JP2008218155A - 基板の加熱冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とこの基板に取り付けられた部材との温度が所定の温度差以内となるように加熱冷却して、基板、取付け部材の損傷を防止することのできる基板の加熱冷却方法を提供する。
【解決手段】板状の第１部材１２、および第１部材の一方の表面上に設けられ第１部材よりも熱容量の小さい複数の第２部材１４を少なくとも有する第１基板と、第１基板に所定間隔離して対向配置された第２基板１１とを、それぞれ異なる温度となるように加熱冷却する基板の加熱冷却方法であって、第２部材と対向した状態で、第１基板と第２基板との間に所定間隔を置いて第３基板３０を対向配置し、第１部材と第２部材とが所定の温度差以内となるように、第１基板および第２基板を加熱、冷却する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、複数の加熱室および冷却室を順次搬送しながら基板を加熱冷却する基板の加熱冷却方法に関する。

近年、軽量・薄型の画像表示装置として、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などが開発されている。

例えばＦＥＤでは、一般に、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し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士を互いに接合することにより真空容器を構成している。前面基板の内面には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を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。

背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧として例えば１０ｋＶが印加される。蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。

このようなＦＥＤにおいては、真空容器内部を高い真空度に維持することが重要となる。真空度が低いと、安定した電子放出ができず、画像表示装置の寿命が低下することになるからである。

そこで、長期間にわたって真空容器内部を高い真空度に維持するため、真空容器を構成する前面基板および背面基板を真空処理装置に投入して真空中で加熱し、各基板に吸着している不所望なガス分子を除去して排気するベーキングが行われる。このようなベーキングを行う方法として、前面基板および背面基板を対向配置して真空処理装置に投入し、一方の基板を他方の基板よりも高い温度で加熱する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３３２６１８号公報

しかしながら、上述のように２枚の基板を異なる温度で加熱する方法においては、背面基板に配設された複数の支持部材が背面基板と異なる温度となるため、背面基板や支持部材が破壊されるなどの問題が発生する。すなわち、支持部材は大きさが背面基板に比較して小さいため、熱容量が背面基板と比べて著しく小さく、両者の間に温度差が発生しやすい。

例えば、５０℃を超えるような大きな温度差をつけて両基板を加熱冷却する場合、一方の基板に取り付けられた支持部材の温度が取り付けられている基板の温度よりも２０〜３０℃以上高く、あるいは、低くなる。すると支持部材が収縮して基板との接合部分が破壊されたり、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたり、あるいは、冷却完了後、支持部材がもとの位置に戻らず、支持部材としての機能を充分に発揮できない場合がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その目的は、基板とこの基板に取り付けられた部材との温度が所定の温度差以内となるように加熱冷却して、基板、取付け部材の損傷を防止することのできる基板の加熱冷却方法を提供するものである。

上述の目的を達成するため、この発明の様態に関わる基板の加熱冷却方法は、板状の第１部材、および前記第１部材の一方の表面上に設けられ前記第１部材よりも熱容量の小さい複数の第２部材を少なくとも有する第１基板と、前記第１基板に所定間隔離して対向配置された第２基板とを、それぞれ異なる温度となるように加熱冷却する基板の加熱冷却方法であって、
前記第２部材と対向した状態で、前記第１基板と第２基板との間に所定間隔を置いて第３基板を対向配置し、前記第１部材と前記第２部材とが所定の温度差以内となるように、前記第１基板および第２基板を加熱、冷却する基板の加熱冷却方法である。

本発明の様態によれば、第１基板と第２基板との間に第３基板を配置することにより、第１基板を構成する第１部材と熱容量の小さい第２部材が所定の温度差以内となるように加熱冷却することができる。よって２枚の基板を異なる温度で加熱冷却する場合であっても、支持部材が収縮して取り付け部分が破壊されたり、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたりすることがなくなり、両方の基板を効率よく加熱冷却することが可能になる。

