JP3429933B2 - 表示パネルの隔壁形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイパネル（ＰＤＰ）のように表示領域内に隔壁を有し
た表示パネルの製造のための隔壁形成方法に関する。

【０００２】ＰＤＰは、視認性に優れた表示パネル（薄
型表示デバイス）として注目されており、ハイビジョン
分野などへの用途の拡大に向けて高精細化および大画面
化が進められている。

【０００３】

【従来の技術】ＰＤＰは、一対の基板（通常はガラス
板）を微小間隙を設けて対向配置し、周囲を封止するこ
とによって内部に放電空間を形成した自己発光型の表示
パネルである。

【０００４】一般に、マトリクス表示方式のＰＤＰに
は、放電空間を仕切るように、１５０〜２００μｍ程度
の高さの隔壁が設けられている。例えば、蛍光体による
カラー表示に適した面放電型ＰＤＰには、平面視直線状
の隔壁が表示のライン方向に沿って等間隔に設けられて
いる。隔壁によって放電の干渉や色再現のクロストーク
が防止される。

【０００５】このような隔壁の形成方法としては、ガラ
スペーストをスクリーン印刷によって所定の高さに積み
重ね、その後に焼成する厚膜法が広く用いられている。
しかし、この方法では、画面サイズが大きくなるにつれ
て、スクリーンマスクの伸縮に起因して位置精度の確保
が困難になる。隔壁の高さのバラツキが顕著になり易
い。

【０００６】そこで、従来において、サンドブラストに
よる隔壁形成が行われていた。すなわち、図５に示すよ
うに、基板９０の上に一様な隔壁材料層（いわゆるベタ
膜）９１を設け、さらにその上にフォトリソグラフィ法
によって所定パターンの切削マスク９２を設けた後、切
削粒子（研磨材）を真上から吹きつけて隔壁材料層９１
をパターニングしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＰＤＰでは、隔壁間の
空間容積及び隔壁間距離（セル幅）が所定の範囲内にお
いてより大きいほどガス放電特性が良好になる。また、
隔壁間に蛍光体を設ける構造のＰＤＰでは、隔壁で仕切
られる空間の体積及び開口率が大きいほど、蛍光体の表
面積及び総体積が増大して輝度が高まる。これらのこと
から、隔壁の間隔を狭めて高精細化を図る上で、隔壁の
高さＨと幅Ｗとの比であるアスペクト比（Ｈ／Ｗ）を大
きくする必要がある。アスペクト比を大きくするには、
切削マスク９２の幅を小さくすればよい。しかし、マス
ク幅が小さくなるにつれて剥がれやすくなる。現状では
サンドブラスト工程における耐久性の上で、マスク幅の
下限値は約５０μｍである。つまり、隔壁の幅の縮小に
はマスク幅の制約がある。

【０００８】ところで、サンドブラストにおいては、切
削材の散乱などに起因して切削マスク９２の下方の被切
削層が削られる、いわゆるアンダーカットが避けられな
い。したがって、アスペクト比を大きくするために基板
９０の露出が広範囲となるまで切削を行うと、図５
（Ｂ）のように切削後の隔壁材料層９１の断面形状は、
高さ方向の中央部が上部よりも極端に細い鼓状になって
しまう。このため、従来では、切削マスク９２を剥離す
るときにパターニングされた隔壁材料層９１の上端部９
１ａが欠けたり、隔壁材料層９１を焼成するときに重量
のバランスが悪いことから隔壁材料層９１が中央部で曲
がり又は上端部９１ａが欠けたりするという問題があっ
た。隔壁の形状のバラツキは放電特性の均一性を損な
う。

