JP4442738B2

JP4442738B2 - プラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法

Info

Publication number: JP4442738B2
Application number: JP2000225391A
Authority: JP
Inventors: 直樹後藤; 広幸門脇
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: JP2002042652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスペンス方式の塗布ヘッドを使用してプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）の蛍光面を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＰＤＰは、２枚の対向するガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にＮｅ，Ｘｅ等を主体とするガスを封入した構造になっている。そして、これらの電極間に電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生させることにより、各セルを発光させて表示を行うようにしている。情報表示をするためには、規則的に並んだセルを選択的に放電発光させる。このＰＤＰには、電極が放電空間に露出している直流型（ＤＣ型）と絶縁層で覆われている交流型（ＡＣ型）の２タイプがあり、双方とも表示機能や駆動方法の違いによって、さらにリフレッシュ駆動方式とメモリー駆動方式とに分類される。
【０００３】
図１にＡＣ型ＰＤＰの一構成例を示してある。この図は前面板と背面板を離した状態で示したもので、図示のように２枚のガラス基板１，２が互いに平行に且つ対向して配設されており、両者は背面板となるガラス基板２上に互いに平行に設けられたストライプ状のリブ３により一定の間隔に保持されるようになっている。前面板となるガラス基板１の背面側には維持電極４である透明電極とバス電極５である金属電極とで構成される複合電極が互いに平行に形成され、これを覆って誘電体層６が形成されており、さらにその上に保護層７（ＭｇＯ層）が形成されている。また、背面板となるガラス基板２の前面側には前記複合電極と直交するようにリブ３の間に位置してアドレス電極８が互いに平行に形成され、必要に応じてその上に誘電体層９が形成されており、さらにリブ３の壁面とセル底面を覆うようにして蛍光体層１０が設けられている。このＡＣ型ＰＤＰは面放電型であって、前面板上の複合電極間に交流電圧を印加し、空間に漏れた電界で放電させる構造である。この場合、交流をかけているために電界の向きは周波数に対応して変化する。そしてこの放電により生じる紫外線により蛍光体層１０を発光させ、前面板を透過する光を観察者が視認するようになっている。
【０００４】
上記の如きＰＤＰにおける背面板は、ガラス基板２の上にアドレス電極８を形成し、必要に応じてそれを覆うように誘電体層９を形成した後、リブ３を形成してそのリブ３の間に蛍光体層１０を設けることで製造される。電極８の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、厚膜法等によってガラス基板２上に電極材料の膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法によってパターニングする方法と、厚膜ペーストを用いたスクリーン印刷法によりパターニングする方法とが知られている。また、誘電体層９はスクリーン印刷等により形成される。リブ３はスクリーン印刷による重ね刷り、或いはサンドブラスト法等によってパターン形成される。
【０００５】
そして、蛍光体層１０は、リブ３の間に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色用の蛍光体ペーストを選択的に充填した後、乾燥させてから焼成することで形成されており、従来その蛍光体ペーストの充填にはスクリーン印刷が採用されている。すなわち、蛍光体ペーストをスクリーン印刷でリブ間に選択的に充填して乾燥させる工程を３回繰り返し、その後で焼成するようにしている。ところが、ＰＤＰの高精細化及び大面積化に伴い、それに対応したスクリーン版を使用する必要があるが、このようなスクリーン版は、伸びたり歪んだりするために、背面板のガラス基板との位置合わせが難しく、蛍光体ペーストの充填を正確に行えないという問題点があった。
