プラズマディスプレイパネルおよび誘電体ペースト
【課題】本発明は、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したプラズマディスプレイパネルおよびその誘電体層を形成する誘電体ペーストを実現することを目的としている。
【解決手段】上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなることを特徴としている。
【解決手段】上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルおよび誘電体ペーストに関する。
【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、１００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も製品化されている。
【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、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バス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。
【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。
【０００５】
表示電極のバス電極には導電性を確保するための銀電極が用いられ、誘電体層としては酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているが、近年の環境問題への配慮から誘電体層として鉛成分を含まない例が開示されている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【０００８】
このようなハイビジョン化によって、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなる。そのため、表示電極を被覆する誘電体層も小さくなった表示電極間隔に空隙などなく、また膜表面が平滑に形成される必要がある。空隙や膜表面欠陥などが存在した場合、誘電体層に求められる絶縁耐圧特性が低下してしまう。
【０００９】
一方、ＰＤＰの高効率化といった観点からは前面板の誘電体層の誘電率が低いことが望ましい。誘電体層の誘電率が低いと、紫外線の発生効率が向上し、ＰＤＰの低電力化に寄与するからである。ここで、誘電体層のガラス組成に重元素であるＢｉを除くことで誘電率５〜７程度の低誘電率を得ることができる。しかし、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決して、高精細表示でも、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮した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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなることを特徴としている。そして本発明のＰＤＰはこの誘電体層ペーストによって形成した誘電体層を有している。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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の前面板の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態）
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５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図２は、本発明の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とブラックストライプ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。
【００１９】
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とブラックストライプ７を覆って形成し、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００２０】
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。これらの透明電極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。
【００２１】
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。
【００２２】
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および溶剤を含んだ塗料である。
【００２３】
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。
【００２４】
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とアドレス電極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。
【００２５】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。前述したように、誘電体層は、高耐電圧を要求されるが、一方で高光透過率を有することを要求される。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。
【００２６】
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、ガラス中に鉛成分を実質的に含有せず、０．５重量％から４０重量％程度のＢｉ2Ｏ3を含有している。
【００２７】
先に述べたように誘電体ガラスにおいて鉛成分の代替材料として、Ｂｉ2Ｏ3を加えているが、Ｂｉ2Ｏ3の添加量を増加させることで誘電体ガラスの軟化点を下げることができ、製造プロセスに様々な利点がある。しかしながら、Ｂｉ系の材料が高価であることから、Ｂｉ2Ｏ3の添加量を増加させることは、使用する原材料のコスト増加を招くことになる。そこでさらにＢｉ系の材料の代替材料として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓ等から選ばれるアルカリ金属の酸化物を含む技術例がある。また、Ｂｉは原子量が２０９と大きい元素であり、今後のＰＤＰの特性向上に求められる低誘電率ガラスを考慮すると、原子量の大きいガラスの含有率を低減する必要がある。
【００２８】
これに対して、本発明の実施の形態ではＢｉを含まないことを特徴とする。そのため、誘電率は低く抑えられ、紫外線の発生効率が向上し、ＰＤＰの低消費電力化に寄与することが出来る。一方で、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。
【００２９】
また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００３０】
ところで、低誘電率のガラス組成の場合、ガラス比重が小さいため、従来の塗工手段を用いて層形成するには、ペースト組成中の有機成分を大きく増やす必要がある。ここで、溶剤のみによる補填では乾燥工程で十分に乾燥させることが困難となるため望ましくない。一方で、樹脂成分により補填する場合は、ペースト中に樹脂の偏在（以下、樹脂ダマと呼ぶ）を発生させやすくなる。
