JP2010257576A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば実質的に鉛成分を含まない材料によって構成されながら、高品質および高歩留まり生産を可能とするプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルは、前面基板上に複数の表示電極を配置した前面板と、前記表示電極に交差するように背面基板上にアドレス電極を配置し、前記アドレス電極上に絶縁体層を配置し、前記絶縁体層上に隔壁を配した背面板とを、放電空間が形成されるように対向配置したＰＤＰであって、絶縁体層は鉛を含まず、絶縁体層の空隙率が隔壁の空隙率よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は表示デバイスとして知られるプラズマディスプレイパネル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おり、そのための表示デバイスとして、液晶表示パネル、フィールドエミッションディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの数多くのものがある。これらの表示デバイスの中でもプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）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などの理由から、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されており、高精細化および大画面化に向けた開発が進められている。

ＰＤＰは表示電極、誘電体層、ＭｇＯによる保護層などの構成物を形成した前面板と、電極、隔壁、絶縁体層、蛍光体層などの構成物を形成した背面板とを、内部にＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの微小な放電セル（以下、単にセルとする）を形成するように対向配置されるとともに、周囲を封着部材により封止されている。そして、そのセルにネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などを混合してなる放電ガスを例えば６６５００Ｐａ（約５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入している。

元来ＰＤＰは自発光型であるため各セルは非常に高い視野角を有するが、高精細化・大画面化に伴い全領域で均一なパネル特性が求められるため、材料物性・構造形成プロセスに対して対策が様々に施される。例えば、放電空間並びに蛍光体形状を定義して、同箇所に２回の塗布プロセスを用いてその構造を実現する方法を見出し、視野角の変化に対して蛍光体からの均一な発光を得る方法等が開示されている。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。

特開２０００−２０８０５７号公報 特開２００６−０４０７９４号公報

近年の環境問題への関心の高揚に伴い、構成成分に実質的に鉛を含まない技術が開発されている。ＰＤＰの背面板の絶縁体層に関しても、これまで鉛を構成成分に含む材料が用いられてきたが、近年は実質的に鉛を含まない材料に代替する技術が確立されてきている。

また一方で、近年のＰＤＰは、高画質ディスプレイへの要求の高まりから、ディスプレイの画素数を上げるために１つ１つの画素サイズを小さくすることが求められている。ＰＤＰの蛍光体層を形成する際には塗布プロセスを用いることが一般的であるが、画素サイズが小さい場合は均一な塗布が非常に困難である。このような状況下では、セルによって蛍光体塗布量にばらつきが生じ、ＰＤＰの画像表示時に輝度のムラや不灯セルとなり、ＰＤＰの画像表示品質が劣化してしまう。

さらに、鉛を含まない絶縁体層を用いた場合、蛍光体塗布量のばらつきが大きくなる傾向にあり、生産歩留まりが悪化する課題が生じる。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、鉛を含まない材料で構成されながら、高品質で高歩留まりなＰＤＰを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため、本発明のＰＤＰは、前面基板上に複数の表示電極を配置した前面板と、前記表示電極に交差するように背面基板上にアドレス電極を配置し、前記アドレス電極上に絶縁体層を配置し、前記絶縁体層上に隔壁を配した背面板とを、放電空間が形成されるように対向配置したＰＤＰであって、絶縁体層は鉛を含まず、絶縁体層の空隙率が隔壁の空隙率よりも大きいことを特徴とする。

ここで隔壁の空隙率が１２％以下であることが望ましく、また絶縁体層の厚みのうち、背面基板から５０％までにおける空隙率の平均値が５％〜１５％の範囲であることが望ましい。

このように本発明によれば、実質的に鉛成分を含まない材料によって構成されたＰＤＰでありながら、高品質で高歩留まり生産を可能とするＰＤＰを提供する。

本発明の実施の形態におけ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 同パネルの背面板の構成を示す部分断面図

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。まず、ＰＤＰの構造について図１を用いて説明する。図１に示すように、ＰＤＰは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板１上には表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上には保護層６が形成されている。

また、背面基板２上には絶縁体層７で覆われた複数のアドレス電極８が設けられ、その絶縁体層７上には井桁状の隔壁９が設けられている。また、絶縁体層７の表面および隔壁９の側面に蛍光体層１０が設けられている。そして、走査電極３および維持電極４とアドレス電極８とが交差するように前面基板１と背面基板２とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、ＰＤＰの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

