JP2006066144A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前面板と背面板との間でプライミング放電を安定して発生させることで、高精細化した場合でもアドレス特性が安定したＰＤＰを提供する。
【解決手段】第１の基板１上に互いに平行となるように配置した第１電極４および第２電極５と、第１の基板１に放電空間３を挟んで対向配置される第２の基板２上に第１電極４および第２電極５と直交する方向に配置した第３電極１０と、第２の基板２上に第１電極４および第２電極５と平行に配置した第４電極１５と、放電空間３を区画する隔壁とを有し、隔壁により、第１電極４および第２電極５と第３電極１０との立体交差部に主放電セルを形成するとともに第４電極１５上にプライミングセルを形成し、プライミングセルにおける第４電極１５側に、２次電子を放出する材料層１８を設けたプラズマディスプレイパネルを製造する際に、材料層１８を大気中で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。

ＡＣ型として代表的な交流面放電型のプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、ガラス基板上に面放電を行う走査電極および維持電極を配列し、これらの電極を誘電体層で覆い、さらにこの誘電体層の上に保護層を形成してなる前面板と、ガラス基板上に誘電体層で覆われたデータ電極を配列し、誘電体層上に隔壁および蛍光体層を形成してなる背面板とを、走査電極および維持電極とデータ電極とがマトリックスを組むように平行に対向配置し、その外周部をガラスフリットなどの封着材によって封着することにより構成されている。そして、ガラス基板間には放電空間が形成され、放電空間にはネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの希ガスが放電ガスとして封入されている。このような構成のＰＤＰにおいては、ガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線でＲ、Ｇ、Ｂの各色に発光する蛍光体層を励起して発光させることによりカラー表示を行っている（特許文献１参照）。

このＰＤＰは、１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割し、発光させるサブフィールドの組み合わせによって駆動し階調表示を行う。各サブフィールドは初期化期間、アドレス期間および維持期間からなる。画像データを表示するためには、初期化期間、アドレス期間および維持期間でそれぞれ異なる信号波形を各電極に印加している。

初期化期間には、例えば、正極性のパルス電圧を全ての走査電極に印加し、走査電極および維持電極を覆う誘電体層上の保護層および蛍光体層上に必要な壁電荷を蓄積する。

アドレス期間では、全ての走査電極に、順次負極性の走査パルスを印加することにより走査し、表示データがある場合、走査電極を走査している間に、データ電極に正極性のデータパルスを印加すると、走査電極とデータ電極との間でアドレス放電が起こり、走査電極上の保護層の表面に壁電荷が形成される。このようにして書き込み動作が行われる。

続く維持期間では、一定の期間、走査電極と維持電極との間に放電を維持するのに十分な電圧を印加する。これにより、走査電極と維持電極との間に放電プラズマが生成され、一定の期間、蛍光体層を励起発光させる。アドレス期間においてデータパルスが印加されなかった放電空間では、放電は発生せず蛍光体層の励起発光は起こらない。

このようなＰＤＰでは、アドレス期間の放電に大きな放電遅れが発生し、書き込み動作が不安定になる、あるいは書き込み動作を完全に行うために書き込み時間を長く設定しアドレス期間に費やす時間が大きくなりすぎるといった問題があった。これらの問題を解決するために、前面板に補助放電電極を設け前面板側の面内補助放電によって生じたプライミング放電によって放電遅れを小さくするＰＤＰとその駆動方法が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−１９５９９０号公報 特開２００２−２９７０９１号公報

しかしながら、このようなＰＤＰにおいて、高精細化してライン数が増えたときには、さらにアドレス期間に費やす時間が長くなり、維持期間に費やす時間を減らさなければならず、高精細化したときに輝度の確保が難しいという問題が生じる。さらに、高輝度・高効率化を達成するために、キセノン分圧を上げた場合においても放電開始電圧が上昇し、放電遅れが大きくなりアドレス特性が悪化してしまうという問題があった。また、アドレス特性はプロセスの影響も大きいため、アドレス時の放電遅れを小さくしてアドレス時間を短くすることが求められている。

