(57)【要約】【課題】治具やセンサーを用いることなく、前面基板と背面基板の相対的位置関係を容易に、且つ短時間に精度良く合わせることが可能な封着構造を提供する。【解決手段】予め前面基板と背面基板それぞれの周縁部に、お互いに嵌め合わされるような形状に封着材料を塗布し、その封着材料が合わさるように対向して配置し、封着材料を溶融することにより封着し、真空容器を形成する。【選択図】        図１
2004179029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め周縁部に封着材料が塗布された前面基板と、同じく予め周縁部に封着材料が塗布された背面基板において、封着材料が合わさるように対向して配置し、封着材料を溶融することにより封着され成る真空容器において、
予め塗布される前記前面基板と前記背面基板上の封着材料の形状が、お互いに嵌め合わさる形状であることを特徴とする真空容器。
【請求項２】
封着部材が塗布される部位の一方が、基板間の間隔を一定に保持するために、前面基板または背面基板のどちらか一方に予め固定された支持枠の上面であることを特徴とする、前記請求項１の真空容器。
【請求項３】
前記封着材料が低融点金属であることを特徴とする、前記請求項１の真空容器。
【請求項４】
前記低融点金属がインジウムまたはインジウムを主成分とする合金であることを特徴とする前記請求項１の真空容器。
【請求項５】
前記背面基板には複数の電子放出素子が具備され、また前記前面基板には、前記電子放出素子から放出された電子が衝突することにより発光するためのアノード電極と蛍光体が具備されていることを特徴とする、前記請求項１の真空容器を有する画像表示装置。
【請求項６】
前記電子放出素子が表面伝導型であることを特徴とする、前記請求項４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】
本発明は前面基板と背面基板とがその周縁部で封着材料を溶融されることにより封着されて成る、平面型の画像表示装置に使用される真空容器に関わり、特にその封着及び接着構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；以下ＬＣＤと呼ぶ）及びプラズマディスプレイ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；以下ＰＤＰと呼ぶ）がある。
【０００３】
また、従来のＣＲＴと同様に電子線を用いて蛍光体を発光させる自発光型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）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（特開昭６４−０３１３３２、特開平０７−３２６３１１など）。
【０００４】
いずれの方式にせよ、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が望まれ、開発が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年フラットパネルディスプレイの開発において重要なファクターになっているのが低価格化である。そのためには、組立てに要する時間を短時間化することが有効であることは明白である。
【０００６】
そのために封着のような材料の溶融を含むプロセスにおいて一般的に考えられる手法の一つとして、プロセスの低温化がある。フラットパネルディスプレイはガラスパネルから構成されているので、それらを封着して真空容器を構成するためには、封着材料としては従来より低融点ガラスが使用されてきた。しかし、低融点ガラスとは言え、融点は４００℃程度に達するため、大画面用の大面積のガラスパネルを割れないように昇温、降温するためには時間をかけざるを得ない。更に、高い温度にするためには、多くのエネルギーを必要とする。そこで望まれるのはガラスが封着可能な低温の封着材料である。
【０００７】
そのような材料として考えられるものに低融点金属がある。その中でも特にインジウムは融点が１５７℃と低く、また、ガラスに対する接合性も良好であるため、近年封着材料として用いられるようになった。
【０００８】
一方、ガラスパネルを封着することによって真空容器を形成し、画像表示装置を構成するに際して重要なポイントとして、封着するガラス基板の相対的位置精度がある。ＦＥＤにおいては、背面基板に配置された任意の電子源から放射された電子が、その電子源に対応する前面基板上の蛍光体を光らせることによって画像を形成するので、前面基板と背面基板の相対的な位置がずれると色の滲みなどの画像劣化を起こしてしまう。
【０００９】
そのため、従来より、封着プロセスにおける前面基板と背面基板の相対的な位置合わせの手法としては、位置決め治具を用る、または前面基板、背面基板それぞれの相対する位置に予めマーカーを付けておき、マーカー同士を合わせるなどの手法が用いられてきた。しかし、マーカーによる位置合わせは、目視で合わせると時間がかかる上に精度も上がらず、また、センサーでマーカーを読み取らせるとなると、ヒーター以外に装置に余分なコストがかかってしまう。位置決め治具については様々なものが考えられるが、治具は不要であればその分コストが省け、また治具が基板ガラスにセットするタイプのものであった場合、セットに要する時間を省くことにもなる。
【００１０】
そのような理由より、前面基板と背面基板の相対的位置関係を容易に、且つ短時間に精度良く合わせることが可能な封着を可能とする封着構造が望まれる。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記の問題点を鑑み、治具やセンサーを用いることなく、前面基板と背面基板の相対的位置関係を容易に、且つ短時間に精度良く合わせることが可能な封着構造を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のフラットパネルディスプレイは、予め前面基板と背面基板それぞれの周縁部に、お互いに嵌め合わさるような形状に封着材料を塗布し、その封着材料が合わさるように対向して配置し、封着材料を溶融することにより封着し、真空容器を形成するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に基づく真空容器の、封着前の断面を示している。図は真空容器を構成する部材のみを示している。
【００１４】
前面基板１と背面基板２のそれぞれの周縁の封着部には、お互いに嵌め合わさる形状を持つように低融点金属４が塗布されている。嵌め合わせのための低融点金属の断面形状については図１では円弧としているが、前面基板１と背面基板２とを重ね、低融点金属４同士が重なった状態で、基板同士が動かないものであればよい。但し、低融点金属４の塗布位置については、前面基板１と背面基板２とが重ねられ、封着されたときに、要求される相対的位置になるように厳密に定められる。封着は、前面基板１と背面基板２のそれぞれに塗布された低融点金属４が嵌め合わされ、重ねられた状態で低融点金属４を溶融することにより行われる。
【００１５】
