JP4372807B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
第1基板上に第1電極と第1誘電体層と保護層とが設けられた前面板、および
第2基板上に第2電極と第2誘電体層と蛍光体層とが設けられた背面板
を有して成り、
前面板では第1基板上に第1電極が設けられ、第1電極を覆うように第1基板上に第1誘電体層が設けられ、第1誘電体層上に保護層が設けられており、また、背面板では第2基板上に第2電極が設けられ、第2電極を覆うように第2基板上に第2誘電体層が設けられ、第2誘電体層上に蛍光体層が設けられており、
保護層と蛍光体層とが向き合うように前面板と背面板とが配置され、前面板と背面板との間に放電空間が設けられているプラズマディスプレイパネルであって、
少なくとも第1誘電体層の炭素濃度(または炭素成分濃度)が約1.0×103ppm以上かつ約1.0×105ppm以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネルを提供する。特に好ましくは、第1誘電体層の炭素濃度の炭素は、第1誘電体層中のシロキサン骨格に結合しているアルキル基またはアルキレン基に起因している。
(1)有機溶剤およびガラス成分(シロキサン骨格にアルキル基またはアルキレン基が結合しているガラス成分)を含んで成る誘電体原料を、電極が形成された基板上に供給する工程、ならびに
(2)供された誘電体原料を熱処理に付す工程
を含んで成り、
熱処理によって得られる誘電体層の炭素濃度が1.0×103ppm以上かつ1.0×105ppm以下となることを特徴とする製造方法である。特に、前面板の誘電体層の製造についていえば、次のような製造方法が提供されることになる:
第1基板上に第1電極と第1誘電体層と保護層とが設けられた前面板および第2基板上に第2電極と第2誘電体層と蛍光体層とが設けられた背面板を有して成るプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、第1誘電体層の形成に際して、
(1)有機溶剤およびガラス成分を含んで成る誘電体原料であって、前記ガラス成分のシロキサン骨格にはアルキル基またはアルキレン基が結合している前記誘電体原料を、電極が形成された基板上に供給する工程、ならびに
(2)前記誘電体原料を熱処理に付す工程
を含んで成り、
前記熱処理によって得られる第1誘電体層の炭素濃度が10 3 ppm以上かつ10 5 ppm以下となり、前記炭素が第1誘電体層中のシロキサン骨格に結合しているアルキル基またはアルキレン基に起因していることを特徴とする製造方法。
まず、本発明のプラズマディスプレイパネル(以下、「PDP」とも称す)について説明する。
第1基板11上に第1電極12と第1誘電体層13と保護層14とが設けられた前面板10、および
第2基板21上に第2電極22と第2誘電体層23と蛍光体層(26R,26G,26B)とが設けられた背面板20
を有して成る。
前面板10では第1基板11上に第1電極12が設けられ、第1電極12を覆うように第1基板11上に第1誘電体層13が設けられ、また、第1誘電体層13上に保護層14が設けられている。背面板20では第2基板21上に第2電極22が設けられ、第2電極22を覆うように第2基板21上に第2誘電体層23が設けられ、第2誘電体層23上に蛍光体層(26R,26G,26B)が設けられている。前面板10と背面板20とは、保護層14と蛍光体層(26R,26G,26B)とが向き合うように配置されている。前面板10と背面板11との間に放電空間30(または放電セル31)が形成されている。
