JP2004348990A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造プロセスで表示パネル内に異物が残留すると、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）の駆動時に、そこで放電が起こりやすくなる。
【解決手段】ＦＥＤの製造方法として、カソード基板作成工程Ｆ１１で作成されたカソード基板をドライ洗浄する第１のドライ洗浄工程Ｆ１２と、アノード基板作成工程Ｆ２１で作成されたアノード基板をドライ洗浄する第２のドライ洗浄工程Ｆ２２と、第１のパネル基板にスペーサを組み付けるスペーサ組み付け工程Ｆ２３と、スペーサ組み付け後のアノード基板をドライ洗浄する第３のドライ洗浄工程Ｆ２４と、ドライ洗浄済みの第１のパネル基板と第２のパネル基板とをスペーサを介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程Ｆ３１とを有する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置の製造方法に係り、特に、２枚のパネル基板を貼り合わせた表示パネルを備える平面型表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空中におかれた金属等の導体あるいは半導体の表面に、ある閾値以上の電界を与えると、トンネル効果によって電子が障壁を通過し、常温時においても真空中に電子が放出される。この現象は電界放出（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）と呼ばれ、これによって電子を放出する素子は電界放出型素子（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれている。近年では、電界放出型の電子放出素子をエミッタとして用いたＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）が注目されている。ＦＥＤは、多数の電子放出素子がカソード基板上に半導体加工技術等を駆使して形成された表示パネルを備えるフラットディスプレイ装置（平面型の表示装置）である。このＦＥＤでは、電気的に選択（アドレッシング）された電子放出素子から電界の集中によって電子を放出させるとともに、この電子をアノード基板側の蛍光体に衝突させて、蛍光体の励起・発光により画像を表示している。
【０００３】
ＦＥＤの表示パネルは、その構造上、カソード基板とアノード基板とを微小なギャップを介して対向状態に配置し、その間のギャップ空間部を真空状態に封止している。そのため、カソード基板やアノード基板が大気圧に耐えられるよう、それらの基板の間にスペーサを介装し、このスペーサで両基板を支持している。ＦＥＤに用いられるスペーサとしては、長尺の薄板状に形成されたものが知られている。スペーサはアノード基板に組み付けられる。スペーサの寸法は、例えば、高さ寸法が１〜２ｍｍで、厚み寸法が０．０５〜０．１ｍｍといった具合に非常にアスペクト比が高いものとなる。したがって、アノード基板上にはスペーサを起立状態に支持するために、例えば、微小な突起が形成されている。アノード基板へのスペーサの組み付け技術に関しては、例えば、下記特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１５６１８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＦＥＤの動作時には、表示パネルに所定の電圧が加えられる。すなわち、スペーサを介して対向するアノード基板とカソード基板の各電極（アノード電極−カソード電極）間に、アノード電圧と呼ばれる高電圧（ＨＶ）が加えられる。このとき、表示パネルの内部（アノード基板の表面、カソード基板の表面、スペーサの表面など）に微小なダスト等の異物（微粒子）が存在すると、そこで放電が起こりやすくなる。そのため、放電によって不要な電子が放出される恐れがある。
【０００６】
これに対して、ＦＥＤの表示パネルの製造プロセスは、クリーンルーム等の清浄な雰囲気（空間）内で行われるものの、プロセス中やプロセス間の保管時において、ＦＥＤの表示パネルの部品（アノード基板、カソード基板、スペーサなど）への異物の付着を完全に防止することは難しい。そのため、実際の製造プロセスでは、異物が付着したままの状態でアノード基板とカソード基板が貼り合わせられる場合があり、これに起因して放電による不要電子の放出を招く恐れがあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、表示パネル内での放電による不要電子の放出を有効に防止することができる表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る表示装置の製造方法は、第１のパネル基板にスペーサを組み付けるスペーサ組み付け工程と、このスペーサ組み付け工程の後に、第１のパネル基板と第２のパネル基板とをスペーサを介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、この基板貼り合わせ工程の前に、スペーサ組み付け前の第１のパネル基板、第２のパネル基板及びスペーサ組み付け後の第１のパネル基板のうち、少なくともいずれかをドライ洗浄するドライ洗浄工程とを有するものである。
