JP4035494B2 - 気密容器及びこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部を所望の雰囲気に維持しうる気密容器に関し、さらに、該気密容器を用いて構成した画像表示装置に関する。

従来、冷陰極電子放出素子を利用した画像表示装置においては、蛍光膜等画像形成部材と電子加速電極とを備えたフェースプレートと、冷陰極電子放出素子を複数備えた電子源を搭載したリアプレートとを所定の距離を置いて対向させ、これらプレートの周縁部に枠部を配して固定し、フェースプレートとリアプレートと枠部からなる気密性の外囲器を構成していた。具体的には、例えば特許文献１に表面伝導型電子放出素子を用いてなる画像表示装置が開示されている。

上記枠部の構成としては、枠部材（ガラス部材）を封着材としてフリット（低融点ガラス）を用いて上記プレートに接合している。

特許文献２には、封着材として低融点金属であるＩｎを用い、該封着材及び枠部材の周囲を接着材で覆った枠部が開示されている。図６にその概要を示す。図６は、上記文献に開示された枠部近傍の断面模式図であり、図中、１はフェースプレート、２はリアプレート、６は電子源、６０は枠部、６１は枠部材、６２、６３は封着材、６４は接着材である。

枠部６０を構成する封着材６２、６３は、ワイヤーやシート等任意の形状に成形したＩｎであり、１６０℃以上で加熱することにより軟化させてプレート１、２と枠部材６１とを接合している。また、接着材６４は、該封着材６２、６３と枠部材６１を覆うように、プレート１、２間に充填して形成されている。従って、当該構成では、４００℃未満の温度で良好に枠部とプレートとの接合を行うことができる。

特許文献３には、真空容器を備える平板型画像表示装置が開示されている。これには複数の枠部材を有する構成が記載されている。

特開平８−８３５７８号公報 国際公開第００／５１１５５号パンフレット 特開２０００−３１１６３０号公報

本発明の課題は、好適に気密を維持できる気密容器を実現することにあり、より具体的には、温度変化に強い気密容器の実現を挙げることができる。

本発明の第１の気密容器は、
第１の基板と、
該第１の基板と対向する第２の基板と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
上記第１の部材の横弾性係数が、上記第１及び第２の接着材の少なくとも一方の横弾性係数よりも高く、
上記第１の基板の上記第２の基板と対向する面である第１の面と平行で且つ上記枠部材の幅方向に沿った直線上での上記複合部材の合成せん断剛性が、上記直線上での上記枠の合成せん断剛性よりも大きいことを特徴とする。

本発明の第２の気密容器は、
第１の基板と、
該第１の基板と対向する第２の基板と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
上記第１の接着材の横弾性係数が上記第１の封着材の横弾性係数よりも大きく、及び／もしくは、上記第２の接着材の横弾性係数が上記第２の封着材の横弾性係数よりも大きく、
上記複合部材の平均熱膨張係数が、上記枠の平均熱膨張係数に対して±３×１０^-6／℃の範囲内であることを特徴とする。

本発明の第３の気密容器は、
第１の基板と、
該第１の基板と対向する第２の基板と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
上記第１の接着材の横弾性係数が上記第１の封着材の横弾性係数よりも大きく、及び／もしくは、上記第２の接着材の横弾性係数が上記第２の封着材の横弾性係数よりも大きく、
上記複合部材の平均熱膨張係数が、上記枠の平均熱膨張係数に対して±２５％の範囲内であることを特徴とする。

上記本発明第１〜第３の気密容器においては、下記の構成を好ましい態様として含む。

上記第１及び第２の封着材の少なくとも一方が低融点金属もしくは低融点合金、或いは、フリットである。

上記第１及び第２の接着材の少なくとも一方が有機接着剤、或いは、無機接着剤によって形成したものである。

上記枠は方形を成しており、該方形の枠と上記第１の基板及び上記第２の基板とによって気密空間が形成されており、上記方形の各辺に対応して上記複合部材がそれぞれ配置されている。

上記複合部材は枠形状を有する。

上記複合部材は、上記枠と上記第１の基板と上記第２の基板とによって形成される気密空間の外側に設けられている。

上記直線上での前記第１の部材と上記枠部材との間隔は、上記枠が設けられている位置における上記第１の基板と上記第２の基板の間隔の１０倍以下である。

上記枠と上記複合部材の高さが等しい。

本発明の第４は、上記本発明の気密容器を用いた画像表示装置であって、上記気密容器内に表示素子を有することを特徴とする。

さらに、本発明第４の画像表示装置においては、表示素子が、電子放出素子と該電子放出素子から放出される電子によって発光する発光体とを有することを好ましい態様として含む。

