(57)【要約】【課題】この発明は、背面基板および前面基板を必要以上に加熱することなく周縁部同士を確実且つ容易に真空封着できる画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＦＥＤの背面基板と前面基板との間にある管状の封着面に沿って充填ヘッドを移動させながらインジウムを封着面に充填する。このとき、充填ヘッドを回転させて開口５７の位相を変化させ、インジウムの塗布幅を変化させる。そして、封着面の角部におけるインジウムの塗布幅が辺部中央における塗布幅より狭くなるように塗布幅をコントロールする。【選択図】      図９
2005251474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドを用意する工程と、
上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に上記開口を対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、
上記充填ヘッドを回転しつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘って封着材を充填する充填工程と、
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２】
上記充填工程では、上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部の略中央から隣接する角部に向けて封着材の幅が徐々に狭くなるように上記封着面に封着材を充填す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】
上記充填工程では、上記充填ヘッドに超音波を印加しつつ封着材を上記封着面に充填することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
開口面積の異なる複数のノズルを有する充填ヘッドを用意する工程と、
上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、
上記複数のノズルの開口を順々に上記封着面に対向させつつ上記充填ヘッドを封着面に沿って移動させ、且つ封着面に対向した開口を介して封着材を充填する充填工程と、
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５】
上記充填工程では、互いに重なり合うように配置された上記複数のノズルを軸方向に移動させることにより、上記封着面に対向するノズルの開口面積を変化させ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】
上記充填工程では、上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部に隣接する角部に充填される封着材の幅が他の部位より狭くなるように上記封着面に対向させるノズルの開口面積を変化させることを特徴とする請求項４または５に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
上記充填工程では、上記充填ヘッドに超音波を印加しつつ封着材を上記封着面に充填することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に開口を対向させるように充填ヘッドを配置する工程と、
上記封着面のうち略真っ直ぐに延びた辺部に隣接した角部に充填する封着材の幅が他の部位における封着材の幅より狭くなるように、上記充填ヘッドに超音波を印加して振動させつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘って封着材を充填する充填工程と、
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９】
上記封着面の角部に充填された封着材の部位に接続した電極を介して上記封着材を通電加熱して溶融させ、上記背面基板と前面基板の周縁部同士を封着する封着工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する封着材充填装置であって、
回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドと、
上記開口が上記封着面に対向する姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、
上記充填ヘッドを回転させる回転機構と、
上記開口を介して上記封着面に封着材を充填する充填機構と、
を備えていることを特徴とする封着材充填装置。
【請求項１１】
上記開口は、多角形あるいは楕円形に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の封着材充填装置。
【請求項１２】
上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部の略中央から隣接する角部に向けて封着材の幅が徐々に狭くなるように上記封着面に封着材を充填することを特徴とする請求項１０または１１に記載の封着材充填装置。
【請求項１３】
背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する封着材充填装置であって、
