JP2004273355A - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネルの寿命を向上する。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルは、2枚のガラス基板10,20が互いに平行に結合され、一方のガラス基板20にサステイン電極21、誘電層22および保護層23が各々形成されるとともに、他方のガラス基板10のサステイン電極21と対向する面に、基体となる所定の金属と、この金属が酸化されて形成された絶縁体とから複数のアドレス電極部11aと誘電層部11bと複数のリブ部11cとが一体に形成されたアドレス電極構体11が配置され、アドレス電極構体11の溝内に蛍光層15,16,17が塗布されている。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel、以下“PDP”という)とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的なPDPは、バックパネルと呼ばれるアドレス電極、誘電層、リブおよび蛍光層が形成されたガラス基板と、バックパネルとの間に一定距離をおいて平行に位置したフロントパネルと呼ばれるサステイン電極、誘電層および保護層が形成された透明なガラス基板とからなり、バックパネルとフロントパネルの間には希ガスの混合ガスが封入されている。図6は、従来の一般的な3電極面放電PDPの放電セル構造を示す部分分解斜視図である。
【0003】
図6において、バックパネル1Bは、ガラス基板10のフロントパネル2と向かい合う面に一定間隔で帯状に形成された複数のアドレス電極12と、アドレス電極12を所定の厚さで覆うようにガラス基板10面とアドレス電極12上とに形成された誘電層13とを有し、アドレス電極12間の誘電層13上には直線状に垂設され、バックパネル1Bとフロントパネル2の間を一定距離に保つとともに複数の放電空間(放電セル)を形成するリブ14を有する。また、バックパネル1Bは各放電空間の内面、すなわちリブ14間の誘電層13上および向かい合うリブ14の側面に形成された蛍光層15,16,17を有する。
【0004】
フロントパネル2は、透明なガラス基板20のバックパネル1Bと向かい合う面にアドレス電極12と直交するように所定間隔で帯状に形成された複数のサステイン電極21と、サステイン電極21が形成されたガラス基板20面とサステイン電極21とを覆うように形成された透明誘電層22と、透明誘電層22の表面を覆う保護層23とを有する。
【0005】
上述したPDPは、一般に、バックパネル1Bとフロントパネル2とをそれぞれ製作した後、これらを合体して製作される。最初に、バックパネル1Bの製造方法について図7を参照して説明する。図7は、従来のバックパネル1Bの製造工程を示す説明図である。まず、図7(a)に示すように、ガラス基板10の一方の表面に所定形状のアドレス電極12を形成する。一般的なPDPは、アドレス電極12を帯状に形成した銀などの金属で構成することが多い。このアドレス電極12は、例えばスクリーン印刷法により銀などの金属粉を含む導電性ペーストを所定パターンでガラス基板10に塗布した後、乾燥し、焼成することにより形成する。
【0006】
アドレス電極12形成後、図7(b)に示すように、ガラス基板10のアドレス電極12が形成された面とアドレス電極12上とにアドレス電極12を所定の厚さで覆うガラス状の誘電層13を形成する。この誘電層13は、アドレス電極12が形成されたガラス基板10に、例えばスクリーン印刷法により低融点のガラス粉末に酸化チタンなどの白色顔料が含まれたガラスペーストを塗布した後、乾燥し、焼成することにより形成する。
【0007】
誘電層13形成後、図7(c)に示すように、アドレス電極12間の誘電層13上にリブ14を形成する。このリブ14は、例えばスクリーン印刷法を用いて、低融点のガラス粉末を含むペーストを所定パターンで誘電層13上に印刷した後、乾燥する工程をペーストが所定の高さとなるまで繰り返した後、焼成することにより形成する。なお、リブ14の形成方法としては、スクリーン印刷法以外にも、サンドブラスト法、フォトペースト法、埋め込み法が知られているが、いずれの場合も低融点のガラス粉末を含むペーストを焼成して形成する点は同じである。
【0008】
