JP3701906B2 - プラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法 - Google Patents

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ーパネルの製造方法に係るもので、詳しくは、工程時間及び工程数を減らし、粉塵の発生を抑制し得る、プラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマディスプレーパネル（以下、ＰＤＰと略称す）は、互いに向き合っている一対のガラス基板上にそれぞれカソード電極とアノード電極とを交差するように配置した後、放電ガスを注入して密封したもので、カソード電極とアノード電極間に所定電圧を印加し、それらの電極の交差部でガス放電を起こさせて所望の画像を表示するように構成された装置である。
【０００３】
このようなＰＤＰは、主にオフィスオートメーション（ＯＡ）機器用のモニターとして使用されていたが、最近、カラー化が進み壁掛け用ＴＶ及び次世代ハイビジョンＴＶ（ＨＤＴＶ）などと関連してその研究が活発になっている。また、ＰＤＰは、液晶表示装置（ＬＣＤ）よりも大型化が容易であるため、各種表示装置などへの適用範囲が広くなっている。
【０００４】
従来からＡＣ型ＰＤＰにおいては、図４に示したように、前面基板１及び背面基板２からなる２枚のガラス基板を備えていた。
【０００５】
そして、前面基板１には、放電のための一対の透明電極３と、透明電極３のライン抵抗を低下させるバス電極（図示せず、透明電極に取付けられてある）と、それらを覆うように設けられた透明誘電体層４と、その上に電極、誘電体層を保護するための保護層５とが形成されていた。ここで、保護層５は、上記保護の他に、放電のために電子を放出して放電状態を維持すると同時に余分な放電電流を制限する等の機能を果たす。
【０００６】
一方、背面基板２は、データを書き込むための、アドレス電極すなわちデータ電極６を並列に多数配置し、それらの間に放電空間を形成する仕切りとなる隔壁７がストライプ状に形成されている。このようにして形成された放電空間の内側には可視光の発光及びカラー化のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の蛍光体８が規則的に配列されている。
【０００７】
前面基板１と背面基板２とはシール層により接合され、接合された２枚のガラス基板の内部には放電した時に紫外線を発生させるためにガスが封入される。主に用いられるガスは、Ｈｅ＋ＸｅまたはＮｅ＋Ｘｅの混合ガスでいる。更に、駆動ＩＣなどのモジュール部品が結合されてＡＣ型ＰＤＰになる。
【０００８】
ここで、隔壁７は、放電空間を確保し、３色の蛍光体８の混合を防止すると共に、放電セル間の電気的、光学的クロストークを防止する機能を行うので、表示品質及び発光効率を高めるための最も重要な要素とされ、従って、パネルの大面積化及び高精細化を図るために隔壁に対する多様な研究が行われている。
【０００９】
従来、隔壁の製造方法としては、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、アディティブ（additive）法及びＬＴＣＣＭ（Low Temperature Cofired Ceramic on Metal）法などが用いられていた。それらの方法について詳しく説明すると次の通りでいる。
【００１０】
先ず、スクリーン印刷法は、リブ材をスクリーン印刷して乾燥させる工程を８〜１０回ほど反復して、所望の高さに積み上げる方法である。リブ材を印刷した後、自然乾燥途中、完全に乾燥させずに次の層をプリントするので、印刷したリブ材をどの程度乾燥させるかがポイントである。
【００１１】
スクリーン印刷法は、スクリーン印刷機の価額が安く、必要な部分だけにリブ材をプリントするため材料の無駄使いがないというメリットはあるが、プリント回数が多いためリブの高さを合せることが困難で、精密度に限界があるという不都合な点がある。
【００１２】
そして、サンドブラスト法は、本来は墓石に文字を彫り込むときやガラスを彫るときに使われた技術で、石に勢いよく砂を噴射して、その摩擦によって石を彫る方法である。このようなサンドブラスト法は、写真印刷技術が使用されるので、印刷による微細なパターンを形成することが可能で、広い面積の基板に隔壁を形成することができるというメリットはあるが、錬磨材によってガラス基板が衝撃を受けて、ガラス基板に亀裂が発生するという不都合な点がある。
【００１３】
さらに、アディティブ法は、フィルムからなるフォトレジストをガラス基板の全面に設けてフォトマスクを使用して露光及び現象させ、リブとリブの間の部分だけを残し、すなわちリブとなる隙間を除去した後、その隙間にリブ材を充填して乾燥させ、最後にレジストを除去し、焼成してリブを完成させる方法である。
