JP4715019B2 - 表示パネル用基板の加熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示用基板の加熱処理装置に関する。より詳しくは、加熱処理装置に組み込まれる基板搬送用の石英製ローラの回転駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型表示パネルの基板を加工する為に、従来からランプを熱源にした加熱処理装置が使われている。この加熱処理装置は、例えばガラスなどからなる基板の上に画素スイッチング用の薄膜トランジスタを集積形成する場合など、薄膜半導体プロセスに使われる。例えば、半導体薄膜に注入された不純物を活性化する為に、この表示パネル用基板の加熱処理装置が使われる。
【０００３】
係る加熱処理装置は、基本的な構成として、給送部と、光源部と、徐熱徐冷部とを備えている。給送部は、表示パネル用に加工された基板を搬送する。光源部は紫外線ランプもしくは赤外線ランプからなり、給送部に載って通過する基板にランプ光を照射して加熱処理を行なう。徐熱徐冷部は、光源部の前後で給送部に載って流動する基板の徐熱徐冷を行なう。ここで給送部は、基板の流動方向に沿って整列しフレームにより回転自在に支持された石英製ローラの列と、各石英製ローラ間で同期を取りながら各石英製ローラを一斉に回転駆動する駆動手段とで構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、従来の加熱処理装置の一例を示す模式図であり、主要な構成要素である給送部を模式的に表わしている。図示する様に、給送部は基板の流動方向（図では紙面上左右方向）に沿って整列しフレーム（図示せず）により回転自在に支持された石英製ローラ１の列と、各石英製ローラ１間で同期を取りながら石英製ローラ１を一斉に回転駆動するモータ９０とで構成されている。具体的には、各石英製ローラ１は、たすき掛けされた丸ゴム９２を介してモータ９０の回転軸９１に連結されている。図示する様に各ローラ１の回転軸とモータ９０の回転軸９１は直交しており、個々の丸ゴム９２が互いに直交する回転軸を連結している。しかしながら、この様な単純な駆動手段では、個々のローラ１に回転むらが生じ、基板を一定速度で給送することができない。
【０００５】
図８は、従来の加熱処理装置の他の例を示す模式図であり、同じく主要な構成要素である給送部を模式的に表わしている。図示する様に、石英製ローラ１の両端に突出した回転軸１ａ，１ｂは、それぞれフレーム（図示せず）に取り付けられたベアリング９ａ，９ｂにより回転自在に支持されている。片方のローラ軸１ｂの端部にはプーリ２が固定されている。具体的には、プーリ２はネジ７とオーリング８によってローラ軸１ｂに固定されている。プーリ２にはタイミングベルト３が装着されている。このタイミングベルト３はモータ（図示せず）により駆動され、個々のローラ１に取り付けられたプーリ２を同期的に回転させる。
【０００６】
表示パネル用基板の加熱処理装置では、石英製ローラが平行に並んだ上を表示パネル用基板が移動しながら、ランプ光源により加熱されていく。従って、ローラの回転速度に変化があると、ガラス基板の裏面に傷が付き好ましくない。その為、各ローラの直径は精密に合わせ込まれており、且つ各ローラの回転を互いに同期させる為に、図示の様なプーリ２とタイミングベルト３とで各石英製ローラを回転駆動している。しかしながら、図８に示す様に片方のローラ軸１ｂに取り付けられたプーリ２にタイミングベルトを掛けると、ベルトの張力により回転力以外に曲げモーメントが作用し、石英製ローラ１の破損につながる。
【０００７】
