JP2008103218A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】透明電極の特性を必要且つ十分な範囲に設定することで、透明電極として使用可能な材料の選択肢を広げ、もって低コストかつ良好な画像表示が可能な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させて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、表示電極と交差する複数のデータ電極９が配置され、データ電極の上面領域に蛍光体層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。前面基板上に形成された表示電極を構成する透明電極３ａ、４ａのシート抵抗値が、３０Ω/□以上、１０ｋΩ/□以下の範囲に調整される。
【選択図】図１

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面領域には、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

上記構成のＰＤＰにおける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（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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、透明電極の特性を必要且つ十分な範囲に設定することで、透明電極として使用可能な材料の選択肢を広げ、もって低コストかつ良好な画像表示が可能なＰＤＰを提供することを目的とする。

上記課題を実現するために、本発明のＰＤＰは、放電ギャップを介して互いに対向させて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、前記表示電極と交差する複数のデータ電極が配置され、前記データ電極の上面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ＰＤＰであって、前記前面基板上に形成された前記表示電極を構成する透明電極のシート抵抗値が、３０Ω/□以上、１０ｋΩ/□以下の範囲に調整されたことを特徴とする。

本発明によれば、透明電極の材料として、資源枯渇が懸念されているＩＴＯに限ることなく、より安価な材料を用いることができ、低コストで環境にやさしいＰＤＰを提供することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて、図１〜図７を参照して説明する。但し、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。

本発明の一実施の形態では、上述した構成を有するＰＤＰの構成において、透明電極３ａ、４ａのシート抵抗値は、３０Ω/□以上１０ｋΩ/□以下の範囲に調整されている。透明電極３ａ、４ａのシート抵抗値をそのような範囲に制限する理由について、以下に説明する。

まず、透明電極のシート抵抗値による最小放電開始電圧と最小維持電圧の変化について、誘電体および放電ガスの異なるＰＤＰ（実験パネル）に対して測定した結果を図２〜図５に示す。シート抵抗値が高くなるに伴い、最小放電開始電圧および最小維持電圧は徐々に高くなるが、いずれの実験パネルにおいても、シート抵抗値が１０ｋΩ／□を超えたところで急激に高くなる。したがって、電圧特性を大幅に変化させないためには、シート抵抗の上限値を１０ｋΩ／□以下とすれば良いことが分かる。

一方、シート抵抗が３０Ω／□未満の透明電極を、例えばＩＴＯにより形成しようとする場合、所定の膜厚などで形成するためのプロセス条件の管理が複雑となり、製造プロセス上、歩留りを高める上で好ましくない。

したがって、図２〜図５に示す実験結果、並びに製造プロセスにおける条件の管理を考慮した結果、透明電極として、３０Ω／□〜１０ｋΩ／□の範囲のシート抵抗のものであれば、十分な特性を備えたＰＤＰを得ることができることが判る。

また、透明電極として求められるシート抵抗値が上記のような範囲であると、透明電極としてＩＴＯ透明電極を用いる場合においては、そのプロセス管理などを従来に比べ緩くすることができ、またその膜厚も従来に比べ薄くでき、材料使用量を減らすことができる。一方、透明電極として求められるシート抵抗値が上記のような範囲であると、透明電極材料としてＩＴＯのみならず、酸化亜鉛のような資源が豊富で環境にやさしい材料を用いることが可能となる。

上述の実験の方法について以下に説明する。実験パネルの基本構成は、従来と同様であるが、前面基板の構成材料が異なる。したがって、前面基板についてのみ詳しく説明する。まず、前面基板である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を主体とする材料からなる透明導電膜をそれぞれ、約１．５μｍ、約１．０μｍ、約０．５μｍ、約０．２５μｍの膜厚で形成した。

次にそれらの基板上にドライフィルムレジストをラミネートした後、くし型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ドライフィルムレジストをパターニングした。その後、透明導電膜を塩酸塩鉄水溶液等のエッチング液でエッチングし、さらに、ドライフィルムレジストを剥離して、酸化亜鉛系の透明導電膜のくし型パターンを形成し、透明電極を形成した。

次に、Ａｇを主体とする感光性電極ペーストを印刷し乾燥した後、バス電極パターンを有する露光マスクを介して紫外線照射し、アルカリ現像してバス電極前駆体を形成した。次に、誘電体層を形成した。まず、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％含み、誘電率が７となるガラス材料と、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を塗布し、乾燥させた。なお、この際の誘電体の膜厚は、焼成後にそれぞれ３０μｍ、および４５μｍとなるように調節した。次に、５８０℃の温度まで昇温して１０分維持した後冷却する焼成プロファイルを有する焼成炉で焼成した。

次に、ＭｇＯ保護膜を誘電体層の上に形成して前面板ユニットを完成させた。

次に、従来と同様の方法で作製した背面板ユニットと前面板ユニットを貼り合わせて、封着、排気した後に、Ｎｅ９６％―Ｘｅ４％の混合ガス、もしくはＮｅ８０％―Ｘｅ２０％の混合ガスのいずれかを封入してプラズマディスプレイ実験パネルを完成させた。このようにして完成した実験パネルに回路を取り付けて、表示電極に電圧を印加することで、最小放電開始電圧および最小維持電圧を測定した。

