JP2002373592A - プラズマディスプレイパネル用電極およびその製造方法 - Google Patents
プラズマディスプレイパネル用電極およびその製造方法Info
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Abstract
ラズマディスプレイパネルの高画質化を目的とする。 【解決手段】 Ag電極やブラックストライプに使用さ
れ、結合剤として働くガラスフリットに結晶化ガラスフ
リットを用いることで、Ag電極やブラックストライプ
の火ぶくれを防止する。
Description
に用いるプラズマディスプレイパネルに関し、特にプラ
ズマディスプレイパネルの電極層の改良及び電極材料の
改良に関するものである。
位、大画面テレビへの期待が高まっている。CRTは解
像度・画質の点でプラズマディスプレイや液晶に対して
優れているが、奥行きと重量の点で40インチ以上の大
画面には向いていない。一方液晶は、消費電力が少な
く、駆動電圧も低いという優れた性能を有しているが、
画面の大きさや視野角に限界がある。これに対して、プ
ラズマディスプレイは、大画面の実現が可能であり、す
でに40インチクラスの製品が開発されている(例え
ば、機能材料1996年2月号Vol.16,No.2
7ページ)。
マディスプレイパネルの要部斜視図を示したものであ
る。図4において51は、フロート法による硼硅素ナト
リウム系ガラスよりなる前面ガラス基板(フロントカバ
ープレート)であり、この前面ガラス基板51上に銀電
極あるいは透明電極と銀電極から成る表示電極52が存
在し、この上をコンデンサの働きをするガラス粉末を用
いて形成された誘電体ガラス層53と酸化マグネシウム
(MgO)誘電体保護層54が覆っている。55は背面
ガラス基板(バックプレート)であり、この背面ガラス
基板55上にアドレス電極(銀電極)56,誘電体ガラ
ス層57が設けられ、その上に隔壁58、蛍光体層59
が設けられており、隔壁58間が放電ガスを封入する放
電空間60なっている。例えば、特開平9−35628
号公報。又従来例の電極形成方法は、図3−(a),
(b)に示している通りフォトリソグラフィー法でAg
粒子とガラスフリットおよび感光性樹脂を含むAgペー
ストを用いてAg電極を形成する場合、(図3(a))
とフォトリソ法でITO−Agを形成し、その上に同じ
くフォトリソ法でAgバス電極を形成方法(図3−
(b))がある。
場合と、表示面のコントラストを向上させる目的で、下
地に黒色の導電層を一層設け、その上にAg層を設けた
2層構造の電極も開発されている。
では第1電極上にAg粒子とガラスフリットから成るA
gペーストを用いた銀電極を使用する場合、パネルの表
示面から見るとAg電極の色が白ないし灰色に見えるた
め、ディスプレイの画面として、黒表示の場合画面が白
っぽく見え(黒がしずみ込まない)コントラストを悪化
させる原因となっている。又、Ag電極の焼成工程や誘
電体ガラス層焼成工程中に電極中のAgがフロート法で
作成した基板ガラス中あるいは、誘電体中にAgイオン
の形で拡散する。そしてこの拡散したAgイオンが基板
ガラス中(フロートガラス中)のスズ(Sn)イオン
や、誘電体ガラス中のナトリウム(Na)イオン、ある
いはPbイオンに還元されてAgのコロイト粒子を折出
する。いわゆるAgコロイドによるガラスの黄変が発生
し、(例えばJ.E. SHELBY and J.VITKO. Jr Journal of
Non Crystalline Solids Vol50 (1982) 107~117)パネ
ルの画質をいちぢるしく劣化させるという課題があっ
た。
して、1層目の下地電極を黒色顔料(鉄,コバルト,ク
ロム,マンガンの酸化物)や、黒色を程する導電材料微
粒子(酸化ルテニウム,酸化ロジウム,酸化イリジウム
等)とAg及び低軟化点の酸化鉛(PbO),酸化ホウ
素(B2O3)系のガラスフリットから成る組成でパネ
ルの表示面を黒くし、その上の2層目を導電率を高める
ためにAg粉末と低軟化点のガラスフリットから成る上
部電極とすることでコントラストを確保する電極構成に
している。
使用されているガラスフリットは、酸化鉛(PbO)や
酸化ビスマス(Bi2O3)が主体の(75重量%以
上)ガラスフリットで軟化温度(軟化点)が400℃〜
420℃である。又、PbOやBi2O3が多く軟化点
が低いため、これらのガラスフリットは吸湿しやすくし
かもAgや黒色顔料あるいは、RuO2等と反応しやす
い特徴も有している。そのためこれら吸湿や反応によっ
て、Ag電極焼成中(500℃〜600℃)に、H2
O,Co2,O2等のガラスフリット中から常に発生す
る課題がある。又Ag電極は、感光性樹脂バインダーを
使用しているが、これらのバインダー(感光性樹脂バイ
ンダーは、ポリマー,マノマー,光重合開始剤から成
る)が完全に分解する温度が500℃付近と、ガラスフ
リットの軟化点より高くなっているため、Ag電極焼成
中にガラスフリットが溶解し(溶解温度400〜420
℃)樹脂成分が完全に酸化分解する以前にガラスフリッ
ト中にとじ込められてしまう課題も存在する。
600℃で焼成するため従来のAg電極構成では、ガラ
スフリット中にとじ込められた樹脂あるいは、ガラスに
吸着した水分はAg電極焼成中に分解,酸化し、常に電
極焼成中にガスが発生するという課題が存在することに
なる。
極の表面を平滑化させるため、平均粒径が0.1〜0.
