CN101186433A - 显示装置 - Google Patents

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CN101186433A CNA2007101596642A CN200710159664A CN101186433A CN 101186433 A CN101186433 A CN 101186433A CN A2007101596642 A CNA2007101596642 A CN A2007101596642A CN 200710159664 A CN200710159664 A CN 200710159664A CN 101186433 A CN101186433 A CN 101186433A
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Abstract

本发明提供一种接合强度高且耐用性优良的粘接材料以及使用其的显示装置。作为低熔点的玻璃组合物，采用其组成以重量百分比的方式为：含有BaO+Sb2O3总计占15～35wt％，特征为含有过渡金属的磷酸玻璃、BaO/Sb2O3的重量比或者Sb2O3/BaO的重量比中的任一个在0.3以下的封接用玻璃。尤其是过渡金属钒换算为V2O5氧化物占45～60wt％、对磷按P2O5氧化物换算占15～30wt％。以及在以V2O5作主成分的磷酸钒玻璃中混合填充材料的粘接材料，玻璃的组成以重量百分比的方式为：V2O5：45～60％、P2O5：20～30％、BaO：5～15％、TeO2：0～10％、Sb2O3：5～10％、WO3：0～5％，填充材料的颗粒直径在1～150μm的范围内，含有率在体积的80％以下。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及具有真空容器的图像显示装置，以及涉及用于制造该显示装置的封接用玻璃粘接材料或玻璃组合物。
背景技术
近年来，随着信息处理装置或电视机播放的高画质化，为了在具有高亮度、高清晰度特性的同时获得重量轻、空间节省，对平面型显示装置(FPD：Flat PanelDisplay)的关注也在提高。这种平面型显示器装置的代表有液晶显示设备和等离子显示器、电子发射型图像显示装置，另外，采用微小并可集成的冷阴极的场致发射型图像显示装置(场发射显示器，(Field Emission Display，以下称作FED))最近也在受到关注。
FED把具有像上述那样的电子源的背面基板、荧光体层、和具备阳极的前面基板粘贴在一起，所述阳极在这个荧光体层处形成用于使由电子源所发出的电子被发射的电场(加速电压)，将两个基板相对的内部空间密封成规定的真空状态。
作为密封方法，特开2000-206905号公报(专利文献1)中公开了用框架玻璃来形成高真空容器。作为用于气体密闭封接电子产品等的粘接材料，已知的是在以PbO为主要成分的玻璃中混合低热膨胀的填充材料。但是，因为Pb的毒性，所以现在变成了采用不含Pb的无铅系玻璃。在特开2003-192378号公报(专利文献2)中公开了在玻璃封接过程中采用的无铅低熔点玻璃。专利文献2中公开了，代替成为环境污染原因的PbO-B2O3系玻璃，采用了B2O3或V2O5、BaO。另外，在特开2004-250276号公报(专利文献3)中公开了含V2O5、ZnO、BaO、TeO2的玻璃作为封接加工用的玻璃。
[参考文献1]特开2000-206905号
[参考文献2]特开2003-192378号
[参考文献3]特开2004-250276号
发明内容
用于封接的玻璃一直以来通常使用含铅的玻璃(尤其是以PbO为原料的玻璃)。但是，封接用途的低熔点玻璃的耐水性低，例如，用含铅玻璃封接的部分在85℃×85％的湿润空气中几分钟，表面就会被腐蚀。因此，在封接高真空容器的情况下，封接的部分从与大气接触的部分被侵蚀，所以有真空度下降的可能性。另一方面，不含铅的封接用玻璃与含铅的玻璃一样耐水性低。另外，当在用于封接的高温的作业温度之下长时间保持时，还存在着变得容易结晶化、流动性变差、均匀粘接变得困难这样的问题。
另外，V2O5-TeO2系的玻璃的热膨胀系数非常大，为了将其用作粘接材料，必须使用象磷酸锆钨(リン酸ジルコンウムタングステン)(ZWP)等那样的膨胀系数极小的填充材料，并且必须大量混合。在填充材料的选择可能少的基础上，因为大量地混合了低热膨胀系数的小的填充材料，所以熔融状态的玻璃中的一部分或全部成为结晶，也就是说，存在着容易失透的问题。失透时，破坏了封接工序中的流动性，不能浸湿全部要封接的区域，不能达到封接的目的。
因此，本发明的目的是解决上述问题，提供一种基本上不含铅的具有高接合强度的用于封接的玻璃，同时提供防止真空度降低的长寿命并且可靠性高的图像显示装置。
本发明的显示装置是把背面基板、前面基板、以及使上述背面基板和前面基板相对所形成的空间进行减压而通过粘接材料密封四周边缘部而形成的显示装置。解决上述问题的本发明的特征在于，采用至少含有过渡金属、磷、钡以及锑的封接用玻璃粘接材料。上述粘接材料最好在以钒和磷作为主要成分的玻璃中混合填充材料。上述玻璃的特征在于，由钒磷酸玻璃制成，该钒磷酸玻璃将各个成分换算成氧化物以重量百分比含有V2O5：45～60％、P2O5：15～30％、BaO：5～25％、Sb2O3：5～25％。
过渡金属和磷是产生玻璃骨架的成分，Ba、Sb有着使玻璃性质发生变化的效果(网络改良氧化物)。本发明人发现，通过混合规定数量和比率的Ba、Sb，可以获得提高含磷玻璃的耐水、耐湿性的效果。尤其是，通过换算成各种成分的氧化物，上述玻璃最好是含有总量为15-35重量％的BaO与Sb2O3、且BaO/Sb2O3的重量比或者Sb2O3/BaO的重量比在0.3以下。
作为过渡金属成分，可以举出钒、钨。另外，上述封接用玻璃中可以适当地添加Ag、Cu、Cs、Hf、Na、K或者Te。通过混合这些成分，能够降低封接温度。添加的量最好是经氧化物换算地各10重量％以下。
