(57)【要約】【課題】  通電することにより低融点金属を溶融して封着する真空容器の製造方法において、封着部における低融点金属のむらに起因する真空リークの発生を抑制する。【解決手段】  金属枠３の封着面には絶縁層６を介して低融点金属４が塗布され、前記金属枠３に通電することで、前記低融点金属４を加熱溶融し、封着する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４辺を金属枠で囲まれ、上下をガラス基板にて挟まれて封着されて成る真空容器の製造方法において、前記金属枠の封着面には絶縁層を介して低融点金属が塗布され、前記金属枠に通電することで、前記低融点金属を加熱溶融し、封着することを特徴とする真空容器の製造方法。
【請求項２】
前記封着が、真空槽中で行われることを特徴とする請求項１に記載の真空容器の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層と前記低融点金属との間に、更に、金属の下地層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空容器の製造方法。
【請求項４】
前記金属の下地層が、銀を主成分とすることを特徴とする請求項３に記載の真空容器の製造方法。
【請求項５】
前記低融点金属が、インジウムを主成分とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前面基板と背面基板とが、その周縁部に配置された枠部材を介し、その枠部材表面に塗布された封着材料を溶融させることにより封着されて成る真空容器の製造方法に関わり、特に平面型の画像表示装置に使用される真空容器に関わる。
【背景技術】
【０００２】
近年画像表示装置の大画面化が進む中で、大きく重いブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ；以下ＣＲＴと呼ぶ）に代わるものとして、軽く、薄型の、いわゆるフラットパネルディスプレイが注目され、ＣＲＴと同様に明るくコントラストの高い、視野角の広い、更に大画面化、高精細化の要求にもこたえ得るフラットパネルディスプレイの開発が進められている。近年盛んに研究開発されているフラットパネルディスプレイとしてはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示装置）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；プラズマディスプレイ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；エレクトロルミネッセンス）などがある。これらはＣＲＴとは発光原理が異なるものであるが、一方で、ＣＲＴと同様に電子線を用いて蛍光体を発光させるフラットパネルディスプレイの開発も進められている。その中で、電子源として従来の熱陰極ではなく、冷陰極を用いて電界によって電子を引き出すものがＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ；電界放射ディスプレイ）であり、その中でも特に表面伝導型電子放出素子（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒ；以下ＳＣＥと呼ぶ）をガラス基板上にマトリクス状に配置する方式のディスプレイ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ；以下ＳＥＤと呼ぶ）が本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２など）。
【０００３】
ＦＥＤは電子線を用いることから、ＣＲＴと同様に内部を高真空に保つ必要がある。またＰＤＰにおいても内部に放電ガスを充填し、それを維持するためには気密性が重要である。
【０００４】
前面基板、背面基板及び枠部材によって囲まれた真空気密容器を形成する方法としては、大気中で容器を形成した後に、前面基板または背面基板に設けた穴から排気し、封止することにより真空容器を形成する方法と、高真空の真空槽内で封着することにより真空容器を形成する方法があるが、前者の方法では排気孔の大きさが自ずと限られてしまうことから、排気のコンダクタンスが小さくなり、容器内部を高真空にするのが難しく、また排気の時間も長いものになってしまう。一方、後者の方法では高真空中で封着が成されることから、封着プロセスと排気プロセスが分離すことなく、１つのプロセスで高真空の真空容器を形成することが可能であるものの、真空槽内で一般的なホットプレートを用いて前面基板及び背面基板を昇温することにより封着部材を溶融して封着する場合、本質的に不要な部分の温度も上げることになり、昇温及び降温に余分な時間を要してしまう。この傾向はディスプレイが大画面化するほど顕著になり、また大画面化が進むほど、それに対応するための大型のホットプレートが必要となり、装置が大型化する。
【０００５】
