JP3728109B2

JP3728109B2 - ノズル、凹凸基材への塗液の塗布装置および方法並びにプラズマディスプレイの製造装置および方法

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Publication number: JP3728109B2
Application number: JP21694298A
Authority: JP
Inventors: 秀樹池内; 義之北村; 高男佐野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: JPH11309402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に凹凸状の特定のパターンが形成されたもの、特に一定形状の隔壁を等ピッチで配置したプラズマディスプレイパネルや、ストライプ形ブラックマトリックス式のカラー受像管のパネル内面等における一定パターンの塗布に適用できる、ノズル、凹凸基板への塗液の塗布装置および塗布方法、並びにこれらの装置および方法を使用したプラズマディスプレイの製造装置および製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスプレイはその方式において次第に多様化してきている。現在注目されているものの一つが、従来のブラウン管よりも大型で薄型軽量化が可能なプラズマディスプレイである。これは、一定ピッチで一方向に延びる隔壁によりストライプ状の凹凸部をガラス基板上に形成し、該凹凸部の凹部に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体を充填し、任意の部位を紫外線により発光させ、所定のカラーパターンを表示するものである。
【０００３】
蛍光体がストライプ状に構成されているという構造は、ストライプ形ブラックマトリックス式のカラー受像管のパネルも有している。
【０００４】
このような構造のものを高い生産性と高品質で製造するには、蛍光体を一定のパターン状に、塗り分ける技術が重要となる。
【０００５】
通常は、隔壁パターンを形成後、特開平５−１４４３７５号公報に示されるように一色の蛍光体を全面スクリーン印刷し、必要な部分のみフォトリソグラフィー法で残すようにして、高精度のパターンが得られるようにしている。しかし、この方法では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光体パターンを形成するために、各色の塗布、露光、現像、乾燥等の工程を３回繰り返す必要があり、コストがかかる上、生産性に著しく劣るという欠点を持つ。
【０００６】
単にガラス基板上にストライプ状の着色パターンを形成する他の方法としては、ノズルを用いる特開平５−１１１０５号公報や特開平５−１４２４０７公報等に記載されている方法があるが、表面が平坦な基板を対象に先端が平坦なノズルで３色同時に塗布するものであるため、表面に凹凸が形成されているものに対してはこの技術をそのまま用いることはできない。
【０００７】
また、特開昭５２−１３４３６８号公報、特開昭５４−１３２５０号公報、特開昭５４−１３２５１号公報等には、ストライプ形ブラックマトリックス式のカラー受像管のパネル内面の、凸状となっているブラックマトリックス間の凹部に所定の蛍光体を塗布する方法として、蛇行防止等の制御装置を有する改良されたノズル装置を用いることが示されている。しかし、一本のノズルを用いているために、表面の複数の凹凸部に対して同時に塗布する方法には適用できず、塗布のために時間がかかるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、プラズマディスプレイの隔壁のように一定の凹凸状パターンが形成された基材の複数の凹部に、複数の吐出孔を有するノズルから所定の塗液を塗布するに際し、各吐出孔から均一に塗液を吐出して、各凹部に塗布される量を均一にすることにあり、この均一な塗布を常に実現することによって、高生産性と高品質を可能とするノズル並びに、凹凸基材への塗液の塗布装置および塗布方法並びにプラズマディスプレイの製造装置および製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の凹凸基材への塗液の塗布装置は、表面に一定ピッチで凹凸部が形成されている基材を固定するテーブルと、基材の凹凸部と対面して複数の吐出孔を有するノズルと、ノズルに塗液を供給する供給手段と、テーブルとノズルを３次元的に相対移動させる移動手段とを備えた凹凸基材への塗液の塗布装置において、
（１）前記ノズルは前記吐出孔を有する部材とマニホールド部を有する部材を有し、
（２）前記吐出孔を有する部材の少なくとも吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体であり、
（３）前記吐出孔の直径は５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下であり、
（４）前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下であり、
（５）前記吐出孔を有する部材と前記マニホールド部を有する部材とが接着剤、または、ボルト締結で接合された構成である、
ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記装置において、前記ノズルはマニホールド部を有する部材と、前記吐出孔を有する部材とが接合された構成である。
【００１１】
また、上記装置において、前記ノズルの、少なくとも前記吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体である。
