(57)【要約】【課題】樹脂系接着材や低融点ガラスを用いて封着作業を迅速かつ安定して行うことができ、生産性の向上した表示装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】表示装置の外囲器１０は、樹脂系接着材１３により封着された封着部を少なくとも一部に有し、樹脂系接着材は導電性を有している。封着時、樹脂系接着材に通電して加熱し、この樹脂系接着材を熱硬化させて封着する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点ガラス材により封着された封着部を少なくとも一部に有した外囲器を備え、上記低融点ガラス材は導電性を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記低融点ガラス材の封着時の抵抗率は、１×１０４Ωｃｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記低融点ガラス材は、カーボンあるいは金属微粒子を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
上記低融点ガラス材は、少なくともＳｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｒｕの１つを含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
上記低融点ガラス材は、少なくともＬｉ、Ｎａ、Ｋの１つを含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
上記外囲器は対向配置された一対の基板を備え、上記基板の周縁部は上記封着部により封着されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
樹脂系接着材により封着された封着部を少なくとも一部に有した外囲器を備え、上記樹脂系接着材は導電性を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
上記樹脂系接着材は、カーボンあるいは金属微粒子を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
上記外囲器は対向配置された一対の基板を備え、上記基板の周縁部は上記封着部により封着されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
導電性を有する低融点ガラス材により少なくとも一部が封着された外囲器を備えた表示装置の製造方法において、
上記外囲器の封着部に低融点ガラス材を配置し、
上記配置された低融点ガラス材に通電して加熱し、低融点ガラスを軟化溶融させて封着することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１１】
上記低融点ガラスに通電する電流の向きを時間により変化させることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１２】
上記外囲器を上記低融点ガラス材の軟化溶融温度近傍まで加熱した状態で、上記低融点ガラス材に通電して加熱軟化することを特徴とする請求項１０又は１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１３】
上記低融点ガラス材の封着時の抵抗率は、１×１０４Ωｃｍより小さいことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１４】
上記低融点ガラス材は、カーボンあるいは金属微粒子を含んでいることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１５】
上記低融点ガラス材は、少なくともＳｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｒｕの１つを含んでいることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１６】
上記低融点ガラス材は、少なくともＬｉ、Ｎａ、Ｋの１つを含んでいることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１７】
導電性を有する樹脂系接着材により少なくとも一部が封着された外囲器を備えた表示装置の製造方法において、
上記外囲器の封着部に樹脂系接着材を配置し、
上記配置された樹脂系接着材に通電して加熱し、樹脂系接着材を熱硬化させて封着することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１８】
上記樹脂系接着材は、カーボンあるいは金属微粒子を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、少なくとも一部が封着された外囲器を有する表示装置、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表を表示する表示装置として、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）など知られている。これらの表示装置は、通常、表示素子を収納する外囲器を有し、外囲器は少なくともその一部が封着材により封着されている。
