JP3299888B2 - プラズマディスプレイパネル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、プラズマ
ディスプレイパネル及び液晶表示装置等の表示装置を構
成するアルミニウム電極を腐食等から保護するための化
合物膜の製造方法及び得られる表示装置に関する。
置、CRT、プラズマディスプレイパネル(以下、PD
Pと称する)等が知られている。これら表示装置の内、
PDPはCRTに比べて奥行きが小さいので設置性が良
好であり、また消費電力も低いという特徴がある。以下
では、PDPを例にして説明する。
略斜視図を示す。前面側のガラス基板26の内面に、マ
トリクス表示のラインL毎に一対のサスティン電極X,
Y(素子電極ともいう)が配列されている。サスティン
電極X,Yは、それぞれが透明電極27と金属電極(バ
ス電極)28とからなり、AC駆動のための誘電体層2
9で被覆されている。誘電体層29の表面にはMgOか
らなる保護膜30が蒸着されている。
は、アドレス電極22、誘電体層A、隔壁23及び3色
(R,G,B)の蛍光体24が設けられている。各隔壁
23は、平面的に見て直線状である。これら隔壁23に
よって放電空間Zがマトリクス表示のライン方向にサブ
ピクセル毎に区画され、かつ放電空間Zの間隙寸法が一
定値に規定されている。表示の1ピクセル(画素)は、
ライン方向に並ぶ3つのサブピクセルからなる。サブピ
クセルは、アドレス電極22とサスティン電極Yとの交
差部に画定されたアドレス用放電セルと、サスティン電
極X,Y間に画定された表示用放電セルとの組からな
る。このPDPでは、隔壁23の配置パターンがいわゆ
るストライプパターンであることから、放電空間Z内の
各列に対応した部分は、全てのラインLに跨がって列方
向に連続している。各列内のサブピクセルの発光色は同
一である。なお、図中25及び31は、それぞれ背面基
板及び前面基板を意味する。
を示す。図5は背面基板、図6は前面基板の製造方法で
ある。まず、背面基板の製造方法を以下に説明する。ガ
ラス基板21を洗浄した後、メッキ法又はスパッタ法に
より銅、アルミニウム等の金属層32を積層する(図5
(a)参照)。次いで、フォトリソグラフィー法により
所定の形状のアドレス電極22を形成する(図5(b)
参照)。
より形成した後、焼成することにより誘電体層Aを形成
する(図5(c)参照)。次に、低融点ガラスからなる
隔壁材料層33をスクリーン印刷法により形成した後、
乾燥させる(図5(d)参照)。次いで、フォトレジス
ト等をマスクとしてサンドブラスト法によりマスク下以
外の隔壁材料層33を除去した後、焼成することにより
隔壁23を形成する(図5(e)参照)。
り蛍光体24を配設することにより背面基板25を形成
することができる(図5(f)参照)。この後、ガラス
基板21の外周にスクリーン印刷法による塗布後、焼成
することによりシール部材34を形成する(図5(g)
参照)。次に、前面基板の製造方法を以下に説明する。
リーン印刷法により透明導電膜35を塗布し、焼成する
(図6(a)及び(b)参照)。次いで、フォトリソグ
ラフィー法により所定の形状の透明導電膜からなる透明
電極27を形成する(図6(c)参照)。次に、メッキ
法又はスパッタ法により透明電極27上に金属層36を
形成し(図6(d)参照)、フォトリソグラフィー法に
より所定の形状のバス電極28を形成する(図6(e)
参照)。このバス電極28は、透明電極27の配線抵抗
を下げるために使用される。
により形成した後、焼成することにより誘電体層29を
形成する(図6(f)参照)。この後、誘電体層29上
にPDPの放電特性を向上させるために酸化マグネシウ
ム等からなる保護膜30を蒸着法等によって成膜するこ
とにより前面基板31を形成する(図6(g)参照)。
基板31をアドレス電極22とバス電極28が直交する
ように対向させて貼り合わせ、内部を排気し、放電用ガ
スを封入することにより図4に示すPDPが完成する。
放電ガスには、一般に希ガスが用いられる。上記PDP
