TWI238430B - Image display device and method of producing the device - Google Patents

Description

1238430 ⑴ 狄、發明說明 【發明所屬之技術領域】 有已對向配置的基板、及在一方 子放出元件的衋像顯示裝置及其 本發明係有關一種具 的基板所配置的多數個電 製造方法。 【先前技術】 近年來，開發有各種的平面型顯示裝置取代了陰極射 線S (以下稱爲C R T )的新世代之輕量且薄型的顯示裝置 。這種平面型顯示裝置有：利用液晶的配向而控制光的強 弱之液晶藏不器（以下稱爲LCD);和藉由電漿放電的紫 外線使螢光體發光之電漿顯示面板（以下稱爲pE)p );與 藉由電場放出型電子放出元件的電子光束使螢光體發光之 場發射平面型顯示器（以下稱爲FED );及藉由表面傳導 型電子放出元件的電子光束使螢光體發光的表片傳導電子 放出顯示器（以下稱爲SED )等。 例如FED或SED，一般係以特定的間隙具有已對向 配置的前面基板及背面基板。上述的基板藉由介以矩形框 狀的側壁使周邊部之間彼此接合，而構成真空的外圍器。 在前面基板的內面形成有螢光體屏蔽，在背面基板的內面 設置有多數個電子放出元件作爲激發螢光體使之發光的電 子放出源。 爲了支撐施加在背面基板及前面基板的大氣壓荷重， 在上述基板之間配設有複數個支撐構件。背面基板側的電 -5- (2) 1238430 位係大致爲接地電位，在螢光面施加陽極電壓Va。然後 ，藉由對於構成螢光體屏蔽之紅、綠、藍的螢光體照射從 電子放出元件放出的電子光束，使螢光體發光以顯示畫像 〇 這種FED或SED，係可使顯示裝置的厚度薄至數mm 左右，與現在作爲電視機或電腦的顯示器使用的CRT比 較，可達到輕量化及薄型化。 在上述FED或SED中，需要使外圍器的內部成爲高 真空。又，即使是PDP亦須使外圍器內暫時成爲真空後 再充塡放電氣體。 使外圍器成爲真空的方法有先藉由適當的封裝材料在 大氣中加熱並接合外圍器的構成構件即前面基板、背面基 板及側壁，然後，通過前面基板或背面基板所設的排氣管 排出外圍器內的氣體後，真空密封排氣管。然而，將介以 排氣管排氣的方法應用在平面型的外圍器時，排氣速度極 慢，可到達的真空度亦低。因此，量產性及特性面亦有問 題。 用以解決該問題的方法，例如在日本特開 2000-229825號公報揭示有，在真空槽內進行構成外圍器 的前面基板及背面基板的最終安裝之方法。 在該方法中，首先，充分加熱搬入真空槽內的前面基 板及背面基板。這是爲了減低使外圍器的真空度劣化的外 圍器內壁之氣體放出。然後，在冷卻前面基板及背面基板 使真空槽內的真空度充分提升之時刻，在螢光面屏蔽上形 -6 - 1238430 成用以改善且維持外圍器的真空度之吸氣膜。然後，再度 加熱前面基板及背面基板使充塡至前面基板及背面基板之 至少一方的封裝材料到溶解的溫度。在該狀態下，將前面 基板及背面基板組合在特定的位置，藉由封裝材料封裝封 裝部。然後’冷卻前面基板及背面基板至封裝材料固化爲 止。 在這種方法中，因爲兼具封裝步驟與真空密封步驟， 所以排氣不需要太多時間，且，可獲得高的真空度之外圍 器。又，在該方法中，期望使用適合封裝且密封的總括處 理之低融點金屬材料例如銦作爲封裝材料。 另外，在前面基板及背面基板的各處理步驟中，即使 在封裝面若干污染的狀態下在該封裝面上充塡銦時，銦係 使封裝面的濕潤性變低。