JP2009087608A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体層を被覆する保護層の形成に際して高価な真空プロセス装置を必要とせず、パネル封着後のエージング工程を大幅に短縮することができ、生産性とコストが著しく改善された面放電型プラズマディスプレイパネルを提供すること。
【解決手段】放電電極と、この放電電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層を被覆する保護層とを有する面放電型プラズマディスプレイパネルにおいて、前記保護層が、耐プラズマ性高分子膜と、その上に形成した電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層とから構成される。
【選択図】 なし

Description

本発明は、放電電極が誘電体層で被覆されている面放電型プラズマディスプレイパネルに関する。

従来、面放電型プラズマディスプレイパネルにおいては、放電のための一対の表示電極が、低融点ガラスからなる膜厚数十μｍの誘電体層で被覆され、当該誘電体層をプラズマの発生による希ガスイオンの衝撃から保護することを目的として、誘電体層がさらに保護層によって被覆されている。この保護層としては、一般に、電子線蒸着法等の真空プロセスにより形成したＭｇＯ薄膜が用いられている。このＭｇＯ薄膜は耐プラズマ性に優れるだけでなく、二次電子を放出する事で放電開始電圧を下げる事に寄与している。しかし、その形成時には高価で大掛かりな真空成膜装置を必要とするだけでなく、ＭｇＯ薄膜に吸着してパネル内に持ち込まれた水分や炭酸ガスを除去する必要があるため、パネル封着後に長時間エージングしなければならず、製造コストが高くなる問題があった。

また、従来のＭｇＯ薄膜による保護層には、放電遅れがばらつくという問題があった。そこで、当該保護層を、Ｓｉを一定濃度で含む多結晶ＭｇＯの焼結ペレットから電子線蒸着により製造することが提案されている（特許文献１を参照）。また、従来の蒸着又はスパッタリングにより形成されるＭｇＯ薄膜の上に、電子線によって励起されることにより２００〜３００ｎｍにピークを有するカソード・ルミネッセンス発光を行うＭｇＯ結晶体を含む結晶ＭｇＯ層を形成することが提案されている（特許文献２を参照）。これらの提案により、放電遅れのばらつきは改善できるものの、依然として真空プロセスによる成膜が必要な為、生産性とコストは改善できていない。

一方、真空プロセスを用いずに保護層を形成する方法としては、ビヒクル中にＭｇＯ粉末を混入したペーストを、誘電体層上にスクリーン印刷法で塗布した後、焼成を行う方法（特許文献３及び４を参照）、マグネシウムジメトキシドの加水分解物を塗布、熱分解する方法（特許文献５を参照）、マグネシウム錯体を用いて化学的気相蒸着法により成膜する方法（特許文献６を参照）等が提案されている。これらの提案では、真空プロセスを用いない為、比較的簡便な装置で保護層を成膜する事ができるものの、依然として、吸湿性の高いＭｇＯ薄膜を保護層とする為、エージング工程が必要となり生産性が低い問題があった。また、得られたＭｇＯ薄膜の品質が十分ではなく、必ずしも満足のいくパネル特性が得られない問題があった。
特開２００４−１３１７８５号公報 特許第３８４２２７６号明細書 特許第３４５９９３３号明細書 特許第３０８１１１２号明細書 特許第３８１２７５１号明細書 特開平１０−２６１３６２号公報

本発明は、上記現状に鑑み、誘電体層を被覆する保護層の形成に際して高価な真空プロセス装置を必要とせず、パネル封着後のエージング工程を大幅に短縮することができ、生産性とコストが著しく改善された面放電型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ものである。

本発明者らは、上述した現状に鑑み鋭意研究した結果、保護層として従来のＭｇＯ薄膜を採用することなく、誘電体層の保護機能を受け持つ耐プラズマ性高分子膜と、二次電子の放出機能を受け持つ電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層とを誘電体層上に形成する事で、真空プロセスを用いずに、短時間のエージング工程で、従来品と同等或いはそれ以上の放電特性を有する面放電型プラズマディスプレイパネルを製造できる事を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、放電電極と、この放電電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層を被覆する保護層とを有する面放電型プラズマディスプレイパネルであって、前記保護層が、耐プラズマ性高分子膜と、その上に形成した電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層とから構成されることを特徴とするプラズマディスプレイパネルに関する。

好ましくは、前記耐プラズマ性高分子膜が、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂の何れか１種以上からなる。

