JP4399467B2 - プラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰという）の製造工程に用いられ、表面に複数のリブ（隔壁）を有する基板の各リブ間に蛍光体層を形成する装置に関する。

従来のＰＤＰの蛍光体層形成装置や方法においては、複数のノズル（いわゆるマルチノズル）を有するノズルヘッドを用いて蛍光体ペーストをリブ間の溝に塗布するようにしたものが知られている。

ところで、リブ間の溝に塗布される蛍光体ペーストの塗布幅がばらつくと、それがＰＤＰの表示特性に悪影響を及ぼすため、表示品質の高いＰＤＰを得るためには、塗布幅を高精度に管理する必要がある。
そのため、蛍光体ペーストの粘度を比較的低く設定し、蛍光体ペーストの表面張力を利用して塗布したり、ノズルの長さと口径との関係を種々制御するようにしたものが知られている（例えば、特開平１１−４００６５号公報，特開平１１−７３８８２号公報参照）。

このような蛍光体層形成装置では、蛍光体ペーストを収容する容器に、複数のノズルを有するノズルヘッドを接続し、容器に一定の圧力を印加することにより所定の吐出速度で蛍光体ペーストをノズルから吐出し一定の塗布幅を保持するようにしている。

しかしながら、蛍光体ペーストは一般にチクソトロピー性（かきまぜたり振動を与えたりすることによってゲルが流動性のゾルに変わり、これを放置すると再びゲルにもどる性質で、揺変性ともいう）を有するため、ノゾルからの吐出開始直後には吐出量が小さく、徐々に増大して設定量に達する。従って、吐出開始時に塗布される蛍光体ペーストの塗布幅が他の部分に比べて狭くなるという問題がある。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、蛍光体ペーストの吐出開始時において、ノズルヘッドの移動速度を低くしたり、吐出量の不足量を一時的に補充したりすることにより、吐出開始時から塗布幅を一定に保持することが可能なプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置を提供するものである。

この発明は、プラズマディスプレイパネルを構成する基板の表面にノズルヘッドから蛍光体ペーストを吐出して塗布する構成のプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置において、前記ノズルヘッドは、蛍光体ペースト供給部から供給される蛍光体ペーストを収容してノズルへ供給するための収容室を備え、当該収容室に収容室の壁面の一部を構成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを作動させて収容室の容積を制御するアクチュエータとを設けてなることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置を提供するものである。

（１）蛍光体ペーストの吐出開始後の所定時間において収容室の容積を縮小するように制御すればノズルからの蛍光体ペーストの吐出量が増量されることにより、蛍光体ペーストの塗布幅が始端で細くなる現象を解消できる。また（２）蛍光体ペーストの塗布終了時において収容室の容積を拡大するように制御すればノズルの蛍光体ペーストを収容室へ引き戻して不要な滴下を防止することができる。

この発明において、制御部がノズルからの蛍光体ペーストの吐出量の変化に応じてノズルヘッドと載置台との相対移動速度を変化させる場合には、蛍光体ペースト吐出開始時から吐出量が徐々に増大するとき、その増大の程度に応じて前記相対移動速度を増大させればよい。
また、ノズルヘッドにノズルへ供給する蛍光体ペーストを補充する補充部を備える場合には、制御部はノズルの蛍光体ペースト吐出開始時にその吐出量が所定値になるよう補充部を制御してもよい。

また、この場合、ノズルヘッドは供給部から受けた蛍光体ペーストを収容してノズルへ供給するための収容室を備え、前記補充部が、収容室の壁面の一部を構成するダイヤフラムと、ダイヤフラムを作動させるアクチュエータとから構成されてもよい。

この発明に係るプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、対向する２枚の基板間に局部的に放電を発生させ、基板上に区画形成された蛍光体層を励起・発光させるようにしたものである。これは、例えば、図１に示すような一対の基板アッセンブリ５０，５０ａから構成（１画素分）される。

基板アッセンブリ５０ａにおいては、前面側のガラス基板１１の内面に、基板面に沿った面放電を生じさせるためのサステイン電極Ｘ，Ｙが、ライン毎に一対ずつ配列される。サステイン電極Ｘ，Ｙは、それぞれがＩＴＯ薄膜からなる幅の広い直線帯状の透明電極４１と金属薄膜からなる幅の狭い直線帯状のバス電極４２とから構成される。

