(57)【要約】【課題】残留応力に起因する遅延破壊の発生を防止し、信頼性を向上させることができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１において、第１基板２と、第１基板２上に設けられた枠体３と、第１基板２上に枠体３を介して設けられた第２基板４と、第１基板２と枠体３との間に枠体３に沿って設けられた第１金属下地層６と、第２基板４と枠体３との間に枠体に沿って設けられた第２金属下地層７と、第１金属下地層６及び第２金属下地層７と枠体３とを接合し、第１基板２及び第２基板４と枠体３とを封着する封着金属部材８とを備え、第１金属下地層６は、第１基板２上の領域であって枠体に対向する第１領域Ｒ１内に設けられており、第２金属下地層７は、第２基板４上の領域であって枠体３に対向する第２領域Ｒ２内に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に設けられた枠体と、
前記第１基板上に前記枠体を介して設けられた第２基板と、
前記第１基板と前記枠体との間に前記枠体に沿って設けられた第１金属下地層と、
前記第２基板と前記枠体との間に前記枠体に沿って設けられた第２金属下地層と、
前記第１金属下地層及び前記第２金属下地層と前記枠体とを接合し、前記第１基板及び前記第２基板と前記枠体とを封着する封着金属部材と、
を備え、
前記第１金属下地層は、前記第１基板上の領域であって前記枠体に対向する第１領域内に設けられており、
前記第２金属下地層は、前記第２基板上の領域であって前記枠体に対向する第２領域内に設けられていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型で軽量の表示装置として様々な平面表示装置が開発されている。この平面表示装置としては、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶表示装置（ＬＣＤ）、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表示装置（ＰＤＰ）、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電界放出表示装置（ＦＥＤ）、及び、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電子放出表示装置（ＳＥＤ）等が挙げられる。
【０００３】
ＦＥＤやＳＥＤ等の表示装置は、通常、所定の間隔で対向配置された前面ガラス板及び背面ガラス板と、それらのガラス板の間に設けられた矩形枠状の側壁である枠体とを備えている。各ガラス板と枠体とは封着金属により封着され、気密性が維持されており、真空容器（減圧容器）として機能している。封着金属は、封着を行う前、各ガラス板にそれぞれ矩形枠状に形成された金属下地上に塗布される。この封着金属が塗布された各ガラス基板を合わせた状態で、それらを真空中で加圧及び加熱することによって、封着が行われる。このとき、封着金属の塗布量が多い場合には、真空中で加圧及び加熱を行うと、封着金属が枠体と金属下地との間からはみ出て金属下地に沿って広がってしまう。このはみ出た封着金属は加熱の停止により凝固する。
【特許文献１】特開２００６−１３４５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、封着金属の熱膨張係数は枠体より大きいため、封着金属の温度が凝固点から室温に下がるまで、封着金属と枠体との間には、収縮量の差が生じる。この差によりガラス基板の内部に残留応力が発生してしまう。この残留応力が大きい場合には、遅延破壊が生じ、ガラス基板に亀裂が入ったり、ガラス基板が破断したりする。このため、表示装置の信頼性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、残留応力に起因する遅延破壊の発生を防止し、信頼性を向上させることができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態に係る特徴は、表示装置において、第１基板と、第１基板上に設けられた枠体と、第１基板上に枠体を介して設けられた第２基板と、第１基板と枠体との間に枠体に沿って設けられた第１金属下地層と、第２基板と枠体との間に枠体に沿って設けられた第２金属下地層と、第１金属下地層及び第２金属下地層と枠体とを接合し、第１基板及び第２基板と枠体とを封着する封着金属部材とを備え、第１金属下地層は、第１基板上の領域であって