JP2006093057A - 基板処理装置、および表示装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、基板のサイズに拘わらず基板の移動ストロークを短くでき基板のハンドリングを容易に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】基板処理装置２０は、ドーム型の真空チャンバ２１を有する。真空チャンバ２１内には、背面基板４を支持する支持部２２、前面基板２を吸着保持する静電チャック２４、および静電チャック２４を回転軸２６の周りで回転させる回転機構２８を有する。前面基板２の外側に外れた位置にある回転軸２６を中心にして前面基板２を反転させ、支持部２２によって支持されている背面基板４に近接対向させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、第２基板を表裏反転させて第１基板に対向させる基板処理装置に係り、特に、蛍光体スクリーンを有する前面基板を反転させて多数の電子放出素子を有する背面基板に近接対向させ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。

前面基板の背面基板に対向する対向面には３色の蛍光体層を有する蛍光体スクリーンが形成され、蛍光体スクリーンの上にメタルバックが形成され、背面基板の前面基板に対向する対向面には、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、背面基板の対向面上には、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対向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を製造する場合、まず、蛍光体スクリーンおよびメタルバックを対向面に形成した前面基板、多数の電子放出素子および配線を対向面に形成し且つ周縁部に側壁を接合した背面基板、および上述したスペーサグリッドを用意する。そして、前面基板の対向面の周縁部、および背面基板に接合された側壁の上端に低融点金属などの封着材を充填しておく。各基板を保持する場合、対向面に接触できないため、対向面を上にした状態でハンドリングする必要がある。

この後、スペーサグリッドを対向面上に配置した背面基板の上方に対向面を上にした前面基板を離間して重ねた状態で真空チャンバ内に投入し、所定のタイミングで前面基板を背面基板の上方で表裏反転させる。そして、背面基板の対向面を前面基板の対向面に近接させ、それぞれ周縁部に充填されている封着材を溶融させて２枚の基板の周縁部同士を真空雰囲気中で封着する。

上記のように真空チャンバ内で前面基板を表裏反転させる場合、例えば、背面基板を前面基板から離間する方向（下方）に退避させ、前面基板の中心にある回転軸を中心に前面基板を１８０°表裏反転させ、背面基板を前面基板に向けて上昇させる。この方法を採用すると、比較的小さな空間で前面基板を表裏反転させることができる。

しかし、上述したように背面基板を前面基板に対して昇降移動させるためには、真空チャンバの下方に配置した昇降機構のスライドロッドを真空チャンバ内に介在させる必要があり、通常、ベローズを介してロッドを真空チャンバ内に挿通する。このため、反転させる前面基板のサイズが異なると、背面基板を退避および上昇させるアームのストロークが変化し、基板のサイズに応じて異なる長さのベローズを有する装置を用意する必要がある。また、上記の反転方法を採用すると、昇降機構のアームのストロークが比較的長くなり、真空雰囲気内での作業に不適当と言える。
特開２００３−０５１２５５号公報

この発明の目的は、基板のサイズに拘わらず基板の移動ストロークを短くでき基板のハンドリングを容易に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、周縁部に封着材を充填した対向面を上にして当該第１基板を支持する支持部と、周縁部に封着材を充填した対向面を上にして当該第２基板を保持する保持部と、この保持部で保持された第２基板の中心からオフセットした回転軸を有し、この回転軸を中心に上記第２基板を回転させて表裏反転させ、当該第２基板の対向面と上記支持部で支持された第１基板の対向面とを近接対向させる回転機構と、を有する。

上記発明によると、中心からオフセットした回転軸を中心に第２基板を表裏反転させるため、第１基板を第２基板の反転領域から大きく退避させる必要がなくなる。

また、この発明の表示装置の製造装置は、前面基板と、この前面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が封着された背面基板と、複数の画像表示素子と、を備えた表示装置の製造装置であって、周縁部に封着材を充填した上記背面基板の対向面を上にして当該背面基板を支持する支持部と、周縁部に封着材を充填した上記前面基板の対向面を上にして当該前面基板を保持する保持部と、この保持部で保持された前面基板の中心からオフセットした回転軸を有し、この回転軸を中心に上記前面基板を回転させて表裏反転させ、当該前面基板の対向面と上記支持部で支持された背面基板の対向面とを近接対向させる回転機構と、を有する。

上記発明によると、中心からオフセットした回転軸を中心に前面基板を表裏反転させるため、背面基板を前面基板の反転領域から大きく退避させる必要がなくなる。

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、基板のサイズに拘わらず基板の移動ストロークを短くでき基板のハンドリングを容易にできる。

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２基板）および背面基板４（第１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を介して周縁部同士が接合され、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（対向面）には画像表示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（対向面）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。

また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、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。そして、背面基板４の周縁部に接合された側壁６の上端に溶融したインジウム１９ｂを充填し、前面基板２の周縁対応部にも溶融したインジウム１９ｂを充填しておく。

