CN101322211B - 等离子显示面板的制造方法和用于该方法的基板的支撑台 - Google Patents

Abstract

本发明的PDP的制造方法，是将形成有面板构造部件前驱体的玻璃基板载置到支撑台上对其进行焙烧固化，其中，支撑台是以氮化硅结合碳化硅的材料作为主成分，并且其线膨胀系数与玻璃基板的线膨胀系数之差为5×10^-6/K以下。

Description

等离子显示面板的制造方法和用于该方法的基板的支撑台

技术领域

本发明涉及等离子显示面板的制造方法以及用于等离子显示面板的制造的基板的支撑台。

背景技术

等离子显示面板(以下称作PDP)具有将相向配置着的前面板与背面板各自的周边部通过密封部件而密封的构造。在前面板与背面板之间所形成的放电空间内，封入氖气或氙气等放电气体。前面板具备多个显示电极对、覆盖所述显示电极对的电介质层和保护层，所述显示电极对是由形成于玻璃基板一面上的条状扫描电极和维持电极所构成。显示电极对中的所述电极分别由透明电极和辅助电极构成，所述辅助电极形成在所述透明电极上且由金属材料构成。背面板具有玻璃基板、寻址电极、电介质基层、障壁和荧光体层。在玻璃基板的一面上，设置着多个寻址电极、覆盖所述寻址电极的电介质基层、障壁和三种荧光体层。寻址电极呈条状形成在与显示电极对正交的方向上。障壁设置为对应每一寻址电极来划分放电空间。荧光体层依次涂布在障壁之间相邻的各凹槽内，可分别发出红色、绿色、蓝色的光。

显示电极对与寻址电极正交，其交叉部分成为放电单元。所述放电单元呈矩阵状排列，在显示电极对的方向上排列的具有红色、绿色、蓝色荧光体层的3个放电单元形成为用来进行彩色显示的像素。在PDP中，对扫描电极与寻址电极之间和扫描电极与维持电极之间施加电压，以产生气体放电。接着，利用由所述气体放电所产生的紫外线来激发荧光体层发光。这样，PDP来进行彩色图像显示。

在前面玻璃基板上形成有显示电极对、电介质层等面板构造部件。在背面玻璃基板上形成有寻址电极、电介质基层、障壁、荧光体层等面板构造部件。

以下对所述前面板、背面板的制造方法进行说明。首先，在玻璃基板 上涂布所述面板构造部件的前驱体，之后根据需要利用光刻法或喷砂法等来进行图案化。在此，所谓面板构造部件前驱体，是指一经焙烧固化即可成为面板构造部件的材料，是由陶瓷、玻璃等无机材料和树脂等有机材料所构成。形成有面板构造部件前驱体的玻璃基板载置在支撑台上，与支撑台一起移到焙烧炉中。以此，面板构造部件前驱体被焙烧固化，从而在玻璃基板上形成面板构造部件。通过反复进行这样的面板构造部件前驱体的图案化和焙烧固化，来依次形成多个面板构造部件，以制造前面板和背面板。另外，焙烧炉内的温度根据面板构造部件的不同而不同，多数情况下是设定为500℃～600℃这样的高温。因此，通常是使用低膨胀率结晶化玻璃来作为支撑台，而使用高应变点玻璃来作为玻璃基板(例如，参看专利文献1)。

但是，这样的将低膨胀率结晶化玻璃作为材料的支撑台，会因反复经过焙烧固化步骤，而导致成核剂的结晶逐渐析出成核。例如，在Li₂O-A1₂O₃-SiO₂系的低膨胀率结晶化玻璃中，A1₂Ti₂O₇、ZrO₂等会析出成核。结晶析出成核的部分的密度大于其他部分的密度。由于该密度差，支撑台会产生细微变形。因此，在焙烧固化步骤中，玻璃基板有时会与产生了细微变形的支撑台摩擦而划伤。

因此，当焙烧固化步骤超过一定次数时，必须更换支撑台，从而导致生产率降低。

专利文献1：日本专利特开2003-346657号公报

发明内容

本发明是PDP的制造方法，是将形成有面板构造部件前驱体的玻璃基板载置到支撑台上对其进行焙烧固化，其中，支撑台是以氮化硅结合碳化硅的复合硅材料作为主成分，所述碳化硅的含量超过26.3重量％，但在44.4重量％以下。并且支撑台的线膨胀系数与玻璃基板的线膨胀系数之差为5×10^-6/K以下。通过以这样的方式来制造PDP，可以使得支撑台在焙烧固化步骤中不会引起细微变形。此外，由于支撑台与玻璃基板的线膨胀系数之差较小，所以支撑台与玻璃基板也不会摩擦，因而不会划伤。因此，可以提供高质量的PDP。而且，由于支撑台的更换频率减少，所以生产率得到提高。

