔壁图案。最后，利用烧制炉以规定的温度烧制隔壁图案。即，去除隔壁图案中的感光性树脂。另外，隔壁图案中的玻璃粉熔融并再凝固。通过以上的工序形成隔壁14。在此，除了光刻法以外，也能够使用喷砂法等方法。
接下来，形成荧光体层15。在荧光体层15的材料中使用包含荧光体粒子、粘结剂和溶剂等的荧光体糊剂。首先，利用分散(dispense)法等方法将荧光体糊剂以规定的厚度涂敷在相邻的隔壁14之间的基底电介质层13上以及隔壁14的侧面。接下来，利用干燥炉去除荧光体糊剂中的溶剂。最后，利用烧制炉在规定的温度下烧制荧光体糊剂。即，去除荧光体糊剂中的树脂。通过以上的工序形成荧光体层15。在此，除了分散法以外，也能够使用丝网印刷法等方法。
通过以上的工序完成了在背面玻璃基板11上具有规定的构成部件的背面板10。
接下来，组装前面板2和背面板10。首先，利用分散法在背面板10的周围形成密封材料(图中没有表示)。在密封材料(图中没有表示)的材料中使用包含玻璃粉、粘结剂和溶剂等的密封糊剂。接下来，利用干燥炉去除密封糊剂中的溶剂。接下来，以显示电极6与数据电极12正交的方式将前面板2和背面板10相互对置配置。接下来，将前面板2和背面板10的周围用玻璃粉密封。最后，在放电空间16中封入包含Ne和Xe等的放电气体，由此，完成PDP1。
对电介质层8进行详细说明。电介质材料包含以下成分。氧化铋(Bi2O3)为20重量％～40重量％；从氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)、和氧化钡(BaO)中选择的至少一种为0.5重量％～12重量％；从氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)、氧化铈(CeO2)和二氧化锰(MnO2)中选择的至少一种为0.1重量％～7重量％；氧化锌(ZnO)为0重量％～40重量％；氧化硼(B2O3)为0重量％～35重量％；二氧化硅(SiO2)为0重量％～15重量％；以及氧化铝(Al2O3)为0重量％～10重量％。电介质材料实质上不含铅成分。
另外，电介质层8的膜厚为40μm以下。电介质层8的相对介电常数ε为4以上7以下。电介质层8的相对介电常数ε为4以上7以下的效果，在后面将提到。
由这些组成成分构成的电介质材料被湿式气流粉碎机或球磨机粉碎制成平均粒径为0.5μm～2.5μm的电介质材料粉末。接下来，用三辊机将该电介质材料粉末55重量％～70重量％和粘结剂成分30重量％～45重量％细致地混炼而制成覆盖涂敷用或印刷用第一电介质层用糊剂。
粘结剂成分是包含1重量％～20重量％的乙基纤维素或丙烯酸树脂的松油醇或丁基卡必醇乙酸酯。另外，根据需要在糊剂中添加邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯和磷酸三丁酯作为可塑剂，也可以添加月桂酸单甘酯、倍半油酸山梨糖醇(sorbitan sesquioleate)、ホモゲノ一ル(日本花王株式会社商品名)和烷基芳基的磷酸酯等作为分散剂。如果添加分散剂，则提高印刷性。
接下来，对保护层9的构成以及制造方法进行说明。如图6所示，保护层9包括：作为基底的基底膜91、作为第一粒子的凝集粒子92和作为第二粒子的结晶粒子93。作为一个例子，基底膜91是含有铝(Al)作为杂质的氧化镁(MgO)膜。凝集粒子92是在MgO的结晶粒子92a中凝集了多个粒径小于结晶粒子92a的结晶粒子92b的粒子。结晶粒子93是由MgO构成的立方体形状的结晶粒子。形状能够用扫描电子显微镜(SEM)确认。在本实施方式中，多个凝集粒子92分散配置在基底膜91的整个面上。多个结晶粒子93分散配置在基底膜91的整个面上。
