JP2007309959A - ディスプレイパネルの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化・薄型化が図れると共に、製造時や使用時における熱によるガラス基板の変形を吸収できるようにしたディスプレイパネル用補強材を提供すること。
【解決手段】互いに空隙５をおいて対面するように周縁部が封着される二枚のガラス基板であるアノード基板及びカソード基板２，３からなり、空隙は真空状態に維持されているディスプレイパネル１において、一方のガラス基板であるカソード基板３の外側表面にハニカム構造体３０を接着する。これにより、カソード基板に加わる曲げモーメントを抑制することができると共に、ディスプレイパネルの封着領域部に加わる引張応力及び剪断応力によりカソード基板が破損するのを防ぐことができるので、軽量化・薄型化が図れる。また、製造時や使用時におけるカソード基板とハニカム構造体との間の熱による歪み、熱応力をハニカム構造体が吸収することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ディスプレイパネルの補強構造に関するものである。

大型でかつ薄型のディスプレイパネルとして電界放出表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）が知られている。このＦＥＤは、二枚の互いに封着されているガラス基板すなわちアノード基板とカソード基板の空隙は真空であり、スペーサ等が存在しないため、大気圧によりガラス基板が変形・破損し、ディスプレイパネルとしての機能が失われる虞がある。このガラス基板の変形は、空隙の真空に伴う大気圧と両ガラス基板の封着領域からの距離による曲げモーメントによるものである。

そのため、従来では一方のガラス基板の背面に接着剤を用いて補強板を接着したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、補強板はガラスよりもヤング率が大きく、かつ比重の小さな材質により形成されている。

また、一方のガラス基板例えばカソード基板の反電子放出室側に圧力支持体を備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、圧力支持体は、カソード基板との間に電子放出室とは独立して真空封止された圧力支持室を形成する真空封止部材と、空隙を有する部材で形成されると共に圧力支持室内で真空封止部材とカソード基板との間に挟持されかつ少なくとも両端部がカソード基板のアノード基板に対する接合領域に跨って設置された、例えばハニカム構造体で構成された補強部材とを具備している。
特開平１０−１８８８５７号公報（特許請求の範囲、図１） 特開２００５−３３２７３０号公報（特許請求の範囲、図２，図８）

しかしながら、前者すなわち特開平１０−１８８８５７号公報に記載のものは、ガラス基板と、ガラスよりもヤング率が大きく、かつ比重の小さな材質により形成される補強板とを単に接合する構造であり、ガラス基板との熱膨張率との整合が考慮されていない。したがって、ＦＥＤの製造時や使用時に生じる熱による歪みにより補強板とガラス基板との接着箇所が劣化し、互いに剥離してしまう虞がある。

また、後者すなわち特開２００５−３３２７３０号公報に記載の技術によれば、補強部材（ハニカム構造体）は真空封止部材とガラス基板に挟持されているのみで、直接接着されていないので、ＦＥＤの製造時や使用時に生じる熱による歪みによる問題は生じない。しかし、真空封止部材の破損、あるいは真空封止部材とガラス基板の接着箇所の劣化等により、真空封止部材内の真空が失われると、大気圧が直接ガラス基板に加わるため、補強部材としての機能が失われるという問題がある。また、ハニカム構造体内部を含む真空封止部材内を真空排気する必要があるため、構造が複雑になると共に、薄型化が図れないという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたのもので、軽量化・薄型化が図れると共に、製造時や使用時における熱によるガラス基板の変形を吸収できるようにしたディスプレイパネルの補強構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明のディスプレイパネルの補強構造は、互いに空隙をおいて対面するように周縁部が封着される二枚のガラス基板からなり、上記空隙は真空状態に維持されているディスプレイパネルにおいて、上記ディスプレイパネルにおける一方のガラス基板の外側表面にハニカム構造体を接着してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

上記のように構成することにより、ハニカム構造体が有する面外方向の変形に対する高い剛性により、ガラス基板における大気圧による曲げモーメントを抑制することができる。また、ハニカム構造体が有する面内方向の外力に対する高い柔軟性により、ガラス基板に加わる引張応力・圧縮応力に対してハニカム構造体自体が変形して、ガラス基板とハニカム構造体との間の熱による歪み，熱応力を吸収することができる。

この発明において、上記ハニカム構造体を軽量にするためにアルミニウム合金にて形成する方が好ましい（請求項２）。

また、上記ハニカム構造体は、ディスプレイパネルにおける一方のガラス基板の外側表面に接着されていれば、その接着領域は任意でよいが、好ましくはディスプレイパネルの二枚のガラス基板の周縁部の封着領域を覆うように配置する方がよい（請求項３）。

