(57)【要約】【課題】封着材の断線を防止し、封着作業を迅速かつ安定して行うことが可能な画像表示装置の製造方法および画像表示装置を提供することにある。【解決手段】前面基板および背面基板の少なくとも一方の周縁部に沿って、導電性を有した封着材を配置して封着層２１ａ、２１ｂを形成し、前面基板および背面基板の少なくとも一方の外面に封着層に沿って導線を配置する。前面基板および背面基板を対向配置した状態で封着層に通電し封着層を加熱溶融させ、導線に封着層への通電の向きと同じ向きに通電して磁場を発生させ、封着層への通電と磁場とによりローレンツ力を発生させ、このローレンツ力により溶融した封着層を前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板内面に押し付ける。【選択図】    図９
2004247260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有する外囲器と、上記外囲器内に設けられた複数の画素とを備えた画像表示装置の製造方法において、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って、導電性を有した封着材を配置して封着層を形成し、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の外面に、上記封着層に沿って導線を配置し、
上記前面基板および背面基板を対向配置した状態で上記封着層に通電し、上記封着層を加熱溶融させ、
上記導線に上記封着層への通電の向きと同じ向きに通電して磁場を発生させ、上記封着層への通電と上記磁場とによりローレンツ力を発生させ、このローレンツ力により上記溶融した封着層を上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板内面に押し付け、
上記溶融した封着層により上記前面基板および背面基板の周辺部同士を接合する画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有する外囲器と、上記外囲器内に設けられた複数の画素とを備えた画像表示装置の製造方法において、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って、導電性を有した封着材を配置して封着層を形成し、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面側に、上記封着層に沿って導線を対向配置し、
上記前面基板および背面基板を対向配置した状態で上記封着層に通電し、上記封着層を加熱溶融させ、
上記導線に上記封着層への通電の向きと反対向きに通電して磁場を発生させ、上記封着層への通電と上記磁場とによりローレンツ力を発生させ、このローレンツ力により上記溶融した封着層を上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板内面に押し付け、
上記溶融した封着層により上記前面基板および背面基板の周辺部同士を接合する画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
上記導線を、上記封着層に対し、上記前面基板および背面基板の表面に垂直な方向に重ねて対向配置する請求項１又は２に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
２本の導線をそれぞれ上記封着層の異なる領域にそれぞれ沿って配置し、各導線に別々に通電する請求項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】
上記封着材としてＩｎあるいはＩｎを含む合金を用いる請求項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】
真空雰囲気中で上記封着層および封着層に通電する請求項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】
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し、導電性の封着材を含有した封着層により上記前面基板および背面基板の周縁部同士が封着された外囲器と、
上記外囲器内に設けられた複数の画素と、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の外面に設けられ、上記封着層に沿って延びた導線と、を備えた画像表示装置。
【請求項８】
上記導線は、上記封着層に対し、上記前面基板および背面基板の表面に垂直な方向に重ねて対向配置されている請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記導線は２本の導線を含み、上記封着層の異なる領域にそれぞれ沿って配置されている請求項７又は８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
上記封着材はＩｎあるいはＩｎを含む合金のいずれかを含んでいる請求項７ないし９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
上記前面基板の内面上に設けられた蛍光体層と、上記背面基板上に設けられ、それぞれ上記蛍光体層を励起する複数の電子放出素子と、を備えている請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対向配置されているとともに周縁部同士が接合された一対の基板を備えた画像表示装置の製造方法および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画像表示装置が開発されている。このような画像表示装置には、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。
