JP2009252347A - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画像表示品位を確保しながらも、ガラス基板強度を十分に有し、かつパネル割れの発生が少ないプラズマディスプレイパネルを提供することを目的としている。
【解決手段】上記の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、基板上に複数対の電極と誘電体層と保護層を設けたプラズマディスプレイパネルであって、保護層がナノ結晶粒子を用いて形成されていることを特徴とする。またナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であっても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスなどに用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よるものである。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、１００インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいる。

ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。

前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。

このようなプラズマディスプレイ装置においては、ガラスが主材料のパネルをアルミニウムなどの金属製のシャーシ部材の前面側に保持させ、そのシャーシ部材の背面側にパネルを発光させるための駆動回路を構成する回路基板を配置することによりモジュールを構成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１３１５８０号公報

ところで、ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイでは大画面でありながら、薄型・軽量化が求められるため、従来技術では基板として用いられるガラス基板の強度が不足し、製品化後の強度試験等においてパネル割れが発生する課題があった。

上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、基板上に複数対の電極と誘電体層と保護層を設けたＰＤＰであって、保護層がナノ結晶粒子を用いて形成されていることを特徴とする。またナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であっても良い。

そして本発明のＰＤＰの製造方法は、少なくとも表示電極と誘電体層と保護層が形成された一方の基板と、他方の基板とを対向配置して形成するＰＤＰの製造方法であって、保護層がナノ結晶粒子を用いて形成される工程と、表示電極の形成工程、誘電体層の形成工程および基板を対向配置し形成する工程いずれにおいても、一方の基板の温度が当該基板の歪点より１００℃低い温度以下であることを特徴とする。さらに一方の基板の温度が４７０℃以下の温度であってもよく、また一方の基板の温度が４１０℃以下であってもよい。

本発明によれば、画像表示品位を確保しながらも、ガラス基板の強度を確保し、パネル割れ等を生じにくいＰＤＰを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。

（ＰＤＰの構造）
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。

前面板２の前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。

また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、青色および緑色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、青色、緑色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの前面板２の断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６とブラックストライプ７がパターン形成されている。走査電極４と維持電極５はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ₂）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。金属バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。

誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂとブラックストライプ７を覆って設けられている。そして誘電体層８上に保護層９が形成されている。

（基板強度）
先に述べたように、ＰＤＰは大画面・高精細化が進むと同時に軽量化・薄型化が求められている。このため、製品としてのＰＤＰの強度を現状程度に維持するためには、より前面ガラス基板３、背面ガラス基板１１の強度が求められる。

また、ＰＤＰの製品出荷時の梱包において、一般的に緩衝材はＰＤＰ周辺部のみに設け、画像表示部となる位置には設けられない。このため輸送時の表示面からの落下等による衝撃では、前面ガラス基板３に製品全体の自重を含めた力が加わり、前面ガラス基板３が凸状にたわみ、パネル割れが生じる。

一方、製品梱包後の輸送時の表示面と反対側からの落下に対しては、前面ガラス基板３の画像表示面側が凹状になる力が加わるためパネル割れとなる確率はきわめて低い。また背面ガラス基板１１には一般的に駆動回路基盤等が搭載される放熱を兼ねた補強板が貼り付けられており、パネル割れとなる影響は小さい。このように前面ガラス基板３の画像表示面側の状態がパネル割れに大きく影響する。

ところで、ＰＤＰのガラス基板は一般的にフロート法によって形成されている。フロート法は、調合したガラス原材料を溶解槽においてバーナー等によって１６００℃程度で溶融し、脱泡をさせた後、錫を溶融させたフロートバス上に浮かべ延伸することで所望の幅、厚さを有する平坦な板状に成型する。その後ガラスは約６００℃程度から約２００℃程度まで急冷却される。このためガラス基板の最表面には歪および応力が残留することになる。

図３はフロート法によって形成されたガラス基板に生じている応力の方向をガラス基板の断面に模式的に示した図である。このようにガラス基板に残留している応力は、基板の表面では圧縮応力が生じ、それに対し基板の内部では引張応力が生じている。但し、圧縮応力層と引張応力層とが均衡した状態で存在しており、形状としては平板を維持している。

これに対して、先に述べたように前面ガラス基板３にかかる輸送時の衝撃等は、画像表示面を凸状にたわませる外力である。したがってフロート法によって形成されたガラス基板は、基板最表面に圧縮応力が残留している状態であるため、このような衝撃の外力に対して比較的強い。

