(57)【要約】【課題】断線や亀裂などの欠陥なく、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンを同時焼成することができるプラズマディスプレイの製造方法を提供する。【解決手段】電極ペーストにより電極パターンを形成する工程、誘電体ペーストにより誘電体ペースト塗布膜を形成する工程、隔壁ペーストにより隔壁パターンを形成する工程、および、少なくとも電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを同時に焼成する工程をこの順に含み、かつ、電極パターンを形成する工程の後および／または誘電体ペースト塗布膜を形成する工程の後に、キュアを行う工程を含むプラズマディスプレイの製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極ペーストにより電極パターンを形成する工程、誘電体ペーストにより誘電体ペースト塗布膜を形成する工程、隔壁ペーストにより隔壁パターンを形成する工程、および、少なくとも電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを同時に焼成する工程をこの順に含み、かつ、誘電体ペースト塗布膜を形成する工程の後に、キュアを行う工程を含むプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項２】
キュアを１４０〜３００℃の温度範囲で行う請求項１記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項３】
誘電体ペースト塗布膜を形成する工程の後、隔壁パターンを形成する工程の前にキュアを行う請求項１または２に記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項４】
電極パターンを形成する工程の後、誘電体ペースト塗布膜を形成する工程の前にもキュアを行う請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項５】
電極パターンのキュアを１４０〜３００℃の温度範囲で行う請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項６】
隔壁パターンがストライプ状の主隔壁と、主隔壁に直交する補助隔壁からなる格子状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項７】
主隔壁補助隔壁の高さが異なることを特徴とする請求項６記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項８】
電極ペーストおよび／または隔壁ペーストが感光性である請求項１〜６のいずれに記載のプラズマディスプレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体ペーストおよびプラズマディスプレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイは次世代大型ディスプレイとして注目を集めており、高精細なプラズマディスプレイを低コストで安定して生産する技術が強く望まれている。そのようなプラズマディスプレイを構成する部材において、大きなコストを占める部材として背面板が挙げられる。
【０００３】
背面板は、図１に示すように、少なくとも基板上に形成された電極層１、誘電体層２、ストライプ状の隔壁層３およびＲＧＢの蛍光体層４から構成される。また、最近では図２のように、ストライプ状の主隔壁と垂直方向に補助隔壁が設けられている場合も多い。いずれの形状の隔壁を有する背面板においても、電極パターンおよび隔壁パターンの形成に感光性ペースト法を用いることで、高精細な背面板が安定して生産できるようになってきたが、さらなる低コスト化が依然として望まれている。
【０００４】
従来、背面板製造工程では、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンおよび蛍光体パターンの各層を形成する工程の度に、それぞれの材料を焼成していた（図３）。すなわち、背面板の製造工程では、最低でも４回の焼成工程が必要であり、生産性が低く、高コストの原因となっていた。また、焼成工程が多いことによって、ガラス基板の熱による寸法変化が大きくなるという問題を生じていた。さらに、電極に銀を使用した場合には、焼成工程が多いことによって銀のマイグレーションが進行し、パネルの信頼性が低下する要因となっていた。
【０００５】
そこで、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターン、蛍光体パターンのうちのいくつかを形成した後、同時に焼成するという同時焼成プロセスが検討されてきた。例えば、特開平１１−７８９４号公報には、無機粉末の作業点を電極、誘電体、隔壁、蛍光体の順に高くすることにより、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターン、蛍光体パターンの４つを同時に焼成する方法が記載されている。しかし、これらの方法を用いても、大きな問題が２つあった。
