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WO2009087773A1 - プラズマディスプレイパネルの製造方法及びプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法 - Google Patents

プラズマディスプレイパネルの製造方法及びプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2009087773A1
WO2009087773A1 PCT/JP2008/050199 JP2008050199W WO2009087773A1 WO 2009087773 A1 WO2009087773 A1 WO 2009087773A1 JP 2008050199 W JP2008050199 W JP 2008050199W WO 2009087773 A1 WO2009087773 A1 WO 2009087773A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
flow rate
forming
electrode
ito
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/050199
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mikio Hamano
Hiroshi Yamanaka
Takashi Kawasaki
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi, Ltd. filed Critical Hitachi, Ltd.
Priority to PCT/JP2008/050199 priority Critical patent/WO2009087773A1/ja
Publication of WO2009087773A1 publication Critical patent/WO2009087773A1/ja

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20Constructional details
    • H01J11/34Vessels, containers or parts thereof, e.g. substrates
    • H01J11/38Dielectric or insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/10AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma
    • H01J11/12AC-PDPs with at least one main electrode being out of contact with the plasma with main electrodes provided on both sides of the discharge space
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J11/00Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J11/20Constructional details
    • H01J11/22Electrodes, e.g. special shape, material or configuration
    • H01J11/24Sustain electrodes or scan electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”) and a method for manufacturing a substrate structure for a PDP.
  • PDP plasma display panel
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing an example of the structure of a conventional AC-driven surface discharge PDP.
  • This PDP has a front side substrate structure 1 and a back side substrate structure 2.
  • a plurality of display electrodes 3 are arranged on the glass substrate 1a.
  • the display electrode 3 includes a transparent electrode 3a and a metal electrode 3b, respectively.
  • the display electrode 3 is covered with a dielectric layer 4 for AC driving.
  • the dielectric layer 4 is covered with a protective film 5.
  • address electrodes 6 extending in the direction intersecting the display electrodes 3 (column direction) are arranged on the glass substrate 2a.
  • the address electrode 6 is covered with a dielectric layer 9.
  • Partitions 7 are arranged on both sides of the address electrode 6 to divide cells in the column direction.
  • a phosphor layer 8 is formed on the dielectric layer 9 and on the side surface of the partition wall 7 to generate red (R), green (G), and blue (B) visible light when excited by ultraviolet rays.
  • the address electrode 6 may be disposed in the dielectric layer 4 of the front substrate structure 1 so as to intersect the display electrode 3.
  • a discharge gas such as Ne—Xe is sealed in the discharge space to produce a PDP.
  • an ITO (INDIUM TIN OXIDE, a mixture of indium oxide In 2 O 3 and tin oxide SnO 2 ) film 31a is formed on the substrate 1a to obtain the structure shown in FIG.
  • the ITO film 31a is patterned into an electrode shape to form a transparent electrode (hereinafter referred to as “ITO electrode”) 3a made of ITO, thereby obtaining the structure shown in FIG.
  • ITO electrode transparent electrode
  • a narrow metal electrode 3b is formed at the center on the ITO electrode 3a to obtain the structure shown in FIG.
  • the display electrode 3 is comprised by the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b.
  • the metal electrode may be provided on the edge on the transparent electrode.
  • the dielectric layer 4 is formed so as to cover the display electrode 3, and the structure shown in FIG.
  • a protective film 5 is formed on the dielectric layer 4 to obtain the structure shown in FIG. 7E, and the manufacture of the front side substrate assembly 1 is completed.
  • the dielectric layer 4 covering the display electrode 3 is formed by forming a glass layer so as to cover the display electrode 3 and firing the glass layer.
  • a glass paste containing glass frit, a binder, and a solvent is applied on a substrate on which an electrode is formed, and then the solvent is dried (paste method), or a glass sheet containing glass frit and a binder is pasted on the substrate. (Sheet method). JP 2007-178774 A
  • bubbles may be generated during the firing due to a reaction at the interface between the display electrode 3 and the glass layer. This bubble is usually removed by the glass flowing.
  • a glass frit made of so-called lead-free glass that does not substantially contain lead may be used as the material of the dielectric layer 4. Since the lead-free glass generally has a high softening point, it is difficult to remove bubbles due to the flow of the glass, and the bubbles 4a may remain in the dielectric layer 4 even after firing (see FIG. 8).
  • the bubble residue in the dielectric layer 4 causes a problem of insulation failure after it is made into a panel, and the yield rate is greatly reduced. In the case of the front side substrate structure, the light transmittance is reduced by the bubble residue. Reduce the display brightness.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a substrate structure for a PDP that can reduce bubble residues remaining in a dielectric layer after firing.
  • the method for manufacturing a substrate structure for a PDP according to the present invention includes a step of forming an ITO electrode on a substrate, forming a glass layer so as to cover the ITO electrode, and firing the glass layer to form a dielectric layer.
