JP2005259666A - 排気処理装置および表示パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気開始時から所定の圧力ポイントに達するまで、また、排気経路が切り替わるタイミングで、排気系統にリークが発生するという問題や、排気速度調整のためポンプの回転速度を変えた場合に、排気効率が低下するという問題を、解決する。
【解決手段】 ターボ分子ポンプ（第２の排気手段）５６及びロータリポンプ（第１の排気手段）５８の排気通路６３に絞り弁（排気コンダクタンス制御手段）６１を設け、排気対象物４０内が所定の基準圧力になるまでの間、絞り弁（排気コンダクタンス制御手段）６１により排気コンダクタンスを減少させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、排気対象物内の排気処理をする排気処理装置およびこの排気処理を経て製造される表示パネルの製造方法に関する。

コンピュータモニタやテレビ受像器等の表示パネルとして、プラズマディスプレイパネルが広く用いられている。
図１は、交流型のプラズマディスプレイパネルの構成の一例を示す概略図である。このプラズマディスプレイパネルは、前面ガラス基板１０と背面ガラス基板２０とを貼り合わせたものからなる（例えば、特許文献１参照）。

前面ガラス基板１０は、内面側に放電電極１１を有する。放電電極１１は誘電体ガラス層１２および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる誘電体保護層１３により覆われている。

また、背面ガラス基板２０は、内面側にアドレス電極２１を有する。このアドレス電極２１は可視光反射層２２により覆われ、この可視光反射層２２上に複数の隔壁部材２３が設けられている。この隔壁部材２３上に蛍光体層２４が設けられ、この蛍光体層２４で覆われた各隔壁部材間が放電空間２５とされている。

蛍光体層２４は、カラー表示のために、放電空間ごとに赤、緑、青の順で繰り返し配置されている。これらの蛍光体層２４は、放電により発生する波長の短い紫外線により励起発光する。

このような構成のプラズマディスプレイパネルは、次のようにして製造される。
まず、前面ガラス基板１０上に放電電極１１を形成し、これを覆うように誘電体ガラス層１２を形成する。さらに、この誘電体ガラス層１２上にＭｇＯからなる保護層を形成する。

一方、背面ガラス基板２０にはアドレス電極２１を形成し、その上に誘電体ラスからなる可視光反射層２２とガラス製の隔壁部材２３を、所定のピッチで作成する。
これらの隔壁に挟まれた各空間内には、各色の蛍光体ペーストが順に配設されて、蛍光体層２４とされる。この蛍光体層２４を５００℃程度で焼成し、ペースト内の樹脂成分を除去する（蛍光体焼成工程）。

次に、背面ガラス基板２０の周囲に封着用ガラスフリットを塗布し、これを３５０℃程度に仮焼成して、樹脂成分等を除去する（封着用ガラス仮焼成工程）。

続いて、前記放電電極１１、誘電体ガラス層１２および誘電体保護層１３を持った前面ガラス基板１０と背面ガラス基板２０とを、放電電極１１とアドレス電極２１とが直交するように、隔壁部材２３を介して配置および接合させる。この状態において４５０℃で焼成して、封着用ガラスによって各ガラス基板１０、２０の周囲を密封してパネルを形成する（封着工程）。

この後、所定の温度に加熱しながらパネル内を排気し（排気工程）、この排気後に放電ガスを所定圧力だけ導入し、かつ封止することで（ガス封入工程）、プラズマディスプレイパネルが完成する。

図２は、前記封着・排気処理を実施する封着・排気処理装置の一例を示す構成図である。この封着・排気処理装置３０は、各ガラス基板１０、２０を貼り合わせた外囲器（排気対象物４０）を収納して加熱する加熱炉４１と、ガス導入系統４２と、排気系統４３とから構成されている。

