JP2005062307A - フラットパネルディスプレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画面のセル配置に対応したパターンの電極などの構成要素をできるだけ少ない材料で所望のパターンどおりに形成することを目的とする。
【解決手段】基板２１上に構成要素のパターンＰＡを包含するように部分的に濡れ性を高める表面処理材をパターン印刷し、表面処理材からなる下地膜５１を光照射によってパターン整形し、整形後の下地膜５２を利用して基板２１上に選択的に材料７１を付着させて所望パターンの構成要素を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、表示領域のセル配置に対応したパターンの構成要素をもつフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。

プラズマディスプレイパネル、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンスパネルなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の量産において、製造段階でのみ必要な間接材料の低減が模索されている。廃棄物となる間接材料を減らすことは、製造費用の削減と環境の保全に貢献する。

プラズマディスプレイパネルの電極をインクジェット法によって形成することが、特開平１１−２７３５５７号公報に記載されている。電極パターンを描くように導電性インクを基板に吹き付けるインクジェット法は、電極材料からなる一様な層の大半を除去して電極パターンを形成するフォトリソグラフィ法と比べて経済性に優れる。また、インクジェット法は、スクリーン印刷法と比べると、大型の画面の全体にわたってパターン精度を均等にするのが容易であるとともに、頻繁に行わなければならないスクリーン交換が不要なので費用および時間を節約できるという利点をもつ。

しかし、インクジェット法によるパターン形成には次の問題がある。
（１）被形成面の濡れ性が良好でなければ、インクの飛散や流動が生じる。
（２）パターンエッジに液滴の吹き付けに特有の微視的な凹凸が生じる。

これら問題を解決して輪郭の滑らかなパターンのインク膜を形成する手法として、上記特開平１１−２７３５５７号公報には、インクを吹き付けるべき領域以外をフォトレジストでマスキングする方法、および感光性インクでパターンを形成した後に露光・現像によってパターンエッジを整形する方法が記載されている。また、特許３３９５８４１号公報には、液晶パネルのカラーフィルタの形成に際して、エネルギー照射によって濡れ性が変化する光触媒含有層を基板上に形成し、エネルギーのパターン照射をして光触媒含有層の一部について濡れ性を高めた後、濡れ性の高められた部分に着色インクを付着させる製造方法が開示されている。すなわち、被形成面における所望パターンの部分のみについて濡れ性を高める方法が知られている。
特開平１１−２７３５５７号公報 特許３３９５８４１号公報

従来のＦＰＤの製造においては、インクジェット法を用いることで直接材料が低減されるものの、パターンの仕上がりを良好にするために多くの間接材料が必要であったり、特殊な材料を使用しなければならなかったりする。フォトレジストによるマスキングでは、基板を一様に覆う分量のレジスト材が必要である。工程も複雑である。感光性インクを使用すれば、直接材料費の低減効果が薄れる。エネルギー照射によって濡れ性が変化する材料を用いる場合にも、基板を一様に覆う分量の材料が必要である。

本発明の目的は、画面のセル配置に対応したパターンの構成要素をできるだけ少ない材料で所望のパターンどおりに形成することである。

本発明においては、基板上に構成要素のパターンを包含するように部分的に濡れ性を高める表面処理材をパターン印刷し、表面処理材からなる下地膜を光照射によってパターン整形し、下地膜を利用して基板上に選択的に材料を付着させて所望パターンの構成要素を形成する。

下地膜の形成範囲は基板の全体ではなく基板の一部分であるので、形成範囲が狭い分だけ表面処理材の節約となる。基板に対する構成要素の面積の割合が小さいほど節約の効果は大きい。

下地膜のパターン整形の手法としては、描画形式またはパターン露光形式のレーザー光照射で下地膜を部分的に除去する方法、パターン露光形式の紫外光照射で下地膜を部分的に変質させる方法がある。パターン整形には、パターン印刷よりも精度の高いパターニングが可能な手法を用いる必要がある。パターン整形を行うことで、スクリーン印刷に代表されるパターン印刷の精度よりも高い精度のパターンを得ることができる。

パターン整形された下地膜に選択的に材料を付着させる手法としては、インクジェット法が好適である。基板の撥インク性が高く下地膜への材料付着の選択性が良好な場合には、ダイコーターに代表される塗布装置による全面印刷法を用いることもできる。基板の全面にインクを塗布しても、下地膜以外にはインクが付着しないので、この場合のインクの消費量は下地膜に選択的に塗布する場合と同様である。

請求項１ないし請求項５の発明によれば、画面のセル配置に対応したパターンの構成要素を形成するための材料を削減することができる。

ガス放電によって発光するＦＰＤであるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の製造において、電極形成のための材料を削減する。