枠体に対向する第１領域内に設けられており、第２金属下地層は、第２基板上の領域であって枠体に対向する第２領域内に設けられていることである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、残留応力に起因する遅延破壊の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置１は、背面基板である第１基板２と、その第１基板２上に設けられた枠体３と、第１基板２上に枠体３を介して設けられた前面基板である第２基板４と、第１基板２と枠体３との間にその枠体３に沿って設けられた絶縁層５と、その絶縁層５と枠体３との間にその枠体３に沿って設けられた第１金属下地層６と、第２基板４と枠体３との間にその枠体３に沿って設けられた第２金属下地層７と、第１金属下地層６及び第２金属下地層７と枠体３とを接合し、第１基板２及び第２基板４と枠体３とを封着する封着金属部材８とを備えている。
【００１０】
第１基板２は、例えば矩形状のガラス基板である。この第１基板２の内部表面（第２基板４に対向する表面：図１中の上面）には、電子ビームをそれぞれ出射する複数の電子放出素子やそれらに電位を供給するための電気配線等を有する配線部２ａが設けられている。各電子放出素子は画素毎に設けられており、電気配線はマトリクス状（格子状）に設けられている。その電気配線の端部は、第１基板２における第２基板４に対向しない領域まで引き出されている。
【００１１】
枠体３は、例えば矩形状に形成されており、第１基板２と第２基板４とを連結する側壁として機能する。この枠体３は、例えば金属材料により形成されている。この金属材料としては、例えば、熱膨張係数が第１基板２及び第２基板４の熱膨張係数とほぼ同じである金属材料を用いる。例えば、第１基板２及び第２基板４がガラス基板である場合には、熱膨張係数がガラスの熱膨張係数とほぼ同じである鉄ニッケル合金材料等を用いる。なお、枠体３の厚さは、例えば１．５ｍｍ程度である。
【００１２】
この枠体３の表面には、第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂが設けられている。第１金属層３ａは、枠体３の第１基板２側の表面（第１基板２に対向する接続面：図１中の下面）に設けられている。また、第２金属層３ｂは、枠体３の第２基板４側の表面（第２基板４に対向する接続面：図１中の上面）に設けられている。これらの第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂは、例えば金あるいは金合金を用いて、例えば金属めっき処理により形成されている。
【００１３】
第２基板４は、例えば矩形状のガラス基板である。この第２基板４の内部表面（第１基板２に対向する表面：図１中の下面）には、蛍光体スクリーンやメタルバック層（いずれも図示せず）等が設けられている。蛍光体スクリーンは、複数の蛍光体層（赤、緑及び青）やブラックマトリクス等の遮光層を有している。また、メタルバック層は、アルミニウム等の金属膜により形成されており、電圧が印加される電極として機能する。
【００１４】
ここで、前述の第１基板２、枠体３及び第２基板４は、真空容器（減圧容器）を構成している。なお、第１基板２と第２基板４とは、例えば２．０ｍｍ程度の所定距離（ギャップ）だけ離して対向配置されている。この真空容器の内部には、そのギャップを維持するための支持部材である複数のスペーサ（図示せず）が設けられている。これらのスペーサは、第１基板２及び第２基板４に加わる大気圧荷重を受け止め、ギャップを一定に維持している。
【００１５】
絶縁層５は、第１基板２の配線部２ａ上の領域であって枠体３に対向する第１領域Ｒ１を含みその第１領域Ｒ１より大きい領域の全面に設けられている。すなわち、絶縁層５は、その幅が枠体３の幅より大きくなるように形成されている。この絶縁層５は、第１基板２の配線部２ａと枠体３との電気的な接続を防止する。
【００１６】
ここで、第１領域Ｒ１は、図２に示すように、枠体３の形状と同じ矩形状に設定されている。この第１領域Ｒ１の幅は、枠体３の幅Ｈ１である。なお、枠体３の幅Ｈ１は、第１基板２の表面に平行な平面内で枠体３の延伸方向に対して垂直な方向の幅であり、例えば１０ｍｍ程度である。また、絶縁層５の幅も、第１基板２の表面に平行な平面内で絶縁層５の延伸方向に対して垂直な方向の幅であり、例えば１５ｍｍ程度である。
【００１７】
