JP2006054073A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気相堆積法によって形成され、かつ電極をその端子部を除いて被覆する誘電体層を有したプラズマディスプレイパネルの製造の量産性を高めることを目的とする。
【解決手段】一端に端子部をもつ電極が配列された基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を、当該部分に対する研磨速度が前記端子部に対する研磨速度よりも大きい研磨法またはドライエッチング法によって取り除く。
【選択図】図６

Description

本発明はプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。

ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルは表示電極を被覆する誘電体層を有する。誘電体層は画面全体にわたる大面積の構成要素である。ガス放電によって誘電体層に帯電する壁電荷と呼称される電荷が、画面内のセルを選択的に発光させる駆動制御に利用される。

一般に、誘電体層は低融点ガラスからなり、ガラスフリット層を焼成する厚膜法によって形成される。焼成の段階において、表示電極の全体がガラスフリット層で覆われ、これによって表示電極の酸化が防止される。焼成が終わり、さらに当該誘電体層が形成された基板と他の基板との貼り合せが終わった後に、表示電極の端子部を駆動回路基板と接続するために、端子部を露出させるために誘電体層の端部が除去される。

低融点ガラスからなる誘電体層の部分的な除去に好適な手法はウエットエッチングである。一体化された基板対の周辺部分をエッチャント槽に浸漬することにより、効率的に表示電極の端子部を露出させることができる。低融点ガラスのエッチャントの代表例は硝酸である。

一方、近年において誘電体層の形成方法として気相堆積法（気相成長法ともいう）が注目されている。特開２０００−２１３０４号公報には、化学的気相堆積法の一種であるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)によって二酸化珪素または有機酸化珪素からなる誘電体層を形成することが記載されている。気相堆積法によれば、薄くて厚さの均一な誘電体層を得ることができるとともに、電極間容量の低減に有利な比誘電率の小さい物質からなる誘電体層を厚膜法よりも低い温度で形成することができる。
特開２０００−２１３０４号公報

気相堆積法で誘電体層を形成する場合には、量産性を損なわずに電極の端子部を露出させるのが困難であった。

電極の端子部を露出させる手法として、電極が配列された基板に誘電体を堆積させるときに電極の端子部の上にマスクを配置してマスキングをする方法と、電極全体を被覆するように誘電体を堆積させた後に誘電体層を部分的に除去する方法とがある。

しかし、マスキングにおいては、基板上に形成される誘電体層とマスク上に堆積する誘電体とが繋がって一体になり易い。基板とマスクとが誘電体で繋がると、成膜後にマスクを基板から離そうとしたときに誘電体層の損傷が生じて歩留まりが低下する。加えて、マスキングは、サイズの異なる複数種のプラズマディスプレイパネルを製造する場合において、成膜装置の稼動率を低下させる。それは、マスクを交換する度に作業の安全のために十分な時間をかけて成膜装置の内部温度を下げなければならないからである。

また、誘電体層の部分的な除去の手法として、従来と同様にウエットエッチングを用いると、電極の端子部の消失が起こり易い。つまり、気相堆積法による誘電体層を溶解し且つ電極を溶解しない選択性をもち、しかも経済性および安全性に優れる適切なエッチャントがない。例えば、二酸化珪素を溶解するフッ酸には、電極の端子部の典型的な材料である銅およびクロムに対する選択性がない。したがって、二酸化珪素からなる誘電体層をフッ酸でエッチングする際には、電極の端子部の溶解を最小限にする極めて精密なエッチング制御を行わなければならない。

本発明は、気相堆積法によって形成され、かつ電極をその端子部を除いて被覆する誘電体層を有したプラズマディスプレイパネルの製造の量産性を高めることを目的とする。

本発明においては、一端に端子部をもつ電極が配列された基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を、当該部分に対する研磨速度が前記端子部に対する研磨速度よりも大きい研磨法またはドライエッチング法によって取り除く。化学的機械的研磨は好適な研磨法である。

