(57)【要約】【課題】この発明は、装置構成を小型化でき、処理工程を簡略化できる基板処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】基板処理装置２０は、ベーク炉２２および移載機構３２を有する。移載機構３２は、セッター３を保持する第１アーム４１および前面基板２を保持する第２アーム４２を有する移載ロボット３０を有する。移載ロボット３０は、前面基板２およびセッター３を同時にハンドリングしてベーク炉２２に投入および払い出しする。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送しつつ加熱して焼成するベーク炉と、
このベーク炉内で基板を載置する受板を保持する第１アーム、および基板を保持する第２アームを有し、上記受板および基板を上記ベーク炉内に重ねて投入するとともに、焼成後の基板および受板を上記ベーク炉から払い出す移載機構と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記移載機構は、基板を上記ベーク炉内に投入する際、上記第１アームによって受板を上記ベーク炉内に投入した後、上記第２アームによって上記受板の上に基板を載置することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記移載機構は、基板を上記ベーク炉から払い出す際、上記第２アームによって基板を受板から離間させて保持し、第１アームによって該受板を保持し、受板とともに上記ベーク炉から払い出すことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記第２アームは、処理対象となる基板を収容した第１棚から基板を受け取るとともに、焼成後の基板を第２棚に収容することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記第１アームは、上記ベーク炉から払い出された受板をメンテナンス部へ移載することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前面基板と、この前面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が封着された背面基板と、複数の画像表示素子と、を備えた表示装置の上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方を処理することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄板状の基板を加熱して焼成する基板処理装置に係り、特に、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する表示装置の前面基板および背面基板の少なくとも一方を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
前面基板の内面には３色の蛍光体層を有する蛍光体スクリーンが形成され、蛍光体スクリーンの上にメタルバックが形成され、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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
上記ＳＥＤの製造工程において、前面基板および背面基板は、それぞれ所定のタイミングで、高温に加熱されてベーキング（焼成）される。このベーキングにより基板が脱ガスされて封着後のＳＥＤが超高真空に維持される。基板をベーク炉内に投入する際、基板に傷が付かないようにセッターの上に基板を載置してベーク炉内に投入する。
【０００８】
しかし、ベーク炉内で基板を載置するセッターには、寿命があり、定期的にクリーニングするメンテナンスが必要であり、セッターを定期的にベーク炉から取り出して洗浄する必要がある。このため、基板の投入・払い出しラインとは別に、ベーク炉からセッターを払い出すための払い出しラインが必要であり、装置が大型化するとともに工程が複雑化する問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、装置構成を小型化でき、処理工程を簡略化できる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明の基板処理装置は、基板を搬送しつつ加熱して焼成するベーク炉と、このベーク炉内で基板を載置する受板を保持する第１アーム、および基板を保持する第２アームを有し、上記受板および基板を上記ベーク炉内に重ねて投入するとともに、焼成後の基板および受板を上記ベーク炉から払い出す移載機構と、を有する。
【００１１】
上記発明によると、ベーク炉内で基板を載置する受板と基板を移載機構によって一緒にハンドリングできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の基板処理装置は、上記のような構成および作用を有しているので、装置構成を小型化でき、処理工程を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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を構成している。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