以下図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る基板の加熱冷却方法について詳細に説明する。始めに、上記方法により加熱冷却された基板を有する画像表示装置、例えば、ＦＥＤについて説明する。

図１および図２に示すように、ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は所定の間隔で対向配置されている。第１基板としての背面基板１２は、第２基板としての前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された偏平な外囲器１０を構成している。接合部材として機能する側壁１８は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９、２１により、前面基板１１の周縁部および背面基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。

外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、外囲器１０の一辺、例えば、長辺と平行なＸ方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交するＹ方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。各支持部材１４の長手方向両端部は、それぞれ側壁１８と隙間を置いて対向している。各支持部材１４は、例えば、背面基板１２に取り付けられている。支持部材１４は、背面基板１２よりも熱容量が小さい第２部材として機能する。

図２および図３に示すように、前面基板１１の内面には、表示面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色の遮光層２０を並べて構成されている。赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向に隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第１方向と直交する第２方向に隙間を置いて配列されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、３色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。

蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層１７が形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層１７は、縦方向および横方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層１７は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに夫々重なって設けられている。また、メタルバック層１７に重ねてゲッタ膜１３が形成されている。

図２に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子が設けられている。すなわち、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、画素に対応して複数列および複数行に配列されている。

導電性カソード層２４およびゲート電極２８は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成され、背面基板１２の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線２３が形成されている。

このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック層１７にアノード電圧を印加して、電子放出素子２２から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６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、上記構成のように構成されたＦＥＤの製造方法および基板の加熱冷却方法について説明する。
まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーン１６を形成する。これは、前面基板１１と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットする。この状態で、露光、現像することにより、前面基板１１となるガラス板上に蛍光体スクリーン１６を形成する。その後、蛍光体スクリーン１６に重ねてメタルバック層１７を形成する。

続いて、背面基板１２用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。これはまず、導電性カソード層２４を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により２酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極２８を形成する。

その後、レジストパターン及びゲート電極２８をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ２５を形成する。レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極２８上に例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。その後、背面基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の材料として例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、キャビティ２５の内部に電子放出素子２２が形成される。次に、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。

続いて、大気中で低融点ガラス１９により側壁１８および支持部材１４を背面基板１２の内面上に封着する。その後、側壁１８の封着面の全周に渡ってインジウムを所定の幅および厚さに充填する。同様に、前面基板１１の側壁と対向する封着面にインジウムを所定の幅および厚さで矩形枠状に充填する。なお、側壁１８および前面基板１１の封着面に対する封着層の充填は、溶融したインジウムを封着面に塗布する方法、あるいは、固体状態のインジウムを封着面に載置する方法等によって行う。

この後、前面基板１１、背面基板１２を所定間隔離して対向配置し、その間に支持部材１４の温度を制御するための第３基板３０を対向配置した状態で、図４に示す真空処理装置１００に投入する。ダミー基板としての第３基板３０は、板厚が０．５ｍｍであり、大きさが背面基板１２よりも大きな寸法に形成されている。第３基板としては液晶用のガラス板あるいは金属板を用いることができる。また、第３基板３０の表面は放射率が０．４となるように全面がコーティングされている。

図４に示すように、真空処理装置１００は、背面を投入するための投入室１０１、加熱室１０２、１０３、１０４、冷却室１０５、１０６、１０７、ゲッタ室１０８、封着室１０９、排出室１１０、第２排出室１１１を備えている。これらの投入室１０１、加熱室１０２、１０３、１０４、冷却室１０５、１０６、１０７、ゲッタ室１０８、封着室１０９、排出室１１０は、一列に並んで設けられている。第２排出室１１１は、ゲッタ室１０８に並んで設けられている。真空処理装置１００の各処理室はＦＥＤの製造時には全室が真空排気され、これら各処理室間は図示しないゲートバルブ等を介して接続されている。なお、本実施の形態における真空処理装置は模式的なものであり、真空室の数やその構成は本実施の形態に限定されるものではない。