【０００６】
１つ目の問題は、隔壁パターンの形成を感光性ペースト法やサンドブラスト法により行う際に、形成してある電極パターンのうち誘電体ペースト塗布膜に覆われていない電極引き出し部分５が、隔壁現像液や研磨粒子に浸食され、剥がれてしまうという問題である。
【０００７】
２つ目の問題は、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを同時に焼成すると、電極パターンおよび隔壁パターンのそれぞれに誘電体層を引き裂く方向に大きな焼成応力が発生し、電極パターンの断線や誘電体層の亀裂といった欠陥が発生という問題があった。
【０００８】
また、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンの２層同時焼成において、誘電体ペーストを熱により硬化して、同時焼成時に隔壁層の焼成応力が発生しても亀裂の発生しない誘電体ペーストが記載されている（特許文献１参照）。しかし、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンの同時焼成では、さらに大きな焼成応力が発生するため、この誘電体ペーストを用いても、誘電体層の亀裂が発生するという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平２００１−２６４７７号公報（第２頁）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、断線や亀裂などの欠陥が生じることなく、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜、隔壁パターンを同時焼成することができる誘電体ペーストおよびプラズマディスプレイの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するため、以下の構成を有する。すなわち、電極ペーストにより電極パターンを形成する工程、誘電体ペーストにより誘電体ペースト塗布膜を形成する工程、隔壁ペーストにより隔壁パターンを形成する工程、および、少なくとも電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを同時に焼成する工程をこの順に含み、かつ、電極パターンを形成する工程の後および／または誘電体ペースト塗布膜を形成する工程の後に、キュアを行う工程を含むプラズマディスプレイの製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をプラズマディスプレイの作製手順に従って説明する。
【００１３】
図４にプラズマディスプレイの作製手順の一例を示す。基板上に、電極ペーストを用いて、所望のパターン形状の電極パターン１ａを形成する。電極パターン１ａを形成した基板上に、誘電体ペーストを用いて誘電体ペースト塗布膜２ａを形成する。誘電体ペースト塗布膜２ａ上に隔壁ペーストを用いて、隔壁パターン３ａを形成する。そして、電極パターン１ａ、誘電体ペースト塗布膜２ａおよび隔壁パターン３ａを基板ごと一括焼成して、電極層１、誘電体層２および隔壁層３を形成する。以下に、各工程について詳述する。
【００１４】
プラズマディスプレイの背面板の基板としては、通常、ソーダガラスや旭硝子社製の“ＰＤ−２００”、日本電気化学社製の“ＰＰ−８”などの高歪み点ガラスを用いたガラス基板が用いられる。
【００１５】
基板上に、導電性金属およびバインダーを含む電極ペーストを用いて電極パターンを形成する。電極パターン形成には、スクリーン印刷法や感光性ペースト法、プレス成型法等を用いることができる。パターンの高精細化や工程の簡略化が可能である点から、感光性ペースト法が特に好ましい。以下、感光性ペースト法の手順について説明する。
【００１６】
基板上に、感光性電極ペーストを全面に、もしくは部分的に塗布する。塗布方法としては、スクリーン印刷法、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどの方法を用いることができる。塗布厚みは、塗布回数、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度および塗出量を選ぶことによって調整できる。塗布厚みは、所望の電極の高さと焼成による電極ペーストの収縮率を考慮して決めることができるが、通常好ましい焼成後の電極の高さは１〜１０μｍの範囲であり、焼成収縮を考慮すると塗布する電極ペースト塗布膜の厚さは１〜１５μｍの範囲であることが好ましい。
【００１７】
塗布された感光性電極ペーストを乾燥して露光を行う。露光に使用される活性光線は、紫外線が最も好ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプなどが使用される。超高圧水銀灯を光源とした平行光線を用いる露光機が一般的である。
【００１８】
