JP4592151B2 - 電極を形成するための化合物及び電極を製造する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極を形成する化合物と、電極を製造する方法とに関する。特に本発明は、プラズマ表示パネルに使用されるようなガラス、とりわけソーダ石灰ガラスタイプのガラス、から成る基板上に電極を形成する銀ペースト又は銀粉末に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
解決すべき問題をより明確に定義するために、上記説明はプラズマ表示パネルの製造に関する。当然のことながら、本発明はプラズマ表示パネルを製造する方法に制限されず、同様の条件下で同じ種類の材料を使用する全ての方法のタイプに適用される。
【０００３】
従来技術から公知の通り、プラズマ表示パネル（以降PDPと称する）は平面なタイプの表示スクリーンである。PDPには幾つかのタイプがあり、発光を伴ってガス中で電気的に放電する原理に基づいてその全てのタイプのPDPは動作する。一般的にPDPは、従来ではソーダ石灰タイプであったガラスから成る二枚の絶縁タイルを含み、これら二枚のタイルは夫々導電極のアレイを少なくとも一つ支持し、又、タイル間にガスで充填されたスペースを画成する。タイルは、電極のアレイが直行するように接合される。電極の各交点は、ガスのスペースが対応する基本的な光セルを示す。
【０００４】
PDPの電極は、見ることを妨害しないために、その断面は（数百μｍ^２のオーダと）小さく、又、（１メートルのオーダと）非常に長いといった特徴を有する。電極は、１００オームよりも低い抵抗を有する電極が形成されることを可能にする、電導性の良い材料から形成されなくてはならない。更に、使用される材料は低コストで大量生産することを可能にしなくてはならない。今日では、このような電極を形成するために二つの技法が既知である。
【０００５】
第１の技法は、スパッタリング、若しくは、真空蒸着を用いて実施され得る、薄膜上に金属を堆積する技法である。金属層は、一般的に二枚のクロム層の間に置かれる銅又はアルミニウム層を含み、金属の堆積はタイルの表面全体に行なわれる。次に感光性樹脂が堆積され、このとき樹脂はマスクを通して露出される。樹脂は現像され、金属層上にマスクを形成する。このとき金属層は酸性エッチングによってエッチングされる。最後に、過剰な樹脂マスクが除去される。この技法の一つの利点は、低温で行なわれることである。しかしながら、この技法は幾つかの欠点を有する。それは、方法が多数の製造段階を要する点と、金属の堆積がかなり高価である点とである。一般的に、この技法を用いて堆積された層は、２乃至３μｍの厚さを有する。本技法の変形例は、全体的なコストを削減するために連続的な層を堆積する段階を含むが、これは電極の不均一性を招く。
【０００６】
第２の技法は、感光性の銀ペーストの堆積である。このためには、５０％乃至７０％の銀粒子（又は導電率が高い他の金属の粒子）であり、１μｍのオーダの平均径を有する銀ペーストが使用され、粒子はガラス質粒子（例えば、ホウケイ酸）と混合され、感光性樹脂によって一緒に結合される。銀ペーストはタイル上に堆積され、マスクを使用して露出される。露出されたペーストは水中で現像され、その組立体はガラス質材料をガラス状にし、過剰な樹脂を除去するよう４５０℃乃至５８０℃で加熱される。ペーストを使用することで、製造段階の数を減少すると共に比較的厚い（従来では１０μｍのオーダの厚さの）電極を有することを可能にする。更に、一変形例はスクリーン印刷を用いて銀ペーストを直接的に堆積することを含む。直接的なスクリーン印刷では、マスクを通してペーストを堆積することで露出段階を省略しベース材料を節約するが、その分解力は１００μｍのオーダの大きさに制限されたままである。
【０００７】
PDPタイルへの銀ペーストの使用は、第１にコスト面における理由、第２に導電率における理由のために薄膜堆積に使用することが好ましい。しかしながら、図１乃至５に図示されるようにこの特定の適用では問題が生じる。銀ペーストの層１は、電極３を形成するペーストのみを残すよう基板２の上に堆積され、露出され、現像される。電極３の加熱中、基板２の中への銀原子及び／又はイオンの拡散４が生じる。加熱後、基板２は黄色の拡散された領域５を各電極の下に有する。絶縁層６は、電極３及び基板２を覆うエナメル、例えば、ホウケイ酸又はビスマス・ホウケイ酸に基づくエナメル、の粉末又はペーストを堆積することで堆積される。絶縁層６は、このとき、５５０℃乃至５９０℃で加熱される。