(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のガラス基板上に電極と単層の誘電体層と保護層とが形成された第一の基板と、第二のガラス基板上に電極と隔壁と蛍光体層とが形成された第二の基板とを対向配置したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層を構成する誘電体ガラス材料は、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化硼素、酸化硅素、酸化アルミニウムからなり、前記誘電体ガラス材料の軟化点をＴｓとすると、前記誘電体ガラス材料の焼成温度Ｔｆを（Ｔｓ−１５℃）≦Ｔｆ≦Ｔｓとし、表面粗さが、０．２５μｍを超え、０．４９μｍ以下である保護層を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２】
前記誘電体ガラス材料は、酸化モリブデンと酸化タングステンとのうちの少なくとも一つをさらに含む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。
【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の製造方法に関するものである。
【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、６５インチクラスの大型高精細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たストライプ状の透明電極とバス電極とで構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。
【０００４】
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。
【０００５】
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４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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。
【０００６】
またＰＤＰは近年、従来のＮＴＳＣ方式に比べて走査線数が２倍以上のフルスペックのハイビジョン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、走査線数が増加して表示電極の数が増加し、さらに表示電極間隔が小さくなってきた。
【０００７】
そのため、表示電極を構成する銀電極から誘電体層やガラス基板への銀イオンの拡散が多くなるという現象が生じている。銀イオンが誘電体層やガラス基板に拡散すると、誘電体層中のアルカリ金属イオンやガラス基板中に含まれる２価の錫イオンによって還元作用を受け、銀のコロイドを形成する。その結果、酸化銀が還元作用を受けて酸素を発生して誘電体層中に気泡を発生する。
【０００８】
これら誘電体層に発生した気泡は、誘電体層上に形成された保護層の表面より突出した突起を形成し、前面板と背面板とを貼り合わせる際にこの突起と隔壁が接触することで気泡が割れ、誘電体層が電気絶縁に十分な膜厚を確保できなくなって、絶縁破壊を引き起こす場合があった。
【０００９】
このような絶縁破壊に対する対策として、誘電体層を２層構造にするとともに、１層目で発生した気泡を製造時に破裂させ、２層目に形成する誘電体によって気泡部分を埋めて、電気絶縁に必要な誘電体層の膜厚を確保するという構成と製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４９９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような構成では、２層目で発生した気泡に対しては効果が得られないという課題に加え、高さが低い突起は、前面板１枚当たりの発生数が多く、隔壁との接触も高い確率で発生するが、気泡が割れているかどうかの判別が難しく、製造時検査において良否の判別が困難であるという課題も有していた。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、高精細表示においても、耐圧不良の発生を低減し、信頼性の高いＰＤＰの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、第一のガラス基板上に電極と単層の誘電体層と保護層とが形成された第一の基板と、第二のガラス基板上に電極と隔壁と蛍光体層とが形成された第二の基板とを対向配置したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、誘電体層を構成する誘電体ガラス材料は、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化硼素、酸化硅素、酸化アルミニウムからなり、誘電体ガラス材料の軟化点をＴｓとすると、誘電体ガラス材料の焼成温度Ｔｆを（Ｔｓ−１５℃）≦Ｔｆ≦Ｔｓとし、表面粗さが、０．２５μｍを超え、０．４９μｍ以下である保護層を形成する方法である。
【００１７】
