等离子体显示板及其制造方法

专利名称：等离子体显示板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种带有网状图案隔栅的等离子体显示板(PDP)，该板的每一区域围住一个或多个构组成显示表面单元，本发明还涉及制造这种PDP的方法。
背景技术：
一种用作壁挂式电视机的商业化的PDP的屏幕尺寸已达到60英寸。PDP是包括二进制发光单元的数字式显示器，所以适合于显示数字数据，作为多媒体显示器。为了提高PDP的实用性，正在研制一种新的板面结构，以提供更亮更稳定的显示，并可以大量生产。
一种AC型彩色显示PDP使用表面放电模式。表面放电模式的电极分布是当显示放电时，显示电极形成阳极和阴极以保证照明，显示电极平行布置于前衬底或后衬底上。寻址电极布置成穿过一对显示电极。在表面放电模式的PDP内部，需要隔栅沿着放电电极纵向方向(以下称为横向方向)分隔显示矩阵的每个纵列的放电空间。隔栅也可以作为限定板厚度方向的放电空间尺寸的隔片。
一个隔栅图案(平面图中的隔栅形状)一般分为带状图案和网状图案。带状图案沿各排方向(即在各列中)分隔单元的放电空间。在带状图案中，每个单元的放电空间在纵列方向不分隔，因而在制造PDP的过程中内部空气的排放和放电空气的填充相对容易。网状图案在横向和纵向分隔放电空间。一个典型的网状图案是棋盘图案。网状图案的优点是分隔每个单元的放电空间，荧光材料分布在隔栅的侧面围住单元以扩大发光区域。然而，网状图案的缺点是隔栅上表面细小的不平整产生的缝隙形成内部空气排放通道，所以空气排放阻力大，占用的工艺过程长。
通常，已知一种覆盖网状图案的隔栅和带状图案的隔栅的隔栅结构(称为复合图案结构)。在这种结构中，由于象带状图案情况放电空间是连续的，所以空气排放的阻力比没有覆盖带状图案的情况阻力要小。另外，一种改进的复合图案结构在日本尚未审查的公开号为No.4-274141的专利申请中公开，其中带状图案隔栅的每一个单元都有一个裂缝，因而形成一个栅格形空气通道(空气排放通道)以使气体不仅在纵向方向流动，还可以在横向方向流动。
前面描述的复合图案结构的隔栅中有网状图案隔栅，在该网状图案隔栅中，纵向上或横向上的粘接区域扩大。这就产生了为了在成对衬底之一的内表面上形成上述结构，使得制造隔栅的工艺过程变得复杂的问题。另外，如果网状图案的隔栅布置在成对衬底的其中一个上，带状图案的隔栅放置在另一个衬底上，则荧光材料应当布置在两个衬底上，才能扩大荧光材料形成的区域。另外，在装配工艺中辨认成对衬底很困难。这样，隔栅的复合图案结构不利于大量生产。
还有通过剪切隔栅的一部分的方式形成空气通道的方法。然而，这种方法还要有切割工艺的制造步骤，由于隔栅在切割过程中会损坏，所以该方向会降低产量。

发明内容
本发明的目的是提供一种PDP，这种PDP的隔栅产量高，空气排放过程短，并能提供比带状图案隔栅更亮更稳定的显示。
根据本发明，一种网状图案隔栅布置在一个衬底的内表面上。隔栅的下部形成网状的空气通道，从平面图来看，该通道穿过所有的被隔栅围成的充气空间。比如，在一个棋盘图案中，沿水平方向的一条线和沿竖直方向的一条线相互交叉，使对应于沿水平方向的线的区域相对较低。在这种情况下，对应于沿着水平方向的线的那部分图案宽度(路线的宽度)比对应于沿着竖直方向的线的那部分图案宽度大，这样就能产生高度差。厚的部分的收缩量在宽度方向比薄的部分的小，而在高度方向比薄的部分的大。
根据本发明的一个方面，提供一种等离子体显示板，包括一对衬底；一种填充在衬底之间的间隙中的放电气体；以及一种布置在其中一个衬底的内表面上的网状图案隔栅，它包括多个垂直壁和水平壁，用于将所述间隙分隔成多个对应于单元布置的方格，其特征在于所述隔栅被如此形成使得与垂直壁相遇的水平壁的一部分至少被构成为低于垂直壁的高度，一个空气通道由所述隔栅的低的部分形成。