结晶粒子92a是平均粒径在0.9μm～2μm的范围的粒子。结晶粒子92b是平均粒径在0.3μm～0.9μm的范围的粒子。另外，在本实施方式中，平均粒径是指体积累积平均直径(D50)。另外，平均粒径的测定使用了激光衍射式粒度分布测定装置MT-3300(日机装株式会社制造)。
如图7所示，保护层9的表面构成为：在基底膜91上分散配置了数个多面体形状的结晶粒子92b凝集在多面体形状的结晶粒子92a上的凝集粒子92和立方体形状的结晶粒子93。在立方体形状的结晶粒子93中存在粒径为大约200nm的粒子和粒径为100nm以下的纳米粒子尺寸的粒子。根据实际的PDP1的观察，存在有：立方体形状的结晶粒子93彼此凝集的粒子；以及在多面体形状的结晶粒子92a或多面体形状的结晶粒子92b或者多面体形状的结晶粒子92a和92b的凝集粒子92中附着了MgO的立方体形状的结晶粒子93的粒子。另外，多面体形状的结晶粒子92a和92b通过液相法制成。立方体形状的结晶粒子93通过气相法制成。
另外，“立方体形状”并不是指几何学意义上的严密的立方体。是指通过目测观察电子显微镜照片而大致上能够识别为立方体的形状。另外，“多面体形状”是指通过目测观察电子显微镜照片而能够识别具有大致上7个以上的面的形状。
如图8所示，凝集粒子92是规定的一次粒径的结晶粒子92a和92b多个凝集的状态下的粒子。凝集粒子92并不是作为固体通过很强的耦合力耦合的。凝集粒子92是通过静电或范德华力等将多个一次粒子集合的粒子。另外，凝集粒子92通过超声波等外力以其一部分或全部分解成一次粒子的状态的程度的力量结合。凝集粒子92的粒径大约为1μm左右，结晶粒子92a和92b的形状是14面体或12面体等的具有7个面以上的多面体形状。另外，结晶粒子92a和92b是利用通过将碳酸镁或氢氧化镁等的MgO前驱体的溶液进行烧制而生成的液相法制造的。通过对液相法的烧制温度或烧制气氛进行调整，能够控制粒径。烧制温度能够在700℃到1500℃左右的范围内进行选择。在1000℃以上的烧制温度下能够将一次粒径控制在0.3～2μm左右。结晶粒子92a和92b是在使用液相法的生成过程中以多个一次粒子彼此凝集的凝集粒子92的状态获得的。
另一方面，立方体形状的结晶粒子93是通过将镁加热到沸点以上产生镁蒸汽并进行气相氧化的气相法而获得的。能够获得具有粒径为200nm以上(基于BET法的测定结果)的立方体形状的单晶结构的结晶粒子或结晶体相互嵌入的多重结晶结构的粒子。例如，关于使用该气相法的镁粉末的合成方法，记载于学术期刊“材料”的第36卷、第410号的“用气相法进行的镁粉末的合成和其性质(気相法にょるマゲネシァ粉末の合成とその性質)”等中。
另外，在形成平均粒径为200nm以上的立方体形状的单晶结构的结晶粒子的情况下，会提高产生镁蒸汽时的加热温度，且延长镁和氧反应的火焰的长度。火焰与周围的温度差变大，由此，能够用气相法获得粒径更大的MgO的结晶粒子。
针对多面体形状的结晶粒子92a和92b、以及立方体形状的结晶粒子93测定了阴极发光(CL)的发光特性。如图9所示，细的实线是MgO的多面体形状的结晶粒子92a和92b的发光强度，即凝集粒子92的阴极发光强度。粗的实线是MgO的立方体形状的结晶粒子93的阴极发光强度。
