プラズマディスプレイパネル検査方法および検査装置

【課題】短時間でかつ確実に蛍光体層の形状不良を検出し良否判定ができるプラズマディスプレイパネル検査方法と検査装置を提供する。
【解決手段】背面基板１０１上の隔壁によって区画された領域に塗布された蛍光体の形状を検査するプラズマディスプレイパネル検査装置であって、背面基板１０１の上方に配置され背面基板１０１の蛍光体層に紫外線を照射する紫外線光源１０５と、背面基板１０１の上方に配置され蛍光体層からの励起発光を撮像するエリアセンサーカメラ１０３と、エリアセンサーカメラ１０３により得られた画像データを計算処理する画像処理手段１０６と、蛍光体層の形成状態の良否を判定する良否判定手段１０７とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマディスプレイパネルの背面基板上に形成された隔壁パターン内の蛍光体層を検査する検査方法および検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は前面基板と背面基板の２枚のガラス基板を貼りあわせた構造になっている。前面基板には表示電極と誘電体層、保護層などが形成され、背面基板にはアドレス電極、隔壁、蛍光体層などが形成されている。これらのガラス基板を対向配置させて放電空間を形成し、放電空間にＮｅ、Ｘｅなどの希ガスを主体とするガスを封入した構造になっている。
【０００３】
図１４はＡＣ（交流）型カラーＰＤＰの一例を示す断面図であり、それぞれ図１４（ａ）、図１４（ｂ）は互いに直交する方向の断面を示している。背面基板５０１にはストライプ状のアドレス電極５０２、それを覆う誘電体層５０３、それらの放電を仕切る隔壁５０４、さらに誘電体層５０３と隔壁５０４とを被覆する形で赤色、緑色、青色の蛍光体層５０５が形成されている。前面基板５０６にはアドレス電極５０２と直交する形で透明電極５０７とバス電極５０８からなる表示電極（２本一組）が設けられ、さらに表示電極を覆って誘電体層５０９およびＭｇＯ（酸化マグネシウム）よりなる保護層５１０が形成されている。表示を行う最小単位である放電セルは、２本の表示電極と１本のアドレス電極５０２、隔壁５０４で囲まれた領域からなる。この放電セル内の２本の表示電極間に交流電圧を印加し放電によって生じる真空紫外線により、蛍光体層５０５の蛍光体を励起発光させて前面基板５０６を透過する光で任意のカラー画像表示を行うものである。
【０００４】
ＰＤＰの製造方法のうち、表示電極やアドレス電極５０２などの電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリーン印刷法、コーティング法、フィルムラミネート法などによってガラス基板上に電極材料の膜を形成し、これをフォトリソグラフィー法によってパターニングする方法と、スクリーン印刷法あるいはオフセット印刷によりパターニングする方法とがある。また隔壁５０４の形成方法としてはサンドブラスト法、あるいは感光性ペースト成膜後にフォトリソグラフィー法によりパターニングする方法などがある。蛍光体層５０５の形成方法としてはディスペンサーによる塗布法や、スクリーン印刷法により隔壁５０４の間に各色の蛍光体ペーストを選択的に充填する方法などがあり、通常ペースト塗布後に乾燥工程、焼成工程を経て完成する。
【０００５】
蛍光体層５０５は乾燥工程を経ることによって収縮し形状が変化する。この形状に起因して放電セル毎の真空紫外線励起発光能力が異なり、色ムラなどの画像欠陥を生じる。蛍光体層形状が理想的である場合の断面形状の一例を図１２に示す。図１２に示すように隔壁５０４によって区切られた領域に蛍光体層５０５の表面が平滑かつ連続した曲線で形成されるような形状の場合には放電によって発生する真空紫外線が効率的に蛍光体層５０５に照射される。一方、図１３には、蛍光体層形状に不良がある場合の断面形状の一例を示す。図１３に示すように、蛍光体層５０５の表面が鋭角で特異点５０５ａをもち、複数の非連続曲線で形成される形状の場合には放電によって発生する真空紫外線の照射に影になる部分が生じ、十分な励起発光を得ることができない。
【０００６】
従来は、このような蛍光体層形状を検査する方法としては、蛍光体ペーストを乾燥した後の基板に真空紫外線を照射し人間が目視検査をしてきた。また、目視検査以外の方法として、蛍光体ペーストを乾燥する前に蛍光体を励起させない波長の光を蛍光体ペーストの表面に照射し、その反射光パターンを解析することによって蛍光体層の欠陥を検出する検査方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００７】
