JP2007095587A

JP2007095587A - プラズマディスプレイ部材の焼成方法およびこれを用いたプラズマディスプレイ部材の製造方法。

Info

Publication number: JP2007095587A
Application number: JP2005285709A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tabata; 昭弘田畑; Takeshi Horiuchi; 健堀内; Tokuji Kondo; 篤司近藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP4654864B2

Abstract

【課題】剥離、亀裂などの欠陥を生じることなく良好な焼成膜を得ながら短時間での焼成を可能とする焼成方法を提供する。
【解決手段】無機微粒子を含有するパターンが形成された基板を３５０〜４３０℃の範囲まで加熱する第１加熱工程、該第１加熱工程終了後に該基板を恒温温度まで加熱する第２加熱工程、および該基板を４５０℃以上の一定温度に維持する恒温工程をこの順に連続して行うプラズマディスプレイ部材の焼成方法であって、第１加熱工程における昇温速度が２０〜６０℃／分であり、かつ第２加熱工程における昇温速度が５〜１４℃／分とすることを特徴とするプラズマディスプレイ部材の焼成方法。
【選択図】図１

Description

本発明はプラズマディスプレイパネルの製造方法に係り、背面板の焼成方法に関するものである。

ディスプレイとしては、従来、いわゆるブラウン管（ＣＲＴ）が代表的な存在であったが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、薄型のフラットパネルディスプレイとして急速に需要を伸ばしてきている。中でもＰＤＰは、ＬＣＤに比べて高速の表示が可能であり、かつ大型化が容易であることから、高品位テレビジョンの分野などの進展が非常に期待されているが、高精細なＰＤＰを低コストで安定して生産する技術が強く望まれている。ＰＤＰを構成する部材において、大きなコストを占める部材として背面板についてもさらなる低コスト化が望まれている。

従来、背面板製造工程で実施されていた電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンおよび蛍光体パターンの各層を形成する工程の度に、それぞれの材料を焼成する方法では生産性が低く、高コストの原因となっていた。また、焼成工程が多いことによって、ガラス基板の熱による寸法変化が大きくなるという問題、電極に銀を使用した場合には、銀のマイグレーションの進行、パネルの信頼性が低下の問題があったが、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターン、蛍光体パターンのうち複数の層を形成した後、同時に焼成するという同時焼成プロセスが提案され解決されてきた（特許文献１）。

しかしながら生産性を上げるため昇温速度を上げた場合、上記同時焼成では焼成工程でバインダーとして熱分解除去される成分やガラス成分の種類が増えるため焼成の昇温過程で電極剥離や誘電体膜亀裂等の品質低下の問題が顕著に発生し問題になっていた。

また焼成条件として隔壁中の樹脂バインダーの熱・酸化分解温度域で、かつ、粉末ガラスの収縮開始温度近傍で所定時間保持したのち、焼成温度に再昇温する焼成条件が提案されているが必ずしも剥離や膜亀裂の問題解決には至っていない。（特許文献２）
このように剥離、亀裂などの欠陥を生じることなく良好な焼成膜を得ながら短時間での焼成を可能とする焼成方法が待ち望まれていた。
特開２００４−１１１１８７号公報（請求項１）特開平１０−３０２６３２号公報（請求項１）

本発明の目的は、剥離、亀裂などの欠陥を生じることなく良好な焼成膜を得ながら短時間での焼成を可能とする焼成方法を提供することである。

上記課題は、焼成工程の昇温速度を綿密に制御することによって解決することができる。

すなわち、無機微粒子を含有するパターンが形成された基板を３５０〜４３０℃の範囲まで加熱する第１加熱工程、該第１加熱工程終了後に該基板を恒温温度まで加熱する第２加熱工程、および該基板を４５０℃以上の一定温度に維持する恒温工程をこの順に連続して行うプラズマディスプレイ部材の焼成方法であって、第１加熱工程における昇温速度が２０〜６０℃／分であり、かつ第２加熱工程における昇温速度が５〜１４℃／分とすることを特徴とするプラズマディスプレイ部材の焼成方法である。

本発明により、剥離、亀裂などの欠陥を生じることなく良好な焼成膜を得ながら短時間での焼成が可能となる。

ＰＤＰは、前面ガラス基板と背面ガラス基板との間に設けられた放電空間内で対向する電極間にプラズマ放電を生じさせ、この放電空間内に封入されているガスから発生する紫外線を放電空間内に設けた蛍光体にあてることにより表示を行うものである。

