JP3962832B2 - プラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の製造に関し、特に、電極を被覆する誘電体層用低融点ガラス材料の焼成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは気体の放電を利用して表示を行う平面型表示装置で、比較的簡単な構造で大画面のカラー表示が可能であることから、業務用／家庭用の大画面テレビやモニタとして普及しつつある。
【０００３】
図１に、代表的なＰＤＰの１つである、３電極型面放電カラーＰＤＰの斜視概略断面図を示す。図において、１は背面側のガラス基板、２はアドレス電極、３はアドレス電極を被覆する低融点ガラスからなる誘電体層、４は表示セルに対応した放電領域を区画する低融点ガラスからなる隔壁、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは放電により発生した紫外線をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの可視光に変換する蛍光体である。また、６は前面側のガラス基板、７、８は対になった維持電極、９は維持電極を被覆する低融点ガラスからなる誘電体層、１０は酸化マグネシウム等からなる保護層である。以上のようなアドレス電極等を有してなる背面基板構体１と維持電極等を有してなる前面基板構体６とは各電極が交差するように対向配置され、かつ、基板間に挟まれた空間に図示しない放電性の気体が充填され、さらに、図示しない基板の周辺部において、背面基板１と前面基板６とは低融点ガラスからなるシール材により封止される。
【０００４】
図２にこのＰＤＰの駆動シーケンスの一例を示す。駆動はアドレスを行う前にパネル内の壁電荷量を均一にするために、パネル全面に放電を発生させるリセット期間、表示を行う画素にアドレス放電を発生させて壁電荷を形成するアドレス期間、維持放電パルスを印加することで、選択された画素の放電を継続させて表示を行う維持放電期間の繰り返しからなる。
【０００５】
ここで、誘電体層３、９、隔壁４、蛍光体５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、シール材の各層は、いずれも、基板表面に各層の材料粉末とバインダ樹脂とを混合したペーストを塗布、印刷するか、あるいはそのペーストをシート状に加工したグリンシートと呼ばれるシート材料等を貼り付けた後、その基板を焼成して形成している。
【０００６】
このペーストあるいはグリンシートの焼成工程の温度プロファイルの一例を図３に示す。通常、昇温の途中に、バインダ樹脂を完全燃焼させると同時に、バインダ燃焼時に発生するガスを、焼成炉の外部から導入する雰囲気に置換するために、脱バインダプロセスと呼ばれる、４００℃程度の温度を一定時間保持する期間が設けられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一般に誘電体層３、９の形成については、バインダ樹脂と低融点ガラスを混合してシート状に加工したグリンシートを基板表面に貼り付けた後に焼成する方法が使用される。これは、誘電体層の厚みが１０〜３０μｍ程度と比較的厚く、印刷や塗布では、１回でこの厚さを確保するのが困難で、ピンホール等の欠陥も発生しやすいと言う問題がある一方で、グリンシートでは、１回の工程で容易に形成でき、ピンホール等の欠陥も生じにくいからである。
【０００８】
このグリンシートには、シート状態を保持するために、ペーストに比べてバインダ量が約１０倍と多く含まれる。このため、従来の脱バインダプロセスではバインダ燃焼時の生成物であるハイドロカーボンが、脱バインダプロセス後にも除去され切らず、誘電体層となる低融点ガラスの材料を還元して、低融点ガラスの流動性を低下させ、誘電体層の形成を阻害したり、誘電体層の特性劣化を引き起したりする。さらに、ガラス化した誘電体層にハイドロカーボンの形で残留する場合もある。特に、この残留したハイドロカーボンは、パネル組立後のＰＤＰの放電セルを実際に放電させた際に、背面側基板の内側表面に形成された蛍光体層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ（図１）に悪影響を及ぼして、蛍光体の特性の劣化を引き起こす事が判った。
【０００９】
