(57)【要約】【課題】電子放出パネルの特性をその封着前に短時間で検査を行って生産性を一層向上させる。【解決手段】基板上に配置された複数の配線と、複数の配線と交差するように配置された複数の他の配線との電気的交差部にそれぞれ複数の電子放出素子を配置し、  基板を載置する基板ステージと、複数の電子放出素子の放出電流を捕捉する複数の検出電極と、複数の配線と複数の他の配線の一方に順次走査電圧を与え、複数の配線と複数の他の配線の他方に駆動電圧を与えることで、行ごと又は列ごとに順次複数の電子放出素子に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、複数の検出電極と複数の電子放出素子との間に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、  複数の検出電極は、基板ステージに載置された基板上の複数の配線又は複数の他の配線に対向して配置される。【選択図】図１
2010157434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された複数の配線と、前記複数の配線と交差するように配置された複数の他の配線との電気的交差部に配置された複数の電子放出素子の電子放出特性を測定する検査装置において、
前記基板を載置する基板ステージと、
前記複数の電子放出素子の放出電流を捕捉する複数の検出電極と、
前記基板ステージ及び前記複数の検出電極を内部に収容する真空容器と、
複数の前記配線と複数の前記他の配線の一方に順次走査電圧を与え、複数の前記配線と複数の前記他の配線の他方に駆動電圧を与えることで、行ごと又は列ごとに順次前記複数の電子放出素子に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記複数の検出電極と前記複数の電子放出素子との間に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、
複数の前記検出電極は前記基板ステージに載置された前記基板上の複数の前記配線又は複数の前記他の配線に対向して配置されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
行ごと又は列ごとに前記複数の電子放出素子から放出される放出電子を対向する前記複数の検出電極で受け、前記電子放出素子からの電子放出電流を測定することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記複数の検出電極の数は、前記駆動電圧が印加される配線又は他の配線の数と同数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記複数の検出電極と前記基板との少なくとも一方を、前記電子放出素子からの放出電子が前記検出電極に到達するように位置合わせする手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記検出電極と前記基板との間の距離を設定する距離設定手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記検出電極と前記基板との傾きを設定する傾き設定手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記基板ステージは静電チャックを有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項８】
前記基板ステージは自身の温度調節をする手段を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項９】
前記複数の検査電極は第２の基板上に設けられ、前記第２の基板を温度調節する手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
基板上に配置された複数の配線と前記複数の配線と交差するように配置された複数の他の配線との電気的交差部にそれぞれ配置された複数の電子放出素子に対して、前記複数の配線と前記複数の他の配線の一方に順次走査電圧を与え、前記複数の配線と前記複数の他の配線の他方に駆動電圧を与えることで、行ごと又は列ごとに順次前記複数の電子放出素子に電圧を印加し、且つ
前記基板と対向して配置された、前記複数の電子放出素子の放出電流を捕捉する複数の検査電極と、前記複数の電子放出素子との間に電圧を印加することで、前記複数の電子放出素子から電子を放出させて電子放出特性を測定する検査方法であって、
基板ステージに前記基板を載置し、
前記基板ステージに載置された前記基板上の、前記駆動電圧が印加される前記複数の配線又は前記複数の他の配線を複数の検出電極に対向して配置し、
前記基板と前記複数の検出電極との間を真空にした状態で、前記複数の配線と前記複数の他の配線の一方に順次走査電圧を与え、前記複数の配線と前記複数の他の配線の他方に駆動電圧を与えるとともに、前記複数の検出電極と前記複数の電子放出素子間に電圧を印加することを特徴とする電子放出素子の検査方法。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の検査装置を使用して検査される工程を有することを特徴とする電子放出素子を有する表示装置を生産する方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の検査方法を使用して検査される工程を有することを特徴とする電子放出素子を有する表示装置を生産する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に電子放出素子を配置した基板、例えば、冷陰極電界電子放出画像表示用カソードパネルの検査装置およびその検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、CRTに変わる表示装置として平面型の表示装置が商品化されている。そのような平面型の表示装置としては、液晶表示装置（LCD）、プラズマ表示装置（PDP）、有機EL表示装置（OLED)などがある。
【０００３】
その他の表示装置としては、電子放出素子を多数配置した電子放出素子パネル（以下、カソードパネルと称する）とカソードパネルから放出された電子によって可視光を発光させる蛍光体を組み合わせた表示装置が例えば、特許文献１に記載されている。この表示装置は、高解像度、高輝度のフルカラー表示および低電力消費の観点から注目されている。
【０００４】
このようなカソードパネルに用いられる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二種類が知られている。冷陰極電子放出素子には、電界放出型、MIM型、MIS型、表面伝導型等がある。
【０００５】
ところで現在、平面型の表示装置はますます大型化、高精細化が進んでいる。例えば、フルハイビジョン規格の表示装置には、1920×1090の画素が必要だが、一つの画素がRGBの３つの表示素子からなることを考えると、素子数は1920×1090×3すなわち622万個以上にもなる。さらにスピント型の電界放出型電子放出素子では一つの素子が複数の電子放出部から構成される場合があり、その場合には一つの表示装置の上には数百万個から数千万個以上の電極が形成されていることになる。
【０００６】
さらに、NHK放送技術研究所などが開発を進めている次世代ハイビジョンの規格では画素数が7680×4320にもなるなど更なる高精細化への動きがある。
【０００７】
しかしながら、表示面積が拡大したり画素数が増大すると、製造プロセス上の不具合から画面に欠陥が生じたり、画素の性能にばらつきが生じたりする場合が多くなる。例えば成膜プロセスに使われるスパッタ装置においては、画面の拡大に伴い、必然的に装置も大型化せざるを得ないが、材料の利用効率や装置コストなどの観点から装置を極端に大きくすることや成膜時間を極端に長くすることは出来ない。このような様々な制約から基板上の薄膜にはその結晶性や電気抵抗、膜厚などに一定程度のばらつきが発生する。
【０００８】
また、プロセス装置が大型化・複雑化するとその容器内部の部材も増えることなどから、各種パーティクルの発生源も増大し、その混入が懸念される。
【０００９】
例えば、異物が混入したり、プロセスの不具合で電子放出素子が形成されなかったり、あるいは歪んで形成されると、十分な電子が放出されないことになり、表示装置においては暗点として出現することになる。
【００１０】
また、電子放出素子の形状が均一で無い場合同じ電位を印加しても生成される電界強度に差が生じる。また、素子表面の形状が異なった場合、素子によって放出される電子量に一定以上違いが出てくる場合によっては不良品として扱わざるを得ない。
【００１１】
このような場合には、製造プロセスのなるべく早い段階で、特に製造工程が複雑なカソードパネルに対して検査を行い、製造工程のどの段階に不良の原因があるかを突き止めて対策をすることが重要である。そのため、製造プロセス内における検査工程が重要となっている。この検査工程には、素子性能を正確に計測することのみならず、検査能率の向上、安定した長時間計測、検査装置のローコスト化など様々な要求がある。
【００１２】
そのような表示装置の一検査方法としてはカソードパネルから実際に電子を放出させる表示特性試験がある。この検査方法の一つは、実際のカソードパネルとアノードパネルを封着して、カソードパネルとアノードパネルの間を電子が放出できるまで高真空の状態にし、カソードパネルの電子放出素子から放出された電子を蛍光体に衝突、発光させ、その画像を画像検査ユニットで検査する方法である。
【００１３】
しかしこの検査方法では、カソードパネルのみ欠陥があった場合に、欠陥の無いアノードパネルを回収するために封着部分を元に戻す必要があることから、工程が複雑になり全体的な製造コストを押し上げる要因になる。また、検査に使用するアノードパネルの性能は個々にばらつきがあるため、カソードパネル単体に対する正確な性能評価を行うことが困難であった。
【００１４】
以上で説明したような検査方法における課題を解決する技術として、従来、カソードパネルとアノードパネルとの封着前に、カソードパネルを検査する検査技術が特許文献２〜特許文献４に開示されている。
【特許文献１】米国特許第5066883号明細書
【特許文献２】特開2000-243287号公報
【特許文献３】特開2001-35423号公報
【特許文献４】特開2004-342491号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の検査技術は以下のような点に課題があった。
特許文献２で開示されている検査技術は放出電子検出手段としてシンチレーションカウンターを用いているが、この方法は位置分解能が低い。すなわち位置の異なる複数の素子から同時に電子が放出された場合に、どの素子から放出された電子であるかを区別することが困難である。従って特許文献２中の実施形態では、一つのシンチレーションカウンターで119×360 = 42840もの素子を時間的にずらしながら検査する必要があるとされている。
【００１６】
また、シンチレーションカウンターはセンサがガラス容器内に封止されていることと、センサが小型化すると電子増倍の能力が低下し、センサの性能そのものを落とさざるを得ないため、小型化には一定の限界がある。従って、一定面積中に配置できるセンサの数にも限界があり表示装置の精細度が向上すると検査時間も比例して増大するという課題がある。
【００１７】
