(57)【要約】【課題】本発明は、高精細表示でも、高信頼性を確保し、さらに製造時のエネルギー消費を抑えた環境問題に配慮したプラズマディスプレイパネルを実現することを目的としている。【解決手段】ガラス基板上に表示電極および誘電体層が形成された前面板と、ガラス基板上に電極、隔壁および蛍光体層が形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したプラズマディスプレイパネルであって、表示電極は感光性材料を用いて露光・現像工程に形成され、表示電極の短辺方向断面において、中央の膜厚が、端部の膜厚より大きく、かつ誘電体層は、一括塗布、乾燥、焼成工程によって形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に表示電極および誘電体層が形成された前面板と、ガラス基板上に電極、隔壁および蛍光体層が形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したプラズマディスプレイパネルであって、
前記表示電極は感光性材料を用いて露光・現像工程に形成され、
前記表示電極の短辺方向断面において、中央の膜厚が、端部の膜厚より大きく、
かつ前記誘電体層は、一括塗布、乾燥、焼成工程によって形成されてい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２】
前記表示電極上の前記誘電体層の膜厚と、前記表示電極が形成されていない領域の前記誘電体層の膜厚との差が２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
ガラス基板上に表示電極および誘電体層が形成された前面板と、ガラス基板上に電極、隔壁および蛍光体層が形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記表示電極の形成工程には、露光工程および現像工程を有し、
前記露光工程では、前記表示電極を露光する箇所が諧調を有し、前記表示電極の短辺方向の両端部に相当する箇所がハーフトーンであるフォトマスクを用い、
前記誘電体層は、一括塗布、乾燥、焼成工程によって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。
【請求項４】
前記フォトマスクは、前記表示電極を露光する領域において、前記表示電極の短辺方向の端からそれぞれ１５％以上の領域の透過率が、前記表示電極の短辺方向の中央部の透過率の２０％以上３０％以下であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイスなどに用い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する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、１００インチ以上クラスのテレビなどが製品化されている。
【０００３】
ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、その一方の主面上に形成される表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層とで構成されている。
【０００４】
前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって仕切られた放電空間にＮｅ−Ｘｅの放電ガスが５３０００Ｐａ〜８００００Ｐａの圧力で封入されている。ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。
【０００５】
表示電極のバス電極として、アルミニウム（Ａｌ）電極やクロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）／クロム（Ｃｒ）電極の場合は、半導体プロセスを基に成膜、パターニングを行い、形成される。そのため、このバス電極は高精度で形成されるものの成膜にスパッタ法などの真空装置が必要となり装置コストが高いという欠点がある。そこで、例えば銀（Ａｇ）粉末を用いた電極ペーストを印刷法などの特別な真空装置が不要な方法で塗布して、銀（Ａｇ）電極のバス電極を形成する場合も多い。
【０００６】
銀（Ａｇ）粉末を用いた電極ペーストには、固形成分として導電材の銀（Ａｇ）粉末や接着のためのガラスフリット、媒体成分としてセルロース樹脂などの樹脂やテルペン系溶剤などの溶剤が含まれている。
【０００７】
また、画面のコントラスト向上のため、バス電極を形成する際に表示側に黒層を形成して、その上に導電性の電極ペーストの白層を形成することが行われている。この電極ペーストから形成するバス電極は、具体的には、塗布、パターニング（露光・現像）後、焼成を行い形成するが、より少ない工程でＰＤＰを製造するために、２層構造のバス電極の両層を一括して露光・現像することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−６３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、ＰＤＰは従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のハイディフィニションテレビへの適用が進んでいる。このようなハイビジョン化によって、走査線数、すなわち表示電極数が増加し、同時に表示電極の間隔が小さくなる。
【００１０】
このため、従来技術においてはこの表示電極の膜厚により、被覆する誘電体層との境界に空隙が残留してしまう。空隙などが残留した場合、誘電体層に求められる絶縁耐圧特性が低下してしまう。
