JP3975615B2 - プラズマディスプレイパネルの隔壁形成方法 - 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イパネルのガラス基板上に隔壁を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイ（Plasma Display）は気体放電を利用した画像表示装置であって、通常、多数の微小な放電セルが縦横（マトリックス状）に配列され、必要な部分のセルを放電発光させて文字や図形が表示されるようになっている。この平面表示パネルはプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel:以下、ＰＤＰという）と称される。このＰＤＰは構造が簡単で大型化が容易であり、メモリ機能を有し、更にカラー化が可能であるなどの様々な利点を有することから、テレビジョンなどで用いられるブラウン管よりも遥かに大きくかつ奥行きの小さいＰＤＰの開発研究が進められている。
【０００３】
上記ＰＤＰは、電極構造の点で金属電極がガラス誘電体材料で覆われるＡＣ型と、放電空間に金属電極が露出しているＤＣ型とに分類される。例えばＡＣ型のＰＤＰは図３及び図４に示すように、ガラス基板１上に所定の間隔をあけて形成された隔壁２を介してガラスプレート３を被せることにより構成される。ガラスプレート３のガラス基板１への対向面にはＭｇＯ（酸化マグネシウム）等の保護膜３ａにより被覆された一対の表示電極３ｂ，３ｂと誘電体層３ｃとが形成され、ガラス基板１とガラスプレート３と隔壁２にて区画形成された微細空間４（図４、以下、放電セルという）内にはアドレス電極４ａ及び蛍光体４ｂがそれぞれ形成される。また放電セル４内には放電ガス（図示せず）が注入される。
【０００４】
このように構成されたＰＤＰでは、一対の表示電極３ｂ，３ｂ間に電圧を印加し、かつアドレス電極４ａに電圧を印加して、放電セル４内の蛍光体４ｂを選択的に放電発光させることにより、文字や図形を表示することができる。ここで、ＰＤＰの表示特性上、選択的放電発光を確実に行うことができる独立性の優れた放電セル４を形成するためには、比較的高さの高い隔壁２を精度良く形成することが極めて重要となる。
【０００５】
従来、ＰＤＰの隔壁形成方法としては、隔壁材料ペーストのスクリーン印刷及びその焼成を数回〜十数回繰り返す多重印刷法，隔壁材料層上に所望のパターンのレジスト膜を形成しサンドブラスト加工により不要部を除去するサンドブラスト法，金型等を用いる一般的なプレス法などが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の多重印刷法では、隔壁が所望の高さになるまで数回〜十数回に及ぶ印刷及び焼成を繰返さなければならず、所望の高さの隔壁を位置精度良く形成することが難しく、製造効率が低下するとともに、スクリーン印刷版の加工精度の限界等のために、大型化及び高精度化が困難であった。
また、上記従来のサンドブラスト法では、ガラス基板上に形成された隔壁材料層の大部分が除去されるため、隔壁材料の使用効率が低く、除去した隔壁材料に含まれる鉛の処理が問題となる。また上記従来のサンドブラスト法では、ブラスト加工の速度が遅い問題点や、ブラスト加工条件の再現性が乏しい問題点や、隔壁材料層を一旦仮焼（ブラスト加工に適した硬度にする。）してブラスト加工した後に本焼成する必要があり、工程が複雑になる問題点もあった。
更に、上記従来の金型等を用いる一般的なプレス法では、金型精度が低い上に、金型コストが高く、繰返しの使用により金型が次第に劣化するため、隔壁の精度が次第に低下する問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、隔壁を容易かつ高精度に形成することができる、ＰＤＰの隔壁形成方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、感光性材料層のセル形成部の殆ど全てを隔壁の焼成時に焼失させることにより、廃棄物となる残渣を低減することができ、またセル形成部の焼失時にこのセル形成部が収縮しても、隔壁の変形を防止することができる、ＰＤＰの隔壁形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、ＰＤＰのガラス基板１１上に放電セル１８形成用の隔壁１７を形成する方法の改良である。