図９は、図８に示した石英製ローラを整列配置して構築した給送部の全体を示す模式図である。図示する様に、各ローラに取り付けられたプーリ２が上段に配列されている。下段にはアイドラー９５とモータに取り付けられたプーリ９０ｐが配列している。これらのプーリ２、アイドラー９５、モータプーリ９０ｐを連結する様に、タイミングベルト３が掛け渡されている。モータプーリ９０ｐによってタイミングベルト３を駆動することで、各プーリ２に一体となったローラは互いに同期的に回転する。ここで、タイミングベルト３の張力（テンション）を調節する為に、アイドラー９５ｚが使われている。前述した様に、タイミングベルト３の張力を強くすると、曲げ応力が作用して石英製ローラの破損につながる。そこで、従来はタイミングベルト３のテンションを比較的緩めに設定して、ローラの破損を防いでいた。しかしながら、タイミングベルト３を緩めに掛けると各ローラ間で正確な同期を取ることができなくなり、回転むらが生じる。この結果、基板の裏側に傷が付く恐れがある。従来、タイミングベルトのテンションにつき適切な調整ポイントを発見することが極めて困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題を解決するため、本発明は表示パネル用基板の加熱処理装置において、基板の給送部を構成する石英製ローラの改良された駆動機構を提供し、石英製ローラの破損を防止するとともに各ローラの回転を精密に同期化して回転むらを防ぐことを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、本発明の第一面は、表示パネル用に加工された基板を搬送する給送部と、該給送部に載って通過する基板にランプ光を照射して加熱処理を行なう光源部と、該光源部の前後で該給送部に載って流動する基板の徐熱徐冷を行なう徐熱徐冷部と、該給送部を支持するフレームとを備えた表示パネル用基板の加熱処理装置において、前記給送部は、基板の流動方向に沿って整列し該フレームにより回転自在に支持された石英製ローラの列と、各石英製ローラ間で同期を取りながら各石英製ローラを一斉に回転駆動する駆動手段とからなり、前記駆動手段は、各石英製ローラのローラ軸の周囲に配され且つ該フレームにより回転自在に支持されたプーリと、各プーリに装着されたタイミングベルトと、該タイミングベルトを駆動して各プーリを同期的に回転させるモータと、各プーリの回転を偏心自在に対応するローラ軸に伝達する伝達部材とからなることを特徴とする。好ましくは、前記伝達部材は、該ローラ軸に取り付けられ且つカム溝が形成されたカム車と、該プーリに取り付けられ該カム溝に係合するカムホロワとからなる。
【０００９】
本発明の第二面は、表示パネル用に加工された基板を搬送する給送部と、該給送部に載って通過する基板にランプ光を照射して加熱処理を行なう光源部と、該光源部の前後で該給送部に載って流動する基板の徐熱徐冷を行なう徐熱徐冷部と、該給送部を支持するフレームとを備えた表示パネル用基板の加熱処理装置において、前記給送部は、基板の流動方向に沿って整列し該フレームにより回転自在に支持された石英製ローラの列と、各石英製ローラ間で同期を取りながら各石英製ローラを一斉に回転駆動する駆動手段とからなり、前記駆動手段は、各ローラ軸に対応して配置された複数のモータと、各モータの回転を互いに同期を取って制御する制御部と、各モータの回転を偏心自在に対応するローラ軸に伝達する伝達部材とからなることを特徴とする。好ましくは、前記伝達部材は、該モータの軸と該ローラ軸とを互いに連結するフレキシブルジョイントからなる。
【００１０】
本発明の第一面によれば、プーリを直接ローラ軸に取り付けるのではなく、ローラ軸を囲む様に回転自在にフレームでプーリを支持している。このフレームにより支持されたプーリにタイミングベルトを装着して各プーリを同期的に回転させる。タイミングベルトの張力はプーリを支持するフレームによって受けられ、ローラ軸には伝わらないので、石英製ローラが破損する恐れはない。尚、フレームによって支持されたプーリの回転は伝達部材によって偏心自在にローラ軸に伝達される。従って、ローラ軸に回転力以外の不要な応力は実質的に作用しない。本発明の第二面によれば、ローラ軸に対応して個々にモータが配置されている。各モータの回転は互いに同期を取って制御されている。各モータの回転はフレキシブルジョイントなどにより偏心自在に対応する石英製ローラのローラ軸に伝達される。