(57)【要約】隙間を置いて対向配置された２枚の基板１１、１２と、これらの基板を所定位置で互いに封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部３１と、を備えている。真空シール部３１は、所定位置に沿って充填されたシール材３２からなる封着層を有している。このシール材は、Ｓｎ、あるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の融点低下元素少なくとも１種類含む合金に少なくとも１種類の活性金属を含有している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置の真空シール部に用いるシール材であって、
Ｓｎ、あるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの融点低下元素を少なくとも１種類含む基金属に少なくとも１種類の活性金属を含有しているシール材。
【請求項２】
前記基金属中における前記活性金属の量Ｔは総量で０．００１重量％＜Ｔである請求項１に記載のシール材。
【請求項３】
前記基金属中における前記活性金属の量Ｔは総量で０．０１重量％＜Ｔである請求項２に記載のシール材。
【請求項４】
前記活性金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｍｎの少なくとも１つを含んでいる請求項１又は２に記載のシール材。
【請求項５】
画像表示装置の真空シール部に用いるシール材であって、
ＳｎあるいはＳｎに少なくとも１種類の融点低下元素を含む合金に、Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属の中から少なくとも１種類を含有しているシール材。
【請求項６】
前記Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属はＣｒ、Ａｌ、Ｓｉの少なくとも１種類であり、前記金属の添加量は、０．００１〜２Ｗｔ％の範囲である請求項５に記載のシール材。
【請求項７】
前記融点低下元素は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１つを含んでいる請求項５又は６に記載のシール材。
【請求項８】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、前記所定位置に沿って充填された請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシール材を有し、前記シール材と前記基板との界面に活性金属の酸化物が形成されている画像表示装置。
【請求項９】
前記真空シール部は、超音波を付与しながら充填された前記シール材を有している請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
一方の前記基板の内面に設けられた蛍光体層と、他方の前記基板の内面上に設けられ前記蛍光体層を励起する複数の電子源と、を備えている請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記シール材が充填される基板の表面の内、少なくとも一方の表面に、無機化合物を含む層、もしくは、表面が酸化されている金属層が形成されている請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
隙間を置いて対向配置された２枚のガラス基板と、前記ガラス基板の所定位置を封着し２枚のガラス基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、Ｓｎに活性金属を含有し前記所定位置に沿って充填された封着層と、前記封着層と前記ガラス基板との界面の前記ガラス基板側に、前記封着層の成分が拡散されてなる拡散層と、を含んでいる画像表示装置。
【請求項１３】
前記ガラス基板側に拡散された前記封着層の成分は、少なくともＳｎ、およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｙ、Ｃｅの内の少なくとも１つの活性金属を含んでいる請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記拡散層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍである請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
上記封着層における活性金属の含有量は、３ｗｔ％未満である請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
隙間を置いて対向配置された２枚のガラス基板と、前記ガラス基板の所定位置を封着し２枚のガラス基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、Ｓｎに活性金属を含有し前記所定位置に沿って充填された封着層を有し、前記封着層と前記ガラス基板との界面に、前記封着層の成分が偏析している画像表示装置。
【請求項１７】
前記界面に偏析した偏析物は、活性金属である請求項１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記封着層の成分が偏析した部分の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍである請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記界面に偏析した偏析物は活性金属であり、その含有量は、２〜３０ｗｔ％である請求項１６に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、ＳｎあるいはＳｎに少なくとも１種類の融点低下元素を含む合金に、Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属の中から選択された少なくとも１種類を含有していることを特徴とする平面型の画像表示装置。
【請求項２１】
前記Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属はＣｒ、Ａｌ、Ｓｉの少なくとも１種類であり、前記金属の含有量は、０．００１〜２Ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項２０に記載の平面型の画像表示装置。
【請求項２２】
前記融点低下元素は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１つを含んでいる請求項２０又は２１に記載の平面型の画像表示装置。
【請求項２３】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、前記所定位置に沿って充填された請求項２０に記載のシール材を有している平面型の画像表示装置。
【請求項２４】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、
前記真空シール部は、前記所定位置に沿って封着面に形成された下地を有し、この下地は、Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属の中から少なくとも１種類を含有している平面型の画像表示装置。
【請求項２５】
前記封着面に形成された下地は、金属あるいは無機物の粒子と低融点ガラスとの混合体の焼成物、あるいは蒸着、スパッター等により形成された金属膜である請求項２４に記載の平面型の画像表示装置。
【請求項２６】
一方の前記基板の内面に設けられた蛍光体層と、他方の基板の内面上に設けられ前記蛍光体層を励起する複数の電子源と、を備えている請求項２０ないし２５のいずれか１項に記載の平面型の画像表示装置。
【請求項２７】
隙間を置いて対向配置された２枚のガラス基板と、前記ガラス基板の所定位置を封着し２枚のガラス基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備え、
前記封着部は、ＳｎにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属を含有した封着層を含んでいる画像表示装置。
【請求項２８】
前記封着層は、ＳｎにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属を含有したシール材により形成されている請求項２７に記載の画像表示装置。
【請求項２９】
前記封着層は前記ガラス基板の前記所定位置に沿って充填されている請求項２７に記載の画像表示装置。
【請求項３０】
前記封着層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属を含有し前記所定位置に形成された下地層と、Ｓｎにより前記下地層に重ねて充填されたシール材とを含んでいる請求項２９に記載の画像表示装置。
【請求項３１】
前記下地層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属を含有した金属ガラスペーストである請求項２７に記載の画像表示装置。
【請求項３２】
