JP4325720B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

本発明は表示デバイスに用いるプラズマディスプレイパネルに関する。

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おり、そのための表示デバイスとして、液晶表示パネル、フィールドエミッションディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの数多くのものがある。これらの表示デバイスの中でもプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と記す）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などの理由から薄型表示デバイスとして注目されており、高精細化および大画面化に向けた開発が進められている。

ＰＤＰは、表示電極、誘電体層、保護層などの構成物を形成した前面板と、アドレス電極、隔壁、蛍光体層などの構成物を形成した背面板とを、内部に微小な放電セルを形成するように対向配置するとともに周囲を封着部材により封止して構成している。放電セルにはネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などを混合した放電ガスを例えば６６５００Ｐａ（約５００Ｔｏｒｒ）程度の圧力で封入している。

前面板は、表示電極を覆って誘電体層を形成し、誘電体層を覆って保護層を形成しているが、表示電極としてその一部に導電性を確保するために膜厚の厚い金属電極を用いている。そのために、表示電極位置の保護層が膨らみ前面板と背面板とを対向させたとき、この膨らんだ保護層の部分と隔壁とが局所的に接触する。このような状態でＰＤＰに振動や衝撃が加わると、保護層が接触している箇所の隔壁が欠損する場合があった。前面板の表示電極に対応する領域の隔壁は個々の放電セルの放電領域近傍であるため、欠損した隔壁によって蛍光体層が飛散して放電セルの放電状態に影響し、放電電圧を上昇させたり、隣接する放電セルへの誤放電、さらには不灯などの点欠陥が発生していた。

隔壁の欠損を防止する目的で、隔壁を２層構成とし、隔壁の上に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とする黒色ポーラス層を緩衝材として形成する例などが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、ＰＤＰの輝度向上を目的として、隔壁として縦隔壁と横隔壁とにより井桁形状の隔壁を備えたＰＤＰにおいて、放電空間の排気効率を高めるために縦隔壁上に盛り上がり部を設けて隔壁高さを部分的に変える例や、排気およびガス封入を容易とするためにアドレス電極に直交する隔壁の頂部を凹面形状とする例など、隔壁高さに関する例が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

しかしながら、近年の表示画像の高精細度化の要求に対して放電セルの更なる微細化が要求されている。これらの微細放電セルを高品質、高歩留まりで実現し高品質の表示画像を実現するためには、隔壁幅が小さくなっても落下や振動による隔壁の欠損の少ない放電セル構造と、隣接放電セル間での放電の影響、すなわち放電クロストークを抑制した放電セル構造の実現が要望されている。

一方、特許文献１には隔壁強度を向上させる隔壁構造が開示されているが、フルハイビジョン対応などの微細放電セルなどの隔壁幅の小さい隔壁の欠損抑制には充分ではなく、隣接放電セル間の放電クロストークの抑制についても効果がないものである。また、微細放電セルの輝度向上に有効な井桁形状の隔壁構造に関する特許文献２や特許文献３には、特に排気やガス封入の効率性を目的とした隔壁高さに関する例は開示されているが、隔壁の欠損や放電クロストークの抑制に関しては効果のないものであった。
特開２００４−１５８３４５号公報 特開２００１−０９３４２５号公報 特開２００１−１２６６２４号公報

本発明のＰＤＰは、ガラス基板上に放電ギャップを設けて維持電極と走査電極からなる表示電極を形成しかつ前記表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともに前記誘電体層上に保護層を形成した前面板と、前記前面板に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極と直交する方向に配置して放電セルを構成するアドレス電極と前記放電セルを区画するように配置される隔壁と前記放電セルに配置される蛍光体層とを形成した背面板とを備え、前記隔壁は、前記アドレス電極と平行に配置した縦隔壁と、前記縦隔壁に交差するように配置した横隔壁とにより構成し、かつ前記維持電極と前記走査電極は、それぞれ透明電極とバス電極とを備えるとともに、前記バス電極が前記放電ギャップの位置から前記縦隔壁と横隔壁との交差部までの位置の間にくるように構成し、前記縦隔壁において、前記横隔壁との交差部における高さをＨ１、前記表示電極の放電ギャップの位置における高さをＨ２、前記放電ギャップの位置から前記縦隔壁と横隔壁との交差部までの間の前記バス電極に対応する所定の位置における高さをＨ３としたとき、前記縦隔壁をＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３を満足する形状としている。

