JP5158265B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、表示デバイスなど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（以下、ＰＤＰと称する）は、前面板と背面板とで構成される。前面板は、ガラス基板と、ガラス基板の一方の主面上に形成された表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、ガラス基板の一方の主面上に形成されたデータ電極と、データ電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。

保護層には、主に２つの機能がある。１つめは、放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護することである。２つめは、アドレス放電を発生させるための初期電子を放出することである。イオン衝撃から誘電体層が保護されることにより、放電電圧の上昇が抑制される。初期電子放出数が増加することにより、画像のちらつきの原因となるアドレス放電ミスが低減される。初期電子放出数を増加させるために、ＭｇＯに不純物を添加する技術や、ＭｇＯ粒子をＭｇＯ膜上に形成する技術が知られている（例えば、特許文献１、２、３、４、５など参照）。

特開２００２−２６０５３５号公報 特開平１１−３３９６６５号公報 特開２００６−５９７７９号公報 特開平８−２３６０２８号公報 特開平１０−３３４８０９号公報

ＰＤＰは、前面板と、前面板と対向配置された背面板と、を備える。前面板は、表示電極と表示電極を覆う誘電体層と誘電体層を覆う保護層とを有する。保護層は、波長１４６ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもつ。さらに、保護層は、波長１７３ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもつ。波長１４６ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度と、波長１７３ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度との比は３．０より大きく、７．０以下である。

図１は実施の形態に係るＰＤＰの構造を示す斜視図である。 図２は実施の形態に係るＰＤＰの電極配列図である。 図３は実施の形態に係るプラズマディスプレイ装置のブロック回路図である。 図４は実施の形態に係るプラズマディスプレイ装置の駆動電圧波形図である。 図５は実施の形態に係る保護層のフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。 図６はフォトルミネッセンススペクトル測定装置の概略図である。 図７は実施の形態に係るＰＤＰの製造方法の一例を示すフローチャートである。 図８は実施の形態に係るＰＤＰの製造に用いられる温度プロファイルの一例を示す図である。 図９は実施の形態に係るＰＤＰの断面を示す概略図である。 図１０は電子放出性能とＶｓｃｎ点灯電圧を示す図である。

［１．ＰＤＰ１の構造］
ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰである。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置されている。前面板２と背面板１０とは、外周部がガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが５３ｋＰａ（４００Ｔｏｒｒ）〜８０ｋＰａ（６００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。

前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６とブラックストライプ７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６とブラックストライプ７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成される。さらに誘電体層８の表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。なお、保護層９については、後に詳細に述べられる。

走査電極４および維持電極５は、それぞれインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物からなる透明電極上にＡｇからなるバス電極が積層されている。

背面ガラス基板１１上には、表示電極６と直交する方向に、銀（Ａｇ）を主成分とする導電性材料からなる複数のデータ電極１２が、互いに平行に配置されている。データ電極１２は、下地誘電体層１３に被覆されている。さらに、データ電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝には、データ電極１２毎に、紫外線によって赤色に発光する蛍光体層１５、緑色に発光する蛍光体層１５および青色に発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。表示電極６とデータ電極１２とが交差する位置に放電セルが形成されている。表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

なお、本実施の形態において、放電空間１６に封入する放電ガスは、１０体積％以上３０％体積以下のＸｅを含む。

図２に示すように、ＰＤＰ１は、行方向に延伸して配列されたｎ本の走査電極ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３・・・ＳＣｎ（図１における４）を有する。ＰＤＰ１は、行方向に延伸して配列されたｎ本の維持電極ＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３・・・ＳＵｎ（図１における５）を有する。ＰＤＰ１は、列方向に延伸して配列されたｍ本のデータ電極Ｄ１・・・Ｄｍ（図１における１２）を有する。そして、１対の走査電極ＳＣ１および維持電極ＳＵ１と１つのデータ電極Ｄ１とが交差した部分に放電セルが形成されている。放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。走査電極および維持電極は、前面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子に接続されている。データ電極は、背面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子に接続されている。

［２．プラズマディスプレイ装置の構造］
図３に示すように、プラズマディスプレイ装置は、ＰＤＰ１、画像信号処理回路２１、データ電極駆動回路２２、走査電極駆動回路２３、維持電極駆動回路２４、タイミング発生回路２５および電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路２１は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路２２は、サブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。タイミング発生回路２５は、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖに基づいて各種のタイミング信号を発生し、各駆動回路ブロックに供給している。走査電極駆動回路２３は、タイミング信号に基づいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給している。維持電極駆動回路２４は、タイミング信号に基づいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給している。

