JP2005294060A - プラズマディスプレイパネル用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】放電空間を細分化する部分の欠損が無くかつ高さの均一な構造体を有したプラズマディスプレイパネル用基板の提供を目的とする。
【解決手段】放電空間を細分化する構造体のパターン幅または高さを、当該構造体の三叉パターン部分の熱変形が偏りのない適正なものになるように、局部的に小さくする。
【選択図】図５

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの構成要素である基板、および基板を製造するための隔壁形成方法に関する。

カラー表示に用いられる面放電型プラズマディスプレイパネルは、隣り合うセルどうしの間の放電干渉を防止するための隔壁を有する。隔壁は、高さが１００μｍ〜２００μｍの構造体であり、前面基板と背面基板との間のスペーサーを兼ねる。一般に隔壁は低融点ガラスからなる。隔壁の配置パターンには、放電空間をマトリクス表示の列（カラム）ごとに区画するストライプパターンと、セルごとに区画するメッシュパターンとがある。ストライプパターンの場合には、平面視帯状の複数の隔壁が画面に配列される。メッシュパターンの場合には、全セルを個々に囲む壁面をもった１つの隔壁（いわゆるボックスリブ）が画面に配置される。

隔壁形成手法の主流はサンドブラストによるパターニングを含む手法である。すなわち、隔壁は次の過程によって形成される。（Ａ）基板の上に均一な厚みの低融点ガラスペースト層を配置する。（Ｂ）乾燥した低融点ガラスペースト層をマスク材料である感光性レジストで被覆する。（Ｃ）フォトリソグラフィによって隔壁に対応したパターンのマスクを形成する。（Ｄ）切削材を吹き付けて低融点ガラスペースト層におけるマスキングされていない部分を切削する。（Ｅ）マスクを除去する。（Ｆ）パターニングされた低融点ガラスペースト層を焼成する。

サンドブラストではサイドカットが生じる。サイドカットは、切削が低融点ガラスペースト層（切削対象）におけるマスクの下方の部分に進行する現象であり、特に被切削領域における噴射ノズルの移動方向の端部で顕著である。サイドカットは、切削途中でのマスク剥離を引き起こす。切削途中でマスクが剥離すると、必然的にパターンの欠損が生じる。また、ストライプパターンのパターニングにおけるサイドカットは、帯状隔壁の端部が他の部分よりも若干高くなる“跳ね上がり”と呼ばれる現象の原因でもある。

サイドカットの低減に有効な手法が国際公開WO 02/084689号公報によって開示されている。その手法では、画面に配置される隔壁（メイン隔壁）と繋がるサブ隔壁を画面の外側に配置し、さらにそのサブ隔壁の平面視パターンをメッシュパターンにする。サブ隔壁の配置によって、サイドカットの起き易い部位が広範囲になり、サイドカットの深さが現象する。

なお、ストライプパターンの隔壁をもつプラズマディスプレイパネルに関しては、跳ね上がりを低減するために帯状隔壁の幅を局部的に小さくすることが特開平11-120907号公報に記載されている。
国際公開WO 02/084689号公報 特開平11-120907号公報

隔壁およびサブ隔壁がこれらを形成するための焼成に際して部分的に倒れるように傾き、傾いた部分が他の部分と比べて若干高くなるという問題があった。基板間のスペーサーを兼ねる隔壁の高さが不均一であると、基板どうしの密着が不完全になる。密着すべき面どうしの間に隙間があるプラズマディスプレイパネルでは、表示のための高周波駆動電圧の印加にともなう静電吸引によって基板が局部的に振動し、それによって微かな動作雑音が生じる。

本発明は、放電空間を細分化する部分の欠損が無くかつ高さの均一な構造体を有したプラズマディスプレイパネル用基板の提供を目的としている。

本発明においては、放電空間を細分化する構造体のパターン幅または高さを、当該構造体の三叉パターン部分の熱変形が偏りのない適正なものになるように、局部的に小さくする。すなわち、本発明が適用されたプラズマディスプレイパネル用基板においては、放電空間を細分化する構造体は、平面視において帯状の第１壁体とそれに繋がりかつその片側に位置する帯状の第２壁体とからなる三叉パターン部分を有しており、前記第２壁体の幅方向に沿った断面の面積が、前記三叉パターン部分の交点の近傍において局部的に小さい。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、放電空間を細分化する隔壁となる部分の欠損が無く、かつ高さの均一な構造体を有したプラズマディスプレイパネル用基板を提供することができる。