【０００９】本発明は、アスペクト比が大きく機械的強
度の点で有利な形状の隔壁を容易に形成することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の隔壁形
成方法は、表示領域内の空間を仕切る隔壁を有した表示
パネルの製造に際して、基板上に第１の被切削層と第２
の被切削層とを順に形成する工程と、前記第２の被切削
層の上に切削マスクを設ける工程と、平面視における前
記第１の被切削層の最小幅が前記切削マスクの幅より小
さくなるまでアンダーカットが進行するように、サンド
ブラストによって前記第２の被切削層と第１の被切削層
とを部分的に切削する工程と、残存する前記第１及び第
２の被切削層の内、前記第１の被切削層を選択的に硬化
させる工程と、残存する前記第１及び第２の被切削層の
内、非硬化状態の前記第２の被切削層を除去する工程
と、によって前記隔壁を形成するものである。

【００１１】請求項２の発明の隔壁形成方法は、表示領
域内の空間を仕切る隔壁を有した表示パネルの製造に際
して、基板上に第１の焼成材料からなる第１の被切削層
と前記第１の焼成材料よりも軟化点の低い第２の焼成材
料からなる第２の被切削層とを順に形成する工程と、前
記第２の被切削層の上に切削マスクを設ける工程と、平
面視における前記第１の被切削層の最小幅が前記切削マ
スクの幅より小さくなるまでアンダーカットが進行する
ように、サンドブラストによって前記第２の被切削層と
第１の被切削層とを部分的に切削する工程と、前記切削
マスクを除去する工程と、残存する前記第１及び第２の
被切削層を前記第２の被切削層が軟化する温度で焼成す
る工程と、によって前記隔壁を形成するものである。

【００１２】

【００１３】サンドブラスト工程におけるアンダカット
に起因する隔壁形状の問題を解消するには、切削後に被
切削層の上端部を選択的に取り除くか、又は選択的に変
形させればよい。

【００１４】被切削層の上端部の除去又は変形を容易に
するため、予め被切削層を複層構造とする。上端部を除
去する場合には、例えば焼成材料からなる第１の被切削
層と焼成温度では融解しない粉体材料を主成分とする第
２の被切削層とを積層する。切削マスクを設けてサンド
ブラストによるパターニングを行うと、アンダカットに
より積層体の断面形状は鼓状になる。ただし、上端部は
第２の被切削層からなる。その状態で焼成を行うと、第
１の被切削層のみが硬化する。非硬化状態の第２の被切
削層は、水洗やエアーブローなどにより容易に除去でき
る。第２の被切削層を除去すると、硬化した第１の被切
削層からなる隔壁が得られる。

【００１５】第１及び第２の被切削層の材料は、第１の
被切削層のみを硬化させることができ、切削終了時のパ
ターニング形状を保持できるものであればよい。第１の
被切削層を選択的に硬化させる手法としては、上述のよ
うに焼成温度の異なる材料を用いる方法の他に、加熱・
電磁波照射・化学処理に対する変質特性の異なる材料を
用いる方法もある。

【００１６】なお、焼成温度の異なる粉体ペーストを用
いて第１及び第２の被切削層を形成する場合において、
第２の被切削層を構成する粉体の粒径を下面側では小さ
く上面側では大きくすることにより、隔壁の上面を平坦
化することができ且つ切削マスクの剥離を防止すること
ができる。

【００１７】一方、切削後に加熱によって第２の被切削
層のみを変形させて隔壁形状を適正化する場合には、第
１の被切削層よりも軟化点の低い材料を用いて第２の被
切削層を設ける。適切に加熱すると、第１の被切削層の
形状は保持されるが、第２の被切削層は軟化（すなわち
リフロー）して変形する。

【００１８】なお、ここでいう基板とは、例えばガラス
板に代表される単体の支持体だけでなく、電極などの構
成要素が形成された状態のガラス板といったいわゆる電
極支持基板を含む各種の部材を意味する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＰＤＰ１の斜
視図であり、１つの画素ＥＧに対応する部分の基本的な
構造を示している。

