(57)【要約】【課題】  信頼性の高い接合構造を実現する。【解決手段】  接合材を用いた接合方法であって、第１の部材８６に下地層２０４を形成する工程と、下地層２０４上に接合材９３を形成する工程と、第２の部材８２に接合材９３とは異なる接触部材２０３を形成する工程と、接合材９３と接触部材２０３とを接触させ、第１の部材８６と第２の部材８２との接合を行う工程とを有しており、下地層２０４は、接合材９３の該下地層に対する濡れ性が第１の部材８６の該下地層を形成する前の面に対する濡れ性よりも良好なものであり、接合材９３の接触部材２０３に対する接合性は、接合材９３の第２の部材８２の接触部材２０３を形成する前の面に対する接合性よりも良好なものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密容器の製造方法であって、
第１の部材と第２の部材を接合する工程を有しており、
該接合する工程は、
前記第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
前記第２の部材に前記接合材とは異なる接触部材を形成する工程と、
前記接合材と前記接触部材を接触させる工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する前記接合材の濡れ性よりも良好であるような下地であり、
前記接触部材は、該接触部材と前記接合材との接合性が、前記接触部材を形成する前の面と前記接合材との接合性よりも良好になるような接触部材であり、
前記接触部材を形成する工程は、前記第２の部材に所定の処理工程を行った後に行うことを特徴とする気密容器の製造方法。
【請求項２】
前記接合する工程は、第１の部材と第２の部材とを接合して、気密空間を規定する閉じた接合線を形成する工程であり、
前記接触部材を形成する工程は、該工程によって設けられる接触部材を少なくとも含む接触部材が、前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材と接触可能に存在する状態にする工程を構成しており、
前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材と接触可能に存在する接触部材は、前記接合材との接合性が、前記接触部材を形成する前の面と前記接合材の接合性よりも良好になるものである請求項１に記載の気密容器の製造方法。
【請求項３】
気密容器の製造方法であって、
第１の部材と第２の部材とを接合して、気密空間を規定する閉じた接合線を形成する工程を有しており、
該接合線を形成する工程は、
前記第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
前記第２の部材の前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材とは異なる接触部材が存在する状態にする工程と、
前記接合材と前記接触部材を接触させる工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する前記接合材の濡れ性よりも良好であるような下地であり、
前記接触部材は、前記接合材との接合性が、前記第２の部材の前記接触部材が存在する前の面と前記接合材との接合性よりも良好になるような接触部材であることを特徴とする気密容器の製造方法。
【請求項４】
前記接合材が金属からなる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の気密容器の製造方法。
【請求項５】
前記下地は金属からなる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の気密容器の製造方法。
【請求項６】
前記下地は前記接合材の金属よりも酸化されにくい金属からなる請求項４に記載の気密容器の製造方法。
【請求項７】
前記接合材は、前記接触部材と接触すべき位置に酸化物を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の気密容器の製造方法。
【請求項８】
前記接触部材は、前記接合材と接触すべき位置に酸化物を有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の気密容器の製造方法。
【請求項９】
前記接触部材の酸化物は、ＳｉＯ２もしくはＰｂＯからなる請求項８に記載の気密容器の製造方法。
【請求項１０】
前記下地上に前記接合材を形成する工程は、前記接合材の少なくとも表面が酸化する条件で行う請求項１乃至９のいずれか一項に記載の気密容器の製造方法。
【請求項１１】
気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の製造方法によって製造する工程を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記気密容器は、第１の基板、該第１の基板に対向する第２の基板、該第１の基板と第２の基板との間の気密空間を囲む包囲部材を有しており、前記第１の部材は、前記包囲部材である請求項１１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記気密容器は、第１の基板、該第１の基板に対向する第２の基板、該第１の基板と第２の基板との間の気密空間を囲む包囲部材を有しており、前記第１の部材は、前記第１の基板もしくは第２の基板である請求項１１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１４】
気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を請求項１もしくは２に記載の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に前記表示素子の少なくとも一部を形成する工程もしくは前記第２の部材に前記表示素子に信号を供給する配線の少なくとも一部を形成する工程であることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１５】
気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を請求項１もしくは２に記載の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に前記表示素子に信号を供給する配線の少なくとも一部を形成する工程であり、前記接触部材の少なくとも一部を該配線の少なくとも一部上に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１６】
気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を請求項１もしくは２に記載の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に電極もしくは蛍光体を形成する工程であることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１７】
接合材を用いた接合方法であって、
第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
第２の部材に前記接合材とは異なる接触部材を形成する工程と、
前記接合材と前記接触部材とを接触させ、前記第１の部材と前記第２の部材との接合を行う工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する濡れ性よりも良好なものであり、
前記接合材の前記接触部材に対する接合性は、前記接合材の前記第２の部材の前記接触部材を形成する前の面に対する接合性よりも良好なものであることを特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材間の接合方法に関する。また気密容器もしくは画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密容器は広く用いられている。特に、画像表示装置の分野では気密容器の製造は重要な技術である。
【０００３】
現在、画像表示装置として、ブラウン管（ＣＲＴ）が広く一般に用いられている。最近では、表示画面が３０インチを超える様なブラウン管も登場している。
【０００４】