基板の加熱冷却処理においては、まず、第２部材として機能する支持部材１４および側壁１８が取り付けられた背面基板１２と前面基板１１とを所定間隔離して対向配置し、これらの基板間に第３基板３０を配置する。第３基板３０は、支持部材１４全体と対向し、かつ、前面基板１１および背面基板１２とそれぞれ所定間隔離して対向配置される。この状態で、これらの基板を投入室１０１に投入する。

続いて、投入室１０１を排気し、内部を真空雰囲気とした後、基板は加熱室１０２に搬送される。図５に示すように、加熱室１０２には、第１加熱源としてのヒーター１２１および第２加熱源としてのヒーター１２２が互いに所定の間隔を置いて対向配置されている。そして、加熱室１０２において、背面基板１２の外側にヒーター１２１が、前面基板１１の外側にヒーター１２２がそれぞれ所定の隙間を置いて対向配置される。なお、背面基板、前面基板、および第３基板を搬送するための搬送ジグや加熱室内の駆動装置、配線等は図示を省略している。また、基板を加熱室１０２に搬送するのと同時に、つぎにベーキングを行う背面基板、前面基板および第３基板を投入室１０１に投入して内部を排気しておく。

図６に示すように、ヒーター１２１、１２２は、正面からみるとそれぞれ５分割され、以下の領域に対応して独立して温度制御することができるように構成されている。ヒーター１２１、１２２としては、ランプヒーター、シースヒーター、ホットプレートなど公知のものを用いることができる。
第１領域４１ａ：基板中央領域（ヒーター１２１）
第２領域４２ａ：基板長辺領域（ヒーター１２１）
第３領域４３ａ：基板短辺領域（ヒーター１２１）
第４領域４１ｂ：基板中央領域（ヒーター１２２）
第５領域４２ｂ：基板長辺領域（ヒーター１２２）
第６領域４３ｂ：基板短辺領域（ヒーター１２２）
ヒーター１２１の第１領域４１ａは矩形状に形成され、背面基板１２の中央部に対向している。ヒーター１２１の一対の第２領域４２ａは、それぞれ第１領域４１ａの長辺に沿って位置し、背面基板１２の一対の長辺部にそれぞれ対向している。ヒーター１２１の一対の第３領域４３ａは、それぞれ第１領域４１ａの短辺に沿って位置し、背面基板１２の一対の短辺部にそれぞれ対向している。

同様に、ヒーター１２２の第４領域４１ｂは矩形状に形成され、前面基板１１の中央部に対向している。ヒーター１２２の一対の第５領域４２ｂは、それぞれ第４領域４１ｂの長辺に沿って位置し、前面基板１１の一対の長辺部にそれぞれ対向している。ヒーター１２２の一対の第６領域４３ｂは、それぞれ第４領域４１ｂの短辺に沿って位置し、前面基板１１の一対の短辺部にそれぞれ対向している。

第１ないし第３領域のヒーターは、背面基板１２の中央部、長辺部、短辺部がそれぞれ略同等の温度で上昇するように、固有の温度で一定に動作している。第４ないし第６領域のヒーターは、前面基板１１の中央部、長辺部、短辺部がそれぞれ略同等の温度で上昇するように、固有の温度で一定に動作している。このとき、ヒーターは、前面基板１１はその全体が背面基板１２よりも高い温度となるように温度制御される。ヒーター１２１およびヒーター１２２の各領域は、図７に示す固有の温度で一定に動作され、加熱室１０２に搬送された背面基板１２と前面基板１１とはそれぞれ図８に示す温度変化により所望の温度まで上昇する。

この際、第３基板３０は、前面基板１１および背面基板１２からの熱放射を受け、基板中央部、長辺部、短辺部のそれぞれの領域が図８に示す温度変化をする。第３基板３０は、背面基板１２に取り付けられている支持部材１４のすぐ上方に対向配置されているため、支持部材１４にとっては第３基板３０がヒーターとしての役割を果たす。したがって、第３基板３０の板厚、大きさ、表面の放射率を前述に示したように適切に設定することによって、支持部材１４の温度変化を制御することができる。

