(57)【要約】【課題】この発明は、十分な封着強度を有する信頼性の高い表示装置、および表示装置の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板２、複数の電子放出素子を有する背面基板４、および２枚の基板の周縁部同士を封着する枠状の封着部材６を有する。封着部材６は、基板周縁部に枠状に形成される下地層２２、枠状の金属スペーサー２４、および金属スペーサー２４と下地層２２との間に充填される金属系封着材料２６を有する。下地層２２は、金属酸化物およびガラスフリットを含む。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蛍光体層を有する第１のガラス基板と、
上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する第２のガラス基板と、
上記第１および第２のガラス基板の周縁部同士を封着した枠状の封着部材と、を有し、
上記封着部材は、
上記第１および第２のガラス基板の周縁部にそれぞれ設けられた枠状の下地層と、
上記第１および第２のガラス基板の周縁部間に配置される枠状の金属スペーサーと、
この金属スペーサーと上記下地層との間に充填される金属系封着材料と、を有し、
上記下地層は、Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含有し、残部が上記第１および第２のガラス基板と同じ成分のガラスフリットと不可避不純物を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記ガラスフリットの平均粒子径が０．０１〜１０μｍであり、その含有量が５〜９０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物の平均粒子径が０．０１〜１０μｍであり、その含有量の合計が９５体積％未満であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
上記下地層は、カルシウム酸化物またはナトリウム酸化物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
上記下地層は、上記酸化物の組成が異なる複数の層を重ねて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の表示装置の製造方法であって、
上記第１および第２のガラス基板の周縁部に、上記Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含有し、残部が上記ガラスフリットを含む下地材料を、枠状に形成する工程と、
上記下地材料を大気中で上記ガラスフリットの焼成温度まで加熱して上記下地層を形成する工程と、
上記金属系封着材料を上記金属スペーサーと上記各基板の下地層との間に充填する工程と、
上記金属系封着材料を溶融して上記第１および第２のガラス基板の周縁部同士を封着する工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の蛍光体層を有する前面基板と複数の電子放出素子を有する背面基板の周縁部同士を封着した表示装置、および表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、偏平な平面パネル構造の表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。
【０００３】
ＦＥＤは、一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する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
前面基板の内面には３色の多数の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、各蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。
【０００５】
このＦＥＤを製造する場合、蛍光体層を形成した前面基板の周縁部に封着材料を設け、電子放出素子およびスペーサを形成した背面基板の周縁部にも封着材料を設け、両者の間に矩形枠状の側壁を介在させて、真空チャンバ内で封着材料を溶融して基板の周縁部同士を封着する。
【０００６】
しかし、上述したＦＥＤでは、基板と封着材料との間の親和性や側壁と封着材料との間の親和性についてあまり考慮されておらず、十分な封着強度を得るに至っていない。
【特許文献１】特開２００３−６８２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、十分な封着強度を有する信頼性の高い表示装置、および表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する第１のガラス基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する第２のガラス基板と、上記第１および第２のガラス基板の周縁部同士を封着した枠状の封着部材と、を有し、上記封着部材は、上記第１および第２のガラス基板の周縁部にそれぞれ設けられた枠状の下地層と、上記第１および第２のガラス基板の周縁部間に配置される枠状の金属スペーサーと、この金属スペーサーと上記下地層との間に充填される金属系封着材料と、を有し、上記下地層は、Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含有し、残部が上記第１および第２のガラス基板と同じ成分のガラスフリットと不可避不純物を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記発明によると、ガラス基板に形成する封着材料の下地層がＡｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含むことで、金属系封着材料との間の親和性を高めることができ、且つ、下地層がガラスフリットを含むことで、第１および第２のガラス基板との間の親和性を高めることができ、基板周縁部における十分な封着強度を有する信頼性の高い表示装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、十分な封着強度を達成でき封着の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。  
