(57)【要約】【課題】放電によるダメージを低減するために、分断されたメタルバック膜やゲッタ膜の層を形成するのに有効な蒸着部品の製造方法及び製造装置を提供することにある。【解決手段】蒸着源１００から気化する気化物を基板２の表面に蒸着する場合、前記基板の表面を前記気化物が流れる主流方向に対して、傾斜させて配置し、前記主流方向に対する前記基板２の表面の陰部分で、前記気化物の蒸着状態が分断領域７ｂを形成するようにした。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着源から気化する気化物を基板の表面に蒸着する場合、前記基板の表面を前記気化物が流れる主流方向に対して、傾斜させて配置し、前記主流方向に対する前記基板の表面の陰部分で、前記気化物の蒸着状態が分断領域を形成するようにしたことを特徴とする蒸着部品の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、画像表示装置の前面基板であり、蛍光面層を有し、この蛍光面層は、ストライプ状の蛍光体層およびこの蛍光体層の相互間に位置するストライプ状の遮光層を含む蛍光面層であり、前記陰部分を、前記遮光層の上に形成された凸状絶縁層により生じさせることを特徴とする蒸着部品の製造方法。
【請求項３】
前記蒸着源からはアルミニウムを含む気体が気化することを特徴とする請求項１記載の蒸着部品の製造方法。
【請求項４】
前記陰部分を生じさせる前記凸状絶縁層は、ケミカルカット剤であり、この凸状絶縁層の片面にゲッタ膜を形成することを特徴とする請求項２記載の蒸着部品の製造方法。
【請求項５】
真空チャンバー内において、
蒸着源と、
前記蒸着源からの気化物の基板の表面の陰部分に対する蒸着状態が分断領域を形成するように、前記蒸着源からの気化物が流れる主流方向に対して、前記基板の表面を傾斜させて配置する手段と、
を具備したことを特徴とする蒸着部品の製造装置。
【請求項６】
前記基板は、画像表示装置の前面基板であり、蛍光面層を有し、この蛍光面層は、ストライプ状の蛍光体層およびこの蛍光体層の相互間に位置するストライプ状の遮光層を含む蛍光面層であり、前記陰部分を、前記遮光層の上に形成された凸状絶縁層により生じさせることを特徴とする請求項５記載の蒸着部品の製造装置。
【請求項７】
前記蒸着源は、アルミニウムを含む気体を気化させることを特徴とする請求項５記載の蒸着部品の製造装置。
【請求項８】
前記陰部分を生じさせる前記凸状絶縁層は、ケミカルカット剤であり、
前記蒸着源は、ゲッタ剤を気化させることを特徴とする請求項５記載の蒸着部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光面層を備えた画像表示装置の部品を得るのに有用な蒸着部品の製造方法及び製造装置に関し、メタルバック膜、ゲッタ膜等を分割形成する工程に適用して有効な発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。ＦＥＤの内、表面伝導型エミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、本願においてはＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、一般に、所定の隙間を置い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することにより真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。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、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【０００４】
前面基板の内面には赤、青、緑の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線および信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。
【０００５】
蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から出た電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光し映像が表示される。
【０００６】
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（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、更に、蛍光体の上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を有する蛍光面を用いることが必要となる。
【０００８】
この場合、蛍光面に印加するアノード電圧は最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。しかし、前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜２ｍｍ程度に設定する必要がある。そのため、ＦＥＤでは、高いアノード電圧を蛍光面に印加すると、前面基板と背面基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。
【０００９】
