JP2006073462A - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示パネルと背面パネルとを枠スペーサを介して封止したフラットパネルディスプレイを得るに際し、組み立性容易にして高信頼性の画像表示装置を実現する。
【解決手段】 表示パネル２と背面パネル１とを枠スペーサ３を介して気密に封止されたフラットパネルディスプレイであって、枠スペーサ３の構造に特徴がある。予め成型された枠ガラスを用いる代わりに、棒状のガラス部材１０と角部材１１とを組み合わせて仮固定された額縁状の接合体を形成する。４本のガラス棒１０の両端部に凸部を設けておく。角部材１１は１軸方向に対して合同な形状を有し、その端部にはガラス棒端部の凸部に対応した凹部１１aが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像表示装置及びその製造方法に係り、特にフラットパネルディスプレイに好適なパネル構造及びその製造方法に関する。

画像表示装置においては、液晶表示装置に対し、近時、自発光型フラットパネルディスプレイの実用化が目覚ましく、種々のフラットパネル構造が提案されている。

自発光型フラットパネルディスプレイの構造は、例えば特許文献１や特許文献２に示されているように、一般に蛍光面を有する表示パネルと、蛍光面に電子ビームを照射する電子源を有する背面パネルと、これら二枚のパネル間に扁平空間を形成するためにパネル周辺部を気密封止するガラス等の絶縁物からなるリング状枠体とで構成されている。

図１３は、従来の代表的なフラットパネルディスプレイとしてＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ：Field Emission Displayの略称）の構造を示したものである。図１３（ａ）は一部を切り取った部分断面斜視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のX方向に切断した断面図を示している。図中の１は背面パネル（カソード基板）、２は表示パネル（アノード基板）、２aは表示パネルを構成するガラス基板、２ｂはガラス基板２a上に形成された蛍光膜、２ｃは蛍光膜２ｂ上に設けられたメタルバック、３はリング状の気密封止用枠体（枠スペーサ）、４は背面パネル１と表示パネル２との間隔を一定に保持するパネル支持用のスペーサである。図１４は、上記ＦＥＤの断面部分拡大図を示している。

特開平７-１２２１８９号公報 特開２００２-３７３５８７号公報

従来、この種のフラットパネルディスプレイの組み立ては、一般に予めリング状に成型された気密封止用枠体（一般にガラス棒を成型した枠）３を介して背面パネル１と表示パネル２とを位置決めした状態で加熱し、フリット等の接着材で接合固定してから排気工程を経て気密に封止している。

画面の大型化に伴い、気密封止用枠体４のサイズが大きくなり、従来のガラス成型加工技術では対応できなくなってきた。すなわち、従来は表示パネルと同質のガラス板から棒状のガラスを切り出し、これを金型に納め高温プレス炉体により一体化していた。大型パネルでは、パネルに対応する大きさと必要な加圧力を有する特殊な高温プレス炉体が必要となり量産性に問題があった。

一方、通常のガラスフリットでガラス片を接合し、予め枠ガラスを組み立てたものを使用する場合、パネル本体の封止時に枠ガラスが分解もしくは相互の位置ずれを生じないように、ガラスフリットに温度階層を確保する必要があるが、構成部品や回路構造の耐熱温度の範囲で、通常のフリットを用いて十分な温度階層を確保することは困難である。それ故、通常のガラスフリットで棒状のガラス片を予め接合した枠ガラス３を用いてパネル本体を組み立てる場合、パネル本体を加熱して相互に固定する熱処理工程時に、枠ガラスが変形して所定位置からずれてしまう、また、パネル周辺の封止が不完全になり易いと云った問題が生じてきた。

一方、上記技術では、パネルのサイズに合わせて枠ガラス３を予めガラス片からリング状に成型するため部品単価も高くなり、また、パネル接合時に高価な特殊構造の装置が必要となるためコスト高になる。

さらにまた、一枚のガラス板から、パネルのサイズに合った角型、リング状の枠ガラスを切り出す方法もあるが、この場合は材料使用効率が悪く、角型の切り抜きに特殊な加工を要するためコスト高となり量産性に問題がある。

したがって、本発明の目的は上記従来の問題点を解消し、低コストで量産性に優れ、しかも組み立てられたパネル本体の品質が良好で信頼性に優れたフラットパネルディスプレイ及びその製造方法を提供することにある。