また平板状画像表示装置として、例えば、紫外光を蛍光体に照射することで蛍光体を励起し発光させるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出型電子放出素子（ＦＥ）や表面伝導型電子放出素子を電子源として用い、上記電子放出素子から放出された電子を蛍光体に照射することで蛍光体を励起し発光させる平板状画像表示装置などがある。ＰＤＰは４０インチ程度の大画面のものが市販され始めている。
【０００５】
さて、上記のような画像表示装置は気密容器を有しているため、画像表示装置の製造にあたっては、気密容器を形成する工程を行う。例えば、電子源の基板と蛍光体を形成した基板とを接合して気密容器を形成して画像表示装置を製造する構成が知られている。
【０００６】
２つの部材の接合を行う方法、及びそれによる真空外囲器の製造方法、及びそれによる画像表示装置の製造方法に関して、例えば特許文献１が知られている。この特許文献１には、金属封着材を下地上に充填し、封着を行う構成が開示されている。
【０００７】
また特許文献２には、インジウムとシリコーン接着剤を枠上に並べて配置して封着を行う構成が開示されている。
【０００８】
これらの電子放出素子を多数配置した電子源基板を用いて構成した表示パネルの模式図を図１３に示す。また、図２１は、表示パネル（外囲器９０）周辺部の概略断面構造を示している。
【０００９】
図１３、図２１において、８１は電子放出素子（不図示）が多数配置された電子源基板を指し、リアプレートとも呼ぶ。８２はガラス基板の内面に蛍光膜とメタルバック等が形成されたフェースプレートである。８６は支持枠である。
【００１０】
外囲器９０は、リアプレート８１、支持枠８６及びフェースプレート８２を接着し、封着することによって構成されている。以下、外囲器９０の封着手順を簡単に説明する。
【００１１】
先ず、リアプレート８１と支持枠８６はフリットガラス２０２によって予め接合させておく。
【００１２】
次に、パネル接合材料としてＩｎ膜９３を半田付けにて、支持枠８６とフェースプレート８２に設ける。この時、支持枠８６とフェースプレート８２へのＩｎ膜９３の密着性を高めるために、下地層として銀ペースト膜２０４を設ける。
【００１３】
その後、真空チャンバー中で、Ｉｎの融点以上の温度でＩｎ膜９３を介して支持枠８６とフェースプレート８２を接合することで、封着して、外囲器９０を構成する。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１８４３１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本願にかかわる発明の一つは、信頼性の高い接合を実現することができる新規な接合方法を提供することを目的の一つとする。
また、本願にかかわる発明の一つは、気密状態を高い信頼性を持って維持できる気密容器の製造方法、更には、表示品位の良い画像表示装置の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願に係る第１の発明は、気密容器の製造方法であって、
第１の部材と第２の部材を接合する工程を有しており、
該接合する工程は、
前記第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
前記第２の部材に前記接合材とは異なる接触部材を形成する工程と、
前記接合材と前記接触部材を接触させる工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する前記接合材の濡れ性よりも良好であるような下地であり、
前記接触部材は、該接触部材と前記接合材との接合性が、前記接触部材を形成する前の面と前記接合材との接合性よりも良好になるような接触部材であり、
前記接触部材を形成する工程は、前記第２の部材に所定の処理工程を行った後に行うことを特徴とする気密容器の製造方法である。
【００１７】
前記処理工程としては、例えば成膜工程や所定の雰囲気への暴露工程などを挙げることができる。前記所定の処理工程を行った後、前記接合材が接触する位置が接合に適当でない状態である場合に、その所定の処理工程の後に前記接触部材を形成する工程を行うことで良好な接合を実現することができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、前記接合する工程は、第１の部材と第２の部材とを接合して、気密空間を規定する閉じた接合線を形成する工程であり、
前記接触部材を形成する工程は、該工程によって設けられる接触部材を少なくとも含む接触部材が、前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材と接触可能に存在する状態にする工程を構成しており、
前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材と接触可能に存在する接触部材は、前記接合材との接合性が、前記接触部材を形成する前の面と前記接合材の接合性よりも良好になるものであるとする発明である。
【００１９】
第３の発明は、気密容器の製造方法であって、
第１の部材と第２の部材とを接合して、気密空間を規定する閉じた接合線を形成する工程を有しており、
該接合線を形成する工程は、
前記第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
前記第２の部材の前記閉じた接合線となるべき位置の全長に渡って前記接合材とは異なる接触部材が存在する状態にする工程と、
前記接合材と前記接触部材を接触させる工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する前記接合材の濡れ性よりも良好であるような下地であり、
前記接触部材は、前記接合材との接合性が、前記第２の部材の前記接触部材が存在する前の面と前記接合材との接合性よりも良好になるような接触部材であることを特徴とする気密容器の製造方法である。
【００２０】
第４の発明は、上記第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記接合材が金属からなるとする発明である。なお接合材全体が金属である必要はない。また金属としては合金も用いることができる。また接合材は低融点であることが望ましい。具体的には２００℃以下の融点を持つ接合材を用いるのが好適である。特に好適なのは低融点金属を用いる構成であり、具体的には２００℃以下の融点を有する低融点金属を用いるのが望ましい。
【００２１】
第５の発明は、上記第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記下地は金属からなるとする発明である。特には、前記接合材と接触する面に金属を有するのが好ましい。
【００２２】
第６の発明は、上記第４の発明において、前記下地は前記接合材の金属よりも酸化されにくい金属からなるとする発明である。
【００２３】
第７の発明は、上記第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記接合材は、前記接触部材と接触すべき位置に酸化物を有するとする発明である。
【００２４】
第８の発明は、上記第１から第７の発明のいずれかにおいて、前記接触部材は、前記接合材と接触すべき位置に酸化物を有するとする発明である。
【００２５】
第９の発明は、上記第８の発明において、前記接触部材の酸化物は、ＳｉＯ2もしくはＰｂＯからなるとする発明である。
【００２６】
第１０の発明は、上記第１から第９の発明のいずれかにおいて、前記下地上に前記接合材を形成する工程は、前記接合材の少なくとも表面が酸化する条件で行うとする発明である。例えば、前記接合材を形成する工程として前記接合材が少なくとも部分的に溶融する温度で前記下地上への配置を行う工程を用いることができる。及びもしくは、前記接合材を形成する工程の後、前記接合を行う工程が完了するまでに経る最高温度では、前記接合材は少なくとも部分的に溶融するようにする構成を採用できる。このような場合、雰囲気の酸素によって接合材は酸化されやすい。このような条件である場合に本願発明は特に有効である。なお前記最高温度では前記接触部材は溶融しないことが望ましい。
【００２７】
第１１の発明は、気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を上記第１から第１０の発明のいずれかによって製造する工程を有することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。