図１に示した真空容器は、前面基板１と背面基板２は低融点金属４によって直接封着されているが、真空容器をディスプレイパネルとして用いる場合、前面基板１と背面基板２との間隙を要求される距離に設定するために、封着部に枠部材を挟む構成を用いることが従来より行われている。図２に前面基板１と背面基板２との間に支持枠３を挟んだ、本発明に基づく真空容器の封着前の断面を示す。図は真空容器を構成する部材のみを示している。しかし、支持枠３が低融点金属４が塗布される以前に、前面基板１または背面基板２のどちらか一方に固定されていることを除けば、本質的には図１と同じである。図２では支持枠３が背面基板２に固定されているが、前面基板１に固定しても同等の効果が得られることは明白であり、また、図２では支持枠３を基板に固定する封着材として低融点ガラス５を示したが、それは本発明の構成を限定するものではなく、高真空を維持できる一般的な封着材料について適用可能である。
【００１６】
低融点金属としては、合金も含め、様々なものが選択可能であるが、融点が充分に低い、超高真空に対する安定性（蒸気圧）、ガラスとの相性（ぬれ性）、毒性が無い、一般的で入手が容易ということ等を考慮してインジウムを採用した。但し、本発明はインジウムまたは低融点金属に限定されるものではなく、高真空を維持できる一般的な封着材料について適用可能である。
【００１７】
（実施例）
図５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及び図２に示した詳細な封着構造については明示していない。
【００１８】
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３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、ＳＣＥ  ２２及びＳＣＥ  ２２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（以下、ディスプレイパネルと呼ぶ）と、ＳＣＥ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。
【００１９】
本発明を適用したＳＥＤのプロセスについて詳細に述べる。
【００２０】
（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。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、透明電極を形成した。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。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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。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。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。
【００２３】
（３）素子膜塗布
素子電極２５、２６の間にＳＣＥ（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。
【００２４】
（４）背面基板への支持枠の固定
まず、背面基板２の素子電極部（前面基板１の画像表示領域に対応）外周の封着部に、背面基板と同じＰＤ２００でできた支持枠３を接着した。本実施例では接着材としては日本電気硝子（株）製の低融点ガラスＬＳ−７１０５を使用し、大気中４５０℃で焼成した。尚、支持枠３は前面基板１への取り付けも可能であり、また、接着剤としては低融点ガラスに限らず、低融点金属も使用可能である。
【００２５】
（５）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】
（６）素子活性化
フォーミングが終了した状態のＳＣＥ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】
（７）低融点金属塗布
前面基板１及び支持枠３の固定された背面基板２を約１２０℃に加熱したホットプレート上に置き、電気るつぼ中で溶融したインジウムを塗布した。インジウムの塗布位置については、予めコンピュータに塗布位置の座標を入力することによって制御できるようになっている。前面基板１に塗布する際には、図６に示したようなインジウム吐出ノズル２７が１つのものを使用し、また背面基板２に固定された支持枠３の上面に塗布する際には、図５に示したようなインジウム吐出ノズル２７が２つのものを使用するとこによって、それぞれのインジウムの断面形状が円弧１つ、または円弧２つが並んだ形状になるようにし、嵌め合わさる構成とした。
【００２８】
（８）封着
真空チャンバー中に前面基板１と背面基板２を対向させ、数ｍｍの間隙をあけて設置する。本実施例では前面基板が下ホットプレート上に、背面基板が上ホットプレートに固定され、上ホットプレートは上下に動くようになっている。チャンバー排気後、十分に良好な真空度になった後、背面基板２の固定された上ホットプレートを下げ、前面基板１上に乗せる。その後、両基板の温度を封着温度である１８０℃まで上げて封着し、真空容器（ディスプレイパネル）を形成した。
【００２９】
（９）駆動回路組込み
ディスプレイパネルを駆動回路（図には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。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の図２に対して、従来採用していた封着構成の断面を図３に示す。図３の低融点金属４の形状では、前面基板１と背面基板２の面内方向に対する自由度があるため、位置精度を出すためには、別途位置決めをするための治具やセンサーが必要であった。それに対し、低融点金属４の形状を嵌め合い形とし、前面基板１と背面基板２の封着部位を合わせた段階で基板の面ない方向の自由度を無くし、お互いの位置関係がずれないようにすることによって、容易に位置精度の高いディスプレイパネルが封着可能となった。
【００３１】
尚、前記実施例では真空チャンバー中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、封止する場合にも適用可能である。特に大気中で封着する場合は、予め前面基板１と背面基板２の封着部位を嵌め合わせてから封着することが可能であるので、基板位置出しのための治具やセンサーを使うことなく手作業でも位置精度の高い封着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空容器の封着前の断面図。
【図２】本発明による真空容器の封着前の断面図。
【図３】従来構成の真空容器の封着前の断面図。
【図４】ＳＣＥを用いた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】ＳＥＤの模式滴斜視図。
【図６】ＳＥＤの模式滴斜視図。
【符号の説明】
１  前面基板
２  背面基板
３  支持枠
４  低融点金属（インジウム）
５  低融点ガラス
６  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  電子放出素子（ＳＣＥ）
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）
２７  低融点金属吐出ノズル
【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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