如图9所示，凝集了数个多面体形状的结晶粒子92a和92b的凝集粒子92在波长200nm以上300nm以下、特别是在波长230nm以上250nm以下的波段具有发光强度的峰值。MgO的立方体形状的结晶粒子93在波长200nm以上300nm以下的波段没有发光强度的峰值。但是，在波长400nm以上450nm以下的波段具有发光强度的峰值。即，附着在基底膜91上的凝集了数个MgO的多面体形状的结晶粒子92a和92b的凝集粒子92、以及MgO的立方体形状的结晶粒子93，具有与发光强度峰值的波长对应的能级。
接下来，对为了确认具有本实施方式的保护层的PDP的效果而进行的实验结果进行说明。
首先，试制具有构成不同的保护层的PDP。试制品1是只形成了由MgO所形成的保护层的PDP。试制品2是形成了由掺杂了Al和Si等杂质的MgO所形成的保护层的PDP。试制品3是在由MgO所形成的保护层上只散布了由金属氧化物构成的结晶粒子的一次粒子并使它们附着在上面的PDP。试制品4是将使具有同等粒径的MgO的结晶粒子彼此凝集后得到的凝集粒子92以分布在整个面上的方式附着在由MgO所形成的基底膜上的PDP。试制品5是本实施方式的PDP，是将凝集粒子92和立方体形状的MgO的结晶粒子93以分布在整个面上的方式附着在由MgO所形成的基底膜91上的PDP，其中，上述凝集粒子92是在平均粒径处于0.9μm～2μm的范围内的MgO的结晶粒子92a的周围凝集了具有比结晶粒子92a小的粒径的MgO的结晶粒子92b的多面体形状的粒子。即，试制品5是将多个凝集粒子92和多个结晶粒子93分散配置在基底膜91上的整个面上的PDP。另外，将多个凝集粒子92和多个结晶粒子93均匀地分散配置在基底膜91上的整个面上的PDP更为优选。这是因为能够在PDP的面内抑制放电特性的不均。
针对具有这五种保护层的构成的PDP，测定了电子释放性能和电荷保持性能。
另外，电子释放性能是表示值越大、电子释放量越多的数值。电子释放性能被表现为：由放电的表面状态以及气体种类及其状态所决定的初始电子释放量。初始电子释放量能够用向表面照射离子或电子束并测定从表面释放的电子电流量的方法进行测定。但是，很难是非破坏性实施。因此，使用了JP特开2007-48733号公报中所记载的方法。即，测定放电时的延迟时间中的被称为统计延时的成为产生放电的容易程度的标尺的数值。通过对统计延时的倒数进行积分，成为与初始电子的释放量线性对应的数值。放电时的延迟时间是指从写入放电脉冲的启始到延迟产生写入放电为止的时间。放电延迟的主要原因是触发产生写入放电的初始电子很难从保护层表面释放到放电空间中。
另外，作为电荷保持性能的指标，使用了在制造PDP时为了抑制电荷释放现象而需要向扫描电极施加的电压(以下称为Vscn点亮电压)的电压值。即，低的Vscn点亮电压表示电荷保持能力高。如果Vscn点亮电压低，则PDP能够以低电压进行驱动。因此，作为电源或各电部件，能够使用耐压以及容量小的部件。在现有的产品中，作为用于按顺序向面板施加扫描电压的MOSFET等的半导体开关元件，使用耐压150V左右的元件。作为Vscn点亮电压，考虑到因温度引起的变动，优选控制在120V以下。
图10表示电子释放性能和电荷保持性能的调查结果。由图10可知，试制品4和5在电荷保持性能的评估中能够将Vscn点亮电压设在120V以下。而且，试制品4和5能够获得电子释放性能为6以上的良好特性。
一般来讲，PDP的保护层的电子释放能力和电荷保持能力相反。例如，通过保护层的成膜条件的变更或由于在保护层中掺杂Al或Si、Ba等杂质进行成膜，能够提高电子释放性能。但是，其副作用是Vscn点亮电压也上升。
在具有本实施方式的保护层的PDP中，能够获得电子释放能力在6以上的特性、且电荷保持能力Vscn点亮电压在120V以下的PDP。即，能够获得可与具有通过高精细化而使扫描线数量增加、并且使单元尺寸变小的倾向的PDP对应的兼备电子释放能力和电荷保持能力这两者的保护层。
