プラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置
【課題】低消費電力で高い発光効率を有する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。
【解決手段】基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護層９は、前記誘電体層８上に下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子９２と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子９３とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とする。
【解決手段】基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護層９は、前記誘電体層８上に下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子９２と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子９３とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスとしてのプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、６５インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰが要求されている。
【０００３】
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、ガラス基板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バス電極とで構成される表示電極と、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、その一方の主面上に形成されたストライプ状のデータ電極と、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。
【０００４】
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にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなＰＤＰにおいて、前面板の誘電体層上に形成される保護層は、放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護すること、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などがあげられる。イオン衝撃から誘電体層を保護することは、放電電圧の上昇を防ぐ重要な役割であり、また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は、画像のちらつきの原因となるアドレス放電ミスを防ぐ重要な役割である。
【０００７】
保護層からの初期電子の放出数を増加させて画像のちらつきを低減するためには、たとえばＭｇＯにＳｉやＡｌを添加するなどの試みが行われている。
【０００８】
近年、テレビは高精細化が進んでおり、市場では低コスト・低消費電力・高輝度のフルＨＤ（ハイ・ディフィニション）（１９２０×１０８０画素：プログレッシブ表示）ＰＤＰが要求されている。保護層からの電子放出特性はＰＤＰの画質を決定するため、電子放出特性を制御することは非常に重要である。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面板と、この前面板に間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記前面板の誘電体層は、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子を含む誘電体材料により構成するとともに、膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下となるように構成し、かつ前記放電空間にキセノンを１５％以上３０％以下の体積％で含む放電ガスを封入したことを特徴とする。
【００１１】
また、プラズマディスプレイ装置は、基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面板と、この前面板に間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面板とからなり、かつ複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルを有し、前記プラズマディスプレイパネルに対して、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、それぞれのサブフィールドに、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、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを設けて発光表示を行うプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルの前面板の誘電体層は、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子を含む誘電体材料により構成するとともに、膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下となるように構成し、かつ前記放電空間にキセノンを１５％以上３０％以下の体積％で含む放電ガスを封入したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
ＰＤＰにおいて、保護層に不純物を混在させることで電子放出特性を改善しようとする試みが行われているが、保護層に不純物を混在させ、電子放出特性を改善した場合、これと同時に保護層表面に電荷が蓄積され、メモリー機能として使用しようとする際の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ため、これを抑えるための印加電圧を大きくする等の対策が必要になる。このように保護層の特性として、高い電子放出能を有すると共に、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする、すなわち高い電荷保持特性を有するという、相反する二つの特性を併せ持たなければならないという課題があった。
【００１３】
本発明は、電子放出特性を改善するとともに、電荷保持特性も併せ持ち、高画質と、低コスト、低電圧を両立することのできるＰＤＰを提供することにより、低消費電力で高精細で高輝度の表示性能を備えたＰＤＰを実現することができる。
【００１４】
特に、本発明によれば、電子放出特性を改善することにより、ＰＤＰにおける放電遅れ特性を改善することができるとともに、維持放電時の維持放電電圧を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】同ＰＤＰの電極配列図
【図３】本発明のプラズマディスプレイ装置のブロック回路図
【図４】同装置の駆動電圧波形図
【図５】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図
【図６】同ＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図
【図７】本発明によるＰＤＰにおいて、保護層の表面の粒子構造を示す模式図
【図８】同ＰＤＰの保護層において、凝集粒子を説明するための拡大図
【図９】結晶粒子のカソードルミネッセンス測定結果を示す特性図
【図１０】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、ＰＤＰにおける電子放出性能とＶｓｃｎ点灯電圧の検討結果を示す特性図
【図１１】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、ＰＤＰの点灯時間と電子放出性能の関係を示す特性図
【図１２】同ＰＤＰの保護層において、被覆率について説明するための拡大図
【図１３】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、維持放電電圧を比較して示す特性図
【図１４】結晶粒子の粒径と電子放出性能の関係を示す特性図
【図１５】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
【図１６】本発明によるＰＤＰの製造方法において、保護層形成の工程を示す工程図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。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、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ている。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４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。
【００１８】
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とブラックストライプ（遮光層）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。
【００１９】
ここで、前記走査電極４および維持電極５は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなる透明電極上にＡｇからなるバス電極を形成することにより構成されている。
【００２０】
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、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極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、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間の溝にデータ電極１２毎に、紫外線によって赤色、緑色および青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とデータ電極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、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。
【００２１】
なお、本発明においては、放電空間１６に封入する放電ガスは、放電ガス中にキセノンの濃度が１０％以上３０％以下の体積％で含まれるように混合した放電ガスを用いている。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎ（図１の４）およびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎ（図１の５）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ｄ１・・・Ｄｍ（図１の１２）が配列されている。そして、１対の走査電極Ｙ１および維持電極Ｘ１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、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そしてこれらの電極のそれぞれは、前面板、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それぞれに接続されている。
【００２３】
図３はこのＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、上述した構成のＰＤＰのパネル２０、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。
【００２４】