その特徴ある構成は、ガラス基板１１上に可塑剤含有の隔壁材料を積層して隔壁材料層１２を形成する工程と、隔壁材料層１２上に有機感光性材料を積層して感光性材料層１３を形成する工程と、感光性材料層１３を所定のパターンで露光した後に現像して隔壁形成予定部に対応する部分を除去することにより隔壁形成用溝１３ａ及びセル形成部１３ｂを形成する工程と、セル形成部１３ｂの表面及び隔壁形成用溝１３ａの内部を離型膜にて被覆する工程と、隔壁材料層１２及び感光性材料層１３が形成されたガラス基板１１を１２０〜１５０℃の温度で予備加熱する工程と、この温度に保った状態で感光性材料層１３を隔壁材料層１２に加熱・加圧することにより隔壁形成用溝１３ａに隔壁材料を侵入させて隔壁１７を形成する工程と、隔壁１７を焼成するとともにセル形成部１３ｂを焼失させる工程とを含むところにある。
【０００９】
この請求項１に記載されたプラズマディスプレイパネルの隔壁形成方法では、パターニング精度の高い感光性材料のパターン露光及び現像で形成した隔壁形成用溝１３ａが隔壁１７形成用の型となるため、高い寸法精度及び位置精度にて所望の高さ及び幅の隔壁１７を容易に形成することができる。また感光性材料層１３を隔壁形成層１２に加圧することにより隔壁材料層１２を変形させて隔壁１７を形成するため、隔壁材料の使用効率が高く、発生する残渣（廃棄物）の量は極めて少ない。
また隔壁１７の焼成を１回行うだけで済むため、工程が簡易で量産性に優れ、型としての感光性材料層１３のセル形成部１３ｂを隔壁１７の焼成過程で加熱分解して除去すれば、別途感光性材料を除去するための処理が不要となり、工程数を減少できるとともに、セル形成部１３ｂが隔壁１７の焼成時には収縮しながら焼失しても、セル形成部１３ｂと隔壁１７との間には離型膜が介在しているため、このセル形成部１３ｂは隔壁１７から速やかに離脱し、隔壁１７が変形することはない。更に露光マスクの形状を変更するだけで、隔壁１７の寸法を変更でき、ＰＤＰ設計の自由度が大きくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明のＰＤＰの隔壁形成方法では、先ずガラス基板１１（背面ガラス基板）上に隔壁材料を積層して隔壁材料層１２を形成する（図１（ａ））。この隔壁材料層１２はガラス基板１１の上面全てに形成してもよく、また隔壁形成予定部及びその近傍に、形成される隔壁よりも広い幅で形成してもよい。隔壁材料層１２を隔壁形成予定部及びその近傍に形成する場合には、隔壁をスクリーン印刷法により直接印刷する場合のような正確性は必要としない。また隔壁材料層１２は隔壁材料のペーストを塗布して乾燥することにより形成してもよいが、隔壁材料のシートをガラス基板１１上にラミネートすることにより形成してもよい。上記塗布法及びラミネート法のいずれの方法で隔壁材料層１２を形成しても、隔壁材料層１２は寸法等において高度な制御を必要とせず、容易に形成することができる。更に隔壁材料層１２の厚さは隔壁材料層１２の面積、形成される隔壁の高さ及び幅等によっても異なるが、通常の場合、５０〜２００μｍの範囲の厚さに形成されることが好ましい。
【００１１】
次いで隔壁材料層１２上に感光性材料を積層して感光性材料層１３を形成する（図１（ｂ））。この感光性材料層１３も上記隔壁材料層１２と同様に、感光性樹脂ペーストを塗布することにより形成してもよく、また感光性樹脂シートをラミネートすることにより形成してもよい。この感光性材料層１３も上記塗布法又はラミネート法等により容易に形成することができる。更に感光性材料層１３の厚さは、形成される隔壁の高さとほぼ同程度とし、通常の場合、１００〜１５０μｍとすることが好ましい。
【００１２】
次に感光性材料層１３を所定のパターンで露光し現像して、隔壁形成予定部に対応する部分を除去することにより、隔壁形成用溝１３ａ及びセル形成部１３ｂを形成する（図１（ｃ））。この隔壁形成用溝１３ａは隔壁形成のための型となるものであり、形成される隔壁と同程度の幅及び間隔で形成され、通常、幅ｘは３０〜１００μｍ、間隔ｙは１００〜３００μｍ程度である。また上記溝１３ａはパターニング精度の高い露光・現像法により、高い寸法精度及び位置精度にて容易に形成することができる。 上記セル形成部１３ｂの表面及び隔壁形成用溝１３ａの内部は離型膜にて被覆される。この離型膜はノズル１４から無機材料，有機材料又は無機・有機複合体材料を噴霧し乾燥することにより形成される。上記無機材料としては窒化ホウ素（ＢＮ），シリカ（ＳｉＯ₂），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等、有機材料としてはシリカゾルゲル液等、無機・有機複合体材料としてはシリコーン等を用いることが好ましい。
【００１３】
