JP2005071803A - 電子源基板の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを複数個使用することにより極めて短時間で電子源基板を製造する製造方法を提供する。
【解決手段】 一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造装置であって、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記電子源基板と前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記移動手段による移動方向に対する前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えている。また、前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の位置を個別に調整する位置調整手段を更に備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基板上に、一対の素子電極と、各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放出部が形成される電子放出素子が、複数個配列されて構成される電子源基板の製造方法並びに製造装置に関するものであり、このような電子源基板は、画像表示装置として利用されている。

近年、飛行場待合室等の大型表示や大型ＴＶ等の表示素子として、ＦＰＤやＰＤＰがますます普及し、技術進歩とあいまってますます大型化しつつある。ＦＰＤの表示素子の一種としての電子源基板もその例に漏れず、ますます大型化が必要になりつつある。

電子源基板とは、絶縁基板上に、一対の素子電極と、各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放出部が形成される電子放出素子が、複数個配列されて構成される表示用基板で、特に、電子源として表面伝導型の電子放出素子が形成されてなるものを対象とする。

従来、電子放出素子としては大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ型」という）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出素子等がある。

ＦＥ型の例としては、下記非特許文献１、あるいは下記非特許文献２等に開示されたものが知られている。

他方、ＭＩＭ型の例としては、下記非特許文献３等に開示されたものが知られている。

表面伝導型電子放出素子型の例としては、下記非特許文献４等に開示されたものがある。表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放出素子としては、前記Elinson等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの（下記非特許文献５）、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの（下記非特許文献６）、カーボン薄膜によるもの（下記非特許文献７）等が報告されている。

図１０は、これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な例として前述のM.Hartwellの素子構成を模式的に示した図である。

同図において１１はガラス基板、１２及び１３はガラス基板１１上で互いに対向するように形成されてなる一対の素子電極である。１４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンにスパッタ等で形成された金属酸化物薄膜等からなり、通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部１５が形成される。なお、図中の素子電極間隔Ｌは０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．１ｍｍで設定されている。なお、電子放出部１５の位置及び形状は、不確定なため模式的に表してある。

本発明は、基板上に複数対の素子電極と、各素子電極対の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して形成された導電性薄膜とを有する電子放出素子を複数有する電子源基板の製造方法及び製造装置に関するものである。

従来の製造方法では、基板と液滴を吐出するインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら、基板に液滴を吐出し付与して電子源基板を製造する製造方法において、前記液滴を吐出し付与するためのインクジェットヘッドは、基準ピンに突き当てて位置決めし固定していた。インクジェットヘッドを基準ピンへの突き当てで固定すれば数十μｍ以内に固定できるので、基板の所望位置への更に正確な位置決めは、基板側のステージ移動で行っていた。
特開平８−２９２３１９号公報 特開平９−３００６６４号公報 特開平９−６９３３４号公報 特開２０００−２５１６６５号公報 W. P. Dyke & W. W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956) C. A. Spindt, "PHYSICAL Properties of thin-film field emission cathodes with molybdenium cones," J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976) C. A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl. Phys., 32, 646 (1961) M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290 (1965) G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317 (1972) M. Hartwell and C. G. Fonstad, "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975) 荒木久他, 真空, 第26巻, 第1号, 22頁 (1983)

しかし、インクジェットヘッドの吐出ノズル数が少なかったために、基板上の多数個配列された素子電極上の全てに液滴を吐出するためには、何度も走査しなければならず、長い時間が必要であった。

吐出するノズル数を増やせば、基板全面への吐出時間は当然短時間になる。更に、多数のノズルを有するインクジェットヘッドを複数個使用すれば、基板全面への吐出時間は更に短時間になる。そのためには、インクジェットヘッドの各ノズルと基板との正確な位置決めが必要であり、特にインクジェットヘッドを複数個使用する装置では、インクジェットヘッドの位置決めを数十μｍ以内にして更に正確な位置決めは基板側のステージ移動で行うという手法は成り立たない。複数のインクジェットヘッドの吐出ノズルの全てを、基板の所望の位置に吐出されるように正確に位置決めするためには、インクジェットヘッド自身を位置調整して基板に対して正確に位置決めする必要がある。

