JP3851118B2 - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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の製造方法に関するものであって、特に、高品位のディスプレイに適したプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハイビジョンをはじめとする高品位で大画面のテレビに対する期待が高まっている中で、ＣＲＴ，液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記載する），プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel，以下ＰＤＰと記載する）といった各ディスプレイの分野において、これに適したディスプレイの開発が進められている。
【０００３】
従来からテレビのディスプレイとして広く用いられているＣＲＴは、解像度・画質の点で優れているが、画面の大きさに伴って奥行き及び重量が大きくなる点で４０インチ以上の大画面には不向きである。また、ＬＣＤは、消費電力が少なく、駆動電圧も低いという優れた性能を有しているが、大画面を作製するのに技術上の困難性があり、視野角にも限界がある。
【０００４】
これに対して、ＰＤＰは、小さい奥行きでも大画面を実現することが可能であって、既に４０インチクラスの製品も開発されている。
【０００５】
ＰＤＰは、大別して直流型（ＤＣ型）と交流型（ＡＣ型）とに分けられるが、現在では大型化に適したＡＣ型が主流となっている。
【０００６】
図７は、従来の交流面放電型ＰＤＰの一例を示す要部斜視図である。
【０００７】
図７において、１０１は前面ガラス基板、１０５は背面ガラス基板であり、ソーダライムガラスからなる基板である。
【０００８】
前面ガラス基板１０１の表面上には、放電電極（表示電極）１０２が配設され、その上から、コンデンサの働きをする誘電体ガラス層１０３で覆われ、更に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる誘電体保護層１０４で被覆されている。
【０００９】
一方、背面ガラス基板１０５上にアドレス電極１０６が配設され、その上を誘電体ガラス層１０７が覆い、その上に隔壁１０８や蛍光体層１０９が設けられており、隔壁１０８の間隙には放電ガスが封入されて放電空間１１０となっている。
【００１０】
放電電極１０２やアドレス電極１０６としては、銀電極やＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などが広く用いられており、銀電極は印刷法で容易に形成することができる。
【００１１】
ディスプレイの高品位化に対する要求が高まる中で、ＰＤＰにおいても微細なセル構造のものが望まれている。
【００１２】
例えば、従来のＮＴＳＣではセル数が６４０×４８０で、４０インチクラスではセルピッチが０．４３ｍｍ×１．２９ｍｍ、１セル面積が約０．５５ｍｍ2であったが、フルスペックのハイビジョンテレビの画素レベルでは、画素数が１９２０×１１２５となり、４２インチクラスでのセルピッチは０．１５ｍｍ×０．４６ｍｍ、１セルの面積は０．０７２ｍｍ2の細かさとなる。
【００１３】
セル構造が微細になると、放電電極（表示電極）間の距離が短くなるばかりでなく、放電空間も狭くなるため、誘電体層におけるコンデンサとしての容量を従来と同じだけ確保しようとすれば、誘電体ガラス層の膜厚を従来よりも薄くすることが必要となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、誘電体ガラス層に使用されているガラス（酸化鉛系ガラス又は酸化ビスマス系ガラス）粉末の平均粒子径によっては、誘電体ガラス層の絶縁耐圧に影響のない範囲で気泡の形成を抑えて上記したように薄膜にすることは困難な場合があった。
【００１５】
また、電極に使用されている金属材料との濡れ性が悪いので、これらの電極上に誘電体ガラス層を薄く且つ均一的にコートすることは困難で、絶縁耐圧が問題となる。特に、銀電極の場合は、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などと比べて、電極表面の凹凸が大きいので、電極上に誘電体ガラス層を薄く均一にコートすることが難しく、絶縁耐圧の問題も顕著である。
【００１６】
これに対して、誘電体ガラス材料を焼成する焼成温度をできるだけ高く設定すれば、気泡の発生を抑えることはできるのではないかと疑義が生じるが、焼成温度をこのように高くするとガラスの流動性が高くなり電極を構成する材料と化学反応し、その反応に伴う発泡により逆に気泡の形成が抑えられなくなる。従って、誘電体ガラス層の形成に用いるガラス材料の軟化点よりも低い温度で焼成することにより、このようなガラス材料が溶融して流動することによる電極との反応を抑制して、気泡の形成を抑える技術も開発されている（特開平７−１０５８５５号公報）。しかし、この技術ではガラス材料の平均粒子径に依存した気泡の形成は抑えられない。
【００１７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、精細なセル構造の場合にも信頼性の高いプラズマディスプレイパネルを得ることができるプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を実現するために、第１の電極が配されている前面ガラス基板に対して、当該前面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第１の誘電体層を形成する第１ステップと、背面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第２の誘電体層を形成する第２ステップと、前面ガラス基板と第２の電極が配された背面ガラス基板とを前記第１及び第２の電極を対向させた状態で平行に配置させて両ガラス基板間に放電空間を形成する第３ステップとを備えるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記第１のステップで第１の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであり、前記第２のステップで第２の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスである。
【００１９】
更に、このように用いるガラス材料の平均粒子径を平均粒径２μｍ以下に規定して誘電体ガラス層を作製することにより、当該層形成時に前面ガラス基板との境界面、放電電極との境界面或は第１の誘電体層内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【００２０】
従って、第１の誘電体層の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して第１の誘電体層の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【００２１】
前記第１の誘電体層を形成するガラス材料には、平均粒子径が０.１μｍ以上のものを用いるのが実用的である。
【００２２】
また、第２のステップでは、背面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第２の誘電体層を形成するサブステップを備え、当該サブステップで用いるガラス材料の平均粒子径は２μｍ以下である。
【００２３】
これにより、第２の誘電体層を設ける場合において、第１の誘電体層だけを上記したように形成した場合によりもパネルの信頼性が高まる。
【００２４】
なお、前記第２の誘電体層を形成するガラス材料にも、平均粒子径が０.１μｍ以上のものを用いることが実用的である。
【００２５】
また、前記ガラス材料として、酸化チタンを配合したものを用いれば、誘電率が向上するので望ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態に係るＰＤＰについて図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る交流面放電型ＰＤＰ１の要部斜視図、図２は、図１のＸ−Ｘ線矢視断面図、図３は、図１のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【００２８】
なお、これらの図では便宜上セルが３つだけ示されているが、実際には赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するセルが多数配列されてＰＤＰが構成されている。
