JP2008103217A

JP2008103217A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2008103217A
Application number: JP2006285239A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ashida; 英樹芦田; Minoru Hasegawa; 実長谷川; Takuo Shinohara; 拓男篠原; Shingo Okane; 真吾大鐘; Masaru Koseto; 勝小瀬戸
Original assignee: Fujitsu Ltd; Advanced PDP Development Center Corp; Pioneer Electronic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Pioneer Corp; Advanced PDP Development Center Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】ＩＴＯ代替材料で透明電極を構成することにより、低コストで環境に優しいプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】放電ギャップを介して互いに対向するように配置された表示電極３、４の対が複数組設けられ、表示電極の対を被覆して誘電体層５が形成された前面基板１と、放電空間を挟んで前面基板と対向し、表示電極と直交する複数のデータ電極９が配置され、データ電極の上部領域に蛍光体層１１が付設された背面基板２と、放電空間内に封入された放電ガスとを備え、表示電極の対とデータ電極とが交差する部分の放電空間にそれぞれ単位発光領域が形成される。表示電極を構成する透明電極３ａ、４ａは、酸化亜鉛を主体とする材料で構成され、且つ透明電極を覆うように形成された誘電体層は、その成分の中で最も含有量の多い成分が酸化亜鉛である材料で構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、大画面で、薄型、軽量の表示装置に用いられる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には、大別して、駆動方法についてはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式については面放電型と対向放電型の２種類がある。高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状のプラズマディスプレイパネルは、３電極構造の面放電型のものが主流となっている（例えば特許文献１参照）。

面放電型のプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとも言う）は、ガラス製の前面基板と背面基板とを、その間に放電空間が形成されるように対向配置することにより構成されている。前面基板上には、互いに平行に配置された走査電極および維持電極の対からなる表示電極対が複数対形成され、表示電極を覆うように誘電体層が形成されている。また、背面基板上には、複数のデータ電極が設けられるとともに、放電空間を複数に仕切るための隔壁が設けられている。表示電極とデータ電極が交差するように両基板が組み合わされ、隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように電極群に駆動電圧が印加され、複数の放電セルが形成される。

背面基板上のデータ電極の上部領域には、蛍光体層が付設されている。蛍光体層には、放電により赤色、緑色、青色に発光する蛍光体が用いられ、放電により発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行っている。
特開２００３−１３１５８０号公報

上記従来のＰＤＰにおいて、走査電極と維持電極はそれぞれ、透明電極と透明電極の配線抵抗を補うための金属材料からなるバス電極とから構成される。そして、透明電極としては一般的に、抵抗値、透過率、耐熱性、加工性の面で優れているＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）透明導電膜が用いられている。

しかしながら、近年の薄型テレビ市場の拡大により、ＩＴＯの原材料であるインジウムは、資源の枯渇が懸念されている。したがって、ＩＴＯに替わる透明電極材料が求められている。

本発明はこれらの課題に省みてなされたものであり、ＩＴＯ代替材料による透明電極を用いることで、低コストで環境に優しいプラズマディスプレイパネルを提供することを目的とする。

本発明のプラズマディスプレイパネルは、放電ギャップを介して互いに対向するように配置された表示電極の対が複数組設けられ、前記表示電極の対を被覆して誘電体層が形成された前面基板と、放電空間を挟んで前記前面基板と対向し、前記表示電極と直交する複数のデータ電極が配置され、前記データ電極の上部領域に蛍光体層が付設された背面基板と、前記放電空間内に封入された放電ガスとを備え、前記表示電極の対と前記データ電極とが交差する部分の前記放電空間にそれぞれ単位発光領域が形成される。

上記課題を解決するために、前記表示電極を構成する透明電極は、酸化亜鉛を主体とする材料で構成され、且つ前記透明電極を覆うように形成された前記誘電体層は、その成分の中で最も含有量の多い成分が酸化亜鉛である材料で構成される。

本発明によれば、透明電極として酸化亜鉛を主体とする材料で構成することが可能となり、もって、低コストで環境に優しいプラズマディスプレイパネルを提供することができる。

上記構成の本発明のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記酸化亜鉛を主体とする材料で構成された透明電極は、酸化亜鉛を９９〜９５重量％、ガリウムを１〜５重量％含むターゲットを用いて、薄膜形成方法により形成されたものであることが好ましい。

また、前記誘電体層は、ＺｎＯが３５〜４５重量％、Ｂ₂Ｏ₃が３０〜４０重量％（ただし、ＺｎＯの重量％はＢ₂Ｏ₃の重量％よりも大きい）、ＳｉＯ₂が５〜１５重量％、Ｋ₂Ｏが１０〜１５重量％、その他成分が１〜５重量％である成分構成を有するガラスを主剤とした材料からなる誘電体ペーストを、塗布形成後、焼成して形成されたものであることが好ましい。

