WO2005083736A1

WO2005083736A1 - 画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置

Info

Publication number: WO2005083736A1
Application number: PCT/JP2005/003337
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Unno; Akiyoshi Yamada; Tsukasa Ooshima; Kuniharu Nagashima
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2005-09-09
Also published as: JP2005251474A; US20060281384A1; TW200532730A; EP1722389A1

Description

明細書

画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置

技術分野

[0001] この発明は、多数の電子放出素子を有する背面基板と蛍光体スクリーンを有する前面基板とを対向させて周縁部同士を封着した画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、次世代の軽量、薄型の平面型画像表示装置として、電界放出型の電子放出素子 (以下、ェミッタと称する）を用いた画像表示装置 (以下、 FEDと称する）、または表面伝導型のェミッタを用いた画像表示装置（以下、 SEDと称する）が知られて、る

[0003] 例えば、 FEDは、一般に、所定の隙間を置!、て対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合される。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる多数のェミッタが設けられている。また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。

[0004] 背面基板側の電位はほぼ OVであり、蛍光体スクリーンにはアノード電圧 Vaが印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体にェミッタ力放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。

[0005] このような FEDでは、前面基板と背面基板との隙間を数 mm以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（CR T)と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。

[0006] このような画像表示装置にぉ、て、近年、前面基板および背面基板の周縁部同士をインジウムのような低融点金属材料を用いて封着する方法が開発されている (例えば、特開 2002-319346号公報参照。；)。この方法〖こよると、基板周縁部の封着面の全周にインジウムを充填し、真空雰囲気中で、インジウムを通電加熱して溶融し、前面基板と背面基板の周縁部同士を封着して真空外囲器を組み立てる。これにより、真空外囲器内部を超高真空に維持しつつ、基板を必要以上に加熱することがなぐ速やかに封着できる。

[0007] しかし、この方法だと、インジウムの塗布厚が均一で、基板全域に亘つて熱斑の無い状態では、上述の通電加熱によって速やかな真空シールが可能だ力封着面の 4 つの辺部に塗布されたインジウムが先に溶融し、 4つの角部近くに塗布されたインジゥムが後に溶融する傾向があり、辺部でインジウムがはみだして基板上の配線をショートさせる問題が生じていた。

[0008] つまり、基板が矩形のため、均一に加熱していても、角部における熱逃げが大きぐ辺部と比較して角部の温度が低くなる傾向に有る。また、一度ベータ工程を通過した場合、インジウムが溶融し、角部に流れるため、辺部のインジウムの厚さより角部のィンジゥムの厚さが厚くなる傾向にある。このため、温度が低ぐインジウムの厚さが厚くなる角部では、温度が高ぐインジウムの厚さが薄い辺部より、インジウムを溶融させるために大きなエネルギーを必要としてヽた。

[0009] すなわち、上述の通電加熱では角部のインジウムが溶融しないため、角部からインジゥムが流れ出ないで真空外囲器の厚さが角部で厚くなる。または、角部のインジゥムを十分に溶融するために加熱を続けると、辺部にエネルギーを余分に供給してしまうため辺部のインジウムが切れてしまう。このように、インジウムの溶融時間に時間差が生じると、結果として、通電加熱本来の目的である速やかな真空シールが困難となる。また、角部が最後に溶融するため、先に溶融した辺部のインジウムの逃げ場がなくなり、基板上へこぼれてしまい配線ショートを引き起こす。

発明の開示

[0010] この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、背面基板および前面基板を必要以上に加熱することなく周縁部同士を確実且つ容易に封着できる画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置を提供することにある。

[0011] 上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドを用意する工程と、上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に上記開口を対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、上記開口を回転しつつ上記充填ヘッドを上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘つて封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。

[0012] 上記発明によると、充填ヘッドの開口を回転させつつヘッドを封着面に沿って移動させることにより、封着面に充填する封着材の幅を任意にコントロールできる。特に、真っ直ぐに延びた辺部の略中央力隣接する角部に向けて封着材の幅を狭くすることにより、封着材の通電加熱時に角部の封着材が先に溶融させて辺部の封着材を後に溶融させることができ、辺部から溶融した封着材がはみだすことを防止できる。

