JP5739950B2 - 封止ガラスアセンブリ用ベゼルパッケージ及びそのためのガラスアセンブリ - Google Patents
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Description
本出願は、２００８年３月３１日に出願された、米国特許出願第６１/０７２４７２号の優先権を主張する。
本発明は、封止平ガラスアセンブリのパッケージを作成するため及びそのようなガラスアセンブリを最終製品にマウントするための、フレーム、マウント及び／またはベゼル、並びに、そのようなフレーム、マウントまたはベゼルのための平ガラスアセンブリに関する。平ガラスアセンブリは、例えば、プラズマディスプレイパネル、液晶(ＬＣＤ)ディスプレイパネルまたは有機発光ダイオード(ＯＬＥＤ)ディスプレイパネル、特に、フリット封止ＯＬＥＤディスプレイパネルまたはＯＬＥＤ照明製品とすることができる。
プラズマディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ及びＯＬＥＤディスプレイのための平ガラスパネルアセンブリの作成には多くの難題がともなう。そのようなプロセスに肝要な要件は、コスト、性能及び耐久性のバランスがとられた態様でディスプレイパネルを最終デバイスにパッケージ及びマウントできる能力である。有機発光ダイオード(ＯＬＥＤ)技術に基づくディスプレイは、ＯＬＥＤディスプレイ内への酸素及び水分の拡散のような、多くの要因に特に敏感である。ＯＬＥＤディスプレイパネルに満足し得る寿命をもたせるためには、ディスプレイパネル内への酸素及び水分の侵入を防止するためにディスプレイパネルを気密に封止しなければならず、あるいはディスプレイ内にしみ込んでくる水分を吸収するためにパネル内にゲッタ材を入れておかなければならない。
ＯＬＥＤディスプレイパネルアセンブリを封止するための一方法は、カバーガラスプレートの周縁をバックプレーンガラスプレートの周縁にエポキシ樹脂またはその他の高分子材の接着剤を用いて封着することである。そのような高分子材封止は気密ではなく、高分子封止材を通ってしみ込む水分を吸収するためにディスプレイパネル内にゲッタ材を入れる必要があり、ディスプレイパネルの製造コストを引き上げる。
ＯＬＥＤディスプレイパネルを気密に封止し、よってゲッタ材の必要を排除するための方法は、ガラスフリット封止材を用いてディスプレイパネルの周縁を封着するかあるいはＯＬＥＤ材料を封入することである。ガラスフリットは脆く、したがって、ディスプレイパネルが機械的衝撃または曲げを受けたときに砕け易く、おそらくは気密封止が破られるであろう。衝撃及び曲げ応力は、アセンブリ１のガラスプレートの縁端に沿う傷も生じさせるかまたは伝搬させることができ、そのような傷は最終的にフリット封止障壁内に伝搬して水分及び酸素のアセンブリ内への侵入を可能にすることができる。したがって、フリット封止したディスプレイパネルまたはその他のガラスアセンブリの構造結合性及び耐久性を、その機械的衝撃及び曲げへの抵抗力をさらに高めることによって、高める必要がある。
機械的衝撃及び曲げ並びに気密封止ガラスパネルの構造結合性を危うくするその他の要因から保護するため、アセンブリは一般に、ガラスアセンブリに支持構造及び保護外殻を与える、ベゼル、マウントまたはフレーム、あるいはこれらの内の複数の組合せ内にパッケージされる。プラズマディスプレイパネル、ＬＣＤディスプレイパネル、ＯＬＥＤディスプレイパネル及びその他の気密封止ガラスパッケージは、技術の進歩及び製造コストの低減にともなって大きくなり続けるから、そのような気密封止ガラスアセンブリのためのパッケージ技術をさらに向上させる必要がある。
衝撃による破損の可能性を低めるため、本発明の手法は封止ディスプレイアセンブリを保持するために用いられる、ベゼル、マウントまたはフレームを設計し直すことである。ベゼルは、最終製品に機能性ディスプレイデバイスを最終的にマウントするための主コンポーネントとして、最終的に用いられ得る。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、弾性率が低い材料を封止ガラスアセンブリまたはベゼルに、材料が封止ガラスアセンブリとベゼルの間に衝撃吸収中間層を形成するように、施すことができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ベゼルは第１，第２，第３及び第４の周端をもつ矩形の後壁を有することができ、第１，第２及び第３の側壁がそれぞれ、第１，第２及び第３の周端から上方に延び、側壁は後壁の２つのコーナーにおいて結合されている。ベゼルには、(ａ)後壁の第４の周端に沿う補強構造、(ｂ)丸められたコーナー、(ｃ)面取りされたコーナー及び(ｄ)後壁を貫通する少なくとも１つの開口の内の少なくとも１つを設けることができる。接着材を、封止ガラスアセンブリをベゼルに固着させ、封止ガラスアセンブリとベゼルの間に衝撃吸収中間層を形成するように、封止ガラスアセンブリ及びベゼルの少なくとも一方に与えることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、第１，第２，第３及び第４の周端をもつ前壁、及び第１，第２及び第３の側壁を有するカバーを提供することができ、第１，第２及び第３の側壁はそれぞれ、第１，第２及び第３の周端から上方に延び、第１，第２及び第３のベゼル側壁に第１，第２及び第３のカバー側壁を取り付けることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ＯＬＥＤデバイスをガラスパッケージ内に入れることができる。ＯＬＥＤデバイスから放射される光が通過できる開口をカバー前壁に形成することができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ベゼル側壁の内表面及びベゼル側壁に対向するガラスパッケージの周端の一方に接着材を施すことができ、ガラスパッケージとベゼル後壁の間に空隙が形成されるように、ベゼル内に封止ガラスアセンブリを接着することができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ガラスパッケージとベゼル後壁の間の空隙内に低弾性率材料の衝撃吸収中間層を設けることができる。