JP2005156016A

JP2005156016A - プラズマディスプレイパネルの焼成装置

Info

Publication number: JP2005156016A
Application number: JP2003394834A
Authority: JP
Inventors: Masataka Morita; 真登森田; Masanori Suzuki; 雅教鈴木; Hiroyasu Tsuji; 弘恭辻; Michiro Aoki; 道郎青木; Hiroto Adachi; 博人安達
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16
Also published as: KR101169106B1; US20080304941A1; CN100573004C; CN1886629A; KR20060118503A; WO2005052479A1

Abstract

【課題】工場スペースの増大を最小限としつつ、生産性の向上を実現できるＰＤＰの焼成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板４の搬送を行いながら熱処理する焼成炉２内に、基板４を搬送する複数段の搬送手段６を設置し、上下方向に隣接する搬送手段６の間を断熱壁７で仕切り、この断熱壁７に加熱手段９を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、機能膜材料が形成されたプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の基板を焼成する、プラズマディスプレイパネルの焼成装置に関するものである。

金属、無機材料及び有機材料からなる機能膜材料を、ガラスやセラミックスなどの基板上に、塗布、印刷、ダイコート、シート貼り付け、真空蒸着、スパッタ等の様々な方法を用いて全面に形成することや、あるいはフォトリソグラフィやマスキングによりパターニングするということが、工業上、よく行われる。

ＰＤＰ用の基板では、電極等の金属配線、透明電極膜、また、絶縁を維持するための絶縁体や誘電体、また、複数の蛍光体を区切る隔壁、電子放出膜、といった機能膜材料の形成が行われる。

これらの機能膜材料は、材料の熱拡散等により密着性向上、結晶配向の調整、界面での金属の溶融、適切な抵抗値、形状の維持及び強化、不要物質の除去などの目的で焼成が施される。

なお、以下においては、焼成とは、被処理材の昇温、恒温、降温、またはこれらの組み合わせの熱処理であって、被処理材の温度を上げる、下げる、または一定に保つこと、あるいはこれらのいずれかの組み合わせによる熱処理も指すものとする。

ここで、以上述べたような、機能膜材料の形成のための熱処理は、時間を比較的に要する工程であり、その生産性を上げるために、例えば被処理材をドーム状あるいはトンネル状の焼成炉内をメッシュベルトコンベア、ローラーコンベア等で搬送しながら焼成を行う焼成装置が一般的によく用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
「２００１ＦＰＤテクノロジー大全」、株式会社電子ジャーナル刊、２０００年１０月２５日、ｐ６７２〜ｐ６７５ｐ６８０〜ｐ６８２

ここで、ＰＤＰの生産性向上のためには、熱処理時間の短縮が効果的であるが、膜素材の特性、ガラス基板の割れ、歪などのため、焼成時間の短縮には限界がある。
また、複数枚の基板を一度にまとめて熱処理することで、実質的な熱処理時間を短縮することが行われる場合があるが、その場合には、焼成装置が大型化してしまうため、工場スペースを増大する必要が生じる。

すなわち、従来、焼成炉として、通常の焼成炉を複数、積み上げた多段構成とすることで、同じ敷地スペースで処理できる基板の枚数を増やすという方法を採る場合があったが、しかし、既存の焼成炉は一つの外形高さが高いので、多段にした場合には実際問題として、通常の工場の室内の高さ（４．５m以下）では、図５（ａ）に示すように、焼成炉３１，３１を２段に積み上げた構成とし、そしてその下に基板３２を載置するセッター３３を回送するためのリターンコンベア３４を設置した構成が限界となる。

また、図５（ｂ）に示すように、焼成炉３１，３１，３１を３段に積み上げた構成とした場合には、リターンコンベア３４を焼成炉３１の設置スペース外に設ける必要があり、スペースの増大化となり実用的ではない。

また、図５（ｃ）に示すように、焼成炉３１内で、基板３２を所定間隔で複数段だけ積み上げ（図５（ｃ）では２段）、この状態で熱処理するという方法を採る場合もあったが、このような場合には、基板３２の加熱、冷却のための時間を長く設定することが必要となり、また段毎での基板３２の熱履歴が異なってしまい、基板３２の焼成状態に差が生じてしまうという課題が生じる場合があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、工場スペースの増大を最小限としつつ、生産性の向上を実現できるＰＤＰの焼成装置を提供することを目的とする。

