JP2006040582A - 基板処理装置、および表示装置の製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、信頼性を高めることができる基板処理装置、および表示装置の製造装置を提供することを課題とする。
【解決手段】SEDの製造装置は、封着室24、およびゲッタ室25を有する。前面基板2を静電チャック32の吸着面31上に載置し、背面基板4を載置板33上に載置する。前面基板2吸着後、静電チャック32をゲッタ室25に移動して反転させ、内面にゲッタ材を蒸着する。その後、反転したままの静電チャック32を封着室24へ移動して、載置板33を上昇させ、前面基板2と背面基板4を近接させて位置決めする。そして、周縁部同士を封着し、表示パネルを構成する。
【選択図】 図5

Description

この発明は、基板を反転させて処理する基板処理装置に係り、特に、蛍光面を有する前面基板を反転させて電子放出素子を有する背面基板に封着する表示装置の製造装置に関する。
近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、液晶ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイ(PDP)等が知られている。また、FEDの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置(以下、SEDと称する)の開発が進められている。
SEDは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。
前面基板の内面には3色の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。
前面基板と背面基板の間には板状のグリッドが配設されている。このグリッドには、電子放出素子に対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されているとともに、前面基板および背面基板の内面に当接することで基板間の隙間を維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。
このSEDを動作させる場合、基板間に10[kV]程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、グリッドの対応するビーム通過孔を通って対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
上記SEDを組み立てる場合、内面に3色の蛍光体層を形成した前面基板を用意し、内面に複数の電子放出素子および配線を形成し且つ周縁部に側壁を取り付けた背面基板を用意し、スペーサをグリッドに取り付けたスペーサグリッドを用意する。そして、背面基板の周縁部に取り付けられた側壁の上端と前面基板の周縁対応部に低融点金属などの封着材を充填しておく。
さらに、これら前面基板、背面基板、スペーサグリッドをそれぞれベーク室に投入して高温に加熱して脱ガス(焼成)し、スペーサグリッドを背面基板の内面上に位置決め配置した状態で背面基板を支持し、前面基板の内面を背面基板に対向させた状態で向かい合わせて支持し、この状態のまま前面基板と背面基板の組立体を真空チャンバ内に投入する。この後、真空チャンバ内を真空引きし、側壁の上端に前面基板を密着させ、封着材を加熱溶融させて前面基板と背面基板の周縁部同士を封着する。
しかし、上述した方法でSEDを組み立てると、ベーク室で基板を高温に加熱したとき、前面基板の周縁部に充填した封着材が溶融し、前面基板をその内面を下にして背面基板の上方に対向配置せしめたとき、溶融した封着材が垂れて充填厚さが不均一になる問題があった。このように、封着材の充填厚さが不均一になると、シール不良となり、装置の信頼性が損なわれる問題があった。
特開2003−197098号公報
この発明の目的は、信頼性を高めることができる基板処理装置、および表示装置の製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、この発明の基板処理装置は、平らな吸着面に基板の背面を面接させて静電的に吸着させる静電吸着板と、上記吸着面を上にして配置された静電吸着板を、該吸着面上に基板を静電吸着させた後、反転させる反転機構と、上記反転された基板を処理する処理部と、を有する。
また、この発明の基板処理装置は、第1の真空チャンバと、この第1の真空チャンバ内に配置され、平らな吸着面に第1基板の背面を面接させて静電的に吸着させる静電吸着板と、上記第1基板を上記吸着面上に載置して吸着せしめた状態で該静電吸着板を反転させる反転機構と、上記第1の真空チャンバ内で上記静電吸着板の下方に離間して配置され、第2基板を載置して上記静電吸着板に吸着されて反転された第1基板に向けて上昇させる昇降機構と、を有する。
