JP2002110043A - プラズマディスプレイ基板の乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマディスプレイ基板上へのペースト塗付
乾燥工程の製造時間短縮、低温処理化、及び、基板上の
残留付着物を低減する乾燥方法及び装置を提供する。 【解決手段】ペーストを塗付した基板を真空室５内に載
置する。演算制御手段１４は圧力検出信号１３の値にも
とづき、真空排気速度制御を行なう。真空室内の圧力が
低下すれば、ペースト中の溶剤が蒸発してペースト中の
溶剤の乾燥が行われる。演算制御手段１４は、品種、工
程別に設定された排気速度制御パラメーターにもとづ
き、気泡の発生や膜の緻密度が低下しない蒸発速度条件
を維持するように、排気速度をプログラム制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶剤中にガラス粒
を分散したガラスペーストや、溶剤中に蛍光体を分散し
た蛍光体ペーストを、印刷法や吐出法でプラズマディス
プレイ基板上に塗付及び乾燥することにより、ガラス膜
や蛍光体膜を形成する乾燥方法及び乾燥装置に関するも
のである。

【従来の技術】

【０００２】ペースト状物質を印刷及び乾燥する場合、
加熱乾燥法が一般に用いられているが、ガラス基板は急
速に加熱すると基板割れが発生する。また、ペースト状
物質中の溶剤を急加熱すると気泡が発生し膜質が低下す
るという問題がある。

【０００３】図１は、プラズマディスプレイ装置の断面
図例である。前面基板１、背面基板２、ガラスペースト
からなる接着部材３から構成される。前面基板１と背面
基板２の空隙４にはネオン、キセノンなどの不活性ガ
ス、あるいはそれらの混合気体からなる放電ガス４ａが
充填されている。前面基板１は、ガラス基板１ａ上に透
明電極１ｂ、金属電極１ｃを配線加工し、その上にガラ
スペーストを塗付、乾燥、焼成することにより形成され
る絶縁膜１ｄを被覆することにより製造される。絶縁膜
１ｄ上には酸化マグネシウムの薄膜が付着されている。
背面基板２は、ガラス基板２ａの上に金属電極２ｂを配
線加工し、その上にガラスペーストを塗付、乾燥、焼成
することにより形成される絶縁膜２ｃを被覆し、絶縁膜
２ｃ上にリブ２ｄを形成及びリブ２ｄ間に蛍光剤２ｅを
塗布乾燥することにより製造される。リブ２ｄはガラス
ペースト材を約５回、塗付、乾燥を繰返すことにより厚
膜化し、焼成後にリブパターンを加工する。また、蛍光
剤２ｅは微粒子の蛍光剤を溶剤に混ぜた蛍光体ペースト
を塗付後、加熱して乾燥を行うことにより付着させる
が、カラープラズマディスプレイの場合は、赤、青、緑
の三原色の蛍光体ペーストを，順次、塗付及び乾燥した
後、焼成を行う。次に、前面基板１もしくは背面基板２
に接着部材３用のガラスペーストを塗付、乾燥すること
により、各基板の製造は終了する。さらに、前面基板１
及び背面基板２を重ね合せ、炉内で加熱することにより
接着部材３を溶融して前面基板１と背面基板２を封着す
る。最後に、炉内で加熱した状態で空隙４内を真空排気
し、空隙４内の酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気等の気
体、及び、前面基板１と背面基板２の表面に吸着した
水、有機溶剤等の液体付着物や吸着気体を除去する。そ
の後、ネオン、キセノン等の放電ガス４ａを空隙４に給
気する。

【０００４】図１において、絶縁膜１ｄ、絶縁膜２ｃ、
リブ２ｄ及び接着部材３は、前記背面基板２や前面基板
１等の基板上にガラスペーストを塗付し、遠赤外線炉
内、温風炉内、ホットプレート上等で加熱して、溶剤を
蒸発乾燥、あるいは、焼成することにより製造される。
また、蛍光剤２ｅは蛍光体ペーストを塗付後、加熱して
乾燥及び焼成を行う。ここで、乾燥は基板をガラスペー
ストや蛍光体ペーストの溶剤の沸点以上に加熱して溶剤
を蒸発させるものであり、焼成は基板を微粒子のガラス
材の融点以上に加熱溶融させるものである。以下、ガラ
スペースト及び蛍光体ペーストをペーストと、前面基板
１、背面基板２をプラズマディスプレイ基板と総称す
る。