上記目的を実現するために本発明のＰＤＰの焼成装置は、焼成炉内には、基板を搬送する複数段の搬送手段を、上下方向に隣接する搬送手段の間を断熱壁で仕切って設けると共に、前記断熱壁に加熱手段を配設したものである。

本発明のプラズマディスプレイパネルの焼成装置は、高さ方向へのスペースを最小限に抑えた状態で、多段構造である焼成炉を実現することができ、これにより、工場スペースの増大を最小限としつつ、生産性の向上を実現することができる。

すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、基板の搬送を行いながら前記基板を熱処理する焼成炉を有するプラズマディスプレイパネルの焼成装置であって、前記焼成炉内には、基板を搬送する複数段の搬送手段を、上下方向に隣接する搬送手段の間を断熱壁で仕切って設けると共に、前記断熱壁に加熱手段を配設したものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記加熱手段は、個別に発熱量の制御を行えるように構成するか、または基板の搬送方向に設けられる温度ゾーンごとに発熱量の制御を行えるように構成したものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、加熱手段が、電気ヒータであることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２において、基板を搬送する複数段の搬送手段の下方位置に、リターンコンベアを配設したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの焼成装置について、図面を用いて説明する。
図１は、３電極構造の面放電型のＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。

ＰＤＰ１１の前面板１２は、例えばフロートガラスのような、平滑で透明、且つ絶縁性の基板１３の上に、走査電極１４と維持電極１５とからなる表示電極１６を複数形成し、そしてその表示電極１６を覆うように誘電体層１７を形成し、さらにその誘電体層１７の上にＭｇＯからなる保護層１８を形成することにより構成している。なお、走査電極１４および維持電極１５は、それぞれ放電電極となる透明電極１４ａ，１５ａおよびこの透明電極１４ａ，１５ａに電気的に接続されたＣｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｇ等からなるバス電極１４ｂ，１５ｂとから構成されている。

また、背面板１９は、例えばガラスのような絶縁性の基板２０の上に、アドレス電極２１を複数形成し、このアドレス電極２１を覆うように誘電体層２２を形成している。そしてこの誘電体層２２の上の、アドレス電極２１間に対応する位置には隔壁２３を設けており、誘電体層２２の表面と隔壁２３の側面にかけて赤、緑、青の各色の蛍光体層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを設けた構造となっている。

そして前面板１２と背面板１９とは、表示電極１６とアドレス電極２１とが直交し、且つ、放電空間２５を形成するように、隔壁２３を挟んで対向して配置されている。
そして放電空間２５には、放電ガスとして、ヘリウム，ネオン，アルゴン，キセノンのうち、少なくとも１種類の希ガスが封入されており、隔壁２３によって仕切られ、アドレス電極２１と走査電極１６および維持電極１７との交差部の放電空間２５が放電セル２６として動作し、アドレス電極１１、表示電極１６に周期的な電圧を印加することによって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層１４に照射し可視光に変換させることにより、画像表示を行う。

次に、上述した構成のＰＤＰの製造方法について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施の形態による焼成装置を用いて製造するＰＤＰの製造工程を流れを示す図である。

まず、前面板１２を製造する前面板工程について述べる。
基板１３を受入れる基板受入れ工程（Ｓ１１）の後、基板１３の上に表示電極１６を形成する表示電極形成工程（Ｓ１２）を行う。これは、透明電極１４ａおよび１５ａを形成する透明電極形成工程（Ｓ１２−１）と、その後に行われるバス電極１４ｂおよび１５ｂを形成するバス電極形成工程（Ｓ１２−２）とを有し、バス電極形成工程（Ｓ１２−２）は、例えばＡｇなどの導電性ペーストをスクリーン印刷などで塗布する導電性ペースト塗布工程（Ｓ１２−２−１）と、その後、塗布した導電性ペーストを焼成する導電性ペースト焼成工程（Ｓ１２−２−２）とを有する。次に、表示電極形成工程（Ｓ１２）により形成された表示電極１６の上を覆うように誘電体層１７を形成する誘電体層形成工程（Ｓ１３）を行う。これは、鉛系のガラス材料（その組成は、例えば、酸化鉛［ＰｂＯ］７０重量％，酸化硼素［Ｂ_２Ｏ_３］１５重量％，酸化硅素［ＳｉＯ_２］１５重量％）を含むペーストをスクリーン印刷法で塗布するガラスペースト塗布工程（Ｓ１３−１）と、その後、塗布したガラス材料を焼成するガラスペースト焼成工程（Ｓ１３−２）とを有するものである。その後、誘電体層１７の表面に真空蒸着法などで酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの保護膜１８を形成する保護膜形成工程（Ｓ１４）を行う。以上により前面板１２が製造される。

