JP3727280B2 - プラズマディスプレーパネルの下板製造方法 - 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（以下ＰＤＰと略称す）の下板製造方法に係るもので、詳しくは、高アスペクト比を有する隔壁を容易に形成し、グリーンシートと基板の間で空気層が形成されることを防止し、隔壁間のクラック発生を防止し得るＰＤＰの下板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＰＤＰは、Ｈｅ＋Ｘｅ混合ガス、または、Ｎｅ＋Ｘｅ混合ガスの放電時に発生する１４７ｎｍの紫外線によって蛍光体を発光させることで文字やグラフィックのような画像を表示する平板表示装置である。このＰＤＰは、薄膜化及び大型化が容易であるという長所があるので、近来、画質を向上させるための技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
ＰＤＰの一種である従来の交流駆動方式の面放電型ＰＤＰは、図４に示したように、アドレス電極２が形成された下部ガラス基板１４と、電極対４が形成された上部ガラス基板１６とを備えており、それらが一定の距離離して固定されている。下部基板１４には、放電セルを分割するための複数の隔壁８が平行に形成され、誘電体層１８及び隔壁８の表面には、プラズマ放電時に発生される紫外線により発光して可視光線を発生させる蛍光体６が塗布されている。この例では隔壁８は一方向に並列に並んでいるだけであるが、それと直交方向にも形成させ、個々のセルを分離することもある。
【０００４】
また、上部ガラス基板１６には、誘電層１２及び保護膜１０が順次形成されている。この誘電層１２はプラズマの放電時に壁電荷を蓄積し、保護膜１０はプラズマの放電時にガスのスパッタリングから電極対４及び誘電層１２を保護して、二次電子の放出効率を高める役割を果たしている。
【０００５】
また、各放電セルには、Ｈｅ＋ＸｅまたはＮｅ＋Ｘｅの混合ガスが封入されている。放電セルの間の電気的、光学的クロストークを防止する隔壁８は、ＰＤＰの表示品質及び発光効率を決定する最も重要な要素であるため、ＰＤＰパネルが漸次大型化及び高精細化されるに従って、その隔壁８に対する研究が活発に行われている。
【０００６】
隔壁８の製造方法としては、通常、スクリーンプリンティング法、サンドブラスティング法、添加法、感光性ペースト法及びＬＴＣＣＭ（Low Temperature Cofired Ceramic on Metal）法などの各種の方法があって、以下、それら方法について簡単に説明する。
【０００７】
（１）スクリーンプリンティング法は、工程が簡単で、製造コストが低廉であるという長所はあるが、ガラスペーストの印刷及び乾燥を数回反復しなければならず、印刷を行う度毎にスクリーンとガラス基板１４とを整列させなければならないという短所がある。このとき、スクリーンとガラス基板との整列がずれると隔壁が変形されるため、隔壁形状の精密度が低下する。
【０００８】
（２）サンドブラスティング法は、大型の基板に隔壁を形成することができるという長所はあるが、研磨材である砂粒子によって多量のガラスペーストを除去するため、材料の浪費が多く、製造コストが上昇するという短所がある。更に、研磨材によってガラス基板１４が衝撃を受け、ガラス基板１４に亀裂が発生したりして、損傷を受ける恐れがある。
【０００９】
（３）添加法は、やはり大型の基板に隔壁を形成することが可能であるが、フォトレジストとガラスペーストとの分離が容易に行われないので、残留物が発生したり、また、隔壁を形成した時、隔壁が崩れる（破損される）恐れがある。
【００１０】
（４）感光性ペースト法の場合は、用いる感光性ペーストが高価であり、感光性ペーストの下部まで露光することが困難であるという短所がある。
【００１１】
（５）ＬＴＣＣＭ法は、工程が単純で、高精細及び高アスペクト比の隔壁を製造することが容易であるので、最近最も注目されている方法である。
【００１２】
以下、このようなＬＴＣＣＭ法を利用した従来の隔壁の製造方法に対し、図５（Ａ）〜（Ｇ）に基づいて説明する。
先ず、図５（Ａ）に示したように、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割合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た後、ドクターブレーディング工程を施してシート形態に成形し、乾燥して、グリーンシート３０を製作する。
【００１３】