その一般的な構成例について説明する。表示面となる前面板側のガラス基板には、対をなす複数のサステイン電極が形成されている。さらにサステイン電極を被覆してガラスを主成分とする誘電体層が形成され、誘電体層を被覆して酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層が形成されている。

一方、背面板側のガラス基板には、通常、複数のアドレス電極がストライプ状に形成され、アドレス電極を被覆してガラスを主成分とする誘電体層が形成されている。誘電体層上に放電セルを仕切るための隔壁が形成され、隔壁と誘電体層で形成された放電空間内に蛍光体層が形成されている。フルカラー表示が可能なＰＤＰにおいては、蛍光体層は、赤、緑、青の各色に発光するものにより構成される。前面板側のガラス基板のサステイン電極と背面板側のアドレス電極が互いに直行するように、前面板と背面板が封着され、熱真空排気の後、それらの基板の間隙内にヘリウム、ネオン、キセノンなどから構成される希ガスが封入されプラズマディスプレイが形成される。サステイン電極とアドレス電極の交点を中心として画素セルが形成されるので、プラズマディスプレイは複数の画素セルを有し、画像の表示が可能になる。

背面板製造工程では、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンおよび蛍光体パターンの各層を形成されこれら４層の焼成焼成工程が必要である。これら４層のうちのいずれか複数層を形成した後、同時に焼成するという同時焼成プロセスが好ましい。

同時焼成して焼成回数を減らすことにより焼成電力の削減、電極における銀のマイグレーションの進行防止、パネルの信頼性が低下防止を可能になる。電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンの３層を同時焼成する事が特に好ましい。

以下に本発明をプラズマディスプレイの作製手順に従って説明する。

次にプラズマディスプレイの作製手順の一例を示す。基板上に、電極ペーストを用いて、所望のパターン形状の電極パターンを形成する。電極パターンを形成した基板上に、誘電体ペーストを用いて誘電体ペースト塗布膜を形成する。誘電体ペースト塗布膜上に隔壁ペーストを用いて、隔壁パターンを形成する。そして、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを基板ごと一括焼成して、電極層、誘電体層および隔壁層を形成する。以下に、各工程について詳述する。

プラズマディスプレイの背面板の基板としては、特に限定されるものではないが通常、ソーダガラスや旭硝子社製の“ＰＤ−２００”、日本電気化学社製の“ＰＰ−８”などの高歪み点ガラスを用いたガラス基板が好ましく用いられる。

基板上に、導電性金属およびバインダーを含む電極ペーストを用いて電極パターンを形成する。前記導電性無機成分としては、銀、金、パラジウム、ニッケル、プラチナ等が挙げられ特に限定されるものではないが、本発明の場合銀を８０重量％以上、好ましくは９５重量％以上含む材料を用いることが抵抗値、基板との密着性の点から好ましい。また電極層中に１〜５重量％のガラスフリット成分を含有させることにより、基板との密着性に優れた電極層を得ることができる。

電極パターン形成には、スクリーン印刷法や感光性ペースト法、プレス成型法等を用いることができる。パターンの高精細化や工程の簡略化が可能である点から、感光性ペースト法が特に好ましい。以下、感光性ペースト法の手順について説明する。

基板上に、感光性電極ペーストを全面に、もしくは部分的に塗布する。塗布方法としては、スクリーン印刷法、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどの方法を用いることができる。塗布厚みは、塗布回数、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度および塗出量を選ぶことによって調整できる。塗布厚みは、所望の電極の高さと焼成による電極ペーストの収縮率を考慮して決めることができるが、通常好ましい焼成後の電極の高さは１〜１０μｍの範囲であり、焼成収縮を考慮すると塗布する電極ペースト塗布膜の厚さは１〜１５μｍの範囲であることが好ましい。

塗布された感光性電極ペーストを乾燥して露光を行う。露光に使用される活性光線は、紫外線が最も好ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプなどが使用される。超高圧水銀灯を光源とした平行光線を用いる露光機が一般的である。

露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して、現像を行い、電極パターンを形成する。現像には、浸漬法、スプレー法、ブラシ法などが用いられる。現像液には、感光性の電極ペースト中の有機成分、特にポリマーが溶解可能な溶液を用いるとよい。
電極パターンの形成は、焼成による収縮を考慮して行うとよい。焼成後の電極のサイズとしては、ピッチ１００〜２５０μｍ、高さ１〜１０μｍ、幅１５〜６０μｍの範囲が好ましい。
また、電極パターンを形成した後、１４０〜３００℃の温度で５〜３０分程度、熱によりキュアすることが好ましい。