以上説明したように、本発明によれば、好適な気密容器を実現でき、また好適な画像表示装置を実現することができる。

本発明の課題は好適に気密を維持できる気密容器を実現することにあるが、以下で説明する実施形態では特に枠が設けられている部分におけるせん断方向の変位を補強部となる複合部材を設けることによって好適に抑制できる構成を実現している。特に合成せん断剛性が枠よりも大きい複合部材を設けることにより、該複合部材が補強部となり、枠が設けられている部分におけるせん断方向の変位を特に好適に抑制することができる。

図６の構成を例にとって説明すると、画像表示装置を動作して画像を形成する際には、電子源６或いはフェースプレート１が有する蛍光膜（不図示）において熱が発生して温度が上昇し、電子源１と蛍光膜における発熱量の違い、または、リアプレート２とフェースプレート４の放熱環境の違いにより、フェースプレート１の蛍光膜が配置されている領域とリアプレート２の電子源１が配置されている領域との間に温度差が発生する。この温度差によって、フェースプレート１とリアプレート２には熱膨張量の差が発生し、外囲器の周縁部である枠部６０に熱膨張の差がせん断応力として印加されることとなる。特に気密性を保持する封着材６２、６３を低融点金属もしくは低融点合金といった比較的柔らかい材料で構成する場合には、該封着部位に大きな変形を発生させないようなせん断剛性が必要となる。以下で説明する実施の形態では合成せん断剛性（合成せん断剛性については後述）が枠よりも大きい複合部材を補強部として設けて、封着部位に大きな変位を発生させないようにすることができる構成となっている。

また以下の実施形態の構成は、第２、及び第３の発明の実施の形態にもなっている。再度図６を例にとると、画像形成時の発熱、駆動回路（不図示）の発熱による画像表示装置の筐体内の温度上昇、画像表示装置筐体外の環境温度による温度変化の発生等によって、枠部材６１と封着材６２、６３とで構成される枠と、接着材６４の熱膨張係数の差による熱変形が発生する。接着材６４には、より高い強度、より高い剛性が要求されるため、接着材６４の熱変形（熱伸縮）が全て封着材６２、６３にしわ寄せされる。フェースプレート１とリアプレート２間の平均熱膨張係数が、封着材６２、６３と枠部材６１とで構成される枠と、接着材６４による補強構造部とで大きく異なる場合、封着材６２、６３に厚さ方向に引っ張り応力（厚さ方向に引き剥がされる応力）もしくは圧縮応力（厚さがつぶされる応力）が発生する。

ここで補強部の接着材として枠の封着材よりも横弾性係数の大きいものを採用することで、枠の封着部位のせん断方向の変位を抑制する構成が実現しやすくなるが、補強部を接着材のみで実現しようとすると、該接着材の熱膨張係数と枠の平均熱膨張係数（枠部材と封着材によって構成される枠の熱膨張係数であり、詳細は後述する）との差を所定の値以内もしくは所定の割合に抑制することが困難になる。以下で説明する実施の形態では、補強部を補強部材である第１の部材と接着材とを組み合わせた複合部材として構成することにより補強部である複合部材の平均熱膨張係数と枠の平均熱膨張係数の差を抑制する構成を容易に実現できるようにしている。

図１に本発明の気密容器を用いて構成した画像表示装置の一例の斜視図を示す。図１は、当該画像表示装置の構成概略図であり、一方の基板の一部を欠いた状態を示している。また、図４に、図１の枠１０ａ近傍の断面模式図を示す。図中、１はフェースプレート、２はリアプレート、３は枠部材、４は第１の封着材、５は第２の封着材、６は電子源、７は第１の部材である剛性部材、８は第１の接着材、９は第２の接着材、１０は複合部材で補強された枠構造である補強枠構造、１０ａは枠、１０ｂは補強部である複合部材である。

図１の構成において、フェースプレート１の構成部材である基板が本発明にかかる第１の基板に、リアプレート２が第２の基板に相当する。フェースプレート１は、通常、ガラス基板の内面に蛍光膜（不図示）とメタルバック（不図示）を備え、必要に応じて透明電極を備えている。リアプレート２には、電子源６が搭載されており、該電子源６は複数の電子放出素子を有しており、それらの電子放出素子はリアプレート２が有するマトリクス配線或いは梯子状配線に接続されている。フェースプレート１とリアプレート２とは、必要に応じてスペーサ（不図示）を介して所定の距離をおいて対向配置し、周縁部において枠１０を介して接合され、気密容器を構成している。

図１の画像表示装置においては、電子源６の配線を適宜選択して所定の素子より電子を放出させると同時に、メタルバック或いは透明電極（不図示）に高電圧を印加し、素子から放出された電子ビームを加速する。加速された電子は、蛍光膜に衝突し、発光が生じて画像が形成される。

