JP3753171B2 - 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面放電タイプのＡＣ型ＰＤＰが使用されている。ここでいう面放電タイプは、セルの発光量を決める表示放電において陽極および陰極となる第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し、表示電極対と交差するようにアドレス電極を配列した３電極構造をもつ。表示電極の配列には、マトリクス表示の行ごとに１対ずつ配列する形態と、第１および第２の表示電極を１本ずつ交互に等間隔に配列する形態とがある。後者の場合、２行に対して３本の割合で表示電極が対応し、配列の両端を除く表示電極は隣リ合う２行の表示に係わる。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することができる。面放電タイプは、第１および第２の表示電極を前面基板と背面基板とに振り分けて配置する対向放電タイプと比べて、長寿命化に適している。
【０００４】
従来のＰＤＰにおける表示電極は、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、表示電極は細長い膜状導体であり、その表面（放電面）が基板面と実質的に平行であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、面放電の放電開始電圧が同程度のギャップ長をもつ対向放電タイプよりも高いことから、発光効率が低いという問題があった。
【０００６】
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、基板対の第１の基板上に配列する表示電極のそれぞれを、一方向に並ぶ複数のセルに跨る細長い給電部と、セルごとに給電部から電極配列方向に張り出して第２の基板に近づく放電部とを有した立体形状をもつように形成する。これによって、表示電極における放電に寄与する主面を、基板面に対してほぼ直交しかつ隣り合う表示電極の主面と放電ガス空間を挟んで対向するように配置する。隣り合う表示電極の放電部どうしの距離が給電部どうしの距離よりも短い構造では、放電部どうしの間で最も放電が生じ易い。表示電極の立体形状は、基板上に溝を形成し、溝の底面および側面を覆うように導電膜を設け、導電膜をパターニングする方法によって得られる。
【０００８】
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。面方向対向放電では主面が対向するので、従来の面放電と比べて放電開始電圧が低い。また、放電部の面積の選定により、放電電流を最適化して発光効率を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＰＤＰのセル構造の模式図、図２は表示電極の要部の構造を示す図である。なお、図１では誘電体の保護膜が描かれていない。
【００１０】
図示のＰＤＰ１は、マトリクス表示の行（ｒｏｗ）および列（ｃｏｌｏｍｎ）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行内の２列、すなわち２個のセルについて、その近傍を含む構造を示している。
【００１１】
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、アドレス電極Ａを覆う絶縁体層の上に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。色配列は列ごとに色分けした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、隔壁パターンは図示のストライプパターンに限らず、セルごとに基板間隙を区画するメッシュパターンであってもよい。
【００１２】
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の内面には、基板対の対向間隙をセルごとに区画する平面視格子状の隔壁を設けるように、各セルに１つずつ平面視四角形の窪みが形成されている。格子状の隔壁のうち、行方向に沿った部分（これを水平壁という）１１９の上部に、表示電極Ｘおよび表示電極Ｙが配置されている。隣り合う水平壁１１９の一方に表示電極Ｘが配置され、他方に表示電極Ｙが配置されている。表示面の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。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、隔壁と重なる平面視格子状の絶縁体１７によって被覆されている。なお、隔壁のうち、列方向に沿った部分（これを垂直壁という）は、行方向の放電のクロストークを防止する。ただし、クロストークが起こりにくい場合や駆動制御でクロストークを防止できる場合には、垂直壁を省略することができる。
