(57)【要約】【課題】封着部の気密性が高い外囲器を有する平面型画像表示装置、および工程が簡略化された画像表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の画像表示装置は、透光性基板の内面に蛍光体スクリーンが形成された前面基板とこの前面基板に対向して配置された背面基板を有する外囲器と、外囲器の内部に配置された電子放出手段とを備えており、少なくとも前面基板の周縁部に、ＩｎまたはＩｎ合金のような低融点金属材料を含む封着層を有する。そして、封着層が、低融点金属材料と親和性が高く、かつ前面基板の蛍光体スクリーンの一部（例えば光吸収層）を構成する材料と同一の材料を含む封着下地層を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板の内面に蛍光体スクリーンが形成された前面基板と該前面基板に対向して配置された背面基板を有する外囲器と、該外囲器の内部に配置された電子放出手段とを備え、少なくとも前記前面基板の周縁部に、低融点金属材料を含む封着層を有する画像表示装置であり、
前記封着層が、前記低融点金属材料と親和性が高く、かつ前記蛍光体スクリーンの一部を構成する材料と同一の材料を含む封着下地層を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記封着下地層が、前記低融点金属材料からなる層と前記前面基板との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記蛍光体スクリーンが、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ．Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉから選択される少なくとも１種の金属またはその酸化物を含む光吸収層を有し、前記封着下地層が前記光吸収層と同一の金属酸化物を含有することを特徴とする請求項1または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光吸収層が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ．Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉから選択される少なくとも１種の金属またはその酸化物の固溶体を主成分とし、該成分が前記封着下地層に含有されていることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
透光性基板の内面に蛍光体スクリーンを形成して前面基板を得る工程と、
前記前面基板に対向して背面基板を配置して外囲器を形成する工程と、
少なくとも前記前面基板の周縁部を低融点金属材料により封着する工程を備え、
前記蛍光体スクリーンの形成において、前記前面基板の周縁部に、前記低融点金属材料と親和性が高く、かつ前記蛍光体スクリーンの一部を構成する材料と同一の材料を含む封着下地層を形成し、前記低融点金属材料により封着する工程で、前記封着下地層の上に該低融点金属材料の層を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６】
前記低融点金属材料により封着する工程を真空槽内で行うことを特徴とする請求項５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】
本発明は、画像表示装置およびその製造方法に係わり、特に電界放出型表示装置などの平面型の画像表示装置と、そのような画像表示装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（ＣＲＴ）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出型あるいは表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）など、様々なタイプの平面型画像表示装置が開発されている。
【０００３】
例えばＦＥＤは、所定の隙間をおいて対向配置された前面基板と背面基板を有し、これらの基板は、周縁部同士が矩形枠状の側壁を介して接合され、真空に保持される外囲器を構成している。前面基板では、ガラス基板のような透光性基板の内面に蛍光体スクリーンが形成され、背面基板では、絶縁性基板の内面に多数の電子放出素子（以下、エミッタと示す。）が設けられている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光体スクリーン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ようになっている。
【０００４】
このようなＦＥＤでは、厚さを数ｍｍ程度まで薄くすることができ、ＣＲＴと比較して軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００５】
ところで、前記構造を有するＦＥＤでは、外囲器の内部を高真空度（例えば気圧が１×１０−５Ｐａ以下）に保持することが必要となる。また、ＰＤＰにおいても、外囲器内を一度真空にしてから放電ガスを充填する必要がある。
【０００６】
外囲器内を真空にする方法として、外囲器を構成する前面基板と背面基板の最終組立てを真空槽内で行う方法が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）
【０００７】
