JP4389684B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

本発明は、薄型の画像表示装置として知られるプラズマディスプレイパネルに関するものである。

プラズマディスプレイパネルは、ガス放電によって発生した紫外線で蛍光体を励起発光させ、画像表示する平面型ディスプレイである。そして、このプラズマディスプレイパネルは、発光した蛍光体層からの光の取り出し方で、透過型と反射型に分類される。透過型は蛍光体層を通して光を取り出すため、蛍光体層で一部の可視光は吸収、反射され輝度が低下する。これに対して、反射型は蛍光体層の前面から直接、光を取り出せ、また背面側に向かった光も蛍光体層で反射され、取り出されるため高輝度になる。

しかしながら、このような反射型のプラズマディスプレイパネルであっても、蛍光体層の反射だけでは十分でなく、より輝度を増すために蛍光体層の背面側の隔壁内側に、反射層を設ける構成が開示されている。ここで反射層としては、低軟化点の鉛ガラスを主成分とし、酸化チタン（ＴｉＯ_２）やアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の微粉末を分散させた白色グレーズ層が用いられている。

このような白色グレーズ層を用いた反射層の反射性能を決める一つの因子は、ガラス成分と分散粉末の屈折率差である。すなわち白色グレーズ層は、ガラス成分と分散粉末の屈折率差が大きいほど反射率が大きくなる。ＴｉＯ_２の屈折率は２．６程度と大きいが、ガラス成分の屈折率も１．８程度と大きく、それほど屈折率差がとれないため、反射率も小さく、大きな輝度改善につながらない。そこで、反射層として、ガラス成分を使わずＴｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３等の微粉末の白色顔料を高密度に充填した白色顔料層を用いる構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平１０−７４４５５号公報

しかしながら、上記のような白色顔料は、水分（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）を吸着しやすく、このため、白色顔料層を用いた反射層は、多量のＨ_２ＯやＣＯ_２を吸着した状態となっている。そして、ガス放電の際には、この反射層からは、その表面に吸着したＨ_２ＯやＣＯ_２等の不純ガスが放出される。そしてこの放出された不純ガスは保護膜等に吸着され、その結果、放電特性を低下させることとなり、放電開始電圧の上昇による維持電圧の増大、およびそれに起因する消費電力の増加という課題が発生する場合があった。

本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、不純ガスの発生を抑制し、且つ必要な反射率を確保することができる反射層を備えたプラズマディスプレイパネルを実現することを目的とする。

本発明は、表示電極が形成された前面基板とデータ電極と隔壁とが形成された背面基板とを表示電極とデータ電極とが交差するように対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、データ電極を覆って誘電体層を設け、誘電体層はガラス層とガラス層で囲まれた気泡と気泡に接触する白色顔料とを含む構成である。

このような誘電体層の構成により、白色顔料は気泡とガラス層に覆われているため、誘電体層が放電にさらされても、白色顔料から水分（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）等の不純ガスの放出が抑制され、放電特性が低下することがない。さらに屈折率差の大きい白色顔料と、気泡とが接触した構成であるため、反射率を大きく低下させることはない。

また本発明は、表示電極が形成された前面基板とデータ電極と隔壁とが形成された背面基板とを表示電極とデータ電極とが交差するように対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、少なくとも隔壁の側面に反射層を設け、反射層はガラス層とガラス層で囲まれた気泡と気泡に接触する白色顔料とを含む構成である。

このような反射層の構成により、白色顔料は気泡とガラス層に覆われているため、放電時に紫外線が照射されても、白色顔料からＨ_２ＯやＣＯ_２等の不純ガスの放出が抑制され、放電特性が低下することがない。さらに屈折率差の大きい白色顔料と、気泡とが接触した構成であるため、反射率を大きく低下させることはない。

また本発明のプラズマディスプレイパネルの白色顔料は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）のうちの少なくとも一つを含むようにしてもよい。これらの白色顔料は、屈折率が大きいため、反射率も大きくなる。

また本発明のプラズマディスプレイパネルのガラス層は、屈折率が１．７以下のガラス材料からなるようにしてもよい。このようにガラス層の屈折率の小さな材料を使用すると、白色顔料との屈折率差が大きくなり、反射率も大きくなる。

また本発明のプラズマディスプレイパネルのガラス層は、誘電率が８以下のガラス材料からなるようにしてもよい。このようにガラス層の誘電率の小さな材料を使用すると、データ電極間の静電容量が小さくなり、無効電力の低減につながる。