ところが発明者らは、従来技術においてガラス基板の強度がＰＤＰの製造工程を経ることによって、変化することを見出した。具体的には表示電極形成後、誘電体層形成後、保護層形成後、封着排気後の各工程後に前面ガラス基板３の残留応力を測定したところ、それぞれの工程を経ることによって応力は著しく低下することとなった。

これは電極層・誘電体層の焼成工程や封着・排気工程等の熱プロセスが影響している。つまり、これら熱プロセスにおいて、ガラス基板の温度が４００℃〜５５０℃程度に昇温され、その後室温程度まで降温される。その降温時にガラス基板全体がゆっくりと徐冷されるため、ガラス基板に生じていた残留圧縮応力が緩和すると考えられる。そしてガラス基板の温度が昇温・降温を繰り返すことによって、残留していた圧縮応力がさらに低下すると考えられる。また、この圧縮応力の低下に伴い、ＰＤＰ１生産時にガラス基板表面に、焼成工程で使用するセッターとの接触や、各工程間の搬送ローラーとの接触等によって、傷（マイクロクラック）が入り易くなる。この傷が入ることによって、さらにガラス基板の強度は低下することになる。

そして従来技術においてＰＤＰ１が製造された後の前面ガラス基板３は、上述の応力層の変化によって、輸送時の衝撃等に対して画像表示面側を凸にするたわみが生じやすく、パネル割れが発生し易くなる。これらは製品梱包落下試験による強度試験等の結果からも同様の傾向が確認されている。

これに対して本発明の実施の形態では、前面ガラス基板３の表面に応力をある一定範囲で存在させ、衝撃に対してパネル割れが生じにくいＰＤＰ１を実現している。

また、発明者等はこの衝撃に対する必要な残留応力値が、基板の厚み、組成によって大きく異なることを見出した。特に、実質的に鉛を含まない成分によって構成したガラス基板を用いた場合、従来技術と同様の残留応力であっても、落下試験強度は著しく低下し、従来通りの基板強度の維持や、工場生産性の確保が困難になる。このような結果から、本発明の実施の形態では、ＰＤＰ１の前面ガラス基板３の種類に応じて、基板の残留応力を次の範囲としている。

（１）基板の誘電体層を設けていない側の面の応力が０．８ＭＰａ〜２．４ＭＰａの範囲であり、（２）特に基板の厚さが２．８ｍｍ±０．５ｍｍであっては、基板の誘電体層を設けていない側の面の応力が１．３ＭＰａ〜２．４ＭＰａの範囲であり、（３）特に基板の厚さが１．８ｍｍ±０．５ｍｍであっては基板の誘電体層を設けていない側の面の応力が０．８ＭＰａ〜１．７ＭＰａの範囲である。

基板表面の残留応力をこの範囲とすることで、後述する製品梱包落下試験においても良好な結果が得られた。つまり、輸送時の衝撃に対してもガラス割れが生じにくいＰＤＰを製造することができ、基板強度の維持、生産性の確保が可能となる。

なお、本発明の実施の形態においてガラス基板の残留応力の測定は、偏向透過光の位相角によって行った。測定装置としては神港精機株式会社製ポーラリメーターＳＰ−ＩＩ型を使用した。この応力測定装置では原理上、圧縮応力と引張応力とで偏向透過光の見える色が異なる特性を有するため、圧縮応力および引張応力いずれかを判断することは可能である。

そして残留応力の測定箇所は、前面ガラス基板３の画像表示面つまり誘電体層等を形成していない側の面について行っている。これは先に述べた製品梱包での落下時の衝撃等によるパネル割れが、画像表示面側を起点としていることを考慮したためである。また、この箇所での測定値は、後述する製品梱包落下試験の結果とより明確な関係が得られている。

（本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法）
先に述べたように従来技術においては、ＰＤＰ１の各部位を形成する際の焼成工程や乾燥工程等の熱プロセスによって、ガラス基板に生じている応力が変化する。そこで本発明の実施の形態では、ガラス基板の残留する応力を一定範囲にするため、各部位の形成を低温での熱プロセスによって行う。

発明者らが検討した結果、残留している応力を先に述べた範囲とするためには、当該ガラス基板の歪点から１００℃低い温度以下の温度範囲で、ＰＤＰ１を製造する必要があることが判明した。つまりこの温度を超えた熱プロセスを前面ガラス基板３が受けた場合、残留している圧縮応力は緩和され、先に述べた応力値の範囲から外れることになり、輸送時の衝撃等によってガラス割れが生じやすくなってしまう。

