JP2011204532A - 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、高輝度、高信頼性を確保して画像表示品位が高く、かつ低コストなプラズマディスプレイパネルを提供することができる。
【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、一方の基板に表示電極と誘電体層とが形成された一対の基板を対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、表示電極は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだ電極層を有し、この電極層は誘電体層側よりも基板側に黒色材料が多く存在していることを特徴とする。
【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インチサイズのテレビなどが製品化されている。さらに近年は、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、低コスト化が求められている。

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、フロート法により製造された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金属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ネオン（Ｎｅ）−キセノン（Ｘｅ）の放電ガスが５３ｋＰａ〜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。

表示電極の金属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。また、そのバス電極を形成する際の結着ガラスとして酸化ビスマスを所定量含有させた例も開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−０４８６４５号公報

一方、近年の薄型テレビの価格低下の市場要求を満たすためには、急速な低コスト化が必須である。この低コスト化に向け、従来の主流である二層構造の電極から一層構造とする検討がなされている。しかし、二層構造では、表示面側に抵抗は高いが黒い層を形成してコントラストを向上させ、誘電体側に抵抗を低くできるが白、又は金属色の銀を多く含む層とする構造で、黒さと抵抗の両立ができたが、一層では黒さと抵抗の両立が困難である課題が生じた。

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、誘電体層の黄変を低減した、高輝度、高信頼性を確保して画像表示品位が高く、かつ低コストなＰＤＰを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、一方の基板に表示電極と誘電体層とが形成された一対の基板を対向配置したＰＤＰであって、表示電極は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだ電極層を有し、この電極層は誘電体層側よりも基板側に黒色材料が多く存在していることを特徴とする。ここで電極層は、ガラス材料を含み、かつ誘電体層側よりも基板側にガラス材料が多く存在していることが望ましく、また電極層は、軟化点の異なる複数のガラス材料を含み、かつ誘電体層側よりも基板側に軟化点の低いガラス材料が多く存在していることが望ましい。そして電極層中では、ガラス材料に黒色材料が含まれる、または／及び、ガラス材料に黒色材料が接していることが望ましい。

また本発明のＰＤＰの製造方法は、一方の基板に表示電極と誘電体層とが形成された一対の基板を対向配置したＰＤＰの製造方法であって、表示電極の少なくとも一部は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだペーストを用いて形成されていることを特徴とする。ここで、このペーストはガラス成分を含み、表示電極を形成する工程は、ペーストを前記基板上に塗布するステップと塗布した膜を焼成するステップとを有し、焼成するステップではガラス成分の軟化点の５０℃以上２００℃以下の温度で焼成することが望ましい。

本発明により、高輝度、高信頼性を確保して画像表示品位が高く、かつ低コストなＰＤＰを提供することができる。

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

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。本発明の実施の形態における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５３ｋＰａ〜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と必要に応じて遮光層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、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はそれぞれ酸化インジウム（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と黒さ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を覆って形成し、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。

次に、ＰＤＰ１の前面板２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、黒色材料、ガラスフリットを含むペーストを所望の温度で焼成して固化している。ここで、黒色材料としてはＭｎＯ、Ｃｕ−Ｃｒ系やＣｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系の複合酸化物等が挙げられ、ガラスフリットとしては（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等）が挙げられる。昨今の環境保全の観点からはＢｉ系を利用することが好ましい。また、遮光層７も同様に、黒色材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色材料を前面ガラス基板３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。

金属バス電極４ｂ、５ｂの具体的な形成手順は、以下に示す手順が一般的である。前面ガラス基板３上に黒色材料を含んだペーストを印刷して乾燥させた後、フォトリソグラフィ法でパターニングして遮光層７を形成する。さらにその上に顔料と導電性粒子を含んだペーストを印刷して乾燥し形成する。その後フォトリソグラフィ法でパターニングして金属バス電極４ｂ、５ｂを形成する。

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（誘電体ガラス層）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の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。

この誘電体ペーストは粉末の誘電体ガラス、バインダおよび溶剤を含む塗料である。ここで、誘電体ガラスとしてはＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等が挙げられる。また、図では誘電体を一層構造としたが、二層以上でも良く、これに限るものではない。

