JP2009054523A

JP2009054523A - 表示パネル及びその製造法

Info

Publication number: JP2009054523A
Application number: JP2007222475A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nagata; 智啓永田; Hirohiko Murakami; 村上　　裕彦
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】
封着工程において焼成を必要とせず、かつ水分透過率の少ない表示パネル及びそのの製造法を提供する。
【解決手段】
本発明の表示パネルは、対向する２枚の基板によって構成される基板間周縁部をシール部によって封着し、その内部空間が減圧または不活性ガス雰囲気に維持され、シール部の外側にバリア層を設けたことを特徴としている。また本発明の表示パネルの製造法は、基板問周縁部をシール部によって封着した後に、該シール部の外側をバリア層にて被覆することを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のような表示パネル及びその製造法に関する。

原理的には、ＦＥＤは、平面上に格子状に配列した多数の微細な電極から、真空を保って対向して設けた発光面に形成した蛍光体に電子を真空中に放出して発光させるものであり、またＰＤＰは、表面に電極を形成した二枚のガラス基板の間にヘリウムやネオンなどの希ガスを高圧で封入し、高圧の希ガスに高い電圧を掛けて紫外線を発生させて発光させるものである。

ＦＥＤやＰＤＰは、一般的には、前面基板と背面基板の２枚のガラス基板をスペーサーやリブを介して対向させて、貼り合せる構造をとっている。これらの表示パネルに画像を表示させるためには、２枚の基板およびスペーサーまたはリブで囲まれた内部空間は、ＦＥＤでは所定の減圧雰囲気、ＰＤＰでは大気圧以下のガス雰囲気（ＡｒやＸｅなど）である必要がある。

このようなパネルは普通下記のような工程で作成される。まず、２枚の基板を貼り合せる封着工程では、ペースト状のガラスフリットを封着部に塗布した後、対向する２枚の基板の位置合わせを行い、およそ４００℃以上の加熱および冷却の過程を経て封着する。その後、パネル内の空気を排気するため予め２枚の基板のいずれかに設けた排気孔にチップ管を取り付け、チップ管に接続した真空ポンプを用いて２枚の基板間の真空排気を行う。そしてＰＤＰの場合にはさらに２枚の基板間にパネル作動用ガスを導入する。パネル作動雰囲気になった段階で、チップ管を切断し気密封止する（特許文献１の図２参照）。

このような工程では、パネルは各処理装置を順次搬送されて処理されるため広いスペースを必要とし、また、チップ管を必要とするためコストや手間が掛かるという欠点があった。この欠点を改善するために、チップ管を不要とした一貫封着技術も提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の発明では、まず、加熱装置と排気装置とガス封入装置とを備えたチャンバー内に位置合わせした互いに接触していない２枚の基板を導入し、チャンバーを排気する。その後、封止剤を真空状態で仮焼成し、パネル動作ガスをチャンバー内に導入してから対向する２枚の基板を接触させ封着剤の本焼成を行い、基板内空間にガスを封入している。

この種の表示パネルの封着に関するその他の先行技術としては、一般的に用いられるガラスフリットより低温で硬化する熱硬化樹脂や加熱過程を必要としない紫外線硬化樹脂を用いた封着技術もある（特許文献２参照）。
特開平１０−４０８１８特開平１０−３４０６７６

ガラスフリットを用いた先行技術の封着手法においては、特許文献１の図２に示すようなチップ管を用いた工程であれ、特許文献１に記載の発明のような一貫工程であれ、加熱・冷却過程を経るため、処理時間が長くなり生産性に乏しいという問題点がある。

また、特許文献２に記載されたように紫外線硬化樹脂を用いた場合、焼成を必要としないため処理時間は短くなるものの、市販されている紫外線硬化樹脂の水蒸気透過率は一日当たり１０〜２０ｇ／ｍ^２と高く、時間が経つにつれこの水蒸気が発光輝度や駆動電圧といったパネル特性に影響を及ぼすことになるという問題点がある。ディスプレイパネルの耐水性を高めるためにこのような接着部に要求される水蒸気透過性は、一日当たりｌ０^−２ｇ／ｍ^２オーダー以下と言われている。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決して、封着工程において焼成を必要とせず、かつ水分透過率の少ない表示パネル及びそのの製造法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、対向する２枚の基板によって構成される基板間周縁部をシール部によって封着し、その内部空間が減圧または不活性ガス雰囲気に維持された表示パネルにおいて、シール部の外側にバリア層を設けたことを特徴としている。

