説明

プラズマディスプレイパネルの製造方法

【課題】本発明は、低消費電力で高い発光効率を有するプラズマディスプレイパネルを実現することを目的とする。
【解決手段】本発明は、保護層を有した前面板と背面板とを放電空間を形成して対向配置して封着し、前記放電空間内を排気するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記保護層は、下地膜と、金属酸化物粒子とを有し、前記金属酸化物粒子は酸化マグネシウム結晶体であり、前記下地膜はセシウムの炭酸化物を主成分とし、前記保護層形成後に、前記保護層表面に還元性有機ガスを曝す、プラズマディスプレイパネルの製造方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、プラズマディスプレイパネルの構成に関する。
【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、65インチクラスのテレビなどが製品化されている。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とともに、環境問題に配慮して鉛成分を含まないPDPが要求されている。
【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、ガラス基板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、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、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データ電極と、データ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(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−67759号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、テレビは高精細化が進んでおり、市場では高輝度・低消費電力、すなわち、高い発光効率を有するPDPが要求されている。しかしながら、PDPは放電により発光するため、高精細化し、放電セルが小さくなると、維持放電時の維持放電電圧が上昇してしまうという課題があった。PDPの維持放電電圧の低減において、保護層は鍵となる材料の一つであり、保護層からの電子放出特性を高くすることで維持放電時の維持放電電圧が低減できることが知られている。従来、保護層を構成する材料には維持放電開始電圧を低下させるために2次電子放出係数が大きいこと、耐スパッタ性に優れていて寿命が長いこと等の特性を有していることが要求され、酸化マグネシウム(MgO)が使用されている。
【0006】
高い発光効率を有するPDPの要求に応えるために、従来、保護層中にアルカリ金属である単体のセシウムを含有させたり、または、保護層上にセシウム層を形成したディスプレイ装置が提案されている。
【0007】
しかしながら、セシウム単体は、導電性を有していて壁電荷を蓄積するといういわゆるメモリ効果を有しないために、PDPに適していない。またセシウム単体やセシウムの複合酸化物は下記で記載されているような課題を有するため実用化まで至っていない。
【0008】
まず第1に、セシウム単体やセシウムの複合酸化物は、非常に活性が強く、大気中では直ぐに酸化されて水酸化セシウムになってしまうために、製造工程の熱プロセスにおいてセシウムが飛散してしまい耐プロセス性の課題を有している。
【0009】
そして第2に、セシウム単体やセシウムの複合酸化物によって形成された層は、非常にスパッタされ易いという課題も有している。
【0010】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、上記課題を改善し低電圧駆動を可能にすることで、高精細で高輝度・低消費電力の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】
【0011】
上記の目的を達成するために、本発明のPDPの製造方法は、保護層を有した前面板と背面板とを放電空間を形成して対向配置して封着し、前記放電空間内を排気するPDPの製造方法であって、前記保護層は、下地膜と、金属酸化物粒子とを有し、前記金属酸化物粒子は酸化マグネシウム結晶体であり、前記下地膜はセシウムの炭酸化物または炭酸化複合材料を主成分とし、前記保護層形成後に、前記保護層表面に還元性有機ガスを曝す、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、上記課題を改善し低電圧駆動を可能にすることで、高精細で高輝度・低消費電力のPDPを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明のPDPの部分斜視図
【図2】本発明のPDP保護層の部分断面図
【図3】保護層下地膜のセシウム濃度に対する仕事関数の変化を示す図
【図4】本発明のPDP前面板の製造フローを示す図