リブ14形成後、図7(d)に示すように、リブ14間の誘電層13上および向かい合うリブ14の側面に蛍光層15,16,17を形成する。これらの蛍光層15,16,17は、それぞれ赤、緑、青で発光する蛍光体を含むペーストをスクリーン印刷法で順次塗布して乾燥した後、焼成することにより形成する。
以上の工程によりバックパネル1Bが製造される。
【0009】
次に、フロントパネル2の製造方法について図8を参照して説明する。図8は、従来のフロントパネル2の製造工程を示す説明図である。まず、図8(a)に示すように、透明なガラス基板20の一方の表面に所定形状のサステイン電極21を形成する。このサステイン電極21は、例えばガラス基板20の表面に蒸着法またはスパッタ法により金属等の導電膜を形成した後、所定形状となるようにエッチングにより不要部分を除去して形成する。一般的なPDPは、サステイン電極21の形状をバックパネル1Bのアドレス電極12と相似の形状としているため、帯状に形成することが多い。
【0010】
サステイン電極21形成後、図8(b)に示すように、ガラス基板20のサステイン電極21が形成された面とサステイン電極21上とにサステイン電極21を所定の厚さで覆うガラス状の透明誘電層22を形成する。この透明誘電層22は、サステイン電極21が形成されたガラス基板20に、例えばスクリーン印刷法により低融点のガラス粉末が含まれた焼成により透明となるガラスペーストを塗布した後、乾燥し、焼成することにより形成する。
【0011】
透明誘電層22形成後、図8(c)に示すように、透明誘電層22の表面に所定の厚みのMgO膜からなる保護層23を形成する。この保護層23は、例えば蒸着法またはスパッタ法により形成する。
以上の工程によりフロントパネル2が製造される。
【0012】
以上のようにして製造されたバックパネル1Bとフロントパネル2を、図9に示すように、バックパネル1Bのアドレス電極12形成面とフロントパネル2のサステイン電極21形成面とを対向させ、かつアドレス電極12とサステイン電極21が直交するように配置し、これらのガラス基板10,20の周囲をシールガラスで気密封止し、内部を真空にした後、気密封止された内部空間に例えばキセノン、ネオン、ヘリウムなどの混合ガスを封入することによりPDPが完成する。なお、上述した従来技術の詳細については、例えば、非特許文献1を参照されたい。
【0013】
【非特許文献1】
内田龍男、内池平樹監修,「フラットパネルディスプレイ大事典」,初版,株式会社工業調査会,2001年12月25日,p.472−888
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術によるPDPの製造工程では、リブ形成に低融点のガラス粉末を含むペーストを用いている。このリブ形成に用いられるペーストには、不純物ガスの発生源となる有機物のバインダが含まれているため、焼成によりバインダを分解除去する必要がある。しかしながら、焼成によってリブの内部に含まれているバインダまで完全に除去することは非常に困難である。このため、従来のPDPは、製作完了後においてもリブの内部に残ったバインダに含まれる不純物ガスが少しずつ漏出するため時間経過とともにPDPの発光効率が劣化し、寿命が短くなるという問題があった。
【0015】
また、アドレス電極とリブの形成が別の工程で行われるため、製造時にアドレス電極とリブの相対位置がずれて不良品となるPDPが発生し、製作歩留りを低下させるという問題があった。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、リブからの不純物ガスの漏出がなく、かつアドレス電極とリブの位置ずれが生じないPDPとその製造方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、アドレス電極と、このアドレス電極から所定距離離間して配置された複数のサステイン電極と、アドレス電極とサステイン電極との間に配置された複数のリブと、これらのリブの側面に塗布された蛍光層と、前述したすべての部材と希ガスとを封入した外囲器とからなるプラズマディスプレイパネルにおいて、アドレス電極とリブとは、金属とこの金属の化合物である絶縁体とからなる部材で一体に形成され、アドレス電極は、金属で構成され、リブは、表面から所定深さまでが絶縁体で構成されていることによって特徴づけられる。この場合、金属の化合物の一構成例は、当該金属の酸化物である。金属の一構成例は、外囲器とほぼ同等の熱膨張係数を有する。
