JP4480742B2 - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

本発明は、表示領域内に隔壁を有したプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）に関する。

カラー表示に用いられる面放電型ＰＤＰは、隣り合うセルどうしの間の放電干渉を防止するための隔壁を有する。隔壁の配置パターンには、表示領域をマトリクス表示の列（カラム)ごとに区画するストライプパターンと、セルごとに区画するメッシュパターンとがある。ストライプパターンを採用する場合には、平面視帯状の複数の隔壁が表示領域に配置される。メッシュパターンを採用する場合には、全てのセルを個々に囲む平面視形状をもった１つの隔壁（いわゆるボックスリブ）が表示領域に配置される。

一般に隔壁は低融点ガラスの焼成体であり、サンドブラスト法を用いて形成される。図１２は従来の隔壁形成方法を示す。同図における隔壁パターンはストライプパターンである。隔壁は次の手順で形成される。（Ａ）ガラス基板１０１上に低融点ガラスペーストを均一な厚みで塗布して乾燥させる。そして、乾燥したペーストからなる層状の隔壁材１０２ａをマスク材料である感光性レジスト膜１０３ａで被覆する。（Ｂ）パターン露光および現像を含むフォトリソグラフィによって、隔壁に対応したパターンのマスク１０３を形成する。（Ｃ）切削材を吹き付けて隔壁材１０２ａのマスキングされていない部分を切削する。このとき、マスクパターンにおける複数の帯の長さ方向に沿って噴射ノズルを往復移動させて広範囲の隔壁材１０２ａを均等に少しずつ掘り下げる。（Ｄ）パターニングされた隔壁材１０２ｂの上に残ったマスク１０３を除去する。（Ｅ）隔壁材１０２ｂの焼成によって隔壁１１２を得る。焼成においてはバインダの消失に伴って隔壁材１０２ｂの体積が減少する。

図１２（Ｃ）のように、サンドブラストではマスク１０３のノズル移動方向の端部において、隔壁材１０２ｂがマスク１０３の下方へ入り込むように抉られるサイドカットが生じる。サイドカット量は切削レートを高くするほど多くなる。このサイドカットは、パターニング不良の原因である切削途中でのマスク剥離を引き起こす。加えて、サイドカットは、均一な高さの隔壁１１２を形成することを妨げる。図１２（Ｄ）のように端面が湾曲した隔壁材１０２ｂを焼成すると、図１２（Ｅ）のように隔壁１１２の端部が他の部分よりも高くなる。具体的には、高さの設計値が１４０μｍの隔壁において、端部が他の部分よりも３０μｍ高くなる。この現象は“跳ね上がり”と呼ばれ、その原因は熱収縮応力の不均一であると考えられている。跳ね上がりは、隔壁１１２を有した基板と他の基板とを重ねるＰＤＰの組み立てにおいて、基板どうしの密着を不完全にする。密着すべき面どうしの間に隙間があるＰＤＰでは、表示のための高周波駆動電圧の印加にともなう静電吸引によって基板が局部的に振動し、それによって微かな動作音が生じる。

本発明は、基板どうしの密着に支障となる突起を生じさせることなく、表示領域にパターンおよび高さが設計どおりの隔壁を形成することのできるパネル構造の提供を目的としている。

本発明においては、部分的にマスキングした隔壁材を切削材の吹き付けによってパターニングする際に、表示領域の外側に表示領域の中の隔壁（メイン隔壁）と繋がったサブ隔壁を形成するように隔壁材をマスキングし、それによってサイドカットが表示領域の外側で生じるようにする。加えて、サブ隔壁を格子状パターンとしてサイドカットの起き易い部位を広範囲にすることによって、サイドカットの深さを低減する。サイドカットが軽微であれば、マスク剥離は起こりにくく、かつ焼成時の跳ね上がりはほとんどない。

さらに好ましい実施形態として、サブ隔壁のサイドカットをより低減する補助隔壁をサブ隔壁の外側に形成するように隔壁材をマスキングする。補助隔壁の端縁を表示領域より突出させると、切削時におけるサブ隔壁を保護する効果が大きい。補助隔壁についても、基板の密着に支障が生じないようにするために跳ね上がりを防止する。防止策として、補助隔壁パターンをリングパターンとする。環状であれば、熱収縮の応力集中が緩和されて跳ね上がりが起こりにくい。他の防止策として、パターンの寸法を一定値以下とする。具体的には２４０μｍ以下とする。厚さ２００μｍの隔壁材を焼成して高さ１４０μｍの隔壁を形成する場合に、サイドカットの深さ方向のパターン寸法が２４０μｍ以下であれば、サイドカット深さが５０μｍであっても跳ね上がりはごく僅かである。複数個のＰＤＰの隔壁を同時に形成する場合、基板の中央部では端部と比べて切削材の逃げが少なくてサイドカットが進み易いので、少なくとも隣り合う表示領域の間に補助隔壁を設けるのが好ましい。

