JPWO2007023564A1 - プラズマディスプレイパネルとその製造方法 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルとその製造方法 Download PDF

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Abstract

第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1および第2基板の間に形成される複数の放電空間を区切る隔壁と、第1および第2基板の周縁部の内側に挟持され第1および第2の基板を封止するシールフリットを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法において、第1および第2基板の一方にシールフリット(22)を、第2基板に隔壁(15、19)を形成し、第1基板と隔壁の頂上との間にシールフリットと同じ材料からなるスペーサ(20)を介在させて第1基板と第2基板とを組合せ、第1および第2基板の周縁部を外側から加圧部材(21)で加圧し、両基板間を排気しながら両基板をシールフリットの軟化点以上に加熱し、排気終了後にパネル間に放電ガスを導入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。

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルとその製造方法に関し、とくに、パーソナルコンピュータやワークステーション等のディスプレイ装置,平面型のテレビジョン,広告や情報等の表示用のディスプレイ等に使用するプラズマディスプレイパネル(以下PDPという)に関する。
現在、一般的に商品化されているPDPはAC型の面放電型である。面放電型とは、主放電である表示放電において、陰極及び陽極となる第1及び第2の表示電極を共に、前面側、または、背面側の基板上に平行に平面的に配列するものである。面放電型では、カラー表示のための蛍光体層を表示電極対からパネル厚さ方向に遠ざけて配置することができ、それによって放電時のイオン衝撃による蛍光体層の劣化を低減することができる。従って、面放電型は、第1及び第2の表示電極を前面基板と背面基板とに対向させて配置する対向放電型と比べて、長寿命である。
面放電型の電極マトリクス構造は、一般的に一対の表示電極とそれらに交差するようにセル選択のためのアドレス電極とを配列した、いわゆる“3電極構造”であり、その基本形態は画面の各行に一対の表示電極を配置するものである。各行における表示電極対の配列間隔(面放電ギャップ長)は、数十μm〜百数十μm程度であり、200〜250ボルト程度の電圧で放電が生じる。これに対して、隣接する2対の表示電極間の間隔(逆スリット)は、そこでの面放電を防止するため、面放電ギャップ長よりも充分に大きい値に設定される。この場合、逆スリット側は非発光領域となるため、この領域が大きいほど画面の利用度が低下する。
3電極構造のもう一つの形態として、表示電極を等間隔に配列し、すべての隣接する電極どうしを電極対として面放電を生じさせる構造がある。この構造では、スリットと逆スリットの幅が同じであるため、スリット側よりも逆スリット側の広い構造のものと同様な駆動方法では駆動が困難である。そのため、1フィールド毎に奇数ラインと偶数ラインを交互に放電させるインタレース形式によって、1ラインの放電でも発光は逆スリットまで達する表示を行う。この方法によれば、従来発光しない逆スリット側も発光領域となるため発光の利用率を高めることができ、高輝度・高効率なPDPを実現することができる。しかし、もともと表示内容を設定するアドレッシングのための駆動シーケンスが複雑であり、また、逆スリットが存在せず、表示電極が縦方向(列方向)に隣接するので、列方向に隣接する表示セルでの放電の干渉(クロストーク)が発生しやすい。
