JP2005125181A - Coating method and coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報・精密機器、工作機械、FAなどの分野、あるいは半導体、液晶、ディスプレイ、表面実装などの様々な生産工程で必要とされる微少流量の塗布方法および塗布装置に関するものである。 The present invention relates to a coating method and a coating apparatus with a minute flow rate required for various production processes such as information / precision equipment, machine tools, FA, and semiconductors, liquid crystals, displays, surface mounting, and the like.
液体吐出装置(ディスペンサ)は従来から様々な分野で用いられているが、近年の電子部品の小型化・高記録密度化のニーズにともない、微少量の流体材料を高精度でかつ安定して供給制御する技術が要請される様になっている。例えば、プラズマディスプレイ、CRT、有機ELなどのディスプレイの分野では、従来のスクリーン印刷、フォトリソグラフィー等の工法に代わり、蛍光体・電極材をパネル面にマスクレスでダイレクトにパターンニングする要望が大きい。そのためのディスペンサの課題を要約すれば、
1)塗布量の微細化
2)塗布量の高精度化
3)塗布時間の短縮
である。
Liquid discharge devices (dispensers) have been used in various fields in the past, but with the recent needs for downsizing electronic components and increasing recording density, a small amount of fluid material can be supplied with high accuracy and stability. Control technology is required. For example, in the field of displays such as plasma displays, CRTs, and organic ELs, there is a great demand for patterning phosphors and electrode materials directly on a panel surface without a mask, instead of conventional methods such as screen printing and photolithography. To summarize the issues of dispensers for that,
1) Finer application amount 2) Higher accuracy of application amount 3) Shorter application time.
従来、液体吐出装置として、図31に示す様なエアパルス方式によるディスペンサが広く用いられており、例えば「自動化技術′93.25巻7号」等にその技術が紹介されている。この方式によるディスペンサは、定圧源から供給される定量の空気を容器600(シリンダ)の内部601にパルス的に印加させ、シリンダ600内の圧力の上昇分に対応する一定量の液体をノズル602から吐出させるものである。
Conventionally, as a liquid ejecting apparatus, a dispenser by an air pulse system as shown in FIG. 31 has been widely used, and the technique is introduced in, for example, “Automation Technology '93 .25 No. 7”. The dispenser according to this system applies a constant amount of air supplied from a constant pressure source to the
民生用プリンタとして広く用いられてきたインクジェット方式を、産業用の塗布装置として適用する開発がなされている。図32は、インクジェット記録装置におけるヘッド部の従来例(特許文献1)を示すもので、651は基台,652は振動板,653は積層型圧電素子,654はインク室,655は共通インク室,656はインク流路(絞り部),657はノズルプレート,658は吐出ノズルである。 Development has been made to apply an ink jet method, which has been widely used as a consumer printer, as an industrial coating apparatus. FIG. 32 shows a conventional example of a head portion in an ink jet recording apparatus (Patent Document 1), 651 is a base, 652 is a diaphragm, 653 is a laminated piezoelectric element, 654 is an ink chamber, and 655 is a common ink chamber. , 656 are ink flow paths (throttle portions), 657 is a nozzle plate, and 658 is a discharge nozzle.
圧力印加手段である圧電素子653に電圧を加えると、圧電素子653は振動板652を厚み方向に変形させ、インク室654の容積が減少する。その結果、流体が圧縮されてインク室654の圧力が上昇するため、流体の一部はインク通路を通過して共通インク室655側に逆流するが、残り分はノズル658から大気に放出される。
When a voltage is applied to the
プラズマディスプレイなどを対象に極微細線を描くことを目的として、電界ジェット方式とよばれる高粘度流体の塗布装置(特許文献2及び3)が提案されている。この方式は1917年にZelenyによって報告された電界による吐出方法を基本とするものである。
For the purpose of drawing ultrafine lines for plasma displays and the like, a high-viscosity fluid coating apparatus called an electric field jet method has been proposed (
図33の原理図において、500は高粘度流体,501は制御部,502は容器,503は開口部,504は電極,505は電源,506は被塗布基材(塗布対象の基板),507はノズルから流出した塗布流体の伸長部,508は加圧手段である。
33, 500 is a high-viscosity fluid, 501 is a control unit, 502 is a container, 503 is an opening, 504 is an electrode, 505 is a power source, 506 is a substrate to be coated (substrate to be coated), 507 is An
上記塗布装置は、容器502の下部に、孔径50μm〜1mmφ程度の円形または多角形のオリフィス、ノズル等の開口部503を有し、且つ、この開口部503の一部に電極504が配置されている。容器502内には1000〜1000000cpsの高粘度物質を液状塗布材が充填されている。容器502内に充填された液状塗布材500を加圧するために、高圧エアーによる加圧手段508が容器502と連結して設けられている。
The coating apparatus has an
まず容器502内の液状塗布材に圧力を印加し、開口部503に液状塗布材のメニスカスを形成する。次にノズル開口部503の電極504と、対向電極である被塗布基材506の間に第1の所定のパルス電圧を印加し、開口部503に液状塗布材のメニスカスを縦長に伸長した伸長部507を形成した状態で、この伸長部先端から流体を垂れ流すような状態にする。この状態で、ノズルと被塗布基材506を相対移動させれば、メニスカスの先端はノズル径よりも充分に細くなっているために、インクジェット方式では扱えなかった高粘度流体を用いて極細連続線を描くことができる。
近年益々高精度化・超微細化していく回路形成の分野、或いはPDP、CRTなどの映像管の電極とリブ及び蛍光面の形成、液晶、光ディスク、有機ELなどの製造行程の分野において、微細塗布すべき流体材料の多くは高粘度の粉流体である。従来工法をディスペンサによるダイレクト・パターンニング工法に置き換えるためには、蛍光体、導電性カプセル、半田、電極材料などの数ミクロンから数十ミクロンの平均外径を有する微粒子を含む微小量の高粘度粉流体を、高速・高精度で、流路の目詰まりなく、高い信頼性のもとで、対象の基板上にいかにして微細塗布できるかが最大の課題である。 In recent years, in the field of circuit formation, which is becoming more highly accurate and ultra-fine, or in the field of manufacturing processes for electrodes, ribs and phosphor screens of liquid crystal display tubes such as PDP and CRT, liquid crystal, optical discs, organic EL, etc. Many of the fluid materials to be used are high viscosity powder fluids. In order to replace the conventional method with a direct patterning method using a dispenser, a minute amount of high-viscosity powder containing fine particles having an average outer diameter of several microns to several tens of microns, such as phosphors, conductive capsules, solder, and electrode materials The biggest challenge is how to apply fine fluid onto the target substrate with high reliability at high speed and high accuracy without clogging the flow path.
以下、プラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成行程を例に上げて、下記従来技術の課題について述べる。 Hereinafter, taking the phosphor layer forming process of the plasma display panel as an example, the following problems of the prior art will be described.
[1] スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式の課題
[2] 従来ディスペンサ技術を用いて、蛍光体層をダイレクトパターンニングする場合の課題
最初に、上記[1]について説明する。
[1] Problems with screen printing and photolithography [2] Problems with direct patterning of phosphor layers using conventional dispenser technology First, the above [1] will be described.
(1)プラズマディスプレイパネルの構造について
図34はプラズマディスプレイパネル(以下「PDP」と称す)の構造の一例を示すものである。PDPは、大きく分けて前面板800と背面板801より構成される。前面板800を構成する透明基板である第一基板802に、複数組の線状透明電極803を形成する。また、背面板801を構成する第二基板804には、前記線状透明電極と直交する複数組の線状アドレス電極805を平行に設ける。上記2つの基板を蛍光体層が形成されたバイアスリブ806を介在して対向させ、そのバイアスリブ806内に放電性ガスを封入する。両基板の電極間に閾値以上の電圧を印加すると、電極が直交し合う位置で放電が起こって放電性ガスが発光し、その発光を透明な第一基板802を通して観察することができる。そして、放電位置(放電点)を制御することにより第一基板側に画像を表示することができる。PDPによりカラー表示を行うためには、各放電点において放電時に放射される紫外線により所望の色を発色する蛍光体を、各放電点に対応する位置(バリアリブの隔壁)に形成する。フルカラー表示を行うためには、RGBの各蛍光体を形成する。
(1) Structure of Plasma Display Panel FIG. 34 shows an example of the structure of a plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”). The PDP is roughly composed of a
前面板800と背面板801の構成について、更に詳しく説明する。
The configuration of the
前面板800は、ガラス基板等の透明基板からなる第一基板802の内面側に、2本で一組となる線状の透明電極803を平行に複数組、ITO等により形成する。この線状透明電極803の内面側表面にライン抵抗値を小さくするためのバス電極807が形成されている。これらの透明電極803及びバス電極807を被覆する誘電体層808を前面板の内面全領域に形成し、保護層であるMgO層809を誘電体層808の表面全領域に形成した構造を有する。
The
一方、背面板801の第二基板804の内面側には、前記前面板800の線状透明電極803と直交する線状のアドレス電極805を平行に複数本、銀材料等により形成する。また、このアドレス電極805を被覆する誘電体層810を背面板の内面全領域に形成する。誘電体層810の上に、各アドレス電極805を隔離すると共に、前面板800と背面板801のギャップ間隔を一定に維持するために所定高さのバリアリブ(隔壁)806を各アドレス電極の間に突出して形成している。このバリアリブ806により、各アドレス電極に沿ってセル811を形成し、その内面にRGB各色の蛍光体812を順次形成している。
On the other hand, on the inner surface side of the
セル構造によるPDPは、図34で示すような放電点を一個ずつ独立セル内に有するものと、一列毎に隔壁により仕切ったセル構造(図示せず)のものがある。近年、上記「独立セル方式」がPDPの性能向上が図れる方式として注目されている。その理由は、セルを4方のバリアリブでワッフル状に囲うことにより、隣接するセル間の光漏れを防ぐことができると共に、発光体の面積を増加できるからである。その結果、発光効率と発光量(輝度)を高め、高コントラストの画像を実現するというのが「独立セル方式」の狙いである。 A PDP having a cell structure includes a cell structure (not shown) having a discharge point as shown in FIG. 34 one by one in an independent cell, and a cell structure partitioned by a partition for each row. In recent years, the “independent cell system” has been attracting attention as a system that can improve the performance of the PDP. The reason is that by surrounding the cell with four barrier ribs in a waffle shape, light leakage between adjacent cells can be prevented and the area of the light emitter can be increased. As a result, the aim of the “independent cell system” is to increase the light emission efficiency and the light emission amount (brightness) and realize a high contrast image.
セル壁面に形成される蛍光体層は、発色性をよくするために一般的に10〜40μm程度に厚盛りされる。上記RGB蛍光体層を形成するには、各セル内に蛍光体用塗工液を充填後、乾燥させることにより揮発分が除去されて、セル内面に肉厚の蛍光体が形成され、同時に放電性ガスを充填する空間が創成される。このような厚膜の蛍光体パターンを形成するために、蛍光体を含有する塗工材料は、溶剤の量を少なくした数千mPas〜数万mPasの高粘度ペースト状流動体(蛍光体用ペースト)に調製され、従来からスクリーン印刷又はフォトリソグラフィーにより基板に塗布される。 The phosphor layer formed on the cell wall is generally thickened to about 10 to 40 μm in order to improve the color development. In order to form the RGB phosphor layer, each cell is filled with a phosphor coating solution and dried to remove volatile components, thereby forming a thick phosphor on the inner surface of the cell and simultaneously discharging. A space filled with sex gas is created. In order to form such a thick phosphor pattern, a coating material containing a phosphor is a high-viscosity paste-like fluid (phosphor paste) of several thousand mPas to tens of thousands mPas with a reduced amount of solvent. And conventionally applied to the substrate by screen printing or photolithography.