上記、ＰＤＰの作製方法についての一例を以下に述べる。まず前面基板１上に電極形成用の感光性ペーストをスクリーン印刷法等により形成する。その後、露光・現像を行うことで表示電極のパターン形成を行う。表示電極のパターン形成の後、それを覆うように誘電体層５をスクリーン印刷法あるいはコート塗布を用いて形成、焼成を行う。さらにその上に蒸着法等によってＭｇＯなどの保護層６を形成する。

背面基板２上にアドレス電極８用の感光性ペーストをスクリーン印刷法により形成し、その後露光、現像によりアドレス電極８のパターン形成をする。そしてアドレス電極８上に絶縁体層７をスクリーン印刷法やコート塗布法によって形成し、その上に井桁状あるいはストライプ状の隔壁９を形成するために感光性のペーストを数回に分けてコート塗布法によって形成し、露光を行う。この際に、ペーストの塗布回数と露光パターンによって少なくとも２段以上の段差を持った構造を形成することができる。現像によるパターン形成後、焼成を行う。焼成後に隔壁９内部にＲＧＢの蛍光体層１０をディスペンサー法などで配置し、高温雰囲気下で乾燥を行う。

上記方法で作製された前面基板１および背面基板２をそれぞれの膜面が向き合うように配置し、封着を実施する。この際に背面基板周辺に配置されたフリットガラス等により封止する。

その後、背面基板２側に配置された排気孔より基板を加熱しながら排気を行い、ある一定の真空度に到達後、ＰＤＰ内部にキセノンやネオンなどの希ガスを封入する。ガス封入後に排気管を封止し、ＰＤＰを完成させる。

ここから本発明の実施の形態における絶縁体層７および隔壁９について具体的に説明する。上記のように、本発明の実施の形態では、絶縁体層７は鉛を含まず、絶縁体層７の空隙率が隔壁９の空隙率よりも大きいことを特徴とする。さらに隔壁９の空隙率が１２％以下であることが望ましく、また絶縁体層７の厚みのうち、背面基板２から５０％までにおける空隙率の平均値が５％〜１５％の範囲であることが望ましい。

まず絶縁体層７について説明する。絶縁体層７は、図１に示すように背面基板２とアドレス電極８の上に形成される。塗布にはダイコート法を用いており、ペーストを塗布した後、乾燥工程、焼成工程を経て形成される。

一般に従来技術において絶縁体層を形成するための絶縁体ペーストは、重量で表される成分比で、ガラス成分３５％〜４５％、フィラー１５％〜２５％、バインダ１０％〜２０％、溶剤２０％〜３０％の配合比である。これに対し、上記構成となるために、本発明の実施の形態において絶縁体ペーストは、重量で表される成分比で、ガラス成分２５％〜３５％、フィラー２５％〜３５％、バインダ１０％〜２０％、溶剤２０％〜３０％の配合比のものを用いている。さらに望ましくは、ガラス成分３０％〜３５％、フィラー２５％〜３０％、バインダ１０％〜２０％、溶剤２０％〜３０％の配合比のものであった。

さらに、本発明の実施の形態では絶縁体層７の焼成工程における到達温度を制御している。従来技術よりも１０℃〜３０℃高く保持することによって、上記の空隙率を有した絶縁体層７を形成することができる。例えば、従来技術において焼成工程の到達温度が５４０℃〜６００℃であった場合、本発明の実施の形態の構成とする場合、５７０℃〜６３０℃程度とする。

このように、本発明の実施の形態では、絶縁体ペーストにおけるフィラーとガラス成分の配合比と焼成工程における到達温度を制御し、上記の空隙率を有する絶縁体層７を形成している。これによって本課題を解決するような良好な結果が得られた。

そして、本発明の実施の形態では絶縁体層７のガラス成分としては以下のようになる。絶縁体層７のガラス成分は実質的に鉛成分を含んでおらず、各成分のモル表記での含有量を次のようにしている。Ｂｉが０．１％〜２５％、Ｚｎが１０％〜３０％、Ｔｉが０．１％〜２５％であって、さらにＷ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｂａを０．１％以下としている。

次に本発明の実施の形態における隔壁９について詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態における背面板の一部の断面図である。同図では隔壁９を一対のみ示している。このように本発明の実施の形態においては、隔壁9を隔壁上層９ａと隔壁下層９ｂとの二層構造としている。隔壁層焼成後の膜厚として、隔壁９全体の膜厚に対して、隔壁上層９ａの膜厚が８％〜２０％となるようにしている。

本発明の実施の形態において隔壁９を形成する隔壁ペーストは次のようになる。先に述べたように、隔壁９は隔壁上層９ａと隔壁下層９ｂとで構成される。隔壁下層９ｂに用いる隔壁ペーストは、重量で表される配合比が、ガラス成分３０％〜７０％、バインダ成分２％〜３０％、溶剤成分２０％〜５０％となっている。

