JP2000323073A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示装置において、製造コストの増加な
どを招くことなく、支持部材を装置内の所定位置に精度
よく配設することを可能にする。 【解決手段】 背面基板１１と前面基板とを対向配置
し、かつそれらの周辺部に側壁１３を配置すると共に、
背面基板１１と前面基板との間に支持部材１４を配設し
て真空外囲器を構成する。支持部材１４はその長手方向
に張力が印加された状態で真空外囲器内に配設されてい
る。背面基板１１上には前面基板に対向して多数の電子
放出素子が形成され、前面基板上には背面基板に対向し
て蛍光体スクリーンが形成されている。蛍光体スクリー
ンは電子放出素子から放出された電子ビームにより発光
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の電子放出素
子を有する画像表示装置およびその製造方法に関する。

【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、上記したような要望を達成する画像
表示装置としては、図１１に示すような平面型の画像表
示装置が知られている。なお、図１１（ｂ）は図１１
（ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
このような画像表示装置において、背面基板としてのシ
リコン基板１上には多数のキャビティ２を有する二酸化
シリコン膜３が形成されており、この二酸化シリコン膜
３上にはモリブデンやニオブなどからなるゲート電極４
が形成されている。キャビティ２内部のシリコン基板１
上には、コーン状のモリブデンなどからなる電子放出素
子５が形成されている。

【０００４】そして、多数の電子放出素子５を有するシ
リコン基板１と所定の間隔を設けて対向するように、ガ
ラス基板などの透明基板６からなる前面基板が平行に配
置されており、これらにより真空外囲器７が構成されて
いる。透明基板６の電子放出素子５と対向する面には、
蛍光体スクリーン８が形成されている。さらに、シリコ
ン基板１と透明基板６に加わる大気圧荷重を支えるため
に、これら基板１、６の間には支持部材９が配設されて
いる。

【０００５】上記構造の画像表示装置では、多数の電子
放出素子５から放出される電子ビームが蛍光体スクリー
ン８に照射され、蛍光体スクリーン８が発光することに
より画像が形成される。このような画像表示装置では、
電子放出素子５の大きさがマイクロメートルオーダーで
あり、シリコン基板１と透明基板６との間隔をミリメー
トル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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
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ことになる。そこで、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、また厚さを十分に薄くし
た板状にする必要がある。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。

【０００７】しかしながら、多数の小さな支持部材を精
度よく画像表示装置内に配設することは非常に難しく、
また歩留りも低下して大幅なコスト増につながる。この
ような点に対して、多数の支持部材を精度よく画像表示
装置内に配設するための方法が種々提案されている（特
開平8-7795号公報、特開平 9-92155号公報、特開平9-19
0786号公報など参照）。

【０００８】上記公報に記載されているような配設方法
は、画像表示装置の対角寸法が例えば30cm程度までの比
較的小さな場合には有効であるが、対角寸法が例えば80
cm以上あるような大型の画像表示装置になると、支持部
材を精度よく画像表示装置内に配設することが難しくな
る。すなわち、このような大型の画像表示装置では、支
持部材の長手方向の長さが40cm以上必要になる。

【０００９】これに対して、支持部材の高さは通常 1〜
2mm、厚さは50〜 100μm 程度であるから、支持部材の
形状は極端に細長いものとなる。このような形状では支
持部材の曲がりやたわみが起きやすく、製造工程におい
て支持部材を保持する際に支持部材の直線性を保つこと
が困難になる。従って、このような場合には支持部材が
蛍光体スクリーンの非発光領域からはみ出してしまうと
いう問題が生じる。

【００１０】上記したような事態を避けるために、支持
部材の長さを短くしたり、また太さを十分に細くした柱
状とした場合には、必要な支持部材の個数が長い板状の
支持部材と比べて、例えば10倍以上多くなってしまうた
めに、製造工程において不良発生率が増加して、製造コ
ストの増加を招くことになる。

【００１１】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、特に大型の画像表示装置においても、
製造コストの増加などを招くことなく、支持部材を装置
内の所定位置に精度よく配設することを可能にした画像
表示装置およびその製造方法を提供することを目的とし
ている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、背面基板と、前記背面基板と対向配置された前面基
板と、前記背面基板および前記前面基板の周辺部に配さ
れた側壁と、前記背面基板と前記前面基板との間に配さ
れた支持部材とを有する真空外囲器と、前記前面基板に
対向して前記背面基板上に形成された多数の電子放出素
子と、前記背面基板に対向して前記前面基板上に形成さ
れ、前記電子放出素子から放出された電子ビームにより
発光する蛍光体スクリーンとを具備する画像表示装置に
おいて、前記支持部材はその長手方向に張力が印加され
た状態で前記真空外囲器内に配設されていることを特徴
としている。