次いで、図５（Ｂ）に示したように、グリーンシート３０を基板３２の表面に載せて接合する。基板３２は、ガラス、ガラス−セラミック、セラミック及び金属などその素材は任意であが、金属を用いる場合は、主にチタンを用いる。なぜならば、チタンはガラスやセラミック系列の基板よりも強度が大きく、耐熱温度が高いので、ガラスやセラミックのような他の材料よりも薄肉に製作することが可能で、熱的及び機械的変形を最小化し得るからである。さらに、チタンは反射率が高くて、基板側に後方散乱される可視光を表示面側により多く反射させるので、発光効率及び輝度を高めることができるという長所がある。
【００１４】
基板３２の材料が金属である場合は、金属面とグリーンシート３０との接合を容易にするために、基板３２とグリーンシート３０との接合前に、基板３２上に微細ガラス粉末を乾式または湿式で噴射することが好ましい。このように噴射された微細ガラス粉末は、約５００〜６００℃の温度で熱処理されて金属面に融着される。この微細ガラス粉末が融着された金属基板３２の上にグリーンシート３０が積層接合される。
【００１５】
次いで、図５（Ｃ）に示したように、グリーンシート３０上にアドレス電極２を印刷した後、乾燥させる。
【００１６】
次いで、図５（Ｄ）に示したように、アドレス電極２が形成された基板３２上に誘電体スラリーを印刷し乾燥させて、電極保護層３６を形成する。
【００１７】
次いで、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二次積層工程を行った後、基板３２に接合されたグリーンシート３０の流動性を向上させるために、結合剤として用いられる有機物、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）の軟化点以下の温度に基板３２を加熱する。
【００１８】
次いで、このようにしてグリーンシート３０の流動性を向上させた状態で、図５（Ｅ）に示したように、複数の溝３８ａが切削形成された金型３８を基板３２の表面に配置した後、図５（Ｆ）に示したように、約１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の圧力で金型３８を基板３２に押しつけると、グリーンシート３０及び電極保護層３６が金型３８の各溝３８ａの内部に移動し、溝内で突き上がって隔壁が形成される。
【００１９】
次いで、図５（Ｇ）に示したように、金型３８を基板３２から分離させた後、グリーンシート３０及び電極保護層３６を加熱し、その後放置して冷却させるという工程で隔壁を焼成する。このような焼成過程で、グリーンシート３０内の有機物が熱により燃焼されて除去され、燃焼温度以上で無機物相に結晶核が生成及び成長される。
【００２０】
このように隔壁を焼成した後、電極保護層３６上に酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）のような反射物質を印刷し焼成して蛍光体６を印刷する。
【００２１】
以上説明したように、従来のＬＴＣＣＭ法は、工程が簡単で、高精細の隔壁を形成することができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような従来ＬＴＣＣＭ法による隔壁製造方法においては、次のような不都合な点があった。
【００２３】
最も大きな欠点は、幅より高さの大きい高アスペクト比の隔壁を成形することが困難であることである。その原因としては、金型３８をグリーンシート３０から分離させる時、金型の溝による隔壁形態に突き上がったグリーンシート３０が剥ぎ取られたり、または、加圧成形時に基板３２とグリーンシート３０間に空気層が生成するといったことが挙げられる。このようなことはグリーンシート３０に含まれた有機物により発生する。
【００２４】
グリーンシート３０内の有機物含有量が多いと、グリーンシート３０の流動性は向上するが、隔壁の形成時に流動性の大きい有機物が金型３８の各溝３８ａ内に移動した後、グリーンシート３０及び電極保護層３６の焼成過程で有機物が燃焼されると、成形された隔壁８の高さが再び低くなる。さらに、金型３８をグリーンシート３０から分離させる時、各金型溝３８ａ内に突き上がった部分（隔壁の上部）が剥ぎ取られることが多い。
【００２５】
また、グリーンシート３０内の有機物含有量が少ない場合は、グリーンシート３０の流動性が少ないため、グリーンシート３０が金型溝３８ａに移動するのが困難になって隔壁８の形成が不可能になるという不都合な点があった。
【００２６】
また、ＬＴＣＣＭ法を利用した従来の隔壁の製造方法においては、グリーンシートと基板の間の境界における摩擦力の差によって、図６に示したように、隔壁の成形時に、グリーンシート３０と基板３２間に空気層４０が生成される。このような空気層４０は隔壁８の強度を低下させるだけでなくガス漏れを起こす原因となる。さらに、グリーンシート３０と基板３２間の境界における摩擦力の差は、隣接する各隔壁８を相互に反対方向に移動させることになり、図７に示したように、それらの隔壁間にクラック４２が発生するという問題もあった。
