プラズマディスプレイパネル
【課題】本発明は、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プラズマディスプレイパネルを実現することを目的としている。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルは、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において、前面板の画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であることを特徴とする。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルは、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において、前面板の画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスなどに用いるプラズマディスプレイパネルに関する。
【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、２、３、４など参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２８４３０号公報
【特許文献２】特開２００２−０５３３４２号公報
【特許文献３】特開２００１−０４５８７７号公報
【特許文献４】特開平９−０５０７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。また、従来画像表示面の電極として開口率を確保するために可視光を透過するいわゆる透明電極を用いていたが、コストダウンのために透明電極を形成せず、金属電極から成る表示電極のみで導電性を確保することが検討されている。
【０００７】
このような透明電極レス化によって、従来１本であった表示電極を導電性確保のために梯子状の複数本にすることにより、表示電極の数が増加する。表示電極を構成する銀（Ａｇ）電極は膨張係数が大きいため、誘電体層焼成後の基板ガラスの残留応力は基板圧縮方向に発生する。
【０００８】
表示電極が複数本の場合、面積に比例して基板ガラス中の残留応力は圧縮方向にさらに増加する。誘電体層形成後の基板ガラス中の残留応力が基板圧縮方向であると、膜面側である誘電体層に生じる応力は逆に引張り応力となり、背面板と対向配置して封着する際に背面板と衝突するなどして前面板に微小クラックが発生し、基板割れを助長することとなる。さらには画像表示時において誘電体層に発生した微小クラックに電圧負荷がかかり該当部分の絶縁不良を発生させることになる。
【０００９】
また、上記のように鉛成分を含まない誘電体層ではこの現象が顕著になる。
【００１０】
本発明は、このような上記の課題を解決して、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】
上記の課題を解決するために本発明のＰＤＰは、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において、前面板の画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であることを特徴とする。ここで、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が４０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であってもよい。また、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が５０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃であってもよい。
【００１２】
また、本発明のＰＤＰは、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において、誘電体層のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であることを特徴とする。ここで、誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であってもよい。また、誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であってもよい。さらに、誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であってもよい。そして、誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であってもよい。
【００１３】
本発明は以上のような構成によって、誘電体層の絶縁不良や基板の反りがなく、可視光透過率が高くて環境に優しい表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、高精細表示においても、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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および維持電極５は、銀材料を含み導電性を確保するための白色電極４ａ、５ａと、画像表示面のコントラストを向上するため黒色顔料を含む黒色電極４ｂ、５ｂとで構成される。いずれもこれらの材料を含むペーストをスクリーン印刷法等によってガラス基板全面に塗布した後、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。先述したように、誘電体層８のクラック伸長を抑制し、絶縁信頼性を確保するためには、誘電体層８焼成後の残留応力は、前面ガラス基板３には引張りの方向に応力が残留し、一方で誘電体層８側には圧縮の方向に応力が残留することが好ましい。
【００２５】
