JP3730566B2

JP3730566B2 - 平面表示装置の製造装置、および製造方法

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Publication number: JP3730566B2
Application number: JP2001395477A
Authority: JP
Inventors: 大二廣澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003197104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）などの平面表示装置の製造装置、および製造方法に係り、特に、ＳＥＤの真空外囲器を構成する２枚のプレートを位置合わせするためのＳＥＤの製造装置、および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平面表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、ＳＥＤの開発が進められている。
【０００３】
このＳＥＤは、所定のギャップを介して対向配置されたフェースプレートおよびリアプレートを有し、これらのプレートは、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合するとともに内部を真空にすることにより真空外囲器を構成している。
【０００４】
フェースプレートの内面には３色の蛍光体層が形成され、リアプレートの内面には、蛍光体を励起する電子放出源として、画素毎に対応する多数のエミッタが配列されている。各エミッタは、電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の電極等で構成されている。
【０００５】
また、両プレート間には、フェースプレートの内面およびリアプレートの内面にそれぞれ当接することでプレート間のギャップを維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。
【０００６】
しかして、各エミッタから放出された電子ビームが対応する蛍光体層上に照射され、蛍光体が励起発光されて画像が表示されるようになっている。
【０００７】
上記構成のＳＥＤを正常に動作させるため、真空外囲器の内部を超高真空に維持することが重要とされている。真空外囲器の真空度が低いと、エミッタの寿命が短くなり、ＳＥＤ自体の寿命が短くなってしまう。
【０００８】
また、上記ＳＥＤにおいて良質な画像を表示させるためには、リアプレートの内面に設けられたエミッタと、フェースプレートの内面に形成された蛍光体層と、が画素毎に正確に一致するように、フェースプレートとリアプレートとを高精度に位置合わせすることが重要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
超高真空および高精度な位置合わせを満足しつつＳＥＤを製造する方法として、フェースプレートとリアプレートとを大気中で高精度に位置合わせして側壁を介して接合した後、予め取り付けておいた排気管を介して内部を真空引きする方法、または真空チャンバー内でフェースプレートとリアプレートとを高精度に位置合わせして側壁を介して接合する方法が考えられる。
【００１０】
しかし、前者の方法では、ゲッター効率が悪く、要求される程度の超高真空に真空引きするまでに多くの時間を要し、製造効率が悪くなる問題があった。
【００１１】
また、後者の方法では、超高真空に真空引きされる真空チャンバー内に、フェースプレートとリアプレートとを側壁およびスペーサを介して高精度に位置合わせして接合するための複雑な機構を配置しなければならず、装置が高価且つ大掛りになるばかりか、超高真空を維持することも非常に困難となる。
【００１２】
さらに、超高真空を維持して高精度に位置合わせした後、検査段階でフェースプレートとリアプレートとの間に位置ズレが確認された場合、内部を超高真空にした真空外囲器には大気圧が作用しているため、この段階で位置ズレを補正することは極めて困難であった。
【００１３】
