(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前面基板および背面基板と、
上記前面基板および背面基板の周縁部間に配置されているとともに、導電性を有する材料で形成されたほぼ枠状の側壁と、
上記背面基板と側壁との間を封着した封着層および上記前面基板と側壁との間を封着した封着層と、
上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、
上記前面基板および背面基板の少なくとも一方と上記側壁との間に設けられ、上記封着層を所定の厚さに維持したスペーサ部材と、
を備えた平面型表示装置。
【請求項２】
上記２つの封着層は、ほぼ同一の融点あるいは軟化点において溶融あるいは軟化する封着材料によりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記スペーサ部材は上記側壁と一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
上記スペーサ部材は上記封着層に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
【請求項５】
上記スペーサ部材は、上記封着層中に埋没して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
【請求項６】
上記スペーサ部材は、上記側壁の全周に対して間欠的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記スペーサ部材の高さは０．１ｍｍ以上あることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項８】
上記スペーサ部材に隣接した上記封着層は、金属はんだにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
【請求項９】
上記封着層はインジウムを含んでいることを特徴とする請求項１ないし８記載の平面型表示装置。
【請求項１０】
上記前面基板と側壁との間、および上記背面基板と側壁との間に、上記封着層を所定の厚さに維持したスペーサ部材がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１１】
対向配置された前面基板および背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部間に配置されたほぼ枠状の側壁と、上記背面基板と側壁との間を封着した封着層および上記前面基板と側壁との間を封着した封着層と、上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、を備えた平面型表示装置の製造方法において、
上記側壁を導電性を有した材料で形成し、
上記背面基板および前面基板の一方と上記側壁との間に封着材およびスペーサ部材を配置した状態で、上記封着材を加熱溶融して封着層を形成することにより上記一方の基板と側壁とを封着し、
上記一方の基板と側壁とを封着した後、上記一方の基板が他方の基板の下側に位置した状態で、上記他方の基板と側壁との間に配置された封着材および上記一方の基板と側壁とを封着した上記封着層の封着材を加熱溶融して上記側壁と上記背面基板および前面基板との間にそれぞれ封着層を形成し、その際、上記側壁に電流を通電して加熱することにより、上記２つの封着層の少なくとも一方の封着層の封着材を溶融させて封着することを特徴とする平面型表示装置の製造方法。
【請求項１２】
対向配置された前面基板および背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部間に配置されたほぼ枠状の側壁と、上記背面基板と側壁との間を封着した封着層および上記前面基板と側壁との間を封着した封着層と、上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、を備えた平面型表示装置の製造方法において、
上記側壁を導電性を有した材料で形成し、
上記背面基板および前面基板の一方と上記側壁との間に封着材およびスペーサ部材を配置し、
上記背面基板および前面基板の他方と上記側壁との間に封着材を配置し、
上記一方の基板が上記他方の基板の下方に位置した状態で、上記封着材を加熱溶融して上記側壁と上記背面基板および前面基板との間にそれぞれ封着層を形成し、その際、上記側壁に電流を通電して加熱することにより、上記２つの封着層の少なくとも一方の封着層の封着材を溶融させて封着することを特徴とする平面型表示装置の製造方法。
【請求項１３】
上記封着材として、少なくともインジウムまたはインジウム合金を含む低融点金属材料を用いることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の平面型表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平坦な形状の平面型表示装置に係り、特に、真空の表示装置内部に多数の電子放出素子を設けた平面型表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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表示装置が開発されている。このような平面型表示装置には、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）、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】
この中で、例えば、ＦＥＤやＳＥＤに用いられる真空外囲器は、通常、対向配置された前面基板および背面基板を備え、これらの基板はその周縁部が互いに封着されている。そして、前面基板および背面基板の間隔をｍｍオーダーで確保するため封着材だけでは間隔を埋めることができず、両基板の周縁部間に封着領域に矩形枠状の側壁を配置し、側壁の両面と前面基板および背面基板との間に構成される２つの封着層を有している。
