JP2009043588A - プラズマディスプレイパネルの製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップオフ時のガスバーナーの熱が封着材や背面板などに直接伝わることを防止し排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防ぐ。
【解決手段】前面板２０と背面板３０とを封着接合するとともに前面板２０または背面板３０の少なくとも一方に直交して設けられた排気管５０を備えたパネルの製造方法であって、前面板２０と背面板３０とを水平に保持するとともに排気管５０を下方に固定するとともに、排気管５０をガスバーナー６０からガス火炎６２を噴出させて排気管５０をチップオフする際に、ガス火炎６２の噴出方向を前面板２０または背面板３０の面に対して正方向の傾きとしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、壁掛けテレビや大型モニターに用いられるプラズマディスプレイパネルの製造方法とその装置に関し、特に、排気および放電ガスを封入するための排気管をチップオフするための製造方法および製造装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「パネル」と略記する）として代表的な交流面放電型パネルは、前面板と背面板とを対向して配置するとともにその間に多数の放電セルを形成した構造となっている。前面板は、ガラス基板上に一対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対が互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層と、さらにその上に酸化マグネシウムからなる保護層とが形成されている。背面板は、背面ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらデータ電極を覆うように誘電体層と、さらにその上にデータ電極と平行に複数の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面および隔壁の側面にＲ、Ｇ、Ｂの各色に発光する蛍光体層がそれぞれ形成されている。前面板と背面板とは表示電極対とデータ電極とが立体交差するように対向配置され、その周囲が密封されている。背面板の隅部には排気および放電ガス導入用の細孔が設けられるとともに細孔にはガラス製の排気管が背面板に直交して固着されている。排気管を通して、パネル内の放電空間から排気が行われた後、放電ガスが導入される。その後、排気管を適当な部分で局部的に加熱し溶融して封じ切ることで排気管の閉塞と切断とを行う（以下、「チップオフ」と呼称する）。このような構成において、表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成されたパネルの各電極に、映像信号にもとづく駆動電圧をそれぞれ印加することによって各放電セル内で放電を発生させ、放電により発生する紫外線でＲ、Ｇ、Ｂの各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

前述の排気管のチップオフにおける局所的な加熱手段として、通電ヒーターやガスバーナーなどが用いられる。しかし、通電ヒーターによるチップオフは、加熱温度の制御が比較的正確にでき、量産時の取扱いが容易で自動化を図り易いという利点はあるものの、ガスバーナーと比べて加熱部（通電ヒータ）が大きくなり、加熱および封止切断に要する時間が長くかかり生産性が低いので最近ではあまり用いられなくなっている。一方、ガスバーナーによるチップオフは、加熱および封止切断に要する時間が短く、加熱部を比較的小さく構成にすることができるので最近では通電ヒーターに代わって広く用いられるようになった。ガスバーナーによるチップオフでは、チップオフにかける時間をできるだけ短縮できるように、十分に熱量の大きい火炎を噴出できるガスバーナーが用いられる。

図６は従来のパネルの製造装置の構成を示す断面図であり、ガスバーナーを用いたチップオフの加熱の様子を示した断面図である。パネルの製造工程においては、移送効率を高めるため、前面板２０および背面板３０からなるパネル１０は排気管５０を下方に向け水平に保持された状態で各工程に移送される例が知られている（例えば、特許文献１参照）。このように水平に保持されたパネル１０に直交して配置された排気管５０を、排気管５０の左右両脇に互いに対向するように配置されたガスバーナー６０のガス噴出孔６１から水平に噴出したガス火炎６２により、左右両脇から加熱されることで溶融し、封止切断されてチップオフする例が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
特開２００２−３７３５８６号公報 特開２０００−１５６１６１号公報 特開２００５−２８５７３４号公報

しかしながら上述した従来の技術において、図６で示すガス火炎６２の熱は、対向する熱流が排気管５０の位置で衝突した後、矢印Ａで示すような下方だけではなく、特に浮力によって矢印Ｂに示すような上方にも流れるため、ガス火炎６２より上方に位置する排気管５０と背面板３０を接合するタブレット４２や背面板３０、封着材４１、前面板２０などの温度を上昇させ、これらの接合不良や熱割れなどを生じることがある。