しかしながら、層６を加熱する間、矢印７で示されるように加熱中は液体状態にある絶縁層６の中への銀の著しい拡散が行なわれる。加熱の最後に、僅かに減少された断面を有し、拡散領域８に囲まれた電極３が得られる。拡散領域８は導電性でない。この拡散領域８における主な欠点は、その黄色の色にあり、この色は電極のアレイを支持するタイルの透明度に対して悪影響があり、タイルが光を通さなくてはならない前面タイルであるとき特に問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、加熱温度を低下し及び／又は電極及び絶縁層を同時に加熱することで従来技術のスクリーン印刷を改善する一方で基板及び絶縁層の黄変を減少することを主な目的とする。本発明は、この問題を解決するような材料の新しい化合物を提供する。本発明は、ガラス質材料の粉末を、融点がプラズマ表示パネルの製造で使用される加熱温度以下になる金属粉末と部分的に又は完全に置換することを提唱する。融解可能な金属粉末の使用は、電極の導電率を増加することを可能にする一方で銀粒子の粘着を増加する。更に、融解後に融解可能な金属を結合剤として使用することは、ホウケイ酸と相溶しない樹脂を使用することを可能にし、それによって絶縁層の中への銀の拡散を減少する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の技術的内容は、ガラス基板上に電極を形成する材料の化合物に係わり、この化合物は導電性の金属又は合金の粉末及び融解可能な金属又は合金の粉末を含む。
【００１０】
融解可能な金属又は合金の融点は５８０℃よりも低いことが好ましい。
【００１１】
様々な実施例によると、化合物は更に電極を基板に接着する接着促進剤、樹脂及び／又は感光性の物質を含み得る。
【００１２】
化合物は、５０乃至８７重量パーセントの導電性の金属、３乃至３０重量パーセントの融解可能な金属、２乃至２０重量パーセントの接着促進剤、８乃至３５重量パーセントの樹脂から成るペーストであることが好ましい。
【００１３】
本発明は、プラズマ表示パネルの製造方法にも係わり、本発明の化合物がガラス基板上にパターンに従って堆積され、粉末又はペーストの形状のガラスの絶縁層が堆積され、組立体の全体が５８０℃以下の温度に加熱されることを含む方法に関する。絶縁層は、電極を予め加熱することなく化合物がパターンに従って堆積されると直ぐに堆積される。
【００１４】
本発明の技術的内容は、タイルが本発明の方法を用いて得られるプラズマパネルにも係わる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図を参照して以下の説明を読むことでより明確に理解され、更なる特徴及び利点も明白にされる。
【００１６】
ガラス基板上に電極を形成するための化合物中のホウケイ酸の粉末は２つの機能を果たす。第１の機能は、導電性の金属の粒子を粘着させることである。第２の機能は、基板に対する電極の接着結合を与えることである。
【００１７】
第１の実施例によると、６０乃至８９重量パーセントの導電性の金属の粉末、３乃至３０重量パーセントの融解可能な金属の粉末、及び、８乃至３５重量パーセントの樹脂から成るペーストが形成される。例として、６４重量パーセントの導電性の金属、１８重量パーセントの融解可能な金属、及び、１８重量パーセントの樹脂から成るペーストが使用され得る。導電性の金属は、（平均粒子径が、例えば、０．１乃至５μｍである）細粉にされ得、その後の製造方法にも適合する、好ましくは銀である、高い導電率を有する金属でなくてはならない。融解可能な金属は、プラズマパネルのタイルを製造する方法で使用される加熱温度よりも低い温度で融解しなくてはならない、低い融点を有する金属である。現時点では、加熱温度が５８０℃以下であるため、融解可能な金属が５８０℃以下で融解すれば十分である。プラズマ表示パネルの製造方法における使用を可能とする融点を有する、鉛又はビスマス又は錫又は亜鉛、又はこれら金属を一つ以上含む合金は無差別に使用され得る。樹脂は加熱前に結合剤として機能し、加熱中に完全に分解する水成樹脂が好ましくは使用される。
【００１８】
上述されたペーストの適用は、電極と絶縁層とを同時に加熱すると共に直接スクリーン印刷を用いて実行される。これは、一旦融解可能な金属が融解し樹脂が消失すると、電極はコンパクトになるがそれ自体ではガラス基板に接着しないからである。図６に示されるように、基板１０の上で電極１１があるべき場所に堆積マスクを使用してペーストを堆積することが必要である。図７に示されるように、電極上にホウケイ酸の粉末又はペーストの層１２が堆積される。次に、組立体全体が一方で融解可能な金属を他方でホウケイ酸を液化する、例えば、５８０℃で加熱される。冷却後、結合領域１３によって電極間の基板１０に接着結合された絶縁層１２によって電極１１は基板１０の上の適所で固定される。二つの金属の化合物のみを含む電極も、従来技術によって形成された電極よりも高い導電率を有する。しかしながら、電極が基板に固定されていないため、電極は絶縁層１２によって覆われるまで不安定であり、これは電極とプラズマ表示パネルの駆動回路との接触点で特に見られる。
