JP3897802B2

JP3897802B2 - 物体の塗布状態評価方法

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Publication number: JP3897802B2
Application number: JP2005262629A
Authority: JP
Inventors: 靖男柳橋; 正軌黒木; 弘通笹尾; 裕之中原; 誠治石田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2016-04-04
Also published as: JP2006071645A

Description

この発明は、物体の塗布状態評価方法に関し、特にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の蛍光体塗布状態を評価する方法に関する。

従来より、縦横に並ぶドット（画素）の組み合わせによつて文字や図形を表示するマトリクス表示方式のＰＤＰにおいて、蛍光体による放電ガスの発光色以外の色の表示に適した面放電型のＰＤＰが知られている。

図２はＰＤＰの１つの画素ＥＧに対応する部分の断面構造の一例を示す分解斜視図である。図２に例示したＰＤＰは、３電極構造のＡＣ駆動形式のＰＤＰであり、表示面側のガラス基板１１、横方向に互いに平行に隣接して延びた一対の表示電極Ｘ，Ｙ、ＡＣ駆動のための誘電体層１７とその保護膜１８、背面側のガラス基板２１、表示電極Ｘ，Ｙと直交するアドレス電極２２、アドレス電極２２と平行なリブ（隔壁）２９、及びカラー表示のための蛍光体層２８などから構成されている。

内部の放電空間３０には、蛍光体層２８に対する紫外線励起のための放電ガスが封入されている。このような放電空間３０は、リブ２９によって表示電極Ｘ，Ｙの延長方向に単位発光領域ＥＵ毎に区画され、且つその間隙寸法が規定されている。リブ２９は、厚さ（高さ）ｈが１００〜１３０μｍ程度の低融点ガラス層からなる。

ＰＤＰでは、図のように１つの画素ＥＧに対応づけられた３つの各単位発光領域ＥＵ内において、一方の表示電極Ｙとアドレス電極２２との交差部に表示又は非表示を選択するための選択放電セルが画定され、選択放電セルの近傍における各表示電極の間に主放電セル（画放電セル）が画定される。

蛍光体層２８は、面放電によるイオン衝撃を避けるために、表示電極Ｘ，Ｙと反対側のガラス基板２１上の各リブ２９の間に設けられ、主放電セルの面放電で生じる紫外線によって励起されて発光する。蛍光体層２８の表層面（放電空間と接する面）で発光した光は、誘電体層１７及びガラス基板１１などを透過して表示面から射出する。

なお、ＰＤＰでは、３つの各単位発光領域ＥＵに対応する各蛍光体層２８の発光色は、順に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）とされている（図中のアルファベットＲ，Ｇ，Ｂは発光色を示す）。また、表示電極Ｘ，Ｙは、このような蛍光体層２８に対して表示面Ｈ側に配置されることから、表示の輝度を高めるためにネサ膜などからなる透明導電膜４１とその導電製を補うための金属膜４２とから構成されている。

以上の構造を有したＰＤＰ１は、各ガラス基板１１，２１について別個に所定の構成要素を設けた後、ガラス基板１１，２１を対向配置して間隙の周囲を封止し、内部の排気と放電ガスの充填を行う一連の工程によって製造される。

その際、ガラス基板２１側の製造において、蛍光体層２８の形成には通常スクリーン印刷法が利用される。蛍光体ペーストをスクリーンマスク（スクリーン型ともいう）を用いて所定のパターンで各色毎に順に印刷し、その後に焼成することによって蛍光体層２８を形成していた。

表示の輝度を高める上で蛍光体層２８はその表面積ができるだけ大きいことが望ましい。すなわち、蛍光体層２８の理想的な形状は、図３に示すように、リブ２９の間のガラス基板２１の表面（アドレス電極２２の表面を含む）とともにリブ２９の側面を薄く覆うような形状である。

従って、蛍光体層２８はリブ２９を設けた後に形成する必要がある。なお、通常、アドレス電極２２は、リブ２９を設ける以前にガラス基板２１上に形成される。

ところが、リブ２９が１４０μｍ程度の高さを有することから、蛍光体ペーストの印刷は、ガラス基板２１表面から１４０μｍ程度浮き上がったスクリーンマスクから蛍光体ペーストを落とし込む形態をとるため、蛍光体層２８の形成面積及び厚さにバラツキが生じ、表示の輝度及び色調が不均一になって表示品質が損なわれるとともに、アドレス電極２２の被覆状態のバラツキによって放電特性が不安定になることがある。

