(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放出素子が形成されている第１の基板と、該第１の基板に対し所定間隔をおいて第２の基板を配置し、これらの基板の周辺部をフリットガラス等に仮止めして内部空間を有する外周器を形成し、
前記外周器内を貫流するように３００〜５００℃のガスを所定時間流し込むと共に、前記３００〜５００℃のガスを吹き込んだ主開口部を残して、前記外囲器の他の吹き出し口を封着し、
次に、前記主開口部から前記外周器内を真空状態に排気した後、前記主開口部を封着して前記外囲器内を真空状態に保持することを特徴とする真空外周器の真空方法。
【請求項２】
前記仮止めした外周器の側部には予め２以上の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空外周器の真空方法。
【請求項３】
上記ガスとして、ＣＯ、Ｎ2、Ｈ2、またはそれらと不活性ガスの混合ガス等が混入されていることを特徴とする請求項１，又は２に記載の真空外囲器の真空方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源とその電子源から放出された電子を捕捉する電極が封入されている真空外周器に関わり、特に電子源として電界放出素子（電界放出カソード）が内蔵されている扁平な真空外周器および、当該外周器の真空方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の真空容器に微少な電界放出素子を多数個内蔵し、ミクロンサイズの真空微細構造を集積した電界放出電子機器が真空マイクロエレクトロニクスとして実用化されようとしている。
このような真空マイクロエレクトロニクス技術の応用として、薄型のフラットパネル構造の電界放出表示装置、撮像管、およびリソグラフィー用電子ビーム装置などが応用電界放出デバイスとして研究開発がなされている。
【０００３】
電界放出素子を使用した薄型フラットパネル表示装置は、１つの画素に複数の微小冷陰極（エミッタ）を対応させたものである。
この微小冷陰極としては先端が鋭角に形成されている電界放出素子、ＭＩＭ型電子放出素子、表面伝導型電子放出素子、ＰＮ接合型電子放出素子などを用いた各種のものが提案されている。
これらのうち、最も代表的なものは、日経エレクトロニクス，Ｎｏ．６５４（１９９６．１．２９）ｐ．８９−９８等に記載されているような、電界放出カソードを用いたＦＥＤであり、その一例として、スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型と呼ばれる電界放出素子（ＦＥＣ）が知られている。
【０００４】
このスピント型の電界放出素子は図６に示すようにカソード基板Ｋ上にエミッタ電極Ｅが多数個設けられ、その上に絶縁層ＳｉＯ2が一面に形成されている。
絶縁層の上にゲート電極ＧＴが蒸着等によって成膜され、エミッタ電極Ｅの先端部で開放するホールを形成して電子を引き出すようにしている。
【０００５】
カソード電極Ｋとゲート電極ＧＴ間に電圧Ｖｇｋを加えることによりエミッタ電極Ｅの先端部から電子が放出される。そして、その電子がカソード電極Ｋと真空空間で対向する位置に配置されるアノード電極Ａに印加されているアノード電圧Ｖａによって捕捉される。このような電界放出素子をグループとして、ストライプ状に形成されているゲート電極を順次走査しつつ、カソード電極の各ストライプ状電極にそれぞれ画像信号を供給することにより、アノード電極に設けられた蛍光体が発光し表示器としての動作が行なわれる。
【０００６】
図７（ａ）（ｂ）は、このような表示装置の外周器の斜視図と側面の断面を示したものである。
図中、１はアノード側のガラス基板（以下、アノード側基板ともいう）、２はカソード側のガラス基板（以下、カソード側基板ともいう）を示し、これらの基板の対向する空間には前記したミクロンサイズの電界放出素子と、アノード電極がそれぞれの基板の内側に対向して形成されている。
３はゲッター基板でその底面に内部を真空に引くための排気孔３ａが設けられている。４はゲッタ部材を示し、通常は蒸発型のゲッター材料を真空に引いた後に高温でフラッシュすることにより真空状態を高度に保つことができるようになされている。
【０００７】
カソード側基板２とアノード側基板１とが微少間隔、約２００μｍ〜５００μｍ離隔した状態でフリットガラス５によって封着されており、両基板は一般的には相互にずらして対向させて配置させている。その結果、両方の基板の対向していない部分に前記した電界放出素子のカソード電極引き出しリード部、及びゲート電極引き出しリード部を配置することができる。