(2)従来スクリーン印刷方式の課題
従来スクリーン印刷方式を採用した場合、画面が大型化すると張力によるスクリーン版の延びが大きく、画面全体でスクリーン印刷板の精度の高い位置合わせをするのが困難となった。また、蛍光体材料を充填しようとすると隔壁の頂上部分にまで材料が載ってしまい、「独立セル」の場合、バリアリブ間のクロストークに繋がる問題となった。そのため、隔壁の頂上部分に附着した材料を除去するために研磨行程を導入するなどの方策が必要であった。またスキージ圧力の違いによって、蛍光体材料の充填量が変化し、その圧力調整は極めて微妙であり作業者の熟練度に依存する部分が多い。そのため背面板全領域にわたって、全ての独立セルに一定の充填量を得るのは容易でない。
(2) Problems of conventional screen printing method When the conventional screen printing method is adopted, if the screen is enlarged, the stretch of the screen plate due to the tension is large, and it is difficult to align the screen printing plate with high accuracy over the entire screen. became. In addition, when the phosphor material is filled, the material is placed on the top of the partition wall, and in the case of the “independent cell”, there is a problem that leads to crosstalk between the barrier ribs. Therefore, measures such as introducing a polishing process are required to remove the material attached to the top of the partition wall. Moreover, the filling amount of the phosphor material changes due to the difference in squeegee pressure, and the pressure adjustment is very delicate and often depends on the skill level of the operator. Therefore, it is not easy to obtain a constant filling amount in all the independent cells over the entire area of the back plate.
(3)従来フォトリソグラフィーの課題
従来フォトリソグラフィーの場合は次のような課題があった。この工法では、リブ間のセル内に感光性の蛍光体用ペーストを圧入後、露光及び現像行程により、所定のセル内に圧入された感光性組成物のみを残留させる。その後、焼成行程を経て、感光性組成物中の有機物を消失させ蛍光体層のパターンを形成する。この工法では、使用するペーストが蛍光体粉を含有しているため紫外線に対する感度が低く、蛍光体層の膜厚を10μm以上にすることが難しかった。そのため、十分な輝度が得られないという問題があった。
(3) Problems with conventional photolithography Conventional photolithography has the following problems. In this method, after the photosensitive phosphor paste is press-fitted in the cells between the ribs, only the photosensitive composition press-fitted in the predetermined cells is left by exposure and development processes. Thereafter, through a firing process, the organic matter in the photosensitive composition is eliminated to form a phosphor layer pattern. In this construction method, since the paste used contains phosphor powder, the sensitivity to ultraviolet rays is low, and it is difficult to make the thickness of the phosphor layer 10 μm or more. Therefore, there is a problem that sufficient luminance cannot be obtained.
また、フォトリソグラフィーを採用する場合、各色毎に露光及び現像工程が必須であるが、ペーストの塗工層に蛍光体が高濃度で含有されていることから現像除去による蛍光体の損失が大きく、蛍光体の有効利用率は30%弱に止まるため、コスト面で大きな課題があった。 In addition, when adopting photolithography, an exposure and development process is essential for each color, but since the phosphor is contained in a high concentration in the paste coating layer, the loss of the phosphor due to development removal is large, Since the effective utilization rate of the phosphor is limited to less than 30%, there is a significant problem in terms of cost.
[2] 従来ディスペンサ技術を用いて、蛍光体層をダイレクトパターンニングする場合の課題
独立セル方式の蛍光体層をダイレクトパターンニングで達成するために、ディスペンサの課題を要約すれば、
(1)数千〜数万mPa.S(cps)オーダーの高粘度流体に対応できる。
[2] Issues in direct patterning of phosphor layers using conventional dispenser technology To achieve the independent cell method of phosphor layers by direct patterning, the issues of dispensers can be summarized as follows:
(1) Thousands to tens of thousands of mPa.s Suitable for high viscosity fluids of S (cps) order.
(2)数μm以上の粉体径を含有する塗布材料でも、ディスペンサ内部流路内で目詰まりが発生しない。 (2) Even with a coating material containing a powder diameter of several μm or more, clogging does not occur in the dispenser internal flow path.
(3)間欠塗布がmsecオーダーの短い周期、あるいはそれ以下で打てる。 (3) Intermittent application can be performed with a short period of msec order or less.
(4)塗布流体を、吐出ノズルから0.5〜1.0mm以上離して遠距離飛翔できる。 (4) The coating fluid can fly at a distance of 0.5 to 1.0 mm or more from the discharge nozzle.
(5)1ドット当たりの塗布量が高い精度で確保できる。 (5) The coating amount per dot can be ensured with high accuracy.
(6)マルチヘッド化が容易で、構造がシンプルである。 (6) Multi-heading is easy and the structure is simple.
上記(1)〜(6)は、新工法が従来スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式に代わり得るための必要条件でもある。以下、上記(1)〜(6)が必要条件とされる理由について少し補足する。 The above (1) to (6) are also necessary conditions for the new method to replace the conventional screen printing method and photolithography method. Hereinafter, the reason why the above (1) to (6) are necessary conditions will be supplemented a little.
上記(1)が必要とされる理由は、前述したように、塗布・乾燥後、10〜40μm程度の蛍光体層をリブ壁面に厚盛りするために、蛍光体を含有する塗工材料は溶剤の量を少なくした粘度の高いペースト状流動体を用いる必要があるからである。上記(2)が必要とされる理由は、前述したように、ディスプレイが高輝度を得るためには、通常数ミクロンオーダー粒径の蛍光体微粒子が最適とされるからである。 The reason why the above (1) is required is that, as described above, the coating material containing the phosphor is a solvent in order to thicken the phosphor layer of about 10 to 40 μm on the rib wall surface after coating and drying. This is because it is necessary to use a paste-like fluid having a high viscosity with a reduced amount of the above. The reason why the above (2) is required is that, as described above, in order for the display to obtain high luminance, phosphor fine particles having a particle size of several microns are usually optimal.
上記(3)が必要とされる理由は次のようである。例えば、42インチワイドPDPの場合、画素数は縦852×横480=408960個であり、1画素はRGB3原色のドット・トリオで構成されるために、独立セルの数はその3倍で約123万個である。蛍光体の塗布プロセスに許容される時間TP=30sec、100個のノズルを塗布装置に装着すると仮定すれば、1ショット当りの時間TS=30×100/1230000≒0.0024secである。この値は、従来エアー式、ねじ溝式ディスペンサの応答性の1/50以下である。従って量産性を考慮したとき、従来式をはるかに超える高速応答ディスペンサが必要である。 The reason why the above (3) is required is as follows. For example, in the case of a 42-inch wide PDP, the number of pixels is 852 in the vertical direction and 480 in the horizontal direction = 408960, and one pixel is composed of the dot trio of the three primary colors of RGB. It is a piece. Assuming that the time allowed for the phosphor coating process is T P = 30 sec and 100 nozzles are mounted on the coating apparatus, the time per shot T S = 30 × 100 / 1230,000 = 0.0024 sec. This value is 1/50 or less of the responsiveness of the conventional air type and thread groove type dispenser. Therefore, when considering mass productivity, a quick response dispenser far exceeding the conventional type is required.
蛍光体層をダイレクトパターンニングで形成する上で上記(4)が必要とされる理由は、塗布途中段階で、バリアリブ頂点よりも盛り上がった蛍光体メニスカスと吐出ノズル先端の接触を防止する必要があるからである。 The reason why the above (4) is required for forming the phosphor layer by direct patterning is to prevent contact between the phosphor meniscus raised above the barrier rib apex and the tip of the discharge nozzle in the middle of application. Because.
上記(5)が必要とされる理由は、独立リブ内の蛍光体充填量の精度は、例えば、±5%程度必要とされるからである。 The reason why the above (5) is required is that the accuracy of the phosphor filling amount in the independent rib is required, for example, about ± 5%.
上記(6)が必要とされる理由は、ダイレクトパターンニングの場合、少なくとも数十個のヘッドを塗布装置に搭載する必要があるからである。従来工法に代わり得るためには、スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式と比べて遜色のないメンテナンス性が要求される。 The reason why the above (6) is required is that in the case of direct patterning, it is necessary to mount at least several tens of heads on the coating apparatus. In order to be able to replace the conventional construction method, maintenance performance comparable to the screen printing method and the photolithography method is required.
以下、従来ディスペンサとして、「エアーノズル式」,「インクジェット式」,「電界ジェット式」を取り上げて、その適用可能性を評価する。 Hereinafter, “air nozzle type”, “ink jet type”, and “electric field jet type” are taken up as conventional dispensers, and their applicability is evaluated.
1)エアーノズル式のディスペンサーの場合
回路実装などの分野で、広く利用されているエアーノズル式のディスペンサ(図31)を用いて、映像管に連続塗布する試みが従来からなされている。エアー方式のディスペンサは、応答性が悪いという欠点があった。この欠点は、シリンダに封じ込められた空気の圧縮性と、エアーを狭い隙間に通過させる際のノズル抵抗よるものである。すなわち、エアー方式の場合、シリンダの容積とノズル抵抗できまる流体回路の時定数が大きく、入力パルスを印加後、流体が吐出開始して基板上に転写されるまで、0.07〜0.1秒程度の時間遅れを見込まねばならない。
1) In the case of an air nozzle type dispenser Conventionally, attempts have been made to continuously apply to an image tube using an air nozzle type dispenser (FIG. 31) widely used in the field of circuit mounting and the like. The air-type dispenser has a drawback of poor response. This drawback is due to the compressibility of the air confined in the cylinder and the nozzle resistance when the air passes through a narrow gap. That is, in the case of the air method, the time constant of the fluid circuit formed by the volume of the cylinder and the nozzle resistance is large, and after applying the input pulse, until the fluid starts to be discharged and transferred onto the substrate, 0.07 to 0.1 You must expect a time delay of about a second.
従って、エアー方式の場合は、上記(3)の間欠塗布がmsecオーダーの短い周期、あるいはそれ以下で打てるという条件を満たさない。また、エアー方式は発生圧力に限界があるため、上記(4)の塗布流体を遠距離飛翔できるという条件も実現は困難である。 Therefore, in the case of the air method, the condition that the intermittent application of the above (3) can be applied with a short cycle of msec order or less is not satisfied. In addition, since the generated pressure is limited in the air method, it is difficult to realize the condition that the coating fluid (4) can fly over a long distance.
2)インクジェット方式の場合
図32で示したインクジェット方式の場合、0.1msec以下の高いレスポンスを有し、ノズルと対向面の距離を十分に離した状態で、流体をノズルから飛翔させて間欠塗布することができるため、上記(3)(4)の条件を満足することができる。また、上記(6)のマルチヘッド化が容易で、構造がシンプルという条件も満足できると予想される。
2) Inkjet method In the case of the inkjet method shown in FIG. 32, it has a high response of 0.1 msec or less, and the fluid is ejected from the nozzle and intermittently applied while the distance between the nozzle and the facing surface is sufficiently separated. Therefore, the above conditions (3) and (4) can be satisfied. In addition, it is expected that the condition (6) that the multi-head configuration is easy and the structure is simple can be satisfied.
しかしながら、この方式では、駆動方法と構造上の制約から流体の粘度は10〜50mPa.sが限界であり高粘度流体には対応できない。また、流体中に含有する粉体の粒径は、目詰まりの点から0.1μm程度が限界であるため、上記(1)(2)の条件を満足させることができない。インクジェット方式を用いて微細パターンを描くために、平均粒径が5nm程度の粒子を分散剤に覆われて独立分散させた低粘度ナノペーストが開発されている。このナノペーストを用いて、前述したPDPの「独立セル」のバリアリブ(隔壁)内壁に蛍光体層を形成する場合を想定する。しかし、各セル内に蛍光体用塗工液を充填後、乾燥させるプロセスにおいては、前述したように元来10〜40μm程度の蛍光体層を厚盛りするために、蛍光体を含有する塗工材料は溶剤の量を少なくした粘度の高いペースト状流動体を用いている。蛍光体含有量を希薄にしかできない低粘度ナノペーストでは、蛍光体の絶対量が不足するため所定の厚みの蛍光体層を形成できない。 However, in this method, the viscosity of the fluid is 10 to 50 mPa.s due to the driving method and structural limitations. s is the limit and cannot be used for high viscosity fluids. Further, the particle size of the powder contained in the fluid is limited to about 0.1 μm from the viewpoint of clogging, and therefore the conditions (1) and (2) cannot be satisfied. In order to draw a fine pattern using an inkjet method, a low-viscosity nanopaste in which particles having an average particle size of about 5 nm are covered with a dispersant and independently dispersed has been developed. It is assumed that a phosphor layer is formed on the inner wall of the barrier rib (partition wall) of the “independent cell” of the above-described PDP using this nanopaste. However, in the process of drying after filling the phosphor coating liquid in each cell, as described above, in order to thicken the phosphor layer of about 10 to 40 μm originally, the coating containing the phosphor The material used is a pasty fluid with a high viscosity and a reduced amount of solvent. A low-viscosity nanopaste that can only have a low phosphor content cannot form a phosphor layer having a predetermined thickness because the absolute amount of the phosphor is insufficient.
