JP4036507B2 - プラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス放電を利用した自発光形式のフラットディスプレイであるカラー表示のプラズマディスプレイパネル(以下、PDPと記す)における蛍光面の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にPDPは、2枚の対向するガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にNe,Xe等を主体とするガスを封入した構造になっている。そして、これらの電極間に電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生させることにより、各セルを発光させて表示を行うようにしている。情報表示をするためには、規則的に並んだセルを選択的に放電発光させる。このPDPには、電極が放電空間に露出している直流型(DC型)と絶縁層で覆われている交流型(AC型)の2タイプがあり、双方とも表示機能や駆動方法の違いによって、さらにリフレッシュ駆動方式とメモリー駆動方式とに分類される。
【0003】
図1にAC型PDPの一構成例を示す。この図は前面板と背面板を離した状態で示したもので、図示のように2枚のガラス基板1,2が互いに平行に且つ対向して配設されており、両者は背面板となるガラス基板2上に互いに平行に設けられた障壁3により一定の間隔に保持されるようになっている。前面板となるガラス基板1の背面側には透明電極である維持電極4と金属電極であるバス電極5とで構成される複合電極が互いに平行に形成され、これを覆って誘電体層6が形成されており、さらにその上に保護層7(MgO層)が形成されている。また、背面板となるガラス基板2の前面側には前記複合電極と直交するように障壁3の間に位置してアドレス電極8が互いに平行に形成されており、さらに障壁3の壁面とセル底面を覆うようにして蛍光体層9が設けられている。このAC型PDPは面放電型であって、前面板上の複合電極間に交流電圧を印加し、空間に漏れた電界で放電させる構造である。この場合、交流をかけているために電界の向きは周波数に対応して変化する。そしてこの放電により生じる紫外線により蛍光体層9を発光させ、前面板を透過する光を観察者が視認するようになっている。
【0004】
上記の如きPDPにおける背面板は、ガラス基板2の上にアドレス電極8を形成し、必要に応じてそれを覆うように誘電体層を形成した後、障壁3を形成してその障壁3の間に蛍光体層9からなる蛍光面を設けることで製造される。電極8の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、厚膜法等によって基板2上に電極材料の膜を形成し、これをフォトリソグラフィ法によってパターニングする方法と、厚膜ペーストを用いたスクリーン印刷法によりパターニングする方法とが知られている。また、誘電体層はスクリーン印刷等により形成され、障壁3はスクリーン印刷による重ね刷り、或いはサンドブラスト法等によって形成されている。そして、蛍光面はスクリーン印刷により障壁3の間に赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法により形成されている。
【0005】
上記したように、障壁間に蛍光面を形成するには、3色の蛍光体ペーストをスクリーン印刷により直接障壁間に充填して焼成する方法が採られている。しかしながら、大型サイズの基板ではスクリーン版の作製が困難であるとともに寸法のズレを生じるという問題点があり、また高精細タイプでは精度の確保が難しいという問題点がある。そこで、感光性蛍光体ペースト若しくは感光性蛍光体フィルムを用いたフォトリソグラフィ法により蛍光面を形成することが考えられており、このフォトリソグラフィ法では平行光による露光方式が検討されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平行光による露光方式では、数〜数十μm程度のライン&スペースのパターンを形成する正確な平行光を形成するために図2に示すような光学系が必要であり、装置自体が高価なものになってしまう。すなわち、光源10から出射した光をワーク基板11に直接照射するのではなく、反射レンズ12、コリメートレンズ13を使用することで、照射強度がワーク基板11の面内で均一になるように調整している。
【0007】
また、平行光では望ましい形状の蛍光面を形成し難いという問題がある。すなわちフォトリソグラフィ法では、まずワーク基板上に形成した障壁の上から感光性の蛍光体ペーストをベタでコーティングして乾燥させてから、若しくは、感光性の蛍光体フィルムを障壁上から加熱圧着することにより障壁間に蛍光面形成層を形成してから、マスクを介して露光を行い、現像して蛍光面を形成し、この工程を異なる色の蛍光面形成層について同様に行って3色の蛍光面を形成し、最後に焼成する。この工程において、本来ならば図3に示すように障壁21の間にある蛍光面形成層22を露光するのに障壁21の間隔と合致した開口を有するマスク23を設計するのが望ましいが、ワーク基板11が伸びると図4に示すように障壁21の頂部まで露光されたり、片方の壁面付近が露光されなくなったりする。その結果、図5に示すように隣接する障壁21の頂部の上に蛍光面が形成されたり、障壁頂部付近の壁面に蛍光面が形成されずに、蛍光面の形状が左右非対称になってしまう。