JP2003185338A

JP2003185338A - 乾燥装置

Info

Publication number: JP2003185338A
Application number: JP2001382761A
Authority: JP
Inventors: Naoki Goto; 直樹後藤; Hidenori Nakamura; 英規中村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】所定パターンで立体構造下地上に塗布された
厚膜ペーストを、所定の形状でムラなく乾燥することを
可能にした乾燥装置を提供すること。【解決手段】所定パターンで厚膜ペーストが塗布され
た大型基板Ｇを乾燥させる装置であって、塗布されたペ
ーストを最大中心波長が２〜４μｍの中赤外線ヒーター
２１で加熱するように構成する。透過力の高い中赤外線
を加熱に用いるようにしたことにより、従来塗膜表面を
主体として加熱していた遠赤外線ヒーターや熱風加熱に
比べて、厚膜ペーストと下地との温度差を低減し、密着
力を向上させ、立体構造下地に対しても所望の箇所への
付着を可能とすることから、立体構造下地に起因する乾
燥ムラを解消することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型基板に所定の
パターンで塗布された厚膜ペーストを乾燥させるのに使
用される乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラズマディスプレイパネル
（ＰＤＰ）用基板、蛍光表示管（ＶＦＤ）の陽極基板、
プラズマアドレスド液晶表示装置（ＰＡＬＣ）のプラズ
マスイッチング基板、フィールドエミッション表示装置
（ＦＥＤ）用基板、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
用基板等の表示デバイス用基板、厚膜配線基板、或いは
サーマルプリンタヘッドやイメージセンサ等の電子デバ
イス用基板等においては、ガラスやセラミック等から構
成される基板上に、それらの基板に所定の機能を付与す
るための金属や無機材料等に必要に応じてガラスボンド
成分が添加されてなる構成要素が所定パターンで設けら
れる。例えば、ＰＤＰ用基板等の表示デバイス用基板に
おいては、放電空間を形成し、或いは発光空間を区画す
るための隔壁や電極、蛍光体層等が設けられ、厚膜配線
基板や電子デバイス用基板等においては、導体配線や絶
縁膜、抵抗体等が設けられる。

【０００３】上記の各構成要素は、一般に厚膜ペースト
を用いて、厚膜印刷やダイコーティング、ディスペンス
塗布、インクジェット式塗布により基板上に設けられ
る。厚膜ペーストには、一般に、上記の構成成分に加え
て、パターン形成後に所定の形状を保持するための例え
ばエチルセルロースやアクリル等の熱分解性のよい高分
子化合物（樹脂成分）と、塗工に適した所定の粘性を与
えるための例えばテルピネオールやカルビトールアセテ
ート等の溶剤とが含まれる。なお、ここでいう厚膜と
は、数μｍから約２００μｍ程度までのものをいい、蒸
着、気層化学成長法等による数ｎｍから数１００ｎｍの
膜厚を有する、いわゆる薄膜と区別する意である。

【０００４】高機能デバイス形成を目的として厚膜ペー
ストが塗布される下地は、平滑平面とは限らない。例え
ば、ＰＤＰ用背面板に形成される蛍光体層は、高さ１０
０μｍ、幅６０μｍ程度の隔壁が数百μｍのピッチで並
ぶことにより仕切られた空間（以下、適宜セルともい
う）内において、その壁部および底部に形成される。あ
たかもエスカレーターの滑り止め用溝内の壁や底部に一
定かつ均一の膜を形成するが如くである。上記のような
立体形状への厚膜ペースト塗布、乾燥によるパターン形
成工程では、従来と異なる要因によるムラ等の欠陥が生
じやすい。

【０００５】一般に、ＰＤＰ用蛍光体含有ペーストの場
合、図１に示すように、基板Ｇ上に所定のパターンで形
成された隔壁Ｒによって仕切られた空間内に、赤・青・
緑のうち所定の蛍光体粉を含有したペーストＰが充填さ
れた後、ペースト中の溶剤を除去する乾燥処理が行わ
れ、その結果セルの壁部と底部とに一定の膜厚を有する
蛍光体層Ｌが形成される。最終的には数百度（℃）程度
の所定温度で加熱することにより高分子化合物が除去さ
れて、固着された蛍光体粉のみが残る。しかし一連の工
程中、蛍光体層の付着度合い、膜厚、形状等を決定する
のは乾燥工程が主である。