また紫外光を蛍光体層に照射し、ラインセンサーで蛍光体層からの励起放射光を検出することにより蛍光体層の欠陥を検出する検査方法も開示されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３９５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−４５３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これらの従来の検査方法では以下のような課題があった。蛍光体層の形状異常は、蛍光体ペーストを乾燥する際の収縮などによって発生する場合が多い。したがって、蛍光体ペーストを乾燥する前に検査する方法では、蛍光体ペーストの乾燥後に発生した形状異常を判別することができないため、乾燥工程で不良となった基板が後工程に流出してしまうという課題が発生する。
【０００９】
一方、蛍光体層に紫外光を照射し励起された蛍光体層から発生した光をラインセンサーで検出する検査方法では、本来のＰＤＰ放電で発生する波長１４７ｎｍのＸｅ共鳴線を光源として使用することはランプ材料の吸収波長特性から不可能であるため、通常使用される２２２ｎｍのＸｅエキシマランプを使う。しかしながら、エキシマランプでは蛍光体層を十分に励起できないため、ラインセンサーで放射光を十分検出するためには、露光時間を長くする必要があり処理時間が長くなるという課題があった。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、短時間でかつ確実に蛍光体層の形状不良を検出し良否判定ができるＰＤＰ検査方法および検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明のＰＤＰ検査方法は、基板上の隔壁によって区画された領域に形成された蛍光体の形状を検査するＰＤＰ検査方法であって、蛍光体ペーストを塗布し乾燥させた後の蛍光体表面に紫外線を照射するステップと、紫外線により励起された蛍光体からの発光をエリアセンサーカメラに撮像するステップと、蛍光体からの発光パターンを解析し蛍光体の形成状態を測定するステップとを含んでいる。
【００１２】
このような検査方法によれば、短時間でかつ確実に蛍光体の形状不良を検出し良否の判定を行うことができる。
【００１３】
さらに、紫外線を照射するステップは、蛍光体を形成した基板面に、紫外線を少なくとも２方向から非同時に照射してもよく、このような方法によれば蛍光体の形状不良をさらに正確に測定することができる。
【００１４】
さらに、蛍光体を形成した基板面に、照射角度を連続的に変化させて紫外線を照射するステップと、エリアセンサーカメラに連続して画像を蓄積させるステップとを含んでもよく、このような方法によれば、蛍光体の概略形状など、より詳細な蛍光体の情報を得ることができる。
【００１５】
また本発明のＰＤＰ検査装置は、基板上の隔壁によって区画された領域に塗布された蛍光体の形状を検査するＰＤＰ検査装置であって、基板の上方に配置され基板に対して任意の角度から蛍光体に紫外線を照射する紫外線光源と、基板の上方に配置され蛍光体からの励起発光を撮像するエリアセンサーカメラと、エリアセンサーカメラにより得られた画像データを計算処理する画像処理手段と、蛍光体の形成状態の良否を判定する良否判定手段とを備えている。
【００１６】
このような構成によれば、短時間でかつ確実に蛍光体の形状不良を検出し良否の判定を行うことができる。
【００１７】
さらに、紫外線光源を複数個備え、紫外線光源から基板への紫外線の照射角度を任意に設定する角度設定手段を備えてもよく、このような構成によれば蛍光体の形状を、さらに正確に検出することができる。
【００１８】
さらに、紫外線光源から基板への紫外線の照射角度を連続的に変化させる連続角度設定手段を備えてもよく、このような構成によれば、蛍光体の概略形状など、より詳細な蛍光体の情報を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るＰＤＰ検査方法および検査装置によると、短時間でかつ確実に蛍光体の形状不良を検出し良否の判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるＰＤＰ検査装置の概略を示す図である。図２は同じくＰＤＰ検査方法のフローチャートである。
