JP4070534B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示領域よりも広範囲に広がるガラス層がガラス基板に固着する構造をもつディスプレイパネル、この種のデバイスであるプラズマディスプレイパネル、およびプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）を用いた大画面テレビジョン受像機の生産台数が年々増加している。ＰＤＰの生産性を高めるために製造方法の変更や量産設備の導入が盛んに行われており、これに伴ってパネル構造に関する新たな問題が生じている。
【０００３】
【従来の技術】
ＰＤＰはガス放電によって発光するデバイスである。その発光素子であるセルは、重なり合った一対のガラス基板、前面側のガラス基板に支持された要素、背面側のガラス基板に支持された要素、および基板間に封入された放電ガスから構成される。ガラス基板の平面サイズは画面サイズよりも一回り大きく、厚さは数ｍｍである。
【０００４】
ＡＣ型のＰＤＰは表示電極を被覆する誘電体層を有する。誘電体層は表示電極の配置されたガラス基板上に、表示領域およびその周辺に一様に広がるように形成される。誘電体層の材質としては低融点ガラスが一般的であり、形成には低融点ガラスペーストを塗布して焼成する手法が用いられる。誘電体層の厚さは数十μｍであり、誘電体層はガラス基板と比べて極めて薄い。つまり、ＡＣ型のＰＤＰは、表示領域よりも広範囲に広がる薄いガラス層がガラス基板に固着する構造をもつ。
【０００５】
また、カラー表示に用いられている面放電形式のＡＣ型ＰＤＰでは、一方のガラス基板に全ての表示電極とそれらを覆う誘電体層とが形成され、他方のガラス基板に放電ガス空間をセル配列に合わせて区画する隔壁とカラー表示のための蛍光体層とが形成される。隔壁は、高さが１５０μｍ〜２００μｍの低融点ガラスからなる構造体であり、セル間の放電干渉を防止するバリアとしての役割とともに、表示領域内の放電ガス空間のパネル厚さ方向の寸法を決めるスペーサとしての役割をもつ。隔壁の配置パターンには、表示領域をマトリクス表示の列（カラム：ｃｏｌｕｍｎ)ごとに区画するストライプパターンと、セルごとに区画するメッシュパターンとがある。どちらの場合にも配置パターンの端部では形成段階での型崩れが生じ易いので、通常は隔壁の端部が表示領域の外側に位置するように配置パターンが選定される。隔壁を片方のガラス基板のみに形成する構造には、両方のガラス基板に隔壁を形成する構造と比べて、隔壁形成工程数が少ないこと、蛍光体を付着させることのできる壁面が広いこと、およびガラス基板を重ねるときの位置決めが容易なこと、といった利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した面放電形式のＡＣ型ＰＤＰに関して、製造過程におけるガラス基板どうしを貼り合わせる段階またはそれ以後に、表示電極を配列したガラス基板にクラックが生じ、そのために歩留まりが低下するという問題があった。クラックの発生率の高い箇所は、平面視において放電ガス空間を囲むように配置されたシール材と表示領域との間の余地領域(非表示領域）である。クラックが生じたＰＤＰは、放電ガスがリークするので表示不能である。
【０００７】
本発明は、ガラス基板におけるクラックの発生を防止することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、表示領域およびその周囲にわたって一様に広がるガラス層が固着するガラス基板のクラックを防止するため、ガラス基板とガラス層との間に非ガラス質の小片状の膜を介在させる。ガラス基板はガラス層と比べて割れにくい。しかし、ガラス基板とガラス層とが一体のガラスとして結合していると、ガラス層でクラックが発生したときに、クラックが厚さ方向に進展してガラス基板に達する。つまり、ガラス層の固着によってガラス基板のクラックが発生しやすくなる。ところが、非ガラス膜が介在する部分では、ガラス基板とガラス層とが一体のガラスとして結合しない。つまり、ガラス層でクラックが発生したとしても、そのクラックの厚さ方向の進展が小片状の膜によって抑制されるので、ガラス基板のクラックが起こりにくい。
