JP3199239B2 - プラズマディスプレイ用部材の製造方法および装置 - Google Patents
プラズマディスプレイ用部材の製造方法および装置Info
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Description
特定のパターンが形成されたもの、特に一定形状の隔壁
を等ピッチで配置したプラズマディスプレイパネルにお
ける一定パターンの塗布に適用できる、プラズマディス
プレイ用部材の製造方法および製造装置の改良に関す
る。
次第に多様化してきている。現在注目されているものの
一つが、従来のブラウン管よりも大型で薄型軽量化が可
能なプラズマディスプレイである。これは、一定ピッチ
で一方向に延びる隔壁によりストライプ状の凹凸部をガ
ラス基板上に形成し、該凹凸部の凹部に赤(R)、緑
(G)、青(B)の蛍光体を充填し、任意の部位を紫外
線により発光させ、所定のカラーパターンを達成するも
のである。
いう構造は、ストライプ形ブラックマトリックス式のカ
ラー受像管のパネルも有している。
質で製造するには、蛍光体を一定のパターン状に、塗り
分ける技術が重要となる。
−144375号公報に示されるように一色の蛍光体を
全面スクリーン印刷し、必要な部分のみフォトリソグラ
フィー法で残すようにして、高精度のパターンが得られ
るようにしている。しかし、この方法では、R、G、B
の各蛍光体パターンを形成するために、各色の塗布、露
光、現像、乾燥等の工程を3回繰り返す必要があり、コ
ストがかかる上、生産性に著しく劣るという欠点を持
つ。
ターンを形成する他の方法としては、ノズルを用いる特
開平5−11105号公報等に記載されている方法があ
るが、表面に凹凸が形成されているものに対してこの技
術をそのまま用いることはできない。
は、ストライプ形ブラックマトリックス式のカラー受像
管のパネル内面の、凸状となっているブラックマトリッ
クス間の凹部に所定の蛍光体を塗布する方法として、蛇
行防止等の制御装置を有する改良されたノズル装置を用
いることが示されている。しかし、一本のノズルを用い
ているために時間がかかり、また、塗布開始、終了部で
の塗布技術が明示されていないために、与えられた基板
内の有効領域内で均一に塗布することが難しく、基板を
最大限に活用することができず、生産性や品質で所定の
目標のものが得られなかった。
ズマディスプレイの隔壁のように一定の凹凸状パターン
が形成された基材の凹部に所定の塗液を、短い時間で、
しかも与えられた有効領域全面にわたって均一に塗布で
きるようにすることによって、高生産性と高品質を実現
できる、プラズマディスプレイ用部材の製造方法および
製造装置を提供することにある。
に、本発明のプラズマディスプレイ用部材の製造方法
は、表面に一定ピッチで凹凸部が形成されている基材
と、該凹凸部と対面して複数の開口部を有する塗液吐出
装置とを相対的に移動させ、かつ前記塗液吐出装置に塗
液を供給して開口部より塗液を吐出し、基材の凹部に塗
布するプラズマディスプレイ用部材の製造方法であっ
て、A.基材の凹部底面位置を検知し、検知した凹部底面位
置と凸部頂上〜凹部底面間の距離から凸部頂上位置を算
出し、 B.前記塗液吐出装置の開口部と基材の凸部頂上間の間
隙を設定するのと同時、または設定した後で、 C.かつ、基材と塗液吐出装置の相対移動を開始して設
定された塗布速度に到達した後または同時であって、塗
液吐出装置の開口部が基材の塗布開始位置に到達する前
に、塗液の供給を開始し、 D.塗液吐出装置の開口部が基材の塗布終了位置に到達
した時点、または塗布終了位置に到達する前の時点で、
塗液の供給を停止し、 E.塗液吐出装置の開口部が基材の塗布終了位置に到達
した時点、または塗布終了位置を通りすぎた後に、塗液
吐出装置を基材から遠ざかる方向に移動する、 ことを特
徴とする方法からなる。
ミングで行われるように、あるいは、塗液の供給停止後
に塗液吐出装置の開口部から塗液が不要にたれたり吐出
されたりするのを防止するために、塗液の供給を停止す
ると同時に、塗液吐出装置内の圧力を大気圧にすること
が好ましい。
口部の位置と基材の凹部の位置をカメラで検知し、検知
した開口部の位置を基材の凹部に位置決めして塗布する
ことが好ましい。
の製造方法においては、塗液として赤色、緑色、青色の
いずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストを使
用できる。
製造方法によれば、とくに塗布開始、終了時の塗布厚み
精度を高くすることが可能となり、品質、生産性を著し
く向上できる。
の製造装置は、表面に一定ピッチで凹凸部が形成されて
いる基材を固定するテーブルと、基材の凹凸部と対面し
て複数の開口部を有する塗液吐出装置と、塗液吐出装置
に塗液を供給する供給手段と、テーブルと塗液吐出装置
を3次元的に相対移動させる移動手段とを備えたプラズ
マディスプレイ用部材の製造装置において、塗液吐出装
置の開口部に対する基材の凹部との相対位置を検知する
