JP2006269259A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、封着の信頼性を高めることができ歩留まりを高めることができる表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】表示パネルは、前面基板２の周縁部と背面基板４の周縁部を封着する封着部材６を有する。封着部材６は、周縁部に沿って基板２、４間に配置される矩形環状の枠部材６ａ、枠部材６ａの上端面６１と前面基板２との間を封着する封着材６ｂ、および枠部材６ａの下端面６２と背面基板４との間を封着する封着材６ｃを有する。前面基板２側の封着材６ｂと背面基板４側の封着材６ｃは、架橋することのないように塗布幅が制限されて独立して設けられ、各部分の封着材６ｂ、６ｃそれぞれの表面張力によって枠部材６ａが基板２、４間の略中央にセンタリングされる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

ＳＥＤは、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する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な表示パネルを構成している。側壁は、一般に、前面基板および背面基板と熱膨張係数が同じ帯状のガラス板を加工して形成される。

前面基板の内面には３色の蛍光体層に重ねてメタルバックを有する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層を励起発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。

前面基板と背面基板の間には板状或いは柱状の複数のスペーサが設けられている。これらスペーサは、前面基板および背面基板の内面に当接することで、大気圧荷重を支えて基板間の隙間を維持するよう機能する。

このＳＥＤを動作させる場合、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。

上記表示パネルを製造する場合、まず、蛍光体スクリーンを形成した前面基板、および複数の電子放出素子を形成し複数のスペーサおよび側壁を接合した背面基板を用意する。側壁は、例えばフリットガラスを介して背面基板の周縁部に予め接合しておく。また、側壁の上面および前面基板の対向する周縁部には、封着材としてインジウムなどの低融点金属を予め塗布しておく。そして、これらの基板を真空チャンバ内で対向させて配置し、封着材を溶融して側壁上面と前面基板の周縁部を封着する（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、側壁をフリットガラスによって背面基板の周縁部に接合する際、側壁が薄いガラス板により形成されているため、側壁を背面基板に対して平行に保持することが困難であり、側壁と背面基板との間のギャップが不均一になってしまう場合がある。この場合、側壁と前面基板との間の封着時に背面基板側のギャップのばらつきを吸収することになり、側壁が基板に対して歪んだ状態となってしまう。

特に、背面基板と側壁との間のギャップに大きなばらつきを生じた場合、側壁と前面基板との間のインジウムによってばらつきを吸収できず、封着不良を生じてしまう場合がある。そして、封着不良を生じた製品は廃棄処分されてしまう。いずれにしても、従来の封着方法では、封着の信頼性が低く、製品歩留まりが低い問題があった。
特開２００３−０６８２３８号公報

この発明の目的は、封着の信頼性を高めることができ歩留まりを高めることができる表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記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材と、を有し、上記封着部材は、上記前面基板の周縁部に対面した第１端面および上記背面基板の周縁部に対面した第２端面を有する枠部材と、上記第１端面と上記前面基板の周縁部とを封着する封着材の第１部分と、上記第２端面と上記背面基板の周縁部とを封着し、上記第１部分と上記枠部材によって隔離された封着材の第２部分と、を有し、上記枠部材は、上記第１部分の前面基板と第１端面における表面張力と第２部分の背面基板と第２端面における表面張力によって、上記前面基板と背面基板の略中間部にセンタリングされていることを特徴とする。

上記発明によると、前面基板の周縁部と背面基板の周縁部を封着する封着材が、枠部材の第１端面と前面基板の周縁部を封着する第１部分と、枠部材の第２端面と背面基板の周縁部を封着する第２部分と、に分かれており、互いに架橋することがないため、第１部分の前面基板および第１端面に対する表面張力および第２部分の背面基板および第２端面に対する表面張力によって枠部材を前面基板と背面基板の略中間にセンタリングできる。

また、この発明の表示装置は、第１部分の第１端面に対する塗布幅および第２部分の第２端面に対する塗布幅が、それぞれ、第１端面および第２端面の幅より狭いことを特徴とする。

上記発明によると、第１部分および第２部分の塗布幅が略同じ幅であり、第１部分および第２部分の塗布量も略同じであることを特徴とする。

また、この発明の表示装置は、枠部材の第１端面と前面基板との間の隙間を形成するための第１スペーサと、枠部材の第２端面と背面基板との間の隙間を形成するための第２スペーサと、をさらに有することを特徴とする。