【０００３】
例えばＬＣＤでは、２枚の基板の周辺部同士を樹脂系接着材により封着して外囲器を構成している。この場合、一般的にはエポキシ樹脂接着材が周辺部に印刷塗布された基板を貼り合わせ、加熱炉で基板全体を１００℃以上の温度に加熱して所定時間維持することで接着材を熱硬化させ封着している。
【０００４】
また、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＳＥＤ、ＣＲＴでは、基板や排気管などをフリットガラスにより封着して外囲器を構成している。この場合、基板等の封着部にフリットガラスを印刷塗布もしくは充填し、基板等を加熱炉で３５０〜４５０℃程度の温度に加熱してフリットガラスを軟化溶融（場合により結晶化）させた後、冷却固化させている。
【０００５】
上記のような封着工程では、外囲器全体を所定の温度に加熱保持する必要があった。そのため、大掛かりな加熱装置を必要とすること、基板の熱膨張により位置合わせ精度が劣化すること、加熱、冷却時間が長くなることなどの問題を抱えており、特に大型の表示装置では深刻な問題となっている。
【０００６】
この問題を解決する方法として、外囲器の封着部に比較的低温で溶融するインジウム等の低融点金属封着材を充填し、導電性封着材に通電しそのジュール熱により導電性封着材自身を発熱、溶解させ、基板を結合する方法（以下、通電加熱と称する）が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、この方法によれば、封着部のみに必要最低限の加熱を加えることで、外囲器を封着することができ、上記問題が軽減される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３１９３４６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、封着材として広く用いられている樹脂系接着材や低融点ガラスは絶縁物であるため、通電加熱封着の技術が適用できなかった。
【０００９】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、樹脂系接着材や低融点ガラスを用いて封着作業を迅速かつ安定して行うことができ、生産性の向上した表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の形態に係る表示装置では、樹脂系接着材や低融点ガラス自体に導電性を持たせる構成としている。
すなわち、この発明の態様に係る表示装置は、低融点ガラス材により封着された封着部を少なくとも一部に有した外囲器を備え、上記低融点ガラス材は導電性を有していることを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る表示装置は、樹脂系接着材により封着された封着部を少なくとも一部に有した外囲器を備え、上記樹脂系接着材は導電性を有していることを特徴としている。
【００１１】
この発明の態様に係る表示装置の製造方法は、導電性を有する低融点ガラス材により少なくとも一部が封着された外囲器を備えた表示装置の製造方法において、
上記外囲器の封着部に低融点ガラス材を配置し、上記配置された低融点ガラス材に通電して加熱し、低融点ガラスを軟化溶融させて封着することを特徴としている。
【００１２】
また、この発明の他の態様に係る表示装置の製造方法は、導電性を有する樹脂系接着材により少なくとも一部が封着された外囲器を備えた表示装置の製造方法において、上記外囲器の封着部に樹脂系接着材を配置し、上記配置された樹脂系接着材に通電して加熱し、樹脂系接着材を熱硬化させて封着することを特徴としている。
【００１３】
上記構成の表示装置およびその製造方法によれば、樹脂系接着材や低融点ガラス材を用いた封着においても通電加熱技術を適用することが可能になり、表示装置の生産性を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る表示装置を平面型表示装置としてのＬＣＤ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、ＬＣＤは外囲器１０を備えている。外囲器１０は、所定の隙間をおいて対向配置された一対の基板１１、１２を有し、これら基板の周縁部は、導電性を有した樹脂系の接着材１３により互いに貼り合わされて封着部を構成している。基板１１、１２間には液晶層１４が封入されている。接着材１３は、基板１１、１２の周縁部に沿って枠状に形成され、その一対の端部１３ａは隙間を置いて対向し、液晶注入口１７を規定している。この液晶注入口１７は、液晶を注入した後、例えば、紫外線硬化樹脂接着材からなる封止材１８により封止されている。基板１１の内面には図示しない画素電極、スイッチイング素子、複数の配線が設けられ、基板１２の内面には図示しない対向電極等が設けられている。
【００１５】
次に、上記構成を有したＬＣＤの製造方法について説明する。まず、電極、配線等がそれぞれ形成された基板１１、１２を用意し、一方の基板の周縁部に沿って接着材１３を枠状に印刷塗布する。続いて、基板１１、１２を互いに位置合わせした後、接着材１３により互いに貼り合わせる。この際、図３に示すように、加圧装置１５により基板１１、１２を挟持し、互いに接近する方向へ所定の圧力で加圧する。また、各基板１１、１２の外面において、接着材１３と対向する領域、つまり、封着部の外側の領域を、環状の断熱部１６で覆う。断熱部１６は、後述する通電加熱により接着材１３を加熱した際、大気雰囲気や伝熱により熱が逃げないようにするもので、熱伝導が低く比熱の小さいセラミクスなどの部材形成されている。
