CN1926656A - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

在FED的前侧基板(11)的周缘上形成有用于密封侧壁的矩形框状的密封表面(11a)。在密封表面(11a)上，通过底层(31)形成铟层(32)。在铟层(32)的四个角部，连接用于施加电流的电极(34)。铟层(32)被形成为具有从密封表面(11a)各边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种制造图像形成装置的方法，该图像形成装置包括具有多个电子发射元件的后侧基板和具有荧光屏的前侧基板，它们彼此对置并沿其周缘密封。

背景技术

作为下一代轻量、薄型平面图像显示单元，近年来众所周知的是使用场致发光型电子发射元件(下文中称为发射器)的图像显示单元(下文中称为FED)或使用表面传导型发射器的图像显示单元(下文中称为SED)。

例如，FED一般具有前侧基板和以一定间隔与之对置的后侧基板。这些基板通过矩形框状侧壁沿周缘连接。荧光屏形成在前侧基板的内表面上，并且激励和照亮荧光物质的多个发射器作为电子发射源设置在后侧基板的内表面上。多个支承元件设置在这些基板之间，以支承施加于前侧基板和后侧基板的大气负载。

后侧基板具有几乎为零的电位，并且将阳极电压Va施加于荧光屏。从发射器发射出的电子束被施加于构成荧光屏的红、绿、蓝荧光物质，并且通过点亮荧光物质来显示图像。

在以上FED中，前侧基板和后侧基板之间的间隙可被设置成几毫米或更小。与如今用作电视和计算机显示器的阴极射线管(CRT)相比，这实现了厚度和重量的减少。

在这种图像显示单元中，已研发出一种通过使用诸如具有低熔点的铟的金属材料来密封前侧基板和后侧基板的周缘的方法(例如KOKAI公布号为2002-319346的日本专利申请)。根据这种方法，将铟涂覆于基板周缘的整个密封表面周围，通过在真空中通电加热而使铟熔融，并通过密封前侧基板和后侧基板的周缘而组装真空密封体。这能在保持密封体内部超高真空度的同时，在不必加热的情况下迅速密封基板。

然后，由于该方法中所涂覆的铟的厚度是均匀的，当在整个基板上都未出现不均匀的加热点时，通过上述通电加热的快速真空密封是可能的。然而，涂覆于密封表面四个边的铟易于首先熔融而涂覆在四个角附近的铟易于较晚熔融。这造成铟从这些边渗出的问题，并造成基板上布线的短路。

即，由于基板是矩形的，即使基板被均匀加热，热量也会在角部大量流失，并且角部的温度易于比边上的温度低。此外，在经过烘干工序后，铟熔融并流入角部，并且铟在角部的厚度易于比边处的更厚。因此，与温度高而铟层薄的边相比，需要更大的能量来熔融温度低而铟层厚的角部的铟。

即，角部处的铟不因为上述通电加热而熔融，铟不会流出角部，并且真空密封体在角部变厚。此外，如果继续加热以使角部处的铟充分熔融，则额外的能量被提供给边使边处的铟断裂。铟的熔融时间差使得快速真空密封变得困难，使通电加热的目的变得难以实现。此外，角部处的铟最后熔融，并且边上最先熔融的铟未能渗漏并溢出至基板，这造成基板上布线的短路。

发明内容

本发明为解决上述问题而作出。本发明的一个目的是提供一种图像显示单元，它在不必加热的情况下能安全和简便地密封后侧基板和前侧基板。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种图像显示单元，包括：真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及设置在真空密封体内的多个图像显示元件，其中将熔剂涂覆于后侧基板和前侧基板之间周缘处的圆形密封的整个表面周围，连接用于施加电流的电极，并且与电极相连部分的宽度小于其它部分的宽度。

本发明的图像显示单元包括：真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂而沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及设置在真空密封体内的多个图像显示元件，其中将熔剂涂覆于后侧基板和前侧基板之间周缘处的圆形密封的整个表面周围，连接用于施加电流的电极，并且与电极相连的部分的横截面比其它部分的横截面窄。