  • the glass in the glass layer is a glass frit that does not substantially contain lead, and the ITO electrode forming step forms an ITO film by sputtering in a mixed gas atmosphere containing a rare gas and an oxygen gas.
  • the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas (hereinafter also referred to as “oxygen gas flow rate ratio”) is 1.0 to 2.5%.
  • the inventors of the present invention have found that when an ITO film is formed by sputtering under the above mixed gas, the larger the oxygen gas flow rate ratio, the less likely the bubble residue that remains in the dielectric layer is generated. It has been found that when the gas flow rate ratio is 1.0% or more, the number of foam residues generated is extremely reduced. In addition, when the oxygen gas flow rate ratio is 1.0% or more, the present inventors increase the sheet resistance of the ITO film as the oxygen gas flow rate ratio increases. However, the oxygen gas flow rate ratio is 2.5% or less. It has been found that the degree of increase in sheet resistance is small if any.
  • the present inventors suppress the generation of foam residue while suppressing an excessive increase in sheet resistance of the ITO film by setting the oxygen gas flow rate ratio to 1.0% to 2.5%. It was found experimentally that the present invention could be completed.
  • the oxygen gas flow ratio may be 1.5 to 2.0%.
  • the glass frit may be made of glass mainly composed of B 2 O 3 , SiO 2 and ZnO. The various embodiments shown here can be combined with one another.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the PDP substrate structure of one embodiment of the present invention in the order of steps (a) to (f). It is a graph which shows the relationship between the flow rate ratio of oxygen gas with respect to the total flow rate of mixed gas, and the sheet resistance of an ITO film
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional PDP front side substrate structure in the order of steps (a) to (e). It is sectional drawing which shows an example of the bubble which remains in a dielectric material layer.
  • Front side substrate structure 1a Front side substrate 2: Back side substrate structure 2a: Back side substrate 3: Display electrode 3a: Transparent electrode 3b: Metal electrode 4: Dielectric layer 4a: Bubbles in the dielectric layer 5: Protection Layer 6: Address electrode 7: Partition 8: Phosphor layer 9: Dielectric layer 15: Glass layer 31a: ITO film
  • FIGS. 1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the PDP substrate structure of the present embodiment.
  • description will be given by taking as an example a method of manufacturing a front-side substrate assembly having a display electrode 3 composed of an ITO electrode 3a and a metal electrode 3b and a dielectric layer 4 covering the display electrode 3.
  • the display electrode 3 composed of the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b is formed on the substrate 1a, and the glass layer 15 is formed so as to cover the display electrode 3.
  • the step of forming the ITO film 31a by sputtering in a mixed gas atmosphere containing oxygen gas, and the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas is 1.0 to 2.5%.
  • FIG. 1A an ITO film 31a is formed on a substrate 1a.
  • an ITO electrode (transparent electrode) 3a is formed by patterning the ITO film 31a into an electrode shape.
  • FIG. 1C a metal electrode 3b is formed on the ITO electrode 3a.
  • the display electrode 3 composed of the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b is formed by the steps so far.
  • the type of the substrate 1a is not particularly limited, and the substrate 1a is made of a transparent substrate such as a glass substrate.
  • the ITO film 31a is formed by sputtering. This sputtering is performed under a mixed gas containing a rare gas and an oxygen gas.
  • the mixed gas preferably contains substantially only a rare gas and oxygen gas, but may contain other components.
  • the ratio of the total flow rate of the rare gas and oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas is, for example, 80 to 100%, specifically, for example, 80, 85, 90, 95, 99, 99.9, 99.99. , 100%.
  • This flow rate ratio may be within a range between any two of the numerical values exemplified here, or may be any one or more.
  • the kind of noble gas is not specifically limited, For example, it is Ar gas.
  • the pressure of the mixed gas is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 10 Pa, and specifically, for example, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 Pa.
  • the pressure of the mixed gas may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the flow rate ratio of oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas is 1.0 to 2.5%, preferably 1.5 to 2.0%. This is because it has been experimentally confirmed that the generation of foam residue can be suppressed while suppressing an excessive increase in sheet resistance of the ITO film within this range.
  • the oxygen gas flow rate ratio is, for example, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.. 9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, and 2.5%.
  • the oxygen gas flow ratio may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the type of the sputtering target is not particularly limited as long as an ITO film can be formed.
  • the sputtering target is a sintered body mainly composed of In 2 O 3 and SnO 2 .
  • the substrate temperature at the time of sputtering is not particularly limited, but is preferably a temperature equal to or higher than the crystallization temperature of the ITO film.
  • the ITO film becomes a polycrystalline film, and the electric resistance is lower than that of the amorphous (amorphous) ITO film.
  • the sputtering is preferably magnetron sputtering performed by arranging a magnet on the back surface of the target. This is because the ITO film is formed at a high rate.
