JP2006073433A - 表示装置の製造装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位に優れた表示装置の製造装置および表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】表示装置は隙間を置いて対向配置されているとともに周縁部同士が接合された前面基板１１および背面基板１２を有した外囲器と、前面基板の内面に設けられた複数の蛍光体層１６およびメタルバック層２０と、背面基板の内面に設けられているとともに、蛍光体層にそれぞれ対応した複数の電子放出素子と、を有している。表示装置を製造する際、背面基板１２の外側からこの背面基板を介してメタルバック層２０にレーザ光を照射し、メタルバック層で反射させたレーザ光を背面基板側の付着物１００に照射させ、付着物を除去または変形させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、表示装置の製造装置およびこの製造装置を用いた表示装置の製造方法に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の様々な表示装置が開発されている。このような表示装置には、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。

例えばＦＥＤやＳＥＤでは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士を互いに接合することにより真空の外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。

また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。

上記ＦＥＤやＳＥＤを製造する場合、矩形状のガラス板上に、蛍光体、メタルバック層、およびバリウムからなるゲッター膜等、所定のパターンを形成し、前面基板を完成させる。背面基板において、矩形状のガラス板上に電子放出素子等、所定のパターンを形成し、背面基板を完成させる。その後、これら背面基板および前面基板を真空中で貼り合せることにより、ＦＥＤやＳＥＤが製造される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３１９３４６号公報

上記したＦＥＤやＳＥＤの製造工程において、前面基板を構成するゲッター膜、メタルバック層、蛍光体、および配線等の剥離物、さらに生産工程での混入異物などが背面基板上に付着する場合がある。また、背面基板上に、針状や突起状の導電性形成物が形成される場合もある。これにより、画像を表示する際、背面基板上に付着した付着物や導電性形成物としての不要電子放出源を基点として電子が放出されるため、電子放出素子から放出された電子ビームが照射された蛍光体から放出される光以外に不要な発光が生じてしまい、表示品位が低下してしまう。また、不要な発光が生じたＦＥＤやＳＥＤをリペアする場合、ＦＥＤやＳＥＤを分解してリペアすることは困難である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位に優れた表示装置の製造装置および表示装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る表示装置の製造装置は、隙間を置いて対向配置されているとともに周縁部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板の内面に設けられた複数の蛍光体層およびメタルバック層と、前記背面基板の内面に設けられているとともに、前記蛍光体層にそれぞれ対応した複数の電子放出素子と、を有した表示装置の製造装置において、前記背面基板に対向して配置されているとともに、前記背面基板を介して前記メタルバック層にレーザ光を照射し、前記メタルバック層で反射させたレーザ光を前記背面基板側の不要電子放出源に照射させ、前記不要電子放出源を除去または変形させるレーザ照射部を備えていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る表示装置の製造方法は、隙間を置いて対向配置されているとともに周縁部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板の内面に設けられた複数の蛍光体層およびメタルバック層と、前記背面基板の内面に設けられているとともに、前記蛍光体層にそれぞれ対応した複数の電子放出素子と、を有した表示装置の製造方法において、前記背面基板の外側から前記背面基板を介して前記メタルバック層にレーザ光を照射し、前記メタルバック層で反射させたレーザ光を前記背面基板側の不要電子放出源に照射させ、前記不要電子放出源を除去または変形させることを特徴としている。

この発明によれば、表示品位に優れた表示装置の製造装置および表示装置の製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明に係る表示装置をＳＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は所定の隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。

真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。

前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の複数の蛍光体層１６とマトリクス状の黒色遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等の金属膜でメタルバック層２０が形成され、更に、メタルバック層に重ねてゲッター膜２２が形成されている。ゲッター膜２２は、チタンやバリウム等で形成されている。

背面基板１２の内面上には、それぞれ対応する蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素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１８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１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の第１配線２１ａおよび第２配線２１ｂがマトリクス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。第１配線２１ａおよび第２配線２１ｂは絶縁層１９を介して設けられている。

上記したようなＳＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック層２０にアノード電圧Ｖａを印加する。通常、アノード電圧Ｖａは数ｋＶから十数ｋＶであるため、前面基板１１および背面基板１２間には電位差が生じる。そして、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１５へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。

