WO2006022205A1 - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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WO2006022205A1
WO2006022205A1 PCT/JP2005/015161 JP2005015161W WO2006022205A1 WO 2006022205 A1 WO2006022205 A1 WO 2006022205A1 JP 2005015161 W JP2005015161 W JP 2005015161W WO 2006022205 A1 WO2006022205 A1 WO 2006022205A1
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WO
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alignment mark
substrate
dry plate
display device
image display
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/015161
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English (en)
French (fr)
Inventor
Akiyoshi Nakamura
Tomoko Kozuka
Akira Mikami
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kabushiki Kaisha Toshiba filed Critical Kabushiki Kaisha Toshiba
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Priority to US11/671,285 priority patent/US20070126334A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/20—Manufacture of screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored; Applying coatings to the vessel
    • H01J9/22—Applying luminescent coatings
    • H01J9/227—Applying luminescent coatings with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots or lines
    • H01J9/2271—Applying luminescent coatings with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots or lines by photographic processes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/241—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases the vessel being for a flat panel display
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    • H01J9/26—Sealing together parts of vessels
    • H01J9/261—Sealing together parts of vessels the vessel being for a flat panel display
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels

Definitions

  • Image display device and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to a flat image display device using an electron-emitting device and a manufacturing method thereof.
  • FE field emission display
  • SED surface conduction electron-emission display
  • R, G, B masks are prepared for each of the three color phosphors, the R mask and the substrate to be processed are aligned, exposed, and then R Replace the mask for G with the mask for G, align and expose the G mask and the substrate to be processed, replace the G mask with the mask for B, and align the mask for B and the substrate to be processed Exposure, mask replacement and mask / substrate alignment takes time, and throughput is low. Also, since the R, G, and B masks are replaced for each of the three color phosphors, the alignment must be repeated each time, which is an impediment to improving the alignment accuracy. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a low-cost and high-quality image display device with high productivity and a method for manufacturing the same.
  • An image display device includes a rear substrate on which a large number of electron-emitting devices are arranged, a phosphor pattern disposed opposite to the rear substrate, and disposed at a position corresponding to the electron-emitting devices, and An image display device including a front substrate having a light-shielding pattern, wherein marking areas are provided in at least two locations on the inner surface of the front substrate corresponding to the dry plate side alignment marks, and each marking is provided. The area is characterized by three alignment marks.
  • the alignment mark preferably has a two-dimensional plane size of not less than 0.060 mm and not more than 2 mm.
  • the “two-dimensional plane size” is defined as the maximum diameter of the alignment mark on the main surface of the substrate. If the two-dimensional plane size of the mark is less than 0.060 mm, it is necessary to increase the magnification of the camera. If the alignment device is expensive, the ability to identify the mark will be reduced. On the other hand, if the two-dimensional plane size of the mark exceeds 2 mm, the mark is too large and the balance with the pixel size becomes poor, and the alignment accuracy decreases.
  • the marking area is preferably within a circular area having a diameter of 6 mm. If the marking area exceeds 6mm in diameter, the camera field of vision alignment mark will be easily protruded, and it will take time for alignment.
  • the marking area can be circular, square, or rectangular, and the camera field of view can be circular, square, or rectangular, but if the camera field of view is square, the field size L1 X L2 should be 4 mm X 4 mm, for example. Can do.
  • the alignment mark is printed on each of the marking areas provided at the four corners of the inner surface of the front substrate.
  • the alignment mark is used for photolithography or printing (including seal transfer). Although it can be formed by using a shift, it is preferable to use a photolithography method because of its high positional accuracy. When the printing method is adopted, the screen printing method is most preferable.
  • the step of forming the alignment mark can be performed simultaneously with the step of forming the black matrix light-shielding layer constituting the vertical dividing lines and the horizontal dividing lines for dividing the phosphor layer into a matrix.
  • the alignment marks are preferably three circular marks arranged in series at a predetermined interval (see FIGS. 5A to 5D).
  • the alignment mark is preferably three circular marks arranged at each vertex of a triangle having a predetermined side length (see FIGS. 6A to 6D).
  • the alignment mark may be circular, square, rectangular, cross, T-shaped, double-circle, or donut-shaped, but it is a circular mark from the viewpoint of patterning with photolithography and ease of printing. Is most preferable.
  • the two-dimensional plane size of the marking area is preferably 10 times or less the unit length of an RGB pixel composed of a three-color phosphor pattern. If the alignment mark size is less than 1x (equal size) of the RGB pixels, it is necessary to increase the magnification of the camera, and this will increase the cost of the alignment device. On the other hand, if the alignment mark size exceeds 10 times the RGB pixel, the mark is too large and the balance with the pixel size becomes poor, and the alignment accuracy decreases.
  • a large number of pattern openings are formed when a phosphor screen is formed on a front substrate disposed opposite to a back substrate on which a large number of electron-emitting devices are arranged.
  • the front substrate is aligned with the dry plate having (a) three transmissive alignment marks are formed in at least two marking areas of the dry plate, and (b) the dry plate is provided.
  • a light-shielding alignment mark is formed in at least two marking areas of the ineffective portion where the phosphor pattern of the front substrate is not formed as a portion on the front substrate side corresponding to the side alignment mark on a one-to-one basis.
  • the substrate side alignment mark and the dry plate side alignment mark are each a circular mark, and the diameter of the substrate side alignment mark is smaller than the diameter of the dry plate side alignment mark. Relatively align the front substrate and the dry plate so that the substrate side alignment mark is within the dry plate side alignment mark in the camera view for all marking areas.
  • the diameter dl of the substrate-side alignment mark smaller than the diameter d2 of the dry-plate-side alignment mark, the substrate-side alignment mark can be easily identified, and at least two, preferably four alignment marks can be identified. It becomes possible to balance the degree of overlap to the optimum state (see Fig. 5A to Fig. 5D, Fig. 6A to Fig. 6D).
  • the diameter ratio dl / d2 between the substrate side alignment mark and the dry plate side alignment mark is 0.5-0.
  • the substrate side alignment mark diameter dl is set to 500 ⁇ 2 ⁇ m
  • the dry plate side alignment mark diameter d2 is set to 800 ⁇ 2 m. If the diameter ratio dlZd2 is less than 0.5, the allowable displacement of the substrate-side alignment mark in the dry plate-side alignment mark will be excessive, and this will reduce the alignment accuracy. On the other hand, when the diameter ratio dlZ d2 exceeds 0.8, the substrate-side alignment mark often enters the inside of the dry plate-side alignment mark and partially protrudes to the outside. This is because it becomes difficult to balance the alignment between the marking areas (preferably 4 locations), and the alignment accuracy tends to be lowered.
  • FIG. 1 is a configuration block diagram showing an apparatus used for manufacturing an image display apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a dry plate and a front substrate when alignment is performed.
  • Fig. 3A is a plan view showing a front substrate with alignment marks.
  • FIG. 3B is a plan view showing another type of front substrate with alignment marks.
  • Fig. 4A is a plan view showing a dry plate with alignment marks.
  • FIG. 4B is a plan view showing another type of dry plate with alignment marks.
  • Figure 5A shows the substrate side alignment mark and the plate side alignment mark appearing in the camera field of view.
  • FIG. 5B is an enlarged plan view showing an overlapping state of the substrate side alignment mark and the dry plate side alignment mark appearing in the camera view.
  • FIG. 5C is an enlarged plan view showing an overlapping state of the substrate side alignment mark and the dry plate side alignment mark appearing in the camera view.
  • FIG. 5D is an enlarged plan view showing an overlapping state of the substrate side alignment mark and the dry plate side alignment mark appearing in the camera view.
  • FIG. 6A is an enlarged plan view showing the overlapping state of other types of alignment marks appearing in the camera field of view.
