JP2009009848A - 表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の表示品位を向上させることができる表示装置の製造装置を提供する。
【解決手段】表示装置の製造装置１１において、離間させて対向配置された背面基板２及び前面基板４を周壁として有する外囲器１ａと、背面基板２の内面上に設けられ電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子５と、前面基板４の内面上に設けられ放出された電子によりそれぞれ発光する複数の蛍光体層８ａと、前面基板４の内面上に設けられた電極層９とを具備する表示装置１に対して、前面基板４側から、不要に発光する蛍光体層８ａに向けて、蛍光体層８ａ及び電極層９を破壊するレーザ光を照射するレーザ照射部１４を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像を表示する表示装置の製造装置及びその表示装置の製造方法に関する。

近年、薄型で軽量の表示装置として様々な平面表示装置が開発されている。この平面表示装置としては、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶表示装置（ＬＣＤ）、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表示装置（ＰＤＰ）、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電界放出表示装置（ＦＥＤ）、及び、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電子放出表示装置（ＳＥＤ）等が挙げられる。

ＦＥＤやＳＥＤ等の表示装置は、通常、所定の間隔で対向配置された前面基板及び背面基板と、それらの基板の間に設けられた矩形枠状の側壁とを備えている。各基板と側壁とは封着金属により封着され、気密性が維持されており、真空容器（減圧容器）として機能している。また、前面基板の内面には蛍光体スクリーンやメタルバック層（電極層）が設けられ、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。

前述の表示装置を製造する場合には、矩形状のガラス基板上に蛍光体スクリーンやメタルバック層等が形成され、前面基板が完成する。さらに、矩形状のガラス基板上に複数の電子放出素子や電気配線等が形成され、背面基板が完成する。その後、それらの背面基板及び前面基板が側壁を介して真空中で貼り合われ、表示装置が製造される（例えば、特許文献１参照）。

このような製造工程においては、背面基板上、例えば電気配線上等に付着物や突起物が存在してしまうことがある。付着物としては、例えば、前面基板上の蛍光体スクリーンやメタルバック層の剥離物、電気配線の剥離物、さらに、途中工程で混入した異物等が挙げられる。また、突起物としては、例えば、途中工程で発生した電気配線のバリや隆起物等が挙げられる。このような付着物や突起物が背面基板上に存在すると、画像を表示する際、その付着物や突起物が基点となり電子が放出され、不要な発光が生じてしまう。このため、表示装置の表示品位が低下してしまう。

この不要な発光を抑えて表示品位の低下を防止する方法としては、前面基板側から付着物に焦点を合わせてレーザ光を照射してその付着物を除去する技術（例えば、特許文献２参照）や、背面基板側からメタルバック層を介して付着物にレーザ光を照射してその付着物を除去する技術（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）等が提案されている。
特開２００２−３１９３４６号公報 特開２００５−３２２５１３号公報 特開２００６−０７３４３３号公報 特開２００６−０９２９６６号公報

しかしながら、前述のように前面基板側から付着物に焦点を合わせてレーザ光を照射する場合には、そのレーザ光のエネルギー強度を高く設定する必要があるため、レーザ光が通過する広い範囲で前面基板にダメージを与えしまう。このため、表示装置の表示品位が低下してしまう。

さらに、前述のように背面基板側からメタルバック層を介して付着物にレーザ光を照射する場合には、電子放出素子や電気配線等のダメージ（破壊）を避けるためレーザ光のエネルギー強度を高く設定することはできず、付着物を除去する成功確率が低いため、その付着物を確実に除去することが困難である。このため、表示装置の表示品位が低下してしまう。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示装置の表示品位を向上させることができる表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、表示装置の製造装置において、離間させて対向配置された背面基板及び前面基板を周壁として有する外囲器と、背面基板の内面上に設けられ電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子と、前面基板の内面上に設けられ放出された電子によりそれぞれ発光する複数の蛍光体層と、前面基板の内面上に設けられた電極層とを具備する表示装置に対して、前面基板側から、不要に発光する蛍光体層に向けて、蛍光体層及び電極層を破壊するレーザ光を照射するレーザ照射部を備えることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、表示装置の製造方法において、離間させて対向配置された背面基板及び前面基板を周壁として有する外囲器と、背面基板の内面上に設けられ電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子と、前面基板の内面上に設けられ放出された電子によりそれぞれ発光する複数の蛍光体層と、前面基板の内面上に設けられた電極層とを具備する表示装置に対して、前面基板側から、不要に発光する蛍光体層に向けて、蛍光体層及び電極層を破壊するレーザ光を照射する工程を有することである。

