(57)【要約】【課題】長寿命で耐圧特性に優れ、信頼性の向上した高性能の画像表示装置の製造方法、および製造装置を提供する。【解決手段】真空に維持された真空チャンバ３０内に基板１１を配置し、真空チャンバの内壁よりも高い電位を基板に与えた状態で、基板に電子ビームを照射し基板に吸着したガスを放出させる。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示面を有した基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記基板と対向配置された他の基板とを備えた画像表示装置の製造方法において、
真空に維持された真空チャンバ内に基板を配置し、
上記真空チャンバの内壁よりも高い電位を上記基板に与えた状態で、上記基板に電子ビームを照射し上記基板に吸着したガスを放出させることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
上記真空チャンバの外部に設けられた電源から上記基板に電圧を印加し、上記真空チャンバの内壁よりも高い電位を上記基板に与える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】
上記真空チャンバの内壁をアース電位に設定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】
上記真空チャンバ内で上記基板に対向して、導電性又は高抵抗を有する電極、あるいは一部に導電性を有する電極を配置し、この電極と基板とに電位差を与え上記基板上の異物を上記電極により吸着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】
上記真空チャンバの外部に設けられた電源から上記電極に電圧を印加し、上記基板との間に電位差を与えることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
上記電極を上記真空チャンバの内壁に電気的に接続し、上記基板との間に電位差を与えることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
画像表示面を有した基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記基板と対向配置された他の基板とを備えた画像表示装置の製造装置において、
内部が真空に維持されているとともに基板を収納可能な真空チャンバと、
上記真空チャンバ内に配置された基板に、上記真空チャンバの内壁よりも高い電位を印加する電源と、
上記真空チャンバ内に配置された基板に電子ビームを照射する電子源と
を備えたことを特徴とする画像表示装置の製造装置。
【請求項８】
上記真空チャンバ内に上記基板と対向して配置された電極と、上記基板と電極との間に電位差を与える電位印加部とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
上記電位印加部は、上記導電性電極に電圧を印加する電源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】
上記真空チャンバの内壁はアース電位に設定されているとともに上記電極に電気的に接続され上記電位印加部を構成し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１１】
上記電極は上記基板よりも小さなサイズを有し、上記基板と対向した状態で移動自在に設けられていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造装置。
【請求項１２】
上記電極は上記基板とほぼ等しいサイズを有し、上記基板と対向して配置されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向配置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製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子（以下、エミッタと称する）を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。エミッタにはさまざまな種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの表示装置は一般に、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）と呼ばれている。このうち、表面伝導型エミッタを用いた表示装置は、ＦＥＤと区別してＳＥＤ（サーフェース・コンダクション・エレクトロン・エミッション・ディスプレイ）とも呼ばれるが、本発明においてはＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
一般に、ＦＥＤは、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が互いに接合され真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。前面基板および背面基板は、それぞれ厚みが１〜３ｍｍ程度の板ガラスにより構成されている。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。
【０００４】
前面基板の内面には、ブラックマトリックス（以後、ＢＭと略記）および蛍光体を有する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エミッタが設けられている。エミッタには、マトリックス配線が接続され、映像信号により駆動されるようになっている。