バス電極４２は、適正な導電性を確保するための補助電極である。サステイン電極Ｘ，Ｙを被覆するように誘電体層１７が設けられ、誘電体層１７の表面には保護膜１８が蒸着される。誘電体層１７及び保護膜１８はともに透光性を有している。

次に、基板アッセンブリ５０においては、背面側のガラス基板２１の内面に、サステイン電極Ｘ，Ｙと直交するようにアドレス電極Ａが配列される。各アドレス電極Ａの間に、帯状（図では直線状）の隔壁つまりリブｒが１つずつ設けられる。

基板アッセンブリ５０では、隣接するリブｒによってアドレス電極方向に連通した細長い溝状の放電空間３０がライン方向にサブピクセル（単位発光領域）ＥＵ毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が規定される。
なお、隔壁はサステイン電極対の間の非放電部（逆スリット）に対応する部分で隔壁間間隔を狭くするための突起部を付属させたり、当該部位の隔壁間溝底部に隔壁よりも背の低い障壁を付属させることができ、本発明ではこれらの形状を含めて帯状と定義する。

そして、細長い溝内にはアドレス電極Ａの上部及びリブｒの側面を含めて背面側の壁面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８が設けられる。

リブｒは低融点ガラスからなり、紫外線に対して不透明である。なお、リブｒの形成方法としては、例えばベタ膜状の低融点ガラス層の上にフォトリソグラフィによってエッチングマスクを設け、サンドブラストでパターニングする工程が用いられる。

マトリクス表示の１ラインにはサステイン電極対１２が対応し、１列には１本のアドレス電極Ａが対応する。そして、３列が１ピクセル（画素）ＥＧに対応する。つまり、１ピクセルＥＧはライン方向に並ぶＲ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルＥＵからなる。

アドレス電極Ａとサステイン電極Ｙとの間の対向放電によって、誘電体層１７における壁電荷の蓄積状態が制御される。サステイン電極Ｘ，Ｙに交互にサステインパルスを印加すると、所定量の壁電荷が存在するサブピクセルＥＵで面放電（主放電）が生じる。

蛍光体層２８は、面放電で生じた紫外線によって局部的に励起されて所定色の可視光を放つ。この可視光の内、ガラス基板１１を透過する光が表示光となる。リブｒの配置パターンがいわゆるストライプパターンであることから、放電空間３０の内の各列に対応した部分は、全てのラインに跨がって列方向に連続している。各列内のサブピクセルＥＵの発光色は同一である。

このようなＰＤＰの製造に際して、蛍光体層２８は、図１に示すように、基板２１上にアドレス電極Ａとリブｒを設けた後に形成される。

また、蛍光体ペーストは、粉末状蛍光物質と合成樹脂を溶剤に溶かしたものであり、蛍光体ペーストにおける蛍光物質の含有量は６０〜１０重量％が適当である。

蛍光体ペーストに含まれる蛍光物質はその発光色により異なり、具体的には、Ｙ₂ Ｏ₃ ：Ｅｕ、ＹＶＯ₄ ：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃ ：Ｅｕ，Ｙ₂ Ｏ₃ Ｓ：Ｅｕ、γ−Ｚｎ₃ （ＰＯ₄ ）₂ ：Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ（以上赤色）、Ｚｎ₂ ＧｅＯ₂ ：Ｍｎ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ、Ｚｎ₂ ＳｉＯ₄ ：Ｍｎ、ＬａＰＯ₄ ：Ｔｂ、ＺｎＳ：（Ｃｕ，Ａｌ）、ＺｎＳ：（Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ）、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：（Ｃｕ，Ａｌ）、Ｚｎ₂ ＳｉＯ₄ ：（Ｍｎ，Ａｓ）、Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｇｄ₂ Ｏ₂ Ｓ：Ｔｂ、Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂：Ｔｂ、ＺｎＯ：Ｚｎ（以上緑色）、Ｓｒ₅ （ＰＯ₄ ）₃ Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｙ₂ ＳｉＯ₃ ：Ｃｅ（以上青色）等が上げられる。

