JP2004228090A - プラズマディスプレイパネルの前面基板及びその製造方法 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの前面基板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）の色温度、色純度及びコントラストを向上すると共に、ＰＤＰの製造工程を単純化し得るＰＤＰの前面基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】プラズマディスプレイパネルの前面基板は、上部ガラス基板11と、該上部ガラス基板11上に形成された透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に形成される、着色剤が添加された上部誘電体層14Bと、該上部誘電体層14B上に形成された保護膜15とから構成されている。上部誘電体層14Bには、光透過率を調節する物質である着色剤が添加されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel；以下、PDPと称する。)に係るもので、詳しくは、ＰＤＰの前面基板及びその製造方法に関するものである。
最近、情報処理システムの発展及び普及に伴い、視覚情報伝達手段として次世代マルチメディアディスプレー装置の重要性が増大しつつある。特に、従来のCRT(Cathode Ray Tube)は、画面の大型化及び平面化を目標とする最近の傾向に適合しないため、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)、PDP(Plasma Display Panel)及びEL(ElectroLuminesence)などを用いた各種の平板ディスプレイ装置(Flat Panel Display)が活発に研究されている。
前記ＰＤＰは、プラズマガス放電を利用する自己発光ディスプレイ装置であって、大型化が容易で、画質もよく、かつ映像応答速度が速いという長所がある。又、前記ＰＤＰは、前記LCDなどと同様に壁掛け用ディスプレイ装置の用途として市場の注目を受けている。
以下、このような特性を有する3電極交流駆動の面放電型(Three Electrode AC Surface Discharge Type)ＰＤＰの放電セルについて、図6に基づいて説明する。
図１０は、従来の3電極交流駆動の面放電型ＰＤＰの構造を示した斜視図で、図示されるように、前記ＰＤＰは、一つの前面基板10と一つの後面基板20とを重ね合わせ、該一つの前面基板10と一つの後面基板20との間に放電ガスを注入することで構成されている。 前記前面基板10は、上部ガラス基板11と、該上部ガラス基板11上に形成された透明電極12及びバス電極13と、上部ガラス基板11上に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に形成される上部誘電体層14と、該上部誘電体層14上に形成された保護膜15とから構成されている。前記上部誘電体層14は、プラズマ放電電流を制限し、プラズマが放電される時、壁電荷を蓄積する役割をする。又、前記後面基板20は、下部ガラス基板25と、該下部ガラス基板25上に形成されたアドレス電極24と、前記下部ガラス基板25上に形成されたアドレス電極24の上から下部ガラス基板25全面に下部誘電体層23が形成され、該下部誘電体層23上に形成された隔壁22と、それら下部誘電体層23及び隔壁22の全面に形成された蛍光体21とから構成されている。
以下、このように構成された従来のＰＤＰの動作に対し説明する。まず、前記ＰＤＰは、透明電極12及びバス電極13に放電維持電圧が印加されることで、上部誘電体層14に電荷が蓄積される。そして、前記アドレス電極24に放電開始電圧が印加されることで、ＰＤＰの各放電セルの内部に注入されたHe、Ne及びXeにより構成された放電ガスが、電子とイオンとに分離されてプラズマ状態になる。次いで、ＰＤＰは、前記電子とイオンとが再結合する瞬間に発生する紫外線により蛍光体が励起されて可視光が発生され、該発生された可視光によりＰＤＰに文字又はグラフィックが表示される。このとき、ＰＤＰは、加速されたガスイオンが衝突することで、前記誘電体層や蛍光体を劣化する現象を防止するために、分子量が相対的に大きいNeガスが前記放電ガスの主成分として使用されている。
然し、Neガスは、放電によりオレンジ色の可視光(585nm)を発生するため、ＰＤＰの色純度及びコントラストを低下するという問題点があった。
このような問題点を解決するために、ＰＤＰの前面基板にカラーフィルタ層又はブラックストライプ層を追加する形態のＰＤＰが提案された。
図11はこのような従来のＰＤＰの前面基板を示した縦断面図で、図示されるように、従来のＰＤＰの前面基板は、上部ガラス基板11と、該上部ガラス基板11上に形成された透明電極12及びバス電極13と、上部ガラス基板11に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に形成された上部誘電体層14と、該上部誘電体層14上に形成されたカラーフィルタ層14Aと、該カラーフィルタ層14A上に形成された保護膜15とから構成されている。前記カラーフィルタ層14Aは、光透過率を調節し、外部光による表面反射を防止する作用をなすものである。
このように構成された従来のＰＤＰは、前記カラーフィルタ層14Aにより光透過率を調節することで、ＰＤＰの色純度を向上すると共に、外部光による表面反射を防止し、ＰＤＰのコントラストが向上される。
然し、このような従来ＰＤＰは、ＰＤＰの上部誘電体層14上にカラーフィルタ層14Aを形成するため、ＰＤＰの製造工程が煩雑になる。
又、従来のＰＤＰは、赤R（Red）及び緑G(Green)色の可視光に比べて青B(Blue)色の可視光の透過率が相対的に低いため、ＰＤＰの色温度は6000K程度となる。従って、このような低い色温度を補償するために、R、G、Bに該当する入力信号を調節するか、又は隔壁構造を非対称に形成するか、若しくはカラーフィルタ層の光透過率及び染料を調節することで、色温度を補償し得るが、ＰＤＰの輝度が減少する。