特許公報としては、複数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを使用して高精度な着弾精度の実現を目的としたカラーフイルタの製造方法（上記特許文献１）、インクジェット方式によりカラーフイルタを形成する場合に高効率高スループットでカラーフイルタの製造を目的としたカラーフイルタの製造方法（上記特許文献２）、が公開されている。

特許文献１ではインクジェットヘッドの位置決め方法として、例えば直動ステージと回転ステージ等の移動機構を組み合わせてＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向の姿勢を調整する機構を持つとしている。その移動機構が明細書に記載されているように直動ステージ３軸と回転ステージ１軸とすると、高精度な４軸ステージを組み合わせることになるので、構造的に大きくなり高価になることが十分に予想される。

特許文献２ではインクジェットヘッドの位置決め方法として、複数のインクジェットヘッドを同時に回転させて角度を調整する機構と、ノズル並び方向に各インクジェットヘッド個別に微調整して移動させる機構を持つとしている。各インクジェットヘッドの一方の端のノズルから他方の端のノズルまでのトータルノズル間隔が、複数のインクジェットヘッドについて同寸法である場合は、この方法でインクジェットヘッドの位置決めが可能であろう。

しかし、本発明に使用するインクジェットヘッドは安価に製造したい。トータルノズル間隔が数十μｍの公差内であれば、良品として使用を考えたい。そうすることによりインクジェットヘッドの製造歩留まりを上げて製造原価を安くしようと考えている。

従って、トータルノズル間隔の公差が数十μｍある複数のインクジェットヘッドを、基板の所望の吐出間隔と一致させることが可能な装置、方法が求められていた。また、各インクジェットヘッドのトータルノズル間隔が複数インクジェットヘッドで同一の場合においても、基板上の液滴被付与パターンが基板内で部分的にずれている場合は対応することが出来ず、これに対応できる装置、方法が望まれていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、基板とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら、インクジェットヘッドから基板の所望の位置に液滴を吐出し付与する電子源基板の製造方法において、多数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを複数個使用することにより極めて短時間で電子源基板を製造する製造方法及び製造装置の提供である。

第２の目的は、インクジェットヘッドの前記トータルノズル間隔の公差が数十μｍであっても容易に基板の所望するピッチ間隔に一致させることができる製造方法及び製造装置の提供である。

第３の目的は、吐出ノズルが何らかの原因で異常となった時に、インクジェットヘッドを交換せずに他のノズルを使って液滴を吐出させることにより、続行して電子源基板を製造することができる製造方法及び製造装置の提供である。

上述した課題を解決し、上記の目的を達成するために、本発明に係る電子源基板の製造装置は、一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造装置であって、
複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記電子源基板と前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記複数のインクジェットヘッドの前記移動手段による移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えている。

また、本発明に係る電子源基板の製造装置は、一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造装置であって、
前記電子源基板を支持するステージと、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記ステージと前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記複数のインクジェットヘッドの前記移動手段による移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えている。

特に、前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の位置を個別に調整する位置調整手段を更に備えている。

一方、本発明に係る電子源基板の製造方法は、一対の電極を複数有する基板に、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドを対向配置する工程と、
前記複数の液滴付与ノズルと前記電極との相対位置を調整するため、前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の角度を調整する調整工程と、
前記基板と前記複数のインクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも前記基板と前記複数のインクジェットヘッドの一方を移動させながら、前記ノズルから前記一対の電極間に導電性材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成する工程と、
前記導電性薄膜に電子放出部を形成する工程とを有する電子源基板の製造方法であって、
前記調整工程における前記角度は、前記移動させる方向に対する前記インクジェットヘッドのノズル並び方向の傾斜角度であり、前記調整は、該傾斜角度を複数のインクジェットヘッドごとに個別に行うものである。