本発明の実施の形態にて前面ガラス基板３として、旭硝子株式会社製ＰＤ２００およびソーダライムガラスＡＳを使用した。ＰＤ２００では歪点は約５７０℃であるため、前面ガラス基板３の表面の温度が４７０℃以下の温度範囲にてＰＤＰ１を製造した。一方、ソーダライムガラスＡＳでは歪点は約５１０℃であるため、前面ガラス基板３の表面の温度が４１０℃以下の温度範囲にてＰＤＰ１を製造した。これによって、前面ガラス基板３の表面においては、形成時の残留応力を維持したままＰＤＰ１が製造される。

また、このように前面ガラス基板３の表面の温度を４７０℃以下、あるいは４１０℃以下の温度範囲とするためには、保護層９の形成方法が重要である。一般的に保護層９には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等が用いられるが、これらの材料は炭酸ガスや水分等の不純物ガスを吸着する特性が高い。このため、保護層９が不純ガスを吸着したまま、背面板１０と貼り合わされ、ＰＤＰ１が形成されることとなる。そして、これらの不純物ガスは放電によって放電空間等に放出され、放電状態等を変化させて、ＰＤＰ１の画像表示品位に悪影響を及ぼす可能性がある。

これらを防止するため、従来技術では保護層９から不純物ガスを脱離させられるように、保護層９の成膜後に５５０℃程度で焼成する工程や、封着排気時に高温に維持する工程が採用されている。しかしながら先に述べたように、この工程によって前面ガラス基板３に残留している圧縮応力は緩和され、輸送時の衝撃等によってガラス割れが生じやすくなってしまう。

これに対して、本発明の実施の形態では、これらの前面ガラス基板３に生じている圧縮応力を維持するため、不純物ガスの吸着量が少ない保護層９を有し、かつ前面ガラス基板３の表面温度が歪点から１００℃低い温度以下の範囲でＰＤＰ１を製造する。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法を説明する。ここでは前面ガラス基板３として上記ソーダライムガラスＡＳを使用し、前面ガラス基板３の温度が４１０℃以下の温度範囲によってＰＤＰ１を製造する方法について記載するが、前面ガラス基板３としてＰＤ２００を使用し、前面ガラス基板３の温度が４７０℃以下の温度範囲とする製造方法によっても、本発明の効果は得られる。

また本発明の実施の形態において、前面ガラス基板温度の測定に際しては、高温での測定を考慮してＫタイプの熱電対を用いて基板表面にて接触式で測定しており、測定誤差として±５℃程度生じうる。

まず前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５と遮光層７とを形成する。透明電極４ａ、５ａはスパッタ法等の薄膜プロセスを用いて形成し、フォトリソグラフィ法等によって所望の形状にパターニングする。

ここで、金属バス電極４ａ、５ａの形成方法について詳しく説明する。従来技術においては、感光性成分、ガラス成分および導電性成分等を含むペーストをスクリーン印刷法等によって塗布し、フォトリソグラフィ法等によってパターニングした後、形状維持を目的として含有しているガラス成分のガラス化のため、５６０℃〜６００℃で焼成する手法が一般的である。しかしこの技術ではガラス基板に残留する圧縮応力が減少するため、本発明の目的を達成し得ない。

そこで、本発明の実施の形態においては、金属バス電極４ａ、５ａの材料として微細配線用金属ペーストを用いている。このペーストは数ナノメートルサイズのＡｇ粒子を室温で分散剤によって分散させたものである。そして、この分散剤が加熱されることによって除去され金属ナノ結晶粒子が粒子効果によって焼結し、導電性を有した膜を形成することができる。

本発明の実施の形態では、ペーストとしてハリマ化成株式会社製のペーストＮＰＳもしくはＮＰＳ−ＨＴＢを用いた。これらのペーストをあらかじめパターニングされたスクリーンを使用し、スクリーン印刷法によって基板上にパターン塗布を行う。そしてＮＰＳを用いた場合、乾燥焼成工程として２１０℃〜２３０℃の熱処理を６０分行う。一方、ＮＰＳ−ＨＴＢを用いた場合、２００℃〜２４０℃で１０分の乾燥工程の後、３００℃〜３５０℃で３０〜６０分の焼成工程を行い形成する。

