JP2010049852A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のプラズマディスプレイパネルを実現する製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる複数個の結晶粒子を全面に亘って分布するように付着させて構成してなるプラズマディスプレイパネルの保護層の製造方法において、前記結晶粒子を全面に亘って塗布するための塗布工程を有し、前記塗布工程は、複数の前面板を同時に搬送する際にのみ上昇し搬送が完了した際に下降する搬送ステップと、複数の前面板を同時に位置決めする際に上昇して位置決めする位置決めステップと、位置決め後の複数枚の前面板を固定し所望の箇所に結晶粒子の膜を印刷するための印刷ステップとを有することを特徴とする。
【選択図】図２

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の製造方法に関する。

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、６５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とともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰが要求されている。

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、ガラス基板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、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、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４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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（特許文献１参照）。
特開２００３−１２８４３０号公報

このようなＰＤＰにおいて、前面板の誘電体層上に形成される保護層は、放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護すること、アドレス放電を発生させるための初期電子を放出することなどがあげられる。イオン衝撃から誘電体層を保護することは、放電電圧の上昇を防ぐ重要な役割であり、またアドレス放電を発生させるための初期電子を放出することは、画像のちらつきの原因となるアドレス放電ミスを防ぐ重要な役割である。

保護層からの初期電子の放出数を増加させて画像のちらつきを低減するためには、たとえばＭｇＯにＳｉやＡｌを添加するなどの試みが行われている。

近年、テレビは高精細化がすすんでおり、市場では低コスト・低消費電力・高輝度のフルＨＤ（ハイ・ディフィニション）（１９２０×１０８０画素：プログレッシブ表示）ＰＤＰが要求されている。保護層からの電子放出特性はＰＤＰの画質を決定するため、電子放出特性を制御することは非常に重要である。

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰを実現することができる製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰの製造方法は、基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有し、前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる複数個の結晶粒子を全面に亘って分布するように付着させて構成してなる製造方法において、前記結晶粒子を全面に亘って塗布するための塗布工程を有し、前記塗布工程は、複数の前面板を同時に搬送する際にのみ上昇し搬送が完了した際に下降する搬送ステップと、複数の前面板を同時に位置決めする際に上昇して位置決めする位置決めステップと、位置決め後の複数枚の前面板を固定し所望の箇所に結晶粒子の膜を印刷するための印刷ステップとを有することを特徴とする。

ＰＤＰにおいて、保護層に不純物を混在させることで電子放出特性を改善しようとする試みが行われているが、保護層に不純物を混在させ、電子放出特性を改善した場合、これと同時に保護層表面に電荷が蓄積され、メモリー機能として使用しようとする際の電荷が時間と共に減少する減衰率が大きくなってしまうため、これを押さえるための印加電圧を大きくする等の対策が必要になる。このように保護層の特性として、高い電子放出能を有すると共に、メモリー機能としての電荷の減衰率を小さくする、すなわち高い電荷保持特性を有するという、相反する二つの特性を併せ持たなければならないという課題があった。

本発明は、電子放出特性を改善するとともに、電荷保持特性も併せ持ち、高画質と、低コスト、低電圧を両立することのできるＰＤＰを提供することにより、低消費電力で高精細で高輝度の表示性能を備えたＰＤＰの製造方法を提供する。

以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。

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４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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、緑色および青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、緑色、青色の蛍光体層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、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰ１の前面板２の構成を示す断面図であり、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と遮光層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（ＳｎＯ_２）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と遮光層７を覆って設けた第１誘電体層８１と、第１誘電体層８１上に形成された第２誘電体層８２の少なくとも２層構成とし、さらに第２誘電体層８２上に保護層９を形成している。

次に、ＰＤＰの製造方法について説明する。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。これらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂは、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。透明電極４ａ、５ａは薄膜プロセスなどを用いて形成され、金属バス電極４ｂ、５ｂは銀（Ａｇ）材料を含むペーストを所望の温度で焼成して固化している。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される。

次に、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上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体材料層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布され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。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆う誘電体層８が形成される。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を真空蒸着法により形成する。以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物（走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８、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される。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ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体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、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。

次に、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。次に、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、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。

ここで、本発明によるＰＤＰの特徴である保護層の構成及び製造方法について説明する。

本発明によるＰＤＰにおいては、図３に示すように、保護層９は、誘電体層８上に、Ａｌを不純物として含有するＭｇＯからなる下地膜９１を形成するとともに、その下地膜９１上に、金属酸化物であるＭｇＯの結晶粒子９２ａが数個凝集した凝集粒子９２を離散的に散布させ、全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させることにより構成している。

