JP2006134703A - プラズマディスプレイパネルおよび基板 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に空隙の無い誘電体層を気相堆積法によって形成することのできるパネル構造の提供を目的とする。
【解決手段】誘電体層で被覆される電極を構成する複数の金属層の積層体を、意図的に下側の層の端縁部を上側の層より突出させることによって、最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状とする。
【選択図】図４

Description

本発明はプラズマディスプレイパネルに関し、電極とそれを被覆する誘電体層の構成に特徴を有する。

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。一般に、誘電体層は低融点ガラスからなり、低融点ガラスペーストを塗布して焼成する厚膜法によって形成される。

近年、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焼成よりも低い温度で形成することができる。

一方、表示電極の構成に関して、クロム−銅−クロムの３層構造の金属膜が広く知られている。中間層の銅が主導体であり、下層のクロムはガラス基板または透明導電膜との密着性を高める。そして、上層のクロムは、誘電体材料の低融点ガラスと電極材料の銅との化学反応を防止する役割をもつ。

３層構造の金属膜は、スパッタリングに代表される成膜手法により画面全体に３つの層を積層した後、３つの層を一括にパターニングする手順で形成される。パターニングに際しては、フォトリソグラフィによって所定パターンのエッチングマスクが形成され、１つのエッチングマスクが３つの層のエッチングに共用される。したがって、基本的には、３つの層の平面パターンおよびサイズは同一である。すなわち、通常は３つの層が完全に重なり合う。
特開２０００−２１３０４号公報

従来のプラズマディスプレイパネルには、気相堆積法によって誘電体層を形成した場合に、表示電極を構成する複層構造の金属膜の近傍に空隙が生じ易いという問題があった。空隙は、金属膜のパターニングに際して上側の層のパターン幅がそれより下側の層のパターン幅よりも大きくなったときに発生する。上層の端縁部が下層に対して突出したオーバーハング構造では、突出した端縁部の下方に存在する空隙に誘電体材料が堆積しないからである。

誘電体層内の空隙は絶縁破壊や放電制御の乱れを招く。空隙の影響は誘電体層が薄いほど大きい。それは層が薄いほど層の厚さに対して空隙が相対的に大きいからである。また、画面が大きいほど、電極のパターニングにおけるエッチング量の均一化が難しく、局所的にサイドエッチングが過度に進行する場合が多い。サイドエッチングの進行につれて上層の突出量が増えて空隙が大きくなる。

なお、誘電体層内に空隙が形成される問題は、厚膜法で誘電体層を形成する場合にも起こる。特に、低融点ガラスの塗布にシート状材料を貼り付けるラミネート法を用いると、貼り付けに際して金属膜のオーバーハング部分に空気が取り残されるので、空隙が生じ易い。

本発明は、誘電体層内に空隙が形成されにくい電極被覆構造の提供を目的とする。他の目的は、気相堆積法による誘電体層の形成の実用性を高めることである。

本発明においては、誘電体層で被覆される電極を構成する複数の金属層の積層体を、最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状とする。すなわち、意図的に下側の層の端縁部を上側の層より突出させる。これにより、堆積の陰がなくなり、誘電体層の形成に化学的気相堆積法または物理的気相堆積法を用いても誘電体層内に空隙が生じない。

請求項１ないし請求項１０の発明によれば、誘電体層内に空隙が形成されにくいので、プラズマディスプレイパネルの信頼性が高まる。

カラー表示デバイスとして利用される３電極面放電型のプラズマディスプレイパネルは本発明の好適な適用対象である。

図１は３電極面放電型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１ではプラズマディスプレイパネル１における３×２個のセルに対応した部分を、内部構造がよくわかるように前面板１０と背面板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は前面板１０と背面板２０とからなる。前面板１０および背面板２０はともに画面よりも大きい厚さ約３ｍｍのガラス板を支持体とする構成要素である。前面板１０が本発明の基板に相当する。前面板１０は、ガラス板１１、行電極である表示電極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は誘電体層１７および保護膜１８によって被覆されている。背面板２０は、ガラス板２１、列電極であるアドレス電極Ａ、絶縁層２４、メッシュパターンの放電障壁である隔壁２９、およびカラー表示のための蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂから構成される。隔壁２９は、画面を列ごとに区画する複数の垂直壁２９１と、行ごとに区画する複数の水平壁２９２とが一体になった構造体である。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、内部に充填された放電ガスが放つ紫外線によって励起されて発光する。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。