本発明の気密容器においては、補強枠構造１０は枠１０ａと複合部材１０ｂからなり、枠１０ａは、枠部材３を第１の封着材４と第２の封着材５とでそれぞれフェースプレート１、リアプレート２に接合したものである。即ち、枠１０は第１の基板と気密に密着する第１の封着材と第２の基板と気密に密着する第２に封着材と枠部材とから構成されるものである。複合部材１０ｂは、第１の部材である剛性部材７を第１の接着材８と第２の接着材９とでそれぞれフェースプレート１、リアプレート２に接合してなる。即ち複合部材１０ｂは第１の基板に対して接合を形成する第１の接着材と第２の基板に対して接合を形成する第２の接着材と第１の部材とから構成されるものである。

本発明の気密容器において、第１の基板、第２の基板としては好ましくはガラス基板を用いることができる。例えば、高歪み点ガラスや青板ガラス、石英ガラスなどを好ましく用いることができる。またガラス基板などの基板上に所望のコーティングを施したものを第１の基板もしくは第２の基板として用いることもできる。

また、枠部材３としては第１の基板、第２の基板と同様のガラス部材が好ましく用いられる。第１の部材である剛性部材７としては第１及び第２の接着材８、９の少なくともどちらか一方の横弾性係数より大きい横弾性係数を有する材料からなる部材が用いられ、ガラス部材が好ましく用いられる。また、セラミックス部材等が用いられる。さらに、第１及び第２の封着材４、５としてはＩｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ，等の低融点金属もしくは該低融点金属を含む低融点合金が好ましく用いられる他、フリットも好ましく用いられる。第１及び第２の接着材８、９としては、エポキシ系接着剤等熱硬化性樹脂接着剤、感光性接着剤、瞬間硬化型接着剤、熱可塑性接着剤などの有機系接着剤の他、アルミナ、シリカ、ジルコニア、カーボンを主成分とする無機接着剤が好ましく用いられる。

尚、本発明において、第１の封着材４と第２の封着材５は互いに同じでも異なっていても良い。また、第１の接着材８と第２の接着材９とは互いに同じでも異なっていても良い。また、ここでいう封着材とは気密に密着されている状態を実現できるものである。第１の接着材８と第２の接着材９は接着を実現できるものであれば気密な接着を実現できるものでなくてもよい。

電子放出素子としては、表面伝導型電子放出素子が好ましく用いられるが、その他にも、電界放出型やカーボンナノチューブを用いた冷陰極電子放出素子を好適に用いることができる。

本発明の気密容器の製造方法は、複合部材１０ｂ以外は従来の同様の気密容器の製造方法をそのまま適用することができる。また、複合部材１０ｂについては、後述する実施例に具体的に示すように、ディスペンサ等を利用して、一方の接着材を基板に塗布し、剛性部材を押し込んで接合した後、他方の接着材を剛性部材と他方の基板との間に塗布して接合すればよい。

以下では本発明の複数の実施の形態を具体的に説明していくが、これらの実施形態において特徴となる部分の一つは、枠と補強部とからなる補強枠構造において、補強部を単一の材料で構成するのではなく、枠部材とは別部材である第１の部材と接着材との組み合わせ、即ち、複合部材としている点である。即ち、補強部を、少なくとも一方の接着材の横弾性係数よりも高い横弾性係数を持つ第１の部材を該接着材と組み合わせた複合部材とすることにより、第１及び第２の基板と接着された接着材と第１の部材で構成される補強部の合成せん断剛性を接着材のみで補強部を構成する場合に比して大にすることができるのである。

また、先に述べたとおり、第１の基板と第２の基板の間での枠と補強部の平均熱膨張係数に着目すると、補強部を一つの材料で構成する場合、該補強部の平均熱膨張係数は該一つの材料の熱膨張係数となる。この熱膨張係数を枠の平均熱膨張係数と所望の範囲内で一致させようとすると補強部を構成する材料の条件が厳しくなってしまう。一方、補強部を接着材と補強部材とを組み合わせた複合部材として構成することによって以下を実現することができる。

〔１〕枠の平均熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい接着材を補強部で用いる場合には枠の平均熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する第１の部材を用いることによって、複合部材の平均熱膨張係数を接着材の熱膨張係数よりも小さくすることができる。

〔２〕枠の平均熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さい接着材を補強部で用いる場合には枠の平均熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する第１の部材を用いることによって、複合部材の平均熱膨張係数を接着材の熱膨張係数よりも大きくすることができる。

