JP2008269998A - Airtight container and image display device equipped with airtight container - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内部が気密に遮蔽された気密容器、および気密容器を備えた画像表示装置に関する。 The present invention relates to an airtight container whose inside is hermetically shielded, and an image display device including the airtight container.
近年、軽量・薄型の画像表示装置として、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型電子放出ディスプレイ(以下、SEDと称する)などが開発されている。 In recent years, as a lightweight and thin image display device, a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) that controls the intensity of light using the orientation of liquid crystal, a plasma display panel (hereinafter referred to as LCD) that emits phosphors by ultraviolet rays of plasma discharge. (Referred to as PDP), field emission display (hereinafter referred to as FED) that emits a phosphor with an electron beam of a field emission electron emitter, and surface conduction electron that emits a phosphor with an electron beam of a surface conduction electron emitter. Emission displays (hereinafter referred to as SEDs) have been developed.
例えばFED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内部が気密に遮蔽された真空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。 For example, an FED generally has a front substrate and a rear substrate that are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are hermetically sealed by bonding their peripheral parts to each other via a rectangular frame-shaped side wall. This constitutes a vacuum envelope shielded by. A phosphor screen is formed on the inner surface of the front substrate, and a number of electron-emitting devices are provided on the inner surface of the rear substrate as electron emission sources that excite the phosphor to emit light.
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として例えば10kVが印加される。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。 In order to support an atmospheric pressure load applied to the back substrate and the front substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates. The potential on the back substrate side is substantially the ground potential, and an anode voltage of, for example, 10 kV is applied to the phosphor screen. An image is displayed by irradiating red, green, and blue phosphors constituting the phosphor screen with an electron beam emitted from the electron-emitting device and causing the phosphor to emit light.
このようなFEDでは、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダーであり、前面基板と背面基板との間隔をミリメートルオーダーにすることができる。このため、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陰極線管(CRT)などと比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成することができる。 In such an FED, the size of the electron-emitting device is on the order of micrometers, and the distance between the front substrate and the rear substrate can be on the order of millimeters. For this reason, higher resolution, lighter weight, and thinner thickness can be achieved as compared with a cathode ray tube (CRT) used as a display of a current television or computer.
このようなFEDにおいては、真空外囲器内部を高い真空度に維持することが重要となる。真空度が低いと、安定した電子放出ができず、画像表示装置の寿命が低下することになるからである。 In such an FED, it is important to maintain a high degree of vacuum inside the vacuum envelope. This is because if the degree of vacuum is low, stable electron emission cannot be performed, and the life of the image display device is reduced.
真空外囲器内部の真空度を上げる方法としては、外囲器を構成する前面基板、背面基板および側壁の最終組立を真空槽内にて行う方法が提案されている(例えば、特許文献1)。このような方法で作成された真空外囲器は、封着工程と真空封止工程を兼ねるうえ、排気管の排気に伴なう多大な時間が要らず、かつ、良好な真空度を得ることができる。 As a method for increasing the degree of vacuum inside the vacuum envelope, a method has been proposed in which final assembly of the front substrate, the rear substrate, and the side walls constituting the envelope is performed in a vacuum chamber (for example, Patent Document 1). . The vacuum envelope created by such a method serves both as a sealing process and a vacuum sealing process, and does not require a great amount of time for exhausting the exhaust pipe, and obtains a good degree of vacuum. Can do.
また、外囲器を封着する封着材としてインジウム等の低融点金属を使用した装置が提供されている。封着時間を短縮するためには、封着材のみを加熱することが望ましく、封着材および側壁に通電することでこれらを局所的に加熱する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この場合、封着時に、側壁から突出した突出部を電極として用いる手法が取られている。通電手法の一例として、側壁の4コーナーに電極を配置し、基板の対角に相当する電極同士で交互に通電することで、側壁の辺部とコーナー部の温度を均一に上昇させる方法が提案されている。
しかしながら、この場合、電極には側壁の辺部に対して2倍の電流が流れるため、辺部より発熱量が大きく、温度も高くなる。そのため、電極が設けられたコーナー部の冷却時間を長くとる必要があり、基板に熱歪み応力が発生し基板が割れることが懸念される。 However, in this case, a current twice as large as that of the side portion of the sidewall flows through the electrode, so that the amount of heat generation is larger than that of the side portion and the temperature is also increased. Therefore, it is necessary to increase the cooling time of the corner portion where the electrode is provided, and there is a concern that thermal distortion stress is generated in the substrate and the substrate is cracked.
