JP5240401B2 - プラズマディスプレイ装置 - 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装置に関する。

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。

前面板と背面板とは電極形成面側を対向させて気密封着される。隔壁によって仕切られた放電空間には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）の放電ガスが封入されている。放電ガスは、表示電極に選択的に印加された映像信号電圧によって放電する。放電によって発生した紫外線は、各色蛍光体層を励起する。励起した蛍光体層は、赤色、緑色、青色に発光する。ＰＤＰは、このようにカラー画像表示を実現している（特許文献１参照）。

特開２００３−１２８４３０号公報

第１の開示のプラズマディスプレイ装置は、サブフィールド駆動法により画像の階調表示を行うＰＤＰを備える。ＰＤＰは、前面板と、前面板と対向配置された背面板と、を有する。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、誘電体層上に形成された下地層および下地層の全面に亘って分散配置された複数の凝集粒子を含む。凝集粒子は、複数の凝集した金属酸化物結晶粒子からなる。さらに、プラズマディスプレイ装置は、右目用画像信号を表示する右目用フィールドおよび左目用画像信号を表示する左目用フィールドによって画像を構成する。右目用フィールドおよび左目用フィールドは、複数のサブフィールドを有する。所定の階調以上において、右目用フィールドおよび左目用フィールドにおける最後に配置されたサブフィールドを除く少なくとも一つ以上のサブフィールドにより階調が表示される。

第２の開示のプラズマディスプレイ装置は、サブフィールド駆動法により画像の階調表示を行うＰＤＰを備える。ＰＤＰは、前面板と、前面板と対向配置された背面板と、を有する。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、誘電体層上に形成された下地層と、下地層の全面に亘って分散配置された複数個の第１の粒子と、下地層の全面に亘って分散配置された複数個の第２の粒子と、を含む。第１の粒子は、金属酸化物結晶粒子が複数個凝集した凝集粒子である。第２の粒子は、酸化マグネシウムからなる立方体形状の結晶粒子である。さらに、プラズマディスプレイ装置は、右目用画像信号を表示する右目用フィールドおよび左目用画像信号を表示する左目用フィールドによって画像を構成し、右目用フィールドおよび左目用フィールドは、複数のサブフィールドを有する。所定の階調以上において、右目用フィールドおよび左目用フィールドにおける最後に配置されたサブフィールドを除く少なくとも一つ以上のサブフィールドにより階調が表示される。

図１はＰＤＰの構造を示す斜視図である。 図２はＰＤＰの電極配列図である。 図３は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は実施の形態にかか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は実施の形態にかかるプラズマディスプレイ装置のサブフィールド構成を示す模式図である。 図６は実施の形態にかかるプラズマディスプレイ装置のコーディングを示す図である。 図７は実施の形態にかかるプラズマディスプレイ装置のサブフィールド構成を示す模式図である。 図８は実施の形態にかかる前面板の構成を示す概略断面図である。 図９は実施の形態にかかる保護層部分の拡大図である。 図１０は実施の形態にかかる保護層表面の拡大図である。 図１１は実施の形態にかかる凝集粒子の拡大図である。 図１２は実施の形態にかかる結晶粒子のカソードルミネッセンススペクトルを示す図である。 図１３は電子放出性能とＶｓｃｎ点灯電圧の関係を示す図である。 図１４はＰＤＰの点灯時間と電子放出性能の関係を示す図である。 図１５は被覆率について説明するための拡大図である。 図１６は維持放電電圧を比較して示す特性図である。 図１７は凝集粒子の平均粒径と電子放出性能の関係を示す特性図である。 図１８は結晶粒子の粒径と隔壁の破損の発生率との関係を示す特性図である。 図１９は実施の形態にかかる保護層形成の工程を示す工程図である。

［１．ＰＤＰ１の構成］
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。

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、長辺方向に延伸して配列されたｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを有する。さらに、ＰＤＰ１は、長辺方向に延伸して配列されたｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを有する。ＰＤＰ１は、短辺方向に延伸して配列されたｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍを有する。走査電極ＳＣ１および維持電極ＳＵ１とデータ電極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。放電セルが配置された領域が画像表示領域である。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１００の構成］
図３に示すように、プラズマディスプレイ装置１００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、右目用画像信号と左目用画像信号とをフィールド毎に交互に入力する。さらに、画像信号処理回路２１は、入力した右目用画像信号をサブフィールド毎の発光または非発光を示す右目用画像データに変換する。さらに、画像信号処理回路２１は、左目用画像信号をサブフィールド毎の発光または非発光を示す左目用画像データに変換する。データ電極駆動回路２２は、右目用画像データおよび左目用画像データをデータ電極Ｄ１〜データ電極Ｄｍのそれぞれに対応する書込みパルスに変換する。さらに、データ電極駆動回路２２は、データ電極Ｄ１〜データ電極Ｄｍのそれぞれに書込みパルスを印加する。