これにより、回転力以外の不要な応力を実質的に印加することなく、個々の石英製ローラを同期的に回転制御可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の第一実施形態を示す模式図であり、主要構成要素である給送部の断面構造並びに側面構造を表わしている。尚、理解を容易にする為、図８に示した従来の構造と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に、石英製ローラ１は両端にローラ軸１ａ，１ｂを備えている。石英製ローラ１は本体も軸も全て耐熱性を備えた石英で作られており、その直径は例えば１３ｍｍ程度である。石英製ローラ１はその上に搭載された基板０を搬送する為に回転駆動される。片方のローラ軸１ａはベアリング９ａを介して加熱処理装置の本体フレーム４ａに取り付けられている。他方のローラ軸１ｂも同様にベアリング９ｂを介して本体フレーム４ｂに取り付けられている。ローラ軸１ｂの周囲にはプーリ２が回転自在に取り付けられている。具体的には、プーリ２はベアリング９ｃ及びフランジ４ｆを介して本体フレーム４ｂに取り付けられている。従来と異なり、プーリ２は直接ローラ軸１ｂに取り付けられるのではなく、本体フレーム４ｂに取り付けられている。よってプーリ２はローラ１とは別体で回転可能である。プーリ２にはタイミングベルト３が装着されている。このタイミングベルト３はモータ（図示せず）により駆動されており、個々のプーリ２を同期的に回転させる。図から明らかな様に、プーリ２にはタイミングベルト３の張力が加わるが、これは本体フレーム４ｂによって受けられ、ローラ軸１ｂには伝達されない。従って、石英製ローラ１がタイミングベルト３の応力によって破損する恐れはない。
【００１２】
タイミングベルト３によって駆動されるプーリ２の回転を偏心自在にローラ軸１ｂに伝達する為に、伝達部材が用いられている。この伝達部材はカム車５とカムホロワ６とで構成されている。図示する様に、カム車５はローラ軸１ｂに取り付けられ且つカム溝５ｃが形成されている。カム車５は石英製のローラ軸１ｂが割れない様に固定しなければならない。そこで、本実施例ではオーリング８をローラ軸１ｂとカム車５との間に挿入し且つ押えネジ７でオーリング８を径方向に変形させて、カム車５をローラ軸１ｂに固定している。これに代え、流体を利用して締め付けるＥＴＰブッシュの様な構造を採用してもよい。あるいは、くさびを利用したコレットチャックによりカム車５をローラ軸１ｂに固定してもよい。一方、カムホロワ６はプーリ２に取り付けられておりカム溝５ｃに偏心自在に係合する。カムホロワ６は先端にベアリングが装着されており、偏心による径方向の微小変位に対して滑らかに対応でき、ローラ１の円滑な回転を保証しているとともに、異物が発生する恐れもない。図示の例では、一対のカムホロワ６を用いてプーリ２の回転を偏心自在にローラ１側に伝達しているが、１本又は３本以上のカムホロワを用いてもよい。
【００１３】
図２は、本発明に係る加熱処理装置の第二実施形態を示す模式図である。理解を容易にする為、図１に示した第一実施形態と対応する部分には対応する参照番号を付してある。図示する様に、ローラ軸１ｂに対応してモータ１１が配置されている。モータ１１は互いに同期を取って制御されている。この目的で、モータ１１はパルスモータ、ＡＣ又はＤＣのサーボモータ、ステッピングモータなどを用いることが好ましい。本例では、モータ１１は取り付け用のフレーム１４，１５を介して本体フレーム４ｂに取り付けられている。モータ１１の回転を偏心自在に対応するローラ軸１ｂに伝達する為に、フレキシブルジョイント１２からなる伝達部材を用いている。図示する様に、フレキシブルジョイント１２はモータ１１の軸１１ａとローラ軸１ｂとを互いに連結している。具体的には、フレキシブルジョイント１２の一端１２ｂはオーリング８およびカシメ用のネジ１３とでローラ軸１ｂに固定されている。フレキシブルジョイント１２の他端１２ａはモータ１１の回転軸１１ａに固定されている。両端１２ａ，１２ｂを互いに接続する中間部分は、所定の剛性並びに弾性を備えており、偏心自在にモータ１１の回転をローラ１側に伝達する。これにより、回転力以外の不要な応力が石英製ローラ１に伝わることを防いでいる。