本発明の実施形態では各部位の残留応力の測定には偏光歪み計を用いている。偏光歪み計ではガラス成分による歪みが原因で前面ガラス基板３に存在している残留応力を測定することができる。こうした残留応力の測定方法は特開２００４−０６７４１６号公報などが広く知られている。
【００２６】
図２に本発明の実施形態において前面板２の各部位に残留する応力を模式的に示している。このように基板断面よりポラリメータで積算を残留応力として測定できる。なお、便宜上ブラックストライプ７は図中では省略してある。
【００２７】
測定結果は、表示電極６がある部分と無い部分の積算値として測定した残留応力は、前面ガラス基板３に圧縮応力が存在していれば、（＋）の値、前面ガラス基板３に引張応力が存在していれば、（−）の値として表すことができる。ＰＤＰにおける上記残留応力は（＋）であれば、誘電体層には逆に引張応力が発生していることとなり、誘電体層の強度が低下することになる。よってＰＤＰにおける前面ガラス基板の残留応力は（−）であることが望ましい。
【００２８】
この誘電体層８のクラック伸長を抑制するためには、前面ガラス基板の残留応力は０．０ＭＰａ以下であることが必要であり、さらに望ましくは−０．５ＭＰａ以下であることが必要であった。
【００２９】
そして本発明の実施形態では誘電体層８の熱膨張係数を制御して、上記の残留応力を実現している。しかしながら発明者等の検討の結果、最適な熱膨張係数は前面ガラス基板上に形成される表示電極の面積の画像表示領域に対する割合に依存することが明らかになった。図３は誘電体層の膨張係数と、前面ガラス基板に残留する応力との関係を示した図である。この関係を、画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率（以下、単に電極比率と称する）が４０％、５０％および６０％について検討してみた。
【００３０】
このように、電極比率に伴って残留応力Ｐ（ＭＰａ）と膨張係数α（×１０-7／℃）の関係が変化することがわかる。具体的には電極比率が４０％の場合、Ｐ＝０．１０８α−８．４７０となり、同５０％の場合、Ｐ＝０．０７５α−５．６２５となり、同６０％の場合Ｐ＝０．０９２α−７．０４８となる。
【００３１】
ここで残留応力Ｐが０．０ＭＰａ以下であることを満たすためには、電極比率４０％では膨張係数αは７８．２×１０-7／℃以下であることが必要であり、同５０％ではαは７６．９×１０-7／℃以下であることが必要であり、同６０％ではαは７５．１×１０-7／℃以下であることが必要である。
【００３２】
さらに残留応力Ｐが−０．５ＭＰａ以下であることを満たすためには、電極比率４０％では膨張係数αは７３．６×１０-7／℃以下であることが必要であり、同５０％ではαは７１．５×１０-7／℃以下であることが必要であり、同６０％ではαは６８．５×１０-7／℃以下であることが必要である。
【００３３】
しかし、一方で前面ガラス基板３と誘電体層８の膨張係数の差が大きいほど焼成後の前面ガラス基板３の反りが大きくなるという弊害がある。近年、ＰＤＰの製造では高効率化のため大型基板にて各部位を形成した後に単板基板に割断する、いわゆる多面取り工法が導入され、前面板２あるいは背面板１０の製造工程で使用される基板サイズが大型化している。このような大型基板ではガラス反りがより一層顕著になり大きな課題となっている。そして基板反り抑制のためには、誘電体層８の誘電体ガラスの膨張係数は６６．０×１０-7／℃以上であることが望ましい。
【００３４】
なお、上記電極比率は設計数値から算出しているが、実際の電極比率は形状のばらつきや測定誤差等により±３％の誤差を伴う。
【００３５】
すなわち本発明の実施形態では、前面板２の画像表示面積に占める表示電極６を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃としている。ここで、電極比率が４０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であってもよく、さらに望ましくは６６．０×１０-7／℃〜７３．６×１０-7／℃である。また、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が５０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃であってもよく、さらに望ましくは６６．０×１０-7／℃〜７１．５×１０-7／℃である。
【００３６】
次に、本発明の実施形態において、この膨張係数の範囲となる誘電体層８の形成する方法について説明する。
【００３７】
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。
【００３８】
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有せず、０．５から４０重量％程度のＢｉ2Ｏ3を含有している。しかしながらこの場合、従来技術の課題について述べたように、誘電体層のクラック伸長に伴う絶縁破壊が顕著になる弊害が伴う。
【００３９】
これに対し、本発明の実施の形態では誘電体層８のガラス材料としては、Ｂｉ2Ｏ3とＣｏＯとＣｕＯとＭｏＯ3を含有するガラス材料によって構成されている。
【００４０】
このとき、本発明の実施形態では誘電体層８のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であって、さらに望ましくは８％以下である。
【００４１】
ここで、誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であってもよい。また、誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であってもよい。さらに、誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であってもよい。そして、誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であってもよい。
【００４２】