上記〔１〕、〔２〕の条件を採用すると、枠の平均熱膨張係数と補強部の平均熱膨張係数の関係を所望の関係に設定することが非常に容易になるのである。特には、複合部材１０ｂの平均熱膨張係数が、枠１０ａの平均熱膨張係数に対して±３×１０^-6／℃の範囲内で一致する（第２の発明）か、及び／もしくは、複合部材１０ｂの平均熱膨張係数が、枠１０ａの平均熱膨張係数に対して±２５％の範囲内で一致する（第３の発明）と好適である。

以下に本発明にかかるせん断剛性と平均熱膨張係数について定義する。

〔せん断剛性〕
せん断剛性について図２を用いて説明する。

基板２１と２２とが平行に配置され、その間に、横弾性率Ｇ、幅Ｗ、厚さｈの部材２３を配置する（ａ−１）。基板２２を固定して、基板２１にせん断荷重Ｆを印加し、ｄだけ変位させた場合の一般的なせん断剛性Ｓを下記式（１）で定義する。但し、紙面奥行き方向の寸法は単位長さである。

Ｆ＝（Ｇ×Ｗ／ｈ）×ｄ＝Ｓ×ｄ （１）

次に、上記式（１）で定義されるせん断剛性を利用して、二つの部材が並列に配置された場合の見かけ上のせん断剛性を定義する。基板２１と２２とが平行に配置され、その間に、せん断剛性Ｓ₁を有する部材２３とせん断剛性Ｓ₂を有する部材２４を並べて配置する（ｂ−１）。紙面奥行き方向の寸法は単位長さとする。ここで、基板２２を固定して、基板２１にせん断荷重Ｆを印加し、ｄだけ変位させた場合（ｂ−２）、下記式（２）が成立する。即ち、見かけのせん断剛性（部材２３と２４の合成せん断剛性）Ｓは（Ｓ₁＋Ｓ₂）となる。

Ｆ＝（Ｓ₁＋Ｓ₂）×ｄ＝Ｓ×ｄ （２）

次に、二つの部材が直列に配置された場合の見かけ上のせん断剛性を定義する。基板２１と２２とが平行に配置され、その間に、せん断剛性Ｓ₁を有する部材２３とせん断剛性Ｓ₂を有する部材２４を積層して配置する（ｃ−１）。紙面奥行き方向の寸法は単位長さとする。ここで、基板２２を固定して、基板２１にせん断荷重Ｆを印加し、ｄだけ変位させた場合（ｃ−２）、下記式（３）が成立し、見かけのせん断剛性（部材２３と２４の合成せん断剛性）Ｓは１／｛（１／Ｓ₁）＋（１／Ｓ₂）｝となる。

Ｆ＝〔１／｛（１／Ｓ₁）＋（１／Ｓ₂）｝〕×ｄ＝Ｓ×ｄ （３）

ここでＳ₁、Ｓ₂は各部材の高さをそれぞれｈ₁、ｈ₂とし、各部材の横弾性係数をＧ₁、Ｇ₂とすると、
Ｓ₁＝Ｇ₁×Ｗ／ｈ₁
Ｓ₂＝Ｇ₂×Ｗ／ｈ₂
である。ここでｈ₁＋ｈ₂＝ｈである。

三つの部材が直列に配置された場合の合成せん断剛性Ｓは、３番目の部材の横弾性係数をＧ₃、高さをｈ₃とし、せん断合成をＳ₃＝Ｇ₃×Ｗ／ｈ₃として、
Ｓ＝１／｛（１／Ｓ₁）＋（１／Ｓ₂）＋（１／Ｓ₃）｝ （４）
となる。

以上を踏まえて言うと、本発明の第１は、第１の基板の前記第２の基板に対向する面に平行でかつ枠の長手方向（図２の紙面に垂直な方向）と直交する方向に沿った直線（図２の面内にあって水平な方向を持つ直線となる）を考え、上記枠の該直線に沿った上記合成せん断剛性（枠を構成する枠部材（せん断剛性Ｓ₂）と該枠部材を第１の基板と第２の基板それぞれに封着する封着材（せん断剛性Ｓ₁，Ｓ₃）が直列に配置されているので、上記（４）式で合成せん断剛性を求めることができる）と、その同じ直線上に沿った複合部材の合成せん断剛性（これも枠部の合成せん断剛性と同様に第１の部材と接着材のせん断合成から上記（４）式で求めることができる）を比較したときに、複合部材の上記合成せん断剛性が枠の上記合成せん断剛性よりも大きくなっているとよい。

尚、図４に示す複合部材１０ｂのように、接着材（例えば第１の接着材８）と基板（フェースプレート１）との接触幅と、接着材と第１の部材７との接触幅が異なる場合には、それぞれの接触幅の平均値を第１の接着材の実質的な幅として、せん断剛性を算出するために用いる幅Ｗと定義する。