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上に所定の構成部材が形成されて前面板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下地誘電体ペースト層を形成する。その後、下地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材料用ペーストを塗布して隔壁ペースト層を形成し、所定の形状にパターニングした後、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上に塗布した隔壁ペースト層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、その周囲をガラスフリットで封着して放電空間１６にネオン（Ｎｅ）、キセノン（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。

次に、本発明の実施形態における前面板２の金属バス電極４ｂ、５ｂについて従来のＰＤＰと比較しながら詳細に説明する。従来のＰＤＰにおける前面板の電極構造としては、表示面側に黒さを得ることに特化した黒色材料を含む層をまず形成し、その後、別に電極抵抗値を下げることに特化した銀などの導電性成分を多く含む層を積層形成する手法が主流である。

この理由として、電極抵抗値を下げることに特化した層の材料に黒色材料を添加すると大幅に抵抗値が上昇することが挙げられる。これは、黒色材料自体が銀同士の焼結を阻害するためと推定される。そのため、黒色材料を多く使用することができずに、十分な黒さも得ることができない為、表示面側に黒に特化した層、その上にラインの抵抗を下げることに特化した層を形成していた。

しかし、昨今の大型テレビを取り巻く環境から、大幅な低コスト化が必須であり、二つの材料を用いて、印刷、乾燥、露光プロセスを繰り返す手法から、一つの材料で黒さと抵抗を両立させることが必須となっている。

この課題に対し、本発明の実施形態では、表示電極は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだ電極層を有し、この電極層は誘電体層側よりも基板側に黒色材料が多く存在していることを特徴とする。ここで電極層とは上記の金属バス電極４ｂ、５ｂを示している。

つまり、本発明の実施形態では、一つの材料で電極形成後に黒色材料を表示面側に多く存在させるように、膜の深さ方向で黒色材料の存在確率を変えることで、表示面側の領域でより低い黒さを発現させ、誘電体側の黒色材料が少ない領域でラインの抵抗を下げることを実現している。これにより、従来よりも電極形成プロセスを短縮することができ、かつ一つの材料で黒さと低い抵抗を両立させることができる。

また、この電極層は、ガラス材料を含み、かつ誘電体層側よりも基板側にガラス材料が多く存在していることが望ましく、また電極層は、軟化点の異なる複数のガラス材料を含み、かつ誘電体層側よりも基板側に軟化点の低いガラス材料が多く存在していることが望ましい。そして電極層中では、ガラス材料に黒色材料が含まれる、または／及び、ガラス材料に黒色材料が接していることが望ましい。

本発明の実施形態では、黒色材料を表示面側に多く分布させる手法として、電極層に含まれるガラス材料を利用する。電極形成プロセスとしては、前述する単層電極材料ペーストを印刷、乾燥し、露光、現像することでパターンを形成し、最後に焼成を施す。ここで、本発明の実施形態では、電極の焼成の段階で、電極ペーストに含まるガラス成分を十分に軟化させることで流動性を上昇させ、ガラスと銀粉末の膜方向の存在確率を変えることを目的とする。この時、黒色材料は流動性が上昇したガラスによって動かされ、膜厚方向の分布を生じさせることができる。

また、ガラス材料に黒色材料が含まれることで、焼成時にガラス材料の粘度が低下し流動することで、ガラス材料と共に黒色材料が最も安定して膜厚方向の分布を形成することができる。但し、この場合は、ガラス材料自体に黒色材料を混在させる工程が必要となる。そして、ガラス材料に黒色材料が含まれること以外にも、ガラス材料に黒色材料が接していることによっても同様の現象が生じる。この場合はガラス粉末に黒色材料を添加して混錬する手法などが挙げられる。

また、軟化点の異なる複数のガラス成分を用いることの付随的な作用効果として、表示電極の形状の制御がある。つまり表示電極に軟化点の異なる複数のガラス成分が存在することによって、表示電極の焼成時に軟化して流動するガラスに加えて、形状を保持する為に前述のガラスに対して軟化点が高い材料が存在することになり、細線等の電極をシャープに形成する必要がある場合には、形状を制御することができる。この軟化点が高いガラスは、結晶化ガラスを用いても良い。

