JP4204019B2 - 焼成処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に設けた加工用素材の焼成処理を行う焼成処理装置に関し、特に、プラズマディスプレイ用の基板の加工用素材を焼成するために好適に用いられる焼成処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、プラズマディスプレイパネル(以下PDPとも記す)は、その奥行きの薄いこと、軽量であること、更に鮮明な表示と液晶パネルに比べ視野角が広いことにより、種々の表示装置に利用されつつある。
一般に、プラズマディスプレイパネル(PDP)は、2枚の対向するガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にネオン、キセノン等を主体とするガスを封入した構造となっている。そして、これらの電極間に電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生させることにより、各セルを発光させて表示を行うようにしている。特に情報表示をするためには、規則的に並んだセルを選択的に放電発光させている。
【0003】
ここで、PDPの構成を、図7に示すAC型PDPの1例を挙げて説明しておく。
図7はPDP構成斜視図であるが、分かり易くするため前面板(ガラス基板710)、背面板(ガラス基板720)とを実際より離して示してある。
図7に示すように、2枚のガラス基板710、720が互いに平行に且つ対向して配設されており、両者は背面板となるガラス基板720上に互いに平行に設けられた障壁(セル障壁とも言う)730により、一定の間隔に保持されている。
前面板となるガラス基板710の背面側には、放電維持電極である透明電極740とバス電極である金属電極750とで構成される複合電極が互いに平行に形成され、これを覆って、誘電体層760が形成されており、更にその上に保護層(MgO層)770が形成されている。
また、背面板となるガラス基板720の前面側には前記複合電極と直交するように障壁730間に位置してアドレス電極780が互いに平行に形成されており、更に障壁730の壁面とセル底面を覆うように螢光面790が設けられている。
障壁730は放電空間を区画するためのもので、区画された各放電空間をセルないし単位発光領域と言う。
このAC型PDPは面放電型であって、前面板上の複合電極間に交流電圧を印加して放電させる構造である。この場合、交流をかけているために電界の向きは周波数に対応して変化する。そして、この放電により生じる紫外線により螢光体790を発光させ、前面板を透過する光を観察者が視認できるものである。
なお、DC型PDPにあっては、電極は誘電体層で被膜されていない構造を有する点でAC型と相違するが、その放電効果は同じである。
また、図7に示すものは、ガラス基板720の一面に下地層767を設けその上に誘電体層765を設けた構造となっているが、下地層767、誘電体層765は必ずしも必要としない。
【0004】
そして、AC型のプラズマディスプレイ(PDP)は、例えば、図6に示すようにして、作製されていた。
図6はAC型のPDP作製工程を示したもので、背面板、前面板をそれぞれ別個の工程で作製し、両者を用いてPDPをアセンブリするものである。
先ず、背面板の作製工程を説明する。
尚、S51〜S74は処理ステップを表す。
はじめに、ガラス基板を用意し(S51)、ガラス基板上に電極配線用ペーストを一面に塗布、乾燥し、これを製版処理を経て、所定形状に加工して、あるいは、ガラス基板に厚膜印刷法により電極配線用ペーストを所定形状に印刷した後、これを焼成し、電極配線を形成する。(S52)
次いで、形成された電極上にガラス基板面を覆うように全面に誘電体層を形成する。(S53)
次いで、このガラス基板の誘電体層上に障壁(バリアリブとも言う)を、印刷法ないしサンドブラスト法により形成する。(S54)