各ガラス基板１０、２０周辺の対向面に封着材層４４が介在されている。４５は加熱炉４１内に設けられたヒータである。
背面ガラス基板２０には通気孔４６、４７が設けられ、これらにガラス製の接続管４８、４９が接続されている。各接続管４８、４９は加熱炉４１に取り付けられた連結管５０、５１を介してガス導入系統４２および排気系統４３に接続されている。

そして、連結管５０端には開閉バルブ５２を介してガスボンベ５３が接続されている。一方、連結管５１端にはマニホルド５４および主弁（ＭＶ）５５を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）５６が接続されている。

また、このターボ分子ポンプ５６には補助弁（ＦＶ）５７を介してロータリポンプ（ＲＰ）５８が接続されている。さらに、マニホルド５４には粗引弁（ＲＶ）５９を介して前記ロータリポンプ５８が接続されている。

このような封着・排気処理装置３０では、排気対象物４０の排気処理を、加熱炉４１内が封着材層４４の軟化温度に達したとき開始する。この封着材層４４の軟化により、両ガラス基板１０、２０間の外周部の気密シール性が保持される。

次に、加熱炉４１内の温度を、前記封着材層４４の軟化点より低い温度で加熱（ベーキング）しながら、主弁５５および補助弁５７を適度に開いた状態で、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８を駆動させる。

これにより、排気対象物４０内を真空状態にまで吸引する。この後、ガス導入系統４２のガスボンベ５３から放電ガスを充填し、続いて、この放電ガスの充填を止め、排気対象物４０内の放 電ガスを吸引、排出する。これにより、排気対象物４０内を再び真空状態とする。

このような真空排気、放電ガスの導入、真空排気という処理を繰り返し、排気対象物４０内の不純物ガスを低濃度とする。そして、予定の真空状態とされた排気対象物４０内に再び放電ガスを所定の圧力に封入し、接続管４８、４９の不振部分をバーナで溶融して封じ切ることで、封着工程を終了する。

次に、従来の排気処理装置およびその動作について図を参照して説明する。
図３は、従来の排気処理装置１００の排気系統図であり、図２に示した封着・排気処理装置３０における主弁５５、補助弁５７および粗引弁５９が弁開閉制御部６０により開閉制御される構成となっている。

次に、この排気系統での排気手順を、図４に示す排気系統各部の圧力遷移図に従って説明する。排気開始時には、排気対象物４０内は大気圧Ｐ０である。まず、弁開閉制御部６０により粗引弁５９が開、主弁５５および補助弁５７が閉、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８はオン（駆動）される。

これにより、ロータリポンプ５８は粗引弁５９を通じて排気対象物である排気対象物４０内を排気する。この排気は、排気対象物４０内が所定圧力Ｐ１となるまで継続する（排気経路Ａ）。一方、弁開閉制御部６０はこの所定圧力Ｐ１ を検知すると、粗引弁５９を閉、主弁５５および補助弁５７を開にする。

このため、ロータリポンプ５８およびターボ分子ポンプ５６が協働して排気対象物４０内をさらに効率的に排気する。この排気を一定時間継続し、その後放電ガスの封入を行うことは、前述した通りである。
特開２００１−４３８０２号公報

しかしながら、上記の従来の排気処理装置１００は、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８の排気能力が高い場合に、排気開始時と、排気経路Ａが排気経路Ｂに切り替わるときに、排気対象物４０内に大きな圧力変動を招く。特に、排気開始時においては、気体分子の移動による衝撃が大きく、排気系統の一部にリークが発生する虞がある。

一方、このリークの発生を防止するため、前記ポンプ５６、５８の回転数を制御することで、排気速度を調整することが考えられている。しかし、ポンプ５６、５８を所定の回転数にするまでに時間遅れを発生し、効率的な排気が行えないなどの不都合がある。

本発明が解決しようとする課題としては、排気開始時から所定の圧力ポイントに達するまで、また排気経路が切り替わるタイミングで、排気系統にリークが発生するという問題の解決や、排気速度調整のためポンプの回転速度を変えた場合に、排気効率が低下するという問題の解決などが、それぞれ一例として挙げられる。