【００２７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、高アスペクト比を有する隔壁を容易に形成でき、隔壁を形成する時、グリーンシートと基板の間に空気層が発生することを防止することができ、隣接する隔壁の間にクラックが発生するのを防止し得る、ＰＤＰの下板製造方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【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の下板製造方法においては、有機物を含有する第１グリーンシートと、第１グリーンシートよりも有機物含有量が多い第２グリーンシートとを準備する段階と、金属基板の表面に第１グリーンシートと第２グリーンシートを順次積層して接合する段階と、第２グリーンシート上に電極を形成する段階と、第２グリーンシート上に電極保護層を形成する段階と、複数の溝が形成された金型を第１グリーンシートと第２グリーンシートが接合された基板に押しつけて隔壁を形成する段階と、を行うことを特徴とする。
【００２９】
第１グリーンシートには有機物の含有量が少量であるため、金属基板との接合が堅固に維持され、また、第２グリーンシートには多量の有機物が含有されるため、隔壁の形成時、小さい圧力を加えても金型の溝内に第２グリーンシートが容易に移動する。
【００３０】
一実施態様としては、第１グリーンシートには、約５〜１５ｗｔ％の有機物及び約８５〜９５％のガラス粉末が混合され、第２グリーンシートには、約１５〜３０ｗｔ％の有機物及び約７０〜８５％のガラス粉末が混合される。その有機物としては、ブチルベンジルフタルレートやポリビニルブチラールが含まれ、さらにエタノール、メチルエチルケトン及び魚油からなる群から選択された物質を含むようにしても良い。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＰＤＰの下板製造方法に対し、図１（Ａ）〜（Ｇ）に基づいて説明する。
【００３２】
先ず、図１（Ａ）に示したように、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂを製作する。ここで、第２グリーンシート６０Ｂは隔壁を成形するためのもので、第１グリーンシート６０Ａは、金属製基板との接合を容易にさせると共に、隔壁の成形時に基板と前記第２グリーンシート６０Ｂとの摩擦力の差を低減させて隔壁が崩れないように隔壁を支持する役割を担う。
【００３３】
このように、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂは、それぞれに異なる機能を果たさせるので、有機物の含有量が相違する。詳細に説明すると、第１グリーンシート６０Ａには、ブチルベンジルフタルレート（Butylbezylphthalate、ＢＢＰ）及びＰＶＢなどを含む約５〜１５ｗｔ％の有機物及び約８５〜９５ｗｔ％のガラス粉末が含まれる。一方、第２グリーンシート６０Ｂには、第１グリーンシート６０Ａよりも有機物の含有量を多く、例えば、約１５〜３０ｗｔ％として、ガラス粉末を約７０〜８５ｗｔ％とする。更に、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂには、エタノール、メチルエチルケトン(Methylethylketone、ＭＥＫ）及び漁油などを添加してもよい。一方、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂは、ガラス粉末の含有量を同量に設定して有機物の含有量だけを異なるように設定することもできる。
【００３４】
このように、有機物を含有する第１スラリーと第２スラリーを形成し、それら第１スラリーと第２スラリーをそれぞれポリエステルフィルム上に載せた状態でドクターブレーディング工程によりシート状に成形し、乾燥させて第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂを製作する。
【００３５】
次いで、図１（Ｂ）に示したように、チタンのような金属からなる基板６２に、微細なガラス粉末を乾式または湿式噴射した後、噴射させたガラス粉末を約５００〜６００℃の温度で熱処理して基板６２の表面に融着させる。このように、微細ガラス粉末を基板６２上に融着させる理由は、基板６２に接合される第１グリーンシート６０Ａとの接合力を向上させるためである。次いで、このように微細ガラス粉末が融着された基板６２の表面に第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂを同時に積層して接合させる。第１グリーンシート６０Ａを載せた後に第２グリーンシートを重ねるようにしても良く、事前に重ねておいて一緒に重ねても良い。
