(57)【要約】【課題】  フラットパネルディスプレイの蛍光面形成に適用される露光方法及び露光装置、並びにフラットパネルディスプレイの高精細な蛍光面を形成できる蛍光面形成方法を提供する。【解決手段】  露光用マスク４と光源６との間に、該光源６からの露光光７ａを平行光７ｂにするためのフレネルレンズ８を配置し、フレネルレンズ８を揺動手段９により面内方向に揺動させて、平行光７ｂにより基板３の内面の感光性塗膜を所要パターンに露光する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッラトパネルディスプレイの蛍光面露光方法であって、
露光用マスクと光源との間に、該光源からの露光光を平行光にするためのフレネルレンズを配置し、
前記フレネルレンズを面内方向に揺動させて、前記平行光により基板内面の感光性塗膜を所要パターンに露光する
ことを特徴とする蛍光面露光方法。
【請求項２】
前記光源と前記フレネルレンズとの間に平板レンズを配置して、前記光源と前記フレネルレンズ間の距離を短縮する
ことを特徴とする請求項１記載の蛍光面露光方法。
【請求項３】
前記光源と前記フレネルレンズとの間に多次元曲率レンズを配置して、前記光源と前記フレネルレンズ間の距離を短縮する
ことを特徴とする請求項１記載の蛍光面露光方法。
【請求項４】
フッラトパネルディスプレイの蛍光面露光装置であって、
フレネルレンズと、
絵フレネルレンズの光学的焦距離に配置された光源と、
前記フレネルレンズの上部に配置され、露光されるべきパネルと露光用マスクを保持する保持手段と、
前記フレネルレンズを面内方向に揺動させる揺動手段とを有して成る
ことを特徴とする蛍光面露光装置。
【請求項５】
前記揺動手段は偏心カムと該偏心カムを駆動するモータから構成される
ことを特徴とする請求項４記載の蛍光面露光装置。
【請求項６】
前記フレネルレンズは波長３００ｎｍ〜６００ｎｍの光に対して透過率９０％以上の材料で構成される
ことを特徴とする請求項４記載の蛍光面露光装置。
【請求項７】
前記光源と前記フレネルレンズとの間に、前記光源と前記フレネルレンズ間の距離を短縮するための平板レンズが配置されて成る
ことを特徴とする請求項４記載の蛍光面露光装置。
【請求項８】
前記光源と前記フレネルレンズとの間に、前記光源と前記フレネルレンズ間の距離を短縮するための多次元曲率レンズが配置されて成る
ことを特徴とする請求項４記載の蛍光面露光装置。
【請求項９】
フッラトパネルディスプレイの蛍光面形成方法であって、
露光用マスクと光源との間に、該光源からの露光光を平行光にするためのフレネルレンズを配置し、前記フレネルレンズを面内方向に揺動させて露光する露光方法を用いて、
基板内面にブラックマトリクスパターンを形成する
ことを特徴とする蛍光面形成方法。
【請求項１０】
フッラトパネルディスプレイの蛍光面形成方法であって、
露光用マスクと光源との間に、該光源からの露光光を平行光にするためのフレネルレンズを配置し、前記フレネルレンズを面内方向に揺動させて露光する露光方法を用いて、
基板内面に蛍光体パターンを形成する
ことを特徴とする蛍光面形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッラトパネルディスプレイの蛍光面の形成に適用される、露光方法と露光装置、並びに蛍光面形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に陰極線管の蛍光面の形成方法は、フォトリソグラフィ法で形成される。ブラックマトリクスのカーボンパターンや赤（Ｒ）緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色蛍光体パターンパターンを形成する過程で使用される露光装置は、光源と偏向用光学補正レンズ等で構成されている。光源には、超高圧水銀ランプが一般的に使われる。この光源は、陰極線管の電子銃から照射された電子ビームが偏向ヨークで偏向されて蛍光面に照射されるため、電子ビームの軌道に合わせるように電子ビームの偏向中心、またはその近傍位置に配置される。また、露光光が電子ビームの軌道に沿うようにするため、補正レンズ等が配置される。
【０００３】
一方、フッラトパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、例えばフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：電界放出型表示装置）の場合、一方の基板面に電子放出部を有するカソードと、ゲートが設けられたカソード基板と、他方の基板面に蛍光面が形成されアノード電位が供給されるアノード基板とが対向配置されて構成される。このフィールドエミッションディスプレイでは、カソード及びゲートに電界を与えて電子放出部から電子を放出され、この電子を蛍光面に照射させて発光させることによって、画像表示が行われる。
