JP2005149937A - 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】誘電体層に混入した気泡を低減することで、誘電体層の絶縁破壊が抑制されたプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を実現することを目的とする。
【解決手段】前面側の基板23と、この基板23上に形成した表示電極26と、この表示電極26を覆う誘電体層27とを備え、この誘電体層27が軟化点の異なる少なくとも2層27a、27bにより構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層27aが、他の誘電体層27bよりも低い軟化点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である。
【選択図】図1

Description

本発明は表示デバイスとして知られているプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法に関するものである。
近年、双方向情報端末として、大画面、壁掛けテレビへの期待が高まっている。そのための表示デバイスとして数多くのものが提案されている。これらの表示デバイス中で、プラズマディスプレイパネル(PDP)は、自発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易である等の特長を有することから、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されている。
このPDPには、大別して、駆動的にはAC型とDC型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の2種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、AC型で面放電型のPDPが主流を占めるようになってきている。
図3にPDPのパネル構造の一例を断面斜視図で示しており、この図3に示すように、PDPは、前面パネル1と背面パネル2とから構成されている。なお、図3は、構造が判り易いように、前面パネル1と背面パネル2とは離した状態で示している。
前面パネル1は、ガラスなどの透明且つ絶縁性の前面側の基板3上に、走査電極4と維持電極5とで対をなすストライプ状の表示電極6を複数対配列して形成し、そしてその表示電極6群を覆うように誘電体層7を形成し、その誘電体層7上にMgOからなる保護膜8を形成することにより構成されている。なお、走査電極4および維持電極5は、それぞれ透明電極4a、5aおよびこの透明電極4a、5aに電気的に接続されたCr/Cu/CrまたはAg等からなるバス電極4b、5bとから構成されている。また、図示していないが、前記表示電極6間には、遮光膜としてのブラックストライプが表示電極6と平行に複数列形成されている。
また、背面パネル2は、前面側の基板3に対向配置される、ガラスのような絶縁性の背面側の基板9上に、表示電極6と直交する方向にアドレス電極10を形成するとともに、そのアドレス電極10を覆うように誘電体層11を形成し、そしてアドレス電極10間の誘電体層11上にアドレス電極10と平行にストライプ状の複数の隔壁12を形成するとともに、この隔壁12間の側面および誘電体層11の表面に蛍光体層13を形成することにより構成されている。なお、カラー表示のために蛍光体層13は、通常、赤、緑、青の3色が順に配置されている。
そして、以上の前面パネル1と背面パネル2とは、表示電極6とアドレス電極10とが直交するように、微小な放電空間を挟んで基板3、9を対向配置するとともに、周囲を封着部材により封止され、そして前記放電空間にネオンおよびキセノンなどを混合してなる放電ガスが66500Pa(500Torr)程度の圧力で封入されることによりPDPが構成される。
そして、上記の放電空間は、隔壁12によって複数の区画に仕切られており、そしてこの隔壁12間に発光画素領域となる複数の放電セルが形成されるように表示電極6が設けられるとともに、表示電極6とアドレス電極10とが直交して配置されている。
すなわち、図4に示すように、走査電極4と維持電極5とを放電ギャップ14を挟んで配列することにより表示電極6が形成され、この表示電極6と隔壁12で囲まれた領域が発光画素領域である放電セル15となり、そして隣接する放電セル15の、表示電極6の間は非発光領域16となる。
このPDPでは、アドレス電極10、表示電極6に印加される周期的な電圧によって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層13に照射して可視光に変換させることにより、画像表示が行われる(例えば、非特許文献1参照)。
内池平樹、御子柴茂生共著、「プラズマディスプレイのすべて」(株)工業調査会、1997年5月1日、p79−p80