另外，本实施方式的保护层9的结构为：在电介质层8上形成包含MgO的基底膜91，并且，在基底膜91上的整个面上分散配置由作为金属氧化物的MgO构成的多个结晶粒子凝集的多个凝集粒子92和由作为金属氧化物的MgO构成的立方体形状的多个结晶粒子93，并且，将基底膜91中的Si浓度设为10ppm以下。
如图11所示，在本实施方式的保护层9的构成中，随着基底膜91中的Si浓度的不同，Vscn点亮电压发生变化。另外，Vscn点亮电压不取决于基底膜91中的Al浓度。如果Si浓度超过10ppm，则Vscn点亮电压成为大致饱和的倾向。因此，能够将Vscn点亮电压设为120V以下。因此，作为降低Vscn点亮电压的保护层9的构成，可以在包含MgO的基底膜91上的整个面上分散配置凝集了由MgO构成的多个结晶粒子的多个凝集粒子92和由MgO构成的立方体形状的多个结晶粒子93，并且将基底膜91中的Si浓度设为10ppm以下。而且，为了将Vscn点亮电压设为110V以下，优选将基底膜91中的Si浓度设为5ppm以下。
在此，对保护层9的电子释放性能的随时间变化的研究结果进行说明。为了延长PDP的寿命，要求保护层9的电子释放性能不会随时间变差。
作为对在图10获得了良好特性的试制品4和5的电子释放性能的随时间变差进行研究的结果，图12表示针对PDP的点亮时间的电子释放性能的推移。如图12所示，试制品5的电子释放性能的随时间变差要少于试制品4，其中，上述试制品5是将凝集粒子92和立方体形状的MgO的结晶粒子93分散配置在包含MgO的基底膜91上的整个面上的试制品，上述凝集粒子92是在平均粒径处于0.9μm～2μm的范围内的MgO的结晶粒子92a的周围凝集了具有比结晶粒子92a小的粒径的MgO的结晶粒子92b的多面体形状的粒子。
在试制品4中，由于在PDP单元内的放电产生的离子对保护层造成冲击，由此，推测为凝集粒子92发生了剥离。另一方面，在试制品5中，在平均粒径处于0.9μm～2μm的范围内的MgO的结晶粒子92a的周围凝集了具有更小的平均粒径的MgO的结晶粒子92b。即，由于具有小粒径的结晶粒子92b的表面积大，因此提高了与基底膜91的粘结性，由此推测为离子冲击导致凝集粒子92发生剥离的情况少。
在试制品5的PDP中，能够获得电子释放能力在6以上的特性、且电荷保持能力Vscn点亮电压在120V以下的PDP。即，能够获得可与具有通过高精细化而使扫描线数量增加、并且单元尺寸变小的倾向的PDP对应的兼备电子释放能力和电荷保持能力这两者的保护层。而且，由于电子释放性能的随时间变差小，因此，能够获得长期稳定的画质。
在本实施方式中，凝集粒子92和结晶粒子93在附着于基底膜91上的情况下是以10％以上20％以下的范围的覆盖率且在整个面上分布的方式附着的。覆盖率是在一个放电单元的区域中用凝集粒子92和结晶粒子93附着的面积a与一个放电单元的面积b的比率表示的，利用覆盖率(％)＝a/b×100这一公式求出。实际的测定方法例如如图13所示，拍摄相当于用隔壁14隔开的一个放电单元的区域的图像。接下来，修整为图像是x×y的一个单元的大小。然后，将修整后的图像二值化成黑白数据。接下来，基于被二值化的数据求出凝集粒子92以及结晶粒子93的黑色区域的面积a。最后，利用a/b×100计算。
