JP4693204B2 - プラズマパネルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマパネル（ＰＰ）、つまりフラットディスプレイスクリーンに係り、表示画像は多くの光放電点からなる。光放電は二枚の絶縁タイル間に含有されたガス中で発生し、各点は少なくとも一つのタイルに支えられた電極アレイでの交差に対応する。本発明は、より詳細には、少なくとも一つのパネルのタイルのバリアの製造方法に関し、上記バリア自体はＰＰの分野では周知な構造要素である。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＰは、電極アレイの幾何学的形状の輪郭をだどるロウとカラムに組織化されたセルの二次元マトリックスからなることは公知である。この場合、バリアはセルのロウ又はカラムを分離させる目的のレリーフ要素である。あるパネルでは、バリアはセルのカラム及びロウの双方をも分離し、よって、セルのチェッカーボードのパターンを形成する。バリアの役割は多目的である。よって、少なくともロウ若しくはカラムの方向に、各セルの空間を区分けすることにより、バリアが存在して、あるセルでの放電はイオン効果による隣接するセルでの不必要な放電を誘発させない。したがって、バリアはクロストルク（cross-torque）現象を阻止する。
さらに、バリアは隣接セル間の光学スクリーンを構成し、各セルにて発光する放射の良好な閉じ込めを可能にする。この役割はカラーＰＰでは特に重要であり、隣接セルは異なる色のドットを構成し、例えば、トライアッドを構成する。この場合、バリアは良好な色飽和を保証する。
【０００３】
さらに、バリアはパネルタイル間のスペーサとして、しばしば作用する。よって、バリアが二枚のタイル間に必要な分離に対応する高さを有するという事実が活用される。この場合、バリアを備えていないタイルは、他のタイルに存在するバリアの頂部に位置する。
【０００４】
バリアはさまざまな構造を有している。しかしながら、仮に、バリアが支えられるようにされていれば、密度があり、硬い材料からなることが通常である。上記支持バリアは、一方のタイルが他方のタイルに作用するかなりの圧力に耐えなければならない。これは、低圧放電ガスの導入前に、二枚の対面するタイル間を真空引きする作業の間、バリアの単位面積当たりに作用する力は、パネル全面積に対するバリア面積の割合に依存し、１０^６パスカル（１０ｋｇ/ｃｍ^２）ほどの値であるということである。現在の技術水準では、バリアは密度のある材料からなり、通常はガラス状相（glassy phase）であり、十分な破壊耐性があり、二枚のタイル間の一定空間を維持する。上記バリアは、例えば、ガラスフリットを含有するペーストのスクリーン印刷により（１０〜２０回の連続層）、又はガラスフリットを含有する層をブラストすることにより製造される。バリアの幾何学的形状を製造した後に、上記層は４５０℃から６００℃の間の温度（通常、５５０℃）で加熱され、その材料の密度を上げ、機械的に強度を向上させる。しかしながら、密度を上げた材料は、常に、全体で多孔性を示し、この多孔性はパネルを真空に引いている間は容易には真空に引くことができず、数時間持続する（一般には、１５０℃から３５０℃で４から１５時間）。たとえ、この多孔性が低くても、たとえ、バリアの表面が完全にガラスに変化しても、除気はプラズマパネルの寿命である数千時間のうちの数時間以上生じる。ＰＰでのガス相の汚染により、作動電圧に関して、発光効率に、又は発光寿命において明らかにされる作業上の変動が生じる。上記欠点を解消させるために、トムソンプラズマの名義による仏国特許出願第９８/１６０９３号では、実質的に開放的多孔性を付与する材料からのバリアを製造することを提案し、さらにその多孔性は比較的高いことが好ましい。この目的のため、出願人は、高い多孔性のあるバリアが製造されれば、真空引き中に除去することが可能となり、実際に全ての分子を除気することが可能であり、その後に除気をするパネルにリスクは殆ど存在しないことになる。この技術的効果は、ＰＰの性能が影響を受けずに、真空引き工程の持続時間が数時間から一時間以内に、或いはたった３０分に減少し得るという点で、顕著に現れる。
【０００５】
前述の特許出願第９８/１６０９３号にて、バリアは通常の製造方法、例えば、スクリーン印刷、ブラスティング（blasting）及び光リソグラフィーを利用して製造される。よって、図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示すように、バリアはアドレス電極Ｘ１、Ｘ２．．．Ｘ５．．．を有するタイル１に作られる。例えば、上記バリアは製造工程の最後に、４００μｍピッチ、１００μｍ幅で１８０μｍの高さを有し、プラズマパネルとしては、ＴＶ解像度（５６０ロウ、７００カラム）のある１０６ｃｍの対角線に相当する動作領域を有する。公知の方法で、誘電体２の厚い層と酸化マグネシウム、つまりＭｇＯの薄い層は、従来の技術を利用してアドレス電極で覆われたタイル１に堆積させる。
