電圧印加プローブ及びこれを用いた電子源基板の製造装置
【課題】複数の電子放出素子を有する電子源基板の製造において用いられる、電子放出素子の配線に電圧を印加する電圧印加プローブにおいて、導通性能を向上させ、より大型の電子源基板の製造に対応する製造装置を提供する。
【解決手段】先端に開口部を有するブロック１０５の該開口部を導電シート１０２で覆い、開口部内に配置させた弾性体１０３によって該導電シート１０２を支持し、導電シート１０２の両端部をブロック１０５の外側面においてそれぞれ、回路基板１０７に接続する。
【解決手段】先端に開口部を有するブロック１０５の該開口部を導電シート１０２で覆い、開口部内に配置させた弾性体１０３によって該導電シート１０２を支持し、導電シート１０２の両端部をブロック１０５の外側面においてそれぞれ、回路基板１０７に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源基板の製造工程において、電子放出素子に電圧を印加するための配線に接触させて該配線に電圧を印加するための電圧印加プローブと、該プローブを備えた電子源基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子としては、大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類のものが知られている。冷陰極電子放出素子には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放出素子等がある。表面伝導型電子放出素子は基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に並行に電流を流すことにより、電子放出が生じる現象を利用するものである。表面伝導型電子放出素子は、一般的に、基板上に対向する一対の素子電極と、この一対の素子電極に接続された導電性膜とを有し、該導電性膜の一部に電子放出部として亀裂が形成されている。また、該亀裂には、炭素又は炭素化合物の少なくとも一方を主成分とする堆積膜が形成されている場合もある。
【０００３】
このような電子放出素子を基板上に複数個配置し、各電子放出素子を配線で結ぶことにより、複数個の表面伝導型電子放出素子を備えた電子源を作成することができる。さらに、電子源と蛍光体とを組み合わせることにより、画像表示装置の表示パネルを形成することが可能である。
【０００４】
従来、このような電子源のパネルの製造は以下のように行われていた。
【０００５】
第１の製造方法としては、先ず、基板上に導電性膜及びこの導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、この複数の素子を接続する配線とを形成し、電子源基板を作製する。次に、作製した電子源基板全体を真空チャンバ内に設置し、真空チャンバ内を排気した後、外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し、各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、真空チャンバ内に有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、亀裂近傍に炭素或いは炭素化合物を堆積させる。
【０００６】
また、第２の製造方法としては、先ず、基板上に導電性膜及び導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、この複数の素子を接続する配線とを形成し、電子源基板を作製する。次に、作製した電子源基板と蛍光体が配置された基板とを支持枠を挟んで接合し、画像形成装置のパネルを作製する。その後、パネル内を排気し、パネルの外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し、各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、パネル内に排気管を通じて有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、亀裂近傍に炭素或いは炭素化合物を堆積させる。
【０００７】
上記製造方法において、各素子への電圧印加はプローブ（特許文献１参照）を用いて行う方法が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３５０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
画像表示装置としては、年々、大型化や低価格化が進んでおり、電子源基板においても大型化や製造タクト短縮が課題となっており、そのために、上記電子源基板の各素子に印加する電圧の増加が必要になっている。しかしながら、電圧印加プローブによって電圧印加を行う際、電圧増加によって電圧印加プローブ内の電流経路となる回路基板の配線部分では、発熱が問題となり、該電圧印加プローブの構成部材の耐熱性により、印加可能な電圧値が制限されてしまう。
【００１０】
本発明は、従来よりも電圧印加プローブの導通性能を向上させ、電子放出特性の優れた電子源を製造し得る、電子源基板の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１は、先端に開口部を有するブロックと、該ブロックの一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の外側面に他の端部が至る導電シートと、該ブロックの開口部内に配置され、開口部内より導電シートを支持する弾性体と、該ブロックの外側面において導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板と、を備え、上記導電シートがメッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなることを特徴とする電圧印加プローブである。
