JP3674116B2 - プラズマディスプレイパネル用電極およびプラズマディスプレイパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高精細で低抵抗の電極を有するプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり且つ大型化が容易であることから、ＯＡ機器および情報表示装置などの分野に浸透している。また、高品位テレビジョンの分野などでの進展が非常に期待されている。
【０００３】
このような用途の拡大にともなって、ＰＤＰは微細で多数の表示セルを有するカラーＰＤＰが注目されている。ＰＤＰは、前面ガラス基板と背面ガラス基板との間に備えられた放電空間内で対抗する電極間にプラズマ放電を生じさせ、上記放電空間内に封入されているガスから発光させることにより表示を行うものである。
【０００４】
この場合、ガラス基板上の電極は、複数本の線状電極を平行に配置されており、互いの電極が僅小な間隙を介して対抗し且つ互いの線状電極が交差する方向を向くように重ね合わせて構成される。
【０００５】
上記の電極は、通常スクリーン印刷法で、ガラス基板上に銀ペーストなどを印刷した後焼成して形成される。
【０００６】
しかしながら、スクリーン印刷法ではマスクパターン精度、スクイーズ硬さ、印刷速度、分散性などの最適化を図っても電極パターンの幅を１００μｍ以下に細くすることが困難で、ファインパターン化には限界があった。
【０００７】
また、スクリーン印刷による方法では、印刷マスクの精度は、マスク製版の精度に依存するので印刷マスクが大きくなるとマスクパターンの寸法誤差が大きくなってしまう。このため２０インチ以上の大面積のＰＤＰの場合に、高精細のＰＤＰ作製がますます技術的に困難となっている。
【０００８】
これらスクリーン印刷の欠点を改良する方法として、特開平１−２０６５３８号公報、特開平１−２９６５３４号公報および特開昭６３−２０５２５５号公報に記載されているように絶縁ペーストを焼成後、導電ペーストを印刷し、焼成して電極形状の改良を図ったもの、アノードの電極形成にフォトリソグラフィ技術を用いたものおよびフォトレジストを用いてフォトリソグラフィ技術による導電ペーストが提案されているが、微細パターン形成に加えてガラス基板との接着性が良く、低抵抗で大型化に適した電極を得る技術としては、十分ではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微細パターン形成が可能で、ガラス基板との接着強度が高く、低抵抗で大型化に適したプラズマディスプレイパネル用電極を提供し、ひいては高精細で大型対応可能なプラズマディスプレイパネルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、ガラス基板上に、導電性金属９６．７〜９９重量％と、ガラス転移温度が３００〜５００℃のガラス成分１〜３．３重量％とを必須成分として形成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用電極および該電極を有するプラズマディスプレイパネルによって、達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において使用される導電性金属とは、特に限定されるものではないが、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌおよびＰｔの少なくとも１種を含むもので、単独、合金または混合粉末として用いる事ができる。混合粉末の例を挙げると、Ａｇ（８０〜９８）−Ｐｄ（２０〜２）、Ａｇ（９０〜９８）−Ｐｄ（１０〜２）−Ｐｔ（２〜１０）、Ａｇ（８５〜９８）−Ｐｔ（１５〜２）（以上（ ）内は重量％を表わす）などの３元系あるいは２元系の混合貴金属粉末等が用いられる。
【００１２】
また、ＰＤＰの前面基板に用いる場合、電極を黒色化することによって、ディスプレイのコントラストを向上することができる。そのための方法として、銀−ニッケルの合金、もしくは、銀粉末とニッケル粉末の併用による黒色化が有効である。この場合、抵抗値の点から、銀の含有量が７０重量％以上であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明ではガラス基板上に６００℃以下の温度で焼き付けできる導電性金属を用いる事が好ましく、銀を７０〜１００重量％の範囲で含む事が好ましい。
【００１４】
電極には、導電性金属以外に、ガラス成分を含有することが必須である。ガラス成分は、導電性金属とガラス基板との十分な接着力を確保するために用いられる。さらに、導電性金属粉末をガラス基板上に焼き付ける際の焼結助剤として働き、抵抗値を下げる効果がある。
【００１５】
