プラズマディスプレイパネル
【課題】高精細で高画質の表示性能を備え、かつ低消費電力の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】前面ガラス基板３上に形成した表示電極６を覆うように誘電体層８を形成するとともに誘電体層８上に保護層９を形成した前面板２と、前面板２に放電ガスが充填された放電空間を形成するように対向配置され、かつ表示電極６と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに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、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子よりなる凝集粒子９２とを含んでいる。
【解決手段】前面ガラス基板３上に形成した表示電極６を覆うように誘電体層８を形成するとともに誘電体層８上に保護層９を形成した前面板２と、前面板２に放電ガスが充填された放電空間を形成するように対向配置され、かつ表示電極６と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに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、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子よりなる凝集粒子９２とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビなどに用いる薄型のディスプレイであるプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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も製品化され、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などが進んでいる。
【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からなり、ガラス基板の一方の主面上には、表示電極が形成されている。この表示電極は維持電極と走査電極からなり、維持電極と走査電極それぞれが、ストライプ状の透明電極とこの透明電極と接した金属伝導性のバス電極から構成されている。また、表示電極の全面を覆って、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）からなる保護層が形成されている。
【０００４】
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からなり、各隔壁間には、紫外線によって赤色、緑色および青色に可視光を発光する蛍光体層が形成されている。
【０００５】
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ネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが、５．３×１０4Ｐａ〜８．０×１０4Ｐａ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。
【０００６】
また、このようなＰＤＰの駆動方法としては、書込みをしやすい状態に壁電荷を調整する初期化期間と、入力画像信号に応じて書込み放電を行う書込み期間と、書込みが行われた放電空間で維持放電を生じさせることによって表示を行う維持期間を有する駆動方法が一般的に用いられている。これらの各期間を組み合わせた期間（サブフィールド）が、画像の１コマに相当する期間（１フィールド）内で複数回繰り返されることによってＰＤＰの階調表示を行っている。
【０００７】
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の役割としては、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。
【０００８】
このようなイオンによる耐スパッタ性を備え、二次電子放出能が高い材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が使われてきた。
【０００９】
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、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で形成された保護層に不純物を添加する例が特許文献１に開示され、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜で構成する下地膜上に形成した例が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３１０５８１号公報
【特許文献２】特開２００６−５９７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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が非常に重要である。
【００１２】
すなわち、高精細化された画像を表示するためには、１フィールドの時間が一定にもかかわらず書込みを行う画素の数が増えるため、サブフィールド中の書込み期間において、アドレス電極へ印加するパルスの幅を狭くする必要が生じる。しかしながら、電圧パルスの立ち上がりから放電空間内で放電が発生するまでには「放電遅れ」と呼ばれるタイムラグが存在する。そのため、パルスの幅が狭くなれば書込み期間内で放電が終了できる確率が低くなってしまう。その結果、点灯不良が生じ、ちらつきといった画質性能の低下という問題も生じてしまう。
【００１３】
また、消費電力低減のために放電による発光効率を向上させることを目的として、蛍光体の発光に寄与する放電ガスの一成分であるキセノン（Ｘｅ）の放電ガス全体における含有率をあげると、放電電圧が高くなるとともに、「放電遅れ」が大きくなって点灯不良などの画質低下が発生するという課題が生じる。
【００１４】
このように、ＰＤＰの高精細化や低消費電力化を進めるにあたっては、放電電圧が高くならないようにすることと、点灯不良を低減して画質を向上させることを同時に実現させなければならないという課題があった。
【００１５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、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誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、前面板に放電ガスが充填された放電空間を形成するように対向配置され、かつ表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するＰＤＰであって、保護層が、誘電体層の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子とを含んでいる。
【００１７】
このような構成によれば、保護層における二次電子放出性能を向上させ、輝度を高めるために放電ガスのキセノン（Ｘｅ）ガス分圧を大きくした場合でも低電圧駆動が実現でき、高輝度、低電圧駆動で、安定放電が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００１８】
さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が、下地膜の上に付着させた複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子が凝集した凝集粒子であることが望ましい。このような構成によれば、二次電子放出性能をさらに高めて、さらに高輝度で安定放電が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００１９】
さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が、下地膜中に配置されるとともに、放電空間に表面が露出した複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子が凝集した凝集粒子であることが望ましい。このような構成によれば、電荷保持性能を高めてさらに低電圧駆動が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００２０】