［３．ＰＤＰ１の駆動］
図４に示すように、プラズマディスプレイ装置は、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成する。サブフィールドは、初期化期間と、書込み期間と、維持期間とを有する。初期化期間は放電セルにおいて初期化放電を発生させる期間である。書込み期間は、初期化期間のあと、発光させる放電セルを選択する書込み放電を発生させる期間である。維持期間は、書込み期間において選択された放電セルに維持放電を発生させる期間である。

［３−１．初期化期間］
第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎが０（Ｖ）に保持される。また、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１（Ｖ）から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２（Ｖ）に向かって緩やかに上昇するランプ電圧が印加される。すると、全ての放電セルにおいて１回目の微弱な初期化放電が発生する。初期化放電によって、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられる。維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄えられる。壁電圧とは保護層９や蛍光体層１５上などに蓄積した壁電荷により生じる電圧である。

その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎが正の電圧Ｖｅ１（Ｖ）に保たれ、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（Ｖ）に向かって緩やかに下降するランプ電圧が印加される。すると、すべての放電セルにおいて２回目の微弱な初期化放電が発生する。走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧が弱められる。データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧が書込み動作に適した値に調整される。

［３−２．書込み期間］
続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎは、一旦Ｖｃ（Ｖ）に保持される。維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎがＶｅ２（Ｖ）に保持される。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）が印加されるとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に表示すべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）が印加される。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧とが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が発生する。書込み放電が発生した放電セルの走査電極ＳＣ１上には正の壁電圧が蓄積される。書込み放電が発生した放電セルの維持電極ＳＵ１上には負の壁電圧が蓄積される。書込み放電が発生した放電セルのデータ電極Ｄｋ上には負の壁電圧が蓄積される。

一方、書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）が印加されなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は放電開始電圧を超えない。よって、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作がｎ行目の放電セルに至るまで順次行われる。書込み期間の終了は、ｎ行目の放電セルの書込み動作が終了したときである。

［３−３．維持期間］
続く維持期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第１の電圧として正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）が印加される。維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第２の電圧として接地電位、すなわち０（Ｖ）が印加される。このとき書込み放電が発生した放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧とが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が発生する。維持放電により発生した紫外線により蛍光体層が励起されて発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積される。維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。データ電極Ｄｋ上には正の壁電圧が蓄積される。

書込み期間において書込み放電が発生しなかった放電セルでは、維持放電は発生しない。よって、初期化期間の終了時における壁電圧が保持される。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第２の電圧である０（Ｖ）が印加される。維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第１の電圧である維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）が印加される。すると、維持放電が発生した放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との間の電圧が放電開始電圧を超える。したがって、再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が発生する。つまり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積される。走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。

以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）が印加されることにより、書込み期間において書込み放電が発生した放電セルで維持放電が継続して発生する。所定の数の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）の印加が完了すると維持期間における維持動作が終了する。

［３−４．第２サブフィールド以降］
続く第２サブフィールド以降における初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も、第１サブフィールドにおける動作とほぼ同様である。よって、詳細な説明は省略される。なお、第２サブフィールド以降のサブフィールドにおいては、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎが正の電圧Ｖｅ１（Ｖ）に保たれる。走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには、電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（Ｖ）に向かって緩やかに下降するランプ電圧が印加される。すると、前のサブフィールドにおいて維持放電が発生した放電セルにおいてのみ微弱な初期化放電を発生させることができる。すなわち、第１サブフィールドにおいては、全ての放電セルで初期化放電を発生させる全セル初期化動作が行われる。第２サブフィールド以降においては、前のサブフィールドにおいて維持放電を起こした放電セルのみで選択的に初期化放電を発生させる選択初期化動作が行われる。なお、全セル初期化動作と選択初期化動作について、本実施の形態では、第１サブフィールドとその他のサブフィールドとの間で使い分けわれる。しかし、全セル初期化動作が第１サブフィールド以外のサブフィールドにおける初期化期間で行われてもよい。さらに、全セル初期化動作が、数フィールドに１回の頻度で行われてもよい。

また、書込み期間、維持期間における動作は、上述した第１サブフィールドにおける動作と同様である。しかし、維持期間における動作は、上述した第１サブフィールドにおける動作と必ずしも同様ではない。画像信号ｓｉｇに対応した輝度が得られるような維持放電を発生させるために、維持放電パルスＶｓ（Ｖ）の数が変化する。すなわち、維持期間は、サブフィールド毎の輝度を制御するように駆動される。