本実施形態においては、図９に示すように、支持部材１４の温度変化は、背面基板１２の温度変化に追従することになり、両者の温度差を所定の温度差以内、例えば、１５℃〜−４℃におさめることができる。図９においては、背面基板１２の温度と支持部材１４の温度との差が８℃〜−３℃の範囲に入っている。この程度の温度差であれば、支持部材１４が収縮して取り付け部分が破壊されることがなく、また、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたりすることはない。

前面基板１１および背面基板１２が所望の温度に到達した後、これらの基板を隣接するつぎの加熱室１０３に搬送する。また、それと同時に、投入室１０１で待機している次の前面基板、背面基板および第３基板を加熱室１０２に搬送する。加熱室１０３の内部は加熱室１０２と同様に構成され、加熱室１０２で加熱される温度よりも高い温度まで、加熱室１０２と同様のヒーター制御方法により前面基板１１と背面基板１２が加熱される。この際、背面基板１２に取り付けられた支持部材１４は第３基板３０の板厚、大きさ、表面の放射率を適切に設定していることにより、背面基板１２と略同等の温度変化でその温度差が所定の温度差以内となるように加熱される。

前面基板１１および背面基板１２が加熱室１０３において所望の温度に加熱された後、これらの基板を隣接するつぎの加熱室１０４に搬送し、加熱室１０２および加熱室１０３と同様に所望の温度、例えば、前面基板１１を４５０℃、背面基板１２を３８０℃まで加熱する。以上の工程により、前面基板１１、背面基板１２、第３基板３０はそれぞれ図１０に示す温度変化を経て所望の温度まで上昇し、支持部材１４は、図１１に示す温度変化を経て所望の温度まで上昇する。

本実施形態においては、温度上昇の完了時に前面基板１１の温度が背面基板１２の温度よりも約７０℃高くなるように加熱を実施した。このとき、第３基板３０が図１０に示すような前面基板１１および背面基板１２に追随する温度変化をすることで、図１１に示すように、支持部材１４は背面基板１２と略同等の温度で上昇した。このときの背面基板１２の温度と支持部材１４の温度との差は８℃〜−３℃の範囲に入っている。それにより、支持部材１４が収縮して取り付け部分が破壊されたり、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたりすることがなかった。なお、各基板を搬送するのと同時に、つぎの基板を順次投入室、加熱室に搬入することはいうまでもない。

加熱が完了した前面基板１１、背面基板１２および第３基板３０は、続いて冷却室１０５に搬送され、所望の温度まで冷却される。図１２に示すように、冷却室１０５には、背面基板１２の外側に第１加熱源としてのヒーター１２５が、前面基板１１の外側に第２加熱源としてのヒーター１２６がそれぞれ対向して配置されている。それぞれのヒーター１２５、１２６の外側には冷却板１２７、１２８が配置されている。ヒーター１２５，１２６としては、ランプヒーター、シースヒーターなどを用いることができる。

冷却板１２７、１２８は各冷却室それぞれに固有の温度で一定に温度制御され、これらの冷却板によって前面基板１１、背面基板１２の冷却が促進される。同時に、ヒーター１２５、１２６をそれぞれ固有の温度で一定に動作させて加熱制御することにより、前面基板１１、背面基板１２の基板面温度変化が各々略均一になるように冷却される。第３基板３０の板厚、大きさ、表面の放射率を前述に示したように適切に設定していることによって、背面基板１２、前面基板１１、支持部材１４は、支持部材１４の温度が背面基板１２に対して所定の温度差以内となるように冷却される。

所望の温度に冷却された各部材は続いて冷却室１０６、１０７に順次搬送され、それぞれの冷却室における所望の温度まで、冷却室１０５と同様の温度制御方法により冷却される。
以上により前面基板１１および背面基板１２加熱冷却され、基板に吸着している不所望なガス分子を除去させるベーキングが行われる。