開口面積の異なる複数のノズルを略同軸に重ねて配置した充填ヘッドと、
上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を選択的に上記封着面に対向させるように上記複数のノズルを軸方向にスライドさせるスライド機構と、
上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を上記封着面に対向させた姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、
上記封着面に選択的に対向した開口を介して該封着面に封着材を充填する充填機構と、
を備えていることを特徴とする封着材充填装置。
【請求項１４】
上記封着面の略真っ直ぐに延びた辺部に隣接する角部に充填される封着材の幅が他の部位より狭くなるように上記封着面に開口を対向させるノズルを切り換えることを特徴とする請求項１５に記載の封着材充填装置。
【請求項１５】
上記封着材は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂを含む低融点金属、およびこれら低融点金属の合金のうち何れかを含むことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の封着材充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対向配置された背面基板および前面基板を有する真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた多数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の軽量、薄型の平面型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画像表示装置の開発が進められている。エミッタとしては、電界放出型あるいは表面伝導型の素子が想定される。通常、エミッタとして電界放出型電子放出素子を用いた画像表示装置は、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、また、エミッタとして表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）と呼ばれている。
【０００３】
例えば、ＦＥＤ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縁部同士を互いに接合することにより真空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エミッタが設けられている。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】
背面基板側の電位はほぼ０Ｖであり、蛍光面にはアノード電圧Ｖａ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。
【０００５】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、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陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００６】
このような画像表示装置において、近年、前面基板および背面基板の周縁部同士をインジウムのような低融点金属材料を用いて封着する方法が開発されている（例えば特許文献１参照。）。この方法によると、基板周縁部の封着面の全周にインジウムを設け、電極を介してインジウムを通電加熱して溶融することにより前面基板と背面基板を封着する。これにより、真空外囲器内部を超高真空に維持しつつ、基板を必要以上に加熱することがなく、速やかに封着できる効果を期待できる。
【０００７】
しかし、この方法だと、インジウムの塗布厚が均一で、基板全域に亘って熱斑の無い状態では、上述の通電加熱によって速やかな真空シールが可能だが、封着面の４つの辺部に塗布されたインジウムが先に溶融し、４つの角部近くに塗布されたインジウムが後に溶融する傾向にあり、辺部でインジウムがはみだして基板上の配線をショートさせる問題が生じていた。
【０００８】
つまり、基板が矩形のため、均熱していても、角部における熱逃げが大きく、辺部と比較して角部の温度が低くなる傾向に有る。また、一度ベーク工程を通過した場合、インジウムが溶融し、角部に流れるため、辺部のインジウムの厚さより角部のインジウムの厚さが厚くなる傾向にある。このため、温度が低く、インジウムの厚さが厚くなる角部では、温度が高く、インジウムの厚さが薄い辺部より、インジウムを溶融させるために大きなエネルギーを必要としていた。すなわち、上述の通電加熱では角部のインジウムが溶融しないため、角部からインジウムが流れ出ず真空外囲器の厚が厚くなる、または、角部のインジウムを十分に溶融するために加熱を続けると、辺部にエネルギーを余分に供給してしまうため辺部のインジウムが切れてしまうといったように、インジウムの溶融時間に時間差が生じ、結果として通電加熱本来の目的である速やかに真空シールすることが困難となっていた。また、角部が最後に溶融するため、先に溶融した辺部のインジウムの逃げ場がなくなり、基板上へこぼれてしまい配線ショートを引き起こすなどの問題も生じていた。
