JP2011187355A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな真空設備を用いることなく、排気管がない薄型のＰＤＰを提供する。
【解決手段】前面基板１１と背面基板１７とを間に放電空間２６を有するように対向配置してその周囲を封着材２５で封着する封着工程を備えたＰＤＰ１０の製造方法であって、封着工程が、封着材２５として熱可塑性樹脂を用い、前面基板１１と背面基板１７とを加熱しながら封着材２５に放電空間２６と外部とを連通させる中空針３３ａ、３３ｂを配置して放電空間２６に置換ガスを供給する置換ガス供給ステップと、中空針３３ａ、３３ｂを介して放電空間２６を排気する排気ステップと、中空針３３ａ、３３ｂを介して放電空間２６に放電ガスを供給する放電ガス供給ステップと、を含んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像表示に用いられるプラズマディスプレイパネルの製造方法に関するものである。

プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と略記する）として代表的な交流面放電型ＰＤＰは、前面基板と背面基板とからなり、それらが対向配置されて周囲が封着されるとともに内部に多数の放電セルが形成された構成になっている。

前面基板は、ガラス基板上に互いに平行な複数の表示電極対を形成して、それら表示電極対を覆うように誘電体層が形成され、さらに誘電体層を覆うように保護層が形成されている。一方、背面基板は、ガラス基板上に互いに平行な複数のデータ電極が形成され、それらデータ電極を覆うように下地誘電体層を形成している。さらに、下地誘電体層上には井桁状の隔壁が形成され、さらに下地誘電体層の表面と隔壁の側面には蛍光体層が形成されている。前面基板と背面基板とは、表示電極対とデータ電極とが交差するように対向配置されるとともに周囲が封着され、内部に放電空間が形成されている。内部の放電空間には放電ガスが封入され、表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成された構成になっている。このような構成のＰＤＰの各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色、緑色および青色の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

また、特許文献１に記載のように、背面基板の隅部には、製造工程においてＰＤＰ内部の放電空間の不純ガスを排気するとともに、放電ガスを封入するための排気管が設けられている。排気管は、背面基板の外側に突出するように背面基板に垂直に形成されて、その根元部分をフリットガラスなどにより固定し、放電ガスの封入後にバーナーなどにより加熱溶融して気密封止（チップオフ）されている。

一方、近年はＰＤＰのさらなる薄型化が要望され、背面基板から垂直に突出している排気管が薄型化の妨げになることが指摘されるようになってきた。そこで、排気管が不要な状態で、前面基板と背面基板とを封着するＰＤＰの製造方法が、特許文献２や特許文献３に開示されている。

特開２００３−１５１４３６号公報 特開平１０−４０８１８号公報 特開２００２−２５４４３号公報

しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載の製造方法では、ＰＤＰの洗浄、排気、放電ガス供給、封着の各工程を真空チャンバー内で一貫して行う必要があるため、設備が大掛かりになるとともに、その設備のランニングコストも課題となるといった課題を有していた。

本発明は、これらの課題を解決して、背面基板に突出する排気管をなくして薄型のＰＤＰを実現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、前面基板と背面基板とを間に放電空間を有するように対向配置してその周囲を封着材で封着する封着工程を備えたＰＤＰの製造方法であって、封着工程が、封着材として熱可塑性樹脂を用い、前面基板と背面基板とを加熱しながら封着材に放電空間と外部とを連通させる中空針を配置して放電空間に置換ガスを供給する置換ガス供給ステップと、中空針を介して放電空間を排気する排気ステップと、中空針を介して放電空間に放電ガスを供給する放電ガス供給ステップと、を含んでいる。

このような方法によれば、排気大掛かりな真空設備を用いることなく、排気管のない薄型のＰＤＰを製造することができる。

さらに、置換ガス供給ステップにおいて、放電空間を陰圧に保つことが望ましい。このような方法によれば、背面基板と背面基板との封着をより確実にした状態で放電空間内の不純ガスを効果的に排出できる。

さらに、放電ガス供給ステップの後、さらに、中空針および中空針近傍の封着材を局部的に加熱して、封着材から中空針を引き抜いてもよい。このような方法によれば、中空針を確実に除去できるとともに、同時に針穴を塞ぐことができる。

以上のように、本発明のＰＤＰの製造法によれば、大掛かりな真空設備を用いることなく、排気管がない薄型のＰＤＰを製造することができる。

本発明の実施の形態により製造されるＰＤＰの分解斜視図 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造工程のフローチャート 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法に用いる加熱装置の模式図 図３におけるＡ部拡大図

