JP2013109985A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】パネル強度を向上させたプラズマディスプレイパネルを実現することを目的とする。
【解決手段】本発明のプラズマディスプレイパネルは、前面パネルと、放電セルを区画する縦隔壁と横隔壁を有した背面パネルとを、対向配置し、前記縦隔壁または前記横隔壁には結合層を有し、前記前面パネルと前記背面パネルとは、前記結合層により結合し、前記結合層は少なくとも前記縦隔壁と前記横隔壁の交差部から離散的に形成されていることを特徴とする。ここで前記結合層は、前記交差部中心から１００μｍ以内であることが望ましく、また結合層は、前記交差部中心から離れるに従い、前記結合層の体積が減少していることが望ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示デバイスとしてのプラズマディスプレイパネル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、前面パネルと背面パネルとで構成されている。前面パネルは、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、背面パネルは、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データ電極と、データ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。

そして、前面パネルと背面パネルとは、表示電極とデータ電極とが互いに交差するように対向配置されるとともに、外周部を封止することにより密閉空間を形成し、その密閉空間に、キセノン（Ｘｅ）／ネオン（Ｎｅ）や、キセノン（Ｘｅ）／ネオン（Ｎｅ）／ヘリウム（Ｈｅ）などの放電ガスが充填されている。

以上のような構成のＰＤＰでは、前面パネルの表示電極と、背面パネルのデータ電極とが交差する各領域に発光の最小単位となる放電セルが構成されることとなる。

近年、ＰＤＰにおいては、更なる高効率で低消費電力であることが求められている。高効率化にはセル構造の最適化や放電ガスの最適化等が必要とされるが、その中の放電ガスの最適化に関しては更なる高ガス圧化が求められる。しかしながら、パネル内部のガス圧を増加させると、例えば高地等の気圧が低い地域においては、内部との差圧で駆動時に前面板と背面板の振動すり合わせでノイズが発生する等の課題があり高ガス圧化の壁となっている。

このような課題を解決するための手段の一例として、前面パネルと背面パネルを密着させることにより、ノイズを抑えることが知られており、またそのための一例として、背面パネルの隔壁の上面を前面パネルに接着させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２０４０４０号公報

ただし、このような接着構造を用いた場合、前面基板と背面基板上には立体構造が形成されるため、接着される領域は全域には形成され難い。一般的な構造では特に背面板の隔壁構造が焼成時の熱収縮等の影響から縦隔壁と横隔壁が交差する交差部付近から前面板のバス電極下部付近にかけて低くなる形状になり、その他は隙間を生じやすい。これらの空間の残りはクロストークといった誤放電や表示不良を生じ易くなる。

本発明はこれらの課題を解決し、高ガス圧下で表示不良のない高品質な表示画像の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、本発明のプラズマディスプレイパネルは、前面パネルと、放電セルを区画する縦隔壁と横隔壁を有した背面パネルとを、対向配置し、前記縦隔壁または前記横隔壁には結合層を有し、前記前面パネルと前記背面パネルとは、前記結合層により結合し、前記結合層は少なくとも前記縦隔壁と前記横隔壁の交差部から離散的に形成されていることを特徴とする。ここで前記結合層は、前記交差部中心から１００μｍ以内であることが望ましく、また結合層は、前記交差部中心から離れるに従い、前記結合層の体積が減少していることが望ましい。

本発明によれば、前面パネルと背面パネルとが接着層によりバス電極下部から交差部にかけて接着される構造になり横・斜め方向といった隣接セルにクロストークを生じにくく、かつ放電ムラを生じにくい高効率なＰＤＰパネルを実現することができる。

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の放電セル構造を示す断面図 同ＰＤＰの前面パネルの誘電体層の微細構造を示す模式図 同ＰＤＰにおける要部構成を説明するための概略図 同ＰＤＰの背面板構造を示す上視図と断面図 同ＰＤＰの製造工程を説明するための工程図 同ＰＤＰの製造工程において、封着工程、排気工程、放電ガス供給工程の温度プロファイルの一例を示す図

以下、本発明の形態における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、図２は放電セル構造を示す断面図である。ＰＤＰは、対向配置された前面パネルと背面パネルとの間に多数の放電セルが形成されている。

前面パネルは、ガラス製の前面基板１上に１対の走査電極２と維持電極３とからなる表示電極が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極２および維持電極３は、走査電極２−維持電極３−維持電極３−走査電極２の配列で繰り返すパターンで形成されている。また、前面パネルの前面基板１上には、走査電極２および維持電極３よりなる一対の帯状の表示電極４とブラックストライプ（遮光層）５が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面基板１上には、表示電極４と遮光層５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６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７が形成されている。