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。また、シャッタ眼鏡のシャッタを開閉するタイミング信号をタイミング信号出力部に出力する。タイミング信号出力部（図示せず）は、ＬＥＤ等の発光素子を用いてタイミング信号を、例えば赤外線の信号に変換してシャッタ眼鏡（図示せず）に供給する。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のそれぞれに駆動電圧波形を供給する。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に駆動電圧波形を供給する。シャッタ眼鏡（図示せず）は、タイミング信号出力部（図示せず）から出力されたタイミング信号を受信する受信部と右目用液晶シャッタＲおよび左目用液晶シャッタＬを有する。さらに、シャッタ眼鏡（図示せず）は、タイミング信号に基づいて右目用液晶シャッタＲおよび左目用液晶シャッタＬを開閉する。

本実施の形態において、１フィールドは、一例として、５つのサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４、およびＳＦ５）から構成される。フィールドの最初に配置されたサブフィールドであるＳＦ１の初期化期間では、強制初期化動作が行われる。ＳＦ１以降に配置されたサブフィールドであるＳＦ２〜ＳＦ５の初期化期間では選択初期化動作が行われる。

また、ＳＦ１の輝度重みは１６である。ＳＦ２の輝度重みは８である。ＳＦ３の輝度重みは４である、ＳＦ４の輝度重みは２である。ＳＦ５の輝度重みは１である。つまり、ＳＦ１に輝度重みの最も大きいサブフィールドが配置されている。し、ＳＦ１以降、輝度重みの大きいサブフィールドから順に配置されている。フィールドの最後には、輝度重みが最も小さいサブフィールドが配置されている。

［３．ＰＤＰ１の駆動方法］
図４に示すように本実施の形態におけるＰＤＰ１は、サブフィールド駆動法により駆動される。サブフィールド駆動法では、１フィールドが複数のサブフィールドにより構成される。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。

［３−１−１．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）に保たれる。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。以上により、全ての放電セルに対して強制的に初期化放電を行う強制初期化動作が終了する。

［３−１−２．書込み期間］
続く書込み期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ２が印加される。走査電極ＳＣ１〜ＳＣには電圧Ｖｃが印加される。次に、走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）が印加される。さらに、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る。つまり、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、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。

［３−１−３．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。維持期間の最後には電圧Ｖｒに向かって緩やかに上昇する傾斜波形電圧が走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに印加される。データ電極Ｄｋ上には、正の壁電圧を残したまま、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。こうして維持期間における維持動作が終了する。

［３−１−４．第２サブフィールド以降］
選択初期化動作を行うＳＦ２の初期化期間では、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに電圧Ｖｅ１が印加される。データ電極Ｄ１〜Ｄｍに電圧０（Ｖ）が印加される。走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには電圧Ｖｉ４に向かって緩やかに下降する傾斜波形電圧が印加される。すると直前のサブフィールドであるＳＦ１で維持放電を起こした放電セルでは微弱な初期化放電が発生し、走査電極ＳＣｉ上および維持電極ＳＵｉ上の壁電圧が弱められる。またデータ電極Ｄｋに対しては、直前の維持放電によってデータ電極Ｄｋ上に十分な正の壁電圧が蓄積されている。壁電圧の過剰な部分が放電されることにより、書込み動作に適した壁電圧に調整される。一方、前のサブフィールドで維持放電を起こさなかった放電セルについては放電することはなく、前のサブフィールドの初期化期間終了時における壁電圧が保たれる。選択初期化動作は、直前のサブフィールドの書込み期間で書込み動作を行った放電セル、したがって維持期間で維持動作を行った放電セルに対して選択的に初期化放電を行う動作である。

続く書込み期間の動作はＳＦ１の書込み期間の動作と同様である。よって詳細な説明は省略される。続く維持期間の動作も、維持パルスの数を除いてＳＦ１の維持期間の動作と同様である。続くＳＦ３〜ＳＦ５の動作は、維持パルスの数を除いてＳＦ２の動作と同様である。

なお、本実施の形態において各電極に印加する電圧値は、一例として、電圧Ｖｉ１＝１４５（Ｖ）、電圧Ｖｉ２＝３３５（Ｖ）、電圧Ｖｉ３＝１９０（Ｖ）、電圧Ｖｉ４＝−１６０（Ｖ）、電圧Ｖａ＝−１８０（Ｖ）、電圧Ｖｃ＝−３５（Ｖ）、電圧Ｖｓ＝１９０（Ｖ）、電圧Ｖｒ＝１９０（Ｖ）、電圧Ｖｅ１＝１２５（Ｖ）、電圧Ｖｅ２＝１３０（Ｖ）、電圧Ｖｄ＝６０（Ｖ）である。これらの電圧値は、ＰＤＰ１の特性やプラズマディスプレイ装置１００の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定し得る。

［３−１−５．サブフィールド構成］
図５に示すように、本実施の形態においては立体画像を表示するために、フィールド周波数は通常の２倍の１２０Ｈｚに設定されている。さらに、右目用フィールドと左目用フィールドとが交互に配置される。