また、ディスプレイが高輝度を得るためには、通常数ミクロンオーダー粒径の蛍光体微粒子が最適とされるため、現段階では容易に蛍光体粒径を変えられないという点もインクジェット方式の大きな課題である。 In addition, phosphor particles with a particle size on the order of several microns are usually optimal for obtaining high brightness, so the phosphor particle size cannot be easily changed at this stage. It is.
3)電界ジェット方式の場合
図33で示す電界ジェット方式は次のような課題があった。電界ジェット方式の場合、吐出ノズル先端にある流体は電界の作用を受けて基板側へ流動する力を受ける。
3) Case of Electric Field Jet Method The electric field jet method shown in FIG. 33 has the following problems. In the case of the electric field jet method, the fluid at the tip of the discharge nozzle is subjected to an electric field and receives a force flowing toward the substrate.
吐出ノズル先端と対向基板の間に印加する電界をON,OFFさせて、ノズル先端から内部に繋がる連続流を遮断させることにより、小流量でかつ低粘度流体ならば間欠吐出は可能である。しかし、平均流量が大きく、かつ高粘度流体の場合、連続流は容易に遮断されず間欠吐出は難しくなる。PDP独立セルの容積をたとえば、V=0.65mm(縦)×0.25mm(横)×0.12mm(深さ)≒0.02mm3程度として、1ショット当りの時間TS=0.002secとすれば、平均流量Q=0.02/0.002=10mm3/secである。この流量の値は電界が高速で制御できる限界を超えている。また、流量を確保するために電界とエアー圧の両方を印加した場合、前述したエアー式のレスポンスの悪さゆえに、高速間欠塗布は困難となる。したがって、電界ジェット方式は上記(3)を満足することができない。 The electric field applied between the tip of the discharge nozzle and the counter substrate is turned on and off, and the continuous flow connected to the inside from the tip of the nozzle is cut off, so that intermittent discharge is possible with a low flow rate and low viscosity fluid. However, when the average flow rate is large and the fluid is highly viscous, the continuous flow is not easily interrupted and intermittent discharge becomes difficult. For example, assuming that the volume of the PDP independent cell is V = 0.65 mm (vertical) × 0.25 mm (horizontal) × 0.12 mm (depth) ≈0.02 mm 3 , the time T S = 0.002 sec per shot Then, the average flow rate Q = 0.02 / 0.002 = 10 mm 3 / sec. This flow rate value exceeds the limit at which the electric field can be controlled at high speed. Further, when both an electric field and air pressure are applied to secure the flow rate, high-speed intermittent application becomes difficult due to the poor air-type response described above. Therefore, the electric field jet method cannot satisfy the above (3).
以上の考察を要約すれば、スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式に代わり得る可能性を有する工法、例えば、PDPの独立セル蛍光体層形成を実現するダイレクトパターニインング工法は、現段階では見出せない。 Summarizing the above considerations, a method having a possibility of replacing the screen printing method and the photolithography method, for example, a direct patterning method for realizing the formation of an independent cell phosphor layer of PDP cannot be found at this stage.
以下、本発明者の間欠塗布ディスペンサに係る過去の提案について少し説明する。微少流量塗布に係る近年の様々な要求に応えるために、本発明者は、特願2000−188899号明細書において、ピストンとシリンダの間に相対的な直線運動と回転運動を与えると共に、回転運動により流体の輸送手段を与え、直線運動を用いて固定側と回転側の相対的なギャップを変化させ、吐出量を制御する塗布方法を提案している。 Hereinafter, the past proposal concerning the intermittent application dispenser of the present inventor will be described a little. In order to meet various recent demands related to micro flow rate application, the present inventor in Japanese Patent Application No. 2000-188899 gives a relative linear motion and a rotational motion between a piston and a cylinder, as well as a rotational motion. Has proposed a coating method that provides a means for transporting fluid, changes the relative gap between the fixed side and the rotating side using linear motion, and controls the discharge amount.
上記提案は、ピストンの吐出側端面とその対向面の相対移動面にスラスト動圧シールを形成し、対向面間の隙間を狭くしたときの動圧シール効果により、流体を遮断制御するものである。 In the above proposal, a thrust dynamic pressure seal is formed on the relative movement surface of the discharge-side end surface of the piston and its opposing surface, and the fluid is controlled to be shut off by the dynamic pressure sealing effect when the gap between the opposing surfaces is narrowed. .
また、特願2000−208072号明細書では、二つの独立した直線運動手段を用いて、ピストンとこのピストンを収納するシリンダをそれぞれ独立して駆動させて容積式ポンプを構成したディスペンサを提案している。 Japanese Patent Application No. 2000-208072 proposes a dispenser in which a positive displacement pump is configured by independently driving a piston and a cylinder storing the piston using two independent linear motion means. Yes.
また、特願2000−188899号明細書で開示されたディスペンサー構造を対象として理論解析を行ない、ピストン端面とその相対移動面間の隙間を急峻に変化させることにより発生するスクイーズ圧力を利用した間欠吐出方法及び装置を提案中(特願2001−110945号明細書)である。このスクイーズ圧力は流体軸受の動圧効果として知られているものであるが、このスクイーズ圧力を利用するためには、ピストン端面とその対向面間の隙間を狭く、例えば、20〜30μm以下に狭く設定する必要がある。 Further, a theoretical analysis is performed on the dispenser structure disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 2000-188899, and intermittent discharge using a squeeze pressure generated by abruptly changing the gap between the piston end surface and its relative movement surface. A method and apparatus are being proposed (Japanese Patent Application No. 2001-110945). This squeeze pressure is known as the hydrodynamic effect of a fluid bearing. In order to use this squeeze pressure, the gap between the piston end surface and its opposing surface is narrow, for example, 20-30 μm or less. Must be set.
特願2002−286741号明細書では、更に理論解析を進めた結果、ねじ溝ポンプの内部抵抗を利用することにより、ピストン端面とその対向面間の隙間が十分に広い場合でも、スクイーズ効果と同等以上の高い発生圧力、すなわち、第2次スクイーズ圧力が得られることを見出している。この第2次スクイーズ圧力を用いれば、ピストン端面間の隙間の管理が簡素でよく、構造がシンプルであり、かつ1ドット当りの総吐出量を流体供給源ポンプのたとえば回転数で設定できる。そのため、実用上の取り扱いが容易で、1ドット当たりの流量精度が高く、数ミリ秒オーダーの超高速間欠塗布が可能で、かつ粉流体に対して高い信頼性を有する超微小量の塗布装置が実現できる。 In the specification of Japanese Patent Application No. 2002-286741, as a result of further theoretical analysis, even when the gap between the piston end surface and its opposing surface is sufficiently wide, the squeeze effect is equivalent by utilizing the internal resistance of the thread groove pump. It has been found that the above high generated pressure, that is, the secondary squeeze pressure can be obtained. If this secondary squeeze pressure is used, the management of the gap between the piston end faces may be simple, the structure is simple, and the total discharge amount per dot can be set by, for example, the rotational speed of the fluid supply pump. Therefore, practical handling is easy, flow rate accuracy per dot is high, ultra-high-speed intermittent application on the order of several milliseconds is possible, and an ultra-small amount of application device with high reliability against powdered fluids Can be realized.
さて、本発明者の既提案のディスペンサが、従来スクリーン印刷方式、フォトリソグラフィー方式に代わり得るための上記(1)〜(6)を十分に満足させることができたとしても、量産段階で高い信頼性を確保するにはまだ多くの課題があった。その理由は、ディスペンサのポンプ室内で発生する流体圧力と、ノズルを通過する流量はディスペンサ側で制御できても、ノズルから飛翔した後の流体挙動は制御できないからである。 Even if the inventor's previously proposed dispenser can sufficiently satisfy the above (1) to (6) that can replace the conventional screen printing method and photolithography method, it is highly reliable at the mass production stage. There were still many issues to ensure. The reason is that even if the fluid pressure generated in the pump chamber of the dispenser and the flow rate passing through the nozzle can be controlled on the dispenser side, the fluid behavior after flying from the nozzle cannot be controlled.
図35において、マルチノズルを有するディスペンサがPDP背面板801上を相対的に移動しながら、碁盤の目のように幾何学的に対称に形成された独立セル内に、蛍光体を打ち込んでいくプロセスを想定する。
In FIG. 35, a process in which a dispenser having a multi-nozzle moves relative to the PDP back
さて、本発明が見出される塗布装置の開発過程において、ノズルから飛翔する塗布流体を、高速度カメラによって詳細に観測した結果から次ぎのことが明らかとなった。850はディスペンサ,851は吐出ノズル,852はリブによって覆われた独立セルである。図30(イ)〜(ニ)は、間欠周期T=2msce、ステージ速度VS=300msecの条件下で、高速度カメラによって観察された吐出ノズル851から飛翔した流体挙動を示すモデル図である。853は横リブであり、吐出ノズル851の走行位置に対して前方側に位置する横リブをフロント側横リブ853F,後方側に位置する横リブをリア側横リブ853Rとする。
Now, in the development process of the coating apparatus in which the present invention is found, the following has been clarified from the result of detailed observation of the coating fluid flying from the nozzle by a high-speed camera.
図30(イ)は、吐出開始直後の状態を示し、このとき、吐出ノズル851の中心位置はリア側横リブ853Rに近い位置にある。ディスペンサのポンプ室内でパルス状の圧力波形を与えられた塗布流体のメニスカスは、吐出開始直後は表面張力の作用により先太りの形状854となる。図30(ロ)は、吐出ノズルの中心位置が独立セルの中央部にある場合を示す。図30(ハ)は吐出ノズル851の中心位置がフロント側横リブ853Fに接近した段階で、吐出行程終了直後の状態を示している。ポンプ室内部の圧力は負圧になるために、吐出ノズル側にある流線の一部855は矢印のごとく再びノズル内部に吸引される。そのため、塗布連続線は基板側に下降中の流線の一部856と箇所857で分離・切断される。図30(ニ)は吐出ノズル851の中心位置がフロント側横リブ853F上にある段階で、吐出ノズル近傍の流体855は、ほとんどノズル内部に吸引されている。しかし、基板側に下降した流線の一部856は、吐出ノズルと基板間移動速度VSの速度成分を有するために、フロント側横リブ853F上に覆い被さるように着地する。
FIG. 30A shows a state immediately after the start of discharge, and at this time, the center position of the
連続塗布流体がどのような状態で切断されるかは、レオロジー流体としての材料固有の特性である曳糸性(Spinnability)と、塗布連続線の外径、吐出ノズルと基板間移動速度VSなどに支配される。高分子材料、低分子材料を溶媒とする蛍光体ペーストにおいて、この曳糸性がもたらすトラブルは無視することはできない。したがって、ディスペンサを用いて独立セルに蛍光体を塗布するプロセスでは、塗布線がリブ上に覆い被さることを防止する対策は、不可避の課題である。 The state in which the continuous application fluid is cut depends on the spinnability, which is a characteristic characteristic of the material as a rheological fluid, the outer diameter of the continuous coating line, the movement speed V S between the discharge nozzle and the substrate, etc. Dominated by. The trouble caused by this spinnability cannot be ignored in phosphor pastes that use high-molecular materials and low-molecular materials as solvents. Therefore, in the process of applying a phosphor to an independent cell using a dispenser, a measure for preventing the coating line from covering the rib is an inevitable problem.
