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技術 電極を形成するための化合物及び電極を製造する方法

出願人 トムソンプラズマエスアーエス
発明者 ギュイバレ
出願日 2000年5月19日 (20年11ヶ月経過) 出願番号 2000-148378
公開日 2001年1月26日 (20年3ヶ月経過) 公開番号 2001-023439
状態 特許登録済
技術分野 電子管及び放電灯用電極の製造 ガス放電表示管 導電材料 電線ケーブルの製造(1)
主要キーワード ガラス質粒子 堆積マスク 露出段階 技術的内容 酸性エッチング ケイ酸アルカリ金属 樹脂マスク ガラス質材料
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この項目の情報は公開日時点(2001年1月26日)のものです。
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図面 (12)

課題

本発明は、従来のスクリーン印刷を改善する一方で基板及び絶縁層黄変を減少するような、電極を形成する化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。

解決手段

本発明は、ガラス基板上に電極を形成する間、ガラス層の中へ金属が拡散するといった問題を解決する、材料の新しい化合物を提供する。本発明は、導電性の金属又は合金粉末及び融解可能な金属又は合金の粉末を含む化合物を提供する。金属化合物の使用は更に、電極の製造方法における加熱段階を省略することを可能にする。様々な実施例に依存して、化合物は更に、電極を基板に結合する接着促進剤樹脂及び/又は感光性の物質を含み得る。本発明は、上記化合物を使用してプラズマパネルを製造する方法、及び、上記方法によって得られるプラズマパネルに関する。

概要

背景

解決すべき問題をより明確に定義するために、上記説明はプラズマ表示パネルの製造に関する。当然のことながら、本発明はプラズマ表示パネルを製造する方法に制限されず、同様の条件下で同じ種類の材料を使用する全ての方法のタイプに適用される。

従来技術から公知の通り、プラズマ表示パネル(以降PDPと称する)は平面なタイプの表示スクリーンである。PDPには幾つかのタイプがあり、発光を伴ってガス中電気的に放電する原理に基づいてその全てのタイプのPDPは動作する。一般的にPDPは、従来ではソーダ石灰タイプであったガラスから成る二枚の絶縁タイルを含み、これら二枚のタイルは夫々導電極のアレイを少なくとも一つ支持し、又、タイル間ガス充填されたスペース画成する。タイルは、電極のアレイが直行するように接合される。電極の各交点は、ガスのスペースが対応する基本的な光セルを示す。

PDPの電極は、見ることを妨害しないために、その断面は(数百μm2のオーダと)小さく、又、(1メートルのオーダと)非常に長いといった特徴を有する。電極は、100オームよりも低い抵抗を有する電極が形成されることを可能にする、電導性の良い材料から形成されなくてはならない。更に、使用される材料は低コスト大量生産することを可能にしなくてはならない。今日では、このような電極を形成するために二つの技法既知である。

第1の技法は、スパッタリング、若しくは、真空蒸着を用いて実施され得る、薄膜上に金属を堆積する技法である。金属層は、一般的に二枚のクロム層の間に置かれる銅又はアルミニウム層を含み、金属の堆積はタイルの表面全体に行なわれる。次に感光性樹脂が堆積され、このとき樹脂マスクを通して露出される。樹脂は現像され、金属層上にマスクを形成する。このとき金属層は酸性エッチングによってエッチングされる。最後に、過剰な樹脂マスクが除去される。この技法の一つの利点は、低温で行なわれることである。しかしながら、この技法は幾つかの欠点を有する。それは、方法が多数の製造段階を要する点と、金属の堆積がかなり高価である点とである。一般的に、この技法を用いて堆積された層は、2乃至3μmの厚さを有する。本技法の変形例は、全体的なコストを削減するために連続的な層を堆積する段階を含むが、これは電極の不均一性を招く。

