JP2008277100A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】Ｌ^*値の上昇を抑制し、高視認性を確保したプラズマディスプレイパネルを提供することができる。
【解決手段】本発明のＰＤＰは、ガラス基板上に表示電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板と、基板上に電極と隔壁と蛍光体層とが形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したＰＤＰであって、前記表示電極は銀を主成分とし、前記誘電体層が、前記表示電極を覆いＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）で表される成分を５重量％〜１２重量％含有し、酸化銅（ＣｕＯ）を０．１〜２重量％含有することを特徴とする。また、前記誘電体層が、主として鉛成分を含まず、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）を５重量％〜１５重量％含有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの誘電体層に関する。

近年、大画面の高品質テレビへの期待が高まっている。従来から用いられているＣＲＴは解像度・画質の点でプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）や液晶に対して優れているが、奥行きと重量の点で４０インチ以上の大画面には不向きである。また、液晶は、消費電力が少なく、駆動電圧も低いという優れた性能を有しているが、大画面化や視野角に限界がある。これに対して、ＰＤＰは、大画面で狭い奥行きの実現が可能であり、すでに６０インチクラスの製品が開発されている。

ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極と主電極とで構成される表示電極と、この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、この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、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス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その電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間（各放電セル）にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。

上述したように表示電極は透明電極と主電極から構成され、さらに主電極は、銀電極またはＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒから成るバス電極と、ルテニウム化合物やルテニウム酸化物、銅−鉄系、コバルトの黒色の複合酸化物とガラス粉末を用いて形成される黒色電極から構成される。

そして、この黒色電極は外光反射を抑えて明所コントラストを向上させる目的で、上述した黒色の複合酸化物とガラス粉末を含むペーストを用いて、透明電極とバス電極の間に形成される。また、前記黒色電極と同様の目的で２本の透明電極の間に、ブラックストライプと呼ばれる遮光層が配置される。現在では黒色電極と遮光層は同一の材料で形成されることもある（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−０６３２４７号公報

誘電体層は、高耐電圧および高光透過率を有することを要求されるが、この特性は誘電体層に含まれるガラス成分の組成に大きく左右される。

従来、このような誘電体層を形成する方法として、ガラス粉体成分と樹脂を含む溶剤、可塑剤、分散剤などから成るバインダー成分で構成されたペーストをスクリーン印刷法やダイコート法などを用いて、電極を形成した前面ガラス基板上に塗布し、乾燥後４５０℃から６００℃程度で焼成する方法や、前記ペーストをフィルム上に塗布、乾燥して、電極を形成した前面板に転写し、４５０℃から６００℃程度で焼成する方法が知られている。

これまでは、前記４５０℃から６００℃程度での焼成を可能にするために、誘電体層に含まれるガラス成分には２０重量％以上の酸化鉛が含まれていたが、近年、環境への配慮のため、ガラス中に酸化鉛を含まずに酸化ビスマスを含む技術例もある。また、放電セルの電荷容量を低減し放電電力を低下させることにより消費電力を削減させるために酸化ビスマスの含有量を少なくし、０．５〜１５重量％程度のＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）で表されるアルカリ金属の酸化物を含む技術例もある。

ところが、誘電体層中の前記Ｒ₂Ｏの成分の範囲またはその他の添加剤となる成分の濃度の範囲によっては、ガラスの還元作用が強くなり、黒色電極に含まれるガラスフリットと反応して、黒色電極の明度（Ｌ^*値）が上昇するため明所コントラストを低下させる場合がある。

本発明は、このような課題を解決して、誘電体ガラス中にＲ₂Ｏを含有する場合でも、高視認性を確保したＰＤＰを実現することを目的としている。

本願発明のＰＤＰは、ガラス基板上に表示電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板と、基板上に電極と隔壁と蛍光体層とが形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したＰＤＰであって、前記表示電極は銀を主成分とし、前記誘電体層が、前記表示電極を覆いＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）で表される成分を５重量％〜１２重量％含有し、酸化銅（ＣｕＯ）を０．１〜２重量％含有することを特徴とする。また、前記誘電体層が、主として鉛成分を含まず、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）を５重量％〜１５重量％含有することを特徴とする。