ガラス成分のガラス転移温度（Ｔｇ）およびガラス軟化温度（Ｔｓ）は低いほうが好ましく、それぞれ３００〜５００℃、３５０〜４５０℃であるのが良い。より好ましくはＴｇが３５０〜４５０℃であるのが良い。Ｔｇが低すぎると後述するバインダーなどの有機成分が蒸発する前に焼結が始まるので好ましくない。Ｔｇが５００℃を越えた場合は、６００℃以下の焼き付け温度で行ったときにガラス基板との接着性が劣る傾向となるので好ましくない。
【００１６】
ガラス成分は、通常導電性金属粉末と混合できるようにガラス粉末（以下ガラスフリット）を原料として用いる。ガラスフリットとしては、Ｂｉ₂Ｏ₃を１０〜８０重量％の範囲で含有することが好ましい。１０重量％未満の場合は、導電ペーストをガラス基板上に焼き付けする時に、ガラス転移点や軟化点を制御するのに十分でなく、基板に対する接着強度を高めるのに効果が少ない。また、８０重量％より多くなるとガラスフリットの軟化点が低くなり過ぎてペースト中のバインダーが蒸発する前にガラスフリットが溶融し、このためペーストの脱バインダ性が悪くなり、導体膜の焼結性が低下し、また基板との接着強度が低下しやすい。
【００１７】
さらに、本発明では酸化物換算表記で、
Ｂｉ₂ Ｏ₃ ３０〜７０重量％
ＳｉＯ₂ ３〜３０重量％
Ｂ₂ Ｏ₃ ２〜２５重量％
ＺｎＯ ２〜２０重量％
の組成範囲からなるガラス成分を用いることによって、電極を５００〜６００℃でガラス基板上に強固に焼き付けできるので好ましい。
【００１８】
ＳｉＯ₂ は３〜３０重量％の範囲で配合することが好ましく、３重量％未満の場合は基板上に焼き付けたときの接着強度の低下やガラス成分の安定性が低下しやすい。また３０重量％より多くなると耐熱温度が増加し、６００℃以下でガラス基板上に焼き付けが難しくなりやすい。
【００１９】
Ｂ₂ Ｏ₃ は２〜２５重量％の範囲で配合することが好ましい。Ｂ₂ Ｏ₃ は電極の電気絶縁性、強度、熱膨張係数などの電気、機械および熱的特性を損なうことのないように焼付け温度を５００〜６００℃の範囲に制御するために配合される。２重量％未満では密着強度が低下し、また２５重量％を越えるとガラス成分の安定性が低下しやすい。
【００２０】
ＺｎＯは２〜２０重量％の範囲で配合することが好ましい。２重量％未満では電極をガラス基板上に焼付けする時に、焼付け温度を制御するのに効果が少ない。２０重量％を越えるとガラス成分の耐熱温度が低くなり過ぎてガラス基板上への焼き付けが難しくなりやすい。
【００２１】
ガラス成分には、プラズマの放電特性を劣化させるＮａ₂Ｏ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｋ₂Ｏなどの酸化物金属を含まないことが好ましい。含有した場合にも３重量％以下である。
【００２２】
また、ガラス成分中にＡｌ₂Ｏ₃、ＢａＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ₂２、ＺｒＯ₂、Ｌｉ₂Ｏなどを含有することによって熱膨張係数、ガラス軟化点、ガラス転移点、絶縁抵抗を制御できるが、その量は１５重量％未満であることが好ましい。
【００２３】
電極中のガラス成分含有量としては、１〜３．３重量％とすることが重要である。ＰＤＰの電極の低抵抗化を図るにはガラス成分の量が低いほうが好ましい。
【００２４】
ガラス成分は電極絶縁性であるので、含有量が５重量％を越えると電極の抵抗が増大するので好ましくない。１重量％以下では、電極膜とガラス基板との強固な接着強度が得られにくい。
【００２５】
また、近年、ＰＤＰの精細性向上のためには、電極を高精細に形成するために、感光性有機成分と導電性金属成分からなる感光性ペーストが用いた検討が活発に行われている。
【００２６】
本発明の電極も、上記の組成を有する導電性金属の粉末と上記組成のガラス成分のガラスフリットから成る感光性導電ペーストを作製し、ガラス基板上に塗布した後、マスク露光、現像、焼成という一般的なフォトリソグラフィーの工程を用いて、形成することができる。
【００２７】
この場合、ＰｂＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏなどの金属酸化物の含有量の総和を、導電性金属とガラス成分の総和に対して、３重量％以下にすることによって、水系現像液で現像が可能になる。
【００２８】
これら成分の含有量が３重量％以上になると、感光性有機成分中にカルボキシル基等の酸性基が存在した場合、これらの成分と酸性基がイオン架橋反応を生じ、ペーストが短時間でゲル化するため、生産性が低下する。
【００２９】
高精細化が可能な感光性ペーストを用いて、電極を形成するためには、これらの金属酸化物の含有量は１重量％以下にすることが好ましい。
【００３０】
本発明において上記の導電性金属とガラス成分に加えて、焼結助剤として金属および／または金属酸化物を添加すると、焼結時に導電性粉末の異常粒子成長を回避できる、あるいは焼結を遅らせるなどの効果があるので好ましい。この結果、導体膜とガラス基板との接着強度を上げることができる。
【００３１】
そのような焼結助剤としては、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＡｌあるいはＮｉなどの金属および／または金属酸化物が使用できる。
