JP2008269939A - プラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電圧が低くなるＰＤＰを低コストで製造することが可能なＰＤＰの製造方法を提供する。
【解決手段】第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体膜と、該誘電体膜を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、第２の電極と蛍光体膜が形成された第２の基板とが、封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板の間に、前記放電空間を密閉するための封着材料が配置されるとともに該封着材料の外側に該封着材料よりも軟化点が高く、かつ、該封着材料よりも厚いスペーサが配置される工程と、前記封着材料および前記スペーサが該スペーサの軟化点以上の温度に加熱されて前記第１の基板と前記第２の基板が封着される工程と、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。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明はプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰ（Plasma Display Panel）と表記する）に係り、特に保護膜に覆われた電極を有するプラズマディスプレイパネルとその製造方法に関する。

ＰＤＰは、大画面化が容易なこと、表示品質がよいこと、また、液晶ディスプレイと比べた場合に視野角が広いなどの特長があり、薄型化が可能なことから例えば壁掛け型ディスプレイなどの大型表示装置として用いられるようになってきている。

ＰＤＰの動作原理の概要は、表示セルと呼ばれる、例えば希ガスからなる封入ガスが封入された放電空間で放電を起こすことによって希ガスの粒子（原子・分子）を励起し、その光学的遷移によって生じる紫外線によって蛍光体を励起し、当該蛍光体からの可視光を表示発光に利用するものである。

従来のＰＤＰの構造の概略は、互いに対向するように設置された２枚の基板上にそれぞれ電極を設け、これらの電極の間に放電空間が形成された構造を有している。このように放電空間をはさんで対向するようにして形成された電極は、例えば表示用電極とデータ電極と呼ばれ、表示用電極とデータ電極はそれぞれ誘電体膜に覆われた構造を有している。

例えば、データ電極を覆う誘電体膜上には蛍光体膜が形成され、ＰＤＰが発光する場合の画素の色を決定する要素となっている。一方、表示用電極を覆う誘電体膜上には保護膜が形成され、誘電体膜をイオンのスパッタリングによる損傷から保護する構造になっている。

この場合、放電空間の放電特性は、放電空間に面する保護膜に大きく影響され、特に保護膜の二次電子利得が高い場合に、すなわちより二次電子が放出されやすい場合に、前記放電空間の放電電圧が下がることがわかっており、このため、比較的二次電子利得の高いＭｇＯが保護膜に用いられることが一般的であった。また、さらに放電電圧を下げるために、保護膜を構成する材料として、酸化ストロンチウムカルシウム（ＳｒＣａＯ）などの材料が提案されている（例えば非特許文献１参照）。

上記の２枚の基板は、放電空間を密閉するために、低融点のフリットガラスなどの封着材料で封着される。また、放電空間には、例えば、ネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスなどが封入された構造となっている。

上記の２枚の基板を封着する場合には、従来は、片方の基板の周囲に低融点のフリットガラスと有機バインダーの混合物よりなる封着材料を塗布した後、重ね合わせた２枚の基板を加熱するとともに加圧して、２枚の基板の間に密閉空間を形成していた。
"SrCaO protectivelayer for high-efficiency PDPs", Y. Motoyama and T. Kurauchi, 2006 SIDInt. Symp., Dig. Tech. Papers, pp1384-1397 (2006)

しかし、上記の従来の封着方法では、封着中に封着材料などから発生するガスが放電空間内に残留する量が多くなってしまうため、当該ガスの保護膜への影響によって放電電圧が上昇する問題が生じていた。特に、ストロンチウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属の化合物よりなる保護膜の場合、上記の放電電圧の上昇が大きくなる問題が顕著であった。

例えば、２枚の基板を封着する場合に、２枚の基板の間の空間を効率よく排気する方法が提案されていた（特許第３５５４４３２号）。この方法は、真空槽内で、封着材量を配置した基板と他方の基板を機械的に離間させた状態で昇温し、封着材料が軟化してから両基板を機械的に密着させて封着を行うものである。しかし、上記の方法は、２枚の基板の位置合わせが難しくなる問題が生じ、また、このための特殊な設備を要して製造コストが増大するなどの問題があり、現実的な方法ではない。