【００１２】
また、上記装置において、前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下である。
【００１３】
また、上記装置においては、前記ノズルの吐出孔の内壁の表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記装置の前記ノズルの吐出孔の直径は５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下である。
【００１５】
さらにまた、本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布装置の前記ノズルは、直径がｄで長さがＬの吐出孔を有しており、該吐出孔の直径と長さの基準値をそれぞれｄ０、Ｌ０とすると、各吐出孔の直径ｄと長さＬは
0.7 （ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.3 （ｄ０⁴／Ｌ０）（１）
を満たすことを特徴とするものである。
ここで、より好ましくは、前記各吐出孔の直径ｄと長さＬが
0.95（ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.05（ｄ０⁴／Ｌ０）（２）
を満たすことが望ましい。
【００１６】
また、上記のような本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布装置においては、前記ノズルの隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さをそれぞれ、ｄ１、Ｌ１、ｄ２、Ｌ２とすると、ｄ１、ｄ２、Ｌ１、Ｌ２が
０．９≦（ｄ１／ｄ２）⁴（Ｌ２／Ｌ１）≦１．１（３）
を満たすことが好ましい。
【００１７】
上記装置においては、吐出孔壁面の開口軸方向の長さは、吐出孔の全周にわたり一定となり、塗液が吐出孔壁面から受ける管摩擦抵抗は塗液に均等に働く。これにより、塗液の速度分布は軸対称となり、吐出した塗液が曲がったり、ぴくついたり、あるいは旋回することはない。
【００１８】
上記装置においては、あらかじめマニホールド部を加工したマニホールド部材と、吐出孔を加工した吐出孔部材を接合するものである。吐出孔を加工した後に、吐出孔部材の両面の表面粗度をむら無く均一に仕上げることができるため、均一で安定した塗液の吐出が可能となる。
【００１９】
上記装置においては、少なくとも吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体とする。そのようにすることで、各々の吐出孔の長さが等しくなり、塗液が各々の吐出孔を通過するときの圧力損失を合わせることができる。これにより、各々の吐出量のばらつきは小さくなり、精度の高い安定した塗布が可能となる。
【００２０】
上記装置においては、吐出孔の出口部縁の形状とばらつきの規制により、塗液をさらに安定して吐出することが可能となる。
【００２１】
また、上記装置において、ノズルの吐出孔の内壁の表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下とすれば、該吐出孔内壁の表面は十分な平滑性を有するので、吐出孔中に塗液中の粒子等が凝集して塊を形成することはなく、塗液は吐出孔中を円滑に流れる。
【００２２】
上記装置においては、ノズルの吐出孔の直径のばらつきが±５％以下とされる。この直径のばらつきの規制により、均一な吐出量の精度の高い塗布が可能となる。孔の直径のばらつきが±５％を越えると、吐出量のばらつきが大きくなり、精度の高い塗布作業が困難となる。
【００２３】
またこのとき、孔径は、５０〜５００μｍの範囲から選択される。孔径が５０μｍ未満であると、塗布液が短時間のうちに詰まるおそれがあり、長時間安定して塗布作業ができない。５００μｍを越えると、常圧の状態で液が滴下し、間欠的な塗布作業を維持できないおそれがある。
【００２４】
上記装置においては、ノズルの吐出孔における圧力損失のばらつきが±３０％以下に抑えられる。つまり、ノズルの吐出孔の直径と長さの基準値をそれぞれｄ０、Ｌ０とすると、各吐出孔の直径ｄと長さＬは
0.7 （ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.3 （ｄ０⁴／Ｌ０）（１）
を満たすように調整される。このような圧力損失のばらつきの規制により、均一な吐出量の精度の高い塗布が可能になる。
【００２５】
ここで、より好ましくは、前記各吐出孔の直径ｄと長さＬが
0.95（ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.05（ｄ０⁴／Ｌ０）（２）
を満たすことであり、これによって、ノズルの吐出孔における圧力損失のばらつきが±５％以下に抑えられ、一層均一な吐出量の精度の高い塗布が可能になる。
【００２６】
このような調整は、具体的には次のようにして行なう。ノズルは、板状体に吐出孔をあけたものやパイプを複数ならべたもので構成されるので、吐出孔の孔径を測定して許容値外のものがあるときには、
１）板状体に吐出孔を設けるものにおいては、吐出孔の孔径の小さなものに対して、その孔が存在する部分だけを削って厚さを小さくする。このときの小さくする厚さは、塗液が吐出孔を通過するときの圧力損失を合わせることで求められる。すなわち、基準となる孔径がｄ０、板厚がＬ０ならば、孔径がｄ（＞ｄ０）の部分の厚さＬは
Ｌ＝Ｌ０×（ｄ／ｄ０）⁴
で求められる。一度孔をあけた板の厚さを厚くすることはできないから、必ず孔径の小さいものを対象にして、その部分の厚みを薄くするのがポイントである。このようにして、吐出孔の圧力損失のばらつきを±３０％以下、好ましくは±５％以下に抑えることができ、均一な吐出量をもって塗布することができる。