において、バス電極及びアドレス電極には、クロム−銅
−クロムの三層金属又はアルミニウムが用いられるが、
アルミニウム電極の場合、次の3点の問題がある。
する工程において、低融点ガラスに含まれる有機物バイ
ンダーを燃焼除去させ、次いで低融点ガラスの軟化点以
上(一般に400℃以上)で焼成(低融点ガラスを一旦
溶かす)する際に、アルミニウムが低融点ガラス中に拡
散することによりアルミニウム電極が浸食されることで
ある。浸食が起こると、表面の金属光沢が失われる結
果、蛍光体の発光を効率よく反射できなくなってしま
う。
過率の低下である。即ち、誘電体層の焼成時にバス電極
と透明電極間の電極反応が生じ、透明電極が黒化してし
まうことである。サスティン電極が黒化すると透過率が
下がり、PDPの発光効率を下げることとなる。なお、
この黒化は、透明電極をネサ膜により形成したときは生
じないが、ITO(Indium Tin Oxide)膜で形成したと
きは無視できないほど生じる。
に、アルミニウム電極が変形してしまうことである。こ
の変形はアルミニウム中のグレインの再結晶による成長
が原因である。再結晶成長は、アルミニウムの融点以下
でも生じ、また、変形は表面から生じる。この変形がガ
ラス基板まで達すると、アルミニウム電極の変形を目視
することができ、そのため表示品位が損なわれることと
なる。また、再結晶成長はストレス・マイグレーション
の原因になり、更に亀裂による断線の原因にもなる。
ウム電極の表面に陽極酸化又は熱酸化により酸化アルミ
ニウムを形成する方法、アルミニウム電極の表面をスパ
ッタ法又はCVD(化学気相堆積)法等の半導体装置製
造用の成膜工程で酸化アルミニウムや窒化珪素等の拡散
係数が小さくブロック効果の高い物質で被覆する方法が
提案されている(特開昭52−70751号及び特開昭
53−136957号)。
表面を低融点ガラスの焼成温度では溶融しない絶縁膜で
覆うことを特徴としている。この絶縁膜の形成により、
上記3つの問題点は解消されることとなった。
極酸化法では、酸化を所望する電極毎に電圧を印加する
作業が必要であり、また印加時間も数分〜1時間程度必
要であるので、コストが必要であった。また、熱酸化で
は、電圧印加の作業は不要であるが、上記陽極酸化より
更に処理時間が必要であった。
装置製造用の成膜工程では、成膜に必要な装置が高価で
あった。つまり上記方法は、いずれも処理時間及び/又
はコストが必要であり、更なる処理時間及びコストの低
減が望まれていた。また、このような問題点は、PDP
だけではなく、アルミニウムを液晶セルを駆動する薄膜
トランジスタ(TFT)のゲート電極や信号線(バスラ
イン)として使用するアクティブマトリクス型液晶表示
装置等にも共通の問題点である。
ば、基板上に所定の形状のアルミニウム電極を形成した
後、該アルミニウム電極を酸化剤を含む溶液で処理する
ことにより、アルミニウム電極の表面に酸化剤に由来す
るクロムの酸化物からなる化合物膜を形成する工程と、
化合物膜が形成されたアルミニウム電極を覆う誘電体層
を形成する工程を含む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が提供される。
形状のアルミニウム電極と、該電極を覆う誘電体層とを
有した交流駆動形式のプラズマディスプレイパネルであ
って、前記アルミニウム電極の表面が、該アルミニウム
電極を酸化剤を含む溶液で処理して形成されたクロムの
酸化物からなる化合物膜により覆わ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が提供される。
状の透明電極膜からなる透明電極と、該透明電極に比べ
て幅の狭い形状のアルミニウムからなるバス電極との多
層構造の表示電極を形成する工程と、該アルミニウムの
バス電極を酸化剤を含む溶液で処理することにより、バ
ス電極の表面に酸化剤に由来する物質を主成分として含
む化合物膜を形成する工程と、該表示電極を含めた基板
上に誘電体層を形成する工程とを含んでなることを特徴
