JP2005197050A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通電加熱時の封着材の断線を防止し、効率の良いかつ信頼性の高い封着が可能な画像表示装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】 隙間を置いて対向配置された前面基板１１および背面基板は封着部３３により所定位置で封着され、これらの基板間に密閉空間を規定している。封着部は、少なくとも一方の基板の内面に形成された下地層３１ａ、３１ｂと、導電性を有する封着材により下地層上に形成された封着層３２と、を備えている。下地層の厚さは５μｍないし２２μｍに形成されている。
【選択図】 図５

Description

この発明は、対向配置された２枚の基板と、これら基板同士を封着した封着部と、を有した画像表示装置およびその製造方法に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な画像表示装置が開発されている。このような画像表示装置には、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。

例えばＦＥＤやＳＥＤでは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士を互いに接合することにより真空の外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。

また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。

このようなＦＥＤやＳＥＤでは、表示装置の厚さを数ｍｍ程度にまで薄くすることができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されているＣＲＴと比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。

例えば、ＦＥＤにおいて、外囲器を構成する前面基板および背面基板を矩形枠状の側壁を介して接合するために様々な製造方法が検討されている。例えば、真空装置内において、前面基板と背面基板を十分に離した状態で両基板を３５０℃程度でべーキングしながら真空装置全体を高真空になるまで排気し、所定の温度および真空度に到達したときに前面基板と背面基板を、側壁を介して接合する方法が挙げられる。この方法では、通常、ゲッターの吸着能力を低下させないように、シール材として比較的低温で封着が可能なインジウムが用いられる。この際、インジウムが溶解したとき不所望な流動が発生しないように、インジウムに対して濡れ性および気密性の良い材料、例えば銀ペーストを下地層として基板上に印刷形成しておき、この下地層の上にインジウムを充填して枠状の封着層を形成し、この封着層を溶解させることにより封着を行う方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、インジウムは低融点金属であるとはとはいえ、その溶融温度は約１６０℃であり、この温度でもゲッターの吸着能力は低下することがわかっている。また、この温度で封着した表示装置を動作させると、ライフ特性が劣化することが実験で確認された。

これらの問題を解決する方法として、封着材であるインジウム等の低融点金属に電流を流し、そのジュール熱によって封着材自身を発熱、溶解させ、基板同士を封着する方法（以下、通電加熱と称する）が検討されている（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、封着材のみを高温にし、ゲッター形成領域は低温のまま保つことができるため、ゲッターのガス吸着能力の低下を防止することができる。また、封着に要する時間を１０分以下に短縮することができるため、製造コストを大幅に下げることが可能となる。
特開２００２−１８４３３１号公報 特開２００２−３１９３４６号公報

しかしながら、上述のような通電加熱では、急激な温度変化による封着材の表面張力や粘性の変化、および通電によって封着材内部に発生する磁場の影響により、溶解した封着材の断面積が時間とともに変化し、全体として、封着材があたかもうねるように流動する。特に、３５０℃まで加熱した後の封着材は、その表面の凹凸が加熱前よりも大きくなリ、通電時の断面積変化も激しくなる。このため、枠状に配置された封着材が通電中に途中で断線、つまり、破断してしまうという問題が発生した。

このような封着材の断線はベーキング後の基板のほとんどで発生した。封着材が断線すると、基板の封着は当然不可能となり、さらに断線によって封着材と下地層が破壊されるおそれがある。また、多くの場合、基板自体もダメージを受けるため、基板を回収して再利用することが困難となる。このため、封着工程の歩留まりが低下し、良好な画像表示装置を効率良く製造することが難しいという問題があらたに発生している。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、通電加熱時の封着材の断線を防止し、効率の良いかつ信頼性の高い封着が可能な画像表示装置とその製造方法を提供するものである。

この発明の態様に係る画像表示装置は、隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板と、前記第１および第２基板を所定位置で封着し第１および第２基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備え、前記封着部は、前記第１基板および第２基板の少なくとも一方の基板の内面に形成された下地層と、導電性を有する封着材により前記下地層上に形成された封着層と、を備え、前記下地層の厚さは５μｍないし２２μｍであることを特徴としている。

