JP2004071455A

JP2004071455A - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2004071455A
Application number: JP2002231404A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Sumita; 住田　圭介; ▲芦▼田　英樹; Hideki Ashida; Daisuke Adachi; 足立　大輔; Hiroyasu Tsuji; 辻　弘恭
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】ガラス基板上に銀を含む材料で電極を形成する場合のガラス基板の着色を防止し、高輝度で高品質のプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】プラズマディスプレイパネルは、ガラス基板２０と、そのガラス基板２０の表面上に形成された銀を含むバス電極１７とを有し、ガラス基板２０のバス電極１７が形成された表面に、銀よりもイオン半径の大きい元素を含む表面層２１を有する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自発光型のプラズマディスプレイパネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマディスプレイパネルは、図６に示すように、前面パネル１と背面パネル２とを対向配置して構成され、前面パネル１と背面パネル２との間に放電空間３が形成されており、放電空間３にはネオン（Ｎｅ）を主体とする希ガスが封入されている。
【０００３】
前面パネル１は、ガラス製の前面基板４上に、対をなして平行配置された走査電極５と維持電極６とからなる表示電極７を複数形成し、表示電極７を覆うように誘電体層８を形成し、さらに誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を形成した構成である。なお、隣り合う表示電極７の間には、表示面のコントラストを高めるために遮光層であるブラックマトリクス１０が必要に応じて形成される。
【０００４】
背面パネル２は、ガラス製の背面基板１１上に、複数のアドレス電極１２を表示電極７と交差する方向に形成し、アドレス電極１２を覆うように下地誘電体層１３を設け、さらにアドレス電極１２と平行な隔壁１４を下地誘電体層１３上のアドレス電極１２間の位置に形成し、隔壁１４間の下地誘電体層１３上に赤色、青色および緑色に発光する蛍光体層１５を設けた構成である。
【０００５】
そして、表示電極７とアドレス電極１２との交差部に放電セルが形成され、各色に発光する蛍光体層１５が形成された３つの隣り合う放電セルによって１画素が構成される。走査電極５、維持電極６およびアドレス電極１２それぞれに所定の電圧を印加することによりパネル内の希ガスが励起されて紫外線を放出し、その紫外線により蛍光体層１５が発光することで画像表示が行われる。
【０００６】
図７は、前面基板４上に形成される走査電極５および維持電極６の詳細な構造を示す断面図である。走査電極５および維持電極６は、それぞれ、前面基板４上に形成された透明電極１６と、その透明電極１６上に形成されたバス電極１７とから構成されている。透明電極１６はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化錫等からなり、前面基板４上にスパッタ法等の薄膜工法を用いて形成される。また、バス電極１７は、透明電極１６上に、例えば金属材料を含むペーストを所定のパターン形状に形成した後、透明電極１６上に固着させるため焼成することにより形成される。このバス電極１７の材料としては、電気抵抗が低い上に大気焼成が可能な銀（Ａｇ）が好適に用いられる。銅やアルミニウムも銀と同様に電気抵抗が低い材料ではあるが、大気焼成を行うと酸化して抵抗値が増大してしまうので、銅やアルミニウムを使用することは困難である。
【０００７】
また、前面基板４または背面基板１１に用いられるガラス基板として、溶融した錫（Ｓｎ）上に、溶融したガラス材料を流して成形するフロート法と呼ばれる方法により作製されたフロートガラスが好適に用いられる。これは、プラズマディスプレイパネルに用いるガラス基板のように大面積を必要とするガラス基板を製造する場合、フロート法が寸法精度や平坦度を確保できる最も好適な基板の製造方法だからである。フロート法は大型基板の製造に最も適した製造方法ではあるが、溶融したＳｎ上で形成するために、ガラス基板へのＳｎの付着は避けられない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フロート法で製造されたガラス基板上に銀を含む電極を形成し焼成した場合、ガラス基板が黄色に着色することが知られている。このようにガラス基板が黄色に着色する現象は、特開平１１−２４６２３８号公報や特開平１０−２５５６６９号公報に記載されているように、フロート法で製造されたガラス基板上に存在する還元剤の錫（Ｓｎ）と銀イオンとの酸化還元反応により銀コロイドが生成され、銀コロイドによって波長が３６０〜４００ｎｍ付近の光が吸収されることに起因すると考えられている。