このため、本発明は、上記の問題を解決した、新規で有用なＰＤＰを提供することを統括的課題としている。

本発明の具体的な課題は、放電電圧が低くなるＰＤＰを低コストで製造することが可能なＰＤＰの製造方法と、当該製造方法によって製造されるＰＤＰを提供することである。

本発明の第１の観点では、上記の課題を、第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体膜と、該誘電体膜を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、第２の電極と蛍光体膜が形成された第２の基板とが、封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板の間に、前記放電空間を密閉するための封着材料が該放電空間の周囲に配置されるとともに該封着材料の外側に該封着材料よりも軟化点温度が高い材料で形成され、かつ、該封着材料厚さよりも厚い複数の構造体のスペーサが配置される工程と、前記第１の基板と前記第２の基板が加圧された状態で、前記封着材料および前記スペーサが該スペーサの軟化点以上の温度に加熱されて前記第１の基板と前記第２の基板が封着される封着工程と、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により、解決する。

また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、上記のプラズマディスプレイパネルの製造方法によって製造されるプラズマディスプレイパネルであって、前記封着材料の溶融後固着層の周囲に、前記スペーサの溶融後凝固物が残置していることを特徴とするプラズマディスプレイパネルにより、解決する。

本発明によれば、放電電圧が低くなるＰＤＰを低コストで製造することが可能なＰＤＰの製造方法と、当該製造方法によって製造されるＰＤＰを提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、説明する。

図１は、本発明の実施例１による交流（ＡＣ）駆動型のＰＤＰの一例である、ＰＤＰ１０の構造の一部を模式的に示した断面斜視図である。

図１を参照するに、ＰＤＰ１０では、放電空間１６を挟んで、ガラス基板からなる前面基板１７と背面基板１１が対向する形で配置されている。また、前面基板１７上の、背面基板１１に対向する側には表示用電極１８Ａ，１８Ｂが配置され、表示用電極１８Ａ，１８Ｂは、誘電体膜１９に覆われ、さらに誘電体膜１９が保護膜２０で覆われた構造となっている。このように、表示用電極は対をなす帯状の２つの電極で一組になるように構成され、例えば表示用電極１８Ａは走査電極、表示用電極１８Ｂは維持電極と呼ばれる場合がある。

一方、背面基板１１上の、前面基板１７に対向する側には表示用電極１８Ａ，１８Ｂに直交する方向に延伸する帯状の複数のアドレス電極（データ電極）１２が設けられており、これら複数のアドレス電極１２は互いに平行に配置され、またそれぞれのアドレス電極１２は誘電体膜１３によって覆われている。

さらに複数のアドレス電極１２を分離し、かつ放電空間１６を形成してセルを分離する隔壁１４が誘電体膜１３上に設けられている。また、アドレス電極１２上の誘電体膜１３の上から隔壁１４の側面にわたって、蛍光体膜１５が形成されている。図１に示すＰＤＰ１０の場合、カラー表示を可能にするために、隔壁１４を挟んで、例えば赤、緑、青の蛍光体膜１５が順に配置された構造になっている。

また、放電空間１６には、例えばＨｅ，Ｎｅ，およびＡｒのうち、少なくともひとつと、Ｘｅの混合ガスからなる封入ガスが封入される。

このような構造のＰＤＰ１０において、誘電体膜１３、１９は、放電によって生じた電荷を蓄積するために設けられている。

また、上記の構造においては、直交するアドレス電極１２と表示用電極１８Ａ，１８Ｂの交点に、表示にかかる発光が行われる１単位であるサブピクセルＰ１が形成され、このサブピクセル３個（赤、緑、青）で１画素（ピクセル）を形成する。上記の画素の個数は任意であり、実際には多数の画素を組み合わせて大型表示装置であるＰＤＰが形成される。

上記のＰＤＰ１０では、放電空間１６で以下のように放電が行われることにより、表示が行われる。まず、表示電極１８Ａ，１８Ｂのリセット放電を全ての放電空間１６で行い、壁電荷（誘電体膜１３，１９に蓄えられる電荷）の状態を同じにする。

次に表示用電極１８Ａ（走査電極）の走査にあわせてアドレス電極１６に選択的に電圧を印加して放電空間１６においてアドレス放電を起こす。このアドレス放電により生じた電荷は、誘電体膜１３，１９に蓄えられることになる（壁電荷）。当該壁電荷により形成される電界は、放電空間１６に印加される電界とは逆極性となるため、放電空間１６内の電界が弱められて放電は直ちに停止することになる。

次に、２つの表示用電極１８Ａ，１８Ｂ間に電圧を印加することにより、放電空間１６で放電（維持放電）を生じさせ、また、当該維持放電の回数により、画像表示の階調を制御して、画像を表示することができる。