上記の課題を解決する手段としては、特許文献３において、封着材料に金属を用い、その封着材料に通電することにより加熱、溶融し、封着する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６４−０３１３３２号公報
【特許文献２】特開平０７−３２６３１１号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献３に開示された、封着材料の金属に通電する場合、封着部１周に亘り、封着金属をむら無く一様に塗布することが必要で、むらがあると、通電の電流パスに抵抗値の分布ができてしまい、それは発熱の温度むらに直結する。温度むらのある状態で封着すると、封着材料が封着部で一様にならず、真空容器の真空気密性が損なわれる可能性が高くなる。
【０００７】
本発明の課題は、通電することにより低融点金属を溶融して封着する真空容器の製造方法において、封着部における低融点金属のむらに起因する真空リークの発生を抑制可能な真空容器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、４辺を金属枠で囲まれ、上下をガラス基板にて挟まれて封着されて成る真空容器の製造方法において、前記金属枠の封着面には絶縁層を介して低融点金属が塗布され、前記金属枠に通電することで、前記低融点金属を加熱溶融し、封着することを特徴とする真空容器の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、封着部における低融点金属のむらに起因する真空リークの発生を抑制可能な真空容器の製造方法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】
【００１０】
図１は本発明に基づく、真空容器の側面を形成する金属枠部の上面図（図１（ａ））及び枠部のＡ−Ａ´断面図（図１（ｂ））を示している。通電のための電極３１を対角位置に持つ金属枠３の上下面（内面及び外周面を除く面）には絶縁層下地６が形成され、その上に金属下地層５、そして封着材料として低融点金属４が形成されている。金属下地層５は低融点金属４と金属枠３の濡れ性及び接着強度を改善するためのものである。
【００１１】
また、図２に示すように、真空槽中で上述の低融点金属４の形成まで完了した金属枠３を前面基板１と背面基板２の間に配置する。真空槽を排気した後、対角に設けられた電極３１から通電し、封着材料４を溶融する。そして、相対的に図中の矢印の方向に前面基板１及び背面基板２をそれぞれ移動、封着し、真空容器を形成する。
【００１２】
本発明においては、低融点金属４を溶融するための電流は図１の金属枠３のみに流れる。
【００１３】
一方、従来の金属枠部の構成を図５に示す。尚、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は枠部のＡ−Ａ´断面図を示している。従来構成においては、絶縁層下地６が無いことが本発明における真空容器の製造方法とは異なり、従来構成の場合、封着材料として低融点金属を用いた場合、低融点金属４を溶融するための電流は金属枠３に加え、金属下地層５、及び低融点金属４にも流れてしまう。
【００１４】
図４は本発明を適用したＳＥＤの模式的斜視図を示している。但し、説明のため一部を切り取ってあり、また図１に示した詳細な封着構造については明示していない。
【００１５】
ガラス基板１１上に形成された蛍光体１２、メタルバック１３及び高圧端子７より構成されている画像を表示するための前面基板１と、素子電極２５、２６、素子膜２２で構成される電子放出素子及びこの電子放出素子を駆動するためのＸ配線２３、Ｙ配線２４をガラス基板２１上に形成した背面基板２とを、支持枠（金属枠）３で所定の間隔に配置、封着することにより構成された真空容器と、電子放出素子を駆動するためのＩＣ群である駆動回路（図には不記載）からＳＥＤは構成されている。
【００１６】
以下に、本発明を適用したＳＥＤのプロセスについて詳細に述べる。
【００１７】
（１）前面基板形成工程
前面ガラス基板１１はアルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用いた。基板の大きさは支持枠３の内周よりも大きく、且つ外周よりも小さいものとした。
【００１８】
ガラス基板を充分に洗浄した後、この上にスパッタ法によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を０．１μｍ堆積し、透明電極を形成し、続いて印刷法により蛍光膜を塗布し、フィルミングと呼ばれる表面の平滑化処理をして、蛍光体１２を形成した。
【００１９】
なお、蛍光体１２は赤、緑、青の３色より成るストライプ状の蛍光体と、黒色導電材（ブラックストライプ）とが交互に配列する構造とした。更に、蛍光体１２の上に、アルミ薄膜よりなるメタルバック１３をスパッタリング法により０．１μｍの厚さに形成した。
【００２０】
（２）背面基板形成工程
背面ガラス基板２１としては、アルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用い、更にこの上にナトリウムブロック層としてＳｉＯ2膜１００ｎｍを塗付焼成したものを用いた。
