JP3746420B2

JP3746420B2 - プラズマディスプレイパネルの製造方法

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Publication number: JP3746420B2
Application number: JP2000340515A
Authority: JP
Inventors: 忠彦宇田川; 英明増子; 嘉夫丹沢
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JP2001185024A

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の製造方法に関し、更に詳しくは、ガラス基板上に誘電体層を形成するための新規な工程を含むプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近において、平板状の蛍光表示体としてプラズマディスプレイが注目されている。図１は交流型のプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」ともいう。）の断面形状を示す模式図である。同図において、１及び２は、対向配置されたガラス基板、３は隔壁であり、ガラス基板１、ガラス基板２及び隔壁３によりセルが区画形成されている。４はガラス基板１に固定されたバス電極、５はガラス基板２に固定されたアドレス電極、６はセル内に保持された蛍光物質、７は、バス電極４を被覆するようガラス基板１の表面に形成された誘電体層、８は例えば酸化マグネシウムよりなる保護層である。誘電体層７はガラス焼結体より形成され、その膜厚は例えば２０〜５０μｍとされる。
【０００３】
誘電体層７の形成方法としては、ガラス粉末を含有するペースト状組成物を調製し、このペースト状組成物をスクリーン印刷法によりガラス基板１の表面に塗布して乾燥することにより膜形成材料層を形成し、次いでこの膜形成材料層を焼成することにより有機物質を除去してガラス粉末を焼結させる方法が知られている。
【０００４】
ここで、ガラス基板１上に形成する膜形成材料層の厚さは、焼成工程における有機物質の除去に伴う膜厚の目減量を考慮して、形成すべき誘電体層７の膜厚の１．３〜１．５倍程度とすることが必要であり、例えば、誘電体層７の膜厚を２０〜５０μｍとするためには、３０〜７０μｍ程度の厚さの膜形成材料層を形成する必要がある。
【０００５】
一方、上記ガラス粉末を含有するペースト状組成物をスクリーン印刷法により塗布する場合に、１回の塗布処理によって形成される塗膜の厚さは１５〜２５μｍ程度である。このため、膜形成材料層を所定の厚さとするためには、ガラス基板の表面に対して該ペースト状組成物を複数回（例えば２〜５回）にわたり繰り返して塗布する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）スクリーン印刷法により複数回にわたり繰り返しペースト状組成物を塗布する操作（多重印刷）は、煩雑であって作業性に劣るものである。また、ペースト状組成物を塗布するごとに構成成分の分散状態を確認する必要があり、ガラス粉末の沈殿など分散不良が生じた場合には再分散処理をしなければならない。従って、このような煩雑な塗布工程を経て誘電体層を形成する従来の方法は、ＰＤＰの製造効率の観点から問題があり、ディスプレイパネルの大型化に伴って特に顕著な問題となっている。
【０００７】
（２）スクリーン印刷法を利用する多重印刷によって膜形成材料層を形成する場合には、当該膜形成材料層を焼成して形成される誘電体層が均一な膜厚（例えば公差が±５％以内）を有するものとならない。これは、スクリーン印刷法による多重印刷では、ガラス基板の表面に対してペースト状組成物を均一に塗布することが困難だからであり、塗布面積（パネルサイズ）が大きいほど、また、塗布回数が多いほど誘電体層における膜厚のバラツキの程度は大きいものとなる。そして、多重印刷による塗布工程を経て得られるパネル材料（当該誘電体層を有するガラス基板）には、その面内において、膜厚のバラツキに起因する誘電特性にバラツキが生じ、誘電特性のバラツキは、ＰＤＰにおける表示欠陥（輝度ムラ）の原因となる。
【０００８】
（３）スクリーン印刷法では、スクリーンを通過するペースト状組成物によって微少量の空気が巻き込まれ、膜形成材料層内に気泡として残留することがある。そして気泡を含む膜形成材料層を焼成すると、形成される誘電体層にはピンホールやクラックが発生する。更に、（ｎ＋１）層目の塗膜の形成時において、ｎ層目の塗膜がスクィージによって損傷を受けやすく、これに起因して、誘電体層にクラックが発生することがある。そして、ピンホールやクラックにより絶縁性が破壊された誘電体層は、所期の誘電特性を発揮することができない。