位置検知手段と、塗液吐出装置の開口部に対する基材の
凹部との相対位置に応じて塗液の吐出開始/終了の実行
を制御する吐出制御手段と、塗液吐出装置の開口部を基
材の凹部に対応して位置決めする位置決め制御手段とを
有し、さらに、基材の凹部底面位置を検知する凹部底面
位置検知手段と、検知した凹部底面位置と凸部頂上〜凹
部底面間の距離から算出した凸部頂上位置に基づいて、
凸部頂上と塗液吐出装置の開口部面との間隙を一定に制
御する制御手段を有することを特徴とするものからな
る。
が所定のタイミングで行われるように、あるいは、塗液
の供給停止後に塗液吐出装置の開口部から塗液が不要に
たれたり吐出されたりするのを防止するために、さら
に、塗液吐出装置内の圧力を吐出圧力から大気圧〜負圧
まで任意に設定および調整できる圧力調整手段を有する
ことが望ましい。
の凹部との相対位置を検知する手段が、塗液吐出装置の
開口部の位置と基材の凹部の位置を直接検知するカメラ
である構造とすれば、凹部内への塗液の塗布をさらに精
度よく行うことが可能になる。
の製造装置においては、塗液として赤色、緑色、青色の
いずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストを使
用できる。
製造装置によれば、とくに塗布開始、終了時の塗布厚み
精度を高くすることが装置的にも可能となり、品質、塗
布速度を高めて、コスト、生産性の面で有利な設備を提
供できる。
を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施態
様に係る塗布装置の全体斜視図、図2は図1のテーブル
6とノズル20回りの模式図、図3は図1のノズル20
を下側からみた拡大平面図である。
イパネル用部材の製造に適用される塗布装置を示してい
る。この塗布装置は基台2を備えている。基台2上に
は、一対のガイド溝レール8が設けられており、このガ
イド溝レール8上にはテーブル6が配置されている。こ
のテーブル6の上面には、表面に凹凸が一定ピッチで一
方向にストライプ状に形成された基材4が、真空吸引に
よってテーブル面に固定可能となるように、サクション
面を構成する複数の吸着孔7が設けられている。また、
基材4は図示しないリフトピンによってテーブル6上を
昇降する。さらにテーブル6はスライド脚9を介してガ
イド溝レール8上をX軸方向に往復動自在となってい
る。
す送りねじ機構を構成するフィードスクリュー10が、
テーブル6の下面に固定されたナット状のコネクタ11
を貫通して延びている。フィードスクリュー10の両端
部は軸受12に回転自在に支持され、さらに片方の一端
にはACサーボモータ16が連結されている。
は、塗液吐出装置であるノズル20がホルダー22を介
して昇降機構30、幅方向移動機構36に連結してい
る。昇降機構30は昇降可能な昇降ブラケット28を備
えており、昇降機構30のケーシング内部で一対のガイ
ドロッドに昇降自在に取り付けられている。また、この
ケーシング内にはガイドロッド間に位置してボールねじ
からなるフィードスクリュー(図示しない)もまた回転
自在に配置されており、ナット型のコネクタを介して昇
降ブラケット28と連結されている。さらにフィードス
クリューの上端には図示しないACサーボモータが接続
されており、このACサーボモータの回転によって昇降
ブラケット28を任意に昇降動作させることができるよ
うになっている。
ト32(アクチュエータ)を介して幅方向移動機構36
に接続されている。幅方向移動機構36はY軸移動ブラ
ケット32をノズル20の幅方向、すなわちY軸方向に
往復自在に移動させるものである。動作のために必要な
ガイドロッド、フィードスクリュー、ナット型コネクタ
ー、ACサーボモータ等は、ケーシング内に昇降機構3
0と同じように配置されている。幅方向移動機構36は
支柱34により基台2上に固定されている。
とY軸方向に自在に移動させることができる。
直交する方向、つまりY軸方向に水平に延びているが、
これを直接保持するコの字形のホルダー22は昇降ブラ
ケット28内にて回転自在に支持されており、垂直面内
で自在に図中の矢印方向に回転することができる。
昇降ブラケット28に固定されている。この水平バー2
4の両端部には、電磁作動型のリニアアクチュエータ2
6が取り付けられている。このリニアアクチュエータ2
6は水平バー24の下面から突出する伸縮ロッドを有し
ており、これら伸縮ロッドがホルダ22の両端部に接触
することによってホルダ22の回転角度を規制すること
ができ、結果としてノズル20の傾き度を任意に設定す
ることができる。
は逆L字形のセンサ支柱38が固定されており、その先
端にはテーブル6上の基材4の凸部頂上の位置(高さ)
を測定する高さセンサ40が取り付けられている。ま
た、高さセンサ40の隣には、基材4の隔壁間の凹部の
位置を検知するカメラ72が支柱70に取り付けられて
いる。図2に示すように、カメラ72は画像処理装置7
4に電気的に接続されており、隔壁間の凹部位置の変化