【０００９】
この表示装置の製造方法においては、第１のパネル基板と第２のパネル基板とをスペーサを介して貼り合わせるにあたり、この基板貼り合わせ工程の前に、スペーサ組み付け前の第１のパネル基板をドライ洗浄することにより、当該第１のパネル基板から微小な異物が取り除かれる。また、基板貼り合わせ工程の前に、第２のパネル基板をドライ洗浄することにより、当該第２のパネル基板から微小な異物が取り除かれる。さらに、基板貼り合わせ工程の前に、スペーサ組み付け後の第１のパネル基板をドライ洗浄することにより、当該第１のパネル基板から微小な異物が取り除かれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の方法が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図であり、図２はその表示パネルの構成を示す斜視図である。図１及び図２においては、平板状のカソード基板（カソードパネル）１と、同じく平板状のアノード基板（アノードパネル）２とを、所定の間隙を介して対向状態に配置するとともに、それら２つの基板１，２の間に長方形の枠体３を介装して一体的に組み付けることにより、画像表示のための一つのパネル構体（表示パネル）が構成されている。このうち、アノード基板２は本発明における第１のパネル基板に相当し、カソード基板１は本発明における第２のパネル基板に相当する。
【００１２】
カソード基板１上には複数の電子放出部が形成されている。これら複数の電子放出部は、カソード基板１の有効領域（実際に表示部分として機能する領域）に２次元マトリックス状に多数形成されている。各々の電子放出部は、カソード基板１のベースとなる絶縁性の支持基板（例えば、ガラス基板）４と、この支持基板４上に積層状態で順に形成されたカソード電極５、絶縁層６及びゲート電極７と、ゲート電極７及び絶縁層６に形成されたゲートホール８と、このゲートホール８の底部に形成された電子放出素子９とによって構成されている。
【００１３】
カソード電極５は、複数のカソードラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲート電極７は、各々のカソードラインと交差（直交）する複数のゲートラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲートホール８は、ゲート電極７に形成された第１の開口部８Ａと、この第１の開口部８Ａに連通する状態で絶縁層６に形成された第２の開口部８Ｂとから構成されている。電子放出素子９は、電子の放出源（エミッタ）となるもので、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を円錐状に形成した、いわゆるスピント型のエミッタ構造を有する。この電子放出素子９は、先ず、絶縁層６及びゲート電極７にそれぞれ開口部８Ａ，８Ｂを形成した状態でゲート電極７上に例えばアルミニウムの斜め蒸着によって剥離層（不図示）を形成し、次いで、エミッタ材料となる高融点金属（Ｍｏ等）を垂直に蒸着することでホール開口径を徐々に縮めてゲートホール８の底部にエミッタ材料を円錐状に堆積させ、その後、不要なエミッタ材料を剥離層と一緒に取り除くことにより得られる。
【００１４】
一方、アノード基板２は、ベースとなる透明基板１２と、この透明基板１２上に形成された蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４と、これら蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４を覆う状態で透明基板１２上に形成されたアノード電極１５とを備えて構成されている。蛍光体層１３は、赤色発光用の蛍光体層１３Ｒと、緑色発光用の蛍光体層１３Ｇと、青色発光用の蛍光体層１３Ｂとから構成されている。ブラックマトリックス１４は、各色発光用の蛍光体層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの間に形成されている。アノード電極１５は、カソード基板１の電子放出素子と対向するように、アノード基板２の有効領域の全域に積層状態で形成されている。
【００１５】