【０００９】
（４）スクリーン印刷法では、スクリーン版のメッシュ形状が膜形成材料層の表面に転写されることがあり、このような膜形成材料層を焼成して形成される誘電体層は、表面の平滑性に劣るものとなる。
【００１０】
本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであって、本発明の第１の目的は、膜厚の大きい誘電体層を効率的に形成することができる新規な形成工程を含むＰＤＰの製造方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、大型のパネルに要求される誘電体層を効率的に形成することができる新規な形成工程を含むＰＤＰの製造方法を提供することにある。本発明の第３の目的は、膜厚の均一性に優れた誘電体層を有するＰＤＰの製造方法を提供することにある。本発明の第４の目的は、ピンホールやクラックなどの欠陥のない信頼性の高い誘電体層を有するＰＤＰの製造方法を提供することにある。本発明の第５の目的は、表面の平滑性に優れた誘電体層を有するＰＤＰの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のＰＤＰの製造方法は、ガラス粉末、アクリル酸エステル系樹脂及び溶剤を含有するペースト状組成物を支持フィルム上に塗布して膜形成材料層を形成し、支持フィルム上に形成された膜形成材料層を、電極が固定されたガラス基板の表面に転写し、転写された膜形成材料層を焼成することにより、前記ガラス基板の表面に誘電体層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明のＰＤＰの製造方法においては、下記の形態が好ましい。
（１）膜形成材料層の厚さが１０〜２００μｍであること。
（２）膜形成材料層の厚さが３０〜１００μｍであること。
（３）形成される誘電体層の膜厚公差が±５％以内であること。
（４）ロールコーターにより、ペースト状組成物を支持フィルム上に塗布して膜形成材料層を形成すること。
（５）ドクターブレード、カーテンコーターおよびワイヤーコーターから選ばれた塗布手段により、ペースト状組成物を支持フィルム上に塗布して膜形成材料層を形成すること。
（６）支持フィルムが可撓性を有する樹脂フィルムであること。
（７）支持フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであること。
（８）支持フィルムの表面に離型処理が施されていること。
（９）転写された膜形成材料層を５００℃以下の温度で焼成すること。
（１０）転写された膜形成材料層を４００〜５００℃の温度で焼成すること。
（１１）ペースト状組成物の粘性が５００〜１０，０００ｃｐであること。
【００１３】
（１２）膜形成材料層に含有されるガラス粉末が、酸化亜鉛６０〜９０重量％、酸化ホウ素５〜２０重量％、酸化珪素５〜２０重量％の混合物であること。
（１３）ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、及びメタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体から選ばれた少なくとも１種のアクリル酸エステル系樹脂がペースト状組成物中に含有されていること。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法において、焼成されることにより誘電体層となる膜形成材料層は、ガラス粉末を含有するペースト状組成物を、剛性を有するガラス基板上に直接塗布して形成されるのではなく、可撓性を有する支持フィルム上に塗布することにより形成される。このため、当該ペースト状組成物の塗布方法として、ロールコータなどによる塗布方法を採用することができ、これにより、膜厚が大きくて、かつ、膜厚の均一性に優れた膜形成材料層（例えば１００μｍ±５μｍ）を支持フィルム上に形成することが可能となる。そして、このようにして形成された膜形成材料層をガラス基板の表面に対して一括転写するという簡単な操作により、当該膜形成材料層をガラス基板上に確実に形成することができる。従って本発明の製造方法によれば、誘電体層の形成工程における工程改善（高効率化）を図ることができるとともに、形成される誘電体層の品質の向上（安定した誘電特性の発現）を図ることができる。
【００１５】
以下、本発明の製造方法について詳細に説明する。本発明の製造方法においては、転写フィルムを用いることによる膜形成材料層の転写工程、膜形成材料層の焼成工程により、ガラス基板の表面に誘電体層が形成される。
【００１６】
（１）転写フィルム：