本発明によれば、表示装置の表示品位を向上させることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置１は、第１基板である背面基板２と、その背面基板２上に形成された矩形枠状の側壁３と、背面基板２上に側壁３を介して設けられた第２基板である前面基板４とを備えている。

背面基板２は、例えば矩形状のガラス基板である。この背面基板２の内面（前面基板４に対向する表面：図２中の上面）には、電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子５やそれらに電位を供給するための電気配線６等が設けられている。各電子放出素子５は画素毎にドット状（点状）に設けられており、電気配線６はマトリクス状（格子状）に設けられている。その電気配線６の端部は、背面基板２における前面基板４に対向しない領域まで引き出されている（図１参照）。なお、電子放出素子５としては、例えば、表面伝導型の電子放出素子を用いる。

側壁３は、例えば矩形状の枠体として形成されている。この側壁３は、背面基板２及び前面基板４に例えば封着金属部材７により接合されている。側壁３は、例えば金属材料により形成されている。なお、封着金属部材７は、側壁３と背面基板２及び前面基板４とを接合し、真空容器としての内部の気密性を維持する。

前面基板４は、例えば矩形状のガラス基板である。この前面基板４の内面（背面基板２に対向する表面：図２中の下面）には、蛍光体スクリーン８や電極層９、ゲッター層（図示せず）等が設けられている。これらの蛍光体スクリーン８、電極層９及びゲッター層はその順番で積層されている。

蛍光体スクリーン８は、ドット状あるいはストライプ状に設けられた複数の蛍光体層８ａ（赤、緑及び青）と、それらの蛍光体層８ａにそれぞれ対応させて設けられた複数の着色層８ｂ（赤、緑及び青）と、ブラックマトリクス等の遮光層８ｃとを有している。また、電極層９は、アルミニウム等の金属膜により形成されており、電圧が印加されるメタルバック層として機能する。なお、着色層８ｂは、対応する蛍光体層８ａから放出された光の通過波長を調整するカラーフィルタ層である。これにより、より鮮明な画像を得ることができる。

ここで、前述の背面基板２、側壁３及び前面基板４は、真空の外囲器１ａを構成している。この外囲器１ａは、背面基板２、側壁３及び前面基板４を周壁として有しており、その内部を真空状態にした真空容器（減圧容器）である。なお、背面基板２と前面基板４とは、例えば数ｍｍ程度の所定距離（ギャップ）だけ離間させて対向配置されている。この真空容器の内部には、そのギャップを維持するための支持部材である複数のスペーサ（図示せず）が設けられている。これらのスペーサは、背面基板２及び前面基板４に加わる大気圧荷重を受け止め、ギャップを一定に維持している。

このような表示装置１では、背面基板２の電位はほぼアース電位に保持されている。画像を表示する場合には、前面基板４の電極層９にアノード電圧（例えば、数ｋＶから十数ｋＶ）が印加される。この状態で、画像情報（画像データ）に基づいて各電子放出素子５から電子ビームが出射され、その電子ビームがアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン８に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン８の蛍光体層８ａが励起されて発光し、カラー画像が表示される。

次に、前述の表示装置１の製造装置１１について説明する。この製造装置１１は、表示装置１における不要発光の有無を検査し、不要発光を修復するための装置である。

図３に示すように、本発明の実施の形態に係る製造装置１１は、表示装置１の外囲器１ａが載置される載置台１２と、その載置台１２上の外囲器１ａに対して撮像を行う撮像部１３と、載置台１２上の外囲器１ａに対してレーザ光を照射するレーザ照射部１４と、撮像部１３及びレーザ照射部１４を移動させる移動機構１５と、撮像した画像を表示する表示部１６と、載置台１２上の外囲器１ａに対して電圧を印加する電圧印加部１７と、各部を制御する制御部１８とを備えている。

載置台１２は、例えばピン等の複数の支持部材１２ａを有している。この載置台１２は、各支持部材１２ａを介して外囲器１ａを水平に保持する。

撮像部１３は、前面基板４側から外囲器１ａの前面基板４の表面を撮像する。この撮像部１３は、表示装置１における不要に発光する画素、すなわち不要に発光する蛍光体層８ａの有無を検出するための検出部として機能する。なお、撮像部１３としては、例えばＣＣＤカメラ等を用いる。