  • FIG. 6B is an enlarged plan view showing the overlapping state of other types of alignment marks appearing in the camera field of view.
  • Fig. 6C is an enlarged plan view showing the overlapping state of other types of alignment marks appearing in the camera field of view.
  • Fig. 6D is an enlarged plan view showing the overlapping state of other types of alignment marks appearing in the camera field of view.
  • FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of an image display device.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the image display device.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of the image display device.
  • FIG. 8 is a plan view showing a phosphor screen and a metal back layer of the front substrate by cutting out a part of the image display device (FED).
  • FED image display device
  • FIG. 9 is an enlarged plan view showing a part of the phosphor screen of the image display device.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an outline of an image display device (FED).
  • FED image display device
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • an alignment apparatus 30 used for manufacturing an image display apparatus of the present invention includes a substrate holder 31, a mask holder 39, a dry plate 40, a mask holder drive unit 50, a substrate holder.
  • the alignment device 30 is provided in an area extending from the standby unit 32 to the alignment unit 33, and an exposure device (not shown) is provided in or near the area.
  • the overall operation of the apparatus 30 and the exposure apparatus is comprehensively controlled by the controller 70.
  • the controller 70 controls each operation of the drive units 50 and 60 and the exposure apparatus based on the imaging signals sent from the four CCD cameras 72, and aligns the substrate 2 to be processed and the dry plate 40. It is like that.
  • the four cameras 72 are arranged corresponding to the marking areas 44 provided at the four corners of the dry plate 40, respectively.
  • each camera 72 extends along the Y axis, and the cameras are arranged so as to pass through the marking areas 24 and 44 on the substrate side and the dry plate side.
  • a backlight (not shown) is provided behind the substrate 2 to be processed, and illuminates the substrate 2 from the back surface (the outer surface after FED assembly) side.
  • Each camera 72 is fixed at a predetermined position so as not to be displaced with respect to the drive system of the substrate 2 to be processed and the drive system of the dry plate 40.
  • the dry plate 40 is fixedly disposed at a predetermined position with respect to these fixed cameras 72.
  • the substrate 2 to be processed is moved from the standby unit 32 to the alignment unit 33 and is aligned with the dry plate 40 and the camera 72.
  • the substrate holder 31 is provided so as to be movable between the standby unit 32 and the alignment unit 33, and includes an alignment unit that holds and moves the front substrate 2 as a substrate to be processed in a power-saving manner. And has a rectangular shape slightly larger than the rectangular substrate 2, and a plurality of vacuum suction holes (not shown) for sucking and holding the front substrate 2 are opened at appropriate positions.
  • the front substrate 2 is sucked and held by the substrate holder 31 so that the long side is in the X-axis direction and the short side is in the Z-axis direction.
  • the standby unit 32 is a home position for the substrate 2 to be processed and is for waiting for the substrate 2 to be processed before alignment.
  • the substrate holder 31 is moved in each of the X, ⁇ , and Z directions by three linear motion drive mechanisms (not shown), and is further rotated around the Y axis by a ⁇ rotation drive mechanism (not shown). ing.
  • Each operation of these drive mechanisms is performed by the controller 70 controlling the substrate holder drive unit 60 based on the alignment mark detection signal from the CCD camera 72.
  • Each is controlled by
  • the substrate holder drive unit 60 includes two pairs of left and right linear guides and a ball screw (not shown). Each of the linear guide and ball screw extends in the Z-axis direction, and a nut (not shown) is screwed onto the ball screw, and the substrate 2 to be processed is held on the nut together with a frame (not shown). One end of the holder to be connected is connected. The four corners of the holder are slidably supported by two pairs of left and right linear guides.
  • the drive unit 60 is backed up by the controller 70 and controls the movement start timing, movement stop timing, and movement amount of the substrate holder.
  • a limit switch (not shown) is provided at the end of the linear guide together with a stopper so that the movement stroke of the substrate holder by the drive unit 60 is limited.
  • a mask holder 39 for sucking and holding the dry plate 40 is provided in the alignment unit 33.
  • the mask holder 39 is movably supported by the drive unit 50 and is moved in the Y-axis direction while holding the dry plate 40. Since the dry plate 40 is slightly larger than the substrate 2 to be processed, the mask holder 39 is considerably larger than the substrate holder 31.
  • the dry plate holder drive unit 50 includes two pairs of left and right linear guides and a ball screw (not shown). Each of the linear guide and ball screw extends in the Z-axis direction, a nut (not shown) is screwed onto the ball screw, and a mask holder that holds the dry plate 40 together with the frame (not shown) on the nut 54. One end of 39 is connected. The four corners of the holder 39 are slidably supported by two pairs of left and right linear guides.
  • the drive unit 50 is backed up by the controller 70 and controls the movement start timing, movement stop timing, and movement amount of the mask holder 39, respectively.
  • a limit switch (not shown) is provided at the end of the linear guide together with a stopper, and the movement stroke of the mask holder 39 by the drive unit 50 is limited.
  • the substrate to be processed 2 has marking areas 24 at the four corners A, B, C, and D (ineffective portions 23), and each marking area 24 has three light-shielding alignment marks 25R.
  • , 25G, 25B are arranged in series and at equal pitch intervals along the short side.
  • Alignment mark 25R is used to align the red pattern among the three-color phosphors.
  • Alignment Tomark 25G is used to align the green pattern among the three-color phosphors.
  • Alignment mark 25B is used to align the blue pattern among the three-color phosphors.
  • the upper force is also arranged in the order of the lower alignment marks 25R, 25G, and 25B. The present invention is not limited to this arrangement.
  • each marking area 24 ⁇ has three light-shielding alignment marks 25R, 25G, 25 ⁇ arranged at the vertices of an isosceles triangle or equilateral triangle. Yes. As shown in FIG. 6, the three marks 25R, 25G, 25 ⁇ are arranged at equal pitch intervals P1. In the example shown in the figure, the force for arranging the alignment mark 25G at the apex of the triangle is not limited to this arrangement. Alignment mark 25R or alignment mark 25 ⁇ may be placed at the apex of the triangle.
  • Photoresist is applied to the effective portions 21 of the substrates 2 and 2 to be processed, aligned with dry plates 40 and 40 to be described later, and three-color phosphor patterns are sequentially exposed by an exposure apparatus.
  • the dry plate 40 includes a large number of pattern holes 42 regularly arranged in a central pattern region (effective portion) 41. These pattern holes 42 serve as openings for allowing light to pass to the processing substrate side during exposure. Further, the dry plate 40 has marking areas 44 at the four corners A, ⁇ , C, and D of the non-pattern area (ineffective portion) 43 on the periphery, and each of the marking areas 44 has three transmission alignment marks 45R, 45G and 45mm are arranged at an equal pitch interval (pitch interval P1) in an oblique arrangement.
  • the alignment mark 45R is used to align the red pattern of the three-color phosphor.
  • the alignment mark 45G is used to align the green pattern among the three-color phosphors.
  • the alignment mark 4 5 ⁇ is used to align the blue pattern among the three-color phosphors.
  • the forces are arranged in the order from top to bottom alignment marks 25R, 25G, 25mm.
  • the present invention is not limited to this arrangement. From top to bottom, mark 25G, 25 ⁇ , 25R, or mark 25G, 25R, 25 ⁇ jl, yes! / ⁇ ⁇ 3 ⁇ 4mark 25 ⁇ , 25R, 25G jl, yes! / ⁇ ⁇ 3 ⁇ 4mark 25 ⁇ , 25G, 25R
  • the marks may be arranged in the order of marks 25R, 25 ⁇ , and 25G. [0030]
  • each marking area 44A includes two transmissive alignment marks 45G and 45R (also used as 45B) arranged in series along the short side.
  • the upper mark 45G is used for alignment of the green pattern among the three-color phosphors.
