JP3790157B2

JP3790157B2 - 平面表示装置のプレート位置合わせ方法、およびプレート位置合わせ装置

Info

Publication number: JP3790157B2
Application number: JP2001395240A
Authority: JP
Inventors: 大二廣澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003197105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面表示装置のフェースプレート内面に形成された複数の画素表示部とリアプレート内面に形成された複数の電子放出素子とを位置合わせするためのプレート位置合わせ方法、およびプレート位置合わせ装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面表示装置として用いられるフィールドエミッションデバイス（ＦＥＤ）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【０００３】
このＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された矩形状のフェースプレートおよびリアプレートを有する。これら２枚のプレートは、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。フェースプレートの内面には、３色の蛍光体層による多数の画素表示部が整列した状態で形成されている。リアプレートの内面には、各画素表示部の蛍光体層をそれぞれ独立して励起発光させるための電子放出源として、画素毎に対応する多数のエミッタ（電子放出素子）が整列配置されている。
【０００４】
また、２枚のプレート間には、外気圧によるプレートの破壊を防止すべく、プレート間の隙間を維持するための、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている。そして、２枚のプレートおよび側壁によって閉塞された空間が超高真空に真空引きされている。
【０００５】
上記のようなＳＥＤにおいて、色ズレなどの画像不良を防止するためには、フェースプレート側の各画素表示部とリアプレート側の対応する各エミッタを互いに正確に対向せしめることが重要とされている。このため、従来は、予めフェースプレートとリアプレートの双方に位置合わせ用のアラインメントマークを形成しておき、これらアラインメントマークを一致させるように２枚のプレートを位置合わせしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の位置合わせ方法によると、フェースプレート側に形成された多数の画素表示部とフェースプレート側に形成されたアラインメントマークとの間に位置ズレを生じていたり、リアプレート側に形成された多数のエミッタとリアプレート側に形成されたアラインメントマークとの間に位置ズレを生じていたりすると、各プレートのアラインメントマークを正確に一致させて２枚のプレートを位置合わせしたとしても、対応する画素表示部とエミッタが正確に対向しなくなってしまう。
【０００７】
このため、例えば、フェースプレート側の画素表示部とアラインメントマークを可能な限り近づけて且つ同時に形成することで、両者の間の位置ズレを最小限に抑える方法が提案されている。しかし、この方法でも、熱工程等においてフェースプレート全体に熱歪みが生じるなどの要因により、画素表示部とアラインメントマークとの間の位置ズレを完全に無くすことはできない。リアプレートに関しても同様の不具合が生じることが考えられる。
【０００８】
このため、２枚のプレートを位置合わせする前に、予め、フェースプレート側の画素表示部とフェースプレート側のアラインメントマークとの間の相対的な位置関係、およびリアプレート側のエミッタとリアプレート側のアラインメントマークとの間の相対的な位置関係をそれぞれ測定しておき、アラインメントマークによる位置合わせ時にこれらの測定結果をフィードバックすることで、フェースプレート側の各画素表示部とリアプレート側の対応する各エミッタとを正確に対向させる方法が考えられる。
【０００９】
しかし、この方法によると、予め、フェースプレート側の画素表示部とアラインメントマークとの間の位置関係を測定し、且つリアプレート側のエミッタとアラインメントマークとの間の位置関係を測定し、さらにこれらの測定結果をアラインメントマークによる位置合わせ時にフィードバックするといった多くの労力が必要であり、位置合わせに多大な時間を要する問題があった。
【００１０】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、フェースプレート側の多数の画素表示部とリアプレート側の多数の電子放出素子とを短時間で簡単且つ正確に対向させることができる平面表示装置のプレート位置合わせ方法、およびプレート位置合わせ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のプレート位置合わせ方法によると、平面表示装置のフェースプレートの内面に形成された複数の画素表示部とリアプレートの内面に上記各画素表示部に対応して形成された複数の電子放出素子とが対向するように、上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせする方法であって、上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に形成された蛍光体層とこの蛍光体層を覆うメタルバックとを有し、位置合わせ用の特定の電子放出素子に対向する特定の画素表示部を上記メタルバックを形成しない検出用画素として予め加工しておき、この検出用画素の上記蛍光体層に紫外光を照射して発光させ、この発光させた検出用画素を上記リアプレートの外側から撮影することで、上記検出用画素を上記特定の電子放出素子と重ねて検出し、この検出結果に基づいて上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせする。