【特許文献１】特開２００２−３１９３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、背面基板および前面基板を必要以上に加熱することなく周縁部同士を確実且つ容易に真空封着できる画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドを用意する工程と、上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に上記開口を対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、上記充填ヘッドを回転しつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘って封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記発明によると、充填ヘッドを回転させつつ封着面に沿って移動させることにより、封着面に充填する封着材の幅を任意にコントロールできる。特に、真っ直ぐに延びた辺部の略中央から隣接する角部に向けて封着材の幅を狭くすることにより、封着材の通電加熱時に角部の封着材が先に溶融して辺部の封着材を後に溶融させることができ、辺部から溶融した封着材がはみだすことを防止できる。
【００１２】
また、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、開口面積の異なる複数のノズルを有する充填ヘッドを用意する工程と、上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に対向させるように上記充填ヘッドを配置する工程と、上記複数のノズルの開口を順々に上記封着面に対向させつつ上記充填ヘッドを封着面に沿って移動させ、且つ封着面に対向した開口を介して封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上記発明によると、充填ヘッドを封着面に沿って移動させるとともにノズルを切り換えることにより、所望する部位に所望するノズルの開口に応じた幅の封着材を充填できる。
【００１４】
また、本発明の画像表示装置の製造方法によると、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の製造方法において、上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に開口を対向させるように充填ヘッドを配置する工程と、上記封着面のうち略真っ直ぐに延びた辺部に隣接した角部に充填する封着材の幅が他の部位における封着材の幅より狭くなるように、上記充填ヘッドに超音波を印加して振動させつつ上記封着面に沿って移動させ、且つ上記開口を介して上記封着面の全周に亘って封着材を充填する充填工程と、を有することを特徴とする
上記発明によると、充填ヘッドに印加する超音波を制御することにより、所望する部位に所望する幅の封着材を充填できる。
【００１５】
一方、本発明の封着材充填装置は、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する装置であって、回転により位相が変わる形状の開口を有する充填ヘッドと、上記開口が上記封着面に対向する姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、上記充填ヘッドを回転させる回転機構と、上記開口を介して上記封着面に封着材を充填する充填機構と、を備えている。
【００１６】
また、本発明の封着材充填装置は、背面基板と、この背面基板に対向配置されているとともに、その周縁部同士が通電により溶融する封着材により封着された前面基板と、を有した真空外囲器と、この真空外囲器の内側に設けられた複数の画像表示素子と、を備えた画像表示装置の上記背面基板と前面基板の間の周縁部にある環状の封着面に封着材を充填する装置であって、開口面積の異なる複数のノズルを略同軸に重ねて配置した充填ヘッドと、上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を選択的に上記封着面に対向させるように上記複数のノズルを軸方向にスライドさせるスライド機構と、上記複数のノズルのうち１つのノズルの開口を上記封着面に対向させた姿勢で上記充填ヘッドを保持して上記封着面に沿って移動させる移動機構と、上記封着面に選択的に対向した開口を介して該封着面に封着材を充填する充填機構と、を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の画像表示装置の製造方法、および封着材充填装置によると、背面基板および前面基板を必要以上に加熱することなく周縁部同士を確実且つ容易に真空封着できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、この発明の画像表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。  
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、これらの基板は約１．５〜３．０ｍｍ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１８を介して周縁部同士が封着され、内部が真空状態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。
