KR20070029659A

KR20070029659A - 화상 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070029659A
Application number: KR1020067014585A
Authority: KR
Inventors: 다까시 에노모또; 아끼요시 야마다; 쯔까사 오오시마; 마사히로 요꼬따
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2007-03-14
Also published as: EP1705685A1; US20060250565A1; WO2005066994A1; JP2005197050A; TW200527466A; CN1902726A

Abstract

간극을 두고 대향 배치된 전방면 기판(11) 및 배면 기판은 밀봉 부착부(33)에 의해 소정 위치에서 밀봉 부착되고, 이들 기판 사이에 밀폐 공간을 규정하고 있다. 밀봉 부착부는 적어도 한쪽 기판의 내면에 형성된 기초층(31a, 31b)과, 도전성을 갖는 밀봉 부착재에 의해 기초층 상에 형성된 밀봉 부착층(32)을 구비하고 있다. 기초층의 두께는 5 ㎛ 내지 22 ㎛로 형성되어 있다.

기판, 밀봉 부착부, 기초층, 전자 방출 소자, 게이트 전극

Description

화상 표시 장치 및 그 제조 방법{IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 대향 배치된 2매의 기판과, 이들 기판끼리를 밀봉 부착한 밀봉 부착부를 가진 화상 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(이하, CRT라 함)을 대신한 차세대의 경량, 박형의 표시 장치로서 다양한 화상 표시 장치가 개발되어 있다. 이러한 화상 표시 장치에는, 액정의 배향을 이용하여 광의 강약을 제어하는 액정 디스플레이(이하, LCD라 함), 플라즈마 방전의 자외선에 의해 형광체를 발광시키는 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 함), 전계 방출형 전자 방출 소자의 전자빔에 의해 형광체를 발광시키는 전계 방출 디바이스(이하, FED라 함), 표면 전도형 전자 방출 소자의 전자빔에 의해 형광체를 발광시키는 표면 전도 전자 방출 디스플레이(이하, SED라 함) 등이 있다.

예를 들어, FED나 SED에서는 일반적으로 소정의 간극을 두고 대향 배치된 전방면 기판 및 배면 기판을 갖고, 이들 기판은 직사각형 프레임 형상의 측벽을 거쳐서 주변부끼리를 서로 접합함으로써 진공의 케이싱을 구성하고 있다. 전방면 기판의 내면에는 형광체 스크린이 형성되고, 배면 기판의 내면에는 형광체를 여기하여 발광시키는 전자 방출원으로서 다수의 전자 방출 소자가 설치되어 있다.

배면 기판 및 전방면 기판에 가해지는 대기압 하중을 지지하기 위해, 이들 기판 사이에는 복수의 지지 부재가 설치되어 있다. 배면 기판측의 전위는 거의 접지 전위이고, 형광면에는 애노드 전압이 인가된다. 형광체 스크린을 구성하는 적색, 녹색, 청색 형광체에 전자 방출 소자로부터 방출된 전자빔을 조사하고, 형광체를 발광시킴으로써 화상을 표시한다.

이러한 FED나 SED에서는 표시 장치의 두께를 수 mm 정도까지 얇게 할 수 있어, 현재의 텔레비전이나 컴퓨터의 디스플레이로서 사용되고 있는 CRT와 비교하여 경량화 및 박형화를 달성할 수 있다.

예를 들어, FED에 있어서 케이싱을 구성하는 전방면 기판 및 배면 기판을 직사각형 프레임 형상의 측벽을 거쳐서 접합하기 위해 다양한 제조 방법이 검토되고 있다. 예를 들어, 진공 장치 내에 있어서 전방면 기판과 배면 기판을 충분히 떨어뜨린 상태에서 양 기판을 350 ℃ 정도로 베이킹하면서 진공 장치 전체를 고진공이 될 때까지 배기하고, 소정의 온도 및 진공도에 도달하였을 때에 전방면 기판과 배면 기판을 측벽을 거쳐서 접합하는 방법을 들 수 있다. 이 방법에서는, 통상 게터의 흡착 능력을 저하시키지 않도록 밀봉재로서 비교적 저온에서 밀봉 부착이 가능한 인듐이 이용된다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-184331호 공보에는 인듐이 용해되었을 때 원하지 않는 유동이 발생되지 않도록 인듐에 대해 습윤성 및 기밀성이 좋은 재료, 예를 들어 은 페이스트를 기초층으로 하여 기판 상에 인쇄 형성해 두고, 이 기초층 상에 인듐을 충전하여 프레임 형상의 밀봉 부착층을 형성하고, 이 밀봉 부착층을 용해시킴으로써 밀봉 부착을 행하는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

그러나, 인듐은 저융점 금속이라고는 해도 그 용융 온도는 약 160 ℃이고, 이 온도에서도 게터의 흡착 능력은 저하되는 것을 알고 있다. 이 온도에서 밀봉 부착된 표시 장치를 동작시키면 라이프 특성이 열화되는 것이 실험에서 확인되었다,

이들 문제를 해결하는 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-319346호 공보에서는 밀봉 부착재인 인듐 등의 저융점 금속에 전류를 흐르게 하고, 그 줄열에 의해 밀봉 부착재 자신을 발열 및 용해시켜 기판끼리를 밀봉 부착하는 방법(이하, 통전 가열이라 함)이 검토되어 있다. 이 방법에 따르면, 밀봉 부착재만을 고온으로 하고, 게터 형성 영역은 저온 상태로 유지할 수 있으므로, 게터의 가스 흡착 능력의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 밀봉 부착에 필요로 하는 시간을 10분 이하로 단축할 수 있으므로, 제조 비용을 대폭 낮추는 것이 가능해진다.

