CN101331576A - 等离子显示面板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子显示面板，具有前面板(22)、与前面板相向配置的背面板(23)、以及排气管(21)。前面板的周围与背面板的周围被密封，以形成放电空间。排气管与背面板相连接，用于将放电空间并向所述放电空间密封入放电气体。排气管由无铅玻璃形成，并且壁厚对排气管外径的比率大于等于0.2。

Description

等离子显示面板及其制造方法

技术领域

本发明涉及作为大型电视机或公共显示器等所用的平板型显示装置的等离子显示面板(以下简称为：PDP)及其制造方法。进一步涉及，将设于PDP的放电空间排气并且导入放电气体的排气管以及具有该排气管的PDP的制造方法。

背景技术

由于PDP可以实现高清晰化和大屏幕化，产品化开始进军65英寸级的电视机和大型公共显示装置等，超过100英寸的产品也得以实现。

PDP基本上由前面板和背面板构成。前面板由玻璃基板、显示电极、电介质层和保护层构成。玻璃基板中使用通过浮法工艺制造的硼硅酸钠系玻璃。显示电极由形成于玻璃基板的一个表面上的条状的透明电极和金属汇流电极构成。电介质层覆盖显示电极且起到电容器作用。保护层例如由氧化镁(MgO)构成，形成于电介质层上。

另一方面，背面板由玻璃基板、寻址电极(或者数据电极)、电介质基层、障壁以及荧光体层构成。玻璃基板上设置有用于排气及导入放电气体的细孔。寻址电极以条状形成于该玻璃基板的一个表面上。电介质基层覆盖寻址电极。障壁形成在电介质基层上。分别发出红光、绿光和蓝光的荧光体层形成于各障壁之间。

前面板和背面板被配置为电极形成面一侧相对，且其周围通过密封材料而密封。而且，背面板的玻璃基板上设有排气口，用于排气及导入放电气体的排气管(或者喷管)通过密封材料而被密封于此排气口。排气管用于，通过细孔将由障壁划分的放电空间排气，并向排气后的放电空间导入放电气体。通过在排气管的适当部分进行局部的加热熔融(tipping off)，将排气管内的空间气密密封。在完成的PDP中，如果有选择地向显示电极施加视频信号电压，放电空间内就发生放电，由该放电产生的紫外线激发各色荧光体层发出红色、绿色和蓝色的光。这样，PDP显示出彩色图像。

由前面板、背面板以及障壁形成的放电空间内被排气，并被导入放电气体。但是，因为障壁的高度极小，排气以及导入气体时的传导能力极小。因此，优选的是，使排气管内径尽可能的大。

电介质层或密封材料中，通常使用以氧化铅为主要成分的低融点玻璃。而且，近几年也揭示了，从环境问题考虑，使用不含铅成分的，称为“无铅”或“少铅”的无铅系材料(例如参考专利文献1、2、3等)。且，现有的排气管虽然使用软化点相对较低，密封操作性好的含铅的硼硅酸系玻璃，但是，从环境角度考虑，正向使用硼硅酸系的无铅玻璃的方向发展。

将PDP的排气管气密密封时，利用的是使用固定燃气燃烧器或电加热器等的局部加热密封法。此局部加热密封法，广泛用于从电灯泡、荧光灯、以及CRT开始的灯产品的制造。局部加热密封法中，用固定燃气燃烧器或电加热器等对固定的排气管的预定闭合密封部进行局部地加热、熔融、熔断(例如，参考专利文献4等)。如上述，含铅的相对低融点的玻璃管使用于PDP的排气管时，如果使用粗排气管，通常用电热密封进行密封。如果使用细排气管，通常用固定燃气燃烧器进行密封。

