(57)【要約】【課題】パネル封着工程での枠ガラスの破損を防止でき、かつ量産性の高い画像表示装置を提供する。【解決手段】前面パネルガラスに画像形成部材を形成したアノード基板と、背面パネルガラスに複数の電子放出素子を形成したカソード基板とが、複数のスペーサおよび枠ガラスを介して対向し、アノード基板と枠ガラスとカソード基板とがガラスフリットにより気密封着されたパネル構造を有する画像表示装置において、枠ガラスの熱膨張係数を前面及び背面のパネルガラスのそれよりも小さくする。枠ガラスの熱膨張係数は前面および背面のパネルガラスのそれに対して８０〜９６％、好ましくは８５〜９０％とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面パネルガラスに画像形成部材を形成したアノード基板と、背面パネルガラスに複数の電子放出素子を形成したカソード基板とが、複数のスペーサおよび枠ガラスを介して対向し、前記アノード基板と前記枠ガラスと前記カソード基板とがガラスフリットにより封着されたパネル構造を有する画像表示装置において、前記枠ガラスの熱膨張係数が前記前面パネルガラス及び前記背面パネルガラスのそれより小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記前面パネルガラスと前記背面パネルガラスが同一の素材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記枠ガラスの熱膨張係数が、前記前面パネルガラスおよび前記背面パネルガラスのそれに対して８０〜９６％であることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記枠ガラスの熱膨張係数が、前記前面パネルガラスおよび前記背面パネルガラスのそれに対して８５〜９６％であることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記枠ガラスの熱膨張係数が、前記前面パネルガラスおよび前記背面パネルガラスのそれに対して８５〜９０％であることを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記ガラスフリットが、前記枠ガラスの前記アノード基板と前記カソード基板との接触面のほかに、パネル内面側とパネル外面側の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記ガラスフリットが、Ｐｂフリー低温ガラスフリットであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記ガラスフリットが、低熱膨張フィラー入りＰｂフリー低温ガラスフリットであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記Ｐｂフリー低温ガラスフリットが、酸化バナジウムを主成分とするガラスであることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記酸化バナジウムを主成分とするガラスが、その他の成分として酸化リン、酸化アンチモン、酸化バリウムを含むことを特徴とする請求項９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記低熱膨張フィラーが、セラミックス粉末或いは／及び高融点ガラス粉末であることを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記ガラスフリットにより封着された部分が、前記前面パネルガラスより観察すると光沢のある黒色であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に係り、特に内部を密閉容器とした平面パネル型の画像表示装置に適用するのに好適な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度及び高精細に優れた画像表示装置として、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のガラス基板の内面に複数の電子源が形成された背面パネルと、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を有する。前面パネルと背面パネルは所定の間隔をもって対向配置され、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させて貼り合され、密閉容器が構成される。この容器は、真空容器とも称される。
【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させ、貼り合せて密閉容器を構成する際には、封止枠と第１のガラス基板との接着部、および封止枠と第２のガラス基板との接着部に、ガラスを主成分とする接着層（シールフリットガラス）の塗布・乾燥がなされる。
【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】
平面パネル型の画像表示装置では、一般に前面および背面のパネルガラスと封止枠（枠ガラス）との熱膨張係数を合わせている。従って、多くの場合、パネルガラスと枠ガラスには同一の素材が用いられる。また、封着部は融点が低温の接着ガラスで接着され、一般的には鉛ガラス等を用いて接着される。
