JP5035210B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置であるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）に関するものである。

このＰＤＰには、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、ＰＤＰの主流は、３電極構造の面放電型のものである。

この面放電型ＰＤＰの構造は、少なくとも前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電により発光する赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を設けて複数の放電セルを構成したもので、放電により発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行っている。

このようなＰＤＰは、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であるため表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイの中で最近特に注目を集めており、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置として各種の用途に使用されている。

この問題に対し、隔壁を２層構成とし、隔壁の上に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とする黒色ポーラス層を緩衝材として形成し、隔壁の欠損を抑制する方法などが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１５８３４５号公報

ところで、ＰＤＰにおいては、近年、フルハイビジョン化や更に高精細なスーパーハイビジョン化が進んでいる。プラズマディスプレイの高精細化に伴い、ＰＤＰ内に配置される、画面の画素を形成するセルの数が増大する。そのため、ＰＤＰへの衝撃や振動によって隔壁の一部がチッピング（欠け）発生によって、隔壁に配置された蛍光体粉末が飛散し、放電電極上に付着する。結果、蛍光体が付着したセルの放電開始電圧が上昇し設定電圧で放電が開始されず、ちらつきや不灯などの表示不良を引き起こし、画質を低下させる可能性が増加してしまうという課題があった。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、背面板隔壁の最表面箇所付近の空隙率を均一に配置することで、衝撃などで発生する隔壁の欠けを抑制し、蛍光体の飛散量を軽減することができ、ちらつきや不灯といった表示不良を軽減する目的とする。

この課題を解決するために本発明のＰＤＰは、少なくとも一方の基板に隔壁と蛍光体を形成し、他方の基板と放電空間を形成するように対向配置し、隔壁の頂部から７μｍまでの部分の空隙率と、隔壁の頂部から７μｍより大きく１６μｍまでの部分の空隙率との差が４％以下であり、隔壁の頂部から１６μｍまでの部分の空隙率が２０％〜３４％であることを特徴とする。

また、ここで前記隔壁は少なくともフィラーを含んだ無機物質を有し、前記無機物質中の前記フィラーの重量比率が３５％〜４５％であって、前記フィラーの中心粒径が３．０μｍ〜７．０μｍであることが望ましい。

本発明によれば、衝撃や振動によるちらつきや不灯の発生を軽減させた高画質、高精細なＰＤＰを得ることができる。

以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰについて、図１〜図４を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。

まず、ＰＤＰの構造について図１を用いて説明する。図１に示すように、ＰＤＰは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板１上には表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上には保護層６が形成されている。

また、背面基板２上には誘電体層７で覆われた複数のデータ電極８が設けられ、その誘電体層７上には井桁状の隔壁９が設けられている。また、誘電体層７の表面および隔壁９の側面に蛍光体層１０が設けられている。そして、走査電極３および維持電極４とデータ電極８とが交差するように前面基板１と背面基板２とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、ＰＤＰの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

上記、ＰＤＰの作製方法についての一例を以下に述べる。まず前面基板１上に電極形成用の感光性ペーストをスクリーン印刷法等により形成する。その後、露光・現像を行うことで表示電極のパターン形成を行う。表示電極のパターン形成の後、それを覆うように誘電体層５をスクリーン印刷法あるいはコート塗布を用いて形成、焼成を行う。さらにその上に蒸着法等によってＭｇＯなどの保護層６を形成する。

背面基板２上にデータ電極８用の感光性ペーストをスクリーン印刷法により形成し、その後露光、現像によりデータ電極８のパターン形成をする。そしてデータ電極８上に誘電体層７をスクリーン印刷法やコート塗布法によって形成し、その上に井桁状あるいはストライプ状の隔壁９を形成するために感光性のペーストを数回に分けてコート塗布法によって形成し、露光を行う。この際に、ペーストの塗布回数と露光パターンによって少なくとも２段以上の段差を持った構造を形成することができる。現像によるパターン形成後、焼成を行う。焼成後に隔壁９内部にＲＧＢの蛍光体層１０をディスペンサー法などで配置し、高温雰囲気下で乾燥を行う。

上記方法で作製された前面基板１および背面基板２をそれぞれの膜面が向き合うように配置し、封着を実施する。この際に背面基板周辺に配置されたフリットガラス等により封止する。

その後、背面基板２側に配置された排気孔より基板を加熱しながら排気を行い、ある一定の真空度に到達後、ＰＤＰ内部にキセノンやネオンなどの希ガスを封入する。ガス封入後に排気管を封止し、ＰＤＰを完成させる。

次に、本実施の形態によるＰＤＰの特徴部分である隔壁９について詳細に説明する。発明者等は様々な検討の結果、隔壁の空隙率と蛍光体起因の不灯などの表示不良発生に相関関係があることを見出した。

