(57)【要約】【課題】本発明は、背面基板と前面基板を封着する際のシール部材のはみ出しを規制して、配線の短絡事故発生を確実に防止し、信頼性の向上を得られる平面型表示装置を提供する。【解決手段】内側に多数の蛍光体層１２およびメタルバック１４を有する前面基板２と内側に多数の電子放出素子１６を有する背面基板４を所定の間隔で向かい合わせて内部を真空雰囲気にし、蛍光体層およびメタルバックを電子放出素子より高い電位にした平面型表示装置において、前面基板と背面基板は互いの周縁部に沿ってシール部材５を介して密封封着し、前面基板と背面基板の少なくとも一辺部で、かつシール部材の内側および外側の少なくとも一方にシール部材のはみ出しを規制するはみ出し防止部材であるバリヤプレート７Ａ，７Ｂを設ける。【選択図】      図２
2006100044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と背面基板を所定の間隔で向かい合わせて形成した外囲器を有する平面型表示装置において、
上記前面基板と背面基板は、互いの周縁部に沿ってシール部材を介して密封封着され、
上記前面基板と背面基板の少なくとも一辺部で、かつ上記シール部材の内側および外側の少なくとも一方に、シール部材のはみ出しを規制するはみ出し防止部材が設けられることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
上記はみ出し防止部材は、上記前面基板と上記背面基板とを所定の間隔に設定するための高さ規制部材としての機能を備えることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記背面基板には、上記電子放出素子に接続される配線が設けられ、
この配線は、上記シール部材およびはみ出し防止部材が配置された領域では絶縁層で覆われ、
上記シール部材は、上記背面基板に設けられるガラス材からなる側壁および、この側壁と上記前面基板との間に充填され加熱された状態で軟化もしくは溶融状態となり、冷却固化した状態で側壁と前面基板との間を封着する金属封着材とから構成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させ、前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることにより画像を表示する平面型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する平面型表示装置として、［特許文献１］や［特許文献２］に開示されるように、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（ＳＥＤ）等が知られている。  
ＦＥＤやＳＥＤでは、スペーサを介し所定の間隔を置いて対向配置された前面基板および背面基板を、矩形枠状の側壁で周縁部を互いに接合し、内部を真空にした真空外囲器を有している。
【０００３】
前面基板の内面には３色の蛍光体層とこれを覆うメタルバックが形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子放出源として蛍光体層の画素毎に対応した多数の電子放出素子が配置されている。また、真空外囲器内部の高真空を維持するため、前面基板の内面にゲッタ膜が形成される。  
蛍光体層には、電子放出素子より数ｋＶ高い電圧が印加されており、個々の電子放出素子から放出された電子ビームはこの電界によって加速される。そして、この加速された電子ビームが対応する蛍光体層に照射され、蛍光体を励起発光させてカラー画像を表示する。
【０００４】
このような平面型表示装置を製造するにあたって、予め、前面基板の内面に蛍光体層とこれを覆うメタルバックを形成し、背面基板の内面に多数の電子放出素子を配置したうえで、低融点ガラスを用いて背面基板の周縁部に矩形枠状の側壁を封着するとともに、背面基板上に複数のスペーサを封着する。  
そして、背面基板における封着面となる側壁の上面、および前面基板の内面周縁部上に、たとえば銀ペーストからなる下地層を全周に亘って塗布し、各下地層の上に、金属封着材料としてのインジウム（Ｉｎ）を充填して、連続するインジウム層を形成する。  
ついで、べーキング処理およびゲッタ膜処理等を介して、背面基板および前面基板を加熱し、インジウムを液状に溶融あるいは軟化させる。このあと、前面基板と側壁とを接合し互いに所定の圧力で加圧し、さらにインジウムを除冷して固化させる。最終的に、前面基板と側壁とがインジウム層と下地層を融合した封着層によって封着される。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
問題は、側壁が封着された背面基板と前面基板を加熱してインジウムを液状に溶融もしくは軟化させたあと、前面基板と側壁とを接合して所定の圧力で加圧する工程にある。この加圧工程では、側壁を上方へ突出させた状態の背面基板を下部側とし、この背面基板上部に蛍光体層およびメタルバックを背面基板に対向させた前面基板を位置する。  
そして、側壁を介して背面基板に前面基板を接触し、かつ互いに加圧するが、この際、溶融もしくは軟化している状態のインジウムが、側壁および前面基板間からはみ出す虞れがある。
【０００６】
はみ出したインジウムはそのまま背面基板まで流下して、背面基板に設けられる電子放出素子と接続する配線に到達し、配線相互の短絡事故が発生する危険がある。そのため、インジウムがはみ出しても側壁の幅内に収まるように、側壁の幅を広く確保しておくことが余儀なくされている。  
この種の平面型表示装置では、表示領域以外のスペースが極力少ないこと、つまり表示領域の周囲に位置した額縁部分が極力少ないことが望ましく、側壁幅および封着幅は狭いほど望ましい。したがって、側壁の幅を広くしなければならない現状を改善する余地がある。
【０００７】
また、真空外囲器として完成した状態で、背面基板に封着される側壁と前面基板との間には、インジウム層と下地層が融合した封着層が介在される。この封着層の厚みを所定寸法範囲内に規制することによって、背面基板と前面基板との所定間隔を正確に設定できる。したがって、封着層の厚みを所定寸法範囲内に規制することが極めて重要である。  