この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法は、隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板と、前記第１および第２基板を所定位置で封着し第１および第２基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
前記第１および第２基板の少なくとも一方の基板の内面に沿って５μｍないし２２μｍの厚さで下地層を形成し、導電性を有する封着材により前記下地層の上に封着層を形成し、前記下地層および封着層を間に挟んで前記第１および第２基板を対向配置した状態で前記封着層に通電して前記封着材を加熱溶融させ、上記第１および第２基板を前記溶融した封着材により接合することを特徴としている。

以上述べたように、本発明によれば、通電加熱時、封着層の断線を防止し、効率の良いかつ信頼性の高い封着が可能となる。これにより、ゲッターの吸着能力を維持して安定かつ良好な画像を得ることが可能な画像表示装置およびその製造方法を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明に係る画像表示装置をＦＥＤに適用した第１の実施形態について詳細に説明する。
図１ないし図４に示すように、ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなり第１および第２基板として機能する前面基板１１および背面基板１２を備え、これらの基板は所定の間隔で対向配置されている。背面基板１２は前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を介して周縁部同士が接合され、内部空間が高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。

真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、真空外囲器１０の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、前記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、支持部材は板状に限らず、柱状のものを用いてもよい。

前面基板１１の内面には、画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した遮光層２０を並べて構成されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、真空外囲器１０の前記一辺と平行な方向に延在しているとともに、この一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。蛍光体スクリーン１６上には、たとえばアルミニウムからなるメタルバック層１７およびバリウムからなるゲッター膜２７が順に重ねて形成されている。

図３に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。詳細に述べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そして、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。導電性カソード層とゲート電極は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成されており、背面基板１２の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線２３が形成されている。

図３および図５に示すように、背面基板１２と側壁１８との間は、低融点ガラス１９によって封着されている。また、前面基板１１と側壁１８との間は、下地層および封着層を含む封着部３３によって互いに封着されている。より詳細には、図５に示すように、封着部３３は、側壁１８の封着面、つまり、前面基板１１に対向した側壁上面に形成された枠状の下地層３１ａ、前面基板の封着面、つまり、側壁と対向した内面周縁部に形成された枠状の下地層３１ｂ、およびこれらの下地層間に設けられた枠状の封着層３２を有している。下地層３１ａ、３１ｂは、例えば、導電性を有した銀ペーストにより形成されている。この銀ペーストは、銀、酸化鉛を主成分とするガラス成分、ペーストにするための溶剤、バインダーからなる。封着層３２は、封着材としての導電性を有した低融点封着材、例えば、インジウム（Ｉｎ）により形成されている。

図６に示すように、下地層３１ａ、３１ｂの各々において、封着部３３の主要部である封着層３２に接している部分は、下地材とインジウムとが混ざり合った混合層４０を形成し、混合層の両側に位置した部分は、インジウムが染み出して下地材と混ざり合っている。更に、染出層４２の外側に位置した部分は、インジウムを含まずほぼ最初の状態のままの下地層３１ａ、３１ｂを形成している。なお、後述するように、製造工程中にベーキングを行うと、下地材がインジウムと充分混ざり合い、封着層３２と混合層４０との境界が判別しにくい場合がある。また、染出層４２の外側に下地層がほとんど存在しない場合や、逆に下地層の内側に染出層４２がほとんど存在しない場合も有り得る。

本実施形態において、側壁１８の幅は８ｍｍに形成され、各下地層３１ａ、３１ｂの幅もこれに合わせて８ｍｍで形成されている。各下地層３１ａ、３１ｂの厚さは１２μｍに形成されている。インジウムにより形成された封着層３２の厚さは０．３ｍｍ、幅は６ｍｍに形成されている。

本発明者等は封着部３３について様々な検討を進めた結果、封着材の通電加熱時、封着層３２の断線発生頻度は、下地層３１ａ、３１ｂの厚さに大きな影響を受けることを確認した。断線が発生していた基板について、その下地層の厚さを測定したところ、いずれも厚さが５μｍ未満であった。この下地層３１ａ、３１ｂの厚さ５μｍ以上にすると、ベーキング後の基板であっても、封着層断線の発生率が激減し、８μｍ以上にしたところ、断線はほとんど発生しなくなった。また、断線の発生は、下地層３１ａ、３１ｂの幅にも影響を受けることを確認した。下地層厚を１２μｍ以上にしたところ、どのような下地層幅であっても、また、封着までの工程条件に関わらず、封着層断線の発生は皆無となった。