そこで、ワーク基板11の伸びを考慮できないので、図6に示すように障壁21の間に突き出す形でマスク設計をしておき、マスク23がずれたとしても障壁21の頂部の上に蛍光面が形成されないようにしているが、平行光を使用している以上、蛍光面の形状は左右非対称になってしまう。また、このマスク23で露光するとマスク23の影により障壁21の壁面付近が露光され難くなる。実際は蛍光体自体が白色であるために散乱されて壁面付近も露光されはするが、強度が弱いために現像時に剥離してしまう。したがって現状では、露光量を増加させて対応しているが、光源の強度を上げる必要がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明は、ワーク基板上に設けられた障壁の少なくともその間に感光性の蛍光面形成層を形成し、ワーク基板とマスクのアライメントをしてから、マスクを介して露光を行い、現像、焼成して蛍光面を形成するPDPの蛍光面形成方法において、マスクの上方から発散光或いは拡散光を照射する露光光源を配設した露光装置を使用するとともに、障壁の間隔をa、マスクの開口幅をb、障壁頂部とマスクのギャップをcとした時に、a>2×bの条件を満たすマスクを使用し、c<(a−b)/2の条件でギャップ露光を行うようにしたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明では、マスクの影の部分が発生しないような露光光源を使用する。そして、このような露光光源を使用することにより、平行光を使用する場合に比べて少ない露光量で所望の形状の蛍光面を得ることができる。具体的には、マスクの上方から発散光或いは拡散光を照射する露光光源を配設した露光装置を使用する。
【0010】
発散光を照射する露光光源は、例えば図7に示すように、ワーク基板11に対して同一レベルに配された多数の光源30で構成される。このように発散光は1つの光源30に対して方向性のある光である。この光源30としては例えば超高圧水銀灯ランプが用いられる。また、必要に応じて図7に示す如く光源30に対してワーク基板11と反対側に例えば金属板等からなる反射表面が鏡面の反射板31を配設してもよい。
【0011】
拡散光を照射する露光光源は、例えば図8に示すように、多数の光源30とそれらの光源30とワーク基板11との間に配した拡散板32とで構成される。このように拡散光は光源30を出射してから拡散板32を通過して方向性が全くなくなった光である。この光源30としては例えば超高圧水銀灯ランプが用いられる。必要に応じて図8に示す如く光源30に対して拡散板32と反対側に例えば金属板等からなる表面が鏡面の反射板31を配設してもよい。また、このような拡散板32を使用するのに代えて、反射表面が凹凸面をした反射板をワーク基板11と反対側に配設させることでも拡散光の露光光源を得ることができる。
【0012】
なお、平行光の露光装置では、図2に示したように、光源10から反射レンズ12を介し、さらにコリメートレンズ13により光を90°の均一な平行光に変換している。これに対し、発散光或いは拡散光を用いる本発明の露光装置では光照射強度の面内均一性が低いため、以下のようにすることが望ましい。すなわち、アライメントしたマスクとワーク基板に対して露光光源が揺動する機構か、これとは逆に、アライメントしたマスクとワーク基板が露光光源に対して揺動する機構を備えさせるとよい。或いは、アライメントしたマスクとワーク基板に対して露光光源が移動する機構を備えさせるか、これとは逆に、アライメントしたマスクとワーク基板が露光光源の下を通過する機構を備えさせるとよい。このようにワーク基板若しくは露光光源を動かす場合には前記の如き光源30を1つにすることも可能である。
【0013】
上記のような露光装置によりフォトリソグラフィ法で蛍光面を形成する場合であっても、PDPの大型化、高精細化が進むのに伴い、ワーク基板とマスクのアライメントが難しくなる。そのため、悪くすると隣接する障壁頂部への蛍光体のかぶりを生じることがある。このようなかぶりがあると、前面板と背面板とを合わせてパネル化する際に邪魔となる。これを防止するため、蛍光面を形成する障壁の間隔より狭い開口幅を持った図6に示した如きマスクを利用するとよい。具体的には、図9に示すように障壁の間隔をaとし、マスクの開口幅をbとした時に、a>2×bの条件を満たすマスクを使用してコンタクト露光を行うようにするのである。
【0014】
また、障壁頂部への蛍光体のかぶりを防止するためには、ワーク基板とマスクを密着させたコンタクト露光を行うのが望ましいが、マスクはガラス板にクロム膜等でパターンを描いたものであり、実際にはそのパターンに障壁頂部が当たってマスクに傷が付くため、本発明では障壁頂部とマスクに隙間を開けたギャップ露光を行うようにする。この場合、両者の隙間が大きすぎると隣接する障壁の頂部の上に蛍光面が形成されるので、図10に示すように障壁頂部とマスクのギャップをcとした時に、c<(a−b)/2の条件で露光を行う。なお、この条件でギャップ露光をした場合、どうしても障壁頂部に光が当たるが、露光量や現像により調整することでかぶりをなくすようにする。
【0015】
また、図10に示すように障壁のピッチをdとした時に、障壁頂部とマスクのギャップcを上記の条件から広げて、c<(d−b)/2までの条件でのギャップ露光を行うことも可能である。しかしながら、この場合、隣接する障壁間には蛍光面が形成されないが、障壁頂部には蛍光面が形成されるので、3色の蛍光面を形成した後で障壁頂部を研磨して蛍光体を除去する必要がある。
