JP2004031117A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＤＰを構成する誘電体膜にクラックや気泡などの欠陥が含まれていると、表示電極に放電電圧を印加したときに絶縁破壊が発生し、品質不良になる。
【解決手段】ガラス基板の一方の面上に表示電極を形成する工程と、表示電極を形成したガラス基板の面上に、ポリエチレンとガラス原料を含有した多孔性の誘電体シートを配置する工程と、誘電体シートをガラス基板に圧着する圧着工程と、圧着された誘電体シートを焼成する焼成工程を経てプラズマディスプレイパネル前面板の製造する。
【選択図】　図１

Description

【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パネルの製造方法に関し、特に誘電体膜形成工程での膜欠陥の発生を抑え、パネルの製造歩留まりを向上させることができる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位テレビジョン画像を大画面で表示するためのディスプレイ装置として、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと呼ぶ）への期待が高まっている。
【０００３】
ＰＤＰは図１０に示すように、基本的には前面板１と背面板２とで構成される。
【０００４】
前面板１は、前面ガラス基板３と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極４およびバス電極５よりなる表示電極６と、遮光層７と、表示電極６と遮光層７を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体膜９と、この誘電体膜９上に形成されたＭｇＯ膜からなる保護層１０とで構成されている。
【０００５】
誘電体膜９は、通常、無機成分である鉛ホウ珪酸系の低融点ガラスなどの粉体と、バインダー成分としてのエチルセルロース樹脂と、溶剤とを混練して所定粘度としたペーストを、印刷法、または塗布法などで、表示電極６が形成された前面ガラス基板３の一方の主面上に所定の膜厚に塗布し乾燥させてから、焼成することによって形成されている。予め、ベースフィルム上に前記ペーストを所定の膜厚に塗布し、乾燥させた後、表示電極６が形成された前面ガラス基板３上に転写する方法により、誘電体膜９を形成する方法もある。
【０００６】
一方、背面板２は、背面ガラス基板１１と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極１２と、このアドレス電極１２を覆う背面板誘電体膜１３と、その上に形成された隔壁１４と、各隔壁１４間に形成された、赤色、緑色および青色でそれぞれ発光する蛍光体層８とで構成されている。
【０００７】
ＰＤＰは前面板１と背面板２とを、アドレス電極１２と表示電極６とが直交するように対向させて気密封着し、隔壁１４によって形成された放電空間１５にＮｅ−Ｘｅなどの放電ガスを４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入したものである。表示電極６に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、その結果、発生した紫外線が各色蛍光体層８を励起し、蛍光体が赤色、緑色、青色に発光し、カラー画像が表示される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高品位テレビジョン用ＰＤＰにおいては、画素密度が高くなることで隔壁の密度も高くしなければならず、それに伴って画素の開口率が低下し、それによって輝度が低下してしまうというおそれがある。高品位テレビジョン用ＰＤＰにおいても、ＮＴＳＣ方式などで使用されるＰＤＰと同等の輝度、効率を得るために、隔壁幅を狭めて開口率の低下を極力抑えること、放電ガスの分圧を調整すること、さらには誘電体膜の膜厚を薄くして放電電圧を下げるとともに透過率を上げることが検討されている。
【０００９】
誘電体膜の膜厚を薄くすると、膜中にあるクラックやピンホール欠陥、また気泡により耐電圧特性が低下し、ＰＤＰ自体の信頼性が低下するだけでなく、ＰＤＰの製造歩留まりも低下する。
【００１０】
誘電体膜中にクラックやピンホール、また気泡などといった欠陥を生じてしまう主な要因は、誘電体膜の形成方法にあると考えられる。
【００１１】
上述したように、誘電体膜は、無機成分の粉体とバインダー成分、溶剤からなるペーストを所定の厚さに塗布し、乾燥炉内で所定温度に保持して乾燥させてから、焼成することによって形成される。
【００１２】
乾燥工程において塗布膜（誘電体膜）に応力が発生する様子を、図８（ａ）、（ｂ）に示す。
【００１３】
図８（ａ）は、乾燥ピーク温度に保持したときに塗布膜に発生する応力の分布を示している。塗布膜から溶剤などが蒸発するに従ってその膜厚が減少する。そのときの収縮量は、膜表面側の領域とガラス基板側の領域とで異なる。それによって、塗布膜内に応力の差が発生して、クラックが生じると考えられる。
【００１４】