ここで、凝集粒子９２とは、図４に示すように、所定の一次粒径の結晶粒子９２ａが凝集またはネッキングした状態のもので、固体として大きな結合力を持って結合しているのではなく、静電気やファンデルワールス力などによって複数の一次粒子が集合体の体をなしているもので、超音波などの外的刺激により、その一部または全部が一次粒子の状態になる程度で結合しているものである。凝集粒子９２の粒径としては、約１μｍ程度のもので、結晶粒子９２ａとしては、１４面体や１２面体などの７面以上の面を持つ多面体形状を有するのが望ましい。

また、このＭｇＯの結晶粒子９２ａの一次粒子の粒径は、結晶粒子９２ａの生成条件によって制御できる。例えば、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのＭｇＯ前駆体を焼成して生成する場合、焼成温度や焼成雰囲気を制御することで、粒径を制御できる。一般的に、焼成温度は７００度程度から１５００度程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い１０００度以上にすることで、一次粒径を０．３〜２μｍ程度に制御可能である。さらに、結晶粒子９２ａをＭｇＯ前駆体を加熱することにより得ることにより、生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集またはネッキングと呼ばれる現象により結合した凝集粒子９２を得ることができる。

このようにして得られた所定の粒径分布を持つ凝集粒子９２は樹脂成分とともに溶剤に混合した凝集粒子ペーストとして保護層の下地上に印刷される。

次に、本発明によるＰＤＰにおいて、保護層を形成する製造工程について、図５を用いて説明する。

図５に示すように、第１誘電体層８１と第２誘電体層８２との積層構造からなる誘電体層８を形成する誘電体層形成工程Ａ１を行った後、次の下地膜蒸着工程Ａ２において、Ａｌを含むＭｇＯの焼結体を原材料としたＭｇＯからなる下地膜を真空蒸着法によって誘電体層８の第２誘電体層８２上に形成する。

その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜上に、複数個の凝集粒子を離散的に付着させる工程を行う。

凝集粒子を付着させる工程においては、まず凝集粒子ペースト膜形成工程Ａ３を行う。この凝集粒子ペースト膜形成工程Ａ３について、複数枚（以降の説明では２枚）の前面板に同時に形成する場合について説明する。

まず、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、下地膜形成済みの未焼成前面板２ａは、搬送コンベア２１の搬送ローラ２２により印刷ステージ２３まで、長辺側が平行になるように所定の間隔をあけて、図中の矢印方向から長辺方向と直角の方向に２枚同時に搬送される。

印刷ステージ２３において、この印刷ステージ２３に配設された搬送ローラ２２は上下動する機構を有しており、未焼成前面板２ａの搬送時には搬送ローラ２２は印刷ステージ２３より上側に突出しており、これにより未焼成前面板２ａは印刷ステージ２３上を移動することができる。２４、２５は印刷ステージ２３に移動した未焼成前面板２ａを位置決めするための位置決めピンであり、２６は印刷ステージ２３に設けた真空溝で、この真空溝２６を通して吸引することにより、未焼成前面板２ａが印刷ステージ２３に吸着されることとなる。

印刷ステージ２３上に移動した未焼成前面板２ａは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、位置決めピン２５により左右方向の位置決めがなされ、左右方向の位置決めがされたまま位置決めピン２４により前後方向の位置決めがなされる。この状態を維持したまま、図８（ａ）、（ｂ）に示すように位置決めピン２４,２５は、未焼成前面板２ａから離れ、印刷ステージ２３より下に下降する。その後、搬送ローラ２２が印刷ステージ２３より下に下降し、未焼成前面板２ａは印刷ステージ２３に載置される。その後、印刷ステージ２３に設けられた真空溝２６を真空にすることにより、未焼成前面板２ａを印刷ステージ２３に吸着固定される。

その後、図９に示すように、真空溝２６によって固定された未焼成前面板２ａにはスクリーン版２７が降下し、印刷ユニットのスキージ２８を図中の矢印方向に移動させることにより、凝集粒子ペースト２９を印刷する。印刷中は常に未焼成前面板２ａにスキージ２８が当接しているので、所望のエリアにＭｇＯの結晶粒子の凝集粒子ペースト２９を均一に印刷することができる。