これらの方法では、外囲器内の真空度を劣化させる主因となっている内壁からのガス放出を低減するため、真空槽内に持ち込まれた前面基板と背面基板を十分に加熱し、これらの基板が冷えて槽内の真空度が十分に向上したところで、真空度を改善し維持するためのゲッタ膜を蛍光面スクリーン上に形成する。その後、前面基板と背面基板を再び加熱し、これらの基板の封着部に配置された封着材料を溶融した後、前面基板と背面基板を所定の位置に組み合わせた状態で封着材料が固化するまで冷却する。
【０００８】
封着材料としては、低融点で基板および側壁を構成する材料との密着性、接合性に優れた金属材料が使用される。具体的には、インジウム（Ｉｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を含む合金が用いられる。また、溶融時のＩｎは粘性が低いため、例えば前面基板側にＩｎと親和性（濡れ性）の高い材料（例えばニッケル、銀など）から成る層を設け、Ｉｎの流動を防止している。
【０００９】
このように、ＦＥＤのような平面型画像表示装置では、外囲器内を高い真空度に保持する必要であり、封着部が1箇所でもリークすると不良品となってしまうため、大型の表示装置を作製し高い歩留りを得るには、封着層との界面の気密性において、高い信頼性を必要としている。一方、製品の品質が高いことに加えて、コストが低いことも要求されている。
【００１０】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載された方法では、製品コストの低減という点では未だ十分ではなく、さらに高い歩留りや、製造プロセスの簡略化が望まれていた。
【特許文献１】特開平１１−０９４３４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２９８２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような課題に対処してなされたもので、封着部の気密性が高く製造工程が簡略化された外囲器を有する平面型画像表示装置と、その製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の画像表示装置は、透光性基板の内面に蛍光体スクリーンが形成された前面基板と該前面基板に対向して配置された背面基板を有する外囲器と、該外囲器の内部に配置された電子放出手段とを備え、少なくとも前記前面基板の周縁部に、低融点金属材料を含む封着層を有する画像表示装置であり、前記封着層が、前記低融点金属材料と親和性が高く、かつ前記蛍光体スクリーンの一部を構成する材料と同一の材料を含む封着下地層を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明の画像表示装置の製造方法は、透光性基板の内面に蛍光体スクリーンを形成して前面基板を得る工程と、前記前面基板に対向して背面基板を配置して外囲器を形成する工程と、少なくとも前記前面基板の周縁部を低融点金属材料により封着する工程を備え、前記蛍光体スクリーンの形成において、前記前面基板の周縁部に、前記低融点金属材料と親和性が高く、かつ前記蛍光体スクリーンの一部を構成する材料と同一の材料を含む封着下地層を形成し、前記低融点金属材料により封着する工程で、前記封着下地層の上に該低融点金属材料の層を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像表示装置においては、少なくとも前面基板の周縁部に低融点金属材料を含む封着層が形成されており、この封着層が、前記低融点金属材料と親和性が高い下地層を有しているので、封着時に溶融または軟化した低融点金属材料が下地層の上に付着・保持されて、他の部分に流れ広がることがない。したがって、封着が確実に行なわれ、気密性の高い封着構造が得られる。そして、この封着下地層が、前面基板に形成された蛍光体スクリーンを構成する材料と同一の材料を含有しているので、封着下地層の形成と、蛍光体スクリーンの形成を同一の工程で行うことができ、製造工程を簡略化することができる。したがって、製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態であるＦＥＤの構造を示す断面図であり、図２は、このＦＥＤを構成する前面基板の平面図である。実施形態のＦＥＤは、約１．５〜３．０ｍｍの隙間をおいて互いに対向して配置された前面基板１と背面基板２を備えている。そして、前面基板１と背面基板２は周縁部同士が矩形枠状の側壁３を介して接合されており、内部が高真空度に保持された偏平な真空外囲器を構成している。側壁３は、前面基板１と背面基板２との間の空間を気密に封止するものであり、前面基板１および背面基板２に対して、後述する材料を用いて封着されている。
【００１７】
真空外囲器の内部には、前面基板１および背面基板２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材４が設けられている。これらの支持部材４は、互いに所定の間隔をおいて、真空外囲器の短辺と平行に延設されている。なお、支持部材４の形状については特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。
【００１８】
前面基板１は、矩形のガラス板５のような透光性基板を有し、その内面に蛍光体スクリーン６が形成されている。蛍光体スクリーン６は、所定のパターン（例えば、ストライプ状あるいはドット状）に配列された赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色に発光する蛍光体層７と、これらの層間に配置されて各色の蛍光体層７を分離する光吸収層８とから構成されている。蛍光体スクリーン６上には、メタルバック層としてアルミニウム層（図示を省略。）が形成されている。また、前面基板１の周縁部の封着位置には、後述する封着下地層が形成されている。
