(57)【要約】【課題】封着部のずれや封着性劣化を防止し、信頼性の向上した平面型表示装置を提供する。【解決手段】平面型表示装置の真空外囲器１０は、対向配置された背面基板１１および前面基板１２と、前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した封着部１３と、を備えている。封着部の少なくとも一部の外側には、封着部よりも硬い芯材を有した補強部２０が設けられている。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前面基板および背面基板と、
上記前面基板および上記背面基板の周縁部間に位置しこれらの周縁部同士を封着材料で封着した封着部と、
上記封着部の少なくとも一部の外側に設けられているとともに上記封着材料よりも硬い芯材を有した補強部と、
を備えたことを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
上記補強部の芯材は、上記前面基板および上記背面基板の周縁部間に、接着材料を介して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記補強部は、上記前面基板および背面基板の少なくとも１辺のほぼ全長に渡って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
上記補強部は、上記前面基板および背面基板の少なくとも１辺に沿って間欠的に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
【請求項５】
上記補強部の芯材は、上記前面基板あるいは背面基板の一方の基板の表面および他方の基板の側縁に対向し、接着材料を介して上記表面および端縁に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項６】
上記補強部の芯材は、上記他方の基板の側縁の複数箇所にそれぞれ対向して複数個設けられていることを特徴とする請求項５に記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記芯材は、上記前面基板および背面基板の外方から供給される接着材料を、上記前面基板および背面基板と上記芯材との間の接着面に導く充填部を有していることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項８】
上記芯材は、ガラス、セラミックス、金属のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項９】
上記接着材料は、無機系接着剤、樹脂系接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１０】
上記封着材料は、接着剤、低融点金属のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１１】
上記封着材料は、インジウムまたはインジウム合金を含む低融点金属材料であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１２】
上記前面基板と上記背面基板との隙間が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１３】
上記前面基板の内面に形成された蛍光面と、上記背面基板上に設けられ上記蛍光面を励起する複数の電子放出源と、上記前面基板と背面基板との間に設けられた複数のスペーサと、を備えたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平坦な形状の平面型表示装置に係り、特に、対向配置され封着部を介して互いに封着された前面基板および背面基板を備えた平面型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型表示装置が開発されている。このような平面型表示装置には、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電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。
【０００３】
例えばＦＥＤやＳＥＤ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が接合され真空の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（以下、エミッタと称する）が設けられている。また、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Ｖａが印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体にエミッタ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。