【００１２】
本発明の第２は、基板上に複数の電子放出素子と、該電子放出素子を接続する複数の配線を備えた電子源基板の製造装置であって、
上記基板を設置する支持体と、該基板の電子放出素子が形成された表面の少なくとも一部を覆う真空容器と、上記本発明の電圧印加プローブとを備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線に印加する電流をプローブに配置した少なくとも２枚の回路基板に分割して供給し、プローブ先端の導電シートで合流させることにより、従来よりも印加電圧の増加を図ることができる。よって、本発明によれば、より大画面、短時間での製造に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の電圧印加プローブは、配線に接触する導電シートと、該導電シートを配線に向けて支持する弾性体と、導電シートに電流を流す回路基板と、導電シート、弾性体、回路基板を支持するブロックとからなる。
【００１５】
また、本発明の電子源基板の製造装置は、電子源基板を設置する支持体と、該基板の一部を覆う真空容器と、上記本発明の電圧印加プローブとを備えている。
【００１６】
以下に、本発明を実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００１７】
図４は、本発明の電子源基板の製造装置の一実施形態の構成を示す断面模式図であり、図５は、その電子源基板の周辺部分を示す斜視図である。図５においては、真空容器の一部を切り欠いた状態を示している。
【００１８】
図４，図５において、６は電子放出部が形成される導電性膜、７はＸ方向配線、８はＹ方向配線、１０は電子源基板、１１は該基板１０を所定位置で支持する支持体、１２は真空容器、１５は気体の導入口、１６は排気口、１８はシール部材である。１９は拡散板、２０はヒータ、２１は水素または有機物質ガス、２２はキャリヤガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管、３０は取り出し配線である。３２ａ，３２ｂは電源及び電流制御系からなる駆動ドライバ、３１ａ，３１ｂはプローブユニット７０の構成部材である回路基板１０７と駆動ドライバ３２ａ，３２ｂとを接続する配線である。さらに、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材、４６は昇降軸、４７は支持体１１を昇降させる昇降駆動ユニット、４８は支持体１１の昇降を制御する昇降制御装置である。
【００１９】
支持体１１は、電子源基板１０を所定位置で保持して固定するものであって、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構若しくは固定冶具などにより、機械的に電子源基板１０を固定する機構を有する。支持体１１の内部には、ヒータ２０が設けられ、必要に応じて電子源基板１０を熱伝導部材４１を介して加熱することができる。
【００２０】
熱伝導部材４１は、電子源基板１０の反り、うねりを吸収し、電子源基板１０への電気的処理工程における発熱を、確実に支持体１１へ伝え、放熱することができ、電子源基板１０のクラック、破損の発生を防ぐことができ、歩留まりの向上に寄与できる。
【００２１】
真空容器１２は、ガラスやステンレス鋼製の容器であり、容器からの放出ガスの少ない材料からなるものが好ましい。真空容器１２は、電子源基板１０に対し位置決めして配置され、電子源基板１０の取り出し配線部を除き、導電体６が形成された領域を覆っている。
【００２２】
シール部材１８は、電子源基板１０と真空容器１２との気密性を保持するためのものであり、Ｏリングを用いている。
【００２３】
有機物質ガス２１には、電子放出素子の活性化に用いられる有機物質、または、有機物質を窒素、ヘリウム、アルゴンなどで希釈した混合気体が用いられる。また、導電性膜への亀裂形成を促進するための気体、例えば、還元性を有する水素ガス等を真空容器１２内に導入することも可能である。
【００２４】
このように他の工程で気体を導入する際には、導入配管、バルブ２５ｅを用いて、真空容器１２を配管２８に接続すれば、使用することができる。有機ガス物質２１は、有機物質が常温で気体である場合にはそのまま使用でき、有機物質が常温で液体、または、固体の場合は、容器内で蒸発または昇華させて用いるか、或いは更にこれを希釈ガスと混合するなどの方法で用いることができる。
【００２５】
キャリヤガス２２には、窒素またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。
【００２６】
有機物質ガス２１と、キャリヤガス２２は、一定の割合で混合されて、真空容器１２内に導入される。両者の流量、及び混合比は、個別のガス流量制御装置２４によって制御される。ガス流量制御装置２４は、マスフローコントローラ及び電磁弁等から構成される。
【００２７】
これらの混合ガスは、必要に応じて配管２８の周囲に設けられた図示しないヒータによって適当な温度に加熱された後、導入口１５より、真空容器１２内に導入される。尚、配管２８の途中に、水分除去フィルタ２３を設けて、導入ガス中の水分を除去することがより好ましい。
【００２８】
真空容器１２に導入された混合ガスは、排気口１６を通じて、真空ポンプ２６により一定の排気速度で排気され、真空容器１２内の混合ガスの圧力は一定に保持される。また、真空容器１２の気体導入口１５と電子源基板１０との間に拡散板１９を設けると、混合気体の流れが制御され、基板全面に均一に有機物質が供給されるため、電子放出素子の均一性が向上し好ましい。