材料は、気泡体、セラミックファイバクロス、低弾性率高分子材有機コーティング、ガラスパッケージの周縁を囲むゴム製Ｏリング、ガラスパッケージの端に面するベゼル壁に接着されたゴム製Ｏリング、及び／またはベゼルの一部であるベゼルのそれぞれのコーナーに近接するピンを囲むゴム製Ｏリングでつくられ、ゴム製Ｏリングはコーナー領域に隣接するガラスパネルの端に接する。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ベゼル後壁の内表面及び封止ガラスアセンブリの底面の少なくとも一方に少なくとも１筋の接着材ストリップを施すことができる。接着材ストリップは１筋以上とすることができ、ストリップは概ねリング形状のパターンで配置することができる。ガラスパッケージとベゼル後壁の間で接着材リングの内側に低弾性率材料の衝撃吸収中間層を配置することができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、丸められたコーナーまたは面取りされたコーナーの一方を有する第１及び第２の矩形ガラスプレートで封止ガラスアセンブリを形成することができる。第１のガラスプレートと第２のガラスプレートの間に水分及び周囲大気の少なくとも一方に敏感な素子を配置することができる。第１のガラスプレートと第２のガラスプレートの間で素子を囲んでガラスフリット封止材を広げることができ、よって第１及び第２のガラスプレートを結合して、素子をガラスパッケージ内に実質的に気密に封入することができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ガラスアセンブリは、フリット封止ガラスＯＬＥＤディスプレイパネルのような、少なくとも１つの電子デバイスを収めることができる。アセンブリの第１のガラスプレートは１つの次元で第２のガラスプレートより長くすることができ、よって第１のガラスプレートの一部は第２のガラスプレートより約５ｍｍ延び出す。第１のガラスプレートの延出し領域上に電気コンタクトを配置することができる。延出し領域上の電気コンタクトからフリット封止材を通って、フリット封止内に封入された少なくとも１つの電子デバイスまで、気密フリット封止を破らずに、電気リードが延びることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ベゼル側壁の内表面及びベゼル側壁に対向するガラスパッケージの周端の一方の上に接着材を配置することができ、封止ガラスアセンブリは、ガラスパッケージとベゼル後壁の間に空隙があるように、ベゼル内に固着される。低弾性率材料の衝撃吸収中間層を空隙内に配置することができる。衝撃吸収中間層は空隙にわたることができ、ベゼル後壁及び封止ガラスアセンブリに接着することができる。衝撃吸収中間層は、気泡材、セラミックファイバクロス及び／または低弾性率高分子材有機コーティングでつくることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、封止ガラスアセンブリはフリット封止ＯＬＥＤデバイスとすることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、衝撃吸収中間層は、気泡材、セラミックファイバクロス及び／または低弾性率高分子材有機コーティングでつくることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ベゼルは、アクリル樹脂、プラスチック、複合材、アルミニウム、チタン合金及び／またはステンレス鋼でつくることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、接着材は、接着テープ、シリコーンタイプ接着剤またはその他の有機接着剤で形成することができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、少なくとも２つの丸められたコーナーまたは面取りされたコーナーを有する第１及び第２の矩形ガラスプレートで封止ガラスアセンブリを形成することができる。第１のガラスプレートは１つの次元で第２のガラスプレートより長く、よって第１のガラスプレートの一部は第２のガラスプレートより延び出す。熱と水分及び周囲大気の少なくとも一方に敏感な素子を第１のガラスプレートと第２のガラスプレートの間に配置することができる。ガラスフリット封止材は第１のガラスプレートと第２のガラスプレートの間に広がって素子を囲むことができ、よって第１のガラスプレート及び第２のガラスプレートを結合し、実質的に気密な封止を形成することができる。電気リードを第１のガラスプレートの延出し領域上に配置することができ、電気リードはフリット封止材を通って少なくとも１つの電子デバイスまで、気密封止を破らずに、延びることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ガラスアセンブリの第１のガラスプレートの延出し領域は第２のガラスプレートから、第２のガラスプレートの対角線の約０.１％から約５％まで延び出すことができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、第１のガラスプレートは第２のガラスプレートより厚くすることができる。
本発明の１つ以上の実施形態にしたがえば、ガラスアセンブリは第１のガラスプレートの延出し領域に沿う第１のガラスプレートと第２のガラスプレートの結合部で、ガラスアセンブリのコーナー上に、またはガラスアセンブリの全周端に沿って、弾力のある補強材料を有することができる。