【０００６】
そこで、最近では、塗布方向と直角な方向に複数の吐出孔を有するディスペンサー方式の塗布ヘッドを使用し、この塗布ヘッドを基板と対向させて相対的に移動させながら蛍光体ペーストをリブ間に充填するようにした塗布方法が提案されている。この塗布ヘッドを組み込んだ塗布装置を用いて行われる蛍光体ペーストの３色同時塗布方法の模式図を図２に示す。
【０００７】
図２においてＧはリブ３までが形成された基板であり、複数個の塗布ヘッドＨを備えた塗布装置をこの基板Ｇに対して相対的に移動させることで蛍光体ペーストをリブ間に一度で充填するように構成されている。すなわち、４つの塗布ヘッドＨｒは赤色用の蛍光体ペーストを吐出するもので、主フレームＦｍに跨がる第１の副フレームＦ₁の前後に２つずつが交互に取り付けられ、各塗布ヘッドＨｒにおける複数の吐出孔が基板Ｇの幅方向に連続するようになっている。同様に、４つの塗布ヘッドＨｇは緑色用の蛍光体ペーストを吐出するもので、主フレームＦｍに跨がる第２の副フレームＦ₂の前後に２つずつが交互に取り付けられ、各塗布ヘッドＨｇにおける複数の吐出孔が基板の幅方向に連続するようになっている。また同様に、４つの塗布ヘッドＨｂは青色用の蛍光体ペーストを吐出するもので、主フレームＦｍに跨がる第３の副フレームＦ₃の前後に２つずつが交互に取り付けられ、各塗布ヘッドＨｂにおける複数の吐出孔が基板の幅方向に連続するようになっている。したがって、複数の吐出孔から蛍光体ペーストを吐出しながらそれぞれの塗布ヘッドＨが一体となって基板と相対的に移動することで、一度の塗布工程で３色の蛍光体ペーストが所定のリブ間に充填される。
【０００８】
図３は塗布ヘッドによる蛍光体ペーストの塗布方法の説明図である。図示のように、蛍光体ペーストＰは予めペーストタンクＴに投入される。そして、エアによりペーストタンクＴ内に圧力をかけることで、塗布ヘッドＨに蛍光体ペーストＰが供給され、この塗布ヘッドＨでもエアによりマニホールド内に一定の圧力をかけることで、先端の吐出孔から蛍光体ペーストＰが吐出される。したがって、所定間隔を保って基板Ｇと塗布ヘッドＨを相対的に移動させながら、蛍光体ペーストＰを塗布ヘッドＨの吐出孔から吐出させることで所定のリブ３間に充填することができる。
【０００９】
このように、塗布ヘッドを用いてリブ間に蛍光体ペーストを充填することができるが、この方法において、図３に示すように、塗布ヘッドＨのノズル部Ｎと基板Ｇとの間に高圧パルス発生器Ａからの高圧パルスを印加して電界を生じさせ、この状態で蛍光体ペーストＰの吐出を行うと、所定のリブ３間に蛍光体ペーストＰをスムースに充填することができることが経験的に分かっている。高圧パルスを印加するには塗布ヘッドＨに電極を取り付ける必要があり、図４に塗布ヘッドへの電極の取付け例を示している。この例ではノズル部Ｎの先端外側に一対の電極Ｅを取り付けている。他の例としては、塗布ヘッドＨの内部に取り付けるようにしても構わない。また、高圧パルス発生器Ａから出す高圧パルスは図５に示すようであり、通常、パルス間隔ａは０．０１〜１０ｋＨｚ程度に、またパルス幅ｂは３〜１０ｋＶ程度に設定する。
【００１０】
このように電界を印加した状態で塗布ヘッドにより蛍光体ペーストをリブ間に充填する方法（以下、電界ディスペンサー方式と言う）によれば、図６に示すように、リブ３間に蛍光体ペーストＰをスムースに充填することができる。同図は充填する状態を進行方向の正面から見たものである。そして、３色同時塗布を行った後では図７（ａ）に示すように、所定のリブ３間にそれぞれ赤用の蛍光体ペーストＰｒ、緑用の蛍光体ペーストＰｇ、青用の蛍光体ペーストＰｂが充填された状態となる。また、乾燥工程を経て図７（ｂ）に示す如く蛍光体ペーストが凹んだ状態になる。この乾燥工程の後、焼成工程を経て蛍光面が形成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した平板ディスプレイとしてのＰＤＰは大画面を特徴とし、製造プロセスでは多数の焼成工程を行う。そのため、リブのサイズを基板全体に渡って均一にすることは非常に困難であり、現実的には、同一基板内でリブのサイズは設計値の±５％程度の変動があるのが普通である。また、リブは一般にガラスフリット、無機フィラー及び有機バインダーからなるペースト材料を所望の形状にパターニングした後で焼成するため、表面に微細な凹凸が存在し、形状も角が丸まり、単純な長方形や台形ではない。