  • the ITO film 31a can be patterned by forming a resist mask on the ITO film 31a and etching the ITO film 31a using the resist mask as a mask. As a result, an ITO electrode 3a patterned into an electrode shape is formed. Instead of patterning the ITO film 31a after the formation of the ITO film 31a, the ITO film 31a is formed with a mask having an electrode-shaped opening, so that the ITO film 31a is patterned when the ITO film 31a is formed. May be performed. In this case, the formed ITO film 31a becomes the ITO electrode 3a as it is.
  • the configuration and material of the metal electrode 3b are not particularly limited.
  • the metal electrode 3b has a three-layer structure of Cr / Cu / Cr, but is not limited thereto, and may be formed of, for example, Ag, Au, Al, Cu, Cr, or the like.
  • the metal electrode 3b uses a thick film forming technique such as screen printing for Ag and Au, and a thin film forming technique such as a vapor deposition method and a sputtering method and an etching technique for other metals, thereby obtaining a predetermined number and thickness. It can be formed with a height, width and spacing.
  • the shapes of the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b are not particularly limited, and may be T-shaped or ladder-shaped.
  • the shapes of the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b may be the same or different from each other.
  • the ITO electrode 3a may be T-shaped or ladder-shaped, and the metal electrode 3b may be straight.
  • Two display electrodes 3 are paired to form a display line.
  • an electrode arrangement form an arrangement in which a non-discharge region (also referred to as a reverse slit) is provided between electrode pairs, and electrodes are arranged at equal intervals.
  • the adjacent electrodes are arranged by any one of the ALIS type arrangements in which the entire discharge area is a discharge area.
  • This pair includes a scan electrode used for address discharge with the address electrode and a sustain electrode used for sustain discharge with the scan electrode.
  • a glass layer 15 is formed so as to cover the display electrode 3.
  • the glass layer 15 may contain glass and become the dielectric layer 4 by firing.
  • the glass in the glass layer 15 is a glass frit that does not substantially contain lead.
  • the glass layer 15 is formed by, for example, applying a glass paste containing glass frit, a binder, and a solvent on a substrate on which display electrodes are formed, and then drying the solvent (paste method), or by using a glass sheet containing glass frit and a binder. It can form by sticking on a board
  • the thickness of the glass layer 15 is not particularly limited, but is, for example, 10 to 30 ⁇ m.
  • the glass frit is not particularly limited as long as it contains substantially no lead.
  • Examples of the glass frit include glass containing B 2 O 3 , SiO 2, and ZnO as main components.
  • the softening point of the glass is not particularly limited, but is, for example, 450 to 600 ° C.
  • the dielectric layer 4 is formed by firing the glass layer 15 as shown in FIG.
  • the firing temperature is not particularly limited, but is, for example, 500 to 650 ° C.
  • bubbles generated at the time of firing may not be removed and remain in the dielectric layer 4 to cause problems such as a decrease in dielectric strength of the dielectric layer 4.
  • the dielectric The bubble residue in the layer 4 can be reduced, and this can suppress the occurrence of problems such as a decrease in dielectric strength of the dielectric layer 4.
  • a protective film 5 is formed on the dielectric layer 4 to complete the manufacture of the substrate structure for PDP of this embodiment.
  • the protective film 5 is made of a metal (more specifically, a divalent metal) oxide such as magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, or barium oxide, and is preferably made of magnesium oxide.
  • the protective film 5 is formed by vapor deposition, sputtering, coating, or the like.
  • PDP Front side substrate assembly 1 provided with display electrode 3, dielectric layer 4, and protective film 5 on glass substrate 1a, address electrode 6, dielectric layer 9, and partition wall on glass substrate 2a 7 and a backside substrate structure 2 having a phosphor layer 8 are faced to each other so that a peripheral portion is bonded with a sealing material to obtain a panel having an airtight discharge space inside.
  • a PDP can be manufactured by enclosing a discharge gas (for example, neon mixed with about several percent of xenon) in the discharge space.
  • the front-side substrate assembly 1 can be manufactured using the method for manufacturing a PDP substrate assembly of the present invention.
  • an ITO film 31a was formed on the entire surface of the glass substrate 1a by sputtering.
  • a fired body containing In 2 O 3 and SnO 2 as main components was used as the sputtering target.
  • Sputtering was performed in a mixed gas atmosphere of oxygen gas and argon gas.
  • the ITO film 31a was formed to have a physical film thickness of about 0.16 ⁇ m.
  • the gas pressure of the mixed gas is about 0.7 Pa, and the flow rate ratio of oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas (oxygen gas flow rate / mixed gas flow rate) is 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2
  • the ITO film 31a was formed under five conditions of 0.0%.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the flow rate ratio of oxygen gas to the total flow rate of the mixed gas (oxygen gas flow rate ratio) and the sheet resistance of the ITO film 31a. Referring to this graph, when the oxygen gas flow rate ratio is 0.25 to 0.5%, the sheet resistance of the ITO film 31a is relatively small, and when the oxygen gas flow rate ratio exceeds 0.5%, the ITO film 31a It can be seen that the sheet resistance has become relatively large.