【００１４】
図３は、本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。図示する様に、本加熱処理装置は給送部と光源部と徐熱徐冷部と本体フレームとで構成されている。給送部はパネル用に加工された基板０を搬送する。尚、この基板０はカセットステーション２０で大気ロボット３０を介し、加熱処理装置側に取り込まれる。給送部は、基板０の流動方向に沿って整列し本体フレーム４により回転自在に支持された石英製ローラ１の列と、各石英製ローラ１間で同期を取りながら各石英製ローラ１を一斉に回転駆動する駆動手段とで構成されている。石英製ローラ１でベルトコンベアが構成され、カセットステーション２０から取り込まれた基板０はベルトコンベアの下段を通過した後、昇降リフタ４０で上段に移され、反対側に移送されて大気ロボット３０により再びカセットステーション２０側に取り出される。光源部６０は例えばＸｅランプからなり、給送部に沿って通過する基板０にランプ光を照射して加熱処理を行なう。光源部６０の前には赤外線ランプなどからなる徐熱部７０が配されており、給送部に沿って流動する基板０の徐熱を行なう。又、光源部６０の後には同じく赤外線ランプなどからなる徐冷部７４が配されており、加熱処理された基板０の徐冷を行なう。尚、フレーム４の上部には塵埃捕集用のフィルタ５０が取り付けられている。
【００１５】
図４は、図３に示した加熱処理装置（ＲＴＡ装置）の主要部を表わす模式的な斜視図であり、光源部と徐熱徐冷部を示す一方、図示を簡略化する為給送部は除かれている。処理対象となる基板０は、複数に分かれた赤外線ランプからなる熱処理ゾーン（Ｚｏｎｅ）で４００〜５００℃程度まで加熱される。本例では、三分割された加熱ゾーン７１，７２，７３が用いられている。加えて、本ＲＴＡ装置は、Ｘｅランプ又はハロゲンランプなどの紫外光ランプ６１，６２からなる加熱ユニットを含む。この加熱ユニットは、上下一対の紫外光ランプ６１，６２をカバーする様に、反射板８２が配されている。又、温度制御用の温度検出器８３が備えられている。加えて、基板０の進行方向下流には一個の冷却ゾーン７４が設けられている。各加熱ゾーン７１，７２，７３はそれぞれ基板進行方向に沿って５０ｃｍ程度の長さ寸法がある。但し、これは基板０の基板進行方向サイズが３００ｍｍ程度の場合である。この基板を図示しない給装部で５〜２５ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で搬送すると、基板０の先端が第一加熱ゾーン７１に進入してから約６０〜１５０秒で基板０の先端が第三加熱ゾーン７３を過ぎ、冷却ゾーン７４を出るまでは８０〜２００秒となる。これに基板０の長さ分の時間を加えたものが、一枚の基板に要する正味のプロセス時間となる。基板０上にあらかじめ形成された半導体薄膜は、第三加熱ゾーン７３に至るまでに５００〜７５０℃程度まで加熱される。ここで、半導体薄膜は紫外光を吸収する材料であるので、紫外光ランプ６１，６２により極短時間紫外光を照射することで（１秒程度）光吸収により半導体薄膜は急激に加熱される。第三加熱ゾーン７３を通過後、基板０はやはり赤外線ランプで加熱された冷却ゾーン７４に搬送され、ここで徐冷される。プロセス温度は、各加熱ゾーン及び冷却ゾーンを構成する赤外線ランプの出力、基板の搬送速度という二つのパラメータで決まる。熱処理条件は使用する基板ガラス材料の材質やガラスの板厚、基板サイズなどにより最適パラメータが異なる。
【００１６】