このため、簡単な構成により、内部の超高真空を維持した上で、２枚のプレートを高精度に位置合わせできる平面表示装置の製造装置の開発が望まれていた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の形態に係る平面表示装置の製造装置は、内面に蛍光体層を有する第１プレートと、蛍光体層を励起発光させて画像を表示するため内面に複数の電子放出素子を備えた第２プレートと、を枠状の側壁を介して対向配置して、第１、第２プレートの内面と側壁とを加熱溶融可能な接合材で接合し、内部を超高真空にした平面表示装置をセットするための閉空間を有するチャンバーと、チャンバー内を超高真空より低い低真空に真空引きするポンプと、真空引きされたチャンバー内にセットされた平面表示装置の第１、第２プレートと側壁との間の接合材を加熱溶融させるヒータと、接合材を加熱溶融させた状態で、平面表示装置の内部を超高真空に保ったまま、第１および第２プレートを相対的に平行移動して位置合わせする位置合わせ機構と、を備えている。
【００１５】
また、本発明の実施の形態に係る平面表示装置の製造方法によると、内面に蛍光体層を有する第１プレートと、蛍光体層を励起発光させて画像を表示するため内面に複数の電子放出素子を備えた第２プレートと、を枠状の側壁を介して対向配置して、第１、第２プレートの内面と側壁とを加熱溶融可能な接合材で接合し、内部を超高真空にした平面表示装置を閉空間を形成するチャンバー内にセットし、チャンバー内を超高真空より低い低真空に真空引きし、真空引きされたチャンバー内にセットされた平面表示装置の第１、第２プレートと側壁との間の接合材を加熱溶融させ、接合材を加熱溶融させた状態で、平面表示装置の内部を超高真空に保ったまま、第１および第２プレートを相対的に平行移動して位置合わせする。
【００１６】
上述した平面表示装置の製造装置、および製造方法によると、内部を超高真空にした平面表示装置をチャンバー内にセットし、チャンバー内を低真空に真空引きし、第１、第２プレートと側壁とを接合した接合材を加熱溶融し、第１、第２プレートを相対的に平行移動して位置合わせする。これにより、複雑且つ高価な機構を用いずに、真空外囲器内部の超高真空を維持した上で、第１、第２プレートを高精度に位置合わせできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１には、この発明の実施の形態に係る後述する製造装置１００によって製造される平面表示装置の一例として表面導電型電子放出装置（ＳＥＤ）１の断面図を示してある。また、図２には、製造装置１００の概略構造を斜視図にして示してある。ＳＥＤ１の製造装置および製造方法について説明する前に、まず、ＳＥＤ１について説明する。
【００１９】
図１に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形板状のガラスからなるリアプレート２（第２プレート）およびフェースプレート４（第１プレート）を有する。これら２枚のプレート２、４は、高精度に位置合わせされた状態で所定のギャップを介して対向配置されている。そして、リアプレート２およびフェースプレート４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同志が接合され、扁平な真空外囲器１０を構成している。
各プレート２、４と側壁６との間の接合材５には、加熱溶融が容易な例えばインジウムなどの低融点金属が用いられる。すなわち、側壁６の上端が接合材５によってフェースプレート４の周縁部に封着され、側壁６の下端が接合材５によってリアプレート２の周縁部に封着され、リアプレート２とフェースプレート４とが接合されている。本実施の形態では、変形可能となる溶融温度が約１６０℃程度の接合材５が用いられている。
【００２０】
フェースプレート４がリアプレート２に対向する側の内面４ａには蛍光体スクリーン１１が形成されている。この蛍光体スクリーン１１は、赤、青、緑の蛍光体層、および黒色着色層を並べて構成されている。これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に構成されている。また、蛍光体スクリーン１１上には、アルミニウム等からなるメタルバックが形成されている。
【００２１】
リアプレート２がフェースプレート４に対向する側の内面２ａには、赤、青、緑の蛍光体層を励起するための電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子（エミッタ）１２が設けられている。これらの電子放出素子１２は、蛍光体スクリーン１１の赤、青、緑の蛍光体層にそれぞれ対応して複数列および複数行に配列されている。すなわち、リアプレート２とフェースプレート４とは、各電子放出素子１２それぞれが赤、青、緑の蛍光体層に対して正確に対向するように、高精度に位置合わせされている。
【００２２】