ここで、前記走査電極２および維持電極３は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなる透明電極上にＡｇからなるバス電極を形成することにより構成されている。

背面パネルは、ガラス製の背面基板８上に、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極９を形成し、そのデータ電極９を覆うように誘電体層１０を形成するとともに、さらにその上に井桁状の隔壁１１を形成し、そして誘電体層１０の表面と隔壁１１の側面とに、赤、緑、青各色の蛍光体層１２を形成することにより構成されている。前記井桁状の隔壁１１は、前記データ電極９に平行に形成される縦隔壁１１ａと前記データ電極９に交差する方向に形成される横隔壁１１ｂとにより構成されている。

そして、走査電極２および維持電極３とデータ電極９とが立体交差するように、前面パネルと背面パネルとが対向配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着部材によって気密封着するとともに、封着されたＰＤＰ内部の放電空間１３に、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスを５３ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入することによりパネルが構成されている。ここで、走査電極２および維持電極３とデータ電極９とが対向する部分に放電セルが形成されている。なお、本発明においては、放電空間１３に封入する放電ガスは、放電ガス中にキセノンの濃度が１５％以上３０％以下の体積％で含まれるように混合した放電ガスを用いている。

ここで、本発明においては、前面パネルの誘電体層６は、粒径が１００ｎｍ以下のシリカ微粒子を含む誘電体材料により構成するとともに、膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下となるように構成している。

すなわち、シロキサン高分子系の有機溶剤に、粒径が１００ｎｍ以下、例えば粒径が８ｎｍ以上２０ｎｍ以下で比誘電率εが４程度のシリカ微粒子を分散させた誘電体材料インク、または水系溶液に粒径が１００ｎｍ以下、例えば粒径が８ｎｍ以上２０ｎｍ以下で比誘電率εが４程度のコロイダルシリカなどのシリカ微粒子を分散させた誘電体材料インクを用い、表示電極４と遮光層５とを形成した後、前記表示電極４と遮光層５を覆うように前記前面基板１上にダイコート法などにより塗布し、その後乾燥および焼成を行うことにより膜厚が２０μｍ以下で比誘電率εが２以上４以下の誘電体層６を形成している。

図３（ａ）、（ｂ）は本発明による誘電体層６の膜の微細構造を模式的に示す図であり、図３（ａ）は、シロキサン高分子を含む有機溶剤に、粒径が８ｎｍ以上２０ｎｍ以下で比誘電率εが４程度のシリカ微粒子を分散させた誘電体材料インクを用いて誘電体層６を形成した場合の模式図であり、図３（ｂ）は、水系溶液に粒径が８ｎｍ以上２０ｎｍ以下で比誘電率εが４程度のコロイダルシリカによるシリカ微粒子を分散させた誘電体材料インクを用いて誘電体層６を形成した場合の模式図である。図３（ａ）、（ｂ）において、６ａはシリカ微粒子、６ｂはＳｉＯ₂による網目であり、前者の誘電体インクを用いた場合は、図３（ａ）に示すように、シリカ微粒子６ａがＳｉＯ₂による網目６ｂにより結合されて保持されたような微細構造となり、後者の誘電体インクを用いた場合、シリカ微粒子どうしが凝集するように直接結合した微細構造となる。

ところで、本発明のように、ＰＤＰの前面パネルにおいて、表示電極４のバス電極部分の膜厚が約５μｍ程度であり、その表示電極４を覆うように形成する誘電体層６の膜厚を２０μｍ以下で薄く形成すると、前面パネルの誘電体層６およびその誘電体層６上に形成した保護層７の表面が表示電極４部分で盛り上がり、前面パネルの表面には、表示電極４に対応するように凹凸が形成されてしまう。この断面図を図４に示す。なお同図では、保護層７および遮光層５を省略して示している。

さらに背面パネルの隔壁１１に関しては、同図に示すように焼成時の熱収縮により井桁構造の交差部付近の縦方向の収縮が進み、交差部付近が他の箇所よりも低くなるようなアーチ型の構造になることが一般的である。ここでこのように凹凸が形成された前面パネルと背面パネルとを重ね合わせてパネルを構成すると、背面パネルのデータ電極９に平行に形成される列方向の縦隔壁１１ａと前面パネルとの間に隙間ができることが分かる。

これに対し、背面パネルの隔壁１１において、データ電極９に平行に形成される列方向の前記縦隔壁１１ａの最上部全域に前記前面パネルに結合するための結合層２０を設けている構造や、隔壁交差部に結合層２０を設ける方法が考えられる。

しかしながら、このような構造では接着時に前述のような隙間を完全に埋めることはできない可能性もある。特に前面パネルの金属バス電極下部から、隔壁１１交差部にかけての空間は横方向・斜め方向へのクロストークを引き起こす要因となりやすい。

