JP4195997B2

JP4195997B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法

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Publication number: JP4195997B2
Application number: JP2003386652A
Authority: JP
Inventors: 守男藤谷; 圭介住田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-11-17
Also published as: JP2005149937A

Description

本発明は表示デバイスとして知られているプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法に関するものである。

近年、双方向情報端末として、大画面、壁掛けテレビへの期待が高まっている。そのための表示デバイスとして数多くのものが提案されている。これらの表示デバイス中で、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、自発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易である等の特長を有することから、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されている。

このＰＤＰには、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、ＡＣ型で面放電型のＰＤＰが主流を占めるようになってきている。

図３にＰＤＰのパネル構造の一例を断面斜視図で示しており、この図３に示すように、ＰＤＰは、前面パネル１と背面パネル２とから構成されている。なお、図３は、構造が判り易いように、前面パネル１と背面パネル２とは離した状態で示している。

前面パネル１は、ガラスなどの透明且つ絶縁性の前面側の基板３上に、走査電極４と維持電極５とで対をなすストライプ状の表示電極６を複数対配列して形成し、そしてその表示電極６群を覆うように誘電体層７を形成し、その誘電体層７上にＭｇＯからなる保護膜８を形成することにより構成されている。なお、走査電極４および維持電極５は、それぞれ透明電極４ａ、５ａおよびこの透明電極４ａ、５ａに電気的に接続されたＣｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｇ等からなるバス電極４ｂ、５ｂとから構成されている。また、図示していないが、前記表示電極６間には、遮光膜としてのブラックストライプが表示電極６と平行に複数列形成されている。

また、背面パネル２は、前面側の基板３に対向配置される、ガラスのような絶縁性の背面側の基板９上に、表示電極６と直交する方向にアドレス電極１０を形成するとともに、そのアドレス電極１０を覆うように誘電体層１１を形成し、そしてアドレス電極１０間の誘電体層１１上にアドレス電極１０と平行にストライプ状の複数の隔壁１２を形成するとともに、この隔壁１２間の側面および誘電体層１１の表面に蛍光体層１３を形成することにより構成されている。なお、カラー表示のために蛍光体層１３は、通常、赤、緑、青の３色が順に配置されている。

そして、以上の前面パネル１と背面パネル２とは、表示電極６とアドレス電極１０とが直交するように、微小な放電空間を挟んで基板３、９を対向配置するとともに、周囲を封着部材により封止され、そして前記放電空間にネオンおよびキセノンなどを混合してなる放電ガスが６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入されることによりＰＤＰが構成される。

そして、上記の放電空間は、隔壁１２によって複数の区画に仕切られており、そしてこの隔壁１２間に発光画素領域となる複数の放電セルが形成されるように表示電極６が設けられるとともに、表示電極６とアドレス電極１０とが直交して配置されている。

すなわち、図４に示すように、走査電極４と維持電極５とを放電ギャップ１４を挟んで配列することにより表示電極６が形成され、この表示電極６と隔壁１２で囲まれた領域が発光画素領域である放電セル１５となり、そして隣接する放電セル１５の、表示電極６の間は非発光領域１６となる。

このＰＤＰでは、アドレス電極１０、表示電極６に印加される周期的な電圧によって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層１３に照射して可視光に変換させることにより、画像表示が行われる（例えば、非特許文献１参照）。
内池平樹、御子柴茂生共著、「プラズマディスプレイのすべて」（株）工業調査会、１９９７年５月１日、ｐ７９−ｐ８０