【００２０】ＰＤＰ１は、マトリクス表示形式の表示パ
ネルである。パネル外囲器を構成する基板対における前
面側のガラス基板１１の内面に、基板面に沿った面放電
を生じさせるためのサステイン電極Ｘ，Ｙが配列されて
いる。これらのサステイン電極Ｘ，Ｙを放電空間３０に
対して被覆するように、ＡＣ駆動のための誘電体層１７
が設けられている。誘電体層１７の表面には保護膜１８
が蒸着されている。誘電体層１７及び保護膜１８はとも
に透光性を有している。サステイン電極Ｘ，Ｙは、透明
電極４１と金属電極４２とから構成されている。

【００２１】一方、背面側のガラス基板２１の内面に、
サステイン電極Ｘ，Ｙと直交するようにアドレス電極Ａ
が配列されている。そして、これらアドレス電極Ａの間
に、高さ１５０μｍの平面視直線状の隔壁２９が１つず
つ設けられている。隔壁２９によって放電空間３０がラ
イン方向（サステイン電極Ｘ，Ｙの延長方向）にサブピ
クセル毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が規
定されている。隔壁２９の幅（ライン方向の平面視寸
法）は５０〜９０μｍ程度である。ＰＤＰ１では、隔壁
２９の側面を含めて背面側の壁面を被覆するように、カ
ラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８が設
けられている。Ｒ，Ｇ，Ｂの組み合わせによるフルカラ
ー表示に際して隔壁２９により領域ＥＵ間のクロストー
クが防止される。 マトリクス表示の１ラインには一対
のサステイン電極Ｘ，Ｙが対応し、１列には１本のアド
レス電極Ａが対応する。そして、３列が１ピクセルに対
応する。つまり、１ピクセルはライン方向に並ぶＲ，
Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルからなる。各サブピクセル
は１つのセルＣからなる。アドレス電極Ａとサステイン
電極Ｙとの間の対向放電によって、誘電体層１７におけ
る壁電荷の蓄積状態が制御される。サステイン電極Ｘ，
Ｙに交互にサステインパルスを印加すると、壁電荷が蓄
積されているセルで面放電（主放電）が生じる。蛍光体
層２８は、面放電で生じた紫外線によって局部的に励起
されて所定色の可視光を放つ。この可視光の内、ガラス
基板１１を透過する光が表示光となる。なお、隔壁２９
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３０の内の各列に対応した部分は、全
てのラインに跨がって列方向に連続している。

【００２２】以上の構成のＰＤＰ１は、ガラス基板１１
とガラス基板２１とに別個に所定の構成要素を設けた
後、ガラス基板１１，２１を対向配置して間隙の周囲を
封止し、内部の排気と放電ガスの封入を行う一連の工程
を経て完成される。

【００２３】図２は第１の実施形態の隔壁形成方法を示
す図である。ＰＤＰ１の背面側の製造に際しては、ガラ
ス基板２１の上に低融点ガラスペーストを印刷して乾燥
処理を施し、厚さ２００μｍ程度の低融点ガラス層２９
０（第１の被切削層）を設ける。低融点ガラス層２９０
は非焼成状態である。ここで用いる低融点ガラスペース
トは、軟化点が５００〜６００℃程度の低融点ガラスの
粉末（隔壁材料）とエチルセルロースなど樹脂バインダ
とを混合し、印刷に適した粘度となるように溶剤で希釈
したものである。乾燥処理により低融点ガラスペースト
中の溶剤が蒸発し、樹脂バインダと低融点ガラスとの混
合体からなる低融点ガラス層２９０が得られる。

【００２４】続いて、低融点ガラス層２９０の上に粉体
材料ペーストを印刷して乾燥処理を施し、厚さ５０μｍ
程度の粉体材料層３００（第２の被切削層）を設ける。
粉体材料層３００の膜厚及び材料組成は、後工程のサン
ドブラストで生ずるアンダカットの度合いに応じて最適
化する。粉体材料ペーストの主成分は、低融点ガラス層
２９０を構成する低融点ガラスよりも融点（軟化点が定
義できるものに対しては軟化点）が高い粉体、例えば、
アルミナやセラミックス（融点は約１５００℃）であ
る。粉体材料層３００は粉体と樹脂バインダとから構成
され、低融点ガラス層２９０と同様に切削に適した膜質
の層である。