とするプラズマディスプレイパネルの製造方法が提供さ
れる。
形状の透明電極膜からなる透明電極と、該透明電極に比
べて幅の狭い形状のアルミニウムからなるバス電極との
多層構造の表示電極と、該電極を覆う誘電体層とを有し
た交流駆動形式のプラズマディスプレイパネルであっ
て、前記アルミニウム電極の表面が、該アルミニウム電
極を酸化剤を含む溶液で処理して形成された酸化剤に由
来する物質を主成分として含む化合物膜により覆われて
いることを特徴とするプラズマディスプレイパネルが提
供される。
示装置は、アルミニウム電極を有する装置である。例え
ば、PDP、液晶表示装置等が挙げられるが、これに限
定されるものではない。基板としては、ガラス基板、石
英基板等が挙げられるが、これに限定されるものではな
い。
板上に形成される。形成方法は、公知の方法をいずれも
使用することができる。例えば、CVD法、蒸着法、ス
パッタ法等でアルミニウムを基板上に積層させた後、フ
ォトリソグラフィー法で所定の形状にエッチングするこ
とにより形成することができる。なお、表示装置がPD
Pの場合は、バス電極及びアドレス電極に本発明を使用
でき、液晶表示装置の場合は、TFTのゲート電極、単
純マトリックスの走査電極及び信号電極に本発明を使用
できる。ここで、アルミニウム電極の厚さは、PDPの
バス電極の場合通常5000〜4万Å、アドレス電極の
場合通常5000〜2万Å、アクティブマトリクス型液
晶表示装置におけるTFTのゲート電極及び単純マトリ
クス型液晶表示装置の走査電極及び信号電極の場合通常
500〜3000Åである。
液で処理される。この処理によりアルミニウム電極の表
面に酸化剤に由来する物質を主成分として含む化合物膜
が形成される。本発明に使用される酸化剤は、公知の化
学皮膜法に使用されるものを使用できる。例えば、Cr
6+を含む酸化剤やZn2+及びPO4 3-を含む酸化剤が好
ましい。より具体的な酸化剤としては、CrO4 2-とF
- 、CrO4 2-とF- とCN-、Zn2+とPO4 3-とN
O3 - とBF4 - 、PO4 3-とCrO4 2-とF- の組み
合わせが挙げられる。これら酸化剤の内、CrO4 2-と
F- からなる組み合わせが特に好ましい。上記酸化剤
は、通常水溶液として使用される。なお、水溶液中に
は、必要に応じて有機溶媒を添加してもよい。
り行われ、その処理条件は、使用する酸化剤により相違
するが、処理温度は室温(約25℃)〜70℃、好まし
くは30〜50℃、処理時間は数秒〜5分、好ましくは
30秒〜2分である。酸化剤での処理により、アルミニ
ウム電極には、その表面に存在する自然酸化膜が除去さ
れると共に酸化剤に由来する物質を主成分として含む化
合物膜が形成される。化合物膜の膜厚は、使用する酸化
剤及び処理条件により相違するが、0.1〜数μm、好
ましくは0.2〜0.5μmである。
は、Cr3+を含む物質が挙げられる。具体的には、Cr
2 O3 、CrPO4 、Cr(OH)2 、HCrO4 等が
挙げられる。これら以外にも、使用される酸化剤の種類
に応じて、Zn3 (PO4 )2、AlPO4 等も挙げら
れる。また、主成分とは、化合物膜に最も多く含まれる
場合を意味する。このように浸漬又はスプレーするだけ
でアルミニウム電極上に化合物膜を形成することができ
るため、処理時間を短縮することができ、かつアルミニ
ウム電極の喰われを防ぐこと、耐熱性を向上させるこ
と、透明電極と積層した場合の電極反応を抑制すること
が可能となる。また、酸化アルミニウムも、本発明の効
果を妨げない範囲で化合物膜に含まれている。
成分として含む場合、硝酸セリウム(IV)アンモニウム
水溶液等を使用すれば、アルミニウムをエッチングする
ことなく、選択的に化合物膜を除去することができる。
また、化合物膜形成後に、水ガラス等を含む溶液に浸漬
するなどして化合物膜の封孔処理を施すことがより好ま
しい。
基板上に積層した後、所定の形状にする前に、アルミニ
ウム表面に上記処理を行ってもよい。この処理により、
表面がアルミニウムのように柔らかい物質ではなく硬い