第１金属下地層６は、第１基板２の配線部２ａ上の領域、すなわち絶縁層５上の第１領域Ｒ１内に設けられている。すなわち、第１金属下地層６は、図２に示すように、その幅Ｈ２が枠体３の幅Ｈ１より小さくなるように形成されている（Ｈ２＜Ｈ１）。ここで、第１金属下地層６の幅Ｈ２は、第１基板２の表面に平行な平面内で第１金属下地層６の延伸方向に対して垂直な方向の幅であり、例えば５ｍｍ程度である。
【００１８】
この第１金属下地層６は、例えば銀材料等により形成されている。この銀材料としては、例えば、ビスマス系やリン酸系、鉛系等のガラスフリットを含有した銀ペースト等を用いる。この銀ペーストが第１基板２上に絶縁層５を介して印刷され、その後、焼成されて、第１金属下地層６が形成される。
【００１９】
第２金属下地層７は、第２基板４上の領域であって枠体３に対向する第２領域Ｒ２内に設けられている。すなわち、第２金属下地層７は、第１金属下地層６と同様に、その幅が枠体３の幅Ｈ１より小さくなるように形成されている。ここで、第２金属下地層７の幅は、第２基板２の表面に平行な平面内で第２金属下地層７の延伸方向に対して垂直な方向の幅であり、例えば５ｍｍ程度である。
【００２０】
この第２金属下地層７も、例えば銀材料等により形成されている。この銀材料としては、例えば、ビスマス系やりん酸系、鉛系等のガラスフリットを含有した銀ペースト等を用いる。この銀ペーストが第２基板４上に印刷され、その後、焼成されて、第２金属下地層７が形成される。
【００２１】
封着金属部材８は、枠体３と第１金属下地層６及び第２金属下地層７とを接合し、第１基板２及び第２基板４と枠体３とを固着して、真空容器としての気密性を維持する。なお、封着金属部材８は、枠体３と第１金属下地層６及び第２金属下地層７との間に供給された封着金属材料が凝固して生成されるため、枠体３の形状と同じ矩形状になる。この封着金属部材８は、例えば、軟化点が第１基板２及び第２基板４の軟化点より低い封着金属材料により形成されている。例えば、第１基板２及び第２基板４がガラス基板である場合には、封着金属材料として、軟化点がガラスの軟化点より低い金属材料を用いる。この金属材料としては、例えば錫系のはんだ等を用いる。
【００２２】
このような表示装置１では、第１基板２の電位はほぼアース電位に保持されている。画像を表示する場合には、第２基板４のメタルバック層にアノード電圧（例えば、数ｋＶから十数ｋＶ）が印加される。この状態で、画像情報（画像データ）に基づいて配線部２ａの電子放出素子から電子ビームが出射され、その電子ビームがアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンに衝突する。これにより、蛍光体スクリーンの蛍光体層が励起されて発光し、カラー画像が表示される。
【００２３】
次に、前述の表示装置１の製造方法について説明する。
【００２４】
表示装置１の製造工程は、図３に示すように、配線部２ａを有する第１基板２上に絶縁層５を形成し、その絶縁層５上に第１金属下地層６を形成し、その第１金属下地層６上に封着金属材料８ａを設け、その後、その封着金属材料８ａ上に枠体３を載置する第１工程と、図４に示すように、第２基板４上に第２金属下地層７を形成し、その第２金属下地層７上に封着金属材料８ｂを設ける第２工程と、図５に示すように、封着金属材料８ａが設けられた第１基板２と封着金属材料８ｂが設けられた第２基板４とを枠体３を介して接合する第３工程とを有している。
【００２５】
第１工程では、図３に示すように、絶縁層５が第１基板２の配線部２ａ上の所定領域、すなわち枠体３に対応する領域に設けられる。このとき、絶縁層５は、その幅が枠体３の幅より大きくなるように形成されている。次いで、第１金属下地層６は、絶縁層５の上の所定領域である第１領域Ｒ１内に銀ペーストを印刷し、その銀ペーストを例えば５００℃で９０分保持することによって焼成される。このとき、第１金属下地層６は、その幅Ｈ２が枠体３の幅Ｈ１より小さくなるように形成される（図２参照）。次に、封着金属材料８ａが第１金属下地層６上に塗布される。その後、枠体３が第１金属下地層６上に位置合わせされて載置される。
【００２６】
第２工程では、図４に示すように、第２金属下地層７は、第２基板４上の所定領域である第２領域Ｒ２内に銀ペーストを印刷し、その銀ペーストを例えば５００℃で９０分保持することによって焼成される。このとき、第２金属下地層７は、その幅が枠体３の幅Ｈ１より小さくなるように形成される。次に、封着金属材料８ｂが第２金属下地層７上に塗布される。
【００２７】