【００１２】
このようにリブの形状が均一ではないため、セルの断面積も一定ではない。したがって、このようなリブを有する背面板に、上記した塗布ヘッドを用いたタイプの塗布装置により蛍光体ペーストを充填すると、次のような問題が起こる。すなわち、目標設定値によるセル断面積１００％の充填量とすると、実際の基板に形成されたリブ形状が目標からずれた場合、セル断面積の変動により充填の度合いやリブ頂部への付着度合いが変化し、リブ頂部に付着した蛍光体ペーストは乾燥後もその位置に残るので、図８に示すように、乾燥後の蛍光体ペーストＰには外観上のムラができてしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、ムラができにくく、安定な塗布が可能な蛍光体ペーストの充填量を規定することとしている。そして、そのような充填量でセルに蛍光体ペーストを充填することにより、左右のリブ頂部への付着量のバラツキが少ない状態で塗布することができ、結果として全面均一な蛍光面を形成することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、複数の吐出孔を有する塗布ヘッドを使用し、この塗布ヘッドを基板と対向させて相対的に移動させながら、基板上のリブで区画されたセルに蛍光体ペーストを充填するようにしたＰＤＰの蛍光面形成方法において、セルは図１に示すようなストライプ状のリブによって仕切られたタイプであり、塗布ヘッドの吐出孔から押し出される蛍光体ペーストの塗布は、そのペーストメニスカスがセル左右のリブの頂部に接触しながら行われるようにし、その際に、リブ頂部への蛍光体ペーストの付着量が２０％以上になるように、かつ、セルの断面積をＳとし、蛍光体ペーストの単位長さ当たりの充填量をｑとした時に、
１．１Ｓ≦ｑ≦１．２Ｓ
となるように蛍光体ペーストを充填するようにしたものである。
【００１５】
すなわち、単位長さ当たりの充填量ｑが１．５Ｓを越えるようだと、表面張力で抑えきれなくなり、蛍光体ペーストが溢れて隣のセルにはみ出して混色を起こすことになる。そして、１．１Ｓと１．２Ｓの間に設定すると、リブ頂部に対する蛍光体ペーストの付着具合がならされ、充填した蛍光体ペーストが乾燥した時に、リブ壁面での厚さのバラツキがなくなる。
【００１６】
ディスペンサー方式や電界ディスペンサー方式による塗布では、図９（ａ）に示すように、塗布ヘッドの吐出孔ｈから押し出される蛍光体ペーストＰは、そのペーストメニスカスがセル左右のリブ３の頂部に接触しながら塗布が行われることが好ましい。しかし、アライメントのずれやギャップのずれなどの何らかの障害により、図９（ｂ）に示すように、片側のリブ３の頂部にのみ接触した状態で塗布する場合がある。そのような場合、１００％充填量では図１０に示すように乾燥後の蛍光体ペーストＰにムラを生じてしまう。このように、頂部付着量の左右のバラツキが、乾燥後の蛍光面壁面の厚さのバラツキとなり、そのため右斜め方向から見た場合と左斜め方向から見た場合では輝度が異なるのである。しかして、本発明では、充填量を上記のように設定することで、図１１に示すように結果的にムラを防止することにつながる。
【００１７】
図１２はセルがストライプ状でないリブによって仕切られている背面板を示す斜視図である。同図に示されるリブ３は、縦リブ３ａの間に補助リブとして横リブ３ｂを直交して設けてある。縦リブ３ａはアドレス電極の間にかつアドレス電極と平行に形成される。横リブ３ｂは前面板のバス電極と背面板のアドレス電極とにより特定されるセル空間１１を区画するように形成される。そして、図示の例では横リブ３ｂが縦リブ３ａより低くなった段差マトリックス構造である。このような形状で縦リブ３ａと横リブ３ｂが形成された後、縦リブ３ａ及び横リブ３ｂの壁面とセル底面を覆うようにして蛍光体が設けられることで背面板が完成する。このタイプの背面板は、セル空間１１が縦リブ３ａと横リブ３ｂによって四方が囲まれた状態になり、蛍光面の発光面積は横リブが存在しないストライプ構造の場合に比べて大きくなる。したがって、放電によりセル空間１１内に生じる紫外線が四方の蛍光体に作用するため高い輝度が得られる。また、横リブ３ｂの上にある空間によりパネル化時の排気が行われる構造である。