また、基板との接触幅と第１の部材との接触幅の差が接着材の厚さの４倍以上大きい場合には、基板との接触幅と第１の部材との接触幅の内の小さい方の幅に接着材の厚さの４倍を足し合わせた幅を実質的な幅として、せん断剛性を算出するために用いる幅として用いる。

尚、枠と複合部材の間隔が大きくなりすぎると複合部材による枠設置位置の変位抑制効果が減少してしまうので、枠と複合部材の間隔（Ｌ）は、枠が設けられている位置における第１の基板と第２の基板の間隔の１０倍以下とするのが好適である。

また、以上の説明では各部材３３、３４、３５の幅及び高さはいずれも各部材３３、３４、３５それぞれの各部分で同じである場合を例にあげて説明しているが、これが一様でない場合もある。この場合には、平均値を用いる。例えば部材３３の幅が一様でない場合にはその平均値を幅として扱い、高さが一様でない場合にはその平均値を高さとして扱う。部材の幅が高さ方向に一様でない場合には、該幅を高さ方向に積分した値を積分範囲で割った値をこの部材の幅の平均値とする。また部材の高さが幅方向に一様でない場合には、該高さを幅方向に積分した値を積分範囲で割った値を高さの平均値とする。合成せん断剛性は幅が大きくなるにつれて増加するので、複合部材の幅方向の一部分において上記条件で求めた各部材のせん断剛性によって決まる合成せん断剛性が枠の合成せん断剛性よりも大きくなっていれば複合部材全体の合成せん断剛性が枠の合成せん断剛性よりも大きいことになる。

〔平均熱膨張係数〕
平均熱膨張係数について図３を用いて説明する。

基板３１と３２とが平行に配置され、その間に、熱膨張係数α₁を有する厚さｈ₁の部材３３と、熱膨張係数α₂を有する厚さｈ₂の部材３４と、熱膨張係数α₃を有する厚さｈ₃の部材３５とを積層して配置する。この場合の基板３１と３２の間の平均熱膨張係数αは、下記式（５）によって定義される。

α＝（α₁ｈ₁＋α₂ｈ₂＋α₃ｈ₃）／（ｈ₁＋ｈ₂＋ｈ₃） （５）

尚、上記合成せん断剛性及び平均熱膨張係数の説明においては、部材数を限定して定義しているが、部材数が増えても同様な考え方を用いて、合成せん断剛性及び平均熱膨張係数を定義することが可能である。

尚、ここで枠と補強部との熱膨張係数を上述の好ましい範囲内で一致させて且つ補強の効果を良好に得ることができる構成を考える。補強の効果を良好に得るためには、補強部に横弾性係数の大きい材料を用いるのが好適である。しかしながら横弾性係数が大きい材料を単体で用いる場合には、枠と補強部との平均熱膨張係数を上記第２もしくは第３の発明の範囲で一致させる条件を満たすのが難しくなってくる。そこで本願に係る発明の一つにおいては補強部として複合部材を採用することで平均熱膨張係数を上記の条件で一致させやすい構成を実現すると共に、該複合部材を構成する接着材の横弾性係数を対応する封着材の横弾性係数よりも大きくすることで良好な補強を実現している。

（実施例１）
図５に示す工程に沿って、本発明の画像表示装置を作成した。

先ず、特開２００１−２１０２５８号公報等に開示されている製造方法により、高歪み点ガラスの内面に蛍光膜とメタルバックを形成してフェースプレート１とし、高歪み点ガラスからなるリアプレート２に表面伝導型電子放出素子を備えた電子源６を搭載し、互いに１．６ｍｍの間隙を介して対向させ、周縁部において枠１０ａにより接合した〔図５（ａ）〕。

枠１０ａを構成する第１の封着材４は低融点金属のＩｎであり、厚さは０．３ｍｍ、幅は５ｍｍ、横弾性係数は０．８ＧＰａ、熱膨張係数は２６×１０^-6／℃である。よって、第１の封着材４のせん断剛性は１３ＧＰａである。

また、枠部材３はガラス部材であり、厚さは１．２ｍｍ、幅は５ｍｍ、横弾性係数は３２ＧＰａ、熱膨張係数は８×１０^-6／℃である。よって、枠部材３のせん断剛性は１３３ＧＰａである。

さらに、第２の封着材５は低融点ガラスであり、厚さは０．１ｍｍ、幅は５ｍｍ、横弾性係数は２２ＧＰａ、熱膨張係数は７×１０^-6／℃である。よって、枠部材３のせん断剛性は１１００ＧＰａである。