【０００３】
例えばＦＥＤやＳＥＤでは、一般に、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し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士を互いに接合することにより真空の外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数の電子放出素子が設けられている。
【０００４】
また、背面基板および前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複数の支持部材が配設されている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。
【０００５】
このようなＦＥＤや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。
【０００６】
例えば、上記のようなＦＥＤにおいて、外囲器を構成する前面基板および背面基板を矩形枠状の側壁を介して接合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、前面基板と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し、所定の温度および真空度に到達したときに前面基板と背面基板を、側壁を介して接合する方法が挙げられる。この方法では、通常、ゲッターの吸着能力を低下させないように、シール材として、比較的低温で封着が可能なインジウムが用いられる。
【０００７】
しかしながら、インジウムは低融点金属とはいえ、その溶融温度は約１６０℃であり、この温度でもゲッターの吸着能力は低下することが確かめられている。また、この温度で封着した画像表示装置を動作させると、ライフ特性が劣化することが実験で確認された。
【０００８】
これらの問題を解決する方法として、基板間にインジウム等の低融点封着材を充填し、この封着材に通電しそのジュール熱により封着材自身を発熱、溶解させ、基板同志を結合する方法（以下、通電加熱と称する）が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、低融点封着材のみを高温にし、ゲッター形成領域は低温のまま保つことができるため、ゲッターの吸着能力低下を防止することができる。また、基板の加熱、冷却に膨大な時間を費やす必要がなく、短時間で基板を接合し外囲器を形成する事が可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１９３４６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通電加熱の場合、溶融後の封着材には表面張力によりある程度の凹凸または粗密が発生する。これに加えて、封着する際には片方の基板を封着面を下向きにして配置する必要があり、この場合は重力によってさらに溶融した封着材の凹凸が大きくなる。そして、通電加熱では、封着材の凸部、密の部分に比較して、凹部または粗の部分で発熱が大きくなり、この部分で封着材が断線してしまう恐れがある。
【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、封着材の断線を防止し、封着作業を迅速かつ安定して行うことが可能な画像表示装置の製造方法および画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【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、対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有する外囲器と、上記外囲器内に設けられた複数の画素とを備えた画像表示装置の製造方法において、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って、導電性を有した封着材を配置して封着層を形成し、上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の外面に、上記封着層に沿って導線を配置し、上記前面基板および背面基板を対向配置した状態で上記封着層に通電し、上記封着層を加熱溶融させ、上記導線に上記封着層への通電の向きと同じ向きに通電して磁場を発生させ、上記封着層への通電と上記磁場とによりローレンツ力を発生させ、このローレンツ力により上記溶融した封着層を上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板内面に押し付け、上記溶融した封着層により上記前面基板および背面基板の周辺部同士を接合することを特徴としている。
【００１３】
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、対向配置されているとともに周辺部同士が接合された前面基板および背面基板を有する外囲器と、上記外囲器内に設けられた複数の画素とを備えた画像表示装置の製造方法において、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面周縁部に沿って、導電性を有した封着材を配置して封着層を形成し、上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の内面側に、上記封着層に沿って導線を対向配置し、上記前面基板および背面基板を対向配置した状態で上記封着層に通電し、上記封着層を加熱溶融させ、上記導線に上記封着層への通電の向きと反対向きに通電して磁場を発生させ、上記封着層への通電と上記磁場とによりローレンツ力を発生させ、このローレンツ力により上記溶融した封着層を上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の基板内面に押し付け、上記溶融した封着層により上記前面基板および背面基板の周辺部同士を接合することを特徴としている。
