JP2009187825A - 画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空リーク及び電気ショートの発生を防止することができる画像表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の画像表示装置の製造方法は、リアプレート１上に引き出し配線Ｃを形成する工程と、引き出し配線Ｃ上に、ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で薄膜絶縁層１１を形成する工程とを含む。さらに、薄膜絶縁層１１上に、導電性を有する支持枠３を封着材１２で封着する工程を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、気密構造を有する画像表示装置の製造方法に関する。

厚膜配線が用いられる高真空パネルの一つとして、表面伝導型電子放出素子を備える表示パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）等がある。

特許文献１には、引き出し配線と支持枠との間が２層構造の絶縁層によって封着されており、引き出し配線に含浸可能な材質の絶縁層が引き出し線の封着部分を覆う構成を有するものが開示されている。
特開２０００−２５１７７８号公報

特許文献１に開示された構成では、Ａｇなどの配線材料内の空隙からの真空気密を確保できるとしている。

しかしながら、絶縁層としてペースト状の材料を使用する場合、絶縁層内部にも気泡が発生する可能性が高く、引き出し配線と支持枠との間からの真空リークを回避できない可能性がある。

また、支持枠や封着部材として導電性材料を使用する場合、絶縁層内に気泡による空隙部が存在すると、この空隙部に導電性材料が入り込み、引き出し配線と電気ショートを引き起こす可能性もある。

そこで、本発明は、真空リーク及び電気ショートの発生を防止することができる画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の製造方法は、基板と、該基板の周縁に形成された支持枠とを備えた画像表示装置の製造方法において、基板の上に配線を形成する工程と、配線上に、ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に、導電性を有する支持枠を封着材で封着する工程と、を含むことを特徴とする。また、本発明の製造方法は、基板と、該基板の周縁に形成された支持枠とを備えた画像表示装置の製造方法において、基板の上に配線を形成する工程と、配線の上に、ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で絶縁層を形成する工程と、絶縁層上に、支持枠を、導電性を有する封着材で封着する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、真空リーク及び電気ショートの発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

本発明の画像表示装置は、気密構造を有する。特に、封着部の構成に関して、支持枠と封着材料によって真空気密が確保され、フェースプレートとリアプレートのうちの少なくとも一方の基板側には封着部を横断する形で引き出し配線が形成されている画像表示装置に適用される。

画像表示装置としては、液晶表示装置、プラズマ表示装置、電子線表示装置などを包含している。特に、電界放出型素子や表面伝導型放出素子は、要求される真空度が高く、封着部の真空気密性確保が重要であるという点から、本発明が適用される好ましい形態である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、以下に具体的に説明する。

はじめに、本発明が適用される表示パネルの全体の構成について説明する。

図１は、平面型の画層表示装置をなす表示パネルの一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。図中、１はリアプレートであり、２はフェースプレートであり、３はリアプレート１とフェースプレート２との周縁を支持する支持枠である。リアプレート１、フュースプレート２及び支持枠３を、フリットガラス等を用いて接着して封着することで表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）が形成されている。

リアプレート１には基板４が固定されているが、この基板４上には冷陰極素子５が、Ｎ×Ｍ個マトリックス状に形成されている。ここで、Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。なお、リアプレート１と基板４とは別の部材である必要はなく、リアプレート１の上に冷陰極素子が形成されていても構わない。

また、上記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子５は、図１に示すとおり、Ｍ本の行方向配線６とＮ本の列方向配線７とからなるマトリックス配線により配線されている。これら基板４、冷陰極素子５、行方向配線６および列方向配線７によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線６と列方向配線７の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層(不図示)が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。

フェースプレート２には画像形成部材が配置されている。すなわち、フェースプレート２の下面には、蛍光体からなる蛍光膜８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光膜８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜８のリアプレート１側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック９が形成されている。

行方向端子６ａ、列方向端子７ａは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた電気接続用端子で、この部分における封着が後述する本発明の特徴の気密構造になっている。行方向端子６ａはマルチ電子ビーム源の行方向配線６に電気的に接続されている。また、列方向端子７ａはマルチ電子ビーム源の列方向配線７に電気的に接続されている。