【００１９】
第２の実施例によると、５０乃至８７重量パーセントの導電性の金属の粉末、３乃至３０重量パーセントの融解可能な金属の粉末、８乃至３５重量パーセントの樹脂、及び、４乃至２０重量パーセントの接着促進剤から成るペーストが形成される。接着促進剤は、電極をガラス基板に結合する役割を担う。ホウケイ酸を使用することも可能であるが、その使用は決まった水成樹脂とは相溶しない。水中で溶解されたポリビニルアルコールのような水成樹脂の使用は、ホウケイ酸の中への銀の拡散を減少することが実際に知られている。更に、ポリビニルアルコールは、安価で加熱中完全に分解するといった利点を有する。従って、基板に結合する一方でポリビニルアルコールと相溶することで絶縁層の中への銀の拡散を減少する、ケイ酸アルカリ金属又は酸化ビスマスのような他の接着促進剤を使用することが好ましい。
【００２０】
例として、導電ペーストは、１５％重量パーセントの粘度が２５００センチポアズ（ｃｐｓ又はミリパスカル／秒）であるポリビニルアルコールの水溶液、７０重量パーセントの平均粒子径が約１．５μｍである銀、１０重量パーセントの平均粒子径が約３μｍである亜鉛、及び、５重量パーセントのケイ酸リチウムから成る。導電ペーストの層がスクリーン印刷のマスクを通って堆積された後、ペーストは７０℃で乾燥される。次に、粉末状又はペースト状のガラス質絶縁体の層が堆積され、組立体全体が、例えば、５８０℃で加熱される。加熱中、電極が導電性の金属、融解可能な金属及び接着促進剤のみを含むように樹脂は略完全に焼き払われる。
【００２１】
感光性のペーストを得るよう、感光性の物質を樹脂の中に含むことも可能である。感光性の物質は、例えば、重クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム又は重クロム酸アンモニウム、若しくはジアゾ化合物、若しくは使用される樹脂を光（可視又はUV）に対して感応性にする他の全ての物質であってもよい。感光性の物質は、０．１対１％の割合で樹脂と混合される。例えば、０．３重量パーセントの重クロム酸カリウムであるポリビニルアルコールが上記ペーストの例で使用される。
【００２２】
図８乃至図１１に示されるようにして電極は形成される。感光性のペーストの層２１が基板２０の上に堆積される。マスク２２によって、電極２３は波長が３６５乃至４２０ｎｍである紫外線に露出される。露出後、ペーストの非露出部２４は水を噴霧することで除去される。次に、ガラス質材料の層２５が堆積され組立体全体が、例えば、５８０℃で加熱される。
【００２３】
別の実施例によると、１７重量パーセントの０．３％の重クロム酸アンモニウムと混合されたポリビニルアルコール、６０重量パーセントの平均粒子径が３μｍである銀、１５重量パーセントの平均粒子径が９μｍである錫−鉛合金、及び、８重量パーセントのケイ酸ナトリウムから成るペーストが形成される。このペーストは、上記と同様にして使用され得る。
【００２４】
電極及び絶縁層を別々に加熱することも可能である。例として、上述されたペーストと形成された電極のみを加熱することが望まれる場合、加熱は４００℃でのみ実行され得る。
【００２５】
化合物の中の物質を他の同等の物質で置換することによって多数の変形例が可能である。実施例において使用される導電性の金属は銀であるが、高い導電率を有し非常に耐酸化性がある金又は全ての他の金属又は金属合金を使用することが可能である。コスト面における理由のため、基本的には銀又は銀合金が使用される。しかしながら、他の物質と化学反応する危険性がある金属を化合することを回避する必要がある。同様にして、ポリビニルアルコール以外の樹脂を使用することが可能である。しかしながら、コスト面及び使用における容易性の面からポリビニルアルコールを使用することが好ましい。本発明の化合物を粉末状で使用することが望まれるとき、樹脂を省略することさえ可能である。