【００１３】本発明の画像表示装置の製造方法は、背面
基板と、前記背面基板と対向配置された前面基板と、前
記背面基板および前記前面基板の周辺部に配された側壁
と、前記背面基板と前記前面基板との間に配された支持
部材とを有する真空外囲器と、前記前面基板に対向して
前記背面基板上に形成された多数の電子放出素子と、前
記背面基板に対向して前記前面基板上に形成され、前記
電子放出素子から放出された電子ビームにより発光する
蛍光体スクリーンとを具備する画像表示装置の製造方法
において、前記支持部材の長手方向に張力を印加する工
程と、前記支持部材を前記真空外囲器内に配設する工程
とを有することを特徴としている。

【００１４】本発明の画像表示装置およびその製造方法
においては、支持部材の長手方向に張力を印加した状態
で真空外囲器内に配設しているため、支持部材の長さ方
向の直線性を容易に維持することが可能となる。従っ
て、支持部材は装置内の所定の位置、すなわち蛍光体ス
クリーンの非発光領域に精度よく配設され、支持部材の
位置不良に伴う画像劣化の発生などを防止することが可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について、図面を参照して説明する。

【００１６】図１、図２および図３は、本発明の第１の
実施形態としての画像表示装置の構成を示す図である。
これらの図に示す画像表示装置１０は、各種の基板から
なる背面基板１１と、ガラス基板のような透明基板から
なる前面基板１２とを具備し、これら背面基板１１と前
面基板１２とは所定の間隔を設けて、平行に対向配置さ
れている。

【００１７】背面基板１１および前面基板１２の周辺部
には、これらの間の間隙を気密封止するように側壁１３
が配置されており、これらによって真空外囲器が構成さ
れている。背面基板１１、前面基板１２および側壁１３
により形成された真空外囲器の内部は、例えば 1×10^-6
Torr以下の真空度に保たれている。背面基板１１および
前面基板１２の形状は、例えば 760mm× 460mm×板厚
2.8mmである。

【００１８】前面基板１２の内側の面には、図２に示し
たように、蛍光体スクリーン２１が形成されている。蛍
光体スクリーン２１は、図４に示すように、水平方向に
所定間隔離して並列配置されたストライプ状の黒色光吸
収層２２と、この黒色光吸収層２２の間に形成された、
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２３と、これらの上に蒸着されたアル
ミニウム層（図示せず）とを有している。

【００１９】画像表示装置１０の内部には、背面基板１
１と前面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるために、
板状の支持部材１４が所定間隔で配設されている。支持
部材１４は、例えば 420mm× 2mm×板厚 100μm の形状
を有する。そして、これら支持部材１４は、その長手方
向に所定の張力が印加された状態で、例えば背面基板１
１に対して接合されている。支持部材１４はフリットガ
ラスなどを用いて背面基板１１に封着される。

【００２０】すなわち、支持部材１４の内部には、その
長手方向に引張応力が内在された状態となっている。こ
のような張力の印加によって、支持部材１４は長手方向
について高精度な直線性を有しており、支持部材１４は
背面基板１１上の電子放出部に重なることなく所定位置
に正確に封着される。これら支持部材１４は、蛍光体ス
クリーン２１の黒色光吸収層２２の形成位置に当接され
ている。

【００２１】上述したように、支持部材１４は長手方向
について高精度の直線性を有しているので、画像を再生
したときに支持部材１４が前面から見えるようなことが
ない。すなわち、支持部材１４は蛍光体スクリーンの非
発光領域（黒色光吸収層２２の形成領域）に正確に収ま
るように配設されている。

【００２２】背面基板１１の表面には、導電性カソード
層２４が形成されており、この導電性カソード層２４上
に、キャビティ２５を有する絶縁膜２６が形成されてい
る。絶縁膜２６は例えば二酸化シリコンからなる。絶縁
膜２６上には、モリブデンなどからなるゲート電極２７
が形成されている。キャビティ２５の内部の導電性カソ
ード層２４上には、例えばマイクロチップ型の電子放出
素子２８が形成されている。そして、これら多数の電子
放出素子２８によりカソードアレイが形成されている。
側壁１３と背面基板１１のシール面１５からは、カソー
ド電極、ゲート電極、アノード電圧の引き込み線などが
封入されている（図示せず）。