添付の図面に従って、本発明をより詳細に説明する。

図１は本発明の実施に用いるサンドブラスト装置の概略図である。サンドブラスト装置９０は、コンベア９１、４つのノズル（ブラストガンともいう)９２，９３，９４，９５、流量制御ブロック９６、フィルタ９７、およびサイクロン９８を備えている。コンベア９１は、加工室に搬入されたワークをゆっくりと図の左から右へ移動させる。ノズル９２，９３，９４，９５は、ワークの搬送方向に対して直交する方向に往復移動する。流量制御ブロック９６は、切削材を圧縮ガスに混合してノズル９２，９３，９４，９５へ送る。切削材は、ノズル９２，９３，９４，９５の先端から噴出してワークを削る。飛散した切削材は切削屑とともに回収されてフィルタ９７に送られる。フィルタ９７は、切削材より大きい切削屑を取り除く役割をもつ。サイクロン９８は、フィルタ９７を通過した切削材と微小な切削屑とを分離する。サイクロン９８で分離された切削材は、再利用するために流量制御ブロック９６へ送られる。微小な切削屑は集塵機へ送られる。

(第１実施形態）
図２は第１実施形態のマスクパターンを示す平面図である。第１実施形態のＰＤＰの隔壁パターンはストライプパターンである。隔壁は、基本的には図１２の従来例と同様に、パネル材料であるガラス基板１の全面を覆う層状の隔壁材２をサンドブラストによってパターニングし、その後に隔壁材２を焼成する手順で形成される。従来例との差異は、パターニングに用いるマスク３０が表示領域１０とその両側の非表示領域１１とに跨ることである。表示領域１０とは、ガラス基板１におけるセルが形成される領域であり、完成したＰＤＰの表示面に対応する。なお、隔壁材２の形成については、従来例と同様に低融点ガラスペーストをガラス基板１に塗布して乾燥させる方法、および低融点ガラスのグリーンシートをガラス基板１に貼り付ける方法がある。マスク３０は感光性レジストからなる。ガラス基板１のサイズは、例えば３２インチサイズのＰＤＰを製造する場合において１０３０ｍｍ×６５０ｍｍである。

マスク３０における表示領域１０に配置される部分（以下、メインマスクという）３のパターンは形成すべき隔壁に対応したストライプパターンであり、図の上下方向に沿った複数の真っ直ぐな帯からなる。マスク３０における表示領域１０の外側に配置される部分（以下、サブマスクという）４のパターンは、表示領域１０の端縁に沿った帯状の領域１３を格子状に区画するパターンであり、表示領域１０のパターンの延長に相当する帯とそれらと直交する複数の帯とからなる。

ストライプパターンの切削では、帯の長さ方向に沿ってノズルを移動させるのが効果的である。図の上下方向がノズル移動方向である。ノズルと隔壁材２とを相対的に往復移動させる切削工程において、サブマスク４はストライプパターンにおける個々の帯の両端の過剰切削を防止する。サブマスク４の外端縁は表示領域１０における左右方向（つまり、切削時の搬送方向）の全長にわたって連続しているので、サブマスク４の端面に直接に噴射される単位面積当たりの切削材の量は不連続の場合よりも少ない。これにより、ダミー隔壁マスク４の端面のサイドカットは軽減される。そして、サブマスク４の存在によって、サブマスク４で跳ね返った切削材とノズルから直接に飛来した切削材とが相互に干渉するので、メインマスク３の両端部における切削の進行と中央部の進行とが均等になる。

サイドカットの軽減によってマスク剥離が起こりにくくなるとともに、焼成における跳ね上がりが軽微になるので、基板どうしの密着に支障のないように、表示領域にパターンおよび高さが設計どおりの隔壁を形成することができるとともに、表示領域の外側にサブ隔壁を設けることによって基板どうしの密着が不完全になることもない。

図３はマスクパターンの帯幅と跳ね上がり量との関係を示すグラフである。図のように跳ね上がり量はサブマスク４のパターン（サブパターン）における帯幅に依存する。メインマスク３のパターン（メインパターン）における帯幅が８０μｍの場合および１６０μｍの場合には、サブパターンの帯幅を２４０μｍとすれば、跳ね上がり量が最小となる。サブパターンの帯幅を１６０μｍ〜３２０μｍの範囲内の値に選定すれば、跳ね上がりを低減することができる。

