JP2008098147A - 平面表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面表示装置で最適な気密容器の構成、特に支持枠の材料構成、平面表示装置の信頼性向上、製品コストの低廉化に関する。
【解決手段】ガラス粉末を含有する粉末材料を焼結させた支持枠を介し一対のガラス基板を備えた平面表示装置で、（１）ガラス粉末が、非晶質であり、（２）ガラス粉末が、下記酸化物換算の質量％表示で、ガラス組成として、Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜３５％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｒ₂Ｏ ０〜２０％（但し、Ｒ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを指す）、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、Ｒ’Ｏ ０〜４０％（但し、Ｒ’Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを指す）、ＳｒＯ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２５％含有するとともに、（３）一方のガラス基板と支持枠が融着されており、（４）他方のガラス基板と支持枠が低融点封着材料で封着されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面表示装置に関し、特に蛍光表示管、プラズマディスプレイ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ、以下ＰＤＰと称する）、各種電子放出素子を有する各種形式のフィールドエミッションディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下ＦＥＤと称する）に関する。

平面表示装置は、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間に、支持枠を介在させた構造を有している。また、平面表示装置は、装置内部の気密性を保つために、支持枠等が封着ガラスにより封着されている。そして、前面ガラス基板、背面ガラス基板および支持枠で形成される装置内部の空間は、真空状態等に保持されている。

支持枠は、平面表示装置の側面フレームを構成する部材である。図２（ａ）は、従来の平面表示装置１の板厚方向における断面模式図であり、前面ガラス基板１１と背面ガラス基板１２の間に、支持枠１３が介在している。支持枠は、例えば、歪点５７０℃以上の高歪点ガラス基板上に種々の加工を施すことにより形成される。前面ガラス基板１１と支持枠１３、背面ガラス基板１２と支持枠１３は、封着ガラス１４を用いて封着されている。図２（ｂ）は、従来の平面表示装置１の平面方向における断面模式図であり、図２（ａ）の点線方向に切断し、前面ガラス基板側の上方から見た平面方向の断面模式図である。支持枠１３は、額縁形状を有しており、前面ガラス基板１１および背面ガラス基板１２の外周縁上に形成されている。

特許文献１には、電子放出素子を搭載した背面ガラス基板と、該背面ガラス基板と対向して配置されるとともに、電子放出素子から放出される電子線の照射により、画像が形成される画像形成部材を搭載した前面ガラス基板と、背面ガラス基板と前面ガラス基板との間にあって周縁を支持する支持枠を有し、これらの部材を低融点封着材料で接合し気密構造となる平面表示装置の製造方法が記載されており、この製造方法に用いる支持枠は、段落［００３０］の記載によると、青板ガラスを切削加工することにより作製されている。

特許文献２には、支持枠を介して対向する一対の基板において、一方の基板の周囲の支持枠を形成する部分に結晶性ガラス粉末のペーストを塗布する工程、そのペーストを焼成して結晶化ガラスの支持枠を形成する工程、その支持枠の封着部分に非晶質の封着ガラス粉末のペーストを塗布する工程、そのペーストを焼成して封着層を形成する工程、支持枠および封着層を形成した前記一方の基板と前記対向する他方の基板を真空チャンバーに収納して排気する工程、その排気後、排気した状態を維持した状態で又はその排気後特定ガスを加えた後、前記封着層に前記他方の基板を重ね、前記封着層を軟化・溶融して封着する工程からなることを特徴とする平面表示装置の気密容器の製造方法が記載されている。この製造方法に用いる支持枠は、結晶性ガラス粉末を焼結させることにより作製されている。
特開平１１−３１７１６４号公報 特開２００５−２１３１２５号公報

特許文献１に記載の平面表示装置は、以下のような問題点を有していた。ガラス基板を切削加工することにより、支持枠を形成するため、支持枠の寸法精度を高めることが困難であり、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を厳密に調整することが困難であった。特に、平面表示装置の画面サイズが大きくなる程、ガラス基板の切削加工が困難となり、寸法精度が高い支持枠を作製し難くなるため、上記問題が深刻となっていた。

また、ガラス基板を額縁状に切削加工するには、特殊な切削方法を採用する必要があり、切削方法に不当な制約が課されていた。特に、支持枠のサイズが大きくなる程、その傾向が顕著であった。それ故、上記方法で作製した支持枠は、作製コストが上昇し、それに付随して平面表示装置の製品コストの高騰を招いていた。さらに、上記方法は、支持枠の切削面に微細なクラックが発生しやすく、上記方法で作製した支持枠は、微細なクラックを起点として、支持枠が衝撃破壊するおそれがあるとともに、平面表示装置の気密信頼性を維持し難くなっていた。さらに、ガラス基板を切削し、支持枠を形成すると、ガラス基板の切削の際に発生する微細な切削片が支持枠に付着するため、切削加工後に支持枠を洗浄する工程を別途付加する必要があり、そのため支持枠の製造工程が不当に長くなり、支持枠の製造効率を低下させていた。

一方、ガラス基板を予め短冊状に切削加工した後、これらを融着し、支持枠を作製する方法が検討されている。しかし、この方法も、短冊状のガラス片を互いに融着させる工程が必要になるため、支持枠の作製コストが高騰するとともに、支持枠の製造工程が不当に長くなるといった上記課題を解決することはできない。

特許文献２に記載の支持枠は、結晶性ガラス粉末を焼結させることで作製されている。しかし、結晶性ガラス粉末は、熱処理を加えると、ガラスに結晶が析出する性質を有しているため、所望の結晶を析出させるためには、支持枠の焼結工程で温度制御を厳密に行う必要があった。この焼結工程の温度制御が不適切であると、結晶性ガラスに意図しない結晶が析出したり、支持枠の焼結が完了する前にガラスに結晶が析出するおそれがある。また、結晶性ガラス粉末は、一旦、ガラスに結晶が析出すると、熱処理を加えても、ガラスが軟化変形しない性質を有している。特許文献２によれば、支持枠の焼結は、平面表示装置の組み立ての最終段階であるため、支持枠の焼結が不適切であると、平面表示装置の製造効率が著しく低下することになる。さらに、結晶性ガラス粉末は、ガラス製造時の熱履歴および不純物の含有量が相違すると、結晶が析出する温度域が容易に変動するため、結晶析出のタイミングを安定化させることが困難であり、平面表示装置の製造効率を向上させることが困難であった。

また、従来の平面表示装置は、前面ガラス基板と支持枠、および背面ガラス基板と支持枠が、低融点封着材料を用いて封着されている。しかし、このような方法で封着を行うと、封着工程で低融点封着材料が軟化流動することから、封着工程で支持枠が移動しやすくなり、支持枠の位置を固定し難くなる。その結果、前面ガラス基板と背面ガラス基板の位置合わせが困難となり、平面表示装置の高精細化を図る上で障害となっていた。さらに、このような方法で封着すると、低融点封着材料の塗布作業を支持枠の前面ガラス基板側および背面ガラス基板側の両面で行う必要があり、このような作業は平面表示装置の製造効率を低下させるとともに、封着工程で低融点封着材料の潰れ量を厳密に管理することが困難であった。その結果、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を均一にすることが困難となり、平面表示装置の高精細化を図る上で障害となっていた。

そこで、上記事情に鑑み、本発明は、平面表示装置において、最適な気密容器の構成、特に支持枠の材料構成を提案し、平面表示装置の信頼性向上および製品コストの低廉化に資することを技術的課題とする。

本発明者は、鋭意努力の結果、ガラス粉末を含有する粉末材料を焼結させた支持枠を介して、対向する一対のガラス基板を備えた気密容器を有する平面表示装置であって、ガラス粉末を非晶質とし、下記酸化物換算の質量％表示で、ガラス粉末のガラス組成をＢｉ₂Ｏ₃ ２０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜３５％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｒ₂Ｏ ０〜２０％（但し、Ｒ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを指す）、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、Ｒ’Ｏ ０〜４０％（但し、Ｒ’Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを指す）、ＳｒＯ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２５％に規制するとともに、一方のガラス基板と支持枠が融着し、他方のガラス基板と支持枠が低融点封着材料で封着することで上記技術的課題が解決できることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の平面表示装置は、ガラス粉末を含有する粉末材料を焼結させた支持枠を介して、対向する一対のガラス基板を備えた気密容器を有する平面表示装置であって、（１）ガラス粉末が、非晶質であり、（２）ガラス粉末が、下記酸化物換算の質量％表示で、ガラス組成として、Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜３５％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｒ₂Ｏ ０〜２０％（但し、Ｒ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを指す）、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、Ｒ’Ｏ ０〜４０％（但し、Ｒ’Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを指す）、ＳｒＯ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２５％含有するとともに、（３）一方のガラス基板と支持枠が融着されており、（４）他方のガラス基板と支持枠が低融点封着材料で封着されていることを特徴とする。ここで、本発明でいう「非晶質」とは、示差熱分析（ＤＴＡ）において、１０℃／分で室温から５７０℃（好ましくは６００℃）まで昇温したときに、結晶化ピークが発現しない場合を指し、支持枠の表面に結晶が析出していない場合、非晶質のガラス粉末が使用されたとして取り扱う。また、本発明でいう「低融点」とは、ＤＴＡ装置で測定した軟化点が５００℃以下の場合を指す。

