(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方がガラス製である第１基板および第２基板を相互に封着する為のＦＰＤ用封着加熱装置であって、
炉本体の全長に渡って分割され、それぞれ個別に温度管理される複数の炉室と、隣接する該炉室相互間に設けられた複数の遮断扉と、各炉室の内壁に独立して設けられてそれぞれ個別に温度管理される加熱ヒータと、複数の前記第１基板および第２基板を１方向に搬送する為の搬送装置と、炉長方向の一端に設けられた基板昇降装置と、封着加熱が施された基板を封着加熱時の搬送方向とは逆の方向に搬送する為に前記炉本体の下側に設けられた搬送路とを備え、
該搬送装置により、前記複数の炉室内でそれぞれ加熱された複数の前記第１基板および第２基板の内の全てが、該複数の炉室内からそれぞれ前記１方向に隣接する複数の炉室内へ同期して所定時間毎に間欠的に搬送されると共に、封着加熱が施された基板が前記基板昇降装置により前記搬送路に送り込まれるものであることを特徴とするＦＰＤ用封着加熱装置。
【請求項２】
前記搬送装置は、それぞれの軸心まわりに回転させられる複数のセラミックローラである請求項１のＦＰＤ用封着加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜形成素材がそれぞれ異なるパターンで固着された第１基板および第２基板を相互に封着する為のＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：フラットパネルディスプレイ）用封着加熱装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブラウン管に代わる新たな表示用ディスプレイとして、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：プラズマディスプレイパネル）あるいはＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：フィールドエミッションディスプレイ）をはじめとするＦＰＤが実用化されつつある。かかるＦＰＤは、ブラウン管などの従来の表示用ディスプレイと比較して薄型構造を実現できることに特徴があり、たとえば壁掛けテレビジョンあるいはマルチメディア用ディスプレイなどに好適に用いられるものである。とりわけＰＤＰは、その大型化が容易であり、比較的軽量であることに加えて、耐震性に優れたものである為、たとえば４０インチ以上といった比較的大型の表示用ディスプレイの分野において次世代の主流を成すものと考えられ、品質および歩留まりの向上などを目的としてさらなる開発が続けられている。
【０００３】
そのようなＦＰＤの製造では、先ず、膜形成工程にて、たとえばソーダガラスに代表されるガラス製基板や、アルミナに代表されるセラミックス製基板の上に、金属材料あるいは無機材料が、ガラスボンド成分の溶融や、材料自体の軟化、溶融、あるいは焼結により繰り返し膜状に固着させられ、たとえば陽極・陰極などの所定の機能を生じる膜が形成させられる。その膜形成工程においては、表示用ディスプレイとしての使用に際して前面とされる第１基板と、背面とされる第２基板とに、それぞれ異なるパターンを備えた膜が形成される。そのようにして所定の機能を生じる膜が形成させられた第１基板および第２基板は、続く封着加熱工程において、有機溶媒を含む封着材料によって相互に張り合わされた後、たとえばローラハースキルンのような加熱装置内において加熱されることにより有機溶媒が燃え抜けさせられ、さらに封着材料が溶融・焼結させられることにより、上記第１基板と第２基板とが相互に封着させられる。
【０００４】
しかし、たとえば４０インチ以上といった比較的大型のＦＰＤの製造では、上記膜形成工程あるいは封着加熱工程などにおいて、基板素材そのものの熱膨張・熱収縮による寸法変動が問題となってくる。とりわけ上記封着加熱工程においては、かかる寸法変動によって基板素材に生じる歪みが基板破損の原因となり、そのような場合においては、上記第１基板および第２基板の両方を廃棄せねばならないので歩留まりが大きく低下する。この為、かかる封着加熱工程においては、昇温時あるいは降温時における基板素材内の温度勾配を可及的に小さくするべく、厳しい温度管理がおこなわれている。
【０００５】
