JP2008243610A - Airtight container, manufacturing method equipped with it, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内部が気密に遮蔽された気密容器、気密容器を備えた画像表示装置、気密容器の製造方法に関する。 The present invention relates to an airtight container whose inside is hermetically shielded, an image display device including the airtight container, and a method for manufacturing the airtight container.
近年、軽量・薄型の画像表示装置として、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型電子放出ディスプレイ(以下、SEDと称する)などが開発されている。 In recent years, as a lightweight and thin image display device, a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) that controls the intensity of light using the orientation of liquid crystal, a plasma display panel (hereinafter referred to as LCD) that emits phosphors by ultraviolet rays of plasma discharge. (Referred to as PDP), field emission display (hereinafter referred to as FED) that emits a phosphor with an electron beam of a field emission electron emitter, and surface conduction electron that emits a phosphor with an electron beam of a surface conduction electron emitter. Emission displays (hereinafter referred to as SEDs) have been developed.
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内部が気密に遮蔽された真空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。 For example, an FED generally has a front substrate and a rear substrate that are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are hermetically sealed by bonding their peripheral parts to each other via a rectangular frame-shaped side wall. This constitutes a vacuum envelope shielded by. A phosphor screen is formed on the inner surface of the front substrate, and a number of electron-emitting devices are provided on the inner surface of the rear substrate as electron emission sources that excite the phosphor to emit light.
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として例えば10kVが印加される。蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に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。 In order to support an atmospheric pressure load applied to the back substrate and the front substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates. The potential on the back substrate side is substantially the ground potential, and an anode voltage of, for example, 10 kV is applied to the phosphor screen. An image is displayed by irradiating red, green, and blue phosphors constituting the phosphor screen with an electron beam emitted from the electron-emitting device and causing the phosphor to emit light.
このようなFEDでは、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダーであり、前面基板と背面基板との間隔をミリメートルオーダーにすることができる。このため、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陰極線管(CRT)などと比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成することができる。 In such an FED, the size of the electron-emitting device is on the order of micrometers, and the distance between the front substrate and the rear substrate can be on the order of millimeters. For this reason, higher resolution, lighter weight, and thinner thickness can be achieved as compared with a cathode ray tube (CRT) used as a display of a current television or computer.
このようなFEDにおいては、真空外囲器内部を高い真空度に維持することが重要となる。真空度が低いと、安定した電子放出ができず、画像表示装置の寿命が低下することになるからである。 In such an FED, it is important to maintain a high degree of vacuum inside the vacuum envelope. This is because if the degree of vacuum is low, stable electron emission cannot be performed, and the life of the image display device is reduced.
真空外囲器内部の真空度を上げる方法としては、背面基板、側壁、前面基板を真空処理装置内に投入し、真空雰囲気中でこれらのべ一キング、電子線照射を行って表面吸着ガスを放出させた後、ゲッタ膜を形成し、そのまま真空雰囲気中でフリットガラスなどを用いて側壁と背面基板および前面基板とを封着する製造方法および製造装置が提案されている(例えば、特許文献1)。この方法によれば、電子線洗浄によって表面吸着ガスを十分に放出させることができ、ゲッタ膜も酸化されず十分なガス吸着効果を得ることができる。また、排気管が不要であるため、画像表示装置のスペースが無駄に消費されることがなくなる。
しかしながら、真空中でフリットガラスを使用して封着を行う場合、フリットガラスを400℃以上の高温に加熱する必要がある。その際、フリットガラスから多数の気泡が発生し、真空外囲器における封着部の気密性、封着強度などが悪化し、気密性維持の信頼性が低下するという問題がある。また、電子放出素子の特性上、400℃以上の高温にすることは避けた方がよい場合があり、そのような場合には、フリットガラスを用いて封着する方法は好ましくない。 However, when sealing is performed using frit glass in a vacuum, it is necessary to heat the frit glass to a high temperature of 400 ° C. or higher. At that time, a large number of bubbles are generated from the frit glass, and the hermeticity and sealing strength of the sealing part in the vacuum envelope are deteriorated, and there is a problem that the reliability of maintaining the hermeticity is lowered. In addition, due to the characteristics of the electron-emitting device, it may be better to avoid a high temperature of 400 ° C. or higher. In such a case, a method of sealing using frit glass is not preferable.