ここでＢａＯとＣａＯの含有量を上記の範囲としている理由について述べる。ＢａＯとＣａＯはガラス中での陽イオン半径が、ガラスの基本的な構成酸化物であるＳｉＯ2やＢ2Ｏ3のイオン半径よりも大きい。このため、ＢａＯとＣａＯを含有することでガラスのネットワークを大きくし、これにより熱膨張係数が大きくなると考えられる。そこで本発明の実施形態では、ＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計を１７％以下としている。これを超えて含有すると膨張係数が大きくなりすぎて、前面ガラス基板の残留応力が圧縮方向となり絶縁信頼性が低下するため好ましくない。
【００４３】
また、本発明の実施形態ではＺｎＯの含有量を制御することによっても、上記誘電体層８を実現している。ＺｎＯのガラス中での陽イオン半径は、上記ＢａＯやＣａＯよりも小さいが、ＳｉＯ2やＢ2Ｏ3よりは大きいため、やはり含有することで熱膨張係数を大きくすると考えられる。このため本発明の実施形態では、ＺｎＯのモル％で表現される含有量の合計を５０％以下としている。これを超えて含有すると膨張係数が大きくなりすぎて、前面ガラス基板の残留応力が圧縮方向となり絶縁信頼性が低下するため好ましくない。
【００４４】
次に本発明の実施形態における誘電体層８のＢｉ2Ｏ3の含有量について述べる。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。そこで本発明の実施形態では、誘電体ガラスに含まれるＢｉ2Ｏ3のモル％で表現した量は５％以下とした。
【００４５】
次にＣｕＯの含有量について述べる。ＣｕＯは誘電体層８を焼成する際に、ＣｕＯからＣｕ2Ｏへと還元作用を起こす。その結果、銀イオン（Ａｇ+）の還元を抑制して黄変の発生を抑制することが可能となる。
【００４６】
しかしながら、これにはＣｕＯは誘電体ガラスを青色に発色させる作用がある一方で、Ｃｕ2Ｏは誘電体ガラスを緑色に発色させる作用があることが判明した。これに対して発明者等は、以下に示すようにこの発色作用の発生原因と、その改善方法を見出した。
【００４７】
ＰＤＰを製造する工程では、アセンブリ工程も含めて焼成工程を複数回行う必要がある。そしてＣｕＯからＣｕ2Ｏへの還元作用は、その焼成時の酸素濃度等の周囲の雰囲気条件によって非常に影響を受けやすく、かつその還元度合いの制御が困難であるという性質を併せ持っていた。その結果、ＰＤＰを製造する際にＣｕＯの還元作用がより多く進行したために青色発色が強い部分と、上記還元作用の進行が少なく緑色発色が強い部分とが、ＰＤＰ面内に混在するといった着色度合いのバラツキを生じやすくなり、ＰＤＰの画像表示時の輝度、色度の不均一さを呈し、品質を損ないやすくなることが明らかになった。
【００４８】
このようなＣｕＯの還元作用による着色バラツキを抑制させるために、本発明の実施の形態では誘電体ガラスにＣｏＯを加えている。ＣｏＯはＣｕＯと同様に誘電体ガラスを青色に発色させる効果があるが、ＣｏＯを加えることで誘電体ガラスはより安定して青色発色させることが可能となり、ＰＤＰの画像品質を高めることが可能となる。
【００４９】
また、その添加量についても最適値がある。ＣｕＯとＣｏＯのモル％で表記した含有量の合計が０．３％を超えると、誘電体ガラスの青色発色が強すぎる結果となり、逆にＰＤＰの画像品質を劣化させてしまうこととなる。さらにＣｏＯのみを添加した場合は、上記に述べた銀イオンの還元作用を抑制できないだけでなく、誘電体層の直線透過率が低下するという弊害も発生する。これに対して、ＣｕＯとＣｏＯのモル％で表記した含有量の合計が０．３％以下であれば前記の青色発色は最適な範囲となり、ＰＤＰの画像品質も良好となる。
【００５０】
次にＭｏＯ3の含有量について述べる。上述したように本発明の実施の形態では、銀コロイドの発生を抑制するためにＭｏＯ3を添加している。この現象について発明者等は以下のように考察している。Ｂｉ2Ｏ3を含む誘電体ガラスにＭｏＯ3を添加することによって、Ａｇ2ＭｏＯ4、Ａｇ2Ｍｏ2Ｏ7、Ａｇ2Ｍｏ4Ｏ13、といった化合物が５８０℃以下の低温で生成しやすいことが知られている。本発明の実施の形態では、誘電体層８の焼成温度が５５０℃〜５９０℃であることから、焼成中に誘電体層８中に拡散した銀イオン（Ａｇ+）は誘電体層８中ＭｏＯ3と反応し、安定な化合物を生成して安定化する。すなわち、銀イオン（Ａｇ+）が還元されることなく安定化されるために、凝集してコロイドを生成することがない。したがって、銀イオン（Ａｇ+）が安定化することによって、銀（Ａｇ）のコロイド化に伴う酸素の発生も少なくなるため、誘電体層８中への気泡の発生も少なくなる。なおＭｏＯ3の代わりにＷＯ3やＣｅＯ2やＭｎＯ2といった組成を加えても同様の効果を期待することができる。
【００５１】
また、ＭｏＯ3はモル％で表記した含有量が２％以下であることが望ましい。２％以上となると誘電体ガラスの焼成時に誘電体ガラスが結晶化を起こしやすくなり、その結果誘電体ガラスが白濁化して透明性を保てなくなり、可視光透過率が低下してＰＤＰの画像品質を劣化させる。２％以下であれば、結晶化は起こりにくく、ＰＤＰの画像品質を劣化させることはない。
【００５２】
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５０重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜５０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。
【００５３】
バインダ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。
【００５４】
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５５０℃〜５９０℃で焼成する。
【００５５】
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。
【００５６】