このような温度範囲で誘電体層を焼成すれば、保護層の表面粗さを、０．２５μｍを超え、０．４９μｍ以下の表面粗さの範囲に形成することができ、誘電体層中の気泡が割れることを低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、隔壁から受ける荷重を、保護層表面に形成された凹凸によって分散させることで、誘電体層中の気泡が割れることを低減することができ、高精細表示においても、耐圧不良の発生が少なく、信頼性の高いＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態による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のＰＤＰの構造を示す斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１は、第一のガラス基板の前面ガラス基板３などからなる第一の基板の前面板２と、第二のガラス基板の背面ガラス基板１１などからなる第二の基板の背面板１０とが対向して配置され、その外周部をガラス材料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、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが、４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ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よりなる一対の帯状の表示電極６と、ブラックストライプ（遮光層）７とが互いに平行に、それぞれ複数列配置されている。また前面ガラス基板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】
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、順に形成されている。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、図１のＰＤＰ１の前面板２の詳細構造を示す断面図である。図２は、図１を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、ブラックストライプ７とがパターン形成されている。
【００２４】
走査電極４と維持電極５は、それぞれインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などからなる透明電極４ａ、５ａと、透明電極４ａ、５ａ上に形成されたバス電極４ｂ、５ｂとにより構成されている。バス電極４ｂ、５ｂは透明電極４ａ、５ａの長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀材料を主成分とする導電性材料によって形成されている。
【００２５】
そして前面ガラス基板３上に形成されたこれらの透明電極４ａ、５ａと、バス電極４ｂ、５ｂと、ブラックストライプ７とを覆うように誘電体層８が形成され、さらに誘電体層８上に保護層９が形成されている。ここで保護層９の表面粗さは、粗さ曲線用カットオフ値λｃ＝２．５ｍｍ、輪郭曲線フィルタカットオフ値λｓ＝８μｍとして、算術平均粗さＲａで０．２５μｍを超え、０．４９μｍ以下としている。
【００２６】
ここでバス電極４ｂ、５ｂは銀材料を主成分としているため、バス電極４ｂ、５ｂから誘電体層８や前面ガラス基板３へ銀イオンが拡散する現象が発生する。これにより誘電体層８に含まれるアルカリ金属イオン、前面ガラス基板３に含まれる２価の錫イオンによって還元作用を受け、銀のコロイドを形成する。その結果、酸化銀が還元作用を受けて酸素を発生して誘電体層中に気泡２１が発生する。そして、これら誘電体層８中に発生した気泡２１は、誘電体層８上に形成された保護層９の表面に突出した突起２２を形成する。
【００２７】
しかし、上述の保護層９の表面粗さとすることで、保護層９の表面は全域にわたって無数の凹凸９ａが形成された状態になっている。そのため、誘電体層８内に発生した気泡２１によって保護層９の表面に形成された突起２２は、これら無数の凹凸９ａの一部になっている。
【００２８】
次に、ＰＤＰ１の製造方法について説明する。
【００２９】
前面板２は、次のようにして形成される。図１において、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、ブラックストライプ７とを形成する。これらの透明電極４ａ、５ａと、バス電極４ｂ、５ｂとは、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。透明電極４ａ、５ａは、薄膜プロセスなどを用いて形成され、バス電極４ｂ、５ｂは、銀材料を含むペーストを所望の温度で焼成して、固化している。また、ブラックストライプ７も同様に、黒色顔料を含むペーストを、スクリーン印刷する方法や、黒色顔料を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パターニングし、焼成することにより形成される。
【００３０】
次に、走査電極４、維持電極５およびブラックストライプ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層ペースト層を形成し、所定の時間放置することによって平坦な表面にする。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。
【００３１】