[0013] また、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、開口面積の異なる複数のノズルを有する充填ヘッドを用意する工程と、上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、上記複数のノズルの開口を順々に上記封着面に対向させつつ上記充填ヘッドを封着面に沿って移動させ、且つ封着面に対向した開口を介して封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする

[0014] 上記発明によると、充填ヘッドを封着面に沿って移動させるとともにノズルを切り換えることにより、封着面の所望する部位に所望するノズルの開口を対向させることができ、封着材の幅をコントロールできる。

[0015] また、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に開口を対向させるように充填ヘッドを配置する工程と、上記封着面のうち略真つ直ぐに延びた辺部に隣接した角部に充填する封着材の幅が他の部位における封着材の幅より狭くなるように、上記充填へッドに超音波を印加して振動させつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘つて封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。

[0016] 上記発明によると、充填ヘッドに印加する超音波を制御することにより、所望する部位に所望する幅の封着材を充填できる。

[0017] 一方、本発明の封着材充填装置は、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する装置であって、回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドと、上記開口が上記封着面に対向する姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、上記開口を回転させるように上記充填ヘッドを回転させる回転機構と、上記開口を介して上記封着面に封着材を充填する充填機構と、を備えている。

[0018] また、本発明の封着材充填装置は、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する装置であって、開口面積の異なる複数のノズルを略同軸に重ねて配置した充填ヘッドと、上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を選択的に上記封着面に対向させるように上記複数のノズルを軸方向にスライドさせるスライド機構と、上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を上記封着面に対向させた姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、上記封着面に選択的に対向した開口を介して該封着面に封着材を充填する充填機構と、を備えている。図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態に係る FEDを示す外観斜視図である。

[図 2]図 2は、図 1の線 A— Aに沿った断面図である。

[図 3]図 3は、上記 FEDの蛍光体スクリーンを示す部分平面図である。

[図 4]図 4は、上記 FEDの真空外囲器を構成する前面基板の封着面にインジウム層を形成した状態を示す平面図である。

[図 5]図 5は、上記封着面にインジウムを形成した前面基板と背面側組立体を対向させた状態を示す部分断面図である。

[図 6]図 6は、上記 FEDの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す図である。

[図 7]図 7は、封着面にインジウムを充填する充填装置を示す概略斜視図である。

[図 8]図 8は、図 7の充填装置の充填ヘッドを部分的に拡大して示す部分拡大図である。

[図 9]図 9は、充填ヘッドの開口形状と位相変化について説明するための図である。

[図 10]図 10は、他の開口形状について説明するための図である。

[図 11]図 11は、複数のノズルを用いてインジウムを充填する場合の充填方法を説明するための図である。

[図 12A]図 12Aは、複数のノズルを有する充填ヘッドの概略斜視図である。

[図 12B]図 12Bは、図 12Aのヘッドの平面図である。

[図 13]図 13は、図 12Aの充填ヘッドを用いて塗布したインジウム層の例を示す図である。

[図 14]図 14は、インジウムの塗布変形例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、図面を参照しながら、この発明の画像表示装置を FEDに適用した実施の形態について詳細に説明する。

図 1および図 2に示すように、この FEDは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス力もなる前面基板 11、および背面基板 12を備え、これらの基板は約 1. 5-3. Omm の隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板 11および背面基板 12は、矩形枠状の側壁 18を介して周縁部同士が封着され、内部が真空状態に維持された偏平な矩形状の真空外囲器 10を構成してヽる。

[0021] 後述するように、背面基板 12と側壁 18との間の封着面は、フリットガラス等の低融点ガラス 30によって封着され、前面基板 11と側壁 18との間は、封着面上に形成された下地層 31とこの下地層上に形成されたインジウム層 32 (封着材)とが融合した封着層 33によって封着されている。

[0022] 真空外囲器 10の内部には、背面基板 12および前面基板 11に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の支持部材 14が設けられている。これらの支持部材 14は、真空外囲器 10の長辺と平行な方向に延出しているとともに、短辺と平行な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、支持部材 14の形状については特にこれに限定されるものではなく、柱状の支持部材を用いてもょ、。