【０００９】
非ガラス膜の配置位置については、ガラス層の形成面の全体に配置してもよいが、その場合には材質が制限される。電極と接する場合には絶縁材料を選択し、前面側のガラス基板に配置する場合は透明材料を選択しなければならない。したがって、ガラス層のクラックが発生しやすい箇所に限定して小片状の膜を配置するのが好ましい。クラックの発生し易い箇所は、ガラス層に対して押圧力が集中的に加わる箇所である。例えば、プラズマディスプレイパネルでは、ガラス基板間の各種の構造体の形状が表示領域の外側の余地領域において歪（いびつ）であるので、余地領域でクラックが発生しやすい。特に放電ガス空間を区画する隔壁を有したプラズマディスプレイパネルでは、隔壁の端部が盛り上がっている場合に、この端部の近傍でクラックが発生しやすい。
【００１０】
非ガラス質としては金属が好適である。電極の形成と同時に電極と同じ材質の金属膜を設けるようにすれば、クラック防止のための特別の製造工程を追加することなく、ディスプレイパネルの製造における歩留まりを向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るディスプレイ装置の概略構成図である。ディスプレイ装置１００は、ＰＤＰ１、筐体７１、および駆動ユニットから構成される。ＰＤＰ１は一対の基板構体１０，２０からなる。基板構体とは、画面サイズ以上の大きさのガラス基板と他の少なくとも１種のパネル構成要素とからなる構造体を意味する。基板構体１０，２０は重ね合わせるように対向配置され、互いに重なり合った部分の周縁においてシール材３５によって接合されている。基板構体１０は基板構体２０に対して図の左右に張り出し、基板構体２０は基板構体１０に対して図の上下に張り出す。このように張り出した端部には、駆動ユニットとの導電接続のためのフレキシブル配線板が接合される。筐体７１はＰＤＰ１および駆動ユニットを収納する。ただし、筐体７１は画面サイズの窓７１ａを有しており、ＰＤＰ１の表示領域６０を隠さない。表示領域６０とはＰＤＰ１のうちの平面視におけるセルが並ぶ部分であり、その平面サイズが画面サイズである。駆動ユニットはＰＤＰ１の電極に接続されるドライバ５１，５２，５３を有している。図では便宜的にドライバ５１，５２，５３がＰＤＰ１の周囲に配置されているが、実際にはこれらはＰＤＰ１の後ろに配置される。駆動ユニットはＰＤＰ１の背面に貼り付けられ、この駆動ユニットを筐体７１に取り付けることによってＰＤＰ１が筐体７１に固定される。
【００１２】
平面視において、シール材３５が配置されたシール領域は幅が約５ｍｍの枠状(四角形の環状）であり、このシール領域と表示領域６０との間に枠状の余地領域（非表示領域）６１が設けられている。余地領域６１を設けるのは、シール材３５の近傍ではシール材３５からの不純物の析出によって放電が不安定になりやすいからである。余地領域６１の幅は画面サイズの大小に関わらず２０ｍｍ程度である。
【００１３】
図２はＰＤＰのセル構造を示す図である。図２ではＰＤＰ１のうち、１画素の表示に関わる３つのセルに対応した部分を、内部構造がよくわかるように一対の基板構体１０，２０を分離させて描いてある。
【００１４】
ＰＤＰ１は面放電構造のＡＣ型カラーＰＤＰである。前面側の基板構体１０は、ガラス基板１１、表示電極Ｘ，Ｙ、誘電体層（第１の低融点ガラス層）１７、および保護膜１８から構成される。ガラス基板１１はソーダライムガラスまたは高歪点ガラスからなる厚さ約３ｍｍの平板である。表示電極Ｘ，Ｙは、面放電ギャップを形成する太い帯状の透明導電膜（透明電極）４１と電気抵抗を下げるバス導体としての細い帯状の金属膜（金属電極）４２とから構成されている。透明導電膜４１の厚さは５０００Å〜１μｍの範囲内の値であり、金属膜４２の厚さは２μｍ〜３μｍの範囲内の値である。表示電極Ｘ，Ｙを被覆する誘電体層１７は、低融点ガラスペーストの焼成により形成され、その厚さは３０μｍ〜５０μｍの範囲内の値である。保護膜１８はマグネシアからなり、厚さは約５０００Åである。
【００１５】