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をもとにし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もとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路２４はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。
【００２５】
次に、ＰＤＰを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図４を用いて説明する。図４はＰＤＰの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。
【００２６】
本実施の形態によるプラズマディスプレイ装置においては、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成し、それぞれのサブフィールドは、放電セルにおいて初期化放電を発生させる初期化期間と、この初期化期間のあと、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書込み期間と、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを有している。
【００２７】
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を０（Ｖ）に保持し、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を印加する。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を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極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。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。
【００２８】
その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｅ１、Ｖｅ２（Ｖ）に保ち、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を印加する。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を起こし、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、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。
【００２９】
続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｃ（Ｖ）に保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加するとともに、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）を印加する。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起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ上にも負の壁電圧が蓄積される。
【００３０】
このようにして、１行目に表示すべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加し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ので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。
【００３１】
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）を、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）をそれぞれ印加する。このとき書込み放電を起こ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起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Ｄｋ上にも正の壁電圧が蓄積される。
【００３２】
書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは、維持放電は発生せず、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）を、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）をそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、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ので、再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。
【００３３】
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を印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。こうして維持期間における維持動作が終了する。
【００３４】
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のため、説明を省略する。なお、本実施の形態においては、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を正の電圧Ｖｅ１、Ｖｅ２（Ｖ）に保ち、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を印加することにより、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においてのみ微弱な初期化放電を起こさせるように駆動している。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を行い、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動作を行うように構成している。なお、この全セル初期化動作と選択的初期化動作について、本実施の形態のように、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る以外に、全セル初期化動作を第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ったり、数フィールドに１回の頻度で行ったりしてもよい。
【００３５】
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な駆動方法であるが、維持期間における維持放電による発光は、輝度の重み付けに応じた数の維持パルスを印加することにより、サブフィールド毎の輝度重みを制御するように駆動している。
【００３６】
本発明はこのようなプラズマディスプレイ装置において、ＰＤＰの電子放出特性を改善することにより、ＰＤＰにおける放電遅れ特性を改善することができるとともに、維持放電時の維持放電電圧を低下させることにより、低消費電力で高精細で高輝度の表示性能を備えた表示装置を提供するものであり、以下本発明の特徴とする構成について、詳細に説明する。
【００３７】
図５は、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図であり、図１と上下反転させて示している。図５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はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ2）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。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、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。
【００３８】
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を覆うように設けられ、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００３９】
次に、ＰＤＰ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。走査電極４、維持電極５の透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂ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（Ａｇ）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、遮光層７も同様に、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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データ電極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データ電極１２を形成する。次に、データ電極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データ電極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および溶剤を含んだ塗料である。
【００４２】
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。
【００４３】
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とデータ電極１２とが直交するように対向配置して、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。
【００４４】
ここで、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の誘電体材料は、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を主成分として２０重量％〜４０重量％含み、さらに酸化カルシウム（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種を０．５重量％〜１２重量％含み、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種を０．１重量％〜７重量％含んでおり、鉛成分を含まない材料組成により構成されている。そして、これらの材料以外に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ2）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を０重量％〜１０重量％などの鉛成分を含まない材料を混合して構成されている。
【００４５】
また、誘電体層８は、膜厚が４０μｍ以下で、比誘電率εが７以下となるように誘電体材料を構成している。この誘電体層８の比誘電率εを７以下にする作用効果については、後述する。
【００４６】
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、または印刷用の第１誘電体層用ペーストを作製する。
【００４７】
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印刷性を向上させてもよい。
【００４８】
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にダイコート法あるいはスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜５９０℃で焼成することにより、誘電体層８が形成される。