これを解決するために、フリットガラスに代わる封着材として、低融点金属であるインジウムやSnおよびその合金が用いられている。低融点金属を封着材とした場合、基板と濡れ性および高い気密性を持たせるために、封着材の下地層として金属蒸着膜や金属ペーストなどが使用される。しかし、ガラスと金属との接合性は十分とは言えず、真空加熱中に封着材が溶融し凝集する問題が時折発生していた。 In order to solve this problem, indium and Sn, which are low melting point metals, and alloys thereof are used as a sealing material instead of frit glass. When a low melting point metal is used as a sealing material, a metal vapor-deposited film, a metal paste, or the like is used as a base layer of the sealing material in order to give the substrate wettability and high airtightness. However, the bondability between the glass and the metal is not sufficient, and the problem that the sealing material melts and aggregates during vacuum heating occasionally occurs.
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、真空雰囲気もしくは安定ガス雰囲気中で容易にかつ確実に封着を行うことが可能な気密容器、これを備えた画像表示装置、および気密容器の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide an airtight container that can be easily and reliably sealed in a vacuum atmosphere or a stable gas atmosphere, an image display device including the same, and The object is to provide a method for manufacturing an airtight container.
この発明の態様に係る気密容器は、第1部材、およびこの第1部材に対向配置された第2部材と、前記第1部材と第2部材と間に設けられ、これら第1および第2部材を互いに封着した封着部と、を備え、前記封着部は、前記第1および第2部材の少なくとも一方に堆積された金属薄膜により形成された下地層と、前記金属薄膜の金属成分の一部が前記一方の部材に拡散して形成された拡散層と、前記下地層上に設けられた封着材層とを有している。 An airtight container according to an aspect of the present invention is provided between a first member, a second member disposed opposite to the first member, and the first member and the second member, and the first and second members. A sealing portion that seals each other, and the sealing portion includes an underlayer formed of a metal thin film deposited on at least one of the first and second members, and a metal component of the metal thin film. It has a diffusion layer, a part of which is diffused in the one member, and a sealing material layer provided on the base layer.
この発明の他の態様に係る気密容器の製造方法は、第1部材、およびこの第1部材に対向配置された第2部材と、前記第1部材と第2部材と間に設けられ、これら第1および第2部材を互いに封着した封着部と、を備えた気密容器の製造方法であって、
前記第1部材および第2部材の少なくとも一方に金属薄膜を堆積形成して下地層を構成し、前記少なくとも一方の部材と下地層との接合部およびその周辺に電圧を印加して前記金属薄膜の金属成分の一部を前記一方の部材に拡散して拡散層を形成し、前記下地層上に封着材層を形成し、前記封着材層を加熱して溶融あるいは軟化させた状態で、前記第1部材と第2部材とを前記封着材層を挟んで対向配置し、前記封着材により第1部材および第2部材を封着する気密容器の製造方法である。
An airtight container manufacturing method according to another aspect of the present invention is provided between a first member, a second member disposed opposite to the first member, and the first member and the second member. A sealing part that seals the first member and the second member together, and a manufacturing method of an airtight container,
A metal thin film is deposited and formed on at least one of the first member and the second member to form a base layer, and a voltage is applied to the junction between the at least one member and the base layer and the periphery thereof to form the base film. In a state where a part of the metal component is diffused into the one member to form a diffusion layer, a sealing material layer is formed on the base layer, and the sealing material layer is heated to be melted or softened. In the method of manufacturing an airtight container, the first member and the second member are disposed to face each other with the sealing material layer interposed therebetween, and the first member and the second member are sealed with the sealing material.
上記構成によれば、下地層とこの下地層が形成された部材との接合強度を高くし、真空雰囲気あるいは安定ガス雰囲気中で容易にかつ確実に封着することがでとともに気密性および封着強度の高い気密容器、これを備えた画像表示装置、および気密容器の製造方法を提供することができる。 According to the above configuration, the bonding strength between the base layer and the member on which the base layer is formed can be increased, and the sealing can be easily and surely performed in a vacuum atmosphere or a stable gas atmosphere. An airtight container having high strength, an image display device including the airtight container, and a method for manufacturing the airtight container can be provided.