次に、誘電体層の形成のために、基板上に誘電体ペーストを全面に、もしくは部分的に塗布する。誘電体層は基板上に形成された電極を被覆して保護し絶縁する作用を有すると共に、その上に形成される隔壁の形成性を改良する効果を有するものである。誘電体層は無機微粒子を含有し、該無機微粒子が、ガラスを含有することが好ましい。無機微粒子中のガラスの含有量は２０重量％以上が好ましく、５０重量％以上が特に好ましい。誘電体層と隔壁層パターンを同時焼成するため誘電体層を構成するガラスの軟化点を隔壁層を構成するガラスの軟化点よりも低くすることが好ましい。

誘電体層を構成するガラスは、ガラス転移点４００〜５００℃、軟化点４３０〜５３０℃であるガラス粉末を５０重量％以上含有することが好ましい。ガラス転移点が５００℃、軟化点が５３０℃より高いと、高温焼成が必要となり、焼成の際にガラス基板に歪みを生じる。また、ガラス転移点が４００℃、軟化点が４３０℃より低い材料は、後工程で、蛍光体層の形成や封着の際に誘電体層に歪みを生じ、膜厚精度が保たれないなどの問題を生じるので好ましくない。

誘電体層を構成するガラスの組成は特に限定されるものではないが、誘電体層は電極に接して形成されるので、電極材料として用いられる銀との接触で活性な成分を含むものは使用しないことが好ましい。特に誘電体層のガラスがアルカリ金属を含有する場合には、電極に由来する銀イオンとイオン交換反応を起こし、誘電体層が着色するという問題が生じる。この問題を回避するためには、実質的にアルカリ金属を含まないガラスを用いることが好ましい。実質的に含まないとは、含んだとしても０．５重量％以下であり、より好ましくは０．１重量％以下であることを示す。

本発明の誘電体層は、上記のように実質的にアルカリ金属を含まないものが好ましいが、このようなガラスとして、酸化ビスマス、酸化鉛、酸化亜鉛のうち少なくとも１種類、さらに好ましくは酸化ビスマスを含むのが良い。

誘電体層の形成に用いるガラスの組成として酸化物換算表記で、酸化ビスマス１０〜７５重量％酸化珪素５〜３０重量％酸化ホウ素１０〜３０重量％酸化亜鉛１０〜４０重量％を含有するものを使用することが好ましい。この組成範囲であると５５０〜６００℃の温度でガラス基板上に完全に焼き付けることができるガラスが得られる。ガラス成分中の酸化ビスマスは、１０〜７５重量％の範囲で好ましく配合される。この範囲内で酸化ビスマスを配合することにより、ガラスの耐熱温度が低くなり過ぎてガラス基板上への焼き付けが難しくなることなく、焼き付け温度や軟化点を制御できる。

酸化珪素は、５〜３０重量％の範囲で好ましく配合される。５重量％以上とすることによりガラス層の緻密性、強度や安定性を保ち、またガラス基板との熱膨張係数のミスマッチを防ぐことができる。３０重量％以下とすることによりガラス転移点や軟化点の上昇を抑えることができる。従って６００℃以下でガラス基板上に緻密に焼き付ける場合にも、気泡の残留による、電気絶縁性の低下を防ぐことができる。

酸化ホウ素は、１０〜３０重量％の範囲で配合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁層の緻密性などの電気、機械および熱的特性を向上することができる。

酸化亜鉛は１０〜３０重量％の範囲で添加されるのが好ましい。この範囲内で酸化亜鉛を添加することにより、絶縁抵抗を保ち、また焼き付け温度を制御しつつ、ガラス層の緻密性を向上させる効果を得ることができる。

本発明の誘電体層には、前記ガラス以外にフィラーが添加される場合がある。フィラーを添加することにより、焼成時の収縮率が小さくなり、形成される誘電体層の内部応力が小さくなるので、絶縁層の割れや剥がれなどの欠陥発生が制御できると共に、ガラス基板の反りを減少することにも寄与することができる。

本発明で好ましく使用されるフィラーは、軟化点が６００℃以上の高融点ガラスやセラミックスであるが、特に白色フィラーであるチタニア（酸化チタン）、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、ジルコニアからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いると、誘電体層が白色を呈し、表示光の輝度の向上や表示色の純度の向上にも効果を発揮するので好ましい。

本発明で使用されるフィラーの平均粒子径は、０．１５〜５μｍ、さらには０．１５〜４μｍであることが好ましい。フィラーの平均粒子径をこの範囲内とすることにより、誘電体層の平滑性を低下させることなく所望の白色性、反射率を得ることができる。フィラーの添加量は、全無機成分に対して、１５〜５０重量％、さらには１５〜３０重量％であることが好ましい。フィラーの添加量をこの範囲内とすることによって、誘電体層としての特性を損ねることなく、誘電体層に十分な白色性、反射性を付与することができる。

