JP2006278310A - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な金属粒子を使用しなくても上部電極と透明電極間の通電が確保される、幅広い範囲の黒色顔料を適用することが可能な低コストのプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】前面ガラス基板および背面ガラス基板を含むプラズマディスプレイパネルにおいて、前面ガラス基板上に非感光性の黒色誘電体層と非感光性あるいは感光性の電極層を形成し、ガラス基板上に接している面が熱処理により黒色である電極構造を持つ。
【選択図】 なし

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法に係り、より詳しくは、非感光性の黒色絶縁体層上に電極層を形成して同時焼成によって一体化する電極材料を適用したプラズマディスプレイパネルに関するものである。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、フラットパネルディスプレイの一つであって、近来、ＬＣＤまたはプロジェクションＴＶなどと競争しながら市場を急速に拡大しているディスプレイである。

ＡＣ型ＰＤＰを例とすれば、その構造は、通常、透明電極（維持電極）とバス電極が誘電体層で覆われた前面板として呼ばれるガラス基板と、アドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体からなるセル構造を持つ背面板として呼ばれるガラス基板とを含んでなり、両面の電極が直交するように対向して配置したものである。

発光は、両面の電極の間に電圧を加えてセル内に放電現象を発生させ、このときに発生した紫外線によってセル内の蛍光体を励起することにより行われる。パネルの構造上、発光したそれぞれの赤、緑、青（ＲＧＢ）セルの組み合わせで得られた画像は、前面板の電極が形成された面の後ろから認識される。このため、表示される画像の品質を向上させるために、表示面に相当する前面板のバス電極の背面からの認識性を抑制する方法として、透明電極とバス電極との間に黒色電極を形成する方法が公知になっている。

導電性の金属と金属酸化物を主な成分とする黒色顔料を用いた黒色電極層を形成し、あるいはこのような黒色電極層と白色電極層を順次形成し、ガラス基板上に高温で焼成することにより、背面からの電極の視認性を減らす方法が、プラズマディスプレイに広く用いられているが、このような構造は、黒色電極層にＡｇなどの貴金属あるいはＲｕＯ_２などの金属酸化物を使用するので、材料のコストが高いという問題点があった。

この黒色電極を形成するための方法として、特許文献１では酸化ルテニウムが用いられており、特許文献２、特許文献３および特許文献４ではそれぞれ導電粒子として金属粉末と黒色顔料が用いられている。ところが、これらの技術はいずれも、黒色層を電極化するために、導電性物質として高価な金属粉末を使用している。

前記のような問題点を補う目的で、金属酸化物のみを用いた感光性黒色層の材料も検討されているが、これも、感光性有機物との反応による粘度の著しい経時変化のため、黒色顔料に、非常に限定された金属酸化物しか応用できないという問題点があった。

特許文献５では導電性物質を含まない感光性黒色組成物が報告されているが、これも、感光性組成成分との反応による組成物の著しい粘度上昇のため、使用可能な黒色顔料は表面処理を必要とするなど限定されている。
特開平１０−２５５６７０号公報 特開平９−５５１６７号公報 特開２００２−２５４５１号公報 特開２００２−５６７７４号公報 特開２００２−２２０５５１号公報

そこで、本発明は、従来の技術のかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高価な金属粒子を使用しなくても上部電極と透明電極間の通電が確保される、幅広い範囲の黒色顔料を適用することが可能な低コストのプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的は、前面ガラス基板および背面ガラス基板を含むプラズマディスプレイパネルにおいて、前面ガラス基板上に非感光性の黒色誘電体層と非感光性あるいは感光性の電極層を形成し、ガラス基板上に接している面が熱処理により黒色である電極構造を持つことを特徴とするプラズマディスプレイパネルによって達成される。

本発明では、黒色化による、ガラス基板の背面からの十分な電極視認性の低下と上部電極と透明電極間の通電を確保しながら材料の経済性を達成しようとする。すなわち、本発明では、プラズマディスプレイパネルの前面板に使用し且つ画面側から電極を認識し難いパネルを低コストで形成することを可能にしようとする。