［４．フォトルミネッセンススペクトルと二次電子放出係数との関係］
ところで、保護層の二次電子放出能力を高めることにより、維持放電電圧を下げることができる。本発明者らは、保護層における二次電子放出能力を高めるためには、保護層の酸素欠損を形成すればよいとの推測の上で、実験と検討を繰り返し行った。その結果、保護層９のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルと、二次電子放出能力との関係を見出した。本実施の形態において、真空紫外線である波長１４６ｎｍの光を保護層９に照射したときの、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスピーク強度をＡとする。さらに、真空紫外線である波長１７２ｎｍの光を保護層９に照射したときの、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスピーク強度をＢとする。本発明者らは、ピーク強度の比であるＡ／Ｂが３．０以上であれば、維持放電電圧を低下できることを確認した。

図５に示すように、本実施の形態における保護層９は、波長１４６ｎｍの光の照射によって、波長４４０ｎｍ近傍にルミネッセンスのピークを有する。また、保護層９は、波長１７２ｎｍの光の照射によって、波長４４０ｎｍ近傍にルミネッセンスのピークを有する。図５の縦軸は、波長１７２ｎｍの光の照射によるルミネッセンスのピーク強度を１としたときの、相対値である。図５に示すように、本実施の形態に係る保護層９は、Ａ／Ｂが、約３．８であった。本実施の形態に係る保護層９を有するＰＤＰ１の維持放電電圧は、Ａ／Ｂが約２以下の保護層を有する従来のＰＤＰより、約１０Ｖ低くすることができた。

さらに、本発明者らは、Ａ／Ｂが異なる保護層を有する複数のＰＤＰを作製した。具体的には、Ａ／Ｂは、約３、約３．５および５から７である。Ａ／Ｂが約３の保護層を有するＰＤＰの維持放電電圧は、従来のＰＤＰと比較して同様であった。Ａ／Ｂが約３．５の保護層を有するＰＤＰの維持放電電圧は、従来のＰＤＰと比較して約１０Ｖ低かった。Ａ／Ｂが５から７の保護層を有するＰＤＰの維持放電電圧は、従来のＰＤＰと比較して１５Ｖから２５Ｖ低かった。したがって、Ａ／Ｂは、３．０より大きく７．０以下が好ましい。

［５．ＰＬスペクトル測定方法］
図６に示すように、真空チャンバー１００に設置された試料１０１に対してランプシステム１０２（ウシオ電機株式会社製ＳＵＳ０７）から波長１４６ｎｍの真空紫外線が垂直に照射される。なお、試料１０１は、保護層が形成された基板である。また、試料１０１からのルミネッセンスがレンズ、光ファイバーなどを含む光学系１０４を介して２次元高分解能タイプのＣＣＤ分光器１０５（スペクトラ・コープ株式会社製Ｓｏｌｉｄ Ｌａｍｂｄａ ＣＣＤ ＵＶ-ＮＩＲ）に入射する。ＣＣＤ分光器１０５は、入射したルミネッセンスの波長分散（ＰＬスペクトル）を生成する。つまり、波長１４６ｎｍの真空紫外線照射による、試料１０１のＰＬスペクトルが得られる。さらに、真空チャンバー１００にはランプシステム１０３（ウシオ電機株式会社製ＳＵＳ０３）が併設されている。つまり、波長１７２ｎｍの真空紫外線照射による、試料１０１のＰＬスペクトルが得られる。本実施の形態においては、図６に示す測定装置により、保護層のＰＬスペクトルの測定が行われた。

［６．ＰＤＰ１の製造方法］
図７に示すように、本実施の形態に係るＰＤＰ１の製造方法は、前面板作製工程Ａ１、背面板作製工程Ｂ１、フリット塗布工程Ｂ２、封着工程Ｃ１、還元性ガス導入工程Ｃ２、排気工程Ｃ３および放電ガス供給工程Ｃ４を有する。

［６−１．前面板作製工程Ａ１］
前面板作製工程Ａ１においては、フォトリソグラフィ法によって、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５とブラックストライプ７とが形成される。走査電極４および維持電極５は、導電性を確保するための銀（Ａｇ）を含む金属バス電極４ｂ、５ｂを有する。また、走査電極４および維持電極５は、透明電極４ａ、５ａを有する。金属バス電極４ｂは、透明電極４ａに積層される。金属バス電極５ｂは、透明電極５ａに積層される。