以上で説明したＰＤＰにおいては、誘電体層の形成方法としては、誘電体ガラスフリット材料を用い、焼成により焼結させることで誘電体層として形成することが主流であり、このような場合は、異物等が混入しやすく、この混入した異物から焼成時に発生するガスにより、誘電体層中に気泡が発生しやすくなる。そしてこのような場合、誘電体層には、混入している気泡が原因と考えられる絶縁破壊が発生する場合があり、絶縁破壊が発生すると表示電極６やアドレス電極１０が断線してしまい、画面のラインが発光しないという致命的な不良が発生する場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、誘電体層に混入した気泡を低減することで、誘電体層の絶縁破壊が抑制されたプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイパネルは、前面側の基板上に形成した表示電極と、この表示電極を覆うように前記基板上に形成した誘電体層とを備え、前記誘電体層は、前記表示電極を覆う下層の誘電体層とこの下層の誘電体層上に形成する上層の誘電体層とにより構成するとともに、前記下層の誘電体層は、前記上層の誘電体層より軟化点が２０℃から５０℃低い材料により構成し、かつ前記下層の誘電体層の膜厚は、前記表示電極の膜厚より厚くするとともに、前記上層の誘電体層の膜厚より薄く構成したことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、前面側の基板上に形成した表示電極と、この表示電極を覆うように前記基板上に形成した誘電体層とを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層は、前記表示電極を覆う下層の誘電体層とこの下層の誘電体層上に形成する上層の誘電体層とにより構成するとともに、前記下層の誘電体層は、前記上層の誘電体層より軟化点が２０℃から５０℃低い材料により構成し、前記下層の誘電体層を前記表示電極を覆うように表示電極の膜厚より厚く形成するとともに、前記下層の誘電体層上に上層の誘電体層を下層の誘電体層の膜厚より厚く形成し、その後前記下層および上層の誘電体層を同時に焼成することにより誘電体層を形成することを特徴とするものである。

本発明のプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法は、誘電体層に混入した気泡を低減することによって、誘電体層の絶縁破壊を抑制することができる。

以下、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルについて、図面を用いて説明する。

図１に本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の構造の一例を断面斜視図で示しており、この図１に示すように、ＰＤＰは、前面パネル２１と背面パネル２２とから構成されている。なお、図１は、構造が判り易いように、前面パネル２１と背面パネル２２とは離した状態で示している。

前面パネル２１は、フロート法による硼珪素ナトリウム系ガラス等からなるガラス基板などの透明で絶縁性の前面側の基板２３上に、走査電極２４と維持電極２５とで対をなすストライプ状の表示電極２６を複数対配列して形成し、そしてその表示電極２６群を覆うように誘電体層２７を形成し、その誘電体層２７上にＭｇＯからなる保護膜２８を形成することにより構成されている。誘電体層２７は、例えば２層の誘電体層２７ａ、２７ｂを有している。なお、走査電極２４および維持電極２５は、それぞれ透明電極２４ａ、２５ａおよびこの透明電極２４ａ、２５ａに電気的に接続されたＣｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｇ等からなるバス電極２４ｂ、２５ｂとから構成されている。また、図示していないが、前記表示電極２６間には、遮光膜としてのブラックストライプが表示電極２６と平行に複数列形成されていても良い。

また、背面パネル２２は、基板２３に対向配置される、同じくガラスのような絶縁性の背面側の基板２９上に、表示電極２６と直交する方向にアドレス電極３０を形成するとともに、そのアドレス電極３０を覆うように誘電体層３１を形成し、そしてアドレス電極３０間の誘電体層３１上にアドレス電極３０と平行にストライプ状の複数の隔壁３２を形成するとともに、この隔壁３２間の側面および誘電体層３１の表面に蛍光体層３３を形成することにより構成されている。なお、カラー表示のために前記蛍光体層３３は、通常、赤、緑、青の３色が順に配置されている。

そして、ＰＤＰは、以上の前面パネル２１と背面パネル２２とを、表示電極２６とアドレス電極３０とが直交するように、微小な放電空間を挟んで対向配置するとともに、周囲を封着部材により封止し、そして放電空間にネオンおよびキセノンなどを混合してなる放電ガスを６６５００Ｐａ（５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入することにより構成する。

そして、上記の放電空間は、隔壁３２によって複数の区画に仕切られており、そしてこの隔壁３２間に発光画素領域となる複数の放電セルが形成されるように表示電極２６が設けられるとともに、表示電極２６とアドレス電極３０とが直交して配置されている。