このような要求に対し、従来の前面板面内でプライミング放電を行うＰＤＰは、アドレス時の放電遅れを十分に短縮できない、あるいは補助放電の動作マージンが小さい、誤放電を誘発して動作が不安定であるなどの課題があった。また、補助放電が前面板の面内で行われるために隣接する放電セルへプライミングに必要な粒子以上のプライミング粒子が供給されてクロストークを生じるなどの課題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、前面板と背面板との間でプライミング放電を安定して発生させることで、高精細化した場合でもアドレス特性が安定したＰＤＰを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、第１の基板上に互いに平行となるように配置した第１電極および第２電極と、前記第１の基板に放電空間を挟んで対向配置される第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と直交する方向に配置した第３電極と、前記第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と平行に配置した第４電極と、前記放電空間を区画する隔壁とを有し、前記隔壁により、前記第１電極および前記第２電極と前記第３電極との立体交差部に主放電セルを形成するとともに前記第４電極上にプライミングセルを形成し、前記プライミングセルにおける前記第４電極側に２次電子を放出する材料層を設けたプラズマディスプレイパネルを製造する際に、前記材料層を大気中で形成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。

本発明によれば、前面板と背面板との間でプライミング放電を安定して発生させることで、高精細化した場合でもアドレス特性が安定したＰＤＰを得ることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１の基板上に互いに平行となるように配置した第１電極および第２電極と、前記第１の基板に放電空間を挟んで対向配置される第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と直交する方向に配置した第３電極と、前記第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と平行に配置した第４電極と、前記放電空間を区画する隔壁とを有し、前記隔壁により、前記第１電極および前記第２電極と前記第３電極との立体交差部に主放電セルを形成するとともに前記第４電極上にプライミングセルを形成し、前記プライミングセルにおける前記第４電極側に２次電子を放出する材料層を設けたプラズマディスプレイパネルを製造する際に、前記材料層を大気中で形成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。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、材料層をスクリーン印刷法により形成することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、材料層をゾルゲル法により形成することを特徴とする。

以下、本発明の一実施の形態におけるＰＤＰについて、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるＰＤＰを示す断面図、図２は第１の基板である前面基板側の電極配列を模式的に示す平面図、図３は第２の基板である背面基板側を模式的に示す斜視図であり、図４はその平面図である。

図１に示すように、第１の基板であるガラス製の前面基板１と、第２の基板であるガラス製の背面基板２とが放電空間３を挟んで対向して配置され、その放電空間３には放電によって紫外線を放射する放電ガスとして、ネオンおよびキセノンなどが封入されている。前面基板１上には、対を成す走査電極（第１電極）４と維持電極（第２電極）５とからなるストライプ状の電極が、互いに平行となるように配置されている。この走査電極４および維持電極５は、それぞれ透明電極４ａ、５ａと、この透明電極４ａ、５ａ上に重なるように形成されかつ導電性を高めるための銀などからなる金属母線４ｂ、５ｂとから構成されている。また、図１、図２に示すように、走査電極４と維持電極５とは、走査電極４−走査電極４−維持電極５−維持電極５・・・となるように２本ずつ交互に配列され、また、隣り合う２つの走査電極４の間と隣り合う２つの維持電極５の間には発光時のコントラストを高めるための光吸収層６が設けられており、さらに隣り合う２つの走査電極４の間には光吸収層６上に補助電極７が形成されている。補助電極７は、ＰＤＰの端部にある非表示部において、隣接する２つの走査電極４のうちの一方と接続されている。そして、走査電極４、維持電極５、光吸収層６および補助電極７を覆うように前面基板１上に誘電体層８が形成され、この誘電体層８上に保護層９が形成されている。

また、図１、図３および図４に示すように、背面基板２上には、走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数のストライプ状のデータ電極（第３電極）１０が互いに平行となるように配置されている。また、背面基板２上には、走査電極４および維持電極５とデータ電極１０との立体交差部に形成される複数の放電セルを区画するための隔壁１１が形成されている。隔壁１１は、前面基板１に設けられた走査電極４および維持電極５と直交する方向、すなわちデータ電極１０と平行な方向に延びる縦壁部１１ａと、この縦壁部１１ａに交差するように設けて第１の放電空間であるセル空間１２を形成し、かつセル空間１２の間に隙間部１３を形成する横壁部１１ｂとで構成されている。セル空間１２には蛍光体層１４が設けられ主放電セルが形成されている。すなわち、主放電セルは走査電極４および維持電極５とデータ電極１０との立体交差部に形成されている。