接下来，为了确认具有附着了多面体形状的结晶粒子92a、92b和立方体形状的结晶粒子93的保护层的PDP的效果，再制作了试制品，并调查了维持放电电压。如图14所示，试制品A是在由MgO形成的基底膜91上只散布了凝集粒子92并使其附着而形成的PDP，上述凝集粒子92是由在200nm以上300nm以下的波段具有CL发光峰值的MgO的结晶粒子92a和92b形成的。试制品B和C是在由MgO形成的基底膜上的整个面上分散配置了凝集粒子92和立方体形状的MgO的结晶粒子93的PDP，上述凝集粒子92是在平均粒径处于0.9μm～2μm的范围内的MgO的多面体形状的结晶粒子92a的周围凝集了具有比上述结晶粒子92a小的粒径的MgO的多面体形状的结晶粒子92b的粒子。另外，试制品B与试制品C的电介质层8的相对介电常数ε不同。即，试制品B的电介质层8的相对介电常数ε为9.7左右。试制品C的电介质层8的相对介电常数ε为7。关于覆盖率，都在20％以下的13％左右。
如图14所示，试制品B和C与试制品A相比，能够降低维持放电电压。即，具有附着了凝集粒子92和结晶粒子93的保护层的PDP能够降低维持放电电压，上述凝集粒子92是在200nm以上300nm以下的波段具有峰值的有进行CL发光特性的MgO的多面体形状的结晶粒子92a和92b的凝集粒子；上述结晶粒子93是在400nm以上450nm以下的波段具有峰值的有进行CL发光特性的MgO的立方体形状的结晶粒子。即，能够实现PDP的低耗电化。而且，由试制品B和C的特性可知，减小电介质层8的相对介电常数ε，能够更加降低维持放电电压。特别是，根据本发明的发明人所做的实验可知，通过将电介质层8的相对介电常数ε设为4以上7以下，能够获得更加显著的效果。
图15表示的是，在保护层中使MgO的凝集粒子92的平均粒径变化后对电子释放性能进行调查的实验结果。在图15中，凝集粒子92的平均粒径是通过用扫描电子显微镜(SEM)观察凝集粒子92测定的。
如图15所示，如果平均粒径小到0.3μm左右，则电子释放性能变低，如果在大致0.9μm以上，则能够获得高的电子释放性能。
为了增加放电单元内的电子释放数量，保护层9上的每单位面积的结晶粒子数是越多越好。根据本发明的发明人的实验，如果在相当于与保护层9紧密相接的隔壁14的顶部的部分上存在结晶粒子92a、92b和93，则有时会损坏隔壁14的顶部。在这种情况下可知，由于损坏的隔壁14的材料落在荧光体上等原因，因此会产生使该单元不能正常点亮或熄灭的现象。如果在与隔壁顶部对应的部分上不存在结晶粒子92a、92b和93，则很难产生隔壁损坏的现象，因此，附着的结晶粒子数越多，隔壁14的破损发生率就越高。
图16表示的是：在PDP中的每单位面积上散布了粒径不同的相同数量的结晶粒子对隔壁破损的关系进行实验的结果。
如图16所示可知，如果粒径大到2.5μm左右，则隔壁破损的概率会急剧增高。但如果是小于2.5μm的粒径，则能够将隔壁破损的概率控制得较低。
基于以上的结果可以认为，优选凝集粒子92的平均粒径为0.9μm以上2.5μm以下。在作为PDP而实际大量生产的情况下，需要考虑结晶粒子制造上的偏差或在形成保护层时制造上的偏差。
为了考虑出现这种制造上的偏差等的主要原因，使用粒径分布不同的结晶粒子进行了实验，从其结果可知，如果使用平均粒径在0.9μm～2μm这一范围内的凝集粒子92，则能够稳定地获得上述效果。
接下来，使用图17对在本实施方式的PDP中形成保护层9的制造工序进行说明。
如图17所示，在进行了形成电介质层8的电介质层形成工序A1之后，在基底膜蒸镀工序A2中，利用以包含Al的MgO的烧制体为原材料的真空蒸镀法，在电介质层8上形成由包含Al作为杂质的MgO构成的基底膜91。
