JP3659913B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）およびその製造方法に関する。
【０００２】
ＰＤＰは広視野角の薄型表示デバイスとして注目されている。ハイビジョン分野へ用途が拡がる中、より明るい高性能のＰＤＰが望まれている。
【０００３】
【従来の技術】
大画面のテレビジョン表示デバイスとして商品化されているＡＣ型ＰＤＰは面放電タイプである。ここでいう面放電タイプは、輝度を確保するための主放電である表示放電において陽極及び陰極となる第１および第２の表示電極を、前面側または背面側の基板の上に平行に配列するタイプである。面放電タイプでは、カラー表示のための蛍光体層を表示電極対からパネル厚さ方向に遠ざけて配置することができ、それによって放電時のイオン衝撃による蛍光体層の劣化を低減して長寿命のカラー画面を実現することができる。
【０００４】
面放電タイプの電極マトリクス構造の典型は、表示電極と交差するようにセル選択のためのアドレス電極を配列した“３電極構造”である。３電極構造の基本形態は画面の各行に一対ずつ表示電極を配置するものである。各行における表示電極対の配列間隔（面放電ギャップ長）は、１５０〜２００ボルト程度の電圧の印加で放電が生じるように数十μｍ程度に選定される。これに対して、隣接する行どうしの電極間隙（逆スリットと呼称される）は、行間の不要の面放電を防止し且つ静電容量を低減するため、面放電ギャップ長より十分に大きい値（数倍程度）とされる。すなわち、表示電極の配列間隔が行と行間とで異なる。このような基本形態では、逆スリットが発光に寄与しないことから、画面の利用率が小さく輝度の面で不利であるとともに、行ピッチの縮小による高精細化が難しい。
【０００５】
３電極構造の他の形態として、画面の行数Ｎに１を加えた本数の表示電極を等間隔に配列し、隣接する電極どうしを電極対とした面放電を生じさせる電極構成がある。これによれば、画面の利用率を高めることができる。ただし、配列の両端を除く表示電極が隣接する２行に係わるので、表示内容を設定するアドレッシングのための駆動シーケンスは基本形態よりも複雑になる。
【０００６】
従来のＰＤＰでは、表示電極が基板上に成膜した導電性薄膜のパターニングによって形成されていた。つまり、表示電極の表面が基板面と実質的に平行であった。また、蛍光体層を放電ガス空間の背面側に配置するセル構造（反射タイプと呼称される）では、電極による遮光を低減するため、表示電極は幅の広い帯状の透明導電膜とその導電性を補う幅の狭い帯状の金属膜との積層体とされていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、面放電ギャップ長がセルの列方向寸法の１／４以下と短く、面放電において高輝度の得られる陽光柱がほとんど現れないので、発光効率が低いという問題があった。また、表示電極間の静電容量の充電に費やす無駄な電力が大きいという問題もあった。高精細化にともなって消費電力が増大する傾向にあるので、発熱対策の上でも消費電力の低減は重要である。さらに、反射タイプの場合には表示電極を透明導電膜と金属膜とで構成しなければならず、異種材料を用いることによる製造工数の増加および膜界面での剥離の発生確率の増大といった問題もあった。
【０００８】
本発明は、発光効率に優れる新規なセル構造をもつＰＤＰの提供を目的としている。他の目的は、新規なセル構造をもつＰＤＰを作製可能な生産性の高い製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、表示電極となる導電膜を壁体の側部表面に形成することによって、表示電極における放電に寄与する主面が基板面とほぼ直角に交差し、かつ隣り合う表示電極の主面とガス空間を挟んで対向するように配置する。表示電極における複数のセルに跨る給電部分を壁体の上面に設ける。すなわち、表示電極（導電膜）を壁体の頭頂部と側部とに跨る形状とする。これに加えて、隣り合う表示電極の給電部分どうしの間での放電を抑制するとともに主面間の放電を起こり易くするため、壁体の側部において薄くかつ頭頂部において厚い誘電体層で表示電極を覆う。