特に、前記調整工程において更に前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の位置を調整している。

また、本発明に係る電子源基板の製造方法は、一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造方法であって、
基板とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら前記液滴を吐出し付与する吐出工程と、前記付与した液滴の位置を計測する計測工程と、計測結果に基づいてインクジェットヘッドの相対的移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度及びノズル並び方向の位置を個別に調整する角度・位置調整工程と、
前記インクジェットヘッドと前記基板とを相対的に一方向に走査させて、前記基板の互に直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置を計測する計測工程と、前記計測工程による計測結果に基づいて、前記ヘッドから前記基板への液滴の吐出位置を制御する制御工程と、前記ヘッドから前記各素子電極対の所望の位置に液滴を吐出し付与する吐出工程と、を有する。

本発明によれば、インクジェットヘッドのトータルノズル間隔の公差が数十μｍであっても容易に基板の所望するピッチ間隔に一致させることができるので、インクジェットヘッドの製造歩留まりを飛躍的に上げることができ、非常に安価にインクジェットヘッドを製造することができる。

また、吐出ノズルが何らかの原因で異常となった時に、インクジェットヘッド交換せずに他のノズルを使って液滴を吐出させることにより、続行して電子源基板を製造することができるので、インクジェットヘッド消耗費が激減するとともに製造装置の稼働率が高くなる。

また、多数の吐出ノズルを有するインクジェットヘッドを複数個使用することにより極めて短時間で大型の電子源基板を精度良く製造することができる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して説明するが、その前に本発明の前後工程を含めて電子放出素子の製造方法を順に説明する。

図８は、本発明の電子源基板の製造方法における表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示す模式図である。

図９は、その製造方法によって製作される表面伝導型電子放出素子の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

図８及び図９において、１１は基板、１２及び１３は素子電極、１４は導電性薄膜、１５は電子放出部、３１は液滴吐出ヘッド、３２は液滴である。

まず、本発明の前工程で、基板１１上に素子電極１２及び１３をＬの距離を隔てて形成する（図８（ａ））。次に本発明の装置で、金属元素を含有する溶液よりなる液滴３２を液滴吐出ヘッド３１より吐出させ（図８（ｂ））、導電性薄膜１４を素子電極１２、１３に接するように形成する（図８（ｃ））。次に、例えばフォーミング処理により、導電性薄膜中に亀裂を生ぜしめ、電子放出部１５を形成する。

なお、素子電極の形成方法、フォーミング処理による電子放出部の形成方法については、上記特許文献３、上記特許文献４等に説明されているので省略する。

液滴の吐出ヘッドとしては、十数ｎｇから数十ｎｇ程度の範囲で制御が可能でかつ１０ｎｇ程度から数十ｎｇの微小量の液滴が容易に形成できるインクジェット方式のものが好適である。インクジェット方式のヘッドとしては、圧電素子等を用いたインクジェット噴射ヘッド、熱エネルギーによって液体内に気泡を形成させてその液体を液滴として吐出させる方式（「バブルジェット（登録商標）方式」と称する）によるインクジェット噴射ヘッドなどが挙げられる。

導電性薄膜１４は良好な電子放出特性を得るために微粒子で構成された微粒子膜が特に好ましく、その膜厚は、素子電極１２及び１３へのステップカバレージ、素子電極１２〜１３間の抵抗値及び通電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは数Å〜数千Åで、特に好ましくは１０Å〜５００Åである。

本発明の電子源基板の製造方法及び製造装置で特徴的なことは、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記電子源基板と前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記複数のインクジェットヘッドの前記移動手段による移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えることである。

また、本発明の電子源基板の製造方法及び製造装置でもう１つの特徴的なことは、前記複数のインクジェットヘッドの位置を個別に調整する位置調整手段を備えることである。

本発明の中で、走査する対象は、インクジェットヘッドでも基板でもどちらでも良いが、インクジェットヘッドを走査する場合は基板の位置を計測するための計測器も走査しなければならない。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子源基板の製造装置の概略図である。