【０００７】
上記の構成を有する画像表示装置において、量産性を向上させるために封着時の冷却速度を大きくする、或いは環境問題対応のために鉛ガラス以外のガラスを封着に使用すると、枠ガラスにクラックが発生しやすい。その結果、パネル内を高真空に保つことが難しくなり、製造歩留まりが低くなる。
【０００８】
この原因について検討したところ、接着部に挟まれた枠ガラスが、封着工程における冷却の際に、前面および背面のパネルガラスより冷えにくいためであることが判明した。
【０００９】
本発明の目的は、封着工程での枠ガラスの破損を防止でき、かつ量産性の高い画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前面パネルガラスに画像形成部材を形成したアノード基板と、背面パネルガラスに複数の電子放出素子を形成したカソード基板とが、複数のスペーサおよび枠ガラスを介して対向し、アノード基板と枠ガラスとカソード基板とがガラスフリットにより気密封着されたパネル構造を有する画像表示装置において、枠ガラスの熱膨張係数が前面及び背面のパネルガラスのそれより小さいことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、枠ガラスの熱膨張係数は、パネルガラスの熱膨張係数の８０〜９６％が好ましく、さらに８０〜９６％、特に８５〜９０％がよい。枠ガラスに熱膨張係数が小さいガラスを使用するほど、封着工程の冷却速度を早くすることが可能である。
【００１２】
本発明では、封着部に鉛を含有しないＰｂフリー低温ガラスフリットを使用することが可能である。Ｐｂフリー低温ガラスフリットとしては、酸化バナジウムを主成分とするガラスフリットが好ましく、特に酸化バナジウム、酸化リン、酸化アンチモン、酸化バリウムを含むものが好ましい。低熱膨張フィラー入りガラスフリットを使用することもできる。この場合の低熱膨張フィラーには、セラミックス粉末や高融点ガラス粉末を用いることが好ましい。好適な低熱膨張フィラーの例を挙げると、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）、石英ガラス（ＳｉＯ２）などである。
【００１３】
ガラスフリットは、枠ガラスの前面および背面パネルガラスと封着される接着面に形成するだけではなく、接着面以外のパネル内面側やパネル外面側或いはその両方にも形成することが好ましい。その結果、枠ガラスにクラックが入った場合の真空度の低下を防止し、信頼性を向上させることができる。また、歩留まりの向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
枠ガラスの熱膨張係数を前面および背面のパネルガラスのそれよりも小さくすることによって、枠ガラスの破損を防止し、鉛ガラス以外の封着ガラスを使用した際の量産性・歩留まりを向上させることができる。また、封着部の信頼性を確保でき、画像表示装置の信頼性、耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る画像表示装置の全体構造を示したものであり、図１（ａ）は前面パネルガラス側から見た平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断された断面図である。
【００１７】
この表示装置は、背面パネルガラスに薄膜電子源を形成したカソード基板１０１と、前面ガラスパネルに蛍光体およびアノードを形成したアノード基板１０２を、封止ガラス枠１０３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。背面ガラスパネルと前面ガラスパネルは、所定の間隔で対向させて配置される。背面ガラスパネルの内面には、多数の電子放出源（陰極、以下、カソードとも称する）が形成されている。背面ガラスパネルと相対する前面ガラスパネルの対向面には、ブラックマトリッ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）が形成されている。前面ガラスパネルは光透過性である。
【００１８】
カソード基板１０１とアノード基板１０２は、間隔保持部材であるスペーサ１０４を介して対向配置される。カソード基板１０１とアノード基板１０２の内周縁部に、接着層としてシールフリットガラス１０５を塗布し、封止ガラス枠１０３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する。画像は、表示領域ＡＲにて形成される。
【００１９】
以下、具体例を示して、さらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
パネルガラスには、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）で使用されている熱膨張係数が８３×１０−７／℃の高歪点パネルガラス（板厚：２．８ｍｍ）を使用した。
【００２１】
