(57)【要約】【課題】本発明は、背面基板に取付けられるスペーサの熱伸張変形と、熱収縮変形を抑制しスペーサの破断を防止して信頼性の向上化を得られ、急加熱処理と急冷却処理を可能として生産性の向上を図れる画像表示装置の製造装置を提供する。【解決手段】背面基板４の一面側ａでスペーサ８と所定間隔を存して対向配置される第１の加熱源３０Ａと、この加熱源とスペーサとの間に介在され輻射される加熱／冷却の熱エネルギを吸収してスペーサと背面基板の一面側ａへ輻射する熱緩衝材４０と、背面基板の他面側ｂに所定間隔を存して対向配置される第２の加熱源３０Ｂとを具備し、スペーサは、熱緩衝材とスペーサとの温度差から発生する熱輻射と、背面基板とスペーサとの温度差から発生する熱輻射によって加熱／冷却され、熱緩衝材は背面基板の温度変化と略同等の温度変化特性を備え、スペーサにおける温度変化に倣わせる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される背面基板および前面基板間に介在され、背面基板と前面基板の外側から作用する大気圧荷重を支持するとともに、基板相互間の間隔を所定値に保持するスペーサを有する外囲器を備えた画像表示装置であって、
上記背面基板および、この背面基板の一面側に取付けられた上記スペーサに対して熱処理をなす画像表示装置の製造装置において、
上記背面基板の一面側で、上記スペーサと所定間隔を存して対向配置され、背面基板一面側とスペーサへ向けて加熱／冷却の熱エネルギを輻射する第１の熱源と、
この第１の熱源と上記スペーサとの間に介在され、第１の熱源から輻射される加熱／冷却の熱エネルギを吸収し、得られた熱エネルギをスペーサと背面基板の一面側へ輻射する熱緩衝材と、
上記背面基板の他面側に所定間隔を存して対向配置され、背面基板の他面側へ向けて加熱／冷却の熱エネルギを輻射する第２の熱源とを具備し、
上記熱緩衝材は、上記背面基板の温度変化と略同等の温度変化をなすような温度特性を備えたことを特徴とする画像表示装置の製造装置。
【請求項２】
上記熱緩衝材は、上記背面基板と熱容量が近似し、かつ熱膨張率が小さい合成石英材であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項３】
上記熱緩衝材は、金属板の両面に黒体処理を施したものであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置された背面基板と前面基板および、これらの間に介在されるスペーサを有する外囲器を備えた画像表示装置を製造する製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置として、効率的な空間利用あるいはデザイン的な要素から、平面型の画像表示装置が注目されている。中でも、フィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）のような電子放出型の画像表示装置は、高輝度、高分解能、低消費電力等のメリットから優れたディスプレイであると期待されている。  
また、前記ＦＥＤの一種として、たとえば［特許文献１］および［特許文献２］に開示されているように、表面伝導型の表示素子である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】
上記ＳＥＤは、所定の隙間を存し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扁平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。  
前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、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。
【特許文献１】特開平９−８２２４５号公報
【特許文献２】特開２００４−７９５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ＳＥＤを製造するにあたって、電子放出素子が形成された背面基板の周縁部と矩形枠状の側壁とを大気中で、フリットガラスと呼ばれる低融点ガラス接着材を介して接合する。さらに、大気中で、背面基板上に複数のスペーサを低融点ガラス材により封着する。その後、背面基板と前面基板は、各部材の表面に吸着しているガスを充分に放出させるために加熱処理する、いわゆるベーキング処理が真空雰囲気中で行なわれてから、冷却処理がなされる。  
さらに、前面基板の蛍光体スクリーンにゲッター膜が蒸着され、つぎに背面基板と前面基板は加熱されて、それぞれの封着面に充填されたインジウムが溶融される。背面基板と前面基板は側壁を介して接合され、所定の圧力で加圧した後、インジウムを除冷して固化させることにより、背面基板と前面基板は側壁を介して互いに封着される。
【０００５】
ところで、問題は、背面基板にスペーサを取付けたうえでベーキング処理と冷却処理をなす際の、背面基板に対するスペーサの熱伸張変形および熱収縮変形を確実に抑制して、スペーサの破断を防止することにあり、信頼性の向上を得る必要がある。  
すなわち、これらの処理にあたって、処理時間を短縮して生産性を上げるため、ベーキング処理時には加熱源であるランプヒータを用いて背面基板とスペーサを急加熱し、そのあとの冷却処理時には冷熱源である水冷式のコールドプレートを用いて急冷却している。