【0017】
また、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、アドレス電極と、このアドレス電極から所定距離離間して配置された複数のサステイン電極と、アドレス電極とサステイン電極との間に配置された複数のリブと、これらのリブの側面に塗布された蛍光層と、2つのガラス基板の周囲を気密封止して形成され前述したすべての部材と希ガスとを封入した外囲器とからなるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、所定の金属からなる金属基板の一方の面に所定パターンの溝を所定深さで形成する工程と、金属基板の他方の面に所定パターンの保護膜を形成する工程と、溝と保護膜とが形成された金属基板の表面から所定深さまでを化学反応により絶縁体に変化させる工程と、化学反応後の金属基板から保護膜を除去する工程と、保護膜を除去した金属基板の他方の面を一方のガラス基板に接着する工程と、ガラス基板に接着された金属基板の溝内に蛍光層を形成する工程とを有することによって特徴づけられる。
金属基板の表面から所定深さまでを化学反応により絶縁体に変化させる工程の一構成例は、溝と保護膜とが形成された金属基板を酸素雰囲気中で加熱し、金属の酸化物を形成するものである。金属基板の一構成例は、ガラス基板とほぼ同等の熱膨張係数を有する金属からなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いて発明の実施の形態を説明する。
図1は、本実施の形態にかかるPDPの放電セル構造を示す部分分解斜視図である。図1において、このPDPは、バックパネル1Aと、バックパネル1Aとの間に一定距離をおいて平行に配置されたフロントパネル2とから構成されている。バックパネル1Aとフロントパネル2は、外周部をシールガラスで気密封止して外囲器を形成しており、外囲器内には希ガスの混合ガスが封入されている。
【0019】
バックパネル1Aは、ガラス基板10と、ガラス基板10のフロントパネル2と向かい合う面に配置されたアドレス電極構体11と、アドレス電極構体11の溝内に塗布された蛍光層15,16,17とから構成されている。ガラス基板10には、従来と同様に平面視矩形形状を有するソーダライムガラスまたはPDP用に開発された歪点温度がソーダライムガラスよりも高い高歪点ガラスを用いる。
【0020】
アドレス電極構体11は、基体となる所定の金属と、この金属が酸化されて形成された絶縁体とから複数のアドレス電極部11aと誘電層部11bと複数のリブ部11cとが一体に形成された平面視矩形形状を有する板状部材である。このアドレス電極構体11は、一方の面に複数の直線状の溝が平行して等間隔で設けられており、これらの溝が放電空間を構成し、各溝を隔てる土手に相当する部分がバックパネル1Aとフロントパネル2の間を一定距離に保つリブ部11cを構成している。また、この溝形成面と反対の面に溝と1対1に対応して帯状のアドレス電極部11aが複数設けられている。各アドレス電極部11aは基体の金属で構成されており、基体の金属が酸化されて形成された誘電層部11bにより絶縁されている。なお、アドレス電極構体11を構成する絶縁体は、金属の酸化物に限られるものではなく、金属の化合物で絶縁体となるものであればよい。
【0021】
図2は、アドレス電極構体11の部分断面図である。図2に示すように、このアドレス電極構体11は、アドレス電極部11aを除き、表面から所定の深さまでが、基体の金属が酸化されて形成された絶縁体で構成されている。ここで、アドレス電極構体11の高さをt、アドレス電極構体11に設けられた各溝の深さをta、基体の金属が酸化され絶縁体となっている部分の表面からの深さをdとすると、このアドレス電極構体11は、d<t−ta<2dとなるように構成されている。t−taは、各溝の底面と、溝形成面と反対の面との間の距離である。また、アドレス電極部11aは、t−ta−dの厚さを有するように構成されている。さらに、リブ部11cの長さ方向と直角な方向の幅をwとすると、このリブ部11cは、w>2dとなるように構成されている。このリブ部11cは、内部のw−2dの幅を有する基体金属部11dと、表面から所定の深さdまでの酸化された金属からなる絶縁体部11eとからなる。