【００１６】
この状態で、図４に示すように、液晶注入口１７を規定している樹脂系接着材１３の２つの端部１３ａに電源供給部１９を接続し、これらの端部から接着材１３に電流を通電して接着材を加熱する。
【００１７】
ここで接着材１３は、エポキシ樹脂を母材とし、樹脂固形分の７０重量％の銀と２０重量％のカーボン、および予め硬化剤と５μｍのスペーサ部材（シリカ、アルミナ等の粒）を適量配合した１液性の接着材組成とした。カーボンを配合した理由は、出来るだけ少ない導電性フィラーで低い低効率を達成させるためである。銀のみを添加した場合、導電パスを形成するために必要な最低添加量が多くなり、接着材としての接着力および気密性が劣化する。しかし、樹脂内への分散性に優れたカーボンを適量配合することで、少ない銀添加量で銀粉間の導電を確保することができ、結果的に封着部の接着力および気密性を向上させている。接着材１３の抵抗率は、１×１０−２〜１×１０−３Ωｃｍ程度である。
【００１８】
基板１１、１２を加圧した状態の接着材１３の断面は、幅１０ｍｍ、厚さ５μｍである。接着材１３は通電加熱により室温から１２０℃まで昇温され、１２０℃で３０分間維持される。本実施形態では、断熱部１６により適切な断熱処理を施しているため、封着部１ｃｍあたり約１Ｗ（通電電流にして０．２〜２Ａ程度）の電力投入により、接着材１３を含む封着部の温度は、１〜３分で１２０℃に達している。
【００１９】
断熱部１６に設置した熱電対により封着部の温度を測定しながら、接着材１３が１２０℃を維持するのに必要なだけの電力投入を行い接着材を熱硬化させた後、通電を停止する。通電停止とともに基板１１、１２から断熱部１６を離間する。次いで、基板１１、１２の表面をエアブロー冷却する。これにより、基板１１、１２の周縁部同士が封着され、また、基板１１、１２は通電停止から約１〜２分で充分冷却され、次工程への基板払出しが可能となる。
【００２０】
以上のように、本ＬＣＤおよびその製造方法によれば、導電性を有した樹脂系の接着材を用い、この接着材を通電加熱して基板１１、１２を封着している。これにより、従来の基板全体を加熱する大型加熱炉が不要となるばかりか、加熱、冷却にかかる時間を数分に短縮することができる。同時に、熱膨張による基板の位置合わせ劣化も緩和される。
【００２１】
上述の実施形態ではエポキシ樹脂系の接着材について説明したが、ポリイミド、ポリアミド樹脂系の接着材、アクリル樹脂系や無機系など他の接着材についても同様に適用することができる。また、接着材に導電性を付与する添加物として銀とカーボンを用いたが、ニッケル、銅、金、ステンレスなど金属微粒子を用いてもよく、その形状も粒状、フレーク状など任意に選択することができる。
【００２２】
本実施形態では、液晶注入口１７を規定している接着材１３の一対の端部を通電用の電極として用いたが、液晶注入口を基板に形成した適当な孔により構成し、封着部を構成する接着材１３は、切れ目の無い枠状の構成としてもよい。この場合、例えば矩形枠状に塗布形成された接着材の対向するコーナー２箇所に外側へ突出した突出部を形成し、これらの突出部を通電用の電極として用いてもよい。
【００２３】
次に、この発明の第２の実施形態に係るＰＤＰについて説明する。
図５および図６に示すように、ＰＤＰは外囲器２０を備えている。外囲器２０は、所定の隙間をおいて対向配置された一対の基板２１、２２を有し、これら基板の周縁部は、低融点ガラス材として、導電性を有したフリットガラス材２３により互いに貼り合わされて封着部を構成している。フリットガラス材２３は、基板２１、２２の周縁部に沿って枠状に塗布されているとともに、対向する２つのコーナーから外側に突出した一対の突出部２４を有している。一方の基板２１の内面には図示しない多数の隔壁、蛍光体、配線等が設けられて、他方の基板２２の内面には図示しない陰極あるいは表示電極等が設けられている。
【００２４】
次に、上記構成を有したＰＤＰの製造方法について説明する。まず、隔壁、蛍光体、配線等がそれぞれ形成された基板２１、２２を用意し、一方の基板の周縁部に沿ってフリットガラス材２３を枠状に印刷塗布する。続いて、基板２１、２２を互いに位置合わせした後、フリットガラス材２３により互いに貼り合わせる。この際、図６に示すように、基板１１、１２の周縁部をクランパ２５を挟持し、互いに接近する方向へ所定の圧力で加圧する。この状態で、図７に示すように、フリットガラス材２３の一対の突出部２４に電源供給部２９を接続し、これらの突出部からフリットガラス材２３に電流を通電してフリットガラス材を軟化溶融させる。これにより、基板２１、２２の周縁部をフリットガラス材２３により封着し、封着部とする。
【００２５】
フリットガラス材２３は、フリットガラスの５０〜９０重量％のステンレス鋼粉を配合した組成とした。導電性フィラーの添加量は、フリット組成にあわせて最適な構成とする必要がある。導電性フィラーが少ないと導電パス形成不足となり、多すぎると封着部の気密性が劣化する。同時に、ステンレス粉径とフリット組成を調整することでフリットガラス材２３と基板２１、２２との熱膨張係数を合わせている。フリットガラス材２３の抵抗率は、１×１０〜１×１０２Ωｃｍ程度である。
【００２６】
