(57)【要約】【課題】ゲッタ材のガス吸着能力劣化を防止し、長期間に渡って高い表示性能を維持する画像表示装置を製造可能な製造方法、製造装置、および画像表示装置を提供する。【解決手段】前面基板１１の表示面に重ねてゲッタ膜を形成するゲッタ工程と、ゲッタ膜の形成された前面基板および背面基板の周縁部を封着して外囲器を構成する封着工程とを備え、表示面の温度を２００℃以下に調整した状態でゲッタ工程を行ない、ゲッタ工程以降、表示面の温度を２００℃以下に維持する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面が設けられた前面基板およびこの前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器を備えた画像表示装置の製造方法において、
上記表示面に重ねてゲッタ膜を形成するゲッタ工程と、上記背面基板および上記ゲッタ膜の形成された前面基板の周縁部を封着して外囲器を構成する封着工程とを備え、
上記表示面の温度を２００℃以下に調整した状態で上記ゲッタ工程を行ない、上記ゲッタ工程以降、上記表示面の温度を２００℃以下に維持することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
上記前面基板および背面基板を３００℃以上の温度でベーキングした後、上記ゲッタ工程を行う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。
【請求項３】
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板の周縁部に沿って封着材を設け、上記表示面の温度を上記封着材の溶融温度以下に調整した状態で上記ゲッタ工程および封着工程を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
上記封着材としてインジウムを用い、上記表示面の温度を１６０℃以下に調整した状態で上記ゲッタ工程および封着工程を行なうことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
上記封着工程において、上記封着材が設けられた上記少なくとも一方の基板の周縁部を局所的に上記封着材の溶融温度以上に加熱して封着することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
バリウムによりゲッタ膜を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
真空雰囲気中で上記ゲッタ工程および封着工程を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
表示面が設けられた前面基板およびこの前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器を備えた画像表示装置の製造装置において、
上記表示面の温度を調整する温度調整機構を有し、上記表示面の温度を２００℃以下に調整した状態で上記表示面に重ねてゲッタ膜を形成するゲッタ形成装置と、
上記表示面の温度を２００℃以下に維持した状態で、上記背面基板および上記ゲッタ膜の形成された前面基板の周縁部同士を封着する封着装置とを備えことを特徴とする画像表示装置の製造装置。
【請求項９】
上記ゲッタ形成装置は、上記前面基板を収納するゲッタチャンバと、このゲッタチャンバ内を真空に排気する排気ポンプと、上記表示面と対向して設けられたゲッタ材を加熱する加熱装置と、を備え、上記温度調整機構は、上記ゲッタチャンバ内で上記前面基板と対向して配置されたヒータを備えていることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項１０】
上記封着装置は、上記前面基板および背面基板を互いに対向した状態で収納する封着チャンバと、この封着チャンバ内を真空に排気する排気ポンプと、上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の周縁部を局所的に加熱するヒータと、上記表示面と対向して設けられたゲッタ材を加熱する加熱装置と、上記前面基板および背面基板を互いに接近する方向に加圧する封着機構と、を備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項１１】
上記前面基板および背面基板を３００℃以上の温度でベーキングするベーキング装置を備えていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項１２】
表示面が設けられた前面基板およびこの前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器を備え、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法により製造された画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置、特に、対向配置された前面基板および背面基板を備えた画像表示装置の製造方法、製造装置、およびこの製造方法により製造された画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や、主として電界による電子放出を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）が知られている。
【０００３】
これらの画像表示装置は、基本構成として、所定の間隔をおいて対向配置された前面基板および背面基板を備え、これらの基板は周辺部を互いに接合することにより外囲器を構成している。特に、ＦＥＤは、前面基板と背面基板との間の空間、すなわち外囲器内部を高い真空度に維持することで良好な画像表示を可能としている。またＰＤＰでは、外囲器の内部を満たした不活性ガスを高純度に保つことが重要な技術となっている。