次に、図２に、前面パネル２１の概略構成を断面図で示す。図２に示すように、誘電体層２７は、軟化点の異なる少なくとも２層、すなわち表示電極２６を覆う基板２３側の下層の誘電体層２７ａと、それより上層の誘電体層２７ｂとにより構成され、かつ下層の誘電体層２７ａは、上層の誘電体層２７ｂよりも軟化点が低い材料により構成されている。つまり、図２に示す構成は、誘電体層２７が軟化点の異なる少なくとも２層２７ａ、２７ｂ構造であり、かつ基板２３側の下層の誘電体層２７ａが、それより上層の誘電体層２７ｂより低い軟化点を有する構造である。

ここで、誘電体層２７は高い電圧で駆動される表示電極２６を保護する役目を有する。しかし、誘電体層２７を形成する際の焼成工程において、異物等が燃えることにより発生すると考えられる、誘電体層２７の膜厚に匹敵するような気泡が形成されることにより、誘電体層２７に絶縁破壊が発生する場合がある。この絶縁破壊が発生すると、ＰＤＰにおいて一つのラインが発光しないという致命的な欠陥となる場合がある。

ここで、本発明の一実施の形態によるＰＤＰでは、上述のように、誘電体層２７が軟化点の異なる２層構造であり、かつ基板２３側の誘電体層２７ａが、それより上層の誘電体層２７ｂより低い軟化点を有するように構成しており、このことにより、誘電体層２７を貫通して存在するような気泡の発生が抑制される。これは以下の理由によるものと考えられる。

すなわち、本実施の形態においては、まず、基板２３側の誘電体層２７ａを形成する段階で気泡を成長させ破裂させ、開放泡、すなわち、膜内に孤立した状態に存在するのではなく、気泡内部が膜外とつながった状態とする。その後、誘電体層２７ｂを形成するための誘電体材料を塗布する。このことにより、誘電体層２７ａの、気泡が破裂して形成された開放泡の内部にまで誘電体材料が入りこむため、誘電体層２７ａの気泡を埋めた状態とすることができる。さらに、誘電体層２７中で気泡が発生するためには、気泡の素となるガスの発生に必要な、異物を燃焼させるための酸素等が、誘電体層中の異物にまで到達する必要があると考えられるが、本実施の形態においては、基板２３側の誘電体層２７ａの気泡は破裂して内部が誘電体材料で埋められた開放泡となっていると共に、その後、上層の誘電体層２７ｂの焼成時には、基板２３側の誘電体層２７ａが低い温度で先に軟化するため、酸素等が誘電体層２７ａ中の異物にまで到達することを防止することができる。

以上により、誘電体層２７を構成する誘電体層２７ａに気泡が発生する確率が非常に抑制されるため、したがって誘電体層２７ｂを形成する際に誘電体層２７ｂ内に気泡が発生しても、誘電体層２７を貫通した状態の気泡となることは非常に抑制されることとなり、その結果、誘電体層２７の絶縁破壊が大幅に抑制されることとなる。

ここで、誘電体層２７ａの焼成時に気泡を破裂させて開放泡とするためには、下層の誘電体層２７ａの膜厚は、上層の誘電体層２７ｂよりも薄いことが好ましく、また、表示電極２６が３μｍから５μｍの膜厚であることから、それを覆うために表示電極２６の膜厚より厚い６μｍから１０μｍの膜厚が好ましい。例えば、全体として誘電体の膜厚が３０μｍの場合は、下層の誘電体層２７ａを１０μｍ、上層の誘電体層２７ｂを２０μｍとすれば良い。

また、基板２３側の下層の誘電体層２７ａの軟化点と、上層の誘電体層２７ｂの軟化点との差が小さすぎる場合、上述した効果を十分に得ることができない場合がある。また、大きすぎる場合には、誘電体層２７ｂの焼成時に誘電体層２７ａが軟化しすぎて、表示電極２６の材料が溶出してしまう等の問題が発生する場合がある。以上の観点から、基板２３側の下層の誘電体層２７ａと、上層の誘電体層２７ｂとの軟化点の差は、２０℃から５０℃であることが好ましい。さらに、誘電体層２７は３層構造としてもよい。

ここで、誘電体層２７は、焼成することによってガラス焼結体（誘電体層）となるもので、含有されるガラス粉末としては、例えばＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系の混合物、ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物などを挙げることができる。