さらに、凝集粒子の平均粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下であることが望ましい。このような構成によれば、より二次電子放出性能を高め、放電遅れを低減して高精細画像表示でも点灯不良などの発生のしない表示性能に優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。
【図２】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図である。
【図３】同ＰＤＰの凝集粒子を説明する図である。
【図４】同ＰＤＰの凝集粒子の粒径と電子放出性能との関係を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるＰＤＰの前面板の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰ１の構造を示す斜視図である。ＰＤＰ１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、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが５．３×１０4Ｐａ〜８．０×１０4Ｐａの圧力で封入されている。
【００２５】
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、さらにその表面に保護層９が形成されている。
【００２６】
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、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、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。
【００２７】
図２は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。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。
【００２８】
誘電体層８が前面ガラス基板３上に形成された透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと遮光層７を覆って設けられ、誘電体層８を覆って保護層９が形成されている。
【００２９】
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定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。
【００３０】
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、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層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）などからなる保護層９を形成する。なお保護層９については後に詳細に説明する。以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物材が形成され、前面板２が完成する。
【００３１】
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上にアドレス電極１２を形成する。アドレス電極１２は、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ペースト層を形成し、それを所定の温度で焼成して形成する。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。
【００３２】
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上に塗布した隔壁形成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。
【００３３】
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。
【００３４】
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にネオン（Ｎｅ）、キセノン（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。
【００３５】
次に、実施の形態１におけるＰＤＰ１の保護層９について詳細に説明する。図２に示すように実施の形態１のＰＤＰ１では、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子とを含んでいる。さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が下地膜９１の上に付着させた複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２である。
【００３６】
すなわち、下地膜９１を平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とで構成している。
【００３７】
次に、保護層９をこのような構成とする理由について述べる。ＰＤＰ１の保護層９は放電セル内において放電の際に電子の受給動作をする。そのため、保護層９には高い電子放出性能と高い電荷保持性能とが要求される。
【００３８】
ここで、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、保護層９の表面状態およびガス種とその状態によって定まる初期電子放出量で表現される。初期電子放出量については表面にイオンある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。しかしながら、前面板２の表面の評価を非破壊で実施することが困難を伴う。そこで本実施の形態１では、電子放出性能を次のように評価している。
【００３９】
まず、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する。この数値の逆数を積分すると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指標としている。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する。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９表面から放電空間１６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。
【００４０】
一方、電荷保持性能は、電荷放出現象によって生じる画像不具合を抑えるための性能を示し、駆動時に走査電極４に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と呼称する）の電圧値によって評価できる。すなわち、Ｖｓｃｎ点灯電圧が低ければ電荷保持能力が高いことを示す。
【００４１】
一方、保護層９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。保護層９に不純物を混在させて電子放出特性を改善した場合には、保護層９表面に蓄積された電荷が、メモリー機能として使用する際に時間とともに減少する減衰率が大きくなってしまう。そのため、電荷が減少した分だけＶｓｃｎ点灯電圧を大きくしなければならないという課題があった。
【００４２】
このように、保護層９に要求される特性としては、高い電子放出性能を有し、かつ、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする高い電荷保持性能を有するという、相反する二つの特性が要求される。
【００４３】
保護層９を真空蒸着法などで形成する際に、その成膜条件を変更することや、保護層９中にアルミニウム（Ａｌ）や珪素（Ｓｉ）、バリウム（Ｂａ）などの不純物をドーピングして成膜することにより、電子放出性能を向上させることは可能である。しかしながら、その副作用としてＶｓｃｎ点灯電圧が上昇してしまうことになる。
【００４４】
そこで、本実施の形態１では、保護層９を下地膜９１と下地膜９１の上に分散配置した凝集粒子９２とで構成している。さらに、下地膜９１は、平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とにより構成されている。また、凝集粒子９２は、複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集している。
【００４５】