【０００５】溶剤用の液体は一般に有機物の液体を用い
るが、有機物の蒸気は窒素、酸素等大気中の気体よりも
重いので、乾燥や焼成を行うと、蒸発した溶剤成分の蒸
気はプラズマディスプレイ基板の上部に滞留する。ま
た、溶剤蒸気は炉内に拡散し、遠赤外線炉や温風炉内に
充満する。したがって、乾燥や焼成後にプラズマディス
プレイ基板を冷却すると、プラズマディスプレイ基板上
部に滞留した溶剤蒸気、プラズマディスプレイ基板上に
吸着した溶剤蒸気、炉内の溶剤蒸気が再液化してプラズ
マディスプレイ基板に付着するという問題がある。ま
た、乾燥、焼成を行なった後、プラズマディスプレイ基
板を大気中に放置して冷却すると、大気中の水蒸気がプ
ラズマディスプレイ基板表面に付着してしまう。溶剤や
水がプラズマディスプレイ基板の表面に付着したまま、
前記のように空隙４内の真空排気を行うと真空排気時間
が長大化したり、溶剤や水分を除去しきれずにプラズマ
ディスプレイ基板間に残留してプラズマディスプレイ装
置の信頼度低下の原因となる。

【０００６】乾燥や焼成はプラズマディスプレイ基板を
高温に加熱しなければならないので、加熱に要するエネ
ルギーが大きくなり、また、加熱及び冷却に時間を要す
るという問題がある。例えば、厚膜のリブ２ｄや、蛍光
剤２ｅを形成する場合は、複数回塗付及び乾燥を繰り返
さなければならないが、塗付及び加熱乾燥を行った後、
プラズマディスプレイ基板が冷却するまでは次の塗付を
行うことができない。

【０００７】加熱乾燥方式の溶剤蒸発速度は温度に依存
するが、大面積プラズマディスプレイ基板の面内温度を
均一にすることが難しいので、乾燥むらが発生しやすい
という問題がある。また、蒸発速度を速くするためにプ
ラズマディスプレイ基板温度を高くしすぎると、膜内部
の溶剤が急激に蒸発し、発泡により膜中に気泡が生成し
たり膜の緻密度が低下するという問題がある。さらに、
面内温度のばらつきが大きすぎると基板割れが発生す
る。

【０００８】低温で乾燥させる方式として、特願平１０
−１４８６２４に真空乾燥方式で蛍光体ペーストを乾燥
する方式が提案されている。真空乾燥を行なう場合、溶
剤の乾燥速度が速すぎるとペースト中の溶剤が発泡して
膜中に気泡が生成したり、膜の緻密度が低下する、膜材
であるガラスや蛍光剤が飛散するという問題が発生す
る。また、真空室内の溶剤蒸気を充分除去してから真空
室内を大気圧に戻さないと真空室内の残留溶剤蒸気が液
化して基板表面に再付着するという問題が発生する。本
先願発明は、溶剤を低温で乾燥するために真空乾燥法を
提案しているだけであり、前記真空乾燥時に発生する問
題及びこの対策についての考慮はなされていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来方式
では、プラズマディスプレイ基板上に液体が再付着す
る、エネルギー使用量が大きい、製造時間が長くなる、
プラズマディスプレイ基板の割れや変形、あるいは、膜
の緻密度が低下するという問題があるが、本発明はこれ
ら課題を解決する、プラズマディスプレイ基板上のペー
ストの乾燥方法及び乾燥装置を提供することを目的とす
るものである。

