JP3401852B2 - フラットディスプレイ装置の製法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば低速電子線蛍光
体を電界放出型カソードからの電子ビームを用いて発光
させて発光表示を行う電界放出型のフラットディスプレ
イ装置の製法および製造装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】低電圧励起で比較的解像度の高いディス
プレイ装置として、電界放出型マイクロチップカソード
を用いたフラット型の電界放出型ディスプレイ装置（Ｆ
ＥＤ）の開発が進められている。

【０００３】このフラット型のＦＥＤは、蛍光面に対向
して微細加工によって作製した微細な円錐状のカソー
ド、いわゆるマイクロチップカソードを配置し、電界に
よって電子を取出し、これによって蛍光面を励起させて
目的とする画像表示を行うものである。

【０００４】このフラット型のＦＥＤは、例えば図４に
概略的斜視図を示すように、第１および第２のガラスパ
ネル１および２が所要の小間隔をもって対向配置されて
両パネル１および２の周辺部間がフリットシール３によ
って気密的に封止され、内部の厚さが例えば０．３ｍｍ
という極めて狭小なフラットな気密空間を形成する偏平
容器４によって構成される。

【０００５】偏平容器４の背面板となる第１のガラスパ
ネル１の内面には、図５にその要部の斜視図を示すよう
に、一方向例えばｘ方向に延びるＣｒ等よりなるストラ
イプ状のカソード電極５が平行配列されて形成され、こ
れの上にＳｉＯ₂ 等の絶縁層６を介してＭｏ，Ｗ等より
なるストライプ状のゲート電極７がカソード電極５の延
長方向のｘ方向と直交するｙ方向に延長して平行配列さ
れる。

【０００６】図６は更にこのＦＥＤの要部の一部を断面
とした拡大斜視図で、これに示されるように、各カソー
ド電極５と、ゲート電極７との交叉部に、ゲート電極７
と絶縁層６とを貫通して複数の微細透孔８が穿設され、
各透孔８内のカソード電極５上にそれぞれ円錐状のマイ
クロチップカソード９が被着形成される。

【０００７】各電極５および７と、絶縁層６とは、それ
ぞれスパッタリング，真空蒸着等による成膜と、フォト
リソグラフィによるパターン化、透孔８の穿設が行われ
る。そして、これの上から斜め蒸着，スパッタリング等
をパネル１を回転させながら行って透孔８内にほゞ円錐
状の例えばＷよりなる電界放出型のマイクロチップカソ
ード９を形成する。

【０００８】第２のパネル２は、ディスプレイ面となる
前面パネルであり、その内面には、透明電極（図示せ
ず）が形成されこれの上に例えばカラー表示を行うディ
スプレイ装置では、赤，緑および青の各蛍光体Ｒ，Ｇお
よびＢがそれぞれ例えば電着法によって両電極５および
６の交叉部に対向して形成される。各蛍光体Ｒ，Ｇおよ
びＢ間には例えばコントラスト向上のための黒色層によ
るいわゆるブラックマトリックス１０が塗布される。

【０００９】このような構成によるＦＥＤにおいて、ゲ
ート電極７にカソード電極５に対して所要の正の電圧を
印加して、カソード９に所要の電界例えば１０⁶ 〜１０
⁸ Ｖ／ｃｍ程度の電界強度を与えることにより、カソー
ド９の先端から電子を放出させ、これを所定の蛍光面電
位によって与えられた所要の運動エネルギーで蛍光面の
所定の蛍光体Ｒ，ＧおよびＢを励起して発光表示を行う
ようになされている。

【００１０】このようなＦＥＤの製造においては、その
偏平容器４内を排気して高真空度にするとともに、その
後この排気通路を封着するという作業が行われる。この
場合の排気および封着は、通常の陰極線管等における排
気と同様に、図４に示すように、容器４内に連通する排
気管いわゆるチップ管１１を、例えば第１のパネル１の
外面に沿って配置するとともに、例えばこのチップ管１
１の側面をパネル１に穿設した透孔に連結して偏平容器
４内の偏平空間に連通させ、この偏平容器４内の偏平空
間内を、チップ管１１を通じて高真空度に排気し、所要
の排気がなされた状態でチップ管１１の管軸方向に関す
る適当部所で局部的に加熱溶融して封着するという作業
が行われる。

【００１１】このＦＥＤ等のようなフラットディスプレ
イ装置においては、その相対向するパネル１および２に
よって形成される偏平容器４内が上述したように高真空
度に排気される必要があるものであるが、この偏平容器
４内は前述したように、その内部の厚さが極めて狭小で
あることから、排気時の排気コンダクタンスは極めて小
さい。そこで、チップ管１１としては、できるだけその
内径を大きくすることが望まれ、このため、このチップ
管７はできるだけ肉薄とされることが望まれる。