一方、下地層３１ａ、３１ｂと第１および第２基板１１、１２あるいは側壁１８とは形成材料が異なるため、それらの熱膨張係数も相違している。そのため、下地層３１ａ、３１ｂが厚すぎると、製造中は特に問題は発生しないものの、画像表示装置として完成し、数週間が経過すると、熱工程中に熱膨張係数の違いによって発生した残留応力により、下地層と基板との界面が破壊する場合がある。このような界面破壊について種々検討を行った結果、下地層３１ａ、３１ｂの厚さが２２μｍ以下であれば界面破壊が発生しないことを確認した。

インジウムを下地層３１ａ、３１ｂの上に充填して封着層３２を形成する場合、封着層３２の幅は下地層の幅未満にすることが望ましい。封着層３２の幅が下地層３１ａ、３１ｂの幅を超えた場合、通電加熱によってインジウムが溶融したとき、インジウムが下地層を外れて基板面に接触し、その接触部を起点にして封着層の断線が発生する可能性がある。封着層３２の幅は、３ｍｍ以上にすることが望ましい。これ以下の幅の場合、表示装置としての気密信頼性に問題が発生する場合があることが確かめられている。したがって、インジウムを充填するときの幅方向の位置ずれ、ばらつきが最大で０．５ｍｍであることを考慮し、下地層３１ａ、３１ｂの幅は４ｍｍ以上とすることが望ましい。

また、下地層３１ａ、３１ｂの幅が広すぎると、下地層の厚さムラが出やすくなり、また基板サイズが大きくなる、配線の取りまわしが面倒になる、下地層として用いる材料が多く必要になるためコストが上がる、等の問題が生じる。そこで、発明者等の検討によれば、下地層３１ａ、３１ｂの幅は１６ｍｍ以下にすることが望ましい。

以上のことから、下地層３１ａ、３１ｂの厚さは、５μｍないし２２μｍの範囲、好ましくは、８μｍないし１４μｍの範囲に形成している。また、下地層３１ａ、３１ｂの幅は、４ｍｍないし１６ｍｍの範囲、好ましくは、７ｍｍないし１１ｍｍの範囲に形成されている。

上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素子を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋１００Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン１６には＋１０ｋＶが印加される。これにより、電子放出素子２２から電子ビームが放出される。電子放出素子から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極２８の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。

次に、前記構成を有するＦＥＤの製造方法について詳細に説明する。
まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーン１６を形成する。これは、前面基板１１と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットする。この状態で、露光、現像することにより、前面基板１１となるガラス板上に蛍光体スクリーンを形成する。その後、蛍光体スクリーン１６に重ねてメタルバック層１７を形成する。

続いて、背面基板１２用の板ガラス上に電子放出素子２２を形成する。この場合、まず、導電性カソード層２４を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により２酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極２８を形成する。

この後、レジストパターン及びゲート電極２８をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ２５を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極２８上に例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。その後、背面基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の材料として例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、キャビティ２５の内部に電子放出素子２２が形成される。次に、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。

続いて、大気中で低融点ガラス１９により側壁１８および支持部材１４を背面基板１２の内面上に封着する。その後、図７に示すように、側壁１８の封着面の全周に渡って銀ペーストを幅８ｍｍ、厚さ１８μｍでスクリーン印刷する。同様に、前面基板１１の側壁と対向する封着面に銀ペーストを幅８ｍｍ、厚さ１８μｍでスクリーン印刷する。その後、第１および第２基板１１、１２をそれぞれ５００℃で焼成することにより、下地層３１ａ、３１ｂが形成される。焼成により、銀ペーストは厚さ方向に収縮し、各下地層３１ａ、３１ｂは厚さ１２μｍとなる。

次いで、図８に示すように、第１および第２基板１１、１２の下地層３１ａ、３１ｂ上に重ねて、それぞれ導電性を有する低融点封着材としてインジウムを幅４．４ｍｍ、厚さ０．３の寸法で超音波加熱充填する。これにより、それぞれ下地層３１ａ、３１ｂの全周に渡って延びた枠状の封着層３２を形成する。