図１において、１０１は装置搭載用の本体定盤、１０２は定盤１０１を支持し、外部振動を遮断するための除振台、１０３は定盤上に設けられた大ストローク移動を行うＹステージガイド軸、１０４はＹステージ駆動用のリニアモータ、１０５はＸステージのガイド軸の機能を持つＹステージ、１０６はＸステージ駆動用リニアモータ、１０７はθ軸機能を持つＸステージ、１０８は基板を搭載するプレート、１０９はインクジェットヘッドからなるヘッドユニット、１１０は基板上のパターン位置（ＸＹ方向）を計測するためのＸＹ計測光学系、１１１は基板のＺ方向の位置を計測するためのＺ計測光学系、１１２はＸＹ計測光学系１１０をＺ方向に移動するＺ移動ユニット、１１３はヘッドユニットを基板の走査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ、Ｚ方向）に移動するヘッド移動ユニット、１１４はＺ移動ユニット１１２やヘッド移動ユニット１１３を支持するコラム、１１５はステージ位置測長用のレーザー光学系測長器、１１６はインクジェットヘッドの吐出ノズル面を清浄化し吐出量や吐出位置を安定化させるクリーニングユニット及び駆動系である。

なお、本実施例では、ステージの位置測長用にレーザー光学系測長器１１５を使用したが、１１５の代用としてＸ、Ｙステージの各々に光学スケール等の位置測長スケールを使用してもよい。

図２は、インクジェットヘッドの位置決めを行うヘッドユニット１０９の概略図であり、インクジェットヘッドを２個取り付け可能であり、図１の製造装置に搭載して使用するものである。図２において、２０１はユニットベース板、２０２はガイドホルダ、２０３はＷ方向に動かすためのガイドレール、２０４はＷ方向スライダである。ここで、図２及び後述の図３，４，５における、Ｖ，Ｗ軸は、それぞれ、図１におけるＸ，Ｙ軸を含む平面における、Ｘ，Ｙ軸と所定角度θだけ向きの異なる方向の軸であり、後述の図６のＶ，Ｗと同じ方向である。ヘッドユニット１０９全体は、Ｗ方向（ノズル並び方向）に粗調整され、複数のインクジェットヘッドを切り換えることができる。

２０５はθｚ方向及びＷ方向の高精度位置決め機構であり、Ｗ方向の高精度位置決めはＹ方向の高精度位置決めを行うためである。２０６は高精度位置決め機構２０５を挟んでＷ方向スライダ２０４に固定されている台座、２０７は台座２０６に固定されているガイドレール、２０８はガイドレール２０7に沿って動くスライダ、２０９はスライダ２０８に固定されガイド軸２１２をガイドにしてＺ方向に移動可能な駆動駒、２１０と２１１は２０１に固定されガイド軸２１２を支持する支持プレート、２１３はユニットベース板２０１に固定されマイクロメータヘッド２１４を支持するプレートである。マイクロメータヘッド２１４の可動軸の先端が駆動駒２０９に接続されている。２１５と２１６は高精度位置決め機構２０５の可動部に固定されインクジェットヘッド２１７を支持する支持プレートである。

スライダ２０４は位置ずれしないように、ユニットベース板２０１に固定するクランプ機構（図では省略）が付いている。

２０３〜２１７はガイドホルダ２０２の両側に同じ機構がシンメトリックに構成されている。図２では２０３〜２０５は両側とも図示し、２０６〜２１７は一方だけ図示し他方を省略している。

図３は、高精度位置決め機構２０５の構成図であり、インクジェットヘッド２１７のＷ方向の微少な位置を調整する位置調整機構２０５ａと、θｚ方向の角度位置、すなわち所定角度θを中心とした微少な角度を調整する角度調整機構２０５ｂとで構成される。

図４は、機構２０５ａの概略図であり、剛体部５０１と５０２とが平行な２本のヒンジで一体的に結合され、ヒンジの両端部５０３は急激な肉厚変化がないような曲線（例えば図示したような円形状）で構成されている。剛体部５０１と５０２は、Ｗ方向に相対移動が可能である。５０４は密封されたダイヤフラムで内部に圧縮気体を送り込む配管５０５が一方に接続されている。配管５０５の他方はサーボ圧力計（図示を省略）に接続されている。また、サーボ圧力計の出力をモニタしてサーボ圧力計にフィードバックすることも、圧力を安定化させる上で有効である。