本発明の平面表示装置は、ガラス粉末を含有する粉末材料を焼結させた支持枠を使用するとともに、ガラス粉末として、非晶質ガラス粉末を使用する。このようにすれば、支持枠を焼結させる過程でガラス粉末が結晶化し難く、所望の寸法を有する支持枠を安定して作製することができる。

既述の通り、支持枠は、前面ガラス基板と背面ガラス基板の距離を一定に保持する部材であるため、高い寸法精度が要求される。支持枠の寸法精度が悪いと、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔が局所的に異なる部位が生じる。このような場合、前面板と背面板の間に印加される加速電圧にばらつきが生じたり、蛍光体に衝突する電子の速度が変化したりして、平面表示装置の輝度特性に悪影響を及ぼすおそれがある。この点、本発明によれば、支持枠は非晶質ガラス粉末の焼結体を使用するので、高い寸法精度を実現することができ、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔に起因する問題を解決することができる。

また、ガラス組成を上記範囲に規制すれば、ガラスの熱的安定性を向上させることができ、その結果、ガラス粉末に耐火物フィラーを添加しても、ガラスが失透し難く、支持枠の熱膨張係数の調整および支持枠の機械的強度の向上を容易に図ることができる。その結果、平面表示装置の装置内部が真空状態であっても、装置内部を確実に支持することができるとともに、平面表示装置に機械的衝撃が与えられても、支持枠を起点にクラックが発生し難くなる。なお、支持枠を焼結させる際に、ガラスが失透すると、支持枠とガラス基板が融着し難くなることに加えて、支持枠を所望の寸法に制御できないおそれがある。

また、ガラス粉末のガラス組成を上記範囲に規制すれば、ガラスの軟化点を適切な範囲に規制することができる。すなわち、ガラス組成を上記範囲とすれば、高歪点ガラス基板の歪点以下の温度（例えば、５７０℃以下）で支持枠を形成することができるとともに、後の熱処理工程（封着工程、真空排気工程）で支持枠が軟化変形し難く、寸法変化が生じ難い。また、ガラスの軟化点を適切な範囲にすれば、高歪点ガラス基板の歪点以下の温度で焼結させることができると同時に、ガラス基板と支持枠を強固に融着させることができる。具体的には、ガラス粉末のガラス組成を上記範囲とすれば、ガラスの軟化点を４９０〜５６０℃にすることができ、上記効果を享受することができる。

なお、支持枠は、溶融ガラスをガラス粉末に加工し、所定の耐火性フィラー粉末を添加した後に、ガラスペーストとして前面ガラス基板上に塗布し、グレーズ後、焼結することで形成することができる。このようにすれば、ガラス基板の切削加工等の工程が不要になるだけでなく、背面ガラス基板と支持枠を封着ガラスで封着する工程が不要になり、平面表示装置の製造コストを低廉化できることに加えて、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を一定に保持しやすくなる。

本発明の平面表示装置は、支持枠を一方のガラス基板（通常、前面ガラス基板）に融着させた構造を有している。このような構造にすれば、支持枠の焼結と、支持枠と前面ガラス基板の融着を同時に行うことができるため、平面表示装置の製造工程の簡略化できるとともに、平面表示装置の製造効率の向上を図ることができる。また、本発明の平面表示装置は、支持枠と前面ガラス基板が融着していることから、前面ガラス基板と背面ガラス基板の位置合わせが容易となり、平面表示装置の信頼性を高めることができる。さらに、本発明の平面表示装置は、支持枠と前面ガラス基板が融着していることから、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を均一にしやすくなり、印加電圧を一定に保持することができるとともに、蛍光体に衝突する電子の速度を一定に保持することができ、その結果、平面表示装置の輝度特性を高めることができる。

本発明の平面表示装置は、他方のガラス基板（通常、背面ガラス基板）と支持枠を低融点封着材料で封着した構造を有している。低融点封着材料は、背面ガラス基板と支持枠を低温で封着できるため、封着工程で支持枠の軟化変形を抑制することができる。また、低融点封着材料は、ペースト化すれば、容易に支持枠上に塗布することができ、グレーズ後、背面ガラス基板と支持枠を封着することができる。さらに、低融点封着材料は、背面ガラス基板と支持枠を短時間封着することができ、平面表示装置の製造効率を高めることができる。

本発明の平面表示装置の板厚方向における断面模式図を図１に示す。前面ガラス基板１１と背面ガラス基板１２の間に、支持枠１３が介在している。支持枠１３は、上記ガラス組成物からなるガラス粉末を含有するガラスペーストを前面ガラス基板１１の外周縁上に塗布した後、ガラスペーストをグレーズし、焼結させることで形成されている。前面ガラス基板１１と支持枠１３は、支持枠を融着させることにより、一体化されている。また、背面ガラス基板１１と支持枠１３は、低融点封着材料１４を用いて封着されている。なお、背面ガラス基板１２上に支持枠１３を形成し、前面ガラス基板１１と支持枠１３を封着ガラス１４で封着する場合もある。

第二に、本発明の平面表示装置は、支持枠が、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含有する粉末材料の焼結物であり、ガラス粉末の含有量が４０〜９５体積％、耐火性フィラー粉末の含有量が５〜６０体積％であることに特徴付けられる。

第三に、本発明の平面表示装置は、支持枠が、耐火性フィラー粉末として、アルミナを１〜２０体積％含有することに特徴付けられる。

第四に、本発明の平面表示装置は、支持枠が、耐火性フィラー粉末として、コーディエライトを１〜４０体積％含有することに特徴付けられる。

第五に、本発明の平面表示装置は、支持枠が額縁形状であることに特徴付けられる。なお、本発明でいう「額縁形状」とは、支持枠が融着していないガラス基板側（通常、背面ガラス基板側）から見たときに、非有効画面に沿って支持枠が形成されている場合を指し、部分的に支持枠が形成されていない箇所（例えば、排気管を固定するための孔）があっても含まれる。

第六に、本発明の平面表示装置は、支持枠がガラス基板の外周縁上に沿って形成されていることに特徴付けられる。

第七に、本発明の平面表示装置は、支持枠の頂端部の曲率半径が３．５ｍｍ以下であることに特徴付けられる。図３は、支持枠の頂端部１５を示す概念断面図（説明上、若干、形状を誇張して図示している）である。

第八に、本発明の平面表示装置は、支持枠の抗折強度が８０ＭＰａ以上であることに特徴付けられる。ここで、本発明でいう「抗折強度」は、１０×１０×５０ｍｍの角柱に加工したものを測定試料として用い、３点荷重測定法によって求めた値を指し、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した方法で測定した値を指す。

第九に、本発明の平面表示装置は、低融点封着材料が、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含有し、且つガラス粉末が、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｂｉ₂Ｏ₃ ６７〜９０％、Ｂ₂Ｏ₃ ２〜１２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＺｎＯ １〜２０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＣｕＯ ０〜５％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜２％、ＣｅＯ₂ ０〜５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜５％を含有することに特徴付けられる。

第十に、本発明の平面表示装置は、支持枠および低融点封着材料が、実質的にＰｂＯを含有しないことに特徴付けられる。ここで、本発明でいう「実質的にＰｂＯを含有しない」とは、支持枠および低融点封着材料中のＰｂＯ含有量が１０００ｐｐｍ以下の場合を指す。このようにすれば、近年の環境的要請を満たすことができる。

第十一に、本発明の平面表示装置は、支持枠の形成に供される粉末材料の軟化点をＴ₁、低融点封着材料の軟化点をＴ₂としたとき、（Ｔ₁−Ｔ₂）＞７０℃の関係を満たすことに特徴付けられる。

第十二に、本発明の平面表示装置は、ガラス基板の反り量が５０μｍ以下であることに特徴付けられる。本発明でいう「ガラス基板の反り量」は、ガラス基板（前面ガラス基板および背面ガラス基板）に板幅方向に沿って平行にレーザービームを照射し、レーザービームの遮光変化量を測定することで算出した値を指す。

第十三に、本発明の平面表示装置は、ガラス基板（前面ガラス基板および背面ガラス基板）の最大残留応力が１０ＭＰａ以下であることに特徴付けられる。ここで、「ガラス基板に残留する応力」は、鋭敏色法で測定した値を指す。

第十四に、本発明の平面表示装置は、ガラス基板（前面ガラス基板および背面ガラス基板）に引張応力が０．１〜７ＭＰａ残留していることに特徴付けられる。

第十五に、本発明の平面表示装置は、ガラス基板の熱膨張係数をα₁、支持枠の熱膨張係数をα₂、低融点封着材料の熱膨張係数をα₃としたとき、−３×１０^-7／℃＜α₁−α₂＜１５×１０^-7／℃、−３×１０^-7／℃＜α₁−α₃＜１５×１０^-7／℃の関係を満たすことに特徴付けられる。なお、本発明でいう「熱膨張係数」は、ガラス基板および支持枠については、押棒式熱膨張係数測定（ＴＭＡ）装置で３０〜３００℃の温度範囲で測定した値を指し、低融点封着材料については、ＴＭＡ装置で３０〜２５０℃の温度範囲で測定した値を指す。