上記発明によると、第１スペーサおよび第２スペーサが、それぞれ、封着材の第１部分および第２部分の塗布位置から外れた位置に設けられていることを特徴とする。

また、上記発明によると、第１スペーサおよび第２スペーサが、それぞれ、枠部材の第１端面および第２端面から突設された一定高さの突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、突起が、第１端面および第２端面に点在した点状突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、突起が、第１端面および第２端面に沿って延設されたリブ状突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、第１スペーサおよび第２スペーサが、それぞれ、前面基板の周縁部および背面基板の周縁部から突設された一定高さの突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、突起が、前面基板の周縁部および背面基板の周縁部に沿って点在した点状突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、点状突起が、枠部材を位置決めするための段部を有することを特徴とする。

また、上記発明によると、突起が、前面基板の周縁部および背面基板の周縁部に沿って延設されたリブ状突起を含むことを特徴とする。

また、上記発明によると、リブ状突起が、枠部材を位置決めするための段部を有することを特徴とする。

さらに、この発明の表示装置は、枠部材が、前面基板および背面基板と近似した熱膨張係数を有するＮｉ−Ｆｅなどの金属材料により形成されており、封着材が、インジウムなどの低融点金属で構成されていることを特徴とする。

この発明の表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、封着の信頼性を高めることができ歩留まりを高めることができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
始めに、図１乃至図３を参照して、この発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線II-IIに沿って切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。図１乃至図３において、表示パネル１０の内部構造は、説明を分かり易くするため、適宜、構成を拡大し且つ概略的に示してある。

図１乃至図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、後述する封着部材６を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。

前面基板２と背面基板４とが対向する側のそれぞれの面を内面とする。前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、重ねてアルミニウム等からなるメタルバック１４を有する。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、ストライプ状あるいはドット状に形成されている。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１６は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。

封着部材６は、前面基板２および背面基板４の周縁部に沿って非接触で設けられる環状の枠部材６ａ、この枠部材６ａの環状の上端面６１（第１端面）と前面基板２の内面周縁部を密閉状態で封止する封着材６ｂ（第１部分）、および枠部材６ａの環状の下端面６２（第２端面）と背面基板４の内面周縁部を密閉状態で封止する封着材６ｃ（第２部分）を有する。封着材６ｂおよび封着材６ｃには同じ材料が用いられる。本実施の形態では、前面基板２および背面基板４と近似した熱膨張係数を有するＮｉ−Ｆｅなどの金属材料によって枠部材６ａを形成し、インジウムなどの低融点金属により封着材６ｂ、６ｃを構成した。なお、前面基板２および背面基板４の内面周縁部には、それぞれ、封着材６ｂ、６ｃに対する濡れを確保するため、銀ペーストなどの下地材１９が予め塗布される。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、多数の柱状のスペーサでも良い。各スペーサ８は、上述した蛍光体スクリーン１２のメタルバック１４および遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から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。

さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、メタルバック１４に１０［ｋＶ］程度の高電圧を印加することにより、蛍光体スクリーン１２の電位を高くする。これにより、接地された背面基板４と前面基板２との間に１０［ｋＶ］程度の電位差が形成される。

そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に照射される。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともにスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、これら前面基板２、および背面基板４の周縁部間に上述した構成のこの発明の第１の実施の形態に係る封着部材６を配置し、図示しない真空チャンバ内で２枚の基板２、４を対向配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、前面基板２と背面基板４の周縁部同士を封着する。

具体的には、まず、用意した前面基板２の周縁部に下地材１９を介して封着材６ｂを一定の幅で枠状に塗布し、背面基板４の周縁部に下地材１９を介して封着材６ｃを一定の幅で枠状に塗布する。このとき、封着材６ｂ、６ｃの塗布幅は、枠部材６ａの上端面６１および下端面６２の幅よりそれぞれ狭くされる。より具体的には、基板封着時に、前面基板２に塗布する上端面６１側の封着材６ｂと背面基板４に塗布する下端面６２側の封着材６ｃが架橋することのないように、各封着材６ｂ、６ｃの塗布幅が枠部材６ａの幅より十分に狭く、略同じ幅になるように、且つ略同じ塗布量で各封着材６ｂ、６ｃが塗布される。