【００２９】
各図に示すように、このＰＤＰは、前面ガラス基板１１の上に、銀からなる放電電極（表示電極）１２、誘電体ガラス層１３及び保護層１４が配されてなる前面パネル１０と、背面ガラス基板２１の表面にアドレス電極２２、誘電体ガラス層２３、隔壁２４、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の蛍光体層２５が配されてなる背面パネル２０とを張り合わせ、前面パネル１０と背面パネル２０との間に形成される放電空間３０内に放電ガスが封入された構成であって、以下に示すように作製される。
【００３０】
前面パネル１０の作製：
前面パネル１０は、前面ガラス基板１１の表面上に、公知のフォトレジスト法により放電電極（表示電極）１２をストライプ状に形成し、その上にガラス材料を用いて誘電体ガラス層１３を形成し（これについて詳細は後述する）、更に誘電体ガラス層１３の表面上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１４を形成することによって作製する。
【００３１】
保護層の形成について；
図４を参照しながら、ＣＶＤによって保護層を形成する方法について説明する。
【００３２】
図４は、保護層１４を形成する際に用いるＣＶＤ装置４０の概略図である。
【００３３】
このＣＶＤ装置４０は、熱ＣＶＤ及びプラズマＣＶＤのいずれも行うことができるものであって、ＣＶＤ装置本体４５の中には、ガラス基板４７（図１における放電電極１２や誘電体ガラス層１３を形成した前面ガラス基板１１）を加熱するヒータ部４６が設けられ、ＣＶＤ装置本体４５内は排気装置４９で減圧にすることができるようになっている。また、ＣＶＤ装置本体４５の中にプラズマを発生させるための高周波電源４８が設置されている。
【００３４】
Ａｒガスボンベ４１ａ，４１ｂは、キャリアであるアルゴン［Ａｒ］ガスを、気化器（バブラー）４２，４３を経由してＣＶＤ装置本体４５に供給するものである。
【００３５】
気化器４２及び気化器４３には、保護層を形成するための原料であるマグネシウム化合物が貯えられている。その具体例としては、アセチルアセトンマグネシウム［Ｍｇ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2］，シクロペンタジエニルマグネシウム［Ｍｇ（Ｃ5Ｈ5）2］を挙げることができる。
【００３６】
酸素ボンベ４４は、反応ガスである酸素［Ｏ2］をＣＶＤ装置本体４５に供給するものである。
【００３７】
上記のＣＶＤ装置を用いて熱ＣＶＤ法で保護層１４の形成を行なう場合は、ヒータ部４６の上に、電極が形成された面を上にしてガラス基板４７を置き、所定の温度（３００℃前後）に加熱すると共に、反応容器内を排気装置４９で減圧（数十Ｔｏｒｒ程度）にする。
【００３８】
そして、気化器４２又は４３において、ソースとなる金属キレートまたはアルコキシド化合物を、所定の気化温度に加熱しながら、Ａｒガスボンベ４１ａ又は４１ｂからＡｒガスを送り込む。また、これと同時に、酸素ボンベ４４から酸素を供給する。
【００３９】
これによって、ＣＶＤ装置本体４５内に送り込まれるキレート又はアルコキシド化合物と酸素とが反応し、ガラス基板４７の電極を配した表面上に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１４が形成される。
【００４０】
一方、上記のＣＶＤ装置を用いてプラズマＣＶＤ法で保護層１４の形成を行なう場合、上記の熱ＣＶＤの場合とほぼ同様の操作を行なうが、更に高周波電源４８を駆動して高周波電界（１３．５６ＭＨｚ）を印加することにより、ＣＶＤ装置本体４５内にプラズマを発生させながら、保護層１４の形成を行なう。
【００４１】
背面パネル２０の作製：
まず、背面ガラス基板２１の表面に、上述した放電電極１２の形成と同様のフォトレジスト法により、アドレス電極２２を形成する。
【００４２】
そして、その上に前面パネル１０の場合と同様に、誘電体ガラス層１３と同じガラス材料をスクリーン印刷で塗布し焼成することによって誘電体ガラス層２３を形成する（これについては後述する）。
【００４３】
次に、誘電体ガラス層２３の上に、ガラス製の隔壁２４を所定のピッチで設置する。
【００４４】
そして、隔壁２４に挟まれた各空間内に、赤色（Ｒ）蛍光体，緑色（Ｇ）蛍光体，青色（Ｂ）蛍光体の中の１つを配設することによって、蛍光体層２５を形成する。各色Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体としては、一般的にＰＤＰに用いられている蛍光体を用いることができるが、ここでは次の蛍光体を用いる。
【００４５】
前面パネル１０及び背面パネル２０の貼り合わせによるＰＤＰの作製：
前述のようにして作製した前面パネル１０と背面パネル２０とを、封着用ガラスを用いて貼り合わせると共に、隔壁２４で仕切られた放電空間３０内を高真空（８×１０-7Ｔｏｒｒ）に排気した後、所定の組成の放電ガスを所定の圧力で封入することによってＰＤＰが作製される。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ＰＤＰのセルサイズは、４０インチクラスのハイビジョンテレビに適合するよう、隔壁２４のピッチを０．２ｍｍ以下、放電電極１２の電極間距離を０．１ｍｍ以下に設定する。
【００４７】
また、封入する放電ガスの組成は、従来から用いられているＨｅ−Ｘｅ系であるが、セルの発光輝度の向上を図るために、Ｘｅの含有量を５体積％以上とし、封入圧力を５００〜７６０Ｔｏｒｒに設定する。
【００４８】
＊ 誘電体ガラス層の形成について
まず、市販のガラス材料をボールミルやジェットミルなどの粉砕装置を用いて平均粒子径が２μｍ以下となるように粉砕する。ガラス材料としては、酸化鉛系ガラスや酸化ビスマス系ガラスなどを用いることができる。酸化鉛系ガラスの組成として、例えば、酸化鉛（ＰｂＯ），酸化硼素（Ｂ2Ｏ3），酸化硅素（ＳｉＯ2）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の混合物を挙げることができ、酸化ビスマス系ガラスの組成として、例えば、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化硼素（Ｂ2Ｏ3），酸化硅素（ＳｉＯ2），酸化カルシウム（ＣａＯ）の混合物を挙げることができる。
【００４９】
ガラス材料の粉砕後の平均粒子径は、２μｍ以下の大きさでもより小さいほど気泡の形成を抑える上では望ましく、１.５μｍ以下であることがより望ましい。また、下限値としては０.１μｍ以上のものが実用的である。
【００５０】
平均粒子径は、コールターカウンタ粒度分析計（コールター株式会社製の粒度測定装置）を用いて測定した（以下の実施例でも同様）。なお、このコールターカウンタ粒度分析計は、個数平均方法によって平均粒子径を算出するものである。
【００５１】
そして、このようにして調整したガラス材料の粉体を適量のバインダ成分と混合して、この混合物を例えば３本ロールで良く混練することにより印刷用ペーストを作製する。バインダ成分としては、エチルセルロース又はアクリル樹脂をターピネオール又はブチルブチルカルビトールアセテートで溶解させたものが挙げられる。印刷用ペーストは、例えば、ガラス材料４５重量％〜６５重量％、エチルセルロース又はアクリル樹脂を１重量％〜２０重量％含むバインダ成分３５重量％〜５５重量％の配合比率に調整する。
【００５２】
ここで、このようなガラス材料にＴｉＯ2（酸化チタン）を最終的に全量に対して５重量％以上になるように配合すれば、誘電率εは顕著に向上するが、ＴｉＯ2の含有量が１０重量％を越えると誘電体ガラス層の光透過率が低下するので、前面ガラス基板側の誘電体ガラス層１３におけるＴｉＯ2の含有量としては、５〜１０重量％とすることが望ましい。背面ガラス基板側の誘電体ガラス層２３においては、ＴｉＯ2の含有量が多ければ多い方が誘電率を高くできると共に可視光反射率を高められるので望ましい。
【００５３】
なお、このように添加材を用いる場合には、その配合量にも依るが、当該添加材の平均粒子径も後述するように気泡の発生を抑制するという観点では２μｍ以下に、より好ましくは１.５μｍ以下に設定すべきである。
【００５４】
そして、印刷用ペーストをスクリーン印刷法により前面ガラス基板１１、放電電極１２上及び背面ガラス基板２１、アドレス電極２２に配設する。そして、このように印刷用ペーストが配設された前面ガラス基板１１及び背面ガラス基板２１を所定の温度で焼成することにより誘電体ガラス層を作製する。この焼成温度は、ガラス材料の組成によっても多少変動するが、上記した組成のガラス成分にあっては、５００℃〜６５０℃の範囲で焼成するのが好ましい。