【００１２】一方、このＦＥＤにおけるフラットディス
プレイ装置においては、その各電極５および７、絶縁層
６、カソード９等の形成において、蒸着，スパッタリン
グ等の製造工程、更にそのパターニング、透孔８の形成
等においてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の製造
工程を伴うことから、偏平容器４すなわちパネル１およ
び２は、これら各工程での加熱工程を経ても変形、寸法
精度に狂いが生することがないように、熱膨張率が小さ
いガラスが用いられるものであり、これに伴って、この
偏平容器４に連結すなわち融着されるチップ管１１もま
た熱膨張率が小さいガラス管によって構成されることに
なる。

【００１３】通常の熱電子放出型による陰極線管型のテ
レビジョン受像管、端末ディスプレイ装置等の製造にお
いては、その排気および排気部の封着に用いられるチッ
プ管は、比較的低融点で厚いガラス管が用いられるもの
であり、この時のチップ管のチップオフすなわち加熱融
着は太いチップ管は電熱封止で、また細いチップ管はバ
ーナを用いて封着するのが一般的である。

【００１４】ところが、上述したＦＥＤ等のフラットデ
ィスプレイ装置におけるチップ管のように、熱膨張率が
小さいガラスは、融点が高いことから、そのチップオフ
を行う溶融封着は、高温加熱を必要とするものであり、
またこのチップ管のチップオフのための加熱手段として
は、量産性の上からの取扱、加熱温度の制御を比較的容
易かつ正確に行うことができ、ディスプレイ装置の製造
の自動化をはかり易い通電ヒータ加熱による電熱封止の
適用が望まれる。

【００１５】しかしながら、このように、単にチップ管
１１の封止部を加熱してチップ管を溶融封止するので
は、図７Ａにその一の縦断面図を示し、図７Ｂに図７Ａ
の断面と直交する面での他の縦断面図を示すように、そ
の溶融部すなわち封止部１２において、高真空度状態に
されたチップ管内の負圧によって、チップ管の封着部に
おける加熱溶融ないしは軟化状態のガラス壁が、その封
着直前のチップ管１１の容器１との連結部側に向かって
管軸方向に膨出するように引き込まれるが、この場合そ
の引き込みおよび表面張力は、チップ管の管軸に対し回
転対称性を示すものではなく、この対称性から著しく逸
脱し、一部に極端な肉溜まり１３が生じたりこれに伴っ
て極端な肉薄の屈曲部１４が生じたりする。

【００１６】通常のように、比較的肉厚で軟質ガラスに
よるチップ管が用いられるときには、その封止部におい
て、極端な肉薄の屈曲部１４が発生したり、極端に軸対
称性が阻害されたりすることは回避される。それ故に封
止の信頼性は確保できる。

【００１７】ところが、上述したように肉薄で硬質のガ
ラス管によるチップ管が用いられる場合、上述した肉溜
まりや、肉薄屈曲部の発生が顕著に生じると、良好な封
止を阻害するのみならず、これによる歪みの発生によっ
て、例えば冷却工程での応力が大となり、その封止部１
２ないしはその近傍が、クラックを生じ、ディスプレイ
装置を不良品化したり、製品化後に寿命低下を来すなど
信頼性の低下を来す。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな、ＦＥＤ等のきわめて内部の厚さが狭小な空間を形
成する偏平容器が用いられ、しかも容器内が高真空度に
排気保持されることを必要とするフラットディスプレイ
装置において、熱膨張率が小、すなわち硬質ガラスより
成る肉薄のガラスチップ管により、その排気および封止
がなされるフラットディスプレイ装置を、高い信頼性を
もって構成することができるようにしたフラットディス
プレイ装置の製法および製造装置を提供するものであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によって製造する
フラットディスプレイ装置は、このフラットディスプレ
イ装置を構成する偏平容器に、この偏平容器内の排気が
なされるチップ管が、この偏平容器内に連通して設けら
れて、このチップ管において封着される構成とし、その
チップ管の封着部が、急激な肉厚の変化部がない断面偏
平形状とされた構成とする。そして、本発明によるフラ
ットディスプレイ装置の製法は、チップ管の封着部を加
熱熔融して封着する際に、その封着部をチップ管の管軸
方向に沿って延ばす。また、本発明によるフラットディ
スプレイ装置の製造装置は、チップ管が連結されたフラ
ットディスプレイ装置を構成する偏平容器を支持する支
持台と、チップ管を加熱封着する加熱手段と、チップ管
の外端に連結される排気系とを有し、これら支持台と、
チップ管の外端の排気系との連結部とが、相対的に移動
するようになされ、チップ管の加熱封着に際してこのチ
ップ管を、その管軸方向に沿って引き延ばして封着する
構成とする。