第2の技法は、感光性の銀ペーストの堆積である。このためには、50%乃至70%の銀粒子(又は導電率が高い他の金属の粒子)であり、1μmのオーダの平均径を有する銀ペーストが使用され、粒子はガラス質粒子(例えば、ホウケイ酸)と混合され、感光性樹脂によって一緒に結合される。銀ペーストはタイル上に堆積され、マスクを使用して露出される。露出されたペーストは水中で現像され、その組立体ガラス質材料をガラス状にし、過剰な樹脂を除去するよう450℃乃至580℃で加熱される。ペーストを使用することで、製造段階の数を減少すると共に比較的厚い(従来では10μmのオーダの厚さの)電極を有することを可能にする。更に、一変形例はスクリーン印刷を用いて銀ペーストを直接的に堆積することを含む。直接的なスクリーン印刷では、マスクを通してペーストを堆積することで露出段階を省略しベース材料を節約するが、その分解力は100μmのオーダの大きさに制限されたままである。

PDPタイルへの銀ペーストの使用は、第1にコスト面における理由、第2に導電率における理由のために薄膜堆積に使用することが好ましい。しかしながら、図1乃至5に図示されるようにこの特定の適用では問題が生じる。銀ペーストの層1は、電極3を形成するペーストのみを残すよう基板2の上に堆積され、露出され、現像される。電極3の加熱中、基板2の中への銀原子及び/又はイオン拡散4が生じる。加熱後、基板2は黄色の拡散された領域5を各電極の下に有する。絶縁層6は、電極3及び基板2を覆うエナメル、例えば、ホウケイ酸又はビスマス・ホウケイ酸に基づくエナメル、の粉末又はペーストを堆積することで堆積される。絶縁層6は、このとき、550℃乃至590℃で加熱される。しかしながら、層6を加熱する間、矢印7で示されるように加熱中は液体状態にある絶縁層6の中への銀の著しい拡散が行なわれる。加熱の最後に、僅かに減少された断面を有し、拡散領域8に囲まれた電極3が得られる。拡散領域8は導電性でない。この拡散領域8における主な欠点は、その黄色の色にあり、この色は電極のアレイを支持するタイルの透明度に対して悪影響があり、タイルが光を通さなくてはならない前面タイルであるとき特に問題となる。

概要

本発明は、従来のスクリーン印刷を改善する一方で基板及び絶縁層の黄変を減少するような、電極を形成する化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ガラス基板上に電極を形成する間、ガラス層の中へ金属が拡散するといった問題を解決する、材料の新しい化合物を提供する。本発明は、導電性の金属又は合金の粉末及び融解可能な金属又は合金の粉末を含む化合物を提供する。金属化合物の使用は更に、電極の製造方法における加熱段階を省略することを可能にする。様々な実施例に依存して、化合物は更に、電極を基板に結合する接着促進剤、樹脂及び/又は感光性の物質を含み得る。本発明は、上記化合物を使用してプラズマパネルを製造する方法、及び、上記方法によって得られるプラズマパネルに関する。

目的

本発明は、加熱温度を低下し及び/又は電極及び絶縁層を同時に加熱することで従来技術のスクリーン印刷を改善する一方で基板及び絶縁層の黄変を減少することを主な目的とする。本発明は、この問題を解決するような材料の新しい化合物を提供する。本発明は、ガラス質材料の粉末を、融点がプラズマ表示パネルの製造で使用される加熱温度以下になる金属粉末と部分的に又は完全に置換することを提唱する。融解可能な金属粉末の使用は、電極の導電率を増加することを可能にする一方で銀粒子の粘着を増加する。更に、融解後に融解可能な金属を結合剤として使用することは、ホウケイ酸と相溶しない樹脂を使用することを可能にし、それによって絶縁層の中への銀の拡散を減少する。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