[0023] 図 3に示すように、前面基板 11の内面には蛍光体スクリーン 16が形成されている。

この蛍光体スクリーン 16は、赤、緑、青の 3色に発光する蛍光体層 R、 G、 Bとマトリツタス状の黒色光吸収部 20とで形成されている。上述の支持部材 14は、黒色光吸収部の影に隠れるように置かれる。また、蛍光体スクリーン 16上には、メタルバックとして図示しな!、アルミニウム層が蒸着されて、る。

[0024] 図 2に示すように、背面基板 12の内面上には、蛍光体層 R、 G、 Bを励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電界放出型の電子放出素子 2 2が設けられている。これらの電子放出素子 22は、各画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、画素表示素子として機能する。

[0025] 詳細に述べると、背面基板 12の内面上には、導電性力ソード層 24が形成され、この導電性力ソード層上には多数のキヤビティ 25を有した二酸ィ匕シリコン膜 26が形成されている。二酸ィ匕シリコン膜 26上には、モリブデン、ニオブ等からなるゲート電極 2 8が形成されている。そして、背面基板 12の内面上において各キヤビティ 25内に、モリブデン等力もなるコーン状の電子放出素子 22が設けられている。その他、背面基板 12上には、電子放出素子 22に接続された図示しないマトリックス状の配線等が形成されている。

[0026] 上記のように構成された FEDにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子 22とゲート電極 28に入力される。電子放出素子 22を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、 + 100Vのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン 16には + 10kVが印加される。そして、電子放出素子 22から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極 28の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン 16の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。

[0027] 次に、上記のように構成された FEDの製造方法について詳細に説明する。

まず、前面基板 11となる板ガラスに蛍光体スクリーン 16を形成する。これは、前面基板 11と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体層のストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成された板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットすることにより、露光、現像して蛍光体スクリーン 16を生成する。

[0028] 続ヽて、背面基板用の板ガラスに電子放出素子 22を形成する。この場合、板ガラス上にマトリックス状の導電性力ソード層を形成し、この導電性力ソード層上に、例えば熱酸化法、 CVD法、あるいはスパッタリング法により二酸ィ匕シリコン膜の絶縁膜を形成する。

[0029] その後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンゃニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィ一により形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウエットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極 28を形成する。

[0030] 次に、レジストパターン及びゲート電極をマスクとして絶縁膜をウエットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キヤビティ 25を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向力電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極 28上に、例えばアルミニウム、ニッケルゃコバルトからなる剥離層を形成する。この後、背面基板表面に対して垂直な方向から、力ソード形成用の材料として、例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、各キヤビティ 25の内部に電子放出素子 22を形成する。続いて、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。

[0031] 続いて、電子放出素子 22の形成された背面基板 12の周縁部と矩形枠状の側壁 1 8との間の封着面を、大気中で低融点ガラス 30により互いに封着する。同時に、大気中で、背面基板 12上に複数の支持部材 14を低融点ガラス 30により封着する。

[0032] その後、背面基板 12と前面基板 11とを側壁 18を介して互いに封着する。この場合、図 4に示すように、まず、前面基板 11側の封着面 11aとなる内面周縁部にその全周に亘つて下地層 31を形成する。この封着面 11aは、背面基板 12側の封着面 18aとなる側壁 18の上面に対応した矩形枠状をなし、前面基板 11内面の周縁部に沿って延びている。そして、封着面 11aは、対向する 2組の直線部、すなわち 4つの辺部と 4つの角部とを有しているとともに、側壁 18の上面とほぼ同一寸法および同一の幅と成つている。下地層 31の幅は、封着面 11aの幅よりも僅か〖こ狭く形成されている。本実施の形態にお、て、下地層 31は銀ペーストを塗布して形成する。

[0033] 続いて、下地層 31の上に、低融点金属力もなる封着材としてインジウムを充填し、下地層 31の全周に亘つて切れ目なく連続して延びたインジウム層 32を形成する。この際、封着面 11aの 4つの辺部それぞれの略中央から隣接する角部に向けて断面積が徐々に小さくなるように各辺部のインジウム層 32をそれぞれ形成する。インジゥムの充填方法については後に詳述する。そして、 4つの角部それぞれにおいて、インジゥム層 32に電極 34を接続する。なお、インジウム層 32は、下地層 31の幅内に塗布する。