次に、上記のように構成されたＳＥＤの製造装置および製造方法について詳述する。
図４に示すように、ＳＥＤを製造する製造装置１は、第１ステージ２、第２ステージ３、取得部としてのＣＣＤカメラ４、レーザ照射部５、制御部６、およびモニタ７を有している。第１ステージ２は図示しない移動機構により上下方向に移動可能であり、この第１ステージには、ＣＣＤカメラ４が設けられている。このため、ＣＣＤカメラ４は、前面基板１１に接近可能であり、前面基板の面方向に移動可能である。

レーザ照射部５は、レーザ光を出力するレーザ発振器５ａ、レーザ発振器から出力されたレーザ光を伝送する光ファイバ５ｂ、および光ファイバで伝送されたレーザ光を集光する光学系としてのレンズ５ｃを有している。また、レーザ照射部５は回動機構５ｄを有している。第２ステージ３には、回動機構５ｄおよび回動機構に固定されたレンズ５ｃが設けられている。このため、レンズ５ｃは背面基板１２の面方向に移動可能である。また、レーザ光の照射角度（光軸）を任意の角度に設定可能である。制御部６は、ＣＣＤカメラ４によって撮影された画像を処理および格納するとともに、レーザの照射条件を制御する。モニタ７は、制御部６で処理された画像を表示する。

次に、上記のように構成された製造装置１によって製造されるＳＥＤの製造方法について説明する。
まず、前面基板１１および背面基板１２が接合された真空外囲器１０を用意する。この実施の形態において、前面基板１１および背面基板１２間の隙間は１．６ｍｍであり、真空外囲器１０の背面基板上、例えば第２配線２１ｂ上にＳＥ（Stray Emission）源である不要電子放出源として、付着物１００が付着している場合について説明する。ここで、この付着物１００は、前面基板１１および背面基板１２を接合する際、またはこれらを接合した後に、前面基板を構成するゲッター膜２２、メタルバック層２０、蛍光体層１６、および図示しない配線等が剥離または生産工程で異物が混入したものである。

次に、用意した真空外囲器１０を第１ステージ２および第２ステージ３間に配置する。ここで、レーザ照射部５は背面基板１２に対向して配置されている。より詳しくは、レンズ５ｃを背面基板１２に対向して配置している。その後、真空外囲器１０にアノード電圧Ｖａを印加する。すると、前面基板１１および背面基板１２間の電位差により、第２配線２１ｂ上の付着物１００が基点となり、電子が放出され、この付着物付近の蛍光体層１６は発光する。そして、アノード電圧Ｖａを印加した状態で、ＣＣＤカメラ４を前面基板１１に接近させるとともに、前面基板の面方向に移動させる。これにより、ＣＣＤカメラ４は、発光した蛍光体層１６の画像を取得（撮影）するとともに、発光の基点となる付着物１００が存在すると思われる位置情報を取得する。ＣＣＤカメラ４が取得した情報は制御部６に伝送される。

ＣＣＤカメラ４から情報が伝送されると、制御部６は、モニタ７に蛍光体層１６の画像の情報を伝送する。そして、取得した画像をモニタ７に表示させることにより、付着物１００が存在すると思われる位置を目視により確認することができる。

続いて、取得した付着物１００の位置情報に基づき、この付着物１００下方の背面基板１２付近まで、レンズ５ｃを移動させる。次いで、アノード電圧Ｖａの印加を止め、レーザ発振器５ａによりレーザ光を発振させる。これにより、レーザ光は背面基板１２を透過し、メタルバック層２０に照射される。より詳しくは、レーザ光をレンズ５ｃで集光させてメタルバック層２０に照射することにより、このメタルバック層で反射させたレーザ光が付着物１００に照射される。

この実施の形態において、背面基板１２内面側でのレーザ光の集光径は直径約０．２ｍｍである。なお、レーザ光の集光径が直径０．０５ｍｍ以上であれば、レーザ光を所望の集光径で照射することができる。レーザ光の照射範囲は蛍光体層１６の不要発光部位を中心として半径０．２ｍｍ、より好ましくは０．１５ｍｍの範囲内とする。レーザ光の照射時間において、１パルスの時間は約１００ｎｓないし２００ｎｓ、レーザ光の照射エネルギは約１ｍＪにそれぞれ設定した。レーザ光の照射時間および照射エネルギは付着物１００の状態に応じて設定され、適当なオーバーラップを保ちながら照射される。なお、回動機構５ｄは動作させずにレーザ光を照射した。

