JP3407347B2 - フラットディスプレイ及びその製造方法 - Google Patents

フラットディスプレイ及びその製造方法

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JP3407347B2 JP21423093A JP21423093A JP3407347B2 JP 3407347 B2 JP3407347 B2 JP 3407347B2 JP 21423093 A JP21423093 A JP 21423093A JP 21423093 A JP21423093 A JP 21423093A JP 3407347 B2 JP3407347 B2 JP 3407347B2
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  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットディスプレ
イ、特に例えば電界放出型カソード等の電子放出源を有
する電極構体に対向して蛍光面を設けて成るフラットデ
ィスプレイ及びその製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】低電圧励起で比較的解像度が高いフラッ
トディスプレイとして、電界放出型マイクロカソードを
用いたいわゆるFED(フィールドエミッションディス
プレイ)の研究開発が進められている。
【0003】このようなFED型のディスプレイは、微
細加工によって作製した微小な円錐状のカソード、いわ
ゆる電界放出型カソードから電子をとりだし、対向する
蛍光体を励起することによって信号の表示を行う超薄型
のディスプレイである。その一例の略線的拡大斜視図を
図7に示す。
【0004】図7において1はガラス等より成る第1の
パネルで、これの上に例えばストライプ状にCr等より
成るカソード電極2がパターニング形成され、SiO2
等より成る絶縁層3を介して、W等より成るゲート電極
4が例えばカソード電極2と直交するストライプ状にパ
ターニング形成される。そして、各カソード電極2及び
ゲート電極4の交叉部に単数又は図示の例では複数の微
細な孔部5が設けられて、各孔部5の内部にカソードが
形成されて電極構体10が構成される。
【0005】また、ガラス等より成る第2のパネル11
の内側には、例えばカラー表示を行う場合は、ITO
(In、Snの混合酸化物)等より成る透明電極12を
介して各色即ちR(赤)、G(緑)及びB(青)の蛍光
体13が例えばストライプ状に形成されて蛍光面20が
構成される。
【0006】そして、図示しないが各パネルを例えば数
100μm程度のスペーサを介して重ね合わせてフリッ
トシールし、例えば第1のパネル側に接合されるガラス
等より成る排気管から排気を行いながらこれを封止し
て、パネル内が所定の真空度に保持されたフラットディ
スプレイが構成される。
【0007】上述のカソード部の一例の略線的拡大斜視
図を図8に示す。図8において、図7に対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。各電極2、4
及び絶縁層3がそれぞれスパッタリング、真空蒸着等に
より順次積層形成された後、例えばウェットエッチング
を施して孔部5が設けられる。更にこの上に蒸着、スパ
ッタリング等により孔部5内にほぼ円錐状のW,Mo等
より成る電界放出型カソード6を形成することができ
る。
【0008】この場合、上述したようにパネル内部が所
定の真空度即ち10-6〜10-8Pa程度の超高真空に保
たれた状態で、電界放出型カソード6とゲート電極4と
の間に電界強度で106 〜108 V/cm程度、電圧で
数10〜100V程度の電界を印加すると、カソード6
の先端部から電子が電界放出効果によって飛び出して、
対向する蛍光面側の透明電極12を所定の例えば300
V程度の電位とすることによって蛍光体13に電子が照
射され、発光表示が行われる。
【0009】このように電界放出型カソード6を電子放
出源として利用する場合、数億個程度の微小なサイズに
カソード6を形成して、例えば10μmピッチ程度で配
置することにより、低電圧従って低消費電力の薄型フラ
ットディスプレイを得ることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな超高真空を保持するためには、パネル間の気密性に
留意する必要があり、現状ではフリットシールにより各
パネルが接着されている。一方FEDのパネルとしては
耐熱性があり、低膨張及び低ガス放出のガラス等が用い
られるが、このパネル材料をシールするフリットは最適
の材料が見つかっていない。
【0011】例えばPbO等のガラス粉体にバインダー
が混合された材料が用いられるが、低膨張フリット単体
では、どうしてもシール温度が600〜700℃程度と
比較的高温になってしまい、上述の電極とシール材との
反応を招来して不導体化を招く等問題が多い。