本発明の製造方法に用いる転写フィルムは、支持フィルムと、この支持フィルム上に形成された膜形成材料層とにより構成される。
【００１７】
転写フィルムを構成する支持フィルムは、耐熱性及び耐溶剤性を有すると共に可撓性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。支持フィルムが可撓性を有することにより、ロールコータによってペースト状組成物を塗布することができ、膜形成材料層をロール状に巻回した状態で保存し、供給することができる。支持フィルムを形成する樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフロロエチレンなどの含フッ素樹脂、ナイロン、セルロースなどを挙げることができる。支持フィルムの厚さとしては、例えば２０〜１００μｍとされる。
【００１８】
転写フィルムを構成する膜形成材料層は、ガラス粉末、結着樹脂であるアクリル酸エステル系樹脂及び溶剤を必須成分として含有するペースト状組成物を前記支持フィルム上に塗布し、塗膜を乾燥して溶剤の一部又は全部を除去することによって形成することができる。
【００１９】
ペースト状組成物の必須成分であるガラス粉末としては、例えば、▲１▼ 酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化珪素（ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系）の混合物、▲２▼ 酸化鉛、酸化ホウ素、酸化珪素（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系）の混合物、▲３▼ 酸化鉛、酸化ホウ素、酸化珪素、酸化アルミニウム（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系）の混合物、▲４▼ 酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化珪素（ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系）の混合物などを挙げることができる。これらのうち、酸化亜鉛を主成分とするＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物を含有してなるペースト状組成物は、比較的低温条件（５００℃以下）で焼成処理することができる点で好ましい。
【００２０】
ペースト状組成物の必須成分であるアクリル酸エステル系樹脂としては、適度な粘着性を有してガラス粉末を結着させることができ、膜形成材料層の焼成処理（４００〜５００℃）によって完全に酸化除去されるものから選択され、具体的にはポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体等を例示することができる。
【００２１】
ペースト状組成物の必須成分である溶剤としては、当該ペースト状組成物に適度な粘性（例えば５００〜１０，０００ｃｐ）を付与することができ、乾燥処理によってペースト状組成物から容易に蒸発除去できるものであることが好ましく、例えばテレビン油、セロソルブ（エチルセロソルブ）、メチルセロソルブ、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、ベンジルアルコール、乳酸メチル、乳酸エチルなどを好適に用いることができる。
【００２２】
ペースト状組成物には、上記の必須成分のほかに、分散剤、粘着性付与剤、可塑剤、表面張力調整剤、安定剤、消泡剤などの各種添加剤が任意成分として含有されていてもよい。
【００２３】
好ましいペースト状組成物の一例を示せば、ガラス粉末として、酸化亜鉛６０〜９０重量％、酸化ホウ素５〜２０重量％及び酸化珪素５〜２０重量％からなる混合物１００重量部と、ポリメタクリル酸メチル、又はメタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体（アクリル酸エステル系樹脂）２〜１０重量部と、テルピネオール（溶剤）１０〜５０重量部とを必須成分として含有する組成物を挙げることができる。
【００２４】
ペースト状組成物を支持フィルム上に塗布する方法としては、膜厚の均一性に優れた膜厚の大きい（例えば３０μｍ以上）塗膜を効率よく形成することができるものであることが必要とされ、具体的には、ロールコータによる塗布方法、ドクターブレードによる塗布方法、カーテンコーターによる塗布方法、ワイヤーコーターによる塗布方法などを好ましいものとして挙げることができる。
【００２５】
なお、ペースト状組成物が塗布される支持フィルムの表面には離型処理が施されていることが好ましい。これにより、後述する転写工程において、支持フィルムの剥離操作を容易に行うことができる。