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）１について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤ１の真空外囲器１０を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【００１２】
図１乃至図３に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２（第１のガラス基板）および背面基板４（第２のガラス基板）を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、後述する枠状の封着部材６を介して周縁部同士が封着され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。
【００１３】
前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、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１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。
【００１４】
背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための電子を放出する電子放出源として、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１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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１６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４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。
【００１５】
また、ＳＥＤ１は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状の金属板からなるグリッド（図示せず）と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ（図示せず）と、で構成しても良い。
【００１６】
各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から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。
【００１７】
さらに、ＳＥＤ１は、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。
【００１８】
そして、上記ＳＥＤ１において、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１９】
以下、図２とともに図４および図５を参照して、上述した枠状の封着部材６について詳細に説明する。図４には、背面基板４の前面基板２に対向する内面周縁部に矩形枠状の下地層２２を形成した状態の平面図を示して有り、図５には、基板周縁部に配置される封着部材６の構成要素を分解した概略図を示してある。
【００２０】
図４および図５に示すように、封着部材６は、前面基板２および背面基板４の周縁部に塗布、印刷、或いは転写により成膜される矩形枠状の下地層２２、２枚の基板２、４の間でその周縁部に配置される矩形枠状の金属スペーサー２４、および、金属スペーサー２４と下地層２２との間に充填される金属系封着材料２６を有する。
【００２１】
下地層２２は、ガラス基板２、４に対する親和性が高く、且つ、金属系封着材料２６に対する親和性が高い材料により形成されている。具体的には、下地層２２は、Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含有し、残部が基板２、４と同じ成分のガラスフリットを含んでいることを特徴としている。
【００２２】
また、下地層２２は、外部から紛れ込むシリカや金属粉などの不可避不純物も含んでいる。さらに、下地層２２は、ガラスフリットの融点を下げるため、例えば、カルシウム酸化物やナトリウム酸化物を含んでも良い。
【００２３】
下地層２２が上述した金属酸化物を含有することで、金属系封着材料２６との間の親和性を高めることができる。また、下地層２２が上述したガラスフリットを含むことで、ガラス基板２、４との間の親和性を高めることができる。さらに、金属スペーサー２４を採用したことで、金属系封着材料２６に対する親和性も高くなっている。このため、金属スペーサー２４を採用した上で、上述した組成の下地層２２を採用することで、封着部材６による２枚のガラス基板２、４の周縁部における封着強度を十分に高めることができ、封着の信頼性の高いＳＥＤを提供できる。
【００２４】