また、図３に示すように、背面基板２の隙間部１３はデータ電極１０と直交する方向に連続的に形成され、走査電極４同士が隣り合う部分に対応する隙間部１３にのみ、前面基板１と背面基板２との間で放電を生じさせるための第４電極であるプライミング電極１５がデータ電極１０と直交する方向に形成され、第２の放電空間であるプライミングセルを形成している。すなわち、プライミングセルはプライミング電極１５上に形成されている。プライミング電極１５は、データ電極１０を覆う誘電体層１６上に形成され、さらにプライミング電極１５を覆うように誘電体層１７が形成されており、この誘電体層１７上に隔壁１１および蛍光体層１４が形成されている。したがって、プライミング電極１５はデータ電極１０よりも隙間部１３に近い位置に形成されている。この構成により、補助電極７と、背面基板２側に形成されたプライミング電極１５との間でプライミング放電が行われる。なお、プライミング電極１５と補助電極７は、互いに平行であるが、図１のＣ−Ｃ線に示すように、それぞれの中心線がＡ方向に対して一致するように形成するのが望ましい。

また、本実施の形態では、図１に示すように、第２の放電空間である背面基板２上のプライミングセルにおいて、プライミング電極１５を覆う誘電体層１７上に２次電子放出係数の大きい材料層１８が略均一な膜厚に形成されている。材料層１８はＭｇＯにより形成されている。したがって、材料層１８は、プライミング電極１５と補助電極７との間に電圧を印加した場合に、材料層１８からプライミングセル内に効果的に２次電子を放出する機能を有している。この結果、本実施の形態では、プライミングセルの長手方向に連続して形成された材料層１８からプライミングセル内に略均一かつ効果的に２次電子を供給することにより、細長い形状を有するプライミングセルにおけるプライミング放電のバラツキを抑制し、各セル空間１２に対して均一なプライミング放電を発生させることができる。また、プライミング放電の発生をむらなく促進し、プライミング放電に印加すべき電圧を低減することができる。

なお、本実施の形態では、誘電体層１７によりプライミング電極１５を被覆しているが、誘電体層１７を設けずに、プライミング電極１５上に直接、材料層１８を形成するようにしてもよい。この場合、隔壁１１および蛍光体層１４は誘電体層１６上に直接形成する。

次に、ＰＤＰに画像データを表示させる方法について図５を用いて説明する。ＰＤＰを駆動する方法として、１フィールド期間を２進法に基づいた発光期間の重みを持った複数のサブフィールドに分割し、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行っている。各サブフィールドは初期化期間、アドレス期間および維持期間からなる。

図５は、本実施の形態におけるＰＤＰを駆動するための駆動波形図である。まず、初期化期間において、正の電圧をすべての走査電極４に印加することにより補助電極７には走査電極４と同じ正の電圧が印加されるので、プライミング電極１５が形成されたプライミングセルでは、補助電極７とプライミング電極１５との間で初期化が行われる。

次のアドレス期間では、プライミング電極１５には正の電圧Ｖｐｒが印加される。このため、プライミングセルにおいては、走査電極Ｙ_nに走査パルスＳＰ_nが印加されたとき、プライミング電極１５と補助電極７との間でプライミング放電が発生する。そして、走査パルスＳＰ_nの印加タイミングに合わせて所望のデータ電極１０にデータパルス電圧Ｖｄを印加するとアドレス放電が発生する。このときのアドレス放電は、プライミング放電によって発生しやすくなり、アドレス時の放電遅れは小さくなる。

次に、ｎ＋１番目の放電セルの走査電極Ｙ_n+1に走査パルスＳＰ_n+1が印加されるが、このときには直前にプライミング放電が起こっているために、ｎ＋１番目の放電セルのアドレス時の放電遅れも小さくなる。これらの動作を全ての走査電極４について順次行うことにより書き込み動作が行われる。

次の維持期間では、全ての走査電極Ｙ_i（ｉ＝１、２・・・）と全ての維持電極Ｘとに交互に維持パルスを印加することにより、主放電セルにおいて維持放電を発生させ、この維持放電によって発生する紫外線によって蛍光体層１４を励起発光させることにより表示を行う。