シャッタ眼鏡の右目用液晶シャッタＲおよび左目用液晶シャッタＬは、タイミング信号出力部から出力されるタイミング信号を受信して、シャッタ眼鏡を以下のように制御する。シャッタ眼鏡の右目用液晶シャッタＲは、右目用フィールドのＳＦ１の書込み期間の開始に同期してシャッタを開き、左目用フィールドのＳＦ１の書込み期間の開始に同期してシャッタを閉じる。また左目用液晶シャッタＬは、左目用フィールドのＳＦ１の書込み期間の開始に同期してシャッタを開き、右目用フィールドのＳＦ１の書込み期間の開始に同期してシャッタを閉じる。

このようにサブフィールドを配置するとともにシャッタ眼鏡を制御することにより、右目用画像と左目用画像とのクロストークが抑制される。また、書込み放電を安定させて、品質の高い立体画像を表示することができる。

蛍光体の残光の強さは、蛍光体の発光時の輝度に比例する。また、蛍光体の残光の強さは、一定の時定数で減衰する。維持期間における発光輝度は輝度重みの大きいサブフィールドほど高い。よって、残光を弱くするためにはフィールドの早い時期に輝度重みの大きいサブフィールドを配置することが望ましい。したがって本実施の形態においては、残光によるクロストークの抑制のため、輝度重みの最も大きいサブフィールドから輝度重みが軽いサブフィールドへ順番に配置されている。

［３−１−６．階調表示方法］
図６に示すように、表示すべき階調とそのときのサブフィールドの書込み動作の有無との関係（以下、コーディングと称する）において、「１」は書込み動作が行われることを示す。「０」は書込み動作が行われないことを示す。

上述したコーディングに従って、例えば階調「０」、すなわち黒を表示する放電セルでは、ＳＦ１〜ＳＦ５の全てのサブフィールドで書込み動作が行われない。するとその放電セルは一度も維持放電せず、輝度は最も低くなる。

また階調「１」を表示する放電セルでは、輝度重み「１」をもつサブフィールドであるＳＦ５でのみ書込み動作が行われる。さらに、ＳＦ１〜ＳＦ４では書込み動作が行われない。したがって、その放電セルは、輝度重み「１」に応じた回数の維持放電を発生することによって「１」の明るさを表示される。

また階調「７」を表示する放電セルでは輝度重み「４」をもつＳＦ３と、輝度重み「２」をもつＳＦ４と、輝度重み「１」をもつＳＦ５とで書込み動作が行われる。するとその放電セルはＳＦ３の維持期間に輝度重み「４」に応じた回数の維持放電が発生する。ＳＦ４の維持期間には、輝度重み「２」に応じた回数の維持放電が発生する。ＳＦ５の維持期間には、輝度重み「１」に応じた回数の維持放電が発生する。よって、合計で「７」の明るさが表示される。

他の階調の表示も同様である。つまり、図６に示すコーディングに従い、それぞれのサブフィールドにおける書込み動作の有無によって維持放電の有無が制御される。

本実施の形態においては、図６に示すように、あらかじめ定められた閾値である階調「１６」以上の階調を表示する放電セルでは、フィールドの最後に配置されたサブフィールドであるＳＦ５で書込み動作をしないように制御されている。

つまりこのようなコーディングを用いることにより右目用画像と左目用画像とのクロストークをさらに抑制することができる。

ＳＦ５はフィールドの最後に配置されるサブフィールドであり、図７に示したように維持期間終了からシャッタの切換時刻までの間の時間が最も短いサブフィールドである。上述したように、蛍光体の残光の強さは蛍光体の発光時の輝度に比例し、一定の時定数で減衰するという特性を示す。そのため、輝度重みが最も小さくフィールドの最後に配置されるＳＦ５は、表示輝度に対する寄与が小さい割には残像に対する寄与が大きいサブフィールドである。そのため閾値以上の階調で発光させる放電セルでは、輝度重みが最も小さくフィールドの最後に配置されるサブフィールドＳＦ５の書込み動作をしないことで、表示画像に大きな影響を与えることなく残像を効果的に抑制することができる。したがって、より高品質の立体画像を表示することができる。

なお、図６に示したコーディングによれば、例えば、階調「１７」、「１９」、「２１」などの階調が表示できない。しかし、例えば誤差拡散法やディザ法を用いて画像信号処理を行うことで擬似的にこれらの階調を表示することができる。

なお上記では、閾値以上の階調を表示する際に、輝度重みが最も小さくフィールドの最後に配置されるＳＦ５のみでの書込み動作をしないコーディングについて説明した。しかし本発明はこれに限定されるものではない。

つまり、階調表示に複数の閾値が設けられる場合がある。その場合、以下のように設定することもできる。一例として、第１の閾値以上では、フィールドの最後に配置されるサブフィールドと最後から２番目のサブフィールドの書き込み動作をしないように設定される。第２の閾値以上ではフィールドの最後に配置されるサブフィールドの書き込み動作をしないように設定される。

