(57)【要約】【課題】本発明は、生産効率を維持しつつ、高信頼性を確保した誘電体ペースト、プラズマディスプレイパネルおよびプラズマディスプレイパネルの製造方法を実現する。【解決手段】一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程は、誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布するステップ後の誘電体ペーストを焼成するステップとを有し、前記誘電体ペーストに含まれる誘電体ガラス成分の軟化点と屈伏点の温度差が５０℃以上あり、前記焼成するステップの焼成温度が前記軟化点よりも５℃以上高いことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記誘電体層を形成する工程は、誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布するステップ後の誘電体ペーストを焼成するステップとを有し、前記誘電体ペーストに含まれる誘電体ガラス成分の軟化点と屈伏点の温度差が５０℃以上あり、
前記焼成するステップの焼成温度が前記軟化点よりも５℃以上高い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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、誘電体ペーストを用いたプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）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。
【０００３】
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、さらに前面板の表示電極間隔が小さくなる。そのため、表示電極を被覆する誘電体層も小さくなった表示電極間隔に空隙やひび割れなどなく形成される必要がある。空隙やひび割れなどが存在した場合、誘電体層に求められる絶縁耐圧特性が低下してしまう。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、特許文献１には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例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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消費電力が大きくなる。低消費電力化の１つの手法として、誘電体層を構成する誘電体ガラスの誘電率を小さくすることで無効電力を低減することがある。
【０００７】
本発明は、誘電率を低下させた誘電体層によって、無効電力を低減し、消費電力の低いＰＤＰを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的に対して、本発明は、一方の基板上に表示電極を形成する工程と、誘電体層を形成する工程とを有するＰＤＰの製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程は、誘電体ペーストを塗布するステップと、前記塗布するステップ後の誘電体ペーストを焼成するステップとを有し、前記誘電体ペーストに含まれる誘電体ガラス成分の軟化点と屈伏点の温度差が５０℃以上あり、前記焼成するステップの焼成温度が前記軟化点よりも５℃以上高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成によれば、誘電率を低下させた誘電体層によって、無効電力を低減し、消費電力の低いＰＤＰを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す斜視図
【図２】同前面板の構造を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態）
［１．ＰＤＰ１の構成］
本実施の形態のＰＤＰ１は、交流面放電型ＰＤＰ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る。前面板２と背面板１０の外周部が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５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入される。
【００１２】
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が互いに平行にそれぞれ複数列配置される。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が形成される。さらに、誘電体層８の表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が形成される。
【００１３】
