CN1287407C - 等离子体显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种能够提高效率以及提高图像质量的等离子体显示装置。具有：相对配置，以在基板间形成利用隔板分隔的放电空间的一对前面侧以及背面侧的基板、在前面面板侧的基板上排列形成，以在隔板间形成放电单元的由扫描电极以及维护电极组成的多个显示电极、在前面侧基板上形成，以覆盖该显示电极的电介质层、以及利用所述显示电极间的放电而发光的荧光层，而且将电介质层设置为软化点不同的至少2层的构造，且在电介质层的放电空间一侧的表面，对于每个放电单元形成凹部，抑制放电扩大，同时稳定地形成凹部。
Description
技术领域
本发明涉及文字或者图像显示用的彩色电视机和显示器等使用的利用气体放电发光的等离子体显示装置。
背景技术
近年来，作为双方向信息终端，大画面、壁挂式电视机被寄予厚望。作为此目的的显示装置，有液晶显示面板、场致发射显示器、电致发光显示器等多种。其中的一部分已在市场销售，一部分正在开发阶段。即使在这些显示器中，由于等离子体显示面板(以下称PDP或者面板)是自主发光型，能够产生优美的图像并容易做成大画面等的原因，作为视觉特性优异的薄型显示装置而引人注目，且逐渐向高精度化、大图像化发展。
PDP的驱动方式有AC型与DC型，其放电形式有面放电型和对置放电型，从高精度化、大图像化以及制作的简便性来看，目前AC型、面放电型的PDP正逐步占据主导地位。
图5是已有的等离子体显示装置的面板构造的立体图。如图5所示，PDP由前面面板1与背面面板2构成。前面面板1的构成是，在利用浮法制作的硼硅钠系玻璃等所组成的玻璃基板等透明的前面侧基板3上，多对排列形成成对的扫描电极4与维护电极5的构成的带状显示电极6，然后形成覆盖显示电极群6的电介质层7，并且在该电介质层7上形成由MgO构成的保护膜8。而且，扫描电极4以及维护电极5分别由透明电极4a、5a以及与该透明电极4a、5a电气连接的由Cr/Cu/Cr或者Ag等构成的总线电极4b、5b构成。另外，虽然没有图示，但是在显示电极6之间，形成与显示电极6平行的作为遮光膜的多列黑带。
又，背面面板2是在与前面侧的基板3相对设置的背面侧的基板9上，在垂直于显示电极6的方向上形成地址电极10，同时形成覆盖该地址电极10的电介质层11。而且，在邻接的地址电极10间的电介质层11上形成与地址电极10平行的带状的多个隔板12，在隔板12的侧面以及电介质层11的表面形成荧光体层13。而且，为了用颜色表示，荧光体层13通常按照红、绿、蓝三种颜色的顺序依次设置。
而且，这些前面面板1与背面面板2，夹着微小的放电空间与基板3、9相对设置，使显示电极6与地址电极10互相垂直，又采用密封构件将其周围封闭。然后采用66500Pa(500Torr)左右的压力将氖(Ne)、氙(Xe)等混合形成的放电气体封入放电空间而构成PDP。
因此，利用隔板12将PDP的放电空间分隔成多个区域，然后利用垂直设置的显示电极6、地址电极10、隔板12形成作为发光像素区域的多个放电单元。
图6是表示已有的PDP放电单元部分的构成的平面图。如图6所示，使显示电极6的扫描电极4与维护电极5夹住放电间隙14进行排列，由该显示电极6与隔板12围起的区域成为发光像素区域15，而且邻接的显示电极6之间的邻接间隙16的区域成为非发光像素区域。
PDP是利用加在地址电极10、显示电极6上的周期性电压产生放电，通过使该放电所产生的紫外线照射荧光体层13转换成可见光进行图像显示。