請求項１に記載の排気処理装置は、排気対象物に接続され、前記排気対象物内を排気する排気手段を備えた排気処理装置であって、前記排気手段の排気通路に排気コンダクタンス制御手段を設け、前記排気対象物内が所定の基準圧力になるまでの間、前記排気コンダクタンス制御手段により排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする。

請求項６に記載の表示パネルの製造方法は、排気対象物の内部空間を排気手段により排気する排気工程を有する表示パネルの製造方法であって、前記排気工程において、前記排気手段による排気開始から、前記排気対象物内が所定の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンス制御手段により排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、前述の図１〜図４に対応する部分には同一符号が付してある。
（第１の実施の形態）
図５は、第１の実施の形態に係る排気処理装置の排気系統図である。
図５に示すように、排気処理装置１は、例えばプラズマディスプレイパネルやＦＥＤ(Field emission display)等の表示パネルを構成するガラス基板を貼り合わせた排気対象物４０に接続され、この排気対象物４０内を排気するものであり、例えば前述の図２で示した、封着・排気処理装置３０の排気系統４３に相当する。
即ち、図５に示すように排気処理装置１は、排気コンダクタンス制御手段としての絞り弁６１、主弁５５、ターボ分子ポンプ５６、補助弁５７、ロータリポンプ５８、粗引弁５９、弁開閉制御部６０および圧力計６２を備えている。

絞り弁６１は、排気コンダクタンス制御機能を有し、絞り弁６１に代えてオリフィスを用いることができる。この絞り弁６１は排気対象物４０に接続された排気通路６３の途中に接続されている。
主弁５５は、絞り弁６１を介して排気対象物４０に接続され、弁開閉制御部６０の制御下で開閉される。

ターボ分子ポンプ５６は、絞り弁６１および主弁５５を介して排気対象物４０に接続され、排気対象物４０内を吸引排気するものである。
ロータリポンプ５８は、補助弁５７を介してターボ分子ポンプ５６に接続され、このターボ分子ポンプ５６の背圧を下げて、排気対象物４０内の排気力を高めるように機能する。

補助弁５７は、弁開閉制御部６０の制御下で開閉されて、ロータリポンプ５８によるターボ分子ポンプ５６の背圧を調節するように機能する。
粗引弁５９は、主弁５５、ターボ分子ポンプ５６および補助弁５７をバイパスするように、絞り弁６１およびロータリポンプ５８間に接続されている。この粗引弁５９も弁開閉制御部６０の制御下で開閉される。

次に、図５に示す排気系統による排気手順を、図６に示す排気系統各部の圧力遷移図に従って説明する。
排気対象物４０内を大気圧Ｐ０（１×１０⁵ｐａ）から第１の圧力Ｐ１
（１×１０^-1ｐａ）まで排気する。このために、弁開閉制御部６０により、粗引弁５９を開、主弁５５および補助弁５７を閉、絞り弁６１を開（絞り）、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８をオン（駆動）にする。

これにより、ロータリポンプ５８は絞り弁６１および粗引弁５９を介して排気対象物４０内の排気を行う。このとき絞り弁６１は、排気対象物４０内の圧力が所定の基準圧力Ｐ２ （１×１０⁵ｐａ〜１ｐａ間の所定の圧力＞Ｐ１）になるまでの間、弁開閉制御部６０の制御下で排気速度を遅くするように絞り動作する。つまり、排気コンダクタンスを小さく抑える。
これにより、気体分子の移動による衝撃を和らげて、排気系統でのリークによる不具合を防止できる。

また、このようにして排気対象物４０内の圧力が所定の基準圧力Ｐ２になると、弁開閉制御部６０は絞り弁６１のみを制御し、これを閉（絞り解除）にする。このため、排気対象物４０内の排気速度は粗引弁５９を介して高められる。所定の基準圧力Ｐ２付近での圧力変動は緩やかとなり、前記リークの発生を防止できる。