そして、隔壁上層９ａを形成する隔壁ペーストは、重量で表される配合比が、ガラス成分１５％〜３５％、フィラー成分２０％〜３０％、バインダ成分２％〜３０％、溶剤成分２０％〜５０％となっている。さらに望ましくは、ガラス成分２５％〜４０％、フィラー１０％〜２０％、バインダ成分２％〜３０％、溶剤成分２０％〜５０％であった。

従来技術として、隔壁上層のフィラー成分を２０％〜３０％とする技術は開示されているが、本発明の実施の形態では上記のようにフィラー成分の配合比を低くした隔壁ペーストを用いている。

このような隔壁ペーストを用い、スクリーン印刷法またはコート法等により隔壁層を形成する。その後、フォトリソグラフィー法等により隔壁９の前駆体を形成し、焼成工程で焼結を行い、隔壁９を形成する。

さらに、本発明の実施の形態では隔壁９の焼成工程における到達温度を制御している。従来技術よりも１０℃〜３０℃高く保持することによって、上記の空隙率を有した絶縁体層７を形成することができる。例えば、従来技術において焼成工程の到達温度が５４０℃〜６００℃であった場合、本発明の実施の形態の構成とする場合、５７０℃〜６３０℃程度とする。

なお、絶縁体層７と隔壁９とを同時に焼成する焼成工程を用いた場合であっても、上記のような到達温度設定とすることで、本発明の実施の形態の構成は得られる。

次に、本発明の実施の形態において絶縁体層７と隔壁９の空隙率を上記の範囲とする理由について説明する。

先に述べたように、従来技術においては、蛍光体層１０の形成時にセルによって蛍光体塗布量がまちまちになり、パネルの点灯時にムラや不灯が生じるという課題があった。これは明確にはなっていないが、絶縁体層の成分として実質的に鉛成分を用いないことで、絶縁体層の軟化点が上昇し、焼成工程による絶縁体層の焼成度合いにばらつきが生じたためであると推定される。

これに対し発明者らは、前記アドレス電極上の前記絶縁体層の空隙率を、前記隔壁の空隙率よりも大きくすることで、上記課題を解決することを見出した。

このような構成とすることで、蛍光体層を塗布した際、蛍光体ペーストが隔壁に沿ってスムーズに落下し、かつ絶縁体層によく馴染ませることができる。こうすることで、蛍光体の塗布ばらつきや蛍光体の抜けを低減させることができた。

ここで空隙率とは、絶縁体層７や隔壁９の中で、絶縁体層７や隔壁９が存在していない部分の体積の割合であって、以下の方法で測定される。
（１）構成部位を形成した背面基板２を割断し、絶縁体層７と隔壁９の断面が露出したサンプルを切り出す。
（２）絶縁体層７と隔壁９を二次電子走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮像する。
（３）撮像されたサンプル断面の画像から、空隙率を算出する。

また絶縁体層７や隔壁９の断面は、ＳＥＭ撮像時のコントラストを上げ、かつ割断時の割れ具合による測定ばらつきを防止するため、空隙部や周辺を樹脂でコートすることが望ましい。本発明の実施の形態は、日立製作所製走査型電子顕微鏡Ｓ−３０００を用いて行った。算出に用いた撮像は反射電子計測モードで、加速電圧１５ｋＶ、ワークディスタンス１５ｍｍにて行った。

また、本発明の実施の形態においては、蛍光体層１０の塗布の均一性を塗布マージン量として見積もった。

ここで塗布マージン量とは、隔壁形成後の背面基板に蛍光体ペーストを塗布する際に、正常に塗布することが可能な塗布厚み適正値の幅である。例えば塗布厚みが適正値より小さいと、蛍光体層がその箇所において抜けてしまい、放電しない放電セルもしくは輝度が低い放電セルが存在し不良となる。一方適正値より大きいと、蛍光体ペーストが隔壁を超えて隣接放電セルに溢れ、放電セル間の混色や蛍光体膜厚が大きくばらつくことになり、同様に不良となる。

つまり、ある程度以上の塗布マージン量がないと、蛍光体塗布不良によってＰＤＰの歩留まりが低下することとなる。すなわち蛍光体塗布不良を生じさせない適正値の幅が大きいことが望ましい。