印刷法の場合、ガラス基板に厚膜印刷法により障壁(バリアリブ)形成用ペーストを所定のパターンに印刷し、これを乾燥する。障壁の層厚は厚く(例えば100〜200μmの厚さ)1回の厚膜印刷ではこの膜厚が得られないため、障壁形成用ペーストの印刷および乾燥は複数回行う。所定の膜厚が得られた後、ペーストの焼成がなされる。
サンドブラスト法の場合は、障壁形成材料をガラス基板上に塗布し、更にこの上に所定のレシストパターンを形成した後、研磨砂を吹きかけレジストパターンに対応した形状に障壁形成材料を加工して、これを焼成して障壁を形成する。
更に、障壁が形成された基板に厚膜印刷法により蛍光体用ペースト(例えば、酸化インジウム含有の螢光体用ペースト)を所定パターンに印刷し、次いでその乾燥及び焼成を行い(S55)、背面板を形成する。(S56)
【0005】
次に、前面板の作製工程を説明する。
先ず、ガラス基板を用意し(S61)、ガラス基板に例えばITO(Indium Tin Oxide)の蒸着層をパターニングする。(S62)
パターニングは通常のフォトリソ工程(リソグラフィー技術)により行う。
次いで、Cr−Cu−Cr(クロム、銅、クロム)の3層を蒸着やスパッタリングにより成膜し、同様にフォトリソ工程(リソグラフィー技術)によりパターニングして、パターニングされたITO膜とともに、放電用の電極配線を形成する。(S63)
次いで、ペースト状にした低融点ガラスのベタ印刷により、透明誘電体層を形成して(S64)、前面板が得られる。(S65)
【0006】
次いで、このようにして得られた、背面板、前面板を用い、以下のようにしてPDPを作製する。
先ず、前面板及び背面板の位置合わせを行い、その状態で両基板の縁部分にシール用鉛ガラスを塗布し、次いでシールが行われる。(S71)
次に、両基板(背面板と前面板)及びシール部で囲われる空隙内が排気管を介して排気された後、この排気管を介して上述の空隙に放電ガスが封入される。(S72)
その後、排気管の焼きちぎり(チップオフ)を行い、ドライバIC取付けを行い(S73)、PDP(プラズマディスプレイパネル)が得られる。(S74)上記のように、PDPの作製に際し、これに使用する背面板、前面板は、それぞれ、各種工程を経て、電極配線部、障壁部、螢光体部、誘電体層部等が形成され、併せてPDPとなる。
【0007】
このようなPDPの作製においては、最近では、生産性、品質面等から、電極配線部の形成、障壁の形成等をサンドブラスト処理により行うようになってきた。このサンドブラスト処理は、電極配線部、障壁形成用の低融点ガラスペーストからなる加工用素材を、それぞれ、ガラス基板上に塗布し、更にこの上に所定のレジストパターンを形成した後、研磨砂を吹きかけレジストパターンに対応した形状に加工して、これを焼成処理して、それぞれ、電極配線部、障壁を形成するものである。しかし、ガラス基板としては、アニール処理された基板が用いられ、各処理を施すが、このような焼成処理が、複数回行われるために、各処理においても、ガラス基板自体の伸縮の管理が必要となる。このため、ここで言う焼成処理とは、図3にその処理における温度プロファイルを示すように、これら低融点ガラスペーストからなる加工用素材をガラス基板上に形成した後に、加工用素材を焼成するキープ温度Tkで、所定時間保持した後、ガラス基板の歪点Tsまで徐冷し、さらに常温まで冷却するもので、これにより、各処理におけるガラス基板自体の伸縮を制御している。図3中、T0は常温を示している。尚、アニール工程とは、簡単には、ガラス基板の永久歪を除去する処理である。そして、ガラス基板の歪点とは、この温度からどんなに急冷しても、その急冷のために新しく永久歪を生ぜしめる可能性が全くない温度である。歪点(温度)から常温まで急冷する際、この間でもガラス基板は縮むが、急冷速度を一定としておけば、その縮む値を固定化することができる。即ち、ピーク温度から歪点までの冷却速度の値により、伸縮量を制御できる。また、焼成工程のピーク温度は、通常、加工用素材を焼結するための温度で、所定時間、このピーク温度で保持するため、ここでは、これをキープ温度とも言っている。また、通常、電極配線形成用の導電性ペーストは、金属微粒子(例えばAg)、低融点ガラスフリット、樹脂、溶剤からなり、誘電体層形成用ペーストは、低融点ガラスフリット、樹脂、溶剤からなり、必要に応じてフィラー、顔料等も加えたものである。