【0022】
このアドレス電極構体11は、基体となる金属として酸化され絶縁体を形成する金属を用いる。また、基体となる金属は、ガラス基板10とほぼ同等の熱膨張係数を有することが望ましい。このような条件を満たす金属としては、例えば426合金がある。また、アドレス電極構体11の厚さは、従来の一般的なPDPにおけるバックパネルとフロントパネルの間の距離と同じでよい。
【0023】
蛍光層15,16,17は、図1に示すように、それぞれ順にアドレス電極構体11の溝の側面と底面とに塗布されている。これらの蛍光層15,16,17は、ガス放電により発生する紫外線により励起されるとそれぞれ赤、緑、青で発光する蛍光体で構成されている。この場合、赤色発光する蛍光体には、例えば(Y,Gd)BO:Euを用いる。緑色発光する蛍光体には、例えばZnSiO:Mnを用いる。青色発光する蛍光体には、BaMgAl1017:Euを用いる。
【0024】
フロントパネル2は前述した従来のフロントパネル2と同じものであり、透明なガラス基板20と、このガラス基板20のバックパネル1Aと向かい合う面に所定間隔で帯状に形成された複数のサステイン電極21と、サステイン電極21が形成されたガラス基板20面とサステイン電極21とを覆うように形成された透明誘電層22と、透明誘電層22の表面を覆う保護層23とから構成されている。このフロントパネル2はサステイン電極21がバックパネル1Aのアドレス電極構体11に形成されたアドレス電極部11aと直交するように配置される。
【0025】
次に、本実施の形態にかかるPDPの製造方法について説明する。最初に、図3を参照してアドレス電極構体11の製造方法を説明する。図3は、アドレス電極構体11の製造工程を示す説明図である。まず、図3(a)に示すように、所定の大きさと所定の厚さとを有する金属基板30の一面に所定のリブパターンのレジスト膜31を形成するとともに、他の面をレジスト膜31で覆う。
【0026】
ここで、金属基板30には、使用するガラス基板とほぼ同等の熱膨張係数を有する金属を用いる。また、金属基板30の厚さは、製作するPDPのバックパネル1Aとフロントパネル2の間の距離と同じ値とする。本実施の形態では、このような条件を満たす金属基板30として、例えば、厚さ100μmの426合金を用いる。また、リブパターンのレジスト膜31は所定の長さと幅を有する帯状とし、所定数を平行して等間隔で設ける。この場合、レジスト膜31の幅wは、後述する熱酸化によって金属が絶縁体に変化する深さをdとしたときに、w>2dとなるようにする。
【0027】
レジスト膜31の形成後、レジスト膜31をマスクにして金属基板30をエッチングし、図3(b)に示すような放電空間となる溝を形成する。この場合、エッチングによって生成する溝の深さtaは、金属基板30の高さをt、後述する熱酸化によって金属が絶縁体に変化する深さをdとしたときに、d<t−ta<2dとなるようにする。
【0028】
溝形成後、図3(c)に示すように、金属基板30からレジスト膜31を除去する。レジスト膜31除去後、図3(d)に示すように、金属基板30の溝形成面と反対の面に溝と1対1に対応して所定のアドレス電極パターンの酸化保護膜32を形成する。酸化保護膜32は、後述する熱酸化処理に耐えて金属基板30の酸化を防止するものであればよい。本実施の形態では、このような条件を満たす酸化保護膜32としてシリコン酸化膜を用いる。この場合、アドレス電極パターンの酸化保護膜32は、所定の長さと幅を有する帯状とし、例えばスパッタ法により金属基板30の溝形成面と反対の面にシリコン酸化膜を成膜した後、フォトリソグラフィによりシリコン酸化膜のパターンニングを行って形成する。
【0029】
酸化保護膜32形成後、この金属基板30を酸素雰囲気中で所定温度、所定時間加熱することにより、酸化保護膜32で覆われていない領域の金属を雰囲気中の酸素と化学反応させる。これにより、図3(e)に示すように、金属基板30の表面から所定の深さdまでの金属が熱酸化され絶縁体に変化する。この場合、前述したように、金属基板30は、各溝の底面と、溝形成面と反対の面との間の距離t−taをd<t−ta<2dとなるようにしているので、各溝の底面と、溝形成面と反対の面との間は、酸化保護膜32で保護された領域が表面からt−ta−dの深さまで金属のまま残りアドレス電極部11aとなる以外は、酸化されて絶縁体に変化し、誘電層部11bとなる。
