JP2005235452A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間、かつ確実に接合できるとともに、前面基板および背面基板の接合後の封着強度信頼性や真空気密特性に優れた表示装置を提供する。
【解決手段】真空外囲器は、対向配置された前面基板および背面基板１２を有し、これら基板の周縁部同士は封着層２１を介して互いに接合されている。電極は接触端３７を含み、この接触端は封着層２１に接触されている。
電極の接触端３６の端縁３７は、凹状の多角形または有限の曲率を持つ曲線形に形成され、封着層の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びている。
【選択図】 図５

Description

この発明は、対向配置された基板と複数の画素とを有した表示装置に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の様々な表示装置が開発されている。このような表示装置には、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、前記のような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ベ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。

しかしながら、インジウムは低融点金属とはいえ、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確かめられている。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、基板間にインジウム等の低融点封着材を充填し、この封着材に通電しそのジュール熱により封着材自身を発熱、溶解させ、基板同志を結合する方法（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１参照）。この方法によれば、ゲッター形成領域を１００〜１４０℃程度に保ちながら、封着材のみを高温にして溶融することができるため、ゲッターの吸着能力低下を防止することができる。また、基板の加熱、冷却に膨大な時間を費やす必要がなく、短時間で基板を接合し外囲器を形成する事が可能となる。
特開２００２−３１９３４６号

上記した通電加熱において、低融点封着材へ安定した電流を流すため、この封着材に対して電気的に接続される通電電極（以下、電極と称する）が用いられる。また、電極は通常、低融点封着材を均一に溶融させるため、電極間で並列に通電される低融点封着材の各々の通電経路の長さが等しくなるように、基板の対角方向に対向する２つの角部に装着される。これにより、電極間に位置する低融点封着材の長さは、各電極の両側でほぼ等しくなる。

しかしながら、電極を角部に装着した場合、電極先端、および角部の低融点封着材の縁間の幅は不均一となる（電極先端、および角部の低融点封着材の縁は非平行となる）。このため、角部において、封着幅が狭くなる領域が生じる。一般に、側壁の角部は、製造時のハンドリングの際の応力集中や、外囲器となったあとの大気圧荷重による応力集中を避けるため、有限の曲率半径をもつ曲線形状、望ましくは４半円弧形状に形成されている。さらに、低融点封着材も、幅や厚さが均一となるようするため側壁に沿った曲線形状に充填され、形成されている。

このような場合、電極先端と側壁および低融点封着材の縁とは非平行となる。このため、電極が取り付けられていない個所の封着幅に比べて、電極が取り付けられた個所の封着幅が狭くなっている。特に電極先端の中央部での封着幅はより狭くなっている。このように封着幅が狭くなる個所においては、封着強度が落ちるため、表示装置の強度信頼性が従来に比べて劣化してしまう。そればかりでなく、封着幅の狭い個所においては、リークパスが発生する確率が高くなり、真空気密特性が低下してしまう。

この発明はこれらの課題に対処することを目的とし、短時間、かつ確実に接合できるとともに、接合後の封着強度信頼性や真空気密特性に優れ、良好な画像を得ることができる表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る表示装置は、隙間をおいて対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って配置されているとともに、導電性を有する材料を含む封着層と、前記封着層に接触した接触端を有した電極と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、を備え、前記電極の接触端の端縁は、凹状の多角形または有限の曲率を持つ曲線形に形成され、前記封着層の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る表示装置は、隙間をおいて対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、前記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って配置されているとともに、導電性を有する材料を含む封着層と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、を備え、前記封着層は、それぞれ外囲器の外方に向って開口した複数の凹部を有し、前記凹部の底縁は、多角形または有限の曲率を持つ曲線形に形成され、前記封着層の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びていることを特徴としている。

この発明によれば、短時間、かつ確実に接合できるとともに、前面基板および背面基板の接合後の封着強度信頼性や真空気密特性に優れた表示装置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表示装置をＦＥＤに適用した実施の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隙間を置いて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。そして、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、外囲器として、内部が真空状態に維持された扁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、上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１４は板状に限らず、柱状のものを用いても良い。