【００１０】
放電形態はガス空間を挟む電極間の対向放電（ただし、電荷移動方向はパネル厚さ方向ではなく、基板面に沿った方向である）となる。この放電形態を“面方向対向放電”と呼称する。本発明のセル構造では、表示電極対の対向距離が大きいので、陽光柱が延びた高輝度の放電を生じさせることができるとともに、表示電極間の静電容量を大幅に低減することができる。さらに、壁体の側部に位置する表示電極の主面の面積および形状の選定により、放電電流を最適化して発光効率を高めることができる。
【００１１】
誘電体層の形成には厚膜法を採用し、流動性の異なる複数のペーストを用いることによって部分的に厚い層を得る。厚くすべき部分（壁体の頭頂部）にはフィラーの混合によって流動性を小さくしたガラスペーストを塗布し、薄い部分を形成するために厚くすべき部分を含めて壁体全体に、比較的に流動性の大きいガラスペーストを塗布する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＰＤＰにおける電極の立体構造を示す模式図である。構造の理解を容易にするため、図１では電極を覆う誘電体層が描かれていない。
【００１３】
図示のＰＤＰ１は、マトリクス表示の行および列を構成するように多数のセルが配置されたカラー表示デバイスであり、一対の基板構体１０，２０からなる。基板構体１０，２０は、いわゆる外囲器を構成する基板１１，２１とその内面側に形成されたセル構成要素とからなる構造体である。図１は、表示面における１行のうちの２列、すなわち２個のセルからなる部分とその近傍の構造を示している。
【００１４】
背面側の基板構体２０の構成は公知の典型的な面放電型ＰＤＰと同様である。背面側のガラス基板２１の内面に１列に１本ずつアドレス電極Ａが配列され、列の境界位置ごとに平面視直線帯状の隔壁２９が形成されている。そして、隔壁間の領域および隔壁２９の側面を被覆するように、カラー表示のための蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。色配列は各列のセルを同色とするＲ，Ｇ，Ｂの繰り返しパターンである。表示画像の１画素には１行内の３列 (３個のセル）が対応する。なお、アドレス電極Ａを誘電体で被覆する構成を採用してもよい。
【００１５】
前面側の基板構体１０は本発明に特有の構造をもつ。前面側のガラス基板１１の内面に、行の境界壁として境界位置ごとに隔壁１６が配置されている。各隔壁１６は、平面視において背面側の隔壁２９と直交して行の全長にわたって連なる水平部と、その両側に張り出した垂直部とからなる。垂直部は平面視において隔壁２９と重なる。隔壁１６の集合は、セルを囲む格子を行の中央で切り欠いた構造体に相当する。切り欠くことで、放電ガスの封入およびその前処理の排気に好適な通気性が得られる。隔壁１６の形成にはサンドブラスト法が好適である。表示面全域に一様にガラスペーストを印刷して乾燥させ、感光性ドライフィルムを用いて切削マスクを設け、ペースト層の不用部分を切削する。パターニングされたペースト層を焼成することにより隔壁１６が得られる。ガラス基板１１の表面を削る方法、またはスクリーン印刷法で隔壁１６を形成することもできる。
【００１６】
なお、図１における互いに分離した複数の隔壁１６は基板面に対する突起を模式的に示しており、複数の隔壁１６が一体化した形の構造物を設けてもよい。例えば、上述のようにサンドブラスト法で隔壁１６を形成する場合において、ガラス基板１１が十分に露出する以前に切削を終えると、下端どうしが繋がった複数の凸部からなる隔壁ができあがる。また、ガラス基板１１の表面を削って凹凸を形成する場合は、隔壁１６はガラス基板１１の一部分となる。
【００１７】
