JP5092463B2 - ガス放電パネルの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス放電パネルのガスを排気する機能を有した製造装置およびその製造方法に関する。

近年、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）に代表されるガス放電パネルは、視認性に優れた薄型表示デバイスとして注目されており、例えばこのＰＤＰは、高精細化、大画面化および製造の簡便性等の点で、家庭内にも普及が進んでいる。

このＰＤＰの構造は、走査電極と維持電極とからなる表示電極を複数有する前面基板と、表示電極に対して直交する複数のデータ電極を有する背面基板とを、背面基板に形成した隔壁を挟んで対向させることで、表示電極とデータ電極との交差部に放電セルを形成し、そしてその放電セル内に蛍光体層を備えたものである。

また、放電セル内には放電ガスが封入されており、表示電極とデータ電極との間に印加する周期的な電圧によって放電を発生させ、この放電による紫外線を蛍光体層に照射することで可視光が発せられ、画像表示が行われる。

このＰＤＰの製造において、各部位を形成した前面基板および背面基板を対向配置し、周囲を封止する封着工程と、ＰＤＰ内のガスを排気する排気工程とがある。封着工程では、前面基板または背面基板の周囲に例えば低融点ガラスからなる封止部材を形成後、前面基板および背面基板を対向配置し、位置合わせをした後、周囲を金属製のクリップなどの把持部材によって把持しながら加熱することによって封止部材を軟化流動させ封着し、真空容器であるパネルを形成する。また、後の排気工程にてパネル内のガスを給排気するために、給排気穴がパネルに形成されており、この封着工程にてその給排気穴にガラス製の排気管が同じく封止部材などで接着されている。

排気工程では、まず給排気穴に取り付けたガラス製の排気管にガス給排気ヘッドが接続される。このガス給排気ヘッド部は、パネル内のガスを給排気するガス給排気部と先述した排気管とを接続している。そしてパネル全体を加熱しながらガス給排気部によってパネル内のガスを排気し、その後パネル内に放電ガスを所定の圧力まで封入して、排気管を溶断し封止を行う。

なお、この封着・排気工程は連続して行うため、ガス給排気ヘッド部と給排気穴は排気管などを介して、封着工程開始時から接続されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３５６０３８号公報

封着・排気工程において、ガス給排気ヘッド部（以下、排気ヘッドとする）は装置の一部として位置が固定されており、一方パネルは、装置の一部として固定された支持台上に設置されている。そして、封着工程開始時の手順は以下のようになる。まず排気ヘッドに排気管が接続される。そして排気管の位置とパネルに形成されている給排気穴との位置を合わせて設置する。この際、排気管と給排気穴の周囲にはシール部材を設けておき、封着工程の熱履歴によって、当該シール部材を溶融し、排気管と給排気穴を気密に接続する。この後、排気工程に移行し、パネル内のガスを加熱しながら排気する。

ところがこの構成の場合、排気中の加熱時・降温時におけるパネルと支持台の熱膨張・収縮の差異により、排気管に大きな応力が生じ、排気管にクラックが生じたり、あるいは排気管が傾いたりすることによって、パネル内のガスがリークするという問題があった。

上記の課題を解決するため、本発明のガス放電パネルの製造装置は、ガス放電パネルに形成した給排気穴と前記ガス放電パネル内のガスを給排気するガス給排気部とを間接的に接続するガス給排気ヘッド部を有し、前記ガス放電パネルを把持する部材によって前記ガス給排気ヘッド部を前記ガス放電パネルに固定し、前記把持する部材は、前記ガス放電パネル端部に接するガイド板が設けられ、前記ガイド板を支点として前記ガス放電パネルを把持する方向／しない方向に可動し、前記ガス給排気ヘッド部は前記ガイド板に間接的に接続される、ことを特徴とする。