  • ITO film 31a is patterned into an electrode shape to form ITO electrode 3a, and metal electrode 3b having a three-layer structure of Cr / Cu / Cr is formed on ITO electrode 3a. did.
  • a low-melting glass paste was applied so as to cover the display electrode 3 composed of the ITO electrode 3a and the metal electrode 3b, and baked at a temperature of 650 ° C. or less to form the dielectric layer 4.
  • a lead-free glass frit mixed with a resin and a solvent was used as the low melting point glass paste.
  • Lead-free glass frit is composed mainly of SiO 2 (silicon oxide), B 2 O 3 (boron oxide), ZnO (zinc oxide), NaO (sodium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), CuO (copper oxide). ), In 2 O 3 (indium oxide), SnO 2 (tin oxide), and the like.
  • the content of PbO (lead oxide) is not more than the RoHS specified value.
  • the “bubble defect” means a bubble having a diameter of 50 ⁇ m or more.
  • the number of bubble defects was measured with an inspection device capable of recognizing such size bubbles.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the oxygen gas flow rate ratio and the number of bubble defects in the dielectric layer. Referring to FIG. 3, it can be seen that the number of bubble defects could be drastically reduced by setting the oxygen gas flow rate ratio at the time of forming the ITO film 31a to 1.0% or more.
  • the oxygen gas flow rate ratio is preferably 1.0% or more.
  • the oxygen gas flow rate ratio is 2.5% or less, the degree of increase in sheet resistance of the ITO film 31a is not so large. Therefore, it can be seen that by setting the oxygen gas flow rate ratio to 1.0 to 2.5%, it is possible to suppress the generation of foam residue while suppressing an excessive increase in the sheet resistance of the ITO film 31a. Note that when the oxygen gas flow rate ratio is set to 1.0 to 2.5%, the sheet resistance of the ITO electrode 3a slightly increases, but the resistance as the display electrode 3 is mainly determined by the metal electrode 3b, and therefore the ITO electrode 3a. The increase in the resistance value is considered not to be a problem.
  • etching rate of the ITO film 31a before dielectric firing was measured by the following method. First, an ITO film 31a formed on the glass substrate 1a was cut into small pieces, and half of the ITO film surface was masked as a sample. After the sample was etched for 15, 30, 45, 60, 75, and 90 seconds, the masking was removed, the level difference was measured with a stylus meter, and the etching rate was calculated.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the oxygen gas flow rate ratio and the etching rate of the ITO film 31a. Referring to FIG. 4, it was found that the etching rate tends to be slower as the oxygen gas flow ratio during the formation of the ITO film increases. It was also found that the etching rate of the ITO film before firing the dielectric that drastically reduces the bubble defects in the dielectric after firing the dielectric was 0.8 nm / second or less.

