JP4252082B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス放電表示デバイスであ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し、詳しくはガス封入空間の封止構造およびその形成に関する。

プラズマディスプレイパネルは、図１が示すように画面５０よりも大きい互いに対向する一対のガラス基板１１，２１を備える。これらガラス基板１１，２１は、画面５０を囲む枠状の封止材３５によって接合され、放電ガスを密封する扁平な器を構成する。一般に、ガラス基板１１，２１の双方の内面上に電極Ｘ，Ｙ，Ａが配列されており、一方のガラス基板１１上の電極Ｘ，Ｙと他方のガラス基板上の電極Ａとが直交する。電極Ｘ，Ｙ，Ａは画面５０からそれらを支持するガラス基板１１，２１の端縁近傍まで延在する。電極端部を露出させて図示しない配線板と接続することができるように、各ガラス基板１１，２１における電極が延在している部分の端縁は他方のガラス基板２１，１１の端縁に対して５〜１０ｍｍ程度突出する。

ＡＣ型プラズマディスプレイパネルでは、広く知られるとおり、サステイン放電のための誘電体層（絶縁体層）で電極が被覆される。誘電体層は、表示に際してはデータを記憶するメモリとして機能し、プラズマディスプレイパネルの製造途中では電極の酸化を防ぐ保護被覆として利用される。すなわち、誘電体層は、画面から延在する電極を全長にわたって被覆するように形成される。そして、封止材による基板対の接合が終わった後に、電極端部を露出させるために、誘電体層における封止材の外側の部分が湿式エッチングによって除去される。

誘電体層による電極全体の被覆に関して、特開平７−６５７２９号公報では、材質の異なる２つの部分からなる誘電体層が開示されている。その誘電体層においては、製造の最終段階で除去すべき部分はエッチングの容易な組成の低融点ガラスからなり、画面全体にわたる主要な部分は透明性に優れる低融点ガラスからなる。また、特開平９−５０７６９号公報では、厚さの異なる２つの部分からなる誘電体層が開示されている。その誘電体層は、電極全体を覆う下層と電極端部を覆わないように下層に積層された上層とで構成される。製造の最終段階で除去すべき部分は下層のみからなるので薄い。画面全体にわたる主要な部分は下層と上層とからなるので厚い。

上記特開平７−６５７２９号公報および特開平９−５０７６９号公報に記載されたプラズマディスプレイパネルは３電極構造をもつものの、電極保護被覆として機能する誘電体層が基板対の両方に配置されたものではない。ここでいう３電極構造とは、サステイン放電を生じさせるための第１および第２の電極と、第１または第２の電極との間でアドレス放電を生じさせるための第３の電極とを有し、一方の基板上に第１および第２の電極が平行に配列され、他方の基板上に第３の電極が第１および第２の電極と直交するように配列されたパネル構造である。上記公報のプラズマディスプレイパネルでは、第３の電極を支持する基板は、第３の電極を覆う蛍光体を有するが、電極保護被覆としての誘電体層を有さない。

これに対して、近年の典型的なプラズマディスプレイパネルは、例えば特開２００５−１４９９３７号公報に図示されるように、一方の基板に配列された第１および第２の電極を覆う第１の誘電体層と、他方の基板に配列された第３の電極を覆う第２の誘電体層とを備える。第３の電極を積極的に覆う構造が採用されるようになったのは、駆動の信頼性を維持するために第３の電極の放電による劣化を防ぐ必要性が高まったからである。

第１の誘電体層にはＡＣ駆動に必要な壁電荷を形成する帯電能力が求められる。このため、第１の誘電体層は比較的に厚く形成される。比誘電率１１〜１３の低融点ガラスからなる一般的な第１の誘電体層の厚さは２０〜３０μｍ程度である。一方、第２の誘電体層には基本的に帯電能力は求められないので、第２の誘電体層を第１の誘電体層ほど厚く形成する必要はない。一般的な第２の誘電体層の厚さは第１の誘電体層の厚さの概ね半分である。