【００２３】この実施形態の画像表示装置１０において
は、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２８とゲート電極２７に入力される。電子放出
素子２８を基準に考えたとき、ゲート電圧は最も輝度の
高い状態で +100Vが印加される。蛍光体スクリーン２１
には +10kVが印加される。電子放出素子２８から放出さ
れる電子ビームの大きさは、ゲート電極２７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２１を
発光させて画像を形成する。

【００２４】上記したように、蛍光体スクリーン２１に
は高電圧が印加されるため、背面基板１１、前面基板１
２、側壁１３、支持部材１４用の板ガラスには、高歪点
ガラス（例えば旭硝子社製PD200(商品名）やサンゴバン
社製CS27（商品名）など）が使用される。

【００２５】次に、上記した第１の実施形態の画像表示
装置の製造方法について述べる。

【００２６】まず、板厚 2.8mmの板ガラスを 760× 460
mmの大きさに切断し、背面基板１１となる板ガラスと前
面基板１２となる板ガラスを準備する。次いで、これら
板ガラスの例えば図５に示す 3点の位置（３１〜３３）
を研磨し、これら研磨面をそれぞれ位置決めパッド３
１、３２、３３として使用する。

【００２７】すなわち、後述する蛍光体スクリーン２１
の塗布、カソードアレイの生成、支持部材１４の配設位
置の位置決め、背面基板１１と前面基板１２のアセンブ
リは、全て位置決めパッド３１〜３３を基準にして実施
される。従って、これら位置決めパッド３１〜３３を精
度よく形成しておけば、どの工程においても例えば図６
に示すような同一の位置決め治具４１を使用することに
よって、電子放出素子２８の形成位置、蛍光体スクリー
ン２１における蛍光体層２３などの形成位置、支持部材
１４相互の位置関係などを高精度に定めることができ
る。

【００２８】次に、前面基板１２に蛍光体スクリーン２
１を形成する。これは前面基板１２と同じ位置に位置決
めパッドを研磨形成しておいた板ガラスを準備し、この
板ガラスにプロッタマシンで蛍光体ストライプパターン
を形成しておき、この蛍光体ストライプパターンを形成
した板ガラスと前面基板１２用の板ガラスとを位置決め
治具に載せて露光台にセットすることにより、露光、現
像して形成する。

【００２９】一旦、前面基板１２を位置決め治具から外
した後、同じ位置決め治具に背面基板１１用の板ガラス
を位置決めパッドを押し当ててセットし、この位置決め
治具基準でカソードアレイを形成する。このカソードア
レイは、まずマトリックス状の導電性カソード層２４を
板ガラス上に形成し、この導電性カソード層２４上に例
えば熱酸化法やＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法に
より二酸化シリコンからなる絶縁膜２６を形成する。次
いで、この絶縁膜２６上に、例えばスパッタリング法や
電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲー
ト電極形成用の金属膜を形成する。

【００３０】次に、上記した金属膜上に、形成すべきゲ
ート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラ
フィーにより形成する。このレジストパターンをマスク
として、金属膜をウエットエッチング法またはドライエ
ッチング法によりエッチングしてゲート電極２７を形成
する。この後、レジストパターンおよびゲート電極２７
をマスクとして、絶縁膜２６をウェットエッチング法ま
たはドライエッチング法によりエッチングして、キャビ
ティ２５を形成する。

【００３１】そして、レジストパターンを除去した後、
基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム
蒸着を行うことによって、ゲート電極２７上に例えばア
ルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。この
後、基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の
材料として、例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法によ
り蒸着する。これにより、キャビティ２５の内部に電子
放出素子２８を形成する。剥離層およびその上に形成さ
れた金属膜はリフトオフ法により除去する。

【００３２】次に、背面基板１１に対して支持部材１４
を封着接合する。まず、支持部材１４の端面に予めフリ
ットガラスを塗布して乾燥させておく。この支持部材１
４の両端をチャッキングマシンでチャッキングして長手
方向に引張り、所定の張力を印加する。これにより、細
長い形状の支持部材１４はその長手方向についての良好
な直線性を保持することが可能となる。

【００３３】続いて、上述した背面基板１１がセットさ
れた位置決め治具をチャッキングマシンにセットし、位
置決め治具基準で背面基板１１に対して支持部材１４を
当接させる。前述のように、支持部材１４はその長手方
向について良好な直線性が保持されているため、支持部
材１４の端面は背面基板１１の所定位置に正確に当接さ
れる。この後、両者を焼成することによって、背面基板
１１に対して支持部材１４が引張応力が内在した状態で
封着される。