【0012】従って、低温シールが可能な高膨張フリッ
トに、セラミックス等の低膨張フィラーの粉体を混合し
て膨張係数を調整した材料が検討されている。
【0013】一方フリットシール時には、空気中で加熱
すると電界放出型カソードが酸化してしまうこと、また
上述したように粉体を固めたものを真空中で加熱すると
気泡が生じてしまうことから、不活性ガスを導入しなが
らシール加熱が行われる。
【0014】またこのように不活性ガス中での加熱を行
うと、有機物を含有するフリット材が炭化してしまうこ
とから、この炭化を避けるために予めバインダーを飛ば
すいわゆる仮焼を行う必要がある。
【0015】しかしながらこのような仮焼を行うと、上
述したようにフリットに含まれるフィラーが表面部に多
く存在してフリットシール時の接着性が劣化する恐れが
ある。
【0016】特に上述したように、パネル材及び電極部
への影響を考慮してシール温度の低温化をはかろうとす
る場合、更にフリット材の活性が悪くなり、接着性の劣
化を招く恐れがあり、いわゆるスローリークが問題とな
る。
【0017】本発明は、このような問題に鑑みてフリッ
ト部の活性化をはかってパネル間のシールをより完全に
行い、特に上述したような電界放出型カソードを用いた
フラットディスプレイの製造にあたって所望の超高真空
度を保持できるようにして、その歩留りの向上をはか
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1のその一
例の分解斜視図を示すように、電極構体10が設けられ
た第1のパネル1と、第2のパネル11とを気密にフリ
ットシールして成り、フリットシールに低温シールが可
能な高膨張フリットに低膨張フィラーの粉体を混合した
材料を用い、第1のパネル1のフリットシール部に活性
絶縁層17を被着して構成する。また、電極構造体10
が電子放出源を有し、第2のパネル11に蛍光面20が
設けられた構成(例えばFED型のフラットディスプレ
イ)とするを可とする。
【0019】また本発明は、上述の構成によるフラット
ディスプレイの製造方法において、第1のパネル1のフ
リットシール部に活性絶縁層17を被着し、第2のパネ
ル11のフリットシール部に低温シールが可能な高膨張
フリットに低膨張フィラーの粉体を混合したフリット材
16を塗布し、このフリット材16の仮焼を行い、その
これら両パネル1及び11を対向させ、不活性ガス雰
囲気中で加熱を行ってフリットシールする。
【0020】
【作用】上述したように本発明においては、フリットシ
ールを行う場合にフリット材料を被着する側とは反対側
のパネル上のフリットシール部に活性絶縁層を設けるこ
とによって、フリット材の活性化を促進し、即ちフリッ
ト材をより被接着部になじませることができることか
ら、パネル間のシールをより強固に行うことができる。
【0021】これにより例えばFEDではスローリーク
の発生を防ぎ、所望の真空度を保持してエミッション特
性を確保し、信頼性の向上を図ることができる。
【0022】更にフリットシールに低温シールが可能な
高膨張フリットに低膨張フィラーの粉体を混合した材料
を用いて低温シールを可能にすると共に、活性絶縁層に
より実質的にフリットシール加熱時の温度を低減化する
ことができることから、高温シールを行う場合のダメー
ジを抑制し、電極構造部の歪み等の発生を回避すること
ができる。また、外部端子取り出し用の電極部のフリッ
ト材料に含まれるPbOとの反応をも抑制し、この部分
の不導体化を回避することができる。
【0023】
【実施例】以下本発明実施例を図面を参照して詳細に説
明する。この例においては、前述の図7及び図8におい
て説明した電界放出型カソードを電子放出源とするいわ
ゆるFED型のフラットディスプレイに適用した場合を
示す。
【0024】このディスプレイは、図1に示すように、
カソード電極2及びゲート電極4が格子状に交叉するよ
うに形成された第1のパネル1と、蛍光面20が形成さ
れた第2のパネル11を対向させ、図示しないが各パネ
ル1、11の間に所定の大きさ、例えば数100μm程
度のスペーサを介して矢印aで示すように積層して両パ
ネルをフリットシールして構成する。このとき、各電極
2及び4の一端が外部との配線接続のため第2のパネル
11の外側に突出するようになされている。
【0025】この電極構体10及び蛍光面20は例えば
前述の図7及び図8において説明した例と同様に構成す
ることができる。即ちガラス等より成る第1のパネル1
上に例えばストライプ状にCr等より成るカソード電極
2がパターニング形成され、SiO2 等より成る絶縁層
3を介して、主としてNbより成るゲート電極4がカソ
ード電極2とほぼ直交するストライプ状にパターニング
形成される。そして、各カソード電極2及びゲート電極
4の交叉部に孔部5が設けられて、各孔部5の内部にカ
ソードが形成されて電極構体10が構成される。
【0026】また、ガラス等より成る第2のパネル11
の内側には、ITO等より成る透明電極12が例えばス