更に、この発明の表示装置の製造装置は、内面に蛍光面を有する前面基板、および内面に複数の電子放出素子を有する背面基板をそれぞれ内面を上向きにして投入する第1の真空チャンバと、この第1の真空チャンバに選択的に連通する第2の真空チャンバと、上記選択的に連通された第1の真空チャンバおよび第2の真空チャンバ間を移動可能に設けられ、上記前面基板の背面を面接させて載置する吸着面を有し、この吸着面に上記前面基板を静電吸着させる静電吸着板と、この静電吸着板を上記第1の真空チャンバと第2の真空チャンバの間で移動させる移動機構と、上記第2の真空チャンバ内に配置され、この第2の真空チャンバに移動された静電吸着板を反転させて上記吸着面に吸着された前面基板を表裏反転させる反転機構と、上記第1の真空チャンバ内に配置され、上記背面基板の背面を面接させて載置するとともに、上記反転機構によって反転されて上記第1の真空チャンバに移動された静電吸着板に吸着された上記前面基板に向けて上記背面基板を上昇させる昇降機構と、を有する。
この発明の基板処理装置、および表示装置の製造装置は、上記のような構成および作用を有しているので、基板の内面に接触することなく背面側を保持して反転させることができ、表示装置を製造する際、封着材が垂れて封着部の厚さが不均一になることを防止でき、信頼性を高めることができる。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
始めに、図1乃至図3を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)について説明する。図1は、前面基板2を部分的に切り欠いた状態のSEDの真空外囲器10(以下、表示パネル10と称する場合もある)を示す斜視図であり、図2は、図1の真空外囲器10を線分II-IIで切断した断面図であり、図3は、図2の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
図1乃至図3に示すように、表示パネル10は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板2(第1基板)および背面基板4(第2基板)を備え、これらの基板は約1.0〜2.0mmの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板4は、前面基板2より1回り大きいサイズを有する。また、前面基板2および背面基板4は、ガラスからなる矩形枠状の側壁6を介して周縁部同志が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。
前面基板2の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン12が形成されている。この蛍光体スクリーン12は、赤、青、緑の蛍光体層R、G、B、および遮光層11を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン12上には、アルミニウム等からなるメタルバック14が形成されている。
背面基板4の内面には、蛍光体スクリーン12の蛍光体層R、G、Bを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子16が設けられている。これらの電子放出素子16は、画素毎、すなわち蛍光体層R、G、B毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子16は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板4の内面上には、各電子放出素子16に駆動電圧を与えるための多数本の配線18がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器10の外部に引き出されている。
接合部材として機能する側壁6は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材19により、前面基板2の周縁部および背面基板4の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板4と側壁6をフリットガラス19aを用いて接合し、前面基板2と側壁6をインジウム19bを用いて接合した。もし、配線18のある背面基板4と側壁6を低融点金属で封着する場合は、配線18と封着材19の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設ける必要がある。
また、表示パネル10は、前面基板2と背面基板4の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ8を備えている。本実施の形態において、スペーサ8は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状の金属板からなるグリッド(図示せず)と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ(図示せず)と、で構成しても良い。
各スペーサ8は、上述したメタルバック14、および蛍光体スクリーン12の遮光層11を介して前面基板2の内面に当接する上端8a、および背面基板4の内面上に設けられた配線18上に当接する下端8bを有する。しかして、これら複数のスペーサ8は、前面基板2および背面基板4の外側から作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
