JP2005183372A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】製造のための工数の削減を図るとともに、良好な画像表示を実現することができるプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】少なくとも前面側が透明な一対の前面側基板３、背面側基板１１を基板間に放電空間１６が形成されるように対向配置し、前面側基板３には走査電極４と維持電極５とを備える表示電極６と該表示電極６の間の非放電部１８に対応するように遮光部７とを設け、また背面側基板１１には放電により発光する蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを設けたプラズマディスプレイパネルであって、表示電極６を透明電極４ａ、５ａとバス電極４ｂ、５ｂとで構成し、バス電極４ｂ、５ｂを複数の電極層で構成するとともに電極層の少なくとも一層を体積抵抗率が１×１０⁵〜１×１０⁹Ωｃｍの材料からなる黒色層１９で構成し、黒色層１９と同一の材料により遮光部７を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、大画面で、薄型、軽量のディスプレイ装置として知られるプラズマディスプレイ装置のプラズマディスプレイパネルに関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、ガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で蛍光体を励起して発光させることにより画像表示を行っている。

ＰＤＰには、大別して、駆動形式としてのＡＣ型とＤＣ型とがあり、放電形式では面放電型と対向放電型とがある。しかしながら、高精細化、大画面化の容易性、および構造の簡素性、製造の簡便性等から現状では３電極構造で面放電のＡＣ型ＰＤＰが主流である。

ＡＣ型ＰＤＰは前面板と背面板とにより構成されている。前面板はガラス等の基板上に走査電極と維持電極とからなる表示電極と、表示電極間の遮光部とそれらを覆う誘電体層と、さらにそれを覆う保護層とを形成している。また、背面板はガラス等の基板上に前面板の表示電極に対して直交する複数のアドレス電極と、それを覆う誘電体層と、誘電体層上に隔壁とを形成している。前面板と背面板とを対向配置させることによって、表示電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成し、且つ放電セル内に蛍光体層を設けている。

また、表示電極は透明電極とバス電極とを備え、バス電極は外光反射を抑制するための黒色電極と金属を主成分とする低抵抗の金属電極とを備えている。

ＰＤＰは、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であること、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であるため表示品質が高いこと等の理由から、フラットパネルディスプレイの中で最近特に注目を集め、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置として各種の用途に使用されている。

ここで、上述の、表示電極間の遮光部と表示電極を構成する黒色層との構成として、電極群を基板に形成した複数の層で構成するとともに、その複数の層のうち一層を他の層よりシート抵抗の高い黒色層で黒色電極を構成し、この黒色層で遮光部も一体的に構成する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８３５４７号公報

しかしながら、このように黒色層を遮光層と共用する場合、黒色層の抵抗が小さいと遮光層部で静電容量が増大し消費電力が増加する。一方、逆に黒色層の抵抗が大きいと表示電極を形成する透明電極との電気抵抗が増大し、表示特性を損ねるといった課題がある。

本発明は、これらの課題を解決して、製造の工数を削減するとともに良好な画像表示を実現できるＰＤＰを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、少なくとも前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置し、前面側の基板には走査電極と維持電極とを備える表示電極と該表示電極の間の非放電部に対応するように遮光部とを設け、また背面側の基板には放電により発光する蛍光体層を設けたＰＤＰであって、表示電極を透明電極とバス電極とで構成し、バス電極を複数の電極層で構成するとともに電極層の少なくとも一層を体積抵抗率が１×１０⁵〜１×１０⁹Ωｃｍの材料からなる黒色層で構成し、黒色層と同一の材料により遮光部を構成している。

このような構成とすることにより、表示特性が良好で消費電力の少ないＰＤＰを製造工数を削減して実現することができる。

さらに、黒色層が黒色顔料と導電材料とを含むことが望ましく、黒色顔料によって遮光目的の黒色層を容易に実現することができる。

さらに、導電材料が酸化ルテニウムもしくはルテニウムを含んだ酸化物であることが望ましく、ルテニウムの黒色によってさらに遮光目的の黒色を実現することができる。

さらに、導電材料が、金属導電材料からなることが望ましく、体積抵抗率が調整された黒色層を容易に実現することができる。

さらに、金属導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれる少なくとも一つを含むことが望ましく、体積抵抗率が調整された黒色層を容易に実現することができるとともに、ガラス基板の黄変等に対しても有効である。