本発明によれば、排気中に排気管にクラックが生じたり、あるいは排気管が傾いたりすることにより、パネル内のガスがリークすることのない、ガス放電パネルの製造装置および製造方法を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、ガス放電パネルの一種であるＰＤＰを例に挙げて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態によるＰＤＰの概略構造を示す断面斜視図である。

プラズマディスプレイパネル１（以下、パネル１とする）は、一対の前面基板２と背面基板３とが、隔壁４を挟んで対向した構造である。前面基板２は、前面ガラス基板５上に形成した複数対の走査電極６と維持電極７とからなる表示電極８と、その表示電極８を覆うように形成した誘電体層９と、さらにその誘電体層９を覆うように形成した、例えばＭｇＯによる保護層１０とを有する構造である。また、走査電極６と維持電極７は、透明電極６ａ、７ａにバス電極６ｂ、７ｂを積層した構造である。

背面基板３は、背面ガラス基板１１の主面上に形成した複数本のデータ電極１２と、そのデータ電極１２を覆うように形成した誘電体層１３と、誘電体層１３上のデータ電極１２の間に相当する位置に形成した隔壁４と、隣接する隔壁４の間に形成した蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとを有する構造である。そしてこの前面基板２と背面基板３を対向配置し放電空間１５を形成して、画像表示を行う。なお、図中の矢印は画像の表示方向１６を示している。

次に本発明の実施の形態によるパネル１の製造方法について説明する。

図２は、パネル１の製造方法を概略的に示す製造工程のフロー図である。図２において前面基板２の形成工程Ｓ１０、背面基板３の形成工程Ｓ２０およびこれらの組立工程Ｓ３０に大別される。前面基板２の形成工程Ｓ１０は、走査電極／維持電極形成工程Ｓ１１と、誘電体層形成工程Ｓ１２と、保護膜形成工程Ｓ１３とからなる。一方、背面基板形成工程Ｓ２０はデータ電極形成工程Ｓ２１と、下地誘電体層形成工程Ｓ２２と、隔壁形成工程Ｓ２３と、蛍光体層形成工程Ｓ２４とからなる。また、組立工程Ｓ３０は、封着・排気・ガス導入工程を行うパネル形成工程Ｓ３１、エージング工程Ｓ３２とＰＤＰパネル完成工程Ｓ３３の各工程とからなっており、これらの工程を経てパネル１が完成する。

以下、このパネル形成工程Ｓ３１について詳細に説明する。この工程では、前面基板２および背面基板３を対向配置して封着材によって各基板の周辺を封止する封着工程、パネル１内のガスを排気する排気工程、放電ガスをパネル１内に導入して封止するガス導入工程が行われる。

まず、この封着工程の前段階として行う工程について図３を用いて説明する。図３はパネル１の前面基板２と背面基板３が対向配置された平面図を示す。このように、前面基板２、背面基板３いずれかの基板の周辺部に、画像表示領域１８を囲うように封止部材１７が形成され、両基板が対向配置される。そして、位置合わせをした両基板が、クリップなどの把持部材２０によってずれないように仮固定されている。封止部材１７はフリットガラス等からなり、スクリーン印刷法もしくはインジェクション法により、前述の位置に塗布される。そして樹脂成分を除去できる程度に加熱した後に、前面基板２と背面基板３が対向配置される。

そして、このパネル１内のガスを排気するために、パネルにはあらかじめ給排気穴１９が形成されている。またこの給排気穴１９は一般的にパネルのコーナー部に形成されている。これは、画像表示領域１８であって隔壁４が形成されている領域には、給排気穴１９は形成できないためであり、さらに、各電極の引出部に取り付けられるフレキシブル回路基板を避ける必要があるため、必然的にコーナー部に形成されることになる。

一方で、パネル１はテレビ等の画像表示装置として用いられるため、この額縁部、すなわちパネル１の画像表示領域１８以外の領域を極力小さくすることが求められる。結果として給排気穴１９は封止部材１７に近い位置となる。