そして、２枚の基板２、４の内面が一定のギャップを介して対向するように配置し、両者の間に枠部材６ａを挿入して位置決めする。さらに、２枚の基板２、４を所望するギャップまで近付けて、封着材６ｂ、６ｃを溶融し、枠部材６ａを介して２枚の基板２、４の周縁部同士を封着する。

このとき、封着材６ｂ、６ｃの塗布幅が枠部材６ａの幅より十分に狭くされているため、枠部材６ａの上端面６１側の封着材６ｂと枠部材６ａの下端面６２側の封着材６ｃが枠部材６ａの側面を伝って架橋することがなく、枠部材６ａの上端面６１と前面基板２の周縁部との間、および枠部材６ａの下端面６２と背面基板４の周縁部との間に、それぞれ独立して封着材６ｂ、６ｃによる表面張力が作用し、枠部材６ａが前面基板２と背面基板４との略中間にセンタリングされる。

図４には、上述した方法により前面基板２の周縁部と背面基板４の周縁部を封着した場合における封着部の断面を部分的に拡大して示してある。これによると、枠部材６ａの上端面６１と前面基板２との間に充填された封着材６ｂによって枠部材６ａが前面基板２側に引き付けられ、枠部材６ａの下端面６２と背面基板４との間に充填された封着材６ｃによって枠部材６ａが背面基板４側に引き付けられ、枠部材６ａが両者の作用によって前面基板２と背面基板４の略中間にセンタリングされているのが分かる。この際、各封着材６ｂ、６ｃの塗布幅と塗布量を同じにすることで、枠部材６ａの上端面６１側に作用する封着材６ｂの表面張力と枠部材６ａの下端面６２側に作用する封着材６の表面張力が略同じになり、枠部材６ａが基板２、４間の略中央にセンタリングされることになる。

以上のように、本実施の形態によると、封着材６ｂ、６ｃの表面張力を利用して枠部材６ａを前面基板２と背面基板４の略中央にセンタリングして配置できるため、枠部材６ａを基板２、４に対して高精度に平行に配置でき、封着の信頼性を高めることができ、封着不良を防止でき、製品歩留まりを向上させることができる。

図５には、この発明の第２の実施の形態に係る封着部材２０の断面構造を部分的に拡大して示してある。また、図６には、この封着部材２０の枠部材２１をその上端面２１ａ側から見た平面図を示してある。この実施の形態では、枠部材２１の上端面２１ａに沿って複数の点状突起２２ａ（第１スペーサ）が点在されて突設され、下端面２１ｂから複数の点状突起２２ｂ（第２スペーサ）が突設されている。

各点状突起２２ａ、２２ｂは、それぞれ、封着材６ｂ、６ｃの塗布位置から外れた位置に同じ高さで突設され、前面基板２および背面基板４の内面に先端を当接することで基板２、４との間に一定の隙間を形成するように機能する。このように、枠部材２１の上端面２１ａおよび下端面２１ｂに複数の突起２２ａ、２２ｂを設けることにより、枠部材２１と各基板２、４との間のギャップをより高精度に規定でき、封着の信頼性をより高めることができ、製品歩留まりをより向上させることができる。

また、枠部材２１に設ける突起の変形例として、例えば、図７に示すように、枠部材２１の上端面２１ａおよび下端面２１ｂ上にリブ状突起２５を突設せしめても良い。リブ状突起２５は、上端面２１ａおよび下端面２１ｂの幅方向両端辺に沿って延設され、それぞれ、基板２、４との間のギャップを規定する高さを有する。このように、枠部材２１の両面にリブ状突起を設けても、上述した第２の実施の形態と同様に、封着の信頼性を高めることができ、製品歩留まりを向上させることができる。

図８には、この発明の第３の実施の形態に係る封着部材３０の断面構造を部分的に拡大して示してある。この封着部材３０は、矩形枠状の枠部材３１、上端面３１ａ側の封着材６ｂ、および下端面３１ｂ側の封着材６ｃの他に、前面基板２の内面から枠部材３１に向けて突設された点状突起３２ａ、および背面基板４の内面から枠部材３１に向けて突設された点状突起３２ｂを有する点で上述した第２の実施の形態と異なる。各点状突起３２ａ、３２ｂは、各基板２、４の周縁部に沿って点在されている。