【００１４】
更に、この発明の態様に係る画像表示装置は、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し、導電性の封着材を含有した封着層により上記前面基板および背面基板の周縁部同士が封着された外囲器と、上記外囲器内に設けられた複数の画素と、上記前面基板および背面基板の少なくとも一方の外面に設けられ、上記封着層に沿って延びた導線と、を備えている。
【００１５】
上記のように構成された画像表示装置の製造方法および画像表示装置によれば、ローレンツ力を印加することにより、封着層を通電加熱したときに発生する凹凸や粗密の発生を抑え、溶融時の封着層の形状を一様に保つことが可能となる。これにより、封着材全体の温度を一様に上昇させ、封着層の断線を防止することができる。従って、基板全体を低温に維持しながら短時間で確実に接合を行うことができ、ゲッターの吸着能力を維持して安定かつ良好な画像を得ることが可能な画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【００１６】
【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および画像表示装置について詳細に説明する。まず、本製造方法により製造される画像表示装置として、ＦＥＤの構成について説明する。
図１ないし図４に示すように、ＦＥＤは、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。背面基板１２は前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８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。
【００１７】
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、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、真空外囲器１０の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、支持部材１４は板状に限らず、柱状のものを用いてもよい。
【００１８】
前面基板１１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１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色光吸収層２０を並べて構成されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、真空外囲器１０の上記一辺と平行な方向に延在しているとともに、この一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、蛍光体スクリーン１６上には、たとえばアルミニウムからなるメタルバック層１７およびゲッター膜１３が形成されている。
【００１９】
図３に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起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電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２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。詳細に述べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そして、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。また、背面基板１２の周縁部には、導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線２３が設けられている。
【００２０】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素子を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋１００Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン１６には＋１０ｋＶが印加される。これにより、電子放出素子２２から電子ビームが放出される。そして、電子放出素子から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極２８の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
【００２１】
このように蛍光体スクリーン１６には高電圧が印加されるため、前面基板１１、背面基板１２、側壁１８、および支持部材１４用の板ガラスには、高歪点ガラスが使用されている。後述するように、背面基板１２と側壁１８との間は、フリットガラス等の低融点ガラス１９によって封着されている。また、前面基板１１と側壁１８との間は、導電性を有する低融点封着材としてインジウム（Ｉｎ）を含んだ封着層２１によって封着されている。
