JP2012174385A - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高信頼性を確保したプラズマディスプレイパネルを実現することを目的としている。
【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程では、前記基板上に誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布した誘電体ペーストを乾燥するステップとを有し、前記誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と、前記乾燥ステップにおける乾燥温度の差を１４０℃以上１８０℃以下としたことを特徴とするプラズマディスプレイの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示デバイスなどに用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。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、１００インチクラスのテレビなどが製品化されている。近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいるとともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないＰＤＰも製品化されている。

ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極とバス電極とで構成される表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。

前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。

表示電極のバス電極には導電性を確保するための銀電極が用いられ、誘電体層としては酸化鉛を主成分とする低融点ガラスが用いられているが、近年の環境問題への配慮から誘電体層として鉛成分を含まない例が開示されている（例えば、特許文献１など参照）。

特開２００３−１２８４３０号公報

近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいる。

このようなハイビジョン化によって、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなる。そのため、あるセルで放電させようとしたときに隙間からその放電が漏れ出し、隣接セルで放電（以下、クロストークと呼ぶ）が発生し、光らせたくないセルが光り表示品位を著しく損なう。

上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、一方の基板上に表示電極と誘電体層とが形成されたＰＤＰであって、前記透明電極上誘電体層と前記金属電極上誘電体層との差が３．０μｍ以下であることを特徴とする。ここで前記金属電極が導電性の１層構造であることが望ましい。

また、本発明のＰＤＰの製造方法は、一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するＰＤＰの製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程では、前記基板上に誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布した誘電体ペーストを乾燥するステップとを有し、前記誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と、前記乾燥ステップにおける乾燥温度の差を１４０℃以上１８０℃以下としたことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、高信頼性を確保したＰＤＰを実現することができる。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図 同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図

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）
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。

前面板２の前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。

また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、青色および緑色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、青色、緑色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８の構成を示す前面板２の断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６とブラックストライプ７がパターン形成されている。走査電極４と維持電極５はそれぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ₂）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成された金属バス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。金属バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀（Ａｇ）材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。

誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂとブラックストライプ７を覆って形成し、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。

次に、ＰＤＰの製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５と遮光層７とを形成する。これらの透明電極４ａ、５ａと金属バス電極４ｂ、５ｂは、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。透明電極４ａ、５ａは薄膜プロセスなどを用いて形成され、金属バス電極４ｂ、５ｂは銀（Ａｇ）材料を含むペーストを所望の温度で焼成して固化している。また、遮光層７も同様に、黒色顔料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色顔料をガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、焼成することにより形成される。

次に、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆うように前面ガラス基板３上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体材料層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆う誘電体層８が形成される。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を真空蒸着法により形成する。以上の工程により前面ガラス基板３上に所定の構成物（走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８、保護層９）が形成され、前面板２が完成する。

一方、背面板１０は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成することによりアドレス電極１２を形成する。次に、アドレス電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にダイコート法などによりアドレス電極１２を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１３を形成する。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。

次に、下地誘電体層１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングすることにより、隔壁材料層を形成した後、焼成することにより隔壁１４を形成する。ここで、下地誘電体層１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。次に、隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、焼成することにより蛍光体層１５が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材を有する背面板１０が完成する。

このようにして所定の構成部材を備えた前面板２と背面板１０とを走査電極４とアドレス電極１２とが直交するように対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。

次に前面板２の誘電体層８について、詳細を説明する。従来誘電体層を形成する方法として、誘電体ガラス成分（以下、誘電体ガラス材料とする）とバインダー樹脂、可塑剤、溶剤などの成分で構成されたペーストをスクリーン印刷法やダイコート法などを用いて、電極を形成した基板上に塗布し乾燥後、４５０℃から６００℃程度で焼成する方法や、誘電体ペーストをフィルム上に塗布、乾燥して、電極を形成した基板上に転写し、４５０℃から６００℃程度で焼成するドライフィルム法が知られている。また、近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいる。このようなハイビジョン化によって、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなる。このように電極の間隔が小さくなり、セルのサイズが小さくなった場合に次のような課題が発生する。

一般に前面板の金属電極膜厚は４〜１０μｍあるため、その上を誘電体で覆った場合に誘電体層の金属電極上は同様に４〜１０μｍ盛り上がった状態になる。そのため、背面板１０と前面板２を対向配置したときに前面板２と背面板１０の間に隙間ができる。したがって、あるセルで放電させようとしたときにその隙間から放電が漏れ出し、クロストークが発生し、光らせたくないセルが光り表示品位を著しく損なう。なお、クロストークの傾向はセルサイズが小さい、たとえば、４２インチサイズのフルＨＤやさらなる高精細を求めるセルサイズなどで顕著になる。

一方、本発明の実施の形態の特徴としては一方の基板上に表示電極と誘電体層とが形成されたＰＤＰであって、誘電体層において、透明電極上誘電体層と金属電極上誘電体層との差が３．０μ以下であることを特徴とする。これは発明者らの検討の結果、３．０μｍ以下の場合、背面板１０と前面板２を対向配置したときに前面板２と背面板１０の間に隙間を極めて小さく、クロストークが起こる可能性は極めて低くなることがわかったためである。