透明電極４ａ、５ａの材料には、透明度と電気伝導度を確保するためインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などが用いられる。まず、スパッタ法などによって、ＩＴＯ薄膜が前面ガラス基板３に形成される。次にリソグラフィ法によって所定のパターンの透明電極４ａ、５ａが形成される。

金属バス電極４ｂ、５ｂの材料には、銀（Ａｇ）と銀を結着させるためのガラスフリットと感光性樹脂と溶剤などを含む電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、電極ペーストが、前面ガラス基板３に塗布される。次に、乾燥炉によって、電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、電極ペーストが露光される。

次に、電極ペーストが現像され、金属バス電極パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、金属バス電極パターンが所定の温度で焼成される。つまり、金属バス電極パターン中の感光性樹脂が除去される。また、金属バス電極パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、金属バス電極４ｂ、５ｂが形成される。

ブラックストライプ７は、黒色顔料を含む材料により、形成される。次に、誘電体層８が形成される。誘電体層８の材料には、誘電体ガラスフリットと樹脂と溶剤などを含む誘電体ペーストが用いられる。まずダイコート法などによって、誘電体ペーストが所定の厚みで走査電極４、維持電極５およびブラックストライプ７を覆うように前面ガラス基板３上に塗布される。次に、乾燥炉によって、誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、誘電体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、誘電体ペースト中の樹脂が除去される。また、誘電体ガラスフリットが溶融する。溶融していた誘電体ガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、誘電体層８が形成される。ここで、誘電体ペーストをダイコートする方法以外にも、スクリーン印刷法、スピンコート法などを用いることができる。また、誘電体ペーストを用いずに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって、誘電体層８となる膜を形成することもできる。

誘電体層８の材料は、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種と、酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、二酸化マンガン（ＭｎＯ₂）から選ばれる少なくとも１種とを含む。バインダ成分は、エチルセルロース、またはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオール、またはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加してペーストとして印刷特性を向上させてもよい。

次に、誘電体層８上に保護層９が形成される。保護層９の詳細は、後述される。

以上の工程により前面ガラス基板３上に走査電極４、維持電極５、ブラックストライプ７、誘電体層８、保護層９が形成され、前面板２が完成する。

［６−２．背面板作製工程Ｂ１］
まず、フォトリソグラフィ法によって、背面ガラス基板１１上に、データ電極１２が形成される。データ電極１２の材料には、導電性を確保するための銀（Ａｇ）と銀を結着させるためのガラスフリットと感光性樹脂と溶剤などを含むデータ電極ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、データ電極ペーストが所定の厚みで背面ガラス基板１１上に塗布される。次に、乾燥炉によって、データ電極ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、データ電極ペーストが露光される。次に、データ電極ペーストが現像され、データ電極パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、データ電極パターンが所定の温度で焼成される。つまり、データ電極パターン中の感光性樹脂が除去される。また、データ電極パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、データ電極１２が形成される。ここで、データ電極ペーストをスクリーン印刷する方法以外にも、スパッタ法、蒸着法などを用いることができる。

次に、下地誘電体層１３が形成される。下地誘電体層１３の材料には、誘電体ガラスフリットと樹脂と溶剤などを含む下地誘電体ペーストが用いられる。まず、スクリーン印刷法などによって、下地誘電体ペーストが所定の厚みでデータ電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にデータ電極１２を覆うように塗布される。次に、乾燥炉によって、下地誘電体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、下地誘電体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、下地誘電体ペースト中の樹脂が除去される。また、誘電体ガラスフリットが溶融する。溶融していた誘電体ガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、下地誘電体層１３が形成される。ここで、下地誘電体ペーストをスクリーン印刷する方法以外にも、ダイコート法、スピンコート法などを用いることができる。また、下地誘電体ペーストを用いずに、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって、下地誘電体層１３となる膜を形成することもできる。

次に、フォトリソグラフィ法によって、隔壁１４が形成される。隔壁１４の材料には、フィラーと、フィラーを結着させるためのガラスフリットと、感光性樹脂と、溶剤などを含む隔壁ペーストが用いられる。まず、ダイコート法などによって、隔壁ペーストが所定の厚みで下地誘電体層１３上に塗布される。次に、乾燥炉によって、隔壁ペースト中の溶剤が除去される。次に、所定のパターンのフォトマスクを介して、隔壁ペーストが露光される。次に、隔壁ペーストが現像され、隔壁パターンが形成される。最後に、焼成炉によって、隔壁パターンが所定の温度で焼成される。つまり、隔壁パターン中の感光性樹脂が除去される。また、隔壁パターン中のガラスフリットが溶融する。溶融していたガラスフリットは、焼成後にガラス化する。以上の工程によって、隔壁１４が形成される。ここで、フォトリソグラフィ法以外にも、サンドブラスト法などを用いることができる。