このような構成によれば、隔壁幅の小さい微細放電セルにおいて、縦隔壁と前面板との接触を縦隔壁と横隔壁とが交差する交差部のみで行うために、前面板と隔壁との接触による隔壁欠損を抑制することができる。さらに、放電ギャップ近傍での表示電極方向への放電クロストークを抑制することができるため高品質な表示画像を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるＰＤＰについて図１〜図４を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰは、前面板２０と背面板３０とから構成され、前面板２０と背面板３０とは放電空間を形成するように対向配置されている。前面板２０は、前面ガラス基板２１上に、走査電極２２と維持電極２３とで対をなすストライプ状の複数の表示電極２４が形成されている。隣接する表示電極２４の間には、光遮蔽部となる遮光層２５が形成されている。また、表示電極２４と遮光層２５とを覆って誘電体層２６が形成され、さらに誘電体層２６を覆って酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層２７が形成されている。

また、背面板３０は、背面ガラス基板３１上に前面板２０の表示電極２４と直交する方向にアドレス電極３２が形成され、アドレス電極３２を覆って下地誘電体層３３が設けられている。また、下地誘電体層３３上には、アドレス電極３２に平行な方向の縦隔壁３４ａとアドレス電極３２に直交し、縦隔壁３４ａに交差する横隔壁３４ｂとにより井桁状に形成された隔壁３４が設けられ、隔壁３４の側面と下地誘電体層３３の表面に蛍光体層３５が設けられている。蛍光体層３５は隣接する隔壁３４によって区画され仕切られた放電空間４０に、アドレス電極３２毎にそれぞれ赤色に発光する赤色蛍光体層、緑色に発光する緑色蛍光体層、青色に発光する青色蛍光体層が順に形成されている。

表示電極２４とアドレス電極３２とが交差するように前面板２０と背面板３０とを対向配置し、その周縁部を封着材で封着接合している。放電空間４０には、放電ガスとして、例えばネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）との混合ガスなどが封入されている。表示電極２４に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色の蛍光体層３５を励起して、赤色、緑色、青色の各色を発光させることによりカラー画像を表示する。

なお、図１に示すように縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとはその隔壁高さが異なり、横隔壁３４ｂが縦隔壁３４ａよりも低くなるようにしている。

図２はＰＤＰを前面板２０の前面ガラス基板２１側からみた平面図を示している。走査電極２２と維持電極２３とにより対をなす表示電極２４が、放電ギャップ５０を挟んで配列されている。また、縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとによって区画され、表示電極２４とアドレス電極３２とが直交する破線で示す方形の領域が単位発光領域としての放電セル５１を構成している。隣接する放電セル５１間、すなわち隣接する表示電極２４間では非放電領域５２を形成し、この領域の前面ガラス基板２１上にコントラストを向上させる遮光層２５を形成している。したがって、横隔壁３４ｂは非放電領域５２内に形成され、横隔壁３４ｂに対応する位置に遮光層２５が形成されている。

一方、図３は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの前面板２０の表示電極２４に垂直な方向の断面図である。図３に示すように、前面板２０に設けられた表示電極２４を構成する走査電極２２と維持電極２３は、それぞれ透明電極２２ａ、２３ａとバス電極２２ｂ、２３ｂとにより構成されている。透明電極２２ａ、２３ａは薄膜のＩＴＯなどで形成されて放電ギャップ５０を形成するとともに放電セルから発生する光を透過させている。一方、金属電極のバス電極２２ｂ、２３ｂは、放電ギャップ５０と反対側のそれぞれの透明電極２２ａ、２３ａ上に、銀（Ａｇ）材料などの導電性の大きい材料で形成されている。

バス電極２２ｂ、２３ｂは導電性を確保するために銀材料の厚膜形成法などによって形成されている。そのため、表示電極２４を覆って形成された誘電体層２６は、バス電極２２ｂ、２３ｂに対応する位置で盛り上がり部５５を形成する。誘電体層２６上に形成された保護層２７が薄膜形成法で形成されるために、保護層２７の表面が盛り上がり部５５を有することになる。

したがって、図２に示すように、前面板２０と背面板３０とを対向配置して、背面板３０の縦隔壁３４ａと前面板２０の保護層２７とを接触させると、前面板２０のバス電極２２ｂ、２３ｂの位置に対応する保護層２７と縦隔壁３４ａとが他の領域に比べて強い接触圧力で接触し、隔壁に対して応力の強く発生する領域となる。フルハイビジョン対応などの微細放電セルの場合には、隔壁３４の隔壁幅が小さくなるため、衝撃や振動などの応力印加による隔壁の欠損に配慮する必要がある。またこの領域は、放電セル５１の放電領域に隣接しているため、わずかな縦隔壁３４ａの欠損によって、放電セル５１内の蛍光体層３５の飛散やその保護層２７への付着が発生し、放電電圧の上昇や不灯などの表示画像品質の劣化を生じる。

