JP2002170495A - 隔壁一体型合成樹脂背面基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プラズマディスプレイ装置の背面基板におい
て、高精細な隔壁形成が容易に得られる製法による低コ
スト化と、表示装置としての輝度の向上が求められてい
る。 【解決方法】合成樹脂を素材として使用し、それに精緻
な隔壁形状を彫り込んだ型の形状をうつしとることによ
り、隔壁のある基板を短時間に一発で成形する。この成
形法では隔壁形状を自由に選択できるので、隔壁間で形
成される放電空間を矩形（ａ）だけでなく逆台形
（ｂ），曲面形（ｃ），三角形（ｄ）にして輝度の向上
を計ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイの背面基板上に隔壁を形成するに当り、複雑な工程
を経ることなく、隔壁のある基板を合成樹脂を使用し
て、一体で成形した背面基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイは大画面のフルカ
ラー表示装置として発展が期待され、ＡＣ型、ＤＣ型、
ＡＣ／ＤＣハイブリッド型など各種の形式のものが提案
されている。いずれのものも分割されたある閉空間にＸ
ｅ等の不活性ガスを封入し、その空間に配置した電極間
で生じさせたグロー放電でガスをプラズマ化し、発生す
る紫外線を蛍光体に照射して発光させている。フルカラ
ー表示を行うために蛍光体はＲ．Ｇ．Ｂ（赤．緑．青）
の３色の蛍光体が使用されている。

【０００３】色のにじみがなく、クリヤーでシャープな
画像を保つために、３色の蛍光体は各々隔壁で仕切る必
要があり、又、ＤＣ型では陰極にそって放電が広がるの
を防止するために隔壁で区切ることが必要となる。

【０００４】ガラス基板を用いる場合の隔壁の形成方法
には、通常１００〜１５０μｍの高さの誘電体層を得る
ために、厚膜印刷を１０回程度繰り返すスクリーン印刷
法、所定の厚さに塗布した厚膜ペーストにホトレジスト
法で作成したホトマスクを当て、研磨剤を高圧で吹き付
けて剥離部を残して余分な部分を除去するサンドブラス
ト法、所定厚さの感光性ドライフィルムを基板に貼り、
ホトエッチングで隔壁部の凹みを作り、その部分に隔壁
材のガラスペーストを充填したあと、ドライフィルムを
除去するドライフィルム法、感光性ガラスペーストを一
様に印刷したあと、ホトマスクで隔壁をパターニング
し、現像して隔壁を得る感光性隔壁材法などの隔壁成形
法などが適用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの隔壁形成法の
うち、スクリーン印刷法、サンドブラスト法が多用され
ているが、スクリーン印刷では、隔壁形成ペーストの１
０層程度の多重積層印刷となる為、例えば、巾３０〜１
００μｍ・高さ１００〜２００μｍの縦長の隔壁をピッ
チ１００〜３００μｍ（これらの数値はパネルの大き
さ、画素数によって異なる）で、ベース基板に垂直に高
さのバラツキがなく形成するプロセスには、高精度の印
刷技術、隔壁材料、焼成技術、高度の熟練度が必要とな
る。

【０００６】サンドブラスト法では、加工コスト・環境
を加味した排気処理、除去された融壁材のリュース、ホ
トマスクのダメージ、微細加工の困難性などの問題をか
かえている。

【０００７】これらの隔壁形成上の問題の解決は、プラ
ズマディスプレイパネル製造上の最大の課題の１つと考
えられている。

【０００８】そこで、本発明の目的は、フラットな基板
の上に複雑な工程で隔壁を形成させるという従来技術の
課題を根本的に解決する為、合成樹脂を使用することに
より、基板とその上に形成すべき隔壁を同一素材で一成
形加工工程で形成し、基板と隔壁とが一体化された部材
として提供することにある。