図２は本発明の実施の形態における背面板の一部の断面図である。同図では隔壁９を一対のみ示している。ここで、隔壁９の頂部から７μｍまでの部分を隔壁最上層９ａとし、隔壁９の頂部から７μｍより大きく１６μｍまでの部分を隔壁中間層９ｂとし、隔壁９の頂部から１６μｍまでの部分を隔壁上層９ｃとする（すなわち、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとを併せた領域が隔壁上層９ｃとなる）。なお、頂部からの数値は、隔壁９の誘電体層７からの高さの平均値を基準とし、数値は±１μｍの誤差は生じる。

そして、隔壁９の空隙率と表示発生不良との相関については、特に隔壁上層９ｃの空隙率が大きく影響しており、特に、隔壁最上層９ａの空隙率と、空隙率が急激に変化する領域である隔壁中間層９ｂとの空隙率とがほぼ均一であることが望ましい。

ここで、図３は隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が２．３％である場合において、隔壁上層９ｃの空隙率と、表示不良（不灯）発生頻度との関係を示した図である。そして、図４は隔壁上層９ｃの空隙率が２０％である場合において、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差に対する、不灯発生頻度の関係を示した図である。

なお、本検討は各条件のＰＤＰを１０枚作製し、画像表示領域内に発生した総不灯セル数を計測した。そして、同図の不灯発生頻度は隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が４．０％であって、隔壁上層９ｃの空隙率が２０％として条件での不灯発生数を１として相対的に示している。

ここでの空隙率とは以下の空隙率測定方法によって測定された値を示す。まず測定対象となる試料を作成する。本実施の形態では、上記の隔壁９などを配した背面基板２の一部を切り出し、エポキシ樹脂などで埋込を行う。その後、背面基板２の断面構造が観察できるように、研磨処理などによって、断面出しを行う。

そして、ＳＥＭなどの顕微鏡観察装置を用いて断面の観察を行い、樹脂部分と蛍光体部分にコントラストをつけた状態で画像撮影を行う。その画像から、画像処理ソフトにより、隔壁９が配置されている部分の隔壁組成が存在する箇所と、上記のエポキシ樹脂などが存在する部分との面積比率を算出する。これによって得られる隙間部分（樹脂埋めされている部分）の面積率を空隙率とする。算出には、例えば任意の領域を定め、その領域内での存在比で判断する。

図３に示したように、不灯発生頻度は隔壁上層９ｃの空隙率に依存して変化する。そして、不灯発生頻度を低く抑える条件としては、隔壁上層９ｃの空隙率が２０％〜３４％の範囲であった。この現象については次のように考察する。

今回検討した表示不良の一つである不灯の発生原因としては、放電空間内への異物混入や蛍光体形成不良等、様々な原因が挙げられる。それら原因の１つに、ＰＤＰへの外部からの衝撃や振動等により、前面板と背面板の接触部分である隔壁頂部に欠けが発生し、その欠けた隔壁の一部が、表示電極に接し、結果として不灯となる状態があることが明らかになった。

そして、このような隔壁の欠けによって発生する不灯は、隔壁の欠けの形状が大きくなるに従い不灯となる確率が増大する。逆に、隔壁の欠けの形状が小さい場合、欠けが発生したとしても、欠けた形状を小さくすることができれば、不灯発生数を抑制することが可能である。

ところで、欠けの形状が大きく発生する状況とは、隔壁の成分が密に形成されているため、発生したクラックが長くなり、欠けた隔壁の形状が大きくなると考えられる。そこで、隔壁内に存在する空隙の量を多くすることで、クラックの進行をその空隙で止め、欠けの形状を小さくし、不灯による不良発生を抑制することができる。

特に、隔壁上層９ｃの空隙率が２０％以下となると、発生したクラックが空隙で止まることなく、隔壁の欠けの形状が大きくなり、不灯が増加する。一方３４％以上になると隔壁９の強度が低下してしまうため、隔壁９の崩壊が発生し、同様に不灯が増加する。そのため最適な空隙率は２０％〜３４％となる。

そして図４に示したように、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が小さくなるに伴い不灯発生頻度は低くなる。これについては以下のように考察する。

従来技術においては、隔壁の頂部表層付近とその内部の空隙率が異なっている。この空隙率の違いは、隔壁形成時に行う焼成工程によって生じる。焼成工程では、隔壁内部よりも隔壁表層部から焼成過程が進行する。つまり隔壁表層部と内部とで温度差が生じ、表層部のガラス成分の軟化が進み密になる。一方隔壁内部では、表層付近よりも空隙率が大きくなる。