【０００９】
すなわち、フロート法で製造されたガラス基板は、成形過程で水素および窒素を主成分とする還元雰囲気にさらされるため、ガラス基板の表面に厚さ数μｍの還元層が生成し、この還元層には溶融錫（Ｓｎ）由来の２価の錫イオン（Ｓｎ^２＋）が存在する。また、銀（Ａｇ）のバス電極１７を形成する際の焼成工程において、銀がイオン化して銀イオン（Ａｇ^＋）となる。この銀イオンは拡散してガラス基板の表面にいたり、ガラス基板中に含まれかつ銀イオンよりイオン半径の小さいイオン、例えばナトリウムイオン（Ｎａ^＋）等との間でイオン交換が生じ、ガラス基板中に銀イオンが侵入する。ガラス基板中に侵入した銀イオンは、ガラス基板中、特にガラス基板表面近傍に存在する２価のＳｎと酸化還元反応を起こす。その結果、銀イオンは銀に還元され、逆に２価の錫は４価の錫に酸化される。還元された銀は、銀同士で凝集を起こし、その粒径が３６０〜４００ｎｍ付近まで成長すると同じ３６０〜４００ｎｍ付近の波長である青色の光を吸収するようになり、補色である黄色が発色し、着色が観測されるものである。
【００１０】
ガラス基板がこのように黄色に着色した場合、プラズマディスプレイのような表示デバイスにとっては致命的な欠陥となる。すなわち、ガラス基板の着色により発光色度が変化し、その結果画像表示の輝度の低下を引き起こすからである。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上に銀を含む材料で電極を形成する場合のガラス基板の着色を防止し、高輝度で高品質のプラズマディスプレイパネルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイパネルは、ガラス基板と、そのガラス基板の表面上に形成された銀を含む電極とを有し、前記ガラス基板の前記電極が形成された表面に、銀よりもイオン半径の大きい元素を含む層を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図１〜図５の図面を用いて説明する。本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルは、前面基板または背面基板に使用するガラス基板を除いて図６、図７に示した従来のものと同様な構成であり、図１〜図５において、図６、図７に示す部分と同一部分については同一番号を付している。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板の断面図である。
【００１５】
フロート法で成形したシリコン（Ｓｉ）酸化物、アルミニウム（Ａｌ）酸化物およびナトリウム（Ｎａ）酸化物を主成分とするガラス基板２０の表面から所定の深さ（例えば１０μｍ）までの領域において、銀よりもイオン半径の大きい元素を含む表面層２１を設けている。ここでは、ガラス基板２０を構成する陽イオン元素を、銀よりもイオン半径の大きい元素に置換することにより表面層２１を設けている。したがって表面層２１においては、ナトリウム（Ｎａ）等のようなイオン結合した陽イオン元素が銀よりもイオン半径の大きい元素に置換されているため、表面層２１はガラス基板２０を構成するＮａ酸化物等をほとんど含まない層となっている。銀よりもイオン半径の大きい元素としては、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）またはセシウム（Ｃｓ）を使用することができ、これらの元素から少なくとも１つを選択して使用すればよい。
【００１６】
このようなガラス基板の製造方法について、銀よりもイオン半径の大きい元素としてバリウムを例にとって説明する。
【００１７】
図２に示すように、処理槽２２に硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ_３）_２）溶融塩を入れて６００℃に加熱し、その中に、フロート法で成形したガラス基板２３を搬送手段２４で支持しながら所定時間浸漬する浸漬処理を行う。このような浸漬処理を行うことにより、ガラス基板２３の表面層を陽イオン元素がバリウムに置換された層とすることができる。例えば、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み３ｍｍのガラス基板を硝酸バリウム溶融塩中に１２時間浸漬させることにより、ガラス基板の表面に厚みが約１０μｍの表面層２１を形成することができる。なお、浸漬処理を行う時間を適宜設定することにより表面層２１の厚みを変えることができる。