【００２９】
電子源基板１０の取り出し配線３０は、真空容器１２の外部にあり、電圧印加プローブ７０の構成部材である導電シート１０２が取り出し配線３０と接触し、回路基板１０７、配線３１を経由して、駆動ドライバ３２に接続する。
【００３０】
以上のようにして真空容器１２内に有機物質を含む混合ガスを流した状態で、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用い、配線３１ａ，３１ｂと電圧印加プローブ７０を通じて基板１０上の取り出し配線３０から各電子放出素子にパルス電圧を印加する。これにより、電子放出素子６の活性化を行うことができる。
【００３１】
図１は、図４の電圧印加プローブ７０として用いられる、本発明の電圧印加プローブの一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【００３２】
本発明の電圧印加プローブは、図１に示すように、先端に開口部を有するブロック１０５を有し、該開口部内に弾性体１０３を備え、該弾性体１０３は該開口部を覆う導電シート１０２を内側から支持している。導電シート１０２は、ブロック１０５の一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の側面にもう一方の端部が位置している。そして、導電シート１０２の両端部にそれぞれ、回路基板１０７が接続されている。即ち、本発明の電圧印加プローブ７０は、２枚の回路基板１０７を有し、配線に印加すべき電流を分割し、各回路基板１０７に半分ずつ供給する。そして、各回路基板１０７に印加された電流は導電シート１０２において合流する。よって、本例では、１枚の回路基板１０７の電流負担が従来の半分になるため、配線に印加する電流を２倍にすることができる。即ち、配線に印加する電圧を従来よりも増加させることができる。
【００３３】
図１において、弾性体１０３は、弾性体固定板１１０と弾性体上下棒１１１を介して保持板１１２にて取り付け位置が決められている。導電シート１０２をブロック１０５のＵ字型の開口部の内側より支持する弾性体１０３は、ゴムなどの素材の他に、板ばねやコイルばねのような弾性体でも良い。本発明では、弾性体１０３を用いる事によって、後述する装置の支持体１１の熱等によるわずかな変動に対しても、追従することができる。回路基板１０７は両側の押さえ板１０４で導電シート１０２と絶縁シート１０６を介して押さえられ、ブロック１０５に固定されている。これにより回路基板１０７と導電シート１０２は電気的に接続された状態を維持している。
【００３４】
本発明で用いられる導電シートは、メッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなるものである。具体的には、樹脂製の線材をメッシュ状に編んだ編み物の表面に金属等の導電性材料を被覆したものである。図３は、その一例の平面模式図であり、６０ａ、６０ｂは線材、６１は導電性材料である。尚、導電性材料の被覆は、シートの両面であっても片面だけであっても良いが、片面の場合には、配線に接触する側に被覆する必要がある。被覆の方法としては特に限定されないが、メッキなどが好ましく用いられる。また、被覆の範囲はシートの表面全部でなくても、図３のように、部分的に被覆する形態であってもかまわない。図３のように、導電性材料１０８の被覆を複数のライン形状として互いに隙間を設けることにより、導電シート１０２の柔軟性が良くなり、配線への接触が容易になる。尚、被覆の面積が小さかったり、柔軟性があまり必要でない場合には、隙間を設けずにベタ膜の被覆としても良い。また、メッシュ状シートには導電性材料６１を被覆する前に平滑加工しておくことにより、配線との接触を可能な限り面接触とし、接触抵抗を低くして、抵抗バラツキを低減することができる。
【００３５】
本例では、ブロック１０５と保持板１１２の間にスプリング１１３を設置することで、弾性体１０３は導電シート１０２を保持するブロック１０５とは別構造として保持され、独立に動く構造となっている。このような構造の電圧印加プローブ７０を図５に示す基板１０上に形成された複数の取り出し配線３０に押付けると、弾性体１０３は縮むが、それに伴ってブロック１０５は動かないので、導電シート１０２は変形しない。従って導電シート１０２が屈曲したり局所的に負荷がかかったりすることはなく、電子源基板上の配線に押付けることができる。押付けられた電圧印加プローブ７０に接続された、図４に示す駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用いて電圧を印加し、取り出し配線３０や配線７，８の断線・短絡・抵抗値などの測定をしたり、導電性膜６に電力を供給したりすることができる。
【００３６】
本例においては、電圧印加プローブ７０への電圧供給はブロック１０５に設置された回路基板１０７の上部に不図示のコネクターを設けることで行うことができる。回路基板１０７はブロック１０５の両側に設置されているが、設置スペースやコストという観点から片側の回路基板にだけコネクターを設置し、反対側に設置したもう一方の回路基板とは接続端子１０８にて電気的に接続させればよい。この時、コネクターを設置しない回路基板側の電流経路が、接続端子１０８の分だけ増えるため、抵抗値も増えてしまう。この電流経路の違いによる抵抗値の増分は、回路基板１０７に形成された、配線パターンの厚みや幅を両回路基板で違う値にすることで、両電流経路の抵抗値が等しくなるように設計すればよい。回路基板１０７をブロック両側に設置することによって、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂから供給される電流が電圧印加プローブ７０への導入時に分割され、回路基板に電流が流れる際に発生する発熱も低減される。これにより、基板１０に供給できる電圧値を増やすことが可能となり、電子源製造装置としての性能を向上させることができる。
