JP2004146231A - Method of manufacturing plasma display panel - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method of manufacturing a plasma display panel decreasing characteristic variation caused by deterioration by oxidation of a phosphor material in a thermal process in a production process. <P>SOLUTION: Before sealing of discharge gas, excess oxygen of phosphor layers 14R, 14G, 14B generated by oxidation in the thermal process in the production process is removed, for example, gas in a discharge space is replaced by reducing gas in a state of 250°C or higher. Thereby, excess oxygen is removed by reducing action. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大画面で、薄型、軽量の画像表示装置として知られているプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＤＰは、視認性に優れた表示パネル（薄型表示デバイス）として注目されている。
【０００３】
このＰＤＰには大別して、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、ＡＣ型で面放電型のＰＤＰが主流を占めるようになってきている。
【０００４】
その構造は、走査電極と維持電極とからなる表示電極を複数有する前面基板と、表示電極に対して直交する複数のデータ電極を有する背面基板とを、表示電極とデータ電極とが直交するように放電空間を挟んで対向させ、その周辺部を封着部材により封止しており、放電空間には蛍光体層を形成したものである。
【０００５】
そして、放電セル内には放電ガスが封入され、表示電極とデータ電極との交差部が放電セル（単位発光領域）として機能するもので、表示電極とデータ電極との間に電圧を印加することによって放電を発生させ、この放電による紫外線が蛍光体層に照射されることで可視光が発生し、画像表示が行われる。
【０００６】
ここで、上述したような構成のＰＤＰでは、その製造工程においては熱プロセスが多用されており、例えば、前面基板と背面基板との封止の際に、封着部材として一般的に用いられている低融点ガラス材料をその軟化温度にまで加熱する封着工程もその一つである。そしてこの封着工程により、蛍光体層を構成する蛍光体材料も加熱される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】
内池平樹、御子柴茂生共著「プラズマディスプレイのすべて」（株）工業調査会、１９９７年５月１日、例えばｐ１０２−ｐ１０３
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにして作製したＰＤＰには、材料段階での蛍光体特性を基に設計した画像表示特性と、実際のＰＤＰでの特性とが異なったものになってしまうという課題があった。このような場合、ＰＤＰでの画像表示特性は、実際に製造してみないと判らないという事態となり、ＰＤＰの開発上、およびＰＤＰの商品としての信頼性の面で、非常に大きな問題となる。ここで、この課題に対して本発明者らが検討を行った結果、その原因が、ＰＤＰの製造工程時での熱プロセスにより蛍光体材料が酸化され、その特性が変化してしまうことであることが判った。これは緑色の蛍光体材料において特に顕著に見られる。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、製造工程時の熱プロセスでの蛍光体材料の酸化による変質が原因と考えられる特性変化が小さいプラズマディスプレイパネルの製造方法を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成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、放電ガスを封入する前に、蛍光体材料の過剰な酸素を取り除くことを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成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、放電ガスを封入する前に、２５０℃以上の状態で、放電空間を還元ガスで置換することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、放電ガスを封入する前に、蛍光体材料の過剰な酸素を取り除く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である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、放電ガスを封入する前に、２５０℃以上の状態で、放電空間を還元ガスで置換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である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記置換の後、放電空間を排気し、放電ガスを封入するものである。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記置換は、還元ガスの導入と排気とをそれぞれ少なくとも１回行う動作であるというものである。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれかに記載の発明において、還元ガスが、水素または一酸化炭素の少なくとも一方を２％以上含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２から５のいずれかに記載の発明において、放電空間の一部が、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ材料を有する蛍光体層を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法によって製造されるＰＤＰの概略構造を示す平面図である。また、図２は、同じく、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法によって製造されるＰＤＰの画像表示領域の一部の概略構造を示す断面斜視図である。
【００２０】
ＰＤＰ１の前面基板２は、前面ガラス基板３（図２）の一主面上に形成したＮ本の走査電極４とＮ本の維持電極５とからなる表示電極６（Ｎ本目を示す場合はその数字を付す）と、その表示電極６を覆うように形成した誘電体層７と、さらにその誘電体層７を覆うように形成した、例えばＭｇＯによる保護層８とを有する構造である。走査電極４と維持電極５は、透明電極４ａ、５ａにバス電極４ｂ、５ｂをそれぞれ積層した構造である。