  • the lower mark 45R (45B) is used for both red pattern alignment and blue pattern alignment among the three-color phosphors.
  • Figures 5A, 5B, 5C, and 5D show the camera fields of the four corners A, B, C, and D when aligning the green pattern.
  • the marking area 44 of the dry plate 40 is covered with a light shielding film such as a black matrix, except for the alignment marks 45R, 45G, and 45B. Therefore, only the green pattern substrate alignment mark 25G is visible in the camera's field of view, and the red and blue pattern substrate alignment marks 25R and 25B are hidden in the shaded area indicated by the diagonal lines in the figure. Talk!
  • the substrate-side alignment mark 25G for the green pattern is included in each of the transmission-type alignment marks 45G on the dry plate side within the camera field of the four corners A, B, C, D. Respectively.
  • the controller 70 imbalances the overlapping state of the substrate side alignment mark 25G and the dry plate side alignment mark 45G for the four corners A, B, C, D based on the input signal. As shown in the figure, slightly move the substrate holder drive unit 31 and finely align the substrate to be processed 2 with respect to the dry plate 40. Both alignment marks 25G, 45G at the four corners A, B, C, D Balance the overlapping state.
  • the RGB pixel size subjected to pattern exposure is 600 ⁇ m
  • the width of the strip-shaped phosphor layers is 150 m
  • the space between the strip-shaped phosphor layers is 50 m
  • diameter of substrate side alignment mark 25R, 25G, 25B dl is 500 / ⁇ ⁇
  • diameter of plate side alignment mark 45R, 45G, 45 ⁇ diameter d2 is 800 m
  • pitch PI 200 / zm when the RGB pixel size subjected to pattern exposure is 600 ⁇ m
  • the width of the strip-shaped phosphor layers is 150 m
  • the space between the strip-shaped phosphor layers is 50 m
  • diameter of substrate side alignment mark 25R, 25G, 25B dl is 500 / ⁇ ⁇
  • diameter of plate side alignment mark 45R, 45G, 45 ⁇ diameter d2 is 800 m
  • the entire blue pattern alignment mark 25B enters the dry plate side alignment mark 45B and enters the blue pattern. Are aligned and can be imaged. Also, if the substrate to be processed 2 is moved to the right in the figure by the pitch interval P1, the entire red pattern alignment mark 25R will enter the dry plate side alignment mark 45R and align with the red pattern. And imaging becomes possible.
  • Figures 6A, 6B, 6C, and 6D show the camera fields of the four corners A, B, C, and D, respectively, when aligning the red pattern.
  • the marking area 44A of the dry plate 40A is covered with a light shielding film such as a black matrix except for the alignment marks 45R, 45G, and 45B.
  • a light shielding film such as a black matrix except for the alignment marks 45R, 45G, and 45B.
  • the substrate pattern alignment mark 25R for the red pattern can be seen in the camera field of view, and the substrate pattern alignment mark 25G for the green pattern is hidden behind the shaded portion indicated by the oblique lines in the figure.
  • the substrate side alignment mark 25B for the blue pattern is out of the field of view of the camera.
  • the substrate-side alignment mark 25R for the red pattern is included in each of the transmission-type alignment marks 45R on the dry plate side within the camera field of the four corners A, B, C, D. Respectively.
  • the controller 70 imbalances the overlapping state of the board-side alignment mark 25R and the plate-side alignment mark 45R for the four corners A, B, C, and D based on the input signals. As shown in the figure, slightly move the substrate holder drive unit 31 and finely align the substrate 2A to be processed with respect to the dry plate 40A. Both alignment marks 25R, 45R at the four corners A, B, C, D Balance the overlapping state of.
  • the width of the strip-shaped phosphor layers is 150 m
  • the space between the strip-shaped phosphor layers is 50 m
  • the camera 4mmX 4mm the substrate side alignment mark 25R, 25G, 25B diameter dl 100 / ⁇ ⁇
  • dry plate side alignment mark 45R, 45G, 45 ⁇ diameter d2 400 m pitch interval PI 200 m.
  • the entire alignment mark 25G for the green pattern enters the upper dry plate side alignment mark 45G.
  • the green pattern is aligned and can be imaged.
  • the entire blue pattern alignment mark 25B is placed in the lower dry plate side alignment mark 45B (also used as the red mark). It enters and is aligned for the blue pattern and can be imaged.
  • a glass substrate 2 serving as a front substrate of the FED is cleaned using a predetermined chemical solution to obtain a desired clean surface.
  • a light shielding layer forming solution containing a light absorbing material such as a black pigment is applied to the inner surface of the cleaned front substrate 2. After the coating film is heated and dried, it is exposed using a screen mask having apertures at positions corresponding to the matrix pattern, and developed, and as shown in FIG. 7A, the matrix pattern light-shielding layers 5b 1, 5b2 Form.
  • the substrate 2 to be processed is transferred to the substrate holder 31 by a transfer robot (not shown) and is sucked and held. Since the receiving surface of the substrate holder 31 has a self-alignment structure, the substrate 2 to be processed is automatically roughly aligned with respect to the substrate holder 31.
  • the substrate 2 to be processed is a front substrate for FED, and is coated with a photoresist on the surface on which the pattern is to be formed as described above.
  • the substrate to be processed 2 is vacuum-sucked and held by the vacuum chuck of the substrate holder 31 so that the resist coating surface is on the exposure apparatus side.
  • the substrate 2 to be processed is moved from the standby unit 32 to the alignment unit 33, the alignment mark is imaged by the four cameras 72, and the imaging signal is sent to the controller 70.
  • the controller 70 finely aligns the substrate 2 to be processed with respect to the dry plate 40 based on the imaging signal, and thereby aligns both the substrate 2 to be processed and the dry plate 40.
  • a mixed solution prepared by mixing red (R) phosphor particles at a predetermined ratio with respect to the photoresist solution (including a solvent) is applied on the front substrate 2 to a predetermined film thickness.
  • the coating film is heated and dried, it is exposed and developed using a screen mask having openings at positions corresponding to the red (R) pattern.
  • G green
  • B blue
  • a predetermined pattern is formed using the same photolithography method.
  • the substrate 2 is baked to burn off the photoresist, and as shown in FIGS.
  • the phosphor screen 6 in which the light body layer 6a is regularly arranged vertically and horizontally is obtained.
  • the width in the X direction of the vertical partition line 13V of the phosphor layer 6a is, for example, in the range of 20 to 50 / zm.
  • the width of the vertical dividing line 13V is defined by the bottom interval between the adjacent phosphor layers 6a regardless of the sectional shape (rectangular, trapezoidal, inverted trapezoid) of the phosphor layer.
  • the width in the Y direction of the horizontal dividing line 13H (stripes) of the phosphor layer 6a is, for example, in the range of 50 to 250 / ⁇ ⁇ .
  • These vertical and horizontal dividing lines 13V and 13H have a matrix pattern light-shielding layer 5b, and are shielded so that light does not leak to the front substrate 2.
  • the metal back layer 7 is formed on the upper surface of the phosphor layer 6a of the R, G, B segment pattern.
  • an aluminum (A1) film is formed on the thin film made of organic resin such as -trocellulose formed by spin coating, for example, by vacuum deposition. Furthermore, it is possible to take a method of baking this to remove organic substances.
  • the phosphor screen 6 thus formed is placed in a vacuum envelope together with the electron-emitting device.
  • a method is employed in which a front substrate 2 having a phosphor screen 6 and a rear substrate 1 having a plurality of electron-emitting devices 8 are vacuum-sealed with frit glass or the like to form a vacuum container. Further, a predetermined getter material is deposited in the vacuum envelope to form a getter material vapor deposition film in the region of the metal back layer 7.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show the structure of the FED common to the present embodiment.
