JP2009024195A - マスキング用トレイ及びそれを用いた成膜装置と成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着箇所の異なる複数種類の被蒸着基板に兼用できるマスキングトレイを提供すること。
【解決手段】被蒸着基板を収容する枠体と、枠体に移動可能に設けられ前記被蒸着基板への蒸着を局部的に防止する防着板を備えたマスキング用トレイ。
【選択図】図４

Description

この発明は、マスキング用トレイ及びそれを用いた成膜装置と成膜方法に関し、とくに、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の保護膜形成技術に関する。

従来のこのような保護膜形成技術においては、ガラス基板の所望箇所を被覆するマスクを備え、マスクをガラス基板と熱膨張率が近い材料で形成し、マスクをガラス基板と接触させて成膜するマスキング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１９９０４６号公報

従来、ＰＤＰの保護膜の蒸着に際しては、品種（ＰＤＰのサイズ）に応じて成膜領域と非成膜領域の位置や数が異なるため、各品種に応じた位置に防着板を有するマスキング用トレイを用いている。
従って、マスキング用トレイは品種によって交換する必要があるため、多種類のマスキング用トレイを用意しなければならない上、蒸着ラインにおいてマスキング用トレイを交換する作業に時間を要し、生産能率が低下するという問題がある。

この発明は、被蒸着基板を収容する枠体と、枠体に移動可能に設けられ前記被蒸着基板への蒸着を局部的に防止する防着板を備えたマスキング用トレイを提供するものである。

この発明によれば、防着板が枠体に移動可能に設けられているので、各品種により異なる非成膜領域に対応して防着板の位置を変更することができ、一種類のマスキング用トレイで多品種への対応が可能となる上、マスキング用トレイを交換する時間が不要となり生産能率を向上させることができる。

この発明のマスキング用トレイの特徴は、被蒸着基板を収容する枠体と、枠体に移動可能に設けられ前記被蒸着基板への蒸着を局部的に防止する防着板を備えた点にある。
前記枠体が被蒸着基板の蒸着面を露出させる方形状の窓を備え、前記蒸着を局部的に防止する防着板が窓の一辺とその対辺との間に張設された帯状板であってもよい。

さらに、この発明は、別の観点から、第１および第２処理室を備え、第１処理室は、前記のマスキング用トレイを載置し、かつ、防着板を移動させて所定位置に設定する防着板位置設定装置を備え、第２処理室は、防着板の位置が設定されたマスキング用トレイに基板を収容し前記基板に成膜成分を蒸着する蒸着部を備える成膜装置を提供するものである。
さらに、この発明は、別の観点から、前記のマスキング用トレイを用い、防着板を移動させて所定位置に設定し、前記マスキング用トレイに被蒸着基板を載置し、前記マスキング用トレイに載置された被蒸着基板に成膜成分を蒸着する工程を備える成膜方法を提供するものである。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明に係るＰＤＰは、対向する２枚の基板間に表示用の放電セルをマトリクス配列したものである。具体的にはＰＤＰ１００は、図１に示すような一対の背面基板アッセンブリ５０と前面基板アッセンブリ５０ａから構成される。なお、図１は１画素分（ＲＧＢの３セル）を示している。

前面基板アッセンブリ５０ａにおいては、ガラス基板１１の内面に、基板面に沿った面放電を生じさせるための横方向に延びる電極Ｘ，Ｙが、表示行を定める表示電極対Ｓとして配列される。電極Ｘ，Ｙは、それぞれがＩＴＯ薄膜からなる幅の広い帯状の透明電極４１と、金属薄膜からなる幅の狭い帯状のバス電極４２から構成される。

バス電極４２は、適正な導電性を確保するための補助電極である。電極Ｘ，Ｙを被覆するように低融点ガラスからなる誘電体層１７が設けられる。誘電体層１７の表面にはＭｇＯ膜からなる保護膜１８が被覆される。誘電体層１７及び保護膜１８はともに透光性を有している。

次に、背面基板アッセンブリ５０においては、ガラス基板２１の内面に、表示電極Ｓと直交する方向にアドレス電極４３が配列され、アドレス電極４３を被覆するように誘電体層２５が設けられ、誘電体層２５上の各アドレス電極４３の間には、直線状のリブ（隔壁）２９が１つずつ設けられる。