このような隔壁１６は各セルの両端を画定する壁体であって、“面方向対向放電”のための電極配置を可能にする。図１の構成では、１つの隔壁１６の一部（水平部）が一端側の壁体となる。そして、隣り合う隔壁１６によって１行分のセルの両端が画定される。ＰＤＰ１では、隣り合う隔壁１６の一方の上に表示電極Ｘが形成され、他方の上に表示電極Ｙが形成される。表示面全体における表示電極Ｘ，Ｙの配列形態は、２行に３本の割合で表示電極Ｘと表示電極Ｙとを１本ずつ交互に等間隔に並べ、隣り合う電極どうしを電極対とする形態である。表示電極総数は行数に１を加えた数となる。
【００１８】
表示電極Ｘは、パターニングされた導電膜であり、列ごとに設けられた放電部４１と、１行分の放電部４１を連結する給電部４２とからなる。給電部４２は隔壁１６の頭頂面に配置されており、放電部４１は列の中央位置で隔壁１６の頭頂面と側面とに跨るように給電部４２の両側に張り出している。表示電極Ｙも列ごとの放電部４１とそれらを連結する給電部４２とからなり、表示電極Ｙの構成は表示電極Ｘと全く同様である。給電部４２の材質については、ライン抵抗を低減する必要から金属が適している。Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒの３層膜が材質の代表例である。放電部４１については、工数削減および歩留まり向上の観点で給電部４２と一括に形成するのが望ましい。ただし、放電部４１をＩＴＯ、ネサといった透明導電材料で形成してもよい。このような表示電極Ｘと表示電極Ｙとの間、すなわち行の中央位置には一対の補助電極Ｘ’，Ｙ’が配列されている。
【００１９】
図２は本発明に係るＰＤＰのセル構造の模式図であり、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面の構造を示している。
図２のとおり、実際には表示電極Ｘ，Ｙは隔壁１６の全体に拡がる誘電体層１７および耐スパッタ保護膜１８によって被覆されている。保護膜１８の材質はマグネシアである。誘電体層１７について重要なことは、層の厚さが均等ではなく、隔壁１６の側部において薄くかつ頭頂部において厚いことである。このように誘電体層１７の厚さを設定することによって、隣り合う表示電極Ｘ，Ｙの間に電圧を印加したときに最も放電の生じ易い部位が、放電部４１の互いに対向する面（これを主面という）どうしの間となる。つまり、放電部４１が隔壁１６の頭頂部にも存在するにも係らず、隔壁１６の頭頂部どうしの間や頭頂部と側部との間での放電が抑制される。ここでいう頭頂部と側部とを厳密に定義するのは難しい。概念としては、表面（注目部分の）が基板面と平行またはそれに近い部分が頭頂部であり、表面が基板面と平行というよりは垂直に近い部分が側部である。隔壁１６をサンドブラスト法で形成すると、頭頂面はほぼ平坦になる。
【００２０】
表示電極Ｘの主面と表示電極Ｙの主面との間における放電８２は面方向対向放電である。これら主面間の距離は列方向のセル寸法に近い値、すなわち隔壁１６の幅を差し引いた十分に大きな値であるので、放電８２は陽光柱が延びた高輝度の放電となる。また、電極間の静電容量が小さいので、容量の充電に費やす無駄な電力が少ないことも、発光効率の向上に寄与する。図２から明らかなように、放電８２は蛍光体層（図示は蛍光体層２８Ｇ）から離れた位置で起こるので、ＰＤＰ１では、従来の面放電タイプＰＤＰと同様に蛍光体が劣化しにくい。
【００２１】