トライプ状に設けられ、その上に例えばカラー表示を行
う場合はR、G、Bの蛍光体13が被着されて蛍光面2
0が構成される。
【0027】電極構体10は、前述の図8において説明
した例と同様に、各電極2、4及び絶縁層3がそれぞれ
スパッタリング、真空蒸着等により順次積層形成され
て、例えばウェットエッチングにより孔部5形成され、
更に蒸着、スパッタリング等により孔部5内にほぼ円錐
状のW,Mo等より成る電界放出型カソード6が形成さ
れる。
【0028】このような構成において、電界放出型カソ
ード6とゲート電極4との間に電界強度で106 〜10
8 V/cm程度、電圧で数10〜100V程度の電界を
印加するとカソード6の先端部から電子が電界放出効果
によって飛び出し、蛍光体13に照射されて発光表示が
行われる。
【0029】そして本実施例においては、図1において
斜線を付して示すように、第1のパネル1側のフリット
シール部、即ち第2のパネル11を矢印aで示すように
第1のパネル1上に載置したときに、その内側周囲部に
塗布したフリット16が被着される部分に、例えばその
内側のカソード構成部をマスクカバーで覆う等してSi
2 、Al2 3 等の活性絶縁層17を予めスパッタリ
ング、蒸着等により被着して、その後第2のパネル側に
塗布、仮焼されたフリット16を重ね合わせて、図2に
その一例の要部の略線的拡大断面図を示すように、スペ
ーサ18を介して所定の間隔をもって各パネル1及び1
1が気密にシールされてディスプレイが構成される。図
2において、図1に対応する部分には同一符号を付して
重複説明を省略する。
【0030】このように活性絶縁層17を予めフリット
シール部に被着することによって、この上にフリット1
6を被着してシール加熱を行うときにフリット16をよ
り活性化してシールを行うことができる。特に、この活
性絶縁層17をスパッタリング等により被着する場合、
Ar等の不活性分子でその表面が清浄化されることか
ら、よりそのシールを完全に行うことができることとな
る。
【0031】この例においては、各パネル材料としてコ
ーニング社製ガラス#7059を用い、フリット材料と
して日本電気硝子社製のLS−1301を用いた。先
ず、このLS−1301フリットを第2のパネル11の
所定部分に図3Aに示すようにノズル23等を用いて矢
印pで示すように適度の圧力を加えて塗布する。16a
は練りフリットを示す。そして図3Bにおいて矢印dで
示すようにノズル23を移動させ、練りフリット16a
をパネル11の所定位置上に一様に塗布した後、例えば
390〜400℃10minで仮焼し、フリット中の有
機バインダーを燃焼させると同時に、第2のパネル11
に焼き付ける。
【0032】一方第1のパネル1上には、上述の電極構
体10を構成した後、フリットシール部即ち第2のパネ
ル11側に塗布したフリットを被着する位置に、活性絶
縁層17をスパッタリング等により被着する。
【0033】そして、例えば図4に概略構成を示す加熱
炉31において、各パネル1及び11を重ね合わせてフ
リットシール加熱を行う。
【0034】この場合、先ず加熱炉31を排気口35か
らターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等の排気手段3
8により10-3〜10-5Pa程度に排気する。36はバ
ルブを示す。そして内部の載置台40の上に支持部41
を介して第1のパネル1を上向きに載置し、フリットを
仮焼した第2のパネル11を下向きにして重ね合わせ、
例えば所定の荷重42を矢印wで示すように上側から与
えた状態で、加熱炉内壁に設けられた加熱手段39によ
り所定温度まで加熱する。
【0035】このときの加熱サイクルの一例を図5に示
す。本実施例においては、5〜10℃/min程度で昇
温した後、425℃程度で保持時間tを例えば5min
として加熱した後、5〜10℃/min程度で降温して
フリットシールを行うことができる。またこのときフリ
ットシール温度において内圧が1kg/cm2 程度とな
るようにガス導入口32から不活性ガスの例えばN2
スを矢印nで示すように加熱炉31に導入する。33は
バルブ、34はフィルタを示す。
【0036】このようにして、各パネル間を気密に接着
することができる。そして更にこの後パネル内部の排気
を例えば加熱炉内にて加熱しながら例えば第1のパネル
1の一部に溶接したガラス排気管から排気を行い、パネ
ル内部を所定真空度まで排気して排気管の一部をチップ
オフして気密に封止して、FED型のフラットディスプ
レイを得ることができる。
【0037】以上の製造工程を簡略化して図6のフロー
チャート図に示す。即ち、先ず第2のパネルの蛍光面を
作製した後、フリット塗布、フリット仮焼を行う。一方
カソードパネル側においては、電極構体作製後に、フリ
ットシール部にSiO2 等の活性絶縁層を被着する。そ
してこれら各パネルを重ね合わせてフリットシール加熱
を行い、更にその内部を所定真空度に排気して本発明に
よるフラットディスプレイを得ることができる。
