JP2010277804A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

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良太 浜田
Hidekazu Uryu
英一 瓜生
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Abstract

【課題】本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法によれば、透明電極の不具合を確実に検出することによって、製造歩留まりを向上することができる。
【解決手段】第1のバス電極と第1の透明電極とを有する走査電極と、第2のバス電極と第2の透明電極とを有する維持電極とを、前面基板上に形成したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、第1のバス電極および第2のバス電極は、それぞれ前面基板上に形成し、第1の透明電極は少なくとも第1のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、第2の透明電極は少なくとも第2のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、それぞれ金属の微粒子または金属酸化物の微粒子を含む分散液を用いて形成し、分散液は顔料を有することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、表示デバイス等に用いる交流面放電型プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法に関する。
プラズマディスプレイパネル(以下、単に「パネル」と略記する)として代表的な交流面放電型パネルは、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。前面板は、ガラス製の前面基板と、1対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対と、それらを覆う誘電体層および保護層を有する。背面板は、ガラス製の背面基板と、データ電極と、それを覆う誘電体層と、隔壁と、蛍光体層とを有する。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面板と背面板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このように構成されたパネルの各放電セル内でガス放電を発生させ、赤、緑、青各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。
走査電極および維持電極のそれぞれは、例えば幅の広いストライプ状の透明電極の上に幅の狭いストライプ状のバス電極を積層して形成されている。透明電極は、例えばスパッタ法等を用いて前面基板上に形成されたITO薄膜を、フォトリソグラフィー法等によりストライプ状にパターニングして形成する。またバス電極は、透明電極上に銀ペーストをストライプ状に印刷し焼成して形成する(例えば、特許文献1参照)。しかしながらスパッタ法等でITO薄膜を形成するためには真空装置や露光機等の設備が必要となり、生産設備が大型になるだけでなく、生産性が低いという問題点があった。
これらの課題を解決するために、インジウム、錫、アンチモン、アルミニウムおよび亜鉛から選ばれた金属の微粒子を含む分散液を塗布、焼成して、透明電極を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2000−156168号公報 特開2005−183054号公報
パネルの透明電極は放電効率の向上目的で多数の形状パターンが考案されている。さらに画素高精細化が進むにつれ透明電極の加工寸法精度に対する要求も高まっている。パネルの透明電極は主にスパッタ法により均一膜面が形成され、その後レジスト液を塗布・乾燥後、露光・現像工程を経てパターンが形成される。
その他、インクジェットによる透明電極前駆体インクを直接基板に描画し、パターンを形成後、焼成工程を経て透明電極を形成する方法もある。
ところで、製造工程においては、不良品が後工程に漏れ流れないように、自工程に要求される品質が確保されている事を確認して後工程に送ることが重要となってきている。しかし透明電極は光を透過してしまうため、顕微鏡やCCDカメラでははっきりと認識することが困難であり、透明電極の形成不良やパターニングした後の残渣を確認することは困難である。視軸と光軸を一致させた落射光のみでの視認が可能とはいえ、透明物質は認識が難しく欠陥の検出率は十分なものではない。
また、透明電極パターンの導通検査による欠陥検出方法も存在するが、欠陥の種類、発生の詳細な原因を調べられるものではない。さらにインクジェットなどの塗布パターニングによる透明電極形成法においては、塗布膜特有の表面凹凸により、表面反射光による階調識別はスパッタ膜と比較し困難である。また導通検査による欠陥検出は塗布膜の場合焼成工程を経なければ、実施できないといった問題がある。