条件の一例として、例えば、誘電体層２７ａの軟化点を５３０℃としこれを５７０℃で焼成すれば誘電体層２７ａで気泡が発生した場合、それを開放泡としやすい。次に、誘電体層２７ｂの軟化点はそれよりも高い５５０℃とし５７０℃で焼成すれば良い。

また、誘電体材料の軟化点の調整は、ＰｂＯの組成比やＳｉＯ₂の組成比を変更することで行う。一般的に、ＰｂＯの組成比を高くすると軟化点が低下し、また、ＳｉＯ₂の組成比を下げると、同様に軟化点が低下する。

軟化点が６００℃付近のガラス粉末としては、例えば、全体を１００重量％として、酸化鉛（ＰｂＯ）４５重量％〜６５重量％、酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）１０重量％〜３０重量％、酸化硅素（ＳｉＯ₂）１０重量％〜３０重量％、添加物として酸化カルシウム（ＣａＯ）１重量％〜１０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）０重量％〜３重量％という組成のものが挙げられ、これに対して軟化点を３０℃下げるためには、ＰｂＯの重量％を５〜１０％下げることで実現できる。

以上のように、軟化点の異なるガラス粉末を使用することで軟化点の異なる誘電体層を形成することができる。

次に、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法について説明する。

まず、前面パネル２１の前面側の基板としてのガラスなどの基板２３上に、ＩＴＯやＳｎＯ₂等からなる透明電極材料膜をスパッタ法により一様に成膜する。この時、透明電極材料膜の膜厚は約１００ｎｍとする。

次に、透明電極材料膜上に、ノボラック樹脂を主成分とするポジ型レジストを１．５〜２．０μｍの膜厚で塗布し、所望のパターンの露光乾板を介して紫外線を露光し、レジストを硬化させる。次に、アルカリ水溶液で現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、塩酸を主成分とする溶液に基板を浸漬させてエッチングを行い、不要部分の除去を行い、最後にレジストを剥離して透明電極２４ａ、２５ａを形成する。

次に、ＲｕＯ₂等からなる黒色顔料、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等）を含有する黒色電極材料膜と、Ａｇ等の導電性材料、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＢｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系等）を含有する金属電極材料膜とからなる電極材料膜を形成し、所望のパターンの露光乾板を介して紫外線を照射し露光部を硬化させ、その後、アルカリ性現像液（０．３ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液）を用いて現像してパターンを形成し、その後、空気中でガラス材料の軟化点以上の温度で焼成を行うことで、透明電極２４ａ、２５ａ上にバス電極２４ｂ、２５ｂを形成し、表示電極２６とする。

次に、ガラス粉末、結着樹脂、および溶剤を含有するペースト状のガラス粉末含有組成物（ガラスペースト組成物）を、例えばダイコート法を用いて表示電極２６が形成された基板２３上に塗布、乾燥し、焼成することにより、基板２３の表面に誘電体層２７ａを形成する。なお、塗布の方法としては、ガラスペースト組成物を支持フィルム上に塗布し、塗膜を乾燥して膜形成材料層を形成し、支持フィルム上に形成された膜形成材料層（シート状誘電体材料）を用いる方法を挙げることができる。この場合、誘電体層２７ａはシート状誘電体材料のカバーフィルムを剥離した後、誘電体材料層の表面が基板２３に接するようにシート状誘電体材料を重ね合わせながら、支持フィルム側から加熱ローラーで圧着して基板２３に固着する。その後、基板２３上に固着された誘電体材料層から支持フィルムを剥離除去する。このとき、圧着に使用する手段としては、加熱ローラー以外に加熱しない単なるローラーでもよい。また、焼成は、発生する気泡が開放泡となる程度のものとする。

同様にして、誘電体層２７ａに重ねて誘電体材料を塗布、乾燥し、焼成することで、誘電体層２７ｂを形成する。ここで、誘電体層２７ｂの軟化点が誘電体層２７ａよりも高くする。