以上の構成のＰＤＰ１による表示の駆動シーケンスの概略は、次のとおりである。ＰＤＰ１の電極構成では配列の両端を除く表示電極Ｘ，Ｙが隣り合う２行に共通であるので、１フレームを奇数行のデータを表示するフィールドと偶数行のデータを表示するフィールドとに分けるインタレース駆動を行う。各フィールドのアドレス期間において、補助電極Ｙ’をスキャン電極として用いて行選択を行い、それと同時に、選択行のうちの点灯すべきセルに対応したアドレス電極Ａを選択電位にバイアスする。これによって点灯すべきセルの補助電極Ｙ’とアドレス電極Ａとの間でアドレス放電を生じさせる。全ての行について順に同様の処理を行い、点灯すべきセルに所定量の壁電荷を形成する。アドレス期間に続く表示期間において、表示対象の全行の補助電極Ｘ’と補助電極Ｙ’との間に維持電圧を印加し、それによって壁電荷の存在する点灯すべきセルのみで面放電８１を生じさせる。そして、面放電８１を種火として点灯すべきセルのみで面方向対向放電（放電８２）が生じるように表示電極Ｘと表示電極Ｙとの間に維持電圧を印加する。面方向対向放電のエネルギーを受けて放電ガスが紫外線を放射する。この紫外線が蛍光体層２８Ｇを励起し、蛍光体層２８Ｇが表示光８５を発する。なお、補助電極Ｘ’を省略しても表示は可能である。その場合は面放電８１を生じさせることなく、アドレス期間に形成した壁電荷を利用して放電８２を生じさせる。また、蛍光体層を前面側ガラス基板１１の隔壁１６で囲まれた領域、望ましくは表示電極Ｘ，Ｙ上を避けた保護膜表面にも形成して発光輝度を高めることも可能である。
【００２２】
ＰＤＰ１の製造は、各ガラス基板１１，２１について別個に上述の構成要素を設けて基板構体１０，２０を得る工程、基板構体１０，２０を対向配置して周囲を封止する工程、および内部を清浄して放電ガスを封入する工程を要する。以下、基板構体１０の製造における本発明に特有の誘電体層１７の形成を説明する。
【００２３】
図３は誘電体層の形成工程の説明図、図４は印刷方法の説明図、図５は全面印刷工程の説明図である。
誘電体層の形成にはガラスペーストをスクリーン印刷により塗布して焼成する厚膜法を採用する。形成作業は大きくは５つの工程に分かれる。
【００２４】
第１工程では、流動防止用のフィラーとしてのガラスビーズを混合したペースト（本発明に係る第１のガラスペースト）を、隔壁１６の頭頂部に印刷する。図３（Ａ）のとおり、隔壁１６の幅がＷ１の頭頂部の全体に拡がりかつはみ出さないように正確に印刷する。印刷範囲が頭頂部の両端に達しなかったり、頭頂部に対してずれたりすると不良になる。正確に印刷するために次のパラメータを調整して印刷条件を最適化する。
（１）ステンシル（マスク）の開口寸法
（２）スキージスピード
（３）印刷時の圧力（以下、印圧という）
（４）ガラスペーストの有機溶剤による希釈量
ペーストを印刷した後、窒素雰囲気中で１３０℃２０分の乾燥処理を行う。乾燥後のペースト１７１の膜厚Ｈ１が小さいほど、誘電体層１７における隔壁側部を覆う部分が薄くなり、放電開始電圧が下がる。ただし、隔壁側部の誘電体層を薄くしたい場合でも、膜厚Ｈ１を８０μｍ以上にするのがよい。この条件を満たさないと次の工程で頭頂部と側部との境目である角にペーストが付かない不良が起こり易くなる。絶縁破壊を無くすには隔壁１６の角を十分に厚い誘電体層で覆う必要がある。具体例としては、隔壁側部の誘電体層厚を５０μｍとしたい場合には膜厚Ｈ１を１３０μｍとする。第１工程で使用するガラスペーストとしては、主成分の低融点ガラス粉末とビヒクルとの混合物に、東芝バロティーニ株式会社（現ポッターズ・バロティーニ社）の中空ガラスビーズ（ＨＳＣ−１１０Ｂ）を３０重量％の割合で混合したものが挙げられる。
【００２５】
第２工程では、次の第３工程の印刷に際して、第１工程で印刷したペースト１７１からガラスビーズが流れ出すのを防ぐために、第３工程のガラスペーストと類似しかつフィラーを多く含むペースト層１７２を隔壁１６の頭頂部に形成する（図３（Ｂ）参照）。第１工程と同様に正確に位置決めしてペーストを印刷する。膜厚については、１３０℃２０分の乾燥処理を終えた時点で３０μｍとなるようにする。第２工程で使用するガラスペーストとしては、低融点ガラス粉末とビヒクルとの混合物に、粒径５μm の二酸化珪素粒子を７５重量％の割合で混合したものが挙げられる。
【００２６】