【０００４】
このフィールドエミッションディスプレイでは、１つの電子ビームを水平、垂直方向に偏向させる陰極線管と異なり、１つの画素（蛍光体層）とこれに対応する電子放出部とが１対１の対応をしており、電子放出部からの電子は、蛍光面の全域にわたって平行に照射される。従って、このフィールドエミッションディスプレイの蛍光面を形成する際に用いられる露光装置には、実際の電子が蛍光体層に照射されるときと同様に、平行に露光用マスクを通過し蛍光体パターンを露光する平行光が必要とされる。一般的には、平行光型の投影型露光装置が用いられる。この投影型露光装置は、超高圧水銀ランプ、楕円集光ミラー、紫外線ミラー（ＵＶミラー）、照度分布均一化レンズ、球面ミラーから構成されており、高価で大型の設備である。
【０００５】
特許文献１には、陰極線管の蛍光面形成の際に用いられる露光装置の一例が示されている。
【特許文献１】特開平８―１７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フッラトパネルディスプレイの蛍光面形成に際して、装置の簡単化、設備投資の小規模化を可能にするためには、従来の陰極線管で用いている点光源を備えた露光装置を流用して、高精細な蛍光面の形成を可能にすることが望まれる。即ち、安価で単純な構成の露光装置を用いて、ブラックマトリックスパターンや蛍光体パターンに欠落がなく、エッジが先鋭なブラックマトリックスパターン及び各色蛍光体パターンを備えた高精細なフィールドエミッションディスプレイ用の蛍光面を形成することが望まれていた。
【０００７】
本発明は、上述に点に鑑み、従来の陰極線管用の露光装置の流用が可能であり、且つ高精細な蛍光面の形成を可能にした、フッラトパネルディスプレイ用の蛍光面露光方法と蛍光面露光装置、並びに蛍光面形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る蛍光面露光方法は、フッラトパネルディスプレイの蛍光面露光方法であって、露光用マスクと光源との間に、該光源からの露光光を平行光にするためのフレネルレンズを配置し、フレネルレンズを面内方向に揺動させて、平行光により基板内面の感光性塗膜を所要パターンに露光する。
感光性塗膜としては、ブラックマトリックス用材料層、蛍光体用材料層を用いることができる。
【０００９】
本蛍光面露光方法は、光源とフレネルレンズとの間に平板レンズを配置して、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮するようになすことが好ましい。
本蛍光面露光方法は、光源とフレネルレンズとのに多次元曲率レンズを配置して、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮するようになすことが好ましい。
【００１０】
本発明の蛍光面露光方法では、露光用マスクと光源との間にフレネルレンズを配置することにより、点光源に近い光源であってもフレネルレンズを介して平行光にして露光すべき面に照射し露光することができる。また、フレネルレンズを面内方向に揺動することにより、フレネルレンズの縞状模様を軽減し目立たなくすることができる。
光源とフレネルレンズとの間に平板レンズあるいは多次元曲率レンズを配置するときは、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮することができ、近接露光を可能にする。
【００１１】
本発明に係る露光装置は、フッラトパネルディスプレイの蛍光面露光装置であって、フレネルレンズと、フレネルレンズの光学的焦距離に配置された光源と、フレネルレンズの上部に配置され、露光されるべきパネルと露光用マスクを保持する保持手段と、フレネルレンズを面内方向に揺動させる揺動手段とを有した構成とする。
【００１２】
本露光装置は、揺動手段を偏心カムとこの偏心カムを駆動するモータから構成することが好ましい。
本露光装置は、フレネルレンズを波長３００ｎｍ〜６００ｎｍの光に対して透過率９０％以上の材料で構成することが好ましい。
本露光装置は、光源とフレネルレンズとの間に、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮するための平板レンズを配置することが好ましい。