【００１４】
このアディティブ法は、サンドブラストが不必要であるため、粉塵が大量に発生せず、大面積の基板上に隔壁を形成するのに適するというメリットがあるが、フォトレジストとガラスペーストとの分離が困難であるため残留物が発生して、隔壁成形時に隔壁が崩れるという不都合な点がある。
【００１５】
また、ＬＴＣＣＭ法は、他の隔壁製造方法よりも、低温で実施することができ工程が単純であるというメリットがある。図５（Ａ）〜（Ｈ）に基づいてその方法を詳しく説明する。
【００１６】
先ず、図５（Ａ）に示したように、ガラス粉末、有機溶媒、可塑剤、結合剤及び添加剤などが所定比率で混合されたスラリーをポリエステルフィルム上に載置させ、ドクターブレード法によりシート状に成形した後、乾燥させて、グリーンシート３０を製作する。そして、グリーンシート３０が接合される基板３２の材料としては、通常、金属（例えば、チタニウム）が主に用いられる。チタニウムは、ガラスまたはセラミックにより形成された基板よりも強度及び耐熱度が大きいため、他のガラスまたはセラミック材料よりも薄く製作することが可能で、基板の熱的及び機械的変形を低減することができる。また、チタニウムは、反射率が高いため、基板側に透過される後方散乱可視光を表示面側に反射させて、発光効率及び輝度向上を図ることができる。
【００１７】
次いで、図５（Ｂ）に示したように、金属基板３２とグリーンシート３０との接合が容易に、かつ確実に行われるように、基板３２とグリーンシート３０とを接合する前に、微細に粉砕して乾燥されたガラス粉末を金属基板３２上に噴射して乾燥させる。このように噴射された微細ガラス粉末は、５００〜６００℃程度の熱処理によって基板３２の表面に融解して吸着される。
【００１８】
次いで、図５（Ｃ）に示したように、ラミネートされたグリーンシート３０をガラス粉末が表面に融着された基板３２上に接合させる。
【００１９】
次いで、図５（Ｄ）に示したように、グリーンシート３０上にアドレス電極２をパターニングした後、再びグリーンシート３０を乾燥させる。
【００２０】
次いで、図５（Ｅ）に示したように、アドレス電極２のパターンが形成されたグリーンシート３０上に誘電体スラリーを全面に印刷して乾燥させるて電極保護層３６を形成する。このように電極保護層３６を形成した後、アドレス電極２が形成されたグリーンシート３０と電極保護層３６との接着力を高めるために２次ラミネート過程を行う。
【００２１】
次いで、基板３２上に接合されたグリーンシート３０の流動性を高めるために、結合剤として使用される有機物の軟化点以下に基板３２を加熱する。
【００２２】
次いで、図５（Ｆ）に示したように、流動性が高まったグリーンシート３０の上部に、隔壁が逆向きに形成されている形状の溝３８ａが形成された金型３８を整列させる。
【００２３】
次いで、図５（Ｇ）に示したように、金型３８に約１５０ｋｇｆ／ｃｍ²(約１，４７１Ｎ／ｃｍ²)以上の圧力を加えて、グリーンシート３０及び電極保護層３６が金型３８の溝３８ａ内に移動して突き上がるようにする。
【００２４】
次いで、図５（Ｈ）に示したように、金型３８をグリーンシート３０及び電極保護層３６から分離した後、昇温−維持−冷却過程を経て隔壁を形成する。このような焼成過程で、グリーンシート３０内の有機物が焼失されるバーンアウト過程を行った後、バーンアウト以上の温度に加熱すると、無機物上に結晶核が生成して成長する。
【００２５】
次いで、隔壁を焼成した後、蛍光体６を印刷する前に電極保護層３６上に酸化チタニウム（ＴｉＯ₂）のような反射層材料を印刷して焼成する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような従来のＬＴＣＣＭ法を利用したＰＤＰの背面基板の製造方法においては、グリーンシート３０の接合準備時間が長く、工程数が多く、さらに、工程過程で粉塵が過剰に発生して作業環境が悪いという不都合な点があった。
【００２７】
詳しくは、図６に示したように、基板３２上にグリーンシート３０を接合するために湿式若しくは乾式でグレイズ用にガラス粉末を微細に粉砕する工程（Ｓ３１）と、微細に粉砕されたガラス粉末を乾燥させる工程（Ｓ３２）と、グレイズ用ガラス粉末と有機溶液とを混合して、その混合溶液とグルー用有機溶液を噴射する工程（Ｓ３３）と、グレイズ噴射層とグルー噴射層を熱処理する工程（Ｓ３４）とをまず行わなければならないが、段階（Ｓ３２）で粉砕されたガラス粉末を乾燥させるために約３０分及び、段階（Ｓ３４）で熱処理を行うために約７〜８時間が必要とされる。且つ、段階（Ｓ３３）でグレイズ用ガラスを噴射させるとき粉塵が作業空間内に分散されるので作業環境が劣悪になり、作業者に危害を加えるという不都合な点があった。