【００１９】
後述するように、背面基板１２と側壁１８との間の封着面は、フリットガラス等の低融点ガラス３０によって封着され、前面基板１１と側壁１８との間は、封着面上に形成された下地層３１とこの下地層上に形成されたインジウム層３２（封着材）とが融合した封着層３３によって封着されている。
【００２０】
真空外囲器１０の内部には、背面基板１２および前面基板１１に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の支持部材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の長辺と平行な方向に延出しているとともに、短辺と平行な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の形状については特にこれに限定されるものではなく、柱状の支持部材を用いてもよい。
【００２１】
図３に示すように、前面基板１１の内面には蛍光体スクリーン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３色に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂとマトリックス状の黒色光吸収部２０とで形成されている。上述の支持部材１４は、黒色光吸収部の影に隠れるように置かれる。また、蛍光体スクリーン１６上には、メタルバックとして図示しないアルミニウム層が蒸着されている。
【００２２】
図２に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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界放出型の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、各画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、画素表示素子として機能する。
【００２３】
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、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、モリブデン等からなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。その他、背面基板１２上には、電子放出素子２２に接続された図示しないマトリックス状の配線等が形成されている。
【００２４】
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２２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。そして、電子放出素子２２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。
【００２５】
次に、上記のように構成された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層の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され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とにより、露光、現像して蛍光体スクリーン１６を生成する。
【００２６】
続いて、背面基板用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。この場合、板ガラス上にマトリックス状の導電性カソード層を形成し、この導電性カソード層上に、例えば熱酸化法、ＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法により二酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。
【００２７】
その後、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】
次に、レジストパターン及びゲート電極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、ニッケルやコバルトからなる剥離層を形成する。この後、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、各キャビティ２５の内部に電子放出素子２２を形成する。続いて、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、電子放出素子２２の形成された背面基板１２の周縁部と矩形枠状の側壁１８との間の封着面を、大気中で低融点ガラス３０により互いに封着する。同時に、大気中で、背面基板１２上に複数の支持部材１４を低融点ガラス３０により封着する。
【００３０】
その後、背面基板１２と前面基板１１とを側壁１８を介して互いに封着する。この場合、図４に示すように、まず、前面基板１１側の封着面１１ａとなる内面周縁部にその全周に亘って下地層３１を形成する。この封着面１１ａは、背面基板１２側の封着面１８ａとなる側壁１８の上面に対応した矩形枠状をなし、前面基板１１内面の周縁部に沿って延びている。そして、封着面１１ａは、対向する２組の直線部、すなわち４つの辺部と４つの角部とを有しているとともに、側壁１８の上面とほぼ同一寸法および同一の幅と成っている。下地層３１の幅は、封着面１１ａの幅よりも僅かに狭く形成されている。本実施の形態において、下地層３１は銀ペーストを塗布して形成する。