ベーキングが完了した前面基板１１および背面基板１２はゲッタ室１０８に搬送された後、背面基板１２が先行して封着室１０９に搬送される。同時に、不要となった第３基板３０は第２排出室１１１に搬送され、真空処理装置１００外に排出される。その後、前面基板１１にゲッタが蒸着され、封着室１０９に搬送されて再び背面基板１２と所定間隔離して対向配置される。

封着室１０９に搬送された両基板は公知の通電加熱法、ヒーター加熱法などにより封着され、封着後の真空容器は排出室１１０に搬送された後、大気開放され取り出される。以上の工程により、ＦＥＤが得られる。

以上のように構成された基板の加熱冷却方法によれば、第１基板と第２基板との間に、大きさや板厚、放射率などを適切に選択した第３基板を配置した状態で第１および第２基板を加熱、冷却することにより、第３基板を第１基板および第２基板の温度変化に追従するように温度変化させ、第３基板の熱放射により支持部材を加熱している。これにより、支持部材と支持部材が取り付けられた第１基板との温度差が所定の温度差以内となるように加熱冷却することが可能となる。したがって、第１基板と第２基板との温度が互いに異なる温度となるように加熱冷却する場合であっても、支持部材が収縮して取り付け部分が破壊されたり、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたりすることがなくなり、両方の基板を効率よく加熱冷却することが可能になる。このように加熱冷却された基板を用いることにより、不所望なガス分子の除去が十分に行われ低コストで長寿命な画像表示装置を提供することができる。

なお、上述した実施形態では、第３基板３０の板厚を０．５ｍｍ、放射率を０．４としたが、これに限らず、第３基板の板厚および放射率は、各基板の条件や支持部材１４の寸法、ベーキング温度などにより適宜適切なものを選択可能である。

図１３は、第２の実施形態に関わる基板の加熱冷却に用いる第３基板３０を示している。本実施形態によれば、第３基板３０は、中央部の放射率が０．３、最端部の放射率が０．５、これら中央部と最端部との間で放射率が滑らかに変化するように、その表面がコーティングされている。なお、第３基板３０の中央部とは、背面基板１２上に取り付けられた支持部材１４の配列方向Ｙの中央部を示し、第３基板表面の放射率は、第３基板の中央部からＹ方向の両側に向かって、滑らかに増加し、Ｙ方向両端部で最も大きくなっている。支持部材１４の延出方向であるＸ方向について、第３基板表面の放射率は、ほぼ均一となっている。

前述した実施形態と同様に、背面基板１２および前面基板１１は、これらの基板間に第３基板３０を隙間を置いて対向配置した状態で、加熱冷却される。第３基板３０は第１基板である背面基板１２、第２基板である前面基板１１よりも大きな寸法に形成している。そのため、第３基板３０の周辺部はヒーターからの熱放射を直接受け、その中央部よりも温度が高くなる。この場合、背面基板１２上に取り付けられている熱容量の小さい複数の第２部材、すなわち、複数の支持部材１４の内、第３基板３０の周辺部に近い位置にある支持部材１４は、中央部に位置した支持部材よりも温度が高くなり、背面基板１２との温度差がつきやすくなる。そこで、上述のように、第３基板３０の周辺部の放射率を中央部よりも大きくすることで、基板周縁部が放熱しやすくし、周辺部の温度が中央部に近い温度で変化するようにしている。これにより、背面基板の周辺部に設けられた支持部材の温度が過剰に高くなることを防ぐことができる。

図１４は、第３の実施形態に関わる基板の加熱冷却に用いる第３基板を示している。
本実施形態によれば、第３基板３０は、その中央部の板厚が０．４ｍｍ、最端部の板厚が０．８ｍｍであり、その間を板厚が滑らかに変化するような形状としている。第３基板３０の中央部とは、背面基板１２上に取り付けられた支持部材１４の配列方向Ｙの中央部を示し、第３基板の板厚は、第３基板の中央部からＹ方向の両側に向かって、滑らかに増加し、Ｙ方向両端部で最も大きくなっている。支持部材１４の延出方向であるＸ方向について、第３基板３０の板厚は、ほぼ均一となっている。