この結果封入したガスの漏れ（以下、リークと呼ぶ）やパネル割れなどの問題が発生する。このような問題の対策として、ガスバーナーの位置を下げることやガスバーナーの上方に遮熱板を設けることなどの対策が考えられる。しかし、ガスバーナーの位置を下げる方法は、チップオフした排気管の長さが長くなることから後工程での搬送時に衝突して排気管を破損する可能性が増えるという課題があり、またガスバーナーの上方に遮熱板を設ける方法は、遮熱板設置時の設備ばらつきなどの影響により排気管に遮熱板が接触するなどして排気管が破損するという課題がある。

本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、チップオフ時のガスバーナーの熱がタブレットや背面板などに直接伝わることを防止することで排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防ぎ、生産性の高いプラズマディスプレイパネルの製造方法とその製造装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のパネルの製造方法は、前面板と背面板とを封着接合するとともに前面板または背面板の少なくとも一方に直交して設けられた排気管を備えたパネルの製造方法であって、前面板と背面板とを水平に保持するとともに排気管を下方に固定する排気管固定ステップと、排気管を加熱する排気管加熱ステップとを含み、排気管加熱ステップがガスバーナーからガス火炎を噴出させて排気管をチップオフするステップであり、ガス火炎の噴出方向を前面板または背面板の面に対して正方向の傾きとしている。

このような構成によれば、チップオフ時のガスバーナーの熱が、前面板と背面板とを封着接合する封着材や背面板などに直接伝わることを防止することができ、排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防いで生産性の高いチップオフが可能である。

さらに、傾きが３度から３０度の範囲であることが望ましい。このような方法によれば、さらに効果的に排気管のリーク発生やパネルの破損を防ぎつつ生産性の高いチップオフが可能である。

さらに、傾きを排気管加熱ステップにおいて可変することが望ましい。このような方法によれば、チップオフ時のパネル側への熱影響を制御することが可能となり、特にチップオフ後半部のパネルへの熱影響を低減することなどが可能となる。

また、本発明のパネルの製造装置は、前面板と背面板とを封着接合するとともに前面板または前記背面板の少なくとも一方に直交して設けられた排気管を備えたプラズマディスプレイパネルの製造装置であって、前面板と背面板とを水平に保持するとともに排気管を下方に固定するための固定手段と、固定手段の下部に設けて排気管を介して排気と放電ガスの封入を行う排気管ヘッドと、排気管を加熱して溶融するための加熱手段とを備え、加熱手段が排気管をガス火炎を噴出して加熱溶融するチップオフ用ガスバーナーであるとともに、ガス火炎の噴出方向が前面板または背面板の面に対して正方向の傾きを有している。

このような構成によれば、このような構成によれば、チップオフ時のガスバーナーの熱が、前面板と背面板とを封着接合する封着材や背面板などに直接伝わることを防止することができ、排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防いで生産性の高いチップオフが可能である。

傾きが３度から３０度の範囲であることが望ましい。このような構成によれば、さらに効果的に排気管のリーク発生やパネルの破損を防ぎつつ生産性の高いチップオフが可能である。

本発明のパネルの製造方法およびその装置によれば、チップオフ時のガスバーナーの熱が封着材や背面板などに直接伝わることを防止することができ、排気管のリーク発生やパネルの破損などを抑制して生産性の高いパネル製造が可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図３は本発明が適用される一般的なパネルの構造を示す分解斜視図である。図３に示すように、パネル１０は、前面板２０と背面板３０とが対向して配置された構造となっている。前面板２０は、前面ガラス基板２１上に走査電極２２と維持電極２３とからなる表示電極対２８とが互いに平行に複数列形成されている。さらに走査電極２２と維持電極２３とを覆うように誘電体層２４が形成され、誘電体層２４上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層２５が形成されている。背面板３０は、背面ガラス基板３１上にデータ電極３２が互いに平行に複数列形成され、データ電極３２を覆うように誘電体層３３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁３４が形成されている。隔壁３４の側面および誘電体層３３上には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色に発光する蛍光体層３５が設けられている。