また、背面ガラス基板１１上には、前面板２の表示電極６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る。さらに、アドレス電極１２を覆うように下地誘電体層１３が形成される。さらに、アドレス電極１２の間に形成された下地誘電体層１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成される。隔壁１４の間には、紫外線によって赤色に発光する蛍光体層１５と、青色に発光する蛍光体層１５および緑色に発光する蛍光体層１５が順番に形成される。
【００１４】
表示電極６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る。赤色に発光する蛍光体層１５を有する放電セルと、青色に発光する蛍光体層１５を有する放電セルと、緑色に発光する蛍光体層１５を有する放電セルとによりカラー表示をする画素が形成される。
【００１５】
［２．ＰＤＰ１の製造方法］
［２−１．前面板２の製造方法］
図２に示すように、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とが形成される。表示電極６は、走査電極４および維持電極５を有する。走査電極４および維持電極５は、導電性を確保するための銀（Ａｇ）を含む白色電極４ｂ、５ｂを有する。また、走査電極４および維持電極５は、画像表示面のコントラストを向上するため黒色顔料を含む黒色電極４ａ、５ａを有する。白色電極４ｂは、黒色電極４ａに積層される。白色電極５ｂは、黒色電極５ａに積層される。
【００１６】
具体的には、黒色顔料を含む黒色ペーストが、スクリーン印刷法などによって前面ガラス基板３に塗布されることにより、黒色ペースト層（図示せず）が形成される。次に、黒色ペースト層（図示せず）が、フォトリソグラフィ法によりパターニングされる。次に、銀（Ａｇ）を含む白色ペーストが、スクリーン印刷法などによって、黒色ペースト層（図示せず）上に塗布されることにより、白色ペースト層（図示せず）が形成される。次に、白色ペースト層（図示せず）と黒色ペースト層（図示せず）が、フォトリソグラフィ法によりパターニングされる。その後、現像ステップを経て、表示電極６である白色電極４ｂ、５ｂ、黒色電極４ａ、５ａ、および遮光層７の前駆体となる形状が形成される。本実施の形態においては、これら表示電極６等の焼成をここでは行わない。
【００１７】
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がダイコート法などにより塗布されることにより、誘電体ペースト層（図示せず）が形成される。その後、所定の時間が経過すると、誘電体ペースト層（図示せず）の表面がレベリングし、平坦になる。その後、表示電極６である白色電極４ｂ、５ｂ、黒色電極４ａ、５ａ、および遮光層７の前駆体と、誘電体ペースト層が同一の工程で焼成されることにより、走査電極４、維持電極５および遮光層７および、それらを覆う誘電体層８が形成される。
【００１８】
なお、誘電体ペーストは、ガラス粉末などの誘電体ガラス、バインダおよび溶剤を含む塗料である。
【００１９】
次に、誘電体層８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層９が真空蒸着法により形成される。
【００２０】
以上の工程により前面ガラス基板３上に走査電極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。
【００２１】
［２−２．背面板１０の製造方法］
図１に示すように、背面板１０は、以下のように形成される。
【００２２】
背面ガラス基板１１上に、アドレス電極１２が形成される。具体的には、銀（Ａｇ）を含むペーストがスクリーン印刷法により、背面ガラス基板１１上に塗布されることにより、アドレス電極ペースト層（図示せず）が形成される。次に、アドレス電極ペースト層（図示せず）が、フォトリソグラフィ法により、パターニングされることにより、アドレス電極１２用の構成物となる材料層（図示せず）が形成される。その後、材料層（図示せず）が所定の温度で焼成されることにより、アドレス電極１２が形成される。ここで、ペーストをスクリーン印刷する方法以外にも、スパッタ法、蒸着法などにより、金属膜を背面ガラス基板１１上に形成する方法が採用される。
【００２３】
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を覆うように下地誘電体ペーストが塗布されることにより、下地誘電体ペースト層（図示せず）が形成される。その後、下地誘電体ペースト層（図示せず）が焼成されることにより、下地誘電体層１３が形成される。なお、下地誘電体ペーストはガラス粉末などの下地誘電体材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。
【００２４】
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が塗布されることにより、隔壁ペースト層（図示せず）が形成される。隔壁ペースト層（図示せず）がフォトリソグラフィ法により、パターニングされることにより、隔壁１４の材料層となる構成物（図示せず）が形成される。次に、構成物（図示せず）が、焼成されることにより隔壁１４が形成される。ここで、下地誘電体層１３上に塗布された隔壁ペースト層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の他に、サンドブラスト法などが採用される。
【００２５】