また、蛍光体ペーストに含まれる合成樹脂には当該分野で公知の樹脂をいずれも使用することができる。具体的には、エチルセルロース、ニトロセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられ、更に感光性樹脂等を含んでいてもよい。一方、溶剤としては、アルコール類、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）、ブチルカルビトール、トルエン、酢酸ブチル等が挙げられる。

蛍光体ペーストを吐出するノズルヘッドにおいて、ノズル内径はリブ間隔よりも小さくなるように設定されるが、ノズル先端はリブとリブとの間に挿入されることがないので、先端の外径はリブ間隔よりも大きくてもよい。例えば、リブの間隔が２５０〜３００μｍのときには、ノズルは内径２００〜２５０μｍ、外径４００〜４５０μｍ程度のものが好ましい。また、ノズルヘッドには、複数本（例えば、５０〜１５０本）のノズルをリブピッチの整数倍のピッチで一列に配列したものを用いることができる。

実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図２はこの発明の実施例の構成を示す説明図であり、この実施例では図１に示すアドレス電極Ａとリブｒとを有する基板２１に蛍光体層２８を形成するため、蛍光体ペーストをリブｒの間の溝に塗布する装置について説明する。

図２において、マニピュレータ１はシャフト２を水平に保持しながら矢印Ｚ１，Ｚ２方向（Ｚ軸方向）に昇降させるＺ軸移動装置３ａ，３ｂと、シャフト２に支持されて矢印Ｙ１，Ｙ２方向（Ｙ軸方向）に摺動するＹ軸移動装置４と、Ｚ軸移動装置３ａ，３ｂを紙面に対して垂直（Ｘ軸方向）に往復移動させるＸ軸移動装置５ａ，５ｂと、基板２１を載置する載置台７を備える。ノズルヘッド５１はＹ軸移動装置４の把手６に固定される。

蛍光体ペーストを収容する収容タンク５２はチューブ５３，５４と電磁バルブ５５を介して加圧タンク５６に接続される。圧縮空気源（例えばエヤコンプレッサ）５７は圧力調整器６１，電磁バルブ６２およびチューブ５８，５９，６０を介して加圧タンク５６に接続され、収容タンク５２から加圧タンク５６へ収容された蛍光体ペーストを加圧するようになっている。加圧タンク５６は電磁バルブ６３とチューブ６４，６５を介してノズルヘッド５１へ接続されている。

図３はノズルヘッド５１の正面図であり、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
これらの図において、本体８０はチューブ６５から供給される蛍光体ペーストを収容する収容室８１を内部に備え、本体８０の底面には、収容室８１に連通して下向きに突出する１０７本のノズルＮ１〜Ｎ１０７がピッチＰｎで一列に配列されている。
ここで、ノズルＮ１〜Ｎ１０７は長さが１５ｍｍ，外径が４００μｍ，内径が２００μｍである。

また、本体８４の裏面には、図４に示すようにノズルＮ１〜Ｎ１０７から吐出される蛍光体ペーストを補充する３つの補充部８４が収容室８１内に露出して設けられている。ここでは補充部８４は収容室８１の壁面の一部を構成するダイヤフラム１０１と、ダイヤフラム１０１を矢印方向に往復作動させるアクチュエータ１０２と、ハウジング１００から構成される。
なお、アクチュエータ１０２にはモータ方式のものやエヤーシリンダ方式のものが使用できる。

図８は図２に示す装置の制御部を説明するブロック図である。マイクロコンピュータを内蔵する制御部１０３は、各種条件を入力するキーボード１０４からの出力を受けて、圧力調整器６１，電磁バルブ５５，６２，６３，Ｘ軸移動装置５ａ，５ｂを駆動するＸ軸モータ１０５，Ｙ軸移動装置４を駆動するＹ軸モータ１０６，Ｚ軸移動装置３ａ，３ｂを駆動するＺ軸モータ１０７およびアクチュエータ１０２を制御すると共に、キーボード１０４からの入力条件などをＣＲＴ１０８に表示させる。