粉末における欠点は、ペーストよりもパターンに従って使用することが困難な点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図２】従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図３】従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図４】従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図５】従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図６】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図７】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図８】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図９】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図１０】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【図１１】本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 層
２、１０、２０ 基板
３、１１、２３ 電極
４ 拡散
５ 拡散された領域
６ 絶縁層
７ 矢印
８ 拡散領域
１３ 結合領域
２１ 感光性のペースト
２２ マスク
２４ 非露出部

Claims (10)

1. ガラス基板上にパターンに従って電極を形成する方法であって、
   前記電極を形成する材料の化合物が前記ガラス基板上にパターンに従って堆積され、
   前記化合物は任意で接着促進剤を有し、かつ、導電性の金属又は合金の粉末、及び、融解可能な金属又は合金の粉末を含み、
   前記導電性の金属又は合金は、銀、銀の合金、又は金で、
   前記融解可能な金属又は合金の融点は580℃よりも低く、
   組立体全体が580℃以下の温度に加熱され、
   粉末状又はペースト上のガラスの絶縁層が前記の電極を形成する材料の化合物上に堆積され、
   前記絶縁層は、加熱後、結合領域によって、前記基板と、前記電極間の位置で結合し、
   前記加熱後、前記の材料の化合物によって作製される電極は、前記導電性の金属又は合金、前記融解可能な金属又は合金、及び、前記の電極を形成する材料の化合物が接着促進剤を含むときには前記接着促進剤、のみからなる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記電極を形成する材料の化合物はホウケイ酸もガラス材料も含まないことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記加熱の温度は前記融解可能な金属又は合金の融点よりも高いことを特徴とする、上記請求項のうちのいずれか1項に記載の方法。
4. 前記電極を形成する材料の化合物は前記基板に前記電極を結合する接着促進剤を含むことを特徴とする、請求項1又は2記載の方法。
5. 前記接着促進剤はケイ酸ナトリウム又は酸化ビスマスであることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
6. 前記融解可能な金属又は合金は、融点が580℃よりも低い亜鉛又は鉛又は錫又はビスマス又は亜鉛、鉛、錫又はビスマスの合金であることを特徴とする、請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の方法。
7. 前記電極を形成する材料の化合物は、
   50乃至87重量パーセントの導電性の金属、
   3乃至30重量パーセントの融解可能な金属、
   2乃至20重量パーセントの接着促進剤、
   8乃至35重量パーセントの樹脂から成るペーストであることを特徴とする、請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の方法。
8. 前記樹脂は、前記加熱中に、完全に分解し、かつ/又は完全に焼き払われる、請求項7に記載の方法。
9. 前記絶縁層の堆積は、予め電極を加熱することなく上記化合物がパターンで堆積された直後に行なわれることを特徴とする、請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載の方法。
10. 請求項1乃至9のうちのいずれか1項に記載のガラス基板上にパターンに従って電極を形成する方法を有することを特徴とする、プラズマディスプレイの製造方法。

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