그러나, 상술한 바와 같은 통전 가열에서는 급격한 온도 변화에 의한 밀봉 부착재의 표면 장력이나 점성의 변화 및 통전에 의해 밀봉 부착재 내부에 발생하는 자기장의 영향에 의해 용해된 밀봉 부착재의 단면적이 시간과 함께 변화하여, 전체적으로 밀봉 부착재가 마치 굴곡되는 것과 같이 유동한다. 특히, 350 ℃까지 가열한 후의 밀봉 부착재는 그 표면의 요철이 가열 전보다도 커져 통전시의 단면적 변화도 심해진다. 이로 인해, 프레임 형상으로 배치된 밀봉 부착재가 통전 중에 도중에서 단선, 즉 파단되어 버린다고 하는 문제가 발생하였다.

이러한 밀봉 부착재의 단선은 베이킹의 후의 기판의 대부분에서 발생하였다. 밀봉 부착재가 단선되면, 기판의 밀봉 부착은 당연히 불가능해지고, 또한 단선에 의해 밀봉 부착재와 기초층이 파괴될 우려가 있다. 대부분의 경우, 기판 자체도 손상을 받으므로, 기판을 회수하여 재이용하는 것이 곤란해진다. 이로 인해, 밀봉 부착 공정의 수율이 저하되어, 양호한 화상 표시 장치를 효율적으로 제조하는 것이 어렵다고 하는 문제가 새롭게 발생되고 있다.

본 발명은 이상의 점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 통전 가열시의 밀봉 부착재의 단선을 방지하여, 효율이 좋고 또한 신뢰성이 높은 밀봉 부착이 가능한 화상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 태양에 관한 화상 표시 장치는, 간극을 두고 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판을 소정 위치에서 밀봉 부착하고 제1 및 제2 기판 사이에 밀폐 공간을 규정한 밀봉 부착부를 구비하고, 상기 밀봉 부착부는 상기 제1 기판 및 제2 기판의 적어도 한쪽 기판의 내면에 형성된 기초층과, 도전성을 갖는 밀봉 부착재에 의해 상기 기초층 상에 형성된 밀봉 부착층을 구비하고, 상기 기초층의 두께는 5 ㎛ 내지 22 ㎛이다.

본 발명의 태양에 관한 화상 표시 장치의 제조 방법은, 간극을 두고 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판을 소정 위치에서 밀봉 부착하고 제1 및 제2 기판 사이에 밀폐 공간을 규정한 밀봉 부착부를 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법이며,

상기 제1 및 제2 기판의 적어도 한쪽 기판의 내면에 따라 5 ㎛ 내지 22 ㎛의 두께로 기초층을 형성하고, 도전성을 갖는 밀봉 부착재에 의해 상기 기초층 상에 밀봉 부착층을 형성하고, 상기 기초층 및 밀봉 부착층을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 기판을 대향 배치한 상태에서 상기 밀봉 부착층에 통전하여 상기 밀봉 부착재를 가열 용융시키고, 상기 제1 및 제2 기판을 상기 용융한 밀봉 부착재에 의해 접합한다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 FED 전체를 도시하는 사시도이다.

도2는 상기 FED의 내부 구성을 도시하는 사시도이다.

도3은 도1의 선III-III에 따른 단면도이다.

도4는 상기 FED의 형광체 스크린의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.

도5는 상기 FED의 밀봉 부착부를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도6은 상기 밀봉 부착부의 구성을 상세하게 도시하는 단면도이다.

도7a는 상기 FED의 제조에 이용되는 전방면 기판에 기초층을 형성한 상태를 각각 도시하는 평면도이다.

도7b는 상기 FED의 제조에 이용되는 배면 기판에 기초층을 형성한 상태를 각각 도시하는 평면도이다.

도8a는 상기 전방면 기판에 밀봉 부착층을 형성한 상태를 각각 도시하는 평면도이다.

도8b는 상기 배면 기판에 밀봉 부착층을 형성한 상태를 각각 도시하는 평면도이다.

도9는 상기 FED의 배면 기판에 전극을 설치한 상태를 도시하는 사시도이다.

도10은 상기 FED의 제조에 이용하는 진공 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도11은 인듐이 배치된 배면 기판과 전방면 기판을 대향 배치한 상태를 도시하는 단면도이다.