本発明は上述した課題に対して、根本的かつ用途の広い汎用性ある解決策を提供するものである。すなわち、形成すべき塗布パターンの境界部に境界電極を予め設けておき、塗布材料に与える電荷と同符号の電圧を境界電極に印加することにより、境界内でのみ塗布材料が収斂するように電界を作用させたものである。例えば、塗布対象をプラズマディスプレイパネルとしたとき、その背面板の固有の構造を利用して本発明を適用できる。 The present invention provides a versatile solution that is fundamental and versatile with respect to the problems described above. That is, a boundary electrode is provided in advance at the boundary of the coating pattern to be formed, and a voltage having the same sign as the charge applied to the coating material is applied to the boundary electrode, so that the coating material converges only within the boundary. Is a function of For example, when the application target is a plasma display panel, the present invention can be applied by utilizing the unique structure of the back plate.
すなわち、セルの周囲をワッフル状に囲むバリアリブ頂部にクロストーク防止を兼ねたリブ頂点電極を形成し、このリブ頂点電極に例えば、プラスの電圧を印加し、塗布対象セルの下面に配置されたアドレス電極にマイナスの電圧を印加する。この状態で、プラスの電荷に帯電された蛍光体ペーストを、対象とする独立セルに向けて連続吐出させることにより、対象独立セル近傍に向けて塗布された蛍光体ペーストを電界の方向に沿って移動させ、独立セル内部に収斂させる。すなわち、2つの独立セル間を覆うリブ上空近傍を飛翔するペーストを、電界の作用により軌道修正し、リブ頂部への乗り上げを回避させるのである。その結果、極めて信頼性の高いPDPの独立セル蛍光体層形成方法を実現することができる。 That is, a rib apex electrode that also serves to prevent crosstalk is formed on the top of a barrier rib that surrounds the cell in a waffle shape, and a positive voltage is applied to the rib apex electrode, for example, and the address arranged on the lower surface of the cell to be coated A negative voltage is applied to the electrode. In this state, the phosphor paste charged with a positive charge is continuously discharged toward the target independent cell, so that the phosphor paste applied toward the vicinity of the target independent cell is aligned along the direction of the electric field. Move to converge inside independent cells. That is, the trajectory of the paste flying over the vicinity of the ribs covering the space between the two independent cells is corrected by the action of the electric field, and the ride to the top of the ribs is avoided. As a result, an extremely reliable method of forming an independent cell phosphor layer of PDP can be realized.
本発明の第1の塗布方法は、基板に形成する予定の塗布パターンの境界部近傍に予め電極を形成した状態で、塗布材料を所定の符号を持つ電荷に帯電させると共に、前記電極に前記電荷と同符合の電圧を印加した状態で、前記基板に向けて前記塗布材料を供給して前記塗布パターンを形成したことを特徴とする。 In the first coating method of the present invention, a coating material is charged to a charge having a predetermined sign in a state where an electrode is previously formed in the vicinity of a boundary portion of a coating pattern to be formed on a substrate, and the charge is applied to the electrode. The coating pattern is formed by supplying the coating material toward the substrate in a state where the same voltage is applied.
また、本発明の第2の塗布装置は、塗布対象の基板と、この基板表面もしくは基板の厚み方向近傍に形成された塗布予定のパターンの境界部と、この境界部近傍に配置された電極から構成され、塗布材料を所定の符号を持つ電荷に帯電させると共に、前記電極に前記電荷と同符合の電圧を印加した状態で、前記基板に向けて前記塗布材料を供給して前記塗布予定のパターンを形成したことを特徴とする。 Further, the second coating apparatus of the present invention includes a substrate to be coated, a boundary portion of a pattern to be coated formed on the surface of the substrate or in the vicinity of the thickness direction of the substrate, and an electrode disposed in the vicinity of the boundary portion. A pattern to be applied by supplying the coating material toward the substrate in a state in which the coating material is charged to a charge having a predetermined sign and a voltage having the same sign as the charge is applied to the electrode. Is formed.
本発明を用いた誘電体の吐出方法により、次の効果が得られる。 The following effects can be obtained by the dielectric discharge method using the present invention.
(1)高粘度流体、低粘度流体、粉体、粉流体など塗布材料の種類によらず、
高精度の微細パターンを形成することができる。
(1) Regardless of the type of coating material such as high viscosity fluid, low viscosity fluid, powder, powder fluid,
A highly accurate fine pattern can be formed.
(2)塗布装置の構造を簡素にできる。 (2) The structure of the coating device can be simplified.
(3)高い信頼性を有する。 (3) High reliability.
本発明を例えばPDP、CRTディスプレイの蛍光体塗布、電極形成、回路形成、マイクロレンズ形成等に用いれば、その長所をいかんなく発揮でき、効果は絶大なものがある。 For example, if the present invention is used for phosphor coating of PDP, CRT display, electrode formation, circuit formation, microlens formation, etc., the advantages can be fully exhibited, and the effect is tremendous.
以下、本発明を次のケースに分けて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in the following cases.
[1] PDPの独立セル蛍光体層形成方法
[2] その他の工法への適用
まず、上記[1]について説明する。
[1] Independent cell phosphor layer forming method of PDP [2] Application to other construction methods First, the above [1] will be described.
図1は本発明の第1実施例を示すモデル図である。マルチノズルを有するディスペンサが基盤上を相対的に移動しながら、碁盤の目のように幾何学的に対称に形成されたPDPの独立セル内に、蛍光体を連続塗布により打ち込んでいくプロセスを想定している。吐出ノズルから連続的に流出した蛍光体ペーストは、独立セル近傍で電界の作用により軌道修正し、リブ頂部に乗り上げることなく、セル内部のみに着地・充填される。 FIG. 1 is a model diagram showing a first embodiment of the present invention. Assumes a process in which a multi-nozzle dispenser moves relative to the base while the phosphor is driven by continuous coating into a PDP independent cell that is geometrically symmetrical like a grid. doing. The phosphor paste continuously flowing out from the discharge nozzle is corrected in its trajectory by the action of an electric field in the vicinity of the independent cell, and is landed and filled only inside the cell without riding on the top of the rib.
なお、詳細は後述するが、独立セルを形成するバリアリブの頂点(塗布パターンの境界部)には、リブ頂部電極が形成されており、このリブ頂部電極とアドレス電極の間に電界が形成されている。すなわち、ディスペンサ側は連続吐出でありながら、ペーストが着地する基板側は、電界の作用によりみかけ上の超高速間欠塗布(擬似間欠塗布)が実現できるのである。 Although details will be described later, a rib top electrode is formed at the apex of the barrier rib forming the independent cell (boundary portion of the coating pattern), and an electric field is formed between the rib top electrode and the address electrode. Yes. That is, while the dispenser side is continuously ejected, an apparent super-high-speed intermittent application (pseudo-intermittent application) can be realized on the substrate side where the paste lands by the action of an electric field.
第1実施例では、吐出ノズルから飛翔した流体が着実に1個の独立セル内だけに入るように、リブ頂部電極とアドレス電極の間に電界を形成している。 In the first embodiment, an electric field is formed between the rib top electrode and the address electrode so that the fluid flying from the discharge nozzle steadily enters only one independent cell.
図1において、1は背面板全体,2はディスペサの本体,3は吐出ノズルであり、モデル図1ではいずれも簡略化した形で表現している。同一色の蛍光体を独立セル内に打ちこみながら、矢印4の方向に基板上を走行したディスペンサは、基板端部で矢印5のごとくUターンし、繰り返し同一の動作をRGB各色の塗布が終了するまで繰り返す。
In FIG. 1, 1 is the entire back plate, 2 is the main body of the dispenser, and 3 is the discharge nozzle. The dispenser that has traveled on the substrate in the direction of the arrow 4 while driving the phosphor of the same color into the independent cell makes a U-turn as indicated by the
図2は、図1を部分拡大したモデル図である。 FIG. 2 is a partially enlarged model diagram of FIG.
図3は背面板1の一部を拡大した上面図であり、図4は正面断面図、図5は側面断面図である。6は独立セルであり、6R,6G,6Bのトリプルセットで構成されている。
3 is an enlarged top view of a part of the
また、7は第2基板,8はアドレス電極であり、同様に8R,8G,8Bのトリプルセット(鎖線で示す)で構成されている。9はバリアリブを構成する縦リブ,10は横リブであり、吐出ノズルの走行位置に対して前方側に位置する横リブをフロント側横リブ10F,後方側に位置する横リブをリア側横リブ10Rと呼ぶことにする。
なお、図3及び図5における図中の矢印は吐出ノズルの走行方向を示す。11はアドレス電極8を被覆すると共に、縦リブ9と横リブ10が形成された誘電体層である。12は縦リブ10,横リブ11の頂点に形成されたリブ頂部電極,13は塗布流体(図5に示す)である。ここで、縦リブ10,横リブ11で周囲を覆われた当面の塗布対象空間である独立セル6Gに注目する。図3はこの独立セル6Gの中央部に吐出ノズル3が位置する状態を示している。本発明では、アドレス電極8とリブ頂部電極12の間に電界を形成すると共に、塗布流体に予め所定の符合を持つ電荷を与えておくことにより、吐出ノズル3から吐出した流体を独立セル内に精度よく充填させることができる。
3 and 5 indicate the traveling direction of the discharge nozzle.
例えば、リブ頂部電極12にプラスの電位を与え、アドレス電極8を零電位(アース)に設定し、塗布流体13にはプラス電荷を与えておく。その結果、リブ頂部電極12とアドレス電極8の間に電気力線が形成され、その電気力線の向かう方向に沿って、プラス電荷の塗布流体13が移動するため、塗布流体13は首尾よく目標の独立セル内に充填されるのである。
For example, a positive potential is applied to the
以下、電場解析の結果を用いて本発明の原理と効果をもう少し詳しく説明する。図6は電場解析の解析条件である。ひとつの独立セル6G近傍に注目しており、アドレス電極8Gに電圧VA=OV、リブ頂部電極12に電圧VR=100Vを与える。空気の比誘電率ε=1、リブの厚みは0.035mm、リブの高さは0.12mm、フロント側横リブ10Fとリア側横リブ10Rの内壁間の距離は0.65mmである。
Hereinafter, the principle and effect of the present invention will be described in more detail using the results of electric field analysis. FIG. 6 shows analysis conditions for electric field analysis. Focusing on the vicinity of one
図7(イ)は電圧分布の解析結果、図7(ロ)は電界分布の解析結果を示す。 7A shows the analysis result of the voltage distribution, and FIG. 7B shows the analysis result of the electric field distribution.
電界強度は箇所によって大きく異なり、リブから離れた上方の位置1)では電界強度E=158V/m、独立セル内部でフロント側横リブ10Fとリア側横リブ10Rの中間部の位置2)ではE=15.1万V/m、リブ壁面近傍3)ではE=64.8万V/m、リブ頂部電極12近傍4)ではE=108万V/mである。
The electric field strength varies greatly depending on the location. The electric field strength E = 158 V / m at the upper position 1) away from the rib, and E at the intermediate position 2) between the
従って、最も強い電界が生じる部分はリブ頂部電極12近傍であり、電荷を帯びた流体が電界から受ける影響は、リブ頂部電極近傍が最も大きいことがわかる。
Accordingly, it can be seen that the portion where the strongest electric field is generated is in the vicinity of the
図8(イ)は電界ベクトルの解析結果であり、図8(ロ)はリブを含む誘電体層内部の電界ベクトルを示す図である。電気力線ベクトルの方向は正の電荷が受ける力の方向を示し、ベクトルの大きさは単位電荷が受ける力の大きさを示す。 FIG. 8A shows the electric field vector analysis result, and FIG. 8B shows the electric field vector inside the dielectric layer including the rib. The direction of the electric field line vector indicates the direction of the force received by the positive charge, and the magnitude of the vector indicates the magnitude of the force received by the unit charge.