【００３１】
続いて、下地層３１の上に、低融点金属からなる封着材としてインジウムを充填し、下地層３１の全周に亘って切れ目なく連続して延びたインジウム層３２を形成する。この際、封着面１１ａの４つの辺部それぞれの略中央から隣接する角部に向けて断面積が徐々に小さくなるように各辺部のインジウム層３２をそれぞれ形成する。インジウムの充填方法については後に詳述する。そして、４つの角部それぞれにおいて、インジウム層３２に電極３４を接続する。なお、インジウム層３２は、下地層３１の幅内に塗布する。
【００３２】
インジウム層３２の形状はこれに限らず角部におけるインジウムの断面積が他の部位の断面積より少なくとも小さくなれば良い。また、電極３４の位置は、角部に限らず、辺部に接続しても良い。この場合、電極３４を接続した部位におけるインジウムの断面積を他の部位の断面積より小さくすることが望ましい。
【００３３】
上記のように、電極３４を接続した４つの角部でインジウム層３２の断面積を他の部位より小さくすることにより、後述するように電極３４を介してインジウム層３２に通電して溶融させたとき、断面積の比較的小さい角部のインジウム層３２が他の部位より先に溶融して辺部の略中央の断面積が比較的大きいインジウム層３２が最後に溶融するようになる。つまり、インジウム層３２の断面積を制御することにより、インジウム層３２の溶融順序を上記の順序にコントロールすることができ、溶融したインジウムを角部に接続した電極３４を介して先に逃がし、溶融したインジウムが辺部からはみだして背面基板１２上の配線をショートさせる心配がなくなり、側壁１８の封着面１８ａと前面基板１１の封着面１１ａを容易且つ確実に封着できる。
【００３４】
本実施の形態では、封着面１１ａにインジウム層３２を形成した後、通電加熱して前面基板１１を側壁１８に付着するまでの間に、後述するベーキング工程を経るため、封着面１１ａに形成したインジウム層３２が溶融する。このため、本実施の形態では、図４に示すように、封着面１１ａの各辺部の略中央から隣接する角部に向けてインジウム層３２の幅が徐々に狭くなるようにインジウム層３２を形成し、インジウム層３２の断面積を変化させた。つまり、インジウム層３２が溶融した場合、塗布幅の広い部位にインジウムが集まる傾向にあるため、インジウム層３２の塗布幅を制御することにより、辺部の略中央部のインジウム層３２の断面積を角部より大きくできる。
【００３５】
なお、ここでは封着材としてインジウムを用いたが、Ｇａ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂなどの低融点金属やこれら低融点金属の合金を用いることもできる。
【００３６】
また、上記説明では、「融点」という表現を用いているが、２種以上の金属からなる合金では、融点が単一に定まらない場合がある。一般にそのような場合には、液相線温度と固相線温度が定義される。前者は、液体の状態から温度を下げていった際、合金の一部が固体化し始める温度であり、後者は合金の全てが固体化する温度である。本実施の形態では、説明の便宜上、このような場合においても融点という表現を用いることにし、固相線温度を融点と呼ぶことにする。
【００３７】
一方、前述した下地層３１は、金属封着材料に対して濡れ性および気密性の良い材料、つまり、金属封着材料に対して親和性の高い材料を用いる。上述した銀ペーストの他、金、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅等の金属ペーストを用いることができる。金属ペーストの他、下地層３１として、銀、金、アルミニウム、ニッケル、コバルト、銅等の金属メッキ層あるいは蒸着膜、又はガラス材料層を用いることもできる。
【００３８】
続いて、図５に示すように、封着面１１ａに下地層３１およびインジウム層３２が形成された前面基板１１と、背面基板１２に側壁１８が封着された背面側組立体とを、封着面１１ａ、１８ａ同士が向かい合った状態で、かつ、所定の距離をおいて対向した状態で治具等により保持し、真空処理装置に投入する。
【００３９】
図６に示すように、この真空処理装置１００は、順に並んで設けられたロード室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を有している。これら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。また、隣り合う処理室間はゲートバルブ等により接続されている。
【００４０】
所定の間隔をおいて対向した背面側組立体および前面基板１１は、ロード室１０１に投入され、ロード室１０１内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。べーキング、電子線洗浄室１０２では、１０-5Ｐａ程度の高真空度に達した時点で、背面側組立体および前面基板を３００℃程度の温度に加熱してベーキングし、各部材の表面吸着ガスを十分に放出させる。
【００４１】