よって、枠１０ａの合成せん断剛性は、先に示した式（４）より、１２ＧＰａ、平均熱膨張係数は１１×１０^-6／℃である。

次に、リアプレート２にディスペンサ５１を用い、枠１０ａに接触しないように、第２の接着材９となるエポキシ系接着剤を適量塗布した〔図５（ｂ）〕。

次いで、塗布した第２の接着材９上に第１の部材である剛性部材７としてガラス部材を、枠１０ａに接触しないようにして、押し込んだ〔図５（ｃ）〕。図４の構成では枠と複合部材の間隔はＬである。尚剛性部材７であるガラス部材は、フェースプレート１に用いたものと同じ高歪み点ガラスより切り出したものを用いた。剛性部材７とフェースプレート１との間隙は０．０３ｍｍであった。

上記剛性部材７とフェースプレート１との間隙に、ディスペンサ５２を用い、枠１０ａに接触しないように、第１の接着材８となるエポキシ系接着剤を塗布した。このとき、ディスペンサ５２の塗布圧力を高めに設定し、接着剤を上記間隙に埋め込んだ。その後、１２時間放置して接着剤を硬化させて第１の接着材８及び９とした。以上によって補強部である複合部材１０ｂを形成した〔図５（ｄ）〕。尚、ここでは枠と複合部材の間隔が２ｍｍになるようにしている。枠と複合部材の間隔とは、枠部材が第１の封着材と接している点もしくは枠部材が第２の封着材と接している点のうちのいずれかの点と、第１の部材が第１の接着材と接している点もしくは第１の部材が第２の接着材と接している点のうちのいずれかの点との距離のうちの最も短い距離を枠と複合部材の間隔と定義する。

複合部材１０ｂの合成せん断剛性と平均熱膨張係数を以下に示す。

第１の接着材８は、厚さ０．０３ｍｍ、幅２．８ｍｍ、横弾性係数１ＧＰａ、熱膨張係数１２０×１０^-6／℃であり、せん断剛性は９３ＧＰａである。

剛性部材７は、厚さ１．５３ｍｍ、幅２．８ｍｍ、横弾性係数３２ＧＰａ、熱膨張係数８×１０^-6／℃であり、せん断剛性は５９ＧＰａである。

第２の接着材９は、厚さ０．０４ｍｍ、幅２．８ｍｍ、横弾性係数１ＧＰａ、熱膨張係数１２０×１０^-6／℃であり、せん断剛性は７０ＧＰａである。

よって、複合部材１０ｂの合成せん断剛性は２４ＧＰａであり、平均熱膨張係数は１３×１０^-6／℃である。

本実施例においては、第１の発明に関してみてみると、上記したように、合成せん断剛性が、枠１０ａの１２ＧＰａに対して、補強部である複合部材１０ｂは２４ＧＰａである。即ち、接着材の横弾性係数よりも大きい横弾性係数を持つ第１の部材を用いることで枠の合成せん断剛性よりも大きい合成せん断剛性を持つ補強部となる複合部材が実現できている。

ここで補強部を幅２．８ｍｍの上記接着材のみで構成した場合を考えると、その場合の補強部の合成せん断剛性（この場合は接着材のみなので該接着材のせん断剛性）は１．８ＧＰａとなり、補強部の合成せん断剛性は枠の合成せん断合成よりも小さくなってしまう。尚、第１の発明に関して言えば、第１の部材として枠部材とは異なる材料のものを用いたり、枠部材の高さと第１の部材の高さを異ならせることにより、第１基板側と第２基板側の双方において接着材の横弾性係数が封着材の横弾性係数よりも大きくなくても枠よりも合成せん断剛性が大きい補強部を実現することは可能であるが、本実施例のように第１基板側と第２基板側の少なくとも一方においては（特には、例えばＩｎやＩｎを含む合金といった横弾性係数が相対的に小さい封着材を用いている基板側においては）、該封着材の横弾性係数よりも大きい横弾性係数をもつ接着材を用いるのが好ましい。

また第２、第３の発明に関してみてみると、第１基板側において接着材８の横弾性係数は封着材４の横弾性係数よりも大きく、且つ平均熱膨張係数が、枠１０ａの１１×１０^-6／℃に対して、複合部材１０ｂは１３×１０^-6／℃である。即ち、平均熱膨張係数については、枠１０ａに対して±３×１０^-6／℃及び±２５％の範囲内で一致している。ここで接着材８のみで補強部を構成する場合を考えると、その場合の補強部の平均熱膨張係数は接着材の熱膨張係数１２０×１０^-6／℃となり、枠の平均熱膨張係数と大きく離れた値になってしまう。尚、第２、第３の発明に関して言えば、複合部材の合成せん断剛性は枠の合成せん断剛性よりも大きいことは必須な要件ではないが、本実施例のように複合部材の合成せん断剛性が枠の合成せん断剛性よりも大きいことが望ましい。