本发明的图像显示单元包括：真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂而沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；形成在前侧基板内表面上的荧光屏；设置在后侧基板内表面上的电子发射源将电子束发射至荧光屏并照亮荧光屏，其中将熔剂涂覆在后侧基板和前侧基板之间周缘处的圆形密封的整个表面周围，将用于施加电流的电极被连接到至少两个位置，并且与电极相连部分的宽度小于其它部分的宽度。

根据本发明，熔剂首先在与电极相连的部分中熔融，并且随后在与该部分分开的其它部分中熔融，并且密封剂的熔融顺序受到控制。

本发明的图像显示单元包括：真空密封体，具有彼此相对并由密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及设置在真空密封体内的多个图像显示元件，其中将熔剂涂覆于后侧基板和前侧基板之间周缘处的圆形密封的整个表面周围，并且在密封表面角部上的熔剂的横截面小于其它部分上的熔剂的横截面。

本发明的图像显示单元包括：真空密封体，具有彼此相对并由密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及设置在真空密封体内的多个图像显示元件，其中将熔剂涂覆于后侧基板和前侧基板之间周缘处的圆形密封的整个表面周围，并且在密封表面角部上的熔剂的宽度小于其它部分上的熔剂的宽度。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的FED的外部立体图；

图2是沿图1的线A-A剖切的截面图；

图3是示出FED的荧光屏的部分平面图；

图4是示出铟层形成于构成FED的真空密封体的前侧基板的密封表面上的状态的平面图；

图5是示出后侧基板组件与具有形成在密封表面上的铟层的前侧基板对置的状态的部分截面图；

图6是用于制造FED的真空处理器的示意图；

图7是示出图4铟层的变体的示图；

图8是示出图4铟层的另一变体的示图；以及

图9是示出图4铟层的又一变体的示图。

具体实施方式

下文的描述将参照附图对将本发明的图像显示单元应用于FED的实施例给出。

如图1和图2所示，FED包括前侧基板11和后侧基板12，它们设置在作为基底材料的矩形玻璃上，并以1.5-3.0mm的间隙彼此对置。前侧基板11和后侧基板12通过矩形框状侧壁18沿周缘密封，形成内部保持真空的扁平矩形真空密封体。

如下文所述，后侧基板12和侧壁18之间的密封表面由例如烧结(flit)玻璃的低熔点玻璃30密封。前侧基板11和侧壁18之间的间隙由形成在密封表面上的底层31、以及熔合到形成于底层上的铟层32(密封剂)的密封层33密封。

多个支承元件14被设置在真空密封体10内，以支承施加于前侧基板11和后侧基板12的大气负载。这些支承元件14沿平行于真空密封体10长边的方向延伸，并沿平行于短边的方向以预定间隔放置。支承元件14的形状并不局限于此，并且可使用柱状支承元件。

如图3所示，荧光屏16形成于前侧基板11的内表面上。荧光屏16由以红、绿和蓝的颜色照亮的R、G、B荧光物质层、以及矩阵式黑色吸收部分20构成。支承元件14被放置成像被黑色吸收部分的阴影遮住那样。未示出的铝层作为金属壳蒸镀在荧光屏16上。

如图2所示，在后侧基板12的内表面上，多个用于发射电子束的场致发射型电子发射元件22被设置成电子发射源，以激励R、G、B荧光物质层。这些电子发射元件22按对应于每个像素的行和列排列，并用作像素显示元件。

详细地说，导电型阴极层24形成于后侧基板12的内表面上，而具有多个孔25的氧化硅膜26形成于导电型阴极层上。由钼或铌制成的栅电极29形成于氧化硅层26上。由钼制成的锥形电子发射元件22被设置在后侧基板12的内表面上的每个孔穴25中。此外，未示出的与电子发射元件22相连的布线矩阵形成于后侧基板12上。

在如上所述配置的FED中，视频信号被输入到形成为简单矩阵系统的电子发射元件22和栅电极28。将电子发射元件22作为基准，当辉度最高时施加+100V的栅极电压。+10kV的电压施加于荧光屏16上。从电子发射元件22发射出来的电子束的大小由栅电极28的电压调制。经调制的电子束激励和照亮荧光屏16的荧光物质层，并显示图像。