  • the FED has a front substrate 2 and a rear substrate 1 each made of rectangular glass, and the substrates 1 and 2 are arranged to face each other with an interval of 1 to 2 mm.
  • a phosphor screen 6 is formed on the inner surface of the front substrate 2.
  • the phosphor screen 6 includes a phosphor layer 6a that emits light of three colors of red (R), green (G), and blue (B) and a matrix-shaped light shielding layer 5b.
  • a metal back layer 7 is formed which functions as an anode electrode and functions as a light reflecting film that reflects the light of the phosphor layer 6a.
  • a predetermined anode voltage is applied to the metal back layer 7 by a circuit (not shown).
  • a plurality of electrons that emit an electron beam for exciting the phosphor layer 7 are emitted.
  • a number of electron-emitting devices 8 are provided. These electron-emitting devices 8 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. The electron-emitting device 8 is driven by wiring (not shown) arranged in a matrix.
  • a large number of spacers 10 in the form of plates or columns are provided between the rear substrate 1 and the front substrate 2 as reinforcement in order to withstand the atmospheric pressure acting on these substrates 1 and 2.
  • An anode voltage is applied to the phosphor screen 6 via the metal back layer 7, and the electron beam emitted from the electron emitter 8 is accelerated by the anode voltage and collides with the phosphor screen 6. As a result, the corresponding phosphor layer 6a emits light and an image is displayed.
  • FIGS. 8 and 9 show the structure of the front substrate 2, particularly the phosphor screen 6, common to the embodiments of the present invention.
  • the phosphor screen 6 has a number of rectangular phosphor layers that emit red (R), green (G), and blue (B).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the phosphor layers R, G, B are repeatedly arranged at a predetermined gap interval in the X axis direction.
  • the gap between the phosphor layers 6a in the XY plane is allowed in the XY plane because the gap gap is allowed to vary within the range of manufacturing errors or within the range of design tolerances.
  • the interval is not exactly constant, but here it is assumed that it is almost constant for convenience.
  • the phosphor screen 6 includes light shielding layers 5a and 5b. As shown in FIG. 8, this light shielding layer is formed between the rectangular frame light shielding layer 5a extending along the peripheral edge of the front substrate 2 and the phosphor layers R, G, B inside the rectangular frame light shielding layer 5a. And a matrix pattern light shielding layer 5b extending in a matrix.
  • a three-color phosphor R, G, B common mask (dry plate) and a front substrate with alignment marks are prepared, and after the common mask and the front substrate are first aligned, the mask is prepared. Since the R, G, and B3 color patterns can be exposed to the substrate one after another without changing, the throughput is greatly improved.
  • the present invention it becomes unnecessary to replace the masks for R, G, and B for each pattern exposure of the three-color phosphor, and the alignment between the mask Z substrate is not re-executed.
  • the positional deviation of the three-color phosphor pattern can be suppressed to within 5 m, and the alignment accuracy can be dramatically improved.

Description

画像表示装置及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、電子放出素子を用いた平面型画像表示装置及びその製造方法に関す る。
背景技術
[0002] 近時、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を並べて、蛍光面と対 向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様 々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出 素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド'ェミッション 'ディスプレイ（以下、 FE Dと称する）と呼ばれている。 FEDのうち表面伝導型電子放出素子を用いた表示装 置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、 SEDと称する）とも呼ばれているが、 本明細書中にぉ 、ては SEDも包含する総称として FEDと 、う用語を用いる。