【００２１】
背面基板９は、背面ガラス基板１０の一主面上に形成したＭ本のデータ電極１１（Ｍ本目を示す場合はその数字を付す）と、そのデータ電極１１を覆うように形成した誘電体層１２と、誘電体層１２上のデータ電極１１の間に相当する位置に形成した隔壁１３と、隔壁１３間に形成した蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとを有する構造である。
【００２２】
そして、前面基板２と背面基板９とは隔壁１３を挟んで、表示電極６とデータ電極１１とが直交するように対向し、画像表示領域１５（図１）の外の周囲を封着部材１６（図１）により封止した構成であり、前面基板２と背面基板９との間に形成された放電空間１７には、例えばＮｅ−Ｘｅ５％の放電ガスが６６．５ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入されている。
【００２３】
そして、放電空間１７の表示電極６とデータ電極１１との交差部が放電セル１８（単位発光領域）として動作する。
【００２４】
図３に、上述のＰＤＰ１を用いたプラズマ画像表示装置の概略構成のブロック図を示す。プラズマ画像表示装置３０は、ＰＤＰ１にＰＤＰ駆動装置３１を接続した構成である。
【００２５】
ＰＤＰ駆動装置３１は、コントローラ３２、維持ドライバ回路３３、走査ドライバ回路３４、データドライバ回路３５を備え、プラズマ画像表示装置３０の駆動時には、ＰＤＰ１に維持ドライバ回路３３、走査ドライバ回路３４、データドライバ回路３５を接続し、コントローラ３２の制御に従い点灯させようとする放電セル１８（図２）において走査電極４とデータ電極１１との間に電圧に印加することでアドレス放電を行った後に、走査電極４と維持電極５との間に電圧を印加して維持放電を行う。この維持放電により、当該放電セル１８において紫外線が発生し、この紫外線により励起された蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが発光することで点灯し、各色の放電セル１８の点灯、非点灯の組み合わせによって画像が行われる。
【００２６】
次に、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法を、図１および図２を参照しながら説明する。
【００２７】
前面基板２は、前面ガラス基板３上に、まず透明電極４ａ、５ａを形成し、それぞれの上にバス電極４ｂ、５ｂをそれぞれ積層して、走査電極４および維持電極５を形成する。そして、その上を誘電体層７で被覆し、さらに誘電体層７の表面にＭｇＯ材料からなる保護層８を形成することによって作製される。
【００２８】
ここで、透明電極４ａ、５ａは、ＩＴＯまたは酸化スズ（ＳｎＯ_２）等の透明導電材料により形成する。
【００２９】
バス電極４ｂ、５ｂは、金属材料により構成され、銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、またはアルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）、またはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）等を、スクリーン印刷や、フォトリソグラフィー等によりパターン形成する。
【００３０】
誘電体層７は、鉛系のガラス材料を含むペーストをスクリーン印刷で塗布した後、所定温度、所定時間（例えば５６０℃で２０分）焼成することによって、所定の層の厚み（約２０μｍ）となるように形成する。上記鉛系のガラス材料を含むペーストとしては、例えば、ＰｂＯ（７０ｗｔ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１５ｗｔ％）、ＳｉＯ_２（１０ｗｔ％）、およびＡｌ_２Ｏ_３（５ｗｔ％）と有機バインダ（α−ターピネオールに１０％のエチルセルローズを溶解したもの）との混合物が使用される。ここで、有機バインダとは樹脂を有機溶媒に溶解したものであり、エチルセルローズ以外に樹脂としてアクリル樹脂、有機溶媒としてブチルカービトールなども使用することができる。さらに、こうした有機バインダに分散剤（例えば、グリセルトリオレエート）を混入させてもよい。
【００３１】
保護層８は、誘電体層７をプラズマによる損傷から保護する為の、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から成るものであり、スパッタリング法やＣＶＤ法（化学蒸着法）等によって所定の厚み（約０．５μｍ）となるように形成する。
【００３２】
一方、背面基板９は、背面ガラス基板１０上に、Ｍ本のデータ電極１１を列設した状態に形成する。そしてその上に誘電体層１２を形成し、その後、誘電体層１２上のデータ電極１１間に相当する個所に隔壁１３を形成する。そして、隔壁１３の間に赤色の蛍光体層１４Ｒ、緑色の蛍光体層１４Ｇ、青色の蛍光体層１４Ｂを形成することで作製する。
【００３３】
ここで、データ電極１１は金属材料で構成し、銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、またはアルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）、またはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）を、スクリーン印刷やフォトリソグラフィー法によりパターン形成する。
【００３４】
誘電体層１２は、酸化鉛（ＰｂＯ）または酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）または酸化燐（ＰＯ_４）を主成分とする低融点ガラスのペーストをスクリーン印刷法で塗布することで厚み５μｍ〜２０μｍに形成したものである。
【００３５】
隔壁１３は、誘電体層１２と同じく、鉛系のガラス材料を含むペーストを例えばスクリーン印刷法により所定のピッチで繰り返し塗布することで、高さ８０μｍ〜１４０μｍ程度に形成したものである。
【００３６】
蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂそれぞれは、赤色蛍光体材料（Ｒ）、緑色蛍光体材料（Ｇ）、青色蛍光体材料（Ｂ）の粉末にビークルを混合しペースト状にしたものを、例えばインク吐出法によって隔壁１３間に塗布した後、４００〜５９０℃の温度で焼成して有機バンイダを焼失させることによって、蛍光体材料の粒子が結着した構造として形成したものである。各色の蛍光体材料としては、一般的にプラズマディスプレイパネルに用いられる以下に示す蛍光体材料が使用できる。すなわち、赤色蛍光体としては、（Ｙ_ＸＧｄ_１−Ｘ）ＢＯ_３：Ｅｕ^３＋、あるいはＹＢＯ_３：Ｅｕ^３＋、緑色蛍光体としては、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋である。
【００３７】