しかしながら、このような蛍光体の塗布状態のバラツキによって生じる表示上の欠陥は、ＰＤＰの完成後の表示試験の段階ではじめて見出される。そこで、製造工程中にその原因を究明するために、蛍光体の塗布状態を顕微鏡を用いて目視で評価する方法が採用されているが、パネルサイズの大型化に伴って、その評価作業に多くに時間を要し、ＰＤＰの製造能率を低下させるという問題があった。この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ＰＤＰの製造工程中に、蛍光体層の形成直後に、蛍光体の塗布状態を能率よく評価することが可能な方法を提供するものである。

この発明は、基板表面に設けた複数のリブ間に塗布される蛍光体の塗布状態を評価する方法であって、発光色の異なる少なくとも２種類の蛍光体が対応するリブ間に塗布された後の基板表面を紫外線で照明した状態で該基板表面を前記各蛍光体の発光色を検出する異なる光検出器で走査し、各検出器から得られる電気パルス信号のパルス幅を相互に比較して当該各蛍光体の塗布状態を評価することを特徴とする物体の塗布状態評価方法を提供するものである。

この発明における基板は、具体例として、表面に複数の平行なリブを有するＰＤＰ用の基板をあげることができる。蛍光体としてはＰＤＰ用の基板に設けられたリブ間の蛍光体層を形成するために塗布されるペースト状の蛍光体をあげることができる。
つまり、この発明は、例えば、基板が表面に複数の平行なリブを有し、かつ、蛍光体が各リブ間に塗布されるＰＤＰ用基板に適用できる。

第１の発明によれば、第２物体の塗布前後における第１物体表面のプロファイルが比較され、塗布された第２物体の断面形状を非破壊で検査することができるので、第１物体表面における第２物体の塗布状態を容易に能率よく評価することが可能となる。
第２の発明によれば、基板に塗布された蛍光体の重なりや偏りを蛍光体層の形成直後に簡単に評価することが可能となる。

この発明の実施の形態として、ＰＤＰの蛍光体塗布状態を評価する方法について、以下に詳述する。
まず、基板の表面に複数の平行なリブを形成し、そのリブ間に蛍光体を塗布する工程について図１と図２により説明する。
ガラス基板２１上に、例えば銀からなる厚さが２０μｍ程度のアドレス電極２２と、低融点ガラスからなる高さｈが１３０μｍ程度のリブ２９とをそれぞれ印刷法によって設ける。

このとき、アドレス電極２２及びリブ２９に対応する銀ペースト及びガラスペーストの印刷に、幅が例えば６０μｍの帯状の開口部を一定のピッチｐ（例えば２２０μｍ）で配列したスクリーンマスク（図示しない）を用いる。この場合には、アドレス電極２２の幅は６０〜７０μｍとなり、リブ２９の底部及び頂上近傍部の幅ｗ１，ｗ２はそれぞれ８０μｍ、４０μｍ程度となる。

次に、蛍光体層２８の形成工程に移り、以下の手順で各発光色毎に蛍光体ペースト２８ａを印刷する。すなわち、図１（ａ）に示すように、所定幅の開口部６１がピッチｐの３倍のピッチで設けられたスクリーンマスク６０を、ガラス基板２１に対して適当に位置合わせしてリブ２９と当接するように配置する。

そして、所定発光色（例えばＲ）の蛍光体とビヒクルとを混合した蛍光体ペースト２８ａを、開口部６１を介してリブ２９の間に落とし込む。このとき、蛍光体ペースト２８ａとして、上述のように蛍光体層２８の膜厚を５０μｍ以下とするために、蛍光体の含有量を１０〜５０重量％としたものを用いる。なお、ビヒクルは、セルロース系又はアクリル系の増粘剤樹脂とアルコール系又はエステル系などの有機溶剤からなる。

加えて、ここでは、リブ２９の間の空隙をほぼ埋め尽くすように、蛍光体ペースト２８ａを開口部６１からガラス基板２１側へ押し出す。そのために、角スキージ７１を矢印Ｍ１の方向へ移動させる。

続いて、他の発光色（Ｇ及びＢ）についても、順次、リブ２９の間の空隙をほぼ埋め尽くすように、蛍光体の含有量が１０〜５０重量％の蛍光体ペースト２８ａを印刷する〔図１（ｂ）〕。

その後、蛍光体ペースト２８ａを乾燥させ、５００〜６００℃の温度で焼成する。〔図１（ｃ）〕。
なお、発光色がＲの蛍光体としては例えば（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺を用い、発光色がＧの蛍光体としては例えばＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを用い、発光色がＢの蛍光体としては例えばＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ²⁺を用いることができる。