上記本発明の目的を達成できる代表的なフラットパネルディスプレイの構成例について説明すると以下の通りである。

すなわち、本発明の画像表示装置の特徴は、蛍光面を有する表示パネルと、蛍光面に電子ビームを照射する電子源を有する背面パネルと、これら二枚のパネル間に扁平空間を形成するためにパネル周辺部を気密封止するリング状枠体とを具備してなるフラットパネルディスプレイであって、前記リング状枠体は、棒状ガラス部材の端部が、直交する二方向の端部を有する角部材を介して相互に接続することにより額縁状に組み込まれた接合体を構成し、前記角部材は１軸方向に対し合同な形状を有していると共に、その両端部には前記棒状ガラス部材を支持する凹凸部を備えている点にある。

また、上記画像表示装置を得る代表的な製造方法の発明は、蛍光面を有する表示パネルと、蛍光面に電子ビームを照射する電子源を有する背面パネルと、これら二枚のパネル間に扁平空間を形成するためにパネル周辺部を気密封止するリング状枠体とを積層し、加圧下で熱処理して一体的に固定する工程を有するフラットパネルディスプレイの製造方法であって、前記リング状枠体は、４本の棒状ガラス部材が角部材を介して額縁状に組み込まれた接合体からなり、前記棒状ガラス部材の端部内側が前記角部材端部内側の凸部によって位置ずれしないように規制されていることを特徴とする。

上記製造方法において好ましくは、前記熱処理して一体的に固定する工程において、前記二枚のパネルと前記リング状枠体相互の接合を確実ならしめるため、前記二枚のパネル間の扁平空間内部を排気し、外部に比して低圧とすることである。

従来の枠ガラスのように予めパネルの形状に合わせたリング状の枠ガラスを組み立てて置く必要がなく、表示パネルの一連の組み立て工程の中で必然的にリング状の枠ガラスが位置ずれなく形成される。したがって、低コストで信頼性の高い枠ガラスを備えたフラットパネルディスプレイが実現できる。

本発明の代表的な画像表示装置の構造及びその製造例を以下の実施例で更に具体的に説明する。

図１〜図１２に従い本発明の実施例を具体的に説明する。

＜実施例１＞
図１〜図４に本発明の第１の実施例を示す。本発明のフラットパネルディスプレイの全体構造は、枠ガラス３の構造を除き図１３に示した従来のフラットパネルディスプレイとほぼ同じである。そこで、この実施例では本発明の特徴である枠ガラス３の構造を主体に説明する。

図１は、枠ガラス３を構成するガラス棒１０及び角部材１１の一端部を模式的に示した概略斜視図、図２は平面図、そして図３は枠組み状態を示した平面模式図である。

図１に示すように、ガラス棒１０の端部を単純な凸部形状に加工しておく。一方、角部材１１は、金属を鋳物注型および切削加工などの方法で予め図示の形状に成型しておく。用いる金属材料として本実施例では、鉄４８重量％とニッケル５２重量％の合金を用いた。実際にはカソード板１やアノード板２およびガラス棒１０に用いるガラス材料と熱膨張率を合わせることが望ましいため、採用するガラス材料が変われば適宜配合率を調整する。角部材１１には、ガラス棒１０の端部に設けられた凸部１０aを嵌合する凹部１１aが直交する二方向にそれぞれ設けられている。

ここで、ガラス棒１０端部側に凹部を、角部材１１の相当部分に凸部を設ける構造も可能であるが、ガラス棒１０の端面加工として凹部形状を形成する方が凸部形状を形成する場合に比して加工が困難である。凸部加工の場合、たとえば薄円板状の砥石を用いるダイシング加工で容易に形成可能である。凹部加工の場合、溝部の加工でガラス棒破損しないためにはレーザ加工などの特殊な加工法を用いる必要が生じる。

また、角部材１１の外周には、組み立て時に位置決め用スライドピン１２が当接する凹部１１ｂが設けられている。１１ｃは搬送用穴、１１ｄは面取り部である。

なお、この角部材１１は成型した後、量産性を考慮し、例えば図４に示すように専用のトレー１３に収容しておくことが実用的である。図４はトレー１３への角部材１１の搬入状態を示している。トレー１３はベース４１、支柱４２、整列板４３から構成され、角部材１１の搬送用穴１１ｃを支柱４２に通し、面取り部１１ｄを整列板４３に当てながら積み上げれば多数の角部材１１を収納できる。