【００２１】
素子電極２５、２６は、ガラス基板２１上に、まず下引き層としてチタニウム５ｎｍ、その上に白金４０ｎｍをスパッタ法によって成膜した後、フォトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして形成した。次にＹ配線２４について、素子電極の一方に接して、且つそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料には銀フォトペーストインキを用い、スクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像した。この後４８０℃の温度で焼成して配線を形成した。配線の厚さは約１０μｍ、幅は５０μｍである。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした。
【００２２】
次にＸ配線２３とＹ配線２４を絶縁するための層間絶縁層を配置した。Ｘ配線２３の下に、先に形成したＹ配線２４との交差部を覆うように、かつＸ配線２３と素子電極２５、２６の他方との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。工程はＰｂＯを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４８０℃の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは全体で約３０μｍであり、幅は１５０μｍである。
【００２３】
Ｘ配線２３は、先に形成した絶縁層の上に、銀ぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い２度塗りしてから４８０℃の温度で焼成することにより形成した。Ｘ配線は上記絶縁層を挟んでＹ配線２４と交差しており、絶縁層のコンタクトホール部分で素子電極の他方と接続されている。このＸ配線２３によって他方の素子電極は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。Ｘ配線の厚さは、約１５μｍである。
【００２４】
（３）素子膜塗布
素子電極２５、２６の間に素子膜２２をインクジェット方式で塗布した。素子膜としては水８５：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１５からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体０．１５重量％を溶解した有機パラジウム含有溶液を使用した。その後この基板を空気中にて、３５０℃で１０分間の焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）とした。素子膜の直径は約６０μｍ、厚みは最大で１０ｎｍである。
【００２５】
（４）素子膜フォーミング
背面基板２上に形成された素子膜２２に対して、フォーミングと呼ばれる還元雰囲気中での通電処理により、素子膜内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成した。具体的には、背面基板２の周囲の取り出し電極部（Ｘ配線２３、Ｙ配線２４の外周部）を残して、基板全体を覆うように蓋をかぶせる。蓋は真空排気系及びガス導入系と接続されており、その内部に低圧力の水素ガスを充填することが可能なようになっている。低圧力の水素ガス空間中で外部電源より電極端子部からＸＹ配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させることにより、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成する。このとき、水素によって還元が促進され酸化パラジウム（ＰｄＯ）がパラジウム（Ｐｄ）膜に変化する。
【００２６】
（５）素子活性化
フォーミングが終了した状態の素子膜２２は電子放出効率が非常に低いものであるため、電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行う。この処理は前記の素子膜フォーミングと同様に蓋をかぶせ、内部に有機化合物が存在する適当な圧力の真空空間を作り、外部からＸＹ配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。これにより、有機化合物に由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍にカーボン膜として堆積させる。本工程ではカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入し、１．３×１０-4Ｐａを維持した状態で電圧を印加した。
【００２７】
（５）支持枠形成