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黒色光吸収層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の上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。なお、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２４とゲート電極２８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。また、背面基板１２の対角する角部４０には一対の電極３０が装着されており、その先端は前面基板１１と側壁１８の間に挿入されている。

前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。

このように蛍光体スクリーン１６には高電圧が印加されるため、前面基板１１、背面基板１２、側壁１８、および支持部材１４用の板ガラスには、高歪点ガラスが使用されている。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、導電性を有する低融点封着材としてインジウム（Ｉｎ）を含んだ封着層２１によって封着されている。

次に、上述した側壁１８、封着層２１、および電極３０についてさらに説明する。
図５に示すように、角部４０に位置した側壁１８等は、製造時のハンドリングの際の応力集中や、真空外囲器となったあとの大気圧荷重による応力集中を避けるために、直角形状ではなく、有限の曲率半径をもつ曲線形状に形成され、例えば４半円弧の形状に形成されている。この実施の形態において、側壁１８の幅Ｗ１は８ｍｍである。側壁１８の４半円弧の半径は、外側で１２ｍｍ、内側で４ｍｍである。

封着層２１は帯状に形成され、側壁１８に沿って矩形枠状に延びている。封着層２１は湾曲部２１０を有している。この実施の形態において、封着層２１の幅Ｗ２は４．５ｍｍである。ここで、封着層２１の幅を広くするほど封着後の表示装置の封着強度信頼性および真空気密特性が増すことは言うまでもないが、インジウムは比較的高価な材料であり、表示装置の低価格化の観点からは、インジウムの使用量を減らすために封着層の幅をできるだけ狭くすることが望ましい。

図５および図６に示すように、電極３０は、前面基板１１あるいは背面基板１２の周縁部を挟持して取り付け可能な装着部３２、装着部に並んで位置し封着層に対する電流の通路となる胴体部３４、および胴体部の延出端に位置し封着層に接触可能な接触端３６を一体に備えている。この実施の形態において、電極３０は、側壁１８が接合されている背面基板１２に装着されている。電極３０の接触端３６は、側壁１８に形成された封着層２１に重なっているとともに接触され、電極を封着層に対して電気的に接続している。より詳しくは、接触端３６は湾曲部２１０と重なった個所に設けられている。

電極３０は、基板上で＋極と−極の一対を必要とし、一対の電極３０間で並列に通電される封着層２１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３０は、背面基板１２の対角方向に対向する２つの角部４０に装着され、電極間に位置した封着層２１の長さは、各電極の両側でほぼ等しく設定されている。

接触端３６の端縁３７および封着層２１の端縁（内側の端縁）間の間隔はほぼ均一である。接触端３６の端縁３７は、凹状に形成されているとともに、有限の曲率を持つ曲線形に形成されている。接触端３６の端縁３７は、例えば、封着層２１（湾曲部２１０）の端縁に沿った同心円状の円弧形状に形成され、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びている。この実施の形態において、接触端３６の端縁３７および封着層２１の端縁間の幅Ｗ３は４ｍｍである。このため、接触端３６および封着層２１の重なった重なり幅Ｗ４は０．５ｍｍである。

次に、上記構成を有する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用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。これはまず、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２、図７（ａ）、および図７（ｂ）に示すように、側壁１８の封着面の全周に渡ってインジウムを所定の幅および厚さに充填し封着層２１ａを形成する。同様に、前面基板１１の側壁と対向する封着面にインジウムを所定の幅および厚さで矩形枠状に充填し封着層２１ｂを形成する。なお、側壁１８および前面基板１１の封着面に対する封着層２１ａ、２１ｂの充填は、溶融したインジウムを封着面に塗布する方法、あるいは、固体状態のインジウムを封着面に載置する方法等によって行う。

次いで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、側壁１８が接合されている背面基板１２に、通電用の一対の電極３０を装着する。この際、各電極３０の接触端３６を、側壁１８に形成されたインジウムに接触させ、電極を封着層２１ａに対して電気的に接続する。電極３０は、封着層２１ａ、２１ｂに通電する際の電極として用いられる。

