JPH06310037A - 誘電体組成物およびプラズマディスプレイパネル - Google Patents

誘電体組成物およびプラズマディスプレイパネル

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JPH06310037A
JPH06310037A JP5114176A JP11417693A JPH06310037A JP H06310037 A JPH06310037 A JP H06310037A JP 5114176 A JP5114176 A JP 5114176A JP 11417693 A JP11417693 A JP 11417693A JP H06310037 A JPH06310037 A JP H06310037A
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powder
glass
dielectric
discharge
vol
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JP5114176A
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Inventor
Sumuto Sago
澄人 左合
Akira Kani
章 可児
Tatsumasa Yokoi
達政 横井
Hideyuki Asai
秀之 浅井
Naoya Kikuchi
直哉 菊地
Tatsuji Nakano
竜次 中野
Masaaki Ito
雅章 伊藤
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Noritake Co Ltd
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Noritake Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特性のよいプラズマディスプレイパネルを安
価に提供すると共に、これに有用な誘電体組成物を提供
する。 【構成】 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、
Thおよびランタニド元素から選ばれる少なくとも一種
類の元素を含む酸化物結晶で、光透過法で測定される平
均粒径d、比表面積から計算される平均粒径Dとした場
合、d/Dが7以下で、dが0.5〜10μmの粉体1
5〜60vol%と、該酸化物結晶の融点より軟化点が
低い酸化物ガラスで、平均粒径dが0.5〜10μmの
粉体40〜85vol%との合計100vol%の粉体
を、液体ベヒクルと共に混練したことを特徴とする誘電
体組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体組成物およびこ
れを用いたプラズマディスプレイパネルに関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマディスプレイパネル(以下、P
DPと略記する)の電極を誘電体で被覆しその表面で放
電を生起するものには、放電を交流的に持続させる表示
放電、誘電体表面の電荷を除帯電させる選択放電や放電
によってプライミングイオンを確保するいわゆるトリガ
ー放電等が知られている。
【0003】以下の問題点は共通であるから、表示放電
として用いる交流型PDPで説明する。このPDPは、
放電特性にメモリー機能を有することや放電面材料に優
れたものが開発されているため、高輝度で長寿命であ
る。
【0004】PDPの構成には各種方法が知られている
が、薄型にするため、対向する前面板と背面板の周囲を
シールガラスで封じて、放電ガスの気密容器を構成する
ものが多く採用される。前背面板とも低価格のソーダラ
イムガラスが賞用される。
【0005】画像表示可能な微細で多数の表示セルを有
するPDPでは、通常、表示セルや電極形成が容易な方
形セル配列が採用される。各々ライン状の行と列電極が
間隔を隔てて交差する部分にセルを形成し、多数のセル
を独立に選択できるようにしている。このような選択電
極は二つの電極群で構成される。
【0006】交流型では一対の表示放電電極は誘電体で
被覆される。この表示放電電極を選択電極として兼用す
ることもできる。また、表示放電電極には選択機能を持
たせず、別に書き込み電極と言われる選択電極を形成す
ることもできる。この書き込み電極は被覆あるいは露出
したものどちらでも利用できる。これらの組合せは任意
である。また、選択に使用しない複数の電極は通常共通
に結線される。
【0007】表示は放電ガスの可視発光を利用するもの
(単色PDP)、および放電によって生起する紫外線で
蛍光体を可視発光させるものがある(カラーPDP)。
【0008】このような一般的なカラーPDPの部分模
式断面図の一例を図1に示す。背面板BPには、一対の
表示放電電極SXとSYが、垂直方向に向かってライン