【０００４】
長期間に渡って外囲器内を高真空に維持するため、外囲器内には放出ガスを吸着するゲッタ材が設けられ重要な役割を果たしている。従来、外囲器の構成部材を真空雰囲気下において高温でベークアウト（以下、ベーキング工程と称する）して充分に脱ガスした後、真空処理装置内でゲッタ材を前面基板または背面基板の内面、あるいはその他の構造物に蒸着し（以下、ゲッタ工程と称する）、更に、両基板を真空中で封着して外囲器を形成する（以下、封着工程と称する）画像表示装置の製造方法および製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記製造方法によれば、ベーキング工程は、充分な脱ガス効果を得るために、外囲器の構成部材を少なくとも２００℃以上の温度、一般的には、３００℃〜４００℃程度まで加熱する場合が多い。ベーキング工程を終えた両基板やその他の構成部材はゲッタ工程へ移行し、高温に維持された状態でゲッタ膜の形成が行われる。これは、後述するように、次の封着工程で構成部材を再度加熱する必要があるとともに、冷却に要する時間を短縮して生産効率を上げるためである。
【０００６】
封着工程では、基板を再度加熱して周縁部を封着する。封着材として、一般的なフリットガラスを用いた場合、フリットガラスの溶融温度である３５０℃を越える高温まで封着部を加熱する。このような封着工程では、基板全面をほぼ均一に加熱する方式（以下、均一加熱封着）と、封着部のみを局所的に加熱する方式（以下、局所加熱方式）が提案されている。しかし、局所加熱方式の場合でも、基板の画像表示領域全体を一定温度以下に保つことは技術的に難しい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２２９８２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の製造方法において、ゲッタ工程は、高温での加熱を必要とするベーキング工程と封着工程との間に位置していることから、基板が高温に維持された状態のままで実施されている。しかし、高温の部材上にゲッタを形成した場合、ゲッタ膜の吸着能力が大きく損なわれる。一般的なゲッタ材であるバリウムの例では、基板が２００℃以上に加熱された状態でゲッタ膜を成膜すると、その吸着能力は２５℃の室温で成膜した場合と比較して１／５以下にまで低下する。
【０００９】
また、ベーキング工程の後に基板を一端冷却し、２００℃以下の温度でバリウムを成膜した場合でも、ゲッタ膜が成膜された基板は、その後の封着工程において２００℃以上に加熱されるため、同様にゲッタ膜の吸着能力が低下する。従って、画像表示装置を構成する外囲器内の真空度やガス純度が短時間で悪化し、長期間に渡って高い表示性能を維持することが困難となる。
【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、ゲッタ材のガス吸着能力低下を防止し、長期間に渡って高い表示性能を維持することのできる画像表示装置を製造可能な画像表示装置の製造方法および製造装置、並びに、この製造方法により形成された画像表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法は、表示面が設けられた前面基板およびこの前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器を備えた画像表示装置の製造方法において、
上記表示面に重ねてゲッタ膜を形成するゲッタ工程と、上記背面基板および上記ゲッタ膜の形成された前面基板の周縁部を封着して外囲器を構成する封着工程とを備え、上記表示面の温度を２００℃以下に調整した状態で上記ゲッタ工程を行ない、上記ゲッタ工程以降、上記表示面の温度を２００℃以下に維持することを特徴としている。
【００１２】
また、この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造装置は、表示面が設けられた前面基板およびこの前面基板に対向配置された背面基板を有する外囲器を備えた画像表示装置の製造装置において、
上記表示面の温度を調整する温度調整機構を有し、上記表示面の温度を２００℃以下に調整した状態で上記表示面に重ねてゲッタ膜を形成するゲッタ形成装置と、上記表示面の温度を２００℃以下に維持した状態で、上記背面基板および上記ゲッタ膜の形成された前面基板の周縁部同士を封着する封着装置とを備えことを特徴としている。
【００１３】
上記のように構成された製造方法および製造装置によれば、ゲッタ形成から封着に至るまで、ゲッタ形成領域としての前面基板の表示面を２００℃以下に保つことで、ゲッタ材のガス吸着能力劣化を防止することができる。これにより、外囲器内を高い真空度に維持し、長期間に渡って高い表示性能を維持可能なＦＥＤを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置の製造方法について詳細に説明する。
始めに、本製造方法により製造される画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１５】
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板からなる前面基板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１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１６】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１７】