【００２６】
塗膜の乾燥条件としては、例えば、５０〜１５０℃で０．５〜３０分間程度とされ、乾燥後における溶剤の残存割合（膜形成材料層中の含有率）は、通常１０重量％以内とされる。
【００２７】
上記のようにして形成される膜形成材料層の厚さとしては、ガラス粉末の含有率、パネルの種類やサイズなどによっても異なるが、例えば１０〜２００μｍとされ、好ましくは３０〜１００μｍとされる。この厚さが１０μｍ未満である場合には、最終的に形成される誘電体層の膜厚が過小なものとなり、所期の誘電特性を確保することができないことがある。通常、この厚さが３０〜１００μｍであれば、大型のパネルに要求される誘電体層の膜厚を十分に確保することができる。
【００２８】
なお、転写フィルムには、膜形成材料層の表面に保護フィルム層が設けられていてもよい。斯かる保護フィルム層としては、ポリエチレンフィルム、ポリビニルアルコール系フィルムなどを挙げることができる。
【００２９】
（２）膜形成材料層の転写工程：
本発明の製造方法は、以上のようにして作製した転写フィルムを用い、当該転写フィルムを構成する膜形成材料層を、電極が固定されたガラス基板の表面に転写する点に特徴を有するものである。
【００３０】
転写工程の一例を示せば以下のとおりである。必要に応じて使用される転写フィルムの保護フィルム層を剥離した後、ガラス基板の表面（電極固定面）に、膜形成材料層の表面が当接されるように転写フィルムを重ね合わせ、この転写フィルムを加熱ローラなどにより熱圧着した後、膜形成材料層から支持フィルムを剥離除去する。これにより、ガラス基板の表面に膜形成材料層が転写されて密着した状態となる。ここで、転写条件としては、例えば、加熱ローラの表面温度が８０〜１００℃、加熱ローラによるロール圧が１〜５ｋｇ／ｃｍ²、加熱ローラの移動速度が０．５〜１０．０ｍ／分を示すことができる。また、ガラス基板は予熱されていてもよく、予熱温度としては例えば４０〜６０℃とすることができる。
【００３１】
（３）膜形成材料層の焼成工程：
ガラス基板の表面に転写された膜形成材料層は、焼成される。具体的には、膜形成材料層が形成されたガラス基板を、高温雰囲気下に配置することにより、膜形成材料層中に含有されている有機物質（例えば結着樹脂、残存溶剤、各種の添加剤）が分解などによって除去され、無機物質であるガラス粉末が溶融して焼結する。これにより、ガラス基板上には、ガラス焼結体よりなる誘電体層が形成される。ここに、焼成温度としては、膜形成材料層中の構成物質によっても異なるが、例えば４００〜５００℃とされる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、以下において「部」は「重量部」を示す。
【００３３】
＜実施例＞
〔転写フィルムの作製工程〕
ガラス粉末として、酸化亜鉛８０重量％、酸化ホウ素１０重量％、酸化珪素１０重量％の組成を有するＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の混合物１００部と、メタクリル酸（１０重量％）とメタクリル酸メチル（９０重量％）との共重合体（重量平均分子量：１００，０００）（アクリル酸エステル系樹脂）３０部と、エチレングリコールジアクリレート（粘着性付与剤）３０部と、メチルセロソルブ（溶剤）６０部とを混練することにより、粘度５，０００ｃｐのペースト状組成物を調製した。
【００３４】
次いで、調製されたペースト状組成物を、ロールコータを用いて予め離型処理したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムよりなる支持フィルム（幅２００ｍｍ，長さ３０ｍ，厚さ３８μｍ）上に塗布して塗膜を形成した。形成された塗膜を１１０℃で２分間乾燥することにより溶剤を完全に除去し、これにより、厚さ５０μｍの膜形成材料層が支持フィルム上に形成されてなる転写フィルムを作製した。
【００３５】
〔膜形成材料層の転写工程〕
６インチパネル用のガラス基板の表面（バス電極の固定面）に、膜形成材料層の表面が当接されるよう転写フィルムを重ね合わせ、この転写フィルムを加熱ローラにより熱圧着した。ここで、圧着条件としては、加熱ローラの表面温度を１２０℃、ロール圧を４ｋｇ／ｃｍ²、加熱ローラの移動速度を１ｍ／分とした。熱圧着処理の終了後、膜形成材料層から支持フィルムを剥離除去した。これにより、ガラス基板の表面に膜形成材料層が転写されて密着した状態となった。この膜形成材料層について膜厚を測定したところ５０μｍ±２μｍの範囲にあった。
【００３６】
〔膜形成材料層の焼成工程〕
