JPH0787075B2 - 表示パネルの隔壁形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は面放電形カラー表示パネルのようなパネルの、
複数の表示セルを画定するための複数の空所（空穴）を
もつ隔壁をエッチング法により形成する方法に関し、 前記空穴の直径方向に進むサイドエッチング効果が大き
く、空穴を囲むセル分離壁部分の基部が緩やかな裾野を
持ったパターンになるのを防止して、シャープ（尖鋭）
なセルパターンを得るとともに、各表示セルの分離度を
増加して表示のコントラストを向上させることを目的と
し、 低融点ガラスにエッチング速度を変えるような金属酸化
物からなる着色材が混合された複数種の誘電体材料をエ
ッチング速度の早いものから順に基板上に積層して隔壁
用の誘電体層を形成し、該積層誘電体層の表示セル対応
位置に、エッチング速度の遅い上層から順次各誘電体層
を貫通するよう同一エッチング液によるエッチングを施
して当該表示セル画定用の空所を形成し、基板上に残存
する該誘電体層により着色された当該隔壁を形成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は面放電形カラー表示パネルのようなパネルの、
複数の表示セルを画定するための複数の空所（空穴）を
もつ隔壁をエッチング法により形成する方法に関するも
のである。

放電セル空間が小さく、しかも密接している高解像度な
表示パネルにおいては、多数の表示セルの分離壁をシャ
ープなパターンで形成する必要がある。

特にカラー化面放電パネルのごとく、RGB三セルで一画
素とするような、画素の細かいパネルの螢光面のセル毎
の仕切壁の作成には、そのパターンニングに厚膜印刷に
代わってエッチングの手法を用いるが、セル部として比
較的深い空穴が要求されるため、これを精密なパターン
で形成する上から、エッチングの切れの悪さを改善した
手法の開発が望まれている。

〔従来の技術〕

ガス放電パネルの一例として、カラー化面放電形ガス放
電パネルについて従来の技術を述べる。第２図にガス放
電パネルの破断図で示すように、ディスプレイの観察者
側に位置するカバー基板Iの内面に厚膜印刷法によって
放電単位セルを区画するメッシュ状隔壁Ｂを形成し、隔
壁Ｂの内面の空穴Ｈにセル毎の所定色を発光する螢光体
層Ｐを形成している。

他方の電極基板Ｏには、基板上に表示電極X,Yを形成し
てあり、該電極は放電部分Ｍにおいて拡幅してある。こ
のような表示電極上に誘電体層Ｌを積層し、拡幅された
表示電極X,Yが元通りの幅に戻る境界で交差する方向
に、放電セルを区切るべく土手状のセパレータＳを誘電
体の厚膜印刷で形成すると共に、そのセパレータＳのセ
ルに近い傾斜面に金属材料からなるアドレス電極Ａを蒸
着などで作成している。

このようにして出来上がった二枚の基板を、セパレータ
Ｓとそれに形状を合わせて作ったカバー基板I上の隔壁
Ｂの一構成壁とを突き合わせて組立てると、放電部分Ｍ
に向かい合った位置に隔壁Ｂで囲った空穴Ｈが位置する
ことになり、放電部分Ｍで発生した放電に含まれる紫外
線によって、螢光体層Ｐを刺激して所望の色で放電を表
示することができる。螢光体層ＰにはRGB三原色の螢光
体が空穴毎に規則的に配列してあり、その直下のセルの
放電の選択状態で情報をカラー表示することができる。

このようなパネルのカバー基板I上に作った隔壁Ｂに本
発明の技術を適用する。

ここで使用する厚膜印刷とは良く知られているように、
目の細かいメッシュ状スクリーンの上に印刷すべきパタ
ーンの開口を持つマスクを張りつけて、謄写版のように
粘稠なインク状隔壁材料をパターン開口上のメッシュか
ら押し出して被印刷基板に隔壁材料を印刷する。メッシ
ュの網目の大きさが印刷できるものの最小寸法を決める
ことが知られており、近年細かいパターンを作ろうとす
る場合、ますます細かいメッシュが使用されるようにな
ってきた。しかし現在印刷可能で信頼のおける最も細い
直線電極は100ミクロン幅程度が技術的に限界だと言わ
れているから、現在のブラウン管を使ったテレビジョン
と同じ解像度を示すカラーガス放電パネルを作ることを
考えると、カラー方式では、３乃至４セルで１画素であ
るから、この複数セルを集めて一画素とした画素ピッチ
を通常の値である600ミクロンとすると隔壁の幅は高々1
00ミクロン以下の細い隔壁を必要とすることになる。こ
のように隔壁の印刷幅が厚膜印刷の領域を越えて幅100
ミクロン以下となった高解像度のパターン作成について
は、厚膜印刷の技術からフォトリソグラフィーによる技
術の領域に移行している。