更に隔壁材料層１２及び感光性材料層１３が形成されたガラス基板１１を、１２０〜１５０℃の温度で１０〜２０分間予備加熱した後、１２０〜１５０℃の温度に保った状態で、圧力２〜５ｋｇｆ／ｃｍ²で２〜３分間加熱・加圧することにより、隔壁材料層１２を変形させて隔壁形成用溝１３ａ内に侵入させる（図１（ｄ））。この加熱・加圧はゴムローラ１６，１６等を用いて行うことが好ましい。例えば、表面温度が１２０〜１５０℃のゴムローラ１６，１６を用いて、感光性材料層１３を隔壁材料層１２に上記圧力で押し付けた状態でガラス基板１１を０．１〜０．２ｍ／分の速度で移動させることによりプレス加圧する。なお、隔壁形成用溝１３ａに侵入した隔壁材料は離型膜を介してセル形成部１３ｂの側面に接する。このようなプレス加圧法で隔壁１７を形成することにより、隔壁材料の無駄を生じることなく、廃棄物量も低減することができる。
【００１４】
隔壁材料を隔壁形成用溝１３ａ内に侵入させた状態で（図１（ｅ））、５００〜５５０℃で１０〜２０分間保持することにより、隔壁１７を焼成するとともに、セル形成部１３ｂを焼失、即ち加熱分解除去する（図１（ｆ））。このとき樹脂により形成されたセル形成部１３ｂは収縮しながら焼失するけれども、セル形成部１３ｂは離型膜を介して隔壁１７に接しているため、セル形成部１３ｂが収縮しても速やかに隔壁１７から離脱し、隔壁１７が変形することはない。このように隔壁１７の焼成とセル形成部１３ｂの除去とを同時に行うと効率が良いが、焼成前にセル形成部１３ｂの除去工程を設けて予めセル形成部１３ｂの除去を行った後に、隔壁１７を焼成してもよい。図１（ｆ）の符号１８は隔壁１７，１７間に形成された放電セルである。上記方法により、幅６０〜７０μｍ程度で高さ１００〜１５０μｍ程度の隔壁１７を、所望の位置に、容易かつ効率的に、高精度に形成することができる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
表１に示す組成の隔壁材料をボールミル（直径２０ｍｍのボール：１．２ｋｇ）に入れ、２０時間分散した。その後ドクタブレード法により１００μｍの膜厚で隔壁材料のシートを作製した。この隔壁材料のシートを１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ厚さのガラス基板上に１層ラミネートして隔壁材料層１２を形成した（図１（ａ））。この隔壁材料層１２上に、ドライフィルムレジスト「ＮＥＦ１５０」（厚さ５０μｍ：日本合成化学工業社製）を２層ラミネートして感光性材料層１３を形成し（図１（ｂ））、パターン露光した後に現像して、感光性材料層１３に幅ｘが８０μｍの隔壁形成用溝１３ａを２００μｍの間隔ｙをあけて形成した（図１（ｃ））。このとき残留するセル形成部１３ｂ（レジストライン）の幅及び長さは１２０μｍ及び９０ｍｍであった。次いでガラス基板１１の上方に配設されたノズル１４からシリコーンオイル（エアゾル型のシリコーンスプレー：東芝シリコーン社製）を２〜３秒間噴霧した後、室温にて１０分間放置することにより溶媒を除去して乾燥し、セル形成部１３ｂの表面及び隔壁形成用溝１３ａの内部に離型膜を形成した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
上記表１において「ＤＯＰ」とはフタル酸ジオクチルである。
次にこのガラス基板１１を１４０℃のオーブンで１０分間予備加熱した後に、表面温度が１４０℃の一対のゴムローラ１６，１６にてガラス基板１１，隔壁材料層１２及び感光性材料層１３を挟んで５ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力をかけ、この状態でガラス基板１１を速度０．２ｍ／分で移動してプレス加工した（図１（ｄ））。これにより隔壁材料を隔壁形成用溝１３ａ内に侵入させて隔壁１７を形成した（図１（ｅ））。この状態で大気中で５３０℃の温度に１０分間保持し、隔壁１７を焼成するとともに、セル形成部１３ｂを焼失させた（図（ｆ））。これによりガラス基板１１上に形成された隔壁１７の幅Ｗ及び高さＨはそれぞれ約８０μｍ及び約１２０μｍであり、そのピッチＰは約２００μｍ（セル幅Ｓ：約１２０μｍ）であった。この隔壁１７を有するガラス基板１１を実施例１とした。
【００１８】
＜比較例１＞
実施例１と同一のガラス基板上にペースト（ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス粉末：５６重量％，アルミナ粉末：１４重量％，エチルセルロース：５重量％，テルピネオール：２５重量％）をスクリーン印刷法により所定のパターンで位置合わせをして印刷し、１５０℃で２０分間乾燥する工程を１０回繰返して重ね塗りすることにより、隔壁を形成した。このガラス基板上の隔壁を脱バインダのために３５０℃で６０分間加熱した後に、大気中５５０℃で１０分間焼成した。これによりガラス基板上に幅及び高さがそれぞれ約８０μｍ及び約１２０μｍの隔壁を約２００μｍのピッチで形成した。この隔壁を有するガラス基板を比較例１とした。
【００１９】
＜比較試験及び評価＞