この温度ではインジウム層（融点約１５６℃）３２が溶融する。ここで、前述したように、インジウム層３２は、封着面１０ａの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるように形成されているため、溶融した場合でも各辺部の略中央の幅広部にインジウムが集まって角部のインジウムの断面積が他の部位より小さくなる。同時に、インジウム層３２は親和性の高い下地層３１上に形成されているため、溶融したインジウムは流動することなく下地層３１上に保持され、電子放出素子２２側や背面基板の外側、あるいは蛍光体スクリーン１６側への流出が防止される。
【００４２】
また、べーキング、電子線洗浄室１０２では、加熱と同時に、べーキング、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、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電子線を照射する。この電子線は、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって偏向走査されるため、蛍光体スクリーン面、および電子放出素子面の全面を電子線洗浄することが可能となる。
【００４３】
加熱、電子線洗浄後、背面基板側組立体および前面基板１１は冷却室１０３に送られ、例えば約１００℃の温度の温度まで冷却される。続いて、背面側組立体および前面基板１１はゲッタ膜の蒸着室１０４へ送られ、ここで蛍光体スクリーンの外側にゲッタ膜としてＢａ膜が蒸着形成される。このＢａ膜は、表面が酸素や炭素などで汚染されることが防止され、活性状態を維持することができる。
【００４４】
次に、背面側組立体および前面基板１１は組立室１０５に送られ、ここで４つの電極３４を介してインジウム層３２が通電加熱されインジウム層３２が再び液状に溶融あるいは軟化される。ここでも、上記と同様に、インジウム層３２は、各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるように形成されているため、断面積の小さい角部から先に溶融して辺部の中央部に向けて徐々に溶融する。このようにインジウムの溶融順をコントロールすることにより、角部からのインジウムの流出を許容した上で辺部のインジウムを溶融することになり、辺部略中央で溶融したインジウムがはみだすことを防止できる。
【００４５】
そして、この状態で、前面基板１１と側壁１８とを接合して所定の圧力で加圧した後、インジウムを除冷して固化させる。これにより、前面基板１１の封着面１１ａと側壁１８の封着面１８ａとが、インジウム層３２および下地層３１を融合した封着層３３によって封着され、真空外囲器１０が形成される。
【００４６】
このようにして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た後、アンロード室１０７から取り出される。以上の工程により、ＦＥＤが完成する。
【００４７】
ここで、封着面に形成された下地層３１上へのインジウムの充填、すなわち、インジウムの塗布方法について説明する。尚、インジウムは、以下に説明する封着材充填装置を用いて塗布する。  
図７に示すように、この封着材充填装置は、平坦な載置面４０ａを有した支持台４０を備え、載置面上には、平坦な矩形板状のホットプレート４２、ホットプレート上に被封着物を位置決めする位置決め機構４４、被封着物上に封着材を充填する充填ヘッド４６、および被封着物に対して充填ヘッドを相対的に移動させるヘッド移動機構４８が設けられている。ホットプレート４２には、被封着物として、前述した前面基板１１が載置される。
【００４８】
位置決め機構４４は、例えば、ホットプレート４２上に載置された前面基板１１の直交する２辺にそれぞれ当接する３つの固定の位置決め爪５０と、前面基板１１の他の２辺にそれぞれ当接し、位置決め爪５０に向かって前面基板１１を弾性的に押付ける２つの押え爪５２と、を有している。
【００４９】
図７および図８に示すように、充填ヘッド４６は、溶融したインジウムを貯溜した貯溜部５４、この貯溜部から送られた溶融インジウムを前面基板１１の封着面に充填するノズル５５、およびこのノズル５５の外面に固定され超音波発生部として機能する超音波振動子５６を備えている。また、充填ヘッド４６には、パージガスを供給する供給パイプ５８が接続されているとともに、ノズル５５を加熱するヒータ部６０が設けられている。尚、貯留部５４、ノズル５５、供給パイプ５８、およびヒータ部６０は、本発明の充填機構として機能する。
【００５０】
ヘッド移動機構４８は、図７に示すように、充填ヘッド４６を支持台４０の載置面４０ａに対して垂直な、つまり、ホットプレート４２上に載置された前面基板１１に対して垂直なＺ軸方向に沿って昇降駆動自在に支持したＺ軸駆動ロボット６２と、このＺ軸駆動ロボット６２を上記前面基板１１の短辺と平行なＹ軸方向に沿って往復駆動自在に支持したＹ軸駆動ロボット６４とを備えている。更に、Ｙ軸駆動ロボット６４は、載置面４０ａ上に固定されたＸ軸駆動ロボット６６および補助レール６７により、上記前面基板１１の長辺と平行なＸ軸方向に沿って往復駆動自在に支持されている。尚、Ｚ軸駆動ロボット６２は、充填ヘッド４６をＺ軸と平行な軸を中心に回転させる機能を有し、本発明の回転機構としても機能する。
【００５１】