すなわち、本実施の形態１では、下地膜９１として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子に希土類酸化物のひとつとしての酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を混合させた構成としている。
【００４６】
保護層９として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に希土類酸化物を添加混合させると、保護層９の二次電子放出性能が向上する。特に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子に対して、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を重量換算で、１：０．０１〜１：０．２となるように含有させると、下地膜９１単体での二次電子放出性能が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単体に較べて１．５倍程度となる。
【００４７】
下地膜９１をこのようにナノ結晶粒子で構成すると、真空蒸着などで形成して他の材料をドーピングした場合と同様に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内部の比較的浅い場所に、不純物に似たエネルギー準位を形成する。また、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）を添加すると、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に添加された希土類イオンが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のバンド構造に不純物準位を形成して二次電子放出性能が向上すると考えられる。したがって、下地膜９１をナノ結晶粒子で構成して、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を添加すると、ナノ結晶であることと、希土類イオンによって不純物準位が形成され、二次電子放出性能を向上させることができる。
【００４８】
さらに、下地膜９１上に形成された結晶粒子９２ａの凝集粒子９２は、電界が集中する構造となっている。そのため、下地膜９１の浅い準位に存在する電子が、この電界で引っ張り上げられて、凝集粒子９２の外表面を伝わって二次電子として放出される。その結果、保護層９として高い電子放出性能を発現することができる。
【００４９】
一方、下地膜９１を構成するナノ結晶粒子は、平面的に孤立している。そのため、下地膜９１の面方向では酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の絶縁性が維持され、面方向の導電性が小さい。その結果、アドレス放電時に蓄積された電荷が面方向に散逸しにくくなり、良好なメモリー機能を維持して高い電荷保持性能を発現することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態１によれば、保護層９を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子よりなる下地膜９１と、下地膜９１上に配置した結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とにより構成しているため、電子放出性能と電荷保持性能の両方を満足させることができる。
【００５１】
次に、下地膜９１の詳細について説明する。下地膜９１は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）の単結晶のナノメートルサイズのナノ結晶粒子により構成されている。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。また、これらの粒径はナノ結晶粒子をＳＥＭ観察することによって測長した。
【００５２】
このようなナノ結晶粒子による下地膜９１の製造方法について説明する。ナノサイズのナノ結晶粒子は瞬間気相生成法を用いて作製することができる。すなわち、プラズマなどで酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、あるいは、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）を気化させ、反応ガスを含む冷却ガスによって瞬間冷却してナノサイズの微粒子を作製する方法である。本実施の形態１では、粒径１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノ結晶粒子を用いた。
【００５３】
そして、これらのナノ結晶粒子をブチルカルビトール、またはターピネオールと混合し、分散処理装置によって分散させてナノ結晶粒子分散液を作製する。分散処理には、平均粒子径が０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にある酸化ジルコニウムや酸化アルミニウムなどのビーズを用いる。分散処理装置としては、これらのビーズとナノ結晶粒子分散液とをミル容器内に充填し、ミル容器を揺動させたり撹拌させたりする揺動ミルや撹拌ミルが好ましい。
【００５４】
本実施の形態１では、ブチルカルビトール中に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子を５％〜２０重量％の範囲になるように混合し、さらに、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に対して重量換算で１：０．０１〜１：０．２となるように混合する。この混合物をロッキングミルによって分散してナノ結晶粒子分散液を作製した。また、分散処理を、ミル容器の容量：１００ｍＬ、ビーズ：平均粒子径０．１ｍｍの酸化ジルコニウム、ミル容器内のビーズ充填率：５０体積％、ミル容器の振動速度：５００ｒｐｍ、処理時間：６０分の条件で行った。
【００５５】
次に、アクリル樹脂１０重量％を混合したビークル５０重量％と、ビーズを取り除いたナノ結晶粒子分散液５０重量％とを混合して印刷用ペーストを作製する。この印刷用ペーストをスクリーン印刷法によって誘電体層８上に塗布し、１００℃〜１２０℃で２０分間乾燥させ、その後、３４０℃〜３６０℃で６０分間焼成を行う。以上により、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とより構成された下地膜９１を誘電体層８上に形成することができる。
【００５６】
次に、本実施の形態１におけるＰＤＰ１の凝集粒子９２とその製造方法について説明する。図３は凝集粒子９２を説明する図である。図３に示すように、凝集粒子９２は所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のものである。すなわち、結晶粒子９２ａ同士が、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をなしている。したがって、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。凝集粒子９２の粒径は約１μｍ程度であり、結晶粒子９２ａ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のが望ましい。
【００５７】
また、この結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）前駆体を焼成して生成する場合に、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℃程度から１５００℃程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００℃以上にすることで、一次粒径を０．３μｍ〜２μｍ程度に制御可能である。結晶粒子９２ａは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）前駆体を加熱することにより得ることができるが、その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。
【００５８】
これらの凝集粒子９２を揮発性溶剤に分散させて凝集粒子分散インクを準備し、この凝集粒子分散インクをスリットコート法などにより、下地膜９１上に塗布する。その後、下地膜９１上に塗布された凝集粒子分散インクの溶剤を乾燥させることにより、下地膜９１上に凝集粒子９２を離散的に分布させて付着させた保護層９を形成することができる。
【００５９】