[0034] インジウム層 32の形状はこれに限らず角部におけるインジウムの断面積が他の部位の断面積より少なくとも小さくなれば良い。また、電極 34の位置は、角部に限らず、辺部に接続しても良い。この場合、電極 34を接続した部位におけるインジウムの断面積を他の部位の断面積より小さくすることが望ま U、。

[0035] 上記のように、電極 34を接続した 4つの角部でインジウム層 32の断面積を他の部位より小さくすることにより、後述するように電極 34を介してインジウム層 32に通電して溶融させたとき、断面積の比較的小さい角部のインジウム層 32が他の部位より先に溶融して辺部の略中央の断面積が比較的大きいインジウム層 32が最後に溶融するようになる。つまり、インジウム層 32の断面積を制御することにより、インジウム層 32 の溶融順序を上記の順序にコントロールすることができ、溶融したインジウムを角部に接続した電極 34を介して先に逃がし、溶融したインジウムが辺部からはみだして背面基板 12上の配線をショートさせる心配がなくなり、側壁 18の封着面 18aと前面基板 11の封着面 1 laを容易且つ確実に封着できる。

[0036] 本実施の形態では、封着面 11aにインジウム層 32を形成した後、通電加熱して前面基板 11を側壁 18に封着するまでの間に、後述するべ一キング工程を経るため、封着面 11aに形成したインジウム層 32が溶融する。このため、本実施の形態では、図 4に示すように、封着面 11aの各辺部の略中央から隣接する角部に向けてインジゥム層 32の幅が徐々に狭くなるようにインジウム層 32を形成し、インジウム層 32の断面積を変化させた。つまり、インジウム層 32が溶融した場合、塗布幅の広い部位にインジゥムが集まる傾向にあるため、インジウム層 32の塗布幅を制御することにより、辺部の略中央部のインジウム層 32の断面積を角部より大きくできる。

[0037] なお、ここでは封着材としてインジウムを用いた力 Ga、 Bi、 Sn、 Pb、 Sbなどの低融点金属やこれら低融点金属の合金を用いることもできる。

[0038] また、上記説明では、「融点」という表現を用いている力 2種以上の金属力もなる合金では、融点が単一に定まらない場合がある。一般にそのような場合には、液相線温度と固相線温度が定義される。前者は、液体の状態力温度を下げていった際、合金の一部が固体ィ匕し始める温度であり、後者は合金の全てが固体ィ匕する温度である。本実施の形態では、説明の便宜上、このような場合においても融点という表現を用いることにし、固相線温度を融点と呼ぶことにする。

[0039] 一方、前述した下地層 31は、金属封着材料に対して濡れ性および気密性の良い材料、つまり、金属封着材料に対して親和性の高い材料を用いる。上述した銀べ一ストの他、金、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅等の金属ペーストを用いることができる。金属ペーストの他、下地層 31として、銀、金、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅等の金属メツキ層あるいは蒸着膜、又はガラス材料層を用いることもできる。

[0040] 続いて、図 5に示すように、封着面 11aに下地層 31およびインジウム層 32が形成された前面基板 11と、背面基板 12に側壁 18が封着された背面側組立体とを、封着面 l la、 18a同士が向かい合った状態で、かつ、所定の距離をおいて対向した状態で治具等により保持し、真空処理装置に投入する。

[0041] 図 6に示すように、この真空処理装置 100は、順に並んで設けられたロード室 101、ベーキング、電子線洗浄室 102、冷却室 103、ゲッタ膜の蒸着室 104、組立室 105、冷却室 106、およびアンロード室 107を有している。これら各室は真空処理が可能な処理室として構成され、 FEDの製造時には全室が真空排気されている。また、隣り合う処理室間は図示しないゲートバルブ等により接続されている。

[0042] 所定の間隔をおいて対向した背面側組立体および前面基板 11は、ロード室 101 に投入され、ロード室 101内を真空雰囲気とした後、ベーキング、電子線洗浄室 102 へ送られる。ベーキング、電子線洗浄室 102では、 10— ⁵Pa程度の高真空度に達した時点で、背面側組立体および前面基板 11を 300°C程度の温度に加熱してベーキングし、各部材の表面吸着ガスを十分に放出させる。