また、シンチレーションカウンターはセンサを封入するのにガラス容器を使用するが、構造上球形であるのが一般的で、これを平面上に隙間無く敷き詰めることは技術的に大変困難であるため一部の電子放出素子の放出電子が計測出来ない懸念がある。
【００１８】
またシンチレーションカウンターは製作過程が複雑なため非常に高価にならざるを得ず、検査装置のコストが大きく上昇する。また、この技術では、シンチレーションカウンターの検出素子の周囲に高電位面を作って、電子放出素子から放出された電子を誘引するが、この構成では電子放出素子の位置によって高電位面との距離異なるため素子毎の電界が一定ではない。しかしこれは封着後の電界とは異なるため、封着後に放出されると考えられる放出電子の分布を正確に推測することが困難である。
【００１９】
また、この技術では、カソードパネルとシンチレーションカウンターの位置を合わせる機構が設けられていないため、特定の素子から放出された電子がどのシンチレーションカウンターに捕獲されるかを正確に知ることが困難である。
【００２０】
特許文献３で開示されている検査技術では、カソードパネルに対向する側に透明基板を置きそれに塗られた蛍光体に放出電子を衝突させて得られる光を受像装置で検出している。しかし、この構成では透明基板が真空維持を目的とした真空容器の一部として機能するが、基板の大型化に伴い大気の圧力に対抗する強度を保持する必要から透明基板は厚くならざるを得ず、発光の一部が吸収散乱されるため、発光強度の正確な検知が困難になる。また、蛍光体は電子の衝突により徐々に劣化するので一定の検査性能を長期間維持することが困難である。
【００２１】
特に検査対象とする電子放出素子の一部がプロセス上の問題から大きな放出電流を発生する場合、蛍光体はその部分だけが急速に劣化するが蛍光体を特定の電子放出素子の部分だけ交換することは困難で、結局は蛍光体全体を交換せざるを得ない。このように、蛍光体の性能を全面に渡って均一に維持しようとすれば頻繁に蛍光体の交換を行う必要があり検査装置のコストの増大とメンテナンス時間の増大を招く。
【００２２】
特許文献４で開示されている検査技術では、カソードパネルを局所的に排気しながら検査を行う。通常、素子表面に吸着されて電子放出を阻害する分子が離脱して十分な電子が放出されるようになるには素子表面を10-5 Pa程度の真空度に維持することが求められるが、このように電子放出に適した真空度まで排気を行うためには数分以上かかるのが一般的である。そのため、表示装置の全面を検査するような場合は排気を繰り返し行う必要があり検査に長い時間が必要となる。また、電子の放出に必要な電位を印加した際、検査対象となる素子に接続された走査線および信号線に繋がってる他の素子に対しても一定の電位が印加されるが、真空以外の領域では不要な放電や素子の酸化などが発生する懸念があり、素子性能の劣化の要因となる。
【００２３】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、基板上にマトリクス状に配置された電子放出素子の特性を検査する検査装置および検査方法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】
【００２４】
本発明の検査装置は、基板上に配置された複数の配線と、前記複数の配線と交差するように配置された複数の他の配線との電気的交差部に配置された複数の電子放出素子の電子放出特性を測定する検査装置において、
前記基板を載置する基板ステージと、
前記複数の電子放出素子の放出電流を捕捉する複数の検出電極と、
前記基板ステージ及び前記複数の検出電極を内部に収容する真空容器と、
複数の前記配線と複数の前記他の配線の一方に順次走査電圧を与え、複数の前記配線と複数の前記他の配線の他方に駆動電圧を与えることで、行ごと又は列ごとに順次前記複数の電子放出素子に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記複数の検出電極と前記複数の電子放出素子との間に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、
複数の前記検出電極は前記基板ステージに載置された前記基板上の複数の前記配線又は複数の前記他の配線に対向して配置されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の検査方法は、基板上に配置された複数の配線と前記複数の配線と交差するように配置された複数の他の配線との電気的交差部にそれぞれ配置された複数の電子放出素子に対して、前記複数の配線と前記複数の他の配線の一方に順次走査電圧を与え、前記複数の配線と前記複数の他の配線の他方に駆動電圧を与えることで、行ごと又は列ごとに順次前記複数の電子放出素子に電圧を印加し、且つ
前記基板と対向して配置された、前記複数の電子放出素子の放出電流を捕捉する複数の検査電極と、前記複数の電子放出素子との間に電圧を印加することで、前記複数の電子放出素子から電子を放出させて電子放出特性を測定する検査方法であって、
基板ステージに前記基板を載置し、
前記基板ステージに載置された前記基板上の、前記駆動電圧が印加される前記複数の配線又は前記複数の他の配線を複数の検出電極に対向して配置し、
前記基板と前記複数の検出電極との間を真空にした状態で、前記複数の配線と前記複数の他の配線の一方に順次走査電圧を与え、前記複数の配線と前記複数の他の配線の他方に駆動電圧を与えるとともに、前記複数の検出電極と前記複数の電子放出素子間に電圧を印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、二次元状に配置された電子放出素子の特性を精度よくかつ高速、安定的に検査できる。これにより不良パネルの発生数を少なくしたり、プロセスのどの段階で不良が発生したかを正確に知ることができるので、パネル製造の総合的なコスト削減に効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に図を用いて、本発明の最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【００２８】
以下に説明する実施例では一例として、スピント型の電界放出型電子放出素子を適用した表示装置を採り上げて、その表示装置およびそのカソードパネルの良否を検査する検査装置及び検査方法について説明する。しかし、電子放出素子には、電界放出型の他に、MIM型、MIS型、表面伝導型等の種々の電子放出素子があり、各実施例はこれらの電子放出素子のいずれにも適用することができる。
［実施例1］
図２はスピント型の電界放出型電子放出素子を使った表示装置の概念図である。
【００２９】
図２において、201は表示装置、107はカソードパネル、202はアノードパネルである。カソードパネル107とアノードパネル202とは空間を挟んで互いに平行になるように固定されてその空間は真空状態に維持されている。
【００３０】
カソードパネル107は、基板206、カソード電極205、絶縁層204、ゲート電極203、およびゲート電極203と絶縁層204を貫通して設けられた開口部に形成された円錐形のエミッタ電極210からなる。エミッタ電極210が所定の数だけ配置されて、一つ電子放出素子211となる。
【００３１】
アノードパネル202は、透明基板207上に蛍光体層208、アノード電極209が配置されて構成されている。アノード電極209には加速電源214によって加速電圧が印加されているが、この電位のためにエミッタ電極210から放出された電子はアノード電極209に引き寄せられ、蛍光体と衝突した際に大きなエネルギーを放出することが出来る。
【００３２】
透明基板207上における蛍光体層208とアノード電極209とは、図２では透明基板207上に蛍光体層208、アノード電極209の順で積層されているが、その積層順序を逆にしてもよい。その場合には、蛍光体層208からの可視光がアノード電極209を透過する必要があるため、アノード電極209にはITO（酸化インジウムスズ）などの透明電極材料を使う。
【００３３】
走査線制御回路212によってカソード電極205が、信号線制御回路213によってゲート電極203がそれぞれ制御されることで、特定の電子放出素子211から放出される電子の量が制御される。放出された電子がアノードパネル202のアノード電極209に向かって飛行し蛍光体層208に衝突してエネルギーを放出する。その結果、蛍光体層208が励起されて可視光が発生することで所望の画像が表示される。
【００３４】
図３はカソードパネル107の一例を図示したものである。ここで、108は走査線、109は信号線、211は電子放出素子である。走査線108がカソード電極205に、信号線109がゲート電極203に接続され、その交点に電子放出素子211が形成されている。走査線108は「配線」となり、信号線109は「他の配線」となる。複数の走査線108と複数の信号線109との電気的交差部に電子放出素子が配置される。ここで走査線108および信号線109に所定の電位が印加されるとその交差部にある電子放出素子211のカソード電極205、ゲート電極203に電位が印加され、その二つの電極間の電位差で生じる電界によって、エミッタ電極210の先端から電子が放出される。
【００３５】
図1は、本発明の第１の実施例に関わる電子放出素子の検査装置の構成を示す。
【００３６】
101はメインコントローラで、検査装置全体を制御する。102は真空容器、103は排気手段となる排気装置で真空容器102内は高真空に維持される。104はゲート弁でカソードパネル搬入時に開く。106は架台で装置全体を保持している。真空容器102は取り付け部材105を介して架台106と接続されている。
【００３７】
107はカソードパネル、112は静電チャック、113 はステージ温調プレート、114はステージ温調配管、115はXYθステージ、116はステージベースである。また、117は押し付けローラー、118は位置決めピン、119は昇降ピン、120は接続部材、121はベローズである。図1においては図示しないが、押し付けローラー117は2箇所以上、位置決めピン118は3箇所以上、昇降ピン119は4箇所以上ある。静電チャック112、ステージ温調プレート113、ステージ温調配管114、XYθステージ115、ステージベース116は基板ステージを構成する。
【００３８】
カソードパネル107はゲート弁104が開いた後、図示しない搬送装置によって真空容器102内に搬送され、静電チャック112に吸着される。ゲート弁104はカソードパネル107および搬送装置の通過時のみ開き、それ以外では閉じている。押し付けローラー117がカソードパネル107を位置決めピン118側に押し付けることで、カソードパネル107の外形を静電チャック112に対して位置決めする。
【００３９】
昇降ピン119は上昇位置と下降位置を往復する運動をするが、搬送装置がカソードパネル107を真空容器102内に搬送した際には上昇位置にあってカソードパネル107を保持する。そして、昇降ピン119は搬送装置が干渉しない位置まで遠ざかると、静電チャック112の表面よりさらに下降した位置に移動して、カソードパネル107を静電チャック112に載せる。さらに、押し付けローラー117が対向する位置にある位置決めピン118の方向にカソードパネル107を押し付けて位置決めがなされたのち、静電チャック112によってカソードパネル107は吸着され固定される。
【００４０】