上記3電極構造で、画面の利用率を高め、更には、縦方向に隣接する表示セルでの放電干渉を防ぐ方法として、第2の基板(背面基板)上に行方向(横方向)に平行に隔壁を設け、その隔壁が、バス電極、つまり第1の基板(前面基板)の表示電極部上に等間隔に設けられ行方向の全長に渡って連続する細長い給電導電膜と重なるようにした構造のものがある。この構造は、単位発光領域(1セル)が隔壁で四方を囲まれた閉じられた箱状の空間(BOXセル構造)になっている。この構造の場合、1セルあたりの発光に関与する蛍光体面積が増大し、発光効率が約1.2倍程度増加する。この理由は、横方向の隔壁とバス電極とが重なるセル構造は、バス電極による発光領域上での遮光が無く、効率良く蛍光体発光を利用することができるからである。但し、これは横方向隔壁の幅が、バス電極幅よりも大きく、且つ、バス電極と横隔壁との位置合わせ(前面基板と背面基板との位置合わせ)がかなり精度良く行われることが必要である。実際の構造では、この位置合わせのズレを考慮して、横方向隔壁幅はバス電極幅よりも数十μm大きくなっている。また、横方向隔壁により、縦方向(列方向)への電荷の転送は物理的に遮断され、縦方向への放電干渉を防止することができる。
ところで、PDPにおいては、製造時のパネルの封止排気工程での排気効率が、パネルの電気的な特性に大きく影響を及ぼす。つまり、排気時にパネル内部の不純物除去が充分でないと、蛍光体劣化による輝度の低下や放電電圧の変動、または、その放電電圧の変動に絡んだパネル面内の発光ムラ等を引き起こしやすくなる。特に、パネル中央部になるほど排気のコンダクタンスが小さくなり、不純物の排気が困難になるため、PDPは、パネルの大型化や高精細化に伴い、更に不純物の排気の不充分な状態に向かうと考えられる。加えて、高い発光効率を実現できるBOXセル構造を有するPDPの場合、単純なストライプ状の隔壁構造を有するPDPよりも排気コンダクタンスは当然小さく、通常では大きく排気径路を確保することが困難である。よって、排気コンダクタンスを大きくし、排気効率を上げることが、高品位で高品質なPDPを実現させるためには必要不可欠である。
これに対して、背面基板に形成された横隔壁上にスペーサを設置して、前面基板と背面基板との空間を広げ、排気時の排気パスを充分に確保するという方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この場合、隔壁と前面基板との間にシールフリットの封着温度よりも軟化温度が高い材料からなるスペーサを設ける。そしてパネルをシールフリットの軟化点以上で、かつ、スペーサの軟化点以下の温度で加熱してシールフリットを軟化させて排気を行い、排気が完了した後にスペーサの軟化点以上の温度で加熱することによって、スペーサを溶融させて前面基板と隔壁との隙間を塞ぐようにしている。
特開2002−260537号公報
しかしながら、このような従来の方法を用いると、シールフリットより高い軟化点を有するスペーサ用としての新しい材料が別途必要となる上、場合によっては排気や温度プロファイルの変更も必要になるという問題がある。
この発明は、第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1および第2基板の間に形成される複数の放電空間を区切る隔壁と、第1および第2基板の周縁部の内側に挟持され第1および第2の基板を封止するシールフリットを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法において、第1および第2基板の一方にシールフリットを、第2基板に隔壁を形成し、第1基板と隔壁の頂上との間にシールフリットと同じ材料からなるスペーサを介在させて第1基板と第2基板とを組合せ、第1および第2基板の周縁部を外側から加圧部材で加圧し、両基板間からガスを排気しながら両基板をシールフリットの軟化点以上に加熱し、排気終了後にパネル間に放電ガスを導入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を提供するものである。
隔壁は、行方向と列方向に形成されてもよい。
第1基板は行方向に延びる透明電極とバス電極とを備え、第1および第2基板を組合せたとき、バス電極が行方向の隔壁に重なるように配置されることが好ましい。
スペーサは、第1および第2基板を組合せたときにバス電極に重なるように隔壁上に細長く形成されてもよい。
スペーサは、排気が終了した硬化後にバス電極より狭い幅を有することが好ましい。
スペーサは、第1および第2基板の組合せ時に断続し、排気終了後には連続するように形成されてもよい。