第１の誘電体層および第２の誘電体層は、上述のとおりプラズマディスプレイパネルの製造途中では、対応する電極全体を覆って電極を保護する。封止材によって基板対を接合した後のエッチングにおいて、第１の誘電体層および第２の誘電体層のそれぞれにおける封止材から突き出た部分が一括に除去され、それによって第１、第２および第３の電極の端部が露出する。
特開平７−６５７２９号公報 特開平９−５０７６９号公報 特開２００５−１４９９３７号公報

第１および第２の基板の双方が誘電体層を有するプラズマディスプレイパネルにおいては、片方の基板のみが誘電体層を有するプラズマディスプレイパネルと比べて、ガス封入空間の気密性の低下が起こり易い。本発明者らによる原因探求によって、誘電体層を部分的に除去して電極を露出させる際にエッチングが過度に進行し、それによって封止材と基板との密着が不十分になることが判明した。詳しくは次のとおりである。

図２は従来のプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示し、図２（Ａ）の示す部分は図１のａ−ａ’矢視断面に対応し、図２（Ｂ）の示す部分は図１のｂ−ｂ’矢視断面に対応する。図示のように、前面側のガラス基板１１は、第１の電極Ｘ、第２の電極Ｙ、および第１の誘電体層１７を支持する。第１および第２の電極Ｘ，Ｙは面放電ギャップを形成する透明導電体１３と給電バスである金属帯１４とからなる。背面側のガラス基板２１は、第３の電極Ａ、第２の誘電体層２２、ガス封入空間３０を区画する隔壁２３、およびカラー表示用の蛍光体２５を支持する。これらガラス基板１１およびガラス基板２１は封止用低融点ガラスに代表される封止材３５によって接合されている。ガラス基板１１と封止材３５との間には第１の誘電体層１７が介在し、ガラス基板２１と封止材３５との間には第２の誘電体層２２が介在する。なお、第１の誘電体層１７の表面には二次電子放出係数の大きい保護膜が積層されるが、５０００Å程度と極めて薄いので、保護膜における封止材３５と接する部分は接合に際して破れ、実質的に接合には関与しない。

プラズマディスプレイパネルの製造途中における封止材３５による基板対の接合が終わった時点では、第１の誘電体層１７および第２の誘電体層２２は、図中の一点鎖線が示すように封止材３５の周囲に延在しており、電極Ｘ，Ｙ，Ａのそれぞれの端部は露出していない。

電極Ｘ，Ｙ，Ａの端部を露出させる湿式エッチング工程において、第１の誘電体層１７の延在部分１７Ａおよび第２の誘電体層２２の延在部分２２Ａが一括にエッチングされる。このとき、誘電体層１７と誘電体層２２とでエッチング速度に差が無いか僅かである。それは材質が同一または類似しているからである。

延在部分１７Ａの厚さＴ１は延在部分２２Ａの厚さＴ２より大きいので、エッチング途中における延在部分２２Ａが消失した時点では延在部分１７Ａは残っている。エッチングは延在部分１７Ａが消失するまで続けられるので、その間に誘電体層２２ではオーバーエッチングが進行する。誘電体層２２が必要以上にエッチングされるので、図示のように封止材３５と背面側ガラス基板２１との間に隙間９１，９２が生じる。また、図２（Ｂ）のように封止材３５と前面側ガラス基板１１との間にも隙間９３が生じる。

隙間９１，９２，９３は、封止材３５とガラス基板２１との接合強度を低下させ、ガス封入空間３０の密封の信頼性を損なう。また、画面の周囲のどこかで隙間９１，９２，９３が封止材３５と誘電体層２２との界面を伝ってガス封入空間３０まで延びてしまうと、その時点で気密性が失われる。

本発明は、このような事情に鑑み、ガス封入空間の密封の信頼性が高いプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法の提供を目的としている。