以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８は、上記の構成とすることで、銀（Ａｇ）材料を含む表示電極６の画像表示面積に占める面積比率が高くても前面基板ガラスの基板残留応力を引張り方向として絶縁信頼性を確保し、なおかつ高い光透過率と均一な誘電体ガラスの着色を可能として、さらに前面ガラス基板の反りの抑制を実現している。その結果、黄変の発生が極めて少なく絶縁信頼性の高いＰＤＰを実現することが可能となる。
【００５７】
（実施例）
本発明の実施形態におけるＰＤＰとして、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を作製してその性能を評価した。
【００５８】
表１に示す材料組成の誘電体ガラスを作製し、表２に示す電極比率の前面板を作製すると共に、これらの誘電体ガラスから構成される誘電体層を含むＰＤＰを作製した。また、表１内に示した材料組成の項目である「その他、材料組成」とは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）、酸化硅素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）など、鉛成分を含まない材料組成であり、これら材料組成の含有量は特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。表１に示される誘電体ガラスから構成されるＰＤＰの特性を評価するために、以下の項目について評価を行った。その評価結果を表２に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
残留応力については先に述べたように偏光歪み計を用いて測定している。基板の反りはシックネスゲージを用いて、パネル端部を固定したときのパネル中央部の隙間部を測定し、反り量とした。この値が小さいほどパネルの反りが小さいことになる。ＰＤＰにおける好ましい反り量は２ｍｍ以下である。
【００６２】
また銀（Ａｇ）による黄変の度合いを色彩計（ミノルタ株；ＣＲ−３００）で測定し、黄色の度合いを示すｂ*値を測定した。またｂ*値はＰＤＰの面内９点を測定して、平均値と最大値によって比較した。なお、黄変がＰＤＰの表示性能に影響を与えるｂ*値の目安はｂ*＝３であり、この値が大きければ大きいほど黄変が目立ちＰＤＰとして色温度が低下し好ましくない。
【００６３】
そして表１に示した誘電体層を有するＰＤＰを作製し、試料数２０中での絶縁破壊発生数を測定した。なお基板反り、黄変、絶縁破壊数の評価には電極比率４０％の前面板を有するＰＤＰを用いた。
【００６４】
比較例２では、表１において膨張係数が６３×１０-7／℃と小さいことが原因のため、表２において反り量が２．５ｍｍと大きい結果が得られている。
【００６５】
比較例１は、表１において膨張係数は７８×１０-7／℃であり反り量は小さいが電極比率が４５％の場合に基板残留応力が（＋）となり好ましくない。比較例１および比較例２では黄変、絶縁破壊数についても良好な結果が得られていない。
【００６６】
これらに対して、実施例１では、表１において前記の要望を満たしているため、表２の評価結果もすべて好ましい。
【００６７】
以上のように、本発明におけるＰＤＰによれば、誘電体層として絶縁信頼性が高くて、ｂ*値が最適で、基板の反りが抑制でき、さらに、鉛（Ｐｂ）成分を含まない環境に優しいＰＤＰを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、誘電体層の黄変や基板の反りがなく、さらに、環境に優しく表示品質に優れたＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【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の前面板の構成と残留応力を示す断面図
【図３】膨張係数と電極比率との関係を示す説明図
【符号の説明】
【００７０】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 黒色電極
４ｂ，５ｂ 白色電極
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、２、３、４など参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２８４３０号公報
【特許文献２】特開２００２−０５３３４２号公報
【特許文献３】特開２００１−０４５８７７号公報
【特許文献４】特開平９−０５０７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。また、従来画像表示面の電極として開口率を確保するために可視光を透過するいわゆる透明電極を用いていたが、コストダウンのために透明電極を形成せず、金属電極から成る表示電極のみで導電性を確保することが検討されている。
【０００７】
このような透明電極レス化によって、従来１本であった表示電極を導電性確保のために梯子状の複数本にすることにより、表示電極の数が増加する。表示電極を構成する銀（Ａｇ）電極は膨張係数が大きいため、誘電体層焼成後の基板ガラスの残留応力は基板圧縮方向に発生する。
【０００８】
表示電極が複数本の場合、面積に比例して基板ガラス中の残留応力は圧縮方向にさらに増加する。誘電体層形成後の基板ガラス中の残留応力が基板圧縮方向であると、膜面側である誘電体層に生じる応力は逆に引張り応力となり、背面板と対向配置して封着する際に背面板と衝突するなどして前面板に微小クラックが発生し、基板割れを助長することとなる。さらには画像表示時において誘電体層に発生した微小クラックに電圧負荷がかかり該当部分の絶縁不良を発生させることになる。
【０００９】
また、上記のように鉛成分を含まない誘電体層ではこの現象が顕著になる。
【００１０】
本発明は、このような上記の課題を解決して、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】