本発明の様々な実施形態は、衝撃で誘起される高い応力を減衰させること及びアセンブリの亀裂及び離層を生じさせ得る曲げ応力に抗することの内の少なくとも１つによって、フリット封止アセンブリのような、封止ガラスアセンブリの機械的結合性及び信頼性を向上させる。本発明は、フリット封止によって提供される気密性の向上に加えて、ガラスアセンブリのガラスプレート間の機械的結合を強化し、よって、フリット封止のような、気密封止の保護を強化することもできる。
その他の態様、特徴、利点、等は、当業者には、本明細書における本発明の説明を添付図面とともに読めば、明らかになるであろう。
本発明の様々な態様を説明する目的のため、用いられ得る簡略化した形態が、同様の参照数字が同様の要素を示す、図面に示されているが、本発明は図示される精確な配置及び機構によって限定されず、またはそのような配置及び機構に限定されず、添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。図面は比例尺で描かれてはいないであろうし、図面の態様は相互に比例するスケールで描かれてはいないであろう。
図１は従来技術の封止ガラスアセンブリまたはパッケージ１を示し、特に、第１のガラスプレート及び第２のガラスプレート３を提供し、第１のガラスプレート上に有機発光ダイオード(図示せず)を着け、第２のガラスプレート３上に高分子材またはガラスフリットの封止材４を着け、第１と第２のガラスプレートを合わせて封着して封止ガラスアセンブリを形成することによって気密封止ＯＬＥＤガラスアセンブリが作成されている。
第１のガラスプレート２は、第１のガラスプレートの一部６が第２のガラスプレートの端８から延び出すように、１つの次元において第２のガラスプレート３より長くすることができる。ガラスパッケージ１内の電子デバイス(図示せず)に電気接続するための電気リード(図示せず)を第１のガラスプレート２のこの延出し領域(リード端または延長領域)６上に配置することができる。次いで、ガラスアセンブリ１内に封入された、アクティブマトリックス型ＯＬＥＤディスプレイのような、電子デバイスの電力供給及び制御のために、電気コネクタまたはフレキシブルケーブル(図示せず)を延長領域またはリード端６上のリードに接続することができる。封止後、ガラスアセンブリは一般にフレームまたはベゼル１０に挿入される。
フレームまたはベゼル１０は、後壁１２及び後壁から上方に延びる３つの側壁１４ａ，１４ｂ及び１４ｃを有する。ベゼルが開放端１６を有するように、ベゼルの一端を無端壁とすることができる。ガラスアセンブリ１のリード端６は、最終製品において電気コネクタが第１のガラスプレート２のリード端６上のリードに接続することができるように、ベゼルの開放端１６と位置を合わせることができる。封止ガラスアセンブリをベゼル内に堅固に保持するため、一般に、(図１には示されていない)接着材層、例えば両面気泡体接着テープがガラスアセンブリとベゼルの間に配置される。
例として、ガラスプレート２及び３には、コーニング社(CORNING INCORPORATED)ガラス製品コード１７５７またはコーニング社ガラス製品コードＥＡＧＬＥ ２０００(商標)、Ｅａｇｌｅ ＸＧ(商標)またはコーニングＪａｄｅ(商標)ガラス、及びホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラスのようなその他いずれかのガラス基板を含めることができる。これらのガラス材には数多くの用途、特に、例えば、プラズマディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ及びＯＬＥＤディスプレイのような、ディスプレイの作成がある。
有機発光ダイオードは、広範なエレクトロルミネッセンスデバイスでの使用及び使用可能性のため、近年相当な規模の研究の対象になっている。例えば、単ＯＬＥＤは個別発光デバイスに用いることができ、ＯＬＥＤのアレイは照明用途またはフラットパネルディスプレイ(例えばＯＬＥＤディスプレイ)用途に用いることができる。ＯＬＥＤディスプレイは非常に明るく、優れたカラーコントラスト及び広い視野角を有するとして知られる。しかし、ＯＬＥＤディスプレイ及び、特に、ＯＬＥＤディスプレイ内に配置された電極及び有機層は、周囲環境からＯＬＥＤディスプレイにしみ込む酸素及び水分との相互作用による劣化を受け易い。ＯＬＥＤディスプレイ内の電極及び有機層を周囲環境から気密に封止してそのような劣化を防止すれば、ＯＬＥＤディスプレイの有効寿命を著しく長くすることができる。
従来、ＯＬＥＤディスプレイに有効な気密封止を形成することは非常に困難であった。例えば、気密封止は、酸素及び水分に対するバリア(それぞれ、１０−３ｃｍ３/ｍ２/日及び１０−６ｇ/ｍ２/日)を提供すべきである。さらに、封止プロセス中に発生する温度はＯＬＥＤディスプレイ内の材料(例えば電極及び有機層)を損傷させるべきではない。例えば、ＯＬＥＤディスプレイの封止領域から１〜２ｍｍ以内に配置されたＯＬＥＤピクセルは、封止プロセス中に１００℃より高温に加熱されるべきではない。さらに、封止プロセス中に放出されるガスがＯＬＥＤディスプレイ内の材料を汚染するかまたは劣化させるべきではない。最後に、気密封止には電気リード及び接続がＯＬＥＤディスプレイに入ることを可能にする必要がある。
ＯＬＥＤディスプレイを封止するための一般的な方法は、封止材への紫外光または熱の印加によって硬化した後に気密封止を形成する、様々なタイプの、エポキシ樹脂、無機材料及び／または有機材料を用いることである。例えば、Vitex systemsはＢａｒｉｘ(商標)の商品名でコーティングを製造販売しており、これは無機材料と有機材料の交互層をＯＬＥＤディスプレイを封止するために用いることができる複合材ベースの手法である。これらのタイプの封止は通常、許容できる機械的強度を与えるが、非常に高価になり得るし、ＯＬＥＤディスプレイ内への酸素及び水分の拡散の防止に失敗した例が多い。ＯＬＥＤディスプレイを封止するための別の一般的な方法は金属の溶接または鑞付を利用することである。しかし、得られる封止は、ＯＬＥＤディスプレイのガラスパネルと金属の間の熱膨張係数(ＣＴＥ)の間のかなりの差のため、広い温度範囲における耐久性がない。さらに、溶接または鑞付における金属の溶融及び封止に必要な温度ではＯＬＥＤのような熱に敏感なデバイスは損傷を受けがちである。