スペーサは、第1および第2基板の組合せ時には行方向と列方向の隔壁の交差点に間隙を有してもよい。
スペーサは、第1および第2基板の組合せ時には、行方向と列方向の隔壁の隣接する交差点の中間に間隙を有してもよい。
加圧部材が複数のクリップからなり、そのクリップは第1および第2基板を弾性的にはさみ付ける弾性部材を備えることが好ましい。
この発明はまた、上記の方法によって製造されるプラズマディスプレイパネルを提供するものである。
この発明は、別の観点から、第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1および第2基板間に形成される複数の放電空間を区切るために第1基板上に形成された隔壁と、両基板の外周部に挟持され両基板を封止するためのシールフリットと、前記隔壁と第2基板との間に挿入されるスペーサとを備え、スペーサがシールフリットと同じ材料から形成され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ものである。
この発明によれば、シールフリットと同じ材料のスペーサを使用し、パネルの周縁部を外部から加圧するので、パネルの周縁部と中央部とのスペーサの収縮量に時間的な差が生じ、それによって周縁部のスペーサが収縮した後にもパネル中央部の排気を行うことができ、パネルの排気を十分に行うことができる。従って、新しい追加材料が不要で、温度や排気のプロファイルも変更する必要がない。
この発明に係るプラズマディスプレイパネルの分解斜視図である。 この発明の実施形態における隔壁と電極の配置説明図である。 この発明の実施形態の製造工程を示すフローチャートである。 この発明の実施形態の隔壁とスペーサの配置説明図である。 この発明の実施形態の隔壁とスペーサの配置説明図である。 この発明の実施形態の隔壁とスペーサの配置説明図である。 この発明の実施形態の隔壁とスペーサの配置説明図である。 この発明の実施形態の隔壁とスペーサの配置説明図である。 この発明の実施形態におけるスペーサの寸法変化を示す特性図である。 この発明の実施形態における封止・排気行程を示す説明図である。 この発明の実施形態におけるクリップの固定位置を示す説明図である。 この発明の実施形態における排気・温度プロファイルである。 この発明の実施形態におけるシールフリットの成分の説明図である。 この発明の実施形態のクリップの平面図である。 この発明の実施形態のクリップの側面図である。
符号の説明
1 基板
2 基板
3 透明電極
4 バス電極
11 誘電体層
12 保護膜
13 アドレス電極
14 誘電体層
15 隔壁
16 蛍光体層
17 蛍光体層
18 蛍光体層
19 隔壁
20 スペーサ
21 クリップ
22 シールフリット
100 PDP
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。
PDPの構成
図1はこの発明の製造方法が適用されるBOXセル構造のPDPの要部を示す分解斜視図である。同図に示すPDP100は、カラー表示用のAC型3電極面放電構造のPDPであり、全体的には、一対の基板間に複数の表示電極が配置され、それらの表示電極と交差する方向に複数のアドレス電極が配置された構造となっている。
具体的には、PDP100は、前面側の基板1を含む前面側のパネルアセンブリと、背面側の基板2を含む背面側のパネルアセンブリから構成されている。前面側の基板1と背面側の基板2はそれぞれ厚さ2〜3mmのガラスで形成されている。
前面側の基板1の内側面には、行方向に延びる複数の表示電極X,Yが列方向に等間隔に配列されている。これらの表示電極X,Yは、隣接する表示電極X(X電極ともいう)と表示電極Y(Y電極ともいう)との間で表示用の面放電を発生させるものである。この面放電は、表示用の放電であるため一般に表示放電と呼ばれるが、点灯を維持するための放電であるため、維持放電またはサスティン放電とも呼ばれる。また、この意味で表示電極は、維持電極またはサスティン電極とも呼ばれる。