【００３７】
図２は、本発明の電圧印加プローブの他の実施形態の構成を示す断面模式図である。本例では、ブロック１０５の両側に設置する回路基板１０７に、さらに、連結端子１０９によってさらなる回路基板１１４が接続され、層構造状に構成されている。これにより、図１の場合よりも１枚当たりの回路基板に供給される電流をさらに分割することができ、回路基板にて発生する発熱もさらに低減できる。従って基板１０への供給電圧も図１のプローブ構造の場合よりも増やすことが可能となる。
【００３８】
尚、本例では、設置スペースやコストという観点から、片側２枚のいずれか１枚の回路基板にだけコネクター（不図示）を設置し、接続端子１０８、連結端子１０９によって各回路基板を接続してもよい。接続端子１０８、連結端子１０９における電流経路増加による抵抗値の増分は各回路基板に形成された配線パターンの厚みや幅を各回路基板で違う値とし、各回路基板による電流経路の抵抗値が等しくなるように設計すればよい。
【００３９】
尚、上記においては、配線３１と回路基板１０７の接続はコネクターを用いた例を示したが、配線３０を回路基板１０７に直接ハンダなどを用いて接続させても良い。
【実施例】
【００４０】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換や変形、または変更がなされたものをも包含する。
【００４１】
本実施例では、図３に示す構成の電圧印加プローブを作製した。
【００４２】
本例では、回路基板１０７は絶縁性の高いガラス繊維強化のエポキシ樹脂基板上に、銅等で配線パターンを備えた基板を使用し電気を流す構造とした。導電シート１０２は、図３に示すように、樹脂でできた線材６０ａ，６０ｂが直角に交差するようにメッシュ状に編まれてできた、メッシュ状シート両面に銅−ニッケル−金といった多層構造をメッキした。また、線材６０ａを横糸、６０ｂを縦糸とすると、導電性材料１０８のメッキにより形成されたライン形状のパターンと６０ｂの縦糸は傾きを持っており、その傾きは３７．５°として製作した。またそのライン幅は２００μｍ、ラインとラインの間に７０μｍの隙間を設ける形状とした。
【００４３】
本例の電圧印加プローブ７０を、図４に示す装置に取り付け、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用いて電圧を印加し、取り出し配線３０や導電体の断線・短絡・抵抗値などの測定をしたり、導電体に電力を供給したりすることができた。本例においては、プローブユニット７０への電圧供給はブロック１０５に設置された片側の回路基板１０７の上部に不図示のコネクターを設け、反対側に設置したもう一方の回路基板とは接続端子１０８にて電気的に接続させた。電流経路の違いによる抵抗値の増分は、回路基板１０７に形成された、配線パターンの厚みや幅を両回路基板で違う値にすることで、両電流経路の抵抗値が等しくなるように設計した。回路基板をブロック両側に設置することによって、駆動ドライバ３２から供給される電流がプローブユニット７０への導入時に分割され、回路基板に電流が流れる際に発生する発熱も低減される。これにより、基板１０に供給できる電圧値を増やすことが可能となり、電子源基板の製造装置としての性能を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の電圧印加プローブの一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の電圧印加プローブの他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の電圧印加プローブに用いられる導電シートの一例の平面図である。
【図４】本発明の電子源基板の製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図４における電子源基板の周辺部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
７０ プローブユニット
１０２ 導電シート
１０３ 弾性体
１０４ 押さえ板
１０５ ブロック
１０６ 絶縁シート
１０７ 回路基板
１０８ 接続端子
１０９ 連結端子
１１０ 弾性体固定板
１１１ 弾性体上下棒
１１２ 保持板
１１３ スプリング
１１４ 回路基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源基板の製造工程において、電子放出素子に電圧を印加するための配線に接触させて該配線に電圧を印加するための電圧印加プローブと、該プローブを備えた電子源基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子としては、大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類のものが知られている。冷陰極電子放出素子には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放出素子等がある。表面伝導型電子放出素子は基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に並行に電流を流すことにより、電子放出が生じる現象を利用するものである。表面伝導型電子放出素子は、一般的に、基板上に対向する一対の素子電極と、この一対の素子電極に接続された導電性膜とを有し、該導電性膜の一部に電子放出部として亀裂が形成されている。また、該亀裂には、炭素又は炭素化合物の少なくとも一方を主成分とする堆積膜が形成されている場合もある。
