(57)【要約】【課題】  配線周りの封止の劣化を防止し、信頼性の高い表示装置を提供する。【解決手段】  前面基板と背面基板とを対向させ、周縁部を封着材で封止した真空容器と、前記真空容器の内外に渡って配置されたアルミニウムの配線とを有する画像表示装置において、前記封着材はガラス成分よりなり、前記封着材と前記配線の界面に酸素拡散防止層を有することを特徴とする画像表示装置。酸素拡散防止膜としては、リン酸アルミニウム層や、クロムの金属膜が挙げられる。また、アルミニウムの配線と、リン酸ガラスを主成分とする接着層とを有する表示装置にある。【選択図】図１
2008198581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と背面基板とを対向させ、周縁部を封着材で封止した真空容器と、前記真空容器の内外に渡って配置されたアルミニウムの配線とを有する画像表示装置において、
前記封着材はガラス成分よりなり、前記封着材と前記配線の界面に酸素拡散防止層を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像表示装置であって、
前記封着材はリン酸ガラスよりなり、前記酸素拡散防止層はリン酸アルミニウム層であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはバナジウムまたはアンチモンの少なくともいずれかを含有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはバナジウムとアンチモンとを含み、各成分の含有量は、酸化物換算でＶ2Ｏ5を５０〜７０ｗｔ％、Ｐ2Ｏ5を２０〜３０ｗｔ％、Ｓｂ2Ｏ3を１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはテルルを含み、テルルの含有量がＴｅＯ2の酸化物換算で５ｗｔ％以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはアンチモンと亜鉛とを含み、各成分の含有量が酸化物換算でＳnＯ2を２５〜４５ｗｔ％、Ｐ2Ｏ5を３０〜５０ｗｔ％、ＺｎＯを１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載された画像表示装置であって、
前記酸素拡散防止層はクロミウムよりなる層であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７に記載された画像表示装置であって、
前記背面基板はマトリックス状に配列された電子源を有し、前記前面基板は前記電子源に対応する位置に、前記電子源から放出される電子線により励起され発光する複数色の蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイであることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置とその製造方法に係り、特に内部を密閉容器とした平面パネル型の
表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高輝度及び高精細に優れた表示装置として従来からのカラー陰極線管に代えて液晶表示装置やプラズマ表示装置等が実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして電子放出型表示装置や低消費電力化を特徴とする有機ＥＬ表示装置等、種々の型式のパネル型表示装置が実用化され、もしくは実用化準備段階にある。
【０００３】
電子放出型表示装置に関するものとしては特許文献１，特許文献２，特許文献３等を挙げることができる。この種の表示装置は、第１のガラス基板（背面基板）の内面に複数の電子源を形成した背面パネルと、第１のガラス基板の電子源形成面と対向する第２のガラス基板（前面基板）の内面に陽極（アノード）及び蛍光体が形成された前面パネルとを所定の間隔をもって対向配置し、背面パネルを構成する第１のガラス基板と前面パネルを構成する第２のガラス基板との外周内縁部にガラスを好適とする封止枠を介在して貼り合され、密閉容器（この場合、真空容器とも称する）を構成する。
【０００４】
背面パネルを構成する第１のガラス基板と前面パネルを構成する第２のガラス基板との外周内縁部に封止枠を介在して貼り合せて密閉容器を構成する際、封止枠と第１のガラス基板、および封止枠と第２ガラス基板の接着部にガラスを主成分とする接着層（シールフリットガラス）を塗布・乾燥する。上記の前面・背面パネルに設けられる回路の主要配線は、銀、あるいはクロミウム／銅／クロミウム積層物が用いられ、その封止のための接着層には鉛あるいはビスマスを主成分とするガラスが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８３０５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１３３５号公報