これらのカソード基板１とアノード基板２とは、それぞれの外周部（周縁部）で枠体３を介して接合されている。また、カソード基板１の無効領域（有効領域の外側の領域で、実際に表示部分として機能しない領域）には真空排気用の貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６には、真空排気後に封じ切られるチップ管１７が接続されている。ただし、図１は表示装置の組み立て完了状態を示しているため、チップ管１７は既に封じ切られた状態となっている。また、図１及び図２においては、各々の基板１，２間のギャップ部分に介装される真空耐圧用のスペーサの表示を省略している。
【００１６】
上記構成のパネル構造を有する表示装置においては、カソード電極５に相対的な負電圧が走査回路１８から印加され、ゲート電極７には相対的な正電圧が制御回路１９から印加され、アノード電極１５にはゲート電極７よりも更に高い正電圧が加速電源２０から印加される。かかる表示装置において、実際に画像の表示を行う場合は、カソード電極５に走査回路１８から走査信号を入力し、ゲート電極７に制御回路１９からビデオ信号を入力する。
【００１７】
これにより、カソード電極５とゲート電極７との間に電圧が印加され、これによって電子放出素子９の先鋭部に電界が集中することにより、量子トンネル効果によって電子がエネルギー障壁を突き抜けて電子放出素子９から真空中へと放出される。こうして放出された電子はアノード電極１５に引き付けられてアノード基板２側に移動し、透明基板１２上の蛍光体層１３（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）に衝突する。その結果、蛍光体層１３が電子の衝突により励起されて発光するため、この発光位置を画素単位で制御することにより、表示パネル上に所望の画像を表示することができる。
【００１８】
図３は本発明の表示装置（ＦＥＤ）の製造方法を適用した場合の製造工程の一例を示すフローチャートである。図３において、カソード基板作成工程Ｆ１１では、カソード電極５の形成（成膜、パターニング）、絶縁層６の形成（成膜）、ゲート電極７の形成（成膜、パターニング）、ゲートホール８の形成（孔開け）、電子放出素子９の形成などにより、カソード基板１を作成する。
【００１９】
次いで、第１のドライ洗浄工程Ｆ１２では、先のカソード基板作成工程Ｆ１１で作成されたカソード基板１をドライ洗浄する。このドライ洗浄工程Ｆ１２は、図４に示すように、内部の空間を清浄化したクリーンブース２１の中で行われる。クリーンブース２１の内部には、カソード基板１を保持する基板保持具２２と、この基板保持具２２を矢印方向に沿って直線状に移動させる移動手段（不図示）と、この移動手段による基板保持具２２の移動途中に、カソード基板１に近接して対向する状態で配置された洗浄ヘッド２３とが設けられている。
【００２０】
基板保持具２２は、真空引き用の複数の吸着用孔２４が設けられたベース部材２５と、このベース部材２５の上面に上記複数の吸着用孔２４を露出する状態で取り付けられた長方形の枠型の基板ホルダー２６とによって構成されている。これに対して、被洗浄物となるカソード基板１は、被洗浄面（蛍光体層１３やアノード電極１５などが形成された面）を外向き（上向き）にして基板ホルダー２６の枠内に配置されるとともに、各々の吸着用孔２４からの真空引きにより基板保持具２２に吸着、保持（固定）される。
【００２１】
洗浄ヘッド２３は、エアーナイフと呼ばれるライン状のドライエアーを発生するもので、上記移動手段による基板保持具２２の移動方向（矢印方向）に対して、これと直交する方向に長く延びる長尺状のバー構造となっている。洗浄ヘッド２３の断面を拡大してみると図５に示すような構造になっている。すなわち、洗浄ヘッド２３の内部には、図中矢印で示す基板移動方向の一方と他方に分割して配置された２つのプレッシャーヘッド部２７Ａ，２７Ｂ、これら２つのプレッシャーヘッド部２７Ａ，２７Ｂの間に配置された１つのバキュームヘッド部２８とが設けられている。また、一方のプレッシャーヘッド部２７Ａには超音波発生器２９Ａが組み込まれ、他方のプレッシャーヘッド部２７Ｂにも超音波発生器２９Ｂが組み込まれている。
【００２２】
上記基板保持具２２及び洗浄ヘッド２３を用いて実際にカソード基板１をドライ洗浄する場合は、先ず、被洗浄物となるカソード基板１を上述のように基板保持具２２にセットして真空吸着により固定状態に保持する。次いで、基板保持具２２を移動手段により移動（例えば、水平移動）させ、この移動によってカソード基板１を洗浄ヘッド２３の下に通す。このとき、洗浄ヘッド２３の一面（図５の下面）では、２つのプレッシャーヘッド部２７Ａ，２７Ｂの吹き出しノズルから、それぞれ所定の圧力に加圧されたドライエアー（プレッシャーエアー）が噴出するとともに、このドライエアーに超音波発生器２９Ａ，２９Ｂによって超音波が付加される。また、バキュームヘッド部２８では、上記２つのプレッシャーヘッド部２７Ａ，２７Ｂの吹き出しノズル間に位置する吸引ノズルから、エアーの吸引が行われる。
【００２３】
