JP4755705B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
nSi(OH)4→nSiO2+2nH2O
(n:1以上の整数)
また、シリコン化合物がシロキサンの場合では、下記のような縮重合反応によって誘電体層が形成される:
このような方法によれば、原料ペーストの塗布に既存の設備を利用できるので安価な製造コストと短いタクトとの両立が可能となるだけでなく、ガラスを溶融させる過程を経ないので低温で誘電体層を形成できる。しかしながら、縮合重合反応に起因した体積収縮によって誘電体層にクラックが発生する場合があり(図7および図8参照)、厚膜形成が一般に困難である(一般的には100nm程度の厚さの誘電体層を形成するのは困難である)。
前面板の誘電体層の形成が、
(i)ガラス成分、有機溶剤およびシリカ粒子を含んで成る誘電体原料を調製する工程、
(ii)電極が形成された基板上に誘電体原料を供給し、供された誘電体原料から有機溶剤を減じて誘電体前駆層を形成する工程、
(iii)誘電体前駆層を熱処理に付して、誘電体前駆層から第1誘電体層を形成する工程、ならびに
(iv)第1誘電体層の表面に対して局所的な熱処理を施して、第1誘電体層の表面部分に第2誘電体層を形成する工程
を含んで成ることを特徴とする製造方法を提供する。
前面板の誘電体層が、基板に接する第1誘電体層と該第1誘電体層上に形成される第2誘電体層とから構成されており、第2誘電体層が、シリカ粒子を溶融固化することで得られる材質を含んで成ることを特徴としている。ある態様では、誘電体層(特に第1誘電体層)にはアルキル基が含まれている。
まず、本発明の製造方法を経ることによって最終的に得られるプラズマディスプレイパネル(以下「PDP」とも称す)を簡単に説明する。図1(a)に、PDPの構成を断面斜視図により模式的に示す。
次に、このようなPDP(100)の典型的な製造方法について簡単に説明する。PDP(100)の製造は、前面板(1)の形成工程と背面板(2)の形成工程とに分かれている。まず、前面板(1)の形成工程においては、ガラス基板(10)上に、例えばスパッタ法等で透明電極を形成すると共に焼成法等でバス電極を形成することによって表示電極(11)を形成する。次いで、表示電極(11)を覆うように誘電体原料をガラス基板(10)上に塗布して加熱処理して誘電体層(15)を形成する。次いで、この誘電体層(15)上に、電子ビーム蒸着(EB蒸着)法などでMgOなどの膜を形成することで保護層(16)を形成し、前面板(1)を得ている。
本発明の方法は、かかるPDP製造において、特に前面板に設けられる誘電体層の形成に関している。本発明の方法では、先行して形成した第1誘電体層の表面に対して局所的な熱処理を施して第2誘電体層を形成することによって2層構造の誘電体層を得ている。つまり、本発明の製造方法では、誘電体前駆層を全体的に熱処理した後、その全体的な熱処理により得られた誘電体層の一部を局所的に熱処理している。
次に、本発明の製造方法で得られるPDP(即ち、本発明のPDP)について説明する。本発明のPDPは、基板上に電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板と、基板上に電極と誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された背面板とが対向配置されているプラズマディスプレイパネルである。
・ガラス成分(誘電体原料ペースト全体の約20重量%):ポリアルキルシロキサンオリゴマー、球状アモルファスシリカ粒子(粒子径約100nm)
・有機溶剤成分(誘電体原料ペースト全体の約79重量%):2-エチルヘキサノール、エチレングリコールモノブチルエール、α−テルピネオール
・バインダ樹脂成分(誘電体原料ペースト全体の約1重量%):ポリエチレングリコール
1.8mm厚のガラス基板(日本電気硝子製のソーダライムガラス)の表面に、ITOから成る透明電極(透明電極幅:約120μm、膜厚:約100nm)を形成した後、かかる透明電極上にAgから成るバス電極(バス電極幅:約100μm、電極間距離:約50μm、電極中央部膜厚:6〜8μm、電極端部膜厚:8〜10μm)を形成した。次に、バス電極上に誘電体原料ペースト(粘度:1000[1/s]において約50mPa・s)をスリットコータ法によりGAP100μmで塗布した後、80℃で乾燥させ、約30℃/分の昇温速度で約30分かけて昇温させ、500℃にて約20分間維持、約2℃/分の降温速度で約5時間かけて降温するプロファイルにて大気焼成を行った。これにより、厚みが約11μm、算術平均表面粗さRaが12nmの誘電体層を得た。