第３工程では、図５に示すように、封着金属材料８ｂ塗布済の第２基板４が、枠体３載置済の第１基板２上に位置合わせされて設けられる。次いで、封着金属材料８ｂ塗布済の第２基板４と枠体３載置済の第１基板２上とを合わせた状態で、それらを真空中（減圧下）で加圧及び加熱して接合することによって、第２基板４と第１基板２上とは枠体３を介して封着される。このとき、枠体３付近を局所加熱することにより、封着金属材料８ａ、８ｂが溶融され、第２基板４を押圧することにより第２基板４が加圧される。なお、第２基板４に与えられる加圧力は、初期加圧及び本加圧と段階的に増加される。また、加圧を行う場合には、押圧用のピン等によりスペーサが存在する位置が押圧される。
【００２８】
加圧及び加熱時には、第１基板２上の封着金属材料８ａと第２基板４上の封着金属材料８ｂとは溶融して枠体３と金属下地層６、７との間からはみ出し、それらの封着金属材料８ａ、８ｂが接続し、図１に示すような封着金属部材８が生成される。所定時間経過後、加圧及び加熱が停止され、封着金属部材８の温度が凝固点以下になる。これにより、図１に示すような表示装置１が完成する。その後、表示装置１が製造装置から取り出される。
【００２９】
このように、封着金属材料８ａ、８ｂの塗布量が多い場合には、真空中での加熱加圧が行われると、封着金属材料８ａ、８ｂが枠体３と金属下地層６、７との間からはみ出て、金属層３ａ、３ｂに沿って広がる。このはみ出た封着金属材料８ａ、８ｂは、加熱の停止により凝固する。その後、封着金属部材８の温度が凝固点から室温に下がるまで、封着金属部材８と枠体３との間には、収縮量の差が生じる。この差によりガラス基板の内部に残留応力が発生する。
【００３０】
ここで、図６に示すように、第１金属下地層６はその幅Ｈ２が枠体３の幅Ｈ１より小さく形成されており、さらに、第２金属下地層７もその幅が枠体３の幅Ｈ１より小さく形成されている。これにより、残留応力が発生しやすい箇所には下地金属が存在しないので、その箇所に下地金属が存在していた場合（図７）に比べ、第１基板２及び第２基板４と封着金属部材８との接合力は弱くなる。なお、図６に示すように、残留応力Ｚ１は、枠体３の側面と第１基板２の表面及び第２基板４の表面とが交差する箇所に発生しやすい。その残留応力が発生しやすい箇所に下地金属が存在しないので、図６に示す表示装置１の残留応力Ｚ１は、比較例である図７に示す表示装置１０１の残留応力Ｚ２に比べて小さくなる。
【００３１】
なお、図７に示すように、比較例である表示装置１０１の金属下地層１０２は、第１領域Ｒ１を含みその第１領域Ｒ１より大きい領域の全面に設けられている。すなわち、金属下地層１０２は、その幅が枠体３の幅Ｈ１より大きくなるように形成されている。金属下地層１０３も、同様に、第２領域Ｒ２を含みその第２領域Ｒ２より大きい領域の全面に設けられている。すなわち、金属下地層１０３も、その幅が枠体３の幅Ｈ１より大きくなるように形成されている。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、第１基板２上の第１領域Ｒ１内に第１金属下地層６を設け、第２基板４上の第２領域Ｒ２内に第２金属下地層７を設けることによって、残留応力が発生しやすい箇所に金属下地が存在しなくなるので（図６参照）、封着金属材料８ａ、８ｂが枠体３と金属下地層６、７との間からはみ出て、第１基板２の表面（絶縁層５の表面）及び第２基板４の表面に接合しても、残留応力が発生しやすい箇所に金属下地が存在している場合（図７参照）に比べ、その箇所の第１基板２及び第２基板４と封着金属部材８との接合力は弱くなる。これにより、封着金属部材８の温度が凝固点から室温に下がるまで、封着金属部材８と枠体３との間に収縮量の差が生じた場合でも、その影響は第１基板２及び第２基板４に伝わり難く、第１基板２及び第２基板４の残留応力を抑制すること可能になるので、その残留応力に起因する遅延破壊の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。
【００３３】
（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００３４】
例えば、前述の実施の形態においては、矩形状の枠体３を用いているが、これに限るものではなく、その形状は限定されない。
【００３５】
さらに、前述の実施の形態においては、枠体３の接続面に第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂを設けているが、これに限るものではなく、例えば、封着金属部材８との密着性が十分に得ることが可能であれば、第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂを設けないようにしてもよい。