【課題を解決するための手段】

【００１０】真空室、真空排気手段、圧力検出手段、真
空排気速度制御手段、及び演算制御手段を具備し、ペー
ストを塗布したプラズマディスプレイ基板を前記真空室
内に載置し、前記真空室内を真空排気することにより、
ペースト中の溶剤の蒸発除去を行なうプラズマディスプ
レイ基板の真空乾燥方法及び装置において、演算制御手
段に設定した制御プログラム、及び、基板の品種、工程
別に設定した真空排気制御パラメーターにもとづき、真
空排気により真空室内の圧力を溶剤の沸騰条件に到達さ
せた後、溶剤の蒸発終了判定時点まで、溶剤の蒸発速度
制御圧力範囲内に圧力制御を行なうように真空排気速度
を制御し、蒸発終了判定後、さらに、真空室内の残留溶
剤蒸気の除去判定時点まで真空排気を行なうことを特徴
とする、プラズマディスプレイ基板の真空乾燥方法及び
装置。

【００１１】前記真空排気制御パラメーターは、溶剤の
沸騰条件圧力、溶剤の蒸発速度制御圧力範囲、溶剤の蒸
発終了判定基準、残留溶剤蒸気の除去判定基準及び真空
排気速度であることを特徴とする、プラズマディスプレ
イ基板の真空乾燥方法及び装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を使って、本発明の実
施の形態を説明する。図２に、プラズマディスプレイ基
板の真空乾燥装置の構成図例を示す。真空室５は、真空
室本体５ａ、真空室内にプラズマディスプレイ基板を出
し入れするためのゲートバルブ５ｂ、５ｃ、基板載置台
５ｄ、加熱パネル５ｅから構成される。基板載置台５ｄ
上にはペースト１７を塗付したプラズマディスプレイ基
板１６を載置する。加熱パネル５ｅは、例えば遠赤外線
ヒーター等によりプラズマディスプレイ基板１６及びペ
ースト１７を加熱する場合に用いるが、加熱不要の場合
は取り付ける必要はない。又、基板載置台５ｄにヒータ
ーを内臓して加熱手段としてもよい。真空室内の大気は
給排気管６を経由して排気制御弁７、排気管８、真空ポ
ンプ９に接続されて真空排気される。給排気管６は給気
制御弁１０にも接続され、真空室内を減圧状態から大気
圧状態に戻す時に開放する。真空室内の圧力検出を行う
圧力検出手段１２の出力である圧力検出信号１３を演算
制御手段１４に入力する。演算制御手段１４は排気制御
弁７、給気制御弁１０、及び排気速度制御手段１１へ動
作制御信号１５を出力する。排気速度制御手段１１は真
空ポンプ８の回転速度等の動力を制御して真空排気速度
を制御する。真空排気速度制御はこの他に、排気制御弁
を流量制御弁とし、この流量設定値を制御することでも
実現できる。マスフィルタや磁場偏向型フィルタ等のガ
ス分析器１８は真空室あるいは排気系に残留した残留ガ
スを検出するために用いる。

【００１３】図３に、圧力制御及び排気速度の制御シー
ケンス例を示す。図２に示すごとく、真空室内の基板載
置台５ｄ上にペースト１７を塗付したプラズマディスプ
レイ基板１６を載置した状態で真空排気を開始する。図
３中の圧力Ｐ１は、溶剤が沸騰を開始する溶剤沸騰条件
圧力であり、溶剤の種類、及び、ペーストの温度により
異なる。圧力Ｐ２は、溶剤蒸発時に膜の緻密度が損なわ
れない蒸発速度を与える圧力とし、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２
の間を溶剤の蒸発速度制御圧力範囲とする。圧力Ｐ２は
溶剤の種類や膜厚等により異なるので実験的に定める。
圧力Ｐ３は残留溶剤蒸気の除去判定基準圧力である。真
空室を大気圧に戻すと、排気しきれずに真空室内に残留
した溶剤蒸気が、再度液化してプラズマディスプレイ基
板９上に再付着するので、圧力Ｐ３は真空室内の残存溶
剤蒸気の再付着量が問題とならない圧力に設定する。圧
力Ｐ３は低ければ低い方が再付着量を少なくできるが、
真空排気時間が長時間化すると生産性が低下するので、
再付着量が問題とならない圧力を実験的にもとめる。