次に、アルバック理工社製のTDS(=昇温脱離ガス分析装置)を用いて、真空度2×10−5Pa、昇温速度5℃/min、トップ温度600℃の条件で放出ガス量を確認した。尚、サンプルは、600℃まで加熱すると電極が溶融し変形が生じるため、1.8mm厚のガラス基板の表面に同プロセス条件で形成した誘電体層(図5参照)を2×2cmにカットしたものを用いた(ケース1)。図6にm/z=15のマスフラグメントスペクトルを示す。横軸は温度であり、縦軸はイオン強度、つまり質量数15の物質がどれだけ出ているかを表す指標である。この図6に示す結果を参照すると分かるように、キャップ層を形成することでm/z=15で表されるCH3系のガスが激減することが分かった。特に、室温(約25℃)〜500℃においては放出ガスが存在せず、かかる温度領域ではキャップ層のガス透過率が実質的に0%(0〜1%程度)となっていることが分かった。これは、溶融シリカによるキャップ層の形成により膜中の残存アルキル基に起因したガス、および焼成後の誘電体層、つまり多孔質の膜中に閉じ込められて残存していたガスが膜内に閉じ込められたことによる効果だと考えられる。また更には、PTA法により誘電体層表面のシリカ粒子を溶融している間に、膜内の残存アルキル基の燃焼が進み、残存アルキル基自体が減少していることによる効果も考えられる。
キャップ層を備えた誘電体層を用いてパネル化を行なったもの(ケース1)と、キャップ層を備えていない誘電体層を用いてパネル化を行なったもの(ケース2)とを用いて、白色固定パターンで連続点灯試験評価を行うことによって、輝度比(=初期の輝度を100%とした場合の100時間経過後の輝度の割合)を評価した。結果を表1に示す。
2 背面板
10 前面板側の基板
11 前面板側の電極(表示電極)
12 走査電極
12a 透明電極
12b バス電極
13 維持電極
13a 透明電極
13b バス電極
14 ブラックストライプ(遮光層)
15 前面板側の誘電体層
15’誘電体原料
15'' 誘電体前駆層
15a 第1誘電体層
15b 第2誘電体層
16 保護層
20 背面板側の基板
21 背面板側の電極(アドレス電極)
22 背面板側の誘電体層
23 隔壁
25 蛍光体層
30 放電空間
32 放電セル
50 クラック
60 局所的熱処理手段
100 PDP
Claims (10)
- 基板上に電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板を有して成るプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前面板の誘電体層の形成が、
(i)ガラス成分、有機溶剤およびシリカ粒子を含んで成る誘電体原料を調製する工程、
(ii)電極が形成された基板上に誘電体原料を供し、供された誘電体原料から有機溶剤を減じて誘電体前駆層を形成する工程、
(iii)誘電体前駆層を熱処理に付して、誘電体前駆層から第1誘電体層を形成する工程、ならびに
(iv)第1誘電体層の表面に対して局所的な熱処理を施して、第1誘電体層の表面部分に第2誘電体層を形成する工程
を含んで成ることを特徴とする製造方法。 - 誘電体原料に含まれるガラス成分が、シロキサン結合およびアルキル基を有して成ることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
- 局所的な熱処理を行うことによって第1誘電体層に含まれるシリカ粒子を溶融させることを特徴とする、請求項1または2に記載の製造方法。
- 局所的な熱処理を行う手段として、プラズマトーチ、レーザーまたはフラッシュランプを用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 誘電体原料に含まれるシリカ粒子の平均粒子サイズが50〜200nmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 基板上に電極と誘電体層と保護層とが形成された前面板と、基板上に電極と誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された背面板とが対向配置されて成るプラズマディスプレイパネルであって、
前面板の誘電体層が、基板に接する第1誘電体層と前記第1誘電体層上に形成された第2誘電体層とから構成されており、
第2誘電体層が、シリカ粒子を溶融固化することで得られた材質を含んで成ることを特徴とする、プラズマディスプレイパネル。 - 第2誘電体層の厚さが誘電体層全体の厚さの30%以下であることを特徴とする、請求項6に記載のプラズマディスプレイパネル。
- 誘電体層全体の厚さが10〜30μmであることを特徴とする、請求項6または7に記載のプラズマディスプレイパネル。
- 第2誘電体層の表面粗さが、算術平均粗さRaで5nm以下となっていることを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
- 誘電体層にアルキル基が含まれていることを特徴とする、請求項6〜9のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
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