【図5】本発明のPDPの製造フローを示す図
【図6】本発明の温度プロファイル例を示す図
【図7】本発明の温度プロファイル例を示す図
【図8】本発明の温度プロファイル例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の一実施の形態におけるPDPについて図面を用いて説明する。
【0015】
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などの放電ガスが所定の圧力で封入されている。
【0016】
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。
【0017】
ここで、前記走査電極4および維持電極5は、それぞれITO、SnO2、ZnO等の導電性金属酸化物からなる透明電極上にAgからなるバス電極を形成することにより構成されている。
【0018】
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、複数の互いに平行なAgを主成分とする導電性材料からなるデータ電極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、データ電極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間の溝にデータ電極12毎に、紫外線によって赤色、緑色および青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とデータ電極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、緑色、青色の蛍光体層15を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。
【0019】
なお、本発明においては、放電空間16に封入する放電ガスは、放電ガス中にキセノンの濃度が10%以上30%以下の体積%で含まれるように混合した放電ガスを用いている。
【0020】
特に前面板2について説明する。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。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)や酸化スズ(SnO2)などからなる透明電極と、透明電極上に形成された金属バス電極とにより構成されている。金属バス電極は透明電極の長手方向に導電性を付与する目的として用いられ、銀(Ag)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。
【0021】
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走査電極4と維持電極5と遮光層7を覆うように設けられ、さらに誘電体層8上に保護層9を形成している。
【0022】
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。走査電極4、維持電極5の透明電極と金属バス電極は、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。透明電極は薄膜プロセスなどを用いて形成され、金属バス電極は銀(Ag)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、遮光層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。
【0023】
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(誘電体材料層)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、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、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、もしくはスクリーン印刷法により形成する。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。
【0024】
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データ電極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データ電極12を形成する。次に、データ電極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データ電極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粉末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。
【0025】