ダイヤフラム５０４は、ピエゾを代用として組み込み、外部の制御部と接続して、ピエゾの駆動電圧をコントロールすることにより駆動源としてもよい。

図５は、機構２０５ｂの概略図であり、剛体部５１１と５１２とが一部分５１３で一体的に結合され、一部分５１３は急激な肉厚変化がないような曲線（例えば図示したような円形状）で構成されている。剛体部５１１と５１２は、一部分５１３を中心に相対的に回動が可能である。５１４は密封されたダイヤフラムで内部に圧縮気体を送り込む配管５１５が一方に接続されている。配管５１５の他方はサーボ圧力計（図示を省略）に接続されている。

ダイヤフラム５１４は、ピエゾを代用として組み込み、外部の制御部と接続して、ピエゾの駆動電圧をコントロールすることにより駆動源としてもよい。

次に、本発明の特徴の１つであるインクジェットヘッド２１７の調整動作を具体的に説明する。

なお、以後の説明で「ヘッド」というのはインクジェットヘッド２１７のことである。また、以下の（１）から（３）は、電子源基板となる基板とヘッドとの位置合わせ、調整に関する動作原理の説明である。この原理に基づき、実際の電子源基板の作成は、工程Ｓ１１〜Ｓ２２で順を追って詳述する。

（１）ヘッドのノズル間隔と基板の素子電極間隔との一致のさせ方
について説明する。

図６は、ヘッドのノズル間隔と基板の素子電極間隔との関係図である。

図６において、Ｌｈはヘッドのノズル間隔を表し、Ｌｐは基板の目標位置（ここでは素子電極）間隔を表わす。寸法ＬｈがＬｐと同一寸法であればヘッドを傾ける必要はないが、素子電極間隔は電子源基板の表示解像度によって決まる寸法であるから、複数の種類があり、そのために一般的には一致しない。

そこで複数種類の電子源基板のＬｐ寸法に合わせるためには、走査方向に対してノズル並び方向を傾けるようにヘッドを設定すればよい。図６では、走査方向（Ｘ）に直交する方向（Ｙ）に対してノズル並び方向の傾きをθとして、ＬｈとＬｐとθの関係は
Ｌｐ＝ｎ×Ｌｈ×ｃｏｓθ
である。ただし、ｎは正の整数である。ｎと角度θを適切に設定することにより、素子電極間隔がいかなる電子源基板にも、液滴の付与が可能となる。

本実施例では、Ｌｈ＝３１７．５μｍのヘッドを使用して、Ｌｐ＝６１５μｍの基板に液滴を付与させるために上記の計算式より、ｎ＝２として、θ＝１４．４１８度傾けて設定した。

ヘッドを固定したヘッドユニット１０９を基板ステージの主走査方向に対して角度θ＝１４．４１８度傾けて、ヘッドユニット１０９と基板を搭載したステージとを相対的に走査しながら複数ノズルから吐出する（ここではＸ方向）。次に基板上に吐出された液滴の位置を測定して、全液滴の副走査方向（主走査方向に対して直角方向、ここではＹ方向）の隣同士の液滴の間隔が、基板の素子電極間隔と一致か不一致かを算出する。不一致の場合はヘッドの角度を角度調整機構２０５ｂにより調整して、再び吐出確認を繰り返す。

２個のヘッドを製造装置に組み込む時、２個とも全く同じノズル間隔であるとは限らない。ノズル数１００個を備えるヘッドのトータルノズル間隔は
９９×３１７．５μｍ＝３１．４３２５ｍｍ
となる。例えば、この３１．４３２５ｍｍの寸法公差を±０．００１ｍｍ以内にしようとすると、非常に製造価格の高いヘッドになることは明らかである。