これらのうちで金属酸化物は電気的に絶縁物として作用するので添加物の量は少ない方がよく、導電性金属およびガラス成分の総和に対して、３重量％以下である。３重量％を越えると電極の電気抵抗が増加するので好ましくない。また、金属酸化物と金属を併用することも好ましく行われる。
【００３２】
本発明の導電性金属とガラス成分を用いて電極を形成した場合、高精細のパターンが可能になる。すなわち、焼結後の導体膜の厚みが３〜３０μｍにおいて導体の線幅が５〜１００μｍ、導体間の線間隔１０〜５００μｍが得られる。
【００３３】
本発明のＰＤＰに用いるガラス基板は、公知のものであれば特に限定はないが、通常のソーダガラス、ホウ珪酸ガラス系の低アルカリガラスや無アルカリガラス、高歪み点フロートガラス（商品名、旭硝子社製 ＰＤ−２００）等を用いることができる。
【００３４】
また、電極は、通常ガラス基板上に導電性金属とガラス成分を含む組成物を焼き付けることによって形成されるが、焼き付けは５００〜６００℃、より好ましくは、５２０〜５８０℃で１５分〜１時間焼成し、ガラス基板上に焼き付けることが好ましい。５００℃未満では焼成を十分に行うことが困難になり、６００℃を越えるとガラス基板が劣化したり、熱変形を起こしたりしやすい。
【００３５】
前述の方法で電極導体膜を形成したガラス基板を用いて、例えば次のような手順でプラズマディスプレイパネルが作成できる。
【００３６】
次の手順でプラズマディスプレイの前面基板が作成できる。
（１）基板上に誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷法等によって塗布した後、焼成して誘電体層を設ける。
（２）誘電体層表面に電子ビーム蒸着法等により、酸化マグネシウム層を形成する。
【００３７】
また、次の手順でプラズマディスプレイの背面基板が作成できる。
【００３８】
（１）基板上に感光性ガラスペーストをドクターブレード法等によって塗布した後、乾燥−露光−現像−焼成の各工程によって隔壁を形成する。
（２）隔壁内にスクリーン印刷法で蛍光体層を形成する。蛍光体層の形成には、インクジェット法やサンドブラスト法等も用いることができる。
【００３９】
前面基板と背面基板を組み合わせ、内部に希ガスを封入することにより、プラズマディスプレイパネルが作成できる。
【００４０】
また、本発明の電極は、放電機構を有する表示装置全般に用いることができ、交流型プラズマディスプレイ、直流型プラズマディスプレイ、およびプラズマ放電と液晶表示を組み合わせたプラズマアドレス液晶ディスプレイの放電部分の電極形成等に用いることができる。
【００４１】
【実施例】
以下の実施例で、本発明を具体的に説明する。実施例において、以下に示すＡ〜Ｋの材料およびａ〜ｅの手順で電極を形成、評価した。
【００４２】
下記の実施例において濃度はとくに断らない限りすべて重量％で表わす。
【００４３】
Ａ．導電性粉末としては、以下の粉末を用いた。
【００４４】
▲１▼Ａｇ粉末；単分散粒状、平均粒子径３．７μｍ、比表面積０．４８ｍ² ／ｇ
▲２▼９５％Ａｇ−５％Ｐｄ粉末；単分散粒状、平均粒子径３．３μｍ、比表面積０．８２ｍ² ／ｇ
▲３▼９５％Ａｇ−５％Ｎｉ粉末；単分散粒状、平均粒子径３．８μｍ、比表面積０．８０ｍ² ／ｇ
粒度分布は、レーザ式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡＬＡ−７００）で測定した。
【００４５】
Ｂ．側鎖にカルボキシル基とエチレン不飽和基を有するアクリル系共重合体（以下、ポリマーと略す）
４０％のメタアクリル酸（ＭＡＡ）、３０％のメチルメタアクリレート（ＭＭＡ）および３０％のスチレン（Ｓｔ）からなる共重合体にＭＡＡに対して０．４当量のグリシジルメタアクリレート（ＧＭＡ）を付加反応させたポリマー。
【００４６】
Ｃ．感光性モノマー（以下モノマーと略す）
トリメチロールプロパントリアクリレート
Ｄ．ガラスフリット
ガラスフリットしては、以下の５種類のものを用いた。
【００４７】
ガラスフリットＩ；（成分重量％）酸化ビスマス（４５．１）、二酸化ケイ素 （２７．５）、酸化ホウ素（１２．５）、酸化亜鉛（２．６）、酸化ナトリウム（４．７）、酸化アルミニウム（２．８）、酸化ジルコニウム（４．８）
ガラスフリットII；（成分重量％）酸化ビスマス（５０）、二酸化ケイ素（７）、 酸化ホウ素（１５）、酸化亜鉛（１４）、酸化バリウム（１４）
ガラスフリットIII ；（成分重量％）酸化ビスマス（６６．９）、二酸化ケイ素（１０）、酸化ホウ素（１１．８）、酸化亜鉛（２．６）、酸化アルミニウム（２．８）、酸化ジルコニウム（４．８）
Ｆ．溶媒
γ−ブチロラクトン
Ｇ．光重合開始剤
２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパノン−１と２，４−ジエチルチオキサントンをポリマーとモノマーとの総和に対して２０％添加した。
【００４８】