本発明はこのような課題を解決する手段を提供する。
本発明のパネルの製造方法は、第1のバス電極と第1の透明電極とを有する走査電極と、第2のバス電極と第2の透明電極とを有する維持電極とを、前面基板上に形成したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、第1のバス電極および第2のバス電極は、それぞれ前面基板上に形成し、第1の透明電極は少なくとも第1のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、第2の透明電極は少なくとも第2のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、それぞれ金属の微粒子または金属酸化物の微粒子を含む分散液を用いて形成し、分散液は顔料を有することを特徴とする。
また、第1の透明電極および第2の透明電極の欠陥検出工程を有していてもよい。そして、分散液をインクジェット法で印刷してもよく、さらに、分散液を塗布した透明電極前駆体を400℃〜600℃にて熱処理する工程を有していてもよい。
本発明の製造方法によって、パネルの製造工程において、有色有機溶媒を混合した透明電極前駆体は有色となり、視認が容易になることで欠陥検出率の向上に繋がる。また前面板の画像表示側からの透過光照明による検査も可能となる。
これによって、パネル製造時の透明電極の不具合を確実に検出することができ、歩留まりを向上することが可能となる。
本発明の実施の形態におけるパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの表示電極対の詳細を示す図 本発明の実施の形態のパネルの前面板の製造方法例を説明するための図 同パネルの背面板の製造方法を説明するための図
以下、本発明の実施の形態におけるパネルについて、図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるパネルの構造を示す分解斜視図である。パネル10は、前面板20と背面板30とを対向配置し、周辺部を封着部材(図示せず)を用いて封着することにより構成されており、内部に多数の放電セルが形成されている。
前面板20は、ガラス製の前面基板21と、走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24と、ブラックストライプ25と、誘電体層26と、保護層27とを有する。前面基板21上には1対の走査電極22と維持電極23とからなる表示電極対24が互いに平行に複数形成されている。そして隣り合う表示電極対24の間にはブラックストライプ25が形成されている。図1には表示電極対24とブラックストライプ25とが、走査電極22、維持電極23、ブラックストライプ25、走査電極22、維持電極23、ブラックストライプ25、・・・となるように形成されている図を示した。しかし表示電極対24とブラックストライプ25とが、走査電極22、維持電極23、ブラックストライプ25、維持電極23、走査電極22、ブラックストライプ25、走査電極22、維持電極23、ブラックストライプ25、維持電極23、走査電極22、ブラックストライプ25、・・・となるように形成されていてもよい。
そしてそれら表示電極対24およびブラックストライプ25を覆うように誘電体層26が形成され、誘電体層26上に保護層27が形成されている。
背面板30は、ガラス製の背面基板31と、データ電極32と、誘電体層33と、隔壁34と、蛍光体層35とを有する。背面基板31上には、複数のデータ電極32が互いに平行に形成されている。そしてデータ電極32を覆うように誘電体層33が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁34が形成され、誘電体層33の表面と隔壁34の側面とに赤、緑、青各色の蛍光体層35が形成されている。
そして、表示電極対24とデータ電極32とが立体交差するように前面板20と背面板30とが対向配置され、表示電極対24とデータ電極32とが対向する部分に放電セルが形成される。放電セルが形成された画像表示領域の外側の位置で、低融点ガラスを用いて前面板20と背面板30とが封着され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。
図2は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の表示電極対24の詳細を示す図であり、図2(a)はパネル10を前面板20側から見た正面図、図2(b)は前面板20の断面図である。
走査電極22は、不透明な第1のバス電極22aと、透明な第1の透明電極22bとを有する。バス電極22aは黒色層22cと導電層22dとからなる。維持電極23も同様に第2のバス電極23aと第2の透明電極23bとを有し、バス電極23aは黒色層23cと導電層23dとからなる。以下、第1のバス電極22aおよび第2のバス電極23aをそれぞれ単に「バス電極22a」および「バス電極23a」と称する。また第1の透明電極22bおよび第2の透明電極23bをそれぞれ単に「透明電極22b」および「透明電極23b」と称する。