［４．ＰＤＰ１の製造方法］
［４−１．前面板２の製造方法］
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。図８に示すように、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金属バス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、金属バス電極ペーストが、前面ガラス基板３に塗布される。次に、乾燥炉によって、金属バス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、金属バス電極ペーストが露光される。

次に、金属バス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。溶融したガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。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。溶融したガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。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。

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上に所定の構成を有する前面板２が完成する。

［４−２．背面板１０の製造方法］
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。溶融したガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。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する。溶融したガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。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する。溶融したガラスフリットは、焼成後に再びガラス化する。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。

［４−３．前面板２と背面板１０との組立方法］
次に、前面板２と、背面板１０とが組み立てられる。まず、ディスペンス法によって、背面板１０の周囲に封着材（図示せず）が形成される。封着材（図示せず）の材料には、ガラスフリットとバインダと溶剤などを含む封着ペーストが用いられる。次に乾燥炉によって、封着ペースト中の溶剤が除去される。次に、表示電極６とデータ電極１２とが直交するように、前面板２と背面板１０とが対向配置される。次に、前面板２と背面板１０の周囲がガラスフリットで封着される。最後に、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスが封入されることによりＰＤＰ１が完成する。

［５．誘電体層８の詳細］
誘電体材料は、以下の成分を含む。酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）が２０重量％〜４０重量％、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種が０．５重量％〜１２重量％、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）から選ばれる少なくとも１種が０．１重量％〜７重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）が０重量％〜３５重量％、二酸化硅素（ＳｉＯ_２）が０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）が０重量％〜１０重量％である。誘電体材料は、実質的に鉛成分を含まない。

また、誘電体層８の膜厚は、４０μｍ以下である。誘電体層８の比誘電率εは、４以上７以下である。誘電体層８の比誘電率εが４以上７以下である効果は、後述される。

これらの組成成分からなる誘電体材料が、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕されて誘電体材料粉末が作製される。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダ成分３０重量％〜４５重量％とが三本ロールでよく混練してダイコート用、または印刷用の第１誘電体層用ペーストが完成する。

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が添加されてもよい。分散剤が添加されると、印刷性が向上される。

［６．保護層９の詳細］
保護層には、主に４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。３つめは、放電を発生させるための電荷を保持することである。４つめは、維持放電の際に二次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。電荷保持性能が向上することにより、印加電圧が低減される。二次電子放出数が増加することにより、維持放電電圧が低減される。初期電子放出数を増加させるために、たとえば保護層のＭｇＯに珪素（Ｓｉ）やアルミニウム（Ａｌ）を添加するなどの試みが行われている。

しかし、ＭｇＯに不純物を混在させることにより、初期電子放出性能を改善した場合、保護層に蓄積された電荷が時間と共に減少する減衰率が大きくなってしまう。よって、減衰した電荷を補うために印加電圧を大きくするなどの対策が必要になる。保護層は、高い初期電子放出性能を有するとともに、電荷の減衰率を小さくする、すなわち高い電荷保持性能を有するという、相反する二つの特性を併せ持つことが要求されている。

さらに、右目用フィールドと左目用フィールドとを交互に繰り返して表示するような書込み期間の短い高速駆動時に、放電遅れが生じると書込み不良、つまり画像のちらつきが発生する。

［６−１．保護層９の構成］
図９に示すように、保護層９は、下地層である下地膜９１と第１の粒子である凝集粒子９２と第２の粒子である結晶粒子９３とを含む。下地膜９１は、一例として、アルミニウム（Ａｌ）を不純物として含有する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜である。凝集粒子９２は、ＭｇＯの結晶粒子９２ａに、結晶粒子９２ａより粒径の小さい結晶粒子９２ｂが複数個凝集したものである。結晶粒子９３は、ＭｇＯからなる立方体形状の結晶粒子である。形状は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって確認することができる。本実施の形態においては、複数個の凝集粒子９２が、下地膜９１の全面に亘って分散配置されている。複数個の結晶粒子９３が、下地膜９１の全面に亘って分散配置されている。

結晶粒子９２ａは平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲の粒子である。結晶粒子９２ｂは平均粒径が０．３μｍ〜０．９μｍの範囲の粒子である。なお、本実施の形態において、平均粒径とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことである。また、平均粒径の測定には、レーザ回折式粒度分布測定装置ＭＴ−３３００（日機装株式会社製）が用いられた。

図１０に示すように、保護層９の表面は、下地膜９１上に、多面体形状の結晶粒子９２ａに多面体形状の結晶粒子９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２と、立方体形状の結晶粒子９３とが分散配置されている。立方体形状の結晶粒子９３には、粒径が約２００ｎｍの粒子と、粒径が１００ｎｍ以下のナノ粒子サイズの粒子とが存在する。実際のＰＤＰ１の観察によると、立方体形状の結晶粒子９３どうしが凝集しているもの、多面体形状の結晶粒子９２ａまたは多面体形状の結晶粒子９２ｂ、あるいは多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂの凝集粒子９２に、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３が付着しているものが存在していた。また、多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂは、液相法により作製された。立方体形状の結晶粒子９３は、気相法により作製された。

