JP2004179030A

JP2004179030A - 真空容器及びそれを用いた画像表示装置

Info

Publication number: JP2004179030A
Application number: JP2002345026A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Miura; 徳孝三浦; Masaki Tokioka; 正樹時岡; Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】少ない封着材料でディスプレイパネルとしての強度を保て、且つ短時間で封着可能な封着構造を提供する。
【解決手段】対向する前面基板と背面基板を、支持枠を挟んで封着することにより構成される真空容器から成るもので、前面基板または背面基板と支持枠の内周面が成すエッジ部及びその近傍全周に封着材料を配すことにより接着し、且つ前記支持枠の外周面と成すエッジ部及びその近傍に、前記封着材料とは異なる接着材料を配する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は前面基板と背面基板とが支持枠を介して配置されて成る平面型の画像表示装置に使用される真空容器に関わり、特にその封着及び接着構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年画像表示装置の大画面化が進む中で、大きく重いブラウン管（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ；以下ＣＲＴと呼ぶ）に代わるものとして、軽く、薄型のいわゆるフラットパネルディスプレイが注目されている。近年盛んに研究開発されているフラットパネルディスプレイとしては液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ；以下ＬＣＤと呼ぶ）及びプラズマディスプレイ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ；以下ＰＤＰと呼ぶ）がある。
【０００３】
また、従来のＣＲＴと同様に電子線を用いて蛍光体を発光させる自発光型フラットパネルディスプレイの開発も進められている。その一つとして、電子源として従来の熱陰極ではなく、冷陰極の一つである表面伝導型電子放出素子（Ｓｕｒｆａｃｅ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＥｍｉｔｔｅｒ；以下ＳＣＥと呼ぶ）をガラス基板上にマトリクス状に配置する方式のディスプレイ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＥｍｉｔｔｅｒＤｉｓｐｌａｙ；以下ＳＥＤと呼ぶ）が本出願人によって提案されている（特開昭６４−０３１３３２、特開平０７−３２６３１１など）。
【０００４】
いずれの方式にせよ、ＣＲＴと同様に明るくコントラストの高い、視野角の広い、更に大画面化、高精細化の要求にもこたえ得るフラットパネルディスプレイが望まれ、開発が進められている。
【０００５】
一方、近年フラットパネルディスプレイの開発において重要なファクターになっているのが低価格化である。そのためには、材料費を抑え、組立てに要する時間を短時間化することが有効であることは明白である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、封着のような材料の溶融を含むプロセスにおいて一般的に考えられる手法の一つとして、プロセスの低温化がある。フラットパネルディスプレイはガラスパネルから構成されているので、それらを封着して真空容器を構成するためには、封着材料としては従来より低融点ガラスが使用されてきた。図５に低融点ガラスを用いた従来のパネルの断面図を示す。図は真空容器を構成する部材のみを示している。前面基板１と背面基板２は支持枠３を挟み、低融点ガラス６で封着されている。しかし、低融点ガラスとは言え、封着温度は４００℃程度に達するため、大画面用の大面積のガラスパネルを割れないように昇温、降温するためには時間をかけざるを得ない。更に、高い温度にするためには、多くのエネルギーを必要とする。そこで望まれるのはガラスが封着可能な低温の封着材料である。
【０００７】
そのような材料のひとつとしてインジウムがある。インジウムは融点が１５７℃と低く、また、ガラスに対する接合性も良好である。図４にインジウムを用いたパネルの断面図を示す。図は真空容器を構成する部材のみを示している。前面基板１と背面基板２は支持枠３を挟み、インジウム４で封着されている。しかし、インジウムは封着材料としては高価である。そのため、できるだけ少ない量での封着が望まれるが、インジウムは金属としては常温でも柔らかいため、量を減らすと接着部材としての強度が不足してしまう。つまり、従来の図４の封着構造のままインジウムの量のみを減らしてパネルを構成すると、経時的に対向する前面基板１と背面基板２の位置関係がずれるという現象が発生する。特にパネルを立てて使用する、基板ガラスの重量の大きい大画面のディスプレイパネルにおいて、この傾向が顕著になる。
