(57)【要約】【課題】  この発明は、安価で、容易に製造できる画像表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】  前面基板１１の内面周縁部および背面基板１２の内面周縁部の少なくとも一方に全周に渡って封着層４０を形成する工程と、前面基板１１或いは背面基板１２の内面周縁部に、その周縁部に沿って延びる金属製の枠状の側壁１３を封着層４０から離間する状態で配置する工程と、側壁１３の配置後、前面基板１１および背面基板１２を対向して配置する工程と、封着層４０及び側壁１３を加熱して封着層４０を溶融あるいは軟化させるとともに、側壁４０からガスを放出させる工程と、前面基板１１および背面基板１２を互いに近接する方向に移動させることにより側壁１３を封着層４０に押し付けて接着させて前面基板１１および背面基板１２の周縁部を封着する工程とを具備する。【選択図】    図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置され画像表示画素を有する前面基板および背面基板と、上記前面基板および上記背面基板の周縁部同士を互いに封着した封着部と、を有した外囲器を具備した画像表示装置の製造方法において、
上記前面基板の内面周縁部および背面基板の内面周縁部の少なくとも一方に全周に渡って封着層を形成する工程と、
上記前面基板或いは背面基板の内面周縁部に、その周縁部に沿って延びる金属製の枠体を上記封着層から離間する状態で配置する工程と、
上記枠体の配置後、上記前面基板および背面基板を対向して配置する工程と、
上記封着層及び枠体を加熱して上記封着層を溶融あるいは軟化させるとともに、上記枠体からガスを放出させる工程と、
上記前面基板および背面基板を互いに近接する方向に移動させることにより上記枠体を上記封着材層に押し付けて接着させて上記前面基板および背面基板の周縁部を封着する工程と、
を具備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】
上記枠体はＮｉ合金製であ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】
上記封着材層及び枠体は真空雰囲気中で加熱され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４】
上記金属製の枠体はその周囲部に外方に向かって突出する突起部を有し、この突起部により上記封着材層から離間するように支持され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５】
上記金属製の枠体はその突起部が押圧されることにより上記封着層に当接し接着され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】
上記金属製の枠体の突起部は枠体と反対側の端部に折曲部を有し、この折曲部を上記前面基板或いは背面基板の端部に係止させることにより、枠体を位置決めすることを特徴とする請求項４または５記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
上記金属製の枠体はその周囲部に外方に向かって突出する突起部を有し、この突起部が支持材により支持されることにより上記封着層から離間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８】
上記金属製の枠体はその加熱時に、上記支持材が溶融されることにより自重によって落下して上記封着層に当接し接着されることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
上記金属製の枠体の突起部の厚さは、上記前面基板と背面基板との間の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項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、対向配置された基板を有した平坦な形状の画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が開発されている。このような画像表示装置には、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（以下、ＬＣＤと称する）、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（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出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（以下、ＦＥＤと称する）、更に、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を用いた表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。
【０００３】
例えばＦＥＤでは、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辺部同士を互いに接合することにより真空の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電子放出素子が設けられている。
【０００４】
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。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に多数の電子放出素子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】
このような表示装置では、表示装置の厚さを数ｍｍ程度にまで薄くすることができ、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ＣＲＴと比較し、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００６】