【０００６】
薄いＭｇＯ層３にスクリーン印刷により堆積させたペースト層１０’の光リソグラフィーにより、バリアが製造される。その層を構成したペーストの成分は、以下のようである。
【０００７】
− 狭い粒子サイズ分布で、５ミクロンの平均粒径を有するアルミナ粒子の形でのミネラルフィラーと
− アルミナ質量の１０％のレベルでの鉛ボロシリケート又はビスマスボロシリケートと、ペースト体積の５０％を構成するネガ型感光性樹脂とを含むガラス状相とからなる。
【０００８】
ドクターブレード２０を利用して、ペースト１０’は、図１（Ａ）に説明するように、タイルの動作領域のアスペクト比に対応する開口部を有するスクリーン印刷マスク２１を介して、ＭｇＯ層３に一様に広げられる。ペースト１０’層は８０℃で乾燥させる。この作業後，約２０μｍの厚さになる。
【０００９】
次に、光リソグラフィーマスク２２がペースト１０’層上に配置される。そのマスクは、ＭｇＯ層３に被印刷バリアのパターンに対応する細長い開口部を有する。マスクにより表に現れた層の部分は紫外線に露光され、図１（Ｂ）に示すように、現像に対して抵抗を有するようになる。
【００１０】
続いて、前記したように露光された層１０’は、利用した樹脂のタイプに応じて、水又は炭酸ナトリウムを添加した水中につけ、その後、表面はエアーナイフを利用して乾燥させる。
【００１１】
その後、図１（Ｃ）に示すように、約２０μｍの基本的な高さを有するバリア材料１０’の第一の層が得られる。
【００１２】
前述の工程は、バリアに必要な高さが得られるまで、連続して繰り返される。スクリーン印刷によるペースト１０’のそれぞれの新しい堆積は、形成されたバリアの頂部を含み、タイルの動作領域を完全に覆う。上記工程の繰返し数に依存して、スクリーン印刷マスク２１の垂直位置、又はそのマスクの深さは、タイルに存在する堆積層の変動に応じて、変更される。
【００１３】
前述の特許出願第９８/１６０９３号にて説明した方法には、必要な高さを有するバリアを製造することができるようにするためには、数多の工程が必要である。典型的には、その方法には３から５の堆積操作が必要である。なぜならば、個々の厚さは約１５から３０μｍという小さな値であるからである。１５０μｍの高さを有するバリアを堆積させるために、したがって、少なくとも５層が必要であり、途中に乾燥工程があり、堆積構造を安定化させ、有機化合物を焼き払うために、最終的に４００℃から５２０℃で２０から６０分間の加熱が必要である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点を鑑みてなされたものであり、より簡単で、より迅速にバリアを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、お互いに対面する二枚のタイルからなり、少なくとも一つのタイルは多くの放電セルとそのセルを画成する支持バリアのアレイを形成する働きのある電極アレイを有し、そのバリアは高くしかも開放的多孔性をバリアに付与する材料からなり、プラズマ放電ガスを含むプラズマパネルの製造方法であって、そのバリアは前記材料と有機樹脂とからなるペーストを利用して単一段階で形成されることを特徴とする方法により達成される。
【００１６】
二つの標準方法が単一段階で、つまり、その方法を構成する成形タイプ又はその方法を構成する移動タイプによる方法が、バリアを製造するために利用された。
【００１７】
製造方法を構成する成形タイプに関係する実施の第一のモードによれば、前記製造方法は以下の段階からなる：
−バリアを受けるタイルにペーストの一様な層を堆積させ、
−バリアのパターンを有するモールドを前記層に適用し、
−堆積層に前記パターンの押圧により印刷する段階からなる。
【００１８】
この場合、ペーストに含有される有機樹脂は、６０℃から２００℃の間に軟化温度を有することが好ましい熱可塑性樹脂である。
【００１９】
典型的には、上記有機樹脂には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリビニルブチラールから選択された化合物を含む。加えて、その樹脂はペーストの全質量の２５から７５％を含む。さらに、この方法では、７０℃から１５０℃の間の温度で押圧が実行される。
【００２０】
製造方法を構成する移動タイプに関係する実施の別のモードによれば、その製造方法は以下の段階からなる：
−前記ペーストにより、バリアのパターンを有するモールドを充填し、
−バリアを受けるタイルの表面に前記モールドを押圧し、