ディスプレイ構造を封止するための(有機接着剤を乾燥剤キャビティとともに用いるような)一般に用いられる方法はＯＬＥＤ構造に気密封止を与えるに有効ではあり得ないようであることから、新しい封止方法が開発されている。気密封止ガラスパッケージの作成のそのような非エポキシベース方法の１つにガラスフリット封止材の使用がある。
ガラスフリット封止を有するガラスアセンブリは、共通に所有される、エイトケン(Aitken)等の米国特許第６９９８７７６号(７７６特許)の明細書に述べられるように作成することができる。例としてＯＬＥＤディスプレイを用いて、７７６特許明細書は気密封止ガラスパッケージ及び気密封止ガラスパッケージを作成するための方法を説明している。基本的に、気密封止ＯＬＥＤディスプレイは、第１のガラスプレート及び第２のガラスプレートの提供、第１のガラスプレート上へのＯＬＥＤの被着及び第２のガラスプレート上へのフリットの被着によって作成される。ＯＬＥＤを間にして第１及び第２のガラスプレートを合わせた後、フリットを加熱及び溶融するために照射源(例えば、レーザまたはその他の赤外光源)が用いられる。温度を下げると、フリットは固化して、第１のガラスプレートを第２のガラスプレートに結合し、ＯＬＥＤを保護する気密シールを形成する。このフリットは、光の吸収を助けるための少なくとも１つの遷移金属をドープすることができ、ガラスプレートの熱膨張係数(ＣＴＥ)にさらに密に一致させるためにフリットのＣＴＥを低めるためのフィラーを添加することができる、ガラスフリットである。レーザの使用により、ガラスフリット封止領域に近接して配置されたＯＬＥＤへの熱損傷を回避しながら、フリットを溶融させ、気密封止を形成することが可能になる。
ガラスフリット封止の本質的に脆い性質により、封止されたガラスアセンブリは、機械的衝撃または曲げを受けたときに損傷を受け易くなり得る。一般的な封止ガラスパッケージ／デバイスの露出したリード端にかかる力により、封止ガラスパッケージの逆側のコーナーにおいて下側すなわち第１のガラスプレートと封止材の分離を強いる亀裂を生じさせ、おそらくは脆い封止材の剥離及び破損を生じさせることができる、曲げモーメントが封止ガラスパッケージに生じることが実験によって示された。リード端にかかる衝撃または力による破損が封止破損の主要な原因であることがわかった。
機械的衝撃及び曲げによる破損の可能性を軽減するため、本発明は封止されたディスプレイアセンブリまたはパネルを保持するための改善されたベゼルパッケージを提供する。ベゼルは最終的に、最終パッケージ組立及びその後の最終製品への機能ディスプレイパネルのマウントの主要コンポーネントとして用いられる。そのようなベゼルの一例が、共通に所有される、２００６年１１月８日に出願された米国特許出願第１１/５９４４８７号の明細書に開示されている。
本明細書での議論の目的のため、以下に紹介される封止デバイスは、封止形成の方法にかかわらず、いかなる封止ガラスアセンブリともすることができる。しかし、フリット封止の脆性により、フリット封止デバイスは封止領域における機械的衝撃及び曲げに一層敏感であり得るから、フリット封止ガラスパッケージに重点がおかれる。したがって、フリット封止デバイスは本発明のベゼルパッケージによって提供される改善された構造耐久性からより多くの恩恵を得るであろう。別途に示されない限り、以降の図面の封止デバイスは、ＯＬＥＤディスプレイまたはＯＬＥＤ照明パネルに用いるためのフリット封止ＯＬＥＤガラスパネルのような、フリット封止ガラスアセンブリと互換である。しかし、本発明は、光起電力デバイス及びその他のデバイスのような、(水分または酸素のような)環境または熱に敏感なその他のコンポーネントにも適用できる。
本発明にしたがう例示の第１のベゼル２０を示す、図２を次に参照する。ベゼル２０は後壁２２及び後壁から上方に延びる３つの側壁２４ａ，２４ｂ及び２４ｃを有する。ベゼルが開放端または開放辺２５を有するように、ベゼルの一端または一辺は無端壁とすることができる。(図１に示される)ガラスパッケージ１のリード端６は、最終製品の電気コネクタが第１のガラスプレート２のリード端６上のリードと接続することができるように、ベゼルの開放端２５と位置を合わせることができる。封止ガラスアセンブリをベゼル内に堅固に保持するため、一般に、例えば両面気泡体テープのような、接着材層(図示せず)がガラスアセンブリとベゼルの間に配置される。
第１のベゼル２０は、丸められたコーナー２６及び２８を有する。丸められたコーナー２６及び２８は図１のベゼル１０の角形コーナーよりも強く、圧潰への抵抗力がより高い。丸められたコーナーは、尖った角形のコーナーより大きな面積にかけて、機械的打撃または衝撃の力も分散させる。この結果、丸められたコーナーは機械的打撃による損傷に対して角形コーナーよりかなり大きな抵抗力がある。丸められたコーナー２６及び２８は可能な限り大きな半径を有するべきである。しかし、コーナーの半径の結果として生じる使用可能なガラスパッケージ面積の減少が丸められたコーナー２６及び２８で得られる強度の増大に対して収支が合わせられなければならないことは理解されるであろう。２〜１０ｍｍの範囲、あるいはガラスアセンブリまたは第２のガラスプレートの(またはディスプレイパネルの場合の表示領域の)対角線長さの０.１％〜５％の範囲のコーナー半径が有利であることがわかっている。