根据本发明的上述等离子体显示板，其中一种荧光材料布置在构成一显示表面的每一个单元中的垂直壁的侧面和水平壁的侧面。
根据本发明的上述等离子体显示板，其中水平壁低于垂直壁。
根据本发明的上述等离子体显示板，其中水平壁对每个列包括至少一个空间。
根据本发明的上述等离子体显示板，其中将隔栅布置在所述成对的衬底的后衬底上，一个包括透明导电膜和跨越所有纵列的金属膜的电极布置在所述成对的衬底的前衬底上，从平面图来看将金属膜和行间部分进行叠置。
根据本发明的上述等离子体显示板，其中垂直壁和水平壁的每一种是由相同材料制成的烘干材料，水平壁被形成为垂直壁的130％或以上的图案宽度，使得水平壁沿高度方向的热收缩量高于垂直壁的热收缩量。
本发明还提供一种制造等离子体显示板的方法，该等离子体显示板包括一对彼此相对的衬底；一种布置在所述衬底之间的网状图案隔栅，它包括多个垂直壁和水平壁，与垂直壁相遇的水平壁的一部分至少被构成为低于垂直壁；以及在所述隔栅的低的部分上的空气通道，其特征在于该方法包括以下步骤在其中一个衬底上形成一个由有热收缩性能的隔栅材料制成的层，该层具有恒定的高度，对该隔栅材料层构图从而确定包含垂直壁和水平壁的网状图案隔栅，从而设置沿互相交叉的多个行和列的多个单元的矩阵布置，每一水平壁具有大于垂直壁的宽度，以及烘干该构图的隔栅材料层从而形成这样的隔栅，该隔栅具有这样的部分，即该部分在具有大宽度的水平壁中高度减小。


图1是本发明的PDP的单元结构的示意图。
图2是显示电极和隔栅之间布置关系的平面图。
图3是隔栅图案的平面图。
图4是隔栅整体结构示意图。
图5是隔栅制造过程中热收缩的示意图。
图6是隔栅制造过程中的背面形状。
图7，8A和8B显示隔栅图案的变形。
图9A-12显示显示电极图案的变形。
具体实施例方式
下面将参照实施例和附图详细说明本发明。
图1是本发明的PDP的单元结构的示意图。图2是显示电极和隔栅之间布置关系的平面图。图1显示内部结构，显示了相互隔开的一对衬底结构。
PDP1包括一对衬底结构(一种包括上面布置有单元组件的衬底的结构)10，20，显示表面ES包括m×n个单元。在每个单元里，显示电极X，Y构成一对用于产生显示放电的电极，显示电极沿矩阵显示的横向(水平方向)延伸，寻址电极A沿纵向(竖直方向)延伸。
显示电极X，Y布置在前衬底结构10的玻璃衬底11的内表面上，每行有一对。这里“行”的含义是一组单元在纵向方向的位置相同，单元的数量与列数(m)相同。每一个显示电极X，Y包括一个形成表面放电间隙(放电隔缝)的透明导电膜41，一个覆盖在纵向边缘上的金属膜(总线)42。一层电介质涂层17覆盖在显示电极X，Y上，其厚度大约为20-40μm，电介质涂层17的表面涂有氧化镁(MgO)保护膜18。行与行之间的电极间隙(也称为倒置隔缝)有称为黑带的黑色层65，是通过在玻璃衬底11的外表面上喷涂漆生成，或通过形成一层包括填充物的彩色玻璃层生成黑带，填充物可以是锰，氧化铁，铬，或其他能够提高对比度的着色剂。
寻址电极A布置在后衬底结构20的玻璃衬底21的内表面上，每列布置一个，并覆盖有一层电介质层24。在电介质层24上，布置有隔栅29，该隔栅的栅格图案的部分低轮廓结构对于本发明来说是唯一的。隔栅29由低熔点玻璃的干材料构成。隔栅29包括把放电空间分成纵列的部件(以下称为竖直壁)291，还包括将放电空间分成行的部件(以下称为水平壁)292。竖直壁291和水平壁292的交叉部分是它们的公共部分。水平壁292比竖直壁291低大约10μm。为了能产生彩色显示，电介质层24的上表面和隔栅29的侧面涂敷红、绿和蓝颜色的荧光材料层28R，28G和28B。图1中的斜体字(R，G，B)表示荧光材料的颜色。颜色分布以红、绿、蓝重复的模式分布，使得每一纵列各单元有相同的颜色。荧光材料层28R，28G和28B被紫外线辐射线激活发光，该紫外辐射线由相应的单元内的气体产生。