上記目的を達成するプラズマディスプレイパネルは、ガス封入空間を囲む封止材と、前記ガス封入空間および封止材を挟む第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記封止材とに挟まれた第１絶縁体層と、前記第２基板と前記封止材とに挟まれた第２絶縁体層とを備えるプラズマディスプレイパネルであって、前記第１絶縁体層の材質が前記第２絶縁体層の材質と異なり、これら２つの層のそれぞれの厚さ方向の片面が露出した状態で同じエッチングを施した場合に、エッチング深さが層の厚さに達するまでの所要時間がこれら層の間で等しくなるように、当該２つの層のそれぞれの厚みを設定してなるものである。

上記目的を達成するプラズマディスプレイパネルの製造方法は、第１絶縁体層を第１絶縁材料からなる第１厚さ寸法の第１基板被覆層として前記第１基板上の電極の端部を覆う位置まで延在するように形成するとともに、前記第２絶縁体層を前記第１基板被覆層と同じエッチング液による厚み方向のエッチング除去が同時に完了するように選定された第２絶縁材料からなる第２厚さ寸法の第２基板被覆層として前記第２基板上の電極の端部を覆う位置まで延在するように形成し、前記第１基板被覆層と第２基板被覆層との間に前記封止材が介在する形で前記第１基板と第２基板とを封止した後、前記第１基板被覆層と第２基板被覆層の前記封止材を超えた外側領域に延在する部分を共通のエッチングにより一括除去して電極端部を露出させる。

エッチングの所要時間が等しければ、第１基板被覆層および第２基板被覆層を均等にエッチングすることができ、オーバーエッチングを無くすことができる。

本発明の一態様では、第１絶縁体層の材質が第２絶縁体層の材質と同一であり、且つ第１絶縁体層の厚さと第２絶縁体層の厚さとが等しい。材質が同じであれば、エッチング速度（エッチングレート）も同じである。したがって、材質および厚さが同じ２つの層の間においてエッチング所要時間は等しい。また、材質が異なってもエッチング速度が同じである場合も、２つの層の間においてエッチング所要時間は等しい。さらに、エッチング速度が異なっても、厚さを異ならせることによって２つの層のエッチング所要時間を揃えることができる。

本発明によれば、ガス封入空間の密封の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。図面においては、構成の特徴の理解を容易にするため、同一の機能を有する要素には全ての図を通して同じ符号を付してある。
〔第１の実施形態〕
図３は第１の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示し、図３（Ａ）の示す部分は図１のａ−ａ’矢視断面に対応し、図３（Ｂ）の示す部分は図１のｂ−ｂ’矢視断面に対応する。

プラズマディスプレイパネル１は、ガス封入空間３０を囲む封止材３５と、ガス封入空間３０および封止材３５を挟む第１および第２の基板（ガラス基板１１，２１）と、第１のガラス基板１１と封止材３５とに挟まれた誘電体層（第１絶縁体層）１７と、第２のガラス基板２１と封止材３５とに挟まれた誘電体層（第２絶縁体層）４２とを備える。図２の従来のプラズマディスプレイパネルにおける誘電体層２２に代わって誘電体層４２を有することを除いて、プラズマディスプレイパネル１の構成は図２のプラズマディスプレイパネルと同様である。したがって、以下では特徴に関わる要素を中心に説明し、他の要素についての重複する説明をしない。

前面側のガラス基板１１に支持された誘電体層１７は、ＡＣ駆動のための要素であり、平行に配列された第１および第２の電極Ｘ，Ｙを画面全体にわたって被覆する。背面側のガラス基板２１に支持された誘電体層４２は画面全体にわたって第３の電極Ａを被覆し、第３の電極Ａの放電による劣化を防ぐ。なお、誘電体層４２による帯電をアドレス放電の制御に積極的に利用したり、隔壁２３をサンドブラストによって形成する場合の切削のストッパとして誘電体層４２を利用したりすることもできる。