背面側の基板構体２０は、ガラス基板２１、アドレス電極Ａ、絶縁層２４、隔壁２９、および蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂから構成される。ガラス基板２１の材質および厚さはガラス基板１１と同一である。本例の隔壁２９は、低融点ガラスペーストの焼成により形成される平面形状が真っ直ぐな帯状の構造体であり、アドレス電極配列の電極間隙ごとに１つずつ設けられている。隔壁２９によって放電ガス空間がマトリクス表示の列ごとに区画され、各列に対応した列空間３１が形成される。隔壁２９の高さは１００μｍ〜２００μｍの範囲内の値（例えば１４０μｍ）である。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、絶縁層２４における隔壁間の領域と隔壁側面とを覆うように配置され、放電ガスが放つ紫外線によって励起されて発光する。図中の斜体アルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光体の発光色を示す。
【００１６】
図３はクラックストッパの配置位置を示す平面図である。ＰＤＰ１は、ガラス基板１１のクラックを防ぐ本発明に特有のクラックストッパ１９を有する。クラックストッパ１９は、非ガラス質の小片状の膜であり、上述した余地領域６１のうちのクラックの発生しやすい箇所に配置される。図３の例のクラックストッパ１９は円形にパターニングされており、平面視における表示領域６０と通気孔２１５の間に、本発明に係る第２の低融点ガラス層である後述の隔壁パターン層２９０の最外端縁と重なるように配置されている。クラックストッパ１９の平面サイズについては、前面の観察で目立たないようにできるだけ小さくするのが望ましい。図１で説明したように余地領域６１は筺体７１の背後に位置するが、ガラス基板１１の前面と筺体７１との間に隙間がある場合には、クラックストッパ１９が見えるおそれがある。しかし、直径２ｍｍ程度の通気孔２１５よりも平面サイズが小さければ、クラックストッパ１９の前面が明色の光沢面であっても目立たない。例えば直径１ｍｍの円形であれば、クラックストッパ１９を配置しても外観品位は損なわれない。
【００１７】
なお、上述の誘電体層１７は、表示領域６０および余地領域６１の全域に一様に広がるように形成され、クラックストッパ１９を被覆する。通気孔２１５はパネル内部の排気や放電ガスの充填をするために背面側のガラス基板２１に形成されている。
【００１８】
図４は隔壁パターン層の平面形状の概略を示す図である。隔壁パターン層２９０は、垂直ストライプパターン部２９１、メッシュパターン部２９２、および水平ストライプパターン部２９３から構成され、表示領域６０とその周辺とに広がる。隔壁パターン層２９０のうち、表示領域６１の中の部分が上述の隔壁２９であり、表示領域６０の外側の部分は所望形状の隔壁２９を形成するためのいわゆる犠牲部分である。隔壁パターン層２９０は次の（Ａ）〜（Ｄ）の手順で形成される。（Ａ）ガラス基板上に低融点ガラスペーストを均一な厚みで塗布して乾燥させる。（Ｂ）乾燥したペースト層の上にフォトリソグラフィによって、隔壁に対応したパターンのマスクを形成する。（Ｃ）切削材を吹き付けるサンドブラストによってペースト層のマスキングされていない部分を切削する。（Ｄ）マスクを除去した後、パターニングされたペースト層を焼成する。メッシュパターン部２９２および水平ストライプパターン部２９３を有することにより、サンドブラスト工程でマスクの下方へ入り込むようにペースト層が抉られるサイドカット、および焼成工程でのパターン端部の盛り上がりを軽減し、隔壁パターン層２９０の厚さ（隔壁の高さ）をほぼ均一にすることができる。しかし、（Ａ）の工程での低融点ガラスペーストの塗布にダイコータを用いる場合、またはペースト層をもつグリーンシートをラミネートする場合には、通気孔２１５を避けてペーストを配置することが難しい。通気孔２１５を避けずに所定の領域にペーストを塗布すると、乾燥の過程で通気孔２１５の近傍が他の部分よりも僅かに高くなる。このため、隔壁パターン層２９０において、表示領域６０の中の部分と比べて高くなりやすい周縁部分の中でも特に通気孔２１５の近傍が局部的に高くなりやすい。したがって、少なくともこの局部的に高くなりやすい部分と平面視において重なるようにクラックストッパ１９が配置される。