図8(イ)の結果からわかるように、ひとつのリブ(例えばフロント側横リブ10F)に着目したとき、リブ頂部電極12から生じた電気力線は、リブ頂部電極12上部で二手に分かれて180度方向を旋回し、それぞれ左右の独立セル底面に配置されたアドレス電極8Gに入る。したがって、元来リブ頂部に着弾するはずの蛍光体ペーストは、リブ頂部電極12の上空で電界ベクトルの方向に沿うように軌道修正され、負の電圧を与えられたアドレス電極(すなわち独立セルの底面)に着地する。
As can be seen from the result of FIG. 8A, when attention is paid to one rib (for example, the front side
従って、吐出ノズルと背面板間の相対速度が一定で、かつ吐出ノズルから流出する連続流量が一定ならば、元来リブ頂部に着弾するはずの蛍光体ペーストの流量分は左右に振り分けられて、独立セル内には所定の総流量のペーストが充填されることになる。この工法によれば、高速レスポンスが要求される間欠ディスペンサを用いなくても、擬似的な間欠塗布が可能となるため、ディスペンサに要求される性能のスペックはおおいに軽減する。
本実施例では、アドレス電極にリブ頂部電極と異符号の電圧を与えている。効果は低減するが、リブ頂部電極だけでもリブ頂部への乗り上げ防止効果は得られる。その理由は、リブ頂部電極と無限遠方の間でやはり電界が形成されるからであり、この場合もリブ頂部の電界強度は最大となる。したがって、適用するプロセスの制約条件次第では、リブ頂部電極だけに塗布材料と同符号の電圧を印加すればよい。
Therefore, if the relative speed between the discharge nozzle and the back plate is constant and the continuous flow rate flowing out from the discharge nozzle is constant, the flow rate of the phosphor paste that should have landed on the top of the rib is distributed to the left and right, The independent cell is filled with a paste having a predetermined total flow rate. According to this construction method, pseudo intermittent application is possible without using an intermittent dispenser that requires a high-speed response, so the performance specifications required for the dispenser are greatly reduced.
In this embodiment, a voltage having a different sign from that of the rib top electrode is applied to the address electrode. Although the effect is reduced, it is possible to obtain the effect of preventing the climbing to the rib top only with the rib top electrode alone. The reason is that an electric field is still formed between the rib top electrode and infinity, and in this case also, the electric field strength at the rib top is maximized. Therefore, a voltage having the same sign as that of the coating material may be applied only to the rib top electrode, depending on the constraints of the process to be applied.
以下、本発明の第2実施例について説明する。 The second embodiment of the present invention will be described below.
前述した第1実施例は、塗布対象とする独立セルの底面に配置されたアドレス電極とリブ頂部電極の間に電界を形成するものであった。第2実施例では、この第1実施例に加えて、さらに塗布方向に対して前記塗布対象セルの左右に配置されたアドレス電極に、前記蛍光体ペーストに帯電された前記電荷と同符合の電圧を印加したものである。この方法により、左右に隣り合うセルへの蛍光体ペーストの飛散を防止して、更なる塗布信頼性の向上を図ったものである。 In the first embodiment described above, an electric field is formed between the address electrode and the rib top electrode arranged on the bottom surface of the independent cell to be coated. In the second embodiment, in addition to the first embodiment, the same voltage as the charge charged in the phosphor paste is applied to the address electrodes arranged on the left and right of the application target cell in the application direction. Is applied. By this method, the phosphor paste is prevented from scattering to the cells adjacent to the left and right, and the coating reliability is further improved.
図9は電場解析の解析条件である。 FIG. 9 shows analysis conditions for electric field analysis.
ひとつの独立セル50G近傍に注目しており、左右に独立セル50R,50Bを有する。51−1と51−2は縦リブ,52−1と52−2はそれぞれのリブに形成されたリブ頂部電極である。53R,53G,53Bはそれぞれの独立セル底面に形成されたアドレス電極である。なお、ディスペンサと基板は相対的に図面の垂直方向に走行する(位置関係については、図3と図4参照)。塗布対象の独立セル50G底面のアドレス電極53Gに電圧VAG=OV、左側のアドレス電極53RにVAR=200V、右側のアドレス電極53BにVAB=200Vを与える。また、リブ頂部電極52−1及び52−2に電圧VR=100Vを与える。空気の比誘電率ε=1、両リブ(51−1と51−2)内壁間の距離は0.25mmである。
Focusing on the vicinity of one independent cell 50G, it has
図10(イ)は電界ベクトルの解析結果であり、図10(ロ)はその部分拡大図である。左右のアドレス電極53R,53Bとリブ頂部電極52−1と52−2,中央のアドレス電極53Gのそれぞれに印加された電圧によって、電界が形成される。すなわち、左右のアドレス電極53R,53Bから誘電体であるリブを貫いて中央の独立セルに入る電気力線と、リブ頂部電極に向かって上昇する電気力線が生じる。いずれも、中央のアドレス電極53G上で方向転換し、アドレス電極53Gに吸引される。したがって、本構成により正の電荷を持つ誘電体材料が左右の独立セル50R,50Bの上空に飛翔してきても、電界による軌道修正が働き、所定の独立セル50Gだけに塗布材料は充填される。
FIG. 10 (a) shows the analysis result of the electric field vector, and FIG. 10 (b) is a partially enlarged view thereof. An electric field is formed by the voltages applied to the left and
以下、本発明の第3実施例について説明する。前述した実施例は、基板上の電極間にだけ電界を形成する方法であった。以下示す実施例では、この基板上の各電極に電圧を印加するだけでなく、吐出ノズルに電圧を印加して、基板と吐出ノズル間にも電界を形成した場合を示す。 The third embodiment of the present invention will be described below. The embodiment described above was a method of forming an electric field only between electrodes on a substrate. In the following embodiment, a case is shown in which not only a voltage is applied to each electrode on the substrate but also an electric field is formed between the substrate and the discharge nozzle by applying a voltage to the discharge nozzle.
図11は電界ベクトルの解析結果であり、同図中に吐出ノズルが配置される位置を示している。300は独立セル,301Fはフロント側横リブ,301Rはリア側横リブ,302は吐出ノズル(2点鎖線で示す)である。解析条件は独立セル300の底面に配置されたアドレス電極に電圧VA=OV、リブ頂部電極に電圧VR=100V、吐出ノズルに配置された電極VN=200Vである。リブ形状は第1実施例と同様に、リブの厚みは0.035mm、リブの高さは0.12mm、フロント側横リブ301Fとリア側横リブ301Rの内壁間の距離は0.65mmである。
FIG. 11 shows the analysis result of the electric field vector, and shows the position where the discharge nozzle is arranged in the figure.
基板側だけで電界を形成した第1の実施例である図8(イ)と比較すれば分かるように、本実施例では、電荷を帯びた流体はリブ頂部よりも十分に高い位置から電界の影響を受ける。つまり本実施例では、吐出ノズル302から流出した流体を、所定の独立セルだけに収斂されるために必要な「軌道修正区間」を十分に長くとれることがわかる。
As can be seen from comparison with FIG. 8 (a), which is the first embodiment in which the electric field is formed only on the substrate side, in this embodiment, the charged fluid is generated from a position sufficiently higher than the top of the rib. to be influenced. That is, in this embodiment, it can be seen that the “trajectory correction section” necessary for condensing the fluid flowing out from the
図12は電界強度分布の解析結果を示す。リブから離れた上方の位置1)では電界強度E=18.2万V/m、独立セル内部でフロント側横リブ10Fとリア側横リブ10Rの中間部の位置2)ではE=27.8万V/m、リブ壁面近傍3)ではE=65.1万V/m、リブ頂部電極301F近傍4)ではE=87.5万V/m 、吐出ノズル302と独立セルの中間部5)ではE=17.1万V/mである。したがって、吐出ノズル302から独立セル300に至る全区間で、十分に大きな電界が形成されることが分かる。
FIG. 12 shows the analysis result of the electric field strength distribution. The electric field strength E = 18.2 thousand V / m at the upper position 1) away from the rib, and E = 27.8 at the intermediate position 2) of the
さて、本発明の第1〜3実施例で用いたリブ頂部電極は、「PDPの独立セル蛍光体層形成工法」に極めて重要な役割を担っているのは前述した通りである。このリブ頂部電極は、以下述べる理由によって、ディスプレイの性能を向上させる手段としても極めて有用である。 As described above, the rib top electrode used in the first to third embodiments of the present invention plays an extremely important role in the “PDP independent cell phosphor layer forming method”. The rib top electrode is extremely useful as a means for improving the performance of the display for the following reasons.
従来、1)放電対象となるセルに対して、近傍の放電対象ではないセルへのクロストークによる誤放電を低減する、1)輝度と排気特性を確保する、上記1)2)の両方を満足させるためには複雑なリブ形状が必要であった。 Conventionally, 1) Reduce erroneous discharge due to crosstalk to cells that are not subject to discharge relative to cells that are subject to discharge, 1) Ensure brightness and exhaust characteristics, and satisfy both 1) and 2) above In order to achieve this, a complicated rib shape was required.
PDPを実際に稼動する際に、このリブ頂部電極に所定の電圧を印加すれば、セル内部の電荷不足を補い、かつ定電位に保つことにより、リブ間を電気的に遮蔽してクロストークを防止できるため、高コントラストの画像を実現できる。 When a predetermined voltage is applied to the rib top electrode when the PDP is actually operated, the shortage of electric charges inside the cell is compensated for and the constant potential is maintained, thereby electrically shielding the ribs and crosstalk. Therefore, a high-contrast image can be realized.
また、PDPを高地(低気圧地域)で使用する時、あるいは高温、低温環境下で使用する時、温度変化によりリブが伸縮してリブ頂部とその対向面の隙間が変化した場合も、部分的なクロストーク発生を低減できる、等の効果が得られる。 Also, when the PDP is used in high altitudes (low pressure areas), or when used in a high temperature / low temperature environment, the ribs expand and contract due to temperature changes, and the gap between the rib top and the opposite surface changes partially. The effects of reducing the occurrence of crosstalk can be obtained.
したがって、
(1)PDPの製造行程において、リブ頂部電極を利用した電界制御により、
極めて高品位の蛍光体塗布を実現する。また塗布装置が簡素化できる
ため、製造コストも低減する。
Therefore,
(1) In the manufacturing process of the PDP, by electric field control using the rib top electrode,
Realizes extremely high-quality phosphor coating. Moreover, since the coating device can be simplified, the manufacturing cost is also reduced.
(2)リブ頂部電極により、高コントラストの画像を実現する。 (2) A high contrast image is realized by the rib top electrode.
リブ頂部電極を製造行程に利用すれば、上記(1)のメリットが得られ、上記(2)の機器性能向上にも繋がるという相乗効果が得られるのである。 If the rib top electrode is used in the manufacturing process, the merit (1) can be obtained, and the synergistic effect (2) can be obtained.
塗布材料に対して、電界によるみかけの「撥水効果」を生じさせるために形成するリブ電極は、必ずしもリブの頂点に設ける必要はない。 The rib electrode formed to cause an apparent “water-repellent effect” by an electric field to the coating material is not necessarily provided at the apex of the rib.
図13(イ)はリブ電極をリブの中間部に形成した場合で、900は独立セル,901は第2基板,902はアドレス電極,903はリブ,904はリブ電極である。図13(ロ)はリブ電極をリブの下部に形成した場合で、910は独立セル,911は第2基板,912はアドレス電極,913はリブ,914はリブ電極である。 FIG. 13A shows a case where a rib electrode is formed in the middle part of the rib. 900 is an independent cell, 901 is a second substrate, 902 is an address electrode, 903 is a rib, and 904 is a rib electrode. FIG. 13B shows a case where a rib electrode is formed below the rib. 910 is an independent cell, 911 is a second substrate, 912 is an address electrode, 913 is a rib, and 914 is a rib electrode.
リブに誘電体を用いれば、上記(1)(2)のいずれもリブ頂部は十分に大きな電界強度が得られる。またリブ全体に導電性材料を用いた場合は、リブ全体を電極として本発明を適用できる。 If a dielectric is used for the rib, a sufficiently large electric field strength can be obtained at the top of the rib in any of the above (1) and (2). Further, when a conductive material is used for the entire rib, the present invention can be applied using the entire rib as an electrode.