ここで、不要に発光する蛍光体層８ａが存在する要因は、背面基板２の内面上、例えば電気配線６上に不要発光源（ＳＥ（Stray Emission）源）として、付着物や突起物Ｔ１が存在することである。このような付着物や突起物が背面基板２上に存在すると、画像を表示する際、その付着物や突起物Ｔ１が基点となり電子が放出され、不要な発光が生じてしまう。なお、付着物としては、例えば、前面基板４上の蛍光体スクリーン８や電極層９等の剥離物、電気配線の剥離物、さらに、途中工程で混入した異物等が挙げられる。また、突起物Ｔ１としては、例えば、途中工程で発生した電気配線のバリや隆起物等がある。

レーザ照射部１４は、レーザ光源（図示せず）と、レーザ光を集光するレンズ等の光学系１４ａと、レーザ光の照射角度（光軸）を任意の角度に設定するための回動機構１４ｂとを有している。この回動機構１４ｂは、例えば、蛍光体層８ａの表面に対する法線方向からレーザ光を照射するようにその照射角度を調整する調整機構として機能する。このようなレーザ照射部１４は、前面基板４側から、不要に発光する蛍光体層８ａに向けて、蛍光体層８ａ及び電極層９を破壊するレーザ光を照射する照射部である。このレーザ光の照射により、蛍光体層８ａ、着色層８ｂ及び電極層９が破壊され、その飛散物である粒子群Ｒ１が真空中に放出し、背面基板２に向かって進行する。この粒子群Ｒ１は、背面基板２上に到達し、付着物や突起物Ｔ１を破壊（溶融等）あるいは被膜する。

ここで、レーザ光の焦点（スポット）Ｓ１の直径は、例えば５０μｍ程度である。また、背面基板２と前面基板４との離間距離は、例えば１．６ｍｍ程度である。開口率は、例えばＮＡ（Ｓｉｎθ）＝０．２程度である。このような場合には、レーザ光による作用領域は、例えば４００μｍ程度である。この作用領域は、粒子群Ｒ１が背面基板２上に広がる領域である。

移動機構１５は、載置台１２に対して接離方向（図３中の上下方向）に移動可能に設けられたステージ１５ａと、そのステージ１５ａに沿って撮像部１３を水平方向に移動させる撮像移動機構１５ｂと、ステージ１５ａに沿ってレーザ照射部１４を水平方向に移動させる照射移動機構１５ｃとを備えている。この移動機構１５は、制御部１８による制御に応じて、撮像部１３及びレーザ照射部１４と載置台１２上の外囲器１ａとの相対位置を変化させる。

表示部１６は、撮像した画像である前面基板４の表面の画像を表示する。これにより、検査者等の操作者はその画像を見ることにより、目視により不要発光が生じている位置（不要に発光する蛍光体層８ａの位置）を確認することができる。なお、表示部１６としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等を用いる。

電圧印加部１７は、載置台１２上の外囲器１ａの電極層９に電圧を印加する。この電圧印加部１７は、制御部１８による制御に応じて、不要発光の検査を行う場合、電極層９にアノード電圧を印加する。

制御部１８は、各部を集中的に制御するコントローラと、各種プログラムや各種データ等を記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を備えている。記憶部は、コントローラのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）や不揮発メモリ等を有している。この制御部１８は、記憶部に格納されている各種プログラムや各種データ等に基づいて各部の制御を行う。特に、制御部１８は、データの計算又は加工等を行う一連のデータ処理、撮影を行う撮影処理、画像を表示する表示処理及びレーザ光を照射する照射処理等を実行する。なお、記憶部には、撮影条件や照射条件等が格納されている。

次に、前述の製造装置１１を用いる表示装置１の製造方法について説明する。

最初に、背面基板２と前面基板４とが側壁３を介して接合され、外囲器１ａが処理対象として用意される。その外囲器１ａがロボットハンドリング等により載置台１２上に載置される（図３参照）。ここで、本実施の形態においては、外囲器１ａが備える背面基板２の内面上、例えば電気配線６上に不要発光源（ＳＥ源）として突起物Ｔ１が存在している場合について説明する。

制御部１８は、移動機構１５の撮像移動機構１５ｂを制御し、撮像部１３を待機位置から初期撮像位置に移動させ、さらに、ステージ１５ａを上下方向に移動させて前面基板４の表面画像を取得する位置にピントを合わせる。このとき、レーザ照射部１４は待機位置に待機している。

