JP5522848B2 - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極等の機能要素を包囲する空間を形成した基板等の部材間を封着して気密封止構造を形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと略称する。）や、液晶パネルのような表示装置では、２枚の透明基板間に形成された間隙に電極や蛍光体層あるいは液晶層等の表示機能要素が配置され、それらの表示機能要素が密閉空間内に封止されるように、間隙の周囲が封着される（気密封止構造の形成）。

例えば面放電型のＡＣ型ＰＤＰは、表示側基板上に面放電を発生する複数の表示電極対が形成された前面板と、背面側基板上に表示電極対と直交するアドレス電極及びそれを被覆する蛍光体層が形成された背面板により構成される。背面板には隔壁（リブ）が形成され、それにより、アドレス電極と表示電極対が交差する箇所に各画素に対応する放電空間が規定される。

このＰＤＰによる画像表示は、表示電極対の一方の電極とアドレス電極の間での放電による書き込みと、表示電極対の間での維持放電で発生した紫外線により蛍光体層を発光させる動作とで行われる。

各電極間の放電を効率的に発生させるためには、表示側基板と背面側基板間の間隙を密閉する構造は重要である。従来、ＰＤＰを製造する際、放電空間を密閉するための封止構造の形成は、図６に示すようにして行われていた。

すなわち、図６（ａ）に示すように、各々構成要素が形成された前面板１と背面板２（構成要素としてはリブ３のみを模式的に示す）を、互いに対向し位置決め（アラインメント）し固定する。このとき、前面板１と背面板２間の周縁部には、ガラスフリット２０ａが厚く形成されている。この状態で、大気中で加熱してガラスフリット２０ａを溶融させることにより、図６（ｂ）に示すように、溶融してつぶれたフリットガラス２０ｂにより前面板１と背面板２が互いに封着されて、気密封止構造が形成される。

特許３５００３９３号明細書 特開２００８−２０１００４号公報

しかし、気密封止構造を形成する際に、大気中での４００℃以上の加熱によりガラスフリットを溶融させる工程を施すことは、大気曝露によって特性が劣化する構成材料の使用を困難にする。例えば、ＰＤＰの大型化・高精細化・高性能化等の結果としての消費電力の増大を抑制するための一つの重要な解決策として、パネル駆動電圧の低電圧化が挙げられる。そのためには、表示要素として高γ特性を有する材料の導入が望ましいが、高γ特性材料は大気中加熱で劣化するため、従来の気密封止構造とともに採用することは困難である。

また、上記従来の気密封止構造を形成する工程の場合、加熱による熱膨張に起因する前面板と背面板のアラインメントのずれが発生し易い。また、ガラスフリットが溶融する際に、前面板と背面板のアラインメントがずれる場合もある。この問題は、前面板と背面板のアラインメント時点でのフリットガラスの厚みが５００μｍ程度であり、最終的な基板間隙である１００μｍ程度よりも大きいため、フリットガラスが溶融してつぶれるときに基板同士がすべることに起因する。

上記問題を考慮して、本発明は、気密封止構造を形成するための大気中での加熱が不要で、室温から２００℃までの温度で封着工程を行うことが可能な気密封止構造を形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、少なくとも一方が透明であって、互いに所定の間隙を設けて対向する一対の基板と、前記一対の基板の前記間隙内に配置された機能要素と、前記間隙における前記機能要素を包囲する周縁領域に設けられて前記一対の基板を互いに封着したシール層とを備え、前記シール層により前記機能要素を包囲する空間が気密封止された気密封止構造を形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法である。

上記課題を解決するために、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、前記一対の基板を、前記間隙内に前記機能要素が所定状態で配置されるように相互に位置決めし、前記位置決めの状態を維持して前記一対の基板を支持し、室温から２００℃までの温度かつ減圧下で、前記一対の基板が互いに重なった前記周縁領域の間隙に、エアロゾルデポジション法により無機材料の微粒子エアロゾルを噴射して前記シール層を形成することを特徴とする。

なお、上記記載の各発明において、室温から２００℃までの温度を条件として記載したのは、２００℃という温度が、水の表面吸着温度を上回り、かつ高γ保護膜や有機発光材料などの変質をきたさない値だからである。このような温度に基板を保つことにより、水分や二酸化炭素などの大気中の不純ガスの表面吸着を抑制できる。不純ガスの吸着が抑制されると、保護膜の特性が向上するだけでなく、パネル内部における残留不純物量が低減し、パネル特性が大きく改善される。

