(57)【要約】【課題】耐圧特性に優れ、表示性能及び信頼性を向上できる画像表示装置を製造可能な画像表示装置の製造方法及び画像表示装置の製造装置を提供する。【解決手段】処理対象基板３３を収納可能な真空チャンバ３０と、真空チャンバ３０内において処理対象基板３３と対向して配置された処理電極３４と、処理対象基板３３と処理電極３４との間に電圧を印加する電位差付与機構３５と、処理電極３４の周囲を覆うとともに処理対象基板３３に対向した開口部４１を有するカバー４０とを備えたことを特徴とする。【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前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造装置であって、
前記前面基板及び前記背面基板の少なくとも一方の処理対象基板を収納可能な真空チャンバと、
前記真空チャンバ内において前記処理対象基板と対向して配置された処理電極と、
前記処理対象基板と前記処理電極との間に電位差を付与する電位差付与機構と、
前記処理電極の周囲を覆うとともに前記処理対象基板に対向した開口部を有するカバーと、
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２】
前記カバーは、前記真空チャンバとともに接地された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装置。
【請求項３】
画像表示面を有した前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
カバーによってその周囲が覆われた処理電極が配置されている真空チャンバ内において、前記カバーの開口部から露出された処理電極と、前記前面基板及び前記背面基板の少なくとも一方の処理対象基板の主面と、を対向配置し、
真空雰囲気中において、前記処理電極を接地するとともに、前記処理電極に電圧を印加することで、前記処理対象基板の主面を前記処理電極との間で発生する電界によって処理し、
前記前面基板と前記背面基板とを真空雰囲気中で対向配置した状態で互いに封着する、ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記カバーは、前記真空チャンバとともに接地されたことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置の製造方法及び画像表示装置の製造装置に係り、特に、画像表示装置の耐圧特性を改善可能な製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。このようなＦＥＤの内、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）とも呼ばれているが、ＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
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及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及び前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの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、赤、青、緑にそれぞれ発光する蛍光体層を含む蛍光体スクリーンが形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光体スクリーン上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜が形成されている。さらに、真空外囲器の内部に残留したガス及び各基板の放出ガスを吸着するために、ゲッタ膜と呼ばれるガス吸着特性を持った金属膜がメタルバック上に蒸着されている。
【０００５】
背面基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させるための電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線及び信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、蛍光体スクリーン及びメタルバックを含む画像表示面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光体層に衝突することにより、蛍光体層が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、アノード電圧は、最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。
【０００７】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を１〜３ｍｍ程度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、大幅な軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００８】
しかしながら、前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や電子放出効率の特性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜３ｍｍ程度に設定する必要がある。したがって、ＦＥＤでは、前面基板と背面基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。
【０００９】
一般に、放電が生じる電圧にはばらつきがある。また、長期間経過した後に放電が起こることもある。放電を抑制するということは、アノード電圧印加時に放電が全く起こらないようにするか、放電確率を実用上許容できる程度まで小さくすることを意味する。放電を抑制しつつ印加可能なアノード−カソード間の電位差を、以後、耐圧と称することとする。
【００１０】
放電の要因にはいろいろなものがある。その要因の１つとして、異物が挙げられる。つまり、放電のトリガとなりうる異物を、前面基板と背面基板とを封着する前に除去することが画像表示装置の耐圧特性を維持する上で非常に重要である。