【０００５】
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、青の蛍光体にエミッタ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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＦＥＤを実用的な製品とするためには、輝度、色再現性、蛍光体劣化などの点から、発光効率が高く、色純度の良好な陰極線管用の蛍光体を用い、さらにその上に通常メタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を形成した蛍光面を用いることが望ましい。その上で、蛍光面に印加するアノード電圧を数ｋＶ、可能であれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。
【０００７】
ＦＥＤでは電子ビームが前面基板の蛍光体に衝突することで蛍光体を発光させているが、この時、多くの放出ガスが発生し、ＦＥＤ内部の真空度が大きく劣化する。これにより、背面基板上に形成されたエミッタの電子放出特性が劣化し、輝度の低下、色再現性の劣化、および寿命の短命化が発生する。ＦＥＤの表示輝度を高くしようとした場合、エミッタからの電子ビームがより多く必要となり、この傾向は一層大きくなる。その結果、表示性能に優れた長寿命の画像表示装置の実現が困難となる。
【０００８】
この対策としては、製品となった状態でのＦＥＤ内部での放出ガスの量を少なくすることが必要となる。そこで、従来、製品となる前に前面基板および背面基板を高温処理することにより脱ガス効果を得ている。しかし、高温処理後、前面基板および背面基板を大気中で移動および保留することにより、基板へのガスの再吸着が発生し十分な効果が得られていなかった。
【０００９】
また、放出ガスをＦＥＤ内部で吸収する方法として、Ｔｉ、Ｂａなどのガス吸着特性の大きい金属、つまり、ゲッタを前面基板の蛍光面またはその周囲に配置して放出ガスを吸着することにより、ＦＥＤ内部の真空度を維持させている。しかし、これらゲッタのガス吸着量には許容量があり、ある一定量以上のガス量に対しては効力を失ってしまい長時間の特性維持は不可能となる。
【００１０】
更に、他の方法として、真空チャンバ中で前面基板および背面基板に電子ビームを照射して脱ガスを行う方法が考えられる。しかし、この場合、電子源から放射される電子ビームが前面基板または背面基板に衝突すると、電子の反射および２次電子の放出が生じ、電子源から放出された電子の量（以下、電流と略す）に対し前面基板または背面基板を通過する電流が低減する。そのため、電子源が放出する電流を前面基板または背面基板の処理に必要な電流値よりも大きな電流とする必要があり、効率が低い。
【００１１】
また、反射電子および２次電子は真空チャンバの内壁を刺激し、ここに付着していたガス成分が真空チャンバ内部に放出される。そして、放出したガスは移動をくり返し、前面基板または背面基板に付着してしまう。従って、基板の十分な脱ガス作用が得られず、結果として製品となった場合のＦＥＤ内部には多くのガスが残留することになる。これにより、エミッタの劣化が発生し、ＦＥＤの長寿命化の妨げとなる。
【００１２】
一方、ＦＥＤは高電圧を必要とすることから、前面基板と背面基板との間の狭いギャップに高い電圧を印加しなければならず、基板間での放電（絶縁破壊）に対する対策が重要な課題となる。放電が起こると、瞬間的に１００Ａ以上もの電流が流れることがあり、エミッタや蛍光面の破壊または劣化が避けられない。また、ＦＥＤを動作させるための回路が破壊することもある。以下、これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶ。
【００１３】
このような放電のダメージは致命的な製品不良につながるため、ＦＥＤを実用化するためには、放電のダメージが長期に渡り起こらないような対策を施す必要がある。放電を抑制する方法としては、前面基板および背面基板上に残留する異物を除去する処理方法（以下、耐圧処理と略す）が知られている。従来、耐圧処理として、大気中での圧縮空気による基板のエアーブロー、および超音波を応用したドライ洗浄などが行なわれている。しかし、いずれも大気中での処理であるため、大気中の粉塵などが基板に再付着する恐れがあり、初期放電および長期に渡る放電の抑制を実現することは困難となっている。
【００１４】
以上のようにＦＥＤでは前面基板および背面基板の残留ガスを効率良く低減し、また、放電によるダメージの発生を無くすことが重要な課題となっている。そこで、この発明の目的は、長寿命でありかつ耐圧特性に優れ、信頼性の向上した画像表示装置の製造方法、および製造装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の形態に係る画像表示装置の製造方法は、画像表示面を有した基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記基板と対向配置された他の基板とを備えた画像表示装置の製造方法において、
真空に維持された真空チャンバ内に基板を配置し、上記真空チャンバの内壁よりも高い電位を上記基板に与えた状態で、上記基板に電子ビームを照射し上記基板に吸着したガスを放出させることを特徴としている。
【００１６】