その後、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、凝集粒子ペースト２９の膜が形成された未焼成前面板２ａに対し、印刷ユニットが上昇し、スクリーン版２７も上昇する。印刷ユニット、スクリーン版２７の上昇が完了したら印刷ステージ２３の真空は解除され、印刷ステージ２３の吸着力がなくなった状態で、印刷ステージ２３より下の位置にあった搬送ローラ２２が上昇し、凝集粒子ペースト２９の膜が形成された未焼成前面板２ａを印刷ステージ２３から持ち上げ、搬送ローラ２２により図１０（ａ）の矢印方向に搬送する。

搬送された未焼成前面板２ａは次の工程である乾燥工程Ａ４で乾燥される。その後、下地膜蒸着工程Ａ２において形成した未焼成の下地膜と、凝集粒子ペースト膜形成工程Ａ３で形成され、乾燥工程Ａ４を実施した凝集粒子ペースト膜とを数百度の温度で加熱焼成する焼成工程Ａ５において、同時に焼成を行い、凝集粒子ペースト膜に残っている溶剤や樹脂成分を除去することにより、下地膜９１上に複数個の凝集粒子９２を付着させた保護層９を形成することができる。

この方法によれば、２枚の保護下地膜形成済み未焼成前面板２ａの下地膜９１に複数個の凝集粒子９２を全面に亘ってほぼ均一に分布するように付着させることが可能である。

なお、以上の説明では２枚の保護下地膜形成済み未焼成前面板の例を説明したが、３枚以上を平行に並べて長辺側に同時印刷しても同様の効果が得られる。

なお、以上の説明では、保護層として、ＭｇＯを例に挙げたが、下地に要求される性能はあくまでイオン衝撃から誘電体を守るための高い耐スパッタ性能を有することであり、高い電荷保持能力、すなわちあまり電子放出性能が高くなくてもよい。従来のＰＤＰでは、一定以上の電子放出性能と耐スパッタ性能という二つを両立させるため、ＭｇＯを主成分とした保護層を形成する場合が非常に多かったのであるが、電子放出性能が金属酸化物単結晶粒子によって支配的に制御される構成を取るため、ＭｇＯである必要は全くなく、Ａｌ_２Ｏ_３等の耐衝撃性に優れる他の材料を用いても全く構わない。

また、本実施例では、単結晶粒子としてＭｇＯ粒子を用いて説明したが、この他の単結晶粒子でも、ＭｇＯ同様に高い電子放出性能を持つＳｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ａｌ等の金属の酸化物による結晶粒子を用いても同様の効果を得ることができるため、粒子種としてはＭｇＯに限定されるものではない。

以上のように本発明は、高精細で高輝度の表示性能を備え、かつ低消費電力のＰＤＰの製造方法として有用な発明である。

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 同ＰＤＰの保護層部分を拡大して示す説明図 同ＰＤＰの保護層において、凝集粒子を説明するための拡大図 本発明によるＰＤＰの製造方法において、保護層形成の工程を示す工程図 （ａ）、（ｂ）は本発明における印刷部分の構成を示す平面図と側面図 （ａ）、（ｂ）は本発明における前面板の位置決め動作を示す平面図と側面図 （ａ）、（ｂ）は本発明における前面板の固定動作を示す平面図と側面図 本発明における前面板の印刷動作を示す側面図 （ａ）、（ｂ）は本発明における前面板の搬出動作を示す説明図

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
９１ 下地膜
９２ 凝集粒子
９２ａ 結晶粒子

Claims (1)

1. 基板上に形成した表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面板と、この前面板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向にアドレス電極を形成するとともに前記放電空間を区画する隔壁を設けた背面板とを有し、前記保護層は、前記誘電体層上に下地膜を形成するとともに、その下地膜に金属酸化物からなる複数個の結晶粒子を全面に亘って分布するように付着させて構成してなるプラズマディスプレイパネルの製造方法において、前記結晶粒子を全面に亘って塗布するための塗布工程を有し、前記塗布工程は、複数の前面板を同時に搬送する際にのみ上昇し搬送が完了した際に下降する搬送ステップと、複数の前面板を同時に位置決めする際に上昇して位置決めする位置決めステップと、位置決め後の複数枚の前面板を固定し所望の箇所に結晶粒子の膜を印刷するための印刷ステップ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。

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