電極３０を装着した後、背面基板１２および前面基板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８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。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３００℃の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させる。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９に示すように、組立室１０５の内部には、ホットプレート１３１、１３２が隙間を置いて水平に対向配置されている。ホットプレート１３２の下方には昇降自在なステージ１３４が配設され、このステージ上には複数の支持ピン１３３が垂直に立設されている。各支持ピン１３３の延出端にはバネ１３０が取り付けられている。支持ピン１３３は、ホットプレート１３２に形成された透孔に摺動自在に挿通され、その先端部により背面基板１２を支持可能となっている。支持ピン１３３およびステージ１３４は、組立室１０５の外側に配設されたモーター１３５により昇降駆動される。ステージ１３４、支持ピン１３３およびモーター１３５は駆動機構を構成しているとともに、ホットプレート１３１、１３２と共に支持機構を構成している。また、組立室１０５の外側にはステージ１４８が設けられ、このステージにはエアーシリンダー１４６が接続されている。ホットプレート１３２は複数のシャフト１４７を介してステージ１４８に連結されている。そして、ホットプレート１３２は、エアーシリンダー１４６を駆動することにより、他方のホットプレート１３１に対して接離する方向へ昇降駆動される。

ホットプレート１３２の端部には、背面基板１２に装着された電極３０の舌片部３５とそれぞれ接触する一対のコンタクト電極１３７が設けられている。また、各コンタクト電極１３７は通電配線１３６を介して電源１２０に電気的に接続されている。電源１２０は、この電源を制御する電源制御部として機能するコンピュータ１２１と接続されている。

組立室１０５に送られた前面基板１１および背面基板１２は、まず、それぞれ対応するホットプレート１３１、１３２に対して位置決め固定され、これらのホットプレートにより約１２０℃で温度保持される。この際、前面基板１１は下向きに位置決めされた後、落下しないように公知の静電吸着技術によってホットプレート１３１に吸着固定される。

前面基板１１および背面基板１２の相互位置合わせが完了した後、モーター１３５を駆動してステージ１３４および支持ピン１３３を上昇させ、支持ピン１３３により背面基板を支持するとともに前面基板１１方向へ移動させ、前面基板に対して背面基板を所定の圧力で加圧する。この際、基板毎に反りやインジウムの充填量に若干のばらつきがあるが、支持ピン１３３の先端に設けられたバネ１３０がこれらのばらつきを吸収することができる。そのため、どのような基板であっても安定して加圧をすることができる。加圧により、前面基板１１側および背面基板１２側の封着層２１ｂ、２１ａ間に電極３０の接触端３６が挟み込まれ、各電極は、両基板の封着層２１ａ、２１ｂに対して同時に電気的に接触する。この後、エアーシリンダー１４６を動作させてホットプレート１３２を上方へ押し上げ、コンタクト電極１３７をそれぞれ電極３０に接触させる。

この状態で、電源１２０から１４０Ａの直流電流を出力し、通電配線１３６、コンタクト電極１３７、電極３０を通して封着層２１ａ、２１ｂに定電流モードで通電する。これにより、インジウムが加熱され、溶融する。

インジウムが溶融した後、コンピュータ１２１から電源１２０へ通電終了の信号を送り、封着層への通電を停止する。その後、数分間、加圧状態を保持することにより、インジウムが冷却固化され、前面基板１１と側壁１８とが封着層２１によって封着される。これにより、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１０６に送られ、常温まで冷却されて、アンロード室１０７から取り出される。以上の工程により、ＦＥＤが完成する。

上記のように構成されたＦＥＤおよびＦＥＤの製造方法によれば、接触端３６の端縁３７は、凹状に形成されているとともに、有限の曲率を持つ曲線形に形成されている。封着層２１の幅Ｗ２は４．５ｍｍであり、接触端３６の端縁３７および封着層内側の端縁間の幅Ｗ３は４ｍｍである。

このため、基板全体を低温に維持しながら短時間で確実に接合を行うことができる。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であるとともに、安価に製造することが可能なＦＥＤを得ることができる。封着層２１の幅Ｗ２、特に、接触端３６の端縁３７および封着層内側の端縁間の幅Ｗ３が無用に狭くなることを抑制できるため、接合後の封着強度信頼性や真空気密特性に優れたＦＥＤを得ることができる。また、封着層２１および接触端３６の重なった部分でのリークパスの発生する確率を低減することができる。