次に、背面板１９を製造する背面基板工程について述べる。基板２０を受入れる受入れ工程（Ｓ２１）の後、基板２０の上にアドレス電極２１を形成するアドレス電極形成工程（Ｓ２２）を行う。これは、例えばＡｇなどの導電性ペーストをスクリーン印刷などで塗布する導電性ペースト塗布工程（Ｓ２２−１）と、その後、塗布した導電性ペーストを焼成する導電性ペースト焼成工程（Ｓ２２−２）とを有する。次に、アドレス電極２１の上に誘電体層２２を形成する誘電体層形成工程（Ｓ２３）を行う。これは、ＴｉＯ_２粒子と誘電体ガラス粒子とを含む誘電体用ペーストをスクリーン印刷などで塗布する誘電体用ペースト塗布工程（Ｓ２３−１）と、その後、塗布した誘電体用ペーストを焼成する誘電体用ペースト焼成工程（Ｓ２３−２）とを有する。次に、誘電体層２２の上の、アドレス電極２１の間に相当する位置に隔壁２３を形成する隔壁形成工程（Ｓ２４）を行う。これは、ガラス粒子を含む隔壁用ペーストを印刷などで塗布する隔壁用ペースト塗布工程（Ｓ２４−１）と、その後、塗布した隔壁用ペーストを焼成する隔壁用ペースト焼成工程（Ｓ２４−２）とを有する。そしてその後、隔壁２３間に蛍光体層２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを形成する蛍光体層形成工程（Ｓ２５）を行う。これは、赤色，緑色，青色の各色蛍光体ペーストを作製し、これを隔壁どうしの間隙に塗布する蛍光体ペースト塗布工程（Ｓ２５−１）と、その後、塗布した蛍光体ペーストを焼成する蛍光体ペースト焼成工程（Ｓ２５−２）とを有する。以上により背面板１９が製造される。

次に、以上により製造した前面板１２と背面板１９との封着、そしてその後の真空排気、および放電ガス封入について述べる。まず、前面板１２および背面板１９の少なくとも一方にガラスフリットからなる封着部材を形成する封着部材形成工程（Ｓ３１）を行う。これは、ガラスフリットをペースト状にした封着用ガラスペーストを塗布する工程（Ｓ３１−１）と、その後、塗布したガラスペーストの樹脂成分等を除去するために仮焼するガラスペースト仮焼成工程（Ｓ３１−２）を有する。次に、前面板１２の表示電極１６と背面板１９のアドレス電極２１とが直交して対向するように重ね合わせるための重ね合わせ工程（Ｓ３２）を行い、その後、重ね合わせた両基板１２、１９を加熱して封着部材を軟化させることによって封着する封着工程（Ｓ３３）を行う。次に、封着された両基板１２、１９により形成された微小な放電空間２５を真空排気しながら焼成する排気・ベーキング工程（Ｓ３４）を行い、その後、放電ガスを所定の圧力で封入する放電ガス封入工程（Ｓ３５）を行うことによりＰＤＰ２１が完成する（Ｓ３６）。

ここで、以上の製造方法での、パネル構造物であるバス電極１４ｂ，１５ｂ、誘電体層１７、アドレス電極２１、誘電体層２２、隔壁２３、蛍光体層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ、および封着部材（図示せず）の形成工程における、焼成工程に用いられる焼成装置について説明する。

図３は本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの焼成装置を示す。１００は焼成を受ける基板４の搬送方向を示している。図４は図３における加熱域における断面図であり、１０２は前記搬送方向１００と交差する幅方向である。

焼成装置１は、焼成炉２とその下に設けられたリターンコンベア３とを有する構成である。
焼成炉２内には、ＰＤＰ１１の前面板１２の基板１３、もしくは背面板１９の基板２０である基板４を載置したセッター５を搬送する搬送手段として、例えばローラーコンベア６が、例えば４ライン設置されており、そして各ラインの間には断熱構造を有する断熱壁７が設けられ、この断熱壁７によって焼成炉２内を仕切ることで熱処理室８を構成している。また、断熱壁７の上下面、および焼成炉２内の天井面および床面には、加熱手段として例えば電気ヒータ９が設置されている。各電気ヒータ９は熱処理室８の大きさに応じて、幅方向１０２にいくつかに分割し、目的の温度分布が得られるようにこの電気ヒータ９が制御されていても良い。