【００３４】次に、予め端面にフリットガラスを塗布、
乾燥させておいた側壁１３（図７に示す）を背面基板１
１上に載置し、その上に前面基板１２をセットする。背
面基板１１と前面基板１２は、それぞれ 3点の位置決め
パッドを位置決め治具に押し当ててセットすることによ
り、両者の位置関係を高精度に定めることができる。側
壁１３については、背面基板１１と前面基板１２との距
離を規定することができればよく、位置についての精度
は特に必要とされない。これら背面基板１１、側壁１
３、前面基板１２をセットした状態で全体を焼成し、排
気、脱ガス、エージングなどの各工程を経て、目的とす
る画像表示装置１０が作製される。

【００３５】なお、上記実施形態では支持部材１４を背
面基板１１にフリット封着したが、本発明はこのような
構成に限定されるものではなく、例えば支持部材１４を
側壁１３にフリット封着する構成としてもよい。

【００３６】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００３７】図８は本発明の画像表示装置の第２の実施
形態の前面基板１２を取り除いた状態を示している。こ
の第２の実施形態においては、側壁１３は細長い板ガラ
スにより構成されている。この側壁１３となる細長い板
ガラスには、予め支持部材１４が配設される間隔で溝１
６が形成されている。

【００３８】この溝１６に支持部材１４の長手方向の端
面を嵌合し、さらにフリット封着することによって、図
９に示すような支持部材アセンブリ１７を形成する。次
に、側壁１３の端面１３ａにフリットガラスを塗布、乾
燥した後、支持部材アセンブリ１７の両端の側壁１３を
チャッキングマシンでチャッキングして、支持部材１４
の長手方向に引張る。これにより、細長い形状を有する
複数の支持部材１４は、それぞれ長手方向について良好
な直線性を保持することが可能となる。

【００３９】続いて、第１の実施形態と同様に、背面基
板１１がセットされた位置決め治具をチャッキングマシ
ンにセットし、位置決め治具基準で背面基板１１に対し
て支持部材アセンブリ１７を当接させる。上述したよう
に、支持部材１４はその長手方向について良好な直線性
を保持されているので、支持部材１４の端面は背面基板
１１の所定位置に正確に当接される。

【００４０】この後、両者を焼成することによって、各
支持部材１４に引張応力を内在させた状態で支持部材ア
センブリ１７が背面基板１１に対して封着される。前面
基板１２についても第１の実施形態と同様に、位置決め
治具基準で封着することによって、これら背面基板１
１、支持部材１４、前面基板１２を精度よく相互に配置
することができる。

【００４１】なお、上述した実施形態では支持部材１４
を側壁１３に封着したが、本発明はこのような構成に限
られるものではなく、別途用意した枠に支持部材１４を
接着して支持部材アセンブリを作製し、この支持部材ア
センブリを画像表示装置内に封入する構成としてもよ
い。

【００４２】図１０は、本発明の画像表示装置の第３の
実施形態の前面基板１２を取り除いた状態を示してい
る。この第３の実施形態においては、支持部材１４は別
途設けられた枠１８に対して、その端面がフリット封着
されている。そして、この枠１８をそれぞれ引張ること
によって、複数の支持部材はその長手方向について良好
な直線性が保持されている。

【００４３】さらに、この第３の実施形態においては、
複数の支持部材１４の間隔を正確に規定するために、間
隔保持部材として櫛歯板１９が支持部材１４の端部にそ
れぞれ噛合わされている。この櫛歯板１９が挿入される
部分の支持部材１４の高さは、背面基板１１と前面基板
１２を支える中央部の高さの50〜 80%とされている。こ
れによって、支持部材１４の長手方向について良好な直
線性を保持した上で、櫛歯板１９により支持部材１４の
間隔を正確に規定することができる。従って、支持部材
１４の端面は背面基板１１および前面基板１１の所定位
置により正確に当接される。

【００４４】なお、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で種々の変形が可能である。上述した実施形態ではマイ
クロチップ型の電子放出素子を用いた場合について説明
したが、本発明はこれに限られるものではなく、どのよ
うな構造の電子放出素子であっても適用することができ
る。例えば、ｐｎ型の冷陰極素子であってもよいし、ま
た表面伝導型の電子放出素子であってもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像表示
装置およびその製造方法によれば、支持部材をその長手
方向に張力が印加された状態で真空外囲器内に配設して
いるため、製造コストの増加などを招くことなく、支持
部材の位置精度を大幅に向上させることが可能となる。
特に、大型の画像表示装置において、支持部材の位置精
度を高めることができる。従って、支持部材の位置不良
に伴う画像劣化などを防止することができ、高品質な画
像表示装置を再現性よく低コストで提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による画像表示装置
の概略構造を示す斜視図である。