表示電極X,Yは、ITO、SnO2 などの幅の広い透明電極3と、電極の抵抗を下げるための、例えばAg、Au、Al、Cu、Cr及びそれらの積層体(例えばCr/Cu/Crの積層構造)等からなる金属製の幅の狭いバス電極(不透明電極)4から構成されている。表示電極X,Yは、Ag、Auなどについては印刷法を用い、その他については蒸着法、スパッタ法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望の本数、厚さ、幅及び間隔で形成する。アドレシングの際には、表示電極Yがスキャン電極として用いられる。
図1に示す透明電極3は、梯子状の電極で、3本の平行な行方向に延びる帯状電極と、それらを所定ピッチで列方向に接続する電極から構成される。そして、バス電極4は透明電極3の中央の電極上に重ねて配置されている。
誘電体層11は、透明電極3とバス電極4を覆うように形成されるが、これは例えば、低融点ガラスフリットにバインダと溶剤を加えたガラスペーストを、前面側の基板1上にスクリーン印刷法で塗布し、焼成することにより形成され、厚さは数十μmである。
誘電体層11の上には、表示の際の放電により生じるイオンの衝突による損傷から誘電体層11を保護するための保護膜12が設けられる。この保護膜12は厚さが約1μmで、例えば、MgO、CaO、SrO、BaO等からなる。
背面側の基板2の内側面には、表示電極X,Yと直交する方向、つまり列方向に複数のアドレス電極13が形成される。これらのアドレス電極13は、スキャン用の表示電極との交差部でアドレス放電を発生するものであり、例えばAg、Au、Al、Cu、Cr及びそれらの積層体(例えばCr/Cu/Crの積層構造)等から構成される。アドレス電極13も、表示電極X,Yと同様に、Ag、Auについては印刷法を用い、その他については蒸着法、スパッタ法等の成膜法とエッチング法を組み合わせることにより、所望の本数、厚さ、幅及び間隔で形成する。
誘電体層14は、誘電体層11と同じ材料、同じ方法を用いてアドレス電極13を覆うように形成される。
行方向の隔壁19と列方向の隔壁15が、誘電体層14上に、サンドブラスト法、印刷法、フォトエッチング法等により形成される。例えば、低融点ガラスフリット、バインダ、溶剤等からなるガラスペーストを誘電体層14上に塗布して乾燥させた後、サンドブラスト法で切削して、焼成することにより形成することができる。また、バインダに感光性の樹脂を使用し、マスクを用いた露光及び現像の後、焼成することにより形成することも可能である。なお、形成された隔壁15,19の高さは100〜200μm程度である。
蛍光体層16,17,18は、蛍光体粉末とバインダとを含む蛍光体ペーストを隔壁15と19に囲まれた箱状領域内にスクリーン印刷、又はディスペンサーを用いた方法などで塗布し、これを各色毎に繰り返した後、焼成することにより形成する。この蛍光体層16,17,18は、蛍光体粉末とバインダとを含むシート状の蛍光体層材料(いわゆるグリーンシート)を使用し、フォトリソ法で形成することもできる。この場合、所望の色のシートを基板上の表示領域全面に貼り付けて、露光、現像を行い、これを各色毎に繰り返すことで、対応する隔壁間に各色の蛍光体層を形成することができる。
背面側の基板2には、さらに排気と放電ガス封入用の通気孔(図示せず)が形成され、この通気孔には通気管(図示せず)が接続されている。
PDP100は、上記前面側のパネルアセンブリと背面側のパネルアセンブリとを、表示電極X,Yとアドレス電極13とが直交するように対向配置し、周縁部を後述のシールフリットで封止し、隔壁15,19で囲まれた空間からガスを排気し、その後でネオンとキセノンの混合ガスなどの放電ガスを充填することにより作製される。このPDP100では、表示電極X,Yとアドレス電極13との交差部の放電空間(BOXセル)が表示の最小単位である1つのセル領域(単位発光領域)となる。
図2は列方向の隔壁15および行方向の隔壁19と、透明電極3およびバス電極4との配置関係を示す説明図である。同図に示すように、透明電極3の中央の電極が行方向の隔壁19の上に形成され、その中央の電極に重ねてバス電極(不透明電極)4が形成される。いわゆる「共通バス電極構造」が採用され、バス電極4の発光領域での遮光を無くして発光効率の向上がはかられている。
製造方法
次に、図3に示すフローチャートを用いて、図1に示すPDP100の製造工程を説明する。