ここで、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂのデータ電極１１上における積層方向の厚みは、各色蛍光体材料の粒子の平均粒径のおよそ８〜２５倍程度に形成することが望ましい。すなわち、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに一定の紫外線を照射したときの輝度（発光効率）を確保するために、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、放電空間１７において発生した紫外線を透過させることなく吸収するために蛍光体粒子が最低でも８層、好ましくは２０層程度積層された厚みを保持することが望ましく、それ以上の厚みとなれば蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの発光効率はほとんどサチュレートしてしまうとともに、２０層程度積層された厚みを超えると放電空間１７の大きさ（容量）を十分に確保できなくなるからである。
【００３８】
次に、以上のようにして作製した前面基板２と背面基板９とを、前面基板２の表示電極６と背面基板９のデータ電極１１とが直交するよう対向させ、その状態で画像表示領域１５の外の周囲に形成した封着部材１６により封止する、いわゆる封着工程を行う。この封着工程は、例えば４５０℃程度で１０〜２０分間焼成することで、封着部材である低融点ガラス材料を軟化させ、その後、冷却することで、封止、すなわち気密に貼り合わせるものである。
【００３９】
ここで、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、塗布後、有機バインダを焼失させるための焼成と、封着工程との、２回の熱プロセスにより、蛍光体材料が酸化し、材料段階の特性と変化してしまっている場合がある。
【００４０】
本発明者らの検討により、例えば緑色蛍光体Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎの場合、空気雰囲気（酸化雰囲気）での５００℃、１０分間の焼成により、未焼成の材料段階での輝度（１００％）に対して、約９０％にまで輝度が低下するということが判った。さらに、この輝度が低下した蛍光体材料を、還元雰囲気中で２５０℃、１時間保持することで、約９５％にまで輝度を回復させることができるということ、また、２００℃では輝度を回復させることができないことも判った。
【００４１】
これは、蛍光体材料が焼成時に酸化してしまい、通常より酸素リッチ（過剰）な状態に変質してしまうために輝度が低下してしまうが、還元雰囲気中で２５０℃、１時間保持することで、還元作用によりその過剰な酸素が取り除かれ、その結果、約９５％にまで輝度が回復するものと考えられる。また、２００℃程度の温度状態では還元作用が進行しないものと考えられる。
【００４２】
そこで、本実施の形態によるＰＤＰの製造方法では、放電ガスを封入する前に、製造工程時の熱プロセスでの酸化によって過剰となった、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを構成する蛍光体材料の酸素を取り除く。例えば、前面基板２と背面基板９とを封着した後、その放電空間１７を２５０℃以上の温度状態とし、その状態で放電空間１７を還元ガスで置換する。ここで、温度状態の上限は、温度が高いほど還元作用は高まるものと期待できるが、実際には封着部材１６の封止の信頼性の面から、封着部材１６が再軟化してしまう温度以下であることが好ましい。
【００４３】
上述したように、放電空間１７を還元ガスで置換することにより、放電空間１７内の、酸化された蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの蛍光体材料から過剰な酸素を取り除くことができ、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの特性を、未焼成時の材料段階での特性に近づけることが可能となる。
【００４４】
ここで、還元ガスによる置換について詳細を以下に述べる。
【００４５】
図４は、ＰＤＰの放電空間を還元ガスで置換するための装置の概略構成を示す図である。ＰＤＰ１は封着後の状態のものであり、ＰＤＰ１の背面基板９の画像表示領域１５外の部分には、放電空間１７と通じている排気管４０が設置されている。また、排気管４０は、還元ガス導入装置４１、排気装置４２と切り替えバルブ４３を介して接続されている。すなわち、放電空間１７は、排気管４０を通じて、切り替えバルブ４３の切り替えにより、還元ガスの導入、排気が可能な構成となっている。また、加熱装置４４はその内部にヒーター４５を備え、ＰＤＰ１を加熱することで、ＰＤＰ１の温度状態、すなわち放電空間１７の温度状態を設定できる。加熱装置４４としては、通常の工程で用いる封着炉とすれば効率が良い。図５に放電空間１７の、ヒーター４５の加熱による温度状態とガス状態との関係の一例を示す。
【００４６】
封着後のＰＤＰ１に対し、排気管４０と還元ガス導入装置４１とが通じるように切り替えバルブ４３を設定し、放電空間１７に還元ガスを導入した状態で、放電空間１７の温度状態が先に述べたような２５０℃以上のＴ１（℃）となるように、ＰＤＰ１をヒーター４５で加熱する。そして、Ｔ１（℃）となった時点でその温度をキープする。このキープの期間で、熱プロセスでの酸化により酸素リッチとなった蛍光体材料から、その過剰な酸素が還元作用により取り除かれる。
【００４７】
ここで、ＰＤＰ１の破損を防ぐため、還元ガスの導入時の圧力はＰＤＰ１の外の気圧以下に設定することが好ましい。
【００４８】
また、Ｔ１（℃）の温度状態は、図４に示すような、ＰＤＰ１の封着後、一旦室温となった状態から再度加熱することによってでも、封着工程後、封着温度（例えば４５０℃）から徐冷する降温途中で得ても構わない。
【００４９】
また、Ｔ１（℃）の温度状態時での還元作用が効果的に行われるよう、還元ガス導入前に放電空間１７内を清浄な状態としておくと効果的である。この目的のため、図６に示すように、封着直後のＰＤＰ１に対して、切り替えバルブ４３の設定により、排気装置４２と排気管４０とが通じるようにし、ＰＤＰ１の放電空間１７を、加熱しながら排気する。そして、温度Ｔ１（℃）に達した時点で切り替えバルブ４３により放電空間１７内に還元ガスが導入されるようにする。このようにすることにより、放電空間１７内の蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂには、その層構造から、大量に空気、水などが物理吸着していると考えられるが、それらの離脱が促進されるため、その後に行われる還元ガスの導入時には、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの蛍光体材料の表面は清浄な状態となっており、還元ガスによる還元作用が蛍光体材料に対して作用しやすくなることが期待できる。
【００５０】
また、還元ガス導入後の排気を、後述する放電ガス封入の前に行う真空排気と兼ねる工程でも良い。これにより、放電空間１７に導入した還元ガスの除去が確実に行われるようになるため、ＰＤＰ１の駆動条件などへの影響を最低限とすることができ、また、全体工程の短縮を図ることも可能となる。この場合、図７に示すように、Ｔ１（℃）からの降温過程で、上記の真空排気と還元ガスの排気とを兼ねるようにすると、温度状態が高いことから、排気の効果を高めることができる。
【００５１】