【００２８】
第１２の発明は、上記第１１の発明において、前記気密容器は、第１の基板、該第１の基板に対向する第２の基板、該第１の基板と第２の基板との間の気密空間を囲む包囲部材を有しており、前記第１の部材は、前記包囲部材であるとする発明である。
【００２９】
第１３の発明は、上記第１１の発明において、前記気密容器は、第１の基板、該第１の基板に対向する第２の基板、該第１の基板と第２の基板との間の気密空間を囲む包囲部材を有しており、前記第１の部材は、前記第１の基板もしくは第２の基板であるとする発明である。
【００３０】
第１４の発明は、気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を上記第１もしくは第２の発明の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に前記表示素子の少なくとも一部を形成する工程もしくは前記第２の部材に前記表示素子に信号を供給する配線の少なくとも一部を形成する工程であることを特徴とする画像表示装置の製造方法である。なおこの発明に対しても上記第４から第１０の発明特定要件を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
第１５の発明は、気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を上記第１もしくは第２の発明の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に前記表示素子に信号を供給する配線の少なくとも一部を形成する工程であり、前記接触部材の少なくとも一部を該配線の少なくとも一部上に形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。なおこの発明に対しても上記第４から第１０の発明特定要件を組み合わせて用いることができる。
【００３２】
第１６の発明は、気密容器と、該気密容器内の表示素子と、を有する画像表示装置の製造方法であって、前記気密容器を上記第１もしくは第２の発明の製造方法によって製造する工程を有しており、前記所定の処理工程は、前記第２の部材に電極もしくは蛍光体を形成する工程であることを特徴とする画像表示装置の製造方法である。なおこの発明に対しても上記第４から第１０の発明特定要件を組み合わせて用いることができる。また以上述べた画像表示装置の製造方法においては、更に前記表示素子を形成する工程を有する構成を好適に採用できる。表示素子を形成する工程は、気密容器の製造を行う工程を開始する前に行っても良く、また気密容器の製造を行う工程の終了後に行っても良く、また表示素子を形成する工程が複数の工程を有する場合はその一部の工程を気密容器の製造を行う工程を開始する前に行い他の一部の工程を気密容器の製造を行う工程を開始した後に行っても良い。
【００３３】
第１７の発明は、接合材を用いた接合方法であって、
第１の部材に下地を形成する工程と、
該下地上に接合材を形成する工程と、
第２の部材に前記接合材とは異なる接触部材を形成する工程と、
前記接合材と前記接触部材とを接触させ、前記第１の部材と前記第２の部材との接合を行う工程と、
を有しており、
前記下地は、前記接合材の該下地に対する濡れ性が、前記第１の部材の前記下地を形成する前の面に対する濡れ性よりも良好なものであり、
前記接合材の前記接触部材に対する接合性は、前記接合材の前記第２の部材の前記接触部材を形成する前の面に対する接合性よりも良好なものであることを特徴とする接合方法である。
【００３４】
なお以上述べた各発明において、前記接触部材は、前記接合材との接合性が、該接触部材に代えて前記下地と同一の部材を第２の部材に設けて前記接合材と接合させた時の接合性よりも良好なものであると好適である。
【００３５】
また以上述べた各発明において、前記接合材と接触部材とを接触させる工程は減圧雰囲気で行うと好適である。
【００３６】
また以上述べた各発明において、前記接合材と前記接触部材を接触させるときの温度は前記接触部材が流動しない温度であると好適である。特に、前記接合材と前記接触部材とを接触させる前、特には、前記接合材を下地上に配置した後でかつ前記接合材と前記接触材を接触させる前に、前記接合材が流動性が高い状態になる温度を履歴させる構成をとり得るが、その場合は、接合材と接触部材とを接触させるときには、前記流動性が高い状態になる前記温度よりも温度を低くして、流動性を抑制した状態で接触させるようにすると好適である。
【００３７】
なお以上述べた各発明において、前記下地としては、銀、金、白金、もしくはそれらの少なくともいずれかを含む合金を有するものを好適に採用できる。
【発明の効果】
【００３８】
本願にかかわる発明によると、信頼性の高い接合を実現でき、また信頼性の高い気密容器を製造でき、また好適な画像表示装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
上述の発明を用いた実施形態を以下に示す。
【００４０】
ここでは本願に係る接合方法の発明の実施形態及び本願に係る気密容器の製造方法の実施形態を兼ねる画像表示装置の製造方法の実施形態について具体例を挙げて説明する。
【００４１】
特にここでは、接合材が良好な均一性をもって形成された状態を実現できる形態を実現することを目指した。一方の部材上に濡れ性を向上させる下地を形成しておくことによって均一性を良好にすることができるようになる。濡れ性を利用して接合材を形成する構成としては、接合材が下地に接触している状態で少なくとも接合材の一部が溶融する状態を履歴させる構成を好適に採用できる。具体的には、接合材を下地上に配置する際に、接合材が溶融する状態で配置するようにしたり、接合材を下地上に配置した後接合材を溶融させることによって実現可能である。ここで、濡れ性を利用して均一な接合材を実現した場合、接合材の表面に形成される酸化物の存在が問題になることがわかった。例えば、接合材を下地上に配置する際に、接合材を加熱しながら配置する構成や、及びもしくは大気中などの酸素含有雰囲気で配置する構成を採用すると、接合材の表面は酸化しやすい。そこで接合対象となる他方の部材に接合性の良好な接触部材を位置させ、接合性を向上させている。
【００４２】
ここで本願にかかわる発明における濡れ性の差異は次のようにして確認できる。すなわち、前記第１の部材の前記下地に前記接合材を塗布したときの広がり幅を測定する。次に前記下地を設けていない（前記下地を形成する前の）第１の部材に、同条件で前記接合材を塗布したときの広がり幅を測定する。下地に塗布した接合材の広がり幅を下地を設けていない第１の部材に塗布した接合材の広がり幅で割ったものが１よりも大きければ接合材の下地に対する濡れ性が下地を設けていない第１の部材の面に対する濡れ性よりも良好であることが確認できたことになる。
【００４３】
また前記接合材の前記接触部材に対する接合性が前記接合材の前記第２の部材の前記接触部材を設けていない面（前記接触部材を形成する前の面）に対する接合性よりも良好なものであることは次のようにして確認できる。すなわち、本発明の接合方法もしくは気密容器の製造方法を用いて第１の気密容器を構成する。この気密容器には通気管を設けておく。この第１の気密容器を１０個作る。この気密容器を形成したときと同じ条件で、前記接触部材を設けていない第２の部材を用いて第２の気密容器を形成する。この第２の気密容器にも通気管を設けておく。この第２の気密容器も１０個作る。これらの気密容器にヘリウムを吹き付ける。そしてそれぞれの気密容器の通気管につないだヘリウムリークディテクタを用いて内部に侵入したヘリウムの量を測定する。このときの測定条件としては、上記２０個の気密容器のうちの少なくともいずれか５つにおいて１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓ以上のヘリウム量が検出される条件とする。具体的には、最初に接合部に引き剥がし方向に力がかからないようにして上記２０個の気密容器それぞれのヘリウム量を測定する。このとき、上記２０個の気密容器のうち１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓ以上のヘリウム量が検出された気密容器が４つ以下であれば、接合部にわずかに引き剥がし方向の力を加えて上記２０個の気密容器それぞれのヘリウム量を測定する。その条件でも１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓ以上のヘリウム量が検出された気密容器の総数が５個以上にならない場合は、更に引き剥がし方向の力を増やして上記２０個の気密容器のヘリウム量を測定する。所定の引き剥がし力を印加した一連の測定（もしくは引き剥がし力を印加しない最初の一連の測定）が終了した時点で、１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓ以上のヘリウム量が検出された気密容器の数が５個以上になった場合は、測定を終了する。その時点で、検出したヘリウム量が１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓ以上でない気密容器を良品とし、その良品率を比較する。第１の気密容器の良品率が第２の気密容器の良品率よりも高ければ、前記接合材の前記接触部材に対する接合性は前記接合材の前記第２の部材の前記接触部材を設けていない面に対する接合性よりも良好なものであることが確認できたことになる。