以下、図面を参照しながら、この発明を画像表示装置としてのFEDに適用した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、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。前面基板11および背面基板12は、矩形枠状の側壁18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。真空外囲器10は、気密容器を構成し、例えば、前面基板11は第1部材を、また、側壁18は第2部材を構成している。側壁18は、例えば、フリットガラス等の低融点ガラス30により背面基板12の周縁部に封着されているとともに、後述する封着部33により前面基板11の周縁部に封着され、これらの基板同士を気密に接合している。
Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to an FED as an image display device will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the FED includes a
真空外囲器10の内部には、前面基板11および背面基板12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、外囲器10の一辺、例えば、長辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。各支持部材14の長手方向両端部は、それぞれ側壁18と隙間を置いて対向している。各支持部材14は、例えば、背面基板12に取り付けられている。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。
A plurality of plate-
図2および図3に示すように、前面基板11の内面上には表示面として機能する蛍光体スクリーン16が形成されている。蛍光体スクリーン16は、赤、緑、青の蛍光体層R、G、B、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色の遮光層20を並べて構成されている。赤、緑、青の3色の蛍光体層R、G、Bは、第1方向に隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第1方向と直交する第2方向に隙間を置いて配列されている。蛍光体層R、G、Bはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、3色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
蛍光体スクリーン16上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層17が形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層17は、縦方向および横方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層17は、蛍光体層R、G、Bに夫々重なって設けられている。また、メタルバック層17に重ねてゲッタ膜13が形成されている。
A
図2に示すように、背面基板12の内面上には、蛍光体スクリーン16の蛍光体層R、G、B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が設けられている。すなわち、背面基板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、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極28が形成されている。背面基板12の内面上において各キャビティ25内にはモリブデンなど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、画素に対応して複数列および複数行に配列されている。
As shown in FIG. 2, a large number of electron-emitting devices that emit electron beams are provided on the inner surface of the
導電性カソード層24およびゲート電極28は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成され、背面基板12の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線23(図1参照)が形成されている。
The
上記のように構成されたFEDにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子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16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16の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
In the FED configured as described above, a video signal is input to the electron-emitting
このように蛍光体スクリーン16には高電圧が印加されるため、前面基板11、背面基板12、側壁18、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。また、図2に示すように、背面基板12と側壁18との間は、低融点ガラス30によって封着され、前面基板11と側壁18との間は、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封着材層、例えば、インジウム層32とが融合した封着部33によって封着されている。
Thus, since a high voltage is applied to the
図4に模式的に示すように、下地層31は、前面基板11の封着面および側壁18の封着面にそれぞれ形成されている。下地層31は、封着面に堆積形成された膜厚5〜50μm程度の金属薄膜、例えば、アルミニウムの金属薄膜により形成されている。また、金属薄膜は、後述する電圧印加により、前面基板11および側壁18と陽極接合されている。更に、前面基板11の封着面および側壁18の封着面には、金属薄膜のアルミニウム成分の一部が拡散し、金属薄膜に連続した拡散層35がそれぞれ形成されている。各拡散層35は、厚さ3〜10μm程度に形成されている。
As schematically shown in FIG. 4, the
次に、上記のように構成された気密容器として機能する真空外囲器を有するFEDの製造方法について詳細に説明する。
まず、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。
Next, the manufacturing method of FED which has a vacuum envelope which functions as an airtight container comprised as mentioned above is demonstrated in detail.