また、図８に示すように、還元ガスの導入と排気とを複数回、行うようにすると、新規の還元ガスが都度、導入されることとなるので、還元作用を強い状態で維持することができ、本発明の効果を高めることができる。ここで、還元ガスの放電空間１７内への導入と、その後の排気という動作を繰り返す場合、導入と排気との組み合わせは、それぞれを少なくとも１回行うのであれば、任意である。すなわち、導入、排気、導入、排気、・・・の順に繰り返しても、導入、排気、排気、導入のようにランダムに繰り返しても良い。
【００５２】
また、還元ガスとしては窒素と水素の混合ガスなどを選択すれば良く、少なくとも混合ガス中の水素混合比を２％以上に設定することが好ましい。また、水素の代わりに一酸化炭素を選択することも可能である。
【００５３】
そして、以上のように、放電空間を還元ガスで置換した後、放電空間１７を一旦、真空排気し、真空度が１×１０^−４Ｐａ程度となった後に、例えば、ネオンガスとキセノンガスの混合ガスを、体積％で９５％、５％、圧力を６６．５ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）で封入し、そして排気管５０を封止することで、ＰＤＰ１が完成する。
【００５４】
ここで、酸化の影響は、特に緑色蛍光体材料である、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ材料が大きく受けるため、この材料により構成される蛍光体層を備えたＰＤＰを製造する場合に本発明は特に有効となる。
【００５５】
次に、本発明の効果を検証するために、前記実施の形態に基づいてＰＤＰを作製しその性能評価実験を行った（以後、このパネルをパネル１と記す）。その実験結果を以下に示す。パネルは４２”（インチ）サイズである。構成は図１および図２と同じである。
【００５６】
ＰＤＰ１は、蛍光体膜厚を３０μｍとし、封着部材１５として軟化点３９０℃のガラスフリットを使用した。ＰＤＰ１の昇温中にＰＤＰ１内の真空排気を行い、３５０℃となった時点でＰＤＰ１内への還元ガスの導入を開始し、１時間保持した。ここで、ＰＤＰ１内に導入した還元ガスは窒素９８％、水素２％の混合ガスであり、ＰＤＰ１内での圧力が６７ｋＰａになるようにした。その後、ＰＤＰ１を冷却せずにそのまま、３５０℃を５時間保持する温度プロファイルにて真空排気した後、室温にまで冷却した。そしてその後、ＰＤＰ１に放電ガスとして、Ｎｅ（９５％）−Ｘｅ（５％）を６７ｋＰａで封入しＰＤＰ１を完成した。
【００５７】
比較例としては、従来の工程の通りに、パネル内に還元ガスを導入することのないＰＤＰを作製した（以後、このパネルをパネル２と記す）。それ以外は、構成、工程ともパネル１と全く同一とした。
【００５８】
パネルを点灯させて評価した発光特性は、緑色のみを点灯させた時の輝度、発光スペクトルのピーク波長、および青色、赤色、緑色のすべてを同一電力条件で点灯した時の白色表示の輝度とした。
【００５９】
比較の結果、パネル１では、緑色輝度が、パネル２に比べ約６％増加した。それに伴い、白色輝度も３％増加することを確認した。
【００６０】
なお、以上の実施の形態においては、プラズマディスプレイパネルを例示したが、熱プロセスにより酸化のダメージを受ける蛍光体材料を有する表示パネル全てに適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、製造工程時の熱プロセスでの蛍光体材料の酸化による変質が原因と考えられる特性変化が小さいプラズマディスプレイパネルの製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの製造方法によって製造されるプラズマディスプレイパネルの概略構造を示す平面図
【図２】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの製造方法によって製造されるプラズマディスプレイパネルの画像表示領域の一部の概略構造を示す断面斜視図
【図３】プラズマ画像表示装置の概略構成を示すブロック図
【図４】還元ガス置換装置の概略構成を示す一部断面図
【図５】放電空間の、温度状態とガス状態との関係の一例を示す図
【図６】放電空間の、温度状態とガス状態との関係の他の例を示す図
【図７】同じく、放電空間の、温度状態とガス状態との関係の他の例を示す図
【図８】同じく、放電空間の、温度状態とガス状態との関係の他の例を示す図
【符号の説明】
１　プラズマディスプレイパネル
２　前面基板
９　背面基板
１３　隔壁
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ　蛍光体層
１７　放電空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a plasma display panel (hereinafter, referred to as a PDP) known as a large-screen, thin, and lightweight image display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, PDPs have attracted attention as display panels (thin display devices) having excellent visibility.
[0003]
This PDP is roughly classified into an AC type and a DC type in terms of driving, and there are two types of discharge types, a surface discharge type and a counter discharge type. However, from the viewpoint of high definition, a large screen, and easy manufacturing, At present, AC type surface discharge type PDPs have become the mainstream.
[0004]
The structure is such that a front substrate having a plurality of display electrodes composed of scan electrodes and sustain electrodes, and a back substrate having a plurality of data electrodes orthogonal to the display electrodes are arranged so that the display electrodes and the data electrodes are orthogonal. The discharge space is opposed to the discharge space, and the periphery thereof is sealed with a sealing member. A phosphor layer is formed in the discharge space.