以上で説明したPDPにおいては、誘電体層7および/または11の形成方法としては、誘電体ガラスフリット材料を用い、焼成により焼結させることで誘電体層として形成することが主流であり、このような場合は、異物等が混入しやすく、この混入した異物から焼成時に発生するガスにより、誘電体層中に気泡が発生しやすくなる。そしてこのような場合、誘電体層7および/または11には、混入している気泡が原因と考えられる絶縁破壊が発生する場合があり、絶縁破壊が発生すると表示電極6および/またはアドレス電極10が断線してしまい、画面のラインが発光しないという致命的な不良が発生する場合がある。
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、誘電体層に混入した気泡を低減することで、誘電体層の絶縁破壊が抑制されたプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を実現することを目的とする。
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、前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点を有することを特徴とするものである。
また、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の製造方法は、
前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、他の誘電体層よりも低い軟化点を有する誘電体層と、その誘電体層よりも上層の誘電体層とを同時に焼成することを特徴とするものである。
本発明のプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法は、誘電体層に混入した気泡を低減することによって、誘電体層の絶縁破壊を抑制することができる。
すなわち、本発明の請求項1に記載の発明は、前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点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である。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、他の誘電体層よりも低い軟化点が、20℃から50℃低い軟化点であることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、他の誘電体層よりも低い軟化点を有する誘電体層が、他の誘電体層より膜厚が薄いことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の発明において、誘電体層は、ZnO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2−Al23系の混合物、PbO−ZnO−B23−SiO2系の混合物、Bi23−B23−SiO2系の混合物の中から選ばれるガラス粉末により構成したことを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、他の誘電体層よりも低い軟化点を有する誘電体層と、その誘電体層よりも上層の誘電体層とを同時に焼成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である。
以下、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について、図面を用いて説明する。
図1に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(PDP)の構造の一例を断面斜視図で示しており、この図1に示すように、PDPは、前面パネル21と背面パネル22とから構成されている。なお、図1は、構造が判り易いように、前面パネル21と背面パネル22とは離した状態で示している。
前面パネル21は、フロート法による硼珪素ナトリウム系ガラス等からなるガラス基板などの透明で絶縁性の前面側の基板23上に、走査電極24と維持電極25とで対をなすストライプ状の表示電極26を複数対配列して形成し、そしてその表示電極26群を覆うように誘電体層27を形成し、その誘電体層27上にMgOからなる保護膜28を形成することにより構成されている。誘電体層27は、例えば2層の誘電体層27a、27bを有している。なお、走査電極24および維持電極25は、それぞれ透明電極24a、25aおよびこの透明電極24a、25aに電気的に接続されたCr/Cu/CrまたはAg等からなるバス電極24b、25bとから構成されている。また、図示していないが、前記表示電極26間には、遮光膜としてのブラックストライプが表示電極26と平行に複数列形成されていても良い。
