JP3701185B2 - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００1】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示面を構成するセルを１個ずつ又は複数個ずつ囲むメッシュパターンの隔壁を有したプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）の製造方法に関する。
【０００２】
ＰＤＰは壁掛けテレビジョンとして商品化されており、その画面サイズは６０インチに達している。また、ＰＤＰは、２値発光セルからなるデジタル表示デバイスであってデジタルデータの表示に好適であることから、マルチメディアモニターとしても期待されている。ＰＤＰの用途拡大に向けて、より明るく安定した表示が可能でかつ生産性に優れたパネル構造の開発が進められている。
【０００３】
【従来の技術】
カラー表示用のＡＣ型ＰＤＰにおいて面放電形式が採用されている。ここでいう面放電形式は、輝度を確保する表示放電において陽極および陰極となる表示電極を、前面側または背面側の基板の上に平行に配列し、表示電極対と交差するようにアドレス電極を配列する形式である。面放電形式のＰＤＰでは、表示電極の長さ方向（これを行方向とする）に沿ってマトリクス表示の列毎に放電を分離する隔壁が不可欠である。隔壁はパネル厚さ方向の放電空間寸法を規定するスペーサの役割も担う。
【０００４】
隔壁パターン（平面視の隔壁形状）は、ストライプパターンとメッシュパターンとに大別される。ストライプパターンは、放電空間を行方向に並ぶセル毎（つまり列毎）に区画するものである。ストライプパターンでは、各列に属するセルの放電空間が分断されないので、ＰＤＰの製造に際して放電ガスの封入およびそれに先立つ内部排気が比較的に容易である。一方、メッシュパターンは、放電空間を行方向および列方向の双方に沿って区画するものである。典型的なメッシュパターンは格子縞パターンである。メッシュパターンには、セル毎に放電を分離することができるとともに、セルを囲むように隔壁側面に蛍光体を配置して発光面積を増大させることができるという長所がある。反面、内部排気において隔壁上面の微妙な凹凸で生じる隙間がセル間の通気路となるので、排気抵抗が大きく処理に長時間を要するという短所がある。
【０００５】
従来において、メッシュパターンの隔壁にストライプパターンの隔壁を重ね合わせた形の隔壁構造（これを複合パターン構造と呼称する）が知られている。この構造ではストライプパターンと同様に放電空間が連続するので、ストライプパターンの隔壁を重ねない場合よりも排気抵抗が小さい。また、複合パターン構造の改良として、特開平４−２７４１４１号公報において、ストライプパターンの隔壁にセル毎に切れ目を設け、列方向だけでなく行方向にも気体が流れる格子状の通気路（排気パス）を形成することが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した複合パターン構造の隔壁は、メッシュパターンの隔壁のうち列方向または行方向に沿った帯状部分を高くした構造体である。このような構造体を基板対の片方の内面上に形成しようとすると、隔壁形成工程が複雑になるという問題があった。また、基板対の一方にメッシュパターンの隔壁を設け、他方にストライプパターンの隔壁を設ける場合には、両方の基板に蛍光体を配置しなければ蛍光体の形成面積を大きくすることができない。加えて、基板対の組み立てにおける位置合わせが難しい。つまり、複合パターン構造の隔壁は生産性の観点において不利であった。
【０００７】
なお、隔壁の一部を削るといった加工によって通気路を形成する手法もある。しかし、この手法による場合は、加工の分だけ工数が増加するとともに、加工時に隔壁が欠けて歩留りが低下するおそれもある。
【０００８】