[0005]
A discharge gas is sealed in the discharge cell, and an intersection between the display electrode and the data electrode functions as a discharge cell (unit light emitting area), and a voltage is applied between the display electrode and the data electrode. As a result, a visible light is generated by irradiating the phosphor layer with ultraviolet rays generated by the discharge, and an image is displayed.
[0006]
Here, in the PDP having the above-described configuration, a thermal process is frequently used in the manufacturing process. For example, when a front substrate and a rear substrate are sealed, the PDP is generally used as a sealing member. One of the sealing processes is to heat a low melting glass material to its softening temperature. In the sealing step, the phosphor material forming the phosphor layer is also heated (for example, see Non-Patent Document 1).
[0007]
[Non-patent document 1]
Hiraki Uchiike and Shigeo Mikoshiba, “All about Plasma Displays,” Industrial Research Institute, May 1, 1997, for example, p102-p103
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The PDP manufactured as described above has a problem in that the image display characteristics designed based on the phosphor characteristics in the material stage and the characteristics of the actual PDP are different. In such a case, the image display characteristics of the PDP cannot be known until actually manufactured, and this is a very serious problem in the development of the PDP and the reliability of the PDP as a product. . Here, as a result of the present inventors' examination of this problem, the cause is that the phosphor material is oxidized by a thermal process in the manufacturing process of the PDP, and its characteristics are changed. It turns out. This is particularly noticeable in green phosphor materials.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a method of manufacturing a plasma display panel having a small characteristic change, which is considered to be caused by deterioration of a phosphor material due to oxidation in a thermal process during a manufacturing process. And
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a plasma display panel according to the present invention is characterized in that excess oxygen of a phosphor material is removed before filling a discharge gas.
[0011]
Further, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a plasma display panel according to the present invention is characterized in that before filling a discharge gas, the discharge space is replaced with a reducing gas at a temperature of 250 ° C. or more. is there.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
That is, the invention described in claim 1 of the present invention is a method for manufacturing a plasma display panel, characterized by removing excess oxygen of a phosphor material before filling discharge gas.
[0013]
The invention according to claim 2 is a method for manufacturing a plasma display panel, characterized in that a discharge space is replaced with a reducing gas at 250 ° C. or more before filling a discharge gas.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, after the replacement, the discharge space is exhausted and the discharge gas is sealed.
[0015]
A fourth aspect of the present invention is the invention according to the second or third aspect, wherein the replacement is an operation of introducing and exhausting the reducing gas at least once, respectively.
[0016]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 2 to 4, wherein the reducing gas contains at least one of hydrogen and carbon monoxide in an amount of 2% or more. .
[0017]
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 2 to 5, wherein a part of the discharge space is provided with a phosphor layer having a Zn ₂ SiO ₄ : Mn material. Is what you do.
[0018]
Hereinafter, a method of manufacturing a PDP according to an embodiment of the present invention will be described.
[0019]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of a PDP manufactured by a method of manufacturing a PDP according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing a schematic structure of a part of an image display area of a PDP manufactured by the PDP manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
[0020]
The front substrate 2 of the PDP 1 has a display electrode 6 formed of N scan electrodes 4 and N sustain electrodes 5 formed on one main surface of a front glass substrate 3 (FIG. 2). (Numbers are added), and the structure has a dielectric layer 7 formed so as to cover the display electrode 6 and a protective layer 8 made of, for example, MgO formed so as to cover the dielectric layer 7. The scan electrode 4 and the sustain electrode 5 have a structure in which bus electrodes 4b and 5b are laminated on transparent electrodes 4a and 5a, respectively.
[0021]
The rear substrate 9 includes M data electrodes 11 formed on one main surface of the rear glass substrate 10 (the numbers are given when the M-th electrode is shown), and a dielectric layer formed so as to cover the data electrodes 11. 12, a partition 13 formed at a position corresponding to between the data electrodes 11 on the dielectric layer 12, and phosphor layers 14R, 14G, 14B formed between the partitions 13.
[0022]
The front substrate 2 and the rear substrate 9 are opposed to each other so that the display electrodes 6 and the data electrodes 11 are orthogonal to each other with the partition wall 13 interposed therebetween, and the outer periphery of the image display area 15 (FIG. 1) is sealed with a sealing member 16. (FIG. 1). The discharge space 17 formed between the front substrate 2 and the rear substrate 9 has a discharge gas of, for example, 5% Ne-Xe at a pressure of 66.5 kPa (500 Torr). It is enclosed.
[0023]
Then, the intersection of the display electrode 6 and the data electrode 11 in the discharge space 17 operates as a discharge cell 18 (unit light emitting region).
[0024]
FIG. 3 shows a block diagram of a schematic configuration of a plasma image display device using the above-described PDP 1. The plasma image display device 30 has a configuration in which a PDP driving device 31 is connected to the PDP 1.
[0025]
The PDP drive device 31 includes a controller 32, a sustain driver circuit 33, a scan driver circuit 34, and a data driver circuit 35. When the plasma image display device 30 is driven, the PDP 1 includes a sustain driver circuit 33, a scan driver circuit 34, and a data driver circuit. 35, the address discharge is performed by applying a voltage between the scan electrode 4 and the data electrode 11 in the discharge cell 18 (FIG. 2) to be turned on under the control of the controller 32. A voltage is applied between the electrode and the sustain electrode 5 to perform a sustain discharge. Due to the sustain discharge, ultraviolet rays are generated in the discharge cells 18, and the phosphor layers 14 R, 14 G, and 14 B excited by the ultraviolet rays emit light to emit light. The image is done.