前述の封着加熱工程に用いられる従来の封着加熱装置としては、連続曲線的なヒートカーブが形成される連続搬送方式によるものが多く、そのような連続搬送方式の封着加熱装置にてできるだけ多くの基板を封着加熱する為には、基板を搬送する速度を上げることすなわちタクトタイムを短縮することが必要となってくる。しかし、上述のように、封着加熱工程には厳しい温度管理が要求されるので、基板の搬送速度を上げ且つ基板素材内の温度勾配を可及的に小さくする為には、封着加熱装置の炉長を長くする必要があり、広い敷地が必要とされる。さらに、従来の連続搬送方式では、基板の進行方向に温度勾配が発生し、基板内において均一な温度分布を得ることが困難であるという不具合があった。
【０００６】
そのような不具合を解消する為の手段として、特許第３０１１３６６号の明細書等に記載された膜形成素材を含む基板の焼成方法および装置の発明がある。かかる発明によれば、膜形成素材を含む基板は、熱処理の過程において、第１均熱工程において第１の設定温度で所定時間均熱された後、搬送工程においてその第１の設定温度よりも所定値だけ異なる第２の設定温度に維持された第２の加熱室へ搬送され、そして、第２均熱工程において第２の設定温度で所定時間均熱される為、膜形成素材を含む基板内の温度ばらつきが可及的に小さくされ、精細なパターンや大型基板であっても製造歩留まりが飛躍的に高められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる膜形成素材を含む基板の焼成方法および装置は、一般的な連続搬送方式の加熱装置と比較して顕著な利点を有するものであったが、前記封着加熱工程に要求される厳しい温度管理を実現する為には、必然的に炉長が長くなるという不具合が残されていた。そこで、本発明者等は、上記発明に係る焼成装置において、焼成に際しての基板内の温度勾配などに関する利点を損なうことなく、炉長を短縮する改良を実現すべく鋭意研究に取り組んできた。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、基板内の温度勾配を可及的に小さく抑えることができ、且つ、炉長の短いＦＰＤ用封着加熱装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明の要旨とするところは、少なくとも一方がガラス製である第１基板および第２基板を相互に封着する為のＦＰＤ用封着加熱装置であって、炉本体の全長に渡って分割され、それぞれ個別に温度管理される複数の炉室と、隣接するその炉室相互間に設けられた複数の遮断扉と、各炉室の内壁に独立して設けられてそれぞれ個別に温度管理される加熱ヒータと、複数の前記第１基板および第２基板を１方向に搬送する為の搬送装置と、炉長方向の一端に設けられた基板昇降装置と、封着加熱が施された基板を封着加熱時の搬送方向とは逆の方向に搬送する為に前記炉本体の下側に設けられた搬送路とを備え、その搬送装置により、前記複数の炉室内でそれぞれ加熱された複数の前記第１基板および第２基板の内の全てが、その複数の炉室内からそれぞれ前記１方向に隣接する複数の炉室内へ同期して所定時間毎に間欠的に搬送されると共に、封着加熱が施された基板が前記基板昇降装置により前記搬送路に送り込まれるものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の効果】
このようにすれば、前記複数の遮断扉により炉本体がその全長に渡って分割されて、それぞれ独立して設けられた加熱ヒータにより個別に温度管理される前記複数の炉室が備えられており、前記第１基板および第２基板が、各炉室において所定時間停止状態にて加熱された後、前記搬送装置により、その炉室内から前記１方向に隣接する炉室内へ順次搬送される為、前記第１基板および第２基板における前記１方向に関しての温度勾配がほどんと発生しないことに加え、複数の前記第１基板および第２基板の内の全てが同期して搬送される。また、前記炉本体の炉長方向の一端に設けられた基板昇降装置と、封着加熱が施された基板を封着加熱時の搬送方向とは逆の方向に搬送する為にその炉本体の下側に設けられた搬送路とを備え、封着加熱が施された基板を前記基板昇降装置によりその搬送路に送り込んで温度降下させるものである。かかる構成により、前記ＦＰＤ用封着加熱装置の炉長を従来のものと比較して１／２〜２／３とすることができる。すなわち、前記第１基板および第２基板内の温度勾配を可及的に小さく抑えることができ、且つ、炉長の短いＦＰＤ用封着加熱装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の他の態様】
