JP2004265657A

JP2004265657A - プラズマディスプレイパネルの製造方法

Info

Publication number: JP2004265657A
Application number: JP2003052849A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Adachi; 大輔足立
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】フォトリソグラフィ法によりＰＤＰの構造物の形成を行うＰＤＰの製造方法において、フォトマスクに付着したダスト等により、ＰＤＰの構造物に欠陥が発生することを抑制することができるプラズマディスプレイパネルの製造方法を実現することを目的とする。
【解決手段】フォトリソグラフィ法における露光は、フォトマスク２２に付着しているダスト２２ｂが、露光対象物である、例えば感光性Ａｇペースト膜２１上に投影されることによって形成される影２１ａの大きさが、露光対象物２１の厚み以下、もしくは影が形成されない程度に、露光対象物２１とフォトマスク２２との間隔（露光ギャップＡ）を設定して行う。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大画面で、薄型、軽量のディスプレイ装置として知られるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）の構造物の形成を行うプラズマディスプレイパネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは、ガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で蛍光体を励起して発光させることにより画像表示を行っている。
【０００３】
ＰＤＰには、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型とがあり、放電形式では面放電型と対向放電型とがあるが、高精細化、大画面化および構造の簡素性に伴う製造の簡便性から、現状では、３電極構造の面放電型のＰＤＰが主流である。その構造は、ガラス等の基板上に、走査電極と維持電極とからなる表示電極と、それを覆う誘電体層と、さらにそれを覆う保護層とを有する前面板と、表示電極に対して直交する複数のアドレス電極と、それを覆う誘電体層と、誘電体層上の隔壁とを有する背面板とを対向配置させることにより、表示電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成し、且つ放電セル内に蛍光体層を備えたものである。
【０００４】
このようなＰＤＰは、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であるため表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイの中で最近特に注目を集めており、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置として各種の用途に使用されている。
【０００５】
以上の構成においては、表示電極および／またはアドレス電極のような電極には、その形状および配設ピッチに精度が要求されることから、例えば、金属材料等のような導電性材料に、感光性材料を含有させた材料を基板全面に塗布し、それを電極パターンを備えたフォトマスクにより露光し、その後、それを現像するという、いわゆるフォトリソグラフィ法によってパターニングすることで、所定の位置に所定形状の電極を形成する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
２００１ＦＰＤテクノロジー大全、株式会社電子ジャーナル、２０００年１０月２５日、ｐ５８９−５９４、ｐ６０１−ｐ６０３、ｐ６０４−ｐ６０７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような、フォトリソグラフィ法においては、フォトマスクの露光部にダスト等が付着していると、その部分に対応する感光性材料が感光せず、重合されないことから現像時に溶解してしまい、「抜け」となり、電極における断線発生の要因となっていた。
【０００８】
電極に断線が発生すると、断線発生箇所より給電方向下流側の画素に電力を供給することができず、ＰＤＰにおいては画像表示に支障が生じるため、致命的な欠陥となる。
【０００９】
