JP4915890B2 - 導電性材料で作られた電極を設けたガラスプレート - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、導電性材料で作られた少なくとも一つの電極が生成されるガラス基板を含むプレートに関係する。それは、より詳しくは、特にプレートをプラズマディスプレイパネルのようなディスプレイパネルの製造に使用するとき、電極を生成させるための材料に関係する。
【０００２】
記載を単純にするために、及び提示された問題がより容易に理解されるように、本発明を、プラズマディスプレイパネルの製造を参照して記載することにする。しかしながら、本発明が、プラズマディスプレイパネルを製造するの工程に限定されず、類似の条件下で同じタイプの材料を要求する全てのタイプの工程で使用され得ることは、当業者には明白である。
【０００３】
先行技術から周知であるように、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、フラットスクリーンタイプのディスプレイのスクリーンである。いくつかのタイプのＰＤＰがあり、全てが、光の放出を伴ったガスにおける放電の同じ原理上で動作する。一般的に、ＰＤＰは、ガラス、従来はソーダ石灰タイプのガラス、で作られた二つの絶縁プレートからなり、各々は、導電性電極の少なくとも一つの配列を支持すると共にそれらの間にガス空間を定義する。電極の配列が、直交するように、プレートは、互いに接合され、各電極の交差は、ガス空間が対応する、基本の光セルを定義する。
【０００４】
プラズマディスプレイパネルの電極は、幾らかの特性を示さなければならない。このように、それらは、低い体積抵抗率を有さなければならない。これは、電極が何千ものセルを供給するので、おそらく瞬間の５００ｍＡ乃至１Ａまで上がる、高い電流は、電極で流れるためである。さらに、プラズマディスプレイパネルが、おそらく６０インチまでの対角線の大きなサイズを有するので、電極の長さは、大きい。これらの条件下で、高過ぎる抵抗は、電極を通じての電流の流れと関連した電圧降下によって、視感度効率の著しい損失に帰着する場合もある。
【０００５】
通常、プラズマディスプレイパネルにおいて、電極の配列は、誘電体、一般的にはホウケイ酸塩ガラス、の厚い層で覆われる。従って、電極は、特に誘電体層の焼き付けの間に、高い耐食性を有さなければならない。これは、工程のこのフェーズの間に、誘電体層及び電極の間における反応が、又はプレートのガラス及び電極の間においてさえ、電極の電気抵抗における増加を引き起こすと共に、これらの反応の生成物が、光の透過、誘電体層の比誘電率、及び破壊電圧における減少に帰着するためである。
【０００６】
現在、プラズマディスプレイパネルの電極を生成させるために使用される二つの技術がある。第一の技術は、銀、金、又は類似の材料を主材料としたペースト又はインクを堆積させることに存在する。この導電性ペーストは、様々なスクリーン印刷法、蒸着、及びコーティング工程によって、一般に５μｍ以上の厚さで堆積される。この場合には、電極は、堆積の間に直接、又はグラビア工程によって、得られる。この厚膜技術は、誘電体層の焼きなましに影響されない低い電極の抵抗、即ち、スクリーン印刷法によって堆積する厚さにおいて４から６μｍまでの銀のペーストで作られた電極の場合にはＲ＝４乃至６ｍΩ、を得ることを可能にする。しかしながら、この技術は、電導性を得るために、５００℃より上の温度での特殊な焼きなましを要求し、誘電体への電極の材料の拡散を最小にするために、いくつかの特殊な誘電体層の使用を要求し、このような拡散は、パネルの電気的及び光学的特性を低下させそうである。
【０００７】
第二の技術は、金属の薄膜の堆積からなる。この場合には、層の厚さは、数百オングストロームから数ミクロンまでである。電極は、一般的に、真空蒸着又はスパッタリングによって堆積する銅又はアルミニウムの薄い層のリソフォトグラフィー又は“リフトオフ”によって得られる。この薄膜技術は、電極の電導性を得るために焼きなましを要求しない。それは、２乃至５μｍの厚さを有する電極に使用される材料に依存して、電極の抵抗Ｒ＝５乃至１２ｍΩを得ることを可能にする。しかしながら、この場合に使用される材料は、高い導電率を有するが、その焼き付けの間に、ガラス基板及び誘電体層と反応し、それによって、電極の抵抗、並びに電極の材料及び誘電体層の間における反応から生じる生成物の誘電体中への拡散に起因して害される誘電体層の性能、における増加に帰着する。誘電体層の透明度、その比誘電率、及びその破壊電圧を減少させる泡のストリングの形成が観察される。この欠点を軽減するために、例えば、Ａｌ−Ｃｒ、Ｃｒ−Ａｌ−Ｃｒ、又はＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒの多層のスタックからなる多層を堆積させることが提案されてきた。