なお、リブの頂点に電極を形成する場合、頂点以外に形成する場合、のいずれの場合もリブ頂点に位置する箇所に有機薄膜処理などを用いて撥水処理を予め施しておけば、1)
電界によるみかけの撥水効果+2)化学処理による撥水効果の組み合わせにより、リブ頂部への蛍光体の乗り上げ防止対策は一層万全となる。
In addition, in the case of forming an electrode at the apex of the rib, or when forming at other than the apex, in any case, if water repellent treatment is performed in advance using an organic thin film process or the like at the position located at the rib apex, 1)
The combination of the apparent water repellency effect by the electric field + 2) the water repellency effect by the chemical treatment further enhances the measures for preventing the phosphor from climbing onto the top of the rib.
また、前述した実施例に共通であるが、リブ頂部電極、アドレス電極に電圧を印加するタイミングは、塗布材料が所定の電荷に帯電しているならば、塗布の途中、あるいは塗布終了後でもよい。塗布材料は容易に除電されないため、リブ頂部に附着した材料は、リブ頂部から離れてセル内に流動降下する作用が得られる。 Further, as is common to the above-described embodiments, the timing of applying a voltage to the rib top electrode and the address electrode may be during application or after completion of application if the application material is charged to a predetermined charge. . Since the coating material is not easily neutralized, the material attached to the top of the rib can flow down into the cell away from the top of the rib.
以下、本発明の第4実施例について説明する。以上の実施例はいずれも、目的の独立セルに入るべき電荷を帯びた流体が本来の軌道から離脱したとき、電界の作用によって軌道修正させるものであった。 The fourth embodiment of the present invention will be described below. In any of the above-described embodiments, when the charged fluid that should enter the target independent cell leaves the original trajectory, the trajectory is corrected by the action of the electric field.
ここで、リブ頂部の電界の符号を帯電流体の符号と同一にして、かつリブ頂部の電界強度を他の空間のそれよりも大きくできれば、リブ頂部への塗布材料の附着を防止する方向に電界は作用することに着目する。たとえば、リブ頂部電極を省略し、アドレス電極に正の電圧VAを印加し、吐出ノズルに印加する電圧VN<VAとする。PDPに使用されるバリアリブが誘電体であることを利用すれば、リブ頂部近傍は他の空間と比べて、最も大きな電界強度になる。 Here, if the sign of the electric field at the top of the rib is made the same as the sign of the charged fluid and the electric field strength at the top of the rib can be made larger than that of the other space, the electric field in the direction to prevent the coating material from sticking to the top of the rib. Note that works. For example, the rib top electrode is omitted, a positive voltage V A is applied to the address electrode, and a voltage V N <V A is applied to the discharge nozzle. Using the fact that the barrier rib used in the PDP is a dielectric, the vicinity of the top of the rib has the highest electric field strength compared to other spaces.
この場合、電界ベクトルの方向は、第3実施例の場合と逆に基板側から吐出ノズル側に向くことになる。つまり正の電荷を持つ誘電体は、吐出ノズルから流出後、電界の作用により減速される。例えば、本発明者が特願2002−286741号明細書で提案した超高速間欠塗布ディスペンサに本実施例の考え方を適用すれば、次の効果が得られる。 In this case, the direction of the electric field vector is directed from the substrate side to the discharge nozzle side, contrary to the case of the third embodiment. In other words, the positively charged dielectric is decelerated by the action of the electric field after flowing out of the discharge nozzle. For example, the following effects can be obtained by applying the idea of this embodiment to the ultra-high-speed intermittent application dispenser proposed by the inventor in Japanese Patent Application No. 2002-286741.
1)所定の符号の電荷を有する塗布材料は、電界強度の最も大きなリブ頂部近傍を避けて飛翔するため、リブ頂部への塗布材料の乗り上げを防止できる。 1) Since the coating material having a charge of a predetermined sign flies away from the vicinity of the rib top having the highest electric field strength, it is possible to prevent the coating material from climbing onto the rib top.
2)高速で吐出ノズルから流出した塗布材料は、途中で電界の作用により減速されるため、独立セルの底面に着弾したときの跳ね返りによるリブ頂部への乗り上げを低減できる。 2) Since the coating material that has flowed out of the discharge nozzle at a high speed is decelerated by the action of an electric field in the middle, it is possible to reduce the ride on the top of the rib due to rebounding when landing on the bottom surface of the independent cell.
すなわち、上記1)2)の相乗効果により、極めて信頼性の高い独立リブへの蛍光体塗布が実現できるのである。 That is, the highly reliable phosphor coating on the independent rib can be realized by the synergistic effects of 1) and 2).
図14は本実施例のモデル図であり、350は独立セル,351は第2基板,352はアドレス電極,353は吐出ノズル,354Fは吐出ノズルの走行位置に対して前方側に位置するフロント側横リブ,354Rは後方側に位置するリア側横リブ,355はリブが形成された誘電体層である。356は速度Uで飛翔中の塗布流体を示す。
FIG. 14 is a model diagram of the present embodiment, 350 is an independent cell, 351 is a second substrate, 352 is an address electrode, 352 is a discharge nozzle, and 354F is a front side located on the front side with respect to the travel position of the discharge nozzle. The
図15は電界ベクトルの解析結果であり、同図中に吐出ノズルが配置される位置を示している。解析条件は独立セル350の底面に配置されたアドレス電極352に電圧VA=150V、吐出ノズル353に配置された電極VN=100Vである。リブ形状は第1実施例と同様に、リブの厚みは0.035mm、リブの高さは0.12mm、フロント側横リブ354Fとリア側横リブ354Rの内壁間の距離は0.65mmである。
FIG. 15 shows the analysis result of the electric field vector, and shows the position where the discharge nozzle is arranged in the figure. The analysis condition is that the voltage V A = 150 V is applied to the
図16は電界強度分布の解析結果を示す。吐出ノズル近傍の位置1)では電界強度E=10万V/m、独立セル350中間部で上空の位置2)ではE=9.9万V/m、リブ301Fの頂部近傍3)ではE=13万V/mである。従ってリブ頂部近傍の電界強度が最も大きい。
FIG. 16 shows the analysis result of the electric field strength distribution. Electric field strength E = 100,000 V / m at position 1) near the discharge nozzle, E = 99,000 V / m at position 2) above the middle portion of the
本実施例では、正電荷を帯びた流体は第1〜3実施例とは逆に、図15の電界ベクトルの方向が示すように、基板側から吐出ノズル側に移動させる力f(図14に示す)を受ける。その結果、吐出ノズル353から流出直後の流体の流速をU=U0とすれば、以降、飛翔流体は図14に示すように電界の作用により減速する。独立セル内部350に着地する時点での流速をU=UEとすれば、この段階でUE>0となるように条件を設定できれば、無事流体は独立セル内部に充填される。飛翔流体を減速させず、リブ頂部への塗布材料の乗り上げを防止するだけが目的ならば、吐出ノズルには電圧を印加しなくてもよい。
なお、吐出ノズル側に印加する電圧をVN、塗布対象である基板側に印加する電圧をVAとしたとき、VN<VAとして電界を形成し、吐出ノズルから飛翔した帯電材料を減速させて、高速で基板に着弾する材料の跳ね返りを抑制する方法は、PDPリブ形成以外の塗布工法にも勿論適用できる。塗布材料は流体に限定されず、例えばトナー(粉体)でもよい。
In this embodiment, the positively charged fluid is a force f (in FIG. 14) that moves from the substrate side to the discharge nozzle side as indicated by the direction of the electric field vector in FIG. Receive). As a result, if the flow velocity of the fluid immediately after flowing out from the
Incidentally, the voltage applied to the discharge nozzle side V N, when the voltage applied to the substrate side is a coating object was set to V A, an electric field is formed as a V N <V A, decelerating the charged material flying from the discharge nozzle Thus, the method for suppressing the rebound of the material landing on the substrate at a high speed can of course be applied to a coating method other than the PDP rib formation. The coating material is not limited to fluid, but may be toner (powder), for example.
図17は本発明を適用したマルチヘッド型ディスペンサ本体の構造を示すもので、図17(イ)は上面図、図17(ロ)は正面図である。 17 shows the structure of a multi-head dispenser body to which the present invention is applied. FIG. 17 (a) is a top view and FIG. 17 (b) is a front view.
図17において、401は主軸であり、ハウジング402に対して回転方向に移動可能に収納されている。主軸401は回転伝達手段であるモータ403(図示せず)により回転駆動される。404は主軸401とハウジング402の相対移動面に形成されたねじ溝,405は流体の吸入口,406は塗布材料407を収納するシリンジ,408は補助エアー圧を供給するためのエアー配管である。
In FIG. 17,
また、409はピストン,410はこのピストン409を軸方向に移動させる軸方向駆動手段である圧電アクチュエータ,411は底板,412はハウジング402と底板411の間に形成された流通路である。413は底板411に装着された吐出ノズルである。
409 is a piston, 410 is a piezoelectric actuator which is an axial driving means for moving the
414はシリンジ406の細径部,415はこの細径部414に設けられた電極,416は電源部,417は制御部である。シリンジ細径部414に設けられた電極415に印加する電圧によって、塗布材料407には所定の符号を有する電荷が与えらる。塗布材料407はねじ溝ポンプ部へ供給された後、吐出ノズル413から吐出される。
なお、第3実施例で示したように、吐出ノズルと基板間に積極的に電界を形成する場合は、電極を吐出ノズルに設ければよい。 As shown in the third embodiment, when an electric field is positively formed between the discharge nozzle and the substrate, an electrode may be provided on the discharge nozzle.
前述したように、本発明の工法により連続塗布ディスペンサを用いても、リブ頂部への蛍光体の附着を回避でき、独立セル内部だけに蛍光体を充填させることができる。しかし、高速間欠塗布方法と本発明を組み合わせたとき、リブ頂部への蛍光体の附着対策はより万全となる。間欠塗布を実現するためには、ディスペンサの吐出ノズルの上流側に鋭敏なピークを持つ正の圧力を発生させ、さらにその直後に負圧を発生させる必要がある。その理由は、吐出直後に吐出ノズルから流出した流体と、吐出ノズル側の流体を分離・遮断する必要があるからである。 As described above, even when a continuous application dispenser is used according to the method of the present invention, it is possible to avoid attaching the phosphor to the top of the rib, and to fill the phosphor only in the independent cell. However, when the high-speed intermittent application method is combined with the present invention, the countermeasure for attaching the phosphor to the top of the rib becomes more thorough. In order to realize intermittent application, it is necessary to generate a positive pressure having a sharp peak upstream of the discharge nozzle of the dispenser, and to generate a negative pressure immediately thereafter. This is because it is necessary to separate and block the fluid that has flowed out of the discharge nozzle immediately after discharge and the fluid on the discharge nozzle side.
一般に間欠塗布は連続塗布と比べてディスペンサを駆動するアクチュエータに高速応答が必要であり、機構系、制御系が複雑となる。 In general, intermittent application requires a high-speed response to an actuator that drives a dispenser as compared to continuous application, and the mechanism system and control system are complicated.
図18及び図19は本発明を適用することにより、周期的な脈動を伴う連続流で材料を吐出しても、擬似的な間欠塗布が実現できることを示す。図18は、前述したディスペンサ(図17)を用いた場合のピストン409端面隙間の変位曲線である。
18 and 19 show that by applying the present invention, pseudo intermittent application can be realized even if the material is discharged in a continuous flow with periodic pulsation. FIG. 18 is a displacement curve of the
また、図19(イ)は吐出圧力波形,図19(ロ)はリブ上を走行する吐出ノズル,図19(ハ)において、750は独立セル,751は第2基板,752はアドレス電極,753はフロント側リブ,754はリア側リブ,755はリブ頂部電極,756は蛍光体ペースト,757は吐出ノズルである。リブ頂部電極には、蛍光体ペーストに帯電された電荷と同符号の電圧を印加する。 19A is a discharge pressure waveform, FIG. 19B is a discharge nozzle that runs on a rib, 750 is an independent cell, 751 is a second substrate, 752 is an address electrode, and 753. Is a front side rib, 754 is a rear side rib, 755 is a rib top electrode, 756 is a phosphor paste, and 757 is a discharge nozzle. A voltage having the same sign as the electric charge charged in the phosphor paste is applied to the rib top electrode.