なお「立方体形状」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い。電子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。なお「多面体形状」とは、電子顕微鏡写真を目視で観察することによりおおよそ７面以上の面を有すると認識可能な形状を指す。

［６−２．凝集粒子９２］
凝集粒子９２とは、図１１に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａ、９２ｂが複数個凝集した状態のものである。あるいは、凝集粒子９２は、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが複数個凝集した状態のものである。凝集粒子９２は、固体として強い結合力によって結合しているのではない。凝集粒子９２は、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したものである。また、凝集粒子９２は、超音波などの外力により、その一部または全部が一次粒子の状態に分解する程度の力で結合している。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、９２ｂ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。また、結晶粒子９２ａ、９２ｂは、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのＭｇＯ前駆体の溶液を焼成することにより生成する液相法により作製された。液相法による焼成温度や焼成雰囲気を調整することにより、粒径の制御ができる。焼成温度は７００℃程度から１５００℃程度の範囲で選択できる。焼成温度が１０００℃以上では、一次粒径を０．３〜２μｍ程度に制御可能である。結晶粒子９２ａ、９２ｂは液相法による生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集した凝集粒子９２の状態で得られる。

一方、立方体形状の結晶粒子９３は、マグネシウムを沸点以上に加熱してマグネシウム蒸気を発生させ、気相酸化する気相法により得られるものである。粒径が２００ｎｍ以上（ＢＥＴ法による測定結果）の立方体形状の単結晶構造を有する結晶粒子や、結晶体が互いに嵌り込んだ多重結晶構造のものが得られる。例えば、この気相法によるマグネシウム粉末の合成方法については、学会誌「材料」の第３６巻 第４１０号の「気相法によるマグネシア粉末の合成とその性質」などで知られている。

なお、平均粒径が２００ｎｍ以上の立方体形状の単結晶構造の結晶粒子を形成する場合には、マグネシウム蒸気を発生させる際の加熱温度を高くし、マグネシウムと酸素が反応する火炎の長さを長くする。火炎と周囲との温度差が大きくなることによって、より粒径の大きい気相法によるＭｇＯの結晶粒子が得られる。

多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂと、立方体形状の結晶粒子９３について、カソードルミネッセンス（ＣＬ）発光特性が測定された。図１２に示すように、細い実線がＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂの発光強度、すなわち凝集粒子９２のカソードルミネッセンス（発光）強度である。太い実線がＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３のカソードルミネッセンス（発光）強度である。

図１２に示すように、多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２は、波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下、特に波長２３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有する。ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３は、波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有さない。しかし波長４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長領域に発光強度のピークを有する。すなわち、下地膜９１上に付着させた、ＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２と、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とは、発光強度ピークの波長に対応したエネルギー準位を有する。

［７．試作品評価結果］
［７−１．試作品の構成］
まず、構成の異なる保護層を有する複数のＰＤＰが試作された。

試作品１は、ＭｇＯ膜のみからなる保護層を有するＰＤＰである。

試作品２は、Ａｌ，Ｓｉなどの不純物がドープされたＭｇＯにのみからなる保護層を有するＰＤＰである。

試作品３は、ＭｇＯからなる下地膜９１上に金属酸化物からなる結晶粒子の一次粒子のみが分散配置されたＰＤＰである。

試作品４は、ＭｇＯからなる下地膜９１上に、同等の粒径を有するＭｇＯの結晶粒子同士を凝集させた凝集粒子９２を全面に亘って分布するように付着させたＰＤＰ１である。つまり、試作品４は、複数個の凝集粒子９２が下地膜９１上に、全面に亘って分散配置されたＰＤＰ１である。

試作品５は、ＭｇＯからなる下地膜９１上に、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあるＭｇＯの結晶粒子９２ａの周囲に、結晶粒子９２ａよりも小さい粒径を有するＭｇＯの結晶粒子９２ｂが凝集した多面体形状の凝集粒子９２と、立方体形状のＭｇＯの結晶粒子９３とを全面に亘って分布するように付着させた保護層９を有する。ＰＤＰである。つまり、試作品５は、複数個の凝集粒子９２と、複数個の結晶粒子９３とが下地膜９１上に、全面に亘って分散配置されたＰＤＰ１である。なお、複数個の凝集粒子９２と、複数個の結晶粒子９３とが下地膜９１上に、全面に亘って均一に分散配置されたＰＤＰ１は、より好ましい。ＰＤＰ１の面内で放電特性のばらつきを抑制できるからである。

［７−２．性能評価］
これらの５種類の保護層の構成を有するＰＤＰについて、電子放出性能と電荷保持性能が測定された。

なお、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。

また、電荷保持性能は、その指標として、ＰＤＰとして作製した場合に電荷放出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）の電圧値が用いられた。すなわち、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が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。

図１３から明らかなように、試作品４、５は、電荷保持性能の評価において、Ｖｓｃｎ点灯電圧を１２０Ｖ以下にすることができた。試作品４、５は、しかも電子放出性能は６以上の良好な特性を得ることができた。