を定量的に求めることができる。
ブラケット64を介して、ノズル20の開口部のある下
端面(開口部面)のテーブル6に対する垂直方向の位置
を検出するセンサー66が取り付けられている。なお高
さセンサー40の検知位置を変えれば、基材4の凹部底
面位置(高さ)を測定することができる。
ホールド41内に塗液42が充填されており、開口部で
ある吐出孔44が開口部先端面45上で長手方向に一直
線状にならんでいる(図3参照)。そしてこの吐出孔4
4より塗液42が吐出される。ノズル40には供給ホー
ス46が接続されており、さらに吐出用電磁切換え弁4
8、供給ユニット50、吸引ホース52、吸引用電磁切
換え弁54、塗液タンク56へと連なっている。塗液タ
ンク56には塗液42が蓄えられている。塗液42は、
赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末
を含むペーストからなる。
トン、ダイヤフラム型等の定容量ポンプ、チュービング
ポンプ、ギアポンプ、モータポンプ、さらには液体を気
体の圧力で押し出す圧送コントローラ等がある。供給装
置コントローラ58からの制御信号をうけて、供給ユニ
ット50や、各々の電磁切換え弁の動作を行なわせ、塗
液タンク56から塗液42を吸引して、ノズル20に塗
液42を供給することができる。塗液タンク56から定
容量ポンプへの塗液42の吸引動作を安定化させるため
に、塗液タンク56に空気、窒素等の気体で圧力を付加
してもよい。圧力の大きさは0.01〜1MPa、特に
0.02〜0.5MPaが好ましい。
トローラ60に電気的に接続されている。この全体コン
トローラ60には、モータコントローラ62、高さセン
サー40の電気入力等、カメラ72の画像処理装置74
からの情報等、すべての制御情報が電気的に接続されて
おり、全体のシーケンス制御を司れるようになってい
る。全体コントローラ60は、コンピュータでも、シー
ケンサでも、制御機能を持つものならばどのようなもの
でもよい。
ル6を駆動するACサーボモータ16や、昇降機構30
と幅方向移動機構36のそれぞれのアクチュエータ7
6、78(たとえば、ACサーボモータ)、さらにはテ
ーブル6の移動位置を検出する位置センサ68からの信
号、ノズル20の作動位置を検出するY、Z軸の各々の
リニアセンサ(図示しない)からの信号などが入力され
る。なお、位置センサ68を使用する代わりに、ACサ
ーボモータ16にエンコーダを組み込み、このエンコー
ダから出力されるパルス信号に基づき、テーブル6の位
置を検出することも可能である。
て説明する。まず塗布装置における各作動部の原点復帰
が行われるとテーブル6、ノズル20は各々X軸、Y
軸、Z軸の準備位置に移動する。この時、塗液タンク5
6〜ノズル20まで塗液はすでに充満されており、吐出
用電磁切換え弁48は開、吸引用電磁切換え弁54は閉
の状態にする。そして、テーブル6の表面には図示しな
いリフトピンが上昇し、図示しないローダから隔壁が一
定ピッチのストライプ状に形成されている基材4がリフ
トピン上部に載置される。
ブル6の上面に載置し、図示しないアライメント装置に
よってテーブル6上の位置決めが行われた後に基材2を
吸着する。
サー40の真下に基材4の隔壁(凸部頂上)がくるまで
移動し、停止する。カメラ72はテーブル6上に位置決
めされた基材4上の隔壁端部を写し出すようにあらかじ
め位置調整されており、画像処理によって一番端の凹部
の位置を検出し、カメラ基準点からの位置変化量laを
求める。一方、カメラ72の基準点と、所定のY軸座標
位置Yaにある時のホルダ22に固定されたノズル20
の最端部に位置する吐出孔44間の長さlbは、事前の
調整時に測定し、情報として全体コントローラ60に入
力しているので、画像処理装置74からカメラ基準点か
らの隔壁凹部の位置変化量laが電送されると、ノズル
20の最端部に位置する吐出孔44が隔壁端部の凹部の
真上となるY軸座標値Ycを計算し(例えば、Yc=Y
a+lb−la)、ノズル20をその位置に移動させ
る。なお、カメラ2は、ノズル20やホルダ22に取り
付けても同じ機能が得られる。
上部の垂直方向の位置を検知し、テーブル6上面との位
置の差から基材4の隔壁頂上部の高さを算出する。この
高さに、あらかじめ与えておいたノズル20開口部〜基
材4の隔壁頂上部間の間隙値を加算して、ノズル20の
Z軸リニアセンサー上での下降すべき値を演算し、その
位置にノズルを移動する。これによって、テーブル6上
での隔壁頂上部位置が基材ごとに変化しても、塗布に重
要なノズル20開口部〜基材上の隔壁頂上部間の間隙を
常に一定に保てるようになる。なお隔壁の溝の深さが均
一で既知の値lkとなっているならば、高さセンサー4
0で隔壁溝の底面部位置を検知して、テーブル6上面と
の位置の差から基材4の隔壁溝底面部の高さを算出し、
この値に隔壁溝の深さlkを加算して隔壁頂上部の高さ
を求めてもよい。以下同様にして、算出した隔壁頂上部
高さにノズル20開口部〜基材4の隔壁頂上部間の間隙