图5A～图5C是说明现有的PDP的排气管的密封工序的剖面图。首先，如图5A所示，通过排气管71，一边将面板内排气，一边用燃气燃烧器72的火焰73对排气管71的预定密封部70进行加热。预定密封部70在排气过程中被加热软化，设于排气头75的弹簧等的弹性部74引起的箭头C方向的力以及排气管71内的负压，使预定密封部70变细并延伸。之后，如图5B所示，在预定密封部70的软化的玻璃壁熔融，在表面张力的作用下，玻璃壁之间在接合部76融合。于是，如图5C所示，C方向的力进一步作用，在接合部76将排气管71切断，形成密封部77，完成排气管71的密封。

此时，变细时的负压以及融合时的表面张力，并不是相对排气管71的管轴而轴对称地发挥作用。因此，发生部分变形，密封部77的壁厚容易不均匀。例如，如图5D所示，有时产生一部分的壁厚极薄的凹部79，反之，有时产生极厚的并且偏向一方的壁厚的积厚部78。这样，就可能形成在轴对称性被破坏的状态下熔断的密封部77。如果密封部77是以这样偏向一方的壁厚形成的，容易残留变形。如果有变形残留，后续的制造工艺或产品安装过程中，有时发生泄漏，有时发生由于密封部77的壁厚较薄部分发生龟裂而发生的破损。

但是，排气管71由含铅的相对软质玻璃构成的情况下，无论管径，上述问题都不会发生，密封可靠性不成为大问题。另一方面，使用不含铅的硼硅酸系玻璃的排气管，用燃气燃烧器72进行密封操作的情况下，产生上述积厚部78或薄的凹部79，破坏了良好的密封。并且，由于变形的发生，密封部77或其附近发生龟裂，引起缩短产品寿命等的可靠性降低。

因为不含铅的硼硅酸系的玻璃的软化点高，局部加热密封时，较多使用利用电加热器加热的电热密封。电热密封具有能够比较正确地控制加热温度，量产时安装容易从而易于实现自动化的优点。然而，与使用燃气燃烧器72的方法相比，作为加热部的电加热器变大。并且，加热冷却所需时间变长，不易缩短单品制造时间(production tact time)。

专利文献1：特开2002-053342号公报

专利文献2：特开平09-050769号公报

专利文献3：特开2003-095697号公报

专利文献4：特开2001-351528号公报

发明内容

本发明提供，利用燃气燃烧器，对热膨胀率小、不含铅的硬质玻璃的排气管进行密封操作时，不会发生伴随着龟裂或泄漏等密封问题的可靠性降低的PDP。

本发明的PDP中，前面板和背面板相向配置。两者周围被密封以形成放电空间。并且，设有将放电空间排气并且向放电空间密封入放电气体的排气管。此排气管由无铅玻璃形成，并且排气管的壁厚对排气管的外径的比率大于等于0.2。

利用这样的结构，能够均匀形成排气管的密封部的玻璃壁厚，形成密封部中没有热变形引起的残留应力的牢固的密封部。因此，能够实现不发生泄漏或密封部的龟裂的高可靠性的PDP。并且，因为使用不含铅的硼硅酸系的玻璃构成的排气管，能够实现PDP完全无铅化，消除对环境的不良影响。并且，利用燃气燃烧器进行密封，不需大型化，密封部的加热冷却所需时间缩短，能够减少密封工艺的工时。

附图说明

图1是表示本发明实施方式PDP的构造的局部放大立体分解图。

图2A是表示本发明实施方式PDP的前面板和背面板处于密封接合状态的平面图。

图2B是沿图2A中A-A线的剖面图。

图3A是表示排气头安装到本发明实施方式PDP的排气管的状态的剖面图。

图3B是沿图3A中B-B线的剖面图。

图4A是说明本发明实施方式PDP的排气管密封工序的剖面图。

图4B是说明在图4A之后的PDP的排气管密封工序剖面图。

图4C是说明在图4B之后的PDP的排气管密封工序的剖面图。

图5A是说明现有PDP的排气管密封工序的剖面图。

图5B是说明在图5A之后的排气管密封工序的剖面图。

图5C是说明在图5B之后的排气管密封工序的剖面图。

图5D是图5C中排气管的密封部的放大剖面图。

附图标记说明

1前玻璃基板

2扫描电极

2A、3A透明电极

2B、3B辅助电极(金属汇流电极)