【００３１】
この樹脂ダマは、焼成工程において燃焼して消失するが、同時に、誘電体層中に凹み状の欠陥部を生じさせる。この凹み部では絶縁耐圧特性が低下し、点灯時に耐圧不良を引き起こす。この凹み部は、焼成工程におけるガラス焼結で塞がるものであり、焼成温度を上げるなどの焼結促進により低減させることが可能であるが、軟化点が高くロングなガラスの場合は、上述の課題のために、凹み発生の低減が困難である。
【００３２】
また、ペースト中のガラス量に対して樹脂量が多いほど、樹脂ダマによる凹み部の発生頻度が大きくなるが、樹脂ダマの発生頻度を小さくするために樹脂量を少なくすると、ペースト粘度の低下を招き、十分な塗工性が得にくくなるという課題があった。
【００３３】
このような課題に対し、本発明の実施の形態では、誘電体層８を形成する工程で使用する誘電体ペーストがガラス成分に実質的にビスマス成分、鉛成分を含まず、そのガラス粉体の１０％累積粒度（Ｄ１０）の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であることを特徴とする。これにより、上記の樹脂ダマによる凹み部発生が低減でき、表示品位を損なわない。
【００３４】
このような現象について、発明者等は次のように考察している。先に記述した樹脂の偏在は小粒径ガラスを核として発生するものであり、ペースト中に存在する小粒径ガラスの量を低減することにより、樹脂ダマの発生を抑制できている。結果として、誘電体層中の凹み部は低減し、絶縁破壊箇所も減少している。一方で、小粒径ガラスは、焼成工程の中でガラスの焼結を進行させ、より緻密な膜形成を促進する効果も有するため、小粒径ガラス量が少ない場合は、十分なガラス焼結が得られず、結果として、光学特性を劣化させることになる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態における前面板２の誘電体層８の製造方法について詳細に説明する。誘電体層８に含まれる誘電体ガラス材料は、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。
【００３６】
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〜３．０μｍ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３５重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜６５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。
【００３７】
バインダ成分中の樹脂成分としては、アクリル樹脂を必ず含有し、エチルセルロースと併せて１重量％〜２５重量％を含む。バインダ成分中の溶剤成分としては、沸点２５０℃未満の溶剤を全溶剤中の２０重量％〜８５重量％含み、沸点２５０℃以上の溶剤を全溶剤中の１５重量％〜８０重量％含む。また、誘電体ペーストに含まれる溶剤は３種類以上で構成されている。沸点２５０℃未満の溶剤としてはターピネオールもしくはブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）などが挙げられ、沸点２５０℃以上の溶剤としてはフェニルジグリコール（ＰｈＤＧ）、ターピニルオキシエタノール（ＴＯＥ）、テキサノールなどが挙げられるが、α−、β−、γ−テルピネオールなどのテルペン類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテルアセテート類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類等も適宜選択できる。
【００３８】
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。
【００３９】
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℃〜６００℃で焼成する。
【００４０】
本発明の実施の形態におけるＰＤＰに関して、発明者等は次のような評価を行っている。放電セルとして４２インチクラスのハイビジョンテレビに適合するように、隔壁の高さを０．１５ｍｍ、隔壁の間隔（セルピッチ）を０．１５ｍｍ、表示電極の電極間距離を０．０６ｍｍとし、Ｘｅの含有量が１５体積％のＮｅ−Ｘｅ系の混合ガスを封入圧６０ｋＰａに封入したＰＤＰを２０セット作製し、点灯試験時の絶縁破壊箇所数を評価した。また、この評価において使用した粒度分布の異なる誘電体ペーストに関して、光学特性評価を実施した。この評価結果について表１に示す。
【００４１】
粒度分布に関しては、レーザ回折・散乱式・粒子径・粒度分布測定装置（日機装株式会社・ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ−ＨＲＡ−Ｘ１００）にて測定している。
【００４２】
光学特性に関しては、ヘーズメーター（株式会社・村上色彩技術研究所製・ＨＭ−１５０）にて測定している。ＰＤＰの高効率化には、誘電体層の全光線透過率が８０％以上であることが望ましい。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示すように、本発明の条件に適合する試料１〜試料３については４２インチクラスのＰＤＰにおいても絶縁破壊箇所は発生せず、また全光線透過率も良好な値を示した。一方で試料４および試料５ではガラス成分に微粉が存在するため、誘電体層に樹脂ダマによる凹み部が発生し、絶縁破壊も防止できない。
【００４５】
なお、誘電体層８の膜厚が小さいほどパネル輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような条件と可視光透過率の観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を４１μｍ以下に設定している。
【００４６】
また、鉛成分、ビスマス成分について「実質的に含有しない」というのは、不純物等で鉛成分またはビスマス成分を含んだ誘電体層についても本願発明に相当すると考える。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、環境に配慮しかつ高信頼性を有するＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００４８】
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（遮光層）
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルおよび誘電体ペーストに関する。
【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、１００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も製品化されている。
【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、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バス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。
【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。