以下、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルについて、図１〜図２を参照して説明する。ただし、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。

まず、ＰＤＰの構造について、図１を参照して説明する。このＰＤＰは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。

前面基板１上には、表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上には保護層６が形成されている。走査電極３と維持電極４はそれぞれ、透明電極３ａ、４ａと、金属材料からなるバス電極３ｂ、４ｂとから構成される。前面基板１上に以上の要素が設けられることにより、前面板ユニット７が構成されている。

また、背面基板２上には、絶縁体層８で覆われた複数のデータ電極９が設けられ、その絶縁体層８上には井桁状の隔壁１０が設けられている。また、絶縁体層８の表面および隔壁１０の側面には蛍光体層１１が設けられている。背面基板２上に以上の要素が設けられることにより、背面板ユニット１２が構成されている。

上記構成の前面板ユニット７と背面板ユニット１２とは、走査電極３および維持電極４とデータ電極９とが交差するように対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、ＰＤＰの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものや、ブラックストライプを形成したものであってもよい。

上述した本発明の一実施の形態におけるＰＤＰの構成においては、透明電極３ａ、４ａは、酸化亜鉛を主体とする材料により構成されている。なお、酸化亜鉛を主体とするとは、酸化亜鉛を母体とし、他の材料が若干、ドーピングなどにより含有された状態を意味する。

具体的には、以下のような方法により形成された透明電極を用いることができる。まず、酸化亜鉛を９９〜９５重量％、ガリウムを１〜５重量％含むターゲットを用いて、スパッタリング法などの薄膜形成方法を用いて約２００ｎｍ程度の膜厚の、酸化亜鉛を主体とする透明電極を形成する。その上にドライフィルムレジストをラミネートした後、露光マスクを介して紫外線を照射し、現像を行うことでパターニングする。次に、塩酸塩鉄水溶液等のエッチング液でエッチングした後、ドライフィルムレジストを剥離することで、酸化亜鉛を主体とする透明電極を形成する。

また、誘電体層としては、ＺｎＯが３５〜４５重量％、Ｂ₂Ｏ₃が３０〜４０重量％（ただし、ＺｎＯとＢ₂Ｏ₃との重量％の関係は、必ずＺｎＯ＞Ｂ₂Ｏ₃となるようにする）、ＳｉＯ₂が５〜１５重量％、Ｋ₂Ｏが１０〜１５重量％、その他成分が１〜５重量％である成分構成を有するガラスを主剤とした材料からなる誘電体ペーストを用い、以下のように形成したものを用いることができる。まず、上記誘電体ペーストを、印刷法やリバースコート法やダイコート法などにより塗布形成し、１００℃程度の温度で乾燥した後、６００℃程度の温度で焼成する。それにより、誘電体層前駆体中の樹脂成分を、その気化温度以上に昇温させて誘電体層前駆体中から除去する、いわゆる脱バイを行うと共に、ガラスフリットを溶融させて誘電体層を形成する。以上のように、本実施の形態の構成においては、誘電体層を形成するためのガラスフリットとして、その含有する成分の中で最も含有量の多い成分が酸化亜鉛である材料を用いる。誘電体層を形成するためのガラスフリットをそのように制限するのは、以下の理由による。

従来の技術において、ＩＴＯの代替材料として、単純にＺｎＯ薄膜をプラズマディスプレイパネルの透明電極として用いた場合、ＺｎＯ薄膜の導電性が損なわれるという問題が発生する場合があった。これは、誘電体材料の焼成に伴い、誘電体材料が溶融する際、ＺｎＯ薄膜中の自由電子を奪うことが原因であると考えられる。特に、プラズマディスプレイパネルの誘電体材料として一般的に使用されている鉛（Ｐｂ）系誘電体材料では、主原料であるＰｂがＺｎに対してイオン化傾向が小さく、特に自由電子が奪われやすく、結果、ＺｎＯにより形成された透明電極の導電性が損なわれるものと考えられる。

これに対して、本実施の形態のプラズマディスプレイパネルにおいては、透明電極として酸化亜鉛を主体とする材料を用い、且つ透明電極を覆うように形成する誘電体層の材料として、その成分の中で最も含有量の多い成分が酸化亜鉛である材料を用いることにより、上述の問題が回避される。すなわち、従来のＰｂ系の誘電体材料を用いた場合とは異なり、イオン化傾向の違いによる自由電子の剥奪が大幅に改善され、透明電極のシート抵抗値の上昇を抑制することが可能となることが確認された。

本実施の形態に基づき、透明電極として酸化亜鉛を主体とする材料を用い、誘電体層の材料を上述のように選択した結果を、図２に示す。図２は、酸化亜鉛透明導電膜の焼成温度によるシート抵抗値変化を示すグラフであり、横軸が焼成温度、縦軸がシート抵抗値変化を示す。この特性を調べるために行った実験の方法は、以下のとおりである。