機械的研磨法と化学的機械的研磨法の併用は研磨工程の時間短縮を可能にする。端子部と誘電体層とに対する選択性をもつ化学的機械的研磨法による研磨に先立って、化学的機械的研磨法よりも研磨速度の大きい機械的研磨によって誘電体層の研磨対象部分を薄くする。これにより、化学的機械的研磨法のみによる研磨と比べて、短い時間で端子部を露出させることができる。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、気相堆積法によって形成されかつ電極をその端子部を除いて被覆する誘電体層を有したプラズマディスプレイパネルの製造の量産性を高めることができる。

図１はプラズマディスプレイパネルの概略構成を示し、図２は断面構造を示す。プラズマディスプレイパネル１は前面板１０と背面板２０とで構成され、縦横に並ぶ放電セルからなる画面６０を有する。前面板１０および背面板２０はともに画面６０よりも大きい厚さ３ｍｍ程度のガラス基板に電極とその他の構成要素とが固着した構造体である。前面板１０および背面板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領域の周辺部において平面視枠状の封着材３５によって接合されている。前面板１０と背面板２０と封着材３５とで密封された内部空間３０に、ネオンとキセノンとを混合した放電ガスが充填されている。例えば、画面６０のサイズが対角４２インチである場合、プラズマディスプレイパネル１はおよそ９９４ｍｍ×５８５ｍｍの大きさをもつ。内部空間３０の厚さ（前後方向の寸法）は１００μｍ〜２００μｍの範囲内の値である。

前面板１０は背面板２０に対して図１の左右に５ｍｍ程度張り出し、背面板２０は前面板１０に対して図１の上下に５ｍｍ程度張り出す。このように張り出した前面板１０および背面板２０のそれぞれの端部には、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。

図３は電極マトリクスの模式図である。電極マトリクスは、行電極である表示電極Ｘおよび表示電極Ｙと、列電極であるアドレス電極とで構成される。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平行に配列され、隣り合う表示電極Ｘと表示電極Ｙの組が面放電形式の表示放電を生じさせるための電極対（陽極および陰極）を構成する。表示電極Ｘと表示電極Ｙの総数は画面６０の行数に１を加えた数である。アドレス電極の数は列数と等しい。

図４はプラズマディスプレイパネルのセル構造の一例を示す。図４では内部構造を判り易くするために前面板１０と背面板２０とを分離させて描いてある。

前面板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のそれぞれは、パターニングされた透明導電膜４１および金属膜４２の積層体である。誘電体層１７および保護膜１８は、表示電極Ｘ，Ｙを被覆して放電ガスと隔てる。

背面板２０は、ガラス基板２１、アドレス電極Ａ、絶縁層２４、複数の隔壁２９、および蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂから構成される。例示の隔壁２９の配置はストライプパターンである。図中の括弧内のアルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光体の発光色を示す。

次に、本発明に深く関係する表示電極Ｘ，Ｙについて、さらに詳しく説明する。

図５は表示電極のパターンを示す。表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、画面６０からガラス基板１１の周縁の近傍まで延長されており、駆動ユニットとの導電接続のための端子部Ｘｔ，Ｙｔを有する。図５において、表示電極Ｘの端子部Ｘｔはガラス基板１１の左端側に配置され、表示電極Ｙの端子部Ｙｔはガラス基板１１の右端側に配置されている。端子部Ｘｔの配列ピッチは画面６０での表示電極Ｘの配列ピッチと異なるので、表示電極Ｘの左端の部分（端子部Ｘｔを含む）は屈曲した帯状にパターニングされている。この屈曲した部分は透明導電膜４１と金属膜４２の積層体ではなく、金属膜４２のみからなる。同様に、表示電極Ｙの右端の部分（端子部Ｙｔを含む）は屈曲した帯状にパターニングされており、この屈曲した部分は金属膜４２のみからなる。

以上の構成のプラズマディスプレイパネル１は、前面板１０および背面板２０を別個に作製し、その後に貼り合わす手順で製造される。前面板１０の作製にはガラス基板１１の２倍以上の面積をもつマザーガラスが用いられ、複数個の前面板１０が一括に作製される。同様に複数個の背面板２０が一括に作製される。貼り合わせに先立ってマザーガラスの分割が行われ、個別化された前面板１０と個別化された背面板２０との貼り合わせが行われる。