プラズマディスプレイパネル１では、その特徴として、誘電体層１７および誘電体層４２のそれぞれの材質および厚さが、これら２つの層のそれぞれの厚さ方向の片面が露出した状態で同じエッチングを施した場合に、エッチング深さが層の厚さに達するまでの所要時間がこれら層の間で等しくなるように選定されている。図示の状態の誘電体層１７および誘電体層４２に対してエッチングが行われることはない。実際は、プラズマディスプレイパネル１の製造段階で電極端部を露出させるためにエッチングが行われ、その際に前面側の電極Ｘ，Ｙの露出と背面側の電極Ａの露出とがほぼ同時に完了するように、誘電体層１７および誘電体層４２のそれぞれの材質および厚さが選定されている。

プラズマディスプレイパネル１の製造は、各ガラス基板１１，２１に所定の要素を積層する工程、ガラス基板１１，２１を封止材３５によって接合する工程、および予めガラス基板２１がもつ通気孔を介して内部の排気およびガス充填をする工程を含む。製造途中における基板対の接合が終わった時点では、誘電体層１７および誘電体層４２は、図中の一点鎖線が示すように封止材３５の周囲に延在しており、電極Ｘ，Ｙ，Ａのそれぞれの端部は露出していない。電極端部を露出させるエッチングは、基板対の接合の後で排気工程の前または後に行われる。なお、以下において、封止材３５の周囲に延在した状態の誘電体層を基板被覆層と呼称し、エッチング後の誘電体層と区別する。前面側の基板被覆層は誘電体層１７と延在部分１７Ａとで構成され、背面側の基板被覆層は誘電体層４２と延在部分４２Ａとで構成される。

基板被覆層の形成方法としては、ダイコート法、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法などによってガラスペーストを基板に塗布して焼成する方法、ガラスフリットを主成分とするラミネート用グリーンシートを基板に貼り付けて焼成する方法がある。複数のガラス基板を包含するサイズのマザーガラスのほぼ全面を覆うように基板被覆層を形成し、その後にマザーガラスを複数のガラス基板に分割するのが生産性の上で好ましい。

誘電体層１７，４２を含む基板被覆層の材質、厚さ、およびエッチング方法の具体例は次のとおりである。

前面側の誘電体層１７の材質と背面側の誘電体層４２の材質とを同一にし、且つ誘電体層１７の厚さＴ１と誘電体層４２の厚さＴ２とを実質的に等しくした。実質的とは、厚さの差が数％程度の製造上の誤差範囲内であれば、厚さが等しいとみなすことができるということを意味する。

誘電体層の材質は、次の組成のガラスフリットを６００℃で焼成した低融点ガラスである。
ＰｂＯ：７０〜７５ｗｔ％
Ｂ_２Ｏ_３：１０〜２０ｗｔ％
ＳｉＯ_２：１０〜２０ｗｔ％
厚さＴ１，Ｔ２の設計寸法を３０μｍとした。

封止材３５は、封止用の低融点ガラス（例えば、旭硝子社製、ＡＳＦ−２０００）からなり、接合状態でのパターン幅は約１０ｍｍ、厚さは約１５０μｍである。

エッチャントとしてモル濃度６％で温度が２５℃の硝酸溶液を噴出するシャワー室にワークを搬入し、延在部分１７Ａおよび延在部分４２Ａをエッチングした。ほぼ同時に延在部分１７Ａ，４２Ａの除去を終えることができた。エッチングの所要時間は３分であった。

前面側の誘電体層１７の厚さＴ１と背面側の誘電体層４２の厚さＴ２とを実質的に等しくし、誘電体層１７の材質と誘電体層４２の材質とを異ならせた。ただし、エッチング速度がほぼ等しくなるよう各層の材質を選定した。具体的には、誘電体層１７の材質および厚さを上記実施例１と同様とした。そして、誘電体層４２を次の組成の低融点ガラスとした。
ＰｂＯ：６０〜６５ｗｔ％
Ｂ_２Ｏ_３：５〜１０ｗｔ％
ＳｉＯ_２：２０〜３０ｗｔ％
実施例１と同様の条件でエッチングを行い、ほぼ同時に延在部分１７Ａ，４２Ａの除去を終えることができた。