도12는 상기 FED의 제조 공정에 있어서 FED의 전극에 전원을 접속한 상태를 모식적으로 도시하는 평면도이다.

이하 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 화상 표시 장치를 FED에 적용한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

도1 내지 도4에 도시한 바와 같이, FED는 각각 직사각형의 유리판으로 이루어지고 제1 및 제2 기판으로서 기능하는 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)을 구비하고, 이들 기판은 소정의 간격으로 대향 배치되어 있다. 배면 기판(12)은 전방면 기판(11)보다도 큰 치수로 형성되어 있다. 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)은 직사각형 프레임 형상의 측벽(18)을 거쳐서 주연부끼리가 접합되고, 내부 공간이 고진공으로 유지된 편평한 직사각형의 진공 케이싱(10)을 구성하고 있다.

진공 케이싱(10)의 내부에는, 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)에 가해지는 대기압 하중을 지지하기 위해 복수의 판 형상의 지지 부재(14)가 설치되어 있다. 이들 지지 부재(14)는 진공 케이싱(10)의 1변과 평행한 방향으로 각각 연장되어 있는 동시에, 상기 1변과 직교하는 방향에 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 지지 부재는 판 형상에 한정되지 않고, 기둥 형상인 것을 이용해도 좋다.

전방면 기판(11)의 내면에는 화상 표시면으로서 기능하는 형광체 스크린(16)이 형성되어 있다. 이 형광체 스크린(16)은 적색, 녹색, 청색 형광체층(R, G, B) 및 이들 형광체층 사이에 위치한 차광층(20)을 배열하여 구성되어 있다. 형광체층(R, G, B)은 진공 케이싱(10)의 상기 1변과 평행한 방향으로 연장되어 있는 동시에, 이 1변과 직교하는 방향에 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 형광체 스크린(16) 상에는, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 메탈백층(17) 및 바륨으로 이루어지는 게터막(27)이 차례로 중첩되어 형성되어 있다.

도3에 도시한 바와 같이, 배면 기판(12)의 내면 상에는 형광체 스크린(16)의 형광체층을 여기하는 전자 방출원으로서 각각 전자빔을 방출하는 다수의 전자 방출 소자(22)가 설치되어 있다. 이들 전자 방출 소자(22)는 화소마다 대응하여 복수열 및 복수행으로 배열되어 있다. 상세하게 서술하면, 배면 기판(12)의 내면 상에는 도전성 캐소드층(24)이 형성되고, 이 도전성 캐소드층 상에는 다수의 캐비티(25)를 가진 이산화 실리콘막(26)이 형성되어 있다. 이산화 실리콘막(26) 상에는 몰리브덴이나 니오븀 등으로 이루어지는 게이트 전극(28)이 형성되어 있다. 그리고, 배면 기판(12)의 내면 상에 있어서 각 캐비티(25) 내에는 몰리브덴 등으로 이루어지는 콘 형상의 전자 방출 소자(22)가 설치되어 있다. 도전성 캐소드층과 게이트 전극은 각각 직교하는 방향으로 스트라이프 형상으로 형성되어 있고, 배면 기판(12)의 주연부에는 이들 도전성 캐소드층 및 게이트 전극에 전위를 공급하는 다수개의 배선(23)이 형성되어 있다.

도3 및 도5에 도시한 바와 같이, 배면 기판(12)과 측벽(18) 사이는 저융점 유리(19)에 의해 밀봉 부착되어 있다. 또한, 전방면 기판(11)과 측벽(18) 사이는 기초층 및 밀봉 부착층을 포함하는 밀봉 부착부(33)에 의해 서로 밀봉 부착되어 있다. 보다 상세하게는, 도5에 도시한 바와 같이 밀봉 부착부(33)는 측벽(18)의 밀봉 부착면, 즉 전방면 기판(11)에 대향한 측벽 상면에 형성된 프레임 형상의 기초층(31a), 전방면 기판의 밀봉 부착면, 즉 측벽과 대향한 내면 주연부에 형성된 프레임 형상의 기초층(31b) 및 이들 기초층 사이에 설치된 프레임 형상의 밀봉 부착층(32)을 갖고 있다. 기초층(31a, 31b)은, 예를 들어 도전성을 가진 은 페이스트에 의해 형성되어 있다. 이 은 페이스트는 은, 산화납을 주성분으로 하는 유리 성분, 페이스트로 하기 위한 용제, 바인더를 포함하고 있다. 밀봉 부착층(32)은 밀봉 부착재로서의 도전성을 가진 저융점 밀봉 부착재, 예를 들어 인듐(In)에 의해 형성되어 있다.