これに対して、上述したようにインジウムは軟化もしくは溶融した状態で圧力を受けるので、加圧過不足により封着層の厚みに差が生じ易い。すなわち、封着層の厚みを所定寸法に設定することに無理があり、背面基板と前面基板との間隔が一定せず、信頼性に欠けている。
【０００８】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、背面基板と前面基板を封着する際のシール部材のはみ出しを規制して、配線の短絡事故発生を確実に防止し、信頼性の向上を得られる平面型表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、前面基板と背面基板を所定の間隔で向かい合わせて形成した外囲器を有する平面型表示装置において、前面基板と背面基板は互いの周縁部に沿ってシール部材を介して密封封着し、前面基板と背面基板の少なくとも一辺部でかつシール部材の内側および外側の少なくとも一方にシール部材のはみ出しを規制するはみ出し防止部材を設ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シール部材のはみ出しを規制して、配線の短絡事故発生を確実に防止し、信頼性の向上を得られる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。はじめに、本発明の実施の形態に係る平面型表示装置の一例として、ＳＥＤについて説明する。  
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形状の１〜２ｍｍ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、これらの基板はスペーサ８を介して約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。  
上記前面基板２および背面基板４は、互いの周縁部に沿って、後述するシール部材５およびはみ出し防止部材（以下、バリヤプレートと呼ぶ）７Ａ，７Ｂを介して密封封着され、内部が真空の真空外囲器１０を構成している。
【００１２】
上記シール部材５として、矩形枠状に形成されるガラス材である背面基板４において低融点ガラスを介して充填される側壁６と、この側壁６と前面基板２との間を封着する封着層２０とからなる。  
上記バリヤプレート７Ａ，７Ｂは、ここではシール部材５の内側と外側に沿って二重に、かつ可能な限り側壁６の側面と接近した位置に、低融点ガラスを介して背面基板４に封着される。  
なお、バリヤプレート７Ａ，７Ｂは、必ずしもシール部材５の内側と外側に沿って二重に設けることに限定されず、シール部材５の内側もしくは外側のいずれか一方であってもよい。そして、矩形枠状に形成されるシール部材５の全周に沿うことに限定されるものではなく、前面基板２と背面基板４の少なくとも一辺部に沿って設けてもよい。
【００１３】
上記シール部材５を構成する側壁６と、上記バリヤプレート７Ａ，７Ｂと、上記スペーサ８および前面基板２と背面基板４用の板ガラスには、全て高歪点ガラスが使用されている。なお、上記シール部材５およびバリヤプレート７Ａ，７Ｂの、前面基板２と背面基板４に対する取付け工程については後述する。  
前面基板２の内面には画像を表示する蛍光体層１２が形成されている。この蛍光体層１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べ、蛍光体層をメタルバック１４で覆う構成としている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはストライプ状あるいはドット状に形成され、メタルバック１４はアルミニウム等の金属薄膜から形成されている。
【００１４】
背面基板４の内面には、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための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、画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、図示しない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。  
上記背面基板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。  
なお、特に図４に示すように、上記シール部材５を構成する側壁６およびバリヤプレート７Ａ，７Ｂは絶縁層２５上に配置されていて、この絶縁層２５を介して配線１８上に設けられることになる。換言すれば、配線１８は側壁６およびバリヤプレート７Ａ，７Ｂが配置された領域では絶縁層２５にて覆われている。
【００１５】
これら前面基板２と背面基板４は、真空雰囲気中で脱ガス焼成後に周縁部同士が封着されて真空外囲器１０を形成するが、封着に先立ち真空雰囲気中で前面基板２の内面全域にゲッタ成膜し、パネル化後の高真空を維持できるようにしている。  
このように構成されたＳＥＤ１において、画像を表示する場合は、配線１８を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与える。すると、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、蛍光体層１２に印加したアノード電圧により電子ビームを加速して蛍光体層に照射する。これにより、所望の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起発光し、画像を表示する。
【００１６】
つぎに、ＳＥＤ１の製造方法について詳細に説明する。  
まず、前面基板２となる板ガラスに蛍光体層１２を形成する。これは、前面基板２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が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、現像して蛍光体層１２を生成する。  