背面側の誘電体層４２の材質を、エッチング速度が前面側の誘電体層１７と比べて小さいものとし、誘電体層４２の厚さＴ２を誘電体層１７の厚さＴ１よりも小さくした。

誘電体層１７の材質は上記実施例１と同様であり、誘電体層１７の厚さＴ１は３０μｍである。誘電体層４２は次の組成の低融点ガラスであり、誘電体層４２の厚さＴ２は１０ μｍである。
ＺｎＯ：５５〜６５ｗｔ％
Ｂ_２Ｏ_３：２０〜３０ｗｔ％
ＳｉＯ_２：５〜１０ｗｔ％
実施例１と同様の条件でエッチングを行い、ほぼ同時に延在部分１７Ａ，４２Ａの除去を終えることができた。
〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示し、図４（Ａ）の示す部分は図１のａ−ａ’矢視断面に対応し、図４（Ｂ）の示す部分は図１のｂ−ｂ’矢視断面に対応する。

プラズマディスプレイパネル２は、ガス封入空間３０を囲む封止材３５と、ガス封入空間３０および封止材３５を挟む第１および第２の基板（ガラス基板１１，２１）と、第１のガラス基板１１と封止材３５とに挟まれた誘電体層（第１絶縁体層）１９１と、第２のガラス基板２１と封止材３５とに挟まれた誘電体層（第２絶縁体層）２２とを備える。

プラズマディスプレイパネル２では、その特徴として、前面側の電極Ｘ，Ｙを被覆する誘電体層１９が第１の誘電体層（下層）１９１と第２の誘電体層（上層）１９２との複層構造をもつ。加えて、下層１９１と背面側の誘電体層２２のそれぞれの材質および厚さが、これら２つの層のそれぞれの厚さ方向の片面が露出した状態で同じエッチングを施した場合に、エッチング深さが層の厚さに達するまでの所要時間がこれら層の間で等しくなるように選定されている。図示の状態の下層１９１および誘電体層２２に対してエッチングが行われることはない。実際は、プラズマディスプレイパネル２の製造段階で電極端部を露出させるためにエッチングが行われ、その際に前面側の電極Ｘ，Ｙの露出と背面側の電極Ａの露出とがほぼ同時に完了するように、下層１９１および誘電体層２２のそれぞれの材質および厚さが選定されている。

上層１９２は、誘電体層１９の厚さをＡＣ駆動に適した十分に大きい値とするための要素である。上層１９２は画面全体に広がり且つ封止材３５の外縁から突出しないように設けられている。図示では、上層１９２と封止材３５とが接しているが、上層１９２画面全体を覆う限り封止材３５と離れていてもよい。また、上層１９２の材質および厚さは下層のそれらと同一でも異なっていてもよい。

プラズマディスプレイパネル２の製造途中における基板対の接合が終わった時点では、下層１９１および誘電体層２２は、図中の一点鎖線が示すように封止材３５の周囲に延在しており、電極Ｘ，Ｙ，Ａのそれぞれの端部は露出していない。電極端部を露出させるエッチングは、基板対の接合の後に行われる。なお、ここでは、封止材３５の周囲に延在した状態の下層１９１および誘電体層２２を基板被覆層と呼称し、エッチング後の層と区別する。前面側の基板被覆層は下層１９１と延在部分１９１Ａとで構成され、背面側の基板被覆層は誘電体層２２と延在部分２２Ａとで構成される。