【００１１】
そこで従来ではそうした誘電体層の形成にはスクリーン印刷法やダイコート法を用いて複数回の誘電体形成を行って誘電体層を形成していた。例えば、スクリーン印刷法とダイコート法の複数の形成でもって、前記空隙を低減させる技術や、ドライフィルム法によって誘電体層が形成される例が公知である。
【００１２】
しかしながら、そうした複数回の誘電体形成方法では多くの生産設備が必要になるだけでなく、製造時エネルギー消費の増大などコストアップにつながり、安価で高性能なＰＤＰを提供することが困難になる。またドライフィルム法ではドライフィルムを形成するためのベースフィルムが必要となるためその分のコストアップに繋がるだけでなくベースフィルムはラミネート後廃棄物となるため環境問題という点でも望ましくない。
【００１３】
本発明は、このような上記の課題を解決して、高精細表示でも、高信頼性を確保し、さらに製造時のエネルギー消費を抑えたＰＤＰを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、ガラス基板上に表示電極および誘電体層が形成された前面板と、ガラス基板上に電極、隔壁および蛍光体層が形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したＰＤＰであって、表示電極は感光性材料を用いて露光・現像工程に形成され、表示電極の短辺方向断面において、中央の膜厚が、端部の膜厚より大きく、誘電体層は、一括塗布、乾燥、焼成工程によって形成されていることを特徴とする。ここで、表示電極上の誘電体層の膜厚と、表示電極が形成されていない領域の誘電体層の膜厚との差が２．５μｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明のＰＤＰの製造方法は、ガラス基板上に表示電極および誘電体層が形成された前面板と、ガラス基板上に電極、隔壁および蛍光体層が形成された背面板とを対向配置するとともに周囲を封着して放電空間を形成したＰＤＰの製造方法であって、表示電極の形成工程には、露光工程および現像工程を有し、露光工程では、表示電極を露光する箇所が階調を有し、表示電極の短辺方向の両端部に相当する箇所がハーフトーンであるフォトマスクを用い、誘電体層は、一括塗布、乾燥、焼成工程によって形成することを特徴とする。ここで、フォトマスクは、表示電極を露光する領域において、表示電極の短辺方向の端からそれぞれ１５％以上の領域の透過率が、表示電極の短辺方向の中央部の透過率の２０％以上３０％以下であることが望ましい。
【００１６】
本発明は以上のような構成によって、誘電体層を形成するコストとエネルギーを抑制しつつ、高信頼性を有する環境に優しい表示品質に優れたＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、高精細表示においても、高輝度、高信頼性を確保し、さらに環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】同ＰＤＰの前面板の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ＮｅおよびＸｅなどの放電ガスが５３０００Ｐａ〜８００００Ｐａの圧力で封入されている。
【００２１】
前面板２の前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の表示電極６と遮光層７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成されている。
【００２２】
また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、青色および緑色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、青色、緑色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの前面板２の構成を示す断面図である。図２は図１と上下反転させて示している。図２に示すように、フロート法などにより製造された前面ガラス基板３に、走査電極４と維持電極５よりなる表示電極６と遮光層７がパターン形成されている。誘電体層８は、前面ガラス基板３上に形成されたこれらの低透過率の黒色電極４１、５１と金属バス電極４２、５２と遮光層７を覆って形成され、さらに誘電体層８上に保護層９を形成している。
【００２４】
次に、ＰＤＰの製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板３上に、走査電極４および維持電極５と遮光層７とを形成する。黒色電極４１、５１はスクリーン印刷法でガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて形成される。金属バス電極層４２、５２はオフセット印刷法により黒色電極４１、５１上に形成される。その後、所望の温度で焼成して固化する。また、遮光層７は黒色電極４１、５１と同一材料とし、同一プロセスにて製造する。
【００２５】
次に、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆うように前面ガラス基板３上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体ガラス層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することによって塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７を覆う誘電体層８が形成される。なお、本発明の実施の形態では、これらの誘電体ペーストの塗布工程を繰り返さずに、一括で塗布、乾燥、焼成工程をする一層構造である。なお、誘電体ペーストは粉末の誘電体ガラス、バインダおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層９を真空蒸着法により形成する。以上の工程により、前面ガラス基板３上に所定の構成部材が形成されて前面板２が完成する。