如图2所示，每一个显示电极X，Y上的金属膜42覆盖在隔栅29上以避免射线，并遮蔽隔栅29以减少外部光线的反射。透明导电膜41的图案应使表面放电的部分与覆盖在金属膜42上的部分分隔，减小放电电流以提高光发射效率。在VAG型宽度为42英寸的情况下，透明导电膜41的显示放电的部分与水平壁292隔开的距离超过30μm，所以能量损失与距离小于30μm的情况相比大幅度减少。最理想的是将水平壁292和透明导电膜41的距离设置成使放电电流减少5％以上。
有以上结构的PDP1可以通过以下步骤制造。
(1)提供带有预制元件的玻璃衬底11，21以分别，形成衬底结构10，20。
(2)覆盖衬底结构10，20，密封相对区域的边缘。
(3)排放内部空气，从一个空气孔中填充放电气体，该孔形成在后衬底结构20上。
(4)关闭空气孔。
图3是隔栅图案的平面图。图4是隔栅整体结构示意图。
如图3所示，隔栅图案中的栅格图案的每个方格单独围成一个单元C。然而，这并不是简单的棋盘式图案。也就是说，隔栅29的行间部分293(在纵列方向对齐的单元之间的部分)包括两个水平壁292和竖直壁291的一部分。行间部分293的平面图是一个梯子型的图，在气体填充空间32之间形成一个空间33，该填充空间32是对应于每一个布置在纵列方向的单元C。由于放电气体的介电常数大约为通常作为隔栅材料的低熔点玻璃的八分之一，相邻行的显示电极之间的电容减少，所以减少能量消耗，并可以提高驱动控制的灵敏度。在棋盘图案中，竖直壁291的侧面和水平壁292的侧面各自有荧光材料，所以发光区域扩大，发光效率提高。
在这个实施例的PDP1中，隔栅29的行间部分293比其他部分低大约10μm，即，相对于隔栅29的最大高度(140μm)大约低7％。这样形成一个空气排放通道90，从平面图来看，该通道有一个栅格形状，这样能使空气在纵列方向和横向排放。行间部分293的宽度W20比较大，相对于其它部分行间部分293比较低，排放空气的传导性基本上与带状图案的相同。隔栅29的具体尺寸如下。
行间距P11080μm纵间距P2360μm竖直壁291的上表面宽度W11大约为70μm竖直壁291的下表面宽度W12大约为140μm竖直壁291的高度H1大约为140μm水平壁292的上表面宽度W21大约为100μm水平壁292的下表面宽度W22大约为200μm水平壁292的高度H2大约为130μm空间32的纵向尺寸D11大约为680μm
空间32的横向尺寸D22大约为290μm空间33的纵向尺寸D12大约为200μm行间部分293的宽度W20大约是400μm行间部分293的宽度W20比竖直壁291的宽度W11大非常关键，这样能通过宽度之间的差异使行间部分293和其他部分之间的高度产生差异。也就是说，如图5所示，在对热缩性材料的干燥过程中，例如通常为低熔点玻璃材料的干燥过程中，高度方向的伸缩量取决于图案的宽度。在宽度方向和高度方向上均会产生收缩，从整体上来讲，图案宽度较小的部分29A会产生收缩。相反，在图案宽度较大的部分29B中，在离宽度中心越近的位置，宽度方向收缩也就越小，因而在高度方向上收缩产生的多，从而补偿宽度方向的收缩。因此，厚的部分29B变得比薄的部分29A低。另外，由于收缩可以很容易地发生在任何方向，而发生在衬底表面方向上底面部分的收缩由于衬底的粘合而受到抑制，所以各向同性的收缩发生在壁材料层的上部。因此，在高度方向上的收缩量要比在衬底表面方向上的收缩量大。也就是说，即使干燥前上表面的宽度基本上相同，但如果下表面的宽度不同，则干燥后就会出现下表面宽度较大的材料层的高度要比下表面宽度较小的材料层低。考虑到这个事实，在这个例子中，将隔栅的图案宽度定义为离下表面的距离是高度的10％的地方的尺寸。希望得到厚的部分的图案宽度为薄的部分的图案宽度的大于130％，这样产生的高度差足够排放空气。在前面提到的隔栅尺寸的情况下，两个水平壁292和它们之间的部分(竖直壁291的一部分)在高度方向以相同的方式收缩，这样能得到有两个行间部分293的隔栅29，在梯子形图案的行间部分293内，该行间部分总体上有低的轮廓，作为隔栅29的材料的低熔点玻璃的组成如表1所示。