放電が起こると、瞬間的に１００Ａ以上の電流が流れることがあり、電子放出素子や蛍光面の破壊あるいは劣化、さらには駆動回路の破壊を引き起こす可能性もある。これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶことにする。このような不良発生につながる放電は製品としては許容されない。したがって、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電によるダメージが発生しないように構成しなければならない。しかしながら、放電を長期間に渡って完全に抑制するのは非常に難しい。
【００１０】
一方、放電が発生しないようにするのではなく、放電が起きても電子放出素子ヘの影響を無視できるよう、放電の規模を抑制するという対策も考えられる。このような考え方に関連する技術として、例えば、特開２０００−３１１６４２号公報には、蛍光面に設けられたメタルバックに切り欠きを入れてジグザグなどのパターンを形成し、蛍光面の実効的なインダクタンス・抵抗を高める技術が開示されている。また、特開平１０−３２６５８３号公報には、メタルバックを分割或は分断する技術が開示されている。
【００１１】
これらの技術を適用する場合には、予め形成したメタルバックの一部領域を何らかの手段で取り除く必要がある。あるいは、メタルバックを形成する際に、例えばマスキングをおこなって所定の領域のみにメタルバックが分断して形成されるような製造方法とする必要がある。
【００１２】
また、真空度を長期に渡って維持するためにはパネルを封着後に排気するのではなく、真空チャンバー中で、通常ゲッタと呼ばれるガス吸着膜を蛍光面上に形成し、そのまま大気暴露することなく、前面基板と背面基板を封着するという方法が好適である。
【００１３】
このような場合、先のようにメタルバックを分断しても、今度は、ゲッタ膜が連続膜になってしまい、実質的にメタルバック層の分断効果がなくなってしまう。そこでゲッタ膜も分断することが必要となる。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、その目的は、分断されたメタルバック膜やゲッタ膜の層を形成するのに有効な蒸着部品の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の一実施の態様では、蒸着源から気化する気化物を基板の表面に蒸着する場合、前記気化物が流れる主流方向に対して、前記基板の表面を傾斜させて配置し、前記主流方向に対する前記基板の表面の陰部分で、前記気化物の蒸着状態が分断領域を形成するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
上記の方法によると、蒸着部品において、メタルの分断領域を比較的容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、この発明を一実施の形態を説明する。まず、本発明が適用される画像表示装置について説明する。
【００１８】
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板２、および背面基板１を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板２および背面基板１は、矩形枠状の側壁３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器４を構成している。
【００１９】
前面基板２の内面には蛍光面６が形成されている。この蛍光面６は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層とマトリックス状の黒色遮光層とで構成されている。蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。蛍光面６上には、アノード電極として機能するメタルバック層７が形成されている。表示動作時、メタルバック層７には所定のアノード電圧が印加される。
【００２０】
背面基板１の内面上には、蛍光体層を励起する電子ビームを放出する多数の電子放出素子８が設けられている。これらの電子放出素子８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。電子放出素子は図示しないマトリックス配線を介して駆動される。
【００２１】
また、背面基板１および前面基板２の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ１０が配置されている。
【００２２】
蛍光面６にはメタルバック層７を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子８から放出された電子ビームはアノード電圧により加速され蛍光面６に衝突する。これにより、対応する蛍光体層が発光し画像が表示される。
【００２３】
また、上記のメタルバック層７は、本発明の製造方法により製造されており、ストライプ状に分断されている。これにより、例え不要な放電が発生したとしても小規模であり、素子の破壊に及ばないようになっている。
【００２４】
次に、上記ＦＥＤにおける蛍光面６およびメタルバック層７について詳細に説明する。なお、本発明ではメタルバック層という用語を用いているが、この層は、金属（メタル）に限定されるものではなく、種々の材料を使うことが可能である。しかし本願においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、前面基板２の内面に設けられた蛍光面６は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および黒色遮光層２２を有し、電気的に絶縁性の材料で形成されている。黒色遮光層２２は、例えば、所定の隙間を置いて平行に並んだ多数のストライプ部２２ａおよび蛍光面６の周縁に沿って延びた矩形枠部２２ｅで形成されている。黒色遮光層２２は、例えば、カーボンおよびバインダの混合物を塗布することにより形成され、バインダの含有量は８０％以下に設定されている