本発明のその他の目的、特定の利点および新規の特徴は、以下の発明の詳細な説明と好適な実施例からさらに明らかになるであろう。

本発明に係るプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法によれば、非感光性黒色絶縁組成物を用いて形成されたプラズマディスプレイパネルの前面板は、高価の金属粒子を導電性物質として使用しなくても上部電極と透明電極間の通電が確保されるうえ、十分な低視認性が得られるという特徴がある。しかも、非感光性なので、広い範囲の黒色顔料の適用が可能となり、材料費用の削減によってさらに低コストのプラズマディスプレイパネルを製造することができるという利点がある。

以下、本発明に係るプラズマディスプレイパネルおよびその製造方法の構成について説明する。

本発明に係るＰＤＰ電極材料は、プラズマディスプレイパネルの前面板に設置される電極を形成するもので、黒色絶縁組成物を非感光性にすることにより、顔料の選択を自由にすることができることを特徴とし、それ自体は導電性のない非感光性の黒色絶縁組成物と感光性電極組成物を積層し、フォトリソグラフィ法でパターニングし、焼成などの熱処理によって一体に電極化することを特徴とする。

本発明では、黒色誘電体層の黒色絶縁組成物と電極層の電極組成物をペースト状に調製し、スクリーン印刷法あるいはオフセット印刷法を用いてパターンを形成することができ、ベータスクリーン印刷後、フォトリソグラフィを用いてパターンを形成することもできる。

また、前面ガラス基板上に予め黒色誘電体層と電極層形成した後、転写法を用いてフィルム上の２層構造物をガラス基板にパターニングすることもでき、前面ガラス基板上に予め黒色誘電体層と電極層を形成し、ガラス基板に転写の後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることもできる。

本発明では、黒色電極層の代わりに、高価な導電物を含まない黒色絶縁体層を非感光性材料から構成するが、感光性の上部電極層との同時現像によってフォトリソグラフィ法による電極パターン化を可能とするうえ、同時焼成により、一体化電極としての機能と背面からの電極低視認性、低コスト化を実現した。すなわち、本発明では、黒色顔料の制限がないため、より低価の材料設計が可能になった。

本発明では、黒色層に感光性を持たなくても、現像液に可溶な有機バインダー成分と適当な可塑剤とを組み合わせることにより、上部に感光性電極層を形成し、あるいは上部電極層にも感光性を与えないように形成した後、最上部に感光性フォトレジスト層を形成することにより、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングを可能にした。

こうして、従来には組成物の粘度上昇を誘発するものと報告されたことのある銅−鉄系、銅−クロム系などの黒色複合酸化物顔料を適用しても、粘度変化など組成物の安定性を損傷させなくなり、より低価による材料の活用が可能になった。

また、本発明では、絶縁層を介入させて、透明電極と上板電極の導電性発現メカニズムが焼成時の拡散によるものであることを発見し、ＰＤＰの前面板の製造条件である５６０℃付近で焼成を行うと、広い範囲における黒色顔料が導電粒子の存在なしでも使用することができることを発見した。

したがって、本発明の非感光性黒色絶縁組成物を用いてＰＤＰ前面板のバス電極を形成する方法は、背面からの電極の視認性を抑制しながら高価な導電粉末を使用しなくてもよいという利点がある。

本発明の非感光性黒色絶縁組成物には、 遷移金属の酸化物の微粒子または遷移金属の硼化物、窒化物、炭化物などの化合物として、導体としての固有抵抗が非常に高い微粒子を用いた。黒色絶縁組成物は、直径０．１〜５μｍの微粒子を用いることが好ましい。微粒子の直径が０．１μｍ未満であれば、微粒子の反応性があまり大きくなってブリスタリングのような問題点が発生し、微粒子の直径が５μｍ超過であれば、黒色層の緻密性が悪くなって電極の低視認性を低下させるという問題点が発生する。

有機バインダーとしては、所定の現像液に可溶なものが使用できる。アルカリ水溶液（例えば、０．４％Ｎａ_２-ＣＯ_３水溶液）を現像液として用いる場合の例としては、カルボキシル基を有する樹脂、具体的には、それ自体がエチレン性不飽和二重結合を持つカルボキシル基含有樹脂と、エチレン性不飽和二重結合を持たないカルボキシル基含有樹脂が使用可能である。重量平均分子量は、１０００〜３００，０００程度であって、好ましくは５０００〜１０，０００の範囲である。酸価は２０〜２５０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。