【０００９】さらに、本発明の別の目的は、合成樹脂成
形により、隔壁の形状選択の自由度が高くなることを利
用して前面基板への出射光を増した高輝度のプラズマデ
ィスプレイパネルを提供する事にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような隔壁と基板が
同一素材で構成されたプラズマディスプレイの背面基板
は、請求項１に記載するように、素材として合成樹脂を
用い、それを加熱軟化させ、予め所定の隔壁形状を反転
させた形状に加工した型の形状を合成樹脂に反転して写
しとる事により、複雑な加工プロセスを経ることなく、
効率よく同一素材で構成された隔壁のあるプラズマディ
スプレイの背面基板を得ることができる。

【００１１】隔壁が一体成形された基板が、合成樹脂で
あるための剛性の不足から最終製品の機能を満たすこと
ができないような場合には、図９に示すようにガラス
板、強化プラスチック板、金属板などを補強板２３とし
て使用し、これに上記隔壁一体型基板を貼りつけること
により高剛性の背面基板を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】合成樹脂を型を使って成形する方
法には多くの方法があるが、これらのうち、本発明に適
用できる方法について説明する。

【００１３】図１は、複雑部品や多量生産部品の成形に
多用されている射出成形法の例である。シリンダー３の
外周に合成樹脂可塑化のための加熱ヒーター２を、内部
には樹脂送りの為のスクリュー１を装着した加熱筒４
に、ホッパー５から粉状又は粒状の合成樹脂材料を供給
して合成樹脂材料を可塑化し、これを下取付板６に取り
つけた下金型７と、特に図指しない型締加圧装置と上方
への型開き機構を具備した上取付板８に固定した上金型
９を加圧密着させ、上下金型間に構成されたキャビティ
ー（空間）１０内に可塑化した合成樹脂を高速・高圧で
射出充填し、金型内の樹脂が固化するまで暫時保持した
あと型を開き、キャビティーと同一形状に成形された成
形品を得る。

【００１４】図１では、金型が上下に開く縦型射出成形
機の例を示したが、成形する基板の大きさにより、横型
射出成形機を使用する事もできる。

【００１５】図２は、板やシートの成形に適用されるロ
ール法の例であり、隔壁の形状を円筒の成形ロール１１
の外周に回転軸に垂直に円周上に成形し、このロール１
１を加熱されて軟化した合成樹脂板１２に押圧回転させ
て隔壁が形成された板を成形する。

【００１６】ロール１１及び下ロール１２は撓み防止の
ためになるべく大径にするとともに、必要に応じ各々の
ロールにバックアップロールを一段または多段に設置し
たり、あるいはロールの中央部を若干太く膨らませるク
ラウンをつけるなどで安定した隔壁形状と均一な厚さの
成形品が得られるようにする。

【００１７】ロール法による隔壁形成は、板の連続形成
の際に一般的に適用されているＴダイ法での最終ロール
に隔壁形成ロール１１を装着し、隔壁形状が形成された
板またはシートを連続成形してもよいし、別途、所定寸
法に切断された素材を加熱軟化させてロール間に間欠供
給し成形してもよい。

【００１８】図３はプレス法による成形の例である。平
滑な合成樹脂板１３を成形に適した温度に加熱軟化させ
たあと、ヒーター又は赤外線ランプ等の加熱源１４を取
り除き、型１５を押圧して成形する。

【００１９】この際の加熱は素材の合成樹脂板の表層部
のみの軟化を目的とするので、温度ムラのない高温ヒー
ターで急速に加熱したり、遠赤外線照射では、波長の短
い赤外線を使用したりすると共に、加熱直後短時間で余
熱されている型１５による押圧工程に入ることが好まし
い。

【００２０】隔壁形状が台形であったり放電空間がＶ字
型や曲面であるために、プレス法で押圧したときに樹脂
が流動変形しやすい場合や、樹脂の熱特性や、素材合成
樹脂板の厚さなどによっては、前記のように素材合成樹
脂板を加熱することなく、使用する合成樹脂によって異
なる適宜な温度に型１５や下受台を保持するだけで、押
圧時に素材が変形温度に加熱され、流動して所定の隔壁
形状を得ることができる場合がある。