上記構成の気密封止構造の形成方法、及び電子デバイスによれば、エアロゾルデポジション法によりシール層を形成することにより、気密封止構造を形成するための大気中での加熱が不要で、室温から２００℃までの温度で封着工程を行うことが可能である。そのため、大気曝露で劣化する高γ特性材料の使用が可能になる。また、室温から２００℃までの温度封着のため、熱膨張に起因するアラインメントのずれが抑制される。さらに、シール層の形成に起因する、アラインメント後の封着対象の部材間の相対位置の変化は発生しないため、アラインメントのずれが最小限になる。

本発明の実施の形態１における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態２における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態３における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態４における気密封止構造を有する電子デバイスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図 同実施の形態における気密封止構造の他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図 従来例の気密封止構造の形成方法を示す断面図

本発明は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。

すなわち、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法において、前記シール層は、金属酸化物や金属窒化物等の緻密層とすることができる。

また、前記微粒子エアロゾルの噴射位置を移動させながら噴射を行なうことにより、連続した前記シール層を形成することができる。

また、好ましくは、前記間隙および相互の位置関係を維持した状態で支持する前に、前記一対の基板の前記間隙の前記機能要素を包囲する周縁領域に遮蔽壁を設け、前記シール層を形成する工程を、前記遮蔽壁の外側に前記無機材料の微粒子エアロゾルを噴射することにより行なう。

また、好ましくは、前記シール層を形成する工程の後に、前記シール層の外側に樹脂シール層を形成する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す。本実施の形態では、ＰＤＰの場合を一例として示す。

図１は、各々、ＰＤＰを構成する機能要素が形成された前面板１と背面板２が、互いに対向し位置決め（アラインメント）して配置された状態を示す。前面板１は保護膜（図示せず）まで形成され、背面板２は蛍光体焼成まで終了して、各々完成された状態であるが、図にはリブ３のみが模式的に示されて、他の要素は図示が省略されている。ここまでの製造工程は、従来のＰＤＰと同様の材料（大気曝露で特に劣化するものではない）を用い、従来と同様の工程で行うことができる。

この状態で、前面板１と背面板２の間を周縁部において封着する工程を行う。封着工程は、エアロゾルデポジション法（以下ＡＤ法と略す。）によりＡＤシール層４を形成することにより行う。すなわち、エアロゾルデポジションのノズル５から、前面板１と背面板２とが重なった周縁部分に、無機材料（アルミナ、シリカ、イットリアなどの金属系酸化物）の微粒子エアロゾル６を噴射してＡＤシール層４を形成する。ＡＤシール層４として、金属系酸化物の緻密層が形成される。

ＡＤ法は、セラミックス微粉末のような微粒子、超微粒子原料をガスと混合してエアロゾル化し、減圧下（真空）の雰囲気でノズルを通して基板に噴射して被膜を形成する技術である。ガス搬送により加速された原料粒子の運動エネルギーが、基板に衝突することにより局所的な熱エネルギーに変換され、基板−粒子間、粒子同士の結合を実現し、加熱することなく機械的な衝撃力だけで、緻密かつ高透明、高強度、高密着力のセラミックス被膜を形成することができる（例えば、特許文献１及び２を参照）。なお、減圧下あるいは真空とは、本明細書において、外気と隔絶され、かつ減圧された雰囲気を意味するものとして定義する。

図１に示す工程は、さらに具体的には、少なくとも前面板１は完成後大気に曝露することなく、背面板２とアラインメントし、エアロゾルデポジションによる封着チャンバに移送する。その際、前面板１と背面板２の相互関係がずれないように、例えば上に重石（厚めのガラス板等、図示せず）を置く。

前面板１と背面板２を封着チャンバに移送した後、チャンバごと真空排気する。前面板１と背面板２とが重なった周縁部分に、ノズル５をから無機材料の微粒子を噴射し、周縁部に沿ってスキャンして、継ぎ目なくＡＤシール層４を形成する。ノズル５を動かすか、前面板１と背面板２を動かすか、どちらでも良い。このように、エアロゾルデポジション法は真空プロセスなので、前面板１に形成された保護膜の大気曝露が最小限に抑えられる。（エアロゾルデポジション膜の形成条件については、特許文献１及び２等を参照）
本実施の形態では、アラインメント終了時点で前面板１は背面板２のリブ３で直接支えられ、封着プロセスでの両者の相対的な変位はない。加えて、アラインメント後の加熱も不要であるため、熱膨張の影響も受けない。従って、高精細パネル、大型パネルの製造に有利である。但し、エアロゾルデポジションの工程中、前面板１と背面板２が相互の位置関係を保持するように、適切に保持する必要がある。