前記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属の含有量は、０．１ないし１０％である請求項２７ないし３１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項３３】
前記Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属の含有量は、０．５ないし４％である請求項２７ないし３１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項３４】
一方の前記基板の内面に設けられた蛍光体層と、他方の基板の内面上に設けられ前記蛍光体層を励起する複数の電子源と、を備えている請求項２７ないし３１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項３５】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシール材を、超音波を付与しながら前記基板の所定位置に沿って充填し、前記シール部を形成する画像表示装置の製造方法。
【請求項３６】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
少なくとも一方の基板の所定位置に沿ってシール材を充填し、
充填された前記シール材の表面を、高エネルギーのビームあるいは雰囲気を曝してシール材表面の酸化物を除去し、
前記酸化物の除去されたシール材により前記２枚の基板を貼り合わせ、前記真空シール部を形成する画像表示装置の製造方法。
【請求項３７】
真空雰囲気中で、前記シール材表面の酸化物を除去した後、前記２枚の基板を貼り合わせる請求項３６に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３８】
真空雰囲気中で、前記シール材にレーザー光を照射してシール材表面の酸化物を除去する請求項３６に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３９】
真空雰囲気中で、前記シール材にプラズマを照射してシール材表面の酸化物を除去する請求項３６に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４０】
真空雰囲気中で、前記シール材と、このシール材に対向配置された電極との間に電圧を印加して放電を発生させ、前記シール材表面の酸化物を除去する請求項３６に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４１】
前記シール材と隙間を置いてダミー基板を対向させた状態で、前記シール材表面の酸化物を飛散させて除去するとともに、飛散した酸化物を前記ダミー基板に付着させて捕獲する請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４２】
前記シール材に超音波を付与しながら、シール材を前記少なくとも一方の基板の所定位置に沿って充填し、シール部を形成する請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４３】
前記シール材は、Ｓｎを主成分とし、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ａｕを含む等の融点低下元素を少なくとも１種類が添加されている請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４４】
前記シール材は、Ｓｎを主成分とし、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａを含む活性金属の少なくとも１種類が添加されている請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４５】
前記シール材は、Ｓｎを主成分とし、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ａｕを含む等の融点低下元素を少なくとも１種類、およびＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａを含む活性金属の少なくとも１種類が添加されている請求項３６ないし３９のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４６】
隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、請求項３６ないし４０のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法により製造された画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、画像表示装置を構成する２枚の基板間に挟まれた高真空の空間を維持する真空シール部に用いるシール材、これを用いた平板型の画像表示装置、画像表示装置の製造方法、およびこの製造方法により製造された画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、ディスプレイの主流となりつつある自発光型平面ディスプレイは基本的に対向配置された２枚のガラス基板を備え、一方のガラス基板には画像を形成するための回路および電子放出あるいはプラズマ形成素子が組み込まれ、他方のガラス基板には該素子に対向する蛍光体が形成されている。２枚のガラス基板は、素子が有効に作用するように適正な空間を置いて対向配置されている。この空間は電子線励起型のディスプレイでは高い真空度が要求されている。従って、２枚のガラス基板は適正な空間を保つとともに、高い真空に耐える構造になっていなければならない。【０００３】  例えば、特開２００２−３１９３４６号に開示されているように、従来、このような高い真空に耐える構造を形成するためには、ガラス基板と同じガラス材料からなる枠体を用意し、この枠体を一方のガラス基板の全周に沿ってガラス系の接着剤により接着し、他のガラス基板と枠体とは、インジウムあるいはインジウム合金のようなガラスとの濡れ性を有する低融点金属を用いて接着および真空シールを果たすようになっている。これらの低融点金属は、その融点以上に加熱されて溶融すると、ガラスに対して高い濡れ性を示すこと、およびガラスに歪が発生することの無い低い温度で処理が行なえることから、気密性が高く信頼性の高い封着が可能となる。【０００４】  しかし、シール材としてインジウムあるいはインジウム合金のような低融点金属を用いて真空シール構造を得る方法は、元来、小さな面積の封着を対象としている。大型の画像表示装置では非常に大きく長い面積をシールすることが要求されるため、従来技術の単純な適用では信頼性の高い真空シール構造を得ることが困難となる。【０００５】  その大きな要因のうちの一つに、上述の低融点金属の溶融時における表面張力による収縮がある。溶融金属の表面張力は非常に大きく、水の１０倍以上あるため、抑止力が働かない環境においては球になろうとする力が支配的となる。そのため、ガラス面に低融点金属で面状のシールラインを形成しても、溶融状態に保持するとシールラインは寸断され局部的な盛り上がりを形成するようになって真空シールの役割を果たさなくなる。特に、大型の平面画像表示装置ではシール部の長さが全周で３ｍを超え、真空維持に必須の連続性が欠落する確率が非常に高くなる。【０００６】  固体表面にある液体の表面張力による球状化を抑制するためには、固体表面と液体との界面張力を弱めれば良いことはヤングの式により知られている。本発明の対象となる表示装置においては、固体はガラスであり液体はシール金属である。ガラスと溶融金属との界面張力は大きいため、ガラス表面に界面張力を下げる金属層を配備することが有効となる。しかしながら、この手法はガラスに金属を強固に接合させる困難さと、シール金属との反応により該金属層がガラス面から消滅して効果を失う問題を抱えている。【０００７】  一方、金属と無機材料（酸化物、窒化物、炭化物等）との接合の観点から、いわゆるロウ材に活性金属と呼ばれる金属元素を添加する手法がとられている。これは、活性な金属が無機材料を構成している金属化合物を熱処理の間に還元し新たな化合物を形成することで、無機材料とロウ材との結合を生成するものである。しかしながら、接合に必要な還元反応は温度と時間の積で決まるため、低温では機械的強度が得られず、７００℃を超える温度で使用される銀ロウでの適用に限られていた。また、酸化物の中でもガラスのような非結晶タイプの材料では活性金属との反応が生じると反応層とガラスの結合性が悪く、反応界面から剥離して実質的に接合を得ることが出来ない事実がある。【０００８】  また、インジウム（インジウム合金を含む）は、既に透明電極膜として大量に消費されていることから、シール材としてインジウムをこれ以上使用することは、環境の観点から抑制せねばならない。【０００９】  インジウムに代わる材料に要求される特性は、第１義としての資源が豊富であることに加えて、インジウムの融点である１５７℃に近い低融点であること、高真空を得るための工程であるパネルガラスのベーキングにおいて揮発しない低い蒸気圧であることが必要となる。