本発明によれば、表示特性が良好で消費電力の少ないＰＤＰを製造工数を削減して実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態におけるＰＤＰの概略構成の一例を示す断面斜視図である。ＰＤＰ１の前面板２は次のように構成されている。例えばフロート法により得られたガラス等の平滑、透明で且つ絶縁性の前面側基板３の一主面上に、走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６と、隣接する表示電極６間に設けた遮光部７とを形成している。また、表示電極６と遮光部７とを覆って誘電体層８を形成し、さらにその誘電体層８を、例えばＭｇＯ等による保護層９で覆っている。走査電極４と維持電極５は、透明電極４ａ、５ａに電気抵抗の低減を目的として金属材料のような良導電性材料によるバス電極４ｂ、５ｂを積層した構造である。また、遮光部７は背面板の蛍光体層からの反射光を遮蔽し、コントラストを向上させるためのものである。

一方、背面板１０は次のように構成されている。例えばフロート法により得られたガラス等の平滑、且つ絶縁性の背面側基板１１の一主面上にアドレス電極１２と、そのアドレス電極１２を覆う誘電体層１３とを形成している。さらに、誘電体層１３上の隣り合うアドレス電極１２の間には隔壁１４を形成し、隔壁１４の側面と誘電体層１３上に、赤色、緑色、青色にそれぞれ発光する蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとを形成している。

前面板２と背面板１０とを隔壁１４を挟んで表示電極６とアドレス電極１２とが直交するように対向配置し、周囲を封着部材により封止している。前面板２と背面板１０との間に形成された放電空間１６には、例えばＮｅ−Ｘｅ５％の放電ガスを６６．５ｋＰａ程度（５００Ｔｏｒｒ程度）の圧力で封入している。したがって、放電空間１６の表示電極６とアドレス電極１２との交差部が放電セル１７（単位発光領域）として動作する。

次に、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰの表示電極６および遮光部７の構造について図２を用いて説明する。図２は本発明の一実施の形態におけるＰＤＰの表示電極６および遮光部７の概略構成を示す断面図である。表示電極６は走査電極４と維持電極５の一対の電極より構成され、走査電極４と維持電極５とはそれぞれＳｎＯ₂やＩＴＯからなる透明電極４ａ、５ａと、その透明電極４ａ、５ａの一部の上に形成されたバス電極４ｂ、５ｂとから構成されている。

バス電極４ｂ、５ｂは複数の電極層を積層して構成し、透明電極４ａ、５ａ上に電極層としての黒色層１９を形成し、さらにその上に電極層としての金属電極２０、２１を形成した構成としている。黒色層１９は酸化ルテニウム等を含む比較的電気抵抗の高い材料で形成され、黒色層１９上に形成された金属電極は２０、２１は抵抗の低い銀等からなる材料によって形成されている。

また、隣接する表示電極６間の非放電部１８には電極層としての黒色層１９と一体的に形成された遮光部７が形成されている。すなわち、隣接する走査電極４と維持電極５との間の非放電部１８に遮光部７を形成する際に、黒色層１９を走査電極４と維持電極５の一部を覆うように形成し、バス電極４ｂ、５ｂの黒色層１９と遮光部７とを一体的に形成している。

以上のような構成とすることで、バス電極４ｂ、５ｂの黒色層１９と遮光部７とを一体的に且つ同時に形成することが可能となるので、別材料で別工程で形成する場合に比べ、材料利用率の向上、工数の削減を実現できる。

一方、このように隣り合う表示電極６が黒色層１９によりつながった構成となっている場合には、黒色層１９の体積抵抗率が１０⁵Ωｃｍ未満であれば、駆動時に隣り合う表示電極６との間で黒色層１９を介して電流の一部が漏れて表示電極６の駆動電圧波形に干渉が生じる場合がある。その結果、所定の電圧波形を放電セル１７に供給できずに良好な画像表示ができなくなるという課題が発生する。しかしながら、本発明の実施の形態におけるＰＤＰでは、黒色層１９の体積抵抗率を１０⁵Ωｃｍ以上の高抵抗材料としているため、駆動電圧波形の干渉を抑制して良好な表示特性を実現できる。また、黒色層１９の抵抗が小さい場合には、遮光部７での静電容量が増大し電力消費が増加するが、本発明の実施の形態の黒色層１９の抵抗であれば電力消費の増加を抑制することができる。