図3に、後述する実施例で得られた「誘電体層厚さの炭素濃度依存性を表したグラフ」を示す。かかるグラフでは、誘電体層の炭素濃度(ppm)と誘電体層の限界膜厚(μm)との相関関係が示されている。ここでいう「限界膜厚」とは、誘電体層に剥れ又はクラックなどの物理的欠陥が生じる境目となる誘電体層厚さを実質的に意味している。「剥れ」とは、誘電体層が基板や電極などのPDP要素から剥がれてしまう現象・態様を指している。例えばグラフ中に示すa点を例にとって説明すると、誘電体層がa点の炭素濃度(約1.0×105ppm)を有する場合、約2μmの厚さを境目として、誘電体層厚さがそれよりも大きくなると、剥れ又はクラックなどの物理的欠陥が生じやすくなる一方、誘電体層の厚さがそれよりも小さくなると、かかる物理的欠陥が生じにくくなることを意味している。これにより、誘電体層中に含まれる炭素量が多くなるにつれて限界膜厚が増加する図3のグラフをより理解できるであろう。
図8に、後述する実施例で得られた「誘電体層の耐熱温度の炭素濃度依存性を表したグラフ」を示す。かかるグラフでは、誘電体層の炭素濃度(ppm)と誘電体層の限界耐熱温度(℃)との相関関係が示されている。ここでいう「限界耐熱温度」とは、誘電体層に剥れ又はクラックなどの物理的欠陥が生じる境目となる誘電体層の耐熱温度(℃)を実質的に意味している。例えばグラフ中に示すb点を例にとって説明すると、誘電体層がb点の炭素濃度(約1.0×103ppm)を有する場合、約540℃を境目として、誘電体層の温度がそれよりも大きくなると、剥れ又はクラックなどの物理的欠陥が生じやすくなる一方、誘電体層の温度がそれよりも小さくなると、物理的欠陥が生じにくくなることを意味している。このようなことから、誘電体層中に含まれる炭素量が多くなるにつれて限界耐熱温度が低下する図8のグラフをより理解できるであろう。
図9に、後述する実施例で得られた「黄変現象の炭素濃度依存性を表したグラフ」を示す。かかるグラフでは、誘電体層の炭素濃度(ppm)と誘電体層に生じる黄変現象との相関関係が示されている。ここでいう「黄変」とは、誘電体層(または誘電体層の原料となるペースト材料)と電極(特に銀電極)との反応に起因して誘電体層が黄色に変色する現象を意味している。縦軸の「b値」は、誘電体層が黄色に変色する度合いを表す指標として一般的に知られている色度計の測定値であり、プラス側にその絶対値が大きくなるほど黄色の度合いが大きいことを示している。
かかる場合、アルキル基の炭素数は1〜6であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基またはヘキシル基などのアルキル基を挙げることができる。これらアルキル基は単独または2種以上含まれている場合もあり得る。尚、ガラス成分のシロキサン骨格に結合する官能基は、炭素原子を含有している基であれば特にアルキル基に限定されるものでなく、例えば、アルキレン基(メチレン基、エチレン基、プロピレン基またはブチレン基など)も考えられる。
(1)有機溶剤およびガラス成分を含んで成る誘電体原料であって、前記ガラス成分のシロキサン骨格にアルキル基またはアルキレン基が結合している誘電体原料を、電極が形成された基板上に供給する工程、ならびに
(2)誘電体原料を熱処理に付す工程
を含んで成る。この製造方法は、特に以下に示すようにアルキル基がシロキサン骨格に結合しているガラス成分を含んで成る誘電体原料を用いる点で特徴を有している。かかる特徴に起因して、熱処理で得られる誘電体層の炭素濃度が1.0×103ppm以上かつ1.0×105ppm以下となる。
尚、前面板の誘電体層の製造について特化していえば、本発明の製造方法は、第1基板上に第1電極と第1誘電体層と保護層とが設けられた前面板および第2基板上に第2電極と第2誘電体層と蛍光体層とが設けられた背面板を有して成るプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、第1誘電体層の形成に際して、
(1)有機溶剤およびガラス成分を含んで成る誘電体原料であって、ガラス成分のシロキサン骨格にはアルキル基またはアルキレン基が結合している誘電体原料を、電極が形成された基板上に供給する工程、ならびに
(2)誘電体原料を熱処理に付す工程
を含んで成り、
工程(2)の熱処理によって得られる第1誘電体層の炭素濃度が10 3 ppm以上かつ10 5 ppm以下となり、その炭素濃度の炭素が第1誘電体層中のシロキサン骨格に結合しているアルキル基またはアルキレン基に起因していることを特徴とする製造方法である。