ガラス基板上に電極を形成する材料の化合物であって、導電性の金属又は合金粉末、及び、融解可能な金属又は合金の粉末を含むことを特徴とする化合物。

請求項2

上記融解可能な金属又は合金の融点は580℃より低いことを特徴とする、請求項1記載の化合物。

請求項3

上記基板に上記電極を結合する接着促進剤を含むことを特徴とする、請求項1又は2記載の化合物。

請求項4

樹脂を含むことを特徴とする、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項5

上記樹脂は感光性の物質を含むことを特徴とする、請求項4記載の化合物。

請求項6

上記感光性の物質は重クロム酸アンモニウム又は重クロム酸アルカリ金属、又はジアゾ化合物であることを特徴とする、請求項5記載の化合物。

請求項7

上記樹脂は水に解かされたポリビニルアルコールであることを特徴とする、請求項4乃至6のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項8

上記接着促進剤はケイ酸ナトリウム又は酸化ビスマスであることを特徴とする、請求項3乃至7のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項9

上記導電性の金属又は合金は銀又は銀合金であることを特徴とする、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項10

上記融解可能な金属又は合金は、融点が580℃よりも低い亜鉛又は鉛又は錫又はビスマス又は亜鉛、鉛、錫又はビスマスの合金であることを特徴とする、請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項11

50乃至87重量パーセントの導電性の金属、3乃至30重量パーセントの融解可能な金属、2乃至20重量パーセントの接着促進剤、8乃至35重量パーセントの樹脂から成るペーストであることを特徴とする、請求項4乃至10のうちいずれか一項記載の化合物。

請求項12

上記1乃至10のうちいずれか一項記載の化合物はガラス基板上にパターンに従って堆積され、粉末状又はペースト上のガラス絶縁層が堆積され、組立体全体が580℃以下の温度に加熱されることを特徴とする、プラズマ表示パネルを製造する方法。

請求項13

上記4乃至10のうちいずれか一項記載の化合物が使用され、上記基板の表面全体の上に上記化合物の均一な層を堆積する段階と、マスクを通してUVに露出する段階と、過剰な化合物を除去する段階とを実施することで上記化合物がパターンに従って堆積されることを特徴とする、請求項12記載の方法。

請求項14

上記絶縁層の堆積は、予め電極を加熱することなく上記化合物がパターンで堆積された直後に行なわれることを特徴とする、請求項12又は13記載の方法。

請求項15

請求項12乃至14のうちいずれか一項記載の方法によって得られるタイルを有する、プラズマ表示パネル。

技術分野

0001

本発明は、電極を形成する化合物と、電極を製造する方法とに関する。特に本発明は、プラズマ表示パネルに使用されるようなガラス、とりわけソーダ石灰ガラスタイプのガラス、から成る基板上に電極を形成する銀ペースト又は銀粉末に係わる。

背景技術

0002

解決すべき問題をより明確に定義するために、上記説明はプラズマ表示パネルの製造に関する。当然のことながら、本発明はプラズマ表示パネルを製造する方法に制限されず、同様の条件下で同じ種類の材料を使用する全ての方法のタイプに適用される。

0003

従来技術から公知の通り、プラズマ表示パネル(以降PDPと称する)は平面なタイプの表示スクリーンである。PDPには幾つかのタイプがあり、発光を伴ってガス中電気的に放電する原理に基づいてその全てのタイプのPDPは動作する。一般的にPDPは、従来ではソーダ石灰タイプであったガラスから成る二枚の絶縁タイルを含み、これら二枚のタイルは夫々導電極のアレイを少なくとも一つ支持し、又、タイル間ガス充填されたスペース画成する。タイルは、電極のアレイが直行するように接合される。電極の各交点は、ガスのスペースが対応する基本的な光セルを示す。

0004

PDPの電極は、見ることを妨害しないために、その断面は(数百μm2のオーダと)小さく、又、(1メートルのオーダと)非常に長いといった特徴を有する。電極は、100オームよりも低い抵抗を有する電極が形成されることを可能にする、電導性の良い材料から形成されなくてはならない。更に、使用される材料は低コスト大量生産することを可能にしなくてはならない。今日では、このような電極を形成するために二つの技法既知である。