表示電極Ｘ，Ｙのそれぞれは、太い帯状にパターニングされた透明導電膜４１と、細い帯状にパターニングされた金属膜４２とから構成されている。金属膜４２は電極の電気抵抗を下げるバス導体である。隣り合う表示電極Ｘと表示電極Ｙの組が、面放電のための電極対（陽極および陰極）を構成する。表示電極Ｘ，Ｙの構成は同一である。

図２は表示電極の平面形状を示し、図３は図２のａ−ａ矢視断面構造を示す。これらの図では代表として表示電極Ｘが図示されている。

表示電極Ｘ，Ｙの透明導電膜４１は、水平壁２９２と重なる中央部分の両側に水平壁２９２に沿って一定間隔で並ぶ複数の四角形の穴４５が空いた帯状である。そして、金属膜４２は透明導電膜４１の中央部分と重なる一定幅の真っ直ぐな帯状である。表示電極Ｘを列方向に２分割した２つの梯子状の部分ｘ１，ｘ２のそれぞれが１行の表示に関わる。

図４は表示電極の積層構造を示す。図中の符号Ｘ（ｏｒＹ）は、該当する要素からなる構成が表示電極Ｘと表示電極Ｙとにおいて同一であることを示す。

上述したように表示電極Ｘ，Ｙは帯状の透明導電膜４１と透明導電膜４１よりも幅の小さい金属膜４２とからなる。透明導電膜４１は酸化錫を主成分とする厚さ５０００Å程度の単層膜である。金属膜４２は下地層４２１に主導体層４２２が重なった２層構造の積層体である。下地層４２１はクロム（Ｃｒ）からなり、その厚さは約５００Åである。主導体層４２２は銅（Ｃｕ）からなり、その厚さは約３μｍである。

なお、電極材料は例示に限らない。例えば主導体層４２２に適する導電性に優れた材料として、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）がある。主導体層４２２の密着性を高める下地層４２１の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）がある。

表示電極Ｘ，Ｙにおける積層構造の特徴は、金属膜４２が下層から上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状に形成されていることである。すなわち、金属膜４２においては、積層の下層である下地層４２１の幅Ｗ１と比べて上層である主導体層４２２の幅Ｗ２が小さく、下地層４２１の両端がそれぞれ主導体層４２２よりも突出している。下地層４２１の突出長さの好ましい値は１〜１０μｍ程度の範囲内の値であり、幅Ｗ１、Ｗ２の典型的な値である５０〜８０μｍよりも十分に小さい。

表示電極Ｘを被覆する誘電体層１７の材料としては比誘電率の小さい物質が望ましい。特に、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）は好ましい。二酸化珪素と銅とが接しても顕著な化学変化は起きないので、銅からなる主導体層４２２の上に反応防止層を積層して金属膜４２を３層構造にする必要がない。層が少ないことは製造価格の低減に貢献する。

二酸化珪素からなる誘電体層１７はプラズマＣＶＤによって形成される。プラズマＣＶＤは形成面に等方向に材料を堆積させる手法であるので、誘電体層１７の表層は形成面の凹凸を反映した段差を有する。形成に際しては、特開２０００−２１３０４号公報に開示されている圧縮応力を生じさせる技術を適用することにより、クラックの発生を防ぐことができる。

図５は表示電極の金属膜の形成工程を模式的に示す。

図５（Ａ）のように、パターニングされた透明導電膜４１の上にスパッタリングによって下地層の材料であるクロムと主導体層の材料である銅を順に積層し、２つの層４１２ａ，４２２ａを形成する。その後、パターニング用のレジストフィルム５０ａを層４２２ａに重ねる。レジストフィルム５０ａをフォトリソグラフィによってパターニングし、図５（Ｂ）のように層４１２ａ，４２２ａにおける金属膜４２に対応した部分をマスキングするパターンをもつレジストマスク５０を形成する。このとき、後述のサイドエッチング量を見込んでレジストマスク５０のパターン幅を最適化する必要がある。