本発明において、好ましくは、前記耐プラズマ性高分子膜が、表面抵抗率が１０^１４Ω・ｍ以上の素材で構成され、可視光透過率が７０%以上である。

本発明において、好ましくは、前記電界印加により電子を放出する絶縁性粒子が、第２Ａ族元素の１種または２種以上の酸化物を９９．９質量%以上含有する結晶性粒子である。
さらに好ましくは、ＭｇＯを９９．９質量%以上含有する結晶性粒子である。

本発明によれば、保護層の形成に際して高価な真空プロセス装置を必要とせず、パネル封着後のエージング工程を大幅に短縮することができ、生産性とコストが著しく改善された面放電型プラズマディスプレイパネルを提供することができる。

従来の面放電型プラズマディスプレイパネルでは、ガラス板等の基板の表面に、放電電極が形成されており、さらにこの放電電極を被覆するように、低融点ガラス等からなる膜厚数十μｍ程度の誘電体層が形成されている。この誘電体層の表面には、誘電体層の保護機能と放電空間内への二次電子放出機能とを有する保護層が形成されており、これによって、プラズマディスプレイパネルに必要な放電特性を達成している。このような従来例では当該保護層は一般にＭｇＯ薄膜から構成されている。

本発明では、基板の表面に放電電極が形成され、この放電電極を被覆するように誘電体層が形成され、さらに誘電体層の表面に保護層が形成されている点においては従来のものと同様であるが、当該保護層が、耐プラズマ性高分子膜と、その上に形成した電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層とから構成される点に特徴を有する。具体的には、誘電体層の表面を、誘電体層の保護機能を有する耐プラズマ性高分子膜が被覆し、さらに当該高分子膜の表面を、放電空間内への二次電子放出機能を有する絶縁性粒子層が被覆する。

すなわち本発明は、従来の保護層が有している２つの機能、すなわち誘電体層の保護機能と二次電子放出機能とを、高分子膜と絶縁性粒子層という２つの層それぞれに振り分けることによってこの２つの機能を従来品と同様に達成することができるよう構成されている。このような構成を採用することによって、ＭｇＯ薄膜に依存することなく、従来の保護層を用いたプラズマディスプレイパネルと同等或いはそれ以上の放電特性を達成することが可能になった。保護層がＭｇＯ薄膜によって構成されていないので、本発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造にあたっては、高価な真空プロセス装置が必要でなく、また、パネル封着後のエージング工程を大幅に短縮することができるので、生産性とコストが著しく改善されることになる。

図に基づいて、本発明のプラズマディスプレイパネルの具体的な構成を説明する。図１に示すように、ソーダライムガラスからなる板厚３ｍｍの前面ガラス基板１の表面に、放電電極２、さらには低融点ガラスからなる膜厚５０μｍの誘電体層３が形成されている。この誘電体層の表面には、耐プラズマ性高分子膜４と、電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層５とからなる二層構造の保護層が形成されている。一方、ソーダライムガラスからなる板厚３ｍｍの背面ガラス基板６の表面には、アドレス電極７が形成され、さらに誘電体層８が形成されている。以上の前面ガラス基板１と背面ガラス基板６とが電極形成面を対向させて重ね合わされた後、その周囲が封止され、これら基板の間に形成された放電空間内を排気してから、ネオン（Ｎｅ）と少量のキセノン（Ｘｅ）との混合ガスが放電用ガスとして封入される。

本発明における耐プラズマ性高分子膜は、プラズマの発生により生じる希ガスイオンの衝撃から誘電体層を保護することができるものであればよい。ここで耐プラズマ性とは、希ガスイオンの衝撃により膜素材がスパッタされ、膜厚が減少し難いことを意味する。具体的な材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂など、耐プラズマ性能に優れた樹脂が好ましい。

また、耐プラズマ性高分子膜としては、壁電荷を保持し、メモリー機能を維持するため、表面抵抗率が１０^１４Ω・ｍ以上を示す素材を用いることが好ましく、より好ましくは、１０^１５Ω・ｍ以上を示す素材である。表面抵抗率は三端子法により測定することができる。

さらに、セル内で発生した可視光を効率よく前面パネルから取り出すため、耐プラズマ性高分子膜は透光性を有するものであり、具体的には、可視光透過率が７０％以上のものが好ましく、８５％以上のものがより好ましい。可視光透過率はヘイズメーターにより測定することができる。

当該高分子膜の膜厚としては、例えば、０．５〜５μｍ程度が好ましい。

耐プラズマ性高分子膜を形成する方法としては、例えば、当該高分子又はその前駆体を適当な有機溶媒に溶かして溶液を調製し、当該高分子溶液を誘電体層上に塗布した後、加熱して乾燥固化させる方法が挙げられる。