前記カラーフィルタ層14Aは、ブラックストライプ層で代替できるが、該ブラックストライプ層は、開口面積が少ないため、ＰＤＰの発光効率が低下する。
このような従来のＰＤＰにおいては、カラーフィルタ層14Aを追加的に形成するため、ＰＤＰの製造工程が煩雑になるという不都合な点があった。
又、R、Gの可視光に比べてBの可視光の光透過率が相対的に低いため、ＰＤＰの色温度が低いという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、光透過率を調節する着色剤が添加された上部誘電体層を形成することで、ＰＤＰの色温度、色純度及びコントラストを向上し、かつＰＤＰの製造工程を単純化し得るＰＤＰの前面基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係るＰＤＰの前面基板においては、着色剤が添加された上部誘電体層を含むことを特徴とする。
又、本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法においては、着色剤が添加された上部誘電体層を形成する工程を行うことを特徴とする。
本発明に係るＰＤＰの前面基板及びその製造方法においては、光透過率を調節する着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層を形成することで、光透過率を調節するため、ＰＤＰの色純度を向上し得るという効果がある。
又、光透過率を調節する着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層を形成することで、青色の可視光の透過率が向上されるため、ＰＤＰの色温度を向上し得るという効果がある。
又、光透過率を調節する着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層を形成することで、外部光の表面反射を防止するため、ＰＤＰのコントラストを向上し得るという効果がある。
又、光透過率を調節する着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層を形成することで、フィルタ層を追加的に形成する必要がないため、ＰＤＰの製造工程を単純化し得るという効果がある。
以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。以下、従来のＰＤＰと同一箇所には同一符号を付して使用する。
図1は、本発明に係るＰＤＰの前面基板を示した縦断面図で、図示されるように、本発明に係るＰＤＰの前面基板は、上部ガラス基板11と、該上部ガラス基板11上に形成された透明電極12及びバス電極13と、上部ガラス基板11上に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に形成される、着色剤が添加された上部誘電体層14Bと、該上部誘電体層14B上に形成された保護膜15とから構成されている。
以下、このように構成された本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法に対し、図2に基づいて説明する。
図2は、本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法を示したフローチャートで、図示されるように、本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法は、上部ガラス基板11を形成する工程(S41)と、該上部ガラス基板11上に透明電極12及びバス電極13を形成する工程(S42)と、上部ガラス基板11上に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に、着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層14Bを形成する工程(S43)と、該上部誘電体層14B上に保護膜15を形成する工程(S44)とを順次行う。
以下、このように構成された本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法について更に詳細に説明する。まず、上部ガラス基板11を形成し(S41)、該上部ガラス基板11上に透明電極12及びバス電極13を形成する(S42)。次いで、上部ガラス基板11上に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に、着色剤が予め定められた比率だけ添加された上部誘電体層14Bを次のように形成する。
即ち、図3に示されるように、着色剤が予め定められた比率だけ添加されたガラス粉末を製造する工程(S51)と、該作成されたガラス粉末、バインダー及び溶剤を混合して誘電体ペーストを形成する工程(S52)と、該形成された誘電体ペーストを上部ガラス基板11上に形成された前記透明電極12及びバス電極13の上から上部ガラス基板11全面に塗布して誘電体ペースト層を形成する工程(S53)と、該形成された誘電体ペースト層を焼成することで、上部誘電体層を形成する工程(S54)とを順次行う。
以下、前記工程を、より詳しく説明する。まず、母ガラスに光透過率を調節する着色剤を予め定められた比率だけ混合してガラスを製造する(S52)。このとき、前記着色剤として使用される物質は、Nd2O3と、CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物の少なくとも一つ以上を選択的に含んでいる。前記予め定められた比率は、母ガラスに対する着色剤の混合比率で、前記Nd2O3は0〜40重量％（以下、wt%と略記する。）添加し、前記CoO、Co3O4及びCo2O3のCo系酸化物は0〜10wt%添加する。