露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して、現像を行い、電極パターンを形成する。現像には、浸漬法、スプレー法、ブラシ法などが用いられる。現像液には、感光性の電極ペースト中の有機成分、特にポリマーが溶解可能な溶液を用いるとよい。
【００１９】
電極パターンの形成は、焼成による収縮を考慮して行うとよい。焼成後の電極のサイズとしては、ピッチ１００〜２５０μｍ、高さ１〜１０μｍ、幅１５〜６０μｍの範囲が好ましい。
【００２０】
また、電極パターンを形成した後、熱によりキュアすることが好ましい。電極パターンをキュアする条件としては、１４０〜３００℃の温度範囲で３〜３０分の時間範囲が好ましい。より好ましくは、１５０〜２５０℃の温度範囲で５〜３０分の時間範囲である。ここでいうキュアとは、約１２０℃以下で行われる単なる乾燥を含まない。キュアには熱風乾燥機やＩＲ乾燥機を用いることができる。
【００２１】
電極パターンは現像液に浸食されて基板との密着性が低下するため、パターンサイドが基板から剥離するエッジカールが発生する場合がある。エッジカールが発生すると、誘電体ペースト塗布膜の厚みムラが生じたり、また電極の焼成応力がより大きくなるという問題がおこる。電極パターンを形成した後、１４０℃以上でキュアすることで、ポリマーを一旦柔軟な状態にし、エッジカールを緩和できる。さらに、電極の引き出し部の残留溶媒が完全に除去されることにより、後の隔壁形成工程に感光性ペースト法やサンドブラスト法を用いた場合でも、電極引きだし部が隔壁の現像液や研磨粒子に除去されないような耐性を付与することができる。また、３００℃以下でキュアすることで、電極ペーストの熱収縮を抑え、収縮によるエッジカールを抑制することができる。電極パターンのキュアは、誘電体ペーストを塗布する前に行うことが好ましい。エッジカールの少ない電極の上に誘電体層を形成することにより、誘電体層の厚みムラなどによる耐電圧低下などの問題を抑制できる。
【００２２】
次に、誘電体層の形成のために、基板上に誘電体ペーストを全面に、もしくは部分的に塗布する。誘電体層は基板上に形成された電極を被覆して保護し絶縁する作用を有すると共に、その上に形成される隔壁の形成性を改良する効果を有するものである。
【００２３】
誘電体層の厚みは、焼成後で４〜１８μｍの範囲、より好ましくは８〜１５μｍの範囲であることが、均一で緻密な誘電体層を形成するために好ましい。厚さを１８μｍ以下とすることで、焼成の際の脱バインダー性が良好となり、バインダーの残存に起因するクラックが生じない。またガラス基板にかかる応力も小さくなるので基板が反るなどの問題も生じない。また、４μｍ以上とすることで平坦性で均一かつ緻密な誘電体層を形成することができ、電極部分の凹凸によって誘電体層にクラックが入るなどの問題が生じない。
【００２４】
誘電体ペースト塗布膜を形成した後、キュアを行う。焼成よりも前の工程でキュアして硬化させることにより、後の焼成工程における電極パターンや隔壁パターンの収縮による応力に誘電体ペースト塗布膜が耐えることができるようになるためである。キュアは、焼成よりも前に行えばよいが、隔壁ペーストを塗布する前に行うことが好ましい。キュアによって、電極の引き出し部の残留溶媒が完全に除去されることにより、電極引き出し部の耐性が向上し、後の隔壁パターン形成工程において、隔壁の現像液や研磨粒子に除去されにくくなる。
【００２５】
誘電体ペースト塗布膜をキュアする条件としては、１４０〜３００℃の温度範囲で３〜３０分の時間範囲が好ましい。好ましくは、１５０〜２５０℃の温度範囲で５〜３０分の時間範囲である。ここでいうキュアとは、約１２０℃以下で行われる単なる乾燥を含まない。つまり、誘電体ペーストを塗布した後に上記の温度、時間で塗布膜をキュアすることにより、単に乾燥させるだけで起こる、塗布膜の硬化が不充分であるためその後の焼成時に誘電体層に亀裂が発生してしまうという問題がなくなる。キュアには熱風乾燥機やＩＲ乾燥機を用いることができる。
【００２６】
次いで、隔壁パターンを形成する。隔壁パターンの形成には、スクリーン印刷法やサンドブラスト法、感光性ペースト法、プレス成型法等が用いられる。パターンの高精細化や工程の簡略化が可能である点から、感光性ペースト法が特に好ましい。以下に、感光性ペースト法の手順について説明する。
【００２７】
誘電体ペースト塗布膜の上に、感光性隔壁ペーストを全面に、もしくは部分的に塗布する。感光性ペーストの塗布は、スクリーン印刷法、バーコーター法、ロールコータ法、ドクターブレード法などの一般的な方法で行うことができる。塗布厚さは、所望の隔壁の高さとペーストの焼成による収縮率を考慮して決めることができる。通常、焼成後の隔壁の好ましい高さは６０〜１７０μｍの範囲であり、焼成収縮を考慮すると塗布する隔壁ペースト塗布膜の厚さは８０〜２２０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００２８】
塗布された感光性隔壁ペーストは、乾燥され、露光される。露光に使用される活性光線は、紫外線が最も好ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプなどが使用される。超高圧水銀灯を光源とした平行光線を用いる露光機が一般的である。