上記補強枠構造１０を完成させた気密容器に設けられた真空排気管（不図示）を外部の真空排気装置（不図示）に取り付けて、該気密容器内の圧力を１×１０^-3Ｐａ以下にし、特開平８−８３５７８号公報等に開示されているように、電子源６に対してフォーミング処理、活性化処理などの通電処理を施した後、上記真空排気管をバーナーで加熱して封じ切り、実質的に真空状態の気密容器を完成させた。

さらに、電子源６を駆動させる駆動ボードなどの駆動装置、電子源６から放出された電子を加速するための高電圧を供給する高圧電源などを取り付け、画像表示装置を作製した。

上記画像表示装置を用いてフェースプレート１上に画像を形成したところ、画像形成に伴ってフェースプレート１がリアプレート２よりも平均して１０℃温度が上昇したが、フェースプレート１とリアプレート２の相対位置関係は変化することがなく、画質の低下は見られなかった。

さらに、上記画像表示装置に対して、−１０℃と５０℃の間で繰り返し温度を変化させる恒温槽内において耐久試験を行ったところ、輝度の低下は発生せず、従って、スローリークは発生せず、信頼性を確保することができた。

また、本実施例において、複合部材１０ｂが枠１０ａからＬ＝２ｍｍ離れており、フェースプレート１とリアプレート２の厚さＨが２．８ｍｍ、ヤング率Ｅ＝７８ＧＰａであり、フェースプレート１とリアプレート２の基板間隙がｔ＝１．６ｍｍであることから、δＴ＝３０℃の温度変化によって枠１０ａとフェースプレート１、リアプレート２との接合部に発生する応力は、材料力学の梁の理論を用いた下記式（６）より導き出される。

σ＝（３ＨＥ／２Ｌ²）×（δα×δＴ×ｔ／２） （６）

経験的に、スローリークが発生しない数値σ₀＝６ＭＰａであり、これを満たす枠１０ａに対する複合部材１０ｂの平均熱膨張係数δαは、±３×１０^-6／℃の範囲内であれば良いことが分かった。従って、平均熱膨張係数が１１×１０^-6／℃の枠１０ａに対する複合部材１０ｂの平均熱膨張係数は８×１０^-6〜１４×１０^-6／℃である。これを確認するため、第１の部材７の厚さを１．５８〜１．５２ｍｍの範囲で変化させて画像表示装置を構成したところ、枠１０ａに対する複合部材１０ｂの平均熱膨張係数が±３×１０^-6／℃の範囲内であれば問題ないことがわかった。

また、上記の形状等が若干変化しても、枠１０ａに対する複合部材１０ｂの平均熱膨張係数が±２５％の範囲内であれば、同様に問題がないと考えられる。

（実施例２）
瞬間硬化型接着剤を用い、厚さが０．０４ｍｍの第１の接着材８を形成した以外は実施例１と同様にして画像表示装置を構成した。複合部材１０ｂの平均熱膨張係数は実施例１と同様であり、実施例１と同様の良好な結果が得られた。

（実施例３）
複合部材１０ｂの構成を以下のように変更した以外は実施例１と同様にして画像表示装置を構成した。

第１の接着材８は、無機系接着剤を硬化させたものであり、厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍ、横弾性係数１ＧＰａ、熱膨張係数１２０×１０^-6／℃であり、せん断剛性は５０ＧＰａであった。

剛性部材７は、無アルカリガラス部材であり、厚さ１．１ｍｍ、幅５ｍｍ、横弾性係数２９ＧＰａ、熱膨張係数５×１０^-6／℃であり、せん断剛性は１３２ＧＰａであった。

第２の接着材９は、エポキシ系接着剤を硬化させたものであり、厚さ０．４ｍｍ、幅５ｍｍ、横弾性係数２ＧＰａ、熱膨張係数８×１０^-6／℃であり、せん断剛性は２５ＧＰａであった。

従って、複合部材１０ｂの合成せん断剛性は１５ＧＰａ、平均熱膨張係数は１３×１０^-6ＧＰａであり、実施例１と同様に、枠１０ａに対する平均熱膨張係数は±３×１０^-6／℃及び±２５％の範囲内であった。

本実施例の画像表示装置においても、実施例１と同様の良好な結果が得られた。

尚以上述べてきた各実施例においては、枠は方形を成しており、該方形の枠と上記第１の基板及び上記第２の基板とによって気密空間が形成されており、それをその気密空間の外側で取り巻くように、即ち、枠を内枠とし、複合部材が外枠形状となるように構成している。本願に係る発明の実施の形態としてはこれに限るものではない。ただし、以上述べた条件を満たす複合部材は方形を成す枠の各辺ごとに少なくとも１箇所設けるのが好適である。また、複合部材は枠によって構成される気密空間の外部に設けるのが好適である。