上記気密容器の内部は１．３×１０^-4Ｐａ程度の真空に保持される。構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）１０は、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート１およびフェースプレート２の変形あるいは破壊を防止するためのもので、比較的薄いガラス板からなる。

上述のように構成された表示パネルでは、マルチビーム電子源が形成された基板４と蛍光膜８が形成されたフェースプレート２間は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持される。

次に、本発明の表示パネルの特徴である、行方向端子６ａ及び列方向端子７ａが形成されたリアプレート１と支持枠３との封着部の気密構造について説明する。なお、以下の説明では、行方向端子６ａ及び列方向端子７ａはまとめて引き出し配線Ｃと呼称する。

図２は、本実施形態の表示パネルのリアプレート１と支持枠３との封着部の構造を説明するための、表示パネルの一部断面図である。

リアプレート１とフェースプレート２とは互いに対向して配置され、これらが支持枠３を介して封着されることで気密容器が形成されている。

以下に、本実施形態におけるリアプレート１と支持枠３との封着部の気密構造について説明する。

リアプレート１上には複数の引き出し配線Ｃが並列に形成されている。各引き出し配線Ｃ上にはＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成された薄膜絶縁層１１が形成されている。リアプレート１上及び薄膜絶縁層１１上には封着材１２が塗布されている。リアプレート１と支持枠３とはこの封着材１２により封着されている。支持枠３の、リアプレート１が封着された側と反対側には、フェースプレート２が封着材１２により封着されている。

行方向配線６および列方向配線７に電気的に接続された引き出し配線Ｃは、リアプレート１と支持枠３とを封着している封着部を横断してリアプレート１端へと引き出されている。すなわち、引き出し配線Ｃは、封着部を介して気密容器内から気密容器外へと引き出されている。引き出し配線Ｃの材料としてはＡｇやＣｕなどの金属材料を用いる。

このような引き出し配線Ｃ上には、薄膜絶縁層１１が形成されている。薄膜絶縁層１１は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタ法により形成される。１〜２μｍの膜厚を確保する場合、プラズマＣＶＤ法は成膜レートの大きく、タクトを短くできる点で特に好ましい。薄膜絶縁層１１の材料としてはシリコン酸化物又はシリコン窒化物を用いる。これらＳｉＯ₂やＳｉＮは、体積抵抗率が高く、またガス放出が少ない点で薄膜絶縁層１１の材料として好ましい。

支持枠３の材料としては、ガラス、金属などが使用されるが、成型が容易で安価なため金属を用いるのがより好ましい。特に、支持枠３の材料としては、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇのいずれかを含むものが好ましい。

リアプレート１とフェースプレート２とを接合する封着材１２の材料としては、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇのいずれかを含むものが好ましい。封着材１２の材料としては、ＩｎやＳｎを含んだ低融点金属の他、一般的な市販品であるフリットガラスが挙げられる。しかしながら、フリットガラスは、融点が４００℃〜５５０℃であることから高温下での封着となる。このためフリットガラスを用いるとアライメント精度を保つことが難しい。よって、封着材１２の材料としては、より低温で封着できるＩｎやＳｎを含んだ低融点金属がより望ましい。ここで、封着材１２としてＩｎやＳｎ、あるいはその合金を使用する場合、ＡｇやＮｉなどのペーストを焼成して使用することが有効である。なお、このペーストは、金属とガラスフリットを混合したものであるため、一般には導電材料となる。しかし、後述するように、本実施形態では薄膜絶縁層１１を有することで、封着材１２と引き出し配線Ｃとの間の電気的絶縁性は確保される。

図２で示した形態の封着部では、引き出し配線Ｃと封着材１２とが薄膜絶縁層１１を介して接する構成となる。そのため電気的なショートを防止するためには薄膜絶縁層１１にピンホールなどの欠陥は許容できないことになる。よって、薄膜絶縁層１１を、ピンホールを生じやすいペースト材料で構成するのは好ましくない。また、支持枠３や封着材１２として導電性材料を使用する場合、薄膜絶縁層１１内に気泡による空隙部が存在すると空隙部に導電性材料が入り込み、引き出し配線Ｃと電気ショートを引き起こす可能性もある。