【００２８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたもので、工程時間及び工程数を低減させ、工程時に発生する粉塵量を抑制することができるプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るＰＤＰの背面基板の製造方法においては、グレイズ材料と隔壁材料をシート化して複合機能シートを形成する段階と、複合機能シートを基板上に接合する段階と、複合機能シートを加圧して隔壁を成形する段階とを行うことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係るＰＤＰの背面基板の製造方法の第１実施形態に対し、図１（Ａ）〜（Ｈ）に基づいて説明する。
【００３１】
先ず、図１（Ａ）に示したように、グレイズ材料と隔壁材料をシート化して復号シートを形成する。すなわち、グレイズ用ガラス粉末、有機溶液、可塑剤、結合剤及び添加剤などが所定比率で混合されたスラリーをポリエステルフィルム上に載せ、ドクターブレード(doctor blade)法を利用してシート状に成形した後、乾燥させることで、グレイズ及び隔壁成形の基本材料層としての機能を兼ねる、すなわち複合機能を備えるシートであるグレイズ／成形シート６０を１５０〜２００μｍの厚さに製作する。ここで、グレイズ用ガラス粉末にはＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃ 及びＰｂＯが包含され、有機結合剤にはＰＶＢ系の結合剤及びフタル酸ブチルベンジル（Butyl benzil phthalate；以下、ＢＢＰと略称す）が包含されている。
【００３２】
次いで、図１（Ｂ）に示したように、金属基板６２とグレイズ／成形シート６０との接合が容易に、かつ確実に行われるように、基板６２とグレイズ／成形シート６０とを接合する前にグルー用有機溶液を基板６２上に噴射する。
【００３３】
基板６２の表面上にグルー層が形成されると、図１（Ｃ）に示したように、グレイズ／成形シート６０がラミネートによって基板６２上に接合される。
【００３４】
次いで、図１（Ｄ）に示したように、グレイズ／成形シート６０上にアドレス電極２を印刷した後、乾燥させる。
【００３５】
次いで、図１（Ｅ）に示したように、アドレス電極２が形成された基板６０上に誘電体スラリーを全面に設けた後、乾燥させて、電極保護層６６を形成する。このように電極保護層６６を形成した後、アドレス電極２が形成されたグレイズ／成形シート６０と電極保護層６６との接着力を高めるために２次ラミネートを行い、基板６２上に接合されたグレイズ／成形シート６０の流動性を高めるために有機結合剤の軟化点以下に基板６２を加熱する。
【００３６】
次いで、グレイズ／成形シート６０の流動性が高まった状態で、図１（Ｆ）に示したように、隔壁が逆向きにされた形状の溝６８ａが形成された金型６８を基板６２の上部に整列させる。
【００３７】
次いで、図１（Ｇ）に示したように、所定圧力で金型６８を基板６２上に加圧する。このように金型６８を加圧すると、グレイズ／成形シート６０及び電極保護層６０は金型６８の溝６８ａ内に移動させられて突き上がる。
【００３８】
次いで、図１（Ｈ）に示したように、金型６８をグレイズ／成形シート６０及び電極保護層６６から分離させた後、昇温−維持−冷却過程によって隔壁８を焼成する。このような焼成過程でグレイズ／成形シート６０内の有機物が焼失されるバーンアウトを行い、バーンアウト以上の温度に加熱して無機物上に結晶核を生成及び成長させる。
【００３９】
このように隔壁を焼成した後、蛍光体を印刷する前に、電極保護層６６の上面に酸化チタニウム（ＴｉＯ₂）のような反射層材料を印刷して焼成される。
【００４０】
次に、本発明に係るＰＤＰの背面基板の製造方法の第２の実施形態を説明するが、この形態の方法においては、グレイズ／成形シートとして、それぞれ粒度が異なるグレイズ用ガラス粉末７１と隔壁成形用ガラス粉末７２とがそれぞれの密度差によって層分離されるグレイズ／成形シート７０が用いられる。
【００４１】
ここで、グレイズ用ガラス粉末７１は、直径１０μｍ以上になるように粉砕され、隔壁成形用ガラス粉末７２は、直径２〜４μｍ以上になるように粉砕される。
【００４２】
上記したグレイズ用ガラス粉末７１の組成にはＭｇＯ、ＰｂＯ及びＳｉＯ₂ を含み、隔壁成形用ガラス粉末７２の組成にはＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ及びＢ₂Ｏ₃ を含む。各組成から分かるように、グレイズ用ガラス粉末７１は鉛成分を含むため、隔壁成形用ガラス粉末７１よりも比重が高く軟化点が低い。このようなグレイズ用ガラス粉末７１と有機溶液、可塑剤、結合剤及び添加剤などが所定割合で混合されたスラリーとをポリエステルフィルム上に載せた後、ドクターブレード法によってシート状に成形し、乾燥させることで、厚さ１５０〜２００μｍのグレイズ／成形シート７０を製作する。ここで、有機結合剤には、ＰＶＢ系の結合剤及びＢＢＰが含まれる。