また上記のペーストを用いる以外にも、スパッタ法等の真空薄膜形成プロセスによって、金属単層膜またはクロム−銅−クロム、クロム−アルミニウム−クロム等の金属多層膜を形成しても良い。ただしこの場合、基板の温度を室温から４１０℃以下とする必要がある。そして薄膜形成後レジスト層を形成してフォトリソグラフィ法によってパターン形成を行う。このように金属バス電極４ａ、５ａを形成することで、前面ガラス基板３に残留する圧縮応力を維持することができる。

また、遮光層７も同様に、黒色顔料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色顔料をガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、焼成することにより形成する。この場合も前面ガラス基板３の温度が４１０℃以下となるようにする必要がある。

次に誘電体層８について説明する。誘電体層８は、まず走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆うように前面ガラス基板３上に誘電体層ペーストをスクリーン印刷法、ダイコート法等により塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、所定の時間放置することによって塗布した誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。

従来技術においては、誘電体層ペーストはガラス粉末などの誘電体層材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。そして上記工程の後、このガラス粉末をガラス化するため、誘電体材料の軟化点付近の高い温度である５５０℃〜６００℃によって焼成する。しかしこの技術ではガラス基板に残留する圧縮応力が減少するため、本発明の目的を達成し得ない。

これに対して本実施の形態においては、シロキサン結合をもつオリゴマーからなる樹脂バインダとメチルエチルケトンあるいはイソプロピルアルコール等の溶剤との混合液に平均粒径シリカ粒子を５０重量％〜６０重量％程度分散してペーストを調整した。ここで樹脂バインダとしてはＪＳＲ株式会社のグラスカを使用し、シリカ粒子としては日産化学工業株式会社のＩＰＡ−ＳＴを使用した。

このペーストをダイコート法によって塗布し、１００℃にて６０分乾燥させた後、２５０℃〜３５０℃にて１０〜３０分焼成させる。焼成後の誘電体層厚を１２μｍ〜１５μｍ程度とした。

また本発明の実施の形態では、ゾルゲル法を用いて誘電体層８の形成を行うことも可能である。ここでゾルゲル法とは、金属アルコキシド等の粒子がコロイド状に分散したゾルを、加水分解・重縮合反応により流動性を失ったゲルとし、これを加熱して誘電体層を形成する方法である。ここでは、実質的に鉛成分を含まない誘電体層とするため、原材料としてはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）によってＳｉＯ₂膜を形成する。

その他にプラズマＣＶＤ法等によっても、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を原材料として、ＳｉＯ₂膜を形成することができる。この場合、前面ガラス基板３の温度を室温から４１０℃以下の温度範囲で形成する必要がある。

次に保護層９の形成方法について説明する。上述したように本発明の実施の形態では、不純物ガスの吸着量が少ない保護層９が必要となる。そのため、本発明の実施の形態では、酸化マグネシウム単結晶のナノメートルサイズの粒子（以下、ナノ結晶粒子とする）を用いた保護層を使用する。このような粒子を使用することで、保護層への不純物ガスの吸着を大きく低減することができる。

このようなナノサイズの酸化マグネシウム粒子は瞬間気相生成法によって作成する。これはプラズマ等の高エネルギー化で気化した酸化マグネシウムに対して反応ガスを含む冷却ガスによって瞬間冷却してナノサイズの微粒子を作成する方法である。本発明の実施の形態では、ホソカワ粉体技術研究所にて作成された粒径５ｎｍ〜２００ｎｍのナノ結晶粒子を使用した。

そしてターピネオールを６０重量％、ブチルカルビトールアセテートを３０重量％、三菱レイヨン製アクリル樹脂ＥＭＢ−００１等を１０重量％、を混合し作成したビークルに対し、同等の重量配分となるナノサイズ粒子を混錬してペーストを作成する。これをスクリーン印刷法等によって基板上に塗布し、１００℃〜１２０℃にて６０分の乾燥、３４０℃〜３６０℃にて６０分の焼成を行う。このように作成した保護層９は従来技術に比較して不純物ガスの吸着する量を低減させることができる。尚、焼成後の保護層９の膜厚は電荷保持に必要な０．５μｍ〜２μｍの範囲が好ましい。

不純物ガスの吸着量低減について発明者らは昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）によって確認している。ＴＤＳ分析においては、従来技術で一般的に用いられているＥＢ蒸着法によって形成された保護層（以下、ＥＢ蒸着膜とする）と、平均粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であったナノ結晶粒子を用いて形成した保護層（以下、ナノ結晶粒子膜とする）を比較した。