ヘッドの製造価格を安くするためには、トータルノズル間隔の寸法公差をできるだけ広く取って製造歩留まりを高くすることが、有効な手段の１つである。そこで、寸法公差を±５０μｍでも使用可能なように、ヘッド個別の角度調整機構を考案した。

つまり、本発明の装置構成、及び製造方法においては、複数のヘッドにおいて、個々のヘッドのノズル間隔に応じて、ヘッドの角度を個別に調整する機構、個別に調整可能な方法を提供するものである。

なお、本実施例では３回繰り返して許容値に収束することができた。

ヘッドユニット１０９のθｚ方向の角度調整機構２０５ｂの性能、すなわち駆動圧力に対して何度回転するかを事前に計測してデータベースとしておくことは、有効な手段である。

（２）ヘッドの吐出位置と基板の目標位置との一致のさせ方
について説明する。

前記（１）ヘッドのノズル間隔と基板の素子電極間隔との一致のさせ方の作業の中で得られた液滴の測定データを分析する。

液滴測定データのＸ、Ｙ方向のうち所望の位置に対して、主走査方向にずれている場合は吐出のタイミングを調整すればよく、一方、副走査方向にずれている場合はヘッドユニット１０９の位置調整機構２０５ａを調整する。

主走査方向に対してヘッドを角度θ傾けているので、位置調整機構２０５ａを調整すると、その調整量×ｓｉｎθ分だけ吐出タイミングがずれるので、それを見込む必要がある。

また、同機構２０５ａの性能、すなわち駆動圧力に対して何ｍｍ移動するかを事前に計測してデータベースとしておくことは、有効な手段である。本実施例の場合は３回繰り返して許容値に収めることができた。

（３）ノズルの吐出異常に対する対処の仕方
について説明する。

本実施例では、Ｌｈ＝３１７．５μｍのヘッドを使用して、Ｌｐ＝６１５μｍの基板に液滴を付与させるために上記の計算式より、ｎ＝２として、θ＝１４．４１８度傾けて設定したことは、すでに述べた。ここで、ｎ＝２としたことは、ヘッドの全ノズルのうち吐出するノズルが１個おきであることを示す。

そこで、複数枚の基板に液滴を吐出した後で、ヘッドユニット１０９のマイクロメータヘッド２１４を回してヘッドの取り付いているＷ方向スライダ２０４を約３１０μｍ移動させ、更に位置調整機構２０５ａを使って微少な位置調整をすることにより、吐出ノズルを１個分ずらして再び基板の所望する位置に液滴を吐出することができた。

このことから、ノズルの吐出異常があった時にヘッドを交換しなくても、吐出するノズルを選定し直せば使用することが可能であることが実証できた。

次に、図７に沿って、本発明の製造装置による電子源基板の具体的な製造方法のフローを説明する。

「工程Ｓ１１」
ヘッドの位置・角度を調整するためのテスト基板を本製造装置のＸＹステージに搭載してバキューム吸着する。

「工程Ｓ１２」
ヘッドに対してテスト基板を相対的に走査させて（以後、この走査方向を仮にＸ方向とする）、ヘッドの複数のノズルから液滴をテスト基板上に吐出する。

「工程Ｓ１３」
テスト基板上に吐出し付与された複数の液滴のＸ、Ｙ方向の位置を計測して、各液適の位置からＷ方向の位置と角度θ（Ｙ方向に対するノズル並び方向の角度）を計算して補正すべき量を算出する。

「工程Ｓ１４」
前工程で算出したＷ方向の位置及び角度の補正量だけヘッドの位置及び角度を動かし固定する。液滴の位置によっては、更に吐出するタイミングを調整しなくてはならない場合も多々ある。

「工程Ｓ１５」
バキュームを切ってテスト基板を排出する。

Ｓ１１からＳ１５までは、ヘッドの位置及び角度（場合によっては更に吐出タイミングも含む）を調整するための工程であり、ヘッドを本製造装置に取り付けた時や、電子源基板の素子電極の間隔が変わる時には、必ず実施する必要がある。