なお、リブ２９は格子状に形成することも可能である。
背面基板アッセンブリ５０では、これらのリブ２９によって放電空間（放電セル）３０がサブピクセル（単位発光領域）ＥＵ毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が規定される。

そして、誘電体層２５の上部及びリブ２９の側面を含めて背面側の壁面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８が設けられる。
リブ２９は低融点ガラスを主体とする材料からなり、添加剤の種類によって透明又は不透明に形成される。なお、リブ２９の形成方法としては、ベタ膜状の低融点ガラス層の上に切削マスクを設け、サンドブラスト加工でパターニングする工程が用いられる。

マトリクス表示における１行には表示電極Ｓが対応し、１列には１本のアドレス電極４３が対応する。そして、３列が１ピクセル（画素）ＥＧに対応する。つまり、１ピクセルＥＧはライン方向に並ぶＲ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルＥＵから構成される。

アドレス電極４３と電極Ｙとの間の対向放電（アドレス放電）によって、表示すべきセルを選択するための誘電体層１７における壁電荷の形成が行われる。電極Ｘ，Ｙに交互にパルスを印加すると、前記アドレス放電による壁電荷の形成されたサブピクセルＥＵで表示用の面放電（主放電）が生じる。

蛍光体層２８は、面放電で生じた紫外線によって局部的に励起されて所定色の可視光を放つ。この可視光の内、ガラス基板１１を透過する光が表示光となる。リブ２９の配置パターンがいわゆるストライプパターンであることから、放電空間３０の内の各列に対応した部分は、全てのラインに跨がって列方向に連続している。各列内のサブピクセルＥＵの発光色は同一である。

次に、ＰＤＰの製造ラインについて図２を用いて説明する。
まず、前面基板搬入部１０１に、ガラス基板１１（図１）を搬入し、透明電極形成部１０２において蒸着法又はスパッタ法とエッチング法とを組み合わせてガラス基板１１の表面にＩＴＯ膜からなる帯状の透明電極４１をパターニングする。

次に、バス電極形成部１０３において印刷法等を用いて各透明電極４１の端縁部に金属膜からなる幅の狭い帯状のバス電極４２を形成する。
次に、誘電体層形成部１０４と保護膜形成部１０５において、透明電極とバス電極からなる表示電極が形成されたガラス基板上に誘電体層１７と保護膜１８を順に形成し、前面基板アッセンブリ５０ａが完成する。

一方、背面基板搬入部１０６にガラス基板２１（図１）を搬入し、アドレス電極形成部１０７において印刷法等を用いてガラス基板２１上に金属のアドレス電極４３を形成する。次に、誘電体層形成部１０８において、アドレス電極４３が形成されたガラス基板上に誘電体層２５を形成する。さらに、隔壁形成部１０９において、誘電体層２５上に隔壁２９を形成し、蛍光体層形成部１１０において、蛍光体層２８を隔壁間の溝内に形成する。

次に、シールフリット形成部１１１において、アドレス電極、隔壁などが形成されたガラス基板２１の周縁部にシールフリット材を印刷法で塗布する。それによって基板２１の周縁部には封止用のシールフリットが形成され、背面基板アッセンブリ５０が完成する。

次に、パネル組み立て部１１２において、前面基板アッセンブリ５０ａと背面基板アッセンブリ５０とを、図１に示すように組み合わせる。次に、封止・排気部１１３において、アッセンブリ５０，５０ａのシールフリットを加熱すると共に内部の排気を行う。それによって両基板アッセンブリの貼り合わせ（封止）が行われ、かつ、貼り合わされた基板アッセンブリ間の空間内の排気が行われる。
次に、ガス封入部１１４において、前記空間（セル間）に放電ガスを封入し、ＰＤＰ１００が完成する。

次に、点灯検査部１１５において、検査ラインによりＰＤＰ１００の点灯検査を行う。検査に合格したＰＤＰ１００に、回路組込み部１１６において、駆動回路を実装してＰＤＰモジュールとして完成させる。