【００２２】
図１に示すように、ＰＤＰ検査装置は蛍光体材料である蛍光体ペーストを塗布して乾燥した背面基板１０１を載置し移動させる保持機構１０２、受光素子として可視光の波長範囲に感度特性を有するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ）をマトリクス状に約１０００万個備えたエリアセンサーカメラ１０３、ＣＣＤ１画素あたりの基板分解能を５μｍ角に設定し得る対物レンズを備えた鏡筒１０４、背面基板１０１上に塗布後、乾燥された蛍光体層を励起発光させるための波長２２２ｎｍの紫外平行光を照射する紫外線光源１０５、紫外線光源１０５を任意の角度に設定する角度設定手段となる機構部１０９、エリアセンサーカメラ１０３によって得た画像を処理するための画像処理手段１０６、良否判定手段１０７、画像および基板データ記憶装置１０８を備える。また、蛍光体層からの紫外線励起発光のみをエリアセンサーカメラ１０３で検出する必要があるために、ＰＤＰ検査装置は暗室内に設置され外光を遮断できるようになっている。
【００２３】
以下、本発明の第１の実施の形態における作用について説明する。図２のフローチャートをもとに説明する。ＰＤＰ検査装置の保持機構１０２に背面基板１０１を搬入し、隔壁によって区画された領域に蛍光体ペーストを塗布し乾燥させた蛍光体層が上面になるように所定の位置に移動し固定保持する。次に、背面基板１０１の上方に配置された紫外線光源１０５から所定の角度で紫外線を照射し、そのときの蛍光体層からの励起発光を、背面基板１０１の上方に配置されたエリアセンサーカメラ１０３によって撮像する。
【００２４】
図３は隔壁２００間に形成された蛍光体層２０１に、紫外線を照射する例を示した図であり、蛍光体層２０１の形状として図１２に示すような表面が平滑かつ連続した曲線で形成される理想的な形状の場合について示している。背面基板１０１上にはアドレス電極１１２、それを覆う誘電体層１１１が形成され、その誘電体層１１１上に隔壁２００および蛍光体層２０１が形成されており、この蛍光体層２０１は蛍光体ペーストを塗布し乾燥させた状態のものである。図３に示すように、まず１回目は照射角度を４５度、すなわち背面基板１０１に対して４５度の角度から平行な紫外線を照射し、その発光をエリアセンサーカメラ１０３で撮像する。このとき、カメラの露光時間は５００ｍｓ、レンズ絞りは開放で撮像する。このとき、隔壁２００内の蛍光体層２０１の形状によって、励起発光される状態が異なり、紫外線の影になる部分の蛍光体層２０１は直接励起されず反射した紫外線により弱く励起されるだけである。
【００２５】
このようにして、背面基板１０１上方に設置されるエリアセンサーカメラ１０３に蓄積される励起発光の光量を、各放電セルの隔壁間距離を横軸にし光量を縦軸に取った光量分布にすると、図３に示す蛍光体層形状の場合には、図４のようななだらかな曲線を有する光量分布となる。
【００２６】
しかしながら、図５には蛍光体層２０１の表面に凹み２０３のような複数の非連続面を有する場合について示している。蛍光体層２０１にこのような紫外線の影になる部分を有する場合は、この部分での光量が少なくなるため光量分布は図６のようになる。蛍光体層２０１の形状が正常である場合の図４の光量分布と、蛍光体層２０１の形状が異常である図６の光量分布とを比較することによって、隔壁２００間に形成された蛍光体層２０１の左側部分の不良を判別することができる。
【００２７】
次に２回目の撮像として、図７に示すように、紫外線の照射角度を１３５度、すなわち背面基板１０１に対して１３５度の角度に設定して、平行光の紫外線を照射し露光時間５００ｍｓ、レンズ絞りは開放で撮像する。図７には蛍光体層２０１の表面に凹み２０３のような複数の非連続面を有する場合について示している。また、この場合の光量分布を図８に示しており、凹み２０３の部分では光量が少なくなっている。この場合も蛍光体層の形状に応じた光量分布を得ることができ、蛍光体層２０１の右側部分の不良を判別することができる。
【００２８】
このような方法によると、蛍光体層で直接紫外線に照射される部分は強く励起されて強い光量を発生する。また、凹みなどの影になる部分は反射によって弱く励起されて弱い光量を発生する。したがって、直接励起される部分と影になって反射によって励起される部分との光量差は大きく、角度を変えて紫外平行光を照射することにより放電セル内の蛍光体層の形状を求めることができる。