まず、静電チャック112を設けた理由について説明する。電子放出素子検査装置は、放出電子検出電極132を加速電圧印加装置152により高電位にすることで、電子放出素子211から放出される電子を誘引して、放出電子検出電極132で捕獲して検出する。しかし、高電位が印加されたダミーフェースプレート134とカソードパネル107との間には静電場が生じて互いに引き合うようになる。
【００４１】
この静電気力は、例えばダミーフェースプレート134の印加電圧が10kV、面積が0.834m2であって、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107との距離が1.6mmのとき、約14.5Kg重になる。一方、カソードパネル107が厚さ1.8mmのガラスを基板とする場合、自重は約5.7kgで自重より静電気力が大きくなる。
【００４２】
当然、放出電子検出電極が取り付けられているダミーフェースプレート134は最終的に架台106に保持されているので、ステージ側に何の吸着力も無ければカソードパネル107は自重より大きな力でダミーフェースプレート134に引き寄せられて接触し破損することが懸念される。
【００４３】
また、放出電子計測時には配線および電子放出素子に発生するジュール熱によりカソードパネル107は加熱される。この熱を取り去るために後述するようにステージ温調配管114により温度調整するが、このときカソードパネル107のダミーフェースプレート側は高温に、ステージ側は低温になりその両面の間に温度差が生じる。
【００４４】
このため、カソードパネル107のダミーフェースプレート側とステージ側とでは膨張量に差が発生して応力となりカソードパネル107が変形する場合がある。ステージ115上に載置されたカソードパネル107が上下に変形すればダミーフェースプレート134とのギャップが変化し、変化量によってはダミーフェースプレート134に接触し破損することが懸念される。
【００４５】
以上の理由からステージ側に静電チャック112を設けて吸着力を発生させることでカソードパネル107をステージ側に吸着し、その形状を維持している。
【００４６】
以降の説明を簡単にするため、カソードパネル107上の素子が広がる面をXY平面とし、それと垂直な方向をZ方向、Z軸周りの回転をθ回転、X軸周りの回転をWx、Y軸周りの回転をWyとする。図1において信号線109の並び方向をX、走査線108の並び方向をYとし、向かって図の下側を重力方向とする。
【００４７】
113はステージ温調プレートで熱伝導率の大きい部材、例えばアルミやチタンなどを主要な部材としていて、内部にステージ温調配管114が張り巡らされており、カソードパネル107と外界の間の熱の輸送を行う。
【００４８】
115はXYθステージで、カソードパネル107をX及びY方向に並進移動、更にカソードパネル107の中心に関して回転移動即ちθ方向に回転させることが出来る機能を有する。XYθステージ115はステージベース116は取り付けられ、ステージベース116は接続部材120を介して架台106に接続されている。
【００４９】
次に、ステージ温調プレート113およびステージ温調配管114について説明する。電子放出素子検査装置では後に述べるように、高精度にカソードパネル107とダミーフェースプレート134とを位置合わせすることが求められるが、その際、カソードパネル107の温度変化による熱膨張が課題になる。
【００５０】
カソードパネル107は1m程度かそれ以上の幅を持つが、その母材となるガラスの線膨張係数は7.8E-6 (7.8×10-6)程度なのでカソードパネル107が1℃温度変化すると、幅は約8μm変化することになる。すると、カソードパネル107上の電子放出素子211とダミーフェースプレート134上の放出電子検出電極132に位置ずれが発生し放出電子を正確に計測出来ない。
【００５１】
例えばカソードパネル107が大気中から搬送される場合、搬送直前まで室温と同じ温度である場合、真空引きの過程で断熱冷却されるため温度が急速に低下する場合がある。一方、放出電子の計測中はカソードパネル107でジュール熱が発生する。特に最大数十時間も連続して電子放出素子の特性の計測を行う場合はそれが顕著である。
【００５２】
このように、カソードパネル107は検査の過程でエネルギーの出入りがあり、それによる膨張や変形などを抑制するためにはカソードパネル107のから余分な熱を外部に運び出したり、必要な熱量を供給したりすることが有効である。そのためステージ温調プレート113にステージ温調配管114を取り付けて温度調整する。
【００５３】
カソードパネル107の温度調整は、ステージ温調プレート113内に配置された温度センサ153によって検知された温度を元に、ステージ温調コントローラ154がステージ温調配管114に流れる冷媒の温度や流量を調整することで実現される。
【００５４】
ステージべース116は、ベローズ121を使用して、真空容器102に対して相対的に移動可能な状態で、架台106に取り付けられている。従って、真空容器102が真空度の変化などで変形してもその影響が接続部材120に及ばないようにしながら、真空容器102内部の雰囲気を維持することが出来る。
【００５５】
122は走査線プローブで、カソードパネル107上の走査線108と接触して走査線108に電位を印加する。図中では示していないが、走査線プローブ122は走査線と同数存在する。123は走査線プローブベースで走査線プローブ122を取り付ける部材である。走査線プローブベース123は、走査線プローブZステージ124、走査線プローブXステージ125および取り付け部材126を介してステージベース116に接続されている。
【００５６】
127は信号線プローブで信号線109と接触して信号線109に電位を印加する。128は信号線プローブベースで信号線プローブ127を取り付ける部材である。信号線プローブベース128は信号線プローブZステージ129、信号線プローブYステージ130および、取り付け部材131を介してステージベース116に接続されている。図１においては、取り付け部材131とステージベース116との接続部は図示されていない。
【００５７】
ダミーフェースプレート134上には、カソードパネル107上の信号線109と同数の放出電子検出電極132が信号線109と平行となるように対向して取り付けられている。
【００５８】
ダミーフェースプレート134は放出電子検出電極132とダミーフェースプレート母材133とから構成される。ダミーフェースプレート134は、ダミーフェースプレート温調プレート135、ダミーフェースプレートベース137、取り付け部材138、ダミーフェースプレートXYθステージ139、ダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140、およびダミーフェースプレート粗動Zステージ141を介して架台106に接続されている。ダミーフェースプレート134はダミーフェースプレート温調プレート135、ダミーフェースプレート温調配管136、温度センサ155、ダミーフェースプレート温調コントローラ156によって適切な温度に制御される。
【００５９】
ダミーフェースプレート134に対する温度制御について説明する。ダミーフェースプレート134は検査時10kV程度の高電位が印加されている。従って、電子放出素子211から放出された電子は、各々が10keV程度に加速されてダミーフェースプレート134に衝突し、その衝突エネルギーの殆どが最終的に熱に変換される。
【００６０】
例えば、フルハイビジョンの表示装置において、一走査線上には1920個の画素が存在し、更に一画素はRGBの３個の電子放出素子から構成されるので、一つの走査線に5760個の電子放出素子が存在する。各素子に10μAの電流が流れて10kVで加速される場合、
5760×10μA×10kV  =  576W
もの熱量がダミーフェースプレート134で発生することになる。ダミーフェースプレート母材133は、面積が1m2、厚みが10mm、比熱が682[J/Kg/K]]、密度が2.80E3 (2.80×103) [Kg/m3]、線膨張率が7.82E-6 (7.82×10-6)のガラスで構成されるとする。このときに、576W発熱の検査を1000秒間連続で行った場合、膨張量は、
１０６×7.82E-6 ×[ 576W×1000[s] / （( 1m× 1m×0.01m)×2.80E3[Kg/m3]×682  [J/Kg/K])] =  2350μm
にもなる。
【００６１】
更に、検査方法の一つに電子放出素子の劣化の大きさを検査するために画像表示時より大きな頻度で電子を放出させて検査を行う加速試験があるが、その場合は数十時間も継続して電子放出を行う場合がある。特にそのような場合においてはダミーフェースプレート温調配管136で強制的に熱を外部に運んでダミーフェースプレート134の温度を維持しないとダミーフェースプレート134がその温度上昇により膨張してしまう。その結果、ダミーフェースプレート134上の放出電子検出電極132とカソードパネル107上の電子放出素子211との位置関係が維持できなくなり、正確な放出電流の計測が困難になる。
【００６２】
そのため、ダミーフェースプレート温調コントローラ156は温度センサ155から得た温度情報を元にダミーフェースプレート温調配管136を流れる冷媒の温度や流量を調節することでダミーフェースプレート134の温度を一定に維持する。
【００６３】
ダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140はダミーフェースプレート134とカソードパネル107との距離と傾きを調整するための駆動機構で、ダミーフェースプレート134をZ,Wx,Wyのそれぞれの方向に独立して駆動することが出来る。ここで、WxはＸ軸周りの回転を、WyはY軸周りの回転を意味する。ダミーフェースプレート粗動Zステージ141はカソードパネル107が検査装置に搬入される際に、ダミーフェースプレート134を上昇させて退避させるための駆動機構である。ダミーフェースプレートXYθステージ139はダミーフェースプレート134をカソードパネル107に対してXYθ方向の位置合わせするための駆動機構である。
【００６４】
ダミーフェースプレート134は、142はベローズを使用して、真空容器102に対して相対的に移動可能に状態で、架台106に取りつけられている。従って、真空容器102が真空度の変化などで変位してもその影響が取り付け部材138に及ばないようにしながら真空容器102の真空度を維持することが出来る。
【００６５】
143はアライメントスコープで、カソードパネル107上のアライメントマーク110を観察して、アライメントスコープ143とアライメントマーク110のXY方向の相対的な位置ずれ量を計測する。144は取り付け部材で、アライメントスコープ143とステージベース116を接続する。図示しないが、アライメントスコープ143は2個ある。図１においては、取り付け部材144とステージベース116との接続部は図示されていない。
【００６６】
145はアライメントスコープで、ダミーフェースプレートベース137に取り付けられている。アライメントスコープ145はカソードパネル107上のアライメントマーク111を観察して、アライメントスコープ145とアライメントマーク111のX,Y方向の相対的な位置ずれ量を計測する。図示しないが、アライメントスコープ145は2箇所ある。ダミーフェースプレート１３４とカソードパネル１０７との相対位置を合わせる為である。
【００６７】
