JP2005347044A - ディスプレイの機能性材料層の成層方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光表示管等のディスプレイの基板に、導電層、絶縁層、蛍光体層等の機能性材料層をスクリーン印刷法等により形成するとき、その機能性材料層の位置ずれを小さくする位置合せマークを提供すること。
【解決手段】蛍光表示管の背面基板１１に、スクリーンを用いて、アノードＡの導電層３１、配線の導電層３２、絶縁層４、蛍光体層５１を印刷する場合、導電層３１，３２の印刷工程において、位置合せマークＭの導電層３３１，３３２も同時に印刷する。絶縁層４を印刷するとき、絶縁層印刷用のスクリーンを導電層３３２に合せ、蛍光体層５１を印刷するとき、蛍光体層印刷用のスクリーンを導電層３３１に合せて、位置合せを行う。絶縁層４を印刷すると、開口４１，４２が形成され、蛍光体層５１を印刷すると、蛍光体層５２も印刷される。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、蛍光表示管等のディスプレイにおいて、基板に導電層、絶縁層、発光体層等の機能性材料層を積層して形成する成層方法に関する。

まず図７によりディスプレイの一つである蛍光表示管の概要を説明する。
図７（ａ）は、側面断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＸ１部分の矢印方向の平面断面図である。
図７の蛍光表示管は、表示部が７セグメント４桁の表示パターンからなる、いわゆるセグメントタイプの例である。蛍光表示管は、ガラスの背面基板１１、前面基板１２及び側面板（側面部材）１３１〜１３４からなる外囲器内に、表示パターンを構成するアノードＡ、メッシュ状等の制御電極Ｇ、陰極用のフィラメントＦ等を備えている。アノードＡは、導電層からなるアノード電極に蛍光体層（後述する）を被着してあり、フィラメントＦは、一対の支持部材１５に両端を固定してある。制御電極Ｇは、支持部材（図示せず）によってフィラメントＦとアノードＡの間に保持されている。絶縁層４は、アノードＡが露出する開口部分（後述する）を除いて背面基板１１の全面に形成してある。Ｍは、後述する位置合せマークである。
フィラメントＦから放出された電子は、制御電極Ｇによって制御され、選択されたアノードＡの蛍光体層に射突してその蛍光体層を発光する。

図８は、図７の背面基板１１の一部の拡大図である。
図８（ａ）は、位置合せマークＭ、１個のアノードＡ、一部の配線を表示してある。
背面基板１１には、導電層３１（アノード電極）、導電層３２（配線）、導電層３３（位置合せ用）等の導電層を形成し、それらの導電層を覆う、或いはそれらの間に介在するように絶縁層４を形成してある。絶縁層４には、導電層３１，３３が露出する開口４１，４２を形成してある。導電層３１，３３には、蛍光体層５１，５２を被着してある。導電層は、アルミニウム、銀等により形成する。ここで導電層３１（アノード電極）と導電層３２（配線）は、デザイン上の必要性から密集して配置しなければならない場合がある。

前記導電層、絶縁層、蛍光体層等の機能性材料層（膜）は、背面基板１１に積層して形成してある。その機能性材料層の形成には、スクリーン印刷法や写真法が用いられ、夫々の機能性材料層のパターン形成部材として、スクリーンやフォトマスクが用いられている。そしてスクリーンやフォトマスクの位置合せには、基準となる位置合せマークＭを用いる。
次に図８（ｂ）により、図８（ａ）の導電層３１，３２，３３、絶縁層４、蛍光体層５１，５２を形成するときの位置合せについて説明する。なお位置合せの基準になる位置合せマークＭは、スクリーン印刷法も写真法も類似しているから、ここではスクリーン印刷法を例に説明する。