一方、図８（ｂ）は、乾燥ピーク温度から室温に冷却する際に応力が発生する様子を示している。乾燥した塗布膜とガラス基板との熱膨張率が異なるために、膜内に引っ張り応力が発生する。この応力によっても、塗布膜内にクラックが発生すると考えられる。この状態で焼成すると、その過程でさらに、膜内部にクラックや気泡が発生したり、あるいは既に膜内にあったクラックが拡大したりする。
【００１５】
なお、図８（ａ）、（ｂ）を用いて説明した内容は、無機成分の粉体とバインダー成分、溶剤からなるスラリー化した塗工液をＰＥＴなどのベースフィルム上に形成し、転写法によって誘電体膜を作製する場合においても、同様の現象により欠陥が発生しやすくなる。
【００１６】
これらの誘電体膜中の欠陥発生は、前面ガラス基板側に配置されたバス電極の形状に影響される。すなわち図９（ａ）に示すような蒸着法で形成した薄膜バス電極の厚みｄ１は約３μｍである。一方、図９（ｂ）に示すような導電ペーストを所定の厚さに塗布し、焼成した厚膜バス電極の厚みｄ２は約７μｍである。
【００１７】
薄膜バス電極を使用した場合には、その上に誘電体膜を塗布・焼成して形成しても、薄膜バス電極が薄いことから膜内にクラックや気泡の発生は少なく、比較的良好な特性の誘電体膜が得られる。
【００１８】
一方、厚膜バス電極上を含む前面ガラス基板上に誘電体ペースト材料を塗布し、塗布膜（誘電体膜）を形成した場合、厚膜バス電極そのものが厚いことから、図９（ｂ）に示すように、その段差部分に空洞が発生しやすい。また、転写法によって誘電体膜を形成する場合においても同じであり、誘電体膜の転写工程において、厚膜バス電極部分にのみ圧力が集中し、厚膜バス電極の非形成部分には圧力不足になり空洞が発生しやすい。空洞が発生すると、誘電体膜の耐電圧特性が大きく低下することになる。
【００１９】
誘電体膜にクラックや気泡などの欠陥が含まれていると、表示電極に放電電圧を印加したときに絶縁破壊が発生して、画面不灯などの品質不良になる。したがって、欠陥のない誘電体膜を形成し、絶縁不良を防止することが、ＰＤＰの製造歩留まりを高める上で極めて重要である。
【００２０】
本発明は、前面板における誘電体膜でのクラックや気泡などの欠陥発生を抑制し、高品位の表示が可能なＰＤＰを高い歩留まりで製造する方法の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス基板の一方の面上に表示電極および遮光膜を形成する工程と、表示電極を覆ってガラス基板の一方の面上に、ポリエチレンとガラス原料を含有した多孔性の誘電体シートを配置する工程と、誘電体シートをガラス基板に圧着する圧着工程と、圧着された誘電体シートを焼成する焼成工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法である。
【００２２】
また、誘電体シートは気孔率が３０％以上８０％以下であって、圧縮性に富み、ガラス基板上への圧着時、表示電極層による段差を吸収して、電極層が誘電体シートに埋没したような形態になり、さらに加圧と同時に加熱する工程でポリエチレンが軟化し、容易に脱泡できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明によるＰＤＰ前面板の製造工程を示し、図２は本発明によって製造したＰＤＰ前面板の断面構造を示す。図１、図２を参照しながら、本発明のＰＤＰ前面板の製造方法を説明する。厚さ約２．８ｍｍのソーダーガラスからなる前面ガラス基板３上に、厚さ約３０００ÅのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）膜またはＳｎＯ_２膜などをスパッタ法や真空蒸着法などにより形成した後、ストライプ状にパターンニングして透明電極４を形成する。さらに、この透明電極４の所定部位上に、感光性銀ペーストを塗布した後フォトリソ技術でパターンニングするか、あるいはスクリーン印刷法などの厚膜形成技術でストライプ状に印刷してバス電極５を形成する。これらの透明電極４とバス電極５で表示電極６を構成する。なお、バス電極５を、薄膜形成技術を用いてＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒの３層を積層することもできるが、厚膜技術による膜の方が電極抵抗をより小さくでき、且つ、製造コストを削減できる。
【００２５】
遮光層７は感光性の遮光黒色ペーストを塗布した後、フォトリソ技術でパターン形成するか、あるいはスクリーン印刷法などの厚膜形成技術でストライプ状に印刷することにより、隣接する表示電極６の間に形成される。以上の工程で表示電極形成工程は終了する。
【００２６】
次に、図１中で、点線で囲んだ工程、つまり表示電極６および遮光層７を作製した前面ガラス基板３の面上に、誘電体膜９を形成する誘電体膜形成工程に移る。
【００２７】
無機成分としての鉛硼酸系ガラス粉体と、樹脂成分としての重量平均分子量が４０００００のポリエチレンを主成分とする誘電体粉末からなる気孔率が約７０％の厚み２００μｍの誘電体シート１６を作成する。誘電体シート１６は図３に示す断面のＳＥＭ像のように、マトリクス状にできたポリエチレン樹脂の表面にガラス粒子が付着している。ポリエチレンの重量平均分子量が４０００００未満の場合、液状であって、シート状に成型することができない。このように作成した誘電体シート１６を前面ガラス基板３の面上の所定位置に載置する。