背面基板１２外側から照射されたレーザ光の背面基板外面側でのエネルギ密度をｄ１、背面基板を透過したレーザ光のメタルバック層２０表面でのエネルギ密度をｄ２、メタルバック層で反射されたレーザ光の背面基板内面側でのエネルギ密度をｄ３とすると、次の関係式が成立つ。
ｄ１＜ｄ２＜ｄ３
上記したようにレーザ光を照射することにより、付着物１００を蒸発（ガス化）し、第２配線２１ｂ上から少なくとも部分的に除去または変形させる。背面基板１２上に複数の付着物１００が付着している場合は、上記した方法により順次付着物を除去する。上記した工程により、不要発光の無いＳＥＤが完成する。

以上のように構成された、ＳＥＤの製造装置および製造方法によれば、第２配線２１ｂ上等、背面基板１２上に付着した付着物１００にレーザ光を照射し、付着物を少なくとも部分的に除去または変形させることができる。より詳しくは、背面基板１２の外側から、レンズ５ｃによってレーザ光を集光させてメタルバック層２０に照射し、このメタルバック層で反射されたレーザ光を付着物１００に照射させ、付着物を除去または変形させている。これにより、ＳＥＤに接触することなく、背面基板１２の外部からリペアすることができ、電子ビームが照射された蛍光体から放出される光以外の不要な発光を防ぐことができる。

レーザ光の波長は、背面基板１２を透過する波長に設定されているため背面基板の外側からレーザ光を照射する場合でも、背面基板を害する（溶解させる）ことなくレーザ光を照射することができる。
また、上記した説明ではアノード電圧Ｖａをレーザ光照射時を除いて印加しているが、付着物１００の位置の確認時の他、レーザ光照射時も印加しても良い。

レーザ光は付着物１００に合わせた照射角度で照射することも可能である。本実施の形態においては、付着物１００が第２配線２１ｂ上に付着した場合、メタルバック層２０表面に対する法線方向からレーザ光を照射したが、付着物１００が背面基板１２上の傾斜した個所、例えばスペーサ１４の側面や第２配線２１ｂの側面に付着していると思われる場合は、回動機構５ｄにより、レーザ光の照射角度を調整し、斜め方向からレーザ光を照射すれば良い。このため、付着物１００が背面基板１２側のいかなる個所に付着している場合でも、角度を調整してレーザ光を照射することにより、付着物を除去でき、不要発光を防ぐことができる。

また、本願発明者等が調査したところ、レーザ光の照射範囲を発光点を中心として半径０．２ｍｍ、より好ましくは０．１５ｍｍの範囲内とすることにより、付着物１００を効率良く除去できることが分かった。

結像方式を用いて付着物１００にレーザ光を照射することにより、開口数（ＮＡ）を大きく取ることができる。すなわち、ＮＡが大きくなると、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の差が大きくなり、レーザ光の断面積が大きいほどエネルギ密度が小さくなるため光路の途中での無用なダメージを避けることができる。

また、結像方式を用いて付着物１００にレーザ光を照射することにより、レーザ光の照射エリアを明確にすることができる。すなわち、光ファイバ５ｂの出口からはエネルギ密度が均一な円形のビームが出てくるので、結像方式を用いれば加工点でも均一なエネルギ密度での照射が可能になるためである。なお、結像方式を用いずに、単に集光するだけでは、中心のエネルギが強く、中心から周辺にかけて徐々に弱くなっていく分布になるため、均一条件での照射が難しい。

光ファイバ５ｂで伝送されたレーザ光はレンズ５ｃを介するとともに背面基板１２を透過し、さらにメタルバック層２０で反射され、再度背面基板１２の内面側の付着物１００が存在すると思われる位置に結像して照射される。すなわち、結像位置は、レーザ光が最初に背面基板１２の内面に当たる位置より３．２ｍｍ（前面基板１１および背面基板１２間の往復分）デフォーカスされた位置となる。

また、結像方式において、上記ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の関係を加味したダメージしきい値は、背面基板１２の外側から照射されたときの背面基板が一番大きく、メタルバック層２０で反射され背面基板の内側から照射されたときの背面基板、メタルバック層と順に小さい。このため、メタルバック層２０にダメージが入らない条件でレーザ光を照射すれば、背面基板１２を低エネルギ密度で透過するため、背面基板へのダメージを防止することができ、しかも付着物１００が存在する背面基板内面には十分なエネルギ密度でレーザ光を照射できる。