そこで、本発明は、薄膜絶縁層１１として、ＳｉＯ₂やＳｉＮといった、体積抵抗率が高く、また気泡発生の要因となるガスの放出が少ない材料を用いるとともに、この薄膜絶縁層１１をＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成している。これにより、引き出し配線Ｃと封着材１２との間にピンホールのない絶縁層を設けることができる。

このように本実施形態はピンホールのない薄膜絶縁層１１を形成することで、真空リークの発生、及び引き出し配線Ｃと支持枠３との電気ショートの発生、あるいは引き出し配線Ｃと封着材１２との電気ショートの発生を防止している。

＜第２の実施形態＞
図３は、本実施形態の表示パネルのリアプレートと支持枠との封着部の構造を説明するための、表示パネルの一部断面図である。

第１の実施形態では、平坦なリアプレート１上に引き出し配線Ｃが形成されていた。これに対し、本実施形態では、リアプレート１に溝が形成され、この溝内に引き出し配線Ｃが形成されている点、及び薄膜絶縁層１１上にさらに印刷法により厚膜絶縁層１１ａが形成されている点が異なる。なお、本実施形態の画像表示装置の気密構造は、上記以外は、第１の実施形態と基本的に同様であるため、詳細の説明は省略する。また、説明に用いる符号も第１の実施形態と同じ符号を用いて説明するものとする。

以下、本実施形態におけるリアプレート１と支持枠３との封着部の気密構造について説明する。

本実施形態においては、溝が形成されたリアプレート１上に引き出し配線Ｃが形成されている。つまり、リアプレート１に複数の溝が形成されており、これら各溝の中に引き出し配線Ｃを形成することによって、リアプレート１の表面を平坦にしている。このようなリアプレート１及び引き出し配線Ｃ上に薄膜絶縁層１１が形成されている。さらに薄膜絶縁層１１上には厚膜絶縁層１１ａが形成されている。厚膜絶縁層１１ａ上には封着材１２が塗布されており、リアプレート１と支持枠３とはこの封着材１２により封着されている。支持枠３の、リアプレート１が封着された側と反対側には、フェースプレート２が封着材１２により封着されている。

本実施形態では、引き出し配線Ｃを、リアプレート１上に形成された溝の内部に埋め込む構成とすることで、リアプレート１表面に凹凸の無い平坦な形状とした。このような平坦な形状としておくことで、封着材１２を塗布する際の濡れ性を改善する手段として超音波を使用する場合、超音波の衝撃によるダメージを軽減できる。

また、本実施形態の気密構造は、薄膜絶縁層１１上にさらにペーストを用いた厚膜絶縁層１１ａを追加し、絶縁層を、薄膜絶縁層１１と厚膜絶縁層１１ａとの２層構成としている。絶縁層をＣＶＤ法あるいはスパッタ法で形成した場合、その膜厚は、数μｍが現実的なプロセス上限値であるが、印刷法によるペーストでは数十μｍの膜厚まで容易に形成することが可能である。このような印刷法を用いて形成した厚膜絶縁層１１ａは、封着材１２を塗布する際の超音波による衝撃を緩和する効果が併せて期待できる。すなわち、絶縁層内部に気泡がある場合、超音波の衝撃により気泡間の絶縁層が破壊されて、より大きな気泡へと進行するのを抑制することができ、その結果、電気ショートをより効果的に防止することができる。

厚膜絶縁層１１ａは、材料としてガラス成分が含まれており、５００℃程度の高温で焼成することで溶融し、室温への冷却の過程で再度固化することで絶縁層を形成する。ガラス成分としてＢｉ系フリットガラスを用いるのが好ましい。