一般的にはＰＤＰの保護層の電子放出能力と電荷保持能力は相反する。例えば、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。

本実施の形態の保護層を有するＰＤＰにおいては、電子放出能力としては、６以上の特性で、電荷保持能力としてはＶｓｃｎ点灯電圧が１２０Ｖ以下のものを得ることができる。すなわち、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くなる傾向にあるＰＤＰに対応できるような電子放出能力と電荷保持能力の両方を備えた保護層を得ることができる。

ここで、保護層９の電子放出性能の経時変化について検討した結果について述べる。ＰＤＰの長寿命化のためには、保護層９の電子放出性能が経時的に劣化しないことが要求される。

図１３において良好な特性を得た試作品４、５の電子放出性能の経時劣化を調べた結果として、ＰＤＰの点灯時間に対する電子放出性能の推移を図１４に示している。図１４に示すように、ＭｇＯを含む下地膜９１上に、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあるＭｇＯの結晶粒子９２ａの周囲に、結晶粒子９２ａよりも小さい粒径を有するＭｇＯの結晶粒子９２ｂが凝集した多面体形状の凝集粒子９２と、立方体形状のＭｇＯの結晶粒子９３とを全面に亘って分散配置した試作品５は、試作品４よりも、電子放出性能の経時劣化が少ない。

試作品４では、ＰＤＰセル内での放電で発生するイオンが保護層に衝撃を与えることで、凝集粒子９２が剥離したと推測される。一方、試作品５では、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあるＭｇＯの結晶粒子９２ａの周囲に、さらに小さい平均粒径を有するＭｇＯの結晶粒子９２ｂが凝集している。つまり、小さい粒径を有する結晶粒子９２ｂは表面積が大きいため、下地膜９１との接着性を高めており、イオン衝撃により凝集粒子９２が剥離することが少ないと推測される。

試作品５のＰＤＰにおいては、電子放出能力としては、６以上の特性で、電荷保持能力としてはＶｓｃｎ点灯電圧が１２０Ｖ以下のものを得ることができる。すなわち、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くなる傾向にあるＰＤＰに対応できるような電子放出能力と電荷保持能力の両方を備えた保護層を得ることができる。さらに電子放出性能の経時劣化が小さいため、長期にわたって安定した画質を得ることができる。

本実施の形態においては、凝集粒子９２と結晶粒子９３は、下地膜９１上に付着させる場合、１０％以上２０％以下の範囲の被覆率でかつ全面に亘って分布するように付着している。被覆率とは、１個の放電セルの領域において、凝集粒子９２と結晶粒子９３が付着している面積ａを１個の放電セルの面積ｂの比率で表したもので、被覆率（％）＝ａ／ｂ×１００の式により求めたものである。実際の測定方法は、例えば図１５に示すように、隔壁１４により区切られた１個の放電セルに相当する領域の画像が撮影される。次に、画像がｘ×ｙの１セルの大きさにトリミングされる。次に、トリミング後の画像が白黒データに２値化される。次に、２値化されたデータに基づき凝集粒子９２および結晶粒子９３による黒エリアの面積ａを求める。最後に、ａ／ｂ×１００により演算される。

次に、多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂと立方体形状の結晶粒子９３とを付着させた保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために、さらに試作品を作製し、維持放電電圧を調べた。図１６に示すように、試作品ＡはＭｇＯによる下地膜９１上に２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域にＣＬ発光のピークを有するＭｇＯの結晶粒子９２ａ、９２ｂからなる凝集粒子９２のみを散布し、付着させたＰＤＰである。試作品Ｂ、Ｃは、ＭｇＯによる下地膜上に平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあるＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａの周囲に、前記結晶粒子９２ａよりも小さい粒径を有するＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ｂが凝集した凝集粒子９２と、立方体形状のＭｇＯの結晶粒子９３とを全面に亘って分散配置したＰＤＰである。なお、試作品Ｂと試作品Ｃは、誘電体層８の比誘電率εが異なる。つまり、試作品Ｂは、誘電体層８の比誘電率εが９．７程度である。試作品Ｃは、誘電体層８の比誘電率εが７である。被覆率については、いずれも２０％以下の１３％程度である。

図１６に示すように、試作品Ｂ、Ｃは、試作品Ａに対して維持放電電圧を低下させることができる。すなわち、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性のＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂの凝集粒子９２と、４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性のＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とを付着させた保護層を有するＰＤＰは、維持放電電圧を低下させることができる。すなわち、ＰＤＰの低消費電力化を図ることができる。さらに、試作品Ｂ、Ｃの特性から明らかなように、誘電体層８の比誘電率εを小さくした方が、より維持放電電圧を低下させることができる。特に、本発明者らの実験によれば、誘電体層８の比誘電率εを４以上７以下とすることにより、より顕著に効果が得られることがわかった。