【0016】
【実施例】
(実施例1)
Zn2 SiO4 :Mnからなる蛍光体粉510重量部、平均分子量6万のヒドロキシプロピルセルロース100重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート100重量部、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン10重量部、メチルヒドロキノン0.5重量部、3−メチル−3−メトキシブタノール300重量部を3本ロールミルで混練して感光性の蛍光体ペーストを作製した。
【0017】
一方、ガラス基板上に電極と障壁を形成してあるワーク基板を準備した。障壁は幅が60μm、高さが150μm、ピッチが200μmである。このワーク基板に上記の蛍光体ペーストを全面塗布した。具体的には、ダイコートにより障壁底部から30μm厚となるように充填した。その後、クリーンオーブンにて80℃、30分間の条件で乾燥を行った。この蛍光体ペースト充填済みのワーク基板に対し、図7に示すタイプの発散光の露光光源を有する露光装置を使用して、露光量270mJ/cm2 のワーク基板とマスクを密着させたコンタクト露光を行った。この時のマスクとしては、障壁の間隔の140μmに対して開口幅を50μmに設定したフォトマスクを使用した。続いて、スプレー式現像機にて圧力1kg/cm2 、4.5l/minの条件で現像を行った後、90℃、30分間の条件で乾燥を行った。
【0018】
(実施例2)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、実施例1と同じ露光装置を使用して、露光量を540mJ/cm2 としたコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0019】
(実施例3)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、実施例1と同じ露光装置を使用して、露光量を540mJ/cm2 としワーク基板とマスクとのギャップを70μmあけたギャップ露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0020】
(実施例4)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、図8に示すタイプの拡散光の露光光源を有する露光装置を使用して、露光量270mJ/cm2 のコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0021】
(実施例5)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、実施例4と同じ露光装置を使用して、露光量を540mJ/cm2 としたコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0022】
(実施例6)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、実施例4と同じ露光装置を使用して、露光量を540mJ/cm2 とした70μmのギャップ露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0023】
(比較例1)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、通常の平行光光源を有する露光装置を使用して、露光量480mJ/cm2 のコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0024】
(比較例2)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、通常の平行光光源を有する露光装置を使用して、露光量2400mJ/cm2 のコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0025】
(比較例3)
前記したのと同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板を用意し、通常の平行光光源を有する露光装置を使用して、露光量7200mJ/cm2 のコンタクト露光を行い、同様に現像してから乾燥を行った。
【0026】
実施例1〜6、比較例1〜3で形成された蛍光面の形状を評価した。具体的には、障壁頂部付近の壁面に蛍光面が形成されているか否か、隣接する障壁間に蛍光面が形成されているか否かをチェックした。その評価結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
この結果から分かるように、発散光或いは拡散光を照射する露光光源を使用して露光すると、障壁頂部付近の壁面に蛍光面を形成するための露光量は270mJ/cm2 でよく、平行光の場合の7200mJ/cm2 と比較すると約20分の1以下になった。なお、フォトマスクとの密着を避ける意味で発散光或いは拡散光でギャップ露光した時、隣接する障壁間に光が回り込んでしまい、不必要な部分に蛍光面が形成される懸念がある。しかし実験の結果、70μmのギャップ露光を行ったものでも、そのような問題は発生していない。
【0029】
(実施例7)