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が塗布される。次に、蛍光体ペーストが焼成されることにより蛍光体層１５が形成される。
【００２６】
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。
【００２７】
［２−３．前面板２と背面板１０との組立方法］
まず、表示電極６とアドレス電極１２とが直交するように、前面板２と背面板１０とが対向配置される。次に、前面板２と背面板１０の周囲がガラスフリットで封着される。次に、放電空間１６にＮｅ、Ｘｅなどを含む放電ガスが封入されることによりＰＤＰ１が完成する。
【００２８】
［３．誘電体層８の詳細］
次に、前面板２の誘電体層８について詳細に説明する。従来誘電体層を形成する方法として、誘電体ガラス成分（以下、誘電体ガラス材料とする）とバインダ樹脂、可塑剤、溶剤などの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、電極を形成した基板上に塗布し乾燥後、４５０℃から６００℃程度で焼成する方法や、誘電体ペーストをフィルム上に塗布、乾燥して、電極を形成した基板上に転写し、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。
【００２９】
このとき、表示電極間において、コンデンサ効果により放電に寄与しない無効電力が発生する。無効電力を低減し低消費電力化するためには、誘電率がより小さい誘電体ガラスを使用することが必要となる。そして、誘電率がより小さい誘電体ガラスを含有するガラスペーストを塗布・乾燥・焼成する場合、次のような課題が発生する。
【００３０】
一般的に、誘電体ガラスの誘電率を小さくするためには、ビスマスやアルカリ土類金属元素などの重元素の酸化物の含有量を少なくするが、ガラスの転移点や屈伏点、軟化点といった各種物性温度が上昇する。しかし同時に、転移点、屈伏点といった軟化点以下の物性温度との温度差も大きくなる。
【００３１】
このような物性温度差が大きいガラスをロングなガラスと呼ぶ。逆に物性温度差が小さいガラスをショートなガラスと呼ぶ。ガラスがロングになるのは、低誘電率化のため上記のような中間酸化物を減らした結果、これは誘電体ガラスに含有する元素のうち、ＳｉＯ2の占める比率が高くなるためである。
【００３２】
誘電体ガラスの物性温度の中でも、特に軟化点は誘電体層の焼成工程の焼成温度を決定する重要な物性温度の１つである。従来は、焼成工程の中でガラスの焼結を進行・促進させる部分の温度は表示電極中の残留有機物などからのガス発生を抑制するため、軟化点付近の温度で可能な限り低い温度で焼成を行っていたが、低誘電率組成のガラスは物性温度間の温度差が大きいロングなガラスであるため、この温度では十分な焼結が得られない場合がある。
【００３３】
焼結状態が不十分な膜質の場合、充分な絶縁耐性が得られず誘電体層の絶縁不良を引き起こす。また、表示電極を構成する材料がＡｇなどの金属である場合、表示電極上の誘電体層は金属の熱伝導により焼結が進みにくいため、不均一な焼結で緻密性が小さい膜質となる場合がある。誘電体層の緻密性が小さく誘電体層の内部に局所的に空気などのガスが残留する場合、その部分の電荷容量が小さくなり所定の電圧で放電しない不灯不良を引き起こす。
【００３４】
低誘電率でロングなガラスにおいても、焼結状態が充分で緻密性が高い膜質を得るためには、焼成工程の時間を長くすることが考えられるが、量産性の観点から好ましくない。また、重元素ではなくアルカリ金属酸化物を含有させることで組成的に軟化点を下げることも考えられるが、アルカリ金属酸化物のイオンは１価であるので同じ１価のイオンと位置交換しやすく、表示電極を構成する金属の主成分がＡｇである場合はＡｇイオンがガラス中に拡散しやすくなる。
【００３５】
Ａｇ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価のスズ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、誘電体層やガラス基板が、黄色や褐色により強く着色するとともに、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させ、絶縁不良や表示品質の劣化を引き起こす。
【００３６】
これに対し本発明の実施形態では、誘電体層８を形成する工程において誘電率がより小さい誘電体ガラスを含有する誘電体ペーストを用いて、焼成工程において膜の焼結を進行・促進させる領域の温度を軟化点よりも５℃以上高く設定している。これは発明者等の検討の結果、次のような現象が明らかになったからである。
【００３７】
つまり、誘電体ペーストに含まれる誘電体ガラスの屈伏点と転移点の温度差が５０℃以上の場合、焼成膜の緻密性が不十分であることが明らかとなった。ガラスの転移点と屈伏点はガラスの軟化挙動から測定されるが、物性温度差が大きいということはガラス粘度の温度依存性が小さいということを示唆し、焼結しにくいためであると考えられる。上記の通り、量産性の観点から焼成時間の延長は困難であるため、焼成後に緻密な膜質を得るためには焼成温度を高くすることが必要である。本発明の実施の形態では屈伏点と転移点の温度差が５０℃以上ある場合は、膜の焼結を進行・促進する部分において焼成温度を５℃高くしている。