도6에 도시한 바와 같이, 기초층(31a, 31b)의 각각에 있어서 밀봉 부착부(33)의 주요부인 밀봉 부착층(32)에 접하고 있는 부분은 기초재와 인듐이 혼합된 혼합층(40)을 형성하고, 혼합층의 양측에 위치한 부분은 인듐이 물들기 시작하여 기초재와 혼합된 염색층(42)을 형성하고 있다. 또한, 염색층(42)의 외측에 위치한 부분은 인듐을 포함하지 않고 거의 최초의 상태 그대로의 기초층(31a, 31b)을 형성하고 있다. 후술하는 바와 같이, 제조 공정 중에 베이킹을 행하면 기초재가 인듐과 충분히 혼합되어 밀봉 부착층(32)과 혼합층(40)의 경계가 판별되기 어려운 경우가 있다. 또한, 염색층(42)의 외측에 기초층이 거의 존재하지 않는 경우나, 반대 로 기초층의 내측에 염색층(42)이 거의 존재하지 않는 경우도 있을 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 측벽(18)의 폭은 8 mm로 형성되고, 각 기초층(31a, 31b)의 폭도 이에 맞추어 8 mm로 형성되어 있다. 각 기초층(31a, 31b)의 두께는 12 ㎛로 형성되어 있다. 인듐에 의해 형성된 밀봉 부착층(32)의 두께는 0.3 mm, 폭은 6 mm로 형성되어 있다.

본 발명자들은 밀봉 부착부(33)에 대해 다양한 검토를 진행한 결과, 밀봉 부착재의 통전 가열시 밀봉 부착층(32)의 단선 발생 빈도는 기초층(31a, 31b)의 두께에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다. 단선이 발생되어 있었던 기판에 대해, 그 기초층의 두께를 측정한 바, 모두 두께가 5 ㎛ 미만이었다. 기초층(31a, 31b)의 두께를 5 ㎛ 이상으로 하면, 베이킹 후의 기판이라도 밀봉 부착층 단선의 발생율이 격감하고, 8 ㎛ 이상으로 한 바 단선은 거의 발생하지 않게 되었다. 단선의 발생은 기초층(31a, 31b)의 폭에도 영향을 받는 것을 확인하였다. 기초층 두께를 12 ㎛ 이상으로 한 바, 어떠한 기초층 폭이라도, 또한 밀봉 부착까지의 공정 조건에 상관없이 밀봉 부착층 단선의 발생은 전무하게 되었다.

한편, 기초층(31a, 31b)과 제1 및 제2 기판(11, 12) 혹은 측벽(18)은 형성 재료가 다르므로, 그들의 열팽창 계수도 상이하다. 그로 인해, 기초층(31a, 31b)이 지나치게 두꺼우면, 제조 중에는 특별히 문제는 발생하지 않지만 화상 표시 장치로서 완성되고, 몇 주일이 경과하면 열공정 중에 열팽창 계수의 차이에 의해 발생된 잔류 응력에 의해 기초층과 기판의 계면이 파괴되는 경우가 있다. 이러한 계면 파괴에 대해 여러 가지 검토를 행한 결과, 기초층(31a, 31b)의 두께가 22 ㎛ 이 하이면 계면 파괴가 발생하지 않는 것을 확인하였다.

인듐을 기초층(31a, 31b) 상에 충전하여 밀봉 부착층(32)을 형성하는 경우, 밀봉 부착층(32)의 폭은 기초층의 폭 미만으로 하는 것이 바람직하다. 밀봉 부착층(32)의 폭이 기초층(31a, 31b)의 폭을 넘은 경우, 통전 가열에 의해 인듐이 용융하였을 때 인듐이 기초층을 벗어나 기판면에 접촉하고, 그 접촉부를 기점으로 하여 밀봉 부착층의 단선이 발생할 가능성이 있다. 밀봉 부착층(32)의 폭은 3 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 이하의 폭인 경우, 표시 장치로서의 기밀 신뢰성에 문제가 발생할 경우가 있는 것이 확인되어 있다. 따라서, 인듐을 충전할 때의 폭 방향의 위치 어긋남은 변동이 최대에서 0.05 mm인 것을 고려하여, 기초층(31a, 31b)의 폭은 4 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

기초층(31a, 31b)의 폭이 지나치게 넓으면, 기초층의 두께 불균일이 발생되기 쉬워지고, 또한 기판 사이즈가 커지고, 배선의 처리가 번거로워져 기초층으로서 이용하는 재료가 많이 필요해지므로 비용이 상승하는 등의 문제가 생긴다. 발명자들의 검토에 따르면, 기초층(31a, 31b)의 폭은 16 mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

이상의 것으로부터, 기초층(31a, 31b)의 두께는 5 ㎛ 내지 22 ㎛의 범위, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 14 ㎛의 범위로 형성하고 있다. 기초층(31a, 31b)의 폭은 4 mm 내지 16 mm의 범위, 바람직하게는 7 mm 내지 11 mm의 범위로 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 FED에 있어서, 영상 신호는 단순 매트릭스 방식으로 형성된 전자 방출 소자(22)와 게이트 전극(28)에 입력된다. 전자 방출 소자를 기준으로 한 경우, 가장 휘도가 높은 상태일 때 + 100V인 게이트 전압이 인가된다. 또한, 형광체 스크린(16)에는 + 10 kV가 인가된다. 이에 의해, 전자 방출 소자(22)로부터 전자빔이 방출된다. 전자 방출 소자로부터 방출되는 전자빔의 크기는, 게이트 전극(28)의 전압에 의해 변조되고, 이 전자빔이 형광체 스크린(16)의 형광체층을 여기하여 발광시킴으로써 화상을 표시한다.