另外，粘接材料通过在以V2O5为主成分的钒磷酸玻璃中混合填充材料而形成，玻璃成分组成以重量百分比包括V2O5：45～60％、P2O5：20～30％、BaO：5～15％、TeO2：0～10％、Sb2O3：5～10％、WO3：0～5％，填充材料包括选自二氧化硅系玻璃、莫来石、瓷制品、粘土质耐火材料、块滑石(steatite)、氧化铝以及尖晶石(spinel)中的任何一种，填充材料的颗粒直径在1-150μm范围内，填充材料的含量最好在80体积％以下。
使用本发明的封接用粘接材料，能够提供一种具有高粘接强度、耐用性和成品率优良的显示装置。而且，具有避免由铅造成的环境污染、及不会由于封接步骤的失透而造成真空度降低的优良效果。另外，由于能够改善封接部位的耐水性及耐湿性，所以能防止由于劣化而造成真空度降低。
附图说明
图1是示出FED结构的示意图，(a)是斜视图，(b)是沿着(a)的A-A线的剖面图。
图2是沿着图1(a)的A-A线的放大剖面图。
图3是主要说明本发明的平板型显示器装置的结构的模式平面图。
图4是更具体地示出图1所示的平板型显示器装置的整体构造示例的斜视图。
图5是示出图4的A-A’剖面图的图。
图6是示出本发明的封接用玻璃的玻璃软化点下降的效果的图。
图7是在等离子显示器的支撑物中使用本发明的玻璃的图。
图8是模式化地示出在本发明的封接用玻璃中混合的玻璃珠状物以及填充物的图。
图9是示出接合强度评价试验片的结构的示意图。
图10是用于说明接合强度评价试验方法的图。
具体实施方式
首先，说明显示器装置的结构。平面型显示器装置是用使背面基板与前面基板相对，在四周边缘密封在其间形成的空间而一体化的真空容器构成。前面基板的外侧成为显示器装置的显示面。形成电子源的背面基板与形成荧光体的前面基板之间设置有3～5mm大小的空间，在这一部分中必须保持真空气氛，荧光体通过电子源发出的电子激发而发光。为此，在背面基板与前面基板的内部四周边缘部分设置有边缘框，最好用粘接材料封接边缘框与基板。
背面基板与前面基板的密封直接或通过边缘框(密封框)等而由封接用玻璃来粘接。边缘框是由玻璃构成的(框玻璃)，最好在背面基板与框玻璃之间、前面基板与框玻璃之间进行粘接。另外，在背面基板是平的、前面基板四周边缘具有一体边缘框的显示器装置中，用上述封接用玻璃来密封与背面基板相对的上述边缘框的端面和背面基板。
作为背面基板的电子源，可以采用场致发射型电子源(FE型)、自旋型(スピント)电子源、表面传导型电子源(SED型)、碳纳米管型电子源、层叠了金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、层叠了金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型或者金属-绝缘体-半导体-金属型等的薄膜型电子源等。进而，在FE型中，用钼等金属和硅等半导体物质所制作的自旋型和以碳纳米管作为电子源的CNT型等是已知的。多个电子源(电子源阵列)与对应于各个电子源的多个荧光体(荧光体阵列)成对地构成单位像素。通常，用红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的单位像素来构成一个像素(颜色像素，像素(pixel))。进而，在颜色像素的情况下，单位像素也被称作是辅助像素(subpixel)。
背面基板的内侧与电子源阵列相连接，用金属薄膜形成有用于提供选择信号与显示数据的多个配线。另外，用于给前面基板的内表面所具有的加速电极供电的配线可经由在背面基板形成的配线，或者在前面基板内表面的端部边缘形成加速电极的供电用配线。各个基板的至少一端部边缘中具有设置从该端部边缘中引出的配线的配线区域。包含上述配线区域的两个基板的四周边缘就成为采用封接用玻璃通过配线来粘接基板与其他构件的接合区域。
在背面基板或者前面基板中所形成的配线多为含有铝、银、铜、铬或者含其中任一种的合金的配线。另外，也采用它们的层叠体(例如，Cr-Al-Cr)。由于Cr与玻璃的浸润性良好，所以作为在接合区域中设置的配线材料是合适的。配线最好是通过成膜技术形成的金属膜。另外，本发明的封接用玻璃不具有使含Au或Ag的配线腐蚀的成分。因此，从配线腐蚀的观点出发，也有可能提供一种可靠性高的图像显示装置。
为了保持背面基板与前面基板的间隙，最好使用一种为支撑两基板而配置的称为间隔壁的构件(间隔物)。这个间隔物由具有一定导电性的玻璃和陶瓷等材料所形成的板状构件构成，通常，设置在不会妨碍多个像素中的每一个像素操作的位置处。
在为了形成图像显示装置的真空容器而封接的时候，当使用作为薄片或粉末的粘接材料的玻璃的玻璃料时，希望操作简单。玻璃料与乙醇、水等溶剂和有机化合物等的粘结剂等混合，作为玻璃糊使用。通过与溶剂混合，可使玻璃料成为液态。另外，在将糊状物涂敷并干燥的时候，粘结剂保持涂敷形状。溶剂、粘结剂的比率可以进行适当的改变，通常在全部糊状物中，溶剂占20～30％、粘结剂占10％以下。玻璃料可在上述玻璃的薄片或粉末中混合包括比封接用玻璃熔点更高的材料的各种颗粒(填充材料与珠)使用。
图1中示出了FED的一般构造。(a)是斜视图、(b)是沿着(a)的A-A线的概略剖面图。
另外，图2示出了部分地放大了沿图1(a)的A-A线的断面的详细构造。
各个附图标记分别是：101...间隔物、115...导电性粘接层、201...背面基板、202...前面基板、203...框玻璃、204...密封粘接层、211...背面基板、212...信号线、213...扫描线、214...电子源、207...显示区、221...前面基板、222...遮光膜(黑色矩阵)、223...阳极、224...荧光体层。如这些图中所显示那样，背面基板201在背面基板211的内表面具有信号线(数据线、阴极线)212和扫描线(栅电极线)213，在信号线与扫描线相交处附近形成有电子源214。另外，前面基板202在前面基板221的内表面形成遮光膜(黑色矩阵)222、阳极(金属背板)223及荧光体层224等。