図１は本発明に係るプラズマディスプレイパネルの概略の構成を示す。プラズマディスプレイパネル１は前面基板１０と背面基板２０とからなる。前面基板１０および背面基板２０はともに厚さ３ｍｍ程度のガラス板を支持体とする構成要素である。この例示では背面基板２０が本発明のプラズマディスプレイパネル用基板に相当する。前面基板１０および背面基板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。前面基板１０と背面基板２０とシール材３５とで密封された内部空間に放電ガスが充填されている。前面基板１０は背面基板２０に対して図の左右に張り出し、背面基板２０は前面基板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前面基板１０と背面基板２０と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。前面基板１０は、ガラス板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。例示の透明導電膜４１は、一定幅の帯状の薄い導体である。背面基板２０は、ガラス板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。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。隔壁２９の配置パターンはストライプパターンである。

表示に際しては、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、前面基板１０および背面基板２０を別個に作製する過程、前面基板１０および背面基板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。背面基板２０の作製において、隔壁２９が本発明に特有の構造体の一部分として形成される。

図４は本発明に係る第１例の構造体の平面視パターンの概略を示す。構造体３０は、画面領域６０Ａとその外側とに跨る低融点ガラスの焼成体である。構造体３０のうち、ガラス板２１の画面領域６０Ａに配置される部分が上述の隔壁２９であり、画面領域６０Ａの外側に配置される部分が所望パターンの隔壁２９を得るのに必要なサブ隔壁２９Ｓである。本例では、図における画面領域６０Ａの上側と下側とにサブ隔壁２９Ｓが配置されている。画面領域６０Ａとは、ガラス板２１におけるセルが形成される領域であり、画面６０に対応する。個々の隔壁２９の平面視形状は真っ直ぐな帯状である。サブ隔壁２９Ｓの平面視形状は、垂直方向に沿った帯、水平方向に沿った帯、および円弧状の帯が組み合わさった格子状である。図示のようにサブ隔壁２９Ｓの隅を円弧状にすることは、跳ね上がりの低減に有効である。

サブ隔壁２９Ｓの上下方向の長さは数ｍｍ程度であって、画面領域６０Ａの同方向の長さと比べて極めて短い。当該方向の画面領域６０Ａの長さは、例えば画面サイズが４２インチの場合において約５２０ｍｍである。サブ隔壁２９Ｓの左右方向の長さは画面領域６０Ａのそれと等しい。

構造体３０の形成手順は一般的な隔壁形成と同様である。すなわち、ガラス板２１上に低融点ガラスペーストの塗布またはシート状低融点ガラスペースト（グリーンシート）の貼り付けによって一様な厚さの低融点ガラスペースト層（以下、隔壁材料層と記す）を設け、隔壁材料層をサンドブラストによってパターニングし、パターニングされた隔壁材料層を焼成する。この一連の工程において、サンドブラストに先立って、隔壁２９およびサブ隔壁２０Ｓに対応したパターンのマスクを隔壁材料層の上に形成しておく。また、サンドブラストでは、図の上下方向に沿って噴射ノズルとガラス板２１とを相対的に往復移動させて隔壁材料層の非マスキング部分を均等に少しずつ掘り下げる。

噴射ノズルとガラス板２１との相対移動方向は、構造体３０の平面積の大半を占める隔壁２９のパターニングの効率を考慮して選定されている。ストライプパターンの切削では、帯の長さ方向に沿って噴射ノズルを移動させるのが効果的である。