次に、凝集粒子９２の粒径について説明する。図４は、凝集粒子９２の粒径と電子放出性能との関係を示す図である。図４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、０．９μｍ以上２．５μｍであれば、高い電子放出性能が得られることがわかる。
【００６０】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１について述べる。実施の形態２におけるＰＤＰ１の基本の構成は、実施の形態１と同様であり、保護層９の構成が異なるのみであるので、保護層９の構成のみについて述べる。
【００６１】
図５は、本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１の保護層９について詳細に説明する。図５に示すように、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、下地膜９１中に配置された複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とを含んで構成されている。
【００６２】
すなわち、実施の形態１と異なり、下地膜９１中には凝集粒子９２を離散的に分布して配置して、凝集粒子９２が下地膜９１から放電空間１６に向けて突き出るように構成している。
【００６３】
したがって、本実施の形態２によれば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子により形成された下地膜９１は、実施の形態１と同様の理由により高い電子放出性能と高い電荷保持性能とを発現することができる。
【００６４】
一方、実施の形態２では、凝集粒子９２を下地膜９１に配置して、放電空間１６に向けて突き出るようにしているため、下地膜９１の浅い準位に存在する電子が、この電界で引っ張り上げられて、凝集粒子９２の外表面を伝わって二次電子として放出される。その結果、保護層９として高い電子放出性能を発現することができる。さらに、凝集粒子９２が下地膜９１から突き出た形状であると、表面が凹凸になるために投影面積に対する実表面積が大きくなる。そのため、蓄積された電荷が分散しにくくさらに電荷保持性能を向上させることができる。
【００６５】
一方、凝集粒子９２の平均粒径が小さいと、下地膜９１に埋もれてしまう凝集粒子９２が多くなるため二次電子放出能力は低下する。凝集粒子９２の平均粒径を下地膜９１の膜厚で除した比率と、二次電子放出能力の関係はロジスティック曲線となる。凝集粒子９２の平均粒径が下地膜９１の膜厚の２倍以上になると、二次電子放出能力が急激に増加するが、約３倍を超えると飽和する。そこで、本実施の形態では、凝集粒子９２の平均粒径が下地膜９１の膜厚の２倍以上となるようにし、凝集粒子９２が背面板１０の隔壁１４と当接することによって発生する不具合などを排除するために４．０倍以下とするようにしている。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、保護層９をナノ結晶粒子よりなる下地膜９１と、下地膜９１中に配置した結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とにより構成しているため、電子放出性能と電荷保持性能の両方を満足させることができる。
【００６７】
なお、このような凝集粒子９２を下地膜９１中に配置する方法としては、実施の形態１で述べたナノ結晶粒子よりなる印刷ペースト中に、この凝集粒子９２を分散して印刷ペーストを作製し、スクリーン印刷法やダイコート塗布法などによって誘電体層８上に塗布形成することができる。
【００６８】
なお、実施の形態１と実施の形態２のように下地膜９１をナノ結晶粒子で作製すると不純物ガスの吸着量を低減させることができる。昇温脱離ガス分析法（以下、ＴＤＳ分析とする）を用いて、真空蒸着法によって形成された保護層（以下、ＥＢ蒸着膜とする）と、平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であったナノ結晶粒子を用いて形成した保護層９（以下、ナノ結晶粒子膜とする）とを比較した。
【００６９】
その結果、ＥＢ蒸着膜に対して、ナノ結晶粒子膜では、不純物ガスである水分、炭酸ガス、ＣＨ系ガスがいずれも大きく減少していた。具体的には、ＥＢ蒸着膜では３５０℃〜４００℃で脱離するガスの量が急激に増加しているが、ナノ結晶粒子膜ではこのような増加は見られていない。不純物ガスである水分は放電による保護層９のスパッタ量を増加させ、また、炭酸ガスやＣＨ系ガスは蛍光体層１５の蛍光体の発光特性を大きく低下させる。したがって、本実施の形態におけるナノ結晶粒子膜よりなる保護層９では、不純物ガスの吸着を大きく低減し、耐スパッタ性に優れて、発光特性の劣化のないＰＤＰ１を実現することができる。
【００７０】
また、このナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であれば、保護層９の可視光に対する透過率を損なうことがなく、ＰＤＰ１の発光効率が低下しない。一方、平均粒径が５ｎｍのナノ結晶粒子の場合には、ナノ結晶粒子同士の凝集が激しく、ロールミルやビーズミル、超音波、フィルミックスなど、あらゆる分散装置でも十分に分散できずに透過率が逆に低下してしまう。また、ナノ結晶粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると透過率が低下する。
【００７１】
なお、印刷用ペーストの誘電体層８への塗布方法としては、スプレー法やスリットコート法などの方法を用いてもよい。
【００７２】
また、本発明の実施の形態では、凝集粒子９２を構成する結晶粒子９２ａとして酸化マグネシウムを用いて説明したが、これ以外に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）同様に高い電子放出性能を持つストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属の酸化物を用いても同様の効果を得ることができる。そのため、結晶粒子９２ａとしては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限定されるものではない。
【００７３】
また、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）以外に、希土類酸化物として、酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）などを用いてもよい。
【００７４】
以上のように、本実施の形態におけるＰＤＰ１によれば、電子放出性能および電荷保持性能に優れるとともに、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰ１を実現することができる。また下地膜９１をナノ結晶粒子膜とすることで、保護層９に吸着する不純物ガスも低減することができ、凝集粒子９２の電子放出性能を長期的に維持する効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、高精細で高画質の表示性能を備えた低消費電力のＰＤＰを実現し、薄型画像表示装置などに有用である。
【符号の説明】
【００７６】
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
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビなどに用いる薄型のディスプレイであるプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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も製品化され、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などが進んでいる。
【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からなり、ガラス基板の一方の主面上には、表示電極が形成されている。この表示電極は維持電極と走査電極からなり、維持電極と走査電極それぞれが、ストライプ状の透明電極とこの透明電極と接した金属伝導性のバス電極から構成されている。また、表示電極の全面を覆って、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）からなる保護層が形成されている。
【０００４】
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からなり、各隔壁間には、紫外線によって赤色、緑色および青色に可視光を発光する蛍光体層が形成されている。