[0026]
Next, a method of manufacturing a PDP according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
On the front substrate 2, first, transparent electrodes 4a and 5a are formed on the front glass substrate 3, and bus electrodes 4b and 5b are respectively stacked on each of them to form the scanning electrodes 4 and the sustain electrodes 5. Then, a dielectric layer 7 is coated thereon, and a protective layer 8 made of an MgO material is formed on the surface of the dielectric layer 7.
[0028]
Here, the transparent electrodes 4a and 5a are formed of a transparent conductive material such as ITO or tin oxide (SnO ₂ ).
[0029]
The bus electrodes 4b and 5b are made of a metal material, and have a silver (Ag) thick film (thickness: 2 μm to 10 μm), an aluminum (Al) thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm), or a Cr / Cu / Cr laminate. A thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm) or the like is patterned by screen printing, photolithography, or the like.
[0030]
The dielectric layer 7 is formed by applying a paste containing a lead-based glass material by screen printing, and baking the paste at a predetermined temperature and a predetermined time (for example, 560 ° C. for 20 minutes) to obtain a predetermined layer thickness (about 20 μm). It forms so that it may become. Examples of the paste containing the lead-based glass material include PbO (70 wt%), B ₂ O ₃ (15 wt%), SiO ₂ (10 wt%), Al ₂ O ₃ (5 wt%), and an organic binder (α). A mixture of 10% ethyl cellulose in terpineol). Here, the organic binder is obtained by dissolving a resin in an organic solvent. In addition to ethyl cellulose, an acrylic resin can be used as a resin, and butyl carbitol can be used as an organic solvent. Further, a dispersant (for example, glycerol trioleate) may be mixed in such an organic binder.
[0031]
The protective layer 8 is made of, for example, magnesium oxide (MgO) to protect the dielectric layer 7 from damage due to plasma, and has a predetermined thickness (approximately 0.1 mm) by a sputtering method, a CVD method (chemical vapor deposition method), or the like. 5 μm).
[0032]
On the other hand, the rear substrate 9 is formed in a state where M data electrodes 11 are arranged on the rear glass substrate 10. Then, a dielectric layer 12 is formed thereon, and thereafter, a partition wall 13 is formed at a position corresponding to a portion between the data electrodes 11 on the dielectric layer 12. And it manufactures by forming the red phosphor layer 14R, the green phosphor layer 14G, and the blue phosphor layer 14B between the partition walls 13.
[0033]
Here, the data electrode 11 is made of a metal material, and has a silver (Ag) thick film (thickness: 2 μm to 10 μm), an aluminum (Al) thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm), or a Cr / Cu / Cr laminate. A thin film (thickness: 0.1 μm to 1 μm) is patterned by screen printing or photolithography.
[0034]
The dielectric layer 12 has a thickness of 5 μm to 20 μm by applying a paste of low-melting glass containing lead oxide (PbO), bismuth oxide (Bi ₂ O ₃ ), or phosphorus oxide (PO ₄ ) as a main component by a screen printing method. It is formed in.
[0035]
Similar to the dielectric layer 12, the partition walls 13 are formed to have a height of about 80 μm to 140 μm by repeatedly applying a paste containing a lead-based glass material at a predetermined pitch by, for example, a screen printing method.
[0036]
Each of the phosphor layers 14R, 14G, and 14B is obtained by mixing a vehicle with powder of a red phosphor material (R), a green phosphor material (G), and a blue phosphor material (B) to form a paste, for example, an ink. It is formed as a structure in which the particles of the phosphor material are bonded by applying the material between the partition walls 13 by a discharge method and then baking at a temperature of 400 to 590 ° C. to burn off the organic vane. As the phosphor material of each color, the following phosphor materials generally used for a plasma display panel can be used. That is, the red _{phosphor, (Y X Gd 1-X} ) BO 3: Eu 3+, or _YBO 3: ^{Eu 3+,} as the green _phosphor, Zn 2 _SiO 4: _Mn, As the blue phosphor, BaMgAl ₁₀ O ₁₇ : Eu ²⁺ .
[0037]
Here, it is desirable that the thickness of the phosphor layers 14R, 14G, and 14B in the stacking direction on the data electrode 11 be formed to be about 8 to 25 times the average particle diameter of the phosphor material particles of each color. That is, the phosphor layers 14R, 14G, and 14B allow ultraviolet rays generated in the discharge space 17 to pass therethrough in order to secure luminance (luminous efficiency) when the phosphor layers 14R, 14G, and 14B are irradiated with a certain amount of ultraviolet rays. In order to absorb the phosphor particles without absorption, it is desirable that the phosphor particles have a thickness of at least 8 layers, preferably about 20 layers, and if the thickness is larger, the luminous efficiency of the phosphor layers 14R, 14G, and 14B is reduced. This is because almost all of the saturation occurs, and if the thickness exceeds about 20 layers, the size (capacity) of the discharge space 17 cannot be sufficiently secured.
[0038]
Next, the front substrate 2 and the rear substrate 9 manufactured as described above are opposed to each other so that the display electrodes 6 of the front substrate 2 and the data electrodes 11 of the rear substrate 9 are orthogonal to each other. A so-called sealing step of sealing with a sealing member 16 formed around the outside of the device. In this sealing step, for example, baking is performed at about 450 ° C. for 10 to 20 minutes to soften the low-melting glass material as the sealing member, and then, by cooling, sealing, that is, bonding in an airtight manner. is there.
