JP2000231891A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧荷重を支えるために支持部材を多数配
設した場合、画像表示装置を安価なコストで製造するこ
とは困難であった。 【解決手段】 フェースパネル３と、フェースパネル３
に対向して設けられた後部外囲器４と、から少なくとも
なる真空外囲器５と、真空外囲器５の内部に配置された
基板９と、基板９上に形成された複数の電子放出素子
と、電子放出素子に対向して設けられた蛍光体スクリー
ンを有する真空外囲器５の内部に配置された透明基板７
とを備えることにより、従来必要であった支持部材が不
要になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平坦な表示部を持つ
画像表示装置に係り、特に複数の電子放出素子を有する
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高品位放送用あるいはこれに伴う
高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリー
ン表示性能については一段と厳しい性能が要望されてい
る。これら要望を達成するためにはスクリーン面の平坦
化、高解像度化が必須であり、同時に軽量・薄型化も図
らねばならない。

【０００３】従来、上記要望を達成する画像表示装置と
して図１７に示すようなものが知られている。なお、図
１７（ｂ）は図１７（ａ）の丸部分を拡大したものであ
る。図１７に示すように、この画像表示装置において
は、シリコン基板３１上に多数のキャビティ３２を有す
る二酸化シリコン膜３３が形成されており、この二酸化
シリコン膜３３上にはモリブデンやニオブ等からなるゲ
ート電極３４が形成されているとともに、キャビティ３
２の内部のシリコン基板３１上にはモリブデンのコーン
状の電子放出素子３５が形成されている。そして、ガラ
スからなる透明基板３６が側壁３７を介してシリコン基
板３１と平行に対向配置して真空外囲器３８が形成され
る。この透明基板３６の電子放出素子３５と対向する面
には蛍光体スクリーン３９が形成されている。さらにシ
リコン基板とガラスからなる透明基板に加わる大気圧荷
重を支えるために、これら基板の間には支持部材４０が
配設されている。

【０００４】この画像表示装置では、多数の電子放出素
子から放出される電子ビームが蛍光体スクリーンに照射
されて蛍光体スクリーンが発光することにより画像を形
成する。上記構造の画像表示装置では、電子放出素子の
大きさがマイクロメートルオーダーのサイズであり、シ
リコン基板と透明基板の間隔をミリメートルのオーダー
にすることができる。このため、現在テレビやコンピュ
ーターディスプレイとして使用されている陰極線管など
と比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような画像表示装
置では、支持部材が前面から見えてしまうと画像を劣化
させるので、支持部材が蛍光体スクリーンの非発光領域
に収まるように、太さを十分に細くした柱状としたり、
厚さを十分に薄くした板状にしたりする必要がある。ま
た、大気圧荷重を支えるためには、このような支持部材
を多数配設する必要がある。

【０００６】しかしながら、多数の小さな支持部材を精
度良く画像表示装置内に配設することは非常に難しく、
また歩留まりも低下し、大幅なコストアップにつなが
る。また、このような小さな支持部材の場合には、支持
部材の先端が接する近傍に外力を加えた場合容易に変形
したり破壊したりしてしまう可能性が大であり、製品安
全上問題となる。

【０００７】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、高解像度化、軽量化、薄型化を達成するとともに充
分な耐大気圧強度が確保でき、安価なコストで製造可能
な画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はフェースパネル
と、前記フェースパネルに対向して設けられた後部外囲
器と、から少なくともなる真空外囲器と、前記真空外囲
器の内部に配置された基板と、前記基板上に形成された
複数の電子放出素子と、前記電子放出素子に対向して設
けられた蛍光体スクリーンを有する前記真空外囲器の内
部に配置された透明基板とを具備する構成とした。

【０００９】このような構成の画像表示装置において
は、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダー
のサイズであるため、現在テレビやコンピューターディ
スプレイとして使用されている陰極線管などと比較し
て、高解像度化を達成することができる。さらに、パネ
ル、および後部外囲器は従来の陰極線管で使用している
技術と同一であり、容易にプレス成形をすることができ
るとともに耐大気圧強度も確保することができるので支
持部材が必要ではなく、安価なコストで製造することが
可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を実
施例に基づいて説明する。図１に本発明の第１の実施例
である画像表示装置の斜視図、図２に断面図を示す。こ
の画像表示装置は、ガラスからなる実質的に矩形状のフ
ェースプレート部１と、フェースプレート部１の周縁に
沿って立設されたスカート部２とを有するフェースパネ
ル３と、このフェースパネル３に封着されるガラスから
なる枠状の側壁４と、フェースパネル３に対向するガラ
スからなる後部外囲器５とからなる真空外囲器６を有す
る。