下面将对制造如上所述配置的FED的方法进行详细说明。

首先，在用作前侧基板11的平板玻璃上创建荧光屏16。准备与前侧基板11相同尺寸的平板玻璃，并通过绘图机在平板玻璃上形成荧光物质层的条状图案。将具有所绘荧光条状图案的平板玻璃和前侧基板的平板玻璃放置在定位夹具上，并将它们设置在曝光台上。曝光和显影该图案，并形成荧光屏16。

然后，在后侧基板的平板玻璃上创建电子发射元件22。在平板玻璃上创建导电型阴极层阵列，并通过热氧化、CVD和溅镀形成氧化硅绝缘膜。

通过溅镀或电子束蒸镀在绝缘膜上形成用于栅电极的钼或铌的金属膜。通过光刻在金属膜上形成与正在形成的栅电极相对应的抗蚀图案。通过湿法蚀刻或干法蚀刻，通过作为掩模的抗蚀图案蚀刻金属膜，并形成栅电极28。

通过湿法蚀刻或干法蚀刻，通过作为掩模的抗蚀图案和栅电极蚀刻绝缘膜，并形成孔25。在去除抗蚀图案后，从倾斜一定角度的方向在后平板的表面上进行电子束蒸镀，并在栅电极28上形成铝、镍或钴的剥离层。从垂直于后侧基板的表面的方向通过电子束蒸镀在后侧基板的表面上蒸镀作为阴极材料的钼。由此，在各孔25中形成电子发射元件22。通过揭除(lift-off)法将剥离层和在其上形成的金属膜一起去除。

然后，在大气中通过低熔点玻璃30密封具有电子发射元件22的后侧基板12的周缘和矩形框状侧壁18之间的密封表面。同时，在大气中通过低熔点玻璃30密封后板12上的多个支承元件14。

通过侧壁18密封后板12和前板11。在这种情况下，如图4所示，首先在整个内周缘上形成底层31，该底层31将成为前侧基板11的密封表面11a。密封表面11a成形为与侧壁18的上表面对应的矩形，并沿前侧基板11的内周缘延伸，侧壁18的上表面将作为后侧基板12的密封表面18a。密封表面11a具有两对彼此相对的直线部分，或四条边和四个角，并具有与侧壁18的上表面基本相同的大小和宽度。底层31的宽度稍小于密封表面11a的宽度。在该实施例中，通过涂覆银浆形成底层31。

将作为由低熔点金属形成的密封剂的铟涂覆在底层31上，并形成在底层31的整个周缘上连续延伸且没有断裂的铟层32。在这种情况下，在密封表面11a的四个边的各边上形成铟层32，以使横截面从边的大致中央位置到相邻角部逐渐减小。在四个角的各个角处，将电极34连接到铟层32。铟层32应当在底层31的宽度内形成。

铟层32并不局限于上述形状并且可以是其它形状，只要角部处铟的横截面小于其它部分的横截面。电极34的位置并不局限于角部并且可连接到边。在这种情况下，期望使与电极34相连的部分的铟的横截面小于其它部分的铟的横截面。

如上所述，通过使与电极34相连的四个角处的铟层32的横截面小于其它部分的铟层横截面，当铟层32通过电极34通电熔融时，角部的具有相对较小横截面的铟层32比其它部分的铟层更快地熔融，并且在边的大致中央位置处的具有相对较大横截面的铟层32最后熔融。即，通过控制铟层32的横截面，可将铟层32的熔融顺序控制成上述顺序。因此，熔融的铟首先通过与角连接的电极34流出，并且熔融的铟不从边那里渗出。这防止后侧基板12上布线的短路，并且确保并便于侧壁18的密封表面18a和前侧基板11的密封表面11a的密封。