図４は、本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの縦隔壁３４ａの高さ形状と前面板２０の保護層の表面形状との関係について説明する図である。図４には、背面板３０として隔壁３４の縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとを示し、縦隔壁３４ａの高さ形状を実線Ａで示している。また、前面板２０としては、透明電極２２ａ、バス電極２２ｂにより構成される走査電極２２と、透明電極２３ａ、バス電極２３ｂにより構成される維持電極２３と、それらにより構成される表示電極２４間に形成された非放電領域５２に設けられた遮光層２５を示し、誘電体層２６上に形成された保護層２７の表面形状を実線Ｂで示している。

図４に示すように、本発明の実施の形態１におけるＰＤＰでは、縦隔壁３４ａにおいて、横隔壁３４ｂとの交差部５６における高さをＨ１、表示電極２４の放電ギャップ５０の位置における高さをＨ２、放電ギャップ５０位置から縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとの交差部５６までの間のバス電極２３ｂに対応する所定の位置における高さをＨ３としたとき、縦隔壁３４ａをＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３を満足する形状としている。また、Ｈ３に対応する所定の位置をバス電極２２ｂ、２３ｂの位置としている。ここで、隔壁高さとはアドレス電極３２を覆って形成した下地誘電体層３３の面から隔壁の頂部までの高さである。

すなわち、前面板２０の保護層２７の表面はバス電極２２ｂ、２３ｂの領域にのみ盛り上がり部５５があり、その他の領域はほぼ平坦である。したがって、本発明の実施の形態では、縦隔壁３４ａを交差部５６で保護層２７の表面と当接させ、バス電極２２ｂ、２３ｂの位置に対応する領域ではその高さを小さくし、さらに、盛り上がり部５５に当接しない高さとしている。さらに、放電ギャップ５０に対応する位置では、保護層２７の表面とわずかな隙間を有する高さとしている。すなわち、図４に示すように前面板２０と背面板３０とは、保護層２７の表面と縦隔壁３４ａとが交差部５６でのみ当接させ、放電ギャップ５０の位置では縦隔壁３４ａを通過して隣接する放電セル５１へ放電クロストークが発生しない隙間となるように縦隔壁３４ａの高さを形成している。

このように、縦隔壁３４ａと前面板２０とが当接する部分を、縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとが交差する交差部５６のみの領域とすることにより、その他の領域では縦隔壁３４ａと前面板２０との接触がなくなる。特に、フルハイビジョンなどの微細放電セルでは縦隔壁３４ａの隔壁幅を小さくする必要がある。隔壁幅が小さくなると応力に対する機械的強度も小さくなるだけでなく、隔壁頂部表面の表面粗さを制御することも難しくなる。そのため、放電領域に隣接した領域の縦隔壁３４ａの頂部表面粗さが大きいと、縦隔壁３４ａの欠損が発生して放電不良などの表示画像の劣化を発生しやくする。

上記のように、前面板２０と背面板３０との接触を、非放電領域であり、なおかつ、遮光層２５の領域に対応する縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとの交差部５６のみで行っている。そのため、交差部５６の領域で縦隔壁３４ａの欠損が発生しても、この領域が非放電領域であり、なおかつ遮光層２５で遮光された領域であるため、放電セル５１の放電現象や表示画像の品質に影響を与えることがない。

なお、本発明の実施の形態１におけるＰＤＰでは、図４に示すように、交差部５６での隔壁高さＨ１と放電ギャップ５０の領域での隔壁高さＨ２との差△ｈ１は、放電クロストークの抑制から、１μｍ〜１０μｍの範囲とすることが望ましく、さらに好ましくは１μｍ〜７μｍとすることが望ましい。

さらに、バス電極２２ｂ、２３ｂの位置に対応する隔壁高さＨ３と放電ギャップ５０の位置での隔壁高さＨ２との差△ｈ２は、基本的には盛り上がり部５５の高さ以上であれば良いが、大きくなると放電クロストークが発生するため９μｍ以下が望ましく、さらに好ましくは３μｍ〜５μｍが望ましい。また、△ｈ１と△ｈ２の合計値が１０μｍ以下となるように制御することがさらに望ましい。

なお、本発明の実施の形態１のＰＤＰでは、縦隔壁３４ａと横隔壁３４ｂとの隔壁高さが異なり、縦隔壁３４ａよりも横隔壁３４ｂの高さが小さいいわゆる２層井桁形状の隔壁構造としている。特に微細放電セルの場合に井桁形状の隔壁構造とすることは、輝度向上など、表示画像の品質向上に有用であり、排気やガス封入などの点で２層井桁構造が有用である。