図５は、本発明に係る加熱処理装置によって処理された基板を用いて組み立てられたアクティブマトリクス型液晶表示パネルの一例を示す模式的な斜視図である。図示するように、本表示装置は一対の絶縁基板０，１０２と両者の間に保持された電気光学物質１０３とを備えたパネル構造を有する。電気光学物質１０３としては、液晶材料を用いる。下側の絶縁基板０には画素アレイ部１０４と駆動回路部とが集積形成されている。駆動回路部は垂直駆動回路１０５と水平駆動回路１０６とに分かれている。又、絶縁基板０の周辺部上端には外部接続用の端子部１０７が形成されている。端子部１０７は配線１０８を介して垂直駆動回路１０５及び水平駆動回路１０６に接続している。画素アレイ部１０４には行状のゲート配線１０９と列状の信号配線１１０が形成されている。両配線の交差部には画素電極１１１とこれを駆動する薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている。薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極は対応するゲート配線１０９に接続され、ドレイン領域は対応する画素電極１１に接続され、ソース領域は対応する信号配線１１０に接続している。ゲート配線１０９は垂直駆動回路１０５に接続する一方、信号配線１１０は水平駆動回路１０６に接続している。画素電極１１１をスイッチング駆動する薄膜トランジスタＴＦＴ及び垂直駆動回路１０５と水平駆動回路１０６に含まれる薄膜トランジスタは、本発明にかかる加熱処理装置を利用して作成されたものである。
【００１７】
図６は、本発明に係る加熱処理装置によって処理された基板を用いて作成されたエレクトロルミネッセンス表示パネルの一例を示す模式的な断面図である。本実施例は、画素として有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤを用いている。ＯＬＥＤは陽極Ａ，有機層２１０及び陰極Ｋを順に重ねたものである。陽極Ａは画素毎に分離しており、例えばクロムからなり基本的に光反射性である。陰極Ｋは画素間で共通接続されており、例えば極薄の金属層２１１と透明導電層２１２の積層構造であり、基本的に光透過性である。係る構成を有するＯＬＥＤの陽極Ａ／陰極Ｋ間に順方向の電圧（１０Ｖ程度）を印加すると、電子や正孔などキャリアの注入が起こり、発光が観測される。ＯＬＥＤの動作は、陽極Ａから注入された正孔と陰極Ｋから注入された電子により形成された励起子による発光と考えられる。
【００１８】
一方、ＯＬＥＤを駆動する薄膜トランジスタＴＦＴは、ガラスなどからなる基板０の上に形成された熱吸収層２６ａと、その上面に重ねられた半導体薄膜２０５と、ゲート絶縁膜を介して半導体薄膜２０５の上方に重ねられたゲート電極とからなる。薄膜トランジスタＴＦＴはＯＬＥＤに供給される電流の通路となるソース領域Ｓ、チャネル領域Ｃｈ及びドレイン領域Ｄを備えている。チャネル領域Ｃｈは丁度ゲート電極２０１の直下に位置する。ここでは、半導体薄膜２０５に注入された不純物を活性化してソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄを形成する際に、本発明に係る加熱処理装置が用いられる。このトップゲート構造を有する薄膜トランジスタＴＦＴは層間絶縁膜２０７により被覆されており、その上には配線電極２０９及びドレイン電極２００が形成されている。これらの上には別の層間絶縁膜２９１を介して前述したＯＬＥＤが成膜されている。このＯＬＥＤの陽極Ａはドレイン電極２００を介して薄膜トランジスタＴＦＴに電気接続されている。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、モータ側で発生する回転力は偏心自由にローラ側に伝達され、不要な曲げ応力は加わらない構成となっている。これにより、タイミングベルトを強く張ることができる様になり、従来の様な調整ポイントを見つけることが困難な状況を解決できる。従来の様に、比較的弱いテンションでタイミングベルトを張ると、ローラを精密に同期させることができない。又、本発明によれば石英製ローラの破損を防ぐことができる。