附图说明

图1是表示利用本发明实施方式的制造方法所制作的PDP的构造的立体图。

图2是表示构成本发明实施方式的支撑台的复合硅材料中的碳化硅与氮化硅的结合状态的示意图。

图3A是从正面观察本实施方式中所使用的焙烧固化装置的概略说明图。

图3B是表示图3A中焙烧固化前的状态的概略说明图。

图3C是表示图3A中焙烧固化后的状态的概略说明图。

图4是表示构成本发明实施方式的支撑台的复合硅材料中的碳化硅的含量与热膨胀系数及热导率之间的关系的特性图。

附图标记的说明

1         PDP

2         前面板

3         前面玻璃基板

4         扫描电极

4A、5A    透明电极

4B、5B    金属汇流电极

5         维持电极

6         显示电极

7         遮光层

8         电介质层

9         保护层

10        背面板

11        背面玻璃基板

12        寻址电极

13        电介质基层

14        障壁

15        荧光体层

16        放电空间

17        碳化硅

18    氮化硅

19    复合硅材料

20    支撑台

21    基板

22    面板构造部件前驱体

23    面板构造部件

40    焙烧固化装置

41    旋转辊

42    面板移入台

43    焙烧固化炉

44    面板移出台

具体实施方式

图1是表示利用本发明实施方式的制造方法所制作的PDP的构造的立体图。PDP1的基本构造与普通的交流面放电型PDP相同，是将包含前面玻璃基板3的前面板2与包含背面玻璃基板11的背面板10相向配置，并利用由玻璃粉等构成的密封部件(未图示)，将所述前面板2和背面板10的外周部彼此气密密封。在密封着的PDP1内部的放电空间16内，密封有压力为400Torr～600Torr的氖气、氙气等放电气体。

在前面玻璃基板3的一面上，相互平行地配置着多列由扫描电极4和维持电极5构成的条状的显示电极6和遮光层(黑条)7。以覆盖显示电极6和遮光层7的方式形成有电介质层8。扫描电极4是由透明电极4A、金属汇流电极4B所构成。维持电极5是由透明电极5A、金属汇流电极5B所构成。电介质层8是由硼酸铅系玻璃等构成，且发挥着电容器的作用。在电介质层8的表面形成有由氧化镁(MgO)等构成的保护层9。

在背面玻璃基板11的一面上，在与扫描电极4正交的方向上，配置着条状的寻址电极12。寻址电极12由电介质基层13覆盖着。在寻址电极12的间隙部分的电介质基层13上，形成有用来划分放电空间16的障壁14。在障壁14之间的凹槽中，依次涂布着由于紫外线而分别发出红色、绿色和蓝色的光的荧光体层15。在寻址电极12与一对扫描电极4和维持电极5相交叉的位置形成了放电单元。

其次，对PDP1的制造方法进行说明。前面板2是通过以下方式而形成的。首先，在前面玻璃基板3的一面上形成扫描电极4、维持电极5和遮光层7。扫描电极4和维持电极5是由透明电极4A、5A和金属汇流电极4B、5B所构成，所述透明电极4A、5A是由氧化铟锡(ITO)或氧化锡(SnO₂)等构成，所述金属汇流电极4B、5B是由银等构成。金属汇流电极4B、5B是通过在高温下对图案化形成在透明电极4A、5A上的金属汇流电极前驱体进行焙烧固化而形成的。此时，在玻璃基板的前面形成包含银等的膏剂之后，通过使用光刻法的方法或者丝网印刷法等，使金属汇流电极前驱体图案化。而且，遮光层7也同样是通过对利用丝网印刷法或光刻法使包含黑色颜料的膏剂图案化形成的遮光层前驱体进行焙烧固化而形成的。

接着，以覆盖扫描电极4、维持电极5、遮光层7的方式，利用狭缝涂布法(die coating)等涂布电介质膏剂，形成电介质前驱体。随后，将前面玻璃基板3静置，使得电介质前驱体的表面均化。在静置后对电介质前驱体进行焙烧固化，形成覆盖扫描电极4、维持电极5和遮光层7的电介质层8。另外，电介质膏剂是包含玻璃粉末等电介质材料、粘合剂和溶剂的涂料。接着，利用真空蒸镀法，在电介质层8上形成由MgO构成的保护层9。通过以上步骤，在前面玻璃基板3上形成规定的前面板构造部件(扫描电极4、维持电极5、遮光层7、电介质层8、保护层9)，从而完成前面板2。