このような問題を解消するため、電極を低抵抗な材料、例えば、Cu、Alにより電極を形成し、発熱量を制御することが考えられる。しかし、Sn系合金を封着材とした場合、CuやAlはSnへの拡散速度が速いために、封着前の真空加熱の温度が高いと、CuやAlは溶食されて消失してしまい、電極として使用することが困難となる。また、Cuの溶食により金属間化合物が生成される。この化合物は硬くてもろい為、肥大化すると強度特性が極めて低下し、基板が破断する場合もある。 In order to solve such a problem, it can be considered that the electrode is formed of a low-resistance material, for example, Cu or Al, to control the heat generation amount. However, when Sn-based alloy is used as the sealing material, Cu and Al have a high diffusion rate into Sn. Therefore, when the temperature of vacuum heating before sealing is high, Cu and Al are dissolved and disappear. Therefore, it becomes difficult to use as an electrode. Moreover, an intermetallic compound is produced | generated by the corrosion of Cu. Since this compound is hard and brittle, when it is enlarged, the strength characteristics are extremely lowered and the substrate may be broken.
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、安定した封着を行うことができるとともに強度の信頼性が向上した気密容器およびこれを備えた画像表示装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an airtight container capable of performing stable sealing and having improved reliability in strength, and an image display device including the same.
この発明の態様に係る気密容器は、第1基板と、前記第1基板と隙間を置いて対向配置された第2基板と、前記第1基板および第2基板の周縁部同士を封着した封着部と、を備え、前記封着部は、前記第1および第2基板の周縁部に沿って延びた枠体と、この枠体と第1基板との間および枠体と第2基板との間に充填された封着材と、前記枠体のコーナー部から外側に延出し余剰の封着材を前記枠体のコーナー部から外側に導く突出部材と、を有し、前記枠体および突出部材はそれぞれ導電性を有し、互いに異なる材料で形成されている。 An airtight container according to an aspect of the present invention includes a first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate with a gap therebetween, and a sealed portion in which peripheral portions of the first substrate and the second substrate are sealed together. A sealing portion, and the sealing portion includes a frame extending along a peripheral edge of the first and second substrates, a space between the frame and the first substrate, and a frame and the second substrate. And a projecting member that extends outward from a corner portion of the frame body and guides an excess sealing material to the outside from the corner portion of the frame body, and the frame body and Each protruding member has conductivity and is formed of different materials.
この発明の他の態様に係る画像表示装置は、第1基板と、第1基板に隙間を置いて対向した第2基板と、第1基板および第2基板の周辺部同士を接合した封着部と、を有する真空外囲器と、前記第1基板上に配置された表示面と、前記第2基板上に設けられ前記表示面を励起する複数の電子源と、を備え、
前記封着部は、前記第1および第2基板の周縁部に沿って延びた枠体と、この枠体と第1基板との間および枠体と第2基板との間に充填された封着材と、前記枠体のコーナー部から外側に延出し余剰の封着材を前記枠体のコーナー部から外側に導く突出部材と、を有し、前記枠体および突出部材はそれぞれ導電性を有し、互いに異なる材料で形成されている。
An image display device according to another aspect of the present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate with a gap therebetween, and a sealing portion in which peripheral portions of the first substrate and the second substrate are joined to each other. And a vacuum envelope having a display surface disposed on the first substrate, and a plurality of electron sources provided on the second substrate to excite the display surface,
The sealing portion includes a frame extending along the peripheral edge of the first and second substrates, a seal filled between the frame and the first substrate, and between the frame and the second substrate. And a projecting member that extends outward from the corner portion of the frame body and guides an excess sealing material to the outside from the corner portion of the frame body, and the frame body and the projecting member each have conductivity. And are made of different materials.