ここで、本願発明者等は、封着層２１の幅Ｗ２等を変えた場合の各種特性を調査した。封着層２１の幅Ｗ２を３ｍｍ未満にすると、真空気密信頼性は低下する。一方、封着層２１の幅Ｗ２を４ｍｍ以上にすると、リークパスの発生はほぼ抑えられる。また、封着層２１の幅Ｗ２を３ｍｍ未満にした場合、表示装置を縦置きしたときに重力によって生ずるせん断応力により封着層は変形する。このため、長期間表示装置を動作させたときに前面基板と背面基板の相対位置がずれることが、クリープ特性試験によって判明している。

このクリープ変形は封着層２１の幅Ｗ２を広くしてもそれなりに発生するが、封着層の幅を４ｍｍ以上にすれば、表示装置として通常考えられる寿命期間（おおむね５〜１０万時間）の範囲で問題にはならないことがわかった。この実施の形態では、インジウムの充填ばらつきや、前面基板１１と背面基板１２それぞれへの充填の位置ばらつきなどを考慮し、封着層２１の幅Ｗ２を４．５ｍｍとしている。

ところで、封着工程では封着時間短縮ため、上述したような通電加熱が行われる。通電加熱では、通電安定化のため背面基板１２に電極３０（図１及び図２）が装着されている。短時間でインジウムを溶融するため、電極３０には通常１００〜１４０Ａの電流が印加されている。通電開始直後の電極３０の接触端３６で発生するスパークを防止するため、封着層２１と接触端の重なり幅Ｗ４は０．５ｍｍ以上必要である。この実施の形態では、重なり幅Ｗ４は０．５ｍｍであり、側壁１８への応力集中を防ぐため、この側壁の４半円弧の半径は外側で１２ｍｍ、内側で４ｍｍである。

このため、従来の電極の端縁および封着層の端縁間の幅が約３．５ｍｍとなり、真空気密信頼性が低下していた。上記したことは、封着層の幅（電極の端縁および封着層内側の端縁間の幅）を３ｍｍ未満にした場合ほどは悪化していない。しかしながら、量産をする場合には、真空気密信頼性の低下は無視することはできない。

そこで、この実施の形態では、図５に示したように、接触端３６の端縁３７は、同心円状の円弧形状に形成され、側壁１８および封着層２１（湾曲部２１０）の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて伸びている。これにより、封着層２１の幅Ｗ２を４．５ｍｍ、幅Ｗ３を４ｍｍとすることができる。各々４ｍｍ以上の幅が得られるため、真空気密信頼性を確保することが可能となる。また、この寸法であれば、封着強度信頼性に問題が発生することはない。このため、接触端３６の端縁３７および封着層２１内側の端縁間の間隔を４ｍｍ以上とすることにより、上述した効果を得ることが可能である。

上述した実施の形態では、接触端３６の端縁３７の形状を円弧として、封着層２１（湾曲部２１０）の端縁に沿った同心円状の円弧形状としたが、楕円のように場所によって曲率半径が異なる形状であっても良い。さらに、図１０および図１１に示すように、接触端３６の端縁３７は凹状の多角形に形成されていても良い。この場合、接触端３６の端縁３７および封着層２１内側の端縁間の幅Ｗ３を４ｍｍ以上、重なり幅Ｗ４を０．５ｍｍ以上確保すれば良い。図１１に示すように、角部４０に位置した側壁１８および封着層２１が直角形状に形成されていても良い。この場合、接触端３６の端縁３７は、封着層２１（湾曲部２１０）内側の端縁に沿った直角形状に形成されている。