【００４９】
次に、本発明によるＰＤＰの特徴である保護層の構成及び製造方法について説明する。
【００５０】
本発明によるＰＤＰにおいては、図６に示すように、保護層９は、前記誘電体層８上に、Ａｌを不純物として含有するＭｇＯからなる下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａに、この結晶粒子９２ａより粒径の小さい結晶粒子９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２と、金属酸化物であるＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とを離散的に散布させ、全面に亘って均一に分布するように複数個付着させることにより構成している。また、本発明においては、ＭｇＯの結晶粒子９２ａと結晶粒子９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２において、結晶粒子９２ａは平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲の粒子であり、結晶粒子９２ａより平均粒径が小さいＭｇＯの結晶粒子９２ｂは平均粒径が０．３μｍ〜０．９μｍの範囲の粒子である。
【００５１】
図７は、本発明によるＰＤＰにおいて、実際の保護層９の表面の粒子構造を示す模式図であり、ＭｇＯからなる下地膜９１上に、ＭｇＯの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、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とが離散的に散布された状態で、付着していることを示している。また、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３には、２０００オングストロームの粒径サイズの粒子と、粒径が１００ｎｍ以下のナノ粒子サイズの粒子とが存在し、実際に作製したパネルを観察すると、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３どうしが凝集しているもの、ＭｇＯ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。さらに、ＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａは液相法により作製し、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３は気相法により作製している。
【００５２】
ここで、凝集粒子９２とは、図８に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａ、９２ｂが凝集またはネッキングした状態のもので、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、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、このＭｇＯの結晶粒子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前駆体の溶液を作製し、そ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したもので、ＭｇＯの多面体形状の結晶粒子を得ることができる。この液相法による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度程度から１５００度程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００度以上にすることで、一次粒径を０．３〜２μｍ程度に制御可能である。さらに、結晶粒子９２ａ、９２ｂは液相法により得られるもので、ＭｇＯ前駆体を加熱することにより得ることにより、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と呼ばれる現象により結合した凝集粒子９２を得ることができる。
【００５３】
一方、ＭｇＯの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、粒径が２０００オングストローム以上（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。
【００５４】
なお、平均粒径が２０００オングストローム以上の大きな粒径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ことにより、この火炎と周囲との温度差が大きくなることによって、粒径の大きい気相法によるＭｇＯの結晶粒子が得られる。
【００５５】
また、これらの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について、電子線の照射によって励起されてカソードルミネッセンス（ＣＬ）発光を行うＣＬ発光特性を測定したところ、図９に示すような特性を有していた。図９において、細い実線で示す特性のものがＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂのＣＬ発光の特性、すなわち凝集粒子９２のＣＬ発光の特性であり、太い実線で示す特性のものがＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３のＣＬ発光の特性である。
【００５６】
図９に示すように、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は、電子線の照射によって励起されて波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下、特に波長２３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性であり、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３は、ＣＬ発光の特性が波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域に発光のピークを有さない特性で、電子線の照射によって励起されて波長４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性である。すなわち、ＭｇＯからなる下地膜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、上述したＣＬ発光のピーク波長に対応したエネルギー準位を有するものとなる。
【００５７】
次に、本発明による保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために行った実験結果について説明する。
【００５８】
まず、構成の異なる保護層を有するＰＤＰを試作した。試作品１は、ＭｇＯによる保護層のみを形成したＰＤＰ、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、試作品３は、ＭｇＯによる保護層上に金属酸化物からなる結晶粒子の一次粒子のみを散布し、付着させたＰＤＰ、試作品４は、ＭｇＯによる下地膜上に、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を全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させたＰＤＰ、試作品５は、本発明品であり、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させたＰＤＰである。
【００５９】
これらの５種類の保護層の構成を有するＰＤＰについて、その電子放出性能と電荷保持性能を調べた。
【００６０】
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、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をもって表現する。初期電子放出量については表面にイオン或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が、パネルの前面板表面の評価を非破壊で実施することが困難を伴う。そこで、ここでは、特開２００７−４８７３３号公報に記載されているように、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を測定し、その逆数を積分することで、初期電子の放出量と線形に対応する数値になるため、ここではこの数値を用いて評価している。この放電時の遅れ時間とは、パルスの立ち上がりから放電が遅れて行われる放電遅れの時間を意味し、放電遅れは、放電が開始される際に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。
【００６１】
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点灯電圧と呼称する）の電圧値を用いた。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。このことは、ＰＤＰのパネル設計上でも低電圧で駆動できるため、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おり、Ｖｓｃｎ点灯電圧としては、温度による変動を考慮し、１２０Ｖ以下に抑えるのが望ましい。
【００６２】
これらの電子放出性能と電荷保持性能について調べた結果を図１０に示している。この図１０から明らかなように、ＭｇＯによる下地膜上にＭｇＯの結晶粒子を凝集させた凝集粒子を散布し、全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた試作品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、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る。
【００６３】
すなわち、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、保護層の製膜条件を変更したり、また、保護層中にＡｌやＳｉ、Ｂａなどの不純物をドーピングして製膜することにより、電子放出性能を向上することは可能であるが、副作用としてＶｓｃｎ点灯電圧も上昇してしまう。
【００６４】
本発明による保護層を形成した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、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の保護層に対しては、電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させることができる。
【００６５】
ここで、保護層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。
【００６６】
図１０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１１に示している。この図１１から明らかなように、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた本発明品である試作品５は、試作品４よりも、電子放出性能の経時劣化が少ないことがわかる。
【００６７】
この理由としては、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、凝集粒子が剥離したためと考える。一方、本発明品の試作品５では、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある結晶粒子の周囲に、前記粒子よりも小さい結晶粒径を有する粒子が凝集することで、小さい粒径を有する結晶粒子は表面積が大きいため、下地膜との接着性を高めており、イオン衝撃により凝集粒子が剥離することが少ないためと考える。
【００６８】
本発明による保護層を形成した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、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の保護層として、電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させることができる上、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。