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Abstract

 本発明は、焼成後に誘電体層に残留する泡残渣を減少させることができるPDP用基板構体の製造方法を提供するものである。  本発明のPDP用基板構体の製造方法は、基板上にITOからなる透明電極を形成し、前記透明電極を覆うようにガラス層を形成し、前記ガラス層を焼成することによって誘電体層を形成する工程を備え、前記ガラス層中のガラスは、実質的に鉛を含まないガラスフリットであり、前記透明電極を形成する工程は、希ガスと酸素ガスを含む混合ガス雰囲気下でのスパッタリングによりITO膜を形成する工程を含み、前記混合ガスの総流量に対する前記酸素ガスの流量比は、1.0~2.5%であることを特徴とする。

Description

プラズマディスプレイパネルの製造方法及びプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法
 本発明は、プラズマディスプレイパネル(以下、「PDP」と称する。)の製造方法及びPDP用基板構体の製造方法に関する。
 図6は、従来のAC駆動型面放電PDPの構造の一例を示す分解斜視図である。このPDPは、前面側基板構体1と背面側基板構体2を有している。
 前面側基板構体1では、ガラス基板1a上に複数の表示電極3が配置されている。表示電極3は、それぞれ、透明電極3a及び金属電極3bを備えている。表示電極3は、AC駆動のための誘電体層4で覆われている。誘電体層4は、保護膜5で覆われている。
 背面側基板構体2では、表示電極3に対して交差する方向(列方向)に延びるアドレス電極6がガラス基板2a上に配置されている。アドレス電極6は、誘電体層9で覆われている。アドレス電極6の両側には隔壁7が配置され、列方向のセルを区分けしている。さらに誘電体層9上と、隔壁7の側面には紫外線により励起されて赤(R)、緑(G)、青(B)の可視光を発生する蛍光体層8が形成されている。なお、アドレス電極6は、前面側基板構体1の誘電体層4内に表示電極3と交差するように配設されることもある。
 保護膜5と隔壁7が接するように前面側基板構体1と背面側基板構体2を対向させた状態で周縁部を封止用部材により封着させて内部に隔壁で仕切られた複数の放電空間を形成し、放電空間内を排気後、放電空間内にNe-Xe等の放電ガスを封入し、PDPが作製される。
 このPDPにおいては、表示は、隣接する2本の表示電極3間での繰り返し放電によって行なわれる。
 ここで、図7(a)~(e)を用いて、前面側基板構体1の製造方法について説明する。
 まず、基板1a上にITO(INDIUM TIN OXIDE, 酸化インジウムIn23と酸化スズSnO2の混合物)膜31aを形成し、図7(a)に示す構造を得る。
 次に、ITO膜31aを電極形状にパターニングすることによってITOからなる透明電極(以下、「ITO電極」と記す。)3aを形成し、図7(b)に示す構造を得る。
 次に、ITO電極3a上の中央に幅の狭い金属電極3bを形成して図7(c)に示す構造を得る。ITO電極3aと金属電極3bとで表示電極3が構成される。なお、金属電極は、透明電極上の端縁に設ける場合もある。
 次に、表示電極3を覆うように誘電体層4を形成し、図7(d)に示す構造を得る。
 最後に、誘電体層4上に保護膜5を形成し、図7(e)に示す構造を得て、前面側基板構体1の製造を完了する。
 表示電極3を覆う誘電体層4は、一例では、表示電極3を覆うようにガラス層を形成し、このガラス層を焼成することによって形成する。ガラス層は、ガラスフリットとバインダと溶剤を含むガラスペーストを電極が形成された基板上に塗布し、その後溶剤を乾燥させるか(ペースト法)、ガラスフリットとバインダを含むガラスシートを基板上に貼ること(シート法)によって形成することができる。
特開2007-178774号
 上記方法で誘電体層4を形成する場合、焼成中に、表示電極3とガラス層の界面での反応により泡が発生することがある。この泡は、通常、ガラスが流動することによって除去される。
 近年、誘電体層4の材料として、実質的に鉛を含まないいわゆる無鉛ガラスからなるガラスフリットが用いられることがある。無鉛ガラスは一般に軟化点が高いのでガラスの流動によって泡を除去することが困難であり、焼成後も誘電体層4中に泡4aが残留することがある(図8を参照)。誘電体層4中の泡残渣は、パネル化後それを起点に絶縁不良の問題を引き起こし、良品率を大幅に減少させるし、それが前面側基板構体の場合は、泡残渣によって光透過率が低減し表示輝度を低下させる。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、焼成後に誘電体層に残留する泡残渣を減少させることができるPDP用基板構体の製造方法を提供するものである。
課題を解決するための手段及び発明の効果
本発明のPDP用基板構体の製造方法は、基板上にITO電極を形成し、前記ITO電極を覆うようにガラス層を形成し、前記ガラス層を焼成することによって誘電体層を形成する工程を備え、前記ガラス層中のガラスは、実質的に鉛を含まないガラスフリットであり、前記ITO電極を形成する工程は、希ガスと酸素ガスを含む混合ガス雰囲気下でのスパッタリングによりITO膜を形成する工程を含み、前記混合ガスの総流量に対する前記酸素ガスの流量比(以下、「酸素ガス流量比」とも称する。)は、1.0~2.5%であることを特徴とする。