另一方面，为了PDP的发展，更高辉度、高效率、低功耗、低成本是不可缺少的。为达到高效率，必须控制放电并极力抑制在向前面侧的透射光被遮蔽的部分的放电。作为提高该效率的方法之一，有已知的例如特开平8-250029号公报上记载的增加金属行电极(row electrode)上的电介质膜厚并且利用金属行电极抑制屏蔽部分的发光的方法。
然而，在这样的已有的构造中，虽然控制了电极垂直方向的放电，但是电极平行方向的放电不受控制地扩展，放电一直扩展到隔板近旁，因此存在因隔板导致电子温度降低，效率下降的课题。另外，为了部分改变电介质层的膜厚，作为形成凹部的方法，有例如采用将电介质层设置为2层构造，形成下层后，在其上面层叠具有孔部的上层而形成该电介质层的方法。然而，如果上层的电介质层的烧结温度与下层的电介质层的烧结温度是相同的温度，将产生在上层的电介质层烧结时，下层的电介质层软化，难以保持形成于上层的电介质层的孔部的形状，电介质层的凹部的形状恶化的课题。
本发明是为了解决该课题而做出的，目的在于能够以高效率和良好的材料利用率稳定地在电介质层上形成凹部等。
发明内容
为达到上述目的，本发明的等离子体显示装置具有这样的结构，即
具有相对配置，以在基板间形成利用隔板分隔的放电空间的一对前面侧以及背面侧的基板、排列形成于前面侧基板，以在隔板间形成放电单元的多个显示电极、形成于前面侧基板，以覆盖该显示电极的电介质层、以及利用电极间的放电发光的荧光层，将电介质层设置为软化点不同的至少2层构造，且设置为电介质层的放电空间一侧的表面上对于每一放电单元在隔板内侧形成孔状凹部的构成。
采用此结构，通过对向前面侧的光透射受抑制的区域扩展放电进行控制，能够高效率地进行放电，同时能够以高材料利用率良，稳定地形成用于抑制放电的扩展的电介质层凹部。
附图说明
图1是本发明的一个实施形态的等离子体显示装置的面板构造的立体图。
图2是上述等离子体显示装置的面板中的放电单元的部分构造的立体图。
图3是说明上述等离子体显示装置效果的概略构成图。
图4是说明已有的等离子体显示装置的放电状况的概略构成图。
图5是已有的等离子体显示装置的面板的构造的立体图。
图6是上述等离子体显示装置的放电单元部分的构成的平面图。
具体实施形态
以下利用图1～图4对本发明的一个实施形态的等离子体显示装置进行说明。
图1表示本发明的一个实施形态的等离子体显示装置中采用的PDP的面板构造的一例，如图1所示，PDP由前面面板21与背面面板22构成。
前面面板21的构成是，在通过浮法制作的由硼硅钠系玻璃等构成的玻璃基板等透明的前面侧基板23上形成多对排列的扫描电极24与维护电极25成对构成的带状显示电极26，然后形成电介质层27以覆盖显示电极群26，并且在该电介质层27上形成由MgO组成的保护膜28。电介质层27具有例如2层的电介质层27a、27b。而且，扫描电极24以及维护电极25分别由透明电极24a、25a以及与该透明电极24a、25a电气连接的由Cr/Cu/Cr或者Ag等组成的总线电极24b、25b构成。另外，虽然没有图示，但是在显示电极26之间，形成与显示电极26平行的多列的作为遮光膜的黑带。
又，背面面板22是，在与前面侧的基板23相对设置的背面侧的基板29上，在垂直于显示电极26的方向上形成地址电极30，同时形成电介质层31，使其覆盖其地址电极30。然后，在地址电极30之间的电介质层31上形成与地址电极30平行的带状的多个隔板32，同时在该隔板32间的侧面以及电介质层31的表面形成荧光体层33。而且，为了进行彩色显示，所述荧光体层33，通常按照红、绿、蓝三色的顺序依次设置。