【００２５】粉体材料層３００の表面に、厚さが３０〜
５０μｍ程度のドライフィルム状の感光性レジスト材を
ラミネータを用いて８０〜１００℃程度の温度で圧着す
る。そして、パターン露光及び現像処理を行って、開口
領域６３を隔てて並ぶストライプパターンの切削マスク
６２を形成する〔図２（Ａ）〕。切削マスク６２の幅
（ライン方向の平面視寸法）ｗ１は５０〜１００μｍ程
度であり、開口領域６３の幅ｗ２は１００〜２００μｍ
程度である。

【００２６】次に、サンドブラストによって、粉体材料
層３００及び低融点ガラス層２９０を部分的に切削す
る。切削粒子をガラス基板２１に対して真上又は斜め上
方から吹きつける。切削粒子として粒径が１０〜２０μ
ｍ程度のガラス粉末などを用い、噴射媒体としてドライ
エア又は窒素ガスを用いる。噴射圧力は１．０〜３ｋｇ
／ｃｍ² 程度とする。噴射ノズルとガラス基板２１とを
相対的に平行移動させることによって、表示領域の全域
の切削を行う。開口領域６３のほぼ全域でガラス基板２
１が露出する時期を見計らって切削を終える〔図２
（Ｂ）〕。

【００２７】この切削工程では、隔壁２９をできるだけ
細くするために積極的にアンダーカットを生じさせる。
すなわち、切削終了時点で、低融点ガラス層２９１と粉
体材料層３０１とを合わせた被切削層の厚さ方向におけ
る大部分の幅ｗ３が切削マスク６２の幅ｗ１より小さく
なるように切削条件を設定する。

【００２８】サンドブラストによるパターニングに続い
て、例えば切削マスク６２を残存させた状態のまま、パ
ターニング後の低融点ガラス層２９１をコンベア炉によ
って５００〜６００℃程度で焼成し、隔壁２９を形成す
る〔図２（Ｃ）〕。このとき、低融点ガラスが融解する
ので、低融点ガラス層２９１はガラス粉体どうしが融着
した緻密な層（隔壁２９）となる。これに対して、パタ
ーニング後の粉体材料層３０１では、樹脂バインダは燃
えて無くなるが、主成分の粉体は融解せずに残る。粉体
材料層３０１は、焼成処理により、粉体どうしが摩擦力
などによって辛うじて引っつき合っている極めて脆い状
態の層３０２になる。層３０２の上には切削マスク６２
の燃えかす（タール）６２ｂが付着している。

【００２９】最後に層３０２及び燃えかす６２ｂを、ウ
エット洗浄、エアブロー、又はサンドブラストによって
除去し、隔壁形成工程を終える。ただし、層３０２など
の不要物を除去した後にサンドブラストによって隔壁２
９の整形を行う場合がある。

【００３０】なお、切削マスク６２をアルカリ水溶液な
どを用いて剥離した後に、低融点ガラス層２９１の焼成
を行ってもよいが、上述のように切削マスク６２を残存
させた状態で焼成を行うことにより、工程数を削減でき
るとともに、アルカリ水溶液による低融点ガラス層２９
１の型崩れを避けることができる。

【００３１】図３は図２における各段階の層構造の模式
図である。図３において燃えかす６２ｂの図示は省略さ
れている。図２の隔壁形成方法において、粉体材料層３
００の下層部を構成する粉体の粒径は小さい方が良い。
目安としては、サンドブラスト処理後の被切削層の最小
幅ｗ３〔図２（Ｂ）参照）〕の１／１０以下が好まし
い。一方、切削マスク６２との密着性の点で、粉体材料
層２９０の上層部を構成する粉体の粒径は大きい方がア
ンカー効果があるために有利である。これらのことか
ら、粉体材料層３００として、比較的に粒径の小さい粉
体ａを主成分とする下層３１０と、比較的に粒径の大き
い粉体ｂを主成分とする上層３２０とからなる複層構造
の層を設けるのが望ましい〔図３（Ｂ）参照）〕。