被膜で被われることになるので、製造工程時に生じるキ
ズの発生を抑制することができる。従って、キズに応力
が集中することにより生じるヒロックを防ぐことができ
る。
を直接形成した場合について説明したが、アルミニウム
電極の下に、クロム、ITO等を積層した2層又は3層
以上の電極に本発明の方法を使用することも可能であ
る。以降の工程は、表示装置の種類により異なる。例え
ば、前述した交流駆動方式の面放電型PDPは一般に背
面基板と前面基板から構成されている。
方法でアルミニウム電極(アドレス電極)及び化合物膜
を形成する。次いで、基板全面に誘電体層を形成する。
ここで誘電体層は、一般に厚さ5〜30μmの低融点ガ
ラスからなる。更に、誘電体層上には、隔壁が形成され
る。隔壁の形成方法は、特に限定されず公知の方法を使
用することができる。例えば、隔壁材料(例えば、低融
点ガラス)を塗布し、サンドブラスト法等で所定領域の
み除去し、焼成することにより形成することができる。
この後、隔壁間に蛍光体を配設すれば、背面基板が完成
する。
所定の形状の透明電極を形成する。次いで、透明電極上
に、上記方法でアルミニウム電極(バス電極)及び化合
物膜を形成する。これでサスティン電極が完成する。更
に、基板全面に誘電体層を形成する。誘電体層は上記背
面基板と同一のものを使用することができる。次いで保
護膜(例えば、酸化マグネシウム)を形成すれば前面基
板が完成する。
基板をアドレス電極とサスティン電極が直交するように
対向させ、周囲を気密封止すればPDPが得られる。な
お、上記した3電極構造の面放電型のPDPの他に、表
示電極Xと表示電極Yとが放電空間を介して交差するよ
うに配置された2電極構造の対向放電型PDPにも適用
可能である。この場合、表示電極X,Yがアルミニウム
電極となる。
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、TF
Tのゲート電極をアルミニウムで形成したとき本発明の
製造方法を使用することができる。例えば、逆スタガ型
のTFTの場合、基板上に形成された、アルミニウムか
らなるゲート電極上に、ゲート絶縁膜及びアモルファス
シリコン層(チャネルとして機能する)をこの順で形成
し、更にアモルファスシリコン層上にソース・ドレイン
電極を形成することによりTFTが製造される。ここ
で、ゲート絶縁膜は、通常プラズマCVD法で形成され
た窒化珪素、酸化珪素等からなる。プラズマCVD法
は、350℃程度で行われるので、アルミニウムからな
るゲート電極が変形し、ヒロックを生じるのに十分な温
度である。ヒロックが生じることにより、ゲート電極と
ソース・ドレイン電極間に短絡が生じることとなる。よ
って、ゲート電極に本発明の製造方法を適用することに
より、短絡を防ぐことができる。また、チャネルにポリ
シリコン層を使用したTFTにも本発明の製造方法を適
用することができる。更に、TFTのソース電極、ドレ
イン電極と接続されている走査信号線、データ信号線に
も本発明を適用できる。
の液晶表示装置への適用例を説明したが、走査電極及び
信号電極にアルミニウムを使用した単純マトリックス型
の液晶表示装置にも、本発明を適用することができる。
本発明の製造方法により形成した化合物膜で被覆された
アルミニウム電極が、従来問題であったアルミニウムの
拡散、透明電極との電極反応及びグレインの成長による
変形が生じないのは、以下の理由によると考える。
接する層間の電子の移動により生じていると考えられ
る。ここで、例えば、ITOからなる透明電極とアルミ
ニウム電極(バス電極)との2層構造のサスティン電
極、Cr2 O3 からなる化合物膜及びPbOを主成分と
する誘電体層を有するPDPの前面基板を例にして説明
する。図1は、この前面基板のバンドギャップ図であ
る。図1中、aは透明電極、bはアルミニウム電極、c
は化合物膜、dは誘電体層をそれぞれ示している。図1
に示すように、化合物膜cはp型半導体としてふるま
い、かつその両端で、障壁が2重に形成されている。こ