【００４４】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また以下の実施の形態としては表示素子として電子放出素子を用いているが、表示素子としては他にもエレクトロルミネセンス素子やプラズマ発生素子などを用いることができる。
【００４５】
本実施の形態の画像表示装置では電子源に配置される電子放出素子として、図２０に例示した構成の物を用いている。
【００４６】
基板２１はガラス等からなり、その大きさおよびその厚みは、その上に設置される電子放出素子の個数、および個々の素子の設計形状、および電子源の使用時に容器の一部を構成する場合には、その容器を真空に保持するための耐大気圧構造等の力学的条件等に依存して適宜設定される。
【００４７】
ガラスの材質としては、廉価な青板ガラスを使うことができる。更に、ガラス基板の上に、シリコン酸化物膜を形成した基板を用いるのが好ましい。青板ガラスを基板として用いる場合には特に、このシリコン酸化物膜をナトリウムブロック層として用いることができる。このシリコン酸化物膜は厚さ０．５μｍ程度に形成するのが好適である。またこのシリコン酸化物膜はスパッタ法により好適に形成できる。またナトリウムが少ないガラスや、石英基板も本願発明の実施形態の基板として用いることができる。
【００４８】
素子電極２２、２３の材料としては、一般的な導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属が好適であり、あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体や、ＩＴＯ等の透明導電体等から適宜選択され、その膜厚は、好ましくは数百Åから数μｍの範囲が適当である。
【００４９】
素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、素子電極２２、２３の形状等は、実素子が応用される形態等に応じて適宜設計されるが、間隔Ｌは好ましくは数千Åから１ｍｍであり、より好ましくは素子電極間に印加する電圧等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲である。また、素子電極長さＷは、好ましくは電極の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲である。
【００５０】
電子源となる導電性膜（素子膜）２７は、素子電極２２、２３を跨ぐ形で形成される。
【００５１】
導電性膜２７としては、良好な電子放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜が特に好ましい。またその膜厚は、素子電極２２、２３へのステップカバレージ、素子電極間の抵抗値、および後述するフォーミング処理条件等を考慮して適宜設定されるが、好ましくは数Åから数千Åであり、特に好ましくは１０Åから５００Åの範囲とするのが良い。そのシート抵抗値は、好ましくは１０3〜１０7Ω／□である。
【００５２】
導電性膜材料には、一般にはパラジウムＰｄが適しているが、これに限ったものではない。また成膜方法も、スパッタ法、溶液塗布後に焼成する方法などが適宜用いられる。
【００５３】
電子放出部２８は、例えば以下に説明するような通電処理によって形成することができる。尚、図示の便宜から、電子放出部２８は導電性膜２７の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【００５４】
所定の真空度のもとで素子電極２２，２３間に不図示の電源より通電すると、導電性膜２７の部位に、構造の変化した間隙（亀裂）が形成される。この間隙領域が電子放出部２８を構成する。尚、このフォーミングにより形成した間隙付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こるが、この状態ではまだ電子放出効率が非常に低いものである。
【００５５】
通電フォーミングの電圧波形の例を図９に示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する図９（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加させながらパルスを印加する図９（ｂ）に示した手法がある。
【００５６】
まず、パルス波高値を定電圧とした場合について図９（ａ）で説明する。図９（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、電子放出素子の形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を採用することができる。
【００５７】
次に、パルス波高値を増加させながら電圧パルスを印加する場合について図９（ｂ）で説明する。図９（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図９（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加させることができる。
【００５８】
通電フォーミング処理の終了は、パルス電圧印加中の素子に流れる電流を測定して抵抗値を求めて、例えば１ＭΩ以上の抵抗を示した時に通電フォーミングを終了させることができる。
【００５９】
このフォーミング処理後の状態では電子発生効率は非常に低いものである。よって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とが望ましい。
【００６０】
この活性化処理は、有機化合物が存在する適当な真空度のもとで、パルス電圧を素子電極２２，２３間に繰り返し印加することによって行うことができる。そして炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記間隙（亀裂）近傍にカーボン膜として堆積させる。
【００６１】
本工程の一例を説明すると、例えば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程度を維持する。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響されるが、１×１０-5Ｐａ〜１×１０-2Ｐａ程度が好適である。
【００６２】
図１２に、活性化工程で用いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【００６３】
図１２（ａ）に於いて、Ｔ１は電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。また、図１２（ｂ）に於いて、Ｔ１およびＴ１’はそれぞれ電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞Ｔ１’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。
【００６４】
このとき、放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了する。
【００６５】
以上の工程により図２０に示したような電子放出素子を作製することができる。
【００６６】
上述のような素子構成と製造方法によって作製された電子放出素子の基本特性について図１０、図１１を用いて説明する。
【００６７】