【００１２】
また、本発明のプレート位置合わせ装置は、平面表示装置のフェースプレートの内面に形成された複数の画素表示部とリアプレートの内面に上記各画素表示部に対応して形成された複数の電子放出素子とが対向するように、上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせするための装置であって、上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に形成された蛍光体層とこの蛍光体層を覆うメタルバックとを有し、位置合わせ用の特定の電子放出素子に対向する特定の画素表示部にだけ上記メタルバックを形成しない加工をした検出用画素の上記蛍光体層に紫外光を照射して発光させるための光源と、この発光させた検出用画素を上記リアプレートの外側から撮影することで、上記検出用画素を上記特定の電子放出素子と重ねて検出する検出装置と、この検出装置による検出結果に基づいて上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせする位置合わせ機構と、を備えている。
【００１３】
上記実施の形態によると、色ズレのない良質な画像を出力するために正確な位置合わせを必要とする複数の画素表示部と複数の電子放出素子のうち特定の画素表示部だけメタルバックを形成しない加工をして検出用画素とし、この検出用画素の蛍光体層に紫外光を照射して発光させ、発光させた検出用画素と対応する電子放出素子とを重ねて検出することで、フェースプレートとリアプレートの位置合わせを行うようにしている。このため、従来のように、位置合わせ用のアラインメントマークを各プレートに形成する必要がなく、実際の画素表示部を用いて２枚のプレートを簡単に位置合わせできるため、位置合わせに要する作業時間を短くでき、位置合わせ誤差を極めて少なくできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明を表面伝導型電子放出装置１（以下、ＳＥＤ１と称する）に適用した実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１には、ＳＥＤ１（平面表示装置）の断面図を示してある。ＳＥＤ１は、透明な絶縁基板としてそれぞれ矩形板状のガラスからなるリアプレート２およびフェースプレート４を備えている。これらのプレート２、４は、約１．５〜３．０ｍｍの隙間を介して互いに平行に対向配置されている。そして、リアプレート２およびフェースプレート４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同志が接合され、内部が超高真空に真空引きされた偏平な矩形状の真空外囲器８を構成している。尚、矩形枠状の側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材７により、リアプレート２の周縁部およびフェースプレート４の周縁部に封着される。
【００１７】
図２（ｂ）に詳細に示すように、フェースプレート４の内面には蛍光体スクリーン１１が形成されている。この蛍光体スクリーン１１は、格子状の黒色着色層１２の間に赤、青、緑の複数の蛍光体層１３を並べて構成されている。また、蛍光体スクリーン１１上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。これら複数の蛍光体層１３およびメタルバック１４が複数の画素表示部として機能する。
【００１８】
一方、リアプレート２の内面には、各色の蛍光体層１３を励起する電子放出源として、それぞれの蛍光体層１３に向けて電子ビームを放出する多数の電子放出素子１５が設けられている。つまり、電子放出素子１５は、蛍光体層１３に１対１で対応して設けられており、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１５は、図２（ｂ）に詳細に示すように、電子放出部１６、およびこの電子放出部１６に電圧を印加する一対の素子電極１７を有する。
【００１９】
また、リアプレート２およびフェースプレート４間には、複数のスペーサ１８が所定間隔をおいて配設されている（図１）。これら複数のスペーサ１８は、大気圧によるリアプレート２およびフェースプレート４の破壊を防止するように機能する。
【００２０】
上記のように構成されたＳＥＤ１は、図示しない駆動回路を介して入力される駆動信号に基づいて、所定の電子放出素子１５の素子電極１７に駆動電圧を選択的に印加することにより駆動される。このとき、駆動電圧が印加された電子放出素子１５の電子放出部１６から電子ビームが放出され、対応する蛍光体層１３が励起発光される。これにより、フェースプレートの外側から駆動信号に応じたカラー画像が表示される。
【００２１】
ところで、上述したＳＥＤ１で色ズレ等の画像不良を生じることなく良質な画像を出力するためには、フェースプレート４側に形成された多数の蛍光体層１３とリアプレート２側にそれぞれ対応して設けられた多数の電子放出素子１５とを１対１で正確に対向させる必要がある。このため、ＳＥＤ１の製造過程において、各蛍光体層１３と各電子放出素子１５とを正確に対向させるべく、リアプレート２とフェースプレート４とを高精度に位置合わせすることが重要となる。