Ｈ．可塑剤
ジブチルフタレート（ＤＢＰ）をポリマーの１０％添加した。
【００４９】
Ｉ．増感剤
２，４−ジエチルチオキサントンをポリマーとモノマーとの総和に対して５％添加した。
【００５０】
Ｊ．増感助剤
ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル（ＥＰＡ）をポリマーとモノマーとの総和に対して２％添加した。
【００５１】
Ｋ．増粘剤
酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチルに溶解させたＳｉＯ₂ 濃度１５％をポリマーに対して４％添加した。
【００５２】
ａ．感光性導電ペーストの製造
溶媒およびポリマーを混合し、攪拌しながら８０℃まで加熱し、すべてのポリマーを均質に溶解させた。ついで溶液を室温まで冷却し、光重合開始剤を加えて溶解させた。その後溶液を４００メッシュのフィルターを通し、濾過した。その後、導電性粉末、モノマー、可塑剤、増感剤、増感助剤、増粘剤、ガラスフリットおよび溶媒を所定の組成となるように添加し、３本ローラで混合・分散してペーストを作製した。
【００５３】
ｂ．印刷
上記のペーストを３２５メッシュのスクリーンを用いてガラス基板（４３０ｍｍ角で、厚み３ｍｍ）上に４００ｍｍ角の大きさにベタに印刷し、８０℃で４０分間保持して乾燥した。乾燥後の塗布膜の厚みは、１２〜１５μｍであった。
【００５４】
ｃ．露光、現像
上記で作製した塗布膜を４０〜７０μｍのファインパターンを有するプラズマディスプレイパネル用電極を形成したクロムマスクを用いて、上面から５００ｍＷ／ｃｍ² の出力の超高圧水銀灯で紫外線露光した。次に２５℃に保持したモノエタノールアミンの０．５重量％の水溶液に浸漬して現像し、その後スプレーを用いて未露光部を水洗浄した。
【００５５】
ｄ．焼成
ガラス基板上に印刷した塗布膜を空気中、５８０℃で１５分間焼成を行い、電極導体膜を作製し、電極とした。
【００５６】
ｅ．評価
焼成後の電極について、パターン形状、比抵抗、接着強度を測定した。パターン形状は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて断面を観察して求めた。接着強度は粘着テープを電極面に張り付け、その剥離度合いで評価した。比抵抗は、１０μｍ厚みの電極を形成後、シート抵抗を測定し、膜厚から計算で求めた。
評価結果を表１に示す。
【００５７】
実施例１
上の手順に従って、導電性粉末として▲１▼、ガラスフリットしてＩを用いて、プラズマディスプレイ用電極を形成した。
得られた電極の特性を表１に示した。
【００５８】
実施例２〜６
実施例１と同様にして、電極を形成し、評価を行った結果を表１に示した。
【００５９】
【表１】

【００６０】
【発明の効果】
ガラス基板との接着強度が強く、抵抗値が低い電極を有するプラズマディスプレイパネルを形成することができた。
【００６１】
また、該電極組成は、原料を感光性ペースト化することによって、高精度のパターン形成が実現でき、高精細プラズマディスプレイに対して有用である。

Claims (7)

1. ガラス基板上に、導電性金属９６．７〜９９重量％と、ガラス転移温度が３００〜５００℃のガラス成分１〜３．３重量％とを必須成分として形成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用電極。
2. 導電性金属が７０〜１００重量％の銀を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ用電極。
3. 電極を構成するガラス成分が、Ｂｉ₂Ｏ₃を１０〜８０重量％の範囲で含有す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用電極。
4. 電極を構成するガラス成分が酸化物換算表記で、
   Ｂｉ₂Ｏ₃ ３０〜７０重量％
   ＳｉＯ₂ ３〜３０重量％
   Ｂ₂Ｏ₃ ２〜２５重量％
   ＺｎＯ ２〜２０重量％
   の組成範囲からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル用電極。
5. 電極を構成するガラス成分中のＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＰｂＯの含有量の総和が３重量％以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレパネル用電極。
6. 電極厚みが３〜３０μｍ、最小線幅が５〜１００μｍ、電極間の最小線間隔１０〜５００μｍの形状を有す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用電極。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の電極を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。