(57)【要約】【課題】真空外囲器の前面基板と背面基板との間にかかる真空圧荷重を支える補強部材（スペーサ）の外れ、破壊等の不具合を生じることなく効率良くＳＥＤ等の真空外囲器を製造することが可能な画像表示装置の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】ベーキング・電子線洗浄室１０２に於けるベーキング工程（加熱工程）では、前面基板２と背面基板４の板面相互の間隔を、加熱手段４２で加熱処理された前面基板２及び背面基板４の中心部から生起するガスが基板間に滞留せず、脱ガスが円滑に行える距離まで離してベーキング処理を行い、その後の冷却室１０３に於ける冷却工程では、前面基板２と背面基板４の板面相互の間隔を、背面基板４に支持されたスペーサ８が前面基板２の輻射熱を十分に受け、その輻射熱を受けたスペーサ８の温度が背面基板４の温度に近づく距離まで近づけて冷却手段４３により冷却処理を行う。【選択図】    図４
2006100100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板のいずれか一方に補強部材を設け、前記一対の基板を前記補強部材を介在して対向させ、内部を真空にしてその周縁部同士を封着することにより画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、
前記一対の基板を板面を対向させた状態で加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱処理された前記一対の基板を板面を対向させた状態で冷却する冷却工程とを有し、
前記一対の基板相互の間隔を前記加熱工程に対し前記冷却工程で狭くして、基板冷却時に於ける前記補強部材と前記補強部材を支持する基板との温度差を前記補強部材を有していない基板の輻射熱により小さくしたことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記補強部材は帯状の板状体により構成され、基板の板面に一方向に所定の間隔で他方向の両端間にそれぞれ立位状態に複数配設される請求項１記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記一対の基板は、蛍光体スクリーンおよびメタルバックを設けた前面基板と、前記スペーサおよび電子放出素子群を設けた背面基板とでなる請求項２記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程では、前記一対の基板相互の間隔を前記基板の脱ガス処理が円滑に行える距離まで離間させる請求項３記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
一対の基板のいずれか一方に補強部材を設け、前記一対の基板を前記補強部材を介在して対向させ、内部を真空にしてその周縁部同士を封着して画像表示装置の真空外囲器を製造する画像表示装置の製造装置に於いて、
前記一対の基板をその板面相互を所定距離離間させ対向配置した状態で加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱処理された前記一対の基板をその板面相互を前記加熱工程時より近付け対向させた状態で冷却する冷却工程とを備え、
前記冷却工程に於いて前記補強部材と前記補強部材を支持する基板との温度差を前記補強部材を有していない基板の輻射熱により小さくしたことを特徴とする画像表示装置の製造装置。
【請求項６】
前記補強部材は帯状の板状体により構成され、基板の板面に一方向に所定の間隔で他方向の両端間にそれぞれ立位状態に複数配設される請求項５記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項７】
前記一対の基板は、蛍光体スクリーンおよびメタルバックを設けた前面基板と、前記スペーサおよび電子放出素子を設けた背面基板とでなる請求項６記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項８】
前記加熱工程では、前記一対の基板相互の間隔を前記基板の脱ガス処理が円滑に行える距離まで離間させる請求項７記載の画像表示装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向配置される基板の板面相互の間に補強部材を介挿した画像表示装置の真空外囲器を製造する際に適用して好適な画像表示装置の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、偏平な平面パネル構造の外囲器を有する画像表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、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、表面伝導型の電子放出素子を備えたＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）の開発が進められている。
【０００３】
ＳＥＤは、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する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。また、前面基板および背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補強部材となる複数のスペーサが設けられている。
【０００４】