【０００８】
そこで、少ないインジウムの量でディスプレイパネルとしての強度を保て、且つ短時間で封着可能なプロセスを可能とする封着構造が望まれる。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記の問題点を鑑み、少ない封着材料でディスプレイパネルとしての強度を保て、且つ短時間で封着可能な構造を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のフラットパネルディスプレイは、対向する前面基板と背面基板を、支持枠を挟んで封着することにより構成される真空容器から成るもので、前面基板または背面基板と支持枠の内周面が成すエッジ部及びその近傍全周に封着材料を配すことにより接着し、且つ前記支持枠の外周面と成すエッジ部及びその近傍に、前記封着材料とは異なる接着材料を配することにより、少ない封着材料且つ短時間のプロセスで接着強度の優れたディスプレイパネルを得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に基づく真空容器から成るディスプレイパネルの断面を示している。図は真空容器を構成する部材のみを示している。
【００１２】
前面基板１と背面基板２は、ガラスで成形された支持枠３を挟み対向するように配置されている。前面基板１及び背面基板２が、それぞれ支持枠３と成すエッジ部の内周については、全周にわたり低融点金属４で封着され、内部を高真空に維持することを可能としている。また、封着の後、前面基板１及び背面基板２が、それぞれ支持枠３と成すエッジ部の外周については、接着剤５を充填することにより、低融点金属の強度を補う構造となっている。
【００１３】
接着剤を充填する外周部については、全周に充填するのではなく、一部隙間をあけるように充填することによって、内周のインジウムと外周の接着剤で閉じられた空間が枠部にできることを防ぎ、枠部の圧力が常に外部の圧力と同じになるようにした（図３参照）。
【００１４】
また、前面基板１の大きさを支持枠３の内周よりも大きく且つ外周よりも小さくすることにより、封着後に接着剤５を充填することを容易にしている。これは支持枠の高さが低い場合に特に有効であるが、支持枠３の高さが低く、且つ前面基板１の大きさが支持枠３の外周よりも大きい場合は、図２に示したように、支持枠３の外部の前面基板１と背面基板２との間隙に接着剤を充填しても同様の効果が得られる。
【００１５】
低融点金属としては、合金も含め、様々なものが選択可能であるが、融点が充分に低い、超高真空に対する安定性（蒸気圧）、ガラスとの相性（ぬれ性）、毒性が無い、一般的で入手が容易ということ等を考慮してインジウムを採用した。但し、本発明の封着構造はインジウムまたは低融点金属に限定されるものではなく、高真空を維持できる一般的な封着材料について適用可能である。接着剤については有機、無機を問わず、ガラスが接着可能なものであれば一般的な接着剤が適用可能である。
【００１６】
（実施例）
図６は本発明を適用したＳＥＤの模式的斜視図を示している。但し、説明のため一部を切り取ってあり、また図１及び図２に示した詳細な封着構造については明示していない。
【００１７】
ガラス基板１１上に形成された蛍光体１２、メタルバック１３及び高圧端子３より構成されている画像を表示するための前面基板１と、素子電極２５、２６、ＳＣＥ２２及びＳＣＥ２２を駆動するためのＸ配線２３、Ｙ配線２４をガラス基板２１上に形成した背面基板２とを、支持枠３で所定の間隔に配置、封着することにより構成された真空容器（以下、ディスプレイパネルと呼ぶ）と、ＳＣＥを駆動するためのＩＣ群である駆動回路（図には不記載）からＳＥＤは構成されている。
【００１８】
本発明を適用したＳＥＤのプロセスについて詳細に述べる。
【００１９】
（１）前面基板形成工程
前面ガラス基板１１はアルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用いた。基板の大きさは支持枠３の内周よりも大きく、且つ外周よりも小さいものとした。ガラス基板を充分に洗浄した後、この上にスパッタ法によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ）を０．１μｍ堆積し、透明電極を形成した。続いて印刷法により蛍光膜を塗布し、フィルミングと呼ばれる表面の平滑化処理をして、蛍光体１２を形成した。なお、蛍光体１２は赤、緑、青の３色より成るストライプ状の蛍光体と、黒色導電材（ブラックストライプ）とが交互に配列する構造とした。更に、蛍光体１２の上に、アルミ薄膜よりなるメタルバック１３をスパッタリング法により０．１μｍの厚さに形成した。
【００２０】
（２）背面基板形成工程