本発明の画像表示装置の一例の斜視図である。 本発明にかかる合成せん断剛性の説明に用いるモデル図である。 本発明にかかる平均熱膨張係数の説明に用いるモデル図である。 本発明の画像表示装置の枠近傍の断面模式図である。 実施例における補強部の形成工程を示す図である。 従来の画像表示装置の枠部近傍の断面模式図である。

符号の説明

１ フェースプレート
２ リアプレート
３ 枠部材
４ 第１の封着材
５ 第２の封着材
６ 電子源
７ 剛性部材
８ 第１の接着材
９ 第２の接着材
１０ 補強枠構造
１０ａ 枠
１０ｂ 複合部材
２１、２２、３１、３２ 基板
２３、２４、３３、３４、３５ 部材
５１、５２ ディスペンサ
６０ 枠部
６１ 枠部材
６２、６３ 封着材
６４ 接着材

Claims (14)

1. 第１の基板と、
   該第１の基板と対向する第２の基板と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
   上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
   上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
   上記第１の部材の横弾性係数が、上記第１及び第２の接着材の少なくとも一方の横弾性係数よりも高く、
   上記第１の基板の上記第２の基板と対向する面である第１の面と平行で且つ上記枠部材の幅方向に沿った直線上での上記複合部材の合成せん断剛性が、上記直線上での上記枠の合成せん断剛性よりも大きいことを特徴とする気密容器。
2. 第１の基板と、
   該第１の基板と対向する第２の基板と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
   上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
   上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
   上記第１の接着材の横弾性係数が上記第１の封着材の横弾性係数よりも大きく、及び／もしくは、上記第２の接着材の横弾性係数が上記第２の封着材の横弾性係数よりも大きく、
   上記複合部材の平均熱膨張係数が、上記枠の平均熱膨張係数に対して±３×１０^-6／℃の範囲内であることを特徴とする気密容器。
3. 第１の基板と、
   該第１の基板と対向する第２の基板と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した枠と、
   上記第１の基板と上記第２の基板との間に配置した複合部材と、を有しており、
   上記枠が、枠部材と、該枠部材と上記第１の基板とを封着する第１の封着材と、上記枠部材と上記第２の基板とを封着する第２の封着材からなる気密容器であって、
   上記複合部材が、第１の部材と、該第１の部材と上記第１の基板とを接着する第１の接着材と、上記第１の部材と上記第２の基板とを接着する第２の接着材からなり、
   上記第１の接着材の横弾性係数が上記第１の封着材の横弾性係数よりも大きく、及び／もしくは、上記第２の接着材の横弾性係数が上記第２の封着材の横弾性係数よりも大きく、
   上記複合部材の平均熱膨張係数が、上記枠の平均熱膨張係数に対して±２５％の範囲内であることを特徴とする気密容器。
4. 上記第１及び第２の封着材の少なくとも一方が低融点金属もしくは低融点合金である請求項１〜３のいずれかに記載の気密容器。
5. 上記第１及び第２の封着材の少なくとも一方がフリットである請求項１〜３のいずれかに記載の気密容器。
6. 上記第１及び第２の接着材の少なくとも一方が有機接着剤によって形成したものである請求項１〜５のいずれかに記載の気密容器。
7. 上記第１及び第２の接着材の少なくとも一方が無機接着剤によって形成したものである請求項１〜５のいずれかに記載の気密容器。
8. 上記枠は方形を成しており、該方形の枠と上記第１の基板及び上記第２の基板とによって気密空間が形成されており、上記方形の各辺に対応して上記複合部材がそれぞれ配置されている請求項１〜７のいずれかに記載の気密容器。
9. 上記複合部材は枠形状を有する請求項８に記載の気密容器。
10. 上記複合部材は、上記枠と上記第１の基板と上記第２の基板とによって形成される気密空間の外側に設けられている請求項１〜９のいずれかに記載の気密容器。
11. 上記直線上での上記第１の部材と上記枠部材との間隔は、上記枠が設けられている位置における上記第１の基板と上記第２の基板の間隔の１０倍以下である請求項１〜１０のいずれかに記載の気密容器。
12. 上記枠と上記複合部材の高さが等しい請求項１〜１１のいずれかに記載の気密容器。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の気密容器を用いた画像表示装置であって、上記気密容器内に表示素子を有することを特徴とする画像表示装置。
14. 上記表示素子が、電子放出素子と該電子放出素子から放出される電子によって発光する発光体とを有する請求項１３に記載の画像表示装置。

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