黒色層22c、23cは、パネルを表示面側から見たときにバス電極22a、23aを黒く見せるために設けられており、例えば酸化ルテニウムを主成分とする黒色の材料を前面基板21の上に幅の狭いストライプ状に形成したものである。そして導電層22d、23dは、バス電極22a、23aの導電性を高めるために設けられており、黒色層22c、23cの上に銀を含む導電性の材料を積層して形成したものである。
ブラックストライプ25は、パネルを表示面側から見たときに表示面を黒く見せるために設けられており、例えば酸化ルテニウムを主成分とする黒色の材料を前面基板21上に形成したものである。
透明電極22b、23bは、放電空間に強い電界を発生して放電を発生させるとともに、蛍光体層35で発生した光をパネル外部へ取り出すために設けられている。そして透明電極22bはバス電極22aの少なくとも一部を覆うように、また透明電極23bはバス電極23aの少なくとも一部を覆うように、それぞれインジウム、錫等の金属微粒子を含む分散液を幅の広いストライプ状に塗布し、酸化性雰囲気中で焼成して形成したものである。
次にパネル10の製造方法について説明する。図3は、本発明の実施の形態1におけるパネル10の前面板20の製造方法を説明するための図である。
前面板20を製造するには、まずガラス製の前面基板21をアルカリ洗浄する。その後、酸化ルテニウムや黒色顔料を主成分とする黒色層用ペーストを用いて、黒色層22c、23cの前駆体22cx、23cx、およびブラックストライプ25の前駆体25xを前面基板21上に形成する。これら前駆体22cx、23cx、25xはスクリーン印刷法、フォトリソグラフィー法等の公知技術を用いて形成することができる。その後、銀を含む導電層用ペーストを用いて前駆体22cx、23cxの上に導電層22d、23dの前駆体22dx、23dxを形成する(図3(a))。
次に、前駆体22cx、23cx、25x、22dx、23dxが形成された前面基板21を焼成して、バス電極22a、23a、ブラックストライプ25を形成する。このときの焼成のピーク温度は550〜600℃が望ましく、本実施の形態においては580℃である。またバス電極22a、23aの厚みは、1μm〜6μmが望ましく、本実施の形態においては4μmである(図3(b))。
次に、透明電極22b、23bを形成する。透明電極22b、23bを形成するには、まず、平均粒径が5nm〜100nmであって、インジウム、錫、アンチモン、アルミニウムおよび亜鉛の中の少なくとも1つの金属の微粒子、またはこれらの合金の微粒子、またはこれらの微粒子の酸化物を含有する分散液を作成する。
本実施の形態においては、平均粒径が10nmのインジウム−錫の酸化物微粒子を12wt%の濃度で分散剤と顔料とともに有機溶媒中に分散させ、分散液を作成した。
なお、有機溶媒としては、デカヒドロナフタレンを用いたが、これ以外にも、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラデカンのような無極性溶媒、芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、及びトリメチルペンタン等の長鎖アルカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、及びシクロオクタン等の環状アルカン等を、顔料としてはトルイジンレッド、パーマネントカーミンFB、ジスアゾオレンジPMP、レーキレッドC、ブリリアントカーミン6B、キナクリドンレッド、ジオキサンバイオレット、オルトニトロアニリンオレンジ、ジニトロアニリンオレンジ、バルカンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パラレッド、ブリリアントファーストスカーレット、ナフトールレッド23、ビラゾロンレッド、バリウムレッド2B、カルシウムレッド2B、ストロンチウムレッド2B、マンガンレッド2B、バリウムリソームレッド、ピグメントスカーレッド3Bレーキ、レーキボルドー10B、アンソシン3Bレーキ、アンソシン5Bレーキ、ローダミン6Gレーキ、エオシンレーキ、べんがら、ファフトールレッドFGR、ローダミンBレーキ、メチルバイオレッドレーキ、ジオキサジンバイオレッド、ナフトールカーミンFB、ナフトールレッドM、ファストイエローAAA、ファストイエロー10G、ジスアゾイエローAAMX、ジスアゾイエローAAOT、ジスアゾイエローAAOA、ジスアゾイエローHR、イソインドリンイエロー、ファストイエローG、ジスアゾイエローAAA、フタロシアニンブルー、ピクトリアピュアブルー、ベーシックブルー5Bレーキ、ベーシックブルー6Gレーキ、ファストスカイブルー、アルカリブルーRトナー、ピーコックブルーレーキ、紺青、群青、レフレックスブルー2G、レフレックスブルーR、アルカリブルーGトナー、ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンドグリーンチオフラビンレーキ、フタロシアニングリーンG、グリーンゴールド、フタロシアニングリーンY、酸化鉄粉、さびこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、アルミナホワイト、アルミニウム粉、ブロンズ粉、昼光蛍光顔料、パール顔料等を単独または任意混合して用いることができる。