上記の課題を解決するために本発明のＰＤＰは、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において、前面板の画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であることを特徴とする。ここで、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が４０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であってもよい。また、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が５０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃であってもよい。
【００１２】
また、本発明のＰＤＰは、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において、誘電体層のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であることを特徴とする。ここで、誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であってもよい。また、誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であってもよい。さらに、誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であってもよい。そして、誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であってもよい。
【００１３】
本発明は以上のような構成によって、誘電体層の絶縁不良や基板の反りがなく、可視光透過率が高くて環境に優しい表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、高精細表示においても、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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および維持電極５は、銀材料を含み導電性を確保するための白色電極４ａ、５ａと、画像表示面のコントラストを向上するため黒色顔料を含む黒色電極４ｂ、５ｂとで構成される。いずれもこれらの材料を含むペーストをスクリーン印刷法等によってガラス基板全面に塗布した後、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。先述したように、誘電体層８のクラック伸長を抑制し、絶縁信頼性を確保するためには、誘電体層８焼成後の残留応力は、前面ガラス基板３には引張りの方向に応力が残留し、一方で誘電体層８側には圧縮の方向に応力が残留することが好ましい。
【００２５】
本発明の実施形態では各部位の残留応力の測定には偏光歪み計を用いている。偏光歪み計ではガラス成分による歪みが原因で前面ガラス基板３に存在している残留応力を測定することができる。こうした残留応力の測定方法は特開２００４−０６７４１６号公報などが広く知られている。
【００２６】
図２に本発明の実施形態において前面板２の各部位に残留する応力を模式的に示している。このように基板断面よりポラリメータで積算を残留応力として測定できる。なお、便宜上ブラックストライプ７は図中では省略してある。
【００２７】
測定結果は、表示電極６がある部分と無い部分の積算値として測定した残留応力は、前面ガラス基板３に圧縮応力が存在していれば、（＋）の値、前面ガラス基板３に引張応力が存在していれば、（−）の値として表すことができる。ＰＤＰにおける上記残留応力は（＋）であれば、誘電体層には逆に引張応力が発生していることとなり、誘電体層の強度が低下することになる。よってＰＤＰにおける前面ガラス基板の残留応力は（−）であることが望ましい。
【００２８】
この誘電体層８のクラック伸長を抑制するためには、前面ガラス基板の残留応力は０．０ＭＰａ以下であることが必要であり、さらに望ましくは−０．５ＭＰａ以下であることが必要であった。
【００２９】
そして本発明の実施形態では誘電体層８の熱膨張係数を制御して、上記の残留応力を実現している。しかしながら発明者等の検討の結果、最適な熱膨張係数は前面ガラス基板上に形成される表示電極の面積の画像表示領域に対する割合に依存することが明らかになった。図３は誘電体層の膨張係数と、前面ガラス基板に残留する応力との関係を示した図である。この関係を、画像表示面積に占める表示電極を形成した面積の比率（以下、単に電極比率と称する）が４０％、５０％および６０％について検討してみた。
【００３０】
このように、電極比率に伴って残留応力Ｐ（ＭＰａ）と膨張係数α（×１０-7／℃）の関係が変化することがわかる。具体的には電極比率が４０％の場合、Ｐ＝０．１０８α−８．４７０となり、同５０％の場合、Ｐ＝０．０７５α−５．６２５となり、同６０％の場合Ｐ＝０．０９２α−７．０４８となる。
【００３１】
ここで残留応力Ｐが０．０ＭＰａ以下であることを満たすためには、電極比率４０％では膨張係数αは７８．２×１０-7／℃以下であることが必要であり、同５０％ではαは７６．９×１０-7／℃以下であることが必要であり、同６０％ではαは７５．１×１０-7／℃以下であることが必要である。
【００３２】
さらに残留応力Ｐが−０．５ＭＰａ以下であることを満たすためには、電極比率４０％では膨張係数αは７３．６×１０-7／℃以下であることが必要であり、同５０％ではαは７１．５×１０-7／℃以下であることが必要であり、同６０％ではαは６８．５×１０-7／℃以下であることが必要である。
【００３３】
しかし、一方で前面ガラス基板３と誘電体層８の膨張係数の差が大きいほど焼成後の前面ガラス基板３の反りが大きくなるという弊害がある。近年、ＰＤＰの製造では高効率化のため大型基板にて各部位を形成した後に単板基板に割断する、いわゆる多面取り工法が導入され、前面板２あるいは背面板１０の製造工程で使用される基板サイズが大型化している。このような大型基板ではガラス反りがより一層顕著になり大きな課題となっている。そして基板反り抑制のためには、誘電体層８の誘電体ガラスの膨張係数は６６．０×１０-7／℃以上であることが望ましい。