【特許文献３】特開平８−２２７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、より安価で形成容易なアルミニウムを用いた配線をする場合、鉛あるいはビスマスを主成分とするガラスに接触しているアルミニウムが反応し、配線の抵抗値が高くなり、また機密性が損なわれる問題が生じる。本発明の目的は、アルミニウム配線の機能を損なわず、気密に封着することにより、耐久性・信頼性を高めた画像表示装置にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本願発明の特徴は、アルミニウムよりなる配線と、対向する前面基板と背面基板を封止するガラスよりなる封着材の界面に酸素拡散防止層を設けた画像表示装置である。特に本発明は、リン酸ガラスとアルミニウムの界面に、緻密なリン酸アルミニウムの層を形成する事を特徴とする。
【０００８】
上記課題の生じる原因は、アルミニウムと封着ガラス材料が反応し、アルミニウム配線が浸食されるためである。アルミニウム材料は他の金属材料に比べて酸化しやすい性質を有しているため、酸素を含むガラスとも反応しやすい。本願発明者らはアルミニウムとガラスの反応生成物に着目し、封着ガラスとの組み合わせを検討した結果、アルミニウム配線表面に緻密なリン酸アルミニウム層を形成するガラスを見つけだす事ができ、本発明に至った。従って、金属と、ガラスが接触しているガラスと金属の組み合わせ部品で、接触している界面に該金属のリン酸化合物層を有する構造とすることにより、金属とガラスの接着が劣化しない組み合わせ部品を提供することができる。
【０００９】
この考え方をディスプレイ構造物に適用すると、パネルからの引き出し線をアルミニウム配線とし、封着ガラスをリン酸ガラスとし、アルミニウムと封着ガラスの界面にリン酸アルミニウム層を有する構造とする。あるいは封着ガラスとアルミニウム配線の界面に他の酸素拡散防止層を有する構造としても、同様の効果が期待できる。
【００１０】
リン酸ガラスは、例えばバナジウムおよびリンから構成されるガラス，アンチモンおよびリンから構成されるガラスである。アルミニウムとこれらガラスを組み合わせることにより、アルミニウム表面にリン酸アルミニウム層が形成され、内部のアルミニウムが保護される。人為的にアルミニウム表面をコート材で覆うことによっても同様の効果が得られる。例えば、アルミニウムと封着ガラスの界面に酸素拡散防止層として金属クロム層を有する構造としてもよい。
【００１１】
バナジウム，アンチモンおよびリンから構成されるリン酸ガラスは、原料としてＶ2Ｏ5，Ｓｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を用いることができ、その比率は例えば５０〜７０ｗｔ％Ｖ2Ｏ5，２０〜３０ｗｔ％Ｐ2Ｏ5，１０〜３０ｗｔ％Ｓｂ2Ｏ3である。適宜必要に応じテルルを添加してもよく、原料としてはＴｅＯ2を挙げられる。添加量は５ｗｔ％以下である。
【００１２】
アンチモン及びリンから構成されるリン酸ガラスは、原料としてＳｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を用いることができ、その比率は例えば２５〜４５ｗｔ％ＳｎＯ2，３０〜５０ｗｔ％
Ｐ2Ｏ5である。必要に応じ亜鉛を添加でき、添加量は１〜１０ｗｔ％ＺｎＯである。
【００１３】
このように、課題を解決する別の本願発明の特徴は、アルミニウムの配線と、リン酸ガラスを主成分とする接着層との組み合わせにより酸素拡散防止層を作る画像表示装置の製造法である。上記構成によれば、被膜形成する工程を別途追加しなくとも、配線と接着層の界面に緻密なリン酸アルミニウム層が形成され、アルミニウム配線の酸化の進行が防止される。
【発明の効果】
【００１４】
上記本願発明によれば、アルミニウム配線の抵抗が変化することを防止するとともに、機密性を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかる表示装置の全体構造例を説明する図である。この表示装置は、第１のガラス基板ＳＵＢ１に薄膜電子源を形成した背面パネルと、第２のガラス基板SUB2に蛍光体およびアノードを形成した前面パネルとを封止枠ＦＲで一体化して密閉容器を形成した電子放出型表示装置である。図１（ａ）は前面パネル（第１のガラス基板）側から見た平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線に沿って切断された断面図をそれぞれ示している。