実施例１のガラス基板上の隔壁のそれぞれ任意の１００本について、その高さ及び幅を以下のように詳しく測定した。
図２に示すように、実施例１の基板上の任意の１００本のセラミックリブの幅の測定は、セラミックリブの高さをＨとしたときの高さ（１／２）Ｈのところのリブの幅Ｗ_Cと、高さ（３／４）Ｈのところのリブの幅Ｗ_Mと、高さ（９／１０）Ｈのところのリブの幅Ｗ_Tとをそれぞれ測定することにより行った。またこれらの測定値の平均値を算出した後、Ｈ，Ｗ_C，Ｗ_M及びＷ_Tのそれぞれの標準偏差を算出した。比較例１のガラス基板上の隔壁のそれぞれ任意の１００本についても、上記と同様にしてＨ，Ｗ_C，Ｗ_M及びＷ_Tと、これらの標準偏差をそれぞれ算出した。表２に実施例１の結果（リブの各部の平均値及び標準偏差）を比較例１の結果（リブの各部の平均値及び標準偏差）と対比させて示す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
表２から明らかなように、比較例１の隔壁と比べて、実施例１の隔壁はその高さと幅のばらつきが小さいことが判った。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ガラス基板上に隔壁材料層を介して感光性材料層を形成し、この感光性材料層を所定のパターンで露光した後に現像することにより隔壁形成用溝及びセル形成部を形成し、セル形成部の表面及び隔壁形成用溝の内部を離型膜にて被覆し、感光性材料層を隔壁材料層に加圧することにより隔壁形成用溝に隔壁材料を侵入させて隔壁を形成し、更に隔壁を焼成するとともにセル形成部を焼失させたので、パターニング精度の高い感光性材料のパターン露光及び現像で形成した隔壁形成用溝が隔壁形成のための型となる。この結果、高い寸法精度及び位置精度にて所望の高さ及び幅の隔壁を容易に形成することができる。
また隔壁材料の大部分を除去する従来のサンドブラスト法と比較して、本発明では感光性材料層を隔壁形成層に加圧することにより隔壁材料層を変形させて隔壁を形成するため、隔壁材料及び蛍光材料の使用効率が高く、発生する残渣（廃棄物）の量は極めて少ない。また複数回の焼成を行う従来の多重印刷法やサンドブラスト法と比較して、本発明では隔壁の焼成を１回行うだけで済むため、工程が簡易で量産性に優れている。
【００２３】
また型としての感光性材料は隔壁材料の焼成過程で加熱分解して除去されるので、別途感光性材料を除去するための処理が不要となるとともに、セル形成部が隔壁の焼成時に収縮しながら焼失しても、セル形成部と隔壁との間には離型膜が介在しているため、このセル形成部は隔壁から速やかに離脱する。この結果、隔壁の変形を防止することができる。
更に金型の劣化に起因して隔壁精度が低下する従来の一般的なプレス法と比較して、本発明では感光性材料が１回限りの使い捨てであるため、上記のような隔壁精度の低下は生じず、露光マスクの寸法を変更するだけで、隔壁の寸法を変更することができ、ＰＤＰ設計の自由度が大きくなる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のＰＤＰの隔壁形成方法を工程順に示す断面図。
【図２】図１（ｆ）のＡ部拡大断面図。
【図３】従来の隔壁を含むＰＤＰの分解斜視図。
【図４】図３のＢ部拡大断面図。
【符号の説明】
１１ ガラス基板
１２ 隔壁材料層
１３ 感光性材料層
１３ａ 隔壁形成用溝
１３ｂ セル形成部
１７ 隔壁
１８ 放電セル

Claims (1)

1. プラズマディスプレイパネルのガラス基板(11)上に放電セル(18)形成用の隔壁(17)を形成する方法において、
   前記ガラス基板(11)上に可塑剤含有の隔壁材料を積層して隔壁材料層(12)を形成する工程と、
   前記隔壁材料層(12)上に有機感光性材料を積層して感光性材料層(13)を形成する工程と、
   前記感光性材料層(13)を所定のパターンで露光した後に現像して隔壁形成予定部に対応する部分を除去することにより隔壁形成用溝(13a)及びセル形成部(13b)を形成する工程と、
   前記セル形成部(13b)の表面及び前記隔壁形成用溝(13a)の内部を離型膜にて被覆する工程と、
   前記隔壁材料層 (12) 及び前記感光性材料層 (13) が形成された前記ガラス基板 (11) を１２０〜１５０℃の温度で予備加熱する工程と、
   この温度に保った状態で前記感光性材料層(13)を前記隔壁材料層(12)に加熱・加圧することにより前記隔壁形成用溝(13a)に前記隔壁材料を侵入させて隔壁(17)を形成する工程と、
   前記隔壁(17)を焼成するとともに前記セル形成部(13b)を焼失させる工程と
   を含むプラズマディスプレイパネルの隔壁形成方法。

Images