【００２２】
なお、導電性を有した低融点封着材としては、インジウムの代わりに、Ｉｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選択される単体金属か、もしくはＩｎ、Ｇａ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含有する合金を用いることができる。特に、Ｉｎ及びＧａよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含む合金、Ｉｎ金属、Ｇａ金属を使用することが望ましい。ＩｎもしくはＧａを含む低融点封着材は、ＳｉＯ２を主成分とするガラス製基板との濡れ性に優れるため、低融点封着材の配置される基板がＳｉＯ２を主成分とするガラスで形成されている場合に特に適している。最も好ましい低融点封着材は、Ｉｎ金属、Ｉｎを含む合金である。Ｉｎを含む合金としては、例えば、ＩｎとＡｇを含む合金、ＩｎとＳｎを含む合金、ＩｎとＺｎを含む合金、ＩｎとＡｕを含む合金などを挙げることができる。
【００２３】
また、ＦＥＤは、複数、例えば、一対の電極３０および他の一対の電極３１を備え、これらの電極は、封着層２１に電気的に導通した状態で外囲器１０に取り付けられている。電極３０、３１は、封着層２１に通電する際の電極として用いられる。
【００２４】
図５に示すように、各電極３０は、導電部材として例えば０．２ｍｍ厚の銅板を折り曲げ加工して形成されている。すなわち、電極３０は、断面がほぼＵ字形状となるように折曲げられ、前面基板１１あるいは背面基板１２の周縁部を挟持して取り付け可能なクリップ部３２、クリップ部に並んで位置した楔状の胴体部３４、胴体部の延出端に位置した接触部３６、およびクリップ部および胴体部の背面部により形成された平坦な導通部３８を一体に備えている。接触部３６は、水平方向の延出長さＬが２ｍｍ以上に形成されている。なお、各電極３１は電極３０と同様に形成されている。
【００２５】
図１ないし図３に示すように、各電極３０、３１は、真空外囲器１０の例えば、背面基板１２に弾性的に係合した状態で取り付けられている。すなわち、電極３０は、クリップ部３２により背面基板１２の周縁部を弾性的に挟持した状態で真空外囲器１０に取り付けられている。そして、各電極３０の接触部３６は、それぞれ封着層２１に接触し、電気的に導通している。また、胴体部３４は接触部３６から真空外囲器１０の外側に延出しているとともに、導通部３８は、背面基板１２の側面と対向し真空外囲器１０の外面に露出している。一対の電極３０は、真空外囲器１０の対角方向に離間した２つの角部にそれぞれ設けられ、封着層２１に対して対称に配置されている。他の一対の電極３１は、真空外囲器１０の対角方向に離間した他の２つの角部にそれぞれ設けられ、封着層２１に対して対称に配置されている。
【００２６】
次に、上記構成を有するＦＥＤの製造方法について詳細に説明する。
まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーン１６を形成する。これは、前面基板１１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を形成し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。この状態で、露光、現像することにより、前面基板１１となるガラス板上に蛍光体スクリーンを形成する。その後、蛍光体スクリーン１６に重ねてメタルバック層１７を形成する。
【００２７】
続いて、背面基板１２用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。これは、マトリックス状の導電性カソード層２４を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により２酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例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。次に、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２８を形成する。
【００２８】
この後、レジストパターン及びゲート電極２８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２５を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板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２８上に例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。その後、背面基板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例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、キャビティ２５の内部に電子放出素子２２が形成される。次に、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。
【００２９】
続いて、大気中で低融点ガラス１９により側壁１８および支持部材１４を背面基板１２の内面上に封着する。その後、図６（ａ）、６（ｂ）に示すように、側壁１８の封着面の全周に渡ってインジウムを所定の幅および厚さに塗布し封着層２１ａを形成する。同様に、前面基板１１の側壁と対向する封着面にインジウムを所定の幅および厚さで矩形枠状に塗布し封着層２１ｂを形成する。なお、側壁１８および前面基板１１の封着面に対する封着層２１ａ、２１ｂの充填は、上述したように、溶融したインジウムを封着面に塗布する方法、あるいは、固体状態のインジウムを封着面に載置する方法等によって行う。