3维持电极

4显示电极

5遮光层

6电介质层

7保护层

8背玻璃基板

9电介质基层

10数据电极(寻址电极)

11障壁

12R、12G、12B荧光体层

14放电空间(放电单元)

20PDP(等离子显示面板)

21排气管(喷管)

21A预定密封部

21B缩小部

21C熔接部

21D密封部

21E、21F端部

22前面板

23背面板

30排气孔

31、32密封材料

41排气头

42施加部

43燃气燃烧器

44火焰

70预定密封部

71排气管

72燃气燃烧器

73火焰

74弹性部

75排气头

76接合部

77密封部

78积厚部

79凹部

具体实施方式

图1是表示本发明实施方式中的等离子显示面板(PDP)的部分放大的立体分解图。图2A和图2B是表示图1所示PDP的前面板和背面板处于密封接合状态的平面图和剖面图。

PDP 20具有前面板22、背面板23、以及排气管21。将前面板22和背面板23相向配置。前面板22周围和背面板23周围被密封着，前面板22、背面板23以及由形成在背面板23上的障壁11形成了放电空间14。在将放电空间14排气，并向放电空间14导入放电气体时，用到排气管21。

前面板22上，透明的前玻璃基板1上顺序形成有成对的条状的显示用的扫描电极2和用于输入放电的维持信号的维持电极3。显示电极4由扫描电极2和维持电极3构成，并形成多对。扫描电极2和维持电极3，分别由铟锡氧化物等构成的透明电极2A、3A与银等导体构成的辅助电极(或者，金属汇流电极)2B、3B所构成。维持电极3和扫描电极2组之间根据需要形成有黑条阵列的遮光层5，以提高显示面的对比度。由低融点玻璃构成的电介质层6形成为覆盖显示电极4。电介质层6上形成有由MgO构成的保护层7。这样构成了前面板22。

在与前玻璃基板1相向配置的背玻璃基板8上，用于输入显示数据信号的多根数据电极(或者，寻址电极)10形成为条状。数据电极10上覆盖有电介质基层9。电介质基层9上配置有多根与数据电极10平行的条状障壁11。在障壁11间的侧面以及电介质基层9的表面上形成发红光的荧光体层12R、发绿光的荧光体层12G、以及发蓝光的荧光体层12B，从而形成了背面板23。荧光体层12R、12G、12B分别顺序地形成在各个由障壁11划分的多个放电空间(或者，放电单元)14中。背面板23就是这样构成的。

前面板22和背面板23夹着微小的放电空间14相向配置，以使显示电极4与数据电极10垂直。将前面板22周围与背面板23周围密封，以规定的压力排气成真空后，以规定压力向放电空间14填充放电气体氖气(Ne)、氙气(Xe)等的混合稀有气体。然后，对维持电极3、扫描电极2、数据电极10施加规定信号的电压脉冲，以此使被封入的稀有气体内产生放电发出紫外线。该紫外线激励荧光体层12B、12G、12R发出可见光。这样，PDP 20显示出信息。

接着简单说明PDP的制造方法。首先，在前玻璃基板1上形成分别构成扫描电极2、维持电极3的透明电极2A、3A。然后，形成辅助电极2B、3B和遮光层5。接下来，用丝网印刷法等形成规定厚度的电介质层6，以覆盖透明电极2A、3A、辅助电极2B、3B以及遮光层5。之后，通过真空蒸镀法等的成膜处理，在电介质层6上形成规定厚度的保护层7，制成前面板22。

另一方面，在背玻璃基板8上用丝网印刷法、光刻法等形成条状数据电极10。然后，用丝网印刷法等以覆盖数据电极10的方式形成电介质基层9。接着，用丝网印刷法、覆膜(die-coating)法、光刻法等，形成例如条状的障壁11。而且，在相邻障壁11间的凹槽中形成荧光体层12R、12G、12B，制成背面板23。