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、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。
【0026】
その後、前記背面板10の画像表示領域外に封着部材であるガラスフリットを塗布し、その後ガラスフリットの樹脂成分等を除去するために、350℃程度の温度で仮焼成するフリット塗布工程を行う。ここで、封着部材としては、酸化ビスマスや酸化バナジウムを主成分としたフリットが望ましい。
【0027】
次に、前面板2とガラスフリットを塗布、焼成した背面板10とを走査電極4、維持電極5とデータ電極12とが直交するように対向配置して封着を行う。その後、パネル内のガスを一次排気した後、還元性有機ガスをパネル内に導入して前記前面板2の保護層9を還元性有機ガスに曝し、その還元性有機ガスを含めて放電空間16内のガスを排気し、真空排気された放電空間16にNe、Xeなどを含む放電ガスを封入するという封着排気工程を行うことによりPDP1が完成する。
【0028】
次に、本発明の実施の形態によるPDPの特徴である保護層の構成及び製造方法について図2を用いて説明する。本発明の実施の形態によるPDPにおいては、図2に示すように保護層9は、前記誘電体層8上に、MgOの蒸着膜からなる下地膜91を形成するとともに、その下地膜91中にセシウムの炭酸化物を含有させる。あるいはセシウムの炭酸化物を下地膜91の主成分とする。
【0029】
もしくは前記誘電体層8上に、MgOの平均粒径が10nm〜100nmの結晶粒子層からなる下地膜91を形成するとともに、その下地膜91中にセシウムの炭酸化複合材料を含有させる。あるいはセシウムの炭酸化複合材料を下地膜91の主成分とする。
【0030】
この保護層9を形成するセシウムの炭酸化物、もしくは炭酸化複合材料としては、Cs2CO3,またはCsCO3x(Ayz)である。ここでAは、Y、Ce、Laのなかから選択される1種以上の元素からなる。
【0031】
製造方法について、セシウムの炭酸化物は、溶媒に溶かして蒸着MgO上にスプレー、スリットコート等により塗布する。もしくはセシウムの炭酸化複合材料は、スクリーン印刷法によりMgOペーストに混合して塗布する。
【0032】
下地膜91上に、金属酸化物であるMgOの結晶粒子92aに、この結晶粒子92aより粒径の小さい結晶粒子92bが数個凝集した凝集粒子92と金属酸化物であるMgOの立方体形状の結晶粒子93を離散的に散布させ、全面に亘って均一に分布するように複数個付着させることにより構成している。
【0033】
また、本発明においては、MgOの結晶粒子92aと結晶粒子92bが数個凝集した凝集粒子92において、結晶粒子92aは平均粒径が0.9μm〜2μmの範囲の粒子であり、結晶粒子92aより平均粒径が小さいMgOの結晶粒子92bは平均粒径が0.3μm〜0.9μmの範囲の粒子である。
【0034】
MgOの立方体形状の結晶粒子93には、粒径サイズが100nmより大きい粒子と、粒径が100nm以下のナノ粒子サイズの粒子とが存在し、実際に作製したパネルを観察すると、MgOの立方体形状の結晶粒子93同士が凝集しているもの、MgOの多面体形状の結晶粒子92aまたは多面体形状の結晶粒子92b、あるいは多面体形状の結晶粒子92a、92bの凝集粒子92に、MgOの立方体形状の結晶粒子93が付着しているものが存在していた。さらに、MgOの多面体形状の結晶粒子92a、92bは液相法により作製し、MgOの立方体形状の結晶粒子93は気相法により作製している。
【0035】
ここで、凝集粒子92とは、所定の一次粒径の結晶粒子92a、92bが凝集またはネッキングした状態のもので、固体として大きな結合力を持って結合しているのではなく、静電気やファンデルワールス力などによって複数の一次粒子が集合体の体をなしているもので、超音波などの外的刺激により、その一部または全部が一次粒子の状態になる程度で結合しているものである。凝集粒子92の粒径としては、約1μm程度のもので、結晶粒子92a、92bとしては、14面体や12面体などの7面以上の面を持つ多面体形状を有する。
【0036】
また、このMgOの結晶粒子92a、92bは、炭酸マグネシウムや水酸化マグネシウムなどのMgO前駆体の溶液を作製し、その溶液を焼成することにより生成する液相法により作製したもので、MgOの多面体形状の結晶粒子を得ることができる。この液相法による焼成温度や焼成雰囲気を制御することで、粒径を制御できる。一般的に、焼成温度は700℃程度から1500℃程度の範囲で選択できるが、焼成温度が比較的高い1000℃以上にすることで、一次粒径を0.3〜2μm程度に制御可能である。さらに、結晶粒子92a、92bは液相法により得られるもので、MgO前駆体を加熱することにより得ることにより、生成過程において、複数個の一次粒子同士が凝集またはネッキングと呼ばれる現象により結合した凝集粒子92を得ることができる。
【0037】
次に、本発明による保護層を有するPDPの効果を確認するために行った実験結果について説明する。上記のようなPDPの駆動時において、セシウム炭酸化物、もしくは炭酸化複合材料によって形成された保護層は、その仕事関数が低く、MgOによって形成されている場合よりも2次電子放出係数が大きいために、PDPの保護層として安定動作し、これによって、放電空間内において発生される維持放電電圧が安定的に低減される。