前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリクス状の遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバックに重ねてゲッタ膜２２が形成されている。
【００１８】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、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１８が設けられている。これらの電子放出素子１８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。各電子放出素子１８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１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１９】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００２０】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの製造方法について説明する。
【００２１】
まず、図３に示すように、内面に蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０が形成された前面基板１１、および電子放出素子１８が設けられた背面基板１２を用意する。また、予め、背面基板１２上に側壁１３および複数のスペーサ１４を接合しておく。更に、例えば、側壁１３の上面全周に沿って封着材を充填しておく。ここでは、封着材としてインジウムを使用した。これらの前面基板１１および背面基板１２、その他、真空外容器１０を構成する上述の各構成部材をベーキングチャンバ３０に投入する。なお、側壁１３およびスペーサ１４は、場合により、後の工程で接合しても良く、また、前面基板１１に接合しても良い。
【００２２】
ベーキングチャンバ３０は、排気ポンプ３１によって１０−４Ｐａ程度の真空度に維持されている。ベーキングチャンバ３０の内部には、ホットプレート３２ａ、３２ｂを有した加熱機構３２が設置されている。ベーキングチャンバ３０内において、前面基板１１および背面基板１２はその内面同士が隙間置いて対向した状態で配置されている。また、ホットプレート３２ａ、３２ｂは、前面基板１１および背面基板１２の外面にそれぞれ対向した状態で配置されている。加熱機構３２としては、他に、ランプ方式やシースヒータ方式、電子線照射（ＥＢ）加熱方式等の加熱機構を採用しても良い。
【００２３】
続いて、ベーキングチャンバ３０の真空雰囲気中で、ホットプレート３２ａ、３２ｂにより前面基板１１、および背面基板１２、その他、外囲器１０の構成部材を加熱処理し、各構成部材からガスを放出させる（ベーキング工程）。ここでは、各構成部材を３５０℃まで３０分かけて均一に加熱し、３０分間保持した。ベーキング工程によって発生した放出ガスは、速やかに排気ポンプ３１によって排気し、ベーキングチャンバ３０を１０−４Ｐａの真空度を維持する。
【００２４】
次に、ベーキングチャンバ３０から前面基板１１を取り出し、図４に示すように、真空状態を破ることなく、ゲッタチャンバ４０に投入する。ゲッタチャンバ４０は、排気ポンプ４４によって１０−５Ｐａ程度の真空度に維持されている。ゲッタチャンバ４０内には、温度調整機構として機能するパネルヒータ４１、ゲッタ材４２、およびゲッタ材を加熱する高周波コイル４３が設置されている。  なお、ゲッタチャンバ４０、温度調整機構、および加熱機構としての高周波コイル４３はゲッタ形成装置を構成している。
【００２５】
ゲッタチャンバ４０内に投入された前面基板１１は、その外面側がパネルヒータ４１と対向し、かつ、メタルバック２０がゲッタ材４２と対向した状態に配置される。そして、パネルヒータ４１により前面基板１１を速やかに冷却し、メタルバック２０および蛍光体スクリーン１５からなる表示面の温度を２００℃以下に調整する。本実施の形態では、前面基板１１をゲッタチャンバ４０に投入してから５分後にメタルバック２０の表面温度を測定しところ、１２０℃まで低下していた。パネルヒータ４１を使用しない場合の温度を測定したところ、メタルバック２０の表面温度は２５０℃であった。
【００２６】
次に、メタルバック２０の表面温度を１２０℃程度に維持した状態で、高周波コイル４３によりゲッタ材４２を加熱、蒸発させ、メタルバック２０上にゲッタ膜２２を形成した。ゲッタ材４２としてはバリウムゲッタを使用し、高周波コイル４３で誘導加熱することにより、真空蒸着した。所定の膜厚まで成膜するためにかかる所用時間は１分以内であり、その間、メタルバック２０の表面温度はほとんど変化しなかった。
【００２７】
次に、ゲッタ膜２２を形成した前面基板１１を外気に晒すことなく、封着チャンバ５０に搬入する。図５に示すように、封着チャンバ５０内には、基板の周縁部を局所的に加熱するための局所加熱機構５１、基板を加圧する封着機構５２が設置されている。局所加熱機構５１は、それ環状のヒータ５１ａ、５１ｂを有している。また、封着チャンバ５０内は排気ポンプ５４により１０−５Ｐａ台の高真空に保たれている。背面基板１２、その他、真空外容器１０を構成する上述の各部材は、所定の工程を経た後、外気に晒すことなく、封着チャンバ５０に搬入する。封着チャンバ５０、局所加熱機構５１、封着機構５２は封着装置を構成している。
【００２８】
続いて、前面基板１１と背面基板１２を、それぞれの基板上に形成した蛍光体層１６と電子放出素子１８とが正しく対向するように位置調整する。これまでの間に基板温度は徐々に低下し、前面基板１１上に形成したゲッタ膜２２の温度は１１０℃であった。この状態で、ヒータ５１ａ、５１ｂにより背面基板１２および前面基板１１の周縁部のみを約１８０℃まで加熱し、封着材としてのインジウムを溶融させる。この際、ゲッタ膜２２の温度をインジウムの溶融温度１６０℃以下に保持する。ここでは、ゲッタ膜２２の温度が１１０℃に維持されていることを確認した後、封着機構５２によって前面基板１１を背面基板１２に向かって加圧し、インジウムを介して前面基板周縁部と側壁１３と接合した。