また、背面パネル22は、基板23に対向配置される、同じくガラスのような絶縁性の背面側の基板29上に、表示電極26と直交する方向にアドレス電極30を形成するとともに、そのアドレス電極30を覆うように誘電体層31を形成し、そしてアドレス電極30間の誘電体層31上にアドレス電極30と平行にストライプ状の複数の隔壁32を形成するとともに、この隔壁32間の側面および誘電体層31の表面に蛍光体層33を形成することにより構成されている。なお、カラー表示のために前記蛍光体層33は、通常、赤、緑、青の3色が順に配置されている。
そして、PDPは、以上の前面パネル21と背面パネル22とを、表示電極26とアドレス電極30とが直交するように、微小な放電空間を挟んで対向配置するとともに、周囲を封着部材により封止し、そして放電空間にネオンおよびキセノンなどを混合してなる放電ガスを66500Pa(500Torr)程度の圧力で封入することにより構成する。
そして、上記の放電空間は、隔壁32によって複数の区画に仕切られており、そしてこの隔壁32間に発光画素領域となる複数の放電セルが形成されるように表示電極26が設けられるとともに、表示電極26とアドレス電極30とが直交して配置されている。
次に、図2に、前面パネル21の概略構成を断面図で示す。図2に示すように、誘電体層27は、軟化点の異なる少なくとも2層、すなわち表示電極26を覆う基板23側の誘電体層27aとそれより上層の誘電体層27bとにより構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層、すなわち誘電体層27aが、他の誘電体層、すなわち上層の誘電体層27bよりも低い軟化点を有する構成である。つまり、図2に示す構成は、誘電体層27が軟化点の異なる少なくとも2層27a、27b構造であり、かつ基板23側の誘電体層27aが、それより上層の誘電体層27bより低い軟化点を有する構造である。
ここで、誘電体層27は高い電圧で駆動される表示電極26を保護する役目を有する。しかし、誘電体層27を形成する際の焼成工程において、異物等が燃えることにより発生すると考えられる、誘電体層27の膜厚に匹敵するような気泡が形成されることにより、誘電体層27に絶縁破壊が発生する場合がある。この絶縁破壊が発生すると、PDPにおいて一つのラインが発光しないという致命的な欠陥となる場合がある。
ここで、本発明の一実施の形態によるPDPでは、上述のように、誘電体層27が軟化点の異なる2層構造であり、かつ基板23側の誘電体層27aが、それより上層の誘電体層27bより低い軟化点を有するように構成しており、このことにより、誘電体層27を貫通して存在するような気泡の発生が抑制される。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、本実施の形態においては、まず、基板23側の誘電体層27aを形成する段階で気泡を成長させ破裂させ、開放泡、すなわち、膜内に孤立した状態に存在するのではなく、気泡内部が膜外とつながった状態とする。その後、誘電体層27bを形成するための誘電体材料を塗布する。このことにより、誘電体層27aの、気泡が破裂して形成された開放泡の内部にまで誘電体材料が入りこむため、誘電体層27aの気泡を埋めた状態とすることができる。
さらに、誘電体層27中で気泡が発生するためには、気泡の素となるガスの発生に必要な、異物を燃焼させるための酸素等が、誘電体層中の異物にまで到達する必要があると考えられるが、本実施の形態においては、基板23側の誘電体層27aの気泡は破裂して内部が誘電体材料で埋められた開放泡となっていると共に、その後、上層の誘電体層27bの焼成時には、基板23側の誘電体層27aが低い温度で先に軟化するため、酸素等が誘電体層27a中の異物にまで到達することを防止することができる。
以上により、誘電体層27を構成する誘電体層27aに気泡が発生する確率が非常に抑制されるため、したがって誘電体層27bを形成する際に誘電体層27b内に気泡が発生しても、誘電体層27を貫通した状態の気泡となることは非常に抑制されることとなり、その結果、誘電体層27の絶縁破壊が大幅に抑制されることとなる。
ここで、誘電体層27aの焼成時に気泡を破裂させて開放泡とするためには、誘電体層27aの膜厚が、他の誘電体層、すなわち上層の誘電体層27bよりも薄いことが好ましい。ここで、表示電極26が3μmから5μmの膜厚であることから、それを覆うためには6μmから10μmの膜厚が好ましい。例えば、全体として誘電体の膜厚が30μmの場合は、誘電体層27aを10μm、誘電体層27bを20μmとすれば良い。
また、基板23側の誘電体層27aの軟化点と、それより上層の誘電体層27bの軟化点との差が小さすぎる場合、上述した効果を十分に得ることができない場合がある。また、大きすぎる場合には、誘電体層27bの焼成時に誘電体層27aが軟化しすぎて、表示電極26の材料が溶出してしまう等の問題が発生する場合がある。以上の観点から、基板23側の誘電体層27aと、それより上層の誘電体層27bとの軟化点の差は、20℃から50℃であることが好ましい。