다음에, 상기 구성을 갖는 FED의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 전방면 기판(11)이 되는 판유리에 형광체 스크린(16)을 형성한다. 이는, 전방면 기판(11)과 동일한 크기의 판유리를 준비하고, 이 판유리에 플로터 머신으로 형광체 스트라이프 패턴을 형성한다. 이 형광체 스트라이프를 형성한 판유리와 전방면 기판용 판유리를 위치 결정 지그에 얹어 노광대에 셋트한다. 이 상태에서, 노광 및 현상함으로써 전방면 기판(11)이 되는 유리판 상에 형광체 스크린을 형성한다. 그 후, 형광체 스크린(16)에 중첩하여 메탈백층(17)을 형성한다.

계속해서, 배면 기판(12)용 판유리 상에 전자 방출 소자(22)를 형성한다. 이 경우, 우선 도전성 캐소드층(24)을 판유리 상에 형성하고, 이 캐소드층 상에 예를 들어 열산화법이나 CVD법 혹은 스퍼터법에 의해 이산화 실리콘막의 절연막을 형성한다. 이 후, 이 절연막 상에 예를 들어 스퍼터링법이나 전자빔 증착법에 의해 몰리브덴이나 니오븀 등의 게이트 전극 형성용 금속막을 형성한다. 다음에, 이 금속막 상에 형성해야 할 게이트 전극에 대응한 형상의 레지스트 패턴을 리소그래피에 의해 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 금속막을 습윤 에칭법 또는 드라이 에칭법에 의해 에칭하고, 게이트 전극(28)을 형성한다.

이 후, 레지스트 패턴 및 게이트 전극(28)을 마스크로 하여 절연막을 습윤 에칭 또는 드라이 에칭법에 의해 에칭하여 캐비티(25)를 형성한다. 그리고, 레지스트 패턴을 제거한 후, 배면 기판 표면에 대해 소정 각도 경사진 방향으로부터 전자빔 증착을 행함으로써, 게이트 전극(28) 상에 예를 들어 알루미늄이나 니켈로 이루어지는 박리층을 형성한다. 그 후, 배면 기판 표면에 대해 수직인 방향으로부터 캐소드 형성용 재료로서 예를 들어 몰리브덴을 전자빔 증착법에 의해 증착한다. 이에 의해, 캐비티(25)의 내부에 전자 방출 소자(22)가 형성된다. 다음에, 박리층을 그 위에 형성된 금속막과 함께 리프트 오프법에 의해 제거한다.

계속해서, 대기 중에서 저융점 유리(19)에 의해 측벽(18) 및 지지 부재(14)를 배면 기판(12)의 내면 상에 밀봉 부착한다. 그 후, 도7a 및 도7b에 도시한 바와 같이 측벽(18)의 밀봉 부착면 전체 둘레에 걸쳐 은 페이스트를 폭 8 mm, 두께 18 ㎛로 스크린 인쇄한다. 마찬가지로, 전방면 기판(11)의 측벽과 대향하는 밀봉 부착면에 은 페이스트를 폭 8 mm, 두께 18 ㎛로 스크린 인쇄한다. 그 후, 제1 및 제2 기판(11, 12)을 각각 500 ℃로 소성함으로써 기초층(31a, 31b)이 형성된다. 소성에 의해, 은 페이스트는 두께 방향으로 수축되고 각 기초층(31a, 31b)은 두께 12 ㎛가 된다.

계속해서, 도8a 및 도8b에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 기판(11, 12)의 기초층(31a, 31b) 상에 중첩하여, 각각 도전성을 갖는 저융점 밀봉 부착재로서 인듐을 폭 4.4 mm, 두께 0.3 mm의 치수로 초음파 가열 충전한다. 이에 의해, 각각 기초층(31a, 31b)의 전체 둘레에 걸쳐 연장된 프레임 형상의 밀봉 부착층(32)을 형성 한다.

계속해서, 도9에 도시한 바와 같이 측벽(18)이 밀봉 부착되어 있는 배면 기판(12)에 한 쌍의 전극(30a, 30b)을 장착한다. 이들은 배면 기판(12)에 탄성적으로 결합한 상태로 설치되어 있다. 즉, 통전용 전극(30a, 30b)은 클립부(35)에 의해 배면 기판(12)의 주연부를 탄성적으로 끼운 상태로 배면 기판(12)에 설치되어 있다. 이 때, 측벽(18) 상에서 각 전극(30a, 30b)의 접촉부(36)를 밀봉 부착층(32)에 접촉시키고, 전극을 밀봉 부착층에 대해 전기적으로 접속한다.