【００１１】
耐圧特性を向上させるための技術として、前面基板及び背面基板の少なくとも一方を処理対象基板とし、この処理対象基板と処理電極とを真空雰囲気中で対向配置し、これらの間に高い電位差を付与することで、静電力により異物を除去する技術が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１５１４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上述べたように、処理対象基板と処理電極との間に高い電位差を付与することで処理対象基板上の異物を除去する電界処理工程において、より除去効率を向上するためには、あるいは、より耐圧特性を向上させるためには、処理対象基板と処理電極との間により大きな処理電圧を印加する必要がある。特に、処理電極に正または負の電位を与えて処理対象基板を電界処理する構成とした場合に、処理電極そのものが真空チャンバ内の異物を集めてしまい、電界処理中に処理対象基板に異物を再付着させてしまう場合がある。
【００１３】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、耐圧特性に優れ、表示性能及び信頼性を向上できる画像表示装置を製造可能な画像表示装置の製造方法及び画像表示装置の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の第１の様態による画像表示装置の製造装置は、
画像表示面を有した前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造装置であって、
前記前面基板及び前記背面基板の少なくとも一方の処理対象基板を収納可能な真空チャンバと、
前記真空チャンバ内において前記処理対象基板と対向して配置された処理電極と、
前記処理対象基板と前記処理電極との間に電位差を付与する電位差付与機構と、
前記処理電極の周囲を覆うとともに前記処理対象基板に対向した開口部を有するカバーと、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この発明の第２の様態による画像表示装置の製造方法は、
画像表示面を有した前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
カバーを備えた処理電極が配置されている真空チャンバ内において、前記カバーの開口部から露出された処理電極と、前記前面基板及び前記背面基板の少なくとも一方の処理対象基板の主面と、を対向配置し、
真空雰囲気中において、前記処理電極を接地するとともに、前記処理電極に電圧を印加することで、前記処理対象基板の主面を前記処理電極との間で発生する電界によって処理し、
前記前面基板と前記背面基板とを真空雰囲気中で対向配置した状態で互いに封着する、ことを特徴とする。
【００１６】
このように構成された画像表示装置の製造装置及び画像表示装置の製造方法によれば、処理電極は、その周囲がカバーによって覆われ、処理対象基板と対向する面がカバーの開口部を介して露出されている。このため、電界処理工程中に、処理電極に高電圧を印加したとしても、真空チャンバ内に存在する異物、真空チャンバ内に処理対象基板を搬入した際に外部から持ち込まれた異物、電界処理中に発生した異物などの処理電極への付着を防止することができ、処理電極を清浄に保つことが可能となる。
【００１７】
したがって、電界処理中において、処理対象基板への異物の再付着を抑制することができ、耐圧特性に優れ、しかも、信頼性の高い画像表示装置を製造可能となる。
【００１８】
また、このような電界処理を行った処理対象基板を用いることにより、高いアノード電圧を印加することができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示性能を向上した画像表示装置を製造することができる。
【００１９】
さらに、アノード電圧が低いほど蛍光体層の劣化が問題となるが、この画像表示装置によれば、アノード電圧を高く設定することが可能であることから、蛍光体層の劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、耐圧特性に優れ、表示性能及び信頼性を向上できる画像表示装置を製造可能な画像表示装置の製造装置及び画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置の製造装置及び画像表示装置の製造方法について図面を参照して説明する。なお、ここでは、本製造装置及び製造方法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。
【００２２】
図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２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を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板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扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００２３】
真空外囲器１０は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１４を備えている。このスペーサ１４としては、板状あるいは柱状等の形状を採用可能である。
【００２４】
前面基板１１は、その内面に画像表示面を備えている。すなわち、画像表示面は、蛍光体スクリーン１５、蛍光体スクリーン１５上に配置されたメタルバック２０、メタルバック２０上に配置されたゲッタ膜２２などで構成されている。
【００２５】
蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青にそれぞれ発光する蛍光体層１６と、マトリクス状に配置された黒色光吸収層１７とを有している。これらの蛍光体層１６は、ストライプ状に形成されても良いし、ドット状に形成されても良い。メタルバック２０は、アルミニウム膜等で形成され、アノード電極として機能する。ゲッタ膜２２は、ガス吸着特性を持った金属膜によって形成され、真空外囲器１０の内部に残留したガス及び各基板からの放出ガスを吸着する。