支持枠を構成するガラス粉末は、下記酸化物換算の質量％表示で、ガラス組成として、Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜３５％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｒ₂Ｏ ０〜２０％（但し、Ｒ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを指す）、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、Ｒ’Ｏ ０〜４０％（但し、Ｒ’Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを指す）、ＳｒＯ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２５％を含有する。ガラス粉末のガラス組成を上記のように限定した理由を下記に示す。なお、以下の％表示は、特に限定がある場合を除き、質量％を指す。

Ｂｉ₂Ｏ₃は、軟化点を下げるための主要成分であり、必須成分である。その含有量は２０〜７５％、好ましくは２５〜６０％、より好ましくは４０〜５５％である。Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が２０％より少ないと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、支持枠の形成に際し、ガラス基板が熱変形しやすくなる。また、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が２０％より少ないと、ガラス基板上に支持枠を融着するための温度が高くなり過ぎ、ガラス基板と支持枠を低温で強固に融着し難くなる。一方、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が７５％より多いと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼結時にガラスが失透しやすくなる。

Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスネットワークを形成する成分であり、必須成分である。その含有量は８〜３５％、好ましくは１０〜３０％、より好ましくは１５〜２５％である。Ｂ₂Ｏ₃の含有量が８％より少ないと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼結時にガラスが失透しやすくなる。一方、Ｂ₂Ｏ₃の含有量が３５％より多いと、ガラスの粘性が高くなり過ぎ、６００℃以下の低温で焼結することが困難になる。

ＺｎＯは、溶融時または焼結時のガラスの失透を抑制する効果がある。その含有量は０〜２０％、好ましくは１〜１５％、より好ましくは１〜９．５％（但し、９．５％は含まない）である。ＺｎＯの含有量が２０％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの耐候性を向上させる成分である。その含有量は０〜７％が好ましく、０〜３％がより好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が７％より多いと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、６００℃以下の低温で支持枠を形成することが困難となる。

ＳｉＯ₂は、ガラスの耐候性を向上させる成分である。その含有量は０〜１５％、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。ＳｉＯ₂の含有量が１５％より多いと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、６００℃以下の低温で支持枠を形成することが困難となる。

Ｒ₂Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量は０〜２０％、好ましくは０〜１５％、より好ましくは２〜７％である。Ｒ₂Ｏの含有量が２０％より多いと、ガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

Ｌｉ₂Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは０．１〜５％である。Ｌｉ₂Ｏの含有量が１０％より多いと、ガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、Ｌｉ₂Ｏの含有量が１０％より多いと、支持枠の形成に際し、ガラス粉末に含まれるＬｉと高歪点ガラス基板に含まれるアルカリ成分がイオン交換し、高歪点ガラス基板にマイクロクラックが発生しやすくなり、高歪点ガラス基板の機械的強度が低下することに加えて、平面表示装置の気密信頼性を損なうおそれが生じる。

Ｎａ₂Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは０．１〜５％である。Ｎａ₂Ｏの含有量が１０％より多いと、ガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

Ｋ₂Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜７％、より好ましくは０．１〜５％である。Ｋ₂Ｏの含有量が１０％より多いと、ガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

なお、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏは、それぞれ０．１％以上含有させると、アルカリ混合効果を享受することができるため、好ましい。

Ｒ’Ｏは、ガラスの熱的安定性を向上させる成分である。その含有量は０〜４０％、好ましくは５〜３５％、より好ましくは１０〜２５％である。Ｒ’Ｏの含有量が４０％より多いと、ガラス組成のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

ＭｇＯは、ガラスの熱的安定性を向上させる成分である。その含有量は０〜１５％であり、好ましくは０〜１０％であり、より好ましくは０〜７％である。ＭｇＯの含有量が１５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＭｇＯを含有させる場合、その含有量を０．１〜３％とするのが好ましい。

ＣａＯは、ガラスの熱的安定性を向上させる成分である。その含有量は０〜１５％であり、好ましくは０〜１０％であり、より好ましくは０〜７％である。ＣａＯの含有量が１５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＣａＯを含有させる場合、その含有量を０．１〜５％とするのが好ましい。

ＳｒＯは、ガラスの熱的安定性を向上させる成分である。その含有量は０〜２５％であり、好ましくは３〜２０％であり、より好ましくは５〜１５％である。ＳｒＯの含有量が２５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＳｒＯを含有させる場合、その含有量を１％以上とするのが好ましい。

ＢａＯは、ガラスの熱的安定性を向上させる成分である。その含有量は０〜２５％であり、好ましくは３〜２０％であり、より好ましくは５〜１５％である。ＢａＯの含有量が２５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＢａＯを含有させる場合、その含有量を１〜１５％とするのが好ましい。

ガラス粉末は、ガラス組成中に、上記成分以外にも、下記の成分を含有させることができる。

ＣｕＯは、溶融時または焼結時のガラスの失透を抑制する効果があり、５％まで添加することができる。ＣｕＯの含有量が５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＣｕＯを微量添加するのが好ましく、具体的には、ＣｕＯを含有させる場合、その含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

Ｆｅ₂Ｏ₃は、溶融時または焼結時のガラスの失透を抑制する効果があり、その含有量は０〜３％が好ましく、０〜１．５％がより好ましい。Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量が３％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、Ｆｅ₂Ｏ₃を微量添加するのが好ましく、具体的には、Ｆｅ₂Ｏ₃を含有させる場合、その含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

ＣｅＯ₂は、溶融時または焼結時のガラスの失透を抑制する効果があり、その含有量は０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％が更に好ましい。ＣｅＯ₂の含有量が５％より多いと、ガラスの軟化点が上昇し、ガラスの融着性が損なわれやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＣｅＯ₂を微量添加するのが好ましく、具体的には、ＣｅＯ₂を含有させる場合、その含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

Ｓｂ₂Ｏ₃は、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましく、０〜１％が更に好ましい。Ｓｂ₂Ｏ₃は、ビスマス系ガラスのネットワーク構造を安定化させる効果があり、ビスマス系ガラスにおいて、Ｓｂ₂Ｏ₃を適宜添加することによって、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑制することができる。ただし、Ｓｂ₂Ｏ₃の含有量が５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、Ｓｂ₂Ｏ₃を微量添加するのが好ましく、具体的には、Ｓｂ₂Ｏ₃を含有させる場合、その含有量を０．０５％以上とするのが好ましい。

ＷＯ₃は、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は０〜１０％が好ましく、０〜２％がより好ましい。ビスマス系ガラスにおいて、ガラスの軟化点を下げるためには、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量を多くする必要があるが、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多くなると、焼結時にガラスから結晶が析出して、ガラスの融着性が阻害される傾向がある。特に、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合、その傾向が顕著になる。しかし、ビスマス系ガラスにおいて、ＷＯ₃を適宜添加すれば、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑制することができる。ただし、ＷＯ₃の含有量が１０％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃は必須成分ではないが、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は合量で０〜５％が好ましく、０〜３％がより好ましい。Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃は、ビスマス系ガラスのネットワーク構造を安定化させる効果があり、ビスマス系ガラスにおいて、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃を適宜添加すれば、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑制することができる。ただし、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量が合量で５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。なお、Ｉｎ₂Ｏ₃の含有量は０〜１％がより好ましく、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量は０〜０．５％がより好ましい。

Ｐ₂Ｏ₅は、溶融時の失透を抑制する成分であるが、添加量が１％よりも多いと、溶融時にガラスが分相しやすいため好ましくない。

ＭｏＯ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃およびＧｄ₂Ｏ₃は、溶融時にガラスの分相を抑制する成分であるが、これらの合量が７％よりも多いと、ガラスの軟化点が高くなり、６００℃以下の温度で焼結しにくくなる。

また、その他の成分であっても、ガラスの特性を損なわない範囲で１５％まで添加することが可能である。

本発明に係る支持枠は、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含有する粉末材料の焼結物であることが好ましい。ガラス基板と支持枠の熱膨張係数が大きく異なっていると、支持枠を形成する際、ガラス基板と粉末材料の熱収縮挙動が相違し、結果として、支持枠の形成後にガラス基板に反りが生じるおそれがある。また、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を混合して、粉末材料とすれば、支持枠の熱膨張係数を、例えば高歪点ガラス基板（熱膨張係数８５×１０^-7／℃）、ソーダガラス基板（熱膨張係数９０×１０^-7／℃）等の熱膨張係数に整合させることができる。支持枠の熱膨張係数α₂は、ガラス基板の熱膨張係数α₁に対して、同等または低く設計するのが好ましい。具体的には、ガラス基板の熱膨張係数から支持枠の熱膨張係数を減じた値（α₁−α₂）が−３×１０^-7／℃〜１５×１０^-7／℃（好ましくは０〜１５×１０^-7／℃、より好ましくは７〜１３×１０^-7／℃）にすれば、支持枠の形成後に、ガラス基板および支持枠に残留する応力を低減して、ガラス基板および支持枠の応力破壊を防ぐことができる。また、（α₁−α₂）を−３×１０^-7／℃〜１５×１０^-7／℃（好ましくは０〜１５×１０^-7／℃、より好ましくは７〜１３×１０^-7／℃）にすれば、支持枠の形成後にガラス基板の反りを低減、具体的には、ガラス基板の反りを５０μｍ以下にすることができる。