また、障壁形成用のペーストは、低融点ガラスフリット、フィラー(アルミナ、ジルコニア等)、顔料、樹脂、溶剤からなる。これらのペーストは、焼成過程で流動して固着するための低融点ガラスフリットを主成分とし含むことから、一般に、低融点ガラスないし低融点ガラスペーストと呼ばれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況のもと、近年のPDPの大型化、高品質化、量産化が求められる中、このようなPDP作製における焼成処理を効率的に、且つ、品質的にも満足できるように行う焼成処理装置がますます求められるようになってきた。
本発明は、これに対応するもので、PDP用の背面板、前面板の作製において、PDPの大型化、高品質化、量産化に対応できる焼成処理装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の焼成処理装置は、処理基板を耐熱性のセッターに載せて搬送しながら、処理基板の加工用素材を焼成するための焼成処理装置であって、処理基板を投入する処理基板投入部と、処理基板の加工用素材を焼成する加熱部と、処理基板を歪点以下まで徐冷する第1の冷却部と、処理基板の歪点以下に達した後、処理基板をほぼ常温まで急冷する第2の冷却部と、処理基板の取り出し部とを、この順で上下2段にわたって周回するように設け、且つ、上段から下段間には、処理基板とセッターの上段から下段への移動を行う第1のエレベータを設け、下段から上段間には、処理基板の取り出し部から処理基板投入部へ処理基板とセッターを移動する第2のエレベータを設けており、さらに、第2の冷却部と取り出し部との間に、焼成処理後の処理基板を少なくとも複数の所望のスピードの1つに変速して搬送できるスピード変速部と、スピード変速部の後で処理基板をストックするバッファ部と、バッファ部から処理基板とセッターを出し入れするためのセッター出し入れ部とを設けていることを特徴とするものである。そして、上記において、加熱部と第1の冷却部には、搬送方向に沿い、加熱ヒータが複数配設されており、第2の冷却部は、冷却用の冷却水をチューブに通して冷却するものであり、且つ、加熱ヒータは、複数の、所定の搬送方向距離ごとに、分割して、それぞれ別に温度制御できるものであることを特徴とするものである。
【0010】
【作用】
本発明の焼成処理装置は、このような構成にすることにより、PDP用の背面板、前面板の作製において、PDPの大型化、高品質化、量産化に対応できる焼成処理装置の提供を可能としている。具体的には、処理基板を耐熱性のセッターに載せて搬送しながら、処理基板の加工用素材を焼成するための焼成処理装置であって、処理基板を投入する処理基板投入部と、処理基板の加工用素材を焼成する加熱部と、処理基板を歪点以下まで徐冷する第1の冷却部と、処理基板の歪点以下に達した後、処理基板をほぼ常温まで急冷する第2の冷却部と、処理基板の取り出し部とを、この順で上下2段にわたって周回するように設け、且つ、上段から下段間には、処理基板とセッターの上段から下段への移動を行う第1のエレベータを設け、下段から上段間には、処理基板の取り出し部から処理基板投入部へ処理基板とセッターを移動する第2のエレベータを設けており、さらに、第2の冷却部と取り出し部との間に、焼成処理後の処理基板を少なくとも複数の所望のスピードの1つに変速して搬送できるスピード変速部と、スピード変速部の後で処理基板をストックするバッファ部と、バッファ部から処理基板とセッターを出し入れするためのセッター出し入れ部とを設けていることにより、これを達成している。更に具体的には、加熱部と第1の冷却部には、搬送方向に沿い、加熱ヒータが複数配設されており、第2の冷却部は、冷却用の冷却水をチューブに通して冷却するものであり、且つ、加熱ヒータは、複数の、所定の搬送方向距離ごとに、分割して、それぞれ別に温度制御できるものであることにより、処理基板に対し、図3に示すような、所望の焼成温度プロファイルをとることを可能としている。