JP4002013B2 - ディスプレイパネル用基板の製造方法 - 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イパネルを初めとする各種のディスプレイパネルに使用される微細隔壁を備えたディスプレイパネル用基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
壁掛けテレビ等への応用もなされているプラズマディスプレイパネルの基本的構造は、例えば、図１１に示すとおりである。すなわち、前面パネルＡと背面パネルＢとを、両パネルにそれぞれ形成したストライプ状電極Ａ１、Ｂ１が互いに対向するように重ね合わせ、その交点におけるストライプ状または格子状の隔壁Ｃ内で放電を起こすことにより、発光させるものである。
【０００３】
隔壁Ｃは、光のクロストークを防ぐとともに、画面のコントラストを作るために設けられているものであり、非常に微細なものである。例えば、ストライプ状のものにあっては、幅約３０μｍ、高さ約２００μｍで、１００μｍ程度の間隔でパネル全面にわたって形成されることが要求されている。そして、このような微細寸法の隔壁Ｃの内部には、蛍光体が塗布され、Ｎｅ、Ｘｅ等の不活性ガスが封入されている。よって、複雑でかつ鮮明な画像を得るという観点から当然に隔壁Ｃに要求されるファインパターン化とともに、蛍光体の塗布量を一定にし、前面パネルＡと密着して不活性ガスの漏出を防止する観点等からも、隔壁Ｃの寸法精度が高いことが要求される。
【０００４】
従来、このような隔壁Ｃを形成する方法として、スクリーン印刷法やサンドブラスト法が採用されている。スクリーン印刷法は、ガラス基板上に、ガラスペーストを印刷し、乾燥する操作を、毎回スクリーンの位置合わせをして１０回程度繰り返すもので、所謂重ね刷りにより隔壁を形成する方法である。また、サンドブラスト法は、ガラスペーストをガラス基板の全面に塗布したのち、フォトレジストで被覆し、露光、現像し、その後、レジストパターンで被覆されてない部分をサンドブラストして、隔壁を形成するものである。
【０００５】
その他にも、ガラス基板上に金属層を形成し、この金属層を所望の微細パターンにエッチングして、金属層の除去された部分に隔壁材料を埋め込んで硬化させ、しかる後残りの金属層を除去することにより隔壁を形成する方法（特願平８−２９９６９２号）や、所望の微細パターンを施した樹脂型を用いて、この樹脂型の微細パターンに隔壁材料を流し込み、その上にガラス基板を載置して接着硬化させ、しかる後樹脂型を剥がすことにより隔壁を形成する方法（特願平９−２１１００３号）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスクリーン印刷法による隔壁の形成方法においては、毎回のスクリーンの位置合わせと、スクリーンの歪みとが、ファインパターン化、大画面化を困難にしている。また、従来のサンドブラスト法による隔壁の形成方法においては、ブラスト深さが不均一になり易いことが、やはりファインパターン化、大画面化を困難にしている。さらに、上記いずれの方法においても、隔壁を形成する工程が繁雑であり、隔壁の寸法精度を高めようとすれば長時間を要するため、それが製造コストを上昇させる要因ともなっている。
【０００７】
また、上記提案のガラス基板上に金属層の微細パターンをエッチングにより形成する方法（特願平８−２９９６９２号）や樹脂型を用いる方法（特願平９−２１１００３号）は、上記従来のスクリーン印刷法やサンドブラスト法と比べれば工程の簡便性、ディスプレイパネル用基板製造の経済性の点で改善のなされた方法であるが、隔壁を形成する工程がさらに簡便化されることが望まれていた。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、一層簡便な工程で、寸法精度の高い隔壁を、強度低下、剥離欠落の恐れもなく常に安定して形成することができて、ファインパターン化、大画面化に十分対応し得るディスプレイパネル用基板を一層経済的に製造し得る方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１として、隔壁を形成させるガラス基板を、前記ガラス基板に形成させる隔壁の所望の微細パターンと凹凸が反転した微細パターンを有する金属型で研磨材を用いて研磨して、前記ガラス基板に所望の隔壁の微細パターンを形成することを特徴とするディスプレイパネル用基板の製