これに対して、従来の工程では、フリットガラスにより封着が行われ、封着開始時にはフリットガラスの厚み分だけ、前面板１と背面板２との距離が大きくなっており、封着工程でフリットガラスが溶けてつぶれ、前面板１の表面と背面板２のリブ３とが接するように処理が行われていた。このつぶれ量が大きいため、基板同士が傾いたり、すべったりして、当初のアラインメントの位置からずれることが多かった。また、加熱温度もフリットガラスが溶融する点（４５０℃程度）まで高める必要があるため、熱膨張によるアラインメントずれも大きかった。

また、本実施の形態によれば、従来例とは異なり、シール形成のためのフリットガラスの加熱が不要のため、プロセスエネルギーが削減できる。また、加熱に要する時間が不要になるため、タクトタイムが短縮できる。

また、エアロゾルデポジション法は真空プロセスなので、保護膜の成膜後を雰囲気制御一貫ラインとすることが望ましい。また、ＰＤＰの場合、誘電体膜もエアロゾルデポジション法で形成することにより、シールまでの一貫エアロゾルデポジションプロセスとすることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す。本実施の形態も、ＰＤＰの場合を一例として示す。

図２は、各々構成要素が形成された前面板１と背面板２が図１の場合と同様に、互いに対向し位置決め（アラインメント）して配置された状態を示す。但し、本実施の形態では、前面板１と背面板２との重なりの周縁部における、エアロゾルデポジションによりＡＤシール層４を形成する領域の内側に、遮蔽壁７が形成されている。この状態で、ノズル５から微粒子エアロゾル６を噴射して、遮蔽壁７の外側にＡＤシール層４を形成する。

遮蔽壁７は、エアロゾルデポジション法に用いる材料微粒子がパネル内に入り難くするために設けられる。遮蔽壁７は、例えばリブ３と同じ材料により、（リブ３の形成と同時に）パネル端部に額縁のように形成することができる。遮蔽壁７を形成する部位は、前面板１上でも背面板２上でもよいが、リブ３とほぼ同じ高さが必要である。遮蔽壁７の幅は、微粒子が内部に侵入しないよう十分に大きくする。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法を示す。本実施の形態は、図１に示した実施の形態１の工程により作製されたＰＤＰに改良を加えたものである。

すなわち、図３に示すＰＤＰの気密封止構造では、図１の場合と同様に、前面板１と背面板２が互い位置決めされた周縁部にエアロゾルデポジション法によりＡＤシール層４が形成され、更にその外側に、樹脂シール層８が形成されている。

このように、ＡＤシール層４の外側領域に樹脂シール層８を形成することにより、機械的強度を増大させることができる。従来、樹脂層のみのシール技術も検討されていたが、樹脂からの脱ガスの影響や、樹脂の水分透過などが無視できず、実用化されていなかった。本実施の形態によれば、気密性はＡＤシール層４で十分に確保されるため、樹脂シール層８は強度を確保する機能のみで良い。

（実施の形態４）
図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態４における気密封止構造を有する電子デバイス及びその製造方法について説明する。本実施の形態は、ＰＤＰ以外の、気密パッケージが必要な電子デバイスへの本発明の適用例である。

例えば、機能要素に有機材料を用いた電子デバイスの場合、パッケージに高度の気密性が必要であるが、高温加熱ができないため、従来例のようなフリットガラスによる封着を用いることが困難である。これに対して、エアロゾルデポジション法によりシール層を形成した気密封止構造であれば、封着工程を室温から２００℃までの温度で行うことができるため、有機材料が特性等に影響を受ける可能性が低い。

このような、有機材料を用いた電子デバイスの気密封止構造及びその形成方法の一例を図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図である。図４に示す電子デバイスでは、基板９の上に、有機材料を用いた機能要素や他の必要な要素が設けられた機能領域１０が形成されている。機能領域１０の上部を覆って、封鎖カバー１１が配置されている。機能領域１０と封鎖カバー１１の内面との間には、間隙１２が設けられている。封鎖カバー１１と基板９が接する周縁部には、ＡＤシール層１３が設けられている。