2μmの小粒子を使用している。Ag粒子の粒径がちい
さいためにAg粒子の焼結は、350℃〜400℃から
始まり、420℃以上ではAg粒子が焼結し、Agの膜
が形成される。そのため420℃以上のAg電極の焼成
では、Ag膜(Ag電極)の下部にあるガラスフリット
成分や、ガラスフリット中の樹脂バインダーの未分解成
分が焼成中(420℃以上)にガスとして発生しても、
Ag粒子の間をぬけて外に出ることが出来ず、Ag膜中
に残り大きな気泡となってAg膜をふくらますこととな
る(いわゆる火ぶくれをおこす。)。
成前に)誘電体層を形成して、Ag電極と同時に焼成す
る工法を取る場合には、この火ぶくれ現象はさらに激し
くなる。
色導電粒子(RuO2)とガラスフリット,感光性有機
バインダーから成る第1電極下地層や、黒色顔料とガラ
スフリット及び感光性バインダーから成るブラックスト
ライプ、又Ag粉末とガラスフリット及び感光性バイン
ダーから成る第1,第2電極のいづれの電極、あいるは
ブラックストライプの材料を用いて電極やブラックスト
ライプを製造する場合においてもPbO,Bi2O3を
主成分(75重量%以上)とするガラスフリットを使用
している場合、電極やブラックストライプの火ぶくれが
おこるという課題がある。そのため、電極上の誘電体の
耐圧低下や、電極の断線という課題を有している。又、
電極と誘電体を同時に焼成して、パネル作成の工程を減
少させる工法を採用するに当っては特にこれが大きな課
題となっている。本発明は、このような課題を解決する
ためになされたもので、Agを電極として用いた場合の
パネルの火ぶくれや耐圧の低下防止と、高輝度で高画質
なプラズマディスプレイパネルを安価に提供することを
目的とする。
成するために、第1の電極と当該第1の電極を覆う誘電
体ガラス層とを配したフロントカバープレートと、第2
の電極と誘電体層,蛍光体層とを配したバックプレート
とが対向してなるプラズマディスプレイパネルにおい
て、前記第1,第2電極、あるいはブラックストライプ
に使用されている黒色顔料やRuO2,RhO,IrO
2、あるいはAgの結合剤として用いられるガラスフリ
ットとして、結晶化の性質を有するガラスフリット(結
晶化ガラス)を用いることで、電極やブラックストライ
プ形成時(焼成時)に電極の火ぶくれが発生するのを防
止し、高耐電圧の誘電体層が形成できる。
く電極の火ぶくれが防止でき、従来のAg電極を用いた
パネルよりも高い耐電圧で信頼性の高い高画質のパネル
が得られる。ここで結晶化ガラスというのは、ガラスの
軟化点(軟化温度)からガラス中に結晶質(結晶相)が
出現する温度(結晶化温度)までは、通常のガラスとし
ての性質を有し、結晶化温度以上は、結晶質の性質を有
するセラミックスとして働くガラスのことである。
する。
(b),(c)は、本実施の形態に係る交流面放電型プ
ラズマディスプレイパネル(以下「PDP」という)の
要部斜視図、図1(b),(c)はそれぞれ図1(a)
の放電電極の詳細図である。図1(b)は、図1(a)
におけるX−X線矢視断面図、図1(c)は、図1
(a)におけるY−Y線矢視断面図である。なお、これ
らの図では便宜上セルが3つだけ示されているが、実際
には赤(R),緑(G),青(B)の各色を発光するセ
ルが多数配列されてPDPが構成されている。又図3
(a),(b)は、本願実施の形態の電極形成方法の工
程図である。
(c)〕に示すように前面ガラス基板(フロントカバー
プレート)11に放電電極(表示電極)12があり、
〔表示電極は図1−(c)〕に示すように、これは2層
構成で、下層が黒色を示す下地電極で黒色をした電極
と、上層がAg色をした電極の2層構成からなってい
る。
ラックストライプが設けてある(図示せず)上記2層構
成電極は、下層は黒色顔料やRuO2と結晶化ガラスの
混合層、上層はAg粒子と結晶化ガラスの混合層の2層
の構成になっている。これら電極上に誘電体ガラスペー
スを用い、ダイコート法、あるいは印刷法にて塗布後焼
成して作成した誘電体ガラス層13が配されてなる前面