導電層３１，３２，３３、絶縁層４、蛍光体層５１，５２の形成には、少なくとも所定の導電層パターン、絶縁層パターン及び蛍光体層パターンに対応する３種類のスクリーンを用いる。各層の印刷工程の位置合せには、前の印刷工程で形成した位置合せマークを次の印刷工程の位置合せに用いる方法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
この従来の位置合せ方法によると、まず導電層パターン形成用のスクリーン（図示せず）を用いて、背面基板１１上に導電層３１，３２，３３を印刷する（図８（ｂ）ｂ１）。次に絶縁層パターン形成用のスクリーン（図示せず）を用いて、導電層３３を基準にして、そのスクリーンの位置合せを行って絶縁層４を印刷する（図８（ｂ）ｂ２）。次に蛍光体層パターン形成用のスクリーン（図示せず）を用いて、絶縁層４の開口４２を基準にして、そのスクリーンの位置合せを行って蛍光体層５１，５２を印刷する（図８（ｂ）ｂ３）。以上の一連の印刷工程により導電層３３、絶縁層４の開口４２からなる位置合せマークＭも形成され、導電層３３には蛍光体層５２も形成される。図８（ｃ）は、位置合せマークＭの平面図である

このように従来の位置合せ方法は、最初の導電層の印刷工程で形成した導電層３３を、次の絶縁層の印刷工程の位置合せマークに用い、その絶縁層の印刷工程で形成した絶縁層４の開口４２を次の蛍光体層の印刷工程の位置合せマークに用いている。

次に図９により、図８（ｂ）の印刷工程における位置ずれの影響を説明する。
図９（ａ）は、位置ずれのない例を示し、蛍光体層５１は、導電層３１上に正確に形成されている。
一方図９（ｂ），（ｃ）は、印刷工程で位置ずれが生じた場合の例である。
図９（ｂ）は、背面基板１１に導電層３１，３２，３３を印刷した後、絶縁層パターンのスクリーンを用い、導電層３３を基準にして、絶縁層４を印刷した状態を示す。図９（ｂ）の絶縁層４は、その印刷のときに位置ずれを生じ、同図において右へずれて印刷されている。即ち絶縁層４の開口４１，４２は、導電層３１，３３に対して右へずれている。したがって次に蛍光体層パターンのスクリーンを用いて蛍光体層を印刷するとき、絶縁層４の開口４２を基準にすると、基準の位置がずれているから、印刷される蛍光体層の位置もずれてしまう。かつその蛍光体層を印刷する際、蛍光体層パターンのスクリーンの位置が、絶縁層４の開口４２に対してもずれてしまった場合には、蛍光体層５１，５２は、導電層３１，３３に対して２重の位置ずれを生じ、図９（ｃ）のように導電層３１，３３からはみ出した（外れた）位置に印刷されてしまう。その結果蛍光体層５１は、図９（ｃ）のように、導電層３２に接触することがある。その場合、蛍光体層５１は導電性を有するから、導電層３１と導電層３２は、短絡障害を発生する。
以上のように従来のスクリーンの位置合せ方法は、前の印刷工程において形成した位置合せマークを次の印刷工程の位置合せの基準に用いるから、各印刷工程の位置ずれは、印刷工程が進む毎に累積して大きくなり、前述のように短絡障害等の不都合を生じる。

