JP2011014432A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体インクの加熱乾燥時のばらつきを抑制し、ムラのない高精細で大画面のＰＤＰを容易に実現できる製造方法を提供する。
【解決手段】プラズマディスプレイパネルの製造方法は、隔壁（９）を形成し、当該隔壁によって隔てられた複数の凹部（１１）を形成する工程と、前記凹部に、インクジェット装置を用いて、蛍光体と、溶媒とを含む蛍光体インクを塗布する工程と、前記蛍光体インク（１２）を、遠赤外線（１４）によって加熱し、乾燥する工程と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像表示に用いられるプラズマディスプレイパネルの製造方法、特に、インクジェット装置を用いた製造方法に関する。

近年、大画面で薄型軽量を実現できるカラー表示デバイスとしてプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と略記する）が注目されている。

このようなＰＤＰにおいて、高精細対応のため、隔壁間のサイズが小さくなったり、また大画面化の実現で、パネルが大型化してくると、ガラス基板の歪みなどの影響も大きくなり、このため蛍光体ペーストを隔壁間に精度よく塗布形成することが困難となり、隔壁の頂部に蛍光体ペーストが付着したり、隣接隔壁の内に異なる蛍光体ペーストが入ることによる混色の問題が発生する。

さらに、パネルが大型化してくると蛍光体ペーストの乾燥工程において、基板ガラスの面内でのばらつきが発生し、十分な輝度を得ることが出来なかったり、厚さむらが発生したりする。

そこで、高精度で塗布することができるインクジェット工法や、均一な蛍光体層を得るために赤外線を用いた熱風乾燥が提案されている（特許文献１、２参照）。

インクジェット工法を用いた方法は、蛍光体を有機溶剤中に分散させ、粘度を例えば１０ｃＰ以下にしたインクを作製し、インクジェットのヘッドの先端から吐出させる方法で、位置制御が可能であり、隔壁間の微小化や、基板ガラスの歪みにも対応が可能となってくる。

また、赤外線を用いた乾燥方法は、赤外線ヒータを備えた熱風乾燥装置の風速可変バルブで風速を可変することによって蛍光体層の形状を制御する方法である。

特開２００５−７１９５４号公報 特開２００１−２９７６９７号公報

しかし、熱風乾燥装置によるインクの乾燥の際、熱風によって隔壁の側面に十分な量の蛍光体が付着しないという課題があった。本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、蛍光体インクの加熱乾燥時のばらつきを抑制し、ムラのない高精細で大画面のＰＤＰを容易に実現できる製造方法を提供することを目的とする。

上記目的は、以下の製造方法によって実現できる。当該製造方法は、プラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
隔壁を形成し、当該隔壁によって隔てられた複数の凹部を形成する工程と、
前記凹部に、インクジェット装置を用いて、蛍光体と、溶媒と、を含む蛍光体インクを塗布する工程と、
前記蛍光体インクを、遠赤外線によって加熱し、乾燥する工程と、を有する。

本発明によれば、蛍光体インクの加熱乾燥時のばらつきを抑制し、ムラのない高精細で大画面のＰＤＰを容易に実現できる製造方法を提供すること。

本発明の第１実施形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図 本発明の第１実施形態におけるＰＤＰの放電セル部分を示す断面図 本発明の第１実施形態におけるＰＤＰの電極配列を示す図 本発明の第１実施形態における液滴吐出の一例を示した要部断面図 本発明の第１実施形態における蛍光体インクを塗付した時の断面形状図 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法における要部の様子を示す断面図 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法における要部の様子を示す断面図 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法において、蛍光体層形成後の様子を説明するための断面図 本発明の第３実施形態におけるＰＤＰ装置の構成を示す概略図

［第１実施形態］
（ＰＤＰの構成）
図１は本発明の第１実施形態におけるＰＤＰ１００の構造を示す分解斜視図、図２は放電セル部分の要部を示す断面図である。

図１に示すように、ＰＤＰ１００は、対向配置された前面板と背面板とを備える。前面板と背面板との間には、多数の放電セル１１が形成されている。

前面板は、前面基板１と、走査電極２と、維持電極３と、誘電体層４と、保護層５とを有する。前面基板１は、ガラス製である。前面基板１上に１対の走査電極２と維持電極３とからなる表示電極が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極２および維持電極３は、走査電極２−維持電極３−維持電極３−走査電極２の配列で繰り返すパターンで形成されている。そして、それら表示電極を覆うように誘電体層４が形成されている。そして、誘電体層４を覆うようにＭｇＯからなる保護層５が形成されている。走査電極２および維持電極３は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなり光透過性を有する透明電極２ａ、３ａ上に、Ａｇ等の金属からなるバス電極２ｂ、３ｂが形成されている。