【０００３】
このような電子放出素子を基板上に複数個配置し、各電子放出素子を配線で結ぶことにより、複数個の表面伝導型電子放出素子を備えた電子源を作成することができる。さらに、電子源と蛍光体とを組み合わせることにより、画像表示装置の表示パネルを形成することが可能である。
【０００４】
従来、このような電子源のパネルの製造は以下のように行われていた。
【０００５】
第１の製造方法としては、先ず、基板上に導電性膜及びこの導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、この複数の素子を接続する配線とを形成し、電子源基板を作製する。次に、作製した電子源基板全体を真空チャンバ内に設置し、真空チャンバ内を排気した後、外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し、各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、真空チャンバ内に有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、亀裂近傍に炭素或いは炭素化合物を堆積させる。
【０００６】
また、第２の製造方法としては、先ず、基板上に導電性膜及び導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、この複数の素子を接続する配線とを形成し、電子源基板を作製する。次に、作製した電子源基板と蛍光体が配置された基板とを支持枠を挟んで接合し、画像形成装置のパネルを作製する。その後、パネル内を排気し、パネルの外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し、各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、パネル内に排気管を通じて有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、亀裂近傍に炭素或いは炭素化合物を堆積させる。
【０００７】
上記製造方法において、各素子への電圧印加はプローブ（特許文献１参照）を用いて行う方法が知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３５０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
画像表示装置としては、年々、大型化や低価格化が進んでおり、電子源基板においても大型化や製造タクト短縮が課題となっており、そのために、上記電子源基板の各素子に印加する電圧の増加が必要になっている。しかしながら、電圧印加プローブによって電圧印加を行う際、電圧増加によって電圧印加プローブ内の電流経路となる回路基板の配線部分では、発熱が問題となり、該電圧印加プローブの構成部材の耐熱性により、印加可能な電圧値が制限されてしまう。
【００１０】
本発明は、従来よりも電圧印加プローブの導通性能を向上させ、電子放出特性の優れた電子源を製造し得る、電子源基板の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１は、先端に開口部を有するブロックと、該ブロックの一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の外側面に他の端部が至る導電シートと、該ブロックの開口部内に配置され、開口部内より導電シートを支持する弾性体と、該ブロックの外側面において導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板と、を備え、上記導電シートがメッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなることを特徴とする電圧印加プローブである。
【００１２】
本発明の第２は、基板上に複数の電子放出素子と、該電子放出素子を接続する複数の配線を備えた電子源基板の製造装置であって、
上記基板を設置する支持体と、該基板の電子放出素子が形成された表面の少なくとも一部を覆う真空容器と、上記本発明の電圧印加プローブとを備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線に印加する電流をプローブに配置した少なくとも２枚の回路基板に分割して供給し、プローブ先端の導電シートで合流させることにより、従来よりも印加電圧の増加を図ることができる。よって、本発明によれば、より大画面、短時間での製造に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の電圧印加プローブは、配線に接触する導電シートと、該導電シートを配線に向けて支持する弾性体と、導電シートに電流を流す回路基板と、導電シート、弾性体、回路基板を支持するブロックとからなる。
【００１５】
また、本発明の電子源基板の製造装置は、電子源基板を設置する支持体と、該基板の一部を覆う真空容器と、上記本発明の電圧印加プローブとを備えている。
【００１６】
以下に、本発明を実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００１７】
図４は、本発明の電子源基板の製造装置の一実施形態の構成を示す断面模式図であり、図５は、その電子源基板の周辺部分を示す斜視図である。図５においては、真空容器の一部を切り欠いた状態を示している。
【００１８】