サンドプラスト工程において、構造体３０に対応したパターンをもつマスクのうちのサブ隔壁２９Ｓに対応した部分（以下、サブマスクという）は、画面領域６０Ａにおける隔壁材料層の過剰切削を防止する。サブマスクの外端縁は上記の相対移動方向と直交する方向に沿って連続しているので、サブマスクの端面に直接に噴射される単位面積当たりの切削材の量は外端縁が不連続である場合よりも少ない。これにより、サブマスクの端面でのサイドカットは軽減される。サイドカットの軽減は、画面領域６０Ａのパターン欠損を招くマスク剥離を起こりにくくする。加えて、サブマスクの存在によって、サブマスクで跳ね返った切削材と噴射ノズルから直接に飛来した切削材とが相互に干渉するので、画面領域６０Ａの両端部における切削の進行と中央部の進行とが均等になる。

図５は本発明に係る第１例の構造体における要部の平面視パターンを示す。図６は図５の６−６矢視断面図である。

構造体３０は、平面視において略Ｔ字状の複数の三叉パターン部分３００を有している。複数の三叉パターン部分３００のそれぞれは、帯状の第１壁体３１０と当該第１壁体３１０に繋がりかつ当該第１壁体３１０の片側に位置する帯状の第２壁体３２０とからなる。

第２壁体３２０は、三叉パターン部分３００の交点の近傍、すなわち第１壁体３１０との繋ぎ目の近傍に括れ部（くびれ部）３２１を有した形状にパターニングされている。括れ部３２１は、帯における局部的に細い部分である。括れ部３２１における幅方向に沿った断面の面積は、第２壁体３２０における他の部分のそれよりも小さい。具体的には、第２壁体３２０の括れ部３２１における最も細い位置の断面積は一定幅の部分３２２（図６参照）の断面積の約１／２である。また、本例では、サブ隔壁２９Ｓの隅に配置された円弧状（厳密には楕円弧状）の壁体３３０についても、両端に括れ部３３１が設けられている。

構造体３０では従来例に見られた跳ね上がりがほとんどなく、全体にわたって高さがほぼ均一である。三叉パターン部分３００の第１壁体３１０には、図６中に破線で示される幅方向に倒れるような変形が見られず、第１壁体３１０の上面は第２壁体３２０の上面と同様に水平である。壁体３３０の上面も同様である。

このような構造体３０の焼成前の立体形状、すなわちサンドブラストでパターニングされた隔壁材料層（焼成対象）の形状は構造体３０の立体形状に相似している。当然ながら、焼成対象である隔壁材料層は、構造体３０と同様の括れ部を有する。このことが構造体３０の高さの均一化に寄与している。

図７は第１例の構造体に対応した隔壁材料層の三叉パターン部分を示す。

焼成において、隔壁材料層の体積はバインダの消失とともに減少する。このとき、隔壁材料層の括れ部３２１’は、第２壁体３２０に対応した未焼成壁体３２０’の熱収縮により生じる第１壁体３１０に対応した未焼成壁体３１０’を引き込もうとする力Ｆ３を弱める。言い換えれば、未焼成壁体３２０’の収縮力が未焼成壁体３２０’にほとんど及ばなくなる。これによって三叉パターン部分３００’の交点ＣＰに作用する実質的な力は、未焼成壁体３１０’の帯に沿った互いに逆方向のほぼ均等な力Ｆ１，Ｆ２となる。未焼成壁体３１０’はその上面が傾くような変形を起さずに焼成されて上述の第１壁体３１０になる。

図８は括れ部の変形例を示す。図８（Ａ）の三叉パターン部分３００ａは、一定幅の細い帯状にパターニングされた括れ部３２１ａを有する。図８（Ｂ）の三叉パターン部分３００ｂは、帯の両側を楔状に切り欠いた形状にパターニングされた括れ部３２１ｂを有する。図８（Ｃ）の三叉パターン部分３００ｃは、帯の両側を円弧状に切り欠いた形状にパターニングされた括れ部３２１ｂを有する。括れ部３２１ｃは第１壁体３１０ｃから若干離れた位置に形成されている。

括れ部の形状および位置については例示に限らず、種々の変更が可能である。ただし、サンドブラストによるパターニングに際して括れ部が過剰に切削されて第１壁体と第２壁体とが分断されてしまうと、焼成において跳ね上がりが生じやすくなる。したがって、切削用マスク材料の解像性、およびサンドブラストの精度を考慮して、焼成時の熱収縮率に応じた最適の大きさの括れ部を設計する必要がある。

