JP2006181401A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定量の塗布材を比較的狭い領域に高い位置精度で塗布できる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布装置３０は、基板４の孔２２に挿通する突起３１、突起３１を孔２２に挿通した状態で基板４の外面４ｂに対向する環状の塗布面３２、およびヒータ３３を備えた塗布ヘッド３４と、塗布ヘッド３４の塗布面３２に超音波を印加するための超音波発生部３５と、を有する。塗布面３２に一定量の塗布材を付着せしめた状態で基板４の孔２２に塗布ヘッド３４の突起３１を挿入し、塗布ヘッド３４を孔２２に対してセンタリングして位置決めする。そして、塗布面３２に超音波を印加しつつ塗布材を孔２２の周りの基板４の外面４ｂに転写する。
【選択図】図５

Description

この発明は、比較的狭い被塗布面に塗布材を塗布する塗布装置に関する。

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色の蛍光体層およびメタルバックを有する蛍光体スクリーンが形成され、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。

ところで、背面基板の周縁部と前面基板の周縁部を接合して真空外囲器を製造する場合、電子放出素子を有するとともに周縁部に側壁を接合した背面基板および蛍光体スクリーンを有する前面基板を真空チャンバ内に投入し、側壁上端および前面基板周縁部に予め塗布した封着材を溶融して封着する。封着材として例えばインジウムなどの低融点金属が用いられる。封着材を溶融した際、封着材が背面基板の配線上に垂れ落ちる不具合を防止するため、封着材の塗布量は一定量に制御する必要がある。

このため、側壁の上端に封着材を均一に塗布する封着材充填装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）この装置では、封着材の充填ノズルに超音波を印加しつつ封着材を充填することで、封着材を均一に塗布するようにしている。

しかし、この充填装置は、側壁の比較的長い辺に沿って直線状に封着材を均一に充填する場合に適しており、例えば、８〜１０［ｍｍ］程度の範囲内で封着材を環状に形成するような比較的狭い領域への塗布には向いていない。具体的には、メタルバックにアノード電圧を与えるための給電端子を通す背面基板の孔を塞ぐため、封着材を孔の周りに環状に塗布する場合、上述した充填装置では、孔の周りの小さな領域に一定量の封着材を塗布することは不可能である。
特開２００２−１８４３１３号公報

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、一定量の塗布材を比較的狭い領域に高い位置精度で塗布できる塗布装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の塗布装置は、被塗布面に開口した孔に差し込む突起と、この突起を上記孔に差し込んだ状態で上記被塗布面に対向する塗布面と、を有し、上記塗布面に一定量の塗布材を付着せしめて上記孔の周りの被塗布面に転写することを特徴とする。

この発明の塗布装置は、上記のような構成および作用を有しているので、一定量の塗布材を比較的狭い領域に高い位置精度で塗布できる。

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および背面基板４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１０を構成している。

前面基板２の内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、前面基板２、および背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。これにより、複数のスペーサ８を備えた表示パネル１０が製造される。

図４には、表示パネル１０の外側から蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４にアノード電圧を与えるための給電構造を概略的に示してある。
側壁６の内側であって前面基板２の内面には、メタルバック１４を囲むように抵抗部材を介して接続した共通電極２１が形成されている。背面基板４の共通電極２１に対向する位置には、背面基板４を貫通した孔２２が形成されている。そして、この孔２２を通して真空外囲器１０の外側から導通ピン２３が挿通され、ばね２４によってこの導通ピン２３の先端が共通電極２１に押圧配置される。しかして、背面基板４の外面４ｂ側に突出した導通ピン２３の基端部には図示しない電圧供給部が接続されており、導通ピン２３および共通電極２１を介してメタルバック１４にアノード電圧が印加されるようになっている。

真空外囲器１０の真空を維持するため、背面基板４の孔２２は気密に塞ぐ必要がある。このため、導通ピン２３には、孔２２を塞ぐための蓋体２５が気密且つ一体的に取り付けられている。この蓋体２５は、例えば、円形のガラス板により形成され、背面基板４の外面４ｂ側から孔２２の周りに封着される。

本実施の形態では、蓋体２５を背面基板４の孔２２に封着するための封着材としてインジウム（塗布材）を用い、孔２２の周りと蓋体２５を気密に接合するようにした。なお、この場合、背面基板４および蓋体２５の材質がいずれもガラスであるため、下地として銀ペーストを用いた。以下、孔２２の周りにインジウムを塗布するためのこの発明の実施の形態に係る塗布装置３０について、図５および図６を参照して説明する。

図５に示すように、塗布装置３０は、背面基板４の内面４ａと外面４ｂ（被塗布面）を連絡して基板４を貫通して延びた孔２２に外面４ｂ側から差し込む円錐形の突起３１、この突起３１を孔２２に差し込んだ状態で外面４ｂに対向する円環状の塗布面３２、およびヒータ３３を有する塗布ヘッド３４を有する。また、塗布ヘッド３４には、塗布面３２に超音波を与えるための超音波発生部３５が接続されている。

塗布ヘッド３４の突起３１は、孔２２に挿通し易くするため先細にされ、最も太い底面の形状は孔２２と略同じ径の円形にされている。つまり、突起３１を孔２２に挿通するだけで、塗布ヘッド３４を孔２２に対してセンタリングできるようになっており、塗布面３２を孔２２の周りに高精度に位置決めできるようになっている。

