JP2001351521A - 画像表示装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱による電子放出素子の劣化を防止し、高品位
な画像を表示可能な画像表示装置を製造できる画像表示
装置の製造方法および製造装置を提供することにある。 【解決手段】 フリットガラスを介して側壁１８と背面
基板１２とを接触させ所定の位置関係に配置する。この
背面基板の電子放出素子形成領域Ａよりも背面基板の周
辺部の封着部が高温となるように側壁および背面基板を
加熱し、フリットガラスにより側壁と背面基板とを封着
する。背面基板の電子放出素子形成領域の加熱温度を電
子放出素子の耐熱温度以下とし、背面基板の周辺部の加
熱温度をフリットガラスの焼成温度以上に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の電子放出素
子を有する画像表示装置の製造方法および製造装置に関
し、特に、平坦な画像表示装置における外囲器の製造方
法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高品位放送用あるいはこれに伴う
高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリー
ン表示性能については一段と厳しい要望がなされてい
る。これらの要望を達成するためには、スクリーン面の
平坦化、高解像度化が必須であり、同時に軽量化、薄型
化も図らねばならない。

【０００３】従来、上記要望を達成する画像表示装置と
して、多数の電子放出素子から放出される電子ビームを
蛍光体スクリーンに照射して蛍光体スクリーンを発光さ
せることにより画像を形成する表示装置が知られてい
る。この画像表示装置によれば、前面基板と背面基板と
が側壁を介して対向配置されている。背面基板上には、
複数の表面伝導型の電子放出素子がマトリックス状に配
置されている。各電子放出素子は、薄膜からなる一対の
素子電極と電子放出部とで構成されている。また、前面
基板には、電子放出素子から放出された電子が衝突する
ことで発光する蛍光体からなる蛍光膜とこの蛍光膜を覆
ったメタルバックとが形成されている。

【０００４】背面基板に配置された電子放出素子は高真
空中で安定して動作するため、前面基板、側壁、および
背面基板とで構成される外囲器内は、高真空に保たれな
ければならない。そこで、一般に、背面基板と側壁との
封着、および前面基板と側壁との封着にはフリットガラ
スが用いられている。この場合、背面基板、前面基板、
および側壁の封着部に流動性のあるフリットガラスを塗
布した後、各封着部を所定位置で接触させた状態でこれ
らを電気炉等に配置する。そして、背面基板、前面基
板、および側壁の全体をフリットガラスの融点以上の温
度に加熱して封着する。フリットガラスによる封着が終
了した後、外囲器全体を排気しながらベーキングで脱ガ
スを十分行い、更に、ゲッター処理を行った後、最後に
排気管を封じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したような構造を
有する平面型の画像表示装置では、その封着工程におい
て、背面基板、前面基板、および側壁の全体をフリット
ガラスの融点以上の高温に加熱して封着を行っている。
そして、この封着温度は、背面基板に配置された電子放
出素子の耐熱性の観点からできる限り低いことが好まし
い。

【０００６】しかしながら、現状では、低融点フリット
ガラスと称されるものでも必要焼成温度は４１０〜４５
０℃であるのに対して、電子放出素子の耐熱温度は４３
０℃程度であり耐熱性は低い。つまり、電子放出素子
は、封着工程において少なからず熱の影響を受け、電子
放出特性が劣化してしまう。そのため、高品位画像を得
ることが困難となる。

【０００７】更に、近年では、環境への影響低減が重要
であり、鉛等の有害物質は排除する必要があるが、一般
的な低融点フリットガラスはその母材がＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ
_３であり鉛を多く含んでいることから、その使用は好ま
しくない。しかしながら、無鉛フリットガラスでは必要
焼成温度が５００℃以上となり、前述の電子放出素子の
耐熱温度をはるかに上回るため所望の高品位画像を得る
ことが不可能となる。

【０００８】一方、平面型の画像表示装置では、外囲器
内部の真空度を高く保つ必要がある。しかしながら、従
来の排気工程では、基板の一角に排気管を設けて外囲器
の排気を行っており、外囲器の前面基板と背面基板との
間隔が２ｍｍ程度と狭いことから、非常に排気効率が悪
く十分な真空度を得ることができない。