また、カラー表示を行う場合はアノード側基板１にも突出した部分が形成されるように切り出すことにより、図示されていないがこの部分にもアノード電極引き出し部を配置することができる。
【０００８】
このように、カソード側基板２とアノード側基板１とは、ゲッター基板３の部分を除き、周辺部分をフリットガラス５などによって封着されており、このゲッター基板３には、図示されていない排気管が結合され、真空ポンプで内部の気体を排気するようになされている。
【０００９】
電界放出素子が内装されている真空外周器においては、カソード側基板２とアノード側基板１とが微少間隔離隔されて配置されているが、その間の空間を高い真空度で真空にするために、一般的にはゲッター室の中には蒸発型のゲッター４が載置され、このゲッター４を外部から高温で加熱することによってゲッターを蒸発し、排気工程後に、浸透及び内部の電子材料等から発散する残留ガスを吸着させるためのゲッタミラーが、ゲッター室の一面に形成されるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなフラット型の表示装置の場合は、真空外周器として極めて狭い空間（ｔ）を有しているため、真空ポンプでこの空間を真空状態に引いても、狭い空間を流れる気体のコンダクタンスが悪いため真空状態に引くことが困難になる。
また、真空空間の体積に比較して真空空間に存在する電界放出素子等を形成している材料の比率が高いため、この材料の内部、及び表面に付着して残留ガス（特に水分）を排出して内部を所定の真空度以上となるように真空度を高めるためには長時間の真空工程が必要になるという問題があった。
【００１１】
そこで、真空に引いた後に良く知られているようにゲッターフラッシュを行い、その後に真空容器全体を例えば２００度（℃）程度のオーブンに数時間入れて、真空容器内に残留しているガスを吸着させることにより、さらに真空度を向上させる工程をとっているが、そのために製造工程を複雑にすると共に、排気時間が長くなり（２２０分）完成までの製造時間が長くなるという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空外囲器の真空方法は、上記した問題点を解消するために、
電界放出素子が形成されている第１の基板と、該第１の基板に対し所定間隔をおいて第２の基板を配置し、これらの基板の周辺部をフリットガラス等によって仮止めして外周器を形成し、前記外周器内を貫流するように３００〜５００℃のガスを所定時間流し込むと共に、前記３００〜５００℃のガスを吹き込んだ主開口部を残して、前記外囲器の他の吹き出し口を封着し、
次に前記主開口部から前記外周器内を真空状態に排気した後、前記主開口部を封着して前記外囲器内を真空状態に保持するようにしたものである。
なお、前記仮止めした外周器の側部には予め貫流用の２以上の開口部が形成されているようにしても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の真空方法に適応される装置の概要を示したものである。
この図で１０の部分は内部空間が封着されていない完成前の真空外周器を示し、図７の符号と同一部分は同一の符号とされている。
１１は真空外周器１０を図示しない支持具によって固定し加熱装置によって加熱できる封止室を示し、少なくともフリットガラス５の部分を溶着する温度以上に内部を加熱できる炉室によって構成することができる。
この封止室１１の下方には吸排気室１２が設けられ、後で述べるように真空外周器１０内部に高温のガスを吹き込んだり、真空外周器１０内を真空に引くように排気可能なチャンバーを形成している。
【００１４】
１３はシリンダ室１３ｂ内に圧力を加えることによって昇降する昇降ロッドであり、その先端部には真空外周器１０を封着するための封止体１７を搭載しているヘッド部１３ａが設けられている。
１４は真空ポンプであり、第２のバブル１５を開いて吸排気室１２内を真空状態に引くように制御される。
また、１６は矢印方向から高温のガスを引き込むときに開かれる第１のバブルであり吸排気室１２内に高温のガスを導入するためのバブルを示す。
前記、昇降ロッド１３の先端は図示されていない駆動機構によって上下方向に摺動する内筒部１８によって摺動可能に支持されており、この内筒部１８の先端部には真空外周器１０のゲッタ室に圧接されたときにそのゲッタ室３と機密に密着するように柔軟性のある封止体１８ａが設けられている。
なお、１３ｂは昇降ロッド１３を上下させるシリンダ室を示す。
【００１５】
本発明の真空外周器１０は封止室１１内に搬入されたときに、少なくとも真空外周器１０のフリットガラス５が積層されている周辺部に開口部が残る状態とされているので、以下図２で説明するように真空外周器１０内の残留ガスを排除しながら高い真空空間を形成することができる。