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は上記目的を達成するため、請求項２として、隔壁を形成させるガラス基板が、その上面に前記隔壁の高さ以上の厚みを有するガラス質層が設けられている請求項１記載のディスプレイパネル用基板の製造方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、上記目的を達成するために、請求項３として、ディスプレイパネル用基板がプラズマディスプレイパネル用の基板である請求項１または２記載のディスプレイパネル用基板の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明のディスプレイパネル用基板の製造方法について説明する。図１〜５は、本発明の製造方法の一つの実施態様を概念的に示す図であり、図１は研磨工程の斜視図であり、図２は図１におけるイーイ´線の断面図であり、図３は金属型の微細パターンの形成された面の図であり、図４は図３のローロ´線の断面の微細パターン部の一部の拡大図であり、図５は隔壁の形成されたガラス基板の断面の微細パターン部の一部の拡大図である。図６〜８は、本発明の製造方法の他の一つの実施態様を概念的に示す図であり、図６は金属型の微細パターンの形成された面の図であり、図７は図６におけるローロ´線の断面の微細パターン部の一部の拡大図であり、図８は図６におけるハーハ´線の断面の微細パターン部の一部の拡大図である。また、図９〜１０は、本発明の製造方法のさらに他の一つの実施態様を概念的に示す図であり、図９はガラス質層の設けられたガラス基板の断面図の一部の拡大図であり、図１０は隔壁の形成されたガラス質層の設けられたガラス基板の微細パターン部の一部の拡大図である。
【００１３】
まず、図１〜５の実施態様について説明する。図１〜５の実施態様においては、隔壁を形成させるガラス基板１が、その上に研磨材２が散布され、金属型３を、加圧手段（図示省略）によりガラス基板１に所定の圧力で押し付けつつ、振動ないし褶動手段（図示省略）により金属型３の長軸方向（図１における矢印方向）に振動ないし褶動させることにより研磨される。この時、支持手段（図示省略）により、ガラス基板１は固定され、金属型３はその幅方向には動かないように保持される。金属型３は、ガラス基板１と接する面に、ガラス基板１に形成すべき隔壁の所望の微細パターンと凹凸が反転したストライプ状微細パターン４を有しており、上記研磨により、金属型３の微細パターン４の凸部４１においてガラス基板１が切削され、ガラス基板１上に金属型３の微細パターン４の凹部４２に対応した隔壁５１が形成され、隔壁５１で構成されるストライプ状微細パターン５が形成されたディスプレイパネル用基板７が得られる。この図１〜５の実施態様における金属型３のストライプ状微細パターン４とガラス基板１上に形成されるストライプ状微細パターン５の寸法の一例を示せば、例えば、金属型３の微細パターン４が、幅１６０μｍ、高さ２２０μｍの凸部４１が間隔４０μｍで配列されたストライプ状微細パターンのとき、ガラス基板１上にも金属型３と同サイズのストライプ状微細パターン５が形成される。その際、研磨剤の粒径や隙間に依存する若干の削りしろが考慮される。ガラス基板１上に形成される隔壁５１の高さは、研磨する深さを調節することにより、金属型３の微細パターン４の凸部４１の高さより低く調節できることは勿論である。上記の金属型３をガラス基板１に押し付ける加圧手段、金属型３の振動ないし褶動手段、金属型３を幅方向へ動かないように保持する支持手段などは、手段自体は公知の種々の手段を適宜選択して用いることができる。また、金属型３をガラス基板１に押し付ける圧力は、使用するガラス基板の強度や研磨する度合い等を考慮しガラス基板が割れない程度とすればよく特に限定されるものではない。さらに、金属型３を振動ないし褶動させる際の振幅は、作製する微細パターンの形状と、振動あるいは褶動時のずれによる誤差を考慮して適宜設定すれば良い。
【００１４】
上記図１〜５の実施態様においては、ガラス基板１は固定されており、金属型３がその長軸方向に振動ないし褶動されるが、逆に、金属型３を固定し、ガラス基板１の方を金属型３の長軸方向に振動ないし褶動するように変更することができる。
【００１５】