【０００９】この問題点を解決する方法として、真空槽
内で外囲器の各部材を低融点材料を用いて封着すると同
時に外囲器を排気する方法が考えられる。この場合、電
子放出素子は活性化済みであるため耐熱温度は３５０℃
程度となり、これ以下の融点を持つ材料、例えばインジ
ウムあるいはインジウム合金等、を用いて封着する。こ
の方法では、排気効率も良く超高真空を保った外囲器が
得られ、また、電子放出素子の熱による劣化もなくすこ
とが可能となる。

【００１０】しかしながら、高真空槽内で背面基板、前
面基板、および側壁の全部材を高精度に位置決めし、更
に、各部材の封着面に充填された低融点材料の融点以上
の温度で高精度を保ったまま各部材を組み合わすのは非
常に困難であり、また、製造装置の構成も非常に大掛か
りとなり実用的でない。

【００１１】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、その目的は、封着工程での電子放出
素子の劣化が無く画像品位の向上した画像表示装置を製
造することが可能な画像表示装置の製造方法および製造
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る画像表示装置の製造方法は、所定の
隙間を置いて対向配置されているとともに、枠状の側壁
を介して周縁部同士が接合された背面基板および前面基
板を有した外囲器と、上記背面基板の内面上に形成され
た多数の電子放出素子と、上記前面基板の内面上に形成
され上記電子放出素子から放出された電子により励起さ
れて発光する蛍光体層を有した蛍光体スクリーンと、を
備えた画像表示装置の製造方法において、接着材を介し
て上記側壁と背面基板とを接触させ、上記側壁および背
面基板を所定の位置関係に配置し、上記背面基板の中央
部よりも上記背面基板の周辺部の方が高温となるように
上記側壁および背面基板を加熱して、上記接着材により
上記側壁および背面板を封着することを特徴としてい
る。

【００１３】また、この発明に係る画像表示装置の製造
装置は、所定の隙間を置いて対向配置されているととも
に、枠状の側壁を介して周縁部同士が接合された背面基
板および前面基板を有した外囲器と、上記背面基板の内
面上に形成された多数の電子放出素子と、上記前面基板
の内面上に形成され上記電子放出素子から放出された電
子により励起されて発光する蛍光体層を有した蛍光体ス
クリーンと、を備えた画像表示装置を製造する製造装置
において、接着材を介して互いに接触しているとともに
所定の位置関係に配置された側壁および背面基板につい
て、上記背面基板の中央部よりも上記背面基板の周辺部
の方が高温となるように上記側壁および背面基板を加熱
し、上記接着材により上記側壁と背面基板とを封着する
加熱装置を備えていることを特徴としている。

【００１４】更に、上記製造装置において、上記加熱装
置は、上記側壁および背面基板の全体を第１温度に加熱
する基板全面加熱装置と、上記背面基板の周辺部および
側壁を局所的に、上記第１温度よりも高い第２温度に加
熱する局所加熱装置と、を備えていることを特徴として
いる。

【００１５】上記のように構成されたこの発明の製造方
法および製造装置によれば、背面基板の中央部よりも周
縁部の加熱温度を高くし、上記側壁および背面基板を接
着材によって封着することで、電子放出素子の熱による
劣化を抑制しつつ背面基板と側壁を封着することができ
る。その後、前面基板を上記側壁に封着するとともに、
形成された外囲器内を排気することにより、比較的容易
に高精度な外囲器を形成でき、熱による電子放出素子の
劣化がなく画像品位の高い画像表示装置を得ることがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施の形態に係る画像表示装置の製造方法および
製造装置ついて詳細に説明する。まず、本製造方法およ
び製造装置によって製造される画像表示装置として、フ
ィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称
する）の構成について説明する。

【００１７】図１および図２に示すように、このＦＥＤ
は、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、これらの基板は所定の隙間を置
いて対向配置されている。そして、前面基板１１および
背面基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１８を
介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の外囲器１
０を構成している。そして、外囲器１０の内部は真空排
気され、高い真空度に維持されている。