２）吐出孔がパイプで形成される場合も、パイプの長さＬを上式で求められるものにし、そのようにして選んだものでノズルを作るか、作った後にパイプの長さを削るようにする。
【００２７】
実際の調整においては、厚さ／長さＬには圧力損失のばらつきが±３０％以下（好ましくは±５％）となるばらつきの許容範囲が必要となり、前述の式（１）、さらには（２）式、
0.7 （ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.3 （ｄ０⁴／Ｌ０）（１）
0.95（ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.05（ｄ０⁴／Ｌ０）（２）
を満たすようにする。ここで、基準値ｄ０、Ｌ０には、複数個の孔の直径、長さの平均値等を採用してもよい。
【００２８】
また、本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布装置において、ノズルの隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さについて前述の（３）式、
０．９≦（ｄ１／ｄ２）⁴（Ｌ２／Ｌ１）≦１．１（３）
を満たすようにすれば、隣接する吐出孔の圧力損失の比、あるいは、両端に位置する吐出孔の圧力損失の比が±１０％以下に抑えられる。この圧力損失の規制により、むら（塗布むら、輝度むら）なく均一に塗布することが可能になる。
【００２９】
隣接する吐出孔の圧力損失の比が大きいと、そこでむらが発生する。両端に位置する吐出孔からの塗布においても、同様の問題が発生する。すなわち、塗布すべき部分がまだ残っている場合には、次の塗布すべき開始位置までノズルをノズルの幅方向に塗布幅分（ノズルピッチ×孔数）移動して、再び塗布作業を行う。このとき、先の塗布作業においてノズルの最終孔で塗布した凹部と、次の塗布作業でノズルの第１孔で塗布する凹部が隣り合うため、ノズルの両端に位置する吐出孔の圧力損失の比も規制することが好ましいのである。
【００３０】
本発明に係るプラズマディスプレイの製造装置は、塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストであって、上記いずれかの塗布装置を用いてプラズマディスプレイを製造することを特徴とする装置からなる。上記いずれかの塗布装置を用いることにより、吐出量が均一で安定した塗布を行うことができ、優れた品質のプラズマディスプレイを安定して製造することができる。
【００３１】
本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布方法は、表面に一定のピッチで凹凸部が形成されている基材と、基材の凹凸部と対面して複数の吐出孔を有するノズルとを相対的に移動させ、かつ前記ノズルに塗液を供給して吐出孔から塗液を吐出し、基材の凹部に所定厚さの塗液を塗布する塗布方法であって、
（１）前記ノズルに、前記吐出孔を有する部材とマニホールド部を有する部材を有し、
（２）前記吐出孔を有する部材の少なくとも吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体であり、
（３）前記吐出孔の直径は５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下であり、
（４）前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下であり、
（５）前記吐出孔を有する部材と前記マニホールド部を有する部材とが接着剤、または、ボルト締結で接合された構成である、
ものを用いて塗布することを特徴とする方法からなる。
【００３２】
また、上記方法において、前記ノズルはマニホールド部を有する部材と、前記吐出孔を有する部材とが接合された構成である。
【００３３】
また、上記方法において、前記ノズルの、少なくとも前記吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体である。
【００３４】
また、上記方法において、前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下である。
【００３５】
上記方法においては、前記ノズルの吐出孔の内壁面が、表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下の平滑な面であることが好ましい。
【００３６】
また、上記方法は、前記ノズルに、その吐出孔の直径が５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下であるものを用いて塗布する。
【００３７】
さらに、本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布方法は、ノズルに、直径がｄで長さがＬの吐出孔を有しており、該孔の直径と長さの基準値をそれぞれｄ０、Ｌ０とすると、各吐出孔の直径ｄと長さＬが
0.7 （ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.3 （ｄ０⁴／Ｌ０）（１）
を満たすものを用いて塗布することを特徴とする方法からなる。このような圧力損失のばらつきの規制により、均一な吐出量の精度の高い塗布が可能になる。
【００３８】
ここで、より好ましくは、前記各吐出孔の直径ｄと長さＬが
0.95（ｄ０⁴／Ｌ０）≦ｄ⁴／Ｌ≦1.05（ｄ０⁴／Ｌ０）（２）
を満たすノズルを用いて塗布することであり、これによって、ノズルの吐出孔における圧力損失のばらつきが一層小さく抑えられ、一層均一な吐出量の精度の高い塗布が可能になる。