【００３４】
なお、上記電極比率は設計数値から算出しているが、実際の電極比率は形状のばらつきや測定誤差等により±３％の誤差を伴う。
【００３５】
すなわち本発明の実施形態では、前面板２の画像表示面積に占める表示電極６を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃としている。ここで、電極比率が４０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃であってもよく、さらに望ましくは６６．０×１０-7／℃〜７３．６×１０-7／℃である。また、前面板の画像表示面積に占める表示電極の形成面積の比率が５０±３％であって、誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃であってもよく、さらに望ましくは６６．０×１０-7／℃〜７１．５×１０-7／℃である。
【００３６】
次に、本発明の実施形態において、この膨張係数の範囲となる誘電体層８の形成する方法について説明する。
【００３７】
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。
【００３８】
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有せず、０．５から４０重量％程度のＢｉ2Ｏ3を含有している。しかしながらこの場合、従来技術の課題について述べたように、誘電体層のクラック伸長に伴う絶縁破壊が顕著になる弊害が伴う。
【００３９】
これに対し、本発明の実施の形態では誘電体層８のガラス材料としては、Ｂｉ2Ｏ3とＣｏＯとＣｕＯとＭｏＯ3を含有するガラス材料によって構成されている。
【００４０】
このとき、本発明の実施形態では誘電体層８のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であって、さらに望ましくは８％以下である。
【００４１】
ここで、誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であってもよい。また、誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であってもよい。さらに、誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であってもよい。そして、誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であってもよい。
【００４２】
ここでＢａＯとＣａＯの含有量を上記の範囲としている理由について述べる。ＢａＯとＣａＯはガラス中での陽イオン半径が、ガラスの基本的な構成酸化物であるＳｉＯ2やＢ2Ｏ3のイオン半径よりも大きい。このため、ＢａＯとＣａＯを含有することでガラスのネットワークを大きくし、これにより熱膨張係数が大きくなると考えられる。そこで本発明の実施形態では、ＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計を１７％以下としている。これを超えて含有すると膨張係数が大きくなりすぎて、前面ガラス基板の残留応力が圧縮方向となり絶縁信頼性が低下するため好ましくない。
【００４３】
また、本発明の実施形態ではＺｎＯの含有量を制御することによっても、上記誘電体層８を実現している。ＺｎＯのガラス中での陽イオン半径は、上記ＢａＯやＣａＯよりも小さいが、ＳｉＯ2やＢ2Ｏ3よりは大きいため、やはり含有することで熱膨張係数を大きくすると考えられる。このため本発明の実施形態では、ＺｎＯのモル％で表現される含有量の合計を５０％以下としている。これを超えて含有すると膨張係数が大きくなりすぎて、前面ガラス基板の残留応力が圧縮方向となり絶縁信頼性が低下するため好ましくない。
【００４４】
次に本発明の実施形態における誘電体層８のＢｉ2Ｏ3の含有量について述べる。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。そこで本発明の実施形態では、誘電体ガラスに含まれるＢｉ2Ｏ3のモル％で表現した量は５％以下とした。
【００４５】
次にＣｕＯの含有量について述べる。ＣｕＯは誘電体層８を焼成する際に、ＣｕＯからＣｕ2Ｏへと還元作用を起こす。その結果、銀イオン（Ａｇ+）の還元を抑制して黄変の発生を抑制することが可能となる。
【００４６】
しかしながら、これにはＣｕＯは誘電体ガラスを青色に発色させる作用がある一方で、Ｃｕ2Ｏは誘電体ガラスを緑色に発色させる作用があることが判明した。これに対して発明者等は、以下に示すようにこの発色作用の発生原因と、その改善方法を見出した。
【００４７】
ＰＤＰを製造する工程では、アセンブリ工程も含めて焼成工程を複数回行う必要がある。そしてＣｕＯからＣｕ2Ｏへの還元作用は、その焼成時の酸素濃度等の周囲の雰囲気条件によって非常に影響を受けやすく、かつその還元度合いの制御が困難であるという性質を併せ持っていた。その結果、ＰＤＰを製造する際にＣｕＯの還元作用がより多く進行したために青色発色が強い部分と、上記還元作用の進行が少なく緑色発色が強い部分とが、ＰＤＰ面内に混在するといった着色度合いのバラツキを生じやすくなり、ＰＤＰの画像表示時の輝度、色度の不均一さを呈し、品質を損ないやすくなることが明らかになった。
【００４８】
このようなＣｕＯの還元作用による着色バラツキを抑制させるために、本発明の実施の形態では誘電体ガラスにＣｏＯを加えている。ＣｏＯはＣｕＯと同様に誘電体ガラスを青色に発色させる効果があるが、ＣｏＯを加えることで誘電体ガラスはより安定して青色発色させることが可能となり、ＰＤＰの画像品質を高めることが可能となる。
【００４９】
また、その添加量についても最適値がある。ＣｕＯとＣｏＯのモル％で表記した含有量の合計が０．３％を超えると、誘電体ガラスの青色発色が強すぎる結果となり、逆にＰＤＰの画像品質を劣化させてしまうこととなる。さらにＣｏＯのみを添加した場合は、上記に述べた銀イオンの還元作用を抑制できないだけでなく、誘電体層の直線透過率が低下するという弊害も発生する。これに対して、ＣｕＯとＣｏＯのモル％で表記した含有量の合計が０．３％以下であれば前記の青色発色は最適な範囲となり、ＰＤＰの画像品質も良好となる。