[0043] この温度ではインジウム層（融点約 156°C) 32が溶融する。ここで、前述したように、インジウム層 32は、封着面 10aの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるように形成されているため、溶融した場合でも各辺部の略中央の幅広部にインジウムが集まって角部のインジウムの断面積が他の部位より小さくなる。同時に、インジウム層 32は親和性の高い下地層 31上に形成されているため、溶融したィンジゥムは流動することなく下地層 31上に保持され、電子放出素子 22側や背面基板の外側、ある、は蛍光体スクリーン 16側への流出が防止される。

[0044] また、ベーキング、電子線洗浄室 102では、加熱と同時に、ベーキング、電子線洗浄室 102に取り付けられた図示しない電子線発生装置から、前面基板 11の蛍光体スクリーン面、および背面基板 12の電子放出素子面に電子線を照射する。この電子線は、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって偏向走査されるため、蛍光体スクリーン面、および電子放出素子面の全面を電子線洗浄することが可能となる

[0045] 加熱、電子線洗浄後、背面基板側組立体および前面基板 11は冷却室 103に送られ、例えば約 100°Cの温度まで冷却される。続いて、背面側組立体および前面基板 11はゲッタ膜の蒸着室 104へ送られ、ここで蛍光体スクリーンの外側にゲッタ膜として Ba膜が蒸着形成される。この Ba膜は、表面が酸素や炭素などで汚染されることが防止され、活性状態を維持することができる。

[0046] 次に、背面側組立体および前面基板 11は組立室 105に送られ、ここで 4つの電極 34を介してインジウム層 32が通電加熱されインジウム層 32が再び液状に溶融あるいは軟ィ匕される。ここでも、上記と同様に、インジウム層 32は、各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるように形成されているため、断面積の小さい角部から先に溶融して辺部の中央部に向けて徐々に溶融する。このようにインジウムの溶融順をコントロールすることにより、角部力のインジウムの流出を許容した上で辺部のインジウムを溶融することになり、辺部略中央で溶融したインジウムがはみだすことを防止できる。

[0047] そして、この状態で、前面基板 11と側壁 18とを接合して所定の圧力で加圧した後、インジウムを冷却して固化させる。これにより、前面基板 11の封着面 11aと側壁 18の封着面 18aとが、インジウム層 32および下地層 31を融合した封着層 33によって封着され、真空外囲器 10が形成される。

[0048] このようにして形成された真空外囲器 10は、冷却室 106で常温まで冷却された後、アンロード室 107から取り出される。以上の工程により、 FEDが完成する。

[0049] ここで、封着面に形成された下地層 31上へのインジウムの充填、すなわち、インジゥムの塗布方法について説明する。尚、インジウムは、以下に説明する封着材充填装置を用いて塗布する。

図 7に示すように、この封着材充填装置は、平坦な載置面 40aを有した支持台 40を備え、載置面上には、平坦な矩形板状のホットプレート 42、ホットプレート上に被封着物を位置決めする位置決め機構 44、被封着物上に封着材を充填する充填ヘッド 46、および被封着物に対して充填ヘッドを相対的に移動させるヘッド移動機構 48が設けられている。ホットプレート 42には、被封着物として、前述した前面基板 11が載置される。

[0050] 位置決め機構 44は、例えば、ホットプレート 42上に載置された前面基板 11の直交する 2辺にそれぞれ当接する 3つの固定の位置決め爪 50と、前面基板 11の他の 2辺にそれぞれ当接し、位置決め爪 50に向かつて前面基板 11を弹性的に押付ける 2つの押え爪 52と、を有している。

[0051] 図 7および図 8に示すように、充填ヘッド 46は、溶融したインジウムを貯溜した貯溜部 54、この貯溜部カゝら送られた溶融インジウムを前面基板 11の封着面に充填するノズル 55、およびこのノズル 55の外面に固定され超音波発生部として機能する超音波振動子 56を備えている。また、充填ヘッド 46〖こは、パージガスを供給する供給パイプ 58が接続されているとともに、ノズル 55を加熱するヒータ部 60が設けられている。尚、貯留部 54、ノズル 55、供給パイプ 58、およびヒータ部 60は、本発明の充填機構として機能する。