本発明は、隔壁形成および排気処理の双方の生産性に優れ、ストライプパターンの隔壁をもつＰＤＰよりも明るく安定した表示の可能なＰＤＰの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、熱収縮特性をもつ材料の焼成体からなる部分的に低いメッシュパターンの隔壁を、基板対の片方の内面上に配置する。その際、焼成における高さ方向の熱収縮量を不均一にすることによって高低差を生じさせる。低い部分の位置については、平面視において隔壁が囲む全てのガス封入空間を通るメッシュ状の通気路が形成されるようにする。例えば、水平方向の線と垂直方向の線とが交差する単純格子縞パターンにおいて、水平方向の線に対応した部分を低くする。この場合、高低差を生じさせるために、水平方向の線に対応した部分のパターン幅（線幅）を、垂直方向の線に対応した部分のパターン幅よりも太くする。太い部分では細い部分と比べて幅方向の収縮が小さく、その代わり高さ方向の収縮が大きい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＰＤＰのセル構造を示す図、図２は表示電極と隔壁との配置関係を示す平面図である。図１では内部構造を示すため、一対の基板構体を分離した状態が描かれている。
【００１１】
ＰＤＰ１は一対の基板構体（基板上にセル構成要素を設けた構造体）１０，２０からなり、表示面ＥＳはｍ×ｎ個のセルからなる。各セルにおいて、表示放電を生じさせるための電極対を構成する表示電極Ｘ，Ｙがマトリクス表示の行方向（水平方向）に延び、アドレス電極Ａが列方向（垂直方向）に延びている。
【００１２】
表示電極Ｘ，Ｙは前面側の基板構体１０の基材であるガラス基板１１の内面に行毎に一対ずつ配列されている。行とは、列方向の配置順序が等しい列数分（ｍ個）のセルの集合を意味する。表示電極Ｘ，Ｙのそれぞれは、面放電ギャップ（放電スリット）を形成する透明導電膜４１とその列方向の端縁に重ねられた金属膜（バス導体）４２とからなる。表示電極Ｘ，Ｙを被覆するように厚さ２０〜４０μｍ程度の誘電体層１７が設けられ、誘電体層１７の表面には保護膜１８としてマグネシア（ＭｇＯ）が被着されている。なお、行間の電極間隙（逆スリットと呼称される）には、コントラストを高める目的で、塗料をガラス基板１１の外面に塗ったり、マンガン、酸化鉄、クロム、他の顔料などのフィラーを含む着色ガラス層をガラス基板１１の内面側に形成したりすることによって、ブラックストライプと呼称される暗色層６５が配置されている（図２参照）。
【００１３】
アドレス電極Ａは背面側の基板構体２０の基材であるガラス基板２１の内面に１列に１本ずつ配列されており、誘電体層２４で被覆されている。誘電体層２４の上に本発明に特有の部分的に低い立体構造をもつ格子パターンの隔壁２９が設けられている。隔壁２９は、低融点ガラスの焼成体であって、放電空間を列毎に区画する部分（以下、垂直壁という）２９１と、放電空間を行毎に区画する部分（以下、水平壁という）２９２とからなる。垂直壁２９１と水平壁２９２との交差部分は互いの共通部分である。水平壁２９２は垂直壁２９１より１０μｍ程度低い。誘電体層２４の表面および隔壁２９の側面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。図中の斜体文字（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は蛍光体の発光色を示す。色配列は各列のセルを同色としたＲ，Ｇ，Ｂの繰り返しパターンである。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは該当するセル内の放電ガスが放つ紫外線によって励起されて発光する。
【００１４】
図２のように各表示電極Ｘ，Ｙの金属膜４２は、それによる遮光を避けかつ隔壁２９を部分的に隠して外光の反射を低減するため、隔壁２９と重なる位置に配置されている。透明導電膜４１は、放電電流を抑制して発光効率を高めるため、面放電に係わる部分と金属膜４２に重なる部分とを実質的に分断するようにパターニングされている。４２インチ型ワイドＶＧＡ仕様の場合、透明導電膜４１のうち表示放電に係わる部分を水平壁２９２から３０μｍ以上離すことにより、３０μｍ未満とする場合と比べてエネルギー損失が大幅に小さくなる。放電電流が５％以上減少するように水平壁２９２と透明導電膜４１との距離を設定するのが望ましい。
【００１５】
以上の構造のＰＤＰ１は次の手順で製造される。
（１）各ガラス基板１１，２１について別個に所定の構成要素を設けて基板構体１０，２０を作製する。
（２）基板構体１０，２０を重ね合わせて対向領域の周縁を封止する。
（３）背面側の基板構体２０に設けてある通気孔を介して内部の排気と放電ガスの充填とを行う。