以上詳述したように、この本発明によれば、基板コーナー部で歪み応力の発生を抑えることができ、封着部から封着材がはみ出すことが全く無く、かつ、接着強度も高めることができるため、気密性および信頼性の高い気密容器、およびこれを備えた画像表示装置を提供することができる。 As described above in detail, according to the present invention, the generation of strain stress can be suppressed at the corner portion of the substrate, the sealing material does not protrude from the sealing portion, and the adhesive strength can be increased. Therefore, it is possible to provide an airtight container with high airtightness and reliability, and an image display device including the same.
以下、図面を参照しながら、この発明を画像表示装置としてのFEDに適用した実施形態について詳細に説明する。
図1および図2に示すように、このFEDは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板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。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、内部が真空状態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は、気密容器を構成し、例えば、前面基板11は第1部材を、また、背面基板12は第2部材を構成している。
Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to an FED as an image display device will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the FED includes a
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、外囲器10の一辺、例えば、長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。各支持部材14の長手方向両端部は、それぞれ側壁18と隙間を置いて対向している。各支持部材14は、例えば、背面基板12に取り付けられている。なお、支持部材14の形状については特にこれに限定されるものではなく、柱状の支持部材を用いてもよい。
A plurality of plate-
図2および図3に示すように、前面基板11の内面上には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。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の遮光層20を並べて構成されている。赤、緑、青の3色の蛍光体層R、G、Bは、第1方向に隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第1方向と直交する第2方向に隙間を置いて配列されている。蛍光体層R、G、Bはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、3色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
蛍光体スクリーン16上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層17が形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層17は、縦方向および横方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層17は、蛍光体層R、G、Bに夫々重なって設けられている。また、メタルバック層17に重ねてゲッタ膜13が形成されている。
A
図2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R、G、Bを励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子が設けられている。すなわち、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。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。これらの電子放出素子22は、画素に対応して複数列および複数行に配列されている。
As shown in FIG. 2, a large number of electron-emitting devices that emit electron beams are provided on the inner surface of the
導電性カソード層24およびゲート電極28は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成され、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(図1参照)が形成されている。
The
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22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。そして、電子放出素子22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。
In the FED configured as described above, a video signal is input to the electron-emitting
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、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。また、図2に示すように、前面基板11および背面基板12の周縁部は封着部40により互いに接合されている。すなわち、前面基板11の内面周縁部に位置した封着面と、背面基板12の内面周縁部に位置した封着面との間には、枠体として機能する側壁18が配置されている。また、前面基板11と側壁18との間、および背面基板12と側壁18との間は、各基板の封着面上に形成された下地層31とこの下地層上に形成されたSnを主成分とする低融点金属層32とが融合した封着層33によってそれぞれ封着されている。これら封着層33および側壁18により封着部40が構成されている。
Thus, since a high voltage is applied to the
側壁18は、例えば、Ni合金等の金属により形成されている。側壁18の各コーナー部から突出部材42が外側に向かって、ここでは、基板の対角方向に沿って外側に突出している。突出部材42は、側壁18と異なる材料で形成され、例えば、低抵抗の金属材料、Cuにより形成され、側壁18に接合されている。各突出部材42は、接合工程において側壁18に通電するための電極を構成している。各突出部材42と前面基板11との間、および突出部材と背面基板12との間は、封着時に流れたSn系の封着材により接着されている。
The
例えば、前面基板11と背面基板12との間隔が2.0mm、側壁18の厚さが1.5mm、前面基板と側壁との間の封着層(下地層を含む)の層厚が0.25mm、背面基板と側壁との間の封着層の層厚が0.25mmとした場合、突出部材42と前面基板との隙間および突出部材と背面基板との隙間は、それぞれ(封着層の層厚/2)〜(封着層の層厚+0.2)mmの範囲に形成されている。そして、この隙間には、それぞれ余剰のSn系の金属封着材が充填されている。
For example, the distance between the
次に、上記のように構成された気密容器を有する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層の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され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とにより、露光、現像して蛍光体スクリーン16を生成する。
Next, the manufacturing method of FED which has an airtight container comprised as mentioned above is demonstrated in detail.