【０００４】
このようなＦＥＤやＳＥＤでは、表示装置の厚さを数ｍｍ程度にまで薄くすることができ、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ＣＲＴと比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００５】
上記のような表示装置は、例えば、以下の文献に開示されている。
Ｋ．Ｓａｋａｉ，ｅｔ　ａｌ．，　Ｅｕｒｏ　Ｄｉｓｐｌａｙ，１８．３Ｌ，ｐｐ５６９−５７２，１９９６
Ｍ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，ｅｔ　ａｌ．，　ＳＩＤ　Ｉｎｔｌ．Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ　Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，Ｐ５２−５５，１９９７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなＦＥＤやＳＥＤでは、外囲器の内部を高真空に維持することが必要となる。また、ＰＤＰにおいても外囲器内部を一度真空にしてから放電ガスを充填する必要がある。ＬＣＤにおいても外囲器内部を液晶で満たす必要がある。従って、このような外囲器は、前面基板と背面基板との周辺を気密に封着した構成を有している。
【０００７】
一方、外囲器には種々の外力が作用する。例えば、平面型表示装置を搬送、転倒、落下させた場合、あるいは、表示装置に寄り掛かった場合等には、外囲器に捩じれや撓みの応力が発生する。また、表示装置を駆動した際の熱による歪みや、ストーブの熱などによる急激な熱衝撃が外囲器に作用する場合も考えられる。従って、外囲器には、これらの外力によって破壊されないだけの耐性が求められる。
【０００８】
外囲器を構成する２枚の基板については、基板の厚さを増したり、補強フィルムや補強フレームを付加することで比較的安易にその耐性を上げることができる。また、封着部については、硬いフリットガラス材料の使用や封着幅の増加により耐性を上げることができる。
【０００９】
また、近年では、平面型表示装置の特性向上や低コスト化、鉛レス化を図る目的で、高融点のフリットガラスではなく、接着剤や低融点金属材料を封着材料として用いる提案がなされている。しかしながら、このような封着材料を用いた外囲器では、フリットガラスやガラス製基板などに比べて封着部が柔らかくなってしまう。そのため、外囲器に作用する応力により封着部がずれたり、あるいは封着性が劣化する恐れが大きくなる。特に、基板の板厚が大きく頑強な平面型表示装置や、２枚の基板の隙間が大きいＦＥＤやＳＥＤなどの平面型表示装置では、外囲器のたわみにより、封着部に作用する応力が大きくなる。
【００１０】
この発明は、上述した問題に鑑みなされたもので、その目的は、封着部のずれや封着性劣化を防止し、信頼性の向上した平面型表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る平面型表示装置は、対向配置された前面基板および背面基板と、上記前面基板および上記背面基板の周縁部間に位置しこれらの周縁部同士を封着材料で封着した封着部と、上記封着部の少なくとも一部の外側に設けられているとともに上記封着材料よりも硬い芯材を有した補強部と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、この発明の態様に係る平面型表示装置によれば、上記補強部は、前面基板と背面基板との間に接着材料を介して芯材を埋め込んだ構造、あるいは、前面基板あるいは背面基板の一方に芯材を接着材料で固定し、背面基板あるいは前面基板の他方の端面を芯材で受け止める構造としている。
【００１３】
上記のように構成された平面型表示装置によれば、封着部の外側で前面基板および背面基板の周縁部に補強部を設けることにより、基板の周縁部に作用する外力を上記補強部で受け止め、封着部に作用する外力を大幅に低減すること可能となる。これにより、外力が作用した場合でも封着部のずれや封着性劣化を防止し、信頼性および表示特性の向上した平面型表示装置を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明を平面型表示装置としてＦＥＤに適用した実施の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、それぞれ透明な矩形状の絶縁基板、例えば、ガラス板からなる背面基板１１および前面基板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、背面基板１１および前面基板１２は封着部１３により周縁部同志が封着され、偏平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。封着部１３は矩形枠状に形成され、背面基板１１および前面基板１２の周縁部間に位置しているとももに、これら基板の全周に渡って延びている。
