成果報告書詳細
管理番号20130000000366
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告 省エネルギー革新技術開発事業 先導研究 省エネルギー・フィルム型超大画面プラズマチューブアレイの超高精細化技術の研究開発
公開日2013/6/15
報告書年度2010 - 2012
委託先名篠田プラズマ株式会社
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約薄型ディスプレイ(FPD)において「デジタルサイネージ」と呼ばれる新市場が立ち上がり、100型を超える超大画面が求められる。これに対し、1mm径のチューブ状発行素子を並べて電極フィルムを張り合わせた構造のプラズマチューブアレイ(PTA)を開発し、従来型FPDの1/2程度の消費電力(200W/m^2)で150-200型クラスの超軽量・薄型大画面ディスプレイ製品を実現した。この省エネ性能をさらに等身大コミュニケーションの新市場や家庭向けに生かすには、現状1mm径のプラズマチューブを1/2に精細化する必要がある。また将来的にはSuper High Definition TV向け、巻取り型のフレキシブル表示装置が求められる。これらを達成するための基礎技術として、高効率な0.5mm径プラズマチューブのデバイス開発と基本プロセス開発を行った。
チューブ径0.5mmへの高精細化で既存プロセスが使えなくなるため、新規プロセス開発を進めながらデバイス開発を行う必要がある。このため、デバイス基本技術とプロセス基本技術の2つの目標を設定した。平成24年度末における最終目標は、0.5mm径プラズマチューブでの発光効率5 lm/W、フィルム電極形成における精度±0.1%と熱伸縮半減、ガラス細管形成における精度 ±3μm、0.5mmチューブ内への保護膜形成厚さ150nm(±50nm)以上、蛍光体層形成厚さ30±5μmとした。
デバイス開発では、従来型プロセスを使った0.8mmチューブ試作評価結果を踏まえて、0.5mmチューブでは放電セル空間をより拡大する手法として、新たなデバイス構造である縦型放電空間構造のチューブを開発した。また、電極フィルムや接着層の改良等により、0.5mmチューブアレイでの発光効率 5 lm/Wを達成した。この高効率0.5mmチューブにより表示装置の消費電力は現行PTA製品の200W/m^2から150W/m^2に低減できると期待される。フレキシブル画面化のための電極フィルム改善では、電極フィルムの熱伸縮の方向差を補正する手法を開発し、電極形成精度±0.1%を達成したほか、小型の駆動ICフィルムにより実装時の耐熱性を1.5倍,伸縮の影響半減を達成した。
0.5mmガラス管形成では、リドロー法をチューニングしてプロセス制御の改善を進め、管の幅、高さ、平坦部幅は目標とする形成精度 ±3μmを達成した。0.5mmチューブへの保護膜形成では、保護膜形成材料の新規開発を進めた。より細い管内へのプロセスに対応できる新材料候補に対して、プロセス条件調整、試作評価、膜質分析を繰り返すことで、新材料の改良を進め、0.5mm,1m長チューブで保護膜厚150±50nmを達成した。0.5mmチューブへの蛍光体層形成では、新規プロセスを考案し、基本プロセス原理を完成させ、1m長チューブでの膜厚30μm, <±5μmを達成した。
以上、最終目標に挙げた数値目標を全て達成できた。
英文要約Title: Leading Research Projects for Innovative Technology Development for Energy Saving. Research of Ultra-fine Pitch Technology for Energy Saving Film-type Extra-large screen Plasma Tube Array. (FY2010-FY2012) Report of the final result.

An extra-large screen flat panel display (FPD) market beyond 100 inches diagonal begins to grow up, and new market of a digital-signage is expected. We had been developing a plasma tube array (called PTA) by arraying emissive tube elements, which had 1 mm of diameter with thin film. Energy saving of half is possible in the extra-large screen of 150 - 200 inches diagonal displays with PTA. To make use of this PTA technology for the life size communication system and the Super High Definition TV at consumer market in the future, an ultra-fine pitch of 0.5 mm plasma tube is necessary. In this study, we were aimed for establishing a basic technique of 0.5 mm plasma tube devices with high luminous efficacy and a basic process of 0.5 mm fine glass tube.
Because the current process is not available by reduction to tube diameter 0.5mm, we have to carry out device development while developing new process. Therefore, we set two aims for the device and for the process. The final aim at the end of FY2012 is as follows. As for luminous efficiency, 5 lm/W in the 0.5mm diameter tube, as for film electrode formation, precision of +/-0.1% and reduction of the heat distortion by half, as for the fine glass tube formation, the precision of +/-3 micron, as for the protective layer formation, thickness in the 0.5mm tube with more than 150nm (+/-50 nm), and as for phosphor layer formation, thickness of 30 micron (+/-5 micron).
Based on the 0.8mm tube trial manufacture and its evaluation results using the conventional process, we developed a new luminous tube structure of the vertical discharge space that was new technique to expand discharge cell space more in the 0.5mm tube. In addition, by improvement of the electrode film and adhesion layer, we achieved luminous efficiency of 5 lm/W with the 0.5mm tube array. The power consumption is expected to reduced 150 W/m2 from 200 W/m2 of the current PTA products by using this high luminous efficacy 0.5mm tube.
As for improvement of the electrode film for the flexible screen, a basic technique to reduce a heat expansion of the electrode film in the lamination process was developed by compensating the differences by the direction of the film material in the heat expansion, and the -/+0.1 % of high precision of the electrode film was achieved. In addition, we achieved an influence reduction by half of the expansion and contraction by heat resistance by using the implementation with a small driver IC film.
In fabrication process development, the fine glass tube with 0.5mm of diameter was developed by reducing the thermal drift in the re-draw process. By making fine-tuning with these processes in the glass tube formation, -/+3 micron of the diameter precision was accomplished. For the development of the new protective layer, new formation materials had been developed and MgO layer of 150 nm thickness was achieved. We also investigated and improved the quality of the MgO thin film. In the new phosphor layer process development, by developing a new original formation technique with new material including phosphor particle instead of using conventional process, we succeeded to make the phosphor layer with thickness of 30 micron -/+5 micron precision for the 0.5 mm tube.
All the research targets were accomplished as above.
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