在该实施例中，在铟层32形成于密封表面11a之后，下面描述的烘干工序在通电加热铟并密封前侧基板11和侧壁之前进行，并使形成于密封表面11a上的铟层32熔融。因此，在该实施例中，铟层32被形成为具有从密封表面11a的各个边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度，由此改变铟层32的横截面。即，当铟层32熔融时，铟易于在宽涂覆部分上聚集。通过控制铟层32的宽度，可使大致在边的中央的铟层32的横截面大于角部处铟层的横截面。

具体地说，在该实施例中，靠近各边的大致中央位置的最宽部分被设置为2.0mm，并且铟层32的宽度逐渐改变成在靠近角部的最窄部分具有1.8mm的宽度。即，在该实施例中，铟层32的宽度逐渐改变，从而密封表面11a的角部处的铟层32的宽度变成边的大致中央位置的宽度的90％。

如果角部处的铟层32的宽度与边的中央处的铟层宽度的比过大，则铟层32的发热量在接近角部处增加，角部和边之间的铟熔融时间差增加，并且在最恶劣的情况下，靠近角部的铟层32会断裂。相反，如果角部处的铟层32的宽度与边的中央处的铟层宽度的比过小，则如上所述铟层32在接近角部处变厚，铟首先在边上熔融，并且铟会从边的中央渗出。根据实验，当角-边处的宽度比被设置成50-98％时，这样的缺陷就不会发生。

在本文中铟被用作密封剂，但也可使用具有低熔点的金属一例如Ga、Bi、Sn、Pb和Sb或这些金属的合金。

尽管在上面的描述中使用了术语“熔点”，然而对两种或多种金属构成的合金而言，熔点可能是不固定的。在这种情况下，定义液相线温度和固相线温度。前者是当从液态起温度逐渐降低时部分合金开始凝固的温度，而后者是所有合金均凝固的温度。在该实施例中，为便于说明即使在这些情况下也使用术语“熔点”，且固相线温度被称为熔点。

相反，底层31由具有对金属密封剂具有高湿润性和气密性的材料、或对金属密封剂具有高亲合性的材料制成。除上述银浆外，可使用金、铝、镍、钴和铜的金属浆。除了金属浆，底层31可由银、金、铝、镍和钴的金属镀层或蒸镀膜或玻璃材料层形成。

然后，如图5所示，通过夹具夹持具有形成在密封表面11a上的底层31和铟层32的前侧基板11以及具有密封于后侧基板12的侧壁18的后侧组件，从而处于密封表面11a和18a以一定距离对置的状态下，并将它们放入真空处理器。

如图6所示，真空处理器100具有按行排列的装载腔101、烘干和电子束清洗腔102、冷却腔103、吸气膜蒸镀腔104、组装腔105、冷却腔106以及卸载腔107。这些腔的每一个都被配置成能进行真空处理的处理腔，并且所有这些腔在FED制造步骤过程中都被抽成真空。相邻的腔由未示出的闸门阀相连。

以一定间隙对置的后侧组件和前侧基板11被放入装载腔以使装载腔内部处于真空氛围中，随后将其送入烘干和电子束清洗腔102。在烘干和电子束清洗腔102内，当达到10^-5Pa的高真空时，后侧组件和前侧基板在接近300℃的温度下加热和烘干，以将各元件的表面吸附气充分地排出。

铟层(熔点接近156℃)在该温度熔融。如前所述，铟层32被形成为具有从密封表面10a各边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度，并且即使熔融的情况发生，铟也聚集在各边大致中央位置处的较宽部分，并且角部处铟的横截面变得比其它部分的小。同时，因为铟层32形成于具有高亲合性的底层31上，所以熔融的铟保持在底层31上而不会流出，并被阻止流入电子发射元件22、后侧基板外部或荧光屏16。

在烘干和电子束清洗腔102中，在加热的同时，设置在腔102内的未示出的电子束发生器将电子束发射至前侧基板11的荧光屏表面、以及后侧基板12的电子发射元件的表面。电子束由设置在电子束发生器外部的偏转器偏转和扫描，并且荧光屏和电子发射元件的整个表面可由电子束清洗。