【0038】
一般に、化合物は、その結晶のイオン性が強いほど電子を放出し易く、2次電子放出係数が大きくなる傾向があり、これは、電気双極子が大きくなることと相関関係にあって、この電気双極子は、単純なアニオンとカチオンの二対の場合は、(二対の電気陰性度の差)×(二対のイオン半径の和)のように表される。
【0039】
セシウムは、既知の元素の中で最も電気陰性度が低い(0.7Pauling’s)元素であり、非常に電子を放出し易い性質を持っており、さらに、イオン半径が比較的大きく電気双極子を増大させるのに有利である。対になる元素としては、電気陰性度が高い元素が好ましいが、これを満たす元素としては、例えば、酸素(3.5Pauling’s)および塩素(3Pauling’s),フッ素(4Pauling’s),窒素(3Pauling’s),炭素(2.5Pauling’s),硫黄(2.5Pauling’s),臭素(2.8Pauling’s),ヨウ素(2.5Pauling’s)等が挙げられる。ここで、酸素を含む結晶によって形成された層は、PDPの保護層として安定動作することが知られている。
【0040】
しかし、Cs系材料は上記に挙げたように耐プロセス、耐スパッタ性の課題がある。そこで発明者らは耐プロセス性については、水酸化を抑制した炭酸化複合材料を発明し、且つ耐スパッタ性については、下地膜中にセシウムの炭酸化物、もしくは炭酸化複合材料を含ませる構造により課題を解決した。
【0041】
以上のことから、保護層9をセシウム炭酸化物、セシウム炭酸化複合材料を下地膜に含ませる、あるいは主成分とする構造にすることにより、PDPにおける維持放電電圧の安定的な低減、耐プロセス、耐スパッタ性を兼ね備えることが可能となる。
【0042】
今回発明した炭酸化複合材料とMgOによって形成された保護層について、電子放出性能を紫外光電子分光法(UPS)により仕事関数を測定し図3に示す。なお、電子放出性能は電子が放出し始めるエネルギー値が小さいほど、仕事関数が低く電子放出性能が高いことを示す数値であり維持放電電圧が低下する。結果、MgO下地膜中にCs2O>0.1%の濃度で含有されていればMgOよりも電子が放出し始めるエネルギーが低くなり、高い電子放出性能を有することが分かった。
【0043】
よって、上記濃度以上のCsを下地膜内に含有させればPDPにおける維持放電電圧の安定的な低減に寄与することが分かる。
【0044】
また、従来のPDPに用いられているMgOは、バンドギャップが広く、Xeイオンからの電子放出をほとんど発生させないが、セシウム酸化物は、Xeイオンからの電子放出を発生させるため、放電ガス中のXeイオン濃度が高い方が好ましい。
【0045】
さらに、上記PDPは、セシウム炭酸化物、もしくはセシウム炭酸化複合材料によって形成された保護層9が、その2次電子放出係数がMgOによって形成された従来の保護層よりも大きいために、このMgOによって形成された従来の保護層よりも同じ数のイオンが入射した場合の電子の放出量が多くなり、エネルギーのロスが少なくなって、発光効率が向上する。
【0046】
また、MgOによって形成された保護層を備えた従来のPDPでは、放電ガス中のXe濃度を高めたり放電電極間の放電ギャップを長く設定したりすることで発光効率を向上させることも出来たが、この発光効率の向上のために、放電電圧が上昇してしまうという問題が生じている。
【0047】
上記、PDPにおいては、保護層9がセシウム炭酸化物、もしくはセシウム炭酸化複合材料によって形成されていることによって、前述したように放電電圧が低減されるので、この放電電圧の低減と発光効率の向上とを同時に達成することが出来る。
【0048】
そして、セシウム炭酸化物、もしくはセシウム炭酸化複合材料をMgO内に含有し形成された保護層9は、セシウム単体、セシウム複合酸化物に比べて大気中でも安定し水酸化しにくいため耐プロセス、耐スパッタ性にも優れているという特徴を備えている。
【0049】
次に、本発明によるPDPにおいて、セシウムの炭酸化物、もしくは炭酸化複合材料を含有させて構成した保護層の製造工程について説明する。セシウムの炭酸化物について、図4に示すように、誘電体層8を形成する誘電体層形成工程A1を行った後、次の下地膜蒸着工程A2において、MgOの焼結体を原材料とした真空蒸着法によって、MgOからなる下地膜を誘電体層8上に形成する。
【0050】
その後、下地膜蒸着工程A2において形成した未焼成の下地膜上に、MgOの結晶粒子92aに、この結晶粒子92aより粒径の小さい結晶粒子92bが数個凝集した凝集粒子92と金属酸化物であるMgOの立方体形状の結晶粒子93、セシウムの炭酸化物であるCsCO3粒子94とを下地膜に付着させる工程を行う。
【0051】