然后，在未烧制的基底膜91上分散地散布多个凝集粒子92和多个结晶粒子93，并使它们附着。即，在基底膜91的整个面上分散配置凝集粒子92和结晶粒子93。
在该工序中，首先，制造将具有规定的粒径分布的多面体形状的结晶粒子92a和92b混合在溶剂中的凝集粒子糊剂。另外，制造将立方体形状的结晶粒子93混合在溶剂中的结晶粒子糊剂。即，分别准备凝集粒子糊剂和结晶粒子糊剂。然后，通过将凝集粒子糊剂和结晶粒子糊剂混合，制造将多面体形状的结晶粒子92a、92b和结晶粒子93混合在溶剂中的混合结晶粒子糊剂。之后，在结晶粒子糊剂涂敷工序A3中，通过将混合结晶粒子糊剂涂敷在基底膜91上而形成平均膜厚为8μm～20μm的混合结晶粒子糊剂膜。另外，作为将混合结晶粒子糊剂涂敷在基底膜91上的方法，能够使用丝网印刷法、喷射法、旋转涂敷法、覆盖涂敷法和狭缝涂敷法等。
在此，作为在凝集粒子糊剂或结晶粒子糊剂的制造中所使用的溶剂，合适的溶剂为：与MgO的基底膜91或凝集粒子92或结晶粒子93的亲和性高，且为了在后续的干燥工序A4容易进行蒸发去除，而在常温下的蒸汽压为数10Pa左右。例如，能够使用甲基甲氧基丁醇、松油醇、丙二醇和苯甲醇等有机溶剂单体或它们的混合溶剂。包含这些溶剂的糊剂的粘度为数mPa·s～数10mPa·s。
涂敷了混合结晶粒子糊剂的基板被立即转移到干燥工序A4。在干燥工序A4中，混合结晶粒子糊剂膜被减压干燥。具体而言，混合结晶粒子糊剂膜在真空室内在数10秒以内被急速干燥。因此，在加热干燥过程中不会产生显著的膜内的对流。因此，凝集粒子92以及结晶粒子93更均匀地附着在基底膜91上。另外，作为该干燥工序A4中的干燥方法，可以根据在制造混合结晶粒子糊剂时所使用的溶剂等来使用加热干燥方法。
接下来，在保护层烧制工序A5中，在数百℃的温度下同时烧制在基底膜蒸镀工序A2所形成的未烧制的基底膜91和经过干燥工序A4的混合结晶粒子糊剂膜。通过烧制来去除残留在混合结晶粒子糊剂膜上的溶剂或树脂成分。其结果是，在基底膜91上形成了附着了由多个多面体形状的结晶粒子92a和92b形成的凝集粒子92以及立方体形状的结晶粒子93的保护层9。
根据该方法，能够在基底膜91的整个面上分散配置凝集粒子92和结晶粒子93。
另外，除了这种方法以外，也可以不使用溶剂等，而是使用将粒子群与气体等一同吹附上的方法或单纯利用重力散布的方法等。
另外，在以上的说明中，虽然作为保护层举出了MgO的例子，但是，就基底所要求的性能而言，说到底是具有用于防止电介质受到离子冲击的高的耐溅射性能、且高的电荷保持能力，即电子释放性能可以不是很高。在以往的PDP中，为了兼备一定以上的电子释放性能和耐溅射性能，而形成以MgO为主要成分的保护层的情况非常多，但是，由于采取了电子释放性能由金属氧化物单晶粒子支配性控制的构成，因此，完全没有必要是MgO，可以使用Al2O3等的耐冲击性优异的其他材料。
另外，在本实施方式中，虽然使用了MgO粒子作为单晶粒子进行了说明，但是，使用其他的单晶粒子，即由与MgO同样具有高的电子释放性能的Sr、Ca、Ba和Al等的金属氧化物所形成的结晶粒子也能够获得相同的效果。因此，粒子的种类不局限于MgO。
但是，在PDP中，虽然随着放电单元结构的高精细化而使扫描线数量增加，但在显示电视图像的情况下，需要在1场＝1/60[s]内结束所有的序列。在上述的写入期间，向数据电极施加的脉冲电压的脉冲宽度需要设定成在该时间内能够可靠地引起写入放电的时间。但是，在写入放电中，存在从向数据电极施加的脉冲电压的启动起相当延迟地进行放电的“放电延迟”。另外，当在所施加的脉冲宽度内不能完成写入放电时，在本来应该亮起的放电单元中不能积蓄规定的写入电压，会产生出现亮起故障的现象。