実施例1と同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板(障壁の間隔:140μm)を複数用意し、開口幅の異なるマスクを使用してそれぞれコンタクト露光を行い、実施例1と同様にそれぞれ現像してから乾燥を行った。具体的には、それぞれ20μm、30μm、50μm、70μm、80μm、100μm、120μm、140μmの開口幅を持つ8種類のマスクを使用し、図8に示すタイプの拡散光の露光光源を有する露光装置を使用した。ここではフィリップ社製のUVランプ「TL80W/10R」を29本と拡散板を装備した露光装置(有効露光範囲1000mm×1400mm)を使用し、露光量540mJ/cm2 のコンタクト露光を行った。そして、先に行った評価項目に加え、障壁頂部の上に蛍光面が形成されているか否かをチェックした。その評価結果を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】
この結果から分かるように、障壁開口幅の半分より大きな開口幅を持つマスクでは障壁頂部の上に蛍光面が形成されたが、それに満たない大きさの開口幅を持つマスクでは障壁頂部の上に蛍光面が形成されなかった。
【0032】
(実施例8)
実施例1と同様な蛍光体ペースト充填済みのワーク基板(障壁の間隔:140μm)を複数用意し、開口幅50μmのマスクを使用して障壁頂部とマスクとのギャップを変えて露光を行い、実施例1と同様にそれぞれ現像してから乾燥を行った。具体的には、0μm、20μm、40μm、50μm、70μm、90μm、100μmのギャップで露光を行った。露光装置は実施例7の場合と同じものを使用し、露光量も同じとした。そして、実施例7の場合と同じ評価項目でチェックを行った。その評価結果を表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】
この結果から分かるように、障壁間隔とマスク開口幅の差の半分より大きなギャップでは障壁頂部の上に蛍光面が形成されたが、それに満たないギャップでは障壁頂部の上に蛍光面が形成されなかった。
【0035】
なお、以上の各実施例では単色のみの蛍光面形成を例にして説明したが、実際には蛍光体の種類を変化させて、さらに2色の蛍光面を形成することにより、R,G,B3色の蛍光面を形成できる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ワーク基板上に設けられた障壁の少なくともその間に感光性の蛍光面形成層を形成し、ワーク基板とマスクのアライメントをしてから、マスクを介して露光を行い、現像、焼成して蛍光面を形成するプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法において、マスクの上方から発散光或いは拡散光を照射する露光光源を配設した露光装置を使用するとともに、障壁の間隔をa、マスクの開口幅をb、障壁頂部とマスクのギャップをcとした時に、a>2×bの条件を満たすマスクを使用し、c<(a−b)/2の条件でギャップ露光を行うようにしたことにより、マスクに傷を付けることなく、また露光量や現像により調整することで、障壁頂部の上に蛍光面が形成されないようにして所望の蛍光面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】AC型プラズマディスプレイパネルの一構成例をその前面板と背面板を離間した状態で示す構造図である。
【図2】平行光を照射する露光装置の光学系を示す説明図である。
【図3】フォトリソグラフィ法で蛍光面を形成する際の露光工程を説明するための断面図である。
【図4】ワーク基板が伸びてマスクがずれた状態での露光工程を説明するための断面図である。
【図5】図4に示す状態での露光工程を経て形成された蛍光面を示す断面図である。
【図6】ワーク基板の伸びを考慮したマスクを使用した露光工程を説明するための断面図である。
【図7】発散光を照射する露光光源の説明図である。
【図8】拡散光を照射する露光光源の説明図である。
【図9】障壁の間隔とマスクの開口幅の説明図である。
【図10】障壁頂部とマスクとのギャップの説明図である。
【符号の説明】
1,2 ガラス基板
3 障壁リブ
4 維持電極
5 バス電極
6 誘電体層
7 保護層(MgO層)
8 アドレス電極
9 蛍光体層
10 光源
11 ワーク基板
12 反射レンズ
13 コリメートレンズ
21 障壁
22 蛍光面形成層
23 マスク
30 光源
31 反射板
32 拡散板
a 障壁の間隔
b マスクの開口幅
c 障壁頂部とマスクのギャップ
d 障壁のピッチ
Claims (1)
- ワーク基板上に設けられた障壁の少なくともその間に感光性の蛍光面形成層を形成し、ワーク基板とマスクのアライメントをしてから、マスクを介して露光を行い、現像、焼成して蛍光面を形成するプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法において、マスクの上方から発散光或いは拡散光を照射する露光光源を配設した露光装置を使用するとともに、障壁の間隔をa、マスクの開口幅をb、障壁頂部とマスクのギャップをcとした時に、a>2×bの条件を満たすマスクを使用し、c<(a−b)/2の条件でギャップ露光を行うようにしたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法。
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