以上は、電極の例であるが、ＰＤＰにおいては、大画面であるにも関わらず、その構造物には精度を要求されることから、電極以外の、例えば隔壁などの形成にも、同様にフォトリソグラフィ法が用いられる場合があり、そのような場合にも、上記と同様、画像表示に支障が生じる場合がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィ法によりＰＤＰの構造物の形成を行うＰＤＰの製造方法において、フォトマスクに付着したダスト等により、ＰＤＰの構造物に欠陥が発生することを抑制することができるＰＤＰの製造方法を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のプラズマディスプレイの製造方法は、フォトリソグラフィ法によってプラズマディスプレイパネルの構造物の形成を行うプラズマディスプレイパネルの製造方法において、露光は、フォトマスクに付着しているダストが露光対象物上に投影されることによって形成される影の大きさが、露光対象物の厚み以下となるように、露光対象物とフォトマスクとの間隔を設定して行うことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、フォトリソグラフィ法によってプラズマディスプレイパネルの構造物の形成を行うプラズマディスプレイパネルの製造方法において、露光は、フォトマスクに付着しているダストが露光対象物上に投影されることによって形成される影の大きさが、露光対象物の厚み以下となるように、露光対象物とフォトマスクとの間隔を設定して行うことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、露光対象物とフォトマスクとの間隔が、６００μｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法について、図を用いて説明する。
【００１５】
まず、ＰＤＰの構造の一例について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法により製造される、ＰＤＰの概略構成の一例を示す断面斜視図である。
【００１６】
ＰＤＰ１の前面板２は、前面側の、例えばフロート法により得られたガラスのような、平滑、透明且つ絶縁性の基板３の一主面上に形成した、走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６と、隣接する表示電極６間に設けた遮光層７と、表示電極６と遮光層７とを覆う誘電体層８と、さらにその誘電体層８を覆う、例えばＭｇＯによる保護層９とを有する構造である。走査電極４と維持電極５は、電気抵抗の低減を目的として、透明電極４ａ、５ａに金属材料のような良導電性材料によるバス電極４ｂ、５ｂを積層した構造である。また、遮光層７は、非発光時に蛍光体層（後述）からの白色を遮蔽し、コントラストを向上させるためのものである。
【００１７】
背面板１０は、背面側の、例えばフロート法により得られたガラスのような、平滑、且つ絶縁性の基板１１の一主面上に形成したアドレス電極１２と、そのアドレス電極１２を覆う誘電体層１３と、誘電体層１３上の、隣り合うアドレス電極１２の間に相当する場所に位置する隔壁１４と、隔壁１４間の蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとを有する構造である。
【００１８】
そして、前面板２と背面板１０とは、隔壁１４を挟んで、表示電極６とアドレス電極１２とが直交するように対向し、周囲を封着部材により封止した構成であり、前面板２と背面板９との間に形成された放電空間１６には、例えばＮｅ−Ｘｅ５％の放電ガスを６６．５ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）の圧力で封入している。
【００１９】
そして、放電空間１６の表示電極６とアドレス電極１２との交差部が放電セル１７（単位発光領域）として動作する。
【００２０】
次に、上述した構造のＰＤＰ１について、その製造方法を同じく図１を参照しながら説明する。
【００２１】