また本発明のプラズマディスプレイパネルの誘電体層、または反射層を構成するガラス層と気泡と白色顔料との体積割合は、ガラス層が４０％以上、８０％以下、気泡が５％以上、５０％以下、白色顔料が１０％以上、５０％以下としてもよい。

このようなガラス層と気泡と白色顔料との体積割合にすると、気泡に接触する白色顔料の割合が多くなり、反射率が高くなるとともに、白色顔料は気泡とガラス層とに覆われるため、不純ガスの発生が抑制される。

本発明によれば、不純ガスの発生を抑制し、且つ必要な反射率を確保することができる反射層を備えたプラズマディスプレイパネルを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態のプラズマディスプレイパネルとその製造方法を説明するための、プラズマディスプレイパネルの主要構成を示す斜視図である。前面基板１０と背面基板４０とは対向配置され、透明で絶縁性を有する前面ガラス基板１４と、背面ガラス基板４４とを基材としている。前面基板１０には、平行配置された走査電極２４と維持電極２６とからなる表示電極２８が配列して形成されている。また、表示電極２８間にはコントラスト向上のために、クロム（Ｃｒ）等の黒色顔料にガラスフリットを混ぜてペースト状にし、パターニング後、焼成して遮光層３０を形成している。そして、これらを覆うように第一の誘電体層３２を形成するとともに、さらにこの第一の誘電体層３２上に保護層３４を形成し、前面基板１０を製造する工程が完了する。

ここで表示電極２８は前面基板１０上に一定のピッチを有し、所定の本数形成されている。走査電極２４、維持電極２６とも透明電極２４ａ、２６ａと、銀電極等よりなり透明電極２４ａ、２６ａより幅の狭いバス電極２４ｂ、２６ｂとで構成されている。また第一の誘電体層３２は表示電極２８の形成後で、しかも、この表示電極２８を確実に覆うように形成することが必要とされる。ここで、第一の誘電体層３２は、誘電体ペーストを、例えばダイコータで塗布し、乾燥させた後、焼成炉で焼成し形成している。誘電体ペースト材料としては、例えば酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化バリウム（ＢａＯ）等を含む、いわゆる（ＰｂＯ−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−ＢａＯ）系ガラス組成を有する低融点ガラスペーストを用いることができる。また、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）および酸化リン（ＰＯ_４）のうちの少なくとも一つを主成分とするガラスペーストを用いることもできる。

また、保護層３４は、プラズマ放電により第一の誘電体層３２がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。このために、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が多く用いられている。

一方、背面基板４０には、電極群である画像データを書き込むための平行配置されたデータ電極５４が、前面基板１０の表示電極２８に対して直交する方向に配置、形成されている。そして、このデータ電極５４を覆うように第二の誘電体層５６を形成した後、データ電極５４間のほぼ中央部に、このデータ電極５４と平行に複数の隔壁５８を形成する。そして、この隔壁５８の側面部まで含めて隔壁５８間に赤色、緑色および青色に発光する蛍光体層６０を形成し、背面基板４０を製造する工程が完了する。

その後、前面基板１０と背面基板４０とを重ね合わせて接合すると、隔壁５８、保護層３４、および蛍光体層６０で囲まれた放電空間が生じる。そして、この放電空間内のガスを排気するとともに、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）等を混合したガスを約６６．５ｋＰａの圧力で封入して、組立工程が完了し、カラー画像を表示するプラズマディスプレイパネル（以下、この構成のプラズマディスプレイパネルをパネルＡとする）となる。

ここで、第二の誘電体層５６を構成するガラス層と気泡と白色顔料との体積割合は、ガラス層が４０％以上８０％以下、気泡が５％以上５０％以下、白色顔料が１０％以上５０％以下で、且つ合計が１００％を越えないように決定すればよい。このようなガラス層と気泡と白色顔料との体積割合にすると、気泡に接触する白色顔料の割合が多くなり、反射率が高くなるとともに、白色顔料は気泡とガラス層とに覆われるため、不純ガスの発生が抑制される。なお、ガラス層は４０％未満であると、白色顔料を十分に覆うことができない。また、白色顔料が５０％を越えると、ペーストとするための材料の混合が困難になる。