ＡＤシール層１３の形成は、機能領域１０が形成された基板９と封鎖カバー１１とを、図４に示す状態に位置合わせし固定した状態で、上記実施の形態と同様、封鎖カバー１１の周縁と基板９の接する外側領域に、ノズルから微粒子エアロゾルを噴射することにより（図示せず）行う。

あるいは、有機材料を用いた電子デバイスの気密封止構造を図５（ａ）、（ｂ）に示すように形成することもできる。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。図５に示す電子デバイスでは、基板９の上に、有機材料を用いた要素や他の必要な要素が設けられた機能領域１０が形成され、その上部を覆って、ＡＤシール層１４が形成されている。ＡＤシール層１４の形成は、機能領域１０が形成された基板９上に、上記実施の形態と同様、ノズルから微粒子エアロゾルを噴射することにより（図示せず）行うことができる。

有機材料を用いた電子デバイスとしては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ、有機ＥＬ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等に、本実施の形態を適用可能である。これらのデバイスにおいて、従来の樹脂シールでは気密性能に限界があるため、本実施の形態によりＡＤシール層を設けることは有効である。また、単板デバイスであるため、本実施の形態の応用は、ＰＤＰよりも容易である。

また、ＦＥＤ（field emission display）、ＶＦＤ（蛍光表示管）等の場合も、ＯＬＥＤと同様、高度な気密性が必要であり、本実施の形態によりＡＤシール層を設けることは有効である。

なお、上述の実施の形態において、前面板１と背面板２に形成する表示要素の材料として、従来のＰＤＰと異なり、大気曝露で劣化する材料を用いることにより、特に、本発明の効果を活用することができる。すなわち、ＡＤシール層４の形成を、大気中ではなく、かつ加熱も要さずに行うことができるため、大気曝露で劣化する材料、例えば、高γ特性を持つ材料により保護膜を形成することが可能となる。それにより、画像表示のための駆動電圧の低電圧化を図ることができる。低電圧化実現のためには、放電時にガスイオンが保護膜層へ衝突したとき、いかに多くの二次電子を生成できるか（γ作用）がキーポイントとなるからである。

また、本実施の形態の気密封止構造は、色素増感型の太陽電池にも適用できる。それにより、基板材質の選択肢を広げることで、太陽電池の構成を、状況に応じたより適切なものとすることが可能となる。

また、種々の電子デバイスに、ソーダガラス基板を用いた構造を採用することが可能となる。従来の常温でのガラス封着技術であるレーザ封着では、ソーダガラスの封着困難であったが、ＡＤシール層を形成することによる封着は、ソーダガラスにも適用可能である。

また、ＰＤＰのような２枚の基板を用いる場合、前面板と背面板の材質を異ならせることも容易である。特に、線膨張係数が大きく異なる基板同士を用いる場合には、ＡＤシール層を用いた封着による気密封止構造は有効である。

また、封着の対象である基板の厚さを問わず、ＡＤシール層を用いた封着は有効であるため、極厚にして強度を確保したり、極薄にして軽量化することも容易である。

さらに、樹脂基板の採用も可能となる。

本発明の気密封止構造の形成方法及び電子デバイスによれば、気密封止構造を形成するための大気中での加熱が不要で、室温から２００℃までの温度で封着工程を行うことが可能であって、高γ特性材料の使用が可能であり、また、アラインメントのずれが抑制されるので、各種の表示装置等の電子デバイスに有用である。

１ 前面板
２ 背面板
３ リブ
４ ＡＤシール層
５ ノズル
６ 微粒子エアロゾル
７ 遮蔽壁
８ 樹脂シール層
９ 基板
１０ 機能領域
１１ 封鎖カバー
１２ 間隙
１３、１４ ＡＤシール層
２０ａ、２０ｂ ガラスフリット

Claims (1)

1. 少なくとも一方が透明であって、互いに所定の間隙を設けて対向する一対の基板と、前記一対の基板の前記間隙内に配置された機能要素と、前記間隙における前記機能要素を包囲する周縁領域に設けられて前記一対の基板を互いに封着したシール層とを備え、前記シール層により前記機能要素を包囲する空間が気密封止された気密封止構造を形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法において、
   前記一対の基板を、前記間隙内に前記機能要素が所定状態で配置されるように相互に位置決めし、前記位置決めの状態を維持して前記一対の基板を支持し、
   室温から２００℃までの温度かつ減圧下で、前記一対の基板が互いに重なった前記周縁領域の間隙に、エアロゾルデポジション法により無機材料の微粒子エアロゾルを噴射して前記シール層を形成することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。

Images