【図２】 図１に示す画像表示装置の要部構造を示す断
面図である。

【図３】 図１に示す画像表示装置の前面基板を取り除
いた状態を示す図である。

【図４】 図１に示す画像表示装置の蛍光体スクリーン
部分を示す図である。

【図５】 図１に示す画像表示装置の製造工程における
位置決めパッドの形成状態を示す図である。

【図６】 図１に示す画像表示装置の製造工程における
基板の位置決め状態を示す図である。

【図７】 図１に示す画像表示装置の側壁を示す図であ
る。

【図８】 本発明の第２の実施形態による画像表示装置
の前面基板を取り除いた状態を示す図である。

【図９】 図８に示す画像表示装置の製造工程で用いた
支持部材アセンブリの構成を示す図である。

【図１０】 本発明の第３の実施形態による画像表示装
置の前面基板を取り除いた状態を示す図である。

【図１１】 平板型画像表示装置の要部構造を模式的に
示す断面図である。

【符号の説明】

１０……画像表示装置 １１……背面基板 １２……前面基板 １３……側壁 １４……支持部材 ２１……蛍光体スクリーン ２８……電子放出素子

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面基板と、前記背面基板と対向配置さ
   れた前面基板と、前記背面基板および前記前面基板の周
   辺部に配された側壁と、前記背面基板と前記前面基板と
   の間に配された支持部材とを有する真空外囲器と、 前記前面基板に対向して前記背面基板上に形成された多
   数の電子放出素子と、 前記背面基板に対向して前記前面基板上に形成され、前
   記電子放出素子から放出された電子ビームにより発光す
   る蛍光体スクリーンとを具備する画像表示装置におい
   て、 前記支持部材は、その長手方向に張力が印加された状態
   で前記真空外囲器内に配設されていることを特徴とする
   画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記支持部材は枠に接合されて前記真空
   外囲器内に配設されていることを特徴とする、請求項１
   記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記枠は前記側壁であることを特徴とす
   る、請求項２記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記枠に溝が設けられており、前記支持
   部材は前記溝に嵌合された状態で配設されていることを
   特徴とする、請求項２記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記支持部材間にはその間隔を保持する
   間隔保持部材が挿入されていることを特徴とする、請求
   項２記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記間隔保持部材が櫛歯板であることを
   特徴とする、請求項５記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記支持部材は前記背面基板もしくは前
   記前面基板の少なくとも一方に接合されていることを特
   徴とする、請求項１記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 背面基板と、前記背面基板と対向配置さ
   れた前面基板と、前記背面基板および前記前面基板の周
   辺部に配された側壁と、前記背面基板と前記前面基板と
   の間に配された支持部材とを有する真空外囲器と、 前記前面基板に対向して前記背面基板上に形成された多
   数の電子放出素子と、 前記背面基板に対向して前記前面基板上に形成され、前
   記電子放出素子から放出された電子ビームにより発光す
   る蛍光体スクリーンとを具備する画像表示装置の製造方
   法において、 前記支持部材の長手方向に張力を印加する工程と、前記
   支持部材を前記真空外囲器内に配設する工程とを有する
   ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記張力を印加した支持部材を前記真空
   外囲器内に配設することを特徴とする、請求項８記載の
   画像表示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記真空外囲器内に配設された前記支
    持部材の長手方向に張力を印加することを特徴とする、
    請求項８記載の画像表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記支持部材が接合された枠を引張る
    ことにより、前記支持部材に張力を印加することを特徴
    とする、請求項８記載の画像表示装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記枠は前記支持部材が嵌合される溝
    を有することを特徴とする、請求項１１記載の画像表示
    装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記背面基板および前記前面基板の少
    なくとも一方に設けられた位置決め部により、前記枠の
    配設位置の位置決めを行うことを特徴とする、請求項１
    １記載の画像表示装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記支持部材を前記背面基板および前
    記前面基板の少なくとも一方に接合する工程を有するこ
    とを特徴とする、請求項８記載の画像表示装置の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記背面基板および前記前面基板の少
    なくとも一方に設けられた位置決め部により、前記支持
    部材の配設位置の位置決めを行うことを特徴とする請求
    項１４記載の画像表示装置の製造方法。