この工程においては、まず、所定の粒径分布を持つ多面体形状のMgOの結晶粒子92a、92b及びMgOの立方体形状の結晶粒子93を溶媒に混合した結晶粒子ペーストと、セシウムの炭酸化物であるCsCO3粒子94を溶媒に混合した結晶粒子ペーストとを別々に準備し、その後2種類の結晶粒子ペーストを混合して、多面体形状のMgOの結晶粒子92a及び92b、MgOの立方体形状の結晶粒子93とCsの炭酸化物であるCsCO3粒子94とを溶媒に混合した混合結晶粒子ペーストを作製し、結晶粒子ペースト塗布工程A3において、その混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布する。なお、結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布する方法として、スプレー法、スリットコート法等も用いることができる。
【0052】
ここで、結晶粒子ペーストの作製に使用する溶媒の一例としては、MgOの下地膜91やMgOの結晶粒子92a及び92b、MgOの立方体形状の結晶粒子93及びCsの炭酸化物であるCsCO3粒子94との親和性が高く、かつ次工程の乾燥工程A4での蒸発除去を容易にするため蒸気圧が常温で数十Pa程度と比較的高いものが適しており、例えばメチルメトキシブタノール、テルピネオール、プロピレングリコール、ベンジルアルコールなどの有機溶剤単体もしくはそれらの混合溶媒が用いられる。これらの溶媒を用いたペーストの粘度は数mPaS〜数十mPaSである。
【0053】
混合結晶粒子ペーストを下地膜上に塗布した基板は、直ちに乾燥工程A4に移され、減圧乾燥される。結晶粒子ペーストは真空チャンバ内で数十秒以内で急速に乾燥されるため、加熱乾燥で顕著に見られる結晶粒子ペーストの対流が発生しないため、結晶粒子が偏ることなく均等に下地膜91上に付着される。なお、この乾燥工程A4における乾燥方法としては、凝集・結晶粒子ペーストを作製する際に使用する溶媒などに応じて、加熱乾燥方法を用いてもよい。
【0054】
その後、下地膜蒸着工程A2において形成した未焼成の下地膜と、結晶粒子ペースト膜を形成する結晶粒子ペースト塗布工程A3において形成し、乾燥工程A4を実施した結晶粒子ペースト膜とを、保護層焼成工程A5において、数百度の温度で同時に焼成を行い、結晶粒子ペースト膜に残っている溶剤や樹脂成分を除去することにより、下地膜91上に複数個の多面体形状のMgOの結晶粒子92a、92bとMgOの立方体形状の結晶粒子93、下地膜中にセシウムの炭酸化物であるCsCO3粒子94を含有させた保護層9を形成することができる。
【0055】
この方法によれば、Csの炭酸化物であるCs2CO3を下地膜中に全面に亘って均一に含有させることが可能である。なお、このような方法以外にも、溶媒などを用いずに、粒子群を直接にガスなどと共に吹き付ける方法や、単純に重力を用いて散布する方法などを用いてもよい。
【0056】
次に、セシウムの炭酸化複合材料によって形成された保護層の製造工程について、説明する。誘電体層の上に、酸化マグネシウムとセシウムの炭酸化複合材料を混合させた保護層を形成する。保護層を形成するには、まず、平均粒径が10nm〜100nmのナノ結晶粒子を含有する酸化マグネシウムにセシウムの炭酸化複合材料を混合させたペーストを作製する。ナノ結晶粒子は気相成長法によって作製することができる。気相成長法はプラズマや電子ビーム等の高エネルギー下で気化したマグネシウム蒸気を、酸素ガスを含む冷却ガス(例えばアルゴンガス)によって瞬間冷却してナノサイズの微粒子を作製する方法である。
【0057】
本実施の形態では、ターピネオールを60重量%とブチルカルビトールアセテートを30重量%とアクリル樹脂を10重量%とを混合し作製したビークルに、平均粒径が50nmのナノ結晶粒子とセシウムの炭酸化複合材料を混練してペーストを作製した。そしてスクリーン印刷法等の公知技術を用いて誘電体層の上に酸化マグネシウムペーストを塗布し、保護層の前駆体を形成した。
【0058】
その後、前駆体を形成した前面基板を乾燥、焼成して、厚さ1μm〜5μmの保護層を形成する。本実施の形態においては、まず酸化マグネシウムとセシウムの炭酸化複合材料を混合させたペーストを塗布した前面基板を350℃で11min保持して乾燥した。その後、500℃で12min保持して焼成し、厚さ約2μmの保護層を形成した。
【0059】
なお、以上の説明では、保護層として、MgOを例に挙げたが、下地膜に要求される性能はあくまでイオン衝撃から誘電体を守るための高い耐スパッタ性能を有することであり、高い電荷保持能力、すなわちあまり電子放出性能が高くなくてもよい。従来のPDPでは、一定以上の電子放出性能と耐スパッタ性能という二つを両立させるため、MgOを主成分とした保護層を形成する場合が非常に多かったのであるが、電子放出性能が金属酸化物単結晶粒子によって支配的に制御される構成を取るため、MgOである必要は全くなく、Al23等の耐衝撃性に優れる他の材料を用いても全く構わない。
【0060】
また、本実施の形態では、結晶粒子としてMgO粒子を用いて説明したが、この他の単結晶粒子でも、MgO同様に高い電子放出性能を持つSr,Ca,Ba,Al等の金属の酸化物による結晶粒子を用いても同様の効果を得ることができるため、粒子種としてはMgOに限定されるものではない。
【0061】