【０００６】
しかしながら、上記スペーサは背面基板に放熱フィン状に取付けられていて、背面基板の熱容量よりもスペーサの熱容量は極めて小さい。これらの熱容量差から、急加熱処理時はスペーサが背面基板よりも先に高温化して、背面基板よりも大きく伸張してしまう。また、急冷却処理時はスペーサが背面基板よりも先に低温化して、スペーサが背面基板よりも大きく収縮してしまう。  
先に挙げた［特許文献２］に記載されているように、スペーサの両側端部は支持部材によって背面基板に固定され、スペーサに対しある程度のテンションを与えて、位置ずれを防止し、収縮化を防止する構成が採用されている。  
しかしながら、背面基板とスペーサとの間の温度差は大であり、伸縮度が大きいので、上記構成を採用してもスペーサの破損を防止することができない場合があり、信頼性が低い。そのため、加熱時間と冷却時間をより長く取り、緩加熱処理と緩冷却処理をなしてスペーサの破損を防止しようとすると、今度は、生産性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、背面基板にスペーサを取付けたうえで、ベーキング処理をなす際の背面基板に対するスペーサの熱伸張変形と、そのあとの冷却処理をなす際の背面基板に対するスペーサの熱収縮変形を抑制して、スペーサの破断を防止し、信頼性の向上化を得られるとともに、急加熱処理と急冷却処理を可能として、生産性の向上を図れる画像表示装置の製造装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を満足するため本発明は、対向配置される背面基板および前面基板間に介在され、背面基板と前面基板の外側から作用する大気圧荷重を支持するとともに、基板相互間の間隔を所定値に保持するスペーサを有する外囲器を備えた画像表示装置であって、背面基板とスペーサに対して熱処理をなす画像表示装置の製造装置において、背面基板の一面側でスペーサと所定間隔を存して対向配置され背面基板の一面側とスペーサへ向けて加熱／冷却の熱エネルギを輻射する第１の熱源と、この第１の熱源とスペーサとの間に介在され第１の熱源から輻射される加熱／冷却の熱エネルギの全てを吸収し得られた熱エネルギをスペーサと背面基板の一面側へ輻射する熱緩衝材と、背面基板の他面側に所定間隔を存して対向配置され背面基板の他面側へ向けて加熱／冷却の熱エネルギを輻射する第２の熱源とを具備し、上記熱緩衝材は、背面基板の温度変化と略同等の温度変化をなすような温度特性を備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、背面基板に対するスペーサの熱伸張変形と熱収縮変形を抑制して、スペーサの破断を防止し、信頼性の向上化を得られるとともに、急加熱処理と急冷却処理を可能として生産性の向上を図れるなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照しながら、本発明に係る平面型画像表示装置を製造する工程に適用した実施形態について詳細に説明する。  
はじめに、図１ないし図３を参照し、平面型画像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（以下、表示パネルと称する場合もある）１０を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分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。
【００１１】
図１ないし図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。前面基板２および背面基板４は、ガラス材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。  
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。
【００１２】
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を放出する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の表示素子であるところの電子放出素子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。
【００１３】
接合部材として機能する側壁６は、たとえば、低融点ガラス材、低融点金属材等の封着材２０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。ここでは、背面基板４と側壁６相互をフリットガラス２０ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６相互をインジウム２０ｂを用いて接合した。なお、配線１８のある背面基板４と側壁６を低融点金属材で封着する場合は、配線１８と封着材２０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。  
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、で構成してもよい。
【００１４】