一方、黒色層１９の体積抵抗率が１０⁹Ωｃｍを超えると、金属電極２０、２１と透明電極４ａ、５ａとの間の電気抵抗が大きくなる。そのため、金属電極２０、２１から透明電極４ａ、５ａへ電流が流れる際に黒色層１９での電圧降下が増加し、放電に必要な電圧を放電セル１７に印加できず画像表示に対して悪影響が生じる場合がある。このような場合には、黒色電極である黒色層１９による電圧降下分を重畳した信号波形を金属電極２０、２１に供給することによって放電セル１７の放電に必要な電圧を供給することが可能となるが、この場合には駆動電圧と電力消費が増大する。しかしながら、本発明の実施の形態では、黒色層１９の体積抵抗率の最大値を１×１０⁹Ωｃｍとし、駆動電圧や電力消費の増加を抑制することができる。

以上のように、本発明の実施の形態によるＰＤＰにおいては、黒色層１９の体積抵抗率を１×１０⁵〜１×１０⁹Ωｃｍの間で選択するようにしている。

なお、バス電極４ｂ、５ｂでの黒色電極となる黒色層１９や遮光部７での黒色層１９の抵抗値は膜厚によっても変化するが、膜厚を小さくしすぎると黒色層１９に入射した光の一部が透過し、遮光不足となりコントラスト向上に対する効果が低下してしまう。一方、膜厚が厚すぎると電極形成の際のパターンニングが困難となるため、黒色層１９の膜厚の可変域は１〜５μｍ程度となる。このとき、黒色層１９の体積抵抗率を１×１０⁵〜１×１０⁹Ωｃｍの間で選択することによって、膜厚の変化による黒色層１９の抵抗値の変動の影響と、遮光効果の低減の影響を軽微に抑えることができる。また、黒色層１９の体積抵抗率は、酸化ルテニウムの添加量により調整することが可能である。

次に本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて、その製造方法を、図１および図２を参照しながら説明する。

ＰＤＰ１の前面板２の前面側基板３上に走査電極４および維持電極５を、例えばストライプ状に形成する。具体的には、前面側基板３上に透明電極４ａ、５ａの材料である、例えばＩＴＯ膜を電子ビーム蒸着法等により形成する。その後、その上にレジストを塗布してパターンニングし、エッチングによって透明電極４ａ、５ａ膜をエッチングする。最後にレジストを剥離することによってパターンニングされた透明電極４ａ、５ａを形成する。なお、透明電極材料としてはＳｎＯ₂等も用いることができる。

次に、上述のようにして形成した透明電極４ａ、５ａの上にバス電極４ｂ、５ｂ、および遮光部７を形成する。具体的には、黒色顔料であるＣｒ−Ｃｏ−Ｍｎ系やＣｒ−Ｆｅ−Ｃｏ系の黒色酸化物等と、導電材料としての酸化ルテニウムあるいはルテニウムを含んだ酸化物と、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等）と、光重合開始剤と、光硬化性モノマーと、有機溶剤とを含む感光性黒色ペーストを用いてスクリーン印刷法等により前面側基板３上に黒色層１９を成膜する。その後、乾燥、露光をする。

その後、スクリーン印刷法等によって黒色層１９の上に、Ａｇ等を材料に含有する導電性材料と、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等）と、光重合開始剤と、光硬化性モノマーと、有機溶剤とを含む感光性Ａｇペーストを用いて金属電極膜を成膜して乾燥する。そして、フォトリソグラフィ法によって表示電極６部を露光し、遮光部７と表示電極６部とを一括で現像、焼成することで、黒色電極となる黒色層１９と金属電極２０、２１とからなるバス電極４ｂ、５ｂ、および遮光部７を形成する。このように、本発明の実施の形態によれば、表示電極６のバス電極４ｂ、５ｂの黒色層１９と遮光部７とを同時に一体で形成できるため、表示電極６と遮光部７とを形成する工数を削減することができる。

次に、以上のようにして形成した表示電極６と遮光部７とを、誘電体層８で被覆する。誘電体層８は、鉛系のガラス材料を含むペーストを、例えばスクリーン印刷で塗布、乾燥した後、焼成することによって形成する。次に、誘電体層８を、保護層９で被覆する。保護層９は、例えばＭｇＯからなるものであり、蒸着やスパッタ等の成膜プロセスにより形成する。