これにより、プラズマディスプレイ用のガラス基板上への電極配線形成のための製版、障壁形成のための製版等、低融点ガラスペーストを塗布し、これを乾燥した後にフォトマスクを用いて製版を行う、パターニング方法において、ガラス基板の伸縮に起因する、フォトマスクの作製上の問題や、管理上の問題を無くすことを可能としている。特に、PDPにおいては、処理基板がたわむほどの温度に上げて焼成する為、処理基板の搬送方法としては、耐熱ガラス基板上に処理基板を載せてローラー式コンベアにより搬送する方式が挙げられる。また、焼成処理後の処理基板を少なくとも複数の所望のスピードの1つに変速して搬送できるスピード変速部と、スピード変速部の後で処理基板をストックするバッファ部と、バッファ部から処理基板とセッターを出し入れするためのセッター出し入れ部とを設けていることにより、焼成処理後の基板を適宜、早急に搬送して取り出したり、ストックしておくことを可能としており、何らかの搬送トラブルにも対応し易いものとしている。また、下段から上段間に、処理基板の取り出し部から処理基板投入部へ処理基板とセッターを移動する第2のエレベータを設けていることにより、処理基板を載せるセッターを連続して下段から上段へと移動できるものとしている。また、バッファ部から処理基板とセッターを出し入れするためのセッター出し入れ部を設けていることにより、より実用的なものとしている。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の焼成処理装置の実施の形態の1例を挙げて説明する。図1は、本発明の焼成処理装置の実施の形態の1例の概略断面図を示したもので、図2は上段の加熱部、第1の冷却部の加熱方法を説明するためのゾーン分割と、タクト搬送を簡易的に示した図で、図3は処理基板の加熱プロファイルを示した図である。尚、図1は、A1側を天(上)として各部の配置を概略的に示したものでり、図1中の点線矢印は、処理時における処理基板の進行方向を示したものである。また、図2中、数字1〜17は各ゾーンを示し、点線矢印は搬送の連続動作を示し、その終点は停止位置を示す。図1中、100は焼成処理装置、110は処理基板投入部、120は加熱部、130は第1の冷却部、140は第1のエレベータ、150は第2の冷却部、160はスピード変速部(変速搬送部)、165は搬送部、171、172、173はバッファ部、180は処理基板の取り出し部、190は第2のエレベータである。
【0012】
本例は、障壁形成のための低融点ガラスペーストからなる加工用素材を設けたPDP用の背面板(処理基板)を耐熱ガラス基板(セッター)上に載せ、ほぼ水平にして搬送しながら加工用素材を焼成するための焼成処理装置であり、処理部を2段にして設け、その処理面積を小とし、且つ、PDPの大型化、高品質化、量産化にも対応できるものとしている。図1に示すように、本例の焼成処理装置100の上段に、順に、処理基板を投入する処理基板投入部110と、処理基板の加工用素材を焼成する加熱部120と、処理基板を歪点以下まで徐冷する第1の冷却部130とを設け、下段に、第1の冷却部130側から順に、処理基板の歪点以下に達した後、処理基板をほぼ常温まで急冷する第2の冷却部150と、焼成処理後の処理基板を、少なくとも複数の所望のスピードの1つに変速して搬送できるスピード変速部160と、処理基板をストックするバッファ部171〜173と、処理基板の取り出し部180とを設け、且つ、処理基板を載せたセッターの上段から下段間への移動を行う第1のエレベータ140を設けている。
【0013】