図４，図５において、６は電子放出部が形成される導電性膜、７はＸ方向配線、８はＹ方向配線、１０は電子源基板、１１は該基板１０を所定位置で支持する支持体、１２は真空容器、１５は気体の導入口、１６は排気口、１８はシール部材である。１９は拡散板、２０はヒータ、２１は水素または有機物質ガス、２２はキャリヤガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管、３０は取り出し配線である。３２ａ，３２ｂは電源及び電流制御系からなる駆動ドライバ、３１ａ，３１ｂはプローブユニット７０の構成部材である回路基板１０７と駆動ドライバ３２ａ，３２ｂとを接続する配線である。さらに、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材、４６は昇降軸、４７は支持体１１を昇降させる昇降駆動ユニット、４８は支持体１１の昇降を制御する昇降制御装置である。
【００１９】
支持体１１は、電子源基板１０を所定位置で保持して固定するものであって、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構若しくは固定冶具などにより、機械的に電子源基板１０を固定する機構を有する。支持体１１の内部には、ヒータ２０が設けられ、必要に応じて電子源基板１０を熱伝導部材４１を介して加熱することができる。
【００２０】
熱伝導部材４１は、電子源基板１０の反り、うねりを吸収し、電子源基板１０への電気的処理工程における発熱を、確実に支持体１１へ伝え、放熱することができ、電子源基板１０のクラック、破損の発生を防ぐことができ、歩留まりの向上に寄与できる。
【００２１】
真空容器１２は、ガラスやステンレス鋼製の容器であり、容器からの放出ガスの少ない材料からなるものが好ましい。真空容器１２は、電子源基板１０に対し位置決めして配置され、電子源基板１０の取り出し配線部を除き、導電体６が形成された領域を覆っている。
【００２２】
シール部材１８は、電子源基板１０と真空容器１２との気密性を保持するためのものであり、Ｏリングを用いている。
【００２３】
有機物質ガス２１には、電子放出素子の活性化に用いられる有機物質、または、有機物質を窒素、ヘリウム、アルゴンなどで希釈した混合気体が用いられる。また、導電性膜への亀裂形成を促進するための気体、例えば、還元性を有する水素ガス等を真空容器１２内に導入することも可能である。
【００２４】
このように他の工程で気体を導入する際には、導入配管、バルブ２５ｅを用いて、真空容器１２を配管２８に接続すれば、使用することができる。有機ガス物質２１は、有機物質が常温で気体である場合にはそのまま使用でき、有機物質が常温で液体、または、固体の場合は、容器内で蒸発または昇華させて用いるか、或いは更にこれを希釈ガスと混合するなどの方法で用いることができる。
【００２５】
キャリヤガス２２には、窒素またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。
【００２６】
有機物質ガス２１と、キャリヤガス２２は、一定の割合で混合されて、真空容器１２内に導入される。両者の流量、及び混合比は、個別のガス流量制御装置２４によって制御される。ガス流量制御装置２４は、マスフローコントローラ及び電磁弁等から構成される。
【００２７】
これらの混合ガスは、必要に応じて配管２８の周囲に設けられた図示しないヒータによって適当な温度に加熱された後、導入口１５より、真空容器１２内に導入される。尚、配管２８の途中に、水分除去フィルタ２３を設けて、導入ガス中の水分を除去することがより好ましい。
【００２８】
真空容器１２に導入された混合ガスは、排気口１６を通じて、真空ポンプ２６により一定の排気速度で排気され、真空容器１２内の混合ガスの圧力は一定に保持される。また、真空容器１２の気体導入口１５と電子源基板１０との間に拡散板１９を設けると、混合気体の流れが制御され、基板全面に均一に有機物質が供給されるため、電子放出素子の均一性が向上し好ましい。
【００２９】
電子源基板１０の取り出し配線３０は、真空容器１２の外部にあり、電圧印加プローブ７０の構成部材である導電シート１０２が取り出し配線３０と接触し、回路基板１０７、配線３１を経由して、駆動ドライバ３２に接続する。
【００３０】
以上のようにして真空容器１２内に有機物質を含む混合ガスを流した状態で、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用い、配線３１ａ，３１ｂと電圧印加プローブ７０を通じて基板１０上の取り出し配線３０から各電子放出素子にパルス電圧を印加する。これにより、電子放出素子６の活性化を行うことができる。
【００３１】
図１は、図４の電圧印加プローブ７０として用いられる、本発明の電圧印加プローブの一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【００３２】
本発明の電圧印加プローブは、図１に示すように、先端に開口部を有するブロック１０５を有し、該開口部内に弾性体１０３を備え、該弾性体１０３は該開口部を覆う導電シート１０２を内側から支持している。導電シート１０２は、ブロック１０５の一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の側面にもう一方の端部が位置している。そして、導電シート１０２の両端部にそれぞれ、回路基板１０７が接続されている。即ち、本発明の電圧印加プローブ７０は、２枚の回路基板１０７を有し、配線に印加すべき電流を分割し、各回路基板１０７に半分ずつ供給する。そして、各回路基板１０７に印加された電流は導電シート１０２において合流する。よって、本例では、１枚の回路基板１０７の電流負担が従来の半分になるため、配線に印加する電流を２倍にすることができる。即ち、配線に印加する電圧を従来よりも増加させることができる。