[0039]
Here, the phosphor layers 14R, 14G, and 14B are oxidized by the two heat processes of baking for burning off the organic binder and the sealing step after application, and the properties of the material stage are changed. May have changed.
[0040]
According to the study of the present inventors, for example, in the case of the green phosphor Zn ₂ SiO ₄ : Mn, the luminance (100%) in the unfired material stage is obtained by firing at 500 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere (oxidizing atmosphere). In contrast, it was found that the brightness was reduced to about 90%. Further, the luminance can be restored to about 95% by holding the phosphor material whose luminance has decreased at 250 ° C. for one hour in a reducing atmosphere, and the luminance can be restored at 200 ° C. I also found that I could not do it.
[0041]
This is because the phosphor material is oxidized at the time of firing and is transformed into an oxygen-rich (excess) state than usual, resulting in a decrease in luminance. Then, it is considered that the excess oxygen is removed by the reducing action, and as a result, the luminance is restored to about 95%. Further, it is considered that the reducing action does not proceed at a temperature of about 200 ° C.
[0042]
Therefore, in the method of manufacturing a PDP according to the present embodiment, the phosphor material constituting phosphor layers 14R, 14G, and 14B that has become excessive due to oxidation in a thermal process during the manufacturing process before filling the discharge gas. Remove oxygen. For example, after the front substrate 2 and the rear substrate 9 are sealed, the discharge space 17 is set to a temperature state of 250 ° C. or higher, and the discharge space 17 is replaced with a reducing gas in that state. Here, as for the upper limit of the temperature state, it can be expected that the higher the temperature, the higher the reducing action is, but the sealing member 16 is actually re-softened from the viewpoint of the sealing reliability of the sealing member 16. It is preferable that the temperature is not higher than the temperature.
[0043]
As described above, by replacing the discharge space 17 with the reducing gas, excess oxygen can be removed from the phosphor material of the oxidized phosphor layers 14R, 14G, and 14B in the discharge space 17, and The properties of the layers 14R, 14G, 14B can be made closer to the properties of the unfired material.
[0044]
Here, the replacement with the reducing gas will be described in detail below.
[0045]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for replacing a discharge space of a PDP with a reducing gas. The PDP 1 is in a state after sealing, and an exhaust pipe 40 communicating with the discharge space 17 is provided in a portion of the rear substrate 9 outside the image display area 15 of the PDP 1. The exhaust pipe 40 is connected to a reducing gas introducing device 41 and an exhaust device 42 via a switching valve 43. That is, the discharge space 17 is configured to be capable of introducing and exhausting the reducing gas by switching the switching valve 43 through the exhaust pipe 40. The heating device 44 includes a heater 45 therein, and can heat the PDP 1 to set the temperature state of the PDP 1, that is, the temperature state of the discharge space 17. If the heating device 44 is a sealing furnace used in a normal process, the efficiency is high. FIG. 5 shows an example of the relationship between the temperature state and the gas state of the discharge space 17 due to the heating of the heater 45.
[0046]
The switching valve 43 is set so that the exhaust pipe 40 and the reducing gas introduction device 41 communicate with the sealed PDP 1, and the temperature state of the discharge space 17 is changed first when the reducing gas is introduced into the discharge space 17. The PDP 1 is heated by the heater 45 so that T1 (° C.) of 250 ° C. or higher as described above. When the temperature reaches T1 (° C.), the temperature is kept. During this keeping period, the excess oxygen is removed by a reducing action from the phosphor material which has become oxygen-rich due to oxidation in the thermal process.
[0047]
Here, in order to prevent the PDP 1 from being damaged, the pressure at the time of introducing the reducing gas is preferably set to be equal to or lower than the atmospheric pressure outside the PDP 1.
[0048]
Further, the temperature state of T1 (° C.) can be set as shown in FIG. )), The temperature may be obtained in the course of lowering the temperature.
[0049]
Further, it is effective to keep the inside of the discharge space 17 clean before introducing the reducing gas so that the reducing action in the temperature state of T1 (° C.) is effectively performed. For this purpose, as shown in FIG. 6, by setting the switching valve 43, the exhaust device 42 and the exhaust pipe 40 communicate with the PDP 1 immediately after sealing, and the discharge space 17 of the PDP 1 is heated. While exhausting. Then, when the temperature reaches the temperature T <b> 1 (° C.), the switching valve 43 introduces the reducing gas into the discharge space 17. By doing so, it is considered that a large amount of air, water, and the like are physically adsorbed on the phosphor layers 14R, 14G, and 14B in the discharge space 17 due to the layer structure. Therefore, when the reducing gas is subsequently introduced, the surfaces of the phosphor materials of the phosphor layers 14R, 14G, and 14B are in a clean state, and the reducing action by the reducing gas acts on the phosphor material. It can be expected to be easier.
[0050]
Further, the exhaust after the introduction of the reducing gas may be a step also serving as a vacuum exhaust performed before the filling of the discharge gas described later. This ensures that the reducing gas introduced into the discharge space 17 is removed, so that the influence on the driving conditions of the PDP 1 and the like can be minimized, and the overall process can be shortened. It becomes possible. In this case, as shown in FIG. 7, in the process of lowering the temperature from T1 (° C.), if both the above-described vacuum exhaust and the exhaust of the reducing gas are performed, the effect of the exhaust can be enhanced because the temperature state is high. it can.