【０００５】
表示電極のバス電極には導電性を確保するための銀電極が用いられ、誘電体層としては酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているが、近年の環境問題への配慮から誘電体層として鉛成分を含まない例が開示されている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【０００８】
このようなハイビジョン化によって、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなる。そのため、表示電極を被覆する誘電体層も小さくなった表示電極間隔に空隙などなく、また膜表面が平滑に形成される必要がある。空隙や膜表面欠陥などが存在した場合、誘電体層に求められる絶縁耐圧特性が低下してしまう。
【０００９】
一方、ＰＤＰの高効率化といった観点からは前面板の誘電体層の誘電率が低いことが望ましい。誘電体層の誘電率が低いと、紫外線の発生効率が向上し、ＰＤＰの低電力化に寄与するからである。ここで、誘電体層のガラス組成に重元素であるＢｉを除くことで誘電率５〜７程度の低誘電率を得ることができる。しかし、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決して、高精細表示でも、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮した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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の誘電体ペーストは、ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含み、前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなることを特徴としている。そして本発明のＰＤＰはこの誘電体層ペーストによって形成した誘電体層を有している。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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の前面板の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態）
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５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図２は、本発明の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とブラックストライプ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。
【００１９】
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とブラックストライプ７を覆って形成し、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００２０】
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。これらの透明電極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。
【００２１】
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。
【００２２】
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および溶剤を含んだ塗料である。
【００２３】
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。
【００２４】
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とアドレス電極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。
【００２５】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。前述したように、誘電体層は、高耐電圧を要求されるが、一方で高光透過率を有することを要求される。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。
【００２６】
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、ガラス中に鉛成分を実質的に含有せず、０．５重量％から４０重量％程度のＢｉ2Ｏ3を含有している。
【００２７】
先に述べたように誘電体ガラスにおいて鉛成分の代替材料として、Ｂｉ2Ｏ3を加えているが、Ｂｉ2Ｏ3の添加量を増加させることで誘電体ガラスの軟化点を下げることができ、製造プロセスに様々な利点がある。しかしながら、Ｂｉ系の材料が高価であることから、Ｂｉ2Ｏ3の添加量を増加させることは、使用する原材料のコスト増加を招くことになる。そこでさらにＢｉ系の材料の代替材料として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓ等から選ばれるアルカリ金属の酸化物を含む技術例がある。また、Ｂｉは原子量が２０９と大きい元素であり、今後のＰＤＰの特性向上に求められる低誘電率ガラスを考慮すると、原子量の大きいガラスの含有率を低減する必要がある。
【００２８】
これに対して、本発明の実施の形態ではＢｉを含まないことを特徴とする。そのため、誘電率は低く抑えられ、紫外線の発生効率が向上し、ＰＤＰの低消費電力化に寄与することが出来る。一方で、Ｂｉを除くことにより、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度の上昇もみられる。このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。軟化点が高いガラス組成の場合、誘電体層の焼成に有する焼成温度も高透過率を得るために高温焼成が必要となり、焼成に有するエネルギー量も多く必要となる。
【００２９】
また、従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られず、膜表面欠陥を生じさせる場合がある。膜表面欠陥部分では耐圧が不足し、点灯時に耐圧不良を引き起こす原因となる。
【００３０】
ところで、低誘電率のガラス組成の場合、ガラス比重が小さいため、従来の塗工手段を用いて層形成するには、ペースト組成中の有機成分を大きく増やす必要がある。ここで、溶剤のみによる補填では乾燥工程で十分に乾燥させることが困難となるため望ましくない。一方で、樹脂成分により補填する場合は、ペースト中に樹脂の偏在（以下、樹脂ダマと呼ぶ）を発生させやすくなる。
【００３１】
この樹脂ダマは、焼成工程において燃焼して消失するが、同時に、誘電体層中に凹み状の欠陥部を生じさせる。この凹み部では絶縁耐圧特性が低下し、点灯時に耐圧不良を引き起こす。この凹み部は、焼成工程におけるガラス焼結で塞がるものであり、焼成温度を上げるなどの焼結促進により低減させることが可能であるが、軟化点が高くロングなガラスの場合は、上述の課題のために、凹み発生の低減が困難である。
【００３２】