ここで、誘電体層２７ａと誘電体層２７ｂとは別々に焼成しても良いが、同時に焼成しても良い。この場合は、焼成回数を低減することができコストを削減することができる。

その後、ＭｇＯを電子ビーム蒸着法により誘電体層２７の表面に一様に成膜して、膜厚約６００ｎｍの保護膜２８を形成する。以上により、上層２７ｂの軟化点と下層２７ａの軟化点とが異なる構成の誘電体層２７を有するＰＤＰの前面パネル２１が得られる。

一方、ＰＤＰの背面パネル２２は、まずフロート法により製造されたガラスなどの基板２９に対し、アドレス電極３０を形成する。その上に、誘電体層３１を形成し、その上に隔壁３２を形成する。

この誘電体層３１および隔壁３２の形成に利用する材料としては、ガラス粉末、結着樹脂および溶剤を含有するペースト状のガラス粉末含有組成物（ガラスペースト組成物）を調製し、このガラスペースト組成物を支持フィルム上に塗布した後、塗膜を乾燥して膜形成材料層を形成したもので、支持フィルム上に形成された膜形成材料層を、アドレス電極３０が形成された基板２９の表面に前面パネル２１と同様の手法で転写により固着し、この転写で固着された膜形成材料層を焼成することにより形成することができる。

また、隔壁３２を形成する方法としては、フォトリソグラフィー法やサンドブラスト法を用いて所定のパターンとすることで形成することができる。

次に、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する蛍光体材料を塗布し焼成を行って隔壁３２間に蛍光体層３３を形成する。以上により、背面パネル２２を得ることができる。

そして、このようにして作製した前面パネル２１と背面パネル２２とを、それぞれの表示電極２６とアドレス電極３０がほぼ直角に交差するように位置合わせをして対向配置し、その周辺部をシール材によって封着して貼り合わせ、その後、隔壁３２で仕切られた空間のガスの排気を行い、次にＮｅ、Ｘｅ等の放電ガスを封入してガス空間を封止することにより、ＰＤＰを完成させることができる。

なお、以上では本発明の一実施の形態のＰＤＰの説明として、前面パネル２１の誘電体層２７が少なくとも２層である構成を例として説明したが、特にこれに限るものではなく、背面パネル２２の誘電体層３１を同様に、少なくとも２層構造とすることで、同様の効果を得ることができ、また誘電体層２７と誘電体層３１とを同時に少なくとも２層構造とすることで、本発明の効果をさらに確実にすることが可能となる。

以上のように本発明は、誘電体層に混入した気泡を低減することによって、誘電体層の絶縁破壊を抑制することができるプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの前面パネルの概略構成を示す断面図従来のプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図従来のプラズマディスプレイパネルの放電セル部分の概略構成を示す平面図

符号の説明

２１前面パネル
２２背面パネル
２３前面側の基板
２４走査電極
２５維持電極
２６表示電極
２７誘電体層
２７ａ誘電体層
２７ｂ誘電体層
２９背面側の基板
３０アドレス電極
３１誘電体層

Claims

前面側の基板上に形成した表示電極と、この表示電極を覆うように前記基板上に形成した誘電体層とを備え、前記誘電体層は、前記表示電極を覆う下層の誘電体層とこの下層の誘電体層上に形成する上層の誘電体層とにより構成するとともに、前記下層の誘電体層は、前記上層の誘電体層より軟化点が２０℃から５０℃低い材料により構成し、かつ前記下層の誘電体層の膜厚は、前記表示電極の膜厚より厚くするとともに、前記上層の誘電体層の膜厚より薄く構成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前面側の基板上に形成した表示電極と、この表示電極を覆うように前記基板上に形成した誘電体層とを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層は、前記表示電極を覆う下層の誘電体層とこの下層の誘電体層上に形成する上層の誘電体層とにより構成するとともに、前記下層の誘電体層は、前記上層の誘電体層より軟化点が２０℃から５０℃低い材料により構成し、前記下層の誘電体層を前記表示電極を覆うように表示電極の膜厚より厚く形成するとともに、前記下層の誘電体層上に上層の誘電体層を下層の誘電体層の膜厚より厚く形成し、その後前記下層および上層の誘電体層を同時に焼成することにより誘電体層を形成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。