【００１３】
表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、表示面の行方向の全長にわたって連続する細長い給電部４２と、セルごとに給電部４２から電極配列方向に張り出す複数の放電部４３とを有した導電膜である。図２のとおり、放電部４３はその先端が給電部４２よにも背面側へ突出するように湾曲しており、基板面に対してほぼ直交する面を有する。この直交する面が放電に係る主面となる。表示電極Ｘの主面は、隣り合う表示電極Ｙの主面と放電ガス空間を挟んで対向する。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙを構成する導電膜の厚さが２μｍ程度であるのに対して、放電部４３の高さ(主面の長さ）ｈは５０μｍ程度である。主面どうしが対向し、かつ主面どうしの距離が給電部４２どうしの距離より短いので、隣り合う表示電極間に駆動電圧を印加すると、互いに対向する放電部どうしの間で面方向対向放電８２が生じる。
【００１４】
図３は図１の３−３矢視断面の構造を示す図であり、図４は図１の４−４矢視断面の構造を示す図である。
これらの図のとおり、実際には表示電極Ｘ，Ｙは絶縁体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。絶縁体１７を設けることによって、隣り合う表示電極Ｘ，Ｙにおける給電部４２どうしの間や給電部４２と放電部４３との間での放電が確実に抑制される。
【００１５】
図４のとおり、表示電極Ｘ，Ｙにおける放電部４３は水平壁１１９で区画された放電ガス空間３１の両端に配置される。面方向対向放電８２が生じる放電部４３どうしの間の距離は列方向のセル寸法に近い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、表示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。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。
【００１６】
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、表示電極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表示電極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、表示対象の全行の表示電極Ｘと表示電極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方向対向放電８２を生じさせる。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。
【００１７】
ＰＤＰ１の製造には、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がある。以下、基板構体１０の製造工程を説明する。
【００１８】
図５は前面側製造工程の説明図である。
図５（Ａ）のように、平板状のガラス基板１１ａの表面に、立体構造の表示電極を形成するのに必要な深さ５０μｍの複数の溝１１１を等間隔に形成する。形成にはサンドブラスト法を用いる。切削は、溝に対応したネガパターンのマスクをドライフィルムを用いて形成した後に行う。切削材としてはアルミナが好適である。
【００１９】
次に、溝１１１を含めてガラス基板１１ａの表面における表示面領域全体を一様に覆う導電材料膜を形成する。手法としては、銀（Ａｇ）を主成分とする感光性厚膜材料を印刷する方法、および真空蒸着に代表される薄膜法がある。クロム(Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）／クロムの積層が薄膜の好適例である。導電材料膜をフォトリソグラフィによってパターニングし、表示電極Ｘ，Ｙを形成する。電極形成後、表示電極Ｘ，Ｙを含めてガラス基板１１ａの表示面領域全体に低融点ガラスペーストを塗布し、塗布層を焼成して絶縁体層１７ａを形成する（図５（Ｂ）参照）。図示では溝１１１が完全に埋まって絶縁体層１７ａの表面が平坦であるが、必ずしも溝１１１が完全に埋まる必要はなく、表示電極Ｘ，Ｙの絶縁が十分であれば、絶縁体層１７ａの表面が溝１１１の位置で窪んでいてもよい。絶縁体層１７ａの形成手法は厚膜法に限らず、気相成長法（ＣＶＤ）やゾル−ゲル法といった他の方法を用いてもよい。
【００２０】