【０００６】厚膜ペーストの乾燥工程において、塗工膜
は温度上昇に伴って軟化作用が与えられる一方、溶剤の
蒸発によって硬化作用を与えられる。これらの軟化及び
硬化作用の位置的・経時的組合せにより蛍光体層の形状
が決定される。例えば相対的に揮発し難い（飽和蒸気圧
が高い、沸点が高い）溶剤からなるペーストは、加熱に
より粘度が低下する要素が主となり、図２（Ａ）に示す
如く蛍光体層Ｌを主に底部に形成する。また相対的に揮
発しやすい溶剤からなるペーストは、加熱により粘度低
下する前に、溶剤揮発により下地に固定されていくた
め、図２（Ｂ）に示す如く蛍光体層Ｌを主に壁部に形成
する。当然実際には、高分子化合物の種類や加熱のプロ
ファイルにも左右されるので、各要素の高度に精密な制
御が必要となる。しかも、上記の乾燥工程においては、
図３に示すように、隔壁Ｒ（特に上部）への蛍光体付着
度合いがムラとなりやすい問題があった。塗布を均一に
行っても、蛍光体層の隔壁上部への付着状態が乾燥に左
右されるのである。

【０００７】従来より、ＰＤＰ用背面板形成における乾
燥工程は、熱風方式若しくは遠赤外線ヒーター加熱方式
で行うのが大半である。中でも遠赤外線ヒーターは、コ
スト、クリーン性、そして大型基板面内温度に対する制
御性の良さから、その利用が拡大している。

【０００８】また、ＰＤＰ用蛍光面の形成は、赤・青・
緑の各一色毎の塗工・乾燥工程の繰返しによるものであ
った。未乾燥状態のまま複数色の塗工を重ねることが非
常に困難だったためである。これに対して、近年ディス
ペンサー方式やインクジェット方式等の、複数色を未乾
燥状態で塗工する技術が開発されつつある。それに伴っ
て、３色を一括で乾燥することによる新たな問題、すな
わち隔壁の上部への蛍光体付着度合いが従来以上に悪化
しやすい問題が生じている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた乾
燥方式では、ＰＤＰ用背面板への蛍光面形成工程におい
て、特に隔壁上部への蛍光体層の付着度合いに起因する
ムラが生じやすい問題があった。また、近年開発されつ
つある新塗布方法により可能となった、複数色蛍光体含
有ペーストの一括乾燥工程においては、前記の如く特に
この問題が顕著になっている。

【００１０】本発明は、上記のような問題点に鑑みて種
々検討した結果なされたものであり、その目的とすると
ころは、所定パターンで立体構造下地上に塗布された厚
膜ペーストを、所定の形状でムラなく乾燥することを可
能にした乾燥装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
ある乾燥装置は、所定パターンで厚膜ペーストが塗布さ
れた大型基板を乾燥させる装置であって、塗布されたペ
ーストを最大中心波長が２〜４μｍの中赤外線ヒーター
で加熱することを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１に記載の乾燥装置において、中赤外線ヒーター
の中心照射方向が、大型基板の塗布面に対して垂直でな
いことを特徴としている。

【００１３】請求項３に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至２に記載の乾燥装置において、大型基板上
の任意の横断線に対して、等距離等角度をもつ向かい合
う一組の中赤外線ヒーターを複数有することを特徴とし
ている。

【００１４】請求項４に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至３のいずれかに記載の乾燥装置において、
中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリア内にて、最大中心
波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター若しくは熱風に
よる他の加熱方式を組み合わせたことを特徴としてい
る。

【００１５】請求項５に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至４のいずれかに記載の乾燥装置において、
中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリアに加え、最大中心
波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター若しくは熱風に
よる他の加熱方式を用いた乾燥エリアを組み合わせたこ
とを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】図４は本発明を適用した乾燥装置
の一例をその乾燥炉の中が見える状態で示す外観全体図
である。

【００１７】図４において、隔壁間に蛍光体含有ペース
トが塗布された基板ＧであるＰＤＰの背面板が右側より
乾燥炉１０の中に搬入され、炉内での乾燥処理を終えて
から左側から搬出される。図４に示すように、乾燥炉１
０は連続する３つの乾燥エリア１１〜１３により構成さ
れており、基板Ｇは各乾燥エリア１１〜１３に対応する
乾燥ポジションにそれぞれ所定時間停止して乾燥が行わ
れる。図中２１は各乾燥エリアに配されたヒーターで、
このヒーター２１により基板Ｇを温めて塗膜を乾燥させ
るようになっている。