また、第二の誘電体層５６の材料である誘電体ペーストは、ガラス材料、フィラー、有機バインダ、有機溶剤を混合して作成される。ガラス材料としては、屈折率が１．７以下の低融点ガラス材料がよい。このような屈折率の小さなガラス材料であると、白色顔料との屈折率差を大きくとることができ、反射率を大きくすることが可能となる。また、誘電率が８以下の低融点ガラス材料がよい。このような誘電率の小さなガラス材料であると、データ電極５４間の静電容量を小さくすることができ、無効電力を低減することが可能となる。

上述したようなガラス材料としては、具体的には、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２（屈折率：Ｎｄ＝１．５７、誘電率：ε＝７．２）、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３（Ｎｄ＝１．６２、ε＝７．４）、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３（Ｎｄ＝１．６０、誘電率：ε＝７．３）があげられる。また、これらのガラス材料にはアルカリ金属酸化物を含んでもよい。アルカリ金属酸化物を含むことで、ガラス材料の軟化温度を下げることができる。

また、フィラーとしては、白色顔料である酸化チタン（ＴｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）の中から選ばれる少なくとも一つを含むようにする。これらの白色顔料は屈折率が大きく、反射率を上げるために必要である。

有機バインダとしては、エチルセルロースやアクリル樹脂、有機溶剤としては、α−テルピネオールやブチルカルビトールアセテート等の高沸点のものがよい。

そして、この誘電体ペーストをダイコータ等のコーティング法やスクリーン印刷法を用いた塗布工程で塗布した後、有機溶剤を蒸発させるために温風乾燥炉、遠赤外線乾燥炉等を用いた乾燥工程で乾燥させる。

次に焼成炉の焼成工程で有機バインダを分解し、ガラス材料を軟化、溶融させて約１５μｍの厚みのガラスの膜を形成する。ここで、ガラス材料のガラス軟化温度から、ガラス材料中の気泡が脱泡を終える温度未満の温度範囲で焼成する必要がある。ここで気泡を生じる要因として、ガラス材料の軟化温度でガラス粒子間の空隙に起因する貫通孔が閉じることがあげられる。

図２は、本発明の実施の形態の第二の誘電体層５６の構成を示す断面図である。第二の誘電体層５６は、ガラス層７０と、ガラス層７０で囲まれた気泡７２と、気泡７２に接触する白色顔料７４とを含んで構成されている。このように、白色顔料７４は気泡７２に接触しているかまたはガラス層７０に覆われているので、白色顔料７４がＨ_２Ｏ等の不純ガスを吸着していても、その表面からの不純ガスの放出は抑制される。また、屈折率の異なる媒質に入射した光の反射率は、媒質間の屈折率差が大きいほど、大となるので、白色顔料７４は屈折率差の小さいガラス層７０と接触しているよりも、屈折率差の大きい気泡７２と接触している方が、反射率は大となる。従って、第二の誘電体層５６は、気泡７２を含むように形成することが必要で、その焼成温度範囲は、気泡の発生が始まるガラス軟化温度からガラス粉末の気泡が脱泡を終える温度未満である。

具体的な焼成温度は、ガラス材料がＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３では、ガラス軟化温度の約５００℃で、１μｍ〜２μｍ径の気泡が生じ始める。そして１００℃高い約６００℃で、完全にその気泡が脱泡する。なお、気泡径は３μｍ〜７μｍが反射性能向上からはさらに好適で、この気泡径を形成する５３０℃以上、５７０℃以下の焼成温度がさらに好適な温度範囲である。

次に図３は、本発明の他の実施の形態のプラズマディスプレイパネルの背面基板の断面図である。隔壁５８の間に反射層７６を設け、反射層７６の上に蛍光体層６０を設けた構成である。このような構成のプラズマディスプレイパネルをパネルＢとする。反射層７６は、パネルＡの構成の第二の誘電体層５６と同じ材料を用い、スクリーン印刷法で塗布した後、第二の誘電体層５６と同じ焼成温度で焼成し、約１０μｍ厚とした。なお、背面基板４０は、パネルＡの構成と同じく背面ガラス基板４４に、データ電極５４および、データ電極５４を覆うように第二の誘電体層５７を形成した上に、隔壁５８を設けている。ただし、第二の誘電体層５７はパネルＡの構成における第一の誘電体層３２と同じ材料、焼成方法で形成した。