【００２９】
露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して、現像を行い、隔壁パターンを形成する。現像には、浸漬法、スプレー法、ブラシ法などが用いられる。現像液には、感光性隔壁ペースト中の有機成分、特にポリマーが溶解可能な溶液を用いるとよい。本発明では、アルカリ水溶液で現像することが好ましい。隔壁のパターニングは、焼成による収縮を考慮して行うとよい。焼成後の隔壁のサイズとしては、ピッチが１００〜２５０μｍの範囲、高さが６０〜１７０μｍの範囲、幅が１５〜６０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
隔壁パターンは、主としてストライプ状に形成されるが、特に限定されず、格子状である場合もある。本発明の誘電体ペーストを用いると、格子状の隔壁を形成した場合でも、誘電体層に亀裂が生じることはない。隔壁が格子状である場合、後の前面板との封着工程において排気がスムーズに行えるように、補助隔壁の高さを主隔壁より低くすることが好ましい。補助隔壁の高さは、主隔壁の１０〜９０％であることが好ましく、より好ましくは３０〜９０％、さらに好ましくは６０〜９０％である。
【００３１】
隔壁パターンを形成した後に、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンを同時に焼成して、電極層、誘電体層および隔壁層を形成する。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の特性によって異なるが、通常は空気中で焼成される。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。バッチ式の焼成の場合、誘電体ペースト塗布膜の上に隔壁パターンが形成されたガラス基板を、室温から５００℃程度まで数時間掛けてほぼ等速で昇温した後、さらに焼成温度として設定された５００〜５８０℃に３０〜４０分間で上昇させて、１５〜３０分間保持して焼成を行うことが好ましい。
【００３２】
焼成温度を５８０℃以下、焼成時間を１５〜３０分の範囲に設定することで、焼成残渣や隔壁のダレなどを抑制することができる。
【００３３】
このようにして得られた隔壁に挟まれたセル内に、赤、緑、青に発光する蛍光体層を形成してプラズマディスプレイ用パネルの背面板が構成される。
【００３４】
得られた背面板を前面板と貼り合わせた後、封着、ガス封入し、駆動用ドライバーＩＣを実装してプラズマディスプレイが作製される。
【００３５】
【実施例】
以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中の濃度は、断りのない限り重量％である。また、実施例表中のバインダー樹脂の添加量は、溶媒を除いた樹脂のみの添加量を示す。
【００３６】
ペースト成分として用いたバインダー樹脂、重合開始剤、架橋剤、低融点ガラス粉末およびフィラーは次のとおりである。
バインダー樹脂Ａ：アクリル系ポリマー（スチレン／メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して０．４当量のグリシジルメタクリレートを付加反応したもの。重量平均分子量４３，０００、酸価９５）。４０％γ−ブチロラクトン溶液として用いた。
バインダー樹脂Ｂ：エチルセルロース（数平均分子量８００００）。５％テルピネオール溶液として用いた。
架橋剤：トリメチロールプロパントリアクリレート（日本化薬（株）製、“ＴＰＡ３３０”、３官能）
ウレタン化合物：ＵＡ−３３４８ＰＥ（新中村化学（株）製、分子量２２０００）
重合開始剤Ａ：２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−１−ブタノン
重合開始剤Ｂ：過酸化ベンゾイル
表１に電極ペースト、誘電体ペースト、隔壁ペーストの組成を示す。
【００３７】
【表１】
2004111187.tif 000002
【００３８】
電極ペーストは、表１の有機成分とジプロピレングリコールモノメチルエーテル（４重量部）、を５０℃に加熱しながら溶解し、続いて、銀微粒子（平均粒子径１．５μｍ、比表面積０．８０ｍ２／ｇ、８０重量部）、低融点ガラス粉末（ガラス転移点４６０℃、軟化点４９５℃、３重量部）を添加し、混練機を用いて混練して作製した。
【００３９】
誘電体ペーストは、表１の有機成分とジプロピレングリコールモノメチルエーテル（２０重量部）を５０℃に加熱しながら溶解し、低融点ガラス粉末（ガラス転移点４７５℃、軟化点５１５℃、２５０重量部）、フィラー（酸化ケイ素（日本アエロジル社製、“アエロジル２００”）、１００重量部）を添加して３本ローラー混練機で混練して作製した。
【００４０】
隔壁ペーストは、表１の有機成分とジプロピレングリコールモノメチルエーテル（５重量部）、を５０℃に加熱しながら溶解し、低融点ガラス粉末（ガラス転移点４９１℃、軟化点５２８℃、３０重量部）、フィラー（ガラス転移点６５２℃、平均粒子径２．４μｍ、５重量部）を加熱しながら攪拌し、混練機を用いて混練して作製した。