【００３９】
さらに本発明に係る凹凸基材への塗液の塗布方法においては、前記ノズルに、隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さをそれぞれ、ｄ１、Ｌ１、ｄ２、Ｌ２とすると、ｄ１、ｄ２、Ｌ１、Ｌ２が
０．９≦（ｄ１／ｄ２）⁴（Ｌ２／Ｌ１）≦１．１（３）
を満たすものを用いて塗布することが好ましい。
【００４０】
さらにまた、本発明に係るプラズマディスプレイの製造方法は、塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストであって、上記いずれかの塗布方法を用いてプラズマディスプレイを製造することを特徴とする方法からなる。上記いずれかの塗布方法を用いることにより、吐出量が均一で安定した塗布を行うことができ、優れた品質のプラズマディスプレイを安定かつ高い生産性で製造することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４において、ノズル８１は、塗液を貯蔵するマニホールド部８２と、塗液を吐出する複数の吐出孔８３を有する。吐出孔８３は、マニホールド部８２の内側から外側に開口しており、吐出孔８３の開口方向の軸８７を含む断面形状は、各々の吐出孔８３において、その開口軸８７に対して軸対称である。そのようにすることで、吐出孔壁面の長さは、吐出孔の全周にわたり一定となり、塗液が吐出孔壁面からうける管摩擦抵抗は塗液に均等に働く。これにより、塗液の速度分布は軸対称となり、吐出した塗液が曲がったり、ぴくついたり、あるいは旋回することはない。
【００４５】
図５は、本発明の他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。この態様のものは、あらかじめマニホールド部８２を加工したマニホールド部材８４と、吐出孔８３を加工した吐出孔部材８５を接合して構成したノズルである。吐出孔８３を加工した後に、吐出孔部材８５の両面の表面粗度をむら無く均一に仕上げることができる。これにより、均一で安定した塗液の吐出が可能となる。吐出孔部材８５とマニホールド部材８４の接合方法としては、接着剤、拡散接合、レーザー溶接やボルト等による締結等がある。
【００４６】
図６、図７は、本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。この態様のものは、吐出孔８３を有する吐出孔部材８５の、少なくとも吐出孔８３が開口している領域は板状体８６である。板状体８６の平行度は０．１ｍｍ以下であるのが好ましい。そのようにすることで、各々の吐出孔８３の長さが等しくなり、塗液が各々の吐出孔８３を通過するときの圧力損失を合わせることができる。これにより、各々の吐出量のばらつきは小さくなり、精度の高い安定した塗布が可能となる。
【００４７】
図８に示すように、塗液をさらに安定して吐出するために、吐出孔８３の直径をｄとすると、吐出孔８３の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下であることが好ましい。
【００４８】
吐出孔８３の形状としては、図９の円形、図１０の長円形もしくは楕円形、図１１の角形、図１２の双子円形、図１３の多角形、または、図１４の先細りもしくは先太り等によるものがある。
【００４９】
吐出孔８３の加工方法としては、ドリル加工、ドリル加工＋リーマ通し、放電加工、フォトエッチング、電鋳等の精密微細加工によるものがある。とくに吐出孔の内壁面の表面粗さを小さく抑えることが好ましく、内壁の表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下になるように仕上げることが好ましい。
【００５０】
吐出孔部材８５およびマニホールド部材８４の材質としては、ステンレス、ニッケル等の金属や、セラミックス等の非金属によるものがある。
【００５１】
吐出孔８３の孔径は、前述の如く５０〜５００μｍの範囲に設定され、これら吐出孔８３の孔径が実測されて、目標値（あるいは平均値）に対し、ばらつきが±５％を越える孔について、調整加工が施される。−５％よりも下回る孔径を有する吐出孔については、孔径を大きくすることにより容易に調整加工することが可能であるが、＋５％を越えた孔径に対しては、孔径を小さくする加工が困難であるので、孔径の基準値として、実測されたものの最大値、あるいは比較的大きい値を採用し、孔径を大きくすることによる調整加工が可能となるようにしてもよい。
【００５２】
また、前述の（１）式による、各吐出孔８３の圧力損失を±３０％以内（好ましくは前述の（２）式による±５％以内）に揃える調整においては、たとえば図１５に示すように、圧力損失のばらつきが±３０％（好ましくは±５％）を越える孔が存在する部分の板厚を調整する。たとえば、孔径の最大値を基準値にとり、該基準値の孔径に対し、−３０％（好ましくは−５％）よりも下回る孔径を有する吐出孔８３については、その吐出孔８３が存在する部分の上あるいは下面を削り（削り取り部８８）、その部分の板厚を薄くして吐出孔８３の長さＬを小さくし、それによって圧力損失のばらつきを±３０％以内（好ましくは±５％以内）に抑えることができる。
【００５３】
図１６は、本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。吐出孔に一定孔径と長さのパイプ８９を接合したものである。これにより、パイプ８９の先端を削り、パイプの長さ（吐出孔の長さＬ）を調整することにより、圧力損失のばらつきを抑えることができる。
【００５４】