特開平６−３３３７９７号公報 特開２０００−１５６１８６号公報

蛍光表示管等のディスプレイの成層方法において、導電層、絶縁層、蛍光体層（発光体層）等の機能性材料層（膜）を積層して形成するとき、前の成層工程において形成した位置合せマークを次の成層工程の位置合せに用いる従来の位置合せ方法は、各成層工程の位置ずれが累積するため、後段の成層工程ほど位置ずれの影響が大きくなってしまう。本願発明は、その位置ずれを小さくすることを目的とする。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載のディスプレイの成層方法は、パターン形成部材を用いて基板に所定パターンの機能性材料層を複数層積層して形成するディスプレイの成層方法において、所定の成層工程においてその所定の成層工程以後の成層工程の位置合せに用いる複数の位置合せマークを形成し、前記所定の成層工程以後の成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークを用いて前記パターン形成部材の位置合せを行うことを特徴とする。
請求項２に記載のディスプレイの成層方法は、パターン形成部材を用いて基板に所定パターンの導電層、絶縁層及び蛍光体層を積層して形成する蛍光表示管の成層方法において、所定の成層工程においてその所定の成層工程以後の成層工程の位置合せに用いる複数の位置合せマークを形成し、前記所定の成層工程以後の成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークを用いて前記パターン形成部材の位置合せを行うことを特徴とする。
請求項３に記載のディスプレイの成層方法は、請求項２に記載の蛍光表示管の成層方法において、前記複数の位置合せマークは同心状に形成し、リング状マークに形成する前記絶縁層の開口の直径（Ｄ１）は、前記リング状マークの外径（Ｄ１＋Ｗ１）より小さく、内径（Ｄ１−Ｗ１）より大きいことを特徴とする。
請求項４に記載のディスプレイの成層方法は、請求項２に記載の蛍光表示管の成層方法において、前記複数の位置合せマークは同心状に形成し、円板状マークに形成する前記蛍光体層の外径（Ｄ３）は、前記円板状マークの外径（Ｄ２）より小さいことを特徴とする。
請求項５に記載のディスプレイの成層方法は、パターン形成用のスクリーンを用いて基板に所定パターンの導電層、絶縁層及び蛍光体層を積層して形成する蛍光表示管の成層方法において、前記導電層の印刷工程において以後の印刷工程で用いる位置合せマーク用の２個の導電層を印刷し、前記絶縁層の印刷工程において前記位置合せマーク用導電層の１個を用いて絶縁層パターン印刷用のスクリーンの位置合せを行い、前記蛍光体層の印刷工程において前記位置合せマーク用の導電層の他の１個を用いて蛍光体層パターン印刷用のスクリーンの位置合せを行うことを特徴とする。

本願発明の蛍光表示管等のディスプレイの成層方法は、機能性材料を積層して形成するとき、所定の（前の）成層工程において、その所定の成層工程以後の成層工程で用いる位置合せマークを複数個形成し、その後の成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークを用いるから、仮にいずれかの成層工程において位置ずれが生じたとしても、その位置ずれは、その成層工程に限られ、他の成層工程に影響したり、成層工程が進む毎に累積したりすることはない。したがって本願発明のディスプレイの成層方法は、従来の成層方法に比べて各機能性材料層の位置ずれが小さくなる。
本願発明の位置合せマークは、各成層工程における位置合せの基準に用いるのみでなく、各マーク上に形成された機能材料層の位置ずれが許容値の範囲内か否かの判断基準にも利用できる。即ち、各マーク上に形成された機能材料層が各マークをはみ出しているか否か、或いは各マークから外れているか否かを検査することにより、機能材料層の位置ずれの可否を判断できる。

本願発明の実施の形態は、基板に導電層、絶縁層、蛍光体（発光体）層等の機能性材料層を積層して形成する成層方法において、前の成層工程において以後の成層工程で用いる複数の位置合せマークを同心状に形成し、以後の各成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークに用いている。その際、前記同心状位置合せマークの外側のマークから用いる。

図１〜図６により本願発明の実施例を説明する。なお各図に共通する部分は、同じ符号を使用している。また図７〜図９と共通する部分もそれらの図面と同じ符号を使用している。
まず図１について説明する。
図１は、本願発明の実施例に係る蛍光表示管の背面基板の一部を示す図で、図１（ａ）は、背面基板の一部の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の位置合せマークの拡大平面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＸ３部分の矢印方向の断面図である。

図１において、１１はガラスの背面基板、Ａはアノード、Ｍは位置合せマーク、４は絶縁層である。アノードＡは、蛍光体層５１を被着した導電層３１（アノード電極）からなり、位置合せマークＭは、同心状に配置した円板状の導電層３３１（円板状マーク）、リング状の導電層３３２（リング状マーク）からなる。導電層３３１には、蛍光体層５２を被着してある。３２は、配線用の導電層である。絶縁層４は、蛍光体層５１，５２が露出している開口４１,４２を除いて、導電層３１，３２，３３２を覆っている。導電層は、アルミニウム、銀等により形成する。
位置合せマークＭ部分の寸法は、目視で位置合せを行う場合には、図１（ｃ）でＤ１，Ｄ２，Ｄ３を夫々１．０，０．７，０．６ｍｍ程度とし、Ｗ１を０．２ｍｍ程度とした。