【００６９】
ここで、本発明によるＰＤＰ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させている。本発明における被覆率とは、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。実際に測定する場合の方法としては、例えば図１２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をカメラにより画像を撮影し、ｘ×ｙの１セルの大きさにトリミングした後、トリミング後の撮影画像を白黒データに２値化し、その後その２値化したデータに基づきＭｇＯの凝集粒子９２による黒エリアの面積ａを求め、上述したように、ａ／ｂ×１００の式により演算することにより求めたものである。
【００７０】
次に、本発明において、ＣＬ発光特性の異なる、多面体形状の結晶粒子と立方体形状の結晶粒子とを付着させた本発明による保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために、次の試作品を作製し、維持放電電圧を調べた結果を図１３に示している。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、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた本発明品による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を変更した試作品で、試作品Ｂは誘電体層８の比誘電率εを９．７程度としたもので、試作品Ｃは誘電体層８の比誘電率εを７としたものである。被覆率については、いずれも２０％以下の１３％程度としたものである。
【００７１】
図１３から明らかなように、本発明品である試作品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ことが判明した。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、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、本発明において、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、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。
【００７２】
次に、本発明によるＰＤＰの保護層に用いた結晶粒子の粒径について説明する。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、平均粒径とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。
【００７３】
図１４は、本発明による保護層において、ＭｇＯの結晶粒子の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。なお、図１４において、ＭｇＯの結晶粒子の粒径は、結晶粒子をＳＥＭ観察することで測長した。
【００７４】
この図１４に示すように、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ことがわかる。
【００７５】
ところで、放電セル内での電子放出数を増加させるためには、保護層上の単位面積当たりの結晶粒子数は多い方が望ましいが、本発明者らの実験によれば、前面板の保護層と密接に接触する背面板の隔壁の頂部に相当する部分に結晶粒子が存在することで、隔壁の頂部を破損させ、そ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消灯しなくなる現象が発生することがわかった。この隔壁破損の現象は、結晶粒子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、隔壁の破損発生確率が高くなる。
【００７６】
図１５は、本発明のＰＤＰにおいて、単位面積当たりに粒径の異なる同じ数の結晶粒子を散布し、隔壁破損の関係を実験した結果を示す図である。
【００７７】
この図１５から明らかなように、結晶粒子径が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が、２．５μｍより小さい結晶粒子径であれば、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。
【００７８】
以上の結果に基づくと、本発明のＰＤＰにおける保護層においては、凝集粒子として、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が、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。
【００７９】
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を使用すれば、上述した本発明の効果を安定的に得られることがわかった。
【００８０】
次に、本発明によるＰＤＰにおいて、保護層を形成する製造工程について、図１６を用いて説明する。
【００８１】
図１６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、次の下地膜蒸着工程Ａ２において、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、ＭｇＯからなる下地膜を誘電体層８上に形成する。
【００８２】
その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜上に、複数個の多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂと、複数個の立方体形状の結晶粒子９３とを離散的に付着させる工程を行う。
【００８３】
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を溶媒に混合した結晶粒子ペーストと、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とを別々に準備し、その後２種類の結晶粒子ペーストとを混合して、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を作製し、結晶粒子ペースト塗布工程Ａ３において、その混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布して平均膜厚８μｍ〜２０μｍの結晶粒子ペースト膜を形成する。なお、結晶粒子ペーストを下地膜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、スリットコート法等も用いることができる。
【００８４】
ここで、結晶粒子ペーストの作製に使用する溶媒の一例としては、ＭｇＯの下地膜９１や結晶粒子９２ａ、９２ｂ、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蒸気圧が常温で数十Ｐａ程度と比較的高いものが適しており、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。これらの溶媒を用いたペーストの粘度は数ｍＰａＳ〜数十ｍＰａＳである。
【００８５】
混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布した基板は、直ちに乾燥工程Ａ４に移され、減圧乾燥される。結晶粒子ペーストは真空チャンバ内で数十秒以内で急速に乾燥されるため、加熱乾燥で顕著に見られる結晶粒子ペーストの対流が発生しないため、結晶粒子が偏ることなく均等に下地膜９１上に付着される。なお、この乾燥工程Ａ４における乾燥方法としては、凝集・結晶粒子ペーストを作製する際に使用する溶媒などに応じて、加熱乾燥方法を用いてもよい。
【００８６】
その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜と、結晶粒子ペースト膜を形成する結晶粒子ペースト塗布工程Ａ３において形成し、乾燥工程Ａ４を実施した結晶粒子ペースト膜とを、保護層焼成工程Ａ５において、数百度の温度で同時に焼成を行い、結晶粒子ペースト膜に残っている溶剤や樹脂成分を除去することにより、下地膜９１上に複数個の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９を形成することができる。
【００８７】
この方法によれば、下地膜９１に複数個の結晶粒子９２ａ、９２ｂと結晶粒子９３とを全面に亘って均一に分布するように付着させることが可能である。
【００８８】
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。
【００８９】
なお、以上の説明では、保護層として、ＭｇＯを例に挙げたが、下地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り、高い電荷保持能力、すなわちあまり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のであるが、電子放出性能が金属酸化物単結晶粒子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、Ａｌ2Ｏ3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。
【００９０】
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等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ため、粒子種としてはＭｇＯに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように本発明は、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な発明である。
【符号の説明】
【００９２】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
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
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ、９２ｂ、９３ 結晶粒子
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスとしてのプラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、６５インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰが要求されている。
【０００３】
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、ガラス基板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バス電極とで構成される表示電極と、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、その一方の主面上に形成されたストライプ状のデータ電極と、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。
【０００４】
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にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなＰＤＰにおいて、前面板の誘電体層上に形成される保護層は、放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護すること、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などがあげられる。イオン衝撃から誘電体層を保護することは、放電電圧の上昇を防ぐ重要な役割であり、また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は、画像のちらつきの原因となるアドレス放電ミスを防ぐ重要な役割である。