在背面基板211与前面基板221的内部四周边缘部分设置有框玻璃203，这个框玻璃与背面基板及前面基板通过本发明的玻璃粘接材料而被粘接，形成密封粘接层204。进而，虽然在图中省略了，但是在背面基板及前面基板和框玻璃粘接的表面部分处形成有绝缘膜。据此，在背面基板与前面基板之间形成了空间部分。这个空间部分保持真空气氛，成为显示区域207。在FED中，在背面基板211的内表面形成的扫描线213与在前面基板221的内表面形成的遮光膜(黑色矩阵)222之间配置有间隔物101，其通过导电性粘接层115与面板封接。
背面基板211及前面基板的材料中通常采用玻璃。前面基板采用透明玻璃。
对于FED，希望密封粘接层204高度与宽度比为0.06～0.18。密封粘接层204的宽度就是边缘框的宽度，通常在6mm的程度。高度为边缘框与面板玻璃之间的间隔，为粘接材料填充的部分的厚度。如果这个厚度薄，那么断裂应力变强、接合强度变大。如果厚，则容易产生裂纹。在采用本发明的粘接材料的情况下，高度与长度的比值在0.06～0.18的范围内，可得到接合强度高难以产生裂纹的接合部。
在进行FED的组装工作之时，优选通过在边缘框表面中预先涂上本发明的玻璃粘接材料而形成涂层。涂层的区域优选可以是边缘框的全部表面，也可以是仅在与面板玻璃相粘接的部分。
另一方面，本发明的玻璃粘接材料也适用于封接等离子显示器(PDF)的面板玻璃。对于以PDF为代表的显示装置，其不将边缘框夹在中间，而是采用相等间隔地贴上两片面板玻璃的方式。在这种情况下，在粘接材料中，可以混合大致为球形的玻璃珠状物。在粘接部中分散玻璃珠状物，可以使封接部的厚度处于与珠相应的一定范围内。PDF中，为了使间隔一定，在粘接材料中需要有骨材，玻璃珠状物完成了这项任务。
由于玻璃珠状物的颗粒直径决定了封接部的厚度，希望平均颗粒直径在50～200μm的范围内。更进一步地，优选珠状物的颗粒直径在100～300μm、短直径/长直径比在0.8以上。玻璃珠状物的混合量为不会对粘接材料的热膨胀系数产生不好影响的程度的少量，具体地说希望在0.1～1体积％的范围内。由于混合的量少，对粘接材料的热膨胀系数的影响低，所以也可以不用特别地注意玻璃珠状物的热膨胀系数。但是，如果能够获得，则优选采用与填充材料具有相同程度的热膨胀系数的材料。珠状物在粘接时颗粒不变形、是由比封接用玻璃的熔点更高的材料形成，例如可以举出氧化硅和氧化铝的粒子。在使用珠状物的情况下，由于充分地减小了在其他填充材料等的粘接材料中被分散的颗粒直径，所以能够维持通过珠状物而被保持的高度的精度。例如，使前面基板与背面基板以100μm的间隙相对粘接四周边缘部的情况下，作为珠可采用大小在90～100μm(间隔宽度的90～100％的范围)且颗粒直径和形状被精确控制的那些。
填充材料改善了粘接材料的热膨胀系数、封接温度、电阻值或与构成各显示器的构件间的浸润性等各种特性。虽然玻璃料中含有的封接用玻璃与填充材料之比可以根据目的来进行调整，但是优选在整个玻璃料之中封接用玻璃为20～90体积％、填充材料为10～80体积％。作为填充材料，可同时采用热膨胀系数等性质不同的多种材料。优选的，填充材料是颗粒状金属和无机氧化物，作为无机氧化物推荐例如SiO2、ZrO2、Al2O3、ZrSiO4、堇青石、莫来石、锂霞石。
可以根据作为目的的特性而可以采用混合多个种类来使用填充材料。SiO2比以钒和磷作主成分的玻璃的热膨胀系数更小，对热膨胀系数的调整是有效的。另外，因为Al2O3与以钒和磷作主成分的玻璃的热膨胀系数大致相同，所以能够通过混合来调整粘度，并提高粘接材料的量而降低成本。通过象结晶状颗粒那样混合比封接用玻璃热传导率高的填充材料，提高粘接材料的热传导性，粘接更容易。
为了不会失透，另外，为了得到具有均匀性质的接合部，填充材料的颗粒直径是重要的。当填充材料的颗粒直径过小时，因为活性表面增大，所以变得容易结晶化。反之，当填充材料的颗粒直径过大时，会产生局部填充材料的分布不均、有时会出现无法成为具有均一性质的粘接材料的情况。填充材料的颗粒直径在0.5μm以上、150μm以下比较好，特别是希望在1～50μm的范围内。而且，通过混合小的填充材料、增加填充材料量，使粘接材料的粘度变高，在用加热来粘接的时候，防止由于内部的减压条件而使粘接材料被吸入。优选1～10μm的范围，尤其优选是1～5μm。
实施例1
实施例1～3是说明了提高粘接材料的耐水性并改善其耐用性的例子。下面参照附图来详细地说明。图3是主要说明平板型显示器装置构成的模式平面图。该显示器装置中，以在电子源中采用MIM的结构作为例子。
此外，与本实施例的显示器装置一样，本发明也同样适用于采用薄膜电子源的电子发射型及场致发射型显示器装置、等离子体显示器装置等、以及采用形成了配线的玻璃板的其他各种显示器装置。另外，不只限于用于平板型显示器装置的基板等构成材料、它们的接合与真空密封等目的，也适用于磁盘基板等用于电子设备的玻璃构成部件、其他各种技术领域中的构成材料等。
图4更具体地显示了根据图3所示平板型显示器装置的整体结构示例的斜视图，图5显示了图4的A-A’剖面图。
各个附图标记为：SUB1...背面基板、SUB2...前面基板、s(s1，s2，...sm)...扫描信号配线、d(d1，d2，d3，...)...图像信号配线、ELS...电子源、ELC...连接电极、AD...阳极、BM...黑色矩阵、PH(PH(R)，PH(G)，PH(B))...荧光体层、SDR...扫描信号线驱动线路、DDR...图像信号线驱动线路。在图3、图4、图5中，背面基板SUB1的内表面上形成有图像信号配线d(d1，d2，...dn)，在其上相交地形成有扫描信号配线s(s1，s2，s3...sm)。通过连接电极ELC由扫描信号配线s(s1，s2，s3...sm)来对电子源ELS供电。符号VS表示垂直扫描方向。