本露光装置は、光源とフレネルレンズとの間に、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮するための多次元曲率レンズを配置することが好ましい。
【００１３】
本発明の蛍光面露光装置では、光源と露光用マスクとの間にフレネルレンズを配置し、光源をフレネルレンズの光学的焦距離に配置した構成を有するので、露光時に光源からの露光光がフレネルレンズを介して平行光に変換され、露光すべき面に照射される。また、フレネルレンズを面内方向に揺動させる揺動手段とを有することにより、フレネルレンズを面内方向に揺動させて、フレネルレンズの縞状模様を軽減し目立たなくさせることができる。
光源とフレネルレンズとの間に平板レンズあるいは多次元曲率レンズを配置するときは、光源とフレネルレンズ間の距離を短縮し、近接露光方式の露光装置として構成することが可能になる。
【００１４】
本発明に係る蛍光面形成方法は、フラットパネルディスプレイの蛍光面形成方法であって、露光用マスクと光源との間にこの光源からの露光光を平行光にするためのフレネルレンズを配置し、フレネルレンズを面内方向に揺動させて露光する露光方法を用いて、基板内面にブラックマトリクスパターンを形成する。
【００１５】
本発明の蛍光面形成方法では、上述の露光方法を用いることにより、陰極線管用の露光装置を流用して光源からの露光光を平行光に変換し、フラットパネルディスプレイの蛍光面の形成を可能にする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る蛍光面の露光方法によれば、露光光を平行光にして露光するので、フラットパネルディスプレイの蛍光面形成の際の露光に適用した場合、高精細なフラットパネルディスプレイの蛍光面を安価な設備で形成することが可能になる。
光源とフレネルレンズとの間に平板レンズあるいは多次元曲率レンズを配置することにより、光源とフレネルレンズ間の距離が短縮され近接露光を行うことができる。
【００１７】
本発明に係る蛍光面露光装置によれば、露光光を平行光にして露光するので、フラットパネルディスプレイの蛍光面形成の際の露光に適用した場合、高精細なフラットパネルディスプレイの蛍光面を安価な設備で形成することが可能になる。
揺動手段を偏心カムと偏心カムを駆動するモータから構成することにより、簡易な構造でフレネルレンズを面内方向に揺動させることができる。
フレネルレンズを波長３００ｎｍ〜６００ｎｍの光に対して透過率90％以上の材料で構成することにより、露光光の利用効率を通常と同様にして蛍光面露光が行える。
光源とフレネルレンズとの間に平板レンズあるいは多次元曲率レンズを配置することにより、光源とフレネルレンズ間の距離が短縮され近接露光を行うことができる。
【００１８】
本発明の蛍光面形成方法によれば、フラットパネルディスプレイにおいて、ブラックマトリックスパターンや蛍光体パターンに欠落がなく、エッジがシャープなブラックマトリックスパターン及び各色蛍光体パターンを有する高精細な蛍光面を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
本実施の形態に係る露光方法及び露光装置は、陰極線管の蛍光面形成時に用いられる露光装置を流用して、点光源に近い光源とフレネルレンズを組み合わせ、光源をフレネルレンズの焦点位置に配置し、光源からの露光光をフレネルレンズで平行光にする。さらにフレネルレンズを面内方向に揺動させてフレネルレンズの同心円状の縞状模様を目立たなくさせる。そして、上記平行光を露光用マスクに対向して配置した基板の感光性塗膜、即ちフラットパネルディスプレイのガラス基板の内面に形成した感光性塗膜を露光するように成す。
【００２１】
図１は、本発明に係る露光装置の一実施の形態を示す。本例はフラットパネルディスプレイのフロントパネルとなる平板ガラス基板内面に蛍光面を形成する際に用いる露光装置に適用した場合である。本実施の形態に係る露光装置１は、上面に露光光を透過する開孔が形成された支持筐体２の上面に配置された、露光されるべき平板状ガラス基板３及び露光用マスク４の支持機構５と、ガラス基板３及び露光マスク４に対向して支持筐体２内に配置された光源６と、ガラス基板３と光源６との間に配置され、光源６からの露光光７ａを平行光７ｂにするためのフレネルレンズ８と、フレネルレンズ８を面内方向に揺動させるための揺動手段９とを備えて構成される。
【００２２】