そして焼成炉２の下側には、セッター５、もしくは焼成を終了した基板４を載置した状態のセッター５を回送するためのリターンコンベア３が設置されており、焼成装置１は保護カバー１０で覆われている。

ここで、焼成炉２は、基板４とそれを載置するセッター５とを、設定温度にまで加熱する加熱域２ａと、一定の温度で熱処理するためのキープ域２ｂと、所定の温度にまで冷却する冷却域２ｃとを、搬送方向１００に沿って備える。

加熱域２ａでは、熱処理室８の上下面に電気ヒータ９が配されるように、断熱壁７の上下面、および焼成炉２内の天井面および床面に電気ヒータ９が設置されている。
また、キープ域２ｂでは、基板４とそれを載置するセッター５とを一定温度に保つのみで良いことから、電気ヒータ９は熱処理室８の一方の面のみに設置された構成となる場合がある。

また、冷却域２ｃでは、基板４とそれを載置するセッター５とを所定の温度にまで冷却することから、熱処理室８の一方の面には電気ヒータ９を、また、もう一方の面には冷却手段１１とを備えた構成とする場合がある。

また、以上のような加熱域２ａ、キープ域２ｂ、冷却域２ｃはそれぞれ、所定の温度設定に合わせて、搬送方向１００に複数の領域に分割して構成されている。
各電気ヒータ９は、個別に発熱量の制御を行えるように構成したり、基板の搬送方向に設けられる温度ゾーンごとに少なくとも発熱量の制御を行えるように構成される。

また、リターンコンベア３は、焼成炉２と同様、搬送手段として例えばローラーコンベア２７を備えた構成である。
さらに、上下方向に４段設けた熱処理室８の加熱域２ａ、キープ域２ｂ、冷却域２ｃは、各段ごとに異ならせるように前記電気ヒータを温度調節し、例えば、一段目の熱処理室８を通過して焼成したものを、リターンコンベア３によって矢印１０１方向に搬送して、これを第２段目の熱処理室８に搬入するなどして各種の熱処理を実現できる。

以上のような構成のＰＤＰの焼成装置によれば、既存の焼成装置を上下方向に積み重ねて構成するのではなくて、焼成炉２の内部を上下方向に断熱壁７で仕切って複数段の熱処理室８を形成し、断熱壁７に電気ヒータ９を設けて各段の熱処理室８をそれぞれプラズマディスプレイパネル用の基板に適合した目的の焼成温度に制御するように構成したため、通常の工場の室内の高さ（４．５m以下）であっても、従来よりも多段構造の焼成装置を実現できる。

本発明によれば、高さ方向へのスペースを最小限に抑えた状態で、多段構造である焼成炉を実現することができ、工場スペースの増大を最小限としつつ、ＰＤＰ用の基板の他、各種の表示装置用の基板などの焼成の生産性の向上に寄与できる。

本発明の一実施の形態により製造されるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの焼成装置による製造工程の概略の流れを示す図本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの焼成装置の縦断正面図本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの焼成装置の加熱域の縦断側面図従来のプラズマディスプレイパネルの焼成装置の縦断側面図

符号の説明

１焼成装置
２焼成炉
３リターンコンベア
４基板
５セッター
６ローラーコンベア（搬送手段）
７断熱壁
８熱処理室
９電気ヒータ（加熱手段）

Claims

基板の搬送を行いながら前記基板を熱処理する焼成炉を有するプラズマディスプレイパネルの焼成装置であって、
前記焼成炉内には、基板を搬送する複数段の搬送手段を、上下方向に隣接する搬送手段の間を断熱壁で仕切って設けると共に、前記断熱壁に加熱手段を配設したプラズマディスプレイパネルの焼成装置。
前記加熱手段は、個別に発熱量の制御を行えるように構成するか、または基板の搬送方向に設けられる温度ゾーンごとに発熱量の制御を行えるように構成した
請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの焼成装置。
加熱手段が、電気ヒータである請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネルの焼成装置。
基板を搬送する複数段の搬送手段の下方位置に、リターンコンベアを配設した請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネルの焼成装置。