JP2010218942A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プラズマディスプレイパネルの高歩留まり生産、高信頼性を維持しつつ、製造プロセスの簡略化を実現することができる。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、少なくとも一方の基板に表示電極を形成する工程と誘電体層を形成する工程と、一方の基板と他方の基板とを対向配置して周囲を封着する工程とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法において、有機金属化合物を用いて遮光膜を形成する工程を有し、遮光膜を形成する工程は、表示電極を形成する前であ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、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とともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰも製品化されている。

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、その一方の主面上に形成されたストライプ状の金属バス電極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。

表示電極のバス電極には導電性を確保するための銀電極が用いられ、誘電体層としては酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているが、近年の環境問題への配慮から誘電体層として鉛成分を含まない例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２８４３０号公報

一般に上記の表示電極は黒色の電極層と白色の電極層との２層以上の複数層で構成されている。これは黒色電極層を画像表示側に配することによって、画像表示時のコントラストを向上すると共に、白色電極層によって導電性を確保し、画像表示時に要する電圧を低下させることを目的としている。

しかしながら、この技術では表示電極が複数層で形成されているため、製造プロセスが複雑になり、製造コストの増加、歩留まりの低下に繋がる。また表示電極をフォトリソグラフィ法によって形成する場合、露光工程において黒色電極層と白色電極層を一括に行う工法も開示されているが、下層である黒色電極層が十分に感光されず、いわゆるアンダーカットと呼ばれる現象が発生する。この結果、表示電極が設計通りに形成されず、画像表示時のコントラスト低下や、表示電極の端部に気泡を介在することを誘発し、誘電体層の絶縁耐圧信頼性の低下を招くこととなる。

本発明は、このような上記の課題を解決して、ＰＤＰの高歩留まり生産、高信頼性を維持しつつ、製造プロセスの簡略化を実現することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰの製造方法は、少なくとも一方の基板に表示電極を形成する工程と誘電体層を形成する工程と、一方の基板と他方の基板とを対向配置して周囲を封着する工程とを有したＰＤＰの製造方法において、有機金属化合物を用いて遮光膜を形成する工程を有し、遮光膜を形成する工程は、表示電極を形成する前であることを特徴とする。

ここで、有機金属化合物は少なくとも、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）のいずれかを含む有機金属化合物であってもよい。また表示電極は銀（Ａｇ）粒子を含み、この銀（Ａｇ）粒子の平均粒径は０．５μｍ以下であってもよい。さらに、遮光膜は略画像表示領域全域に形成してもよい。

以上のように、本発明によれば、ＰＤＰの高歩留まり生産、高信頼性を維持しつつ、製造プロセスの簡略化を実現することができる。

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。

（実施の形態）
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１０などよりなる背面板９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１５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を覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層７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８が形成されている。

また、背面板９の背面ガラス基板１０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１１が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１２が被覆している。さらに、アドレス電極１１間の下地誘電体層１２上には放電空間１５を区切る所定の高さの隔壁１３が形成されている。隔壁１３間の溝にアドレス電極１１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１４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１１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１４を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

次に、本発明の実施形態におけるＰＤＰ１の前面板２の各構成部位の製造方法について図２を用いて説明する。図２は本発明の実施形態における前面板２の製造プロセスフローの説明図であり、各工程を前面板２の部分断面図で示している。

まずステップ１（Ｓ１）では、前面ガラス基板３上に遮光膜１６を形成する。遮光膜１６は、少なくとも、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）などを含む、オクチル酸、ナフテン酸などの有機金属化合物による液状物質をスプレー法またはコート法などによって前面ガラス基板３上に塗布する。

また本発明の実施形態では液体にビスマス（Ｂｉ）またはシリコン（Ｓｉ）などの有機金属化合物を含有させている。これによって後述するように誘電体層７を形成した際に透明化しやすくなる。ここで本発明の実施形態では従来技術で用いられる黒色顔料などの無機物を含有しない。このような黒色顔料を含有させた場合、後述する誘電体層７形成後に透明化しなくなる。

塗布領域は、画像表示領域の表示電極６を形成する領域だけでなく、画像表示のための主放電を生じる表示電極６間やその他の領域など、略画像表示領域全域となる。塗布後に３５０℃〜３８０℃程度の焼成処理によって有機物の除去を行い遮光膜１６とする。さらに望ましくは遮光膜１６の基板への密着性を向上させるために４５０℃〜６００℃程度によって焼成処理を行ってもよい。ここで形成後の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度になるように処理を行った。