0005

第1の技法は、スパッタリング、若しくは、真空蒸着を用いて実施され得る、薄膜上に金属を堆積する技法である。金属層は、一般的に二枚のクロム層の間に置かれる銅又はアルミニウム層を含み、金属の堆積はタイルの表面全体に行なわれる。次に感光性樹脂が堆積され、このとき樹脂マスクを通して露出される。樹脂は現像され、金属層上にマスクを形成する。このとき金属層は酸性エッチングによってエッチングされる。最後に、過剰な樹脂マスクが除去される。この技法の一つの利点は、低温で行なわれることである。しかしながら、この技法は幾つかの欠点を有する。それは、方法が多数の製造段階を要する点と、金属の堆積がかなり高価である点とである。一般的に、この技法を用いて堆積された層は、2乃至3μmの厚さを有する。本技法の変形例は、全体的なコストを削減するために連続的な層を堆積する段階を含むが、これは電極の不均一性を招く。

0006

第2の技法は、感光性の銀ペーストの堆積である。このためには、50%乃至70%の銀粒子(又は導電率が高い他の金属の粒子)であり、1μmのオーダの平均径を有する銀ペーストが使用され、粒子はガラス質粒子(例えば、ホウケイ酸)と混合され、感光性樹脂によって一緒に結合される。銀ペーストはタイル上に堆積され、マスクを使用して露出される。露出されたペーストは水中で現像され、その組立体ガラス質材料をガラス状にし、過剰な樹脂を除去するよう450℃乃至580℃で加熱される。ペーストを使用することで、製造段階の数を減少すると共に比較的厚い(従来では10μmのオーダの厚さの)電極を有することを可能にする。更に、一変形例はスクリーン印刷を用いて銀ペーストを直接的に堆積することを含む。直接的なスクリーン印刷では、マスクを通してペーストを堆積することで露出段階を省略しベース材料を節約するが、その分解力は100μmのオーダの大きさに制限されたままである。

0007

PDPタイルへの銀ペーストの使用は、第1にコスト面における理由、第2に導電率における理由のために薄膜堆積に使用することが好ましい。しかしながら、図1乃至5に図示されるようにこの特定の適用では問題が生じる。銀ペーストの層1は、電極3を形成するペーストのみを残すよう基板2の上に堆積され、露出され、現像される。電極3の加熱中、基板2の中への銀原子及び/又はイオン拡散4が生じる。加熱後、基板2は黄色の拡散された領域5を各電極の下に有する。絶縁層6は、電極3及び基板2を覆うエナメル、例えば、ホウケイ酸又はビスマス・ホウケイ酸に基づくエナメル、の粉末又はペーストを堆積することで堆積される。絶縁層6は、このとき、550℃乃至590℃で加熱される。しかしながら、層6を加熱する間、矢印7で示されるように加熱中は液体状態にある絶縁層6の中への銀の著しい拡散が行なわれる。加熱の最後に、僅かに減少された断面を有し、拡散領域8に囲まれた電極3が得られる。拡散領域8は導電性でない。この拡散領域8における主な欠点は、その黄色の色にあり、この色は電極のアレイを支持するタイルの透明度に対して悪影響があり、タイルが光を通さなくてはならない前面タイルであるとき特に問題となる。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、加熱温度を低下し及び/又は電極及び絶縁層を同時に加熱することで従来技術のスクリーン印刷を改善する一方で基板及び絶縁層の黄変を減少することを主な目的とする。本発明は、この問題を解決するような材料の新しい化合物を提供する。本発明は、ガラス質材料の粉末を、融点がプラズマ表示パネルの製造で使用される加熱温度以下になる金属粉末と部分的に又は完全に置換することを提唱する。融解可能な金属粉末の使用は、電極の導電率を増加することを可能にする一方で銀粒子の粘着を増加する。更に、融解後に融解可能な金属を結合剤として使用することは、ホウケイ酸と相溶しない樹脂を使用することを可能にし、それによって絶縁層の中への銀の拡散を減少する。