「工程Ｓ１６」
電子源基板を製造装置のＸＹステージに搭載してバキューム吸着する。

Ｓ１６からＳ２２までは、電子源を作成する基板に液滴を吐出し付与する工程である。

なお、以下では電子源を作成する基板を、単に基板と称して説明する。

「工程Ｓ１７」
Ｚ計測光学系及びＸＹ計測光学系と基板とを相対的に走査させながら（Ｘ、Ｙ方向）、 基板の上面の位置をＺ計測光学系で計測し、その計測結果に基づいてＸＹ計測光学系をＺ方向に移動させて基板の上面を焦点範囲に入れると共に、基板の目標位置のＸ、Ｙ、θ方向の位置ずれを計測する。ＸＹ計測光学系は、好適な方法としてはＣＣＤ等のセンサで基板のアライメントマークを読み取り、そこで得られた画像情報を画像処理部で解析してズレ量を計測する。

この計測は、複数のマークを複数の計測光学系で行っても良いし、複数のマークを１箇所の計測光学系でステージを移動させて行っても良い。また、アライメントマークの代わりに素子電極等のパターンを読み取っても良い。

「工程Ｓ１８」
前記工程の計測結果に基づいて、θ成分のズレはＸＹステージのθ調整機構により補正し、Ｘ、Ｙ方向のズレはＸＹステージの位置を合わせることにより補正する。

「工程Ｓ１９」
ヘッドの吐出位置や吐出量の安定化のために、液滴を吐出可能な場所に、予めテストを行って設定した回数だけ予備吐出する。吐出可能な場所としては、基板上の予め設定したエリア、もしくはステージ上の基板外の設定エリア、もしくは吐出する液滴を受けるトレーをヘッドの真下に移動させても良い。また、ヘッド吐出面の表面状態や余計な液滴の付着等を観察して、後述する回復機能を使って、ヘッド吐出面の清浄化を行うことも有効な方法である。なお、ヘッドの吐出位置や吐出量が安定しているならばこの工程を省略しても良い。

「工程Ｓ２０」
Ｚ計測光学系及びＸＹ計測光学系に対して相対的に基板を一方向（例えばＸ方向）に走査させて、該基板上の対象パターンの位置（互に直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置）を計測する。計測する対象パターンとしては、工程Ｓ２２でヘッドから液滴を吐出し付与するエリアにある全ての素子電極のパターンの中から、予め選択した複数の場所のパターンであるのが望ましい。どの場所を（何箇所を）選択するかの基準は、選択した複数の場所の計測結果だけで、前記エリアにある全ての素子電極の位置が設定した許容値内に収まることが、統計的に確かであると算出できることであり、その中で必要十分な数であることが望ましい。

「工程Ｓ２１」
ヘッドに対して相対的に基板を、前記工程Ｓ２０の走査方向と直交する方向（Ｙ方向）にステップ移動を行う。ステップ移動する距離は、全ての吐出ノズルから液滴が吐出される幅の寸法である。

「工程Ｓ２２」
前記工程Ｓ２０で計測した複数のパターンのＸ，Ｙ，Ｚ方向の計測結果に基づいて、ヘッドと基板とを相対的に一方向（Ｘ方向）に走査させながら、基板への液滴の吐出位置を制御しつつ、ヘッドから基板上の所望の位置に液滴を吐出する。

次に、工程Ｓ２１と同様に、ヘッドに対して相対的に基板を、走査方向と直交する方向（Ｙ方向）にステップ移動を行う。

次に、工程Ｓ２０と同様に、ヘッドに対して相対的に基板を一方向に走査させながら、次の液滴付与すべきエリアの目標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の位置）を計測する。
以後、工程Ｓ２０〜２２の繰り返しにより、基板上の所望する全てのエリアに液滴を精度良く吐出し付与することが終了する。

なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能である。

また、本発明の製造装置の構成として設けられる、インクジェットヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定に出来るので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、インクジェットヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、本来の吐出とは別の予備吐出モードを行うことも安定した吐出を行うために有効である。