図３は、保護膜形成部１０５において用いられる蒸着ラインの構成説明図である。蒸着ライン２００では、保護膜１８（図１）としてMgOを主成分とする膜の蒸着が行われる。
蒸着ライン２００は、表示電極と誘電体層が形成された被蒸着基板９０を出し入れする基板出入室９１，被蒸着基板９０を搬送する搬送室９２，被蒸着基板９０を加熱する加熱室９３，被蒸着基板９０にMgOによる保護膜１８（図１）を蒸着する蒸着室９４，MgO保護膜が形成された被蒸着基板９０を搬送する搬送室９５，被蒸着基板９０を冷却する冷却室９６を備える。

基板出入室９１，搬送室９２，加熱室９３，蒸着室９４，搬送室９５，冷却室９６は、個々に内部を真空雰囲気にできるように各室ごとに独立して真空排気系を備えた密閉構造になっている。それぞれの室間は開閉可能な仕切壁で仕切られている。

蒸着ライン２００は、被蒸着基板９０を搭載したマスキング用トレイ６０を搬送するコンベア（図示しない）を備える。コンベアの駆動と仕切壁の開閉が連動することによって、マスキング用トレイ６０は、各室間を矢印方向に移動するようになっている。
なお、ここで真空雰囲気とは１０^-4〜１０^-8Torrの低圧力雰囲気をいう。

このような構成において、図２の誘電体層形成部１０４までの工程を終了した前面基板アッセンブリィ５０ａ（図１）が、被蒸着基板９０として、基板出入室９１に投入され、マスキング用トレイ６０に搭載される。この時、基板出入室９１は大気雰囲気状態にある。

次に、基板出入室９１が密閉され、真空雰囲気に状態が変更されると、前面基板アッセンブリィ５０ａを搭載したマスキング用トレイ６０は予め真空雰囲気状態にある搬送室９２，加熱室９３を介して蒸着室９４に搬入される。そして、真空雰囲気の中で前面基板アッセンブリィ５０ａの誘電体層上にMgOが蒸着され、MgO保護膜１８として成膜される。蒸着処理が完了すると、MgO保護膜が成膜された前面基板アッセンブリィ５０ａを搭載したマスキング用トレイ６０は蒸着室９４から搬出され、真空雰囲気状態にある搬送室９５と冷却室９６を介して真空雰囲気状態にある基板出入室９１へ搬送される。

次に、基板出入室９１は真空雰囲気から大気雰囲気に状態が変更され、保護膜が形成された前面基板アッセンブリィ５０ａはマスキング用トレイ６０から下ろされて基板出入室９１から排出される。この排出動作に合わせて次の新しい保護膜形成前の前面基板アッセンブリィ５０ａが基板出入室９１へ投入され、空になったマスキング用トレイ６０に搭載される。次に、基板出入室９１が密閉され、真空雰囲気に状態が変更されると、搬送室９２へ搬送される。この動作がくり返されて、複数枚の前面基板アッセンブリィ５０ａへの蒸着処理が順次連続して行われる。

図４は、マスキング用トレイ６０の上面図である。図に示すように、マスキング用トレイ６０は、被蒸着基板９０を収容する長方形の枠体６１と、枠体６１に移動可能に設けられ被蒸着基板９０への蒸着を局部的に防止する帯状の防着板６２を備える。

枠体６１は長方形の窓６３を備え、枠体６１に収容される被蒸着基板９０は、防着板６２の上に載置されると共に、窓６３の内縁から突出する１２個の基板支持具６４によって支持される。従って、被蒸着基板９０は、防着板６２以外の部分が窓６３から下方へ露出する。防着板６２は、幅２５mm，厚さ０.２５mmの４２アロイ製で、窓６３の一辺とその対辺の間に窓６３の長辺に沿って２本、短辺に沿って４本が張設されている。

図５は図４のＡ部拡大図，図６は図４のＢ部拡大図，図７は図５のＣ−Ｃ矢視断面図，図８は図６のＤ−Ｄ矢視断面図である。
これらの図に示すように、枠体６１は、窓６３をとり囲むように形成された細長い摺動用切欠き部６７と、切欠き部６７から窓６３の内縁方向に切込まれた位置決め用切欠き部６８を備える。摺動固定具６５は、図６に示すように摺動用切欠き部６７に嵌込まれ、窓６３の各辺に沿って摺動可能に支持される。そして、各防着板６２の両端は、窓６３の対向する二辺に存在する摺動固定具６５にコイルスプリング６６を介して弾性的に接続される。

