JP2010062000A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネルの隔壁の形成工程において、その焼成状態を簡易かつ迅速に検査し、この検査で得られた判定情報に基づき、焼成温度にフィードバックをかけることで、最適な焼成温度での隔壁の焼成を実現することが可能なプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】製造工程中での隔壁９に対して光束を照射し、その光束の隔壁９による反射光の平均階調を測定し、この平均階調と、予め測定した、標準値としての隔壁からの反射光による平均階調値と比較することで、隔壁９の焼成状態の良、不良を判断するプラズマディスプレイパネルの製造方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの製造方法に関し、特に、隔壁の焼成状態を検査する工程に関する。

近年、表示デバイスには高品質表示や薄型・大画面などの更なる高性能化が要求されるようになってきている。代表的な表示デバイスとしては、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などが挙げられる。中でも、ＰＤＰは白発光型で美しい画像表示ができ、大画面化が容易などの理由により、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されている。

プラズマディスプレイ装置に用いられるＰＤＰは、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、プラズマディスプレイ装置の主流は、３電極構造の面放電型のものである。

この面放電型のＰＤＰ構造について図面を参照にしながら説明する。

図１に示すように、ＰＤＰは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板１上には表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電休層５上には保護層６が形成されている。

また、背面基板２上には絶縁体層７で覆われた複数のデータ電極８が設けられ、その絶縁体層７上には井桁状の隔壁９が設けられている。また、絶縁体層７の表面および隔壁９の側面とを被覆するように赤色、緑色、青色の蛍光体層１０が設けられている。そして、走査電極３および維持電極４とデータ電極８とが交差するように前面基板１と背面基板２とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。

ＰＤＰを製造する過程においては、隔壁９は、コーティング法やスクリーン印刷法などにより、ガラス基板上に厚膜を形成し、これをリソグラフィー法によりサンドブラストに対して耐性がある隔壁パターンをフォトレジストで形成した後に、前記フォトレジストをマスクとして不要部分を削り取るサンドブラスト法、あるいはガラス基板上に感光性ペーストをコーティング法により成膜後にフォトリソグラフィーにより直接バタ一二ングする方法、あるいは隔壁パターンをマスク化したスクリーン印刷を複数回繰り返し、乾燥させるスクリーン印刷法などがある。隔壁パターンには、ストレートリブ構造、ワッフルリブ構造、段違い井桁構造、ミアンダリブ構造などがあり、様々なパターンが知られている。

それぞれの方法で隔壁のパターンが形成された後には、バインダ成分を脱離させるための焼成が行われ、隔壁形成が完成する。

また、蛍光体層１０の形成方法としてはディスペンサーによる塗布法や、スクリーン印刷法により隔壁９の間に赤、緑、青各色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法などがあり、通常ペースト塗布後に乾燥工程、焼成工程を経て完成する。

このようなＰＤＰの背面基板形成工程において、隔壁の焼成条件が不適切であった場合、種々の問題が生じる。たとえば焼成温度が低すぎる場合や焼成時間が短すぎる場合には、無機成分の溶融が不十分となり隔壁の強度が低下するため、衝撃への耐性が悪化する。一方、焼成温度が高すぎる場合や焼成時間が長すぎる場合は、無機成分が過度に溶融して収縮が大きくなり隔壁上部の凹凸の増大につながる。背面板上の隔壁上部の凹凸が大きいと、前面板と背面板を封着する工程において、凸部と前面板の接触により部分的に隔壁に応力がかかった状態となるため、隔壁に欠けが生じる。隔壁の欠けが起こった場合、そこで生じた隔壁の崩れ片が放電空間を塞いでしまう、または、隔壁の欠けた箇所で電荷抜けが起こり、放電異常や輝度低下を招き、ＰＤＰの表示品質を著しく損なってしまうという問題が生じる。また、隔壁上部に凹凸が多いと前面板との接合部に間隙が多くなるため、所望するセル以外のセルが点灯してしまう誤放電（クロストーク）が発生しやすくなる。

このような問題を発生させないためには、隔壁の強度や形態を適切に制御することが重要であり、さらに物性を制御するため焼成温度や焼成時間等の焼成条件を適切に制御することも重要である。