封着ガラスフリットペーストには、これもＰＤＰで使用されている熱膨張係数が７２×１０−７／℃の低熱膨張フィラー含有のＰｂ系低温ガラスフリットペーストを使用した。Ｐｂ系低温ガラスは、ＰｂＯとＢ２Ｏ３とＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３を含む８０％ＰｂＯ−１４％Ｂ２Ｏ３−３％ＳｉＯ２−３％Ａｌ２Ｏ３系ガラス（表示は重量％）とした。低熱膨張フィラーには、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３を使用した。
【００２２】
枠ガラスには、以下の（１）〜（６）に示した６種類のガラスを使用した。
（１）熱膨張係数が９０×１０−７／℃のソーダライムガラス
（２）熱膨張係数が８３×１０−７／℃の上記ＰＤＰ用高歪点ガラス
（３）熱膨張係数が８０×１０−７／℃のアルミノシリケートガラス
（４）熱膨張係数が７５×１０−７／℃のアルミノシリケートガラス
（５）熱膨張係数が７０×１０−７／℃のアルミノホウケイ酸ガラス
（６）熱膨張係数が６６×１０−７／℃のホウケイ酸ガラス
枠ガラス棒を図２に示すリドロー法により製作した。リドロー法は、枠ガラス棒プリフォームを線引き炉で加熱し、巻取り機で引張り、切断機で所定の長さに切断することからなる。線引き炉では、炉出口における枠ガラス棒の粘度が１０６ポイズ程度になる温度まで加熱した。また、巻取り機で引張る前に形状寸法を測定し、寸法フィードバックシステムにて巻取り機の線引き速度を制御するようにした。この方法により、縦、横の寸法がそれぞれ２．８０ｍｍ、６．０ｍｍの長方形の枠ガラス棒を製作した。
【００２３】
枠ガラス棒を図３（ａ）に示すように配置して枠ガラスを組み立て、枠ガラス棒同士が接触するコーナー部分を熱溶着により接着した。ここでは、熱溶着を採用したが、封着ガラスフリットよりも高融点のガラスを用いて接着しても良い。
【００２４】
組み立てられた枠ガラスの上下面すなわちパネルガラスと接着される面に、図３（ｂ）に示したように封着ガラスフリットをディスペンサー法にて塗布し、４５０℃前後の温度で焼成して、枠ガラスに封着ガラスフリットを形成した。
【００２５】
封着ガラスフリットを形成した枠ガラスを、多数のスペーサとともに、アノード基板とカソード基板の間に設置し、４３０℃前後の温度に加熱して気密封着した。その後、パネル内部を加熱しながら排気し、パネル内部の真空度を１０−６Ｐａとした。
【００２６】
アノード基板およびカソード基板と枠ガラスとの封着条件は、６種類の枠ガラスのいずれも４３０℃、０．５時間加熱とし、封着後の冷却過程における冷却速度を１℃／分、３℃／分および５℃／分の３通りに変えた。２８０℃に冷却された後は炉冷とした。
【００２７】
製作したパネルの数は、６種類の枠ガラスごとに３個で、合計１８個である。
【００２８】
図４に、パネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数との関係を示した。パネル破損が生じているものは、一部分を除いて、枠ガラスに破損が見られた。封着時に枠ガラスやパネルガラスが割れると、前記した真空度を達成することはできないことから、真空度を測ることでパネル破損率を求めることができる。
【００２９】
この実施例から、以下の知見が得られた。
【００３０】
（１）冷却速度を大きくし、量産効率を向上させるためには、枠ガラスの熱膨張係数をパネルガラスの熱膨張係数よりも小さくした方がよい。
【００３１】
（２）枠ガラスの熱膨張係数は８０×１０−７／℃以下、すなわちパネルガラスの９６％以下が良い。更に好ましくは７５×１０−７／℃以下、すなわちパネルガラスの９０％以下が良い。
【００３２】
（３）枠ガラスの熱膨張係数が小さすぎると封着ガラスフリットが破損することから、６６×１０−７／℃以上、好ましくは７０×１０−７／℃以上、すなわちパネルガラスの８０％以上、好ましくは８５％以上が良い。
【実施例２】
【００３３】
本実施例では、封着材にＰｂを含まない、酸化バナジウムを主成分とするＰｂフリー低温ガラスを用いた。
【００３４】
パネルガラスと枠ガラスには、実施例１と同じものを使用した。封着ガラスフリットペーストとしては、下記の２種類の低熱膨張フィラー含有のＰｂフリーＶ系低温ガラスフリットペーストを使用した。
【００３５】
（Ａ）ガラス組成が５８％Ｖ２Ｏ５−２２％Ｐ２Ｏ５−１５％Ｓｂ２Ｏ３−５％ＢａＯ（表示は重量％）であり、低熱膨張フィラーがチタン酸アルミニウムＡｌ２ＴｉＯ５である、熱膨張係数が７３×１０−７／℃のフィラー入りガラスフリット。
【００３６】
（Ｂ）ガラス組成が５５％Ｖ２Ｏ５−２３％Ｐ２Ｏ５−１２％Ｓｂ２Ｏ３−５％ＢａＯ−５％ＴｅＯ２（表示は重量％）であり、低熱膨張フィラーが石英ガラスＳｉＯ２である、熱膨張係数が６５×１０−７／℃のフィラー入りガラスフリット。
【００３７】
パネルの試作は、実施例１と同様の条件で行った。但し、封着後、４３０℃から２８０℃までの冷却条件は、３℃／分と５℃／分の２通りとした。試作したパネル数は２４個である。
【００３８】
図５に、封着後のパネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数との関係を示した。パネルの破損が生じたものは、一部にパネルガラスでの破損が見られたほかは、枠ガラスで破損が生じていた。
【００３９】
この実施例から、以下の知見が得られた。
【００４０】
（１）枠ガラスの熱膨張係数は６６〜８０×１０−７／℃、好ましくは７０〜７５×１０−７／℃、すなわちパネルガラスの熱膨張係数に対して８０〜９６％、好ましくは８５〜９０％がよい。