前面面板21与背面面板22夹着微小的放电空间将基板23、29相对设置，并且使其显示电极26与地址电极30互相垂直，同时采用密封构件将周围封闭。将氖(Ne)以及氙(Xe)等混合，作为放电气体用66500Pa(500Torr)左右的压力封入放电空间以构成PDP。
因此，PDP的放电空间被隔板32分隔成多个区域，而且，将显示电极26设置在该隔板32间以形成作为发光像素区域的多个放电单元，同时将显示电极26与地址电极30设置成相互垂直。
在图2、图3中，放大表示出前面面板21的一个放电单元的部分。如图2、3所示，电介质层27是由形成于前面侧基板23以覆盖显示电极26的下层电介质层27a、以及形成于放电空间一侧以覆盖在下层电介质层27a之上且软化点不同于下层电介质层27a的上层电介质层27b构成。而且，在电介质层27的电介质层27b的表面上，对于每个放电单元形成凹部27c。该凹部27c是通过对于每个放电单元只挖出上层的电介质层27b而形成，也可以通过使凹部27的底部为下层的电介质层27a而形成。还有，最好是形成上层的电介质层27b的软化点低于下层的电介质层27a。再有，凹部27c位于隔板32(图1)的内侧，例如，在至少离隔板32(图1)20μm的位置形成。
这里，该电介质层27是采用烧结的方法形成的玻璃烧结体(电介质层)，作为所含的玻璃粉末的成分，可以列举出例如ZnO-B2O3-SiO2系的混合物、PbO-B2O3-SiO2系的混合物、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3系的混合物、PbO-ZnO-B2O3-SiO2系的混合物、Bi2O3-B2O3-SiO2系的混合物等。
又，最好是，上层电介质层27b的软化点低于下层的电介质层27a的软化点，但高于上层电介质层27b形成之后保护膜28形成时的温度和密封、排气低温干燥的温度。这是为了防止形成的上层的电介质层27b因为以后的热处理而产生再软化。
例如，保护膜28形成时的温度和密封、排气低温干燥时的温度为500℃左右的高温的情况下，要求上层的电介质层27b的软化点高于500℃，这种情况下，例如将下层电介质层27a的软化点设为570℃～600℃，将上层电介质层27b的软化点设为540℃～570℃。这里，软化点的调整通过更改PbO的组成比以及SiO2的组成比进行。一般情况下，提高PbO的组成比，则软化点将降低，另外，降低SiO2的组成比，则同样软化点将降低。作为软化点接近600℃的玻璃粉末，有例如将整体作为100重量％，氧化铅(PbO)设定为45重量％～65重量％、氧化硼(B2O3)设定为10重量％～30重量％、氧化硅(SiO2)设定为10重量％～30重量％、氧化钙(CaO)作为添加物设定为1重量％～10重量％、氧化铝(Al2O3)设定为0重量％～3重量％的组成，对此为了使软化点下降30℃，可以通过使PbO的重量％下降5％～10％实现。
又，保护膜28形成时的温度以及密封、排气低温干燥时的温度假设为400℃左右的温度的情况下，上层的电介质层27b的软化点最好是400℃以上，由于可以使上层电介质层27b与下层的电介质层27a的软化点的温度差变大，有利于本发明取得良好的效果。这种情况下，例如将上层电介质层27b的软化点取400℃～500℃，将下层电介质层27a的软化点取为500℃～600℃。