−加熱によりペーストを接着させる段階からなる。
【００２１】
この場合、ペーストに含有される有機樹脂は、８０℃から１５０℃の間の軟化温度を有する硬化可能な化合物からなり、ビニル又はセルロース化合物から選択される。バリアを受けるタイルの表面にペースト材料が接着するようにするために、上記表面は８０℃から１５０℃の温度に加熱される。
【００２２】
高くしかも開放的多孔性を有するバリアの材料は、実施の両モードにて同一である。さらに、前述の特許出願第９８/１６０９３号に開示された材料と同一である。通常、上記材料には、１から２０μｍの平均基本粒径を有するパウダーの形であるミネラルフィラーを含む。そのミネラルフィラーは、アルミナとシリカから選択された酸化物であることが好ましい。
【００２３】
任意には、バリアの材料には、ミネラルフィラーの質量の１０％と同等若しくはその１０％以下の量の硬化剤が含まれる。この硬化剤はガラス状相であり、ガラスの場合、処理温度以下の軟化温度である。このガラス状相は鉛ボロシリケート、ビスマスシリケートや、鉛スルフェート、鉛ホスフェート、亜鉛ホスフェート、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸鉛のような化合物から選択され、上記化合物は処理温度で化学結合を形成させることができる。
【００２４】
本発明の別の特徴によれば、バリア形成後、スクリーン印刷又は光リソグラフィー方法のような従来の堆積方法を利用して、蛍光物質をバリア間に堆積させる。
【００２５】
蛍光物質を一旦堆積させると、その後、バリアを有するタイルは４００℃から５００℃、好ましくは４００℃から４５０℃の温度で最終的に加熱され、ガラスからなるタイルは変形しない。これは、ガラスの寸法安定性が４６０℃以上で維持することが難しいということである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の特徴及び利点は、下記の添付図を引用した説明とともに、各実施モードを詳細に説明することにより、明らかとなる。
【００２７】
図面の説明を簡潔にするために、同じ要素は同じ参照番号を有するものとする。 図２（Ａ）から図２（Ｄ）及び図３（Ａ）から図３（Ｃ）を参照して、二つの特定方法を説明し、単一製造段階で、高くしかも開放的多孔性を有するバリアが製造可能となる。
【００２８】
実施のための両モードでは、フィラー及び樹脂を含有するペーストが利用され、そのフィラーは実施のモードがどのモードであろうとも同じタイプである。フィラーは仏国特許出願第９８/１６０９３号に記載された材料からなる。好ましくは、上記フィラーはパウダーの形のミネラルフィラーであり、１から２０μｍの範囲内にあることが好ましい、つまり５から８μｍの平均基本粒径を有する。これは、約５から８μｍの間にある狭い粒子サイズ分布が特に適し、良好な塗布密着性を付与するということである。粒子サイズ分布の上記選択から生じるバリアは、さらなる要素を添加することなしに、７ｘ１０^５パスカル（約７ｋｇ/ｃｍ^２）までの範囲を圧力に耐え得ることができ、最大の多孔性を有する。そのフィラーはアルミナ又はシリカのような酸化物からなることが好ましい。ミネラルフィラーの質量の１０％と同量の、若しくはそれ以下の硬化剤を含ませても差し支えない。上記硬化剤は、鉛ボロシリケート又はビスマスボロシリケートのようなガラス状相から、或いは鉛スルフェート、鉛ホスフェート、亜鉛ホスフェート、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム又はケイ酸リチウムのような化合物から選択され、上記化合物は処理温度で化学結合を形成することが可能である。例に示したように、以下の実施のモードに利用されるフィラーは、５μｍの平均粒径を有するアルミナと、アルミナの質量の１０％量の鉛シリケートのような硬化剤と組合わせて利用される。本発明の両実施モードでは、フィラーはペーストを構成する樹脂と組合わせ、図１（Ａ）から図１（Ｃ）にて説明した実施モードを参照して言及したように、ＭｇＯ層に堆積させる。利用した製造方法に応じて、樹脂は６０℃から２００℃の間の軟化温度を有する熱可塑性タイプの樹脂である。この熱可塑性タイプの樹脂には、ポリビニルアルコール若しくはポリビニルピロリドン又はポリビニルブチラールのようなタイプの化合物が含まれる。上記化合物はペーストの全質量の２５から７０％を構成する。別の製造方法では、樹脂は８０℃から１５０℃の間の軟化温度を有する硬化可能な化合物を含む。上記樹脂はビニル又はセルロース化合物から選択される。化合物のタイプにより基板への良好な接着が可能となる。
【００２９】