ここで位置合せマークＭは、後述するように絶縁層、蛍光体層を印刷するときに位置合せの基準に用いるが、印刷されたそれらの層の位置ずれの判断基準としても利用できる。例えば、蛍光体層５２の直径Ｄ３と円板状の導電層３３１の直径Ｄ２の差の１／２を蛍光体層の印刷ずれ（導電層に対する位置ずれ）の許容値としておけば、蛍光体層５２が導電層３３１からはみ出している（外れている）場合には、規格外と判断できる。即ち蛍光体層５２が導電層３３１からはみ出しているか否かを検査することにより、蛍光体層の印刷ずれの可否を判断できる。同様にリング状の導電層３３２の幅Ｗ１の１／２を導体層に対する絶縁層の印刷ずれの許容値とし、絶縁層４の開口４２の直径Ｄ１を導電層３３２の幅Ｗ１の中心を通る円の直径と一致させるようにしておけば、絶縁層４の開口４２が導電層３３２から外れている場合には、規格外と判断できる。
なお位置合せマークＭの導電層３３１には、蛍光体層５２を被着してあるから、導電層３３１を配線に接続すれば、蛍光体層５２を発光させることができ、その場合には、位置合せマークＭを表示セグメントとして利用することもできる。

次に図２により図１（ａ）の導電層、絶縁層、蛍光体層の印刷方法について説明する。
図２において、７１〜７３は、前記各層のパターン形成部材であるスクリーン印刷用のスクリーン（断面を示す）である。スクリーン７１〜７３において、斜線部分は、印刷用のペーストが通れない部分（非通過部分）を示し、斜線のない部分は、印刷用のペーストが通る部分（通過部分）を示す。

まず図２（ａ）において、導電層パターン印刷用のスクリーン７１を背面基板１１に重ね、スキージ（図示せず）によってスクリーン７１に導電材料のペースト（図示せず）を塗布すると、図２（ｂ）のように背面基板１１に導電層３１，３２，３３１，３３２が印刷される。即ちスクリーン７１の通過部分７１１，７１２、７１３１，７１３２によって導電層３１，３２，３３１，３３２が印刷される。ここで導電層３３１，３３２は、以後の印刷工程の位置合せの基準になる位置合せマークである。なおスクリーン７１の７１０は、非通過部分である。

次に図２（ｂ）において、導電層が印刷された背面基板１１に絶縁層パターン印刷用のスクリーン７２を重ね、スキージによってスクリーン７２に絶縁材料のペーストを塗布すると、図２（ｃ）のように開口４１，４２のある絶縁層４が印刷される。即ちスクリーン７２の非通過部分７２４１，７２４２によって開口４１,４２が形成される。
この印刷の際、スクリーン７２は、非通過部分７２４２が導電層３３２と同心状になるように位置を調整して位置合せを行う。なおスクリーン７２の７２０は、通過部分である。

次に図２（ｃ）において、導電層と絶縁層が印刷された背面基板１１に蛍光体層パターン印刷用のスクリーン７３を重ね、スキージによってスクリーン７３に蛍光体のペーストを塗布すると、図２（ｄ）のように蛍光体層５１，５２が印刷される。即ちスクリーン７３の通過部分７３５１，７３５２によって蛍光体層５１，５２が印刷される。
この印刷の際、スクリーン７３は、通過部分７３５２が導電層３３１と同心状になるように位置を調整して位置合せを行う。なおスクリーン７３の７３０は、非通過部分である。

図２の実施例は、最初の印刷工程において、その印刷工程以後の印刷工程の位置合せマークとなる導電層３３１，３３２を印刷し、外側の導電層３３２は、２番目の印刷工程（絶縁層の印刷）の位置合せに用い、内側の導電層３３１は、３番目の印刷工程（蛍光体層の印刷）の位置合せに用いている。即ち２番目の印刷工程と３番目の印刷工程は、ともに最初の印刷工程（導電層の印刷）で形成した別々の位置合せマークを基準に、位置合せを行っている。したがって仮に２番目の印刷工程において位置ずれが生じても、３番目の印刷工程は、その位置ずれの影響を受けない。即ち各印刷工程の位置ずれは、その印刷工程のみの位置ずれで済み、以後の印刷工程に影響することがなく、また位置ずれが累積することもない。
図２の導電層の形成は、印刷法の外、写真法で行われることも多い。その場合には、背面基板１１上の全面にアルミニウムの薄膜をスパッタリング法、蒸着法等で形成し、その全面にレジスト膜を形成した後、図２（ａ）のスクリーン７１に相当する露光マスクを用いて前記レジスト膜を露光、現像する。そして現像されたレジストパターンを用いてアルミニウムの薄膜をエッチングして導電層（アルミニウム層）を形成することもできる。