値を加算して、ノズル20のZ軸リニアセンサー上での
下降すべき値が求まり、塗布の最中にノズル20開口部
〜基材4の隔壁頂上部間の間隙値を一定に保つことがで
きる。隔壁の溝(凹部の溝)の底面部位置を検知するこ
とは、隔壁の溝幅(凹部幅)が隔壁頂上部幅(凸部幅)
よりも大きい時や、隔壁頂上部幅が小さすぎて隔壁頂上
部(凸部頂上部)の高さが検知できないときに有効とな
る。
動作を開始させ、ノズル20の開口部の真下に基材4の
塗布開始位置が到達する前に所定の塗布速度まで増速さ
せておく。テーブル6の動作開始位置と塗布開始位置ま
での距離は塗布速度まで増速できるよう十分確保できて
いなければならない。
の開口部の真下に至るまでの所に、テーブル6の位置を
検知する位置センサー68を配置しておき、テーブル6
がこの位置に達したら、供給ユニット50の動作を開始
して塗液42のノズル20への供給を開始する。ノズル
20開口部より吐出される塗液42が基材4に達するに
は、基材〜ノズル開口部間の間隙だけ時間遅れが生じ
る。そのため、事前に塗液42をノズル20に供給する
ことによって、基材4の塗布開始位置がノズル20開口
部の丁度真下に来たところでノズル20から吐出された
所定量の塗液42が基板4に到達するので、ほとんど厚
みむらゼロの状態で塗布を開始することができる。塗液
42の供給を開始する位置は位置センサー68の設置場
所を変えて調整することができる。この位置センサー6
8の代わりに、モータあるいはフィードスクリューにエ
ンコーダを接続したり、テーブルにリニアセンサーを付
けたりすると、エンコーダやリニアセンサーの値で検知
しても同様なことが可能となる。
0の開口部の真下付近に来るまで行われる。すなわち、
基材4はいつもテーブル6上の定められた位置に置かれ
ているから、基材4の塗布終了位置がノズル20の開口
部の(a)たとえば真下にくる5mm前や、(b)丁度
真下になる位置に相当するテーブル6の位置に、位置セ
ンサーやそのエンコーダ値をあらかじめ設定しておき、
テーブル6が(a)に対応する位置にきたら、全体コン
トローラ60から供給装置コントローラ58に停止指令
を出して塗液42のノズル20への供給を停止して、
(b)の位置までスキージ塗工し、次いでテーブル6が
(b)に対応する位置にきたら、ノズル20を上昇させ
て完全に塗液42をたちきる。塗液42が比較的高粘度
の液体である場合には、単に塗液の供給を停止しただけ
では、残圧によるノズル20開口部からの塗液吐出まで
も瞬時に停止することは難しい。そのために、塗液の供
給を停止するとと同時にノズル20内のマニホールド4
1圧力を大気圧にすると、短時間で開口部からの塗液の
吐出停止が可能となるので、供給ユニットにこのような
機能をもたせるか、あるいは、供給ユニットの吐出電磁
切換え弁48〜ノズル20の間に大気開放バルブを設け
るのが望ましい。
ル6は動作を続け、終点位置にきたら停止する。このと
き塗布すべき部分がまだ残っている場合には、次の塗布
すべき開始位置までノズルをY軸方向に塗布幅分(ノズ
ルピッチ×穴数)移動して、以下テーブル6を反対方向
に移動させることを除いては同じ手順で塗布を行う。1
回目と同一のテーブル6の移動方向で塗布を行なうのな
ら、ノズル20は次の塗布すべき開始位置までY軸方向
に移動、テーブル6はX軸準備位置まで復帰させる。
ンローダで移載する場所までテーブル6を移動して停止
させ、基材4の吸着を解除するとともに大気開放した後
に、リフトピンを上昇させて基材4をテーブル6の面か
ら引き離し、持ち上げる。
基材4の下面が保持され、次の工程に基材4を搬送す
る。基材4をアンローダに受け渡したら、テーブル6は
リフトピンを下降させ原点位置に復帰する。
吸引用電磁切換え弁54を開状態にして供給ユニット5
0を動作させ、塗液タンク56から1枚の基材の塗布に
必要な量だけ塗液を供給する。
での塗布厚み精度を向上させるためには、塗布開始位置
に対するノズル20への塗液供給開始、塗布終了位置に
対するノズル20への塗液供給/停止のタイミングが重
要となるので、それぞれの動作を最適なポイントで行わ
なければならない。
ノズル20の開口部面と基材4の隔壁頂上との間隙を設
定してから行っている。これは、両者間の間隙を設定す
る前の状態で塗液の供給を開始すると、塗液が開口部か
ら吐出された時点で開口部先端面に広がり開口部(孔)
以外の部分を汚染し、甚だしい場合には隣同士の孔から
吐出される塗液が合流するという不都合が生じ、精度の
高い塗布ができなくなるためである。ノズル20の開口
部先端面を基材4に近接させてから塗液の供給を開始す
ると、先端面で塗液が広がる前に隔壁間の凹部に塗液が
案内されることになるので、このような不都合は発生し
ない。
る別の実施態様について説明する。まず上述の実施態様
では、ノズル20と基材4が所定の塗布速度に到達して
から塗液の吐出を開始するために、ノズル20の空走区
間がどうしても必要である。しかし、決められた位置か
ら高い精度で塗布を開始するには、この空走区間を最小