電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層は、プライミング電子源として電界放出機能を持ち、壁電荷を保持できる絶縁粒子であれば特に限定されないが、二次電子放出機能を有する仕事関数の低い物質で構成する事が望ましい。ここで絶縁性とは、壁電荷を形成できる程度に表面抵抗率が高いことを意味する。また、粒子層とは、電子線蒸着法により形成されたＭｇＯ薄膜や、ＭｇＯ粉末を含むペーストを塗布した後に焼成を行うことにより形成されたＭｇＯ薄膜とは異なるものであり、当該層を構成する粒子が粒子の形状を維持した状態で、すなわち互いに独立した粒子の状態で、誘電体層の表面全体或いは一部分を被覆していることによって構成された層である。例えば当該層の表面を走査型電子顕微鏡で観察することによって、各粒子が独立して存在している状態を確認することができる。ただし、一部で粒子の形態が損なわれている場合をも排除するものではない。

電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層は、それを構成する粒子が粒子の形状を維持しているので、従来のＭｇＯ薄膜とは異なり、電界放出によるプライミング電子を高レベルで放出し、放電を素早く行うことができる。なかでも、優れた二次電子放出機能を発揮するには、絶縁性粒子として、第２Ａ族元素の酸化物粒子を用いる事が好ましく、ＭｇＯ粒子を用いることがより好ましい。このようなＭｇＯ粒子としては、高純度、具体的にはＭｇＯの純度が９９．９質量％以上、さらには９９．９７質量％以上である結晶性の粒子が、二次電子放出機能が高いために好ましい。

特に好適な態様では、本発明で用いる第２Ａ族元素の酸化物粒子は、1種類以上の不純物元素を含有し、且つ、結晶性粒子であることが好ましい。この態様は、1種類以上の不純物の添加によって第２Ａ族元素の酸化物粒子のバンド構造が変化するために、電界の印加によって極めて多量の電子を放出することができるようになるものと推測される。このように１種類以上の不純物元素を含有させることによって、きわめて高レベルの電子放出機能を達成することができる。不純物元素の含有量の上限としては例えば、１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは３００ｐｐｍ以下である。なお、不純物元素の含有量は通常の元素分析法により決定することができる。

本発明で用いる第２Ａ族元素の酸化物粒子は、１次粒子の形状が立方体状であることがより好ましい。この形状は走査型電子顕微鏡によって確認することができる。なお「立方体状」とは幾何学的な意味での厳密な立方体を指すものではなく、顕微鏡写真を目視で観察することによりおおよそ立方体と認識可能な形状を指す。また、当該第２Ａ族元素の酸化物粒子としては、立方体状の１次粒子が凝集することなく、各々分離しており、分散性が良好な性質を有するものが好ましい。

さらに、本発明で用いる第２Ａ族元素の酸化物粒子は、当該粒子の粒径が比較的大きいものが好ましく、具体的には、レーザ回折散乱式粒度分布測定による累積５０％粒子径（Ｄ_５０）が０．１μｍ以上であるものが好ましい。

このような第２Ａ族元素の酸化物粒子であるＭｇＯ粒子の製造方法としては、不純物元素の含有量を制御するために、マグネシウム蒸気を酸化することによる気相法よりも、マグネシウムの水溶液反応により得た水酸化物や炭酸化物等の前駆体を焼成することによる液相法を使用することが好ましい。具体的な製造方法としては、ＭｇＯ粒子の製法として知られている各種方法において不純物元素を添加することによって行うことができ、本発明のプラズマディスプレイパネルが従来品と同等或いはそれ以上の放電特性を発揮するのに寄与するＭｇＯ粒子を得ることができる。

当該絶縁性粒子層の厚みとしては、これを構成する粒子の粒径や、電子放出機能に依存するので一概には規定できないが、例えば、０．１〜５μｍ程度がよい。

絶縁性粒子層を形成するには、絶縁性粒子を耐プラズマ性高分子膜の表面に、スプレー法や、静電塗布法等の方法によって付着させればよい。この際には適当な有機溶媒に絶縁性粒子を分散し、付着させた後に乾燥すればよい。そのほか、絶縁性粒子を含有するペーストを各種印刷法によって塗布し、焼成をせずに乾燥のみを行って形成することもできる。