【００３３】
図１において、弾性体１０３は、弾性体固定板１１０と弾性体上下棒１１１を介して保持板１１２にて取り付け位置が決められている。導電シート１０２をブロック１０５のＵ字型の開口部の内側より支持する弾性体１０３は、ゴムなどの素材の他に、板ばねやコイルばねのような弾性体でも良い。本発明では、弾性体１０３を用いる事によって、後述する装置の支持体１１の熱等によるわずかな変動に対しても、追従することができる。回路基板１０７は両側の押さえ板１０４で導電シート１０２と絶縁シート１０６を介して押さえられ、ブロック１０５に固定されている。これにより回路基板１０７と導電シート１０２は電気的に接続された状態を維持している。
【００３４】
本発明で用いられる導電シートは、メッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなるものである。具体的には、樹脂製の線材をメッシュ状に編んだ編み物の表面に金属等の導電性材料を被覆したものである。図３は、その一例の平面模式図であり、６０ａ、６０ｂは線材、６１は導電性材料である。尚、導電性材料の被覆は、シートの両面であっても片面だけであっても良いが、片面の場合には、配線に接触する側に被覆する必要がある。被覆の方法としては特に限定されないが、メッキなどが好ましく用いられる。また、被覆の範囲はシートの表面全部でなくても、図３のように、部分的に被覆する形態であってもかまわない。図３のように、導電性材料１０８の被覆を複数のライン形状として互いに隙間を設けることにより、導電シート１０２の柔軟性が良くなり、配線への接触が容易になる。尚、被覆の面積が小さかったり、柔軟性があまり必要でない場合には、隙間を設けずにベタ膜の被覆としても良い。また、メッシュ状シートには導電性材料６１を被覆する前に平滑加工しておくことにより、配線との接触を可能な限り面接触とし、接触抵抗を低くして、抵抗バラツキを低減することができる。
【００３５】
本例では、ブロック１０５と保持板１１２の間にスプリング１１３を設置することで、弾性体１０３は導電シート１０２を保持するブロック１０５とは別構造として保持され、独立に動く構造となっている。このような構造の電圧印加プローブ７０を図５に示す基板１０上に形成された複数の取り出し配線３０に押付けると、弾性体１０３は縮むが、それに伴ってブロック１０５は動かないので、導電シート１０２は変形しない。従って導電シート１０２が屈曲したり局所的に負荷がかかったりすることはなく、電子源基板上の配線に押付けることができる。押付けられた電圧印加プローブ７０に接続された、図４に示す駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用いて電圧を印加し、取り出し配線３０や配線７，８の断線・短絡・抵抗値などの測定をしたり、導電性膜６に電力を供給したりすることができる。
【００３６】
本例においては、電圧印加プローブ７０への電圧供給はブロック１０５に設置された回路基板１０７の上部に不図示のコネクターを設けることで行うことができる。回路基板１０７はブロック１０５の両側に設置されているが、設置スペースやコストという観点から片側の回路基板にだけコネクターを設置し、反対側に設置したもう一方の回路基板とは接続端子１０８にて電気的に接続させればよい。この時、コネクターを設置しない回路基板側の電流経路が、接続端子１０８の分だけ増えるため、抵抗値も増えてしまう。この電流経路の違いによる抵抗値の増分は、回路基板１０７に形成された、配線パターンの厚みや幅を両回路基板で違う値にすることで、両電流経路の抵抗値が等しくなるように設計すればよい。回路基板１０７をブロック両側に設置することによって、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂから供給される電流が電圧印加プローブ７０への導入時に分割され、回路基板に電流が流れる際に発生する発熱も低減される。これにより、基板１０に供給できる電圧値を増やすことが可能となり、電子源製造装置としての性能を向上させることができる。
【００３７】
図２は、本発明の電圧印加プローブの他の実施形態の構成を示す断面模式図である。本例では、ブロック１０５の両側に設置する回路基板１０７に、さらに、連結端子１０９によってさらなる回路基板１１４が接続され、層構造状に構成されている。これにより、図１の場合よりも１枚当たりの回路基板に供給される電流をさらに分割することができ、回路基板にて発生する発熱もさらに低減できる。従って基板１０への供給電圧も図１のプローブ構造の場合よりも増やすことが可能となる。
【００３８】
尚、本例では、設置スペースやコストという観点から、片側２枚のいずれか１枚の回路基板にだけコネクター（不図示）を設置し、接続端子１０８、連結端子１０９によって各回路基板を接続してもよい。接続端子１０８、連結端子１０９における電流経路増加による抵抗値の増分は各回路基板に形成された配線パターンの厚みや幅を各回路基板で違う値とし、各回路基板による電流経路の抵抗値が等しくなるように設計すればよい。
【００３９】
尚、上記においては、配線３１と回路基板１０７の接続はコネクターを用いた例を示したが、配線３０を回路基板１０７に直接ハンダなどを用いて接続させても良い。
【実施例】
【００４０】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換や変形、または変更がなされたものをも包含する。
【００４１】
本実施例では、図３に示す構成の電圧印加プローブを作製した。
【００４２】