【００２９】
次に、エリアセンサーカメラ１０３によって得られた画像をコンピュータからなる画像処理手段１０６によって処理する。ここでの画像処理方法としては、ノイズ除去処理など公知の方法で撮像データを処理していく。また良否判定手段１０７にて得られた画像を隣接比較法、あるいは予め設定する基準値と照合し、蛍光体層の形状が許容範囲内か否かを判定する。すなわち上記工程により、蛍光体層の良否判定を短時間に確実に行うことができる。なお、ノイズ除去処理は映像信号におけるノイズを除去するための平滑化処理であり、その手法としては最大値フィルタ、最小値フィルタ、メディアンフィルタなどを用いることが可能である。
【００３０】
また、第１の実施の形態では、蛍光体層を形成した基板面に、紫外線を基板に対し４５度と１３５度の２方向から照射した例を示したが、検査時間短縮のために基板に対して垂直方向など１方向から照射してもよいが検査精度はやや落ちる。また、逆に、照射角度を２方向よりも多くすることで検査精度をより向上させることが可能である。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰ検査装置の概略を示す図である。図１０は同じくＰＤＰ検査方法のフローチャートである。
【００３２】
図９に示すように、本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰ検査装置および検査方法は、その基本構成および動作は第１の実施の形態と同様であり、本実施の形態で特徴的であるのは紫外線光源１０５からの紫外線の照射角度を、任意に連続的に変化させることができる連続角度設定手段１１０を備えていることである。
【００３３】
したがって、図１０に示すフローチャートが、図２に示す第１の実施の形態のフローチャートと比較して異なるのは、第１の実施の形態では照射角度を１回目、２回目と２段階変化させているが、本実施の形態では角度を連続角度設定手段１１０によって連続的に変化させている。
【００３４】
図１１は第１の実施の形態で説明した図５と同じ蛍光体層２０１について、紫外線を平行光の照射角度を連続的に可変した場合の、光量分布を示している。図１１に示すように、本発明の第２の実施の形態によれば隔壁２００間の全幅において光量分布を得ることが可能となるとともに、短時間での検査が可能となる。
【００３５】
また、このように本発明の第２の実施の形態によれば、照射角度を連続的に変化させて紫外線を照射することで蛍光体層２０１の連続した形状情報を得られるため、照射角度を限定した第１の実施の形態よりも詳細な情報を得ることができ、より確実な良否判定をすることができる。
【００３６】
なお、エリアセンサーカメラ１０３の受光素子はＣＣＤのみならずＣＭＯＳセンサーであってもよく、またその有効画素も１０００万画素に限定されるものではなく、画素数が多いほど解像度が高く１回の撮像で測定できる面積が大きくなることは言うまでもない。
【００３７】
また、蛍光体層を励起発光させるために使用する紫外線の波長は２２２ｎｍであるが、これより短波長の、例えば波長１７２ｎｍの真空紫外線を用いることも可能であるが、真空紫外線は空気中の酸素に吸収される率が高いのでＰＤＰ検査装置内部を低圧に保持したり装置内部を窒素などでパージするなどの措置が必要になる。
【００３８】
また本発明の実施の形態では、１画素あたりの基板分解能は５μｍ角としているが、対象とする放電セルのサイズによって変更することは本発明の趣旨に反するものではない。
【００３９】
さらに本発明の実施の形態では蛍光体層からの励起発光を、ＣＣＤを備えたエリアセンサーカメラで受光し、各放電セルにおける隔壁間距離を横軸に取り、光量分布を縦軸に取った光量断面形状をもって良否の判断を行うが、放電セル全体の光量をＣＣＤ画素単位で比較してもよい。
【００４０】
また、光量を微分し光量の変化量をもって良否の判断を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によるＰＤＰ検査方法および検査装置は、紫外線により励起された蛍光体からの発光を撮像して分析することで、短時間でかつ確実に蛍光体層の形状不良を検出し良否の判定を行うことができるので、ＰＤＰの検査に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＰＤＰ検査装置の概略を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＰＤＰ検査方法のフローチャート