耐火性フィラー粉末は、熱膨張係数の調整以外にも、例えば、支持枠の形状維持、機械的強度の向上のために添加することもできる。

ガラス粉末に耐火性フィラー粉末を混合する場合、その混合割合は、ガラス粉末が４０〜９５体積％、耐火性フィラー粉末５〜６０体積％であることが好ましい。両者の割合をこのように規定した理由は、耐火性フィラー粉末が５体積％より少ないと、上記した効果が得られにくい傾向があり、５５体積％より多いと、ガラス粉末の含有量が相対的に少なくなるため、緻密な支持枠を形成し難くなるからである。

耐火性フィラー粉末は、ビスマス系ガラス粉末に添加しても熱的安定性を低下させない程度に反応性が低いことが要求され、例えば、熱膨張係数が低く、機械的強度が高いことが要求される。耐火性フィラー粉末として、種々の材料が使用可能であるが、具体的には、アルミナ、コーディエライト、ジルコン、ウイレマイト、ジルコニア、酸化チタン、酸化錫、酸化ニオブ、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−石英固溶体、ムライト、［ＡＢ₂（ＭＯ₄）₃］の基本構造をもつ化合物、
Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等
Ｂ：Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ等
Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ等
若しくはこれらの混合物を目的に応じて適宜選択し使用すればよい。

支持枠の形成に供される粉末材料に、耐火性フィラーとしてアルミナを添加すれば、支持枠の機械的強度を向上させることができ、その含有量は１〜２０体積％が好ましく、３〜１８体積％がより好ましく、５〜１３体積％が更に好ましい。アルミナの含有量が１体積％より少ないと、支持枠の機械的強度が低下し、封着ガラスと支持枠の界面でクラックが発生しやすくなり、平面表示装置等の気密信頼性が損なわれやすくなる。一方、アルミナの含有量が２０体積％より多いと、支持枠の熱膨張係数が大きくなり過ぎ、ガラス基板等の熱膨張係数と整合しにくくなり、支持枠の形成後にガラス基板等にクラックが発生しやすくなる。

支持枠の形成に供される粉末材料に、耐火性フィラーとしてコーディエライトを添加すれば、粉末材料の熱的安定性を維持しながら、支持枠の熱膨張係数を低下させることができ、その含有量は１〜４０体積％が好ましく、１０〜４０体積％がより好ましく、１５〜３５体積％が更に好ましい。コーディエライトの含有量が１体積％より少ないと、支持枠の熱膨張係数が大きくなり過ぎ、ガラス基板等と支持枠の熱膨張係数が整合しにくくなり、支持枠の形成後、ガラス基板等と支持枠の界面にクラックが発生しやすくなる。一方、コーディエライトの含有量が４０体積％より多いと、支持枠の熱膨張係数が小さくなり過ぎ、支持枠の形成後にガラス基板等にクラックが発生しやすくなるとともに、ガラス粉末の含有量が相対的に少なくなるため、緻密な支持枠を形成しにくくなる。

耐火性フィラー粉末は、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコン、チタニア、ジルコニア等の微粉末で被覆すると、ビスマス系ガラス粉末と耐火性フィラー粉末との間での反応を抑制できるため好ましい。

本発明の平面表示装置において、支持枠は、額縁形状であることが好ましい。支持枠を額縁形状にすれば、平面表示装置の側面フレームとして使用することができる。本発明に係る支持枠は、非晶質のガラス粉末を含有する粉末材料を焼結して作製することから、支持枠を容易に額縁形状にすることができる。例えば、粉末材料をペースト化し、ディスペンサー、或いはスクリーン印刷機等の塗布機で額縁形状になるようにペーストを塗布し、グレーズ、焼結工程を経て、額縁形状の支持枠を形成することができる。

本発明の平面表示装置において、支持枠は、ガラス基板の外周縁上に沿って形成するのが好ましい。このように支持枠を形成すれば、平面表示装置の有効画面を大きくすることができ、平面表示装置の省スペース化、軽量化を図ることができる。

本発明の平面表示装置において、支持枠の頂端部の曲率半径は３．５ｍｍ以下が好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましい。支持枠の焼結温度を調節、或いは支持枠中の耐火性フィラー粉末の含有量を調節すれば、支持枠の頂端部の曲率半径を上記の値にすることができる。支持枠の頂端部の曲率半径が３．５ｍｍより大きいと、支持枠に低融点封着材料を塗布する面積が小さくなり過ぎ、支持枠とガラス基板等の封着強度を高めることが困難になる。また、支持枠の頂端部の曲率半径は０．１ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。支持枠の頂端部の曲率半径が０．１ｍｍより小さいと、支持枠の焼結温度を低下させなければならず、支持枠とガラス基板等を十分に融着させることが困難になり、支持枠とガラス基板等の接着強度が損なわれる。

平面表示装置は、種々の熱処理工程を経ることから、支持枠には、耐熱性（熱処理で軟化変形し、寸法変化が生じないこと）が要求される。具体的には、平面表示装置は、低融点封着材料を使用することから、支持枠は、低融点封着材料が流動する温度域、例えば４３０℃程度で軟化変形しないことが要求される。したがって、支持枠の作製に供される粉末材料の軟化点は、４９０〜５６０℃が好ましく、５００〜５５０℃がより好ましく、５１０〜５４０℃が更に好ましい。支持枠の軟化点を上記範囲とすれば、高歪点ガラス基板の歪点以下の温度（例えば、５７０℃以下）でガラスを焼結させることができ、寸法精度が高い支持枠を形成することが可能となる。また、粉末材料の軟化点を上記範囲とすれば、高歪点ガラス基板の歪点以下の温度で焼結させることができると同時に、ガラス基板と支持枠を強固に融着させることができる。さらに、通常、支持枠を形成した後に４９０℃以上の温度で熱処理することはないため、粉末ガラスの軟化点を上記範囲とすれば、後の熱処理工程（封着工程、真空排気工程）で支持枠が軟化変形し、寸法変化が生じ難い。粉末材料の軟化点が４９０℃未満であると、粉末材料の焼結時にガラスが軟化変形しやすくなり、支持枠の寸法安定性を担保し難くなる。また、粉末材料の軟化点が５６０℃より大きいと、高歪点ガラスの歪点以下の温度でガラスが焼結し難くなるとともに、ガラス基板と支持枠が強固に融着されず、平面表示装置の気密信頼性を確保し難くなる。

本発明の平面表示装置において、支持枠の熱膨張係数は、６７〜８６×１０^-7／℃が好ましく、６９〜８４×１０^-7／℃がより好ましく、７２〜７７×１０^-7／℃が更に好ましい。支持枠の熱膨張係数を上記範囲とすれば、支持枠の形成の際に、高歪点ガラス基板と粉末材料の熱収縮挙動を整合させることができ、結果として、支持枠の形成後に高歪点ガラス基板の反りを５０μｍ以下まで低減することができる。支持枠の熱膨張係数が６７×１０^-7／℃未満であると、耐火性フィラー粉末の含有量が増加することに起因して、支持枠の緻密性が損なわれるおそれがあると同時に、高歪点ガラス基板に不当な引張応力が残留するおそれがある。支持枠の熱膨張係数が８６×１０^-7／℃より大きいと、高歪点ガラス基板に不当な圧縮応力が残留し、平面表示装置が熱衝撃等で破壊する確率が高まる。

本発明の平面表示装置において、支持枠の抗折強度は、８０ＭＰａ以上が好ましく、８４ＭＰａ以上がより好ましく、８６ＭＰａ以上が更に好ましく、８８ＭＰａ以上が特に好ましい。本発明者の調査により、支持枠の抗折強度は、支持枠と低融点封着材料の封着強度に影響を与えることが明らかになった。支持枠の抗折強度が８０ＭＰａより小さいと、機械的衝撃、熱衝撃等により、支持枠と低融点封着材料の界面にクラックが発生しやすくなる。

支持枠の作製に供される粉末材料は、ビークルと均一に混練し、ペースト加工すると取り扱いやすい。ビークルは、主に有機溶媒と樹脂とからなり、樹脂はペーストの粘性を調整する目的で添加される。また、必要に応じて、界面活性剤、増粘剤等を添加することもできる。作製されたペーストは、ディスペンサーやスクリーン印刷機等の塗布機を用いて塗布される。