 本発明者らは、鋭意検討を行ったところ、上記混合ガス下でのスパッタリングによりITO膜を形成する場合、酸素ガス流量比が大きいほど誘電体層中に残留する泡残渣が発生しにくく、酸素ガス流量比が1.0%以上の場合に泡残渣の発生数が非常に少なくなることを見出した。
 また、本発明者らは、酸素ガス流量比が1.0%以上の場合は、酸素ガス流量比が大きいほどITO膜のシート抵抗が大きくなるが、酸素ガス流量比が2.5%以下であればシート抵抗の増大の程度は小さいことを見出した。
 本発明者らは、以上の知見に基づき、酸素ガス流量比を1.0%~2.5%にすることによって、ITO膜のシート抵抗の過度の増大を抑制しつつ泡残渣の発生を抑制することができることを実験的に見出し、本発明の完成に到った。
 以下、種々の実施形態を例示する。
 前記酸素ガス流量比は、1.5~2.0%であってもよい。
 前記ガラスフリットは、B23、SiO2及びZnOを主成分とするガラスからなってもよい。
 ここで、示した種々の実施形態は、互いに組み合わせることが出来る。
本発明の一実施形態のPDP用基板構体の製造工程を(a)~(f)工程順に示す断面図である。 本発明の効果実証実験での、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比と、ITO膜のシート抵抗との関係を示すグラフである。 本発明の効果実証実験での、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比と、誘電体層中の泡欠陥数との関係を示すグラフである。 本発明の効果実証実験での、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比と、ITO膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。 本発明の効果実証実験での、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比と、ITO膜の(シート抵抗)×(ITO膜厚)との関係を示すグラフである。 従来のPDPの構成を示す斜視図である。 従来のPDP用前面側基板構体の製造工程を(a)~(e)工程順に示す断面図である。 誘電体層中に残留する泡の一例を示す断面図である。
符号の説明
1:前面側基板構体 1a:前面側基板 2:背面側基板構体 2a:背面側基板 3:表示電極 3a:透明電極 3b:金属電極 4:誘電体層 4a:誘電体層中の泡 5:保護層 6:アドレス電極 7:隔壁 8:蛍光体層 9:誘電体層 15:ガラス層 31a:ITO膜
 以下,本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は,例示であって,本発明の範囲は,図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
1.PDP用基板構体の製造方法
 図1(a)~(f)を用いて、本発明の一実施形態のPDP用基板構体の製造方法について説明する。図1(a)~(f)は、本実施形態のPDP用基板構体の製造工程を示す断面図である。ここでは、ITO電極3aと金属電極3bとからなる表示電極3とこれを覆う誘電体層4を有する前面側基板構体を製造する方法を例にとって説明を進める。
 本実施形態のPDP用前面側基板構体の製造方法は、基板1a上にITO電極3aと金属電極3bとからなる表示電極3を形成し、表示電極3を覆うようにガラス層15を形成し、ガラス層15を焼成することによって誘電体層4を形成する工程を備え、前記ガラス層中のガラスは、実質的に鉛を含まないガラスフリットであり、ITO電極3aを形成する工程は、希ガスと酸素ガスを含む混合ガス雰囲気下でのスパッタリングによりITO膜31aを形成する工程を含み、前記混合ガスの総流量に対する前記酸素ガスの流量比は、1.0~2.5%である。
1-1.表示電極(ITO電極及び金属電極)形成工程
 まず、図1(a)に示すように、基板1a上にITO膜31aを形成する。次に、図1(b)に示すように、ITO膜31aを電極形状にパターニングすることによってITO電極(透明電極)3aを形成する。次に、図1(c)に示すように、ITO電極3a上に金属電極3bを形成する。ここまでの工程によってITO電極3aと金属電極3bとからなる表示電極3が形成される。
 基板1aの種類は、特に限定されず、基板1aは、例えば、ガラス基板等の透明基板からなる。
 ITO膜31aは、スパッタリングによって形成される。このスパッタリングは、希ガスと酸素ガスを含む混合ガス下で行われる。混合ガスは、実質的に希ガスと酸素ガスのみを含むことが好ましいが、これ以外の成分を含んでいてもよい。混合ガスの総流量に対する希ガスと酸素ガスの合計の流量比は、例えば、80~100%であり、具体的には例えば、80,85,90,95,99,99.9,99.99,100%である。この流量比は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよく、何れか1つ以上であってもよい。希ガスの種類は、特に限定されないが、例えば、Arガスである。混合ガスの圧力は、特に限定されないが、例えば、0.1~10Paであり、具体的には、例えば0.1,0.5,1,2,5,10Paである。混合ガスの圧力は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
 また、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比(酸素ガス流量比)は、1.0~2.5%であり、好ましくは、1.5~2.0%である。この範囲であれば、ITO膜のシート抵抗の過度の増大を抑制しつつ泡残渣の発生を抑制することができることが実験的に確認されたからである。酸素ガス流量比は、具体的には例えば、1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0,2.1,2.2,2.3,2.4,2.5%である。酸素ガス流量比は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