図１は本発明の実施に係るプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す。プラズマディスプレイパネル１は一対の基板構体１０，２０からなる。基板構体とは、画面サイズ以上の大きさのガラス基板と他の少なくとも１種のパネル構成要素とからなる構造体である。基板構体１０，２０は重ね合わせるように対向配置され、互いに重なり合った部分の周縁においてシール材３５によって接合されている。基板構体１０，２０およびシール材３５で密封された内部空間に放電ガスが充填されている。基板構体１０は基板構体２０に対して図の左右に張り出し、基板構体２０は基板構体１０に対して図の上下に張り出す。このように張り出した端部には、駆動ユニットとの導電接続のためのフレキシブル配線板が接合される。プラズマディスプレイパネル１におけるセルの並ぶ部分が画面６０である。

図２は電極マトリクスの模式図である。画面６０には表示放電を生じさせるための表示電極Ｘ，Ｙが平行に配列され、これら表示電極Ｘ，Ｙと交差するようにアドレス電極Ａが配列されている。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、ＸＹＸＹ…ＸＹＸの順に１本ずつ交互に並ぶように配列され、隣り合う表示電極Ｘと表示電極Ｙとが電極対を構成する。電極対の総数は行数ｎと同数である。計（ｎ＋１）本の表示電極Ｘ，Ｙのうち、配列の一端の表示電極Ｘは隣り合う表示電極Ｙとともに先頭行の表示に用いられ、配列の他端の表示電極Ｘは隣り合う表示電極Ｙとともに最終行の表示に用いられる。残りの表示電極Ｘ，Ｙは、隣り合う２つの行（奇数行および偶数行）の表示に用いられる。

図３はプラズマディスプレイパネルのセル構造を示す。図３ではプラズマディスプレイパネル１の一部分を、内部構造がよくわかるように一対の基板構体１０，２０を分離させて描いてある。

プラズマディスプレイパネル１は３電極面放電構造をもつＡＣ型である。前面側の基板構体１０は、ガラス基板１１、表示電極Ｘ，Ｙ、誘電体層１７、および保護膜１８から構成される。表示電極Ｘ，Ｙは、面放電ギャップを形成する透明導電膜４１と電気抵抗を下げるバス導体である金属膜４２とから構成されている。透明導電膜４１は、セルごとにＴ字状の部分をもつようにパターニングされている。背面側の基板構体２０は、ガラス基板２１、アドレス電極Ａ、誘電体層２４、隔壁２９、および蛍光膜２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂから構成される。アドレス電極Ａは真っ直ぐな帯状の薄い導体であり、その幅は例えば３０μｍである。隔壁２９は、平面形状が真っ直ぐな帯状の構造体であり、アドレス電極配列の電極間隙ごとに１つずつ設けられている。隔壁２９によって放電ガス空間がマトリクス表示の列ごとに区画される。

表示に際しては、表示電極対の一方（例えば表示電極Ｙ）が行選択のためのスキャン電極として用いられ、スキャン電極とアドレス電極の間でアドレス放電を生じさせることによって、点灯すべきセル内の誘電体層１７の表面に壁電荷を形成するアドレッシングが行われる。アドレッシングの後、表示電極対に交番極性のサステインパルス列が印加される。サステインパルスの印加ごとに点灯すべきセル内の表示電極間で面放電形式の表示放電が生じる。このとき、放電空間に充填されている放電ガスが紫外線を放ち、蛍光膜２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが紫外線によって励起されて発光する。図３中の斜体のアルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光膜の発光色（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）を示す。

プラズマディスプレイパネル１の製造工程は、基板構体１０，２０を別個に作製する過程、基板構体１０，２０を一体化する過程、および内部空間を清浄化して放電ガスを充填する過程とに分かれる。背面側の基板構体２０の作製において、アドレス電極Ａは次の手順で形成される。

アドレス電極Ａは導電性のインクを被形成面に吹き付けるインクジェット法によって形成される。導電性のインクは、銀（Ａｇ）の微粒子が分散した液体であり、その粘度は２０ｍＰａｓ以下である。被形成面であるガラス基板２１の表面にはインクを吸収する機能がないので、ガラス基板２１の表面に直接に吹き付けると、液滴が飛び散って吹き付けパターンが乱れる。そこで、所望パターンの吹き付けを実現するため、ガラス基板２１におけるインクを吹き付けるべき部分のみの濡れ性を高める表面処理を行う。

図４はアドレス電極の形成手順を示す。洗浄済みのガラス基板２１に、当該導電性インクとの濡れ性を高める表面処理材であるシランカップリングやテトラデカンなどの非極性溶剤をスクリーン印刷やディスペンサーやインクジェットなどの手法によってパターン印刷し、図４（Ａ）のように形成すべきアドレス電極のパターンＰＡを包含するパターンの下地膜５１を設ける。下地膜５１のパターンは、アドレス電極のパターンＰＡよりも全周にわたって数μｍ程度のマージン代だけはみでる大きさに選定される。このマージン代については、パターンＰＡを確実に包含することのできる範囲で最小にするのが望ましい。スクリーン印刷の精度に応じてマージン代を選定する必要がある。

