(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を提供する。【解決手段】真空雰囲気中でゲッタ材４２を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、この脱ガス処理されたゲッタ材を用いて、真空雰囲気中で、外囲器の構成部材にゲッタ膜を形成する。その後、前面基板および背面基板を互いに封着して外囲器を形成する。【選択図】　　図３
2004031276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前面基板および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、
真空雰囲気中でゲッタ材を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、
真空雰囲気中で、上記脱ガス処理されたゲッタ材を用いて上記外囲器の構成部材にゲッタ膜を形成した後、上記前面基板および背面基板を互いに封着して上記外囲器を形成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】
画像表示面が形成された前面基板と、複数の電子放出素子が設けられた背面基板と、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、
真空雰囲気中でゲッタ材を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、
真空雰囲気中で、上記脱ガス処理されたゲッタ材を用いて、上記前面基板または他の構成部材にゲッタ膜を形成した後、上記前面基板および背面基板を互いに封着して上記外囲器を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
上記脱ガス処理から上記ゲッタ膜形成までの間、上記ゲッタ材を真空雰囲気中に保持する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】
上記ゲッタ材の少なくとも１種類に、反応型ゲッタを使用することを特徴とする請求項１ないし３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５】
上記真空雰囲気中で上記ゲッタ材を真空蒸着して上記ゲッタ膜を形成することを特徴とする請求項１ないし４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６】
上記ゲッタ材の脱ガス処理において、高周波加熱によりゲッタ材を加熱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】
上記ゲッタ材の脱ガス処理において、抵抗加熱によりゲッタ材を加熱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８】
真空処理槽内で上記ゲッタ材をこのゲッタ材の蒸発温度よりも低い温度まで加熱して脱ガス処理した後、真空状態を破ることなく、他の真空処理槽内で上記ゲッタ材を上記蒸発温度以上に加熱してゲッタ膜を形成することを特徴とする請求項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。
【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。そして、これらの画像表示装置は、前面基板と対向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。
【０００４】
長期間に渡って外囲器内を高真空度に維持するため、外囲器内には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、ゲッタ材のガス吸着特性を向上させるため、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、両基板を真空中で封着して外囲器を形成する工程が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなゲッタ材として蒸発型のゲッタ材を使用する場合、通常、１０−４Ｐａ程度以下の真空処理装置内でゲッタ材を加熱蒸着し外囲器の内面にゲッタ膜を成膜している。この際、真空処理装置内の圧力が高いとゲッタ材は即座にガスを吸着して酸化物、窒化物、あるいは炭酸化物等となり、ガス吸着能力が大きく劣化してしまう。
【０００６】
従来の製造工程においては、ゲッタ材を加熱蒸着する際、ゲッタ自身や外囲器の構造部材が瞬間的に高温となり、多量のガスが放出される。そのため、真空処理装置内の真空度が一時的に悪化し、ゲッタ材が多量のガスを吸着してしまう。これにより、ゲッタ材は、そのガス吸着能力が著しく劣化した状態で外囲器内に封入されている。
【０００７】
このように、従来の製造方法では、ゲッタ形成時の加熱に伴うゲッタ材自身からのガス放出が考慮されておらず、ゲッタによる充分なガス吸着特性を得ることができなかった。そのため、画像表示装置を構成する外囲器内の真空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っていた。
【０００８】
本発明は、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劣化を防止し、長期間に渡って高い表示性能を維持可能な画像表示装置を製造することのできる製造方法を提供することにある。
【０００９】
【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、対向配置された前面基板および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、