前面基板SUB2比背面基板SUB1小一些，在从前面基板SUB2露出的背面基板SUB1的端面处，形成了作为图像信号配线d的引出端子的配线dT以及作为扫描信号配线s的引出端子的配线sT。另外，在前面基板SUB2的内表面处形成了3色荧光体层PH(PH(R)，PH(G)，PH(B))，其上形成了阳极电极AD。在阳极AD中采用了铝层。在工作时，向前面基板的阳极AD施加大约2kV乃至10kV的电压。在这个结构中，荧光体PH(PH(R)，PH(G)，PH(B))由遮光层(黑色矩阵)BM被分区。此外，虽然把阳极电极AD显示为全电极(ベタ电极)，但是也可以是与扫描信号配线s(s1，s2，s3...sm)相交的被每个像素列分割的条状电极。通过对从电子源ELS发射的电子进行加速，以轰击构成相对应的副像素的荧光体层PH(PH(R)，PH(G)，PH(B))。由此，该荧光体层PH发出规定颜色的光，通过与其他副象素的荧光体的发光颜色相混合而构成规定颜色的彩色像素。
如图4、图5中显示的那样，背面基板SUB1与前面基板SUB2由环绕显示区域地设置的密封框MFL将其一体化。这些背面基板SUB1与前面基板SUB2以及密封框MFL的一体化采用由封接用玻璃粘接材料通过粘接而获得。如图3中说明的那样，背面基板SUB1内表面的密封区域的内侧中，在由图像信号配线d(d1，d2，d3...dn)和扫描信号配线s(s1，s2，s3...sm)的矩阵构成的显示区域内具有多个电子源。配线dT和配线sT越过作为密封框MFL的设置部分的密封区域而引到外部。
阳极AD的供电通过未图示的基板间连接导体而到达背面基板SUB1一侧，在背面基板SUB1的适当部分处作为引出端(配线)越过作为密封框MFL的设置部分的密封区域而引到外部。
本实施例中，例示了在前面基板SUB2与背面基板SUB1之间在引出配线的密封区域中定位密封框MFL以通过封接用玻璃粘接材料F来粘接的形式。使该前面基板SUB2和背面基板SUB1的各个内表面相对，采用上述封接用玻璃粘接材料F来固定四周边缘，以使夹于两个基板之间的内部空间成为与外界隔绝的结构。本实施例中，在将玻璃用于封接的情况下，作为玻璃料使用玻璃。
当采用该封接用玻璃粘接材料来进行固定的时候，例如进行大约450℃的加热。准备玻璃糊，在基板四周边缘部用分布器装置涂布。糊例如在约250℃被干燥，除去溶剂。然后，在约460℃进行煅烧，除去接合剂的同时使玻璃熔化，之后放上密封框(边缘框)在450℃下以烧制来固定。之后，通过排气管303将显示器装置内部排气到约1μPa，然后密封。
此外，粘接边缘框与前面基板的粘接材料和粘接边缘框与背面基板的粘接材料最好采用软化点不同的材料。边缘框的与背面基板粘接的面或与前面基板粘接的面的任何一方的粘接材料的软化点比另一方的高，在粘接软化点高的一侧之后粘接另外一侧，不容易发生粘接时位置偏移。可以将前面基板SUB2作为在其四周边缘形成有向背面基板SUB1一侧弯曲而突出的边缘的有缘浅盘形，在该边缘与背面基板应当相接的部分用玻璃来粘接密封两个基板而构成。这种情况下，玻璃的涂布仅在背面基板一侧。
另外，为了在被密封的空间中保持背面基板与前面基板之间的间隔而设置间隔物SPC的情况中，当把间隔物固定于前面基板和背面基板时，优选以在这个间隔物SPC和该间隔物SPC的固定部分涂布本实施例的封接用玻璃而固定。因为本实施例的玻璃如上所述不易于向真空中释放水分。通常，间隔物SPC被设置在扫描信号线s上。
表1中显示了上述封接用玻璃粘接材料的示例。表1是说明本实施例的封接用玻璃粘接材料的组成以及特性的表。表1中，以各个成分的含有率不同的方式显示了称为SPL-01到SPL-30的多种玻璃。各个成分以氧化物换算的重量百分比(wt％)的方式来示出。起始原材料为V2O5(高纯度化学研究所生产，纯度99.9％)、BaCO3(高纯变化学研究所生产，纯度99.9％)、P2O5(高纯度化学研究所生产，纯度99.9％)、Sb2O3(和光试药生产，纯度99.9％)。此外，样品SPL-28有与SPL-27几乎相同的组成、以V2O5、BaPO3、Sb2O3为原材料、不用P2O5而用磷酸钡为P的供给源。
表1
制造封接用玻璃粘接材料，首先按表1中所示的重量比将各种原料进行混合。
关于BaCO3，附加可被分解为BaO+CO2的特征、换算成BaO的相应量、进行混合。把除P2O5之外的全部原料预先混合。由于P2O5的吸湿性高，所以不能长时间放置在空气中。把P2O5以外的混合粉末加入到铂坩埚中，连铂坩埚一起放在秤上，秤量规定量的P2O5，同时用金属制的匙子进行混合。这时，为了避免从空气中吸收湿气，最好不采用乳钵和球磨机进行混合。
把加入了上述原料混合粉末的铂坩埚放置在玻璃熔化炉中，开始加热。升温速度为5℃/min，达到目标温度时起保持1个小时。在本实施例中，目标温度固定在1000℃。搅拌熔化中的玻璃同时保持1个小时，在保持之后从熔化炉中取出铂坩埚，浇铸到预先加热到300℃的在石墨铸模中。将浇铸到石墨铸模的玻璃移到已经预先加热到应力消除温度的应力消除炉中，保持一小时除去应力之后，以1℃/min的速度冷却到室温。所得到的玻璃的大小为30mm×40mm×80mm。把所得到的玻璃块切割成4mm×4mm×15mm的大小，评价其热膨胀系数(α)、玻璃转变点(Tg)、玻璃软化点。另外，采用相同形状的试验片进行耐水性试验、恒温恒湿试验。样品的生成结果，即SPL-16、21、26、32、33、37、38、41、42的玻璃，磷与钒的比例偏离了容易玻璃化的范围，当制造为适于粘接用的玻璃时的操作性不好。因此，优选是V2O5的量为45～60重量％、P2O5在15～30重量％的范围。
耐水性试验的方法如下所述。
在200cc的烧杯中加入70℃的100cc的水，其中放入1个预先测定了重量的本实施例的玻璃试验片。更进一步地，把该烧杯放在70℃的水浴中，取出经过2小时后的试验片，测定用加热器150℃×30min干燥之后的重量。计算耐水性试验前后试验片的重量变化率＝(耐水性试验前重量-耐水性试验后重量)/耐水性试验前重量×100(％)。
恒温恒湿试验方法如下所述。
把各种玻璃做成粉末状，制成1g的成形体，把放在钠钙玻璃基板上的成形体在大气中进行450℃×30min烧制，制成封接的模拟样品。然后把样品放置于恒温槽中，在85℃×85％的湿润空气中进行48小时试验。试验后的样品用超声波清洗机进行清洗，在事实上完全地除去了分解和离解的玻璃成分之后，用加热器进行150℃×30min干燥。与上述耐水性试验一样，计算恒温恒湿试验前后试验片的重量变化率＝(恒温恒湿试验后重量-恒温恒湿试验前重量)/恒温恒湿试验前重量×100(％)。另外根据试验后的样品外观进行评价，分为以下各类。