【００１８】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、緑のストライプ状の蛍光体層、および非発
光部としてのストライプ状の黒色着色層を並べて構成さ
れている。また、蛍光体スクリーン１６に重ねて、アル
ミ膜等かなるメタルバック１９が形成されている。

【００１９】背面基板１２の内面上には、蛍光体層を励
起する電子源として、それぞれ電子を放出する多数の電
子放出素子２０が設けられている。これらの電子放出素
子２０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。各電子放出素子２０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。また、背面基板１２上には、電子
放出素子２０に電圧を印加するための図示しない多数本
の配線がマトリック状に設けられている。

【００２０】なお、前面基板１１と背面基板１２との間
には、これら基板間の間隔を保持するための図示しない
多数のスペーサ、放電制御用の電極板等が配設されてい
る。

【００２１】次に、上記構成のＦＥＤの製造方法および
製造装置について説明する。まず、前面基板１１、背面
基板１２、および側壁１８を用意する。この場合、予め
前面基板１１上に蛍光体スクリーン１６およびメタルバ
ック１９を形成しておくとともに、背面基板１２上に電
子放出素子２０を形成しておく。前面基板１１への蛍光
体スクリーンやメタルバックの形成方法、および背面基
板への電子放出素子の形成方法等は、従来と同一である
ためその詳細な説明を省略する。

【００２２】次に、図３に示すように、背面基板１２の
内面の内、電子放出素子２０が形成された形成領域Ａの
外側、つまり、背面基板１２の周縁部、および側壁１８
の接合面に、あるいは、いずれか一方に、接着材として
のフリットガラス２４を塗布する。このフリットガラス
２４は、ニトロセルロース等のバインダーで粘度を調整
した有機溶剤と混合してぺースト状にすることで容易に
塗布できる。

【００２３】続いて、図４および図５に示すように、適
当な治具等により背面基板１２および側壁１８を互いに
位置合わせした後、製造装置の基板全面加熱装置として
機能するホットプレート３０上に設置する。この際、背
面基板１２の外面がホットプレート３０の表面上に接触
した状態で、背面基板を配置する。

【００２４】ホットプレート３０は、背面基板１２の全
面を均一な温度分布に加熱するように複数の加熱源３２
を内部に有し、また、複数箇所に設けられた図示しない
温度センサーによって温度制御される。加熱源３２とし
ては、電気ヒーターやランプヒーター等種々の熱源を利
用することができる。

【００２５】そして、ホットプレート３０により、背面
基板１２全体を約３５０℃程度（第１温度）まで加熱す
る。この時、背面基板１２の上方に、電子放出素子２０
の形成領域Ａと対向して矩形状の反射板３４を所定の間
隔を置いて配置し、ホットプレート３０側からの熱を背
面基板１２側へ反射する。これにより、加熱時、背面基
板１２の両面を均一に加熱して温度差を無くし、両面の
温度差に起因する背面基板１２のそり、および極端な場
合の基板破損を防止することができる。なお、この時点
で背面基板１２の温度は約３５０℃程度であり、フリッ
トガラス２４の焼成温度（約４５０℃）以下となってい
る。そのため、フリットガラス２４は焼成されない。

【００２６】次に、背面基板１２の電子放出素子２０の
形成領域Ａの外側、つまり、背面基板の周縁部と、側壁
１８と、フリットガラス２４とを、その上方に設置され
た４つのハロゲンヒータ３６により約４５０℃程度（第
２温度）に加熱し、フリットガラスを焼成する。これに
より、背面基板１２と側壁１８とを封着し、背面基板−
側壁アセンブリ４０を形成する。

【００２７】ここで、４つのハロゲンヒータ３６は、製
造装置の局所加熱装置として機能し、それぞれ背面基板
１２の４辺の斜め上方に配置されている。そして、４つ
のハロゲンヒータ３６は、これらハロゲンヒータからの
熱放射が、背面基板１２の周縁部、側壁１８、およびフ
リットガラス２４の部分にのみ局所的に作用するよう
に、所望の寸法、配置に設定されている。なお、図４に
おいては、２つのハロゲンヒータのみを図示している。