焼成においては、焼成炉の設定温度を設定して実施するが、焼成中の基板上の隔壁の実際の温度を正確に把握することは困難であるため、焼成炉の設定温度から、焼成後の隔壁の焼成状態を予測することは困難であった。

そのため、従来、焼成条件を決定するための方法としては、一度焼成したＰＤＰ背面基板上の隔壁の高さや幅などの形状や強度など、その他の物性を、焼成炉の設定温度等の焼成温度を試行錯誤を繰り返しながら変更し、随時、割断して断面を測定する必要があったために、多大な時間と労力を要するという問題があった。

そこでこの問題を解決するための隔壁の焼成条件の決定方法が特許文献１に開示されている。この隔壁の焼成条件の決定方法では、あらかじめ、隔壁の成分を含有する代替の成形物を作製、焼成する。その後、焼成後の代替成形物のかさ密度を、重さ、高さ、直径を測定することで算出し、予測される物性との関連付けを行い、実際のＰＤＰに設ける隔壁のかさ密度が、理論密度の８９％から９８％となるように焼成条件を決定するというものである。
特開２００６−１３９９７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される方法では、従来の方法と同様、かさ蜜度を求めるために焼成物そのものの形状を測定しなくてはならず、簡易的な方法であるとは言い難い。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、ＰＤＰの隔壁の形成工程において、その焼成状態を簡易かつ迅速に検査し、この検査で得られた判定情報に基づき、焼成温度にフィードバックをかけることで、最適な焼成温度での隔壁の焼成を実現することが可能なＰＤＰの製造方法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の製造方法は、製造工程中での隔壁に対して光束を照射し、その光束の隔壁による反射光の平均階調を測定し、この平均階調と、予め測定した、標準値としての隔壁からの反射光による平均階調値と比較することで、隔壁の焼成状態の良、不良を判断するというものである。

本発明によれば、ＰＤＰの隔壁の形成工程において、その焼成状態を簡易かつ迅速に検査し、この検査で得られた判定情報に基づき、焼成温度にフィードバックをかけることで、最適な焼成温度での隔壁の焼成を実現することできる。

以下、本発明の一実施の形態のＰＤＰの製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図２は、図１中でのＡ−Ａ矢視断面図で、ＰＤＰにおける背面基板の概略構成を示す部分断面図である。図２に示すように、背面基板２には、データ電極８が形成され、それを覆う絶縁体層７、さらに放電空間を仕切る隔壁９が形成されている。

通常、隔壁９を形成した後には、その隔壁９間にはＲ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体が塗布されることで蛍光体層１０が形成されるが、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法は、蛍光体層１０が形成される前の状態の隔壁９に対するものである。

図３に、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法において使用する検査装置の概略構成を示す。図３に示すように、検査対象となる背面基板２は、ガイドローラー３１などで構成される搬送系上に載置され搬送される。

この状態で、照明手段としてのライン光源３２から光を、搬送される背面基板２の表面に照射する。照射した光は、背面基板２に対して垂直に配置された撮像手段である１台のラインセンサ３３で撮像され、撮像で得られた信号は画像処理装置３４に送られる。

ここで、ライン光源３２から照射された光は、基板２の隔壁９を形成していない箇所（絶縁体層７が露出する箇所）では、隔壁９が影となるために、暗く認識される。一方、隔壁９形成箇所（隔壁９の頂部）では、反射した光が拡散することで、ラインセンサ３３では明るく認識されることとなる。このような明暗の差をラインセンサ３３で撮像し、画像処理装置で演算することで、図４に示すような階調の分布（強度の分布）が得られる。なお図４は約２０本分の隔壁９の範囲を撮像した結果の一例である。

ここで、各ピークの階調がそれぞれ隔壁９の頂部の階調に対応するため、この階調分布より、隔壁９頂部の平均階調を算出する。そして、あらかじめ測定された、基板焼成温度と隔壁９頂部の平均階調との関連付けの結果から、背面基板２の焼成状態を判定する。

（実施例１）
ＰＤＰの隔壁を、低融点ガラス材料を含むペーストＡを用いて形成した。隔壁のパターンとしてはストライプ形状とし、ダイコ一夕ーにより膜厚が３６０μｍとなるようにペーストＡを塗布した。