146はギャップセンサで、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107との間の相対的な距離を計測する。図示しないが、ギャップセンサ146は少なくとも３個ある。
【００６８】
147は走査線プローブ基板で、走査線プローブ122に接続され、走査線プローブ122への電位の印加と、走査線プローブ122を流れる電流量の計測を行う。計測結果はメインコントローラ101に送られる。
【００６９】
148は信号線プローブ基板で、信号線プローブ127に接続され、信号線プローブ127への電位の印加と、信号線プローブ127を流れる電流量の計測を行う。計測結果はメインコントローラ101に送られる。
【００７０】
149は電源で、走査線プローブ基板147と信号線プローブ基板148に電力を供給する。
【００７１】
150は放出電流検出基板、151は光伝送装置、152は加速電圧印加装置である。放出電流検出基板150は放出電子検出電極132に接続されて、放出電流を検知して結果をメインコントローラ101に送る。加速電圧印加装置152は放出電子検出電極132を約10kV程度の高電位にしている。光伝送装置151は高電位な放出電流検出基板150と低電位なメインコントローラ101を電気的にアイソレーションする。カソードパネル107上の電子放出素子211から放出された電子は、高電位が印加された放出電子検出電極132に引き寄せられて捕獲され、放出電流検出基板150で検出されてメインコントローラ101にその結果が送られる。
【００７２】
装置の構成についてより詳細に説明するために、図４乃至図６を用いて説明する。
【００７３】
図４はカソード基板107をZ軸方向から見た図である。108は走査線、109は信号線、110R, 110Lはアライメントマーク、111R, 111Lはアライメントマークである。走査線108と信号線109の交点に電子放出素子211が形成されている。アライメントマーク110R, 110Lは図１のアライメントマーク110に対応し、アライメントマーク111R, 111Lは図１のアライメントマーク111に対応している。それぞれ2個ずつあるアライメントマーク110とアライメントマーク111をそれぞれ区別するため、図４では110R、110L、111R、111Lと記載している。
【００７４】
図５は放出電子検出電極132、ダミーフェースプレート134、ダミーフェースプレートベース137、アライメントスコープ145R,145L、ギャップセンサ146、放出電子検出基板150を、Z軸方向についてダミーフェースプレートベース137の上側から見た図である。
【００７５】
図6は、静電チャック112、押し付けローラー117、位置決めピン118、走査線プローブベース123、信号線プローブベース128、アライメントスコープ143ａ,143bをそれぞれ、Z軸方向についてダミーフェースプレート134側から見た図である。
【００７６】
図５及び図６において、2個あるアライメントスコープ143、アライメントスコープ145をそれぞれ区別するため143ａ、143ｂ、145R、145Lと記載している。ここで、図６においては、説明のために走査線プローブベース１２３及び信号線プローブベース１２８は内側に９０度回転させて、走査線プローブ１２２及び信号線プローブ１２７が視認出来るように描いてある。
【００７７】
図７乃至図９を使ってダミーフェースプレート134の一例の構造について詳細に説明する。
【００７８】
図7はダミーフェースプレート134をカソードパネル107側から見た図である。なお、図７において、放出電子検出電極132とカソードパネル107の電子放出素子211との対応関係を示すために、カソードパネル107をＸ方向及びＹ方向に図示している。
【００７９】
ダミーフェースプレート134には、信号線109と同数の放出電子検出電極132が形成されている。
【００８０】
ダミーフェースプレート134および放出電子検出電極132の製作方法の一例としては、その母材となるガラスにレジストを塗布し放出電子検出電極132のパターンを露光装置などで焼付けてレジストを部分的に溶解度を高め（ポジ型レジスト）、その後レジスト剥離液で溶解度の高い露光部のレジストを剥離除去した後、金の薄膜を蒸着あるいはスパッタリングによって形成した後、レジスト剥離液を使って再度レジストを除去することでレジストの上に形成された薄膜も同時に除去されることで所望のパターンを得る方法がある。また、露光するとその部分が硬化するネガ型レジストも使用できるが、その場合は露光パターンを図と逆転したものにする必要がある。
【００８１】
放出電子検出電極132は、図７にあるように一本おきにカソードパネル107上の電子放出素子211が存在する範囲を超えてY方向にダミーフェースプレート134の端まで延びている。また、図７の下図に示すように、Ｘ方向に関して、放出電子検出電極132はカソードパネル107上の電子放出素子211が存在する範囲をカバーしている。ここで、402は固定バネである。
【００８２】
161は全放出電子衝突領域である。全放出電子衝突領域161とは、カソードパネル107上の全ての電子放出素子211から放出された電子が衝突するダミーフェースプレート134上の領域のことである。放出電子検出電極132は全放出電子領域161を覆い、そして一本おきに固定バネ402に到達するように、そのY方向の長さが調節されている。
【００８３】
図8はダミーフェースプレート134、ダミーフェースプレート温調プレート135、ダミーフェースプレートベース137をY軸側から見た図である。図９は放出電子検出電極132と放出電流検出基板150との電気的な接続方法を示す、Ｘ軸側から見た図である。放出電子検出電極132が200μmピッチの場合、図７のように放出電子検出電極132を交互に、カソードパネル107の一方の端側の電子放出素子221から同一の信号線109の他方の端の電子放出素子221まで伸せば、接続対象となる電極のピッチを2倍の400μmにすることが出来るので接続が比較的容易になる。401はフレキシブルフラットケーブルで、放出電子検出電極132の2倍のピッチに製作されている。
【００８４】
フレキシブルフラットケーブル401は、放出電子検出電極132と接触する片面において絶縁被覆が剥されて配線が露出され、弾性を持った固定バネ402で固定される。フレキシブルフラットケーブル401はさらにダミーフェースプレートベース137に固定部材403で固定されるので、ダミーフェースプレート134が駆動されてもフレキシブルフラットケーブル401と放出電子検出電極132との間の接触は良好な状態に維持される。
【００８５】
走査線プローブ122は走査線108と同じ本数が、信号線プローブ127は信号線109と同じ本数がそれぞれある。走査線プローブ122は数百μm〜1mm程度のピッチで並ぶので、一例としてピンプローブを選択することが出来る。信号線プローブ127は約200umピッチで並ぶので一例としてバンプ（突起）形状のプローブを選択することが出来る。
【００８６】
図10はピンプローブの一例を模式的に示した図である。ピン形状の電極501は鞘502に沿って動き、バネ503によって適切な力で走査線108に押し付けられて接触する。504はケーブルである。
【００８７】
図１１はバンププローブの一例を模式的に示した図である。図１１の左図はバンププローブをＹ軸方向から見た図、右図はバンププローブをＸ軸方向から見た図である。弾性を持った電極505の先端部にバンプ506が形成され、押し付け部材507を使って電極505のバンプ506の形成された先端部を裏面から押圧すると、バンプ506が適切な力で信号線109に接触する。508は固定部材、509はケーブルである。
【００８８】
図12を用いてカソードパネルの搬送形態を詳細に説明する。
【００８９】
カソードパネル107を検査装置内部に搬入する際には、昇降ピン119とダミーフェースプレート134は上昇位置に設置される。また、走査線プローブ122は走査線プローブXステージ125を駆動してX軸に沿って、信号線プローブ127は信号線プローブYステージ130を駆動してY軸に沿って、それぞれカソードパネル107の中心から離れる方向に退避している。走査線プローブは走査線プローブベースに固定されている。走査線プローブベースは走査線プローブXステージ125に接続されている。走査線プローブXステージ125はX軸に動くステージで、配線上の適切な位置にプローブを移動させる。信号線プローブYステージ130は同じ事を信号線側に対して行う。
【００９０】
カソードパネル107搬入時にはゲート弁104を開くが、このとき、真空容器102とゲート弁104の外側の圧力は同一である。ゲート弁104の外側の圧力が大気中で搬送する場合は、真空容器102も大気圧であり、同様にゲート弁104の外側の圧力が真空の場合は真空容器102内も真空である。
【００９１】
ゲート弁104が開くと、搬送装置601がカソードパネル107を真空容器102内に搬送して、昇降ピン119の上に載せる。次に搬送装置601は真空容器102外へ移動し、ゲート弁104は閉じられて、真空容器102内は排気装置103を使って真空状態になる。
【００９２】
搬送装置601のカソードパネル107の載置部にはパネル保持部材602があり、カソードパネル107に傷などがつくのを防止しつつ、大きな静止摩擦係数ですべり防止の役割を果たしている。
【００９３】
カソードパネル搬送時はダミーフェースプレート134と昇降ピン119が上昇した状態で、搬送装置601は昇降ピン119にカソードパネル107が接触しない高さで搬入する。搬入後、搬送装置601は下降してカソードパネル107を昇降ピン119に受け渡す。受け渡し後、搬送装置601は退避し、昇降ピン119が下降して最終的にカソードパネル107は静電チャック112上に置かれる。
【００９４】
昇降ピン119の下降後、押し付けローラー117がカソードパネル107の中心方向に動いて、カソードパネル107は位置決めピン118に突き当たった状態で位置決めされる。
【００９５】
ダミーフェースプレート134とカソードパネル107とのギャップおよび傾きの補正について説明する。
【００９６】
電子放出素子検査装置は、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107との間に電位差を発生させ電界を作ることで放出電子を誘引して計測するため、電位差の設定およびギャップの設定を精密かつ正確に行うことが求められる。ギャップの設定に要求される精度は電子放出素子の設計にもよるが、代表的な値として設定ギャップが例えば1.6mmのときにその1%の16μmが一つの目安になる。ところが、カソードパネル107の厚さおよび傾きには数十μm以上のばらつきがありギャップの設定精度に対して無視できるほどは小さくない。
【００９７】
また、ダミーフェースプレート134はカソードパネルの搬入の際に接触しない位置にまで退避することが求められる。この場合、カソードパネル107は縦横共に1m近い大きさがあり重量もあることから搬送装置のカソードパネル107を保持する部材（以下、ハンドという）には一定程度の厚みが必要になり、また搬送中のハンドの揺れや昇降ピン119への受け渡しを安定的に行うため、場合によっては数十mmも退避することが求められる。このとき、数十mmにもなる移動量に対して、Z方向への移動に与えられる許容誤差は例えば１６μｍと小さい。
【００９８】
従って、予め決められた量を移動させるのでは要求されたギャップの設定を行うことが出来ず、素子の計測結果に誤差を生む要因になる。そのため、ダミーフェースプレート粗動Zステージ141で数十mm移動させた後にダミーフェースプレート134とカソードパネル107とのギャップを計測してダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140を駆動して補正することが求められる。