（４）通気孔を塞ぐ。
【００１６】
図３は隔壁パターンを示す平面図、図４は隔壁の立体構造を示す図である。
図３のように、隔壁パターンはセルＣを個々に囲む格子パターンである。ただし、単純な格子縞パターンではない。すなわち、隔壁２９における行間部分（列方向に並ぶセルどうしの間の部分）２９３は、２本の水平壁２９２と垂直壁２９１の一部とからなる。行間部分２９３の平面視パターンを梯子パターンとし、列方向に並ぶセルＣのそれぞれに対応したガス封入空間３２の間にもガス封入空間３３を形成することにより、放電ガスの誘電率が隔壁材料として一般的な低融点ガラスの約１／８であることから、隣り合う行どうしの表示電極間の静電容量を低減し、無駄な電力消費を低減しかつ駆動制御の応答性を高めることができる。格子縞パターンでは、垂直壁２９１の側面および水平壁２９２の側面に蛍光体を設けることにより、発光面積を拡げて発光効率を高めることができる。
【００１７】
本実施形態のＰＤＰ１においては、隔壁２９のうち行間部分２９３が他の部分よりも１０μｍ程度低くなっており、これによって列方向および行方向の通気が可能な平面視格子状の排気パス９０が形成されている。行間部分２９３の幅Ｗ２０は十分に大きく、排気コンダクタンスはストライプパターンの場合と同程度である。隔壁２９に係る具体的寸法は次のとおりである。
【００１８】
行ピッチＰ１ ：１０８０μｍ
列ピッチＰ２ ：３６０μｍ
垂直壁２９１の上面の幅Ｗ１１：約７０μｍ
垂直壁２９１の底面の幅Ｗ１２：約１４０μｍ
垂直壁２９１の高さＨ１ ：約１４０μｍ
水平壁２９２の上面の幅Ｗ２１：約１００μｍ
水平壁２９２の底面の幅Ｗ２２：約２００μｍ
水平壁２９２の高さＨ２ ：約１３０μｍ
空間３２の列方向寸法Ｄ１１ ：約６８０μｍ
空間３２の行方向寸法Ｄ２２ ：約２９０μｍ
空間３３の列方向寸法Ｄ１２ ：約２００μｍ
行間部分２９３の幅Ｗ２０ ：約４００μｍ
ここで重要なことは、行間部分２９３の幅Ｗ２０が垂直壁２９１の幅Ｗ１１よりも十分に大きく、この寸法差によって行間部分２９３と他の部分との高低差が生じていることである。すなわち、一般的な低融点ガラスのように熱収縮性をもつ材料の焼成においては、図５に模式的に示されるように、高さ方向の収縮量がパターン幅に依存する。パターン幅が小さい部分２９Ａでは全体的に幅方向と高さ方向の２方向に収縮することが可能である。これに対して、パターン幅が大きい部分２９Ｂでは、幅方向の中央に近いほど幅方向の収縮が抑制され、その抑制分だけ高さ方向に大きく収縮する。したがって、太い部分２９Ｂの方が細い部分２９Ａよりも低くなる。また、壁状の材料層の上部ではどの方向にも収縮しやすく等方性の収縮が起こるのに対し、底部では基板に束縛されて基板面方向の収縮が抑制されるので、必然的に高さ方向の収縮量が基板面方向の収縮量よりも多くなる。すなわち、焼成前において上面の幅が同程度であっても、底面の幅が異なれば、底面の幅の大きい材料層の方が底面の幅の小さい材料層よりも焼成後の高さが低くなる。これを踏まえて、本明細書では隔壁に関するパターン幅を、“底面からの距離が高さの１０％である位置の寸法”と定義する。排気に十分な高低差を生じさせるには、太い部分のパターン幅を細い部分のパターン幅の１３０％以上とするのが望ましい。上述の隔壁寸法の場合、梯子パターンの行間部分２９３において、２本の水平壁２９２とそれらの間の部分（垂直壁２９１の一部）とがほぼ同様に高さ方向に収縮し、行間部分２９３が全体的に低い隔壁２９が得られた。
【００１９】
隔壁２９の材料である低融点ガラスの組成を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
隔壁２９の光学特性については、膜厚３０μｍあたりの可視光の吸収率が８０％程度の半透明であることが望ましい。半透明であれば、隔壁の頂上付近で発光した光が隔壁を透過して輝度の向上に寄与し、隔壁に入射した外光は隔壁底面で反射して前面に戻る間に隔壁に吸収されるので、表示のコントラストの良好な表示が可能である。
【００２２】
隔壁２９の形成手順は次のとおりである。
（１）表１の組成の低融点ガラス粉末とビヒクルとが均等に混ざったペーストからなる厚さ２００μｍ程度の隔壁材料層を誘電体層２４を覆うように形成する。形成方法は、スクリーン印刷法、グリーンシートを転写するラミネート法、その他の方法のいずれでもよい。