このような観点から金属元素を選定するとおのずからＳｎが候補となる。例えば、特開平１１−７７３７０号公報、特開２００４−１４９３５４号公報には、Ｓｎ合金を２枚のガラスパネルのシール材として用いる考え方が開示されている。【００１０】  しかしながら、特開平１１−７７３７０号公報に開示されたシール材はＳｎ−Ｂｉ合金に限定されるもので、蒸気圧の高いＢｉを用いることは、高真空を得るためのシール材の要求性能に合致するものではない。また、特開２００４−１４９３５４号公報には、Ｓｎ合金で２枚のガラスの周辺を半田付けした後、所定位置から内部の空気を排除して減圧する構成が開示されている。このような構成では、高真空を得るためのベーキング工程を経ることは理論的に不可能である。すなわち、特開２００４−１４９３５４号公報に開示されているＳｎ合金は、少なくともＳｎの融点である２３２℃近傍に融点を持つため、ベーキング工程で必要な３００℃以上の温度に加熱すると溶融状態となる。溶融したＳｎ合金は、大気との圧力差によってシール部の内側に吸い込まれ、シール性を失ってしまう。【００１１】  高真空度を必要とする大画面のＦＥＤの製造は、２枚のガラスパネルを高真空のもとで高温に加熱するベーキング工程が必要であり、このベーキング工程において、２枚のガラスパネルは真空排気に必要な間隔を与えねばならない。真空シールはベーキング工程を経て実施されることになるため、シール材は予め２枚のガラスパネルの所定位置に配備されていることが必要である。ところが、Ｉｎに代わる材料としてＳｎを用いると、この予め配備する工程においてガラス表面に酸化膜が形成される。この酸化膜は、ガラスパネルの重ねあわせによるシール部形成工程において、きわめて微小ながら通気孔をシール部に残すことになり、製品の高真空維持が難しいことが判明した。【００１２】  Ｉｎにおいても酸化膜の形成は観察されていたが、ガラスパネルの重ねあわせ工程において酸化膜を破壊することでシール部形成に問題を与えることはなかった。Ｓｎの酸化膜がＩｎの酸化膜に比較して非常に強固であることが、Ｓｎをシール材として用いることを困難にすることが明らかとなった。【００１３】  酸化膜の発生がシール部の形成を阻害するのであれば、酸化膜を形成しない還元雰囲気中、非酸化性雰囲気中でシール材配備を行うことが考えられる。Ｓｎをガラス面に配備するためには、溶融状態のＳｎに超音波を付与することが好ましい。しかしながら、酸化膜が形成されない雰囲気中でＳｎを溶融状態にして超音波を付与すると、Ｓｎは微小な粒となって霧化し、ガラス面に適正に配備することが困難となる不具合があることがわかった。【００１４】  このように、従来の技術では、シール材として低融点金属を用いて画像表示装置の真空シール構造を得ようとする際、低融点金属の表面張力に起因する収縮によってシール部の連続性が欠落し、高い真空シール性を維持することが困難になる問題がある。その結果、高い真空度に維持された大型の画像表示装置を製造することが困難となる。
【発明の開示】
【００１５】  この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、高い真空度を維持することができ、信頼性の向上したシール材、これを用いた画像表示装置、画像表示装置の製造方法、この製造方法により製造された画像表示装置を提供することにある。
【００１６】  上記課題を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置の真空シール部に用いるシール材は、Ｓｎ、あるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの融点低下元素を少なくとも１種類含む基金属に少なくとも１種類の活性金属を含有している。
【００１７】  この発明の他の態様に係る画像表示装置の真空シール部に用いるシール材は、ＳｎあるいはＳｎに少なくとも１種類の融点低下元素を含む合金に、Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーより低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属の中から少なくとも１種類を含有している。
【００１８】  この発明の他の形態に係る画像表示装置は、隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、前記真空シール部は、前記所定位置に沿って充填され、Ｓｎ、あるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの融点低下元素を少なくとも１種類含む基金属に、少なくとも１種類の活性金属を含有したシール材を有し、前記シール材と前記基板との界面に活性金属の酸化物が形成されている。
【００１９】  この発明の他の形態に係る画像表示装置は、隙間を置いて対向配置された２枚のガラス基板と、前記ガラス基板の所定位置を封着し２枚のガラス基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備え、前記真空シール部は、Ｓｎに活性金属を含有し前記所定位置に沿って充填された封着層と、前記封着層と前記ガラス基板との界面の前記ガラス基板側に、前記封着層の成分が拡散されてなる拡散層と、を含んでいる。
【００２０】  この発明の他の態様に係る画像表示装置は、隙間を置いて対向配置された２枚のガラス基板と、前記ガラス基板の所定位置を封着し２枚のガラス基板間に密閉空間を規定した封着部と、を備え、前記封着部は、ＳｎにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類の金属を含有した封着層を含んでいる画像表示装置。
【００２１】  この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法は、隙間を置いて対向配置された２枚の基板と、前記基板の所定位置を封着し２枚の基板間に密閉空間を規定した真空シール部と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
Ｓｎ、あるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの融点低下元素を少なくとも１種類含む基金属に、少なくとも１種類の活性金属を含有したシール材を、超音波を付与しながら前記基板の所定位置に沿って充填し、前記シール部を形成することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って破断した前記ＳＥＤの断面図。
【図３】図３は、封着層とガラス基板との界面部分を示す断面図。
【図４】図４は、上記界面部分における活性金属の含有状態を示す図。
【図５】図５は、この発明の第３の実施形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図６】図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った破断した前記ＦＥＤの断面図。
【図７】図７は、製造工程におけるＦＥＤの基板を示す断面図。
【図８】図８は、この発明の第４の実施形態に係る画像表示装置の製造方法において、シール材の酸化物を除去する工程を示す断面図。
【図９】図９は、この発明の第４の実施形態における変形例において、シール材の酸化物を除去する工程を示す断面図。
【図１０】図１０は、この発明の第４の実施形態における他の実施例において、シール材の酸化物を除去する工程を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  以下図面を参照しながら、この発明に係る平面型の画像表示装置を表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）に適用した第１の実施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、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス基板からなる第１基板１１および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対応配置されている。第１基板１１および第２基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−５程度の高真空に維持された偏平な真空外囲器１０を構成している。【００２４】  接合部材として機能する側壁１３は、例えば、フリットガラス等の低融点ガラス２３により、第２基板１２の内面周縁部に封着されている。また、側壁１３は、後述するように、シール材としての低融点金属を含んだ真空シール部３１により、第１基板１１の内面周縁部に封着されている。これにより、側壁１３および真空シール部３１は、第１基板１１および第２基板１２の周縁部同士を気密に接合し、第１および第２基板間に密閉空間を規定している。【００２５】  真空外囲器１０の内部には、第１基板１１および第２基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、例えば、ガラスからなる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の長辺と平行な方向に延在しているとともに、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。