First, the
続いて、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。
Subsequently, the electron-emitting
その後、この絶縁膜上に、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。
Thereafter, a metal film for forming a gate electrode such as molybdenum or niobium is formed on the insulating film by, for example, sputtering or electron beam evaporation. Next, a resist pattern having a shape corresponding to the gate electrode to be formed is formed on the metal film by lithography. Using this resist pattern as a mask, the metal film is etched by wet etching or dry etching to form the
次に、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。そして、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。
Next, the
続いて、電子放出素子22の形成された背面基板12の周縁部と矩形枠状の側壁18との間を、大気中で低融点ガラス30により互いに封着する。同時に、大気中で、背面基板12上に複数の支持部材14を低融点ガラス30により封着する。
Subsequently, the gap between the peripheral edge of the
その後、背面基板12と前面基板11とを側壁18を介して互いに封着する。この場合、まず、封着面となる側壁18の上面、および前面基板11の内面周縁部上に、それぞれ下地層31を全周に亘って所定幅に形成する。本実施の形態において、下地層31はアルミニウム膜を蒸着法によって形成する。その後、アルミニウム膜と前面基板11との間、およびアルミニウム膜と側壁18との間に電圧印加処理をする。この処理により、下地層31のアルミニウム成分がガラス基板11、側壁18へ混入することで基板11および側壁18の封着面側に金属薄膜に連続した拡散層が形成される。これにより、下地層31が基板11に陽極界面接合され、アルミニウム膜とガラス基板および側壁との密着性を飛躍的に高めることができる。
Thereafter, the
電圧印加処理の方法は、図5に示すように、アルミニウム板40上に前面基板11を載置し、直流電源(1kV、30mA)41を用いて下地層31(アルミニウム膜)とアルミニウム板40との間に電圧を印加する。このとき、下地層31側をプラス極とし、電圧は1kV印加する。また、前面基板11の封着部の温度を400℃に維持し、電圧印加時間は10分とした。なお、前面基板11を構成するガラス基板には、可動イオンであるナトリウムイオンが含有されている。電圧印加場所は、下地層31と前面基板11の界面およびその周辺のみでよい。また、アルミニウム板40の形状は封着部33に沿った矩形枠状としてもよい。上記と同様の方法により、側壁18に形成した下地層31を電圧印加処理する。
As shown in FIG. 5, the voltage application process is performed by placing the
前述した下地層31は、金属封着材料に対して濡れ性および気密性の良い材料、つまり、金属封着材料に対して親和性の高い材料を用いる。上述した蒸着法によるアルミニウム膜の他に、Ag、Ni、Co、Cr、Au、Cuの単体またはその合金からなる膜を用いることができる。成膜方法は、蒸着法に限らず、スパッタ法、イオンプレーティング法、メッキ法でもよい。
The above-described
また、基板ガラスは、高歪点ガラスを用いたが、可動イオンであるナトリウムイオンが多いほど下地層金属のガラスへの混入速度が速くなる。そのため、例えば、基板をソーダライムガラスにした場合には、電圧印加時の温度を220℃と低温で行うことができる。このことから、電圧印加時の基板温度は、100〜450℃の範囲で処理することができる。また、可動イオンは、ナトリウムに限らず、他のアルカリイオンなどでも良い。 Moreover, although high strain point glass was used for the substrate glass, the mixing rate of the base layer metal into the glass increases as the amount of sodium ions that are mobile ions increases. Therefore, for example, when the substrate is made of soda lime glass, the temperature during voltage application can be as low as 220 ° C. From this, the substrate temperature at the time of voltage application can be processed in the range of 100 to 450 ° C. Further, the mobile ions are not limited to sodium, but may be other alkali ions.
続いて、各下地層31の上に、金属封着材層としてのインジウム層32を配置する。インジウムは、例えば、シート状のもので、下地層幅よりも幅は狭いものを用いることが望ましい。インジウムの形状は、シート状に限らず、丸ワイヤー状なものや、小さな塊状のものでも良い。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。
Subsequently, an
なお、封着材層の形成は、単に下地層の上にシート状あるいはワイヤー状の封着材を配置する他、軟化したインジウムを下地層31上に充填して形成してもよい。
The sealing material layer may be formed by simply placing a sheet-like or wire-like sealing material on the underlayer, or filling softening indium on the
低融点金属材料としては、インジウムの単体ではなく、酸化銀、銀、金、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、Bi等の元素を単独あるいは複合で添加した合金を用いることもできる。例えば、In97%−Ag3%の共晶合金では、融点が143℃とさらに低くなり、しかも機械的強度を高めることができる。 As the low melting point metal material, an alloy in which elements such as silver oxide, silver, gold, copper, aluminum, zinc, tin and Bi are added alone or in combination can be used instead of indium alone. For example, in an In97% -Ag3% eutectic alloy, the melting point is further lowered to 143 ° C., and the mechanical strength can be increased.