在加热和电子束清洗之后，后侧基板组件和前侧基板11被送入冷却腔103，并被冷却至接近100℃的温度。然后，将后侧基板组件和前侧基板11送入吸气膜蒸镀腔104，并且将Ba膜蒸镀为荧光屏外部的吸气膜。Ba膜表面不会被氧或碳沾污并保持活性。

然后，后侧基板组件和前侧基板11被送入组装腔105，其中通过四个电极34通电加热铟层32并且铟层32被再次熔融或软化至液态。由于铟层32被形成为具有从各边的大致中央位置向相邻角部的逐渐减小的宽度，铟首先在具有较小横截面的角部处熔融，并逐渐向边的中央熔融。通过如上所述地控制熔融铟的顺序，在允许铟从角部流出的同时使边上的铟熔融，并且防止在边的大致中央位置处熔融的铟渗出。

在这种状态下以预定压力连接和挤压前侧基板11和侧壁18，并使铟冷却和凝固。前侧基板11的密封表面11a和侧壁18的密封表面18a通过熔入底层31的铟层32和密封层33密封，并形成真空密封体10。

如上形成的真空密封体在冷却腔106中被冷却到室温，并从卸载腔107中取出。FED通过上述工序完成。

如上所述，根据本实施例，通过在前侧基板11的密封表面11a上形成铟层32、并通电加热而熔融铟层32，来密封前侧基板11。前侧基板11和后侧基板12不必加热就可密封。特别地，在该实施例中，铟层32被形成为具有从矩形框状密封表面11a的各边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度。因此，当通电加热和熔融铟层32时，接近四个角部的铟首先熔融，熔融的铟被阻止从各边的中央区域渗出，并且前侧基板11可方便地和可靠地密封于侧壁18。

本发明不局限于上述实施例，并且能在不背离其精神和实质特征的情况下通过更改组成部分来体现。本发明可通过组合上述实施例中所公开的组成部分以其它特定形式体现。例如，可将一些组成部分从上述实施例中公开的组成部分中删去。可组合不同实施例的组成部分。

例如，在上述实施例中，铟层32通过改变如本文所述的宽度而形成于底层31上。铟层可预先形成于整个底层31上，并且可修整周缘以改变宽度。可用任何方式使铟层成形为与电极34相连的部分的宽度比其它部分的宽度窄。

例如，在上述实施例中，铟层32被形成为具有从密封表面1a的各边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度。如图7所示，密封层32可被形成为在偏离各边中央的位置处具有最大宽度。具体地说，铟层可被形成为在距离角部超过相对于各边总长度30％的位置处具有最大宽度。

此外，在上述实施例中，铟层32的宽度是连续变化的。如图8所示，铟层的宽度可逐步地变化。此外，如图9所示，可在局部形成凸起。凸起用来聚集熔融的铟并防止铟从一边渗出(日本专利申请KOKAI公布No.2002-184329)。

也就是说，铟熔融方法并不限于本文所述的通电加热。本发明的铟的涂覆形状也适用于通过根据角部和边之间的热容量差确定铟熔融顺序而加热的方法，或当通过高频加热、红外加热和激光加热局部加热铟时的方法。本发明的铟涂覆方法可适用于单纯藉由加热熔融铟来密封，这是存在热容量差(即使只有较小的热容量差)。在这种场合下设置上述凸起也是有效的。

此外，在上述实施例中，角部处与边中央处的宽度比被设置为50-98％。这在烘干工序后可改变。此外，如果使用或不使用烘干步骤之后进行铟涂覆步骤，则可通过改变铟涂覆厚度和横截面形状、以及改变铟涂覆宽度，来逐渐改变铟的横截面。

此外，在上述实施例中，底层形成于密封表面上，而铟层形成于底层上。铟层可直接形成于密封表面上而无需使用底层。在这种情况下，同样通过将铟层形成为具有从密封表面各边的大致中央位置向相邻角部逐渐减小的宽度，可获得与上述相同的效果。

相反，在以上实施例中，底层31和铟层32仅被形成和密封于前侧基板11的密封表面11a上。底层31和铟层32可仅形成和密封于侧壁18的密封表面18a上，或形成和密封于前侧基板11的密封表面11a和侧壁18的密封表面18a上。