このように構成することにより、ガラス基板の封着領域において発生する大気圧による引張応力あるいは剪断応力によりガラス基板が破損するのを防止することができる。

また、上記ハニカム構造体は、複数の筒状コア材を互いに接合して形成される方が好ましい（請求項４）。この場合、コア材同士の接合は接着剤によるものであってもよいが、ろう付け接合する方がよい（請求項５）。

このように構成することにより、必要とされる面積に応じた数の筒状コア材同士を接合してハニカム構造体を形成することができる。また、コア材の中空部を利用して接続のためのねじ部材を挿入することができる。この場合、コア材同士をろう付け接合することにより、ハニカム構造体の強度を高めることができると共に、経年変化や耐候性の向上が図れ、また、ハニカム構造体をガラス基板の封着時及びガラス基板とハニカム構造体との接着時の高温に晒された場合においても接合部が劣化する虞がない（請求項５）。

この発明によれば、次のような優れた効果が得られる。

（１）請求項１記載の発明によれば、ハニカム構造体の面剛性によりガラス基板における大気圧による曲げモーメントを抑制することができる。また、ガラス基板に加わる引張応力・圧縮応力に対してハニカム構造体自体が変形して、ガラス基板とハニカム構造体との間の熱による歪み，熱応力を吸収することができる。したがって、ディスプレイパネルの軽量化・薄型化が図れると共に、ガラス基板の変形を防止することができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、ハニカム構造体をアルミニウム合金にて形成するので、上記（１）に加えて、更に軽量化が図れる。

（３）請求項３記載の発明によれば、ガラス基板の封着領域において発生する大気圧による引張応力あるいは剪断応力によりガラス基板が破損するのを防止することができるので、上記（１），（２）に加えて、更にディスプレイパネルの強度の向上が図れると共に、ガラス基板の変形を更に抑制することができる。

（４）請求項４記載の発明によれば、ハニカム構造体を、複数の筒状コア材を互いに接合して形成するので、上記（１）〜（３）に加えて、更に必要とされる面積に応じた数の筒状コア材同士を接合してハニカム構造体を形成することができ、また、コア材の中空部を利用して接続のためのねじ部材を挿入することができる。この場合、コア材同士をろう付け接合することにより、ハニカム構造体の強度を高めることができると共に、経年変化や耐候性の向上が図れ、また、ハニカム構造体がガラス基板の封着時又はガラス基板とハニカム構造体の接着時における高温に晒された場合においても接合部が劣化する虞がない（請求項５）。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

◎第１実施形態
図１は、この発明に係るディスプレイパネルの補強構造の第１実施形態を示す断面図、図２は、この発明に係る補強材の一部を示す斜視図である。

上記ディスプレイパネル１は、公知の電界放出表示装置（ＦＥＤ）であるので、詳細な説明は省略して説明する。このディスプレイパネル１は、二枚の互いに対向する矩形状のガラス基板２，３すなわち蛍光体を塗布した表面側のアノード基板２と、電子を放出する電子源（図示せず）を数多く形成した背面側のカソード基板３の周縁部にスペーサ４を介在して封着（接着）してなり、両ガラス基板２，３間の空隙５は真空封止されている。このディスプレイパネル１によれば、各画素に対応する電子源から放出された電子が蛍光体に当たることで発光して、画像を表示することができる。

上記のように構成されるディスプレイパネル１は、アノード基板２とカソード基板３の空隙５は真空状態であり、高解像度の画像を得るためにスペーサを不要にすることから、大気圧に対する歪みを抑制する必要がある。そのため、アノード基板２は大気圧に対して歪みが生じない厚さに形成し、カソード基板３は、全体の厚みを可能な限り薄型化するために、アノード基板２よりも薄く形成し、その背面にこの発明に係る補強材１０を装着している。

上記補強材１０は、カソード基板３の外側表面に接着剤６を介して接着されるハニカム構造体３０によって構成されている。なお、カソード基板３とハニカム構造体３０の接着に用いる接着剤６には、例えばエポキシ系樹脂接着剤、変成シリコーン系樹脂接着剤や低融点の封着用ガラスが使用される。

上記ハニカム構造体３０は、アルミニウム合金製の筒状例えば円筒状の複数のコア材３１を互いに接合例えばろう付けあるいは接着してなる。この場合、各コア材３１は、図３に示すように、連通孔３３が穿設された帯状コア素材を円筒状に屈曲すると共に、その一端片３２を内方側に折曲し、他端片３３を一端片３２の折曲部にラップしてなる。