パネル10と、背面ガラス基板(バックプレート)21
にアドレス電極22があり、その上に作成された誘電体
ガラス層23(ガラス組成は第1電極上の誘電体と同
じ),隔壁24,R,G,B各色の蛍光体層25が配さ
れてなる背面パネル20とを張り合わせ、前面パネル1
0と背面パネル20の間に形成される放電空間30内に
放電ガスが封入された構成となっており、以下に示すよ
うに作製される。
は、前面ガラス基板11に放電電極(表示電極)12を
作成し、その上を本実施の形態では、軟化点が600℃
以下のガラス粉末を用いて作成された誘電体ガラス層1
3で覆い、この表面上に酸化マグネシウムから成る保護
層14を形成することによって作製する。
明の電極形成方法の一実施形態を説明するための工程図
である。
基板102に対し、Agペーストを用いて第1電極下層
前駆体120を形成する。第1電極下層前駆体は、平均
粒径0.1μm〜2.0μmの銀粉末とRuO2の混合
粉末、あるいはRuO2,RhO,IrO2の粉末,有
機バインダー,結晶化ガラスフリット(PbO−B2O
3−ZnO系,Bi2O3−B2O3−PbO系,Bi
2O3−B2O3−PbO系,ZnO−B2O3−Si
O2系等)を有機溶剤を必須成分とする電極ペーストあ
るいは、上記必須成分をフィルム状に加工した電極フィ
ルムを用いる。有機バインダとしては、エチルセルロー
スなどのセルロース化合物、メチルメタクリレートなど
のアクリル重合体などが好ましいが、これに限定するも
のではない。
溶剤を加えたペーストとスクリーン印刷法やダイコート
法などを用いて塗布する。電極形成に加工する方法とし
ては、スクリーン印刷時に用いるスクリーンに必要なパ
ターンを形成してもよいし、ベタ形状に塗布後、フォト
法によってパターニングを行ってもよい。次に、第1電
極上層前駆体121を形成する。(図2(b))第1電
極上層前駆体121は、平均粒径0.1μm〜2.0μ
mの銀粉末と有機バンイダー,結晶化ガラスフリットを
有機溶剤を必須成分とするペーストあるいは、上記必須
成分をフィルム状に加工した電極フィルムを用いる。有
機バインダとしては、エチルセルロースなどのセルロー
ス化合物,メチルメタクリレートなどのアクリル重合体
などが好ましいが、これに限定するものではない。
溶剤を加えたペーストとスクリーン印刷法やダイコート
法などを用いて塗布する。電極形状に加工する方法とし
ては、スクリーン印刷時に用いるスクリーンに必要なパ
ターンを形成しても良いし、ベタ形状に塗布後、フォト
法によってパターニングを行っても良いし、リフトオフ
法でも良い(図2−(b))。
gペーストを乾燥させたもの)120,あるいは、12
1を焼成炉中最高温度520℃〜590℃で焼成してア
ドレス電極とする。この電極焼成時に、電極前駆体中の
結晶化ガラスは、365℃〜430℃の範囲で溶解し始
め、Ag粒子あるいは、RuO2粒子、あるいは黒色顔
料粒子をガラス基板に固着させはじめる。次に420℃
以上になるとこのガラスが結晶化しはじめ、450℃以
上では完全に結晶化してしまうため、強固にガラスと接
着し、450℃以上ではガラスが結晶化するため、ガラ
スは軟化せずガラスから気泡や火ぶくれが発生しないの
で、平滑な電極が形成される。
基板102および放電電極120,121上に形成する
(図2(c))。
子(株)製 商品名PLS−3244 PbO−B2O
3−SiO3−CaO系ガラス)を平均粒径が1.5μ
mまで粉砕する。次にこのガラス粉末35重量%〜70
重量%とエチルセルロースを5重量%〜15重量%を含
むターピネオール,ブチルカルビトールアセテート、あ
るいはペンタンジオールから成るバインダー成分30重
量%〜65重量%を、ジェットミルでよく混練し、ペー
ストを作成する(又ペースト混練中には界面活性剤を
0.1重量%〜3.0重量%添加して、ガラス粉体の分
散性の向上や沈降防止効果を向上させている。)。
2,電極120,121上に印刷法やダイコート法で塗
布する。次に乾燥後、ガラスの軟化点より少し高い55
0℃〜590℃で焼成する(誘電体の膜厚は30μmに