塗布後、乾燥炉で塗布膜を乾燥させ、その後、サンドブラスト加工における削除を容易にするために仮焼成を行って有機成分を除去し、低融点ガラス材料を部分的に融着させた。そしてこの仮焼成した該隔壁層を覆うように感光性のレジストを塗布し、その後、ストライプパターンの隔壁構造となるようにパターンが形成されたフォトマスクを用いて、レジストを露光し、さらに現像を行った。

続いて、基板と同程度の硬度のガラスビーズを研磨材としてサンドブラスト加工を行い仮焼成した隔壁層を切削し、パターンの形成を行った。

パターン形成後に、焼成炉にて、設定温度５９０℃で本焼成を行い、低融点ガラス材料を溶融することで隔壁を完成させた。焼成後の隔壁の高さは１２０μｍであった。

続いて、隔壁の焼成状態を判定する検査を行った。図３に示した検査装置に隔壁を形成した背面基板を設置後、ライン光源として白色ＬＥＤライン照明を用い、隔壁を形成した基板の表面に平行光が照射されるように配置し、基板で散乱した光を撮像手段であるラインセンサで撮像する方法とした。

撮像手段は、１画素が１０μｍ角の画素分解能であり、４０９６画素を備えた、ラインセンサ１台を使用した。また照明は、基板に対して照射角度が６０（ｄｅｇ．）となるように設定した。

基板で乱反射した散乱光をラインセンサで撮像し、得られた信号を画像処理装置で演算を行ったところ、隔壁頂部の平均階調は９０階調となった。これは、図５に示す、標準値としての、予め測定した基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果での５９０℃で平均階調８８階調というデータと比較すると、ばらつき±３階調の範囲にあるため、この基板の隔壁の焼成状態は良品と判定した。

ここで、図５に示すように、ペーストＡで作製した隔壁では、焼成温度が高くなるにつれて、リブ頂部の平均階調が高くなるのは、無機成分が過度に溶融して収縮が大きくなり隔壁頂部の凹凸が増大するため、より多く光を散乱するためであり、ラインセンサに入る光の量が増加するからである。

次にロットの異なるペーストＡを用いて５９０℃で焼成して隔壁を作製し、上記検査を行った結果、隔壁頂部の平均階調は１０８階調であった。これは、予め測定された基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果（図５）での５９０℃で平均階調８８階調というデータと比較すると、２０階調大きな値であり、不良品と判定した。

このロットでは続けて不良品と判定される隔壁を備える背面基板が５枚も発生したため、ペースト塗布工程にペーストのロット異常であることをフィードバックし、直後に新規ペーストに切り替えた。

（実施例２）
ＰＤＰの隔壁を、低融点ガラス材料と感光性材料を含むペーストＢ、Ｃを用いて形成した。隔壁のパターンとしては図６に示すように、アドレス電極８と平行な方向と交差する方向との２方向で高さの異なる段差井桁状とし、まず最初に、隔壁の下層部分１１を形成するぺ一ストＢを膜厚が３００μｍとなるようにダイコーターで塗布した。塗布後、乾燥炉で塗布膜を乾燥させた。乾燥後、背面基板に対して水平方向（高さの低い、アドレス電極と交差する隔壁の方向）にストライプ状に形成されたフォトマスクを利用し、下層隔壁１１を露光する。

その後、乾燥・露光した下層隔壁１１となる塗布膜上に上層隔壁１２となるペーストＣをダイコ一夕ーにより膜厚５０μｍになるように塗布し、その後、乾燥炉で乾燥させた。

乾燥後、背面基板に対して垂直方向（高さの高い、アドレス電極と平行な隔壁の方向）にストライプ状に形成されたフォトマスクを利用し、露光した。その後、下層隔壁ｌｌと上層隔壁１２を一括で現像することで、段差井桁状のパターンが形成された（図６）。

この現像後の基板を焼成炉で焼成することで、バインダ成分の脱離と低融点ガラス成分の溶融を行い、隔壁９を完成させた。焼成炉の設定温度は６００℃に設定した。

続いて、隔壁の焼成状態を判定する検査を行った。検査装置に隔壁を形成した背面基板を設置後、ライン光源として白色ＬＥＤライン照明を用い、隔壁を形成した基板の表面に平行光が照射されるように照明を配置し、基板で散乱した光を撮像手段であるラインセンサカメラで撮像する方法とした。