以下、本発明の実施の形態によるＰＤＰの製造方法について、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は実施の形態におけるＰＤＰ１０の構造を示す分解斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１０は、前面基板１１と背面基板１７とから構成されている。

図１において、ガラス製の前面基板１１上には、走査電極１２と維持電極１３とで対をなす表示電極対１４が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極１２および維持電極１３は、走査電極１２−維持電極１３−維持電極１３−走査電極１２の配列で繰り返すパターンで形成されている。走査電極１２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物からなる幅の広い透明電極１２ａの上に、導電性を高めるために銀（Ａｇ）などの金属を含む幅の狭いバス電極１２ｂを積層して形成されている。維持電極１３も同様に、幅の広い透明電極１３ａの上に幅の狭いバス電極１３ｂを積層して形成されている。さらに、表示電極対１４を覆うように誘電体層１５および保護膜１６が形成されている。誘電体層１５は、膜厚が約４０μｍの酸化ビスマス系低融点ガラスまたは酸化亜鉛系低融点ガラスから形成されている。保護膜１６は、膜厚が約０．８μｍの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を主体とするアルカリ土類金属酸化物からなる薄膜層であり、誘電体層１５をイオンスパッタから保護するとともに放電開始電圧などの放電特性を安定させるために設けられている。

ガラス製の背面基板１７上には、銀を主成分とする導電性材料からなる互いに平行な複数のデータ電極１８が形成され、データ電極１８を覆うように下地誘電体層１９が形成されている。下地誘電体層１９は、誘電体層１５と同様の材料であってもよいが、可視光反射層としての働きも兼ねるように酸化チタン（ＴｉＯ₂）粒子を混合した材料であってもよい。下地誘電体層１９上には井桁状の隔壁２０が形成され、下地誘電体層１９の表面と隔壁２０の側面とには、赤色、緑色、青色各色の蛍光体層２３が形成されている。隔壁２０は、例えば低融点ガラス材料を用いて約０．１２ｍｍの高さに形成されている。蛍光体層２３は、例えば、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕなどをそれぞれ用いて約１５μｍの膜厚に形成されている。

前面基板１１と背面基板１７とは、表示電極対１４とデータ電極１８とが交差するように隔壁２０を挟んで対向配置され、その周囲（画像表示領域外部）を封着材によって封着され内部に放電空間が形成されている。本実施の形態においては封着材として熱可塑性樹脂を用いており、詳細については後述する。放電空間にはキセノン（Ｘｅ）などを含む放電ガスが約６×１０⁴Ｐａの圧力で封入されている。放電空間は隔壁２０によって複数の区画に仕切られており、表示電極対１４とデータ電極１８とが交差する部分に放電セル２４が形成されている。そしてこれらの放電セル２４が放電、発光することにより画像が表示される。なお、ＰＤＰ１０の構造は上述したものに限られるわけではなく、隔壁２０の形状がストライプ状であってもよい。