【００２８】
その後、図４に示すように、一対の金属上板１７と金属下板１８で挟んで、室温で一軸プレス機にて、室温で誘電体シート１６を前面ガラス基板３に仮圧着する。ゲージ圧で１ＭＰａ〜３０ＭＰａの範囲に設定する。ここで、金属上板１７の誘電体シート１６に接する面の凹凸は５μｍ以下に研磨されている。また金属下板１８と前面ガラス基板３の間に厚さ１．５ｍｍのシリコンゴム１９を設置することにより、ガラス基板の板厚ばらつき（偏肉）を吸収し、大面積のガラス基板の主面内で均一に加圧することができる。さらに、金属上板１７と誘電体シート１６の間にＰＥＴフィルム２０を設置することにより、金属上板１７表面の汚れなどの付着を防止することができる。また、上述の仮圧着工程を減圧雰囲気下で行うことにより、誘電体シート１６中の気泡を、より素早く除去できる。
【００２９】
その後、誘電体シート１６に十分な圧力が加わったことを確認して、ポリエチレンの軟化点温度以上、ポリエチレンの融点未満である６０℃〜１４０℃の温度で加圧し、３０秒から５分保持することにより、誘電体シート１６を前面ガラス基板３上に仮圧着する。ここで最高温度を１４０℃としたのは、１４０℃程度で、ポリエチレンが溶融し、誘電体シート１６内の残留応力（歪）が除去され、さらにガラス基板との密着性が得られるからである。さらに、１４０℃以上２００℃以下の温度で本圧着する。つまり、これらの工程により透明電極４やバス電極５による段差部にも、樹脂が回り込み気泡が残らない。
【００３０】
その後、誘電体シート１６が本圧着された前面ガラス基板３を、図５に示す温度プロファイルに設定された焼成炉に挿入することにより、誘電体シート１６を脱媒し、焼成する。つまり、温度３５０℃まで徐々に加熱し、この温度で所定時間保持してポリエチレンの脱媒を行う。それから、さらに昇温して５８０℃で１０分間、焼成する。焼成後、室温まで徐冷する。このようにして、誘電体膜９を備えた前面ガラス基板３を完成する。
【００３１】
使用した誘電体シート（膜厚３０μｍ）の気孔率と作成したＰＤＰ前面板単体の耐電圧特性を図６に示す。気孔率３０％で絶縁耐圧が急激に向上し、気孔率８０％を越えると急激に絶縁耐圧が低下している。気孔率３０％〜８０％で絶縁耐圧は３０００Ｖ以上あり、高精細ＰＤＰ用のパネルとしても使用可能なレベルである。これらの限界値は誘電体シートの圧縮率の適正値と脱泡容易性から決まるものと考えられる。
【００３２】
なお、本圧着工程で、誘電体シート内部および誘電体シートと電極段差部に発生した気泡を外部に放出される。つまり、誘電体シートは気孔率が比較的高いために、圧縮性に富み、バス電極が誘電体シートに埋没したような形態になり、電極層が形成されていない部分にも十分な圧力が加わり、気泡が確実に外部に放出される。その結果、クラックやピンホールなどの構造欠陥および気泡の発生が抑制され、製造歩留まりを大幅に改善することができる。
【００３３】
なお、実施の形態１で示したＰＤＰ前面板１における誘電体膜９の製造方法はＰＤＰ背面板２における背面板誘電体膜１３にも応用可能である。
【００３４】
（実施の形態２）
実施の形態１では、誘電体シート面全体が同時に加圧されるのに対して、本実施の形態では、誘電体シートを一方の端部から加圧ロールにて順次連続的に加圧される。
【００３５】
まず、実施の形態１と同様の方法で、表示電極６および遮光層７を作製した前面ガラス基板３を作製する。さらに実施の形態１と同様の方法で誘電体シート１６を作製し、所定の幅にスリットとした後ロール状の捲回物２１を得る。図７はこの捲回物２１、複数本のゴムロール２２を用いて、前面ガラス基板３の面上に誘電体膜９を圧着するラミネート装置の要部断面図である。
【００３６】
加熱された複数のゴムロール２２を備えたラミネート装置を用いて、誘電体シート１６を０．１ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲で加圧する。このとき、１本目のロールは室温、２本目のロールは５０℃、３本目のロールは１００℃、４本目のロールは１３０℃、５本目と６本目のロールは１４０℃に設定した。また、ここでゴムロールを用いるのは、ガラス基板の板厚ばらつき（偏肉）を吸収し、面内均一に加圧するためである。さらに、ゴムロール２２と誘電体シート１６の間にＰＥＴフィルムを設置することにより、ゴムロール２２の汚れなどの付着を防止することができる。以上の工程により、前面ガラス基板３上に誘電体シート１６が圧着された基板を連続的に作成することができる。ここでゴムロールの最高温度を１４０℃としたのは、実施の形態１と同じく１４０℃程度からポリエチレンが溶融し、シート膜の残留応力（歪）が除去され、さらにガラス基板との密着性が得られるからである。
【００３７】
その結果、誘電体シート面全面に均一に圧力が加わるためにクラックやピンホールなどの構造欠陥および気泡の発生を抑制し、製造歩留まりを大幅に改善することができる。
【００３８】
【発明の効果】