【０００５】
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ネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが、５．３×１０4Ｐａ〜８．０×１０4Ｐａ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。
【０００６】
また、このようなＰＤＰの駆動方法としては、書込みをしやすい状態に壁電荷を調整する初期化期間と、入力画像信号に応じて書込み放電を行う書込み期間と、書込みが行われた放電空間で維持放電を生じさせることによって表示を行う維持期間を有する駆動方法が一般的に用いられている。これらの各期間を組み合わせた期間（サブフィールド）が、画像の１コマに相当する期間（１フィールド）内で複数回繰り返されることによってＰＤＰの階調表示を行っている。
【０００７】
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の役割としては、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。
【０００８】
このようなイオンによる耐スパッタ性を備え、二次電子放出能が高い材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が使われてきた。
【０００９】
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、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で形成された保護層に不純物を添加する例が特許文献１に開示され、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜で構成する下地膜上に形成した例が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３１０５８１号公報
【特許文献２】特開２００６−５９７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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が非常に重要である。
【００１２】
すなわち、高精細化された画像を表示するためには、１フィールドの時間が一定にもかかわらず書込みを行う画素の数が増えるため、サブフィールド中の書込み期間において、アドレス電極へ印加するパルスの幅を狭くする必要が生じる。しかしながら、電圧パルスの立ち上がりから放電空間内で放電が発生するまでには「放電遅れ」と呼ばれるタイムラグが存在する。そのため、パルスの幅が狭くなれば書込み期間内で放電が終了できる確率が低くなってしまう。その結果、点灯不良が生じ、ちらつきといった画質性能の低下という問題も生じてしまう。
【００１３】
また、消費電力低減のために放電による発光効率を向上させることを目的として、蛍光体の発光に寄与する放電ガスの一成分であるキセノン（Ｘｅ）の放電ガス全体における含有率をあげると、放電電圧が高くなるとともに、「放電遅れ」が大きくなって点灯不良などの画質低下が発生するという課題が生じる。
【００１４】
このように、ＰＤＰの高精細化や低消費電力化を進めるにあたっては、放電電圧が高くならないようにすることと、点灯不良を低減して画質を向上させることを同時に実現させなければならないという課題があった。
【００１５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、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誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、前面板に放電ガスが充填された放電空間を形成するように対向配置され、かつ表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有するＰＤＰであって、保護層が、誘電体層の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子とを含んでいる。
【００１７】
このような構成によれば、保護層における二次電子放出性能を向上させ、輝度を高めるために放電ガスのキセノン（Ｘｅ）ガス分圧を大きくした場合でも低電圧駆動が実現でき、高輝度、低電圧駆動で、安定放電が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００１８】
さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が、下地膜の上に付着させた複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子が凝集した凝集粒子であることが望ましい。このような構成によれば、二次電子放出性能をさらに高めて、さらに高輝度で安定放電が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００１９】
さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が、下地膜中に配置されるとともに、放電空間に表面が露出した複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子が凝集した凝集粒子であることが望ましい。このような構成によれば、電荷保持性能を高めてさらに低電圧駆動が可能なＰＤＰを実現することができる。
【００２０】
さらに、凝集粒子の平均粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下であることが望ましい。このような構成によれば、より二次電子放出性能を高め、放電遅れを低減して高精細画像表示でも点灯不良などの発生のしない表示性能に優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。
【図２】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図である。
【図３】同ＰＤＰの凝集粒子を説明する図である。
【図４】同ＰＤＰの凝集粒子の粒径と電子放出性能との関係を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるＰＤＰの前面板の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰ１の構造を示す斜視図である。ＰＤＰ１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、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが５．３×１０4Ｐａ〜８．０×１０4Ｐａの圧力で封入されている。
【００２５】
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、さらにその表面に保護層９が形成されている。
【００２６】
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、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、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。
【００２７】
図２は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。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。
【００２８】
誘電体層８が前面ガラス基板３上に形成された透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂと遮光層７を覆って設けられ、誘電体層８を覆って保護層９が形成されている。
【００２９】
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定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。
【００３０】