状に形成されている。電極材料は例えばA1で、薄膜技
術等を用いて形成される。SXは選択電極としても利用
され独立であるが、SYは放電のサステインのみに利用
されるため共通に結線されている。表示放電電極は、被
覆誘電体で覆われている。被覆誘電体DLは、電極を被
覆する誘電体層(例えばガラス層を厚膜印刷で形成した
もの)と、この上の保護層(例えばMgO等を蒸着で被
着したもの)とで構成されている。
【0009】前面ガラス板FGには、もう一方の選択電
極である書き込み電極Wが、平行に向かってライン状に
形成され、これは各色の蛍光体PHで被覆されている。
書き込み電極は、例えばAg等のインクで、蛍光体は各
色の粉体インクを用い、厚膜技術を適用して形成され
る。
【0010】前面板と背面板との間には、放電空間を確
保し、電極間距離を規定したり誤放電等を防ぐための隔
壁PWが形成され、これと各面板とで囲まれたところが
表示セルCLである。隔壁は例えばガラスインク等を用
いて形成される。
【0011】以上の構成は、3相電極、面放電型で透過
型カラーPDPと分類される一般的なものである。
【0012】被覆誘電体に要求される特性は以下のよう
である。(1)電極を緻密に被覆すること。(2)多数
のセルで誘電体容量が均一なこと。(3)放電特性が均
一であるため、表面が平滑であること。(4)表面が保
護材料で形成されること。(5)駆動電圧が低くなる表
面材料を選択すること。
【0013】上記(1)〜(3)のために酸化物ガラス
(以下、単にガラスと記す)材料が好適に用いられる。
ガラス粉体を用いることで容易に膜形成ができ、ガラス
を溶融させることで緻密、平滑、均質な被覆誘電体を形
成できる。また、(4)、(5)については、一般のガ
ラス材料では充分なものが得られていないため、特定の
材料を表面に形成している。形成方法は蒸着やスパッタ
等の薄膜技術が採用される。しかし、薄膜技術は設備が
高価であり量産性に乏しい欠点がある。
【0014】そこで、低電圧駆動ができる保護材料を粉
体で使用する方法が検討されている。つまり保護材料粉
体単独で、あるいは少量の固着材料、例えばガラスを併
用するものである。この方法では厚膜技術が適用できる
ため低価格であり、また低電圧および保護特性を満足さ
せることに成功している。しかし、保護層の表面状態が
充分でないため、放電特性のばらつきが大きい。従っ
て、製造条件や駆動回路が制限されるという欠点を有す
る。
【0015】以上のように従来のPDPでは、被覆誘電
体の形成において特性および価格が満足されていないの
が現状である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題に鑑みなされたもので、特性のよいPDPを
安価に提供すると共に、これに有用な誘電体組成物を提
供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
に示す誘電体組成物およびPDPによって達成される。
【0018】すなわち、本発明は、Be、Mg、Ca、
Sr、Ba、Sc、Y、Thおよびランタニド元素から
選ばれる少なくとも一種類の元素を含む酸化物結晶で、
光透過法で測定される平均粒径d、比表面積から計算さ
れる平均粒径Dとした場合、d/Dが7以下で、dが
0.5〜10μmの粉体15〜60vol%と、該酸化
物結晶の融点より軟化点が低い酸化物ガラスで、平均粒
径dが0.5〜10μmの粉体40〜85vol%との
合計100vol%の粉体を、液体ベヒクルと共に混練
したことを特徴とする誘電体組成物である。
【0019】また、本発明は、背面板と前面ガラス板と
が周囲を封じられて放電ガス容器を構成し、該容器内に
は表示面積0.2mm2以下である複数の表示セルが形
成され、各セルには誘電体で被覆された放電電極が形成
されるPDPにおいて、該被覆誘電体の少なくとも放電
が生起される表面は、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、
Sc、Y、Thおよびランタニド元素から選ばれる少な
くとも一種類の元素を含む酸化物結晶粉体15〜60v
ol%が、酸化物ガラス中に分散されて保護層を形成
し、該保護層の表面粗さRMAXが1.5μm以下である
ことを特徴とするPDPである。
【0020】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明のPDPでは、放電電極を被覆する誘電体の表面保
護層を除けば従来と同様であるから、他の構成および材
料や形成技術等は一般的なものが利用できる。なお、以
下の説明で用いる平均粒径は光透過法によるものをd、
比表面積から計算されるものをDとして表す。
【0021】先ず、本発明の誘電体組成物について説明
する。被覆誘電体の厚みは、この表面に蓄積される電荷
量や絶縁の確実性から20〜60μm程度が用いられ
る。緻密な被覆が容易であるガラスが賞用されるが、少