【００５５】
このように用いるガラス材料の平均粒子径を規定して誘電体ガラス層を作製することにより、当該層形成時に前面ガラス基板１１又は背面ガラス基板２１との境界面、放電電極１２又はアドレス電極２２との境界面或は誘電体ガラス層１３又は２３内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【００５６】
なお、気泡の発生を抑える観点からガラス材料を焼成する温度は、更にガラス材料の所定の粘度を基準にして測定した軟化点（本実施の形態では、粘度が４.５×１０7ポアズ以下になる温度を軟化点とする。）付近の温度であることがより好ましい。このように焼成温度を規定することにより、電極とガラス材料との化学的反応が防止できるからである。上記したガラス材料の焼成温度である５００℃〜６５０℃は、このような温度範囲でもある。
【００５７】
ちなみに、このように低温で焼成しても、平均粒子径が、２μｍ以下であるので、成膜後の誘電体ガラス層の表面の表面粗さは小さい。
【００５８】
また、同様の観点から、焼成時間は、焼成可能な範囲であまり長くない時間であることが望ましい。ガラス材料の組成にもよるが、上記ガラス材料の場合には、１５分前後で行うことが望ましい。
【００５９】
＊用いるガラス材料の平均粒子径を小さくすると気泡の発生が抑えられる理由について
以下に、気泡の発生が誘電体ガラス層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径に依存する原因について考えてみる。つまり、相対的に粒子径の小さいガラス粒子が相対的に粒子径が大きなガラス粒子よりも早く溶融するため、焼成処理が終了するときまでにはこのように先に溶融したガラス成分がその流動性ゆえに凝集する。従って、このようなガラス粒子の溶融速度の違いに起因して、いまだ、完全に溶融しない相対的に粒子径の大きなガラス粒子の間隙は気泡となって焼成後に残ることになるのである。このように平均粒子径が気泡生成の度合を決定する要因、即ち、ガラス材料の平均粒子径と生成する気泡の径との間には強い相関関係がある。
【００６０】
一方、本実施の形態の場合のように平均粒子径を規定することによっても、上記したように相対的に粒子径の小さいガラス粒子が相対的に粒子径が大きなガラス粒子よりも早く溶融し、焼成処理が終了するときまでにはこのように先に溶融したガラス成分がその流動性ゆえに凝集することになるが、溶融速度の差が小さくなるので、上記したような気泡の発生は抑制されるのである。このことは、後述する詳細な実験からも裏付けられるところである。
【００６１】
このように平均粒子径を２μｍ以下のガラス材料を用いれば、それを超えるガラス材料を用いる場合に比べて気泡の発生は抑制できるのだが、実質上は、発生する気泡の平均径が小さくなると共に、その数が少なくなるのである。
【００６２】
本実施の形態で、ガラス材料の平均粒子径を上限２μｍに規定するのは、これを超えると気泡の形成が顕著であるため、後述のように膜厚を２０μｍに設定したときに十分な絶縁耐圧を得られないからでもある。
【００６３】
また、放電電極１２及びアドレス電極２２形成後の表面はどうしても凹凸が残るが、このように平均粒子径が従来よりも小さいガラス材料を用いるので、それだけ径の小さいガラス粒子が増す。そして、それが当該凹凸に入り込み凹部も高い頻度で解消できることになる。
【００６４】
上記した粒子径の違うガラス材料の溶融速度について以下に具体的なデータをもとに解説する。
【００６５】
図５は、ガラス材料の溶融速度とガラス材料の平均粒子径との関係を示す図表であり、平均粒子径が０.８５μｍ又は平均粒子径が３.１７μｍのガラス材料を所定の大きさの円柱形状に加圧成形し、これを昇温速度１０℃／minで加熱しながら高温加熱顕微鏡で４００℃〜８８０℃の温度範囲で２０℃ごとに、写真撮影した結果で試料の形状の変化を表している。黒塗りの図形が円柱状の試料の側面形状を示す。この図表に示すとおり、同じ温度であっても、用いるガラス材料の平均粒子径が小さい方が溶融速度が大きいことがはっきりわかる。なお、この内容については、電気化学 Vol ５６，No１，１９８８，２３頁〜２４頁に詳しく記載されている。
【００６６】
このように誘電体ガラス層における気泡の発生を抑えられるので、本実施の形態では、誘電体ガラス層１３及び２３の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して誘電体ガラス層１３の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【００６７】
また、誘電体ガラス層１３及び２３の厚さを薄くした場合にも、絶縁耐圧は十分に確保されるので、繰り返しの使用に対しても、高いパネル輝度や低い放電電圧といった優れた初期性能を長期にわたって維持することができ、ＰＤＰを信頼性の優れたものとすることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、前面パネル１０側及び背面パネル２０側の双方において上記のようにして気泡の発生を抑えた誘電体ガラス層を形成する例を示したが、前面パネル１０側或は背面パネル２０側だけにこれを適用することもできる。また、背面パネル２０側に誘電体ガラス層が形成されていないＰＤＰにおいては、前面パネル１０側だけにこれを適用することができる。
【００６９】
また、もともと銀電極の上に誘電体ガラス層を薄く形成することが難しいことを考慮すれば、各電極がＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などの場合においても同様に実施することは可能である。
【００７０】
【実施例】
＊実施例
【００７１】
【表１】
【００７２】
【表２】
【００７３】
【表３】
【００７４】
【表４】
【００７５】
上記実施の形態に基づいて、表１〜表４に示すＰＤＰを作製した。
【００７６】
Ｎｏ．１〜５およびＮｏ．８〜Ｎｏ.１０は、実施の形態に基づく実施例であって、双方の誘電体ガラス層１３及び２３を平均粒子径１.５μｍ以下のガラス材料を用いて作製したものである。
【００７７】
ＰＤＰのセルサイズは、４２インチのハイビジョンテレビ用のディスプレイに合わせて、隔壁２４の高さ０.１５ｍｍ、隔壁の間隔（セルピッチ）は０.１５mm放電電極の間隔は０.０５mmに設定した。
【００７８】
放電ガスは、Ｘｅの含有量が５体積％のＨｅ−Ｘｅ系の混合ガスであって、６００Ｔｏｒｒの封入圧で封入した。
【００７９】
Ｎｏ．１〜５のＰＤＰでは、誘電体ガラス層１３の形成に、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラスを使用し、又Ｎｏ．８〜１０では、誘電体ガラス層１３の形成に、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。ＰＤＰＮｏ．１〜５，８〜１０全てにおいて、誘電体ガラス層２３の形成には、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。また、誘電体ガラス層２３には、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成にあたっては上記ガラスにＴｉＯ2を添加しガラス材料を用いた。
【００８０】
Ｎｏ．６，７，１１は比較例であって、双方の誘電体ガラス層を従来と同様に平均粒子径が２μｍを超える３μｍのものを用いて作製したものである以外は、実施例に係るＰＤＰと同じ条件で作製してある。
【００８１】
Ｎｏ．６，７のＰＤＰでは、前面パネル側の誘電体ガラス層の形成に、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラスを使用し、又Ｎｏ．１１では、前面パネル側の誘電体ガラス層の形成に、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。ＰＤＰＮｏ．６，７，１１全てにおいて、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成には、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。また、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成にあたっては上記ガラスにＴｉＯ2を添加しガラス材料を用いた。
なお、作製する条件の詳細については、上記表１〜表４に表記してある。
【００８２】
実験の部
＊実験１；誘電体ガラス層における気泡の観察