これら前面板２０と背面板３０とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対２８とデータ電極３２とが交差するように対向配置され、その外周部をガラスフリットなどの封着材によって封着されている。そして放電空間には、ネオンやキセノンなどを含む放電ガスが所定の圧力で封入されている。放電空間は隔壁３４によって複数の区画に仕切られており、表示電極対２８とデータ電極３２とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、発光することにより画像が表示される。なお、パネル１０の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

図４はパネル１０の全体を示す図であり、図４（ａ）はパネル１０の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示したパネル１０のＣ−Ｃ断面図である。図４に示すように、前面板２０と背面板３０とはパネル構成要素が形成された面が互いに対向するように配置され、その周囲が封着材４１で気密封着されている。一般的に背面板３０の隅部には排気および放電ガス導入用の細孔４０が設けられている。細孔４０にはガラス製の排気管５０が背面板３０に直交した状態で、排気管５０と背面板３０との封着材であるタブレット４２によって密封固着されている。パネル１０内部の放電空間には排気管５０を通して導入された放電ガスが所定の圧力で封入されており、排気および放電ガスの導入に用いられた排気管５０を、チップオフによって封じ切ることにより放電空間の密閉を保持している。

このような構成において、表示電極対２８とデータ電極３２とが交差する部分に形成された放電セルの各電極に、映像信号にもとづく駆動電圧をそれぞれ印加することによって各放電セル内で放電を発生させ、放電により発生する紫外線でＲ、Ｇ、Ｂの各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

次に、パネル１０の製造方法について説明する。まず前面板２０の製造方法について説明する。前面ガラス基板２１上に、走査電極２２および維持電極２３をフォトリソグラフィ法などを用いてパターンニングして形成する。この後、走査電極２２、維持電極２３を覆うように前面ガラス基板２１上にガラス粉末などからなる誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布した後焼成固化することにより、誘電体層２４を形する。さらに誘電体層２４上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層２５を真空蒸着法などにより形成する。以上の工程により前面板２０が完成する。

次に背面板３０の製造方法について説明する。背面ガラス基板３１上に、銀材料を含むペーストをスクリーン印刷する方法などにより金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法によりパターンニングし、それを所望の温度で焼成することによりデータ電極３２を形成する。この後、データ電極３２が形成された背面ガラス基板３１上にスクリーン印刷法などによりデータ電極３２を覆うように誘電体ペーストを塗布してこれを焼成することにより誘電体層３３を形成する。この後、誘電体層３３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストをダイコート法などにより塗布した後所定の形状にパターニングすることにより隔壁材料層を形成した後、焼成することで隔壁３４を形成する。隔壁３４の側面および誘電体層３３上に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストをディスペンサー法などにより塗布し、焼成することにより蛍光体層３５が形成される。以上の工程により背面板３０が完成する。

次に、これら前面板２０および背面板３０の周囲に封着材４１を塗布し、前面板２０と背面板３０とを電極形成面側が向かい合うように対向配置させてパネル１０を組み立て、前面板２０および背面板３０の周囲を気密封着する。その後、排気管５０を封着材であるタブレット４２によって気密封着し、排気管５０を通してパネル１０内部の真空排気とパネル１０内部への放電ガスの導入を行った後、排気管５０を加熱して溶融し排気管を閉塞して封じ切るチップオフステップを経ることによってパネル１０が完成する。

図５はパネルの排気管５０と背面ガラス基板３１との封着工程を示した断面図であり、図５（ａ）は封着前の状態を示し、図５（ｂ）は封着後の状態を示す図である。図５では排気管５０の封着固定と、前面板２０と背面板３０との封着材４１による封着固定とを同時に行う場合について示している。排気管５０を背面板３０に封着固定する方法について説明する。図５（ａ）に示すように、排気管５０用の封着材としては低融点フリットガラスなどを予め成形したタブレット４２を用いる。背面板３０の隅に近い所定の位置に設けた細孔４０の中心とタブレット４２の中央部の空孔４３部の中心、排気管５０の中心とがほぼ一致するように治具で固定する。その後、排気管５０の他方の端部を排気および放電ガスの導入を行うための排気管ヘッド５１に接続し、加熱炉内で排気管ヘッド５１を背面板３０側に押圧しながら加熱することによりタブレット４２と封着材４１を溶融させる。その結果、前面板２０と背面板３０との封着接合と、排気管５０と背面板３０との封着接合とが行われるものである。