前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。
【０００５】
このＳＥＤを動作させる場合、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。
【０００６】
このようなＳＥＤでは、表示装置の厚さを数ｍｍ程度にまで薄くすることができ、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ＣＲＴと比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００７】
上記したＳＥＤにおいて、真空の外囲器を製造するために様々な製造方法が検討されている。例えば、真空装置内において、前面基板および背面基板を十分に離した状態で両基板をべーキングしながら真空装置全体を高真空になるまで排気する。所定の温度および真空度に到達した際、側壁を介して前面基板と背面基板とを接合する方法が挙げられる。この方法では、シール材として比較的低温で封着が可能な低融点金属が用いられる。
【特許文献１】特開２００２−３１９３４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したような構成のＳＥＤにおいて、真空外囲器の表面基板および背面基板に作用する大気圧（真空圧）荷重を支える補強部材としてのスペーサは、その保持部で画像表示性能を劣化させないように画像表示領域外側まで伸びた一体の薄い板状部材として立位状態に配置され、画像表示領域の外側でスペーサの周辺部を基板に保持させるのが一般的である。
【０００９】
このようなスペーサを介挿した真空外囲器を製造する場合、基板から不要なガスが発生しないよう基板を例えば４００℃程度の温度に加熱して表面吸着ガスを放出させるベーキング工程、その後、上記各基板を例えば１２０℃程度の温度まで冷却する冷却工程等の熱処理工程が介在する。
【００１０】
この熱処理工程に於いて冷却板（冷却プレート）等を用いて基板の冷却時間を短縮しようとすると、当該熱処理工程に於いて、基板とスペーサとに大きな温度差が生じ、スペーサが基板から外れたり破損する等の不具合を招くという問題がある。このため、上記不具合を招かないよう、熱処理工程の時間を長くして緩やかに冷却処理する必要があり、生産性が低下する大きな要因となっていた。
【００１１】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、真空外囲器の表面基板と背面基板との間にかかる真空圧荷重を支える補強部材（スペーサ）の外れ、破壊等の不具合を生じることなく効率良くＳＥＤ等の真空外囲器を製造することが可能な画像表示装置の製造方法およ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】
【００１２】
本発明によれば、一対の基板のいずれか一方に補強部材を設け、前記一対の基板を前記補強部材を介在して対向させ、内部を真空にしてその周縁部同士を封着することにより画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法であって、前記一対の基板を板面を対向させた状態で加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱処理された前記一対の基板を板面を対向させた状態で冷却する冷却工程とを有し、前記一対の基板相互の間隔を前記加熱工程に対し前記冷却工程で狭くして、基板冷却時に於ける前記補強部材と前記補強部材を支持する基板との温度差を前記補強部材を有していない基板の輻射熱により小さくした画像表示装置の製造方法が提供される。
【００１３】
また本発明によれば、一対の基板のいずれか一方に補強部材を設け、前記一対の基板を前記補強部材を介在して対向させ、内部を真空にしてその周縁部同士を封着して画像表示装置を製造する画像表示装置の製造装置に於いて、前記一対の基板をその板面相互を所定距離離間させ対向配置した状態で加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱処理された前記一対の基板をその板面相互を前記加熱工程時より近付け対向させた状態で冷却する冷却工程とを有し、前記冷却工程に於いて前記補強部材と前記補強部材を支持する基板との温度差を前記補強部材を有していない基板の輻射熱により小さくした画像表示装置の製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、真空圧荷重を支える補強部材の損傷を生じることなく真空外囲器を効率良く製造することが可能な画像表示装置の製造方法および製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。  
先ず、本発明で対象とする、補強部材を内蔵する真空外囲器を用いた画像表示装置として、ＳＥＤを例に挙げ、その構成を図１乃至図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板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、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。
【００１８】
前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの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。また、蛍光体スクリーン１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。