其次，如图2A、图2B所示，用密封材料31将前面板22的周围和背面板23的周围密封。此时，以显示电极4与寻址电极10分别垂直的方式使前面板22与背面板23相向配置。在背面板23的规定位置预先设有排气孔30。之后，以覆盖排气孔30的方式用密封材料32将排气管21密封起来。密封材料32用在排气管21的加宽的端部的周围。密封材料31、32例如由低融点玻璃料构成。

接下来，通过排气管21将放电空间14排气成为高真空(例如，1.1×10^-4Pa)。之后，以规定压力(例如，Ne-Xe混合气体的情况下，5.3×10⁴Pa～8.0×10⁴Pa的压力)从排气管21密封入包含氖气或氙气等的放电气体。然后，将排气管21密封并切断。这样，完成PDP 20。

接下来，参照图3A～图4C说明将排气管21密封的工序。图3A是表示将排气头安装到本发明实施方式的PDP的排气管的状态的剖面图；图3B是沿着图3A中B-B线的剖面图；图4A～图4C是说明将本发明实施方式的PDP的排气管密封的工序的剖面图。

将排气管21密封时，利用的是使用固定燃气燃烧器或者电加热器等的局部加热密封法。局部加热密封法中，如图3A所示固定的排气管21的预定密封部21A依次被执行加热、熔融、熔断的工序。使用电加热器的电热密封，具有能够比较正确地控制加热温度，量产时安装容易从而易于实现自动化的优点。但是，与使用固定燃气燃烧器的方法相比，作为加热部的电加热器较大，并且加热冷却所需时间较长，不易缩短单品制造时间。因此，本发明实施方式中，用固定的燃气燃烧器43来密封排气管21。

如图3A、图3B所示，排气管21被配置成覆盖设于背面板23的规定位置的排气孔30。排气管21的端部21E具有加宽的漏斗状的形状，其另一端部21F形成为外径约为5.0mm的直管状。排气管21不含铅成分，由热导率比较小的硼硅酸盐玻璃构成。此玻璃并非完全不含铅，如果分析，能检测出PPM级的极微量的铅。然而，欧洲EC-RoHS指令的规定中，只要是1000PPM以下的铅，可以视为不含铅。据此，本发明实施方式中，用“不含铅”、“非铅”或者“无铅”来表示具有这样组成的玻璃。

首先，将已密封的PDP 20配置到面板固定台(未图示)，使得位于安装到排气装置(未图示)一侧的排气管21的直管状端部21F向下。然后，将排气装置的排气头41安装到端部21F，在规定温度的炉内，将PDP20内部排气后，密封入放电气体。其后，配置固定的燃气燃烧器43，其用于对预定密封部21A外周进行加热。排气头41具有施加部42，施加部42包含对排气管21施加向下，即图3A中箭头C所示方向的力的弹簧等。燃气燃烧器43优选的是，形成如图3B所示在与排气管21垂直的平面内形成多处水平的火焰44的结构。

用火焰44将排气管21的预定密封部21A的外周加热到规定温度时，图4A所示排气管21软化。这样，与图1所示放电空间14连通的排气管21内部进入减压状态，由施加部42的力将预定密封部21A的上下部分拉长。由此，形成缩小部21B。而且，如果用火焰44对缩小部21B继续加热，如图4B所示，排气管21内部的表面相接触，形成熔接部21C，玻璃成为均匀的熔融状态。此时，燃气燃烧器43的火力加强，使向C方向的施加部42的力减小，熔接部21C的玻璃粘性下降。接着，如果增加施加部42的力，熔接部21C拉长变细，最后被切断。因此，如图4C所示，形成端部有曲面且玻璃厚度大致相同的密封部21D，完成排气管21的密封。