【００２８】このようなハロゲンヒータ３６によって加
熱した場合、背面基板１２の周縁部、側壁１８、および
フリットガラス２４は約４５０℃程度まで加熱される
が、背面基板１２の中央部、すなわち、電子放出素子２
０の形成領域Ａは、電子放出素子の耐熱温度（約４３０
℃）以下の約３５０℃に保持される。従って、熱による
電子放出素子２０の特性劣化を生じることなく、フリッ
トガラス２４を焼成し背面基板１２と側壁１８とを封着
することができる。なお、背面基板１２に引張り応力が
作用しないように、背面基板中央部の加熱温度（第１温
度）と周辺部の加熱温度（第２温度）との温度差は、約
５０〜１００℃に設定されていることが望ましい。

【００２９】ハロゲンヒータ３６により加熱された部材
からの熱伝導によってその周辺の温度が上昇することも
考えられるが、影響を受ける範囲は狭く、電子放出素子
形成領域Ａ端部での温度上昇はほとんど無い。実際に実
験した例では、サイズ９００×５８０ｍｍの背面基板１
２、側壁１８と電子放出素子形成領域Ａとの間隔が約２
０ｍｍのものを、ホットプレート３０により３５０℃に
加熱し、その後、ハロゲンヒータ３６により側壁１８を
４５０℃まで加熱した。この場合でも、電子放出素子形
成領域Ａの端部の温度は約３５５℃であり、ほとんど影
響を受けないことが分かった。

【００３０】局所加熱装置の加熱源としては、ランプヒ
ータの他、電気ヒータ等種々の熱源を利用することがで
きる。ランプヒータの場合は、集光型のランプユニット
を用いることにより、光エネルギーを無駄なく利用で
き、低電力化が図れるという利点もある。

【００３１】上述した背面基板および側壁の封着後、背
面基板−側壁アセンブリ４０に前面基板１１を封着す
る。この場合、図示しない真空槽内で低融点材料を用い
て前面基板１１を封着すると同時に外囲器を排気する方
法によって、封着と排気を一括して行なう。

【００３２】まず、予め封着面で外周部に低融点材料か
らなる接着材が塗布された前面基板１１と、背面基板−
側壁アセンブリ４０とを真空槽に導入する。ここで低融
点材料は、背面基板−側壁アセンブリ４０の側壁１８に
塗布しても良く、また両方に設置しても良い。

【００３３】次に、真空槽内を排気し、真空槽の真空度
が１０５Ｐａ以下となった時点で、前面基板１１と背面
基板−側壁アセンブリ１０とをベーキングし十分に脱ガ
スを行なう。続いて、真空層内の温度を２００℃程度に
加熱し低融点材料を溶かした状態で、前面基板１１と背
面基板−側壁アセンブリ４０の側壁１８とを接触させ、
これらを所定の位置関係に配置する。その後、低融点材
料を除冷して前面基板１１と側壁１２とを封着すること
により、外囲器１０が形成される。

【００３４】真空槽内での組み立てでは、前面基板１２
と背面基板−側壁アセンブリ４０との２者の位置合わせ
精度のみを調整すれば良く、比較的容易に高精度な組み
立てが可能となる。

【００３５】以上のように構成されたＦＥＤの製造方法
および製造装置によれば、背面基板１２の電子放出素子
形成領域Ａよりも背面基板の周縁部、つまり、封着部を
高温に加熱することにより、フリットガラス２４を介し
て側壁１８を背面基板に封着している。そのため、熱に
よる電子放出素子２０の劣化を生じることなく背面基板
１２と側壁２とを封着することができる。その後、真空
槽内で前面基板１１を低融点材料を用いて封着するとと
ともに外囲器を排気することで、排気効率も良く超高真
空を維持した外囲器を比較的容易にかつ高精度に製造す
ることができる。これにより、高品位な画像を表示可能
なＦＥＤを製造することができる。