図１０は、前述した構成を有する電子放出素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略図である。図１０において、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、５０は素子の電極部を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加するための高圧電源、５２は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。
【００６８】
電子放出素子の素子電極２２，２３間を流れる素子電流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極２２，２３に電源５１と電流計５０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源５３と電流計５２とを接続したアノード電極５４を配置している。
【００６９】
また、本電子放出素子およびアノード電極５４は真空装置５５内に設置され、その真空装置には排気ポンプ５６および真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。なお、アノード電極５４の電圧は１ｋＶ〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。
【００７０】
図１０に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図１１に示す。なお、放出電流Ｉｅと素子電流Ｉｆは大きさが著しく異なるが、図１１ではＩｆ、Ｉｅの変化の定性的な比較検討のために、リニアスケールで縦軸を任意単位で表記した。
【００７１】
本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特徴を有する。
【００７２】
まず第一に、図１１からも明らかなように、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図１１中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子としての特性を示しているのが判る。
【００７３】
第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【００７４】
第三に、アノード電極５４に捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。すなわち、アノード電極５４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【００７５】
次に、本実施の形態に係る電子源及び画像表示装置について説明する。
【００７６】
本実施の形態に係る電子源の基本構成としては、例えば図２に示すような構成が挙げられる。この電子源は、基板８１上に、複数のＹ方向配線（下配線）２４と、このＹ方向配線２４の上に絶縁層２５を介して複数のＸ方向配線（上配線）２６が形成され、該両方向配線の交差部近傍にそれぞれ、電極対（素子電極２２，２３）を含む電子放出素子が配設されているものである。
【００７７】
本実施の形態に係る画像表示装置は、図２に例示したような電子源を用いて構成されるものであり、その基本構成について、図１３を用いて説明する。
【００７８】
図１３において、８１は上記の電子源を構成する基板、８２はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック８５等が形成された基板であるフェースプレート、８６は包囲部材としての支持枠である。電子源を構成する基板８１、支持枠８６及びフェースプレート８２を前述のようなＩｎ膜などの接合部材及びフリットガラス等によって接着し、４００〜５００℃で、１０分以上焼成することで、封着して、気密容器である外囲器９０を構成する。
【００７９】
尚、フェースプレート８２と電子源基板８１との間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器９０を構成することもできる。
【００８０】
本実施の形態の外囲器の製造方法は、電子源基板８１もしくはフェースプレート８２のどちらか一方に支持枠８６を予めフリットガラス等により接合し、電子源基板８１とフェースプレート８２との間に所定の空隙を設けて外囲器９０を構成するに際し、支持枠８６の接合面に下地を設け、この下地上に接合材を設ける。この時、前記下地としては、前記接合材の該下地に対する濡れ性が支持枠８６の前記下地を設けていない面に対する濡れ性よりも良好なものが用いられる。
【００８１】
前記接合材としては金属が好ましく、低融点金属を好適に採用することができる。融点が２００℃以下の接合材を用いるのが好適である。また金属を接合材として用いる場合、該金属としてインジウムやインジウムを含む合金を好適に採用できる。
【００８２】
また、前記下地としては金属が好ましく、特に好適には酸化されにくい金属を採用することができる。前記下地は前記接合材とは異なる組成であることが望ましい。特には前記接合材に金属を用いる場合に、この下地としては前記接合材の金属よりも酸化されにくい金属を用いるのが好適である。酸化のされにくさは標準酸化還元電位の大小で規定されるものである。この下地としては銀、金、白金もしくはそれらの少なくともいずれかを含む合金が好適である。
【００８３】
また、他方の基板（支持枠８６を接合していない基板）の前記接合材の対向する位置に前記接合材とは組成の異なる接触部材を設ける。この時、前記接合材の前記接触部材に対する接合性は、前記接合材の前記他方の基板（支持枠８６を接合していない基板）の前記接触部材を設けていない面に対する接合性よりも良好なものである。
【００８４】
前記接触部材としては酸化物膜が好ましく、具体的にはＳｉＯ2もしくはＰｂＯが好適である。
【００８５】
また、前記下地と前記接触部材とはその材料もしくは形状もしくは材料と形状の両方が異なる部材であることが好ましい。前記下地と同一の部材を前記接触部材として用いることも可能ではあるが、濡れ性の良好性と、結合性は必ず両立することが保証されるものではない。特に接合材が表面に酸化物層を有している場合には、この両立が難しくなってくる。なお、ここでは接触部材は接触部材を形成する面（接触部材を形成する前の面）が酸化物であっても、接触部材として酸化物膜を形成している。例えば接触部材を形成する部材が前記電子源を構成する基板である場合には、該電子源を構成する基板が酸化物を表面に有していたとしても、その後の電子放出素子の形成や配線の形成に伴う成膜等の処理工程により基板の接合材と接触すべき位置に汚染等が生じていたり、配線等の部材が該接触すべき位置に形成されている場合がある。また接触部材を形成する部材がフェースプレートを構成する基板である場合には、該フェースプレートを構成する基板が酸化物を表面に有していたとしても、その後の蛍光体や加速電極であるメタルバックなどを形成する処理によって基板の接合材と接触すべき位置に汚染等が生じていたり、電極や配線等の部材が該接触すべき位置に形成されている場合がある。従って、接触部材を形成する工程は、接触部材を形成する部材に対して接触部材と接合部材とを接触させる工程の前に行うべき少なくとも一つの処理工程が終わった後に行うのが好適である。特には、接触部材を形成する工程は、接触部材を形成する部材における前記接合材と接触すべき位置への配線や電極などの所定の部材の形成工程が終わった後に行うのが好適である。特には、接触部材を形成する工程は、接触部材を形成する部材に対して接触部材と接合部材とを接触させる工程の前に行うべき全ての処理工程が終わった後に行うのが最も好適である。
【００８６】
また、下地と接合材と接触部材によって形成される接合部は包囲部材である支持枠に沿って閉じた線状の接合線として形成される。例えば図１３の構成において、電子源を構成する基板８１の表面に形成された配線が接合線の外側に引き出される構成で、電子源を構成する基板８１が接触部材が形成される基板であるとすると、基板８１がシリコン酸化物膜をコートされた基板のように表面に酸化物を持つものであったとしても、その上に配線が形成されているので配線が形成されている部分では、接合性が不足する場合がある。その場合、少なくとも配線が形成されている部分においては該配線の上に接触部材を形成することで、接合線を形成すべき位置の全長に渡って接合材との接合性が良好な接触部材が接合材と接触可能に存在するようにした上で、接合材と接触させるようにすればよい。特に好適には接合線を形成すべき位置の全長に渡って前記接触部材を形成する工程を経た上で前記接合材と接触するようにすると良い。なお、下地も接合線を形成すべき位置の全長に渡って形成しておくのが好ましい。
