DE69923483T2

DE69923483T2 - Verfahren zur Herstellung einer Plasma-Anzeigetafel mit ausgezeichneter Bildqualität

Info

Publication number: DE69923483T2
Application number: DE69923483T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kawamura; Shigeo Hirakata-shi Suzuki; Masaki Aoki; Kanako Miyashita; Mitsuhiro Sakai-shi Ohtani; Hiroyuki Ibaraki-shi Kado; Keisuke Hirakata-shi Sumida; Nobuyuki Hirakata-shi Kirihara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: US7140940B2; CN1529339A; EP1291893A3; EP1291894B1; EP1291896A2; CN1333423C; DE69923483D1; DE69920536T2; CN1146939C; EP1291895A3; DE69923484D1; EP1291895A2; EP1291896A3; CN100565757C; US20030148695A1; US6547617B1; EP1291898B1; DE69920537D1; KR20010083097A; EP1291895B1

Description

Technisches Gebiet
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für einen Plasmabildschirm und insbesondere auf Verbesserungen an einer Leuchtstofffarbe, die zur Ausbildung der Leuchtstoffschicht verwendet wird.
Stand der Technik
In den letzten Jahren gab es hohe Erwartungen an die Realisierung von Großbildfernsehgeräten mit verbesserter Bildqualität. Ein Beispiel solcher Fernsehgeräte sind solche für den in Japan verwendeten "HiVision"-Standard. Auf dem Gebiet der Bildschirme werden Forschungen hinsichtlich einer Vielzahl von Vorrichtungen ausgeführt, wie Kathodenstrahlröhren, LCDs (Flüssigkristallanzeigen) und Plasmabildschirme (nachfolgend PDPs), mit dem Ziel, geeignete Fernsehgeräte herzustellen.
Kathodenstrahlröhren, die gewöhnlich in Fernsehgeräten verwendet werden, haben eine sehr hohe Auflösung und Bildqualität. Die Tiefe und das Gewicht von Fernsehgeräten mit Kathodenstrahlröhren nehmen jedoch mit der Bildschirmgröße zu, so dass Kathodenstrahlröhren nicht für die Herstellung großer Fernsehgeräte mit Bildgrößen von 40 Zoll (101 cm) oder mehr geeignet sind. LCDs haben einige bemerkenswerte Vorteile, wie beispielsweise einen geringen Energieverbrauch und niedrige Betriebsspannungen, es ist jedoch schwierig, großformatige LCD-Bildschirme herzustellen.
Andererseits ermöglichen PDPs, großformatige, schlanke Fernsehgeräte herzustellen, wobei Modelle von 50 Zoll (127 cm) bereits entwickelt worden sind.
PDPs können grob in Gleichstrom- (DC-) Typen und Wechselstrom- (AC-) Typen unterteilt werden. Gegenwärtig herrschen AC-Typen vor, die für die Herstellung von Bildschirmen mit feinen Zellenstrukturen geeignet sind.
Ein repräsentativer PDP vom AC-Typ wird nachfolgend beschrieben. Anzeigeelektroden sind an einer vorderen Deckplatte angeordnet. Diese Deckplatte ist parallel zu einer hinteren Deckplatte angeordnet, auf der Adresselektroden so vorgesehen sind, dass die Elektrodensätze eine Matrix bilden. Ein zwischen den Platten verbleibender Spalt wird durch Trennwände in Form von Streifen unterteilt. Schichten aus roten, grünen und blauen Leuchtstoffen sind zwischen den Trennwänden ausgebildet, und ein Entladungsgas ist in diesen Zwischenräumen eingeschlossen. Steuerschaltungen werden dazu verwendet, Spannungen an die Elektroden anzulegen, was eine Entladung und die Abgabe von ultraviolettem Licht hervorruft. Dieses ultraviolette Licht wird durch die Partikel der roten, grünen und blauen Leuchtstoffe in den Leuchtstoffschichten absorbiert, was eine erregte Lichtabgabe hervorruft. Dieses Licht bildet ein Bild auf dem Bildschirm.
Die PDPs dieses Typs werden durch Ausbildung der Trennwände auf der hinteren Platte, das Ausbilden der Leuchtstoffschichten zwischen diesen Wänden und das Einleiten des Entladungsgases nach dem Anordnen der vorderen Deckplatte auf der hinteren Platte hergestellt.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. H06-5205 lehrt ein üblicherweise verwendetes Verfahren zum Ausbilden der Leuchtstoffschichten zwischen den Trennwänden. Bei diesem Verfahren (ein Siebdruckverfahren) werden die Zwischenräume zwischen den Trennwänden mit Leuchtstoffpaste gefüllt, die dann gebrannt wird. Es ist jedoch schwierig, einen PDP mit einer feinzelligen Struktur durch Siebdruck herzustellen.
Beispielsweise bei der Herstellung eines Fernsehgerätes, das mit der Spezifikation für das japanische "HiVision"-Fernsehen kompatibel ist, muss die Bildschirmauflösung 1920 × 1125 Pixel sein, so dass der Teilungsabstand (Zellenteilungsabstand) der Trennwände für einen Bildschirm von 42 Zoll (106 cm) nur etwa 0,1 bis 0,15 mm beträgt und die Zwischenräume zwischen den Trennwänden nur etwa 0,08 bis 0,1 mm breit sind. Da die Leuchtstofffarben, die beim Siebdrucken verwendet werden, hoch viskos sind (im Allgemeinen im Bereich von einigen zig bis tausenden von Centipoise, wobei 1 cP gleich 10^–3 Nm^–2s ist), ist es schwierig, die Leuchtstofffarben in die schmalen Zwischenräume zwischen den Trennwänden genau und mit hoher Geschwindigkeit einzubringen. Es ist auch schwierig, die Bildschirmplatten für einen PDP eines solch feinen Aufbaus herzustellen.
Außer dem Drucken des Bildschirms können Leuchtstoffschichten unter Verwendung eines Fotoresistfilms oder mit Farbstrahldrucken hergestellt werden.
Ein Beispiel eines Verfahrens, das einen Fotoresistfilm verwendet, ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H06-273925 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Kunstharzfilm, der auf UV-Licht empfindlich ist, und Leuchtstoffe einer der drei Farben enthält, zwischen benachbarte Trennwände eingebracht. Nur Teile des Kunstharzfilms, die zur Bildung einer Leuchtstoffschicht der gewünschten Farbe dienen, werden belichtet, und die übrigen Teile werden weggewaschen. Bei diesem Verfahren kann ein Film zwischen die Trennwände mit einem guten Grad an Genauigkeit eingebracht werden, selbst wenn der Zellenteilungsabstand eng ist.
Für jede der drei Farben muss jedoch ein Film eingebracht werden, die gewünschten Teile des Films müssen belichtet werden, und die übrigen Teile müssen weggewaschen werden. Dieses macht den Herstellungsvorgang schwierig, wobei ein weiteres Problem auftritt, dass die unterschiedlichen Farben häufig miteinander vermischt werden. Leuchtstoffe sind ein relativ teures Material, und da die Leuchtstoffe, die weggewaschen werden, für die Wiederverwendung ungeeignet sind, ist dieses Verfahren auch teuer.
Die japanischen Offenlegungsschriften Nr. S53-79371 und H08-162019 beschreiben Techniken, die Farbstrahldrucken verwenden. Eine flüssige Farbe, die aus Leuchtstoffen und einem organischen Bindemittel besteht, wird unter Druck gesetzt und so aus einer Düse ausgespritzt, dass sie eine isolierende Platte überstreicht, wodurch ein gewünschtes Muster aus Leuchtstofffarbe auf der Oberfläche ausgebildet wird. Diese Farbstrahlverfahren verwenden gewöhnlich Leuchtstofffarben, die auf die folgende Weise hergestellt werden. Leuchtstoffe werden in einem Gemisch dispergiert, das enthält: (1) ein organisches Bindemittel, wie beispielsweise Ethylzellulose, Acrylharz oder Polyvinylalkohol, (2) ein Lösungsmittel, wie Terpineol oder Butylcarbitolazetat, unter Verwendung eines Dispergierers, wie beispielsweise einem Farbschüttler.
Mit dieser Art von Farbstrahlverfahren kann Farbe akkurat in die schmalen Kanäle zwischen den Trennwänden eingebracht werden, obgleich die Farbe, die aus den Düsen ausgespritzt wird, zur Bildung von Tröpfchen neigt und daher nur intermittierend in die Kanäle eingebracht wird. Als Folge ist es schwierig, die Farbe längs der streifenförmigen Kanäle glatt aufzubringen.
In den japanischen Offenlegungsschriften Nr. H08-245853 und H09-253749 beschreiben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren, bei dem niedrig viskose, hoch fluide Leuchtstofffarben verwendet werden. Diese Farben werden unter Druck gesetzt und werden so kontinuierlich aus einer bewegten Düse ausgespritzt, wodurch die Farben glatt aufgebracht werden.
Wenn jedoch die Leuchtstofffarben in der oben beschriebenen Weise aufgebracht worden sind, erscheinen mitunter verwaschene Linien längs der Trennwände und längs der Zwischenräume in den Adresselektroden, wenn der fertige PDP betrieben wird. Solche verwaschenen Linien treten speziell in Bereichen des Bildschirms auf, wo weiß dargestellt wird.
Vermutlich treten solche verwaschenen Linien aufgrund von Inkonsistenzen in den Leuchtstoffschichten auf, die in den Kanälen ausgebildet sind, oder aufgrund einer Vermischung der Leuchtstoffe unterschiedlicher Farbe. Inkonsistenzen erscheinen in der Leuchtstoffschicht aus den nachfolgend beschriebenen Gründen.

(1) Bei der Aufbringung wird die Leuchtstofffarbe elektrisch geladen und kann daher durch elektrische Ladung beeinträchtigt werden, die sich aufgrund der Herstellungsumgebung oder der Herstellungsbedingungen aufbaut. Dies bedeutet, dass die Menge an Leuchtstofffarbe, die aufgebracht wird, an unterschiedlichen Stellen des PDP variieren kann.
(2) Wenn die Leuchtstofffarben der drei Farben nacheinander aufgebracht werden, dann werden die Leuchtstofffarben für die zweiten und dritten Farben zu einem Zeitpunkt aufgebracht, zu welchem eine Leuchtstofffarbe bereits in den benachbarten Kanälen enthalten ist. Die gerade aufgebrachte Leuchtstofffarbe ist rheologischen Einflüssen der in diesen Nachbarkanälen vorhandenen Leuchtstofffarbe ausgesetzt, so dass es schwierig ist, die Farbe gleichmäßig aufzubringen. Bemerke, dass wenn der Leuchtstofffarbstoff einer jeden Farbe in geeigneter Weise trocknen kann, bevor die nächste Farbe aufgebracht wird, solche rheologischen Wirkungen beseitigt werden können. Der Trocknungsprozess muss jedoch häufiger ausgeführt werden, was mehr Einrichtungen notwendig macht und den Herstellungsvorgang kompliziert.
(3) Wenn Leuchtstofffarbe in die Kanäle zwischen die Trennwände eingebracht wird, dann ist es vorteilhaft, wenn die Düse längs der Mitten der Kanäle geführt wird, um die Farbe gleichmäßig aufzubringen. Selbst wenn jedoch die Düse sich auf einer geraden Linie bewegt, können Schwankungen der Breite der Kanäle und eine Krümmung der Kanäle die Düse daran hindern, der Mitte der Kanäle zu folgen, was eine vorschriftsmäßige Aufbringung der Farbe extrem schwierig macht. Dieses Problem ist speziell bei PDPs evident, die eine feine Zellenstruktur haben.
(4) Wenn eine hoch fluide Leuchtstofffarbe unter Verwendung einer feinen Düse aufgebracht wird, dann wird das Ein- und Ausschalten der Düse von einer Schwankung der Farbmenge be gleitet, die jeweils aus der Düse ausgespritzt wird, und von einer Veränderung des Winkels, unter dem der Farbstrahl austritt. Dieses macht es schwierig, die Leuchtstofffarbe mit Genauigkeit zwischen die Trennwände einzubringen.