如图4C所示，形成端部有曲面且玻璃的厚度大致相同的密封部21D，是因为下述理由。即，排气管21的厚度并不是极薄，熔接部21C有足够的长度。所以在切断时，在火力增强的燃气燃烧器43的火焰44的热力下，拉长并变细的密封部21D的玻璃立即凝结。此低粘性的熔融的玻璃的体积和熔融部分的表面张力有利于形成密封部21D。换言之，因为排气管21的厚度并不是极薄，熔接部21C有足够的长度，所以密封部21D的熔融的玻璃，具有合适的体积，与排气管21内的负压无关，不会被吸入。可以认为，与利用电加热器进行密封一样，利用密封部21D的充分的热容来控制冷却过程。因此，端部有曲面且玻璃的厚度大致一样的密封部21D，形成为图4C所示那样。此方法中，虽然与现有的利用燃气燃烧器的密封方法相比需要更长的时间，但是，对燃气燃烧器43的火力控制或者施加部42的力的控制很容易实现，所以时间不是大问题。

然而，用上述方法对不含铅的硼硅酸系的玻璃制得的排气管21进行密封，并不是所有密封部21D都会像图4C所示形状。实际抽样观察一些样品，有可能形成为如图4C所示的密封部21D，也可能形成为如图5D所示的密封部77。图4C所示密封部21D中，玻璃具有壁厚大致均匀的曲面形状。图5D所示密封部77具有积厚部78或薄的凹部79。

对这些PDP 20进行冷热反复试验，没有发现形成了密封部21D的PDP中有何问题，在形成了密封部77的PDP中，常常发生泄漏缺陷或龟裂引起的破损。这表明，密封部21D中变形小，但是密封部77中却残留了由残留应力引起的变形。

因此，对用上述方法将排气管21密封起来的PDP 20的排气管21的壁厚与外径的检测数据进行仔细分析，就可以通过排气管21的壁厚来区分合格品和不合格品。公称外径5.0mm的排气管21的壁厚分布在从0.9mm到1.4mm的范围内。壁厚为1.0mm以上(内径在3.0mm以下)时，形成密封部21D，进行冷热反复试验也不会发生异常。但是，壁厚不足1.0mm(内径超过3.0mm)时，形成图5D所示密封部77，这时，在冷热反复试验中，发生有泄漏等的缺陷的产品。

因此，准备八种不同的无铅的硼硅酸盐玻璃的排气管，其公称外径是5.0mm，壁厚分别是0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm，制作按照上述工序将排气管密封的PDP样品。对这些样品的密封部进行外观检查并实施冷热反复试验。使用壁厚为1.0mm以上的六种排气管的密封部的形状，全部如图4C所示，以玻璃壁厚大致一致，有曲面的形状被密封起来，即使在温冷热反复试验中没有任何问题。另一方面，在使用壁厚不足1.0mm的0.8mm、0.9mm这两种排气管的PDP中，排气管的壁厚越薄，具有图5D所示不均匀壁厚的密封部77的样品越多。而且，随着壁厚越来越薄，温冷热反复试验中泄漏或龟裂等的缺陷越来越多。

根据上述结果，如果使用不含铅的硼硅酸盐玻璃的公称外径为5.0mm的排气管，利用燃气燃烧器，以上述方法进行密封，那么排气管的壁厚优选在1.0m以上。如果使用这样大小的排气管，密封部形成为均匀且有曲面的形状，不会发生密封部的泄漏或龟裂等缺陷。

但是，公称外径为5.0mm的排气管中，如果壁厚超过1.5mm，排气管的内径会不足2.0mm，排气孔30的直径比2.0mm还小。这样的大小关系，排气的传导能力降低，排气时间变长。因此，排气管21的壁厚最好设定为，排气管21的内径不比排气孔30的直径小。

接下来说明，使用具有不同于5.0mm的公称外径并且由无铅的硼硅酸盐玻璃构成的排气管，以上述方法进行密封的情况。

准备的排气管的公称外径有3.5mm、4.0mm、6.0mm、7.0mm这四种。制作使用这些排气管并按照上述工序将排气管密封的样品，对密封部进行外观检查并实施冷热反复试验。如上述，在公称外径5.0mm的排气管的情况下，如果使用壁厚在1.0mm以上的排气管，如图4C所示，密封部以玻璃的壁厚大致均匀且有曲面的形状被密封。而且，在温冷热反复试验中不会发生泄漏或龟裂等的密封部的缺陷。与之相同，即使是公称外径不为5.0mm的上述四种排气管，也发现玻璃管具有作为各自边界的壁厚。