「誘電体層の炭素濃度(ppm)」と「誘電体層の限外膜厚(μm)」との相関関係を得るべく試験を行った。試験に際しては、ガラス基板(日本電気硝子製、L×W×H:12.5cm×12.5cm×1.8cm)上に誘電体原料ペーストを薄膜状に供した。次いで、薄膜状の誘電体原料を150℃で10分間の乾燥に付した後、500℃で1時間の焼成に付すことによって、薄膜状の原料ペーストから誘電体層を作製した。このような試験を、以下の4種類の原料ペーストに基づいてそれぞれ薄膜厚さ(即ち「膜厚」)を変化させながら実施し、剥れやクラックの存在しない正常な誘電体層が得られる厚さ(即ち、誘電体層の「限界膜厚」)を確認した。その際、誘電体層に含まれるカーボン濃度(C濃度)についても定量化することによって、限界膜厚と炭素濃度との相関関係を得た。
TEOS試料・・・一般的に金属アルコキシドを含むゾルとして用いられるテトラエトキシシラン(TEOS)単体、即ち、TEOSを100重量%の割合で含んだ原料ペースト
A試料 * ・・・シリカおよびポリアルキルシロキサンから成る固形分成分と、イソプロピルアルコール、メタノールおよびイソブチルアルコールから成る有機溶媒成分とから構成されるペースト原料
B試料 * ・・・シリカおよびポリアルキルシロキサンから成る固形分成分と、イソプロピルアルコール、メタノールおよびイソブチルアルコールから成る有機溶媒成分とから構成されるペースト原料
C試料 * ・・・シリカおよびポリアルキルシロキサンから成る固形分成分と、イソプロピルアルコール、メタノールおよびイソブチルアルコールから成る有機溶媒成分とから構成されるペースト原料
* A試料、B試料およびC試料の固形分濃度(重量%)の比率は、以下の通りである:
A試料固形分濃度:B試料固形分濃度:C試料固形分濃度=20:50:60
「誘電体層の炭素濃度(ppm)」と「誘電体層の耐熱温度(℃)」との相関関係を得るべく試験を行った。試験に際しては、ガラス基板上に誘電体原料ペーストを薄膜状に供した。次いで、薄膜状の原料ペーストを乾燥に付した後、焼成に付すことによって、薄膜状の誘電体原料ペーストから誘電体層を作製した。このような試験を、上述した原料ペーストに対してそれぞれ焼成温度を変化させながら実施し、剥れやクラックの存在しない正常な誘電体層が得られる温度(即ち、誘電体層の「限界耐熱温度」)を確認した。また、その際、誘電体層に含まれるカーボン濃度(C濃度)についても定量化することによって、耐熱温度と炭素濃度との相関関係を得た。尚、誘電体層の炭素濃度は、《誘電体層厚さの炭素濃度依存性の確認試験》と同様に二次イオン質量分析法(SIMS)によって求めた。
「誘電体層の炭素濃度(ppm)」と「誘電体層に生じる黄変現象」との相関関係を得るべく試験を行った。試験に際しては、複数のソーダライムガラス基板を用意し、それぞれの基板上に表示電極および誘電体層を焼成法で順に形成した(誘電体原料ペーストとしては上述のTEOS試料およびA試料を用いた)。また、基板上に表示電極を形成した後、図12に示す装置60を用いてスパッタ法でSiO2膜を成膜する試験も行った(図9のグラフでいうD試料の場合であるが、SiO2膜は誘電体層(主成分:酸化珪素)と同一視できることに留意されたい)。成膜に際しては、真空チャンバー61のガス導入口63より種々のガスを導入し、62の基板に対して、64の成膜ターゲットを成膜した。その際、四重極質量分析計(Qmass)65を取り付け、チャンバー61内のガス分圧を観察出来るようにした。成膜条件は、パワー1kW、スパッタ圧力:1.0Pa、ガス流量(Ar/O2=100/10sccm)、基板温度:250〜350℃、膜の厚さは1μmとした。
11 第1基板
12 第1電極
13 第1誘電体層
13a 下層(第1誘電体層の下層)
13b 上層(第1誘電体層の上層)
14 保護層
20 背面板
21 第2基板
22 第2電極
23 第2誘電体層