Als weiteres Problem ist es schwierig, die Leuchtstofffarbe an den Seitenflächen der Trennwände zu beiden Seiten der Kanäle anzubringen, so dass die Farbe dazu neigt, sich am Boden der Kanäle anzusammeln. Eine ausgeglichene Aufbringung von Leuchtstofffarbe sowohl am Boden als auch an den Seitenflächen der Wände ist daher schwierig zu erreichen. Wenn das Gleichgewicht zwischen den Leuchtstofffarbmengen an den Seitenflächen der Wände und am Boden gering ist, dann ist es schwierig, eine hohe Luminanz des Bildschirms zu erreichen.
Der Durchmesser der Düse, die in Farbstrahlverfahren verwendet wird, muss klein sein, um den Teilungsabstand der Trennwände einhalten zu können. Dies führt leicht zu einer Verstopfung der Düse und verhindert eine kontinuierliche Aufbringung der Leuchtstofffarbe über lange Zeit. Insbesondere bei der Herstellung eines komplizierten PDP mit einem Trennwandteilungsabstand von 0,15 mm oder weniger muss der Durchmesser der Düse auf eine geringere Distanz eingestellt werden, was ein Verstopfen der Düse noch mehr begünstigt.
EP 0 834 899 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Plasmabildschirms, bei dem die Fluoreszenzschicht oder die Reflexionsschicht durch kontinuierliche Aufbringung einer Fluoreszenzfarbe oder einer Reflexionsfarbe auf die Kanäle zwischen Trennwänden ausgebildet wird, wobei die Farbe aus einer Düse ausgespritzt wird, die längs der Trennwände läuft. Die Fluoreszenzfarbe kann eine Leuchtstofffarbe sein, die Siliziumoxid enthält.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung möchte ein Herstellungsverfahren für einen PDP angeben, das kontinuierlich Leuchtstofffarbe über lange Zeit aufbringen kann und exakt und gleichmäßig Leuchtstofffarbschichten herstellen kann, selbst wenn der Zellenaufbau sehr fein ist. Dieses ermöglicht die Herstellung von PDPs mit geringer Linienverwaschung bei hoher Auflösung und mit hoher Bildschirmluminanz.
Zur Ausführung dessen gibt die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren an, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist. Leuchtstofffarbe wird kontinuierlich aus einer Düse ausgespritzt, die sich relativ zur einer Platte bewegt, um über die Platte zu streichen, wobei die Düse den Kanälen zwischen Trennwänden folgt, die auf der Platte vorgesehen sind, um Leuchtstofffarbe in die Kanäle einzubringen. Bei der Bewegung kann die Bahn, die von der Düse in jedem Kanal verfolgt wird, in Übereinstimmung mit Positionsinformation für jeden Kanal eingestellt werden.
Als Folge wird selbst bei gekrümmten Kanälen die Düse bei ihrer Bewegung in der Mitte eines jeden Kanals gehalten, so dass Leuchtstofffarbe gleichmäßig in jeden Kanal eingebracht und mit einer vorteilhaften Balance zwischen den Seitenflächen der Trennwände und dem Boden der Kanäle aufgebracht werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung wird Leuchtstofffarbe kontinuierlich aus einer Düse ausgespritzt, die sich gegenüber einer Platte so bewegt, dass die Düse bei der Führung über die Platte den Kanälen zwischen Trennwänden folgt, die auf der Platte vorgesehen sind, um den Kanälen Leuchtstofffarbe zuzuführen. Die Breite eines jeden Kanals kann überall längs der Kanäle gemessen werden, und die Menge an von der Düse ausgespritzter Leuchtstofffarbe, die pro Längeneinheit der Trennwände ausgespritzt wird, kann auf der Grundlage der Breite des jeweiligen Kanals eingestellt werden.
Im Ergebnis kann Leuchtstofffarbe gleichmäßig aufgetragen werden, selbst wenn Unterschiede in den Breiten zwischen den Kanälen oder Schwankungen der Breite innerhalb des Kanals vorhanden sind.
Bei der vorliegenden Erfindung kann, wenn Leuchtstofffarbe nacheinander in viele Kanäle eingebracht wird, die Leuchtstofffarbe kontinuierlich von der Düse ausgespritzt werden, selbst wenn die Düse im Abstand von den Kanälen angeordnet ist. Im Ergebnis baut sich keine Farbe nahe dem Rand der Düse auf, was sicherstellt, dass ein gleichmäßiger Farbstrahl erzeugt werden kann. Dieses ermöglicht es, Leuchtstofffarbe gleichmäßig in mehrere Kanäle einzubringen.
Bevor die Leuchtstofffarbe aus der Düse kontinuierlich ausgespritzt wird, kann die Leuchtstofffarbe in einem Dispergierer nochmals dispergiert werden. Dieses verbessert die Dispersion der Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstofffarbe und ermöglicht es, die Leuchtstofffarbe mit einem vorteilhaften Gleichgewicht zwischen dem Leuchtstoff an den Seitenflächen der Trennwände und den Böden der Kanäle anzubringen.
Die von der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines PDP verwendete Leuchtstofffarbe besteht vorzugsweise aus: Leuchtstoffpartikeln, die einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 bis 5 μm haben; einem Lösungsmittelgemisch, in dem Materialien vermischt sind, die aus einer Gruppe von Lösungsmitteln ausgewählt sind, die ein Ende aus einer Hydroxidgruppe haben, wobei die Gruppe umfasst: Terpineol, Butylcarbitolacetat, Butylcarbitol, Pentandiol und Limo nen; ein Bindemittel, das ein Polymer der Ethylengruppe oder Ethylzellulose (Zellulosemoleküle, in denen die Hydroxidgruppe (-OH) durch eine Ethoxygruppe ersetzt ist), die wenigstens 49% Zellulosemoleküle der Ethoxygruppe (-OC₂H₅) enthält, ist; und ein Dispergiermittel. Die enthaltene Menge an Ethoxygruppe, wie hier bezeichnet, ist die Menge an Ethoxygruppe in den Zellulosemolekülen. Als ein Beispiel, bei dem alle Hydroxidgruppen in der Zellulose durch Ethoxygruppe ersetzt sind, ist die enthaltene Menge an Ethoxygruppe 54,88%.
Die Viskosität der Leuchtstofffarbe kann auf einen niedrigen Wert eingestellt sein, der 2 Nm^–2s (2000 Centipoise) oder darunter ist. Eine Viskosität im Bereich von 100 × 10^–3 bis 500 × 10^–3Nm^–2s (100 bis 500 Centipoise) ist bevorzugt.
In einer Leuchtstofffarbe, die üblicherweise bei einem PDP verwendet wird, findet ein Kunstharzmaterial, wie beispielsweise aus der Ethylzelluloseserie, der Acrylserie oder der Polyvinylalkoholserie als Bindemittel Verwendung. Terpineol und Butylcarbitol werden ebenfalls üblicherweise in solchen Leuchtstofffarben als Lösungsmittel verwendet, obgleich solche Bindemittel sich unzureichend in solchen Lösungsmitteln lösen, was zu Problem bezüglich der Dispergierung der Leuchtstofffarbe und des Kunstharzes führt.
Andererseits verwendet die Leuchtstofffarbe, die bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet wird, nur die spezifischen Bindemitteltypen und Lösungsmittel, die oben angegeben sind. Dieses stellt sicher, dass sich das Bindemittel im Lösungsmittel vorteilhaft auflöst, was die Dispergierung der Leuchtstoffpartikel verbessert. Im Ergebnis wird eine Leuchtstofffarbe, die in einen Kanal zwischen zwei Trennwände eingeführt worden ist, an den Seitenflächen der Trennwände vorteilhaft anhaften, und die Leuchtstofffarbe ist weniger den rheologischen Wirkungen der Leuchtstofffarbe ausgesetzt, die in benachbarten Kanälen vorhanden ist. Folglich kann die Leuchtstofffarbe mit vorteilhaftem Gleichgewicht zwischen der Farbmenge an den Seitenflächen der Trennwände und der Farbmenge am Boden der Kanäle aufgebracht werden.
Nachfolgend werden Beispiele bevorzugter Dispergierungsmittel, die der Leuchtstofffarbe hinzugefügt werden können, angegeben:
ein anionischer, oberflächenaktiver Wirkstoff, der ausgewählt ist aus: Fettsäuresalze; Alkylsulfate; Estersalze; Alkylbenzensulfonat, Alkylsulfosuccinat, Naphthalensulfonpolycarboxylpolymer,
ein nicht-ionischer, oberflächenaktiver Wirkstoff, der ausgewählt ist aus: Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylenderivate, Sorbitonfettester, Glycerolfettsäureester und Polyoxyethylenalkylamin oder
ein kationischer, oberflächenaktiver Wirkstoff, der ausgewählt ist aus: einem Alkylaminsalz, quaternäres Ammoniumsalz, Alkylbetain und Aminoxid.
Ein entladendes Material wird der Leuchtstofffarbe hinzugefügt, die bei der Herstellung von PDPs gemäß der Erfindung verwendet wird.
Als Ergebnis kann Leuchtstofffarbe gleichmäßig in die Kanäle zwischen Trennwänden eingebracht werden, selbst wenn ein PDP einen sehr feinen Aufbau hat. Wenn der resultierende PDP betrieben wird, kann wenig Linienunschärfe beobachtet werden. Es wird angenommen, dass wenn entladendes Material und Dispergierungsmittel einer Leuchtstofffarbe hinzugefügt sind, die Leuchtstofffarbe bei der Aufbringung nicht elektrisch geladen wird, was ein Aufbauen von Leuchtstofffarbe verhindert.
Feine Partikel eines leitfähigen Materials, wie beispielsweise feine Partikel aus Kohlenstoff, Graphit, Metall oder einem Metalloxid werden als entladendes Material verwendet.
Wenn das hinzugefügte entladende Material solche Eigenschaften hat, dass das Brennen das entladende Material entfernt oder die Leitfähig des entladenden Materials aufhebt, wie beispielsweise ein oberflächenaktiver Wirkstoff oder feine Partikel aus Kohlenstoff, dann wird der Betrieb des sich ergebenden PDP nicht durch die Anwesenheit irgendeines entladenden Materials in der Leuchtstoffschicht beeinträchtigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Zeichnung eines PDP vom AC-Oberflächenentladungstyp, auf den sich die Ausführungsformen beziehen.
2 zeigt den Aufbau eines Anzeigegeräts, das den obigen PDP in einem Schaltungsblock enthält.
3 ist eine vereinfachte Zeichnung, die den Aufbau einer Farbaufbringvorrichtung zeigt, die bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform verwendet wird.
4 ist eine Darstellung der Bilddaten, die man durch die Farbaufbringvorrichtung erhält, die bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform verwendet wird, wenn die Positionen der Kanäle ermittelt werden.
5A ist ein vergrößerter Teil von 4, während 5B ein Graph ist, der die Luminanz an zahlreichen Stellen auf der Erfassungslinie L1 zeigt.
6 ist ein Bildbeispiel, das man erhalten kann, wenn 4 vergrößert wird.
7A und 7B zeigen, wie Leuchtstofffarbe aufgebracht wird, wenn die Düse von der Mitte eines Kanals abweicht bzw. die Leuchtstoffschicht, die in diesem Falle ausgebildet wird.
8 ist eine Darstellung, wie die Leuchtstoffschicht ausgebildet wird, wenn die Leuchtstofffarbe in einen Kanal eingebracht worden ist.
9 zeigt den Zusammenhang zwischen der Konzentration des Bindemittels in der Leuchtstofffarbe und der Form, in der eine Leuchtstoffschicht ausgebildet wird.
10 ist ein Graph, der die Viskosität der Leuchtstofffarbe der vorliegenden Erfindung mit der Viskosität der Leuchtstofffarbe vergleicht, die in einem Siebdruckverfahren verwendet wird.
11 zeigt den Zustand, in dem die Leuchtstofffarbe aus der Düse austritt.
12 ist eine perspektivische Zeichnung der Farbaufbringvorrichtung, die bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
13 zeigt eine Vorderansicht (teilweise im Schnitt) dieser Farbaufbringvorrichtung.
14 zeigt eine Vergrößerung der Düsenkopfeinheit von 12.
15 zeigt, wie der Düsenkopf dieser Farbaufbringvorrichtung über das Glasrückwandsubstrat abgelenkt wird.
16 zeigt ein Beispiel einer Vergrößerung der Bilddaten, die man erhält, wenn die obige Farbaufbringvorrichtung die Kanäle erfasst.
17 zeigt eine Modifikation der zweiten Ausführungsform.
18 zeigt den Aufbau eines Leuchtstofffarbumwälzmechanismus, der bei dem Farbauftragverfahren der dritten Ausführungsform verwendet wird.
19 zeigt das Verfahren, das von der Herstellung der Leuchtstofffarbe bis zum Aufbringen der Leuchtstofffarbe ausgeführt wird.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Erste Ausführungsform
Gesamtkonstruktion und Herstellungsverfahren eines PDP
1 ist eine perspektivische Zeichnung eines PDP vom AC-Oberflächenentladungstyp, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. 2 zeigt ein Anzeigegerät, das einen Schaltungsblock zeigt, der an diesem PDP angebracht ist.
Dieser PDP besteht grundsätzlich aus einer Frontplatte 10 und einer Rückenplatte 20. Die Frontplatte 10 ist mit Entladungselektroden 12 (Ablenkelektroden 12a und Halteelektroden 12b), einer Induktorschicht 13 und einer Schutzschicht 14 auf einem Frontglassubstrat 11 ausgebildet. Die Rückenplatte 20 ist mit Adresselektroden 22 und einer Induktorschicht 23 auf einem hinteren Glassubstrat 21 ausgebildet. Die Frontplatte 10 und die Rückenplatte 20 sind parallel angeordnet, wobei die Adresselektroden 22 den Ablenkelektroden 12a und Halteelektroden 12b unter Bildung eines Zwischenraums gegenüberstehen. Trennwände 30 sind als Streifen in dem Zwischenraum zwischen der Frontplatte 10 und der Rückenplatte 20 ausgebildet, um Trennungen zu bilden, die als Entladungsräume 40 dienen. Ein Entladungsgas ist in diese Entladungsräume eingeführt.
Leuchtstoffschichten 31 sind auf der Rückenplatte 20 in den Entladungsräumen 40 ausgebildet. Diese Leuchtstoffschichten 31 sind abwechselnd in roten, grünen und blauen Streifen angeordnet.
Die Entladungselektroden 12 und die Adresselektroden 22 sind beide in Form von Streifen ausgebildet. Die Entladungselektroden 12 laufen senkrecht zu den Trennwänden 30, während die Adresselektroden 22 parallel zu den Trennwänden 30 laufen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in 2 die Entladungselektroden 12 als durchgehend und quer über die gesamte Breite der Platte von einer Seite zur anderen verlaufend gezeigt sind. Jede Adresselektrode 22 ist jedoch in der Mitte des Bildschirms geteilt, und der Bildschirm wird unter Verwendung eines Dualabtastverfahrens betrieben.
Die Entladungselektroden 12 und die Adresselektroden 22 können aus einem einzigen Metall bestehen, beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Chrom, Nickel oder Platin. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Entladungselektroden 12 von einer feinen Silberelektrode gebildet werden, die auf einer breiten, transparenten Elektrode angeordnet ist, die aus einem leitfähigen Metalloxid, wie ITO, SnO₂ oder ZnO besteht, da dieses die Entladungsfläche in jeder Zelle vergrößert.
Der Bildschirm wird mit Zellen hergestellt, die rotes, grünes oder blaues Licht abgeben, die an den Überkreuzungen der Entladungselektroden 12 und der Adresselektroden 22 angeordnet sind.
Die Induktorschicht 13 ist eine Schicht aus einem Induktormaterial, das über der gesamten Oberfläche des Frontglassubstrats 11 ausgebildet ist, auf dem die Entladungselektroden 12 angeordnet sind. Während ein Bleiglas mit niedrigem Schmelzpunkt häufig für diese Induktorschicht 13 verwendet wird, kann ein Wismutglas niedrigen Schmelzpunkts oder ein Laminat aus Bleiglas niedrigen Schmelzpunkts und Wismutglas niedrigen Schmelzpunkts verwendet werden.
Die Schutzschicht 14 ist ein Magnesiumoxid-(MgO-)Film, der die gesamte Oberfläche der Induktorschicht 13 bedeckt.
Die Induktorschicht 13 dient auch als reflektierende Schicht für Licht im sichtbaren Spektrum und enthält folglich Partikel aus TiO₂.
Die Trennwände 30 sind aus einem Glasmaterial gebildet und sind so gestaltet, das von der Oberfläche der Induktorschicht 13 der Rückenplatte 20 nach oben vorstehen.
Herstellungsverfahren des PDP
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren des vorliegenden PDP beschrieben.
Frontplatte
Die Frontplatte 10 wird durch Ausbildung der Entladungselektroden 12 auf der Oberseite des Frontglassubstrats 11 hergestellt. Eine Induktorschicht 13 auf Zinkbasis wird dann auf dem Frontglassubstrat 11 ausgebildet, und anschließend werden die Entladungselektroden 12 und eine Schutzschicht 14 auf der Induktorschicht 13 ausgebildet.
Die Endladungselektroden 12 werden aus Silber hergestellt und werden durch Aufbringung einer Silberelektrodenpaste durch Siebdruck und anschließendes Brennen der Elektrodenpaste hergestellt. Als Alternativen können diese Entladungselektroden 12 durch ein Farbstrahlverfahren oder ein Fotoresist-Verfahren hergestellt werden.
Als ein Beispiel kann die Induktorschicht 13 wie folgt hergestellt werden. Eine Zusammensetzung, in der 70 Gew.-% Bleioxid (Pb), 15 Gew.-% Boroxid (B₂O₃), 10 Gew.-% Siliziumoxid (SiO₂) und 5 Gew.-% Aluminiumoxid mit einem organischen Bindemittel (wobei α-Terpineol in Ethylzellulose gelöst ist) vermischt sind, wird unter Verwendung von Siebdrucktechnik aufgebracht. Dieses wird dann über 20 Min. bei 520° gebrannt, um eine Schicht zu erzeugen, die etwa 20 μm dick ist.
Die Schutzschicht 14 wird aus Magnesiumoxid (MgO) hergestellt. Diese wird gewöhnlich unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens ausgebildet, obgleich im vorliegenden Falle CVD (Chemische Dampfabscheidung) verwendet wird, um einen Film zu erstellen, der 1,0 μm dick ist.
Um eine Magnesiumoxid-Schutzschicht unter Verwendung von CVD zu erstellen, wird das Frontglassubstrat 11 in eine CVD-Vorrichtung gegeben. Eine Magnesiumverbindung, die als die Quelle verwendet wird, und Sauerstoff werden zugeführt, um miteinander zu reagieren. Als spezielle Beispiele können als Magnesiumverbindung, die als Quelle eingesetzt ist, Magnesiumazetylazeton (Mg(C₅H₇O₂)₂) oder Magnesiumzyklopenthadienyl (Mg(C₅H₅)₂) verwendet werden.
Rückenplatte
Wie die Entladungselektroden 12 werden die Adresselektroden 22 auf dem Rückenglassubstrat 21 durch Siebdrucken ausgebildet.
Als nächstes wird ein Glasmaterial, das TiO₂-Partikel enthält, mit Siebdruck aufgebracht und gebrannt, um die Induktorschicht 23 zu bilden. Anschließend wird Glasmaterial durch Siebdrucken wiederholt aufgebracht, und dieses wird gebrannt, um die Trennwände 30 zu bilden.
Die Leuchtstoffschicht 31 wird dann in den Kanälen zwischen den Trennwänden 30 ausgebildet. Dieser Vorgang wird später im Detail beschrieben, wird jedoch grundsätzlich in der Weise ausgeführt, dass Leuchtstofffarbe kontinuierlich aus einer Düse ausgespritzt wird, die längs der Kanäle bewegt wird, um die Farbe aufzubringen. Die Leuchtstoffschicht 31 wird dann durch Brennen fertig gestellt, um das Lösungsmittel und das Bindemittel zu entfernen, die in der Leuchtstofffarbe enthalten sind.
Damit die Leuchtstoffe an den Seitenwände der Trennwände 30 haften, wenn die Leuchtstofffarbe trocknet, sollte das für die Ausbildung der Trennwände 30 verwendete Material so ausgewählt werden, dass der Kontaktwinkel zwischen der Leuchtstofffarbe und den Seiten der Trennwände 30 geringer ist, als der Kontaktwinkel zwischen den Seitenwänden und dem Boden der Kanäle.
Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Trennwände 30 eine Höhe von 0,1 bis 0,15 mm und einen Teilungsabstand von 0,15 bis 0,36 mm, um die Forderungen für einen VGA- oder HiVision-Fernsehempfänger mit einem Bildschirm von 40 Zoll (101 cm) zu erfüllen.
Zusammenbau des PDP durch Verbinden der Platten miteinander
Die Frontplatte und die Rückenplatte, die nach den obigen Verfahren hergestellt wurden, werden unter Verwendung einer Glassiegelmasse miteinander verbunden. Dabei werden die Entladungsräume 40, die durch die Trennwände 30 voneinander getrennt sind, evakuiert, um ein Hochvakuum (beispielsweise von 1,06 × 10^–7 kPa (8 × 10^–7 Torr)) zu erzeugen. Anschließend wird ein Entladungsgas (beispielsweise ein Inertgas, wie He-Xe-Gemisch oder Ne-Xe-Gemisch) in den Entladungsraum 40 mit einem speziellen Druck eingeleitet, um die Herstellung des PDP zu vollenden.
Es sei angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das Entladungsgas wenigstens 5% Vol.-% Xenon enthält und mit einem Gasdruck von 66,6 kPa bis 106,6 kPa (500 bis 800 Torr) eingeleitet wird.
Der PDP wird nach der Verbindung mit einem Schaltungsblock, wie jener, der in 2 gezeigt ist, betrieben.
Leuchtstofffarbe, Farbaufbringvorrichtung und Aufbringverfahren
Die Leuchtstofffarben werden durch Dispergieren von Partikeln unterschiedlich gefärbter Leuchtstoffe in ein Gemisch aus einem Bindemittel, einem Lösungsmittel und einem Dispergiermittel hergestellt. Die Viskosität der Leuchtstofffarben wird auf eine geeignete Größe eingestellt.
Die zur Herstellung der Leuchtstoffschicht in einem PDP gewöhnlich verwendeten Materialien können als diese Leuchtstoffpartikel verwendet werden. Mehrere spezielle Beispiele sind nachfolgend angegeben.