続いて、背面基板４用の板ガラスに電子放出素子１６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カソード層を形成し、この導電性カソード層上に、たとえば熱酸化法、ＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法により二酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。
【００１７】
そのあと、この絶縁膜上に、たと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やニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。つぎに、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ーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェ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、ゲート電極を形成する。  
つぎに、レジストパターンおよびゲート電極をマスクとして絶縁膜をウェ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、キャビティを形成する。そして、レジストパターンを除去したあと、背面基板１２表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極上に、たとえばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。
【００１８】
このあと、背面基板１２表面に対して垂直な方向から、カソード形成用の材料として、たと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、各キャビティの内部に電子放出素子１６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。  
電子放出素子１６の形成された背面基板４の周縁部と、シール部材５を構成する矩形枠状の側壁６との間および、側壁６の内側と外側のはみ出し防止部材であるバリヤプレート７を、大気中で低融点ガラスにより互いに封着する。同時に、大気中で、背面基板４上に複数のスペーサ８を低融点ガラスにより封着する。  
そして、背面基板４と前面基板２とを側壁６を介して互いに封着する。この場合、再び図４に示すように、背面基板４に設けられる配線１８は、特に、側壁６およびバリヤプレート７が配置された領域が絶縁層２５にて覆われていて、この絶縁層２５上に側壁６とバリヤプレート７が低融点ガラスなどの接着剤を介して接着固定される。
【００１９】
なお、側壁６両側に設けられるバリヤプレート７Ａ，７Ｂは、その機能特性上、可能な限り側壁６に接近して位置決めするのが望ましいが、側壁６およびバリヤプレート７Ａ，７Ｂを絶縁層２５に接着固定する接着剤が、それぞれの接着部分からある程度は浸出しているのは避けられないので、密着することは不可能である。  
この状態から、図５に示すように、背面基板４における封着面となる側壁６の上面、および前面基板２の内面周縁部上に、それぞれ、たとえば銀ペーストからなる下地層３０を全周に亘って、所定幅に塗布して形成する。なお、前面基板２においてこの工程は、図５の状態から天地逆にして行われる。
【００２０】
続いて、側壁６と前面基板２にそれぞれ形成される下地層３０の上に、金属封着材としてのインジウム（Ｉｎ）を充填塗布し、下地層３０の全周に亘り連続して延びたインジウム層３５を形成する。インジウム層３５の幅は、下地層３０の幅よりも狭く形成し、インジウム層３５の両側縁が下地層３０の両側縁からそれぞれ所定の隙間を存した状態に塗布する。すなわち、この状態でインジウム層３５が下地層３０からはみ出さないことが必要である。  
金属封着材としては、融点が約３５０℃以下で密着性、接合性に優れた低融点金属材を使用することが望ましい。本実施の形態で用いるインジウムは、融点１５６．７℃と低いだけでなく、蒸気圧が低く、軟らかくて衝撃に対して強く、低温でも脆くならないなどの優れた特徴がある。しかも、条件によってはガラスに直接接合することができるので、本発明の目的に好適した材料である。
【００２１】
そして、低融点金属材料は、主成分としてＩｎの単体だけではなく、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇａの単体または、少なくとも一つが含まれる合金を用いることもできる。たとえば、Ｉｎ９７％−Ａｇ３％の共晶合金では、融点が１４１℃とさらに低くなり、しかも機械的強度を高めることができる。  
前述した下地層３０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。上述した銀ペーストの他、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３０として、銀、金、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅等の金属メッキ層あるいは蒸着膜、またはガラス材料層を用いることもできる。
【００２２】
なお、インジウムを下地層３０上に塗布充填する際、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３０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。そして、溶融したインジウムを下地層３０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３５を形成することが可能となり、充填した時点でインジウムの一部が下地層３０の表面部内に拡散して合金層を形成することができる。  