【００１９】
背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための電子を放出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表面伝導型の電子放出素子１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１６は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。
【００２０】
接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０（２０ａ，２０ｂ）により、前面基板２の周縁部および背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス２０ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム２０ｂを用いて接合した。
【００２１】
また、ＳＥＤは、前面基板２と背面基板４の間に、真空耐圧を維持するための、即ち上記基板間に作用する大気圧（真空圧）荷重を支えるための補強部材となる板状のスペーサが上記各基板の板面間に複数配設される。ここでは長方形状をなす前面基板２と背面基板４との間に、薄いガラス板を用いた細長い（帯状の）スペーサ８が上記基板の長辺に沿い一定の間隔を存してそれぞれ立位状態に複数配設される。
【００２２】
各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
【００２３】
さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。
【００２４】
上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部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、蛍光体スクリーン１２に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００２５】
上記構造によるＳＥＤの真空外囲器を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４の設けられた前面基板２を用意し、さらに電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに側壁６およびスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、前面基板２、および背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。これにより、複数のスペーサ８を備えたＳＥＤの真空外囲器が製造される。
【００２６】
この真空外囲器の組み立て工程に於いて、上記各基板から動作中に不要なガスが発生しないよう各基板を４００℃程度の温度に加熱して表面吸着ガスを放出させるベーキング工程、その後、上記各基板を１２０℃程度の温度まで冷却する冷却工程等の熱処理工程が介在する。
【００２７】
上記ベーキング工程（加熱工程）では、前面基板２および背面基板４を同時並行してベーキングする場合、前面基板２および背面基板４の板面相互の配置位置間隔が狭いと基板中心部から出るガスが外部に逃げず滞留して上記脱ガスが円滑に行えないことから、前面基板２および背面基板４の板面相互の間隔を脱ガスが十分に行えなる程度（例えば１００mm以上）に広くする必要がある。
【００２８】
また上記加熱工程に続く冷却工程では、上記基板を例えば冷却板等の冷却手段を用いて短時間に冷却しようとすると、基板に対してスペーサの熱容量が極端に小さいため、スペーサが早く冷却され、これによって基板とスペーサの温度差が大きくなり、その結果、基板からスペーサが剥がれたり、破壊する等の不具合を招き、歩留まりが著しく低下する。
【００２９】
そこで図４に示すように、真空チャンバ内に於ける上記前面基板２および背面基板４の板面相互の間隔を、ベーキング工程（加熱工程）では広くし、その後の冷却工程では狭くする。すなわち、ベーキング工程（加熱工程）では、基板中心部から出るガスが滞留せず、脱ガスが円滑に行える距離まで離間させ、その後の冷却工程では、背面基板４に支持されたスペーサ８が前面基板２の輻射熱を十分に受けて、その輻射熱を受けたスペーサ８の温度が背面基板４の温度に近づく距離（温度差が過度に大きくならない距離）まで狭める。この前面基板２と背面基板４の板面相互の間隔は、基板の形状（大きさ）、加熱、冷却時間、室内雰囲気の温度特性等により異なるが、例えば、ベーキング工程（加熱工程）では１００mm以上離間させ、その後の冷却工程では２０mm以内に近づける。このような接合相手となる他基板の輻射熱を利用した基板冷却手段により、特別な温度調節機構を必要とせず基板冷却を効率よく速やかに行うことができる。
【００３０】
図４はＳＥＤの製造工程に設けられる真空外囲器を製造するための真空処理装置１００のライン構成の一例を示したもので、ロード室１０１、ベーキング・電子線洗浄室１０２、冷却室１０３、ゲッター膜の蒸着室１０４、組立室１０５、冷却室１０６、およびアンロード室１０７を備えている。この真空処理装置１００の各室は、真空処理が可能な処理室として構成され、ＳＥＤの真空外囲器の製造時には全室が真空排気されている。また、これら各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。