次いで、制御部１８は、電圧印加部１７により電極層９にアノード電圧を印加し、その状態で、撮像部１３を前面基板４の面方向に移動させ、不要に発光している蛍光体層８ａを検出するため、前記基板４の表面画像を順次撮像する。このとき、背面基板２と前面基板４との間の電位差により、電気配線６上の突起物Ｔ１が基点となり、電子が放出され、この不要電子により突起物Ｔ１付近の蛍光体層８ａが発光している。この不要に発光する蛍光体層８ａの一部が、図４に示すように、不要発光部位Ｋ１となる。

さらに、制御部１８は、取得した画像を表示部１６により表示する。加えて、制御部１８は、取得した画像に基づいて不要発光部位Ｋ１の位置情報を生成し、その位置情報を記憶部に格納する。その後、制御部１８は、記憶した不要発光部位Ｋ１の位置情報に基づいて移動機構１５の照射移動機構１５ｃを制御し、その不要発光部位Ｋ１と対向する位置までレーザ照射部１４を移動させる。

次いで、制御部１８は、前面基板４側から、不要発光部位Ｋ１、すなわち不要に発光する蛍光体層８ａに向けて、蛍光体層８ａ及び電極層９を破壊するレーザ光を照射する。このとき、レーザ光は、図４に示すように、その焦点（スポット）Ｓ１が不要に発光する蛍光体層８ａの周縁領域、特に隅領域（コーナ領域）に位置付けて照射される。なお、レーザ光は光学系１４ａにより蛍光体スクリーン８に焦点を合わせて集光されている。

このレーザ光の照射により、図３に示すように、蛍光体層８ａ、着色層８ｂ及び電極層９が破壊され、その飛散物である粒子群Ｒ１が真空中に放出し、背面基板２に向かって進行する。この粒子群Ｒ１は、背面基板２上に到達し、突起物Ｔ１を破壊（溶融等）あるいは被膜する。これにより、ＳＥ源である突起物Ｔ１が消滅あるいは不活性化されるので、画像を表示する際に、突起物Ｔ１が基点となり電子が放出され、不要な発光が生じることを防止することができる。なお、レーザ光の照射部位の蛍光体層８ａ、着色層８ｂ及び電極層９は粒子群Ｒ１として放出されるため、レーザ光の照射位置には、貫通孔が形成されることになる。

その後、制御部１８は、前述と同様に、不要発光部位Ｋ１の位置情報に基づいて移動機構１５の照射移動機構１５ｃを制御し、不要発光部位Ｋ１に対向する位置までレーザ照射部１４を移動させ、レーザ光を照射することを繰り返す。なお、レーザ光照射後の蛍光体層８ａで不要発光部位Ｋ１が再度検出される場合には、レーザ光の照射位置をずらして（例えば、焦点Ｓ１の直径分ずらして）レーザ光を再度照射したり、レーザ光照射後の蛍光体層８ａに隣接する蛍光体層８ａに向かってレーザ光を照射したりする。したがって、不要発生部位Ｋ１が検出されなくなるまで、レーザ光の照射位置が変えられながら、レーザ光の照射が繰り返される。また、付着物や突起物Ｔ１が背面基板２上の傾斜した個所、例えばスペーサの側面や電気配線６の側面に存在している場合でも、粒子群Ｒ１は広がって背面基板２上に到達するので、突起物Ｔ１を確実に破壊（溶融等）あるいは被膜することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、前面基板４側から、不要に発光する蛍光体層８ａに向けて、蛍光体層８ａ及び電極層９を破壊するレーザ光を照射することによって、蛍光体層８ａ及び電極層９が破壊され、その飛散物である粒子群Ｒ１が真空中に放出されて背面基板２上に到達するので、ＳＥ源である突起物Ｔ１を破壊（溶融等）あるいは被膜する。これにより、突起物Ｔ１が消滅あるいは不活性化され、画像を表示する際に、その突起物Ｔ１が基点となり電子が放出され、不要な発光が生じることを防止することが可能になるので、表示装置１の表示品位を向上させることができる。

さらに、粒子群Ｒ１が広がって背面基板２上に到達するので、突起物Ｔに焦点を合わせてレーザ光を照射する場合に比べて、背面基板２上の作用領域内に複数の突起物Ｔ１が存在していた場合、それらの突起物Ｔ１を同時に破壊（溶融等）あるいは被膜することができる。