[0003] FEDにお 、て、鮮明な表示特性を得るためには、蛍光面を構成する RGB3色パタ ーンとブラックマトリックスと呼ばれる遮光層パターンをともに高精度にパターン形成 する必要がある。これらを高精度に形成するためにフォトリソグラフィ法ゃスクリーン印 刷法など種々の方法が採用されている。特開平 10— 326583号公報は FEDを製造 するための技術を開示している。また、特開 2002— 351054号公報は露光用マスク と被処理基板とを位置合せするための技術を開示して 、る。
[0004] し力し、従来の技術においては、 3色蛍光体ごとに R, G, B用のマスクをそれぞれ 準備し、 R用マスクと被処理基板とを位置合せして露光し、次いで R用マスクを G用マ スクに入れ替えて、 G用マスクと被処理基板とを位置合せして露光し、さらに G用マス クを B用マスクに入れ替え、 B用マスクと被処理基板とを位置合せして露光する必要 があり、マスク交換とマスク/基板間のァライメントに時間が掛カつてしまい、スループ ットが低い。また、 3色蛍光体ごとに R, G, B用のマスクを入れ替えるので、その都度 ァライメントをやり直さなければならず、位置合せ精度を向上させる上で阻害要因とな つている。 発明の開示
[0005] 本発明の目的は、生産性が高ぐ低コストかつ高品質である画像表示装置及びそ の製造方法を提供することにある。
[0006] 本発明に係る画像表示装置は、多数の電子放出素子が配列された背面基板と、前 記背面基板に対向配置され、前記電子放出素子に対応する位置に配置された蛍光 体パターンおよび遮光パターンを有する前面基板と、を備えた画像表示装置であつ て、乾板側ァライメントマークに対応して前記前面基板の内面の非有効部の少なくと も 2箇所にマーキングエリアを設け、各マーキングエリアが 3つのァライメントマークを 有することを特徴とする。
[0007] 上記のァライメントマークは、二次元平面サイズを 0. 060mm以上 2mm以下とする ことが好ましい。ここで「二次元平面サイズ」とは、基板の主面上でのァライメントマー クの最大径をいうものと定義する。マークの二次元平面サイズが 0. 060mmを下回る と、カメラの拡大倍率を上げる必要があり、位置合せ装置がコスト高になるば力りでな ぐマークの識別容易性が低下する力もである。一方、マークの二次元平面サイズが 2mmを上回ると、マークが大きすぎて画素サイズとのバランスが不良になり、位置合 せ精度が低下するからである。
[0008] マーキングエリア（描画エリア）は直径 6mmの円形領域の範囲内にあることが好ま しい。マーキングエリアが直径 6mmを超えると、カメラ視野力 ァライメントマークがは み出しやすくなり、位置合せに時間が掛カるようになる力 である。マーキングエリア の形状は円形でも正方形でも矩形でもよぐまたカメラ視野のほうも円形でも正方形 でも矩形でもよいが、カメラ視野が正方形の場合は、視野サイズ L1 X L2を例えば 4 mm X 4mmとすることができる。
[0009] また、ァライメントマークは、前面基板の内面の四隅に設けたマーキングエリアにそ れぞれ印刷されて ヽることが好ま ヽ。矩形状基板の四隅にそれぞれァライメントマ ークを形成することにより、同色が並ぶ縦列パターンの位置合せが高精度かつ容易 化するとともに、 RGB3色が繰り返し並ぶ横列パターンの位置合せも高精度かつ容 易化する。
[0010] ァライメントマークは、フォトリソグラフィ法または印刷法 (シール転写法を含む）の ヽ ずれを用いても形成することができるが、位置精度が高いことからフォトリソグラフィ法 を用いて形成することが好まし 、。印刷法を採用する場合はスクリーン印刷法が最も 好ましい。なお、ァライメントマークを形成する工程は、蛍光体層をマトリックス状に区 分する縦区分線と横区分線を構成するブラックマトリックス遮光層を形成する工程と 同時に行うことも可能である。
[0011] ァライメントマークは、所定の間隔をおいて直列に配置された 3つの円形マークとす ることが好ましい（図 5A〜図 5D参照)。また、ァライメントマークは、所定の辺長を有 する三角形の各頂点に配置された 3つの円形マークとすることが好ましい（図 6A〜図 6D参照)。ァライメントマークは、円形、正方形、矩形、十字、 T字、二重丸、ドーナツ 形のいずれの形状であってもよいが、フォトリソでのパターユングのしゃすさや印刷し やすさの観点から円形マークとすることが最も好ましい。
[0012] マーキングエリアの二次元平面サイズは、 3色蛍光体パターンからなる RGB画素の 単位長の 10倍以下とすることが好ましい。ァライメントマークの大きさが RGB画素の 1 倍 (等倍)を下回ると、カメラの拡大倍率を上げる必要があり、位置合せ装置がコスト 高になる力もである。一方、ァライメントマークの大きさが RGB画素の 10倍を上回ると 、マークが大きすぎて画素サイズとのバランスが不良になり、位置合せ精度が低下す るカゝらである。
[0013] 本発明に係る画像表示装置の製造方法は、多数の電子放出素子が配列された背 面基板に対向配置される前面基板上に蛍光面を形成する際に、多数のパターン開 口を有する乾板に対して前記前面基板を位置合せする画像表示装置の製造方法に おいて、（a)乾板の少なくとも 2箇所のマーキングエリアに 3つの透過型ァライメントマ ークをそれぞれ形成し、（b)乾板側ァライメントマークに 1対 1に対応する前面基板側 の部位として、前面基板の蛍光体パターンが形成されない非有効部の少なくとも 2箇 所のマーキングエリアに遮光型ァライメントマークをそれぞれ形成し、 (c)乾板と前面 基板とを平行に配置して、前面基板の背面側から照明した状態で、乾板の前面側か ら前記マーキングエリアごとに基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマークと の重なりの状態を撮像手段によって観察し、（d)撮像手段の視野内での基板側ァラ ィメントマークと乾板側ァライメントマークとの重なりの状態力、少なくとも 2箇所のマー キングエリアについてバランスするように、前面基板と乾板とを相対位置合わせするこ とを特徴とする。
[0014] 上記の方法において、基板側ァライメントマークおよび乾板側ァライメントマークは それぞれ円形マークであり、かつ基板側ァライメントマークの径は乾板側ァライメント マークの径より小さぐ（d)工程において、全てのマーキングエリアについてカメラ視 野内で基板側ァライメントマークが乾板側ァライメントマークのなかに入るように、前面 基板と乾板とを相対位置合わせする。基板側ァライメントマークの直径 dlを乾板側ァ ライメントマークの直径 d2より小さくすることで、基板側ァライメントマークの識別が容 易になり、少なくとも 2箇所、好ましくは 4箇所でのァライメントマークの重なり具合を最 適の状態にバランスさせることができるようになる（図 5A〜図 5D,図 6A〜図 6D参照
) o
[0015] 基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマークとの直径比 dl/d2を 0. 5〜0.
8の範囲とすることが好ましい。例えば基板側ァライメントマークの直径 dlを 500± 2 μ mとし、乾板側ァライメントマークの直径 d2を 800 ±2 mとする。直径比 dlZd2 が 0. 5を下回ると、乾板側ァライメントマーク内での基板側ァライメントマークの位置 ずれ許容量が過大になり、位置合せ精度が低下する力 である。一方、直径比 dlZ d2が 0. 8を上回ると、基板側ァライメントマークの全部が乾板側ァライメントマークの なかに入りに《なって外側に部分的にはみ出す場合が頻発して、少なくとも 2箇所（ 好ましくは 4箇所)のマーキングエリア相互間の位置合せをバランスさせることが難しく なり、反って位置合せ精度を低下させやすくなるからである。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は本発明の画像表示装置の製造に用いる装置を示す構成ブロック図。
[図 2]図 2は位置合せするときの乾板と前面基板を示す斜視図。
[図 3A]図 3Aはァライメントマーク付き前面基板を示す平面図、
[図 3B]図 3Bは他のタイプのァライメントマーク付き前面基板を示す平面図。
[図 4A]図 4Aはァライメントマーク付き乾板を示す平面図、
[図 4B]図 4Bは他のタイプのァライメントマーク付き乾板を示す平面図。
[図 5A]図 5Aはカメラ視野に現われた基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマ ークとの重なり状態を示す拡大平面図。
[図 5B]図 5Bはカメラ視野に現われた基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマ ークとの重なり状態を示す拡大平面図。