第３工程では、隔壁側部を覆う誘電体を形成するため、乾燥後のペースト１７１，１７２を含めて壁体１６の全体にガラスペースト（本発明に係る第２のガラスペースト）を印刷する。図４および図５のように、テーブル９１上にガラス基板１１を置いて、その上にステンシル９２を配置した後、スクレッパ９３をステンシル９２から少し離してガラス基板１１の隔壁１６に接触しないようにペースト１７３ａをステンシル９２にコートする。引き続いて、コートしたペースト１７３ａをスキージでガラス基板１１に印刷する。コートを省略する手順を採用してもよい。印刷後の乾燥は、ガラス基板１１の表裏を反転し、隔壁１６を下に向けてガラス基板１１を水平を保ち、１１０℃５０分の条件で実施する。これにより、ペースト１７３ａが隔壁１６の底面側で流れ落ちるのを防ぎ、隔壁１６の角の被覆性を良好にすることができる。乾燥後のペースト１７３の形状は図３（Ｃ）のようになる。このとき、第１工程のペースト１７１の両側におけるペースト１７３が所定の厚さをもつことが重要である。印圧が強すぎると、ペースト１７３の厚さが不足し、最終的に隔壁１６における上述の角が十分に被覆されない。第３工程で使用するガラスペーストとしては、低融点ガラス粉末とビヒクルとの混合物に、粒径５μm の二酸化珪素粒子を１５重量％の割合で混合し、さらに有機溶剤で希釈したものが挙げられる。有機溶剤の量については印刷膜厚に応じて適宜選定する（おおよその範囲は６０〜１００ｃｃ／ｋｇ）。
【００２７】
第４工程では、隔壁１６の角の被覆性をより良好にするため、第３工程のペーストよりも焼成時の流動性が小さいガラスペースト（本発明に係る第３のガラスペースト）を、壁体１６の頭頂部を覆いかつ側部の大部分を覆うことのない範囲内で頭頂部から張り出すように、乾燥後のガラスペースト１７３上に印刷して乾燥させる。印刷に際しては、マスクの開口部の幅Ｗ２が隔壁１６の頭頂部の幅Ｗ１より両側ともに４０μｍ程度大きいステンシルを使用する。これによって、ペーストの希釈量に依存して多少の増減はあるももの、幅Ｗ１より両側ともに６０μｍ程度大きい幅Ｗ３をもつ領域への印刷が可能となる。１３０℃２０分の乾燥処理の後のガラスペースト１７４の膜厚は２０μm となる（図３（Ｄ）参照）。第４工程で使用するガラスペーストとしては、低融点ガラス粉末とビヒクルとの混合物に、第１工程と同様のガラスビーズを３０重量％の割合で混合したものが挙げられる。
【００２８】
第５工程では、５９０℃で４０分間の焼成を行う。第３工程で全体的に印刷したペースト１７３は焼成において隔壁１６の底面側へ流れる。一方、第４工程で部分的に印刷したペースト１７４はペースト１７３と比べて流動性が小さい材質であるので、ペースト１７３とペースト１７４との境界面で保持力が生じ、隔壁１６の角および側部における被覆が十分な厚さとなる。第１工程で流動性の小さいペーストを印刷したので、隔壁１６の頭頂部の被覆は側部よりも大幅に厚くなる（図３（Ｅ）参照）。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、表示電極間隙を拡げることができるので、十分に長い陽光柱を生じさせて輝度を高め、かつ静電容量による無駄な電力消費を低減して発光効率を高めることが可能となる。
請求項２ないし請求項６の発明によれば、新規な誘電体被覆構造をもつプラズマディスプレイパネルを生産性良好に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＤＰにおける電極の立体構造を示す模式図である。
【図２】本発明に係るＰＤＰのセル構造の模式図である。
【図３】誘電体層の形成工程の説明図である。
【図４】印刷方法の説明図である。
【図５】全面印刷工程の説明図である。
【符号の説明】
１１，２１ ガラス基板
１６ 隔壁（壁体）
４１ 放電部（導電膜）
１７ 誘電体層
１７１ 第１のガラスペースト
１７３ 第２のガラスペースト
１７２ ペースト層（フィラーの流出を抑制するための層）
１７４ 第３のガラスペースト

Claims (6)