また、好適には、前記搬送装置は、それぞれの軸心まわりに回転させられる複数のセラミックローラである。このようにすれば、たとえばベルトコンベアなどによる搬送と比較して、塵埃の発生原因となるベルトの摺動がないことから、前記ＦＰＤ用封着加熱装置の炉内を清浄に保ちつつ、前記第１基板および第２基板を好適に前記１方向に搬送することができるという利点がある。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例であるＦＰＤ用封着加熱装置１０を、その炉長方向に切断して要部構造を説明する概略図である。この図に示すように、かかるＦＰＤ用封着加熱装置１０は、長手トンネル状の炉本体１２と、その炉本体１２の長手方向に垂直に設けられた複数の遮断扉Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓn（以下、特に区別しないときには単に遮断扉Ｓと呼ぶ）と、上記炉本体１２がその全長に渡り上記複数の遮断扉Ｓにより区分されてそれぞれ個別に温度管理される複数の炉室Ｒ1、Ｒ2・・・Ｒn（以下、特に区別しないときには単に炉室Ｒと呼ぶ）と、複数の第１基板および第２基板（以下、単に基板１４と呼ぶ）を矢印Ｄで示す１方向に搬送する為にそれぞれの軸心まわりに回転させられる複数のセラミックローラ１６と、炉長方向の一端に設けられた基板昇降装置１８とを備えて構成されている。なお、本実施例においては、上記複数のセラミックローラ１６が搬送装置に対応する。また、上記炉本体１２の下側には、封着加熱が施された上記基板１４を封着加熱時の搬送方向とは逆の方向に搬送する為の搬送路２０が設けられている。
【００１４】
上記炉本体１２は、たとえば断熱性耐火物あるいはガラスウールなどの保温材で外部を包まれたステンレス鋼あるいは耐熱ガラスによる炉心管（マッフル）から構成されたものであり、その下側に設置されたフレーム２２により水平状態で支持されている。また、上記セラミックローラ１６は、たとえばアルミナなどのセラミックスから構成されたものであり、上記炉本体１２内に、その両端部において炉本体１２に支持された状態で、その炉本体１２を幅方向に貫通して互いに平行に配置されて設けられている。上記基板１４は、炉本体１２内においてこのセラミックローラ１６に支持されている。上記フレーム２２に固定されたサーボモータ２４が駆動させられると、チェーン２６を介してその回転が上記複数のセラミックローラ１６に伝達される。それにより、上記複数のセラミックローラ１６が回転させられると、その回転に伴って上記基板１４が一方向に搬送されることとなる。ここで、上記複数のサーボモータ２４は、たとえば電子制御装置１００によって一元的に制御されることにより、その全てが同期して駆動・停止させられるものである。
【００１５】
図２は、図１におけるII-II視断面図であり、前記遮断扉Ｓの構成を詳しく説明する図である。この図に示すように、上記フレーム２２には板状のベース部材２８が固設されており、そのベース部材２８には、前記遮断扉Ｓを開閉する為のサーボモータ３０と、互いに平行とされた１対のレール３２とが設けられている。その１対のレール３２には昇降部材３４が嵌設されており、その昇降部材３４は互いに平行に設けられた１対のアーム部材３６によって前記遮断扉Ｓと相互に連結されている。なお、上記１対のアーム部材３６は、前記炉本体１２の下部を貫通して穿設された穴部３８に挿入された状態で設けられている。また、上記昇降部材３４の上部および下部にその端部を固定されて環状とされたチェーン４０は、上記サーボモータ３０のモータスプロケット４２および上記フレーム２２に設けられたスプロケット４４に噛み合わされている。さらに、前記遮断扉Ｓは、前記炉本体１２の開口４６と略同じ幅寸法を備えて、その開口４６の下端から前記セラミックローラ１６の上端に至らない所定の高さまでを遮断する１対の固定遮断板４８に挟まれた状態で設けられている。なお、図２においては簡略化の為、図面に向かって手前側の固定遮断板４８は描かれていない。
【００１６】
そのような構成において、上記サーボモータ３０がが駆動させられると、モータスプロケット４２、チェーン４０、およびスプロケット４４を介してその回転が上記昇降部材３４に上下移動の駆動力として伝達され、その昇降部材３４が上記１対のレール３２に沿って上下移動させられる。上記昇降部材３４が上下移動させられることにより、その昇降部材３４と上記アーム部材３６を介して連結された前記遮断扉Ｓが上下移動させられ、その遮断扉Ｓが開閉させられる。図２において、実線は前記遮断扉Ｓが上端に位置した状態すなわち遮断扉Ｓが閉じられた状態を示し、細線二点鎖線は前記遮断扉Ｓが下端に位置した状態すなわち遮断扉Ｓが開いた状態を示す。ここで、上記複数のサーボモータ３０は、たとえば前記電子制御装置１００によって一元的に制御されることにより、その全てが同期して駆動・停止させられるものである。そのようにして、前記遮断扉Ｓが開閉させられることにより、隣接する前記炉室Ｒ相互間の連通・遮断が適宜おこなわれるのである。