[0052] ヘッド移動機構 48は、図 7に示すように、充填ヘッド 46を支持台 40の載置面 40a に対して垂直な、つまり、ホットプレート 42上に載置された前面基板 11に対して垂直な Z軸方向に沿って昇降駆動自在に支持した Z軸駆動ロボット 62と、この Z軸駆動口ボット 62を上記前面基板 11の短辺と平行な Y軸方向に沿って往復駆動自在に支持した Y軸駆動ロボット 64とを備えている。更に、 Y軸駆動ロボット 64は、載置面 40a上に固定された X軸駆動ロボット 66および補助レール 67により、上記前面基板 11の長辺と平行な X軸方向に沿って往復駆動自在に支持されている。尚、 Z軸駆動ロボット 62は、充填ヘッド 46を Z軸と平行な軸を中心に回転させる機能を有し、本発明の回転機構としても機能する。

[0053] 上述した封着材充填装置を用いてインジウムを塗布する場合、図 7に示したように、封着面を上にして前面基板 11をホットプレート 42上に載置し、位置決め機構 44によつて所定位置に位置決めする。続いて、図 8に示すように、溶融状態のインジウムが貯溜されている充填ヘッド 46を所望の充填開始位置にセットした後、ヘッド移動機構 48によって、充填ヘッド 46を回転させつつ前面基板 11の封着面、ここでは、前面基板 11上に形成された下地層 31、に沿って所定の速度で移動させる。そして、充填へッド 46を回転および移動させながら、ノズル 55から下地層 32上に溶融インジウムを連続的に充填し、下地層に沿って連続的に延びたインジウム層 32を全周に亘り形成する。また、この際、同時に超音波振動子 56を作動させ、溶融インジウムに超音波を印加しながら下地層 31上に充填する。

[0054] ここで、上記超音波は、前面基板 11の封着面、つまり、下地層表面に対して垂直な方向に印加し、超音波の振動数は、例えば、 30— 40kHzに設定する。

[0055] このように、超音波を印加しながらインジウムを充填することにより、封着面あるいは下地層 31に対するインジウムの濡れ性が向上し、インジウムを所望の位置に良好に充填することが可能となる。また、溶融したインジウムを下地層 31に沿って連続的に充填することができ、下地層に沿って切れ目なく延びたインジウム層を形成することが可能となる。更に、超音波を印カロしながら溶融インジウムを充填することにより、充填した時点で、インジウムの一部が下地層 31の表面部内に拡散して合金層を形成することができる。

[0056] なお、インジウムを充填する工程において、上記超音波の発振出力、あるいは、ノズル 55のインジウムの吐出孔径のいずれか一方を調整することにより、インジウムの吐出量を制御し、形成されるインジウム層の厚さや幅を調整することもできる。

[0057] 図 9には、充填ヘッド 46のノズル 55が下地層 31に対向する開口 57の形状および位相変化について説明するための模式図を示してある。

本実施の形態では、ノズル 55の開口 57を正方形にし、充填ヘッド 46を図 9に示す移動経路に沿って移動させながら回転させることにより、インジウムの塗布幅をコントロールするようにした。つまり、本実施の形態の塗布方法によると、図 4に示すような形状のインジウム層 32を下地層 31の上に容易且つ確実に形成できる。

[0058] より具体的には、前面基板 11の周縁部にある封着面 11aの各角部においてノズル 55の開口 57の各辺が基板の各辺と略平行になり、且つ封着面 11aの各辺部の略中央にて開口 57の対角線が幅方向と略一致するように、開口 57の位相を変化させつつ充填ヘッド 46を回転させるようにした。この場合、インジウム層 32の最大幅が開口 57の対角線の長さと一致し、最小幅が開口 57の 1辺の長さと一致することになる。

[0059] 封着面 11aの角部におけるインジウムの塗布幅と辺部におけるインジウムの塗布幅の比を変更したい場合には、例えば、図 10に示すように、細長い楕円形の開口 59を有する充填ヘッド 46を用意して、充填ヘッド 46を回転させつつ封着面 11aに沿って移動させれば良い。この場合、楕円形の長軸の長さが辺部中央におけるインジウムの塗布幅となり、楕円形の短軸の長さが角部におけるインジウムの塗布幅となる。