一方、背面板１０は、背面側基板１１上にアドレス電極１２を、例えばストライプ状に形成する。具体的には、背面側基板１１上にアドレス電極１２の材料である感光性Ａｇペースト膜をスクリーン印刷法等により形成し、その後、フォトリソグラフィ法等によってパターンニングし焼成することで形成できる。次に、以上のようにして形成したアドレス電極１２を誘電体層１３によって被覆する。誘電体層１３は、例えば、鉛系のガラス材料を含むペーストを、例えば、スクリーン印刷で塗布、乾燥した後、焼成することによって形成する。また、ペーストをスクリーン印刷する代わりに、成型されたフィルム状の誘電体層の前駆体をラミネートして焼成することによって形成してもよい。

次に、隔壁１４を、例えばストライプ状に形成する。隔壁１４は、Ａｌ₂Ｏ₃等の骨材とガラスフリットとを主剤とする感光性ペーストを印刷法やダイコート法等により成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターンニングして焼成することで形成することができる。または、鉛系のガラス材料を含むペーストを、スクリーン印刷法により所定のピッチで繰り返し塗布、乾燥した後、焼成することによって形成してもよい。ここで、隔壁１４の間隙の寸法は、例えば３２〜５０インチのＨＤ−ＴＶの場合、１３０〜２４０μｍ程度となる。

そして、隔壁１４と隔壁１４との間の溝には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各蛍光体粒子により構成される蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを形成する。これは、各色の蛍光体粒子と有機バインダとからなるペースト状の蛍光体インキを塗布、乾燥し、これを４００〜５９０℃の温度で焼成して有機バインダを焼失させることによって、各蛍光体粒子が結着してなる蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとして形成したものである。

以上のようにして作製した前面板２と背面板１０とを、前面板２の表示電極６と背面板１０のアドレス電極１２とが直交するように重ね合わせるとともに、周縁に封着用ガラス等の封着部材を介挿し、これを、例えば４５０℃程度で１０〜２０分間焼成して形成した気密シール層（図示せず）により封着する。そして、一旦、放電空間１６内を高真空（例えば、１．１×１０^-4Ｐａ）に排気した後、放電ガス（例えば、Ｈｅ−Ｘｅ系、Ｎｅ−Ｘｅ系のガス）を封入することによってＰＤＰ１を作製する。

なお、本発明の実施の形態におけるＰＤＰでは、黒色層１９の材料として、黒色顔料、酸化ルテニウム、フリットガラスを挙げ、黒色層１９の体積抵抗率は酸化ルテニウムの添加量により調整する手法を説明したが、黒色層１９の材料として、黒色顔料、金属導電材料、フリットガラスを用い、金属導電材料（例えば、銀粉末）の添加量により黒色層１９の体積抵抗率を調整してもよい。また、黒色層１９は、純粋な「黒」である必要はなく、遮光の目的が得られる程度のものであればよい。

また、図３は本発明の他の実施の形態におけるＰＤＰの表示電極および遮光部の概略構成を示す断面図である。本発明の他の実施の形態におけるＰＤＰの構造として、図３に示すように表示電極６と遮光部７との間にスリット２２を設け、両者が形状的に分離した構造を挙げることができる。

このような構造の場合、遮光部７と表示電極６とが電気的に絶縁されるため、隣り合う表示電極６どうしの駆動電圧波形の干渉の問題は大幅に抑制され、黒色層１９の材料としてより低抵抗の材料を選択することが可能となる。しかし、黒色層１９が低抵抗になると、遮光部７の黒色層１９とそれを挟んだ隣り合う表示電極６の領域（図３中の四角で囲った領域Ａの部分）の静電容量が増加することから、ＰＤＰの駆動時の電力消費が増大するという問題が発生してしまう。このため、黒色層１９の体積抵抗率を無制限に低下させることはできず、ある程度の絶縁性を保持させておく必要がある。このような観点からは、黒色層１９の体積抵抗率としては、ＰＤＰの構造、前面側基板３や誘電体層８等の材料によって変動はするが、１×１０⁵Ωｃｍ以上、駆動波形によっては望ましくは１×１０⁶Ωｃｍとすることが望ましい。