本発明で使用する有機成分は、ガラスまたはガラスとフィラーからなる無機成分を分散配合する有機成分（バインダー）であり特に限定されるものではなく、公知の樹脂を適宜選んで使用できるが、代表例を挙げるならポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体や共重合体、アクリル酸エステル重合体や共重合体体、セルロース系樹脂などが使用できる。セルロース系樹脂は、焼成における脱バインダー性がよいので好ましい。

誘電体ペーストの粘度は、３０００〜８万ｃｐｓ（センチ・ポイズ）、より好ましくは４０００〜６万ｃｐｓであり、この範囲内であれば、電極上に誘電体層を形成する際、塗布ムラを抑えつつ、焼成収縮応力に起因する誘電体層の亀裂を抑制する効果があり好ましい。

誘電体ペーストの粘度は、バインダー成分を溶解する溶媒を用いて調整する。溶媒としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルエチルケトン、アセトン、ジオキサン、シクロペンタノン、テトラヒドロフラン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチロラクトン、テルピネオールなど、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

誘電体ペーストは可塑剤を含むことがあり、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリンなどが用いられる。

本発明で前記誘電体ペーストは、前述した電極層上に塗布される。塗布方法は特に限定されるものではなく、公知の塗布、印刷方法を適用でき、例えばロールコート法、スリットダイコート法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などが挙げられる。

本発明で、前記誘電体ペーストの塗布厚みは、ペースト中の無機成分含有量により異なるが、通常４〜５０μｍ、さらには５〜４０μｍであることが好ましい。誘電体ペーストの塗布厚みを４μｍ以上、さらには５μｍ以上とすることにより、焼成後の電極層の凹凸を十分に緩和し、後述する隔壁層と同時に焼成した場合にも、電極層の凹凸に沿って亀裂さらには剥離が生じることを防ぐことができる。また、５０μｍ以下、さらには４０μｍ以下とすることにより、絶縁抵抗の増大を抑え、従ってプラズマディスプレイパネルとした場合の、表示上の問題、例えば印可電圧の増大さらには未点灯などの問題が生じるのを防ぐことができる。

誘電体層の厚みは、焼成後で４〜１８μｍ、より好ましくは８〜１５μｍであることが、均一で緻密な誘電体層を形成するために好ましい。厚さを１８μｍ以下とすることで、焼成の際の脱バインダー性が良好となり、バインダーの残存に起因する亀裂が生じない。またガラス基板にかかる応力も小さくなるので基板が反るなどの問題も生じない。さらには絶縁抵抗の増大を抑え、従ってプラズマディスプレイパネルとした場合の、表示上の問題、例えば印可電圧の増大さらには未点灯などの問題が生じるのを防ぐことができる。また、４μｍ以上とすることで平坦性で均一かつ緻密な誘電体層を形成することができ、電極部分の凹凸によって誘電体層に亀裂が入るなどの問題が生じない。

誘電体ペースト塗布膜を形成した後、１４０〜３００℃の温度範囲で３〜３０分の時間程度キュアを行うことが好ましい。焼成よりも前の工程でキュアして硬化させることにより、後の焼成工程における電極パターンや隔壁パターンの収縮による応力に誘電体ペースト塗布膜が耐えることができるようになるためである。キュアは、焼成よりも前に行えばよいが、隔壁ペーストを塗布する前に行うことが好ましい。キュアによって、電極の引き出し部の残留溶媒が完全に除去されることにより、電極引き出し部の耐性が向上し、後の隔壁パターン形成工程において、隔壁の現像液や研磨粒子に除去されにくくなる。塗布膜をキュアすることにより、単に乾燥させるだけで起こる、塗布膜の硬化が不充分であるためその後の焼成時に誘電体層に亀裂が発生してしまうという問題がなくなる。

本発明で誘電体層上には、所望の高さ、線幅、ピッチを有する隔壁層が形成される。隔壁層は誘電体層と同様に、無機成分と有機成分からなる隔壁ペーストにより形成される。ここでいう無機材料も誘電体層同様特に限定されるものではないが、本発明の場合、ガラスが好ましく適用される。隔壁ペーストを用いて隔壁パターンを形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えばスクリーン印刷法、サンドブラスト法、金型転写法、感光性ペースト法等が挙げられるが、パターンの高精細化や工程の簡略化が可能である点から、感光性ペースト法が特に好ましい。以下に、感光性ペースト法の手順について説明する。