本例の装置100においては、図2(a)に示すように、上段は、処理基板の搬送方向に沿い、ほぼ等間隔に、17ゾーンに分割されており、通常、加熱部120には、1〜11ゾーン、第1の冷却部130には、12ゾーンから17ゾーンを割りふるが、これに限定はされない。そして、1ゾーン〜11ゾーンは1つの温度制御(加熱制御)で、12ゾーン〜17ゾーンはそれぞれ、単独に温度制御(加熱制御)を行うことができる。尚、上段の加熱部120と第1の冷却部130の搬送方向に沿う各ゾーンには、加熱ヒータがそれぞれ処理基板の上下を加熱するように上下に配設されており、温度制御は、これらの加熱ヒータを駆動させることにより行う。また、本例の装置100においては、図2(b)(イ)に示すように、1ゾーン〜11ゾーン間は所定の速度での連続搬送しかできないが、12ゾーン〜17ゾーンの各ゾーンは、それぞれタクト搬送できるようになっている。1ゾーン〜11ゾーン間は1つの駆動源によ駆動される1つのローラー式コンベア(単にコンベアとも言う)で、12ゾーン〜17ゾーンは、それぞれ、1つの駆動源によ駆動される1つのローラー式コンベアで、それぞれ独立に搬送制御される。勿論、必要に応じ、図2(b)(ロ)に示すように、1ゾーン〜17ゾーン間を所定の速度で連続搬送することもできるようになっている。
【0014】
このように、ゾーン分割して、それぞれ所定のゾーン内で温度制御(加熱制御)し、且つ、搬送方法をタクト搬送に切り換えることができるようにしている。それぞれ所定のゾーン内で温度制御(加熱制御)を適当に行い、且つ、搬送方法を適当にとることにより、即ち、12ゾーン〜17ゾーンの各ゾーンで(通常、徐冷を行う第1の冷却部に相当する)の各ゾーンで、それぞれタクト搬送させることにより、図2(a)に示すように各ゾーンを、1)昇温処理、2)キープ温度保持処理、3)徐冷処理に対応させることができ、図3に示すような、所望の処理基板の焼成プロファイルを得ることができる。図3については、既に説明したのでここでは、説明を省略する。
【0015】
加熱ヒータとしては、遠赤外線ヒータが防塵効果の点から好ましいが、これに限定はされない。
搬送するローラー式コンベアのローラーの材質や壁部の材質としては、焼成処理温度に耐えることが必要で、ここでは、ステンレスローラーを用い、セッターとの接触部はセラミックとしている。また壁部はガラス繊維としている。
尚、ここで言うタクト搬送とは、処理基板を各ゾーンから隣接する次のゾーンへの搬送を行い、所定時間停止させるような搬送方法である。
また、処理基板の材質、サイズ、焼成する加工用素材の種類等に合わせ、各コンベアの搬送速度、加熱条件、冷却条件等、種々の装置条件を設定するが、PDP用の処理基板として、800mm×1000mm、厚さ2.8mmのソーダガラスを用い、低融点ガラスからなる障壁形成用の加工素材を焼成する場合には、装置全長を25m程度にすると、各部を充分機能するように配置することができる。
【0016】
本例の装置100では、第2の冷却部は、冷却用の冷却水をチューブに通して冷却するものである。
【0017】
本装置100では、図4(a)に示すように、処理基板200は、第2のエレベータ190の載置台191にセットされ、その位置をコンベア221位置に合わせた状態で、コンベア221にて搬送されて、上段のコンベア211へと投入される。
また、処理済の処理基板200は、下段のコンベア216からコンベア222にて、取り出され、更に、その位置をコンベア222の位置に合わせた状態で、ローラー(図示していない)付きの第2のエレベータ190の載置台191に、ローラーを介して送られ、ここで、処理済みの処理基板は外部へと取り出される。
【0018】
また、処理基板200の、上段のコンベア212から第1のエレベータ140への搭載、および第1のエレベータ140からの下段のコンベア215への移動は、適宜、所定の方向に、第1のエレベータ140に付いているローラー(図示していない)を回転させて行う。
即ち、処理基板200は、図4(b)に示すように、第1のエレベータ140の載置台141の位置を上段のコンベア212に合わせた状態で、上段のコンベア212から、第1のエレベータ140の載置台141へと搭載され、第1のエレベータ140の載置台141の位置を下段のコンベア215の位置に合わせた状態で、第1のエレベータ140の載置台141から、下段のコンベア215へと移動される。
【0019】
また、図5に示すように、下段のバッファ部171から、耐熱ガラス基板205出し入れするためのセッター出し入れ240を設けている。本装置100では、処理基板200をセットするためのセッターとなる耐熱ガラス基板205の出し入れを、下段のバッファ部171の側面に設けた、コンベア241を介して行うことができる。コンベア241から更に台車245へと耐熱ガラス基板205は運ばれる。これにより,処理の搬送トラブル等にも対応できるものとしている。