用◎来表示试验前后重量变化在0.1％以下、且同时还像原来一样具有试验前的光泽、完全没有外观上的区别。用○来表示试验前后重量变化在0.1％以下、与试验前相比光泽稍稍变暗。用△来表示试验前后重量变化在0.1％以上5.0％以下。用×来表示试验前后重量变化在5.0％以上。
表1中显示了根据耐水性试验和恒温恒湿试验的评价结果。耐水性试验的结果中，SPL-01、02、03、06、09、11、14、18、19在70℃的温水中保持2小时，重量变化率在1％以下。尤其是，没有发现本实施例中的玻璃SPL-07、08、12、13、22、23、24、27、28、29、30的重量变化率。耐水性试验结果，Ba、Sb总共在15％以下、35％以上时耐水性不好。
恒温恒湿试验结果中，(BaO+Sb2O3)为15～35重量％、BaO/Sb2O3的重量比或者Sb2O3/BaO的重量比的任何一个超出了0.3以下的范围，即SPL-2、3、4、9、14、17、18、19，相对耐水性好，虽然可以用作封接用玻璃粘接材料，但是在恒温恒湿气氛中或多或少会变差。因此，本实施例的玻璃的恒温恒湿试验评价结果均是◎或者○。
此外，作为原料不同的SPL-28的试验结果与SPL-16大致相同，恒温恒湿试验评价结果是◎。另外，作为对比例，制造含有TeO2的HPL-1，进行相同的评价。含有TeO2的HPL-1，恒温恒湿试验后没有光泽，颜色变成了比黄色更深的深绿色，显示出由于湿度而劣化的现象。
上述例子中虽然采用钒来作为玻璃主成分的过渡金属，但是即使是用钨也能得到同样的效果。
因此，如果使用这些玻璃粘接材料，就能够在与湿度高的大气相接触的条件下用于各种封接、粘接的工作。
实施例2
为了本发明的玻璃粘接材料的低熔点化，研究了各种添加物。在上述实施例中选择SPL-27的组成比作为代表的样品，在相同玻璃原料粉末中进一步使Ag2O、Cu2O、Cs2O、HfO2、Na2O、K2O或者TeO2的添加量发生变化的情况下，研究了玻璃转变点的变化情况。研究结果正如图6所示，确认了Ag2O、Cu2O、Cs2O、HfO2、Na2O、K2O或者TeO2降低本发明的玻璃粘接材料的转变点的效果。此外，大量地添加这些添加物时，玻璃中会析出结晶。因此，这些添加物的添加量优选在1～10％的范围内。变得容易析出结晶的原因被认为是大量地加入添加物，结果使钒、磷的含有率变少、超出了玻璃化的范围。
实施例3
图7是说明等离子体显示器装置结构的模式图。
本实施例的等离子体显示器装置中，使背面基板SUB1与前面基板SUB2相对，通过采用了本实施例的玻璃组合物的粘接材料F接合四周边缘部。前面基板中设置放电电极H、背面基板中设置地址电极A，并设置保护这些电极的保护层。支撑物SPC形成在像素之间，同时具有用于保持前面基板与背面基板的间隙的隔板的作用。各个像素中配有红、绿、蓝各种颜色的荧光体PH。本实施例中，用含有上述规定量·比率的Ba、Sb的玻璃粘接材料的组成范围的玻璃组合物形成这个支撑物的。由于该玻璃的耐水性、耐湿性优秀，所以吸湿作用小。因此，用作真空容器内部所配置的部件的材料时，优选各个部件的制造及保管阶段等的吸湿少、由真空化而释放出的水分少。另外，图8是在接合材料F中混合玻璃珠状物B与填充材料f的变化示例。通过在接合材料中分散颗粒直径大致均匀的玻璃珠状物，可以使装置整体接合材料的厚度变得均匀。
一旦在加热条件下对真空容器的内部进行减压之后，封入稀有气体形成等离子体显示装置。由于本实施例的玻璃组合物的吸湿性低，所以制成显示器用的真空容器在加热下进行减压的真空形成工序也相应容易。另外，在真空形成工序前后的阶段中，即使将面板保管一段时间，劣化等问题也很少。
实施例4
在实施例4～6中，说明了关于通过调整填充材料而改善接合强度的接合材料的发明。本实施例的玻璃粘接材料可通过在玻璃母材的钒磷酸玻璃的粉末中混合填充材料的粉末而制造。首先，对于本实施例的玻璃母材进行说明，随后，说明关于混合填充材料而粘接被粘接部件的情况。
在显示装置中，有必要不透气地密封两个玻璃面板，在FED等的情况下，在玻璃面板的四周边缘部分配置边缘框用粘接材料接合。在基板中通常采用的钠钙玻璃和バンテアン等玻璃板的热膨胀系数在70～80×10-7/℃的范围内。因而，作为粘接材料来说，最好是与玻璃面板的热膨胀系数接近。另外，如上所述，希望在封接工序中不会失透、接合强度高。
在V2O5作主要成分的钒磷酸玻璃中，成分组成以重量百分比为如下范围：V2O5：45～60％、P2O5：20～30％、BaO：5～15％、TeO2：0～10％、Sb2O3：5～10％、WO3：0～5％，热膨胀系数在90×10-7/℃以下，大多数情况下在60～90×10-7/℃的范围内。这样，因为热膨胀系数可以变小，所以为了与被封接的玻璃的热膨胀系数配合而混合的填充材料的选择变宽，以致可以采用具有稳定性质的陶瓷。另外，所混合的填充材料的量可以减少，难以产生失透。这些成分的含有量在上述的范围之内，对于一边形成玻璃时使热膨胀系数在60～90×10-7/℃以下是必须的。
在作为玻璃母材的钒磷酸玻璃中，V2O5和P2O5起形成玻璃的成分的作用。BaO、TeO2、Sb2O3以及WO3起为了调整玻璃的热膨胀系数、流动性、软化温度等的作用。TeO2具有降低玻璃熔点、降低封接温度的效果。
对于上述玻璃粘接材料，因为玻璃本身的热膨胀系数小，所以如果是热膨胀系数在60×10-7/℃以下的材料，完全可以用作填充材料。实际上，优选使用选自具有稳定性质的硅系玻璃、莫来石、瓷器、粘土质耐火物、块滑石、氧化铝以及尖晶石的材料用作填充材料。
在封接玻璃的粘接材料中，玻璃母材钒磷酸系玻璃的电阻率优选为108Ωcm以上、热膨胀系数最好在60～90×10-7/℃的范围内，优选填充材料的热膨胀系数在60×10-7/℃以下、填充材料的含量在80体积％以下，颗粒直径在1～150μm的范围内。这可以通过上述玻璃粘接材料而实现。
