JP3681025B2

JP3681025B2 - 厚膜パターン形成方法及びプラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP3681025B2
Application number: JP30434496A
Authority: JP
Inventors: 雅朗浅野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10144212A

Description

【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）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、蛍光表示装置、混成集積回路等の製造過程において基板上に所定形状の厚膜パターンを形成する技術分野に属するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、上記の如き表示装置や集積回路にあっては、その基板上に電極や障壁などの厚膜パターンを安定したプロセスで形成することが検討されている。この点について代表的な表示装置であるＰＤＰを例に挙げて以下に説明する。
【０００３】
一般にＰＤＰは、２枚の対向するガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にＮｅ、Ｘｅ等を主体とするガスを封入した構造になっている。そして、これらの電極間に電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生させることにより、各セルを発光させて表示を行うようにしている。情報表示をするためには、規則的に並んだセルを選択的に放電発光させる。このＰＤＰには、電極が放電空間に露出している直流型（ＤＣ型）と絶縁層で覆われている交流型（ＡＣ型）の２タイプがあり、双方とも表示機能や駆動方法の違いによって、さらにリフレッシュ駆動方式とメモリー駆動方式とに分類される。
【０００４】
図１にＡＣ型ＰＤＰの一構成例を示してある。この図は前面板と背面板を離した状態で示したもので、図示のように２枚のガラス基板１，２が互いに平行に且つ対向して配設されており、両者は背面板となるガラス基板２上に互いに平行に設けられたセル障壁３により一定の間隔に保持されるようになっている。前面板となるガラス基板１の背面側には透明電極４と金属電極であるバス電極５とで構成される複合電極が互いに平行に形成され、これを覆って誘電体層６が形成されており、さらにその上に保護層７（ＭｇＯ層）が形成されている。また、背面板となるガラス基板２の前面側には前記複合電極と直交するようにセル障壁３の間に位置してアドレス電極８が互いに平行に形成されており、さらにセル障壁３の壁面とセル底面を覆うようにして蛍光体層９が設けられている。このＡＣ型ＰＤＰは面放電型であって、前面板上の複合電極間に交流電圧を印加し、空間に漏れた電界で放電させる構造である。この場合、交流をかけているために電界の向きは周波数に対応して変化する。そしてこの放電により生じる紫外線により蛍光体層９を発光させ、前面板を透過する光を観察者が視認するようになっている。
【０００５】
上記したように、従来のＰＤＰでは基板にガラス板を使用し、このガラス板の上に種々のパターンや層を順次形成している。しかしながら、ガラス板は表面の平滑性が高く、入手しやすいという利点はあるものの、衝撃等によって割れやすいため、ＰＤＰの基板のように完成までに多数の工程を通過するものでは、製造プロセスが不安定になる要因の一つになっている。このことは、その他の表示装置や集積回路についても同様に言えることである。
【０００６】
本発明は、上記のような背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造プロセスが安定するとともに、寸法安定性も高い厚膜パターン形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、引張りによる伸びや環境による変化に対して収縮が少ない金属シートを基板に使用するようにし、しかも焼成工程での昇温冷却時にパターンが剥離しないようにこの金属シートにパターン形成材料と略同等の熱膨張率を持たせるようにした。すなわち、本発明では線膨張係数が５．０〜９．０×１０^-6Ｋ^-1の金属シートを使用する。さらに、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向（膜厚方向）にのみ収縮する収縮防止層を金属シートの上に形成し、その収縮防止層の上に熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングした後、焼成工程を経てパターンを金属シートに密着させるようにしたものである。
【０００８】
上記した金属シートは各種の基板に利用できるが、特にこれをＰＤＰに利用する場合、不透明であるので背面板に使用することになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここではＰＤＰの背面板に電極パターンを形成する場合を例に挙げて本発明を説明する。
【００１０】
まず、図２（ａ）に示すように、金属シート１１の片面に収縮防止層１２を形成する。この金属シート１１は例えば組成を変化させたインバー材で作製される。インバー材はＦｅ−Ｎｉ合金で、熱膨張率が非常に小さな金属であり、組成を変化させることで例えばパターン形成材料であるセラミック材料と略同等の熱膨張率を持たせることができる。すなわち、パターン形成材料がセラミック材料である場合、ガラスの線膨張係数に合わせてインバー材の線膨張係数を５．０〜９．０×１０^-6Ｋ^-1にする。
【００１１】
金属シート１１上に形成する収縮防止層１２は、具体的には、アルミナ、シリカ、酸化硼素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、炭酸カルシウム等の１種若しくは２種以上の無機粉体であって、下地層やパターン層の焼成温度で軟化しない、すなわち６５０℃以下で軟化しない無機材料をバインダー樹脂、溶剤と混合してペースト化したものや、フィルム形成してシート化したものを用いて形成される。この無機粉体としては平均粒径０．１〜２．０μｍのものが好ましく用いられる。このような組成の収縮防止層は、焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向（膜厚方向）にのみ収縮する。すなわち、収縮防止層を形成するこれらのペーストやシートは、熱による膨張と樹脂が飛ぶ時の収縮が略釣り合っているので寸法変化を起こさない。
【００１２】
金属シート１１上に収縮防止層１２を形成し終えた後、さらに図２（ｂ）に示すように、収縮防止層１２の上に下地層１３を形成する。この下地層１３は電極との密着性を向上させ、マイグレーション防止を図るためのもので、ＰｂＯ系、Ｂｉ₂Ｏ₃系、ＺｎＯ系等の低温度で軟化するガラスを含有したペーストを塗布して形成する。金属シート１１に形成した収縮防止層１２は絶縁性はあるが熱で溶融しないため、成膜性に劣ることから、直接その上に電極を形成すると電極の剥離等が起こる。したがって、熱で溶融して収縮防止層１２に浸透するような下地層１３を設けることで、成膜性、機械的強度を向上させるものである。