【００１９】
背面基板２は、ガラス基板やセラミックス基板などの絶縁性基板あるいはシリコン基板などの基板９を有し、これらの基板９上に、多数の電子放出素子１０（例えば、電界放出型あるいは表面伝導型の電子放出素子）が設けられている。そして、背面基板２の電子放出素子１０の形成面には、配線が施されている。すなわち、多数の電子放出素子１０は、各画素の蛍光体に対応してマトリックス状に形成されており、この電子放出素子１０を一行ずつ駆動する互いに交差する配線（Ｘ−Ｙ配線）１１が形成されている。
【００２０】
蛍光体スクリーン６には高電圧が印加されるため、前面基板１、背面基板２、側壁３および支持部材４用のガラスには、高歪点ガラスが使用される。また、背面基板２と側壁３との間は、フリットガラスのような低融点ガラス１２によって封着され、前面基板１と側壁３との間は、ＩｎまたはＩｎを含む合金（例えば、ＩｎとＡｇ，Ｓｎ，Ｐｂ等との合金）のような低融点金属材料の層１３と、この低融点金属材料と親和性の高い材料を含む封着下地層１４とからなる封着層１５により封着されている。
【００２１】
すなわち、前面基板１の周縁部の封着位置に、低融点金属材料と親和性の高い材料を含む封着下地層１４が形成され、この封着下地層１４の上に低融点金属材料層１３が形成されている。そして、低融点金属材料層１３と封着下地層１４とが融合・一体化し、封着層１５が形成されている。なお、封着下地層１４は、前面基板１側だけでなく側壁３側にも設けることができる。
【００２２】
ここで、封着下地層１４を構成する材料としては、前面基板１に形成された蛍光体スクリーン６の光吸収層８を構成する金属酸化物と同一のものが選択される。すなわち、光吸収層８が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ．Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉから選択される少なくとも１種の金属の酸化物を含有しており、封着下地層１４も同じ金属酸化物を含有している。金属酸化物としては、酸化マンガンまたは酸化マンガンと酸化第二鉄との固溶体を用いることが好ましい。この金属酸化物を光吸収性物質として使用した場合には、光吸収層８の拡散反射性が低くなるだけでなく鏡面反射性が低減され、表示面への背景光の写りこみが生じにくい表示装置を実現することができる。
【００２３】
このように構成される実施形態のＦＥＤにおいては、外囲器を構成する前面基板１の封着位置に、低融点金属材料であるＩｎまたはＩｎを含む合金と親和性の高い材料を含む封着下地層１４が形成されているので、封着時に溶融または軟化した低融点金属材料が封着下地層１４の上に付着・保持されて他の部分に流れ広がることがなく、封着が確実に行なわれ、気密性の高い封着構造が得られる。
【００２４】
次に、このようなＦＥＤを製造する方法の実施例について説明する。
【実施例】
【００２５】
まず前面基板１を製造する。すなわち、ガラス板５のような透光性基板の上に、鉄（Ｆｅ）酸化物とマンガン（Ｍｎ）酸化物を主成分とするペーストをスクリーン印刷することにより、ブラックマトリクスである光吸収層８を形成する。このとき、光吸収層８の形成と同一工程で、前面基板１の周縁部の封着位置に同一組成のペーストを印刷することにより、封着下地層１４も形成する。
【００２６】
Ｆｅ酸化物とＭｎ酸化物を主成分とするペーストとしては、例えば、光吸収物質として、平均粒径が５０〜２０００ｎｍの酸化マンガン、または平均粒径が５０〜２０００ｎｍでマンガンの含有率が１５〜７０重量％である酸化マンガンと酸化第二鉄の固溶体を含み、樹脂（例えばエチルセルロース）および溶媒（例えばブチルカルビトールアセテート）を含有する樹脂ペーストを使用することができる。
【００２７】
次に、こうして形成された光吸収層８の間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層７を、蛍光体スラリーを用いるフォトリソ法（スラリー法）あるいは印刷法により形成する。スラリー法により各色の蛍光体層７を形成するには、ブラックマトリックスである光吸収層８の上に、青色蛍光体スラリーを塗布、乾燥し、ガラス板の内面全体に青色蛍光体の塗膜を形成した後、マスクを通して露光・現像し、未硬化部分を洗浄除去して、所定の位置に青色蛍光体層を形成する。次いで、同様にして、緑色蛍光体層と赤色蛍光体層を順に形成する。
【００２８】
ここで、青色蛍光体スラリーとしては、青色蛍光体（ＺｎＳ：Αｇ、Ａｌ）とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）および重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用する。また、緑色蛍光体スラリーとしては、緑色蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ、Αｌ）とＰＶＡおよび重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用し、赤色蛍光体スラリーとしては、赤色蛍光体（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）とＰＶＡおよび重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用することができる。