その結果、ＥＢ蒸着膜に対して、ナノ結晶粒子膜では、水分、炭酸ガス、ＣＨ系ガスいずれも大きく減少していた。具体的には、ＥＢ蒸着膜では、３５０℃〜４００℃で脱離するガスの量が急激に増加しているが、ナノ結晶粒子膜ではこのような増加は見られていない。

さらに発明者らは、このナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍある場合に、さらに保護層９の可視光に対する透過率を損なう事が少なく、ＰＤＰ１の発光効率が低下しないことを見出した。またナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍある場合、ＰＤＰ１の強度試験において、検討した他の保護層と比較して、ＰＤＰ１としての強度を有しているという付随的な効果を有していた。これについては後述する。

以上のような工程によって前面ガラス基板３上に、所定の構成物である走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８および保護層９が形成され、前面板２が完成する。

一方、背面板１０は次のようにして形成する。まず、背面ガラス基板１１上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成することによりアドレス電極１２を形成する。次に、アドレス電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にダイコート法などによりアドレス電極１２を覆うように誘電体層ペーストを塗布して誘電体層ペースト層を形成する。その後、誘電体層ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１３を形成する。なお、誘電体層ペーストはガラス粉末などの誘電体層材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。

そして、下地誘電体層１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングすることにより、隔壁材料層を形成した後、焼成することにより隔壁１４を形成する。ここで、下地誘電体層１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。その後、隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、焼成することにより蛍光体層１５が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材を有する背面板１０が完成する。

このようにして所定の構成部材を備えた前面板２と背面板１０とを走査電極４とアドレス電極１２とが直交するように対向配置して、その周囲を封着し、放電空間１６内から大気を排気し、Ｎｅ、Ｘｅ等を含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。

この封着・排気工程は以下のように行われる。封着前に前面板２もしくは背面板１０の周囲の所定の位置に封着材を塗布し、封着材を一定時間乾燥させた後、前面板２の表示電極６と背面板１０のアドレス電極１２とが交差するように前面板２と背面板１０とを対向配置させ固定治具などによって固定する。

従来技術においては、封着材としては、低融点の結晶化フリットガラスと所定のフィラーを混合して有機溶剤で混練したペースト状の封着材等が用いられる。そして４６０℃〜５５０℃程度で焼成して封着材を固化する。しかしながら、この技術ではガラス基板に残留する圧縮応力が減少するため、本発明の目的を達成し得ない。

これに対して、本発明の実施の形態では、封着材として、ＵＶ硬化型の材料を用いる。これによって従来技術では行えない低温での封着・排気工程を実現することができ、ガラス基板に残留する応力は維持される。具体的には、ＪＳＲ株式会社製のＵＶ硬化型シール剤ＴＵ７１１３を使用した。これらをペースト状にし、ディスペンサーを備えた塗布装置等を用いて封着材を塗布する。

その後、前面板２と背面板１０のシール部を圧着して仮固定し、その部位にＵＶ照射をし、１５０℃にて３０分昇温することによって、そのシール部を硬化する。これによって封着工程が完了する。

次にＰＤＰ１内のガスを排気する。ＰＤＰ１内に物理的な吸着をしているガスの脱離を促すため、２００℃程度で６０分程度に昇温維持する。その後ネオンやキセノン等を含む放電ガスを所定の圧力（例えば、Ｎｅ−Ｘｅ混合ガスの場合、約５３０ｈＰａ〜８００ｈＰａの圧力）で放電空間１６へ封入する。最後に排気管等の部分を気密封止して排気工程は完了する。

以上のように本発明の実施の形態においては、ＰＤＰ１の製造に際し、前記表示電極の形成工程、前記誘電体層の形成工程および前記基板を対向配置し形成する工程いずれにおいても、前記一方の基板の温度が当該基板の歪点より１００℃低い温度以下で行われる。このとき、一方の基板の温度が４７０℃以下の温度であってもよく、また一方の基板の温度が４１０℃以下であってもよい。

この結果、基板の誘電体層を設けていない側の面の残留応力が０．８ＭＰａ〜２．４ＭＰａの範囲となる。さらに基板の厚さが２．８ｍｍ±０．５ｍｍであっては、基板の誘電体層を設けていない側の面の残留応力が１．３ＭＰａ〜２．４ＭＰａの範囲であってもよく、さらに基板の厚さが１．８ｍｍ±０．５ｍｍであっては、基板の誘電体層を設けていない側の面の残留応力が０．８ＭＰａ〜１．７ＭＰａの範囲であってもよい。