【００１７】
この表示装置は、背面パネルと前面パネルを所定の間隔で対向させて構成される。背面パネルは、その内面に多数の電子放出源（陰極、以下カソードとも称する）が形成された第１のガラス基板ＳＵＢ１を有し、前面パネルは、第１のガラス基板ＳＵＢ１のカソード形成面と対向する内面にブラックマトリクス膜で互いに区画された複数色の蛍光体とアノード（陽極）が形成された透光性の第２のガラス基板ＳＵＢ２を有する。
【００１８】
第１のガラス基板ＳＵＢ１と第２のガラス基板ＳＵＢ２とは間隔保持部材（スペーサ
ＳＰＣ）を介して所定の間隔で対向配置される。第１のガラス基板ＳＵＢ１と第２のガラス基板ＳＵＢ２の内周縁部に接着層（シールフリットガラス）ＦＴを塗布し、封止ガラス枠ＦＲを介挿して焼成し、固定して密閉容器を形成する。この密閉容器の内部を図示しない排気管を通して真空排気される。封止枠ＦＲと各基板ＳＵＢの間には、電子源または上下の電極に電力・信号を供給する多数の配線が配されており、接着層ＦＴと接触している。なお、ＡＲは表示領域を示す。
【００１９】
図２は、本発明の封着部の配線の構造例を示す図である。図２（ａ）はアルミニウム配線が形成されたガラス基板上に配線の上を通るように封着ガラスのペーストを塗布し、仮焼きしたものを上から見た模式図である。通常の封着工程は、配線がパターニングされたガラス基板上に封着ペーストを塗布し、大気中１５０℃程度で乾燥し、樹脂成分を除去する。その後大気中４５０〜４８０℃で仮焼きし、封着ペーストを一旦溶解させ、ガラス基板に固定する。この段階で、配線材料と封着ガラスの反応が生じる。その後、前面板を張り合わせ、再度加熱することで２枚のガラス基板を封着する。このときの温度は仮焼きの温度よりも低く、４２０〜４５０℃である。
【００２０】
リン酸ガラスをアルミニウム配線に用いると、仮焼きの段階でアルミニウム配線上にリン酸アルミニウム層が形成される。図２（ｂ）は、封着ガラス部で切断した断面図である。アルミニウム配線と封着ガラスの界面にはリン酸アルミニウム層が形成され、これがアルミニウムの連続的な酸化を防止する役割を担う。
〔実施例〕
以下、本発明の具体例についてさらに詳細を説明する。
【実施例１】
【００２１】
（Ｖ−Ｐ接着層について）
本実施例では、バナジウムとリンを主成分とするガラスおよび、すずとリンを主成分とするガラスを接着層として使用した。接着用Ｖ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5系ガラスおよびＳｎＯ2−
Ｐ2Ｏ5系ガラスは、以下の手順で作製した。出発原料は、Ｖ2Ｏ5（高純度化学研究所、
９９.９％），ＳｎＯ2（高純度化学研究所、９９.９％），Ｐ2Ｏ5（高純度化学研究所、９９.９％），ＢａＯ（和光試薬、９９.９％）,Ｓｂ2Ｏ3(高純度化学研究所、９９.９％)，Ｎｂ2Ｏ5（高純度化学研究所、９９.９％），ＴｅＯ2（和光試薬、９９.９％），
ＳｉＯ2（和光試薬、９９.９％）である。ガラスを作製するには、まず各原料を表１，表２に示す重量比で混合した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
2008198581.tif 000004
【００２４】
いずれのガラスサンプルを作製する場合も、Ｐ2Ｏ5を除く全ての原料をあらかじめ混合しておいた。Ｐ2Ｏ5は吸湿性が高いため、長時間大気中に放置しないためである。Ｐ2Ｏ5以外の混合粉末をＰｔるつぼに入れ、Ｐｔるつぼごと秤に乗せ、Ｐ2Ｏ5を所定量秤量し、同時に金属製のスプーンで混合する。このとき、乳鉢やボールミルを用いた混合はしない。
【００２５】
上記の原料混合粉末が入ったＰｔるつぼを、ガラス溶解炉に設置し、加熱を開始する。昇温速度を５℃／min とし、目標温度に到達した時点から１時間保持する。本実施例では、目標温度を１０００℃にしている。溶解しているガラスを撹拌しながら１時間保持し、保持後はＰｔるつぼを溶解炉から取り出し、あらかじめ３００℃に加熱していた黒鉛鋳型に鋳込む。黒鉛鋳型に鋳込んだガラスは、あらかじめ歪取り温度に加熱している歪取り炉に移動し、１時間保持により歪を除去した後、１℃／min の速度で室温まで冷却した。得られたガラスは３０×４０×８０mmの大きさである。このような手順で、表１に示す組成のガラスを作製した。作製したＶ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5系ガラスを粉砕し、液状の樹脂成分と混合してペースト状のサンプルとした。
【００２６】
アルミニウム配線材料との反応性に関しては、以下のように検討した。スパッタ法にて、ソーダガラス基板上に太さ１mm，厚さ１００ｎｍのアルミニウム配線を形成し、図３