以上のようにして作製したＮｏ．１〜１１のＰＤＰについて、誘電体ガラス層に関して放電電極及びアドレス電極上に位置する部分を電子顕微鏡で倍率２５０倍にて観察し、気泡所定数の気泡径の測定結果から気泡径の平均値を算出した。気泡１つにおける気泡径の測定は、２軸における平均値をとった。
【００８３】
この測定結果については、表５及び表６に示した。
【００８４】
【表５】
【００８５】
【表６】
【００８６】
＊実験２；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その１）
この実験では、前面ガラス基板及び背面ガラス基板側の誘電体ガラスの絶縁耐圧について調べた。耐圧テストは以下のようにして行った。
【００８７】
封着前の前面パネル（背面パネル）の前面ガラス基板（背面ガラス基板）を剥ぎとったものに、既に形成されている放電電極（アドレス電極）の形成面とは反対側に銀を含むペーストを用いて銀電極を形成する。そして、放電電極（アドレス電極）をプラス、後に形成した銀電極をマイナスとして、所定の電圧（ｋＶ）を印加したときの絶縁破壊が生じる電圧を耐電圧とした。この結果は、表５及び表６に記載してある。
【００８８】
＊実験３；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その２）
この実験では、Ｎｏ.１〜１１のＰＤＰと同じものを２０枚づつ作製し、加速寿命テストに供した。
【００８９】
加速寿命テストは、通常の作動条件よりもかなり過酷な条件、放電維持電圧２００Ｖ，周波数５０ＫＨｚで４時間連続的に放電させるという条件で行った。そして、２０枚中何枚のＰＤＰが絶縁破壊を生じているかを調べた。この結果も表５及び表６に記載した。
【００９０】
＊実験４；ＰＤＰの輝度の測定
各ＰＤＰについてパネルの輝度を以下の放電条件下で測定した。表２に結果を併記する。
【００９１】
放電維持電圧 ； １５０Ｖ
周波数 ； ３０ＫＨｚ
＊実験５；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その３）
次に、平均粒子径が３.５μｍ，１.１μｍ及び０.８μｍのガラス材料を用いて、厚みを３０μｍ以下の範囲で様々に変えて誘電体ガラス層を形成したときの、誘電体ガラス層の耐電圧を実験２で行ったようにして測定した。そして、この実験結果に基づき、誘電体ガラス層の膜厚と耐電圧との関係を図６に示した。
【００９２】
考察の部
＊実験１の考察
表５及び表６に示したように、実施例に係るＰＤＰにあっては、気泡の大きさは、大きくても平均径にして０.６μｍであった。これに対して、比較例に係るＰＤＰにあっては、気泡の大きさは平均径にして何れも実施例の場合よりも大きかった。
【００９３】
また、実施例に係るＰＤＰの方が、気泡の形成数も少なかった。
【００９４】
以上から、誘電体ガラス層における気泡の発生を抑えるには、形成に用いるガラス材料の平均粒子径が大きく依存していることが裏付けられる。
【００９５】
更に、実施例のＰＤＰの中でも用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど形成された気泡の大きさは小さいものであった。
【００９６】
なお、比較例に係るＰＤＰにおいても、用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいものである場合には、気泡の形成を抑制する効果はある程度得られるが、後述するように耐電圧特性において十分とは言えない。
【００９７】
＊実験２の考察
表５及び表６に示したように、誘電体ガラス層の耐電圧について、実施例に係るＰＤＰは比較例に係るＰＤＰよりも、膜厚を略同等に設定しているにも関らず高かった。
【００９８】
この結果は、実施例に係るＰＤＰにおいては比較例に係るＰＤＰに比べて、誘電体ガラス層に絶縁耐圧を低下させる主要因である気泡の形成が抑えられていることを間接的に示すものである。
【００９９】
また、実施例のＰＤＰの中でも用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど耐電圧は高かった。つまり、用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど気泡の形成が抑えられ、より緻密に成膜されるということである。
【０１００】
＊実験３の考察
表５及び表６に示したように、実施例に係るＰＤＰにおいては、絶縁破壊が生じたＰＤＰは皆無であった。これに対して、比較例に係るＰＤＰにおいては、最悪の場合には５０％が破壊されていた。
【０１０１】
＊実験５の考察
図６から、同じ膜厚であっても用いるガラス材料の平均粒子径が小さいほど耐電圧は高くなることが分かる。このことは上記したとおりである。
【０１０２】
この図には直接的には表されてはいないが、パネル輝度の向上を図るに好ましい膜厚２０μｍ付近で実用的な耐電圧３.０ＫＶを得ようとすれば、ガラス材料の平均粒子径を２μｍ以下に設定することが望ましいことを別途実験的に確認してある。
【０１０３】
次に、この図からわかるとおり、同じ耐電圧を得たい場合に、用いるガラス材料の平均粒子径が小さい方が、膜厚をより薄くできるので、同じ絶縁耐圧であったとしても、そのぶん高い輝度が期待できる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明にＰＤＰは、第１の誘電体層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径が２μｍ以下である。
【０１０５】
そのため前面ガラス基板との境界面、放電電極との境界面或は第１の誘電体層内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【０１０６】
これにより、第１の誘電体層の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して第１の誘電体層の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【０１０７】
また、第２の誘電体層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径が２μｍ以下である。これにより、第２の誘電体層を設ける場合において、第１の誘電体層だけを上記したように形成した場合によりもパネルの信頼性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る交流面放電型ＰＤＰの要部斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【図４】保護層を形成する際に用いるＣＶＤ装置の概略図である。
【図５】ガラス材料の溶融速度とガラス材料の平均粒子径との関係を示す図表である。
【図６】誘電体ガラス層の膜厚と耐電圧との関係を示す特性図である。
【図７】従来の交流面放電型ＰＤＰの一例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１０ 前面パネル
１１ 前面ガラス基板
１２ 銀電極（放電電極）
１３ 誘電体ガラス層
１４ ＭｇＯ保護層
２０ 背面パネル
２１ 背面ガラス基板
２２ アドレス電極
２３ 誘電体ガラス層
２４ 隔壁
２５ 蛍光体層
３０ 放電空間
４０ ＣＶＤ装置
４１ａ，４１ｂ Ａｒガスボンベ
４２，４３ 気化器
４４ 酸素ガスボンベ
４５ ＣＶＤ装置本体
４６ 基板加熱ヒータ
４７ 放電電極及び誘電体ガラス層が形成されたガラス基板
４８ 高周波電源
４９ 排気装置
【発明の属する技術分野】
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の製造方法に関するものであって、特に、高品位のディスプレイに適したプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハイビジョンをはじめとする高品位で大画面のテレビに対する期待が高まっている中で、ＣＲＴ，液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記載する），プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel，以下ＰＤＰと記載する）といった各ディスプレイの分野において、これに適したディスプレイの開発が進められている。
【０００３】
従来からテレビのディスプレイとして広く用いられているＣＲＴは、解像度・画質の点で優れているが、画面の大きさに伴って奥行き及び重量が大きくなる点で４０インチ以上の大画面には不向きである。また、ＬＣＤは、消費電力が少なく、駆動電圧も低いという優れた性能を有しているが、大画面を作製するのに技術上の困難性があり、視野角にも限界がある。