課題を解決するための手段

0009

本発明の技術的内容は、ガラス基板上に電極を形成する材料の化合物に係わり、この化合物は導電性の金属又は合金の粉末及び融解可能な金属又は合金の粉末を含む。

0010

融解可能な金属又は合金の融点は580℃よりも低いことが好ましい。

0011

様々な実施例によると、化合物は更に電極を基板に接着する接着促進剤、樹脂及び/又は感光性の物質を含み得る。

0012

化合物は、50乃至87重量パーセントの導電性の金属、3乃至30重量パーセントの融解可能な金属、2乃至20重量パーセントの接着促進剤、8乃至35重量パーセントの樹脂から成るペーストであることが好ましい。

0013

本発明は、プラズマ表示パネルの製造方法にも係わり、本発明の化合物がガラス基板上にパターンに従って堆積され、粉末又はペーストの形状のガラスの絶縁層が堆積され、組立体の全体が580℃以下の温度に加熱されることを含む方法に関する。絶縁層は、電極を予め加熱することなく化合物がパターンに従って堆積されると直ぐに堆積される。

0014

本発明の技術的内容は、タイルが本発明の方法を用いて得られるプラズマパネルにも係わる。

発明を実施するための最良の形態

0015

本発明は、添付図を参照して以下の説明を読むことでより明確に理解され、更なる特徴及び利点も明白にされる。

0016

ガラス基板上に電極を形成するための化合物中のホウケイ酸の粉末は2つの機能を果たす。第1の機能は、導電性の金属の粒子を粘着させることである。第2の機能は、基板に対する電極の接着結合を与えることである。

0017

第1の実施例によると、60乃至89重量パーセントの導電性の金属の粉末、3乃至30重量パーセントの融解可能な金属の粉末、及び、8乃至35重量パーセントの樹脂から成るペーストが形成される。例として、64重量パーセントの導電性の金属、18重量パーセントの融解可能な金属、及び、18重量パーセントの樹脂から成るペーストが使用され得る。導電性の金属は、(平均粒子径が、例えば、0.1乃至5μmである)細粉にされ得、その後の製造方法にも適合する、好ましくは銀である、高い導電率を有する金属でなくてはならない。融解可能な金属は、プラズマパネルのタイルを製造する方法で使用される加熱温度よりも低い温度で融解しなくてはならない、低い融点を有する金属である。現時点では、加熱温度が580℃以下であるため、融解可能な金属が580℃以下で融解すれば十分である。プラズマ表示パネルの製造方法における使用を可能とする融点を有する、鉛又はビスマス又は錫又は亜鉛、又はこれら金属を一つ以上含む合金は無差別に使用され得る。樹脂は加熱前に結合剤として機能し、加熱中に完全に分解する水成樹脂が好ましくは使用される。

0018

上述されたペーストの適用は、電極と絶縁層とを同時に加熱すると共に直接スクリーン印刷を用いて実行される。これは、一旦融解可能な金属が融解し樹脂が消失すると、電極はコンパクトになるがそれ自体ではガラス基板に接着しないからである。図6に示されるように、基板10の上で電極11があるべき場所に堆積マスクを使用してペーストを堆積することが必要である。図7に示されるように、電極上にホウケイ酸の粉末又はペーストの層12が堆積される。次に、組立体全体が一方で融解可能な金属を他方でホウケイ酸を液化する、例えば、580℃で加熱される。冷却後、結合領域13によって電極間の基板10に接着結合された絶縁層12によって電極11は基板10の上の適所で固定される。二つの金属の化合物のみを含む電極も、従来技術によって形成された電極よりも高い導電率を有する。しかしながら、電極が基板に固定されていないため、電極は絶縁層12によって覆われるまで不安定であり、これは電極とプラズマ表示パネルの駆動回路との接触点で特に見られる。