另一方面，通过下述方式形成背面板10。在背面玻璃基板11的一面上，利用将银膏进行丝网印刷的方法、或者在背面玻璃基板11的整个面上形成金属膜之后使用光刻法而图案化的方法等，形成寻址电极前驱体。随后，通过焙烧固化而形成寻址电极12。接着，利用狭缝涂布法等，以覆盖寻址电极12的方式涂布基础电介质膏剂，形成基础电介质前驱体。随后，通过对基础电介质前驱体进行焙烧固化，形成基础电介质13。另外，基础电介质膏剂是包含玻璃粉末等基础电介质材料、粘合剂和溶剂的涂料。

 接着，在基础电介质13上涂布包含障壁材料的障壁膏剂并图案化，以此形成障壁前驱体，之后通过焙烧固化而形成障壁14。作为使障壁膏剂图案化的方法，有光刻法或喷砂法等。

接着，在相邻的障壁14之间的基础电介质13上和障壁14侧面，涂布包含荧光体材料的荧光体膏剂，形成荧光体前驱体。接着，对所述荧光体前驱体进行焙烧固化而形成荧光体层15。通过以上步骤，完成在背面玻璃基板11上具有规定的背面板构造部件(寻址电极12、基础电介质13、障壁14、荧光体层15)的背面板10。

以使扫描电极4与寻址电极12正交的方式，将按上述方式制作的前面板2与背面板10对向配置，并利用玻璃粉(未图示)将其周围密封。并且，在前面板2与背面板10所夹着的放电空间16内封入包含氖气、氙气等的放电气体。这样，完成PDP1。

如上所述，在制造PDP1时，针对每一面板构造部件，在前面板2的制造中至少需要两次焙烧固化步骤，在背面板10的制造中至少需要四次焙烧固化步骤。另外，多数情况下，所述焙烧固化是在500℃～600℃的温度下进行的。

其次，对焙烧固化步骤中所使用的PDP用基板(以下称作基板)的支撑台进行说明。支撑台包括第1支撑台和第2支撑台，所述第1支撑台是用来载置前面玻璃基板3以进行焙烧固化的，所述第2支撑台是用来载置背面玻璃基板11以进行焙烧固化的。两者均是使用同样的制造方法而制造的，并且均用同样的使用方式进行使用，而仅仅具有因为进行焙烧固化的玻璃的尺寸不同而造成的大小不同。以下说明的支撑台20和基板21是指，第1支撑台与前面玻璃基板3，或者第2支撑台与背面玻璃基板11的组合。

支撑台20是以具有碳化硅(SiC)构造和氮化硅(Si₃N₄)构造的复合硅材料19作为主成分，并通过以下方式来制造。首先，使70重量％的0.05～300μm的碳化硅粉末和30重量％的0.05μm～30μm的硅粉末分散到水中，进行混合而制成浆液状。接着，向面积大于前面玻璃基板3或背面玻璃基板11的平板形状成形模具内注入浆液，并使其干燥。在氮气氛中，在1000℃以上的温度，优选的是在1400℃的温度下，对已干燥的成形体焙烧10～20小时。通过所述焙烧，硅粉末与氮气氛中的氮气结合而变成氮化硅，从而生成图2所示的复合硅材料19。另外，通过改变碳化硅粉末与硅粉末的调配比例，也可以制造出由具有不同含量的碳化硅17的复合硅材料19构成的支撑台20。

图2是表示复合硅材料19中的碳化硅17与氮化硅18的结合状态的示意图。氮化硅18进入到碳化硅17之间进行结合。即，复合硅材料19具有以通过氮化硅18而使碳化硅17彼此结合的构造。

以上述方式制造出的支撑台20的热膨胀系数为4.5×10^-6/K，热导率为30 W/m·K，杨氏模量为150 GPa，弯曲强度为100 MPa。

图3A是从正面观察本实施方式中所使用的焙烧固化装置的概略说明图。图3B是表示图3A中使用了支撑台的面板部件前驱体的焙烧固化步骤中的焙烧固化前的状态的概略说明图，图3C是表示焙烧固化后的状态的概略说明图。

如图3A所示，焙烧固化装置40具有面板移入台42、焙烧固化炉43、面板移出台44和旋转辊41。旋转辊41将面板移入台42上的支撑台20移入到焙烧固化炉43内，再移出到面板移出台44。焙烧固化炉43利用加热器等，对由旋转辊41所移入的支撑台20进行加热。