因此，在封裝時，銦有從所期望 的封裝領域流出至其他領域，而導致漏洩產生之虞。 特別是’在如S E D的畫像顯不裝置中需要局的真空 度，在封裝層即使只有一處亦成爲產生漏洩的不良品。爲 提高封裝部的氣密性使信賴性提高，必須在已污染的封裝 面提升銦的濕潤性。 有在封裝面設置由金屬糊等構成的底層，與封裝面相 對的銦之溼潤性提升的方法之例。然而，此時，將導致形 成底層的製程及製造成本增加。 【發明內容】 本發明係有鑑於上述之問題點而硏創者’其目的在於 (4) 1238430 提供一種封裝部的氣密性高且可提昇信賴性的畫像顯示裝 置及其製造方法。 爲達成上述目的，有關本發明之畫像顯示裝置，係具 有：具有背面基板及與該背面基板相對向配置的前面基板 之外圍器；及上述外圍器的內側所設的複數個像素顯示元 件， 上述前面基板及上述背面基板係藉由封裝材料封裝周 邊部與周邊部之間，上述前面基板及上述背面基板之至少 一方係具有在進行改質處理的同時，藉由上述封裝材料進 行封裝的封裝面。 又’本發明之另一樣態的畫像顯示裝置之製造方法， 係具有：具有背面基板及與該背面基板相對向配置的前面 基板之外圍益，及上述外圍器的內側所設的複數個像素顯 示元件，上述前面基板及上述背面基板係藉由封裝材料封 裝周邊部與周邊部之間者，其特徵在於， 在上述前面基板及上述背面基板之至少一方的封裝面 進行改質處理；在上述已改質處理的封裝面充塡材料之後 ’藉由上述封裝材料封裝上述前面基板及上述背面基板的 周邊部之間。 根據上述畫像顯示裝置及其製造方法，封裝面係成爲 藉由改質處理加以活性化之乾淨面。藉此，使封裝面的封 I材料之濕潤性提昇，即使在封裝時封裝材料溶融，亦可 防止封裝材料從封裝面流出。因而，可防止封裝部之漏洩 ’以獲得氣密性及可提昇信賴性的畫像顯示裝置。 -8- (5) 1238430 【實施方式】 以下，參照圖面詳細說明將本發明的畫像顯示裝 用在FED之實施形態。 如第1圖至第3圖所示，該FED係具備有分別 形狀的玻璃構成的前面基板1 1及背面積板1 2作爲絕 板’上述基板係以約1 · 5至3 · 0 m m的間隙相對向配置 面基板1 1及背面基板1 2係介以矩形的側壁1 8使周 之間接合，構成內部以真空狀態維持的扁平的矩形真 圍器1 0。 在真空外圍器1 〇的內部設置有用以支撐施加於 基板1 2及前面基板1 1的大氣荷重之複數個板狀的支 件1 4。上述支撐構件1 4係在延伸於與真空外圍器1 短邊平行的方向之同時，以特定間隔沿著與長邊平行 向配置。支撐構件1 4不限於使用板狀，亦可使用柱 支撐構件。 如第4圖所示，在前面基板11的內面上形成有 體屏蔽1 6。螢光體屏蔽1 6使紅、綠、藍三色發光的 狀螢光體層R、G、B及位於上述螢光體層間的非發 之條帶狀的光吸收層2 0並列而構成。螢光體層R、( 在延伸於與真空外圍器1 〇的短邊平行的方向上’並 定間隔沿著與長邊平行的方向配置。在螢光體屏蔽1 蒸鍍未圖示的鋁層作爲金屬背側（M e ta 1 b a c k )。 如第3圖所示，在背面基板12的內面上設有多 電子放出元件22作爲激勵螢光體層R、G、B之電子 置應 由矩 緣基 °刖 緣部 空外 背面 撐構 0的 的方 狀的 螢光 條帶 光部 3、B 以特 6上 數個 放出 -9- (6) 1238430 源°上述電子放出元件22係構成作爲放出上述電子光束 的電場放出型電子放出元件。