각 전극(30a, 30b)은 밀봉 부착층(32)에 통전할 때의 전극으로서 이용되고, 기판 상에서 +극과 -극의 한 쌍을 필요로 하고, 한 쌍의 전극 사이에서 병렬로 통전되는 밀봉 부착층의 각각의 통전 경로는 그 길이를 동등하게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 한 쌍의 전극(30a, 30b)은 배면 기판(12)의 대각 방향으로 대향하는 2개의 코너부 근방에 장착되고, 전극 사이에 위치한 밀봉 부착층의 길이는 각 전극의 양측에서 대략 동등하게 설정되어 있다.

전극(30a, 30b)을 장착한 후, 이들 배면 기판(12) 및 전방면 기판(11)을 소정 간격 떨어뜨려 대향 배치하고, 이 상태에서 진공 처리 장치 내에 투입한다. 여기서는, 예를 들어 도10에 도시한 바와 같은 진공 처리 장치(100)를 이용한다. 진공 처리 장치(100)는 나란히 배치된 로드실(101), 베이킹, 전자선 세정실(102), 냉각실(103), 게터막의 증착실(104), 조립실(105), 냉각실(106) 및 언로드실(107)을 구비하고 있다. 조립실(105)에는 통전용 직류의 전원(120)과, 이 전원을 제어하는 컴퓨터(122)가 접속되어 있다. 진공 처리 장치(100)의 각 실은, 진공 처리가 가능 한 처리실로서 구성되고, FED의 제조시에는 전실이 진공 배기되어 있다. 이들 각 처리실 사이는 도시하지 않은 게이트 밸브 등에 의해 접속되어 있다.

소정 간격 이격되어 배치된 상술한 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)은, 우선 로드실(101)에 투입된다. 그리고, 로드실(101) 내의 분위기를 진공 분위기로 한 후 베이킹, 전자선 세정실(102)로 이송된다. 베이킹, 전자선 세정실(102)에서는, 각종 부재를 350 ℃의 온도로 가열하고, 각 기판의 표면 흡착 가스를 방출시킨다. 이 온도에서는, 밀봉 부착층(32)을 형성하고 있는 인듐이 용융하지만, 인듐은 친화성이 높은 기초층(31a, 31b) 상에 형성되어 있으므로, 유동하는 일 없이 기초층 상에 보유 지지되고 기판의 외측이나 전자 방출 소자(22)측, 혹은 형광체 스크린(16)측으로의 유출이 방지된다.

동시에, 베이킹, 전자선 세정실(102)에 설치된 도시하지 않은 전자선 발생 장치로부터 전자선을 전방면 기판(11)의 형광체 스크린면 및 배면 기판(12)의 전자 방출 소자면에 조사한다. 그 때, 전자선 발생 장치 외부에 장착된 편향 장치에 의해 전자선을 편향 주사함으로써 형광체 스크린면 및 전자 방출 소자면의 전체면을 각각 전자선 세정한다.

전자선 세정을 행한 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)은 냉각실(103)로 이송되고, 약 120 ℃의 온도까지 냉각된 후 게터막의 증착실(104)로 이송된다. 이 증착실(104)에서는 메탈백층(17)의 외측에 게터막(27)으로서 바륨막이 증착 형성된다. 바륨막은 표면이 산소나 탄소 등에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있어, 활성 상태를 유지할 수 있다.

계속해서, 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)은 조립실(105)로 이송된다. 도11에 도시한 바와 같이, 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)은 대향 배치된 상태에서 각각 가열 보유 지지를 위한 핫 플레이트(131, 132)가 각각 밀착하여 보유 지지된다. 전방면 기판(11)은 낙하하지 않도록 고정 지그(133)에 의해 그 주변부가 고정된다. 그리고, 핫 플레이트(131, 132)에 의해 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)을 소정의 온도로 가열한다.

이 후, 전방면 기판(11) 및 배면 기판(12)의 적어도 한쪽, 여기서는 양 기판을 서로 접근하는 방향으로 원하는 압력으로 가압한다. 그 때, 양 기판의 밀봉 부착층(32) 사이에 각 전극(30a, 30b)의 접촉부(36)을 끼워 넣는다. 이에 의해, 각 전극은 양 기판(11, 12)의 밀봉 부착층(32)에 동시에 전기적으로 접촉한다.