上記のＰＤＰ１０において、放電空間１６での放電電圧は、保護膜２０の二次電子の出やすさ（二次電子利得γ）に大きく依存する。この場合、二次電子利得γとは、放電空間１６に封入されたガスのイオンや励起粒子（原子や分子）が保護膜２０に入射する際に、保護膜２０の表面から放出される二次電子の出やすさを示す値であり、この値が大きいほど放電電圧が低くなる。

例えば、従来保護膜として用いられてきたＭｇＯに比べて、アルカリ土類金属の化合物は二次電子利得が大きく、放電電圧を低くすることができる。上記のアルカリ土類金属は、例えば、Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒなどがあり、保護膜を構成する材料として、アルカリ土類金属の酸化物（例えば、ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，ＳｒＣａＯなど）を用いることができる。本実施例の場合、保護膜２０をＳｒＣａＯにより構成している。

しかし、上記の保護膜２０は、背面基板１１と前面基板１７の封着時に発生するガスの影響によって変質し、このためにＰＤＰの放電電圧が上昇する問題が生じていた。このような問題は、従来用いられてきたＭｇＯでも発生していたが、ＭｇＯよりも二次電子利得が大きいアルカリ土類金属の化合物を保護膜材料として用いたときにより顕著になっていた。例えば、背面基板１１と前面基板１７を封着する場合には、低融点のフリットガラスと有機バインダーの混合物よりなる封着材料が用いられ、加熱によって封着材料を硬化させて封着することが一般的である。

上記の封着材料を硬化させる封着工程においては、封着材料が加熱されて高温となるために、封着材料などから放出されるガスによって保護膜２０が変質し、実質的な二次電子利得が小さくなって放電電圧が上昇してしまう問題が発生してしまう。

上記の保護膜の変質のメカニズムは完全には明らかになっていないが、例えば加熱に伴って封着材料などから発生するＨ_２Ｏなどのアウトガスによって、保護膜に水酸化物や炭酸塩が形成されてしまうためと考えられる。また、封着材料と同時に背面基板と前面基板も同時に加熱されるため、背面基板、前面基板や、さらにはこれらに形成された構造物からのアウトガスが放電電圧の上昇に関与している可能性も考えられる。

そこで、本実施例によるＰＤＰの製造方法では、これらのアウトガスの影響を低減して保護膜の変質を抑制し、放電電圧の上昇を抑制することを可能としている。

まず、図２を用いて本実施例によるＰＤＰの製造方法の概略を説明する。図２は、図１に示したＰＤＰ１０を製造する場合において、前面基板１７と背面基板１１を貼り合わせる（封着する）直前の状態の背面基板１１の平面図である。但し、図２には、図１先に示した隔壁１４以外の構造体（蛍光体膜１５，誘電体膜１３，アドレス電極１２など）は図示を省略している。

図２を参照するに、隔壁１４の間に形成される複数の放電空間１６の周囲を囲むように、放電空間１６を密閉するための封着材料２１が背面基板１１上に配置されている。例えば、封着材料２１としては、低融点のフリットガラスが用いられる。また、封着材料２１によって囲まれる領域は、封入ガスが封入される領域であり、また、表示のための放電（発光）が行われる表示に係る領域である。

本実施例によるＰＤＰの製造方法では、封着材料２１の外側に、スペーサ２２が複数配置されることが特徴である。スペーサ２２は、例えば封着材料を囲むように配置される複数の柱状の構造体よりなり、封着材料よりも軟化点（材料が軟化する温度）が高い材料（例えばフリットガラス）により構成される。また、スペーサ２２は、封着材料よりも厚さが厚くなる（配置される基板からの高さが高くなる）ように構成されている。

このため、背面基板１１と前面基板１７を封着する場合に、加熱前にはスペーサ２２の厚さ（高さ）の分だけ、背面基板１１と前面基板１７の距離が離されることになる。この状態で封着材料２１とスペーサ２２がスペーサ２２の軟化点以上に加熱されることにより、スペーサ２２が軟化して背面基板１１と前面基板１７が封着される。次に、これらのＰＤＰの製造方法について、側面図を用いて説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、本実施例によるＰＤＰの製造方法を手順を追って示す図である。ただし、以下の図中では先に説明した部分には同一の符号を用いて、説明を省略する。

まず、公知の方法によって、先に図１に示した背面基板１１上に、アドレス電極１２，誘電体膜１３，隔壁１４，および蛍光体膜１５等を形成する。また、公知の方法によって、前面基板１７上に、表示用電極１８Ａ，１８Ｂ，誘電体膜１９，保護膜２０を形成する。なお、以下の図中では、背面基板１１上に形成されたアドレス電極１２，誘電体膜１３，隔壁１４，蛍光体膜１５や、前面基板１７上に形成された、表示用電極１８Ａ，１８Ｂ，誘電体膜１９，保護膜２０は図示を省略している。