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。【００２６】  第１基板１１の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１５が形成されている。この蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青に発光する複数の蛍光体層１６、および蛍光体層の間に形成された複数の遮光層１７を備えている。各蛍光体層１６は、ストライプ状、ドット状あるいは矩形状に形成されている。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム等からなるメタルバック２０およびゲッタ膜１９が順に形成されている。【００２７】  第２基板１２の内面上には、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、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は複数列および複数行に配列され、対応する蛍光体層１６とともに画素を形成している。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。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。【００２８】  上記のように構成されたＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０に例えば、８ｋＶのアノード電圧を印加し、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が励起されて発光し、カラー画像を表示する。蛍光体スクリーン１５には高電圧が印加されるため、第１基板１１、第２基板１２、側壁１３、および支持部材１４用の板ガラスには、高歪点ガラスが使用されている。【００２９】  次に、第１基板１１と側壁１３との間を封着した真空シール部３１について詳細に説明する。
図２に示すように、真空シール部３１は、第１基板１１の所定位置、すなわち、第１基板の内面周縁部に沿った矩形枠状位置と側壁１３の第１基板側の端面に沿った矩形枠状位置にシール材３２により形成された封着層を有している。【００３０】  本願の発明者らは、真空シール部３１に用いるシール材として持つべき特性を設定し、その条件を満たす材料を発見すべく種々の実験を行った。その結果、シール材として、ＳｎあるいはＳｎにＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの融点低下元素を少なくとも１種類含む合金に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｍｎ等の活性金属の中から少なくとも１種類を含有する材料を用いることにより、シール材３２と基板との界面に活性金属の偏析が生じるとともに、基板側へ活性金属が拡散して拡散層が形成され、これにより、所望の条件を満たせることを見出した。【００３１】  従来、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｍｎ等の活性金属を含む合金は酸化物、窒化物、炭化物等の無機化合物と金属との接合に用いられてきた。これは、活性金属が高温で酸化物、窒化物、炭化物等の無機化合物と反応することを利用したもので、反応は温度と時間で規定される。標準的なロウ付け条件は８００℃ｘ３０分である。化学反応の速度は温度を上昇させると指数関数的に増大する。このことは温度を少し下げるだけ反応は進まなくなることを意味する。従って、５００℃以下の低温では反応が進むことが無く、接合に適用することはできなかった。低融点金属に活性金属を添加して８００℃程度の温度で処理すれば何らかの反応は期待できることは明らかであるが、本実施形態の対象となる画像表示装置に用いられるガラスパネルの耐用温度は５５０℃以下であり、高温での処理は許されない。【００３２】  本発明者らは実験を重ねる中で上述反応が低温においてまったく生じない訳ではなく、接合に利用できるほどの機械的強度を有する結合があり、金属と無機材料の間に界面張力を変化させるだけの結合が生じることを見出し、本発明の目的を達成することができた。また、発明者らは、超音波を付与しながらシール材を所定部位に充填することが有効であることを併せて見出した。【００３３】  ＳｎあるいはＳｎ合金への活性金属の溶解度は殆ど無く、活性金属の添加により合金の液相線は急激に上昇する。活性金属の効果は１００ｐｐｍ程度から出現するので、液相線の温度を高めることなく活性金属の効果を得るため、活性金属の添加量は、添加によって構成される合金の液相線が４５０℃以下になる量未満で０．００１重量％を超える量が望ましく、より好ましくは、０．５重量％未満で０．０１重量％を超える量に設定する。ただし、他の条件が許せば、液相線が４５０℃を超える量を添加してもよい。また、Ｓｎ合金において、Ｓｎの総量は、５０重量％以上である。但し、液相線が４５０℃を超える量の活性金属を添加しても、本発明の機能が阻害されることはない。【００３４】  以下、第１の実施形態に係るＳＥＤの構成について実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例】  （実施例１）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板１２の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として０．３重量％Ｔｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて塗り付け封着層を形成した。この際、コテおよびガラス面を窒素雰囲気中に載置した状態でシール材を充填した。【００３５】  これら第１基板１１および第２基板１２の間を２０ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２４０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、前記Ｔｉ−Ｓｎ合金が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してＳｎ合金を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００３６】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下のリーク量を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この結果と外見のいずれからも、金属の封着に起因するガラス基板内の亀裂が発生していないことが明らかとなった。封着された基板を切断しシール部分を断面ＴＥＭおよびＥＤＸ分析により調査した結果を図３および図４に示す。【００３７】  図３において、白色部分はシール材、黒色部分がガラス基板に相当している。シール材３２とガラス基板との界面近傍の状態をＥＤＸにより分析した。分析箇所は、１ないし５の位置であり、１はガラスバルク（界面からの距離−１４０ｎｍ）、２はガラス基板側の界面近傍位置（界面からの距離−３ｎｍ）、３は界面、４および５は封着層の界面近傍位置（界面からの距離＋２ｎｍ、＋７ｎｍ）、６は封着層バルク（界面からの距離＋１４０ｎｍ）に相当している。【００３８】  図４に示すように、境界部分、つまり、分析箇所３、４，５では、活性金属であるＴｉが３〜１３ｗｔ％程度偏析していることが確認された。偏析物の割合は、２〜３０ｗ％となることが分かった。また、偏析物が偏析した部分の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍであった。【００３９】  基板側の界面近傍位置２では、Ｔｉが検出され、Ｔｉがガラス基板に拡散していることが確認された。ガラス基板側において、活性金属が拡散した拡散層３５の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍとなっている。封着層における活性金属の含有量は、３ｗｔ％未満となっていた。封着金属とガラス板との界面近傍に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏからなる複合酸化物が観察された。【００４０】  比較例として上記と同一の材料条件で封着金属を超音波なしで加熱コテにより形成したものにおいては、該複合酸化物はほとんど観察されなかった。更に、比較のためにＴｉの添加量が０．００１重量％未満のものを作製して上記と同様のシール構造を作製し評価したところ、シールの不完全な部位が生じてＳＥＤとしての性能を発揮できない結果となった。【００４１】  （実施例２）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として０．２重量％Ｔｉ、３重量％Ａｇ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて塗り付け封着層を形成した。