이 상태에서, 도12에 도시한 바와 같이 전원(120)으로부터 한 쌍의 급전 단자(50) 및 한 쌍의 전극(30a, 30b)을 통과시켜 밀봉 부착층(32)에 140A의 직류 전류를 정전류 모드로 통전한다. 이 때, 인듐은 약 15초에서 용융하고, 20초에서 200 ℃를 넘는 온도까지 상승한다. 이 급격한 온도 변화에 의해, 표면 장력이나 점성이 변화되어 기초층(31a, 31b)과의 습윤성이 변화한다. 또한, 통전에 의해 인듐 내부에 자기장이 발생하고, 이 자기장에 의해 인듐은 중심 방향으로의 힘을 받고, 용융 후에는 단면적이 변화한다. 이들 영향에 의해 용해된 밀봉 부착층(32)의 단면 형상은 시간과 함께 변화되고, 전체적으로 굴곡되도록 유동한다. 그러나, 기초층(31a, 31b)의 두께를 12 ㎛로 충분히 두껍게 하고 있으므로, 밀봉 부착층 단선의 발생을 억제할 수 있다. 인듐 용융 후, 가압에 의해 밀봉 부착층의 폭은 6 mm 로 확장되고, 또한 남은 인듐은 전극(30a, 30b)의 접촉부(36)를 거쳐서 배면 기판(12)의 코너 영역으로 유동한다.

그 후, 통전을 정지함으로써 용융한 인듐이 냉각되어 굳어지고 밀봉 부착층(32)에 의해 전방면 기판(11)과 측벽(18)이 밀봉 부착되어, 진공 케이싱(10)이 형성된다. 밀봉 부착 후의 진공 케이싱(10)은 냉각실(206)로 이송되고, 상온까지 냉각되어 언로드실(207)로부터 취출된다.

이상의 공정에 의해, 화상 표시 장치가 완성된다. 또한, 전극(30a, 30b)은 밀봉 부착 후 제거해도 좋다.

상술한 FED 및 그 제조 방법에 있어서, 기초층(31a, 31b)에 이용하는 재료로서는 도전성을 갖는 저융점 밀봉 부착재에 대해 습윤성 및 기밀성이 좋은 재료, 환언하면 친화성이 높은 재료를 이용하고 있다. 기초층은, 상술한 은 페이스트 외에 금, 알루미늄, 니켈, 동 등의 금속 페이스트를 이용할 수 있다. 혹은, 금속 페이스트 외에 은, 금, 알루미늄, 니켈, 동 등의 도금층, 증착막, 스퍼터막, 또는 유리 재료층을 이용할 수도 있다.

저융점 밀봉 부착재로서는, 상술한 인듐 외에 In, Ga, Pb, Sn 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단일 부재 금속이나, 혹은 In, Ga, Pb, Sn 및 Zn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하는 합금을 이용할 수 있다. 특히, In 및 Ga로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 원소를 포함하는 합금, In 금속, Ga 금속을 사용하는 것이 바람직하다. In 혹은 Ga를 포함하는 저융점 밀봉 부착재는, SiO₂를 주성분으로 하는 유리제 기판과의 습윤성이 우수하기 때문에, 저융점 밀봉 부착재가 배치되는 기판이 Si0₂를 주성분으로 하는 유리로 형성되어 있는 경우에 특히 적합하다. 가장 바람직한 저융점 밀봉 부착재는 In 금속 및 In을 포함하는 합금이다. In을 포함하는 합금으로서는, 예를 들어 In과 Ag를 포함하는 합금, In과 Sn을 포함하는 합금, In과 Zn을 포함하는 합금, In과 Au를 포함하는 합금 등을 예로 들 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 인듐은 융점이 156.7 ℃로 낮을 뿐만 아니라 증기압이 낮고, 부드러워 충격에 대해 강하며, 저온에서도 취약해지지 않는 등의 우수한 특징이 있어 본 발명의 목적에 적합한 재료이다.

저융점 밀봉 부착재로서는, 융점이 대개 350 ℃ 이하이고, 밀착성, 접합성이 우수한 저융점 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 융점이 350 ℃ 이상이 되면, 저융점 밀봉 부착재의 온도 상승에 맞추어 기판의 온도도 국소적으로 상승하고, 특히 코너 영역에서 큰 응력이 발생하기 때문에 통전 가열에 의해 기판이 파괴될 우려가 있다. 또한, 파괴가 발생되지 않은 경우라도 밀봉 부착시의 잔류 응력에 의해 밀봉 부착층(32)의 기밀 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 저융점 밀봉 부착재로서 인듐을 이용한 경우, 통전 가열에 의한 온도 상승이 대개 350 ℃로 억제되므로 기판 파괴는 발생하지 않고, 또한 표시 장치로서의 기밀 신뢰성도 가속 신뢰성 시험에 의해 문제가 없는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 구성된 FED 및 그 제조 방법에 따르면, 기초층을 충분한 두께로 형성함으로써 통전 가열시, 밀봉 부착층의 단선을 방지하여 효율이 좋고 또한 신뢰성이 높은 밀봉 부착이 가능해진다. 이에 의해, 게터의 흡착 능력을 유지하여 안정적이고 또한 양호한 화상을 얻는 것이 가능한 FED 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 FED 및 그 제조 방법에 따르면, 전극을 사용함으로써 밀봉 부착재에 안정적으로 전류를 통전할 수 있다. 또한, 진공 처리 장치 내에서 베이킹과 전자선 세정의 병용에 의해 표면 흡착 가스를 충분히 방출시킬 수 있고, 또한 저온에서 게터 증착을 행함으로써 가스 흡착 능력이 우수한 게터막을 얻을 수 있다. 통전 가열을 행함으로써 기판 전체를 가열할 필요가 없어, 게터막의 열화를 방지할 수 있다. 동시에, 밀봉 부착 시간을 10분 미만으로 단축할 수 있으므로, 양산성이 우수한 제조 방법으로 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내는 전 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.