絞り弁６１の絞りが解除されて、排気対象物４０内の圧力が第１の圧力Ｐ１になると、弁開閉制御部６０の制御下で、粗引弁５９が閉、主弁５５および補助弁５７が開となる。
このため、絞り弁６１、主弁５５、補助弁５７を通じて両ポンプ５６、５８による排気動作が始まり、排気対象物４０内はＰ１より低い第２の圧力（例えば、表示パネルの排気工程終了時の圧力）に向かって排気が高速で行われる。従って、所定の基準圧力Ｐ２以降はＰ２以前に比べて排気効率が高められる。

図６に示すように、排気制御では、所定の基準圧力Ｐ２になるまでは排気コンダクタンスを小さくして、排気系統の前記リーク発生を防止でき、所定の基準圧力Ｐ２以後は排気効率を高めることができる。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態に係る排気処理装置１ａの排気系統図を示す。図７は、絞り弁６１を排気対象物４０と主弁５５との間に接続せず、粗引弁５９に並列接続した点のみ、図５とは異なる。

この図７に示す排気系統による排気手順を、図８に示す排気系統各部の圧力遷移図に従って説明する。
排気対象物４０内を大気圧Ｐ０から前記第１の圧力Ｐ１まで排気する。このために、まず、弁開閉制御部６０により、粗引弁５９、主弁５５および補助弁５７を閉、絞り弁６１を開（絞り）、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８をオン（駆動）にする。

このため、ロータリポンプ５８は絞り弁６１を含む排気経路Ａを通して排気対象物４０内の排気を行う。このとき、絞り弁６１は、排気対象物４０内の圧力が所定の基準圧力Ｐ２になるまでの間、排気速度を遅くするように開度を絞る。

このため、排気開始時の排気コンダクタンスが小さく抑えられ、気体分子の移動による衝撃を和らげて、排気系統でのリークおよびこれによる不具合を防止できる。

このようにして排気対象物４０内の圧力が所定の基準圧力Ｐ２になると、弁開閉制御部６０は、絞り弁６１を閉（絞り解除）するとともに、粗引弁５９を開に切り替える。このため、ロータリポンプ５８は開となった粗引弁５９および絞り弁６１を通して、排気対象物４０内の排気を高速で行う。

そして、所定の基準圧力Ｐ２になると、弁開閉制御部６０は再び粗引弁５９を閉、主弁５５および補助弁５７を開に切り替える。このため、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８の両ポンプが協働して、排気経路Ｂを通して排気対象物４０内を高速で排気する。

図７に示す排気制御では、排気開始後の所定の基準圧力Ｐ２に低下するまでは、排気コンダクタンスを小さく抑えて、排気系統でのリーク発生を防止でき、所定の基準圧力Ｐ２以下では、排気効率を高めて、排気速度を向上することができる。

（第３の実施の形態）
図９は、第３の実施の形態に係る排気処理装置１ｂの排気系統図を示す。図９は、絞り弁６４を主弁５５に並列接続した点のみ、図７とは異なる。つまり、２つの絞り弁６１、６４がそれぞれ粗引弁５９および主弁５５に並列接続される。

この図９に示す排気系統による排気手順を、図１０に示す排気系統各部の圧力遷移図に従って説明する。
排気対象物４０内を大気圧Ｐ０から前記第１の圧力Ｐ１まで排気する。このために、まず、排気開始時には、弁開閉制御部６０により、粗引弁５９、主弁５５および補助弁５７を閉、絞り弁（ＫＶＩ）６１、絞り弁（ＫＶ２）６４を開（絞り）、ターボ分子ポンプ５６およびロータリポンプ５８をオン（駆動）にする。

すると、ロータリポンプ５８は絞り弁６１を介して排気対象物４０内の排気をゆっくり行う。絞り弁６１は、排気対象物４０内の圧力が所定の（第１の）基準圧力Ｐ２になるまでの間、排気速度を遅くするように開度を絞る。