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、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層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）などからなる保護層９を形成する。なお保護層９については後に詳細に説明する。以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物材が形成され、前面板２が完成する。
【００３１】
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上にアドレス電極１２を形成する。アドレス電極１２は、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ペースト層を形成し、それを所定の温度で焼成して形成する。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。
【００３２】
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上に塗布した隔壁形成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。
【００３３】
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。
【００３４】
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にネオン（Ｎｅ）、キセノン（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。
【００３５】
次に、実施の形態１におけるＰＤＰ１の保護層９について詳細に説明する。図２に示すように実施の形態１のＰＤＰ１では、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子とを含んでいる。さらに、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子が下地膜９１の上に付着させた複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２である。
【００３６】
すなわち、下地膜９１を平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とで構成している。
【００３７】
次に、保護層９をこのような構成とする理由について述べる。ＰＤＰ１の保護層９は放電セル内において放電の際に電子の受給動作をする。そのため、保護層９には高い電子放出性能と高い電荷保持性能とが要求される。
【００３８】
ここで、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、保護層９の表面状態およびガス種とその状態によって定まる初期電子放出量で表現される。初期電子放出量については表面にイオンある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。しかしながら、前面板２の表面の評価を非破壊で実施することが困難を伴う。そこで本実施の形態１では、電子放出性能を次のように評価している。
【００３９】
まず、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する。この数値の逆数を積分すると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指標としている。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する。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９表面から放電空間１６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。
【００４０】
一方、電荷保持性能は、電荷放出現象によって生じる画像不具合を抑えるための性能を示し、駆動時に走査電極４に印加する電圧（以下Ｖｓｃｎ点灯電圧と呼称する）の電圧値によって評価できる。すなわち、Ｖｓｃｎ点灯電圧が低ければ電荷保持能力が高いことを示す。
【００４１】
一方、保護層９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。保護層９に不純物を混在させて電子放出特性を改善した場合には、保護層９表面に蓄積された電荷が、メモリー機能として使用する際に時間とともに減少する減衰率が大きくなってしまう。そのため、電荷が減少した分だけＶｓｃｎ点灯電圧を大きくしなければならないという課題があった。
【００４２】
このように、保護層９に要求される特性としては、高い電子放出性能を有し、かつ、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする高い電荷保持性能を有するという、相反する二つの特性が要求される。
【００４３】
保護層９を真空蒸着法などで形成する際に、その成膜条件を変更することや、保護層９中にアルミニウム（Ａｌ）や珪素（Ｓｉ）、バリウム（Ｂａ）などの不純物をドーピングして成膜することにより、電子放出性能を向上させることは可能である。しかしながら、その副作用としてＶｓｃｎ点灯電圧が上昇してしまうことになる。
【００４４】
そこで、本実施の形態１では、保護層９を下地膜９１と下地膜９１の上に分散配置した凝集粒子９２とで構成している。さらに、下地膜９１は、平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とにより構成されている。また、凝集粒子９２は、複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集している。
【００４５】
すなわち、本実施の形態１では、下地膜９１として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子に希土類酸化物のひとつとしての酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を混合させた構成としている。
【００４６】
保護層９として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に希土類酸化物を添加混合させると、保護層９の二次電子放出性能が向上する。特に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子に対して、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を重量換算で、１：０．０１〜１：０．２となるように含有させると、下地膜９１単体での二次電子放出性能が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単体に較べて１．５倍程度となる。
【００４７】
下地膜９１をこのようにナノ結晶粒子で構成すると、真空蒸着などで形成して他の材料をドーピングした場合と同様に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内部の比較的浅い場所に、不純物に似たエネルギー準位を形成する。また、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）を添加すると、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に添加された希土類イオンが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のバンド構造に不純物準位を形成して二次電子放出性能が向上すると考えられる。したがって、下地膜９１をナノ結晶粒子で構成して、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子を添加すると、ナノ結晶であることと、希土類イオンによって不純物準位が形成され、二次電子放出性能を向上させることができる。
【００４８】
さらに、下地膜９１上に形成された結晶粒子９２ａの凝集粒子９２は、電界が集中する構造となっている。そのため、下地膜９１の浅い準位に存在する電子が、この電界で引っ張り上げられて、凝集粒子９２の外表面を伝わって二次電子として放出される。その結果、保護層９として高い電子放出性能を発現することができる。
【００４９】