本发明并不限于本文所述的实施例，并且可在本发明的范围内进行更改。例如，可如本文所述地用熔入底层31的密封层和铟层32密封后侧基板和侧壁。弯曲前侧基板和后侧基板之一的周缘，并直接连接这些基板而不使用侧壁是允许的。

在本文所述的实施例中，场致发射型电子发射元件被用作电子发射元件。电子发射元件并不限于这种类型的元件。也可使用诸如pn-型冷阴极元件和表面传导型电子发射元件的其它类型元件。本发明也可适用于等离子显示面板(PDP)、电发光(EL)或其它图像显示单元。

工业应用性

因为本发明的图像显示单元具有本文所述的配置和效果，所以周缘可方便和可靠地密封，而不必加热后侧基板和前侧基板。

Claims (10)

1.一种图像显示单元，包括：

真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及

设置在所述真空密封体内的多个图像显示元件，

其中将所述熔融的密封剂涂覆于所述后侧基板和所述前侧基板之间的周缘处的整个圆形密封表面的周围，连接用于施加电流的电极，并且与所述电极相连的部分的宽度小于其它部分的宽度。

2.如权利要求1所述的图像显示单元，其特征在于，所述密封表面具有基本如矩形框的形状，

所述电极在密封表面的四个角部处与所述密封剂相连，以及

所述密封剂被涂覆于所述密封表面，以形成从所述密封表面的四个边的大致中心位置向相邻角部逐渐减小的宽度。

3.如权利要求2所述的图像显示单元，其特征在于，所述角部处的密封剂的宽度是所述边的大致中心位置处的宽度的50-98％。

4.一种图像显示单元，包括：

真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板，以及

设置在所述真空密封体内的多个图像显示元件，

其中将所述熔融的密封剂涂覆于所述后侧基板和所述前侧基板之间的周缘处的整个圆形密封表面的周围，连接用于施加电流的电极，并且与所述电极相连的部分的横截面比其它部分的横截面窄。

5.如权利要求4所述的图像显示单元，其特征在于，所述密封表面具有基本如矩形框的形状，

所述电极在所述密封表面的四个角部处与所述密封剂相连，以及

所述密封剂被涂覆于所述密封表面，以形成从所述密封表面的四个边的大致中心位置向相邻角部逐渐减小的宽度。

6.如权利要求5所述的图像显示单元，其特征在于，所述角部处的密封剂的横截面是所述边的大致中心位置处的横截面的50-98％。

7.一种图像显示单元，包括：

真空密封体，具有彼此相对并通过由电流熔融的密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；

形成于所述前侧基板的内表面上的荧光屏；

设置在所述后侧基板的内表面上的电子发射源，所述电子发射源向所述荧光屏发射电子束并点亮所述荧光屏，

其中将所述熔融的密封剂涂覆在所述后侧基板和所述前侧基板之间的周缘处的整个圆形密封表面的周围，将用于施加电流的电极连接到至少两个位置，并且与所述电极相连的部分的宽度小于其它部分的宽度。

8.一种图像显示单元，包括：

真空密封体，具有彼此相对并由密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及

设置在所述真空密封体内的多个图像显示元件，

其中将所述熔融的密封剂涂覆于所述后侧基板和所述前侧基板之间的周缘处的整个圆形密封表面的周围，并且所述密封表面角部处的密封剂的横截面比其它部分中的横截面窄。

9.一种图像显示单元，包括：

真空密封体，具有彼此相对并由密封剂沿周缘密封的后侧基板和前侧基板；以及

设置在所述真空密封体内的多个图像显示元件，

其中将所述熔融的密封剂涂覆于所述后侧基板和所述前侧基板之间的周缘处的整个圆形密封表面的周围，并且所述密封表面角部处的密封剂的宽度小于其它部分中的宽度。

10.如权利要求1-9中的任一项所述的图像显示单元，其特征在于，所述密封剂是包括In、Ga、Bi、Sn、Pb和Sb在内的低熔点金属，或是包括这些具有低熔点的金属其中之一的合金。

Images