这里，作为软化点为400℃～500℃的玻璃粉末的成分，可以通过提高PbO的组成比，或者降低SiO2的组成比制作，例如，设将整体作为100重量％，氧化铅(PbO)设定为55重量％～85重量％、氧化硼(B2O3)设定为10重量％～30重量％、氧化硅(SiO2)为1重量％～20重量％、氧化钙(CaO)作为添加物设定为1重量％～10重量％、氧化铝(Al2O3)设定为0重量％～3重量％等。与上述情况相反，软化点为500℃～600℃的玻璃粉末的成分可以通过降低PbO的组成比或者提高SiO2的组成比进行制作，例如，将整体作为100重量％，氧化铅(PbO)设定为45重量％～65重量％、氧化硼(B2O3)设定为10重量％～30重量％、氧化硅(SiO2)设定为10重量％～30重量％、氧化钙(CaO)作为添加物设定为1重量％～10重量％、氧化铝(Al2O3)设定为0重量％～3重量％的组成。本发明中使用以上所述的软化点不同的玻璃粉末形成软化点不同的电介质层。
亦即在本发明中，在电介质层27的放电空间一侧的表面，对于每个形成发光像素区域的放电单元形成凹部27c。图3表示说明本发明中的等离子体显示装置的效果的概略构成图。如图3所示，由于电介质层27的膜厚变薄的凹部27c的底部的容量变大，放电用的电荷在凹部27c的底部集中形成，可以如图3A所示那样限制放电区域。
图4是对已有的等离子体显示装置的放电状况进行说明的概略构成图。如图4所示，在没有凹部的已有的构造中，由于电介质层7的膜厚是固定的，容量在电介质层的表面上是固定的，如图4B所示，放电扩展到电极附近。因此，产生遮蔽向前面侧透射的光线的部分荧光体发光因而效率降低的问题、以及电荷在邻接单元的部分都形成因而与邻接单元之间容易发生误放电的问题。
而且，作为在电介质层27上形成凹部27c的方法有以下列举的形成方法，例如，将电介质层27作为下层的电介质层27a与上层的电介质层27b共2层，在形成下层的电介质层27a之后，将有孔部的上层的电介质层27b层叠在其上。在这种情况下，如果上层的电介质层27b的烧结温度与下层的电介质层27a的烧结温度相同，将发生上层的电介质层27b烧结时，下层的电介质层27a也再次软化，形成于上层的电介质层27b的孔部的形状难以保持，电介质层27的凹部27c的形状变坏的问题。
但是，如果采用本发明，由于是使位于放电空间一侧的上层的电介质层27b的软化点比覆盖显示电极的下层的电介质层27a低的结构，在烧结下层的电介质27a之后的对上层的电介质层27b进行涂布、干燥以及烧结阶段，下层的电介质27将不再软化，可以形成形状稳定的凹部27c。
为了使PDP达到高效率，必须控制放电，尽量抑制在光向前面侧透射被遮蔽的部分的放电。作为提高该效率的方法之一，有已知的例如特开平8-250029号公报上记载的增加金属行电极上的电介质膜厚并且利用金属行电极抑制被屏蔽部分的发光的方法。然而在上述已有的构造中，虽然抑制了垂直于电极的方向的发光，但是无法抑制与电极平行的方向的放电，放电范围一直扩大到隔板附近。在这种情况下，面临因隔板导致电子温度降导致效率下降的课题。而且已知一旦在隔板附近放电，将使隔板带负电，并且已知因此将吸引正离子而受到离子轰击并被侵蚀。由于这些原因，受侵蚀的隔板将堆积在荧光体上，有可能使特性劣化。
但是，如果采用本发明，通过对于每个放电单元形成凹部27c，而且在隔板32的内侧上形成凹部27c，可以只对凹部27c的底部控制放电，并且能够抑制隔板32附近的放电。
即如果采用本发明，通过在非发光区域使膜厚较厚的上层的电介质层27b的介电常数小于下层的电介质层27a，可以减小该区域的容量，并且可以抑制在那里积蓄的电荷。另外，由于一旦减小容量，在该部分的放电开始电压也将随其上升，因此在该部分的放电更加受到抑制。也就是说，放电被限制在凹部27c的底部，可以大大抑制与邻接单元之间的交调失真。