次に、インクジェット塗布装置を用いて、バス電極22aの少なくとも一部を覆う幅の広いストライプ状に、またバス電極23aの少なくとも一部を覆う幅の広いストライプ状に分散液を塗布して透明電極22b、23bの前駆体22bx、23bxを形成する。本実施の形態においては、多数穴の微細ノズルを有するインクジェット塗布装置を用いて、透明電極22b、23bの前駆体22bx、23bxを形成した。このとき、透明電極22bの前駆体22bxはバス電極22aを覆うように塗布し、透明電極23bの前駆体23bxはバス電極23aを覆うように塗布した。(図3(c))。
次に有色の透明電極前駆体パターンをCCDカメラでスキャンし欠陥画像を検出する画像検査装置を用いパターン欠陥を検出する。検出方法としては隣接比較法を用いる。本検査で用いる隣接比較法は注目画像検出領域と一定間隔はなれた画像検出領域との濃度差を計算するものである。この処理を行うと、繰り返しパターン部の濃度が均一であれば、繰り返しパターンは全て正常と認識し、濃度差が設定閾値以上となれば欠陥と認識する。閾値判定で、所定の明るさの差を越える画像領域のみを検出することでショートやカケ、を欠陥として検出することができる。その後、前駆体22bx、23bxが形成された前面基板21を乾燥し、酸化性雰囲気中で400℃〜600℃で焼成することで、顔料を焼失させ、膜を透明にし、80〜500nmの透明導電膜からなる透明電極22b、23bを形成する。(図3(d))。
次に、走査電極22、維持電極23およびブラックストライプ25が形成された前面基板21上に、印刷法等の公知技術により、誘電体層の前駆体を形成する。そして誘電体層の前駆体を焼成して、厚み20μm〜50μmの誘電体層26を形成する。
本実施の形態においては、酸化硼素35wt%、酸化硅素1.4wt%、酸化亜鉛27.6wt%、酸化物バリウム3.3wt%、酸化ビスマス25wt%、酸化アルミニウム1.1wt%、酸化モリブデン4.0wt%、酸化タングステン3.0wt%を含んだ誘電体ガラスを含む誘電体ペーストを作成した。このようにして作成された誘電体ガラスの軟化点は約570℃である。次に走査電極22、維持電極23およびブラックストライプ25が生成された前面基板21上にダイコート法により誘電体ペーストを塗布して誘電体層の前駆体を形成した。そして誘電体層の前駆体を約590℃で焼成して誘電体層26を形成した。このときの誘電体層26の厚みは約40μmである。
なお、誘電体ペーストとしては、上記以外にも、例えば、酸化硼素、酸化硅素、酸化亜鉛、アルカリ土類酸化物、アルカリ金属酸化物、酸化ビスマス、酸化アルミニウム、酸化
モリブデン、酸化タングステン、酸化セリウム等の中からいくつかを含んだ軟化点520℃〜590℃の誘電体ガラスを含む誘電体ペーストを用いることができる。
そして誘電体層26の上に、酸化マグネシウムを主成分とする保護層27を、真空蒸着法等の公知技術により形成する(図3(e))。
なお、本実施の形態においては、インジウム−錫の合金微粒子を用いてITO膜からなる透明電極22b、23bを形成したが、上記以外にも、例えば錫の微粒子を用いて酸化錫膜からなる透明電極を形成してもよく、また亜鉛の微粒子を用いて酸化亜鉛膜からなる透明電極を形成してもよい。
また本実施の形態では、黒色層22c、23cおよび導電層22d、23dの前駆体22cx、23cx、22dx、23dxを焼成後、透明電極22b、23bの前駆体22bx、23bxを形成し焼成した。しかし、例えば黒色層22c、23cおよび導電層22d、23dの前駆体22cx、23cx、22dx、23dxの上にさらに透明電極22b、23bの前駆体22bx、23bxを形成し、その後これらの前駆体22cx、23cx、22dx、23dx、22bx、23bxを同時に焼成して走査電極22、維持電極23を形成してもよい。
次に背面板30の製造方法について説明する。図4は、本実施の形態におけるパネル10の背面板30の製造方法を説明するための図である。
まず、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィー法等の公知技術を用いて、背面基板31上に、銀を主成分とする導電層用ペーストを一定間隔でストライプ状に塗布し、データ電極32の前駆体32xを形成する(図4(a))。
次に、前駆体32xが形成された背面基板31を焼成して、データ電極32を形成する。データ電極32の厚みは、例えば2μm〜10μmである(図4(b))。
続いて、データ電極32を形成した背面基板31上に誘電体ペーストを塗布し、この後焼成して誘電体層33を形成する。誘電体層33の厚みは、例えば約5μm〜15μmである(図4(c))。
続いて、誘電体層33を形成した背面基板31上に感光性の誘電体ペーストを塗布した後、焼成して隔壁34の前駆体を形成する。その後、露光マスクを用いて感光し、エッチングして隔壁34を形成する。隔壁34の高さは、例えば100μm〜150μmである(図4(d))。
そして、隔壁34の壁面および誘電体層33の表面に、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体のいずれかを含む蛍光体インクを塗布する。その後乾燥、焼成して蛍光体層35を形成する。