の障壁は、電子がアルミニウム電極bへ移動することを
抑制するので、上記問題点が解決すると考えられる。
ましい実施例について以下説明する。
板1を洗浄した後、メッキ法によりアルミニウムからな
る2μmの金属層を積層した。次いで、フォトリソグラ
フィー法により所定の形状のアドレス電極(アルミニウ
ム電極)2に成形した。このアドレス電極に、昭和化工
株式会社製ネオニューム♯CR2(0.25重量%H2
CrO4 、0.15重量%HFを主成分とする)水溶液
に、35℃で1分間浸漬することで化成皮膜法を施し
た。この後、水洗することにより、アドレス電極の表面
に2000Åの化合物膜3(Cr2 O3 を主成分とす
る)が形成された。
式による反応が生じていると考えられる。 (1)アルミニウム電極表面の自然酸化膜(Al
2 O3 )の除去 Al2 O3 +6HF→2AlF3 +3H2 O (2)アルミニウム電極表面へのCr2 O3 の形成 8H+ +2HCrO4 - +2Al→2Al3++Cr2 O
3 ・H2 O+4H2 O (式中、Al3+は水酸化物等を形成する) 次いで、低融点ガラスを基板全面に塗布したのち、乾燥
及び焼成して20μmの誘電体層4を形成した。
スクリーン印刷法により形成した後、乾燥させた。次い
で、隔壁に対応した開口を有するフォトレジストをマス
クとしてサンドブラスト法によりマスク下以外の隔壁材
料層を除去した後、焼成することにより高さ150μm
の隔壁5を形成した。更に、隔壁5間にスクリーン印刷
法により蛍光体6を配設することにより図2に示す背面
基板7を形成することができた。
る。まず、ガラス基板8を洗浄した後、スクリーン印刷
法によりITOを塗布し、焼成した。次いで、フォトリ
ソグラフィー法により所定の形状のITOからなるサス
ティン電極用の透明電極9を形成した。次に、メッキ法
又はスパッタ法により透明電極9上にアルミニウムから
なる金属層を形成し、フォトリソグラフィー法により所
定の形状のバス電極(アルミニウム電極)10を形成し
た。このバス電極10は、透明電極9の配線抵抗を下げ
るために使用される。このバス電極に、酸化剤を含む溶
液として昭和化工株式会社製ネオニューム♯CR2
(0.25重量%H2 CrO4 、0.15重量%HFを
主成分とする)を使用し、この溶液に35℃で1分間浸
漬することで化成皮膜法を施した。この後、水洗するこ
とにより、バス電極の表面に2000Åの化合物膜11
(Cr2 O3 を主成分とする)が形成された。なお、化
合物膜11はバス電極10の表面にのみ選択的に形成さ
れ、透明電極の表面層には形成されなかった。また酸化
剤を含む溶液により透明電極はエッチングされることも
なかった。
により形成した後、焼成することにより誘電体層12を
形成した。この後、誘電体層12上に酸化マグネシウム
からなる保護膜13を蒸着することにより図3に示す前
面基板14を形成した。上記のように形成した背面基板
7と前面基板14をアドレス電極2とサスティン電極
(透明電極9とバス電極10)が直交するように対向さ
せて貼り合わせ、内部を排気し、放電用ガスを封入する
ことによりPDPを完成させた。この実施例において、
アルミニウムからなるバス電極及びアドレス電極は、ア
ルミニウムの拡散及びグレインの成長による変形が生じ
なかった。また、サスティン電極を構成するバス電極と
透明電極との電極反応による、透明電極の黒化も生じな
かった。
O4 、0.1重量%HF、15重量%H4 〔Fe(C
N)6 〕を主成分とする水溶液を使用し、35℃、1分
間浸漬すること以外は、実施例1と同様にして、PDP
を作製した。この実施例においても、実施例1と同様の
効果が得られた。
%PO4 3- 、2重量%NO3 - 、1重量%BF4 - を主
成分とする水溶液を使用し、60℃、1分間浸漬するこ
と以外は、実施例1と同様にして、PDPを作製した。
この実施例においても、実施例1と同様の効果が得られ
た。
重量%CrO4 2-、0.025重量%F- を主成分とす
る水溶液を使用し、35℃、1分間浸漬すること以外