【００１８】
なお、ガラス基板に上述したような表面層２１を設ける方法として、溶融塩への浸漬処理の他に、例えば、所定の温度に加熱したガラス基板を搬送しながらイオン交換を行う材料の高圧蒸気を吹き付ける方法でもよい。
【００１９】
図３は本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの前面パネルの要部を示す断面図であり、背面パネルについては図６に示したものと同様な構成である。図３に示す前面パネル２５と図６に示した背面パネル２とを対向配置して間に放電空間を形成するとともに周囲を封止し、放電空間に例えばネオンとキセノンを混合した放電ガスを封入することによりプラズマディスプレイパネルが構成される。
【００２０】
図３に示すように、前面パネル２５は図１に示したガラス基板２０からなる前面基板２０上に所定の部材を形成して構成されている。すなわち、前面基板２０上に対をなして平行配置された走査電極５と維持電極６とからなる表示電極を複数形成し、この表示電極を覆うように低軟化点ガラスからなる誘電体層８を形成し、さらに誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を形成している。走査電極５および維持電極６は、それぞれ、前面基板２０上に形成された透明電極１６と、その透明電極１６上に形成されたバス電極１７とから構成されている。透明電極１６はＩＴＯや酸化錫等の透明材料によって形成され、バス電極１７は銀によって形成されている。隣り合う表示電極の間には、表示面のコントラストを高めるために遮光層であるブラックマトリクス１０が必要に応じて形成される。
【００２１】
また、前面基板２０は、図１に示したガラス基板２０を用いており、表面から１０μｍの深さまでの表面層２１において、ガラス基板を構成する陽イオン元素を、銀よりもイオン半径の大きいバリウムで置換して構成したガラス基板である。
【００２２】
一方、背面パネル２は、図６に示したものと同じであり、ガラス製の背面基板１１上に、複数のアドレス電極１２を走査電極５および維持電極６と交差する方向に形成し、アドレス電極１２を覆うように低軟化点ガラスからなる下地誘電体層１３を設け、さらにアドレス電極１２と平行な低軟化点ガラスからなる隔壁１４を下地誘電体層１３上のアドレス電極１２間の位置に形成し、隔壁１４間の下地誘電体層１３上には赤色、青色および緑色に発光する蛍光体層１５を設けた構成である。
【００２３】
そして、表示電極７とアドレス電極１２との交差部に放電セルが形成され、各色に発光する蛍光体層１５が形成された３つの隣り合う放電セルによって１画素が構成される。走査電極５、維持電極６およびアドレス電極１２それぞれに所定の電圧を印加することによりパネル内の希ガスが励起されて紫外線を放出し、その紫外線により蛍光体層１５が発光することで画像表示が行われる。
【００２４】
このプラズマディスプレイパネルの構成部材の寸法は、例えば、前面基板２０の一辺の長さが８００〜１５００ｍｍで厚みが１〜３ｍｍである。バス電極１７は、幅が１０〜１５０μｍ、厚みが２〜５μｍである。ブラックマトリクス１０は、幅が８０〜３００μｍ、厚みが２〜７μｍである。また、隔壁１４の高さは８０〜１５０μｍであり、蛍光体層１５の厚みは１０〜４０μｍである。さらに、誘電体層８の厚みは２０〜５０μｍであり、保護層９の厚みは０．３〜０．６μｍ程度である。また、画素ピッチは０．５〜１ｍｍ程度である。
【００２５】
次に、各構成部材の形成方法について説明する。透明電極１６はスパッタ法等で透明電極膜を形成した後、エッチングやリフトオフ法によってパターニングする。バス電極１７およびブラックマトリクス１０については、パターン印刷や感光性材料を用いたフォトリソ法や薄膜形成法により形成される。誘電体層８および蛍光体層１５についてはスクリーン印刷や各種コーターを用いた塗布により形成される。また、各種電極や誘電体層については、使用する材料をシート状に加工したものを貼りつける工法も用いられる。
【００２６】
本実施の形態においては、前面基板２０の表面層２１が銀イオンよりもイオン半径の大きい元素（例えばバリウム）を含む層となっているために、前面パネル２５の製造工程において銀イオンが拡散して前面基板２０の表面に到達したとしてもバリウムイオンと銀イオンとの間でイオン交換が生じることはない。したがって、銀イオンが前面基板２０中に侵入することを防止でき、前面基板２０が着色することを防止できるので、高輝度で高品質のプラズマディスプレイパネルを得ることができる。銀イオンよりもイオン半径の大きい元素として、カリウム、ストロンチウム、ルビジウムおよびセシウムを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。なお、表面層２１の厚みが少なくとも２μｍあれば、前面基板２０が着色することを防止するという効果が得られるものである。