なお、上記説明では、「融点」という表現を用いているが、2種以上の金属からなる合金では、融点が単一に定まらない場合がある。一般にそのような場合には、液相線温度と固相線温度が定義される。前者は、液体の状態から温度を下げていった際、合金の一部が固体化し始める温度であり、後者は合金の全てが固体化する温度である。本実施の形態では、説明の便宜上、このような場合においても融点という表現を用いることにし、固相線温度を融点と呼ぶことにする。 In the above description, the expression “melting point” is used, but in the case of an alloy composed of two or more metals, the melting point may not be determined as a single unit. Generally in such cases, the liquidus temperature and the solidus temperature are defined. The former is a temperature at which a part of the alloy starts to solidify when the temperature is lowered from the liquid state, and the latter is a temperature at which all of the alloy is solidified. In this embodiment, for convenience of explanation, the expression melting point is used even in such a case, and the solidus temperature is called the melting point.
次に、封着面に下地層31およびインジウム層32が形成された前面基板11と、背面基板12に側壁18が封着されているとともにこの側壁上面に下地層31およびインジウム層32が形成された背面基板側組立体とは、図6に示すように、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され、真空処理装置に投入される。
Next, the
図7に示すように、この真空処理装置100は、並んで配設されたロード室101、べーキング、電子線洗浄102、冷却室103、ゲッタ膜の蒸着室104、組立室105、冷却室106、およびアンロード室107、各室の温度、真空度を調整する駆動装置120、装置全体の動作を制御する制御部121を備えている。真空処理装置100の各室は、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。これら各処理室間は図示しないゲートバルブ等により接続されている。
As shown in FIG. 7, this
所定の間隔をおいて対向した背面基板側組立体および前面基板11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、べーキング、電子線洗浄102へ送られる。べーキング、電子線洗浄102では、10−5Pa程度の高真空度に達した時点で、背面基板側組立体および前面基板を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十分に放出させる。
The rear substrate side assembly and the
こ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31上に保持され、電子放出素子22側や背面基板の外側、あるいは蛍光体スクリーン16側への流出が防止される。
At this temperature, the indium layer (melting point: about 156 ° C.) 32 is melted. However, since the
べーキング、電子線洗浄102では、加熱と同時に、図示しない電子線発生装置から、前面基板11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。
In the baking and electron beam cleaning 102, simultaneously with heating, an electron beam is irradiated onto the phosphor screen surface of the
加熱、電子線洗浄後、背面基板側組立体および前面基板11は冷却室103に送られ、例えば約100℃の温度の温度まで冷却される。続いて、背面基板側組立体および前面基板11はゲッタ膜の蒸着室104へ送られ、ここで蛍光体スクリーンの外側にゲッタ膜として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。
After heating and electron beam cleaning, the rear substrate side assembly and the
次に、背面基板側組立体および前面基板11は組立室105に送られ、ここで200℃まで加熱されインジウム層32が再び液状に溶融あるいは軟化される。この状態で、前面基板11と側壁18と接合して所定の圧力で加圧した後、インジウムを除冷して固化させる。これにより、前面基板11と側壁18とが、インジウム層32および下地層31を融合した封着層によって封着され、真空外囲器10が形成される。
Next, the back substrate side assembly and the
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。
The
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、真空雰囲気中で前面基板11、および背面基板12の封着を行なうことにより、ベーキングおよび電子線洗浄の併用によって基板の表面吸着ガスを十分に放出させることができ、ゲッタ膜も酸化されず十分なガス吸着効果を得ることができる。これにより、高い真空度を維持可能なFEDを得ることができる。
According to the FED configured as described above and the manufacturing method thereof, the
また、封着材料としてインジウムを使用することにより封着時の発泡を抑えることができ、気密性および封着強度の高いFEDを得ることが可能となる。同時に、インジウム層32の下に下地層31を設けることにより、封着工程においてインジウムが溶融した場合でもインジウムの流出を防止し所定位置に保持することができる。
Further, by using indium as the sealing material, foaming at the time of sealing can be suppressed, and an FED having high airtightness and high sealing strength can be obtained. At the same time, by providing the
本発明者は、種々の下地層について、封着材、例えば、インジウムの濡れ性、封着材の層厚、耐下地汚染の有無、下地層形成の容易さについて比較した。その結果を以下の表1に示す。
下地層を形成する基板の材料としては、ソーダライムガラスおよび金属を用いた。下地層としては、本実施形態にように、金属薄膜により形成され、電圧印加処理、すなわち、陽極界面接合された下地層、電圧印加処理を施していない金属薄膜、銀ペーストを塗布して形成された下地層、および下地層無し、を比較した。 Soda lime glass and metal were used as the material for the substrate on which the underlayer was formed. The underlayer is formed of a metal thin film as in this embodiment, and is formed by applying a voltage application process, that is, an anode interface bonded base layer, a metal thin film not subjected to the voltage application process, or a silver paste. The undercoat layer and the non-undercoat layer were compared.