なくとも誘電体表面には保護層が形成される。ガラスだ
けでは充分なものがないからである。本発明における保
護層は保護材料とガラスの混合物で形成する。形成方法
は任意であるが厚膜技術によるものが簡便であり、保護
層の厚みは厚膜技術で容易に達成できる1〜20μmが
好適である。1μm未満でも保護特性に問題はないが、
均質な膜形成が難しくなる。
【0022】厚膜技術適用のためインク状の組成物を形
成する。このための液体ベヒクルとして、メチル、エチ
ル等の各セルロースやアクリル樹脂等をパインオイル、
ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、
セロソルブ等の溶剤に溶解した一般的なものが利用でき
る。粉体合計100重量部に対して30〜60重量部の
ベヒクルを混練すればよい。後述する実験ではこのよう
な組成物を用い、図1に示したPDPを構成している。
もちろん、誘電体全体をこの組成物で形成することもで
きる。
【0023】保護材料としては、Be、Mg、Ca、S
r、Ba、Sc、Y、Thおよびランタニド元素から選
ばれる少なくとも一種類の元素を含む酸化物結晶粉体を
用いる。上記元素の酸化物は、低電圧駆動と保護特性が
優れたものとして知られている。ここでランタニド元素
とは、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、G
d、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuで
ある。酸化物は単独元素、例えばMgO、Y23、La
23等あるいは複合元素例えばMgO・Al23等が利
用できる。また複数の酸化物を混合してもよい。
【0024】保護材料のdは0.5〜10μmのものを
使用する。0.5μmより小さいと溶融状態のガラスと
反応する量が多くなり、特性上好ましくない。10μm
より大きいと誘電体表面の凹凸が大きくなること、微細
なパターニングおよび薄い膜形成が困難となるので好ま
しくない。
【0025】上記保護材料とガラスの不必要な反応を避
けるため、ガラスの軟化点は保護材料の融点より低いも
のを選択する。1000℃以上の差があれば、保護材料
の溶解量は僅かである。もちろん、保護層形成時にパネ
ル基板を変形しない軟化点であることも必要である。ま
た、保護層および誘電体層の熱膨張係数は固着される基
体材料に近似して設計される。ガラスの選択範囲は広い
ため、以上のような特性のガラスを容易に選ぶことがで
き、B23−ZnO、SiO2−B23−PbO系等多
くのものが例示できる。
【0026】ガラスのdは0.5〜10μmである。
0.5μmより小さいとガラスを溶融した場合、保護層
中の気泡を除きにくく、この泡はPDPの特性を劣化さ
せる。10μmより大きいと凹凸ができ易く薄い膜が形
成できない。
【0027】保護材料とガラスの比率は保護材料で15
〜60vol%である。15vol%より小さいと低電
圧駆動できず、保護特性も充分でない、粒径が小さい保
護材料では特にそうである。60vol%より大きいと
緻密で平滑な膜が形成できない。
【0028】保護層の特性評価は、主に放電維持電圧V
sと動作マージンVmで表すことができる。Vsは、放
電開始電圧Vf以上で生起した放電を、電圧を徐々に低
下させて放電が消滅する直前の電圧で小さいほどよい。
このVsとVfは各表示セルでばらつくが、この間に駆
動電圧が設定される。従って、最小のVfと最大のVs
の差Vmが正でなければならない。Vmは均一度の指標
であり、許容公差を表している。つまりVmは大きいほ
ど製造が容易である。
【0029】さて、Vsは放電ガスの種類や圧力、電極
間距離等で変化するが、他の条件を一定とすると放電面
の保護層で変化する。この比較実験の結果を図2に示
す。なお、以下の各図でA点で示すものは従来の薄膜技
術で形成したものである。
【0030】図2の横軸は、保護層形成に用いた誘電体
インクのガラスと保護材料の内、保護材料のvol%を
表す。保護材料およびそのd/Dを一定(12)とし、
ガラスは同一のものを使用している。保護材料のdを変
化させた曲線から分かるように、Vsには極小値があ
り、dあるいは保護材料比率が大きくなると共に小さく
なっている。一般に保護材料が増えると共にVsは小さ
くなるが、多すぎると保護層に亀裂や空隙が発生して特
性が劣化するからである。
【0031】dが0.5μmより小さいと極小値が不明
瞭となっているが、これは保護材料がガラスに多く溶解
すること、および少ない量で泡を巻き込んだり空隙を発
生させるためである。dが10μmより大きいとVsの
変化量は少なくなっている。
【0032】以上のような傾向は、Dが異なる粉体につ
いても同様であり、図2からVsが最小となるように保
護層を設計するのが好ましいことが分かる。
【0033】次にVmと保護層の表面粗さの関係を図3
に示す。Vmは表示セルの数が多いほど、また面積が小
さいほど少なくなるが、特に面積に敏感である。図3か