【００１７】
ここで、前記遮断扉Ｓおよび固定遮断板４８は、たとえば液晶化ガラス、あるいはアルミナ、シリカ、ムライトといったセラミック焼結体などの断熱性に優れた材料から構成されたものであり、かかる遮断扉Ｓおよび固定遮断板４８により隣接する前記炉室Ｒ相互間が遮断されることにより、その炉室Ｒ相互間における熱干渉を可及的に減少させられる。前述のように、前記複数の炉室Ｒは、前記炉本体１２の内壁にそれぞれの炉室Ｒ1、Ｒ2・・・Ｒnに独立して設けられた加熱ヒータＨ1、Ｈ2・・・Ｈn（以下、特に区別しないときは単に加熱ヒータＨと呼ぶ）により、それぞれ個別に温度管理されるものであり、上記複数の加熱ヒータＨは、たとえば前記電子制御装置１００によって一元的に制御されることにより、前記複数の炉室Ｒをそれぞれ所定温度に維持する。上述のように、隣接する前記炉室Ｒ相互間において熱干渉が可及的に減少させられることにより、それぞれの炉室Ｒの温度管理が好適におこなわれる。
【００１８】
前記基板昇降装置２２は、たとえば図示しないサーボモータなどにより、それ自体が上下方向に移動させられる可動部５０を備えており、実線はその可動部５０が上端に到達している様子を示し、鎖線は下端に到達している様子を示す。かかる可動部５０には、前述の炉本体１２に設けられていたものと同様の複数本のセラミックローラ１６が、その両端部において可動部５０に支持された状態で、その可動部５０を幅方向に横断して互いに平行に配置されて設けられている。前記基板１４は、可動部５０内においてこのセラミックローラ１６に支持されている。前記基板昇降装置１８に備えられた図示しないサーボモータが駆動させられると、同じく図示しないチェーンを介してその回転が上記複数のセラミックローラ１６に伝達される。それにより、上記複数のセラミックローラ１６が回転させられると、その回転に伴って前記基板１４が所定方向に搬送される。ここで、かかる複数のセラミックローラ１６は、実線で示す上端においては、前記基板１４を前記１方向に搬送するようにすなわち上記可動部５０に迎え入れるように回転させられ、鎖線で示す下端においては、前記基板１４を前記１方向とは反対の方向に搬送するようにすなわち前記搬送路２０に送り込むように回転させられる。
【００１９】
前記搬送路２０には、前述の炉本体１２に設けられていたものと同様の複数本のセラミックローラ１６が、前記フレーム２２の両端部においてフレーム２２に支持された状態で、そのフレーム２２を幅方向に横断して互いに平行に配置されて設けられている。前記基板１４は、前記搬送路２０内においてこのセラミックローラ１６に支持されている。前記フレーム２２に設けられた図示しないサーボモータが駆動させられると、同じく図示しないチェーンを介してその回転が上記複数のセラミックローラ１６に伝達される。それにより、上記複数のセラミックローラ１６が回転させられると、その回転に伴って前記基板１４が前記１方向とは反対の方向すなわち図１に矢印Ｄ’で示す方向に搬送される。
【００２０】
前述のように構成されたＦＰＤ用封着加熱装置１０では、以下に示すような工程で前記基板１４に封着加熱が施される。図１に示すように、前記炉室Ｒ1〜Ｒnにそれぞれ前記基板１４が配設されている状態から説明する。前記炉室Ｒ1内に配設された前記基板１４は、前記加熱ヒータＨ1により所定時間加熱される。この際に、前記遮断扉Ｓ1は閉じられており、その遮断扉Ｓ1が開くのと略同時に前記サーボモータ２４が駆動させられ、その基板１４が前記１方向に搬送されて前記炉室Ｒ2に送り込まれる。一方、前記炉室Ｒ2内に配設されていた前記基板１４は、前記加熱ヒータＨ2により所定時間加熱され、前記遮断扉Ｓ1が開くのと同期して前記遮断扉Ｓ2が開くのと略同時に前記サーボモータ２４が駆動させられ、その基板１４が前記１方向に搬送されて前記炉室Ｒ2に送り込まれる。そのような動作が、前記Ｒ1〜Ｒnで同期しておこなわれることにより、前記複数の炉室Ｒでそれぞれ加熱された複数の前記基板１４の内の全てが、その複数の炉室Ｒmとそれぞれ前記１方向に隣接する複数の炉室Ｒm+1に同期して搬送されるのである。そのような搬送方式とすることで、連続曲線的なヒートカーブが形成される連続搬送方式による従来の加熱装置と比較して、前記基板１４を搬送しつつ段階的な温度管理をおこなっていた部分が前記基板１４を静止させて温度管理する前記炉室Ｒに置換される為、前記ＦＰＤ用封着加熱装置１０の炉長を１／２〜２／３とすることができる。
【００２１】