ベゼル１０，２０，３０，４０，５０，７０は、比較的軽く、丈夫で、剛性が高いかまたは硬質の、衝撃エネルギーを吸収できる材料、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、鋳鉄のような、弾性率が約５０ＧＰａ〜約２５０ＧＰａまたは約６０ＧＰａ〜約２００ＧＰａの金属、チタン合金のような、弾性率が約１００ＧＰａ〜約４００ＧＰａまたは約２００ＧＰａ〜約４００ＧＰａの合金、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)、アクリル樹脂及びテフロン（登録商標）のような、弾性率が約０.１ＧＰａ〜約１０ＧＰａまたは約０.５ＧＰａ〜約５ＧＰａの硬質プラスチック、及び、金属複合材及びグラファイトファイバで強化されたプラスチック、例えばＡＢＳのような、高分子複合材のような、弾性率が約５ＧＰａ〜約４００ＧＰａまたは約６０ＧＰａ〜約３００ＧＰａの複合材で、有利に形成することができる。金属ベゼル材料の密度は、約８０００ｋｇ/ｍ３、あるいは約１０００ｋｇ/ｍ３〜約４０００ｋｇ/ｍ３である。ベゼル構造には、金属打抜きまたは射出成形のような低コスト作成プロセスでつくられた、普通に入手できるフレームを含めることができる。射出成形または打抜きプロセスで作成されたベゼルは、コスト効率が良く、それでも耐衝撃性であることから、有利であり得る。衝撃吸収の概念は、それぞれについての例示材料で示されるように、ベゼルに印加されたときと裏打ち中間衝撃吸収材料に印加されたときでは、当然異なる剛性レベル及び弾性値を表す。純粋に構造的な観点からは、ベゼル壁が厚いほどさらに丈夫になるであろうが、厚さは、寸法、重量及びコストの増大と収支が合わせられなければならない。
図３は本発明にしたがう例示の第２のベゼル３０を示す。第２のベゼル３０は第１のベゼル２０と同様の大半径コーナー２６及び２８を有し、加えて、ベゼル３０の後壁２２に切抜き領域３１，３２，３３及び３４を有する。切抜き領域３１〜３４の使用によりベゼルの作成に必要な材料の量が低減され、この結果、より軽く、より低コストのベゼルが得られる。４つの３角形切抜きが示されるが、切抜きの数、大きさ及び形状が変わり得ることは理解されるであろう。切抜きは、丸められたコーナーではなく、角形コーナーをもつベゼルにも用いることができる。
図４は本発明にしたがう例示の第３のべゼル４０を示す。第３のベゼル４０はベゼルの開放端または開放辺２５に補強構造４２を有する。補強構造はベゼルの開放端または開放辺２５から下方に延びる一体フランジまたは一体壁として示される。しかし、補強構造をベゼルの開放端に剛性を与えるに適するいずれかの構造とし得ることは理解されるであろう。例えば、補強構造は、成形中にベゼルまたはフレームとともに、または辺にかけて曲げることによって、一体形成することができ、あるいはベゼル４０の開放端または開放辺２５に沿って別個のロッドまたはプレートを後壁２２に接合するかまたは別の手段で取り付けることができる。第３のベゼル４０は例示の第１のベゼル４０及び第２のベゼル３０の丸められたコーナー及び／または切抜きと組み合わせて用いることができる。
図５Ａ及び５Ｂは本発明にしたがう例示の第４のベゼル５０を示す。第４のベゼル５０はカバー５２を有する。カバー５２は、上壁または前壁５４，前壁から下方に延びる一体側壁５６ａ，５６ｂ及び５６ｃ並びに前壁の開口５８を有することができる。ガラスアセンブリがディスプレイパネルである場合、カバーの前壁の開口５８を通して表示を見ることができる。側壁５６ａ，５６ｂ及び５６ｃは、ベゼルの後壁２２から上方に延びる側壁２４ａ，２４ｂ及び２４ｃの上に載せて取り付けることができる。側壁５６ａ，５６ｂ及び５６ｃは、例えば、接着剤、溶接のような、いずれか適する手段(図示せず)によって、あるいは一体でまたは個別に形成されたクリップまたは個別の締結具によって、側壁２４ａ，２４ｂ及び２４ｃに取り付けることができる。
カバー５２は、側壁を補強し、ガラスアセンブリ１に部分カバーを与えることにより、ベゼル５０を補強するようにはたらく。第４のベゼル５０は、例示の第２のベゼル２０，第３のベゼル３０及び第４のベゼル４０の、丸められたコーナー、切抜き及び／または補強構造を有することができる。第４のベゼルは、ガラスアセンブリを弾力のある態様で支持し、ベゼルから絶縁するための、後壁２２上の弾力のある衝撃吸収支持パッドまたは裏打ち材料６４も有することができる。
弾力のある裏打ち材料６４は、弾性率が低い、例えば、ゴム、有機高分子接着剤またはコーニングＣＰＣ６(商標)アクリル樹脂のような高分子材、ポリウレタンまたはポリエーテルベースのような高分子材、気泡体接着テープ、シリコーンゲルまたはエポキシ樹脂のような樹脂、セラミックファイバクロス、織物または紙、例えばアルミのシリケートファイバクロス、Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ(商標)クロスまたは紙の成分、の層のような、いずれか適する弾力のある材料で形成することができ、約０.００５〜０.１インチ(約０.０１２７〜０.２５４ｃｍ)の厚さを有することができる。弾力のある裏打ち材料６４は、接着剤が施されているかまたはいない、接着性材料または非接着性材料とすることができる。接着剤はさらに、ガラスアッセンブリをベゼルに接着し、よってガラスアセンブリをベゼル内に固着し、アセンブリ全体を強化するに役立つ。適する接着剤は以下で図７Ｂの接着剤６２ａに関して説明される。
選ばれる裏打ち材料６４は、衝撃吸収／耐衝撃特性を与えるに十分に低い、約０.０１ＧＰａ〜約１００ＧＰａのような、弾性率を有するべきであり、材料の弾性率に依存する、衝撃吸収特性の発現を可能にするに十分な厚さを有することができる。例えば、ファイバクロス材の弾性率は約１〜１００ＧＰａ，約１〜５０ＭＰａ，約２〜２５ＭＰａまたは約５〜２０ＭＰａの範囲とすることができ、厚さは約０.００１〜０.０２５インチ(２５.４〜６３５μｍ)とすることができる。高分子材は、約０.０１ＧＰａ〜２０ＧＰａ，約０.１〜１ＧＰａまたは約０.０５〜０.５ＧＰａの範囲の弾性率を有することができる。裏打ち材料６４は動作及び使用中にデバイス１によって発生される熱の累積による温度上昇に耐えることができるべきである。例えば、裏打ち材料には様々な市販の気泡体材料あるいは硬質かつ可撓性の気泡体またはエポキシ樹脂を含めることができる。ベゼル１０，２０，３０，４０，５０，７０及び裏打ち材料６４は非導電性であることが有利であろう。