この際、前記ガラスは予め１５０℃に加熱しておいた。【００４２】  これら第１基板１１および第２基板１２の間を２０ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２３０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、前記Ｔｉ−Ｓｎ合金が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してＳｎ合金を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板とを気密に封着した。【００４３】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下のリーク量を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この結果と外見のいずれからも、金属の封着に起因するガラス基板内の亀裂が発生していないことが明らかとなった。該封着された基板を切断しシール部分を精査したところ、界面および界面近傍に、活性金属であるＴｉの偏析が確認され、また、ガラス基板側の界面近傍でもＴｉが検出され、Ｔｉがガラス基板側に拡散していることが確認された。【００４４】  また、該封着金属とガラス板の界面近傍に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏからなる複合酸化物が観察された。比較例として上記と同一の材料条件で封着金属を超音波なしで加熱コテにより形成したものにおいては、該複合酸化物はほとんど観察されなかった。【００４５】  （実施例３）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意した。また、第１基板１１および第２基板１２の一方の基板の表面には無機化合物である絶縁層を形成した。なお、本実施例では、第２基板１２の表面周辺部には配線があるため、充填面は素ガラスではなく、絶縁ペーストとなる。続いて、ガラス基板の対向する所定の場所、ここでは、ガラス基板の内面周縁部に、シール材３２として０．２重量％Ｚｒ、３０重量％Ｂｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて塗り付け封着層を形成した。次に、一方のガラス基板の封着層上に、スペーサとして、Ａｇメッキの施されたＦｅ−３７重量％Ｎｉ合金のワイヤ（直径１．５ｍｍ）を枠状に設置した。【００４６】  第１基板１１および第２基板１２間を１００ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱脱気処理を行なった。次いで、冷却過程で２５０℃に至った際、第１基板１１および第２基板１２をシール材３２を介して所定の位置で貼り合わせた。すると、溶融している前記Ｚｒ−Ｂｉ−Ｓｎ合金がＦｅ−Ｎｉ合金ワイヤを介して相互に親和性が良いために濡れ広がり、隙間のない状態になった。この状態で凝固させて真空シール部３１を形成し、第１基板１１および第２基板１２を封着した。このＳＥＤについて、実施例１と同様の真空リーク試験を実施し、同様の優れた結果を得た。【００４７】  封着された基板を切断しシール部分を精査したところ、界面および界面近傍に、活性金属であるＺｒの偏析が確認され、また、ガラス基板側の界面近傍でもＺｒが検出され、Ｚｒがガラス基板側に拡散していることが確認された。【００４８】  また、封着層とガラス基板との界面近傍に、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｏからなる複合酸化物が観察された。比較例として上記と同一の材料条件で封着金属を超音波なしで加熱コテにより形成したものにおいては、上記複合酸化物はほとんど観察されなかった。【００４９】  （実施例４）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として０．２重量％Ｔｉ、３５重量％Ｂｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて塗り付け封着層を形成した。この際、ガラスとコテがあたる部分はＡｒ雰囲気中に配置して前記Ｔｉ−Ｂｉ−Ｓｎ合金の酸化を低減させた。【００５０】  これら第１基板１１および第２基板１２の間を２０ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２００℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、前記Ｔｉ−Ｂｉ−Ｓｎ合金が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却して合金を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板とを気密に封着した。【００５１】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下のリーク量を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この結果と外見のいずれからも、金属の封着に起因するガラス基板内の亀裂が発生していないことが明らかとなった。【００５２】  上記封着された基板を切断しシール部分を精査したところ、界面および界面近傍に、活性金属であるＴｉの偏析が確認され、また、ガラス基板側の界面近傍でもＴｉが検出され、Ｔｉがガラス基板側に拡散していることが確認された。【００５３】  また、封着金属とガラス板との界面近傍に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏからなる複合酸化物が観察された。比較例として上記と同一の材料条件で封着金属を超音波なしで加熱コテにより形成したものにおいては、上記複合酸化物はほとんど観察されなかった。【００５４】  以上のように、本実施形態および各実施例によれば、高真空を必要とする大型のガラス製容器の封着が可能となり、高い真空度を維持でき、信頼性の向上したシール材およびこれを用いた平面型の画像表示装置を得ることができる。【００５５】  （実施例５）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、スクリーン印刷装置によりＡｇ粉末と、フリットガラス粉末を重量比５：５で混合した複合材料に、粘性を持たせるためバインダーを混ぜてなるペーストを、幅１０ｍｍ、厚さ１０μｍで印刷した。そして、第１基板１１および側壁１３を大気炉で所定の条件で焼成した。シール材３２として０．４重量％Ｔｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて塗り付け封着層を形成した。【００５６】  これら第１基板１１および第２基板１２の間を２０ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２００℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、前記Ｔｉ−Ｓｎ合金が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却して合金を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板とを気密に封着した。【００５７】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下のリーク量を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この結果と外見のいずれからも、金属の封着に起因するガラス基板内の亀裂が発生していないことが明らかとなった。該封着された基板を切断しシール部分を精査したところ、該封着金属と基板の界面近傍に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏからなる複合酸化物が観察された。また、ＡｇとＳｎの合金相も観察された。比較例として、上記と同一の材料条件で封着金属を超音波なしで加熱コテにより形成したものにおいては、上記複合酸化物はほとんど観察されなかった。本実施例ではＡｇ粉末を用いているがＡｇにこだわるものではなく、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉあるいはそれらの合金も有効である。【００５８】  上述した第１の実施形態において、製造プロセス上、ガラス基板の表面が汚染される可能性がある。このようなガラス基板表面の汚染を考慮した場合、真空加熱時における溶融したシール材をガラス基板上に確実に保持する目的で、ガラス基板上に下地層を形成し、この金属下地層の上にシール材を充填してもよい。この場合、シール材と金属下地層との混合層ができ、シール材の濡れ性を更に向上することが可能となる。下地層は、ガラスペーストや金属ペーストや金属薄膜が適当であり、その際の金属材料としては、Ａｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌの少なくとも１つを含んだものが望ましい。