次に、この発明の他の実施の形態に係るＦＥＤについて説明する。
上述した実施の形態では、電極３０（図６）が取り付けられた状態のＦＥＤについて説明したが、電極は封着後に取り外しても良い。次に、電極３０を真空外囲器１０から取り外す製造工程について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、電極３０と封着層２１との界面に超音波カッター６０の刃を挿入し、電極の接触端３６の周囲に位置した封着層２１を超音波切断して除去する。超音波カッター６０を用いた場合、超音波振動によって刃と封着層２１との摩擦力が小さくなり、加圧をほとんどかけずに容易に封着層を切断除去することができる。

このようにして電極３０の接触端３６周囲の封着材を除去すると、電極と封着層２１の接合力が弱くなる。この状態で、図１２（ｂ）に示すように、電極３０の装着部３２を図示しない保持ジグによってチャッキングし、矢印方向に引き抜く。これにより、基板や封着層を損傷することなく、真空外囲器１０から機械的に電極３０を除去することができる。電極３０を除去した後の封着層２１には、電極の接触端３６が配置されていた跡に対応する凹部４１が残る。以上の工程により、電極３０が取り外されたＦＥＤの真空外囲器１０が完成する。

上述したように、真空外囲器１０から電極３０を取り外す際、超音波カッター６０を用いたが、以下の方法により除去しても良い。
すなわち、図１３に示すように、超音波発生源６２に接続された超音波振動子６４を電極３０に接触させ、直接、電極３０を超音波振動させる。この場合、電極３０自体が超音波カッターの刃として機能し、電極の接触端３６と封着層２１との界面を超音波振動切断する。これにより、電極３０周囲の封着材を除去することができ、電極を容易に取り外すことが可能となる。

次に、電極３０を取り外すことにより形成された封着層２１の凹部４１について説明する。
図１４に示すように、封着層２１は、それぞれ真空外囲器１０の外方に向って開口した複数の凹部４１を有している。各凹部４１の底縁４２は有限の曲率を持つ曲線形に形成され、例えば角部４０に位置した側壁１８の４半円弧に対して同心円状に形成されている。凹部４１の底縁４２は、側壁１８内側の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びている。封着層２１の幅Ｗ２は４．５ｍｍである。各凹部４１の底縁４２および封着層内側の端縁間の幅Ｗ５は、例えば４ｍｍである。

上記のように構成されたＦＥＤおよびＦＥＤの製造方法によれば、基板全体を低温に維持しながら短時間で確実に接合を行うことができる。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であるとともに、安価に製造することが可能なＦＥＤを得ることができる。封着層２１の幅Ｗ２、特に、凹部４１の底縁４２および封着層内側の端縁間の幅Ｗ５が無用に狭くなることを抑制できるため、接合後の封着強度信頼性や真空気密特性に優れたＦＥＤを得ることができる。上記した効果は封着層２１の幅Ｗ２、および幅Ｗ５が４ｍｍ以上のときに得られることはいうまでもない。

上述した実施の形態では、凹部４１の底縁４２の形状を円弧として、角部４０に位置した側壁１８の４半円弧に対して同心円状としたが、封着層２１（湾曲部２１０）内側の端縁に沿った同心円状の円弧形状としても良い。また、凹部４１の底縁４２は、楕円のように場所によって曲率半径が異なる形状であっても良い。さらに、図１５に示すように、凹部４１の底縁４２は多角形に形成されていても良い。ここで、電極３０を取り外したときの封着層２１の凹部４１の底縁４２は、接触端３６の端縁３７の形状に対応した形状をとることができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、側壁１８または封着層２１が角部４０以外に有限の曲率半径をもつ表示装置に対して、上記有限の曲率半径を持つ電極３０を角部以外に取り付けてもよい。電極３０の形状、凹部４１の位置や形状は任意に設定することができる。

また、組立室１０５で封着を行う際、前面基板１１と背面基板１２の封着層２１ａ、２１ｂにそれぞれ別々に通電し、溶融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。この場合には、それぞれの基板用に、２対４個の電極３０が必要となる。これらの電極３０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２１ａへの通電、もう１対の電極は前面基板１１側の封着層２１ｂへの通電に用いられる。

なお、電極３０または凹部４１の数は、上述した２箇所または４箇所に限られるものではなく、電極に応じた任意の数であれば良い。例えば、２つの接触端３６を含む二股（接触端が二つに分かれた）の電極３０を４個用いて通電封着を行っても良い。この場合、封着後に電極３０を取り外すと凹部４１は８個所形成される。