次に、第１の発明において、変位計には、例えば、レーザダイオードの光を高周波変調して対象に向けて放射し、反射変調波の位相を基準波と比較して対象との間の距離を測定する公知の光学変位計を用いることができる。

計測データを比較・評価するデータ処理手段は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートにより構成される。

また、処理結果を出力する手段には、ＣＲＴやプリンタなどを用いることができる。なお、データ処理手段および出力手段をパーソナルコンピュータで一体的に構成することもできる。

また、第２の発明がにおける紫外線の光源には、例えば、紫外領域の波長のレーザ光を放射するレーザダイオード又は単色発光ダイオードと、その光を基板上に収束させるレンズとを組合わせたものを用いることができる。

光検出器としては、塗布される蛍光体がＲ，Ｇ、Ｂの３色であれば、例えば、Ｒ，Ｇ、Ｂの色の光をそれぞれ個別に検出できるフォトダイオードやフォートトランジスタを用い、蛍光体がすべて同色（単色）であれば、その単色の光を検出できるフォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。

光検出器から得られる電気信号は、蛍光体の塗布幅を表すパルス状の波形となるので、その波形の間隔から、隣接する蛍光体の重なりや位置ズレを判定することができる。

実施例（１）
図４および図５は、実施例（１）に用いる評価装置の側面図および正面図である。これらの図において基板２１を載置するための載置台５１は、モータ５２ａによって矢印Ｙ−Ｙ’方向に移動するＹ軸摺動装置５２に搭載され、Ｙ軸摺動装置５２はモータ５３ａによって矢印Ｘ−Ｘ’方向に移動するＸ軸摺動装置５３に搭載されている。また、変位計５４はモータ５５ａによって矢印Ｚ−Ｚ’方向に移動するＺ軸摺動装置５５に支持アーム５６を介して固定されている。

図６は、実施例（１）に用いる制御装置のブロック図であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートを内蔵するマイクロコンピュータ６１は、各種測定条件を設定するためのキーボード６２と変位計５４からの出力を受けてデータ処理を行い、モータ５２ａ，５３ａ，５５ａを駆動すると共に、ＣＲＴ６３に画像や数値を出力するようになっている。

この装置を用いた蛍光体塗布状態の評価方法を図７のフローチャートを用いて説明する。作業者は、蛍光体塗布前の基板２１をリブが矢印Ｙ−Ｙ’方向に平行になるように載置台５１の所定位置に固定し（ステップＳ１）、キーボード６２により、計測位置と計測長さを設定して（ステップＳ２）、次に、キーボード６２から起動指令を入力する（ステップＳ３）。

それによって、変位計５４の基板２１からの距離が調整される共に、変位計５４が設定された計測位置まで移動する（ステップＳ４）。そして、変位計５４は設定された長さだけ矢印Ｘ又はＸ’方向にリブを横切って一定速度で移動して基板を走査する。

この時、変位計５４の出力信号は、マイクロコンピュータ６１のＲＡＭに格納される（ステップＳ５）。ステップＳ２で設定されたすべての位置についてステップＳ４とステップＳ５の工程が実行される（ステップＳ６）。

次に、作業者は、基板２１を載置台５１から搬出し（ステップＳ７）、蛍光体の塗布および焼成工程を実行し（ステップＳ９）、その後、基板２１を再び載置台５１の所定位置に固定する（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ４〜Ｓ７の工程が実行されると、各計測データがマイクロコンピュータ６１で処理され、ＣＲＴ６４に表示される。

図８はその表示例を示す。
図８の（Ａ）は、蛍光体塗布前の基板２１の所定部位についての測定データから得られたプロファイルであり、高い山はリブ２９の断面形状を、低い山は電極２２の断面形状を表している。

図８の（Ｂ）は、蛍光体塗布後の基板２１の同一部位についての測定データから得られたプロファイルである。
図８の（Ｃ）は、（Ａ）と（Ｂ）のプロファイルを重ね合わせたものである。これによって、蛍光体層の断面が図８の（Ｃ）におけるハッチング部分として得られるので、その形状から蛍光体の厚さ、塗布領域や塗布精度などを評価することができる。

実施例（２）
図９および図１０は、実施例（２）に用いる評価装置の側面図および正面図である。これらの図において基板２１を載置するための載置台１５１は、モータ１５２ａによって矢印Ｙ−Ｙ’方向に移動するＹ軸摺動装置１５２に搭載され、Ｙ軸摺動装置１５２はモータ１５３ａによって矢印Ｘ−Ｘ’方向に移動するＸ軸摺動装置１５３に搭載されている。また、光検出器１５４と光源１５７は、モータ１５５ａによって矢印Ｚ−Ｚ’方向に移動するＺ軸摺動装置５５に支持アーム５６を介して固定されている。