なお、この段階では遮光膜１６は可視光を透過率の低下させる有色を呈している。

またここで使用する液体はバインダ成分を含有させペースト状にし、印刷法等によって形成しても良い。そして、上記の手法以外にも上記の金属元素をターゲットとして真空スパッタ法、蒸着法などの薄膜形成技術によっても遮光膜１６を形成することができる。この場合は上記の焼成処理を行うことなく、有色を呈した遮光膜１６を得ることができる。

次にステップ２（Ｓ２）にて、白色電極層１７を形成する。本発明の実施形態ではインクジェット法によって形成した。具体的には少なくとも銀（Ａｇ）粒子が２５重量％〜４０重量％と、トルエンなどの有機溶剤とＡｇ粒子の沈降を抑制する分散剤などからなるインクを用いて、表示電極６の形成領域にインクジェット法によって形成する。

ここで、本発明の実施形態においてＡｇ粒子は平均粒径が５ｎｍ〜５０ｎｍの粒子である。さらに望ましくは平均粒径１０±５ｎｍである。これによって後述する遮光膜１６と表示電極６との界面を黒色化することが可能となる。

なお、この手法以外にも、グラビア印刷法などによっても白色電極層１７を形成することができる。

次にステップ３（Ｓ３）として、白色電極層１７に焼成処理を行い表示電極６とする。本発明の実施形態では２００℃〜３５０℃にて焼成処理を行った。これによって白色電極層１７中のＡｇ粒子が金属焼結を生じて固化し、表示電極６となる。

このとき、遮光膜１６の表示電極６が形成された領域では次のような色の変化が生じる。遮光膜１６と表示電極６の界面では、表示電極６の存在により透過率がより一層低下し、前面ガラス基板３の画像表示面側（図面下方側）からは、表示電極６が形成された領域では黒色に見える。一方、表示電極６が形成されていない領域では有色を呈した状態で見える。この現象について明確な原理は不明確であるが、発明者等はＡｇ粒子の平均粒径と上記金属焼結が影響していると推定している。

これ以外にも印刷法およびフォトリソグラフィ法によっても表示電極６を形成することができる。まずステップ２’（図示無し）として、少なくとも銀（Ａｇ）粒子が５０重量％〜９０重量％と、ガラス材料が１重量％〜１５重量％と、感光性ポリマー、感光性モノマー、光重合開始剤、溶剤などを含む感光性有機バインダ成分８重量％〜３０重量％よりなる感光性ペーストを、印刷法などによって遮光膜１６を覆うように形成する。

ここで、従来技術の感光性Ａｇペーストの平均粒径が１μｍ以上であるのに対して、本発明の実施形態においてＡｇ粒子は酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）からなる平均粒径が０．５μｍ以下の粒子である。さらに望ましくは平均粒径０．０１μｍ〜０．３μｍ以下である。これによって後述する遮光膜１６と表示電極６との界面を黒色化することが可能となる。これ以外の平均粒径ではこのような黒色化現象は得られなかった。

次にステップ３’（図示無し）として、このペースト層をフォトリソグラフィ法によって露光・現像工程を経て電極形状に形成する。そしてその後、５００℃〜５５０℃にて焼成処理し、電極膜を固化して表示電極６とする。

このとき、ステップ３での現象と同様に、遮光膜１６の表示電極６が形成された領域では、両者の界面では黒色化し、前面ガラス基板３の画像表示面側からは、表示電極６が形成された領域では黒色に見え、表示電極６が形成されていない領域では有色を呈したままである。この現象についても原理は不明確であるが、発明者等はＡｇ粒子の平均粒径が影響していると推定している。

次にステップ４（Ｓ４）にて、誘電体層７を形成する。まず前面ガラス基板３上に表示電極６を覆うよう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（誘電体ガラス層）を形成する。そして誘電体ペースト層をガラス材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜６００℃で焼成固化することにより、誘電体層７が形成される。

なお、誘電体層７の膜厚が小さいほどパネル輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような条件と可視光透過率の観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層７の膜厚を４１μｍ以下に設定している。