[図 5C]図 5Cはカメラ視野に現われた基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマ ークとの重なり状態を示す拡大平面図。
[図 5D]図 5Dはカメラ視野に現われた基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマ ークとの重なり状態を示す拡大平面図。
[図 6A]図 6Aはカメラ視野に現われた他のタイプのァライメントマークの重なり状態を 示す拡大平面図。
[図 6B]図 6Bはカメラ視野に現われた他のタイプのァライメントマークの重なり状態を 示す拡大平面図。
[図 6C]図 6Cはカメラ視野に現われた他のタイプのァライメントマークの重なり状態を 示す拡大平面図。
[図 6D]図 6Dはカメラ視野に現われた他のタイプのァライメントマークの重なり状態を 示す拡大平面図。
[図 7A]図 7Aは画像表示装置の製造工程の一例を示す断面模式図。
[図 7B]図 7Bは画像表示装置の製造工程の一例を示す断面模式図。
[図 7C]図 7Cは画像表示装置の製造工程の一例を示す断面模式図。
[図 8]図 8は画像表示装置 (FED)の一部を切り欠いて前面基板の蛍光面およびメタ ルバック層を示す平面図。
[図 9]図 9は画像表示装置の蛍光面の一部を拡大して示す平面図。
[図 10]図 10は画像表示装置 (FED)の概要を示す斜視図。
[図 11]図 11は図 10の A— A線に沿って切断した断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明を実施するための最良の形態について添付の図面を参照して説明 する。
[0018] 本発明の画像表示装置の製造に用いられる位置合せ装置 30は、図 1に示すように 、基板ホルダ 31、マスクホルダ 39、乾板 40、マスクホルダ駆動ユニット 50、基板ホル ダ駆動ユニット 60、コントローラ 70、 CCDカメラ 72および他の図示しない多数の周辺 機器を備えている。位置合せ装置 30は、待機部 32から位置合せ部 33までにわたる エリアに設けられ、このエリア内またはエリアに近接して図示しな 、露光装置が設けら れている。
[0019] 本装置 30と露光装置は、コントローラ 70によって全体の動作が統括的に制御され る。コントローラ 70は、 4台の CCDカメラ 72から送られてくる撮像信号に基づいて駆 動ユニット 50, 60及び露光装置の各動作をそれぞれ制御し、被処理基板 2と乾板 4 0とを位置合せするようになっている。 4台のカメラ 72は、乾板 40の四隅に設けたマ 一キングエリア 44にそれぞれ対応して配置されて ヽる。
[0020] 図 2に示すように、各カメラ 72の光軸は Y軸に沿って延びだし、基板側及び乾板側 のマーキングエリア 24, 44を通るようにカメラ配置されている。バックライト（図示せず )が被処理基板 2の後方に設けられ、被処理基板 2を裏面 (FED組立後は外面)側か ら照明するようになっている。なお、各カメラ 72は、被処理基板 2の駆動系および乾 板 40の駆動系に対して位置ずれしな 、ように、それぞれ所定位置に固定されて!、る 。これらの固定カメラ 72に対して乾板 40は所定位置に固定配置されている。一方、 被処理基板 2は、待機部 32から位置合せ部 33へ移動され、乾板 40およびカメラ 72 に対して位置合せされるようになって!/ヽる。
[0021] 基板ホルダ 31は、待機部 32から位置合せ部 33までの間を移動可能に設けられ、 被処理基板としての前面基板 2を動力ゝな ヽように保持し、移動させる位置合せ手段と しての機能を有するものであり、矩形の基板 2よりも少し大きい矩形状をなし、前面基 板 2を吸着保持するための複数の真空吸着孔（図示せず)が適所に開口して 、る。 前面基板 2は、図 2に示すように、長辺が X軸方向に、短辺が Z軸方向になるように基 板ホルダ 31によって吸着保持される。なお、待機部 32は、被処理基板 2のホームポ ジシヨンにあたり、位置合せ前の被処理基板 2を待機させておくところである。
[0022] また、基板ホルダ 31は、図示しない 3つの直動駆動機構によって X, Υ, Zの各方向 にそれぞれ移動され、さらに図示しない Θ回転駆動機構によって Y軸まわりに回転さ れるようになっている。これら駆動機構の各動作は、 CCDカメラ 72からのァライメント マーク検出信号に基づいてコントローラ 70が基板ホルダ駆動ユニット 60をコントロー ルすることによりそれぞれ制御される。
[0023] 基板ホルダ駆動ユニット 60は、図示しない左右二対のリニアガイドとボールスクリュ ゥを備えている。リニアガイド及びボールスクリュウの各々は Z軸方向に延び出し、ボ 一ルスクリュウにはナット（図示せず）が螺合し、さらにナットには被処理基板 2をフレ ーム（図示せず)ごと保持するホルダの一端が連結されている。ホルダの四隅は左右 二対のリニアガイドにより摺動可能に支持されている。駆動ユニット 60は、コントロー ラ 70によってバックアップ制御され、基板ホルダの移動開始タイミング、移動停止タイ ミング、移動量をそれぞれ制御するようになっている。なお、リニアガイドの端部には ストッパとともに図示しないリミットスィッチが設けられており、駆動ユニット 60による基 板ホルダの移動ストロークが制限されて 、る。
[0024] 乾板 40を吸着保持するマスクホルダ 39は位置合せ部 33に設けられている。マスク ホルダ 39は駆動ユニット 50に可動に支持され、乾板 40を保持した状態で Y軸方向 に移動されるようになっている。乾板 40は被処理基板 2よりも一回り大きぐしたがつ てマスクホルダ 39は基板ホルダ 31よりもかなり大きい。
[0025] 乾板ホルダ駆動ユニット 50は、図示しない左右二対のリニアガイドとボールスクリュ ゥを備えている。リニアガイド及びボールスクリュウの各々は Z軸方向に延び出し、ボ 一ルスクリュウにはナット（図示せず）が螺合し、さらにナット 54には乾板 40をフレーム (図示せず)ごと保持するマスクホルダ 39の一端が連結されている。ホルダ 39の四隅 は左右二対のリニアガイドにより摺動可能に支持されている。駆動ユニット 50は、コン トローラ 70によってバックアップ制御され、マスクホルダ 39の移動開始タイミング、移 動停止タイミング、移動量をそれぞれ制御するようになっている。なお、リニアガイドの 端部にはストッパとともに図示しないリミットスィッチが設けられており、駆動ユニット 50 によるマスクホルダ 39の移動ストロークが制限されている。
[0026] 次に、図 3Aと図 3Bを参照して種々の被処理基板について説明する。
図 3Aに示すように、被処理基板 2は、四隅 A, B, C, D (非有効部 23)にマーキン グエリア 24をそれぞれ有し、各マーキングエリア 24には 3つの遮光型ァライメントマ一 ク 25R, 25G, 25Bが短辺に沿って直列かつ等ピッチ間隔に配置されている。ァライ メントマーク 25Rは 3色蛍光体のうち赤パターンの位置合せに用いられる。ァライメン トマーク 25Gは 3色蛍光体のうち緑パターンの位置合せに用いられる。ァライメントマ ーク 25Bは 3色蛍光体のうち青パターンの位置合せに用いられる。図示の例では上 力も下ヘアライメントマーク 25R, 25G, 25Bの順に配置している力 本発明はこの配 置のみに限定されない。上から下へマーク 25G, 25B, 25Rの順、あるいはマーク 25 G, 25R, 25βの jl匿、ある!/ヽ ί¾マーク 25β, 25R, 25Gの jl匿、ある!/ヽ ί¾マーク 25β, 2 5G, 25Rの順、あるいはマーク 25R, 25Β, 25Gの順に配置してもよい。
[0027] 図 3Βに示す他のタイプの被処理基板 2Αにおいては、二等辺三角形又は正三角 形の頂点に配置した 3つの遮光型ァライメントマーク 25R, 25G, 25Βを各マーキン グエリア 24Αが備えている。 3つのマーク 25R, 25G, 25Βは、図 6に示すように、等 ピッチ間隔 P1に配置されている。なお、図示の例では三角形の頂点にァライメントマ ーク 25Gを配置している力 本発明はこの配置のみに限定されない。三角形の頂点 にァライメントマーク 25Rあるいはァライメントマーク 25Βを配置するようにしてもよい。
[0028] 上記の被処理基板 2, 2Αの有効部 21にフォトレジストが塗布され、後述する乾板 4 0, 40Αと位置合せされ、露光装置によって 3色蛍光体パターンが順次露光される。
[0029] 次に、図 4Αと図 4Βを参照して種々の乾板について説明する。