【００２１】図４は熱硬化性樹脂を使用するキャスト法
の例である。成形装置１６は、平坦度の良い高剛性の上
押板１７と下受板１８、多少の可撓性がある上型板１７
と下型板１８、及びキャビティ（成形品２１）の外周寸
法を規制し、多少のゴム弾性のある材質よりなるスペー
サー２２とで構成される。

【００２２】下受板に隔壁形状を持った下型板２０を密
着固定し、スペーサーを設置したのち、上型板１９を密
着して貼った上押板１７をセットする。この状態で得ら
れるキャビティ空間２１に予め混合脱泡させた合成樹脂
モノマーを適宜な方法で充填する。

【００２３】合成樹脂モノマーの重合は常温または加熱
で行い、重合に伴って生ずる収縮は上押板１７の加圧と
スペーサー２２の圧縮変形で吸収する。

【００２４】重合が完結したあとの成形品の型ばらし
は、上型板１９を成形品に残して上押板１７だけの取外
し、下型板２０を残して下受け板１８だけの取外し、ス
ペーサー２２の取外し、成形品からの上型板はがし、下
型板はがしの工程を経て成形品を得ることができる。

【００２５】射出成形法で使用する上金型９にはスター
バックス（商品名・ウッドホルム製ステンレス金型材）
など欠陥のない素材を使用し、超精密加工機にダイヤモ
ンド刃具又はダイヤモンド砥石を取りつけて切削または
研削で隔壁形状の形成機械加工を行う。

【００２６】上記の射出成形法に使用する金型の加工法
は、ロール法でのロール１１の溝加工、プレス法による
成形での型１５の加工にも適用される。

【００２７】射出成形法の上金型９の隔壁形状加工は、
金型材への直接機械加工によらず、機械加工の容易な材
料（例えば黄銅など）を隔壁形状に加工してＮｉメッキ
を厚めに施し、そのメッキ電鋳品をはがして隔壁形状を
移し取り、これを金型に固着して上金型としてもよい。
この場合、黄銅加工部材をマスターとしてＮｉメッキを
繰り返して複数ヶの上金型をメッキ処理のみで得ること
ができるので好都合である。この加工容易材のパターン
成形加工は前項同様切削または研削加工による。

【００２８】上記のメッキ法による金型製作法は、プレ
ス法による成形での型１５や、キャスト法での下型板２
０の加工にも適用される。

【００２９】各セルが独立した放電ゾーンを有する形状
を持った場合の金型は、金型素材の切削または研削加工
によるのではなく、超硬合金やダイヤモンドなどの高剛
性材料を１ヶの放電ゾーンセル形状に加工し、純銅、純
アルミなど展延性の良好な加工材に押圧し続けて所定面
積のセル形状を作り、これをマスターにして上記Ｎｉメ
ッキ電鋳法で製作することもできる。

【００３０】前記射出成形法、ロール法、プレス法、キ
ャスト法いずれの場合も、それに使用する金型、ロール
などに彫り込まれる隔壁形状、ピッチ寸法は、使用する
合成樹脂、加工温度から算出される成形品の熱収縮、金
型、ロールなどの熱膨張、キャスト法での合成樹脂の重
合収縮などを勘案した寸法としておく。