在图3B中，基板21表示前面玻璃基板3或者背面玻璃基板11。当基板21为前面玻璃基板3时，面板构造部件前驱体22指：焙烧固化前的金属汇流电极4B或5B、遮光层7、电介质层8、保护层9中的任一个的前面板构造部件前驱体。而当基板21为背面玻璃基板11时，面板构造部件前驱体22指：焙烧固化前的寻址电极12、电介质基层13、障壁14、荧光体层15中的任一个的背面板构造部件前驱体。如图3B所示，将形成有面板构造部件前驱体22的基板21载置到支撑台20上。载置后，使旋转辊41运转，将支撑台20移入到焙烧固化炉43内。

在图3C中，当基板21为前面玻璃基板3时，面板构造部件23表示金属汇流电极4B或5B、遮光层7、电介质层8、保护层9。而当基板21为背面玻璃基板11时，面板构造部件23表示寻址电极12、电介质基层13、障壁14、荧光体层15中的任一个。如图3C所示，形成于基板21上的面板构造部件前驱体22经通过焙烧固化炉43而焙烧固化，成为面板构造部件23。

支撑台20和基板21在焙烧固化炉43的前半段被加热，而在后半段被 冷却，相应于各自的热膨胀系数而膨胀或收缩。由于基板21的热膨胀系数与支撑台20的热膨胀系数不同，所以会因加热或冷却而导致彼此的表面相互摩擦。当基板21或支撑台20的表面存在微小的凹凸时，一旦表面相互摩擦，便会因此而导致基板21和支撑台20的表面划伤。基板21上的划痕会产生以下问题：会引起基板21破裂，或者当基板21为前面玻璃基板3时会因为显示面上的漫反射而阻碍发光等。

图4是表示对构成支撑台20的复合硅材料19进行焙烧时的碳化硅粉末的调配比例与热膨胀系数及热导率之间的关系的特性图。首先，说明碳化硅17的含有率与热膨胀系数的关系。碳化硅17的含有率越大，复合硅材料19的热膨胀系数越低。如上所述，支撑台20的热膨胀系数与基板21的热膨胀系数即8.3×10^-6/K之差越大，则越容易使基板21上划伤。划痕的长度越短越理想，如果不足1mm，则为不容易看到的程度，所以在实际应用上没有问题。为了使划痕不足1mm，要使支撑台20与基板21的热膨胀系数之差为5×10^-6/K以下。因此，根据图4，当碳化硅粉末的调配比例为80重量％以下时，划痕的长度为1mm以下，因而是优选的。但是，为了生成复合硅材料19，必须调配至少超过0重量％的碳化硅粉末。如果不调配碳化硅粉末，则将无法确保作为支撑台20所必需的足够的强度。

由于所调配的硅粉末几乎全部变成氮化硅，所以当碳化硅粉末的调配比例为80重量％时，碳化硅17在焙烧后的复合硅材料19中所占的含有率为44.4重量％。

另外，在制造以复合硅材料19作为主成分的支撑台20时，像前述那样，不使用低膨胀率结晶化玻璃之类的成核剂。因此，即便反复进行600℃左右的焙烧固化步骤，结晶也不会析出成核，因而载置基板21的支撑台20面上不容易发生细微变形。因此，即便在长期使用的过程中，也能够保持抑制基板21划伤的效果。

当使用前面玻璃基板3作为基板21来实施时，所述效果尤为显着，但是在将由复合硅材料19构成的支撑台20作为第2支撑台，并使用背面玻璃基板11来实施时，也可以起到同样的效果。即，通过使第2支撑台与背面玻璃基板11的热膨胀系数之差为5×10^-6/K以下，即碳化硅17的含有率为44.4重量％以下，可以抑制背面玻璃基板11划伤。

如上所述，通过使碳化硅17的含有率为44.4重量％以下，可以提供能够制造其玻璃的划痕少而不易破裂的等离子显示器的支撑台20。此外，所述支撑台20即便是反复利用，也能够保持抑制划伤的效果，因此可以减少支撑台20的更换频率，提高生产率。

其次，利用图4，说明碳化硅17的含有率与热膨胀率的关系。碳化硅17的含有率越小，复合硅材料19的热导率就越低。当支撑台20的热导率较低时，在焙烧固化炉43的后半段对基板21和支撑台20进行冷却时，会在基板21上产生温度分布，由于高温部分与低温部分的温度差，会导致基板21上产生翘曲。所述翘曲可能导致基板21破裂。另一方面，当使用热导率较高的支撑台20来对基板21进行焙烧固化时，即便在支撑台20的内部产生了温度分布，也能够在短时间内使支撑台20的面内温度达到一致。因此，能够使基板21的翘曲减小。具体而言，优选的是，将翘曲控制在基板21厚度的两倍以下。