次に、ＰＤＰ１０の製造方法について説明する。図２は、実施の形態におけるＰＤＰ１０の製造プロセスを示すフローチャートである。以下フローチャートに従って図１を参照しながら説明する。
（１）前面基板作製ステップ（Ｓ１）
まず、前面基板１１を作製するステップ（Ｓ１）について説明する。ガラス製の前面基板１１上に薄膜プロセスなどを用いて、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物からなる幅の広い透明電極１２ａ、１３ａを形成し、フォトリソグラフィ法などを用いて互いに平行な複数のライン状にパターニングする。次に、透明電極１２ａ、１３ａ上に銀などの導電性の良い材料を含むペーストをスクリーン印刷でライン状に形成し、これを所定の温度で焼成して固化し走査電極１２と維持電極１３を形成する。走査電極１２と維持電極１３とは対をなし表示電極対１４を構成している。次に、表示電極対１４を覆うように酸化ビスマス系低融点ガラスなどを含むペーストをダイコート法などで塗布し、その後これを焼成して固化し誘電体層１５を形成する。次に誘電体層１５を覆うように酸化マグネシウムからなる保護膜１６を真空蒸着法により形成する。以上の工程により次に前面基板１１が完成する。
（２）背面基板作製ステップ（Ｓ２）
次に、背面基板１７を作製するステップ（Ｓ２）について説明する。ガラス製の背面基板１７上に銀などの導電性の良い材料を含むペーストを、スクリーン印刷を用いて形成し、これを所定の温度で焼成して固化しデータ電極１８を形成する。次に、データ電極１８を覆うように酸化ビスマス系低融点ガラスと酸化チタン粒子とを含むペーストをダイコート法などで塗布し、その後これを焼成して固化し下地誘電体層１９を形成する。次に下地誘電体層１９上に低融点ガラスやフィラーなどを含むペーストを塗布して、これをフォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いて井桁状にパターニングし、その後これを焼成して固化し隔壁２０を形成する。次に、下地誘電体層１９の表面と隔壁２０の側面に赤色、緑色、青色各色の蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを印刷法などにより塗布し、その後これを乾燥、焼成することにより蛍光体層２３を形成する。以上の工程により背面基板１７が完成する。
（３）封着材塗布ステップ（Ｓ３）
封着材塗布ステップは、前面基板１１と背面基板１７の少なくとも一方の、画像表示領域外周囲に封着材を塗布するステップである。実施の形態では、封着材として熱可塑性樹脂を使用している。熱可塑性樹脂は加熱することによって可逆的に変形させることができる。さらに、熱可塑性樹脂は触媒、可塑剤などの添加物を含まないため、エポキシ系接着材のように硬化後にガスを放出することもない。実施の形態では、３００℃以下で塗布可能な熱可塑性樹脂として、テクノアルファ社製の「ＳＴＡＹＳＴＫ３８３Ｌ（商品名）」（初期粘度２００，０００ｃｐｓ程度）を用い、塗布後約１３０℃で２０分の乾燥を行い、溶媒を十分に気化させた。
（４）封着ステップ（Ｓ４）
封着ステップは前面基板１１と背面基板１７とを封着材により貼り付けて封着する工程である。図２に示すように、実施の形態におけるＰＤＰ１０の製造方法においては、封着ステップが、置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）と排気ステップ（Ｓ４−２）と放電ガス供給ステップ（Ｓ４−３）とを含んでいる。

図３は、実施の形態におけるＰＤＰ１０の製造方法において、封着ステップ（Ｓ４）において用いる加熱装置３０の構成を示す図である。

図３に示すように、加熱炉３１内には、前面基板１１あるいは背面基板１７の外周部に熱可塑性樹脂よりなる封着材２５を塗布して、前面基板１１と背面基板１７とを位置合わせして対向配置し、クリップ（図示せず）で固定されたＰＤＰ１０が配置されている。また、加熱炉３１の内部には加熱炉３１内部全体の温度を上昇させるためのヒータ３２と、封着材２５の近傍を加熱するための局部ヒータ３４が設けられている。なお、図３において、ＰＤＰ１０内部の隔壁２０、誘電体層１５、電極などは省略して示している。

まず、ヒータ３２に通電して加熱炉３１内部の温度を２３０℃程度まで上昇させ、封着材２５を加熱しながら前面基板１１と背面基板１７間に約５ｋｇの荷重をかけながら封着材２５を溶融させる。次に、封着材２５が溶融した状態で、複数の中空針３３ａ、３３ｂを封着材２５に刺して貫通させ、前面基板１１と背面基板１７とにより形成される放電空間２６と外部とを連通させる。

なお、図４は、図３におけるＡ部の拡大図であり、中空針３３ａを封着材２５に刺して貫通した状態を示している。封着材２５が加熱され溶融状態であるので中空針３３ａ、３３ｂを容易に貫通させることができる。なお本実施の形態では中空針３３ａ、３３ｂの断面は円形であるが、横長の長方形にして、断面積をより大きくしてもよい。

図３に示すように、中空針３３ａの一端は配管３５に接続され、さらにバルブ３６を介して排気装置３７に接続される。また、Ａ部と反対側に設けたもう一方の中空針３３ｂは配管３８に接続され、さらにバルブ３９を介して放電ガス供給装置４０に、バルブ４１を介して置換ガス供給装置４２に接続されている。

（４−１）置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）
このような加熱条件下において、バルブ３６、バルブ４１を開放するとともに、排気装置３７を作動させ、置換ガス供給装置４２から乾燥ガスを中空針３３ｂによって放電空間２６に供給する。さらに、排気装置３７によって放電空間２６の不純ガスを乾燥ガスと一緒に中空針３３ａを介して排出し、放電空間２６内を洗浄する。この動作が置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）である。なお、封着材２５に貫通させた中空針３３ａ、３３ｂをそれぞれ複数本とすることにより、放電空間２６内のガス置換を短時間で行うことができる。