すなわち、図２（ａ）に示すように封止室１１内に搬入された真空外周器１０に対してまず内筒部１８が上昇して圧接され、この状態で第１のバブル１６が開かれることによって、真空外周器１０内に３００〜５００℃の高温のガスが矢印で示すように流し込まれる。上記ガスとして、ＣＯ、Ｎ2、Ｈ2、またはそれらと不活性ガスの混合ガス等が混入されているものが使用できる。
【００１６】
このときに、真空外周器１０の側壁となるフリットガラスの部分５は完全に密閉されていないので、外周器１０内部に流れ込んだガスは矢印で示すように第１の基板１１と第２の基板２の対向部分の空間を矢印方向に流れて、真空外周器１０内の空間を貫流して封着されていないフリットガラスの部分５から外部に放出する。
そして、この高温のガスの貫流によって外周器１０内部に残留している不純物のガス成分（主に水分）が十分に排出されるようにしている。
外周器１０の大きさにもよるがこのときのガスの温度は３００〜５００℃であり、貫流させる時間は温度に依存するが数分〜数時間程度とされている。
【００１７】
次に十分に前記した３００〜５００℃の高温のガスを貫流した後に、封止室１１内の温度を高くして外周器１０の周辺部に付着されているフリットガラス５の部分を溶着し、外周器１０内を流れるガスの貫流が停止するように制御する。
このときは送給されている高温のガス圧を監視することによってフリットガラス５の部分によって外周器１０の周辺部が完全に封着されたことが検出できる。
そして、この封着状態が確認された後に図１に示した第１のバブル１６を閉じて３００〜５００℃の高温のガスの供給を停止すると共に、第２のバブル１５を開放する。
第２のバルブ１５は真空ポンプ１４からの排気通路を形成するから、図２（ｂ）に示すように真空ポンプ１４によって外周器１０内の気体を矢印方向に吸引し、外周器１０内を例えば真空度が１０−３〜１０−５Ｐａ程度になるように真空状態に引く。
【００１８】
そして外周器１０内を十分に真空状態に引いた後に、昇降ロード１３を図２の（ｃ）に示すように上方に押し上げ、ヘッド１３ａに搭載されているガラス製の封止体１７を外周器１０のゲッタ室の排気口１３ａに押しつけると共に、封止室１１内の加熱装置によって排気口３ａの部分を封止体１７により溶着する。
このような工程によって外周器１０内は真空状態に封着維持されることになるので、その後は図示されていない搬出機構によって外周器１０を排出し、つぎの外周器が排気室１１内に搬入される。
以下、同様な工程によって表示装置となる扁平型の外周器を製造することができるが、この実施例の場合は真空外周器の排気口３ａをゲッタ室によって構成しているので、通常の真空容器のようにこのゲッタ室に設けた蒸発型のゲッタをフラッシュすることによって、さらに真空度を高めることができると共に、高真空状態を維持することができる。
【００１９】
図３は本発明の他の実施例を示す外周器２０の斜視図を示したものである。
この実施例の場合は内部に電界放出カソードが形成されている第１のガラス基板２１と、この電界放出素子と対向するように近接して配置され、電界放出素子から引き出された電子を捕捉するアノード電極が形成されている第２のガラス基板２２と、この第１及び第２のガラス基板が封着される側壁２３によって真空容器を形成する外周器２０が示されている。
【００２０】
ところでこの外周器２０は図示されているように上下方向に第１の開口部２４ａと、第２の開口部２４ｂが側壁部２３に予め設けられており、封着前の状態では、第１の開口部２４ａから供給された高温のガスが第２の開口部２４ｂに向かって貫流できるようになされている。
２５，２５，・・は前記第１のガラス基板と第２のガラス基板を仮止めしているクリップ（またはテープ）であり、２６ａ、２６ｂは前記第１及び第２の開口部を封止する際に当接されるガラス製の封止体である。
なお、このガラス製の封止体２６（ａ，ｂ）は溶着用の加熱体２７によって支持され、後で述べるように真空状態で引いた後は内部の空間を密閉状態となるように溶着するものである。
【００２１】
この実施例の外周器２０も前記した図１に示したような構造の装置を使用して真空外周器２０の内部に３００〜５００℃のガスを貫流し、その後真空状態に引くことによって真空容器を完成するものである。
つまり、図４（ａ）に示すように最初は外周器２０の両端に位置する加熱体２７ａ、２７ｂを離して配置しておき、内筒部１８を介して３００〜５００℃のガスを矢印方向から外周器２０内に流し込み、外周器２０の内部を貫流したガスが第２の開口部２４ａから流れ出すようにしている。
【００２２】