まず、前面側パネルアセンブリの工程、つまり、ステップS1〜S5において、基板1として、厚さ2〜3mmのガラス基板を用意し(ステップS1)、蒸着法又はスパッタ法とエッチング法を組み合わせて、基板1の表面にITO膜からなる透明電極3を形成してパターニングする(ステップS2)。
次に、印刷法を用いて、各透明電極3の中央の電極上に金属製のバス電極4を形成する(ステップS3)。次に、誘電体層11と保護膜12を形成し(ステップS4,S5)、前面側のパネルアセンブリが完成する。
一方、背面側パネルアセンブリの工程、つまり、ステップS6〜S11においては、基板2として厚さ2〜3mmのガラス基板を用意し(ステップS6)、印刷法を用いて金属製のアドレス電極13を基板2の表面に形成し、その上に、誘電体層14を形成する(ステップS8)。さらに、その上に、列方向と行方向に同じ高さの隔壁15,19を形成し、蛍光体層16〜18を形成する(ステップS9,S10)。
次に、基板2の表面の周縁部と、行方向の隔壁19の頂部にシールフリット材を印刷法で塗布し、焼成する。それによって、基板2の周縁部にはシールフリットが、隔壁19の頂部にスペーサが、それぞれ形成される(ステップS11)。
なお、シールフリット材には、図13に示す成分の材料が用いられるが、その軟化点は410℃である。また、このシールフリット材料は、塗布厚さをt0とすると、焼成後の厚さt1は、t1=0.6・t0となる。そして、後述するように基板1と2を封着した後にはスペーサは押しつぶされて幅が増大し、その幅の増分ΔWは図9のようにt1に対応して増加する。
従って、基板1と2の封着後のスペーサの幅が、行方向の隔壁19の幅、好ましくはバス電極4の幅よりも小さくなるように、上記の関係を配慮してスペーサ用のシールフリット材の塗布幅を決定する。
図4〜図8は、隔壁19の頂上に形成された焼成後のスペーサ20の各種の形態例を示す。図4では、行方向の隔壁19に沿って帯状のスペーサ20が形成され、後述の組み立ておよび排気行程において、封着前に基板1と2との間にスペーサ20の厚み分だけ行方向に間隙が生じる。この間隙が行方向の排気流路となり、効率のよい排気が行われる。
図5に示すスペーサ20は、列方向の隔壁15と行方向の隔壁19との各交差点に行方向に横切る間隙20aを有するように形成されている。従って、スペーサ20による排気流路は行方向と列方向の両方向に設けられることになり、さらに効率のよい排気が行われる。
図6に示すスペーサ20は、列方向の隔壁15と行方向の隔壁19との隣接する交差点の中央に行方向に横切る間隙20aを有するように形成されている。従って、スペーサ20による排気流路は行方向と列方向に設けられることになり、図5の場合と同様に効率のよい排気が行われる。
図7,図8に示すスペーサ20は、さらに多くの間隙20aを有するように形成されたもので、さらに効率のよい排気が行われる。なお、図5〜図8に示すスペーサ20の間隙20aは、後述の封止工程においてスペーサ20が溶融すると、溶融したスペーサにより充填されて消滅する。
次に、図3に示す組み立て工程(ステップS12)と封止・排気行程(ステップS13)について、図10〜12を用いて詳細に説明する。
ここで、図10は基板1,2の封止工程を示す工程図、図11は、PDPパネルの上面図、図12は封止工程における温度プロファイル(A)と排気プロファイル(B)を示す。
図3のステップS5までの工程を終了した基板1と、ステップS11までの工程を終了した基板2とが、ステップS12において、図10(a)に示すように組み合わされる。なお、基板2の周縁部にはシールフリット22が形成され、行方向の隔壁19上にはスペーサ20が形成されている。
次に、図11に示すように、基板1と2との組合せ体からなるパネル100において、その周縁部を複数の加圧部材、つまりクリップによってはさみつけ、図10(b)に示すように基板1と基板2の周縁部を外側から加圧する。