【００１８】また、２２は給気ダクトで、装置外から取
り込まれたエアーはこの給気ダクト２２を通った後、各
乾燥エリア１１〜１３に分配され、それぞれダンパー２
３、フィルター２４、風速分布調整機構２５を通って炉
内に達する。また、揮発溶剤を含んだエアーは、基板の
周囲若しくは下部に配置された排気口から回収され、排
気ダクトを通って装置外に排出される。

【００１９】図４の乾燥装置では、基板Ｇの搬送手段と
して、ウォーキングビーム方式を採用している。すなわ
ち、図示のように、固定ピン３１を立設した固定ビーム
３０と搬送ピン４１を立設したウォーキングビーム４０
とから搬送手段が構成されており、搬送ピン４１が上昇
した状態で移動することにより基板Ｇを搬送し、所定位
置まで移動して停止した後、搬送ピン４１が下降して固
定ピン３１に基板Ｇを受け渡すことにより、基板Ｇは固
定ピン３１の上にて所定のポジションに保持される。基
板Ｇを安定して支持するために、固定ピン３１と搬送ピ
ン４１はそれぞれ最低４本は必要である。そして、第１
番目の乾燥エリア１１で所定時間乾燥された後、次の乾
燥エリア１２に送られ、これを繰り返して順次乾燥エリ
ア１１〜１３にて乾燥が行われる。

【００２０】本発明では、上記のヒーター２１に中赤外
線ヒーターを使用する。このヒーター２１は最大中心波
長が２〜４μｍの中赤外線を照射する。この中赤外線に
よる加熱工程において、基板Ｇを構成する複数の領域毎
に、各々の温度上昇特性に応じて、温度上昇し難い領域
ほど高い放射照度の中赤外線を照射する。このために、
複数の中赤外線ヒーター毎に制御するための制御装置を
設ける。

【００２１】このように、従来用いられてきた遠赤外線
に比べ、ペースト透過力が強い中赤外線を使用すること
で、ペーストとその下地との温度差を低減し、ペースト
と下地との密着力を向上させるものである。特にディス
プレイを初めとした高機能を付加した大型基板に多い、
立体構造下地に塗工された厚膜ペーストを高品質に乾燥
することに適している。

【００２２】そして、図５に示すように、中赤外線ヒー
ターＨは管の内面半分に反射層ｈを有しており、実際に
は図示のように一定の広がりをもって照射するが、本発
明の乾燥装置では、その中心照射方向ｘが、基板の塗布
面に対して垂直でないように設置することが好ましい。
これは、立体構造下地上の、所望の箇所に厚膜ペースト
を乾燥・付着させるためである。すなわち、中赤外線は
光に類似した放射分布を有するため、斜めから照射する
ことで底部が優先的に加熱されることを防ぎ、選択的に
壁部を加熱することが可能となる。

【００２３】また、中赤外線ヒーターは複数設置する
が、本発明の乾燥装置では、基板上の任意の横断線に対
して、等距離等角度をもつ向かい合う一組の中赤外線ヒ
ーターを複数有するように設置するのが好ましい。これ
は、ＰＤＰ用背面板上に形成されたストライプ状の隔壁
間に塗工された、蛍光体含有厚膜ペーストを乾燥させる
場合、より高効率に隔壁の上部に付着させるためであ
る。また、ヒーターを複数配置することで、大型基板面
内の温度均一性の向上を図ることができる。

【００２４】また、本発明では、図４に示す乾燥装置に
おいて、中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリア１１〜１
３内にて、最大中心波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒー
ター若しくは熱風による他の加熱方式を組み合わせるよ
うにしてもよい。

【００２５】また、本発明では、図４に示す乾燥装置に
対し、中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリア１１〜１３
に加え、最大中心波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒータ
ー若しくは熱風による他の加熱方式を用いた乾燥エリア
を組み合わせるようにしてもよい。