【００５９】  次にこの発明の第２の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。ＳＥＤは、図１および図２に示した第１の実施形態に係るＳＥＤと同一の基本構成を備え、真空シール部３１の構成のみが相違している。そこで、基本構成の説明は省略し、真空シール部３１の構成についてのみ詳細に説明する。【００６０】  第２の実施形態によれば、図２に示したように、真空シール部３１は、第１基板１１の所定位置、すなわち、第１基板の内面周縁部に沿った矩形枠状位置と側壁１３の第１基板側の端面に沿った矩形枠状位置との間に、シール材３２により形成された封着層を有している。【００６１】  本願の発明者らは、真空シール部３１に用いるシール材として持つべき特性を設定し、その条件を満たす材料を発見すべく種々の実験を行った。その結果、ＳｎあるいはＳｎに融点低下元素、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕの少なくとも１種類含む合金に、Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーよりも低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属の中から少なくとも１種類を含有したシール材を用いることにより、所望の条件を満たせることを見出した。Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーよりも低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属、例えば、Ｃｒが添加されていると、Ｓｎが酸化する雰囲気においてＳｎよりも先にＣｒが酸化し、シール材の表面にＣｒの酸化膜が形成される。これにより、頑強な酸化物であるＳｎＯ２の生成を抑止する。このため、後の基板の重ね合わせ工程において、容易にＣｒの酸化膜の破断が生じ、真空シールに必要なシール材の連続体を得ることができる。【００６２】  Ｓｎの酸化物生成標準自由エネルギーよりも低い酸化物生成標準自由エネルギーを持つ金属としては、Ｃｒの他、Ａｌ、Ｓｉ等を用いることができ、その添加量は、０．００１〜２ｗｔ％であることが望ましい。添加量が微量でも、シール材表面に添加元素の酸化膜が形成される。添加量が多すぎると、シール材の融点が上昇し、ＦＥＤの製造工程における使用温度範囲を超えてしまう。この場合、封着が困難となり、シール性が低下する。【００６３】  以下、第２の実施形態に係るＳＥＤの構成について実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材として１重量％Ｃｒ、残部Ｓｎの合金を塗り付けた。この際、超音波付与加熱コテを用い、シール材に超音波を印加しながら塗り付けた。【００６４】  次に、第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２４０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し、側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００６５】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属シール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【００６６】  （実施例２）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材として０．５重量％Ｃｒ、３重量％Ａｇ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用い、シール材に超音波を印加しながら塗り付けた。この際、基板および側壁を２００℃に加熱した。【００６７】  第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２５０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材が両方の面に連続となるようにした。この状態で基板および側壁を冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００６８】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属シール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂が発生していないことが明らかとなった。【００６９】  （実施例３）
ＳＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、重量比でＡｇ：７０、低融点ガラス：２５、高分子バインダーおよび粘調剤の混合物：５からなるペーストをスクリーン印刷後所定の条件で焼成し下地を形成した。その後、シール材として１重量％Ｃｒ、残部Ｓｎの合金を該下地上に塗り付けた。この際、超音波付与加熱コテを用い、シール材に超音波を印加しながら塗り付けた。【００７０】  次いで、第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２４０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し、側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００７１】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属シール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【００７２】  以上のように、第２の実施形態および各実施例によれば、高真空を必要とする大型のガラス製容器の封着が可能となり、高い真空度を維持でき、信頼性の向上したシール材およびこれを用いた平面型の画像表示装置を得ることができる。【００７３】  次に、この発明に係る平面型の画像表示装置をＦＥＤに適用した第３の実施形態について詳細に説明する。
図５および図６に示すように、ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラス基板からなる第１基板１１および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。第１基板１１および第２基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された偏平な真空外囲器１０を構成している。【００７４】  接合部材として機能する側壁１３は、例えば、フリットガラス等の低融点ガラス２３により、第２基板１２の内面周縁部に封着されている。側壁１３は、後述するように、シール材としての低融点金属を含んだ真空シール部により、第１基板１１の内面周縁部に封着されている。これにより、側壁１３および真空シール部は、第１基板１１および第２基板１２の周縁部同士を気密に接合し、第１および第２基板間に密閉空間を規定している。【００７５】  真空外囲器１０の内部には、第１基板１１および第２基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、例えば、ガラスからなる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の長辺と平行な方向に延在しているとともに、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。【００７６】  第１基板１１の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１５が形成されている。この蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青に発光する複数の蛍光体層１６、および蛍光体層の間に形成された複数の遮光層１７を備えている。各蛍光体層１６は、ストライプ状、ドット状あるいは矩形状に形成されている。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム等からなるメタルバック２０およびゲッタ膜１９が順に形成されている。【００７７】  第２基板１２の内面上には、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、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子２２が設けられている。詳細に述べると、第２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、第２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。これらの電子放出素子２２は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。その他、第２基板１２上には、電子放出素子２２に電位を供給する多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。【００７８】  上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、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１５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１５の蛍光体層を励起して発��させることにより画像を表示する。なお、蛍光体スクリーン１５には高電圧が印加されるため、第１基板１１、第２基板１２、側壁１３、および支持部材１４用の板ガラスには、高歪点ガラスが使用されている。【００７９】  次に、第１基板１１と側壁１３との間を封着した真空シール部３１について詳細に説明する。