예를 들어, 조립실(105)에서 밀봉 부착을 행할 때, 전방면 기판과 배면 기판에 각각 따로따로 통전하고, 밀봉 부착재가 용융한 후 양 기판을 서로 접근하는 방향으로 원하는 압력으로 가압하여 밀봉 부착할 수도 있다. 이 경우, 각각의 기판 용으로 2쌍 4개의 전극이 필요해진다. 이들 전극은, 배면 기판(12)의 4코너에 각각 장착되고, 1쌍의 전극은 배면 기판(12)측의 밀봉 부착층으로의 통전, 다른 1쌍의 전극은 전방면 기판(11)측의 밀봉 부착층으로의 통전에 이용된다.

또한, 케이싱의 측벽은 미리 배면 기판 혹은 전방면 기판과 함께 일체적으로 성형된 구성으로 해도 좋다. 진공 케이싱의 외형상이나 지지 부재의 구성은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아닌 것은 물론이다. 매트릭스형의 차광층과 형광체층을 형성하고, 단면이 열십(十)자형인 기둥 형상 지지 부재를 차광층에 대해 위치 결정하여 밀봉 부착하는 구성으로 해도 좋다. 전자 방출 소자는 pn형 냉음극 소자 혹은 표면 전도형 전자 방출 소자 등을 이용해도 좋다. 상기 실시 형태에서는 진공 분위기 중에서 기판을 접합하는 공정에 대해 서술하였지만, 그 밖의 분위기 환경에 있어서 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 본 발명은, FED에 한정되는 일 없이 SED나 PDP 등의 다른 화상 표시 장치, 혹은 케이싱 내부가 고진공이 되지 않는 화상 표시 장치에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 통전 가열시 및 밀봉 부착층의 단선을 방지하여 효율이 좋고 또한 신뢰성의 높은 밀봉 부착이 가능해진다. 이에 의해, 게터의 흡착 능력을 유지하여 안정적이고 또한 양호한 화상을 얻는 것이 가능한 화상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims

간극을 두고 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판을 소정 위치에서 밀봉 부착하고 제1 및 제2 기판 사이에 밀폐 공간을 규정한 밀봉 부착부를 구비하고,

상기 밀봉 부착부는 상기 제1 기판 및 제2 기판의 적어도 한쪽 기판의 내면에 형성된 기초층과, 도전성을 갖는 밀봉 부착재에 의해 상기 기초층 상에 형성된 밀봉 부착층을 구비하고, 상기 기초층의 두께는 5 ㎛ 내지 22 ㎛인 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 기초층의 폭은 4 mm 내지 16 mm로 형성되어 있는 화상 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 기초층의 두께는 8 ㎛ 내지 14 ㎛인 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초층은 도전성을 갖고 있는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초층은 은, 금, 알루미늄, 니켈, 동 중 적어도 1종류를 포함하는 금속 재료에 의해 형성되어 있는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초층은 납을 포함하고 있는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부착재는 융점이 350 ℃ 이하인 저융점 금속 재료에 의해 형성되어 있는 화상 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 저융점 금속 재료는 인듐 또는 인듐을 포함하는 합금인 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부착층은 상기 기초층의 폭 미만의 폭을 갖고, 상기 기초층에 중첩하여 형성되어 있는 화상 표시 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 부착부는 상기 제1 기판 및 제2 기판의 주연부에 따라 설치되어 있는 화상 표시 장치.
간극을 두고 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판을 소정 위치에서 밀봉 부착하고 제1 및 제2 기판 사이에 밀폐 공간을 규정한 밀봉 부착부를 구비한 화상 표시 장치의 제조 방법이며,

상기 제1 및 제2 기판의 적어도 한쪽 기판의 내면에 따라 5 ㎛ 내지 22 ㎛의 두께로 기초층을 형성하고,

도전성을 갖는 밀봉 부착재에 의해 상기 기초층 상에 밀봉 부착층을 형성하고,

상기 기초층 및 밀봉 부착층을 사이에 두고 상기 제1 및 제2 기판을 대향 배치한 상태에서 상기 밀봉 부착층에 통전하여 상기 밀봉 부착재를 가열 용융시키고, 상기 제1 및 제2 기판을 상기 용융한 밀봉 부착재에 의해 접합하는 화상 표시 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 밀봉 부착층을 상기 기초층의 폭 미만의 폭으로 기초층에 중첩하여 형성한 후, 상기 밀봉 부착재에 통전하는 화상 표시 장치의 제조 방법.