また、リアプレート２とフェースプレート４との間には、複数本の柱状のスペーサ８が所定の間隔をおいて配置されている。複数本のスペーサ８は、大気圧によるリアプレート２およびフェースプレート４の破壊を防止するよう機能する。
【００２３】
上記構成のＳＥＤ１は次のように画像を表示する。まず、図示しない信号源から入力される画像信号に基づいて、リアプレート２の内面２ａに設けられた複数の電子放出素子１２から電子ビームが放出される。各電子放出素子１２から放出された電子ビームは、所定の蛍光体層上に収束される。これにより、蛍光体が励起発光されて画像が表示される。
【００２４】
次に、図２を参照して、この発明の実施の形態に係るＳＥＤ１の製造装置１００について説明する。ここでは、内部を超高真空にした状態のＳＥＤ１の真空外囲器１０を投入してリアプレート２とフェースプレート４とを高精度に位置合わせするための製造装置１００について説明する。
【００２５】
製造装置１００は、装置の架台として機能する矩形の枠体２１を有する。枠体２１の上部には、真空外囲器１０を収容する矩形の閉空間として、チャンバー２２が設けられている。また、枠体２１には、チャンバー２２内を真空引きするためのポンプ２３が設けられている。
【００２６】
チャンバー２２内には、真空外囲器１０を所定の姿勢に保持するための図示しない保持機構、所定の姿勢にセットした真空外囲器１０の周縁部近くを加熱して２枚のプレート２、４と側壁６との間を接合した接合材５を溶融または軟化させる矩形枠状のヒータ２４、リアプレート２およびフェースプレート４に形成された位置合わせ用のマーク（図示せず）を検出するためのカメラ２５（検出装置）、および保持機構にセットされた真空外囲器１０のリアプレート２およびフェースプレート４を相対的に平行移動、すなわちいずれか一方だけを移動させて位置合わせするための複数の位置合わせ機構２６が取り付けられている。
【００２７】
本実施の形態では、ヒータ２４は、接合材５が軟化する温度（約１６０℃）まで真空外囲器１０の周縁部を加熱する。
【００２８】
また、本実施の形態の位置合わせ機構２６は、真空外囲器１０の４辺にそれぞれ対向して５つ（装置の手前側だけ２つ）設けられている。各位置合わせ機構２６は、対応するプレートの周縁部（真空外囲器１０の２枚のプレート２、４のうち一方のプレートの周縁部）を押圧することで該プレートを他方のプレートに対して平行移動させることで２枚のプレート２、４を位置合わせする。
【００２９】
次に、図３のフローチャートを参照して、上述した製造装置１００を用いたＳＥＤ１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、内部を超高真空（１×１０^-6〜１×１０^-10パスカル）にした状態の真空外囲器１０が、チャンバー２２内の所定位置にセットされる（ステップ１）。本実施の形態では、リアプレート２の外面２ｂが下にくるように真空外囲器１０をチャンバー２２内に挿入し、リアプレート２の周縁部を保持機構によって保持し、フェースプレート４を位置合わせ機構２６によってリアプレート２に対して移動可能とした。
【００３１】
尚、チャンバー２２内に投入される真空外囲器１０として、２枚のプレート２、４を高精度に位置合わせしていない超高真空状態の真空外囲器１０、或いはＳＥＤ１として製造した後、検査の段階で位置ズレを生じていることが判明した超高真空状態の真空外囲器１０が考えられる。
【００３２】
そして、チャンバー２２の蓋２２ａを閉じた後、ポンプ２３が作動されてチャンバー２２内が真空引きされる（ステップ２）。ステップ２の真空引き動作は、チャンバー２２内の真空度が０．１〜１０パスカル程度の低真空になるまで（ステップ３；ＹＥＳ）続けられる。この定真空とは、後段の処理において内部が超高真空にされた２枚のプレート２、４を平行移動可能な程度の真空を言う。つまり、ここでは、チャンバー２２内を超高真空まで真空引きする必要はなく、数分或いは数秒で所望する真空度を得られる。
【００３３】
この状態で、ヒータ２４がＯＮにされて真空外囲器１０の周縁部が加熱される（ステップ４）。ステップ４の加熱動作は、位置合わせ機構２６を作動させたときに真空外囲器１０の接合材５が変形可能な程度に溶融或いは軟化するまで（ステップ５；ＹＥＳ）続けられる。また、ヒータ２４の構造は本実施の形態に限定されるものではなく、接合材５が効率良く所望する温度まで昇温できれば良い。
【００３４】