【０００４】
これに対して、ＰＤＰは、小さい奥行きでも大画面を実現することが可能であって、既に４０インチクラスの製品も開発されている。
【０００５】
ＰＤＰは、大別して直流型（ＤＣ型）と交流型（ＡＣ型）とに分けられるが、現在では大型化に適したＡＣ型が主流となっている。
【０００６】
図７は、従来の交流面放電型ＰＤＰの一例を示す要部斜視図である。
【０００７】
図７において、１０１は前面ガラス基板、１０５は背面ガラス基板であり、ソーダライムガラスからなる基板である。
【０００８】
前面ガラス基板１０１の表面上には、放電電極（表示電極）１０２が配設され、その上から、コンデンサの働きをする誘電体ガラス層１０３で覆われ、更に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる誘電体保護層１０４で被覆されている。
【０００９】
一方、背面ガラス基板１０５上にアドレス電極１０６が配設され、その上を誘電体ガラス層１０７が覆い、その上に隔壁１０８や蛍光体層１０９が設けられており、隔壁１０８の間隙には放電ガスが封入されて放電空間１１０となっている。
【００１０】
放電電極１０２やアドレス電極１０６としては、銀電極やＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などが広く用いられており、銀電極は印刷法で容易に形成することができる。
【００１１】
ディスプレイの高品位化に対する要求が高まる中で、ＰＤＰにおいても微細なセル構造のものが望まれている。
【００１２】
例えば、従来のＮＴＳＣではセル数が６４０×４８０で、４０インチクラスではセルピッチが０．４３ｍｍ×１．２９ｍｍ、１セル面積が約０．５５ｍｍ2であったが、フルスペックのハイビジョンテレビの画素レベルでは、画素数が１９２０×１１２５となり、４２インチクラスでのセルピッチは０．１５ｍｍ×０．４６ｍｍ、１セルの面積は０．０７２ｍｍ2の細かさとなる。
【００１３】
セル構造が微細になると、放電電極（表示電極）間の距離が短くなるばかりでなく、放電空間も狭くなるため、誘電体層におけるコンデンサとしての容量を従来と同じだけ確保しようとすれば、誘電体ガラス層の膜厚を従来よりも薄くすることが必要となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、誘電体ガラス層に使用されているガラス（酸化鉛系ガラス又は酸化ビスマス系ガラス）粉末の平均粒子径によっては、誘電体ガラス層の絶縁耐圧に影響のない範囲で気泡の形成を抑えて上記したように薄膜にすることは困難な場合があった。
【００１５】
また、電極に使用されている金属材料との濡れ性が悪いので、これらの電極上に誘電体ガラス層を薄く且つ均一的にコートすることは困難で、絶縁耐圧が問題となる。特に、銀電極の場合は、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などと比べて、電極表面の凹凸が大きいので、電極上に誘電体ガラス層を薄く均一にコートすることが難しく、絶縁耐圧の問題も顕著である。
【００１６】
これに対して、誘電体ガラス材料を焼成する焼成温度をできるだけ高く設定すれば、気泡の発生を抑えることはできるのではないかと疑義が生じるが、焼成温度をこのように高くするとガラスの流動性が高くなり電極を構成する材料と化学反応し、その反応に伴う発泡により逆に気泡の形成が抑えられなくなる。従って、誘電体ガラス層の形成に用いるガラス材料の軟化点よりも低い温度で焼成することにより、このようなガラス材料が溶融して流動することによる電極との反応を抑制して、気泡の形成を抑える技術も開発されている（特開平７−１０５８５５号公報）。しかし、この技術ではガラス材料の平均粒子径に依存した気泡の形成は抑えられない。
【００１７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、精細なセル構造の場合にも信頼性の高いプラズマディスプレイパネルを得ることができるプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を実現するために、第１の電極が配されている前面ガラス基板に対して、当該前面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第１の誘電体層を形成する第１ステップと、背面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第２の誘電体層を形成する第２ステップと、前面ガラス基板と第２の電極が配された背面ガラス基板とを前記第１及び第２の電極を対向させた状態で平行に配置させて両ガラス基板間に放電空間を形成する第３ステップとを備えるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記第１のステップで第１の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであり、前記第２のステップで第２の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスである。
【００１９】
更に、このように用いるガラス材料の平均粒子径を平均粒径２μｍ以下に規定して誘電体ガラス層を作製することにより、当該層形成時に前面ガラス基板との境界面、放電電極との境界面或は第１の誘電体層内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【００２０】
従って、第１の誘電体層の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して第１の誘電体層の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【００２１】
前記第１の誘電体層を形成するガラス材料には、平均粒子径が０.１μｍ以上のものを用いるのが実用的である。
【００２２】
また、第２のステップでは、背面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第２の誘電体層を形成するサブステップを備え、当該サブステップで用いるガラス材料の平均粒子径は２μｍ以下である。
【００２３】
これにより、第２の誘電体層を設ける場合において、第１の誘電体層だけを上記したように形成した場合によりもパネルの信頼性が高まる。
【００２４】
なお、前記第２の誘電体層を形成するガラス材料にも、平均粒子径が０.１μｍ以上のものを用いることが実用的である。
【００２５】
また、前記ガラス材料として、酸化チタンを配合したものを用いれば、誘電率が向上するので望ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態に係るＰＤＰについて図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る交流面放電型ＰＤＰ１の要部斜視図、図２は、図１のＸ−Ｘ線矢視断面図、図３は、図１のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【００２８】
なお、これらの図では便宜上セルが３つだけ示されているが、実際には赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するセルが多数配列されてＰＤＰが構成されている。
【００２９】
各図に示すように、このＰＤＰは、前面ガラス基板１１の上に、銀からなる放電電極（表示電極）１２、誘電体ガラス層１３及び保護層１４が配されてなる前面パネル１０と、背面ガラス基板２１の表面にアドレス電極２２、誘電体ガラス層２３、隔壁２４、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の蛍光体層２５が配されてなる背面パネル２０とを張り合わせ、前面パネル１０と背面パネル２０との間に形成される放電空間３０内に放電ガスが封入された構成であって、以下に示すように作製される。
【００３０】
前面パネル１０の作製：
前面パネル１０は、前面ガラス基板１１の表面上に、公知のフォトレジスト法により放電電極（表示電極）１２をストライプ状に形成し、その上にガラス材料を用いて誘電体ガラス層１３を形成し（これについて詳細は後述する）、更に誘電体ガラス層１３の表面上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１４を形成することによって作製する。
【００３１】
保護層の形成について；
図４を参照しながら、ＣＶＤによって保護層を形成する方法について説明する。
【００３２】