本例では、回路基板１０７は絶縁性の高いガラス繊維強化のエポキシ樹脂基板上に、銅等で配線パターンを備えた基板を使用し電気を流す構造とした。導電シート１０２は、図３に示すように、樹脂でできた線材６０ａ，６０ｂが直角に交差するようにメッシュ状に編まれてできた、メッシュ状シート両面に銅−ニッケル−金といった多層構造をメッキした。また、線材６０ａを横糸、６０ｂを縦糸とすると、導電性材料１０８のメッキにより形成されたライン形状のパターンと６０ｂの縦糸は傾きを持っており、その傾きは３７．５°として製作した。またそのライン幅は２００μｍ、ラインとラインの間に７０μｍの隙間を設ける形状とした。
【００４３】
本例の電圧印加プローブ７０を、図４に示す装置に取り付け、駆動ドライバ３２ａ，３２ｂを用いて電圧を印加し、取り出し配線３０や導電体の断線・短絡・抵抗値などの測定をしたり、導電体に電力を供給したりすることができた。本例においては、プローブユニット７０への電圧供給はブロック１０５に設置された片側の回路基板１０７の上部に不図示のコネクターを設け、反対側に設置したもう一方の回路基板とは接続端子１０８にて電気的に接続させた。電流経路の違いによる抵抗値の増分は、回路基板１０７に形成された、配線パターンの厚みや幅を両回路基板で違う値にすることで、両電流経路の抵抗値が等しくなるように設計した。回路基板をブロック両側に設置することによって、駆動ドライバ３２から供給される電流がプローブユニット７０への導入時に分割され、回路基板に電流が流れる際に発生する発熱も低減される。これにより、基板１０に供給できる電圧値を増やすことが可能となり、電子源基板の製造装置としての性能を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の電圧印加プローブの一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の電圧印加プローブの他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の電圧印加プローブに用いられる導電シートの一例の平面図である。
【図４】本発明の電子源基板の製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図４における電子源基板の周辺部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
７０ プローブユニット
１０２ 導電シート
１０３ 弾性体
１０４ 押さえ板
１０５ ブロック
１０６ 絶縁シート
１０７ 回路基板
１０８ 接続端子
１０９ 連結端子
１１０ 弾性体固定板
１１１ 弾性体上下棒
１１２ 保持板
１１３ スプリング
１１４ 回路基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に開口部を有するブロックと、該ブロックの一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の外側面に他の端部が至る導電シートと、該ブロックの開口部内に配置され、開口部内より導電シートを支持する弾性体と、該ブロックの外側面において導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板と、を備え、上記導電シートがメッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなることを特徴とする電圧印加プローブ。
【請求項２】
前記導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板に、さらなる回路基板が連結端子によって層構造状に接続されてなる請求項１に記載の電圧印加プローブ。
【請求項３】
基板上に複数の電子放出素子と、該電子放出素子を接続する複数の配線を備えた電子源基板の製造装置であって、
上記基板を設置する支持体と、該基板の電子放出素子が形成された表面の少なくとも一部を覆う真空容器と、請求項１又は２に記載の電圧印加プローブとを備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置。
【請求項１】
先端に開口部を有するブロックと、該ブロックの一外側面に一端部が位置し、開口部を覆って反対側の外側面に他の端部が至る導電シートと、該ブロックの開口部内に配置され、開口部内より導電シートを支持する弾性体と、該ブロックの外側面において導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板と、を備え、上記導電シートがメッシュ状シートの表面に導電性材料を被覆してなることを特徴とする電圧印加プローブ。
【請求項２】
前記導電シートの両端部とそれぞれ接続された回路基板に、さらなる回路基板が連結端子によって層構造状に接続されてなる請求項１に記載の電圧印加プローブ。
【請求項３】
基板上に複数の電子放出素子と、該電子放出素子を接続する複数の配線を備えた電子源基板の製造装置であって、
上記基板を設置する支持体と、該基板の電子放出素子が形成された表面の少なくとも一部を覆う真空容器と、請求項１又は２に記載の電圧印加プローブとを備えたことを特徴とする電子源基板の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４６７３０（Ｐ２０１０−１４６７３０Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９０８９（Ｐ２００８−３１９０８９）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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