1. 対向配置された第１および第２の基板を備え、前記第１の基板に表示電極が配列され、前記第２の基板に前記表示電極と交差するようにアドレス電極が配列されたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記第１の基板における放電セルの一方向の両端位置に、基板対の対向間隙を局部的に狭める壁体が設けられ、
   前記表示電極のそれぞれが、放電セルごとに配置される複数の放電部と前記放電部を連結する給電部とをもつパターニングされた金属膜であり、
   前記給電部は前記壁体の頭頂面に配置され、前記放電部は前記壁体の頭頂面と側面とに跨るように前記給電部から張り出しており、
   隣り合う表示電極の互いに対向する側部どうしの間および各表示電極とそれに対向するアドレス電極との間に放電空間が存在し、
   前記表示電極の全体を覆う誘電体層を有し、
   前記誘電体層のうちの前記壁体の頭頂面を覆う部分が、前記壁体の側面を覆う部分よりも厚く形成されており、
   隣り合う壁体の導電膜間に電圧を印加したときに、互いに対向する側部どうしの間で最も放電が生じ易い構造をもつ
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 対向配置された一対の基板によって外囲器が構成され、
   放電セルの一方向の両端位置に前記基板対の対向間隙を局部的に狭める壁体が設けられ、
   前記壁体の頭頂部と側部とに跨るように当該壁体の表面に導電膜が設けられ、
   前記導電膜の全体を覆う誘電体層を有し、
   前記誘電体層のうちの前記頭頂部を覆う部分が、前記側部を覆う部分よりも厚く形成されており、
   隣り合う壁体の導電膜間に電圧を印加したときに、隣り合う壁体の互いに対向する側部どうしの間で最も放電が生じ易い構造をもつプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記誘電体層の形成工程が、
   流動防止用フィラーを混合した第１のガラスペーストを、前記壁体の頭頂部のみに塗布して乾燥させるステップと、
   前記第１のガラスペーストよりも焼成時の流動性が大きい第２のガラスペーストを、乾燥後の前記第１のガラスペーストを覆うように前記壁体の全体に塗布して乾燥させるステップと、
   乾燥後の前記第１のガラスペーストおよび第２のガラスペーストを一括に焼成するステップとで構成される
   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。
3. 前記第１のガラスペーストを塗布して乾燥させた後で、前記第２のガラスペーストを塗布する以前に、前記第２のガラスペーストを塗布したときに前記第１のガラスペーストから前記第２のガラスペーストへの前記流動防止用フィラーの流出を抑制するための層を、前記第１のガラスペーストの上に形成する
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
4. 前記第２のガラスペーストの塗布および乾燥を行った後に、前記第２のガラスペーストよりも焼成時の流動性が小さい第３のガラスペーストを、前記壁体の頭頂部を覆いかつ側部の大部分を覆うことのない範囲内で前記頭頂部から張り出すように、乾燥後の前記第２のガラスペースト上に塗布して乾燥させ、
   乾燥後の前記第１のガラスペースト、第２のガラスペースト、および第３のガラスペーストを一括に焼成する
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
5. 前記流動防止用フィラーは、中空ガラスビーズである
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
6. 前記第２のガラスペーストの乾燥を、当該第２のガラスペーストを塗布した基板を前記頭頂部を下方に向けて配置した状態で行う
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。

Images