背面板は、背面基板６と、データ電極７と、誘電体層８と、隔壁９とを有する。背面基板６はガラス製である。背面基板６上に、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極７が形成されている。そのデータ電極７を覆うように誘電体層８が形成されている。さらに誘電体層８の上に井桁状の隔壁９が形成されている。隔壁９は、隣接する放電空間を分割している。そして誘電体層８の表面と隔壁９の側面とに、赤、緑、青各色の蛍光体層１０が形成されている。

そして、走査電極２および維持電極３とデータ電極７とが立体交差するように、前面板と背面板とが対向配置されている。前面板と背面板との接合面の周辺部は封止されている。前面板と背面板との間には、放電空間が形成されている。放電空間には、放電ガスが封入されている。

ここで、図２に示すように、前面板と背面板とに挟まれた放電空間において、隔壁９により囲まれた部分に放電セル１１が形成されている。放電セル１１は、走査電極２および維持電極３とデータ電極７とに挟まれている。

図３は実施の形態におけるＰＤＰの電極配列図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎ（図１の２）およびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３ ・・・Ｘｎ（図１の３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ａ１・・・Ａｍ（図１の７）が配列されている。そして、１対の走査電極Ｙ１および維持電極Ｘ１と１つのデータ電極Ａ１とが交差した部分に放電セルが形成されている。放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そしてこれらの電極のそれぞれは、前面板、背面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子にそれぞれに接続されている。

（製造方法）
以下に、本実施の形態によるＰＤＰ１００の製造方法について説明する。

ＰＤＰ１００の製造方法は、前面板を形成する工程と、背面板を形成する工程と、前面板と背面板との封止工程、シール工程を有する。背面板を形成する工程は、蛍光体を塗布する工程を含む。蛍光体を塗布する工程以外は、従来の製造方法が適用できるため、その説明を省略する。

蛍光体を塗布する工程について詳細に説明する。蛍光体の塗布には、インクジェット装置を用いる。具体的には、例えば、蛍光体を含む蛍光体インクを作成する。インクジェットヘッドを背面板の上を移動させ走査する。インクジェットヘッドは、１回の走査で各隔壁に囲まれた放電セル１１に、所定の色の蛍光体を含む蛍光体インクを所定の量になるように吐出する。この際、背面基板６などの材料に対する蛍光体インクの濡れ性を考慮して、滴下するインク量を調整する。図４は、本実施形態における液滴吐出の一例を示した要部断面図である。図５は、隔壁９に蛍光体インク１２を塗付した時の断面形状図である。

青色蛍光体の材料としては、ＢａＭｇＡｌ₁₂Ｏ₁₇：Ｅｕ³⁺、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ²⁺、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₁₉（ＰＯ_４）₆Ｃ₁₂：Ｅｕ²⁺、（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇなどを用いることができる。

緑色蛍光体の材料としては、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：ＭｎまたはＹＢＯ₃：Ｔｂなどを用いることができる。

赤色蛍光体の材料としては、ＹＢＯ₃：Ｅｕ³⁺、（Ｙ_xＧｄ_1-x）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺ (０≦Ｘ≦１）、Ｙ（Ｐ、Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ³⁺などを用いることができる。もちろん、青色蛍光体、緑色蛍光体、および、赤色蛍光体は、上記材料に限定されるものではない。また、各蛍光体の中心粒径は、１μｍ以上である。中心粒径が１μｍ以上の各蛍光体は、高輝度である。なお、各蛍光体は中心粒径が１μｍ未満であってもよい。

青色蛍光体インクは、青色蛍光体を含む。緑色蛍光体インクは、緑色蛍光体を含む。赤色蛍光体インクは、赤色蛍光体を含む。各蛍光体インクは、各蛍光体粒子がブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、エチルセルロースを溶解させた溶媒に分散されている。各蛍光体インクには、分散剤が添加されている。このときの分散剤の量は、例えば蛍光体インクの重量に対して０．５〜２ｗｔ％の分量で添加した。分散剤としては、アクリル系共重合物、アルキルアンモニウム塩類などの材料を用いることができる。

各蛍光体インクの２５℃での粘度（以下、単に「粘度」と称する。）は、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上４０ｍＰａ・ｓ以下であるのが好ましい。本実施の形態では、エチルセルロースの分子量および含有量を調整し、粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上４０ｍＰａ・ｓ以下となるように作製した。各蛍光体インクの粘度が１０ｍＰａ・ｓより低いと、各蛍光体粒子の沈降が速くなり、インクジェット装置内で各蛍光体粒子が沈殿、凝集してしまう。そして、インクジェットヘッド３０１のノズル孔３０２から吐出される液滴３０３中の各蛍光体粒子の濃度（含有率）が一定に保たれずにばらついてしまう。その結果、隔壁の側壁に均一な膜厚で蛍光体層１０を形成できなくなる。逆に粘度が４０ｍＰａ・ｓより高いと、インクジェットヘッドのノズル孔からのインクの吐出が困難になる。