【００４１】
（実施例１）
１２５ｍｍ角のガラス基板（旭硝子社製“ＰＤ２００”）上に、電極ペーストＡを乾燥後厚みが５μｍになるように、スクリーン印刷法（印刷版：ＳＵＳ＃３２５）により塗布し、乾燥した。乾燥後、ピッチ２５０μｍ、線幅５０μｍのストライプパターンを有するフォトマスクをセットして露光した。露光後、０．５％のエタノールアミン水溶液中で現像して、ピッチ２５０μｍ、線幅６０μｍのストライプ状電極パターンを得た。その後、熱風乾燥機を用いて２００℃、１５分のキュアを行った。
【００４２】
その電極パターン付きガラス基板上に誘電体ペーストを乾燥後厚み１５μｍになるように、スクリーン印刷法（印刷版：ＳＵＳ＃３２５）により塗布し、熱風乾燥機を用いて１５０℃、１５分キュアした。
【００４３】
次に、隔壁ペーストを乾燥後厚み９０μｍになるように塗布し、乾燥した。乾燥後、ピッチ３０００μｍ、線幅１０００μｍのストライプパターンを有するフォトマスクをアドレス電極と直交するような配置でセットして露光した。露光した後、隔壁ペーストをさらに塗布し、乾燥して乾燥厚さ９０μｍの塗布膜を形成した。この塗布膜の上に、ピッチ２５０μｍ、線幅３０μｍのストライプパターンを有するフォトマスクをアドレス電極と平行になるような配置でセットして露光した。露光後、０．５％のエタノールアミン水溶液中で現像し、ピッチ２５０μｍ、線幅４０μｍ、高さ１８０μｍのストライプ状隔壁パターンとピッチ３０００μｍ、線幅１０００μｍ、高さ９０μｍの補助隔壁パターンからなる格子状隔壁パターンを得ることができた。
【００４４】
このように電極パターン、誘電体ペースト塗布層、隔壁パターンを形成した後に、これらを同時に焼成した。焼成にはローラーハース式焼成炉を用い、焼成温度５７０℃で１５分間焼成した。ピッチ２５０μｍ、線幅５０μｍ、厚み３μｍのストライプ状電極、厚み１０μｍの誘電体層、ピッチ２５０μｍ、線幅３０μｍ、高さ１２０μｍのストライプ状隔壁とピッチ３０００μｍ、線幅８００μｍ、高さ６０μｍの補助隔壁からなる格子状隔壁が得られた。いずれも亀裂、断線などの欠陥は発生しなかった。
【００４５】
誘電体層の亀裂の数は、誘電体層全体の表面に存在する亀裂の数を数えた。また、誘電体層の気泡の数と緻密性を評価するために、誘電体層の断面を走査型電子顕微鏡で観察した。断面１００μｍ２あたりに存在する直径１μｍ以上の気泡の数を数えた。評価結果を表２に示す。
【００４６】
この隔壁形成した基板に赤、緑、青３色の蛍光体層を形成し、前面板と合わせて封着し、ガス注入を行ってプラズマディスプレイパネルを作製した。クロストーク等の表示欠陥のない良好なディスプレイを得ることができた。
（実施例２〜４）
電極パターン形成後あるいは誘電体ペースト塗布膜形成後のキュア条件を表２に示すように変更した以外は、実施例１を繰り返した。電極層、誘電体層および隔壁層のいずれにもほぼ欠陥はなく、ディスプレイ用として好適な部材を得ることができた。
（実施例５）
電極パターン形成後のキュアを行わなかった他は、実施例１を繰り返した。誘電体層端部に５ヶ所亀裂が発生したが、ディスプレイ用として問題ない程度であった。
（比較例１）
誘電体ペースト塗布後のキュアを行わなかった他は、実施例１を繰り返した。誘電体層全面に８０ヶ所程度の亀裂が発生した。作製したディスプレイはクロストークなどの表示欠陥が多発し、良好なディスプレイを得ることがでなかった。
（比較例２）
電極パターン形成後および誘電体ペースト塗布後のキュアの両方を行わなかった他は、実施例１を繰り返した。電極パターンにおいて多数の断線が観察され、さらに誘電体層全面に１００ヶ所以上の亀裂が発生した。作製したディスプレイはクロストークなどの表示欠陥が多発し、良好なディスプレイを得ることがでなかった。
【００４７】
【表２】
2004111187.tif 000003
【００４８】
【発明の効果】
プラズマディスプレイの製造方法を用いれば、亀裂や断線などの欠陥なく、電極パターン、誘電体ペースト塗布膜および隔壁パターンの同時焼成を行うことができる。これによりプラズマディスプレイを低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ストライプ状の隔壁を形成したプラズマディスプレイ背面板の分解斜視図である。
【図２】格子状の隔壁を形成したプラズマディスプレイ背面板の分解斜視図である。
【図３】従来のプロセスを示すフロー図である。
【図４】本発明のプロセスを示すフロー図である。
【符号の説明】
１　電極層
２　誘電体層
３　隔壁層
４　蛍光体層
５　電極引き出し部
６　主隔壁層
７　補助隔壁層
８　基板
１ａ　電極パターン
２ａ　誘電体ペースト塗布膜
３ａ　隔壁パターン
【図１】
2004111187.tif 000004
【図２】
2004111187.tif 000005
【図３】
2004111187.tif 000006
【図４】
2004111187.tif 000007