図４は、保護層１４を形成する際に用いるＣＶＤ装置４０の概略図である。
【００３３】
このＣＶＤ装置４０は、熱ＣＶＤ及びプラズマＣＶＤのいずれも行うことができるものであって、ＣＶＤ装置本体４５の中には、ガラス基板４７（図１における放電電極１２や誘電体ガラス層１３を形成した前面ガラス基板１１）を加熱するヒータ部４６が設けられ、ＣＶＤ装置本体４５内は排気装置４９で減圧にすることができるようになっている。また、ＣＶＤ装置本体４５の中にプラズマを発生させるための高周波電源４８が設置されている。
【００３４】
Ａｒガスボンベ４１ａ，４１ｂは、キャリアであるアルゴン［Ａｒ］ガスを、気化器（バブラー）４２，４３を経由してＣＶＤ装置本体４５に供給するものである。
【００３５】
気化器４２及び気化器４３には、保護層を形成するための原料であるマグネシウム化合物が貯えられている。その具体例としては、アセチルアセトンマグネシウム［Ｍｇ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2］，シクロペンタジエニルマグネシウム［Ｍｇ（Ｃ5Ｈ5）2］を挙げることができる。
【００３６】
酸素ボンベ４４は、反応ガスである酸素［Ｏ2］をＣＶＤ装置本体４５に供給するものである。
【００３７】
上記のＣＶＤ装置を用いて熱ＣＶＤ法で保護層１４の形成を行なう場合は、ヒータ部４６の上に、電極が形成された面を上にしてガラス基板４７を置き、所定の温度（３００℃前後）に加熱すると共に、反応容器内を排気装置４９で減圧（数十Ｔｏｒｒ程度）にする。
【００３８】
そして、気化器４２又は４３において、ソースとなる金属キレートまたはアルコキシド化合物を、所定の気化温度に加熱しながら、Ａｒガスボンベ４１ａ又は４１ｂからＡｒガスを送り込む。また、これと同時に、酸素ボンベ４４から酸素を供給する。
【００３９】
これによって、ＣＶＤ装置本体４５内に送り込まれるキレート又はアルコキシド化合物と酸素とが反応し、ガラス基板４７の電極を配した表面上に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１４が形成される。
【００４０】
一方、上記のＣＶＤ装置を用いてプラズマＣＶＤ法で保護層１４の形成を行なう場合、上記の熱ＣＶＤの場合とほぼ同様の操作を行なうが、更に高周波電源４８を駆動して高周波電界（１３．５６ＭＨｚ）を印加することにより、ＣＶＤ装置本体４５内にプラズマを発生させながら、保護層１４の形成を行なう。
【００４１】
背面パネル２０の作製：
まず、背面ガラス基板２１の表面に、上述した放電電極１２の形成と同様のフォトレジスト法により、アドレス電極２２を形成する。
【００４２】
そして、その上に前面パネル１０の場合と同様に、誘電体ガラス層１３と同じガラス材料をスクリーン印刷で塗布し焼成することによって誘電体ガラス層２３を形成する（これについては後述する）。
【００４３】
次に、誘電体ガラス層２３の上に、ガラス製の隔壁２４を所定のピッチで設置する。
【００４４】
そして、隔壁２４に挟まれた各空間内に、赤色（Ｒ）蛍光体，緑色（Ｇ）蛍光体，青色（Ｂ）蛍光体の中の１つを配設することによって、蛍光体層２５を形成する。各色Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体としては、一般的にＰＤＰに用いられている蛍光体を用いることができるが、ここでは次の蛍光体を用いる。
【００４５】
前述のようにして作製した前面パネル１０と背面パネル２０とを、封着用ガラスを用いて貼り合わせると共に、隔壁２４で仕切られた放電空間３０内を高真空（８×１０-7Ｔｏｒｒ）に排気した後、所定の組成の放電ガスを所定の圧力で封入することによってＰＤＰが作製される。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ＰＤＰのセルサイズは、４０インチクラスのハイビジョンテレビに適合するよう、隔壁２４のピッチを０．２ｍｍ以下、放電電極１２の電極間距離を０．１ｍｍ以下に設定する。
【００４７】
また、封入する放電ガスの組成は、従来から用いられているＨｅ−Ｘｅ系であるが、セルの発光輝度の向上を図るために、Ｘｅの含有量を５体積％以上とし、封入圧力を５００〜７６０Ｔｏｒｒに設定する。
【００４８】
＊ 誘電体ガラス層の形成について
まず、市販のガラス材料をボールミルやジェットミルなどの粉砕装置を用いて平均粒子径が２μｍ以下となるように粉砕する。ガラス材料としては、酸化鉛系ガラスや酸化ビスマス系ガラスなどを用いることができる。酸化鉛系ガラスの組成として、例えば、酸化鉛（ＰｂＯ），酸化硼素（Ｂ2Ｏ3），酸化硅素（ＳｉＯ2）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の混合物を挙げることができ、酸化ビスマス系ガラスの組成として、例えば、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化硼素（Ｂ2Ｏ3），酸化硅素（ＳｉＯ2），酸化カルシウム（ＣａＯ）の混合物を挙げることができる。
【００４９】
ガラス材料の粉砕後の平均粒子径は、２μｍ以下の大きさでもより小さいほど気泡の形成を抑える上では望ましく、１.５μｍ以下であることがより望ましい。また、下限値としては０.１μｍ以上のものが実用的である。
【００５０】
平均粒子径は、コールターカウンタ粒度分析計（コールター株式会社製の粒度測定装置）を用いて測定した（以下の実施例でも同様）。なお、このコールターカウンタ粒度分析計は、個数平均方法によって平均粒子径を算出するものである。
【００５１】
そして、このようにして調整したガラス材料の粉体を適量のバインダ成分と混合して、この混合物を例えば３本ロールで良く混練することにより印刷用ペーストを作製する。バインダ成分としては、エチルセルロース又はアクリル樹脂をターピネオール又はブチルブチルカルビトールアセテートで溶解させたものが挙げられる。印刷用ペーストは、例えば、ガラス材料４５重量％〜６５重量％、エチルセルロース又はアクリル樹脂を１重量％〜２０重量％含むバインダ成分３５重量％〜５５重量％の配合比率に調整する。
【００５２】
ここで、このようなガラス材料にＴｉＯ2（酸化チタン）を最終的に全量に対して５重量％以上になるように配合すれば、誘電率εは顕著に向上するが、ＴｉＯ2の含有量が１０重量％を越えると誘電体ガラス層の光透過率が低下するので、前面ガラス基板側の誘電体ガラス層１３におけるＴｉＯ2の含有量としては、５〜１０重量％とすることが望ましい。背面ガラス基板側の誘電体ガラス層２３においては、ＴｉＯ2の含有量が多ければ多い方が誘電率を高くできると共に可視光反射率を高められるので望ましい。
【００５３】
なお、このように添加材を用いる場合には、その配合量にも依るが、当該添加材の平均粒子径も後述するように気泡の発生を抑制するという観点では２μｍ以下に、より好ましくは１.５μｍ以下に設定すべきである。
【００５４】
そして、印刷用ペーストをスクリーン印刷法により前面ガラス基板１１、放電電極１２上及び背面ガラス基板２１、アドレス電極２２に配設する。そして、このように印刷用ペーストが配設された前面ガラス基板１１及び背面ガラス基板２１を所定の温度で焼成することにより誘電体ガラス層を作製する。この焼成温度は、ガラス材料の組成によっても多少変動するが、上記した組成のガラス成分にあっては、５００℃〜６５０℃の範囲で焼成するのが好ましい。
【００５５】
このように用いるガラス材料の平均粒子径を規定して誘電体ガラス層を作製することにより、当該層形成時に前面ガラス基板１１又は背面ガラス基板２１との境界面、放電電極１２又はアドレス電極２２との境界面或は誘電体ガラス層１３又は２３内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【００５６】
なお、気泡の発生を抑える観点からガラス材料を焼成する温度は、更にガラス材料の所定の粘度を基準にして測定した軟化点（本実施の形態では、粘度が４.５×１０7ポアズ以下になる温度を軟化点とする。）付近の温度であることがより好ましい。このように焼成温度を規定することにより、電極とガラス材料との化学的反応が防止できるからである。上記したガラス材料の焼成温度である５００℃〜６５０℃は、このような温度範囲でもある。
【００５７】
ちなみに、このように低温で焼成しても、平均粒子径が、２μｍ以下であるので、成膜後の誘電体ガラス層の表面の表面粗さは小さい。
【００５８】
また、同様の観点から、焼成時間は、焼成可能な範囲であまり長くない時間であることが望ましい。ガラス材料の組成にもよるが、上記ガラス材料の場合には、１５分前後で行うことが望ましい。
【００５９】
＊用いるガラス材料の平均粒子径を小さくすると気泡の発生が抑えられる理由について