【００２７】
次に、本実施の形態によるプラズマディスプレイパネルを作製する際のガラス基板の着色の程度を測定した実施例について説明する。着色の程度は、図４に示すように、前面基板２０上に透明電極１６、バス電極１７、ブラックマトリクス１０および誘電体層８を形成した後において測定した。また、比較例として、図１に示したような表面層２１を設けていない通常のフロートガラス基板を用いた場合におけるガラス基板の着色の程度を測定した。
【００２８】
着色の程度は、分光色差計を用い、Ｃ光源（標準光源の一種）下におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ１９７６）のｂ^＊の値を計測することにより判定した。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系はＣＩＥＬａｂ表色系ともいい、色を数値化して表現するためにＣＩＥ（国際照明委員会）が１９７６年に定めた均等色空間の１つで、三次元直交座標を用いる色空間を用いた表色系のことである。赤−緑（ａ^＊）、黄−青（ｂ^＊）の２本の直交軸と明度を表す軸（Ｌ^＊）の計３本の軸によって色を表現している。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系では、ｂ^＊の値が大きいほど、より黄色に着色していることを表し、ｂ^＊の値が５を超えると透明（ｂ^＊＝０）なガラス基板が黄色に着色して見えるようになり、プラズマディスプレイパネル用のガラス基板として適さなくなる。
【００２９】
まず、第１の実施例について説明する。
【００３０】
最初にガラス基板に表面層２１を設ける。すなわち、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み３ｍｍのフロート法で成形されたガラス基板を６００℃に加熱したＢａ（ＮＯ_３）_２溶融塩中に１２時間浸漬処理し、ガラス基板の表面に、ガラス基板を構成する陽イオン元素をバリウムで置換した厚み約１０μｍの表面層２１を設けた。続いて、基板洗浄工程として、弱アルカリ性の市販洗浄液および純水でガラス基板を洗浄した後、１５０℃での温風乾燥を３０分間行った。
【００３１】
次に、表面層２１を設けたガラス基板２０上にスパッタ法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した後、エッチングによって幅ａ＝２５０μｍの大きさにパターニングすることにより透明電極１６を形成した。その後、透明電極１６を覆うようにガラス基板２０上に銀を含む感光性材料をスクリーン印刷により形成した後、フォトリソ法で感光性材料を幅１００μｍにパターニングした。続いて、大気中で室温から６００℃まで毎分２０℃で昇温して６００℃にて１０分間保持し、その後室温まで自然冷却することにより、透明電極１６上に厚み５μｍで幅ｂ＝１００μｍのバス電極１７を形成した。すなわち、ガラス基板２０上に走査電極５および維持電極６からなる表示電極を形成した。ここで、表示電極を構成するバス電極ピッチ（バス電極１７の中心間距離）ｃ＝３５０μｍとした。その後、ブラックマトリクス１０および誘電体層８を形成した。
【００３２】
この時点において、ガラス基板２０の着色の程度を測定した。すなわち、ガラス基板２０表面の直径１０ｍｍの範囲での着色の程度を分光色差計で計測したところ、ｂ^＊＝０．８７となり、ガラス基板２０に黄色の着色は見られなかった。
【００３３】
一方、比較例として、表面層２１を設けていない通常のフロートガラス基板を用いること以外は上記第１の実施例と同じにしてガラスの着色の程度を計測するとｂ^＊＝８．６６となり、明らかに黄色の着色が認められた。
【００３４】
次に、第２の実施例について説明する。
【００３５】
まず、大きさ２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚み３ｍｍのフロート法で成形されたガラス基板を第１の実施例と同じ条件で浸漬処理し、基板洗浄工程を行った。すなわち、ガラス基板は第１の実施例で使用したものと同じものを使用した。
【００３６】