なお、本発明では、背面板３０に形成した細孔４０に対して、排気管５０が下方になるようにして排気管５０を背面板３０に固定している。このような方法によれば排気管５０の固定が容易で生産性の高いパネル製造が可能となる。

次に、固定冶具で固定した前面板２０、背面板３０、排気管５０を、焼成炉内にパネル１０が水平となるように設置し、仮焼成温度よりも高い封着温度（約４５０℃）まで昇温して封着材４１およびタブレット４２を溶融させ、その後、冷却して固化させることで、前面板２０、背面板３０および排気管５０との封着を行う。

図１は、本発明の実施の形態におけるパネルの製造装置の構成を示す断面図である。パネル１０は固定手段であるパネル固定台７０により水平に固定されている。パネル１０に直交して下方には排気管５０が形成され、排気管５０には排気管ヘッド５１が接続されている。排気管ヘッド５１は、排気管５０を介してパネル１０内部の放電空間から真空排気した後にネオンやキセノンなどを含む放電ガスを所定の圧力でパネル１０内部に封入するための管路切換え機能を有する。

排気管５０を加熱溶融してチップオフするための加熱手段としてのガスバーナー６０は、排気管５０を挟んで対向して配置され、ガス噴出孔６１から十分に熱量の大きいガス火炎６２を噴出し排気管５０を加熱する。この時ガス火炎６２の噴出方向は、図に示すようにパネル面に対してθなる正方向の傾きを有している。すなわち、噴出方向をパネル面から遠ざかる方向に傾けている。このような構成により、ガス火炎６２の熱は、排気管５０近傍で衝突した後、大半が矢印Ｄに示すようにパネル１０から遠ざかる下方に流れ、矢印Ｅに示すようにパネル１０に近づくような上方に流れる熱は減少させることとなる。

従って、ガス火炎６２より上方に位置するタブレット４２や背面板３０、封着材４１、前面板２０などの温度上昇を、図６に示すような従来例と比べて大幅に低減することができる。これによりタブレット４２や封着材４１、さらにはパネル１０などへの過加熱による再溶融などを防止し、排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防ぐことができ、生産性の高いチップオフが可能である。さらに、ガス火炎６２の噴出方向θがパネル１０の面に対して３度から３０度の範囲の傾きを有するように構成すると最も効果的にチップオフを行うことができる。すなわち、３度より小さい角度ではパネル１０方向への熱の流れが浮力の影響もあってやや大きくなることにより排気管のリーク発生などの確率が増える。一方、３０度を超える角度ではチップオフするための排気管５０の長さを長くすることとなり、後工程で排気管５０の破損する確率が少し増える。なお、本発明の実施の形態におけるガスバーナーは、便宜上片側に一つの火炎しか示していないが、ガス噴出孔は片側一つずつでも複数個でもいずれでもよい。

図２は本発明の実施の形態におけるパネルの製造方法の排気管加熱ステップを示す図である。図２（ａ）は加熱初期の状態、図２（ｂ）は排気管５０が溶融した状態、図２（ｃ）は排気管５０が切断された状態を示す。まず排気管ヘッド５１を排気管路に接続し排気管５０を介してパネル１０内部の放電空間から真空排気した後に、排気管ヘッド５１を吸気管経路に接続しネオンやキセノンなどを含む放電ガスを所定の圧力でパネル１０内部に封入する。

その後、図２（ａ）に示すように、ガスバーナー６０のガス噴出孔６１から噴出されるガス火炎６２によって排気管５０の側面を加熱する。前述のように正の角度θをもって噴出されるガス火炎６２は排気管５０のみを集中的に加熱し、タブレット４２や背面板３０、封着材４１、前面板２０の加熱量は僅かである。排気管５０の温度がこの加熱によって軟化点温度（約６３０℃）に達すると、排気管５０は徐々に溶融し始める。排気管５０の内部は放電空間と同様の気圧（約５３０ｈＰａ〜８００ｈＰａ）であり、外気圧（約１０１３ｈＰａ）よりも減圧されている。そのため、排気管５０が溶融すると、図２（ｂ）に示すように、排気管５０の側面は徐々に排気管５０の内側へと吸い込まれて行く。