【００２０】

【作用】上述の本発明によって得たフラットディスプレ
イ装置は、その排気がなされるチップ管の封着部を急激
な肉厚の変化部がない断面偏平形状とされた構成と断面
偏平形状とするものであることから、封止部における歪
みの発生を回避することができる。また、本発明製法
は、そのチップ管を封止するに際してチップ管を管軸方
向に引き延ばすので肉溜まりが発生しにくくなると共
に、溶融ないしは軟化状態にあるガラスの、チップ管内
への負圧による引き込みを阻止する作用を生じさせるこ
とができて、これによって顕著な肉溜まり、つまり肉厚
むら、すなわち急激な肉厚の変化の発生、屈曲の発生を
回避でき封止部における歪みの発生を回避することがで
きる。また、本発明装置によれば、上述した本発明製法
を確実に実施することができ、本発明によるフラットデ
ィスプレイ装置を確実に製造することができるものであ
る。

【００２１】したがって、この封止部における確実な封
止と、大きな歪みの発生を回避できることによる信頼性
の向上をはかることができるものである。

【００２２】

【実施例】本発明装置の一例を、図１の構成図を参照し
て説明する。

【００２３】図示の例では、フラットディスプレイ装置
本体、すなわち偏平容器４を支持する支持台２１が設け
られる。

【００２４】この支持台２１上に、例えば図４〜図６で
説明した構造によるＦＥＤによるフラットディスプレイ
装置を構成する偏平容器４が、支持台２１に設けられた
保持具２２によって、支持台２１に対して例えば垂直方
向に立てられて保持される。

【００２５】偏平容器４の背面パネルすなわち第１のガ
ラスパネル１の外面にはこれに沿ってチップ管１１が偏
平容器４の内部の偏平空間と連通して配置されている。

【００２６】また、支持台２１には、通電加熱ヒータ２
２を具備し、チップ管１１の封止部を管軸方向に対して
は局部的であるもののその全周に渡ってほゞ均一に加熱
する加熱手段２３が配置される。

【００２７】チップ管１１の外端は、真空ポンプ２４例
えばロータリポンプによって排気がなされる排気系２５
に連結される。

【００２８】この装置において、支持台２１上に支持さ
れたフラットディスプレイ装置本体すなわち偏平容器４
に取着されたチップ管１１を、その偏平容器４に対する
連結側端部１１ａとこれとは反対側の排気系２５との連
結側の端部１１ｂとの間に管軸に沿って両端部を互いに
引き離す方向にすなわちチップ管１１をその管軸方向に
引き延ばす外力を与えることができるようにする。この
ためには、例えばチップ管１１の排気系２５を支持台２
１に対してチップ管１１の管軸方向にそって支持台２１
から引き離す方向に移動できるようにするか、あるいは
支持台２１を排気系２５に対してチップ管１１の管軸方
向にそって排気系２５から引き離す方向に移動できるよ
うにする。

【００２９】本発明製法においては、例えばこのような
装置を用いて、フラットディスプレイ装置を製造する。

【００３０】ここで、偏平容器４に取着されたチップ管
１１は、例えば内径が７ｍｍ，外径が９ｍｍすなわち肉
厚が１ｍｍの低熱膨張率、すなわち硬質ガラス管よりな
る。

【００３１】まず、支持台２１上に支持された偏平容器
４全体を加熱する加熱手段（図示せず）によって全体を
加熱して各部のガス放出いわゆるデガスを行い、その
後、例えば加熱を停止するか、その加熱温度を低下させ
てチップ管１１を通じて排気系２５によって、排気を行
って例えば容器４内を２×１０^-6Ｐａに排気する。その
後、加熱手段２３の通電加熱ヒータ２２にその電源２６
をオンにして通電し、チップ管１１の封止部を管軸方向
に関しては局部的にしかしながらその全周に渡って加熱
する。

【００３２】このようにすると、その封止部での横断面
図の変化の状態を図２Ａ〜Ｆに例示するように、初期の
状態で図２Ａで示すように断面形状がほゞ正円であった
チップ管１１が、加熱によって軟化ないしは溶融するこ
とによってその軟化ないしは溶融の開始部からチップ管
１１内が排気によって負圧とされていることによってチ
ップ管１が収縮するように変形を開始し、図２Ｂに示す
ように、その断面が偏平をなす形状となる。