このような構成において、次のようにして図１に示す基板２１のリブｒ間の溝にまず赤色用蛍光体ペーストが塗布される。この実施例では、基板２１として４２インチＰＤＰ（パネルサイズ９８０ｍｍ×５８０ｍｍ）用のものを使用し、予め表面には２５６９本のリブｒ（図１）がピッチＰｒで平行に設けられ、それによって２５６８本の溝が形成されている。
ここで、リブピッチＰｒは（１．０８／３）ｍｍに設定され、ノズルピッチＰｎとリブピッチＰｒとの関係は、Ｐｎ＝６Ｐｒとなっている。

そこで、図２に示す基板２１はリブｒの長手方向が紙面に垂直になるように載置台７の上に載置される。図６に示すように基板２１の蛍光体ペースト塗布領域Ｓは１つの小領域が６×１０７本の溝を有するように境界線Ｌを境にして４つの小領域Ｓ１〜Ｓ４に分割され、まず、小領域Ｓ１から塗布工程が開始される。

ノズルＮ１〜Ｎ１０７とリブｒとの位置合わせおよびノズルＮ１〜Ｎ１０７とリブｒとのギャップの調整をＸ軸移動装置５ａ，５ｂ，Ｙ軸移動装置４，Ｚ軸移動装置３ａ，３ｂをそれぞれ駆動して行う。そして、予め収容タンク５２に収容した赤色用の蛍光体ペーストの１部をバルブ５５の作動により加圧タンク５６に供給した後、圧縮空気源５７から圧力調整器６１と電磁バルブ６２を介して空気圧を加圧タンク５６に印加する。そこで電磁バルブ６３を開くと蛍光体ペーストはノズルヘッド５１に供給され、ノズルＮ１〜Ｎ１０７は図５に示すようにリブｒ間の所定の溝に対する蛍光体ペーストの吐出を開始する。

それと同時にＸ軸移動装置５ａ，５ｂによりノズルヘッド５１をリブｒの前端から後端へ前進させた後、電磁バルブ６３を閉じてノズルＮ１〜Ｎ１０７の吐出を停止させる。それによってピッチＰｎ，つまりピッチ６Ｐｒの１０７本の溝に全長にわたって蛍光体ペーストが塗布される。これによって図６の矢印（１）で示す工程が終了する。

次に、Ｙ軸移動装置４によりノズルヘッド５１をＹ２方向（図２）に３Ｐｒだけ移動させる。次に、電磁バルブ６３を開いてノズルＮ１〜Ｎ１０７から蛍光体ペーストを吐出させながら、ノズルヘッド５１をＸ軸移動装置５ａ，５ｂによりリブｒの後端から前端へ後退させた後、電磁バルブ６３を閉じてノズルＮ１〜Ｎ１０７の吐出を停止させる。これによって図６の矢印（２）で示す工程が終了する。

上記塗布工程を図６の矢印（３）〜（８）に示すようにくり返すことにより、赤色用蛍光体層を形成すべきすべての溝に赤色用の蛍光体ペーストが塗布される。次に、図２と同等な装置をそれぞれ用いて緑色用および青色用の蛍光体ペーストを同様に塗布し、基板２１に対する三色の蛍光体ペーストの塗布作業を終了する。

このようにして塗布作業が行われるが、蛍光体ペーストはチクソトロピー性を有するため吐出開始時の吐出量が設定値よりも小さくなり、その結果、各溝に塗布される蛍光体ペーストの幅がその始端から徐々に太くなるという現象が生じる。 この現象に対してこの発明では次のような２つの対策を講じている。

（１）吐出開始直後のノズルヘッドの速度制御
図９の（ａ）は蛍光体ペーストの吐出をオン・オフする電磁バルブ６３（図２）のオン・オフ状態を示し、同図の（ｂ）はＸ軸移動装置５ａ，５ｂの速度変化を示すタイムチャートである。
制御部１０３は、図９の（ａ）に示すように電磁バルブ６３をオンさせ、蛍光体ペーストの吐出が開始すると同時にＸ軸モータ１０５を起動させ、Ｘ軸移動装置５ａ，５ｂの速度が曲線（イ），（ロ）又は（ハ）に沿って上昇し、やがて定常速度Ｖに達するように制御する。