【００２９】
次いで、こうして形成された光吸収層８および各色の蛍光体層７からなる蛍光体スクリーン６の上に、Ａｌのような金属膜からなるメタルバック層を形成する。
【００３０】
メタルバック層を形成するには、例えばスピン法で形成されたニトロセルロース等の有機樹脂からなる薄い膜の上に、Ａｌなどの金属膜を真空蒸着し、さらに約４５０℃の温度で焼成（ベーキング）して有機物を除去する方法を採ることができる。また、以下に示すように、転写フィルムを用いてメタルバック層を形成することもできる。
【００３１】
転写フィルムは、ベースフィルム上に離型剤層（必要に応じて保護膜）を介してＡｌ等の金属膜と接着剤層が順に積層された構造を有しており、この転写フィルムを、接着剤層が蛍光体スクリーンに接するように配置し、押圧処理を行う。押圧方式としては、スタンプ方式、ローラー方式などがある。こうして転写フィルムを押圧し金属膜を接着してから、ベースフィルムを剥ぎ取ることにより、蛍光体スクリーン上に金属膜が転写される。次いで、ベーキングを施し有機分を分解し除去することにより、メタルバック層が形成される。
【００３２】
続いて、背面基板用の基板９の上に電子放出素子１０を形成する。例えば、ガラス基板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、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方法が採られる。
【００３３】
次いで、真空中で前面基板１と側壁３との封着を行なうが、工程の容易性から、真空槽などに導入する前に、電子放出素子１０の形成された背面基板２の周縁部と、矩形枠状の側壁３との間を、大気中で接合し封着しておくことが好ましい。側壁３と背面基板２との封着は、低融点ガラス１２により行う。その後、背面基板２と側壁３とが封着一体化された背面基板側壁アセンブリと前面基板１とを真空槽内に導入し、アセンブリの側壁３と前面基板１とを、真空雰囲気中でＩｎまたはＩｎを含む合金のような低融点金属材料により封着する。
【００３４】
封着工程は、真空槽内を減圧・排気しながら、封着・接合すべき部分を４５０℃以下の温度、好ましくは６０℃〜３００℃の温度に加熱することにより行なう。
【００３５】
詳細には、前面基板１の周縁部に形成された封着下地層１４の上に低融点金属材料を配置し、真空槽内を例えば１０−５Ｐａ以下の真空度（気圧）に減圧・排気し、所定の真空度に到達したら、前面基板１および背面基板側壁アセンブリをそれぞれ２５０℃以上の温度に加熱し、十分に脱ガスを行なう。
【００３６】
次いで、ゲッタ膜を前面基板１の全域に蒸着法により形成した後、２００℃程度の温度に加熱して低融点金属材料を液状に溶融または軟化させ、この状態で背面基板側壁アセンブリの側壁３の封着すべき部分を前面基板１上の溶融または軟化した低融点金属材料に当接させる。そして、そのまま真空槽内で低融点金属材料を徐冷（例えば、５０℃以下の温度に冷却）して固化させる。
【００３７】
こうして、背面基板側壁アセンブリの側壁３と前面基板１とが、低融点金属材料により接合され気密に封着される。
【００３８】
このように構成される製造方法によれば、真空雰囲気中で前面基板１と背面基板２とを側壁３を介して封着するとともに、基板の表面吸着ガスを十分に放出させることができ、ゲッタ膜も酸化されず十分なガス吸着効果を得ることができるので、内部が高真空度に維持された外囲器を形成することができる。したがって、外囲器内部が高真空度に保持され、かつ電子放出素子１０の熱的劣化などに起因する画像劣化が防止された平面型画像表示装置を得ることができる。
【００３９】
また、封着下地層１４の形成と、蛍光体スクリーン６の形成を同一の工程で行うことができるので、製造工程を簡略化することができ、製造コストの低減が可能となる。
【００４０】
なお、上記した実施例では、電界放出型の電子放出素子を有するＦＥＤの製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、どのような構造の電子放出素子をもつものであっても適用することができる。例えば、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは表面伝導型の電子放出素子のような他の電子放出素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、封着部の気密性が高い真空外囲器を有する画像表示装置を得ることができる。また、製造工程を簡略化することができので、製造コストの低減が可能となる。この画像表示装置はＦＥＤに好適するうえに、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】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態であるＦＥＤの構造を示す断面図である。
【図２】実施形態のＦＥＤを構成する前面基板を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…前面基板、２…背面基板、３…側壁、６…蛍光体スクリーン、７…蛍光体層、８…光吸収層、１０…電子放出素子、１２…低融点ガラス、１３…低融点金属材料層、１４…封着下地層。
【図１】
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【図２】
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