本発明の実施の形態１では、このような２層井桁形状で、上述の縦隔壁３４ａの隔壁高さが制御された隔壁構造を感光性隔壁材料を用いた隔壁形成法を用いて実現している。すなわち、アドレス電極３２と下地誘電体層３３が形成された背面ガラス基板３１上に、隔壁材料と感光性樹脂材料などよりなる第１層目の隔壁形成材料層を所定厚みで塗布して乾燥させ、その後、横隔壁３４ｂの形状パターンに対応させて露光する。さらに、その上に前述と同様組成の第２層目の隔壁形成材料層を所定厚みで塗布して乾燥させ、その後、縦隔壁３４ａの形状パターンに対応させて露光する。このように、露光が２回行われた隔壁形成材料層を現像することによって縦隔壁と横隔壁の高さが異なる井桁構造を形成することができ、焼成によって感光性樹脂材料焼失させ隔壁材料のみの２層井桁構造の隔壁を形成することができる。

すなわち、第１層目の隔壁形成材料層の塗布は横隔壁の高さに対応する隔壁形成材料層であり、その後の第２層目の塗布は、縦隔壁と横隔壁との段差に対応する隔壁形成材料層である。

本発明は、第１層目が部分的に露光された隔壁形成材料層に、第２層目の隔壁形成材料層を塗布して乾燥させると、第１層目の既に露光された横隔壁に対応する領域に第２層目の隔壁形成材料層が隔壁形成材料層中の溶媒の濃度拡散によって集中することを利用している。したがって、塗布乾燥された第２層目の隔壁形成材料層の厚みは、図４に示す隔壁高さに対応して、既に露光された横隔壁３４ｂに対応する交差部５６で厚くなり、その周囲であるバス電極２２ｂ、２３ｂに対応する領域で一番薄くなり、さらに放電ギャップ５０に対応する領域で若干盛り上がる厚みとなる。すなわち、放電ギャップ５０を中心として左右対称の厚みを分布を形成することとなる。

このような、厚み分布を有する第２層目の隔壁形成材料層を縦隔壁３４ａの形状パターンに対応させて露光したあと、現像、焼成をすることによって、図４に示す縦隔壁３４ａの高さ分布を有する井桁形状の隔壁３４を実現することができる。

以上のように、本発明の実施の形態１では、所定の高さ形状を有する縦隔壁を、感光性隔壁材料を用いて多数回塗布と多数回露光をする際の隔壁形成材料層の物理的性質に着目して実現している。したがって、図４に示す、縦隔壁３４ａの隔壁高さの数値を、隔壁形成材料層の材料成分の調整や、露光方法などによって任意に調整することが可能であり、高さ分布を任意に調整することが可能となる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるＰＤＰの背面板６０の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態２では、井桁形状の隔壁を形成する際に、縦隔壁と横隔壁との高さを同一にした隔壁構造の場合について説明する。なお、前面板の構成は実施の形態１と同様であり、隔壁の縦隔壁と横隔壁の高さが同一である以外の構成要素も全て同一であるので詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本発明の実施の形態２におけるＰＤＰの背面板６０は、背面ガラス基板６１上に形成されたアドレス電極６２と、アドレス電極６２を覆って形成された下地誘電体層６３と、下地誘電体層６３上に形成された隔壁６４とにより構成されている。

隔壁６４は、実施の形態１と同様にアドレス電極６２に平行な縦隔壁６４ａと、縦隔壁６４ａに直交する横隔壁６４ｂとにより井桁状に形成されている。また、縦隔壁６４ａと横隔壁６４ｂとは、それぞれの隔壁高さがほぼ同一に形成されている。

さらに、縦隔壁６４ａと横隔壁６４ｂとが交差する交差部６５の頂部に凸部６６が設けられ、さらに、前面板２０の放電ギャップ５０に対応する縦隔壁６４ａ上に凸部６７が設けられている。また、凸部６６は凸部６７に比べて厚みが大きくなるようしている。

本発明の実施の形態２では、これらの凸部６６、６７を縦隔壁６４ａ上に設けることによって、実施の形態１で説明した図４における隔壁高さの分布を実現している。すなわち、前面板２０は交差部６５上に設けた凸部６６とのみ当接し、さらに、放電ギャップ５０での縦隔壁６４ａとの隙間を凸部６７で調整している。したがって、前面板２０のバス電極２２ｂ、２３ｂに対応する位置でも縦隔壁６４ａと所定の隙間を確保することが可能となる。