【００１５】
前面基板１２の内面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、緑の蛍光体層、および黒色遮光層を並べて構成されている。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１６上には、アルミニウム等からなりアノード電極として機能するメタルバック１７が形成されている。また、背面基板１１の内面上には、多数の電子放出素子１８がマトリックス状に設けられ、蛍光体スクリーン１６と対向している。
【００１６】
背面基板１１と前面基板１２との間には、これら基板間の間隔を維持するため、それぞれ板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４は、その両端がそれぞれ背面基板１１および前面基板１２に当接することにより、これらの基板に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】
背面基板１１および前面基板１２は、例えば、それぞれ３０〜５０“サイズで厚さ約３ｍｍ弱のガラス板で構成され、スペーサ１４により約１ｍｍの隙間を置いて対向している。封着部１３は、低融点金属材料、例えば、インジウムにより幅約２ｍｍに形成されている。
【００１８】
また、図２および図３に示すように、封着部１３の外側で、背面基板１１および前面基板１２の４辺には、封着部を補強する補強部２０がそれぞれ設けられている。各補強部２０は、細長い板状の芯材２２と接着材料２４とを有している。そして、芯材２２は、接着材料２４を介して背面基板１１および前面基板１２の周縁部間に挟み込んで固定され、封着部１３の近傍で対応する辺に沿って延びている。ここでは、各補強部２０は、基板の各辺において、角部を除くほぼ全長に渡って配置されている。
【００１９】
各芯材２２は、例えば、厚さ約０．８ｍｍ、幅６ｍｍの矩形断面を有したガラス製リブにより形成され、また、接着材料２４としては、例えば、無機系接着剤が用いられている。接着材料２４は、芯材２２の外面と、背面基板、前面基板および封着部１３との間に隙間に充填され、層厚が約０．１ｍｍ程度となっている。
【００２０】
上記構成のＦＥＤでは、背面基板１１上に形成された配線を介して電子放出素子１８に電圧を印加することにより、電子放出素子は蛍光体スクリーン１６に向けて電子を放出する。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【００２１】
次に、上記のように構成されたＦＥＤの製造方法について説明する。
例えば、３６インチサイズのＴＶ用ＦＥＤを製造する場合、背面基板１１および前面基板１２として、厚さ３ｍｍ弱のガラス板を用意する。そして、背面基板１１上に電子放出素子１８および種々の配線を形成する。また、フリットガラスあるいはインジウム等の低融点金属封着材を用いて、背面基板１１上に予めスペーサ１４を固定する。前面基板１２には、蛍光体スクリーン１６およびアルミニウム膜からなるメタルバック１７を形成する。
【００２２】
続いて、一方の基板、例えば、背面基板１１の表面周縁部に沿って幅２ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのインジウムをそれぞれ塗布し、封着部１３を形成する。ここで、インジウムは、融点が１５６℃と低温であることに加えて、真空中で加熱されてもガス放出が極端に小さく、ＦＥＤの特性を劣化させることが少ない優れた封着材料である。封着部１３を形成する封着材料としては、インジウムの他、インジウムを含んだ合金、あるいは、無機系，樹脂系の接着剤を用いることができる。
【００２３】
次に、上記のようにして用意した背面基板１１および前面基板１２を真空槽内で封着し、真空外囲器１０を形成する。すなわち、背面基板１１および前面基板１２を加熱して各部材の表面吸着ガスを放出させ、更に、これらの部材を電子線洗浄する。続いて、背面基板１１および前面基板１２を互いに対向した状態で真空槽内に配置した後、封着部１３を形成するインジウムを通電加熱し十分に溶融する。この状態で、背面基板１１および前面基板１２を互いに接近する方向に加圧し、インジウムかなる封着部１３により背面基板１１および前面基板１２の周縁部同士を封着する。
【００２４】
その後、背面基板１１および前面基板１２を冷却し、封着部１３を固化させることにより、ＦＥＤの真空外囲器１０が形成される。次に、背面基板１１および前面基板１２の各辺において、基板の周縁部間に接着材料２４を所定量充填した後、芯材２２を押し込んで基板の周縁部間に挟み込む。この状態で、接着材料２４を硬化させることにより、補強部２０を形成する。以上の工程により、補強部２０を備えたＦＥＤが得られる。