【００１１】真空外囲器６の内部には、蛍光体スクリー
ンが形成されたガラスからなる透明基板７がフェースパ
ネル３と側壁４のシール面８に挟まれて封入されてお
り、さらに多数の電子放出素子が形成された基板９が側
壁４と後部外囲器５のシール面１０に挟まれて封入され
ている。透明基板７には、図３に示すように水平方向に
所定間隔離れて並列配置されたストライプ状の黒色光吸
収層１１と、この黒色光吸収層１１の間に赤Ｒ、緑Ｇ、
青Ｂの３色に発光するストライプ状の蛍光体層と、これ
らの上に蒸着されたアルミニウム層（図示せず）と、か
らなる蛍光体スクリーン１２が形成されている。

【００１２】この基板９の構造は、図４に示すようにな
っている。すなわち、平坦なシリコン基板２１上に、キ
ャビティ２２を有する２酸化シリコンの絶縁膜２３が形
成されている。この絶縁膜２３上には、モリブデンから
なるゲート電極２４が形成されている。キャビティ２２
の内部のシリコン基板２１上には、マイクロチップから
なる電子放出素子２５が形成されている。そして、これ
らの多数の電子放出素子２５によりカソードアレイ２６
が形成されている。

【００１３】これらフェースパネル３、側壁４、後部外
囲器５、透明基板７、基板９はフリットガラスにより封
着されている。シール面１０からはゲート電極の引き込
み線１３、アノード電圧の引き込み線１４などの引き込
み線が封入されている。また、後部外囲器５には排気管
１５が取り付けられ、ここから画像表示装置内部が排気
される。

【００１４】映像信号は、単純マトリックス方式に形成
された電子放出素子とゲート電極に入力される。電子放
出素子を基準に考えた時、ゲート電圧は最も輝度の高い
状態の時＋１００Ｖが印加される。このゲート電圧は、
シール面に封着された引き込み線により真空外囲器内部
に印加される。蛍光体スクリーン部にはアノード電圧１
０ｋＶが印加される。電子放出素子から放出される電子
ビームの大きさはゲート電極の電圧により変調され、こ
の電子ビームが蛍光体スクリーンを発光させて画像を形
成する。

【００１５】上述のようにガラスからなるフェースパネ
ル３と後部外囲器５により真空外囲器６を形成した場
合、従来の陰極線管用バルブ成形で行われているプレス
技術がそのまま使えるため、成形時の品質確保が容易と
なるとともに、製造設備も既存のものを流用できるので
新規設備投資に伴う製造コストアップを抑えることがで
きる。また、従来の陰極線管と同じようなバルブ形状と
することで耐大気圧強度を確保することができるので、
従来の画像表示装置で必要であった支持部材が必要では
なく、コストアップを抑えることができるとともに製造
も容易になる。

【００１６】なお、真空外囲器の形状は上記実施例に限
らず、他の形状とすることも可能である。例えば、図５
に示すように、フェースパネル３を平坦な板ガラス３ａ
と枠状の側壁３ｂから構成しても良いし、図６に示すよ
うに、耐大気圧強度をより確保するために後部外囲器５
を湾曲した曲面形状にしてもよい。

【００１７】また、図７に示すように、フェースパネル
３および後部外囲器５のシール面に段差１６を設けて、
真空外囲器６をフェースパネル３と後部外囲器５とから
構成し、基板９および透明基板７をシール面に挟んで封
入するようにしてもよい。

【００１８】さらに、真空外囲器の耐大気圧強度を保つ
ためには、フェースパネルの肉厚は有る程度厚いことが
必要である。この厚さは、真空応力シミュレーションお
よび従来の陰極線管バルブの実績からほぼ正確に見積も
ることができる。本発明の画像表示装置においては、フ
ェースパネルの対角長さをｄ、フェースパネルの中央肉
厚をｔとするとき、ｔ／ｄ＞０．０２であることが望ま
しい。