次に、蛍光体層１５が形成される。蛍光体層１５の材料には、蛍光体粒子とバインダと溶剤などとを含む蛍光体ペーストが用いられる。まず、ディスペンス法などによって、蛍光体ペーストが所定の厚みで隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に塗布される。次に、乾燥炉によって、蛍光体ペースト中の溶剤が除去される。最後に、焼成炉によって、蛍光体ペーストが所定の温度で焼成される。つまり、蛍光体ペースト中の樹脂が除去される。以上の工程によって、蛍光体層１５が形成される。ここで、ディスペンス法以外にも、スクリーン印刷法などを用いることができる。

以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材を有する背面板１０が完成する。

［６−３．フリット塗布工程Ｂ２］
次に、背面板作製工程Ｂ１により作製した背面板１０の画像表示領域外に封着部材であるガラスフリットを塗布する。その後、ガラスフリットの樹脂成分等を除去するために３５０℃程度の温度で仮焼成するフリット塗布工程Ｂ２を行う。

ここで、封着部材としては、酸化ビスマスや酸化バナジウムを主成分としたフリットが望ましい。この酸化ビスマスを主成分とするフリットとしては、例えば、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＲＯ−ＭＯ系（ここでＲは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれかであり、Ｍは、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｆｅのいずれかである。）のガラス材料に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、コージライト等酸化物からなるフィラーを加えたものを用いることができる。また、酸化バナジウムを主成分とするフリットとしては、例えば、Ｖ₂Ｏ₅−ＢａＯ−ＴｅＯ−ＷＯ系のガラス材料に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、コージライト等酸化物からなるフィラーを加えたものを用いることができる。

［６−４．封着工程Ｃ１から放電ガス供給工程Ｃ４まで］
次に、前面板２とフリット塗布工程Ｂ１を経た背面板１０とが対向配置されて周辺部が封着部材により封着される。その後、放電空間に放電ガスが封入される。

本実施の形態に係る封着工程Ｃ１、還元性ガス導入工程Ｃ２、排気工程Ｃ３および放電ガス供給工程Ｃ４は、同一の装置において図８に示す温度プロファイルの処理を行う。

図８における封着温度とは、封着工程Ｃ１で前面板２と背面板１０とが封着部材であるフリットにより封着される温度である。本実施の形態における封着温度は、例えば約４９０℃である。また、図８における排気温度とは、排気工程Ｃ３での温度である。本実施の形態における排気温度は、例えば約４００℃である。

まず、封着工程Ｃ１において、温度は、室温から封着温度まで上昇する。次に、温度は、ａ−ｂの期間、封着温度に維持される。その後、温度は、ｂ−ｃの期間に封着温度から排気温度に下降する。ｂ−ｃの期間において、放電空間内が排気される。つまり、放電空間内は減圧状態になる。

次に、還元性ガス導入工程Ｃ２において、温度は、ｃ−ｄの期間、排気温度に維持される。ｃ−ｄの期間に放電空間内に還元性有機ガスを含むガスが導入される。ｃ−ｄの期間に保護層９は、還元性有機ガスを含むガスに曝される。

その後、排気工程Ｃ３において、温度は所定の期間、排気温度に維持される。その後、温度は、室温程度まで下降する。ｄ−ｅの期間において、放電空間内が排気されることにより、還元性有機ガスを含むガスが排出される。

次に、放電ガス供給工程Ｃ４において、放電空間内に放電ガスが導入される。つまり、温度が室温程度に下がったｅ以降の期間に放電ガスが導入される。

還元性有機ガスとしては、分子量が５８以下の還元力の大きいＣＨ系有機ガスが望ましい。種々の還元性有機ガスの中から選ばれる少なくとも一つが希ガスや窒素ガスなどに混合されることにより、還元性有機ガスを含むガスが製造される。