図３は、印刷工程が４工程からなる場合に用いる位置合せマークの例である。
図３（ａ）は、位置合せマークＭの平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ４部分の矢印方向の断面図である。

図３の絶縁層は、２層からなり、印刷を２回行ってその絶縁層を印刷する例である。
まず最初の印刷工程において、導電層パターン印刷用のスクリーン（図示せず）を用いて導電層３３１，３３２，３３３を印刷する。次に導電層３３３を基準に第１の絶縁層パターン印刷用のスクリーン（図示せず）を用いて絶縁層４ｂを印刷し、さらに導電層３３２を基準に第２の絶縁層パターン印刷用のスクリーン（図示せず）を用いて絶縁層４ａを印刷する。そして導電層３３１を基準に蛍光体層パターン形成用のスクリーン（図示せず）を用いて蛍光体層５２を印刷する。このように印刷回数に応じて最初の印刷工程において印刷する位置合せマークの個数を変えることにより所定の工程数の印刷に対応できる。
なお位置合せマークを印刷する印刷工程は、多数の印刷工程の内、途中の印刷工程であってもよい。例えば、最初に背面基板１１の全面に絶縁層を印刷し、その絶縁層の上に前記の導電層、絶縁層、蛍光体層を形成する場合には、２回目の印刷工程において位置合せマークを印刷すればよい。したがって位置合せが必要な印刷工程の前の印刷工程において位置合せマークを印刷すればよい。

図４は、観察方向が異なる２つのタイプの蛍光表示管の例である。
蛍光表示管には、図４（ａ）のように、Ｙ１方向から蛍光体層５１の発光を観察するタイプのものと、図４（ｂ）のように、Ｙ２方向から観察するタイプのものがあるが、本願発明の位置合せマークは、いずれのタイプの蛍光表示管の成層方法にも使用できる。また本発明の位置合せマークは、背面基板１１、前面基板１２の双方に表示部を形成する両面発光型蛍光表示管（特許文献２参照）の成層方法にも使用できる。

図５は、アノードパターンがドットマトリクス型の蛍光表示管の例である。
背面基板１１には、ドット状のアノードＡ１１〜Ａｎｍが形成されている。本願発明の位置合せマークは、ドットマトリクスパターンのアノードを備えた蛍光表示管の成層方法にも使用できる。

図６は、リブ状の絶縁層上に制御電極を形成した、いわゆる平面制御電極型蛍光表示管の例である。
背面基板１１には、アノードＡを囲むようにリブ状絶縁層６１を形成し、そのリブ状絶縁層６１の上に導電層からなる平面制御電極６２を形成してある。
本発明の位置合せマークは、平面制御電極型蛍光表示管の成層方法にも使用できる。平面制御電極型蛍光表示管の場合には、アノード電極の導電層３１、配線用の導電層（図示せず）を印刷するとき同時に、以後の印刷工程で用いる位置合せマークを印刷する。即ち前記導電層３１、配線用の導電層の印刷工程において、リブ状絶縁層６１、蛍光体層５１、平面制御電極６２等の印刷工程で必要な位置合せマークを、例えば図３の導電層３３１，３３２，３３３等と同様のマークを印刷して、位置合せの基準に用いる。