【００２５】
上記のように構成されたＦＥＤによれば、封着部１３の外側で真空外囲器１０の周縁部に補強部２０を設けることにより、真空外囲器１０に外力が作用した場合でも封着部１３のずれや封着性劣化を防止し、信頼性の向上を図ることができる。
【００２６】
詳細に述べると、補強部２０における接着材料２４である無機系接着剤は、接着剤の中では比較的硬い材料であるが、剪断力に対する硬さは、同じ接着面積であれば封着材であるインジウムとほぼ同程度である。このため、封着材や接着材料よりも硬いガラス製リブの芯材２２が無い補強構造では、封着部の封着幅を増大した程度の補強効果しか得られず、インジウムで形成された封着部１３に作用する応力も特に緩和されない。
【００２７】
本実施の形態によれば、補強部２０を構成する芯材２２は、剪断力に対する硬さが接着材料２４に比較して２〜２０倍程度高い。このため、接着材料２４の層厚が０．１ｍｍ程度である補強部２０全体の硬さは、封着部１３に対して桁違いに大きくなる。従って、背面基板１１および前面基板１２の周縁部に作用する剪断応力は、そのほとんどが硬い補強部２０にのみ集中し、補強部２０に対して柔らかいインジウムで形成された封着部１３にはほとんど作用しないことになる。
【００２８】
上記のように、硬い補強部２０には、これまで封着部１３に作用していた応力の大部分が集中して作用する。そのため、補強部２０は、降伏しない材料で構成され、また、ある程度の接着面積を有していることが望ましい。本実施の形態によれば、補強部２０は、基板の各辺に渡り約５〜６ｍｍの接着幅を有し、結果として実用上十分なたわみ強度を得ることができる。
【００２９】
以上のことから、本実施の形態に係るＦＥＤによれば、補強部２０を設けた簡単な構成により封着部１３を有効に補強することができ、真空外囲器１０に外力が作用した場合でも封着部１３のずれや封着性劣化を防止することができる。これにより、封着部１３の気密性が高く、かつ、背面基板１１および前面基板１２間の位置ずれを防止でき、信頼性および表示特性の向上したＦＥＤを得ることができる。
【００３０】
なお、補強部２０の芯材２２は、少なくとも封着部１３および接着材料２４よりも硬い材料で形成されていれば補強効果を得ることができ、上述したガラスに限らず、金属やセラミックス等で構成しても所望の硬さを得ることができる。
【００３１】
また、補強部２０の接着材料２４は、上述した無機系接着剤に限らず、エポキシなど樹脂系の材料、これにシリカやアルミナのフィラを加えた材料などでも概ね所望の硬さや補強効果を得ることができる。
【００３２】
補強部２０の形成領域は上述した実施の形態に限るものではなく、封着部１３の外側で基板の全周に渡って設けられていてもよい。また、補強部２０は、背面基板および前面基板の４辺に限らず、少なくとも１辺に沿って設けられていれば、補強効果を得ることができる。
【００３３】
更に、図４に示す第２の実施の形態のように、背面基板１１および前面基板１２の各辺において、複数の補強部２０が間欠的に複数設けられた構成としてもよい。この場合においても、上述した第１の実施の形態と同様に作用効果を得ることができる。
【００３４】
図５および図６に示す第３の実施の形態によれば、各補強部２０を構成する芯材２２は、接着材料２４を接着面に充填するための充填部２６を備えている。充填部２６は各芯材２２について複数設けられ、芯材の長手方向に間隔をおいて配置されている。ここで、各充填部２６は、それぞれ芯材２２の長手方向と直交する方向に延びているとともに互いに直交した一対の透孔２８ａ、２８ｂを有している。そして、芯材２２は、接着材料２４を介して背面基板１１および前面基板１２の周縁部間に挟み込んで固定され、封着部１３の近傍で基板の辺に沿って延びている。
【００３５】
上記構成の補強部２０を形成する場合、まず、背面基板１１および前面基板１２の各辺において、基板の周縁部間に芯材２２を装填する。その後、各充填部２６の透孔２８ａ、２８ｂから接着材料２４を注入し、接着面に誘導する。すなわち、充填部２６を通して芯材２２の外面と、背面基板、前面基板および封着部１３との間に隙間に接着材料２４を充填する。その後、接着材料２４を硬化させることにより、補強部２０が形成される。
【００３６】
上記構成のＦＥＤによれば、補強部２０の芯材２２は充填部２６を備えているため、芯材を背面基板１１および前面基板１２の周縁部間に装填した後、充填部を通して接着材料２４を接着面に充填することができる。この場合、芯材２２の外面と、背面基板、前面基板および封着部１３との間に隙間に位置する接着材料２４の層厚を、前述した第１の実施の形態に比較して薄く形成することが可能となる。そして、接着材料層を薄くできる分だけ、芯材２２を大きくすることができ、補強部２０による補強効果を一層向上することができる。
【００３７】
なお、第３の実施の形態において、他の構成は第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