図６に示すように、真空シール部３１は、第１基板１１の所定位置、すなわち、第１基板の内面周縁部に沿った矩形枠状位置と側壁１３の第１基板側の端面に沿った矩形枠状位置との間に、シール材３２により形成された封着層を有している。【００８０】  本願の発明者らは、真空シール部に用いるシール材として持つべき特性を設定し、その条件を満たす材料を発見すべく種々の実験を行った。その結果、ＳｎにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの中から少なくとも１種類の金属を含有したシール材を用いることにより、所望の条件を満たせることを見出した。ＳｎにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの中から少なくとも１種類の金属を添加がされていると、シール材３２表面、つまり、封着層の表面に、頑強な酸化物であるＳｎＯ２が生成されることを抑制することができる。このため、後の基板の重ね合わせ工程において、シール材３２の表面に形成された酸化膜を容易に破断し、真空シールに必要なシール材の連続体を得ることができる。【００８１】  ＳｎへのＡｇ、Ａｕ、Ｃｕの添加量は、０．１〜１０ｗｔ％、より望ましくは、０．５ないし４ｗｔ％である。添加量が微量でも、シール材３２表面に添加元素の酸化膜が形成される。添加量が多すぎると、封着層が硬く、脆くなり、封着部のシール性が低下する。【００８２】  以下、第３の実施形態に係るＦＥＤの構成について実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、図７に示すように、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、ガラスフリット粉末、Ａｇ粉末（ガラスフリットとＡｇの重量費は１対１）、および粘度調整材からなるガラスペーストを印刷し、その後、所定の条件で焼成することにより下地層３３を形成した。次に、超音波が付与された半田コテを用いてシール材３２、ここでは、Ｓｎ、３．５％Ａｇ合金を下地層に重ねて溶着させ、封着層を形成した。【００８３】  続いて、第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２４０℃に達した際、シール材の位置を合わせて第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部を形成し、側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００８４】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属のシール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【００８５】  （実施例２）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、ガラスフリット粉末、Ａｇ粉末（ガラスフリットとＡｇの重量費は１対２）、および粘度調整材からなるガラスペーストを印刷し、その後、所定の条件で焼成することにより下地層を形成した。次に、超音波が付与された半田コテを用いてシール材３２、ここでは、Ｓｎを下地層に重ねて溶着させ、封着層を形成した。【００８６】  続いて、第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２４０℃に達した際、シール材の位置を合わせて第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材および下地層が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部を形成し、側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００８７】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、真空シール部について元素分析を行ったところ、下地層の金属部分および封着層の金属部分のいずれもＳｎＡｇ合金となっていた。【００８８】  （実施例３）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、ガラスフリット粉末、Ｎｉ粉末（ガラスフリットとＮｉの重量費は１対２）、および粘度調整材からなるガラスペーストを印刷し、その後、所定の条件で焼成することにより下地層を形成した。次に、超音波が付与された半田コテを用いてシール材３２、ここでは、Ｓｎ、３．５％Ａｇ、０．５％Ｃｕ合金を下地層に重ねて溶着させ、封着層を形成した。【００８９】  続いて、第１基板１１および第２基板１２を隙間１００ｍｍ開けて対向配置し、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度がシール材の融点以上の温度、例えば、２４０℃に達した際、シール材の位置を合わせて第１基板１１および第２基板１２を密着させ、シール材が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材を凝固させることにより、真空シール部を形成し、側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【００９０】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−９ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属のシール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【００９１】  以上のように、第３の実施形態および各実施例によれば、高真空を必要とする大型のガラス製容器の封着が可能となり、高い真空度を維持でき、信頼性の向上した平面型の画像表示装置を得ることができる。【００９２】  次にこの発明の第４の実施形態に係るＦＥＤおよびその製造方法について説明する。ＦＥＤは、図５および図６に示した第３の実施形態に係るＦＥＤと同一の基本構成を備え、真空シール部３１の構成のみが相違している。そこで、基本構成の説明は省略し、真空シール部３１の構成についてのみ詳細に説明する。【００９３】  第４の実施形態によれば、図６に示したように、真空シール部３１は、第１基板１１の所定位置、すなわち、第１基板の内面周縁部に沿った矩形枠状位置と側壁１３の第１基板側の端面に沿った矩形枠状位置との間に、シール材３２により形成された封着層を有している。【００９４】  本願の発明者らは、真空シール部３１に用いるシール材として持つべき特性を設定し、その条件を満たすシール構造を発見すべく種々の実験を行った。Ｓｎを主成分としてＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ａｕ等の融点低下元素を少なくとも１種類、あるいはＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａ等の活性金属を少なくとも１種類添加したシール材、又は、融点低下元素と活性金属の両方を同時に添加したシール材を用いている。シール部を形成する直前にシール材の表面をレーザー、プラズマのような高エネルギのビームあるいは雰囲気を当てることにより、所望の条件を満たせることを見出した。即ち、レーザー、プラズマのような高エネルギのビームあるいは雰囲気をシール材に当てることにより、シール材表面の酸化膜は散逸する。【００９５】  この処理によってシール形成を行なっても重ね合わせ部にリークパスとなるような連続な酸化膜が存在しないため、高真空の外囲器を得ることができる。シール材に高エネルギビームあるいは雰囲気を当てる操作は、酸化皮膜を完全に除去することができなくても、シール材の合わせ面での連続酸化膜の厚さが５００ｎｍ以下であれば所期の封着性能を維持できることが見出された。【００９６】  以下、第４の実施形態に係るＦＥＤの構成および製造方法について実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１および第２基板１１、１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板１２の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として０．