さらにガスバーナー６０による加熱を継続すると、排気管５０の溶融した壁部同士は融合し合って閉塞する。その後、図２（ｃ）に示すように、排気管５０の閉塞した部分を切断する。こうすることで排気管５０を封じ切り、気密封止（チップオフ）する。この切断に際しては、閉塞した部分をカッターなどの切断手段を用いて切断してもよいし、あるいは、溶融した部分を自重によって溶断させてもよく、その他の切断方法であってもかまわない。また、排気管５０の排気管ヘッド５１側を排気管ヘッド５１方向へ引っ張りながら切断してもよい。こうして、ネオンとキセノンの混合ガスは放電ガスとしてパネル１０内部の放電空間に封入され、パネル１０が完成する。

なお、上述の説明では、ガス火炎６２の噴出方向をは、パネル１０面に対してθなる正方向の傾きを有するように構成し、その角度は３度から３０度としているが、チップオフ工程で任意にその角度を変えてもよい。すなわち、図２（ａ）から図２（ｃ）の段階で、徐々に角度θを大きくすることで、ガス火炎６２によるパネル１０側への影響をより小さくすることができる。

このように本発明のパネルの製造方法およびその製造装置によれば、チップオフ時のガスバーナーの熱が封着材や背面板などに直接伝わることを防止することができ、排気管のリーク発生やパネルの破損などの問題を防ぐことで生産性の高いパネル製造が可能である。

本発明のパネルの製造方法およびその製造装置によれば、ガス火炎によるパネル側への熱の流れを低減することでパネル割れやリークなどの不具合を抑制することができ、特に大画面ディスプレイパネルや製造やガスを封入してなるガラス機器の製造に有用である。

本発明の実施の形態におけるパネルの製造装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態におけるパネルの製造方法の排気管加熱ステップを示す図 本発明が適用される一般的なパネルの構造を示す分解斜視図 同パネルの全体を示す図 同パネルの排気管と背面板との封着工程を示す図 従来のパネルの製造装置の構成を示す断面図

符号の説明

１０ プラズマディスプレイパネル（パネル）
２０ 前面板
２１ 前面ガラス基板
２２ 走査電極
２３ 維持電極
２４，３３ 誘電体層
２５ 保護層
２８ 表示電極対
３０ 背面板
３１ 背面ガラス基板
３２ データ電極
３４ 隔壁
３５ 蛍光体層
４０ 細孔
４１ 封着材
４２ タブレット
４３ 空孔
５０ 排気管
５１ 排気管ヘッド
６０ ガスバーナー
６１ ガス噴出孔
６２ ガス火炎
７０ パネル固定台

Claims (5)

1. 前面板と背面板とを封着接合するとともに前記前面板または前記背面板の少なくとも一方に直交して設けられた排気管を備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記前面板と前記背面板とを水平に保持するとともに前記排気管を下方に固定する排気管固定ステップと、前記排気管を加熱する排気管加熱ステップとを含み、前記排気管加熱ステップがガスバーナーからガス火炎を噴出させて前記排気管をチップオフするステップであり、前記ガス火炎の噴出方向を前記前面板または前記背面板の面に対して正方向の傾きとしたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
2. 前記傾きが３度から３０度の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 前記傾きを前記排気管加熱ステップにおいて可変することを特徴とする請求項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製造方法。
4. 前面板と背面板とを封着接合するとともに前記前面板または前記背面板の少なくとも一方に直交して設けられた排気管を備えたプラズマディスプレイパネルの製造装置であって、前記前面板と前記背面板とを水平に保持するとともに前記排気管を下方に固定するための固定手段と、前記固定手段の下部に設けて前記排気管を介して排気と放電ガスの封入を行う排気管ヘッドと、前記排気管を加熱して溶融するための加熱手段とを備え、
   前記加熱手段が前記排気管をガス火炎を噴出して加熱溶融するチップオフ用ガスバーナーであるとともに、前記ガス火炎の噴出方向が前記前面板または前記背面板の面に対して正方向の傾きを有していることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造装置。
5. 前記傾きが３度から３０度の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。

Images