らRMAXが大きくなるとVmは小さくなることが分か
る。また、セル面積Sが小さくなるほどVmがRMAX
ともに減少する度合が早くなる。高精細なPDPでは面
積0.2mm2以下のセルが有用であり、RMAXが1.5
μm以下が好ましく、さらに好ましくは0.8μm以下
である。
【0034】前述のように、ガラスと保護材料の混合で
形成される保護層では、Vsが最小となる組成が好まし
い。このような組成近傍で面粗さを測定すると、RMAX
は用いる保護材料のdに比例することが判明した。通
常、粉砕法で得られる最も安価な粉体ではd/Dが10
以上である。図2で用いたd/D=12の粉体では、お
よそRMAX=1/4dμmの関係が得られる。つまりd
が小さいものほどVmはよいが、これはVsからは悪い
方向となる。
【0035】ところで面粗さは粉体の粒径分布および形
状にも関係し、これが本発明の骨子である。分布および
形状を規定するものとして、本発明ではd/Dを用い、
その値が7以下を採用する。この値が小さいほど、粉体
形状は球形に近く粒径分布はシャープとなる。d/Dが
12、7、5の時、各々のVsが最小値となる組成の保
護層面粗さRMAXはおよそ1/4d、1/6d、1/7
dμmであった。つまり、d/Dを小さくすればRMAX
も小さくなり、Vmを大きくできるわけである。
【0036】d/Dを小さくするとVsにもよい効果を
与える。これを示す実験結果を図4に示す。
【0037】この図4は図2と同様であるが、保護材料
粉体のdを2μm一定とし、d/Dを変化させたもので
ある。図4から分かるように、d/Dが小さくなると共
にVsの極小値は小さくなり、同時にそれを与える保護
材料比率が大きくなっている。このような傾向はdが変
わっても同様である。
【0038】上述のようにd/Dを小さくすれば、Vs
およびVm特性を同時に改善できることが分かる。d/
Dの最小値は理論的に1であるが、この時、粉体は大き
さがすべて等しい完全な球形である。このような粉体は
高価なものであることは明らかである。従って、現実的
にはd/Dが7以下の粉体を選択する。
【0039】本発明における粒径範囲でd/Dが7以下
の粉体は、前述のように粉砕法では得られない。しか
し、次のような方法で量産できる。
【0040】(1)液体状の原料を噴霧する方法。 a)保護材料を高温で溶融し噴霧する。 b)微細な保護材料を液体(例えば水)に分散し、噴霧
して顆粒を形成した後加熱して焼結する。この時、液体
に樹脂等の粘結材料を添加して、顆粒を安定化するのが
一般的に行われる。また、材料を粘結性があるゾル状態
で使用してもよい。
【0041】(2)d/Dが大きい粉体を溶解処理す
る。d/Dが大きい粉体は一般に角張っている。これを
溶解処理すると、溶解性が高い鋭角部分は早く溶解され
るので丸くなる。処理液としては酸、アルカリやガラス
等が例示される。
【0042】(3)結晶成長を利用する。各種の結晶成
長方法が知られ、これによって得られる粉体は一般に多
面体を形成している。これらのd/Dは一般に7以下の
値である。
【0043】なお、上記保護材料としては、熱処理後、
使用目的の化合物となる形態を選択してもよく、これは
よく用いられる方法である。
【0044】以上の実験結果は、保護材料とガラスの混
練状態、塗布された保護層の状態や焼成スケジュール等
の生産技術的な要素で変化するものであるから厳密なも
のではない。しかし、上記要因を一定にすると得られる
傾向であり、適宜簡単な実験で決めることができる。
【0045】本発明の好ましい実施態様および手順を次
にまとめる。 (1)保護材料について: a)d/DはVsおよびVmを向上させるため7以下と
する。小さいほど好ましいが、価格を勘案して決める。
【0046】b)粒径は0.5〜10μmである。Vm
の設計が許容できる範囲で大きなものを選択すると、V
sを低下でき駆動に負担が少なくなると共に、保護材料
比率を大きくできるので保護特性もよい。さらに好まし
くは2〜5μmである。
【0047】(2)ガラスについて: a)保護材料との混合を均一にするにはd/Dが小さい
ものが好ましいが、特性に対する影響は少ないので特に
制限されない。
【0048】b)粒径は0.5〜10μmで、さらに好
ましくは2〜5μmであり、保護材料粉体と同程度のも
のが望ましい。
【0049】(3)保護材料とガラスの混合について: a)混合比率を変えてVsの極小値を求める。実験誤差
もあるから、極小値を与える比率の±10vol%が好
ましい。具体的には保護材料として15〜60vol
%、さらに好ましくは30〜45vol%である。この
時、簡便な厚膜技術を適用してもRMAX1.5μm以下
の保護層が得られる。
【0050】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
【0051】実施例 保護材料として溶融MgOの粉砕粉を塩酸水溶液で処理
し、粉体の一部を溶解させたものを使用した。この粉体