これらの多層は、前記誘電体層の焼き付けの間における誘電体層の劣化及び電極の抵抗における増加を限定することを可能にする。しかしながら、この技術は、多くの欠点を有する。それは、少なくとも二つの異なるエッチング溶液の使用で、より複雑な化学エッチング工程の実施を要求する。化学エッチングの後で、次にスタックの層の各々の幅は、異なってもよく、泡が誘電体層の焼き付けの間に捕捉されるようになることを促進する、非常に不規則な電極の側壁を与える。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ガラス基板に電極の配列を生成させるための新規な材料を提供することによって、薄膜の堆積技術の上述した欠点を軽減することである。
【０００９】
このように、本発明の主題は、導電性材料の少なくとも一つの電極が生成される、ガラス基板を含むプレートであり、少なくとも前記電極及びガラスの間における界面、及び／又は少なくとも前記電極及び誘電体層の間における界面、電極の導電性材料は、７００℃より上の融点を有するアルミニウムを主材料とした及び／又は亜鉛を主材料とした金属合金からなることを特徴とする。
【００１０】
さらに、アルミニウムを主材料とした及び／又は亜鉛を主材料とした金属合金は、少なくとも０，０１重量％の少なくとも一つのドーパントを含み、合金におけるその性質及び割合が、前記合金が７００℃より上の融点を有するように調整され、好ましくは、ドーパントの性質が、対応する合金が共晶を有しないように調整され、好ましくは、このドーパントが、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄（亜鉛を主材料とした合金）、及びアンチモンを含む群から選ばれる。電極を生成させるためにこのような合金を使用することによって、電極の配列を生成させる材料の融点、及び電極に堆積する誘電体層の基礎を形成する温度の間における温度差を増加させることは、可能であり、この温度は、一般的に５００℃及び６００℃の間にあり、結果として、特に誘電体層を焼き付けるステップの間に、誘電体層の材料と、又は基板のガラスとでさえ、電極の材料の反応から結果として生じる有害作用を、かなり減少させる。
【００１１】
好ましくは、ドーパントは、純粋な導電性材料のものに対してできるだけ近い体積抵抗率を有する合金を得るために、選ばれる。
【００１２】
本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明の一つの実施例の以下に与えた記載から明白になると思われ、この記載は、添付した図面を参照する。
【００１３】
明瞭のために、図は、拡大縮小するように描いてない。
【００１４】
図１ａに示すように、本発明の実施例は、例えば、フロートガラスと呼ばれるガラスからなってもよい基板１０に生成される。自由選択で、ガラス基板を、焼きなまし又は変形させてもよい。他のタイプの平坦なガラスを、特にホウケイ酸塩ガラス又はアルミノケイ酸塩ガラスを使用してもよい。
【００１５】
図１ａに示すように、電極の配列を形成するために、導電性材料の薄い層２０を、基板１０に堆積させる。典型的には、この層２０は、０．０１μｍ及び１０μｍの間の厚さを有する。本発明に従って、この層は、純粋な亜鉛又はアルミニウムのものより上の、この場合には７００℃よりも大きい、融点を有する、アルミニウムを主材料とした又は亜鉛を主材料とした金属合金からなる。この金属合金は、０．０１重量％及び４９重量％の間の少なくとも一つのドーパントを含む。ドーパントの性質及び割合は、それ自体既知の方法で、合金が、７００℃より上の融点を有するように調整され、好ましくは、これらのドーパントは、共晶の無い合金を形成するように選ばれ、好ましくは、これらのドーパントは、以下に説明するように、合金の膨張係数を減少させるために、並びにそれを基板のもの及びまた誘電体のものに近くするように、導電性材料のものよりも非常に小さい膨張係数を有するように選ばれ、好ましくは、このドーパントは、マンガン、バナジウム、チタン、ジルコニウム、クロム、モリブデン、タングステン、鉄（亜鉛を主材料とした合金）、及びアンチモンを含む群から選ばれ、好ましくは、ドーパントの割合は、合金においておよそ２重量％である。
【００１６】
導電性材料の層２０を堆積させるために、先行技術の従来の方法が、使用され、好ましくは、真空スパッタリング、真空蒸着、又は化学蒸着（ＣＶＤ）のような、真空蒸着法が使用される。
【００１７】
（示してない）本発明の変形によれば、多層を、例えば、真空スパッタリングの場合において、いくつかの標的を使用して、真空蒸着によって堆積させてもよい。この変形によれば、まず第一に、基板と接触する部分に対する第一の合金層を、引き続きドーパントの無いアルミニウム又は亜鉛のベース材料の導電性層を、次に誘電体層と接触してあることが意図される別の合金層を、堆積することになり、第二の合金層の組成は、おそらく、第一の合金層のものと異なる。