玻璃母材制造中的起始原材料有V2O5(高纯度化学研究所，99.9％)、P2O5(高纯度化学研究所，99.9％)、BaO(和光试药，99.9％)、Sb2O3(高纯度化学研究所，99.9％)、WO3(和光试药，99.9％)、TeO2(和光试药，99.9％)。表2中用重量％的方式显示了V2O5-P2O5系封接玻璃的成分组成。
在生产任何玻璃样品的情况中，都预先把除P2O5以外的所有原料混合起来。由于P2O5的吸湿性高，所以不能长时间放置在大气中。把P2O5以外的混合粉末放到氧化铝坩埚中，连氧化铝坩埚一起放在秤上，秤量规定量的P2O5，同时用金属制的匙进行混合。这时不能采用乳钵和球磨机进行混合。
把放入了上述原料混合粉末的氧化铝坩埚放置于玻璃熔化炉中，开始加热。升温速度为5℃/min，达到目标温度时起保持1个小时。在本实施例中，目标温度为1000℃。搅拌熔化中的玻璃同时保持1个小时，在保持之后从熔化炉中取出氧化铝坩埚，浇铸到预先加热到300℃的石墨铸模中。将浇铸到石墨铸模中的玻璃移到已经预先加热到应力消除温度的应力消除炉中，保持一小时除去应力之后，以1℃/min的速度冷却到室温。所得到的玻璃的大小为30×40×80mm。按照象这样的次序来生产在表2中所示组成的玻璃。
表2
 No. V2O5 P2O5 BaO WO3 TeO2  Sb2O3
 TAS-1  45  30 10  0  5 10
 TAS-2  50  25 10  5  0 10
 TAS-3  55  25  9  0  5  6
 TAS-4  55  20  5  0 15  5
 TAS-5  55  25  5  0  5 10
 TAS-6  52  22  5  8  5  8
 TAS-7  50  25 15  0  5  5
 TAS-8  65 15  10  0  5  5
 TAS-9  57  22  5  0  8  8
 TAS-10  58  22  5  0  7  8
 TAS-11  60  20  6  0  6  8
评价所得到的玻璃块的表面电之后，把玻璃块切割成4×4×15mm的大小，评价其热膨胀系数。另外，采用把剩余材料粉碎而成的粉末来进行DTA分析。表3中显示了所生产的V2O5-P2O5系封接玻璃的物理参数。在表3中，Tg表示玻璃转变点、Mg表示屈服点、Ts表示软化点、Tf表示流动点。适当的封接温度为玻璃软化点Ts与玻璃流动点Tf之间的温度。
通过使玻璃组成发生变化，可以使表3中所示的热膨胀系数在60～90×10-7/℃的范围内发生变化。通过少量地混合TeO2可以降低封接温度。TAS-4、6、8分别由于TeO2量多、WO3量多、V2O5量多，热膨胀系数超过了90×10-7/℃，变得不在60～90×10-7/℃的范围内。
表3
No. Tg(℃) Mg(℃) Ts(℃) Tf(℃) 结晶化温度 结晶化峰值温度 热膨胀系数(×10-7/℃)
 TAS-1  345  370  420  475  515  530  66
 TAS-2  350  375  430  485  526  541  75
 TAS-3  370  395  445  495  537  552  84
 TAS-4  345  365  425  480  520  536 103
 TAS-5  340  365  425  480  520  536  82
 TAS-6  345  360  435  505  548  563  95
 TAS-7 345  365  420  480  520  536  82
 TAS-8  345  354  415  495  537  552  98
 TAS-9  335  343  403  480  521  536  82
 TAS-10  325  333  390  466  505  520  79
 TAS-11  315  323  379  452  490  504  77
从表2的V2O5-P2O5系玻璃中选定TAS-1，混合填充材料及玻璃珠。填充材料及玻璃珠都为硅系玻璃。本发明的玻璃由于是用作封接用途的，所以通过混合粉末的流动性及结晶化行为来进行评价。
关于流动性，采用称为“钮扣流动(ボタンフロ一)试验”的试验。所谓钮扣流动试验，是在非封接玻璃板上放置成型为钮扣状的封接玻璃料粉末，通过把它加热而测定熔融了的钮扣状样品的直径。与此同时，观察与基板之间的反应性、基板间有无裂纹产生、由于气体而产生气泡的多少等。其中成型为直径10mm、厚度5mm的钮扣样品的直径变成15mm以上、基板间无裂纹、同时看不见有气泡发生的是合格品。
按如下进行钮扣流动试验。常温下在被封接的玻璃基板上放置成型为钮扣状的TASF-1～18样品，按每分钟5℃对其进行升温，在420℃保持30分钟。之后以每分钟2℃降温到200℃，放置冷却到室温。
表4中显示了试验结果。钮扣流动试验的结果中，钮扣样品的直径变成15mm以上、基板间没有裂纹、同时没有见到有气泡发生的以双圈标记，钮扣样品的直径变成15mm以上的以单圈标记，钮扣样品的直径变成15mm以下的以×标记。另外，关于结晶化行为，用X线衍射法来分析上述钮扣流动试验之后的样品表面，完全没有看到结晶峰，另外用肉眼观察有光泽的用双圈标记、尽管经X线衍射看不到结晶峰但用肉眼观察认为光泽变暗的用单圈标记，看到结晶相峰的用×标记。在结晶化行为中有×标记的就是失透的。
按这样的顺序进行研究的结果可知，当填充材料的颗粒直径在1～150μm的范围中时比较好。另外，玻璃珠的混合量不要过多，优选颗粒直径50～200μm、混合率为粘接材料的0.1～1.0体积％。
表4
编号 填充料粒子直径(d90)(μm) 填充料混合率(体积％) 玻璃珠状物粒子直径(μm) 玻璃珠状物混合率(体积) 流动特性 结晶化举动
TASF-1-1 1 20 50 0.5  ○  ○
TASF-1-2 1 40 50 0.5  ○  ○
TASF-2-1 5 10 100 0.5  ◎  ◎