これにより、排気開始時の排気コンダクタンスが小さく抑えられ、気体分子の移動による衝撃を和らげて、排気系統でのリークおよびこれによる不具合を確実に防止できる。

このようにして、排気対象物４０内が圧力Ｐ２になると、弁開閉制御部６０は粗引弁５９を開、絞り弁６１を閉（絞り解除）にする。このため、排気対象物４０内は、粗引弁５９を介してロータリポンプ５８により急速に排気が行われる。

続いて、排気対象物４０内が前記第１の圧力Ｐ１になると、弁開閉制御部６０は再び粗引弁５９を閉、補助弁５７を開、絞り弁６４を開（絞り）に切り替える。

これにより、ロータリポンプ５８およびターボ分子ポンプ５６の２つのポンプによる絞り弁６４および補助弁５７を介しての排気経路Ｂによって、圧力Ｐ２に比べて幾分低い排気速度にて排気対象物４０内が排気される。

この場合には、所定の（第１の）基準圧力Ｐ２から所定の（第２の）基準圧力Ｐ３になるまでの間での排気コンダクタンスを小さく抑えるため、この間での排気系統におけるリーク発生を防止できる。

さらに、排気対象物４０内がさらに所定の（第２の）基準圧力Ｐ３に低下すると、主弁５５が開、絞り弁６４が閉（絞り解除）となる。従って、両ポンプ５６、５８により排気経路Bを通して６１、６4が共に閉（絞り解除）になり、主弁５５および補助弁５７も開となるため、両ポンプ５６、５８により２つの排気経路Ａ、Ｂを通して、排気対象物４０内が高速で排気される。

このように、排気対象物４０の排気系統に絞り弁６１を挿入し、２つのポンプの切り替え時に生じる圧力変化のポイント付近で排気スピードを制御することで、排気コンダクタンスを小さく抑えることができる。従って、排気系統における前記リークの発生を防止することができる。一方、圧力変化のポイント以降は、排気スピードを最大限上げて、排気能率を稼ぐことができる。

なお、前述の各実施の形態における絞り弁６１、６４は、粗引弁５９、主弁５５に対し、それぞれ１個ずつを並列接続した例を示したが、図１１に示すように、粗引弁５９や主弁５５に対し直列接続してもよい。

また、図１２に示すように、粗引弁５９および主弁５５に対し、それぞれ２個以上の絞り弁６１、６４を並列接続するようにしてもよい。図１１および図１２の場合にも、リークが発生するポイントで、これらの絞り弁６１、６4を開制御して、排気コンダクタンスを小さく抑えることができる。

なお、前記各絞り弁６１、６４は、前記排気経路Ａ、Ｂ以外に設けた別の系統中に設けてもよい。また、これらの各絞り弁６１、６４を前記のような自動弁とするほか、手動弁としてもよい。

排気制御手段として、前記絞り弁６１、６４に代えてオリフィスを排気通路中に設けてもよく、また、排気通路配管自体の内径を所定径に狭めてもよい。

また、このような排気処理方法を用いて排気対象物４０の排気を行って製造されたプラズマディスプレイパネルやＦＥＤなどの表示パネルは、発光特性および放電特性を安定化し、長寿命化を図ることができる。

以上詳述したように、上記各実施の形態における排気処理装置１，１ａ，１ｂは、排気対象物４０に接続され、この排気対象物４０内を排気するポンプ５６、５８を備えているものであり、ポンプ５６、５８の排気通路６３に排気コンダクタンス制御手段としての絞り弁６１を設け、排気対象物４０内が所定の基準圧力になるまでの間、絞り弁６１により排気コンダクタンスを減少させる。

これにより、排気処理時にポンプ５６、５８を切り替えることによる圧力変化点で、排気対象物４０や排気系統が衝撃を受けてリークが発生してしまうことを防止することができる。また、従来の排気処理装置の排気系統に対して、絞り弁６１のみを追加した構成によりリーク発生の防止効果を奏するので、排気処理装置の改造が簡単に実現できる。