换言之，根据各排气管的壁厚的测定值，公称外径3.5mm的排气管的边界值是壁厚0.7mm、公称外径4.0mm的排气管的边界值是壁厚0.8mm、公称外径6.0mm的排气管的边界值是壁厚1.2mm、公称外径7.0mm的排气管的边界值是壁厚为1.4mm。根据此结果发现，壁厚对排气管外径的比率是0.2，无论公称外径值，这都是一定值。因此，不论排气管外径与壁厚各自的数值，只要排气管壁厚对排气管外径之比是0.2以上就可以。如果考虑到排气的传导能力，排气管的壁厚优选地被设定为，排气管的内径不小于与排气管相连接的排气孔的直径。

如上所述，本发明实施方式的PDP中，壁厚对由无铅的硼硅酸盐玻璃构成的排气管的外径的比率规定为0.2。这样，因为壁厚设定得较厚，所以即使用固定燃气燃烧器进行密封，密封部的玻璃壁厚也能够很均匀。因此，能够形成没有热变形引起的残留应力的牢固的密封部，能够实现密封部不发生泄漏或龟裂的可靠性高的PDP。并且，因为使用的是由无铅的硼硅酸盐玻璃构成的排气管，可能实现完全无铅的PDP，从而消除对环境的负担。而且，因为可以用燃气燃烧器进行密封，所以不像电热密封那样增大装置，能够缩短密封部加热冷却所需时间，减少密封工时。因此，PDP的制造成本降低，从而能够提供便宜的PDP。

如上述，本发明的PDP及其制造方法中，对于无铅的热膨胀率小的硬质硼硅酸盐玻璃构成的排气管，用燃气燃烧器进行密封。即使这样，也不会发生伴随着龟裂或泄漏这样的密封部的问题而产生的可靠性下降。并且，能够制造出单品制造时间缩短、工时减少、质优价廉的PDP。只要使用无铅的硼硅酸盐玻璃作为排气管21，就能取得同样的效果。特别是，无铅玻璃中，硼硅酸盐玻璃的温度粘性曲线接近于含铅的玻璃材料的温度粘性变化曲线。因此，燃气燃烧器等的条件，可以与使用含铅的玻璃材料的情况一样。

工业利用可能性

本发明中，壁厚对无铅玻璃构成的排气管的外径的比率规定为0.2，壁厚设定得较厚。因此，即使利用固定燃气燃烧器进行密封，密封部的玻璃壁厚度也能形成得均匀，不发生密封部的泄漏或龟裂等缺陷。由此，制造可靠性高、环境友好的PDP的结构和制造方法，适于大画面的显示设备等。

Claims (4)

1、一种等离子显示面板，包括：

前面板；

背面板，其与所述前面板相向配置，所述前面板的周围和所述背面板的周围被密封，从而所述背面板与所述前面板共同形成放电空间；

排气管，其与所述背面板相连接，用于将所述放电空间排气并向所述放电空间封入放电气体，

其中，

所述排气管由无铅玻璃形成，并且，所述排气管的壁厚对所述排气管的外径的比率大于等于0.2。

2、根据权利要求1所述的等离子显示面板，其中，

所述排气管是由无铅的硼硅酸盐玻璃形成。

3、一种等离子显示面板的制造方法，包括：

通过排气管将放电空间排气的步骤，所述放电空间是通过前面板与背面板相向配置并且所述前面板的周围与所述背面板的周围被密封，从而由所述前面板与所述背面板共同形成，所述排气管与背面板相连接；

向所述放电空间封入放电气体的步骤；

利用燃气燃烧器将所述排气管密封的步骤，

其中，

所述排气管的壁厚对所述排气管的外径的比率大于等于0.2，所述排气管用无铅玻璃形成。

4、根据权利要求3所述的等离子显示面板的制造方法，其中，

所述排气管用无铅的硼硅酸盐玻璃形成。

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