構成像素顯示元件的上述電 子放出元件22係與每一像素對應配列成複數行及複數列 〇 詳述之，在背面基板1 2的內面上形成有導電性陰極 層24，在上述導電性陰極層上形成具有多數個空孔25之 二氧化矽膜26。二氧化矽膜26上形成有由鉬、鈮構成的 閘極2 8。在背面基板1 2的內面上之各空孔2 5內設有由 鉬等構成的角狀之電子放出元件22。此外，在背面基板 1 2上以矩陣狀設置有對電子放出元件22供給電位的多數 條配線。 在以上述方法構成的 F E D中，映像信號係輸入至單 純矩陣方式所形成的電子放出元件2 2與閘極2 8。以電子 放出元件22爲基準時，在亮度最高的狀態下施加+1〇〇v 的閘極電壓。對螢光體屏蔽1 6施加+ 1 OkV。從電子放出 元件2 2放出的電子光束藉由閘極2 8的電壓加以調變，該 電子光束激發螢光體屏蔽16的螢光體層使之發光。藉此 顯示畫像。 如此，由於對螢光體屏蔽1 6施加高電壓，藉由高歪 點玻璃形成前面基板1 1、背面基板1 2、側壁1 8及支撐構 件1 4。如後所述，背面基板1 2與側壁1 8之間藉由燒結 (Frit )玻璃等之低融點玻璃30予以封裝。前面基板1 i 與側壁1 8之間藉由包含銦（I η )的銦層3 1作爲低融點封 裝材加以封裝。銦層3 1係以帶狀形成，沿著側壁1 8延伸 •10- (7) 1238430 爲矩形框狀。 繼而，詳細說明以如上之方法構成的FED之製造方 法。 首先’在成爲前面基板11的板玻璃上形成螢光體屏 蔽1 6。準備與前面基板1 1相同大小的板玻璃，以繪圖機 在該板玻璃上形成螢光體層的條帶圖案。將形成有螢光體 條帶圖案之板玻璃與前面基板用的板玻璃安置於用以載置 位置定位機構的曝光台。在該狀態下藉由曝光、顯影在成 爲前面基板1 1的玻璃板上形成螢光體屏蔽。然後，與螢 光體屏蔽1 6重疊形成金屬背側。 繼而，在背面基板用的板玻璃形成電子放出元件22 。此時，在板玻璃上形成矩陣狀的導電性陰極層，在該導 電性陰極層上例如藉由熱氧化法、C V D法、或漸鍍法形 成二氧化矽膜的絕緣膜。 然後，在該絕緣膜上藉由漸鍍法或電子光束蒸鍍法形 成鉬、鈮等閘極形成用金屬膜。繼而，在該金屬膜上藉由 微影形成與應形成的閘極對應的形狀之光阻圖案。以該抗 蝕圖案作爲掩模藉由濕蝕刻法或乾蝕刻法蝕刻金屬膜，形 成聞極2 8。 繼而，以抗蝕圖案及閘極作爲掩模，藉由濕蝕刻法或 乾蝕刻法蝕刻絕緣膜，形成空孔25。然後，在除去抗鈾 圖案之後，從與背面基板表面相對傾斜特定角度的方向進 行電子光束蒸鍍，在閘極2 8上例如形成由鋁或鎳構成的 剝離層。然後，從與背面基板表面相對垂直的方向，藉由 -11 - (8) 1238430 電子光束蒸鍍法例如蒸鍍鉬作爲陰極形成用材料。藉此， 在各空孔2 5內部形成電子放出元件2 2。繼而，於其上形 成剝離層之金屬膜，並且藉由剝落法除去。 然後’如第5圖所示，在大氣中藉由低融點玻璃30 彼此封裝形成有電子放出元件2 2的背面基板1 2之周緣部 與矩形框狀的側壁1 8。 繼而，介以側壁1 8互相封裝背面基板1 2與前面基板 1 1。此時，首先，在成爲封裝面3 2、3 3之側壁1 8上面及 前面基板1 1的內面周緣部進行物理硏磨處理、化學硏磨 處理或熱處理。藉此，改質封裝面3 2、3 3作爲乾淨面， 提昇銦之濕潤性。又，在封裝面3 2、3 3塗敷銦，形成延 伸於其全周的矩形框狀之銦層3 i。 此外，封裝材料期望使用融點在3 5 0 °C以下密接性、 接合性優良的低融點金屬材料。