なお、ここでは、或る１サブフィールドの駆動シーケンスのみの説明を行ったが、他のサブフィールドにおける動作原理も同様である。図５に示す駆動波形において、アドレス期間にプライミング電極１５に正の電圧を印加することによって、上述した動作をより確実に起こすことができる。また、アドレス期間におけるプライミング電極１５の印加電圧は、データ電極に印加するデータ電圧値よりも大きな値に設定するのが望ましい。

このようにして、本実施の形態では、プライミング放電は、前面基板１に設けられた補助電極７と背面基板２に設けられたプライミング電極１５との間で上下方向に発生し、しかも、背面基板２上のプライミングセルに２次電子放出係数の大きな材料層１８を形成することにより、補助電極７とプライミング電極１５の２つの電極間において材料層１８から２次電子を放出させ、プライミングセル内に２次電子を供給することによりプライミング放電の発生を均一化したうえ、放電を促進することができる。したがって、従来同様の動作マージンを確保しつつ、放電電圧を低減することにより放電の強度を小さくし、例えば、クロストークなどのプライミング放電による他への影響を抑制することができる。また、従来と同じ放電電圧とする場合は、従来よりも放電の動作マージンを大きくすることができる。もちろん、印加電圧を調整することにより、クロストークの抑制効果と動作マージン増大の効果を併用することもできる。このことにより、高精細度のＰＤＰにおいても、アドレス特性をより安定化させることができる。

次に、本実施の形態によるＰＤＰの製造方法について、特に背面基板２上に形成する方法について説明する。

まず、前面基板１上に真空蒸着法により透明電極４ａ、５ａを形成し、その透明電極４ａ、５ａ上に金属母線４ｂ、５ｂを形成する。そして、前面基板１上に光吸収層６を形成し、その上に補助電極７を形成する。金属母線４ｂ、５ｂ、光吸収層６および補助電極７は印刷、露光、現像を行うことにより形成される。その後、それらを覆うように印刷やダイコートにより誘電体層８を形成し、その誘電体層８上に真空蒸着法により保護層９を形成する。

また、背面基板２上にデータ電極１０を形成し、それを覆うように誘電体層１６を形成する。続いて誘電体層１６上にプライミング電極１５を形成し、それを覆うように誘電体層１７を形成する。この誘電体層１７上に隔壁１１を形成し、次に蛍光体層１４を形成する。その後、誘電体層１７上に材料層１８を形成する。データ電極１０、プライミング電極１５、隔壁１１については印刷、露光、現像を行うことにより形成される。また、誘電体層１６、１７は印刷やダイコートにより形成され、蛍光体層１４は印刷などにより形成される。材料層１８の形成方法については後述する。

以上のようにして所定の構成部材が形成された背面基板２において、その背面基板２の外周部にガラスフリットを形成した後、前面基板１と対向配置し、ガラスフリットを溶融させることにより封着する。その後、放電空間３を排気してから放電ガスを封入し封じることによりＰＤＰが得られる。

次に、背面基板２上に形成された誘電体層１７の上に材料層１８を形成する方法について説明する。材料層１８は上記のように隔壁１１、蛍光体層１４を形成した後で形成するため、隔壁１１の厚みのために真空蒸着法で材料層１８を形成するのは困難である。このため、次のような方法で材料層１８を形成する。

まず、水酸化マグネシウムの粉末を電気炉の中で空気を流しながら６５０℃で２時間加熱し、熱分解反応により、酸化マグネシウムの粉末を作製する。次にこの粉末を数ミクロン以下に粉砕し、バインダであるエチルセルロースと有機溶剤を混ぜて、３本ローラにより十分混練してペーストを作製する。次にこのペーストを誘電体層１７の表面にスクリーン印刷法により塗布する。スクリーン印刷版はメッシュ３００を用いた。次に１００℃で１０分間、乾燥した後、５７０℃で２０分焼成を行う。この結果、プライミングセルにおける誘電体層１７上には、ＭｇＯからなる材料層１８が形成される。これらの工程は全て大気中で行われ、真空装置を用いることはない。