(ａ)のような配線サンプルとした。サンプルの電気抵抗値を測定したところ、０.００１Ωであった。
【００２７】
次に図３（ｂ）のように、このアルミニウム配線上に、本実施例のガラスペーストを５mm×１０mmの領域にスクリーン印刷し、電気炉にて加熱した。電気炉にて毎分５℃で昇温し、４２０℃で３０分保持し、その後、毎分２℃で２００℃まで降温し、放置して室温まで冷却した。この時同時に、市販品である鉛を主成分とする接着用ガラスを用いた試料も比較例として作製した。
【００２８】
図３（ｃ）のように、熱処理後のアルミニウム配線の電気抵抗値を測定したところ、表１のようになった。電気抵抗測定の結果、１０-3Ωオーダのサンプルに関しては◎、10-2Ωオーダのサンプルに関しては○、１０-1Ωオーダのサンプルに関しては△、それ以上のものに関しては×を記した。ガラス中のＰ2Ｏ5がアルミニウムと反応して緻密なリン酸アルミニウム層を形成し、それがアルミニウム配線の保護膜となり、配線の腐食進行を阻止していた。
【００２９】
Ｖ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5系ガラスはＴｅＯ2 を添加することによりガラス転移点を下げることができる。しかしながら上記実施例のＶＰＢ−６サンプルのようにＴｅＯ2 の添加量が５％以上になると、３０min の保持中にＴｅＯ2 が配線材料であるアルミニウムと反応し、アルミニウムと封着ガラスの界面にＡｌ2Ｔｅ3等の化合物を生成し、アルミニウム内部方向に向かう進行性の酸化反応を呈する事がわかった。封着工程の保持時間を短くすることによりこの問題は回避できるが、大型パネルの封着など、温度分布を一定にするため長時間の保持が必要な場合は、ＴｅＯ2添加量は５％以下が望ましいと言える。
【００３０】
ＶＢＰ−１０の組成に関しては、ガラスそのものが結晶化したため、本発明には適用できなかった。
【００３１】
また、ＳｎＯ2，Ｐ2Ｏ5 系ガラスＳＢＰ−１〜３に関しては、問題なく反応進行が抑えられた。
【００３２】
以下、１.５ インチパネルを表１のガラスを用いて封着した例を示す。幅２００μｍのアルミニウム配線パターンのマスクを用いてスパッタ法でアルミニウム配線を付けた1.5インチサイズのフィールドエミッションディスプレイアノード基板周囲に、表１のＶＢＰ−３，ＳＢＰ−２および鉛を主成分とする接着用ガラスを塗布し、大気中１５０℃で２ｈ乾燥後、４６０℃×３０min で仮焼きをした。その後、カソード基板を張り合わせ、450℃×３０min の工程で封着し、真空引きすることで点灯サンプルを作製した。その結果、ＶＢＰ−３およびＳＢＰ−２で封着したパネルは良好に点灯したが、鉛を主成分とする接着用ガラスで封着したパネルはアルミニウム配線の酸化が進行しており、真空排気をすることができなかった。
【００３３】
一方、鉛系ガラスを用いた比較例では、同様の実験を行った結果、ガラス中のＰｂＯが配線材料であるアルミニウムと反応し、ＰｂＯが還元され界面に析出し、界面の腐食状態が進行していた。
【００３４】
アルミニウムは酸化されやすい金属の１つである。大気中に放置されたアルミニウムの表面には緻密なＡｌ2Ｏ3被膜が形成され、それがアルミニウムの酸化の進行を阻止する。しかしながらこのようなアルミニウムと溶融ガラスが接触した場合、表面のＡｌ2Ｏ3はガラス中に溶解するため、結果としてアルミニウムとガラスが接触する事になる。従って、このようなアルミニウム配線材料を保護するためには、他の酸素の進入を防ぐ緻密な被覆層が必要となる。本検討のように、Ｖ2Ｏ5−Ｐ2Ｏ5系ガラス中のＰ2Ｏ5成分を利用しても同様に、アルミニウムとガラスの界面にリン酸アルミニウムの緻密な被膜を形成し、アルミニウム配線の腐食進行を阻止する事が可能である。
【実施例２】
【００３５】
本実施例は、配線に予め被覆層を付ける効果を検討した。アルミニウム配線上にあらかじめ酸化防止層を付した例について説明する。実施例１と同様に、１.５ インチのフィールドエミッションディスプレイアノード基板に、幅２００μｍのアルミニウム配線パターンのマスクを用いてスパッタ法でアルミニウム配線を付けた。その後、アルミニウム配線よりも幅広となる、幅３００μｍのパターンを用い、その上からガラスとの濡れ性がよく、酸化防止層として機能するＣｒ膜を付けた。配線部分の断面構造は模式的に図４に示される。
【００３６】
その後は実施例１と同様にアノード基板周囲に、表１のＶＢＰ−３および鉛を主成分とする接着用ガラスを塗布し、大気中１５０℃で２ｈ乾燥後、４６０℃×３０min で仮焼きをした。その後、カソード基板を張り合わせ、４５０℃×３０min の工程で封着し、真空引きすることで点灯サンプルを作製した。その結果、両サンプルとも良好に点灯した。