【０００４】
このような外囲器の製造方法として、例えば、特開２０００−２２９８２５号公報に開示された製造方法によれば、予めフリットガラスにより背面基板と側壁とを大気雰囲気中で接合し、次に、背面基板に接合された側壁と前面基板とを真空槽内で封着材を用いて封着し、真空外囲器を形成している。封着材としては、低温で溶融し、かつ真空中でのガス放出の少ないインジウム等の低融点金属材料が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した真空外囲器の製造方法では、背面基板と側壁の接合にフリットガラスを用いているため、フリットガラスの軟化に４００℃程度の高温を要すること、予めフリットガラスを仮焼成する工程が必要なことなど、量産性に問題がある。また、フリットガラスは鉛を含んでいるため、環境面においても代替品が必要となっている。
【０００６】
このような問題に対して、本発明者等は、背面基板と側壁の接合をフリットガラスに代えてインジウム等の低融点金属材料を用いることで解決しようと試みた。また、２つの封着層を真空槽内で一度に封着する検討を行った。
【０００７】
しかしながら、インジウムは溶融すると粘性が非常に低く、封着時には側壁の自重や反りにより２つの封着層の厚さが場所によって大きくばらつき、特に、下側封着層が潰されて薄くなる不具合を生じていた。そのため、部分的な封着材不足による封着部の気密性劣化、あるいは、封着材過多によるはみ出し不良が増大する問題がある。
【０００８】
この発明は、上述した問題に鑑みなされたもので、その目的は、封着部の気密性が高く信頼性の向上した平面型表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る平面型表示装置は、対向配置された前面基板および背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部間に配置されているとともに、導電性を有する材料で形成されたほぼ枠状の側壁と、上記背面基板と側壁との間を封着した封着層および上記前面基板と側壁との間を封着した封着層と、上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、上記前面基板および背面基板の少なくとも一方と上記側壁との間に設けられ、上記封着層を所定の厚さに維持したスペーサ部材と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係る平面型表示装置の製造方法は、対向配置された前面基板および背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部間に配置されたほぼ枠状の側壁と、上記背面基板と側壁との間を封着した封着層および上記前面基板と側壁との間を封着した封着層と、上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、を備えた平面型表示装置の製造方法において、
上記側壁を導電性を有した材料で形成し、上記背面基板および前面基板の一方と上記側壁との間に封着材およびスペーサ部材を配置した状態で、上記封着材を加熱溶融して封着層を形成することにより上記一方の基板と側壁とを封着し、上記一方の基板と側壁とを封着した後、上記一方の基板が他方の基板の下側に位置した状態で、上記他方の基板と側壁との間に配置された封着材および上記一方の基板と側壁とを封着した上記封着層の封着材を加熱溶融して上記側壁と上記背面基板および前面基板との間にそれぞれ封着層を形成し、その際、上記側壁に電流を通電して加熱することにより、上記２つの封着層の少なくとも一方の封着層の封着材を溶融させて封着することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明を平面型表示装置としてＦＥＤに適用した実施の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、このＦＥＤは、それぞれ透明な矩形状の絶縁基板、例えば、ガラス板からなる背面基板１１および前面基板１２を備え、これらの基板は所定の隙間を置いて対向配置されている。そして、背面基板１１および前面基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の真空外囲器１８を構成している。
【００１２】
前面基板１２の内面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、緑の蛍光体層、および黒色着色層を並べて構成されている。これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなりアノード電極として機能するメタルバック１７が形成されている。
また、背面基板１１の内面上には、多数の電子放出素子２０がマトリックス状に設けられ、蛍光体スクリーン１６と対向している。
【００１３】
接合部材として機能するほぼ矩形枠状の側壁１３は、封着層１５ａを介して背面基板１１の周縁部に封着されているとともに、封着層１５ｂを介して前面基板１２の封着部に封着されている。これにより、背面基板１１および前面基板１２の周縁部は、側壁３を介して互いに気密に接合されている。封着層１５ａ、１５ｂを形成する封着材としては、低融点金属材料、例えば、インジウムが用いられている。
【００１４】
背面基板１１および前面基板１２の間には、これら基板間の間隔を維持するため、それぞれ板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４は、その両端がそれぞれ背面基板１１および前面基板１２に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
【００１５】
図２および図３に示すように、側壁１３の下面側、つまり、背面基板１１側の面には、その外周縁および内周縁に沿って延びた壁状のスペーサ部材２２が一体に突設されている。そして、側壁１３はスペーサ部材２２を介して背面基板１１に当接している。また、側壁１３と背面基板１１との間を封着した封着層１５ａは、スペーサ部材２２の間に位置している。