First, the
続いて、背面基板用の板ガラスに電子放出素子22を形成する。この場合、板ガラス上にマトリックス状の導電性カソード層を形成し、この導電性カソード層上に、例えば熱酸化法、CVD法、あるいはスパッタリング法により二酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。
Subsequently, the electron-emitting
その後、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。
Thereafter, a metal film for forming a gate electrode such as molybdenum or niobium is formed on the insulating film by, for example, sputtering or electron beam evaporation. Next, a resist pattern having a shape corresponding to the gate electrode to be formed is formed on the metal film by lithography. Using this resist pattern as a mask, the metal film is etched by wet etching or dry etching to form the
次に、レジストパターン及びゲート電極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。この後、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、各キャビティ25の内部に電子放出素子22を形成する。続いて、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。
Next, the
続いて、周縁部に配置される側壁18を形成する。これは、金属製の断面が矩形またはこれに高さ規定部材が備わった棒材を、各辺毎に4本用意する。棒材の両端部は45°にカットされ、この端部同士をレーザ溶接することで矩形枠状の側壁18が形成される。図4に示すように、この側壁18のコーナー部4箇所に、金属製の突出部材42をレーザ溶接する。溶接の際、つなぎ目個所の凹凸が残らないことが望ましい。
Then, the
図2および図4に示すように、突出部材42は例えば、Cuによりほぼ角柱形状に形成されている。突出部材42は、側壁18とほぼ同一の厚さに形成で形成されている。突出部材42の一端部には、側壁18のコーナーに対応した直角三角形状の切欠きが形成されている。各突出部材42は、この切欠きに側壁18のコーナー部を嵌合させた状態で、側壁に溶接されている。この際、突出部材42の上下面と側壁18の上下面とがそれぞれ面一となるように互いに接合されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the protruding
次いで、前面基板11の周縁部に位置した封着面、および背面基板12の周縁部に位置した封着面上に、それぞれスクリーン印刷法により銀ペーストを塗布し、下地層31を形成する。続いて、各下地層31の上に、金属封着材料としてのSn系の低融点金属材を塗布し、それぞれ下地層の全周に亘って延びたSn系低融点金属層32を形成する。この際、各基板のコーナー部では、封着時に溶融したSn系合金がはみ出し易いように、Sn系合金層を下地層31より5mm程度外側まで形成しておく。
Next, a silver paste is applied by a screen printing method on the sealing surface positioned at the peripheral edge of the
金属封着材料としては、融点が約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。本実施形態で用いるSn系合金は、融点約220℃、蒸気圧が低い、低温でも脆くならないなどの優れた特徴がある。しかも、条件によってはガラスに直接接合することができるので、本発明の目的に好適した材料である。 As the metal sealing material, it is desirable to use a low-melting-point metal material having a melting point of about 350 ° C. or less and excellent adhesion and bonding properties. The Sn-based alloy used in this embodiment has excellent characteristics such as a melting point of about 220 ° C., a low vapor pressure, and no brittleness even at low temperatures. Moreover, since it can be directly bonded to glass depending on conditions, it is a material suitable for the purpose of the present invention.
その後、背面基板12と前面基板11とを側壁18を介して互いに封着する。この場合、図5に示すように、封着面に下地層31および低融点金属層32が形成された背面基板12と、低融点金属層32上に側壁18が載置された前面基板11とは、封着面同士が向かい合った状態で、かつ、所定の距離をおいて対向した状態で治具等により保持され、真空処理装置に投入される。
Thereafter, the