さらに、インジウムを下地層３０に塗布充填する際に、ガス供給源から所定量の酸素を含む窒素（Ｎ２）ガスもしくはアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを、ノズル先端に向けて吹付けながら作業するとよい。この不活性ガスの雰囲気中で充填工程を行うことにより、酸素がインジウムの凝集を防止して、略理想の状態でインジウムの充填が可能である。そして、インジウム層３５が大気に晒される時間を短縮し、インジウム層表面の酸化を遅延させて、酸化膜等の生成を抑制する。
【００２３】
つぎに、前面基板２を天地逆にして図５に示すように、周縁部に沿って設けられる下地層３０とインジウム層３５を下面側にして、背面基板４に設けられる側壁６の上方部位に対向させる。そして、前面基板２と背面基板４を真空雰囲気中で２００℃まで加熱して、インジウムを溶融もしくは軟化の状態とする。  
図６に示すように、真空雰囲気を保持して前面基板２を垂直に下降し、前面基板２を側壁６およびバリヤプレート７Ａ，７Ｂに接合させるとともに、所定の圧力をもって互いに加圧する。背面基板４に設けられる側壁６に対して前面基板２は、下地層３０とインジウム層３５との二重構造化されてなる封着層４０を介して密封充填される。
【００２４】
このとき、加圧された溶融インジウムの一部は、図中二点鎖線矢印に示すように、側壁６の側面を流下することがあり、一部は途中で冷却固化するはずである。しかしながら、残りの一部は側壁６基端部まで到達し、さらに絶縁層２５上に流れ出ようとする。  
ところが、ここでは側壁６の内側と外側に沿ってはみ出し防止部材としてのバリヤプレート７Ａ，７Ｂが設けられているから、これらのバリヤプレートは絶縁層２５上に流れ出た溶融インジウムをその位置で阻止する。  
すなわち、たとえ絶縁層２５上に溶融インジウムが流れ出たとしても、溶融インジウムはバリヤプレート７Ａ，７Ｂから外部の絶縁層２５上へ流出することがない。したがって、絶縁層２５外部に露出する配線１８相互が溶融インジウムで短絡するような事故の発生を完全に、かつ確実に防止して、信頼性の向上を図れる。
【００２５】
なお、溶融したインジウムは粘性が低い状態となるので、必ずしも側壁６の側面を流下するばかりでなく、側壁６と前面基板２との間に形成される封着層４０から周辺へ浸出することが考えられる。この場合、溶融インジウムは前面基板２における表示領域側もしくは外側にまで流れ出ようとする。  
しかしながら、上記封着層４０の内側と外側にははみ出し防止部材としてのバリヤプレート７Ａ，７Ｂが配置され、加圧工程が真空雰囲気で行われるので、バリヤプレート７Ａ，７Ｂ端部が前面基板２に密に接触する。このことから、溶融インジウムはバリヤプレート７Ａ，７Ｂによって外部への流出を阻止され、前面基板２の表示領域もしくは外側まで流れ出ることはなく、信頼性の向上を得ることは同様である。
【００２６】
なお、はみ出し防止部材としてのバリヤプレート７Ａ，７Ｂは、高さ規制部材としても機能する。上述したように、側壁６上面と前面基板２周縁部に沿って充填されるインジウムは加熱された状態で溶融し、もしくは軟化する。いずれにしても、極く柔らかい状態となって下地層３０上に充填され、さらに側壁６を介して背面基板４と前面基板２が加圧される。  
このときの加圧力は所定の圧力に設定されているが、インジウムの状態によっては加圧状況が異なる。換言すれば、インジウムの特性上、加圧過不足が生じ易く、そのままでは完成した封着層の厚みに若干の差が生じてしまい、品質上の問題となる。  
しかしながら、ここで用いられるバリヤプレート７Ａ．７Ｂの高さ寸法の精度を高く設定（１０μｍオーダー）しておくことにより、一定の加圧があれば前面基板２がバリヤプレート７Ａ，７Ｂの上端部に接触して封着層４０の厚みを精度よく一定に設定できる。たとえ加圧し過ぎの状態となったとしても、バリヤプレート７Ａ，７Ｂがその加圧を受けて、封着層４０は受けずにすむので、封着層が潰れることがなく、厚みが安定する。
【００２７】
このような工程のあと、インジウムを除冷して固化させる。これにより、側壁６を備えた背面基板４と前面基板２とが、インジウム層３５および下地層３０を融合した封着層４０によって封着され、真空外囲器１０が形成される。  
なお、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）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の他の画像表示装置の製造にも適用可能である。  
また、本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く、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化できる。そして、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。たとえば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本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】同実施の形態に係る、図１の真空外囲器を線II−IIに沿って切断した断面斜視図。
【図３】同実施の形態に係る、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】同実施の形態に係る、背面基板周縁部を横断面にした一部の平面図。
【図５】同実施の形態に係る、背面基板と前面基板の封着工程を説明する図。
【図６】同実施の形態に係る、図５に引き続いて背面基板と前面基板の封着工程を説明する図。
【符号の説明】
【００２９】
１２…蛍光体層、１４…メタルバック、２…前面基板、１６…電子放出素子、４…背面基板、５…シール部材、７Ａ，７Ｂ…バリヤプレート（はみ出し防止部材）、１８…配線、２５…絶縁層、６…側壁、３５…インジウム層（金属封着材）。 
【図１】
2006100044.tif 000003
【図２】
2006100044.tif 000004
【図３】
2006100044.tif 000005
【図４】
2006100044.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006100044.tif 000008