（２）隔壁材料層を乾燥させた後、感光性ドライフィルムを貼り付け（またはレジスト材を塗布し）、露光・現像を含むフォトリソグラフィにより隔壁２９に対応した格子パターンの切削マスクを形成する。マスクパターン寸法については、熱収縮量を見込んで所望の隔壁寸法より大きい値に選定する。
（３）サンドブラストによって隔壁材料層の非マスキング部分を誘電体層２４が露出するまで切削する（隔壁材料層のパターニング）。
（４）図６の焼成プロファイルの加熱処理を行い、隔壁材料層を焼成して隔壁２９を形成する。
【００２３】
図７および図８は隔壁パターンの変形例を示す図である。
図７の隔壁２９ｂは垂直壁２９１と水平壁２９２ｂとからなり、図３の隔壁２９における行間部分２９３を水平壁２９２ｂに置き換えたものに相当する。図８（ａ）の隔壁２９ｃは垂直壁２９１ｃと水平壁２９２ｃとからなり、その平面視パターンは隣り合う行どうしでセルの位置が半ピッチずれるメッシュパターンである。隔壁２９ｃでは、水平壁２９２ｃのパターン幅を垂直壁２９１ｃのパターン幅よりも太くすることによって、水平壁２９２ｃが垂直壁２９１ｃよりも低くなっており、メッシュ状の排気パス９０ｃが形成されている。図８（ｂ）の隔壁２９ｄは垂直壁２９１ｄと水平壁２９２ｄとからなり、その平面視パターンはハニカムメッシュパターンである。隔壁２９ｄにおいても、ジグザグ帯状の水平壁２９２ｄのパターン幅を垂直壁２９１ｄのパターン幅よりも太くすることにより、水平壁２９２ｄが垂直壁２９１ｄよりも低くなっており、メッシュ状の排気パス９０ｄが形成されている。隔壁２９ｃ，２９ｄを有するＰＤＰにおいて、アドレス電極Ａの配列に関しては、半ピッチずれたセルを縫うようにを蛇行させる形態、および垂直壁２９１ｃ，２９１ｄと重ねて直線状のアドレス電極Ａを配置する形態がある。表示電極Ｘ，Ｙに関しては、図２と同様に各行に１対ずつ配列する形態、および２行に３本の割合で配列して各表示電極を隣り合う２行の表示に共用する形態がある。どちらの形態においても、バス導体の全体を水平壁２９２ｃ，２９２ｄと重ねることにより、遮光を避けることができる。
【００２４】
図９〜図１２は表示電極パターンの変形例を示す図である。
図９（ａ）の表示電極Ｘｂ，Ｙｂは、透明導電膜４１ｂと金属膜４２ｂとからなり、図２の表示電極Ｘ，Ｙの透明導電膜４１のパターンを代えたものに相当する。表示電極Ｘｂ，Ｙｂでは、透明導電膜４１のうちの放電面となる部分と金属膜４２ｂに重なる部分との連結が隔壁２９の垂直壁と重ならない位置で行われている。図９（ｂ）の表示電極Ｘｃ，Ｙｃは、透明導電膜４１ｃと金属膜４２ｃとからなる。金属膜４２ｃは隔壁２９の水平壁と重ならない位置に配置されている。図１０（ａ）の表示電極Ｘｄ，Ｙｄでは、透明導電膜４１ｄのうちの面放電ギャップを形成して放電面となる部分が列毎に分断されてＴ字状となっている。透明導電膜４１ｄのうちの金属膜４２ｂと重なる部分は複数の列に跨がっている。図１０（ｂ）の表示電極Ｘｅ，Ｙｅは、列毎に分断されたＴ字状の透明導電膜４１ｅとそれらに給電するための金属膜４２ｂとからなる。図１０（ａ）（ｂ）のように透明導電膜を分断する構成は、放電電流の抑制および電極間の静電容量の低減に効果的である。
【００２５】
図１１および図１２の例は、逆スリットを隠すようにバス導体を設け、それによってブラックストライプの形成工程の省略を可能にする例である。図１１および図１２において、隔壁２９ｅは、垂直壁２９１と水平壁２９２ｅとからなり、図３の隔壁２９における行間部分２９３を３本の水平壁２９２ｅに置き換えたものに相当する。ただし、図２の隔壁２９、図７の隔壁２９ｂにも次の電極構成を適用することができる。
【００２６】
図１１において、表示電極Ｘｆ，Ｙｆは、透明導電膜４１ｆと金属膜４２ｄとからなり、隣り合う行どうしの隣り合う電極が同種となるように配列されている（例えばＸ−Ｙ−Ｙ−Ｘ−Ｘ−Ｙ…の順）。透明導電膜４１ｆについては、金属膜４２ｄと重なる部分の寸法条件を除いて、基本的には図９（ａ）の透明導電膜４１ｂと同様にパターニングされている。表示電極Ｘｆ，Ｙｆの特徴は、バス導体としての金属膜４２ｄが、隣り合う２本の水平壁２９２ｅに跨がる広い幅を有していることである。図は表示面に近いものが上側となるように描かれているので、図中の金属膜４２ｄの一部が透明導電膜４１ｆで覆われている。しかし、実際には表示面側からの観察において、透明導電膜４１ｆを透して金属膜４２ｄが見える。すなわち、金属膜４２ｄの全体がその下方の構造体を隠す遮光体として機能する。したがって、行間部分（逆スリット）に別途に遮光体（ブラックストライプ）を設ける必要がなくなり、ＰＤＰの製造工数を削減することができる。また、金属膜４２ｄの幅が広くなることによって、各表示電極Ｘｆ，Ｙｆのライン抵抗が小さくなるので、ジュール熱の発生量が減少し、放電電流が流れたときの電圧降下も減少する。