さらに、封着材１２と厚膜絶縁層１１ａとの間に、密着力向上のための密着層（不図示）を形成してもよい。

上記の構成で封着部を形成した場合、封着材１２あるいは支持枠３と配線との間で発生する電気ショートは極めて高い信頼度で防止することが可能となる。また真空気密性確保の観点からも高い信頼性を確保できる。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

図１に示す構造の画像表示装置の製造工程について、図４を参照しながら説明する。なお、画像表示装置の気密構造は、第２の実施形態で説明した図３に示す構造のものである。

（配線形成）
まず、リアプレート１上に引き出し配線Ｃを形成する方法について説明する（図４（ａ））。

母材となるガラス基板の段階でリアプレート１にレジストを塗布し、露光、現像プロセスを経て、行方向配線を形成する箇所のみレジストを開口させる。

次にＨＦあるいはその混合液をリアプレート１にスプレー法で塗布し、ガラスをエッチングさせることで溝を形成する。必要な溝の深さ（本実施例では２０μｍ）が得られた段階でリンス処理を行いエッチング液を洗浄した後、レジストを剥離する。

続いて無電解めっき法、電解めっき法等により、基板全面にＣｕを積層させる。積層させるＣｕ膜厚としては、あらかじめ形成した溝の深さ以上が必要となるため、２５μｍとした。

続いて、積層したＣｕをＣＭＰ法により段階的に研磨を進める。前述のガラスエッチングの際に溝を形成しなかった面まで研磨が進んだ時点でＣＭＰを終了する。結果として溝部分のみにＣｕが埋め込まれた形状となる。図４（ａ）に示すように、表面に凹凸の無い平坦な形状を実現した。

（第１の絶縁層形成）
次に、リアプレート１上に薄膜絶縁層１１を形成する（図４（ｂ））。薄膜絶縁層１１の材料としては、体積抵抗率が高く、またガス放出の少ないＳｉＯ₂を選択した。形成方法としては成膜レートの大きいプラズマＣＶＤ法を採用し、１〜２μｍの膜厚とした。

（第２の絶縁層形成）
続いて薄膜絶縁層１１上に、フリットガラスを含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、厚膜絶縁層１１ａを形成した（図４（ｃ））。その厚さは数μｍ〜数十μｍである。ここでは、Ｂｉ系フリットガラスからなるペーストを採用し、厚膜絶縁層１１ａを形成した。

（枠下地形成）
続いて、密着層（不図示）を形成する。今回は後述の工程で封着材１２を塗布する領域にパターン印刷法で形成した。密着層の形成に使用した材料はＡｇのペーストで、これを４８０℃で焼成した。

従来のペースト材料を使った絶縁層では、焼成後に封着部で電気ショートが発生する可能性が高かった。この原因として、気泡にＡｇペーストが入り込み、さらに焼成を経ることで膨張、収縮が起こり、応力による破壊が進むことで電気ショートに至っていたことがわかっている。本実施例では、ＣＶＤ法で形成したＳｉＯ₂で薄膜絶縁層１１を形成したことで、電気ショートの発生を防止することができる。

（封着材料塗布）
続いて封着材１２を密着層上に塗布する（図４（ｄ））。塗布方法としては、超音波はんだ法が有効である。

封着材１２としては、融点が２５０℃程度のＳｎ系の金属材料を採用した。これを３００℃に加熱し溶融した状態で超音波はんだ法で塗布した。

従来のペーストによる絶縁層では、塗布後に電気ショートが発生する可能性が高かった。この原因として、超音波による振動で、気泡に溶融したはんだ材が入り込み、電気ショートに至っていたことがわかっている。また気泡自体が超音波による振動で破壊され、より大きな気泡へと発展することで、広い領域でショートを発生させていた。

本実施例では、ペーストによる厚膜絶縁層１１ａ中に仮に気泡が含まれていても、ＣＶＤ法で形成したＳｉＯ₂の薄膜絶縁層１１を追加したことで、電気ショートの発生を防止することができる。また、厚膜絶縁層１１ａが衝撃を緩衝する役割を果たすので、薄膜絶縁層１１の割れや剥がれなどの不良の発生を防止することができる。