前述したディスペンサ(図17)を間欠吐出させた場合、第2次スクイーズ圧力を利用するため、吐出圧力は、ピストン端面隙間の変位曲線(図18)に対して90度位相が進んだ波形になる。吐出流量=(吐出圧力/ノズル流体抵抗)であるため、吐出流量は図19(イ)で示す波形となる。 When the above-described dispenser (FIG. 17) is intermittently discharged, the secondary squeeze pressure is used, so the discharge pressure has a waveform whose phase is advanced by 90 degrees with respect to the displacement curve (FIG. 18) of the piston end face clearance. . Since the discharge flow rate = (discharge pressure / nozzle fluid resistance), the discharge flow rate has the waveform shown in FIG.
吐出ノズル757がリア側リブ754の上空にあるときは、吐出流量の曲線が時間Aの位置になるように、塗布条件を設定する。吐出ノズル757がリア側リブ754とフロント側リブ753の中間部の上空にあるときは、吐出流量の曲線が時間Bの位置になるように塗布条件を設定する。また、吐出ノズル757がフロント側リブ753の上空にあるときは、吐出流量の曲線が時間Cの位置になるように塗布条件を設定する。
When the
従って、吐出ノズル757がリブ頂部電極755の上空にあるときは、下降してくる蛍光体ペースト756の流量は最小値となるために、電界の作用によるリブ頂部へのペーストの乗り上げ防止は一層容易となる。塗布流量のピークの値は、間欠塗布の場合ほど鋭敏でなくてよいために、噴流が基板の底面に着地した際の跳ね返りによる飛散も回避できる。したがって、独立セルへの蛍光体塗布工法の信頼性は一層向上する。ピストンを駆動する波形は正弦波でよいために、ディスペンサの応答性も間欠塗布と比べてそれ程要求されず、装置側の負担もおおいに軽減される。
Accordingly, when the
なお、PDPのバリアリブは図32で示したように、1)放電点を一個ずつ独立セル内に有するタイプ、2)一列毎に隔壁により仕切ったセル構造タイプがあることは前述した通りである。前述した実施例はすべて1)の独立セルに適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は勿論、2)のストライブタイプにも適用できる。 As shown in FIG. 32, the barrier ribs of the PDP are as follows: 1) a type having discharge points one by one in an independent cell, and 2) a cell structure type partitioned by a partition for each row. The above-described embodiments have been described by taking as an example the case of applying to the independent cell of 1). However, the present invention can of course be applied to the stripe type of 2).
[II] その他の適用例について
以下、本発明のディスペンサ以外の適用例について説明する。
[II] Other Application Examples Hereinafter, application examples other than the dispenser of the present invention will be described.
図20(イ)はインクジェット方式を用いて、PDPの独立セル内に、蛍光体を打ち込んだ直後の状態、図20(ロ)は乾燥後の状態を示す。 FIG. 20 (a) shows a state immediately after the phosphor is implanted into an independent cell of the PDP using the inkjet method, and FIG. 20 (b) shows a state after drying.
前述したように、インクジェット方式の場合、駆動方法と構造上の制約から高粘度流体は取り扱えないため、平均粒径が5nm程度の粒子を分散させた低粘度ナノペーストを用いる。但し、前述したように、独立セルの空隙内に蛍光体用塗工液を壁面一杯まで充填させても、蛍光体の絶対量が不足するため所定の厚みの蛍光体層を形成できないという課題があった。そこで、蛍光体用塗工液に与えた電荷と同符合の電圧をリブ頂部電極に印加すれば、蛍光体液メニスカスの頂点の高さがリブ頂部よりも十分高くても、電界によるみかけの「撥水効果」により蛍光体液は溢れることない状態を保つという点を利用する。 As described above, in the case of the inkjet method, a high-viscosity fluid cannot be handled due to restrictions on the driving method and structure, and therefore, a low-viscosity nano paste in which particles having an average particle diameter of about 5 nm are dispersed is used. However, as described above, there is a problem that a phosphor layer having a predetermined thickness cannot be formed because the absolute amount of the phosphor is insufficient even when the coating liquid for phosphor is filled up to the wall surface in the gap of the independent cell. there were. Therefore, if a voltage having the same sign as the electric charge applied to the phosphor coating liquid is applied to the rib top electrode, even if the height of the phosphor liquid meniscus apex is sufficiently higher than the rib top, an apparent “repellency due to an electric field” is applied. The fact that the phosphor liquid is kept from overflowing due to the “water effect” is utilized.
101は独立セル,102は第2基板,103はアドレス電極,104はバリアリブ,104はアドレス電極103を被覆すると共に、バリアリブ104が形成された誘電体層である。105はバリアリブ104の頂点に形成されたリブ頂部電極である。塗布流体メニスカスのリブ頂部から突出した部分における接触角αを十分に大きくしても、塗布流体はリブ頂部には溢れでないため、塗布総流量、すなわち蛍光体の総量を十分に大きくできる。
101 is an independent cell, 102 is a second substrate, 103 is an address electrode, 104 is a barrier rib, 104 is a dielectric layer covering the
図21はトナージェット方式を用いて、PDPの独立セル内に、蛍光体層を形成する適用例を示す。151は現像ローラ,152は中間ローラ,153は撹拌ローラ,154は吐出口,155は吐出口154の内壁に形成された上流側リング電極,156は下流側リング電極,157は塗布材料である蛍光体トナー(粉体)である。また、158は独立セル,159は第2基板,160はアドレス電極,161はバリアリブ,162はバリアリブ161の頂点に形成されたリブ頂部電極である。
FIG. 21 shows an application example in which a phosphor layer is formed in an independent cell of a PDP using a toner jet method. 151 is a developing roller, 152 is an intermediate roller, 153 is a stirring roller, 154 is a discharge port, 155 is an upstream ring electrode formed on the inner wall of the
数百〜1KV程度の電圧が印加された中間ローラ152によって、正電荷を与えられたトナー157は、負に帯電された現像ローラ151によって吐出口154の開口部まで輸送される。リブ頂部電極162と独立セル158の底面にあるアドレス電極160の間には、予め電界が形成されている。
The toner 157 positively charged by the
数百Vの電圧が印加された2つの電極155,156により加速され、アドレス電極160の上空を飛翔してきたトナー157は、トナー157の電荷に対して異符号の電圧が印加されたアドレス電極160に吸引されるように、独立セル158内部に吸引される。一方、あるべき軌道から外れて、バリアリブ161頂部の上空を飛翔してきたトナー157は、リブ頂部電極162とアドレス電極160の間に形成された電界により、軌跡163のごとく軌道修正し、独立セル158内部に吸引される。
The toner 157 accelerated by the two
トナージェット方式の場合、同電荷を持つ飛翔中の粉体同士の反発によって、吐出口154から流出した粉体は必ずしも目標地点に着地できず、若干の飛散を伴って塗布されるという弱点があった。本発明の方法を用いれば、飛翔中にあるべき軌道からはずれた粉体、あるいは、着地後基板との跳ね返りによって再度浮上した粉体も含めて、電界の作用により軌道修正され、着実に目標地点に着地することができる。
In the case of the toner jet method, the powder flowing out from the
なお、本適用例では、PDPの独立セル内に、蛍光体層を形成する場合を示したが、基板に形成する塗布パターンの境界部近傍に電極を設けて、塗布材料に与える電荷と同符号の電圧を電極に印加するという考え方は、他の材料、プロセスにも勿論適用できる。 In this application example, the phosphor layer is formed in the independent cell of the PDP. However, an electrode is provided near the boundary of the coating pattern formed on the substrate, and the same sign as the charge applied to the coating material. Of course, the idea of applying a voltage of 2 to the electrode can be applied to other materials and processes.
図22は薄い有機フィルム上に機能薄膜を形成する工法に本発明を適用した場合を示す。ここで、機能薄膜とは電気的、物理的、化学的に有効な機能を有する薄膜であり、たとえばコイル、抵抗、コンデンサなどのデバイス機能を実現するために必要な電気的性能(誘電率、電気抵抗率など)を有する薄膜を示す。200は基板である有機フィルム,201は非導電性材料から形成される基材A,202は導電性材料から形成される基材Bである。シートデバイスとして用いられる有機フィルム200は、厚み50〜60μ程度ポリイミドなどが用いられる。
FIG. 22 shows a case where the present invention is applied to a method of forming a functional thin film on a thin organic film. Here, the functional thin film is a thin film having an electrically, physically, and chemically effective function. For example, the electrical performance (dielectric constant, electrical property, etc.) necessary for realizing device functions such as a coil, a resistor, and a capacitor. 1 shows a thin film having a resistivity.
203aと203bは、基材A201の上に形成された境界電極,204は2つの境界電極の間に形成された誘電体によるマスターパターンである。境界電極203a及び203bには、プラスの符号を持つ電圧が印加されており、また基材B202はアース(電圧はゼロ)されている。その結果、矢印205に示す方向をもつ電気力線による電界が形成される。
203a and 203b are boundary electrodes formed on the base material A201, and 204 is a master pattern made of a dielectric formed between the two boundary electrodes. A voltage having a plus sign is applied to the
また、206は塗布装置の吐出口であり、この吐出口206から吐出される塗布材料207は、境界電極203a及び203bと同符号をもつ電荷に帯電されている。図23(イ)(ロ)は、基材A201の上に境界電極203a,203bと誘電体によるマスター・パターン204が形成された状態を示す。
図24(イ)(ロ)は、基材B202,基材A201,有機フィルム200を重ね合わせた状態で、基板である有機フィルム200上に目的の塗布パターン209が描かれた状態を示す。
FIGS. 24A and 24B show a state in which a
図22において、吐出口206から基板200に向けて飛翔した塗布材料は、境界電極203a及び203bの上部を回避するように軌道修正され、2つの境界電極の狭間に着地する。また塗布材料207内部を通過する電気力線205は、求心方向成分をもっているため、基板200と塗布材料207間の表面張力を増大させる方向に作用する。その結果、塗布材料207は境界電極203aと203bの間隙部に位置するマスターパターン204の上部のみに塗布される。要約すれば、吐出ノズルから流出する塗布材料207に与える所定の符号の電荷に対して、境界電極には同符号203a及び203bの電圧を印加し、導電性材料である基材B202はアース(電圧はゼロ)、もしくは異符号の電圧を印加すればよい。
In FIG. 22, the coating material that has jumped from the
本工法では、吐出ノズル206内径よりも小さく、また吐出ノズルから流出した流線径よりも小さな幅の塗布線を描くことができる。また、塗布パターンは、ストライブ、ドットを含むどのような形状でも形成できる。本実施例では、電界は基板側だけに形成されるため、吐出ノズル206を基板側(部材200,201,202から構成)から遠方に離しても、形成された電界は維持できるため、塗布パターンの形状は保持される。
In this construction method, a coating line having a width smaller than the inner diameter of the
図25は境界電極を描画線ではなく薄い板状にして、この板を刳り貫くことによりマスターパターンを形成する場合を示す。450は電極板,451は電極板を刳り貫いて、かつそのスリット部分に誘電体452が封入されたマスターパターン,453は有機フィルムに塗布パターンを形成する際に、有機フィルムを真空吸引するための流通穴である。 FIG. 25 shows a case where a master pattern is formed by making the boundary electrode a thin plate instead of a drawing line and punching this plate. 450 is an electrode plate, 451 is a master pattern that penetrates the electrode plate, and a dielectric 452 is enclosed in the slit portion, and 453 is used for vacuum suction of the organic film when forming a coating pattern on the organic film. It is a distribution hole.
図26において、454は有機フィルム上に塗布された塗布パターン,455は有機フィルム,456は非導電性材料から形成される基材A,457は導電性材料から形成される基材Bである。
In FIG. 26,
図27は、吐出ノズル側と基板間に電界を形成することにより、境界電極を省略して、マスターパターンだけを基材に形成した場合を示す。 FIG. 27 shows the case where the boundary electrode is omitted by forming an electric field between the discharge nozzle side and the substrate, and only the master pattern is formed on the base material.