有機溶媒としては、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン（γ−ＢＬ）、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、３−メトキシ−３−メチルブタノール、水、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用可能である。特に、α−ターピネオールは、高粘性であり、樹脂等の溶解性も良好であるため、好ましい。

樹脂としては、アクリル樹脂、エチルセルロ−ス、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。特に、アクリル樹脂、エチルセルロースは、高粘性であるとともに、熱分解性が良好であるため、好ましい。

支持枠は、以下のような方法で形成される。まずスクリーン印刷機やディスペンサー等を用いて、上記のペーストをガラス基板上に塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成する。そして、この塗布層を乾燥させ、グレーズした後、焼結させることにより、ガラス基板上に支持枠を形成する。特に、ディスペンサーを用いて、支持枠を形成すれば、一回の塗布で額縁状の支持枠を形成できるため、製造効率の点で好ましい。

また、支持枠の形成方法として、粉末材料を所定形状のタブレット（焼結体）に加工し、これをガラス基板に融着する方法を採用することもできる。この方法を採用すれば、上述のディスペンサー塗布機を用いた方法よりも寸法精度が高い支持枠を形成することができる。さらに、支持枠の形成方法として、支持枠形成用材料を所定のシート状に加工し、これをガラス基板上に支持枠の所定形状になるまで積層し、その後焼結する方法を採用することもできる。この方法を採用すれば、上述のディスペンサー塗布機を用いた方法よりも寸法精度が高い支持枠を形成することができる。

本発明の平面表示装置において、低融点封着材料は、平面表示装置の装置内部の気密性を確保するため、ガラス粉末を含有することが好ましい。ガラス粉末として、種々のガラス組成系のガラス粉末が使用可能である。例えば、ビスマス系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅系ガラス、ＣｕＯ−Ｐ₂Ｏ₅系ガラス、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃系ガラス、Ｖ₂Ｏ₅系ガラス、Ａｇ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系ガラス等のガラス粉末が使用可能である。特に、ビスマス系ガラスは、熱的安定性が良好であり、低融点であるため、好ましい。なお、低融点封着材料は、ガラス粉末を含有し、必要に応じて耐火性フィラー粉末を混合して使用する。

低融点封着材料を構成するガラス粉末は、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｂｉ₂Ｏ₃ ６７〜９０％、Ｂ₂Ｏ₃ ２〜１２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＺｎＯ １〜２０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＣｕＯ ０〜５％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜２％、ＣｅＯ₂ ０〜５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜５％を含有することが好ましい。ガラス粉末のガラス組成を上記のように限定した理由を下記に示す。なお、以下の％表示は、特に限定がある場合を除き、質量％を指す。

Ｂｉ₂Ｏ₃は、軟化点を下げるための主要成分である。その含有量は６７〜９０％、好ましくは７０〜８９％、より好ましくは７２〜８８％、更に好ましくは７６〜８６％である。Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が６７％より少ないと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、５００℃以下の低温で封着しにくくなる。一方、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が９０％より多いと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透しやすくなる。

Ｂ₂Ｏ₃は、ビスマス系ガラスのガラスネットワークを形成する成分であり、必須成分である。その含有量は２〜１２％、好ましくは３〜１０％、より好ましくは４〜１０％、更に好ましくは５〜９％である。Ｂ₂Ｏ₃の含有量が５％より少ないと、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透しやすくなる。一方、Ｂ₂Ｏ₃の含有量が１２％より多いと、ガラスの粘性が高くなり過ぎ、５００℃以下の低温で封着することが困難になる。

Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの耐候性を向上させる成分である。その含有量は０〜５％、好ましくは０〜２％である。Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５％より多いと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、５００℃以下の低温で封着し難くなる。

ＳｉＯ₂は、ガラスの耐候性を向上させる成分である。その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜３％である。ＳｉＯ₂の含有量が１０％より多いと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、５００℃以下の低温で封着し難くなる。

ＺｎＯは、溶融時または焼成時のガラスの失透を抑制する効果がある。その含有量は１〜２０％、好ましくは３〜１８％、より好ましくは４〜１７％、更に好ましくは５〜１５％である。ＺｎＯの含有量が１％より少ないと、溶融時または焼成時のガラスの失透を抑制する効果が得られにくくなる。ＺｎＯの含有量が２０％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ、ＣａＯはガラスの溶融時または焼成時の失透を抑制する効果がある。これらの成分は、合量で１５％まで含有させることができる。これらの成分の合量が１５％より多いと、ガラスの軟化点が高くなり過ぎ、５００℃以下の低温で封着することが困難になる。

ＢａＯの含有量は０〜１０％が好ましく、０〜８％がより好ましい。ＢａＯの含有量が１０％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＢａＯの含有量を１％以上とするのが好ましい。

ＳｒＯ、ＭｇＯ、ＣａＯのそれぞれの含有量は０〜５％が好ましく、０〜２％がより好ましい。各成分の含有量が５％より多いと、ガラスが失透や分相しやすくなる。

ＣｕＯは、溶融時または焼成時のガラスの失透を抑制する効果があり、５％まで添加することができる。ＣｕＯの含有量が５％より多いと、ガラスが失透しやすくなり、ガラスの流動性が損なわれやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＣｕＯを微量添加する場合、具体的には、ＣｕＯの含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

Ｆｅ₂Ｏ₃は、溶融時または焼成時のガラスの失透を抑制する効果があり、その含有量は０〜２％、好ましくは０〜１．５％である。Ｆｅ₂Ｏ₃の含有量が２％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、Ｆｅ₂Ｏ₃を微量添加するのが好ましく、具体的には、Ｆｅ₂Ｏ₃を含有させる場合、その含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

ＣｅＯ₂は、溶融時または焼成時のガラスの失透を抑制する効果があり、その含有量は０〜５％、好ましくは０〜２％、より好ましくは０〜１％である。ＣｅＯ₂の含有量が５％より多いと、ガラスが失透しやすくなり、ガラスの流動性が損なわれやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、ＣｅＯ₂を微量添加するのが好ましく、具体的には、ＣｅＯ₂を含有させる場合、その含有量を０．０１％以上とするのが好ましい。

Ｓｂ₂Ｏ₃は、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は０〜５％、好ましくは０〜２％、より好ましくは０〜１％である。Ｓｂ₂Ｏ₃は、ビスマス系ガラスのネットワーク構造を安定化させる効果があり、ビスマス系ガラスにおいて、Ｓｂ₂Ｏ₃を適宜添加することによって、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合、例えば７６％以上であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑止することができる。ただし、Ｓｂ₂Ｏ₃の含有量が５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。また、ガラスの熱的安定性を向上させる観点から、Ｓｂ₂Ｏ₃を微量添加するのが好ましく、具体的には、Ｓｂ₂Ｏ₃を含有させる場合、その含有量を０．０５％以上とするのが好ましい。

ガラス粉末は、ガラス組成中に、上記成分以外にも、下記の成分を含有させることができる。

ＷＯ₃は、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０〜２％である。ビスマス系ガラスにおいて、ガラスの軟化点を下げるためには、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量を多くする必要があるが、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多くなると、焼成時にガラスから結晶が析出して、ガラスの流動性が阻害される傾向がある。特に、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合、例えば７６％以上の場合、その傾向が顕著になる。しかし、ビスマス系ガラスにおいて、ＷＯ₃を適宜添加することによって、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が７６％以上であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑止することができる。ただし、ＷＯ₃の含有量が１０％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。

Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃は必須成分ではないが、ガラスの失透を抑制するための成分であり、その含有量は合量で０〜５％、好ましくは０〜３％である。Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃は、ビスマス系ガラスのネットワーク構造を安定化させる効果があり、ビスマス系ガラスにおいて、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃を適宜添加することによって、Ｂｉ₂Ｏ₃の含有量が多い場合、例えば７６％以上であっても、ガラスの熱的安定性の低下を抑止することができる。ただし、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量が合量で５％より多いと、ガラス組成内のバランスを欠き、逆にガラスの熱的安定性が損なわれ、その結果、ガラスが失透しやすくなる。なお、Ｉｎ₂Ｏ₃の含有量は０〜１％がより好ましく、Ｇａ₂Ｏ₃の含有量は０〜０．５％がより好ましい。

Ｌｉ、Ｎａ、ＫおよびＣｓの酸化物は、ガラスの軟化点を低くする成分であるが、溶融
時にガラスの失透を促進する作用を有するため合量で２％以下であることが好ましい。

Ｐ₂Ｏ₅は、溶融時の失透を抑制する成分であるが、添加量が１％より多いと、溶融時にガラスが分相しやすいため好ましくない。

ＭｏＯ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃およびＧｄ₂Ｏ₃は、溶融時にガラスの分相を抑制する成分であるが、これらの合量が３％よりも多いと、ガラスの軟化点が高くなり、５００℃以下の温度で焼成しにくくなる。

また、その他の成分であっても、ガラスの特性を損なわない範囲で１５％まで添加することが可能である。

以上のガラス組成を有するビスマス系ガラスは、５００℃以下の温度で良好な流動性を示す非晶質のガラスであり、３０〜２５０℃における熱膨張係数が約９０〜１２０×１０^-7／℃である。