（スペーサ組立）
上記の工程を経て完成したリアプレート１に、構造支持体１０（図４では不図示）を固定する。材料としてはリアプレート１のガラス母材と膨張係数を合わせたガラスを採用した。構造支持体１０の厚みは数十から数百μｍと薄く、画質に影響が無いように考慮されている。

（支持枠組立）
封着部には支持枠３を固定した（図４（ｅ））。支持枠３の形状は平型のものを採用し、材料としては成型が容易で安価な金属製のものを使用した。

（フェースプレート組立）
フェースプレート２の封着部にも、リアプレート１と同様に、密着層をパターン印刷法で形成し、さらに封着材１２を塗布する（図４（ｆ））。フェースプレート２側の封着材料としても、リアプレート１側と同様、融点が２５０℃程度のＳｎ系の金属材料を採用した。封着材１２は３００℃に加熱し溶融した状態で超音波はんだ法で塗布した。なお、本実施例ではフェースプレート２側に配線は無いため、絶縁層を設ける必要はない。

（パネル化）
最後にパネル化工程として、リアプレート１とフェースプレート２を封着する。封着の手段として、排気時間短縮などの点で有利な、真空チャンバ中での封着を採用した。リアプレート１とフェースプレート２を対向させて、両者に予めマーキングしていたアライメントマークで、冷陰極素子５と蛍光体が正しく正対する位置に合わせてから封着工程を開始した。封着材１２を溶融させるために、支持枠３に通電し抵抗加熱法で封着部のみを３００℃に過熱した。その後冷却し、再度固化させた後パネルを取り出した。

（パネル評価）
上記の方法で作成した画像表示装置をドライバに実装し、画質評価を行った。本発明の画像表示装置は、薄膜絶縁層１１を採用したため、封着部での電気ショートの発生を防止することができた。また、薄膜絶縁層１１を採用した本発明の画像表示装置は、パネル内の真空度も極めて良好であり、封着部での真空リークの発生を防止することができた。

本発明に適用可能な平面型の画層表示装置をなす表示パネル部の一例を示す一部破断斜視図である。 本発明の第１の実施形態における、表示パネルのリアプレートと支持枠との封着部の構造を説明するための、表示パネルの一部断面図である。 本発明の第２の実施形態における、表示パネルのリアプレートと支持枠との封着部の構造を説明するための、表示パネルの一部断面図である。 本発明の画像表示装置の製造工程を説明するための図である。

符号の説明

１ リアプレート
２ フェースプレート
３ 支持枠
１１ 薄膜絶縁層
１２ 封着材
Ｃ 引き出し配線

Claims (7)

1. 基板と、該基板の周縁に形成された支持枠とを備えた画像表示装置の製造方法において、
   前記基板の上に配線を形成する工程と、
   前記配線上に、ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に、導電性を有する前記支持枠を封着材で封着する工程と、
   を含むことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
2. 基板と、該基板の周縁に形成された支持枠とを備えた画像表示装置の製造方法において、
   前記基板の上に配線を形成する工程と、
   前記配線の上に、ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層上に、前記支持枠を、導電性を有する封着材で封着する工程と、
   を含むことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
3. 前記支持枠を前記封着材で封着する工程は、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇのいずれかを含む前記支持枠を前記封着材で封着する工程である、請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
4. 前記支持枠を前記封着材で封着する工程は、前記支持枠を、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｇのいずれかを含む前記封着材で封着する工程である、請求項２又は３に記載の画像表示装置の製造方法。
5. 前記ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で形成した前記絶縁層上に、印刷法で絶縁層を形成する工程と、
   前記印刷法で形成した絶縁層上に、前記支持枠を前記封着材で封着する工程と、を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
6. 前記ＣＶＤ法もしくはスパッタ法で絶縁層を形成する工程は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物をＣＶＤ法もしくはスパッタ法で形成する工程である、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
7. 前記基板の上に配線を形成する工程は、前記基板の上に、Ａｇ、Ｃｕのいずれかを含む配線を形成する工程である、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。

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