Blauer Leuchtstoff: BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺

Grüner Leuchtstoff: BaAl₁₂O₁₇:Mn oder Zn₂SiO₄:n

Roter Leuchtstoff: (YxGd_1–x)BO₃:Eu³⁺ oder YBO₃:Eu³⁺
Die Zusammensetzung der Leuchtstofffarben wird im Detail später beschrieben.
3 zeigt den Gesamtaufbau der Farbaufbringvorrichtung 50, die zur Erstellung der Leuchtstoffschicht 31 verwendet wird.
Wie in 3 gezeigt, enthält die Farbaufbringvorrichtung 50 einen Farbbehälter 51, eine Druckpumpe 52, einen Düsenkopf 53, einen Plattenträger 56 und einen Kanalerfassungskopf 55. Der Farbbehälter 51 enthält Leuchtstofffarbe. Die Druckpumpe 52 setzt die Leuchtstofftarbe im Farbbehälter 51 unter Druck, um die Leuchtstofffarbe zu fördern. Der Düsenkopf 53 dient dazu, einen Strahl Leuchtstofffarbe, der durch die Druckpumpe 52 gefördert worden ist, abzugeben. Der Plattenträger 56 wird zum Abstützen der Platte (das Rückenglassubstrat 51, auf dem die Trennwände 30 in Streifen ausgebildet worden sind) verwendet. Der Kanalerfassungskopf 55 erfasst die Position der Kanäle 52 (d.h. die Zwischenräumen zwischen benachbarten Trennwänden 30) auf dem Rückenglassubstrat 21, das auf den Plattenträger 56 gelegt worden ist.
Das Rückenglassubstrat 21 wird auf den Plattenträger 56 in der Farbaufbringvorrichtung 50 so aufgelegt, dass die Trennwände 30 auf die Richtung ausgerichtet sind, die in 3 mit X gezeigt ist.
Ein Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) zum Antreiben des Düsenkopfes 53 und des Kanalerfassungskopfes 55 relativ zum Plattenträger 56 ist ebenfalls vorgesehen. In Übereinstimmung mit Befehlen von dem Steuerer 60 bewegt der Antriebsmechanismus den Düsenkopf 53 und den Kanalerfassungskopf 55 über die Oberfläche des Plattenträgers 56, um ihn in der X-Richtung und der Y-Richtung zu bewegen. Der Antriebsmechanismus kann ein Schneckenwellenmechanismus sein, wie jener, der in einem Drei-Achsen-Roboter verwendet wird, ein Linearmotor oder ein Pneumatikzylindermechanismus, und er kann den Düsenkopf 53 und den Kanalerfassungskopf 55 oder alternativ den Plattenträger 56 antreiben. Ein spezielles Beispiel des Antriebsmechanismus ist in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Ein Positionserfassungsmechanismus (nicht dargestellt) ist ebenfalls vorgesehen, um die Position in den X- und Y-Achsen (d.h. die X- und Y-Koordinaten) des Düsenkopfes 53 und des Kanalerfassungskopfes 55 oberhalb des Plattenträgers 56 zu ermitteln, wobei der Steuerer 60 in der Lage ist, die Koordinatenposition dieser Komponenten zu ermitteln. Es kann ein Linearsensor als Positionserfassungsmechanismus vorgesehen sein, obgleich, wenn ein Antriebsmechanismus, wie beispielsweise ein Impulsmotor verwendet wird, der die Antriebsbewegung in X-Achsenrichtung und/oder Y-Achsenrichtung genau steuern kann, ein Basispositionserfassungssensor vorgesehen sein kann, um zu erfassen, wann die Komponenten an einer Basisposition in der X-Achse und/oder der Y-Achse vorbeilaufen, wobei die Position in der X-Achse und/oder der Y-Achse aus dem Antriebsumfang der Antriebsmechanismus ermittelt werden.
Der Düsenkopf 53 wird durch spanabhebende Bearbeitung und durch Funkenerosionsbearbeitung eines Metallmaterials hergestellt, um einen integralen Körper zu bilden, der eine Farbkammer 53a und eine Düse 54 aufweist.
Die von der Druckpumpe 52 zugeführte Leuchtstofffarbe wird in der Farbkammer 53a vorübergehend gehalten, und ein kontinuierlicher Farbstrahl wird von der Düse 54 abgegeben.
Es ist wird angenommen, dass nur eine Düse 54 im Düsenkopf 53 vorgesehen ist, obgleich wenn mehrere Düsen 54 vorgesehen sind, mehrere Farbstrahlen erzeugt werden können. In diesem Falle ist der jeder Düse 54 zugeführte Druck ausgeglichen, wenn die Leuchtstofftarbe der Tintenkammer 53a zugeführt wird.
Wie später unter Bezugnahme auf 11 beschrieben, muss der Lochdurchmesser der Düse 54 beträchtlich kleiner sein, als der Teilungsabstand der Trennwände, damit der Farbstrahl nicht über die Kanäle zwischen den Trennwänden hinausschießt. Es ist jedoch auch notwendig, eine Verstopfung der Düse zu vermeiden. In den meisten Fällen ist der Durchmesser in einen Bereich von etwa einigen zehn bis einigen hundert Mikrometern eingestellt, obgleich dies in Abhängigkeit von Faktoren wechseln kann, wie beispielsweise der Menge an Leuchtstofffarbe, die aus der Düse ausgespritzt wird.
Der Farbbehälter 51 ist mit einem Rührer 51a versehen, um zu verhindern, dass Partikel (beispielsweise die Leuchtstoffpartikel) sich in der Leuchtstofffarbe absetzen.
Der Kanalerfassungskopf 55 tastet die Oberfläche des Rückenglassubstrats 21 ab, das auf dem Plattenträger 56 liegt, und misst die Charakteristik (beispielsweise die von der Oberfläche reflektierte Lichtmenge oder die Induktanz der Oberfläche) an unterschiedlichen Positionen der Oberfläche. Auf der Grundlage der von dem Kanalerfassungskopf ausgeführten Messungen wird Positionsinformation für jeden Kanal 32 auf dem Rückenglassubstrat 21 erhalten.
Wie in 3 gezeigt, enthält der Kanalerfassungskopf 55 einen CCD-Liniensensor 57, der sich in der Y-Achse erstreckt, und eine Linse 58, die von der Oberseite des Rückenglassubstrats 21 reflektiertes Licht auf den CCD-Liniensensor projiziert. Für die Oberseite des Rückenglassubstrats 21 in der Y-Achse des CCD-Liniensensors 57 angesammelte Bilddaten werden zum Steuerer 60 übertragen.
Kanalpositionserfassung und Aufbringung von Farbe durch die Farbaufbringvorrichtung 50
Unter Verwendung dieser Art Farbaufbringvorrichtung 50 kann Positionsinformation für die Kanäle 32a, 32b und 32c zwischen den Trennwänden erhalten werden. Auf der Grundlage dieser Positionsinformation kann die Position des Düsenkopfs 53 innerhalb der Kanäle so gesteuert werden, dass Leuchtstofffarben jeder Farbe entsprechend in die Kanäle 32a, 32b und 32c eingebracht werden kann. Ein spezielles Beispiel dieses Vorgangs wird nachfolgend beschrieben.
Zunächst wird das Rückenglassubstrat 21 auf den Plattenträger 56 gelegt. Der Kanalerfassungskopf 55 tastet wiederholt das Rückenglassubstrat 21 in der X-Achse ab und fotografiert es, wobei er sich leicht in der Y-Achse zwischen den Abtastvorgängen bewegt. Als Folge werden Bilddaten der gesamten Oberfläche des Rückenglassubstrats 21 nacheinander an den Steuerer 60 abgegeben. Der Steuerer 60 empfängt die Bilddaten, die von dem Kanalerfassungskopf 55 geliefert werden, und speichert die Bilddaten in einem Speicher, so dass die erfasste Luminanz einer jeden Position in Übereinstimmung mit den Koordinaten der Position auf dem Plattenträger 56 gespeichert wird.
4 ist eine Darstellung der Bilddaten, die man auf diese Weise erhält. In 4 entspricht das diagonal schraffierte Rechteck dem Rückenglassubstrat 21, und die nicht schraffierten Teile innerhalb dieses Rechtecks entsprechen den Oberseiten der Trennwände 30.
Auf der Grundlage der erhaltenen Bilddaten werden als nächstes die Bewegungslinien eingestellt.
Es wird angenommen, dass die Kanäle 32a, 32b und 32c zwischen den Trennwänden 30 einen unterschiedlichen Luminanzwert gegenüber den Oberseiten der Trennwände 30 haben. Genauer gesagt, die Kanäle reflektieren im Allgemeinen weniger Licht, als die Oberseiten der Trennwände, wobei diese Teile in 4 als die diagonal schraffierten und nicht schraffierten Bereiche gekennzeichnet sind. Bereiche, wo ein plötzlicher Übergang im Luminanzwert vorhanden ist, können daher als die Ränder der Kanäle 32a, 32b und 32c angesehen werden (oder in anderen Worten als Grenzen zwischen den Kanälen und den Trennwänden), so dass die Bewegungslinien S in der Mitte beider Ränder eines jeden der Kanäle 32a, 32b und 32c eingestellt werden können.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Einstellen der Bewegungslinien S in größerem Detail erläutert.
In den in 4 gezeigten Bilddaten sind mehrere Erfassungslinien L mit gleichem Teilungsabstand parallel zu Y-Achse so eingestellt, dass sie die Trennwände 30 kreuzen.
Fig. FA ist eine Teilvergrößerung von 4, in die die Erfassungslinien L1, L2, L3,..., L6 eingezeichnet worden sind.
5B ist ein Graph, der eine Darstellung der Luminanz an unterschiedlichen Positionen auf der Erfassungslinie L1 zeigt. Dieser Graph zeigt, dass die Positionen, die den Oberseiten der Trennwände 30 entsprechen, eine hohe Luminanz haben, während die Positionen, die den Kanälen 32a, 32b und 32c entsprechen, eine geringe Luminanz haben.
Die Y-Koordinaten der Punkte (P11, P12, P13,..., P18) auf der Erfassungslinie in 5A, wo ein plötzlicher Wechsel der Luminanz vorliegt, oder mit anderen Worten, die Punkte, die einer ansteigenden oder abfallenden Kante im Graph von 5B entsprechen, werden ermittelt. In der gleichen Weise werden die Y-Koordinaten der Punkte (P21, P22, P23,..., P28), der Punkte (P31, P32, P33,..., P38). und ..., und der Punkte (P61, P62, P63,..., P68) auf den Erfassungslinien L2, L3,..., L6 in 5A, wo ein plötzlicher Wechsel der Luminanz stattfindet, ermittelt.
Die Koordinaten des Mittelpunktes Q11 zwischen den Punkten P11 und P12, des Mittelpunktes Q21 zwischen den Punkten P21 und P22,..., und des Mittelpunktes Q61 zwischen den Punkten P61 und P62 werden errechnet, und die Bewegungslinie S1 wird für den am meisten links liegenden Kanal 32a in 5A eingestellt, indem diese Mittelpunkte Q11, Q21, und Q61 miteinander verbunden werden. Die Mittelpunkte werden in der gleichen Weise für die zweiten, dritten und vierten Kanäle miteinander verbunden, gezählt von links in 5A, um die Bewegungslinien S2, S3 und S4 einzustellen.
Sobald die Bewegungslinien S auf diese Weise eingestellt worden sind, wird die Düse 54 veranlasst, jeder Bewegungslinie zu folgen. Indem Leuchtstofffarbe der verschiedenen Farben aus der Düse 54 ausgespritzt wird, wenn sie sich auf diese Weise bewegt, kann Leuchtstofffarbe in die Kanäle 32a, 32b und 32c eingebracht werden. Dieses wird nachfolgend genauer beschrieben.
Zunächst wird eine Leuchtstofffarbe einer Farbe (beispielsweise blau) aus einer Gruppe ausgewählt, die aus blau, grün und rot besteht, und wird in den Farbbehälter 51 eingefüllt.
Der Steuerer 60 bewegt den Düsenkopf 53 an das Ende der Bewegungslinie für den ersten Kanal 32a, in den die Farbe als ersten einzubringen ist. Der Steuerer 60 aktiviert dann die Druckpumpe 52, damit die Leuchtstofffarbe zum Düsenkopf 53 gepumpt und als kontinuierliche Strömung aus der Düse 54 ausgespritzt wird. Die Distanz zwischen dem unteren Ende der Düse 54 und der Oberseite der Trennwände ist in Übereinstimmung mit Bedingungen, wie der aus der Düse ausgespritzten Farbmenge eingestellt und liegt normalerweise im Bereich von 0,5 bis 3 mm.
Der Steuerer 60 bewirkt, dass sich der Düsenkopf 53 in der X-Richtung bewegt, er stellt aber auch die Position des Düsenkopfes 53 in der Y-Richtung so ein, dass die Düse 54 der eingestellten Bewegungslinie S folgt.
Der Steuerer 60 verschiebt dann den Düsenkopf 53 in der Y-Richtung derart, dass sich der Düsenkopf 53 zu einem Ende einer Bewegungslinie S in einem nächsten Kanal 32a bewegt, in den Farbe einzubringen ist. Der Düsenkopf 53 wird dann veranlasst, sich über das Rückenglassubstrat 21 mit hoher Geschwindigkeit zurückzubewegen, während Leuchtstofffarbe ausgespritzt wird, wobei die Düse der Bewegungslinie S folgt.
Durch wiederholtes Ausführen dieses Vorgangs kann Leuchtstofffarbe dieser ersten Farbe in alle Kanäle 32a auf dem Rückenglassubstrat 21 eingebracht werden.
Als nächstes wird Leuchtstofffarbe einer zweiten Farbe, beispielsweise grün, in die benachbarten Kanäle 32b eingebracht, und Leuchtstofffarbe einer dritten Farbe, beispielsweise rot, wird in die benachbarten Kanäle 32c eingebracht. Auf diese Weise werden Leuchtstofffarben der drei Farben in die Kanäle 32a, 32b und 32c eingebracht.
Durch Einbringen von Leuchtstofffarbe unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens, können die Bewegungslinien S in die Mitte der Kanäle eingestellt werden, selbst wenn die Kanäle 32a, 32b und 32c unter einem Winkel verlaufen, wie in 6A gezeigt, oder bogenförmig sind, wie in 6B. Da die Düse 54 diesen Bewegungslinien S folgt, kann Leuchtstofffarbe auf die Trennwände zu beiden Seiten der Kanäle aufgebracht werden und kann gleichmäßig längs der Kanäle aufgebracht werden.
Wenn die Kanäle 32a, 32b und 32c unter einem Winkel angeordnet oder gebogen sind, wie in den 6A und 6B gezeigt, und die Düse 54 sich nicht in der Y-Achse bewegte, sondern stattdessen einfach auf einer geraden Linie laufen würde, die zur X-Achse parallel ist, dann würde die Düse 54 sich aus der Mitte des Kanals herausbewegen, wie in 7A gezeigt, und sich der Trennwand auf einer Seite (auf der linken Seite in 7A) des Kanals annähern. Wenn die Düse in dieser Weise positioniert ist, besteht die Tendenz, dass eine große Menge Leuchtstofffarbe sich an die Seitenfläche einer Trennwand anheftet. Die Leuchtstoffschicht, die in diesem Falle eventuell gebildet würde, wäre nahe einer Trennwand auf einer Seite des Kanals dick.
In extremen Fällen würde die Düse 54 in den nächsten Kanal überwechseln, so dass dann Leuchtstofffarbstoffe unterschiedlicher Farben in den gleichen Kanal eingebracht würden. Beim vorliegenden Verfahren zum Auftragen von Leuchtstofffarben wird die Farbe jedoch gleichmäßig auf beide Seiten eines jeden Kanals über das gesamte Rückenglassubstrat aufgebracht.
Es ist anzumerken, dass die oben beschriebene Wirkung selbst dann erreicht werden kann, wenn die Düse nicht direkt über die eingestellten Bewegungslinien eingestellt ist und stattdessen sich nahe dieser Bewegungslinien über das Rückenglassubstrat bewegt.
Steuerung der aus der Düse ausgespritzten Leuchtstofffarbmenge
Wenn der Teilungsabstand der Trennwände 30 konstant ist und die Breite eines jeden Kanals 32a, 32b und 32c ebenfalls konstant ist, dann kann auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Düse und die aus der Düse ausgespritzte Farbmenge (genauer gesagt, die Rate, mit der Farbe aus der Düse ausgespritzt wird) auf eine konstante Größe eingestellt werden. Wenn die Kanäle jedoch unterschiedliche Breiten haben oder wenn eine Schwankung in der Breite des gleichen Kanals vorliegt, führt die Bewegung der Düse mit konstanter Bewegungsgeschwindigkeit und das Ausspritzen von Leuchtstofffarbe mit konstanter Rate zu Ungleichmäßigkeiten in der Aufbringung von Leuchtstofffarbe (genauer gesagt, Ungleichmäßigkeiten in der Farbmenge auf dem Boden der Kanäle und den Seitenfläche der Trennwände). Die Aufbringung von Leuchtstofffarbe mit konstanter Rate führt dazu, dass weniger Leuchtstofffarbe auf die Seitenflächen der Trennwände an Stellen aufgebracht wird, wo die Kanäle breit sind, im Vergleich zu Stellen, wo die Kanäle schmal sind.
An Stellen, wo ein Kanal schmal ist, wird eine zu große Menge Leuchtstofffarbe aufgebracht, was dazu führen kann, dass Leuchtstofffarbe in benachbarte Kanäle überläuft und sich mit den andersfarbigen Leuchtstofffarben mischt.
Bei Anwendung des folgenden Verfahrens wird die Größe des Drucks zum Pumpen der Leuchtstofffarbe zur Düse oder die Bewegungsgeschwindigkeit entsprechend den Schwankungen der Breite eines Kanals geändert, wodurch das obige Problem gelöst wird.
In den in 4 gezeigten Bilddaten wird die Breite eines jeden Kanals 32a, 32b und 32c längs der Erfassungslinien gemessen. Die Menge der pro Längeneinheit in X-Richtung aufgebrachten Farbe bei der Bewegung der Düse 54 über das Rückenglassubstrat 21 wird dann proportional zur Kanalbreite eingestellt. Diese Einstellung wird durch Steuerung der Größe des von der Druckpumpe 52 zugeführten Drucks oder Antriebsgeschwindigkeit des X-Achsen-Antriebsmechanismus ausgeführt.
Als ein Beispiel werden für die Bewegungslinie S1 in 5A die Kanalbreiten an den Punkten Q11 (d.h. die Distanz zwischen den Punkten P11 und P12), Q21,..., Q61 gemessen. Wenn die Düse 54 längs der Bewegungslinie S1 bewegt wird, dann wird die Größe des Drucks, der von der Druckpumpe 52 aufgebracht wird, proportional zu den gemessenen Kanalbreiten verändert, wenn die Düse 54 über die Punkte Q11, Q21,..., Q61 läuft.
Durch Ausführung dieser Art Steuerung kann die Menge an pro Längeneinheit in der X-Achse aufgebrachter Leuchtstofffarbe grob proportional zur Kanalbreite gemacht werden. Dies bedeutet, dass Leuchtstofffarbe gleichmäßig in die Kanäle eingebracht werden kann, ohne dass sich Farben miteinander vermischen, wenn die Kanäle schmal sind, selbst wenn Unterschiede in den Breiten der Kanäle oder Schwankungen in der Breite ein und desselben Kanals vorhanden sind.
Modifikationen der Verfahren zum Erhalten von Positionsinformation für Kanäle und zum Bewegen der Düse
In der obigen Ausführungsform erzeugt der Kanalerfassungskopf 55 ein Bild der gesamten Oberfläche des Rückenglassubstrats 21, erhält Positionsinformation für die Kanäle aus den sich ergebenden Bilddaten und verwendet dieses Positionsinformation, um die Bewegungslinien einzustellen. Dieses ist jedoch nur ein Beispiel, wie die Bewegungslinien eingestellt werden können, und die vorliegende Erfindung kann eine Vielzahl anderer Verfahren verwenden.
Als ein Beispiel kann ein Kopf, der eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) enthält, die sich in der X-Achse erstreckt, das Rückenglassubstrat 21 in der Y-Achse abtasten, um die Trennwände 30 zu kreuzen und Punkte zu erfassen, wo Änderungen in der Größe der Luminanz vorhanden sind. Durch Erfassung der Luminanz auf Linien, die äquivalent zu den Erfassungslinien L1, L2,... in 5A sind, können Punkte erfasst werden, wo sich die Luminanz ändert, und die Bewegungslinien können in der gleichen Weise eingestellt werden, wie in der Ausführungsform.
In der obigen Ausführungsform werden Punkte, wo sich eine plötzliche Änderung der Luminanz ergibt, erfasst und werden als den Rändern der Kanäle entsprechend beurteilt. Als ein Beispiel kann jedoch ein Distanzsensor am Kanalerfassungskopf 55 vorgesehen sein. Dieser Kanalerfassungskopf 55 wird veranlasst, sich über das Rückenglassubstrat 21 wie zuvor zu bewegen, und Punkte, an denen eine plötzliche Änderung der Distanz ermittelt wird, werden erfasst und werden als den Rändern der Kanäle entsprechend beurteilt.
Als Alternative kann der Kanalerfassungskopf 55 mit einem Sensor zum Messen der absoluten Dielektrizitätskonstante versehen sein. Dieser Kanalerfassungskopf 55 wird veranlasst, über das Rückenglassubstrat 21 zu streichen, wie zuvor, und Punkte, wo eine plötzliche Änderung der absoluten Dielektrizitätskonstante erfasst wird, werden als den Rändern der Kanäle entsprechend beurteilt.
In der obigen Ausführungsform ist die Farbaufbringvorrichtung 50 so aufgebaut, dass der Düsenkopf 53 und der Kanalerfassungskopf 55 gesondert angetrieben sind. Der oben beschriebene Vorgang kann jedoch auch ausgeführt werden, wenn diese Komponenten als eine einzige Komponente angetrieben sind.
Die obige Ausführungsform beschreibt einen beispielhaften Fall, bei dem die Farbaufbringvorrichtung 50 die gesamte Oberfläche des Rückenglassubstrats 21 abtastet, die Positionen der Kanäle unter Verwendung des Kanalerfassungskopfs 55 erfasst und die Bewegungslinien im voraus vor dem Beginn der Aufbringung der Leuchtstofffarben einstellt. Diese Vorgänge können jedoch auch gleichzeitig ausgeführt werden. Genauer gesagt, die Bilddaten für einen Kanal, in den später Farbe einzubringen ist, können erhalten und eine Bewegungslinie kann eingestellt werden, während der Düsenkopf 53 sich über das Rückenglassubstrat 21 bewegt, um Leuchtstofffarbe in einen anderen Kanal einzubringen. Der Düsenkopf 53 wird dann so gesteuert, dass er der auf diese Weise eingestellten Bewegungslinie folgt, wenn er in den späteren Kanal Leuchtstofffarbe einbringt.
Wenn man diesen weiteren Weg geht, müssen die Bewegungslinien nur eingestellt werden, bevor sie vom Düsenkopf 53 verfolgt werden, um den Düsenkopf 53 steuern zu können, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben, um die gleichen Wirkungen wie oben zu erzielen.
Als ein Beispiel kann der Düsenkopf 53 mit einem Kanaldetektor (einem CCD-Liniensensor) versehen sein, der die Mittenposition eines Kanals erfasst und in Bewegungsrichtung weiter oberhalb des Kanals angeordnet ist. Wenn der Düsenkopf 53 über das Rückenglassubstrat 21 streicht, erfasst der Kanaldetektor die Mitte eines Kanals an einer Position, die stromaufwärts des Düsenkopfes 53 liegt, und der Düsenkopf 53 wird so gesteuert, dass er durch diese erfasste Mitte des Kanals läuft. Wenn diese Anordnung verwendet wird, müssen jedoch die Erfassung der Mitte des Kanals und der Antrieb des Düsenkopfes 53 in der Y-Achse mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden.
Als eine weitere Alternative kann ein Rückkopplungskorrektursystem verwendet werden. In einem solchen System kann der Kanaldetektor am Düsenkopf 53 vorgesehen sein, die Mitte eines Kanals muss durch diesen Kanaldetektor erfasst werden, die Abweichung des Düsenkopfes 53 von der Kanalmitte muss berechnet werden, und der Düsenkopf 53 muss in der Y-Achse so bewegt werden, dass die Abweichung beseitigt wird.
Die obige Ausführungsform beschreibt den Fall, bei dem der Düsenkopf 53 mit nur einer Düse 54 versehen ist, obgleich die gleichen Wirkungen erzielt werden können, wenn der Düsenkopf 53 mit mehreren Düsen 54 versehen ist.
In diesem Falle wird die Position des Düsenkopfes 53 in der Y-Achse so eingestellt, dass jede Düse 54 einer anderen Bewegungslinie folgt. Als ein Beispiel kann der Teilungsabstand der Düsen auf das Dreifache des Teilungsabstandes der Trennwände eingestellt sein, und die vom Düsenkopf 53 zu verfolgende Bewegungslinie kann als Mittelwert der Bewegungslinien eingestellt werden, die durch die Mitten der Kanäle 32a bestimmt sind. Die Position des Düsenkopfes 53 wird dann in der Y-Achse so eingestellt, dass der Düsenkopf 53 einer Kopfbewegungslinie folgt, die auf diese Weise eingestellt ist.
Als Ergebnis kann Leuchtstofffarbe gleichzeitig in mehrere Kanäle eingebracht werden.
Wenn der Düsenkopf 53 mit nur einer Düse 54 versehen ist, muss sich der Düsenkopf 53 so oft über das Rückenglassubstrat 21 bewegen, wie die Gesamtzahl der Kanäle 32a, 32b und 32c ist. Je größer die Anzahl der Düsen 54 am Düsenkopf 53 ist, umso geringer ist die Anzahl der Bewegungen, die der Düsenkopf 53 ausführen muss. Wenn der Düsenkopf 53 beispielsweise mit drei Düsen 54 versehen ist, kann Leuchtstofffarbe in einer einzigen Bewegung in drei Kanäle des Rückenglassubstrats 21 eingebracht werden. Es ist jedoch klar, dass die Zahl der Bewegungen, die der Düsenkopf 53 über das Rückenglassubstrat 21 in diesem Falle ausführen muss, auf ein Drittel der Bewegungen herabgesetzt ist, die ausgeführt werden müssen, wenn nur eine einzige Düse 54 verwendet wird.
Ein hochauflösender PDP hat zwischen einige hundert und einige tausend Kanäle 32a, 32b, 32c auf dem Rückenglassubstrat 21. Als Beispiel hat ein PDP-Anzeigegerät mit VGA-Leistungsniveau bei 42 Zoll (106 cm) im Format 16 : 9 etwa 850 Linien einer jeden Farbe, während ein vergleichbarer Bildschirm mit HD-Leistung (HD = High Definition = hohe Auflösung) 1920 Linien hat. Dies bedeutet, dass eine Steigerung der Anzahl der Düsen 54 den Wirkungsgrad verbessern kann, mit dem ein Anzeigegerät hergestellt wird.
Während die obige Ausführungsform ein Verfahren beschreibt, dass Leuchtstofffarbe einer zweiten Farbe erst aufbringt, nachdem die Aufbringung der Leuchtstofffarbe einer ersten Farbe abgeschlossen ist, kann die Farbaufbringvorrichtung 50 auch mit drei Düsenköpfen versehen sein, die Leuchtstofffarbe der drei Farben aufbringen, so dass Leuchtstofffarbe in drei unterschiedlichen Farben gleichzeitig aufgebracht werden können.
Zusammensetzung der Leuchtstofffarben
(1) Leuchtstoffpartikel
Um Verstopfungen der Düse(n) zu vermeiden und ein Absetzen der Leuchtstoffpartikel zu verhindern, sollten die Leuchtstoffpartikel, die in der Leuchtstofffarbe verwendet werden, einen mittleren Partikeldurchmesser von 5 μm oder weniger haben. Für die Herstellung einer Leuchtstoffschicht, die wirksam Licht erzeugt, sollte jedoch der mittlere Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel 0,5 μm oder mehr sein. Aus diesen Gründen sollten die Leuchtstoffpartikel einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,5 bis 5 μm haben, wobei Partikel in einem Bereich von 2 bis 3 μm bevorzugt sind.
Zur Verbesserung der Dispersion der Leuchtstoffpartikel ist es wirkungsvoll, die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel mit einem Oxid oder Fluorid zu bedecken oder solche Materialien an die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel anzuheften.
Nachfolgend werden Beispiele von Metalloxiden gegeben, die an die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel angeheftet werden können, oder dazu verwendet werden können, die Leuchtstoffpartikel zu umhüllen: Magnesiumoxid (MgO); Aluminiumoxid (Al₂O₃); Siliziumoxid (SiO₂); Indi umoxid (InO₃); Zinkoxid (ZnO) und Yttriumoxid (Y₂O₃). Von diesen ist SiO₂ als ein Oxid allgemein bekannt, das negativ geladen wird, während ZnO, Al₂O₃ und Y₂O₃ als Oxide allgemein bekannt sind, die positiv geladen werden. Die Aufbringung dieser Materialien auf die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel ist besonders wirksam.
Der Partikeldurchmesser des Oxids, das den Partikeln zugeführt wird, sollte beträchtlich kleiner sein, als der Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel. Die Menge an Oxid, das den Leuchtstoffpartikeln beigegeben wird, sollte auch etwa 0,05 bis 2,0 Gew.-% der Leuchtstoffpartikel sein. Wenn die Menge zu gering ist, hat das Material wenig Wirkung. Ist hingegen die Menge zu hoch, absorbiert das Material die UV-Lichtstrahlen, die im Plasma erzeugt werden, was die Gesamtluminanz des Bildschirms herabsetzt.
Nachfolgend werden Beispiele von Fluoriden gegeben, die auf die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel aufgebracht werden können: Magnesiumfluorid (MgF₂) und Aluminiumfluorid (AlF₃).
(2) Bindemittel
Ethylzellulose und Polyethylenoxid (ein Polymer von Ethylenoxid) sind Beispiele von Bindemitteln, die eine vorteilhafte Dispergierung der Leuchtstoffpartikel erzielen. Insbesondere ist Ethylenzellulose, die 49 bis 54% der Ethoxygruppe (-OC₂H₅) aufweist, bevorzugt.
Ein photosensitives Kunstharz kann ebenfalls als Bindemittel verwendet werden.
(3) Lösungsmittel
Es ist vorteilhaft, ein Gemisch aus organischen Lösungsmitteln, die die Hydroxid-Gruppe (OH-Gruppe) enthalten, als Lösungsmittel zu verwenden. Nachfolgend werden spezielle Beispiele gegeben: Terpineol (C₁₀H₁₈O); Butylcarbitolacetat; Pentandiol (2,2,4-Trimethylpentandiolmonoisobutylat); Dipenten (auch als "Limonen" bekannt) und Butylcarbitol.
Ein Lösungsmittelgemisch , das diese organischen Lösungsmittel enthält, hat gesteigerte Fähigkeit, das oben angegebene Bindemittel zu lösen sowie eine bessere Dispergierung der Leuchtstofffarbe zu erreichen.
Die Leuchtstofffarbe sollte etwa 35 bis 60 Gew.-% Leuchtstoffe und etwa 0,5 bis 10 Gew.-% Bindemittel enthalten.
Es ist anzumerken, dass zur Beeinflussung der Art, wie die Leuchtstofffarbe in die Kanäle eingebracht wird, die Menge an Bindemittel relativ hoch innerhalb eines Bereichs eingestellt werden sollte, in dem die Farbe nicht übermäßig viskos wird.
(4) Dispergierungsmittel
Durch Hinzufügen eines Dispergierungsmittels zu einer Leuchtstofffarbe der obigen Zusammensetzung können die Leuchtstoffpartikel innerhalb der Farbe besser dispergiert werden.
Als Beispiel von Dispergierungsmitteln können die folgenden oberflächenaktiven Wirkstoffe verwendet werden.
Anionische oberflächenaktive Wirkstoffe