【0030】
また、各溝を隔てる隔壁は、バックパネル1Aとフロントパネル2の間を一定距離に保つリブ部11cとなるが、このリブ部11cは、前述したように、幅wがw>2dであるため、内部に残された金属からなる基体金属部11dと、表面から所定の深さdまでの酸化された金属からなる絶縁体部11eとからなる。なお、金属基板30の表面から所定の深さdまでを熱酸化させるときの温度や処理時間などの諸条件は、金属の種類や基板サイズによって異なるので、あらかじめ実験によって求めたものを用いる。
【0031】
熱酸化処理後、酸化保護膜32を除去することにより、図3(f)に示すような、誘電層部11bにより絶縁されたアドレス電極部11aとリブ部11cとが一体に形成されたアドレス電極構体11が完成する。なお、金属を絶縁体に変化させる化学反応は、酸化に限られるものではない。例えば、化学反応により窒化物を形成する金属を用いて窒化物からなる絶縁体を形成するようにしてもよい。
【0032】
次に、図4を参照して、バックパネル1Aの製造方法を説明する。図4は、本実施の形態にかかるバックパネル1Aの製造工程を示す説明図である。まず、図4(a)に示すように、ガラス基板10にアドレス電極構体11を接着し固定する。この場合、アドレス電極構体11は、フリットガラスでガラス基板10に接着する。ガラス基板10にアドレス電極構体11が固定された後、図4(b)に示すように、アドレス電極構体11の溝内の側面と底面とに蛍光層15,16,17を形成する。これらの蛍光層15,16,17は、従来と同様に、それぞれ赤、緑、青で発光する蛍光体を含むペーストをスクリーン印刷法で順次塗布して乾燥した後、焼成することにより形成する。
以上の工程によりバックパネル1Aが製造される。
【0033】
このようにして製造したバックパネル1Aと前述したフロントパネル2とを、図5に示すように、バックパネル1Aのアドレス電極構体11搭載面とフロントパネル2のサステイン電極21形成面とを対向させ、かつアドレス電極構体11の溝の方向にサステイン電極21が直交するように配置し、これらのガラス基板10,20の周囲をシールガラスで気密封止して外囲器を形成し、外囲器内部を真空にした後、気密封止された内部空間に例えばキセノン、ネオン、ヘリウムなどの混合ガスを封入することによりPDPが完成する。
【0034】
本実施の形態では、アドレス電極構体11の溝部をエッチングにより形成するとしたが、溝部を形成する方法はエッチングに限られるものではなく、例えば、切削などの機械加工により形成してもよい。また、アドレス電極構体11のリブ部11cを基体金属部11dと絶縁体部11eとからなるようにしたが、リブ部11cの幅wをw<2dとして、絶縁体部11eのみで構成するようにしてもよい。また、赤、緑、青で発光する3種類の蛍光層15,16,17を有するカラー表示用PDPを例に説明したが、1種類の発光色のみで発光するモノクロ表示用PDPに適用してもよいことは言うまでもない。
【0035】
また、アドレス電極構体11の溝部とアドレス電極部11aとが平行して設けられた例について説明したが、溝部とアドレス電極部11aとが直交するようにしてもよい。この場合、バックパネル1Aのアドレス電極部11aとフロントパネル2のサステイン電極21とが直交するようにバックパネル1Aとフロントパネル2を配置する。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、PDPのリブを表面から所定深さまでを絶縁体に変化させた金属部材により構成したので、従来のリブのように不純物ガスの原因となる有機物のバインダを含まないため、リブからの不純物ガスの放出がない。これにより、PDPの発光効率の低下が抑制されるので、寿命を延ばす効果が得られる。
さらに、アドレス電極とリブとが1つの部材で構成されているので、PDPの組立て時にアドレス電極とリブの相対位置がずれることがない。これにより、PDPの製作歩留りが向上するので、製造コストを引き下げる効果が得られる。
また、アドレス電極とリブとを構成する部材の基体となる金属は、外囲器を構成するガラス基板とほぼ同等の熱膨張係数を有するので、外囲器を貫通してアドレス電極の端部をPDP外へ出しても貫通部の封止箇所からクラックが生じる恐れがない。このため、外部からPDP内へ信号を取り込むためのアドレス電極用信号リードが不要となり、製造工程が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかるPDPの放電セル構造を示す部分分解斜視図である。