支持機構５は、図３Ａ及びＢに示すように、支持台１１上にガラス基板３を載置し、有効画面に対応して開孔を形成するようにした枠型のガラス基板載置ブロック１２が形成され、ガラス基板３に対向するように露光用マスク４を保持するマスク保持部１３が形成されて成る。支持台１１上には、さらにガラス基板３を３点で位置決めする位置決め部１４と、マスク保持部１３のアライメント調整用ネジ１５が設けられる。ガラス基板３は各位置決め部１４により所定位置に位置決めされる。露光用マスク４はアライメント調整用ネジ１５によりマスク保持部１３を介して所定位置に調整される。
【００２３】
この支持機構５では、露光用マスク８を固定し、ガラス基板３内面に形成したフォトレジスト膜、あるいは蛍光体膜等の感光性塗膜を上記露光用マスク８に対向して固定し、露光用マスク８とガラス基板３の両方に記されているアライメントマークを、カメラ等で確認しながらアライメント位置調整用ネジ１４、１５にて両方のアライメントマークを合わせる。この支持機構５は、露光用マスク８とガラス基板３との間隔を任意に偏向できる機構を備えている。露光用マスク８とガラス基板３との間隔を極力小さくして近接露光方式にすることにより、露光するパターンのエッジをより先鋭（シャープ）にすることが可能となる。
【００２４】
フレネルレンズ８はレンズホルダー１７され、レンズホルダー１７が揺動手段９に連結される。揺動手段９は、モータ１８と２つの偏心カム１９及び２０とにより構成される。第１の偏心カム１９はモータ１８の回転軸に連結され、第２の偏心カム２０は第１の偏心カム１９に連結される。モータ１８の回転駆動により、２つの偏心カム１９及び２０の回動により、レンズホルダー１７がフレネルレンズ８と一体に面内方向に揺動するようになされる。フレネルレンズ８は、図２に示すように、上面側に階段状かつ同心円状の鋸波型の溝２１を蜜に施したパターン形状を有してなる。また、フレネルレンズ８は、露光光として用いる波長３００ｎｍ〜６００ｎｍの光に対して透過率９０％以上の材質により形成されることが好ましい。
【００２５】
図４の模式図で示す揺動手段９は、大小２つの偏心カム１９、２０と駆動用のモータ１８とから構成され、偏心カム１９、２０の振幅を変えてレンズホルダー１７を揺動させることで、紫外線照射時にフレネルレンズ８表面の縞状の模様を軽減し、転写させないようにすることができる。
【００２６】
光源６は、点光源に近い光源、例えばショートアーク型の超高圧水銀ランプを用いることができる。この光源６は、フレネルレンズ８の光学的焦点位置にフレネルレンズ８と相対向して配置される。
【００２７】
図２は、光源６より照射された紫外線がフレネルレンズ８を介して平行光に変わるのを示した模式図である。フレネルレンズ８の下部に平面レンズあるいは多次元曲率レンズを積み重ねる、即ちこの光源６とフレネルレンズ８との間に平板レンズあるいは多次元曲率レンズを配置することにより、光源６とフレネルレンズ８との間の距離を短縮化することができる。
【００２８】
上述の本実施の形態に係る露光装置１を用いた露光方法では、光源６から出射した紫外線をフレネルレンズ８を介して平行光にして平板ガラス基板３に向けて照射する。この際、露光用マスク４を通過した紫外線のみがガラス基板３に塗布された、例えばフォトレジスト膜のようなブラックマトリックスパターン用の感光性塗膜、または蛍光体と感光性剤を混合した蛍光体パターン用の感光性塗膜（即ち蛍光体塗膜）を露光する。このとき、レンズホルダー１７を偏心カム１９及び２０を用いた揺動手段９で揺動させることにより、紫外線照射時にフレネルレンズ８表面の同心円状の縞状模様を、軽減し転写させないことができる。このようにして、例えばフィールドエミッションディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの平板ガラス基板３に対する高精細の露光を行うことができる。
【００２９】
次に、上述の露光装置を用いてフラットパネルディスプレイに適用した場合の蛍光面の形成方法について説明する。
本実施の形態の蛍光面は、平板ガラス基板３の内面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色蛍光体パターン（例えば蛍光体ストライプ）が順に形成され、各色蛍光体パターン間に蛍光体パターンのコントラスト比を高めるために、例えばカーボンや低反射クロム等の光吸収材料でパターニングしたいわゆるブラックマトリックスパターンが形成されて成る。
【００３０】
カーボンや低反射クロム等によるブラックマトリックスパターンや、赤、緑、青の各色蛍光体パターンは、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法によって形成することができる。
【００３１】