以下に、気泡の発生が誘電体ガラス層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径に依存する原因について考えてみる。つまり、相対的に粒子径の小さいガラス粒子が相対的に粒子径が大きなガラス粒子よりも早く溶融するため、焼成処理が終了するときまでにはこのように先に溶融したガラス成分がその流動性ゆえに凝集する。従って、このようなガラス粒子の溶融速度の違いに起因して、いまだ、完全に溶融しない相対的に粒子径の大きなガラス粒子の間隙は気泡となって焼成後に残ることになるのである。このように平均粒子径が気泡生成の度合を決定する要因、即ち、ガラス材料の平均粒子径と生成する気泡の径との間には強い相関関係がある。
【００６０】
一方、本実施の形態の場合のように平均粒子径を規定することによっても、上記したように相対的に粒子径の小さいガラス粒子が相対的に粒子径が大きなガラス粒子よりも早く溶融し、焼成処理が終了するときまでにはこのように先に溶融したガラス成分がその流動性ゆえに凝集することになるが、溶融速度の差が小さくなるので、上記したような気泡の発生は抑制されるのである。このことは、後述する詳細な実験からも裏付けられるところである。
【００６１】
このように平均粒子径を２μｍ以下のガラス材料を用いれば、それを超えるガラス材料を用いる場合に比べて気泡の発生は抑制できるのだが、実質上は、発生する気泡の平均径が小さくなると共に、その数が少なくなるのである。
【００６２】
本実施の形態で、ガラス材料の平均粒子径を上限２μｍに規定するのは、これを超えると気泡の形成が顕著であるため、後述のように膜厚を２０μｍに設定したときに十分な絶縁耐圧を得られないからでもある。
【００６３】
また、放電電極１２及びアドレス電極２２形成後の表面はどうしても凹凸が残るが、このように平均粒子径が従来よりも小さいガラス材料を用いるので、それだけ径の小さいガラス粒子が増す。そして、それが当該凹凸に入り込み凹部も高い頻度で解消できることになる。
【００６４】
上記した粒子径の違うガラス材料の溶融速度について以下に具体的なデータをもとに解説する。
【００６５】
図５は、ガラス材料の溶融速度とガラス材料の平均粒子径との関係を示す図表であり、平均粒子径が０.８５μｍ又は平均粒子径が３.１７μｍのガラス材料を所定の大きさの円柱形状に加圧成形し、これを昇温速度１０℃／minで加熱しながら高温加熱顕微鏡で４００℃〜８８０℃の温度範囲で２０℃ごとに、写真撮影した結果で試料の形状の変化を表している。黒塗りの図形が円柱状の試料の側面形状を示す。この図表に示すとおり、同じ温度であっても、用いるガラス材料の平均粒子径が小さい方が溶融速度が大きいことがはっきりわかる。なお、この内容については、電気化学 Vol ５６，No１，１９８８，２３頁〜２４頁に詳しく記載されている。
【００６６】
このように誘電体ガラス層における気泡の発生を抑えられるので、本実施の形態では、誘電体ガラス層１３及び２３の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して誘電体ガラス層１３の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【００６７】
また、誘電体ガラス層１３及び２３の厚さを薄くした場合にも、絶縁耐圧は十分に確保されるので、繰り返しの使用に対しても、高いパネル輝度や低い放電電圧といった優れた初期性能を長期にわたって維持することができ、ＰＤＰを信頼性の優れたものとすることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、前面パネル１０側及び背面パネル２０側の双方において上記のようにして気泡の発生を抑えた誘電体ガラス層を形成する例を示したが、前面パネル１０側或は背面パネル２０側だけにこれを適用することもできる。また、背面パネル２０側に誘電体ガラス層が形成されていないＰＤＰにおいては、前面パネル１０側だけにこれを適用することができる。
【００６９】
また、もともと銀電極の上に誘電体ガラス層を薄く形成することが難しいことを考慮すれば、各電極がＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒ電極などの場合においても同様に実施することは可能である。
【００７０】
【実施例】
＊実施例
【００７１】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
上記実施の形態に基づいて、表１〜表４に示すＰＤＰを作製した。
【００７６】
Ｎｏ．１〜５およびＮｏ．８〜Ｎｏ.１０は、実施の形態に基づく実施例であって、双方の誘電体ガラス層１３及び２３を平均粒子径１.５μｍ以下のガラス材料を用いて作製したものである。
【００７７】
ＰＤＰのセルサイズは、４２インチのハイビジョンテレビ用のディスプレイに合わせて、隔壁２４の高さ０.１５ｍｍ、隔壁の間隔（セルピッチ）は０.１５mm放電電極の間隔は０.０５mmに設定した。
【００７８】
放電ガスは、Ｘｅの含有量が５体積％のＨｅ−Ｘｅ系の混合ガスであって、６００Ｔｏｒｒの封入圧で封入した。
【００７９】
Ｎｏ．１〜５のＰＤＰでは、誘電体ガラス層１３の形成に、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラスを使用し、又Ｎｏ．８〜１０では、誘電体ガラス層１３の形成に、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。ＰＤＰＮｏ．１〜５，８〜１０全てにおいて、誘電体ガラス層２３の形成には、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。また、誘電体ガラス層２３には、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成にあたっては上記ガラスにＴｉＯ2を添加しガラス材料を用いた。
【００８０】
Ｎｏ．６，７，１１は比較例であって、双方の誘電体ガラス層を従来と同様に平均粒子径が２μｍを超える３μｍのものを用いて作製したものである以外は、実施例に係るＰＤＰと同じ条件で作製してある。
【００８１】
Ｎｏ．６，７のＰＤＰでは、前面パネル側の誘電体ガラス層の形成に、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラスを使用し、又Ｎｏ．１１では、前面パネル側の誘電体ガラス層の形成に、Ｂｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。ＰＤＰＮｏ．６，７，１１全てにおいて、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成には、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスを使用した。また、背面パネル側の誘電体ガラス層の形成にあたっては上記ガラスにＴｉＯ2を添加しガラス材料を用いた。
なお、作製する条件の詳細については、上記表１〜表４に表記してある。
【００８２】
実験の部
＊実験１；誘電体ガラス層における気泡の観察
以上のようにして作製したＮｏ．１〜１１のＰＤＰについて、誘電体ガラス層に関して放電電極及びアドレス電極上に位置する部分を電子顕微鏡で倍率２５０倍にて観察し、気泡所定数の気泡径の測定結果から気泡径の平均値を算出した。気泡１つにおける気泡径の測定は、２軸における平均値をとった。
【００８３】
この測定結果については、表５及び表６に示した。
【００８４】
【表５】
【表６】
＊実験２；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その１）
この実験では、前面ガラス基板及び背面ガラス基板側の誘電体ガラスの絶縁耐圧について調べた。耐圧テストは以下のようにして行った。
【００８７】
封着前の前面パネル（背面パネル）の前面ガラス基板（背面ガラス基板）を剥ぎとったものに、既に形成されている放電電極（アドレス電極）の形成面とは反対側に銀を含むペーストを用いて銀電極を形成する。そして、放電電極（アドレス電極）をプラス、後に形成した銀電極をマイナスとして、所定の電圧（ｋＶ）を印加したときの絶縁破壊が生じる電圧を耐電圧とした。この結果は、表５及び表６に記載してある。
【００８８】
＊実験３；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その２）
この実験では、Ｎｏ.１〜１１のＰＤＰと同じものを２０枚づつ作製し、加速寿命テストに供した。
【００８９】