ところで、前面基板１上に設ける保護層９は真空蒸着法によって形成するのに対して、上記のように背面基板２上に設ける材料層１８はスクリーン印刷法によって形成する。通常、スクリーン印刷法で作製された保護層９を有するＰＤＰは、真空蒸着法で形成された保護層９を有するＰＤＰに比べ放電電圧が高く、放電遅れも大きくなる。すなわち、スクリーン印刷法を用いた場合には、大気中に存在する水分や炭酸ガスと反応し、ＭｇＯ粉末の表面に水酸化物や炭酸塩に変質すること、また、スクリーン印刷後、焼成時にペースト中に存在するカーボンや水分と反応し、同様にＭｇＯの表面に水酸化物や炭酸塩を作るために放電電圧が高く、放電遅れも大きくなる。このため、保護層９については、通常は真空蒸着法を用いて形成する。

ところが、材料層１８が放電発生に必要な２次電子を放出する陰極として作用するのは図５に示した初期化期間においてであり、この初期化期間では放電を発生させるために充分大きな電圧を印加しており、また電圧を印加する時間も放電遅れが影響するような短い時間ではない。このため、材料層１８をスクリーン印刷法で形成した場合でもプライミングセルでの放電は安定して発生するので、ＰＤＰを安定して動作させることができる。

また、材料層１８を形成する方法として大気中で成膜するゾルゲルのディッピング法やスプレー法などを用いてもよく、次にその方法について説明する。

まず、塩化マグネシウム水溶液にアンモニア水を混合し水酸化マグネシウムの沈殿物を作る。次にこの沈殿物をろ過し、純水で洗浄し、この沈殿物に純水と酢酸を加え加熱し、水酸化マグネシウムのゾル状のコーティング液を作製する。すなわち、マグネシウム化合物の加水分解反応により作製された水酸化マグネシウムゾルを含むコーティング液を作製する。次に、このコーティング液をディッピング法により誘電体層１７の表面に塗布し、１２０℃で１時間乾燥させてから５００℃で２時間焼成し、材料層１８であるＭｇＯの薄膜を形成する。このように、ゾルゲル法を用いて材料層１８を形成することができる。

このゾルゲル法もスクリーン印刷法と同様に大気中で行われるため、大気中の水分や炭酸ガスと反応し、材料層１８であるＭｇＯの表面が改質されることになるが、上記のように材料層１８が放電発生に必要な２次電子を放出する陰極として作用するのは図５に示した初期化期間においてであるので、材料層１８をゾルゲル法で形成した場合でもプライミングセルでの放電は安定して発生するので、ＰＤＰを安定して動作させることができる。

なお、上記実施の形態では材料層１８としてＭｇＯを用いる場合について説明したが、プライミング構造を持つＰＤＰの材料層１８を大気中で形成できるものならばよく、例えば材料層１８としてＴｉＯ₂などを用いてもよい。

以上のように本発明によれば、前面基板と背面基板との間でプライミング放電を安定して発生させることで、高精細化した場合でもアドレス特性が安定したＰＤＰを得ることができ、このようなＰＤＰを製造する際に有用である。

本発明の一実施の形態におけるＰＤＰを示す断面図 同ＰＤＰの表面基板側の電極配列を模式的に示す平面図 同ＰＤＰの背面基板側を模式的に示す斜視図 同ＰＤＰの背面基板側を模式的に示す平面図 同ＰＤＰを動作させるための駆動波形の一例を示す波形図

符号の説明

１ 前面基板
２ 背面基板
３ 放電空間
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 光吸収層
７ 補助電極
８、１６、１７ 誘電体層
９ 保護層
１０ データ電極
１１ 隔壁
１２ セル空間
１３ 隙間部
１４ 蛍光体層
１５ プライミング電極
１８ 材料層

Claims (3)

1. 第１の基板上に互いに平行となるように配置した第１電極および第２電極と、前記第１の基板に放電空間を挟んで対向配置される第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と直交する方向に配置した第３電極と、前記第２の基板上に前記第１電極および前記第２電極と平行に配置した第４電極と、前記放電空間を区画する隔壁とを有し、前記隔壁により、前記第１電極および前記第２電極と前記第３電極との立体交差部に主放電セルを形成するとともに前記第４電極上にプライミングセルを形成し、前記プライミングセルにおける前記第４電極側に２次電子を放出する材料層を設けたプラズマディスプレイパネルを製造する際に、前記材料層を大気中で形成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. 材料層をスクリーン印刷法により形成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 材料層をゾルゲル法により形成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。

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