本實施型態中所使用的銦 (In)之特徵不僅爲低融點I56.7t，亦具有蒸氣壓低且 即使低溫亦不易碎等優點。 又，低融點金屬材料不僅是In的單體，亦可使用在 In 單獨或複合添加 Ag、Ni、Co、Au、Cu、Sn、Bi、Zn 中任一元素之合金。例如，在In97%至Ag3%的共晶合金 中，融點低於1 4 PC，且可提高機械性強度。 在上述說明中，雖使用所謂「融點」加以表現，惟在 兩種以上的金屬所構成的合金中，亦有融點非唯一的表現 之情況。一般在這種情況下定義液相線溫度與固相線溫度 。前者係在液體的狀態使溫度下降之際’使合金的一部份 -12- (9) 1238430 開始固化之溫度，後者係合金全部固體化之溫度。在本實 施形態中，爲了說明上的方便性，在這種情況下亦使用所 謂融點的表現，將固相線溫度設爲融點。 然後’在封裝面33形成有銦層31之前面基板11， 在背面基板1 2上封裝有側壁1 8，且在該側壁上面即封裝 面3 2形成有銦層3 1之背面側安裝體係如第5圖所示，在 封裝面之間彼此相合的狀態下，且在以特定的間隔相對向 的狀態下以機構等加以保持，並投入至真空處理裝置。 如第6圖所示，真空處理裝置1 〇 〇係依序並列設置有 :裝載室101、烘烤及電子線淸洗室102、冷卻室103、 吸氣膜的蒸鍍室104、安裝室105、冷卻室106及卸載室 107。上述各室係構成可真空處理的處理室，在FED製造 時全室進行真空排氣。相鄰的處理室間係藉由閘閥等加以 連接。 以特定的間隔相對向的背面側安裝體及前面基板11 係投入至裝載室1 0 1，將裝載室1 0 1內設爲真空環境之後 ’轉送到烘烤及電子線淸洗室1 02。在烘烤及電子線淸洗 室102中到達l(T5Pa左右的高真空度之時刻時，將背面 側安裝體及前面基板1 1加熱至3 00 °C左右的溫度以進行 烘烤，充分放出各構件的表面吸附氣體。 又，在烘烤及電子線淸洗室1 02中，在進行加熱之同 時，從未圖示的電子線產生裝置對前面基板1 1的螢光體 屏敝面及背面基板1 2的電子放出元件面照射電子線。該 電子線係藉由裝設在電子線產生裝置外部的偏向裝置進行 -13- (10) 1238430 偏向掃描。 在加熱、電子線淸洗後，背面側安裝體及前面基板 1 1係轉送到冷卻室1 03，例如冷卻至約1 〇〇°c的溫度爲止 。繼而，將背面側安裝體及前面基板11轉送到蒸鍍室 1 04，在此於螢光體屏蔽的外面蒸鍍形成有Ba膜作爲吸氣 膜。Ba膜之表面爲防止被氧及碳的污染而維持活性狀態 〇 然後，將背面側安裝體及前面基板11送到安裝室 105，在此加熱至200 °c。藉此，使銦層31再度溶融或軟 化成液狀。在該狀態下，使前面基板1 1與側壁1 8接合並 以特定的壓力加壓之後，冷卻銦且使之固化。藉此，前面 基板1 1與側壁1 8藉由銦層3 1予以封裝，形成有真空外 圍器10。 以此方法形成的真空外圍器1 0係在冷卻室1 06冷卻 至常溫之後，從卸載室1 0 7取出。然後，經過各種的後步 驟完成FED。 根據以上所構成的FED及其製造方法，在真空環境 中，藉由封裝前面基板1 1及背面基板1 2，又，藉由倂用 烘烤及電子線淸洗，可充分放出基板、側壁的表面吸附氣 體。同時，吸氣膜不會氧化，可維持充分的氣體吸附效果 。因而’獲得可維持高真空度的FED。又，藉由使用銦作 爲封裝材料，不會產生燒結玻璃時成爲問題的真空中之發 泡現象，以獲得氣密性高的FED。 在無處理狀態的封裝面32、33形成銦層，在真空中 -14- (11) 1238430 例如加熱至3 0 o °c使銦溶融時，將導致銦彈到封裝面上。 這是因爲封裝面3 2、3 3上的殘存雜質導致銦的濕潤性劣 化之緣故。因此’如前所述，以化學及物理硏磨劑之