ガラス粉末と耐火性フィラー粉末とを混合して複合材料とし、これを低融点封着材料として用いれば、封着材料の熱膨張係数を、例えば、高歪点ガラス（８５×１０^-7／℃）、ソーダガラス基板（９０×１０^-7／℃）等の熱膨張係数に整合させることができる。低融点封着材料の熱膨張係数は、ガラス基板の熱膨張係数に対して、同等または低く設計するのが好ましい。具体的には、ガラス基板の熱膨張係数から低融点封着材料の熱膨張係数を減じた値が−３×１０^-7／℃〜１５×１０^-7／℃となるように設計するのが好ましい。このようにすれば、封着工程後に、ガラス基板および低融点封着材料に残留する応力を低減して、ガラス基板および低融点封着材料の応力破壊を防ぐことができる。ガラス基板と低融点封着材料の熱膨張係数が大きく異なっていると、封着工程でガラス基板と低融点封着材料の熱収縮挙動が相違し、結果として、封着工程後にガラス基板に反りが生じるおそれがある。本発明者の調査によると、ガラス基板の熱膨張係数から低融点封着材料の熱膨張係数を減じた値を−３×１０^-7／℃〜１５×１０^-7／℃にすれば、封着工程後のガラス基板の反りを低減、具体的には、ガラス基板の反りを５０μｍ以下にすることができる。なお、熱膨張係数の調整以外にも、例えば機械的強度の向上のために耐火性フィラー粉末を添加することもできる。

耐火性フィラー粉末を混合する場合、その混合割合は、ビスマス系ガラス粉末が４５〜９５体積％、耐火性フィラー粉末が５〜５５体積％であることが好ましい。両者の割合をこのように規定した理由は、耐火性フィラー粉末が５体積％よりも少ないと、上記した効果が得られにくい傾向があり、５５体積％より多いと、低融点封着材料の流動性が悪くなり、平面表示装置の気密信頼性が損なわれるおそれがある。

耐火性フィラー粉末は、ビスマス系ガラス粉末に添加しても、熱的安定性を低下させない程度に反応性が低いことが要求され、熱膨張係数が低く、機械的強度が高いことも要求される。耐火性フィラー粉末として、種々の材料が使用可能であるが、具体的には、コーディエライト、ジルコン、ジルコニア、酸化錫、チタン酸アルミニウム、石英、β−スポジュメン、ムライト、チタニア、石英ガラス、β−ユークリプタイト、β−石英固溶体、ウイレマイト、［ＡＢ₂（ＭＯ₄）₃］の基本構造をもつ化合物、
Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等
Ｂ：Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ等
Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ等
若しくはこれらの混合物を目的に応じて適宜選択し使用すればよい。特に、コーディエライトは、ビスマス系ガラスの熱的安定性を低下させる傾向が最も小さいため、好ましい。また、ウイレマイトは、ビスマス系ガラスの流動性を低下させる傾向が最も小さいため、好ましい。さらに、コーディエライトおよびウイレマイトは、低膨張であり、機械的強度にも優れる特長を有している。なお、酸化錫は、低融点封着材料の機械的強度を向上させる目的で適量添加することが好ましい。

また、耐火性フィラー粉末は、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコン、チタニア、ジルコニア等の微粉末で被覆すると、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末の反応を調整できるため好ましい。

低融点封着材料は、ビークルを均一に混練し、ペーストに加工すると取り扱いやすい。ビークルは、主に有機溶媒と樹脂とからなり、樹脂はペーストの粘性を調整する目的で添加される。また、必要に応じて、界面活性剤、増粘剤等を添加することもできる。作製されたペーストは、ディスペンサーやスクリーン印刷機等の塗布機を用いて塗布される。

有機溶媒としては、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、α−ターピネオール、高級アルコール、γ−ブチルラクトン（γ−ＢＬ）、テトラリン、ブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸イソアミル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、トルエン、３−メトキシ−３−メチルブタノール、水、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレンカーボネート、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用可能である。特に、α−ターピネオールは、高粘性であり、樹脂等の溶解性も良好であるため、好ましい。

樹脂としては、アクリル樹脂、エチルセルロ−ス、ポリエチレングリコール誘導体、ニトロセルロース、ポリメチルスチレン、ポリエチレンカーボネート、メタクリル酸エステル等が使用可能である。特に、アクリル樹脂、ニトロセルロースは、熱分解性が良好であるため、好ましい。

本発明の平面表示装置において、支持枠と低融点封着材料に用いられるガラス粉末がともにビスマス系ガラスであれば、支持枠と低融点封着材料の封着強度を飛躍的に高めることができ、支持枠とガラス基板が剥離する事態を有効に回避することができる。

本発明の平面表示装置において、支持枠の形成に供される粉末材料の軟化点をＴ₁、低融点封着材料の軟化点をＴ₂としたとき、（Ｔ₁−Ｔ₂）＞７０℃の関係を満たすことが好ましく、（Ｔ₁−Ｔ₂）＞９０℃の関係を満たすことがより好ましい。（Ｔ₁−Ｔ₂）の値が７０℃以下であると、粉末材料と低融点封着材料の軟化点の差が小さくなるため、低融点封着材料の軟化流動域で支持枠が軟化変形し、封着工程で支持枠の寸法精度が損なわれる。一方、ガラス基板の歪点以下の温度で緻密な支持枠を形成する観点から、（Ｔ₁−Ｔ₂）の値を１５０℃以下とするのが好ましい。

本発明の平面表示装置において、ガラス基板の熱膨張係数をα₁、支持枠の熱膨張係数をα₂、低融点封着材料の熱膨張係数をα₃としたとき、−３×１０^-7／℃＜（α₁−α₂）＜１５×１０^-7／℃、−３×１０^-7／℃＜（α₁−α₃）＜１５×１０^-7／℃の関係を満たすことが好ましく、３×１０^-7／℃＜（α₁−α₂）＜１５×１０^-7／℃、３×１０^-7／℃＜（α₁−α₃）＜１５×１０^-7／℃の関係を満たすことがより好ましい。（α₁−α₂）、（α₁−α₃）の値が上記範囲から外れると、平面表示装置の構成部材に不当な応力が残留し、装置内部の気密性を担保し難くなる。具体的には、（α₁−α₂）の値が−３×１０^-7／℃以下であると、支持枠に不当な引張応力が残留し、支持枠が応力破壊しやすくなる。（α₁−α₂）の値が１５×１０^-7／℃以上であると、ガラス基板に不当な引張応力が残留し、ガラス基板が応力破壊しやすくなる。（α₁−α₃）の値が−３×１０^-7／℃以下であると、低融点封着材料に不当な引張応力が残留し、支持枠が応力破壊しやすくなる。（α₁−α₃）の値が１５×１０^-7／℃以上であると、ガラス基板に不当な引張応力が残留し、ガラス基板が応力破壊しやすくなる。

本発明の平面表示装置において、ガラス基板の反り量は、５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましい。ガラス基板の反り量が５０μｍより大きいと、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔が局所的に相違し、平面表示装置の画像特性が劣化するおそれがある。

本発明の平面表示装置において、ガラス基板の最大残留応力は、１０ＭＰａ以下が好ましく、７ＭＰａ以下がより好ましい。ガラス基板の最大残留応力が１０ＭＰａより大きいと、ガラス基板が機械的衝撃により破壊する確率が高くなることに加えて、平面表示装置の画像特性が劣化しやすくなる。

本発明の平面表示装置において、ガラス基板に引張応力が０．１〜７ＭＰａ残留していることが好ましく、０．５〜４ＭＰａ残留していることがより好ましい。本発明者の調査により、支持枠の抗折強度は、支持枠と低融点封着材料の封着強度に影響を与えることが明らかになった。ガラス基板の残留応力が上記範囲内であると、機械的衝撃および熱衝撃等により、ガラス基板と支持枠の界面にクラックが発生しにくくなる。

本発明の平面表示装置は、ＰＤＰ、ＦＥＤ、無機ＥＬ、蛍光表示管のいずれかであることが好ましい。これらの平面表示装置は、支持枠の寸法精度を高める必要性が高く、高画質化、製造効率の向上の要求が大きいため、本発明を適用する実益が大きい。本発明の平面表示装置は、ＦＥＤであることがより好ましい。本発明によれば、支持枠の寸法精度を向上できることから、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を均一にすることができ、ＦＥＤの装置内部で前面板と背面板の間に印加される加速電圧にばらつきが生じたり、蛍光体に衝突する電子の速度が変化したりして、ＦＥＤの輝度特性に悪影響を及ぼす事態が生じ難い。また、本発明に係る支持枠は、機械的強度に優れることから、ＦＥＤの装置内部が高真空状態であっても、支持枠が衝撃破壊し難く、ＦＥＤの信頼性を確保することができる。本発明でいうＦＥＤには、各種の電子放出素子を有する各種形式のＦＥＤがすべて含まれる点は言うまでもない。