【００３２】低融点ガラス層２９０を粉体材料層３００
とともにサンドブラストによってパターニングして焼成
すると、上述のように低融点ガラス粒子ｇが融着した緻
密な構造の隔壁２９が形成され、粉体材料層３００は樹
脂バインダが消失した脆い層３０２となる。このとき、
層３０２の下層部において、粉体ａが隔壁２９の上面に
融着する〔図３（Ｃ）〕。融着した粉体ａは、層３０２
を除去した後も残存し、隔壁２９の上面を形成する。し
たがって、粉体ａの粒径が小さいほど、隔壁２９の上面
の平坦性が高まり、放電空間３０の区画状態が良好にな
る。すなわち、マスクとの密着性が許される範囲内であ
れば粉体は小さい方が良い。密着性と平坦性の双方が満
足できれば粉体粒径は同径でも良い。つまり、層３０２
が単一層で良い場合もある。

【００３３】図４は第２の実施形態の隔壁形成方法を示
す図である。図４において図２と同一の構成要素には同
一の符号を付してある。ガラス基板２１の上に、厚さ２
００μｍ程度の低融点ガラス層２９０（第１の被切削
層）と厚さ５０μｍ程度の低融点ガラス層４００（第２
の被切削層）とを順に設ける。これらの低融点ガラス層
２９０，４００は、ともに低融点ガラスペーストを印刷
して乾燥させたものである。低融点ガラス層４００の膜
厚及び材料組成は、後工程のサンドブラストで生ずるア
ンダカットの度合いに応じて最適化する。低融点ガラス
層２９０の主成分は、軟化点が５００〜６００℃程度の
低融点ガラスの粉末である。これに対して、低融点ガラ
ス層４００の主成分は、軟化点が低融点ガラス層２９０
の主成分と比べて５〜５０℃程度低い低融点ガラスの粉
末が良い。

【００３４】低融点ガラス層４００の表面に、ドライフ
ィルム状の感光性レジストを圧着し、フォトリソグラフ
ィによってストライプパターンの切削マスク６２を形成
する〔図４（Ａ）〕。

【００３５】次に、サンドブラストによって、低融点ガ
ラス層４００及び低融点ガラス層２９０を部分的に切削
する。ガラス基板２１が適度に露出する時期を見計らっ
て切削を終える〔図４（Ｂ）〕。本実施形態において
も、隔壁２９をできるだけ細くするために積極的にアン
ダーカットを生じさせる。すなわち、切削終了時点で、
低融点ガラス層２９１と低融点ガラス層４０１とを合わ
せた被切削層の厚さ方向における大部分の幅ｗ３が切削
マスク６２の幅ｗ１より小さくなるように切削条件を設
定する。

【００３６】サンドブラストによるパターニングを終え
ると、切削マスク６２を除去する〔図４（Ｃ）〕。そし
て、パターニング後の低融点ガラス層２９１及び低融点
ガラス層４０１を５００〜６００℃程度で焼成し、隔壁
２９を形成する〔図４（Ｃ）〕。焼成により、低融点ガ
ラス層２９１は、ガラス粉体どうしが融着した緻密な低
融点ガラス層２９２となる。その際、ガラス粉体の流動
は起こらず、低融点ガラス層２９１の形状はほぼ維持さ
れる。一方、低融点ガラス層４０１は、流動性が高まっ
てリフロー状態になる。この結果、表面張力により低融
点ガラス層４０１の上端の突起が無くなり、欠けの生じ
にくい形状の低融点ガラス４０２が形成される。図４の
方法による場合、隔壁２９は低融点ガラス２９２と低融
点ガラス層４０２とから構成される。低融点ガラス層４
０１の軟化により、マトリクス表示の列方向における隔
壁２９の上面の平滑性が良好となり、放電空間３０のサ
ブピクセル間の気密性が格段に向上する。