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、画像表示面を有した基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記基板と対向配置された他の基板とを備えた画像表示装置の製造装置において、内部が真空に維持されているとともに基板を収納可能な真空チャンバと、上記真空チャンバ内に配置された基板に、上記真空チャンバの内壁よりも高い電位を印加する電源と、上記真空チャンバ内に配置された基板に電子ビームを照射する電子源と、を備えたことを特徴としている。
【００１７】
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製造装置によれば、電子ビームを照射しようとする基板に真空チャンバ内壁の電位より高い電位を与えた状態で、電子ビームを照射する。これにより、基板で反射した電子ビームおよび基板から放出された二次電子は、真空チャンバ内壁よりも高い電位の基板へ戻る軌道を描き基板側に帰還する。そのため、電子ビームにより基板を効率良く脱ガス処理することができる。また、電子ビームが真空チャンバの内壁に向かうことがなく、真空チャンバ内壁に付着したガス成分の放出を防止し、基板へのガスの付着および基板から放出されたガスの再付着を防止することができる。
【００１８】
更に、この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法および製造装置によれば、真空チャンバ内に基板と対向して配置された導電性電極と基板とに電位差を与え、基板に残留した異物を吸着し取り除く。これにより、放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置を製造することができる。
【００１９】
【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製造装置について詳細に説明する。
始めに、本製造方法および製造装置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。
【００２０】
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板厚が１〜３ｍｍ程度の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１０−４Ｐａ程度の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００２１】
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。
【００２２】
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光吸収層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されてもよい。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が形成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの製造装置および製造方法について説明する。ここでは、ＦＥＤに用いる基板を脱ガス処理および耐圧処理する製造方法および製造装置を主に説明する。
【００２６】
図３に示すように、製造装置は、真空処理槽で構成された真空チャンバ３０を備え、この真空チャンバには、内部を真空排気する排気ポンプ３２が接続されている。真空チャンバ３０内の底壁上には、処理対象となる基板を載置する載置台３４が設けられている。また、真空チャンバ３０の天壁には、載置台３４上に載置された基板に電子ビームを照射する電子源３６が設けられている。
【００２７】
また、真空チャンバ３０内には、載置台３４上に載置された基板に対向するように導電性を有した電極３８が設けられている。この電極３８は、基板とほぼ等しい幅および基板よりも短い長さを有し、基板と対向した状態で移動可能に配設されている。更に、製造装置は、載置台３４上に載置された基板にトラップ電圧を印加する電源４０、および電極３８に所望の電圧を印加する電源４２を備えている。
【００２８】
なお、電極３８は、その全体が導電性を有している構造、あるいは、その一部が導電性を有している構造のいずれでもよく、あるいは、例えば、１０Ｅ８Ω程度の高抵抗を有した構造としても良い。
【００２９】
次に、上記製造装置により基板を処理する方法について説明する。ここでは、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を処理する場合について説明する。
【００３０】
図３に示すように、まず、排気ポンプ３２により所望の真空度まで真空排気された真空チャンバ３０内に前面基板１１を移送し、メタルバック２０が上を向いた状態で載置台３４上に載置する。続いて、メタルバック２０を電源４０に電気的に接続し、電源４０からメタルバックにトラップ電圧を印加する。トラップ電圧は、真空チャンバ３０の内壁よりもメタルバック２０の電位が高くなるような電圧に設定する。例えば、真空チャンバ３０の内壁をアース電位（０Ｖ）に設定した場合、トラップ電圧は、１ｋＶ程度のプラス電圧に設定する。
【００３１】
続いて、前面基板１１のメタルバック２０にトラップ電圧を印加した状態で、電子源３６から前面基板１１の全面に電子ビームを照射する。これにより、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０を含む前面基板１１に吸着しているガスを放出させ、前面基板の脱ガス処理を行う。前面基板１１から脱ガスされたガス成分は排気ポンプ３２により大部分は真空チャンバの外へ排気され、一部は真空チャンバの内壁に残留する。
【００３２】