層４２２ａにおけるマスキングされていない部分を、銅を選択的に溶解させる第１のエッチャントによって除去する〔図５（Ｃ）〕。第１のエッチャントとして例えば塩化第二鉄を用いる。層４２２ａのエッチングにおいて、エッチング時間の制御によって意図的にサイドエッチングを進行させて、レジストマスク５０のパターン幅よりも十分に小さいパターン幅をもつ主導体層４２２を形成する。この後、レジストマスク５０を残した状態で層４２１ａのパターニングに移る。

層４２１ａのパターニングにはクロムを選択的に溶解させる第２のエッチャントを用いる。例えば塩酸は第２のエッチャントとして好適である。パターニング開始時点において、既に形成されている主導体層４２２のパターン幅は上述したとおりレジストマスク５０のパターン幅よりも小さいので、エッチング対象の層４２１ａとレジストマスク５０との間に空隙がある。しかし、実際には主導体層４２２の厚さが数μｍであるので、この空隙におけるエッチングレートは、レジストマスク５０で覆われていない非マスキング領域におけるエッチングレートと比べて大幅に小さい。したがって、実質的に、層４２１ａにおける非マスキング部分が除去され、図５（Ｄ）のように主導体層４２２よりもパターン幅の大きい下地層４２１が形成される。層４２１ａのパターニングの終了後にレジストマスク５０を除去して表示電極の形成を終了する〔図５（Ｅ）〕。

以上の工程では、パターン幅の異なる下地層４２１および主導体層４２２を１つのレジストマスク５０によって形成するので、下地層４２１および主導体層４２２のそれぞれに個別に対応したレジストマスクを用いる場合と比べて製造工数が少ない。なお、層４２１ａのパターニングに異方性ドライエッチング手法を用いれば、より確実に端縁が主導体層４２２より突出した下地層４２１を形成することができる。

本発明は、少なくとも２つの金属層からなる電極と当該電極を被覆する誘電体層とを有したＡＣ型のプラズマディスプレイパネルの信頼性向上に有用である。

３電極面放電型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。 表示電極の平面形状を示す図である。 図２のａ−ａ矢視断面構造を示す図である。 表示電極の積層構造を示す図である。 表示電極の金属膜の形成工程を模式的に示す図である。

符号の説明

１ プラズマディスプレイパネル
４２１ 下地層（クロム層）
４２２ 主導体層（銅層）
１７ 誘電体層
４１ 透明導電膜
４２ 金属膜
１０ 前面板（プラズマディスプレイパネル用基板）

Claims (10)

1. 複層構造の金属膜およびそれを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であって、
   前記金属膜は最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状に形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 透明導電膜と複層構造の金属膜とからなる電極、および前記電極を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であって、
   前記金属膜は最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状に形成されており、
   前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
4. 透明導電膜と金属膜とからなる表示電極、および前記表示電極を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であって、
   前記金属膜は、前記透明導電膜と接する下地層と前記下地層よりも電気抵抗の小さい主導体層とからなり、前記下地層の端縁が主導体層の端縁よりも突出する段状に形成されており、
   前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
5. 透明導電膜と金属膜とからなる表示電極、および前記表示電極を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であって、
   前記金属膜は、前記透明導電膜と接するクロム層と前記クロム層の上に積層された銅層とからなり、前記クロム層の端縁が銅層の端縁よりも突出する段状に形成されており、
   前記誘電体層は二酸化珪素からなる
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
6. 複層構造の金属膜およびそれを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用基板であって、
   前記複数の金属層は最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状に形成されている
   前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。
7. 前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   請求項６記載のプラズマディスプレイパネル用基板。
8. 透明導電膜と複層構造の金属膜とからなる電極、および前記電極を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用基板であって、
   前記金属膜は最下層から最上層へ順々に層ごとに幅が小さくなる段状に形成されており、
   前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。
9. 透明導電膜と金属膜とからなる表示電極、および前記表示電極を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用基板であって、
   前記金属膜は、前記透明導電膜と接する下地層と前記下地層よりも電気抵抗の小さい主導体層とからなり、前記下地層の端縁が主導体層の端縁よりも突出する段状に形成されており、
   前記誘電体層は気相堆積法によって形成されている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。
10. 透明導電膜と金属膜とからなる表示電極、および前記表示電極を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用基板であって、
    前記金属膜は、前記透明導電膜と接するクロム層と前記クロム層の上に積層された銅層とからなり、前記クロム層の端縁が銅層の端縁よりも突出する段状に形成されており、
    前記誘電体層は二酸化珪素からなる
    ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。