バリア層は、一実施形態ではポリウレタン、シリコーン、或いはＩｎ単体金属から構成され得る。代わりに、バリア層は、Ｓｎ及びＰｂを含む合金から構成され得る。その場合、合金はＢｉ、Ｃｄ、Ｉｎの少なくとも一つを含み得る。

またバリア層は、Ｓｎ及びＺｎを含む合金から構成され得る。

本発明の第２の発明によれば、対向する２枚の基板によって構成される基板間周縁部をシール部によって封着し、その内部空間が減圧または不活性ガス雰囲気に維持された表示パネルの製造法において、基板問周縁部をシール部によって封着した後に、該シール部の外側をバリア層にて被覆することを特徴としている。

本発明の第１の発明による表示パネルは、時間の経過に伴う水蒸気による発光輝度や駆動電圧といったパネル特性への影響を軽減でき、長期間安定して使用できるようになる。

また、本発明の第２の発明による表示パネルの製造法では、そこで、本発明は、上記の問題点を解決して、封着工程において焼成を必要とせず、かつ水分透過率の少ない表示パネルを効率的に製造できるようになる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２には、本発明による表示パネルの製造方法を実施している装置の一実施形態を概略的に示している。図１及び図２において１は真空チャンバで、その上部には紫外線ランプ２が配置され、また真空チャンバ１は開閉バルブ３を介して一方では排気系を成す開閉バルブ４及び真空ポンプ５に接続され、他方ではＰＤＰの動作ガス供給系を成す開閉バルブ６及びガス源７に接続されている。

このように構成した装置を用いて本発明にる表示パネルの製造について説明する。
真空チャンバ１内には図示していない搬送機構によって前面板１０及び背面板１１が導入される。背面板１１には図示したようにその周縁部に沿って紫外線硬化樹脂１２が予め塗布される。次に、開閉バルブ３及び排気系の開閉バルブ４を開き、真空ポンプ５によって真空チャンバ１内を排気する。

製作しようとする表示パネルがＦＥＤパネルである場合には、この状態から図２に示す状態に示すように、前面板１０及び背面板１１が紫外線硬化樹脂１２を介して接触するように貼り合わせ、そして紫外線ランプ２を作動して前面板１０及び背面板１１に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂１２を硬化させる。こうしてシール部を形成する。

一方、ＰＤＰの場合には、真空チャンバ１を真空ポンプ５によって排気した後、排気系の開閉バルブ４を閉じ、ＰＤＰの動作ガス供給系の開閉バルブ６を開け、ガス源７から真空チャンバ１にＰＤＰの動作ガスを導入する。その後、開閉バルブ６を閉じ、図２に示すように、前面板１０と背面板１１を紫外線硬化樹脂１２を介して接触するように貼り合わせ、そして紫外線ランプ２を作動して前面板１０及び背面板１１に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂１２を硬化させ、こうしてシール部を形成する。

このようにして封着した基板を真空チャンバ１から取り出した後、図３に示すように、塗布用シリンジ１３を用いて、追加封着剤１４を貼りあわせた基板の周縁部に塗布する。追加封着剤１４として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、塗布後に紫外線ランプ３を作動して紫外線を再照射する。また追加封着剤１４として室温放置型の樹脂や低融点金属もしくは低融点合金を用いる場合には、そのまま放置して硬化、凝固させる。このようにして硬化した追加封着剤１４により、シール部の外側にバリア層が形成される。

使用する紫外線硬化樹脂は、主に光重合性オリゴマーと光重合性モノマーと光重合開始剤とで構成され、主な光重合性オリゴマーとしては、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレートを挙げることができ、また主な光重合性モノマーとしては、アクリル酸エステルを挙げることができ、更に主な光重合開始剤としては、カルポニル化合物、イオウ化合物、アゾ化合物などを挙げることができる。