そこで、本実施の形態においては、結合層２０が隔壁１１交差部、および隔壁１１交差部から縦隔壁１１ａの１００μｍ以内に離散的に形成されている構造とする。この構成の平面図を図５（ａ）に、断面図を図５（ｂ）に示す。この構造の場合、前面パネルと背面パネルを封着時にはバス電極下部に相当する領域から当接を始めて接着するような構造となるので、所望の隙間を埋めることが可能となる。

ここで、優先当接箇所は接着による潰れ面積も大きくなり、放電領域に接着層がはみ出す可能性があり、放電特性への影響が懸念されるため、隔壁１１交差部から離れるにつれ結合層２０は小さくなる構成とする。ここで接着量とは膜厚で管理するのではなく、形成面積で管理することが望ましい。

更に、前記で離散的な形成構成としているのは、後ほど詳細に説明するが、本発明の構成を実現する上で単純な均一開口のマスクや交差部の接着層形成と連続した（例えば）十字開口マスク露光では隔壁１１の形成精度に影響を及ぼしやすいためである。

結合層２０は、前面パネルと背面パネルとを封着部材であるガラスフリットにより封着する際の封着温度より低い屈伏点を有するとともに、軟化点が封着温度以上の特性を有し、かつＢｉを含有するガラス材料により構成している。

上記のように、本実施の形態では、離散的に結合層２０を設け、前面パネルと背面パネルとを封着部材であるガラスフリットにより封着する際に、結合層２０を構成するガラス材料の屈伏点以上で軟化点以下の封着温度を加えるとともに、前記前面パネルと背面パネルに全面に亘って均一に圧力を印加することにより前記結合層２０を前面パネルに結合する。

以下、本発明の製造方法について、図６〜図７を用いて説明する。

図６はＰＤＰの製造工程を示すフローチャートであり、図６に示すように、ＰＤＰは、前面パネル作成工程及び背面パネル作成工程と、背面パネル作成工程により作成した背面パネルの画像表示領域外部に封着部材であるガラスフリットを塗布し、その後ガラスフリットの樹脂成分等を除去するために３５０℃程度の温度で仮焼成するフリット塗布工程と、前面パネル作成工程で作成した前面パネルとフリット塗布工程を終了した背面パネルとを貼付けて封着する封着工程と、この後放電空間内のガスを排気する排気工程と、この後真空排気されたパネル内部にＮｅおよびＸｅを主成分とする放電ガスを供給する放電ガス供給工程を経てパネルが完成される。

図７は本発明の実施の形態に用いる封着工程、排気工程、放電ガス供給工程の温度プロファイルの一例を示す図である。すなわち、図７において、室温から封着部材であるガラスフリットの軟化点まで上昇させる期間（期間１）、軟化点から封着温度まで上昇させ、一定時間保持した後、軟化点まで低下させる期間（期間２）（以上、封着工程）、軟化点温度付近またはそれよりやや低い温度で一定時間保持した後、室温まで低下させる期間（期間３：排気工程）、室温まで低下した後、パネルの放電空間に放電ガスを供給する期間（期間４：放電ガス供給工程）である。

ここで、軟化点とは、ガラスフリットが軟化する温度を指し、本実施の形態におけるガラスフリットの軟化点温度は、例えば４２０℃程度である。また、封着温度とは、前面パネルと背面パネルとが封着部材であるガラスフリットにより封着される状態となる温度であり、本実施の形態における封着温度は、例えば４９０℃程度である。

この隔壁１１と結合層２０は、まず誘電体層１０上に隔壁１１用の感光性のガラス材料を塗布・乾燥した後、井桁構造の露光パターニングを行う。その後同様に結合層２０用の感光性のＢｉを含有するガラス材料を塗布・乾燥し所望のパターニングを行う。この際結合層２０のパターニングに関しては下部に感光性の隔壁材料が存在するため、注意を要する。

前述したように、結合層２０のパターニングを行うため、交差部と兼ね合わせた連続的に繋がったマスクパターンや、矩形で長い開口マスクパターンでは露光時の光の染み出しにより隔壁のパターンに影響を及ぼし、形成精度にバラツキを生じやすい。そこでマスクパターンを離散的に形成し、かつ開口が隔壁マスク開口よりも小さくて、ドット状のものを並べて形成する。これにより隔壁への余分な光透過を抑え、形成精度への影響を減らすことができる。

既述のように結合層２０を構成するガラス材料としては、屈伏点が前記ガラスフリットにより封着する際の封着温度（例えば、４９０℃）以下で、軟化点が前記ガラスフリットにより封着する際の封着温度以上の特性を備えている。また、隔壁１１に使用するガラス材料は、その材料の屈伏点及び軟化点が封着温度以上となる特性を有するものである。