続いて図５（Ｃ）のように、絶縁体層１７ａおよびガラス基板１１ａにおける表示電極Ｘ，Ｙの配列間隙の部分を、サンドブラスト法によって溝１１１よりも深く削る。例えば、水平壁１１９の高さを１００μｍから１５０μｍの範囲内の値となるようにガラス基板１１ａを削る。この切削に好適な切削材はアルミナである。深く削ることによって放電ガス空間が広がり、面方向対向放電が起こり易くなって発光効率が高まる。ただし、表示電極Ｘ，Ｙを露出させないことが必須である。放電部４３と放電ガス空間との間に厚さ３０μｍ程度のガラスが誘電体として残るようにする。以後において、保護膜を形成すれば、前面側の製造が終わる。なお、焼成によって絶縁体層１７ａを形成せずに、低融点ペーストを乾燥させた段階で切削を行い、切削終了後にペーストを焼成して絶縁体１７を形成してもよい。
【００２１】
図６は表示電極を配置する溝の第１例を示す図、図７は表示電極を配置する溝の第２例を示す図である。図６において表示電極Ｘ，Ｙが形成される溝１１１の平面視形状は、一定幅の帯状である。この例の長所としては、溝１１１の形成が容易であること、および電極のパターニングの信頼性の高いことが挙げられる。図７において表示電極Ｘ，Ｙは溝１１１に代わる溝１１２の内壁に形成されている。溝１１１の平面視形状は、行の全長にわたる帯部とセルごとに帯部から張り出した短冊部とを有する表示電極Ｘ，Ｙの形状とほぼ一致する。この例の長所としては次の２点が挙げられる。第１は、導電材料層の形成に、比較的に粘度の小さいペーストを溝１１２に充填する手法が使えることである。充填後にペーストを乾燥させると、溝１１２の壁面に沿った薄い層となる。第２は、給電部４２と放電ガス空間との間に介在するガラスの厚さｄ１が放電部４２との間に介在するガラスの厚さｄ１より大きくなり、絶縁および静電容量の低減の観点で有利になることである。図７（Ｂ）のように、溝１１２における給電部４２に対応した部分の幅は小さいので、電極形成のための導電膜のパターニングに際しては、溝１１２の底まで確実に露光するために、斜め露光や散乱光による露光を行うのが好ましい。
【００２２】
図８は前面側製造工程の他の例の説明図である。
図８（Ａ）のように、平板状のガラス基板１２ａの表面における表示面領域全体に低融点ガラスペーストを塗布し、ペーストを乾燥させる。乾燥したペースト層の上にドライフィルムを用いて溝形成用の切削マスクを設け、サンドブラストによってペースト層の露出部分を削る。切削材の好適例は炭酸カルシウムである。切削後のペースト層を焼成し、溝１１２を有した低融点ガラス層１３ａを形成する。
【００２３】
次に図５の例と同様に、表示電極Ｘ，Ｙおよび絶縁体層１７ａを形成する(図８（Ｂ））。そして、絶縁体層１７ａ、低融点ガラス層１３ａ、およびガラス基板１２ａにおける表示電極Ｘ，Ｙの配列間隙の部分を、サンドブラスト法によって溝１１１よりも深く削る。
【００２４】
なお、溝１１２を有した低融点ガラス層１３ａの形成には、公知の隔壁形成技術である積層印刷法、アディティブ法、感光性隔壁形成法、および転写隔壁形成法のいずれかを用いることも可能である。特に転写隔壁形成法を用いると、放電ガス空間を区画する隔壁とその頂上部に配置されるべき溝とを同時に形成することができるので、電極形成後に基板を削る必要がなくなって製造工程数が大幅に減少する。
【００２５】
図９は他のＰＤＰのセル構造の模式図である。ＰＤＰ２では、背面側の基板２１ｂに図２と同様の立体構造をもつ表示電極Ｘ，Ｙが配列されている。表示電極Ｘ，Ｙは、隔壁２９ｂの上部の溝２１１の中に形成され、絶縁体２７によって覆われている。基板２１ｂにおける電極間隙の部分には蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂの配置に関しては、上端が表示電極Ｘ，Ｙに近づき過ぎないことが重要である。スクリーン印刷で蛍光体層を形成する場合であっても、ペーストの調整によって適正に蛍光体を配置することができる。フォトリソグラフィを用いる場合には形状を精密に制御することができる。アドレス電極Ａについては、蛍光体層の背面側に配置する図示の形態および前面側の基板１１ｂに配置する形態がある。また、基板１１ｂに放電ガス空間を区画する隔壁を設けてもよい。
【００２６】
以上の実施例においては、サンドブラストによって底面と側面とが滑らかにつながった溝１１１，１１２が得られるので、表示電極Ｘ，Ｙの形成における導電材料膜のステップカバレッジが良好となり、給電部４２と放電部４３との間の断線が起こりにくい。
【００２７】