【００４３】
次いで、グレイズ／成形シート７０をラミネートによって金属基板６２上に接合する前にグルー用有機溶液を基板６２上に噴射して乾燥させる。ここで、グレイズ／成形シート７０をラミネートする際、軟化点の異なるグレイズ用ガラス粉末７１と成形用ガラス粉末７２との密度差によって層分離が発生する。すなわち、金属基板６２上に接合されたグレイズ／成形シート７０は、下部にグレイズ材料層が形成され、その上側に隔壁成形材料層が形成される。そして、グレイズ／成形シート７０上には電極６４及び電極保護層６６が順次形成される。
【００４４】
次いで、隔壁を成形するために金型６８を加圧すると、金型６８の溝６８ａ内に電極保護層６６とグレイズ／成形シート７０の隔壁成形材料層が充填される。次いで、成形された隔壁に焼成過程を施すと隔壁８が完成され、その後隔壁８上に蛍光体が塗布される。このように、グレイズ材料層と隔壁成形材料層を分離すると、隔壁の成形が一層容易になると同時に収縮量が減少する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＰＤＰの背面基板の製造方法においては、グレイズ材料をシート化したグレイズ／成形シートを金属基板上に接合する工程の先行過程としては、グレイズ／成形シートを製作して基板上にグルー噴射工程を行うだけであるため、従来技術のグレイズ用ガラスの粉砕及び乾燥工程、グレイズ材料及びグルー用材料を噴射する工程及びグレイズ／グルー材料を熱処理する工程が省略されて、工程時間及び工程数を低減し、工程時に発生する粉塵量を抑制することができるという効果がある。
【００４６】
また、ラミネート時に層分離されるグレイズ／成形シート７０を用いてグレイズ材料層と隔壁成形材料層を分離するようにすることで、隔壁の成形が一層容易になると同時に収縮量が減少するという効果をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図１（Ａ）】〜
【図１（Ｈ）】 本発明に係るプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法の第１実施形態を示した工程図である。
【図２】 図１における、基板とグリーンシートの接合準備過程を示したフローチャートである。
【図３】 本発明に係るプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法の第２実施形態に適用されるグレイズ／成形シートの構造を示した斜視図である。
【図４】 従来の交流駆動方式の面放電型プラズマディスプレーパネルを示した分解斜視図である。
【図５（Ａ）】〜
【図５（Ｈ）】 従来のＬＴＣＣＭ法を利用したプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法を示した工程図である。
【図６】 図５における基板とグリーンシートの接合準備過程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
６０，７０ グレイズ／成形シート、７１ グレイズ用ガラス粉末、７２ 隔壁用ガラス粉末。

Claims (4)

1. 隔壁成形用ガラス粉末を含む隔壁材料と、前記隔壁成形用ガラス粉末より比重が高く軟化点が低いグレイズ用ガラス粉末を含むグレイズ材料とを同一のシートに複合機能シートとして形成する段階と、
   前記複合機能シートをチタニウムを含む金属基板上に接合する段階と、
   前記複合機能シートを加圧して隔壁を成形する段階と、
   を有し、前記複合機能シートを前記金属基板上に接合する段階では、グレイズ材料と隔壁材料間の比重差によってグレイズ材料と隔壁材料間で層分離が発生することを特徴とするプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法。
2. 前記複合機能シートを金属基板上に接合する前に、有機溶媒からなるグルー材料を金属基板上に噴射する段階をさらに行うことを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法。
3. 前記隔壁成形用ガラス粉末は、２〜４μｍの直径を有するように粉砕されることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法。
4. 前記グレイズ用ガラス粉末は、１０μｍ以上の直径を有するように粉砕されることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレーパネルの背面基板の製造方法。

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