【００３７】上述の図２及び図４の実施形態によれば、
ＰＤＰ１の前面側から見た隔壁間領域の面積（開口面
積）が従来と比べて増大し、表示の輝度が高まる。すな
わち、サンドブラストの終了時点では、アンダカットの
結果として被切削層の上端が厚さ方向の中央部より開口
領域６３側に張り出している。しかし、最終的には、上
端部の幅が最小であり且つ全体として切削マスク６２よ
り細い隔壁２９が得られる。なお、本発明は、ＰＤＰ以
外の表示パネルにも適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】請求項１又は請求項２の発明によれば、
アスペクト比が大きく機械的強度の点で有利な形状の隔
壁を容易に形成することができる。また、複数の隔壁を
配列する場合において、各隔壁の上端間の距離を切削マ
スクの開口寸法より大きくすることができる。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＰＤＰの斜視図である。

【図２】第１の実施形態の隔壁形成方法を示す図であ
る。

【図３】図２における各段階の層構造の模式図である。

【図４】第２の実施形態の隔壁形成方法を示す図であ
る。

【図５】従来の隔壁形成方法を示す図である。

【符号の説明】

１ ＰＤＰ（表示パネル） ２１ ガラス基板（基板） ２９ 隔壁 ３０ 放電空間（表示領域内の空間） ６２ 切削マスク ２９０ 低融点ガラス層（第１の被切削層） ２９１ 低融点ガラス（残存する第１の被切削層） ３００ 粉体材料層（第２の被切削層） ３０１ 粉体材料層（残存する第２の被切削層） ３０２ 粉体材料層（非硬化状態の第２の被切削層） ４００ 低融点ガラス層（第２の被切削層） ４０１ 低融点ガラス層（残存する第２の被切削層） ｗ１ 切削マスクの幅 ｗ３ 幅（最小幅）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 忠義 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−95328（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58436（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−45190（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−234514（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 H01J 9/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示領域内の空間を仕切る隔壁を有した表
   示パネルの製造に際して、 基板上に第１の被切削層と第２の被切削層とを順に形成
   する工程と、 前記第２の被切削層の上に切削マスクを設ける工程と、平面視における前記第１の被切削層の最小幅が前記切削
   マスクの幅より小さくなるまでアンダーカットが進行す
   るように、 サンドブラストによって前記第２の被切削層
   と第１の被切削層とを部分的に切削する工程と、 残存する前記第１及び第２の被切削層の内、前記第１の
   被切削層を選択的に硬化させる工程と、 残存する前記第１及び第２の被切削層の内、非硬化状態
   の前記第２の被切削層を除去する工程と、によって前記
   隔壁を形成することを特徴とする表示パネルの隔壁形成
   方法。
2. 【請求項２】表示領域内の空間を仕切る隔壁を有した表
   示パネルの製造に際して、 基板上に第１の焼成材料からなる第１の被切削層と前記
   第１の焼成材料よりも軟化点の低い第２の焼成材料から
   なる第２の被切削層とを順に形成する工程と、 前記第２の被切削層の上に切削マスクを設ける工程と、平面視における前記第１の被切削層の最小幅が前記切削
   マスクの幅より小さくなるまでアンダーカットが進行す
   るように、 サンドブラストによって前記第２の被切削層
   と第１の被切削層とを部分的に切削する工程と、 前記切削マスクを除去する工程と、 残存する前記第１及び第２の被切削層を前記第２の被切
   削層が軟化する温度で焼成する工程と、によって前記隔
   壁を形成することを特徴とする表示パネルの隔壁形成方
   法。