なお、下地層２２に含まれる上述した金属酸化物の平均粒子径は、０．０１〜１０μｍの範囲内であることが望ましく、その含有量は合計で９５体積％未満であることが望ましい。また、下地層２２に含まれる上述したガラスフリットの平均粒子径は、十分な拡散効果を得るため、０．０１〜１０μｍの範囲内であることが望ましく、０．１〜１μｍの範囲内であることがより望ましい。さらに、下地層２２に含まれるガラスフリットの含有量は、５〜９０体積％の範囲内であることが望ましく、１０〜２０体積％の範囲内であることがより望ましい。
【００２５】
さらに、金属スペーサー２４と下地層２２との間に充填される金属系封着材料２６は、上述した下地層２２に含まれる金属酸化物の種類に応じて、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｔｉのうち少なくとも一種を含有し、残部がＳｎ若しくはＳｎ−Ｃｕ合金を含むことが望ましい。なお、この金属系封着材料２６も、外部から紛れ込むシリカや金属粉などの不可避不純物を含んでいる。
【００２６】
金属系封着材料２６がＡｇ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｔｉのうち少なくとも一種を含むことで、金属系封着材料２６自体の強度を向上させることができ、且つ、上述した下地層２２に含まれる金属酸化物と化合物を形成し、封着強度を向上させることができる。
【００２７】
例えば、Ｃｏを含有した封着材料２６を用いた場合、下地層２２には、Ｃｏと化合物を形成するＢｉ酸化物やＴｉ酸化物を含有させることが望ましい。また、Ｂｉを含有した封着材料２６を用いた場合、下地層２２には、Ｂｉと化合物を形成するＣｏ酸化物やＴｉ酸化物を含有させることが望ましい。つまり、金属系封着材料２６の組成に応じて下地層２２に含有する金属酸化物の種類を適当に選択すれば良い。
【００２８】
ところで、上述した封着部材６を有するＳＥＤ１を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともにスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。
【００２９】
そして、図４に示すように、前面基板２の周縁部、および背面基板４の周縁部に、上述した下地層２２を形成するための下地材料を枠状に形成する。このとき、下地材料は、塗布、印刷、或いは転写により、基板周縁部に形成される。具体的には、Ａｇ酸化物、Ｂｉ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｂ酸化物のうち少なくとも一種を含有し、残部が上記ガラスフリットを含む下地材料が基板２、４の周縁部に形成される。この下地材料は、この後、大気中で、上述したガラスフリットの焼成温度まで加熱されて焼成され、基板周縁部に図４に示すような下地層２２が形成される。
【００３０】
さらにこの後、図５に示すように、背面基板４の内面を上に向けた状態で、前面基板２を対向配置し、背面基板４の周縁部に形成した下地層２２と、前面基板２の周縁部に形成した下地層２２と、の間に矩形枠状の金属スペーサー２４を配置する。そして、この状態で、図５に示すように、金属スペーサー２４と下地層２２との間に上述した金属系封着材料２６を充填する。
【００３１】
このように周縁部に封着部材６を介在させた状態の２枚の基板２、４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、或いは不活性ガスで満たした後、封着部材６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。このとき、金属スペーサー２４と各下地層２２との間に充填された金属系封着材料２６を加熱して溶融し、前面基板２の周縁部と背面基板４の周縁部を封着する。これにより、複数のスペーサ８を備えたＳＥＤ１が製造される。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によると、金属系封着材料２６の下地層２２として、ガラス基板２、４に対する親和性の高いガラスフリット、および金属系封着材料２６に対する親和性の高い金属酸化物を含む材料を用いたため、金属スペーサー２４を用いた場合における、基板周縁部の封着強度を十分に高めることができ、封着の信頼性を高めることができる。
【００３３】
以下、図６を参照しながら、上述した封着部材６について、いくつかの実施例を挙げて具体的に説明する。  
［実施例１］
厚さ２ｍｍの２枚のアルミノ珪酸塩ガラス基板を用意し、これら各基板の周縁部に、Ｃｏ酸化物−１０体積％、Ｔｉ酸化物−１０体積％、Ａｇ酸化物−１０体積％、Ｃａ酸化物−１５体積％を含有し、残部がガラスフリットを含んだガラスペースト（下地材料）を枠状に塗布し、このガラスペーストを大気中で焼成して厚さ１０μｍの下地層を形成した。
【００３４】
そして、Ｂｉを含有し且つ残部がＳｎを含んだ厚さ１００μｍの金属系封着材料のシートを用意し、高さ２ｍｍの枠状の金属スペーサーを用意し、上述した２枚の基板の間に、下地層に重なるように封着材料のシートを介在させて、金属スペーサーを挿入配置した。さらに、この組立体を、真空雰囲気中で約３分間３００℃で加熱し、封着材料を溶融して基板周縁部を封着した。
【００３５】
以上のように基板周縁部を封着した金属系封着材料と下地層との間の接合界面には、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｔｉなどの化合物が形成され、十分な密着性と封着強度を得ることができた。
【００３６】
［実施例２］
厚さ２ｍｍの２枚のアルミノ珪酸塩ガラス基板を用意し、これら各基板の周縁部に、Ｂｉ酸化物−１０体積％、Ｃｏ酸化物−１０体積％、Ｔｉ酸化物−１０体積％、Ｃａ酸化物−１５体積％を含有し、残部がガラスフリットを含んだガラスペースト（下地材料）を枠状に塗布し、このガラスペーストを大気中で焼成して厚さ１０μｍの下地層を形成した。