【0038】上述したように、活性絶縁層を予めフリッ
トシール部に被着することによって、容易にフリット材
料をこの絶縁層になじませて接着することができる。こ
れにより、シール加熱時の高温保持温度及び保持時間を
従来は450℃10min程度としていものを、本発明
によれば425℃5min程度と低温短時間化すること
ができる。
【0039】このようにフリットシール温度を低温化す
ることにより、電極構体の加熱による歪みの発生等の影
響を低減化することができ、またフリットに含まれるP
bOとの反応を抑制して電極の不導体化等の不都合を回
避することができる。
【0040】更にまた活性絶縁層をスパッタリング等に
より被着する場合、その表面を洗浄する効果により、更
にシール効果を高めることができ、またフリットシール
時にフラットディスプレイ内部の汚染を抑制することが
でき、より完全なシールが可能となり、スローリークの
発生を防いで信頼性の向上をはかることができる。
【0041】以上本発明をFED型のフラットディスプ
レイに適用した場合について説明したが、本発明はその
他各種のNbを主成分とする電極を有するフラットディ
スプレイに適用することができることはいうまでもな
い。また、FED型のフラットディスプレイの構成にお
いても、例えばその電子放出源としてSi基板上にカソ
ードを形成する等、種々の変形変更が可能であることは
いうまでもない。
【0042】
【発明の効果】上述したように本発明によればフリット
材の活性化を促進してパネル間のシールをより強固に行
うことができる。従って、実質的にフリットシール加熱
時の温度を低減化することができることから、シール時
のダメージを抑制し、電極構造部の歪み等の発生を回避
することができる。また、外部端子取り出し用の電極部
のフリット材料に含まれるPbOとの反応をも抑制し、
この部分の不導体化を回避することができる。
【0043】また活性絶縁層をスパッタリング等により
被着する場合、その表面をクリーニングして更にシール
効果を高めることができ、またフリットシール時にフラ
ットディスプレイ内部の汚染を抑制することができ、よ
り完全なシールが可能となる。
【0044】これにより、例えばFED型のフラットデ
ィスプレイにおけるスローリークの発生を防ぎ、10-6
〜10-8Pa程度の超高真空度をより長時間保持してエ
ミッション特性を確保し、信頼性の向上をはかることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の分解斜視図である。
【図2】本発明実施例の要部の略線的拡大断面図であ
る。
【図3】Aはフリット塗布方法の一例の説明図である。
Bはフリット塗布方法の一例の説明図である。
【図4】加熱炉の一例の説明図である。
【図5】フリットシール加熱サイクルの一例の説明図で
ある。
【図6】本発明実施例の製造工程を示すフローチャート
図である。
【図7】フラットディスプレイの一例の略線的拡大斜視
図である。
【図8】電界放出型カソードの一例の略線的拡大斜視図
である。
【符号の説明】
1 第1のパネル 2 カソード電極 3 絶縁層 4 ゲート電極 5 孔部 6 電界放出型カソード 10 電極構体 11 第2のパネル 12 透明電極 13 蛍光体 20 蛍光面

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極構体が設けられた第1のパネルと、
    第2のパネルとが気密にフリットシールされて成るフラ
    ットディスプレイにおいて、上記フリットシールに、低温シールが可能な高膨張フリ
    ットに低膨張フィラーの粉体を混合した材料が用いら
    れ、 上記第1のパネルのフリットシール部に活性絶縁層が被
    着されて成ることを特徴とするフラットディスプレイ。
  2. 【請求項2】 上記電極構体が電子放出源を有し、上記
    第2のパネルに蛍光面が設けられたことを特徴とする請
    求項1に記載のフラットディスプレイ。
  3. 【請求項3】 電極構体が設けられた第1のパネルと、
    第2のパネルとが気密にフリットシールされて成るフラ
    ットディスプレイの製造方法において、 上記第1のパネルのフリットシール部に活性絶縁層を
    着し、 上記第2のパネルのフリットシール部に低温シールが可
    能な高膨張フリットに低膨張フィラーの粉体を混合した
    フリット材を塗布し、 上記フリット材の仮焼を行い、 その後 上記両パネルを対向させ、不活性ガス雰囲気中で
    加熱を行ってフリットシールすることを特徴とするフラ
    ットディスプレイの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記電極構体が電子放出源を有し、上記
    第2のパネルに蛍光面が設けられたことを特徴とする請
    求項3に記載のフラットディスプレイの製造方法。
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