感光性ペースト法は無機微粒子と感光性を持つ有機成分からなる感光性ペーストを、誘電体層が形成されたガラス基板上に塗布し、フォトマスクを介して露光し、現像して隔壁パターンを形成する方法である。無機微粒子としてはガラス粉末が好ましく使用される。

通常、感光性ペースト法によって形成した隔壁パターンは、厚み方向に光硬化の不均一による歪み応力が生じやすいため、焼成の際に剥がれが生じやすいという問題がある。隔壁の剥がれが生じると剥がれた箇所で色の混色が起こり、また剥がれた隔壁がパネル上に残り画素をつぶしてしまいプラズマディスプレイ製造の歩留まりが低下する。これを抑制するために、隔壁パターンを未焼成の誘電体層上で形成し、前記隔壁層と誘電体層を同時に焼成することにより、剥がれが抑制され、歩留まりが向上する。

隔壁の高さは７０〜１６０μｍであり、焼成収縮を考慮すると隔壁パターン形成のために塗布される感光性ペースト塗布膜の厚さは１００〜２２０μｍであればよい。このような厚さの感光性ペースト塗布膜に高精細なパターンを露光し、高アスペクト比のパターンを解像度高く形成するためには、露光用の活性光線を塗布膜の最下部まで出来るだけ直進的に透過させることが好ましい。このため、感光性ペーストに配合されるガラス成分および感光性有機成分が共に光透過性の高いものを選び、これらを均一に混合することが好ましい。さらに、感光性ペーストのような感光性有機成分中にガラス粉末が分散しているような混合物系では、これらの成分のそれぞれの平均屈折率が近似していることが光透過度を高めるために好ましい。

一般的に、有機成分の屈折率は１．４５〜１．７であるが、ガラス成分の屈折率はより高くなるので、両者の屈折率を整合させるためには、ガラス成分の平均屈折率を好ましくは１．５〜１．７にコントロールし、有機成分の平均屈折率との差を±０．０５程度になるようにすることが最も好ましい。すなわち、隔壁形成に用いられる感光性ペーストのガラス成分は、平均屈折率が１．５〜１．７であるであることが好ましい。

本発明の隔壁層に用いる無機微粒子は、ガラス転移点が４００〜５５０℃、軟化点が４５０〜６００℃のガラスを主成分とすることが好ましい。ガラス転移点、軟化点を前記範囲内とすることにより、緻密性、焼結性に優れた隔壁層を形成することができる。なお、ここでいう主成分とは、全無機成分の５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上を占める物質をいう。

上記のような条件を満足する感光性ペースト用ガラス成分としては特に限定されるものではないが、例えば下記のような成分と配合量を有するものが好ましく用いられる。すなわち、酸化物換算表記で、酸化リチウム２〜１０重量％酸化珪素８〜４０重量％酸化ホウ素２０〜５０重量％酸化バリウム２〜１５重量％酸化アルミニウム８〜３０重量％の組成を有するものは隔壁形成用感光性ペーストのガラス成分として好ましい。

隔壁形成用感光性ペーストのガラス成分中にも、誘電体層と同様にフィラー成分を加えることが可能であり、それにより、前記隔壁層の高さ方向の焼成収縮率および幅方法の焼成収縮率の制御が容易となるばかりか、隔壁層の形状保持にも効果がある。本発明の隔壁層中に添加されるフィラーとしては、軟化点が６５０〜１２００℃のガラスを用いることが、前述した隔壁層を構成するガラスとの焼結性の点で好ましい。また、該フィラーの添加量は１０〜５０重量％であることが焼成収縮制御の点や焼結性の点から好ましい。

本発明で使用される誘電体、隔壁用のガラス粉末の作製法としては、例えば原料であるビスマス、リチウム、珪素、アルミニウム、ホウ素、バリウムなどの化合物を所定の配合組成となるように混合し、９００〜１２００℃で溶融後、急冷し、ガラスフリットにしてから粉砕して、１〜５μｍの微細な粉末にする。原料には高純度の炭酸塩、酸化物、水酸化物などが使用できる。また、ガラス粉末の種類や組成によっては９９．９９％以上の超高純度なアルコキシドや有機金属の原料を使用し、ゾル・ゲル法で均質に作製した粉末を使用すると高電気抵抗で緻密な気孔の少ない、高純度な誘電体層、隔壁が得られるので好ましい。