【００１６】
そして、上記構成のＦＥＤによれば、背面基板１１上に形成された図示しない駆動配線を介して電子放出素子２０に電圧を印加することにより、電子放出素子は蛍光体スクリーン１６に向けて電子を放出する。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【００１７】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの製造方法について説明する。
例えば、３６インチサイズのＴＶ用ＦＥＤを製造する場合、背面基板１１および前面基板１２として、厚さ２．８ｍｍのガラス板を用意し、側壁１３として、幅１０ｍｍ、高さ１ｍｍの枠状のガラス材を用意する。側壁１３の片面には、全周に渡って幅１ｍｍ、高さ０．３ｍｍの壁状のスペーサ部材２２が側壁１３の内周縁と外周縁に沿って２本、側壁と一体に形成されている。スペーサ部材２２の高さは０．１ｍｍ以上に形成されていることが望ましい。
【００１８】
そして、背面基板１１上に電子放出素子２０および種々の配線を形成する。また、フリットガラスあるいはインジウム等の低融点金属封着材料を用いて、背面基板１１上に予めスペーサ１４を固定する。前面基板１２には、蛍光体スクリーン１６およびアルミニウム膜からなるメタルバック１７を形成する。更に、側壁１３の両面には、全周に渡って幅３ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのインジウム２５ａ、２５ｂをそれぞれ塗布充填する。
【００１９】
ここで、インジウムは、融点が１５６℃と低温であることに加えて、真空中で加熱されてもガス放出が極端に小さく、ＦＥＤの特性を劣化させることが少ない優れた封着材料である。
【００２０】
続いて、上記のようにして用意した背面基板１１、前面基板１２、側壁１３を真空槽内で一度に封着して、真空外囲器１８を形成する。すなわち、図４に示すように、側壁１３を間に挟んで背面基板１１および前面基板１２を対向配置した状態で、これらを真空槽内に送り込む。この際、背面基板１１を下側とし、かつ、側壁１３はスペーサ部材２２が下を向いた状態、つまり、背面基板１１側に突出した状態、に配置する。
【００２１】
そして、これらを加熱して各部材の表面吸着ガスを放出させ、更に、これらの部材を電子線洗浄した後、一旦冷却する。続いて、真空槽内で、背面基板１１、前面基板１２、側壁１３を約１８０℃に加熱し、インジウム２５ａ、２５ｂを十分に溶融する。この状態で、背面基板１１および前面基板１２を互いに接近する方向に加圧し、インジウム２５ａ、２５ｂかなる封着層１５ａ、１５ｂにより背面基板１１と側壁１３、および前面基板１２と側壁とを同時に封着する。
【００２２】
この際、溶融したインジウム２５ａ、２５ｂは極めて粘性の小さい状態にある。しかしながら、側壁１３は背面基板１１に当接するスペーサ部材２２を備えているため、この側壁と背面基板との間に位置した封着層１５ａは、側壁の自重によって過度に押し潰されることなく、所定厚さの封着層を形成することができる。また、側壁１３と前面基板１２との間に位置した封着層１５ｂについても、背面基板１１と前面基板１２との間にはスペーサ１４が設けられ、更に、側壁にはスペーサ部材２２が設けられているため、前面基板によって過度に押し潰されることなく、所定の厚さに保たれる。
その後、背面基板１１、前面基板１２、側壁１３を冷却し、封着層を固化させることにより、ＦＥＤの真空外囲器１８が形成される。
【００２３】
以上のように構成されたＦＥＤおよびその製造方法によれば、一度に２つの封着層１５ａ、１５ｂを低温で加熱して封着できるため、ＦＥＤの量産性が大幅に向上する。同時に、側壁１３と背面基板１１との間に側壁と一体のスペーサ部材２２を設けることにより、封着層１５ａ、１５ｂを全周に亘って所定厚さに維持することができる。従って、部分的な封着材不足による封着部の気密性劣化、あるいは、封着材過多によるはみ出し不良を低減し、封着部の気密性が高く信頼性の向上したＦＥＤを得ることができる。
【００２４】
なお、上述した実施の形態において、側壁１３を導電性の材料、例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌのいずれかを少なくとも含有した高融点材料等により形成してもよく材してもよく、この場合、側壁に通電することで封着領域だけを加熱封着することができ、一層量産性が向上する。また、封着材料としてはインジウムを用いているが、同様に粘性が低く側壁の自重や反りに対して封着層の厚さを保てないような他の封着材、例えば、インジウム合金、金属はんだ等を用いてもよい。
【００２５】
更に、上述した実施の形態では、真空槽内で一度に２つの封着部を封着する構成を示したが、予めインジウム等の封着材により片方の封着部、すなわち、片側の基板と側壁との間を接合しておく構成、あるいは、全ての封着を大気雰囲気中で行なう構成としてもよい。
【００２６】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤおよびその製造方法について説明する。
図５に示すように、本実施の形態によれば、予め背面基板１１と側壁１３とをインジウムからなる封着層１５ａにより大気雰囲気中で接合し、その後、真空槽内でインジウム１５ｂにより前面基板１２と側壁１３とを封着する。２つの封着部を２回に分けて封着することで、真空槽内における位置合わせを背面基板１１と前面基板１２との間の位置合わせのみに簡易化し、量産性の向上および環境負荷の向上を図るものである。
【００２７】
真空槽内における封着工程では、インジウム２５ｂの溶融とともに、側壁１３と背面基板１１とを接合した封着層１５ａのインジウム２５ａも溶融するが、側壁１３に設けられたスペーサ部材２２により、封着層１５ａの潰れを防止し所定厚さに維持することができる。
【００２８】