一方、下地膜９１を構成するナノ結晶粒子は、平面的に孤立している。そのため、下地膜９１の面方向では酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の絶縁性が維持され、面方向の導電性が小さい。その結果、アドレス放電時に蓄積された電荷が面方向に散逸しにくくなり、良好なメモリー機能を維持して高い電荷保持性能を発現することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態１によれば、保護層９を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子よりなる下地膜９１と、下地膜９１上に配置した結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とにより構成しているため、電子放出性能と電荷保持性能の両方を満足させることができる。
【００５１】
次に、下地膜９１の詳細について説明する。下地膜９１は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）の単結晶のナノメートルサイズのナノ結晶粒子により構成されている。なお、以下の説明において、粒径とは平均粒径を意味し、体積累積平均径（Ｄ５０）のことを意味している。また、これらの粒径はナノ結晶粒子をＳＥＭ観察することによって測長した。
【００５２】
このようなナノ結晶粒子による下地膜９１の製造方法について説明する。ナノサイズのナノ結晶粒子は瞬間気相生成法を用いて作製することができる。すなわち、プラズマなどで酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、あるいは、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）を気化させ、反応ガスを含む冷却ガスによって瞬間冷却してナノサイズの微粒子を作製する方法である。本実施の形態１では、粒径１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノ結晶粒子を用いた。
【００５３】
そして、これらのナノ結晶粒子をブチルカルビトール、またはターピネオールと混合し、分散処理装置によって分散させてナノ結晶粒子分散液を作製する。分散処理には、平均粒子径が０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にある酸化ジルコニウムや酸化アルミニウムなどのビーズを用いる。分散処理装置としては、これらのビーズとナノ結晶粒子分散液とをミル容器内に充填し、ミル容器を揺動させたり撹拌させたりする揺動ミルや撹拌ミルが好ましい。
【００５４】
本実施の形態１では、ブチルカルビトール中に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子を５％〜２０重量％の範囲になるように混合し、さらに、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に対して重量換算で１：０．０１〜１：０．２となるように混合する。この混合物をロッキングミルによって分散してナノ結晶粒子分散液を作製した。また、分散処理を、ミル容器の容量：１００ｍＬ、ビーズ：平均粒子径０．１ｍｍの酸化ジルコニウム、ミル容器内のビーズ充填率：５０体積％、ミル容器の振動速度：５００ｒｐｍ、処理時間：６０分の条件で行った。
【００５５】
次に、アクリル樹脂１０重量％を混合したビークル５０重量％と、ビーズを取り除いたナノ結晶粒子分散液５０重量％とを混合して印刷用ペーストを作製する。この印刷用ペーストをスクリーン印刷法によって誘電体層８上に塗布し、１００℃〜１２０℃で２０分間乾燥させ、その後、３４０℃〜３６０℃で６０分間焼成を行う。以上により、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とより構成された下地膜９１を誘電体層８上に形成することができる。
【００５６】
次に、本実施の形態１におけるＰＤＰ１の凝集粒子９２とその製造方法について説明する。図３は凝集粒子９２を説明する図である。図３に示すように、凝集粒子９２は所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のものである。すなわち、結晶粒子９２ａ同士が、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をなしている。したがって、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。凝集粒子９２の粒径は約１μｍ程度であり、結晶粒子９２ａ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のが望ましい。
【００５７】
また、この結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）前駆体を焼成して生成する場合に、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℃程度から１５００℃程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００℃以上にすることで、一次粒径を０．３μｍ〜２μｍ程度に制御可能である。結晶粒子９２ａは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）前駆体を加熱することにより得ることができるが、その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。
【００５８】
これらの凝集粒子９２を揮発性溶剤に分散させて凝集粒子分散インクを準備し、この凝集粒子分散インクをスリットコート法などにより、下地膜９１上に塗布する。その後、下地膜９１上に塗布された凝集粒子分散インクの溶剤を乾燥させることにより、下地膜９１上に凝集粒子９２を離散的に分布させて付着させた保護層９を形成することができる。
【００５９】
次に、凝集粒子９２の粒径について説明する。図４は、凝集粒子９２の粒径と電子放出性能との関係を示す図である。図４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、０．９μｍ以上２．５μｍであれば、高い電子放出性能が得られることがわかる。
【００６０】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１について述べる。実施の形態２におけるＰＤＰ１の基本の構成は、実施の形態１と同様であり、保護層９の構成が異なるのみであるので、保護層９の構成のみについて述べる。
【００６１】
図５は、本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１の保護層９について詳細に説明する。図５に示すように、保護層９が、誘電体層８の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子とよりなる下地膜９１と、下地膜９１中に配置された複数個の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とを含んで構成されている。
【００６２】
すなわち、実施の形態１と異なり、下地膜９１中には凝集粒子９２を離散的に分布して配置して、凝集粒子９２が下地膜９１から放電空間１６に向けて突き出るように構成している。
【００６３】
したがって、本実施の形態２によれば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）のナノ結晶粒子により形成された下地膜９１は、実施の形態１と同様の理由により高い電子放出性能と高い電荷保持性能とを発現することができる。
【００６４】
一方、実施の形態２では、凝集粒子９２を下地膜９１に配置して、放電空間１６に向けて突き出るようにしているため、下地膜９１の浅い準位に存在する電子が、この電界で引っ張り上げられて、凝集粒子９２の外表面を伝わって二次電子として放出される。その結果、保護層９として高い電子放出性能を発現することができる。さらに、凝集粒子９２が下地膜９１から突き出た形状であると、表面が凹凸になるために投影面積に対する実表面積が大きくなる。そのため、蓄積された電荷が分散しにくくさらに電荷保持性能を向上させることができる。
【００６５】
一方、凝集粒子９２の平均粒径が小さいと、下地膜９１に埋もれてしまう凝集粒子９２が多くなるため二次電子放出能力は低下する。凝集粒子９２の平均粒径を下地膜９１の膜厚で除した比率と、二次電子放出能力の関係はロジスティック曲線となる。凝集粒子９２の平均粒径が下地膜９１の膜厚の２倍以上になると、二次電子放出能力が急激に増加するが、約３倍を超えると飽和する。そこで、本実施の形態では、凝集粒子９２の平均粒径が下地膜９１の膜厚の２倍以上となるようにし、凝集粒子９２が背面板１０の隔壁１４と当接することによって発生する不具合などを排除するために４．０倍以下とするようにしている。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、保護層９をナノ結晶粒子よりなる下地膜９１と、下地膜９１中に配置した結晶粒子９２ａが凝集した凝集粒子９２とにより構成しているため、電子放出性能と電荷保持性能の両方を満足させることができる。