又，作为本发明可以适用的凹部27c的形状，除了上述形状以外，也可以是圆柱、圆锥、三角柱、三角锥等形状，并非只局限于上述实施形态。
以下对PDP的制造方法进行说明。
首先是采用溅射法在作为前面面板21的前面侧的基板23的玻璃基板上均匀形成作为ITO和SnO2等构成的扫描电极24、维护电极25的透明电极材料膜的工序。这时，透明电极材料膜的膜厚约为100nm。然后，在透明电极材料膜上涂布膜厚约为1.5～2.0μm的以酚醛清漆树脂为主要成分的正保护层(resist)，通过所希望的图案的曝光干板进行紫外线曝光，使保护层硬化。接着，采用碱性水溶液进行显影，形成保护层图案。其后，使基板浸泡在以盐酸为主要成分的溶液中进行蚀刻，将不要的部分去除，最后，剥离保护层形成透明电极。
接着，是形成总线电极24b、25b的工序。对由包含RuO2等构成的黑色颜料、玻璃料(PbO-B2O3-SiO2系、Bi2O3-B2O3-SiO2系等)的黑色电极材料膜以及包含Ag等导电性材料、玻璃料(PbO-B2O3-SiO2系、Bi2O3-B2O3-SiO2系等)的金属电极材料膜所构成的电极材料膜进行涂布、干燥。其后，通过所希望的图案的曝光干板进行紫外线曝光，使曝光部硬化，其后，采用碱性显影液(0.3wt％的碳酸钠水溶液)进行显影，形成所希望的图案。其后，在空气中以玻璃材料的软化点以上的温度进行烧结，总线电极24a、25a固定在作为扫描电极24、维护电极25的透明电极上。通过这样在透明电极上形成总线电极，可以形成前面面板21的显示电极26。
接着是形成电介质层27的工序。通过用例如采用染色涂布法将含有玻璃粉末、粘合树脂以及溶剂的糊状的含玻璃粉末的组成物(玻璃糊组成物)涂布在形成显示电极26的玻璃基板的表面上并进行干燥、烧结的方法，在玻璃基板的表面上形成电介质层27。而且，也可以将玻璃糊组成物涂布在支持薄膜上，烘干涂膜形成薄膜形材料层，用在支持薄膜上形成的薄膜形材料层(薄片状电介质材料)，形成由2层构成的电介质层。在这种情况下，电介质层27在剥离薄片状电介质材料的覆盖膜之后，边重叠薄片状电介质材料边从支持薄膜一侧用加热滚筒压接，将其固定在玻璃基板上，以使电介质层的表面与玻璃基板相连接。其后，从固定在玻璃基板上的电介质材料层上剥去支持薄膜。这时，作为压接使用的手段，也可以是除加热滚筒以外的没有加热的滚筒。另外，作为在电介质层27的放电空间一侧表面上形成凹部27c的方法，有以下列举的方法，即，将电介质层27设置成例如2层构造，首先在形成下层的电介质层27a之后，将对玻璃糊组成物添加感光材料制作的感光玻璃糊组成物涂布在下层的电介质层27a上，作为上层的电介质层27b，并通过曝光、显影然后进行烧结的方法在该上层的电介质层27b上形成孔部，从而使电介质层27具有凹部。这里，通过对上层的电介质层27a与下层的电介质层27b中所含的玻璃粉末分别采用不同的软化点的方法，使下层的电介质层27a在上层的电介质层27b烧结时不会软化。
接着是形成保护膜28的工序。通过利用电子束蒸镀法使MgO(氧化镁)在电介质层27上均匀成膜，形成膜厚约为600mm的保护膜28，可以得到具有上层电介质27a的软化点与下层的电介质27b的软化点不同的所希望的立体构造的电介质层27的PDP的前面面板21。
以下对PDP的背面面板22的制作方法进行说明。对于采用浮法制造的作为背面面板22的基板29的剥离基板，与前面面板21的总线电极24b、25b同样形成地址电极30。在其上与前面面板21同样形成电介质层31，并且在其上形成隔板32。