転写された膜形成材料層を室温から１０℃／分の昇温速度で４５０℃まで昇温し、４５０℃の温度雰囲気下３０分間にわたって焼成処理することにより、ガラス基板の表面に、ガラス焼結体よりなる誘電体層を形成した。この誘電体層の膜厚を測定したところ３５μｍ±１．５μｍの範囲にあり、膜厚の均一性に優れているものであった。
【００３７】
〔誘電体層の性能評価〕
このようにして、誘電体層を有するガラス基板よりなるパネル材料を５台分作製した。形成された誘電体層について、断面及び表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、全てのパネル材料に形成された誘電体層においてピンホールやクラックなどの膜欠陥は認められなかった。
【００３８】
＜比較例＞
実施例と同様の組成を有するペースト状組成物を調製し、スクリーン印刷法を利用した多重印刷により、ガラス基板（実施例で使用したものと同様の基板）上にガラスペーストを塗布して膜形成材料層を形成した。ここで、１回の塗布による乾燥膜厚は１５〜１７μｍ程度であり、塗布回数は３回とした。得られた膜形成材料層について膜厚を測定したところ５０μｍ±５μｍの範囲にあった。次いで、実施例と同様にして焼成処理を行って、ガラス基板の表面に誘電体層を形成した。この誘電体層の膜厚を測定したところ３５μｍ±４μｍの範囲にあり、膜厚の均一性に劣るものであった。このようにして、誘電体層を有するガラス基板よりなるパネル材料を５台分作製した。形成された誘電体層について、断面及び表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、６０％（３台分）のパネル材料についてはピンホールやクラックなどの膜欠陥が認められた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、膜形成材料層の転写工程を含む簡単な方法によって、膜厚の大きな誘電体層であっても効率的に形成することができ、誘電体層の形成工程における工程改善が図れて、ＰＤＰの製造効率を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の方法によれば、膜厚の均一性（膜厚公差±５％以内）を維持しながら、膜厚の大きな誘電体層を形成することができ、大型のパネルに要求される誘電体層であっても効率的に形成することができる。
【００４１】
また、本発明の方法によれば、膜厚の均一性及び表面の平滑性に優れ、ピンホールやクラックなどの欠陥のない誘電体層を形成することができる。従って、このような信頼性の高い誘電体層によって安定した誘電特性が発揮され、この結果、本発明の方法により製造されるＰＤＰにおいて、輝度ムラなどの表示欠陥が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】交流型のプラズマディスプレイパネルの断面形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１ガラス基板２ガラス基板
３隔壁４バス電極
５アドレス電極６蛍光物質
７誘電体層８保護層

Claims

プラズマディスプレイパネルを製造するに際して、
（ｉ）ガラス粉末、アクリル酸エステル樹脂及び溶剤を含有するペースト状組成物を支持フィルム上に塗布して、膜厚が１０〜２００μｍの膜形成材料層を形成し、
（ii）支持フィルム上に形成された膜形成材料層を、電極が固定されたガラス基板の表面に、加熱ローラの表面温度が８０〜１００℃、加熱ローラによるロール圧が１〜５ｋｇ／ｃｍ ² 、加熱ローラの移動速度が０．５〜１０．０ｍ／分の条件で転写し、
（iii）転写された膜形成材料層を焼成することにより、前記ガラス基板の表面に、膜形成材料層中に含まれる有機物質が分解除去されたガラス焼結体よりなる誘電体層を形成する工程を含み、
プラズマディスプレイパネルに形成される誘電体層の膜厚公差を±５％以内にす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。
膜形成材料層に含有されるガラス粉末が、酸化亜鉛６０〜９０重量％、酸化ホウ素５〜２０重量％、酸化珪素５〜２０重量％の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
支持フィルムが可撓性を有する樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
支持フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
支持フィルムの表面に離型処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
ペースト状組成物の粘性が５００〜１０，０００ｃｐであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。