このように保護層を構成すれば、電子放出性能、耐プロセス性、耐スパッタ性を兼ね備えたパネルを得ることができる。
【0062】
続いて、本発明の実施の形態によるPDPの特徴であるパネル組み立て工程の詳細について図5〜図8、表1を用いて説明する。図5に示すように、前面板2と背面板10とを作製した後、放電ガスをパネルの放電空間内に封入するまでの間に、還元性有機ガスを含むガスをパネルの放電空間内に導入して前面板2の保護層9を還元性有機ガスに曝した後、その還元性有機ガスを含むガスを排出する工程を設け、その後放電空間内に放電ガスを封入することにより、PDPの維持放電電圧を低下させることができることを見出しており、封着工程C1、排気工程C3と、放電ガス供給工程C4以外に、還元性ガス導入工程C2を設けた点に特徴を有する。
【0063】
図6〜図8は、本発明の実施の形態に用いる封着工程C1、還元性ガス導入工程C2、排気工程C3と、放電ガス供給工程C4の温度プロファイルの一例を示す図である。同図において、封着温度とは、封着工程C1において、前面板2と背面板10とが封着部材であるフリットにより密閉される状態となる温度であり、本実施の形態における封着温度は、例えば約490℃程度である。また、排気温度とは、排気工程C3における温度であり、本実施の形態における排気温度は、例えば約400℃程度である。
【0064】
図6に示す例においては、封着工程C1において、封着温度に維持するa−bの期間経過後、封着温度から排気温度に低下させるb−cの期間において、パネルの放電空間内からガスを排気する排気を行って減圧状態にした後、排気温度に維持しているc−dの期間において、パネルの放電空間内に還元性有機ガスを含むガスを導入して保護層9を還元性有機ガスを含むガスに曝す還元性ガス導入工程C2を行い、その後d−eの期間において、還元性有機ガスを含めてパネルの放電空間内からガスを排気する排気工程C3を行い、温度が室温程度に下がったe点以降の期間において、放電空間内に放電ガスを供給する放電ガス供給工程C4を行うものである。
【0065】
図7に示す例においては、封着工程C1において、封着温度に維持するa−bの期間経過後、封着温度から排気温度に低下させたc点から排気温度に維持しているd1の期間において、パネルの放電空間内からガスを排気する排気を行って減圧状態にした後、排気温度に維持した状態でd1−d2の期間において、パネルの放電空間内に還元性有機ガスを含むガスを導入して保護層9を還元性有機ガスを含むガスに曝す還元性ガス導入工程C2を行い、その後d2−eの期間において、還元性有機ガスを含めてパネルの放電空間内からガスを排気する排気工程C3を行い、温度が室温程度に下がったe点以降の期間において、放電空間内に放電ガスを供給する放電ガス供給工程C4を行うものである。
【0066】
また、図8に示す例においては、封着工程C1において、封着温度に到達したa点から封着温度に維持している期間中のb1点の間、パネルの放電空間内からガスを排気する排気を行って減圧状態にした後、b1点から、封着温度に維持しているb2の期間を過ぎて、封着温度から排気温度に低下したc点の期間において、パネルの放電空間内に還元性有機ガスを含むガスを導入して保護層9を還元性有機ガスを含むガスに曝す還元性ガス導入工程C2を行い、その後c−eの期間において、還元性有機ガスを含めてパネルの放電空間内からガスを排気する排気工程C3を行い、温度が室温程度に下がったe点以降の期間において、放電空間内に放電ガスを供給する放電ガス供給工程C4を行うものである。
【0067】
ここで、本発明において使用する還元性有機ガスとしては、表1に示すように、分子量が58以下の還元力の大きいCH系有機ガスが望ましく、これらの還元性有機ガスの中から選ばれる還元性有機ガスを希ガスや窒素ガスに混合して、還元性有機ガスを含むガスを作製して、還元性ガス導入工程C2を行う。
【0068】
【表1】

【0069】
表1において、Cの列は、有機ガスの一分子に含まれる炭素原子数を意味する。Hの列は、有機ガスの一分子に含まれる水素原子数を意味する。
【0070】
表1に示すように、蒸気圧の列において、0℃での蒸気圧が100kPa以上のガスには、「A」が付されている。さらに、0℃での蒸気圧が100kPaより小さいガスには、「C」が付されている。沸点の列において、1気圧での沸点が0℃以下のガスには、「A」が付されている。さらに、1気圧での沸点が0℃より大きいガスには、「C」が付されている。分解しやすさの列において、分解しやすいガスには、「A」が付されている。分解しやすさが普通のガスには、「B」が付されている。還元力の列において、還元力が十分であるガスには、「A」が付されている。
【0071】
表1において、「A」は良い特性であることを意味する。「B」は普通の特性であることを意味する。「C」は不十分な特性であることを意味する。
【0072】
PDPの製造工程における有機ガスの取扱い易さの観点から考えると、ガスボンベに入れて供給できる還元性有機ガスが望ましい。また、PDPの製造工程における取扱い易さから考えると、0℃での蒸気圧が100kPa以上の還元性有機ガス、または沸点が0℃以下の還元性有機ガス、または分子量が小さい還元性有機ガスが望ましい。