本発明においては、前述の如く、さらにノズルが、隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さをそれぞれ、ｄ１、Ｌ１、ｄ２、Ｌ２とすると、ｄ１、ｄ２、Ｌ１、Ｌ２が
０．９≦（ｄ１／ｄ２）⁴（Ｌ２／Ｌ１）≦１．１（３）
を満たすものであることが好ましく、これによって塗布むら、輝度むらをさらに小さく抑えることができる。
【００５５】
次に図１は、本発明の一実施態様に係る塗布装置の全体斜視図、図２は図１のテーブル６とノズル２０回りの模式図、図３は図１のノズル２０を下側からみた拡大平面図である。
【００５６】
まず、塗液の塗布装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造に適用される塗布装置の一例を示している。この塗布装置は基台２を備えている。基台２上には、一対のガイド溝レール８が設けられており、このガイド溝レール８上にはテーブル６が配置されている。このテーブル６の上面には、表面に凹凸が一定ピッチで一方向にストライプ状に形成された基材４が、真空吸引によってテーブル面に固定可能となるように、サクション面を構成する複数の吸着孔７が設けられている。また、基材４は図示しないリフトピンによってテーブル６上を昇降する。さらにテーブル６はスライド脚９を介してガイド溝レール８上をＸ軸方向に往復動自在となっている。
【００５７】
一対のガイド溝レール８間には、図２に示す送りねじ機構を構成するフィードスクリュー１０が、テーブル６の下面に固定されたナット状のコネクタ１１を貫通して延びている。フィードスクリュー１０の両端部は軸受１２に回転自在に支持され、さらに片方の一端にはＡＣサーボモータ１６が連結されている。
【００５８】
図１に示すように、テーブル６の上方には、塗液吐出装置であるノズル２０がホルダー２２を介して昇降機構３０、幅方向移動機構３６に連結している。昇降機構３０は昇降可能な昇降ブラケット２８を備えており、昇降機構３０のケーシング内部で一対のガイドロッドに昇降自在に取り付けられている。また、このケーシング内にはガイドロッド間に位置してボールねじからなるフィードスクリュー（図示しない）もまた回転自在に配置されており、ナット型のコネクタを介して昇降ブラケット２８と連結されている。さらにフィードスクリューの上端には図示しないＡＣサーボモータが接続されており、このＡＣサーボモータの回転によって昇降ブラケット２８を任意に昇降動作させることができるようになっている。
【００５９】
さらに、昇降機構３０はＹ軸移動ブラケット３２（アクチュエータ）を介して幅方向移動機構３６に接続されている。幅方向移動機構３６はＹ軸移動ブラケット３２をノズル２０の幅方向、すなわちＹ軸方向に往復自在に移動させるものである。動作のために必要なガイドロッド、フィードスクリュー、ナット型コネクター、ＡＣサーボモータ等は、ケーシング内に昇降機構３０と同じように配置されている。幅方向移動機構３６は支柱３４により基台２上に固定されている。
【００６０】
これらの構成によって、ノズル２０はＺ軸とＹ軸方向に自在に移動させることができる。
【００６１】
ノズル２０は、テーブル６の往復動方向と直交する方向、つまりＹ軸方向に水平に延びているが、これを直接保持するコの字形のホルダー２２は昇降ブラケット２８内にて回転自在に支持されており、垂直面内で自在に図中の矢印方向に回転することができる。
【００６２】
このホルダ２２の上方には水平バー２４も昇降ブラケット２８に固定されている。この水平バー２４の両端部には、電磁作動型のリニアアクチュエータ２６が取り付けられている。このリニアアクチュエータ２６は水平バー２４の下面から突出する伸縮ロッドを有しており、これら伸縮ロッドがホルダ２２の両端部に接触することによってホルダ２２の回転角度を規制することができ、結果としてノズル２０の傾き度を任意に設定することができる。
【００６３】
さらに図１を参照すると、基台２の上面には逆Ｌ字形のセンサ支柱３８が固定されており、その先端にはテーブル６上の基材４の凸部頂上の位置（高さ）を測定する高さセンサ４０が取り付けられている。また、高さセンサ４０の隣には、基材４の隔壁間の凹部の位置を検知するカメラ７２が支柱７０に取り付けられている。図２に示すように、カメラ７２は画像処理装置７４に電気的に接続されており、隔壁間の凹部位置の変化を定量的に求めることができる。
【００６４】
さらに、テーブル６の一端には、センサーブラケット６４を介して、ノズル２０の開口部のある下端面（開口部面）のテーブル６に対する垂直方向の位置を検出するセンサー６６が取り付けられている。
【００６５】
図２に示すように、ノズル２０はそのマニホールド４１内に塗液４２が充填されており、開口部である吐出孔４４が開口部先端面４５上で長手方向に一直線状にならんでいる（図３参照）。そしてこの吐出孔４４より塗液４２が吐出される。ノズル４０には供給ホース４６が接続されており、さらに吐出用電磁切換え弁４８、供給ユニット５０、吸引ホース５２、吸引用電磁切換え弁５４、塗液タンク５６へと連なっている。塗液タンク５６には塗液４２が蓄えられている。塗液４２は、赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストからなる。
【００６６】
供給ユニット５０の具体例としては、ピストン、ダイヤフラム型等の定容量ポンプ、チュービングポンプ、ギアポンプ、モーノポンプ、さらには液体を気体の圧力で押し出す圧送コントローラ等がある。供給装置コントローラ５８からの制御信号をうけて、供給ユニット５０や、各々の電磁切換え弁の動作を行なわせ、塗液タンク５６から塗液４２を吸引して、ノズル２０に塗液４２を供給することができる。塗液タンク５６から定容量ポンプへの塗液４２の吸引動作を安定化させるために、塗液タンク５６を密閉容器にして、空気、不活性ガスである窒素等の気体で圧力を付加してもよい。空気、窒素等で常に一定の圧力を付加するには、塗液タンク５６を空気、窒素等の供給装置に接続して圧力制御すればよい。圧力の大きさは０．０１〜１ＭＰａ、特に０．０２〜０．５ＭＰａが好ましい。