次に、図６〜８の実施態様について説明する。図６〜８においては、金属型３の微細パターン４が、上記図１〜５の実施態様のストライプ状とは異なり、ドット状である。すなわち、金属型３の微細パターン４は、ガラス基板１に形成すべき隔壁の所望の微細パターンと凹凸が反転したドット状である。この図６〜８の実施態様においては、金属型３をその長軸方向および／または幅方向に振動させることによって、あるいは円を描くように振動させることによって、ガラス基板に隔壁の微細パターンを形成することができる。ここで、ガラス基板に形成される微細パターンは、金属型３の微細パターン４と凹凸が反転していることの他、微細パターンのサイズに上記金属型３の振動の振幅に対応する相違が生じる。したがって、金属型３に設ける微細パターン４のサイズは、ガラス基板に形成させる所望の隔壁の微細パターンのサイズに上記金属型３の振動の振幅を考慮して設定する必要がある。この図６〜８の実施態様においても、上記した点以外は、上記図１〜５の実施態様の場合と同様にしてガラス基板に隔壁の微細パターンを形成することができ、ディスプレイパネル用基板７を得ることができる。
【００１６】
上記の実施態様は、ガラス基板は固定されており、金属型３がその長軸方向および／または幅方向に振動する場合を述べたが、逆に、金属型３を固定し、ガラス基板の方を金属型３の長軸方向および／または幅方向に沿って、あるいは金属型３の面内方向で円を描くように振動させることもできる。
【００１７】
上記各実施態様等、本発明の実施に当たり、ガラス基板としては、従来からディスプレイパネル用基板に用いられている各種ガラス基板を適宜選択して用いることができる。このガラス基板には、必要に応じて、図９に示すように、ガラス質層６を設けることができる。ガラス基板１にガラス質層６を設けるには、一般に、硬化してガラス質層を与える流動性材料を塗布し、該流動性材料を硬化させてガラス質層を形成させることにより行うことができる。かかる流動性材料として、常温または加熱下において架橋反応が進行し、セラミックス様の硬化物を形成する無機のケイ素含有ポリマーのほか、セラミックス粉末、アルミナセメントのようなセメント、水ガラス類等を含有する無機系バインダーも使用することができる。このような流動性材料の具体例として、ケイ素含有ポリマーを形成する商品名 ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳのＧＳ−６００シリーズ（ホーマーテクノロジー社製）、ペルヒドロポリシラザンのようなポリシラザン類、例えば商品名 東燃ポリシラザン（東燃社製）、無機バインダーである商品名 レッドプルーフのＭＲ−１００シリーズ（熱研社製）等を挙げることができる。これらの流動性材料のガラス基板１への塗布は、例えばキャスティング法、刷毛塗り法等の公知の塗布法により行うことができる。また、これらの流動性材料の硬化は、用いた流動性材料の種類に応じて適宜硬化条件を設定して行うことができる。また、これらの流動性材料を硬化させて形成されるガラス質層６は、後記するとおり、研磨材を用いて金属型で研磨されて、ディスプレイパネルの隔壁を形成するものであるから、これらの流動性材料には、ディスプレイパネルのコントラストを得る上で有利になるように、必要に応じて黒色等の暗色系の着色剤を配合することができる。
【００１８】
図９に示すガラス質層６の設けられたガラス基板１は、本発明の製造方法の他の一つの実施態様として、上記図１〜５の実施態様の場合と同様に、そのガラス質層６の上に研磨材２を散布して、金属型３により研磨して、図１０に示すように、隔壁５１を形成することができ、隔壁５１で構成される微細パターンの形成されたディスプレイパネル用基板７を得ることができる。図９および図１０に示すように、ガラス質層６の厚さは、形成される隔壁５１の高さより厚く、隔壁５１は底部から頂部までガラス質層６で構成されている。また、ガラス質層６の研磨は、ガラス質層６の形成に用いた流動性材料が完全に硬化してから行うこともできるし、保形性の生じた半硬化状態で行うこともできる。半硬化状態で研磨を行えば、完全硬化後に行うより、研磨を容易に行うことができる。
【００１９】
上記図９および図１０の実施態様においても、上記各実施態様の場合のように、金属型３の微細パターン４を、必要に応じて、ストライプ状あるいはドット状とし、ガラス基板１上に形成される隔壁の微細パターン５をストライプ状あるいはドット状とすることができることは勿論である。
【００２０】