【００９９】
以下、具体的にギャップを設定する方法について説明する。ダミーフェースプレート粗動Zステージ141を下降位置へ駆動すると、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107とのギャップが放出電流計測時のギャップに対して±100μm程度の範囲になり、ギャップセンサ146でカソードパネル107の表面の高さが計測出来るようになる。
【０１００】
このとき、ギャップセンサ146でカソードパネル107の表面までの距離を計測することで、所定のギャップからのずれ量を算出することが出来るので、それに合わせてダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140を駆動してダミーフェースプレート134とカソードパネル107とのギャップを所望の範囲内にする。
【０１０１】
図４４は、ダミーフェースプレートベース137とギャップセンサ146の位置関係を示したものである。ギャップセンサは3個（146a、146b、146c）あり、それぞれの位置を(x1,y1)、(x2,y2)、(x2,y3)とする。図４５はギャップセンサ146aとカソードパネル107との距離の計測を模式的に示した図である。ここで、107aは所望の位置にあるカソードパネルの位置を示し、107bは計測時点におけるカソードパネルの位置を示している。ギャップセンサによって、現在のギャップg(meas)が計測されたとする。このとき、所望のギャップをg(ideal)としたとき、カソードパネル107は
z1=g1(ideal)-g1(meas)     −−−式１
で示される量だけ変位していることがわかる。
【０１０２】
同様に、他の二箇所で計測した、カソードパネルの変位を、z2,z3とすれば
z2=g2(ideal)-g2(meas)      −−−式２
z3=g3(ideal)-g3(meas)      −−−式３
となる。
【０１０３】
次に、以下の説明を簡単にするため、図４０にあるように、Z軸周りの回転をθ、X軸回りの回転をWx、Y軸周りの回転をWyと定義する。
【０１０４】
また、図４１は、カソードパネルがダミーフェースプレートに対して所望の位置に設定された場合のカソードパネル表面801と、その状態からｚ、Wx,Wyの方向にそれぞれ、dZ,dWx,dWyだけ変位した状態カソードパネル表面802を模式的に示している。
【０１０５】
このとき、dＷｘ,dＷｙが十分小さく、その二次以上の高次の項がギャップの設定精度に対して無視できる程度に小さければ、ｚ１、ｚ２、ｚ３はそれぞれ、
g1 = dZ + dWx*y1 - dWy*x1      −−−式4
g2 = dZ + dWx*y2 - dWy*x2      −−−式5
g3 = dZ + dWx*y3 - dWy*x3      −−−式6
と表すことが出来る。なお、「*」は「×」（即ち積）を示す（後述する各式も同様とする）。これを図４２および図４３で説明する。
【０１０６】
図４２は、カソードパネルがX軸周りにdWxだけ回転した場合を示している。このとき、y = y１の位置にある点は
dZ=y１*dWx    −−−式7
だけ変位する。
【０１０７】
また、図４３は、カソードパネルがWy方向に、dＷｙだけ回転した場合を示している。このとき、x=x１にある点は
dZ = -x１*dWy    −−−式8
だけ変位する。このとき、x,dWyが両者とも正の場合、dZは負になることに注意されたい。Z方向の変位は、全ての点で一定なので、そのまま加算すればよいので、(x1,y1)、(x2,y2)、(x2,y3)の位置にある点の変位はそれぞれ式４から式6に示されるような量になる。
【０１０８】
したがって、式4-6を解けば
dZ = { (z1*y2 - z2*y1)*(x2*y3 - x3*y2) -( z2*y3 - z3*y2)*(x1*y2 - x2*y1) }
/ { (y2 - y1)*(x2*y3 - x3*y2) - (y3 - y2)*(x1*y2 - x2* y1) }            −−−式9
dWx =  {(z1-z2)*(x2-x3) - (z2-z3)*(x1-x2)}/{(y1-y2)*(x2-x3) - (y2-y3)*(x1-x2)}     −−−式10
dWy =  -1*{(z1-z2)*(y2-y3) - (z2-z3)*(y1-y2)}/{(x1-x2)*(y2-y3) - (x2-x3)*(y1-y2)}     −−−式11
となるので、上記の変動量を考慮して、所望のギャップと傾きになるようにダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140を駆動すればダミーフェースプレート134とカソードプレート107を所望のギャップと傾きに設定することが出来る。
【０１０９】
次に、カソードパネル107に対する、走査線プローブ122、信号線プローブ127の位置決めについて説明する。
【０１１０】
カソードパネル107には複数の走査線108と信号線109があり
交点に電子放出素子211が形成されているが、例えばカソードパネル107における電子放出素子の広がる領域の大きさが対角55インチ、縦横比率が９：１６のとき、横に約1190mm、縦に650mmになる。解像度が1920×1090の場合、走査線108は約600μmピッチ、信号線109は約200μmピッチで並ぶことになる。
【０１１１】
走査線プローブ122、信号線プローブ127のピッチは、走査線108と信号線109の引き出し部の設計にも依存するが、それぞれが接触する配線とほぼ同じピッチで並ぶと考えてよい。その場合、配線の幅は走査線108と信号線109でそれぞれ約600μm、約200μmとなる。走査線プローブ122と信号線プローブ127の先端の接触部の幅がそれぞれ100μmとすると、位置決めに許容される誤差は、走査線で500μm（600μm-100μm=500μmすなわち±250μm）、信号線で100μm（200μm-100μm=100μmすなわち±50μm）となる。
【０１１２】
一方、カソードパネル107の外形に対する配線パターンの相対的な位置はその個体毎に異なる。カソードパネル107の母材の切り出し時のばらつき、プロセス中に繰り返し行われる加熱や冷却による母材の内部応力の変化、およびエッチング液による侵食のため、検査時におけるカソードパネル107の外形と配線の位置関係は許容される誤差、特に信号線の許容誤差である±50μm以内には収まらない。さらに、押し付けローラー117と位置決めピン118による突き当て精度は押し付けローラー117の押し付け力の制御を行ったとしても±数十μmより大きいのが一般的である。
【０１１３】
従って、カソードパネル107の外形を位置決めピン118に対して位置決めするだけでは、走査線108と走査線プローブ122、信号線109と信号線プローブ127をそれぞれ十分に接触する位置に位置決めするのは困難である。このためアライメントスコープ143でカソードパネル107上のアライメントマーク110を観察して、ステージベース11６に対するカソードパネル107の位置を計測し、XYθステージ115を駆動することで位置決めを行う。XYθステージ115はカソードパネル107をX軸、Y軸およびZ軸周りの回転であるθ方向にそれぞれ独立に駆動することが可能なステージである。
【０１１４】
次に、カソードパネル107に対する、ダミーフェースプレート134の位置決めについて説明する。
【０１１５】
ダミーフェースプレート134には放出電子検出電極132が信号線の本数と同数形成されているので約200μmピッチで電極が並ぶことになる。電子放出素子211から放出される電子は、一定の幅を持ってダミーフェースプレート134に到達するため、放出電子を素子毎に計測するためには、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107を約±10μmで位置決めする必要がある。このことを図13で説明する。
【０１１６】
図13において、107はカソードパネル、211は電子放出素子、132は放出電子検出電極、134はダミーフェースプレートで、それぞれカソードパネル107、ダミーフェースプレート134の一部分を抜き出した図である。便宜的に、対向する電子放出素子211および放出電子検出電極132のそれぞれに同一のj、j+1と添え字をつける。
【０１１７】
図13の上部は放出電子検出電極132上における、入射する電子量の大きさの一例を模式的に説明したグラフである。701は放出電子衝突領域で、一個の電子放出素子211から放出された電子がダミーフェースプレート134上で衝突する領域である。電子放出素子211から放出された電子は放出電子衝突領域701に衝突するが、エミッタ電極210やゲート電極203の形状のばらつき、電子の放出位置のばらつき、カソード電極205への印加電圧のゆらぎ、熱的な変形などから、一個のエミッタ電極210から放出される電子の軌道は同一では無い。
【０１１８】
また、表示装置としての画面の輝度を向上させ、変動幅を小さくするためにはエミッタ電極210の数を多くすることが有効だが、そのためにはカソードパネル107における電子放出素子211の面積の割合を大きくするのが有効である。また、蛍光体の劣化を防止するためには放出電子が小さな領域に集中して衝突するのではなくなるべく分散して衝突することが望ましいなどの理由から、放出電子衝突領域701は設計上大きくなる傾向にあり、その結果、占有面積を低減するために放出電子衝突領域701の間隙702は小さくなる傾向にある。
【０１１９】
従って、放出電子衝突領域701と放出電子検出電極132との位置合わせ、すなわちカソードパネル107とダミーフェースプレート134との位置合わせに許容される誤差は小さく、僅か±数μmしかない。この位置合わせに失敗すると、隣接する放出電子検出電極132に放出電子が捕獲されるなど、計測結果に誤差が生じることになる。
【０１２０】
一方、電子放出素子検査装置においては、カソードパネル107とダミーフェースプレート134はその一例では1.6mm程度の間隔で対向するが、両者をスペーサなどで物理的に接触させると、両者の間での放電、カソードパネル107への損傷、接触によるカソードパネル107の汚染の可能性があるため両者は非接触の状態で維持されることが望ましい。
【０１２１】
しかしながら、ダミーフェースプレート134はカソードパネル107と同程度の大きさが求められ、しかも計測中に働く静電力に抗してギャップを維持する必要があるため高い剛性が求められるので必然的に重量が大きくなる。しかもダミーフェースプレート134はカソードパネル107が装置に搬入される際には上方に退避するのでZ方向に大きなストロークを持つアクチュエータを備えることが求められる。
【０１２２】
さらに、放出電子がダミーフェースプレート134に衝突する際に発生するエネルギーやアクチュエータから発生するエネルギーが熱に変換され構造物に吸収されると構造物が熱により変形する。
【０１２３】
また、図１に示すように、架台106が真空容器102の外側にある場合、周囲の温度変化により架台106が変形する。また、環境からの振動の影響を受けやすくなる。
【０１２４】