なお、上記の実施の形態では、黒色層１９の導電材料として酸化ルテニウムを用いた場合を説明したが、遮光部７を形成する目的から黒色の導電材料である必要があり、酸化ルテニウム以外の材料としてルテニウムを含んだ酸化物を用いてもよい。

また、導電材料が金属導電材料の場合には、ガラス基板の黄変防止等を目的として、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等を用いてもよい。

以下、本発明の実施の形態のＰＤＰの性能を評価するために、上記の表示電極６と遮光部７との間にスリット２２を設けた場合の、黒色層１９の条件を変化させたＰＤＰサンプルを作製し、それらの表示特性と消費電力とに対して評価を行った。表１に、作製したサンプルの仕様と評価結果を示す。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のＰＤＰは、実施の形態に基づき、体積抵抗率の異なる黒色層材料を用いて作製したものである。黒色層における導電材料としては、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６は、いずれも酸化ルテニウムとし、その含有量を異ならせることによって体積抵抗率を変えている。また、Ｎｏ．１は、酸化ルテニウムに銀粉末を添加したものを導電材料とするものであり、Ｎｏ．７は導電材料を含まないものである。

さらに、Ｎｏ．８の従来例は、バス電極４ｂ、５ｂの黒色電極と、遮光部７とを一体にせずに、それぞれ材料を変えて形成した場合である。

以上のＮｏ．１〜Ｎｏ．８のＰＤＰにおける非点灯時の消費電力および表示特性を比較した。ここで、非点灯時の消費電力は画面全体を黒表示としたときの消費電力で、また、表示特性は、従来例であるＮｏ．８が完全点灯したときの電圧でそれぞれのＰＤＰを駆動させたときの点灯状態を比較して評価した。

体積抵抗率が２×１０⁴Ωｃｍより低抵抗の黒色材料を用いたとき（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）は、非点灯時の消費電力は従来例Ｎｏ．８よりも大きく、体積抵抗率の低下ともに非点灯時の消費電力は増大することが判った。

また、黒色層材料の体積抵抗率を１×１０⁵Ωｃｍより高抵抗にする（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７）ことにより、非点灯時の消費電力は、従来パネル（Ｎｏ．８）とほぼ同等となった。

また、体積抵抗率が５×１０⁹Ωｃｍより高抵抗になると、画面の一部で放電セルに印加される電圧が不足して輝度が低下する現象がみられた。この現象はさらに体積抵抗率が１×１０¹¹Ωｃｍより高抵抗になる（Ｎｏ．７）とさらに顕著となり、画面全域に非点灯部が広がった。

以上より、本発明の実施の形態によるＰＤＰであるＮｏ．４およびＮｏ．５は非点灯時の消費電力および表示特性のいずれも良好な結果を示した。

以上のように本発明によれば、製造のための工数の削減を図ることができるともに、良好な画像表示を実現することができるＰＤＰを提供することが可能となり、大画面の表示デバイス等に有用である。

本発明の一実施の形態におけるＰＤＰの概略構成の一例を示す断面斜視図 同ＰＤＰの表示電極および遮光部の概略構成を示す断面図 本発明の他の実施の形態におけるＰＤＰの表示電極および遮光部の概略構成を示す断面図

符号の説明

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面側基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 透明電極
４ｂ，５ｂ バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ 遮光部
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面側基板
１２ アドレス電極
１３ 誘電体層
１４ 隔壁
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ 蛍光体層
１６ 放電空間
１７ 放電セル
１８ 非放電部
１９ 黒色層
２０，２１ 金属電極
２２ スリット

Claims (5)

1. 少なくとも前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置し、前面側の基板には走査電極と維持電極とを備える表示電極と該表示電極の間の非放電部に対応するように遮光部とを設け、また背面側の基板には放電により発光する蛍光体層を設けたプラズマディスプレイパネルにおいて、前記表示電極を透明電極とバス電極とで構成し、前記バス電極を複数の電極層で構成するとともに前記電極層の少なくとも一層を体積抵抗率が１×１０⁵〜１×１０⁹Ωｃｍの材料からなる黒色層で構成し、前記黒色層と同一の材料により前記遮光部を構成し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. 黒色層が黒色顔料と導電材料とを含む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。
3. 導電材料が、酸化ルテニウムもしくはルテニウムを含んだ酸化物であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 導電材料が、金属導電材料からなることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 金属導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれる少なくとも一つを含む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。

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