【００３６】なお、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に限らず、他の画像
表示装置にも適用することもできる。また、上述した実
施の形態では、前面基板１１と背面基板−側壁アセンブ
リ４０とを真空槽内で低融点材料を用いて封着する構成
としたが、これに限らず、前面基板１１と背面基板−側
壁アセンブリ４０との封着も、前述した基板全面加熱装
置および局所加熱装置を有した製造装置によって行なう
こともできる。つまり、この場合においても、背面基板
１２の中央部より周辺部の加熱温度を高くし、熱による
電子放出素子の劣化を抑制しつつ、前面基板１１と側壁
１８とをフリットガラスを介して封着することができ
る。さらに背面基板、側壁、および前面基板を同時にフ
リットガラスを介して封着してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、背面基板の中央部よりも周辺部を高い温度で加熱し
て、側壁と背面基板とを封着することにより、熱による
電子放出素子の劣化を防止し、画像品位の向上した画像
表示装置を製造可能な画像表示装置の製造方法および製
造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像表示装置としてのＦＥＤを示す斜視図。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図３】上記ＦＥＤの背面基板および側壁を示す分解斜
視図。

【図４】この発明の実施の形態に係る製造装置、および
製造方法の封着工程を示す斜視図。

【図５】上記製造装置および封着工程を示す側面図。

【符号の説明】

１０…外囲器 １１…前面基板 １２…背面基板 １６…蛍光体スクリーン １８…側壁 ２０…電子放出素子 ３０…ホットプレート ３６…ハロゲンヒータ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の隙間を置いて対向配置されていると
   ともに、枠状の側壁を介して周縁部同士が接合された背
   面基板および前面基板を有した外囲器と、上記背面基板
   の内面上に形成された多数の電子放出素子と、上記前面
   基板の内面上に形成され上記電子放出素子から放出され
   た電子により励起されて発光する蛍光体層を有した蛍光
   体スクリーンと、を備えた画像表示装置の製造方法にお
   いて、 接着材を介して上記側壁と背面基板とを接触させ、上記
   側壁および背面基板を所定の位置関係に配置し、 上記背面基板の中央部よりも上記背面基板の周辺部の方
   が高温となるように上記側壁および背面基板を加熱し、
   上記接着材により上記側壁と背面基板とを封着すること
   を特徴とする画像表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】上記背面基板の中央部は、上記電子放出素
   子の形成領域内であり、上記背面基板の周辺部は、上記
   電子放出素子の形成領域外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。
3. 【請求項３】上記背面基板全体を第１温度に加熱した
   後、上記背面基板の周辺部および側壁を局所的に、上記
   第１温度よりも高い第２温度に加熱することを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の画像表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】上記背面基板中央部の加熱温度と周辺部の
   加熱温度との差を約５０ないし１００℃とすることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像
   表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】上記接着材としてフリットガラスを用い、
   上記背面基板の中央部の加熱温度を３５０℃以下とし、
   上記背面基板の周辺部の加熱温度を４００℃以上とする
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記
   載の画像表示装置の製造方法。
6. 【請求項６】上記封着された背面基板および側壁を真空
   槽内に配置し、上記真空槽内を所定の真空度に維持した
   状態で、低融点材料を用いて上記前面基板を上記側壁に
   封着することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   １項に記載の画像表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】所定の隙間を置いて対向配置されていると
   ともに、枠状の側壁を介して周縁部同士が接合された背
   面基板および前面基板を有した外囲器と、上記背面基板
   の内面上に形成された多数の電子放出素子と、上記前面
   基板の内面上に形成され上記電子放出素子から放出され
   た電子により励起されて発光する蛍光体層を有した蛍光
   体スクリーンと、を備えた画像表示装置を製造する製造
   装置において、 接着材を介して互いに接触しているとともに所定の位置
   関係に配置された側壁および背面基板について、上記背
   面基板の中央部よりも上記背面基板の周辺部の方が高温
   となるように上記側壁および背面基板を加熱し、上記接
   着材により上記側壁と背面基板とを封着する加熱装置を
   備えていることを特徴とする画像表示装置の製造装置。
8. 【請求項８】上記加熱装置は、上記側壁および背面基板
   の全体を第１温度に加熱する基板全面加熱装置と、上記
   背面基板の周辺部および側壁を局所的に、上記第１温度
   よりも高い第２温度に加熱する局所加熱装置と、を備え
   ていることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置
   の製造装置。