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。  
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。
【００１５】
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。  
このようなＳＥＤを製造するにあたって、背面基板４にフリットガラス２０ａと呼ばれる低融点ガラス接着剤を介して側壁６を接合する。この状態で、背面基板４には電子放出素子１６および配線１８の処理がなされ、前面基板２には蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４が形成されている。
【００１６】
側壁６が取付けられた背面基板４と、前面基板は真空雰囲気としたチャンバに送られ、後述するようにベーキング処理がなされる。すなわち、チャンバを１０−５Ｐａ程度の高真空度に達した時点で、背面基板と前面基板を３００℃程度の温度にベーキングし、各基板４，２の表面吸着ガスを充分に放出させる。  
ついで、背面基板４と前面基板２を、たとえば約１００℃の温度まで冷却してから、背面基板４と前面基板２に対するゲッター膜の蒸着処理がなされ、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４上にゲッター膜としてのＢａ膜が蒸着形成される。このＢａ膜は、表面が酸素や炭素などで汚染されることが防止され、活性状態を維持することができる。そして、背面基板４と前面基板２は真空雰囲気のチャンバへ送られ、真空雰囲気中で背面基板４と前面基板２とが側壁６を介して封着処理される。
【００１７】
以下、背面基板４と、この内面である一面側ａに取付けられるスペーサ８に対するベーキング処理および冷却処理について説明する。  
図４（Ａ）は、ベーキング処理である急加熱工程の状態を模式的に示し、図４（Ｂ）は、そのあとの冷却処理である急冷却工程の状態を模式的に示している。  
はじめに、図４（Ａ）の急加熱工程から説明する。  
真空雰囲気となっている図示しないベーキング室には、上下に所定の間隔を存し、互いに平行に対向して、第１の熱源である上部加熱源３０Ａと、第２の熱源である下部加熱源３０Ｂが配置される。ここでは、上部加熱源３０Ａと下部加熱源３０Ｂともに、ランプヒータが用いられていて、互いの加熱面Ｋを、互いに対向させている。
【００１８】
これら上部加熱源３０Ａと下部加熱源３０Ｂとの加熱面Ｋ相互間に、一面側ａにスペーサ８が取付けられる背面基板４が介挿配置される。ここでは、背面基板４の上面側にスペーサ８が取付けられていて、このスペーサ８と上部加熱源３０Ａと間には、後述する熱緩衝材４０が介在される。また、背面基板４の他面側ｂには取付けられる部材がなく、この背面基板４の他面側ｂに所定間隔を存して下部加熱源３０Ｂが配置される。  
上記熱緩衝材４０は、たとえばネオセラムと呼ばれる合成石英材からなり、上記背面基板４であるところのガラス基板と熱容量が近似し、かつ熱膨張率が小さい温度特性を備えている。
【００１９】
急加熱工程は、上述したように上部加熱源３０Ａおよび下部加熱源３０Ｂとの間に、一面側ａにスペーサ８を取付けた背面基板４を配置するとともに、スペーサ８と上部加熱源３０Ｂとの間に熱緩衝材４０を介在させたうえで、上部加熱源３０Ａおよび下部加熱源３０Ｂから高温の熱エネルギを輻射する。  
下部加熱源３０Ｂから輻射される高温の熱エネルギは、図に大矢印で示すように、全て背面基板４の他面ｂへ直接導かれ、背面基板他面ｂ全面を加熱する。上部加熱源３０Ａから輻射される高温の熱エネルギは、図に大矢印で示すように、全て熱緩衝材４０に導かれて、熱緩衝材全体を加熱する。
【００２０】
上記熱緩衝材４０は、背面基板４と熱容量が近似するところから、背面基板と略同等の速度で加熱される。熱緩衝材４０では、図に破線矢印で示すように第１の加熱源３０Ａから吸収した熱エネルギの一部が吸収される。そして、図に実線矢印で示すように、熱緩衝材４０からスペーサ８と背面基板４へ得られた熱エネルギが輻射される。  
すなわち、熱緩衝材４０の存在により、上部加熱源３０Ａからスペーサ８および背面基板４の一面側ａが受ける熱エネルギが緩衝される。その一方で、背面基板４の他面側ｂが下部加熱源３０Ｂによって加熱され、これに加えて背面基板の一面側ａが熱緩衝材４０からの輻射熱で加熱されるので、背面基板４は急加熱されることとなり、早急に温度上昇する。
【００２１】
上記スペーサ８においては、熱緩衝材４０および背面基板４の温度が上昇し、熱緩衝材４０とスペーサ８との温度差および、背面基板４とスペーサ８との温度差から発生する熱輻射により加熱される。背面基板４および熱緩衝材４０の温度がある程度同じレベルで上昇変化すれば、スペーサ８もその温度に倣って上昇するため、背面基板４とスペーサ８との温度差が軽減される。  
しかも、上記熱緩衝材４０は、背面基板４と熱容量が近似しているので、略同等の速度で加熱される。熱緩衝材４０として用いられる合成石英材は、背面基板と同様に低膨張材であり、熱緩衝材４０の面内の温度差が小さくなるように第１の加熱源３０Ａを精密に制御する必要はない。すなわち、熱緩衝材４０は破損の虞れがなく、背面基板４の温度分布のみを第１、第２の加熱源３０Ａ，３０Ｂで制御すればよく、加熱制御が容易である。  