【００３１】
上記真空処理装置１００に於いて、例えば図１乃至図３に示す前面基板２および背面基板４は、まず、ロード室１０１に投入され、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、上記基板およびその実装部品を含む各種部材を例えば４００℃程度の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させるとともに、電子線の偏向走査により蛍光体スクリーン面および電子放出素子面の全面をそれぞれ電子線洗浄する。
【００３２】
このベーキング・電子線洗浄室１０２に於けるベーキング工程（加熱工程）では、室内に於ける上記前面基板２および背面基板４の板面相互の間隔を、加熱手段４２により加熱処理された前面基板（ＦＰ）２及び背面基板（ＲＰ）４の中心部から生起するガスが基板間に滞留せず、脱ガスが円滑に行える距離まで離して（例えば１００mm以上離間して）ベーキング処理を行う。
【００３３】
脱ガスを行った前面基板（ＦＰ）２および背面基板（ＲＰ）４は、冷却室１０３に送られ、例えば１２０℃程度の温度まで冷却される。  
この冷却室１０３に於ける冷却工程では、室内に於ける上記前面基板（ＦＰ）２および背面基板（ＲＰ）４の板面相互の間隔を、背面基板（ＲＰ）４に支持されたスペーサ（ＳＰ）８が前面基板（ＦＰ）２の輻射熱を十分に受け、その輻射熱を受けたスペーサ８の温度が背面基板（ＲＰ）４の温度に近づく距離、すなわち背面基板（ＲＰ）４とスペーサ（ＳＰ）８との温度差が過度に大きくならない（例えば１５℃以内に収まる）距離まで近づけて（例えば２０mm以内に狭めて）冷却手段４３により冷却処理を行う。
【００３４】
上記冷却室１０３で冷却された前面基板２および背面基板４は、ゲッター膜の蒸着室１０４に於いて蛍光体層の外側にゲッター膜としてバリウム膜が蒸着形成され、組立室１０５に於いて電源１２０により封着材となるインジウムを溶融し基板相互を封着することによって真空外囲器が形成される。封着後の真空外囲器は、冷却室１０６に送られ、常温まで冷却されて、アンロード室１０７から取り出される。以上の工程によりＳＥＤの真空外囲器が製造される。
【００３５】
上記したように、ベーキング・電子線洗浄室１０２に於けるベーキング工程（加熱工程）では、室内に於ける上記前面基板２および背面基板４の板面相互の間隔を、加熱手段４２により加熱処理された前面基板２及び背面基板４の中心部から生起するガスが基板間に滞留せず、脱ガスが円滑に行える距離まで離してベーキング処理を行い、その後の冷却室１０３に於ける冷却工程では、室内に於ける上記前面基板２および背面基板４の板面相互の間隔を、背面基板４に支持されたスペーサ８が前面基板２の輻射熱を十分に受け、その輻射熱を受けたスペーサ８の温度が背面基板４の温度に近づく距離まで近づけて冷却手段４３により冷却処理を行うことにより、ベーキング処理（加熱処理）後の冷却工程に於いて、ベーキング処理に何ら悪影響を及ぼすことなく、冷却手段４３による基板冷却を特別な温度調節機構を一切必要とせず効率よく速やかに行うことができる。これにより基板と基板上に設けられたスペーサとの温度差により生じるスペーサの基板からの外れ、破損等を未然に防いで歩留まりの高いＳＥＤ製品を短時間で効率よく製造することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施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。例えば上記実施形態ではＳＥＤを例にその製造工程を説明したが、電子放出素子をマトリクス配置したその他の表示パネル構造に於いても本発明を適用可能である。また上記実施形態では、長方形状をなす前面基板と背面基板との間に、薄いガラス板を用いた細長い（帯状の）スペーサを基板の長辺に沿い一定の間隔を存してそれぞれ立位状態に複数配設した構成を例示したが、これに限らず、例えば長方形のスペーサ部材を千鳥状に配した構成等、他の補強部材を用いた構成に於いても適用可能である。また上記実施形態に示した基板間隔、加熱温度、冷却温度等は、単に一例を挙げたもので、基板材料、基板の形状（大きさ）、加熱／冷却時間、室内雰囲気の温度特性等、種々の条件に従い製造する基板に対して適正な値を設定すればよく、要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の表示パネルに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。
【図２】図１の真空外囲器を線分II−IIに沿って切断した断面斜視図。
【図３】図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図４】本発明の実施形態に係る基板製造装置の要部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
２…前面基板、４…背面基板、８…スペーサ、１０…真空外囲器、４２…加熱手段、４３…冷却手段、１００…真空処理装置、１０２…ベーキング・電子線洗浄室、１０３…冷却室。
【図１】
2006100100.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006100100.tif 000005
【図４】
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