前記種類の有機バインダーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸などのカルボキシル基含有モノマーとアクリル酸エステル（アクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなど）、スチレン、アクリルアミド、アクリロニトリルなどのエチレン性不飽和二重結合を持つモノマーとの共重合体、セルロース、および水溶性セルロース誘導体などを挙げることができる。前記有機バインダーとしては、単独であるいは混合して使用することができる。

可塑剤は、所定の現像液に可溶な有機バインダーの溶解性を調整する目的で使用される。代表的なものとして、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、リン酸エステル、トリメリト酸エステル、クエン酸エステル、エポキシ、ポリエステルなどがある。

また、感光性モノマーに用いられているアクリル化合物の低分子量体（モノマー、オリゴマー、トリマーなど）も可塑剤として使用することができる。

前記成分以外に、適切な粘度に調整するための溶剤、分散剤、粘度安定化剤、消泡剤、カップリング剤なども添加することができる。

ガラスフリットは、軟化点３００〜６００℃のもので、酸化鉛、酸化ビスマス、酸化亜鉛などを主成分とするものを使用することができるが、ガラス転移点２００〜５００℃のものが好ましい。粒径は、使用膜圧を考慮して最大粒径が５μｍを超えないことが好ましい。

前記の成分を用いて得た非感光性黒色絶縁組成物は、評価のために、平均粒径１．５μｍの球状銀粉６５重量％と、軟化点４００℃、平均粒径１．５μｍのガラスフリット３重量％と、その他メタクリル酸メチル共重合体とを有機バインダー成分、感光性モノマー、光重合開始剤、重合助剤を含有する感光性銀電極組成物と組み合わせて評価した。

実施例
以下では、本発明に係る非感光性黒色絶縁組成物について実施例と比較例を対比して示すが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。

実施例１
メタクリル酸／メタクリル酸メチル共重合体を４０重量％含んだテキサノール溶液３１．１重量％に、可塑剤としてのＴＭＰＴＡ６．０９重量％、粘度安定化剤０．８４重量％、酸化コバルト１６．６重量％、ガラスフリット３９．４重量％と混合、攪拌した後、セラミック３本ロールミルで混練分散した組成物を得た。これに溶剤をさらに添加して粘度を調節した。

実施例２
メタクリル酸／メタクリル酸メチル共重合体を４０重量％含んだテキサノール溶液２４．６重量％に、酸化チタン粉末７．５６重量％、可塑剤としてのＴＭＰＴＡ７．２９重量％、粘度安定化剤１．０重量％、酸化コバルト１０．４重量％、ガラスフリット４２重量％と混合、攪拌した後、セラミック３本ロールミルで混練分散した組成物を得た。これに溶剤をさらに添加して粘度を調節した。

実施例３
メタクリル酸／メタクリル酸メチル共重合体を４０重量％含んだテキサノール溶液２４．６重量％に、酸化チタン粉末７．５６重量％、可塑剤としてのＴＭＰＴＡ７．２９重量％、粘度安定化剤１．０重量％、酸化銅−クロム系黒色顔料１０．４重量％、ガラスフリット４２重量％と混合、攪拌した後、セラミック３本ロールミルで混練分散した組成物を得た。これに溶剤を残り液として加えて粘度を調節した。

比較例１
メタクリル酸／メタクリル酸メチル共重合体を４０重量％含んだテキサノール溶液２４．６重量％に、酸化チタン粉末７．５６重量％、可塑剤としてのＴＭＰＴＡ７．２９重量％、粘度安定化剤１．０重量％、酸化コバルト１０．４重量％、ガラスフリット４２重量％、ＩＴＸ２．４重量％、ＥＤＡＢ２．４重量％を混合、攪拌した後、セラミック３本ロールミルで混練分散した組成物を得た。これに溶剤をさらに添加して粘度を調節した。