【００３３】そして、この収縮変形は、図２のＣ→Ｄ→
Ｅ→Ｆへと変化し、封止部の閉塞がなされる。図２Ｄの
状態では封止部の管軸方向の一部で排気通路の閉塞がな
された状態を示したものであり、本発明製法において
は、この閉塞が生じた時点で、あるいは図２Ｅで示すよ
うに、封止部の管軸方向のほゞ全域でチップ管１１の中
心孔が閉塞する前後の時点で、例えば図１の装置におい
て、支持台２１もしくは排気系２５をチップ管１１の管
軸方向に相対的に移動させてチップ管１１をその端部１
１ａおよび１１ｂを互いに引き離す方向に引き延ばす。
この引き延ばし長さは例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とす
る。このとき、その封止部が加熱手段の加熱領域から引
き出されることがないようにする。

【００３４】このようにして、チップ管１１の封止を行
うが、本発明製法によれば、その封止に際して、チップ
管１１の引き延ばしを行うので、図３ＡおよびＢにその
一縦断面図およびこの断面と直交する縦断面図を示すよ
うに、チップ管１１の封止部１２において、その封止に
際してそのガラス壁がチップ管１１内にその偏平容器４
との連結側に向かって引き込まれる現象を抑制でき、チ
ップ管内への膨出部１５の膨出量を図７Ａの場合に比し
て小とすることができると共に、いわゆる肉溜まり１３
の発生を回避できる。したがって顕著な肉薄部の発生、
屈曲部１４の発生も緩和される。

【００３５】そしてこのような封止に際しての上述した
引き延ばしによって、その封止部の断面積が小となりこ
れが加熱され易くなるので、このとき必要に応じて、加
熱手段２３のヒータ２２への通電量を減じて温度を幾分
低くすることもできる。

【００３６】そして、この封止を行って後は、加熱手段
による高温加熱を停止し、徐冷し、封止部においてやす
り等をもってチップ管１１の先端の不要部分の切断を行
う。

【００３７】上述したように、本発明製法によれば、チ
ップ管１１の封止部１２における肉厚の顕著な差、屈曲
等の発生を効果的に回避できる。

【００３８】尚、上述においては、主としてＦＥＤによ
るフラットディスプレイ装置について説明したが、本発
明はＦＥＤのフラットディスプレイ装置を得る場合に限
られるものではなく、同様の問題を抱える他の各種フラ
ットディスプレイ装置を得る場合に適用して同様の効果
を奏することができる。

【００３９】

【発明の効果】上述したように、本発明製法によれば、
チップ管１１の封止部１２における肉厚の顕著な差、屈
曲等の発生を効果的に回避できるので、これによる歪み
の発生を回避できることから、確実な封止を行うことが
できて歩留りが高く信頼性の高いフラットディスプレイ
装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製法の一例に適用する封止装置の概略構
成図である。

【図２】本発明製法の一例の説明に供する封止部におけ
る断面の変化の様子を示す横断面図である。

【図３】Ａは、本発明製法によるフラットディスプレイ
装置の封止部の一例の一縦断面図である。Ｂは、Ａ図の
断面と直交する縦断面図である。

【図４】本発明製法によって得るフラットディスプレイ
装置の一例の略線的斜視図である。

【図５】本発明製法によって得るフラットディスプレイ
装置の一例の要部の略線的斜視図である。

【図６】本発明製法によって得るフラットディスプレイ
装置の一例の更に要部の略線的拡大斜視図である。

【図７】Ａは、従来製法によるフラットディスプレイ装
置の封止部の一例の一縦断面図である。Ｂは、Ａ図の断
面と直交する縦断面図である。

【符号の説明】 １ 第１のガラスパネル ２ 第２のガラスパネル ４ 偏平容器 １１ チップ管 １２ 封止部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/40 H01J 31/12 H01J 31/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラットディスプレイ装置を構成する偏
   平容器に、該偏平容器内の排気がなされるチップ管が、
   該偏平容器内に連通して設けられ、上記チップ管に封着
   部を有するフラットディスプレイ装置の製法であって、 上記チップ管の上記封着部を電熱封止により加熱熔融し
   て封着する工程を有し、 該封着工程は、上記チップ管をその管軸方向に沿って引
   き延ばして行うことを特徴とするフラットディスプレイ
   装置の製法。
2. 【請求項２】 チップ管が連結されたフラットディスプ
   レイ装置を構成する偏平容器を支持する支持台と、 上記チップ管を加熱封着する加熱手段と、 上記チップ管の外端に連結される排気系とを有し、 上記支持台と、上記チップ管の外端の上記排気系の連結
   部とは、相対的に移動して、上記加熱封着に際して上記
   チップ管を、その管軸方向に沿って引き延ばして封着す
   る構成としたことを特徴とするフラットディスプレイ装
   置の製造装置。