背面ガラス基板２１としては、アルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用い、更にこの上にナトリウムブロック層としてＳｉＯ_２膜１００ｎｍを塗付焼成したものを用いた。
【００２１】
素子電極２５，２６は、ガラス基板２１上に、まず下引き層としてチタニウム５ｎｍ、その上に白金４０ｎｍをスパッタ法によって成膜した後、フォトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして形成した。次にＹ配線２４について、素子電極の一方に接して、且つそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料には銀フォトペーストインキを用い、スクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像した。この後４８０℃の温度で焼成して配線を形成した。配線の厚さは約１０μｍ、幅は５０μｍである。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした。次にＸ配線２３とＹ配線２４を絶縁するための層間絶縁層を配置した。Ｘ配線２３の下に、先に形成したＹ配線２４との交差部を覆うように、かつＸ配線２３と素子電極２５、２６の他方との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。工程はＰｂＯを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４８０℃の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは全体で約３０μｍであり、幅は１５０μｍである。Ｘ配線２３は、先に形成した絶縁層の上に、銀ぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い２度塗りしてから４８０℃の温度で焼成することにより形成した。Ｘ配線は上記絶縁層を挟んでＹ配線２４と交差しており、絶縁層のコンタクトホール部分で素子電極の他方と接続されている。このＸ配線２３によって他方の素子電極は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。Ｘ配線の厚さは、約１５μｍである。次に素子電極部（前面基板の画像表示領域に対応）の外周の支持枠固定部に、絶縁層を形成し、低融点金属の塗布により配線がショートしないようにした。さらに、その絶縁層上部に銀ペーストインキをスクリーン印刷し、インジウムとの接合が良好なものになるようにした。
【００２２】
（３）素子膜塗布
素子電極２５、２６の間にＳＣＥ（素子膜）２２をインクジェット方式で塗布した。素子膜としては水８５：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１５からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体０．１５重量％を溶解した有機パラジウム含有溶液を使用した。その後この基板を空気中にて、３５０℃で１０分間の焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）とした。素子膜の直径は約６０μｍ、厚みは最大で１０ｎｍである。
【００２３】
（４）背面基板への支持枠の固定
まず、絶縁層及び銀ペーストを配した背面基板２の素子電極部外周部に、背面基板と同じＰＤ２００でできた支持枠３を設置し、背面基板２と支持枠３をクリップで数箇所挟むことによって動かないように固定した。そして、支持枠３の内周下部のエッジ部に直径１ｍｍのインジウムワイヤを１周隙間無く置いた後、そのインジウムを超音波発振装置を具備した半田こてで溶融することにより、背面基板２と支持枠３を接着した。
【００２４】
（５）素子膜フォーミング
背面基板２上に形成された素子膜２２に対して、フォーミングと呼ばれる還元雰囲気中での通電処理により、素子膜内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成した。具体的には、背面基板２の周囲の取り出し電極部（Ｘ配線２３、Ｙ配線２４の外周部）を残して、基板全体を覆うように蓋をかぶせる。蓋は真空排気系及びガス導入系と接続されており、その内部に低圧力の水素ガスを充填することが可能なようになっている。低圧力の水素ガス空間中で外部電源より電極端子部からＸＹ配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させることにより、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成する。このとき、水素によって還元が促進され酸化パラジウム（ＰｄＯ）がパラジウム（Ｐｄ）膜に変化する。
【００２５】
（６）素子活性化