前記母ガラスは、図6(PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラス)〜図7(PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラス)、図8(P2O5-B2O3-ZnO系ガラス)及び図9(ZnO- B2O3-RO系ガラス)の何れか一つの表に示された成分により構成されている。これら図6〜図9において、各成分を表す単位は、重量パーセント（wt%）で表示してある。
このように構成された前記母ガラスに光透過率を調節し得る着色剤を予め定められた比率だけ添加する方法は、次のようである。
即ち、本発明に係る母ガラスに、着色剤を添加する方法の第1の実施形態では、図6に示されるPbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系母ガラスにNd2O3を0〜40wt%添加する。このとき、図6の母ガラスの構成物質であるROは、BaO、SrO、La2O、Bi2O3、MgO及びZnOの何れか一つである。
以下、このように構成されたＰＤＰの光透過率を測定した結果に対し、図4に基づいて説明する。
図4は、本発明に係る母ガラスに着色剤を第1の実施形態により添加したときの光透過率を示したグラフで、図示されるように、オレンジ色の可視光(585nm)の透過率よりも青色B(454nm)、緑色G(525nm)及び赤色R(611nm)の可視光の透過率が高いということが分かる。このような実験結果により明らかなように、本発明に係るＰＤＰの色温度、色純度及びコントラストの向上を期待することができる。
又、本発明に係る母ガラスに着色剤を添加する方法の第2の実施形態では、図7に示されるように、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系母ガラスに前記Co系酸化物を0〜10wt%添加する。このとき、前記Co系酸化物は、青色B(454nm)の可視光の透過率より赤色R(611nm)及び緑色G(525nm)の可視光の透過率が相対的に低いCoO、Co3O4及びCo2O3の何れか一つである。
以下、このように構成されたＰＤＰの光透過率を測定した結果に対し、図5に基づいて説明する。
図5は、本発明に係る母ガラスに着色剤を第2の実施形態により添加したときの光透過率を示したグラフで、図示されるように、赤色R(611nm)及び緑色G(525nm)の可視光の透過率よりも青色B(454nm)の可視光の透過率が高いということが分かる。このような実験結果から明らかなようににより、ＰＤＰの色温度、色純度及びコントラストの画期的な向上を期待することができる。
又、本発明に係る母ガラスに着色剤を添加する方法の第3の実施形態では、図8に示されるように、P2O5-B2O3-ZnO系母ガラスに、Nd2O30〜40wt%と、Co系酸化物0〜10wt%とを一緒に添加する。
又、本発明に係る母ガラスに着色剤を添加する方法の第4の実施形態では、図9に示されるように、ZnO-B2O3-RO系母ガラスに、Nd2O30〜40wt%と、Co系酸化物0〜10wt%との双方を添加する。このとき、図9の母ガラスの構成物質であるROは、BaO、SrO、La2O、Bi2O3、MgO及びZnOの何れか一つである。
このように、前記製造されたガラスを予め決定された粒子の大きさに粉砕してガラス粉末を製造する。このとき、前記予め定められた粒子の大きさは、1〜5μmの範囲であることが好ましい。
前記のように製造されたガラス粉末は、エチルセルロース系バインダー(Ethylcellulose Binder)と、該バインダーを溶解するα-テルピネオール(terpineol)及びBCA(Butyl Cabitol Acetate)の溶剤とに混合されることで、誘電体ペーストが製作される(S52)。
このとき、前記S52で製作された誘電体ペーストは、以下の二つの方法により前記上部ガラス基板11上全面に塗布され誘電体ペースト層あるいはグリーンシート層が形成される。以下、これに対して説明する。
まず、第1の方法では、前記S52で製作された誘電体ペーストは、スクリーンプリンティング法又は厚膜コーティング法により前記上部ガラス基板11上全面に塗布されることで、誘電体ペースト層が形成される。
また、第２の方法では、前記S52で作られた誘電体ペーストは、ドクターブレード法によりシート状に成形されて乾燥されることで、グリーンシートが製作される。次いで、該製作されたグリーンシートは、ラミネート法により前記上部ガラス基板11上全面に塗布されることで、グリーンシート層が形成される。
このように形成された前記誘電体ペースト層又はグリーンシート層は、550〜600℃で10〜30分間、焼成されることで、Nd2O3及びCo系酸化物が添加された上部誘電体層14Bとして形成され、誘電体層及びカラーフィルタの役割をする。このとき、前記形成された上部誘電体層14Bの厚さは、約20〜40μmの範囲が好ましい。
本発明に係るＰＤＰの前面基板を示した縦断面図である。 本発明に係るＰＤＰの前面基板の製造方法を示したフローチャートである。 図1の上部誘電体層の製造方法を示したフローチャートである。 本発明に係る母ガラスに着色剤を第1の実施形態により添加したときの光透過率を示したグラフである。 本発明に係る母ガラスに着色剤を第2の実施形態により添加したときの光透過率を示したグラフである。 本発明に係るPbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系母ガラスの成分表である。 本発明に係るPbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系母ガラスの成分表である。 本発明に係るP2O5-B2O3-ZnO系母ガラスの成分表である。 本発明に係るZnO- B2O3-RO系母ガラスの成分表である。 従来の3電極交流面放電型ＰＤＰの構造を示した斜視図である。 従来のＰＤＰの前面基板を示した縦断面図である。