続いて、図９に示すように、側壁１８が封着されている背面基板１２に一対の電極３０ａ、３０ｂを装着する。これらは、背面基板１２に弾性的に係合した状態で取り付けられている。すなわち、通電用の電極３０ａ、３０ｂは、クリップ部３５により背面基板１２の周縁部を弾性的に挟持した状態で背面基板１２に取り付けられている。この際、側壁１８上で各電極３０ａ、３０ｂの接触部３６を封着層３２に接触させ、電極を封着層に対して電気的に接続する。

各電極３０ａ、３０ｂは、封着層３２に通電する際の電極として用いられ、基板上で＋極と−極の一対を必要とし、一対の電極間で並列に通電される封着層の各々の通電経路はその長さを等しくすることが望ましい。そこで、一対の電極３０ａ、３０ｂは、背面基板１２の対角方向に対向する２つの角部近傍に装着され、電極間に位置した封着層の長さは、各電極の両側でほぼ等しく設定されている。

電極３０ａ、３０ｂを装着した後、これら背面基板１２、前面基板１１を所定間隔離して対向配置し、この状態で、真空処理装置内に投入する。ここでは、例えば図１０に示すような真空処理装置１００を用いる。真空処理装置１００は、並んで配設されたロード室１０１、ベーキング、電子線洗浄室１０２、冷却室１０３、ゲッター膜の蒸着室１０４、組立室１０５、冷却室１０６、およびアンロード室１０７を備えている。組立室１０５には、通電用の直流の電源１２０と、この電源を制御するコンピュータ１２２とが接続されている。真空処理装置１００の各室は、真空処理が可能な処理室として構成され、ＦＥＤの製造時には全室が真空排気されている。これら各処理室間は図示しないゲートバルブ等により接続されている。

所定間隔離して配置された上述の前面基板１１および背面基板１２は、まず、ロード室１０１に投入される。そして、ロード室１０１内の雰囲気を真空雰囲気とした後、ベーキング、電子線洗浄室１０２へ送られる。ベーキング、電子線洗浄室１０２では、各種部材を３５０℃の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させる。この温度では、封着層３２を形成しているインジウムが溶融するが、インジウムは親和性の高い下地層３１ａ、３１ｂ上に形成されているため、流動することなく下地層上に保持され、基板の外側や電子放出素子２２側、あるいは蛍光体スクリーン１６側への流出が防止される。

同時にベーキング、電子線洗浄室１０２に取り付けられた図示しない電子線発生装置から電子線を、前面基板１１の蛍光体スクリーン面、および背面基板１２の電子放出素子面に照射する。その際、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって電子線を偏向走査することにより、蛍光体スクリーン面および電子放出素子面の全面をそれぞれ電子線洗浄する。

電子線洗浄を行った前面基板１１および背面基板１２は冷却室１０３に送られ、約１２０℃の温度まで冷却された後、ゲッター膜の蒸着室１０４へと送られる。この蒸着室１０４では、メタルバック層１７の外側にゲッター膜２７としてバリウム膜が蒸着形成される。バリウム膜は表面が酸素や炭素などで汚染されることを防止することができ、活性状態を維持することができる。

続いて、前面基板１１および背面基板１２は組立室１０５に送られる。図１１に示すように、前面基板１１および背面基板１２は対向配置された状態で、それぞれ加熱保持のためのホットプレート１３１、１３２がそれぞれ密着して保持される。前面基板１１は落下しないように、固定治具１３３によりその周辺部が固定される。そして、ホットプレート１３１、１３２により前面基板１１および背面基板１２を所定の温度に加熱する。

この後、前面基板１１および背面基板１２の少なくとも一方、ここでは、両基板を互いに接近する方向へ所望の圧力で加圧する。その際、両基板の封着層３２間に各電極３０ａ、３０ｂの接触部３６を挟み込む。これにより、各電極は、両基板１１、１２の封着層３２に同時に電気的に接触する。