【００２６】
一方、背面板１０は次のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１上に、銀（Ａｇ）材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成することによりアドレス電極１２を形成する。次に、アドレス電極１２が形成された背面ガラス基板１１上にダイコート法などによりアドレス電極１２を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１３を形成する。なお、誘電体ペーストは粉末の誘電体ガラスとバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。
【００２７】
次に、下地誘電体層１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングして隔壁材料層を形成し、その後、焼成することにより隔壁１４を形成する。ここで、下地誘電体層１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。次に、隣接する隔壁１４間の下地誘電体層１３上および隔壁１４の側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布して焼成することにより蛍光体層１５が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１１上に所定の構成部材が形成されて背面板１０が完成する。
【００２８】
このようにして所定の構成部材を備えた前面板２と背面板１０とを走査電極４とアドレス電極１２とが直交するように対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１が完成する。
【００２９】
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。従来、このような誘電体層を形成する方法として、ガラス粉体成分とバインダ樹脂、可塑剤、溶剤などから成るバインダ成分で構成されたペーストをスクリーン印刷法やダイコート法などを用いて、電極を形成した前面ガラス基板上に塗布し、乾燥後４５０℃から６００℃程度で焼成する方法や、前記ペーストをフィルム上に塗布、乾燥して、電極を形成した前面板に転写し、４５０℃から６００℃程度で焼成するドライフィルム法が知られている。
【００３０】
しかしながらドライフィルム法は前述したように生産時のコストが高いことや環境問題といった点で好ましくない。またスクリーン印刷法やダイコート法では誘電体層の高耐電圧性を確保するため、金属バス電極４２、５２を空隙なく被覆する必要があり従来ではペーストを複数回塗布および焼成する方法がとられてきた。
【００３１】
これに対し、本発明の実施の形態では誘電体層８を誘電体ガラス材料と樹脂成分と可塑剤と溶剤を含む誘電体ペーストを短辺方向断面において中央部近傍の膜厚が端部近傍の膜厚より大きい形状を有する金属バス電極が形成されたガラス基板上に直接１回のみ塗布、乾燥、焼成工程を経ることで形成されることを特徴とし、かつ表示電極を形成する際に階調を有し、かつ少なくとも両端部がハーフトーンとなっているフォトマスクを用いて露光することを特徴とし、かつ誘電体層の表示電極上の膜厚と表示電極のない部位の膜厚との差が２．５μｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
誘電体ペーストは誘電体ガラス材料を、湿式ジェットミルやボールミルで平均粒径が０．５μｍ〜３．０μｍとなるように粉砕して誘電体ガラス材料粉末を作製する。次にこの誘電体ガラス材料粉末２０体積％〜５０体積％と、バインダ樹脂成分を誘電体ガラス材料に対して５体積％〜２０体積％と可塑剤を誘電体ガラス材料に対して１体積％〜５体積％の量を三本ロールでよく混練して分散させてダイコート用あるいは印刷用の誘電体層用ペーストを作製する。なお混練する装置は三本ロールのほかにもジェットミルやビーズミルなど種々の装置を適宜選択できる。
【００３３】
バインダ樹脂成分はエチルセルロースであるが、アクリル樹脂、ブチラール樹脂やカルボキシルメチルセルロース、ニトロセルロースなどを用いても構わない。
【００３４】
また、可塑剤としてはフタル酸ジブチルを用いているが、これも適宜フタル酸ジオクチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルなどが選択できる。また必要に応じて分散剤としてグリセロールモノオレート、ソルビタンセスキオレヘート、ホモゲノール（Ｋａｏコーポレーション社製品名）、アルキルアリル基のリン酸エステルなどを添加して印刷性を向上させてもよい。
【００３５】
次に、この誘電体ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３にダイコート法あるいはスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点前後の温度の５５０℃〜５９０℃で焼成する。
【００３６】