図４は、図３点線部、即ちパネル１の給排気穴１９の周辺部を拡大した断面図である。これは、パネル形成工程Ｓ３１で使用する装置にパネル１を設置した状態を示している。このように、給排気穴１９には排気管２１が、封着材であるタブレット２２を介して取り付けられている。タブレット２２の材料としては、例えば、低融点フリットガラス等を用いることができる。

そして、給排気穴１９の中心とタブレット２２の空孔の中心を合わせて設置する。このとき、排気管２１の一方の端部の開口部の中心と給排気穴１９の中心とが略一致するように位置決めして取り付け、それぞれの中心がずれないように別の固定治具（図示せず）で押さえて固定する。また、排気管２１の他方の端部には排気ヘッド２３が接続されている。この排気ヘッド２３は、パネル内のガスを給排気するガス給排気部と、給排気穴１９とを排気管２１等を介して接続する役目をしている。

次にパネル形成工程Ｓ３１で使用される製造装置について説明する。図５はパネル１の製造方法のパネル形成工程Ｓ３１において用いる本発明のＰＤＰ製造装置を示す概略構成図である。これによって封着・排気・ガス導入の各工程を一貫して行うことができる。ＰＤＰ製造装置３１は、加熱機構３２を備えた炉体３３に、ガス給排気部である真空排気装置系３４とガス導入装置系３５を接続した構成である。また図５では、点線で囲んだ箇所が真空排気装置系３４であり、破線で囲んだ箇所がガス導入装置系３５に相当する。

真空排気装置系３４はポンプ等のバルブ３６ａ、マニホールド３７、真空排気装置３８ａ、主バルブ３９から構成され、ガス導入装置系３５はガスボンベ等のガス封入装置３８ｂ、バルブ３６ｂ、マニホールド３７、主バルブ３９から構成されている。そして、マニホールド３７と主バルブ３９は真空排気装置系３４およびガス導入装置系３５の両方で共有されている。なお図５では、給排気穴１９および排気管２１周辺部の記述は省略してある。

把持部材２０で仮固定したパネル１を、ＰＤＰの製造装置３１の炉体３３内に載置し、加熱機構３２により、封止部材１７が溶融する温度まで昇温し、その後、冷却して固化させることで、前面基板２と背面基板３を気密封着、および排気管２１と背面基板３との気密封着を行っている。そして再度、炉体３３内を加熱機構３２により所定の温度に加熱した上で、真空排気装置系３４によりパネル１内のガスが、排気ヘッド２３を通じて真空排気される。このとき、真空排気装置系３４のバルブ３６ａは開き、ガス導入装置系３５のバルブ３６ｂは閉じた状態になっている。真空排気後に、温度を室温近くまで降温して、バルブ３６ａを閉じ、ガス導入装置系３５のバルブ３６ｂを開いて、所定の圧力の放電ガス（例えば、Ｎｅ−Ｘｅ混合ガスの場合、約５３０ｈＰａ〜８００ｈＰａの圧力）を封入する。

最後に、排気管２１の所定の部分を局部的に加熱して溶融し、閉塞した部分を切断する。こうすることで排気管２１を封じ切り、気密封止する。

次に、上述したパネル形成工程Ｓ３１にて、ＰＤＰ製造装置３０にパネル１を設置し、排気管２１を排気ヘッド２３に取り付ける状態について、図６、図７を用いて説明する。これらの図はパネル１の給排気穴１９付近での把持部材２０、排気管２１及び排気ヘッド２３を取り付けた状態を示した斜視図である。そして図６が本実施の形態について示し、図７が従来技術について示している。

まず図７の従来技術について説明する。最初に炉体３３の一部に設けられた排気ヘッド２３に排気管２１を取り付ける。排気ヘッド２３の内部には、排気管２１との接合を気密にするために、排気管２１の外径に相当するリング状の樹脂（図示せず）が設けられている。さらに排気ヘッド２３には、ガスを給排気するための配管（図示せず）及び、リング状の樹脂を冷却するための冷却水配管（図示せず）が接続されている。