加えて、前面基板４側からレーザ光を照射することによって、背面基板２からレーザ光を照射する場合に比べ、レーザ光による電子放出素子５のダメージ（損傷）を回避することが可能になるので、表示装置１の表示品位の低下を防止することができる。さらに、前面基板４側からレーザ光を照射する場合には、前面基板４上に各電子放出素子５や電気配線６等が無いため、レーザ光のエネルギー強度を高く設定することが可能になるので、付着物や突起物Ｔ１がある程度大きい場合でも、それらを確実に消滅あるいは不活性化することができる。その結果として、表示装置１の表示品位を確実に向上させることができる。

また、不要に発光する蛍光体層８ａの隅領域に向けてレーザ光を照射することによって（図４参照）、蛍光体層８ａ等の破壊による輝度低下を抑えることが可能になるので、表示装置１の表示品位の低下を防止することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、前述の実施の形態においては、レーザ光の焦点位置を蛍光体スクリーン８の位置に合わせているが、これに限るものではなく、例えば電極層９に合わせるようにしてもよい。ここで、背面基板２側から電極層９に対してレーザ光を照射する場合には、レーザ光のエネルギー強度を電極層９がガス化（蒸気化）する程度に設定し、レーザ光の焦点Ｓ１を電極層９に合わせ、電極層９に電圧を印加した状態（例えば、電極層９がマイナス電位である）で、レーザ光を照射するようにしてもよい。このとき、レーザ光は、背面基板２上の各電子放出素子５や電気配線６等を避けて照射される。

レーザ光が電極層９に照射されると、照射部位の電極層９がガス化し、前面基板４から背面基板２に向けて電子等が拡散する。これにより、その電子等が背面基板２上の付着物や突起物Ｔ１に到達し、その付着物や突起物Ｔ１が破壊（溶融等）されるので、付着物や突起物Ｔ１を消滅あるいは不活性化することができる。なお、電極層９に高電圧を印加した場合には、照射部位の電極層９がガス化した状態で、前面基板４と背面基板２との間に放電が誘発される（誘電）。これにより、放電が発生し、付着物や突起物Ｔ１に放電電流が流れ、その付着物や突起物Ｔ１が破壊（溶融等）されるので、付着物や突起物Ｔ１を消滅あるいは不活性化することができる。

さらに、前述の実施の形態においては、光学系１４ａによりレーザ光の焦点（スポット）Ｓ１の形状を円形にしているが、これに限るものではなく、例えば、正方形や長方形等の形状にするようにしてもよい。なお、レーザ光の焦点Ｓ１の形状を蛍光体層８ａの破壊による輝度低下を抑えることが可能な形状にすることが好ましい。

また、前述の実施の形態においては、撮像部１３及びレーザ照射部１４を載置台１２に対して相対移動させているが、これに限るものではなく、例えば、載置台１２を撮像部１３及びレーザ照射部１４に対して相対移動させるようにしてもよい。

最後に、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。

本発明の実施の一形態に係る表示装置の概略構成を示す外観斜視図である。 図１のＡ１−Ａ１線断面図である。 本発明の実施の一形態に係る表示装置の製造装置の概略構成を示す模式図である。 図３に示す製造装置が備えるレーザ照射部による照射位置を説明するための説明図である。

符号の説明

１…表示装置、１ａ…外囲器、２…背面基板、４…前面基板、５…電子放出素子、８ａ…蛍光体層、９…電極層、１１…製造装置、１４…レーザ照射部

Claims (4)

1. 離間させて対向配置された背面基板及び前面基板を周壁として有する外囲器と、前記背面基板の内面上に設けられ電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子と、前記前面基板の内面上に設けられ放出された前記電子によりそれぞれ発光する複数の蛍光体層と、前記前面基板の内面上に設けられた電極層とを具備する表示装置に対して、前記前面基板側から、不要に発光する前記蛍光体層に向けて、前記蛍光体層及び前記電極層を破壊するレーザ光を照射するレーザ照射部を備えることを特徴とする表示装置の製造装置。
2. 前記レーザ照射部は、不要に発光する前記蛍光体層の隅領域に向けて前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１記載の表示装置の製造装置。
3. 離間させて対向配置された背面基板及び前面基板を周壁として有する外囲器と、前記背面基板の内面上に設けられ電子をそれぞれ放出する複数の電子放出素子と、前記前面基板の内面上に設けられ放出された前記電子によりそれぞれ発光する複数の蛍光体層と、前記前面基板の内面上に設けられた電極層とを具備する表示装置に対して、前記前面基板側から、不要に発光する前記蛍光体層に向けて、前記蛍光体層及び前記電極層を破壊するレーザ光を照射する工程を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
4. 不要に発光する前記蛍光体層の隅領域に向けて前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項３記載の表示装置の製造方法。

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