つまり、吐出開始直後からの吐出量の変化に応じてノズルヘッド５１の移動速度を制御する。従って、蛍光体ペーストの塗布幅が始端で細くなる現象が解消され、始端から終端まで一定幅で蛍光体ペーストが塗布される。
なお、図９の（ｂ）における速度変化曲線（イ），（ロ）又は（ハ）は、予め制御部１０３に記憶設定されているので、蛍光体ペーストのチクソトロピー性の度合いに応じてキーボード１０４を操作することによりそのいずれかを選択することができる。

（２）吐出開始直後の蛍光体ペーストの補充
図１０（ａ）は蛍光体ペーストの吐出をオン・オフする電磁バルブ６３（図２）のオン・オフ状態を示し、同図（ｂ）はアクチュエータ１０２の作動状態を示すタイムチャートである。

制御部１０３は、図１０の（ａ）に示すように電磁バルブ６３をオンさせて蛍光体ペーストの吐出が開始すると、ダイヤフラム１０１が図４の状態から収容室８１の内部へ最も押し込まれた状態になるように時間Ｔ１にわたってアクチュエータ１０２を連続的に作動させる。これによって収容室８１の容積が徐々に縮小され、ノズルＮ１〜Ｎ１０７への蛍光体ペーストの供給量がその縮小容積に対応して増量される。従って、蛍光体ペーストの塗布幅が始端で細くなる現象が解消される。
また、制御部１０３は、図１０に示すように電磁バルブ６３のオフ時に時間Ｔ２だけアクチュエータ１０２を逆方向に作動させてダイヤフラム１０１を図４の状態に復帰させるようにしている。これはバルブ６３のオフ時、つまり蛍光体ペーストの塗布終了時にノズルＮ１〜Ｎ１０７の蛍光体ペーストを収容室８１へ引き戻して不要な滴下を防止するためである。
このようにして、蛍光体ペーストは始端から終端まで一定幅で塗布される。

なお、アクチュエータ１０２の作動開始から完了までに要する時間Ｔ１およびＴ２、つまり作動速度については、蛍光体ペーストのチクソトロピー性の度合いやその他の条件などから決定した最適値をキーボード１０４を操作することにより設定することができる。
上記の対策（１）および（２）については、いずれか適当な方を選択して用いもよいし、併用してもよい。

この発明に係るＰＤＰの要部構成を示す斜視図である。 この発明の実施例を示す構成説明図である。 この発明のノズルヘッドの正面図である。 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 この発明の蛍光体ペースト塗布状況を示す説明図である。 この発明の基板の平面図である。 図６のＢ部拡大側面図である。 この発明の制御部を示すブロック図である。 この発明のノズルヘッド速度の変化を示すタイムチャートである。 この発明のアクチュエータの動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ マニピュレータ
２ シャフト
３ａ Ｚ軸移動装置
３ｂ Ｚ軸移動装置
４ Ｙ軸移動装置
５ａ Ｘ軸移動装置
５ｂ Ｘ軸移動装置
６ 把手
７ 載置台
５１ ノズルヘッド
５２ 収容タンク
５３ チューブ
５４ チューブ
５５ 電磁バルブ
５６ 加圧タンク
５７ 圧縮空気源
５８ チューブ
５９ チューブ
６０ チューブ
６１ 圧力調整器
６２ 電磁バルブ
６３ 電磁バルブ
６４ チューブ
６５ チューブ
８０ 本体
８１ 収容室
８４ 補充部
１００ ハウジング
１０１ ダイヤフラム
１０２ アクチュエータ
Ｎ１ ノズル
Ｎ２ ノズル
Ｎ３ ノズル
Ｎ１０６ ノズル
Ｎ１０７ ノズル

Claims (1)

1. プラズマディスプレイパネルを構成する基板の表面にノズルヘッドから蛍光体ペーストを吐出して塗布する構成のプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置において、前記ノズルヘッドは、蛍光体ペーストを吐出するノズルと、蛍光体ペースト供給部から供給される蛍光体ペーストを収容してノズルへ供給するための収容室を備え、当該収容室に収容室の壁面の一部を構成するダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを作動させて収容室の容積を制御するアクチュエータとを設けてなることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの蛍光体層形成装置。

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