本発明は、誘電体層形成において、グリンシート焼成工程のバインダ燃焼時に発生するハイドロカーボンによる還元反応や、その残留を防止する製造方法と、製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造方法は、基板上に複数の電極とそれら電極を被覆する誘電体層を備えてなり、前記誘電体層が前記電極の形成された基板上にガラス材料粉末とバインダ樹脂とを含むシート状材料を貼り付けた後、焼成することにより形成されるプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造において、前記誘電体層を形成するためのシート状材料を焼成する工程に用いる装置は、基板の搬入側から搬出側に向けて連続的に配置された昇温ゾーンと、昇温後の一定温度が保持される定温ゾーン、および一定温度から降下する降温ゾーンとからなる焼成炉を主体としてその中で基板を連続的に移動させる基板搬送機構を有し、前記昇温ゾーンにおいては、基板の搬送方向と逆方向の水蒸気流を形成するよう炉内温度の高温側に水蒸気導入口を設けると共に、低温側に排気ダクトを配置し、さらに、前記定温ゾーンと降温ゾーンには乾燥エアを導入する複数の乾燥エア導入口を設け、前記定温ゾーンの入口側で前記水蒸気導入口に隣接して位置する少なくとも１つの乾燥エア導入口を昇温側に向けて水蒸気の定温ゾーンへの拡散を防止するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
発明者らは、誘電体層用のグリンシート焼成時におけるハイドロカーボンの影響を抑制するために検討を行った結果、以下のａ）〜ｄ）の事を明らかにした。
【００１５】
ａ）グリンシート材料に含まれるバインダ樹脂を十分に燃焼させ、かつ、その際に発生するハイドロカーボンによる金属酸化物成分の還元を抑制するためには、脱バインダプロセスにおける少なくとも３００℃〜４５０℃の温度期間の間は、水蒸気雰囲気とする必要がある。
【００１６】
ｂ）上記ａ）の条件で脱バインダが理想的に行われ、温度が４５０℃〜６００℃の区間に基板が移動した時には、基板表面には主に無機物と金属酸化物とからなる低融点ガラス材料のみが残っており、この領域で前記低融点ガラス材料は溶融し、ガラス化する。その際には、雰囲気中にハイドロカーボンが含まれていると、ガラス化が阻害されたり、ガラス中にハイドロカーボンが取り込まれたりするため、問題となる。また、水蒸気の反応性は、温度が高くなるにつれて活発になるため、この領域においては、水蒸気量はできるだけ少なくする必要がある。
【００１７】
ｃ）一方、上記ａ）の脱バインダ期間においては、バインダ樹脂燃焼に伴い、大量のハイドロカーボンや一酸化炭素や二酸化炭素がガスとなって発生しており、圧力は、炉内の他の領域よりも高くなっている。そのため、炉内に気流が無い状態では、他の領域にハイドロカーボン等の炭素系成分を含むガスが拡散する。特に、高温側の領域にこのようなガスが拡散すると、上記ｂ）に述べたように、ガラス化の過程でハイドロカーボンが悪影響を及ぼすため、問題となる。
【００１８】
ｄ）従って、高温領域に脱バインダ領域で発生したガスおよび、水蒸気を大量に含む雰囲気が流れ込まないように、炉内の脱バインダが終了する温度となる部分から、低温側に向かって水蒸気雰囲気を流すように導入口を設ければ高温領域への炭素系ガスと水蒸気の拡散は抑制できる。この際、脱バインダが完全に終了する温度としては、基板温度の上昇のタイムラグも考慮して、５０℃程度のマージンを取り、５００℃程度に設定するとよい。また、脱バインダが開始する温度は、一般に３００℃付近からバインダの燃焼が開始するが、材料等により、２００℃付近から燃焼し始める場合もあるため、水蒸気雰囲気は、炉内温度２００℃の部分をカバーしていることが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、バインダ燃焼の際に発生するハイドロカーボンを水蒸気の持つ強い酸化力を利用して除去することにより、誘電体層形成工程中の焼成時における低融点ガラスの溶融不良や、パネル完成後の放電セルを放電させた際の蛍光体特性の劣化を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕図４には、本発明の誘電体層形成方法を適用した、コンベア方式の基板焼成装置の概略断面と炉内各部の温度プロファイルの一例を示す。図３の従来例の温度プロファイルと比較してわかるように、図４の本発明の実施形態の焼成装置では、基板の昇温ゾーンにおいて、脱バインダの温度保持区間を設けていない。その代わりに、設定温度２００℃付近から５００℃付近に上昇する期間中、水蒸気雰囲気を導入している。その際、炉内温度がほぼ５００℃となる部分の、炉体１１の上部から、低温側に向かって気流が生じるように水蒸気雰囲気の導入口１２を傾けて設けている。ここで、水蒸気雰囲気は、清浄な空気をキャリアガスとして６０〜８０℃の温水中に潜らせる、バブリング法を用いて生成している。