さらに、誘電体層27を3層構造とし、表示電極26を覆う最下層および/または中間層の誘電体層の軟化点を、他の誘電体層の軟化点よりも低くした場合でも、上述と同様の効果を得ることができる。
ここで、誘電体層27は、焼成することによってガラス焼結体(誘電体層)となるもので、含有されるガラス粉末としては、例えばZnO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2−Al23系の混合物、PbO−ZnO−B23−SiO2系の混合物、Bi23−B23−SiO2系の混合物などを挙げることができる。
条件の一例として、例えば、誘電体層27aの軟化点を530℃としこれを570℃で焼成すれば誘電体層27aで気泡が発生した場合、それを開放泡としやすい。次に、誘電体層27bの軟化点はそれよりも高い550℃とし570℃で焼成すれば良い。
また、誘電体材料の軟化点の調整は、PbOの組成比やSiO2の組成比を変更することで行う。一般的に、PbOの組成比を高くすると軟化点が低下し、また、SiO2の組成比を下げると、同様に軟化点が低下する。
軟化点が600℃付近のガラス粉末としては、例えば、全体を100重量%として、酸化鉛(PbO)45重量%〜65重量%、酸化硼素(B23)10重量%〜30重量%、酸化硅素(SiO2)10重量%〜30重量%、添加物として酸化カルシウム(CaO)1重量%〜10重量%、酸化アルミニウム(Al23)0重量%〜3重量%という組成のものが挙げられ、これに対して軟化点を30℃下げるためには、PbOの重量%を5〜10%下げることで実現できる。
以上のように、軟化点の異なるガラス粉末を使用することで軟化点の異なる誘電体層を形成すれば良い。
次に、本発明の一実施の形態によるPDPの製造方法について説明する。
まず、前面パネル21の前面側の基板としてのガラスなどの基板23上に、ITOやSnO2等からなる透明電極材料膜をスパッタ法により一様に成膜する。この時、透明電極材料膜の膜厚は約100nmとする。
次に、透明電極材料膜上に、ノボラック樹脂を主成分とするポジ型レジストを1.5〜2.0μmの膜厚で塗布し、所望のパターンの露光乾板を介して紫外線を露光し、レジストを硬化させる。次に、アルカリ水溶液で現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、塩酸を主成分とする溶液に基板を浸漬させてエッチングを行い、不要部分の除去を行い、最後にレジストを剥離して透明電極24a、25aを形成する。
次に、RuO2等からなる黒色顔料、ガラスフリット(PbO−B23−SiO2系やBi23−B23−SiO2系等)を含有する黒色電極材料膜と、Ag等の導電性材料、ガラスフリット(PbO−B23−SiO2系やBi23−B23−SiO2系等)を含有する金属電極材料膜とからなる電極材料膜を形成し、所望のパターンの露光乾板を介して紫外線を照射し露光部を硬化させ、その後、アルカリ性現像液(0.3wt%の炭酸ナトリウム水溶液)を用いて現像してパターンを形成し、その後、空気中でガラス材料の軟化点以上の温度で焼成を行うことで、透明電極24a、25a上にバス電極24b、25bを形成し、表示電極26とする。
次に、ガラス粉末、結着樹脂、および溶剤を含有するペースト状のガラス粉末含有組成物(ガラスペースト組成物)を、例えばダイコート法を用いて表示電極26が形成された基板23上に塗布、乾燥し、焼成することにより、基板23の表面に誘電体層27aを形成する。なお、塗布の方法としては、ガラスペースト組成物を支持フィルム上に塗布し、塗膜を乾燥して膜形成材料層を形成し、支持フィルム上に形成された膜形成材料層(シート状誘電体材料)を用いる方法を挙げることができる。この場合、誘電体層27aはシート状誘電体材料のカバーフィルムを剥離した後、誘電体材料層の表面が基板23に接するようにシート状誘電体材料を重ね合わせながら、支持フィルム側から加熱ローラーで圧着して基板23に固着する。その後、基板23上に固着された誘電体材料層から支持フィルムを剥離除去する。このとき、圧着に使用する手段としては、加熱ローラー以外に加熱しない単なるローラーでもよい。また、焼成は、発生する気泡が開放泡となる程度のものとする。
同様にして、誘電体層27aに重ねて誘電体材料を塗布、乾燥し、焼成することで、誘電体層27bを形成する。ここで、誘電体層27bの軟化点が誘電体層27aよりも高くする。
ここで、誘電体層27aと誘電体層27bとは別々に焼成しても良いが、同時に焼成しても良い。この場合は、焼成回数を低減することができコストを削減することができる。
その後、MgOを電子ビーム蒸着法により誘電体層27の表面に一様に成膜して、膜厚約600nmの保護膜28を形成する。以上により、上層27bの軟化点と下層27aの軟化点とが異なる構成の誘電体層27を有するPDPの前面パネル21が得られる。