以上の結果、隔壁の欠損と放電クロストークを抑制した微細放電セル構造のＰＤＰを実現することができる。

なお、図５では、凸部６６、６７を台形状の局部的な形状として形成しているが、特に限定されるものではなく多様な設定が可能である。また、縦隔壁６４ａと横隔壁６４ｂとの高さが同一な隔壁形成方法としては、スクリーン印刷法やサンドブラスト法などが適用でき、それらの方法で形成した縦隔壁６４ａ上に、パターン印刷法やディスペンサー法、さらにはインクジェット法などの任意の方法で所定形状の凸部６６、６７を形成することが可能である。

なお、上記の本発明の実施の形態で説明したように、前面板と背面板とがＰＤＰ全面にわたって全ての交差部で当接していることが望ましいが、大画面のＰＤＰなどのように量産時のばらつきがある場合には、全ての交差部で当接する必要はない。この場合でも十分な効果を発揮する。また、隔壁中に存在するフィラーなどによる局所突起や、前面板の表面の突起ばらつきなどがあって交差部以外で当接する箇所があったとしても、全体が主に交差部で当接していれば、それらの箇所での隔壁欠損を抑制する効果が得られる。

なお、本発明の実施の形態では、隔壁高さの分布を制御することによって隔壁の欠損と放電クロストークの抑制とを実現しているが、前面板の誘電体層厚みの分布を積極的に制御して本発明と同様の効果を得ることも可能である。

以上のように本発明のＰＤＰによれば、放電領域での隔壁の欠損と放電クロストークを抑制して高品質の表示画像を実現するＰＤＰを提供することができ、大画面、高精細表示の画像表示装置などに有用である。

本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１におけるＰＤＰを前面板の前面ガラス基板側からみた平面図 本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの前面板の表示電極に垂直な方向の断面図 本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの縦隔壁の高さ形状と前面板の保護層の表面形状との関係について説明する図 本発明の実施の形態２におけるＰＤＰの背面板の構成を示す斜視図

符号の説明

２０ 前面板
２１ 前面ガラス基板
２２ 走査電極
２２ａ，２３ａ 透明電極
２２ｂ，２３ｂ バス電極
２３ 維持電極
２４ 表示電極
２５ 遮光層
２６ 誘電体層
２７ 保護層
３０，６０ 背面板
３１，６１ 背面ガラス基板
３２，６２ アドレス電極
３３，６３ 下地誘電体層
３４，６４ 隔壁
３４ａ，６４ａ 縦隔壁
３４ｂ，６４ｂ 横隔壁
３５ 蛍光体層
４０ 放電空間
５０ 放電ギャップ
５１ 放電セル
５２ 非放電領域
５５ 盛り上がり部
５６，６５ 交差部
６６，６７ 凸部

Claims (5)

1. ガラス基板上に放電ギャップを設けて維持電極と走査電極からなる表示電極を形成しかつ前記表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともに前記誘電体層上に保護層を形成した前面板と、前記前面板に放電空間を形成して対向配置されかつ基板上に前記表示電極と直交する方向に配置して放電セルを構成するアドレス電極と前記放電セルを区画するように配置される隔壁と前記放電セルに配置される蛍光体層とを形成した背面板とを備え、前記隔壁は、前記アドレス電極と平行に配置した縦隔壁と、前記縦隔壁に交差するように配置した横隔壁とにより構成し、かつ前記維持電極と前記走査電極は、それぞれ透明電極とバス電極とを備えるとともに、前記バス電極が前記放電ギャップの位置から前記縦隔壁と横隔壁との交差部までの位置の間にくるように構成し、前記縦隔壁において、前記横隔壁との交差部における高さをＨ１、前記表示電極の放電ギャップの位置における高さをＨ２、前記放電ギャップの位置から前記縦隔壁と横隔壁との交差部までの間の前記バス電極に対応する所定の位置における高さをＨ３としたとき、前記縦隔壁をＨ１＞Ｈ２＞Ｈ３を満足する形状としたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記横隔壁が前記放電空間の非放電領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 前記前面板において、前記横隔壁に対応する位置に遮光層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記横隔壁の隔壁高さが前記縦隔壁の隔壁高さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記横隔壁との交差部における隔壁高さＨ１と前記表示電極の放電ギャップの位置における隔壁高さＨ２との差△ｈ１が、１μｍ≦△ｈ１＜１０μｍであり、前記表示電極の放電ギャップの位置における隔壁高さＨ２と前記放電ギャップの位置から前記縦隔壁と横隔壁との交差部までの位置の間の前記バス電極に対応する所定の位置における隔壁高さＨ３との差△ｈ２が、３μｍ≦△ｈ２＜９μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。

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