限度まで抑えなければならない。そこで別の実施態様で
ある塗布方法では、ノズル20の開口部の真下に基材の
塗布開始位置を停止させ、ノズル20の開口部先端面〜
基材4の隔壁頂上部間の間隙が所定の値になるまで両者
を近接させた後に、塗液の吐出を開始する。そして、塗
液の吐出開始の一定時間t秒後にテーブル6の動作を開
始する。
部先端面〜基材4の隔壁頂上部間の間隙によって変化す
るので、品種毎に塗布厚みむらを最小とするものに設定
しなければならない。時間tの設定は、図2に示す全体
コントローラ60内に設けられるタイマーコントローラ
によって行われる。この塗布方法の場合、テーブル6と
塗液の吐出動作の昇速曲線を一致させておくことが望ま
しい。
小さくするには、基材に近接させたノズル20を引き上
げるタイミングが重要となるが、上述のようにノズル2
0の開口部が基材の塗布開始終了位置に到達した時点
か、通過した後の最適な時点で行わなければならない。
このタイミングは、隔壁形状、特に壁高さや塗液物性に
よって変化するので、各品種ごとに定める必要がある。
厚くなりやすい。この厚みむらを改善するための別の実
施態様としては、塗布終了位置でノズル20を引き上げ
る代わりに、塗液をノズル20の開口部である孔から吸
引して、余剰分を回収するのがよい。ノズル20の開口
部の吐出孔44から液を逆流させる手段としては、供給
ユニット50にポンプを使う場合はポンプを逆動作(吸
引する方向に動作)させたり、圧送の場合は供給ユニッ
ト50に真空源が連なるようにしてノズル20内の圧力
を負圧にすればよい。
としては、吐出用電磁切換え弁48〜ノズル20間、ま
たはノズル20そのものに真空源に接続される電磁切換
え弁を設けておき、これの切換えによっても実現でき
る。このとき、真空源の圧力を大気圧から任意の負圧の
大きさに調整できるようにしておけば、吐出孔44から
塗液を吸引する速度を調整できる。真空源としては、真
空ポンプやアスピレータの他に、ピストン型のポンプを
逆動作させるものを使用してもよい。なお、真空源が無
くて大気開放になっても、継続時間は短いが、残圧で液
が上記切換え弁から出ていくので、ノズル20内の液は
逆流して、同じ効果が得られる。
に限定されるものではなく、基本的には開口部(孔)数
の制限はない。しかし、現実的には、開口部数が多くな
ってノズル20の幅が広くなってくると、ノズル20の
開口部先端を基材4の隔壁頂上部と平行に配置し、両者
間の間隙を全幅にわたって均一にするのが難しくなって
くる。ノズル20の開口部先端面〜基材4間の間隙が不
均一だと、塗布速度が高くなると間隙の大きい方から吐
出した塗液がとぎれる、いわゆる膜切れが生じて、塗布
速度が制限されるとともに、幅方向の厚みむら精度も低
下する。幅広のノズルでも基材4と全幅にわたって均一
に間隙を設定できるようにするには、次の実施態様から
なる塗布装置が必要となる。
た状態で開口部先端面をセンサー66に近接させる。こ
のセンサー66によってテーブル6の上面を基準とした
ノズル20の開口部先端面位置を検出できる。一方ノズ
ル20は、リニアアクチュエータ26を作動させればテ
ーブル6に対する傾き角度を変化させられるので、左右
一対のセンサー66から送られてくるノズル20開口部
先端面の両端の位置信号が同じになるようにようにリニ
アアクチュエータ26を制御すると、テーブル6に対し
て開口部先端面を平行に配置することができる。基材4
の隔壁は全面にわたって高さがほぼ均等となっているの
で、ノズル20の開口部先端面をテーブル面に対して平
行としておけば、基材に対しても略平行にすることがで
きる。
測定値、すなわちテーブル6上面からノズル20の開口
部先端面までの高さをa、このときの昇降機構30のZ
軸リニアセンサ座標値をZpとすれば、開口部先端面が
丁度テーブル6上面に接するときのZ軸座標値、すなわ
ちZ軸原点座標値はZp−aとなる。塗布工程で、高さ
センサー40によって基材の高さLを測定し、あらかじ
め開口部先端面〜基材4の隔壁頂上部間の間隙Cが与え
られていれば、Ze=Zp−a+L+Cがノズル20の
塗布時の位置となる。なお、センサー66としては、う
ず電流、レーザ、超音波等を利用した非接触のもの、ダ
イヤルゲージ、作動トランス等の接触式のもののいずれ
を用いてもよい。
域にわたって均一な場合はよいが、そうでないときは塗
布する領域ごとに基材の凸部高さを測定し、それに合わ
せてノズルの開口部と基材の凸部との間の間隙が一定に
なるようにノズルのZ軸方向位置を設定せねばならな
い。そうしないと間隙が場所によって変動し、甚だしい
場合には均一な塗布ができなかったり、塗布すべき凹部
以外の部分、たとえば凸部や隣の凹部に塗布してしまう
などの不都合が発生する。
を示している。図4では2台の高さセンサー40A、4
0BがL型の架台102に取り付けられている。高さセ
ンサー40Aと40BとのY軸方向(幅方向)の取り付
け間隔は、ノズル20の左右両端の開口部の間隔に合わ
せている。架台102はスライダー104上を自在に幅