【００２６】

【実施例】（実施例１）ガラス基板に電極とそれを覆っ
て誘電体層を形成し、その上にストライプ状の隔壁を形
成したＰＤＰ用背面板（４２インチＶＧＡ）を、１５０
×２５０ｍｍのサイズに切断した。そして、それぞれ
に、赤・青・緑の３色の蛍光体含有ペーストを所定パタ
ーン状に塗布してサンプルを作製した。隔壁の頂部幅は
６０μｍ、底部幅は１０５μｍ、高さは１２０μｍ、ピ
ッチは３６０μｍである。

【００２７】３色の蛍光体含有ペーストは、赤色の蛍光
体粉（化成オプトニクス製「ＫＸ５０４Ａ」）、緑色の
蛍光体粉（化成オプトニクス製「Ｐ１−Ｇ１Ｓ」）、青
色の蛍光体粉（化成オプトニクス製「ＫＸ５０１Ａ」）
のそれぞれに対して、樹脂（エチルセルロース「ＳＴＤ
−１００」）と溶剤（ターピネオールとブチルカルビト
ールアセテートの混合物）を混合し、これを３本ロール
ミルで混練して調整することで作製した。

【００２８】そして、同一雰囲気の条件下で、近赤外
線、中赤外線、遠赤外線の各ヒーターにより、上記ＰＤ
Ｐ用背面板に塗工した蛍光体含有ペーストの乾燥を行っ
た。各ヒーターには２００Ｖ１００％入力とすることで
最大出力条件下とした。最大中心波長はそれぞれ１．３
μｍ、２．６μｍ、１５μｍであった。ヒーターの照射
方向は基板面に対して垂直とし、ヒーターと背面板の距
離を調整することで、各サンプルの乾燥時間を１０分と
した。

【００２９】乾燥の結果、加熱ヒーターの種類により、
乾燥後の蛍光面形状、特にリブの肩部への蛍光体の付着
状態が異なっていた。すなわち、近赤外線ヒーター、中
赤外線ヒーターで乾燥したサンプルの乾燥形状に比べ、
遠赤外線ヒーターにより乾燥したものは、リブ肩への付
着が不足しており、斜め方向から観察した際に面にザラ
ツキ感があった。

【００３０】また、乾燥形状は、近赤外線ヒーターの場
合、中赤外線ヒーターの場合ともに同様であった。しか
し、短波長による輻射加熱ほどヒーター自体が高温にな
り、被加熱物の温度分布も顕著となった。また蛍光体含
有ペーストに用いた溶剤の沸点（２００〜２５０℃）に
比べて、ヒーター温度が２５００℃を越え、高温すぎる
問題があった。

【００３１】（実施例２）この実施例ではヒーターの幾
何学的配置の効果を確認した。向かい合う一組の中赤外
線ヒーターの照射方向を基板面に対して同角度とし、複
数組の各ヒーターからの照射線間隔が等距離となるよう
に配置した。具体的には、図６に示すように、中赤外線
ヒーターＨの照射方向を基板Ｇ面に対して３０度（θ）
に傾け、ヒーターＨと基板Ｇ面の距離ｄを１５０ｍｍと
し、向かい合う一組のヒーターＨの間隔ａを６５０ｍ
ｍ、各組のヒーターＨの間隔ｂを２６０ｍｍとした。２
０本５組のヒーターを用いて乾燥テストを行った。使用
したサンプルは実施例１と同様、赤・青・緑の３色の蛍
光体含有ペーストを所定パターン状に塗布したものを使
用した。ただし、基板サイズは１０５０×６５０ｍｍと
した。

【００３２】基板Ｇ温度変化は実施例１と同様になるよ
うにヒーター出力を調整し、ほぼ１０分にて乾燥させ
た。その結果、同じ中赤外線ヒーターを用いても、前記
の形状と比べてより蛍光体層が隔壁の上部に厚く付着し
ていた。したがってヒーターの配置を変更することで、
より立体構造下地に塗工された厚膜ペーストに対する乾
燥適性を向上可能であることが明らかになった。

【００３３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明である乾燥装置
は、所定パターンで厚膜ペーストが塗布された大型基板
を乾燥させる装置であって、塗布されたペーストを最大
中心波長が２〜４μｍの中赤外線ヒーターで加熱するこ
とを特徴としているので、透過力の高い中赤外線を加熱
に用いるようにしたことにより、従来塗膜表面を主体と
して加熱していた遠赤外線ヒーターや熱風加熱に比べ
て、厚膜ペーストと下地との温度差を低減し、密着力を
向上させ、立体構造下地に対しても所望の箇所への付着
を可能とすることから、立体構造下地に起因する乾燥ム
ラを解消することが可能となった。