表1低熔点玻璃的组成

考虑到隔栅29的优化特性，希望得到半透明的吸收率为每30μm膜的厚度上吸收可见光大约为80％。如果是半透明的，则光线在隔栅顶部附近产生，穿过隔栅，起到提高亮度的作用。同时到达隔栅的外部光线被隔栅的下表面反射，在抵达前表面之前被隔栅吸收。因此，可以实现比较好的对比度。
形成隔栅29的工艺如下。
(1)形成厚度大约是200μm的隔栅材料层，该材料层由含有如表1所示的组份的低熔点玻璃粉末和介质混合而成的均匀的膏剂覆盖在电介质层24上形成。隔栅材料层可以使用任一方式形成，比如丝网印刷方法，绿板变形的碾压方法，或其他方法。
(2)干燥隔栅材料层，接着粘贴感光性的干燥膜(或是喷涂抗蚀材料)，通过使用包括曝光和显影的光刻法形成栅格图案的对应于隔栅29的切口掩模。考虑到热收缩量，掩模图案的尺寸设置成比所需的隔栅尺寸大。
(3)使用喷砂机碾磨隔栅上没有掩模的部分直到露出电介质层24(隔栅的材料层形成图案)。
(4)进行热处理工艺，使用如图6所示的烘干轮廓来加热隔栅材料层以形成隔栅29。
图7，8A和8B表示隔栅图案的变化。
如图7所示，隔栅29b包括一个竖直壁291和一个水平壁292b。隔栅29b表示图3的隔栅29的行间部分293被水平壁292b代替。图8A表示的隔栅29c包括一个竖直壁291c和一个水平壁292c。所看到的平面图是一个网眼图案，其中相邻各行的单元的位置彼此移动了半个间距。在隔栅29c内，水平壁292c的图案宽度设置成比竖直壁291c的图案宽度要大，因而水平壁292c要比竖直壁291c低，形成一个类似网状的空气排放通道90c。图8B所示的隔栅29d包括一个竖直壁291d和一个水平壁292d，所看到的平面图是一个蜂巢状图案。同样，在隔栅29d内，水平壁292d的锯齿状粘合图案宽度设置成比竖直壁291d的图案宽度要大，因而水平壁292d要比竖直壁291d低，从而形成一个类似网状的空气排放通道90d。在带有隔栅29c和29d的PDP中，寻址电极A可以布置成使寻址电极A进出各个彼此偏移半个间距的单元，或使一个直线形寻址电极A覆盖在竖直壁291c和291d上。显示电极X，Y可以布置成如图2所示使每一行有一对显示电极，或是两行布置三个显示电极，其中一个显示电极被相邻的两行共享使用。无论那种方式，整个导电总线覆盖在水平壁292c和292d上，从而可以避免遮光。
图9A-12为显示电极图案的变化。
图9A中每一个显示电极Xb和Yb包括一个透明导电膜41b和一个金属膜42b，所述电极对应于图2所示的显示电极X，Y的透明导电膜41改变后的显示电极。在显示电极Xb和Yb中，透明导电膜41的一部分作为放电表面与覆盖在金属膜42b上的那部分相连，在该连接位置没有将其覆盖在隔栅29竖直壁上。图9B中所示的每一个显示电极Xc和Yc包括一个透明导电膜41c和一个金属膜42c。金属膜42c布置在隔栅29的竖直壁上没有覆盖部分。在图10A所示的显示电极Xd和Yd中，透明导电膜41d的形成放电表面的放电缝的那部分分成T-型纵列。透明导电膜41d覆盖在金属膜42b上的那部分上跨越多个纵列。图10B所示的每个显示电极Xe和Ye都包括一个对于每列均被分割的T-形透明导电膜41e以及，一个金属膜42b，该金属膜为透明导电膜供电。图10A和10B的结构中，分隔透明导电膜的结构对减小放电电流，减少电极之间的电容起作用。
在图11所示的实施例和图12所示的实施例中，用导电总线隐藏裂缝，因而可以省略形成黑带的工艺。在图11和12中，隔栅19e包括一个竖直壁291和一个水平壁292e，该隔栅对应于图3所示的隔栅29的行间部分293用三个水平壁292e代替的隔栅。然而，下面的电极结构可以用于在图2所示的隔栅29或图7所示的隔栅29b。