【００８７】
本発明の接合方法は、前記接合を行う工程を減圧雰囲気で行う場合に特に好適に採用でき、また接合材を前記下地上に設ける工程を前記接合材の少なくとも表面が酸化される雰囲気で行う場合に特に好適に採用できる。
【００８８】
また本発明の接合方法は、前記接合材を下地上に配置するときに、融解させて配置する場合に特に好適に採用できる。
【００８９】
尚、本実施の形態の画像表示装置における真空封着部の具体的な構成例及び作用等については、後述の実施例にて詳しく説明する。
【００９０】
本実施例の気密容器である外囲器の封着時の内部圧力（全圧）は１０-5Ｐａ以下である。この圧力を達成し、かつ外囲器９０の封止後の真空度を維持するために、ゲッタ処理を行った。
【００９１】
上述のゲッタには蒸着型と非蒸発型があり、蒸着型ゲッタはＢａ等を主成分とする合金を、外囲器９０内で通電あるいは高周波により加熱し、容器内壁に蒸着膜を形成（ゲッタフラッシュ）し、活性なゲッタ金属面により内部で発生したガスを吸着して高真空を維持するものである。
【００９２】
一方、非蒸発型ゲッタは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ、Ａｌ，Ｆｅ等のゲッタ材を配置し、真空中で加熱して、ガス吸着特性を得る「ゲッタ活性化」を行うことにより、放出ガスを吸着することができる。
【００９３】
一般に、平面型画像表示装置は、薄いために真空を維持する蒸着型ゲッタの設置領域や瞬時放電のためのフラッシュ領域が十分確保できず、画像表示エリア外の支持枠近傍にそれらを設置している。よって、画像表示の中央部とゲッタ設置領域とのコンダクタンスが小さくなり、電子放出素子や蛍光体の中央部での実効排気速度が小さくなってしまう。
【００９４】
電子源と画像表示部材を有する画像表示装置において、好ましくないガスを発生させる部分は、主に電子ビームにより照射される画像表示領域である。そのため、蛍光体及び電子源を高真空で保持したい場合には、放出ガスの発生源である蛍光体や電子源近傍に非蒸発型ゲッタを配置するのが好適である。
【００９５】
図２に示したような単純マトリクス配置の電子源を用いて構成した表示パネルを利用した、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示用の画像表示装置の構成例を、図１５に示す。
【００９６】
図１５において、１０１は図１３に示したような画像表示パネル（外囲器）、１０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は情報信号発生器、Ｖａは直流電圧源である。
【００９７】
以上のように本発明による画像表示装置において、各電子放出素子に両方向配線を通じ、電圧を印加することにより電子放出させ、直流電圧源Ｖａに接続された高圧端子Ｈｖを通じ、アノード電極であるメタルバック８５に高圧を印加し、発生した電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させることによって、画像を表示することができる。
【００９８】
この時、本実施の形態の画像表示装置の製造方法では、接合部分における真空リークの発生を極めて効果的に抑えることができ、長期にわたり良質な画像を表示することができるものである。
【００９９】
ここで述べた画像表示装置の構成は、本発明の画像表示装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＨＤＴＶなどでも同じである。
【実施例】
【０１００】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０１】
［実施例１］
本実施例は、図２に示したような多数の表面伝導型電子放出素子をマトリクス配線接続してなる電子源を製造し、この電子源を用いて図１３に示したような画像表示装置を製造した例である。
【０１０２】
先ず、電子源の基板８１に、電子放出素子として図２０に示すタイプの電子放出素子を作成した。
【０１０３】
以下、本実施例の電子源の製造方法を、図２乃至図８等を参照しつつ説明する。
【０１０４】
（素子電極の形成）
ガラス基板８１上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムＴｉ（厚さ５ｎｍ）、その上に白金Ｐｔ（厚さ４０ｎｍ）を成膜した後、ホ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素子電極２，３を形成した（図３参照）。なお、本実施例では素子電極の間隔Ｌは１０μｍ、対向する長さＷは１００μｍとした。
【０１０５】
（Ｙ方向配線の形成）
Ｙ方向配線２４とＸ方向配線２６の配線材料に関しては、多数の表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。
【０１０６】
Ｙ方向配線２４は、銀（Ａｇ）ぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させてから、４２０℃前後の温度で焼成して形成した（図４参照）。係るＹ方向配線２４は、Ｙ方向に配列された各素子電極対の一方と接続されており、パネル化した後は走査電極として作用する。このＹ方向配線２４の厚さは約１５μｍ、線幅は約１００μｍである。尚、外部駆動回路への引出し配線もこれと同様の方法で形成した。
【０１０７】
（層間絶縁層の形成）
Ｘ及びＹ方向配線を絶縁するために、層間絶縁層２５を形成する。後述のＸ方向配線と先に形成したＹ方向配線（走査信号配線）２４との交差部を覆うように、かつＸ方向配線と他方の素子電極との電気的接続が可能なように、各素子に対応した接続部にコンタクトホールを開けて形成した（図５参照）。
【０１０８】
具体的には、フォトガラスペーストを基板全面にスクリーン印刷した後、所定のパターンを有するフォトマスクを使った露光に引き続き、現像し、焼成をした。本実施例では印刷−露光−現像−焼成の工程を４回繰り返して積層した。なお、焼成は４８０℃前後の温度で行った。この層間絶縁層２５の厚みは、全体で約３０μｍであり、幅は１５０μｍである。
【０１０９】
（Ｘ方向配線の形成）
共通配線としてのＸ方向配線２６は、Ｘ方向に配列された各素子電極対の他方に接して、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（図６参照）。材料には銀（Ａｇ）フォトぺ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、所定のパターンのフォトマスクを使って露光した後、現像した。この後４８０℃前後の温度で焼成して配線を形成した。尚、Ｘ方向配線２６の厚さは約１０μｍ、線幅は約５０μｍである。
【０１１０】
このようにしてＸＹマトリクス配線を有する基板が形成された。
【０１１１】
（導電性膜の形成）
次に、上記基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにした。これはこの後塗布する導電性膜形成用の水溶液が、素子電極上に適度な広がりをもって配置されるようにするためである。
【０１１２】
その後、素子電極２２，２３間に導電性膜２７を形成した。本工程を図８の模式図を用いて説明する。尚、基板８１上における個々の素子電極の平面的ばらつきを補償するために、基板上の数箇所に於いてパターンの配置ずれを観測し、観測点間のポイントのずれ量は直線近似して位置補完し、導電性膜形成材料を塗付する事によって、全画素の位置ずれをなくして、対応した位置に的確に塗付するようにした。
【０１１３】
本実施例では、導電性膜２７としてパラジウム膜を得る目的で、先ず水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、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。この溶液の液滴を、液滴付与手段７１として、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用い、ドット径が６０μｍとなるように調整して素子電極間に付与した（図８（ａ））。
【０１１４】