前面板２は、基板３上にまず、走査電極４および維持電極５を例えばストライプ状に形成する。具体的には、基板３上に透明電極４ａ、５ａの材料、例えばＩＴＯによる膜を、例えば電子ビーム蒸着法により形成し、さらにその上にレジストを、透明電極４ａ、５ａのパターンとして残るようにパターニングして形成した後、エッチングにより透明電極４ａ、５ａの材料による膜をエッチングし、その後、レジストを剥離することで、透明電極４ａ、５ａを形成する。なお、透明電極材料としてはＳｎＯ_２等も用いることができる。そして、上述のようにして形成した透明電極４ａ、５ａの上にバス電極４ｂ、５ｂを形成する。具体的には、黒色顔料、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系やＢｉ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系等）、重合開始剤、光硬化性モノマー、有機溶剤を含む感光性黒色ペーストを用いスクリーン印刷法等によりガラス基板上に黒色電極膜を成膜した後、乾燥し、引き続き、スクリーン印刷法等により黒色電極膜の上にＡｇを材料に含有する導電性材料、ガラスフリット（ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系やＢｉ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系等）、重合開始剤、光硬化性モノマー、有機溶剤を含む感光性Ａｇペーストを用いて金属電極膜を成膜し、再度、乾燥する。そしてその後、フォトリソグラフィ法によってパターニングし、焼成することで、バス電極４ｂ、５ｂを形成することができる。以上により、走査電極４および維持電極５からなる表示電極６を形成することができる。
【００２２】
次に、遮光層７を形成する。これは、感光性黒色ペーストをスクリーン印刷法等により成膜した後、フォトリソグラフィ法によってパターニングし、焼成することで形成することができる。なお、遮光層７は、バス電極４ｂ、５ｂの下地黒色層と同時に形成してもよい。また、黒色であるならペーストを用いた形成方法でなくとも良い。また、バス電極４ｂ、５ｂ形成の前に形成しても良い。
【００２３】
次に、以上のようにして形成した表示電極６と遮光層７とを、誘電体層８で被覆する。誘電体層８は、鉛系のガラス材料を含むペーストを例えばスクリーン印刷で塗布した後、所定温度、所定時間（例えば５６０℃で２０分）焼成することによって、所定の層の厚み（約２０μｍ）となるように形成する。上記鉛系のガラス材料を含むペーストとしては、例えば、ＰｂＯ（７０ｗｔ％）、Ｂ_２Ｏ_３（１５ｗｔ％）、ＳｉＯ_２（１０ｗｔ％）、およびＡｌ_２Ｏ_３（５ｗｔ％）と有機バインダ（例えば、α−ターピネオールに１０％のエチルセルローズを溶解したもの）との混合物が使用される。ここで、有機バインダとは樹脂を有機溶媒に溶解したものであり、エチルセルローズ以外に樹脂としてアクリル樹脂、有機溶媒としてブチルカービトールなども使用することができる。さらに、こうした有機バインダに分散剤（例えば、グリセルトリオレエート）を混入させてもよい。また、ペーストを用いてスクリーン印刷する代わりに、成型されたフィルム状の誘電体前駆体をラミネートして焼成することによって形成しても良い。
【００２４】
次に、以上のようにして形成した誘電体層８を、保護層９で被覆する。保護層９は、例えばＭｇＯからなるものであり、蒸着やスパッタなどの成膜プロセスにより、層が所定の厚み（約０．５μｍ）となるように形成する。
【００２５】
一方、背面板１０は、基板１１上に、アドレス電極１２をストライプ状に形成する。具体的には、基板１１上に、アドレス電極１２の材料、例えば感光性Ａｇペーストを用い、スクリーン印刷法等により膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法などによってパターニングし、焼成することで形成することができる。
【００２６】
次に、以上のようにして形成したアドレス電極１２を、誘電体層１３により被覆する。誘電体層１３は、例えば、鉛系のガラス材料を含むペーストを、例えば、スクリーン印刷で塗布した後、所定温度、所定時間（例えば５６０℃で２０分）焼成することによって、所定の層の厚み（約２０μｍ）となるように形成する。また、ペーストをスクリーン印刷する代わりに、成型されたフィルム状の下地誘電体層前駆体をラミネートして焼成することによって形成しても良い。
【００２７】
次に、隔壁１４を例えばストライプ状に形成する。隔壁１４は、Ａｌ_２Ｏ_３等の骨材とガラスフリットとを主剤とする感光性ペーストを印刷法やダイコート法等により成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、焼成することで形成することができる。または、例えば、鉛系のガラス材料を含むペーストを、例えば、スクリーン印刷法により所定のピッチで繰り返し塗布した後、焼成することによって形成してもよい。ここで、隔壁１４の間隙の寸法は、例えば３２インチ〜５０インチのＨＤ−ＴＶの場合、１３０μｍ〜２４０μｍ程度である。
【００２８】