(第２実施形態）
図４は第２実施形態のマスクパターンを示す平面図、図５は第２実施形態のマスクパターンの部分拡大図である。第２実施形態のＰＤＰの隔壁パターンもストライプパターンである。隔壁は、第１実施形態と同様に、メインマスク３ｂとサブマスク４ｂとが一体になったマスク３０ｂを用いてガラス基板１ｂの全面を覆う層状の隔壁材２ｂをサンドブラストによってパターニングし、その後に隔壁材２ｂを焼成する手順で形成される。第２実施形態は次の３つの特徴をもつ。
（１）マスク３０ｂの形成と同時に、マスク３０ｂの両側にマスク３０ｂと離して補助マスク５を形成する。
（２）サブマスク４ｂのパターンを構成する帯がメインマスク３ｂのパターンを構成する帯よりも太い。
（３）サブマスク４ｂの隅部は円弧状である。

補助マスク５は、サブマスク４ｂでマスキングされる部分のサイドカットをより確実に低減するために、ノズル移動方向の噴流を調整する役割をもつ。片側の補助マスク５のパターンは、搬送方向に長い７本の帯が平行に並ぶストライプパターンであり、補助マスク５の左右の両端はマスク３０ｂに対して長さＬ１１だけ突出している。この突出は噴流調整の効果を高める。

また、マスク３０ｂのパターンを構成する帯の幅について次の関係がある。
Ｌ２＞Ｌ１＞Ｌ３
ここで、Ｌ１は表示領域１０における配列の両端以外の帯の幅であり、Ｌ２は最外周の帯の幅であり、Ｌ３は非表示領域１１における最外周以外の帯の幅である。このように最外周の帯幅を最も大きくすることにより、隔壁パターンにおける最外周の部分が消失してしまうパターニング不良を防ぐことができる。

切削に際しては上述したとおり図の上下方向にノズルを移動させる。ノズルの移動に伴って、最初に上側または下側の非表示領域１１に配置された補助マスク５に切削材が噴射され、次にサブマスク４ｂへ切削材が噴射され、さらにメインマスク３ｂへ切削材が噴射される。切削はマスクのパターン間隙が大きいほど速く進むので、補助マスク５に対する切削作用が最も大きい。補助マスク５はサブマスク４ｂに対する過度の切削を防止する機能をもつ。補助マスク５が剥離して吹き飛ばされた場合には、サブマスク４ｂがメインマスク３ｂに対する過度の切削を防止する。

サブマスク４ｂの隅部を円弧状にすることは、跳ね上がりの低減に有効である。その原理は明確ではないが、焼成時の収縮による応力を分散させることが重要であると考えられる。隅部のパターンについては図６に示す変形例がある。図６（Ａ）のサブマスク４ｃの隅部は、外縁が直角で格子の１つのマスが埋まった形状である。図６（Ｂ）のサブマスク４ｄの隅部は、格子間隔の２倍の半径をもつ大きな円弧状である。図６（Ｃ）のサブマスク４ｅの隅部は、左右に長い楕円弧状である。図７に示すとおり、跳ね上がり量は隅部の形状に依存する。隅部が角張っているよりも円弧の方が跳ね上がり量は少なく、半径の小さい円弧よりも半径の大きい円弧の方が跳ね上がり量は少ない。

図８は補助マスクパターンの第１変形例を示す平面図である。補助マスク５ｂのパターンは、半円弧と直線とで構成される左右に細長い３重のリングパターンである。ただし、各リングの両端の半円弧にスリット５１ａが形成されているので、厳密には補助マスク５ｂのパターンは部分的に途切れたリングパターンである。スリット５１ａによってリングが分断されているので、１つのリングの全体が切削途中で部分的なマスク剥離が生じたときに、吹き飛ばされるのは１つのリングの一部に限られ、１つのリングの全体が吹き飛ばされることは起こりにくい。

リングパターンはストライプパターンにおける帯の両端を連結したパターンであり、ストライプパターンと比べて剥離が起こりにくい。最も内側のリングを含めて全てのリングの両端がマスク３０ｂに対して突出しているので、マスク３０ｂを保護する機能が大きい。