【００３０】
続いて、図７に示すように、側壁１８が接合されている背面基板１２に一対の電極３０および一対の電極３１を装着する。電極３０は背面基板１２側の封着層２１ａへの通電、電極３１は前面基板１１側の封着層２１ｂへの通電に用いられる。この際、側壁１８上で各電極３０の接触部３６を封着層２１ａに接触させることにより、電極を封着層に対して電気的に接続する。また、各電極３１の接触部３６は、背面基板側の封着層２１ａから上方に離間し、電気的に接続されていない。各電極３１の接触部３６は、後述するように前面基板１１側の封着層２１ｂに接触し電気的に接続される。
【００３１】
電極３０、３１は、基板上で＋極と−極の一対を必要とし、一対の電極間で並列に通電される封着層２１ａ、２１ｂの各々の通電経路はその長さを等しくすることが望ましい。そこで、一対の電極３０は、背面基板１２の対角方向に対向する２つの角部に装着され、電極間に位置した封着層２１ａの長さは、各電極の両側でほぼ等しく設定されている。同様に、一対の電極３１は、背面基板１２の対角方向に対向する他の２つの角部に装着され、電極間に位置した封着層２１ｂの長さは、各電極３１の両側でほぼ等しくなるように設定されている。
【００３２】
電極３０、３１を装着した後、これら背面基板１２、前面基板１１を所定間隔離して対向配置し、この状態で、真空処理装置内に投入する。ここでは、例えば図８に示すような真空処理装置１００を用いる。真空処理装置１００は、並んで配設されたロード室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。組立室１０５には、通電用の直流の電源１２０と、この電源を制御するコンピュータ１２２とが接続されている。また、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、ＦＥＤの製造時には全室が真空排気されている。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。
【００３３】
所定間隔離して配置された上述の前面基板１１および背面基板１２は、まず、ロード室１０１に投入される。そして、ロード室１０１内の雰囲気を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。
【００３４】
ベーキング、電子線洗浄室１０２では、各種部材を３００℃の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させる。同時にベーキング、電子線洗浄室１０２に取り付けられた図示しない電子線発生装置から電子線を、前面基板１１の蛍光体スクリーン面、および背面基板１２の電子放出素子面に照射する。その際、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって電子線を偏向走査することにより、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。
【００３５】
電子線洗浄を行った前面基板１１および背面基板１２は冷却室１０３に送られ、約１２０℃の温度まで冷却された後、ゲッター膜の蒸着室１０４へと送られる。この蒸着室１０４では、蛍光体層の外側にゲッター膜としてＢａ膜が蒸着形成される。Ｂａ膜は表面が酸素や炭素などで汚染されることを防止することができ、活性状態を維持することができる。
【００３６】
続いて、前面基板１１および背面基板１２は組立室１０５に送られる。この組立室１０５において、図９に示すように、前面基板１１および背面基板１２は、対向配置された状態で組立室内にそれぞれ保持される。前面基板１１は落下しないように、図示しない固定治具により支持される。
【００３７】
その後、前面基板１１および背面基板１２を互いに接近する方向へ移動させ、一対の電極３１の接触部３６をそれぞれ前面基板１１の封着層２１ｂに接触させ電気的に接続する。この際、接触部３６は２ｍｍ以上の水平方向長さに形成されているため、封着層２１ａ、２１ｂに対し安定して接触することができる。なお、電極３０、３１の接触部３６に予めインジウムを塗布しておくことにより、一層安定して封着材に通電することが可能となる。
【００３８】
続いて、図９および図１０に示すように、磁場発生用の導線５０ａ、５０ｂを封着層２１ｂに沿って前面基板１１の外面上に配置する。この際、導線５０ａ、５０ｂは、封着層２１ｂへの通電パスに沿って同じ位置に配置する。すなわち、導線５０ａを封着層２１ｂの一方の長辺および短辺に沿って配置するとともに、前面基板表面と垂直な方向に沿って封着層と重ねて配置する。また、導線５０ｂを封着層２１ｂの他方の長辺および短辺に沿って配置するとともに、前面基板表面と垂直な方向に沿って封着層と重ねて配置する。同時に、導線５０ａ、５０ｂを、封着層２１ｂへの通電と同じ向きに電流が流れる向きに配置する。つまり、導線５０ａに電源５１ａを接続し、また、導線５０ｂに電源５１ｂを接続し、矢印で示すように、前面基板１１の１つの角部からこれと対向する他の角部に向かって同じ向きに電流が流れるように、電源５１ａ、５１ｂの電位を設定する。
【００３９】