【００１９】
図５はクラックストッパの形成工程の説明図である。クラックストッパ１９は次の（Ａ）〜（Ｄ）の手順で形成される。（Ａ）ガラス基板１１の表面にネサまたはＩＴＯの薄膜を付着させ、それをフォトリソグラフィによりパターニングして透明導電膜４１を形成する。（Ｂ）ガラス基板１１に下地との密着性を高めるクロム層４２１ａ、主導体である銅層４２２ａ、および銅層表面の酸化を防止するクロム層４２３ａを蒸着させる。（Ｃ）フォトレジストからなるエッチングマスク８１，８２，８３を形成する。（Ｄ）クロム層４２１ａ、銅層４２２ａ、およびクロム層４２３ａをエッチングして金属膜４２およびクラックストッパ１９を形成する。このようにクラックストッパ１９の形成を表示電極Ｘ，Ｙの金属膜４２の形成工程を利用して行うことにより、ＰＤＰの製造工数を増加させることなくクラックを防止して歩留まりを高めることができる。
【００２０】
なお、以後において、表示電極Ｘ，Ｙおよびクラックストッパ１９を被覆するようガラス基板１１に低融点ガラスペーストが塗布され、ペーストの乾燥および４００℃〜４５０℃程度の焼成によって誘電体層１７が形成される。焼成においてガラス基板１１の表層と誘電体層１７とが一体のガラス質となる。誘電体層１７の上にマグネシアの蒸着により保護膜１８が形成されて基板構体１０が完成する。
【００２１】
図６はクラックストッパの機能の説明図である。図６（Ａ）は重ね合わせる直前の基板構体１０および基板構体２０を示し、図６（Ｂ）は接合した後の基板構体１０および基板構体２０を示している。基板構体１０，２０の接合は、低融点ガラスペースト３５Ａを用いたガラス融着によって行われる。基板構体１０，２０の重ね合わせに先立って基板構体１０，２０の片方または両方のシール領域に低融点ガラスペースト３５Ａを塗布しておく。基板構体１０および基板構体２０を互いに押し当てた状態で加熱し、低融点ガラスペースト３５Ａを焼成する。低融点ガラスペースト３５Ａの軟化点は、隔壁の熱変形を防ぐために隔壁材料の低融点ガラスよりも低い値とされている。図６（Ａ）のように隔壁パターン層２９０の端部が他の部分よりも高くなっていると、基板構体１０および基板構体２０を互いに押し当てたときに、図６（Ｂ）のように誘電体層１７のうちの隔壁パターン層２９０の端部と対向する部分に押圧力９５が集中する。クラックストッパ１９は、この押圧力９５が集中する部分とガラス基板１１との間に介在する。つまり、クラックストッパ１９が存在する領域では、ガラス基板１１と誘電体層１７とが接しておらず、一体のガラスとして結合していない。これにより、基板構体１０および基板構体２０を互いに押し当てたとき、またはそれより以後の例えば何らかの衝撃を受けたときに、誘電体層１７にクラック９８が発生したとしても、クラック９８はクラックストッパ１９に阻まれてガラス基板１１まで進展しない。
【００２２】
以上の実施形態では、通気孔２１５の近傍のみにクラックストッパ１９を配置する例を示したが、配置位置はこれに限らない。例えば、図７のように隔壁パターン層２９０の４つの隅に１つずつクラックストッパ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄを配置してもよい。クラックストッパ１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄの平面形状については、隔壁パターン層２９０のパターンに応じて適宜変更してもよい。クラックストッパ１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄを電極形成とは別の工程で形成してもよい。本発明はＰＤＰに限らず、ガラス基板とガラス層とが接する構造をもつディスプレイデバイスにも適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項６の発明によれば、ガラス基板におけるクラックの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディスプレイ装置の概略構成図である。
【図２】ＰＤＰのセル構造を示す図である。