本発明における絶縁性粒子層は、従来のＭｇＯ薄膜と比較すると吸湿性が格段に低いので、従来のプラズマディスプレイパネルで必要であったパネル封着後の長時間にわたるエージング工程を大幅に短縮、あるいは省略することが可能になる。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（放電開始電圧の評価方法）
真空ラインとガス導入ラインを有する真空チャンバ内に、二枚の平板電極を、間隙を５０μｍとして平行に配置した。ＳＵＳ電極を陽極に設置し、後述のように作製した前面パネルの保護層側を陽極側に向け陰極に設置した。真空チャンバ内を５．０×１０^−６Ｐａ以下になるまで減圧にした後、ガス導入口からＮｅ９６％−Ｘｅ４％の混合放電ガスを、チャンバ内の圧力が７００ｋＰａになるまで導入した。所定圧力まで放電ガスを導入した後、電極間に直流電圧を印加し、５Ｖ／ｓ以下の速度で電圧を上げることによって放電開始電圧を測定した。尚、放電は光検出器を用いて検出した。

（実施例１）
ガラス基板上に、銀ペーストで電極を形成し、さらに誘電体ガラスペーストを塗布した。これを６００℃で焼成し、ガラス基板上に放電電極と誘電体層を形成した。

次に、窒素ガス気流下でビス（４−アミノフェニル）エーテル１．００ｇを、乾燥処理をしたＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１５ｍｌに溶解し、無水ピロメリット酸１．０９ｇを加えた後、１５℃で１時間攪拌し、更に２５℃で３時間攪拌して、粘稠なポリアミド酸溶液を作製した。

誘電体層を形成したガラス基板上にポリアミド酸溶液をたらし、スピンコートで薄膜にした後、窒素気流下で１００℃で１時間、２００℃で１時間、３００℃で１時間加熱処理を行うことによってポリイミド膜を形成し、これを耐プラズマ性高分子膜とした。このポリイミド膜の表面抵抗率は１×１０^１５Ω・ｍであり、可視光透過率は８７％であった。

次に、Ｙ含有量が６０ｐｐｍで、その他の不純物元素の含有量が１０ｐｐｍ以下のＭｇＯ結晶粒子（純度：９９．９９％）をエチレングリコールに分散した混合液を、ポリイミド膜を形成したガラス基板上にスプレー法で塗布し、２００℃で乾燥してＭｇＯ粒子層を形成し、これを前面パネルとした。
実施例２
ポリアミド酸溶液の代わりに、絶縁性透明シリコーン樹脂ワニスを塗布し、２５０℃で１時間加熱処理を行うことによって透明シリコーン絶縁膜を形成し、これを耐プラズマ性高分子膜とする以外は実施例１と同様の方法で前面パネルを作製した。この透明シリコーン膜の表面抵抗率は１×１０^１４Ω・ｍであり、可視光透過率は９０％であった。
実施例３
ポリアミド酸溶液の代わりに、絶縁性透明エポキシ樹脂ワニスを塗布し、２００℃で５時間加熱処理を行うことによって透明エポキシ絶縁膜を形成し、これを耐プラズマ性高分子膜とする以外は実施例１と同様の方法で前面パネルを作製した。この透明エポキシ膜の表面抵抗率は１×１０^１４Ω・ｍであり、可視光透過率は８０％であった。
比較例１
電極と誘電体層を形成したガラス基板上に、電子線蒸着法によりＭｇＯ保護層を形成し、前面パネルを作製した。
比較例２
ＭｇＯ粒子層を形成しないこと以外は、実施例１と同様の方法で前面パネルを作製した。

以上で得た前面パネルについて、上述の方法に従い放電開始電圧を測定した結果を、表１に示す。

表１の結果より、本発明によると、真空成膜プロセスを用いない簡便な方法で、従来品（比較例１）と同等の放電特性を有するプラズマディスプレイパネルを製造できることが明らかである。

本発明のプラズマディスプレイパネルの一態様を示す概略図

符号の説明

１ 前面ガラス基板
２ 放電電極
３ 誘電体層
４ 耐プラズマ性高分子膜
５ 絶縁性粒子層
６ 背面ガラス基板
７ アドレス電極
８ 誘電体層

Claims (5)

1. 放電電極と、この放電電極を被覆する誘電体層と、この誘電体層を被覆する保護層とを有する面放電型プラズマディスプレイパネルであって、
   前記保護層が、耐プラズマ性高分子膜と、その上に形成した電界印加により電子を放出する絶縁性粒子層とから構成されることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記耐プラズマ性高分子膜が、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂の何れか１種以上からなることを特徴とする、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記耐プラズマ性高分子膜が、表面抵抗率が１０^１４Ω・ｍ以上の素材で構成され、可視光透過率が７０%以上であることを特徴とする、請求項１又は２記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記電界印加により電子を放出する絶縁性粒子が、第２Ａ族元素の１種または２種以上の酸化物を９９．９質量％以上含有する結晶性粒子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記電界印加により電子を放出する絶縁性粒子が、酸化マグネシウムを９９．９質量%以上含有する結晶性粒子であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
   

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