なお、誘電体層８の膜厚が小さいほどパネル輝度の向上と放電電圧を低減するという効果は顕著になるので、絶縁耐圧が低下しない範囲内であればできるだけ膜厚を小さく設定するのが望ましい。このような条件と可視光透過率の観点から、本発明の実施の形態では、誘電体層８の膜厚を２５〜４１μｍ以下に設定している。
【００３７】
本発明では誘電体を形成する際の塗布および焼成の回数を１回のみとした。この理由は先に述べたように複数回の形成回数を経ると製造時のエネルギーの消費が増大し、製造時のコストが増大するだけでなく環境問題にも配慮できないためである。
【００３８】
さらに本発明では誘電体層の表示電極上の膜厚と表示電極のない部位の膜厚との差が２．５μｍ以下である。従来表示電極の膜厚は４．０μｍ〜８．０μｍ程度である。電極の膜厚は電極短辺断面方向の中央近傍の膜厚にて定義されている。表示電極パターンは現像、露光、焼成の工程を経る中で遮光層、電極層での感光性の違いや熱による収縮の違いなどから電極パターン端部が中央近傍よりも高さが高くなる傾向がある。誘電体層をそうした表示電極が形成されたガラス基板に直接形成すると、１回の形成回数では表示電極上の誘電体層の膜厚と表示電極がない部位の膜厚の差が３．０μｍ〜５．５μｍ程度となる。従来では誘電体層の形成回数が複数回あったため、この膜厚差が複数回の形成後では２．５μｍ以下となっていた。
【００３９】
こうした膜厚差は表示電極の膜厚、およびその形状に大きく左右され表示電極の膜厚が厚くなることや、電極の両端部が中央部よりも高くなることで膜厚差も大きくなる。
【００４０】
こうした膜厚差が増大すると前面板と背面板を図のように対向配置した際に隔壁が誘電体層と強く接触してしまい、隔壁を破損する恐れがある。隔壁が破損すると、ＰＤＰとしての発光画素の一つが損なわれることとなり、発光画素の欠点のために表示品質が低下するだけでなく、そうしたパネルは不良品となる。こうした隔壁の破損を低減するためには膜厚差は２．５μｍ以下とする必要がある。
【００４１】
膜厚差を誘電体１回の形成で達成するためには表示電極の形状において、電極短辺方向の断面において端部の膜厚が中央近傍の膜厚よりも薄くする必要がある。露光工程において階調を有し、かつ少なくとも両端部がハーフトーンとなっているフォトマスクを用いることによって表示電極の形状を実現することが可能となる。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層８は、上記の構成とすることで、表示電極である銀（Ａｇ）材料よりなる金属バス電極４２、５２と接しても黄変現象を抑制し、なおかつ高い絶縁耐圧性を保持し、発光画素の欠点のない表示品質の優れたＰＤＰを省エネルギーで生産することを実現している。
【００４３】
（実施例）
本発明の実施の形態におけるＰＤＰとして、放電セルとして４２インチクラスのハイビジョンテレビに適合するように、隔壁の高さを０．１５ｍｍ、隔壁の間隔（セルピッチ）を０．１５ｍｍ、表示電極の電極間距離を０．０６ｍｍで電極の膜厚が５．０μｍを作成し、Ｘｅの含有量が１５体積％のＮｅ−Ｘｅ系の混合ガスを封入したＰＤＰを作製してその性能を評価した。表１に誘電体塗布法、電極形成方法の差による電極上凹凸の差を示す。
【００４４】
【表１】
2011082019.tif 000003
【００４５】
同表の実施例１および比較例３はハーフトーンマスクを用いて表示電極を形成している。そして実施例１では、表示電極短辺方向において両側の長さ１５％の領域の透過率を３０％とし、一方比較例３では同透過率を２０％としている。
【００４６】
比較例１、２では通常のフォトマスクを用いて表示電極を形成し、さらに比較例１では誘電体層を２回塗布による２層構造としている。
【００４７】
いずれの例も表示電極中央部の膜厚が５．０μｍのものに誘電体層を形成し、誘電体層の表示電極上の膜厚と表示電極のない部位の膜厚の膜厚差を測定した。測定に関しては、接触式表面粗さ計（株式会社東京精密；サーフコム）を用いて誘電体層の表面形状を計測し、膜厚差を計算した。
【００４８】
同表に示すように、比較例１では誘電体層膜厚差が１．９μｍとなり、かつ電極形状についても良好であるが、誘電体層２回塗布を行っているため、製造プロセスの短縮にはなりえない。また比較例２では誘電体層を１回塗布としているが、誘電体層膜厚差が３．５μｍとなり、好ましくない。そして比較例３では、誘電体層が１層構造であり、かつハーフトーンマスクを用いての露光を行っているが、マスク両端部の透過率が２０％であるために誘電体膜厚差が２．１μｍであるが、電極両端部の形状が悪く、好ましくない。それに対し、実施例１はハーフトーンマスクを用いて電極層を形成することによって誘電体層膜厚差が２．４μｍと２．５μｍ以下とすることが可能であり、電極形状も良好であった。
【００４９】
以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰによれば、高精細表示でも、高信頼性を確保し、さらに製造時のエネルギー消費を抑えた環境問題に配慮したＰＤＰを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上述べてきたように、本発明のＰＤＰは、高精細表示でも、高信頼性を確保し、さらに製造時のエネルギー消費を抑えた環境問題に配慮したＰＤＰを実現して大画面の表示デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ＰＤＰ
２  前面板
３  前面ガラス基板
４  走査電極
５  維持電極
６  表示電極
７  ブラックストライプ（遮光層）
８  誘電体層
９  保護層
４１，５１  黒色電極
４２，５２  金属バス電極
【図１】
2011082019.tif 000004
【図２】
2011082019.tif 000005