本実施形態に係る電圧印加処理された金属薄膜は、紙などで擦っても剥がれることがなく、ガラス基板との結合力が強いことが分かる。この金属薄膜のインジウムに対する濡れ性は、陽極界面接合処理をしない金属薄膜と比べると、大きく改善されている。陽極界面接合処理時間が長いほど、インジウムの濡れ性は向上する傾向がある。 It can be seen that the metal thin film subjected to the voltage application treatment according to the present embodiment does not peel off even when rubbed with paper or the like, and has a strong bonding force with the glass substrate. The wettability of the metal thin film with respect to indium is greatly improved as compared with the metal thin film not subjected to the anodic interface bonding treatment. The longer the anode interface bonding treatment time, the better the wettability of indium.
また、陽極界面接合処理した蒸着膜を下地層とすることで、インジウム厚を薄く、かつ、濡れ性を確保することができた。インジウムの層厚を薄くすることで、封着時に溶融したインジウムが流れることなく、安定した封着の可能性を示した。更に、金属蒸着膜を用いた場合、銀ペーストのように印刷/高温焼成という長い形成工程が必要なく、短時間で下地層を形成可能であることが分かる。 Moreover, the indium thickness was made thin and the wettability could be ensured by using the deposited film subjected to the anodic interface bonding treatment as a base layer. By reducing the indium layer thickness, the molten indium did not flow at the time of sealing, indicating the possibility of stable sealing. Furthermore, when a metal vapor deposition film is used, it turns out that the long formation process of printing / high temperature baking is not required like a silver paste, and an underlayer can be formed in a short time.
以上のことから、下地層とこの下地層が形成された部材との接合強度を高くし、気密性および封着強度の高い封着部が得られる。従って、真空雰囲気あるいは安定ガス雰囲気中で容易にかつ確実に封着することができるとともに気密性および封着強度の高い気密容器、これを備えた画像表示装置、および気密容器の製造方法を提供することができる。更に、インジウムの取り扱いが簡単となり、50インチ以上の大型の画像表示装置であっても容易にかつ確実に封着することができる。 From the above, the bonding strength between the base layer and the member on which the base layer is formed is increased, and a sealed portion having high airtightness and sealing strength is obtained. Therefore, an airtight container that can be easily and reliably sealed in a vacuum atmosphere or a stable gas atmosphere and has high airtightness and sealing strength, an image display device including the same, and a method for manufacturing the airtight container are provided. be able to. Furthermore, handling of indium becomes simple, and even a large image display device of 50 inches or more can be easily and reliably sealed.
なお、上述した実施形態では、前面基板11の封着面と側壁18の封着面との両方に下地層31およびインジウム層32を形成した状態で封着する構成としたが、いずれか一方の封着面のみに、例えば、図8に示すように、前面基板11の封着面のみに下地層31およびインジウム層32を形成した状態で封着する構成としてもよい。また、電圧印加処理も、いずれか一方の封着面に対してのみ行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the sealing is performed in a state where the
この発明は上述した実施の形態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。実施の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し、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. Some constituent elements may be deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, or constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
例えば、背面基板と側壁との間を、上記と同様の下地層31およびインジウム層32を融合した封着層によって封着してもよい。また、前面基板あるいは背面基板の一方の周縁部を折り曲げて形成し、これらの基板を側壁を介することなく直接的に接合する構成としてもよい。更に、インジウム層は、全周に亘って下地層の幅よりも小さな幅に形成されている構成としたが、下地層の少なくとも一部分において下地層の幅よりも小さな幅に形成されていれば、インジウムの流動を防止することが可能となる。
For example, the back substrate and the side wall may be sealed with a sealing layer in which the
また、上述した実施形態では、封着部の封着を真空雰囲気中で行う構成としたが、これに限らず、安定ガス雰囲気中で行ってもよい。前面基板と背面基板の封着についても、インライン型の真空処理装置の他、バッチ式の大気焼成炉を用いても良い。
この発明は、上述したFED等に限定されること無く、SED、PDP、蛍光表示管等の他の表示装置、あるいは、半導体センサーなど他の電子機器の気密容器にも適用することができる。
In the above-described embodiment, the sealing portion is sealed in a vacuum atmosphere. However, the present invention is not limited to this and may be performed in a stable gas atmosphere. For the sealing of the front substrate and the rear substrate, a batch-type atmospheric firing furnace may be used in addition to the in-line type vacuum processing apparatus.