また、本発明の形態における表示パネルの製造方法は、排気対象物４０（プラズマディスプレイパネルやＦＥＤ等の表示パネル）の内部空間をポンプ５６、５８により排気する排気工程を有する製造方法であり、この排気工程において、ポンプ５６、５８による排気開始から、排気対象物４０内が所定の基準圧力になるまでの間、絞り弁６１により排気コンダクタンスを減少させる。

これにより、排気開始時の大気圧から排気圧力を高めていく際に、圧力の変化点付近で生じる気体分子の移動による衝撃により、排気系統および排気対象物４０自体にリークを発生するような損傷等ができるのを未然に回避できる。また、そのような衝撃が発生する圧力変化ポイント以外では、十分な排気能力を発揮して排気速度を早めることができる。結果として、表示パネルの生産能率の向上に寄与することができる。

プラズマディスプレイパネルの構成の一例を示す概略図である。 プラズマディスプレイパネルの封着・排気処理装置の一例を示す断面図である。 従来の排気処理装置の排気系統を示す排気系統図である。 図３の排気系統各部の圧力状態を示す圧力遷移図である。 本発明の第１の実施の形態に係る排気処理装置の排気系統を示す排気系統図である。 図５の排気系統各部の圧力状態を示す圧力遷移図である。 本発明の第２の実施の形態に係る排気処理装置の排気系統を示す排気系統図である。 図７の排気系統各部の圧力状態を示す圧力遷移図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気処理装置の排気系統を示す排気系統図である。 図９の排気系統各部の圧力状態を示す圧力遷移図である。 本発明の各実施の形態における絞り弁の他の接続例（その１）を示す説明図である。 本発明の各実施の形態における絞り弁の他の接続例（その２）を示す説明図である。

符号の説明

４０ 排気対象物
５６ ターボ分子ポンプ（第２の排気手段）
５８ ロータリポンプ（第１の排気手段）
６１、６４ 絞り弁（排気コンダクタンス制御手段）

Claims (9)

1. 排気対象物に接続され、前記排気対象物内を排気する排気手段を備えた排気処理装置であって、
   前記排気手段の排気通路に排気コンダクタンス制御手段を設け、
   前記排気対象物内が所定の基準圧力になるまでの間、前記排気コンダクタンス制御手段により排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする排気処理装置。
2. 前記排気手段は、
   前記排気対象物内を前記基準圧力よりも低い第１の圧力まで排気する第１の排気手段と、
   前記第１の排気手段に接続され、前記排気対象物内を前記第１の圧力より低い第２の圧力まで排気する第２の排気手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の排気処理装置。
3. 前記排気コンダクタンス制御手段は、前記第１の排気手段による排気開始時点から前記排気対象物内が第１の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする請求項２に記載の排気処理装置。
4. 前記排気コンダクタンス制御手段は、前記第２の排気手段による排気開始時点から前記排気対象物内が前記第１の圧力よりも低い所定の第２の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする請求項２に記載の排気処理装置。
5. 前記排気対象物が、プラズマディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載の排気処理装置。
6. 排気対象物の内部空間を排気手段により排気する排気工程を有する表示パネルの製造方法であって、
   前記排気工程において、前記排気手段による排気開始から、前記排気対象物内が所定の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンス制御手段により排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする表示パネルの製造方法。
7. 前記排気手段による排気工程が、
   前記排気対象物内を前記基準圧力よりも低い第１の圧力まで排気する第１排気工程と、
   前記排気対象物内を第１の圧力よりも低い第２の圧力まで排気する第２排気工程と、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示パネルの製造方法。
8. 前記第１排気工程による排気開始時点から前記排気対象物内が第１の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする請求項７に記載の表示パネルの製造方法。
9. 前記第２排気工程による排気開始時点から前記排気対象物内が第２の基準圧力になるまでの間、排気コンダクタンスを減少させることを特徴とする請求項７に記載の表示パネルの製造方法。