23a 下層(第2誘電体層の下層)
23b 上層(第2誘電体層の上層)
25 隔壁
26R 赤色の蛍光体層
26G 緑色の蛍光体層
26B 青色の蛍光体層
30 放電空間
31 放電セル
40 PDP
12a 透明電極
12b 黒層(バス電極)
12c 白層(バス電極)
124 現像後の黒層
125 現像時に黒層が削られている領域
126 相殺される白層−黒層間の力
127 ガラス基板向きの合力
128 白層内部に向かって収縮する力
129 白層表面部を白層巾方向中央部へ引っ張る力
50 浸漬コーティング装置
51 昇降ユニット
52 ガラス基板
53 タンク
60 成膜装置
61 真空チャンバー
62 基板
63 ガス導入口
64 成膜ターゲット
65 四重極質量分析計
71 タンク
72 ポンプ
73 ノズル
74 基板
Claims (7)
- 第1基板上に第1電極と第1誘電体層と保護層とが設けられた前面板、および
第2基板上に第2電極と第2誘電体層と蛍光体層とが設けられた背面板
を有して成り、
前記前面板では第1基板上に第1電極が設けられ、第1電極を覆うように第1基板上に第1誘電体層が設けられ、第1誘電体層上に前記保護層が設けられており、また、前記背面板では第2基板上に第2電極が設けられ、第2電極を覆うように第2基板上に第2誘電体層が設けられ、第2誘電体層上に前記蛍光体層が設けられており、
前記保護層と前記蛍光体層とが向き合うように前記前面板と前記背面板とが配置され、前記前面板と前記背面板との間に放電空間が設けられているプラズマディスプレイパネルであって、
少なくとも第1誘電体層の炭素濃度が103ppm以上かつ105ppm以下であって、前記炭素が第1誘電体層中のシロキサン骨格に結合しているアルキル基またはアルキレン基に起因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。 - 第1誘電体層が下層と上層とから成る2層構造であって、前記下層が第1電極と接し、前記上層が前記保護層と接しており、
前記下層の炭素濃度が103ppm以上かつ104ppm以下であり、前記上層の炭素濃度が103ppm以上かつ105ppm以下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。 - 第1誘電体層と第1電極との間に、炭素濃度が10 4 ppm以下の誘電体層を更に有して成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。
- 第1基板上に第1電極と第1誘電体層と保護層とが設けられた前面板および第2基板上に第2電極と第2誘電体層と蛍光体層とが設けられた背面板を有して成るプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、第1誘電体層の形成に際して、
(1)有機溶剤およびガラス成分を含んで成る誘電体原料であって、前記ガラス成分のシロキサン骨格にはアルキル基またはアルキレン基が結合している前記誘電体原料を、電極が形成された基板上に供給する工程、ならびに
(2)前記誘電体原料を熱処理に付す工程
を含んで成り、
前記熱処理によって得られる第1誘電体層の炭素濃度が10 3 ppm以上かつ10 5 ppm以下となり、前記炭素が第1誘電体層中のシロキサン骨格に結合しているアルキル基またはアルキレン基に起因していることを特徴とする製造方法。 - 前記ガラス成分において、前記シロキサン骨格のSi原子に対する前記アルキル基のモル比が1〜3であることを特徴とする、請求項4に記載の製造方法。
- 前記アルキル基の炭素数が1〜6であることを特徴とする、請求項4または5に記載の製造方法。
- 前記誘電体原料が、バインダ樹脂を更に含んで成ることを特徴とする、請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。
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