【００３７】
そして、Ａｇ、Ｃｕを含有し且つ残部がＳｎを含んだ厚さ１００μｍの金属系封着材料のシートを用意し、高さ２ｍｍの枠状の金属スペーサーを用意し、上述した２枚の基板の間に、下地層に重なるように封着材料のシートを介在させて、金属スペーサーを挿入配置した。さらに、この組立体を、真空雰囲気中で約３分間３００℃で加熱し、封着材料を溶融して基板周縁部を封着した。
【００３８】
以上のように基板周縁部を封着した金属系封着材料と下地層との間の接合界面には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃｏ−Ｔｉなどの化合物が形成され、十分な密着性と封着強度を得ることができた。
【００３９】
［実施例３］
厚さ２ｍｍの２枚のアルミノ珪酸塩ガラス基板を用意し、これら各基板の周縁部に、Ｂｉ酸化物−１０体積％、Ａｇ酸化物−１０体積％、Ｃａ酸化物−２５体積％を含有し、残部がガラスフリットを含んだガラスペースト（下地材料）を枠状に塗布し、このガラスペーストを大気中で焼成して厚さ１０μｍの下地層を形成した。
【００４０】
そして、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉを含有し且つ残部がＳｎを含んだ厚さ１００μｍの金属系封着材料のシートを用意し、高さ２ｍｍの枠状の金属スペーサーを用意し、上述した２枚の基板の間に、下地層に重なるように封着材料のシートを介在させて、金属スペーサーを挿入配置した。さらに、この組立体を、真空雰囲気中で約３分間３００℃で加熱し、封着材料を溶融して基板周縁部を封着した。
【００４１】
以上のように基板周縁部を封着した金属系封着材料と下地層との間の接合界面には、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃｏ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｏ−Ｔｉなどの化合物が形成され、十分な密着性と封着強度を得ることができた。
【００４２】
［実施例４］
厚さ２ｍｍの２枚のアルミノ珪酸塩ガラス基板を用意し、これら各基板の周縁部に、Ｂｉ酸化物−１０体積％、Ｃｏ酸化物−１０体積％、Ｔｉ酸化物−１０体積％、Ａｇ酸化物−１０体積％、Ｃａ酸化物−１５体積％を含有し、残部がガラスフリットを含んだガラスペースト（下地材料）を枠状に塗布し、このガラスペーストを大気中で焼成して厚さ１０μｍの下地層を形成した。
【００４３】
そして、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉを含有し且つ残部がＳｎを含んだ厚さ１００μｍの金属系封着材料のシートを用意し、高さ２ｍｍの枠状の金属スペーサーを用意し、上述した２枚の基板の間に、下地層に重なるように封着材料のシートを介在させて、金属スペーサーを挿入配置した。さらに、この組立体を、真空雰囲気中で約３分間３００℃で加熱し、封着材料を溶融して基板周縁部を封着した。
【００４４】
以上のように基板周縁部を封着した金属系封着材料と下地層との間の接合界面には、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃｏ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｏ−Ｔｉなどの化合物が形成され、十分な密着性と封着強度を得ることができた。
【００４５】
なお、この発明は、上述した実施の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、上述した実施の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、上述した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良い。
【００４６】
例えば、上述した実施の形態では、ガラス基板２、４と金属系封着材料２６との間に１層の下地層２２を介在させた場合について説明したが、これに限らず、下地層２２を上述した酸化物の組成が異なる複数の層を重ねて形成しても良い。この場合、例えば、ガラス基板２、４と親和性の高い酸化物を含む下地層を基板側に設け、その上に金属系封着材料２６と親和性の高い酸化物を含む下地層を金属スペーサー２４側に重ねて設けることで、封着部材６による封着強度をより強くでき、信頼性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態に係る表示装置の真空外囲器を示す外観斜視図。
【図２】図１の真空外囲器を線分II−IIに沿って切断した断面斜視図。
【図３】図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図４】図１の表示装置の背面基板の周縁部に下地層を形成した状態を示す平面図。
【図５】基板周縁部に配置される封着部材の構成要素を分解して示す概略図。
【図６】封着部材の実施例を説明するための材料組成の図。
【符号の説明】
【００４８】
１…ＳＥＤ、２…前面基板、４…背面基板、６…封着部材、８…スペーサ、１０…真空外囲器、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１６…電子放出素子、２２…下地層、２４…金属スペーサー、２６…金属系封着材料。
【図１】
2008269843.tif 000003
【図２】
2008269843.tif 000004
【図３】
2008269843.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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