そしてこの高温のガスの貫流によって外周器２０の内部に付着及び残留している残留ガス成分を吹き出し、特に外周器内の各種デバイスや、材料に付着している水分を外部に掃き出すことによって脱ガス真空予備工程を行う。
次に図３（ｂ）に示すように第２の開口部２４ａ側に加熱体２７と封止体２６ａを当接して、加熱することにより第２の開口部２４ａが閉鎖されるように封止体２６ａで溶着する。
【００２３】
そして、この溶着工程が終了すると、先に述べたように真空ポンプを動作させて第１の開口部２４ｂから外周器２０の内部を真空状態に引く、そして十分に真空状態に引いた後にこの第１の開口部２４ｂを封止体２６ｂによって封着する。
そして、内筒体１８を引き離して真空外周器を封止室から搬出する。
【００２４】
この実施例の場合はゲッタ室３を省略して容器の側壁部２３に設けた開口部から直接高温のガスを吹き込んだり、排気するような扁平型の内筒部１８が必要になるが、極めて扁平でかつ小型の外周器２０を構成することが可能になる。
なお、真空状態に引いた後にゲッタを必要とする場合は、テープ状に加工されている非蒸発型ゲッタ又は偏平・ワイヤ状蒸発型ゲッタを予め真空容外周器内の４隅に組み込んでおき、真空容器とした後に活性化させることによって不純物ガスを吸着させることも可能である。
【００２５】
以上説明したように本実施例の発明の場合も、真空状態に引く前工程で、外周器内に３００〜５００℃の高温のガスを貫流するような工程を有することを特徴としており、外周器２０自体はこの貫流による残留ガスの掃き出し効果が高くなるように少なくとも２ヶ所以上の開口部を予め形成する。
【００２６】
ところで、偏平な空間内をガスがスムースに流れるようにするために、圧入するガス圧と開口部の面積および貫流通路の粘性抵抗が効果的に整合するようにすることが必要になる。
例えば真空技術で知られているように、気体の流れは気体圧力が高いときは乱流となり、低いときは粘性流、さらに低いと分子流となる。
本実施例の発明の場合はこのような流れの中で、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すように外周器内を流れる気体のコンダクタンスが小さく、かつ、効率の良い粘性流領域となるようにガス圧や開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５の位置、およびその数を設定し、残留ガスの排出効果を高くすることが好ましい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電界放出素子が内部に形成されている真空外周器の真空方法は、電界放出素子が形成されている第１の基板と、該第１の基板に対し所定間隔をおいて第２の基板を配置し、これらの基板の周辺部をフリットガラス等によって仮止めして外周器を形成し、
この外周器内に３００〜５００℃の高温のガスを所定時間貫流させて、真空状態に引く前に外周器の内部をこの３００〜５００℃の高温のガスで効果的にベーキングして残留ガス（特に水分を）を効率的に叩き出しているので、その後の真空工程で効率的に残留ガスを排出して狭い空間を比較的短時間で高い真空状態に引くことができるという効果がある。
また、チップレス用の蓋体で排気室を封着するか、ゲッタ室を省略することにより真空外周器を小型に形成することを可能にするものである。
【００２８】
特に、フラットタイプの電界放出素子を使用した表示装置の場合は、真空容器内の残留ガスの排除が、商品の寿命、及び品質に大きく影響するが、本発明の第２の実施例では、ゲッタ室を省略することができるので、小型軽量化において優れた真空外周器を製造することがことができるという利点を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の真空方法に適応される装置の概要図である。
【図２】  真空状態をにする工程の説明図である。
【図３】  扁平型の真空外周器の斜視図を示す。
【図４】  扁平型の外周器の真空工程を説明する図である。
【図５】  外周器内を貫流する高温ガスの説明図である。
【図６】  真空外周器の斜視図と側面断面図を示す。
【図７】  電界放出素子の概要説明図である。
【符号の説明】
１  第１のガラス基板（アノード側基板）
２  第２のガラス基板（カソード側基板）
３  ゲッター室
４  ゲッター
５  フリットガラス部分
１１  排気室
１２  吸排気室
１３  昇降ロッド
１４  排気ポンプ
【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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