【００２１】
さらに、水蒸気雰囲気導入口１２よりも高温側には、乾燥エアの導入口１３〜１４を設け、少なくとも、水蒸気雰囲気が導入されている領域に向かって乾燥エアの気流が生じるようにすることで、脱バインダ工程により発生したガスや水蒸気雰囲気が高温側に拡散しないように抑制している。
【００２２】
また、炉体への基板投入口１５と、脱バインダ工程の始まる部分との間には排気ダクト１６を設けることにより、より効率的に脱バインダにより発生するガスや水蒸気雰囲気を排出することもできる。
【００２３】
なお、昇温速度は図３、図４とも１５℃／分としている。
この実施例によれば、従来、数％程度発生していた、誘電体層の形成不良が見られなくなった。
【００２４】
さらに、蛍光体の劣化についても、大幅な改善が見られている。
表１には、グリンシートを用いて前面基板構体の誘電体層を形成する工程に本発明の製造方法を適用して完成させた４２型カラーＰＤＰ（実施例１）と、グリンシートの焼成を前記従来の方法で行った場合の同一構造を有する４２型カラーＰＤＰ（比較例１）との、エージング時間による特性変化が最も顕著な緑色蛍光体での、特性（発光スペクトルのピーク強度比）の変化の違いを示す。エージングは、維持電極間に１５ｋＨｚ、１８０Ｖの方形波を印加している。なお、製造直後の放電開始時には、パネルを構成する各層の状態が安定しておらず、放電も不安定になるため、放電がほぼ安定する、放電開始から２時間後を「初期」とした。表のように、従来のものでは、４０時間のエージング後に初期の７８％までピーク強度が低下しているが、本発明のパネルでは初期の９２％までしか低下していないことが判る。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＤＰの誘電体層形成工程におけるグリンシートの焼成時での、ハイドロカーボンの残留や、それによる還元反応を抑え、ハイドロカーボンに起因する誘電体層の形成不良や、パネル組立工程後における放電セルの放電時での蛍光体劣化等のＰＤＰ特性の経時変化による不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】面放電ＰＤＰの斜視断面図
【図２】ＰＤＰの駆動シーケンスの一例
【図３】従来の焼成装置と温度プロファイル
【図４】本発明による焼成炉断面図および温度プロファイルの一例
【符号の説明】
１・・（背面）ガラス基板
２・・アドレス電極
３、９・・誘電体層
４・・隔壁
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ・・蛍光体（層）
６・・（前面）ガラス基板
７、８・・維持電極
１０・・保護層

Claims (1)

1. 基板上に複数の電極とそれら電極を被覆する誘電体層を備えてなり、前記誘電体層が前記電極の形成された基板上にガラス材料粉末とバインダ樹脂とを含むシート状材料を貼り付けた後、焼成することにより形成されるプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造において、
   前記誘電体層を形成するためのシート状材料を焼成する工程に用いる装置は、基板の搬入側から搬出側に向けて連続的に配置された昇温ゾーンと、昇温後の一定温度が保持される定温ゾーン、および一定温度から降下する降温ゾーンとからなる焼成炉を主体としてその中で基板を連続的に移動させる基板搬送機構を有し、
   前記昇温ゾーンにおいては、基板の搬送方向と逆方向の水蒸気流を形成するよう炉内温度の高温側に水蒸気導入口を設けると共に、低温側に排気ダクトを配置し、さらに
   前記定温ゾーンと降温ゾーンには乾燥エアを導入する複数の乾燥エア導入口を設け、前記定温ゾーンの入口側で前記水蒸気導入口に隣接して位置する少なくとも１つの乾燥エア導入口を昇温側に向けて水蒸気の定温ゾーンへの拡散を防止するようにした
   ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板構体の製造装置。

Images