【００３１】射出成形法、ロール法、プレス法で使用さ
れる合成樹脂材料には、溶融状態で液晶性を示すサーモ
トロピックな液晶ポリマー、中でも全芳香族系ポリエス
テルを主成分とした液晶ポリマー、例えば、住友化学の
「スミカスーパーＬＣＰ」（商品名、以下同様）、ポリ
プラスチックスの「ベクトラ」、日本石油化学社の「ザ
イダー」、デュポンの「ゼナイト」、上野製薬の「ウエ
ノＬＣＰ」、三菱エンジニアリングプラスチックスの
「ノバキュレート」等が、その他のスーパーエンジニア
リングプラスチックとしてはポリアレルエーテルケトン
樹脂（通称ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、
脂肪族環式の特殊構造のポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリ
エーテルサルフォン樹脂（ＰＥＳ）など、フェノール樹
脂としては、日本合成化工の「ニッカライト」、フドー
の「フドウライト」、三井化学の「ミレックスＸＬ」、
住友ベークライトの「スミコンＰＭ」、旭有機材工業の
「ＡＶライト」、東芝ケミカルの「東芝テコライト」な
どが例示される。

【００３２】従来の技術では、製造する個々の基板１枚
ずつが複雑にして精密なプロセスを経なければならない
のに対して、本発明では精密な金型を一度製作すれば、
汎用的に稼動している成形機（射出成形機、圧延機な
ど）と基本的には同じ機能を持ち、それに若干の高転写
性、高精度化のための機能を付加した成形機で、精緻な
隔壁形状を写し取った成形品を短時間に一発で得られる
ことを特徴としている。

【００３３】また、上記の金型の形状を写し取ることが
できるという成形法の最大の特徴は、印刷法、サンドブ
ラスト法、ホトエッチング法といった従来技術では得ら
れない形状の隔壁、放電ゾーンが、自由度の高い機械加
工法を駆使することにより、思い通りに自在な形状を金
型に彫り込むことができ、それを成形品として得ること
ができることである。

【００３４】その特徴を生かしたいくつかの隔壁形状を
例示する。図５（ａ）は従来の技術で得られている形状
である。この形状のものでも本発明では、隔壁巾を小さ
く細くすることも可能であるし、特に図示しないが、隔
壁の最下部（放電空間の凹みの底部）の隅に任意にまる
みを持たせることもできる。

【００３５】図５（ｂ）は、隔壁を台形とし、放電空間
を逆台形としたもので、蛍光物質からの前面基板方向へ
の出射光が増し、輝度を向上させることができる。従来
の技術では、蛍光体の塗布を隔壁上部に薄く下部で厚く
することにより、この逆台形を得ているが、この場合は
高価な蛍光体を多く使用する事になる。本発明の台形隔
壁では輝度を高めると共に、蛍光体の使用量も削減する
事ができる。

【００３６】図５（ｃ）は、放電空間を円孤状にした例
で、その形状を球面、回転楕円面又は、回転放物面など
の曲面とすることにより、輝度向上を果たすことができ
る。

【００３７】図５（ｄ）は、Ｖ字型とした場合で、上記
のいくつかの例同様、輝度向上と蛍光体の使用量の削減
の効果がある。Ｖ字型の底部の３角形の頂点部分は、と
くに図示していないが、蛍光体の過度に不用なたまりを
防ぐ為に丸みをもたせたほうがよい。

【００３８】図６は、台形隔壁での隔壁側斜面に段差を
設け、蛍光体を斜面に保持して下部にたれ落ちるのを防
止すると共に、蛍光体にうねりを持たせて、蛍光体の表
面積を大きくして輝度の向上と蛍光体の削減を計った例
である。（ａ）は、平行段差（ｂ）は、鋸歯状の段差
（ｃ）は、（ａ）（ｂ）の段差の底部に丸みをつけたも
のである。（ａ）（ｂ）（ｃ）ともに１ケまたは複数の
段差をつけることができる。

【００３９】図７は、放電空間の底部の中央に、隔壁に
平行して電極を設置する溝を設けた例である。電極とす
る部材の材質、形態、特性に合わせて、任意の寸法、形
状の溝を形成させる。

【００４０】図８は本発明によるロール法などで製造し
た隔壁のある薄い背面基板で、電極溝を隔壁のある面の
背面に設けた例である。ロール法の場合は成形ロール１
１だけでなく下ロール１２にも、その他射出成形法、プ
レス法、キャスト法では型の両面とも精密加工を施す金
型製作上の繁雑さはあるが、成形加工上は１面に隔壁を
形成させるだけの場合と同等で何の問題も生じない。