図 4Αに示すように、乾板 40は、中央のパターン領域 (有効部) 41に規則配列され た多数のパターン孔 42を備えている。これらのパターン孔 42は、露光時に光を被処 理基板側へ通過させるための開口としての役割を有するものである。また、乾板 40は 、周縁の非パターン領域 (非有効部） 43の四隅 A, Β, C, Dにマーキングエリア 44を それぞれ有し、各マーキングエリア 44には 3つの透過型ァライメントマーク 45R, 45G , 45Βが斜めの配列で等ピッチ間隔 (ピッチ間隔 P1)に配置されている。ァライメント マーク 45Rは 3色蛍光体のうち赤パターンの位置合せに用いられる。ァライメントマー ク 45Gは 3色蛍光体のうち緑パターンの位置合せに用いられる。ァライメントマーク 4 5Βは 3色蛍光体のうち青パターンの位置合せに用いられる。図示の例では上から下 ヘアライメントマーク 25R, 25G, 25Βの順に配置している力 本発明はこの配置の みに限定されない。上から下へマーク 25G, 25Β, 25Rの順、あるいはマーク 25G, 25R, 25βの jl匿、ある!/ヽ ί¾マーク 25β, 25R, 25Gの jl匿、ある!/ヽ ί¾マーク 25β, 25G , 25Rの順、あるいはマーク 25R, 25Β, 25Gの順に配置してもよい。 [0030] 図 4Bに示す他のタイプの乾板 40Aでは、短辺に沿って直列に配置した 2つの透過 型ァライメントマーク 45G, 45R(45Bとの兼用）を各マーキングエリア 44Aが備えて いる。上側のマーク 45Gは、 3色蛍光体のうち緑パターンの位置合せに用いられる。 下側マーク 45R (45B)は、 3色蛍光体のうち赤パターンの位置合せと青パターンの 位置合せに兼用される。
[0031] 次に、図 5A〜図 5Dを参照して被処理基板 2と乾板 40を位置合せする場合につい て説明する。
図 5A,図 5B,図 5C,図 5Dに、緑パターンを位置合せするときの四隅 A, B, C, D のカメラ視野をそれぞれ示す。乾板 40のマーキングエリア 44は、ァライメントマーク 4 5R, 45G, 45Bを除いて、他の領域はブラックマトリックスのような遮光膜で覆われて いる。このため、カメラ視野内において、緑パターン用の基板側ァライメントマーク 25 Gのみが見え、赤パターン用と青パターン用の基板側ァライメントマーク 25R, 25Bは 図中に斜線で示す遮光部に隠れて!/ヽる。
[0032] 緑パターン用の基板側ァライメントマーク 25Gは、四隅 A, B, C, Dのカメラ視野内 で乾板側の透過型ァライメントマーク 45Gのなかにそれぞれ入っており、 4台のカメラ 72によってそれぞれ撮像される。 4つの撮像信号がコントローラ 70に入力されると、 コントローラ 70は、入力信号に基づいて四隅 A, B, C, Dについて基板側ァライメント マーク 25Gと乾板側ァライメントマーク 45Gとの重なり状態が不均衡にならな 、ように 、基板ホルダ駆動ユニット 31を僅か〖こ移動させ、被処理基板 2を乾板 40に対して微 調整ァライメントし、四隅 A, B, C, Dにおける両ァライメントマーク 25G, 45Gの重な り状態をバランスさせる。
[0033] 本実施例では、パターン露光される RGB画素サイズを 600 μ m、短冊状の蛍光体 層の幅を 150 m、短冊状蛍光体層の相互間スペースを 50 mとした場合に、カメ ラ視野サイズ L1 X L2を 4mmX 4mm、基板側ァライメントマーク 25R, 25G, 25Bの 直径 dlを 500 /ζ πι、乾板側ァライメン卜マーク 45R, 45G, 45Βの直径 d2を 800 m 、ピッチ間隔 PIを 200 /z mとした。
[0034] 被処理基板 2をピッチ間隔 P1だけ図中の左側に移動させると、青パターン用のァラ ィメントマーク 25Bの全体が乾板側ァライメントマーク 45Bのなかに入って青パターン について位置合せされ、撮像可能になる。また、被処理基板 2をピッチ間隔 P1だけ 図中の右側に移動させると、赤パターン用のァライメントマーク 25Rの全体が乾板側 ァライメントマーク 45Rのなかに入って赤パターンにつ 、て位置合せされ、撮像可能 になる。
[0035] 次に、図 6A〜図 6Dを参照して被処理基板 2Aと乾板 40Aを位置合せする場合に ついて説明する。
図 6A,図 6B,図 6C,図 6Dに、赤パターンを位置合せするときの四隅 A, B, C, D のカメラ視野をそれぞれ示す。乾板 40Aのマーキングエリア 44Aは、ァライメントマー ク 45R, 45G, 45Bを除いて、他の領域はブラックマトリックスのような遮光膜で覆わ れている。このため、カメラ視野内において、赤パターン用の基板側ァライメントマ一 ク 25Rのみが見え、緑パターン用の基板側ァライメントマーク 25Gは図中に斜線で示 す遮光部に隠れている。なお、青パターン用の基板側ァライメントマーク 25Bはカメラ 視野力 外れている。
[0036] 赤パターン用の基板側ァライメントマーク 25Rは、四隅 A, B, C, Dのカメラ視野内 で乾板側の透過型ァライメントマーク 45Rのなかにそれぞれ入っており、 4台のカメラ 72によってそれぞれ撮像される。 4つの撮像信号がコントローラ 70に入力されると、 コントローラ 70は、入力信号に基づいて四隅 A, B, C, Dについて基板側ァライメント マーク 25Rと乾板側ァライメントマーク 45Rとの重なり状態が不均衡にならな 、ように 、基板ホルダ駆動ユニット 31を僅か〖こ移動させ、被処理基板 2Aを乾板 40Aに対し て微調整ァライメントし、四隅 A, B, C, Dにおける両ァライメントマーク 25R, 45Rの 重なり状態をバランスさせる。
[0037] 本実施例では、パターン露光される RGB画素サイズを 600 μ m、短冊状の蛍光体 層の幅を 150 m、短冊状蛍光体層の相互間スペースを 50 mとした場合に、カメ ラ視野サイズ L1 X L2を 4mmX 4mm、基板側ァライメントマーク 25R, 25G, 25Bの 直径 dlを 100 /ζ πι、乾板側ァライメントマーク 45R, 45G, 45Βの直径 d2を 400 m 、ピッチ間隔 PIを 200 mとした。
[0038] 被処理基板 2Aをピッチ間隔 P1だけ図中の左側に移動させると、緑パターン用のァ ライメントマーク 25Gの全体が上側の乾板側ァライメントマーク 45Gのなかに入って 緑パターンについて位置合せされ、撮像可能になる。さらに被処理基板 2Aをピッチ 間隔 P1だけ図中の左側に移動させると、青パターン用のァライメントマーク 25Bの全 体が下側の乾板側ァライメントマーク 45B (赤用マークと兼用）のなかに入って青バタ ーンについて位置合せされ、撮像可能になる。
[0039] 次に、図 7A〜図 7Cを参照して画像表示装置としての FEDを製造するための方法 、とくに上記の位置合せ装置を利用して画像表示装置のフロントパネルを製造する 場合について説明する。
[0040] FEDの前面基板となるガラス基板 2を所定の薬液を用いて洗浄処理し、所望の清 浄面を得る。洗浄した前面基板 2の内面に黒色顔料などの光吸収物質を含む遮光 層形成溶液を塗布する。塗布膜を加熱乾燥した後に、マトリックスパターンに対応す る位置に開孔を有するスクリーンマスクを用いて露光し、これを現像して、図 7Aに示 すように、マトリックスパターン遮光層 5b 1, 5b2を形成する。
[0041] 図示しない搬送ロボットにより被処理基板 2を基板ホルダ 31に受け渡し、吸着保持 させる。基板ホルダ 31の受け面をセルファライメント構造としているので、被処理基板 2は基板ホルダ 31に対して自動的に粗ァライメントされる。被処理基板 2は、 FED用 の前面基板であり、前述したようにパターン形成予定面にフォトレジストが塗布されて V、る。このレジスト塗布面が露光装置側となるように被処理基板 2を基板ホルダ 31の バキュームチャックで真空吸着保持する。
[0042] 次 、で、被処理基板 2を待機部 32から位置合せ部 33へ移動させ、 4台のカメラ 72 でァライメントマークを撮像し、撮像信号をコントローラ 70に送る。コントローラ 70は、 撮像信号に基づ ヽて被処理基板 2を乾板 40に対して微調整ァライメントし、これによ り被処理基板 2と乾板 40の両者が位置合せされる。
[0043] 次に、赤 (R)の蛍光体粒子をフォトレジスト溶液 (溶剤を含む）に対して所定の割合 で調合した混合溶液を前面基板 2上に所定膜厚に塗布する。塗布膜を加熱乾燥し た後に、赤 (R)パターンに対応する位置に開孔を有するスクリーンマスクを用いて露 光し、現像する。緑 (G)と青 (B)についても同様のフォトリソグラフィ法を用いて所定 のパターンをそれぞれ形成する。そして、最終的に基板 2を焼成してフォトレジストを 焼失させ、図 7Bおよび図 9に示すように矩形状又は短冊状の 3色パターンの RGB蛍 光体層 6aが縦横に規則配列された蛍光面 6を得る。例えばピッチ 600 mの正方画 素の場合には、蛍光体層 6aの縦区画線 13Vの X方向幅は例えば 20〜50 /z mの範 囲とする。縦区画線 13Vの幅は、蛍光体層の断面形状 (矩形、台形、逆台形）に拘わ らず、隣り合う蛍光体層 6a同士のボトム間隔で規定される。なお、蛍光体層 6aの横 区画線 13H (ストライプ）の Y方向幅は例えば 50〜250 /ζ πιの範囲とする。これらの 縦横区画線 13V, 13Hにはマトリックスパターン遮光層 5bが存在し、前面基板 2のほ うへ光が漏れ出さな 、ように遮光される。