さらに、SEDは、前面基板2のメタルバック14と背面基板4との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板4の電位を0Vに設定し、メタルバック14の電位を10kV程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。
そして、上記SEDにおいて、画像を表示する場合、配線18に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子16の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子16の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック14にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン12に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン12の蛍光体層R、G、Bが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
次に、図4および図5を参照して、SEDの製造装置20について説明する。
図4に示すように、製造装置20は、投入・払出室21、ロボット室22、ベーク室23、封着室24(第1の真空チャンバ)、およびゲッタ室25(第2の真空チャンバ)を有する。投入・払出室21、ベーク室23、封着室24は、ロボット室22に隣接して配置され、ゲッタ室25は、ロボット室22から離間した側で封着室24に連続して並設されている。
各チャンバ21、22、23、24、25には、後述する真空ポンプPが取り付けられており、各チャンバを独立して真空引きすることができるようになっている。また、隣接した2つのチャンバ間には、それぞれシャッタSが設けられており、隣接した2つのチャンバを選択的に連通可能となっている。さらに、ロボット室22内には、投入・払出室21、ベーク室23、封着室24との間でそれぞれ基板(前面基板2、背面基板4)を受け渡しするためのロボットアーム26が配設されている。ここでは、ロボットアーム26の詳細な構成について説明を省略する。
図5に示すように、封着室24内には、前面基板2の背面を平らな吸着面31に静電吸着させて保持する静電チャック32(静電吸着板)が設けられている。静電チャック32は、真空雰囲気中で前面基板2の背面と吸着面31との間に静電気力を生じさせて前面基板2を吸着保持する。このとき、吸着面31が平らな面であるため、背面を吸着せしめた前面基板2の歪みが矯正される。静電チャック32は、初期状態で、吸着面31を上向きにした姿勢で配置されている。
封着室24内で静電チャック31の下方には、背面基板4の背面に面接して背面基板4を載置する載置板33を有する昇降機構34が配設されている。昇降機構34は、載置板33上に背面を面接させて載置した背面基板4を、静電チャック32によって吸着されて後述するように反転された前面基板2に向けて上昇させる。
ゲッタ室25内には、静電チャック32を反転させる反転機構35(後述する)、および静電チャック32の反転により表裏反転される前面基板2の内面にゲッター材を蒸着させる蒸着機構36(処理部)が配設されている。蒸着機構36は、ゲッタ室25の底部に設けられた坩堝37および図示しない加熱機構を有し、坩堝37内に配置したゲッター材を加熱して気化させて前面基板2の内面に蒸着させる。
なお、封着室24およびゲッタ室25には、ここでは図示しないシャッタSを介して静電チャック32を移動させる移動機構38が設けられている。移動機構38は、吸着面31に前面基板2の背面を吸着せしめた状態の静電チャック32を封着室24とゲッタ室25との間で移動させる。
ゲッタ室25内に設けられた反転機構35は、図6および図7に示すように動作する。すなわち、移動機構38によって封着室24から移動された状態(図6の状態)の静電チャック32が、図7に示すように180度反転され、吸着面31に吸着された前面基板2が表裏反転される。
より具体的には、静電チャック32は、吸着面31から離間した背面側が回転軸41に固設されており、回転軸41を図6中矢印Aで示すように回転させることにより反転される。
図8には、上記構成の製造装置20の動作を制御する制御系のブロック図を示してある。
製造装置20の制御部50には、上述した複数のシャッタSを選択的に開閉させる開閉機構51、および各チャンバ21、22、23、24、25をそれぞれ独立して真空引きするための複数の真空ポンプPが接続されている。
また、制御部50には、上述したロボットアーム26、ベーク室23内温度を設定温度まで上昇させるためのヒータ52、静電チャック32に内蔵され吸着面31に吸着された前面基板2を加熱する上ヒータ53、封着室24内に配置された載置板33に内蔵された下ヒータ54、載置板33を昇降移動させる昇降機構34、静電チャック32を封着室24とゲッタ室25との間で移動させる移動機構38、ゲッタ室25に移動された静電チャック32を反転させる反転機構35、反転された静電チャック32に吸着保持されている前面基板2の内面にゲッター材を蒸着する蒸着機構36、および封着機構55が接続されている。