なお、コイルスプリング６６の一端は、防着板６２の端部に設けられた穴６２ａに係止され、他端はビス６５ａによって摺動固定具６５に固定される。一対の摺動固定具６５が、摺動用切欠き部６７を摺動し、図５のように、所望の位置決め用切欠き部６８にはまり込むことによって、その摺動固定具６５に接続された防着板６２の位置が設定される。また、摺動固定具６５は、後述する防着板位置設定装置によって用いられる角穴６５ｂを備える。

図１３〜図１５は、蒸着ライン２００で蒸着される３種類の品種（パネルサイズ）に対応して防着板６２の位置が設定されたマスキング用トレイ６０の例をそれぞれ示す。
図１３はパネルの有効面数が１面、つまり単一の前面基板アッセンブリィを対象とした場合を示し、窓６３の長辺に沿うように２枚の防着板６２の位置が設定され、短辺に沿うように２枚の防着板６２の位置が設定されている。

図１４はパネルの有効面数が２面、つまり２つの前面基板アッセンブリィが多面取りされたマザー基板を対象とした場合を示し、窓６３の長辺に沿うように２枚の防着板６２が図１３よりも広い間隔で設定され、短辺に沿うように等間隔で３枚の防着板６２の位置が設定されている。
図１５はパネルの有効面数が３面、つまり３つの前面基板アッセンブリィが多面取りされたマザー基板を対象とした場合を示し、窓６３の長辺に沿うように２枚の防着板６２が図１４と同じ間隔で設定され、短辺に沿うように等間隔で４枚の防着板６２の位置が設定されている。

図９に示すように、蒸着ライン２００は、冷却室９６内の基板出入室９１寄りに防着板位置設定装置６９を備える。防着板位置設定装置６９はマスキング用トレイ６０の防着板６２の位置を品種の変更に合わせて図１３〜図１５のいずれかに示すように変更する。

手順は次の通りである。
まず、図３に示す蒸着ライン２００において１つの品種に対応する被蒸着基板９０の蒸着処理が連続して行われ、最後の１つが基板出入室９１から搬出されると、図９に示すように全てのマスキング用トレイ６０は空になり、基板出入室９１が密閉され真空雰囲気に状態が変更される。

次に、図９に示すように冷却室９６内において防着板設定装置６９にマスキング用トレイ６０の１つが載置される。防着板設定装置６９は、載置されたマスキング用トレイ６０の摺動固定具６５を摺動させ所望の位置決め用切欠き部６８にはめ込んで防着板６２の位置を新しく設定する。防着板設定装置６９は矢印方向に搬送されるすべてのマスキング用トレイ６０に対して同様に防着板６２の位置設定を行う。

図１０はマスキング用トレイを載置した防着板位置設定装置６９の上面図である。
防着板位置設定装置６９は枠体６１（図４）に相似の枠体７０を備え、対向する一対の長辺と短辺にはそれらの長手方向に沿って、それぞれリニアアクチュエータ７１が設けられ、各リニアアクチュエータ７１はステッピングモータ７２によって駆動されるようになっている。
そして、各リニアアクチュエータ７１は、防着板の位置を設定する位置設定ヘッド７５を搭載し、それを矢印Ｆ又はＧ方向に往復移動させるようになっている。

図１１は図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。
同図に示すように位置設定ヘッド７５は、水平方向アクチュエータ７６と、水平方向アクチュエータ７６に搭載された垂直方向アクチュエータ７８を備える。垂直方向アクチュエータ７８は作動片８０を備える。水平方向アクチュエータ７６はリニアアクチュエータ７１により矢印Ｆ又はＧ方向（図１０）に移動する。

水平方向アクチュエータ７６はステッピングモータ７７により垂直方向アクチュエータ７８を矢印Ｈ１，Ｈ２方向に往復移動させる。垂直方向アクチュエータ７８はステッピングモータ７９により作動片８０を矢印Ｊ１，Ｊ２方向に往復移動させる。