結局、スペーサ８における加熱温度は、背面基板４および熱緩衝材４０に対する加熱温度に倣うこととなり、互いにほとんど温度差がなく同温度で上昇する。スペーサ８と背面基板４との温度差が軽減され、これにより背面基板４に対するスペーサ８の伸長量が小さくてすみ、スペーサを破損させること無く、背面基板４を短時間で急加熱処理をなすことができる。
【００２２】
つぎに、図４（Ｂ）の急冷却工程について説明する。  
真空雰囲気となっている図示しない冷却室には、上下に所定の間隔を存して対向配置され、互いに平行な第１の熱源である上部冷熱源５０Ａと、第２の熱源である下部冷熱源５０Ｂとが配置される。ここでは、上部冷熱源５０Ａと下部冷熱源５０Ｂともに、たとえば水冷式のコールドプレートが用いられていて、互いの冷熱面Ｒを、互いに対向させている。  
これら上部冷熱源５０Ａと下部冷熱源５０Ｂとの冷熱面Ｒ相互間に、一面側ａにスペーサ８が取付けられる背面基板４および熱緩衝材４０が介挿配置される。すなわち、スペーサ８を取付けた背面基板４および熱緩衝材４０は、急加熱工程の終了後に、ベーキング室での姿勢と相互関係を保持した状態のまま冷却室に搬入され、かつ上部冷熱源５０Ａと下部冷熱源５０Ｂとの間に介挿配置される。
【００２３】
急冷却工程は、上述したように上部冷熱源５０Ａおよび下部冷熱源５０Ｂとの間に、一面側ａにスペーサ８を取付けた背面基板４を配置するとともに、スペーサ８と上部冷熱源５０Ｂとの間に熱緩衝材４０を介在させたうえで、上部冷熱源５０Ａおよび下部冷熱源５０Ｂから低温の熱エネルギを輻射する。  
下部冷熱源５０Ｂから輻射される低温の熱エネルギは、図に破線大矢印で示すように、背面基板４の他面側ｂ全面を冷却する。上部冷熱源５０Ａから輻射される低温の熱エネルギは、図に大矢印で示すように、熱緩衝材４０全体を冷却する。  
上記熱緩衝材４０は、背面基板４と熱容量が近似するので、背面基板と略同等の速度で冷却される。熱緩衝材４０では、図に実線矢印で示すように一部の冷熱エネルギが吸収され、図に破線矢印で示すようにスペーサ８と背面基板４へ得られた低温の熱エネルギが輻射される。すなわち、熱緩衝材４０の存在により、上部冷熱源５０Ａからスペーサ８および背面基板４の一面側ａが受ける熱エネルギが緩衝される。
【００２４】
その一方で、背面基板４の他面側ｂは下部冷熱源５０Ｂによって冷却され、これに加えて熱緩衝材４０によって冷却されるので、背面基板４は急冷却されることとなり、早急に温度低下する。  
上記スペーサ８においては、熱緩衝材４０および背面基板４の温度が低下し、熱緩衝材４０とスペーサ８との温度差および、背面基板４とスペーサ８との温度差から発生する熱輻射により冷却される。背面基板４および熱緩衝材４０の温度が、ある程度同じレベルで温度低下すれば、スペーサ８もその温度に倣って低下するため、背面基板４とスペーサ８との温度差が軽減される。
【００２５】
しかも、上記熱緩衝材４０は、背面基板４と熱容量が近似しているので、略同等の速度で冷却される。熱緩衝材４０として用いられる合成石英材は、背面基板と同様に低膨張材であり、熱緩衝材４０の面内の温度差が小さくなるように第１の冷熱源５０Ａを精密に制御する必要はない。すなわち、熱緩衝材４０は破損の虞れがなく、背面基板における温度分布のみを第１、第２の冷熱源５０Ａ，５０Ｂで制御すればよく、冷却制御が容易である。  
結局、スペーサ８における冷却温度は、背面基板４および熱緩衝材４０に対する冷却温度に倣うこととなり、互いにほとんど温度差がなく同温度に低下する。スペーサ８と背面基板４との温度差が軽減され、これにより背面基板４に対するスペーサ８の収縮量が小さくてすみ、スペーサを破損させること無く、背面基板４を短時間で急冷却処理をなすことができる。
【００２６】
なお、上記実施の形態において熱緩衝材４０として、合成石英材を用いたが、これに限定されるものではなく、加熱対象ワークと同程度の熱容量と放射率を有したものであればよく、急加熱工程と急冷却工程において熱緩衝材自体の温度分布を特別に管理しなくても、破損の生じることのない素材を選択すればよい。  
具体的には、たとえばＳＵＳプレートなどの金属板の両面に黒体処理を施した上記熱緩衝材を用いる。この場合、熱容量は金属板の肉厚で対応し、放射率は黒体処理の程度で対応する。金属板であるから、たとえ温度ムラが発生したとしても、それ自体が破損に至ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における実施の形態に係る、ＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。
【図２】同実施の形態に係る、図１の真空外囲器を線分II―IIに沿って切断した断面斜視図。
【図３】同実施の形態に係る、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】スペーサを取付けた背面基板に対する急加熱工程と急冷却工程を説明する模式図。
【符号の説明】
【００２８】
２…前面基板、４…背面基板、８…スペーサ、３０Ａ…上部加熱源（第１の熱源）、３０Ｂ…下部加熱源（第２の熱源）、４０…熱緩衝材、５０Ａ…上部冷熱源（第１の熱源）、５０Ｂ…下部冷熱源（第２の熱源）。
【図１】
2006093038.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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