[0060] つまり、封着面 11aの角部におけるインジウムの塗布幅を辺部における塗布幅より狭くするためには、充填ヘッド 46の開口の形状を回転によって位相が変化する形状にすれば良ぐ多角形や楕円形に形成すれば良い。反面、開口の形状を円形にした場合、回転により開口の位相が変化することがないため、円形の開口ではインジウムの塗布幅をコントロールすることはできない。しかし、上述した超音波を印加しつつィンジゥムを充填する方法を採用すれば、円形の開口を有する充填ヘッド 46を用いることができ、充填ヘッド 46に印加する超音波を制御することによりインジウムの塗布幅を変ィ匕させることができる。

[0061] 以上のように、本実施の形態によると、前面基板 11の封着面 11aにインジウム層 32 を形成し、このインジウム層 32を通電加熱して溶融させることにより、前面基板 11を封着するようにしたため、前面基板 11および背面基板 12を必要以上に加熱することなく両者を封着できる。特に、本実施の形態では、矩形枠状の封着面 11 aの 4つの辺部それぞれの略中央から隣接する角部に向けてインジウム層 32の幅を徐々に狭くするように形成したため、インジウム層 32を通電加熱して溶融させたときに 4つの角部付近のインジウムを先に溶融させることができ、各辺部中央付近力もインジウムがはみだすことを防止でき、前面基板 11を側壁 18に対して容易且つ確実に封着できる。また、本実施の形態によると、充填ヘッド 46を回転させつつ移動させるだけの簡単な構成および制御によってインジウムの塗布幅を任意にコントロールできる。

[0062] 尚、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つカゝの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

[0063] 例えば、上述した実施の形態では、回転により位相が変化する開口 57、 59を有する充填ヘッド 46を回転させつつ移動させることにより、封着面 11aに充填するインジゥムの塗布幅をコントロールするようにした力図 11、図 12A、および図 12Bに示すように、開口面積の異なる複数のノズル 71、 72、 73を有する充填ヘッド 46を用意し、封着面 11aに対向させるノズルの開口面積を順々に変化させつつインジウムを充填するようにしても良い。

[0064] より具体的には、封着面 11aの角部にインジウムを充填する際には、 3つのノズルのうち最も開口面積の小さいノズル 71の開口を封着面 1 laに対向させてインジウムを充填し、各辺部中央にインジウムを充填する際には、最も開口面積の大きいノズル 7 3の開口を封着面 11aに対向させてインジウムを充填する。このように、封着面 11aに対向させるノズルを切り換えてインジウムを充填することにより、インジウムの塗布幅を段階的に変化させることができる。この場合、例えば、図 13に示すように、封着面 11 aにインジウムを充填することができる。

[0065] また、上述した実施の形態では、封着面 11aの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるようにインジウム層 32を形成した力図 14に示すように、各辺部の中央力もずれた位置が最も幅広になるようにインジウム層 32を形成しても良い。具体的には、各辺部の全長に対して角部から 30%以上離れた位置を最も幅広に形成すれば良い。

[0066] また、上述した実施の形態では、通電加熱によってインジウムを溶融するようにした力これに限らず、角部と辺部の熱容量の違いによりインジウム溶融順を定められる加熱方法、つまり、高周波加熱や赤外線加熱、レーザ加熱によってインジウムを局所的に加熱する場合にも本発明のインジウム塗布形状を採用できる。また、単なる加熱によってインジウムを溶融して封着する場合にも多少の差ではあるが、熱容量の差が生じるため本発明のインジウムの塗布形状を採用することもできる。

[0067] また、上述した実施の形態では、封着面 11aに下地層 31を形成し、その上にインジゥム層 32を形成する構成としたが、下地層 31を用いることなく直接、封着面 11a上にインジウム層 32を充填する構成としても良い。この場合においても、封着面 11aの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるようにインジウム層 32 を設けることにより、前述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

[0068] 一方、上述した実施の形態では、前面基板 11の封着面 11aのみに下地層 31およびインジウム層 32を形成した状態で封着する構成としたが、側壁 18の封着面 18aのみ、あるいは、前面基板 11の封着面 11aと側壁 18の封着面 18aとの両方に下地層 3 1およびインジウム層 32を形成した状態で封着する構成としてもよい。

[0069] その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなぐこの発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、背面基板 12と側壁 18との間を、上記と同様の下地層 31およびインジウム層 32を融合した封着層によって封着してもよい。また、前面基板 11あるいは背面基板 12の一方の周縁部を折り曲げて形成し、これらの基板を側壁を介することなく直接的に接合する構成としてもよい。