前面板１０の製造において、誘電体層１７は気相堆積法によって形成される。その際に端子部Ｘｔ，Ｙｔに対するマスキングは行わない。気相堆積を終えた後に、端子部Ｘｔ，Ｙｔを露出させるために以下の実施例のように堆積層を部分的に除去する。

図６はプラズマディスプレイパネルの製造工程の第１例を示し、図７は誘電体の研磨領域を示す。

前面板１０の作製においては次の手順で上述の表示電極Ｘ，Ｙを形成する。〔１〕ガラス基板１１の表面（厳密にはマザーガラスの表面）にネサまたはＩＴＯからなる厚さ５０００Å程度の透明導電膜を成膜し、それをフォトリソグラフィによってパターニングする。〔２〕ガラス基板１１に金属膜を成膜し、それをフォトリソグラフィによってパターニングする。典型的な金属膜は、クロム−銅−クロムの三層膜であり、その厚さは約３μｍである。図６（Ａ）は、表示電極Ｘ，Ｙが形成されたガラス基板１１における表示電極Ｘの端子部Ｘｔが配置された部分の断面構造を模式的に示している。

表示電極を形成した後、表示電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体をガラス基板１１に付着させる。具体的には、気相堆積法の一種であるプラズマＣＶＤによって二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を堆積させて、厚さ１０μｍ程度の層を形成する。堆積条件の一例は次のとおりである。

装置形式：平行平板型
ソースガス：テトラエトキシシラン〔ＴＥＯＳ：Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅Ｏ）₄〕
反応ガス：酸素（Ｏ₂）
導入ガス流量：ＴＥＯＳ／８００ＳＣＣＭ，Ｏ₂／２０００ＳＣＣＭ
高周波出力：１．５ｋＷ
基板温度：３５０℃
真空度：１．０Ｔｏｏｒ
他の堆積条件の例は次のとおりである。

装置形式：平行平板型
ソースガス：ＳｉＨ₄
反応ガス：Ｎ₂Ｏ
導入ガス流量：ＳｉＨ₄／９００ＳＣＣＭ，Ｎ₂Ｏ／１００００ＳＣＣＭ
高周波出力：２．０ｋＷ
基板温度：４００℃
真空度：２．５Ｔｏｏｒ

装置形式：平行平板型
ソースガス：ＳｉＨ₄
反応ガス：ＣＯ₂
導入ガス流量：ＳｉＨ₄／９００ＳＣＣＭ，ＣＯ₂／２００００ＳＣＣＭ
高周波出力：２．０ｋＷ
基板温度：３５０℃
真空度：３．５Ｔｏｏｒ
図６（Ｂ）は、二酸化珪素からなる層１７Ａと、保護膜材料であるマグネシア（ＭｇＯ）からなる膜１８Ａとが形成された状態を示している。気相堆積法による成膜の特徴として、層１７Ａの上面は堆積下地面の凹凸に応じた起伏をもつ。膜１８Ａの厚さは５０００Å程度であって層１７Ａと比べて極めて薄いので、実質的に端子部Ｘｔ，Ｙｔ（図示はＸｔのみ）を覆う絶縁物は層１７Ａである。

図６（Ｃ）は、気相堆積法によって形成された層１７Ａにおける不要部分、すなわち端子部Ｘｔおよび図外の端子部Ｙｔを覆う部分１７１の除去の様子を示す。本実施例において、部分１７１の除去は化学的機械的研磨(CMP: Chemical Mechanical Polishing)によって行われる。研磨の深さの基準は層１７Ａの上端位置である。図６（Ｃ）ではガラス基板１１は単独であるが、実際にはマザーガラス内の２個のガラス基板１１に対して一括に研磨を行う。その研磨の対象となる領域は、図７に示すようにマザーガラス１１０のうちの画面に対応した領域Ｓ６０を挟む２つの領域Ｓ１１，Ｓ１２である。