【００１８】
図１ｂ及び１ｃは、今の場合には、７００℃より上の融点を有するアルミニウムを主材料とした合金である、金属層２０の堆積に続く電極の配列の生成を概略的に示す。電極２１のパターンは、リフトオフ又はグラビアタイプの既知の工程を使用して生成される。図１ｂに示すように、層２０は、レジスト３０で覆われ、次にエッチングされる。電極２１のパターンは、使用するレジストのタイプ、即ちポジ型又はネガ型のレジスト、に依存して、ＵＶによって照射されるマスク３０によって定義される。次に、電極それら自体は、純粋なアルミニウムに使用されるものと同一又は類似の組成を有する単一のエッチング溶液を使用して、エッチングされる。
【００１９】
ちょうど記載してきた電極の配列を製造する方法は、様々な電極層に対して同一の幅を得ることを可能にする。従って、純粋なアルミニウムで作られた電極を製造することによって得られたものに匹敵する電極の外形が得られる。より詳しくは、上述の既知のＡｌ−Ｃｒ又はＣｒ−Ａｌ−Ｃｕ又はＣｒ−Ｃｕの多層のような多層の場合におけるよりもはるかに規則的である側壁が得られる。さらに、より経済的である、単一のエッチング溶液のみが、使用される。
【００２０】
図１ｄに示すように、次に、電極２１は、懸濁液又は乾燥粉末のスクリーン印刷法、ロール塗布法、又は噴霧のような従来の方法を使用して、誘電体の厚い層２２で覆われる。既知であるように、誘電体層は、酸化鉛、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、鉛を含有しない、酸化ビスマス、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、又は、混合物の形態で酸化ビスマス、酸化鉛、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、ガラス又はホウロウからなる。一度誘電体層を堆積してしまったら、組み立て品は、５００℃及び６００℃の間の温度で、既知の様式で焼きなましされる。
【００２１】
７００℃より上の融点を有すると共にドーパントとしてチタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、及びアンチモンから選ばれる元素を含むアルミニウムを主材料とした金属合金の導電性層としての使用は、多くの利点を有する。チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、及びアンチモンは、共晶を有さない合金を形成する。２重量％のバナジウム又はチタンを含有するアルミニウム合金は、純粋なアルミニウムに対する６６０°と比較して、約９００℃の融点を有する。さらに、２％のマンガンを含有するアルミニウム合金の融点は、７００℃であり、純粋なアルミニウムに対する２．６７μΩｃｍと比較して、約４μΩｃｍの抵抗率を有する。加えて、上の材料は、アルミニウムのものよりも非常に低い膨張係数を有し、それによって、合金の膨張係数を減少させること、並びに基板及び誘電体層のものに近くすること、を可能にする。従って、このように、様々な焼き付けのステップの間に、誘電体層及びマグネシア層に現われる亀裂の危険を減少させる。
【００２２】
以下に与えるのは、本発明の利点が理解されることを可能にする例である。３μｍの厚さをもつ２％のチタンを含有するアルミニウム合金で作られた電極は、誘電体層を１時間５８５℃で焼き付けておいた後、２５ｍΩのＲを有し、この値は、焼き付けの前に得られたものに近い。この場合には、電極／ガラスの界面は、均一な金属の外観を有し、電極／誘電体層の界面に泡のストリングがない。比較例として、３μｍの厚さをもつ純粋なアルミニウムで作られた電極は、誘電体層を焼き付ける前の１０ｍΩから１時間５５０℃より上の温度で誘電体層を焼き付けた後の２５μΩまで及ぶＲを有する。この場合には、金属／ガラスの界面の外観は、灰色味を帯びて非均一であり、泡の多くのストリングは、電極／誘電体層の界面に存在する。
【００２３】
他のタイプのアルミニウム合金及び亜鉛合金に本発明を適用することができることは当業者にとって明白である。
［付記］
付記（１）： 誘電体層で覆われる導電性電極の配列を支持するガラス基板を含むプレートであって、少なくとも前記電極及び前記ガラスの間における界面で、及び／又は、少なくとも前記電極及び前記誘電体層の間における界面で、前記電極の導電性材料は、７００℃より上の融点を有するアルミニウムを主材料とした及び／又は亜鉛を主材料とした金属合金からなることを特徴とするプレート。
付記（２）： 前記合金は、前記ベースメタルに加えて、少なくとも０．０１重量％の少なくとも一つのドーパントを含み、前記合金における前記少なくとも一つのドーパントの性質及び割合は、前記合金が７００℃より上の融点を有するように調整されることを特徴とする、付記（１）に記載のプレート。