そして炉体３３内には、柱状の複数のパネル支持柱４０が設けられている。このパネル支持柱４０はパネル１を支持する支持部であって、このパネル支持柱４０とパネル１とが接する部位であるパネル支持柱４０の頭部はローラー等が取り付けられており、可動する構成となっている。これによってパネル１の熱膨張・熱収縮に応じ、パネル１が自由に移動できるようになっている。次にフォーク等の搬送部材（図示せず）によって、把持部材２０で仮固定されたパネル１が搬送され、この複数のパネル支持柱４０上に設置される。そして、パネル１の給排気穴１９と排気ヘッド２３に取り付けられた排気管２１がタブレット２２を介して接するように、排気ヘッド２３に接続してある排気管２１の高さを調整し、再度排気ヘッド２３に固定する。この際、給排気穴１９、排気管２１、タブレット２２の中心がほぼ一致するように位置合わせをしておく。

このような従来技術では、１個の給排気穴１９よりパネル１内のガスを給排気する場合には、その給排気穴１９側のパネル１の端面を固定することによって、パネル１が熱膨張・熱収縮しても、排気管２１と給排気穴１９との位置のずれを抑えることができる。ところが、パネル１内の不純ガス低減効果等を狙い複数の給排気穴１９よりパネル１内のガスを給排気する場合がある。この場合には排気管２１を介してパネル１が２点以上で炉体３３に固定されるために、パネル１の熱膨張・熱収縮によって、排気管２１と給排気穴１９との位置がずれて排気管２１が傾いて封着されたり、あるいは排気管２１に大きな応力が生じて排気管２１にクラックが生じたりする。そしてこの結果、パネル１内の放電ガスがリークするという問題が発生してしまう。

このような問題を解決するためには、排気管２１に大きな応力が生じないよう、パネル１と排気管２１及び排気ヘッド２３の相対的な位置関係を一定に保っておく必要がある。その具体的な方法として、給排気穴１９が上側になるようにパネル１を炉体３３内に設置し、排気ヘッド２３を炉体３３から独立させ、パネル１で支持する方法が考えられる。これによって、パネル１の熱膨張・収縮に排気管２１および排気ヘッド２３が追従することになり、上記課題は解消するように思われる。

しかし、この構成では独立させた排気ヘッド２３をパネル１上に固定するために、排気ヘッド２３を支持するための部材を、排気ヘッド２３の周囲に配置する必要がある。このため排気ヘッド２３自体が大きくなり、先に述べた把持部材２０と接触してしまうおそれがある。

ところで、この把持部材２０は、封着前の前面基板２と背面基板３とを仮固定する役目の他に、封着工程において、軟化した封止部材１７を前面基板２及び背面基板３を介して押さえつけ、これら両基板が最適な間隙を形成するように封止部材を変形させる役目もある。本実施の形態ではこの間隙は隔壁４の高さと一致することになる。

もし、把持部材２０を設けず、封止部材１７が隔壁４の高さ相当に変形しなかった場合、隔壁４と前面基板との間に隙間が生じてしまい、画像表示時に可聴域のノイズ音を発生する原因となってしまう。そのため、封着工程時にはパネル周囲にある一定間隔で把持部材２０を配置し、特にパネルコーナー部付近では、必ず把持部材２０を設けて、軟化した封止部材１７を最適な厚みに変形させる必要がある。

つまり、前述した排気ヘッド２３をパネル１で支持する構成を実施した場合、把持部材２０と排気ヘッド２３との接触を避けるために、コーナー部の把持部材２０を配置することができなくなり、ノイズ音という新たな問題が生じてしまうことになる。