【００２６】
背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子１８を備えている。この電子放出素子１８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機能する。すなわち、複数の電子放出素子１８は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、それぞれ蛍光体層１６に向けて電子ビームを放出する。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、電子放出素子１８に電位を供給するための多数本の配線２１は、背面基板１２の内面に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。
【００２７】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光体スクリーン１５及びメタルバック２０を含む画像表示面に、例えば９ｋＶのアノード電圧を印加する。そして、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１５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、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。
【００２８】
次に、上述したような構成のＦＥＤを製造するための製造装置について説明する。ここでは、ＦＥＤに用いる前面基板１１及び背面基板１２に耐圧特性を向上するための電界処理を行う製造方法及び製造装置について説明する。また、ここで説明する製造装置は、前面基板１１と背面基板１２とを封着する工程を真空雰囲気中で行うことが可能であり、別途封着用の製造装置を必要とせず、しかも、改めて内部を真空に排気する工程を必要としない。
【００２９】
図３に示すように、製造装置は、真空チャンバ３０、排気機構３２、処理電極３４、電位差付与機構３５などを備えて構成されている。真空チャンバ３０は、真空処理槽で構成され、その内部に、処理対象基板３３を保持する保持機構３１を備えている。処理対象基板３３は、その主面に画像表示面を有した前面基板１１及びその主面に電子放出素子１８を有した背面基板１２の少なくとも一方である。排気機構３２は、真空チャンバ３０の内部を真空排気するものであって、真空チャンバ３０に接続された排気ポンプなどで構成されている。
【００３０】
処理電極３４は、真空チャンバ３０内に設けられている。この処理電極３４は、保持機構３１によって保持された処理対象基板３３の主面３３Ａに対してほぼ平行に、かつ、所定の隙間をおいて対向して配置されている。
【００３１】
また、この処理電極３４は、金属板３４Ａをガラス３４Ｂの内部に埋め込んで構成されており、例えば処理対象基板３３の短軸方向で全面に亘って対向する略長方形の平面を有する略直方体形状であり、処理対象基板３３と対向する面のガラス３４Ｂの厚みは０．５ｍｍ程度である。処理電極３４と電位差付与機構３５とを電気的に接続するために、ガラスの一部を取り除き内部の金属面が露出した箇所に貫通孔を有する絶縁碍子４２が配置され、貫通孔を介して配線を取り出している。
【００３２】
ここで適用される処理電極３４は、例えば図３、及び、図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、カバー４０によってその周囲を覆われている。このカバー４０は、金属材料によって形成され、処理電極３４の周囲を覆うように配置されている。また、このカバー４０は、開口部４１を有している。処理電極３４は、カバー４０の開口部４１からその一部が露出している。つまり、略直方体形状の処理電極３４は、５つの平面がカバー４０によって囲まれており、残りの１つの平面が露出している。処理対象基板３３は、その主面３３Ａがカバー４０から露出した処理電極３４と対向するよう配置される。
【００３３】
カバー４０の開口部４１を規定するエッジ４３は、処理電極３４から十分に離間するよう配置されている。これにより、エッジ４３と処理電極３４との間での放電を抑制することができる。
【００３４】
電位差付与機構３５は、真空チャンバ３０内において、処理対象基板３３と処理電極３４との間に所定の電位差を付与する。すなわち、電位差付与機構３５は、高電圧電源３６を備えて構成されている。この高電圧電源３６は、処理電極３４から取り出された配線と電気的に接続されており、処理電極３４に対して所定電圧を印加可能である。なお、真空チャンバ３０、処理対象基板３３、及び、カバー４０は、いずれも同電位であり、ここではともに接地されている。なお、接地することが不可欠なわけではなく、カバーをするだけでも機械的に異物を遮蔽する効果はあり、さらには、処理電極３４の電位をＶｅ、カバーの電位をＶｃとしたとき、｜Ｖｃ｜＜｜Ｖｅ｜であれば電気的な効果も現われ、｜Ｖｃ｜が小さいほど、その効果は大きくなる。
【００３５】
次に、上述したような構成のＦＥＤを製造するための製造方法について説明する。  
まず、画像表示面を有した前面基板１１、及び、電子放出素子１８を有した背面基板１２を用意する。続いて、前面基板１１及び背面基板１２の少なくとも一方の処理対象基板３３に対して図３に示したような製造装置を用いて電界処理を施す。
【００３６】
すなわち、この電界処理工程では、まず、真空チャンバ３０内に処理対象基板３３を搬入し、保持機構３１により保持される。このとき、処理対象基板３３は、所定の電界処理位置において、その主面３３Ａと処理電極３４とがほぼ平行に、かつ、数ｍｍ程度例えば２ｍｍの隙間をおいて対向した状態で配置される。処理対象基板３３が前面基板１１である場合には、画像表示面を有した主面を処理電極３４と対向配置し、また、処理対象基板３３が背面基板１２である場合には、電子放出素子１８を有した主面を処理電極３４と対向配置する。このとき、処理対象基板３３は接地される。
【００３７】
続いて、排気機構３２を作動し、真空チャンバ３０内を所望の真空度まで真空排気する。これにより、真空チャンバ３０内を真空雰囲気とする。
【００３８】