【００６７】
供給装置コントローラ５８はさらに、全体コントローラ６０に電気的に接続されている。この全体コントローラ６０には、モータコントローラ６２、高さセンサー４０の電気入力等、カメラ７２の画像処理装置７４からの情報等、すべての制御情報が電気的に接続されており、全体のシーケンス制御を司れるようになっている。全体コントローラ６０は、コンピュータでも、シーケンサでも、制御機能を持つものならばどのようなものでもよい。
【００６８】
またモータコントローラ６２には、テーブル６を駆動するＡＣサーボモータ１６や、昇降機構３０と幅方向移動機構３６のそれぞれのアクチュエータ７６、７８（たとえば、ＡＣサーボモータ）、さらにはテーブル６の移動位置を検出する位置センサ６８からの信号、ノズル２０の作動位置を検出するＹ、Ｚ軸の各々のリニアセンサ（図示しない）からの信号などが入力される。なお、位置センサ６８を使用する代わりに、ＡＣサーボモータ１６にエンコーダを組み込み、このエンコーダから出力されるパルス信号に基づき、テーブル６の位置を検出することも可能である。
【００６９】
次にこの塗布装置を使った塗布方法について説明する。
まず塗布装置における各作動部の原点復帰が行われるとテーブル６、ノズル２０は各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の準備位置に移動する。この時、塗液タンク５６〜ノズル２０まで塗液はすでに充満されており、吐出用電磁切換え弁４８は開、吸引用電磁切換え弁５４は閉の状態にする。そして、テーブル６の表面には図示しないリフトピンが上昇し、図示しないローダから隔壁が一定ピッチのストライプ状に形成されている基材４がリフトピン上部に載置される。
【００７０】
次にリフトピンを下降させて基材４をテーブル６の上面に載置し、図示しないアライメント装置によってテーブル６上の位置決めが行われた後に基材２を吸着する。
【００７１】
次にテーブル６はカメラ７２と、高さセンサー４０の真下に基材４の隔壁（凸部頂上）がくるまで移動し、停止する。カメラ７２はテーブル６上に位置決めされた基材４上の隔壁端部を写し出すようにあらかじめ位置調整されており、画像処理によって一番端の凹部の位置を検出し、カメラ基準点からの位置変化量ｌａを求める。一方、カメラ７２の基準点と、所定のＹ軸座標位置Ｙａにある時のホルダ２２に固定されたノズル２０の最端部に位置する吐出孔４４間の長さｌｂは、事前の調整時に測定し、情報として全体コントローラ６０に入力しているので、画像処理装置７４からカメラ基準点からの隔壁凹部の位置変化量ｌａが電送されると、ノズル２０の最端部に位置する吐出孔４４が隔壁端部の凹部の真上となるＹ軸座標値Ｙｃを計算し（例えば、Ｙｃ＝Ｙａ＋ｌｂ−ｌａ）、ノズル２０をその位置に移動させる。なお、カメラ７２は、ノズル２０やホルダ２２に取り付けても同じ機能を持たせることができる。
【００７２】
この間に高さセンサ４０は基材４の隔壁頂上部の垂直方向の位置を検知し、テーブル６上面との位置の差から基材４の隔壁頂上部の高さを算出する。この高さに、あらかじめ与えておいたノズル２０開口部〜基材４の隔壁頂上部間の間隙値を加算して、ノズル２０のＺ軸リニアセンサー上での下降すべき値を演算し、その位置にノズルを移動する。これによって、テーブル６上での隔壁頂上部位置が基材ごとに変化しても、塗布に重要なノズル２０開口部〜基材上の隔壁頂上部間の間隙を常に一定に保てるようになる。
【００７３】
次にテーブル６をノズル２０の方へ向けて動作を開始させ、ノズル２０の開口部の真下に基材４の塗布開始位置が到達する前に所定の塗布速度まで増速させておく。テーブル６の動作開始位置と塗布開始位置までの距離は塗布速度まで増速できるよう十分確保できていなければならない。
【００７４】
さらに基材４の塗布開始位置がノズル２０の開口部の真下に至るまでの所に、テーブル６の位置を検知する位置センサー６８を配置しておき、テーブル６がこの位置に達したら、供給ユニット５０の動作を開始して塗液４２のノズル２０への供給を開始する。ノズル２０開口部より吐出される塗液４２が基材４に達するには、基材〜ノズル開口部間の間隙だけ時間遅れが生じる。そのため、事前に塗液４２をノズル２０に供給することによって、基材４の塗布開始位置がノズル２０開口部の丁度真下に来たところでノズル２０から吐出された所定量の塗液４２が基板４に到達するので、ほとんど厚みむらゼロの状態で塗布を開始することができる。塗液４２の供給を開始する位置は位置センサー６８の設置場所を変えて調整することができる。この位置センサー６８の代わりに、モータあるいはフィードスクリューにエンコーダを接続したり、テーブルにリニアセンサーを付けたりすると、エンコーダやリニアセンサーの値で検知しても同様なことが可能となる。
【００７５】
塗布は、基材４の塗布終了位置がノズル２０の開口部の真下付近に来るまで行われる。すなわち、基材４はいつもテーブル６上の定められた位置に置かれているから、基材４の塗布終了位置がノズル２０の開口部の（ａ）たとえば真下にくる５ｍｍ前や、（ｂ）丁度真下になる位置に相当するテーブル６の位置に、位置センサーやそのエンコーダ値をあらかじめ設定しておき、テーブル６が（ａ）に対応する位置にきたら、全体コントローラ６０から供給装置コントローラ５８に停止指令を出して塗液４２のノズル２０への供給を停止して、（ｂ）の位置までスキージ塗工し、次いでテーブル６が（ｂ）に対応する位置にきたら、ノズル２０を上昇させて完全に塗液４２をたちきる。塗液４２が比較的高粘度の液体である場合には、単に塗液の供給を停止しただけでは、残圧によるノズル２０開口部からの塗液吐出までも瞬時に停止することは難しい。そのために、塗液の供給を停止するとと同時にノズル２０内のマニホールド４１圧力を大気圧にすると、短時間で開口部からの塗液の吐出停止が可能となるので、供給ユニットにこのような機能をもたせるか、あるいは、供給ユニットの吐出電磁切換え弁４８〜ノズル２０の間に大気開放バルブを設けるのが望ましい。