【００３６】
次いで、図１（Ｃ）に示したように、第２グリーンシート６０Ｂの表面にアドレス電極６４を印刷形成して、乾燥させる。
【００３７】
次いで、図１（Ｄ）に示したように、アドレス電極６４が形成された基板６２の表面全体に誘電体スラリーを印刷形成し、乾燥させて電極保護層６６を形成する。二次積層工程を行うことで第２グリーンシート６０Ｂと電極保護層６６との接着力を向上させた後、基板６２の表面に接合された第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂの流動性を向上させるために有機結合剤の軟化点以下の温度で基板６２を熱処理する。
【００３８】
次いで、図１（Ｅ）に示したように、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂが接着された基板６２の表面に、複数の隔壁形成用溝６８ａが形成された金型６８を載せた後、図１（Ｆ）に示したように、基板６２の表面に所定圧力で金型６８を押しつけると、第２グリーンシート６０Ｂは、従来のＬＴＣＣＭ法に用いられたグリーンシートに比べて有機物の含有量が高いため流動性が大きいので、従来のＬＴＣＣＭ法よりも小さい圧力によっても所望の形状を得ることができる。
【００３９】
このように金型６８をグリーンシートや保護層が形成された基板６２に押しつけることで、第２グリーンシート６０Ｂ及び電極保護層６６が金型の溝６８ａ内に移動して隔壁８が形成される。
【００４０】
次いで、図１（Ｇ）に示したように、金型６８を第２グリーンシート６０Ｂ及び電極保護層６６から分離した後、形成された隔壁８の温度を上昇させて放置して冷却することで焼成させる。このような焼成過程中、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂに含まれた有機物が燃焼され、燃焼以上の温度で無機物相に結晶核が生成して成長する。次いで、電極保護層６６上に酸化チタンのような反射物質を印刷形成し、焼成した後、蛍光体６を印刷して隔壁の製造を終了する。
【００４１】
このように本発明に係るＰＤＰの下板製造方法においては、第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂ間の摩擦力差が小さく、第１グリーンシート６０Ａと基板６２間の摩擦力差も小さい。また、第２グリーンシート６８Ｂの有機物含有量が相対的に大きいため、小さい圧力によっても第２グリーンシート６８Ｂが金型６８の溝６８ａ内に容易に移動するので、高アスペクト比の隔壁８を形成することができる。また、図２に示したように、隔壁の形成時に、従来のように第１グリーンシート６０Ａと第２グリーンシート６０Ｂ間、または、基板６２と第１グリーンシート６０Ａ間に空気層が生成されない。且つ、図３に示したように、相互隣接する隔壁間でクラックが発生しない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＰＤＰの下板製造方法においては、有機物含有量の少ない第１グリーンシートを基板の表面に接合させ、相対的に有機物含有量の多い第２グリーンシートを第１グリーンシートの表面に積層して、金型により圧力を加えることで第２グリーンシートからなる隔壁を形成するため、相対的に小さい圧力を金型に加えても流動性の大きい第２グリーンシートによって高アスペクト比の隔壁を形成することができるという効果がある。
【００４３】
また、第１グリーンシートと第２グリーンシートの間及び第１グリーンシートと基板の間の摩擦力差が小さいため、グリーンシートと基板の間に空気層が生成することを防止することができ、また、相互隣接する隔壁間でクラックが発生することを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】〜
【図１Ｇ】 本発明実施形態に係るＰＤＰの下板製造方法を示した工程縦断面図である。
【図２】 本発明に係るＰＤＰの下板製造方法では空気層の発生が抑制されることを示した断面図である。
【図３】 本発明に係るＰＤＰの下板製造方法ではクラックの発生が抑制されることを示した断面図である。
【図４】 従来の交流駆動方式の面放電型ＰＤＰを示した斜視図である。
【図５Ａ】〜
【図５Ｇ】 従来 ＬＴＣＣＭ法に係るＰＤＰの下板製造方法を示した工程縦断面図である。
【図６】 従来のＬＴＣＣＭ法に係るＰＤＰの下板製造工程で、隔壁の下に空気層が発生した形状を示した説明図である。