【００１９】また、真空外囲器のサイズが大きい場合、
真空外囲器内部に熱が伝わりにくいために、熱工程にお
いて真空外囲器の熱膨張と基板および透明基板の熱膨張
に差が発生して封着面から破壊する可能性がある。これ
を防ぐために、特にサイズが大きい画像表示装置におい
ては、基板および透明基板を直接シール面に封着するの
ではなく、バネ材などの中間材を介して真空外囲器内部
に基板を連結することが望ましい。

【００２０】図８は本発明の第２の実施例に関わる画像
表示装置を示す断面図であり、この実施例においては、
基板９および透明基板７のコーナー部に、先端に嵌合孔
が設けられた金属製の板状のバネ材１７が取り付けられ
ている。一方、真空外囲器６には、フェースパネル３の
内面および後部外囲器５の内面のコーナー部のシール面
近傍に保持ピン１８が熱溶着によって封着されている。
この保持ピン１８にバネ材１７の嵌合孔を嵌合すること
により、基板９および透明基板７が真空外囲器６に対し
て固定される。熱工程においてフェースパネル３および
後部外囲器５の熱膨張と基板９の熱膨張に差が発生した
場合には、このバネ材１７が両者の熱膨張差を吸収する
ので、熱工程中における破壊は発生しない。

【００２１】なお、バネ材の形状や保持ピンの位置は上
記実施例に限られるものではなく、他の構成とすること
もできる。例えば、図９に示すように、フェースパネル
３のみに保持ピン１８を封着して基板９および透明基板
７を固定する構成としても良く、この場合には基板９と
透明基板７の相互の位置精度を確保する点からより有利
である。

【００２２】また、上記実施例では後部外囲器の材料を
ガラスとしたが、耐大気圧強度を保てるような他の材料
を選択することも可能である。特に本発明の画像表示装
置では後部外囲器の電位を０とすることができるので、
その材料として金属を選択することができる。

【００２３】図１０は本発明の第３の実施例に関わる画
像表示装置を示す断面図であり、この実施例においては
後部外囲器５は熱膨張率がガラスと概略一致するニッケ
ル合金が使用されている。後部外囲器５の外面には耐大
気圧強度をより高めるのためのリブ１９が設けられてい
る。透明基板７はフェースパネル３の端面に封着されて
固定されており、基板９は先端に嵌合孔が設けられた金
属製の板状のバネ材１７を介して後部外囲器５に固定さ
れている。他の部分については上述の実施例と同様であ
り、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明
を省略する。この実施例においては、ガラスよりも金属
の強度が強いことから、真空外囲器６をより薄型化、軽
量化することが可能となる。

【００２４】さらに、上記実施例では、基板および透明
基板それぞれを真空外囲器に固定する構造としている
が、本発明はこれに限らず、基板と透明基板とを保持部
材で互いに連結し、基板または透明基板のどちらか一方
を真空外囲器に固定する構造としてもよい。

【００２５】図１１に本発明の第４の実施例に関わる画
像表示装置を示す。この実施例においては基板９および
透明基板７は図１１（ａ）に示すように、コーナー部に
配置された柱状の保持部材５１により互いに連結し固定
されている。これら連結された基板９および透明基板７
は、図１１（ｂ）に示すように、基板９の周辺部がフェ
ースパネル３および後部外囲器５のシール面に封着され
ることにより、真空外囲器６内に固定されている。この
ような構成をすると、真空外囲器６を簡単な構造にする
ことができるとともに、基板９および透明基板７を相互
に高精度に配置することができるので、より好ましい構
造の画像表示装置とすることができる。

【００２６】なお、連結された基板および透明基板の固
定方法は上記実施例に限らず、他の固定方法としてもよ
い。例えば図１２に示すように、透明基板７の周辺部を
フェースパネル３および後部外囲器５のシール面に封着
してもよいし、図１３に示すように、透明基板７に取り
付けられたバネ材１７を介してフェースパネル３に固定
するようにしてもよい。さらに、保持部材の形状や配置
位置なども上記実施例に限定されるものでないことは言
うまでもなく、例えば図１４に示すように配置すること
も可能である。