【図３】クラックストッパの配置位置を示す平面図である。
【図４】隔壁パターン層の平面形状の概略を示す図である。
【図５】クラックストッパの形成工程の説明図である。
【図６】クラックストッパの機能の説明図である。
【図７】クラックストッパの他の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
１１，２１ ガラス基板
Ｘ，Ｙ 表示電極
１７ 誘電体層（ガラス層、第１の低融点ガラス層）
１ ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
６０ 表示領域
１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ クラックストッパ（非ガラス質の小片状の膜）
９８ クラック
２９ 隔壁
３５ シール材
隔壁パターン層（第２の低融点ガラス層）
４２ 金属膜（金属電極）
２１５ 通気孔

Claims (6)

1. 放電ガス空間を形成するように対向配置された第１および第２のガラス基板を有し、前記第１のガラス基板の内面に複数の電極とそれを覆うガラスからなる誘電体層とを設け、前記第２のガラス基板の内面に前記放電ガス空間を区画する隔壁を設けてなるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記隔壁の最外端縁の少なくとも一部と重なる位置に非ガラス質の小片状の膜が配置され、
   前記小片状の膜は、前記第１のガラス基板の内面に固着しかつ当該ガラス基板と前記誘電体層との間に介在している
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記小片状の膜は金属からなる
   請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 放電ガス空間を表示領域のセル配列に合わせて区画する隔壁を備えたプラズマディスプレイパネルであって、
   前記放電ガス空間を介在させて互いに対向しかつ前記放電ガス空間を囲むシール材で接合された第１および第２のガラス基板と、
   前記第１のガラス基板に固着し、基板面に沿って前記表示領域およびその周囲にわたって一様に広がる第１の低融点ガラス層と、
   前記第２のガラス基板に固着し、前記隔壁を構成する第２の低融点ガラス層とを有しており、
   前記第２の低融点ガラス層は、前記表示領域の外側でかつ前記第１の低融点ガラス層の端縁よりも内側の位置まで広がっており、
   前記第１のガラス基板の内面に、前記表示領域の外側の一部のみに広がる非ガラス質の小片状の膜が固着し、
   前記小片状の膜は、前記第１のガラス基板と前記第１の低融点ガラス層との間に介在し、前記第２の低融点ガラス層における最外端縁の少なくとも一部と重なる
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
4. 前記第２の低融点ガラス層は、前記表示領域の外側であり、前記第１の低融点ガラス層の端縁よりも内側であり、かつ前記シール材よりも内側の位置まで広がっている
   請求項３記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記第１のガラス基板の内面上に、前記表示領域とその外側とにまたがる複数の金属電極が配列されており、
   前記小片状の膜の材質は前記金属電極と同一であり、
   前記小片状の膜は前記金属電極と離れかつ重ならない
   請求項３記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 前記第２のガラス基板における前記表示領域の外側でかつ前記シール材による接合部分の内側の位置に、放電ガスの封入のための通気孔が形成されており、
   前記小片状の膜は、前記第２の低融点ガラス層における最外端縁のうちの前記通気孔に近い部分と重なり、
   前記小片状の膜の平面サイズは、前記通気孔の平面サイズよりも小さい
   請求項３記載のプラズマディスプレイパネル。

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