【図2】アドレス電極構体の部分断面図である。
【図3】アドレス電極構体の製造工程を示す説明図である。
【図4】本実施の形態にかかるバックパネルの製造工程を示す説明図である。
【図5】本実施の形態にかかるPDPの要部断面図である。
【図6】一般的な3電極面放電PDPの放電セル構造を示す部分分解斜視図である。
【図7】従来のバックパネルの製造工程を示す説明図である。
【図8】従来のフロントパネルの製造工程を示す説明図である。
【図9】従来の一般的な3電極面放電PDPの要部断面図である。
【符号の説明】
1A,1B…バックパネル、2…フロントパネル、10,20…ガラス基板、11…アドレス電極構体、11a…アドレス電極部、11b…誘電層部、11c…リブ部、11d…基体金属部、11e…絶縁体部、12…アドレス電極、13…誘電層、14…リブ、15,16,17…蛍光層、21…サステイン電極、22…透明誘電層、23…保護層、30…金属基板、31…レジスト膜、32…酸化保護膜。

Claims (6)

  1. アドレス電極と、このアドレス電極から所定距離離間して配置された複数のサステイン電極と、前記アドレス電極と前記サステイン電極との間に配置された複数のリブと、これらのリブの側面に塗布された蛍光層と、前述したすべての部材と希ガスとを封入した外囲器とからなるプラズマディスプレイパネルにおいて、
    前記アドレス電極と前記リブとは、金属とこの金属の化合物である絶縁体とからなる部材で一体に形成され、
    前記アドレス電極は、前記金属で構成され、
    前記リブは、表面から所定深さまでが前記絶縁体で構成されている
    ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
  2. 前記金属の化合物は、
    前記金属の酸化物である
    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。
  3. 前記金属は、
    前記外囲器とほぼ同等の熱膨張係数を有する
    ことを特徴とする請求項1または2記載のプラズマディスプレイパネル。
  4. アドレス電極と、このアドレス電極から所定距離離間して配置された複数のサステイン電極と、前記アドレス電極と前記サステイン電極との間に配置された複数のリブと、これらのリブの側面に塗布された蛍光層と、2つのガラス基板の周囲を気密封止して形成され前述したすべての部材と希ガスとを封入した外囲器とからなるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
    所定の金属からなる金属基板の一方の面に所定パターンの溝を所定深さで形成する工程と、
    前記金属基板の他方の面に所定パターンの保護膜を形成する工程と、
    前記溝と前記保護膜とが形成された前記金属基板の表面から所定深さまでを化学反応により絶縁体に変化させる工程と、
    化学反応後の前記金属基板から前記保護膜を除去する工程と、
    前記保護膜を除去した前記金属基板の前記他方の面を一方の前記ガラス基板に接着する工程と、
    前記ガラス基板に接着された前記金属基板の前記溝内に蛍光層を形成する工程と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の製造方法。
  5. 前記金属基板の表面から所定深さまでを化学反応により絶縁体に変化させる工程は、
    前記溝と前記保護膜とが形成された前記金属基板を酸素雰囲気中で加熱し、前記金属の酸化物を形成する
    ことを特徴とする請求項4記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
  6. 前記金属基板は、
    前記ガラス基板とほぼ同等の熱膨張係数を有する金属からなる
    ことを特徴とする請求項4または5記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
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