図１７は、保護層において、ＭｇＯの凝集粒子９２の平均粒径を変化させて電子放出性能を調べた実験結果を示すものである。図１５において、凝集粒子９２の平均粒径は、凝集粒子９２をＳＥＭ観察することにより測長された。

図１７に示すように、平均粒径が０．３μｍ程度に小さくなると、電子放出性能が低くなり、ほぼ０．９μｍ以上であれば、高い電子放出性能が得られる。

放電セル内での電子放出数を増加させるためには、保護層９上の単位面積当たりの結晶粒子数は多い方が望ましい。本発明者らの実験によれば、保護層９と密接に接触する隔壁１４の頂部に相当する部分に結晶粒子９２ａ、９２ｂ、９３が存在すると、隔壁１４の頂部を破損させる場合がある。この場合、破損した隔壁１４の材料が蛍光体の上に乗るなどによって、該当するセルが正常に点灯または消灯しなくなる現象が発生することがわかった。隔壁破損の現象は、結晶粒子９２ａ、９２ｂ、９３が隔壁頂部に対応する部分に存在しなければ発生しにくいことから、付着させる結晶粒子数が多くなれば、隔壁１４の破損発生確率が高くなる。

図１８に示すように、粒径が２．５μｍ程度に大きくなると、隔壁破損の確率が急激に高くなる。しかし、２．５μｍより小さい粒径であれば、隔壁破損の確率は比較的小さく抑えることができることがわかる。

以上の結果に基づくと、凝集粒子９２は、平均粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下のものが望ましいと考えられる。ＰＤＰとして実際に量産する場合には、結晶粒子の製造上でのばらつきや保護層を形成する場合の製造上でのばらつきを考慮する必要がある。

このような製造上でのばらつきなどの要因を考慮するために、粒径分布の異なる結晶粒子を用いて実験を行った結果、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある凝集粒子９２を使用すれば、上述した効果を安定して得られることがわかった。

［８．保護層９の形成方法］
図１９に示すように、誘電体層８を形成する誘電体層形成工程Ａ１を行った後、下地膜蒸着工程Ａ２では、Ａｌを含むＭｇＯの焼結体を原材料とした真空蒸着法によって、不純物としてＡｌを含むＭｇＯからなる下地膜９１が誘電体層８上に形成される。

その後、未焼成の下地膜９１上に、複数個の凝集粒子９２と、複数個の結晶粒子９３が離散的に散布され、付着する。つまり下地膜９１の全面に亘って、凝集粒子９２と結晶粒子９３とが分散配置される。

この工程においては、まず、所定の粒径分布を持つ多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂを溶媒に混合した凝集粒子ペーストが作製される。また、立方体形状の結晶粒子９３を溶媒に混合した結晶粒子ペーストが作製される。つまり、凝集粒子ペーストと結晶粒子ペーストとは別々に準備される。その後、凝集粒子ペーストと結晶粒子ペーストとが混合されることにより、多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂと結晶粒子９３とを溶媒に混合した混合結晶粒子ペーストが作製される。その後、結晶粒子ペースト塗布工程Ａ３において、混合結晶粒子ペーストが下地膜９１上に塗布されることにより、平均膜厚８μｍ〜２０μｍの混合結晶粒子ペースト膜が形成される。なお、混合結晶粒子ペーストを下地膜９１上に塗布する方法として、スクリーン印刷法、スプレー法、スピンコート法、ダイコート法、スリットコート法なども用いることができる。

ここで、凝集粒子ペーストや結晶粒子ペーストの作製に使用する溶媒としては、ＭｇＯの下地膜９１や凝集粒子９２や結晶粒子９３との親和性が高く、かつ次工程の乾燥工程Ａ４での蒸発除去を容易にするため常温での蒸気圧が数十Ｐａ程度のものが適している。例えばメチルメトキシブタノール、テルピネオール、プロピレングリコール、ベンジルアルコールなどの有機溶剤単体もしくはそれらの混合溶媒が用いられる。これらの溶媒を含んだペーストの粘度は数ｍＰａ・ｓ〜数十ｍＰａ・ｓである。

混合結晶粒子ペーストが塗布された基板は、直ちに乾燥工程Ａ４に移される。乾燥工程Ａ４では、混合結晶粒子ペースト膜が減圧乾燥される。具体的には、混合結晶粒子ペースト膜は真空チャンバ内で、数十秒以内で急速に乾燥される。よって、加熱乾燥では顕著である膜内の対流が発生しない。したがって、凝集粒子９２および結晶粒子９３がより均一に下地膜９１上に付着する。なお、この乾燥工程Ａ４における乾燥方法としては、混合結晶粒子ペーストを作製する際に用いる溶媒などに応じて、加熱乾燥方法を用いてもよい。

次に、保護層焼成工程Ａ５では、下地膜蒸着工程Ａ２において形成された未焼成の下地膜９１と、乾燥工程Ａ４を経た混合結晶粒子ペースト膜とが、数百℃の温度で同時に焼成される。焼成によって、混合結晶粒子ペースト膜に残っている溶剤や樹脂成分が除去される。その結果、下地膜９１上に複数個の多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂからなる凝集粒子９２と、立方体形状の結晶粒子９３とが付着した保護層９が形成される。