【００２７】また、本発明における画像表示装置では、
図１５に示すように透明基板７の蛍光体スクリーン１３
の外側、および基板９のカソードアレイの外側に通気口
５２を設けてフェースパネル３側と後部外囲器５側のコ
ンダクタンスを大きくし、排気効率を向上させる構成を
とることもできる。

【００２８】さらに、上記実施例では、画像表示装置内
部に印加するゲート電圧などを引き込み線を介して印加
しているが、本発明はこれに限らず、図１６に示すよう
に基板９および／または透明基板７の周辺部を、シール
面８，１０を介して真空外囲器６の外部に突き出す構成
とし、基板９上の配線に直接ゲート電圧などを印加させ
る構成とすることもできる。この場合、画像表示装置の
内部構造が簡単になり、より容易に画像表示装置を製造
することができる。

【００２９】また、上述の実施例では蛍光体スクリーン
にアノード電圧を印加する構成としたが、本発明はこれ
に限らず、蛍光体スクリーン、透明基板、およびフェー
スパネル内面にアノード電圧を印加する構成としても良
い。この場合には透明基板全体が同電位となるので、歪
みが発生しない。したがって、透明基板の材料に安価な
ソーダライムガラスを使用することができ、より安価に
画像表示装置を製造することが可能となる。

【００３０】さらに、本発明の画像表示装置において
は、透明基板およびフェースパネル内面に無反射処理を
形成することもできる。このような構成の画像表示装置
では、外部からの入射光の反射を低減することができる
ので、よりクリアな画像を表示することが可能となる。

【００３１】なお、上記実施例ではストライプ状の蛍光
体層を持つ画像表示装置の場合について説明したが、本
発明はこれに限らず、蛍光体層の構成についてはどのよ
うなものであっても適用が可能である。例えば、マトリ
ックス状の蛍光体層であってもよいし、ディスプレイ用
陰極線管で一般的に使用されているような丸孔状の蛍光
体層であってもよいし、さらにはモノクロの蛍光体層で
あってもよい。

【００３２】また、上記実施例では、マイクロチップ型
の電子放出素子について説明したが、本発明はこれに限
らず、電子放出素子はどのような構造であっても適用す
ることが可能である。例えば、ｐｎ接合型の冷陰極素子
であっても良いし表面伝導型の電子放出素子であっても
よい。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、画像
表示装置をフェースパネルと、フェースパネルに対向し
て設けられた後部外囲器と、から少なくともなる真空外
囲器と、真空外囲器の内部に配置された基板と、基板上
に形成された複数の電子放出素子と、電子放出素子に対
向して設けられた蛍光体スクリーンを有する真空外囲器
の内部に配置された透明基板と、を具備する構成とする
ことにより、現在テレビやコンピューターディスプレイ
として使用されている陰極線管などと比較して、高解像
度化を達成することができる。さらに、パネルおよび後
部外囲器は従来の陰極線管で使用している技術と同一で
あり、容易にプレス成形をすることができるとともに耐
大気圧強度も確保することができるので支持部材が必要
ではなく、安価なコストで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である画像表示装置の外
形斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例である画像表示装置の断
面図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係るパネル内面を示す
図である。

【図４】本発明の第１の実施例に係る電子放出素子が形
成された基板の構成を示す図である。

【図５】本発明における真空外囲器の形状の他の例を示
す図である。

【図６】本発明における後部外囲器の形状の他の例を示
す図である。

【図７】本発明における基板および透明基板を封入する
ための構成の他の例を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例である画像表示装置の断
面図である。

【図９】本発明の第２の実施例におけるバネ材の形状や
保持ピンの位置の他の例を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例である画像表示装置の
断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施例である画像表示装置を
示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施例に係る連結された基板
および透明基板の固定方法の他の例を示す図である。