【００４１】
（２）気密封着にＰｂフリーバナジウム系低温ガラスフリットが適用可能であり、ＲｏＨＳ規約に対応できる。
【００４２】
（３）バナジウムガラスを用いた封着部は、ブラックマトリックス同様に均一な光沢黒色であるので、有効画面面積の割合を大きくとれる。
【実施例３】
【００４３】
本実施例では、リドロー法による枠ガラスと、ガラス板からの切り出し品による枠ガラスを用いて、その評価を行った。
【００４４】
パネルガラスには、ＰＤＰで使用されている熱膨張係数が８３×１０−７／℃の高歪点パネルガラス（板厚：２．８ｍｍ）を使用した。封着ガラスフリットペーストには、低熱膨張フィラー含有のＰｂフリーバナジウム系低温ガラスフリットペーストを使用した。封着ガラスは５５％Ｖ２Ｏ５−２２％Ｐ２Ｏ５−１４％Ｓｂ２Ｏ３−５％ＢａＯ−４％ＴｅＯ２系の酸化バナジウムを主成分とする低温ガラス（表示は重量％）であり、低熱膨張フィラーは石英ガラス（ＳｉＯ２）、ガラスの熱膨張係数は６７×１０−７／℃である。
【００４５】
枠ガラスは、下記の５種類のリドロー品と切り出し品である。
【００４６】
（１）熱膨張係数が９０×１０−７／℃のソーダライムガラスのリドロー品と切り出し品
（２）熱膨張係数が８３×１０−７／℃の上記ＰＤＰ用高歪点ガラスのリドロー品と切り出し品
（３）熱膨張係数が８０×１０−７／℃のアルミノシリケートガラスのリドロー品と切り出し品
（４）熱膨張係数が７５×１０−７／℃のアルミノシリケートガラスのリドロー品と切り出し品
（５）熱膨張係数が７０×１０−７／℃のアルミノホウケイ酸ガラスのリドロー品と切り出し品
パネルの試作は、実施例１と同様の条件で行った。但し、枠ガラス封着後に、４３０℃から２８０℃まで冷却するときの冷却速度は３℃／分とした。試作パネル数は１０個である。
【００４７】
図６に、封着後のパネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数の関係を示した。パネルの破損は、全て枠ガラスで見られた。
【００４８】
本実施例の結果、リドロー法による枠ガラスの方が、切り出し加工による枠ガラスよりも、枠ガラス破損率が小さく有効であることが分かった。これは、リドロー法による枠ガラスの方が、切り出し品に比べて欠けや傷が少ないためと思われる。リドロー法による枠ガラスは、切り出し加工による枠ガラスよりも低コストで作製可能であるので、この点からもリドロー法による枠ガラスが好ましい。
【実施例４】
【００４９】
本実施例では、枠ガラスの全体に封着ガラスをつける方法とその効果について説明する。
【００５０】
図７に、リドロー法による枠ガラス棒への封着ガラスフリットのコート方法を示した。図２に示すリドロー法による枠ガラス棒の製法との違いは、線引き炉と巻取り機の間に、封着ガラスフリットペーストをダイス法で塗布する工程と、その後、フリットを焼成する工程を設けたことである。リドロー法では、枠ガラス棒の製造ライン上で、枠ガラス全体に封着ガラスを被覆することができるので、量産性とコストの面でも有利である。
【００５１】
また、封着ガラスフリットを、枠ガラスのアノード基板およびカソード基板と接着される接着面だけでなく、側面部分すなわちパネル内面側やパネル外面側に当たる部分にも形成することによって、枠ガラスが封着時に割れても封着ガラスがそれを埋めてくれるため、パネルのリークを防止できる。また、パネルガラスより熱膨張係数が小さい枠ガラスのパネル内面側或いは／及びパネル外面側に封着ガラスフリットを形成することによって、枠ガラスが割れにくくなり、信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の画像表示装置の一実施例を示す概略構成図であり、（ａ）は前面パネルガラスから見た平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】リドロー法による枠ガラス棒の製法を示した図である。
【図３】枠ガラスの組み立て法を示した図であり、（ａ）は枠ガラスを組み立て、コーナー部を熱溶着した状態を示す斜視図、（ｂ）は枠ガラスの表面に封着ガラスフリットを形成した状態を示す斜視図である。
【図４】実施例１で試作したパネルについて、パネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数との関係を示した図である。
【図５】実施例２で試作したパネルについて、パネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数との関係を示した図である。
【図６】実施例３で試作したパネルについて、パネル破損率と枠ガラスの熱膨張係数との関係を示した図である。
【図７】リドロー法で製作した枠ガラス棒へ封着ガラスフリットをコートする方法を示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１…カソード基板、１０２…アノード基板、１０３…封止ガラス枠、１０４…スペーサ、１０５…シールガラスフリット。
【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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