[0070] また、上述した実施の形態では、電子放出素子として電界放出型の電子放出素子を用いたが、これに限らず、 pn型の冷陰極素子あるいは表面伝導型の電子放出素子等の他の電子放出素子を用いてもよい。また、この発明は、プラズマ表示パネル（ PDP)、エレクト口ルミネッセンス (EL)等の他の画像表示装置にも適用可能である。産業上の利用可能性

[0071] この発明の画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置によると、背面基板および前面基板を必要以上に加熱することなく周縁部同士を確実且つ容易に封着できる。

Claims

請求の範囲

[1] 背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、

回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドを用意する工程と、上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に上記開口を対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、

上記開口を回転しつつ上記充填ヘッドを上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘つて封着材を充填する充填工程と、

を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。

[2] 上記充填工程では、上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部の略中央から隣接する角部に向けて封着材の幅が徐々に狭くなるように上記封着面に封着材を充填することを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置の製造方法。

[3] 上記充填工程では、上記充填ヘッドに超音波を印加しつつ封着材を上記封着面に充填することを特徴とする請求項 1または 2に記載の画像表示装置の製造方法。

[4] 背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、

開口面積の異なる複数のノズルを有する充填ヘッドを用意する工程と、上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、上記複数のノズルの開口を順々に上記封着面に対向させつつ上記充填ヘッドを封着面に沿って移動させ、且つ封着面に対向した開口を介して封着材を充填する充填工程と、

を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。

[5] 上記充填工程では、互いに重なり合うように配置された上記複数のノズルを軸方向に移動させることにより、上記封着面に対向するノズルの開口面積を変化させることを特徴とする請求項 4に記載の画像表示装置の製造方法。

[6] 上記充填工程では、上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部に隣接する角部に充填される封着材の幅が他の部位より狭くなるように上記封着面に対向させるノズルの開口面積を変化させることを特徴とする請求項 4または 5に記載の画像表示装置の製造方法。

[7] 上記充填工程では、上記充填ヘッドに超音波を印加しつつ封着材を上記封着面に充填することを特徴とする請求項 4乃至 6のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。

[8] 背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、

上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に開口を対向させるように充填ヘッドを配置する工程と、

上記封着面のうち略真っ直ぐに延びた辺部に隣接した角部に充填する封着材の幅が他の部位における封着材の幅より狭くなるように、上記充填ヘッドに超音波を印カロして振動させつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘つて封着材を充填する充填工程と、

を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。

[9] 上記封着面の角部に充填された封着材の部位に接続した電極を介して上記封着材を通電加熱して溶融させ、上記背面基板と前面基板の周縁部同士を封着する封着工程をさらに有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。

[10] 背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する封着材充填装置であって、

回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドと、

上記開口が上記封着面に対向する姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、

上記開口を回転させるように上記充填ヘッドを回転させる回転機構と、上記開口を介して上記封着面に封着材を充填する充填機構と、

を備えて!/ヽることを特徴とする封着材充填装置。

[11] 上記開口は、多角形あるいは楕円形に形成されていることを特徴とする請求項 10 に記載の封着材充填装置。

[12] 上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部の略中央から隣接する角部に向けて封着材の幅が徐々に狭くなるように上記封着面に封着材を充填することを特徴とする請求項 10または 11に記載の封着材充填装置。

[13] 背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する封着材充填装置であって、

開口面積の異なる複数のノズルを略同軸に重ねて配置した充填ヘッドと、上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を選択的に上記封着面に対向させるように上記複数のノズルを軸方向にスライドさせるスライド機構と、

上記複数のノズルのうち 1つのノズルの開口を上記封着面に対向させた姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、

上記封着面に選択的に対向した開口を介して該封着面に封着材を充填する充填機構と、

を備えて!/ヽることを特徴とする封着材充填装置。

[14] 上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部に隣接する角部に充填される封着材の幅が他の部位より狭くなるように上記封着面に開口を対向させるノズルを切り換えることを特徴とする請求項 13に記載の封着材充填装置。上記封着材は、 In、 Ga、 Bi、 Sn、 Pb、 Sbを含む低融点金属、およびこれら低融点金属の合金のうち何れかを含むことを特徴とする請求項 10乃至 14のいずれかに記載の封着材充填装置。