これによってガラス基板に残留する圧縮応力を維持することができ、輸送時の衝撃等の外力に対して強いＰＤＰ１を得ることができる。

（実施例）
次に、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの作用効果について説明する。発明者らは本発明の実施の形態の効果を確認するため落下強度試験を行った。具体的には、ＰＤＰ１を製品出荷時と同様の梱包をし、画像表示面を下面となるようにして、高さ５０ｃｍより落下させ、梱包内のＰＤＰ１の割れの有無を確認した。試験試料数は従来技術、本発明の実施の形態、それぞれ１００台ずつ行った。なおこの実施例における試料はすべて１．８ｍｍ±０．５ｍｍ厚となる前面ガラス基板３を用いている。

その結果、従来技術によるＰＤＰ１では１００台中６台において、前面ガラス基板３に割れが生じていた。一方、本発明の実施の形態によるＰＤＰ１では、前面ガラス基板３に割れは生じなかった。

そこで、従来技術および本発明の実施例の試験試料の１０台ずつについて、前面ガラス基板３の残留応力を測定したところ、従来技術の前面ガラス基板については上述した残留応力の範囲を逸脱しており、ほぼ応力が生じていなかった。これに対して本発明の実施の形態における前面ガラス基板３の残留応力は上記の範囲内であった。

これは本発明の実施の形態における製造方法においては、前面ガラス基板３がその基板の歪点から１００℃低い温度以下でＰＤＰ１が製造されたため、前面ガラス基板３に当初生じていた残留応力がほぼ減少することなく維持され、これによってＰＤＰ１が強度を有したと考えられる。

また本発明の実施例の試験試料では、初期の画像表示品位は従来技術の試料と同等であった。そして本発明の実施例の試験試料３台について、６万時間相当の画像表示寿命試験を行ったが、こちらも従来技術同等に画像表示品位が維持されていた。

さらに上述したように、平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノ結晶粒子で形成した保護層を用いた場合、検討した他の保護層を有している場合よりも、ＰＤＰ１としての強度を有していた。これは、上記の強度試験とは別途行ったＰＤＰ１の画像表示面への鋼球落下試験において顕著に現れていた。平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノ結晶粒子膜を有したＰＤＰ１では、検討した他の保護層を有しているＰＤＰ１に対し、パネル割れが生じ得る鋼球の落下高さが１．５倍にまで増加していた。

この現象に対して、発明者らはナノ結晶粒子にて形成した保護層では、保護層が衝撃の吸収層としての役割も担っており、その効果が平均粒径１０ｎｍ〜１００ｎｍである場合に顕著に現出するものと考察している。

そして、本発明による付随的な効果として、従来技術と比較して低温での熱プロセスであるため、焼成炉等においてガラス基板面内の温度勾配を起因として生じる基板の熱割れの発生を低減する効果が期待できる。

なお、本実施の形態では各熱プロセスの設定温度及びその処理時間の例を記載したが、この設定に限られるものではなく、前面ガラス基板３の歪点から１００℃低い温度以下でＰＤＰ１が製造されれば、基板の残留応力を維持することができ、さらに上記の保護層９を使用することで、本発明の効果を奏することができる。

以上述べてきたように、本発明においては画像表示品位を確保しながらも、ガラス基板強度を十分に有し、かつパネル割れの発生が少ないＰＤＰを提供することができ、大画面の表示デバイスなどに有用である。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図 同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図 ガラス基板の断面に生じている応力を示す説明図

符号の説明

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 透明電極
４ｂ，５ｂ 金属バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ（遮光層）
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間

Claims (5)

1. 基板上に複数対の電極と誘電体層と保護層を設けたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記保護層がナノ結晶粒子を用いて形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. 前記ナノ結晶粒子の平均粒径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲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. 少なくとも表示電極と誘電体層と保護層が形成された一方の基板と、他方の基板とを対向配置して形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記保護層がナノ結晶粒子を用いて形成される工程と、
   前記表示電極の形成工程、前記誘電体層の形成工程および前記基板を対向配置し形成する工程いずれにおいても、前記一方の基板の温度が当該基板の歪点より１００℃低い温度以下であ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。
4. 前記一方の基板の温度が４７０℃以下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製造方法。
5. 前記一方の基板の温度が４１０℃以下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製造方法。

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