この後、前面基板２、および背面基板４をそれぞれ内面が上を向く姿勢にして図４に示すような基板処理装置２０のドーム型の真空チャンバ２１内に投入する。図４（ａ）には、基板処理装置２０を上方から見た概略平面図を示してあり、図４（ｂ）には、基板処理装置２０の概略正面図を示してある。

各基板２、４は、基板処理装置２０に投入される前に高温でプリベークされて脱ガス処理されているため、周縁部に充填したインジウム１９ｂは溶融する。このため、各基板２、４は、この段階において、溶融したインジウム１９ｂが完全に固化していない可能性があり、内面を上にしてハンドリングする必要がある。

真空チャンバ２１内には、背面基板４の背面を支持する支持部２２、前面基板２の背面を吸着保持する静電チャック２４（保持部）、および静電チャック２４を回転軸２６を中心に回転させる回転機構２８が設けられている。回転機構２８の回転軸２６は、前面基板２の中心からオフセットした位置、本実施の形態では前面基板２から外れた位置に設けられている。このため、静電チャック２４は、回転軸２６の高さ位置より上方の領域で回転される。

支持部２２は、回転機構２８によって前面基板２を吸着保持した静電チャック２４が図中破線で示す姿勢に回転されたとき、支持部２２で支持した背面基板４と前面基板２が近接対向する位置に配置されている。また、真空チャンバ２１のドーム形状は、回転機構２８による静電チャック２４の回転軌跡に沿って形成されている。このように、真空チャンバ２１をドーム形状にすることで強度を高めることができる。なお、静電チャック２４は、静電気を利用して前面基板２の背面を吸着するため、真空雰囲気中においては給電をカットした後も前面基板２を吸着する。

支持部２２は、背面基板４の背面に当接する先端を有する複数本の支持ロッド２２ａを有し、複数本の支持ロッド２２ａで支持した背面基板４を上下に昇降移動可能となっている。支持部２２の昇降機構は、真空チャンバ２１の底部を貫通して真空チャンバ２１内に挿通配置されたスライドロッド２２ｂを有する。スライドロッド２２ｂは、図示しないベローズ内に挿通される。また、真空チャンバ２１の下方には、前面基板２と背面基板４をアラインメントするためのカメラ２３が設けられている。

上記構造の真空チャンバ２１内に前面基板２および背面基板４を投入した後、すなわち前面基板２の背面を静電チャック２４に吸着保持せしめて背面基板４を支持部２２にセットした後、回転軸２６を中心に静電チャック２４を図４（ｂ）で時計回り方向に１８０°回転させる。静電チャック２４を回転させた状態を破線で図示してある。このとき、支持部２２は、背面基板４を支持したそのままの状態で上下に移動する必要はない。

静電チャック２４を回転させた後、支持部２２を一定距離だけ上昇させ、背面基板４の内面と静電チャック２４に吸着保持された前面基板２の内面を近接させる。このとき、前面基板２の内面周縁部に充填されているインジウム１９ｂと背面基板４周縁部の側壁６の上端に充填されているインジウム１９ｂが接触する。そして、インジウム１９ｂを溶融させて前面基板２および背面基板４の周縁部を封着する。

以上のように、本実施の形態によると、図５に模式的に示すように、前面基板２から外れた位置にある回転軸２６を中心に前面基板２を表裏反転させるようにしたため、背面基板４を前面基板２の回転領域（干渉エリア）から退避させる必要がなく、背面基板４の昇降ストロークを最小限にすることができる。これにより、真空チャンバ２１を貫通するスライドロッド２２ｂを挿通するベローズの長さを短くできる。また、表裏反転させる前面基板２のサイズが変わった場合でも、背面基板４の昇降ストロークを変更する必要がなく、異なるサイズの基板を処理できる。

これに対し、従来のように前面基板２の中心にある回転軸を中心に基板を回転させる場合、前面基板２を反転させた後に背面基板４に対向しているためには、前面基板２の回転領域から背面基板４を大きく下方に退避させる必要がある。このように、背面基板４の昇降ストロークが大きくなると、スライドロッド２２ｂを挿通するためのベローズも長くする必要があり、真空雰囲気を維持する上で不利益となる。また、このような従来の反転方法を採用すると、前面基板２のサイズが変わった場合、背面基板４を退避させるストロークが変化してしまうため、サイズの異なる基板を処理することができない。

このため、本実施の形態のように、反転させる前面基板２の中心からオフセットした位置に回転軸２６を配置して、前面基板２が回転する干渉エリアが回転軸２６の高さ位置より上方にくるようにし、背面基板４を退避させないことが有効である。

しかしながら、上述した実施の形態のように、前面基板２からまったく外れた位置に回転軸２６を配置すると、真空チャンバ２１の横方向のサイズが大きくなり容積が大きくなってしまう。このため、図６に示すように、回転軸２６を前面基板２の中心から僅かにオフセットした位置に設定し、回転軸２６の下方の領域で回転する前面基板２の部位が回転軸２６の上方の領域で回転する前面基板２の部位より少なくとも小さくなるようにすることで、背面基板４を下方に退避させるストロークを短くできる。特に、回転軸２６のオフセット位置を、回転軸２６の下方の領域で回転する前面基板２の部位が背面基板４にまったく干渉しない位置に設定すれば、前面基板２の反転時に背面基板４を退避させる必要がなくなる。つまり、回転軸２６のオフセット位置を適当な位置に設定することで、背面基板４の昇降ストロークを短くできるとともに、真空チャンバ２１の容積も最小にすることができる。