【００６７】
なお、このような凝集粒子９２を下地膜９１中に配置する方法としては、実施の形態１で述べたナノ結晶粒子よりなる印刷ペースト中に、この凝集粒子９２を分散して印刷ペーストを作製し、スクリーン印刷法やダイコート塗布法などによって誘電体層８上に塗布形成することができる。
【００６８】
なお、実施の形態１と実施の形態２のように下地膜９１をナノ結晶粒子で作製すると不純物ガスの吸着量を低減させることができる。昇温脱離ガス分析法（以下、ＴＤＳ分析とする）を用いて、真空蒸着法によって形成された保護層（以下、ＥＢ蒸着膜とする）と、平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であったナノ結晶粒子を用いて形成した保護層９（以下、ナノ結晶粒子膜とする）とを比較した。
【００６９】
その結果、ＥＢ蒸着膜に対して、ナノ結晶粒子膜では、不純物ガスである水分、炭酸ガス、ＣＨ系ガスがいずれも大きく減少していた。具体的には、ＥＢ蒸着膜では３５０℃〜４００℃で脱離するガスの量が急激に増加しているが、ナノ結晶粒子膜ではこのような増加は見られていない。不純物ガスである水分は放電による保護層９のスパッタ量を増加させ、また、炭酸ガスやＣＨ系ガスは蛍光体層１５の蛍光体の発光特性を大きく低下させる。したがって、本実施の形態におけるナノ結晶粒子膜よりなる保護層９では、不純物ガスの吸着を大きく低減し、耐スパッタ性に優れて、発光特性の劣化のないＰＤＰ１を実現することができる。
【００７０】
また、このナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であれば、保護層９の可視光に対する透過率を損なうことがなく、ＰＤＰ１の発光効率が低下しない。一方、平均粒径が５ｎｍのナノ結晶粒子の場合には、ナノ結晶粒子同士の凝集が激しく、ロールミルやビーズミル、超音波、フィルミックスなど、あらゆる分散装置でも十分に分散できずに透過率が逆に低下してしまう。また、ナノ結晶粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると透過率が低下する。
【００７１】
なお、印刷用ペーストの誘電体層８への塗布方法としては、スプレー法やスリットコート法などの方法を用いてもよい。
【００７２】
また、本発明の実施の形態では、凝集粒子９２を構成する結晶粒子９２ａとして酸化マグネシウムを用いて説明したが、これ以外に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）同様に高い電子放出性能を持つストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属の酸化物を用いても同様の効果を得ることができる。そのため、結晶粒子９２ａとしては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限定されるものではない。
【００７３】
また、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）以外に、希土類酸化物として、酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）などを用いてもよい。
【００７４】
以上のように、本実施の形態におけるＰＤＰ１によれば、電子放出性能および電荷保持性能に優れるとともに、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰ１を実現することができる。また下地膜９１をナノ結晶粒子膜とすることで、保護層９に吸着する不純物ガスも低減することができ、凝集粒子９２の電子放出性能を長期的に維持する効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、高精細で高画質の表示性能を備えた低消費電力のＰＤＰを実現し、薄型画像表示装置などに有用である。
【符号の説明】
【００７６】
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
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子
【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前記誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、前記前面板に放電ガスが充填された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アドレス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、
前記保護層が、前記誘電体層の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウムのナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタンのナノ結晶粒子とよりなる下地膜と、酸化マグネシウム粒子とを含む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】
前記酸化マグネシウム粒子が、前記下地膜の上に付着させた複数個の酸化マグネシウムの結晶粒子が凝集した凝集粒子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】
前記酸化マグネシウム粒子が、前記下地膜の中に配置されるとともに、前記放電空間に表面が露出した複数個の酸化マグネシウムの結晶粒子が凝集した凝集粒子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】
前記凝集粒子の平均粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【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前記誘電体層の上に保護層を形成した前面板と、前記前面板に放電ガスが充填された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アドレス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、
前記保護層が、前記誘電体層の上に形成した平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化マグネシウムのナノ結晶粒子と平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の酸化ランタンのナノ結晶粒子とよりなる下地膜と、酸化マグネシウム粒子とを含む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】
前記酸化マグネシウム粒子が、前記下地膜の上に付着させた複数個の酸化マグネシウムの結晶粒子が凝集した凝集粒子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】
前記酸化マグネシウム粒子が、前記下地膜の中に配置されるとともに、前記放電空間に表面が露出した複数個の酸化マグネシウムの結晶粒子が凝集した凝集粒子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】
前記凝集粒子の平均粒径が０．９μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０４５３５（Ｐ２０１１−２０４５３５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１９７６（Ｐ２０１０−７１９７６）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【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１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【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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