为此，将支撑台20的热导率设为20W/mK以上即可。即，根据图4，碳化硅粉末的调配比例为64重量％以上即可。当碳化硅粉末的调配比例为64重量％时，碳化硅17在焙烧后的复合硅材料19中所占的含有率为26.3重量％。另外，一般认为，之所以当碳化硅17的含有率变小时热导率会变小，是因为烧结性会降低而导致复合硅材料19的致密性降低。

因此，通过将碳化硅17的含有率设为26.3重量％以上，能够抑制在焙烧固化步骤中的基板21的翘曲，从而可以提供能够制造出高质量的等离子显示器的支撑台20。即，通过将碳化硅17的含有率设为26.3重量％以上44.4重量％以下，能够抑制基板21划伤，并且能够抑制基板21的翘曲。

当使用前面玻璃基板3作为基板21来实施时，所述效果尤为显着，但是当将支撑台20作为第2支撑台，并使用背面玻璃基板11作为基板21来实施时，也可以起到同样的效果。即，通过使第2支撑台的热导率为20W/mK以上，即碳化硅17的含有率为26.3重量％以上，可以抑制玻璃的翘曲。

另外，在焙烧固化步骤中，支撑台20也与基板21同时被加热，因此较理想的是支撑台20的热容量较小。构成支撑台20的复合硅材料19是多 孔结构的陶瓷材料。因此，其热容量比常规的低膨胀率结晶化玻璃的热容量小20％左右。此外，热导率也比常规高大约30倍，并且也能够迅速地对应焙烧固化步骤时的温度变化。因此，当使用支撑台20时，焙烧固化步骤中的投入能量可比常规减少大约10％。

另外，在本实施方式中，使用了由碳化硅17和氮化硅18构成的复合硅材料19来形成支撑台20。但是，只要与基板21的热膨胀系数之差为5×10^-6/K以下，即便是使用其他材料也能够使划痕不足1mm。而且，只要热导率为20W/mK以上，即便是使用其他材料也能够抑制基板21的翘曲。

工业利用可能性

根据本发明，可以提供通过抑制支撑台的更换次数来降低制造成本的PDP的制造方法。

Claims (6)

1.一种等离子显示面板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

将表面形成有前面板构造部件前驱体的前面玻璃基板载置到第1支撑台上，对所述前面板构造部件前驱体进行焙烧固化，以制作前面板构造部件的步骤；

将表面形成有背面板构造部件前驱体的背面玻璃基板载置到第2支撑台上，对所述背面板构造部件前驱体进行焙烧固化，以制作背面板构造部件的步骤；

使所述前面板构造部件与所述背面板构造部件相对，将所述前面玻璃基板的周边部和所述背面玻璃基板的周边部密封的步骤；以及

在由所述前面玻璃基板与所述背面玻璃基板夹着的空间内封入放电气体的步骤，

其中，所述第1支撑台是以氮化硅结合碳化硅的复合硅材料作为主成分，所述碳化硅的含量超过26.3重量％，但在44.4重量％以下，并且所述第1支撑台的线膨胀系数与所述前面玻璃基板的线膨胀系数之差为5×10^{- 6}/K以下。

2.根据权利要求1所述的等离子显示面板的制造方法，其特征在于，所述第1支撑台的热导率为20W/mK以上。

3.根据权利要求1所述的等离子显示面板的制造方法，其特征在于，所述第2支撑台是以氮化硅结合碳化硅的材料作为主成分，所述碳化硅的含量超过26.3重量％，但在44.4重量％以下，并且所述第2支撑台的线膨胀系数与所述背面玻璃基板的线膨胀系数之差为5×10^-6/K以下。

4.根据权利要求3所述的等离子显示面板的制造方法，其特征在于，所述第2支撑台的热导率为20W/mK以上。

5.一种等离子显示面板用基板的支撑台，在对形成有面板构造部件前驱体的玻璃基板进行焙烧固化时，其用于载置所述玻璃基板，该等离子显示面板用基板的支撑台的特征在于，

所述支撑台是以氮化硅结合碳化硅的材料作为主成分，所述碳化硅的含量超过26.3重量％，但在44.4重量％以下，并且所述支撑台的线膨胀系数与所述玻璃基板的线膨胀系数之差为5×10^-6/K以下。

6.根据权利要求5所述的等离子显示面板用基板的支撑台，其特征在于，热导率为20W/mK以上。

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