図6に示すように、この真空処理装置100は、並んで配設されたロード室101、べーキング、電子線洗浄102、冷却室103、ゲッタ膜の蒸着室104、組立室105、冷却室106、およびアンロード室107、各室の温度、真空度を調整する駆動装置120、装置全体の動作を制御する制御部121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。
As shown in FIG. 6, this
所定の間隔をおいて対向した背面側組立体および前面基板11は、ロード室101に投入され、ロード室101内を真空雰囲気とした後、べーキング、電子線洗浄102へ送られる。べーキング、電子線洗浄102では、10−5Pa程度の高真空度に達した時点で、背面基板側組立体および前面基板を300℃程度の温度に加熱してベーキングし、各部材の表面吸着ガスを十分に放出させる。
The rear side assembly and the
この温度ではSn系の低融点金属層(融点約220℃)32が溶融する。しかし、低融点金属層32はSn対して親和性の高い下地層31上に形成されているため、Snが流動することなく下地層31上に保持され、この低融点金属層により側壁18と前面基板11とが接合される。以後、側壁18と接着された前面基板11を前面側組立体と称する。
At this temperature, the Sn-based low melting point metal layer (melting point: about 220 ° C.) 32 melts. However, since the low melting
また、溶融した低融点金属の内、余剰の低融点金属は、側壁18のコーナー部から流出し突出部材42と前面基板11との隙間に流れ込み、この隙間に充填される。以後の工程において、電極として機能することができる。
Further, of the molten low melting point metal, the excessive low melting point metal flows out from the corner portion of the
べーキング、電子線洗浄102では、加熱と同時に、図示しない電子線発生装置から、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電子線を照射する。この電子線は、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって偏向走査されるため、蛍光体スクリーン面、および電子放出素子面の全面を電子線洗浄することが可能となる。
In the baking and electron beam cleaning 102, simultaneously with heating, an electron beam is irradiated onto the phosphor screen surface of the
加熱、電子線洗浄後、背面基板側組立体および前面基板11は冷却室103に送られ、例えば約150℃の温度の温度まで冷却される。続いて、背面側組立体および前面基板11はゲッタ膜の蒸着室104へ送られ、ここで蛍光体スクリーンの外側にゲッタ膜としてBa膜が蒸着形成される。このBa膜は、表面が酸素や炭素などで汚染されることが防止され、活性状態を維持することができる。
After heating and electron beam cleaning, the rear substrate side assembly and the
次に、前面側組立体および背面基板12は組立室105に送られ、ここで、互いに封着される。封着は、封着材であるSn系合金に通電してSn系合金を溶融させることで行われる。通電は、基板の各4コーナーに設けられた突出部材42を電極として用い、基板の対角に相当する電極同士で交互に通電する。これにより、低融点金属層32の各辺部とコーナー部との温度を均一に上昇させる。この通電加熱による封着方法により、封着を短時間で行うことができる。
Next, the front side assembly and the
通電加熱により250℃まで加熱され低融点金属層32は再び液状に溶融あるいは軟化される。この状態で、側壁18および背面基板12を接合して所定の圧力で加圧する。この時、加圧された溶融状態の封着材の一部、つまり、余剰の封着材は、側壁18のコーナー部から流出し、突出部材42と前面基板11との隙間、および突出部材42と前面基板11との隙間に流れ込み、これらの隙間に充填される。これにより、溶融した低融点金属材が表示領域または配線領域の方向へはみ出すことを抑制することができる。
The low melting
その後、Sn系合金を除冷して固化させる。これにより、背面基板12と側壁18との間、および前面基板11と側壁18との間が、それぞれSn系の低融点金属層32および下地層31を融合した封着層によって封着され、真空外囲器10が形成される。また、各突出部材42と前面基板11との間、および各突出部材と背面基板12との間は、流れ出た封着材により封着される。
なお、本工程は基板と側壁とを封着することが目的であり、通電加熱に限らず、基板全体あるいは基板の周縁部を図示しない加熱源によって加熱し封着しても良い。
このようにして形成された真空外囲器10は、冷却室106で常温まで冷却された後、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。
Thereafter, the Sn-based alloy is cooled and solidified. Thereby, the space between the
Note that the purpose of this step is to seal the substrate and the side wall, and not limited to energization heating, the entire substrate or the peripheral edge of the substrate may be heated and sealed by a heating source (not shown).