上記において使用されるガラス粉末の粒子径は、作製しようとする誘電体層の厚み、隔壁の線幅や高さを考慮して選ばれるが、粉末は、５０体積％粒子径（平均粒子径、Ｄ５０）が２．０〜６．０μｍ、１０体積％粒子径（Ｄ１０）が０．６〜１．７μｍ、９０体積％粒子径（Ｄ９０）が７〜２０μｍ、トップサイズが４５μｍ以下で、比表面積が１．５〜３．０ｍ²／ｇあることが好ましい。さらにＤ５０が３．０〜５．５μｍ、Ｄ１０が１．０〜１．５μｍ、Ｄ９０が８．０〜１５μｍ、トップサイズが３５μｍ以下、比表面積１．０〜２．０ｍ²／ｇを有していることがより好ましい。

隔壁形成用感光性ペースト中のガラス粉末量は、６５〜８５重量％であることが好ましい。６５重量％以上とすることにより、焼成時の収縮率を抑制し、隔壁の断線、剥がれ、またパターンの太り、現像時の残膜の発生を抑えることができる。また、８５重量％以下とすることで、十分な感光性成分により良好なパターン形成性が得られる。

隔壁用感光性ペーストの感光性有機成分として、露光により可溶化するタイプおよび不溶化するタイプのいずれの成分をも使用することが可能であるが、本発明では、材料の多様性、種々の特性の付与の可能性、形成されたパターンの物性、焼成時の脱バインダー性の向上などの観点でバリエーションの多い光不溶化タイプ、すなわち露光部分が光硬化するタイプを用いることが好ましい。

感光性有機成分は、通常、オリゴマもしくはポリマ成分、感光性モノマ成分および光重合開始剤を基本的要素とするものであるが、これらの他に、必要に応じて溶媒、増感剤、安定剤、可塑剤、紫外線吸光剤、重合禁止剤などを加えることができる。感光性ペーストを形成する場合には、無機材料の分散安定性を改善する分散剤、塗布性を改良するためのレベリング剤などが加えられることがある。

感光性ペースト中に含まれる有機成分の屈折率を制御するため、感光性モノマの屈折率に注意を払うことが好ましい。屈折率１．５５〜１．８の感光性モノマを用いることによって、有機成分の屈折率を高めることができる。屈折率の高い感光性モノマとしては、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香環や硫黄原子を含有する多官能アクリレートもしくは多官能メタクリレートモノマが好ましい。

感光性ペーストを構成するオリゴマもしくはポリマとしては、前記した誘電体ペーストに適用された有機バインダーから選んで用いることも可能であるが、パターン形成性や現像特性を考慮して、側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有する感光性でアルカリ水溶液可溶の成分を用いるのが好ましい。

光重合開始剤は、ラジカル種を発生するものから選んで用いられる。高精細に高アスペクト比の隔壁パターンを形成する必要性から増感剤の使用が重要な条件となる。１分子直接開裂型の光重合開始剤と三重項増感剤との組み合わせが好ましいが、これらに限定されるものではない。

感光性ペーストの塗布粘度は、有機成分を溶解する有機溶媒の量で調整される。有機溶媒としてはセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチロラクトンなどが単独または混合して用いられる。

感光性ペーストは、誘電体層の膜の上にスクリーン印刷法、バーコーター法、ロールコーター法、スリットダイコーター法、ブレードコーター法などの既知の技術を用いて塗布される。

感光性ペーストを塗布した後、露光装置を用いて露光を行う。露光は通常のフォトリソグラフィ技術で行われるように、フォトマスクを介して行われる。この際にフォトマスクを感光性ペーストの塗布膜表面に密着する方法あるいは一定の間隔をあけて行うプロキシミティー露光法のいずれを用いてもよい。露光に使用される活性光線は、紫外線が最も好ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプなどが使用される。超高圧水銀灯を光源とした平行光線を用いプロキシミティー露光機を用いるのが特に好ましい。露光条件は感光性ペーストの塗布厚みによって異なるが、３〜５０ｍＷ／ｃｍ²の出力の超高圧水銀灯を用いて１０秒〜２０分間露光を行うとよい。

露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して、現像を行うが、この場合、浸漬法、スプレー法、ブラシ法などが用いられる。現像液には、感光性ペースト中の有機成分、特にオリゴマもしくはポリマが溶解可能な溶液を用いる。アルカリ水溶液現像が可能なことがプロセス上好ましい。感光性ペーストのオリゴマもしくはポリマに、カルボキシル基を側鎖に有するものを用いることにより、アルカリ水溶液現像が可能になる。アルカリ水溶液としては水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウムの水溶液などが使用できるが、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアルカリ成分を除去し易いので好ましい。有機アルカリとしては、一般的なアミン化合物を用いることができる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどが挙げられる。現像時の温度は、２０〜４０℃で行うことが工程管理上好ましい。