【００２７】
図１２において、表示電極Ｘｇ，Ｙｇは、透明導電膜４１ｇと金属膜４２ｅとからなり、各表示電極を隣り合う２行の表示に共用するように２行に３本の割合で配列されている（Ｘ−Ｙ−Ｘ−Ｙ…の順）。表示電極Ｘｇ，Ｙｇの金属膜４２ｅは、隣り合う３本の水平壁２９２ｅに跨がる広い幅を有している。図１２の例にも図１１の例と同様に、製造工数の削減およびライン抵抗の低減を図ることができるという利点がある。
【００２８】
以上の実施形態において、隔壁２９の寸法および材料は例示に限らない。隔壁２９，２９ｂ〜ｅの平面視パターンはセルを１個ずつ囲むものに限らず、複数個のセルを単位として囲むメッシュパターンであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、隔壁形成および排気処理の双方の生産性に優れ、ストライプパターンの隔壁をもつＰＤＰよりも明るく安定した表示の可能なＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＤＰのセル構造を示す図である。
【図２】表示電極と隔壁との配置関係を示す平面図である。
【図３】隔壁パターンを示す平面図である。
【図４】隔壁の立体構造を示す図である。
【図５】隔壁形成に係る熱収縮の模式図である。
【図６】隔壁形成における焼成プロファイルを示す図である。
【図７】隔壁パターンの変形例を示す図である。
【図８】隔壁パターンの変形例を示す図である。
【図９】表示電極パターンの変形例を示す図である。
【図１０】表示電極パターンの変形例を示す図である。
【図１１】表示電極パターンの変形例を示す図である。
【図１２】表示電極パターンの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
１１，２１ ガラス基板
２９，２９ｂ，３２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ 隔壁
３２，３３ ガス封入空間
９０，９０ｃ，９０ｄ 排気パス（通気路）
ＥＳ 表示面
Ｃ セル
２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂ 蛍光体層（蛍光体）
２９３ 行間部分
４１，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ 透明導電膜
４２，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 金属膜
Ｘ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄ，Ｘｅ，Ｘｆ，Ｘｇ 表示電極（電極）
Ｙ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄ，Ｙｅ，Ｙｆ，Ｙｇ 表示電極（電極）

Claims (1)

1. 背面基板上に各放電セルの四辺を囲むパターンの隔壁が設けられたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   背面基板上に各放電セルを囲む隔壁のパターンを、対向する２辺のパターン幅が他の２辺のパターン幅の１３０％以上の幅を有する所定高さの隔壁材料層で形成し、
   しかる後前記パターン幅の差に基づく高さ方向の熱収縮量の差が生ずるように所定温度の焼成処理を加え、
   前記熱収縮量の差によって高さが低く形成されたパターン幅の広い２辺の隔壁頂部を通して隣接した放電セル間に通気路を形成するようにした
   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。

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