上記ＦＥＤでは、外囲器の内部を高真空にすることが必要となる。また、ＰＤＰにおいても一度真空にしてから放電ガスを充填する必要がある。外囲器を真空にする手段として、外囲器を構成する前面基板と背面基板との最終組み立てを真空槽内にて行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この方法では、最初に真空槽内に配置された前面基板および背面基板を十分に加熱しておく。これは、外囲器真空度を劣化させる主因となっている外囲器内壁からのガス放出を軽減するためである。
【０００８】
次に、前面基板と背面基板が冷えて真空槽内の真空度が十分に向上したところで、外囲器真空度を改善、維持させるためのゲッター膜を蛍光面スクリーン上に形成する。その後、封着材が溶解する温度まで前面基板と背面基板とを再び加熱し、前面基板および背面基板を所定の位置に組み合わせた状態で封着材が固化するまで冷却する。
【０００９】
このような方法で作成された真空外囲器は、封着工程および真空封止工程を兼ねるうえ、排気管を用いて外囲器内を排気する場合のような時間を必要とせず、かつ、極めて良好な真空度を得ることができる。
【００１０】
ところで、上記した外囲器の側壁は、ガラス枠によって構成されている。ガラス枠は、比較的小形の場合、溶融ガラスから直接プレス成形したり、あるいは、大判の薄板ガラスから直接切り出して製造される（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２２９８２５号
【特許文献２】特開２００２−３１９３４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した方法では、高価なガラス材料を用いるため、特に、大形のガラス枠の場合にはコストが高くなるとともに、技術的にも高度で製造効率が低下するという問題があった。
【００１２】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、安価で、容易に製造できる画像表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法は、対向配置され画像表示画素を有する前面基板および背面基板と、上記前面基板および上記背面基板の周縁部同士を互いに封着した封着部と、を有した外囲器を具備した画像表示装置の製造方法において、上記前面基板の内面周縁部および背面基板の内面周縁部の少なくとも一方に全周に渡って封着層を形成する工程と、上記前面基板或いは背面基板の内面周縁部に、その周縁部に沿って延びる金属製の枠体を上記封着層から離間する状態で配置する工程と、上記枠体の配置後、上記前面基板および背面基板を対向して配置する工程と、上記封着層及び枠体を加熱して上記封着層を溶融あるいは軟化させるとともに、上記枠体からガスを放出させる工程と、上記前面基板および背面基板を互いに近接する方向に移動させることにより上記枠体を上記封着材層に押し付けて接着させて上記前面基板および背面基板の周縁部を封着する工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、側壁を金属製の枠体で構成するため、材料費も削減できコストを低減できるるとともに、作業工程数も削減でき、製造効率を向上できる。
【００１５】
また、枠体を封着層から離間させた状態で加熱してから枠体を封着層に押し付けるため、枠体はその表面吸着ガスが十分に放出されてから封着層に押し付けられることになり、ガスが枠体と封着層との接点に閉じ込められてしまうことがなく、良好な接着が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照ながら、この発明に係る画像表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。  
図１ないし図３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１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。前面基板１１および背面基板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。
【００１７】
前面基板１１および背面基板１２の周縁部は封着部４０により互いに接合されている。すなわち、前面基板１１の内面周縁部に位置した封着面と、背面基板１２の内面周縁部に位置した封着面との間には、枠体として機能する側壁１３が配置されている。また、前面基板１１と側壁１３との間、および背面基板１２と側壁１３との間は、各基板の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とが融合した封着層３３によってそれぞれ封着されている。これら封着層３３および側壁１３により封着部４０が構成されている。
【００１８】
本実施の形態において、側壁１３の断面形状は円形に形成されている。
【００１９】
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、複数の板状の支持部材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の短辺と平行な方向に延在しているとともに、長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。
【００２０】
図４に示すように、前面基板１１の内面上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、青、緑の３色に発光するストライプ状の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した非発光部としてのストライプ状の黒色光吸収層２０を並べて構成されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、真空外囲器１０の短辺と平行な方向に延在しているとともに、長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。蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウムからなるメタルバック１７が蒸着されているとともに、メタルバック上には図示しないゲッター膜が形成されている。