バリアのある実施態様では、そのバリアは成形方法を利用して製造され、具体的には図２（Ａ）から図２（Ｄ）にて説明する。図２（Ａ）に示すように、動作は、予めアドレス電極アレイＸ１、Ｘ２、．．．、Ｘ５、．．．、Ｘ７を備えたガラスタイル１にて開始し、上記アレイは、従来の技術を利用して、厚い誘電体層２と酸化マグネシウム、つまりＭｇＯの薄い層３が塗布されている。本実施例にて、バリアは前述したペースト層を成形させることにより製造される。よって、本発明によれば、ペースト層３０’は、薄いＭｇＯ層３上にスクリーン印刷することにより堆積される。この場合、ペーストの成分は、平均基本粒径５μｍを有し、狭い粒子サイズ分布のあるアルミナ粒子の形でのミネラルフィラーと、この場合、アルミナ質量の１０％に達する鉛ボロシリケートと熱可塑性樹脂、具体的には水に溶解させたポリビニルアルコールとを含む。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、ドクターブレード２０を利用して、ペースト３０’をスクリーン印刷用マスク２１を介して、層３上に一様に塗布した。そのスクリーン印刷用マスク２１はタイルの動作領域のアスペクト比に対応する開口部を有している。ペーストを一旦乾燥させると、約３０μｍの厚さになり、その厚さは被形成バリアの体積により決定される。
【００３１】
図２（Ｂ）に示すように、好ましくは、商標登録名「テフロン」として周知であるタイプのフッ素含有化合物のような非粘着性層を備えた金属モールド４０が、バリアを製造するために利用される。このモールド４０は被形成バリアのパターンを表わす突起４１を具備している。
【００３２】
本発明と図２（Ｃ）に示したように、約９０℃の温度に加熱させたそのモールドは、スクリーン印刷された層３０’を有する基板に対して押圧される。その基板自体も９０℃の温度に加熱される。被形成層を有するタイル若しくはモールド、又は双方の要素を加熱することにより同じ結果を得られることは、当業者には明白なことである。前記加熱は７０℃から１５０℃の間の温度で実行される。バリア３０が形成された後、そのモールドは除去され、蛍光物質５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂが当業者には公知な方法により堆積される。
【００３３】
したがって、各蛍光物質では、体積比１：１の蛍光フィラーと感光性樹脂とからなるペーストが調製される。このペーストは、スクリーン印刷によりタイルの動作表面上に一様に堆積され、バリアを包み込むのに十分な厚さの層を形成する。光リソグラフィマスクは蛍光物質ストライプにより覆われべき領域に相当するカットアウトパターンを有する。全ての蛍光物質ストライプが堆積されると、その集合体は有機化合物を焼き払うために、４２０℃で１時間加熱される。したがって、本実施モードでは、バリアのパターンは単一段階で得られる。さらに、利用した樹脂のタイプに応じて、単一の最終加熱はバリア及び蛍光物質に対して、４００℃から４５０℃の間の温度で行われ、４５０℃以上で発生するガラスの寸法変動を未然に回避することが可能となる。
【００３４】
移動タイプ方法を利用して製造されたバリアの実施例は、図３（Ａ）から図３（Ｃ）を参照して説明される。図３（Ａ）に示すように、基板は、誘電材料２の厚い層で覆われた電極アレイＸ１、Ｘ２、．．．、Ｘ７を備えたタイル１からなり、その誘電材料２は薄いＭｇＯ層３により覆われている。移動タイプ方法の場合、形成されるべきユニット６０’を有するモールド６０が利用される。このモールドは前述したフィラーを含み、この場合ビニル又はセルロース化合物から選択された硬化可能な化合物からなる有機樹脂とを組合わせたペースト７０’で充填される。ペースト材料が基板に接着するようにさせるために、硬化可能な化合物は８０℃から１５０℃の間の軟化温度を有する。
【００３５】
図３（Ｂ）に示すように、ペースト７０’を用意したモールドは基板の頂部表面に、つまり、ＭｇＯ層３の表面に供給される。そのペーストを基板に接着するようにするために、ＭｇＯ層は８０℃から１５０℃の間の温度へ加熱させる。このようにして、図３（Ｃ）に示すように、樹脂を硬化させてＭｇＯ層３に接着させ、バリア７０を形成する。
【００３６】
その後、蛍光物質は、図２（Ｄ）を参照して説明したのと同じ方法で堆積させる。蛍光物質が一旦堆積すると、その集合体は、ガラス基板を変形させないように、４００℃から５００℃、好ましくは４００℃から４５０℃の温度で最終加熱が行われる。硬化可能な化合物は、結果として、４００℃から４５０°の間で完全に分解する化合物である。
【００３７】
低加熱温度による単一段階でのバリアの製造にて、その段階は蛍光物質の堆積後に実行され、その製造は上記バリア製造技術により得られる。
【００３８】