フォトリソグラフィーの方法で隔壁を作るには、予め作
ろうとしている基板一面に隔壁材料を隔壁の最大高さた
とえば90ミクロン厚さまで厚膜印刷焼成しておき、その
上をセル間の隔壁パターンを残すべく、耐エッチングマ
スクをかけた上でエッチング液を加えて所望の隔壁を残
してゆく。

この方法によれば耐エッチングマスクに接した側は確か
に精細な隔壁パターンが実現できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが単一な材料で、均一なエッチング特性を持つ印
刷厚膜では、第３図に示すように基板に達したエッチン
グ面は、エッチング開始点Ｐ付近に中心を持つ球面状と
なり、エッチング進行の先端が基板に達した状態ではエ
ッチング穴は乳鉢状となる。この空穴側壁の形状は第６
図に示すようにほぼ平行して時間と共に広がって行く。
エッチング穴の側壁が垂直から外れている量Ｔは、厚膜
層の厚さにほぼ等しい値となるが、エッチング処理に時
間をかけても垂直から外れている量Ｔはあまり小さくな
らず、時間と共に単にエッチング穴が拡がるのみで垂直
度に関する量Ｔの値は改善されないと言ってよい。

この状態を第６図の空穴形成の時間経過を示す図におい
て説明している。第６図は第３図と同じ基板断面図であ
って、エッチング先端面が時間と共にa,b,cと名付けた
エッチング先端面のように進行している状態を示してい
る。エッチングの早さはほぼどの方向に対しても同一で
あり、第６図のように単一誘電体層でエッチング液の更
新が均一であると、球面状にエッチングが進行する。

エッチング穴である空穴底部に螢光体を塗布して表示面
とするから、有効な表示面を広げるためには、エッチン
グ穴側壁を表示面に垂直にすることである。ところが現
在の単一材料で厚膜印刷した誘電体層では、エッチング
の結果の空穴側壁が大きい曲率半径を持った球面状、す
なわち側壁は乳鉢状となり、期待している表示面に垂直
な側壁にはほど遠い形状となっている。

本発明の目的は、前記空穴の直径方向に進むサイドエッ
チング効果が大きく、空穴を囲むセル分離壁部分の基部
が緩やかな裾野を持ったパターンになるのを防止して、
シャープ（尖鋭）なセルパターンを得るとともに、各表
示セルの分離度を増加して表示のコントラストを向上さ
せることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の隔壁形成方法では、低融点ガラスにエッチング
速度を変えるような金属酸化物からなる着色材が混合さ
れた複数種の誘電体材料をエッチング速度の早いものか
ら順に基板上に積層して隔壁用の誘電体層を形成し、該
積層誘電体層の表示セル対応位置に、エッチング速度の
遅い上層から順次各誘電体層を貫通するよう同一エッチ
ング液によるエッチングを施して当該表示セル画定用の
空穴を形成し、基板上に残存する該誘電体層により着色
された当該隔壁を形成する構成が採られている。

〔作用〕

積層誘電体層2,3,4の基板１に近い層ほどエッチング速
度が早くなるので、空穴側壁の表示面から見た垂直度は
エッチング速度の差の大きさ、およびエッチング時間と
により変化する。従って、適当な大きさのエッチング速
度差を各層に設定すると、空穴側壁の表示面に対する角
度を垂直に近づけることができる。また各誘電体層はエ
ッチング速度を変える金属酸化物に着色材を使用してい
るため隔壁全体が着色構造物となり、その着色された隔
壁は外部の散乱光を減少したり各表示セルの表示光が隣
接する表示セルにもれることを減少して、各表示セルの
分離をより確実にし表示のコントラストを向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一例として三層の誘電体層のエッチン
グによる空穴形成状態を示したものである。

図において１は基板、２は第１の誘電体層、３は第２の
誘電体層、４は第３の誘電体層、５はエッチングマスク
である。またＴは空穴側壁の表示面との垂直度を示す目
安となる値であり小さい程好ましい。Ｈはエッチング液
により形成された空穴を示す。

さて基板１としてはガラス基板を用い、誘電体層２、
３、４としては低融点ガラスにアルミナを約０％,6％,1
0％混合して30ミクロンずつの厚さに印刷、焼成してあ
る。この組成の低融点ガラスでは、アルミナの組成が多
い程エッチング速度は小さく、その傾向は第４図に示す
通りである。

このように三層の印刷が完了した後、指定の穴を明ける
べくマスク材５でマスクされた第３の誘電体層４の上に
エッチング液を流してエッチングしてゆく。該誘電体層
４のエッチングが進み、エッチング液の一部が次の誘電
体層３に達するや否や、層３のエッチングがより早く進
行する。これを繰り返し次の誘電体層２に達するとなお
早くエッチングが進もうとし、エッチング穴は基板に近
づく程広がろうとする早さが早いので時間と共にエッチ
ング空穴の側面は表示面に垂直に近づこうとする。