【００２９】
その後、インジウムが固体化するまで冷却し、真空外囲器１０を得る。このように、基板の封着部のみを局所的に加熱、冷却することで、従来とほぼ同様の所要時間で真空外囲器の封着作業を行うことができた。
【００３０】
上述した製造工程において、ゲッタ膜形成時およびゲッタ膜形成以降の表示面の温度、つまり、メタルバックおよび蛍光体スクリーンの温度を、１００℃、１４０℃、１８０℃、２２０℃にそれぞれ調整してＦＥＤを製造した後、各ＦＥＤの表示性能評価を行った。その結果を図６に示す。図６では、表示性能保持率として、ＦＥＤの初期状態における表示画像の輝度を１００％とし、使用時間の経過に伴う輝度の変化を示している。図６に示すように、表示面の温度を２００℃以下に調整した状態でゲッタ工程および封着工程を行うことにより、長時間にわたって安定した表示性能を維持するＦＥＤを得られる。また、上記複数のＦＥＤにおけるゲッタ膜を破壊試験したところ、図７に示すように、表示面の温度を２００℃以下に調整した状態でゲッタ工程および封着工程を行うことにより、吸着能力の高いゲッタ膜を得られることが確認された。
【００３１】
上述した実施の形態では、ゲッタ材としてバリウムを用いたが、これに限らず、チタン等の他のゲッタ材を用いてもよい。図８および図９は、ゲッタ材としてチタンを用いた場合においるＦＥＤの表示性能保持率およびゲッタ吸着能力をそれぞれ示している。この場合においてもゲッタ工程から封着工程の間、基板の表示面を２００℃以下に調整することにより、高い表示性能を得ることができる。
【００３２】
以上のことから、本実施の形態によれば、ゲッタ工程から封着工程に至る間、基板のゲッタ形成領域を常に２００℃以下、好ましくは１６０℃以下に保つことで、ゲッタ材のガス吸着能力劣化を防止することができる。従って、電子放出素子の劣化を抑制し、長期間に渡って高い表示性能を維持可能なＦＥＤを得ることができる。
【００３３】
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。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、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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３４】
例えば、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。封着材料は、インジウムに限らず、その合金や、その他金属材料、フリットガラスなど選択可能である。その他、ゲッタ膜は、前面基板に限らず、真空外囲器内に位置した他の構成部材に蒸着してもよい。
【００３５】
ベーキング工程は、各部材で個別に行っても良く、個別にベーキングチャンバを使用しても良い。その際、加熱温度も個別に設定しても良い。また、温度調整機構はゲッタチャンバに設置する以外に、ベーキングチャンバや、その間の搬送機構に設置しても良い。ベーキングチャンバ、ゲッタチャンバ、および封着チャンバを１台のチャンバに一体化することも可能である。この発明は、ＦＥＤに限らず、ＰＤＰ等の他の画像表示装置の製造に適用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ゲッタ材のガス吸着能力劣化を防止し、長期間に渡って高い表示性能を維持する画像表示装置を製造可能な製造方法、製造装置、およびこの製造方法により製造された画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る製造方法により製造される画像表示装置の一例である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の製造に用いるベーキング装置を示す断面図。
【図４】上記ＦＥＤの製造に用いるゲッタ形成装置を示す断面図
【図５】上記ＦＥＤの製造に用いる封着装置を示す断面図。
【図６】ＦＥＤの表示性能保持率を、低温でゲッタ形成した場合と高温で形成した場合とで比較して示す図。
【図７】ＦＥＤのゲッタ能力を、低温でゲッタ形成した場合と高温で形成した場合とで比較して示すグラフ。
【図８】ゲッタ材としてチタンを用いた場合におけるＦＥＤの表示性能保持率を、低温でゲッタ形成した場合と高温で形成した場合とで比較して示す図。
【図９】ゲッタ材としてチタンを用いた場合におけるＦＥＤのゲッタ吸着能力を、低温でゲッタ形成した場合と高温で形成した場合とで比較して示すグラフ。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１３…側壁、  １５…蛍光体スクリーン、  １８…電子放出素子、
２０…メタルバック２０…ゲッタ膜、  ３０…ベーキングチャンバ、
３１…排気ポンプ、  ３２…加熱機構、  ４０…ゲッタチャンバ、
４１…温度調整機構、  ４２…ゲッタ材、  ４３…高周波コイル、
５０…封着チャンバ、  ５１…封着機構、  ５２…局所加熱機構
【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】
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【図８】
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【図９】
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