Fettsäuresalze, Alkylsulfat, Estersalze, Alkylbenzensulfonat, Alkylsulfosuccinsäuresalz, Naphthalensulfonsäurepolycarbonsäurepolymer.

Nicht-ionische oberflächenaktive Wirkstoffe

Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenderivate, Sorbitonfettester, Glycerolfettsäureester und Polyoxyethylenalkylamin.

Kationische oberflächenaktive Wirkstoffe

Als Beispiele: Alkylaminsalz, quaternäres Ammoniumsalz, Alkylbetain und Aminoxid.

(5) Entladungsmaterial
Es ist auch vorteilhaft, der Leuchtstofffarbe ein Ladung entfernendes Material hinzuzufügen.
Weiterhin haben die oberflächenaktiven Wirkstoffe, die oben unter (4) aufgeführt sind, als Dispersionsmittel im Allgemeinen einen entladenden Effekt, der verhindert, dass der Leuchtstoff elektrisch geladen wird, so dass viele dieser Substanzen die entladenden Materialien ersetzen. Der entladende Effekt differiert in Abhängigkeit von den Leuchtstoffen, den Bindemitteln und den verwendeten Lösungsmitteln, so dass es für Experimente, die für eine Vielzahl unterschiedlicher oberflächenaktiver Wirkstoffe auszuführen sind, vorteilhaft ist, wenn ein wirksames Material ausgewählt werden kann.
Eine Menge an oberflächenaktivem Wirkstoff in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 Gew.-% ist geeignet. Eine geringere Menge wird die Dispergierung des Leuchtstoffs nicht ausreichend verbessern und wird keinen ausreichend entladenden Effekt hervorrufen. Zu viel oberflächenaktiver Wirkstoff beeinträchtigt jedoch die Luminanz des Bildschirms.
Neben den als Dispergierungsmitteln verwendeten oberflächenaktiven Wirkstoffen können feine Partikel aus leitfähigem Material als ein entladendes Material verwendet werden.
Spezielle Beispiele davon sind feine Partikel aus Kohlenstoff, wie beispielsweise Ruß, feine Grafitpartikel, feine Metallpartikel, wie Al, Fe, Mg, Si, Cu, Sn, Ag oder feine Partikel eines Oxids dieser Metalle.
Es ist bevorzugt, der Leuchtstofffarbe 0,05 bis 1,0 Gew.-% dieser leitfähigen feinen Partikel hinzuzufügen.
Durch Beifügung eines entladenden Materials zur Leuchtstofffarbe kann eine elektrische Aufladung der Leuchtstofffarbe verhindert werden, was bei der Herstellung eines PDP die folgende Wirkung hat.
Wenn der Leuchtstofftarbe kein entladendes Material hinzugefügt ist, besteht das Problem verwaschener Linien, die im Betrieb des hergestellten PDP erscheinen. Das Auftreten solcher verwaschener Linien wird unterdrückt, wenn der Leuchtstofffarbe ein entladendes Material hinzugefügt ist.
Wenn der Leuchtstofffarbe kein entladendes Material hinzugefügt ist, wird die Leuchtstofffarbe geladen, was es wahrscheinlicher macht, dass die Leuchtstoffschicht in den Zwischenräumen zwischen den Adresselektroden 22 (siehe 2) in der Mitte des PDP ansteigt. Dieses kann ebenfalls durch Hinzufügen eines entladenden Materials zur Leuchtstofffarbe unterdrückt werden.
Leuchtstofffarbe (insbesondere Leuchtstofffarbe, die organische Lösungsmittel enthält) wird beim Aufbringen geladen, was zu Schwankungen in der Menge an Leuchtstofffarbe führt, die jedem Kanal zugeführt wird, und in der Art und Weise, in der die Leuchtstofffarbe aufgebracht wird. Wenn ein entladendes Material der Leuchtstofffarbe hinzugefügt wird, kann eine solche Aufladung vermutlich vermieden werden.
Auch hilft die Unterdrückung der elektrischen Aufladung der Leuchtstofffarbe, eine Vermischung von Farben aufgrund der Streuung der Farbtröpfchen zu verhindern.
Wenn ein oberflächenaktiver Wirkstoff oder feine Kohlenstoffpartikel als entladendes Material verwendet werden, verdampft oder verbrennt dieses entladende Material, wenn die Leuchtstoffe gebrannt werden, um das Lösungsmittel und das Bindemittel aus der Leuchtstofffarbe zu entfernen. Dies bedeutet, dass nach dem Brennen in der Leuchtstoffschicht kein entladendes Material zurückbleibt. Als Ergebnis beeinträchtigt das in der Leuchtstoffschicht verbliebene entladende Material nicht den Betrieb (das Leuchten) des PDP.
Herstellungsverfahren der Leuchtstofffarbe
Die Leuchtstofffarben werden durch Auflösung der 0,2 bis 10 Gew.-% oben beschriebenen Bindemittels im Lösungsmittel gebildet. Dieses wird dann mit Leuchtstoffpartikeln der unterschiedlichen Farben gemischt, und die Leuchtstoffpartikel werden unter Verwendung eines Dispergierers dispergiert, um die Leuchtstofffarben der unterschiedlichen Farben zu bilden.
Die folgenden Einrichtungen können als Dispergierer verwendet werden. Ein Vibrationsrührer oder ein Umwälzrührer, der ein Material unter Verwendung von Kugeln dispergiert (eine Kugelmühle, eine Perlenmühle, eine Sandmühle usw.) können verwendet werden. Alternativ kann eine Vorrichtung, die keine Kugeln verwendet, wie beispielsweise ein Strömungsrohr oder eine Strahlmühle, verwendet werden.
Zirkonoxid- oder Aluminiumoxid-Kugeln werden als das Dispergiermedium in einem Vibrationsrührer oder einem Umwälzrührer verwendet. Insbesondere Zirkonoxid-(ZrO₂-)Kugeln mit einem Durchmesser von 0,2 bis 2 mm sind bevorzugt. Die Verwendung solcher Kugeln begrenzt die Beschädigung der Leuchtstoffpartikel und die Einführung von Verunreinigungen in die Farbe.
Wenn eine Strahlmühle verwendet wird, sollte die Dispergierung vorzugsweise mit einem Druck im Bereich von 980 bis 9800 kPa (10 bis 100 kgf/cm²) ausgeführt werden. Dieser Bereich ist bevorzugt, da Drücke unter 980 kPa (10 kgf/cm²) nicht in der Lage sind, die Leuchtstofffarbe ausreichend zu dispergieren, während Drücke oberhalb von 9800 kPa (100 kgf/cm²) zu einer Zerstörung der Leuchtstoffpartikel neigen.
Die Viskosität der Leuchtstofffarbe sollte 2 Nm²s sein (2000 Centipoise) oder darunter bei einer Temperatur von 25°C und einem Geschwindigkeitsgefälle von 100/s, wobei die Leuchtstofffarbe vorzugsweise so eingestellt ist, dass ihre Viskosität im Bereich von 10 × 10^–3 bis 500 × 10^–3 Nm^–2s (10 bis 500 Centipoise) liegt.
Nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, wie ein Oxid oder Fluorid an den Oberflächen der Leuchtstoffpartikel angebracht werden kann. Eine Suspension aus einem Metalloxid, wie beispielsweise Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumoxid (SiO₂) und Indiumoxid (In₂O₃), oder eine Suspension aus einem Metallfluorid, wie beispielsweise Magnesiumfluorid (MgF₂) oder Aluminiumfluorid (AlF₃), wird einer Suspension zugefügt, die die Leuchtstoffpartikel enthält, und die Suspensionen werden dann vermischt und verrührt. Anschließend wird das Gemisch einer Saugfiltration unterworfen, um die Partikel zu entfernen. Die Partikel werden unter Verwendung einer Temperatur von wenigstens 125°C getrocknet und dann bei einer Temperatur von wenigstens 350°C gebrannt.
Um die Adhäsion des Oxids oder Fluorids an den Leuchtstoffpartikeln zu steigern, kann eine kleine Menge Kunstharz, ein Silankoppler oder Wasserglas den Suspensionen hinzugefügt werden.
Als weiteres Beispiel kann eine Beschichtung aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) auf den Oberflächen der Leuchtstoffpartikel ausgebildet werden, indem den Leuchtstoffpartikeln eine alkoholische Lösung von Al(OC₂H₅)₃ hinzugefügt wird, was ein Aluminiumalkoxid ist, und dann das Gemisch umgerührt wird.
Betrachtung der Wirkung der Leuchtstofffarbe der vorliegenden Ausführungsform
Wie oben beschrieben wird die Leuchtstofffarbe der vorliegenden Ausführungsform vorteilhafterweise so dispergiert, dass wenn die Leuchtstofffarbe in die Kanäle zwischen den Trennwänden eingebracht wird, die Leuchtstofffarbe vorzugsweise an den Seitenflächen der Trennwände angebracht wird. Die Gründe hierfür sind die folgenden.
8 ist eine Darstellung, wie die Leuchtstoffschicht ausgebildet wird, nachdem die Leuchtstofffarbe in die Kanäle zwischen den Trennwänden eingebracht worden ist.
Wenn eine hoch fluide Leuchtstofffarbe verwendet wird, um die Zwischenräume zwischen den Trennwänden zu füllen, tendieren die Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstofffarbe zu einem Absetzen aufgrund der Wirkung der Schwerkraft F1.
Gleichzeitig sind die Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstofffarbe auch der Kraft F2 unterworfen, die die Leuchtstoffpartikel in Richtung auf die Seitenflächen der Trennwände bewegt. Diese Kraft F2 wird aufgrund des in der Leuchtstofffarbe enthaltenen Lösungsmittels erzeugt, das in die Trennwände 30 sickert, und durch die Tatsache, dass die Leuchtstoffpartikel durch das Bindemittel mit dem Lösungsmittel kombiniert sind. Als Folge bewegen sich auch die Leuchtstoffpartikel in Richtung auf die Trennwände 30.
Die Form der Leuchtstoffschicht, die ggf. in den Kanälen zwischen den Trennwänden ausgebildet wird, wird durch das Gleichgewicht zwischen den Kräften F1 und F2 bestimmt. Je höher die Fluidität der Leuchtstofffarbe ist, umso größer ist die Kraft F2, so dass die Leuchtstofffarbe vorteilhaft an den Seitenflächen der Trennwände angebracht werden kann.
Es ist aus dem gleichen Grund auch günstig, die Menge an Bindemittel in der Leuchtstofffarbe am oberen Ende des zulässigen Bereichs anzusetzen. Da eine Steigerung der Bindemittelmenge die Kraft F2 vergrößert, können Verbesserungen an der Menge Leuchtstofffarbe vorgenommen werden, die an den Seitenflächen der Trennwände angebracht wird.
Verbesserungen an der Menge Leuchtstofffarbe, die an den Seitenflächen der Trennwände angebracht wird, verbessern den Anteil der Leuchtstoffschicht, die auf diesen Seitenflächen ausgebildet wird, was wiederum die Luminanz des sich ergebenden PDP verbessert. Der Grund hierfür ist, dass das an Stellen nahe den Anzeigeelektroden erzeugte UV-Licht wirksam in sichtbares Licht umgewandelt werden kann.
9 ist eine Darstellung, wie die Form der Leuchtstoffschicht sich in Abhängigkeit von der Konzentration des Kunstharzbindemittels in der Leuchtstofffarbe ändert.
Wie in 9 gezeigt, setzen sich bei niedriger Konzentration des Kunstharzes die meisten Leuchtstoffpartikel am Boden des Kanals ab, so dass eine Leuchtstoffschicht nur am Boden des Kanals ausgebildet wird. Wenn jedoch die Konzentration des Kunstharzes vergrößert wird, dann wird die Bindung des Bindemittels an die Leuchtstoffpartikel verbessert, so dass die Menge an Leuchtstoff, der auf die Seitenflächen der Trennwände aufgebracht wird, zunimmt. Sobald die Konzentration des Kunstharzes ein gewisses Niveau erreicht, wird eine Leuchtstoffschicht nur an den Seitenwänden der Trennwände ausgebildet.
Es ist anzumerken, dass wenn Leuchtstofffarben unterschiedlicher Farben nacheinander aufgebracht werden, die Leuchtstofffarbe der zweiten und dritten Farben aufgebracht wird, wenn bereits Farbe in den benachbarten Kanälen vorhanden ist. Dies bedeutet, dass Lösungsmittel bereits in die Seitenfläche einer oder beider Trennwände eines Kanals eingesickert sein wird, in den Leuchtstofffarbe eingebracht wird. Als Ergebnis ist es für das Lösungsmittel in der nun eingebrachten Leuchtstofffarbe schwierig, in diese Trennwände einzusickern, und wenn die Dispersion der Leuchtstofffarbe gering ist, hat die Kraft F2 fast keine Wirkung.
Wenn jedoch eine gut dispergierte Leuchtstofffarbe verwendet wird, wie bei der vorliegenden Erfindung, hat die Kraft F2 noch immer einen gewissen Effekt, selbst wenn bereits Leuchtstofffarbe in die benachbarten Kanäle eingebracht worden ist. Dies bedeutet, dass Leuchtstofffarbe in vorteilhafter Weise an den Seitenflächen der Trennwände angebracht werden kann.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der Durchmesser der Öffnung in der Düse 54 normalerweise sehr viel kleiner eingestellt ist, als der Teilungsabstand der Trennwände. Um Leuchtstofffarbe zusammenhängend aus einer feinen Düse auszuspritzen, muss die Viskosität der Farbe niedrig sein. Wie in 10 gezeigt, muss die Viskosität der Farbe um zwei Zehnerstellen geringer sein, als die Viskosität der Farbe, die beim gewöhnlichen Siebdrucken verwendet wird.
Während aus den oben angegebenen Gründen an einer Düse normalerweise Verstopfungen auftreten, sind die Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstofffarbe der vorliegenden Ausführungsform gut dispergiert, so dass Verstopfungen vermieden werden und die Leuchtstofffarbe kontinuierlich über lange Zeit, beispielsweise über mehr als 100 Stunden, aufgebracht werden kann.
Aus den folgenden Gründen sollte die Öffnung der Düse 54 beträchtlich kleiner eingestellt sein, als der Teilungsabstand der Trennwände.
11 zeigt, wie die Leuchtstofffarbe aus der Düse ausgespritzt wird.
Wie in 11A gezeigt, tendiert die Leuchtstofffarbe zu einer Expansion, sobald sie aus der Düse ausgetreten ist. Dies ist u.a. als "Barns-Effekt" bekannt, und wegen dieses Effektes muss der Düsendurchmesser d beträchtlich kleiner eingestellt sein, als der Teilungsabstand der Trennwände. Wenn der PDP aus VGA-Glas besteht und einen Trennwandteilungsabstand von 360 μm hat, dann muss der Düsendurchmesser d auf etwa 100 μm eingestellt sein. Wenn hingegen der PDP aus HD-Glas besteht, muss der Düsendurchmesser d auf etwa 50 μm eingestellt sein, ein extrem kleines Maß.
Modifikation des Verfahrens zum Aufbringen der Leuchtstofffarbe
Wenn die Ausspritzung einer Leuchtstofffarbe geringer Viskosität aus der Düse abgebrochen wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Farbstrahl, der anschließend austritt, aus der Mittenachse seitlich ausbricht, wie in 11B gezeigt, was den Farbfluss instabil macht.
Der Grund hierfür ist, dass wenn das Ausspritzen der Farbe abbricht, die Leuchtstofffarbe am Rand (der Unterseite) der Öffnung im Ende der Düse klebt. Dieser Teil wird nasser als andere Teile, speziell wenn die Düsenöffnung eng und die Farbviskosität gering ist.
Um das Auftreten dieses Effektes zu verhindern, kann Farbe kontinuierlich aus der Düse 54 ausgespritzt werden, selbst während Perioden, in denen sich die Düse 54 zwischen Kanälen bewegt, in die Leuchtstofffarbe nacheinander eingebracht wird.
Detaillierter dargestellt, wenn Farbe kontinuierlich aus der Düse 54 ausgespritzt wird, selbst wenn die Düse 54 sich in eine Position jenseits der Kanäle bewegt hat, kann die Leuchtstofffarbe am Ankleben an der Unterseite des Endes der Düse 54 gehindert werden, wodurch Situationen vermieden werden, in denen der Farbstrahl seitlich ausweicht, wie in 11B gezeigt.
Als ein Beispiel kann Leuchtstofffarbe aus der Düse 54 kontinuierlich ausgespritzt werden, bis die Aufbringung einer Farbe der Leuchtstofffarbe für das gesamte Rückenglassubstrat 21 abgeschlossen worden ist. Während dieser Zeitdauer weicht der Farbstrahl nicht aus der Mittenachse ab, was bedeutet, dass die Farbe vorschriftsmäßig aufgebracht werden kann.
Erster Testsatz