支持枠の形成に供される粉末材料および低融点封着材料を示した上で、実施例に基づいて、本発明の平面表示装置を詳細に説明する。

（支持枠）
支持枠の形成に供される粉末材料について説明する。表１、２に記載の各試料ａ〜ｊは、次のようにして調製した。

まず、表１、２に示したガラス組成となるように各種酸化物、炭酸塩等の原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて１０００〜１２００℃で２時間溶融した。次に、溶融ガラスの一部を測定用サンプルとしてステンレス製の金型に流し出し、その他の溶融ガラスは、水冷ローラーにより薄片状に成形した。なお、金型に流し出した測定用サンプルは、成形後に所定の徐冷処理（アニール）を行った。最後に、薄片状のガラスをボールミルにて粉砕後、目開き１０５μｍの篩いを通過させて、平均粒子径約１０μｍの各試料を得た。

以上の試料を用いて、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数および失透状態を評価した。その結果を表１、２に示す。

ガラス転移点、屈伏点および熱膨張係数は、ＴＭＡ装置により求めた。熱膨張係数は、３０〜３００℃の温度範囲にて測定した。

表１、２の試料ａ〜ｊは、粉末加圧成形体を焼成炉で５６０℃２０分保持した後、光学顕微鏡（倍率１００倍）を用いて試料の表面結晶を目視で観察することにより、失透状態を評価した。全く失透が認められなかったものを「○」、失透が認められたものを「×」とした。なお、昇降温速度は、１０℃／分とした。

表１、２の試料ａ〜ｊは、熱膨張係数が９５〜１１４×１０^-7／℃であった。また、ガラス転移点が３９５〜４４１℃であり、屈伏点が４４１〜４８２℃であった。さらに、失透状態の評価が良好であり、熱的安定性が良好であった。

表１、２に記載のガラス粉末と表中の耐火性フィラー粉末を混合し、表３〜５に示す粉末材料を得た。試料Ｎｏ．１〜１２について、熱膨張係数、軟化点、失透状態および流動径を評価した。なお、熱膨張係数、失透状態は、上記と同様の方法で測定した。

軟化点は、ＤＴＡ装置により求めた。軟化点が５５０℃以下であれば、５６０℃２０分の焼成で緻密な支持枠を形成できるとともに、ガラス基板に強固に融着させることができる。

流動径は、各試料の合成密度に相当する質量の粉末を金型により外径２０ｍｍのボタン状に乾式プレスし、これを４０ｍｍ×４０ｍｍ×２．８ｍｍ厚の高歪点ガラス基板上に載置し、空気中で５℃／分の速度で昇温した後、５６０℃２０分で焼成した上で室温まで５℃／分で降温し、得られたボタンの直径を測定することで評価した。なお、合成密度とは、ガラスの密度と耐火物フィラーの密度を、所定の体積比で混合させて算出される理論上の密度である。また、流動径が１６．６〜１７．５ｍｍであると、試験した焼成条件で寸法安定性や形状安定性が良好であることを意味する。

コーディエライトは、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、純珪粉を２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂のモル割合になるように調合し、混合後、１４００℃で１０時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、所定の粒度を有する粉末を得た。アルミナは、市販の平均粒子径５．０μｍのものを使用した。ウイレマイトは、亜鉛華、純珪粉、酸化アルミニウムを質量％でＺｎＯ ７０％、ＳｉＯ₂ ２５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５％の組成になるように調合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、所定の粒度を有する粉末を得た。ジルコン粉末は、天然ジルコンサンドを一旦ソーダ分解し、塩酸に溶解させた後、濃縮結晶化を繰り返すことによって、α線放出物質であるＵ、Ｔｈの極めて少ないオキシ塩化ジルコニウムにし、アルカリ中和後、加熱して精製ＺｒＯ₂を得、これに純珪粉、酸化第二鉄を質量比で、ＺｒＯ₂ ６６％、ＳｉＯ₂ ３２％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ２％の組成になるように調合し、混合した後、１４００℃で１６時間焼成し、次いでアルミナボールミルで粉砕し、所定の粒度を有する粉末を得た。ＺＷＰは、Ｚｒ₂ＷＯ₄（ＰＯ₄）₂の組成を有する耐火性フィラーの略称である。Ｚｒ₂ＷＯ₄（ＰＯ₄）₂の組成が得られるように、リン酸ジルコニウム（ＺｒＰ₂Ｏ₇）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）₄）、酸化タングステン（ＷＯ₃）をそれぞれ１モル％に相当する分量を混合し、結晶化助剤として酸化マグネシウムを３つの原料の総量に対して３質量％添加して、これらの原料をボールミルで粉砕混合した。その後、この混合原料を焼成炉内で１４００℃１５時間焼結させた。焼結後、焼成炉を２００℃以下まで徐冷した後、焼結物を炉内から取り出し、得られたＺｒ₂ＷＯ₄（ＰＯ₄）₂の塊をボールミル等にて粉砕した。粉砕は１時間〜２時間かけて行い、粉砕して作製した粉末を目開き４５μｍの篩を通過させ、平均粒子径約１０μｍのＺｒ₂ＷＯ₄（ＰＯ₄）₂フィラー粉末を得た。

表３〜５の試料Ｎｏ．１〜１２は、軟化点が５１６〜５４９℃であり、ガラス基板と支持枠を強固に融着できるとともに、５７０℃以下の温度で緻密な支持枠を形成することができ、しかも支持枠を形成した後の熱処理工程で支持枠が軟化変形し難いと判断できる。また、試料Ｎｏ．１〜１２は、熱膨張係数が７１〜８４×１０^-7／℃であり、高歪点ガラス基板等に適合した熱膨張係数を備えていた。さらに、試料Ｎｏ．１〜１２は、表中の焼成条件で流動径が１６．９〜１７．５ｍｍであるとともに、失透状態の評価が良好であり、支持枠を精度良く形成できると考えられる。

次に、耐火性フィラー粉末として、アルミナおよびコーディエライトを添加したときの効果を表６に示す。

表６で示した試料Ｎｏ．１１、２、１２、３および４は、表３と表５で示したものと同様のものである。これらの試料について、高歪点ガラス基板の残留応力および支持枠の抗折強度を測定した。

残留応力は、各試料の合成密度に相当する質量の粉末を金型により外径２０ｍｍのボタン状に乾式プレスし、これを４０ｍｍ×４０ｍｍ×２．８ｍｍ厚の高歪点ガラス基板（熱膨張係数８５×１０^-7／℃）上に載置し、空気中で５℃／分の速度で昇温した後、５６０℃２０分で焼成した上で室温まで５℃／分で降温し、得られたボタン直下における高歪点ガラス基板の残留応力をポラリメーターで測定した。表中で「Ｃ」は圧縮応力を示し、「Ｔ」は引張応力を示している。

抗折強度は、各試料を緻密に焼結させた後、１０×１０×５０ｍｍの角柱に加工したものを測定試料として用い、３点荷重測定法で測定した値であり、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した方法で測定した。

表６から明らかなように、粉末材料中のアルミナの含有量が増加するにつれて、抗折強度が向上することが分かる。また、粉末材料中のコーディエライトの含有量が増加するにつれて、支持枠の熱膨張係数が低下することが分かる。

さらに、表６で示した試料Ｎｏ．１１、２、１２、３および４を用いて、平面表示装置を作製し、装置内部を加圧したところ、装置内部の気密性を維持できる圧力は、試料Ｎｏ．１２＞試料Ｎｏ．２、３＞試料Ｎｏ．４、１１の順であり、平面表示装置の気密信頼性は、ガラス基板に残留する応力を引張応力にしつつ、支持枠の抗折強度を高めることが有効であった。

（低融点封着材料）
本発明に係る低融点封着材料について説明する。表７、８に記載の各試料ｋ〜ｔは、次のようにして調製した。

まず、表７、８に示したガラス組成となるように各種酸化物、炭酸塩等の原料を調合したガラスバッチを準備し、これを白金坩堝に入れて９００〜１０００℃で１〜２時間溶融した。次に、溶融ガラスの一部をＴＭＡ用サンプルとしてステンレス製の金型に流し出し、その他の溶融ガラスは、水冷ローラーにより薄片状に成形した。なお、熱膨張係数測定用サンプルは、成形後に所定の徐冷処理（アニール）を行った。最後に、薄片状のガラスをボールミルにて粉砕後、目開き４５μｍの篩いを通過させて、平均粒子径約４μｍの各試料を得た。

以上の試料を用いて、熱膨張係数、ガラス転移点、軟化点および失透状態を評価した。その結果を表７、８に示す。

軟化点は、粉末試料を用いて、ＤＴＡ装置により求めた。

ガラス転移点および熱膨張係数は、ＴＭＡ装置により求めた。熱膨張係数は、３０〜２５０℃の温度範囲にて測定した。

失透状態は、表７、８の試料ｋ〜ｔの粉末加圧成形体を焼成炉で５００℃３０分保持した後、光学顕微鏡（倍率１００倍）を用いて、試料の表面結晶を目視で観察することで評価した。全く失透が認められなかったものを「○」、失透が認められたものを「×」とした。なお、昇降温速度は、１０℃／分とした。