加えて、ローラの回転むらがなくなるので、ガラス基板の傷の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の第一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の第二実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】本発明に係る表示パネル用基板の加熱処理装置の主要部を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明に係る加熱処理装置によって処理された基板を用いて作成された表示パネルの一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明に係る加熱処理装置によって処理された基板を用いて作成された表示パネルの他の例を示す模式的な断面図である。
【図７】従来の加熱処理装置の一例を示す模式図である。
【図８】従来の加熱処理装置の他の例を示す模式図である。
【図９】従来の加熱処理装置の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
０・・・基板、１・・・石英製ローラ、１ａ・・・ローラ軸、１ｂ・・・ローラ軸、２・・・プーリ、３・・・タイミングベルト、４ａ・・・本体フレーム、４ｂ・・・本体フレーム、４ｆ・・・フランジ、５・・・カム車、５ｃ・・・カム溝、６・・・カムホロワ、８・・・オーリング、９ａ・・・ベアリング、９ｂ・・・ベアリング、９ｃ・・・ベアリング、１１・・・モータ、１２・・・フレキシブルジョイント、６０・・・光源部

Claims (4)

1. 表示パネル用に加工された基板を搬送する給送部と、
   該給送部に載って通過する基板にランプ光を照射して加熱処理を行なう光源部と、
   該光源部の前後で該給送部に載って流動する基板の徐熱徐冷を行なう徐熱徐冷部と、
   該給送部を支持するフレームとを備えた表示パネル用基板の加熱処理装置において、
   前記給送部は、基板の流動方向に沿って整列し該フレームにより回転自在に支持された石英製ローラの列と、
   各石英製ローラ間で同期を取りながら各石英製ローラを一斉に回転駆動する駆動手段とからなり、
   前記駆動手段は、各石英製ローラのローラ軸の周囲に配され且つ該フレームにより回転自在に支持されたプーリと、各プーリに装着されたタイミングベルトと、該タイミングベルトを駆動して各プーリを同期的に回転させるモータと、各プーリの回転を偏心自在に対応するローラ軸に伝達する伝達部材とからなることを特徴とする表示パネル用基板の加熱処理装置。
2. 前記伝達部材は、該ローラ軸に取り付けられ且つカム溝が形成されたカム車と、該プーリに取り付けられ該カム溝に係合するカムホロワとからなることを特徴とする請求項１記載の表示パネル用基板の加熱処理装置。
3. 表示パネル用に加工された基板を搬送する給送部と、
   該給送部に載って通過する基板にランプ光を照射して加熱処理を行なう光源部と、
   該光源部の前後で該給送部に載って流動する基板の徐熱徐冷を行なう徐熱徐冷部と、
   該給送部を支持するフレームとを備えた表示パネル用基板の加熱処理装置において、
   前記給送部は、基板の流動方向に沿って整列し該フレームにより回転自在に支持された石英製ローラの列と、
   各石英製ローラ間で同期を取りながら各石英製ローラを一斉に回転駆動する駆動手段とからなり、
   前記駆動手段は、各ローラ軸に対応して配置された複数のモータと、
   各モータの回転を互いに同期を取って制御する制御部と、
   各モータの回転を偏心自在に対応するローラ軸に伝達する伝達部材とからなることを特徴とする表示パネル用基板の加熱処理装置。
4. 前記伝達部材は、該モータの軸と該ローラ軸とを互いに連結するフレキシブルジョイントからなることを特徴とする請求項３記載の表示パネル用基板の加熱処理装置。

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