枠ガラス３の組み立てにおいては、先ず、４本のガラス棒１０及び角部材１１の接合面に低融点ガラスフリットを塗布、乾燥し、ガラス棒１０及び角部材１１を額縁状に組み合わせ焼成炉内で仮焼きしておく。仮焼き時には所定の額縁状になるように位置決め用スライドピン１２を４角の角部材１１の位置決め用凹部に押し当てて行う。次いで表面に接続用のディスペンサシリンジを塗布しておく。

一方、予め周知の方法で準備された蛍光膜の形成されている表示パネル（アノード板）２及び電子源が形成されている背面パネル（カソード板）１の枠ガラスを接合する４辺上に、それぞれ枠ガラスの形状（額縁状）にディスペンサシリンジを塗布しておく。

次いで、仮焼きされ接続用のディスペンサシリンジの塗布された枠ガラス３を、上記表示パネル２と背面パネル１で挟み、焼成炉内で減圧しながら熱処理してガラスフリットを溶融し、これらを一体的に加熱接合する。

このように表示パネル２と背面パネル１とを額縁状の枠ガラス３を介して封止することにより、フラットパネルディスプレイ（ＦＥＤ）が完成する。

本実施例においては、パネルの加熱接合時にガラス棒３１の端部が角部材１１に組み付くため、パネルの表示エリアを排気して低圧にしても枠ガラスが位置ずれることなく、パネルの意図した位置に固定することができる。つまり、本発明の組み立てにおいては、枠ガラス３の棒状ガラス部材１０が、内側に位置ずれしないように角部材１１を介して仮固定し、本体の封止と同一のタイミングで、同一温度域で溶融するガラスフリットを用いて固定できることに意味がある。

ＦＥＤでは、パネルの角部には高圧引出し線を設けない構造が可能であり、角部分には寸法上と電気回路上の制約が少ない。ガラス棒が内側にずれなければ、パネルの組み立ては外側からガラス棒を軽く押さえるだけで焼成が可能となり、高価な高精度焼成金型が不要で、枠ガラスをパネル組み立てと同時に組み立て固定可能となるなど量産性に優れている。

なお、角部材１１として、この例では鉄ニッケル合金を用いたが、その他、アルミナやジルコニアを主体としたセラミックスなどガラス部材と熱膨張率を近似させたものであればいずれのものでも使用できる。好ましくは電気抵抗が高く耐熱性（少なくとも３００℃〜４００℃）のある部材が望ましい。この場合には、設計上、角部に近接して高圧引き出し線を設けるレイアウトも可能となり、設計自由度を高める効果がある。

また、ガラス棒１０の概略形状として本実施例では直線状の全体形状を用いたが、角部材１１の使用量を軽減し、接合部の数を減らすことで封着信頼性を高める目的で、L字状の全体形状のガラス棒部材を用い、２本のL字状ガラス棒を２カ所で接合することで枠形状を成形することも可能である。この場合、角部材１１の部材コスト低減と、封着信頼性の向上が期待できる利点がある。

＜実施例２＞
図５〜図７に第２の実施例を示す。この例では枠ガラス３の形成に、図５に示すように、ガラス棒１０の端部内側に切り込み段差１０ｂを設けると共に、それに対応する角部材１１の端部内側に位置規制用の凸部１１eを設けたものである。

図５は枠ガラス３の組み立て工程の分解斜視図、図６は平面図、図７は仮焼成により額縁上に組み込んだ平面図をそれぞれ示している。

枠ガラス３の組み立てにおいては、実施例１同様に、先ず、ガラス棒１０及び角部材１１の接合面に低融点ガラスフリットを塗布、乾燥し、ガラス棒１０及び角部材１１を額縁状に組み合わせ焼成炉内で仮焼きしておく。仮焼き時には図7に示したように、所定の額縁状になるように位置決め用スライドピン１２を４角の角部材１１の位置決め用凹部に押し当てて行う。次いで表面に接続用のディスペンサシリンジを塗布しておく。この後の工程は、実施例１と同様に行った。実施例１の場合と同様に枠ガラス３には位置ずれがなく、信頼性の高い気密封止されたフラットパネルディスプレイが得られた。