図９は補助マスクパターンの第２変形例を示す平面図である。この例において表示領域１０に配置される隔壁マスク３ｂのパターンはメッシュパターンである。補助マスク５ｃは、メインマスク３ｂとサブマスク４ｂとで構成されるマスク３０ｃの近傍に配置される。補助マスク５ｃのパターンは、表示領域１０における左右方向の全長より短い複数の帯が、互いに平行な複数の不連続の線のように搬送方向に沿って並ぶストライプパターンである。このパターンでは、ストライプの帯を分断するスリット５５の幅の設定によって噴流を制御できる。マスク剥離が生じたときに吹き飛ばされる部分が少ないという効果もある。スリット５５は複数の不連続の線どうしで不連続点がずれるように配置され、これによってダミー隔壁マスク４ｂにおいて局所的に噴流が強まるのが防止される。

補助マスク５ｃの両端はマスク３０ｂに対して長さＬ１１だけ突出している。しかし、ストライプパターンを構成する帯のうち、マスク３０ｂに最も近い帯はマスク３０ｂに対して突出していない。その理由は、マスク３０ｂの保護に最も寄与する帯の剥離を起こりにくくするためである。この帯が早期に剥離してしまうと、他の帯が剥離する場合と比べて、サブ隔壁のサイドカット量が多くなる。帯の端をマスク３０ｂに対して突出させないことにより、帯の端における噴流圧力が弱まる。

図１０は補助マスクパターンの第３変形例を示す平面図である。この例においても隔壁パターンはメッシュパターンである。補助マスク５ｄのパターンは、表示領域１０における搬送方向の全長より十分に短い多数の帯が、互いに平行な複数の不連続の線のように搬送方向に沿って並ぶストライプパターンである。このパターンにおいては、ストライプの帯の長さを０．０５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内の値にすることが重要である。帯が長いほど、吹き飛ばされたときにコンベア９１の可動機構に絡みつき易い。マスク片の絡みつきは搬送の安定とコンベア９１の清掃の観点において好ましくない。上述の範囲は、絡みつきがなく且つフィルタ９７で容易に回収可能な条件である。線状に並ぶ短い帯どうしの間隔としては、帯の長さの１／５程度が好適である。さらに、跳ね上がりの低減を加味した好ましい条件は、帯の幅および長さが２４０μｍ（＝０．２４ｍｍ）より小さいことである。この条件を満たすと、幅方向と長さ方向とを問わず、深さ５０μｍのサイドカットが生じても、跳ね上がり量が数μｍ以下になることが実験によって確認された。

(第３実施形態）
図１１は第３実施形態のマスクパターンを示す平面図である。第３実施形態は、１枚の基板の上に複数個のＰＤＰの隔壁を一括に形成し、その後に基板を分割する多面取り形式の製造工程に適用される。図１１の例は３個のＰＤＰの隔壁を一括形成する例を示し、図中の３つの表示領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれが１つのＰＤＰの隔壁部分に対応している。第３実施形態のＰＤＰの隔壁パターンもストライプパターンである。隔壁は、第１実施形態と同様に、メインマスクとサブマスクとが一体になったマスク３０ｂを用いてガラス基板１ｃの全面を覆う層状の隔壁材２ｃをサンドブラストによってパターニングし、その後に隔壁材２ｃを焼成する手順で形成される。ガラス基板１ｃのサイズは、例えば３２インチサイズのＰＤＰを製造する場合において１４６０ｍｍ×１０５０ｍｍである。

表示領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃは図の上下方向に沿って間隔をあけて並び、それぞれに１つのマスク３０ｂが配置される。そして、隣り合う表示領域の間の非表示領域１１ａ，１１ｂに、マスク３０ｂの形成と同時に補助マスク６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂが形成される。補助マスク６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂはマスク３０ｂによって形成されるサブ隔壁に対する噴流圧力を緩和する。表示領域の配列方向にノズルを移動させる場合には、移動方向におけるガラス基板１ｃの両端部よりも中間部の方が大きな噴流圧力を受ける。両端部では噴流の約半分がガラス基板１ｃの外側へ逃げるからである。大きな噴流圧力を受ける部位に補助マスク６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂを配置することにより、マスク３０ｂの剥離を防止することができ、それによって設計どおりの隔壁を表示領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃに形成することができる。なお、３つのマスク３０ｂおよび補助マスク６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂを形成するためのフォトリソグラフィ工程においては、１個のＰＤＰに対応する大きさの１つのフォトマスクを３回用いるステッパ形式のパターン露光を行う。このため、実際には図示のようにいずれの表示領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃについても同様にそれぞれの両側に補助マスクが形成される。

本発明を適用することにより、表示部を基準とした跳ね上がりに関して、サブ隔壁部およびその隅部、補助隔壁部を含む、隔壁形成部全域にわたって跳ね上がり量を１２μｍ以下、製造される複数のパネル間のばらつきを考慮に入れても１６μｍ以下に抑えることができ、パネル駆動時の振動に伴う動作音（バズ音）を抑制することができる。