このような第３基板３０を挟んで背面基板および前面基板を加熱、冷却する場合においても、ヒーターから直接熱放射を受ける第３基板周辺部の温度が過剰に上昇することを防ぎ、周辺部の支持部材の温度が中央部の支持部材に近い温度で変化するようにしている。これにより、背面基板の周辺部に設けられた支持部材の温度が過剰に高くなることを防ぐことができる。

上記第２および第３の実施形態において、第３基板以外の構成は前述した第１の実施形態と同一である。そして、第２および第３実施形態においても、支持部材が収縮して取り付け部分が破壊されたり、支持部材が過剰に膨張して基板面や支持部材自身を擦って傷つけたりすることがなくなり、前面基板および背面基板を効率よく加熱冷却することができる。

上記実施形態以外にも各基板の条件や支持部材１４の寸法、ベーキング温度などの条件に合わせて第３基板を種々選択できる。第３基板の板厚は０．１ｍｍから１．８ｍｍの範囲にすることが好ましい。０．１ｍｍ以下では第３基板の温度が高くなりすぎ、熱容量の小さい複数の第２部材の温度が高くなりすぎる。そのため、第２部材が過剰に膨張して基板面や第２部材自身を擦って傷つけたり、冷却完了後、第２部材がもとの位置に戻らず大気圧強度や画像の視認性が悪化したりしやすくなる。また、第３基板の剛性が小さくなるために加熱冷却中の保持が難しくなり、装置の構造が複雑になってコストがアップする。また、第３基板の板厚が１．８ｍｍ以上では、第３基板中央部の温度が上がりにくくなるため、熱容量の小さい複数の第２部材の温度が低くなりすぎ、第２部材が収縮して接合部分が破壊されやすくなる。

第３基板の放射率は、板厚と同様に、第３基板の温度を制御する。本発明においては、第３基板の放射率は０．３から０．７の範囲にすることが好ましい。０．３以下では第３基板の周辺部の放熱が小さいために温度が上がりやすく、かつヒーターの熱放射を第２部材に反射しやすくなり、第２部材の温度が高くなりすぎる。０．７以上では中央部および周辺部の第２部材ともに温度が上がりやすくなり、過剰に膨張しやすくなる。

この発明は上述した実施形態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、上記実施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。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よいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、支持部材の形状は上述の形状に限られるものではなく、他の形状であっても良い。支持部材を背面基板ではなく前面基板に取り付けても良い。真空処理装置の各処理室の数や種類、その構成も上述した実施形態に限定されるものでないことはいうまでもない。加熱室および冷却室のヒーター構造や制御領域の選定についても、基板サイズやその他の条件に合わせて適宜選択することができる。

その他、この発明は、装置内部が真空ではない場合についても適用することができる。また、適用される基板の例としては、上述のＦＥＤに限定されることなく、ＳＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等の他の表示装置、あるいは半導体ウェハーなどにも適用することができる。

図１は、この発明の実施形態に係るＦＥＤを一部破断して示す斜視図。 図２は、図１の線Ａ−Ａに沿ったＦＥＤの断面図。 図３は、前記ＦＥＤの前面基板および蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。 図４は、前記ＦＥＤの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す平面図。 図５は、前記真空処理装置における加熱室の構成を示す断面図。 図６は、前記加熱室に設けられたヒーターの構成を示す平面図。 図７は、前記加熱室におけるヒーターの制御温度を示す図。 図８は、前記加熱室における前面基板、背面基板、第３基板の温度変化を示す図。 図９は、前記加熱室における背面基板および支持部材の温度変化を示す図。 図１０は、複数の加熱室により加熱処理する際の前面基板、背面基板、第３基板の温度変化を示す図。 図１１は、複数の加熱室により加熱処理する際の背面基板および支持部材の温度変化を示す図。 図１２は、前記真空処理装置における冷却室の構成を示す断面図。 図１３は、この発明の第２の実施形態に係る基板の加熱冷却方法に用いる第３基板を概略的に示す平面図。 図１４は、この発明の第３の実施形態に係る基板の断面図。