発明者らは、絶縁体層と隔壁の空隙率の差が、上記塗布マージン量と相関があることを見出した。そして絶縁体層７の空隙率を、隔壁９の空隙率よりも大きくすることで塗布マージン量が大きく確保できることが判明した。さらに隔壁９の空隙率は１２％以下であることが望ましく、１２％より大きくなった場合、蛍光体ペーストが隔壁上に残留することになり、絶縁体層７上に安定して形成されなくなることが判明した。

また、製造時における隔壁９の焼成工程処理時間の制約から、空隙率０．１％以上が望ましい。

さらに、本発明の実施の形態においては、ＰＤＰの点灯必要電圧値の上昇度合いを点灯部染み出し量として見積もった。ここで点灯部染み出し量は次のようにして測定する。
（１）ＰＤＰ画像表示領域のある領域のみを常時白色点灯し、その他の領域を常時非点灯の状態とし、その状態で１００時間経過させる。
（２）常時白色点灯している領域の周辺部、すなわち本来常時非点灯の領域にて発光する現象が観測される。
（３）上記常時非点灯部の発光している領域の幅を測定し、これを点灯部染み出し量とする。

これはＰＤＰの経時変化により点灯電圧値が変化した状態を示すものであり、電圧上昇によるＰＤＰの寿命を予測する指標として用いられる。

発明者らは、絶縁体層７の空隙率と点灯部染み出し量とは相関関係があり、絶縁体層７の空隙率が減少するに伴い、点灯部染み出し量も減少することを見出した。そしてＰＤＰの寿命を十分達成しうる点灯部染み出し量を満たすためには、絶縁体層７の背面基板２側から厚み０〜５０％の深さの空隙率の平均値が１５％以下であることが必要であった。

また、製造時における絶縁体層７の焼成工程処理時間の制約から、空隙率１％以上が望ましい。

表１は本発明の実施の形態における絶縁体層７と隔壁９を有するＰＤＰを作成し、その評価を行った結果を示している。評価としては上記のように蛍光体の塗布マージン量と点灯部染み出し量からＰＤＰ寿命について行った。同表中の実施例１〜実施例３は本発明の実施の形態の条件を満たすＰＤＰであって、比較例１および比較例２は、同条件を満たしていないＰＤＰである。

表１に示すように、比較例１および比較例２では隔壁の空隙率が１２％を超えるため、蛍光体塗布マージン量の評価で良好な結果を得られていない。また比較例２では絶縁体層の空隙率が１５％を超えるため、ＰＤＰ寿命評価において良好な結果を得られていない。

一方で実施例１〜実施例３では絶縁体層および隔壁ともに空隙率の本発明の実施の形態の条件を満たすため、蛍光体塗布マージン量およびＰＤＰ寿命のいずれの評価でも良好な結果を得られている。

以上のように本発明のＰＤＰは、本発明のＰＤＰは、前面基板上に複数の表示電極を配置した前面板と、前記表示電極に交差するように背面基板上にアドレス電極を配置し、前記アドレス電極上に絶縁体層を配置し、前記絶縁体層上に隔壁を配した背面板とを、放電空間が形成されるように対向配置したＰＤＰであって、絶縁体層は鉛を含まず、絶縁体層の空隙率が隔壁の空隙率よりも大きいことを特徴とする。ここで隔壁の空隙率が１２％以下であることが望ましく、また絶縁体層の厚みのうち、背面基板から５０％までにおける空隙率の平均値が５％〜１５％の範囲であることが望ましい。

このような絶縁体層および隔壁を有するＰＤＰとすることで、実質的に鉛成分を含まない材料によって構成されたＰＤＰでありながら、高品質で高歩留まり生産を可能とするＰＤＰを提供することができる。

本発明のＰＤＰによれば、実質的に鉛成分を含まない材料によって構成されたＰＤＰでありながら、高品質で高歩留まり生産を可能とするＰＤＰを提供する点で有用である。

２ 背面基板
７ 絶縁体層
８ アドレス電極
９ 隔壁
９ａ 隔壁上層
９ｂ 隔壁下層
１０ 蛍光体層

Claims (3)

1. 前面ガラス基板上に複数の表示電極を配置した前面板と、前記表示電極に交差するように背面ガラス基板上にアドレス電極を配置し、前記アドレス電極上に絶縁体層を配置し、前記絶縁体層上に隔壁を配した背面板とを、放電空間が形成されるように対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、前記絶縁体層は鉛を含まず、前記絶縁体層の空隙率が前記隔壁の空隙率よりも大きいことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記隔壁の空隙率が１２％以下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. 前記絶縁体層の厚みのうち、前記背面ガラス基板から５０％までにおける空隙率の平均値が５％〜１５％の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。

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