は、実施例1と同様にして、PDPを作製した。この実
施例においても、実施例1と同様の効果が得られた。
に所定の形状のアルミニウム電極を形成した後、該アル
ミニウム電極を酸化剤を含む溶液で処理することによ
り、アルミニウム電極の表面に酸化剤に由来する物質を
主成分として含む化合物膜を形成することを特徴とす
る。
する際に、従来問題であったアルミニウムの拡散、透明
電極との電極反応及びグレインの成長による変形を生じ
ることなく、処理時間及びコストを低減することができ
る。
ドギャップ図である。
断面図である。
断面図である。
図である。
図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 基板上に所定の形状のアルミニウム電極
を形成した後、該アルミニウム電極を酸化剤を含む溶液
で処理することにより、アルミニウム電極の表面に酸化
剤に由来するクロムの酸化物からなる化合物膜を形成す
る工程と、化合物膜が形成されたアルミニウム電極を覆
う誘電体層を形成する工程を含む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。 - 【請求項2】 基板上に、所定の形状のアルミニウム電
極と、該電極を覆う誘電体層とを有した交流駆動形式の
プラズマディスプレイパネルであって、前記アルミニウ
ム電極の表面が、該アルミニウム電極を酸化剤を含む溶
液で処理して形成されたクロムの酸化物からなる化合物
膜により覆わ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。 - 【請求項3】 基板上に所定の形状の透明電極膜からな
る透明電極と、該透明電極に比べて幅の狭い形状のアル
ミニウムからなるバス電極との多層構造の表示電極を形
成する工程と、該アルミニウムのバス電極を酸化剤を含
む溶液で処理することにより、バス電極の表面に酸化剤
に由来する物質を主成分として含む化合物膜を形成する
工程と、該表示電極を含めた基板上に誘電体層を形成す
る工程とを含んでな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。 - 【請求項4】 酸化剤を含む溶液が、Cr6+を含む請求
項3記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項5】 酸化剤を含む溶液が、Zn2+及びPO4
3+を含む請求項3記載のプラズマディスプレイパネルの
製造方法。 - 【請求項6】 化合物膜が、Cr3+を含む請求項3又は
4記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項7】 化合物膜が、Cr2O3、Cr(O
H)2、HCrO4又はCrPO4を含む請求項6記載の
プラズマディスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項8】 化合物膜が、Zn3(PO4)2を含む請
求項3又は5記載のプラズマディスプレイパネルの製造
方法。 - 【請求項9】 透明電極が、ITO(Indium Tin Oxid
e)である請求項3〜8のいずれかに記載のプラズマデ
ィスプレイパネルの製造方法。 - 【請求項10】 基板上に、所定の形状の透明電極膜か
らなる透明電極と、 該透明電極に比べて幅の狭い形状の
アルミニウムからなるバス電極との多層構造の表示電極
と、該電極を覆う誘電体層とを有した交流駆動形式のプ
ラズマディスプレイパネルであって、前記アルミニウム
電極の表面が、該アルミニウム電極を酸化剤を含む溶液
で処理して形成された酸化剤に由来する物質を主成分と
して含む化合物膜により覆わ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。 - 【請求項11】 化合物膜が、クロムの酸化物である請
求項10記載のプラズマディスプレイパネル。
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