このような様々な要因から、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107をμmの単位で位置合わせされた状態を安定的に維持するには、ダミーフェースプレート134とカソードパネル107の間の位置ずれ量を計測して補正駆動を行う一連のアライメント機構が求められる。
【０１２５】
以下、図14乃至図23を使って、カソードパネル107に対するプローブとダミーフェースプレート134のアライメント動作について詳細に説明する。なお、図１４、図１５、図１９、図２０及び図２３においては、走査線プローブ122及び信号線プローブ127は、走査線と信号線との接続の説明の都合上、それぞれ走査線プローブベース123と信号線プローブベース128との側面から飛び出して示されているが、実際はそれぞれ走査線プローブベース123と信号線プローブベース128の下に配置されている。
【０１２６】
図14はカソードパネル107が静電チャック上に置かれた後、押し付けローラー117と位置決めピン118によってカソードパネル107の外形が静電チャック112に対して固定された時点での、カソードパネル107と静電チャック112、ダミーフェースプレート134の位置関係を模式的に示した図である。カソードパネル107は静電チャック112上の位置決めピン118（図14には不図示）でその外形は拘束されている。しかし、電子放出素子と対応する放出電子検出電極の位置が図１４に示すようにずれており、図７に示す配置のようには一致していない。走査線プローブベース123と信号線プローブベース128はそれぞれの位置基準がステージベース116に対して剛に接続されているので、同じ剛に接続されている静電チャック112との位置ずれは無視できる程度に小さい。
【０１２７】
図15は、図14においてダミーフェースプレート134を除いた図である。走査線108が走査線プローブ122と、信号線109が信号線プローブ 127とそれぞれ位置合わせされていないために互いにずれた位置にある。そのため、アライメントマーク110R,110Lとアライメントスコープ143a,143bが互いにずれていることを図15は模式的に示している。
【０１２８】
図16はこの時点においてアライメントスコープ143aからアライメントマーク 110Rを、図17はアライメントスコープ143bからアライメントマーク110Lをそれぞれ観察した様子を模式的に示した図である。アライメントスコープ143a,143bはそれぞれの位置における、アライメントスコープ143a,143bとアライメントマーク110R,110Lの相対的な位置ずれ量を計測することが出来る。
このとき、2つのマークの座標を（x1,y1) 、(x2,y2)とし、それぞれのマーク上の位置ずれ量を（dx1,dy1）、（dx2,dy2）とし、静電チャック112に対するカソードパネル107の位置ずれ量を（dx、dy、dθ）とする。このとき、(x1,y1)にあるマークについて模式的に示したのが図４６である。（x1,y1）にあるマークは、座標系がdx,dy,dθだけ変位したとき、
x’ = dx + cos(dθ)*x1 - sin(dθ)*y1    −−−式12
y’ = dy + sin(dθ)*x1 + cos(dθ)*y1    −−−式13
で表すことが出来るが、θが十分小さい場合はθの二次より高い高次の項が無視できるのでより簡単に
x’ = dx -dθ*y1    −−−式14
y’ = dy +dθ*x1    −−−式15
と表すことが出来る。
【０１２９】
従って、上の式を、（x1,y1) 、(x2,y2)の両マークに適用すると
dx1 = dx - y1* dθ    −−−式16
dy1 = dy + x1* dθ    −−−式17
dx2 = dx - y2* dθ    −−−式18
dy2 = dy + x2* dθ−−−式19
と表すことが出来る。例えば2つのマーク位置がカソードパネル（107）に対して対称な位置である場合、すなわち(x2,y2)=(-x1,-y1)の場合、上式は
dx1 = dx - y1* dθ    −−−式20
dy1 = dy + x1* dθ    −−−式21
dx2 = dx + y1* dθ    −−−式22
dy2 = dy +-x1* dθ    −−−式23
と変形出来る。解の一例として
dx = (dx1 + dx2)/2    −−−式24
dy = (dy1 + dy2)/2    −−−式25
dθ = (dy1 - dy2)/(x1-x2)     −−−式26
と表せるので、その分だけ、XYθステージ115を逆方向に駆動すれば、カソードパネル107とステージベース116は正しく位置合わせされる。ステージベース116と走査線プローブ122と信号線プローブ127は剛に接続されているので、結果的に、カソードパネル107と走査線プローブ122と信号線プローブ127は正しく位置合わせされる。
【０１３０】
位置合わせが完了すると、走査線プローブ122は走査線プローブXステージ125を駆動してカソードパネル107に近づき、走査線プローブZステージ124を駆動して下降することで、走査線108と接触する。同様に、信号線プローブ127は信号線プローブYステージ130を駆動してカソードパネル107に近づき、信号線プローブZステージ129 駆動して下降することで、信号線109と接触する。この状態を模式的に示したのが図19である。
【０１３１】
この状態で、まだ位置合わせされていないダミーフェースプレート134を重ねて示すと図20のようになる。図20はアライメントスコープ145R、145Lとアライメントマーク111R,111Lが互いにずれていることを模式的に示している。図21はこの時点においてアライメントスコープ145Rからアライメントマーク111Rを、図22はアライメントスコープ145Lからアライメントマーク111Lをそれぞれ観察した様子を模式的に示した図である。
【０１３２】
図18のように、２箇所のアライメントマーク111R,111Lの座標を（x3,y3) 、(x4,y4)とし、それぞれのマーク上の位置ずれ量を（dx3,dy3）、（dx4,dy4）とし、ダミーフェースプレート134に対するカソードパネル107の位置ずれ量を（dx、dy、dθ）とすれば、アライメントスコープAからアライメントマークAを観察した場合と同様に
dx3 = dx - y3* dθ    −−−式27
dy3 = dy + x3* dθ    −−−式28
dx4 = dx - y4* dθ    −−−式29
dy4 = dy + x4* dθ    −−−式30
と表現できる。ここで(x4,y4)=(-x3,-y3)の場合、一例として
dx = (dx3 + dx4)/2    −−−式31
dy = (dy3 + dy4)/2    −−−式32
dθ = (dy3 - dy4)/(x3-x4)     −−−式33
と解くことが出来るので、その分だけ、ダミーフェースプレートXYθステージ140を駆動することで、カソードパネル107とダミーフェースプレート134は正しく位置合わせされる。
【０１３３】
位置合わせが完了すると図23のように、カソードパネル107、走査線プローブ122と信号線プローブ127およびダミーフェースプレート134が正しく位置合わせされる。図23では、アライメントスコープ145R,145Lとアライメントマーク111R,111Lがそれぞれ正しく位置合わせされたことを模式的に示している。
【０１３４】
このように位置合わせされた状態で、複数の放出電流を同時に計測する手段について詳細に説明する。
【０１３５】
図24は放出電流の検出手段を模式的に書いた図である。カソードパネル107上の電子放出素子211から放出された電子は、加速電圧印加装置152によって高電圧に印加された放出電子検出電極132に捕獲され、抵抗157とオペアンプ158によって増幅、ADコンバーター159でデジタルデータに変換される。ADコンバーター159はそれぞれの放出電子検出電極132に流れる電流を独立して計測することが可能なように構成されている。例えば、各オペアンプ158にそれぞれADコンバーター１５９を接続してもよいし、オペアンプ158の個数より少ない個数のADコンバーターをスイッチを使用することで時間的に切り替えながら計測を行ってもよい。このように独立して計測され、デジタルデータ化された放出電流はコントローラ163によってメモリ164に格納された後、パラレルシリアル変換装置165によってシリアルデータ化され光伝送装置151に送られる。デジタルデータは光伝送装置151で光に変換され光ファイバー160を使ってメインコントローラ101に転送される。
【０１３６】
図３８は電子放出素子211から放出電子検出電極132で捕獲される様子を概略的に示した図である。配列された走査線108（不図示）に走査電圧が印加され、Ｘ方向に並ぶ全ての信号線109に駆動電圧が印加され、Ｘ方向に並ぶ複数の電子放出素子211から放出される電子は、Ｘ方向に並ぶ放出電子検出電極132に捕獲される。一方、放出電子検出電極132が図３２に示すように、走査線に沿ってＹ方向に並ぶ場合には、Y方向に並ぶ走査線に順次印加されて順次捕獲されていく。
【０１３７】
このようにして、カソードパネル107上のすべての電子放出素子から行ごとに電子が放出され、放出電子検出電極132-2で順次に捕獲され、放出電流検出基板で放出電流が検出される。ここで、Ifxは素子電流を、Ｉexは電子放出電流を表している。
【０１３８】
図３８では、放出電子検出電極132の長さ方向は、信号線109の長さ方向と平行に示されているが、放出電子検出電極132の長さ方向は、信号線109の長さ方向とは略平行であればよい。ここで、略平行とは、図３９に示すように線状に並んだ電子到達領域（１つの電子放出素子から電子が入射される放出電子検出電極132上の範囲）201の並び方向（信号線109の長さ方向と平行）に対して、放出電子検出電極132の長さ方向が放出電子検出電極132Aのように傾いてもよいことを示す。傾きは、傾いた放出電子検出電極132Aに１本の信号線に接続される全ての電子放出素子からの電子が入射可能な範囲で決められる（放出電子検出電極132内に配列される電子到達領域201が収まるように決められる）。
【０１３９】
図25はカソードパネル107に対する電位の印加および電流の計測部を模式的に説明した図である。
301は走査線電流検出回路、302は走査線選択回路、303は走査線電圧印加部、304は信号線電流検出回路、305は信号線選択回路、306は信号線電圧印加部、149は電源である。走査線電流検出回路301、走査線選択回路302、走査線電圧印加部303が走査線プローブ基板147に、信号線電流検出回路304、信号線選択回路305、信号線信号線電圧印加部306が信号線プローブ基板148にそれぞれ収納されている。
【０１４０】
例えば、i番目の走査線上にある素子を検査する場合は、走査線選択回路302に指令してi番目の走査線を選択し他の走査線は非選択の状態にする。同様に信号線選択回路305に指令して全信号線を選択する。この状態で選択した信号線と全信号線から適切な電位を印加する。すると、i番目の走査線上にある全素子から電子が放出されるが、その電子を放出電子検出電極132で捕獲する。放出電流検出基板150は各放出電子検出電極132からの電流をそれぞれ読み取る。同時に、信号線電流検出回路304で各素子を通過する電流を計測出来るので、各素子における電子放出効率（素子電流に対する放出電流の比）をも計算することが出来る。このとき、非選択状態にある配線は、GNDに接続された状態か、絶縁された状態のいずれかが選べるようになっている。
【０１４１】