【０００７】
保護層からの初期電子の放出数を増加させて画像のちらつきを低減するためには、たとえばＭｇＯにＳｉやＡｌを添加するなどの試みが行われている。
【０００８】
近年、テレビは高精細化が進んでおり、市場では低コスト・低消費電力・高輝度のフルＨＤ（ハイ・ディフィニション）（１９２０×１０８０画素：プログレッシブ表示）ＰＤＰが要求されている。保護層からの電子放出特性はＰＤＰの画質を決定するため、電子放出特性を制御することは非常に重要である。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面板と、この前面板に間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記前面板の誘電体層は、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子を含む誘電体材料により構成するとともに、膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下となるように構成し、かつ前記放電空間にキセノンを１５％以上３０％以下の体積％で含む放電ガスを封入したことを特徴とする。
【００１１】
また、プラズマディスプレイ装置は、基板上に複数の表示電極を形成するとともに前記複数の表示電極を覆うように誘電体層を形成した前面板と、この前面板に間に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極に交差する方向に配列して複数のデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁および蛍光体層を形成した背面板とからなり、かつ複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルを有し、前記プラズマディスプレイパネルに対して、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、それぞれのサブフィールドに、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、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを設けて発光表示を行うプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルの前面板の誘電体層は、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子を含む誘電体材料により構成するとともに、膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下となるように構成し、かつ前記放電空間にキセノンを１５％以上３０％以下の体積％で含む放電ガスを封入したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
ＰＤＰにおいて、保護層に不純物を混在させることで電子放出特性を改善しようとする試みが行われているが、保護層に不純物を混在させ、電子放出特性を改善した場合、これと同時に保護層表面に電荷が蓄積され、メモリー機能として使用しようとする際の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ため、これを抑えるための印加電圧を大きくする等の対策が必要になる。このように保護層の特性として、高い電子放出能を有すると共に、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする、すなわち高い電荷保持特性を有するという、相反する二つの特性を併せ持たなければならないという課題があった。
【００１３】
本発明は、電子放出特性を改善するとともに、電荷保持特性も併せ持ち、高画質と、低コスト、低電圧を両立することのできるＰＤＰを提供することにより、低消費電力で高精細で高輝度の表示性能を備えたＰＤＰを実現することができる。
【００１４】
特に、本発明によれば、電子放出特性を改善することにより、ＰＤＰにおける放電遅れ特性を改善することができるとともに、維持放電時の維持放電電圧を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】同ＰＤＰの電極配列図
【図３】本発明のプラズマディスプレイ装置のブロック回路図
【図４】同装置の駆動電圧波形図
【図５】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図
【図６】同ＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図
【図７】本発明によるＰＤＰにおいて、保護層の表面の粒子構造を示す模式図
【図８】同ＰＤＰの保護層において、凝集粒子を説明するための拡大図
【図９】結晶粒子のカソードルミネッセンス測定結果を示す特性図
【図１０】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、ＰＤＰにおける電子放出性能とＶｓｃｎ点灯電圧の検討結果を示す特性図
【図１１】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、ＰＤＰの点灯時間と電子放出性能の関係を示す特性図
【図１２】同ＰＤＰの保護層において、被覆率について説明するための拡大図
【図１３】本発明による効果を説明するために行った実験結果において、維持放電電圧を比較して示す特性図
【図１４】結晶粒子の粒径と電子放出性能の関係を示す特性図
【図１５】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
【図１６】本発明によるＰＤＰの製造方法において、保護層形成の工程を示す工程図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。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、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ている。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４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。
【００１８】
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とブラックストライプ（遮光層）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。
【００１９】
ここで、前記走査電極４および維持電極５は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなる透明電極上にＡｇからなるバス電極を形成することにより構成されている。
【００２０】
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、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極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、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間の溝にデータ電極１２毎に、紫外線によって赤色、緑色および青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とデータ電極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、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。
【００２１】
なお、本発明においては、放電空間１６に封入する放電ガスは、放電ガス中にキセノンの濃度が１０％以上３０％以下の体積％で含まれるように混合した放電ガスを用いている。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎ（図１の４）およびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎ（図１の５）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ｄ１・・・Ｄｍ（図１の１２）が配列されている。そして、１対の走査電極Ｙ１および維持電極Ｘ１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、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そしてこれらの電極のそれぞれは、前面板、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それぞれに接続されている。
【００２３】
図３はこのＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、上述した構成のＰＤＰのパネル２０、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。
【００２４】
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をもとにし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もとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路２４はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。
【００２５】
次に、ＰＤＰを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図４を用いて説明する。図４はＰＤＰの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。
【００２６】
本実施の形態によるプラズマディスプレイ装置においては、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成し、それぞれのサブフィールドは、放電セルにおいて初期化放電を発生させる初期化期間と、この初期化期間のあと、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書込み期間と、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを有している。
【００２７】
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を０（Ｖ）に保持し、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を印加する。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を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極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。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。
【００２８】
その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｅ１、Ｖｅ２（Ｖ）に保ち、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を印加する。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を起こし、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、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。
【００２９】