ここで本発明の実施形態における誘電体ペーストについて説明する。まず酸化鉛を含有せずに酸化ビスマス等からなる組成のガラス材料を形成する。そしてこれらを湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜３．０μｍとなるように粉砕してガラス材料粉末を作製する。このようにして異なる組成のガラス材料粉末が複数種類作製されたことになる。

次にこの誘電体ガラス材料粉末を合計で５０重量％〜６５重量％と、バインダ成分３５重量％〜５０重量％とを三本ロールでよく混練してダイコート用あるいは印刷用の誘電体層用ペーストを作製する。

バインダ成分はエチルセルロースあるいはアクリル樹脂１重量％〜２０重量％を含むターピネオールあるいはブチルカルビトールアセテートである。また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。

次に本発明の実施形態におけるガラス材料としては、Ｂｉ_２Ｏ_３とＣａＯとＢａＯと２種類以上のＲ_２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる少なくとも１種類）とＣｏＯとＣｕＯとＭｏＯ_３を含有するガラス材料によって構成されている。

ここで、誘電体層７が焼成工程によって形成された際に、遮光膜１６と誘電体層７とが接する領域においては、遮光膜１６に含まれる酸化ビスマスなどのガラス成分が誘電体層７に溶け込む現象が生じる。これによって遮光膜１６に存在する金属元素が酸化され、遮光膜１６の透過率が上昇する。

以上の作用によって、前面板２を画像表示側から見た場合、表示電極６が形成されている領域は黒色であり、それ以外の誘電体層７が形成されている領域、すなわち放電の際に可視光を透過すべき領域では透過率が低下することになる。結果としてＰＤＰ１の画像表示面が高コントラストとなる。

また、隣接放電セルの表示電極６間に、コントラスト向上を狙いブラックストライプ層を設ける技術もある。この場合にもブラックストライプ層として、本発明の実施形態での表示電極６と同様の構成を設けることによって、画像表示面側からは黒色の膜を形成することができ、ブラックストライプ層としての機能を得ることができる。

最後に、誘電体層７上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層８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上に所定の構成部材が形成されて前面板２が完成する。

一方、背面板９は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１０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１１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１１を形成する。次に、アドレス電極１１が形成された背面ガラス基板１０上にダイコート法などによりアドレス電極１１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１２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１２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１３を形成する。ここで、下地誘電体層１２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１３間の下地誘電体層１２上および隔壁１３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１４が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１０上に所定の構成部材を有する背面板９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９とを走査電極４とアドレス電極１１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１５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。

以上のように、本発明では少なくとも表示電極と誘電体層とを形成した一方の基板と、他方の基板とを対向配置して周囲を封着したＰＤＰの製造方法において、表示電極を形成する工程の前に遮光膜を形成する工程を有することを特徴としている。そして、遮光膜は略画像表示領域全域に形成し、特に画像表示時の主放電を生じる表示電極間にも形成する。

また、表示電極が含有する銀（Ａｇ）粒子は平均粒径が０．５μｍ以下であることを特徴とする。

これによって、ＰＤＰの画像表示側からは表示電極形成領域は黒色化し、それ以外の領域は透明化するため、画像品質を維持しつつも、製造プロセスを簡略化することができる。

以上述べてきたように、本発明のＰＤＰの製造方法は、高歩留まり生産、高信頼性を維持しつつ、製造プロセスの簡略化を実現することができ、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の前面板の製造プロセスフローを示す説明図

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ 誘電体層
８ 保護層
９ 背面板
１０ 背面ガラス基板
１１ アドレス電極
１２ 下地誘電体層
１３ 隔壁
１４ 蛍光体層
１５ 放電空間
１６ 遮光膜
１７ 白色電極層

Claims (4)

1. 少なくとも一方の基板に表示電極を形成する工程と誘電体層を形成する工程と、前記一方の基板と他方の基板とを対向配置して周囲を封着する工程とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法において、有機金属化合物を用いて遮光膜を形成する工程を有し、前記遮光膜を形成する工程は、前記表示電極を形成する前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。
2. 前記有機金属化合物は少なくとも、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）のいずれかを含む有機金属化合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の製造方法。
3. 前記表示電極は銀（Ａｇ）粒子を含み、前記銀（Ａｇ）粒子の平均粒径は０．５μｍ以下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の製造方法。
4. 前記遮光膜は略画像表示領域全域に形成す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の製造方法。

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