Mehrere PDPs wurden entsprechend dem in der obigen Ausführungsform beschriebenen Verfahren hergestellt. Farben, die mit unterschiedlichen Farbstoffpartikeln, Kunstharzen und Typen/Mengen an Lösungsmitteln hergestellt wurden, wurden auf verschiedene PDPs aufgebracht.
Die Beispiele 1 bis 9 in den Tabellen 1 bis 3 beziehen sich auf die obige Ausführungsform. Die verwendeten Leuchtstofffarben wurden durch Dispergieren von Leuchtstoffpartikeln unter Verwendung einer Sandmühle, die Zirkonoxidkugeln von 0,2 mm bis 2 mm Größe enthielt, hergestellt.
Die Tabellen 1 bis 3 zeigen den Partikeldurchmesser, den Typ und die Menge des Kunstharzes, den Typ und die Menge des Lösungsmittels, den Typ und die Menge des Dispergierungsmittels und die Viskosität der Leuchtstofffarbe beim Aufbringen (Viskosität, bei der der Geschwindigkeitsabfall 100/s bei 25°C ist).
Bei der Herstellung eines PDP der obigen Ausführungsform war der Teilungsabstand der Trennwände 30 auf 0,15 mm und die Höhe der Trennwände 30 auf 0,15 mm eingestellt.
Die Leuchtstoffschicht wurde durch Aufbringen von Leuchtstofffarben unterschiedlicher Farben in die Kanäle bis zu den oberen Teilen der Trennwände 30 und anschließendes Brennen bei 500°C über 10 Minuten ausgebildet. Neongas mit 10% Xenongas wurde als Entladungsgas eingeleitet, und die PDPs wurden mit einem Innendruck von 66,6 kPa (500 Torr) versiegelt.
Die Beispiele 10 bis 12 in Tabelle 4 sind Vergleichsbeispiele. In Beispiel 10 wurden Acrylharz und ein Dispergierungsmittel (Glyceryltrioleat) beim Herstellen der Leuchtstofffarbe kombiniert. Im Beispiel 11 wurden 50% Ethylzellulose, die eine Ethoxygruppe enthält, und Terpineol kombiniert, jedoch wurde kein Dispergierungsmittel hinzugefügt. Im Beispiel 12 wurden Polyvinylalkohol und Wasser kombiniert, jedoch kein Dispergierungsmittel hinzugefügt. Die PDPs dieser Vergleichsbeispiele waren im Übrigen identisch mit den PDPs der Beispiele 1 bis 9, die den Ausführungsformen entsprechen.
Vergleichstests
Das Ausmaß, in dem Farbe auf die Trennwände aufgebracht wurde, die Anwesenheit von Verwaschungen (d.h. das Vermischen von Farben) und die Bildschirmluminanz wurden für die oben erwähnten Beispiels-PDPS untersucht.
Das Auftreten von Verwaschungen wurde durch Beleuchtung jeder Leuchtstofffarbe auf einem PDP getrennt gemessen, und dann die Menge an emittiertem Licht gemessen.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass Leuchtstofffarbe bis zu den Scheiteln der Trennwände 30 bei jedem PDP der Ausführungsformen und der Vergleichsbeispiele aufgebracht war. Eine Verwaschung von Farben zeigte keiner der PDPs.
Die Bildschirmluminanz wurde unter Verwendung eines Luminanzmessers gemessen, wobei die PDPs unter Verwendung einer die Entladung aufrechterhaltenen Spannung (Frequenz 30 Hz) von 150 Volt betrieben wurden. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt.
Die Wellenlänge des ultravioletten Lichts, das abgegeben wurde, wenn diese PDPs betrieben wurden, wurde als grob gleich der Erregungswellenlänge eines Xenonmolekularstrahls mit einer Mittenwellenlänge von 173 nm ermittelt.
Es wurden auch Experimente durchgeführt, bei denen die hergestellten Leuchtstofffarben kontinuierlich aus der Düse ausgespritzt wurden. Jede entsprechend der obigen Ausführungsform hergestellte Leuchtstofffarbe konnte kontinuierlich über 100 Stunden ausgespritzt werden, wobei Verstopfungen der Düse innerhalb acht Stunden auftraten, wenn die Leuchtstofffarben des Vergleichsbeispiels verwendet wurden.
Bemerkungen
Wie in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt, hatten die Beispiele 1 bis 9, die den Ausführungsformen entsprechen, sämtlich eine Bildschirmluminanz von 530 cd/m² oder mehr, was die Bildschirmluminanz (460 bis 480 cd/m²) überschreitet, die die Vergleichsbeispiele 10 bis 12 zeigten. Der Grund hierfür ist vermutlich, dass der Anteil der Leuchtstoffschicht auf den Seiten der Trennwände gegenüber der Menge am Boden der Kanäle bei den PDPs der vorliegenden Erfindung höher ist, als bei den PDPs der Vergleichsbeispiele.
Zweiter Testsatz
In den Beispielen 21 und 22 wurden die folgenden Leuchtstoffe verwendet: rot (Y,Gd)BO₃:Eu; blau BaMgAl₁₀O₁₇:Eu; grün ZnSiO₄:Mn. Bei den Leuchtstofffarben einer jeden Farbe wurde ein Oxid (SiO₂), das negativ geladen wird, auf die Oberfläche der Leuchtstoffpartikel (als eine Beschichtung) aufgebracht.
Siliziumoxid (SiO₂) wurde auf die Oberflächen der Leuchtstoffpartikel aufgebracht, indem zunächst Suspensionen der Leuchtstoffe einer jeden Farbe und eine Suspension von SiO₂-Partikeln (die SiO₂-Partikel eines Partikeldurchmessers, der 1/10 oder weniger des Durchmessers der Leuchtstoffpartikel ist) hergestellt wurden. Eine Leuchtstoffpartikelsuspension wurde dann mit der SiO₂-Suspension gemischt, und das Gemisch wurde umgerührt. Anschließend wurde das Gemisch einer Saugfiltration unterworfen, um die Partikel zu entfernen, die Partikel wurden bei einer Temperatur von wenigstens 125°C getrocknet und anschließend bei einer Temperatur von wenigstens 350°C gebrannt.
Die Leuchtstoffpartikel, die mit SiO₂-Partikel beschichtet waren, wurden dann mit einem Kunstharzmaterial, das aus Ethylzellulose bestand, kombiniert, und ein gemischtes Lösungsmittel aus Terpinel und Pentandiol (1/1) in den in Tabelle 5 gezeigten Proportionen kombiniert. Eine Strahlmühle wurde zum Mischen und Dispergieren der Partikel verwendet, wodurch die Leuchtstofffarben hergestellt wurden. Während dem Dispergieren wurde ein Druckbereich von 980 bis 19600 kPa (10 bis 200 Kgf/cm²) verwendet.
Die auf diese Weise hergestellten Leuchtstofffarben wurden so eingestellt, dass ihre Viskosität gleich den in Tabelle 5 gezeigten Werten vor dem Aufbringen war. Andere Aspekte der PDPs waren die gleichen, wie beim ersten Testsatz beschrieben.
Wie im ersten Satz wurden das Ausmaß, in dem Farbe auf die Trennwände aufgebracht war, das Auftreten von Verwaschungen und die Bildschirmluminanz für Beispiels-PDPs untersucht. Als Ergebnis wurde ermittelt, dass Leuchtstofffarbe stets die gesamten Seitenwände eines jeden PDP bedeckte. Keiner der PDPs zeigte Verwaschungen.
Wie in Tabelle 5 gezeigt, zeigte jeder PDP vorteilhafte Bildschirmluminanz.
Es trat keine Düsenverstopfung auf, wenn Farben der Beispiele 21 und 22 kontinuierlich über mehr als 100 Stunden ausgespritzt wurden.
Dritter Testsatz
Dieser dritte Testsatz enthielt Beispiels-PDPs (31 bis 37), bei denen zahlreiche oberflächenaktive Wirkstoffe der Leuchtstofffarbe als Dispergierungsmittel und/oder Entladungsmaterialien hinzugefügt wurden, und Beispiels-PDPs (38 bis 42), bei denen feine leitfähige Partikel der Leuchtstofffarbe als Entladungsmaterialien hinzugefügt wurden.
Von diesen PDPs sind die Beispiele 31 bis 34 solche PDPs, bei den ZnO und MgO an den Oberflächen der Leuchtstoffe in den Leuchtstofffarben angebracht waren.
Es ist anzumerken, dass der Beispiels-PDP 43 ohne Hinzufügung von Entladungsmaterial zu den Leuchtstofffarben hergestellt wurde.
Die Tabellen 6 und 7 zeigen den Partikeldurchmesser und den Typ der Leuchtstoffe, den Typ und die Menge des auf die Leuchtstoffe aufgebrachten Oxids, den Typ und die Menge des Kunstharzes, den Typ und die Menge des Lösungsmittels und weitere solcher Informationen. Der Typ der oberflächenaktiven Wirkstoffe und des Entladungsmaterials, die hinzugefügte Menge und die Viskosität (eine Viskosität, bei der der Geschwindigkeitsabfall bei 25°C gleich 100/s) der Leuchtstofffarbe bei der Aufbringung sind in den Tabellen 8 und 9 gezeigt.
Es wurde eine Düse mit einem Durchmesser von 50 μm verwendet, und die Spitze der Düse wurde in einem Abstand von 1 mm vom Rückenglassubstrat beim Aufbringen der Leuchtstofffarben gehalten. Alle anderen Aspekte waren die gleichen wie bei den PDPs des ersten Testsatzes.
Es ist anzumerken, dass bei diesen Test die Oberfläche des Rückenglassubstrats, auf dem die Trennwände ausgebildet worden sind, für 10 Sekunden bis einer Minute unter Verwendung einer Excimerlampe belichtet wurden (die Licht mit einer Zentralwellenlänge von 172 nm erzeugt), bevor die Leuchtstofffarbe aufgebracht wurde, um die Aufbringung der Farbe zu verbessern. Auch nach dem Brennen der Leuchtstoffschicht wurde die Oberfläche des Rückenglassubstrats 21, auf dem die Leuchtstoffschicht ausgebildet worden ist, nochmals mit der Excimerlampe (die Licht mit einer Zentralwellenlänge von 172n nm erzeugt) für 10 Sekunden bis einer Minute belichtet, um jegliches Bindemittel und andere Rückstände aus der Leuchtstoffschicht zu entfernen.
Die auf diese Weise hergestellten PDPs wurden betrieben, und die Bildschirmluminanz und das Vorhandensein von Zeilenverwaschungen wurden geprüft.
Die Bildschirmluminanz wurde unter Verwendung eines Luminanzmessers gemessen, wobei die PDPs unter Verwendung einer die Entladung aufrechterhaltenden Spannung (Frequenz 30 Hz) von 150 Volt betrieben wurden. Die Anwesenheit oder das Fehlen von Zeilenverwaschungen wurde geprüft, indem der gesamte Bildschirm weiß gemacht wurde und die Ergebnisse mit unbewaffnetem Auge beobachtet wurden. Tabelle 6
Tabelle 7
Tabelle 8
Tabelle 9
Die Wellenlänge des ultravioletten Lichts, das abgegeben wurde, wenn diese PDPs betrieben wurden, ergab sich als grob gleich der Erregungswellenlänge eines Xenon-Molekularstrahls mit einer Mittenwellenlänge von 173 nm.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in den Tabellen 8 und 9 gezeigt.
Wie in den Tabellen 8 und 9 gezeigt, hatten die Beispiele 31 bis 42 eine größere Bildschirmluminanz, als das Beispiel 43. Während beim Beispiel 43 Zeilenverwaschungen beobachtet wurden, traten solche bei den Beispielen 31 bis 42 nicht auf.
Als die Leuchtstoffschicht, die an den PDPs ausgebildet war, untersucht wurde, konnte keine Vermischung von Leuchtstoffen unterschiedlicher Farben beobachtet werden, obgleich bei den Beispielen 31 bis 42 Leuchtstofffarbe auf die Seitenflächen der Trennwände günstiger aufgebracht war, als beim Beispiel 43.
Bemerkungen
Die obigen Testergebnisse für die Bildschirmluminanz und Zeilenverwaschungen ergeben sich vermutlich aus dem vorteilhaften Gleichgewicht zwischen der Menge an Leuchtstofffarbe auf den Seitenflächen der Trennwände und der Menge an Leuchtstofffarbe auf dem Boden der Kanäle bei den Beispielen 31 bis 42, wo ein entladendes Material den Leuchtstofffarben hingefügt war. Ein solches Gleichgewicht wurde beim Beispiel 43 nicht erreicht, wo kein entladendes Material hinzugefügt war.
Zweite Ausführungsform
12 ist eine perspektivische Zeichnung der Farbaufbringvorrichtung, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, während 13 eine (teilweise geschnittene) Vorderansicht dieser Farbaufbringvorrichtung zeigt.
Diese Farbaufbringvorrichtung hat grundsätzlich den gleichen Aufbau, wie die früher beschriebene Farbaufbringvorrichtung 50, obgleich sie auch weitere Mechanismen enthält, wie beispielsweise einen Zirkuliermechanismus, der Leuchtstofffarbe auffängt und verwendet, und einen Düsendrehmechanismus, der einen Düsenkopf dreht, der mehrere Düsen hat, um die Düsengröße einzustellen.
Konstruktion der Farbaufbringvorrichtung
Die vorliegende Farbaufbringvorrichtung besteht aus einem Hauptkörper 100 und einem Steuergerät 200.
Der Hauptkörper 100 enthält eine Hauptbasis 101, eine Schiene 102, die auf der Oberseite der Hauptbasis 101 liegt, einen Substratmontagestand 103, der sich längs der Schiene 102 in der X-Achse bewegt (durch den Pfeil X in der Zeichnung gezeigt), einen Arm 104, der so angeordnet ist, dass er die Hauptbasis 101 überquert, eine Düsenkopfeinheit 110, die sich in der Y-Achse (durch den Pfeil Y in der Zeichnung gezeigt) längs einer Schiene 105 bewegt, die auf dem Arm 104 vorgesehen ist, und eine fotografische Einheit 120, die den Arm 104 in der Y-Achse bewegt und Positionen zwischen den Trennwänden auf einem Rückenglassubstrat 21 erfasst, das auf den Substratmontagestand 120 aufgelegt worden ist.
Ein X-Achsen-Antriebsmechanismus 130 ist in der Hauptbasis 101 angeordnet, um den Substratmontagestand 103 in der X-Achse vor und zurück zu bewegen.
Der X-Achsenantriebsmechanismus 130 enthält einen Antriebsmotor 131 (beispielsweise einen Servomotor oder einen Schrittmotor), eine Förderspindel 132, die sich in der X-Achse längs der Schiene 102 erstreckt, und eine Mutter 133, die an der Unterseite des Substratmontagstandes 103 befestigt ist. Die Förderspindel 132 wird durch den Antriebsmotor 131 angetrieben, so dass die Mutter 133 und der Substratmontagestand 103 mit hoher Geschwindigkeit in der X-Achse gleiten.
14 ist eine vergrößerte Darstellung der Düsenkopfeinheit 110 von 12.
Die Düsenkopfeinheit 110 enthält eine Antriebsbasiseinheit 111, die einen Y-Achsen-Antriebsmechanismus zum Antreiben der Düsenkopfeinheit 110 vor und zurück in der Y-Achse enthält, einen Düsenkopf 112, an dem mehrere Düsen 113 ausgerichtet sind, einen Hub-/Senk-Mechanismus 114 zum Einstellen der Höhe des Düsenkopfes 112 und einen Drehantriebsmechanismus 115 zum Drehen des Düsenkopfes 112 in einer Ebene, die parallel zum Substratmontagestand 103 ist. Als ein Beispiel kann ein Gleitmechanismus, der eine Kombination aus einer Zahnstange und einem Linearmotor oder aus einem Antriebsmotor, der mit einem Zahnritzel versehen ist, als Y-Achsen-Antriebsmechanismus und als Hub-/Senk-Mechanismus 114 verwendet werden. Der Drehantriebsmechanismus 115 kann beispielsweise ein Servomotor sein, der um die Drehachse 112a des Düsenkopfes 112 dreht.
Wie die Antriebsbasiseinheit 111 ist die fotografische Einheit 120 in der Lage, den Arm 104 mittels eines Y-Achsen-Antriebsmechanismus zu bewegen. Auf die gleiche Weise, wie der Kanalerfassungskopf 55 der ersten Ausführungsform ist diese fotografische Einheit 120 mit einem CCD-Zeilensensor oder dgl. versehen, der sich in der Y-Achse erstreckt, und ist so in der Lage, Bilddaten der Oberseite des Rückenglassubstrats 21 zu erhalten, wenn das Rückenglassubstrat 21 auf den Substratmontagestand 103 aufgelegt ist.
Obgleich nicht dargestellt, ist die Farbaufbringvorrichtung auch mit einem X-Positionserfassungsmechanismus versehen, um die Position des Substratmontagestandes 103 in der X-Achse zu erfassen, weiter mit einem Y-Positionserfassungsmechanismus zum Erfassen der Position der Düsenkopfeinheit 110 und der fotografischen Einheit 120 in der Y-Achse versehen, und mit Linearsensoren (beispielsweise optischen Linearkodierern), die in der Y-Achse, der X-Achse und darüber und darunter als Höhenerfassungsmechanismus angeordnet sind, um die Höhe des Hub-/Senk-Mechanismus 114 zu ermitteln.