符号の説明
11：上部ガラス基板
12：透明電極
13：バス電極
14B：上部誘電体層
15：保護膜

Claims (34)

  1. 着色剤が添加された上部誘電体層を含んで構成されることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの前面基板。
  2. 前記着色剤は、光透過率を調節する物質であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板。
  3. 前記着色剤は、Nd2O3と、CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物の少なくとも一つ以上であることを特徴とする請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板。
  4. 前記Nd2O3の添加量は0〜40重量％、前記Co系酸化物の添加量は0〜10重量％であることを特徴とする請求項３記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板。
  5. 着色剤が添加された上部誘電体層を形成する工程を行うことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  6. 前記着色剤は、光透過率を調節する物質であることを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  7. 前記着色剤は、Nd2O3と、CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物の少なくとも一つ以上であることを特徴とする請求項６記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  8. 前記Nd2O3の添加量は0〜40重量％、前記Co系酸化物の添加量は0〜10重量％であることを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  9. 前記上部誘電体層を形成する工程は、着色剤が予め定められた比率だけ添加されたガラス粉末を製造する工程と、上記ガラス粉末と、バインダー及び溶剤とを混合して誘電体ペーストを製作する工程と、該製作された誘電体ペーストを透明電極及びバス電極が形成された上部ガラス基板上の前面に塗布して誘電体ペースト層を形成する工程と、該形成された誘電体ペースト層を焼成する工程とを行うことを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  10. 前記ガラス粉末を製造する工程は、母ガラスに着色剤を混合したガラスを粉砕してガラス粉末を製造することを特徴とする請求項９記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  11. 前記母ガラスは、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラス、P2O5-B2O3-ZnO系ガラス及びZnO- B2O3-RO系ガラス中何れか一つであることを特徴とする請求項１０記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  12. 前記着色剤は、光透過率を調節する物質であることを特徴とする請求項１１記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  13. 前記着色剤は、Nd2O3と、CoO、Co3O4及びCo2O3のCo系酸化物の一つ以上であることを特徴とする請求項１２記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  14. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記母ガラスに前記Nd2O3を0〜40重量％添加するか、又は前記Co系酸化物を0〜10重量％添加することを特徴とする請求項１３記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  15. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記母ガラスに前記Nd2O30〜40重量％と、前記Co系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項１３記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  16. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラスに、前記Nd2O3を0〜40重量％添加することを特徴とする請求項１４記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  17. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラスに、前記Co系酸化物を0〜10重量％添加することを特徴とする請求項１４記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  18. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記P2O5-B2O3-ZnO系ガラスに、前記Nd2O30〜40重量％と、前記Co系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項１４記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  19. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記ZnO- B2O3-RO系ガラスに、前記Nd2O30〜40重量％と、前記Co系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項１４記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  20. 前記製造されたガラスは、1〜5μmの粒子の大きさに粉砕されることを特徴とする請求項１０記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  21. 前記誘電体ペーストは、550〜600℃で10〜30分間、焼成されることを特徴とする請求項９記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  22. 前記上部誘電体層を形成する工程は、着色剤が予め定められた比率だけ添加されたガラス粉末を製造する工程と、上記ガラス粉末と、バインダー及び溶剤とを混合して誘電体ペーストを製作する工程と、該製作された誘電体ペーストによりグリーンシートを製作し、該製作されたグリーンシートを透明電極及びバス電極が形成された上部ガラス基板上に塗布してグリーンシート層を形成する工程と、該形成されたグリーンシート層を焼成する工程とを行うことを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  23. 前記ガラス粉末を製造する工程は、母ガラスに着色剤を混合してガラスを製造し、該製造されたガラスを粉砕してガラス粉末を製造することを特徴とする請求項２２記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  24. 前記母ガラスは、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラス、P2O5-B2O3-ZnO系ガラス及びZnO- B2O3-RO系ガラス中何れか一つであることを特徴とする請求項２３記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  25. 前記着色剤は、光透過率を調節する物質であることを特徴とする請求項２４記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  26. 前記着色剤は、Nd2O3と、CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物の少なくとも一つ以上であることを特徴とする請求項２５記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  27. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記母ガラスに前記Nd2O3を0〜40重量％、又は、前記CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物を0〜10重量％添加することを特徴とする請求項２６記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  28. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記母ガラスに前記Nd2O30〜40重量％と、前記Co系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項２６記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  29. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラスに、前記Nd2O3を0〜40重量％添加することを特徴とする請求項２７記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  30. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記PbO-B2O3-SiO2-Al2O3-RO系ガラスに、前記CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物を0〜10重量％添加することを特徴とする請求項２７記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  31. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記P2O5-B2O3-ZnO系ガラスに、前記Nd2O30〜40重量％と、前記CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項２７記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  32. 前記ガラス粉末を製造する工程は、前記ZnO- B2O3-RO系ガラスに、前記Nd2O30〜40重量％と、前記CoO、Co3O4及びCo2O3のようなCo系酸化物0〜10重量％との双方を添加することを特徴とする請求項２７記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  33. 前記製造されたガラスは、1〜5μmの粒子の大きさに粉砕されることを特徴とする請求項２３記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
  34. 前記誘電体ペーストは、550〜600℃で10〜30分間、焼成されることを特徴とする請求項２２記載のプラズマディスプレイパネルの前面基板の製造方法。
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