本発明では、感光性ペーストの塗布膜から露光・現像の工程を経て形成された隔壁パターンとすでに形成されている誘電体層の未焼成の塗布膜及び電極の未焼成パターンは同時に焼成され電極層、誘電体層および隔壁層を形成することが好ましい。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の特性によって異なるが、通常は空気中で焼成される。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いことができる。

本発明において焼成工程おける焼成条件を綿密に制御することが肝要である。室温から３５０〜４３０℃まで加熱する第１加熱工程、該第１加熱工程終了後に該基板を恒温温度まで加熱する第２加熱工程、および該基板を４５０℃以上の一定温度に維持する恒温工程をこの順に連続して行い、第１加熱工程における昇温速度が２０〜６０℃／分であり、かつ第２加熱工程における昇温速度が５〜１４℃／分とすることが本発明の必須条件である。

焼成での昇温の際、バインダー成分は４００℃以上で急激に熱分解し急激な状態変化が起こる。加熱工程２の昇温速度が１４℃／分を越えるとバインダー急激な収縮により電極の剥がれが生じたり誘電体膜に亀裂が生じたりする。加熱工程２の昇温速度を５〜１４℃／分とすることにより剥がれや亀裂のない良好な膜が得られる。逆に昇温速度を５℃／分未満とすると焼成時間の増大につながり好ましくない。第２加熱工程の昇温速度としては６〜１０℃／分とするのが特に好ましい。

単純に室温から恒温工程まで一様に５〜１４℃／分とすることは焼成時間の増大につながり好ましくない。加熱工程１の昇温速度が２０〜６０℃／分でかつ加熱工程２の昇温速度が５〜１４℃／分とすることにより初めて剥がれや亀裂のない良好な膜が得られかつ焼成時間を短く抑えることができる。

加熱工程１及び加熱工程２の昇温時間の合計は１５〜３０分であることが好ましい。生産性の面から３０分を越えることは好ましくなく、１５分未満では加熱工程２の昇温速度増大につながり好ましくない。

恒温工程は４５０℃〜５２０℃程度に設定されることが好ましく、恒温工程から焼成温度として設定された５２０〜６００℃に昇温速度５〜１５℃／分で上昇させて、１０〜３０分間保持して焼成を行うことが好ましい。
焼成温度は５２０℃未満では焼成不足となり、隔壁の欠け等が生じる。焼成温度を５２０〜６００℃以下、焼成時間を１０〜３０分の範囲に設定することで、焼成残渣や隔壁のダレなどを抑制することができる。
このようにして得られた隔壁に挟まれたセル内に、赤、緑、青に発光する蛍光体層を形成してプラズマディスプレイ用パネルの背面板が構成される。

得られた背面板を前面板と貼り合わせた後、封着、ガス封入し、駆動用ドライバーＩＣを実装してプラズマディスプレイが作製される。

以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の濃度は断りのない場合は重量％である。
下記実施例、比較例に沿って、電極パターンおよび誘電体塗布膜を形成した。

実施例１
平均粒径３μｍの銀粉末を含む感光性銀ペーストを用いて、３００ｍｍ角のガラス基板（旭硝子社製ＰＤ−２００）上にピッチ３６０μｍ、線幅１５０μｍのストライプ状電極（銀含有量９５％）パターンを形成した。

誘電体層形成用のガラスとして、次のような組成と特性を有するものを使用した。
ガラスの組成：酸化ビスマス３５％、酸化珪素７％、酸化ホウ素２１％、酸化バリウム１３％、酸化アルミニウム３％、酸化亜鉛２１％ガラスの特性：平均粒径３．４μｍ、ガラス転移点（Ｔｇｄ）４６６℃、軟化点（Ｔｓｄ）４８０℃、熱膨張係数７７×１０^-7／Ｋ、屈折率１．７５。誘電体ペーストは、エチルセルロース６％テルピネオール溶液１０重量部に上記ガラス粉末２３重量部とフィラー成分として石原産業（株）製ルチル型チタニア（Ｒ−５５０）４．５重量部を分散・混合した後、三本ローラで混練して作成した。これを上記の電極層を形成したガラス基板の上にスクリーン印刷法で乾燥後の厚みが２５μｍとなるように塗布し、乾燥して誘電体ペーストの塗布膜を形成した。