ここで以下の説明を簡単にするために、If、IfxおよびIfx(j)について説明する。Ifは素子電流を表す記号であり、素子電流とは素子を流れる電流のことである。Ifxとは信号線を流れる電流であり、Ifx(j)とはj番目の信号線を流れる素子電流である。Ifx(j)はj番目の信号線に接続された素子に流れる素子電流(If)の和となるので、Ifx(j)を計測するタイミングで一つの素子のみ通電されている場合にはその素子の素子電流のみが、複数の素子が通電されている場合にはその複数の素子に流れる素子電流の和が計測されることになる。
【０１４２】
図26を使って、走査線プローブ122および信号線プローブ127への電位印加、信号線電流および放出電流計測のタイミングについて詳細に説明する。図26では横軸に時間を取り、それぞれのグラフは信号線Vx(1)〜Vx(N)に対する信号線プローブ127からの電位印加のタイミング、走査線Vy(1)〜Vy(M)に対する走査線プローブ122からの電位印加のタイミングを示すとともに、Ifx(1)〜Ifx(N)の計測タイミング、Iex(1)〜Iex(N)の計測タイミングをそれぞれ示している。信号線の本数はＮ本であり、Vx(1)〜Vx(N)はそれぞれ１列〜Ｎ列の信号線を示している。また走査線はＭ本であり、Vy(1)〜Vy(M)はそれぞれ１行〜Ｍ行の走査線を示している。Vx(j) は第j列の信号線、Vy(i)は第i行の走査線を示している。Vxaは駆動電圧、Vyａは走査電圧を示す。Vyａは負電圧であり、Vxa−Vyａが電子放出素子に印加される電圧となる。
【０１４３】
図26のように、1行目の走査線(Vy(1))に対して電位が印加されるタイミングで、全ての信号線（Vx(1)〜Vx(N)）に対しても電位が印加され、1行目の走査線上の素子に電位が印加される。同じタイミングで、全ての信号線電流（Ifx(1…j…N)）、放出電流(Iex(1...j…N))を計測することで1行目走査線上の全ての素子に流れる素子電流と放出電流を同時に計測することが出来る。
【０１４４】
２行目の走査線、・・・、Ｎ行目の走査線と、順次、走査線の番号を変更して、1行目の走査線（Vy(1)）と同様に、全ての信号線に対する電位の印加、信号線電流、放出電流を計測することを走査線の数だけ繰り返すことで、全素子に対する計測を達成することが出来る。
【０１４５】
この際の、素子に対する印加電圧（Vf）とその際の素子電流（If）および放出電流（Ie）の関係は素子に依存するが概ね図27に記載されたような傾向を持つ。図27で言えば、所定の印加電圧（Vf1）を印加した際の所望の素子電流（If1）、放出電流（Ie1）と実際の計測された電流を比較することで所定の放出電流を出力しない電子放出素子があれば、不良パネルと判定することが出来る。
【０１４６】
計測が終了すると、カソードパネル107は真空容器102から搬出される。ダミーフェースプレート134は再び上昇し、走査線、信号線プローブは退避位置へ移動した後、昇降ピン119は上昇する。この状態で真空容器102の内部の雰囲気を大気状態にし、ゲート弁104を開け、再び搬送装置601を使ってカソードパネルを搬出する。ここまでの一連の流れを説明したのが図28である。
【０１４７】
図２８に示すように、真空容器102内を大気開放し（ステップＳ11）、走査線プローブ122、信号線プローブ127を退避位置に移動させ（ステップS12）、そしてダミーフェースプレート134を上昇位置へ移動させ（ステップS13）、さらに昇降ピン119を上昇させる（ステップS14）。ゲート弁104をオープンにし（ステップS15）、搬送装置601がカソードパネル107を搬入し、昇降ピン119にカソードパネル107を受け渡し（ステップS16）、その後、搬送装置601は真空容器102外へ退去し(ステップS17)、昇降ピン119が下降する（ステップS18）。
【０１４８】
昇降ピン119が下降し、カソードパネル107を静電チャック112上に載置する（ステップS19）。その後、ゲート弁104を閉じ（ステップS20）、真空容器102内の真空引きを行い（ステップS21）、ダミーフェースプレート134を下降位置に移動する（ステップS22）。次に、カソードパネル107とダミーフェースプレート134とのギャップ、傾きを計測し（ステップS23）、ダミーフェースプレート134についてギャップと傾き補正駆動を行う（ステップS24）、そしてアライメントスコープ143でマークを計測し（ステップS25）、ＸＹθステージの補正駆動を行う（ステップS26）。その後、走査線プローブ122、信号線プローブ127をカソードパネル107の接触位置へ移動し（ステップS27）、アライメントスコープ145でマークを計測し（ステップS28）、ダミーフェースプレートＸＹθステージの補正駆動を行う（ステップS29）。走査線プローブ122、信号線プローブ127によりカソードパネル107の電子放出素子に電圧を印加し、ダミーフェースプレート134の放出電子検出電極132で放出電子を放出電流を計測する（ステップS30）。計測後に、ダミーフェースプレート134を上昇位置へ移動し（ステップS31）、走査線プローブ122、信号線プローブ127を退避位置へ移動させ（ステップS32）、昇降ピンを上昇させ（ステップS33）、真空容器102内を大気開放し（ステップS34）、ゲート弁104をオープンにし（ステップS35）、搬送装置601でカソードパネル104を受け渡し、搬出する（ステップS36）、ゲート弁104をクローズにする（ステップS37）。
［実施例２］
図29は、本発明の第２の実施例に関わる電子放出素子検査装置の構成を示す。図29は図１と比較して走査線プローブ122と信号線プローブ127とダミーフェースプレート134が接続部材162で剛に接続されているところが主要な相違点である。
【０１４９】
本実施例では走査線プローブ122信号線プローブ127とダミーフェースプレート134が接続部材162で剛に接続されているので、カソードパネル107に対する走査線プローブ122と信号線プローブ127およびダミーフェースプレート134の位置合わせを同時に達成することが出来る。また、プローブはカソードパネル搬入時にダミーフェースプレート134と同じZ方向に退避する。
【０１５０】
図30は本実施例における位置合わせの方法を模式的に示した図である。ここではダミーフェースプレート134、走査線プローブ122よび信号線プローブ127は予め調整された位置で剛に接続されているのでお互いの位置合わせは完了している。そこに、カソードパネル107が搬入され、位置決めピン118による位置決めがなされた状態を示している。
【０１５１】
図30において、2個のアライメントスコープ145R,145Lで2個のアライメントマーク111R,111Lを観察してカソードパネル107の位置ずれ量を計測して、XYθステージ115を補正駆動すれば、ダミーフェースプレート134、走査線プローブ122よび信号線プローブ127とカソードパネル107は正しい位置に位置合わせされる。ダミーフェースプレート134とカソードパネル10’7とのギャップのアライメント方法は、実施例1について記載されている方法と同様である。
【０１５２】
ここまでの一連の流れを説明したのが図31である。図28と比較して、走査線、信号線プローブの退避がダミーフェースプレートの退避と一体化している点(ステップS41,S42)、アライメントスコープ143による位置合わせ（ステップS25）、ダミーフェースプレートXYθステージの補正駆動（ステップS29）,が削除されている点が大きく異なっている。
［実施例３］
図32は、本発明の一実施例に関わる電子放出素子検査装置の構成を示す。図32は図7と比較して放出電子検出電極132が走査線と平行して形成されている。この場合、走査線の数は信号線の数の約1/5と少ないので同時に計測出来る放出電子の数は減少し全素子の計測に必要な時間は長くなるが、ピッチは信号線より走査線のほうが大きいことから、カソードパネル107とダミーフェースプレート134の位置合わせ精度を相対的に緩くできるし、放出電子検出電極132とケーブルの接続箇所が減少し、かつその接続に必要な精度を緩くすることが出来るので製作が容易になる。
【０１５３】
図33乃至34を使って、本実施例におけるダミーフェースプレート134の構成について詳細に説明する。
図33はダミーフェースプレート134をX軸側から見た図である。図34は放出電子検出電極132の引き出し方を説明した図である。図34は図9と同様に、フレキシブルフラットケーブル401の先端の片面を絶縁被覆を剥され露出した配線を固定バネ402で挟み込む。フレキシブルフラットケーブル401はさらにダミーフェースプレートベース137に固定部材403で固定することで、ダミーフェースプレート134が駆動されてもフラットケーブル401と放出電子検出電極132の間の接触が良好な状態に維持される。
【０１５４】
図35を使って、走査線プローブ122および信号線プローブ127への電位印加、走査線電流および放出電流計測のタイミングについて詳細に説明する。図35において、横軸は時間、信号線Vx(1)〜Vx(N)に対する信号線プローブ127からの電位印加のタイミング、走査線Vy(1)〜Vy(M)に対する走査線プローブ122からの電位印加のタイミングを示すとともに、Ify(1)〜Ify(M)は走査線プローブ122における電流計測、Iey(1)〜Iey(M)は放出電子検出電極132における電流計測のそれぞれのタイミングを示している。信号線の本数はＮ本であり、Vx(1)〜Vx(N)はそれぞれ１列〜Ｎ列の信号線を示している。また走査線はＭ本であり、Vy(1)〜Vy(M)はそれぞれ１行〜Ｍ行の走査線を示している。Vx(j) は第j列の信号線、Vy(i)は第i行の走査線を示している。Vxaは走査電圧、Vyａは駆動電圧を示す。Vyａは負電圧であり、Vxa−Vyａが電子放出素子に印加される電圧となる。
【０１５５】
図35のように電圧を印加する信号線を順次切り替えながら（Vx(1)…Vx(j)…Vx(N)）、1パルス毎に全ての素子電流が求められる走査線プローブ122の電流（Ify(1…i…M)）、放出電子検出電極126の電流（Iey(1…i…M)）を計測することで、全素子に対する放出電子量と素子電流を計測することが出来る。この場合、他の配線となる信号線に走査電圧が印加される。
［実施例４］
図36は、本発明の一実施例に関わる電子放出素子検査装置の構成を示す。図36は図7のように信号線と平行に、全ての電子放出素子211からの放出電子を捕獲するように放出電子検出電極132が形成されているが、その本数が少ない。
【０１５６】
この場合、放出電子検出電極132の数が小さくなるため同時に計測出来る放出電子の数は減少し全素子の計測に必要な時間は長くなるが、ピッチを大きく出来るので放出電子検出電極132とケーブルの接続箇所が減少し、かつその接続に必要な精度を緩くすることが出来るので製作が容易になる。
【０１５７】
図37を使って、走査線プローブ122および信号線プローブ127への電位印加、信号線電流および放出電流計測のタイミングについて詳細に説明する。ここでは信号線109の数が放出電子検出電極132の数2倍で、一本の放出電子検出電極132で2本の信号線109を覆うように放出電子検出電極132が形成されている場合を例に説明する。
【０１５８】
各走査線（Vy(1)・・・Vy(i)・・・Vy(M)）に対して2回ずつ電位（Vya）が印加される。一方、信号線に対しては、各走査線に対して電位(Vya)が印加されるのと同期して、一本おき（Vx(1かVx(2)）のいずれか、j-1本目とj本目（jは２の倍数）のいずれか、N-1本目とN本目（Nは偶数）のいずれか）に電位Vxaが印加される。