この方法によれば、下地膜９１に凝集粒子９２と結晶粒子９３とを全面に亘って分散配置することが可能である。

なお、このような方法以外にも、溶媒などを用いずに、粒子群を直接にガスなどと共に吹き付ける方法や、単純に重力を用いて散布する方法などを用いてもよい。

なお、所定の粒径分布を持つ多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂを溶媒に混合した凝集粒子ペーストのみを用いることにより、下地膜９１に結晶粒子９２ａ、９２ｂが凝集した凝集粒子９２を全面に亘って分散配置することが可能である。

さらに、結晶粒子９２ａを溶媒に混合した凝集粒子ペーストのみを用いることにより、下地膜９１に複数の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２を全面に亘って分散配置することが可能である。

［９．まとめ］
本実施の形態にかかる第１のプラズマディスプレイ装置１００は、はサブフィールド駆動法により画像の階調表示を行うＰＤＰ１を備える。ＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０と、を有する。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、誘電体層８上に形成された下地層である下地膜９１および下地膜９１の全面に亘って分散配置された複数の凝集粒子９２を含む。凝集粒子９２は、複数の凝集した金属酸化物の結晶粒子９２ａからなる。さらに、プラズマディスプレイ装置１００は、右目用画像信号を表示する右目用フィールドおよび左目用画像信号を表示する左目用フィールドによって画像を構成する。右目用フィールドおよび左目用フィールドは、複数のサブフィールドを有する。所定の階調以上において、右目用フィールドおよび左目用フィールドにおける最後に配置されたサブフィールドを除く、少なくとも一つ以上のサブフィールドにより階調が表示される。

本実施の形態にかかる第２のプラズマディスプレイ装置１００は、サブフィールド駆動法により画像の階調表示を行うＰＤＰ１を備える。ＰＤＰ１は、前面板２と、前面板２と対向配置された背面板１０と、を有する。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、誘電体層８上に形成された下地膜９１と、下地膜９１の全面に亘って分散配置された複数個の第１の粒子と、下地層の全面に亘って分散配置された複数個の第２の粒子と、を含む。第１の粒子は、金属酸化物の結晶粒子９２ａが複数個凝集した凝集粒子９２である。第２の粒子は、酸化マグネシウムからなる立方体形状の結晶粒子９３である。さらに、プラズマディスプレイ装置１００は、右目用画像信号を表示する右目用フィールドおよび左目用画像信号を表示する左目用フィールドによって画像を構成する。右目用フィールドおよび左目用フィールドは、複数のサブフィールドを有する。所定の階調以上において、右目用フィールドおよび左目用フィールドにおける最後に配置されたサブフィールドを除く、少なくとも一つ以上のサブフィールドにより階調が表示される。

本実施の形態にかかるプラズマディスプレイ装置１００は、高い初期電子放出性能と、高い電荷保持性能を有する。さらに、右目用フィールドと左目用フィールドとを交互に繰り返して表示するような書込み期間の短い高速駆動時に、発生する放電遅れが抑制される。よって書込み不良による画像のちらつきの発生が抑制される。さらに、右目用画像と左目用画像とのクロストークが抑制される。

なお、以上の説明では、下地膜９１として、ＭｇＯを例に挙げた。しかし、下地膜９１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。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。本実施の形態においては、電子放出性能が凝集粒子９２によって支配的に制御される構成を取るため、ＭｇＯである必要は全くなく、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、単結晶粒子としてＭｇＯ粒子を用いて説明したが、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などの金属の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、粒子種としては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、高精細で高輝度の表示性能を備え、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，９２ｂ，９３ 結晶粒子
１００ プラズマディスプレイ装置

Claims (1)

1. サブフィールド駆動法により画像の階調表示を行うプラズマディスプレイパネルを備え、前記プラズマディスプレイパネルは、前面板と、前記前面板と対向配置された背面板と、を有し、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、前記誘電体層上に形成された下地層および前記下地層の全面に亘って分散配置した複数の凝集粒子を含み、前記凝集粒子は、複数の凝集した金属酸化物結晶粒子からなり、さらに、右目用画像信号を表示する右目用フィールドおよび左目用画像信号を表示する左目用フィールドによって画像を構成し、
   前記右目用フィールドおよび前記左目用フィールドは、複数のサブフィールドを有し、
   前記サブフィールドは、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書込み期間と、前記書込み放電により選択された放電セルに維持放電を発生させる維持期間とを有し、
   所定の階調以上の全ての階調においては、前記右目用フィールドおよび前記左目用フィールドにおける最後に配置されたサブフィールドを除いた少なくとも一つ以上のサブフィールドにて書込み放電を発生させて維持放電による階調を表示し、
   前記所定の階調未満における少なくとも一つ以上の階調においては、前記最後に配置されたサブフィールドに書込み放電を発生させて維持放電による階調を表示する、
   プラズマディスプレイ装置。

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