【００７６】
さて、塗布終了位置を通過しても、テーブル６は動作を続け、終点位置にきたら停止する。このとき塗布すべき部分がまだ残っている場合には、次の塗布すべき開始位置までノズルをＹ軸方向に塗布幅分（ノズルピッチ×穴数）移動して、以下テーブル６を反対方向に移動させることを除いては同じ手順で塗布を行う。１回目と同一のテーブル６の移動方向で塗布を行なうのなら、ノズル２０は次の塗布すべき開始位置までＹ軸方向に移動、テーブル６はＸ軸準備位置まで復帰させる。
【００７７】
そして塗布工程が完了したら、基材４をアンローダで移載する場所までテーブル６を移動して停止させ、基材４の吸着を解除するとともに大気開放した後に、リフトピンを上昇させて基材４をテーブル６の面から引き離し、持ち上げる。
【００７８】
このとき図示されないアンローダによって基材４の下面が保持され、次の工程に基材４を搬送する。基材４をアンローダに受け渡したら、テーブル６はリフトピンを下降させ原点位置に復帰する。
【００７９】
このとき、吐出用電磁切換え弁４８を閉、吸引用電磁切換え弁５４を開状態にして供給ユニット５０を動作させ、塗液タンク５６から１枚の基材の塗布に必要な量だけ塗液を供給する。
【００８０】
なお、前述の塗液塗布装置の全体構成において、高さセンサー４０としては、レーザ、超音波等を利用した非接触測定形式のもの、ダイヤルゲージ、差動トランス等を利用した接触測定形式のもの等、測定可能な原理のものならいかなるものを用いてもよい。
【００８１】
また、塗液吐出装置の開口部の凹部に対する相対位置を検知する検知手段は、基材の凹部とノズルの孔を各々別個に検知するカメラを用いた画像処理装置により構成してもよい。
【００８２】
さらにまた、前記実施態様では基材はＸ軸方向に移動し、ノズルがＹ軸、Ｚ軸方向に移動する場合での適用例について記述したが、ノズル２０と基材４が相対的に３次元的に移動できる構造、形式のものであるのなら、テーブル、ノズルの移動方向はいかなる組み合わせのものでもよい。
【００８３】
たとえば、前述の実施態様では、塗布はテーブルの移動、凹凸のピッチ方向への移動は、ノズルの移動によって行う例を示したが、塗布をノズルの移動、凹凸のピッチ方向への移動をテーブルの移動で行ってもよい。
【００８４】
さらに、本発明における基材としては、ガラス板の他、鉄板、アルミ板等、枚葉状のものならどのようなものでもよい。また、一種類の塗液を塗布する場合について詳しく言及したが、赤、青、緑等の３色の蛍光体を同時に塗布する場合にも本発明は適用できる。
【００８５】
【実施例】
実施例１
厚さ０．５ｍｍの板にφ１００μｍの貫通孔を０．５ｍｍピッチで５０ヶ加工して設けた。マニホールド部にレーザ溶接する前に、孔径を全部測定したところ、φ９４〜１１０μｍの範囲でばらついていた。
【００８６】
孔径の最大値を基準値ｄ₀（＝１１０μｍ）、板厚を長さの基準値Ｌ₀（＝０．５ｍｍ）にとった。前述の式（１）にしたがって各孔ごとにＬを計算し、板厚より小さくする必要がある箇所については、図１５に示したようにマニホールド側になる方を板面を５ｍｍの幅にわたって削り、所定のＬになるように調整した。
【００８７】
加工した板をマニホールド部にレーザ溶接してノズルを作成し、実際に５ポイズの塗液を吐出して吐出量分布を測定した。これによって、吐出量のばらつきを４７％から±５％以下に低減することができた。
【００８８】
実施例２
内径がφ１６０μｍ、長さが１０ｍｍの多数のパイプを１ｍｍピッチで３０個マニホールド部に固定する図１６のタイプのノズルで、パイプをマニホールド部に固定する前に、直径ｄと、長さＬを実測した。
【００８９】
基準値は直径ｄ₀＝φ１５０μｍ、長さＬ₀＝５ｍｍにとり、式（１）を満たすものだけを選んでマニホールド部に組み込み固定してノズルを構成した。
【００９０】
その結果、パイプを選択しないものの吐出量ばらつきが±１５％あったものが、上記のように選択して組み込んだために吐出量ばらつきを±５％以下にすることができた。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のノズル並びに凹凸基材への塗液の塗布装置および方法によれば、複数の吐出孔から吐出される塗液の各吐出孔間の吐出量ばらつきを小さくすることができ、品質を向上するとともに、長時間にわたって安定で均一な塗布が可能となる。
【００９２】
本発明のプラズマディスプレイの製造装置および方法によれば、上記凹凸基材への塗液の塗布装置および方法を使用しているので、品質の高いプラズマディスプレイパネルを、高い生産性で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る塗液の塗布装置の全体斜視図である。
【図２】図１の装置のテーブルとノズル周りの構成を示す模式図である。
【図３】図１の装置におけるノズルを下側からみた拡大平面図である。
【図４】本発明の一実施態様に係るノズルの縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの要部の概略縦断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施態様に係るノズルの概略縦断面図である。
【符号の説明】
２基台
４基材
６テーブル
８ガイド溝レール
１０フィードスクリュー
１６ＡＣサーボモータ
２０ノズル