The
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、真空雰囲気中で前面基板11、および背面基板12の封着を行なうことにより、ベーキングおよび電子線洗浄の併用によって基板の表面吸着ガスを十分に放出させることができ、ゲッタ膜も酸化されず十分なガス吸着効果を得ることができる。これにより、高い真空度を維持可能なFEDを得ることができる。
According to the FED configured as described above and the manufacturing method thereof, the
外囲器のコーナー部において、基板への残留歪み応力を低減させるには、突出部材42と基板との距離を封着層33の層厚に近づけることが望ましい。具体的には、突出部材42と基板との隙間は、上限値「封着層厚+0.3mm」以下であれば、封着材の収縮に起因して発生する残留歪み応力を、基板がクラックしない範囲に抑えることができる。また、上記隙間の下限値は、余剰の封着材が基板のコーナーへ十分に流れることができる値であり、「封着層厚/2」以上となる。また、突出部材42から封着材が全くはみ出ないことが望ましいが、はみ出し量が1mm以下であれば、残留歪み応力を基板がクラックしない範囲に抑えることができる。
In order to reduce the residual strain stress on the substrate at the corner portion of the envelope, it is desirable to make the distance between the protruding
以上のように、側壁18のコーナー部に突出部材42を設け、この突出部材と基板との間に余剰の封着材を充填し、封着層とほぼ同様の厚さとすることにより、余剰の封着材に起因する残留歪み応力を低減し、基板の損傷を防止することができる。これにより、気密性および信頼性の向上した気密容器およびFEDを提供することができる。また、金属製の枠体および突出部材を用いることにより、50インチ以上の大型の画像表示装置であっても、容易にかつ確実に封着でき、量産性の向上を図ることができる。
As described above, the projecting
次に、この発明の他の実施形態について説明する。
図7ないし図9は、第2の実施形態に係るFEDの突出部材を示している。第2の実施形態によれば、突出部材42は、一対の平板44a、44bにより構成されている。各平板の一端部には、側壁18のコーナーに対応した直角三角形状の切欠きが形成されている。更に、各平板の一端部は、切欠きに沿って直角に折曲げられ、折曲げ部45を形成している。一対の平板44a、44bは、切欠きに側壁18のコーナー部を嵌合させた状態で、側壁に溶接されている。この際、平板44a、44bは、側壁18の上下面とそれぞれ面一となるように側壁に接合されているとともに、互いに隙間を置いて対向している。一対の平板44a、44bは、側壁8の各コーナー部から外側に向かって、つまり、基板の対角方向に沿って外側に突出している。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
7 to 9 show the protruding member of the FED according to the second embodiment. According to 2nd Embodiment, the
前面基板11と側壁18との間、および背面基板12と側壁18との間は、各基板の封着面上に形成された下地層31とこの下地層上に形成されたSnを主成分とする低融点金属層32とが融合した封着層33によってそれぞれ封着されている。平板44aと前面基板11との隙間および平板44bと背面基板12との隙間は、それぞれ(封着層の層厚/2)〜(封着層の層厚+0.2)mmの範囲に形成されている。そして、この隙間には、それぞれ余剰のSn系の金属封着材が充填されている。
上記のように構成された第2の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Between the
Also in the second embodiment configured as described above, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
図10は、第3の実施形態に係るFEDを示している。第3の実施形態によれば、突出部材42は、一対の平板44a、44bにより構成されている。各平板の一端部には、側壁18のコーナーに対応した直角三角形状の切欠きが形成されている。一対の平板44a、44bは、切欠きに側壁18のコーナー部に合わせた状態で、前面基板11と低融点金属層32との間、および、背面基板12と低融点金属層32との間にそれぞれは位置され、側壁8の各コーナー部から外側に向かって、つまり、基板の対角方向に沿って外側に突出している。
FIG. 10 shows an FED according to the third embodiment. According to the third embodiment, the protruding
平板44aは、前面基板11に直接、接着されることなく、前面基板の内面に一部が当接している。平板44bは、背面基板12に直接、接着されることなく、背面基板の内面に一部が当接している。そして、封着時、溶融した余剰の封着材が平板44a、44bに沿って流れ、側壁18の外周面側で一対の平板44a、44b間に充填されている。すなわち、余剰の封着材は、平板44a、44bと基板との間に入り込むことなく、一対の平板間に位置している。
The
上記構成によれば、突出部材が封着層と基板との間にあり、突出部材と基板と間が接着されていない構造では、はみ出た封着材が冷却時に収縮しても、突出部材が変形するだけで基板へ歪み応力を与えることはない。これにより、基板の損傷を防止し、気密性および信頼性の向上した気密容器およびFEDが得られる。 According to the above configuration, in the structure in which the protruding member is between the sealing layer and the substrate, and the protruding member and the substrate are not bonded to each other, the protruding member is No deformation stress is given to the substrate only by deformation. Thereby, damage to the substrate is prevented, and an airtight container and FED with improved airtightness and reliability are obtained.