本実施例の場合、第１の実施例に比してガラス棒１０の端部加工の工数が少ない。このためガラス棒１０が枠の外側にずれる可能性は増すが、接合時に内部を負圧にする方法や、ガラス棒１０の側面を外部から押しつけ部材（図示せず）により内側に押しつけるなどの方法を併用することで、ガラス棒１０がずれることなく封着可能である。この場合、ガラス棒１０の端部加工の工数が少ないため、低コストで安定した生産が可能になる利点がある。

＜実施例３＞
図８〜図１０に第３の実施例を示す。この例は実施例２と類似の枠ガラス３の形成であるが、ガラス棒１０については実施例２のように端部内側に切り込み段差１０ｂは設けず、ガラス棒を所定の寸法で単に切断しただけの端部が平坦なガラス棒を用いる。また、角部材１１の接続用端部１１eは実施例２の図５〜図７と同様であるが、角部材１１の内側の、パネル側の排気・高圧引き込み線通過位置１３に該当する部分に凹部１１ｆを設け、少なくとも高圧引き込み線が容易に通過できる構造としてある。

この場合も、先の実施例１及び２と同様に枠ガラス３には位置ずれがなく、信頼性の高い気密封止されたフラットパネルディスプレイが得られた。

本実施例の場合、第１および第２の実施例に比してガラス棒１０の端部加工の工数が更に少ない。第２の実施例と同様、接合時に内部を負圧にする方法や、ガラス棒１０の側面を外部から押しつけ部材（図示せず）により内側に押しつけるなどの方法を併用することで、ガラス棒１０がずれることなく封着可能である。この場合、ガラス棒１０の端部加工の工数がより少ないため、低コストで安定した生産が可能になる利点がある。

また、ガラス棒１０より内側に接続用端部１１ｅを設けることで、角部材１１が枠３の内側に入り込むため、パネル設計上のレイアウトに制限を与えるが、角部材１１の内側に凹部１１ｆを設けることで角部の排気口や高圧引き込み線通過位置１３を回避しているため実害はない。

以上、本実施例においては、枠ガラス構造として、安価な金属の成形加工品の金具を角部材１１に用いた固定方法を例示したが、金属の代わりに例えばアルミナ系もしくはジルコニア系等のセラミックスを用いても同様の効果が得られる。望ましくは熱膨張率がカソード板１やアノード板２およびガラス棒１０と近接し、高圧絶縁性が良好な材料が好適で、耐熱性の材料が好ましい。

この場合には導電性の合金を用いた角部材１１とする場合に比して、角部材１１に近接して高圧引き出し線を設けるレイアウトも可能となり、設計自由度を高める効果がある。万一、高圧引き出し線に成形誤差や使用時の歪みなどを生じて、角部材１１に接触しても、高圧絶縁性の良好な角部材１１を用いれば、パネル外部に高圧が露出する事態を回避でき、製品安全設計上好ましい。

これらの実施例の枠構造を用いた表示装置の製造プロセスを以下に説明する。図１１に表示装置の製造プロセスの簡略フローを、図１２にその組立工程の略式斜視図を示す。全面表示パネルであるアノード板２には、組立固定の前段階でスペーサ４を固定しておく。このアノード板（表示パネル）２とカソード板（背面パネル）１に枠スペーサ部品３を挟み込み、さらに排気部材を設置し、全体を治具もしくはクリップなどで固定し、加熱する。このとき、フリットの溶融に伴う体積減少や、接合部からの押し出しによる流出のためフリット接合層の厚さが減少するので、これらの部材の相互固定はバネもしくは内部減圧による気圧差による圧縮を併用する必要がある。

周辺部のバネ状クリップのみを用いて封着を実施することも可能ではあるが、予め組み付けた枠部材もしくはその場で設置した棒状ガラスや接合角部材１１がずれやすく、減圧によって上下左右から全体的に圧縮力を与えると、部材の部分的な浮き上がりを防止できる。このとき、枠スペーサ３が外圧により内部に押し込まれてずれてしまわないように、図１２では前記第２の実施例の内側に凸部１１eのある角部材１１を有している。封着組立時の加熱により枠スペーサ３の接合部のフリットが再溶融しても、外圧に対して角部材１１が棒ガラス１０を支えるため、枠スペーサ３が押しつぶされることはなく、外圧により角部材１１、棒ガラス１０が相互に押しつけ合うため、より密着した機密封止構造を成すことが出来、封止の信頼性が向上する。