なお、光源１５７は、紫外線の光ビームを照射するレーザダイオードと、その光ビームを基板上に収束させるレンズを内蔵する。光検出器１５４は、Ｒ用フォトダイオード１５４ｒ，Ｇ用フォトダイオード１５４ｇ，およびＢ用フォトダイオード１５４ｂ（図１１参照）からなり、光源１５７の光ビームで励起されたＲ蛍光体，Ｇ蛍光体，Ｂ蛍光体からの励起光をそれぞれ検出するようになっている。

図１１は、実施例（２）に用いる制御装置のブロック図であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートを内蔵するマイクロコンピュータ１６１は、各種測定条件を設定するためのキーボード１６２と光検出器１５４からの出力を受けてデータ処理を行い、モータ１５２ａ，１５３ａ，１５５ａを駆動すると共に、ＣＲＴ１６３に画像や数値を出力するようになっている。

この装置を用いた蛍光体塗布状態の評価方法を図１２のフローチャートを用いて説明する。作業者は、蛍光体塗布前の基板２１をリブ２９が矢印Ｙ−Ｙ’方向に平行になるように載置台１５１の所定位置に固定し（ステップＳ２１）、キーボード１６２により、計測位置と計測長さを設定して（ステップＳ２２）、キーボード１６２から起動指令を入力する（ステップＳ２３）。

それによって、光検出器１５４の基板２１からの距離が調整される共に、光検出器１５４が設定された計測位置まで移動する（ステップＳ２４）。そして、光検出器１５４は設定された長さだけ矢印Ｘ又はＸ’方向にリブを横切って一定速度で移動して基板を走査する。

この時、光検出器１５４の出力信号は、マイクロコンピュータ１６１のＲＡＭに格納される（ステップＳ２５）。ステップＳ２２で設定されたすべての位置についてステップＳ４とステップＳ５の工程が実行される（ステップＳ２６）。各計測データは、キーボード１６２からの指令に基づいてＣＲＴ１６４に表示される。

図１３および図１４は、その表示例を示す。これらの図でＳｒ，ＳｇおよびＳｂは、それぞれＲ用フォトダイオード１５４ｒ，Ｇ用フォトダイオード１５４ｇおよびＢ用フォトダイオード１５４ｂの出力の時間的変化を示している。

図１３の波形が得られた時には、各パルスが規則正しく配列しているので、リブ間にＲ，Ｇ，Ｂ用の各蛍光体層が正規の幅で、正規のピッチで塗布されていると評価される。図１４の波形が得られた時には、（イ）のパルスに（ロ）のパルスが重なり、（ハ）のパルスの幅が短くなっているところから、Ｒ用蛍光体にＧ用蛍光体が重なって塗布され、Ｂ用蛍光体の幅が正規の幅より狭くなっていると評価される。

本発明に係るＰＤＰの製造方法を示す工程図である。この発明に係るＰＤＰの１つの画素に対応する部分の断面構造の一例を示す分解斜視図である。この発明に係る蛍光体層の理想的な形状を示す要部断面図である。実施例（１）の評価装置の側面図である。実施例（１）の評価装置の正面図である。実施例（１）の制御装置のブロック図である。実施例（１）の動作を示すフローチャートである。実施例（１）の表示例を示す説明図である。実施例（２）の評価装置の側面図である。実施例（２）の評価装置の正面図である。実施例（２）の制御装置のブロック図である。実施例（２）の動作を示すフローチャートである。実施例（２）の表示例を示す波形図である。実施例（２）の表示例を示す波形図である。

符号の説明

２１ガラス基板（基板）
２２アドレス電極
２９リブ
２８蛍光体層
２８ａ蛍光体ペースト
７１角スキージ

Claims

基板表面に設けた複数のリブ間に塗布される蛍光体の塗布状態を評価する方法であって、
発光色の異なる少なくとも２種類の蛍光体が対応するリブ間に塗布された後の基板表面を紫外線で照明した状態で該基板表面を前記各蛍光体の発光色を検出する異なる光検出器で走査し、各検出器から得られる電気パルス信号のパルス幅を相互に比較して当該各蛍光体の塗布状態を評価することを特徴とする物体の塗布状態評価方法。
基板が表面に複数のリブを有し、蛍光体が各リブ間に塗布されることを特徴とする請求項１記載の物体の塗布状態評価方法。