付記（３）： 前記少なくとも一つのドーパントの前記性質は、前記対応する合金が共晶を有さないように調整されることを特徴とする、付記（２）に記載のプレート。
付記（４）： 前記少なくとも一つのドーパントは、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄及びアンチモンを含む群から選ばれることを特徴とする、付記（２）又は（３）に記載のプレート。
付記（５）： 前記ベースメタルが、アルミニウムであるとき、前記少なくとも一つのドーパントは、バナジウム、チタン、及びマンガンを含む群から選ばれることを特徴とする、付記（４）に記載のプレート。
付記（６）： 前記合金における前記少なくとも一つのドーパントの重量による割合は、およそ２％であることを特徴とする、付記（５）に記載のプレート。
付記（７）： 前記電極は、前記合金の少なくとも一つの薄層からなることを特徴とする、付記（１）乃至（７）のいずれか一つに記載のプレート。
付記（８）： 前記電極は、前記基板の前記ガラスと接触する及び／又は前記誘電体層と接触する前記合金からなる少なくとも一つの薄層、及び前記ベースメタルからなる薄層、を含む、薄層のスタックからなることを特徴とする、付記（７）に記載のプレート。
付記（９）： 前記誘電体層は、酸化鉛、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、鉛を含有しない、酸化ビスマス、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、又は、混合物の形態で酸化ビスマス、酸化鉛、酸化シリコン、及び酸化ホウ素を主材料とした、ガラス又はホウロウからなることを特徴とする、付記（１）乃至（８）のいずれか一つに記載のプレート。
付記（１０）： それは、プラズマディスプレイパネルのような、ディスプレイパネルの製造で使用されることを特徴とする、付記（１）乃至（９）のいずれか一つに記載のプレート。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ａ乃至ｄは、断面において、プラズマディスプレイパネル用のプレートを生成させるための様々なステップを示す。

Claims (10)

1. 誘電体の層で覆われた導電性の電極の配列を支持するガラスの基体を備え、
   前記電極と前記ガラスの基体の前記ガラスとの間の界面において、前記電極の導電性の材料は、７００℃より上の融点を有するアルミニウムを主材料とした及び／又は亜鉛を主材料とした金属の合金からなる、プレート。
2. 前記電極と前記誘電体の層との間の界面において、前記電極の導電性の材料は、７００℃より上の融点を有するアルミニウムを主材料とした及び／又は亜鉛を主材料とした金属の合金からなる、請求項１記載のプレート。
3. 前記合金は、前記主材料となる金属に加えて、少なくとも０．０１重量％の少なくとも一つのドーパントを含むと共に、
   前記合金における前記少なくとも一つのドーパントの性質及び割合は、前記の合金が、７００℃より上の融点を有するように、調整されたものである、請求項１または２記載のプレート。
4. 前記少なくとも一つのドーパントの性質は、対応する合金が、共晶を有するものではないように調整されたものである、請求項３記載のプレート。
5. 前記少なくとも一つのドーパントは、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、及びアンチモンを含む群より選ばれたものである、請求項３および４のいずれかに記載のプレート。
6. 前記主材料となる金属が、アルミニウムであるとき、前記少なくとも一つのドーパントは、バナジウム、チタン、及びマンガンを含む群より選ばれたものである、請求項５記載のプレート。
7. 前記電極は、前記合金の少なくとも一つの薄層からなる、請求項１〜６のうちいずれか一項記載のプレート。
8. 前記電極は複数の薄層の積層からなり、
   前記基体の前記ガラスと接触した、前記合金からなる少なくとも一つの薄層と、
   前記主材料となる金属からなる薄層と、
   を備える、請求項７記載のプレート。
9. 前記誘電体の層は、ガラス、又は、混合物の形態における、
   鉛の酸化物、ケイ素の酸化物、及びホウ素の酸化物を主材料とした、
   鉛を含有するものではない、ビスマスの酸化物、ケイ素の酸化物、及びホウ素の酸化物を主材料とした、若しくは、
   ビスマスの酸化物、鉛の酸化物、ケイ素の酸化物、及びホウ素の酸化物を主材料とした、
   ホウロウからなる、請求項１〜８のうちいずれか一項記載のプレート。
10. 当該プレートは、プラズマディスプレイパネルのようなディスプレイパネルの製造において使用される、請求項１〜９のうちいずれか一項記載のプレート。

Images