【００１４】図３の制御シーケンスは、演算制御手段１
４によりプログラム制御する。まず、大気圧から比較的
高速の排気速度（図３のように、かならずしも一定速度
でなくてもよい）で真空排気を行う。圧力検出信号１３
の出力が圧力Ｐ１に到達すると溶剤の沸騰蒸発が開始さ
れる。この後、圧力がＰ１、Ｐ２間の溶剤の蒸発速度制
御圧力範囲から逸脱しないように、圧力検出信号１３を
もとに排気速度を制御する。これによって、溶剤の蒸発
速度が速くなりすぎることを防止する。図３では溶剤の
蒸発終了判定基準を時間Ｔとしている。時間Ｔが経過し
ペースト中の溶剤の大部分が蒸発した後、溶剤内に微量
に残留した溶剤及び真空室内に残留した溶剤蒸気を除去
するため再度排気速度を上昇し、残留溶剤蒸気の除去判
定基準である圧力Ｐ３になるまで真空排気を行う。この
後、真空排気を停止し、真空室内に清浄な空気を給気し
大気圧に戻す。これにより真空乾燥プロセスが終了す
る。なお、圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、時間Ｔ、排気速度等
の真空排気制御パラメーターは、溶剤の種類、ペースト
の塗布量、基板上に再付着した溶剤の影響度等により異
なるので、演算制御手段１４にはこれら真空排気制御パ
ラメーターを品種、工程別に設定可能とする。

【００１５】ペースト内溶剤として２種類以上の溶剤を
混合して使用する場合、例えば、沸点が異なる液体を用
い、加熱乾燥時には沸点が低い液体だけを蒸発除去し、
焼成時に沸点が高い液体を蒸発除去する場合がある。上
記、２種以上の混合液体溶剤を真空乾燥法で沸騰条件圧
力の高い方の液体だけを蒸発させたい場合、沸騰条件圧
力が低い側の溶剤成分の沸騰条件圧力がＰ３より高い
と、沸騰条件圧力が低い側の溶剤成分も同時に蒸発して
しまう。この場合の制御シーケンス例を図４に示す。溶
剤の蒸発終了判定までの制御シーケンスは図３と同じで
よい。溶剤の蒸発終了判定後に真空室内に給気を行い、
圧力上昇することにより溶剤蒸気を給気気体で希釈し、
再度真空排気して溶剤蒸気を除去する。この場合の溶剤
蒸気の除去判定基準は、前記給気気体量及び再真空排気
後の圧力をもとに定める。本制御シーケンスにより、圧
力を低くしすぎることなく真空室内の残留蒸気を除去す
ることが可能となる。

【００１６】真空乾燥法における減圧及び圧力制御は、
加熱乾燥法におけるプラズマディスプレイ基板の加熱昇
温及び温度制御に相当する。圧力をＰ１まで急速に低下
させても加熱法で急速に基板温度上昇させる時のよう
に、温度不均一性に起因する熱ストレスによって発生す
る基板割れの問題は全く発生しない。また、真空排気に
より蒸発した溶剤は真空室内に高速に拡散するので、真
空室内の圧力差は大きくならない。したがって、加熱乾
燥法の場合に問題となる、基板温度の面内分布の不均一
性に起因する乾燥むらの問題も発生しない。

【００１７】排気速度制御方法については、本記載例以
外にも種々考えられるが、本発明の趣旨に合致するもの
であれば他の排気速度制御方法でもよい。例えば、圧力
Ｐ１に到達した後は、排気速度を単に遅くするだけとい
う簡易的な排気速度制御方法でもよい。また、真空室内
あるいは排気系にガス分析器１８を取り付け、残留気体
の分析結果をもとに、溶剤の蒸発終了判定や残留溶剤蒸
気の除去判定を行なってもよい。

【００１８】大気圧下における沸点温度が比較的高い液
体を短時間で真空乾燥させたい場合や、溶剤蒸発時の気
化熱による基板の温度低下が問題になる場合は、図２の
加熱パネル５ｅによりプラズマディスプレイ基板を加熱
しながら真空乾燥するか、あるいは、予め加熱したプラ
ズマディスプレイ基板を真空乾燥すればよい。この場合
も、通常の加熱乾燥法よりも低い温度で乾燥処理するこ
とが可能である。