赤色蛍光体としては、例えば(Y、Gd)BO:Eu、(Y、V)PO:Eu等を、緑色蛍光体としては、例えばZnSiO:Mn、(Y、Gd)BO:Tb、(Y、Gd)Al(BO:Tb等を、青色蛍光体としては、例えばBaMgAl1017:Eu、SrMgSi:Eu等をそれぞれ用いることができる(図4(e))。
そして上述した前面板20と背面板30とを、表示電極対24とデータ電極32とが立体交差するように対向配置し、放電セルが形成された画像表示領域の外側の位置で低融点
ガラスを用いて封着する。その後、内部の放電空間にキセノンを含む放電ガスを封入して、パネル10が完成する。
本実施の形態においては、透明電極22bはバス電極22aの少なくとも一部を覆うように、透明電極23bはバス電極23aの少なくとも一部を覆うように、それぞれインジウム、錫等の金属微粒子を含む分散液を幅の広いストライプ状に塗布し、酸化性雰囲気中で焼成して形成した。そしてその次の工程において透明電極22b、23bを覆うように誘電体層26を形成した。そのため、たとえ透明電極22b、23bの機械的強度が低くても、傷がついたり剥れたりする可能性が非常に小さくなる。
また本実施の形態において、平均粒径が10nmのインジウム−錫の合金微粒子を高濃度で分散させた分散液を塗布後、500℃の高温で焼成した透明電極22b、23bは、抵抗が低く、透過率が高く、かつ前面基板21やバス電極22a、23aとの密着性も良好であった。この理由としては、例えば焼成によりインジウムが酸化インジウムに変化する際に微粒子が膨張することにより、粒子間の密着性や基板との密着性がより向上したためではないかと考えられる。
また本実施の形態において、平均粒径が5nm〜100nmの金属の微粒子を用いて透明電極22b、23bを形成した。これは、平均粒径が5nm以下では、微粒子と誘電体ガラスとの反応が生じやすく、また、銀を含むバス電極22a、23aとの段差部に亀裂が生じやすくなるためである。また、平均粒径が100nm以上になると、インクジェット塗布装置の微細ノズルに目詰まりが起こりやすくなるためである。また平均粒径が大きすぎると、粒子間の接触面積が減少しシート抵抗が大きくなるためである。
また本実施の形態においては、金属の微粒子を含む分散液をインクジェット法によりストライプ状に塗布した。このようにインクジェット法を用いることにより、分散液を無駄なく、かつ精度よくパターニングすることができる。
なお、実施の形態において用いた具体的な各数値は、単に一例を挙げたに過ぎず、パネルの仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。
本発明によれば、透明電極の不具合を確実に検出することによって、製造歩留まりを向上することができ、パネルの製造方法として有用である。
10 パネル
20 前面板
21 前面基板
22 走査電極
22a (第1の)バス電極
22b (第1の)透明電極
22bx、23bx (透明電極の)前駆体
22c、23c 黒色層
22cx、23cx (黒色層の)前駆体
22d、23d 導電層
22dx、23dx (導電層の)前駆体
23 維持電極
23a (第2の)バス電極
23b (第2の)透明電極
24 表示電極対
25 ブラックストライプ
25x (ブラックストライプの)前駆体
26 誘電体層
27 保護層
30 背面板
31 背面基板
32 データ電極
32x (データ電極の)前駆体
33 誘電体層
34 隔壁
35 蛍光体層

Claims (4)

  1. 第1のバス電極と第1の透明電極とを有する走査電極と、第2のバス電極と第2の透明電極とを有する維持電極とを、前面基板上に形成したプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
    前記第1のバス電極および前記第2のバス電極は、それぞれ前記前面基板上に形成し、
    前記第1の透明電極は少なくとも前記第1のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、前記第2の透明電極は少なくとも前記第2のバス電極またはその前駆体の一部を覆うように、それぞれ金属の微粒子または金属酸化物の微粒子を含む分散液を用いて形成し、
    前記分散液は顔料を有する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. 前記第1の透明電極および前記第2の透明電極の欠陥検出工程を有してい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パネルの製造方法。
  3. 前記分散液をインクジェット法で印刷した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パネルの製造方法。
  4. 前記分散液を塗布した透明電極前駆体を400℃〜600℃にて熱処理する工程を有してい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パネルの製造方法。
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