Ce02硏磨封裝面32、33，以除去封裝面32、33的雜質。 藉此’使封裝面3 2、3 3改質成爲乾淨面，大幅提昇銦的 濕潤性。因而，即使在真空加熱中銦亦不會彈出，可防止 封裝部的漏洩產生。結果，可獲得氣密性高的真空外圍器 〇 硏磨劑係不限於C e 0 2，亦可爲具有化學硏磨及物理 硏磨效果的材料，例如可使用Μ η 0 2、Μ η 2 0 3、Μ η 3 0 4等。 化學硏磨及物理硏磨不僅限於封裝面3 2、3 3，亦可硏磨 處理前面基板1 1或背面基板1 2的內面全體。 再者，不限於化學硏磨及物理硏磨，藉由在真空中或 大氣中將封裝面或基板全體加熱處理至200 Τ：以上，以 3 00 °C以上最佳，以改質封裝面32、33亦可。 藉由上述的化學硏磨及物理硏磨或加熱處理改質處理 封裝面之情況下，或未改質處理封裝面之情況下，試驗真 空加熱中的銦之濕潤性。其結果顯示於第7圖。在第7圖 中，X係表示產生濕潤性劣化、△係表示因改質處理使濕 潤性列化少，但有漏洩的可能性、〇係表示濕潤性良好。 從該圖可知，在硏磨處理封裝面時，即使使用認一種 的硏磨劑皆可獲得良好的濕潤性。又，在加熱處理中即使 在真空中進行加熱處理及在大氣中進行加熱處理皆可獲得 2 00°C或3 0(TC以上的良好濕潤性。 -15- (12) 1238430 如此，藉由以化學及物理硏磨劑硏磨封裝面，或加熱 處理以改質封裝面成爲乾淨面，可大幅提昇與封裝面相對 的銦之濕潤性。因此，在密封時將有銦從所期望的封裝區 域流出之虞，即使是5 0英吋以上的大型FED亦可實現氣 密性及信賴性高的封裝構造。 本發明係不須限定於上述實施形態，在本發明的範圍 內可進行種種變更。例如，電子放出元件不限於電場放出 型的電子放出元件，亦可使用pn型的冷陰極元件或表面 傳導型的電子放出元件等其他的電子放出元件。又，本發 明亦可應用在電漿顯示裝置（PDP )、電激發光顯示器（ EL)等其他的畫像顯不裝置。 在上述實施型態中，雖然是在前面基板11的封裝面 3 3及側壁1 8的封裝面3 2兩方形成銦層3 1的狀態下封裝 的構成，但是僅在任一方的封裝面例如第8圖所示，僅在 前面基板1 1的封裝面3 3形成銦層3 1的狀態下封裝前面 基板I 1與側壁1 8之構成亦可。又，以銦等的金屬封裝材 封裝背面基板1 2的周緣部與側壁1 8之間亦可。此時，以 背面基板1 2的內面周緣部作爲封裝面，以與上述實施型 態相同的方法改質處理該封裝面之後進行封裝亦可。 〔產業上利用的可能性〕 如以上所詳述，根據本發明，藉由化學及物理硏磨或 加熱處理改質封裝面，可大幅提昇封裝材料的濕潤性，獲 得封裝部之氣密性高且信賴性提昇的畫像顯示裝置及其製 -16- (13) 1238430 造方法。 【圖式簡要說明】 第1圖係本發明之實施形態的FED斜視圖。 第2圖係取出上述FED的前面基板之狀態的斜視圖 〇 第3圖係沿著第1圖的III-ΙΠ之剖面圖。 第4圖係上述FED的螢光體屏蔽之平面圖。 第5圖係在構成上述FED的真空外圍器之側壁的封 裝面及前面基板之封裝面形成銦層之狀態的剖面圖。 第6圖係槪略表示上述FED的製造所使用的真空處 理裝置之圖式。 