【００２１】
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、各画素に対応して複数列および複数行に配列されている。また、背面基板１２の内面上には、電子放出素子２２に駆動信号を供給する多数の配線２１がマトリックス状に形成され、その端部は背面基板の周縁部に引出されている。
【００２２】
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、図５に示すように、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。
【００２３】
続いて、図６に示すように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。その後、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。  
なお、蛍光体スクリーン１６には高電圧が印加されるため、前面基板１１、背面基板１２、および支持部材１４用の板ガラスには、高歪点ガラスを使用している。
【００２４】
続いて、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。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やニッケル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。
【００２５】
続いて、図７に示すように、基板周縁部に配置される金属製の枠体としての側壁１３を形成する。側壁１３は、断面が円形状をした金属製の丸棒またはワイヤーを用い、必要なサイズに合わせて矩形枠状に折り曲げ加工する。金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉの何れか含む単体もしくは合金等の導電性を有した金属、あるいはガラス、セラミック等の導電性を持たない金属を用いることができる。ここでは、Ｎｉ合金等が用いられている。
【００２６】
折り曲げ個所は、側壁の３つの角部に相当する３個所である。側壁１３の残り１つの角部に相当する部分は、丸棒またはワイヤーの両端をレーザ溶接機により互い溶接して形成する。この際、レーザ溶接機により、溶接部のみを瞬間的に溶融させることで側壁を作製する。また、側壁１３の周囲部には、その周方向に所定間隔を存して複数本の金属製の弾性を有する突起部１３ａが一体的に外方に向かって突設されている。突起部１３ａは斜め下方に向かって傾斜され、溶接などにより側壁１３に一体化されている。
【００２７】
次に、図８及び図９に示すように、前面基板１１の内面周縁部に位置した封着面、および背面基板１２の内面周縁部に位置した封着面に、スクリーン印刷法により銀ペーストをそれぞれ塗布し、枠状の下地層３１を形成する。続いて、各下地層３１の上に、導電性を有した金属封着材としてのインジウムを塗布し、それぞれ下地層の全周に亘って延びたインジウム層３２を形成する。
【００２８】
なお、金属封着材としては、融点が約３５０℃以下で密着性、接合性に優れた低融点金属材料を使用することが望ましい。本実施の形態で用いるインジウム（Ｉｎ）は、融点１５６．７℃と低いだけでなく、蒸気圧が低い、軟らかく衝撃に対して強い、低温でも脆くならないなどの優れた特徴がある。しかも、条件によってはガラスに直接接合することができるので、本発明の目的に好適した材料である。
【００２９】
続いて、図１０に示すように、側壁１３を前面基板１１上に載置する。このとき、側壁１３の突起部１３ａは、その端部が下地層３１及びインジウム層３２を避けて前面基板１１に当接する。これにより、側壁１３はその突起部１３ａによりインジウム層３２から上方に離間する状態で前面基板１１上に支持される。
【００３０】
次に、図１１に示すように、封着面に下地層３１およびインジウム層３２が形成された背面基板１２と、側壁１３が載置された前面基板１１とを、封着面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する。この際、例えば、前面基板１１を上向きとして背面基板１２の下方に配置する。そして、この状態で前面基板１１および背面基板１２を真空処理装置に投入する。
【００３１】
図１２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、ゲッター膜の蒸着室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、隣合う処理室間はゲートバルブ等により接続されている。
【００３２】
側壁１３が載置された前面基板１１および背面基板１２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、背面基板および前面基板を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放出させる。このとき、側壁１３は図１１で示したようにインジウム層３２から離間されているため、表面吸着ガスを良好に放出させることができ、表面吸着ガスをインジウム層３２との間に閉じ込めて残留させてしまうことはない。
【００３３】
なお、３００度の温度ではインジウム層（融点約１５６℃）３２が溶融する。しかし、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、インジウムが流動することなく下地層上に保持される。
【００３４】
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、前面基板側組立体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。
【００３５】