【００４１】

【実施例１】平面研磨した鋼製ブロックに厚さムラを生
じさせないように約３ｍｍの厚さにＮｉをメッキし、そ
の平面を隔壁形状に先端を研磨したシングルダイヤモン
ドをセットした超精密加工機で溝加工を施して金型を製
作した。射出成形機にその金型を装着し、保圧冷却時間
を若干長くした成形条件で、厚さ３ｍｍで隔壁も１体に
なった基板の成形品を得た。樹脂には、熱可塑性ポリイ
ミド樹脂（三井東圧オーラム）を使用した。隔壁形状は
底辺１５０μｍ上辺５０μｍ高さ２００μｍの台形と
し、隔壁ピッチを３００μｍ（発光空間は上辺２５０μ
ｍ底辺１５０μｍ高さ２００μｍの逆台形）としたが、
隔壁の上辺（金型では逆台形の溝の底辺）の両端のエッ
ジ部での丸みも少なくほぼ忠実に金型形状を転写した良
好な隔壁１体型のプラスチック基板を得ることができ
た。

【００４２】

【実施例２】ロール法の例で直径２０ｍｍ 長さ１００
ｍｍの精研磨した丸鋼ロッド表面に、超精密加工機を用
いて、ダイヤモンド砥石による溝加工を施してロール１
１を製作し、狭巾素材での隔壁成形加工を行った。厚さ
２ｍｍ、巾８０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのアクリル樹脂
板を成形可能な温度に加熱し、８０℃に加熱させたロー
ル１１と下ロール１２の間隔を１．９３ｍｍに保って回
転させ、そのロール間を通することにより、上辺３０μ
ｍ、底辺１５０μｍ、高さ１５０μｍ、ピッチ２００μ
ｍの台形隔壁形状をもった成形品を得ることができた。

【００４３】

【実施例３】プレス法による隔壁の成形例で型１５は鋼
製ブロックにＮｉを２ｍｍの厚さにメッキを施した後鏡
面に研磨し、その平面に隔壁形状に先端を成形したダイ
ヤモンド砥石を装着した超精密加工機（東芝機械製）で
隔壁形状を彫りこんで製作した。基板材料には液晶ポリ
マーやＰＥＥＫなどのスーパーエンプラの平板が入手で
きなかった為、厚さ３ｍｍのアクリル樹脂板で代用し
た。まず、該アクリル板を熱風乾燥機で７０℃〜８０℃
に約１時間加熱して吸収された水分を除いたあと、図３
に示す上型１５と下型１４ではさんで、第１のプレス機
（加熱用プレス機）の上板２４と下板２５間に設置し
た。該上板、下板には、熱板が埋設されており、アクリ
ル板は熱変形温度を超える１６０℃に加熱され、１０Ｋ
ｇ／ｃｍ^２の加圧と２〜３分の時間で、１次の加圧成形
を行った。ついで、合成樹脂板１３を下型１４上型１５
にはさんだまま、第２のプレス機（冷却用プレス機）に
移し、１００Ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけながら該プレス
機の冷却機構を具備した上板、下板間で冷却し、５分後
に除圧し型開きを行った。成形品は上型１５に付着して
いたので、とりはずしを慎重に行ってゆがみがなく隔壁
形状が忠実に転写された基板成形品を得ることができ
た。