一方、PDPの背面パネル22は、まずフロート法により製造されたガラスなどの基板29に対し、アドレス電極30を形成する。その上に、誘電体層31を形成し、その上に隔壁32を形成する。
この誘電体層31および隔壁32の形成に利用する材料としては、ガラス粉末、結着樹脂および溶剤を含有するペースト状のガラス粉末含有組成物(ガラスペースト組成物)を調製し、このガラスペースト組成物を支持フィルム上に塗布した後、塗膜を乾燥して膜形成材料層を形成したもので、支持フィルム上に形成された膜形成材料層を、アドレス電極30が形成された基板29の表面に前面パネル21と同様の手法で転写により固着し、この転写で固着された膜形成材料層を焼成することにより形成することができる。
また、隔壁32を形成する方法としては、フォトリソグラフィー法やサンドブラスト法を用いて所定のパターンとすることで形成することができる。
次に、R、G、Bに対応する蛍光体材料を塗布し焼成を行って隔壁32間に蛍光体層33を形成する。以上により、背面パネル22を得ることができる。
そして、このようにして作製した前面パネル21と背面パネル22とを、それぞれの表示電極26とアドレス電極30がほぼ直角に交差するように位置合わせをして対向配置し、その周辺部をシール材によって封着して貼り合わせ、その後、隔壁32で仕切られた空間のガスの排気を行い、次にNe、Xe等の放電ガスを封入してガス空間を封止することにより、PDPを完成させることができる。
なお、以上では本発明の一実施の形態のPDPの説明として、前面パネル21の誘電体層27が少なくとも2層である構成を例として説明したが、特にこれに限るものではなく、背面パネル22の誘電体層31を同様に、少なくとも2層構造とすることで、同様の効果を得ることができ、また誘電体層27と誘電体層31とを同時に少なくとも2層構造とすることで、本発明の効果をさらに確実にすることが可能となる。
以上のように本発明は、誘電体層に混入した気泡を低減することによって、誘電体層の絶縁破壊を抑制することができるプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を提供することができる。
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の概略構成を示す断面斜視図 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概略構成を示す断面図 従来のプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図 従来のプラズマディスプレイパネルの放電セル部分の概略構成を示す平面図
符号の説明
21 前面パネル
22 背面パネル
23 前面側の基板
24 走査電極
25 維持電極
26 表示電極
27 誘電体層
27a 誘電体層
27b 誘電体層
29 背面側の基板
30 アドレス電極
31 誘電体層

Claims (5)

  1. 前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点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。
  2. 他の誘電体層よりも低い軟化点が、20℃から50℃低い軟化点である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。
  3. 他の誘電体層よりも低い軟化点を有する誘電体層が、他の誘電体層より膜厚が薄い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。
  4. 誘電体層は、ZnO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2系の混合物、PbO−B23−SiO2−Al23系の混合物、PbO−ZnO−B23−SiO2系の混合物、Bi23−B23−SiO2系の混合物の中から選ばれるガラス粉末により構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
  5. 前面側および/または背面側の基板と、この基板上に形成した電極と、この電極を覆う誘電体層とを備え、この誘電体層が軟化点の異なる少なくとも2層により構成され、かつ最上層以外を構成する誘電体層のうちの少なくとも1層が、他の誘電体層よりも低い軟化点を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、他の誘電体層よりも低い軟化点を有する誘電体層と、その誘電体層よりも上層の誘電体層とを同時に焼成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。
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