Auf der Grundlage der Signale von diesen Linearsensoren kann der Steuerer 200 stets die Positionen der Düsenkopfeinheit 110 und der fotografischen Einheit 120 kennen (die Position der fotografischen Einheit 120 ist durch die X- und Y-Koordinaten auf dem Substratmontagestand 103 bestimmt), sowie die Höhe des Düsenkopfes 112. Der Steuerer 200 kann auch den Winkel θ kennen, den der Düsenkopf 112 gegenüber der X-Achse einnimmt, indem ein Winkelerfassungsmechanismus (wie beispielsweise ein Drehkodierer) verwendet wird.
Die oben beschriebenen Antriebsmechanismen und Erfassungsmechanismen ermöglichen es dem Düsenkopf 112 und der fotografischen Einheit 120, den Substratmontagestand 103 in den X- und Y-Achsen abzutasten, wobei eine Einstellung der Höhe des Düsenkopfes 112 über dem Substratmontagestand 103 und der Winkels, den der Düsenkopf 112 gegenüber der X-Achse einnimmt, möglich ist.
Wie in den 12 und 13 gezeigt, ist ein Plattensaugmechanismus 140 vorgesehen, um an der auf dem Substratmontagestand 103 liegende Platte einen Saugkraft aufzubringen. Dieser Plattensaugmechanismus 140 wird durch eine Saugpumpe 141 und einen flexiblen Schlauch 142 gebildet, der die Saugpumpe 141 mit dem Substratmontagestand 103 verbindet. Sowohl die Saugpumpe 141 als auch der flexible Schlauch 142 sind innerhalb der Hauptbasis 101 angeordnet. Ein Hohlraum 103a (siehe 13) ist in den Substratmontagestand 103 ausgebildet, und die Oberseite des Substratmontagestands 103 ist mit einer großen Zahl Löcher versehen, die die Oberseite mit dem Hohlraum 103a verbinden. Wenn die Saugpumpe 141 Luft aus dem Hohlraum 103 pumpt, wird auf die Platte, die auf den Substratmontagestand 103 aufgelegt worden ist, eine Saugkraft ausgeübt.
Wie in den 12 und 13 gezeigt, ist in dem Hauptkörper 100 ein Zirkulationsmechanismus 150 vorgesehen, der Leuchtstofffarbe (ausgespritzte Farbe), die von der Düsenkopfeinheit 110 ausgespritzt worden ist, sammelt und rückführt.
Der Zirkulationsmechanismus 150 besteht aus einem Sammelgefäß 151 zum Sammeln der Leuchtstofffarbe, die von der Düsenkopfeinheit 110 ausgespritzt worden ist, und einer Druckpumpe 152, um Druck auf die Leuchtstofffarbe im Sammelgefäß 151 aufzuüben, um die Leuchtstofffarbe zu fördern.
Das Sammelgefäß 151 erstreckt sich in der Y-Achse, um Farbe aufzufangen, die über die gesamte Bewegungslänge der Düsenkopfeinheit 110 ausgespritzt worden ist. Farbe, die auf diese Weise aufgefangen worden ist, wird von der Druckpumpe 151 über das Rohr 153 dem Düsenkopf 112 in der Düsenkopfeinheit 110 zugeführt und auf diese Weise von der Vorrichtung wieder verwendet.
Der Zirkulationsmechanismus 150 ist auch mit einem Farbzuführer 154 versehen, der die Menge an Leuchtstofffarbe, die in der Vorrichtung zirkuliert, auf einem geeigneten Niveau hält. Der Farbzuführer 154 beobachtet, ob die Menge an Farbe in dem Sammelgefäß 151 wenigstens gleich einem vorbestimmten Pegel ist, und führt automatisch neue Leuchtstofffarbe zu, wenn die Menge unter diesen Pegel fällt.
Ein Strahlabschirmmechanismus 116 ist in der Düsenkopfeinheit 110 ebenfalls vorgesehen, um zu verhindern, dass Farbe, die vom Düsenkopf 112 ausgespritzt worden ist, an den Seiten des Rückenglassubstrats 21 anhaftet.
Der Strahlabschirmmechanismus 116 besteht aus einer Abschirmwanne 117, die in der X-Achse gleitet, und einem Elektromagnet (nicht dargestellt), der die Abschirmwanne 117 bewegt. Die Abschirmwanne 117 ist gewöhnlich von dem Weg entfernt angebracht, den die Farbstrahlen nehmen, kann jedoch in eine Position verschoben werden, wo sie die Farbstrahlen auffängt. Leuchtstofffarbe, die auf die Abschirmwanne 117 trifft, wenn diese sich in der Blockierstellung befindet, werden von einer Saugpumpe (nicht dargestellt) in ein zweites Gefäß 118 gefördert.
Der Steuerer 200 steuert alle Komponenten des Hauptkörpers 100. Der Steuerer 200 ist mit den Antriebsmotor 131, der Düsenkopfeinheit 110, der fotographischen Einheit 120, der Saug pumpe 141 und der Druckpumpe 152 durch Kabel 201 bis 205 verbunden und betreibt diese Komponenten unter Verwendung von Energiezuführungs- und Treibersignalen, die über diese Kabel vom Steuerer 200 zugeführt werden.
Die Bilddaten, die von der fotografischen Einheit 120 erhalten werden, gelangen über das Kabel 203 zum Steuerer 200.
Betrieb des Farbauftraggeräts und seine Steuerverfahren
Nachfolgend wird das Verfahren erläutert, das angewendet wird, wenn Leuchtstofffarbe unter Verwendung einer Vorrichtung der oben beschrieben Konstruktion aufgebracht wird.
Zunächst wird das Rückenglassubstrat 21 auf den Substratmontagestand 103 aufgelegt, und die Saugpumpe 141 wird eingeschaltet, um eine Saugkraft aufzubringen, die das Rückenglassubstrat 21 auf dem Substratmontagestand 103 festhält.
Auf die gleiche Weise, wie bei der Farbaufbringvorrichtung 50, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wird die fotografische Einheit 120 veranlasst, das Rückenglassubstrat 21 abzutasten, um Bildinformation über die gesamte Oberfläche des Rückenglassubstrats 21 zu erhalten. Auf der Grundlage der von der fotografischen Einheit 120 erhaltenen Bilddaten erhält der Steuerer 200 Bilddaten, die Koordinatenpositionen auf dem Substratmontagestand 103 erfassten Luminanzwerten zuordnet sind, und stellt er die Bewegungslinien in den Kanälen zwischen den Trennwänden ein.
Anschließend betreibt der Steuerer den Hub-/Senkmechanismus 114, um die Höhe des Düsenkopfes 112 einzustellen, d.h. die Distanz zwischen der unteren Spitze der Düsen 113 und den Oberseiten der Trennwände 30 einzustellen. Der Steuerer 200 betreibt dann die Druckpumpe 152, damit Leuchtstofffarbe von der Düsenkopfeinheit 110 ausgespritzt wird. Die Düsenkopfeinheit 110 wird dann veranlasst, eine Bewegung auszuführen, wie unten beschrieben, während Leuchtstofffarbe ausgespritzt wird, um die Farbe am Rückenglassubstrat 21 anzubringen.
15 zeigt, wie der Düsenkopf 112 über das Rückenglassubstrat 21 streicht.
Die nachfolgende Beschreibung beschäftigt sich mit dem Fall, in dem Leuchtstofffarbe der gleichen Farbe (blau) in jeden dritten Kanal 32a eingebracht wird.
Drei Düsen 113a, 113b und 113c sind in einer geraden Linie am Düsenkopf 112 in Abständen angeordnet, die gleich der Distanz A sind. Dieses Düsenintervall A ist leicht größer eingestellt, als der Teilungsabstand der Kanäle 32a (d.h. das Dreifache der Kanalteilung), und die mittlere Düse 113b liegt in der Drehachse des Düsenkopfes 112.
Der Düsenkopf 112 wird über das Rückenglassubstrat 21 gelenkt, wobei seine Mitte den Linien folgt, die durch die Pfeile R1 bis R4 in 15 gezeigt sind.
Wie in 15 gezeigt, ist der Düsenkopf 112 gegenüber der Y-Achse geneigt, wobei die Düsen 113a, 113b und 113c, die über den Kanälen 32a angeordnet sind, durch zwei Kanäle getrennt sind. In diesem Zustand läuft der Düsenkopf 112 über das Rückenglassubstrat 21 in der X-Achse, indem er sich von R1 nach R2 bewegt. Als nächstes wird der Düsenkopf 112 in der Y-Achse um eine Distanz bewegt, die gleich dem Neunfachen des Teilungsabstandes der Trennwände ist (von R2 nach R3). Mit Neigung gegenüber der Y-Achse wie zuvor läuft dann der Düsenkopf 112 über das Rückenglassubstrat 21 in der X-Achse (von R3 nach R4).
Anschließend wird die Bewegung in der gleichen Weise für das gesamte Rückenglassubstrat 21 wiederholt, um in jeden Kanal 32a Leuchtstofffarbe einzubringen. Dabei wird die Druckpumpe 152 kontinuierliche betrieben, so dass Leuchtstofffarbe kontinuierlich ausgespritzt wird. Dieses verhindert, dass sich Farbe an der Unterseite der Düsen 113a, 113b und 113c aufbaut, die den Farbstrahlen im Wege wäre.
Während der Ablenkung in der X-Achse wird bei der Bewegung des Düsenkopfes 112 zwischen den Enden der Trennwände 30 und dem Rand des Substratmontagestandes 103 (die in 15 als W1 und W2 gezeigten Bereiche) der Strahlabschirmmechanismus 116 so angetrieben, dass die Abschirmwanne 117 so bewegt wird, dass sie die Tintenstrahlen auffängt. Als Folge wird keine Leuchtstofffarbe auf die Bereiche jenseits der Enden der Trennwände 30 auf das Rückenglassubstrat 21 aufgebracht (die in 15 als W3 und W4 gezeigten Bereiche).
Wenn die Viskosität der Leuchtstofffarbe gering ist und die Farbe, die für die Kanäle 32a vorgesehen ist, über die Enden der Trennwände 30 hinaus aufgebracht wird, besteht das Risiko, dass diese Farbe in benachbarte Kanäle 32b und 32c einfließt und sich dort mit den andersfarbigen Farben vermischt. Da jedoch die Aufbringung von Farbe über die Enden der Trennwände 30 hinaus unterbrochen wird, wie oben beschrieben, ist ein solches Vermischen von Farbe vermieden.
Der Strahlabschirmmechanismus 116 muss so aufgebaut sein, dass die Abschirmwanne 117 zwischen die unteren Spitzen der Düsen 113 und Oberseiten der Trennwände 30 eingeführt werden kann. Während es vorteilhaft erscheinen mag, dass die Abschirmwanne 117 dünn ist, muss die Abschirmwanne 117 doch ausreichend hoch sein, um eine vernünftige Menge von Leuchtstofffarbe aufzunehmen. Es ist auch vorteilhaft, wenn der Hub-/Absenkmechanismus 114 synchron mit dem Strahlabschirmmechanismus 116 betrieben wird, um den Düsenkopf 112 aus dem Weg heben.
Wenn während des Aufbringens die Farbe kontinuierlich in der Vorrichtung umgewälzt wird, dann kann die Farbmenge im Gefäß sehr leicht abnehmen, und es ist auch möglich, dass sich ihre Eigenschaften aufgrund von Faktoren, wie die Verdampfung des Lösungsmittels, verändern. Aus diesem Grunde sollte eine Anordnung verwendet werden, die die Eigenschaften der Leuchtstofffarbe innerhalb eines zulässigen Bereiches halten. Als ein Beispiel kann ein Lösungsmittelzuführmechanismus vorgesehen sein, der die Viskosität der Farbe im Sammelgefäß 151 ermittelt und automatisch Lösungsmittel zur Leuchtstofffarbe hinzufügt, wenn dieses notwendig ist. Auf diese Weise kann die Viskosität der Leuchtstofffarbe konstant gehalten werden. Dieses ermöglicht es auch, über lange Zeitperioden Farbe in stabiler Weise aufzubringen.
Die Farbe, die auf den Strahlabschirmmechanismus 116 auftrifft, hat häufig andere Eigenschaften, als die Farbe, die vom Sammelgefäß einfach gesammelt wird, so dass es vorteilhaft ist, wenn die auf den Strahlabschirmmechanismus 116 auftreffende Farbe in einer Weise in dem zweiten Gefäß 118 behandelt und wieder verwendet wird, die von der umlaufenden Farbe getrennt ist.
Positionssteuerung des Düsenkopfes 112
Wenn der Düsenkopf 112 in der X-Achse bewegt wird, wird die Steuerung in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt, um die Position des Düsenkopfes 112 in der Y-Achse einzustellen. Der Drehantriebsmechanismus 115 dreht den Düsenkopf 112 auch während der Bewegung, um die Teilung der Düsen in der Y-Achse einzustellen.
Detaillierter gesagt, die Position des Düsenkopfes 112 in der Y-Achse und sein Drehwinkel werden während der Bewegung in der X-Richtung so eingestellt, dass von den Düsen 113a, 113b und 113c die Düsen 113a und 113c an den Enden den Mitten der entsprechenden Kanäle 32a folgen. Durch Steuerung des Düsenkopfes 112 in dieser Weise können die Düsen 113a, 113b und 113c am Düsenkopf 112 veranlasst werden, Bewegungslinien zu folgen, die in die Mitten der Kanäle 32a eingestellt sind, selbst die Kanäle 32a, 32b und 32c gebogen sind oder Schwankungen im Teilungsabstand der Trennwände vorliegen. Ein spezielles Beispiel dieser Steuerung wird nachfolgend angegeben.
16 zeigt eine vergrößerte Darstellung von Bilddaten, die Koordinatenpositionen auf dem Substratmontagestand 103 Luminanzdaten zuordnen. In diesem Beispiel sind die Kanäle 32a, 32b und 32c gegenüber der X-Achse gebogen.
Bewegungslinien S1, S2, S3,... sind in der gleichen Weise eingestellt, wie bei der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde. Wie in 16 gezeigt, sind die Liniensegmente K1, K2, K3,..., die die gleiche Länge 2a haben und deren Enden jeweils auf den Bewegungslinien S1 und S7 liegen, in etwa gleichen Teilungsabstand eingestellt.
Als nächstes werden die Mittelpunkte M1, M2, M3,... und die Winkel θ1, θ2, und θ3 gegenüber der X-Achse für die Liniensegmente K1, K2, K3,... berechnet.
Eine Linie, die durch die berechneten Mittelpunkte M1, M2, M3,... verläuft, wird als die Bewegungslinie (Kopfbewegungslinie) für den Düsenkopf 112 eingestellt. Wie man aus 16 verstehen kann, sind diese Linien noch immer ziemlich eng beieinander, wenn die Kopfbewegungslinie etwas gegenüber der Düsenbewegungslinie S4 abweicht.
Wenn der Düsenkopf 112 über das Substrat streicht, wird der Y-Achsen-Antriebsmechanismus der Düsenkopfeinheit 110 so gesteuert, dass das Drehzentrum (Düse 113b) des Düsenkopfes 112 der Kopfbewegungslinie folgt (die Linie, die durch die Mittelpunkte M1, M2, M3,... verläuft), wenn sich der Düsenkopf 112 in der X-Achse bewegt. Gleichzeitig wird, wenn das Drehzentrum (Düse 113b) des Düsenkopfes 112 die oben berechneten Mittelpunkte M1, M2, M3,... erreicht, der Winkel, den der Düsenkopf 112 mit der X-Achse einschließt, durch Betrieb des Drehantriebsmechanismus 115 so gesteuert, dass er mit den berechneten Winkeln θ1, θ2, θ3,... übereinstimmt.
Wenn sich der Düsenkopf 112 bewegt, werden die Position in der Y-Achse und der Drehwinkel θ auf diese Weise so gesteuert, dass die Enddüsen 113a und 113c den Bewegungslinien S1 und S7 folgen, während die mittlere Düse 113b der Kopfbewegungslinie folgt (eine Linie, die dicht bei der Düsenbewegungslinie S4 liegt). Als Folge streichen die Düsen 113a, 113b und 113c sämtlich über das Rückenglassubstrat 21 nahe den Mitten der Kanäle 32a.
Durch einen Mechanismus zum Auffangen von Leuchtstofffarbe erzielte Wirkungen
Wenn die Düsen nicht oberhalb der Kanäle auf dem Rückenglassubstrat 21 angeordnet sind, d.h. wenn die Platte sich in einer Warteposition befindet, wie in 13 gezeigt, wird die ausgespritzte Farbe durch das Sammelgefäß 151 aufgefangen, so dass Leuchtstofffarbe kontinuierlich aus den Düsen ohne wesentliche Vergeudung ausgespritzt werden kann.
Als ein Beispiel, wenn Farbe kontinuierlich ausgespritzt wird, während das Rückenglassubstrat 21 auf dem Substratmontagestand 103 gewechselt wird, kann Farbe in stabiler Weise auf mehrere Rückenglassubstrate 21 aufgebracht werden, ohne viel Leuchtstofffarbe zu vergeuden.
Das Ausspritzen von Farbe wird grundsätzlich nur bei Wartungsarbeiten unterbrochen. Farbe kann daher über 24 Stunden oder mehr in einem Herstellungsbetrieb ausgespritzt werden. In manchen Fällen kann Farbe über mehrere Wochen oder Monate kontinuierlich ausgespritzt werden.
Mit dem Aufbringverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann Leuchtstofffarbe gleichmäßig und konsistent in Kanäle zwischen Trennwänden bei wenig Vergeudung aufgebracht werden. Dieses macht das Verfahren für die Massenproduktion in höchstem Maße geeignet und ermöglicht eine Verminderung der Herstellungskosten.