【００１９】図５に、リブ２ｄや蛍光剤２ｅのように、
複数回塗付乾燥を繰返す場合のペースト塗付、及び、乾
燥の工程フローを示す。複数回塗付乾燥を繰返す場合
は、塗付、乾燥を終了した後、プラズマディスプレイ基
板の温度が塗付可能温度かどうかを判断、すなわち、基
板冷却待ちしてから、次の塗付を開始しなければならな
い。常温で真空乾燥を行う場合は、基板冷却待ち時間が
不要となる。また、加熱を併用して真空乾燥する場合
も、加熱乾燥法よりも低温で処理できるので、加熱乾燥
法よりも基板冷却待ち時間を短縮することができる。

【００２０】本発明の真空乾燥方法及び装置は、プラズ
マディスプレイ基板のドライ洗浄用にも用いることがで
きる。すなわち、大気中に放置したために大気中の水分
が付着したプラズマディスプレイ基板、加熱乾燥法を適
用した後に溶剤が付着した基板等を真空乾燥することに
よって、汚染物である溶剤や水分等の液体成分を除去す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】このように、従来方式では、プラズマデ
ィスプレイ基板上に液体が再付着する、エネルギー使用
量が大きい、製造時間が長くなる、基板が割れる、ある
いは、膜の緻密度が低下するという問題があるが、本発
明によれば、前記説明から明らかなように、これら問題
を解決し、高生産性かつ省エネルギー生産を実現すると
同時に、高信頼度のプラズマディスプレイ基板を製造可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のプラズマディスプレイ装置の断面図
例である。

【図２】本発明のプラズマディスプレイ基板真空乾燥装
置の構成図例である。

【図３】溶剤を乾燥させる場合の圧力制御及び排気速度
制御のシーケンス例である。

【図４】混合溶剤を乾燥する場合の圧力制御及び排気速
度制御のシーケンス例である。

【図５】複数回塗付乾燥を繰返す場合の塗付乾燥のフロ
ーである。

【符号の説明】

１ 前面基板 １ａ ガラス基板 １ｂ 透明電極 １ｃ 金属電極 １ｄ 絶縁膜 ２ 背面基板 ２ａ ガラス基板 ２ｂ 金属電極 ２ｃ 絶縁膜 ２ｄ リブ ２ｅ 蛍光剤 ３ 接着部材 ４ 空隙 ４ａ 放電ガス ５ 真空室 ５ａ 真空室本体 ５ｂ、５Ｃ ゲートバルブ ５ｄ 基板載置台 ５ｅ 加熱バルブ ６ 給排気管 ７ 排気制御弁 ８ 排気管 ９ 真空ポンプ １０ 給気制御弁 １１ 排気速度制御手段 １２ 圧力検出手段 １３ 圧力検出信号 １４ 演算制御手段 １５ 動作制御信号 １６ プラズマディスプレイ基板 １７ ペースト １８ ガス分析器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室、真空排気手段、圧力検出手段、真
   空排気速度制御手段、及び演算制御手段を具備し、ペー
   ストを塗布したプラズマディスプレイ基板を前記真空室
   内に載置し、前記真空室内を真空排気することにより、
   ペースト中の溶剤の蒸発除去を行なうプラズマディスプ
   レイ基板の真空乾燥方法及び装置において、演算制御手
   段に設定した制御プログラム、及び、品種、工程別に設
   定した真空排気制御パラメーターにもとづき、真空排気
   により真空室内の圧力を溶剤の沸騰条件に到達させた
   後、溶剤の蒸発終了判定時点まで溶剤の蒸発速度制御圧
   力範囲内に圧力制御を行なうように真空排気速度を制御
   し、蒸発終了判定後、さらに、真空室内の残留溶剤蒸気
   の除去判定時点まで真空排気を行なうことを特徴とす
   る、プラズマディスプレイ基板の真空乾燥方法及び装
   置。
2. 【請求項２】前記真空排気制御パラメーターは、溶剤の
   沸騰条件圧力、溶剤の蒸発速度制御圧力範囲、溶剤の蒸
   発終了判定基準、残留溶剤蒸気の除去判定基準及び真空
   排気速度であることを特徴とする、請求項１記載のプラ
   ズマディスプレイ基板の真空乾燥方法及び装置。