本発明の一実施形態に係る電子源基板の製造装置の概略図である。 図１の製造装置に搭載して使用するヘッドユニット１０９の概略図である。 高精度位置決め機構２０５の概略図である。 インクジェットヘッドのノズル並び方向の位置調整機構を示す概略図である。 インクジェットヘッドの角度調整機構を示す概略図である。 ヘッドのノズル間隔と基板の素子電極間隔との関係図である。 本発明の電子源基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の電子源基板の製造方法における表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示す模式図である。 本発明の製造方法によって製作される表面伝導型電子放出素子の一例を示す模式図である。 従来の技術における表面伝導型電子放出素子の素子構成を模式的に示した図である。

符号の説明

１１ 基板
１２ 素子電極
１３ 素子電極
１４ 導電性薄膜
１５ 電子放出部
３１ 液滴吐出ヘッド
３２ 液滴
１０１ 本体定盤
１０５ Ｙステージ
１０７ Ｘステージ
１０８ プレート
１０９ ヘッドユニット
１１０ ＸＹ計測光学系
１１１ Ｚ計測光学系
１１２ Ｚ移動ユニット
１１３ ヘッド移動ユニット
２０４ Ｗ方向スライダ
２０５ 高精度位置決め機構
２０５ａ 位置調整機構
２０５ｂ 角度調整機構
２１４ マイクロメータヘッド
２１７ インクジェットヘッド

Claims (8)

1. 一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造装置であって、
   複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記電子源基板と前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記複数のインクジェットヘッドの前記移動手段による移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置。
2. 一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造装置であって、
   前記電子源基板を支持するステージと、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドと、前記ステージと前記インクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記複数のインクジェットヘッドの前記移動手段による移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度を個別に調整する角度調整手段を備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置。
3. 前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の位置を個別に調整する位置調整手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子源基板の製造装置。
4. 基板とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら吐出し付与した液滴についてその位置を計測する計測手段を備え、前記角度調整手段は、前記計測手段による計測結果に基づいて調整すること特徴とする請求項１又は２に記載の電子源基板の製造装置。
5. 基板とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら吐出し付与した液滴についてその位置を計測する計測手段を備え、前記位置調整手段は、前記計測手段による計測結果に基づいて調整することを特徴とする請求項３に記載の電子源基板の製造装置。
6. 一対の電極を複数有する基板に、複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドを対向配置する工程と、
   前記複数の液滴付与ノズルと前記電極との相対位置を調整するため、前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の角度を調整する調整工程と、
   前記基板と前記複数のインクジェットヘッドの相対位置を変えるため、少なくとも前記基板と前記複数のインクジェットヘッドの一方を移動させながら、前記ノズルから前記一対の電極間に導電性材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成する工程と、
   前記導電性薄膜に電子放出部を形成する工程とを有する電子源基板の製造方法であって、
   前記調整工程における前記角度は、前記移動させる方向に対する前記インクジェットヘッドのノズル並び方向の傾斜角度であり、前記調整は、該傾斜角度を複数のインクジェットヘッドごとに個別に行うものであることを特徴とする電子源基板の製造方法。
7. 前記調整工程において更に前記複数のインクジェットヘッドのノズル並び方向の位置を調整することを特徴とする請求項６に記載の電子源基板の製造方法。
8. 一対の素子電極の電極間に導電性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成した電子放出素子を基板上に複数有する電子源基板の製造方法であって、
   基板と複数の液滴付与ノズルを各々に有する複数のインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら前記液滴を吐出し付与する吐出工程と、前記付与した液滴の位置を計測する計測工程と、計測結果に基づいてインクジェットヘッドの相対的移動方向に対するノズル並び方向の傾斜角度及びノズル並び方向の位置を個別に調整する角度・位置調整工程と、
   前記インクジェットヘッドと前記基板とを相対的に一方向に走査させて、前記基板の互に直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を計測する計測工程と、前記計測工程による計測結果に基づいて、前記ヘッドから前記基板への液滴の吐出位置を制御する制御工程と、前記ヘッドから前記各素子電極対の所望の位置に液滴を吐出し付与する吐出工程と、を有することを特徴とする電子源基板の製造方法。

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