裏打ち材料６４の、封止デバイス１の支持及びベゼルからの絶縁の機能を提供するための、いかなる形状／寸法も許容できる。裏打ち材料６４は、いずれか適する態様でガラスアセンブリとベゼルの間に施される材料の１つ以上のビーズ粒、ストリップまたはパッドとすることができ、または、ベゼルの後壁２２またはガラスアセンブリ１に施される１つ以上の弾性材料層のコーティングとすることができる。裏打ち材料はベゼルに隣接するガラスアセンブリ１の表面の全てを実質的に覆うことができ、あるいはそのような表面の一部だけを覆うことができる。図６は例示の第３のベゼル４０を示し、ベゼル４０は、ベゼル４０内に(図６には示されていない)ガラスアセンブリ１を確実に固定するための後壁２２上の接着剤６２及び、図５Ｂと同様に、ガラスアセンブリの中央部を弾力支持し、ベゼルからガラスアセンブリを絶縁するための後壁２２上の弾力のある衝撃吸収パッドまたは裏打ち材料６４を有する。弾力のあるパッドまたは裏打ち材料６４は、ベゼル及びガラスアセンブリに接着し、よってベゼル内にガラスアセンブリをさらに固着し、アセンブリ全体を強化するように、接着剤で形成するかまたは接着剤を施すことができる。
図７Ａ及び７Ｂは例示の第３のベゼル４０を示し、ベゼル４０はベゼル内に(図７Ａには示されていない)ガラスアセンブリ１を確実に固定するための側壁２１ａ，２４ｂ及び２４ｃ上の接着剤６２ａを有する。あるいは、ゴム製Ｏリング(図示せず)をガラスパッケージの周りに接着するか、またはガラスパッケージの端に面するベゼル壁に接着することができる。ガラスアセンブリ１は、接着剤６２ａによって後壁２２から隔てて後壁２２上に吊下げ／フローティングさせて、ガラスアセンブリとベゼル後壁の間に空隙６６を定めることができる。現場での製品へのいかなる衝撃または曲げの間にも、封止ガラスアセンブリ１とベゼル４０の間の空隙６６によって与えられる許容度が、ガラスアセンブリ１のベゼル４０への接触を遮断し、よって接触の結果としてガラスアセンブリにかかるいかなる応力も排除するためにはたらく。１つ以上の実施形態において、例示の空隙は約０.１インチ(０.２５４ｃｍ)以下、または約０.１ｃｍ〜約０.５ｃｍとすることができる。
接着剤６２，６２ａは、例えば、ＳＯＴＢＯＴＨＡＮ(登録商標)高分子材のような高分子接着剤、シリコーンゲル、ＵＶ３０００(商標)のようなエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ブチルゴム、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエン、ニトリルゴム、クロロプレンベースゴム及び飽和ゴム、例えば、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリアクリル系ゴム、シリコーンベースゴム、フルオロエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、エチレンビニルアセテート、のようなエラストマー、あるいは両面気泡体テープとすることができる。
有機接着剤が用いられる場合、有機接着剤は、低弾性率を示し、外熱を印加することなく室温で硬化し、許容できる耐水／耐候特性を有することが有利であり得る。そのような有機接着剤または裏打ち材料は、約０.０１ＧＰａ〜約２０ＧＰａ，約０.０１ＧＰａ〜約１０ＧＰａ，約０.０１ＧＰａ〜約５ＧＰａ，約０.１ＧＰａ〜約２ＧＰａまたは約０.０１ＧＰａ〜約１ＧＰａの範囲の弾性率を有することができ、エーテル及びポリウレタンベース熱硬化性樹脂、シリコーン、エポキシ樹脂、例えばＵＶ３０００のような、樹脂、ポリスチレンフォームのようなプラスチックフォーム、またはスチレンブタジエンゴムまたはクロロプレンのようなゴム、のような高分子材とすることができる。選ばれた有機接着剤にＵＶ硬化が必要であれば、接着剤を封止エポキシ樹脂またはフリットの筋の外側だけに配することが有利であり得る。そのような配置は、有機接着剤の低パワー密度ＵＶ光硬化が、例えばＯＬＥＤデバイスのＯＬＥＤ材料のような、ガラスアセンブリ１内に封入されたデバイスに熱損傷を生じさせるであろうリスクを最小限に抑えるに役立ち得る。そのような硬化プロセスは、数秒の露光に対して８０℃以上の温度にはならないであろうから、有利である。
２枚のガラスプレートの周端に広げることによって、接着剤６２ａの塗布はガラスアセンブリ１のガラスプレート２とガラスプレート３の間の機械的結合を強化する。接着剤は封止エポキシ樹脂またはフリットの筋４の外側で２枚のガラスプレートの間に存在する空隙に、毛管力によるかまたは塗布によって、しみ込むこともでき、ガラスプレート間の結合をさらに強化する。
(図６に示されるような)弾力のある衝撃吸収支持パッドまたは裏打ち材料６４は、側壁上の接着剤６２ａと組み合わせて含めることができる。裏打ち材料６４は後壁２２上またはガラスアセンブリ１上に配置することができ、空隙６６をある程度または完全に埋めることができる。裏打ち材料は、例えば、空隙６６を埋める有機接着剤または接着剤がコーティングされた気泡体パッドとすることができる。裏打ち材料の施行により、図６に関して前述したように、デバイス１の２枚のガラス基板２と３の間の強化された機械的結合を得ることができる。
図８Ａ及び８Ｂは例示の第５のベゼル７０を示し、ベゼル７０はベゼル７０内にガラスアセンブリ１を、ガラスアセンブリがベゼル７０の後壁２２から隔てられ、後壁２２の上方に吊られるように、マウントするために用いることができる別の構造を有する。第５のベゼル７０はマウント素子７２を有する。マウント素子７２はガラスアセンブリ１の端に取り付けられた可撓性マウント構造７４，７４ａを受ける。ガラスアセンブリ１は、図８Ａに示されるように、ベゼルの後壁２２から隔てられ、後壁２２の上方に吊られて、ガラスアセンブリ１と後壁２２の間に空隙６６を形成する。あるいは、図８Ｂに示されるように、ガラスアセンブリ１は、ガラスアセンブリとベゼルの間の空隙６６内でガラスアセンブリ１または後壁２２に取り付けられた弾力のある裏打ち材料６４によって支持することができる。