【００３４】請求項２に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１に記載の乾燥装置において、中赤外線ヒーター
の中心照射方向が、大型基板の塗布面に対して垂直でな
いことを特徴としているので、立体構造下地の所望の箇
所に厚膜ペーストを乾燥・付着させることから、底部が
優先的に加熱されることを防ぎ、より立体構造下地への
加熱適性を高めることが可能となった。

【００３５】請求項３に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至２に記載の乾燥装置において、大型基板上
の任意の横断線に対して、等距離等角度をもつ向かい合
う一組の中赤外線ヒーターを複数有することを特徴とし
ているので、一定箇所に対して左右から均等に加熱が可
能であり、ストライプ状隔壁を有するＰＤＰ用背面板に
塗工された蛍光体含有ペーストの乾燥適性を高めること
ができる。また、近年の傾向である、３色一括乾燥にお
いて顕著となった隔壁上部への付着のばらつきに起因す
る乾燥ムラを改善することが可能となる。

【００３６】請求項４に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至３のいずれかに記載の乾燥装置において、
中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリア内にて、最大中心
波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター若しくは熱風に
よる他の加熱方式を組み合わせたことを特徴としている
ので、従来の遠赤外線ヒーターの特徴である低コスト
性、クリーン性、面内温度の制御性の良さや、熱風式の
特徴である面内温度均一性、低コスト性と、中赤外線ヒ
ーターの特徴である透過性の高さとを組み合わせた乾燥
装置を実現することができる。

【００３７】請求項５に記載の発明である乾燥装置は、
請求項１乃至４のいずれかに記載の乾燥装置において、
中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリアに加え、最大中心
波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター若しくは熱風に
よる他の加熱方式を用いた乾燥エリアを組み合わせたこ
とを特徴としているので、ペーストの乾燥過程において
予熱時間、恒率期間、減率期間の各過程に合わせた乾燥
方式の組合せが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラズマディスプレイパネル用蛍光体含有ペー
ストを隔壁によって仕切られた空間内に塗布して乾燥さ
せた状態を説明するための断面図である。

【図２】好ましくない蛍光体層が形成された状態を説明
するための断面図である。

【図３】隔壁上部への蛍光体付着度合いがムラとなった
状態を説明するための断面図である。

【図４】本発明を適用した乾燥装置の一例をその乾燥炉
の中が見える状態で示す外観全体図である。

【図５】中赤外線ヒーターの概略構成図である。

【図６】中赤外線ヒーターの配置例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０乾燥炉１１，１２，１３乾燥エリア２１ヒーター２２給気ダクト２３ダンパー２４フィルター２５風速分布調整機構３０固定ビーム３１固定ピン４０ウォーキングビーム４１搬送ピンＧ基板ＨヒーターＬ蛍光体層Ｐ蛍光体含有ペーストＲ隔壁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 11/02 Ｈ０１Ｊ 11/02 ＢＨ０５Ｂ 3/10 Ｈ０５Ｂ 3/10 ＡＢＦターム(参考） 3K092 PP09 QA02 RD35 SS32 SS40 SS47 VV22 3L113 AA03 AB06 AC10 BA34 DA24 4F042 AA02 AA06 AA10 DB02 DB06 DB08 DB18 DB19 5C028 FF12 FF14 5C040 GG09 JA28 MA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定パターンで厚膜ペーストが塗布され
た大型基板を乾燥させる装置であって、塗布されたペー
ストを最大中心波長が２〜４μｍの中赤外線ヒーターで
加熱することを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】中赤外線ヒーターの中心照射方向が、大
型基板の塗布面に対して垂直でないことを特徴とする請
求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】大型基板上の任意の横断線に対して、等
距離等角度をもつ向かい合う一組の中赤外線ヒーターを
複数有することを特徴とする請求項１乃至２に記載の乾
燥装置。
【請求項４】中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリア内
にて、最大中心波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター
若しくは熱風による他の加熱方式を組み合わせたことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の乾燥装
置。
【請求項５】中赤外線ヒーターを用いた乾燥エリアに
加え、最大中心波長が４〜２０μｍの遠赤外線ヒーター
若しくは熱風による他の加熱方式を用いた乾燥エリアを
組み合わせたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
かに記載の乾燥装置。