【図７】 従来のＬＴＣＣＭ法に係るＰＤＰの下板製造工程で、隔壁間にクラックが発生した形状を示した説明図である。
【符号の説明】
６：蛍光体 ８：隔壁
６０Ａ：第１グリーンシート ６０Ｂ：第２グリーンシート
６２：基板 ６４：アドレス電極
６６：電極保護層 ６８：金型
６８ａ：溝

Claims (11)

1. ５〜１５ｗｔ％の有機物及び８５〜９５ｗｔ％のガラス粉末が混合された第１グリーンシートと、１５〜３０ｗｔ％の有機物及び７０〜８５ｗｔ％のガラス粉末が混合された第２グリーンシートとを金属基板の表面に積層して接合する段階と、
   前記第２グリーンシート上に電極を形成する段階と、
   前記第２グリーンシート上に電極保護層を形成する段階と、
   複数の溝が形成された金型を前記第１グリーンシートと第２グリーンシートが接合された基板に押しつけて隔壁を形成する段階と、
   を順次行うことを特徴とするプラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）の下板製造方法。
2. 前記基板表面には前記第１グリーンシートが配置されていることを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
3. 前記第１グリーンシートと第２グリーンシートに含まれる有機物は、ブチルベンジルフタルレート及びポリビニルブチラールであることを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
4. 前記第１グリーンシートと第２グリーンシートに含まれる有機物には、エタノール、メチルエチルケトン及び魚油からなる群から選択された物質が包含されることを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
5. 前記第１グリーンシートと第２グリーンシートを前記金属基板に接合する段階は、
   前記金属基板上にガラス粉末を噴射する段階と、
   前記ガラス粉末の噴射された基板を熱処理して、前記ガラス粉末を前記金属基板の表面に融着させる段階と、
   前記ガラス粉末の融着された金属基板に前記第１グリーンシートと第２グリーンシートを順次積層する段階と、
   を順次行うことを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
6. 前記第２グリーンシート上に電極保護層を形成する段階は、
   電極が形成された前記第２グリーンシートの表面全体に誘電体スラリーを印刷形成する段階と、
   前記印刷形成された誘電体スラリーを乾燥させる段階と、
   を順次行うことを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
7. 前記隔壁を形成する段階は、
   各溝が形成された金型を、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートが接合された基板の表面に載せる段階と、
   前記金型を前記第２グリーンシートの上から加圧して、第２グリーンシートを前記金型の溝に移動させることで前記第２グリーンシートからなる隔壁を成形する段階と、
   前記隔壁を焼成する段階と、
   を順次行うことを特徴とする請求項１記載のＰＤＰの下板製造方法。
8. 金属基板の表面にグリーンシートを形成し、金型により前記グリーンシートを成形して隔壁を形成することで、プラズマディスプレーパネルの下板を製造する方法であって、
   前記グリーンシートは、５〜１５ｗｔ％の有機物及び８５〜９５ｗｔ％のガラス粉末が混合された第１グリーンシートと、１５〜３０ｗｔ％の有機物及び７０〜８５ｗｔ％のガラス粉末が混合された第２グリーンシートとの２層積層構造であることを特徴とするＰＤＰの下板製造方法。
9. 前記第１グリーンシートは、前記基板の表面に配置されることを特徴とする請求項８記載のＰＤＰの下板製造方法。
10. 前記第２グリーンシートは、前記第１グリーンシートの上に接合されることを特徴とする請求項９記載のＰＤＰの下板製造方法。
11. 前記金属基板の表面に、前記第１グリーンシートと第２グリーンシートを積層接合する段階と、
    前記第２グリーンシート上に電極を形成する段階と、
    前記電極を覆うように前記第２グリーンシート上に誘電層をパターニングする段階と、
    前記金型を、前記誘電層と第２グリーンシート上に加圧することで隔壁を成形する段階と、
    前記成形された隔壁を焼成する段階と、
    を順次行うことを特徴とする請求項８記載のＰＤＰの下板製造方法。

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