 上記スパッタリングのターゲットは、ITO膜の形成が可能なものであればその種類は特に限定されないが、一例では、In23とSnO2を主成分とした焼結体である。また、上記スパッタリング時の基板温度は、特に限定されないが、ITO膜の結晶化温度以上の温度が好ましい。この場合、ITO膜が多結晶膜となり、アモルファス(非晶質)状態のITO膜よりも電気抵抗が低くなるからである。
 また、スパッタリングは、ターゲット背面にマグネットを配置して行うマグネトロンスパッタリングが好ましい。この場合、ITO膜の成膜速度が速いからである。
 ITO膜31aのパターニングは、ITO膜31a上にレジストマスクを形成し、このレジストマスクをマスクとしてITO膜31aをエッチングすることによって行うことができる。これによって電極形状にパターニングされたITO電極3aが形成される。なお、ITO膜31aの形成後にITO膜31aのパターニングをする代わりに、電極形状の開口部を有するマスクを被せた状態でITO膜31aを形成することによってITO膜31aの形成時にITO膜31aのパターニングを行ってもよい。この場合、形成されたITO膜31aがそのままITO電極3aとなる。
 金属電極3bの構成や材料は、特に限定されない。金属電極3bは、一例では、Cr/Cu/Crの三層構造からなるが、これに限定されず、例えばAg、Au、Al、Cu、Crなどで形成することもできる。金属電極3bは、Ag、Auについてはスクリーン印刷のような厚膜形成技術を用い、その他の金属については蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術とエッチング技術を用いることにより、所定の本数、厚さ、幅および間隔で形成することができる。
 ITO電極3a及び金属電極3bの形状は、特に限定されず、T字形や梯子形であってもよい。ITO電極3aと金属電極3bの形状は、同じであっても互いに異なっていてもよい。例えば、ITO電極3aをT字形や梯子形にして、金属電極3bをストレート形にしてもよい。表示電極3は、2本ずつがペアになって表示ラインを構成するが、電極配列形態として電極ペア間に非放電領域(逆スリットともいう)を設けた配列、電極を等間隔に配列して隣接する電極間が全て放電領域となるALIS形式の配列のいずれかによって配置されている。このペアは、アドレス電極との間のアドレス放電に用いられるスキャン電極と、スキャン電極との間のサステイン放電等に用いられるサステイン電極とで構成される。
1-2.ガラス層形成工程
 次に、図1(d)に示すように、表示電極3を覆うようにガラス層15を形成する。
 ガラス層15は、ガラスを含むものであって焼成によって誘電体層4となるものであればよい。ガラス層15中のガラスは、実質的に鉛を含まないガラスフリットである。ガラス層15は、例えば、ガラスフリットとバインダと溶剤を含むガラスペーストを表示電極が形成された基板上に塗布し、その後溶剤を乾燥させるか(ペースト法)、ガラスフリットとバインダを含むガラスシートを基板上に貼ること(シート法)によって形成することができる。ガラス層15の厚さは、特に限定されないが、例えば、10~30μmである。
 ガラスフリットは、実質的に鉛を含まないものであればよく、B23、SiO2及びZnOを主成分とするガラスが一例として挙げられる。ガラスの軟化点は、特に限定されないが、例えば、450~600℃である。
1-3.焼成による誘電体層形成工程
 次に、図1(e)に示すように、ガラス層15を焼成することによって誘電体層4を形成する。
 焼成の温度は、特に限定されないが、例えば、500~650℃である。従来は焼成時に発生した泡が除去されずに誘電体層4に残留して誘電体層4の絶縁耐圧低下等の問題が生じることがあったが、本実施形態の方法によれば、誘電体層4中の泡残渣を減少させることができ、これによって誘電体層4の絶縁耐圧低下等の問題の発生を抑制することができる。
1-4.保護膜形成工程
 次に、図1(f)に示すように、誘電体層4上に保護膜5を形成し、本実施形態のPDP用基板構体の製造を完了する。
 保護膜5は、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム又は酸化バリウム等の金属(より具体的には2価の金属)酸化物からなり、好ましくは、酸化マグネシウムからなる。保護膜5は、蒸着法、スパッタ法又は塗布法等で形成される。
2.PDPの製造方法
 ガラス基板1a上に表示電極3と、誘電体層4と、保護膜5とを備える前面側基板構体1と、ガラス基板2a上にアドレス電極6と、誘電体層9と、隔壁7と、蛍光体層8とを備える背面側基板構体2を対向させた状態で周縁部を封着材で貼り合わせることによって内部に気密な放電空間を有するパネルが得られ、このパネルの放電空間内を排気後、放電空間内に放電ガス(例えば、ネオンに数%程度のキセノンを混合させたもの)を封入することによってPDPを製造することができる。
 前面側基板構体1は、本発明のPDP用基板構体の製造方法を用いて製造することができる。
 以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。1つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの1又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
3.効果実証実験
 以下に示す方法で、本発明の効果を実証する実験を行った。
3-1.ITO膜形成・シート抵抗の測定
 まず、ガラス基板1a上の全面にスパッタリングによりITO膜31aを形成した。
 スパッタリングターゲットにはIn23とSnO2を主成分とした焼成体を用いた。スパッタリングは、酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガス雰囲気下で行った。ITO膜31aは、物理膜厚が約0.16μmとなるように形成した。