次に、図３Ａに示す工程において、先に図２に示したように、背面基板１１上に、封着材料２１を配置し、さらに、封着材料２１の外側（周囲）に、複数の柱状の構造体よりなるスペーサ２２を配置する。封着材料２１とスペーサ２２は、例えばディスペンサーによって背面基板１１上に形成する。

上記の封着材料２１は、軟化点が３４０℃であり、ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を主体する材料に膨張率の調節のためにＺｎＯ等のフィラーなどが混合され、さらに有機バインダーが添加されて構成される。また、スペーサ２２は、軟化点が４００℃であり、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２を主体とする材料に膨張率の調節のためにＺｎＯ等のフィラーが混合され、さらに有機バインダーが添加されて構成される。

例えば、封着材料２１の軟化点は、ＰｂＯの含有量により、また、スペーサ２２の軟化点は、Ｂｉ_２Ｏ_３の含有量を変更することで制御することができる。

また、封着材料２１の厚さ（配置される基板からの高さ）は、２５０μｍ、スペーサ２２の厚さは１ｍｍとして形成される。

また、図３Ａの状態で、背面基板１１と前面基板１７を貼り合わせる前に、封着材料２１（スペーサ２２）の仮焼成を行ってもよい。仮焼成は、例えば酸素を含む一般の大気雰囲気中で、封着材料２１（スペーサ２２）を３５０℃により加熱することで実施する。上記の仮焼成を行うことで、有機バインダーが分解される過程で生じる不純ガスを除去することが可能となる。

次に、図３Ｂに示す工程において、背面基板１１と前面基板１７を重ね合わせ、さらに、背面基板１１と前面基板１７とが互いに押し付けられるように、背面基板１１と前面基板１７の周囲をクリップ２３で加圧する。

次に、図３Ｃに示す工程において、図３Ｂに示した加圧状態のまま、窒素雰囲気の炉内で、背面基板１１と前面基板１７（封着材料２１とスペーサ２２）が、少なくともスペーサ２２の軟化点以上の温度（例えば４５０℃）となるように加熱する。この結果、封着材料２１に加えて、さらにスペーサ２２が軟化して、背面基板１１と前面基板１７が封着されて、図１に示すように密閉された放電空間が形成される。

図４は、図３Ｃに示した封着工程時の温度を示す図である。炉の温度が封着材料２１の軟化点（Ａ点、例えば３４０℃）を越えた後も、スペーサ２２の軟化点（Ｂ点、例えば４００℃）に到達するまで、スペーサ２２によって背面基板１１と前面基板１７の間隔が保持される。このため、封着材料２１が、封着材料２１の軟化点以上の高温状態に曝され、かつ、背面基板１１と前面基板１７の間が密閉されない状態が一定の期間（Ａ点からＢ点までの到達期間）、保持されることになる。当該一定期間の間に、おもに封着着材料２１から発生するアウトガスは、背面基板１１と前面基板１７の間に形成されている隙間から外部に流出し、保護層２０へのアウトガスの影響が最小限に抑えられる。この結果、ＰＤＰの放電電圧の上昇を抑えることが可能となる。

なお、特開２００２−２６０３５７号公報には、ＰＤＰの製造において、排気のための隙間を確保するために、隔壁上にスペーサを形成して２枚の基板を加熱し、当該スペーサを軟化させて２枚の基板を封着する方法が開示されている（図６等参照）。しかし、上記の方法では、スペーサが放電空間側に配置されるため、保護膜はスペーサ自身から放出されるアウトガスの影響を受けてしまう問題が排除できない。

一方で本実施例による方法では、放電空間１６を封着する封着材料２１の外側にスペーサ２２が配置されるため、スペーサ２２自身から放出されるアウトガスの保護膜２０への影響が抑制される。

また、背面基板１１と前面基板１７の大きさが大きい場合や、または背面基板１１と前面基板１７が薄い場合には、図５に示すように、重ね合わせた２枚の基板を立てた状態で封着してもよい。例えば、図５に示すように、所定の保持台２４上に重ね合わせた２枚の基板を立てた状態で封着することで、２枚の基板を封着するために重ね合わせた時に、基板の中央部分で２枚の基板が密着することや、封着時に雰囲気ガスの流れが阻害される影響が抑制され、アウトガスの流れが良好となる効果を奏する。

