JP2000231892A - 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】 ガラスからなるフェースパネル３と、こ
のフェースパネル３に対向して連結されるガラスからな
る後部外囲器４とからなる真空外囲器５を有するととも
に、電子放出素子が形成された基板８をフェースパネル
３と後部外囲器４のシール面９に挟むように封入するこ
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】この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１２に示すようなものが知られている。なお、図
１２（ｂ）は図１２（ａ）の丸部分を拡大したものであ
る。図１２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３１とガラスからなる透明基板３６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４
０が配設されている。この画像表示装置では、多数の電
子放出素子３５から放出される電子ビームが蛍光体スク
リーン３９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。

【０００４】上記構造の画像表示装置では、電子放出素
子３５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３１と透明基板３６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する
ことができる画像表示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内面に形成された蛍光体スクリ
ーンと、前記フェースパネルに対向して設けられ前記フ
ェースパネルとともに真空外囲器を形成する後部外囲器
と、前記真空外囲器の内部に配置された基板と、前記基
板上の前記蛍光体スクリーンに対向する面に形成された
複数の電子放出素子と、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、フェ
ース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に対向して連結されるガ
ラスからなる後部外囲器４とからなる真空外囲器５を有
する。パネル内面には、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６と、この黒色光吸収層の間に赤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７が形成されている。

【００１１】真空外囲器５の内部には、多数の電子放出
素子が形成された基板８が、フェースパネル３と後部外
囲器４のシール面９に挟まれて封入されている。この基
板８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２
４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。

【００１２】これらフェースパネル３、後部外囲器４、
基板８はフリットガラスにより封着されている。シール
面９からはゲート電極の引き込み線１０、アノード電圧
の引き込み線１１などの引き込み線が封入されている。
また、後部外囲器４には排気管１２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。

【００１３】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。

【００１４】上述のようにガラスからなるフェースパネ
ルと後部外囲器により真空外囲器を形成した場合、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、ガラス材料も従来の陰極線管用バルブ材料と同様の
材料を選択することができるので、体積抵抗、電子線等
による着色、Ｘ線漏洩などの特性に関する問題が解決す
る。さらに、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。

【００１５】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４
を湾曲した曲面形状にしてもよい。

【００１６】また、本発明における画像表示装置では、
電子放出素子と蛍光体スクリーンとの距離は短い方が望
ましく、基板と後部外囲器との距離は真空外囲器の耐大
気圧強度を保つために有る程度距離をとった方が望まし
い。従って、図２に示すように、フェースパネル３の中
央における電子放出素子と蛍光体スクリーン７との距離
をＬａ、後部外囲器４の中央における基板８と後部外囲
器４の内面との距離をＬｂとしたとき、Ｌａ＜Ｌｂであ
ることが望ましい。

【００１７】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。

【００１８】なお、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。

【００１９】図７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後
部外囲器４は熱膨張率がガラスと概略一致するニッケル
合金が使用されており、外面には耐大気圧強度アップの
ためのリブ１３が設けられている。他の部分については
第１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。金属はガラスより
も強度が強いので、真空外囲器５をより薄型化、軽量化
することが可能となる。

【００２０】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
いてフェースパネルおよび後部外囲器の熱膨張と基板の
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。

【００２１】図８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、
基板８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１４が取り付けられている。一方、フェ
ースパネル３のスカート部内面には、コーナー部のシー
ル面近傍に保持ピン１５が熱溶着によって封着されてい
る。この保持ピン１５にバネ材１４の嵌合孔を嵌合する
ことにより、基板８が真空外囲器５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
４の熱膨張と基板８の熱膨張に差が発生した場合には、
このバネ材１４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。

【００２２】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、後部外囲器４側
に保持ピン１５を封着して基板８を固定する構成として
も良い。

【００２３】また、本発明における画像表示装置では、
図１０に示すように基板８のカソードアレイの外側に通
気口１６を設けてフェースパネル３側と後部外囲器４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。

【００２４】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１１に示すよう
に基板８の周辺部を、シール面を介して真空外囲器５の
外部に突き出す構成とし、基板８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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】

【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、フェースパネル内面に
形成された蛍光体スクリーンと、フェースパネルに対向
して設けられフェースパネルとともに真空外囲器を形成
する後部外囲器と、真空外囲器の内部に配置された基板
と、基板上の前記蛍光体スクリーンに対向する面に形成
された複数の電子放出素子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】本発明の第２の実施例である画像表示装置の断
面図である。

【図８】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９】本発明の第３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１１】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１２】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 ４………後部外囲器 ５………真空外囲器 ７………蛍光体スクリーン ８………基板 ２５………電子放出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C031 DD09 DD17 5C032 AA01 BB02 BB14 BB15 BB18 BB20 5C036 EE17 EF01 EF06 EF09 EG01 EG02 EG03 EG05 EG12 EH04 EH10

Claims (10)

【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
   内面に形成された蛍光体スクリーンと、前記フェースパ
   ネルに対向して設けられ前記フェースパネルとともに真
   空外囲器を形成する後部外囲器と、前記真空外囲器の内
   部に配置された基板と、前記基板上の前記蛍光体スクリ
   ーンに対向する面に形成された複数の電子放出素子とを
   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、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】 前記フェースパネルは内面および外面と
   もに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。
4. 【請求項４】 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ないし
   ３に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記フェースパネルの中央における前記
   基板と前記蛍光体スクリーンとの距離をＬａ、前記後部
   外囲器の中央における前記基板と前記後部外囲器内面と
   の距離をＬｂとしたとき、Ｌａ＜Ｌｂであることを特徴
   とする請求項１ないし３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。
10. 【請求項１０】 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ないし９に記載の画像表
    示装置。