さらに、上記の構成では封着時には給排気穴１９を上方に向ける必要があり、封着装置の構成に制約が発生することにもなる。そして、このような課題はＰＤＰだけでなく、パネルを真空容器として使用するガス放電パネル全般の課題である。

次に本発明の実施の形態において、排気ヘッド２３と把持部材４１を取り付けた状態を説明する。本実施の形態では従来技術と異なり、図６に示したように、排気管２１と接続する機能だけを有した部位が排気ヘッド４９として独立している。

まず、従来技術同様に、前面基板２と背面基板３を対向配置した後、仮固定を目的として把持部材２０を、給排気穴１９付近を除いたパネル１周辺に配置し、パネル１を把持する。そして、給排気穴１９付近には、従来技術の把持部材２０とは異なる把持部材４１を取り付ける。

把持部材４１には、上部あて板４２、下部あて板４３、ガイド板４４が設けられており、ガイド板４４には上部あて板支柱４５、下部あて板支柱４６、接続板支柱４７が取り付けられている。上部あて板を支持する上部あて板支柱４５と下部あて板を支持する下部あて板支柱４６はバネ４８を介して接続されており、ガイド板４４上の固定位置を支点として、パネル１を把持する方向／しない方向に可動する。つまりパネル１への取り付け時には、ガイド板４４をパネル１の端部に沿わし、上部あて板４２、下部あて板４３でパネル１を挟んで固定する。

ここで、パネル１と直接接触するガイド板４４の材料の選択は重要である。例えばガイド板４４がステンレス（例えばＳＵＳ３０４）であった場合、ガイド板４４による位置合わせを行う時、把持部材４１によって把持する時などに、ガイド板４４とパネル１端部が擦れて微小なクラックが発生し、パネル１の割れに繋がる問題が発生する可能性がある。また封着工程・排気工程での熱履歴を考慮した場合、ガイド板４４は耐性、剛性についてもある一定値が求められる。そこで、これらの要件を満足するものとして、比較的安価でかつ耐熱性にも優れ、電気絶縁材料をはじめとして様々な用途で用いられている雲母（マイカ）を選択し、ガイド板４４の材質として採用した。雲母（マイカ）は金属部材とガラス材の間に挟むことで、金属部材によるガラスへの加傷を防止する用途などに用いられる例もあり、このガイド板４４の要件に適した材料といえる。

また、排気ヘッド４９の内部には、排気管２１との接合を気密にするために、排気管２１の外径に相当するリング状の樹脂（図示せず）が設けられている。さらに排気ヘッド４９には、ガスを給排気するためのガス配管５０及び、リング状の樹脂を冷却するための冷却水配管５１が接続されている。なお、ガス配管５０及び冷却水配管５１はフレキシブルに可動する。

そして炉体３３内には、柱状の複数のパネル支持柱４０が設けられている。このパネル支持柱４０パネル１を支持する支持部であって、このパネル支持柱４０とパネル１とが接する部位であるパネル支持柱４０の頭部はローラー等が取り付けられており、可動する構成となっている。これによって、パネル１の熱膨張・熱収縮に応じ、パネル１が自由に移動できるようになっている。次にフォーク等の搬送部材（図示せず）によって、把持部材２０で仮固定されたパネル１が搬送され、この複数のパネル支持柱４０上に設置される。

この後、独立した排気ヘッド４９に排気管２１が取り付けられ、パネル１の給排気穴１９と排気管２１が、タブレット２２を介して接するように固定する。この際、給排気穴１９、排気管２１、タブレット２２の中心がほぼ一致するように位置合わせをしておく。さらに、把持部材４１のガイド板４４に設けられた接続板支柱４７に接続板５２の一方を取り付け、他方をこの排気ヘッド４９に取り付ける。このようにして、把持部材４１と排気ヘッド４９を接続する。