追加封着剤１４として用いることのできる低融点金属としては、ポリウレタン、シリコーン、Ｉｎ（融点１５６．６℃）の単体金属を挙げることができ、また使用できる低融点合金としては、Ｓｎ及びＺｎを含む合金、Ｓｎ及びＰｂを含む合金、或いはＢｉ、Ｃｄ、Ｉｎの少なくとも一つを含む合金を挙げることができる。かかる合金の所定の組成比（原子％）で組み合わせたときの融点を挙げると次の通りである。
融点（℃）ＢｉＰｂＳｎＣｄＩｎＺｎ
４６．７４４．７２２．６８．３５．３１９．１
６０．０５３．５１７１９１０．５
７０．０２６．７１３．３１０
６０．５５０２５．０１２．５１２．５
１００．０５０２８．０２２．０
１９９９１．２８．８

ところで、ディスプレイ駆動時に基板及び封止剤の温度は上昇するが、一般にPDPの通常駆動時は基板の温度は40〜60℃になるので、前記の合金を使用でき、例えば一番下段のBi 50%, Pb 28%, Sn 22%では融点が100℃であり、シール部の紫外線硬化樹脂１２を傷めずパネル駆動中の温度にも耐え得ることが認められる。

図４には、本発明によるＦＥＤ表示パネルの製造に使用される装置の一実施形態を概略的に示し、２１は仕込み／取り出し室で、室内を所定の真空度に排気する排気系２２が接続されている。この仕込み／取り出し室２１はゲートバルブ２３を介して搬送室２４に接続され、搬送室２４は排気系２５によって所定の真空レベルに排気され得る。搬送室２４内には、搬送ロボットアーム２６が配置されている。また、搬送室２４はゲートバルブ２７を介して位置合わせ／硬化室２８に接続され、この位置合わせ／硬化室２８には位置合わせ機構２９及び紫外線ランプ３０が設けられている。そして位置合わせ／硬化室２８は、排気系３１によって所定の真空レベルに排気され得る。

また、搬送室２４はゲートバルブ３２を介して塗布室３３に接続され、この塗布室３３内にはＸＹステージ３４及び樹脂ディスペンサ３５が設けられ、そして塗布室３３内は真空排気系３６により所定の真空レベルに排気され得る。

このように構成した装置を用いてＦＥＤパネルを製作する方法について説明する。部材としては、カーボンナノチューブをエミッタとして用いたカソード基板３７（ＣＮＴ／Ｃｒ電極／ガラス構造）、蛍光体／ＩＴＯ電極／ガラスで構成されるアノード基板（図示していない）、ガラススペーサー３８（厚さ１ｍｍ）を用いた。

まず、カソード基板３７とガラススペーサー３８を位置合わせて重ね合わせ、仕込み／取り出し室２１にセットして排気系２２により排気する。このカソード基板３７とガラススペーサー３７を、ゲートバルブ２３を開いて搬送室２４に入れ、搬送室２４のロボットアーム２６を用いてゲートバルブ３２を介して塗布室３３のＸＹロボットステージ３４に搬送する。塗布室３３内でカソード基板３７の周縁部に樹脂ディスペンサ３５で紫外線硬化樹脂３９（積水化学社製紫外線速硬化型樹脂Ａ−７０４）を塗布する。このとき、図５に示すように、ガラススペーサー３８の外側にかかるように紫外線硬化樹脂３９を塗布する。

その後、こうして紫外線硬化樹脂３９を塗布したカソード基板３７を、搬送室２４のロボットアーム２６により、位置合わせ／硬化室２８に搬入し、位置合わせ機構２９を構成している位置合わせステージにセットする。

次に、図示していないアノード基板を仕込み／取り出し室２１にセットし、これを、搬送室２４のロボットアーム２６により、位置合わせ／硬化室２８に搬入し、セットされているカソード基板３７上に位置合わせした後、排気系３１を作動して圧力が１０^−５Ｐａオーダーとなるまで位置合わせ／硬化室２８内を排気し、ガラススペーサー３８／カソード基板３７上に乗せる。

次に、位置合わせ／硬化室２８内に設置された紫外線ランプ３０を構成している高圧水銀ランプ（主波長３５２ｎｍ）で紫外線を重ね合わせた基板に１分間照射する。その後、搬送室２４のロボットアーム２６を用いて、仕込み／取り出し室２１に搬送してから取り出す。

続いてのバリア層の形成工程については図３に示すような塗布用シリンジを用いて行う。すなわち外周の追加封着剤の塗布は、リボンヒーターを巻いたガラス製の塗布用シリンジにインジウム片を入れ１８０℃まで加熱する。溶解したインジウムをカソード基板３７とアノード基板の間でスペーサー３８の外周部に塗布して放冷する。こうしてバリア層が形成される。