但し、従来、前面板２に用いる金属電極は２層構造をとっており、下層をパネルの反射率を低減するための黒色層、上層を電気伝導層というように機能分離している。そのため、金属電極層の厚みは一般的に４〜１０μｍ程度ある。その２層構造の金属電極を覆うように誘電体層を形成しても金属電極層自体に段差があるために誘電体層自体にも段差が生じてしまう。そこで、本発明者らの検討の結果、電極は導電性のある１層構造をとることで、薄くすることができ、その場合の金属電極膜厚は２〜４μｍとすることができる。

しかし、電極膜厚を１層構造とし、金属電極膜厚を２〜４μｍとして金属電極を覆うように誘電体層を形成しても透明電極上誘電体層と金属電極上誘電体層との差が３．０μｍ以下にすることはきわめて難しく、３．０μｍ以上に形成されてしまう。

そこで、本発明においては誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と乾燥温度の差を１４０℃以上１８０℃以下にすることを特徴とする。誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点（Ｔｆ）をもつ溶剤の沸点と乾燥温度（Ｔｄ）の差（Ｔｆ−Ｔｄ）が１４０℃以上の場合、金属バス電極４ｂ、５ｂ上の誘電体層が乾燥中に透明電極４ａ、５ａのほうに流れ出しやすく、前記１層構造の金属電極との組み合わせで、透明電極上誘電体層と金属電極上誘電体層との差を３．０μｍ以下にすることができる。また、誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と乾燥温度の差が大きすぎると誘電体ペーストを用いて、誘電体層を形成する際に乾燥後の状態で十分に誘電体膜が乾燥しないため誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と乾燥温度の差は１８０℃以下とした。

前述の金属バス電極４ｂ、５ｂ上の誘電体層が乾燥中に透明電極４ａ、５ａのほうに流れ出しやすくする効果を得るために誘電体ペースト中に含まれる高沸点溶剤の含有率は６.０ｗｔ％以上含むことが望ましい。６．０ｗｔ％未満の場合、金属バス電極４ｂ、５ｂ上の誘電体層が乾燥中に透明電極４ａ、５ａのほうに流れ出しやすくする効果が得られにくい。

また、ペーストとしての所望のレオロジーを得るためには誘電体ペーストに含まれる溶剤の総量は３０ｗｔ％以上含むことが望ましい。

以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰ１の誘電体層８は、上記の構成とすることで、クロストークのない表示品位に優れたＰＤＰを実現している。

次に本発明の実施の形態における誘電体層８の製造方法について説明する。誘電体層８に含まれる誘電体ガラス材料は、鉛（Ｐｂ）系成分以外を主成分とし、さらに酸化銅（ＣｕＯ）やＲ₂Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）を含有する材料組成により構成されている。

これらの組成成分からなる誘電体材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜３．０μｍとなるように粉砕して誘電体材料粉末を作製する。次にこの誘電体ガラス材料の粉末を誘電体ペーストに対して体積分率の表記で２０％〜５０％と、バインダー樹脂成分を誘電体ガラス材料に対して体積分率の表記で４％〜１０％とを三本ロールでよく混練してダイコート用あるいは印刷用の誘電体層用ペーストを作製する。なお、混錬する装置は三本ロールのほかにもジェットミルやビーズミルなど種々の装置を適宜選択できる。

バインダー樹脂成分はエチルセルロースあるいはアクリル樹脂であるが、ブチラール樹脂やカルボキシミチルセルロース、ニトロセルロースなどを用いても構わない。

上記成分以外の成分としてはターピネオールあるいはブチルカルビトールアセテートといった溶剤であるが、α−、β−、γ−テルピネオールなどのテルペン類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテルアセテート類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類等も適宜選択できる。

また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。

次に、この誘電体層用ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３に、スクリーン印刷法または、スプレー法または、ブレードコータ法または、ダイコート法にて塗布し、乾燥させる。乾燥の条件としては誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と乾燥温度の差を１４０℃以上１８０℃以下で実施する。その後、誘電体材料の軟化点より少し高い温度の５７５℃〜６００℃で焼成する。

なお、乾燥温度については±２℃程度の測定誤差を含むが、この誤差を含めた温度についても本願発明に相当すると考える。

以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、高信頼性を有するＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。

１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
４ａ，５ａ 透明電極
４ｂ，５ｂ 金属バス電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ（遮光層）
８ 誘電体層
９ 保護層
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間

Claims (3)

1. 一方の基板上に表示電極と誘電体層とが形成されたプラズマディスプレイパネルであって、前記透明電極上誘電体層と前記金属電極上誘電体層との差が３．０μｍ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。
2. 前記金属電極が導電性の１層構造であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程では、前記基板上に誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布した誘電体ペーストを乾燥するステップとを有し、
   前記誘電体ペーストに含まれる溶剤のなかで最も高い沸点をもつ溶剤の沸点と、前記乾燥ステップにおける乾燥温度の差を１４０℃以上１８０℃以下としたことを特徴とするプラズマディスプレイの製造方法。

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