【００５０】
次にＭｏＯ3の含有量について述べる。上述したように本発明の実施の形態では、銀コロイドの発生を抑制するためにＭｏＯ3を添加している。この現象について発明者等は以下のように考察している。Ｂｉ2Ｏ3を含む誘電体ガラスにＭｏＯ3を添加することによって、Ａｇ2ＭｏＯ4、Ａｇ2Ｍｏ2Ｏ7、Ａｇ2Ｍｏ4Ｏ13、といった化合物が５８０℃以下の低温で生成しやすいことが知られている。本発明の実施の形態では、誘電体層８の焼成温度が５５０℃〜５９０℃であることから、焼成中に誘電体層８中に拡散した銀イオン（Ａｇ+）は誘電体層８中ＭｏＯ3と反応し、安定な化合物を生成して安定化する。すなわち、銀イオン（Ａｇ+）が還元されることなく安定化されるために、凝集してコロイドを生成することがない。したがって、銀イオン（Ａｇ+）が安定化することによって、銀（Ａｇ）のコロイド化に伴う酸素の発生も少なくなるため、誘電体層８中への気泡の発生も少なくなる。なおＭｏＯ3の代わりにＷＯ3やＣｅＯ2やＭｎＯ2といった組成を加えても同様の効果を期待することができる。
【００５１】
また、ＭｏＯ3はモル％で表記した含有量が２％以下であることが望ましい。２％以上となると誘電体ガラスの焼成時に誘電体ガラスが結晶化を起こしやすくなり、その結果誘電体ガラスが白濁化して透明性を保てなくなり、可視光透過率が低下してＰＤＰの画像品質を劣化させる。２％以下であれば、結晶化は起こりにくく、ＰＤＰの画像品質を劣化させることはない。
【００５２】
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５０重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜５０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。
【００５３】
バインダ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。
【００５４】
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５５０℃〜５９０℃で焼成する。
【００５５】
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。
【００５６】
以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８は、上記の構成とすることで、銀（Ａｇ）材料を含む表示電極６の画像表示面積に占める面積比率が高くても前面基板ガラスの基板残留応力を引張り方向として絶縁信頼性を確保し、なおかつ高い光透過率と均一な誘電体ガラスの着色を可能として、さらに前面ガラス基板の反りの抑制を実現している。その結果、黄変の発生が極めて少なく絶縁信頼性の高いＰＤＰを実現することが可能となる。
【００５７】
（実施例）
本発明の実施形態におけるＰＤＰとして、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を作製してその性能を評価した。
【００５８】
表１に示す材料組成の誘電体ガラスを作製し、表２に示す電極比率の前面板を作製すると共に、これらの誘電体ガラスから構成される誘電体層を含むＰＤＰを作製した。また、表１内に示した材料組成の項目である「その他、材料組成」とは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化硼素（Ｂ2Ｏ3）、酸化硅素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）など、鉛成分を含まない材料組成であり、これら材料組成の含有量は特に限定はなく、従来技術程度の材料組成の含有量範囲である。表１に示される誘電体ガラスから構成されるＰＤＰの特性を評価するために、以下の項目について評価を行った。その評価結果を表２に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
残留応力については先に述べたように偏光歪み計を用いて測定している。基板の反りはシックネスゲージを用いて、パネル端部を固定したときのパネル中央部の隙間部を測定し、反り量とした。この値が小さいほどパネルの反りが小さいことになる。ＰＤＰにおける好ましい反り量は２ｍｍ以下である。
【００６２】
また銀（Ａｇ）による黄変の度合いを色彩計（ミノルタ株；ＣＲ−３００）で測定し、黄色の度合いを示すｂ*値を測定した。またｂ*値はＰＤＰの面内９点を測定して、平均値と最大値によって比較した。なお、黄変がＰＤＰの表示性能に影響を与えるｂ*値の目安はｂ*＝３であり、この値が大きければ大きいほど黄変が目立ちＰＤＰとして色温度が低下し好ましくない。
【００６３】
そして表１に示した誘電体層を有するＰＤＰを作製し、試料数２０中での絶縁破壊発生数を測定した。なお基板反り、黄変、絶縁破壊数の評価には電極比率４０％の前面板を有するＰＤＰを用いた。
【００６４】
比較例２では、表１において膨張係数が６３×１０-7／℃と小さいことが原因のため、表２において反り量が２．５ｍｍと大きい結果が得られている。
【００６５】
比較例１は、表１において膨張係数は７８×１０-7／℃であり反り量は小さいが電極比率が４５％の場合に基板残留応力が（＋）となり好ましくない。比較例１および比較例２では黄変、絶縁破壊数についても良好な結果が得られていない。
【００６６】
これらに対して、実施例１では、表１において前記の要望を満たしているため、表２の評価結果もすべて好ましい。
【００６７】