Modifikationen der vorliegenden Ausführungsform
Um die Vorrichtung in Fällen von Änderungen am Herstellungsvorgang besser anpassbar zu machen, ist es vorteilhaft, wenn die Düsenkopfeinheit 110 und die fotografische Einheit 120 der Vorrichtung voneinander unabhängige Bewegungen am Arm 104 ausführen können, wie in 12 gezeigt. Die Vorrichtung kann aber noch immer wie oben beschrieben betrieben werden, wenn die Düsenkopfeinheit 110 und die fotografische Einheit 120 integral ausgebildet sind.
Die obige Ausführungsform beschreibt den Fall, bei dem die Farbstrahlen nahe den Rändern des Rückenglassubstrats 21 blockiert werden, um ein Vermischen von Leuchtstofffarbe zu verhindern. Wie in 17 gezeigt, können jedoch zusätzliche Trennwände 33 am Rückenglassubstrat 21 an beiden Ende der Trennwände 30 vorgesehen sein, μm die Enden der Kanäle 32a, 32b und 32c zu verschließen. In diesem Falle würde selbst dann, wenn Leuchtstofffarbe in die Kanäle 32a bis an die Ränder des Rückenglassubstrats 21 eingebracht würde, diese Farbe nicht in die benachbarten Kanäle 32b und 32c fließen und sich dort mit anderen Leuchtstofffarben vermischen.
Dritte Ausführungsform
Die bei dem Verfahren der vorliegen Ausführungsform verwendete Aufbringvorrichtung ist ähnlich der Farbaufbringvorrichtung, die bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform verwendet wird, hat jedoch einen anderen Umwälzmechanismus zum Umwälzen der Leuchtstofffarbe.
18 zeigt den Aufbau des Farbumwälzmechanismus in der Farbaufbringvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
Wie der Umwälzmechanismus 150 der zweiten Ausführungsform sammelt der Umwälzmechanismus 160 Leuchtstofftarbe, die von den Düsen 113 des Düsenkopfes 112 ausgespritzt worden ist, unter Verwendung eines Sammelgefäßes 151 und liefert die Leuchtstofffarbe, die gesammelt worden ist, zurück zum Düsenkopf 112. Jedoch ist im Zuführweg vom Sammelgefäß 151 zum Düsenkopf 112 auch ein Dispergierer 161 angeordnet.
Der Dispergierer 161 ist eine Sandmühle in Form eines Strömungsrohrs, das mit Zirkonoxidkügelchen eines Partikeldurchmessers von 2 mm oder weniger gefüllt ist. Die Drehscheiben 163 drehen mit 500 U/min oder weniger in einer vorbestimmten Richtung, so dass die Kügelchen die Leuchtstofffarbe umrühren, die im Dispergierer 161 strömt, um dadurch die Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstofftarbe zu dispergieren.
Der Umwälzmechanismus 160 enthält auch eine Umwälzpumpe 164 zum Pumpen der Leuchtstofffarbe im Sammelgefäß 151 zum Dispergierer 161, einen Spender 165 zum Speichern der Leuchtstofffarbe, die durch den Dispergierer 161 gelaufen ist, und eine Druckpumpe 166 zum Aufbringen eines Drucks auf diese Leuchtstofffarbe, um sie zum Düsenkopf 112 zu fördern.
Mit dem obigen Mechanismus wird die Leuchtstofffarbe, die sich im Sammelgefäß 151 sammelt, durch den Dispergierer 161 dispergiert, bevor sie dem Düsenkopf 112 zugeführt wird.
Es ist anzumerken, dass der Dispergierer 161 alternativ durch einen Zerstäuber, eine Strahlmühle oder dgl. realisiert werden kann.
Wenn die Leuchtstofffarbe nach dem Herstellen über längere Zeit steht, gibt es Fälle, in denen sich der dispergierte Zustand der Leuchtstoffpartikel verschlechtert. Wenn Leuchtstofffarbe unter Verwendung des oben beschriebenen Umwälzmechanismus 150 in der zweiten Ausführungsform umgewälzt wird, gibt es Fälle, in denen sich der dispergierte Zustand der Farbe verschlechtert und sekundäre Aggregate gebildet werden. Dieses kann zu einer Verstopfung der Düsen und zu einer Verschlechterung der Aufbringung von Leuchtstofffarbe in die Kanäle 32 führen. Durch erneutes Dispergieren der Leuchtstofffarbe unmittelbar vor dem Ausspritzen, überwindet der Umwälzmechanismus 160 der vorliegenden Ausführungsform jedoch solche Probleme.
Die vorteilhafte Wirkung der erneuten Dispergierung der Leuchtstofffarbe ist nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Leuchtstofffarbe innerhalb des Mechanismus zum erneuten Dispergieren von Farbe dispergiert wird. Im Allgemeinen kann eine solche Wirkung auch erreicht werden, wenn die Leuchtstofffarbe zwischen der Herstellung und der Aufbringung in Abhängigkeit von nachfolgend beschriebenen Bedingungen nochmals dispergiert wird.
Nachfolgend werden die vorteilhaften Bedingungen für die Behandlung der Leuchtstofffarbe von der Herstellung bis zur Aufbringung beschrieben.
19 zeigt die Behandlung der Leuchtstofffarbe zwischen der Herstellung und der Aufbringung.
Wenn die Leuchtstofffarbe hergestellt wird, werden die Leuchtstoffpulver der zahlreichen Farben, die in den Leuchtstofffarben verwendet werden, mit Kunstharz und einem Lösungsmittel vermischt und dispergiert (erste Dispergierung).
Wenn diese erste Dispergierung unter Verwendung einer Dispergiervorrichtung ausgeführt wird, die ein Dispergierungsmedium verwendet (Beispiele solcher Vorrichtungen sind eine Sandmühle, eine Kugelmühle und eine Perlenmühle), ist es vorteilhaft, Zirkonoxidkügelchen mit einem Partikeldurchmesser von 1,0 mm oder weniger als Dispergierungsmedium zu verwenden und den Dispergiervorgang über eine relativ kurze Zeit von drei Stunden oder weniger unter Verwendung einer Kügelchenmühle auszuführen. Dies begrenzt die Beschädigung, die an den Leuchtstoffpartikeln verursacht wird, und vermeidet eine Kontaminierung mit Verunreinigungen.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Viskosität der Leuchtstofffarbe so eingestellt wird, dass sie in einem Bereich von 15 × 10^–3 bis 200 × 10^–3 Nm^–2s (15 bis 200 cP) liegt und die Farbe keine Aggregate enthält, deren Durchmesser halb so groß wie der Düsendurchmesser oder größer ist.
Wenn eine Leuchtstofffarbe, die auf diese Weise hergestellt worden ist, unmittelbar nach ihrer Herstellung in eine Farbaufbringvorrichtung gegeben wird, kann die Farbe in einem Zustand aufgebracht werden, in dem die Leuchtstoffpartikel als Folge der ersten Dispergierung noch vorteilhaft dispergiert sind. Im Ergebnis kann Farbe gleichmäßig in jeden Kanal in einem vorteilhaften Zustand eingebracht werden ohne erneute Dispergierung der Leuchtstoffpartikel. Um die Farbe in Farbaufbringvorrichtung unmittelbar nach ihrer Herstellung zu geben, können die Dispergiervorrichtung für die Leuchtstofffarbe und die Farbaufbringvorrichtung im gleichen Herstellungsbetrieb angeordnet sein, wobei die hergestellte Leuchtstofffarbe in die Farbaufbringvorrichtung eingegeben und dann aufgebracht wird.
Hinsichtlich des Zeitablaufs ist es bevorzugt, dass die Leuchtstofffarbe innerhalb weniger Herstellungsstunden, und nach Möglichkeit innerhalb einer Herstellungsstunde, aufgebracht wird.
Wenn hingegen die Leuchtstofffarbe lange Zeit nach Herstellung in die Farbaufbringvorrichtung gegeben wird, wird die Farbe erst lange nach dem ersten Dispergiervorgang aufgebracht. In der Zwischenzeit lässt die Dispergierung der Farbe nach und können sekundäre Aggregate erzeugt werden. Wenn eine solche Farbe der Düse in diesem Zustand zugeführt wird, wird sie nicht gleichmäßig in jeden Kanal eingebracht. Auch werden Verstopfungen der Düsen wahrscheinlich.
Wenn lange Zeit nach der Herstellung der Leuchtstofffarbe vergangen ist (d.h. bei der ersten Dispergierung), ermöglicht es ein an der Leuchtstofffarbe ausgeführter zweiter Dispergiervorgang vor dem Einbringen in eine Farbaufbringvorrichtung, die Farbe in einem vorteilhaft dispergierten Zustand aufzubringen. In diesem Falle kann Farbe gleichmäßig in jeden Kanal eingebracht werden und werden Verstopfungen der Düse vermieden.
Der Hauptzweck der zweiten Dispergierung ist es, die sekundären Aggregate zu dispergieren, wo dass eine große Scherkraft nicht erforderlich ist. Umgekehrt begrenzt die Verwendung einer schwachen Pulverisierungskraft die Schäden, die an den Leuchtstoffen verursacht werden.
Aus diesem Grunde ist es wirkungsvoll, Zirkonoxidkügelchen mit einem Partikeldurchmesser von 2 mm oder weniger zu verwenden und die erneute Dispergierung bei 500 U/min oder weniger über 6 Stunden oder weniger auszuführen. Zirkonoxidkügelchen werden verwendet, um eine Verunreinigung zu vermeiden, wie beim ersten Dispergiervorgang. Leuchtstofffarbe, die auf diese Weise einer zweiten Dispergierung unterworfen worden ist, sollte in ihrer Viskosität vorteilhaft auf etwa 15 × 10^–3 bis 200 × 10^–3 Nm^–2s (15 bis 200 cP) eingestellt werden und sollte vorzugsweise keine großen Aggregate mit einem Durchmesser haben, der etwa halb so groß wie der Düsendurchmesser oder mehr ist.
Vierte Ausführungsform
Anordnung zum ersten Dispergieren
An dem Dispergierverfahren (Typ und Durchmesser der Kügelchen, Dispergierungszeit), das während der Herstellung (d.h. während der ersten Dispergierung) der Leuchtstofffarben zahlreicher Farben angewandt wurde, wurden zahlreiche Veränderungen vorgenommen, wie in Tabelle 10 gezeigt.
Jede Leuchtstofffarbe enthielt 60 Gew.-% Leuchtstoffpartikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 3 μm, 1 Gew.-% Ethylzellulose und ein Lösungsmittelgemisch aus Terpineol und Limonen.
Die Bildschirmluminanz, der Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel (gemessen nach der ersten Dispergierung) und die Anwesenheit oder das Fehlen von Aggregaten mehrerer hergestellter Leuchtstofffarben wurden geprüft.
Die Bildschirmluminanz wurde durch Brennen der Leuchtstofffarbe nach dem Dispergieren in Anwesenheit von Luft bei 500°C zur Bildung einer Leuchtstoffschicht, Einbringen derselben in eine Unterdruckkammer, die dann evakuiert wurde, und Belichten der Schicht mit ultraviolettem Licht von einer Excimerlampe und anschließendes Messen des durch die Erregung der Leuchtstoffe erzeugten Lichts wurde unter Verwendung eines Luminanzmessers ermittelt.
Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 10 gezeigt.
Wie man aus Tabelle 10 ersehen kann, führt die Verwendung von Glasperlen als Dispergiermedium zu einer Verminderung der Luminanz jeder der Farben rot, grün und blau im Vergleich dazu, wenn Zirkonoxidperlen verwendet werden. Große Mengen an Natrium- (Na), Kalzium- (Ca) und Silizium- (Si) Verunreinigungen wurden auch gefunden, wenn Glasperlen als Dispergiermedium verwendet wurden.
Es wird angenommen, dass die Abnahme der Luminanz, die verursacht wurde, wenn Glasperlen als Dispergiermedium verwendet werden, durch die starke Scherkraft bedingt ist, die beim Dispergieren stark auf die Glasperlen auftreffen, was zur Folge hat, dass Glaskomponenten als Verunreinigungen in die Farbe eindringen und die Menge abgegebenen Lichts vermindern.
Aus den in Tabelle 10 angegeben Werten kann man ersehen, dass selbst dann, wenn das gleiche Dispergiermedium verwendet wird, die Luminanz durch den Partikeldurchmesser der Perlen und die Dispergierzeit beeinträchtigt wird. Dieses ist vermutlich durch die folgenden Gründe verursacht. Wenn die gleiche Scherkraft einwirkt, hängt der Koeffizient der Auftreffkraft auf die Partikel des Dispergiermediums vom Durchmesser der Partikel ab. Wenn die gleiche Scherkraft einwirkt, die Dispergierzeit jedoch kurz ist, nimmt die Häufigkeit ab, mit der Leuchtstoffpartikel einem Aufschlag unterworfen sind.
Aus Tabelle 10 kann man sehen, dass der Durchmesser der Leuchtstoffpartikel nach dem Dispergieren kleiner als davor ist. Dieses ist die Folge davon, dass der Dispergiervorgang das Leuchtstoffpulver abschleift und die Grenzflächen schwächt.
Anordnung zum zweiten Dispergieren
Leuchtstofffarben der verschiedenen Farben wurden nach dem Herstellen stehengelassen und 72 Stunden nach dem ersten Dispergieren einer zweiten Dispergierung unterworfen. Wie in Tabelle 11 gezeigt, wurde dieses zweite Dispergieren über unterschiedliche Zeitlängen unter Verwendung von Zirkonoxidperlen unterschiedlicher Durchmesser ausgeführt.
Die Luminanz, der Partikeldurchmesser des Leuchtstoffpulvers (nach dem ersten Dispergieren gemessen) und die Anwesenheit oder das Fehlen von Aggregaten wurden für die Leuchtstofffarben geprüft, die einer zweiten Dispergierung unterworfen worden waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.
Aus Tabelle 11 ist klar, dass wenn die zweite Dispergierung für weniger als eine Stunde ausgeführt wird, Aggregate in den roten, grünen und blauen Leuchtstofffarben verbleiben, obgleich solche Aggregate nicht beobachtet wurden, wenn die Dispergierzeit verlängert wurde. Wenn die Dispergierzeit verlängert wird, werden keine Änderungen im Durchmesser der Leuchtstoffpartikel beobachtet.
Folglich kann man sehen, dass wenn die zweite Dispergierung mit Zirkonoxid als Dispergiermedium ausgeführt wird, Aggregate dispergiert werden können, ohne dass die Leuchtstoffpartikel selbst abgeschliffen werden.
Aus Tabelle 11 kann man auch sehen, dass die Luminanz nicht abnimmt, wenn die Dispergierzeit zunimmt. Der Grund hierfür ist, dass das zweite Dispergieren unter Verwendung von Zirkonoxidperlen als Dispergiermedium ausgeführt wird, was Schäden an den Oberflächen der Leuchtstoffpartikel begrenzt.
Modifikationen an den ersten und dritten Ausführungsformen
Die obigen Ausführungsformen beschreiben den Fall, bei dem Leuchtstoffpartikel direkt in die Kanäle zwischen die Trennwände eingebracht werden. Die Erfindung kann jedoch auch so modifiziert werden, dass eine Farbe, die ein reflektierendes Material enthält, in die Kanäle eingebracht wird und die Leuchtstoffschichten über diesem aufgetragen wird.
Mit anderen Worten, die obige Farbaufbringvorrichtung kann dazu verwendet werden, eine Farbe mit reflektierendem Material und Leuchtstofffarben aufzubringen, um eine reflektierende Schicht und die Leuchtstoffschichten 31 auszubilden.
Die Farbe mit reflektierendem Material ist eine Zusammensetzung aus einem reflektierenden Material, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel. Hoch reflektierende weiße Partikel, wie beispielsweise Titanoxid oder Aluminiumoxid, können als reflektierendes Material verwendet werden, wobei es speziell bevorzugt ist, Titanoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 μm oder weniger zu verwenden.
Die obigen Ausführungsformen beschreiben den Fall, bei dem die Erfindung für einen PDP vom AC-Typ verwendet wird, obgleich dies die vorliegende Erfindung nicht einschränkt, die in breitem Umfang in jeder Art PDP verwendet werden kann, der Trennwände aufweist, die in Streifen ausgebildet sind, und Leuchtstoffschichten zwischen den Trennwänden aufweist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
PDPs, die nach dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sind zur Verwendung als Anzeigegeräte, wie beispielsweise Rechnerbildschirme oder Fernsehbildschirme und insbesondere als Großbildschirme geeignet.