封着機構55は、封着室24内に設けられ、ゲッタ室25で反転されて封着室24に移動された静電チャック32の吸着面31に吸着されている状態の前面基板2と、昇降機構34によって前面基板2に向けて上昇された載置板33上の背面基板4を、周縁部同士で封着する。具体的には、後述するように前面基板2内面の周縁部および側壁6の上端に充填された封着材19を加熱溶融させて両者を封着する。
以下、図9に示すフローチャートを参照して、上述した製造装置20による動作を説明する。
まず、予め、蛍光体スクリーン12およびメタルバック14の設けられた前面基板2を用意し、電子放出素子16および配線18が設けられているとともに側壁6およびスペーサ8が接合された背面基板4を用意しておく。なお、側壁6の背面基板4から離間した上端および対向する前面基板2の内面周縁部には、予め低融点金属などの封着材19を充填しておく。また、製造装置20の投入・払出室21を除く4つのチャンバ22、23、24、25は、それぞれ真空ポンプPによって真空引きした状態としておく。
そして、上述した前面基板2、および背面基板4を投入・払出室21を介して製造装置20へ投入する(ステップ1)。このとき、投入・払出室21のロボット室22から離間した入口側のシャッタSが開放され、製造装置20の外側に配置された図示しないロボットアームによって2枚の基板2、4が内面を上向きにして投入される。この後、上述した入口側のシャッタSが閉じられて、真空ポンプPによって投入・払出室21が真空引きされ、ロボット室22に連通するためのシャッタSが開放される。
さらに、ロボット室22とベーク室23を連通するシャッタSが開放され、ロボット室22のロボットアーム26が動作され、投入・払出室21から2枚の基板2、4が取り出されてベーク室23へ投入される。この後、投入・払出室21とロボット室22の間のシャッタS、およびベーク室23とロボット室22の間のシャッタSが閉じられて、ベーク室23内のヒータ52が動作され、前面基板2および背面基板4が加熱焼成されて脱ガスされる(ステップ2)。このとき、各基板2、4がそれぞれ内面を上向きにしてベーク室23に投入されているため、側壁6の上端に充填された封着材19が溶融されて垂れることはなく、前面基板2の内面に充填された封着材19が垂れることもない。
ベーク終了後、ロボット室22に連通するシャッタSが開放されて2枚の基板2、4がロボットアーム26によって取り出され、封着室24との間のシャッタSを開放後、封着室24へ投入される(ステップ3)。そして、ベーク室23とロボット室22との間のシャッタSが閉じられる。このとき、前面基板2は、図5に示すように、その背面を静電チャック32の吸着面31に面接させた状態で載置され、吸着面31に吸着保持される。一方、背面基板4は、その背面を載置板33に面接させた状態で載置される。この状態で、2枚の基板2、4がある程度冷却され、封着材19が固定される。
この後、封着室24とゲッタ室25との間のシャッタSが開放されて、移動機構38が動作され、前面基板2を載置して吸着した状態の静電チャック32だけがゲッタ室25へ移動される(ステップ4)。さらに、2つのチャンバ24、25間のシャッタSが閉じられて、反転機構35が動作され、静電チャック32が反転されて前面基板2が表裏反転される(ステップ5)。このとき、前面基板2内面の周縁部に充填された封着材19は個化されているため、垂れることはない。
そして、ゲッタ室25の底部に設けられた蒸着機構36が動作され、ゲッター材が前面基板2の内面に蒸着される(ステップ6)。この後、チャンバ24、25間のシャッタSが再び開放されて移動機構38が動作され、前面基板2を反転させたまま吸着した静電チャック32が封着室24へ移動される(ステップ7)。
このようにして2枚の基板2、4が封着室24内に再び配置されると、昇降機構34が動作されて載置板33が上昇され、載置板33上に載置された背面基板4が吸着面31に吸着された状態の前面基板2に向けて上昇され、2枚の基板2、4が近接されて位置決めされる(ステップ8)。
この後、封着機構55が動作され、側壁6の上端に充填された封着材19および前面基板2内面の周縁部に充填された封着材19が加熱溶融され、両者が封着材19によって封着される(ステップ9)。封着後、2枚の基板2、4が所定温度まで冷却され、表示パネル10が製造される。
そして、ロボット室22と封着室24との間のシャッタS、およびロボット室22と投入・払出室21との間のシャッタSが開放され、表示パネル10が封着室24から取り出されて投入・払出室21へ移動され、開放した2つのシャッタSが閉じられる。この後、投入・払出室21の入口側のシャッタSが開放されて大気に連通され、外部に配置したロボットアームによって表示パネル10が製造装置20から払い出される(ステップ10)。
以上のように、本実施の形態によると、SEDの前面基板2の背面を静電チャック32の吸着面31に吸着せしめて反転させることができ、前面基板2の内面周縁部に充填した封着材19が溶融して垂れることを防止でき、封着材19の厚さを均一にできる。これにより、封着部のシール状態を良好にでき、信頼性の高いSEDを提供できる。
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