補強部２０の長さが短い場合、充填部２６は少なくとも１つ設けられていればよい。また、各充填部２６は、芯材２２の外面と、背面基板、前面基板および封着部１３との間に隙間に開口した少なくとも１つの流出口と、真空外囲器１０の外方に開口した少なくとも１つの注入口と、を備えていればよい。更に、充填部２６は、上述した透孔に限らず、芯材２２の表面に形成された溝により構成してもよい。
【００３９】
次に、この発明の第４の実施の形態に係るＦＥＤについて説明する。前述した実施の形態では、各補強部の芯材は、接着材料２４を介して背面基板１１および前面基板１２の周縁部間に挟み込んで固定され、封着部１３の近傍で基板の辺に沿って延びている。これに対して、本実施の形態によれば、補強部２０は真空外囲器１０の各角部にそれぞれ設けられている。そして、各補強部２０はほぼＬ字状に折れ曲がった芯材２２を有している。この芯材２２は、封着部１３の外側で、背面基板１１の表面および前面基板１２の角部側縁に対向して配置され、これらの基板および封着部と芯材との隙間に位置した接着材料２４により固定されている。なお、他の構成は、前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４０】
第４の実施の形態によれば、前面基板１２と補強部２０との関係は剪断ではなく圧縮（引張）の関係となるため、芯材２２は、前面基板との接着面積が基板の厚さ程度の面積でも十分な降伏強さを確保することができる。また、剪断となる背面基板１１と補強部部との強度については、背面基板１１上の駆動配線などが存在しない角部の大きな面積を活用することで、補強部２０による基板角部のみの補強でも十分な補強効果を得ることができる。従って、第４の実施の形態においても、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得るこが可能となる。
【００４１】
なお、補強部２０は、一方の基板を挟んで少なくとも２つ対向して設けられていればよく、また、角部に限らず、基板の辺に隣接して設けた場合でも補強効果を発揮することができる。また、第４の実施の形態においても、接着材料を接着面に充填するための前述した充填部を各芯材２２に設け、芯材を基板に対して所定位置に配置した後、接着材料を充填する構成としても良い。
【００４２】
また、上述した第１ないし第４の実施の形態において、背面基板１１および前面基板１２の周縁部同士を封着した封着部１３は、封着材料のみに限らず、図９に示すように、例えばガラスからなる枠状の側壁３０と封着材料３２とを組合わせて構成してもよい。
【００４３】
その他、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、ＳＥＤやＰＤＰ等の他の平面型表示装置にも適用することができる。また、各構成部材の寸法、形状等は、必要に応じて種々変形可能である。特に、補強部を構成する芯材の形状は、矩形断面を有した板状に限らず、任意の形状とすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、簡単な構成により封着部を有効に補強することができ、封着部のずれや封着性劣化を防止し、信頼性の向上した平面型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤの平面図。
【図４】この発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤの一部を模式的に示す平面図。
【図５】この発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤの一部を模式的に示す平面図。
【図６】図５の線Ｂ−Ｂに沿ったＦＥＤの断面図。
【図７】この発明の第４の実施の形態に係るＦＥＤを示す平面図。
【図８】図７の線Ｃ−Ｃに沿った断面図。
【図９】この発明の更に他の実施の形態に係るＦＥＤを示す断面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器
１１…背面基板
１２…前面基板
１３…封着部
１４…スペーサ
１６…蛍光体スクリーン
１７…メタルバック層
１８…電子放出素子
２０…補強部
２２…芯材
２４…接着材料
２６…充填部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004087429.tif 000006
【図５】
2004087429.tif 000007
【図６】
2004087429.tif 000008
【図７】
2004087429.tif 000009
【図８】
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【図９】
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