[0044] 次に、図 7Cに示すように、 R, G, Bセグメントパターンの蛍光体層 6aの上面にメタ ルバック層 7を形成する。メタルバック層 7を形成するには、例えばスピンコーティング 法で形成された-トロセルロース等の有機榭脂からなる薄 、膜の上に、アルミニウム（ A1)膜を真空蒸着法により成膜する。さらに、これを焼成して有機物を除去する方法 を採ることができる。
[0045] 次 、で、このようにして形成した蛍光面 6を、電子放出素子とともに真空外囲器内に 配置する。これには、蛍光面 6を有する前面基板 2と、複数の電子放出素子 8を有す る背面基板 1とを、フリットガラス等により真空封着し、真空容器を形成する方法が採 られる。さらに、真空外囲器内でパターンの上力 所定のゲッタ材を蒸着し、メタルバ ック層 7の領域にゲッタ材の蒸着膜を形成する。
[0046] 次に、図 10および図 11に、本実施形態に共通の FEDの構造を示す。 FEDは、そ れぞれ矩形状のガラスからなる前面基板 2と背面基板 1を有し、両基板 1, 2は 1〜2 mmの間隔をおいて対向配置されている。これら前面基板 2と背面基板 1は、矩形枠 状の側壁 3を介して周縁部同士が接合させ、内部が 10— 4Pa程度以下の高真空に維 持された偏平な矩形状の真空外囲器 4を構成して ヽる。
[0047] 前面基板 2の内面には蛍光面 6が形成されている。この蛍光面 6は赤 (R)、緑 (G)、 青 (B)の 3色に発光する蛍光体層 6aとマトリックス状の遮光層 5bとで構成されている 。蛍光面 6上には、アノード電極として機能するとともに蛍光体層 6aの光を反射する 光反射膜として機能するメタルバック層 7が形成されている。表示動作時、メタルバッ ク層 7には図示しな 、回路により所定のアノード電圧が印加されるようになって!/、る。
[0048] 背面基板 1の内面上には、蛍光体層 7を励起するための電子ビームを放出する多 数の電子放出素子 8が設けられている。これらの電子放出素子 8は、画素ごとに対応 して複数列および複数行に配列されて 、る。電子放出素子 8マトリックス状に配設さ れた図示しない配線により駆動されるようになっている。また、背面基板 1と前面基板 2との間には、これら基板 1, 2に作用する大気圧に耐えられるようにするために補強 として、板状または柱状の多数のスぺーサ 10が設けられて 、る。
[0049] 蛍光面 6にはメタルバック層 7を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子 8か ら放出された電子ビームはアノード電圧により加速されて蛍光面 6に衝突する。これ により対応する蛍光体層 6aが発光し、画像が表示される。
[0050] 図 8と図 9に本発明の実施形態に共通の、前面基板 2、特に蛍光面 6の構造を示す 。蛍光面 6は、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)に発光する多数の矩形状の蛍光体層を有して いる。前面基板 2の長手方向を X軸とし、これと直交する幅方向を Y軸とした場合に、 蛍光体層 R, G, Bは X軸方向に所定のギャップ間隔に繰り返し配列され、 Y軸方向 には同一色の蛍光体層が所定のギャップ間隔に繰り返し配列されている。なお、所 定のギャップ間隔といっても製造上の誤差の範囲内で、または設計上の公差の範囲 内で変動することが許容されているため、 XY平面内において蛍光体層 6a間のギヤッ プ間隔は正確には一定値であるとは言えないが、ここでは便宜上ほぼ一定値である ものとして説明する。
[0051] 蛍光面 6は遮光層 5a, 5bを備えている。この遮光層は、図 8に示すように、前面基 板 2の周縁部に沿って延びた矩形枠遮光層 5aと、矩形枠遮光層 5aの内側で蛍光体 層 R, G, Bの間をマトリックス状に延びたマトリックスパターン遮光層 5bとを有する。
[0052] 本発明によれば、 3色蛍光体 R, G, B共用マスク（乾板)およびァライメントマーク付 き前面基板を準備し、共用マスクと前面基板とを最初に位置合せした後はマスクを交 換することなく R, G, B3色パターンを基板に対して次々に露光することができるので 、スループットが大幅に向上した。
[0053] また、本発明によれば、 3色蛍光体のパターン露光ごとに R, G, B用のマスクを入 れ替えることが不要になり、マスク Z基板間のァライメントのやり直しがなくなるので、 3色蛍光体パターンの位置ずれを 5 m以内に抑えることが可能になり、位置合せ精 度を飛躍的に向上させることができた。

Claims

請求の範囲
[1] 多数の電子放出素子が配列された背面基板と、前記背面基板に対向配置され、前 記電子放出素子に対応する位置に配置された蛍光体パターンおよび遮光パターン を有する前面基板と、を備えた画像表示装置であって、乾板側ァライメントマーク〖こ 対応して前記前面基板の内面の非有効部の少なくとも 2箇所にマーキングエリアを設 け、各マーキングエリアが 3つのァライメントマークを有することを特徴とする画像表示 装置。
[2] 前記ァライメントマークの二次元平面サイズが 0. 060mm以上 2mm以下であることを 特徴とする請求項 1記載の画像表示装置。
[3] 前記マーキングエリアが直径 6mmの円形領域の範囲内にあることを特徴とする請求 項 1記載の画像表示装置。
[4] 前記マーキングエリアの二次元平面サイズが 3色蛍光体パターンからなる画素の 10 倍以下であることを特徴とする請求項 1記載の画像表示装置。
[5] 前記前面基板の内面の四隅に設けたマーキングエリアに前記ァライメントマークがそ れぞれフォトリソグラフィ法によりパターユングされていることを特徴とする請求項 1記 載の画像表示装置。
[6] 前記ァライメントマークは、所定の間隔をおいて直列に配置された 3つの円形マーク であり、乾板側のァライメントマークよりもサイズが小さ ヽことを特徴とする請求項 1記 載の画像表示装置。
[7] 前記ァライメントマークは、所定の辺長を有する三角形の各頂点に配置された 3つの 円形マークであり、乾板側のァライメントマークよりもサイズが小さいことを特徴とする 請求項 1記載の画像表示装置。
[8] 多数の電子放出素子が配列された背面基板に対向配置される前面基板上に蛍光 面を形成する際に、多数のパターン開口を有する乾板に対して前記前面基板を位 置合せする画像表示装置の製造方法にお!、て、
(a)乾板の少なくとも 2箇所のマーキングエリアに 3つの透過型ァライメントマークをそ れぞれ形成し、
(b)乾板側ァライメントマークに 1対 1に対応する前面基板側の部位として、前面基板 の蛍光体パターンが形成されない非有効部の少なくとも 2箇所のマーキングエリアに 遮光型ァライメントマークをそれぞれ形成し、
(c)乾板と前面基板とを平行に配置して、前面基板の背面側力 照明した状態で、 乾板の前面側力も前記マーキングエリアごとに基板側ァライメントマークと乾板側ァラ ィメントマークとの重なりの状態を撮像手段によって観察し、
(d)撮像手段の視野内での基板側ァライメントマークと乾板側ァライメントマークとの 重なりの状態が、少なくとも 2箇所のマーキングエリアについてバランスするように、前 面基板と乾板とを相対位置合わせすることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
[9] 基板側ァライメントマークおよび乾板側ァライメントマークはそれぞれ円形マークであ り、かつ基板側ァライメントマークの径は乾板側ァライメントマークの径より小さぐ前 記 (d)工程にぉ ヽて、全てのマーキングエリアにつ ヽてカメラ視野内で基板側ァライ メントマークが乾板側ァライメントマークのなかに入るように、前面基板と乾板とを相対 位置合わせすることを特徴とする請求項 8記載の方法。
[10] 基板側ァライメントマークおよび乾板側ァライメントマークはそれぞれ正方形、矩形、 十字、 T字、二重丸またはドーナツ形のいずれかであり、かつ基板側ァライメントマ一 クの径は乾板側ァライメントマークの径より小さぐ前記 (d)工程において、全てのマ 一キングエリアについてカメラ視野内で基板側ァライメントマークが乾板側ァライメント マークのなかに入るように、前面基板と乾板とを相対位置合わせすることを特徴とす る請求項 8記載の方法。
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