２６リニアアクチュエータ
３０昇降機構
３６幅方向移動機構
４０高さセンサー
４２塗液
４４吐出孔
４５吐出孔面
５０供給ユニット
５６塗液タンク
５８供給装置コントローラ
６０全体コントローラ
６６センサー
７２カメラ
８１ノズル
８２マニホールド部
８３吐出孔
８４マニホールド部材
８５吐出孔部材
８６板状体
８７開口軸
８８削り取り部
８９パイプ

Claims

表面に一定ピッチで凹凸部が形成されている基材を固定するテーブルと、基材の凹凸部と対面して複数の吐出孔を有するノズルと、ノズルに塗液を供給する供給手段と、テーブルとノズルを３次元的に相対移動させる移動手段とを備えた凹凸基材への塗液の塗布装置において、
（１）前記ノズルは前記吐出孔を有する部材とマニホールド部を有する部材を有し、
（２）前記吐出孔を有する部材の少なくとも吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体であり、
（３）前記吐出孔の直径は５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下であり、
（４）前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下であり、
（５）前記吐出孔を有する部材と前記マニホールド部を有する部材とが接着剤、または、ボルト締結で接合された構成である、
ことを特徴とする凹凸基材への塗液の塗布装置。
前記ノズルの吐出孔の内壁の表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の凹凸基材への塗液の塗布装置。
前記ノズルは、直径がｄで長さがＬの吐出孔を有しており、該吐出孔の直径と長さの基準値をそれぞれｄ０、Ｌ０とすると、各吐出孔の直径ｄと長さＬは
０．７（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）≦ｄ ⁴ ／Ｌ≦１．３（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）
を満たし、前記ノズルの隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さをそれぞれ、ｄ１、Ｌ１、ｄ２、Ｌ２とすると、ｄ１、ｄ２、Ｌ１、Ｌ２が
０．９≦（ｄ１／ｄ２） ⁴ （Ｌ２／Ｌ１）≦１．１
を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の凹凸基材への塗液の塗布装置。
前記各吐出孔の直径ｄと長さＬが
０．９５（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）≦ｄ ⁴ ／Ｌ≦１．０５（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）
を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の凹凸基材への塗液の塗布装置。
塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストであって、請求項１ないし４のいずれかに記載の塗液の塗布装置を用いたことを特徴とするプラズマディスプレイの製造装置。
表面に一定のピッチで凹凸部が形成されている基材と、基材の凹凸部と対面して複数の吐出孔を有するノズルとを相対的に移動させ、かつ前記ノズルに塗液を供給して吐出孔から塗液を吐出し、基材の凹部に所定厚さの塗液を塗布する塗布方法であって、
（１）前記ノズルに、前記吐出孔を有する部材とマニホールド部を有する部材を有し、
（２）前記吐出孔を有する部材の少なくとも吐出孔が開口している領域は平行度０．１ｍｍ以下の板状体であり、
（３）前記吐出孔の直径は５０〜５００μｍであり、各孔の直径のばらつきが±５％以下であり、
（４）前記吐出孔の直径をｄとすると、吐出孔の開口軸を含む断面形状の出口部縁の半径はｄ／２以下であり、かつ、前記出口部縁の全周における半径のばらつきは±ｄ／２０以下であり、
（５）前記吐出孔を有する部材と前記マニホールド部を有する部材とが接着剤、または、ボルト締結で接合された構成である、
ものを用いて塗布することを特徴とする、凹凸基材への塗液の塗布方法。
前記ノズルの吐出孔の内壁の表面粗さの最大高さＲｍａｘが１μｍ以下であることを特徴とする、請求項６に記載の凹凸基材への塗液の塗布方法。
前記ノズルに、直径がｄで長さがＬの吐出孔を有しており、該吐出孔の直径と長さの基準値をそれぞれｄ０、Ｌ０とすると、各吐出孔の直径ｄと長さＬが
０．７（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）≦ｄ ⁴ ／Ｌ≦１．３（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）
を満たし、隣接する吐出孔の直径と長さ、あるいは、両端に位置する吐出孔の直径と長さをそれぞれ、ｄ１、Ｌ１、ｄ２、Ｌ２とすると、ｄ１、ｄ２、Ｌ１、Ｌ２が
０．９≦（ｄ１／ｄ２） ⁴ （Ｌ２／Ｌ１）≦１．１
を満たすものを用いて塗布することを特徴とする、請求項６または７に記載の凹凸基材への塗液の塗布方法。
前記各吐出孔の直径ｄと長さＬが
０．９５（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）≦ｄ ⁴ ／Ｌ≦１．０５（ｄ０ ⁴ ／Ｌ０）
を満たすノズルを用いて塗布することを特徴とする、請求項８に記載の凹凸基材への塗液の塗布方法。
塗液が赤色、緑色、青色のいずれかの色に発光する蛍光体粉末を含むペーストであって、請求項６ないし９のいずれかに記載の塗布方法を用いることを特徴とする、プラズマディスプレイの製造方法。