前記実施例は、導電層によって位置合せマークを形成したが、位置合せマークは、導電層に限らない。導電層、絶縁層、蛍光体層等の各種機能性材料層の印刷順序は、蛍光表示管の構造によって異なるから、各種の機能性材料層の印刷順序に対応して位置合せマークを印刷する機能性材料層を選択すればよい。即ち位置合せマークは、位置合せマークが必要になる印刷工程の前の印刷工程において印刷する機能性材料層によって形成すればよい。
前記実施例は、円形の位置合せマークについて説明したが、位置合せマークは、円形に
限らず、四角形、三角形等多角形であってもよい。
前記実施例は、スクリーン印刷法におけるスクリーンの位置合せを例に説明したが、写真法におけるフォトマスクの位置合せであってもよい。
前記実施例は、蛍光表示管について説明したが、蛍光表示管に限らず、プリントヘッド用蛍光発光管、平面型陰極線管、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ等のディスプレイであってもよい。

本願発明の実施例に係る蛍光表示管の背面基板の一部を示す。 図１の導電層、絶縁層、蛍光体層の印刷方法を示す。 印刷工程が４工程の場合に使用する位置合せマークを示す。 観察方向が異なる２つのタイプの蛍光表示管を示す。 ドットマトリクス型蛍光表示管のアノードパターンを示す。 平面制御電極型蛍光表示管を示す。 従来の蛍光表示管を示す。 図７の蛍光表示管の背面基板の一部を示す。 図８の背面基板における絶縁層等の位置ずれを示す。

符号の説明

１１ 背面基板
１２ 前面基板
１３１〜１３４ 側面板
１５ 支持部材
３１,３２，３３，３３１，３３２，３３３ 導電層
４，４ａ，４ｂ 絶縁層
４１，４２，４ａ１ 開口
５１，５２ 蛍光体層
６１ リブ状絶縁層
６２ 平面制御電極
７１，７２，７３ スクリーン
７１０，７２４１，７２４２，７３０ 非通過部分
７１１，７１２，７１３１，７１３２，７２０，７３５１，７３５２ 通過部分
Ａ，Ａ１１，Ａｎｍ アノード
Ｆ フィラメント
Ｇ 制御電極
Ｍ 位置合せマーク

Claims (5)

1. パターン形成部材を用いて基板に所定パターンの機能性材料層を複数層積層して形成するディスプレイの成層方法において、所定の成層工程においてその所定の成層工程以後の成層工程の位置合せに用いる複数の位置合せマークを形成し、前記所定の成層工程以後の成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークを用いて前記パターン形成部材の位置合せを行うことを特徴とするディスプレイの成層方法。
2. パターン形成部材を用いて基板に所定パターンの導電層、絶縁層及び蛍光体層を積層して形成する蛍光表示管の成層方法において、所定の成層工程においてその所定の成層工程以後の成層工程の位置合せに用いる複数の位置合せマークを形成し、前記所定の成層工程以後の成層工程においては、各成層工程毎に前記位置合せマークの異なるマークを用いて前記パターン形成部材の位置合せを行うことを特徴とする蛍光表示管の成層方法。
3. 請求項２に記載の蛍光表示管の成層方法において、前記複数の位置合せマークは同心状に形成し、リング状マークに形成する前記絶縁層の開口の直径（Ｄ１）は、前記リング状マークの外径（Ｄ１＋Ｗ１）より小さく、内径（Ｄ１−Ｗ１）より大きいことを特徴とする蛍光表示管の成層方法。
4. 請求項２に記載の蛍光表示管の成層方法において、前記複数の位置合せマークは同心状に形成し、円板状マークに形成する前記蛍光体層の外径（Ｄ３）は、前記円板状マークの外径（Ｄ２）より小さいことを特徴とする蛍光表示管の成層方法。
5. 基板に所定パターンの導電層、絶縁層及び蛍光体層を積層して形成する蛍光表示管の成層方法において、前記導電層の形成工程において以後の印刷工程で用いる位置合せマーク用の２個の導電層を形成し、前記絶縁層の印刷工程において前記位置合せマーク用導電層の１個を用いて絶縁層パターン印刷用のスクリーンの位置合せを行い、前記蛍光体層の印刷工程において前記位置合せマーク用の導電層の他の１個を用いて蛍光体層パターン印刷用のスクリーンの位置合せを行うことを特徴とする蛍光表示管の成層方法。

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