さらに、排気工程Ｃ３の後にも還元性有機ガスを含むガスの一部が放電空間内に残留する可能性がある。よって、還元性有機ガスは、分解しやすい特性を有することが望ましい。還元性有機ガスは、製造プロセス上での取扱い易さや、分解しやすい特性などの点を考慮して、アセチレン、エチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、プロピレンおよびシクロプロパンの中から選ばれる酸素を含まない炭化水素系ガスが望ましい。これらの還元性有機ガスの中から選ばれる少なくとも一種を希ガスや窒素ガスに混合して用いればよい。

なお、希ガスや窒素ガスと還元性有機ガスの混合比率は、使用する還元性有機ガスの燃焼割合に応じて下限が決定される。上限は、数体積％程度である。還元性有機ガスの混合比率が高すぎると、有機成分が重合して高分子となりやすい。この場合、高分子が放電空間に残留し、ＰＤＰの特性に影響を与えてしまう。よって、使用する還元性有機ガスの成分に応じて、混合比率を適宜調整することが好ましい。

［７．保護層９の詳細］
図９に示すように、保護層９は、一例として、下地層である下地膜９１と凝集粒子９２とを含む。下地膜９１は、ＭｇＯ、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、及び酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも２つ以上の酸化物からなる金属酸化物により形成してもよい。これらの金属酸化物は、下地膜９１面のＸ線回折分析において、特定方位面の金属酸化物を構成する酸化物の単体より発生する最小回折角と最大回折角との間にピークが存在する。

凝集粒子９２は、金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが複数凝集したものである。凝集粒子９２は、下地膜９１の全面に亘って、均一に分散配置させると好ましい。ＰＤＰ１内における、放電電圧のばらつきが減少するからである。

なお、ＭｇＯの結晶粒子９２ａは、気相合成法または前駆体焼成法のいずれかによって、製造することができる。気相合成法では、まず、不活性ガスが満たされた雰囲気下で純度９９．９％以上の金属マグネシウム材料が加熱される。さらに、雰囲気に酸素を少量導入することによって、金属マグネシウムが直接酸化する。このように、ＭｇＯの結晶粒子９２ａが作製される。

前駆体焼成法では、ＭｇＯの前駆体が７００℃以上の高温で均一に焼成される。次に、徐冷することにより、ＭｇＯの結晶粒子９２ａが作製される。前駆体としては、例えば、マグネシウムアルコキシド（Ｍｇ（ＯＲ)₂）、マグネシウムアセチルアセトン（Ｍｇ（ａｃａｃ)₂）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₂）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄）、硝酸マグネシウム（Ｍｇ(ＮＯ₃)₂）、シュウ酸マグネシウム（ＭｇＣ₂Ｏ₄）の内のいずれか１種以上の化合物を選ぶことができる。なお選択した化合物によっては、通常、水和物の形態をとることもある。前駆体として、水和物を用いることもできる。前駆体である化合物は、焼成後に得られる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の純度が９９.９５％以上、望ましくは９９.９８％以上になるように調整される。前駆体である化合物中に、各種アルカリ金属、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｌなどの不純物元素が一定量以上混じっていると、熱処理時に不要な粒子間癒着や焼結が生じる。その結果、高結晶性のＭｇＯの結晶粒子が得にくくなる。よって、化合物から不純物元素を除去するなど、予め前駆体を調整することが好ましい。

上記いずれかの方法で得られたＭｇＯの結晶粒子９２ａを、溶媒に分散させることにより分散液が作製される。次に、分散液がスプレー法やスクリーン印刷法、静電塗布法などによって下地膜９１の表面に塗布される。その後、乾燥・焼成工程を経て溶媒が除去される。以上の工程によって、ＭｇＯの結晶粒子９２ａが下地膜９１の表面に定着する。

［８．凝集粒子９２の詳細］
凝集粒子９２とは、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のものである。すなわち、固体として大きな結合力を持って結合しているのではなく、静電気やファンデルワールス力などによって複数の一次粒子が集合体の体をなしているもので、超音波などの外的刺激により、その一部または全部が一次粒子の状態になる程度で結合しているものである。凝集粒子９２の粒径としては、約１μｍ程度のもので、結晶粒子９２ａとしては、１４面体や１２面体などの７面以上の面を持つ多面体形状を有するのが望ましい。

また、結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどの前駆体を焼成して生成する場合、焼成温度や焼成雰囲気を制御することで粒径を制御できる。一般的に、焼成温度は７００℃から１５００℃の範囲で選択できる。焼成温度を比較的高い１０００℃以上にすることで、粒径を０．３〜２μｍ程度に制御できる。さらに、前駆体を加熱することにより、生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集またはネッキングして凝集粒子９２を得ることができる。