【００１３】
次に、図２（ｃ）に示すように、収縮防止層１２と下地層１３とを形成した金属シート１１に電極ペースト１４を凹版印刷法、スクリーン印刷法によりパターニングする。この場合、金属シート１１を枚葉シートにして一枚ずつ印刷してもよいが、凹版印刷法により輪転式で連続的に印刷した後で個別シートに切断するようにするのが生産効率の点ではるかによい。なお、凹版印刷法による場合、版抜けを良くするため、電極ペースト１４としては樹脂分が２０〜３０％のものが使用される。
【００１４】
次いで、焼成を行って電極ペースト１４から樹脂分を飛ばし、図２（ｄ）に示すように密着状態の電極１５を形成する。この焼成工程では、３００〜４００℃で電極ペースト中の樹脂分が飛んで膜減りを起こし、水平方向に収縮しようとするが、アルミナを主体とする粉体が熱膨張することで、みかけ上は水平方向には収縮しないので、電極１５は線幅が変化せず剥離することもない。さらに、４５０〜６００℃になるとガラスフリットの軟化による収縮が起こり、さらには溶融して下地層１３と密着する。また、下地層１３は溶融して収縮防止層１２に溶け込んで一体化した混合層１６になる。そして、焼成を終えると冷却されるが、混合層１６の熱膨張率は金属シート１１と電極１５の熱膨張率と同じなので、電極１５は寸法変化や剥離等の現象を起こさない。このようにして、金属シート１１上には、６５０℃以下で軟化しない無機粉体がリッチな層から徐々に６５０℃以下の軟化点を有するガラスリッチな層へと変化する傾斜構造の混合層１６が形成され、その上に電極１５のパターンが形成された状態になる。
【００１５】
上記のようにして金属シート上に電極を形成した後、必要に応じて誘電体層を形成してから、障壁と蛍光体を形成して背面板を完成する。これらはスクリーン印刷法、感光性材料によるフォトリソグラフィ法、サンドブラスト法等により形成すればよい。そして、これらは形成する毎に焼成してもよいが、同時に焼成することも可能である。すなわち、下地層１３の上に電極、誘電体層、障壁を形成してから焼成するか、さらには蛍光体をも含めて焼成するものである。
【００１６】
【実施例】
線膨張係数６．０×１０^-6Ｋ^-1のインバー材からなる金属シートを用意した。また、平均粒径１．０μｍ程度のアルミナ８０重量％とシリカ２０重量％の混合粉体にバインダー樹脂を添加してペースト化した材料も用意した。そして、金属シート上にこのペースト材料をコーティングして収縮防止層を形成した。乾燥後、さらにその収縮防止層の上にＰｂＯ系のガラスを含有したペーストをコーティングして下地層を形成した。
【００１７】
続いて、下記組成Ａの感光性樹脂を含有する下記組成Ｂの感光性電極ペーストを用意し、これを収縮防止層と下地層が形成されたガラス基板上にスクリーン印刷によりコーティングし、乾燥膜厚１５μｍの電極ペースト層を形成した。そして、マスクを介して電極ペースト層を露光し、現像工程を経て線幅５０μｍ、線間２０μｍの電極パターン層を形成した。
【００１８】
＜組成Ａ＞
アルカリ現像型バインダーポリマー１００重量部
（メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体）
ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート６０重量部
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア９０７」）１０重量部
【００１９】
＜組成Ｂ＞
組成Ａの感光性樹脂２０重量部
銀粉（平均粒径）７０重量部
ガラスフリット５重量部
｛主成分：Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 、Ｂ₂Ｏ₃（無アルカリ）、
平均粒径：１μｍ、軟化点：６００℃｝
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル２０重量部
増粘剤１重量部
【００２０】
次いで、収縮防止層、下地層及び電極パターン層を一括で焼成して、膜厚６μｍ、線幅４８μｍ、線間２２μｍのＰＤＰ用アドレス電極を形成した。これにより、膜厚が５μｍ以上で且つ線幅３０μｍ以下の微細な電極パターンを形成することができた。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の厚膜パターン形成方法は、基板に金属シートを使用するので、耐衝撃性が高く反りにも強い上に、放熱効果や熱伝導性が優れており、焼成時の熱均一性が良くなりプロセス安定性に繋がる。しかも、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を金属シートの上に形成し、さらにその収縮防止層の上に熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成することにより、その上に形成されるパターンは線幅方向のみかけ上の収縮がなく、寸法安定性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの一構成例をその前面板と背面板を離間した状態で示す構造図である。
【図２】本発明に係る厚膜パターン形成方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１前面板
２背面板
３障壁リブ
４維持電極
５バス電極
６誘電体層
７保護層（ＭｇＯ層）
８アドレス電極
９蛍光体層
１１金属シート
１２収縮防止層
１３下地層
１４電極ペースト
１５電極
１６混合層

Claims

線膨張係数が５．０〜９．０×１０^-6Ｋ^-1の金属シートを準備し、その金属シートの片面に６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を形成し、その収縮防止層の上に熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成材料をパターニングした後、焼成工程を経てパターン形成材料を金属シートに密着させることを特徴とする厚膜パターン形成方法。
請求項１に記載の厚膜パターン形成方法に使用する金属シートであって、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を形成してなることを特徴とする金属シート。
収縮防止層の上に熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成してなる請求項２に記載の金属シート。
線膨張係数が５．０〜９．０×１０^-6Ｋ^-1 であり、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層が片面に形成され、その収縮防止層の上に熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層が形成されてなる金属シートを背面板に用いたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。