マウント構造７４，７４ａは、例えば、カーボンファイバ強化ゴムまたは軟質プラスチック、例えば低密度ポリエチレンまたはポリプロピレン、のようないずれか適する耐引裂可撓性材料で形成することができ、ガラスアセンブリ１の端の上に成形するかまたはガラスアセンブリ１の端に接着することができる。マウント素子７２は、ポスト／ピン、フランジまたはその他の適する構造の形態をとることができ、マウント素子上にマウント構造７４，７４ａを確実に保持するためにそれぞれの側面に、あごを付けるかまたは１本以上の溝を設けることができる(図示せず)。あるいは、ベゼルのそれぞれのコーナーに隣接するベゼルまたはフレーム上にゴム製Ｏリング(図示せず)が、ガラスアセンブリのコーナーに隣接するガラスアセンブリの端と接触するように、備えられる。
次に図９〜１４を参照すれば、本発明はガラスアセンブリ１の耐機械的衝撃強度と耐久性を向上させるためのガラスアセンブリの強化も提供する。さらに詳しくは、図９〜１２は、ガラスアセンブリの端に施された保護材または保護コーティングと改変されたガラスプレートの内の少なくとも１つを有する、本発明の態様を示す。図１３及び１４は、ガラスアセンブリのための改変されたガラスプレート２及び３を備える本発明の態様を示す。
図９，１０Ａ及び１０Ｂは、ガラスプレート２及び３の全周縁に保護材９２が施されている、本発明の一態様にしたがうガラスアセンブリ８０及び９０を示す。図１１は、機械的衝撃力を最も受け易いアセンブリ領域である、ガラスアセンブリ９０のコーナーにのみ補強材９２が施されている、本発明の別の態様を示す。図１２は、アセンブリのリード端６ｂのガラスプレート２ｂと３ｂの結合部にのみ補強材９２が施されている(図１０Ｂも見よ)、本発明のまた別の態様を示す。ガラスアセンブリのリード端はガラスアセンブリがベゼル内にマウントされるときに、電気コネクタによるリード端へのアクセスを提供するために意図的にある程度露出されたままであるから、ガラスアセンブリのこの領域は直接の機械的衝撃を最も受けるであろう。
補強材９２は、機械的衝撃力及び打撃からガラスプレートの端を保護するために弾力のある衝撃吸収剤で形成することが有利であり、接着剤６２，６２ａと同じ材料で形成することができる。補強材は、ガラスアセンブリが機械的衝撃または曲げを受けたときの、ガラスプレートの端に存在し得る欠点または欠陥における破損の開始及び伝搬の阻止にも役立つ。例えば、ガラスプレートは一般にさらに大きなガラスプレートから罫書きされて割り取られ、これは必然的にガラスプレートの罫書きされて割り取られた端に小さな破損及び欠陥を生じさせる。
図９は、寸法及び形状が同じである２枚のガラスプレート２ａ(図示せず)及び３ａを有する、本発明の一態様にしたがう例示の第１の改変ガラスアセンブリ８０を示す。この構成では、アセンブリ全体が二重窓ガラス構成で形成される。
図１０Ａの例示の第２の改変ガラスアセンブリ９０は、ガラスプレートのコーナーが面取りされているか(コーナー９４)または丸められている(コーナー９６)ことを除き、図１におけるように、アセンブリのリード端６ｂを形成するため、第２のガラスプレート３ｂより長い第１のガラスプレート２ｂを有する。ガラスアセンブリの４つのコーナーの全てが丸められるかまたは面取りされ得ることは理解されるであろう。
図１３は本発明の別の態様を示す。厚くされたかまたは比較的厚い第１のガラスプレート２ｃを有する、例示の改変ガラスアセンブリ１００が示される。一般的な第１のガラスプレートの厚さは約０.２ｍｍ〜０.７ｍｍであろう。しかし、本発明のこの態様の比較的厚い第１のガラスプレートは、約０.２ｍｍ〜５.０ｍｍの厚さＸを有することができる。
図１４は本発明の別の態様を示す。短くされたかまたは比較的短い第１のガラスプレート２ｄを有し、したがって比較的短いリード端または延長領域６ｄの延出し長さを与える、例示の改変ガラスアセンブリ１１０が示される。第１のガラスプレート２ｄの一般的な長さは約２０〜７０ｍｍであろう。しかし、本発明のこの態様の比較的短い第１のガラスプレート２ｄは第２のガラスプレート３ｄより約２ｍｍ〜６ｍｍ長いだけとすることができ、よって一般的なリード端に比較して短いリード端６ｄを与える。
先に論じたように、ガラスアセンブリのリード領域は、ガラスアセンブリがベゼルにマウントされたときに完全には保護されず、電気コネクタのアクセスのためにある程度露出している。このことは、アセンブリのリード領域６ｃには一層のガラスプレートしかないという事実とあいまって、リード領域をガラスアセンブリの残りの領域よりも機械的衝撃力または曲げ力による損傷を一層受け易くしている。第１のガラスプレートを厚くするかまたは短くすることは、第２のガラスプレート３ｃから延び出す、第１のガラスプレートのリード領域６ｃの強化に役立つ。これは、リード端にかかる衝撃、圧力または曲げモーメントによって生じるリード端の破断、チッピングまたは剪断の阻止に役立つ。このことは、リード端にかかる衝撃、圧力または曲げモーメントによって生じる２枚のガラスプレートの開きまたは離れ、及び、その結果生じる、気密封止の剥離の阻止にも役立つ。
図１５を参照すれば、本発明の１つ以上の実施形態にしたがう封止ガラスアセンブリのパッケージを作成するために実施することができるプロセス工程を流れ図が示している。例示の組立プロセス１０００は以下の工程のいくつかまたは全てを含むことができる。工程の順序はある程度自由に裁量でき、所望の最終製品のパラメータにしたがう、当業者の判断の範囲内にある。
プロセス１０００の工程１００２において、本発明の態様の１つ以上を取り入れている、アクリル樹脂、アルミニウム及び／またはステンレス鋼のような耐衝撃性材料でつくられたベゼル１０，２０，３０，４０，５０，７０を提供することができる。リード端または開放辺２５の補強構造４２，あるいは後壁２２の開口または切抜き３１〜３４のような改変を工程１００４で加えることができる。
工程１００６において、図９〜１４に関して説明したような本発明の態様の１つ以上を取り入れることができる、ベゼル内に適合する大きさにつくられた、ＯＬＥＤディスプレイのためのフリット封止ＯＬＥＤデバイス１のような、気密封止ガラスアセンブリ１，８０，９０，１００，１１０を提供することができる。