在图11中，显示电极Xf，Yf中的每一个包括一个透明导电膜41f和一个金属膜42d，将所述显示电极布置成使相邻各行的相邻电极有相同的形式(比如，以X，Y，Y，X，X，Y......的顺序)。透明导电膜41f的图案形成方式与图9A所示的透明导电膜41b的图案形成方式相同，除了覆盖在金属膜42d上的部分的尺寸不同以外。显示电极Xf和Yf的一个特性是金属膜42d作为导电总线的宽度超过两个相邻的水平壁292e的宽度。由于靠近显示表面的元件在前面的附图中已经描述，所以金属膜42d的一部分被一层透明导电膜41f覆盖。然而，实际上从显示表面侧来看，可以看到金属膜42d穿过透明导电膜41f。也就是说，整个金属膜42d的作用就象一个遮蔽其下部件的隐蔽组件。因此，没有必要再提供另外一个组件(一个黑带)给行间部分(裂缝)，所以省略了制造PDP工艺中的步骤，当放电电流流动时，降低电压降。
在图12中，显示电极Xg，Yg中的每一个包括一个透明导电膜41g和一个金属膜42e，两行布置有三个显示电极，供两个相邻的行有一个显示电极共享显示(以X，Y，X，Y......的顺序)。显示电极Xg和Yg的金属膜42e的宽度超过三个相邻的水平壁292c。图12的实施例的优点与图11所示的实施例优点相同，可以省略制造PDP工艺中的步骤，电阻直线下降。
在前面提到的实施例中，隔栅29的尺寸和材料并不限于实施例。隔栅图案29，29b-29e的平面图并不限于封闭一个单元。可以是围住很多个单元作为一个单位的网格图案。
根据本发明，可以实现隔栅加工效率高，空气排放过程快的PDP，该PDP可以比有带状图案的隔栅的PDP显示更亮。
虽然本发明的优选实施例已经显示并描述，但应当明确本发明并不限于这些，本领域技术人员可以在不背离本发明范围的条件下作很多变动和修改。本发明范围是在权利要求书中阐述的范围。
权利要求
1.一种等离子体显示板，包括一对间隔开的衬底；填充在衬底之间的间隙中的气体；以及多个垂直壁和多个水平壁，提供在其中一个衬底上使得将填充有气体的间隙分割为多个沿水平方向和垂直方向布置的单元，其中，垂直壁和水平壁的至少之一具有非线性图案，并且垂直壁和水平壁的各个交叉部分具有的高度低于垂直壁的其余部分的高度。
2.根据权利要求1的等离子体显示板，其中垂直壁的位置对与水平壁的每一交叉部分沿水平方向蜿蜒(交错)半个间距，使得垂直壁具有非线性图案。
3.根据权利要求1的等离子体显示板，其中水平壁具有对应于各个单元的内壁表面，内壁表面具有非线性图案。
4.根据权利要求3的等离子体显示板，其中水平壁具有Z字形非线性图案。
5.根据权利要求1的等离子体显示板，其中由垂直壁和水平壁限定的多个单元空间具有蜂巢状布置。
6.根据权利要求1-5中任一项的等离子体显示板，其中水平壁的宽度被设为大于垂直壁的宽度的130％。
7.根据权利要求1-5中任一项的等离子体显示板，还包括通过垂直壁和水平壁的各相交部分的降低的顶部分、在相邻的单元之间的气体通道。
全文摘要
一种等离子体显示板，隔栅产量高，空气排放过程短，并能提供比带状图案隔栅更亮更稳定的显示。放电气体填充在衬底之间的缝隙中。网状图案隔栅布置在一个衬底的内表面上，隔栅将缝隙分隔成若干对应于单元布置的方格，其中隔栅的结构是有位置低的部分以形成网状的空气通道，从平面角度看，该通道穿过所有的被隔栅围成的气体填充空间。
文档编号H01J11/36GK101013645SQ20071008546
公开日2007年8月8日 申请日期2001年9月6日 优先权日2000年9月6日
发明者国井康彦, 柴田将之, 川浪义实, 山本健一, 横山敦史, 矢岛裕介, 金具慎次, 若林泰浩, 藤本晃广, 南都利之 申请人:富士通日立等离子显示器股份有限公司