前記封着工程後、背面基板１１もしくは前面基板１７に設けられた排気穴を通して放電空間内部を真空排気した後に、ＮｅとＸｅの混合ガスなどの放電ガスを封入し、その後排気穴を封止してＰＤＰが形成される。

なお、封着工程により、封着材料は溶融後、前面基板１７と背面基板１１を接着する固着層となり、スペーサ２２は溶融後凝固物として残置する。

次に、上記の実施例１によるＰＤＰの製造方法によって製造されたＰＤＰの放電電圧を調べた結果について説明する。

上記の表は、上記の実施例１による製造方法により製造された面放電型ＡＣ−ＰＤＰ（表中本実施例封着法と表記）と、従来の封着方法（スペーサ２２を用いない場合、表中従来封着法と表記）において、放電電圧を調べた結果を示したものである。なお、上記の２つのＰＤＰは封着方法のみが異なり、セルピッチや電極ギャップなどの他の仕様は同じとしている。また、参考としてＭｇＯを保護膜とし用い、封着方法を従来の方法とした場合の放電電圧も併記している。また、上記の表において、Ｖｆｍａｘとは、維持放電パルス電圧を上昇させた場合にすべての放電セルが放電を開始する電圧であり、Ｖｓｍａｘとは、維持放電パルス電圧を下降させた場合にパネル内の１セルの放電が停止する電圧のことである。

上記の表を参照するに、本実施例による封着方法によれば、従来の封着方法に比べて放電電圧を低くすることが可能となっていることがわかる。これは、先に説明したように、封着材料などからのアウトガスの保護膜への影響が抑制されているためと考えられる。また、従来のＭｇＯ保護膜を用いた場合の放電電圧に対して、本実施例の封着方法によるＳｒＣａＯ保護膜を用いた場合の放電電圧は、約７０％に低減されており、低電圧化が図られていることが確認された。

なお、本発明は保護膜を構成する材料がアルカリ土類金属の化合物の場合に限定されず、ＭｇＯよりなる保護膜を用いる場合に適用してもよい。また、保護膜を構成するアルカリ土類金属の化合物は、ＳｒＣａＯのみならず、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯなどのアルカリ土類金属の酸化物に本発明を適用してもよい。

本発明によれば、放電電圧が低くなるＰＤＰを低コストで製造することが可能なＰＤＰの製造方法と、当該製造方法によって製造されるＰＤＰを提供することが可能となる。

実施例１によるプラズマディスプレイパネルの斜視図である。 プラズマディスプレイパネルの封着方法を示す平面図である。 プラズマディスプレイパネルの製造方法を示す図（その１）である。 プラズマディスプレイパネルの製造方法を示す図（その２）である。 プラズマディスプレイパネルの製造方法を示す図（その３）である。 プラズマディスプレイパネルを封着する時の加熱過程を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの製造方法の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ プラズマディスプレイパネル
１１，１７ 基板
１２ アドレス電極
１３ 誘電体膜
１４ 隔壁
１５ 蛍光体膜
１６ 放電空間
１８Ａ，１８Ｂ 表示用電極
１９ 誘電体膜
２０ 保護膜
２１ 封着材料
２２ スペーサ
２３ クリップ
２４ 保持台

Claims (4)

1. 第１の電極と、該第１の電極を覆う誘電体膜と、該誘電体膜を覆う保護膜とが形成された第１の基板と、第２の電極と蛍光体膜が形成された第２の基板とが、封入ガスが封入された放電空間を挟んで対向するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に、前記放電空間を密閉するための封着材料が該放電空間の周囲に配置されるとともに該封着材料の外側に該封着材料よりも軟化点温度が高い材料で形成され、かつ、該封着材料厚さよりも厚い複数の構造体のスペーサが配置される工程と、
   前記第１の基板と前記第２の基板が加圧された状態で、前記封着材料および前記スペーサが該スペーサの軟化点以上の温度に加熱されて前記第１の基板と前記第２の基板が封着される封着工程と、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。
2. 前記封着工程の前に、前記封着材料および前記スペーサを大気雰囲気中で、該封着材料の軟化点温度より高く該スペーサ材料の軟化点温度より低い温度であらかじめ仮焼成を行う工程を有する請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 前記封着工程は、所定の保持台上に前記第１の基板と前記第２の基板を立てた状態で封着される請求項１または２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法によって製造されるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記封着材料の溶融後固着層の周囲に、前記スペーサの溶融後凝固物が残置していることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
   

Images