のd/Dは6、dは4μmであった。また、ガラスとし
て軟化点490℃でSiO2−B23−Al23−Ba
O−PbO系のものを用いた。このガラスの平均粒径d
は約4μmである。保護材料とガラスの比率を変えPD
PのVsを測定したところ、保護材料45vol%で最
小値を示し165Vであった。従って、誘電体組成物と
してこの比率を用いた。
【0052】保護材料およびガラスの粉体合計100重
量部を、10wt%のエチルセルロ−スをブチルカルビ
トールアセテートに溶解した液体ベヒクル45重量部と
共に混練して、誘電体組成物を調製した。図1に示した
PDPを作成し、この保護層を上記誘電体組成物で形成
した。焼成は560℃で厚み8μmである。全体の誘電
体厚みは50μmとした。PDPのセル形状は長方形で
ピッチは縦0.66mm、横0.22mmでセル面積は
約0.1mm2である。セル数は縦640、横1920
であった。形成方法等は一般的なものを採用した。完成
したPDPのVmは30Vが得られ、保護層のRMAX
0.6μmであった。
【0053】比較例 保護材料として溶融MgOの粉砕粉をそのまま用いた。
この粉体のd/Dは11、dは8μmであった。また、
ガラスは実施例と同様のものを用いた。保護材料とガラ
スの比率を変えPDPのVsを測定したところ、保護材
料30vol%で最小値を示し180Vであった。従っ
て、誘電体組成物としてこの比率を採用した。
【0054】この保護材料とガラスを用い、実施例と全
く同様の方法によってPDPを作成した。完成したPD
PのVmは5Vが得られ、保護層RMAXは2μmであっ
た。
【0055】上記実施例および比較例から分かるよう
に、本発明の誘電体組成物を用いると特性のよいPDP
が得られる。
【0056】
【発明の効果】以上の説明から、本発明では次のような
効果が奏せられる。 (1)特定の特性を有する材料およびそれらの比率を選
択するだけで、通常の簡単な方法によってPDPに有用
な誘電体組成物が得られる。 (2)上記誘電体組成物を用いれば、簡便な厚膜技術で
特性に優れたPDPの保護層が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 PDPの一例を示す部分模式断面図。
【図2】 放電維持電圧Vsと保護材料比率との関係を
示すグラフ。
【図3】 保護層の表面粗さRMAXと動作マージンVm
との関係を示すグラフ。
【図4】 放電維持電圧Vsと保護材料比率との関係を
示すグラフ。
【符号の説明】
FG:前面ガラス板、BP:背面板、PW:隔壁、S
X、SY:表示放電電極、W:書き込み電極、DL:被
覆誘電体、PH:蛍光体、CL:表示セル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 達政 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者 浅井 秀之 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者 菊地 直哉 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者 中野 竜次 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者 伊藤 雅章 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、
    Y、Thおよびランタニド元素から選ばれる少なくとも
    一種類の元素を含む酸化物結晶で、光透過法で測定され
    る平均粒径d、比表面積から計算される平均粒径Dとし
    た場合、d/Dが7以下で、dが0.5〜10μmの粉
    体15〜60vol%と、該酸化物結晶の融点より軟化
    点が低い酸化物ガラスで、平均粒径dが0.5〜10μ
    mの粉体40〜85vol%との合計100vol%の
    粉体を、液体ベヒクルと共に混練したことを特徴とする
    誘電体組成物。
  2. 【請求項2】 背面板と前面ガラス板とが周囲を封じら
    れて放電ガス容器を構成し、該容器内には表示面積0.
    2mm2以下である複数の表示セルが形成され、各セル
    には誘電体で被覆された放電電極が形成されるプラズマ
    ディスプレイパネルにおいて、該被覆誘電体の少なくと
    も放電が生起される表面は、Be、Mg、Ca、Sr、
    Ba、Sc、Y、Thおよびランタニド元素から選ばれ
    た少なくとも一種類の元素を含む酸化物結晶粉体15〜
    60vol%が、酸化物ガラス中に分散されて保護層を
    形成し、該保護層の表面粗さRMAXが1.5μm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。
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