化学的機械的研磨には研磨布を固定した運動体を回転させて研磨する装置を用いた。次の条件で研磨をしたところ、研磨速度は３００ｎｍ／ｍｉｎであった。

研磨剤：セリア（ＣｅＯ₂：酸化セリウム）
運動体の回転数：５０ｒｐｍ
加工圧力４００ｇ／ｃｍ²
図６（Ｄ）は端子部Ｘｔが露出するように加工された誘電体層１７をもつ前面板１０を示している。この前面板１０を別途作製された背面板２０とを重ね合わせて接合する工程を経て、プラズマディスプレイパネル１が完成する。

図８はプラズマディスプレイパネルの製造工程の第２例を示す。

上述の実施例１と同様に、表示電極Ｘ，Ｙを形成し、さらに誘電体である二酸化珪素からなる層１７Ａおよび保護膜材料であるマグネシアからなる膜１８Ａを形成する〔図８（Ａ），（Ｂ）〕。

本実施例２では、層１７Ａおよび膜１８Ａの部分的な除去に、機械的研磨と化学的機械研磨を併用する。すなわち、気相堆積法によって形成された層１７Ａにおける表示電極の端子部を覆う部分１７１を機械的研磨によって薄くし〔図８（Ｃ），（Ｄ）〕、その後に部分１７１における薄くなった残り１７１ｂを化学的機械的研磨によって取り除く〔図８（Ｅ），（Ｆ）〕。

機械的研磨には、運動体を回転させて研磨する固定砥粒方式の装置を用いた。回転数５０ｒｐｍ、加工圧力４００ｇ／ｃｍ²の条件で研磨をしたところ、研磨速度は１０００ｎｍ／ｍｉｎであった。機械的研磨によって厚さ１０μｍの部分１７１を厚さ１μｍになるまで研磨し、残りの1μｍの研磨を実施例１と同じ条件の化学的機械的研磨によって行った。機械的研磨については時間管理によって終了時期を決定し、化学的機械的研磨については回転動力のトルク変化を監視する終点検出によって終了時期を決定した。

１０μｍの研磨に要した時間は約１２分であった。化学的機械的研磨に先立って機械的研磨を行うことにより、化学的機械的研磨のみで研磨を行う場合と比べて処理時間を短縮することができた。

図９はプラズマディスプレイパネルの製造工程の第３例を示す。なお、図の参照にあたっては、図９（Ａ），（Ｂ）と図９（Ｃ），（Ｄ）との間で断面の方向が９０度異なることに注意を要する。図９（Ａ），（Ｂ）は画面の垂直方向に沿った断面構造の模式図であり、図９（Ｃ），（Ｄ）は画面の水平方向に沿った断面構造の模式図である。

上述の実施例１と同様に、表示電極Ｘ，Ｙを形成し、さらに誘電体である二酸化珪素からなる層１７Ａおよび保護膜材料であるマグネシアからなる膜１８Ａを形成する〔図９（Ａ），（Ｂ）〕。

本実施例３では、層１７Ａおよび膜１８Ａの部分的な除去を、背面板２０と端子部Ｘｔ，Ｙｔが露出していない状態の前面板１０Ａとを貼り合せた後に行う。貼り合せでは、背面側（図９では上側）のガラス基板２１と前面側（図９では下側）のガラス基板１１とを、ガラス基板２１がガラス基板１１の端子部Ｘｔ，Ｙｔと重ならないように対向させる。そして、層１７Ａにおける端子部Ｘｔ，Ｙｔを覆う部分１７１を、化学的機械的研磨によって、または機械的研磨および化学的機械的研磨によって取り除く〔図９（Ｃ），（Ｄ）〕。研磨条件は実施例１，２と同一とする。

部分１７１の除去によって前面板１０が完成し、この後の放電ガスの充填を経てプラズマディスプレイパネル１が完成する。

図１０はプラズマディスプレイパネルの製造工程の第４例を示す。ここでも図１０（Ａ），（Ｂ）と図１０（Ｃ），（Ｄ）との間で断面の方向が９０度異なることに注意を要する。