続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｃ（Ｖ）に保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加するとともに、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）を印加する。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起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ上にも負の壁電圧が蓄積される。
【００３０】
このようにして、１行目に表示すべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加し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ので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。
【００３１】
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）を、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）をそれぞれ印加する。このとき書込み放電を起こ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起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Ｄｋ上にも正の壁電圧が蓄積される。
【００３２】
書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは、維持放電は発生せず、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）を、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）をそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、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ので、再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。
【００３３】
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を印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。こうして維持期間における維持動作が終了する。
【００３４】
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のため、説明を省略する。なお、本実施の形態においては、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を正の電圧Ｖｅ１、Ｖｅ２（Ｖ）に保ち、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を印加することにより、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においてのみ微弱な初期化放電を起こさせるように駆動している。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を行い、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動作を行うように構成している。なお、この全セル初期化動作と選択的初期化動作について、本実施の形態のように、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る以外に、全セル初期化動作を第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ったり、数フィールドに１回の頻度で行ったりしてもよい。
【００３５】
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な駆動方法であるが、維持期間における維持放電による発光は、輝度の重み付けに応じた数の維持パルスを印加することにより、サブフィールド毎の輝度重みを制御するように駆動している。
【００３６】
本発明はこのようなプラズマディスプレイ装置において、ＰＤＰの電子放出特性を改善することにより、ＰＤＰにおける放電遅れ特性を改善することができるとともに、維持放電時の維持放電電圧を低下させることにより、低消費電力で高精細で高輝度の表示性能を備えた表示装置を提供するものであり、以下本発明の特徴とする構成について、詳細に説明する。
【００３７】
図５は、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図であり、図１と上下反転させて示している。図５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はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ2）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。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、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。
【００３８】
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を覆うように設けられ、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００３９】
次に、ＰＤＰ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。走査電極４、維持電極５の透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂ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（Ａｇ）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、遮光層７も同様に、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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データ電極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データ電極１２を形成する。次に、データ電極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データ電極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および溶剤を含んだ塗料である。
【００４２】
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。
【００４３】
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とデータ電極１２とが直交するように対向配置して、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。
【００４４】
ここで、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の誘電体材料は、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）を主成分として２０重量％〜４０重量％含み、さらに酸化カルシウム（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種を０．５重量％〜１２重量％含み、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種を０．１重量％〜７重量％含んでおり、鉛成分を含まない材料組成により構成されている。そして、これらの材料以外に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を０重量％〜４０重量％、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）を０重量％〜３５重量％、酸化硅素（ＳｉＯ2）を０重量％〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を０重量％〜１０重量％などの鉛成分を含まない材料を混合して構成されている。
【００４５】
また、誘電体層８は、膜厚が４０μｍ以下で、比誘電率εが７以下となるように誘電体材料を構成している。この誘電体層８の比誘電率εを７以下にする作用効果については、後述する。
【００４６】
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、または印刷用の第１誘電体層用ペーストを作製する。
【００４７】
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印刷性を向上させてもよい。
【００４８】
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にダイコート法あるいはスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜５９０℃で焼成することにより、誘電体層８が形成される。
【００４９】
次に、本発明によるＰＤＰの特徴である保護層の構成及び製造方法について説明する。
【００５０】
本発明によるＰＤＰにおいては、図６に示すように、保護層９は、前記誘電体層８上に、Ａｌを不純物として含有するＭｇＯからなる下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａに、この結晶粒子９２ａより粒径の小さい結晶粒子９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２と、金属酸化物であるＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とを離散的に散布させ、全面に亘って均一に分布するように複数個付着させることにより構成している。また、本発明においては、ＭｇＯの結晶粒子９２ａと結晶粒子９２ｂが数個凝集した凝集粒子９２において、結晶粒子９２ａは平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲の粒子であり、結晶粒子９２ａより平均粒径が小さいＭｇＯの結晶粒子９２ｂは平均粒径が０．３μｍ〜０．９μｍの範囲の粒子である。
【００５１】
図７は、本発明によるＰＤＰにおいて、実際の保護層９の表面の粒子構造を示す模式図であり、ＭｇＯからなる下地膜９１上に、ＭｇＯの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、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３とが離散的に散布された状態で、付着していることを示している。また、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３には、２０００オングストロームの粒径サイズの粒子と、粒径が１００ｎｍ以下のナノ粒子サイズの粒子とが存在し、実際に作製したパネルを観察すると、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３どうしが凝集しているもの、ＭｇＯ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。さらに、ＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａは液相法により作製し、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３は気相法により作製している。
【００５２】