まず、高歪点ガラス基板上に、ガリウムを１〜５重量％程度ドープした酸化亜鉛透明導電膜を１００〜１５０ｎｍ程度の膜厚で成膜した。酸化亜鉛透明導電膜の上にドライフィルムレジストをラミネートした後、ストライプパターンの露光マスクを介して紫外線を照射し、アルカリ現像を行うことでパターニングした。次に、塩酸塩鉄水溶液等のエッチング液でエッチングした後、ドライフィルムレジストを剥離して、酸化亜鉛透明導電膜のストライプパターンを得た。

次に、下記の組成の鉛系誘電体ペースト、および亜鉛系誘電体ペーストを用意した。

（鉛系誘電体ペースト）：ＰｂＯを６０〜７０重量％、ＳｉＯ₂を２０〜２５重量％、Ｂ₂Ｏ₃を５〜１０重量％、ＣａＯを５〜１０重量％含むガラス材料と、エチルセルロース等の樹脂と、αテルピネオール等の溶剤からなる。

（亜鉛系誘電体ペースト）：ＺｎＯを３５〜４５重量％、Ｂ₂Ｏ₃を３０〜４０重量％、ＳｉＯ₂を５〜１５重量％、Ｋ₂Ｏを１０〜１５重量％、その他成分を１〜５重量％含むガラス材料と、エチルセルロース等の樹脂と、αテルピネオール等の溶剤からなり、その成分の中でＺｎＯが最も含有量の多い成分となる誘電体材料で構成されている。

両ペーストをそれぞれ、酸化亜鉛透明導電膜のストライプパターン上の限定領域に塗布した。次に、上記のように鉛系誘電体および亜鉛系誘電体を塗布した基板を、１２０℃、３００℃、４００℃、５００℃、５８０℃のそれぞれの温度まで昇温して１０分維持した後冷却し、室温とした。次に、基板上の誘電体被覆部の両端の境界部の酸化亜鉛透明導電膜パターンにテスターを当てて抵抗値を測定した後、測定した透明導電膜の面積よりシート抵抗値に換算し、初期状態からのシート抵抗値の変化量を求めて比較した。

本実施の形態の構成において、誘電体層は複数層に分けて形成しても良い。また、誘電体層はシート形成された誘電体層前駆体をラミネート法によって貼り付けて、上述と同様に焼成して形成しても良い。

以上述べたように、本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルによれば、透明電極として酸化亜鉛を主体とする透明電極を用い、誘電体材料として酸化亜鉛を最も多く含有する材料を用いた構成により、酸化亜鉛透明電極のシート抵抗値の上昇を抑えることができる。それにより、透明電極として、資源の枯渇が懸念されているＩＴＯに替えて酸化亜鉛を主体とする材料を使用することが可能となる。したがって、低コストで環境に優しいプラズマディスプレイパネルを提供することができる。

本発明は、酸化亜鉛を主体とする透明電極の使用を可能とし、プラズマディスプレイパネルを用いた表示装置の製造に有用である。

本発明の一実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図酸化亜鉛透明導電膜の焼成温度によるシート抵抗値変化を表すグラフ

符号の説明

１前面基板
２背面基板
３走査電極
４維持電極
３ａ、４ａ透明電極
３ｂ、４ｂバス電極
５誘電体層
６保護層
７前面板ユニット
８誘電体層
９データ電極
１０隔壁
１１蛍光体層
１２背面板ユニット

Claims

放電ギャップを介して互いに対向するように配置された表示電極の対が複数組設けられ、前記表示電極の対を被覆して誘電体層が形成された前面基板と、
放電空間を挟んで前記前面基板と対向し、前記表示電極と直交する複数のデータ電極が配置され、前記データ電極の上部領域に蛍光体層が付設された背面基板と、
前記放電空間内に封入された放電ガスとを備え、
前記表示電極の対と前記データ電極とが交差する部分の前記放電空間にそれぞれ単位発光領域が形成されるプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記表示電極を構成する透明電極は、酸化亜鉛を主体とする材料で構成され、且つ前記透明電極を覆うように形成された前記誘電体層は、その成分の中で最も含有量の多い成分が酸化亜鉛である材料で構成されたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前記酸化亜鉛を主体とする材料で構成された透明電極は、酸化亜鉛を９９〜９５重量％含むターゲットを用いて、薄膜形成方法により形成されたものである請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
前記誘電体層は、ＺｎＯが３５〜４５重量％、Ｂ₂Ｏ₃が３０〜４０重量％（ただし、ＺｎＯの重量％はＢ₂Ｏ₃の重量％よりも大きい）、ＳｉＯ₂が５〜１５重量％、Ｋ₂Ｏが１０〜１５重量％、その他成分が１〜５重量％である成分構成を有するガラスを主剤とした材料からなる誘電体ペーストを、塗布形成後、焼成して形成されたものである請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。