そして、２つのカメラ２５を介して２枚のプレート２、４に形成された位置合わせ用のマークを監視しつつ、複数の位置合わせ機構２６が作動され、フェースプレート４がリアプレート２に対して平行移動されて位置合わせされる（ステップ６）。このとき、チャンバ−２２内が低真空にされて接合材５が溶融或いは軟化されているため、真空外囲器１０内の超高真空を維持したまま、２枚のプレート２、４の位置合わせ動作を容易にできる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によると、真空外囲器１０をセットしたチャンバー２２を低真空まで真空引きし、接合材５を加熱溶融或いは軟化させた後、２枚のプレート２、４を相対的に平行移動させて位置合わせするため、真空外囲器１０内の超高真空を維持したまま２枚のプレート２、４を高精度に位置合わせできる。
【００３６】
つまり、本実施の形態の製造装置１００を採用すると、超高真空状態のチャンバー内で２枚のプレートを高精度に位置合わせする必要がなくなり、精度の低い簡易的な位置合わせをするための安価且つ簡単な機構を備えた超高真空チャンバーとすることができ、装置の製造コストを低減できる。
【００３７】
また、超高真空状態の真空外囲器１０を製造した後、検査の段階で２枚のプレート２、４に位置ズレを生じていることが判明した場合であっても、本実施の形態の製造装置１００を用いることにより、超高真空を維持したまま短時間で簡単に位置ズレを補正することができる。
【００３８】
尚、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、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の平面表示装置の製造装置は、上記のような構成および作用を有しているので、簡単な構成により、平面表示装置の内部の超高真空を維持した上で、２枚のプレートを高精度に位置合わせできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る製造装置、および製造方法によって製造されるＳＥＤの断面図。
【図２】図１のＳＥＤを投入して２枚のプレートを位置合わせするための製造装置の概略構造を示す斜視図。
【図３】図２の製造装置を用いたＳＥＤの製造方法を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…ＳＥＤ、
２…リアプレート、
４…フェースプレート、
５…接合材、
６…側壁、
８…スペーサ、
１０…真空外囲器、
１１…蛍光体スクリーン、
１２…電子放出素子、
２１…枠体、
２２…チャンバー、
２３…ポンプ、
２４…ヒータ、
２５…カメラ、
２６…位置合わせ機構、
１００…製造装置。

Claims

内面に蛍光体層を有する第１プレートと、蛍光体層を励起発光させて画像を表示するため内面に複数の電子放出素子を備えた第２プレートと、を枠状の側壁を介して対向配置して、第１、第２プレートの内面と側壁とを加熱溶融可能な接合材で接合し、内部を超高真空にした平面表示装置をセットするための閉空間を有するチャンバーと、
チャンバー内を超高真空より低い低真空に真空引きするポンプと、
真空引きされたチャンバー内にセットされた平面表示装置の第１、第２プレートと側壁との間の接合材を加熱溶融させるヒータと、
接合材を加熱溶融させた状態で、平面表示装置の内部を超高真空に保ったまま、第１および第２プレートを相対的に平行移動して位置合わせする位置合わせ機構と、
を備えている平面表示装置の製造装置。
第１、第２プレートを位置合わせするためのマークを検出するための検出装置をさらに有する請求項１に記載の製造装置。
超高真空は、１×１０^-6〜１×１０^-10パスカルである請求項１に記載の製造装置。
低真空は、０．１〜１０パスカルである請求項１に記載の製造装置。
内面に蛍光体層を有する第１プレートと、蛍光体層を励起発光させて画像を表示するため内面に複数の電子放出素子を備えた第２プレートと、を枠状の側壁を介して対向配置して、第１、第２プレートの内面と側壁とを加熱溶融可能な接合材で接合し、内部を超高真空にした平面表示装置を閉空間を形成するチャンバー内にセットし、
チャンバー内を超高真空より低い低真空に真空引きし、
真空引きされたチャンバー内にセットされた平面表示装置の第１、第２プレートと側壁との間の接合材を加熱溶融させ、
接合材を加熱溶融させた状態で、平面表示装置の内部を超高真空に保ったまま、第１および第２プレートを相対的に平行移動して位置合わせする平面表示装置の製造方法。
第１および第２プレートを相対的に位置合わせする際、第１および第２プレートに設けられた位置合わせ用のマークを検出する請求項５に記載の製造方法。
超高真空は、１×１０^-6〜１×１０^-10パスカルである請求項１に記載の製造方法。
低真空は、０．１〜１０パスカルである請求項１に記載の製造方法。