これにより、洗浄ヘッド２３の下を通過するカソード基板１の被洗浄面に対しては、２つのプレッシャーヘッド部２７Ａ，２７Ｂから、それぞれ超音波を乗せたドライエアーが高速エアーナイフとなって吹き付けられる。このとき、一方のプレッシャーヘッド部２７Ａからはカソード基板１の被洗浄面に対して斜めにドライエアーが吹き付けられ、他方のプレッシャーヘッド部２７Ｂからはそれと交差する向きでカソード基板１の被洗浄面に斜めにドライエアーが吹き付けられる。
【００２４】
このようにドライエアーを吹き付けることにより、それまでカソード基板１の被洗浄面（表面）に付着していたダスト等の異物（微粒子）が基板表面から剥離される。特に、ドライエアーに超音波を乗せると、この超音波効果によってカソード基板１の被洗浄面から異物が剥離しやすくなる。また、こうして基板表面から剥離された異物は、バキュームヘッド部２８からのエアーの吸引によって除去される。したがって、洗浄ヘッド２３の下を完全に通過するようにカソード基板１を移動させることにより、カソード基板１の被洗浄面全体を洗浄ヘッド２３で洗浄することができる。
【００２５】
なお、上記ドライ洗浄工程では、カソード基板１と洗浄ヘッド２３とを相対的に移動させるために、カソード基板１をセットした基板保持具２２を移動させるものとしたが、これに代えて洗浄ヘッド２３を移動させるものとしてもよい。
【００２６】
一方、アノード基板作成工程Ｆ２１では、ブラックマトリックス１４の形成、蛍光体層１３の形成、アノード電極１５の形成（成膜）などにより、アノード基板２を作成する。次いで、第２のドライ洗浄工程Ｆ２２では、先のアノード基板作成工程Ｆ２１で作成されたアノード基板２をドライ洗浄する。このドライ洗浄工程Ｆ２２では、被洗浄物となるアノード基板２のアノード電極形成面を被洗浄面として、上記カソード基板１の場合（ドライ洗浄工程Ｆ１２）と同様の手法でアノード基板２をドライ洗浄する。
【００２７】
続いて、スペーサ組み付け工程Ｆ２３では、ドライ洗浄済みのアノード基板２に対して、図６に示すように、複数のスペーサ３０，…を組み付ける。各々のスペーサ３０は、例えばセラミックスからなるもので、長尺の薄板状に形成されている。アノード基板２のスペーサ取付部位には予めアノード基板作成工程Ｓ２１でスペーサ支持用の微小な突起が複数形成されている。そして、スペーサ組み付け工程Ｆ２３では、上記複数の突起の間にスペーサ３０の長辺側の一端部を差し込むようにしてアノード基板２上にスペーサ３０が組み付けられる。このとき、各々のスペーサ３０は、アノード基板２の一辺部（通常は長辺部）に沿って互いに平行になるように組み付けられる。
【００２８】
次いで、第３のドライ洗浄工程Ｆ２４では、先のスペーサ組み付け工程Ｆ２３でスペーサが組み付けられたアノード基板（スペーサ組み付け後のアノード基板）２をドライ洗浄する。この場合も、上記カソード基板１の場合（ドライ洗浄工程Ｆ１２）と同様の手法で、スペーサ付きのアノード基板２をドライ洗浄することになるが、その際に、各々のスペーサ３０の向きと洗浄ヘッド２３から生成されるライン状のドライエアー（ドライエアー）の向きを次のように設定することが望ましい。
【００２９】
すなわち、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、アノード基板２上の各々のスペーサ３０の向きに対して、当該スペーサ３０の長手方向と直交する向きで洗浄ヘッド３を配置することにより、この洗浄ヘッド３から生成されるライン状のドライエアーをスペーサ３０の長手方向と直交する向きでアノード基板２の被洗浄面に吹き付ける。この場合、スペーサ３０の長手方向と平行な向きでライン状のドライエアーをアノード基板２に吹き付ける場合に比較して、スペーサ３０が厚み方向（横方向）への風圧を受けにくくなるため、ドライエアーの吹き付けによるスペーサ３０の揺れや倒れを有効に抑えることができる。なお、表示パネルの構成によっては柱状のスペーサを用いる場合もある。この場合は、スペーサの配列ピッチにもよるが、例えば、複数のスペーサを細かいピッチで連続的に組み付けた場合は、それらのスペーサの並び方向と直交する向きでライン状のドライエアーを吹き付けることが望ましい。
【００３０】
その後、基板貼り合わせ工程Ｆ３１では、カソード基板１とアノード基板２とをスペーサ３０を介して貼り合わせる。この基板貼り合わせ工程３１においては、ドライ洗浄済みのカソード基板１と、同じくドライ洗浄済みのスペーサ付きアノード基板２とを、図８に示すように、互いに対向させた状態で、相対的な位置を合わせつつ貼り合わせる。その際、例えば、アノード基板２の外周部には長方形の枠体３が取り付けられ、この枠体３の部分でカソード基板１とアノード基板２がフリットシールにより接合される。
【００３１】