【０１５９】
このとき、素子電流（Ifｘ）と放出電流（Ieｘ）の計測は電位が印加された信号線に対応する信号線および放出電子検出電極132に対して実行される。具体的には、同一の走査線上のj-1番目(jは偶数)の電子放出素子211及びj番目の電子放出素子211からの放出電流はj/2番目の放出電子検出電極132で計測される。
【０１６０】
このように電圧を印加する信号線を順次切り替えながら素子電流（If）と放出電流（Ie）を計測することで、全素子に対する放出電子量と素子電流を計測することが出来る。
【０１６１】
以上説明したように、各実施形態の検査装置によれば、二次元状に配置された電子放出素子の特性を精度よくかつ高速、安定的に検査できる。第一の実施形態の場合、信号線と同数の放出電子検出電極を使って複数の電子放出素子の放出電子を同時に計測出来る。電極が1つしかない場合に比べると数千分の一の時間で計測を完了することが出来る。また、電子放出素子と放出電子検出電極が全ての素子に対して十分な精度で位置合わせされているため、放出電子の取りこぼしが無いので精度良く計測出来る。また、カソードパネルおよびダミーフェースプレートの温度が維持されているため長時間におよぶ安定性を確認するような検査においても安定的に放出電流を計測することが出来るので、カソードパネルの性能を正しく計測することが出来る。これにより不良パネルの発生数を少なくしたり、プロセスのどの段階で不良が発生したかを正確に知ることができるので、パネル製造の総合的なコスト削減に効果がある。
［実施例５］
本実施例では、ギャップセンサ（146）が3個以上ある一般的な場合について最小自乗法を使ってカソードパネル（107）の基板基準平面を算出する方法について説明する。
まず、基板基準平面の式を
Z = aX + bY + c        −−−（式34）
とおく。次に、計測位置（Xi、Yi）における所定ギャップ量から計測ギャップ量を差し引けば、その計測位置（Xi、Yi）におけるカソードパネルの高さ（Zi）を求めることが出来る。このカソードパネルの高さ計測値（Zi）と平面式の差の自乗和を
S = Σ（aXi + bYi + c - Zi）2    −−−（式35）
と算出し、それぞれ、a,b,cで偏微分した値が0になるように行列式を解けば、係数a,b,cがそれぞれ算出できる。
【０１６２】
∂S/∂a=∂S/∂b＝∂S/∂c=0    −−−（式36）
そこで、求められた係数a,b,cに対して、
dWx = -b    −−−（式37）
dWy =  a    −−−（式38）
dZ = -c    −−−（式39）
だけ、ダミーフェースプレート微動ZTiltステージ140を駆動すればダミーフェースプレート134とカソードプレート107を所望のギャップと傾きに設定することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、電界放出型、MIM型、MIS型、表面伝導型等の電子放出素子を二次元に配置した表示装置の検査装置及び検査方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の第一の実施例の検査装置の全体的な構成を示した図である。
【図２】冷陰極電界電子放出表示装置の一例を説明した図である。
【図３】カソードパネルの一例を説明した図である。
【図４】本発明の検査装置で検査するカソードパネルを説明する図である。
【図５】本発明の第一の実施例の検査装置のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図６】本発明の第一の実施例の静電チャック、プローブなどをＺ方向から見た図である。
【図７】本発明の第一の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図８】本発明の第一の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図９】本発明の第一の実施例のダミーフェースプレートにおける配線の引き出し方を説明する図である。
【図１０】ピンプローブの構造を説明する図である。
【図１１】バンププローブの構造を説明する図である。
【図１２】カソードパネルの搬送形態を説明する図である。
【図１３】電子放出素子と放出電子の軌道および放出電子検出電極の位置関係を説明する図である。
【図１４】ダミーフェースプレートとカソードパネル、電子放出素子の位置合わせを説明する図である。
【図１５】図１４からダミーフェースプレートを除いた図である。
【図１６】アライメントスコープ（Ａ）からアライメントマーク（Ａ）を観察した図である。
【図１７】アライメントスコープ（Ａ）からアライメントマーク（Ａ）を観察した図である。
【図１８】アライメントマーク（Ａ）およびアライメントマーク（Ｂ）の位置を説明する図である。
【図１９】本発明の第一の実施例の位置合わせ過程を説明する図である。
【図２０】本発明の第一の実施例の位置合わせ過程を説明する図である。
【図２１】アライメントスコープ（Ｂ）からアライメントマーク（Ｂ）を観察した図である。
【図２２】アライメントスコープ（Ｂ）からアライメントマーク（Ｂ）を観察した図である。
【図２３】本発明の第一の実施例の位置合わせ過程を説明する図（位置合わせが完了）である。
【図２４】本発明における、放出電子量を計測する電気系を説明した図である。
【図２５】本発明における、カソードパネルに対する電圧印加、電流計測の構成を説明する図である。
【図２６】本発明の第一の実施例の電圧印加、電流計測のタイミングを説明する図である。
【図２７】電子放出素子に対する印加電圧と素子電流および放出電子量の相関を説明する図である。
【図２８】本発明の第一の実施例のカソードパネルの搬入開始から排出までの概要を説明する図である。
【図２９】本発明の第二の実施例の検査装置の全体的な構成を示した図である。
【図３０】本発明の第二の実施例における位置合わせの過程（位置合わせ前）を説明する図である。
【図３１】本発明の第二の実施例のカソードパネルの搬入開始から排出までの概要を説明する図である。
【図３２】本発明の第三の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図３３】本発明の第三の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図３４】本発明の第三の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図３５】本発明の第三の実施例の電圧印加、電流計測のタイミングを説明する図である。
【図３６】本発明の第四の実施例のダミーフェースプレートを説明する図である。
【図３７】本発明の第四の実施例の電圧印加、電流計測のタイミングを説明する図である。
【図３８】電子放出素子から放出電子検出電極で捕獲される様子を概略的に示した図である。
【図３９】略平行の意味を説明するための図である。
【図４０】本発明における、X,Y,Z軸周りの回転方向および名称（WxWy,θ）を定義する図である。
【図４１】本発明におけるカソードパネル表面の平行移動および回転を模式的に説明する図である。
【図４２】本発明におけるカソードパネル表面のX軸周りの回転を模式的に説明する図である。
【図４３】本発明におけるカソードパネル表面のY軸周りの回転を模式的に説明する図である。
【図４４】本発明におけるギャップセンサの位置を説明する図である。
【図４５】本発明におけるギャップ計測およびカソードパネル表面の位置の変位を説明する図である。
【図４６】本発明におけるカソードパネルのXY方向の平行移動とZ軸周りの回転を説明する図である。
【符号の説明】
【０１６５】
101  メインコントローラ、102  真空容器、103  排気装置、104  ゲート弁、105  取り付け部材、106  架台、107  カソードパネル、108  走査線、109  信号線、110  アライメントマークA、111  アライメントマークB、112  静電チャック、113  ステージ温調プレート、114  ステージ温調配管、115  XYθステージ、116  ステージベース、117  押し付けローラー、118  位置決めピン、119  昇降ピン、120  取り付け部材、121  ベローズ、122  走査線プローブ、123  走査線プローブベース、124  走査線プローブZステージ、125  走査線プローブXステージ、126  取り付け部材、127  信号線プローブ、128  信号線プローブベース、129  信号線プローブZステージ、130  信号線プローブYステージ、131  取り付け部材、132  放出電子検出電極、133  ダミーフェースプレート母材、134  ダミーフェースプレート、135  ダミーフェースプレート温調プレート、136  ダミーフェースプレート温調配管、137  ダミーフェースプレートベース、138  取り付け部材、139  ダミーフェースプレートXYθステージ、140  ダミーフェースプレート微動ZTiltステージ、141  ダミーフェースプレート粗動Zステージ、142  ベローズ、143  アライメントスコープ、144  取り付け部材、145  アライメントスコープ、146  ギャップセンサ、147  走査線プローブ基板、148  信号線プローブ基板、149  電源、150  放出電流検出基板、151  光伝送装置、152  加速電圧印加装置、153  温度センサ、154  ステージ温調コントローラ、155  温度センサ、156  ダミーフェースプレート温調コントローラ、157  抵抗、158  オペアンプ、159  ADコンバーター、160  光ファイバー、161  全放出電子衝突領域、162  接続部材、163  コントローラ、164  メモリ、165  パラレルシリアル変換装置、201  冷陰極電界電子放出表示装置、202  アノードパネル、203  ゲート電極、204  絶縁層、205  カソード電極、206  基板、207  透明基板、208  蛍光体層、209  アノード電極、210  エミッタ電極、211  電子放出素子、212  走査線制御回路、213  信号線制御回路、214  加速電源、301  走査線電流検出回路、302  走査線電圧印加部、303  信号線電流検出回路、304  信号線電圧印加部、305  電源、401  フレキシブルフラットケーブル、402  固定バネ、403  固定部材、501  電極、502  鞘、503  バネ、504  ケーブル、505  電極、506  バンプ（突起）、507  押し付け部材、508  固定部材、509  ケーブル、601  搬送装置、602  パネル保持部材、701  放出電子衝突領域、702  間隙、802  カソードパネル表面、803  カソードパネル表面
【図１】
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【図６】
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【図１７】
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【図２１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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