また、ペースト中のガラス量に対して樹脂量が多いほど、樹脂ダマによる凹み部の発生頻度が大きくなるが、樹脂ダマの発生頻度を小さくするために樹脂量を少なくすると、ペースト粘度の低下を招き、十分な塗工性が得にくくなるという課題があった。
【００３３】
このような課題に対し、本発明の実施の形態では、誘電体層８を形成する工程で使用する誘電体ペーストがガラス成分に実質的にビスマス成分、鉛成分を含まず、そのガラス粉体の１０％累積粒度（Ｄ１０）の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であることを特徴とする。これにより、上記の樹脂ダマによる凹み部発生が低減でき、表示品位を損なわない。
【００３４】
このような現象について、発明者等は次のように考察している。先に記述した樹脂の偏在は小粒径ガラスを核として発生するものであり、ペースト中に存在する小粒径ガラスの量を低減することにより、樹脂ダマの発生を抑制できている。結果として、誘電体層中の凹み部は低減し、絶縁破壊箇所も減少している。一方で、小粒径ガラスは、焼成工程の中でガラスの焼結を進行させ、より緻密な膜形成を促進する効果も有するため、小粒径ガラス量が少ない場合は、十分なガラス焼結が得られず、結果として、光学特性を劣化させることになる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態における前面板２の誘電体層８の製造方法について詳細に説明する。誘電体層８に含まれる誘電体ガラス材料は、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。
【００３６】
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〜３．０μｍ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３５重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜６５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。
【００３７】
バインダ成分中の樹脂成分としては、アクリル樹脂を必ず含有し、エチルセルロースと併せて１重量％〜２５重量％を含む。バインダ成分中の溶剤成分としては、沸点２５０℃未満の溶剤を全溶剤中の２０重量％〜８５重量％含み、沸点２５０℃以上の溶剤を全溶剤中の１５重量％〜８０重量％含む。また、誘電体ペーストに含まれる溶剤は３種類以上で構成されている。沸点２５０℃未満の溶剤としてはターピネオールもしくはブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）などが挙げられ、沸点２５０℃以上の溶剤としてはフェニルジグリコール（ＰｈＤＧ）、ターピニルオキシエタノール（ＴＯＥ）、テキサノールなどが挙げられるが、α−、β−、γ−テルピネオールなどのテルペン類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテルアセテート類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類等も適宜選択できる。
【００３８】
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。
【００３９】
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℃〜６００℃で焼成する。
【００４０】
本発明の実施の形態におけるＰＤＰに関して、発明者等は次のような評価を行っている。放電セルとして４２インチクラスのハイビジョンテレビに適合するように、隔壁の高さを０．１５ｍｍ、隔壁の間隔（セルピッチ）を０．１５ｍｍ、表示電極の電極間距離を０．０６ｍｍとし、Ｘｅの含有量が１５体積％のＮｅ−Ｘｅ系の混合ガスを封入圧６０ｋＰａに封入したＰＤＰを２０セット作製し、点灯試験時の絶縁破壊箇所数を評価した。また、この評価において使用した粒度分布の異なる誘電体ペーストに関して、光学特性評価を実施した。この評価結果について表１に示す。
【００４１】
粒度分布に関しては、レーザ回折・散乱式・粒子径・粒度分布測定装置（日機装株式会社・ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ−ＨＲＡ−Ｘ１００）にて測定している。
【００４２】
光学特性に関しては、ヘーズメーター（株式会社・村上色彩技術研究所製・ＨＭ−１５０）にて測定している。ＰＤＰの高効率化には、誘電体層の全光線透過率が８０％以上であることが望ましい。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示すように、本発明の条件に適合する試料１〜試料３については４２インチクラスのＰＤＰにおいても絶縁破壊箇所は発生せず、また全光線透過率も良好な値を示した。一方で試料４および試料５ではガラス成分に微粉が存在するため、誘電体層に樹脂ダマによる凹み部が発生し、絶縁破壊も防止できない。
【００４５】
なお、誘電体層８の膜厚が小さいほどパネル輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような条件と可視光透過率の観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を４１μｍ以下に設定している。
【００４６】
また、鉛成分、ビスマス成分について「実質的に含有しない」というのは、不純物等で鉛成分またはビスマス成分を含んだ誘電体層についても本願発明に相当すると考える。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、環境に配慮しかつ高信頼性を有するＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００４８】
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（遮光層）
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含有し、
前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、
前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなる、プラズマディスプレイパネルの誘電体ペースト。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体ペーストを用いて形成した誘電体層を有するプラズマディスプレイパネル。
【請求項１】
ガラス成分、樹脂成分および溶剤を含有し、
前記ガラス成分は、実質的にビスマス成分および鉛成分を含有せず、
前記ガラス成分は、１０％累積粒度Ｄ１０の値が１．０μｍより大きく、１．３μｍ未満であるガラス粉末からなる、プラズマディスプレイパネルの誘電体ペースト。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体ペーストを用いて形成した誘電体層を有するプラズマディスプレイパネル。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２４８２８９（Ｐ２０１２−２４８２８９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６５６５（Ｐ２０１１−１１６５６５）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]