ここで、焦点の位置をレーザ光が最初に背面基板１２の内面に当たる位置とした場合（集光したレーザ光を背面基板の内面に直接照射した場合）について説明する。この場合、ダメージしきい値を超えたエネルギ密度の高いレーザ光が背面基板１２内面に照射されることになる。このようなレーザ光が背面基板１２内面側の付着物１００や各種配線、絶縁膜等に照射された場合、付着物は消滅するが、各種配線や絶縁膜等は飛散してしまう。上記したことから、レーザ光が照射された個所の配線や絶縁膜等は除去されてしまうため、レーザ光の焦点の位置を背面基板１２内面に設定して照射する方法は望ましくない。

次に、前面基板１１の外面側にレーザ照射部を配置して付着物１００にレーザ光を照射する場合について説明する。この場合、前面基板１１およびメタルバック層２０を透過するようレーザ光の照射条件を設定する必要があるが、メタルバック層においてはレーザ光が透過しにくい。このため、前面基板１１外面側からレーザ光を照射する方法は望ましくない。
上記したことから、背面基板１２上に付着物１００が付着した場合であっても、ＳＥＤをリペアすることができ、表示品位に優れたＳＥＤを得ることができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、付着物１００を消滅させるために上記のようにレーザ光を照射したが、アノード電圧Ｖａ印加時に発光する画素を滅点化させるために、電子放出素子１８にレーザ光を照射し、電子放出素子を破壊しても良い。不要電子放出源は付着物１００に限らず、配線表面の隆起等、前面基板１１および背面基板１２間の隙間を小さくさせる要因となるものが考えられ、例えば背面基板１２上に形成された針状や突起状の導電性形成物等が考えられる。本発明は、ＳＥＤの製造装置および製造方法に限定されることなく、ＦＥＤの製造装置および製造方法にも適用することができる。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤの斜視図。 図１に示したＡ−Ａ断面図。 図２に示したＳＥＤの断面図を拡大して更に詳細に示した図。 上記ＳＥＤの製造に用いる製造装置。

符号の説明

１…製造装置、２…第１ステージ、３…第２ステージ、４…ＣＣＤカメラ、５…レーザ照射部、５ａ…レーザ発振器、５ｂ…光ファイバ、５ｃ…レンズ、５ｄ…回動機構、６…制御部、７…モニタ、１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光体スクリーン、１６…蛍光体層、１８…電子放出素子、２０…メタルバック層、２１ａ…第１配線、２１ｂ…第２配線、２２…ゲッター膜、１００…付着物。

Claims (7)

1. 隙間を置いて対向配置されているとともに周縁部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板の内面に設けられた複数の蛍光体層およびメタルバック層と、前記背面基板の内面に設けられているとともに、前記蛍光体層にそれぞれ対応した複数の電子放出素子と、を有した表示装置の製造装置において、
   前記背面基板に対向して配置されているとともに、前記背面基板を介して前記メタルバック層にレーザ光を照射し、前記メタルバック層で反射させたレーザ光を前記背面基板側の不要電子放出源に照射させ、前記不要電子放出源を除去または変形させるレーザ照射部を備えていることを特徴とする表示装置の製造装置。
2. 前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記不要電子放出源の位置情報を取得する取得部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造装置。
3. 前記レーザ照射部は、
   レーザ光を出力するレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を集光して前記メタルバック層に照射する光学系と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造装置。
4. 隙間を置いて対向配置されているとともに周縁部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板の内面に設けられた複数の蛍光体層およびメタルバック層と、前記背面基板の内面に設けられているとともに、前記蛍光体層にそれぞれ対応した複数の電子放出素子と、を有した表示装置の製造方法において、
   前記背面基板の外側から前記背面基板を介して前記メタルバック層にレーザ光を照射し、前記メタルバック層で反射させたレーザ光を前記背面基板側の不要電子放出源に照射させ、前記不要電子放出源を除去または変形させることを特徴とする表示装置の製造方法。
5. 前記レーザ光を照射する際、前記レーザ光を前記不要電子放出源に合わせた照射角度で照射することを特徴とする請求項４に記載の表示装置の製造方法。
6. 前記レーザ光を照射する際、前記不要電子放出源が基点となり生じる前記蛍光体層の不要発光部位を中心に半径０．２ｍｍの範囲内に照射することを特徴とする請求項４に記載の表示装置の製造方法。
7. 前記前面基板および背面基板間にアノード電圧を印加した状態でレーザ光を照射することを特徴とする請求項４に記載の表示装置の製造方法。

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