ところで、上述したＳＥＤにおいて良好な表示特性を維持するためには、表示パネル１０内部を超高真空に維持する必要がある。つまり、ＳＥＤでは、前面基板２と背面基板４との間に比較的高い電圧をかけるため、真空外囲器１０内に有機ガスやプラズマが存在すると基板間で放電を生じ易い。このため、ＳＥＤの製造工程において、真空外囲器１０内部にガス成分が残留しないように超高真空化することが重要となる。真空外囲器１０を超高真空にするための１つの方法として前面基板２や背面基板４を焼成して脱ガスする方法がある。
【００２４】
以下、基板を高温に加熱して脱ガス処理する基板処理装置２０について、図４および図５を参照して説明する。図４には、基板処理装置２０を上方から見た概略平面図を示してあり、図５には、基板処理装置２０を正面から見た概略正面図を示してある。
【００２５】
ＳＥＤの製造工程において、基板を脱ガスするベーキング（焼成）処理は、複数のタイミングでなされる。例えば、前面基板２をベーキングするタイミングとして、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４を形成した後で封着工程の前にベーキング処理が必要となる。
【００２６】
基板処理装置２０は、処理対象となる基板を受け入れて搬送するとともに、基板を加熱して焼成するベーク炉２２を有する。処理対象となる基板は、前面基板２および背面基板４のいずれであっても良いが、ここでは、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４を内面に形成した状態の前面基板２を処理する場合について説明する。
【００２７】
ベーク炉２２は、前リフター２４、焼成炉２６、および後リフター２８を有する。焼成炉２６は、上下３段構造を有し、下から２段目、３段目が前面基板２を加熱焼成する加熱工程、１段目が前面基板２を冷却する冷却工程を担う。前リフター２４、および後リフター２８は、それぞれ前面基板２を（セッター３とともに）焼成炉２６の各段に昇降移動させ、ベーク炉２２内で前面基板２を循環させる。
【００２８】
ベーク炉２２には、前面基板２をセッター３（受板）上に載置した状態で投入する。セッター３は、薄い板状体により形成され、前面基板２の周縁縁部を部分的に係止する図示しない爪部を有し、前面基板２を載置した状態で前面基板２とともにベーク炉２２内を移動される。従って、ベーク炉２２内（前リフター２４、焼成炉２６、後リフター２８内）には、前面基板２を搬送するための複数のローラ２１が敷設されている。
【００２９】
つまり、セッター３には、前面基板２の蛍光体スクリーン１２を形成した内面を上に向けた姿勢で前面基板２が載置され、セッター３の前面基板２から離間した背面が複数のローラに接触して置かれる。これにより、前面基板２の搬送途中で基板に傷が付くことを防止できる。
【００３０】
ベーク炉２２の図中左側には、前面基板２およびセッター３をベーク炉２２との間でハンドリングする移載ロボット３０を有する移載機構３２が隣接配置されている。移載機構３２は、その他に、処理前の前面基板２を複数枚離間させて重ねた状態で収容したローディングカセット３４（第１収容部）（以下、ＬＤカセット３４と称する）、ベーク炉２２で焼成された処理済の前面基板２を複数枚離間させて重ねた状態で収容するアンローディングカセット３６（第２収容部）（以下、ＵＬＤカセット３６と称する）、およびベーク炉２２から払い出したセッター３をメンテナンスするためのメンテナンスステージ３８（メンテナンス部）を有する。
【００３１】
ＬＤカセット３４およびＵＬＤカセット３６は、略同じ構造を有し、複数枚の前面基板２を上下に離間して重ねた状態で収容する複数段の棚を有するカセット本体３１を有する。カセット本体３１の下には、リフター３３が配置され、カセット本体３１を台車３５から離間させて昇降移動可能となっている。台車３５は、カセット本体３１を外部の図示しない処理部と基板処理装置２０との間で搬送する。
【００３２】
移載ロボット３０は、セッター３を保持する第１アーム４１、および前面基板２を保持する第２アーム４２を有する。第１および第２アーム４１、４２は、それぞれ２本の爪を有する略同じ構造を有し、第１アーム４１の上に離間して第２アーム４２が設けられている。例えば、第１アーム４１は、セッター３を２本の爪の上に載置して持ち上げることによりセッター３を保持する。逆にセッター３を受け渡す際には、セッター３を所定位置に載置した後、爪を下降させる。なお、第１アーム４１および第２アーム４２は、それぞれ独立して駆動可能となっている。
【００３３】
また、移載ロボット３０は、第１および第２アーム４１、４２を上下に昇降移動させるためのリンクアーム４４、リンクアーム４４の下端を回転させる回転機構４６、および回転機構４６をレール４５に沿って移動させるスライド機構４８を有する。
【００３４】
例えば、ＬＤカセット３４から前面基板２を受け取って前リフター２４に受け渡す場合、移載ロボット３０は、レール４５に沿ってスライド機構４８によりＬＤカセット３４の前に移動し、回転機構４６によって第１および第２アーム４１、４２がＬＤカセット３４に向かう姿勢に回転し、リンクアーム４４によって前面基板２を受け取る高さに第２アーム４２を昇降移動する。そして、第２アーム４２によって前面基板２を受け取った後、１８０°回転し、前リフター２４の入口までスライドして前面基板２を前リフター２４に受け渡す。
【００３５】
以下、上記構造の基板処理装置２０による動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。  
まず、移載ロボット３０が上述したように動作してＬＤカセット３４から取り出した前面基板２を前リフター２４に移載する。このとき、移載ロボット３０は、第１アーム４１上に予めセッター３を載置しており、セッター３とともに前面基板２を前リフター２４に移載する。つまり、このとき、移載ロボット３０は、第１アーム４１上に載置したセッター３を前リフター２４に受け渡した後、第２アーム４２上に載置した前面基板２を受け渡したセッター３の上に載置し、前面基板２をベーク炉２２へ投入する（ステップ１）。