作为该电介质层31形成时所用的材料，可以采用通过配制含有玻璃粉末、粘合树脂以及溶剂的糊状的玻璃粉末含有组成物(玻璃糊组成物)，将该玻璃糊组成物涂布在支持薄膜上后，烘干涂膜形成薄膜形材料层的材料。通过利用与前面面板21同样的方法，将支持薄膜上形成的薄膜形材料层固定在形成地址电极30的玻璃基板的表面，并烧结采用该复制法固定的薄膜形材料层，可以在玻璃基板的表面形成电介质层31。另外，即使在形成隔板32时，同样可以在这些材料以及采用复制法形成薄膜形材料层时使用。
又，作为使隔板32形成图案的方法，可以采用照相平板印刷(photolithograph)和喷沙方法形成。
接着，通过涂布对应R、G、B的荧光体并进行烧结，在隔板32之间形成荧光体层32，可以此以得到背面面板22。
然后，使这样制作的前面面板23与背面面板21位置一致相对配置以使各个显示电极26与地址电极30大致呈直角交叉，并利用密封材料使其周围封闭并贴合在一起。其后，将由隔板32分隔的空间中的气体抽出，然后将Ne、Xe等的放电气体封入并密闭气体空间，这样，就可以完成图1所示的PDP构成。
产业上利用的可行性
综上所述，如果采用本发明的等离子体显示装置，通过将电介质层设置为软化点不同的至少2层的构造，且在所述电介质层的放电空间一侧的表面上，对于所述的每个放电单元形成凹部，可以控制放电，而且可以达到提高效率以及提高图像质量的目的。
Claims (5)
1.一种等离子体显示装置，其特征在于，
具有相对配置，以在基板间形成利用隔板分隔的放电空间的一对前面侧以及背面侧的基板、
在所述前面侧基板上排列形成，以在所述隔板间形成放电单元的多个显示电极、
在前面侧基板上形成，以覆盖该显示电极的电介质层、以及
利用所述显示电极间的放电而发光的荧光体层，
所述电介质层采用软化点不同的至少2层的结构，而且在所述电介质层的放电空间一侧表面，对于每一所述放电单元在隔板内侧形成孔状凹部。
2.根据权利要求1记载的等离子体显示装置，其特征在于，
电介质层是由在前面侧的基板上形成，以覆盖显示电极的下层电介质层、以及在放电空间一侧形成以覆盖其上，且软化点与下层的电介质层不同的上层的电介质层构成，对于每一放电单元只挖去上层的电介质层而形成电介质层的孔状凹部。
3.根据权利要求2记载的等离子体显示装置，其特征在于，
对于每个放电单元挖去上层的电介质层，以使孔状凹部的底面为下层的电介质层。
4.一种等离子体显示装置，其特征在于，
具有相对配置，以在基板间形成利用隔板分隔的放电空间的一对前面侧以及背面侧的基板、
在所述前面侧基板上排列形成，以在所述隔板间形成放电单元的多个显示电极、
在前面侧基板上形成，以覆盖该显示电极的电介质层、以及
利用所述显示电极间的放电而发光的荧光体层，
且所述电介质层由在所述前面侧的基板上形成，以覆盖显示电极的下层电介质层和在放电空间一侧形成以覆盖于其上，且软化点低于下层电介质层的上层电介质层构成，
并且在所述上层的电介质层表面，在每一所述放电单元上在隔板内侧形成孔状凹部。
5.根据权利要求1或4记载的等离子体显示装置，其特征在于，
电介质层是由从ZnO-B2O3-SiO2系的混合物、PbO-B2O3-SiO2系的混合物、PbO-B2O3-SiO2-Al2O3系的混合物、PbO-ZnO-B2O3-SiO2系的混合物、Bi2O3-B2O3-SiO2系的混合物中选出的玻璃粉末构成的。
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