また、１つの放電セルの中に塗布することが出来る蛍光体インクの量は決まっているため、蛍光体インクの塗布、乾燥、焼成からなる１回のサイクルで形成される蛍光体層の最大厚みは、当該蛍光体インクの量と、蛍光体インクに含まれる蛍光体の含有量によって決まる。所定の厚みの蛍光体層を乾燥、焼成後に形成するためには、蛍光体インクの塗布、乾燥からなるサイクルを複数回行う必要があることがある。しかし、当該サイクルを数多く行うことは、生産性の悪化になる。このため、各蛍光体インク中の蛍光体の含有量は、４０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下が好ましい。こうすることで、所定の厚みの蛍光体層を形成するための蛍光体インクの塗布、乾燥からなるサイクルをなるべく少なくすることができる。例えば、１回のサイクルで所定の厚みの蛍光体層を形成することができる。蛍光体インクの蛍光体の重量比が４０ｗｔ％未満の場合、１回に塗布するインク中に含まれる蛍光体の含有量が少ないため、隔壁の内容積に対して十分な量の蛍光体インクを注入するためには、塗布および乾燥のサイクルを多くする必要があり、生産性が悪くなる。逆に７０ｗｔ％を超えると、溶媒量が少なくなるため、インクの流動性が悪くなり、インクの吐出が困難になる。なお、１回の蛍光体の塗布で、インクジェットヘッドからの蛍光体インクの吐出を複数回行ってもよい。

本実施の形態の各蛍光体インクは、例えば蛍光体の含有量が５０ｗｔ％、分散剤は蛍光体の重量に対して０．５ｗｔ％含有したものを用いた。さらに、各蛍光体インクの溶液には、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオールを用い、さらに例えばエチルセルロースなどのバインダーを添加した。このとき２５℃で各蛍光体インクの粘度を測定すると２０ｍＰａ・ｓであった。

インクジェット装置に設けられたノズル孔３０２から１回に吐出される蛍光体インクの初速度が４ｍ／ｓ以上、１０ｍ／ｓ以下であるのが好ましい。

青色蛍光体インク、緑色蛍光体インク、および、赤色蛍光体インクのいずれかをそれぞれ各放電セル１１に滴下した後、各蛍光体インクを例えば８０℃以上に加熱し、各蛍光体インクを乾燥させる乾燥工程を行う。この際、分散剤などの成分が分解しない程度の温度で加熱する。ここで、加熱温度は、各蛍光体インクに用いた溶媒の成分、雰囲気、排気速度などに大きく依存して決定される。

次に、各蛍光体インクを１００℃以上に加熱する焼成工程を行う。これにより、ＰＤＰの背面板が完成する。この焼成工程を行うことにより、拡散した分散剤成分を十分に分解できるため、ＰＤＰの特性（例えば、発光輝度）への分散剤材料による影響は軽減できる。焼成工程の際の加熱温度は、各蛍光体インクに用いた溶媒の成分、雰囲気、排気速度、添加剤、分散剤などの分解温度などに大きく依存して決定される。焼成工程は、添加剤、分散剤などの残留成分がＰＤＰの特性に影響を与えない範囲まで分解できる温度で実施すればよい。

（乾燥・焼成工程の詳細）
ところで、本実施形態においては、蛍光体インクの加熱乾燥に波長２５μｍ以下の遠赤外線を用いることを特徴としている。

図６〜図８は、本発明に係る製造方法を説明するための断面図である。まず、図６（ａ）に示すように、隔壁９を形成した後、図６（ｂ）に示すように、背面板の隔壁９内に蛍光体層１０を形成するための蛍光体インク１２を例えば隔壁９の内容積の２／３程度滴下する。この場合、背面基板６などの材料における蛍光体インク１２の濡れ性を考慮して、滴下するインク量を調整する。蛍光体インク１２中には、蛍光体層１０を形成する蛍光体材料１２ａ、蛍光体材料１２ａを分散させる分散剤１２ｂが含まれている。

次に、図７に示すように、遠赤外線照射装置１３の遠赤外線照射側と蛍光体インク１２が塗布された背面板の蛍光体インク１２が塗布された面とを対向させて設置する。その後、遠赤外線照射装置１３より蛍光体インク１２が塗布された背面板に例えば２５μｍの波長の遠赤外線１４を照射し蛍光体インク１２の内部より１００℃以上の加熱乾燥による蛍光体インクの焼成工程を行うことにより、ＰＤＰの背面板が完成する。

特に、本実施形態においては、波長２５μｍ以下の遠赤外線を用いて蛍光体インクの内部より加熱乾燥を行うため、加熱乾燥時に蛍光体インク１２の対流が生じ、アスペクト比の高い隔壁９においても、蛍光体が側壁に付着しやすく、乾燥むらの小さい蛍光体層１０を形成できる。