１段階目の紫外線硬化樹脂３９のみを塗布し硬化したものと、２段階目の外周部へのインジウム塗布を行ったそれぞれのＦＥＤ基板において、電源を用いてカソード電極３６とアノードの間に３ｋＶの電圧をかけた時に生じる蛍光体発光の輝度を分光器で測定した。表１に０時間のときの輝度で規格化したときの２４時間後、７２時間後の輝度割合を示す。紫外線硬化樹脂のみの封着では７２時間後には点灯しなかった。一方、本発明の封着方法では７２時間後でも９０％以上の輝度を保つことができている。本発明の方法でも７２時間で約９％の輝度劣化が見られているが、これは簡易パネルを作製したため蛍光体の塗布条件も最適でない可能性があり、封着性能に関わる劣化でない可能性も考慮する必要がある。封着部を通して水蒸気の拡散に関して拡散時間は拡散距離（樹脂の塗り幅）の２乗に比例するので、例えば、樹脂塗布前にきちんと脱ガスした樹脂を１mm幅で塗布しＵＶ硬化した後、脱ガスした樹脂を３０mmで塗布しＵＶ硬化すると外壁に到達した水蒸気がパネル内に混入するのを約１０００倍遅らせることができる。
〔表１〕
規格化発光輝度（１％）
基板形態初期（０時間）２４時間経過後７２時間経過後
バリア層なし１００６５発光せず
バリア層あり１００９６９１

図示実施の形態では、封着部の大気側に水蒸気の透過を防止するバリア層を形成しているが、代わりに封着部の真空側すなわち内側にバリア層を形成することも可能である。

本発明による表示パネルの製造に用いられる装置の第一の封着工程すなわちシール部形成工程における封着前の状態を示す概略図。本発明による表示パネルの製造に用いられる装置の第二の封着工程すなわちバリア層形成工程を示す概略図。（ａ）は図２に示すバリア層形成工程を示す部分断面側面図。（ｂ）は図２に示すバリア層形成工程を示す部分断面平面図。本発明の別の実施形態によるＦＥＤ表示パネルの製造に用いられる装置の構成を示す概略図。（ａ）は図４に示す装置を用いたシール部形成工程を示す部分平面図。（ｂ）は図４に示す装置を用いたシール部形成工程を示す部分側面図。

符号の説明

１：真空チャンバ
２：紫外線ランプ
３：開閉バルブ
４：開閉バルブ
５：真空ポンプ
６：開閉バルブ
７：ガス源
１０：前面板
１１：背面板
１２：紫外線硬化樹脂
１３：塗布用シリンジ
１４：追加封着剤
２１：仕込み／取り出し室
２２：排気系
２３：ゲートバルブ
２４：搬送室
２５：排気系
２６：搬送ロボットアーム
２７：ゲートバルブ
２８：位置合わせ／硬化室
２９：位置合わせ機構
３０：紫外線ランプ
３１：排気系
３２：ゲートバルブ
３３：塗布室
３４：ＸＹステージ
３５：樹脂ディスペンサ
３６：真空排気系
３７：カソード基板
３８：ガラススペーサー
３９：紫外線硬化樹脂

Claims

対向する２枚の基板によって構成される基板間周縁部をシール部によって封着し、その内部空間が減圧または不活性ガス雰囲気に維持された表示パネルにおいて、
前記シール部の外側にバリア層を設けたことを特徴とする表示パネル。
前記バリア層がポリウレタン、シリコーン、或いはＩｎ単体金属から構成されることを特徴とする請求項１記載の表示パネル。
前記バリア層がＳｎ及びＰｂを含む合金から構成されることを特徴とする求項１記載の表示パネル。
前記合金がＢｉ、Ｃｄ、Ｉｎの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３記載の表示パネル。
前記バリア層がＳｎ及びＺｎを含む合金から構成されることを特徴とする求項１記載の表示パネル。
対向する２枚の基板によって構成される基板間周縁部をシール部によって封着し、その内部空間が減圧または不活性ガス雰囲気に維持された表示パネルの製造方法であって、基板問周縁部をシール部によって封着した後に、該シール部の外側をバリア層にて被覆することを特徴とする表示パネルの製造方法。