以上のことを図で説明したのが第５図空穴形成の時間経
過を示す図である。第５図は第１図とおなじく基板断面
図でありエッチングの進行を示すエッチング先端面がa,
b,cと三つの場合について図解してある。場合ａはエッ
チングが最上誘電体層４から次の誘電体層３を抜けて最
下層である第１の誘電体層２にかかったところである。
エッチング速度は下層になる程早いから、エッチング液
が達した下層のエッチング穴は時間と共により早く大き
く拡がり、エッチング面はａからｂへ、ｂからｃへと、
基板に近い層ほど早く広がり、第５図のa,b,cで図解す
るように時間と共に垂直に近くなって行く。結局この三
つの誘電体層に開けられた穴は上記アルミナの割合で空
穴の側面が表示面となす角度を垂直に近い値に近づけて
いると言える。

以上の説明では、三層の誘電体層を例に挙げたが、層の
数は場合によって変えてよいのは言うまでもない。

なお上記誘電体層の層毎のアルミナの含有割合を変える
と、出来上がった空穴側壁の表示面に対する角度が変化
する。その他アルミナの代わりにシリカSiO₂を誘電体層
に混合しても同様の結果を得ることができる。

このことを一般的に言うとすれば、誘電体層材料と混ぜ
て化学的に安定な無機物質、たとえば金属酸化物を適量
混合してエッチング速度調節によい結果を得ると言うこ
とである。その他の混合して効果のある混合材で明記し
ておきたいのは、酸化コバルト等、黒色に近い金属酸化
物を、外部の散乱自然光や自らの発光した光が他のセル
部分に迷い込んでコントラストや色純度を害する時、該
散乱光を吸収され易い着色材として隔壁に混合すると共
に、前記エッチング速度調整剤としても働かせることが
出来ることである。たとえば酸化鉄、酸化コバルトなど
は隔壁を着色し、散乱光を減少させるなどして表示のコ
ントラストを向上させる点で得策であり、エッチング速
度も混合量が多いほど遅くなるので、エッチング速度制
御も兼ねることができる。

〔発明の効果〕

本発明によると、誘電体層にあけられる空穴は、層の基
板側に近づくほどエッチング速度が大きくなるので、層
の基板側に近づく層ほど空穴径の生成速度が大きく、エ
ッチング空穴径を大きい上層と、小さい下層とをほぼ等
しい大きさに近づけ、空穴壁が表示面に垂直に近く形成
されるようになる。この性質からセル境界の隔壁幅を細
くし得るので、基板に螢光体を塗布するなどするとき、
セルの発光面積割合の大きいパネルを得ることができ、
表示の明るいパネルが完成する。また隔壁は着色によっ
て、外部の散乱光を減少したり各表示セルの表示光が隣
接する表示セルにもれることを減少し、各表示セルの分
離をより確実にすることができる。以上のことは、螢光
体を用いたカラーガス放電パネルに限らず、放電発光色
そのものを見るパネルであっても輝度を大きく保つ重要
さを同様に確保できるとともに他の表示素子例えば液
晶、フォトクロミック素子でも壁で区切ったセルを形成
するパネルであれば、本発明と同様のことが言える。

以上の効果は近年セル寸法の小さい高解像度で多画素な
パネルがマトリクス表示パネルの主流に成りつつある今
日、特に有用であり、ガス放電による高解像度カラーデ
ィスプレイではこの方法は必須となるから何にも増して
重要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空穴形成方法を示す図、 第２図は本発明を用いる一例のガス放電パネル構造図、 第３図は従来の空穴形成方法を示す図、 第４図は本発明に用いる一誘電体層材料に混合するアル
ミナの効果を示す図、 第５図は本発明の空穴形成の時間経過を示す図、 第６図は従来の空穴形成の時間経過を示す図である。 第１図において、 １は基板、２はエッチング速度の早い隔壁材料、３は隔
壁材料２よりエッチング速度の遅い隔壁材料、４は隔壁
材料３よりエッチング速度の遅い隔壁材料である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パネルの外囲器を構成する二枚の基板の少
   なくとも一方の基板内面上に、複数の表示セルを画定す
   るための誘電体材料からなる隔壁が設けられた表示パネ
   ルにおいて、 低融点ガラスにエッチング速度を変えるような金属酸化
   物からなる着色材が混合された複数種の誘電体材料をエ
   ッチング速度の早いものから順に基板上に積層して前記
   隔壁用の誘電体層を形成し、 該積層誘電体層の表示セル対応位置に、エッチング速度
   の遅い上層から順次各誘電体層を貫通するよう同一エッ
   チング液によるエッチングを施して当該表示セル画定用
   の空所を形成し、基板上に残存する該誘電体層により着
   色された当該隔壁を形成する ことを特徴とした表示パネルの隔壁形成方法。