The present invention is not limited to the above-described FED or the like, but can be applied to other display devices such as SED, PDP, and fluorescent display tube, or airtight containers of other electronic devices such as semiconductor sensors.
10…真空外囲器、11…前面基板、12…背面基板、14…支持部材、
16…蛍光体スクリーン、18…側壁、22…電子放出素子、30…低融点ガラス、
31…下地層、 32…インジウム層、 33…封着部、 35…拡散層、
100…真空処理装置
DESCRIPTION OF
16 ... phosphor screen, 18 ... side wall, 22 ... electron-emitting device, 30 ... low melting glass,
31 ... Underlayer, 32 ... Indium layer, 33 ... Sealing part, 35 ... Diffusion layer,
100 ... Vacuum processing apparatus
Claims (16)
前記封着部は、前記第1および第2部材の少なくとも一方に堆積された金属薄膜により形成された下地層と、前記金属薄膜の金属成分の一部が前記一方の部材に拡散して形成された拡散層と、前記下地層上に設けられた封着材層とを有している気密容器。 A first member, a second member disposed opposite to the first member, a sealing portion provided between the first member and the second member, and sealing the first and second members to each other; With
The sealing portion is formed by diffusing a base layer formed of a metal thin film deposited on at least one of the first and second members and a part of the metal component of the metal thin film to the one member. An airtight container having a diffusion layer and a sealing material layer provided on the base layer.
前記第1基板上に配置された表示面と、
前記第2基板上に設けられ前記表示面を励起する複数の電子源と、を備え、
前記封着部は、前記第1基板および第2基板の少なくとも一方に堆積された金属薄膜により形成された下地層と、前記金属薄膜の金属成分の一部が前記一方の基板に拡散して形成された拡散層と、前記下地層上に設けられた封着材層とを有している画像表示装置。 A vacuum envelope having a first substrate, a second substrate opposed to the first substrate with a gap, and a sealing portion joining the peripheral portions of the first substrate and the second substrate;
A display surface disposed on the first substrate;
A plurality of electron sources provided on the second substrate and exciting the display surface,
The sealing portion is formed by diffusing a base layer formed of a metal thin film deposited on at least one of the first substrate and the second substrate and a part of the metal component of the metal thin film to the one substrate. An image display device comprising the diffusion layer formed and a sealing material layer provided on the base layer.
前記第1部材および第2部材の少なくとも一方に金属薄膜を堆積形成して下地層を構成し、
前記少なくとも一方の部材と下地層との接合部およびその周辺に電圧を印加して前記金属薄膜の金属成分の一部を前記一方の部材に拡散して拡散層を形成し、
前記下地層上に封着材層を形成し、
前記封着材層を加熱して溶融あるいは軟化させた状態で、前記第1部材と第2部材とを前記封着材層を挟んで対向配置し、前記封着材により第1部材および第2部材を封着する気密容器の製造方法。 A first member, a second member disposed opposite to the first member, a sealing portion provided between the first member and the second member, and sealing the first and second members to each other; A method for manufacturing an airtight container comprising:
A metal thin film is deposited on at least one of the first member and the second member to form a base layer;
A voltage is applied to the junction between the at least one member and the base layer and the periphery thereof to diffuse a part of the metal component of the metal thin film to the one member to form a diffusion layer,
Forming a sealing material layer on the underlayer;
In a state where the sealing material layer is heated and melted or softened, the first member and the second member are disposed to face each other with the sealing material layer interposed therebetween, and the first member and the second member are disposed by the sealing material. A method for manufacturing an airtight container for sealing a member.
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