電極３０は、前面基板１１および背面基板１２の複数の角部４０に装着され、かつ、各電極の接触端３６はその角部に配置された封着層２１に接触されていても良い。凹部４１は、前面基板１１および背面基板１２の複数の角部４０に設けられていても良い。

その他、導電性を有した低融点封着材としては、インジウムの代わりに、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ、およびＺｎよりなる群から選択される単体金属、もしくはＩｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ、および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および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。

また、真空外囲器１０の側壁１８は、予め背面基板１２あるいは前面基板１１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１０の外形状や支持部材１４の構成は上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。マトリックス型の黒色光吸収層２０と蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを形成し、断面が十字型の柱状の支持部材１４を黒色光吸収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２２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。上記実施の形態では、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等の他の表示装置、あるいは、真空外囲器内部が高真空とならない表示装置にも適用することができる。

この発明の実施の形態に係るＦＥＤ全体を示す斜視図。 図１に示したＦＥＤの内部構成を示す斜視図。 図１に示した線Ａ−Ａに沿った断面図。 図３に示したＦＥＤの蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。 図１に示したＦＥＤを一部拡大して示した平面図。 図１に示した電極を示す斜視図。 図１に示したＦＥＤの製造に用いられる前面基板および背面基板をそれぞれ示す平面図。 図１に示したＦＥＤの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す図。 図８に示した真空処理装置の組立室、および封着層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。 図５に示した接触端の変形例を示す平面図。 図５に示した接触端の他の変形例を示す平面図。 図３に示した背面基板および前面基板を封着した後、電極を除去する工程を示す断面図。 図３に示した背面基板および前面基板を封着した後、電極を除去する他の工程を示す断面図。 この発明の実施の形態に係るＦＥＤにおいて、封着層に形成された凹部を示す平面図。 図１４に示した凹部の変形例を示す平面図。

符号の説明

１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１８…側壁、２１，２１ａ，２１ｂ…封着層、２２…電子放出素子、２７…ゲッター膜、３０…電極、３６…接触端、３７…端縁、４０…角部、４１…凹部、４２…底縁、２１０…湾曲部。

Claims (10)

1. 隙間をおいて対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、
   前記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って配置されているとともに、導電性を有する材料を含む封着層と、
   前記封着層に接触した接触端を有した電極と、
   前記外囲器内に設けられた複数の画素と、を備え、
   前記電極の接触端の端縁は、凹状の多角形または有限の曲率を持つ曲線形に形成され、前記封着層の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びていることを特徴とする表示装置。
2. 前記電極の接触端の端縁は、円弧であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記封着層は、前記電極の接触端と重なった個所に設けられた湾曲部を有し、
   前記電極の接触端の端縁は、前記湾曲部の端縁に沿った同心円状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記前面基板および背面基板は周縁に複数の角部を有し、
   前記電極は、前記前面基板および背面基板の複数の角部に装着され、かつ、前記各電極の接触端は前記角部に配置された封着層に重なっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記電極の接触端の端縁および封着層内側の端縁間の間隔は４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 隙間をおいて対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有した外囲器と、
   前記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って配置されているとともに、導電性を有する材料を含む封着層と、
   前記外囲器内に設けられた複数の画素と、を備え、
   前記封着層は、それぞれ外囲器の外方に向って開口した複数の凹部を有し、
   前記凹部の底縁は、多角形または有限の曲率を持つ曲線形に形成され、前記封着層の端縁に沿って、かつ、この端縁とほぼ均一な間隔を置いて延びていることを特徴とする表示装置。
7. 前記凹部の底縁は、円弧であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記封着層は、湾曲部を有し、
   前記凹部の端縁は、前記湾曲部の端縁に沿った同心円状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記前面基板および背面基板は周縁に複数の角部を有し、
   前記凹部は、前記前面基板および背面基板の複数の角部に設けられていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記凹部の底縁および封着層内側の端縁間の間隔は４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の表示装置。

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