そして、隔壁１４と隔壁１４との間の溝には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各蛍光体粒子により構成される蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを形成する。これは、各色の蛍光体粒子と有機バインダとからなるペースト状の蛍光体インキを塗布し、これを４００〜５９０℃の温度で焼成して有機バインダを焼失させることによって、各蛍光体粒子が結着してなる蛍光体層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとして形成する。
【００２９】
以上のようにして作製した前面板２と背面板１０とを、前面板２の表示電極６と背面板１０のアドレス電極１２とが直交するように重ね合わせるとともに、周縁に封着用ガラス等の封着部材を介挿し、これを例えば４５０℃程度で１０〜２０分間焼成して形成した気密シール層（図示せず）により封着する。そして、一旦、放電空間１６内を高真空（例えば、１．１×１０^−４Ｐａ）に排気したのち、放電ガス（例えば、Ｈｅ−Ｘｅ系、Ｎｅ−Ｘｅ系の不活性ガス）を所定の圧力で封入することによってＰＤＰ１を作製する。
【００３０】
ここで、ＰＤＰ１は大画面であると同時に、表示電極６、遮光層７、アドレス電極１２、隔壁１４などの、ＰＤＰ１の構造物には形状および位置に対する精度が要求されるため、これらＰＤＰ１の構造物の形成方法としては、フォトリソグラフィ法が多く用いられている。そこで、本発明によるＰＤＰの製造方法におけるフォトリソグラフィ法について、アドレス電極１２の形成を例として、本発明の特徴的な点である、露光での工程の流れを中心に、図を用いて説明する。
【００３１】
図２は、アドレス電極１２を形成する際の工程の概略の流れを示す図である。
【００３２】
まず図２（ａ）に示すように、感光性Ａｇペーストを用い、スクリーン印刷法等により均一に塗布することで、露光対象物である感光性Ａｇペースト膜２１を形成する。
【００３３】
次に図２（ｂ）に示すように、アドレス電極１２をフォトリソグラフィ法により得るための露光パターンを備えるフォトマスク２２を、所定の位置に位置合わせして設置する。ここで、感光性Ａｇペースト膜２１とフォトマスク２２との間隔（図２中、Ａで示す。また、以下、露光ギャップＡと記す）は、少なくとも６００μｍとする。また、図２（ｂ）中では、フォトマスク２２のハッチングのない部分が開口部であり露光部２２ａとなる。また、本発明の効果を説明するために、フォトマスク２２にはダスト２２ｂが付着した状態を示している。
【００３４】
この状態で、図２（ｃ）に示すように、感光性Ａｇペースト膜２１に対する露光を行う。具体的には、超高圧水銀ランプによる紫外線２３を照射する。
【００３５】
ここで、フォトマスク２２の開口部２２ａにダスト２２ｂが付着していると、図２（ｃ）に示すように、ダスト２２ｂにより、感光性Ａｇペースト膜２１上に到達する紫外線２３の一部が遮られるため、感光性Ａｇペースト膜２１上の対応する領域が影２１ａとなり未感光となってしまい、その領域の感光性Ａｇペースト膜２１の架橋反応は行われない。その結果、その後に行う現像時に溶解してしまい、パターンの「抜け」となりアドレス電極１２における断線発生の要因となる場合がある。
【００３６】
しかしながら、本発明者が行った検討によれば、フォトマスク２２の開口部２２ａにダスト２２ｂが付着している場合であっても、露光ギャップを６００μｍ以上として露光を行えば、感光性Ａｇペースト膜２１に対してフォトリソグラフィ法により形成するアドレス電極１２には、断線に至る重大なパターン欠陥の発生を大幅に抑制でき、良好にパターニングできることを確認した。
【００３７】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００３８】
フォトリソグラフィ法における露光においては、フォトマスク２２の開口部２２ａから感光性Ａｇペースト膜２１に向けて進行する紫外線は、広がり角度（コリメーション半角）を持つことから、ダスト２２ｂのエッジからの紫外線２３も、広がり角度を持つ。したがって、図２（ｄ）に示すように、ダスト２２ｂが感光性Ａｇペースト膜２１上に投影されることによって形成される影２１ａの大きさは、露光ギャップＡが拡がるにつれて小さくなり、図２（ｅ）に示すように、あるギャップ以上では影はなくなるものと考えられる。その結果、感光性Ａｇペースト膜２１にはダスト２２ｂによる未感光の領域は発生せず、良好にパターニングできるものと考えられる。
【００３９】