本実施例４も実施例３と同様に前面板１０Ａと背面板２０とを貼り合せた後に表示電極の端子部Ｘｔ，Ｙｔを露出させる例である。

上述の実施例１と同様に、表示電極Ｘ，Ｙを形成し〔図１０（Ａ）〕、二酸化珪素からなる層１７Ａおよびマグネシアからなる膜１８Ａを形成する〔図１０（Ｂ）〕。そして、マザーガラスを分割して得た単独の前面板１０Ａを背面板２０と貼り合わす。以上の工程は実施例３と同様である。

本実施例４では、端子部Ｘｔ，Ｙｔを露出させる手段としてドライエッチングの一種であるプラズマエッチングを用いる。

以上の実施例１〜４において、誘電体の材質、成膜条件、および研磨条件を含む種々の要件の変更が可能である。例えば、有機酸化珪素からなる誘電体層を気相堆積法により形成してもよい。化学的機械的研磨の研磨剤として、セリアとシリカの混合物、またはシリカを分散させたアルカリ性溶液を用いることができる。機械的研磨の研磨剤には、酸化アルミナ、酸化クロム、および酸化ナトリウムがある。研磨の終点検出に、光学的に端子部の露出を検出する方法を用いてもよい。誘電体の厚さを実測する方法もある。

研磨の終了時期に関しては、必ずしも端子部Ｘｔ、Ｙｔが露出した時点である必要はない。研磨の選択性が良好であって端子部Ｘｔ、Ｙｔが重大な損傷を受けない場合には、ガラス基板１１が露出するまで研磨を続けても導電接続に支障は生じない。つまり、誘電体の研磨速度が端子部の研磨速度よりも大きく且つその差が大きいほど、研磨の終点検出の要求精度が緩やかである。

回転式運動体に代えて摺動式運動体によって研磨をすることができる。複数の運動体を用いて複数箇所の研磨を同時に行うことによって、処理時間を短縮することができる。

本発明は、プラズマディスプレイパネルの製造に際して誘電体層の形成に気相堆積法を積極的に使用する新規の製造形態の確率に貢献する。

プラズマディスプレイパネルの概略構成を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの断面構造を示す図である。 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の一例を示す図である。 表示電極のパターンを示す図である。 プラズマディスプレイパネルの製造工程の第１例を示す図である。 誘電体の研磨領域を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの製造工程の第２例を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの製造工程の第３例を示す図である。 プラズマディスプレイパネルの製造工程の第４例を示す図である。

符号の説明

１ プラズマディスプレイパネル
Ｘｔ 端子部
Ｙｔ 端子部
Ｘ 表示電極
Ｙ 表示電極
１７ 誘電体層
１７Ａ 気相堆積法によって形成された層
１７１ 端子部を覆う部分
１１ ガラス基板（第１基板）
２１ ガラス基板（第２基板）

Claims (6)

1. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を、当該部分に対する研磨速度が前記端子部に対する研磨速度よりも大きい研磨法によって取り除く
   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。
2. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を化学的機械的研磨によって取り除く
   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。
3. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された第１基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   第２基板を前記第１基板に前記電極の端子部と重ならないように対向させて接合し、その後に
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を化学的機械的研磨によって取り除く
   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。
4. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を機械的研磨によって薄くした後、前記部分における薄くなった残りを化学的機械的研磨によって取り除く
   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。
5. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された第１基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   第２基板を前記第１基板に前記電極の端子部と重ならないように対向させて接合し、その後に
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分を機械的研磨によって薄くし、さらに前記部分における薄くなった残りを化学的機械的研磨によって取り除く
   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。
6. 一端に端子部をもつ電極とそれを被覆する誘電体層とを有したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   前記電極が配列された第１基板に、前記電極を全長にわたって被覆する層を形成するように気相堆積法によって誘電体を付着させ、
   第２基板を前記第１基板に前記電極の端子部と重ならないように対向させて接合し、その後に
   気相堆積法によって形成された層における前記電極の端子部を覆う部分をドライエッチングによって取り除く
   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。
   
   

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