例えば、上述した実施の形態では、前面基板2を静電チャック32に吸着した後、静電チャック32をゲッタ室25に移動して反転させた場合について説明したが、これに限らず、封着室24で反転させてゲッタ室25に移動しても良い。また、静電チャック32の反転機構35はいかなるものであっても良く、本実施の形態に限定されるものではない。
この発明の実施の形態に係るSEDの真空外囲器を示す外観斜視図。 図1の真空外囲器を線分II−IIに沿って切断した断面斜視図。 図2の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 図1の表示パネルを製造するための製造装置を示す概略図。 図4の製造装置の封着室およびゲッタ室の内部構造を拡大して示す概略図。 静電チャックの吸着面に前面基板を載置した状態を示す断面図。 前面基板を吸着した静電チャックを反転させた状態を示す断面図。 図4の製造装置の動作を制御する制御系を示すブロック図。 図4の製造装置による動作を説明するためのフローチャート。
符号の説明
1…SED、2…前面基板、4…背面基板、6…側壁、8…スペーサ、10…真空外囲器(表示パネル)、12…蛍光体スクリーン、14…メタルバック、16…電子放出素子、18…配線、19…封着材、21…投入・払出室、22…ロボット室、23…ベーク室、24…封着室、25…ゲッタ室、31…吸着面、32…静電チャック、33…載置板、34…昇降機構、35…反転機構、36…蒸着機構、38…移動機構、50…制御部、51…開閉機構、52…ヒータ、53…上ヒータ、54…下ヒータ、55…封着機構。

Claims (9)

  1. 平らな吸着面に基板の背面を面接させて静電的に吸着させる静電吸着板と、
    上記吸着面を上にして配置された静電吸着板を、該吸着面上に基板を静電吸着させた後、反転させる反転機構と、
    上記反転された基板を処理する処理部と、
    を有することを特徴とする基板処理装置。
  2. 上記吸着面上に基板を載置する載置位置と上記静電吸着板を反転させる反転位置との間で上記静電吸着板を移動させる移動機構をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 第1の真空チャンバと、
    この第1の真空チャンバ内に配置され、平らな吸着面に第1基板の背面を面接させて静電的に吸着させる静電吸着板と、
    上記第1基板を上記吸着面上に載置して吸着せしめた状態で該静電吸着板を反転させる反転機構と、
    上記第1の真空チャンバ内で上記静電吸着板の下方に離間して配置され、第2基板を載置して上記静電吸着板に吸着されて反転された第1基板に向けて上昇させる昇降機構と、
    を有することを特徴とする基板処理装置。
  4. 上記反転機構は、上記第1の真空チャンバに選択的に連通する第2の真空チャンバ内に配置され、
    2つの真空チャンバ間で上記静電吸着板を移動させる移動機構をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 上記吸着面に吸着されて反転された第1基板と上記昇降機構によって上昇された第2基板の周縁部同士を上記第1の真空チャンバ内で封着する封着機構をさらに有することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 内面に蛍光面を有する前面基板、および内面に複数の電子放出素子を有する背面基板をそれぞれ内面を上向きにして投入する第1の真空チャンバと、
    この第1の真空チャンバに選択的に連通する第2の真空チャンバと、
    上記選択的に連通された第1の真空チャンバおよび第2の真空チャンバ間を移動可能に設けられ、上記前面基板の背面を面接させて載置する吸着面を有し、この吸着面に上記前面基板を静電吸着させる静電吸着板と、
    この静電吸着板を上記第1の真空チャンバと第2の真空チャンバの間で移動させる移動機構と、
    上記第2の真空チャンバ内に配置され、この第2の真空チャンバに移動された静電吸着板を反転させて上記吸着面に吸着された前面基板を表裏反転させる反転機構と、
    上記第1の真空チャンバ内に配置され、上記背面基板の背面を面接させて載置するとともに、上記反転機構によって反転されて上記第1の真空チャンバに移動された静電吸着板に吸着された上記前面基板に向けて上記背面基板を上昇させる昇降機構と、
    を有することを特徴とする表示装置の製造装置。
  7. 上記静電吸着板の吸着面に吸着されて反転された前面基板と上記昇降機構によって上昇された背面基板の周縁部同士を上記第1の真空チャンバ内で封着する封着機構をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造装置。
  8. 上記第1の真空チャンバに投入する前の上記前面基板および背面基板を加熱焼成して脱ガスするベーク室をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造装置。
  9. 上記第2の真空チャンバ内に配置され、上記反転機構によって反転された前面基板の内面にゲッター材を蒸着する蒸着機構をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造装置。
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