上述した封着材充填装置を用いてインジウムを塗布する場合、図７に示したように、封着面を上にして前面基板１１をホットプレート４２上に載置し、位置決め機構４４によって所定位置に位置決めする。続いて、図８に示すように、溶融状態のインジウムが貯溜されている充填ヘッド４６を所望の充填開始位置にセットした後、ヘッド移動機構４８によって、充填ヘッド４６を回転させつつ前面基板１１の封着面、ここでは、前面基板１１上に形成された下地層３１、に沿って所定の速度で移動させる。そして、充填ヘッド４６を回転および移動させながら、ノズル５５から下地層３２上に溶融インジウムを連続的に充填し、下地層に沿って連続的に延びたインジウム層３２を全周に亘り形成する。また、この際、同時に超音波振動子５６を作動させ、溶融インジウムに超音波を印加しながら下地層３１上に充填する。
【００５２】
ここで、上記超音波は、前面基板１１の封着面、つまり、下地層表面に対して垂直な方向に印加し、超音波の振動数は、例えば、３０〜４０ｋＨｚに設定する。
【００５３】
このように、超音波を印加しながらインジウムを充填することにより、封着面あるいは下地層３１に対するインジウムの濡れ性が向上し、インジウムを所望の位置に良好に充填することが可能となる。また、溶融したインジウムを下地層３１に沿って連続的に充填することことができ、下地層に沿って切れ目なく延びたインジウム層を形成することが可能となる。更に、超音波を印加しながら溶融インジウムを充填することにより、充填した時点で、インジウムの一部が下地層３１の表面部内に拡散して合金層を形成することができる。
【００５４】
なお、インジウムを充填する工程において、上記超音波の発振出力、あるいは、ノズル５５のインジウムの吐出孔径のいずれか一方を調整することにより、インジウムの吐出量を制御し、形成されるインジウム層の厚さや幅を調整することもできる。
【００５５】
図９には、充填ヘッド４６のノズル５５が下地層３１に対向する開口５７の形状および位相変化について説明するための模式図を示してある。  
本実施の形態では、ノズル５５の開口５７を正方形にし、充填ヘッド４６を図９に示すように移動させながら回転させることにより、インジウムの塗布幅をコントロールするようにした。つまり、本実施の形態の塗布方法によると、図４に示すような形状のインジウム層３２を下地層３１の上に容易且つ確実に形成できる。
【００５６】
より具体的には、前面基板１１の周縁部にある封着面１１ａの各角部においてノズル５５の開口５７の各辺が基板の各辺と略平行になり、且つ封着面１１ａの各辺部の略中央にて開口５７の対角線が幅方向と略一致するように、開口５７の位相を変化させつつ充填ヘッド４６を回転させるようにした。この場合、インジウム層３２の最大幅が開口５７の対角線の長さと一致し、最小幅が開口５７の１辺の長さと一致することになる。
【００５７】
封着面１１ａの角部におけるインジウムの塗布幅と辺部におけるインジウムの塗布幅の比を変更したい場合には、例えば、図１０に示すように、細長い楕円形の開口５９を有する充填ヘッド４６を用意して、充填ヘッド４６を回転させつつ封着面１１ａに沿って移動させれば良い。この場合、楕円形の長軸の長さが辺部中央におけるインジウムの塗布幅となり、楕円形の短軸の長さが角部におけるインジウムの塗布幅となる。
【００５８】
つまり、封着面１１ａの角部におけるインジウムの塗布幅を辺部における塗布幅より狭くするためには、充填ヘッド４６の開口の形状を回転によって位相が変化する形状にすれば良く、多角形や楕円形に形成すれば良い。反面、開口の形状を円形にした場合、回転により開口の位相が変化することがないため、この方法ではインジウムの塗布幅をコントロールすることはできない。しかし、上述した超音波を印加しつつインジウムを充填する方法を採用すれば、円形の開口を有する充填ヘッド４６を用いることができ、充填ヘッド４６に印加する超音波を制御することによりインジウムの塗布幅を変化させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によると、前面基板１１の封着面１１ａにインジウム層３２を形成し、このインジウム層３２を通電加熱して溶融させることにより、前面基板１１を封着するようにしたため、前面基板１１および背面基板１２を必要以上に加熱することなく両者を封着できる。特に、本実施の形態では、矩形枠状の封着面１１ａの４つの辺部それぞれの略中央から隣接する角部に向けてインジウム層３２の幅を徐々に狭くするように形成したため、インジウム層３２を通電加熱して溶融させたときに４つの角部付近のインジウムを先に溶融させることができ、各辺部中央付近からインジウムがはみだすことを防止でき、前面基板１１を側壁１８に対して容易且つ確実に封着できる。また、本実施の形態によると、充填ヘッド４６を回転させつつ移動させるだけの簡単な構成および制御によってインジウムの塗布幅を任意にコントロールできる。
【００６０】
尚、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００６１】
例えば、上述した実施の形態では、回転により位相が変化する開口５７、５９を有する充填ヘッド４６を回転させつつ移動させることにより、封着面１１ａに充填するインジウムの塗布幅をコントロールするようにしたが、図１１および図１２に示すように、開口面積の異なる複数のノズル７１、７２、７３を有する充填ヘッド４６を用意し、封着面１１ａに対向させるノズルの開口面積を順々に変化させつつインジウムを充填するようにしても良い。
【００６２】
より具体的には、封着面１１ａの角部にインジウムを充填する際には、３つのノズルのうち最も開口面積の小さいノズル７１の開口を封着面１１ａに対向させてインジウムを充填し、各辺部中央にインジウムを充填する際には、最も開口面積の大きいノズル７３の開口を封着面１１ａに対向させてインジウムを充填する。このように、封着面１１ａに対向させるノズルを切り換えてインジウムを充填することにより、インジウムの塗布幅を段階的に変化させることができる。この場合、例えば、図１３に示すように、封着面１１ａにインジウムを充填することができる。