なお、誘電体ペーストは誘電体ガラス材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。ここで、誘電体ガラス材料は、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を２５重量％〜４０重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を２７．５重量％〜３４重量％、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）を１７重量％〜３６重量％、酸化硅素（ＳｉＯ２）を１．４重量％〜４．２重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を０．５重量％〜４．４重量％含んでいる。さらに、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）から選ばれる少なくとも１種を５重量％〜１３重量％含み、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）から選ばれる少なくとも１種を０．１重量％〜７重量％含んでいる。このような誘電体ガラス材料を用いると、特に誘電体層の表面粗さを制御するのが容易となる。
【００３２】
従来の誘電体層は、誘電体ガラス材料の軟化点５８０℃よりも少し高い５９０℃以上の温度で焼成していたが、本発明における誘電体層８は、誘電体ガラス材料の軟化点をＴｓとすると、誘電体ガラス材料の焼成温度Ｔｆを（Ｔｓ−１５℃）≦Ｔｆ≦Ｔｓの温度範囲で焼成する。このことにより、誘電体層８の表面粗さを、従来の誘電体層に比べて粗く形成することができる。
【００３３】
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上に所定の構成物（走査電極４、維持電極５、遮光層７、誘電体層８、保護層９）が形成され、前面板２が完成する。保護層９は２μｍ以下の極めて薄い層なので、誘電体層８の表面粗さは、ほぼ保護層９の表面粗さと等しくなる。
【００３４】
また背面板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、銀材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法、または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。
【００３５】
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、ガラス材料などの誘電体材料と、バインダ、および溶剤を含んだ塗料である。
【００３６】
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、所定の形状にパターニングすることにより、隔壁材料層を形成した後、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、サンドブラスト法を用いることができる。
【００３７】
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、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を有する背面板１０が完成する。
【００３８】
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、その周囲をガラス材料で封着し、放電空間１６にネオン、キセノン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。
【００３９】
図３は、図１のＰＤＰ１の前面板２０と背面板１０との詳細構造を示す断面図で、図１を上下反転させて示している。図３に示すように、保護層９の表面に形成された突起２２と、背面板１０に形成された隔壁１４とが接触する場合に、保護層９の表面に形成された無数の凹凸９ａによって、隔壁１４から受ける荷重は分散されることになる。このことにより突起２２にかかる応力が大きく低減され、気泡２１が割れることを防ぐことができる。
【００４０】
次に、保護層９を上述の表面粗さとすること、および誘電体層８を上述の範囲の焼成温度で焼成すればよい理由について説明する。
【００４１】
まず、誘電体層中の気泡の直径と、突起高さとの関係について説明する。図４は、本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層中の気泡の直径と突起高さとの関係を示す図である。図４に示すように、気泡２１の直径は、およそ２０μｍから８０μｍの間に分布し、平均的には４０μｍ程度の大きさである。４０μｍの直径の気泡に起因する突起の高さは、２μｍ程度である。
【００４２】
図５は、本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層の表面の粗さを説明する図で、誘電体層の表面の粗さを、粗さ曲線用カットオフ値λｃ＝２．５ｍｍ、輪郭曲線フィルタカットオフ値λｓ＝８μｍとして、異なる算術平均粗さＲａでの突起高さ毎の個数、および割れた気泡数の関係を示す図である。
【００４３】