フォーミングが終了した状態のＳＣＥは電子放出効率が非常に低いものであるため、電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行う。この処理は前記の素子膜フォーミングと同様に蓋をかぶせ、内部に有機化合物が存在する適当な圧力の真空空間を作り、外部からＸＹ配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。これにより、有機化合物に由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍にカーボン膜として堆積させる。本工程ではカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入し、１．３×１０^−４Ｐａを維持した状態で電圧を印加した。
【００２６】
（７）低融点金属塗布
支持枠３の固定された背面基板２を約１２０℃に加熱したホットプレート上に置き、支持枠３の上部内周に沿って電気るつぼ中で溶融したインジウムを塗布した。塗布されたインジウムは幅１ｍｍ、高さ０．４ｍｍであった。
【００２７】
（８）封着
真空チャンバー中に前面基板１と背面基板２を対向させ、数ｍｍの間隙をあけて設置する。本実施例では前面基板が下ホットプレート上に、背面基板が上ホットプレートに固定され、上ホットプレートは上下に動くようになっている。両基板の温度を封着温度である１８０℃まで上げ、背面基板の固定された上ホットプレートを下げることによって封着し、真空容器（ディスプレイパネル）を形成した。
【００２８】
（９）接着剤塗布
封着後、支持枠３の外周部（前面基板１と支持枠３のエッジ部、及び背面基板２と支持枠３のエッジ部それぞれ）に接着剤を塗布した。本実施例では東亞合成（株）製の耐熱性無機接着剤であるアロンセラミックを使用した。塗布に際しては支持枠３の４辺それぞれについて、中央部に約１０ｍｍの隙間（塗布しない部分）を作った（図３参照。但し、図３では前面基板及び前面基板と支持枠の成すエッジ部に塗布される低融点金属及び接着剤は省略されている。）。塗布した後、ディスプレイパネル全体を１２０℃まで昇温し、接着剤を乾燥、固化した。
【００２９】
（１０）駆動回路組込み
ディスプレイパネルを駆動回路が組み込まれた筐体に取りつけることによってテレビジョンセットを構成した。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は低融点金属と接着剤にそれぞれ封着と固定という機能を分離させることによって、図５の低融点ガラスのように高温のプロセスを経ることなく、また図４のように多くの低融点金属を使うことなく、封着材料コストを抑え、容易に強固な真空容器を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空容器の断面図。
【図２】本発明による真空容器の断面図。
【図３】本発明による真空容器の上面図。但し、前面基板及び前面基板と支持枠の成すエッジ部に塗布される低融点金属及び接着剤は省略されている。
【図４】封着材料としてインジウムが使用された従来構成の真空容器の断面図。
【図５】封着材料として低融点ガラスが使用された従来構成の真空容器の断面図。
【図６】ＳＣＥを用いたフラットパネルディスプレイ（ＳＥＤ）の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１前面基板
２背面基板
３支持枠
４低融点金属（インジウム）
５接着剤
６低融点ガラス
７高圧取り出し端子
１１前面ガラス基板
１２蛍光体
１３メタルバック
２１背面ガラス基板
２２電子放出素子（ＳＣＥ）
２３Ｘ配線
２４Ｙ配線
２５素子電極（Ｘ配線側）
２６素子電極（Ｙ配線側）

Claims

前面基板と背面基板が支持枠で所定の間隔に対向して配置され、封着されることにより構成される真空容器において、
前記前面基板または前記背面基板と前記支持枠の内周面が成すエッジ部及びその近傍全周に封着材料を配すことにより接着し、且つ前記支持枠の外周面と成すエッジ部及びその近傍に、前記封着材料とは異なる接着材料を配することを特徴とする真空容器。
前記支持枠の外周面と成すエッジ部及びその近傍に配する、前記封着材料とは異なる接着材料が、前記支持枠の外周面と成すエッジ部及びその近傍全周ではなく、部分的であることを特徴とする、前記請求項１の真空容器。
前記背面基板と対向する前記前面基板の面の大きさが、前記支持枠の内周より大きく、且つ外周より小さいことを特徴とする、前記請求項１の真空容器。
前記封着材料が低融点金属であることを特徴とする、前記請求項１の真空容器。
前記低融点金属がインジウムまたはインジウムを主成分とする合金であることを特徴とする前記請求項３の真空容器。
前記背面基板には複数の電子放出素子が具備され、また前記前面基板には、前記電子放出素子から放出された電子が衝突することにより発光するためのアノード電極と蛍光体が具備されていることを特徴とする、前記請求項１の真空容器を有する画像表示装置。
前記電子放出素子が表面伝導型であることを特徴とする、前記請求項６の画像表示装置。