また、遠赤外線を用いるため、ガスや埃のでないクリーンな加熱乾燥が行える。

さらに、風（例えば、熱風）を使用しないことで、蛍光体層１０に発生する風紋等が抑えられる。

また、ベースとなる背面基板６の温度をあまり上げずに蛍光体インク１２のみを加熱し乾燥することから、背面基板６の高熱による劣化を抑制することができる。

この遠赤外線加熱乾燥を行うことにより、図８に示すように、隔壁９の側壁にも十分な蛍光体層１０が付着する。更に、拡散した分散剤成分を十分に分解できるため、デバイス特性への影響は軽減できる。

以上説明したように、本発明によれば、大面積で高精細化したＰＤＰにおいて、アスペクト比の高い隔壁であっても、隔壁９の側壁に十分な量の蛍光体層１０が付着し、乾燥むらのない蛍光体層を形成することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図９は、ＰＤＰ１００を用いたＰＤＰ装置２００の構成を示す概略図である。ＰＤＰ１００は駆動装置１５０と接続されることでＰＤＰ装置を構成している。ＰＤＰ１００には表示ドライバ回路１５３、表示スキャンドライバ回路１５４、アドレスドライバ回路１５５が接続されている。コントローラ１５２はこれらの電圧印加を制御する。点灯させる放電セルに対応する走査電極２とデータ電極７へ所定電圧を印加することでアドレス放電を行う。コントローラ１５２はこの電圧印加を制御する。その後、維持電極３と走査電極２との間にパルス電圧を印加して維持放電を行う。この維持放電によって、アドレス放電が行われた放電セルにおいて紫外線が発生する。この紫外線で励起された蛍光体層が発光することで放電セルが点灯する。各色セルの点灯、非点灯の組み合わせによって画像が表示される。

［他の実施形態］
以上により、実施形態を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施形態を本欄にまとめて説明する。

（１）
各蛍光体インクは、蛍光体の平均粒径や粒度分布、溶媒、添加剤、成分の重量比がそれぞれ異なるものでもよい。

（２）
各色に用いる蛍光体材料は、１種類だけではなく、２種類以上混ぜたものを用いても良い。

［実施形態の特徴］
上記実施形態において特徴的な部分を以下に列記する。なお、上記実施形態に含まれる発明は以下に限定されるものではない。

［Ｃ１］
隔壁（例えば隔壁９）を形成し、当該隔壁によって隔てられた複数の凹部（例えば、放電セル１１）を形成する工程と、
前記凹部に、インクジェット装置を用いて、蛍光体と、溶媒と、を含む蛍光体インク（例えば、蛍光体インク１２）を塗布する工程と、
前記蛍光体インクを、遠赤外線によって加熱し、乾燥する工程と、
を有する、プラズマディスプレイパネルの製造方法。

これにより、蛍光体インクの加熱乾燥時のばらつきを抑制し、ムラのない高精細で大画面のＰＤＰを容易に実現できる製造方法を提供することができる。

［Ｃ２］
Ｃ１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記遠赤外線は、波長が２５μｍ以下である。

［Ｃ３］
Ｃ１またはＣ２に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記遠赤外線によって加熱し、乾燥する工程において、風による乾燥を行わない。

これにより、蛍光体層１０に発生する風紋等を抑えることができる。

以上のように本発明は、高精細のＰＤＰを容易に実現する上で有用な発明である。

１ 前面基板
２ 走査電極
３ 維持電極
４、８ 誘電体層
５ 保護層
６ 背面基板
７ データ電極
９ 隔壁
１０ 蛍光体層
１１ 放電セル
１２ 蛍光体インク
１２ａ 蛍光体材料
１２ｂ 分散剤
１３ 遠赤外線照射装置
１４ 遠赤外線
１００ ＰＤＰ
１５０ 駆動装置
１５２ コントローラ
１５３ 表示ドライバ回路
１５４ 表示スキャンドライバ回路
１５５ アドレスドライバ回路
２００ ＰＤＰ装置
３０１ インクジェットヘッド
３０２ ノズル孔
３０３ 液滴

Claims (3)

1. 隔壁を形成し、当該隔壁によって隔てられた複数の凹部を形成する工程と、
   前記凹部に、インクジェット装置を用いて、蛍光体と、溶媒と、を含む蛍光体インクを塗布する工程と、
   前記蛍光体インクを、遠赤外線によって加熱し、乾燥する工程と、
   を有する、プラズマディスプレイパネルの製造方法。
2. 前記遠赤外線は、波長が２５μｍ以下である、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. 前記遠赤外線により加熱し、乾燥する工程において、風による乾燥を行わない、
   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製造方法。

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