続いて、電位差付与機構３５の高電圧電源３６により処理電極３４に対して高電圧例えば３０ｋＶの電圧が所定の上昇パターンにしたがって印加される。この間、処理対象基板３３及び処理電極３４の少なくとも一方は、両者の間に所定の隙間を維持した状態で平行移動する。このときの移動方向は、処理対象基板３３の概略長軸方向である。これにより、処理電極３４と処理対象基板３３とが対向している間に、これらの間に電界が発生し、処理対象基板３３が電界処理される。
【００３９】
この電界処理をさらに詳しく説明する。すなわち、処理電極３４と処理対象基板３３との間には電位差が付与されているため、静電力により取り除かれた異物が、処理対象基板３３から処理電極３４に引き寄せられる。そして、処理電極３４上に付着した異物は、処理電極３４と同じ電位となるため、処理電極３４から処理対象基板３３へと異物が再び付着する可能性がある。このため、異物は、処理対象基板３３と処理電極３４との間を往復する可能性がある。
【００４０】
往復する異物は、まったく同じ経路を保つことはなく、次第に処理電極３４の周辺部へ移動していくため、さらにある時間を経過すると、異物のほとんどが、処理電極３４の面外へと移動する。このため、処理電極３４と対向している領域から異物が取り除かれる。
【００４１】
しかし、取り除かれた異物のうち、処理電極３４の周辺部材や真空チャンバの内壁へと移動したものは、処理電極３４とは異なる電位例えば接地電位となってしまい、再び処理電極３４との電位差により引き寄せられ、処理電極３４に付着してしまったり、処理対象基板３３における電界処理が終了した領域に再び付着してしまったりすることがある。
【００４２】
これに対して、上述したように、処理電極３４は、接地電位のカバー４０によって覆われている。このため、取り除かれた異物とカバー４０とが略同電位となるため、処理電極３４と周辺の部材とが電気的にシールドされていることになる。したがって、電界処理中に処理電極３４の周辺から異物を引き寄せることが抑制できる。なお、前述のように接地電位になっていなくても、機械的にカバーされるだけでも処理電極３４に異物が付着することを抑制する効果はある。
【００４３】
このような電界処理工程の後、前面基板１１と背面基板１２とを真空雰囲気中で対向配置した状態で互いに封着する。このとき、前面基板１１及び背面基板１２は、互いの主面を対向した状態で矩形枠状の側壁１３を介して接合される。
【００４４】
このような実施の形態によれば、耐圧特性を向上することができ、放電を抑制しつつアノード電圧を高めることができるため、性能の高い画像表示装置を製造することが可能となる。
【００４５】
上述した実施の形態では、処理電極３４とカバー４０との間に空間を設けたが、両者が電気的に絶縁されていれば良く、図５に示すように、処理電極３４とカバー４０との間にガラス材などの絶縁体５０を充填した構造であっても良い。
【００４６】
なお、接地することが不可欠なわけではなく、カバーを設けるだけでも効果はあり、さらには、処理電極３４の電位をＶｅ、カバーの電位をＶｃとしたとき、｜Ｖｃ｜＜｜Ｖｅ｜であれば効果はより大きくなる。
【００４７】
この構造を適用したとしても、上述した実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
以上説明したように、この実施の形態によれば、処理電極の処理対象基板（すなわち前面基板または背面基板）と対向する側に開口部を有するカバーを設けている。これにより、処理対象基板に高電界を印加して電界処理する際に、真空容器内の異物の処理電極への付着を防止し、処理電極を清浄に維持することができるとともに、異物の処理対象基板への再付着を防止することができる。
【００４９】
このため、処理対象基板の耐圧特性を向上することができる。したがって、このような処理対象基板を用いて製造された画像形成装置によれば、耐圧特性に優れ、しかも、表示性能及び信頼性を向上することが可能となる。
【００５０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の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、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施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よい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００５１】
例えば、処理電極は、直方体形状でなくても良く、薄板状、ブレード状であっても良い。また、処理電極の大きさは、処理対象基板と同等以上であっても良い。この場合、処理対象基板や処理電極を移動するための機構が省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る製造方法及び製造装置により製造されるＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態に係る画像表示装置の製造装置を概略的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３に示した製造装置における処理電極及びその一部の断面の構造を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３に示した製造装置における処理電極の断面の構造を概略的に示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図３に示した製造装置における処理電極を処理対象基板側から見た構造を概略的に示す図である。
【図５】図５は、図３に示した製造装置に適用可能な他の処理電極の構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、３０…真空チャンバ、３３…処理対象基板（前面基板、背面基板）、３４…処理電極、３５…電位差付与機構、４０…カバー、４１…開口部
【図１】
2005197049.tif 000003
【図２】
2005197049.tif 000004
【図３】
2005197049.tif 000005
【図４Ａ】
2005197049.tif 000006
【図４Ｂ】
2005197049.tif 000007
【図４Ｃ】
2005197049.tif 000008
【図５】
2005197049.tif 000009