ここで、表示電極内に含まれるガラス材料としては、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等が挙げられ、ＰｂＯやＢｉ₂Ｏ₃の量を増加させることで、軟化点を下げる調整が可能である。また、ＳｉＯ₂はガラスの骨格（ネットワーク）を強固にする役割を持つ為、多く入れるとガラスが軟化し難くなるため、この量を減らすことでも軟化点を下げる調整が可能である。更には、ＣａＯやＭｇＯ等のアルカリ、アルカリ土類の酸化物を微量添加することでもガラスの骨格（ネットワーク）のすき間に入り込み、ネットワークを緩めて軟化点の調整も可能である。

また本発明の実施形態におけるＰＤＰの製造方法は、表示電極の少なくとも一部は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだペーストを用いて形成されていることを特徴とし、このペーストはガラス成分を含み、表示電極を焼成するステップではガラス成分の軟化点の５０℃以上２００℃以下の温度で焼成する。

つまり、ガラス材料は、軟化点の約１００℃上の温度で焼成するとガラス中の泡が沸騰した水の様に膜面まで移動して破裂するほどの流動性にまで粘度が低下する。これにより、銀を含む層の中でガラスのみが溶けて表示面となるガラス基板側に落ちていくことができる。なお、焼成温度に対してガラスの軟化点が２００℃以下まで下げると、焼成時にガラスの流動性が上昇しすぎることで、電極の形状が保てなくなる懸念があるため、焼成温度に対してガラスの軟化点は２００℃〜５０℃低い材料が好ましい。

そして、表示電極を形成するためのペーストは次のように形成される。まず、酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）を０．１重量％〜２０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ₂）を３重量％〜１５重量％、酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）を１０重量％〜５０重量％含む材料粉末を秤量して混合する。この段階で、前述する様な黒色材料（ＭｎＯ、Ｃｕ−Ｃｒ系やＣｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系の複合酸化物等）を混合しても良いし、後述する様にガラス粉末を形成してから黒色材料を混合しても良い。

次に、これらの混合された材料粉末を、約１０００℃〜１６００℃の温度で溶融させて溶融ガラスを作製する溶融ガラス化ステップを経た後で冷却固化させてガラス材料を作製する。このガラス材料を、湿式ジェットミルやボールミルによって平均粒径が０．５μｍ〜２．５μｍとなるように粉砕するガラス材料粉末作製ステップで電極用ガラス材料粉末を作製する。次に、この電極用ガラス材料粉末１５重量％〜３０重量％と、有機樹脂バインダ１０重量％〜４５重量％とを三本ロールでよく混練する電極材料作製ステップにおいてダイコート用あるいは印刷用の電極ペーストを作製する。

有機バインダはアクリル樹脂５重量％〜２５重量％を含むエチレングリコールであり、５重量％以下の感光性開始剤を含有する。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。

以上により、黒色材料を含むガラス材料を作成することができ、単層で黒さと低抵抗を両立する電極ペーストを作成することができる。

以上述べてきたように本発明のＰＤＰおよびその製造方法、ＰＤＰの表示電極用ペーストによれば、パネルの黒さと電極ラインの抵抗を下げることが両立できる単層の電極を形成することができ、大画面で高精細のＰＤＰの低コスト化に有用である。

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 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 (6)

1. 一方の基板に表示電極と誘電体層とが形成された一対の基板を対向配置したプラズマディスプレイパネルであって、前記表示電極は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだ電極層を有し、前記電極層は、前記誘電体層側よりも前記基板側に前記黒色材料が多く存在し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. 前記電極層は、ガラス材料を含み、かつ前記誘電体層側よりも前記基板側に前記ガラス材料が多く存在してい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. 前記電極層は、軟化点の異なる複数のガラス材料を含み、かつ前記誘電体層側よりも前記基板側に軟化点の低いガラス材料が多く存在してい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。
4. 前記電極層中では、前記ガラス材料に前記黒色材料が含まれる、または／及び、前記ガラス材料に前記黒色材料が接していることを特徴とする請求項２−３に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 一方の基板に表示電極と誘電体層とが形成された一対の基板を対向配置したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記表示電極の少なくとも一部は、黒色材料および銀（Ａｇ）材料とを含んだペースト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の製造方法。
6. 前記ペーストはガラス成分を含み、前記表示電極を形成する工程は、前記ペーストを前記基板上に塗布するステップと前記塗布した膜を焼成するステップとを有し、前記焼成するステップでは前記ガラス成分の軟化点の５０℃以上２００℃以下の温度で焼成することを特徴とする請求項５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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