TASF-2-2 5 20 100 0.5  ◎  ◎
TASF-3-1 10 20 150 0.5  ◎  ◎
TASF-3-2 10 40 150 0.5  ◎  ◎
TASF-4-1 20 30 200 0.5  ◎  ◎
TASF-4-2 20 60 200 0.5  ◎  ◎
TASF-5-1 50 10 50 0.5  ◎  ◎
TASF-5-2 50 20 50 0.5  ◎  ◎
TASF-6-1 100 20 100 0.5  ◎  ○
TASF-6-2 100 40 100 0.5  ◎  ○
TASF-7-1 150 30 150 0.5  ◎  ○
TASF-7-2 150 60 150 0.5  ◎  ○
TASF-8-1 180 10 200 0.5  ○  ×
TASF-8-2 180 20 200 0.5  ○  ×
TASF-9-1 210 20 50 0.5  ×  ×
TASF-9-2 210 40 50 0.5  ×  ×
TASF-10-1 300 30 100 0.5  ×  ×
TASF-10-2 300 60 100 0.5  ×  ×
TASF-11-1 10 10 150 0.1  ◎  ◎
TASF-11-2 10 20 150 0.1  ◎  ◎
TASF-12-1 10 20 200 0.2  ◎  ◎
TASF-12-2 10 40 200 0.2  ◎  ◎
TASF-13-1 10 40 50 0.5  ×  ×
TASF-13-2 10 80 50 0.5  ×  ×
TASF-14-1 10 10 100 0.7  ◎  ○
TASF-14-2 10 20 100 0.7  ◎  ○
TASF-15-1 10 20 150 1  ○  ○
TASF-15-2 10 40 150 1  ○  ○
TASF-16-1 10 30 200 1.5  ○  ×
TASF-16-2 10 60 200 1.5  ○  ×
TASF-17-1 10 10 100 2  ×  ×
TASF-17-2 10 20 100 2  ×  ×
TASF-18-1 10 20 200 2.5  ×  ×
TASF-18-2 10 40 200 2.5  ×  ×
实施例5
采用了含有在实施例1中所制作的填充材料及玻璃珠状物的粘接材料，评价了接合强度。图9是采用粘接材料接合的接合强度评价试验片的说明图。
另外，图10是采用图9的接合强度评价试验片进行强度评价试验的说明图。
如图9所示那样，对于接合强度评价试验片300，通过把尺寸(宽度w1、高度h1、厚度d1)的第一部件310与尺寸(宽度w2、高度h2、厚度d2)的第二部件320用本发明的封接玻璃接合为T字形而构成。接合尺寸为w1是25mm、w2是15mm、h1是50mm、h2是20mm、厚度d1是2.8mm、d2是2.8mm。另外，接合第2部件320的位置即从第1部件的上部到第2部件的距离t为15mm。
在接合强度试验中，把图9中说明的接合强度评价试验片-即在图10(a)所示的接合强度评价试验片300中的第一部件310的一端插入图10(b)所示试样固定冶具330的沟槽中。图10(c)中显示了接合强度试验的图，第1部件通过在螺纹孔中拧入螺丝而固定。试样固定冶具330固定于固定台340中。进而，图10(c)中显示了顶视图及侧视图。
对于在像这样的固定于试样固定冶具330的接合强度评价试验片300，如图10(c)中所示，在第二部件上压上推压工具350时，加上荷重W。慢慢地增加该荷重W，测量出粘接材料接合部断裂时的荷重W。测量结果显示于表5中。此外，在表5中，为了比较而显示了公知的Pb系玻璃及以V2O5和TeO2为主成分的V-Te系玻璃的断裂应力。
强度测量的结果可知，填充材料的颗粒直径超过了150μm而变大时，断裂应力低下、接合强度低下。另外，填充材料的混合率变大，也认定有断裂应力降低的倾向。玻璃珠状物混合量在1.0体积％以下的情况下断裂应力不会受到很大的影响，而超过了1.5体积％而变多时断裂应力降低且接合强度低下。
表5
编号 填充料粒子直径(d90)(μm) 填充料混合率(体积％) 玻璃珠状物粒子直径(μm) 玻璃珠状物混合率(体积％) 接合材料断裂应力(MPa)
 TASF-1-1 1 20 50  0.5  75.5
 TASF-1-2 1 40 50  0.5  64.2
 TASF-2-1 5 10 100  0.5  70.8
 TASF-2-2 5 20 100  0.5  60.2
 TASF-3-1 10 20 150  0.5  61.5
 TASF-3-2 10 40 150  0.5  52.3
 TASF-4-1 20 30 200  0.5  46.7
 TASF-4-2 20 60 200  0.5  39.7
 TASF-5-1 50 10 50  0.5  55.3
 TASF-5-2 50 20 50  0.5  47.0
 TASF-6-1 100 20 100  0.5  60.8
 TASF-6-2 100 40 100  0.5  51.7
 TASF-7-1 150 30 150  0.5  48.1
 TASF-7-2 150 60 150  0.5  40.9
 TASF-8-1 180 10 200  0.5  32.0
 TASF-8-2 180 20 200  0.5  27.2
 TASF-9-1 210 20 50  0.5  28.9
 TASF-9-2 210 40 50  0.5  24.6
 TASF-10-1 300 30 100  0.5  没有接合
 TASF-10-2 300 60 100  0.5  没有接合
 TASF-11-1 10 10 150  0.1  62.5
 TASF-11-2 10 20 150  0.1  53.2
 TASF-12-1 10 20 200  0.2  58.6
 TASF-12-2 10 40 200  0.2  49.8