Claims

Herstellungsverfahren für einen Plasmabildschirm, das umfasst: einen Leuchtstofffarben-Aufbringschritt, in dem Leuchtstofffarbe in Kanäle (32) zwischen Trennwänden (30) aufgebracht wird, die auf einer ersten Platte (20) vorhanden sind; und einen Abdichtschritt, in dem eine zweite Platte (10) auf die Trennwände der ersten Platte aufgelegt wird, die erste und die zweite Platte aneinander abgedichtet werden und ein Gasmedium zwischen die erste und die zweite Platte eingeleitet wird, wobei in dem Leuchtstofffarben-Aufbringschritt Leuchtstofffarbe kontinuierlich über eine Düse (54) ausgestoßen wird und sich die Düse und die erste Platte (20) so relativ zueinander bewegen, dass die Düse die Kanäle zwischen benachbarten Trennwänden überstreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstofffarbe als ein ladungsbeseitigendes Material (I) Feinteilchen aus Kohlenstoff, (II) Feinteilchen aus Graphit, (III) Feinteilchen eines Metalls, das eines aus einer Gruppe ist, die aus Al, Fe, Mg, Si, Cu, Sn oder Ag besteht, oder (IV) Feinteilchen eines leitenden Oxids eines Metalls, wie beispielsweise SnO₂ oder InO₂, enthält.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei auf den Leuchtstofffarben-Aufbringschritt ein Brennschritt zum Brennen der auf die erste Platte (20) aufgebrachten Leuchtstofffarbe folgt und das ladungsbeseitigende Material in der Leuchtstofffarbe, die bei dem Leuchtstofffarben-Aufbringschritt eingesetzt wird, durch den Brennschritt beseitigt wird oder die Leitfähigkeit des ladungsbeseitigenden Materials durch den Brennschritt beseitigt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leuchtstofffarbe, die bei dem Leuchtstofffarben-Aufbringschritt eingesetzt wird, hergestellt wird, indem Leuchtstoffteilchen, ein Bindemittel, ein Lösungsmittel und ein ladungsbeseitigendes Material unter Verwendung einer Dispergiervorrichtung (161) gemischt werden, und sie eine Viskosität von 2000 Centipoise (2Nm^–2s) oder darunter bei 25°C hat, wenn eine Schergeschwindigkeit 100s^–1 beträgt.