以上のような構造を有することで、排気ヘッド４９がパネル１に固定されることになり、パネル１の熱膨張・熱収縮に追従して排気ヘッド４９も移動することができる。

このようにして本実施の形態で作成したパネル１には、排気管２１付近での放電ガスのリークは全く生じておらず、本発明の効果が発揮されたことを確認した。

なお、本発明の実施の形態では、一つの把持部材４１と排気ヘッド４９を接続板５２によって接続したが、これに限らず、排気ヘッド４９をパネルコーナー部に固定することから、２つ以上の把持部材４１と接続することによっても、本発明の効果は得られる。また、給排気穴の形成数、把持部材の形態等についても、本実施の形態に限らず、排気ヘッドを把持部材等によってパネルに固定することで、本発明の効果は得られる。

このように、本発明のＰＤＰなどのガス放電パネルの製造装置は、ガス放電パネルに形成した給排気穴１９と前記ガス放電パネル内のガスを給排気するガス給排気部とを直接的または間接的に接続するガス給排気ヘッド部である排気ヘッド４９を有し、前記ガス放電パネルを把持する部材である把持部材４１によって前記排気ヘッド４９を前記ガス放電パネルに固定したことを特徴としている。

そして、本発明のガス放電パネルの製造方法は、ガス放電パネルに形成した給排気穴１９と前記ガス放電パネル内のガスを給排気するガス給排気部とをガス給排気ヘッド部である排気ヘッド４９によって直接的または間接的に接続する工程と、ガス放電パネルを把持部材４１によって把持する工程と、前記把持部材４１と前記排気ヘッド４９を接続する工程とを有することを特徴とする。

この製造装置及び製造方法を有することで、ガス給排気ヘッド部がガス放電パネルに固定されることになり、当該パネルの熱膨張・熱収縮に追従してガス給排気ヘッド部も移動することができる。結果、封着・排気工程においても、排気管及びその封止部分に不必要な応力が生じず、ガス放電パネル内の放電ガスのリーク発生を防止することができる。

以上のように本発明は、ガス放電パネル製造の歩留まりを向上させる製造装置及び製造方法を提供し得る発明として、産業上有用である。

本発明の実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの一部を示す断面斜視図 パネル１の製造方法を概略的に示す製造工程のフロー図 同プラズマディスプレイパネルの封着・排気時における把持部材の取り付け状態を示す平面図 同プラズマディスプレイパネルの給排気穴に排気管を取り付けた状態を示す断面図 同プラズマディスプレイパネル製造装置の構成を示す概略図 同プラズマディスプレイパネル製造装置の排気ヘッド周辺の斜視図 従来技術によるプラズマディスプレイパネル製造装置の排気ヘッド周辺の斜視図

符号の説明

１ プラズマディスプレイパネル
１９ 給排気穴
２１ 排気管
３３ 炉体
４０ パネル支持柱
４１ 把持部材
４２ 上部あて板
４３ 下部あて板
４４ ガイド板
４５ 上部あて板支柱
４６ 下部あて板支柱
４７ 接続板支柱
４８ バネ
４９ 排気ヘッド
５０ ガス配管
５１ 冷却水配管
５２ 接続板

Claims (2)

1. ガス放電パネルに形成した給排気穴と前記ガス放電パネル内のガスを給排気するガス給排気部とを間接的に接続するガス給排気ヘッド部を有し、前記ガス放電パネルを把持する部材によって前記ガス給排気ヘッド部を前記ガス放電パネルに固定し、前記把持する部材は、前記ガス放電パネル端部に接するガイド板が設けられ、前記ガイド板を支点として前記ガス放電パネルを把持する方向／しない方向に可動し、前記ガス給排気ヘッド部は前記ガイド板に間接的に接続される、ことを特徴とするガス放電パネルの製造装置。
2. 請求項１記載のガス放電パネルの製造装置であって、前記ガス放電パネルを支持する支持部を有し、前記支持部の前記ガス放電パネルと接する部位が可動する、ことを特徴とするガス放電パネルの製造装置。

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