した。)。
程においても、すでにAg電極やブラックストライプ中
のガラス成分が結晶化しており(結晶化すなわちガラス
としての性質が消滅し、軟化することがない)電極が火
ぶくれ(ガラスが軟化してその中の気泡が巨大化してA
gやブラックストライプがふくれる)することはない。
工程の誘電体を形成し、電極前駆体と誘電体を同時に焼
成する工程をへて、前面パネルを作成しても良い。(図
2−(d)又、図2には下地電極の下に透明電極(IT
O,SnO2,ZnO等)を設けていないが、これらの
透明電極を設けた場合も同様の工程で電極が形成され
る。
1電極の下層と同じ組成のものを使用し、第1電極下層
と同時に同様の方法で作成した。保護層14(図1)
は、スパッタ法にて、1.0μmの厚みでMgOを誘電
体上に形成している。
極(第2電極)の場合は、表示面でないのでAg粉末と
ガラスフリット及び感光性バインダーから成る電極ペー
ストを用いた、一層構成のAg電極材料を用いてフロン
トカバープレート(前面板)上の表示電極形成と同様の
方法で作成した。その上に前面パネル10の場合と同様
の種類の平均粒子径(1.5μm)と粒度分布を有する
ガラス粉末に同じく平均粒子径が0.1μm〜0.5μ
mの酸化チタンTiO2を添加した白色誘電体ガラス層
23(図1)を形成する(白色誘電体層の形成方法や誘
電体インキペーストの作成方法は、前面パネルの誘電体
ガラスと同様の方法である。白色誘電体層の焼成温度
は、540℃〜580℃とした)。
ト法によって作成された隔壁24を所定のピッチで固着
する。そして、隔壁24に挟まれた各空間内に、赤色
(R)蛍光体,緑色(G)蛍光体,青色(B)蛍光体の
中の1つを配設することによって蛍光体層25を形成す
る。各色R,G,Bの蛍光体としては、一般的にPDP
に用いられている蛍光体を用いることができるが、ここ
では次の蛍光体を用いる。
℃で10分間焼成し、蛍光体層25を形成する。
0及び、バックプレート(背面パネル)20の張り合わ
せによるPDPの作製:次に、前述のように作製した前
面パネル10と背面パネル20とを封着用ガラスを用い
て張り合わせると共に、隔壁24で仕切られた放電空間
30内を高真空(8×10−7Torr(1064×1
0−7Pa))に排気した後、所定の組成の放電ガスを
所定の圧力で封入することによってPDPを作製する。
ズは、40インチクラスのVGAに適合するよう、セル
ピッチを0.36mm、放電電極12の電極間距離dを
0.1mmに設定する。
ら用いられているNe−Xe系であるが、Xeの含有量
を5体積%以上に、封入圧力は500〜760Torr
(66.5〜101.08kPa)に設定することで、
セルの発光輝度の向上を図っている。
のPDPは、前記実施の形態に基づいて、電極及び誘電
体を形成したものである。電極ペースト材料としては、
第1電極用(黒色電極)の材料として、Ag,RuO
2,RhO2,Iro2および黒色顔料(Fe−Co−
Ni−Mnの酸化物顔料)粉末,第1・第2電極用とし
てのAg粉末,アクリル系,エチルセルロース系,ポリ
マー,モノマー,光重合開始剤,増感剤,有機溶剤を含
む有機ビヒリル,B2O3−ZnO−V2O5系,Zn
O−B2O3−SiO2−K2O系,PbO−B2O3
−ZnO系,Bi2O3−B2O3−PbO系の結晶化
ガラスフリット、これらの電極ペースト用材料をペース
ト化した後スクリーン印刷法やフォトリソグラフィー法
で、幅100μmのストライプ状電極パターンを形成す
る(膜厚として5μm〜10μm)。
O2系,B2O3−ZnO−SiO2−K2O系ガラス
を主成分とする誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷
法あるいは、ダイコート法,シート法で形成する。
を加熱、焼成したものを前面板とし、PDPを完成させ
た。PDPのセルサイズは、42インチのVGA用のデ
ィスプレイに合わせて、隔壁24の高さは0.15m
m、隔壁24の間隔(セルピッチ)は0.36mmに設
定し、放電電極12の電極間距離dは0.10mmに設