加熱、電子線洗浄後、前面基板１１および背面基板１２は冷却室１０３に送られ、例えば約１００℃の温度まで冷却される。続いて、前面基板１１および背面基板１２はゲッター膜の蒸着室１０４へ送られ、ここで蛍光体スクリーンおよびメタルバック上にゲッター膜として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。
【００３６】
次に、前面基板１１および背面基板１２は組立室１０５に送られ、ここで２００℃まで加熱される。これにより、インジウム層３２が再び液状に溶融あるいは軟化する。この状態から図１３に示すように背面基板１２を前面基板１１に向かって移動させる。これにより側壁１３の突起部１３ａが背面基板１２の移動に伴って移動する押圧体３５により押圧される。この押圧により側壁１３が押し下げられ、その下面側が前面基板１１のインジウム層３２に押し付けられるとともに、上面側に背面基板１２のインジウム層３２が押し付けられる。
【００３７】
その後、インジウム層３２を除冷して固化させる。これにより、背面基板１２と側壁１３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によって封着される。同時に、前面基板１１と側壁１３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。  
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。
【００３８】
上記したように、この実施の形態によれば、側壁１３を金属製の枠体で構成するため、材料費を削減できコストを低減できるるとともに、作業工程数も削減でき、製造効率を向上できる。
【００３９】
また、背面基板および前面基板を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放出させる際、側壁１３をインジウム層３２から離間する状態で保持して加熱するため、表面吸着ガスをインジウム層３２との間に閉じ込めて残留させてしまうことがなく、側壁１３をインジウム層３２に良好に接着することが可能となる。
【００４０】
図１４は側壁１３の突起部の他の例を示すものである。
【００４１】
この突起部４５は側壁１３と反対側の端部に位置決め用の折曲部４５ａを有している。
【００４２】
側壁１３を前面基板１１上に載置する際には、その折曲部４５ａを前面基板１１の側面部に係止させて位置決めする。この例によれば、前面基板１１に対する側壁１３の位置決め作業を容易に行うことができる。
【００４３】
図１５は側壁１３の突起部のさらに他の例を示すものである。
【００４４】
この突起部４７は側壁１３に対し傾斜することなく水平に突設され、突起部４７の側壁と反対側の端部には、支持材４６が垂直に設けられている。支持材４６はベーク時に溶ける材料（例えば、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ，Ａｇ合金）によって構成されている。側壁１３は突起部４７及び支持材４６を介して前面基板１１に支持され、インジューム層３２から離間されている。
【００４５】
この例では、ベーク時に加熱されると、図１６に示すように支持材４６が溶融され、側壁１３が自重により落下されてインジウム層３２に当接して接着される。
【００４６】
図１７は側壁及び突起部の他の実施形態を示す。
【００４７】
この実施形態では、側壁５０は４本の金属棒５０ａ〜５０ｄによって構成され、突起部５１ａ〜５１ｄは４本の金属棒５０ａ〜５０ｄの両端部を折曲して重ね合わせ、この重合部を溶着して構成されている。
【００４８】
なお、上記した実施の形態では、側壁１３の突起部１３ａを背面基板１２の移動に伴って移動する押圧体３５によって押圧することにより、側壁１３をインジウム層３２に押し付けるようにしたが、これに限られることなく、別の独立した駆動機構により押圧体３５を移動させて側壁１３をインジウム層３２に押し付けるようにしてもよい。
【００４９】
その他、この発明はその要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】上記ＦＥＤの前面基板を取り外した状態を示す斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿って示す断面図。
【図４】上記ＦＥＤの蛍光体スクリーンを示す平面図。
【図５】上記ＦＥＤの製造工程において、前面基板にスクリーンを形成した状態を示す断面図。
【図６】上記ＦＥＤの製造工程において、背面基板に電子放出素子などを形成した状態を示す断面図。
【図７】上記ＦＥＤの製造工程において、側壁を形成した状態を示す断面図。
【図８】上記ＦＥＤの製造工程において、前面基板に下地層及びインジューム層を形成する状態を示す断面図。
【図９】上記ＦＥＤの製造工程において、背面基板に下地層及びインジューム層を形成する状態を示す断面図。
【図１０】上記ＦＥＤの製造工程において、前面基板に側壁を載置した状態を示す断面図。
【図１１】上記ＦＥＤの製造工程において、前面基板に背面基板を対向させた状態を示す断面図。
【図１２】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１３】上記ＦＥＤの製造工程において、側壁が前面基板と背面基板に接着された状態を示す断面図。
【図１４】上記側壁の突起部の他の例を示す図。
【図１５】上記側壁の突起部のさらに他の例を示す図。
【図１６】図１５の側壁が接着された状態を示す図。
【図１７】この発明の他の実施形態である側壁を示す平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１３…枠体（側壁）、１６…蛍光体スクリーン、２２…電子放出素子、３１…下地層、３２…インジウム層、３３…封着層、４０…封着部、１３ａ…突起部、４５ａ…折曲部、４５，４７…突起部、４６…支持材。
【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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