また、塗布ヘッド３４の塗布面３２は、インジウムを塗布する対象となる背面基板４の外面４ｂの所望する塗布領域の形状に合わせた形状に設計される。本実施の形態では、円形の孔２２を全周に亘って確実に封着するため、突起３１を囲む円環状の塗布面３２に設計されている。なお、本実施の形態の塗布面３２は、外径が８〜１０［ｍｍ］程度である。また、塗布面３２は、基板４の外面４ｂに対してインジウムの離型性が高くなっている。

図６には、上述した塗布ヘッド３４の円環状の塗布面３２にインジウムを付着させるための容器３６の断面図を示してある。容器３６は、塗布ヘッド３４の突起３１を挿通する孔３７、およびこの孔３７に突起３１を挿通した状態で塗布面３２に対向する円環状の保持部３８を有する。言い換えると、容器３６の底には、インジウムを保持する円環状の保持部３８が設けられているとともに保持部３８の中心に突起３１を逃すための容器３６を貫通した孔３７が形成されている。また、容器３６の外周には、ヒータ３９が設けられており、保持部３８で保持したインジウムを溶融可能となっている。なお、保持部３８は、塗布ヘッド３４の塗布面３２に対してインジウムの離型性が高くなっている。

上記構造の塗布装置３０を用いて背面基板４の孔２２の周りにインジウムを塗布する場合、まず、容器３６の円環状の保持部３８に一定量のインジウムを保持せしめる。このとき、インジウムを一旦溶かして丸くしたペレット状にしたものを一定の重さだけ保持部３８に保持せしめ、ヒータ３９によって円環状につなげて溶かしておく（図６）。

そして、図６に示すように、容器３６に塗布ヘッド３４を挿入し、突起３１を容器３６の孔３７に挿通するとともに容器３６の保持部３８に塗布ヘッド３４の塗布面３２を対向させる。このとき、塗布ヘッド３４は、ヒータ３３によって適当な温度に予め加熱されており、塗布面３２よりインジウムの離型性が高い保持部３８からインジウムが塗布面３２に移動される。このように、インジウムを塗布ヘッド３４の塗布面３２に付着せしめることにより、インジウムの塗布量、すなわち塗布ヘッド３４の塗布面３２に付着せしめるインジウムの量を一定量にコントロールできる。

この後、図５に示すように、インジウムを付着した状態の塗布ヘッド３４を背面基板４の外面４ｂ側から孔２２に対向させ、突起３１を孔２２に挿通する。このとき、孔２２の周りの外面４ｂ上には、予めインジウムの下地として銀ペーストが円環状に塗布されている。また、このとき、円錐状の突起３１を円形の孔２２に挿通することで、塗布ヘッド３４が孔２２に対してセンタリングされて高精度に位置決めされる。

そして、塗布ヘッド３４の塗布面３２が背面基板４の外面４ｂに近付くと、外面４ｂ（この場合、銀ペースト下地）よりインジウムの離型性が高い塗布面３２から背面基板４の外面４ｂ上にインジウムが移動され、孔２２の周りに一定量のインジウムが円環状に塗布される。このとき、超音波発生部３５から塗布ヘッド３４の塗布面３２に超音波が印加され、背面基板４の外面４ｂに塗布されたインジウムの表面が平らにされる。

以上のように、本実施の形態によると、背面基板４の孔２２の周りの比較的狭い領域にインジウムを均一且つ確実に塗布でき、インジウムの塗布量および塗布位置を所望する量および位置にコントロールできる。本実施の形態では、直径３［ｍｍ］の孔２２の周りに外径８〜１０［ｍｍ］の環状の領域にインジウムを塗布することができた。

このように、狭い領域にインジウムを塗布できるので、塗布位置の自由度を高めることができ、アノード電圧の給電構造を所望する場所に設定できる。また、狭い領域に塗布量をコントロールしたインジウムを塗布できるので、比較的高価なインジウムや下地の銀ペーストの使用量を抑制でき、ＳＥＤの製造コストを低減できる。

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、背面基板４の孔２２を塞ぐための構造について説明したが、これに限らず、前面基板２に本発明の塗布装置を用いても良い。また、この塗布装置３０は、ＳＥＤの製造に用いるだけではなく、他の装置の製造にも用いることができる。

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。 メタルバックにアノード電圧を与えるための給電構造を説明するための部分断面図。 この発明の実施の形態に係る塗布装置の要部の構造を説明するための図。 塗布装置の容器を示す図。

符号の説明

２…前面基板、４…背面基板、４ｂ…外面、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、２１…共通電極、２２…孔、２３…導通ピン、２４…ばね、２５…蓋体、３０…塗布装置、３１…突起、３２…塗布面、３３…ヒータ、３４…塗布ヘッド、３５…超音波発生部、３６…容器、３７…孔、３８…保持部、３９…ヒータ。

Claims (8)

1. 被塗布面に開口した孔に差し込む突起と、
   この突起を上記孔に差し込んだ状態で上記被塗布面に対向する塗布面と、を有し、
   上記塗布面に一定量の塗布材を付着せしめて上記孔の周りの被塗布面に転写することを特徴とする塗布装置。
2. 上記突起は、先細の先端を有することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 上記突起の基端部は、上記孔の形状と略同じ形状を有することを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 上記被塗布面の孔が円形であり、
   上記突起は、この孔と略同じ径の円形の底面を有する円錐状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
5. 上記塗布面に超音波を与える超音波発生部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
6. 上記塗布面は、上記被塗布面に対して塗布材の離型性が高いことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
7. 上記突起を挿通する孔、およびこの孔に上記突起を挿通した状態で上記塗布面に対向する保持部を有し、この保持部に上記一定量の塗布材を保持せしめる容器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
8. 上記保持部は、上記塗布面に対して塗布材の離型性が高いことを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。

Images