方向に往復できるので、図示しない駆動源によって高さ
センサー40A、40Bを凹凸基材4の幅方向の任意の
位置の上に配することが可能となる。
た塗布方法はつぎのようになる。まずノズル20で基材
4に塗布するY軸方向の位置に合わせて高さセンサー4
0A、40Bを移動させる。ノズル20で塗布を行う前
に塗布する領域での基材凸部の高さを高さセンサー40
A、40Bで検知する。このとき吸着テーブル6がX軸
方向に移動をして、あらかじめ決めた任意のX軸方向位
置での基材4の高さを検知してもよいし、X軸方向に沿
って基板高さを連続的に測定してその平均値をとっても
よい。この時、凹部の溝(隔壁の溝)の深さが一定値で
均一となっているならば、高さセンサー40A、40B
の位置を変えて凹部溝の底面部位置を検知して、これに
凹部溝深さを加算し、基材凸部高さを算出してもよい。
から、ノズル20の開口部面と基板凸部との距離、すな
わち間隙が一定になるようにノズル20のZ軸位置を演
算し、その位置にノズル20を移動させる。ついで吸着
テーブル6をX軸方向の原点に戻して、塗液供給装置の
準備が完了したら塗布を開始する。次にノズル20で基
材4に塗布すべき位置にノズル20をY軸方向に移動さ
せるとともに、高さセンサー40A、40Bも移動させ
る。以下同様に、基材高さを検知して、間隙が一定にな
るようにノズル20を配置して塗布を行う。以上の動作
は決められた基材全領域を塗布し終わるまで続ける。つ
まり、基材4の凸部頂上位置を検知し、該凸部頂上と塗
液吐出装置の開口部面との間隙を一定に保ちながら塗布
する。
や、凹部底面の高さ(凹部溝の底面位置)が高さセンサ
ー40A、40Bで異なるときは、直接、あるいは凹部
底面高さに凹部底面から凸部頂上までの距離(凹部溝深
さ)を加算して間接的に求めた凸部頂上位置に基づい
て、ノズル20の開口部面の両端でノズル開口部面と基
材凸部との間隙が一定になるように、ノズル20の傾き
を変えてもよい。このときはリニアアクチュエータ26
によってO点回りにノズル20が回転するのでこの回転
角を制御するとともに、ノズル20のZ軸方向の位置も
制御して間隙が一定になるようにする。以上の操作は図
4に示す機構を使わず、ノズル20の両端部が独立して
Z軸方向に上下する機構を用いても実現できる。
ー40A、40Bで、ノズル20の両端部に相当する領
域の高さを検知したが、一台の高さセンサーでノズル2
0の中央部分付近に相当する場所を測定してもよい。
凹部底面高さ(凹部溝の底面位置)をX軸方向に吸着テ
ーブルを移動させて連続的に測定した後、直接、あるい
は凹部底面高さと凹部底面から凸部頂上までの距離(凹
部溝深さ)を加算して間接的に求めた凸部頂上位置に基
づいて、塗布実行時にそれに合わせてノズル開口部面と
基材凸部との間隙が連続して一定になるようにノズル2
0のZ軸位置や、O点回りの回転角を制御してもよい。
さらに、このとき連続的に測定するのではなくて、任意
の数点の高さを測定して、塗布時にそこでの間隙が一定
になるようにノズル20のZ軸位置等を制御してもよ
い。さらにまた高さセンサーはノズル20と同時に移動
する部分、たとえばノズル20そのもの、あるいはノズ
ル20を取り付けているフレーム等に取り付けても同じ
機能を発揮できる。
実行時に高さセンサーによって検知した情報に基づいて
フィードバック制御を行い、実質的にリアルタイムに所
望の間隙に制御して塗布するようにしてもよいし、上記
で説明したように1回空で走査させ高さセンサーによっ
て検知した情報に基づいて高さプロファイルを作成し、
そのプロファイルに基づいて制御するようにしてもよ
い。以上の実施態様は高さセンサー40が一つでノズル
20の中央部に相当する位置で、基板凸部高さや凹部底
面高さを求めてノズル20の下降位置を制御する場合に
も適用することができる。ただしこの時はO点周りの回
転角の回転角の制御は不要である。
の如く、カメラ72からの信号に基づく画像処理装置7
4における基材位置の情報により、ノズル20の開口部
の位置を基材4の凹部の位置に合わせたが、塗液吐出装
置の開口部の位置を検知し、検知した開口部の位置を例
えば図5に示すような位置決めユニット84で吸着テー
ブル6上の所定位置に配置した基材の凹部に位置決めし
て塗布するようにしてもよい。
ベース96の上に位置決め片90を支えてY軸方向に案
内するガイド92、位置決め片90を駆動するエアーシ
リンダー94よりなる。駆動手段は、エアーシリンダー
94に代えてパルスモータやサーボモータとしてもよ
い。位置決め片90の先端は直角に折れ曲がっており、
基材4の角部と接触して、凹凸基材4のストライプ方向
を吸着テーブル6の進行方向(X軸)と平行に設定でき
るようになっている。
としては、たとえばテーブル6にカメラ82を取り付け
ることにより構成できる。カメラ82でたとえばノズル
20の一番端の孔を写し出し、図示を省略した画像処理
装置でその孔のY軸方向における位置Yhを測定する。
一方、基材4上の一番端の凹部の位置の基材4の端部か
らの長さはあらかじめ与えられているので、その長さを