評価は、透明電極（ＩＴＯ）が形成された寸法１０ｃｍ×１０ｃｍの高融点ガラス板に前記実施例１〜３の組成物をスクリーン印刷法を用いて塗布し、９０℃で１０分間保たれるように調整されたＩＲベルト乾燥炉で乾燥させた。この上に、感光性銀電極材料を同様にスクリーン印刷法によって塗布し、乾燥を行った。この２層の塗布乾燥物に１２０μｍのラインスペースでデザインされたフォトマスクを用いて、高圧水銀ＵＶランプを用いた露光器によって４００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で露光した。露光後、３０℃の０．４％Ｎａ_２ＣＯ_３水溶液を用いてフォトリソグラフィ法でパターン形成を行った。その結果、実施例の黒色絶縁組成物が感光性を有しないにも拘らず、優れた直進性をもったラインが形成されることを確認した。

また、このパターンが形成された試片を、５６０℃に２０分間維持されるように調整されたベルト焼成炉で焼成し、その後上部の銀電極と最下層の透明電極層が黒色絶縁層で分離されているにも拘らず、通電がとれることを確認した。また、ガラス基板の背面からの黒色度をミノルタの色度計で測定した結果、Ｌ＊値として１３を得ることができた。これにより、十分な黒色度が得られることが確認された。

感光性組成物による粘度上昇は、実施例２と比較例１で比較した。比較例では著しい粘度上昇が発生して２日後には固体化するが、実施例では室温放置１ヶ月の後にも著しい粘度上昇が発生しなかった。

実施例３の組成物も、感光性組成物では粘度上昇が報告されたことのある銅クロム系の黒色顔料を使用したにも拘らず、室温放置１ヶ月後の著しい粘度変化は発生しなかった。

以上、本発明は好適な実施例と関連して説明されたが、発明の要旨と範囲から逸脱することなく、様々な修正または変形を行うことが可能である。したがって、特許請求の範囲は、本発明の要旨に属する前記の修正または変形を含む。

Claims (9)

1. 前面ガラス基板および背面ガラス基板を含むプラズマディスプレイパネルにおいて、
   前面ガラス基板上に非感光性の黒色誘電体層と非感光性あるいは感光性の電極層を形成し、ガラス基板上に接している面が熱処理により黒色である電極構造を持つことを特徴とする、プラズマディスプレイパネル。
2. 前記黒色はＬ＊値が１〜４０であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
3. 黒色誘電体層を単一層に焼成した場合、黒色誘電体層の厚さが０．５〜５μｍであることを特徴とする、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
4. 前記黒色誘電体層は、黒色顔料として、 遷移金属の酸化物、硼化物、炭化物および窒化物の中から選択される少なくとも一つを含有することを特徴とする、請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 前面ガラス基板および背面ガラス基板を含むプラズマディスプレイパネルの製造方法において、
   黒色誘電体層の黒色絶縁組成物と電極層の電極組成物をペースト状に調製し、スクリーン印刷法あるいはオフセット印刷法を用いてパターンを形成することにより、
   前記前面ガラス基板上に非感光性の黒色誘電体層と非感光性あるいは感光性の電極層との２層構造を形成し、ガラス基板上に接している面は熱処理によって黒色にした電極構造を持たせることを特徴とする、プラズマディスプレイパネルの製造方法。
6. 前面ガラス基板上に非感光性の黒色絶縁組成物と感光性の電極組成物をペースト状に調製し、スクリーン印刷法とフォトリソグラフィ法を用いて電極パターンを形成することを特徴とする、請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
7. 剥離可能なフィルム上に予め黒色誘電体層と電極パターン層を形成した後、転写法を用いてフィルム上の２層構造物をガラス基板にパターニングすることを特徴とする、請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
8. 剥離可能なフィルム上に予め黒色誘電体層と電極層を形成した後、フォトレジスト組成物を１層さらに形成し、このフィルム上の３層構造物をガラス基板に転写した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンを形成することを特徴とする、請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
9. 剥離可能なフィルム上に予め黒色誘電体層と電極層を形成し、ガラス基板に転写した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターンを形成することを特徴とする、請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。