表７、８の試料ｋ〜ｔは、熱膨張係数が１００〜１１４×１０^-7／℃であった。また、ガラス転移点が３３６〜３６５℃、軟化点が３９６〜４３５℃であり、低融点特性を有していた。さらに、失透状態の評価が良好であり、良好な熱的安定性を備えていた。

表７、８のガラス粉末試料ｋ〜ｔと表中所定の耐火性フィラー粉末を混合し、表９、１０に示す低融点封着材料を得た。試料Ｎｏ．１３〜２２について、熱膨張係数、軟化点、流動径および失透状態を評価した。なお、熱膨張係数、軟化点および失透状態は、表７，８と同様の方法で測定した。

表９、１０に示した耐火性フィラー粉末は、以下のように作製した。コーディエライトは、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素を２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂のモル割合になるように調合し、混合後、１４００℃で１０時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、平均粒子径１０μｍの粉末を得た。ウイレマイトは、亜鉛華、酸化ケイ素、酸化アルミニウムを質量％でＺｎＯ ７０％、ＳｉＯ₂ ２５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ５％の組成になるように調合し、混合後、１４４０℃で１５時間焼成し、次いでこの焼成物を粉砕し、平均粒子径１０μｍの粉末を得た。

流動径は、各試料の合成密度に相当する質量の粉末を金型により外径２０ｍｍのボタン状に乾式プレスし、これを４０ｍｍ×４０ｍｍ×２．８ｍｍ厚の高歪点ガラス基板上に載置し、空気中で５℃／分の速度で昇温した後、表４〜６に記載の焼成条件で焼成した上で室温まで５℃／分で降温し、得られたボタンの直径を測定することで評価した。なお、合成密度とは、ガラスの密度と耐火物フィラーの密度を、所定の体積比で混合させて算出される理論上の密度である。また、流動径が１９ｍｍ以上であると、試験した焼成条件で封着可能であることを意味する。

表９、１０の試料Ｎｏ．１３〜２２は、軟化点が４１３〜４４７℃であり、５００℃以下の温度で良好に流動する程度の低融点特性を有していた。また、熱膨張係数が６７．０〜７６．０×１０^-7／℃であり、高歪点ガラス等に適合した熱膨張係数を備えていた。さらに、表中の焼成条件で流動径が２０．０〜２１．５ｍｍであり、５００℃以下の温度で封着できると考えられる。また、失透状態の評価が良好であり、熱的安定性も良好であった。

（平面表示装置）
本発明の平面表示装置について説明する。表１１〜１３に記載の各試料Ａ〜Ｏは、次のようにして調製した。まず、各種配線等を施した前面ガラス基板上に表中に示す各粉末材料からなる支持枠を形成した。具体的には、粉末材料をペースト化した後にディスペンサーで塗布し、グレーズ、焼結を経て、支持枠を形成した。焼結は、５６０℃２０分で行った。次に、支持枠の上面に低融点封着材料をペースト化した後にディスペンサーで塗布し、各種配線等を施した背面ガラス基板の位置合わせを行った上で、背面ガラス基板と支持枠を封着した。封着条件は、表９、表１０の流動性試験で示した条件とした。

前面ガラス基板および背面ガラス基板は、日本電気硝子株式会社製ＰＰ−８Ｃ（熱膨張係数８３×１０^-7／℃、歪点５８２℃）を使用した。平面表示装置のパネルサイズは、１０インチとした。支持枠は、焼結後に高さ０．５ｍｍ、幅０．１ｍｍとなるように、ペースト粘度、ディスペンサーのノズルサイズ、塗布量、塗布速度等を調製した。低融点封着材料は、封着後に封着層の厚みが０．１ｍｍとなるように調製した。

このようにして得られた平面表示装置を用いて、ガラス基板の反り量、ガラス基板の最大残留応力およびガラス基板のクラックを評価した。その結果を表１１〜１３に示す。

ガラス基板の反り量は、ガラス基板に板幅方向に沿って平行にレーザービームを照射し、レーザービームの遮光変化量を測定することで算出した。ガラス基板の反り量が５０μｍ以下のものを「○」、５０μｍより大きいものを「×」として評価した。

ガラス基板の最大残留応力は、鋭敏色法で測定し、最大残留応力が７ＭＰａ以下のものを「○」、最大残留応力が７ＭＰａより大きいものを「×」として評価した。

ガラス基板のクラックは、実体顕微鏡を用いて測定し、ガラス基板にクラックが認められなかったものを「○」、ガラス基板にクラックが認められたものを「×」として評価した。

表１１〜１３の試料Ａ〜Ｏは、ガラス基板の反り量、ガラス基板の最大残留応力、ガラス基板のクラックが所定範囲内であり、良好であった。したがって、本発明の平面表示装置は、ガラス基板の反り量が小さいため、前面ガラス基板と背面ガラス基板の間隔を一定に保つことができると考えられる。また、本発明の平面表示装置は、ガラス基板の最大残留応力が小さいので、機械的衝撃により平面表示装置が破損し難いとともに、高精細な画像特性を損ない難いと考えられる。本発明の平面表示装置は、ガラス基板にクラックが生じていないため、装置内部の気密信頼性を維持できると考えられる。

以上の説明から明らかなように、本発明の平面表示装置は、ＰＤＰ、無機ＥＬ、ＦＥＤ、蛍光表示管等に好適である。

本発明の平面表示装置の板厚方向における断面模式図である。 （ａ）従来の平面表示装置の板厚方向における断面模式図である。（ｂ）従来の平面表示装置の平面方向における断面模式図であり、図２（ａ）の点線方向に断面し、前面ガラス基板側から見た平面方向における断面模式図である。 本発明に係る支持枠の頂端部１５を示す概念断面図

符号の説明

１ 平面表示装置
１１ 前面ガラス基板
１２ 背面ガラス基板
１３ 支持枠
１４ 低融点封着材料
１５ 支持枠の頂端部

Claims (15)

1. ガラス粉末を含有する粉末材料を焼結させた支持枠を介して、対向する一対のガラス基板を備えた気密容器を有する平面表示装置であって、
   （１）ガラス粉末が、非晶質であり、
   （２）ガラス粉末が、下記酸化物換算の質量％表示で、ガラス組成として、Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ ８〜３５％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＳｉＯ₂ ０〜１５％、Ｒ₂Ｏ ０〜２０％（但し、Ｒ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏを指す）、Ｌｉ₂Ｏ ０〜１０％、Ｎａ₂Ｏ ０〜１０％、Ｋ₂Ｏ ０〜１０％、Ｒ’Ｏ ０〜４０％（但し、Ｒ’Ｏは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯを指す）、ＳｒＯ ０〜２５％、ＢａＯ ０〜２５％含有するとともに、
   （３）一方のガラス基板と支持枠が融着されており、
   （４）他方のガラス基板と支持枠が低融点封着材料で封着されていることを特徴とする平面表示装置。
2. 支持枠が、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含有する粉末材料の焼結物であり、ガラス粉末の含有量が４０〜９５体積％、耐火性フィラー粉末の含有量が５〜６０体積％であることを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
3. 支持枠が、耐火性フィラー粉末として、アルミナを１〜２０体積％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の平面表示装置。
4. 支持枠が、耐火性フィラー粉末として、コーディエライトを１〜４０体積％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の平面表示装置。
5. 支持枠が額縁形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の平面表示装置。
6. 支持枠がガラス基板の外周縁上に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の平面表示装置。
7. 支持枠の頂端部の曲率半径が３．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の平面表示装置。
8. 支持枠の抗折強度が８０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の平面表示装置。
9. 低融点封着材料が、ガラス粉末と耐火性フィラー粉末を含有し、且つガラス粉末が、ガラス組成として、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｂｉ₂Ｏ₃ ６７〜９０％、Ｂ₂Ｏ₃ ２〜１２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＺｎＯ １〜２０％、ＢａＯ ０〜１０％、ＣｕＯ ０〜５％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜２％、ＣｅＯ₂ ０〜５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜５％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の平面表示装置。
10. 支持枠および低融点封着材料が、実質的にＰｂＯを含有しないことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の平面表示装置。
11. 支持枠の形成に供される粉末材料の軟化点をＴ₁、低融点封着材料の軟化点をＴ₂としたとき、（Ｔ₁−Ｔ₂）＞７０℃の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の平面表示装置。
12. ガラス基板の反り量が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の平面表示装置。
13. ガラス基板の最大残留応力が１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の平面表示装置。
14. ガラス基板に引張応力が０．１〜７ＭＰａ残留していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の平面表示装置。
15. ガラス基板の熱膨張係数をα₁、支持枠の熱膨張係数をα₂、低融点封着材料の熱膨張係数をα₃としたとき、
    −３×１０^-7／℃＜α₁−α₂＜１５×１０^-7／℃
    −３×１０^-7／℃＜α₁−α₃＜１５×１０^-7／℃
    の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の平面表示装置。