[0051]
Further, as shown in FIG. 8, when the introduction and exhaust of the reducing gas are performed a plurality of times, a new reducing gas is introduced each time, so that the reducing action can be maintained in a strong state. Thus, the effects of the present invention can be enhanced. Here, in the case where the operation of introducing the reducing gas into the discharge space 17 and thereafter performing the exhaust is repeated, the combination of the introduction and the exhaust is arbitrary as long as each is performed at least once. That is, introduction, exhaust, introduction, exhaust,... May be repeated in this order, or introduction, exhaust, exhaust, introduction may be repeated at random.
[0052]
Further, a mixed gas of nitrogen and hydrogen may be selected as the reducing gas, and it is preferable to set at least a hydrogen mixture ratio in the mixed gas to 2% or more. It is also possible to select carbon monoxide instead of hydrogen.
[0053]
Then, as described above, after the discharge space is replaced with the reducing gas, the discharge space 17 is once evacuated once and the degree of vacuum is reduced to about 1 × 10 ⁻⁴ Pa, for example, by mixing neon gas and xenon gas. The gas is sealed at 95% by volume, 5% by volume, the pressure is 66.5 kPa (500 Torr), and the exhaust pipe 50 is sealed to complete the PDP 1.
[0054]
Here, the influence of the oxidation is greatly affected by the Zn ₂ SiO ₄ : Mn material, which is a green phosphor material, and therefore, the present invention is particularly applied to the case of manufacturing a PDP having a phosphor layer composed of this material. Becomes effective.
[0055]
Next, in order to verify the effects of the present invention, a PDP was manufactured based on the above embodiment, and a performance evaluation experiment was performed (hereinafter, this panel is referred to as panel 1). The experimental results are shown below. The panel is 42 "(inch) in size. The configuration is the same as in FIGS.
[0056]
The PDP 1 had a phosphor film thickness of 30 μm and a glass frit having a softening point of 390 ° C. as the sealing member 15. While the temperature of the PDP 1 was raised, the inside of the PDP 1 was evacuated, and when the temperature of the PDP 1 reached 350 ° C., introduction of a reducing gas into the PDP 1 was started and maintained for 1 hour. Here, the reducing gas introduced into the PDP 1 was a mixed gas of 98% of nitrogen and 2% of hydrogen, and the pressure in the PDP 1 was set to 67 kPa. Thereafter, the PDP 1 was evacuated with a temperature profile of maintaining the temperature at 350 ° C. for 5 hours without cooling, and then cooled to room temperature. Thereafter, Ne (95%)-Xe (5%) was sealed at 67 kPa as a discharge gas in the PDP 1 to complete the PDP 1.
[0057]
As a comparative example, a PDP in which a reducing gas was not introduced into a panel was manufactured as in a conventional process (hereinafter, this panel is referred to as panel 2). Other than that, the configuration and the process were completely the same as those of the panel 1.
[0058]
The emission characteristics evaluated by lighting the panel were the brightness when only green was turned on, the peak wavelength of the emission spectrum, and the brightness of white display when all of blue, red and green were turned on under the same power condition. .
[0059]
As a result of the comparison, the panel 1 increased the green luminance by about 6% as compared with the panel 2. Accordingly, it was confirmed that the white luminance also increased by 3%.
[0060]
In the above embodiments, the plasma display panel has been described as an example, but the present invention can be applied to all display panels having a phosphor material that is damaged by oxidation due to a thermal process.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a method of manufacturing a plasma display panel having a small characteristic change, which is considered to be caused by deterioration of a phosphor material due to oxidation in a thermal process during a manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of a plasma display panel manufactured by a method of manufacturing a plasma display panel according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a method of manufacturing a plasma display panel according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing a schematic structure of a part of an image display area of a plasma display panel manufactured by the method. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic structure of a plasma image display device. FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a relationship between a temperature state and a gas state in a discharge space. FIG. 6 is a diagram showing another example of a relationship between a temperature state and a gas state in a discharge space. 7 is a diagram showing another example of the relationship between the temperature state and the gas state of the discharge space. FIG. 8 is a diagram showing another example of the relationship between the temperature state and the gas state of the discharge space. Description of]
REFERENCE SIGNS LIST 1 plasma display panel 2 front substrate 9 back substrate 13 partition walls 14R, 14G, 14B phosphor layer 17 discharge space

Claims (6)

放電ガスを封入する前に、蛍光体材料の過剰な酸素を取り除く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。A method for manufacturing a plasma display panel, comprising removing excess oxygen of a phosphor material before filling a discharge gas. 放電ガスを封入する前に、２５０℃以上の状態で、放電空間を還元ガスで置換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。A method for manufacturing a plasma display panel, comprising: replacing a discharge space with a reducing gas at a temperature of 250 ° C. or higher before filling a discharge gas. 前記置換の後、放電空間を排気し、放電ガスを封入する請求項２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。3. The method according to claim 2, wherein after the replacement, the discharge space is evacuated and a discharge gas is filled. 前記置換は、還元ガスの導入と排気とをそれぞれ少なくとも１回行う動作である請求項２または３に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。4. The method according to claim 2, wherein the replacement is an operation of performing at least one introduction and at least one exhaust of the reducing gas, respectively. 5. 還元ガスが、水素または一酸化炭素の少なくとも一方を２％以上含むガスである請求項２から４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。The method for manufacturing a plasma display panel according to claim 2, wherein the reducing gas is a gas containing at least one of hydrogen and carbon monoxide in an amount of 2% or more. 放電空間の一部が、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ材料を有する蛍光体層を備えることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。Some of the discharge space, Zn 2 _SiO 4: The method of manufacturing a plasma display panel according to any one of claims 2 5, characterized in that it comprises a phosphor layer having a _Mn material.

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