 混合ガスのガス圧を約0.7Paとし、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比(酸素ガス流量/混合ガス流量)を0.25、0.5、1.0、1.5、2.0%の5条件でITO膜31aの成膜を行った。
 得られたITO膜31aのシート抵抗を測定した。その結果を図2に示す。図2は、混合ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比(酸素ガス流量比)と、ITO膜31aのシート抵抗との関係を示すグラフである。このグラフを参照すると、酸素ガス流量比が0.25~0.5%の場合にITO膜31aのシート抵抗が比較的小さく、酸素ガス流量比が0.5%を超えると、ITO膜31aのシート抵抗が比較的大きくなったことが分かる。
3-3.誘電体層の形成・泡欠陥の測定
 次に、ITO膜31aを電極形状にパターニングしてITO電極3aを形成し、ITO電極3a上にCr/Cu/Crの3層構造の金属電極3bを形成した。次に、ITO電極3aと金属電極3bからなる表示電極3を覆うように低融点ガラスペーストを塗布し、650℃以下の温度で焼成することによって誘電体層4を形成した。低融点ガラスペーストには、無鉛ガラスフリットに樹脂と溶剤を混合したものを用いた。無鉛ガラスフリットは、SiO2(酸化ケイ素),B23(酸化ホウ素),ZnO(酸化亜鉛)を主成分とし、NaO(酸化ナトリウム),Al23(酸化アルミニウム),CuO(酸化銅),In23(酸化インジウム),SnO2(酸化錫)などを含むものである。PbO(酸化鉛)の含有量は、RoHS規定値以下である。
 次に、焼成後の誘電体層4中に残留する泡欠陥の数を測定した。ここで、「泡欠陥」とは、直径50μm以上の泡を意味する。泡欠陥の数は、このようなサイズの泡を認識できる検査装置で測定した。その結果を図3に示す。図3は、酸素ガス流量比と誘電体層中の泡欠陥数との関係を示すグラフである。図3を参照すると、ITO膜31a形成時の酸素ガス流量比を1.0%以上にすることによって泡欠陥の数を激減させることができたことが分かる。
3-4.まとめ
 図3を参照すると、酸素ガス流量比は、1.0%以上が好ましいことが分かる。また、図2を参照すると、酸素ガス流量比が2.5%以下であれば、ITO膜31aのシート抵抗が大きくなる程度は、あまり大きくないと言える。従って、酸素ガス流量比を1.0~2.5%にすることによってITO膜31aのシート抵抗の過度の増大を抑制しつつ泡残渣の発生を抑制することができることが分かる。なお、酸素ガス流量比を1.0~2.5%にすると、ITO電極3aのシート抵抗は若干上昇するが、表示電極3としての抵抗は、主に金属電極3bで決まるため、ITO電極3aの抵抗値上昇は、特に問題とならないと考えられる。
3-5.ITO膜のエッチングレートの測定結果
 誘電体焼成(誘電体層を形成するための焼成工程)前のITO膜31aのエッチングレートを以下の方法により測定した。
 まず、ガラス基板1a上に成膜したITO膜31aを小片に切り出し、ITO膜面の半分をマスキングしたものをサンプルとした。上記サンプルに対して15、30、45、60、75、90秒間エッチングを行った後、マスキングを取り除き、触針計で段差を測定し、エッチングレートを算出した。
 得られた結果を図4に示す。図4は、酸素ガス流量比とITO膜31aのエッチングレートとの関係を示すグラフである。
 図4を参照すると、ITO膜形成時の酸素ガス流量比が増加するに従い、エッチングレートが遅くなる傾向にあることが分かった。
 また、誘電体焼成後に誘電体中泡欠陥を激減させる誘電体焼成前のITO膜のエッチングレートは0.8nm/秒以下であることが分かった。
3-6.(シート抵抗)×(ITO膜厚)の測定結果
 誘電体焼成前および焼成後の(シート抵抗)×(ITO膜厚)の測定を行った。その結果を図5に示す。
 図5を参照すると、誘電体焼成後に誘電体中泡欠陥を激減させる誘電体焼成前のITO膜の(シート抵抗)×(ITO膜厚)は、2.3μΩm以上であることが分かった。また、誘電体焼成後のITO膜の(シート抵抗)×(ITO膜厚)は8.2μΩm以上であることが分かった。

Claims (4)

  1. 基板上にITOからなる透明電極を形成し、前記透明電極を覆うようにガラス層を形成し、前記ガラス層を焼成することによって誘電体層を形成する工程を備え、
    前記ガラス層中のガラスは、実質的に鉛を含まないガラスフリットであり、
    前記透明電極を形成する工程は、希ガスと酸素ガスを含む混合ガス雰囲気下でのスパッタリングによりITO膜を形成する工程を含み、
    前記混合ガスの総流量に対する前記酸素ガスの流量比は、1.0~2.5%であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法。
  2. 前記流量比は、1.5~2.0%である請求項1に記載のプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法。
  3. 前記ガラスフリットは、B23、SiO2及びZnOを主成分とするガラスからなる請求項1又は2に記載のプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法。
  4. 前面側基板構体と背面側基板構体とを備え、前面側基板構体にITOからなる透明電極とそれを被覆するガラスからなる誘電体層を形成してなるプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
    前記透明電極を形成する工程は、希ガスと酸素ガスを含む混合ガスの総流量に対する前記酸素ガスの流量比が1.0~2.5%である混合ガス雰囲気下でのスパッタリングによりITO膜をガラス基板上に形成する工程を含み、
    前記誘電体層を形成する工程は、実質的に鉛を含まないガラスフリットを前記透明電極を覆うように層状に塗布した後焼成する工程を含む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。
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