本発明は、以上の構成によって、Ｌ^*値の上昇を抑制し、高視認性を確保したＰＤＰを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本実施の形態におけるＰＤＰ１の構造を示す斜視図である。

前面板２の前面ガラス基板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と遮光層（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と遮光層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、さらにそ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。

また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極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間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、青色および緑色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、青色、緑色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

このようにして形成された前面板２と、背面板１０が対向して配置され、その外周部を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る。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入される。

図２は、本実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８の構成を示す前面板２の断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６と遮光層７がパターン形成されている。走査電極４と維持電極５はそれぞれＩＴＯやＳｎＯ₂などからなる透明電極４ａ、５ａと、銀材料を主成分とする導電性材料などからなる金属バス電極４ｂ、５ｂと、ルテニウム化合物やルテニウム酸化物、銅−鉄系、コバルトの黒色の複合酸化物とガラス粉末などからなる黒色電極４ｃ、５ｃとで構成されている。

金属バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、黒色電極４ｃ、５ｃは外光反射を抑えて明所コントラストを向上させる目的として用いられている。よって、これらの目的のために、透明電極４ａ、５ａ上に黒色電極４ｃ、５ｃが形成され、黒色電極４ｃ、５ｃ上に金属バス電極４ｂ、５ｂが形成される。

誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと遮光層７を覆って設けた誘電体層８と、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。

次に、ＰＤＰ１の製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５と遮光層７とを形成する。これらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと黒色電極４ｃ、５ｃは、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。透明電極４ａ、５ａは薄膜プロセスなどを用いて形成され、金属バス電極４ｂ、５ｂは銀材料を含むペーストを所望の温度で焼成して固化している。また、黒色電極４ｃ、５ｃと遮光層７は同工程において、黒色顔料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色顔料をガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、焼成することにより形成される。

次に、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆うように前面ガラス基板３上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体材料層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆う誘電体層８が形成される。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、バインダーおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を真空蒸着法により形成する。以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物（走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８、保護層９）が形成され、前面板２が完成する。

一方、背面板１０は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成することによりアドレス電極１２を形成する。次に、アドレス電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にダイコート法などによりアドレス電極１２を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１３を形成する。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料とバインダーおよび溶剤を含んだ塗料である。

次に、下地誘電体層１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングすることにより、隔壁材料層を形成した後、焼成することにより隔壁１４を形成する。ここで、下地誘電体層１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。次に、隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、焼成することにより蛍光体層１５が形成される。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。

このようにして所定の構成部材を備えた前面板２と背面板１０とを走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが直交するように精度良く対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。

次に前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。誘電体層８に含まれるガラス成分は、鉛（Ｐｂ）系成分以外を主成分とし、さらに酸化銅（ＣｕＯ）やＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）を含有する材料組成により構成されている。

これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体材料粉末５５重量％〜７０重量％と、バインダー成分３０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用あるいは印刷用の誘電体層用ペーストを作製する。

バインダー成分はエチルセルロースあるいはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオールあるい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印刷性を向上させてもよい。

次に、この誘電体層用ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３に、スクリーン印刷法または、スプレー法または、ブレードコータ法または、ダイコート法にて塗布し、乾燥させ、その後、４５０℃〜６００℃で焼成する。

このように形成された誘電体層８を有することで、Ｌ^*値上昇を抑制することが可能となる。以下にＬ^*値上昇抑制の検討結果について述べる。

まず検討手法について説明する。試料の誘電体層にガラスペーストは、ガラス粉体成分と樹脂を含む溶剤から成るバインダー成分で構成され、各種成分を、所望の組成となるように配合後、３本ローラーなどの分散機によって均質に混合分散して作製する。

そして透明電極が一面に形成されたガラス基板上に表示電極のテストパターンを形成し、それを覆うようにガラスペーストをダイコート法で塗布、乾燥し、６００℃で焼成を行い誘電体層を形成し、これを試料とした。