Ｃｒ層によりアルミニウムの連続酸化を防止する効果が得られることがわかった。
【００３７】
仮焼き温度が高い場合、高温での保持時間が長くなる場合など、アルミニウム配線材料の腐食環境が過酷になる場合などは、本実施例のように、あらかじめアルミニウム配線を被覆しておく方法が好ましいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる表示装置の全体構造例を説明する図である。
【図２】本発明にかかる表示装置の封着部の配線の構造を示す図である。
【図３】封着剤及び配線の組み合わせの検討をするための試料例を示す図である。
【図４】本発明にかかる表示装置の、被覆層をあらかじめ形成した封着部の配線の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
ＳＵＢ  基板
ＳＰＣ  スペーサ
ＦＲ  封止枠
ＦＴ  接着層
１  アルミニウム配線
２  ガラス基板
３  封着ガラス
４  リン酸アルミニウム層
５  クロム被覆層
【図１】
2008198581.tif 000005
【図２】
2008198581.tif 000006
【図３】
2008198581.tif 000007
【図４】
2008198581.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月25日(2007.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と背面基板とを対向させ、周縁部を封着材で封止した真空容器と、前記真空容器の内外に渡って配置されたアルミニウムの配線とを有する画像表示装置において、
前記封着材はガラス成分よりなり、前記封着材と前記配線の界面に酸素拡散防止層を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像表示装置であって、
前記封着材はリン酸ガラスよりなり、前記酸素拡散防止層はリン酸アルミニウム層であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはバナジウムまたはすずの少なくともいずれかを含有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはバナジウムとアンチモンとを含み、各成分の含有量は、酸化物換算でＶ2Ｏ5を５０〜７０ｗｔ％、Ｐ2Ｏ5を２０〜３０ｗｔ％、Ｓｂ2Ｏ3を１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはテルルを含み、テルルの含有量がＴｅＯ2 の酸化物換算で５ｗｔ％以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項２に記載された画像表示装置であって、
前記リン酸ガラスはすずと亜鉛とを含み、各成分の含有量が酸化物換算でＳｎＯ2 を
２５〜４５ｗｔ％、Ｐ2Ｏ5を３０〜５０ｗｔ％、ＺｎＯを１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載された画像表示装置であって、
前記酸素拡散防止層はクロミウムよりなる層であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７に記載された画像表示装置であって、
前記背面基板はマトリックス状に配列された電子源を有し、前記前面基板は前記電子源に対応する位置に、前記電子源から放出される電子線により励起され発光する複数色の蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイであることを特徴とする画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
リン酸ガラスは、例えばバナジウムおよびリンから構成されるガラス，すずおよびリンから構成されるガラスである。アルミニウムとこれらガラスを組み合わせることにより、アルミニウム表面にリン酸アルミニウム層が形成され、内部のアルミニウムが保護される。人為的にアルミニウム表面をコート材で覆うことによっても同様の効果が得られる。例えば、アルミニウムと封着ガラスの界面に酸素拡散防止層として金属クロム層を有する構造としてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
すず及びリンから構成されるリン酸ガラスは、原料としてＳｎＯ2 およびＰ2Ｏ5を用いることができ、その比率は例えば２５〜４５ｗｔ％ＳｎＯ2 ，３０〜５０ｗｔ％Ｐ2Ｏ5である。必要に応じ亜鉛を添加でき、添加量は１〜１０ｗｔ％ＺｎＯである。