図27において、975は有機フィルム,976は非導電性材料の基材C,977は導電性材料で形成されたマスターパターン,978は有機フィルム上に形成された塗布パターン,979は吐出ノズルである。吐出ノズル979には正の電圧が印加されており、マスターパターン977はアースもしくは異符号の電圧が印加されている。その結果、吐出ノズル979と基板間には、矢印980に示す方向を持つ電気力線による電界が形成される。その結果、基板975と塗布パターン978間の電界による撥水効果により、極細線あるいは極小ドットを形成できる。基材C976に導電性材料を用いて、かつマスターパターン977を非導電性材料の誘電体で形成してもよい。
In FIG. 27, 975 is an organic film, 976 is a non-conductive material base material C, 977 is a master pattern formed of a conductive material, 978 is a coating pattern formed on the organic film, and 979 is a discharge nozzle. . A positive voltage is applied to the
以上、マスターパターンを形成する方法として、1)非導電性材料(基材A)に誘電体材料の描画線を描いて形成する方法、2)電極板を所定の形状に刳り貫いて、かつ刳り貫いたスリット部に誘電体を封入する方法、3)非導電性材料(基材C)に導電性材料を用いて描画線を描いて形成する方法について述べた。これらの部材の組み合わせ、あるいは電界形成はどのような方法でもよく、本発明の着眼点は、塗布対象の基板(たとえば有機フィルム)が薄い場合、境界電極を基板上に直接形成しなくても、基板の真下にマスターパターン、あるいは境界電極を設けることにより、塗布材料にみかけの「撥水効果」を与える電界を利用できるという点にある。 As described above, as a method of forming a master pattern, 1) a method of drawing a drawing line of a dielectric material on a non-conductive material (base material A), and 2) penetrating an electrode plate into a predetermined shape A method of encapsulating a dielectric in a slit portion that penetrated and 3) a method of forming a drawing line using a conductive material as a non-conductive material (base material C) have been described. The combination of these members or electric field formation may be any method, and the point of interest of the present invention is that when the substrate to be coated (for example, an organic film) is thin, the boundary electrode may not be formed directly on the substrate. By providing a master pattern or boundary electrode directly under the substrate, an electric field that gives an apparent “water-repellent effect” to the coating material can be used.
マスターパターン及び境界電極の形成はいかなる工法でもよく、スクリーン印刷、フォトリソグラフィー、ドライエッチング、あるいはディスペンサなどが適用できる。マスターパターンが形成された非導電性材料あるいは電極板などは、一度製作すれば何回でも利用可能である。 The master pattern and the boundary electrode can be formed by any method, and screen printing, photolithography, dry etching, or a dispenser can be applied. The non-conductive material or electrode plate on which the master pattern is formed can be used any number of times once it is manufactured.
また、一度製作した電極板によるマスターパターンを用いて、塗布材料を変えても同一の塗布パターンが形成できる。また流量を調節すれば、同じ線幅とドット径を維持したままで、厚みをコントロールできる。この厚みをコントロールすることで、たとえば、抵抗線を描くときに任意の抵抗値を設定できる。 Further, the same coating pattern can be formed even if the coating material is changed by using a master pattern formed by an electrode plate once manufactured. If the flow rate is adjusted, the thickness can be controlled while maintaining the same line width and dot diameter. By controlling this thickness, for example, an arbitrary resistance value can be set when drawing a resistance line.
図27は、マスターパターンが形成された複数個のマザーピ−スを組み合わせて、あたかも「ジクソーパズル」を組み立てるように、全体回路を形成する場合を示す。ここでマザーピースとは、図26の構造を用いれば、電極板450,非導電性材料から形成される基材A455,導電性材料から形成される基材B456を重ねあわせたものである。
FIG. 27 shows a case where an entire circuit is formed as if a “jixor puzzle” is assembled by combining a plurality of mother pieces on which a master pattern is formed. Here, if the structure of FIG. 26 is used, the mother piece is an
また、950はマザーピース,951は複数個のマザーピース950を収納する外枠,952は電極板(図26の450相当),953はこの電極板952を刳り貫いて形成されたマスターパターンである。更に、954Aと954Bはマスターパターンの端子部である。シートデバイスにより、抵抗R、容量C、コイルIからなる回路を形成するとき、R,C,Iのそれぞれに特定の値を有するマザーピースを準備しておき、それらを組み合わせれば任意の回路が自在に形成できる。
Further,
このときそれぞれの端子部に位置が一致するように、マザーピースの寸法と端子部の位置を規格化しておけばよい。 At this time, the dimensions of the mother piece and the positions of the terminal portions may be standardized so that the positions coincide with the respective terminal portions.
本工法により、たとえば100mPa以下の低粘度流体を塗布材料として用いた場合でも、従来工法では不可能だった極細線を描くことができる。あるいは、「細い幅」で、「厚い厚み」の塗布線を描くことができる。そのため、高粘度流体を取り扱うことが困難なインクジェット方式を用いて、任意の塗布パターンを創生することができる。 With this construction method, for example, even when a low-viscosity fluid of 100 mPa or less is used as the coating material, it is possible to draw an ultrathin line that was impossible with the conventional construction method. Alternatively, it is possible to draw a “thick thickness” coating line with a “thin width”. Therefore, an arbitrary coating pattern can be created using an ink jet system that is difficult to handle a high viscosity fluid.
また、前述した実施例に共通であるが、境界電極、導電性材料から形成される基材Bに電圧を印加するタイミングは、塗布材料が所定の電荷に帯電しているならば、塗布の途中、あるいは塗布終了後でもよい。塗布材料は容易に除電されないため、境界部からははみ出した材料は、電界による撥水効果により、境界内に引き戻される作用が得られる。 Further, as is common to the above-described embodiments, the timing of applying a voltage to the base material B formed of the boundary electrode and the conductive material is in the middle of coating if the coating material is charged to a predetermined charge. Alternatively, it may be after the application. Since the coating material is not easily neutralized, the material that protrudes from the boundary portion can be pulled back into the boundary due to the water repellent effect by the electric field.
例えば、図22の構成で有機フィルム200上に低粘度流体材料を塗布後、塗布材料を焼成するために有機フィルム200を他の部品203a,203b,201から離脱すると、塗布材料に作用していた電界による「撥水効果」がなくなるために、塗布線は幅方向に広がってしまう。
For example, after applying the low-viscosity fluid material on the
その対策として、塗布後あるいは塗布と同時に、塗布パターンに反ってレザーーによるソフトビームを照射して材料を熱硬化させてもよい。あるいは、幅方向に流動しないレベルで仮硬化させて、その後、本格的に焼成炉に導入すればよい。或いは、例えばUV硬化樹脂を材料のバインダーとして用いて、紫外線を照射して、有機フィルム上の材料を硬化させてもよい。 As a countermeasure, the material may be thermally cured by irradiating a soft beam with leather against the coating pattern after coating or simultaneously with coating. Alternatively, it may be temporarily cured at a level that does not flow in the width direction, and then introduced into a firing furnace in earnest. Alternatively, for example, the material on the organic film may be cured by irradiating ultraviolet rays using a UV curable resin as a binder of the material.
本工法に用いる塗布材料は流体、粉体、あるいは粉流体のいずれも用いることができる。たとえば、微細なストライブ、ドット形状を描くときに基板上での飛散が課題であったトナージェット、静電ヘッドなどを用いても、飛散がない高品位の塗布パターンを描くことができる。 As the coating material used in the present construction method, any of fluid, powder, and powder fluid can be used. For example, it is possible to draw a high-quality coating pattern that does not scatter even when a toner jet, an electrostatic head, or the like, which has been a problem of scattering on the substrate when drawing a fine stripe or dot shape, is used.
有機フィルム、あるいは塗布対象となる基板の厚みは薄い程、電界の効果を得るのに好ましい。1〜2mm以下なら実用上適用可能であるが、0.5mm以下ならば良好な結果が得られる。0.1mm以下ならばベストである。なお、回路パターンならば、電圧を印加するための電極線を引き出し易いため、本発明を効果的に適用できる。 The thinner the organic film or the substrate to be coated is, the better the electric field effect can be obtained. If it is 1-2 mm or less, it is practically applicable, but if it is 0.5 mm or less, good results are obtained. If it is 0.1 mm or less, it is the best. In the case of a circuit pattern, the present invention can be effectively applied because it is easy to draw an electrode line for applying a voltage.
本工法により、マスターパターンさえあれば、インクジェット式あるいはエアーシリンジ式等の安価なディスペンサを用いて、フレキシブルな多層シートデバイスが容易に製作できる。シートデバイスは薄く、自由に曲げることができるため、限られた空間にデバイスの設置が可能であり、電子機器を薄型化できる。 With this construction method, as long as there is a master pattern, a flexible multilayer sheet device can be easily manufactured using an inexpensive dispenser such as an ink jet type or an air syringe type. Since the sheet device is thin and can be bent freely, the device can be installed in a limited space, and the electronic device can be thinned.
図29は本発明をスクリーン印刷に適用した場合を示す。 FIG. 29 shows a case where the present invention is applied to screen printing.
塗布対象である基板に供給する塗布材料に所定の符号の電荷を与え、境界電極には同符号の電圧を印加して、電界によるみかけの「撥水効果」を用いて、境界部への塗布材料の乗り上げを防止するという考え方はスクリーン印刷などの印刷工法にも適用することができる。図28はPDPのセル内に、蛍光体層を形成する場合の適用例を示す。 Apply a predetermined sign of charge to the coating material to be supplied to the substrate to be coated, apply a voltage of the same sign to the boundary electrode, and apply to the boundary using the apparent “water-repellent effect” by the electric field The idea of preventing the material from being loaded can be applied to a printing method such as screen printing. FIG. 28 shows an application example in the case where a phosphor layer is formed in a PDP cell.
550はセル,551は第2基板,552はアドレス電極,553はリブA,554はリブB,555はリブ頂部電極,556は蛍光体ペースト,557はスクリーン印刷のマスク,558はマスク557の非エマルジョン部,559はスキージである。
550 is a cell, 551 is a second substrate, 552 is an address electrode, 553 is rib A, 554 is rib B, 555 is a rib top electrode, 556 is a phosphor paste, 557 is a screen printing mask, 558 is a non-mask 557
蛍光体ペースト556は予め正の電荷に帯電されており、リブ頂部電極555には同符号の正の電圧が印加されている。また、アドレス電極552はアース(電圧ゼロ)されている。
The
マスク557上でスキージ559を摺動させると、蛍光体ペースト556は非エマルジョン部558を通過してセル550内に充填される。この充填行程において、従来スクリーン印刷方式ではリブ553、554の頂上部分にまで蛍光体ペーストが載ってしまいバリアリブ間のクロストークに繋がる問題となった。本発明を適用すれば、リブ頂部電極555が設けられたリブ頂点近傍は、蛍光体ペースト556に対して「撥水効果」を有するために、蛍光体ペースト556はリブ頂部には附着せず、セル内部にスムーズに流動降下する。したがって、極めて信頼性の高い蛍光体塗布が実現できる。
When the
リブ頂部電極555及びアドレス電極552に電圧を印加するタイミングは、塗布開始前でなくてもよく、塗布中、あるいは塗布終了後でもよい。
The timing of applying a voltage to the
以上、本発明をPDPのセル内に蛍光体を充填するスクリーン印刷に適用する場合について説明したが、PDP蛍光体塗布以外の工法にも勿論適用できる。 The case where the present invention is applied to the screen printing in which the phosphor in the PDP cell is filled has been described above. However, the present invention can also be applied to a method other than the PDP phosphor coating.
例えば、前述した「薄い有機フィルム上に機能薄膜を形成する工法」にも適用できる。例えば、図22のシートデバイス工法において、吐出ノズル205から塗布流体を供給する代わりに、スクリーン印刷で塗布パターンを形成すればよい。
For example, the present invention can also be applied to the above-described “method for forming a functional thin film on a thin organic film”. For example, in the sheet device method of FIG. 22, instead of supplying the application fluid from the
以上、本発明を主にPDPの蛍光体塗布に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明の基本的な考え方は、材料の種類、工法、適用商品に限定されず様々な分野に適用できる。 As described above, the case where the present invention is mainly applied to the phosphor coating of the PDP has been described as an example. However, the basic idea of the present invention is not limited to the type of material, the construction method, and the applicable product, and is applicable to various fields. Applicable.
10R,10F 塗布パターンの境界部
12 電極
3 吐出口
10R, 10F
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