0019

第2の実施例によると、50乃至87重量パーセントの導電性の金属の粉末、3乃至30重量パーセントの融解可能な金属の粉末、8乃至35重量パーセントの樹脂、及び、4乃至20重量パーセントの接着促進剤から成るペーストが形成される。接着促進剤は、電極をガラス基板に結合する役割を担う。ホウケイ酸を使用することも可能であるが、その使用は決まった水成樹脂とは相溶しない。水中で溶解されたポリビニルアルコールのような水成樹脂の使用は、ホウケイ酸の中への銀の拡散を減少することが実際に知られている。更に、ポリビニルアルコールは、安価で加熱中完全に分解するといった利点を有する。従って、基板に結合する一方でポリビニルアルコールと相溶することで絶縁層の中への銀の拡散を減少する、ケイ酸アルカリ金属又は酸化ビスマスのような他の接着促進剤を使用することが好ましい。

0020

例として、導電ペーストは、15%重量パーセントの粘度が2500センチポアズcps又はミリパスカル/秒)であるポリビニルアルコールの水溶液、70重量パーセントの平均粒子径が約1.5μmである銀、10重量パーセントの平均粒子径が約3μmである亜鉛、及び、5重量パーセントのケイ酸リチウムから成る。導電ペーストの層がスクリーン印刷のマスクを通って堆積された後、ペーストは70℃で乾燥される。次に、粉末状又はペースト状のガラス質絶縁体の層が堆積され、組立体全体が、例えば、580℃で加熱される。加熱中、電極が導電性の金属、融解可能な金属及び接着促進剤のみを含むように樹脂は略完全に焼き払われる。

0021

感光性のペーストを得るよう、感光性の物質を樹脂の中に含むことも可能である。感光性の物質は、例えば、重クロム酸カリウム重クロム酸ナトリウム又は重クロム酸アンモニウム、若しくはジアゾ化合物、若しくは使用される樹脂を光(可視又はUV)に対して感応性にする他の全ての物質であってもよい。感光性の物質は、0.1対1%の割合で樹脂と混合される。例えば、0.3重量パーセントの重クロム酸カリウムであるポリビニルアルコールが上記ペーストの例で使用される。

0022

図8乃至図11に示されるようにして電極は形成される。感光性のペーストの層21が基板20の上に堆積される。マスク22によって、電極23は波長が365乃至420nmである紫外線に露出される。露出後、ペーストの非露出部24は水を噴霧することで除去される。次に、ガラス質材料の層25が堆積され組立体全体が、例えば、580℃で加熱される。

0023

別の実施例によると、17重量パーセントの0.3%の重クロム酸アンモニウムと混合されたポリビニルアルコール、60重量パーセントの平均粒子径が3μmである銀、15重量パーセントの平均粒子径が9μmである錫−鉛合金、及び、8重量パーセントのケイ酸ナトリウムから成るペーストが形成される。このペーストは、上記と同様にして使用され得る。

0024

電極及び絶縁層を別々に加熱することも可能である。例として、上述されたペーストと形成された電極のみを加熱することが望まれる場合、加熱は400℃でのみ実行され得る。

0025

化合物の中の物質を他の同等の物質で置換することによって多数の変形例が可能である。実施例において使用される導電性の金属は銀であるが、高い導電率を有し非常に耐酸化性がある金又は全ての他の金属又は金属合金を使用することが可能である。コスト面における理由のため、基本的には銀又は銀合金が使用される。しかしながら、他の物質と化学反応する危険性がある金属を化合することを回避する必要がある。同様にして、ポリビニルアルコール以外の樹脂を使用することが可能である。しかしながら、コスト面及び使用における容易性の面からポリビニルアルコールを使用することが好ましい。本発明の化合物を粉末状で使用することが望まれるとき、樹脂を省略することさえ可能である。粉末における欠点は、ペーストよりもパターンに従って使用することが困難な点である。

図面の簡単な説明

0026

図1従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図2従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図3従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図4従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図5従来技術に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図6本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図7本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図8本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図9本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図10本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。
図11本発明に基づいて、ガラス基板上に電極を製造する方法を示す図である。

--

0027

1 層
2、10、20基板
3、11、23電極
4拡散
5 拡散された領域
6絶縁層
7 矢印
8 拡散領域
13 結合領域
21感光性のペースト
22マスク
24 非露出部

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