もしくは、紫外線２３の露光に対する感光性Ａｇペースト膜２１の架橋反応は、図３（ａ）での感光性Ａｇペースト膜２１中の破線２１ｂで示すように、膜厚方向と、それに対して同等程度に面方向にも拡がるものと考えられるため、影をなくす程度までにまで露光ギャップＡを拡げなくとも、例えば図３（ｂ）に示すように、影２１ａの大きさが、Ａｇペースト膜２１の膜厚以下程度となるぐらいに露光ギャップＡを設定することで、図３（ｃ）に、図３（ｂ）中のＢ部の拡大図を示すように、紫外線２３の露光に対する感光性Ａｇペースト膜２１の架橋反応の面方向への拡がり２１ｂにより、直接、露光されない影２１ａの領域も架橋反応が進行するものと考えられる。この結果、感光性Ａｇペースト膜２１には、ダスト２２ｂによる未架橋反応の領域は発生せず、良好にパターニングできるものと考えられる。
【００４０】
ここで、上述の影２１ａは、ダスト２２ｂの大きさに依るものであることから、上述したような作用を得るためには、露光ギャップＡはダスト２２ｂの大きさに応じて設定する必要があるが、ＰＤＰの製造工程は、所定のクリーン度の、ダスト管理された環境下で行われることから、フォトマスク２２に付着するダスト２２ｂの大きさは、上限のある、限られたものであり、影２１ａの大きさも、ある大きさ以下にしかならないと考えられる。
【００４１】
したがって、露光ギャップＡは、あるギャップ大きさ以上であれば十分であると考えられ、それが、本発明者らが検討することで確認した、６００μｍであると考えられる。
【００４２】
ここで、露光ギャップが６００μｍ以上であっても、ダスト２２ｂにより発生する影２１ａによる露光不良の対策としての効果は同様に得られるが、先に述べたように、露光パターンの拡大により、例えばエッジ部では「パターンぼけ」といったパターン精度への悪影響が発生するので、露光ギャップは必要以上に拡げる必要はない。
【００４３】
また、上述の６００μｍという露光ギャップの値は、ＰＤＰの製造において行われるフォトリソグラフィ法での、一般的なクリーン度の環境下において、実験的に得られた値であり、その作用は上述のようであると考えられることから、クリーン度のレベルが大きく異なり、フォトマスクに付着すると考えられるダストの最大大きさも異なると考えられる場合には、それに応じて「影」の大きさも変化すると考えられるので、露光ギャップの大きさも変化させることが必要であるのは当然である。そして、その際の露光ギャップを決定するための考え方は、先に述べた考え方と同様である。
【００４４】
また、上述から、図４に示すように、フォトマスク２２の開口部２２ａの、感光性Ａｇペースト膜２１上への露光パターンも同様に拡大されて露光されてしまうことから、フォトマスク２２の開口部２２ａの開口幅は、感光性Ａｇペースト膜２１上に露光すべきアドレス電極１２のパターン大きさに対して、その拡大される分を見込んで、予め小さく設計することが好ましい。
【００４５】
そして以上のようにして、アドレス電極１２のパターンを露光した感光性Ａｇペースト膜２１に対して、現像を行うことで、感光性Ａｇペースト膜２１をアドレス電極１２のパターンとし、それを焼成することでアドレス電極１２が完成する。
【００４６】
なお、以上はアドレス電極１２を例として説明したが、表示電極６、遮光層７、アドレス電極１１、隔壁１４など、フォトリソグラフィ法を用いて形成されるＰＤＰ１の構造物に対しても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォトリソグラフィ法によりＰＤＰの構造物の形成を行うＰＤＰの製造方法において、フォトマスクに付着したダストが原因である、ＰＤＰの構造物への欠陥の発生を抑制することができるプラズマディスプレイパネルの製造方法を実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法により製造される、ＰＤＰの概略構成の一例を示す断面斜視図
【図２】アドレス電極１２を形成する際の工程の概略の流れを示す図
【図３】露光による架橋反応の進行状態の概略を説明するための断面図
【図４】露光パターンが拡大される状態の概略を説明するための断面図
【符号の説明】
１１基板
２１感光性Ａｇペースト膜
２１ａ影
２２フォトマスク
２２ａ露光部
２２ｂダスト

Claims

フォトリソグラフィ法によってプラズマディスプレイパネルの構造物の形成を行うプラズマディスプレイパネルの製造方法において、露光は、フォトマスクに付着しているダストが露光対象物上に投影されることによって形成される影の大きさが、露光対象物の厚み以下となるように、露光対象物とフォトマスクとの間隔を設定して行うことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
露光対象物とフォトマスクとの間隔が、６００μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。