第7圖係在藉由化學及物理硏磨或是加熱處理對封裝 面進行改質處理之情況與未改質處理封裝面之情況下，比 較真空加熱中的銦之濕性的結果圖。 第8圖係在本發明的其他實施型態之FED製造方法 中，在構成真空外圍器的側壁之封裝面及前面基板的封裝 面上形成銦層之狀態的剖面圖。 主要元件對照表 10 真空外圍器 11 前面基板 12 背面基板 14 支撐構件 -17- (14)1238430 16 螢光體屏蔽 18 側壁 20 光吸收層 22 電子放出元件 24 導電性陰極層 25 空孔 26 二氧化5夕膜 28 閘極 3 0 低融點玻璃 3 1 銦層 32、3 3 封裝面 100 真空處理裝置 10 1 裝載室 102 烘烤、電子線淸洗室 103 、 106 冷卻室 1 04 蒸鑛室 105 安裝室 1 07 卸載室 R、G、B 螢光體層

Claims (1)

1238430 (υ 拾、申請專利範圍 ι· 一種畫像顯示裝置，其特徵在於具備有： 具有背面基板及與該背面基板相對向配置的前面s @ 之外圍器；及 上述外圍器的內側所設的複數個像素顯示元件， 上述前面.基板及上述背面基板係藉由封裝材料封自胃 邊部與周邊部.之間，上述前面基板及上述背面基板之至少 一方係具有在進行改質處理的同時，藉由上述封裝材料m 行封裝的封裝面。 2 ·如申請專利範圍第1項之畫像顯示裝置，其中， 上述封裝材料係低融點金屬材料& 3.如申請專利範圍第2項之畫像顯示裝置，其中， 上述低融點金屬材料係包含In或In的合金。 4 .如申請專利範圍第3項所記載之畫像顯示裝置， 其中，上述包含In的合金至少包含有Ag、Ni、Co、Αλί、 Cu、Sn、Bi、Ζη 之任一兀素。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之畫像顯示 裝置，其中，上述封裝面係藉由化學或物理性硏磨劑進行 硏磨處理之改質面。 6. 如申請專利範圍第5項之畫像顯示裝置，其中， 上封裝面係使用 Ce〇2、Μη〇2、Μιΐ2〇3、Μη3〇4中任一硏 磨劑進行硏磨處理之改質面。 7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之畫像顯示 裝置，其中，上述封裝面係以200 °C以上進行加熱處理之 1238430 (2) 改質面。 8 . —種畫像顯示裝置之製造方法，係具備有： 具有背面基板及與該背面基板相對向配置的前面基板 之外圍器；及上述外圍器的內側所設的複數個像素顯示元 件’上述前面基板及上述背面基板係藉由封裝材料封裝周 邊部與周邊部之間者，其特徵在於， 在上述前面基板及上述背面基板之至少一方的封裝面 進行改質處理； 在上述已改質處理的封裝面充塡封裝材料之後，藉由 上述封裝材料封裝上述前面基板及上述背面基板的周邊部 與周邊部之間。 9 ·如申請專利範圍第8項之畫像顯示裝置的製造方 法’其中，係藉由 Ce02、Μη02、Μη203、Μη304中任一 硏磨劑硏磨上述封裝面已進行改質處理。 1 〇·如申請專利範圍第8項之畫像顯示裝置的製造方 法’其中’上述封裝面係以20(TC以上之加熱進行改質處 理。 1 1 .如申請專利範圍第8至1 0項中任一項之畫像顯 示裝置的製造方法，其中，上述封裝材料係低融點金屬材 料。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之畫像顯示裝置的製造方 法’其中’上述低融點金屬材料係包含匕或“的合金。