脱ガス処理の際、前面基板１１に電子ビームＢを照射すると、この前面基板から電子ビームの反射および二次電子が発生する。しかしながら、前面基板１１にはトラップ電圧が印加され真空チャンバ３０の内壁よりも高い電位に設定されているため、発生した反射電子ビームおよび二次電子は、真空チャンバ３０の内壁に向かうことなく前面基板側に捕捉される。
【００３３】
図４に示すように、電子源３６から前面基板１１に照射された電子量に相当する電流が前面基板１１を通過する通過率（トラップ率）は、真空チャンバ内壁と前面基板１１との電位差が０Ｖの場合、言い換えると、トラップ電圧が０Ｖの場合、０．２％程度であるが、トラップ電圧を１ｋＶまで高めると８０％まで上昇する。これにより、電子源３６から放出された電子ビームＢを効率良く前面基板１１に照射し、前面基板を効率良く脱ガス処理することができる。トラップ電圧は、０Ｖよりも大きく設定されていれば、トラップ率の向上効果を得ることができる。
【００３４】
一方、図３に示すように、上述した脱ガス処理と同時に、あるいは、脱ガス終了後、電極３８により前面基板１１の表面改質処理、ここでは、耐圧処理を行う。この耐圧処理では、電位印加部として機能する電源４２から電極３８に電圧を印加する。導電性電極に印加する電圧は、電極３８と前面基板１１との間でプラスあるいはマイナスの電位差が生じるように設定する。このような電位差を生じた状態で、導電性電極３８を前面基板１１のメタルバック２０と平行に移動させ、前面基板１１全体を走査する。これにより、前面基板１１上に残留していた塵、埃等の異物を電極３８に吸着し、前面基板から除去する。従って、前面基板１１の耐圧を向上し、背面基板１２との間における放電の発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
続いて、配線２１および電子放出素子１８等が形成された背面基板１２を上記と同様の方法により脱ガス処理および耐圧処理する。そして、これらの前面基板１１および背面基板１２を大気に晒すことなく、同一の真空チャンバ内、あるいは、真空状態で連通した他の真空チャンバ内で互いに封着し、真空外囲器１０を形成する。これにより、ＦＥＤが完成する。
【００３６】
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、処理する基板にトラップ電圧を印加した状態で電子ビームを照射することにより、電子源から放出された電子ビームを効率よく基板に照射し、基板を効率良く脱ガスすることができる。同時に、基板から反射した電子および二次電子が真空チャンバの内壁に衝突することがなく、この内壁からのガス放出を防止することができる。これにより、基板を効率良くかつ充分に脱ガス処理することができる。従って、この基板を用いてＦＥＤを製造することにより、真空外囲器内を長期間に渡って高い真空度に維持することができ、ＦＥＤの長寿命化を実現することが可能となる。
【００３７】
また、放電の発生源である前面基板および背面基板に残留する異物を除去することにより、耐圧特性に優れたＦＥＤを得ることができる。特に、基板の耐圧処理を真空チャンバ内で行った後、基板を大気に晒すことなく真空外囲器を形成することにより、大気中の粉塵などが基板に再付着する恐れがなく、初期放電および長期に渡る放電の抑制を実現することができる。
【００３８】
更に、これらの脱ガス処理および耐圧処理を共通の真空チャンバ内で、且つ、同時に行うことが可能であり、製造方法および製造設備の簡易化にも大きく貢献することができる。
以上のことから、ＦＥＤの最重要課題である長寿命化および高耐圧特性を実現でき、高性能で信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。
【００３９】
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、上述した実施の形態において、前面基板１１はトラップ電圧が印加され、真空チャンバ３０の内壁に対してプラスの電位差を有している。そのため、図５に示すように、電極３８に電源から電圧を印加する代わりに、電極３８を真空チャンバ３０の内壁と電気的に接続することによっても、電極と基板との間に電位差を与え、電極によって基板の異物を除去することができる。この場合、真空チャンバを電位印加部として利用することができる。
【００４０】
また、同図に示すように、電極３８は処理する基板とほぼ同一の寸法に形成してもよく、この場合、電極を走査するための機構が不要となる。
その他、この発明はＦＥＤに限らず、プラズマディスプレイパネル等の他の画像表示装置の製造にも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、長寿命で耐圧特性に優れ、信頼性の向上した高性能の画像表示装置の製造方法、および製造装置を提供することができる。また、製造方法および製造設備の簡易化を図ることができる。
【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および製造装置により製造されるＦＥＤの一例を示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】この発明の実施の形態に係る製造方法に用いる製造装置を概略的に示す断面図。
【図４】上記製造方法におけるトラップ電圧と基板電流との関係を示す図。
【図５】この発明の他の実施の形態に係る製造装置を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器
１１…前面基板
１２…背面基板
１５…蛍光体スクリーン
１８…電子放出素子
２０…メタルバック
３０…真空チャンバ
３６…電子源
３８…導電性電極
４０、４２…電源
【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】
2004071292.tif 000007