上記各実施態様等、本発明の実施に当たり、研磨材２としては、従来からガラスの研磨材として用いられている各種研磨材を適宜選択して用いることができる。例えば、アルミナ系微粒子、シリカ系微粒子、酸化ジルコニウム微粒子、酸化セリウムなどの希土類酸化物微粒子、ダイモンド微粒子等が挙げられる。中でも、ダイモンド微粒子、就中所謂クラスタダイヤモンドが好ましく用いられる。また、研磨材の粒径としては、研磨速度や研磨面の要求される平滑さ等によって適宜選択することができる。さらに、研磨材はいくつかの種類、粒径のものを組み合わせて用いることもできる。例えば、大きい粒径で粗く研磨した後、小さい粒径で細かく研磨する場合等が挙げられる。この方法は効率的かつ平滑に研磨できるため好適に用いられる。上記の微粒子は、一般に、分散媒に分散し、必要に応じて界面活性剤、増粘剤、分散剤、キレート剤等の各種添加剤を添加してスラリー状で用いられる。また、分散媒としては水系も、有機溶媒系も用いることができるが、水または水とアルコール、アセトン、テトラヒドロフランなどの水溶性有機溶媒との混合液が好ましく用いられる。また、研磨に用いたスラリー状研磨材は研磨に循環使用することができる。
【００２１】
金属型３としては、ガラス基板の研磨材を用いての研磨が可能な硬さを有し、かつ微細パターンが形成可能な金属材料であれば特に限定されることなく用いることができる。具体例としては、ステンレス等が挙げられる。このような金属材料の金属板に微細パターン４を形成して金属型３を作製する方法としては、例えばフライス盤や特殊バイトで微細加工する方法もあるが、一般に、プリント基板等における高密度回路パターンの形成等に用いられている周知の、フォトレジストを用いてレジストパターンを形成し、該パターンの金属露出部分をエッチングにより除去する技術が適用される。また、金属型３の作製に用いる金属板としては、上記のような金属材料の金属板であって、該金属板に形成される微細パターン４の凸部４１の高さよりも厚く、かつ取り扱う際に容易に折れたり変形しない程度の厚さの金属板が好ましい。金属板の厚さは、微細パターン４の凸部４１の高さよりも厚いものであれば特に制限されるものではない。しかし、薄すぎると折れ曲がったり反り変形を起こしやすく、逆に厚すぎると金属板が重くなるため振動させにくくなってコスト的にも不適なため０．５〜５ｍｍ程度が好適に用いられる。
【００２２】
以下に、上記フォトレジストパターンを利用する周知技術を適用して金属型３を作製する場合について説明する。すなわち、まず、上記のような金属板上にフォトレジストの溶液を塗布、乾燥して、フォトレジストの塗膜を形成する。この際、フォトレジストとしては公知の種々のフォトレジストを、その解像度、耐エッチング性、金属板との密着性等の諸性能を考慮して、適宜選択して用いることができる。また、フォトレジストには、露光部分が現像により溶解除去されるポジ型と、露光部分が不溶性となり、未露光部分が現像により溶解除去されるネガ型とがあるが、このいずれの型も用いることができる。次いで、金属板上に形成されたフォトレジストの塗膜を、用いたフォトレジストのポジ型あるいはネガ型の種類を考慮して微細パターン４に応じた原版マスクを透して一括露光し、現像液で現像して、金属板の微細パターン４の凸部４１に対応する部分をレジスト膜で被覆するフォトレジストパターンを形成させる。しかる後、フォトレジストパターンのレジスト膜で被覆されてない金属の露出部分をエッチングして、金属板上に微細パターン４を形成させて、金属型３を得ることができる。この際、上記のフォトレジスト溶液の塗布によるフォトレジスト塗膜形成に代えて、金属板上にフォトレジストフィルムをラミネートしても良い。また、上記原版マスクを透しての一括露光に代えて、電子ビームやイオンビームなどの粒子線で走査して直接パターンを描画、露光しても良い。上記のエッチングとしては、例えばエッチング液に浸漬する等のウエットエッチングを採用することもできるし、例えばプラズマエッチング等のドライエッチングを採用することもできる。金属型３は、比較的容易に安価に作製できるので、使い捨てとすることができ、例えば微細パターンが摩耗した場合等に交換することができる。
【００２３】
上記のようにして得られるディスプレイパネル用基板７は、常法に従い、アドレス用電極の取り付けや、蛍光体の塗布等をすることにより、目的とするプラズマディスプレイパネル等のディスプレイパネルを得ることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
図１〜５の実施態様により、ストライプ状の隔壁の微細パターンを有するプラズマディスプレイパネル用基板を製造した。