【００６３】
また、上述した実施の形態では、封着面１１ａの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるようにインジウム層３２を形成したが、図１４に示すように、各辺部の中央からずれた位置が最も幅広になるようにインジウム層３２を形成しても良い。具体的には、各辺部の全長に対して角部から３０％以上離れた位置を最も幅広に形成すれば良い。
【００６４】
また、上述した実施の形態では、通電加熱によってインジウムを溶融するようにしたが、これに限らず、角部と辺部の熱容量の違いによりインジウム溶融順を定められる加熱方法、つまり、高周波加熱や赤外線加熱、レーザ加熱によってインジウムを局所的に加熱する場合にも本発明のインジウム塗布形状を採用できる。また、単なる加熱によってインジウムを溶融して封着する場合にも多少の差ではあるが、熱容量の差が生じるため本発明のインジウムの塗布形状を採用することもできる。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、封着面１１ａに下地層３１を形成し、その上にインジウム層３２を形成する構成としたが、下地層３１を用いることなく直接、封着面１１ａ上にインジウム層３２を充填する構成としても良い。この場合においても、封着面１１ａの各辺部の略中央から隣接する角部に向けて徐々に幅が狭くなるようにインジウム層３２を設けることにより、前述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
一方、上述した実施の形態では、前面基板１１の封着面１１ａのみに下地層３１およびインジウム層３２を形成した状態で封着する構成としたが、側壁１８の封着面１８ａのみ、あるいは、前面基板１１の封着面１１ａと側壁１８の封着面１８ａとの両方に下地層３１およびインジウム層３２を形成した状態で封着する構成としてもよい。
【００６７】
その他、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、背面基板と側壁との間を、上記と同様の下地層３１およびインジウム層３２を融合した封着層によって封着してもよい。また、前面基板あるいは背面基板の一方の周縁部を折り曲げて形成し、これらの基板を側壁を介することなく直接的に接合する構成としてもよい。
【００６８】
また、上述した実施の形態では、電子放出素子として電界放出型の電子放出素子を用いたが、これに限らず、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の他の電子放出素子を用いてもよい。また、この発明は、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の他の画像表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す外観斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】上記ＦＥＤの蛍光体スクリーンを示す部分平面図。
【図４】上記ＦＥＤの真空外囲器を構成する前面基板の封着面にインジウム層を形成した状態を示す平面図。
【図５】上記封着面にインジウムを形成した前面基板と背面側組立体を対向させた状態を示す部分断面図。
【図６】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７】封着面にインジウムを充填する充填装置を示す概略斜視図。
【図８】図７の充填装置の充填ヘッドを部分的に拡大して示す部分拡大図。
【図９】充填ヘッドの開口形状と位相変化について説明するための図。
【図１０】他の開口形状について説明するための図。
【図１１】複数のノズルを用いてインジウムを充填する場合の充填方法を説明するための図。
【図１２】複数のノズルを有する充填ヘッドについて説明するための図。
【図１３】図１２の充填ヘッドを用いて塗布したインジウム層の例を示す図。
【図１４】インジウムの塗布変形例を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１１ａ…封着面、１２…背面基板、１８…側壁、１８ａ…封着面、３１…下地層、３２…インジウム層、３４…電極、４６…充填ヘッド、５７、５９…開口、７１〜７３…ノズル。
【図１】
2005251474.tif 000003
【図２】
2005251474.tif 000004
【図３】
2005251474.tif 000005
【図４】
2005251474.tif 000006
【図５】
2005251474.tif 000007
【図６】
2005251474.tif 000008
【図７】
2005251474.tif 000009
【図８】
2005251474.tif 000010
【図９】
2005251474.tif 000011
【図１０】
2005251474.tif 000012
【図１１】
2005251474.tif 000013
【図１２】
2005251474.tif 000014
【図１３】
2005251474.tif 000015
【図１４】
2005251474.tif 000016