４重量％Ｔｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用い、シール材に超音波を印加しながら塗り付けた。【００９７】  続いて、これら第１および第２基板の間を１００ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空チャンバ内でベーキング等の加熱処理を行った。その後、図８に示すように、真空チャンバ５０内において、各基板、ここでは、第２基板１２に例えばガラス板からなるダミー基板５２を所定の隙間を置いて対向配置する。この状態で、冷却過程で温度が基板の１２０℃に達した際、真空チャンバ５０の壁部に設けられた透明な窓５３を通して、光ファイバ５４で導光されたＹＡＧレーザー光をシール材３２の表面に当てながら走査した。この処理によりシール材３２表面に存在する酸化膜が飛散し除去される。飛散した酸化膜はダミー基板５２に付着し捕獲される。【００９８】  レーザー光の平均出力は１．３ｍＪ（１パルス）、パルス半値幅：１２０ｎｓ、周波数１ＫＨｚとした。これらの値は適宜選択可能である。レーザー光の走査は、レーザー光と基板１２とを相対移動させることにより行う。実施例では、基板１２を移動させながら、レーザー光によりシール材３２の表面を全周に渡って走査した。複数枚の基板を処理した後、ダミー基板５２が汚れた場合は、ダミー基板のクリーニングあるいは新しいダミー基板との交換を行う。【００９９】  第１基板１１上に充填されたシール材３２についても、レーザー光により上記と同様の処理を行う。
なお、シール材３２表面の酸化物を除去する際、図９に示すように、真空チャンバ５０内に配置された第１基板１２に充填されたシール材３２に、プラズマ発生器５６から放射されたプラズマを照射し、酸化物、ここでは、酸化膜を除去してもよい。【０１００】  次いで、シール材３２の位置が合うように第１および第２基板１１、１２を位置決めおよび対向させた後、シール材３２を加熱した状態で互いに密着させ、Ｓｎ−０．４％Ｔｉ合金が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却して合金を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【０１０１】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−１２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属のシール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【０１０２】  （実施例２）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１および第２基板を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として０．５重量％Ｃｒ、３重量％Ａｇ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用い、シール材に超音波を印加しながら塗り付けた。この際、基板は２００℃に加熱されていた。その直後、ミラーによって導光された炭酸ガスレーザーをシール材３２に当てる共に基板を走査することにより、シール材３２表面の酸化膜を連続で除去した。第１基板１１のシール材３２および側壁１３上のシール材３２の両方について、上記レーザーによる酸化膜除去処理を行った。【０１０３】  これら第１および第２基板の間を１００ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２５０℃に達した際、シール材との位置が合うように第１および第２基板を密着させ、シール材３２が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材３２を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板とを気密に封着した。【０１０４】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−１２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属のシール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【０１０５】  （実施例３）
ＦＥＤを構成するため、それぞれ縦６５ｃｍ、横１１０ｃｍのガラス板からなる第１基板１１および第２基板１２を用意し、その内の１枚、例えば、第２基板の内面周縁部に、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３をフリットガラスにより接合した。次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、スクリーン印刷装置によりＡｇ粉末と、フリットガラス粉末を重量比５：５で混合した複合材料に、粘性を持たせるためバインダーを混ぜてなるペーストを、幅１０ｍｍ、厚さ１０μｍで印刷した。そして、第１基板１１および側壁１３を大気炉で所定の条件で焼成することにより、封着部に下地層をそれぞれ形成した。【０１０６】  次いで、側壁１３の上面、および、第１基板１１の内面周縁部、つまり、側壁１３と対向する所定の位置に、シール材３２として４３重量％Ｂｉ、残部Ｓｎの合金を超音波付与加熱コテを用いて、超音波を印加しながら下地層上に塗り付けた。この際、基板は２００℃に加熱されていた。その直後、図１０に示すように、数１００Ｐａ程度に減圧した真空チャンバ５０内で、シール材３２と約１５ｍｍ離して対向配置された電極５８との間に、例えば１５ｋＶの電圧を印加して放電を発生させるとともに、基板１２を走査することにより、シール材３２表面の酸化膜を連続的に除去した。第１基板１１のシール材３２および側壁１３上のシール材３２の両方について、上記放電による酸化膜の除去処理を行った。【０１０７】  これら第１および第２基板の間を１００ｍｍ開け、５ｘ１０−６Ｐａの真空中で加熱処理した。その後、冷却過程で温度が２５０℃に達した際、シール材３２同士の位置が合うように第１基板１１および第２基板１２を位置合わせした後に密着させ、シール材３２が両方の面に連続となるようにした。この状態で冷却してシール材３２を凝固させることにより、真空シール部３１を形成し側壁１３と第１基板１１とを気密に封着した。【０１０８】  その後、予め基板のコーナー部に設けておいた測定用の孔を介して真空シール特性を評価したところ、リーク量は１ｘ１０−１２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下を示し、十分なシール効果を発揮していることが分かった。また、この測定結果と外見のいずれからも、金属のシール材を用いた封着に起因するガラス基板内の亀裂は発生していないことが明らかとなった。【０１０９】  以上のように、第４の実施形態および各実施例によれば、高真空を必要とする大型のガラス製容器の封着が可能となり、高い真空度を維持でき、信頼性の向上したシール材およびこれを用いた平面型の画像表示装置を得ることができる。シール材はガラスとの界面に脆弱な反応層を形成しないことから、接合にも用いることが出来る。【０１１０】  本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、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わせにより、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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。【０１１１】  例えば、第４の実施形態に係る製���方法は、第１ないし第３の実施形態に示した画像表示装置のいずれにも適用可能である。本発明において、側壁、支持部材、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。この発明は、電子源として電界放出型電子放出素子あるいは表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置、および内部が真空に維持された他の平面型の画像表示装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】  この発明によれば、高真空を必要とする大型の基板の封着が可能となり、高い真空度を維持することができ、信頼性の向上したシール材、これを用いた画像表示装置、および画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【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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【国際調査報告】
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