【００２２】
このため、本実施の形態のプレート位置合わせ装置は、リアプレート２を保持することにより真空外囲器８を保持する保持機構２１、後述する検出用画素を照明するための照明装置２２（光源）、検出用画素を対応する電子放出素子１５と重ねて撮影するためのカメラ（検出装置）２３、撮影画像を表示する表示パネル２４、およびリアプレート２に対してフェースプレート４を平行移動させて位置合わせするための位置合わせ機構２５を有する。位置合わせ機構２５は、真空外囲器８の各辺に略垂直に当接する位置関係で、少なくとも１つずつ設けられている。
【００２３】
そして、フェースプレート４側に形成される多数の蛍光体層１３のうち特定の蛍光体層１３を含む画素表示部を予め加工しておき、加工した特定の画素表示部を検出用画素１０として利用して、リアプレート２とフェースプレート４を位置合わせするようにした。
【００２４】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、フェースプレート４の角部に近い１つの画素表示部を予め加工して検出用画素１０を形成した。本実施の形態では、この検出用画素１０として、複数列、複数行に整列された多数の画素表示部のうち４隅にある４つの画素表示部を加工した。検出用画素１０は、メタルバック１４を部分的に形成しない加工をして形成され、蛍光体層１３が露出した状態になっている。２枚のプレート２、４の位置合わせのためには検出用画素１０を最低２つ任意の位置に形成すれば良いが、本実施の形態では、位置合わせ精度をより高めるため４隅に形成した。
【００２５】
以下、本実施の形態のプレート位置合わせ方法について、図２（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】
まず、位置合わせを必要とする真空外囲器８を保持機構２１によって保持する。この状態で、フェースプレート４の外側に配設した照明装置２２によって各検出用画素１０を照明する。このとき、各照明装置２２は、検出用画素１０の蛍光体層１３に紫外光を照射して蛍光体層１３を励起発光させる。
【００２７】
そして、励起発光された蛍光体層１３を照明用の光源として、リアプレート２の外側に配設したカメラ２３により、それぞれ対応する電子放出素子１５を撮影し、表示パネル２４を介してその画像を表示する。このとき、表示パネル２４を介して、検出用画素１０およびその周囲の黒色着色層１２に重ねて電子放出部１６の影、すなわち電子放出部１６および素子電極１７の影が表示される。
【００２８】
さらに、４台のカメラ２３を介して撮影してそれぞれの表示パネル２４を介して表示した位置合わせ用の画像に基づいて、複数の位置合わせ機構２５を作動させ、フェースプレート４をリアプレート２に対して平行移動させて両者を相対的に移動させることで、リアプレート２とフェースプレート４を高精度に位置合わせする。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によると、正確な位置合わせを必要とする画素表示部（検出用画素１０）および電子放出素子１５自体を利用して２枚のプレート２、４を位置合わせしている。このため、多数の画素表示部と多数の電子放出素子とを直接的に且つ正確に位置合わせでき、色ズレのない良質な画像を出力できるＳＥＤ１を製造できる。
【００３０】
また、本実施の形態によると、従来のようにアラインメントマークを用いて２枚のプレートを位置合わせする必要がないことから、フェースプレート側の画素表示部とアラインメントマークとの間の位置ズレ、またはリアプレート側の電子放出素子とアラインメントマークとの間の位置ズレに起因した位置合わせ誤差を無くすことができる。
【００３１】
さらに、従来のこのような誤差を無くすため、位置合わせ前に、フェースプレート側の画素表示部とアラインメントマークとの間の相対位置を測定し、リアプレート側の電子放出素子とアラインメントマークとの間の相対位置を測定し、且つこれらの測定結果を位置合わせ時にフィードバックする必要がなく、２枚のプレートの位置合わせ作業をより簡単にできる。
【００３２】
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態では、複数列、複数行に整列配置された複数の画素表示部のうち４隅の画素表示部を加工したが、表示画像に影響の少ない最外周にある任意の画素表示部を加工するようにしても良い。
【００３３】
また、２枚のプレート２、４と側壁６との間を封着する際の熱処理に応じて熱歪みを生じ易い部位を除く位置にある任意の画素表示部を加工して検出用画素１０としても良い。この場合、熱歪みを生じていない部分の画素表示部を検出用画素１０として利用でき、より安定したプレート位置合わせが可能となる。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、リアプレート２を保持してフェースプレート４を移動させることで２枚のプレート２、４を位置合わせする場合について説明したが、フェースプレート４を保持してリアプレート２を移動させても良い。
【００３５】
また、上述した実施の形態では、２枚のプレート２、４間に複数のスペーサ１８を配置したＳＥＤ１について説明したが、これに限らず、２枚のプレート２、４間に、複数のスペーサを取り付けたスペーサグリッドを配置したＳＥＤ１に本発明を適用することも可能である。
【００３６】