【0073】
さらに、排気工程C3の後にも還元性有機ガスを含むガスの一部が放電空間内に残留する可能性がある。よって、還元性有機ガスは、分解しやすい特性を有することが望ましい。
【0074】
還元性有機ガスは、製造工程上での取扱い易さや、分解しやすい特性などの点を考慮して、アセチレン、エチレン、メチルアセチレン、プロパジエン、プロピレンおよびシクロプロパンの中から選ばれる酸素を含まない炭化水素系ガスが望ましい。
【0075】
これらの還元性有機ガスの中から選ばれる少なくとも一種を希ガスや窒素ガスに混合して用いればよい。なお、希ガスや窒素ガスと還元性有機ガスの混合比率は、使用する還元性有機ガスの燃焼割合に応じて下限が決定される。上限は、数体積%程度である。還元性有機ガスの混合比率が高すぎると、有機成分が重合して高分子となりやすい。この場合、高分子が放電空間に残留し、PDPの特性に影響を与えてしまう。よって、使用する還元性有機ガスの成分に応じて、混合比率を適宜調整することが好ましい。
【0076】
発明者等は還元性ガスの他の例として水素ガスを用いて同様の検討を行ったが、還元性有機ガスと同等の効果は得られなかった。
【0077】
なお、MgO、CaO、SrO、およびBaOなどは、水、二酸化炭素、炭化水素などの不純物ガスとの反応性が高い。特に水、二酸化炭素と反応することにより放電特性が劣化しやすく、放電セル毎の放電特性にばらつきが発生しやすい。
【0078】
そこで、封着工程C1において、放電空間16に開口する貫通孔を通して放電空間16内が陽圧状態となるように不活性ガスを流し、その後、封着を行うことが好ましい。下地膜91と不純物ガスとの反応が抑制できるからである。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンなどが用いられ得る。
【0079】
また、不活性ガスの代わりにドライ空気(乾燥ガス)を流してもよい。少なくとも水との反応が抑制できる上に、不活性ガスより製造コストが低減できるからである。
【0080】
以上説明したように、本発明によれば、誘電体層8上に下地膜91を形成するとともに、その下地膜91中にセシウムの炭酸化物、もしくは炭酸化複合材料を含有した保護層9を有し、かつ前面板2と背面板10とを作製した後、放電ガスをパネルの放電空間内に封入するまでの間に、還元性有機ガスを含むガスをパネルの放電空間内に導入して前面板2の保護層9を還元性有機ガスに曝した後、その還元性有機ガスを含むガスを排出する工程を設け、その後放電空間内に放電ガスを封入することにより、電子放出性能、耐プロセス性、耐スパッタ性を兼ね備え、維持放電電圧を低下させたPDPを得ることができるものである。
【0081】
なお、以上の説明では、保護層9として、MgOからなる下地膜91に、MgOの結晶粒子が凝集した凝集粒子92を分散させて付着させた例で説明したが、上述したように、下地膜91としては、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)、及び酸化バリウム(BaO)から選ばれる金属酸化物により構成したものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【0082】
以上のように本発明は、高精細で高輝度かつ高画質の表示性能を備え、さらに低消費電力のPDPを実現する上で有用な発明である。
【符号の説明】
【0083】
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
10 背面板
11 背面ガラス基板
12 データ電極
13 下地誘電体層
14 隔壁
15 蛍光体層
16 放電空間
91 下地膜
92 凝集粒子
92a、92b、93 MgO結晶粒子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
保護層を有した前面板と背面板とを放電空間を形成して対向配置して封着し、前記放電空間内を排気するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記保護層は、下地膜と、金属酸化物粒子とを有し、
前記金属酸化物粒子は酸化マグネシウム結晶体であり、
前記下地膜はセシウムの炭酸化物を主成分とし、
前記保護層形成後に、前記保護層表面に還元性有機ガスを曝す、プラズマディスプレイパネルの製造方法。

【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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【図8】
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【公開番号】特開2013−114896(P2013−114896A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−259937(P2011−259937)
【出願日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】