図11に示す第4の実施形態によれば、突出部材を構成する一対の平板44a、44bは、それぞれ中間部で鋭角に曲げられ、断面がヘアピン状に形成されている。これにより、各平板44a、44bは、折曲げ部を中心として弾性変形可能に形成されている。
According to 4th Embodiment shown in FIG. 11, a pair of
各平板44a、44bは、その折曲げ部が側壁18のコーナー部に位置した状態で、側壁から対角方向に、かつ、外側に向かって突出している。各平板44a、44bの一方の板部が下地層31を介して前面基板11あるいは背面基板12の内面に当接し、他方の板部が隙間をおいて互いに対向した状態で配置されている。
Each of the
上記構成によれば、封着時、余剰の封着材が、側壁18の外周面側で一対の平板44a、44b間にはみ出し、更に、冷却時に収縮した場合でも、平板44a、44bが変形するだけで基板へ歪み応力を与えることはない。
According to the above configuration, at the time of sealing, the surplus sealing material protrudes between the pair of
封着時の溶融した封着材、例えば、Sn系合金のはみ出し量が多い場合、突出部材42を図12あるいは図13に示すような形状としてもよい。すなわち、図12に示す第5の実施形態において、突出部材42は前述した第1の実施形態と同様に構成され、前面基板11の周縁を越えて外側まで延出している。溶融封着材のはみ出し量が多い場合、はみ出した余剰の封着材は、前面基板11側において、突出部材42に沿って側壁18コーナー部から外側に流出し、突出部材と前面基板との隙間に充填される。更に、余剰の封着材は、前面基板11を越えて外側まで流出し、突出部材42の上に厚く盛り上がって溜まっている。しかし、この場合においても、冷却時に封着材が収縮した場合でも、基板へ歪み応力を与えることはない。
When the amount of protrusion of the molten sealing material at the time of sealing, for example, Sn-based alloy is large, the protruding
図13に示す第6の実施形態によれば、突出部材42の突出端面42aは、背面基板12の内面に垂直な方向に対して、前面基板11側に傾斜して延びている。この場合、封着時にはみ出した余剰の封着材は、前面基板側11において、この前面基板を越えて外側まで流出し、更に、突出部材42の延出端面に沿って背面基板12側まで流れている。
上記構成においても、突出部材42と基板との間に存在するSn系金属の収縮が、前面基板および背面基板に影響を低減することができる。
According to the sixth embodiment shown in FIG. 13, the projecting
Even in the above configuration, the shrinkage of the Sn-based metal existing between the protruding
この発明は上述した実施の形態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、上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。実施の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し、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. Some constituent elements may be deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, or constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、突出部材の材質は、金属に限らず、ガラス材あるいはセラミック材を用いても良い。真空外囲器の封着部は2ヶ所あったが、予め、前面基板と側壁、または背面基板と側壁をフリットガラスなどで接着しておいて、残った接合部のみを上述した低融点金属で封着する構成としてもよい。 For example, the material of the protruding member is not limited to a metal, and a glass material or a ceramic material may be used. There were two sealing parts of the vacuum envelope, but the front substrate and the side wall or the back substrate and the side wall were previously bonded with frit glass etc., and only the remaining joint part was made of the low melting point metal described above. It is good also as a structure to seal.
上述した実施形態では、封着部の封着を真空雰囲気中で行う構成としたが、これに限らず、安定ガス雰囲気中で行ってもよい。前面基板と背面基板の封着についても、インライン型の真空処理装置の他、バッチ式の大気焼成炉を用いても良い。
上述した実施の形態では、電子放出素子として電界放出型の電子放出素子を用いたが、これに限らず、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の他の電子放出素子を用いてもよい。また、この発明は、FEDSED、PDP、蛍光表示管等の他の表示装置、あるいは、他の電子機器の気密容器にも適用することができる。
In the above-described embodiment, the sealing portion is sealed in a vacuum atmosphere. However, the present invention is not limited to this, and may be performed in a stable gas atmosphere. For the sealing of the front substrate and the rear substrate, a batch-type atmospheric firing furnace may be used in addition to the in-line type vacuum processing apparatus.