考慮して基材4の一番端の凹部は位置決めユニット84
によりY軸方向の所定位置Ysに位置決めされる。次
に、ノズル20の一番端の孔の位置をYsのところまで
移動させて、基材4の一番端の凹部の位置に正確に決め
られる。位置決め後に、基材4をテーブル6上に吸着保
持し、前述の間隙制御を行いながら塗布を開始する。こ
のとき、基材4の一番端の凹部の位置をY軸方向のYh
の位置に、位置決めユニット84で移動させ、ノズル2
0の一番端の孔と位置決めしてもよい。なお、ノズル2
0の開口部の位置を検知する手段として、上記カメラ8
2に代えてレーザー変位計等のセンサーを用いてもよ
く、ノズル20の開口部の位置を直接的に、あるいは間
接的に検知するいずれの手段でもよい。
ズル20を取り付けた後、一度だけやっておけばよい。
は、前記実施態様で説明したような平坦な面中に所定ピ
ッチ、所定直径の孔が開口部として設けられているいる
ものの他に、一定の孔径、長さ形状を有するパイプをマ
ニホールドを構成するユニットに接続する形のものでも
よい。ただし、塗液が吐出される先端面が同一平面上に
あることが望ましい。
ザ、超音波等を利用した非接触測定形式のもの、ダイヤ
ルゲージ、差動トランス等を利用した接触測定形式のも
の等、測定可能な原理のものならいかなるものを用いて
もよい。
る相対位置を検知する検知手段は、基材の凹部とノズル
の孔を各々別個に検知するカメラを用いた画像処理装置
により構成してもよい。
方向に移動し、ノズルがY軸、Z軸方向に移動する場合
での適用例について記述したが、ノズル20と基材4が
相対的に3次元的に移動できる構造、形式のものである
のなら、テーブル、ノズルの移動形式はいかなるもので
もよい。
移動、凹凸のピッチ方向への移動は、ノズルの移動によ
って行う例を示したが、塗布をノズルの移動、凹凸のピ
ッチ方向への移動をテーブルの移動で行ってもよい。
ラス板の他、鉄板、アルミ板等、枚葉状のものならどの
ようなものでもよい。また、一種類の塗液を塗布する場
合について詳しく言及したが、赤、青、緑等の3色の蛍
光体を同時に塗布する場合にも本発明は適用できる。
のソーダガラス基板上の全面に感光性銀ペーストを5μ
mの厚みにスクリーン印刷した後で、フォトマスクを用
いて露光し、現像および焼成の各工程を経て、ピッチ2
20μmのストライプ状の1920本の銀電極を形成し
た。その電極上に、ガラスとバインダーからなるガラス
ペーストをスクリーン印刷機で塗布した後に、焼成して
誘電体層を形成した。次にガラス粉末と感光性有機成分
からなる感光性ガラスペーストを、塗布厚さ200μm
でスクリーン印刷機を用いて塗布した。ついで輻射ヒー
タを用いた乾燥炉で乾燥後、塗布厚み分布を基板幅方向
にわたって測定したところ、140μm±3μmの範囲
に収まった。この後、隣あった電極間に隔壁が形成され
るように設計されたフォトマスクを用いて露光し、現像
と焼成を行って隔壁を形成した。隔壁の形状はピッチ2
20μm、線幅30μm、高さ130μmであり、隔壁
本数は1921本であった。次に、各色蛍光体粉末40
gをエチルセルロース10g、テルピネオール10g、
及びベンジンアルコール40gとを混合した後、セラミ
ックス製の3本ローラで混練して、R、G、B各色の蛍
光体ペーストを作製した。
に、ノズル20にピッチ660μmで平均口径150μ
mの吐出口を160個設けたものを使用して、これを1
基図1の装置に取り付けるとともに、隔壁まで形成され
た基板を340mmの辺が走行方向(X方向)と平行と
なるようにテーブルに取付け吸着保持した。そしてノズ
ル20の吐出口部を基板上の隔壁の溝にあわせた後に、
テーブルの上面を基準にした溝の底面の高さをレーザ変
位計によって測定し、この測定値に溝の高さ130μ
m、ノズル20の吐出口〜隔壁頂上部までの間隙100
μmを加算してノズル20が下降すべき位置を求めて、
その位置にノズル20を実際に下降させた。つづいて基
板を340mmの辺に平行にテーブルを走行させ、塗布
速度の3m/分に達した基板端部から10mmの位置で
2.6kg/cm2 の圧力をR色のペーストに付加し
て、ノズル20からR色のペーストを隔壁の溝160個
に吐出して塗布を開始した。基板端部から320mmの
位置に到達したところでバルブを閉じてペーストの吐出
を停止するとともに、330mmの位置に達したところ
でノズル20を引き上げて、残存しているペーストを断
ち切って塗布を終了させた。次にノズル20を図1のY
方向に105.6mm移動するとともに、基板もX方向
のもとの位置に戻して、同様の塗布を合計4回行わせる
ことによってR色ペーストの塗布を完了し、80℃15
分で乾燥を行った。以降B、G色についても同様に塗
布、乾燥を行って、隔壁溝にR、G、B3色ペーストが
充填された部材を作製し、最後に460℃15分の焼成
を行って、プラズマディスプレイ背面板まで作製した。
得られたプラズマディスプレイ背面板の表面品位は申し
分ないものであった。
ディスプレイ用部材の製造方法および装置によれば、塗