続いて、後工程Ｆ３２では、上述のようにカソード基板１とアノード基板２とを貼り合わせて得られる表示パネルの内部を真空にするための排気処理や、チップ管１７（図１参照）を封じ切るための処理、表示制御用回路１８，１９，２０（図１参照）との電気的接続のためのＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）処理などが行われる。
【００３２】
このように本実施形態に係る表示装置の製造方法では、基板貼り合わせ工程Ｆ３１でカソード基板１とアノード基板２とを貼り合わせる前に、カソード基板１を単独でドライ洗浄したり、アノード基板２を単独でドライ洗浄したり、スペーサ付きのアノード基板２をドライ洗浄したりすることにより、基板貼り合わせ工程Ｆ３１に受け渡される各々の部品（１，２，３０）を予め清浄化した状態で、カソード基板１とアノード基板２とをスペーサ３を介して貼り合わせることができる。これにより、組み立ての完了した表示パネルを用いて画像を表示した際に、表示パネル内での異物の存在による放電の発生とこれに伴う不要電子の放出を有効に防止することができる。
【００３３】
また、上記製造フローの中で、特に、スペーサ組み付け工程Ｆ２３では、スペーサ３０を組み付けるときに、これを支持する突起との擦れによって削れ粉が発生し、この削れ粉が微粒子（異物）となってアノード基板２上に散在することが考えられる。そのため、スペーサ組み付け工程Ｆ２３の後にドライ洗浄工程Ｆ２４を設け、このドライ洗浄工程Ｆ２４でスペーサ付きのアノード基板２をドライ洗浄してから、カソード基板１とアノード基板２とを貼り合わせるといった製造フローを採用することにより、表示パネル内への異物の残存を有効に防止することができる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、カソード基板１のエミッタ構造として、スピント型のエミッタ構造を示したが、これ以外にも、例えば、複数のカーボンナノチューブを用いて形成される平面型のエミッタ構造など、他のエミッタ構造を採用したものでもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサ組み付け前の第１のパネル基板に付着する異物や、第２のパネル基板に付着した異物、さらにはスペーサ組み付け後の第１のパネル基板に付着した異物を、予めドライ洗浄によって除去した状態で、第１のパネル基板と第２のパネル基板とをスペーサを介して貼り合わせるため、表示パネル内での異物の存在による放電の発生とこれに伴う不要電子の放出を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の方法が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の表示装置（ＦＥＤ）の製造方法を適用した場合の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図４】ドライ洗浄の具体的な手法を説明する概略図である。
【図５】ドライ洗浄に使用する洗浄ヘッドの構造を示す断面図である。
【図６】スペーサ組み付け工程を説明する斜視図である。
【図７】スペーサ組み付け後のアノード基板をドライ洗浄する際のドライ洗浄工程を説明する図である。
【図８】基板貼り合わせ工程を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１…カソード基板、２…アノード基板、２２…基板保持具、２３…洗浄ヘッド、３０…スペーサ

Claims (3)

1. 第１のパネル基板にスペーサを組み付けるスペーサ組み付け工程と、
   前記スペーサ組み付け工程の後に、前記第１のパネル基板と第２のパネル基板とを前記スペーサを介して貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、
   前記基板貼り合わせ工程の前に、前記スペーサ組み付け前の前記第１のパネル基板、前記第２のパネル基板及び前記スペーサ組み付け後の前記第１のパネル基板のうち、少なくともいずれかをドライ洗浄するドライ洗浄工程と
   を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 前記スペーサ組み付け工程においては、前記第１のパネル基板に長尺板状のスペーサを組み付け、
   前記ドライ洗浄工程においては、前記スペーサ組み付け後の前記第１のパネル基板に対して、当該スペーサの長手方向と直交する向きでライン状のドライエアーを吹き付ける
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造方法。
3. 前記ドライ洗浄工程においては、前記ドライエアーに超音波を乗せた状態で当該ドライエアーを前記スペーサ組み込み後の前記第１のパネル基板に吹き付ける
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造方法。

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