加速寿命テストは、通常の作動条件よりもかなり過酷な条件、放電維持電圧２００Ｖ，周波数５０ＫＨｚで４時間連続的に放電させるという条件で行った。そして、２０枚中何枚のＰＤＰが絶縁破壊を生じているかを調べた。この結果も表５及び表６に記載した。
【００９０】
＊実験４；ＰＤＰの輝度の測定
各ＰＤＰについてパネルの輝度を以下の放電条件下で測定した。表２に結果を併記する。
【００９１】
放電維持電圧 ； １５０Ｖ
周波数 ； ３０ＫＨｚ
＊実験５；誘電体ガラス層の絶縁耐圧の検証（その３）
次に、平均粒子径が３.５μｍ，１.１μｍ及び０.８μｍのガラス材料を用いて、厚みを３０μｍ以下の範囲で様々に変えて誘電体ガラス層を形成したときの、誘電体ガラス層の耐電圧を実験２で行ったようにして測定した。そして、この実験結果に基づき、誘電体ガラス層の膜厚と耐電圧との関係を図６に示した。
【００９２】
考察の部
＊実験１の考察
表５及び表６に示したように、実施例に係るＰＤＰにあっては、気泡の大きさは、大きくても平均径にして０.６μｍであった。これに対して、比較例に係るＰＤＰにあっては、気泡の大きさは平均径にして何れも実施例の場合よりも大きかった。
【００９３】
また、実施例に係るＰＤＰの方が、気泡の形成数も少なかった。
【００９４】
以上から、誘電体ガラス層における気泡の発生を抑えるには、形成に用いるガラス材料の平均粒子径が大きく依存していることが裏付けられる。
【００９５】
更に、実施例のＰＤＰの中でも用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど形成された気泡の大きさは小さいものであった。
【００９６】
なお、比較例に係るＰＤＰにおいても、用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいものである場合には、気泡の形成を抑制する効果はある程度得られるが、後述するように耐電圧特性において十分とは言えない。
【００９７】
＊実験２の考察
表５及び表６に示したように、誘電体ガラス層の耐電圧について、実施例に係るＰＤＰは比較例に係るＰＤＰよりも、膜厚を略同等に設定しているにも関らず高かった。
【００９８】
この結果は、実施例に係るＰＤＰにおいては比較例に係るＰＤＰに比べて、誘電体ガラス層に絶縁耐圧を低下させる主要因である気泡の形成が抑えられていることを間接的に示すものである。
【００９９】
また、実施例のＰＤＰの中でも用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど耐電圧は高かった。つまり、用いるガラス材料の平均粒子径がより小さいほど気泡の形成が抑えられ、より緻密に成膜されるということである。
【０１００】
＊実験３の考察
表５及び表６に示したように、実施例に係るＰＤＰにおいては、絶縁破壊が生じたＰＤＰは皆無であった。これに対して、比較例に係るＰＤＰにおいては、最悪の場合には５０％が破壊されていた。
【０１０１】
＊実験５の考察
図６から、同じ膜厚であっても用いるガラス材料の平均粒子径が小さいほど耐電圧は高くなることが分かる。このことは上記したとおりである。
【０１０２】
この図には直接的には表されてはいないが、パネル輝度の向上を図るに好ましい膜厚２０μｍ付近で実用的な耐電圧３.０ＫＶを得ようとすれば、ガラス材料の平均粒子径を２μｍ以下に設定することが望ましいことを別途実験的に確認してある。
【０１０３】
次に、この図からわかるとおり、同じ耐電圧を得たい場合に、用いるガラス材料の平均粒子径が小さい方が、膜厚をより薄くできるので、同じ絶縁耐圧であったとしても、そのぶん高い輝度が期待できる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明にＰＤＰは、第１の誘電体層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径が２μｍ以下である。
【０１０５】
そのため前面ガラス基板との境界面、放電電極との境界面或は第１の誘電体層内部に気泡が発生する現象を抑えることができる。
【０１０６】
これにより、第１の誘電体層の厚さを、従来の一般的な厚さよりも薄く輝度の向上を図るに望ましい２０μｍ以下に設定しても、薄くすることによる当該層における絶縁耐圧の低下を抑えることができる。つまり、このように絶縁耐圧をある程度確保して第１の誘電体層の厚みを薄くでき、同時にパネル輝度を向上する効果と放電電圧を低減する効果が得られる。
【０１０７】
また、第２の誘電体層の形成に用いるガラス材料の平均粒子径が２μｍ以下である。これにより、第２の誘電体層を設ける場合において、第１の誘電体層だけを上記したように形成した場合によりもパネルの信頼性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る交流面放電型ＰＤＰの要部斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【図４】保護層を形成する際に用いるＣＶＤ装置の概略図である。
【図５】ガラス材料の溶融速度とガラス材料の平均粒子径との関係を示す図表である。
【図６】誘電体ガラス層の膜厚と耐電圧との関係を示す特性図である。
【図７】従来の交流面放電型ＰＤＰの一例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１０ 前面パネル
１１ 前面ガラス基板
１２ 銀電極（放電電極）
１３ 誘電体ガラス層
１４ ＭｇＯ保護層
２０ 背面パネル
２１ 背面ガラス基板
２２ アドレス電極
２３ 誘電体ガラス層
２４ 隔壁
２５ 蛍光体層
３０ 放電空間
４０ ＣＶＤ装置
４１ａ，４１ｂ Ａｒガスボンベ
４２，４３ 気化器
４４ 酸素ガスボンベ
４５ ＣＶＤ装置本体
４６ 基板加熱ヒータ
４７ 放電電極及び誘電体ガラス層が形成されたガラス基板
４８ 高周波電源
４９ 排気装置
Claims (5)
- 第１の電極が配されている前面ガラス基板に対して、当該前面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第１の誘電体層を形成する第１ステップと、
背面ガラス基板表面にガラス材料を焼成することによって第２の誘電体層を形成する第２ステップと、
前面ガラス基板と第２の電極が配された背面ガラス基板とを前記第１及び第２の電極を対向させた状態で平行に配置させて両ガラス基板間に放電空間を形成する第３ステップとを備えるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記第１のステップで第１の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであり、
前記第２のステップで第２の誘電体層の形成に用いるガラス材料はＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであ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。 - 前記第１の誘電体層を形成するガラス材料は、平均粒子径が０.１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
- 当該第２ステップで用いるガラス材料の平均粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項１若しくは２の何れかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
- 前記第１の誘電体層又は第２の誘電体層を２０μｍ以下の膜厚に形成することを特徴とする請求項３に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
- 第１の電極上に第１の誘電体ガラス層が形成された前面ガラス基板と、第２の電極上に第２の誘電体ガラス層が形成された背面ガラス基板とを前記第１及び第２の電極を対向させた状態で平行に配置させて両ガラス基板間に放電空間が形成されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記第１の誘電体ガラス層のガラス材料はＢｉ2Ｏ3−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであり、
第２の誘電体ガラス層のガラス材料はＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラスであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
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