【図１３】本発明の第４の実施例に係る連結された基板
および透明基板の固定方法のさらに他の例を示す図であ
る。

【図１４】本発明の第４の実施例に係る保持部材の形状
や配置位置の他の例を示す図である。

【図１５】本発明における画像表示装置の排気効率を向
上させるための構成を示す図である。

【図１６】本発明における画像表示装置の電子放出素子
が形成された基板上の配線に直接ゲート電圧などを印加
させるための構成を示す図である。

【図１７】従来の画像表示装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

３………フェースパネル ５………後部外囲器 ６………真空外囲器 ７………透明基板 ９………基板 １２………蛍光体スクリーン ２５………電子放出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C032 BB01 BB18 BB20 CC05 CD04 5C036 EE03 EE19 EF01 EF06 EF09 EG03 EG05 EG12 EG28 EG34 EH04

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェースパネルと、前記フェースパネル
   に対向して設けられた後部外囲器と、から少なくともな
   る真空外囲器と、前記真空外囲器の内部に配置された基
   板と、前記基板上に形成された複数の電子放出素子と、
   前記電子放出素子に対向して設けられた蛍光体スクリー
   ンを有する前記真空外囲器の内部に配置された透明基板
   と、を具備することを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記フェースパネルは、実質的に矩形状
   のフェースプレート部と、前記フェースプレート部の周
   縁に沿って立設されたスカート部とを備え、前記フェー
   スプレート部およびスカート部とを一体成形したことを
   特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記真空外囲器は、フェースパネルと、
   前記フェースパネルに対向して設けられた後部外囲器
   と、前記フェースパネルと前記後部外囲器の間に配置さ
   れた中間材と、からなることを特徴とする請求項１に記
   載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記フェースパネルは外面がほぼ平坦に
   形成され、前記後部外囲器は内面および／または外面が
   曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１およ
   び２に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記フェースパネルは実質的に矩形状で
   あり、その対角長さをｄ、中央肉厚をｔとするとき、ｔ
   ／ｄ＞０．０２であることを特徴とする請求項１に記載
   の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記基板はその周辺部のみが前記真空外
   囲器内に連結されることを特徴とする請求項１ないし５
   に記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記基板は、前記基板に連結した保持部
   材により前記真空外囲器内に保持されることを特徴とす
   る請求項６に記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記保持部材は嵌合孔が設けられた板状
   の弾性体から形成されており、前記真空外囲器内に配設
   された保持ピンに前記嵌合孔が嵌合することにより前記
   基板が前記真空外囲器内に保持されることを特徴とする
   請求項７に記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記透明基板はその周辺部のみが前記真
   空外囲器内に連結されることを特徴とする請求項１ない
   し５に記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記透明基板は、前記透明基板に連結
    した保持部材により前記真空外囲器内に保持されること
    を特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記保持部材は嵌合孔が設けられた板
    状の弾性体から形成されており、前記真空外囲器内に配
    設された保持ピンに前記嵌合孔が嵌合することにより前
    記透明基板が前記真空外囲器内に保持されることを特徴
    とする請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記基板の周辺部の少なくとも一部が
    前記真空外囲器の外部に突き出すように形成したことを
    特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
13. 【請求項１３】 前記透明基板の周辺部の少なくとも一
    部が前記真空外囲器の外部に突き出すように形成したこ
    とを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
14. 【請求項１４】 前記基板および透明基板は保持部材に
    より互いに連結されていることを特徴とする請求項１に
    記載の画像表示装置。
15. 【請求項１５】 前記保持部材を所定位置に所定間隔で
    配置したことを特徴とする請求項１４に記載の画像表示
    装置。
16. 【請求項１６】 前記真空外囲器内部は空間的に連続で
    あることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
17. 【請求項１７】 前記蛍光体スクリーン、前記透明基
    板、前記透明基板の前記蛍光体スクリーンが形成された
    面の反対側の面に対向する前記真空外囲器内面が同電位
    であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装
    置。
18. 【請求項１８】 前記基板および／または透明基板はソ
    ーダライムガラスで構成されていることを特徴とする請
    求項１に記載の画像表示装置。
19. 【請求項１９】 前記透明基板の前記蛍光体スクリーン
    が形成された面の反対側の面、および前記透明基板の前
    記蛍光体スクリーンが形成された面の反対側の面に対向
    する前記真空外囲器内面に無反射処理を施したことを特
    徴とする請求項１に記載の画像表示装置。