撮像手段は、１画素が１０μｍ角の画素分解能であり、４０９６画素を備えた、ラインセンサ１台を使用した。

基板で乱反射した散乱光をラインセンサで撮像し、得られた信号を画像処理装置で演算を行ったところ、隔壁頂部の平均階調は１０５階調となった。これは、図７に示す、標準値としての、予め測定した基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果での６００℃で平均階調１０４階調というデータと比較すると、ばらつき±３階調の範囲にあるため、この基板の隔壁の焼成状態は良品と判定した。

ここで、図７に示すように、ペーストＢ、Ｃで作製した隔壁では、焼成温度が高くなるにつれて、リブ頂部の平均階調が低くなっているが、これは、ペーストＣのフィラー成分の比率が大きいことや、粒径が小さいため、焼成後に含む空隙の量が焼成温度が低いと大きくなったためである。このことにより、隔壁頂部の凹凸が大きくなり、より多く光を散乱することとなり、ラインセンサに入る光の量が増加するからである。

次に、サイズの異なる背面基板作製のため、焼成炉の運転を一旦停止し、品種の切り替え後、再びペーストＢ及びＣを用いて、設定温度６００℃で焼成し隔壁を作製した。続いて焼成状態を検査した結果、隔壁頂部の平均階調は９８階調であった。これは予め測定された基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果（図７）での６００℃で平均階調１０４階調というデータと比較すると６階調小さな値であり、不良品と判定とした。

その後、連続して５枚の背面基板とも１０４階調を示したため、設定温度に対して基板温度が高めになっていると判断し、焼成炉の設定温度を、図７の結果をもとに、５℃下げるようにフィードバックを行った。

焼成温度を下げた後の隔壁の頂部の平均階調は１０３階調となり、良品と判断され、所望する焼成温度となったものと考えられた。

なお、本発明は以上の実施例に限るものではなく、他の態様でも同様の効果が得られる。すなわち例えば、隔壁のパターンは、ストレート構造、段差井桁構造以外にも、段差のないボックスタイプの井桁構造やミアンダリブ構造などにも適応することができる。また、検査における撮像手段としてラインセンサを用いたが、そのほかの撮像手段である、例えばエリアＣＣＤカメラなどを用いて検査することも可能である。

以上のように本発明によれば、ＰＤＰの背面基板における隔壁の焼成状態を、その製造工程中において、簡易にかつ迅速に検査することが可能となり、さらにこの検査で得られた情報を元に、焼成工程にフィードバックをかけることで最適な焼成温度条件とすることができ、焼成不良を低減でき、もって製造工程でのロスコスト削減が可能となる。

以上のように本発明は、大画面、高精細のプラズマディスプレイ装置を提供する上で有用な発明である。

ＰＤＰの概略構成を示す部分断面斜視図 図１中のＡ−Ａ矢視断面図 本発明の一実施の形態によるＰＤＰの製造方法において使用する検査装置の概略構成を示す図 本発明の検査装置で得られた背面基板の階調分布の結果の一例を示す図 予め測定した、基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果の一例を示す図 ＰＤＰの概略構成を示す部分断面図 予め測定した、基板焼成温度と隔壁頂部の平均階調との関連付けの結果の一例を示す図

符号の説明

１ 前面基板
２ 背面基板
３ 走査電極
４ 維持電極
５ 誘電体層
６ 保護層
７ 絶縁体層
８ データ電極
９ 隔壁
１０ 蛍光体層
１１ 下層隔壁
１２ 上層隔壁
３１ ガイドローラー
３２ 照明手段
３３ 撮像手段
３４ 画像処理装置

Claims (1)

1. 製造工程中での隔壁に対して光束を照射し、その光束の隔壁による反射光の平均階調を測定し、この平均階調と、予め測定した、標準値としての隔壁からの反射光による平均階調値と比較することで、隔壁の焼成状態の良、不良を判断するプラズマディスプレイパネルの製造方法。

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