【図３】本発明の第１の実施の形態において蛍光体層の形状が理想的な場合に紫外線を４５度の角度で照射する場合の断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態において蛍光体層の形状が理想的な場合に紫外線を４５度の角度で照射した場合の光量分布図
【図５】本発明の第１の実施の形態において蛍光体層の形状が非連続な場合に紫外線を４５度の角度で照射する場合の断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態において蛍光体層の形状が非連続な場合に紫外線を４５度の角度で照射した場合の光量分布図
【図７】本発明の第１の実施の形態における蛍光体層の形状が非連続な場合に紫外線を１３５度の角度で照射する場合の断面図
【図８】本発明の第１の実施の形態において蛍光体層の形状が非連続な場合に紫外線を１３５度の角度で照射した場合の光量分布図
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰ検査装置の概略を示す図
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰ検査方法のフローチャート
【図１１】本発明の第２の実施の形態において蛍光体層の形状が非連続な場合に紫外線を連続的に照射した場合の光量分布図
【図１２】蛍光体層形状が理想的な場合の一例を示す断面図
【図１３】蛍光体層形状に不良がある場合の一例を示す断面図
【図１４】ＰＤＰの構造の一例を示す断面図
【符号の説明】
【００４３】
１０１背面基板
１０２保持機構
１０３エリアセンサーカメラ
１０４鏡筒
１０５紫外線光源
１０６画像処理手段
１０７良否判定手段
１０８画像および基板データ記憶装置
１０９機構部
１１０連続角度設定手段
１１２アドレス電極
２００，５０４隔壁
２０１，５０５蛍光体層
２０３凹み

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の隔壁によって区画された領域に形成された蛍光体の形状を検査するプラズマディスプレイパネル検査方法であって、蛍光体ペーストを塗布し乾燥させた後の蛍光体表面に紫外線を照射するステップと、前記紫外線により励起された前記蛍光体からの発光をエリアセンサーカメラに撮像するステップと、前記蛍光体からの発光パターンを解析し前記蛍光体の形成状態を測定するステップとを含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル検査方法。
【請求項２】
紫外線を照射するステップは、蛍光体を形成した基板面に、前記紫外線を少なくとも２方向から非同時に照射することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル検査方法。
【請求項３】
蛍光体を形成した基板面に、照射角度を連続的に変化させて紫外線を照射するステップと、エリアセンサーカメラに連続して画像を蓄積させるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル検査方法。
【請求項４】
基板上の隔壁によって区画された領域に塗布された蛍光体の形状を検査するプラズマディスプレイパネル検査装置であって、前記基板の上方に配置され前記基板に対して任意の角度から前記蛍光体に紫外線を照射する紫外線光源と、前記基板の上方に配置され前記蛍光体からの励起発光を撮像するエリアセンサーカメラと、前記エリアセンサーカメラにより得られた画像データを計算処理する画像処理手段と、前記蛍光体の形成状態の良否を判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル検査装置。
【請求項５】
紫外線光源を複数個備え、前記紫外線光源から基板への紫外線の照射角度を任意に設定する角度設定手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネル検査装置。
【請求項６】
紫外線光源から基板への紫外線の照射角度を連続的に変化させる連続角度設定手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネル検査装置。

【図１】