ここで、補強材１０による曲げモーメントの抑制、引張応力及び剪断応力に対する強度について図４を参照して説明する。

上記ディスプレイパネル１には、図４（ａ）に示すように、スペーサ４の封着領域を支点としてカソード基板３に曲げモーメントＭが加わると共に、スペーサ４の封着領域部に、引張応力Ｔと剪断応力Ｓが加わる。カソード基板３の変形・破損を防ぐには、図４（ｂ）に示すように、ハニカム構造体３０をカソード基板３に配置することで、曲げモーメントＭを抑制することができる。この場合、ハニカム構造体３０は、スペーサ４の封着領域を覆っていなくても、封着領域とハニカム構造体の距離が小さくなるため、曲げモーメントＭは非常に小さくなり、カソード基板３の変形・破損を防ぐことができる。しかし、カソード基板３には、引張応力Ｔ，剪断応力Ｓが加わっているので、図４（ａ）のようなハニカム構造体３０が封着領域を覆わないような配置では十分な強度が得られない場合がある。そこで、図４（ｃ）に示すように、ハニカム構造体３０をアノード基板２とカソード基板３の封着領域に跨って接着することで、カソード基板に加わる剪断応力Ｓに対する補強を強固にすることができる。つまり、ハニカム構造体３０は高い面剛性を有するので、剪断応力Ｓに対して強度が得られる。また、大気圧により生じる引張応力Ｔは封着領域、特にスペーサ４と空隙５の境界部のみに生じる力であって、ハニカム構造体３０の極一部を変形させようとする力となる。これに対して、その極一部に加わる力は、ハニカム構造体３０を構成するコア材３１の極一部、すなわち単なるアルミニウム合金製の板材のみに加わるので、この力に対してハニカム構造体３０は変形しない。よって、ハニカム構造体３０は引張応力Ｔを受け止めることができる。

上記のように構成されるハニカム構造体３０をカソード基板３に装着するには、図５に示すように、真空引き前のディスプレイパネル１を構成するカソード基板３に接着剤６を塗布すると共に、ハニカム構造体３０を構成する複数の円筒状コア材３１を接着する。この場合、複数のコア材３１同士を予め接着剤によって、あるいはろう付けによって接合した後にカソード基板３に接着してもよい。

なお、コア材３１同士をろう付けする場合は、ろう材をクラッドしたコア材３１を用いるか、コア材３１間にろう材を介在させて、図示しない一対の平盤間にコア材３１を配列して固定治具によって固定した状態でろう付けする。この場合、コア材３１に、連通孔３３を設けることにより、複数の補強材１０を作製する場合に、スペーサ等を介して積層した状態でろう付けするので、ろう付け前の真空引き及びその後の窒素等の不活性ガスの置換を均一にすることができ、ろう付け時におけるろう材や補強材１０を構成するコア材３１の酸化を防止することができる。

また、ろう付けの際、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系のろう材とフッ化セシウムフラックスを使用することにより、ろう付け温度を５５０〜５８０℃にすることができ、通常のＡｌ−Ｓｉ系ろう材とノコロック・フラックス（非腐食性フラックス）を用いたろう付け温度６００℃に比べて２０〜５０℃低温でろう付けすることができる。

◎第２実施形態
第１実施形態では、補強材１０が、ハニカム構造体３０のみによって構成される場合について説明したが、ハニカム構造体３０の周縁部を枠材４０によって包囲してもよい。すなわち、図６及び図７に示すように、補強材１０Ａを、ハニカム構造体３０と、このハニカム構造体３０の周縁部を包囲する枠材４０によって構成してもよい。

この場合、上記枠材４０は、例えば断面コ字状に形成されるカソード基板３（ガラス基板）の熱膨張率と近似する熱膨張率を有するガラス封着用合金にて形成されており、両端部がそれぞれ４５度にカットされて、隣接する枠材４０同士が直角に接合されている。

枠材４０を形成するガラス封着用合金としは、例えば、３０℃〜５００℃までの平均熱膨張係数が５．０×１０^―６／℃〜１２．０×１０^―６／℃である金属板であり、例えば、Ｎｉを質量で４２％〜５２％含むＮｉ−Ｆｅ合金，４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ合金あるいは２９％Ｎｉ−１７％Ｃｒ−Ｆｅ合金等が挙げられる。このように、枠材４０をガラス封着用合金にて形成することにより、カソード基板３と枠材４０との熱膨張率をほぼ等しくすることができるので、更にカソード基板３の補強を強固にすることができると共に、ディスプレイパネルの製造時や使用時においてカソード基板３と枠材４０との間に熱による歪みが生じ、補強材１０Ａがカソード基板３から剥離するのを防止することができる。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して、説明は省略する。