【００３６】
この後、前リフター２４が動作し、移載ロボット３０によりベーク炉２２に投入された前面基板２をセッター３とともに昇降移動させ、焼成炉２６の２段目或いは３段目に配置する。そして、前リフター２４内に敷設された複数のローラ２１および焼成炉２６内に敷設された複数のローラ２１を回転し、セッター３および前面基板２を前リフター２４から焼成炉２６を通して図中矢印Ｔ1方向に搬送する（ステップ２）。
【００３７】
このとき、搬送途中の前面基板２を所定温度に加熱して焼成し、前面基板２の表面に付着した有機成分、蛍光体スクリーン１２に含まれる各種有機物質などを脱ガスする（ステップ３）。焼成後、後リフター２８を動作して、セッター３とともに前面基板２を焼成炉２６の１段目に移動し、焼成炉２６を通して図中矢印Ｔ2方向に搬送して前面基板２を冷却し、前リフター２４に受け渡す（ステップ４）。
【００３８】
この後、移載ロボット３０が動作して、焼成後の前面基板２およびセッター３を前リフター２４、すなわちベーク炉２２から払い出し（ステップ５）、前面基板２をＵＬＤカセット３６へ移載するとともに、必要に応じてセッター３をメンテナンスステージ３８へ移載する（ステップ６；ＹＥＳ、ステップ７）。
【００３９】
このとき、移載ロボット３０は、第２アーム４２上に前面基板２を載置して保持するとともに、第２アーム４２を僅かに上昇させて第１アーム４１上に載置されているセッター３から前面基板２を離間させ、第１アーム４１上にセッター３を載置して保持する。そして、移載ロボット３０は、この状態で、リンクアーム４４、回転機構４６、スライド機構４８、第１および第２アーム４１、４２を適宜動作させ、焼成後の前面基板２をＵＬＤカセット３４へ移載する。
【００４０】
また、このとき、移載ロボット３０は、メンテナンスが必要なセッター３をメンテナンスステージ３８へ移載する。セッター３は、前面基板２とともに焼成炉２６を通して何度も搬送されるため、焼成により生じたガス成分が付着して汚染される。このため、予め設定した回数だけ前面基板２を搬送した後、ベーク炉２２から払い出して洗浄する必要がある。一方、メンテナンスが不必要なセッター３である場合、移載ロボット３０は、セッター３を第１アーム４１上に載置したまま、第２アーム４２によって次の前面基板２を受け取る。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の基板処理装置２０によると、第１および第２アーム４１、４２を有する移載ロボット３０により前面基板２およびセッター３を同時にハンドリングしてベーク炉２２との間で移載するようにしたため、前面基板２のハンドリング機構とセッター３のハンドリング機構を兼用にでき、従来のようにセッター３をベーク炉２２から払い出すための払い出しラインを別に設ける必要がなく、装置構成を小型化でき、処理工程を簡略化できる。
【００４２】
特に、本実施の形態の基板処理装置２０によると、前面基板２をベーク炉２２へ投入する際に、セッター３をベーク炉２２にセットした後、前面基板２をセッター３の上に載置するようにし、且つ、前面基板２をベーク炉２２から払い出す際に、前面基板２をセッター３から離間させてから払い出すようにしたため、前面基板２を不用意に傷付けることがなく、前面基板２を安全にハンドリングできる。
【００４３】
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。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００４４】
例えば、上述した実施の形態では、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４を形成した前面基板２を焼成する場合について説明したが、これに限らず、蛍光体スクリーン１２やメタルバック１４を形成する前の前面基板２を焼成する場合にも本発明の基板処理装置を用いることができる。また、背面基板４を焼成する場合にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】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２】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３】図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図４】図１の真空外囲器の前面基板を処理するこの発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す概略平面図。
【図５】図４の基板処理装置を示す概略正面図。
【図６】図４の基板処理装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１…ＳＥＤ、２…前面基板、４…背面基板、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、２０…基板処理装置、２２…ベーク炉、２４…前リフター、２６…焼成炉、２８…後リフター、３０…移載ロボット、３２…移載機構、３４…ＬＤカセット、３６…ＵＬＤカセット、３８…メンテナンスステージ、４１…第１アーム、４２…第２アーム、４４…リンクアーム、４５…レール、４６…回転機構、４８…スライド機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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