【００１８】
このような輝度の改善を目的としたストライプ以外のリブ形状を有する背面板の場合は、塗布ヘッドの吐出孔から押し出される蛍光体ペーストは、そのペーストメニスカスがセル左右のリブの頂部に接触しながら塗布が行われるようにし、その際に、リブ頂部への蛍光体ペーストの付着量が２０％以上になるように、かつ、セルの単位長さ当たりの平均断面積をＡＳとし、蛍光体ペーストの単位長さ当たりの充填量をｑとした時に、
１．１ＡＳ≦ｑ≦１．２ＡＳ
となるように蛍光体ペーストを充填する。この充填量にて充填された蛍光体ペーストは、続く乾燥工程を経ることにより所望の形状の蛍光面となり、ムラの発生を防止することができる。
【００１９】
なお、ストライプ状でないリブとしては、図１２に示すものに限定されるものではなく、どのようなパターンのリブであっても構わない。
【００２０】
そして、セルがいずれのタイプのりブで仕切られている場合においても、一回の充填で所定量の充填を行うとは限らない。すなわち、複数回の充填で所定量の充填量を得るようにしてもよく、その場合は、複数回の充填による充填量の総和が上記の充填量ｑを満たすようにする。
【００２１】
【実施例】
背面板となるガラス基板の上にアドレス電極をパターン形成した後、それを覆って誘電体層を形成し、その誘電体層の上にサンドブラスト法でライン状のリブを形成した。形成したリブのピッチは３６０μｍ、高さは１２０μｍ、リブ頂部幅６０μｍ、リブ底部幅１０５μｍである。そして、このリブまでを形成したガラス基板を複数枚準備し、電界ディスペンサー方式によりリブ空間への蛍光体ペーストの充填を行うようにした。
【００２２】
赤用の蛍光体ペーストとしては、蛍光体に化成オプトニクス社製「ＫＸ−５０４Ａ」を、樹脂成分としてエチルセルロースのダウケミカル製「エトセルＳＴＤ−１００」を、溶剤としてターピネオールとブチルカルビトールアセテートの混合物をそれぞれ用い、これらを混合した後、３本ロールで分散させたものを使用した。緑用の蛍光体ペーストについては、蛍光体に化成オプトニクス社製「Ｐ１−Ｇ１Ｓ」を用い、その他は赤用の蛍光体ペーストと同様のものを用いて同様に調製したペーストを使用した。また、青用の蛍光体ペーストとしては、蛍光体に化成オプトニクス社製「ＫＸ−５０１Ａ」を用い、その他は赤用の蛍光体ペーストと同様のものを用いて同様に調製したペーストを使用した。各色の蛍光体ペーストの導電率は、１Ｅ−６〜１Ｅ−７（１／Ω・ｃｍ）であった。また、粘度は全て４００ポイズに調製した。
【００２３】
塗布ヘッドは、易切削性のセラミック製で、幅２００μｍ×長さ７００μｍの長方形状の吐出孔をピッチ１．０８ｍｍで２１５個形成したノズル部を有し、内部に板状の電極を長さ方向に渡って設置したものを使用した。
【００２４】
塗布条件は、高圧パルスとして、振幅が７ｋＶでオフセット０Ｖの矩形波の電圧パルスを印加するようにし、周波数は８００Ｈｚを中心に、ペーストの導電率に応じて塗布状態を見ながら調整した。
【００２５】
そして、基板とノズル部先端との間隔を５００μｍに保ち、基板のリブ方向とノズル部の移動方向とが平行になるように基板の向きを調整した後、吐出孔の直下に所望のセルが位置するようにＣＣＤカメラでノズル部先端を観察して調整しながら、塗布ヘッドのマニホールド内にかかるエア圧を制御し、セル内への充填量を変化させて塗布を行った。塗布速度は７０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００２６】
蛍光面のムラについては、乾燥後の形状や膜厚などのミクロスコピックな状態と、肉眼で見た際のムラというマクロスコピックな状態の両方について評価することが重要である。これまでの経験から、例えば、リブ頂部の蛍光体付着量や肩部への付き方などは、それに非常に微妙な変化があっても基板面内でムラとなる。特に、基板面に対して見る角度を小さく（１０〜３０°程度）した場合にムラが顕著になる。また、セルを囲む左右のリブへの付き具合に差異があると、基板を左右斜め方向から観察した時に左右で見え方が異なったりする。
【００２７】
本実施例では、第１色目として赤用の蛍光体ペーストを塗布し、８０℃で１時間の乾燥を行った時点で、乾燥後の面質の肉眼評価を行うとともに、顕微鏡観察により頂部付着量や断面の評価を行った。その評価結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