また、赤、青、緑に発光する多数の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、黒色遮光層２２のストライプ部２２ａの間に形成されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、ストライプ状あるいは縦横マトリックス状、或は千鳥状、或は格子状に配列されてもよい。
【００２６】
さらに黒色遮光層２２のストライプ部２２ａ上には、凸状絶縁層２２ｂがあり、この凸状絶縁層２２ｂは、メタルバック層７の分断状態を得るために利用されている。凸状絶縁層２２ｂの形成方法としては、種々の方法が可能である。図では凸状として単一峰状のものを示しているが、この数や形状に限定されるものではない。要は、凸状絶縁層２２ｂは、メタルバック層７の分断を得られる機能をもてばよい。
【００２７】
メタルバック層７は、真空薄膜プロセスにより、蛍光面６のほぼ全面上に一括して形成されている。例えば、メタルバック層７は、真空雰囲気中で、蛍光面６上にアルミニウムを蒸着あるいはスパッタリングすることにより形成される。
【００２８】
この際、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ上に直接成膜すると、蛍光体層の蒸着面は凸凹しているため、鏡面を形成することができない。そこで、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの表面をラッカーなどにより平滑化処理した後、メタルバック層７を成膜する方法が周知である。このラッカーによる平滑化処理は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂにのみ選択的に行い、黒色遮光層２２上の凸形状面は維持される。
【００２９】
メタルバック層７の内、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに重なった領域は電気的に連続したストライプ状の導電性薄膜７ａを構成している。これに対し、メタルバック層７の内、黒色遮光層２２に重なった領域は、不連続な分断領域７ｂとして形成されている。つまり黒色遮光層２２上に蒸着法などでメタルバック層７を形成すると、凸状絶縁層２２ｂによって蒸着されない陰の部分が多数生じる。その結果、上記の不連続な分断領域７ｂが確実に形成され、メタルバック層７は、電気的に分断された薄膜となる。
【００３０】
また、メタルバック層７は、このメタルバック層に通電するための端子部３１を含んで形成されている。メタルバック層７の膜厚は、電子ビームの透過能や膜強度を考慮すると、５０〜２００ｎｍ程度が好適である。
【００３１】
上記のように構成されたＦＥＤによれば、導電性薄膜としてのメタルバック層７は、黒色遮光層２２と重なった領域に電気的に不連続な分断領域７ｂを有しているため、前面基板２と背面基板１との間で放電が生じた場合でもその際の放電電流を十分に抑制でき、放電によるダメージを回避することが可能となる。
【００３２】
これにより、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性が向上した画像表示装置を得ることができる。また、アノード電圧が低いほど、蛍光体劣化が問題となるが、上記のようにアノード電圧を高く設定可能であることから、蛍光体劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【００３３】
また、真空成膜プロセスによってメタルバック層７を形成することにより、遮光層上に位置し電気的に不連続な領域を含むメタルバック層を蛍光面のほぼ全面上に一回の成膜プロセスにより一括して形成することができる。これにより、放電によるダメージが発生しない画像表示装置を低コストで製造することが可能となる。
【００３４】
図６には、本発明の特徴的な蒸着プロセスを示している。本発明では、真空チャンバー内において、蒸着を行う場合（この例ではメタルバック層７を形成するための蒸着）、図６に示すような配置関係にする。即ち、るつぼなどの蒸着源１００からメタル（アルミニウム）が気化し、上方に上る主流の方向（垂直方向）に対して、前面基板２の蛍光面６側を直交させて配置するのではなく、傾斜させて配置するのである。このように配置すると、凸状絶縁膜２２ｂは、蒸着源１００を例えば光源としてみると、上側に位置する面に陰を得ることができる。この陰となる部分（陰部分と称する）には、メタルが蒸着しないか、又は蒸着したとしても点在状態（粗い状態）であり、電気的には絶縁状態となる。勿論、蒸着時間を適切に選定することも必要である。なお前面基板２を支持する手段または搬送する手段は、もともとチャンバー内にあるものを利用することができるもので、前面基板２の姿勢或は保持具を調整すればよいだけである。
【００３５】
ここで蒸着源１００からの気化物が流れる主流方向は、矢印１００Ａで示す方向としている。気化物は、主流方向のほかにその周囲の領域を含む広がる拡散方向（矢印１００Ｂ，１００Ｃ等の方向）にも流れる。しかし主流方向へ流れる気化物の密度が、その周囲の拡散方向へ流れる気化物の密度より高いので、蒸着結果は、拡散方向へ流れる気化物の影響よりも主流方向へ流れる気化物による影響が大きい。よって、前面基板２の蛍光面６側を主流方向に対して傾斜させて配置すれば、本発明の目的を達成することができる。
【００３６】
また拡散方向へ流れる気化物の影響を無くすようにしたい場合は、主流方向へ流れる気化物が通過する開口を有する制限板１２０を用いて、拡散方向へ流れる気化物を抑止するようにしてもよい。つまり、蒸着源１００と前面基板２の配置位置との間に、制限板１２０を設け、主流方向１００Ａの気化物のみが制限板１２０の開口を通じて基板２に到達する構成とするのである。