有機材料をパターン印刷することにより、基板全面に塗布してフォトリソグラフィによってパターニングする場合と比べて、有機材料の必要量が少なくかつ現像材料も不要であるので、間接材料費を削減することができる。

次に下地膜５１のパターン整形をする。図４（Ｂ）のようにガラス基板２１を２方向の平行移動が可能なＸＹテーブル８０に載せ、レーザー光の照射によって下地膜５１の不要部分を分解する。ここでいう分解とは、濡れ性を高める作用を消失させることを意味する。不要部分を除去してもよいし、変質させるだけでもよい。エキシマレーザーは光源の一例である。図示の例におけるレーザー光照射の形態は、アドレス電極のパターンＰＡに対応した遮光マスク８２を使用するものである。ＸＹテーブル８０を駆動して適切に照射位置を移動させることにより、アドレス電極のパターンＰＡに対応したパターンの下地膜５２が得られる。レーザー光照射は、遮光マスク８２を使用しない描画形式であってもよい。ガラス基板２１を移動させる代わりに光ビームを移動させてもよい。

パターン整形に続いて、図４（Ｃ）のようにインクジェット装置のノズル８６を下地膜５２に対向配置し、下地膜５２に導電性のインク７１を吹き付けながらノズル８６とガラス基板２１とを相対移動させる。インク７１が下地膜５２からはみ出ないように液滴の大きさを選定する。図示の例のように複数のノズル８６をもつインクジェット装置を使用すれば、生産性を高めることができる。

必要に応じてインク７１の吹き付けを繰り返すことにより、膜厚の大きいインク膜を得ることができる。下地膜５２によってインクの付着において位置的な選択性が設けられているので、吹き付けの繰り返しに際して各回ごとにインクを十分に乾燥させなくてもよい。

以上のようにして所望パターンのインク膜を形成した後、インク膜中の有機成分を消失させる焼成を行い、銀からなるアドレス電極Ａを完成させる。

実施例１におけるレーザー光照射に代えて、紫外線ランプとフォトマスクとを用いるパターン露光を行い、それによって下地膜５１の不要部分を分解するパターン整形を実現してもよい。

実施例１におけるインクジェット法によるインク膜の形成に代えて、ダイコーター装置を用いる全面印刷によって、下地膜５２のみにインク７１を付着させてもよい。その場合にはガラス基板２１に付着しにくい導電性インクを用いるか、下地膜５２の形成以前にガラス基板２１に撥インク性を高める表面処理をしておくのが望ましい。

本発明の適用によって所定パターンの構成要素の形成に用いる材料を節約することができるので、本発明はフラットディスプレイパネルの価格の低減を図る上で有用である。プラズマディスプレイパネルの電極形成に限らず、プラズマディスプレイパネルの前面側基板における遮光パターンやカラーフィルタの形成、プラズマディスプレイパネルの蛍光膜の形成、および液晶ディスプレイのカラーフィルタの形成にも本発明を適用することができる。

本発明の実施に係るプラズマディスプレイパネルの概略構成図である。 電極マトリクスの模式図である。 プラズマディスプレイパネルのセル構造を示す図である。 アドレス電極の形成手順を示す図である。

符号の説明

６０ 画面
Ａ アドレス電極（構成要素）
１ プラズマディスプレイパネル（フラットパネルディスプレイ）
ＰＡ パターン（構成要素のパターン）
５１ 下地膜（表面処理材）
５２ 下地膜（パターン整形された下地膜）
７１ インク（材料）

Claims (5)

1. 画面サイズを決める基板上に画面のセル配置に応じたパターンの構成要素を形成するフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
   前記構成要素のパターンを包含するパターン印刷となるように、前記基板に部分的に表面処理材を印刷するステップと、
   パターン印刷された表面処理材からなる下地膜の有効パターンを前記構成要素のパターンに整形するように、前記下地膜を部分的に除去しまたは変質させる光照射をするステップと、
   前記基板よりも前記下地膜に対して付着しやすい材料を、パターン整形された下地膜に選択的に付着させることによって、前記構成要素を形成するステップとを有する
   ことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
2. 前記下地膜にインクジェット法によって前記材料を付着させる
   請求項１記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
3. 前記下地膜に全面印刷法によって前記材料を付着させる
   請求項１記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
4. 画面サイズを決めるガラス基板上に画面のセル配置に応じたパターンの電極を形成するフラットパネルディスプレイの製造方法であって、
   前記電極のパターンを包含するパターン印刷となるように、前記ガラス基板に部分的に表面処理材を印刷するステップと、
   パターン印刷された表面処理材からなる下地膜のパターンを前記電極のパターンに整形するように、前記下地膜を部分的に取り除くレーザー加工をするステップと、
   前記ガラス基板よりも前記下地膜に対して付着しやすい導電性インクを、パターン整形された下地膜に選択的に付着させることによって、前記電極を形成するステップとを有する
   ことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。
5. 前記下地膜にインクジェット法によって前記導電性インクを付着させる
   請求項４記載のフラットパネルディスプレイの製造方法。
   
   

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