【００３６】
加えて、前述の実施の形態においては、枠体３の接続面に第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂを設けているが、これに限るものではなく、枠体３の全面に金属層を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、前述の実施の形態においては、枠体３の接続面に第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂを金属めっき処理により設けているが、これに限るものではなく、例えば、金属スパッタ処理等により設けるようにしてもよい。
【００３８】
さらに、前述の実施の形態においては、枠体３の接続面に第１金属層３ａ及び第２金属層３ｂを金属めっき処理として金めっき処理により設けているが、これに限るものではなく、例えば、銀めっき処理を施してもよく、また、銅めっき処理を施した後、その銅層の上に耐食めっき処理等を施すようにしてもよい。
【００３９】
加えて、前述の実施の形態においては、金属の枠体３を用いているが、これに限るものではなく、例えば、ガラス等の枠体３を用いるようにしてもよい。この場合には、ガラスの接続面に金属下地を形成し、その接続性を向上させる。
【００４０】
また、前述の実施の形態においては、第１金属下地層６及び第２金属下地層７を銀材料により形成しているが、これに限るものではなく、例えば、銅ペースト等の銅材料により形成するようにしてもよい。
【００４１】
さらに、前述の実施の形態においては、第１金属下地層６及び第２金属下地層７を銀ペーストの塗布により形成しているが、これに限るものではなく、例えば、金属スパッタ処理等により形成するようにしてもよい。
【００４２】
加えて、前述の実施の形態においては、封着金属部材８を錫系のはんだにより形成しているが、これに限るものではなく、例えば、それ以外のはんだにより形成するようにしてもよく、そのはんだの種類は限定されない。
【００４３】
また、前述の実施の形態においては、枠体３付近を局所加熱することにより封着金属材料８ａ、８ｂを溶融しているが、これに限るものではなく、例えば、枠体３に電流を流すことにより封着金属材料８ａ、８ｂを溶融するようにしてもよい。
【００４４】
なお、前述の実施の形態においては、封着に十分な量の封着金属材料８ａ、８ｂを用いており、封着金属材料８ａ、８ｂが枠体３と金属下地層６、７との間からはみ出て、第１基板２と第２基板４とが接続されているが、これに限るものではなく、例えば、封着に適切な量（はみ出しが発生しない量）の封着金属材料８ａ、８ｂを用いるようにしてもよい。これにより、図８に示すように、封着金属材料８ａ、８ｂが枠体３と金属下地層６、７との間からはみ出ることなく、第１基板２と第２基板４とが接続される。この場合には、それらの封着金属材料８ａ、８ｂが別体で封着金属部材８を構成することになる。
【００４５】
最後に、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す表示装置を第１基板側から示す平面図である。
【図３】図１に示す表示装置の製造方法を説明するための第１の工程断面図である。
【図４】第２の工程断面図である。
【図５】第３の工程断面図である。
【図６】図１に示す表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】残留応力の大きさを比較するための比較例である表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】封着金属材料が適量である場合の表示装置の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…表示装置、２…第１基板、３…枠体、４…第２基板、６…第１金属下地層、７…第２金属下地層、８…封着金属部材、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域
【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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【図８】
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