本発明者らの実験により、ＭｇＯの結晶粒子が複数凝集した凝集粒子９２は、主として書込放電における「放電遅れ」を抑制する効果と、「放電遅れ」の温度依存性を改善する効果が確認されている。凝集粒子９２は下地膜９１に比べて初期電子放出特性に優れる。よって、本実施の形態においては、凝集粒子９２が放電パルス立ち上がり時に必要な初期電子供給部として配設されている。

「放電遅れ」は、放電開始時において、トリガーとなる初期電子が下地膜９１表面から放電空間１６中に放出される量が不足することが主原因と考えられる。そこで、放電空間１６に対する初期電子の安定供給に寄与するため、凝集粒子９２を下地膜９１の表面に分散配置する。これによって、放電パルスの立ち上がり時に放電空間１６中に電子が豊富に存在し、放電遅れの解消が図られる。したがって、このような初期電子放出特性により、ＰＤＰ１が高精細の場合などにおいても放電応答性の良い高速駆動ができるようになっている。なお下地膜９１の表面に金属酸化物の凝集粒子９２を配設する構成では、主として書込放電における「放電遅れ」を抑制する効果に加え、「放電遅れ」の温度依存性を改善する効果も得られる。

［９．実験結果］
次に、本実施の形態に係る保護層９の特性を確認するために行った実験結果が説明される。試作品１は、ＭｇＯによる保護層のみを形成したＰＤＰである。試作品２は、Ａｌ，Ｓｉなどの不純物をドープしたＭｇＯによる保護層を形成したＰＤＰである。試作品３は、ＭｇＯによる下地膜上にＭｇＯの結晶粒子の一次粒子を分散配置させたＰＤＰである。試作品４は、ＭｇＯによる下地膜上に、ＭｇＯの結晶粒子９２ａが複数凝集した凝集粒子９２を全面に亘って均一に分散配置させたＰＤＰである。なお、試作品１〜試作品４におけるＰＤＰは、上述の製造方法によって製造された。試作品１〜試作品４の違いは、保護層９の構造のみである。さらに、試作品１〜試作品４における保護層９のピーク強度の比Ａ／Ｂは、３．０より大きく７．０以下であった。試作品１〜試作品４の維持電圧は、従来のＰＤＰの維持電圧より１０Ｖ〜２０Ｖ低かった。

図１０には、保護層の電子放出性能および電荷保持性能が示される。電子放出性能は、大きいほど電子放出量が多いことを示す数値である。電子放出性能は、放電の表面状態及びガス種とその状態によって定まる初期電子放出量として表現される。初期電子放出量は、表面にイオンあるいは電子ビームを照射して表面から放出される電子電流量を測定する方法で測定できる。しかし、非破壊で実施することが困難である。そこで、特開２００７−４８７３３号公報に記載されている方法が用いられた。つまり、放電時の遅れ時間のうち、統計遅れ時間と呼ばれる放電の発生しやすさの目安となる数値が測定された。統計遅れ時間の逆数を積分することにより、初期電子の放出量と線形対応する数値になる。放電時の遅れ時間とは、書込み放電パルスの立ち上がりから書込み放電が遅れて発生するまでの時間である。放電遅れは、書込み放電が発生する際のトリガーとなる初期電子が保護層表面から放電空間中に放出されにくいことが主要な要因として考えられている。

電荷保持性能は、ＰＤＰにおいて保護層から電荷が放出される現象を抑えるために必要とする走査電極に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と称する）である。Ｖｓｃｎ点灯電圧の低い方が、電荷保持能力が高いことを示す。Ｖｓｃｎ点灯電圧が低いと、ＰＤＰを低電圧で駆動できる。よって、電源や各電気部品として、耐圧および容量の小さい部品を使用することが可能となる。現状の製品において、走査電圧を順次パネルに印加するためのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子には、耐圧１５０Ｖ程度の素子が使用されている。Ｖｓｃｎ点灯電圧としては、温度による変動を考慮し、１２０Ｖ以下に抑えることが望ましい。

一般的には保護層の電子放出能力と電荷保持能力は相反する。保護層の成膜条件の変更、あるいは、保護層中にＡｌやＳｉ、Ｂａなどの不純物をドーピングして成膜することにより、電子放出性能を向上することは可能である。しかし、副作用としてＶｓｃｎ点灯電圧も上昇してしまう。