以上のように、本発明におけるＰＤＰによれば、誘電体層として絶縁信頼性が高くて、ｂ*値が最適で、基板の反りが抑制でき、さらに、鉛（Ｐｂ）成分を含まない環境に優しいＰＤＰを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、誘電体層の黄変や基板の反りがなく、さらに、環境に優しく表示品質に優れたＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【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の前面板の構成と残留応力を示す断面図
【図３】膨張係数と電極比率との関係を示す説明図
【符号の説明】
【００７０】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 黒色電極
４ｂ，５ｂ 白色電極
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】
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において、
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃である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】
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が４０±３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃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３】
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が５０±３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃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４】
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において、
前記誘電体層のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
前記誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であることを特徴とする請求項４記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項６】
前記誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項７】
前記誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項８】
前記誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項１】
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において、
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が３７％〜６３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃である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】
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が４０±３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７８．２×１０-7／℃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３】
前記前面板の画像表示面積に占める前記表示電極を形成した面積の比率が５０±３％であって、前記誘電体層の膨張係数が６６．０×１０-7／℃〜７６．９×１０-7／℃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４】
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において、
前記誘電体層のＢａＯとＣａＯのモル％で表現される含有量の合計が１７％以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項５】
前記誘電体層のＺｎＯのモル％で表現される含有量が５０％以下であることを特徴とする請求項４記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項６】
前記誘電体層のＣｕＯとＣｏＯのモル％で表現される含有量の合計が０．３％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項７】
前記誘電体層のＭｏＯ3のモル％で表現される含有量が２％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項８】
前記誘電体層のＢｉ2Ｏ3のモル％で表現される含有量が５％以下であることを特徴とする請求項４〜５記載のプラズマディスプレイパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１８７０２（Ｐ２０１０−２１８７０２Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０５００（Ｐ２００９−６０５００）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【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２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【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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