上述の実施例において、表示電極Ｘ，Ｙのうちの給電部４２のみについて、めっきにより導体を積層し、表示電極Ｘ，Ｙの導電性を高めることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、面放電タイプと比べて表示放電が起こり易くなって発光効率が高まるとともに、表示電極における放電に直接に関与する主面の面積を選定することによって放電電流を最適化することができる。また、表示電極間隙を面放電タイプよりも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することが可能となる。
【００２９】
請求項６または請求項７の発明によれば、新規な構造をもつプラズマディスプレイパネルを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のセル構造の模式図である。
【図２】表示電極の要部の構造を示す図である。
【図３】図１の３−３矢視断面の構造を示す図である。
【図４】図１の４−４矢視断面の構造を示す図である。
【図５】前面側製造工程の説明図である。
【図６】表示電極を配置する溝の第１例を示す図である。
【図７】表示電極を配置する溝の第２例を示す図である。
【図８】前面側製造工程の他の例の説明図である。
【図９】他のＰＤＰのセル構造の模式図である。
【符号の説明】
１１，２１，１１ｂ，２１ｂ ガラス基板
Ｘ，Ｙ 表示電極
４２ 給電部
４３ 放電部
３１ 放電ガス空間
１７ 絶縁体
１１９ 水平壁(隔壁）
１１１，１１２ 溝

Claims (7)

1. 対向配置された第１および第２の基板によって外囲器が構成され、
   前記第１の基板の内面上に表示電極が配列され、
   前記表示電極のそれぞれが、前記第１の基板の内面と対向する前記第２の基板に向かって突出した隔壁に支持されて複数のセルの配列方向に延びる細長い給電部と、セルごとに前記給電部から前記第２の基板側に突出するように張り出した複数の放電部とを有し、
   各セル内で隣り合って対向する前記放電部の間に放電ガス空間が存在し、
   前記表示電極は対向する放電部を含めて絶縁体で被覆されており、
   隣り合う表示電極間に駆動電圧を印加したときに、互いに対向する前記放電部どうしの間で放電が生じる
   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、
   マトリクス表示の行の境界位置に行の全長にわたって基板対の対向間隙を局部的に狭める隔壁が設けられ、
   前記隔壁の上部に行の全長にわたる細長い溝が設けられ、
   前記溝の底面をその全長にわたって覆いかつセルごとに側面の一部を覆う導電膜が表示電極として設けられ、
   各セル内で隣り合って対向する前記放電部の間に放電ガス空間が存在し、
   隣り合う表示電極間に駆動電圧を印加したときに、互いに対向する前記溝の側面どうしの間で放電が生じる
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
3. 前記表示電極を被覆しかつ前記溝を埋める絶縁体を有する
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記表示電極は、平面視において、行の全長にわたる帯部とセルごとに前記帯部から張り出した短冊部とを有する形状にパターニングされている
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記溝の平面視形状は前記表示電極に一致する形状である
   請求項４記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルを製造する方法であって、
   基板に細長い溝の配列を形成する工程と、
   前記溝の底面および側面を覆う導電膜を形成する工程と、
   前記導電膜をパターニングして表示電極の配列を形成する工程と、
   前記表示電極を絶縁体で被覆する工程と、
   前記基板における表示電極の配列間隙の部分を、前記表示電極が露出しないように前記溝よりも深く削る工程とを有する
   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。
7. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルを製造する方法であって、
   基板上に配置された誘電体層に細長い溝の配列を形成する工程と、
   前記溝の底面および側面を覆う導電膜を形成する工程と、
   前記導電膜をパターニングして表示電極の配列を形成する工程と、
   前記表示電極を絶縁体で被覆する工程と、
   前記誘電体層における表示電極の配列間隙の部分を、前記表示電極が露出しないように前記溝よりも深く削る工程とを有する
   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。

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