前述した方法は多くの他の利点を有している。特に、前記方法ではブラスティングによる製造の場合に観測された汚染残留物が発生しない。さらに、パネルのポンピングは、バリアの高い多孔性のため、かなり容易となる。加えて、利用された材料は従来の材料よりもあまり高価でなく、平面性に対する制約は、密度のあるバリアの場合よりも厳しくはない。なぜなら、バリアの局部的な厚さは、ポンピングサイクル中のプラズマパネルにて真空が生じる際に、材料の局部的に密にするとこにより、バリアの平均的高さに減少させるからである。
【００３９】
成形又は移動方法は他のタイプのモールドとともに利用でき、特に成形は円筒形タイプのモールドを利用して実行でき、移動方法はローラを利用して実行できることは、当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）から図１（Ｃ）は、先行技術の方法での主要な段階を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）から図２（Ｄ）は、本発明による成形タイプ方法での主要段階を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）から図３（Ｃ）は、本発明による移動タイプ方法での主要段階を説明する図である。
【符号の説明】
１ タイル
２ 誘電体層
３ 酸化マグネシウム層
２０ ドクターブレード
２１ スクリーン印刷用マスク
３０ バリア
３０’ ペースト層
４０ 金属モールド
４１ 突起
５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ 蛍光物質
６０ モールド
７０ バリア
７０’ ペースト

Claims (8)

1. 互いに対面する二枚のタイルを含み、且つ、プラズマ放電ガスを含むプラズマパネルの製造方法であり、該タイルのうちの少なくとも１つが、多くの放電セルと該セルを画成する支持バリアの配列とを定める働きをする電極の配列を有し、前記バリアが、高い開放気孔率をもたらす材料でできているところの方法であって、
   前記材料と有機樹脂とを含むペーストを利用して前記バリアを形成する単一のステップを含み、
   前記有機樹脂は、前記ペーストの全質量の２５％から７０％であり、
   前記材料は、ミネラルフィラーと硬化剤とを含み、
   前記硬化剤の量は、前記ミネラルフィラーの質量の１０％以下であり、
   前記バリアを支える前記タイルは、前記有機樹脂の完全分解を可能にする温度で最終焼成され、
   前記ミネラルフィラーは、１から２０μｍの間の平均基本粒径を有するパウダーの形を採る、
   方法。
2. 前記最終焼成は、４００℃と５５０℃との間の温度、好適には、４００℃と４５０℃との間の温度で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ミネラルフィラーは、アルミナ及びシリカから選択される酸化物であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記硬化剤は、ホウケイ酸鉛若しくはホウケイ酸ビスマスのようなガラス相、又は、ケイ酸鉛、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、リン酸鉛、若しくはリン酸亜鉛のような化合物であり、前記方法の残部に関係する加熱処理の温度で化学結合を形成することが可能であることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の方法。
5. 前記バリアを受ける前記タイルに、前記材料と前記有機樹脂とを含む前記ペーストの一様な層を堆積させるステップと、
   前記バリアのパターンを有するモールドを前記層に供給するステップと、
   前記堆積させた層に前記パターンを押圧することによって印刷するステップとを含むことを特徴とする、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ペーストに含有される前記有機樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記バリアのパターンを有するモールドを前記ペーストで充填するステップと、
   前記バリアを受けるタイルの表面に前記モールドを押圧するステップと、
   加熱することによって、前記ペーストを接着させるステップとを含むことを特徴とする、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ペーストに含有される前記有機樹脂は、硬化可能な化合物を含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。

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