本発明の第１の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解斜視図。 本発明の第１の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解平面図。 本発明の第１の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの仮固定の工程を示した平面図。 本発明の第１の実施例となる画像表示装置の製造に適用される角部材を収容したトレーの概略図。 本発明の第２の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解斜視図。 本発明の第２の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解平面図。 本発明の第２の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの仮固定の工程を示した平面図。 本発明の第３の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解斜視図。 本発明の第３の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの分解平面図。 本発明の第３の実施例となる画像表示装置に適用される枠ガラスの仮固定の工程を示した平面図。 本発明の第１〜第３の実施例となる画像表示装置の製造工程を説明するフロー図。 本発明の第１〜第３の実施例となる画像表示装置の製造工程を模式的に示した斜視図 従来のフラットパネル本体の構造を示す部分切断、断面斜視図。 従来のフラットパネル本体の断面拡大図。

符号の説明

１…電子源が形成された背面パネル、
２…蛍光膜が形成された表示パネル、
２a…ガラス基板、
２ｂ…蛍光膜、
２ｃ…メタルバック、
３…枠スペーサ（枠ガラス）、
４…スペーサ、
１０…ガラス棒、
１０a…ガラス棒端部の凸部、
１０ｂ…ガラス棒端部内側に設けた切欠き段差部、
１１…角部材、
１１a…角部材端部の凹部、
１１ｂ…角部材の位置決め用凹部、
１１ｃ…角部材の搬送用穴、
１１ｄ…角部材の面取り部、
１１e…角部材の端部内側に設けた位置規制用の凸部、
１１ｆ…角部材内側の略中間部の、パネル側の高圧引き込み線通過位置に設けた凹部、
１２…位置決め用スライドピン、
１３…パネル側の高圧引き込み線通過位置。

Claims (9)

1. 蛍光面を有する表示パネルと、蛍光面に電子ビームを照射する電子源を有する背面パネルと、これら二枚のパネル間に扁平空間を形成するためにパネル周辺部を気密封止するリング状枠体とを具備してなるフラットパネルディスプレイであって、前記リング状枠体は、棒状ガラス部材の端部が、直交する二方向の端部を有する角部材を介して相互に接続することにより額縁状に組み込まれた接合体を構成し、前記角部材は１軸方向に対し合同な形状を有し、その両端部には前記棒状ガラス部材を支持する凹凸部を備えていることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記棒状ガラス部材の端部中央には凸部が、前記角部材の端部中央には前記ガラス部材端部の凸部に対向して凹部がそれぞれ形成され、これら凹凸が嵌合し前記棒状ガラス部材と前記角部材とが相互に支え合うことにより前記リング状枠体を額縁状に組み込んだ接合体として構成していることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記リング状枠体を構成する前記棒状ガラス部材の端部内側には、切り込まれた段差部が、前記角部材の端部内側には前記棒状ガラス部材端部の段差部に対向して凸部がそれぞれ形成され、前記段差部及び凸部が一体に合わさることにより前記リング状枠体を額縁状に組み込んだ接合体として構成していることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記リング状枠体を構成する前記棒状ガラス部材の端部が、前記角部材の端部内側に形成された凸部を内壁として収容されて前記リング状枠体を額縁状に組み込んだ接合体として構成していることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. ←角部材の外周に位置決め用凹部を設けたもの
   前記角部材の外周部に二方向の位置決め用凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
6. 前記角部材の略中央部に搬送用穴を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
7. 前記角部材の内周部に凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
8. 蛍光面を有する表示パネルと、蛍光面に電子ビームを照射する電子源を有する背面パネルと、これら二枚のパネル間に扁平空間を形成するためにパネル周辺部を気密封止するリング状枠体とを積層し、加圧下で熱処理して一体的に固定する工程を有するフラットパネルディスプレイの製造方法であって、前記リング状枠体は、４本の棒状ガラス部材が角部材を介して額縁状に組み込まれた接合体からなり、前記棒状ガラス部材の端部内側が前記角部材端部内側の凸部によって位置ずれしないように規制されていることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
9. 請求項８記載の画像表示装置の製造方法に於いて、前記熱処理して一体的に固定する工程において、前記二枚のパネルと前記リング状枠体相互の接合を確実ならしめるため、前記二枚のパネル間の扁平空間内部を排気し、外部に比して低圧とすることを特徴とする画像表示装置の製造方法。

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