本実施例では図３（ａ）に示したように、鉄の板材から一体で電極３１付きの金属枠を形成し、錆防止の目的でニッケルメッキを全面に施した。厚さは１．１ｍｍで、電極部以外の各辺の幅は５ｍｍである。尚、金属枠の材料として鉄を選択したこと、一体で成形したこと、またメッキを施したことは本発明の本質に関わるものではなく、材料としては金属であれば良く、またコスト的には一体成形ではなく、各辺毎に形成した矩形の部材を接合して枠を形成した方が有利であることは明白である。
【００２８】
次に図３（ｂ）に示したように、金属枠３の上下封着面に絶縁層下地６をスクリーン印刷で形成した。絶縁層下地材料は背面基板形成工程で使用した層間絶縁層と同じものである。絶縁層下地６形成後、絶縁層下地６上に銀下地層５をスクリーン印刷で形成した。
【００２９】
（６）封着材料（低融点金属）塗布
金属枠３を約１２０℃に加熱したホットプレート上に置き、銀下地層５の上に電気るつぼ中で溶融したインジウム（融点：１５７℃）を口径約４ｍｍのノズルで塗布した。形成されたインジウムの高さは約３００μｍである。
【００３０】
（７）封着
本実施例における封着は、真空槽内で行った。
【００３１】
真空槽内には上下相対向する位置にホットプレートがあり、上ホットプレートには前面基板１が、下ホットプレートには背面基板２が固定されている。また、その中間位置には金属枠３の電極端子３１と接続可能な通電用電極が設けられ、金属枠３が前面基板１と背面基板２の中間位置で保持されており、図２に示したように、前面基板１、背面基板２及び金属枠３が互いに平行な位置関係で保たれている。尚、上ホットプレート及び通電用電極は上下に動くようになっている。
【００３２】
真空槽を排気後、封着後の真空容器内を良好な真空に保つ目的で、前面基板１及び背面基板２に３５０℃、２時間の脱ガスを実施し、降温した後、更に前面基板１の画像表示エリアへバリウムを蒸着した。
【００３３】
その後、前面基板１及び背面基板２の温度を１２０℃迄上昇した後、金属枠３に１００Ａの直流電流を通電し、インジウム（低融点金属４）を溶融した。３分間通電した後に通電を停止し、金属枠３及び前面基板１を下降し、封着することによって、真空容器（ディスプレイパネル）を形成した。
【００３４】
（８）駆動回路組込み
ディスプレイパネルを駆動回路が組み込まれた筐体に取りつけることによってテレビジョンセットを構成した。
【００３５】
従来の図５に示した金属枠構造においては、封着材料である低融点金属にも電流が流れるため、封着材料の塗布むらが通電における温度むらに直結する。例えば塗布厚さが厚い（断面積の大きい）部分は抵抗が低くなるため温度が上がらず、その部分が溶融不十分となり、真空容器の気密性に問題を生じることがあった。特に、封着プロセスの時間を短縮するために、大電流−短時間プロセスを図るときにこの問題は顕著であった。
【００３６】
以上述べた本発明による図１の金属枠構造においては、低融点金属には電流が流れず、機械加工によって一様な断面積を作るのが容易な金属枠にのみ電流を流すことが可能であり、低融点金属の塗布むらによらない封着が可能であり、塗布むらを原因とする気密性の問題発生を抑制できる。
【００３７】
尚、前記実施例では真空槽内での封着の例を示したが、大気中で封着し、後に基板に予め設けておいた排気管、または排気孔から排気し、封止する場合においても、本発明は適用可能である。
【００３８】
また、前記実施例では前面基板１、背面基板２、金属枠３を、インジウムを封着部材として真空槽内で１度で封着することによって真空容器を形成したが、予め低融点ガラスなど低融点金属よりも融点（軟化点）の高い封着部材で金属枠３を前面基板１または背面基板２のどちらか一方に予め大気中で固定した後に、真空槽内で他方の基板を低融点金属で封着する場合においても、本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による真空容器を構成する金属支持枠部の封着前における上面図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図２】真空槽（不記載）中における、封着前の前面基板、背面基板及び金属枠の配置を示す側面図。
【図３】金属枠の上面図。（ａ）は絶縁層下地形成前、（ｂ）は絶縁層下地形成後の状態を示す。
【図４】フラットパネルディスプレイ（ＳＥＤ）の一例を示す模式図。
【図５】従来構成による真空容器を構成する金属支持枠部の封着前における上面図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【符号の説明】
【００４０】
１  前面基板
２  背面基板
３  金属枠（支持枠）
４  低融点金属
５  金属下地層
６  絶縁層下地
７  高圧取り出し端子
１１  前面ガラス基板
１２  蛍光体
１３  メタルバック
２１  背面ガラス基板
２２  素子膜
２３  Ｘ配線
２４  Ｙ配線
２５  素子電極（Ｘ配線側）
２６  素子電極（Ｙ配線側）
３１  通電用電極
【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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