また、図１１に示すように、一対の電極３０および一対の電極３１にそれぞれ電源１２０を電気的に接続する。この際、電源１２０に接続された接続端子４０を電極３０の導通部３８に接触させ、また、電源１２０に接続された接続端子４１を電極３１の導電部３８に接触させることにより、電源と電極、および電極と封着層２１ａ、２１ｂとを確実に導通させることができる。この状態で、側壁１８側の封着層２１ａおよび前面基板１１側の封着層２１ｂのそれぞれに直流電流を定電流モードで印加する。この際、前面基板１１側の封着層２１ｂにおいては、図１１に矢印で示すように、前面基板１１の１つの角部からこれと対向する他の角部に向かって各通電パスを通り同じ向きに通電される。これにより、封着層２１ａ、２１ｂを加熱しインジウムを溶融させる。
【００４０】
更に、封着層２１ａ、２１ｂへの通電とほぼ同時に、電源５１ａ、５１ｂから導線５０ａ、５０ｂに通電する。これにより、導電５０ａ、５０ｂには、対向して位置した封着層２１ｂと同じ向きで所定の電流が通電される。なお、図１１では、図面の複雑化を避けるために導線５０ａ、５０ｂを省略しているが、実際には、図１０に示すように、前面基板１１の外面に導線５０ａ、５０ｂが配置されている。そして、図１２に示すように、導線５０ａ、５０ｂに通電することにより封着層２１ｂを通る磁場が発生する。同時に、導線５０ａ、５０ｂへの通電の向きが封着層２１ａへの通電の向きと同一であることから、溶融した封着層２１ｂを前面基板１１の内面に押し付けるようなローレンツ力が発生する。従って、このローレンツ力により、溶融後の封着層２１ｂにおける粗密や凹凸の発生を規制し、安定してインジウムを溶融させることができる。
【００４１】
以上のように封着層２１ａ、２１ｂを形成したインジウムを溶融させた状態で、前面基板１１および背面基板１２を互いに接近する方向へ加圧して密着させる。これにより、封着層２１ａ、２１ｂを融合させて封着層２１を形成し、この封着層によって前面基板１１の周縁部と側壁１８とを封着する。上記工程により形成された真空外囲器１０は、冷却室１０６で常温まで冷却され、アンロード室１０７から取り出される。これにより、ＦＥＤが完成する。
なお、ＦＥＤが完成した後、必要であれば電極３０を切除してもよい。
【００４２】
上記のように、基板の接合時、電流と磁場の相互作用によって発生するローレンツ力を用いて、溶融後のインジウムを基板内面に押し付ける力を発生させ、通電中のインジウムの凹凸を発生させず一様な形状に保たせることができる。ローレンツ力は、磁場中を荷電粒子が運動する際に受ける力で、その力ｆは電流の大きさをＩ、磁界の強さをＢとすればＩとＢの外積で表される。
ｆ＝Ｉ×Ｂ
一方、低融点封着材の表面張力は材料によって異なるが、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ等の金属では４００〜６００ｍＮ／ｍとなる。従って、低融点封着材の表面張力によるガラス面上での球状化を阻止するためには、表面張力に抗するローレンツ力を与えればよいことになる。例えば、３０００ガウスの磁界中に存在する導体中に１Ａの電流を流すと、３００ｍＮ／ｍの力が発生し、表面張力による球状化を阻止できることになる。溶融封着材が下向きに配置されている場合、表面張力に加えて重力に打ち勝つ磁場を発生させればよいことになる。
【００４３】
この際、サマリウム−コバルト系のような永久磁石を用いてローレンツ力を発生させることは好ましくない。その理由は、磁石は温度を上げると磁力が低下し、所望の磁場を得られないこと、溶融後の低融点封着材を一様な形状に保つためには磁場を一様にかけなければならないが、磁石では形状に制約があり低融点封着材に対して一様な磁場をかけることが困難となるためである。同様に、磁石の代替となるコイルを用いた場合も一様な磁場にはならないため好ましくない。
【００４４】
低融点封着材に対して一様な磁場をかける場合、上述したように、封着材の通電パスに沿って配置した導線に電流を流せばよい。この場合、導線から同心円上に磁場が発生するので、低融点封着材との距離が一定であれば低融点封着材が受ける磁場は、封着材のとの場所でも等しくなる。
【００４５】
重力および表面張力に打ち勝つローレンツ力を得るには、低融点封着材の１パスに通電する電流値が２０〜４０Ａであるため、導線には数十Ａ以上の電流を流す必要がある。よって、導線はある程度の太さが必要である。発生する磁場は導線の太さに関係しないが、太すぎると低融点封着材からの距離が遠くなるため効率が低下する。細すぎると発熱が大きくなりすぎて基板によけいな熱を与えてしまう。よって、導線の材料には銅、アルミニウム、あるいはそれらの合金を用い、太さを１〜５ｍｍにすることが望ましい。
【００４６】
以上のように構成されたＦＥＤの製造方法によれば、真空雰囲気中で前面基板および背面基板の封着、接合を行うことから、ベーキングと電子線洗浄の併用によって表面吸着ガスを十分に放出させることができ、吸着能力が優れたゲッター膜を得ることができる。インジウムを通電加熱することによって封着、接合することにより、前面基板および背面基板全体を加熱する必要がなく、ゲッター膜の劣化、封着工程中に基板が割れるなどの不具合をなくすことができ、同時に、封着時間の短縮を図ることができる。
【００４７】
また、インジウムを用いて通電封着することにより、短時間で封着を完了することができるために量産性に優れた製造方法とすることが可能となる。
【００４８】
また、導線に通電してその発生磁場で溶融インジウムを基板に対して押し付けることにより、インジウムの凹凸の発生を抑え、局部的に発熱が大きくなることを防止しているので、インジウム全体をほぼ一応に昇温することができ、安定して溶融封着することができる。
従って、量産性に優れ、同時に、迅速かつ安定した封着が可能な製造方法を得ることができ、かつ良好な画像表示が可能なＦＥＤを安価に得ることができる。
【００４９】
この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、磁場発生用の導線を背面基板の外面に設け、背面基板側の封着材にローレンツ力を作用させてもよく、あるいは、前面基板および背面基板の両方の外面に導線を設け、前面基板側および背面基板側の溶融した封着材をそれぞれ基板の内面に向けて押し付ける構成としてもよい。