真空雰囲気中でゲッタ材を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、真空雰囲気中で、上記脱ガス処理されたゲッタ材を用いて上記外囲器の構成部材にゲッタ膜を形成した後、上記前面基板および背面基板を互いに封着して上記外囲器を形成することを特徴としている。
【００１０】
また、この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、画像表示面が形成された前面基板と、複数の電子放出素子が設けられた背面基板と、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、
真空雰囲気中でゲッタ材を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、真空雰囲気中で、上記脱ガス処理されたゲッタ材を用いて、上記前面基板または他の構成部材にゲッタ膜を形成した後、上記前面基板および背面基板を互いに封着して上記外囲器を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【００１１】
上記の構成によれば、脱ガス処理を行ったゲッタ材を用いることにより、その後のゲッタ膜の形成時に発生するガスが、未処理のゲッタ材を使用する場合に比較して１／１０以下に低減し、真空雰囲気中の真空度の悪化を大幅に低減することができる。
【００１２】
ゲッタ材の加熱の方式としては、一般的なリング状ゲッタ材には高周波加熱を、その他の形態のものには通電による抵抗加熱を用いることができる。また、これらの加熱方式を併用することで、より短時間で、効果的な脱ガス処理を行うことができることを確認した。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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とマトリクス状の黒色遮光層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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。始めに、ゲッタ膜の形成に用いるゲッタ材の処理方法について説明する。
図２および図３に示すように、ゲッタ材を脱ガス処理するための予備加熱装置は、例えば、高周波加熱方式を採用した装置として構成されている。すなわち、予備加熱装置は、真空処理槽として機能する真空チャンバ３０、この真空チャンバ内を１０−５Ｐａ程度の高真空に排気する真空ポンプ３２、および真空チャンバ内に配設されたゲッタ材を加熱する加熱機構３４を備えている。また、真空チャンバ３０には、真空チャンバ内の真空度を測定する電離真空計３６が接続されている。
【００２０】
真空チャンバ３０内にはゲッタ材保持用のステージ４０が設けられ、このステージ上に、リング状の蒸発型のゲッタ材４２が複数個載置されている。ゲッタ材４２としては、例えば、ＢａＡｌ４粉末とＮｉ粉末との熱反応でＢａを真空蒸着する反応型ゲッタを用いることができる。ステージ４０はガラスなどの絶縁体で形成され、高周波が印加されないよう工夫している。
【００２１】
加熱機構３４は、真空チャンバ３０内でステージ４０の下方に並んで設けられた複数の高周波コイル４４、これらのコイルに高周波を印加する高周波発生器４６、および高周波コイルを冷却する冷却装置４８を備えている。高周波コイル４４は、銅製のパイプをコイル状に巻回して形成され、その両端部は真空チャンバ３０の壁部に設けられた真空シール部４５を介して真空チャンバ外に導出されている。そして、各高周波コイル４４は、真空チャンバ３０の外部に設けられた高周波発生器４６、および冷却装置４８に接続されている。冷却装置４８は、高周波コイル４４内部に純水、空気、高圧ガス等の冷却媒体を循環させ、コイルの異常な加熱を防止する。
【００２２】
上記予備加熱装置によりゲッタ材４２の脱ガス処理を行う場合、まず、ステージ４０上に複数のゲッタ材４２を載置する。その後、真空ポンプ３２により真空チャンバ３０内を真空排気し１０−５Ｐａ程度の高真空に維持する。この状態で、高周波発生器４６から高周波コイル４４に高周波を印加し、ステージ４０を介して高周波コイルからゲッタ材４２に高周波を印加する。これにより、ゲッタ材４２を加熱し、ゲッタ材から吸着ガスを放出させる。この際、加熱温度をゲッタ材４２の蒸発温度よりも低い温度、例えば、５００℃に設定し、約３０〜６０秒間、加熱する。加熱温度は、２００℃以上であることが望ましい。
なお、高周波コイル４４によってゲッタ材４２を高周波加熱する際、冷却装置４８により高周波コイル４４内部に冷却媒体を循環させ、コイルの異常な加熱を防止する。
【００２３】
本発明者等は、高周波の出力を調整しながらゲッタ材４２の脱ガス実験を行った。ここで使用したゲッタ材は、６００℃を越えると蒸発を開始するものであった。そのため、脱ガス処理においては、高周波発生器４６の出力を調整し、ゲッタ材４２をその蒸発温度よりも低い５５０℃まで加熱した。この際、ゲッタ材４２から放出されたガスを測定したところ、従来、ゲッタ蒸着時に測定されていたガスの大半が検出された。このことから、ゲッタ材４２を予備加熱装置で脱ガス処理することにより、ゲッタ材に含まれている不純物をほぼ９０％以上、脱ガスできることが確認できた。
例えば、ゲッタ材に含まれているＨ２０は２００℃以上、ＣＯ、ＣＯ２は３００℃以上にゲッタ材を加熱することにより、脱ガスすることができる。
【００２４】
以上のようにしてゲッタ材４２の脱ガス処理を行った後、このゲッタ材を用いてゲッタ膜を形成する。この場合、別途、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と、配線２１および電子放出素子１８が設けられた背面基板１２と、を用意しておく。また、側壁１３は、フリットガラス等の封着材により予め背面基板１２に封着しておく。