気孔率が３０％以上８０％以下の誘電体シートは高い圧縮率を示すため、ガラス基板に圧着した場合、電極層が誘電体シートに埋没したような形態になり、特に、電極段差部における気泡発生を抑制できる。本発明によるＰＤＰ前面板の製造方法によれば、誘電体膜中のクラックやピンホールなどの構造欠陥発生を抑制でき、ＰＤＰの製造歩留まり、およびＰＤＰパネルの信頼性が大幅に向上し、産業上の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＰＤＰ前面板の製造工程図
【図２】本発明によって製造したＰＤＰの主要構成を示す要部断面図
【図３】作成した誘電体シートの断面図
【図４】圧着装置によって圧着される誘電体シートとガラス基板の要部断面図
【図５】本発明の方法における誘電体膜シートの焼成プロセスにおける温度プロファイルを示す図
【図６】誘電体シート（膜厚３０μｍ）の気孔率と作成したＰＤＰ前面板を用いたＰＤＰの耐電圧特性の関連図
【図７】前面ガラス基板の面上に誘電体膜を圧着するラミネート装置の要部断面図
【図８】（ａ）は誘電体膜の乾燥時ピーク温度保持過程での応力発生を示す概念図
（ｂ）は誘電体膜の乾燥後冷却過程での応力発生を示す概念図
【図９】（ａ）は薄膜バス電極と誘電体膜塗布部詳細を示す断面図
（ｂ）は厚膜バス電極と誘電体膜塗布部詳細を示す断面図
【図１０】ＰＤＰの主要構成を示す要部斜視図
【符号の説明】
１　前面板
２　背面板
３　前面ガラス基板
４　透明電極
５　バス電極
６　表示電極
７　遮光層
８　蛍光体層
９　誘電体膜
１０　保護膜
１１　背面ガラス基板
１２　アドレス電極
１３　背面板誘電体膜
１４　隔壁
１５　放電空間
１６　誘電体シート
１７　金属上板
１８　金属下板
１９　シリコンゴム
２０　ＰＥＴフィルム
２１　捲回物
２２　ゴムロール

Claims (14)

1. ガラス基板の一方の面上に表示電極および遮光膜を形成する工程と、
   前記表示電極を覆って前記ガラス基板の前記一方の面上に、ポリエチレンとガラス原料を含有した多孔性の誘電体シートを配置する工程と、
   前記誘電体シートを前記ガラス基板に圧着する圧着工程と、
   圧着された前記誘電体シートを焼成する焼成工程とを有するプラズマディスプレイパネルの製造方法。
2. 誘電体シートは気孔率が３０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 誘電体シート中のポリエチレンは、重量平均分子量が４０００００以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
4. 圧着工程は、ガラス基板と誘電体シートとの空間の気泡を除去する仮圧着工程と、前記ガラス基板へ前記誘電体シートを密着させる本圧着工程とを含むことを特徴とする請求項１から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。
5. 仮圧着工程を、ポリエチレンの融点温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
6. 仮圧着工程を、ポリエチレンの軟化点温度以上の温度で行うことを特徴とする請求項５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
7. 仮圧着工程を１００℃以上１４０℃以下の範囲内の温度で行うことを特徴とする請求項６に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
8. 仮圧着工程を減圧雰囲気下で行うことを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
9. 本圧着工程を、ポリエチレンの融点温度以上でポリエチレンの分解温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
10. 本圧着工程を１４０℃以上２００℃以下の範囲内の温度で行うことを特徴とする請求項９に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
11. 圧着工程において、１ＭＰａから３０ＭＰａの範囲内の圧力で全面を一様に加圧することを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
12. 圧着工程において、複数本の加熱ローラによって挟持しながら順次連続的に加圧することを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
13. 加熱ローラの加圧力を前記加熱ローラ毎に可変したことを特徴とする請求項１２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
14. 加熱ローラの加熱温度を加熱ローラ毎に可変としたことを特徴とする請求項１２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。

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