【００３８】
以上のように、本発明の実施の形態におけるＰＤＰ１の誘電体層８は、上記の構成とすることで、誘電率が小さい誘電体ガラスを使用して誘電体層８を形成しつつ、高信頼性を保持し表示品質の優れたＰＤＰを実現している。
【００３９】
次に本発明の実施の形態における誘電体層８の製造方法について説明する。誘電体層８に含まれる誘電体ガラス材料は、鉛（Ｐｂ）系成分以外を主成分とし、さらに酸化銅（ＣｕＯ）やＲ2Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種）を含有する材料組成により構成されている。
【００４０】
これらの組成成分からなる誘電体材料を、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材料粉末を作製する。次にこの誘電体ガラス材料の粉末を誘電体ペーストに対して体積分率の表記で２０％〜５０％と、バインダ樹脂成分を誘電体ガラス材料に対して体積分率の表記で４％〜１０％とを三本ロールでよく混練し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。
【００４１】
バインダ樹脂成分はエチルセルロースあるいはアクリル樹脂であるが、ブチラール樹脂やカルボキシミチルセルロース、ニトロセルロースなどを用いても構わない。
【００４２】
上記成分以外の成分としてはターピネオールあるいはブチルカルビトールアセテートといった溶剤であるが、α−、β−、γ−テルピネオールなどのテルペン類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールジアルキルエーテルアセテート類、トリプロピレングリコールトリアルキルエーテルアセテート類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類等も適宜選択できる。
【００４３】
また、ペースト中には、必要に応じて可塑剤としてフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリブチルを添加し、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。
【００４４】
次に、この誘電体層用ペーストを用い、表示電極６を覆うように前面ガラス基板３に、スクリーン印刷法または、スプレー法または、ブレードコータ法または、ダイコート法にて塗布し、乾燥させ、その後、誘電体材料の軟化点より５℃以上高い温度の４５０℃〜６００℃で焼成する。
【００４５】
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４１μｍ以下に設定している。
【００４６】
なお、鉛成分について「実質的に含有しない」というのは、不純物等で鉛成分を含んだ誘電体層についても本願発明に相当すると考える。
【００４７】
焼成温度については±２℃程度の測定誤差を含むが、この誤差を含めた温度についても本願発明に相当すると考える。
【００４８】
［４．実施例］
次に本実施の形態の実施例について述べる。本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とし、Ｘｅの含有量が１５体積％のＮｅ−Ｘｅ系の混合ガスを封入圧６０ｋＰａに封入したＰＤＰを作製してその性能を評価した。なおガラス基板の厚みは１．８ｍｍのものを使用し、誘電体層の膜厚は２０μｍとした。
【００４９】
そして表１に示す屈伏点と転移点との温度差を有する誘電体ガラス成分を用いて上記試料を作成した。この際、誘電体ガラス成分の軟化点と、誘電体層焼成温度との温度差が同表に記載の値となるように試料を作成している。
【００５０】
【表１】
2012174384.tif 000003
【００５１】
表１に示される溶剤から構成される誘電体ペーストを用いて作製したＰＤＰの特性を比較するために、誘電体層の絶縁不良個所と不灯不良個所の個数を評価した。
【００５２】
同表に示すように、実施例４では絶縁不良・不灯不良が確認されている。これは屈伏点と転移点の差が５０℃以上となる試料において、転移点と焼成温度の差を５℃以上確保しなかったためと考えられる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態では、ＰＤＰの高品質、高信頼性を保持しつつ、生産コストを大幅に削減することを可能にする誘電体ペースト、ＰＤＰおよびＰＤＰの製造方法を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、ＰＤＰの生産効率を維持しつつ、高信頼性を確保することができる点で産業上有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＰＤＰ
２  前面板
３  前面ガラス基板
４  走査電極
４ａ、５ａ  黒色電極
４ｂ、５ｂ  白色電極
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
１０  背面板
１１  背面ガラス基板
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
【図１】
2012174384.tif 000004
【図２】
2012174384.tif 000005