図３は、本実施例のＦＰＤ用封着加熱装置１０内の前記基板１４が呈する温度を示すチャート図であり、実線は前記炉本体１２内の温度チャートを、一点鎖線は前記搬送路２０内の温度チャートを示す。この図に示すように、本実施例のＦＰＤ用封着加熱装置１０は、たとえば３４個の前記炉室Ｒを備えたものであり、前記基板１４は、先ず、炉室Ｒ1〜Ｒ7において順次加熱され、Ｔ1で示す所定温度たとえば約３００℃程度まで温度上昇させられ、続く炉室Ｒ8〜Ｒ11において温度Ｔ1にて均熱され、それにより前記基板１４の封着材料に含まれる有機溶媒が燃え抜けさせられると共に、その封着材料が溶融させられる。次に、炉室Ｒ12〜Ｒ17において順次加熱され、Ｔ2で示す所定温度たとえば約４５０℃程度まで温度上昇させられ、続く炉室Ｒ18〜Ｒ20において温度Ｔ2にて均熱され、それにより前記基板１４の上記封着材料が焼成させられる。さらに続く炉室Ｒ21〜Ｒ34において順次降温され、前記搬送路２０内を搬送される過程で常温にまで温度降下される。以上のようにして、前記基板１４すなわち前記第１基板および第２基板の封着加熱がおこなわれる。
【００２２】
このように、本実施例によれば、前記複数の遮断扉Ｓにより炉本体１２がその全長に渡って分割されて、それぞれ個別に温度管理される前記複数の炉室Ｒが備えられており、前記炉室Ｒで温度管理された前記基板１４すなわち前記第１基板および第２基板が、前記搬送装置により、その炉室Ｒm内から前記１方向に隣接する炉室Ｒm+1内へ順次搬送される為、前記基板１４における前記１方向に関しての温度勾配がほどんと発生しないことに加え、複数の前記基板１４の内の全てが同期して搬送される為、前記ＦＰＤ用封着加熱装置１０の炉長を従来のものと比較して１／２〜２／３とすることができる。すなわち、前記基板１４内の温度勾配を可及的に小さく抑えることができ、且つ、炉長の短いＦＰＤ用封着加熱装置１０を提供することができる。
【００２３】
また、好適には、前記搬送装置は、それぞれの軸心まわりに回転させられる複数のセラミックローラ１６である為、たとえばベルトコンベアなどによる搬送と比較して、塵埃の発生原因となるベルトの摺動がないことから、前記ＦＰＤ用封着加熱装置１０の炉内を清浄に保ちつつ、前記基板１４を好適に矢印Ｄで示す前記１方向に搬送することができるという利点がある。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００２５】
たとえば、前述の実施例では、前記搬送装置は前記セラミックローラ１６であったが、これはあくまで好適な実施の形態であり、たとえば耐熱性材料から成るベルトコンベアなどにより前記基板１４が前記１方向に搬送されるものであってもよい。
【００２６】
また、前述の実施例のＦＰＤ用封着加熱装置１０は、前記基板１４が図３のような温度チャートを示すように作動されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば温度Ｔ1にて均熱される第１の均熱工程および温度Ｔ2にて均熱される第２の均熱工程に加えて、温度Ｔ3にて均熱される第３の均熱工程が存在するものであってもよく、前記基板１４の態様に応じてかかる温度チャートは適宜設定されるものである。
【００２７】
また、前述の遮断扉１４は、前記セラミックローラ１６の上面から前記基板１４の厚みよりわずかに大きい距離だけ隔てた位置固定の部材であってもよい。すなわち、それぞれの前記炉室Ｒが個別に温度管理されることを可能とするものであれば、その形態は問わない。
【００２８】
また、前述のセラミックローラ１６はアルミナセラミックスから構成されていたが、ムライトやスポジュメンなどの他のセラミックスから構成されたものであってもよく、あるいは耐熱性の高いたとえばＳＵＳ３１０などの金属から構成されたものであっても構わない。
【００２９】
また、前述の実施例においては、前記複数の炉室Ｒの全てに前記基板１４が配設された状態からの動作を説明したが、たとえば前記複数の炉室Ｒの内の幾つかに前記基板１４が配設されて封着加熱が施されるものであっても当然に構わない。
【００３０】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＦＰＤ用封着加熱装置を、その炉長方向に切断して要部構造を説明する概略図である。
【図２】図１におけるII-II視断面図であり、炉室相互間に設けられた遮断扉の構成を詳しく説明する図である。
【図３】本実施例のＦＰＤ用封着加熱装置内の基板が呈する温度を示すチャート図である。
【符号の説明】
１０：ＦＰＤ用封着加熱装置
１２：炉本体
１４：基板（第１基板および第２基板）
１６：セラミックローラ（搬送装置）
Ｓ：遮断扉
Ｒ：炉室
【図１】
0004338936.tif 000002
【図２】
0004338936.tif 000003
【図３】
0004338936.tif 000004