【0020】
スピード変速部160は、搬送を高速にしたり、低速にしたりすることができる搬送部で、コンベアの速度を切り換えるものである。続く搬送部165とは、独立に搬送速度を制御することができる。
本装置100においては、スピード変速部160に続き、搬送の速度を切り換えることができない搬送部165を設けている。
そして、搬送部165に続き、それぞれ、搬送を独立して行えるバッファ部171、172、173を設けている。
これにより、処理済の処理基板の取り出しを、必要に応じて、適宜、行えるものとしており、且つ、搬送トラブルにも対応できるものとしている。
【0021】
図1に示す例は、本発明の1実施の形態で、これに限定されるものではない。
例えば、搬送方法も複数のコンベアによる搬送に限定れさないし、本例では、耐熱ガラス基板をセッターとして、処理基板を搬送したが、別の耐熱性のセッターを用いても良い。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、PDP作製における、加工用素材の焼成処理を効率的に、且つ、品質的にも満足できるように行う焼成処理装置の提供を可能とした。
結果、PDPの大型化、高品質化、量産化に対応できるものとした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焼成処理装置の実施の形態の1例をしめした概略図
【図2】上段のゾーン分割とタクト搬送とを簡易的に示した図
【図3】処理基板の加熱プロファイルを示した図
【図4】エレベータの動作を説明するための概略図
【図5】耐熱ガラス基板の出し入れ部を説明するための図
【図6】PDPの製造工程を説明するための工程図
【図7】PDP基板を説明するための図
【符号の説明】
100 焼成処理装置
110 処理基板投入部
120 加熱部
130 第1の冷却部
140 第1のエレベータ
141 載置台
150 第2の冷却部
160 スピード変速部(変速搬送部)
165 搬送部
171、172、173 バッファ部
180 処理基板の取り出し部
190 第2のエレベータ
191 載置台
200 処理基板
205 耐熱ガラス基板(セッターとも言う)
211、212、221、222、215、216 コンベア
240 耐熱ガラス基板の出し入れ部
241 コンベア
245 台車

Claims (2)

  1. 処理基板を耐熱性のセッターに載せて搬送しながら、処理基板の加工用素材を焼成するための焼成処理装置であって、処理基板を投入する処理基板投入部と、処理基板の加工用素材を焼成する加熱部と、処理基板を歪点以下まで徐冷する第1の冷却部と、処理基板の歪点以下に達した後、処理基板をほぼ常温まで急冷する第2の冷却部と、処理基板の取り出し部とを、この順で上下2段にわたって周回するように設け、且つ、上段から下段間には、処理基板とセッターの上段から下段への移動を行う第1のエレベータを設け、下段から上段間には、処理基板の取り出し部から処理基板投入部へ処理基板とセッターを移動する第2のエレベータを設けており、さらに、第2の冷却部と取り出し部との間に、焼成処理後の処理基板を少なくとも複数の所望のスピードの1つに変速して搬送できるスピード変速部と、スピード変速部の後で処理基板をストックするバッファ部と、バッファ部から処理基板とセッターを出し入れするためのセッター出し入れ部とを設けていることを特徴とする焼成処理装置。
  2. 請求項1に記載の焼成処理装置において、加熱部と第1の冷却部には、搬送方向に沿い、加熱ヒータが複数配設されており、第2の冷却部は、冷却用の冷却水をチューブに通して冷却するものであり、且つ、加熱ヒータは、複数の、所定の搬送方向距離ごとに、分割して、それぞれ別に温度制御できるものであることを特徴とする焼成処理装置。
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