なお、このステップは、前面基板１１と背面基板１７とに加重を印加して封着するステップでもある。したがって、この際、排気装置３７による乾燥ガスの排気量と置換ガス供給装置４２による乾燥ガスの供給量を調整し、放電空間２６内を８．０×１０４Ｐａ程度の陰圧に保つことによって前面基板１１と背面基板１７との封着をより確実にすることができる。

その後、加熱炉３１の内部温度を１５０℃まで下げて荷重をはずすことで封着と置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）が終了する。

（４−２）排気ステップ（Ｓ４−２）
排気ステップは、放電空間２６内のガスをすべて排気し真空状態にする工程である。排気装置３７をそのまま作動させて排気を継続しながら、バルブ４１を閉じ置換ガス供給装置４２からの乾燥ガスの供給を止める。さらに、一定時間後にヒータ３２をオフにして加熱炉３１内部の温度を室温まで低下させる。これらの作業により放電空間２６を真空状態とすることができる。

（４−３）放電ガス供給ステップ（Ｓ４−３）
次に、放電ガス供給ステップ（Ｓ４−３）に入る。このステップでは、真空排気された放電空間２６にネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）を主成分とする放電ガスを供給する。バルブ３６を閉じ排気装置３７を停止するとともにバルブ３９を開け、放電ガス供給装置４０から放電ガスを供給する。実施の形態では、キセノン（Ｘｅ）：１０％、ネオン（Ｎｅ）：９０％の混合ガスを用いて６×１０⁴Ｐａの圧力となるように供給した。その後、バルブ３９を閉じ、放電ガス供給装置４０からの放電ガス供給を止める。

次に、局部ヒータ３４をオンにして中空針３３ａ、３３ｂの近傍の封着材２５を加熱する。加熱によって、置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）で固着していた封着材２５が再度溶融する。封着材２５が溶融してきた時点で中空針３３ａ、３３ｂを封着材２５から外部に引き抜く。このような方法によれば、中空針３３ａ、３３ｂを容易に抜くことができるとともに、中空針３３ａ、３３ｂを引き抜くと同時に、中空針３３ａ、３３ｂの針穴を塞ぐことができる。

以上の置換ガス供給ステップ（Ｓ４−１）、排気ステップ（Ｓ４−２）、放電ガス供給ステップ（Ｓ４−３）により構成される封着ステップ（Ｓ４）によって、前面基板１１と背面基板１７との封着と放電空間２６への放電ガス封入が完了し、所定の放電ガスを封入したＰＤＰ１０を完成させることができる。

以上述べたように、本発明のＰＤＰの製造方法によれば、背面基板に排気管を形成する必要がなく、封着材に貫通させた中空針により放電空間の排気および放電空間への放電ガスの供給が可能である。これにより大掛かりな真空設備を用いることなく、排気管のない薄型のＰＤＰを製造することができる。

本発明のＰＤＰの製造方法によれば、薄型のＰＤＰを実現し、薄型の画像表示装置に有用である。

１０ ＰＤＰ
１１ 前面基板
１２ 走査電極
１２ａ，１３ａ 透明電極
１２ｂ，１３ｂ バス電極
１３ 維持電極
１４ 表示電極対
１５ 誘電体層
１６ 保護膜
１７ 背面基板
１７ａ 吸排気孔
１８ データ電極
１９ 下地誘電体層
２０ 隔壁
２３ 蛍光体層
２４ 放電セル
２５ 封着材
２６ 放電空間
３０ 加熱装置
３１ 加熱炉
３２ ヒータ
３３ａ，３３ｂ 中空針
３４ 局部ヒータ
３５，３８ 配管
３６，３９，４１ バルブ
３７ 排気装置
４０ 放電ガス供給装置
４２ 置換ガス供給装置

Claims (3)

1. 前面基板と背面基板とを間に放電空間を有するように対向配置してその周囲を封着材で封着する封着工程を備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記封着工程が、前記封着材として熱可塑性樹脂を用い、前記前面基板と前記背面基板とを加熱しながら前記封着材に前記放電空間と外部とを連通させる中空針を配置して前記放電空間に置換ガスを供給する置換ガス供給ステップと、前記中空針を介して前記放電空間を排気する排気ステップと、前記中空針を介して前記放電空間に放電ガスを供給する放電ガス供給ステップと、を含む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. 前記置換ガス供給ステップにおいて、前記放電空間を陰圧に保つ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の製造方法。
3. 前記放電ガス供給ステップの後、さらに、前記中空針および前記中空針近傍の前記封着材を局部的に加熱して、前記封着材から前記中空針を引き抜く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の製造方法。

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