図９は第２例の構造体における要部の平面視パターンを示し、図１０は第２例の構造体の三叉パターン部分の形状を示す。

構造体４０は、平面視において略Ｔ字状である複数の三叉パターン部分４００を有している。複数の三叉パターン部分４００のそれぞれは、帯状の第１壁体４１０と当該第１壁体４１０に繋がりかつ当該第１壁体４１０の片側に位置する帯状の第２壁体４２０とからなる。

第２壁体４２０は、三叉パターン部分４００の交点の近傍、すなわち第１壁体４１０との繋ぎ目の近傍に窪み部（くぼみ部）４２１を有している。窪み部４２１は、帯における局部的に低い部分である。窪み部４２１における幅方向に沿った断面の面積は、第２壁体４２０における他の部分のそれよりも小さい。具体的には、第２壁体４２０の窪み部４２１の断面積は他の部分における断面積の約１／２である。また、本例では、サブ隔壁２９Ｓｂの隅に配置された円弧状（厳密には楕円弧状）の壁体４３０についても、両端付近に窪み部４３１が設けられている。

構造体４０も上述の第１例の構造体３０と同様の手順で形成される。その際、サンドブラストによる隔壁材料層のパターニングに用いるマスクを工夫すれば、特別の工程によらずに窪み部４２１を形成することができる。マスクにおける窪み部４２１に対応した部分の開口を窪み部４２１よりも小さくする。これにより、この部分の切削レートが低下し、他の部分と比べて切削が浅くなる。なお、パターニングを２回に分けてもよい。すなわち、従来と同様のパターンの切削を行い、その後に窪み部４２１を形成するための切削を行ってもよい。

構造体４０の形成において、焼成前の隔壁材料層は構造体４０に相似した形状をもち、当該隔壁材料層の窪み部が焼成時に第１壁体４１０に対応した未焼成壁体が倒れるように変形するのを防止する。この作用によって構造体４０の高さが均一化されている。

図１１は第３例の構造体の平面視パターンの概略を示す。背面基板２０ｃは画面領域６０Ｂとその外側とに跨る構造体５０を備える。構造体５０のうち、ガラス板２１の画面領域６０Ｂに配置される部分がセル間の放電分離のための隔壁３２であり、画面領域６０Ｂの外側に配置される部分が所望パターンの隔壁３２を得るのに必要なサブ隔壁３２Ｓである。本例では、画面領域６０Ｂの周囲にサブ隔壁３２Ｓが配置されている。隔壁３２の配置パターンは画面領域６０Ｂをセルごとに区画するメッシュパターンである。サブ隔壁３２Ｓの概略の形状は隔壁３２を囲む四角形であり、その４つの辺のそれぞれが垂直方向に沿った帯、水平方向に沿った帯、および円弧状の帯が組み合わさった格子状である。図示のようにサブ隔壁３２Ｓの４つの隅を円弧状にすることは、跳ね上がりの低減に有効である。

図１２は第３例の構造体における要部の平面視パターンを示す。

構造体５０は、平面視において略Ｔ字状である複数の三叉パターン部分５００を有している。複数の三叉パターン部分５００のそれぞれは、帯状の第１壁体５１０と当該第１壁体５１０に繋がりかつ当該第１壁体５１０の片側に位置する帯状の第２壁体５２０とからなる。

第２壁体５２０は、三叉パターン部分５００の交点の近傍、すなわち第１壁体５１０との繋ぎ目の近傍に括れ部（くびれ部）５２１を有している。本例では、サブ隔壁３２Ｓの隅に配置された円弧状（厳密には楕円弧状）の壁体５３０についても、両端付近に括れ部５３１が設けられている。

構造体５０も上述の第１例の構造体３０と同様の手順で形成される。構造体５０の形成において、焼成前の隔壁材料層は構造体５０に相似した形状をもち、当該隔壁材料層の括れ部が焼成時に第１壁体５１０に対応した未焼成壁体が倒れるように変形するのを防止する。この作用によって構造体５０の高さが均一化されている。