图18是描绘出使用了试制品1和试制品5的前面板的PDP的、在写入期间向数据电极施加的脉冲电压的脉冲宽度和写入放电的失败概率的图。如图18所示，在只有由MgO形成的基底膜的试制品1中，为了抑制写入放电的失败，需要1.7μs以上的脉冲宽度。另一方面，在试制品5中，能够将脉冲宽度设定为1μs以下。
如上所述，在写入期间，由于缩短了向数据电极施加的脉冲电压的脉冲宽度，写入期间所需要的时间可以缩短。其结果是，能够延长维持期间。因此，变得能够施加更多的维持脉冲，能够提高PDP的亮度。
本实施方式所公开的PDP，能够同时实现写入放电时的放电延迟特性的改善和低电压。而且能够降低维持放电时的放电电压。
产业上的可利用性
如上所述，在本实施方式中公开的技术，对于实现具有高精细、高亮度的显示性能、且消耗功率低的PDP很有用。
附图标记说明：
1         PDP
2         前面板
3         前面玻璃基板
4         扫描电极
4a、5a    透明电极
4b、5b    白色电极
5         维持电极
6         显示电极
7         黑条
8         电介质层
9         保护层
10        背面板
11        背面玻璃基板
12        数据电极
13        基底电介质层
14        隔壁
15        荧光体层
16        放电空间
21        图像信号处理电路
22        数据电极驱动电路
23        扫描电极驱动电路
24        维持电极驱动电路
25        定时产生电路
91        基底膜
92        凝集粒子
92a、92b、93    结晶粒子
100             等离子体显示装置

Claims (6)

1.一种等离子体显示面板，
具有：前面板、以及与上述前面板对置配置的背面板，
上述前面板具有：显示电极、覆盖上述显示电极的电介质层、以及覆盖上述电介质层的保护层，
上述保护层包括：在上述电介质层上形成的基底层、在上述基底层膜的整个面上分散配置的多个第一粒子、以及在上述基底层的整个面上分散配置的多个第二粒子，
上述第一粒子是凝集了多个由氧化镁构成的结晶粒子的凝集粒子，经过电子束的照射，在200nm以上300nm以下的波段具有阴极发光峰值，
上述第二粒子是由氧化镁构成的结晶粒子，经过电子束的照射，在400nm以上450nm以下的波段具有阴极发光峰值，在200nm以上300nm以下的波段不具有阴极发光峰值。
2.根据权利要求1所述的等离子体显示面板，其中，
上述凝集粒子的平均粒径为0.9μm以上2μm以下。
3.根据权利要求1所述的等离子体显示面板，其中，
构成上述凝集粒子的结晶粒子是具有7个以上的面的多面体形状。
4.根据权利要求2所述的等离子体显示面板，其中，
构成上述凝集粒子的结晶粒子是具有7个以上的面的多面体形状。
5.根据权利要求1到4的任意一项所述的等离子体显示面板，其中，
上述基底层含有氧化镁。
6.一种等离子体显示装置，
具有权利要求1所述的等离子体显示面板，
上述等离子体显示面板由多个子场构成一个场，
上述等离子体显示装置具有：写入期间，产生对使各个子场发光的放电单元进行选择的写入放电；以及维持期间，使由上述写入期间所选择的放电单元产生维持放电。
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