ここで、凝集粒子９２とは、図８に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａ、９２ｂが凝集またはネッキングした状態のもので、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、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、このＭｇＯの結晶粒子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前駆体の溶液を作製し、そ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したもので、ＭｇＯの多面体形状の結晶粒子を得ることができる。この液相法による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度程度から１５００度程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００度以上にすることで、一次粒径を０．３〜２μｍ程度に制御可能である。さらに、結晶粒子９２ａ、９２ｂは液相法により得られるもので、ＭｇＯ前駆体を加熱することにより得ることにより、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と呼ばれる現象により結合した凝集粒子９２を得ることができる。
【００５３】
一方、ＭｇＯの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、粒径が２０００オングストローム以上（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。
【００５４】
なお、平均粒径が２０００オングストローム以上の大きな粒径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ことにより、この火炎と周囲との温度差が大きくなることによって、粒径の大きい気相法によるＭｇＯの結晶粒子が得られる。
【００５５】
また、これらの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について、電子線の照射によって励起されてカソードルミネッセンス（ＣＬ）発光を行うＣＬ発光特性を測定したところ、図９に示すような特性を有していた。図９において、細い実線で示す特性のものがＭｇＯの多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂのＣＬ発光の特性、すなわち凝集粒子９２のＣＬ発光の特性であり、太い実線で示す特性のものがＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３のＣＬ発光の特性である。
【００５６】
図９に示すように、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は、電子線の照射によって励起されて波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下、特に波長２３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性であり、ＭｇＯの立方体形状の結晶粒子９３は、ＣＬ発光の特性が波長２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長領域に発光のピークを有さない特性で、電子線の照射によって励起されて波長４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長領域にピークを有するＣＬ発光を行う特性である。すなわち、ＭｇＯからなる下地膜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、上述したＣＬ発光のピーク波長に対応したエネルギー準位を有するものとなる。
【００５７】
次に、本発明による保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために行った実験結果について説明する。
【００５８】
まず、構成の異なる保護層を有するＰＤＰを試作した。試作品１は、ＭｇＯによる保護層のみを形成したＰＤＰ、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、試作品３は、ＭｇＯによる保護層上に金属酸化物からなる結晶粒子の一次粒子のみを散布し、付着させたＰＤＰ、試作品４は、ＭｇＯによる下地膜上に、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を全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させたＰＤＰ、試作品５は、本発明品であり、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させたＰＤＰである。
【００５９】
これらの５種類の保護層の構成を有するＰＤＰについて、その電子放出性能と電荷保持性能を調べた。
【００６０】
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、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をもって表現する。初期電子放出量については表面にイオン或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が、パネルの前面板表面の評価を非破壊で実施することが困難を伴う。そこで、ここでは、特開２００７−４８７３３号公報に記載されているように、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を測定し、その逆数を積分することで、初期電子の放出量と線形に対応する数値になるため、ここではこの数値を用いて評価している。この放電時の遅れ時間とは、パルスの立ち上がりから放電が遅れて行われる放電遅れの時間を意味し、放電遅れは、放電が開始される際に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。
【００６１】
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点灯電圧と呼称する）の電圧値を用いた。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。このことは、ＰＤＰのパネル設計上でも低電圧で駆動できるため、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おり、Ｖｓｃｎ点灯電圧としては、温度による変動を考慮し、１２０Ｖ以下に抑えるのが望ましい。
【００６２】
これらの電子放出性能と電荷保持性能について調べた結果を図１０に示している。この図１０から明らかなように、ＭｇＯによる下地膜上にＭｇＯの結晶粒子を凝集させた凝集粒子を散布し、全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた試作品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、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る。
【００６３】
すなわち、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、保護層の製膜条件を変更したり、また、保護層中にＡｌやＳｉ、Ｂａなどの不純物をドーピングして製膜することにより、電子放出性能を向上することは可能であるが、副作用としてＶｓｃｎ点灯電圧も上昇してしまう。
【００６４】
本発明による保護層を形成した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、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の保護層に対しては、電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させることができる。
【００６５】
ここで、保護層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。
【００６６】
図１０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１１に示している。この図１１から明らかなように、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた本発明品である試作品５は、試作品４よりも、電子放出性能の経時劣化が少ないことがわかる。
【００６７】
この理由としては、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、凝集粒子が剥離したためと考える。一方、本発明品の試作品５では、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にある結晶粒子の周囲に、前記粒子よりも小さい結晶粒径を有する粒子が凝集することで、小さい粒径を有する結晶粒子は表面積が大きいため、下地膜との接着性を高めており、イオン衝撃により凝集粒子が剥離することが少ないためと考える。
【００６８】
本発明による保護層を形成した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、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の保護層として、電子放出能力と電荷保持能力の両方を満足させることができる上、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。
【００６９】
ここで、本発明によるＰＤＰ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させている。本発明における被覆率とは、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。実際に測定する場合の方法としては、例えば図１２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をカメラにより画像を撮影し、ｘ×ｙの１セルの大きさにトリミングした後、トリミング後の撮影画像を白黒データに２値化し、その後その２値化したデータに基づきＭｇＯの凝集粒子９２による黒エリアの面積ａを求め、上述したように、ａ／ｂ×１００の式により演算することにより求めたものである。
【００７０】
次に、本発明において、ＣＬ発光特性の異なる、多面体形状の結晶粒子と立方体形状の結晶粒子とを付着させた本発明による保護層を有するＰＤＰの効果を確認するために、次の試作品を作製し、維持放電電圧を調べた結果を図１３に示している。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、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とを全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させた本発明品による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を変更した試作品で、試作品Ｂは誘電体層８の比誘電率εを９．７程度としたもので、試作品Ｃは誘電体層８の比誘電率εを７としたものである。被覆率については、いずれも２０％以下の１３％程度としたものである。
【００７１】
図１３から明らかなように、本発明品である試作品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ことが判明した。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、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、本発明において、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、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。
【００７２】