図１０から明らかなように、試作品３および試作品４の保護層の電子放出能力は、試作品１に比べて８倍以上の特性を有する。試作品３および試作品４の保護層の電荷保持能力は、Ｖｓｃｎ点灯電圧が１２０Ｖ以下である。したがって、試作品３および試作品４のＰＤＰは、高精細化により走査線数が増加し、かつセルサイズが小さいＰＤＰに対してさらに有用である。つまり、試作品３および試作品４のＰＤＰは、電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させることにより、より低電圧で良好な画像表示を実現することができる。

［１０．まとめ］
本実施の形態に開示されたＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０と、を備える。前面板２は、表示電極６と表示電極６を覆う誘電体層８と誘電体層８を覆う保護層９とを有する。保護層９は、波長１４６ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもつ。さらに、保護層９は、波長１７３ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもつ。波長１４６ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度と、波長１７３ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度との比であるＡ／Ｂが３．０より大きく、７．０以下である。

本実施の形態における保護層９を有するＰＤＰ１は、維持電圧を低減することができる。

さらに、保護層９は、誘電体層８上に形成された下地層である下地膜９１と、下地膜９１に分散配置された複数の金属酸化物の結晶粒子９２ａを含んでもよい。

さらに、保護層９は、誘電体層８上に形成された下地層である下地膜９１と、下地膜９１上に分散配置された複数の粒子を含み、粒子は、複数の金属酸化物の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２であってもよい。

保護層９が、下地膜９１上に、金属酸化物の結晶粒子９２ａあるいは金属酸化物の結晶粒子９２ａが複数凝集した凝集粒子９２を備える場合、高い電荷保持能力および高い電子放出能力を有する。したがって、ＰＤＰ１全体として、高精細なＰＤＰでも高速駆動を低電圧で実現できる。かつ、点灯不良を抑制した高品位な画像表示性能を実現できる。

なお、以上の説明では、下地層として、ＭｇＯ膜を例に挙げた。しかし、下地層に要求される性能はあくまでイオン衝撃から誘電体を守るための高い耐スパッタ性能を有することである。すなわち、高い電荷保持能力や電子放出性能が高くなくてもよい。従来のＰＤＰでは、一定以上の電子放出性能と耐スパッタ性能という二つを両立させるため、ＭｇＯを主成分とした保護層を形成する場合が非常に多かった。しかし、電子放出性能が金属酸化物の結晶粒子によって支配的に制御される構成を取る場合、下地膜はＭｇＯである必要は全くない。下地膜に、Ａｌ_２Ｏ_３等の耐衝撃性に優れる他の材料を用いても全く構わない。

また、本実施の形態では、金属酸化物の結晶粒子としてＭｇＯが例示された。しかし、この他の単結晶粒子でも、ＭｇＯ同様に高い電子放出性能を持つＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌなどの金属酸化物による結晶粒子を用いても同様の効果を得ることができる。よって、金属酸化物の結晶粒子としてはＭｇＯに限定されるものではない。

以上のように本実施の形態に開示された技術は、高画質の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現する上で有用である。

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 透明電極
４ｂ，５ｂ 金属バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ データ電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間
２１ 画像信号処理回路
２２ データ電極駆動回路
２３ 走査電極駆動回路
２４ 維持電極駆動回路
２５ タイミング発生回路
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子
１００ 真空チャンバー
１０１ 試料
１０２，１０３ ランプシステム
１０４ 光学系
１０５ ＣＣＤ分光器

Claims (3)

1. 前面板と、
   前記前面板と対向配置された背面板と、を備え、
   前記前面板は、表示電極と前記表示電極を覆う誘電体層と前記誘電体層を覆う保護層とを有し、
   前記保護層は、波長１４６ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもち、
   さらに、前記保護層は、波長１７３ｎｍの光の照射によって、３５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるルミネッセンスのピークをもち、
   波長１４６ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度と、波長１７３ｎｍの光を照射したときのルミネッセンスのピーク強度との比が３．０より大きく、７．０以下である、
   プラズマディスプレイパネル。
2. 前記保護層は、前記誘電体層上に形成された下地層と、前記下地層に分散配置された複数の粒子を含み、
   前記粒子は、金属酸化物の結晶粒子である、
   請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記保護層は、前記誘電体層上に形成された下地層と、前記下地層上に分散配置された複数の粒子を含み、
   前記粒子は、複数の金属酸化物の結晶粒子が凝集した凝集粒子である、
   請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。

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