符号の説明

１０…外囲器、 １１…前面基板、 １２…背面基板、 １４…支持部材、
１６…蛍光体スクリーン、 １７…メタルバック層、 １８…側壁、
２２…電子放出素子、 Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層、 ３０…第３基板、
１００…真空処理装置、 １２２、１２１…ヒーター、１２５、１２６…ヒーター、
１２７、１２８…冷却板

Claims (11)

1. 板状の第１部材、および前記第１部材の一方の表面上に設けられ前記第１部材よりも熱容量の小さい複数の第２部材を少なくとも有する第１基板と、前記第１基板に所定間隔離して対向配置された第２基板とを、それぞれ異なる温度となるように加熱冷却する基板の加熱冷却方法であって、
   前記第２部材と対向した状態で、前記第１基板と第２基板との間に所定間隔を置いて第３基板を対向配置し、
   前記第１部材と前記第２部材とが所定の温度差以内となるように、前記第１基板および第２基板を加熱、冷却する基板の加熱冷却方法。
2. 前記対向配置された第１基板、第２基板、第３基板を、間隔を置いて対向配置された第１加熱源および第２加熱源をそれぞれ有する複数の加熱室と、間隔を置いて対向配置された第１加熱源および第２加熱源と前記第１および第２加熱源の外側に設けられた冷却源とをそれぞれ有する複数の冷却室と、に順に通して搬送し、
   各加熱室において、前記第１基板および第２基板を前記第１加熱源および第２加熱源とそれぞれ所定の間隔を置いて対向させるとともに、前記第１および第２加熱源をそれぞれ加熱室固有の温度で一定に動作させて、前記第１および第２基板を加熱し、
   各冷却室において、前記第１基板および第２基板を前記第１加熱源および第２加熱源とそれぞれ所定の間隔を置いて対向させるとともに、前記第１および第２加熱源をそれぞれ冷却室固有の温度で一定に動作させて、前記第１および第２基板を冷却する請求項１に記載の基板の加熱冷却方法。
3. 前記第３基板の大きさは、前記第１基板および前記第２基板よりも大きい請求項１又は２に記載の基板の加熱冷却方法。
4. 前記第３基板の板厚は、０．１〜１．８ｍｍである請求項１又は２に記載の基板の加熱冷却方法。
5. 前記第３基板の板厚は、第３基板の中央部が薄く、周辺部に至るにしたがって厚くなっている請求項４に記載の基板の加熱冷却方法。
6. 前記複数の第２部材は、それぞれ第１方向に沿って延びた板状に形成され、前記第１方向と直交する第２方向に隙間を置いて並んで配置され、
   前記第３基板の板厚は、第３基板の中央部が薄く、前記中央部から前記第２方向に離間した周辺部に至るにしたがって厚くなっている請求項５に記載の基板の加熱冷却方法。
7. 前記第３基板の放射率は０．３〜０．７である請求項１又は２に記載の基板の加熱冷却方法。
8. 前記第３基板の放射率は、第３基板の中央部が小さく、周辺部に至るにしたがって大きくなっている請求項７に記載の基板の加熱冷却方法。
9. 前記複数の第２部材は、それぞれ第１方向に沿って延びた板状に形成され、前記第１方向と直交する第２方向に隙間を置いて並んで配置され、
   前記第３基板の放射率は、第３基板の中央部が小さく、前記中央部から前記第２方向に離間した周辺部に至るにしたがって大きくなっている請求項８に記載の基板の加熱冷却方法。
10. 前記第１加熱源および前記第２加熱源は、それぞれ対向する複数の領域に分割され、前記複数の領域毎に設定した温度条件に従って前記第１基板および第２基板を加熱冷却する請求項２に記載の基板の加熱冷却方法。
11. 前記加熱室および前記冷却室は真空室である請求項２に記載の基板の加熱冷却方法。

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