このような構成において、防着板位置設定装置６９は、次のようにして防着板６２の位置の変更（設定）を行う。
まず、位置変更の対象となる防着板６２の両端の摺動固定具６５に対応する各位置へリニアアクチュエータ７１（図１０）が位置設定ヘッド７５を移動させる。
次に、図１２に示すように水平方向アクチュエータ７６が垂直方向アクチュエータ７８を矢印Ｈ１方向に移動させる。垂直方向アクチュエータ７８は作動片８０を矢印Ｊ２の方向へ下降させ、作動片８０を摺動固定具６５の角穴６５ｂに嵌入させる。
次に、水平方向アクチュエータ７６が矢印Ｈ２方向に摺動固定具６５を摺動用切欠き部６７まで移動させる。

次に、リニアアクチュエータ７１が水平方向アクチュエータ７６を矢印ＦまたはＧ方向に移動させ、それによって摺動固定具６５を所望の位置決め用切欠き部６８の位置まで摺動させる。
次に、水平方向リニアアクチュエータ７６は、摺動固定具６５を矢印Ｈ１方向に移動させて位置決め用切欠き部６８に嵌込む。

次に、垂直方向アクチュエータ７８は作動片８０を角穴６５ｂから抜き、水平方向アクチュエータ６５は垂直方向アクチュエータ７８を図１１の位置へ復帰させる。このようにして防着板６２の位置の変更（設定）が行われる。

なお、防着板位置設定装置６９は、１つの防着板６２について、その両端にある摺動固定具６５が同期して移動するように、対向する各対のリニアアクチュエータ７１および位置設定ヘッドを作動させるようになっている。

この発明に係るＰＤＰの要部分解斜視図である。 この発明に係るＰＤＰの製造ラインの説明図である。 この発明に係る蒸着ラインの構成説明図である。 この発明に係るマスキング用トレイの上面図である。 この発明に係るマスキング用トレイの要部拡大図である。 この発明に係るマスキング用トレイの要部拡大図である。 図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図６のＤ−Ｄ矢視断面図である。 この発明に係る蒸着ラインの動作を示す説明図である。 この発明に係る防着板位置設定装置の上面図である。 図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。 図１０の要部説明図である。 この発明に係るマスキング用トレイの防着板の設定位置を示す説明図である。 この発明に係るマスキング用トレイの防着板の設定位置を示す説明図である。 この発明に係るマスキング用トレイの防着板の設定位置を示す説明図である。

符号の説明

６０ マスキング用トレイ
６１ 枠体
６２ 防着板
６２ａ 穴
６３ 窓
６４ 基板支持具
６５ 摺動固定具
６５ａ ビス
６５ｂ 角穴
６６ コイルスプリング
６７ 摺動用切欠き部
６８ 位置決め用切欠き部
６９ 防着板位置設定装置
７０ 枠体
７１ リニアアクチュエータ
７２ ステッピングモータ
７５ 位置設定ヘッド
７６ 水平方向アクチュエータ
７７ ステッピングモータ
７８ 垂直アクチュエータ
７９ ステッピングモータ
８０ 作動片
９０ 被蒸着基板
９１ 基板出入室
９２ 搬送室
９３ 加熱室
９４ 蒸着室
９５ 搬送室
９６ 冷却室
２００ 蒸着ライン

Claims (4)

1. 被蒸着基板を収容する枠体と、枠体に移動可能に設けられ前記被蒸着基板への蒸着を局部的に防止する防着板を備えたマスキング用トレイ。
2. 前記枠体が被蒸着基板の蒸着面を露出させる方形状の窓を備え、前記蒸着を局部的に防止する防着板が窓の一辺とその対辺との間に張設された帯状板である請求項１記載のマスキング用トレイ。
3. 第１および第２処理室を備え、第１処理室は、請求項１記載のマスキング用トレイを載置し、かつ、防着板を移動させて所定位置に設定する防着板位置設定装置を備え、第２処理室は、防着板の位置が設定されたマスキング用トレイに基板を収容し前記基板に成膜成分を蒸着する蒸着部を備える成膜装置。
4. 請求項１記載のマスキング用トレイを用い、防着板を移動させて所定位置に設定し、前記マスキング用トレイに被蒸着基板を載置し、前記マスキング用トレイに載置された被蒸着基板に成膜成分を蒸着する工程を備える成膜方法。

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