上記構造の封着部材３０を用いた場合においても、上述した実施の形態と同様に、枠部材３１の上端面３１ａと前面基板２との間のギャップ、および枠部材３１の下端面３１ｂと背面基板４との間のギャップを一定の値に規定でき、封着の信頼性を高めることができ、歩留まりを向上させることができる。また、上述した第２の実施の形態と比較して剛性の低い枠部材６ａに突起を設けるのではなく基板周縁部に予め突起を形成するため、突起の加工が容易となる。なお、本実施の形態においても、点状突起３２ａ、３２ｂの代りに図７で説明したリブ状突起を基板２、４側に設けても良い。

図９には、基板２、４側に突起を設けた場合の変形例を示してある。この例では、前面基板２の内面から突設した突起３５ａおよび背面基板４の内面から突設した突起３５ｂが、それぞれ、枠部材３１に当接するだけではなく、枠部材３１の角部を保持して位置決めするための段部３６を有する。この場合においても、突起の形状は点状、リブ状いかなる形状であっても良い。このように、各突起３５ａ、３５ｂに段部３６を設けることにより、枠部材３１を各基板２、４の周縁部に対して容易に位置決めできる。

なお、この段部３６は、全ての突起３５ａ、３５ｂに設ける必要はなく、任意の数、任意の位置の突起に設ければ良い。例えば、図１０に示すように、背面基板４の内面に突設した突起３５ｂにのみ段部３６を設けても良い。この場合、背面基板４から突設された突起３５ｂの段部３６に枠部材３１を位置決めして配置した後、前面基板２を枠部材３１の点状突起３２ａの先端に当接させて配置することになる。

以上のように、本発明によると、枠部材と各基板との間のギャップを一定且つ均一にでき、封着の信頼性を高めることができ、封着不良を防止でき、製品歩留まりを向上させることができる。

なお、この発明は、上述した実施の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、上述した実施の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、上述した実施の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良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、枠部材の上端面および下端面に突設した突起として、点状突起やリブ状突起について説明したが、これに限らず、突起の形状はいかなる形状であっても良く、基板２、４との間に一定且つ均一な隙間を形成できるものであれば良い。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。 図１の真空外囲器を線II−IIに沿って切断した断面斜視図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 前面基板と背面基板の周縁部間を封着するこの発明の第１の実施の形態に係る封着部材の構造を部分的に拡大して示す断面図。 図４の封着部材の変形例を示す部分拡大断面図。 図５の封着部材の枠部材を前面基板側から見た平面図。 この発明の第２の実施の形態に係る枠部材を前面基板側から見た平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。 この発明の第２の実施の形態に係る封着部材の構造を部分的に拡大して示す断面図。 図８の封着部材の変形例を示す部分拡大断面図。 図９の封着部材のさらなる変形例を示す部分拡大断面図。

符号の説明

２…前面基板、４…背面基板、６…封着部材、６ａ、２１、３１…枠部材、６ｂ、６ｃ…封着材、８…スペーサ、１０…真空外囲器（表示パネル）、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１６…電子放出素子、１８…配線、１９…下地材、２１ａ、６１…上端面、２１ｂ、６２…下端面、２２ａ、２２ｂ…点状突起、２５…リブ状突起、３６…段部。

Claims (5)

1. 複数の蛍光体層を有する前面基板と、
   上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、
   上記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材と、を有し、
   上記封着部材は、
   上記前面基板の周縁部に対面した第１端面および上記背面基板の周縁部に対面した第２端面を有する枠部材と、
   上記第１端面と上記前面基板の周縁部とを封着する封着材の第１部分と、
   上記第２端面と上記背面基板の周縁部とを封着し、上記第１部分と上記枠部材によって隔離された封着材の第２部分と、を有し、
   上記枠部材は、上記第１部分の前面基板と第１端面における表面張力と第２部分の背面基板と第２端面における表面張力によって、上記前面基板と背面基板の略中間部にセンタリングされていることを特徴とする表示装置。
2. 上記枠部材の第１端面と上記前面基板との間の隙間を形成するための第１スペーサと、
   上記枠部材の第２端面と上記背面基板との間の隙間を形成するための第２スペーサと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記第１スペーサおよび第２スペーサは、それぞれ、上記枠部材の第１端面および第２端面から突設された一定高さの突起を含むことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 上記突起は、上記第１端面および第２端面に点在した点状突起を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 上記突起は、上記第１端面および第２端面に沿って延設されたリブ状突起を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。

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