なお本発明では、パネルＡの構成での第二の誘電体層５６およびパネルＢの構成での反射層７６は、体積割合でガラス層５０％、気泡３０％、ＴｉＯ_２の白色顔料層２０％で形成した。そして、パネルＡの構成での第二の誘電体層５６およびパネルＢでの反射層７６を、体積割合でガラス層５０％、ＴｉＯ_２の白色顔料層５０％で形成したものを比較例１とする。また、パネルＢの構成での反射層７６をＴｉＯ_２の粉末のみで形成したものを比較例２とする。

表１は、パネルＡ、パネルＢの構成で、本発明、比較例１および比較例２での反射率、維持電圧を示したものである。反射率は波長３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲で計測し、５５０ｎｍの値を代表値として示している。なお、測定は分光測色計（（株）ミノルタ製：ＣＭ−３６００ｄ）を使用した。また、維持電圧は比較例１の場合を基準に相対値で示した。

表１からわかるように、パネルＡの構成、すなわち第二の誘電体層５６を本発明の構成にすれば、従来の構成である比較例１に比べ反射率は１０％向上し、維持電圧も変わらない。また、パネルＢの構成、すなわち反射層７６を本発明の構成にすれば、比較例１に比べ反射率で９％向上し、維持電圧も変わらない。さらに、従来のＴｉＯ_２の白色顔料の粉末のみで形成された比較例２に比べ、反射率は２％低下するものの、維持電圧は１．２から１に減少し、放電特性が向上している。

これは、第二の誘電体層または反射層がガラス層とガラス層で囲まれた気泡と気泡に接触するＴｉＯ_２等の白色顔料とを含む構成とすることにより、白色顔料表面からの不純ガス放出が抑制され、放電特性が向上するからである。また、白色顔料が気泡に接触していることから、屈折率差を大きくとることができ、反射率も白色顔料のみの場合に比べ、大きく低下することはない。

なお、本発明の実施の形態では、第二の誘電体層または反射層を、ガラス層とガラス層で囲まれた気泡と気泡に接触する白色顔料とを含む構成としたが、第二の誘電体層と反射層とも上記の構成としてもよい。さらに、隔壁も白色顔料を含む誘電体層や反射層と同じ材料、焼成方法で形成し、白色顔料と気泡を接触する構成として、さらに反射率を高めるようにしてもよい。

本発明のプラズマディスプレイパネルによれば、反射率を大きく低下させることなく、不純ガスの放出を抑制できるため、維持電圧等の放電特性も低下することがなく、プラズマディスプレイパネルの背面板の誘電体層および反射層に対して有用である。

本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの主要構成を示す斜視図 本発明の実施の形態の第二の誘電体層の構成を示す断面図 本発明の他の実施の形態のプラズマディスプレイパネルの背面基板の断面図

符号の説明

１０ 前面基板
１４ 前面ガラス基板
２４ 走査電極
２４ａ，２６ａ 透明電極
２４ｂ，２６ｂ バス電極
２６ 維持電極
２８ 表示電極
３０ 遮光層
３２ 第一の誘電体層
３４ 保護層
４０ 背面基板
４４ 背面ガラス基板
５４ データ電極
５６，５７ 第二の誘電体層
５８ 隔壁
６０ 蛍光体層
７０ ガラス層
７２ 気泡
７４ 白色顔料
７６ 反射層

Claims (6)

1. 表示電極が形成された前面基板とデータ電極と隔壁とが形成された背面基板とを前記表示電極と前記データ電極とが交差するように対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、前記データ電極を覆って誘電体層を設け、前記誘電体層はガラス層と前記ガラス層で囲まれた気泡と前記気泡に接触する白色顔料とを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 表示電極が形成された前面基板とデータ電極と隔壁とが形成された背面基板とを前記表示電極と前記データ電極とが交差するように対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、少なくとも前記隔壁の側面に反射層を設け、前記反射層はガラス層と前記ガラス層で囲まれた気泡と前記気泡に接触する白色顔料とを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
3. 白色顔料は酸化チタン（ＴｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. ガラス層は屈折率が１．７以下のガラス材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. ガラス層は誘電率が８以下のガラス材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラズマディスプレイパネル。
6. ガラス層と気泡と白色顔料との体積割合は前記ガラス層が４０％以上、８０％以下、前記気泡が５％以上、５０％以下、前記白色顔料が１０％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のプラズマディスプレイパネル。

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