さらに、上述した実施の形態では、複数の電子放出素子１５と複数の蛍光体層１３が１対１で対向するようにプレートを位置合わせしたが、複数の電子放出部１６から蛍光体層の同じ場所に電子ビームが放出される構成であっても本発明を適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の平面表示装置のプレート位置合わせ方法、およびプレート位置合わせ装置によると、フェースプレート側の多数の画素表示部とリアプレート側の多数の電子放出素子とを短時間で簡単且つ正確に対向させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す断面図。
【図２】図１のＳＥＤをフェースプレートの外側から見た部分平面図（ａ）、ＳＥＤのリアプレートとフェースプレートを位置合わせする方法および装置を説明するための図（ｂ）。
【符号の説明】
１…ＳＥＤ、
２…リアプレート、
４…フェースプレート、
６…側壁、
８…真空外囲器、
１０…検出用画素、
１１…蛍光体スクリーン、
１２…黒色着色層、
１３…蛍光体層、
１４…メタルバック、
１５…電子放出素子、
１６…電子放出部、
１７…素子電極、
１８…スペーサ、
２１…保持機構、
２２…照明装置、
２３…カメラ、
２４…表示パネル、
２５…位置合わせ機構。

Claims

平面表示装置のフェースプレートの内面に形成された複数の画素表示部とリアプレートの内面に上記各画素表示部に対応して形成された複数の電子放出素子とが対向するように、上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせする方法であって、上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に形成された蛍光体層とこの蛍光体層を覆うメタルバックとを有し、
位置合わせ用の特定の電子放出素子に対向する特定の画素表示部を上記メタルバックを形成しない検出用画素として予め加工しておき、
この検出用画素の上記蛍光体層に紫外光を照射して発光させ、
この発光させた検出用画素を上記リアプレートの外側から撮影することで、上記検出用画素を上記特定の電子放出素子と重ねて検出し、
この検出結果に基づいて上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせするプレート位置合わせ方法。
上記検出用画素は、上記複数の画素表示部のうち任意の複数の画素表示部をそれぞれ加工することで、複数個所に形成される請求項１に記載のプレート位置合わせ方法。
上記検出用画素は、上記フェースプレートの内面に複数列、複数行で整列配置された上記複数の画素表示部のうち最外周に位置する複数の画素表示部をそれぞれ加工することで形成される請求項１に記載のプレート位置合わせ方法。
上記検出用画素は、上記フェースプレートの内面に複数列、複数行で整列配置された上記複数の画素表示部のうち４隅にある４つの画素表示部を加工することで、４個所に形成される請求項１に記載のプレート位置合わせ方法。
上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に格子状の黒色着色層を形成し、この黒色着色層の間に上記蛍光体層を形成し、この蛍光体層上に上記メタルバックを形成して成り、
上記検出用画素は、加工対象となる画素表示部の上記メタルバックを選択的且つ部分的に予め除去することで形成される請求項１乃至４のいずれか１つに記載のプレート位置合わせ方法。
平面表示装置のフェースプレートの内面に形成された複数の画素表示部とリアプレートの内面に上記各画素表示部に対応して形成された複数の電子放出素子とが対向するように、上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせするための装置であって、上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に形成された蛍光体層とこの蛍光体層を覆うメタルバックとを有し、
位置合わせ用の特定の電子放出素子に対向する特定の画素表示部にだけ上記メタルバックを形成しない加工をした検出用画素の上記蛍光体層に紫外光を照射して発光させるための光源と、
この発光させた検出用画素を上記リアプレートの外側から撮影することで、上記検出用画素を上記特定の電子放出素子と重ねて検出する検出装置と、
この検出装置による検出結果に基づいて上記フェースプレートと上記リアプレートを位置合わせする位置合わせ機構と、
を備えているプレート位置合わせ装置。
上記検出用画素は、上記複数の画素表示部のうち任意の複数の画素表示部をそれぞれ加工することで、複数個所に形成される請求項６に記載のプレート位置合わせ装置。
上記検出用画素は、上記フェースプレートの内面に複数列、複数行で整列配置された上記複数の画素表示部のうち最外周に位置する複数の画素表示部をそれぞれ加工することで形成される請求項６に記載のプレート位置合わせ装置。
上記検出用画素は、上記フェースプレートの内面に複数列、複数行で整列配置された上記複数の画素表示部のうち４隅にある４つの画素表示部を加工することで、４個所に形成される請求項６に記載のプレート位置合わせ装置。
上記複数の画素表示部は、上記フェースプレートの内面に格子状の黒色着色層を形成し、この黒色着色層の間に上記蛍光体層を形成し、この蛍光体層上に上記メタルバックを形成して成り、
上記検出用画素は、加工対象となる画素表示部の上記メタルバックを選択的且つ部分的に予め除去することで形成される請求項６乃至９のいずれか１つに記載のプレート位置合わせ装置。