この状態で、図１２に示すように、電源１２０から一対の給電端子５０および一対の電極３０ａ、３０ｂを通して封着層３２に１４０Ａの直流電流を定電流モードで通電する。この際、インジウムは約１５秒で溶融し、２０秒で２００℃を越える温度まで上昇する。この急激な温度変化により、表面張力や粘性が変化して、下地層３１ａ、３１ｂとの濡れ性が変化する。また、通電によってインジウム内部に磁場が発生し、この磁場によってインジウムは中心方向への力を受け、溶融後は断面積が変化する。これらの影響により、溶解した封着層３２の断面形状は時間とともに変化し、全体としてうねるように流動する。しかしながら、下地層３１ａ、３１ｂの厚さを１２μｍと充分に厚くしているので、封着層断線の発生を抑えることができる。インジウム溶融後、加圧により封着層の幅は６ｍｍに広がり、また余剰のインジウムは電極３０ａ、３０ｂの接触部３６を介して背面基板１２のコーナー領域へ流動する。

その後、通電を停止することにより、溶融したインジウムが冷却されて固まり、封着層３２により前面基板１１と側壁１８とが封着され、真空外囲器１０が形成される。封着後の真空外囲器１０は、冷却室２０６に送られ、常温まで冷却されて、アンロード室２０７から取り出される。
以上の工程により、画像表示装置が完成する。なお、電極３０ａ、３０ｂは、封着後、除去してもよい。

上述したＦＥＤおよびその製造方法において、下地層３１ａ、３１ｂに用いる材料としては、導電性を有する低融点封着材に対して濡れ性および気密性の良い材料、言い換えると親和性の高い材料を用いている。下地層は、上述した銀ペーストの他、金、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属ペーストを用いることができる。あるいは、金属ペーストの他、銀、金、アルミニウム、ニッケル、銅等のメッキ層、蒸着膜、スパッタ膜、またはガラス材料層を用いることもできる。

低融点封着材としては、上述のインジウムのほか、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選択される単体金属か、もしくはＩｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含有する合金を用いることができる。特に、Ｉｎ及びＧａよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含む合金、Ｉｎ金属、Ｇａ金属を使用することが望ましい。ＩｎもしくはＧａを含む低融点封着材は、ＳｉＯ_２を主成分とするガラス製基板との濡れ性に優れるため、低融点封着材の配置される基板がＳｉＯ_２を主成分とするガラスで形成されている場合に特に適している。最も好ましい低融点封着材は、Ｉｎ金属、Ｉｎを含む合金である。Ｉｎを含む合金としては、例えば、ＩｎとＡｇを含む合金、ＩｎとＳｎを含む合金、ＩｎとＺｎを含む合金、ＩｎとＡｕを含む合金などを挙げることができる。本実施形態の場合、インジウムは融点が１５６．７℃と低いだけでなく、蒸気圧が低い、軟らかく衝撃に対して強い、低温でも脆くならないなどの優れた特徴があり、本発明の目的に好適した材料である。

なお、低融点封着材としては、融点がおおむね３５０℃以下で、密着性、接合性に優れた低融点金属材料を使用することが望ましい。融点が３５０℃以上になると、低融点封着材の温度上昇に合わせて基板の温度も局所的に上昇し、とくにコーナー領域で大きな応力が発生するため、通電加熱によって基板が破壊するおそれがある。また、破壊が発生しなかった場合でも、封着時の残留応力により、封着層３２の気密信頼性が低下するおそれがある。低融点封着材としてインジウムを用いた場合、通電加熱による温度上昇がおおむね３５０℃に抑えられるため、基板破壊は発生せず、また表示装置としての気密信頼性も加速信頼性試験により問題が無いことが確認できた。

以上のように構成されたＦＥＤおよびその製造方法によれば、下地層を充分な厚さで形成することにより、通電加熱時、封着層の断線を防止し、効率の良いかつ信頼性の高い封着が可能となる。これにより、ゲッターの吸着能力を維持して安定かつ良好な画像を得ることが可能なＦＥＤおよびその製造方法を提供することができる。

本実施形態に係るＦＥＤおよびその製造方法によれば、電極を用いることにより、封着材に安定して電流を通電することができる。また、真空処理装置内でベーキングと電子線洗浄の併用によって表面吸着ガスを十分に放出させることができ、さらに低温でゲッター蒸着を行うことによりガス吸着能力が優れたゲッター膜を得ることができる。通電加熱を行うことにより、基板全体を加熱する必要が無く、ゲッター膜の劣化を防ぐことができる。同時に、封着時間を１０分未満に短縮することができるので、量産性に優れた製造方法とすることが可能となる。

なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、組立室１０５で封着を行う際、前面基板と背面基板にそれぞれ別々に通電し、封着材が溶融した後、両基板を互いに接近する方向へ所望の圧力で加圧して封着することもできる。この場合、それぞれの基板用に、２対４個の電極が必要となる。これらの電極は、背面基板１２の４コーナーへそれぞれ装着され、１対の電極は背面基板１２側の封着層への通電、もう１対の電極は前面基板１１側の封着層への通電に用いられる。

また、外囲器の側壁は、予め背面基板あるいは前面基板と共に一体的に成形された構成としてもよい。真空外囲器の外形状や支持部材の構成は前記実施の形態に限られるものでないことはいうまでもない。マトリックス型の遮光層と蛍光体層を形成し、断面が十字型の柱状支持部材を遮光層に対して位置決めして封着する構成としてもよい。電子放出素子は、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは表面伝導型の電子放出素子等を用いてもよい。前記実施の形態では、真空雰囲気中で基板を接合する工程について述べたが、その他の雰囲気環境において本発明を適用することも可能である。この発明は、ＦＥＤに限定されることなく、ＳＥＤやＰＤＰ等の他の画像表示装置、あるいは、外囲器内部が高真空とならない画像表示装置にも適用することができる。

この発明の実施形態に係るＦＥＤ全体を示す斜視図。 前記ＦＥＤの内部構成を示す斜視図。 図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。 前記ＦＥＤの蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。 前記ＦＥＤの封着部を拡大して示す断面図。 前記封着部の構成を詳細に示す断面図。 前記ＦＥＤの製造に用いられる前面基板および背面基板に下地層を形成した状態をそれぞれ示す平面図。 前記前面基板および背面基板に封着層を形成した状態をそれぞれ示す平面図。 前記ＦＥＤの背面基板に電極を取り付けた状態を示す斜視図。 前記ＦＥＤの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す図。 インジウムが配置された背面基板と前面基板とを対向配置した状態を示す断面図。 前記ＦＥＤの製造工程において、ＦＥＤの電極に電源を接続した状態を模式的に示す平面図。

符号の説明

１０…真空外囲器、 １１…前面基板、 １２…背面基板、
１４…支持部材、 １６…蛍光体スクリーン、 １８…側壁、
２２…電子放出素子、 ３０ａ、３０ｂ…電極、 ３１ａ、３１ｂ…下地層、
３２…封着層、 ３３…封着部、 １００…真空処理装置

Claims (12)

1. 隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板と、前記第１および第２基板を所定位置で封着し第１および第２基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備え、
   前記封着部は、前記第１基板および第２基板の少なくとも一方の基板の内面に形成された下地層と、導電性を有する封着材により前記下地層上に形成された封着層と、を備え、前記下地層の厚さは５μｍないし２２μｍである画像表示装置。
2. 前記下地層の幅は、４ｍｍないし１６ｍｍに形成されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記下地層の厚さは、８μｍないし１４μｍである請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記下地層は導電性を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記下地層は、銀、金、アルミニウム、ニッケル、銅のうちの少なくとも１種類を含む金属材料により形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記下地層は、鉛を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記封着材は、融点が３５０℃以下の低融点金属材料により形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記低融点金属材料は、インジウムまたはインジウムを含む合金である請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記封着層は、前記下地層の幅未満の幅を有し、前記下地層に重ねて形成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 前記封着部は、前記第１基板および第２基板の周縁部に沿って設けられている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板と、前記第１および第２基板を所定位置で封着し第１および第２基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
    前記第１および第２基板の少なくとも一方の基板の内面に沿って５μｍないし２２μｍの厚さで下地層を形成し、
    導電性を有する封着材により前記下地層の上に封着層を形成し、
    前記下地層および封着層を間に挟んで前記第１および第２基板を対向配置した状態で前記封着層に通電して前記封着材を加熱溶融させ、上記第１および第２基板を前記溶融した封着材により接合することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
12. 前記封着層を前記下地層の幅未満の幅で下地層に重ねて形成した後、前記封着材に通電することを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置の製造方法。

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