基板２１、２２を加圧した時のフリットガラス材２３の断面は、幅８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍである。基板２１、２２を加熱炉中で３５０℃に加熱維持した状態で、フリットガラス材２３の突出部２４から０．３〜１Ａを通電すると、約３〜５分でフリットガラス材が４００℃に達して飽和する。その後、１５分維持し通電を停止する。これにより、基板２１、２２の周縁部同士が封着される。
【００２７】
以上のように、本ＰＤＰおよびその製造方法によれば、導電性を有したフリットガラス材を用い、このフリットガラス材を通電加熱して基板２１、２２を封着している。これにより、従来の基板全体を加熱する大型加熱炉が不要となるばかりか、加熱、冷却にかかる時間を数分に短縮することができる。同時に、熱膨張による基板の位置合わせ劣化も緩和される。
【００２８】
上記第２の実施形態では、フリットガラスに導電性を付与する添加物としてステンレス鋼粉を用いたが、他の金属粉でもよく、フリットガラスの熱膨張係数調整フィラーに金属コートあるいはメタライズ処理した粉体でもよい。また、金属粉あるいは金属化表面を有する粉体では金属のネットワークによる導電によるが、導電性の機構としてはこれに限るものではなく他の導電性機構を利用してもよい。
【００２９】
例えば、ガラス材の抵抗率には温度が上昇すると抵抗率が低下する温度依存性があり、ガラス転移温度以下では温度と抵抗率の指数がほぼ比例し、１００℃の温度では抵抗率が概ね１／１００となる。一般的に、低融点ガラス材の軟化溶融温度は３５０〜４５０℃と高温であり、通電加熱のベース温度も熱膨張差による応力が発生しないように上記軟化溶融温度に近い高温としている。このように、封着時のベース温度を高温とすることでガラス材そのものの電気抵抗を下げてもよい。あるいは、このガラス材の温度依存性を併用することで、導電性フィラーの添加量を低減することができる。
【００３０】
ガラス材の抵抗率については、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋといったガラス体内で電離拡散し易い元素番号の小さいアルカリ金属の酸化物を多めに配合することで、４００℃程度の高温で低融点ガラス材の抵抗率を１×１０３〜１×１０５Ωｃｍまで低減することが可能となる。また、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｒｕなどの酸化物を添加することで、低融点ガラス材の抵抗率を１×１０Ωｃｍ以下にすることもできる。
【００３１】
しかしながら、これらの導電機構はアルカリ金属イオンの移動や結晶欠陥部の正孔の移動であるため、基本的に導電性キャリアは封着材内に局在する。このため、上記導電機構を持つ低融点ガラス材に直流電流を流しつづけるとキャリア移動による電流枯渇や応力上昇を招く。よって、これらの低融点ガラス材を封着材として用い通電加熱する場合、交流通電を用い、キャリアが片寄らないようにすることが望ましい。また、封着材の抵抗が高すぎると通電に必要な電圧が高くなり、近接する配線アレイの放電破壊、装置耐圧設計負担の上昇を招く。実用的には、封着時の封着材抵抗率は１×１０４Ωｃｍが上限である。
【００３２】
なお、本発明は上記実施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。例えば、実施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。さらに、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。
【００３３】
例えば、上述した実施の形態では、ＬＣＤ、ＰＤＰについて説明したが、この発明は、ＦＥＤやＳＥＤ等の他の平面型表示装置、あるいはＣＲＴ等の表示装置にも適用することができる。また、外囲器の封着部は基板の周縁部に限定されることなく、基板と枠体との間、あるいは外囲器と排気管との間を封着部により接合した構成としてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、樹脂系接着材や低融点ガラスを用いて封着作業を迅速かつ安定して行うことができ、生産性の向上した表示装置およびその製造方法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の実施形態に係るＬＣＤを示す平面図。
【図２】上記ＬＣＤの断面図。
【図３】上記ＬＣＤの製造工程において、一対の基板を貼り合わせて加圧した工程を示す断面図。
【図４】上記ＬＣＤの製造工程において、基板の封着部に塗布印刷された樹脂系接着材を通電加熱する工程を概略的に示す平面図。
【図５】この発明の第２の実施形態に係るＰＤＰを示す平面図。
【図６】上記ＰＤＰの断面図。
【図７】上記ＰＤＰの製造工程において、基板の封着部に塗布印刷された樹脂系接着材を通電加熱する工程を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１０…外囲器、  １１、１２、２１、２２…基板、
１３…樹脂系接着材、  ２３…フリットガラス材、
【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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