なお、各実験パネルの透明電極のシート抵抗値は、パネルの状態では測定が困難であるため、実験パネルの作成条件と同様の条件で作成したテストピースで測定を行った。テストピースは、透明電極をストライプパターンに形成した後、誘電体層を透明電極ストライプパターンの両端が露出する状態で形成し、透明電極パターンと誘電体層の両端の境界部にテスターをあてて抵抗値を測定した。測定後、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算出した。

次に、シート抵抗値を増大させたときに、最小放電開始電圧および最小維持電圧が上昇する理由について説明する。透明電極のシート抵抗値が増大すると、１セル内で放電を行う際の電圧降下量が無視できない量となる。１セル内の電圧降下量は、透明電極内を流れる放電電流と、シート抵抗値から求められる抵抗値により算出することができる。

図６に、電流プローブにより測定した放電電流と、発光プローブにより測定した発光波形を示す。発光波形と電流波形は相似形であるため、発光波形と電流波形は時間的に同時進行しているとみなすことができる。また、発光波形は、放電ギャップ部からバス電極部に向けて放電が等速的に広がる状態に対応するため、透明電極の位置に対応した放電電流が求められる。また、透明電極位置に対応した抵抗値はシート抵抗値により求められるため、擬似的に電圧降下量を求めることができる。

図７（ａ）に、シート抵抗値をそれぞれ、３０Ω／□、１０ｋΩ／□、２００ｋΩ／□としたときの、透明電極位置に対応した電圧の大きさを示す。縦軸の電圧の値は、透明電極位置に対応した電圧降下量を印加電圧から引いた値であり、電流波形から求められる計算値である。横軸の透明電極位置は、図７（ｂ）に示すように維持電極４の各位置に対応している。

透明電極のシート抵抗値が３０Ω／□の場合は、電圧降下量が非常に小さく無視できる値であるため、透明電極各位置には印加電圧がそのままかかることが示される。また１０ｋΩ／□の場合は、電圧降下量が数Ｖ程度となるため無視できない値となるが、印加電圧に対する相対的な値として比べると、殆ど影響を与えない程度の大きさであることが示される。また、２００ｋΩの場合は、電圧降下量が非常に大きくなり、印加電圧に大きく影響を与えることが示される。

このように、電流波形から計算した透明電極の各位置にかかる電圧をみても、１０ｋΩ以下のシート抵抗であれば、電圧特性に影響を及ぼさないことが分かる。これに対して、シート抵抗値が１０ｋΩより大きくなると、パネル点灯時の最小放電開始電圧や最小維持電圧が大きく変化することとなる。

以上の述べたように本発明の一実施の形態によるＰＤＰは、透明電極のシート抵抗値を３０Ω／□〜１０ｋΩ／□の範囲とするものである。それにより、透明電極材料として、ＩＴＯに限らず、酸化亜鉛のような資源が豊富で環境にやさしい材料を用いることが可能となるため、低コストで環境に優しいＰＤＰを提供することができる。

本発明は、ＩＴＯに替わる透明電極材料の使用を可能とし、ＰＤＰを用いた表示装置の製造に有用である。

プラズマディスプレイパネルの構成を示す断面斜視図 誘電体層が誘電率７および膜厚３０μｍ、封入ガスがＮｅ９６％Ｘｅ４％の実験パネルにおける、透明電極のシート抵抗値に応じた電圧特性を表すグラフ 誘電体層が誘電率７および膜厚３０μｍ、封入ガスがＮｅ８０％Ｘｅ２０％の実験パネルにおける、透明電極のシート抵抗値に応じた電圧特性を表すグラフ 誘電体層が誘電率７および膜厚４５μｍ、封入ガスがＮｅ９６％Ｘｅ４％の実験パネルにおける、透明電極のシート抵抗値に応じた電圧特性を表すグラフ 誘電体層が誘電率７および膜厚４５μｍ、封入ガスがＮｅ８０％Ｘｅ２０％の実験パネルにおける、透明電極のシート抵抗値に応じた電圧特性を表すグラフ 発光波形と放電電流の時間波形の関係を示すグラフ （ａ）はシート抵抗値がそれぞれ異なる透明電極における、透明電極の位置に対応した発光時の印加電圧を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）のグラフの透明電極の位置との対応を示す図

符号の説明

１ 前面基板
２ 背面基板
３ 走査電極
３ａ 透明電極
４ 維持電極
４ａ 透明電極
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 (1)

1. 放電ギャップを介して互いに対向させて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、前記表示電極と交差する複数のデータ電極が配置され、前記データ電極の上面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、
   前記前面基板上に形成された前記表示電極を構成する透明電極のシート抵抗値が、３０Ω/□以上、１０ｋΩ/□以下の範囲に調整されたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。

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