延在部分１９１Ａ，２２Ａのエッチングの所要時間を揃える手法には、上記実施例１〜３と同様の態様がある。すなわち、前面側および背面側の基板被覆層の材質および厚さＴ３，Ｔ２を同一にするか、エッチング速度が同等の材質を選んで厚さＴ３，Ｔ２を同一にするか、エッチング速度の差異に応じて厚さＴ３と厚さＴ２とを異ならせばよい。

以上の実施形態において、電極の材質や配列形態、画面内のセルの構造などに特別の限定はない。誘電体層１７，１９，２２，４２の材質および厚さＴ１，Ｔ２，Ｔ３、封止材３５の材質および寸法、エッチャント、およびエッチング装置の形式などは例示に限定されず、本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。

本発明は、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの情報処理機器のディスプレイ、平面型のテレビジョン、広告や案内情報などの公衆表示用のディスプレイなど、ガス放電によってカラー表示を行う各種の表示装置に利用することができる。

プラズマディスプレイパネルの全体構成の概要を示す斜視図である。 従来のプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係るプラズマディスプレイパネルの封止部分の断面構造を模式的に示図である。

符号の説明

１，２ プラズマディスプレイパネル
３０ ガス封入空間
３５ 封止材
１１ ガラス基板（第１基板）
２１ ガラス基板（第２基板）
１７，１９１ 誘電体層（第１絶縁体層）
２２，４２ 誘電体層（第２絶縁体層）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 厚さ
１７Ａ，１９１Ａ，４２Ａ 延在部分

Claims (3)

1. ガス封入空間を囲む封止材と、前記ガス封入空間および封止材を挟む第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記封止材とに挟まれた第１絶縁体層と、前記第２基板と前記封止材とに挟まれた第２絶縁体層とを備えるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記第１絶縁体層の材質が前記第２絶縁体層の材質と異なり、これら２つの層のそれぞれの厚さ方向の片面が露出した状態で同じエッチングを施した場合に、エッチング深さが層の厚さに達するまでの所要時間がこれら層の間で等しくなるように、当該２つの層のそれぞれの厚みを設定してなる
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. ガス封入空間を囲む封止材と、前記ガス封入空間および封止材を挟む第１基板および第２基板と、前記第１基板上に配列された電極を被覆する第１絶縁体層と、前記第２基板上に配列された電極を被覆する第２絶縁体層とを備えるプラズマディスプレイパネルの製造であって、
   前記第１絶縁体層を第１絶縁材料からなる第１厚さ寸法の第１基板被覆層として前記第１基板上の電極の端部を覆う位置まで延在するように形成するとともに、
   前記第２絶縁体層を前記第１基板被覆層と同じエッチング液による厚み方向のエッチング除去が同時に完了するように選定された第２絶縁材料からなる第２厚さ寸法の第２基板被覆層として前記第２基板上の電極の端部を覆う位置まで延在するように形成し、
   前記第１基板被覆層と第２基板被覆層との間に前記封止材が介在する形で前記第１基板と第２基板とを封止した後、
   前記第１基板被覆層と第２基板被覆層の前記封止材を超えた外側領域に延在する部分を共通のエッチングにより一括除去して電極端部を露出させる
   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。
3. ガス封入空間を囲む封止材と、前記ガス封入空間および封止材を挟む第１基板および第２基板と、前記第１基板上に配列された電極を被覆する第１絶縁体層と、前記第２基板上に配列された電極を被覆する第２絶縁体層とを備えるプラズマディスプレイパネルの製造のための構成体であって、
   前記第１絶縁体層が前記第１基板と封止材との間を越えて第１基板上の前記電極の端部を覆う位置まで延在するように設けられるとともに、前記第２絶縁体層が前記第２基板と封止材との間を越えて第２基板上の前記電極の端部を覆う位置まで延在するように設けられ、前記第１絶縁体層の材質と前記第２絶縁体層の材質とが異なり、かつ前記第１絶縁体層および第２絶縁体層は、前記封止材を超えた領域において同じエッチング液に対する厚み方向の一括エッチング除去が同時に完了するように厚さを異ならせてなる
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造のための構成体。