まず、フォトレジストパターンを利用する周知技術により、幅１５０μｍ、高さ２５０μｍの凸部が間隔５０μｍで配列されたストライプ状微細パターンを有し、厚さ１ｍｍ（微細パターンの凸部の高さ２５０μｍを含む）のステンレス製の金属型を作製した。
次に、８インチサイズ、厚さ４ｍｍのガラス基板を、その上に研磨材として平均粒径５０Åのクラスタダイヤモンドを水１００に対して５ｗｔ％混ぜたものを散布しつつ、上記作製した金属型で該金属型をプレス機にて１００ｋｇ／ｃｍ² の圧力でガラス基板に押し付けつつ、バイブレーターにて振動回数１２０往復／ｍｉｎ、振幅５ｍｍで微細パターンのストライプの方向と同方向に振動させて研磨を行った。
研磨終了後、上記ガラス基板の表面を顕微鏡により観察したところ、幅４５μｍ、高さ２００μｍの隔壁が間隔１５５μｍで配列されたストライプ状微細パターンが形成されていることが確認された。このガラス基板は、プラズマディスプレイパネル用基板として好適に用いることができた。
【００２６】
実施例２
実施例１において、ガラス基板として下記のガラス質層を設けたガラス基板
を用いたこと以外は、実施例１と同様にして研磨を行った。すなわち、８インチサイズで厚さ３ｍｍのガラス基板に、硬化してガラス質層を与える流動性材料として商品名 ＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳ（ＧＳ−６００−１；稀釈剤としてイソプロピルアルコールを含有している；ホーマーテクノロジー社製）を刷毛塗りにより塗布し、ヒートプレス機にて１５ｇ／ｃｍ² の圧力を加えながら１３０℃で３０分間保持してＨＥＡＴＬＥＳＳ ＧＬＡＳＳを硬化させ、厚さ３００μｍのガラス質層を設けたガラス基板を作製し、これを実施例１と同様にして研磨した。
研磨終了後、上記ガラス質層を設けたガラス基板の表面を顕微鏡により観察したところ、実施例１の場合と同様に、幅４５μｍ、高さ２００μｍの隔壁が間隔１５５μｍで配列されたストライプ状微細パターンが形成されていることが確認された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス基板を金属型で研磨するという至って簡便な工程で、寸法精度の高い隔壁を、強度低下、剥離欠落等の恐れもなく常に安定して形成することができ、ファインパターン化、大画面化に十分対応し得るディスプレイパネル用基板を一層経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施態様における研磨工程を示す斜視図である。
【図２】 図１のイ−イ’線における断面図である。
【図３】 本発明の実施態様における金属型の平面図である。
【図４】 図３のロ−ロ’線における断面図である。
【図５】 本発明の実施態様における隔壁の形成されたガラス基板の断面図である。
【図６】 本発明の別の実施態様における金属型の平面図である。
【図７】 図６のロ−ロ’線における断面図である。
【図８】 図６のハ−ハ’線における断面図である。
【図９】 本発明のさらに別の実施態様におけるガラス基板の断面の一部を示す図である。
【図１０】 本発明のさらに別の実施態様における隔壁の形成されたガラス基板の断面の一部を示す図である。
【図１１】 プラズマディスプレイパネルの構造例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 研磨材
３ 金属型
４ 金属型の微細パターン
４１ 金属型の微細パターンの凸部
４２ 金属型の微細パターンの凹部
５ ガラス基板に形成された微細パターン
５１ ガラス基板に形成された微細パターンの隔壁
６ ガラス質層
７ ディスプレイパネル用基板
Ａ 前面パネル
Ａ１ ストライプ状電極
Ｂ 背面パネル
Ｂ１ ストライプ状電極
Ｃ 隔壁

Claims (3)

1. 隔壁を形成させるガラス基板を、前記ガラス基板に形成させる隔壁の所望の微細パターンと凹凸が反転した微細パターンを有する金属型で研磨材を用いて研磨して、前記ガラス基板に所望の隔壁の微細パターンを形成することを特徴とするディスプレイパネル用基板の製造方法。
2. 隔壁を形成させるガラス基板が、その上面に前記隔壁の高さ以上の厚みを有するガラス質層が設けられている請求項１記載のディスプレイパネル用基板の製造方法。
3. ディスプレイパネル用基板がプラズマディスプレイパネル用の基板である請求項１または２記載のディスプレイパネル用基板の製造方法。

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