カーボンによるブラックマトリックスパターンをフォトリソグラフィ法で形成する場合を説明する。先ず、洗浄したガラス基板３の内面にフォトレジストによる感光塗膜を塗布し、乾燥させた後、上述の露光装置１を用いて所定の時間露光する。このとき、露光用マスク４を通過した露光光である紫外線のみがガラス基板３に塗布された感光塗膜を露光する。
【００３２】
次に、露光装置１から外したガラス基板３を純水で現像して、露光されていない部分の感光性塗膜を除去し、露光された感光性パターンを形成する。
次に、感光性パターン上を含むガラス基板面にカーボン膜を塗布し乾燥した後、反転剤を塗布する。反転剤はカーボン膜を浸透し、露光された感光性パターンを分解する。
その後、純水で現像することで、分解された感光性パターンとその上に塗布されたカーボン膜が除去され、非露光部分のカーボン膜のみが残る。これによって、カーボンによるブラックマトリックスパターンが形成される。
【００３３】
低反射クロムを用いたブラックマトリックスパターンを形成する場合を説明する。ガラス基板３上にクロムと酸化クロムの２層膜をスパッタ装置等により成膜する。次いで２層膜上にフォトレジスト膜を塗布し、乾燥させた後、上述の露光装置１を用いて露光用マスク８を介してブラックマトリックスパターンに露光する。その後、エッチング剤でエッチングして非露光部分を除去する。最後にレジスト剥離剤で剥離し、洗浄、乾燥してブラックマトリックスパターンが形成される。
【００３４】
次に、このように形成されたブラックマトリックスパターン間に、赤（Ｒ），緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色蛍光体パターンを形成する。青（Ｂ）蛍光体パターンをスクリーン印刷法で形成する場合を説明する。
【００３５】
先ず、青蛍光体と感光剤と各種界面活性剤等を混合し、攪拌・脱泡装置（ミキサー）にて蛍光体含有ペーストを作る。
次に、蛍光膜に対応して製版された版を用いて、スクリーン印刷法でガラス基板３内面に上記蛍光体含有ペーストを塗布し、蛍光体膜を形成する。この蛍光体膜は、ブラックマトリックスパターン上を含んで有効画面上に形成する。
【００３６】
次に、塗布された蛍光体膜を乾燥させた後、上述の露光装置１を用いて所要の時間露光する。このとき、青蛍光体パターン用の露光用マスク８を通過した紫外線のみが、ガラス基板３に塗布された部分を露光する。
次に、露光装置１から外したガラス基板３を純水で現像して、露光されていない部分の蛍光体を除去し、青色蛍光体パターンを形成する。
【００３７】
緑（Ｇ）及び赤（Ｒ）色の蛍光体パターンも、上記青（Ｂ）色蛍光体パターンと同様の方法にて順次形成される。このようにして、ブラックマトリックスパターンと赤、緑、青の３色の蛍光体パターンを有する高精細な蛍光面を形成する。
【００３８】
上述した本実施の形態によれば、フラットパネルディスプレイの蛍光面形成時に、本実施の形態の露光方法及び露光装置を採用することにより、高精細なフラットパネルディスプレイの蛍光面を安価な設備で形成することができる。また、本実施の形態の蛍光面形成方法を採用することにより、単純な工程のため、生産性及び歩留りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る蛍光面露光装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１のフレネルレンズと光源の部分を模式的に示す構成図である。
【図３】Ａ  ガラス基板と露光用マスクの支持機構の一例を示す平面図である。            Ｂ  ガラス基板と露光用マスクの支持機構の一例を示す側面図である。
【図４】Ａ  フレネルレンズの揺動手段の一例を示す平面図である。            Ｂ  フレネルレンズの揺動手段の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・露光装置、２・・支持筐体、３・・平板ガラス基板、４・・露光用マスク、５・・支持機構、７ａ・・露光光、７ｂ・・平行光、８・・フレネルレンズ、９・・揺動手段、１１・・支持台、１２・・ガラス基板載置ブロック、１３・・マスク保持部、１４、１５・・位置決め部、１７・・レンズホルダー、１８・・モータ、１９、２０・・偏心カム、２１・・溝
【図１】
2005085579.tif 000003
【図２】
2005085579.tif 000004
【図３】
2005085579.tif 000005
【図４】
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