このような結合層２０を有する背面基板を用い、背面基板の画像表示領域外部に封着部材であるガラスフリットを塗布し、その後ガラスフリットの樹脂成分等を除去するために３５０℃程度の温度で仮焼成するフリット塗布工程を行った後、図６に示すような温度プロファイルで、前面基板と背面基板とを貼付けて封着する封着工程を行うことにより、背面基板の結合層２０が前面パネルに結合される。なお、前面基板と背面基板とを封着部材であるガラスフリットにより封着する際には、前記結合層２０を構成するガラス材料の屈伏点温度（例えば、４８７℃）以上で軟化点温度（例えば、５２９℃）以下の封着温度（例えば、４９０℃）を加えるとともに、前記前面基板と背面基板の間を減圧して、全面に亘って均一に圧力を印加することにより、結合層２０を前面基板に隙間が生じることなく、結合することができる。

ここで、封着部材としては、酸化ビスマスや酸化バナジウムを主成分としたガラスフリットが望ましい。この酸化ビスマスを主成分とするガラスフリットとしては、例えば、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＲＯ−ＭＯ系（ここでＲは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのいずれかであり、Ｍは、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｆｅのいずれかである。）のガラス材料に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、コージライト等酸化物からなるフィラーを加えたものを用いることができる。また、酸化バナジウムを主成分とするフリットとしては、例えば、Ｖ₂Ｏ₅−ＢａＯ−ＴｅＯ−ＷＯ系のガラス材料に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、コージライト等酸化物からなるフィラーを加えたものを用いることができる。

結合層部材としては、組成として酸化ビスマスを含むガラスフリットが望ましい。この酸化ビスマスを含むガラスフリットとしては、例えば、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＳｉＯ₂−ＲＯ系ガラス粉末を用い、これを例えば感光性のペーストとし、隔壁１１上に塗布後、露光・現像によって所望の形状に形成することができる。また他の例として、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＳｉＯ₂−ＲＯ系ガラス粉末を用い、これを印刷用のペーストとし、隔壁１１上にシルク印刷することによって所望の形状に形成することができる。この酸化ビスマスを含むガラス材料、例えば、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−ＳｉＯ₂−ＲＯ系ガラス粉末を用いた場合、そのガラス材料の屈伏点温度は、４８７℃から４８９℃に存在し、軟化点温度は５３０℃程度である。

次に、前記結合層２０を構成するガラス材料として、封着部材により封着する際の封着温度より低い屈伏点を有しかつ封着温度より高い軟化点を有するガラス材料により構成している理由について説明する。

ガラス基板同士の封着（接着）は、一般に封着部材の軟化点温度以上で行う。ところがＰＤＰの表示部内で結合層部材の軟化点温度以上で接着させると、接着層部材であるガラス層は所謂軟化流動領域にあり、接着層部材がセル内に流入したり、接着層からのガス放出量の増加により、セルの放電電圧が上昇したり輝度が低下するといった不具合が発生していた。

そこで、本発明者らが検討した結果、接着時に前面基板と背面基板とに全面に亘って均一に圧力を印加することにより、接着層材料の屈伏点以上の温度で接着可能であることを見出した。接着層材料の屈伏点以上、軟化点以下の所謂焼結領域にて電圧上昇や輝度低下といった不具合を生ずることなく安定に接着することができた。

以上のように、このような本発明によれば、前面パネルと背面パネルとが結合層２０により結合されることとなり、高ガス圧化が可能であり、かつクロストーク等に影響を及ぼす空間を埋めることができ、高効率で高品位なパネルの提供が可能となる。

以上のように本発明は、パネル発光効率を向上させたプラズマディスプレイ装置を実現する上で有用な発明である。

１ 前面基板
２ 走査電極
３ 維持電極
４ 表示電極
６ 誘電体層
６ａ シリカ微粒子
８ 背面基板
９ データ電極
１１ 隔壁
１１ａ 縦隔壁
１１ｂ 横隔壁
１２ 蛍光体層
１３ 放電空間
２０ 結合層

Claims (3)

1. 前面パネルと、放電セルを区画する縦隔壁と横隔壁を有した背面パネルとを、対向配置し、
   前記縦隔壁または前記横隔壁には結合層を有し、前記前面パネルと前記背面パネルとは、前記結合層により結合し、
   前記結合層は少なくとも前記縦隔壁と前記横隔壁の交差部から離散的に形成されている、プラズマディスプレイパネル。
2. 前記結合層は、前記交差部中心から１００μｍ以内である、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記結合層は、前記交差部中心から離れるに従い、前記結合層の体積が減少している、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。

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