図５（ａ）は誘電体層８の表面のＲａが０．２５μｍである場合、図５（ｂ）はＲａが０．４９μｍである場合であり、どちらも、突起数を１００個とした場合の気泡２１の割れる割合を比較した図である。ここで、白い棒グラフは突起２２の高さの分布を表し、斜線の棒グラフは各分布中で気泡２１が割れた数を示している。図４にも示したように、突起の高さは平均して２μｍ程度であり、図５のグラフから、突起高さは３μｍ以下が多く、Ｒａが０．２５μｍでは、突起高さ３μｍ以下で割れた気泡数の多いことが分かる。例えば、突起高さの分布が最も多い２μｍの高さの突起についてみると、Ｒａが０．２５μｍでは、突起３０個中に１８個の気泡２１の割れが有るのに対し、Ｒａが０．４９μｍでは、突起３１個中に７個と大幅に低減している。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層の焼成温度範囲を説明する図で、誘電体層８の焼成温度と、誘電体層８の表面の算術平均粗さＲａとの関係を示す図である。図６は、表面粗さ測定器（株式会社アルバック製、Ｄｅｋｔａｋ３ＳＴ）で誘電体層８の表面を計測した変位を縦軸に、移動距離を横軸に示したものである。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ軟化点５８０℃の誘電体ガラス材料を焼成温度５９５℃とした場合、５８０℃とした場合、５６５℃とした場合の結果である。
【００４５】
図６（ａ）に示すように、誘電体層８の焼成温度を５９５℃とすると、誘電体層８のＲａは０．２５μｍである。また図６（ｂ）に示すように、誘電体層８の焼成温度を５８０℃とすると、誘電体層８のＲａは０．３０μｍである。また図６（ｃ）に示すように、誘電体層８の焼成温度を５６５℃とすると、誘電体層８のＲａは０．４９μｍである。このように、誘電体層８の焼成温度を低くするほど、誘電体層８のＲａは大きくなるが、Ｒａが０．４９μｍを超えると散乱光の割合が増加するので望ましくない。また、この粗さ曲線は、粗さ曲線用カットオフ値λｃ＝２．５ｍｍ、輪郭曲線フィルタカットオフ値λｓ＝８μｍの範囲内とし、極端な凹凸のある表面粗さのものを、除外している。すなわち、本発明は、平均的な凹凸を多数必要とし、その凹凸で荷重を分散させるためである。
【００４６】
図７は、本発明の実施の形態のＰＤＰの耐圧不良率と誘電体層の表面の粗さとの関係を示す図である。ここで耐圧不良率とは、完成したＰＤＰの点灯試験を行い、絶縁耐圧不良で点灯しないパネルの割合である。図７は、縦軸にＰＤＰの耐圧不良率を、横軸に誘電体層の表面の粗さが、粗さ曲線用カットオフ値λｃ＝２．５ｍｍ、輪郭曲線フィルタカットオフ値λｓ＝８μｍとし、算術平均粗さＲａをとったものである。
【００４７】
図７において、Ｒａ＝０．２μｍでは耐圧不良率は１．７％と大きいが、Ｒａ＝０．２５μｍでの耐圧不良率は０．８％と下がり、Ｒａ＝０．４９μｍでは耐圧不良率は０．５％まで低減される。このように誘電体層８の表面粗さが粗くなるにつれ、耐圧不良率が改善している。これは、Ｒａが０．２５μｍ以下の表面粗さが比較的滑らかな表面であると、誘電体層中の気泡による突起の高さの方が高くなることが多く、この気泡に隔壁からの荷重がかかるためと考えられる。また、Ｒａが０．２５μｍを超えると、気泡による突起の高さが、表面粗さの凹凸より小さくなる場合が多く、気泡に隔壁からの荷重がかからなくなるため、耐圧不良率が低下すると考えられる。
【００４８】
なお、本発明の実施の形態では、誘電体層８の表面の算術平均粗さＲａとして説明したが、上述したように誘電体層８は４０μｍ程度の厚みに対して、保護層９は２μｍ以下であるため、誘電体層８の表面粗さを、保護層９の表面粗さと考えてよい。
【００４９】
以上のように、本発明のＰＤＰによれば、隔壁から受ける荷重を、保護層表面に形成された凹凸によって分散させることで誘電体層中の気泡が割れることを低減することができ、高精細表示においても、耐圧不良の発生が少なく信頼性の高い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、耐圧不良の発生が少なく、高精細で大画面の表示デバイスなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態のＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】図１のＰＤＰの前面板の詳細構造を示す断面図
【図３】図１のＰＤＰの前面板と背面板との詳細構造を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態のＰＤＰの誘電体層中の気泡の直径と突起高さとの関係を示す図
【図５】同ＰＤＰの誘電体層の表面の粗さを説明する図で（ａ）Ｒａが０．２５μｍである場合を示す図（ｂ）Ｒａが０．４９μｍである場合を示す図
【図６】同ＰＤＰの誘電体層の焼成温度範囲を説明する図で（ａ）焼成温度５９５℃とした場合を示す図（ｂ）焼成温度５８０℃とした場合を示す図（ｃ）焼成温度５６５℃とした場合を示す図
【図７】同ＰＤＰの耐圧不良率と誘電体層の表面の粗さとの関係を示す図
【符号の説明】
【００５２】
１    ＰＤＰ
２    前面板（第一の基板）
３    前面ガラス基板（第一のガラス基板）
４    走査電極
４ａ，５ａ    透明電極
４ｂ，５ｂ    バス電極
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
９ａ    凹凸
１０    背面板（第二の基板）
１１    背面ガラス基板（第二のガラス基板）
１２    アドレス電極
１３    下地誘電体層
１４    隔壁
１５    蛍光体層
１６    放電空間
２１    気泡
２２    突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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