【００５０】
また、導線を基板の外面上に配置する代わりに、図１３に示すように、封着層に沿って基板の外面に予め導線５０ａ、５０ｂを貼り付けあるいは埋め込んだ構成としてもよい。この場合、２本の導線５０ａ、５０ｂは、封着層の異なる領域にそれぞれ沿って配置され、基板の表面と垂直な方向に沿って封着層と重なって対向配置されている。そして、封着時、これらの導線５０ａ、５０ｂに通電して磁場を発生させる。
【００５１】
また、導線は基板の外面に限らず、基板の内面側に配置する構成としても良い。この場合、図１４に示すように、製造工程において、前面基板１１および背面基板１２の間で封着層に沿って導線５０ａ、５０ｂを配置する。封着材の通電加熱時、インジウムの凹凸は重力が働く下向き基板のほうが大きくなるため、下向きの基板、ここでは、前面基板１１の封着層２１ｂに近くなるように導線５０ａ、５０ｂを配置する。その後、前面基板１１の封着層２１ｂへの通電の向きと反対の向きとなるように導線５０ａ、５０ｂに電流を流すことにより、図１５に示すように、前面基板の封着層２１ｂには上側、すなわち基板側へ押し付けられる力が働き、溶融インジウム厚が一様となる。
【００５２】
一方、上向き背面基板１２については、導線５０ａ、５０ｂへの通電の向きと反対の向きで封着層２１ａへ通電することにより、溶融インジウムに対し下向きの力を生じさせることができる。しかし、電極３０、３１の制約などにより導線５０ａ、５０ｂと反対の向きに通電できない場合には、導線と封着層との距離を若干離すことにより、磁場の影響を小さくすればよい。なお、基板の内側に導線を配置すると、封着時に導線を移動させる工程が必要となるが、一方で導線と封着材との距離を近づけることが可能であり、より小さな電流で封着材を基板に押し付けることができるという利点がある。
【００５３】
上述した実施の形態では、基板の対向する対角部分に一対の電極を取付けた状態で封着層に通電する構成としたが、複数の電極は、電極間に位置する封着層の通電経路が互いに等しい長さとなるように配置されていれば、あるいは、封着層に対して対称な位置に配設されていればよく、外囲器の角部に限らず、他の位置に設けてもよい。
【００５４】
更に、上述した実施の形態では、背面基板側および前面基板側の両方にそれぞれインジウムからなる封着層を設ける構成としたが、いずれか一方のみに封着層を設けた状態で、前面基板と背面基板とを封着する構成としても良い。
【００５５】
また、外囲器の側壁は、予め背面基板あるいは前面基板と共に一体的に成形された構成としてもよい。真空外囲器の外形状や支持部材の構成は上記実施の形態に限られるものでないことはいうまでもない。マトリックス型の黒色光吸収層と蛍光体層を形成し、断面が十字型の柱状支持部材を黒色光吸収層に対して位置決めして封着する構成としてもよい。電子放出素子は、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を用いてもよい。上記実施の形態では、真空雰囲気中で基板を接合する工程について述べたが、その他の雰囲気環境において本発明を適用することも可能である。
この発明は、ＦＥＤに限定されることなく、ＳＥＤやＰＤＰ等の他の画像表示装置、あるいは、外囲器内部が高真空とならない画像表示装置にも適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によれば、封着材の断線を防止し、封着作業を迅速かつ安定して行うことが可能な画像表示装置の製造方法および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ＦＥＤ全体を示す斜視図。
【図２】上記ＦＥＤの内部構成を示す斜視図。
【図３】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図４】上記ＦＥＤの蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。
【図５】上記ＦＥＤの電極を示す斜視図。
【図６】上記ＦＥＤの製造に用いられる前面基板および背面基板をそれぞれ示す平面図。
【図７】上記ＦＥＤの背面基板に電極を取り付けた状態を示す斜視図。
【図８】上記ＦＥＤの製造に用いる真空処理装置を概略的に示す図。
【図９】インジウムが配置された背面基板と前面基板とを対向配置した状態を示す断面図。
【図１０】上記ＦＥＤの製造工程において、前面基板の外面上に導線を配置した状態を示す平面図。
【図１１】上記ＦＥＤの製造工程において、ＦＥＤの電極に電源を接続した状態を模式的に示す平面図。
【図１２】上記導線に通電した際の磁場およびローレンツ力の発生状態を模式的に示す断面図。
【図１３】この発明の他の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図１４】この発明の更に他の実施の形態に係るＦＥＤの製造工程を示す断面図。
【図１５】上記導線に通電した際の磁場およびローレンツ力の発生状態を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１４…支持部材、  １６…蛍光体スクリーン、  １８…側壁、
２１、２１ａ、２１ｂ…封着層、  ２２…電子放出素子、
３０、３１…電極、  ５０ａ、５０ｂ…導線、  １００…真空処理装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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