その後、この基板を空気中にて、３５０℃で１０分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）からなる導電性膜２７’が形成された（図８（ｂ））。ドットの直径は約６０μｍ、厚みは最大で１０ｎｍの膜が得られた。
【０１１５】
（フォーミング工程）
次に、フォーミングと呼ばれる本工程に於いて、上記導電性膜２７’を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部２８を形成する（図８（ｃ））。
【０１１６】
具体的な方法は、上記基板８１の周囲の引出し配線部を残して、基板全体を覆うようにフード状の蓋をかぶせて基板８１との間で内部に真空空間を作り、外部電源よりこの引出し配線の端子部から両方向配線２４、２６間に電圧を印加し、素子電極２２、２３間に通電することによって、導電性膜２７’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２８を形成する。
【０１１７】
この時若干の水素ガスを含む真空雰囲気下で通電加熱すると、水素によって還元が促進され酸化パラジウムＰｄＯからなる導電性膜２７’がパラジウムＰｄからなる導電性膜２７に変化する。
【０１１８】
この変化時に膜の還元収縮によって、一部に亀裂（間隙）が生じるが、この亀裂発生位置、及びその形状は元の膜の均一性に大きく影響される。多数の素子の特性ばらつきを抑えるには、上記亀裂は導電性膜２７の中央部に起こり、かつなるべく直線状になることがなによりも望ましい。
【０１１９】
なおこのフォーミングにより形成した亀裂付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こるが、現状の条件ではまだ発生効率が非常に低いものである。
【０１２０】
本実施例ではフォーミング処理に図９（ｂ）に示した様なパルス波形を用い、Ｔ１を０．１ｍｓｅｃ、Ｔ２を５０ｍｓｅｃとした。印加した電圧は０．１Ｖから始めて５秒ごとに０．１Ｖステップ程度ずつ増加させた。通電フォーミング処理の終了は、パルス電圧印加時に素子に流れる電流を測定して抵抗値を求め、フォーミング処理前の抵抗に対して１０００倍以上の抵抗を示した時点でフォーミングを終了した。
【０１２１】
（活性化工程）
前記のフォーミングと同様にフード状の蓋をかぶせて基板８１との間で内部に真空空間を作り、外部から両方向配線２４、２６を通じてパルス電圧を素子電極２２、２３間に繰り返し印加することによって行う。そして炭素原子を含むガスを導入し、それ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。
【０１２２】
本実施例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。
【０１２３】
図１２に、活性化工程で用いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【０１２４】
約６０分後に放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了した。
【０１２５】
以上の工程で、基板上に多数の電子放出素子をマトリクス配線接続してなる電子源を作製することができた。
【０１２６】
次に、上記の電子源を用いて画像表示装置を製造した。図１、図１３及び図１４を用いてその製造方法を説明する。
【０１２７】
図１は、本実施例における、画像表示装置の外囲器９０の周辺部の概略断面構造を示す図である。
【０１２８】
図１において、８１は電子放出素子が多数配置された電子源の基板を指し、リアプレートと呼ぶ。８２はガラス基板の内面に蛍光膜とメタルバックが形成されたフェースプレートである。
【０１２９】
図１４はフェースプレート８２上に設ける蛍光膜８４の説明図である。蛍光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電体９１と蛍光体９２とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光膜８４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。
【０１３０】
また、蛍光膜８４の内面側には通常メタルバック８５が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８２側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加するためのアノード電極として作用すること等である。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
【０１３１】
本実施例ではフェースプレート８２にはリアプレート８１と同じくプラズマディスプレイ用電気ガラスであるアルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）製）の材料を用いている。
【０１３２】
フェースプレート８２とリアプレート８１との間に、スペーサー２０５（図１参照）と呼ばれる支持体を設置することにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器９０を構成することができる。
【０１３３】
支持枠８６はリアプレート８１にフリットガラス２０２によって接着され、４００〜５００℃で、１０分以上焼成することで固定されている。また、接合材であるＩｎ膜９３を介して支持枠８６とフェースプレート８２が接合されている。
【０１３４】
フリットガラス２０２によってリアプレート８１に接着された支持枠８６の高さに比べて、スペーサー２０５の高さが僅かに高くなるよう、それぞれの高さ形状を設定することで、接合後のＩｎ膜９３の厚みが決まるようになっている。よって、スペーサー２０５は、Ｉｎ膜９３の厚み規定部材としても機能している。
【０１３５】
Ｉｎ膜９３は、高温でもガス放出が少なく、低温の融点を持つために金属Ｉｎを用いている。金属、或いは合金を接合部材として用いた場合、溶媒やバインダを含ませる必要がない。溶媒やバインダを含まないものを材料として用いることで放出ガスを非常に少なくすることができる。
【０１３６】
第１の部材に相当する支持枠８６には、下地層２０４を設ける。この下地層により界面での密着性を高めることができる。本実施例では、接合材である金属Ｉｎと濡れ性の良い銀を用いている。銀の下地層２０４は、銀ペーストをスクリーン印刷することにより容易に所望の形状に配置することができる。Ｉｎ膜９３の下地層２０４としては、他にもＩＴＯやＰｔなどの金属薄膜を用いることができる。これらの下地層を真空蒸着法により設けても良い。
【０１３７】
第２の部材に相当するフェースプレート８２には接触部材２０３を設ける。本実施例では、ＳｉＯ2を主成分とする膜であるＳｉＯ2膜を用いている。ＳｉＯ2の接触部材２０３は、ＳｉＯ2を主成分とした絶縁印刷ペーストをスクリーン印刷することにより設けた。接触部材２０３の形成方法としては、他にもゾルゲル液をスピンコート法やディップ法によって形成する方法や、スパッタ成膜等の真空蒸着法を用いることができる。
【０１３８】
フェースプレート８２とリアプレート８１を接合する、すなわち封着する前に予めＩｎ膜９３をパターニング形成する。図１６で、リアプレート８１に接着された支持枠８６上にＩｎ膜９３を形成する方法を説明する。
【０１３９】
まず、支持枠８６は、融けたＩｎの下地に対する濡れ性を更に上げるために充分な温度で温められた状態で保持される。１００℃以上の温度であれば充分である。銀ペーストによって形成した下地層２０４は、ガラス密着性が高いものの内部に気孔を多く含んだポーラスな膜である。よって、この実施例では融けたＩｎを下地層２０４内部に充分含浸させるべく、融点以上の高い温度で融けたＩｎを超音波半田ゴテ２０５により下地層２０４に半田付けして、Ｉｎ膜９３を形成した。２００℃以上の温度で融けている液体Ｉｎであれば充分である。金属Ｉｎは、常に半田ゴテ先端に供給されるよう、不図示のＩｎ補給手段によって接合箇所に随時補充されている。また、Ｉｎ膜９３の膜厚は、接合後のＩｎ膜９３の厚みと比較して、充分に多くなるよう、超音波半田ゴテ２０５の移動スピードとＩｎの供給量を調節してある。本実施例では、封着後のＩｎ膜９３の厚みが約３００μｍになるように、支持枠８６に約５００μｍの膜厚で形成してある。なお下地上への接合材であるＩｎの配置は大気圧雰囲気で行った。
【０１４０】