布開始時の塗液の供給開始タイミング、基材速度との関
係を詳細に規定したので、塗布厚み精度を向上すること
が方法および装置的に可能となり、品質を向上すること
ができるばかりでなく、与えられた有効領域を最大限に
活用して歩留まりも向上できるので、コスト低減、生産
性向上に寄与できる。
塗液供給装置と基材との位置関係、塗液吐出装置の圧力
調整手段等について詳しく規定したので、塗布終了時で
の塗布厚み精度を向上することが可能となり、品質、生
産性を高めることができる。
行に保つための具体的装置構成についても提供したの
で、幅の大きなノズルでも基材との間隙を均一にするこ
とができ、均一かつ高速の塗布が可能となる。
との位置決め手段についても提供したので、両者の位置
を高い精度で位置決めでき、凹部だけの塗布が可能とな
り、品質、生産性を高めることができる。
造方法および装置によれば、上記のような塗液の塗布方
法および装置を使用しているので、品質の高いプラズマ
ディスプレイ用部材を、高い生産性で製造することが可
能となる。
体斜視図である。
成を示す模式図である。
拡大平面図である。
部分斜視図である。
装置の部分平面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 表面に一定ピッチで凹凸部が形成されて
いる基材と、該凹凸部と対面して複数の開口部を有する
塗液吐出装置とを相対的に移動させ、かつ前記塗液吐出
装置に塗液を供給して開口部より塗液を吐出し、基材の
凹部に塗布するプラズマディスプレイ用部材の製造方法
であって、A.基材の凹部底面位置を検知し、検知した凹部底面位
置と凸部頂上〜凹部底面間の距離から凸部頂上位置を算
出し、 B.前記塗液吐出装置の開口部と基材の凸部頂上間の間
隙を設定するのと同時、または設定した後で、 C.かつ、基材と塗液吐出装置の相対移動を開始して設
定された塗布速度に到達した後または同時であって、塗
液吐出装置の開口部が基材の塗布開始位置に到達する前
に、塗液の供給を開始し、 D.塗液吐出装置の開口部が基材の塗布終了位置に到達
した時点、または塗布終了位置に到達する前の時点で、
塗液の供給を停止し、 E.塗液吐出装置の開口部が基材の塗布終了位置に到達
した時点、または塗布終了位置を通りすぎた後に、塗液
吐出装置を基材から遠ざかる方向に移動する、 ことを特
徴とするプラズマディスプレイ用部材の製造方法。 - 【請求項2】 塗液の供給を停止すると同時に、塗液吐
出装置内の圧力を大気圧にする、請求項1に記載のプラ
ズマディスプレイ用部材の製造方法。 - 【請求項3】 さらに塗液吐出装置の開口部の位置と基
材の凹部の位置をカメラで検知し、検知した開口部の位
置を基材の凹部に位置決めして塗布することを特徴とす
る、請求項1に記載のプラズマディスプレイ用部材の製
造方法。 - 【請求項4】 塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色
に発光する蛍光体粉末を含むペーストであることを特徴
とする、請求項1ないし3のいずれかに記載のプラズマ
ディスプレイ用部材の製造方法。 - 【請求項5】 表面に一定ピッチで凹凸部が形成されて
いる基材を固定するテーブルと、基材の凹凸部と対面し
て複数の開口部を有する塗液吐出装置と、塗液吐出装置
に塗液を供給する供給手段と、テーブルと塗液吐出装置
を3次元的に相対移動させる移動手段とを備えたプラズ
マディスプレイ用部材の製造装置にお いて、塗液吐出装
置の開口部に対する基材の凹部との相対位置を検知する
位置検知手段と、塗液吐出装置の開口部に対する基材の
凹部との相対位置に応じて塗液の吐出開始/終了の実行
を制御する吐出制御手段と、塗液吐出装置の開口部を基
材の凹部に対応して位置決めする位置決め制御手段とを
有し、さらに、基材の凹部底面位置を検知する凹部底面
位置検知手段と、検知した凹部底面位置と凸部頂上〜凹
部底面間の距離から算出した凸部頂上位置に基づいて、
凸部頂上と塗液吐出装置の開口部面との間隙を一定に制
御する制御手段を有することを特徴とする、プラズマデ
ィスプレイ用部材の製造装置。 - 【請求項6】 さらに、塗液吐出装置内の圧力を吐出圧
力から大気圧〜負圧まで任意に設定および調整できる圧
力調整手段を有する、請求項5に記載のプラズマディス
プレイ用部材の製造装置。 - 【請求項7】 前記塗液吐出装置の開口部に対する基材
の凹部との相対位置を検知する手段が、塗液吐出装置の
開口部の位置と基材の凹部の位置を直接検知するカメラ
であることを特徴とする、請求項5に記載のプラズマデ
ィスプレイ用部材の製造装置。 - 【請求項8】 塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色
に発光する蛍光体粉末を含むペーストであることを特徴
とする、請求項5ないし7のいずれかに記載のプラズマ
ディスプレイ用部材の製造装置。
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