【００３７】
上記の説明は、メタルバック層７を形成するときに、黒色遮光層２２上に位置した不連続な分断領域７ｂを形成する一例を説明した。この不連続な分断領域７ｂの形成方法は、種々可能である。
【００３８】
図７には、不連続な分断領域７ｂを形成する他の例を示している。即ち、この例は、蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂの上面に対して、黒色遮光層のストライプ部２２ａの上が低く形成されている。このように形成した場合、本発明の蒸着方法を用いると、気化物が流れる方向に対して、基板の表面を傾斜させて配置し、基板の表面の陰部分（分断領域７ｂに対応する）で、気化物の蒸着状態が分断領域７ｂを形成することができる。
【００３９】
上記の気化物は、真空中で自然に流れるままに放置するのではなく、積極的に流れる主流方向を、電界や磁界でコントロールしてもよい。これにより、一層効果的に分断領域７ｂを形成することができる。
【００４０】
また、上記の例は、前面基板２が静止しているものとして説明したが、例えば図８に示すように、気化物の上昇に対して、基板２をフレームに載置して、矢印の如く移動させながら蒸着を実現しても、同様な分断領域７ａを形成することができる。この場合も、基板２は水平に移動するのではなく、気化物の流れる方向に対して傾斜角をもっているほうが効果的である。また、移動速度や蒸着の回数は、分断領域７ｂの間隔、蒸着膜の厚みなどに応じて任意に選択される。
【００４１】
上記の説明は、メタルバック層７について、分断領域７ｂを得る方法について説明した。しかし、同様な方法で、ゲッタ膜の分断領域を得る場合も同様な方法で実現できることは勿論である。次にゲッタ膜の分断領域を得る場合の方法について説明する。
【００４２】
図９に示すように、まずこの例では、メタルバック層７（アルミニウム（Ａｌ））のうち、黒色遮光層２２上の層を、酸化させて、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜７ｃとすることで、高抵抗性にしている。酸化アルミニウム膜７ｃとするために、その上面には、ケミカルカット材膜５０が存在する。このような構成であっても、不連続な導電性部を有した、メタルバック層７を形成することができる。図９（Ａ）の例では、メタルバック層７の上に、ケミカルカット材膜５０を形成したが、図９（Ｂ）に示すように、ケミカルカット材膜５０を先に形成し、その上面にメタルバック層７を形成してもメタルバック層７の分断処理を行うことができる。
【００４３】
このようにメタルバック層７が形成された基板に対して、ゲッタ膜を形成する場合、さきに説明した蒸着方法が採用される。即ち、図１０に示すように、まず、メタルバック層７の全体に渡って、レジスト膜１２０が塗布される。この状態で、図６乃至図９で説明したような蒸着方法で、ゲッタ剤が蒸着される。すると、ケミカルカット材膜５０が凸状に形成されているために、蒸着処理のときに陰ができ、この陰の部分で、ゲッタ膜１３０の分断領域を得ることができる。このあと、露呈しているレジスト膜１２０は洗浄される。なおレジスト膜１２０の形成は省略してもよい。なお凸状絶縁層をケミカルカット剤としたが、数１０ｎｍのシリカ球とバインダの混合物を印刷形成したものでもよい。
【００４４】
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く、この発明の範囲内で種々変形可能である。各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【００４５】
以上述べたように、この発明によれば、前面基板と背面基板との間で放電が生じた場合でもその際の放電電流を十分に抑制でき、放電によるダメージを大幅に低減可能な蒸着部品の製造方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤにおける前面基板の蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図４】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図５】上記蛍光面およびメタルバック層を拡大して示す断面図。
【図６】この発明に係るメタルバック層の分断領域が形成される原理を説明するために示した説明図。
【図７】この発明に係るメタルバック層の分断領域が形成される他の原理を説明するために示した説明図。
【図８】さらにまたこの発明に係るメタルバック層の分断領域が形成される原理を説明するために示した説明図。
【図９】この発明に係るメタルバック層の分断領域が形成されるまた他の実施例を説明するために示した説明図。
【図１０】この発明に係るゲッタ膜の分断領域が形成される例を説明するために示した説明図。
【符号の説明】
【００４７】
１…背面基板、２…前面基板、３…側壁、４…真空外囲器、６…蛍光面、７…メタルバック層、７ａ…導電性薄膜、７ｂ…分断領域、８…電子放出素子、２２…黒色遮光層、２２ａ…ストライプ部、２２ｂ…凸状絶縁部、５０…ケミカルカット材膜、１３０…ゲッタ膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006066202.tif 000009
【図８】
2006066202.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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