定した。試料No.14,15には従来の比較例として
示した。
o.15のPDPについて、特に電極(第1,第2電
極)の火ぶくれを測定した。
観察と、電極の断面を電子顕微鏡(SEM)で観察し
た。試料No.1〜No.13の電極ブラックストライ
プに結晶化ガラスフリットを使用したサンプルの観察結
果では 従来例のパネル(No.14,15)では、火
ぶくれが発生しているのに対して、本願は火ぶくれの発
生がなかった。
ントパネル(前面パネル)の誘電体間の絶縁耐圧(絶縁
破壊電圧)を測定した誘電体側については、誘電体上に
Agペーストで電極を作成し、誘電体をサンドイッチす
る形状でAC(60Hz)の耐圧を測定した。
晶化ガラスフリットを使用したサンプルの耐圧結果で
は,2.0KV〜3.0KVの耐圧に対して、従来例の
パネル(試料No.14,15)0.5KV〜1.5K
Vとなりいずれも大きく上回っており、優れたパネルで
あることを示している。
料の構成によると、電極と電極を覆う誘電体ガラス層と
を配した電極やブラックストライプにおいて、火ぶくれ
による発泡を抑制できる。さらに、本発明のプラズマデ
ィスプレイ表示装置によると、高い絶縁性を有する信頼
性の高いパネルを得ることが出来る。
図
示す模式図
Claims (8)
- 【請求項1】銀電極あるいは、ブラックストライプ用の
結合材ガラスフリットが結晶化ガラスからなることを特
徴とするプラズマディスプレイパネル用電極。 - 【請求項2】結晶化ガラスの結晶化温度が420℃以上
であることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの
電極用およびブラックストライプ用ガラスフリット。 - 【請求項3】結晶化ガラスの軟化温度が365℃以上で
そのガラスの結晶化温度が420℃以上であることを特
徴とするプラズマディスプレイパネルの電極用およびガ
ラスフリット。 - 【請求項4】黒色材料と導電材料およびガラス材料から
成る下地電極とその上に銀(Ag)とガラス材料から成
る上部電極との2層構成から成る第1の電極及び誘電体
ガラス層が形成されたフロントカバープレートと、第2
の電極及び蛍光体層が形成されたバックプレートとを有
し、前記第1の電極と前記第2の電極とが所定の距離離
間して対向するよう、前記フロントカバープレートと前
記バックプレートとの間に隔壁を設置して、形成された
空間に放電可能なガス媒体を封入して成るプラズマディ
スプレイパネルであって、前記第1電極,第2電極を構
成するガラス材料が結晶化ガラスであることを特徴とす
るプラズマディスプレイ表示装置。 - 【請求項5】黒色材料と導電材料およびガラス材料から
成る下地電極とその上に銀とガラス材料から成る上部電
極との2層構成から成る前記第1の電極を構成する結晶
化ガラス材料がPbO−ZnO−B2O3系の結晶化ガ
ラスであることを特徴とするプラズマディスプレイパネ
ル。 - 【請求項6】黒色材料と導電材料およびガラス材料から
成る下地電極とその上に銀とガラス材料から成る上部電
極の2層構成から成る前記第1の電極を構成する結晶化
ガラス材料がB2O3−ZnO−V2O5系の結晶化ガ
ラスであることを特徴とるすプラズマディスプレイパネ
ル。 - 【請求項7】黒色材料と導電材料およびガラス材料から
成る下地電極とその上に銀とガラス材料から成る上部電
極の2層構成から成る前記第1の電極を構成する結晶化
ガラス材料がZnO−B2O3−SiO2−Li2O系
の結晶化ガラスであることを特徴とするプラズマディス
プレイパネル。 - 【請求項8】黒色材料と導電材料およびガラス材料から
成る下地電極とその上に銀とガラス材料から成る上部電
極の2層構成から成る前記第1の電極を構成する結晶化
ガラス材料がBi2O3−B2O3−PbO系の結晶化
ガラスであ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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