赤用の蛍光体ペーストを塗布した後、続いて緑用、青用の各蛍光体ペーストについても同様にして塗布した結果、充填量１０５〜１５０％とした基板が、塗布不良及び外観上のムラもなく、良好な結果が得られた。ただし、充填量が１２０％より多い場合、頂部へのペースト付着量が多いため、次の色の蛍光体ペーストを塗布する際、塗布不良の原因となりやすかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の蛍光面形成方法によれば、リブによって仕切られた各セル部に蛍光体ペーストを充填する際における充填量を規定したので、所定量で充填された蛍光体ペーストは乾燥工程により所望の形状になり、均一でムラのない蛍光面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの一構成例をその前面板と背面板を離間した状態で示す構造図である。
【図２】塗布ヘッドを組み込んだ塗布装置を用いて行われる蛍光体ペーストの３色同時塗布方法の模式図である。
【図３】塗布ヘッドによる蛍光体ペーストの塗布方法の説明図である。
【図４】塗布ヘッドへの電極の取付け例を示す断面図である。
【図５】塗布ヘッドと基板の間にかける高圧パルスの波形図である。
【図６】蛍光体ペーストをリブ間に充填する様子を示す説明図である。
【図７】３色それぞれの蛍光体ペーストが充填された状態と乾燥工程を経た後の状態を示す説明図である。
【図８】ムラのある蛍光面を示す説明図である。
【図９】蛍光体ペーストの塗布状態を示す説明図である。
【図１０】乾燥後にムラを生じた蛍光体ペーストの状態を示す説明図である。
【図１１】乾燥後にムラを生じなかった蛍光体ペーストの状態を示す説明図である。
【図１２】セルがストライプ状でないリブによって仕切られている背面板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１前面板
２背面板
３リブ
４維持電極
５バス電極
６誘電体層
７保護層（ＭｇＯ層）
８アドレス電極
９誘電体層
１０蛍光体層
１１セル空間
Ｈ塗布ヘッド
ｈ吐出孔
Ｐ蛍光体ペースト

Claims

複数の吐出孔を有する塗布ヘッドを使用し、この塗布ヘッドを基板と対向させて相対的に移動させながら、基板上のリブで区画されたセルに蛍光体ペーストを充填するようにしたプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法において、セルはストライプ状のリブによって仕切られたタイプであり、塗布ヘッドの吐出孔から押し出される蛍光体ペーストの塗布は、そのペーストメニスカスがセル左右のリブの頂部に接触しながら行われるようにし、その際に、リブ頂部への蛍光体ペーストの付着量が２０％以上になるように、かつ、セルの断面積をＳとし、蛍光体ペーストの単位長さ当たりの充填量をｑとした時に、
１．１Ｓ≦ｑ≦１．２Ｓ
となるように蛍光体ペーストを充填することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法。
複数の吐出孔を有する塗布ヘッドを使用し、この塗布ヘッドを基板と対向させて相対的に移動させながら、基板上のリブで区画されたセルに蛍光体ペーストを充填するようにしたプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法において、セルはストライプ状のリブとそれに直交して設けられた補助リブによって仕切られたタイプであり、塗布ヘッドの吐出孔から押し出される蛍光体ペーストは、そのペーストメニスカスがセル左右のリブの頂部に接触しながら塗布が行われるようにし、その際に、リブ頂部への蛍光体ペーストの付着量が２０％以上になるように、かつ、セルの単位長さ当たりの平均断面積をＡＳとし、蛍光体ペーストの単位長さ当たりの充填量をｑとした時に、
１．１ＡＳ≦ｑ≦１．２ＡＳ
となるように蛍光体ペーストを充填することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法。
複数回の充填による充填量の総和が請求項１又は２に記載の充填量ｑを満たすことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光面形成方法。