【００２５】
そして、図５に示すように、これらの前面基板１１、背面基板１２、側壁１３、スペーサ１４、および上記脱ガス処理された１つあるいは複数のゲッタ材４２を真空処理槽５０内に配置する。この際、真空処理槽５０は予備加熱装置の真空チャンバ３０と真空状態で連通しているとともに、真空ポンプ５２により予め所望の真空度まで真空排気されている。そして、ゲッタ材４２は、脱ガス処理後、大気に晒されることなく、予備加熱装置の真空チャンバ３０から真空処理槽５０へ移される。
【００２６】
その後、ゲッタ材４２をその蒸発温度以上の温度まで加熱して蒸発させ、前面基板１１のメタルバック２０上に真空蒸着する。これにより、ゲッタ膜２２が形成される。続いて、真空状態を維持したまま、前面基板１１と側壁１３とを所望の封着材を用いて封着し、真空外囲器を形成する。これにより、ＦＥＤが得られる。
【００２７】
上記のように予め脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合と、脱ガス処理をしていない（予備加熱なし）ゲッタ材を用いた場合とで、ゲッタ膜蒸着時における真空処理槽５０内の真空度劣化を比較した。その結果、図６に示すように、脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合、真空処理槽５０内の真空度は蒸着時もほとんど変化せず、高い値に維持することができた。これに対し、脱ガス処理をしていない（予備加熱なし）ゲッタ材を用いた場合、蒸着開始直後から真空処理槽５０内の真空度が悪化していることが確認された。
【００２８】
以上のことから、本実施の形態によれば、真空雰囲気中でゲッタ材を加熱してゲッタ材の脱ガス処理を行い、この脱ガス処理されたゲッタ材を用いて、真空雰囲気中で外囲器の構成部材である前面基板上にゲッタ膜を形成した後、前面基板および背面基板を互いに封着して真空外囲器を形成することにより、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。
【００２９】
図７に示すように、予め脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合と、脱ガス処理をしていない（予備加熱なし）ゲッタ材を用いた場合とで、形成されたＦＥＤの性能保持率を比較した。その結果、予め脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合、ゲッタ膜の初期劣化を生じることなく、長期間に渡って高い性能を保持することができた。ここで、性能保持率とは、電子源のエミッション電流値（放出電荷量）の初期特性からの変化率を示している。保持率が低下するとＦＥＤの表示輝度は低下してしまうが、本実施の形態によれば輝度低下が大幅に軽減されたことがわかる。
【００３０】
なお、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。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。脱ガス処理におけるゲッタ材の加熱方式は、上述した高周波加熱に限らず、ゲッタ材に通電して加熱する抵抗加熱を用いることもできる。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、ゲッタ材の脱ガス処理とゲッタ膜の成膜処理とを別々の真空処理槽内で行う構成としたが、これらの処理を同一の真空処理槽内で行う構成としてもよい。この場合、脱ガス処理を行った直後は、真空処理槽内の真空度が一時的に悪化してしまう。よって、発生したガスを真空ポンプで十分に排気する必要がある。そのため、真空度が回復するまで一定時間をおき、その後、上述した成膜処理を行う。真空処理槽の構成や排気ポンプの性能によって時間は異なるが、実験に用いた装置では、脱ガス処理後５分以内に成膜処理へ移行できた。
【００３２】
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。また、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。
【００３３】
【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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の一例としての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の製造に用いる予備加熱装置を示す断面図。
【図４】上記予備加熱装置の加熱機構を拡大して示す断面図。
【図５】上記ＦＥＤにおけるゲッタ膜の形成工程および封着工程を示す断面図。
【図６】真空処理槽における真空度の変化を、脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合と、脱ガス処理していないゲッタ材を用いた場合とで比較して示すグラフ。
【図７】製造されたＦＥＤの性能保持率を、脱ガス処理したゲッタ材を用いた場合と、脱ガス処理していないゲッタ材を用い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
２２…ゲッタ膜
３０…真空チャンバ
３４…加熱機構
４２…ゲッタ材
４４…高周波コイル
５０…真空処理槽
【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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