次に、図10(b)の状態にある基板1と2について、その加熱と排気を図12に示す時刻t1において、同時に開始する。時刻t2まで加熱すると、シールフリット22およびスペーサが軟化し始める。パネルはこの時点で、図10(c)に示すように周縁部がクリップ21の圧力によって中央部より多く沈み込んで封止されるが、中央部の排気流路からは効率よく排気が行われ、真空度が図12に示すように上昇し始める。時刻t2以降で、直ちに高真空まで排気するとリークすることがあるので、温度が上昇して周縁部が十分に封止されるまで、低真空度(600Torr)の状態をしばらく維持し、温度もピーク(430℃)から若干低下させて予備排気を行う。そして、周縁部の封止が十分に安定した時刻t3において本排気を開始する。この時点では中央部の排気流路がまだ大きく排気コンダクタンスが高い状態にあるので、高効率で排気が行われる。排気が十分に行われると、パネルの内圧が外圧に比べて非常に小さくなるので、パネルの中央部も図10(d)に示すように沈み込み、基板1は平坦な状態になる。
そして、温度が下がるとスペーサ20とシールフリット22の溶融部分は硬化し、ステップ13の封止と排気の工程が完了する。
次に、図3のステップS14では、温度が常温まで下がった時点t4(図12)において放電ガス(希ガス)を封入する。それによって、パネル100が完成する(ステップS15)。
図14はクリップ21の平面図、図15はクリップ21の側面図であり、この実施形態では、幅W=63mm,長さL=55mm,板厚0.8mmの耐熱弾性合金製のものを、例えば42V型(横994mm×縦585mm)のPDPパネル100に対して14個使用し、PDPの周縁部をはさみつけて加圧するようにしている。
この発明の製造方法は、BOXセル構造のプラズマディスプレイパネルのガスを効率よく排気できるので、高品位で高品質なプラズマディスプレイパネルの製造に適用できる。

Claims (11)

  1. 第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1および第2基板の間に形成される複数の放電空間を区切る隔壁と、第1および第2基板の周縁部の内側に挟持され第1および第2の基板を封止するシールフリットを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法において、第1および第2基板の一方にシールフリットを、第2基板に隔壁を形成し、第1基板と隔壁の頂上との間にシールフリットと同じ材料からなるスペーサを介在させて第1基板と第2基板とを組合せ、第1および第2基板の周縁部を外側から加圧部材で加圧し、両基板間を排気しながら両基板をシールフリットの軟化点以上に加熱し、排気終了後にパネル間に放電ガスを導入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。
  2. 隔壁が行方向と列方向に形成される請求項1記載の方法。
  3. 第1基板は行方向に延びる透明電極とバス電極とを備え、第1および第2基板を組合せたとき、バス電極が行方向の隔壁に重なるように配置される請求項2記載の方法。
  4. スペーサは、第1および第2基板を組合せたときにバス電極に重なるように隔壁上に細長く形成される請求項3記載の方法。
  5. スペーサは、排気が終了した硬化後にバス電極より狭い幅を有する請求項4記載の方法。
  6. スペーサは、第1および第2基板の組合せ時に断続し、排気終了後には連続するように形成される請求項4記載の方法。
  7. スペーサは、第1および第2基板の組合せ時には行方向と列方向の隔壁の交差点に間隙を有する請求項4記載の方法。
  8. スペーサは、第1および第2基板の組合せ時には、行方向と列方向の隔壁の隣接する交差点の中間に間隙を有する請求項4記載の方法。
  9. 加圧部材が複数のクリップからなり、そのクリップは第1および第2基板を弾性的にはさみ付ける弾性部材を備える請求項1記載の方法。
  10. 請求項1〜9に記載のいずれか1つの方法によって製造されたプラズマディスプレイパネル。
  11. 第1基板と、第1基板に対向する第2基板と、第1および第2基板間に形成される複数の放電空間を区切るために第1基板上に形成された隔壁と、両基板の外周部に挟持され両基板を封止するためのシールフリットと、前記隔壁と第2基板との間に挿入されるスペーサとを備え、スペーサがシールフリットと同じ材料から形成されることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
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