第２実施形態の補強材１０Ａをディスプレイパネル１に装着するには、図８に示すように、真空引き前のディスプレイパネル１を構成するカソード基板３に接着剤６を塗布すると共に、ハニカム構造体３０を構成する複数のコア材３１及び枠材４０を接着する。この場合、複数のコア材３１同士及びコア材３１と枠材４０を予め接着剤によって、あるいはろう付けによって接合した後にカソード基板３に接着してもよい。

なお、コア材３１同士及びコア材３１と枠材４０をろう付けする場合は、ろう材をクラッドしたコア材３１を用いるか、コア材３１間及びコア材３１と枠材４０との間にろう材を介在させて、図示しない一対の平盤間にコア材３１及び枠材４０を配列して固定治具によって固定した状態でろう付けする。この場合、コア材３１に、連通孔３３を設けると共に、枠材４０に連通孔（図示せず）を設けることにより、複数の補強材１０Ａを作製する場合に、スペーサ等を介して積層した状態でろう付けするので、ろう付け前の真空引き及びその後の窒素等の不活性ガスの置換を均一にすることができ、ろう付け時におけるろう材や補強材１０を構成するコア材３１及び枠材４０の酸化を防止することができる。

なお、上記補強材１０，１０Ａにおいて、必要に応じてハニカム構造体３０又はハニカム構造体３０及び枠材４０の表面に表面板５０を接合して、ハニカム構造体３０を外部から目隠しする補強材１０Ｂ，１０Ｃとしてもよい（図９（ａ），（ｂ）参照）。

なお、補強材１０Ｃにおいては、表面板５０を有するので、枠材４０は必ずしもカソード基板３に接着する必要はなく、枠材４０は表面板５０のみに接合されていてもよい。この場合、枠材４０は必ずしもガラス封着用合金でなくてもよい。しかし、補強材１０Ｃをろう付け接合する場合は、ろう付け時に熱が加わるので、熱膨張率の整合性を図るために、表面板５０と枠材４０は同じ材質である方が好ましい。例えば、表面板５０と枠材４０をアルミニウム合金製部材にて形成することにより、軽量化が図れる。

この発明に係るディスプレイパネルの補強構造の第１実施形態を示す断面図である。 この発明における補強材の第１実施形態を示す斜視図である。 この発明における筒状コア材を示す斜視図である。 ディスプレイパネルにおける曲げモーメント，引張応力，剪断応力と、ハニカム構造体との関係を示す概略断面図である。 第１実施形態の補強材の装着手順を示す概略断面図である。 この発明に係るディスプレイパネルの補強構造の第２実施形態を示す断面図である。 第２実施形態の補強材を示す斜視図である。 第２実施形態の補強材の装着手順を示す概略断面図である。 その他の補強構造の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ディスプレイパネル
２ アノード基板（ガラス基板）
３ カソード基板（ガラス基板）
５ 空隙
６ 接着剤
１０，１０Ａ 補強材
３０ ハニカム構造体
３１ 筒状コア材
４０ 枠材

Claims (5)

1. 互いに空隙をおいて対面するように周縁部が封着される二枚のガラス基板からなり、上記空隙は真空状態に維持されているディスプレイパネルにおいて、
   上記ディスプレイパネルにおける一方のガラス基板の外側表面にハニカム構造体を接着してなる、ことを特徴とするディスプレイパネルの補強構造。
2. 請求項１記載のディスプレイパネルの補強構造において、
   上記ハニカム構造体はアルミニウム合金からなる、ことを特徴とするディスプレイパネルの補強構造。
3. 請求項１又は２記載のディスプレイパネルの補強構造において、
   上記ハニカム構造体は、ディスプレイパネルの二枚のガラス基板の周縁部の封着領域を覆うように配置されている、ことを特徴とするディスプレイパネルの補強構造。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のディスプレイパネルの補強構造において、
   上記ハニカム構造体は、複数の筒状コア材を互いに接合して形成される、ことを特徴とするディスプレイパネルの補強構造。
5. 請求項４記載のディスプレイパネルの補強構造において、
   上記筒状コア材同士の接合がろう付けである、ことを特徴とするディスプレイパネルの補強構造。

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