【００４４】

【実施例４】キャスト法での実施例では、下型板２０と
して多段ロールで冷間圧延したステンレス鋼板に、前記
Ｎｉ電鋳法で隔壁形状を移し取ったＮｉ箔をはりつけ、
上型板には、ステンレス鋼板を使用した。又、上型板、
下型板とも樹脂に接触する面にはフッ素樹脂コートを薄
く施した。これらの型板と上押板１７、下受板１８との
密着保持には、上押板１７、下受板１８に***をあけた
真空チャックが効果的だった。スペーサー２１にはショ
ア硬度６０の合成ゴムを使用し、これにもフッ素樹脂コ
ートを施して離型性をもたせた。樹脂にはポリエステル
樹脂を使用し、モノマーが残留しないように樹脂原料の
主剤、硬化剤、重合促進剤の混合比に留意し、調合攪拌
後は、充分脱泡して使用し、底辺１５０μｍ、上辺５０
μｍ、高さ２００μｍの台形隔壁が３００μｍピッチで
並列する１体型基板を得た。

【００４５】

【発明の効果】プラズマディスプレイパネルの製造に際
して、従来は大規模なエネルギー消費型のフロートガラ
ス製造ラインでのガラス板の製造にはじまり、そのガラ
ス板を基板としてその上に複雑な製造工程を経て隔壁が
形成されるというプロセスを必要としたが、本発明では
その基板と隔壁形成を合成樹脂の成形加工という１プロ
セスで行う為、製造コストを大きく削減することができ
ると共に、軽量化も計ることができ、更に放電空間形状
を理想の形に実現できるので画面を明るくクリアーにす
ることができる。その上、ガラスの製造、厚膜の焼成と
いった工程でのエネルギーを節約することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】射出成形機による成形を示す図である。

【図２】ロール法による成形を示す図である。

【図３】プレス法による成形を示す図である。

【図４】キャスト法による成形を示す図である。

【図５】隔壁形状の断面図の例を示す図である。

【図６】隔壁面に段を設けた場合の形状の断面図の例を
示す図である。

【図７】放電溝底部に電極埋め込み溝を設けた例を示す
図である。

【図８】電極埋め込み溝を隔壁形成面の背面に設けた例
を示す図である。

【図９】隔壁形成基板を補強板に貼り合わせた構成を示
す図である。

【符号の説明】

１ スクリュー ２ ヒーター ３ シリンダー ４ 加熱筒 ５ 合成樹脂素材ペレット ６ 下取付板 ７ 下金型 ８ 上取付板 ９ 上金型 １０ キャビティー １１ ロール １２ 下ロール １３ 合成樹脂板 １４ 下型 １５ 上型 １６ キャスト法成形装置 １７ 上押板 １８ 下受板 １９ 上型板 ２０ 下型板 ２１ スペーサー ２２ 電極溝 ２３ 補強板 ２４ 上板 ２５ 下板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関野 昭 横浜市港南区港南台１−48−２ (72)発明者 石川 善勝 東京都港区浜松町２丁目１番18号 東洋プ ラスチックス株式会社内 (72)発明者 大吉 馨 東京都足立区入谷９丁目30番10号 メイキ 樹脂工業株式会社内 (72)発明者 三浦 征男 静岡県小笠郡小笠町赤土1895 三邦ポリマ ー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C027 AA09 5C040 GF18 GF19 MA03 MA22 MA26 5C094 AA10 AA43 AA44 AA47 BA31 CA19 EB01 EC04 FA01 FA02 FB01 FB15 GB10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマディスプレイ表示装置の背面基板
   の隔壁を、合成樹脂を使用して基板と一体に成形したこ
   とを特徴とする背面基板
2. 【請求項２】第１項記載の背面基板を補強板に貼り付け
   て構成したことを特徴とする背面基板
3. 【請求項３】隣接する隔壁間の凹みの形状を逆台形構造
   とした第１項記載の背面基板
4. 【請求項４】隣接する隔壁間の凹みの形状をＶ字型とし
   た第１項記載の背面基板
5. 【請求項５】隣接する隔壁間の凹みの形状を曲面とした
   第１項記載の背面基板
6. 【請求項６】隔壁の側面に鋸歯状又は波状の段差を設け
   た第１項記載の背面基板
7. 【請求項７】隔壁間の凹みの底部の中央に、電極を埋設
   する為の溝を隔壁と平行に設けた第１項記載の背面基板