In the above-described embodiment, the field emission type electron emission element is used as the electron emission element. However, the present invention is not limited to this, and other electron emission elements such as a pn type cold cathode element or a surface conduction type electron emission element are used. It may be used. The present invention can also be applied to other display devices such as FEDSED, PDP, and fluorescent display tube, or to airtight containers of other electronic devices.
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、31…下地層、
32…低融点金属層、40…封着部、42…突出部材、44a、44b…平板、
100…真空処理装置
DESCRIPTION OF
16 ... phosphor screen, 18 ... side wall, 22 ... electron-emitting device, 31 ... underlayer,
32 ... Low melting point metal layer, 40 ... Sealing part, 42 ... Projection member, 44a, 44b ... Flat plate,
100 ... Vacuum processing apparatus
Claims (8)
前記封着部は、前記第1および第2基板の周縁部に沿って延びた枠体と、この枠体と第1基板との間および枠体と第2基板との間に充填された封着材と、前記枠体のコーナー部から外側に延出し余剰の封着材を前記枠体のコーナー部から外側に導く突出部材と、を有し、前記枠体および突出部材はそれぞれ導電性を有し、互いに異なる材料で形成されている気密容器。 A first substrate; a second substrate disposed opposite to the first substrate with a gap; and a sealing portion that seals the peripheral portions of the first substrate and the second substrate;
The sealing portion includes a frame extending along the peripheral edge of the first and second substrates, a seal filled between the frame and the first substrate, and between the frame and the second substrate. And a projecting member that extends outward from the corner portion of the frame body and guides an excess sealing material to the outside from the corner portion of the frame body, and the frame body and the projecting member each have conductivity. An airtight container having different materials.
前記平板と前記第1基板との隙間、および前記平板と第2基板との隙間は、封着材の層厚の1/2から封着材の層厚+0.2mmの範囲に形成され、前記各隙間に余剰の封着材が充填されている請求項1に記載の気密容器。 The projecting member has a pair of flat plates, one flat plate is opposed to the first substrate with a predetermined gap, and the other flat plate is opposed to the second substrate with a predetermined gap. Are placed opposite each other with a gap between them,
The gap between the flat plate and the first substrate and the gap between the flat plate and the second substrate are formed in a range of 1/2 of the layer thickness of the sealing material to the layer thickness of the sealing material +0.2 mm, The airtight container according to claim 1, wherein an excess sealing material is filled in each gap.
前記平板と前記第1基板との隙間、前記平板と第2基板との隙間、および前記一対の平板間に、余剰の封着材が充填されている請求項1に記載の気密容器。 Each of the protruding members has a pair of flat plates bent in two at a substantially central portion, and each flat plate extends outward from the bent portion with the bent portion positioned at the corner portion of the frame body. One plate portion of each flat plate is opposed to the first substrate or the second substrate with a predetermined gap, and the other plate portion is opposed to each other with a gap,
The airtight container according to claim 1, wherein an excess sealing material is filled in a gap between the flat plate and the first substrate, a gap between the flat plate and the second substrate, and the pair of flat plates.
前記第1基板上に配置された表示面と、
前記第2基板上に設けられ前記表示面を励起する複数の電子源と、を備え、
前記封着部は、前記第1および第2基板の周縁部に沿って延びた枠体と、この枠体と第1基板との間および枠体と第2基板との間に充填された封着材と、前記枠体のコーナー部から外側に延出し余剰の封着材を前記枠体のコーナー部から外側に導く突出部材と、を有し、前記枠体および突出部材はそれぞれ導電性を有し、互いに異なる材料で形成されている画像表示装置。 A vacuum envelope having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate with a gap, and a sealing portion joining the peripheral portions of the first substrate and the second substrate;
A display surface disposed on the first substrate;
A plurality of electron sources provided on the second substrate and exciting the display surface,
The sealing portion includes a frame extending along a peripheral edge of the first and second substrates, a seal filled between the frame and the first substrate, and between the frame and the second substrate. And a projecting member that extends outward from the corner portion of the frame body and guides an excess sealing material to the outside from the corner portion of the frame body, and the frame body and the projecting member each have conductivity. An image display device having different materials.
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