次に、本発明によるＰＤＰの保護層に用いた結晶粒子の粒径について説明する。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、平均粒径とは、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。
【００７３】
図１４は、本発明による保護層において、ＭｇＯの結晶粒子の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。なお、図１４において、ＭｇＯの結晶粒子の粒径は、結晶粒子をＳＥＭ観察することで測長した。
【００７４】
この図１４に示すように、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ことがわかる。
【００７５】
ところで、放電セル内での電子放出数を増加させるためには、保護層上の単位面積当たりの結晶粒子数は多い方が望ましいが、本発明者らの実験によれば、前面板の保護層と密接に接触する背面板の隔壁の頂部に相当する部分に結晶粒子が存在することで、隔壁の頂部を破損させ、そ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消灯しなくなる現象が発生することがわかった。この隔壁破損の現象は、結晶粒子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、隔壁の破損発生確率が高くなる。
【００７６】
図１５は、本発明のＰＤＰにおいて、単位面積当たりに粒径の異なる同じ数の結晶粒子を散布し、隔壁破損の関係を実験した結果を示す図である。
【００７７】
この図１５から明らかなように、結晶粒子径が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が、２．５μｍより小さい結晶粒子径であれば、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。
【００７８】
以上の結果に基づくと、本発明のＰＤＰにおける保護層においては、凝集粒子として、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が、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。
【００７９】
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を使用すれば、上述した本発明の効果を安定的に得られることがわかった。
【００８０】
次に、本発明によるＰＤＰにおいて、保護層を形成する製造工程について、図１６を用いて説明する。
【００８１】
図１６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、次の下地膜蒸着工程Ａ２において、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、ＭｇＯからなる下地膜を誘電体層８上に形成する。
【００８２】
その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜上に、複数個の多面体形状の結晶粒子９２ａ、９２ｂと、複数個の立方体形状の結晶粒子９３とを離散的に付着させる工程を行う。
【００８３】
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を溶媒に混合した結晶粒子ペーストと、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とを別々に準備し、その後２種類の結晶粒子ペーストとを混合して、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を作製し、結晶粒子ペースト塗布工程Ａ３において、その混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布して平均膜厚８μｍ〜２０μｍの結晶粒子ペースト膜を形成する。なお、結晶粒子ペーストを下地膜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、スリットコート法等も用いることができる。
【００８４】
ここで、結晶粒子ペーストの作製に使用する溶媒の一例としては、ＭｇＯの下地膜９１や結晶粒子９２ａ、９２ｂ、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蒸気圧が常温で数十Ｐａ程度と比較的高いものが適しており、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。これらの溶媒を用いたペーストの粘度は数ｍＰａＳ〜数十ｍＰａＳである。
【００８５】
混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布した基板は、直ちに乾燥工程Ａ４に移され、減圧乾燥される。結晶粒子ペーストは真空チャンバ内で数十秒以内で急速に乾燥されるため、加熱乾燥で顕著に見られる結晶粒子ペーストの対流が発生しないため、結晶粒子が偏ることなく均等に下地膜９１上に付着される。なお、この乾燥工程Ａ４における乾燥方法としては、凝集・結晶粒子ペーストを作製する際に使用する溶媒などに応じて、加熱乾燥方法を用いてもよい。
【００８６】
その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜と、結晶粒子ペースト膜を形成する結晶粒子ペースト塗布工程Ａ３において形成し、乾燥工程Ａ４を実施した結晶粒子ペースト膜とを、保護層焼成工程Ａ５において、数百度の温度で同時に焼成を行い、結晶粒子ペースト膜に残っている溶剤や樹脂成分を除去することにより、下地膜９１上に複数個の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９を形成することができる。
【００８７】
この方法によれば、下地膜９１に複数個の結晶粒子９２ａ、９２ｂと結晶粒子９３とを全面に亘って均一に分布するように付着させることが可能である。
【００８８】
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。
【００８９】
なお、以上の説明では、保護層として、ＭｇＯを例に挙げたが、下地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り、高い電荷保持能力、すなわちあまり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のであるが、電子放出性能が金属酸化物単結晶粒子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、Ａｌ2Ｏ3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。
【００９０】
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等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ため、粒子種としてはＭｇＯに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように本発明は、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な発明である。
【符号の説明】
【００９２】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
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
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ、９２ｂ、９３ 結晶粒子
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
凝集粒子は、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあ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。
【請求項３】
凝集粒子を構成する結晶粒子と立方体形状の結晶粒子とは、ＭｇＯの結晶粒子により構成した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。
【請求項４】
凝集粒子を構成する結晶粒子は多面体形状であ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。
【請求項５】
下地膜はＭｇＯにより構成した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。
【請求項６】
基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とからなり、かつ複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルを有し、前記プラズマディスプレイパネルに対して、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、それぞれのサブフィールドに、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、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを設けて発光表示を行うプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルの前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【請求項１】
基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するプラズマディスプレイパネルであって、前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
凝集粒子は、平均粒径が０．９μｍ〜２μｍの範囲にあ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。
【請求項３】
凝集粒子を構成する結晶粒子と立方体形状の結晶粒子とは、ＭｇＯの結晶粒子により構成した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。
【請求項４】
凝集粒子を構成する結晶粒子は多面体形状であ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。
【請求項５】
下地膜はＭｇＯにより構成した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。
【請求項６】
基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にデータ電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とからなり、かつ複数の放電セルを備えたプラズマディスプレイパネルを有し、前記プラズマディスプレイパネルに対して、１フィールドを複数のサブフィールドにより構成するとともに、それぞれのサブフィールドに、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、この書込み期間により選択された放電セルにおいて維持放電を発生させる維持期間とを設けて発光表示を行うプラズマディスプレイ装置であって、前記プラズマディスプレイパネルの前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜上に、金属酸化物からなる複数個の液相法により作製した結晶粒子が凝集した凝集粒子と、金属酸化物からなる立方体形状の気相法により作製した結晶粒子とを全面に亘って分布するように複数個付着させて構成したことを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１５０９０７（Ｐ２０１１−１５０９０７Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６１３（Ｐ２０１０−１１６１３）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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