次に、表面層２１を設けたガラス基板２０上にスパッタ法で厚み１０００ÅのＩＴＯ膜を形成した後、エッチングによって幅ａ＝２００μｍの大きさにパターニングすることにより透明電極１６を形成した。その後、透明電極１６を覆うようにガラス基板２０上に銀を含む感光性材料をスクリーン印刷により形成した後、フォトリソ法で感光性材料を幅８０μｍにパターニングした。続いて、大気中で室温から６００℃まで毎分２０℃で昇温して６００℃にて１０分間保持し、その後室温まで自然冷却することにより、透明電極１６上に厚み５μｍで幅ｂ＝８０μｍのバス電極１７を形成した。すなわち、ガラス基板２０上に走査電極５および維持電極６からなる表示電極を形成した。ここで、表示電極を構成するバス電極ピッチｃ＝３５０μｍとした。その後、ブラックマトリクス１０および誘電体層８を形成した。
【００３７】
この時点において、ガラス基板の着色の程度を第１の実施例と同様に測定したところ、ｂ^＊＝０．５５となり、ガラス基板に黄色の着色は見られなかった。
【００３８】
一方、比較例として、表面層２１を設けていない通常のフロートガラス基板を用いること以外は上記第２の実施例と同じにして、ガラスの着色の程度を計測するとｂ^＊＝９．３７となり、明らかに黄色の着色が認められた。
【００３９】
なお、図５に示すように、銀よりもイオン半径の大きい元素を含む表面層２１を、一方の表面にのみ設けたガラス基板２６を使用してもよい。この場合、表面層２１を設けてある表面上に透明電極や銀からなるバス電極などを形成することにより、ガラス基板２６が黄色に着色することを抑制することができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では走査電極５および維持電極６が透明電極１６と銀を含むバス電極１７とからなる場合について説明したが、走査電極５および維持電極６が銀を含む電極のみからなる場合でも本発明を実施することにより、同様の効果を得ることができる。さらに、フロート法以外の方法で製造されたガラス基板であっても、銀イオンと酸化還元反応を起こすような還元性の物質が含まれているガラス基板を用いる場合に、本発明を実施することによりガラス基板が黄色に着色することを抑制することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス基板上に銀を含む材料で電極を形成する場合に、ガラス基板が黄色に着色することを防止することができ、高輝度で高品質のプラズマディスプレイパネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるガラス基板の断面図
【図２】同ガラス基板の製造方法を示す概略図
【図３】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの前面パネルの要部を示す断面図
【図４】着色の程度を測定するときのガラス基板の状態を示す断面図
【図５】本発明の他の実施の形態によるガラス基板の断面図
【図６】従来のプラズマディスプレイパネルの要部を示す斜視図
【図７】同プラズマディスプレイパネルの電極構成を示す断面図
【符号の説明】
２　背面パネル
３　放電空間
１１　背面基板
１６　透明電極
１７　バス電極
２０　前面基板（ガラス基板）
２１　表面層
２５　前面パネル
２６　ガラス基板

Claims

ガラス基板と、そのガラス基板の表面上に形成された銀を含む電極とを有し、前記ガラス基板の前記電極が形成された表面に、銀よりもイオン半径の大きい元素を含む層を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
銀よりもイオン半径の大きい元素を含む層は、ガラス基板を構成する陽イオン元素を、銀よりもイオン半径の大きい元素で置換して構成された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。
銀よりもイオン半径の大きい元素は、カリウム、ストロンチウム、バリウム、ルビジウムおよびセシウムのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
間に放電空間を形成するように前面パネルと背面パネルとを対向配置して構成されたプラズマディスプレイパネルに使用され、かつ銀を含む電極が形成されるガラス基板であって、表面に銀よりもイオン半径の大きい元素を含む層を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
銀よりもイオン半径の大きい元素を含む層は、ガラス基板を構成する陽イオン元素を、銀よりもイオン半径の大きい元素で置換して構成されたことを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。
銀よりもイオン半径の大きい元素は、カリウム、ストロンチウム、バリウム、ルビジウムおよびセシウムのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４または５に記載のプラズマディスプレイパネル用ガラス基板。