視認性の度合いを示すＬ^*値を色彩計（ミノルタ社製ＣＲ−３００）で測定した。なお、ＰＤＰの視認性に影響を与えるＬ^*値の目安は、本実施の形態での測定条件では４５以下であることが望ましく、この値が小さければ小さいほど、黒色輝度が低くなり、画像表示時のコントラストが良好なＰＤＰが得られる。

この条件下で、本実施の形態に相当する誘電体層の材料組成である実施例とその比較例となる試料を作成し、Ｌ^*値の測定を行った。それぞれの試料に用いられたガラスペーストのガラス粉体成分の主要成分の含有量（単位は重量％である）および測定結果を表１に示す。本実施の形態に相当する試料として表１中に実施例１〜４を示す。また従来技術との比較として比較例１および２を示す。

表１に示すように、いずれの試料もガラス成分中に鉛（Ｐｂ）系成分を含んでおらず、さらに実施例１、実施例２、実施例３および実施例４ではいずれも前記Ｒ₂Ｏと酸化銅（ＣｕＯ）の両方を含んでいる。一方で、比較例１では前記Ｒ₂Ｏと酸化銅（ＣｕＯ）の両方を含んでいない。また、比較例２は前記Ｒ₂Ｏを含むものの、酸化銅（ＣｕＯ）は含まない。

この結果より、本発明の実施の形態における実施例１〜４では、Ｌ^*値が３８．７〜４２．５と低く、前記Ｒ₂Ｏと酸化銅（ＣｕＯ）の両方を含んでいない比較例１に比べてこの物性値の上昇が抑制されていることがわかる。一方で、前記Ｒ₂Ｏは実施例１〜実施例４と同等濃度を含むが、酸化銅（ＣｕＯ）を含まない比較例２ではＬ^*値が４６．０となり、Ｌ^*値が上昇していることがわかる。また表１には記載していないが、前記Ｒ₂Ｏを含むものの、その含有量は実施例１〜実施例４よりも少なく、かつ酸化銅（ＣｕＯ）を含む試料においても、良好なＬ^*値は得られなかった。

また酸化銅（ＣｕＯ）を２重量％を超えて添加すると、誘電体層の着色が強くなり、画像表示時の色度の変化が見られるようになった。同様に前記Ｒ₂Ｏの含有量は５重量％〜１２重量％が望ましく、この範囲を超えると、表示電極６からの銀の拡散による前面ガラス基板３の変色が発生する不具合が生じる。また、誘電体層８の焼成時の温度条件の制限から、前記Ｒ₂Ｏの含有量は５重量％以上が望ましい。

これらの現象のメカニズムについての詳細は不明であるが、前記Ｒ₂Ｏおよび酸化銅（ＣｕＯ）が本実施の形態の範囲にある場合、遮光層７中の黒色顔料およびガラス材料の何らかの変化が促進され、Ｌ^*値が低下するものと考えられる。

また誘電体層中に含有する酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）の量を１５重量％以下とすることで、誘電体層８の誘電率を小さくすることができ、画像表示時のＰＤＰの消費電力を低減させることができる。一方で誘電体層８の焼成時の温度条件の制限から、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）の量は５重量％以上が望ましい。

なお、以上に述べた各材料組成の含有量数値は、誘電体材料では±０．５重量％程度の測定誤差が存在し、焼成後の誘電体層では±２重量％程度の測定誤差が存在する。これらの誤差を含めた数値範囲の含有量での材料組成においても、本発明と同様の効果は得られる。

以上のように本発明により、Ｌ^*値の上昇を抑制し、高視認性を確保したＰＤＰを実現することで極めて有用である。

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構造を示す斜視図 同プラズマディスプレイパネルの前面板の構成を示す断面図

符号の説明

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
４ｃ、５ｃ 黒色電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ 遮光層（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 アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間

Claims (2)

1. ガラス基板上に表示電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板と、基板上に電極と隔壁と蛍光体層とが形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したプラズマディスプレイパネルであって、前記表示電極は銀を主成分とし、前記誘電体層が、前記表示電極を覆いＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）で表される成分を５重量％〜１２重量％含有し、酸化銅（ＣｕＯ）を０．１〜２重量％含有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記誘電体層が、主として鉛成分を含まず、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）を５重量％〜１５重量％含有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。

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