以上の実施形態において、構造体３０，４０，５０の高さが均一であるので、前面基板１０と背面基板２０，２０ｃとの密着が良好となり、雑音を発する基板振動が起こりにくい。

三叉パターン部分３００，４００，５００はＴ字状に限らない。互いに異なる方向に延びる複数の帯が交わる形状でありかつ平面視において非点対称であればよい。このような形状であれば、熱収縮（または熱膨張）にともなって交点に作用する力が不均衡になる。第１壁体３１０，４１０，５１０が第２壁体３２０，４２０，５２０と繋がる交点で折れ曲がったＹ字状の三叉パターン部分に、括れ部３２１，５２１または窪み部４２１を設けるのは有効である。第３例のメッシュパターンの隔壁３２を含む構造体５０において、括れ部５２１に代えて第２例の構造体４０と同様に窪み部を設けてもよい。

本発明を適用したプラズマディスプレイパネル用基板は、基板どうしの密着に支障となる局所的な隆起がなく、かつ放電空間を設計どおりに細分化する構造体を有するので、基板どうしの密着不良による振動音が生じないプラズマディスプレイパネルを提供する上で有用である。

本発明に係るプラズマディスプレイパネルの概略の構成を示す図である。 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。 本発明に係る第１例の構造体の平面視パターンの概略を示す図である。 本発明に係る第１例の構造体における要部の平面視パターンを示す図である。 図５の６−６矢視断面図である。 第１例の構造体に対応した隔壁材料層の三叉パターン部分を示す図である。 括れ部の変形例を示す図である。 第２例の構造体における要部の平面視パターンを示す図である。 第２例の構造体における三叉パターン部分の形状を示す図である。 第３例の構造体の平面視パターンの概略を示す図である。 第３例の構造体における要部の平面視パターンを示す図である。

符号の説明

３０ 構造体
３００ 三叉パターン部分
３１０ 第１壁体
３２０ 第２壁体
３２１ 括れ部
２０ 背面基板（プラズマディスプレイパネル用基板）
６０Ａ 画面領域
４０ 構造体
４００ 三叉パターン部分
４１０ 第１壁体
４２０ 第２壁体
４２１ 窪み部
５０ 構造体
５００ 三叉パターン部分
５１０ 第１壁体
５２０ 第２壁体
５２１ 括れ部

Claims (6)

1. プラズマディスプレイパネルの放電空間を細分化する形状にパターニングされた構造体を備え、
   前記構造体は、平面視において帯状の第１壁体とそれに繋がりかつその片側に位置する帯状の第２壁体とからなる三叉パターン部分を有しており、
   前記第２壁体の幅方向に沿った断面の面積が、前記三叉パターン部分の交点の近傍において局部的に小さい
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。
2. 前記第２壁体の幅が、前記三叉パターン部分の交点の近傍において局部的に小さい
   請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用基板。
3. 前記構造体は、パターニングされた低融点ガラスペースト層である
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネル用基板。
4. 前記構造体は、パターニングされた低融点ガラスペースト層を焼成した低融点ガラス層である
   請求項２記載のプラズマディスプレイパネル用基板。
5. 前記第２壁体の高さが、前記三叉パターン部分の交点の近傍において局部的に小さい
   請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用基板。
6. プラズマディスプレイパネルにおける放電空間を区画する隔壁を形成する方法であって、
   プラズマディスプレイパネル用基板の上に、基板表面における画面領域とその外側とを覆う低融点ガラスペースト層を設け、
   前記低融点ガラスペースト層の上に、前記画面領域とその外側とに跨るパターニング用のマスクを設け、その際に前記マスクにおける少なくとも前記画面領域の外側に配置される部分のパターンを、帯状の第１壁体とそれに繋がりかつその片側に位置する帯状の第２壁体とからなる三叉パターン部分を含んだ格子パターンであって、かつ前記第２壁体の幅が前記三叉パターン部分の交点の近傍において局部的に小さいパターンとし、
   前記マスクによって部分的に覆われた前記低融点ガラスペースト層をサンドブラストによってパターニングし、
   パターニングされた低融点ガラスペースト層を焼成する
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの隔壁形成方法。