支持枠８６に、図１６で示した形成法によりＩｎ膜９３を形成した後、図１７で示した封着方法によりパネルを接合させる。この工程以降は真空チャンバー中で行う。対向させたフェースプレート８２とリアプレート８１の間に一定の間隔を設けた状態で、両基板を保持し真空加熱する。基板からガスが放出され、その後室温に戻った時にパネル内部が充分な真空度となるよう、３００℃以上の高温で基板の真空ベークを行う。この時点で、Ｉｎ膜９３は融けた状態であり、流動性が高い状態である。融けたＩｎが流れ出さないようリアプレート８１は充分な水準出しを行っている。真空ベークの後、Ｉｎの融点近傍まで温度を下げた上で、位置決め装置２００により、フェースプレート８２とリアプレート８１との間隔を徐々に縮めていき、接触させて、両基板の接合、すなわち封着を行う。融点近傍まで温度を下げるのは、融けた状態の液体Ｉｎの流動性を抑えて、接合時に不要な流れやはみ出しを防止するためである。
【０１４１】
図１６で説明したＩｎ膜９３の形成法では、表面酸化膜が形成されている。本実施例では、Ｉｎ膜９３の膜厚分布を少なくするために下地層２０４を用いている。またフェースプレート８２側にはＩｎ膜を形成しない構成を採用した。またフェースプレート８２側の基板上に、接合材の表面に存在している酸化膜と接合されやすいＳｉＯ2膜（接触部材２０３）をスクリーン印刷法で予め形成し、Ｉｎ膜（表面に酸化層を有するＩｎ膜）が接合されやすいようにした。
【０１４２】
このようにして図１３に示されるような表示パネルを製造し、走査回路・制御回路・変調回路・直流電圧源などからなる駆動回路を接続し、平面状の画像表示装置を製造した。
【０１４３】
本実施例で電子源として作製した表面伝導型電子放出素子の基本的特性によれば、電子放出部からの放出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と巾によって制御され、その中間値によっても電流量が制御され、もって中間調表示が可能になる。
【０１４４】
また多数の表面伝導型電子放出素子を配置した場合においては、各ラインの走査線信号によって選択ラインを決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印加する事が可能となり、各素子をＯＮすることができる。
【０１４５】
本実施例の画像表示装置において、Ｘ方向端子とＹ方向端子を通じて、各電子放出素子に時分割で所定電圧を印加し、高電圧端子Ｈｖを通じてメタルバック８５に高電圧を印加することによって、任意のマトリクス画像パターンを画素欠陥の無い良好な画像品質で表示することができた。
【０１４６】
［実施例２］
図１８及び図１９に、本発明によるもう一つの実施例を示す。図１８は外囲器周辺部の接合部の概略断面構造を、図１９は接合時の概略図を示している。
【０１４７】
本実施例では、支持枠８６とリアプレート８１の接合もＩｎ膜により行うものとした。すなわち、支持枠が第１の部材の相当し、フェースプレートとリアプレートの双方が第２の部材に相当する構成である。リアプレート８１には素子に電圧印加するための配線が形成されている。接触部材２０３ｂはＰｂＯを主成分とするＰｂＯ膜である。この接触部材は、接合材との接合性を向上するものであるとともに、接合材であるＩｎ膜と配線が導通しないように絶縁する層を兼ねている。他は実施例１と同様である。第２の部材であるリアプレートにおいて、配線の上に層間絶縁層と接触部材とを兼ねるＰｂＯを設けている状態を示す図が図２３である。図２３は図１８を左側から見た図である。複数の配線を接触部材２０３ｂが覆っており、複数の配線が存在することによる凹凸をならす層を接触部材２０３ｂは兼ねている。実施例１と同様に、接触部材は外囲器の全周囲に渡って設けられ、接合は外囲器の全周囲に渡って実現される。
【０１４８】
本実施例ではフェースプレート側の接触部材２０３ａとしてＳｉＯ2を主成分とした膜を、リアプレート側の接触部材２０３ｂとしてＰｂＯを主成分とした膜を用いたが適宜組み合わせを変えても有効である。また下地を支持枠に、接触部材をフェースプレート及びもしくはリアプレートに形成する構成を採用したが、接合材が形成される下地をフェースプレート及びもしくはリアプレートに形成し、支持枠に接触部材を形成するようにしても良い。
【０１４９】
さらに、前述の実施例１、２では、封着プロセスを真空環境下で行っているが、封着を大気雰囲気環境下で行い、後に別途設けた排気用基板穴からパネル内部を排気することで、真空間隙を有する外囲器９０を形成する場合でも、本発明は有効である。
【０１５０】
以上説明した実施形態によると高真空を維持できる外囲器を低コストに製造することが可能である。また、電子放出素子及びそれを電子源として用いた表示装置を作製するならば、高真空で電子放出素子性能の高く、表示品位の良い画像表示装置を形成する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明による外囲器の周辺部の概略断面構造の一例を示す図である。
【図２】本発明による画像表示装置に用いられる電子源の一構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図４】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図５】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図６】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図７】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図８】図２の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図９】フォーミング電圧の例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電子放出素子の特性を測定するための装置を模式的に示す図である。
【図１１】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の素子電流及び放出電流と素子電圧との関係を示す図である。
【図１２】活性化電圧の例を示す図である。
【図１３】本発明に係る画像表示装置の一構成例を模式的に示す斜視図である。
【０１５２】
【図１４】本発明に係る画像表示装置における蛍光膜の例を模式的に示す図である。
【図１５】本発明に係る画像表示装置の駆動回路の一例を示す図である。
【図１６】本発明におけるＩｎ膜（接合材）の形成方法の一例を説明するための図である。
【図１７】本発明による封着方法の一例を示す概略構成図である。
【図１８】本発明による外囲器の周辺部の概略断面構造の一例を示す図である。
【図１９】本発明による封着方法の一例を示す概略構成図である。
【図２０】表面伝導型電子放出素子の一構成例を示す模式図である。
【図２１】従来の外囲器の周辺部の概略断面構造の一例を示す図である。
【図２２】従来の封着方法の一例を示す概略構成図である。
【図２３】本発明による外囲器の一例の周辺部の側面図である。
【符号の説明】
【０１５３】
２１  基板
２２  素子電極
２３  素子電極
２４  Ｙ方向配線
２５  層間絶縁層
２６  Ｘ方向配線
２７  導電性膜（素子膜）
２８  電子放出部
５０  素子電流Ｉｆを測定するための電流計
５１  素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源
５２  放出電流Ｉｅを測定するための電流計
５３  アノード電極に電圧を印加するための高圧電源
５４  放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極
５５  真空装置
５６  排気ポンプ
７１  液滴付与手段
８１  電子源の基板（リアプレート）
８２  フェースプレート
８３  ガラス基板
８４  蛍光膜
８５  メタルバック
８６  支持枠
９０  外囲器（表示パネル）
９１  黒色導電体
９２  蛍光体
９３  Ｉｎ膜（接合部材）
２００  位置決め装置
２０２  フリットガラス
２０３  接触部材
２０４  下地層
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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