以上、本発明を種々の実施形態及び変形例を用いて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。

以上のように、本発明は、基板どうしの密着に支障となる突起を生じさせることなく、表示領域にパターンおよび高さが設計どおりの隔壁を形成することができるので、パターニング不良によるプラズマディスプレイパネルの製造の歩留まりを高め、且つ基板どうしの密着不良による振動音が生じないプラズマディスプレイパネルを提供する上で有用である。

本発明の実施に用いるサンドブラスト装置の概略図である。 第１実施形態のマスクパターンを示す平面図である。 マスクパターンの帯幅と跳ね上がり量との関係を示す図である。 第２実施形態のマスクパターンを示す平面図である。 第２実施形態のマスクパターンの部分拡大図である。 サブマスクパターンの変形例を示す図である。 サブマスクの隅部の形状と跳ね上がり量との関係を示す図である。 補助マスクパターンの第１変形例を示す平面図である。 補助マスクパターンの第２変形例を示す平面図である。 補助マスクパターンの第３変形例を示す平面図である。 第３実施形態のマスクパターンを示す平面図である。 従来の隔壁形成方法を示す図である。

符号の説明

１，１ｂ，１ｃ ガラス基板
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 表示領域
１１，１１ａ，１１ｂ 非表示領域
３０，３０ｂ マスク
５，５ｂ，５ｃ，５ｄ 補助マスク

Claims (6)

1. 一方の基板上に基板表面における表示領域とその外側の非表示領域とを覆う隔壁材を設け、前記表示領域における前記隔壁材を部分的に覆うメインマスクと前記非表示領域における前記隔壁材を部分的に覆うサブマスクとを一体に設け、前記メインマスクおよび前記サブマスクにより覆われた前記隔壁材をサンドブラストによる一括のパターニング後に焼成し形成される隔壁を備えるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記隔壁は、前記メインマスクを用いたパターニングにより前記基板上の前記表示領域に配置されたメイン隔壁と、前記サブマスクを用いたパターニングにより前記基板上の前記非表示領域に配置されたサブ隔壁とから構成され、
   前記メイン隔壁は、少なくとも第１方向に伸長する複数の隔壁部を有し、
   前記サブ隔壁は、前記第１方向に伸長する第１隔壁部と、第１方向と交差する第２方向に伸長する第２隔壁部とを有し、かつ前記第１方向における前記メイン隔壁の両端に繋がっている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 一方の基板上に基板表面における表示領域とその外側の非表示領域とを覆う隔壁材を設け、前記表示領域における前記隔壁材を部分的に覆うメインマスクと前記非表示領域における前記隔壁材を部分的に覆うサブマスクとを一体に設けるとともに、前記非表示領域における前記隔壁材を部分的に覆う補助マスクを設け、前記メインマスク、前記サブマスクおよび補助マスクにより覆われた前記隔壁材をサンドブラストによる一括のパターニング後に焼成し形成される隔壁を備えるプラズマディスプレイパネルであって、
   前記隔壁は、前記メインマスクを用いたパターニングにより前記基板上の前記表示領域に配置されたメイン隔壁と、前記サブマスクを用いたパターニングにより前記基板上の前記非表示領域に配置されたサブ隔壁と、前記補助マスクを用いたパターニングにより前記基板上の前記非表示領域における前記サブ隔壁の外側に配置された補助隔壁とから構成され、
   前記メイン隔壁は、少なくとも第１方向に伸長する複数の隔壁部を有し、
   前記サブ隔壁は、前記第１方向に伸長する第１隔壁部と、第１方向と交差する第２方向に伸長する第２隔壁部とを有し、かつ前記第１方向における前記メイン隔壁の両端に繋がっており、
   前記補助隔壁は、平行に並ぶ複数の隔壁部を有し、かつ前記サブ隔壁の最外側に位置する第２隔壁部と離間して設けられている
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
3. 前記補助隔壁を構成する複数の隔壁部は多重のリングパターンである
   請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記サブ隔壁の第１隔壁部と第２隔壁部は第１方向と第２方向に並ぶ複数の空間を形成し、当該サブ隔壁の両側の端縁に沿って第２方向に並ぶ複数の空間は他の空間よりも小さく形成されている
   請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前記サブ隔壁の最外側に位置する隔壁部の幅は、内側に位置する隔壁部よりも幅が大きく形成されている
   請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
6. 前記サブ隔壁の隅部は円弧状である
   請求項２または３に記載のプラズマディスプレイパネル。

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