また、第２の実施の形態では、側壁１３における外周側のスペーサ部材２２を側壁全周に対して間欠的に設け、封着時、余剰インジウム２５ａを外周側のスペーサ部材２２の隙間２３から外側へ逃がせる構成とした。更に、側壁１３の幅を１０ｍｍから８ｍｍに狭く形成するとともに、インジウム２５ａの充填幅を３ｍｍから５ｍｍに増大した。
【００２９】
これにより、側壁１３の幅を細くしてＦＥＤの狭額縁化を図ることができ、同時に、前述した第１の実施の形態と同様に、封着部の気密性を高くし信頼性向上を図ることができる。
なお、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３０】
上述した実施の形態において、スペーサ部材２２は側壁１３と一体に形成したが、これらのスペーサ部材は背面基板１１と側壁との間に設けられていればよく、側壁と別体に形成されていても良い。
【００３１】
図６に示すように、第３の実施の形態によれば、背面基板１１と側壁１３との間の封着層１５ａを形成するインジウム中にスペーサ部材２２として予め径０．３ｍｍの金属ビーズを埋没させている。他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３２】
第３の実施の形態においても、封着層１５ａ、１５ｂを所定厚さに維持し、気密性の向上した信頼性の高いＦＥＤを得ることができるとともに、側壁１３の加工が容易となり量産性を更に向上することが可能となる。
【００３３】
図７および図８に示すように、第４の実施の形態によれば、スペーサ部材２２として小さな矩形状のブロックを用い、複数のスペーサ部材を、側壁１３と背面基板１１との間で、側壁の全周に所定の隙間おいて間欠的に配置している。この場合、スペーサ部材２２は、一対ずつ側壁１３の内周側と外周側とに対向して配されている。
【００３４】
そして、スペーサ部材２２の配置数は、使用する側壁１３の剛性に合わせて最小限に留める。これにより、スペーサ部材に係わる量産性を向上することができる。
【００３５】
また、スペーサ部材２２の配置は、図９に示すように、側壁１３の内外周で互い違いにしてもよく、これによりスペーサ部材２２が配置されている部分における封着層１５ａの幅減少量を最小限とすることができる。
なお、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
図１０に示すように、この発明の第５の実施の形態によれば、側壁１３と背面基板１１との間に設けられたスペーサ部材２２に加えて、側壁１３と前面基板１２との間にも他のスペーサ部材２４が設けられている。
【００３７】
すなわち、背面基板１１と対向した側壁１３の下面には、第１の実施の形態と同様に、その外周縁および内周縁に沿って延びた壁状のスペーサ部材２２が一体に突設されている。そして、側壁１３はスペーサ部材２２を介して背面基板１１に当接している。側壁１３と背面基板１１との間を封着した封着層１５ａは、スペーサ部材２２の間に位置している。
【００３８】
また、前面基板１２と対向した側壁１３の上面には、その外周縁および内周縁に沿って延びた壁状のスペーサ部材２４が一体に突設されている。そして、側壁１３はスペーサ部材２４を介して前面基板１２に当接している。側壁１３と前面基板１２との間を封着した封着層１５ｂは、スペーサ部材２４の間に位置している。
他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
上記のように構成された第５の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。加えて、第５の実施の形態によれば、側壁１３と前面基板１２との間にもスペーサ部材２４を設けることにより、側壁１３の反りによる側壁および基板の浮き上がり、並びに、封着層１５ａ、１５ｂの厚さのばらつきを低減することができる。従って、気密性が高く一層信頼性の向上したＦＥＤが得られる。
【００４０】
なお、第５の実施の形態において、スペーサ部材２４は、上述した第２ないし第４の実施の形態に示したスペーサ部材構造としても良い。その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明は、ＦＥＤやＳＥＤの真空外囲器に限るものではなく、ＰＤＰ等の他の平面型表示装置にも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、量産性に優れているとともに、封着部の気密性が高く信頼性の向上した平面型表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る平面型表示装置を示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記平面型表示装置の断面図。
【図３】上記平面型表示装置の側壁の一部を示す斜視図。
【図４】上記平面型表示装置の製造工程を示す断面図。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係る平面型表示装置の製造工程を示す断面図。
【図６】この発明の第３の実施の形態に係る平面型表示装置を示す断面図。
【図７】この発明の第４の実施の形態に係る平面型表示装置を示す断面図。
【図８】上記第４の実施の形態に係る平面型表示装置の背面基板、側壁、およびスペーサ部材を示す平面図。
【図９】上記第４の実施の形態に係る平面型表示装置の変形例を示す平面図。
【図１０】この発明の第５の実施の形態に係る平面型表示装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１…背面基板
１２…前面基板
１３…側壁
１４…スペーサ
１５ａ、１５ｂ…封着層
１６…蛍光体スクリーン
１７…メタルバック層
１８…真空外囲器
２０…電子放出素子
２２、２４…スペーサ部材
２５ａ、２５ｂ…インジウム
【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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