次いで、上記誘電体ペースト塗布膜上に、感光性ペースト法で隔壁パターンを形成した。感光性ペーストは無機微粒子と有機成分及び添加剤から構成され、酸化リチウム１０％、酸化ケイ素２５％、酸化ホウ素３０％、酸化亜鉛１５％、酸化アルミニウム５％、酸化カルシウム１５％からなる組成のガラスを粉砕した平均粒子径２μｍ、ガラス転移点４７８℃、熱軟化点５２５℃の無機微粒子を全無機微粒子中で８０重量％となるように、高融点無機微粒子として酸化ケイ素４０％、酸化ホウ素１０％、酸化亜鉛５％、酸化アルミニウム３５％、酸化バリウム５％、酸化カルシウム５％からなる組成のガラスを粉砕した平均粒子径２μｍ、ガラス転移点６８５℃、熱軟化点７８０℃品を全無機微粒子中２０％となるように混合して用いた。有機バインダーとしては、４０％のメタアクリル酸（ＭＡＡ）、３０％のメチルメタアクリレート（ＭＭＡ）および３０％のスチレン（Ｓｔ）からなる共重合体のカルボキシル基に対して０．４当量のグリシジルメタアクリレート（ＧＭＡ）を付加反応させた重量平均分子量４３０００、酸価９５の感光性ポリマーを３０％、トリメチロールプロパントリアクリレート３０％、光重合開始剤であるイルガキュア６５１（チバガイギー社製）１０％、γブチロラクトン３０％からなる有機成分を用いた。また、隔壁上部に平滑性を持たせるため、レベリング剤としてＬＣ−９５１（楠本化成株式会社製）を加えた。感光性ペーストは無機微粒子、有機成分、レベリング剤をそれぞれ７０：３０：５の重量比率で混合した後に、ロールミルで混練して作製した。感光性ペーストをダイコーターを用いて乾燥後厚み２００μｍになるように塗布した後に、開口部線幅７０μｍのフォトマスクを用いて露光量５００ｍＪ／ｃｍ^２で露光した。その後、３５℃に保持したモノエタノールアミンの０．２％水溶液を１２０秒間シャワーすることにより現像し、さらに水洗することで隔壁パターンを形成した。

次いで、前記電極パターン、誘電体層塗布膜と隔壁パターンを、表１の条件で焼成することで、プラズマディスプレイ用基板を得た。なお恒温工程条件は５００℃１２分、焼成条件は５９０℃１２分とした。

かくして得られたプラズマディスプレイ用基板は、電極剥がれ、誘電体層の亀裂等の問題が無く、非常に良好であった。

実施例２、３、比較例１〜３
焼成条件を表１内の条件に変更した以外実施例１と同一手法によりプラズマディスプレイ用基板を得た。

かくして得られた実施例２、３のプラズマディスプレイ用基板は、電極剥がれ、誘電体層の亀裂等の問題が無く、品質は非常に良好であった。

一方比較例１〜３で得られたプラズマディスプレイ用基板は、電極剥がれ、誘電体層の亀裂、生産性低下等の問題が生じた。

本発明における焼成温度プロファイルの一例

符号の説明

Ａ第１加熱工程
Ｂ第２加熱工程
Ｃ恒温工程

Claims

無機微粒子を含有するパターンが形成された基板を３５０〜４３０℃の範囲まで加熱する第１加熱工程、該第１加熱工程終了後に該基板を恒温温度まで加熱する第２加熱工程、および該基板を４５０℃以上の一定温度に維持する恒温工程をこの順に連続して行うプラズマディスプレイ部材の焼成方法であって、第１加熱工程における昇温速度が２０〜６０℃／分であり、かつ第２加熱工程における昇温速度が５〜１４℃／分とすることを特徴とするプラズマディスプレイ部材の焼成方法。
第１加熱工程および第２加熱工程における昇温時間の合計が１５〜３０分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部材の焼成方法。
前記無機微粒子を含有するパターンが形成された基板が、ガラス基板上に電極パターン、誘電体塗布膜、隔壁パターンがこの順に形成された基板であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイ部材の焼成方法。
誘電体塗布膜が無機微粒子を含有し、該無機微粒子が、ガラス転移点４００〜５００℃、軟化点４３０〜５３０℃のガラス粉末を含有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマディスプレイ部材の焼成方法。
誘電塗布膜中の無機微粒子が酸化ビスマスを含有することを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマディスプレイ部材の焼成方法。
請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマディスプレイ部材の焼成方法を用いたことを特徴とするプラズマディスプレイ部材の製造方法。
誘電体塗布膜の焼成後膜厚みが４〜１８μｍであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマディスプレイ部材の製造方法。