 TASF-13-1 10 40 50  0.5  45.1
 TASF-13-2 10 80 50  0.5  38.3
 TASF-14-1 10 10 100  0.7  57.7
 TASF-14-2 10 20 100  0.7  49.0
 TASF-15-1 10 20 150  1  63.2
 TASF-15-2 10 40 150  1  53.7
 TASF-16-1 10 30 200  1.5  43.6
 TASF-16-2 10 60 200  1.5  37.1
 TASF-17-1 10 10 100  2  42.3
 TASF-17-2 10 20 100  2  36.0
 TASF-18-1 10 20 200  2.5  39.5
 TASF-18-2 10 40 200  2.5  33.6
 现有材料(Pb系)  65.5
 现有材料(V-Te系)  67.3

Claims (16)

1.一种显示装置，其中对使背面基板和前面基板相对而形成的空间减压，通过粘接材料将上述背面基板和前面基板密封，上述背面基板具有多个电子源，上述前面基板具有多个荧光体，其特征在于，
上述粘接材料是将填充材料混合在以钒和磷为主要成分的玻璃中而形成的，用将各成分换算成氧化物的重量％表示，上述玻璃含有包含V2O5：45～60％、P2O5：15～30％、BaO：5～25％、Sb2O3：5～25％的钒磷酸玻璃。
2.一种显示装置，其中对使背面基板和前面基板相对而形成的空间减压，通过粘接材料将上述背面基板和前面基板密封，上述背面基板具有多个电子源，上述前面基板具有多个荧光体，其特征在于，
上述粘接材料是一种玻璃，其特征在于，含有至少包括钒、磷、钡和锑的玻璃，将各成分换算成氧化物，上述玻璃含有合计15～35重量％的BaO和Sb2O3，而且BaO/Sb2O3的重量比或者Sb2O3/BaO的重量比是0.3以下。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，上述粘接材料含有20～90体积％的玻璃成分和10～80体积％的填充材料。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，上述填充材料是SiO2、ZrO2、Al2O3、ZrSiO4、堇青石、莫来石、锂霞石的至少任何一种、平均颗粒直径是0.5～10μm。
5.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
上述玻璃含有45～60重量％用V2O5的氧化物换算的钒，以及15～30wt％的用P2O5的氧化物换算的上述磷。
6.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，具有在上述前面基板和上述背面基板之间形成上述空间的边框。
7.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，
上述粘接材料含有珠状物，该珠状物具有前面基板和背面基板的间隙的宽度的90～100％的颗粒直径，上述珠状物含有上述粘接材料的0.1～1.0体积％。
8.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，上述前面基板具有向背面基板侧弯曲而突出的四周边缘部分，上述四周边缘部分与上述背面基板粘接。
9.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，上述玻璃含有Ag、Cu、Cs、Hf、Na、K或Te的至少任何一种添加物，换算成Ag2O、Cu2O、Cs2O、HfO2、Na2O、K2O、或TeO2氧化物，含有1～10重量％的上述添加物。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
上述玻璃包含钒磷酸玻璃，钒磷酸玻璃用重量％表示包含V2O5：45～60％、P2O5：20～30％、BaO：5～15％、TeO2：0～1 0％、Sb2O3：5～10％、WO3：0～5％，
上述填充材料包含氧化硅系玻璃、莫来石、瓷制品、粘土质耐火材料、块滑石、氧化铝及尖晶石的至少任何一种，上述填充材料的颗粒直径是1～150μm，上述填充材料的含有率是80体积％以下。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，将上述矾磷酸玻璃的热膨胀系数定在60～90×10-7/℃的范围内，将上述填充材料的热膨胀系数定在60×10-7/℃以下。
12.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，上述粘接材料混合了颗粒直径为50～200μm的玻璃珠状物，上述玻璃珠状物在上述填充材料中的含有率为0.1～1.0体积％。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，上述玻璃珠状物的热膨胀系数是60×10-7/℃以下。
14.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，上述显示装置是在二块玻璃基板的一块上具有电子源、在另一块上具有由从电子源放出的电子激发而发光的荧光体的场发射显示器。
15.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，该显示装置是等离子显示装置。
16.一种等离子显示装置，其是具有前面基板、与上述前面基板相对的背面基板、以及设置在上述背面基板上，保持与前面基板的间隙的隔壁的等离子显示装置，其特征在于，
上述隔壁包含玻璃，含有至少包含钒、磷、钡和锑的玻璃，将各成分换算成氧化物，含有合计15～35重量％的BaO和Sb2O3、而且，BaO/Sb2O3的重量比或者Sb2O3/BaO的重量比是0.3以下。
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