工程１００８において、弾性率が低い裏打ち材料６４の中間層をガラスパッケージ１，８０，９０，１００，１１０に、またはベゼル１０，２０，３０，４０，５０，７０の後壁２２に、接着することができる。あるいは、裏打ち材料を単にベゼル内に配して、次の工程においてガラスパッケージとベゼルの間に閉じ込めることができる。
工程１０１０において、封止デバイス１をベゼル１０内に堅固に保持するために接合材または接着剤６２，６２ａが用いられる。有機接着剤を空隙６６にしみ込ませて空隙６６をある程度埋めることができる。
工程１０１２において、必要に応じ、時間の経過によるかまたは紫外光の印加によるように、接合材または接着剤を硬化または固化させることができる。
工程１０１４において、本発明の一態様にしたがうカバー５２が形成される。
工程１０１６において、例えば接着剤、締り嵌め／スナップ嵌めまたは機械的締結具によるように、カバー５２がベゼルに取り付けられる。
これで、ベゼル／ガラスパッケージアセンブリを組み立てて最終製品にする準備ができた。ガラスパッケージがＯＬＥＤディスプレイパネルである場合、ベゼル／ガラスパッケージアセンブリは組み立てて、セル式電話、ＰＤＡ、テレビジョン、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、マルチメディアデバイスまたはディスプレイパネルを用いるその他いずれかの最終製品にすることができる。
本発明を特定の実施形態に関して本明細書で説明したが、そのような実施形態が本発明の原理及び応用の説明に過ぎないことは当然である。したがって、添付される特許請求の範囲に定められるような本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、説明した実施形態に数多くの改変がなされ得ること及び他の構成が案出され得ることは当然である。
１ ガラスアセンブリ(ガラスパッケージ)
２，３ ガラスプレート
２０，４０，７０ ベゼル(フレーム)
２２ ベゼル後壁
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ベゼル側壁
６２，６２ａ 接着剤
６４ 裏打ち材料
６６ 空隙
７２ マウント素子
７４，７４ａ マウント構造
２，３ ガラスプレート
２０，４０，７０ ベゼル(フレーム)
２２ ベゼル後壁
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ベゼル側壁
６２，６２ａ 接着剤
６４ 裏打ち材料
６６ 空隙
７２ マウント素子
７４，７４ａ マウント構造
Claims (4)
- パッケージ化された封止ガラスアセンブリにおいて、
第１，第２，第３及び第４の周端を有し、第１，第２及び第３の側壁がそれぞれ前記第１，第２及び第３の周端から上方に延びる、矩形の後壁を有するベゼル、
第１，第２，第３及び第４の周端を有し、前記ベゼルの前記側壁内に配置されている、封止ガラスアセンブリ、
前記封止ガラスアセンブリの前記ベゼルへの接触を遮断するために前記封止ガラスアセンブリを前記後壁上に浮き上がらせるようにして前記封止ガラスアセンブリを前記ベゼル内に確実に固定する支持材料であって、前記封止ガラスアセンブリを前記後壁から隔てることで前記封止ガラスアセンブリと前記後壁との間に空隙を形成することによって、前記封止ガラスアセンブリと前記ベゼルの間に衝撃吸収層を形成する、支持材料、
を有し、
接着剤が前記封止ガラスアセンブリの底面を前記後壁の内表面に接着し、前記接着剤は概ねリング形状のパターンの１筋以上の接着剤ストリップを含み、
衝撃吸収性低弾性率材料が、前記接着剤ストリップのパターンの内側で、前記封止ガラスアセンブリと前記後壁の間に配置される、
ことを特徴とするパッケージ化された封止ガラスアセンブリ。 - 前記封止ガラスアセンブリがさらに、
第１及び第２の矩形ガラスプレート、
前記第１のガラスプレートと前記第２のガラスプレートの間に配置されている、(ａ)熱と水分及び周囲大気の内の少なくとも１つに敏感な素子、及び(ｂ)少なくとも１つのＯＬＥＤデバイスの内の１つ、及び
前記素子または前記少なくとも１つのＯＬＥＤデバイスを囲んで前記第１のガラスプレートと前記第２のガラスプレートの間に延び広がり、よって前記第１のガラスプレートと前記第２のガラスプレートを結合して、前記素子または前記少なくとも１つのＯＬＥＤデバイスを前記封止ガラスアセンブリ内に実質的に気密に封止する、ガラスフリット封止材、
を有することを特徴とする請求項１に記載のパッケージ化された封止ガラスアセンブリ。 - 前記第１のガラスプレートと前記第２のガラスプレートの間に配置されているのが前記少なくとも１つのＯＬＥＤデバイスであり、
前記第１のガラスプレートの一部が前記第２のガラスプレートの対角線の０.１〜５％の距離まで前記第２のガラスプレートから延び出すように、前記第１のガラスプレートが１つの次元において前記第２のガラスプレートより長く、
電気リードが前記第１のガラスプレートの前記延出した領域上に配置され、前記ガラスフリット封止材による気密封止を破らずに前記少なくとも１つのＯＬＥＤデバイスまでフリット封止領域を貫通して延びる、
ことを特徴とする請求項２に記載のパッケージ化された封止ガラスアセンブリ。 - パッケージ化された封止ガラスアセンブリにおいて、
第１，第２，第３及び第４の周端を有し、第１，第２及び第３の側壁がそれぞれ前記第１，第２及び第３の周端から上方に延びる矩形の後壁を有し、当該後壁から上方に延びるマウント素子を有するベゼル、
第１，第２，第３及び第４の周端を有し、前記ベゼルの前記側壁内に配置されている、封止ガラスアセンブリ、
前記封止ガラスアセンブリと前記後壁との間に空隙を形成するために前記封止ガラスアセンブリを前記後壁から離間させ、前記後壁上に浮き上がらせるようにして、前記封止ガラスアセンブリの前記周端および前記マウント素子に取り付けられた、可撓性マウント構造、
を有することを特徴とするパッケージ化された封止ガラスアセンブリ。
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