このため、隔壁上層としては同一の空隙率であっても、隔壁最上層と中間層との空隙率の差が存在し、隔壁最上層の空隙率が低く密になった状態が生じることになる。そして先に述べたように隔壁最上層部は前面板と接触するため、空隙率が低過ぎた場合は、クラックが進行しやすくなり、隔壁の欠けが発生し、不灯不良となると考えられる。

これに対し、従来技術にて隔壁全体の空隙率を一定にするためには、焼成に用いる時間を極端に長くするか、あるいは焼成炉の長さを延長することが必要である。しかしながらこれは生産効率の低下や設備投資の増加につながる。

そこで、本発明の実施の形態では、隔壁９の前駆体となる無機物の組成、フィラー粒径を最適化することによって、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差を少なくとも４％以下となるように制御している。

隔壁形成に用いるペーストの構成材料は、フリットガラスやフィラーなどの無機物質、ポリマー、モノマー、感光性材料などの有機物質である。本発明の実施の形態では、この無機物質であるフリットガラスとフィラーの比率、そしてフィラーの中心粒径を変更することによって、隔壁の空隙率の制御を実現する。

ここで、フィラーとは、酸化亜鉛、酸化ビスマス、酸化珪素等のガラス成分や、酸化アルミニウム、酸化チタン等の成分からなり、隔壁９形成後も溶融せず、骨材として作用するものを指す。

具体的には、フリットガラスとフィラーとの重量による配合比率を、従来技術においてフィラーが２０％程度であったのに対して、フィラーを３５％〜４５％、フリットガラスを５５％〜６５％とする。

そして、フィラーの中心粒径は、従来技術においてＤ５０で、２．０μｍ〜５．０μｍであるのに対して、本発明の実施の形態では３．０μｍ〜７．０μｍとする。なお中心粒径を変更する手法としては、公知の乾式分級法等によって行うことが可能である。

上記の無機材料を成分の一部としたペーストを用い、スクリーン印刷法またはコート法等により隔壁層を形成する。その後、フォトリソグラフィー法等により隔壁９の前駆体を形成し、５７０〜６１０度程度の焼成温度で焼結を行い、隔壁９を形成する。これによって、本発明の実施の形態における隔壁上層９ｃの空隙率が２０％〜３４％であって、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が４％以下となる隔壁９を実現することができる。

このようにフィラーの中心粒径を変えることによって、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が小さくなる理由については不明であるが、次のような現象が影響していると推察する。隔壁形成時において空隙は、焼成過程でも溶融しないフィラーの周辺に発生する。しかしフィラーサイズが１μｍ以下となると、軟化したフリットガラスにフィラーが飲み込まれてしまい、これもまた空隙を減らす原因となる。これに対し本発明の実施の形態のように、フィラーの中心粒径を３．０μｍ〜７．０μｍ程度にしているため、フィラー周辺の空隙の発生が均一に進行し、隔壁最上層９ａと隔壁中間層９ｂとの空隙率の差が小さくなると推察する。

以上のように本発明においては、隔壁上層の空隙率を制御することによって、衝撃や振動によるちらつきや不灯を抑制し、高画質で高精細なＰＤＰを提供することができる。

なお、本発明の実施の形態で説明に用いたモデルは、隔壁の空隙率が隔壁上部、下部にて空隙率を変化させている隔壁である。ただし、この効果は空隙率が、前記範囲であれば効果を発揮し、説明で用いるモデルに限定するものではない。

以上のように本発明は、衝撃や振動によるちらつきや不灯の発生を軽減させた高画質、高精細なＰＤＰを提供する上で有用な発明である。

本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの要部を示す斜視図 同パネルの背面板の一部を示す断面図 隔壁の空隙率に対する不灯発生頻度の変化を示す説明図 隔壁の空隙率に対する不灯発生頻度の変化を示す説明図

符号の説明

２ 背面基板
７ 誘電体層
８ データ電極
９ 隔壁
９ａ 隔壁最上層
９ｂ 隔壁中間層
９ｃ 隔壁上層
１０ 蛍光体層

Claims (2)

1. 少なくとも一方の基板に隔壁と蛍光体を形成し、他方の基板と放電空間を形成するように対向配置し、前記隔壁の頂部から７μｍまでの部分の空隙率と、前記隔壁の頂部から７μｍより大きく１６μｍまでの部分の空隙率との差が４％以下であり、
   前記隔壁の頂部から１６μｍまでの部分の空隙率が２０％〜３４％である、プラズマディスプレイパネル。
2. 前記隔壁は少なくともフィラーを含んだ無機物質を有し、前記無機物質中の前記フィラーの重量比率が３５％〜４５％であって、前記フィラーの中心粒径が３．０μｍ〜７．０μｍである、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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