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。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、前面基板２を背面基板４の上方で反転させる場合について説明したが、これに限らず、背面基板４を表裏反転させるようにしても良い。また、上述した実施の形態では、前面基板２を吸着保持する静電チャック２４を用いた場合について説明したが、これに限らず、他の基板保持機構を用いることができる。

また、本発明の装置は、例えば、図７に示すような製造ライン３０に組み込まれる。
図７に示す製造ライン３０は、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４を内面に形成した前面基板２を搬送する搬送ライン３２、および多数の電子放出素子１６および配線１８を内面に形成した背面基板４を搬送する搬送ライン３４を有し、両者の間に前面基板２をハンドリングするロボットアーム３６が配置されている。本発明の基板処理装置２０は、搬送ライン３４の途中に設けられている。

つまり、搬送ライン３２を介して内面を上向きにして搬送された前面基板２をロボットアーム３６が受け取って、基板処理装置２０に投入する。一方、背面基板４は、内面を上向きにした状態で搬送ライン３４を介して搬送され、基板処理装置２０に投入される。基板処理装置２０では、上述したように前面基板２を表裏反転して背面基板４に対向させ、周縁部を封着して排出する。基板処理装置２０から排出された表示パネル１０は、排出ライン３８を介して搬出される。

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の真空外囲器の前面基板および背面基板を投入して処理するこの発明の実施の形態に係る基板処理装置の要部の構造を概略的に示す（ａ）平面図、および（ｂ）正面図。 図４の基板処理装置における前面基板の回転軌跡を示す模式図。 前面基板の回転方法の変形例を説明するための模式図。 図４の基板処理装置を製造ラインに組み込んだ例を示す概略図。

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、２０…基板処理装置、２１…真空チャンバ、２２…支持部、２３…カメラ、２４…静電チャック、２６…回転軸、２８…回転機構、３０…製造ライン。

Claims (14)

1. 周縁部に封着材を充填した対向面を上にして当該第１基板を支持する支持部と、
   周縁部に封着材を充填した対向面を上にして当該第２基板を保持する保持部と、
   この保持部で保持された第２基板の中心からオフセットした回転軸を有し、この回転軸を中心に上記第２基板を回転させて表裏反転させ、当該第２基板の対向面と上記支持部で支持された第１基板の対向面とを近接対向させる回転機構と、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 上記回転機構は、上記第２基板の半分以上が上記回転軸の上方で回転する方向に当該第２基板を回転させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 上記回転軸は、該回転軸の下方で回転する上記第２基板の部位が上記回転軸の上方で回転する上記第２基板の部位より小さくなる位置にオフセットされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 上記回転軸は、該回転軸の下方で回転する上記第２基板の部位が上記支持部によって支持されている第１基板に干渉しない程度にオフセットされていることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 上記回転軸は、上記第２基板から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
6. 上記支持部は、上記回転機構により上記第２基板を表裏反転させた後、当該第２基板に向けて上記第１基板を上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
7. 上記支持部は、上記回転機構によって上記第２基板を表裏反転させる際に、上記第１基板を上記第２基板の回転領域から退避させるように下降させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. 前面基板と、この前面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が封着された背面基板と、複数の画像表示素子と、を備えた表示装置の製造装置であって、
   周縁部に封着材を充填した上記背面基板の対向面を上にして当該背面基板を支持する支持部と、
   周縁部に封着材を充填した上記前面基板の対向面を上にして当該前面基板を保持する保持部と、
   この保持部で保持された前面基板の中心からオフセットした回転軸を有し、この回転軸を中心に上記前面基板を回転させて表裏反転させ、当該前面基板の対向面と上記支持部で支持された背面基板の対向面とを近接対向させる回転機構と、
   を有することを特徴とする表示装置の製造装置。
9. 上記回転機構は、上記前面基板の半分以上が上記回転軸の上方で回転する方向に当該前面基板を回転させることを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造装置。
10. 上記回転軸は、該回転軸の下方で回転する上記前面基板の部位が上記回転軸の上方で回転する上記前面基板の部位より小さくなる位置にオフセットされていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の表示装置の製造装置。
11. 上記回転軸は、該回転軸の下方で回転する上記前面基板の部位が上記支持部によって支持されている背面基板に干渉しない程度にオフセットされていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造装置。
12. 上記回転軸は、上記前面基板から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置の製造装置。
13. 上記支持部は、上記回転機構により上記前面基板を表裏反転させた後、当該前面基板に向けて上記背面基板を上昇させることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置の製造装置。
14. 上記支持部は、上記回転機構によって上記前面基板を表裏反転させる際に、上記背面基板を上記前面基板の回転領域から退避させるように下降させることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置の製造装置。

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