JP2002319358A

JP2002319358A - 表示装置

Info

Publication number: JP2002319358A
Application number: JP2001122558A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Murata; 弘貴村田; Koji Nishimura; 孝司西村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】基板に対してグリッドを正確に配置することが
可能な表示装置およびその製造方法を提供することにあ
る。【解決手段】表示装置の真空外囲器は、対向配置された
背面基板２０および前面基板１０と、背面基板および前
面基板の間に設けられた側壁８と、を有している。前面
基板の内面には蛍光体スクリーン１４が形成され、背面
基板の内面には、蛍光体スクリーンに電子を放出する多
数の電子放出素子が設けられている。背面基板と前面基
板との間にはグリッド１８が配置されている。このグリ
ッドは、その周縁部の少なくとも一部が台座６０を介し
て背面基板に固定され位置決めされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は表示装置に係り、
特に、多数の電子放出素子およびグリッドを備えた表示
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、薄型化を図
る必要がある。

【０００３】そこで、上記のような要望を満たす次世代
の表示装置として、電子放出素子（以下、エミッタと称
する）を多数並べ、蛍光面と対向配置させた表示装置の
開発が進められている。エミッタとしては、電界放出型
あるいは表面伝導型の素子が想定される。通常、エミッ
タとして電界放出型電子放出素子を用いた表示装置は、
フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと
称する）、また、エミッタとして表面導電型電子放出素
子を用いた表示装置は、表面導電電子放出ディスプレイ
（以下、ＳＥＤと称する）と呼ばれている。

【０００４】例えば、ＦＥＤは、一般に、所定の隙間を
置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、
これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を
互いに接合することにより真空外囲器を構成している。
前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面
基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子放出
源として多数のエミッタが設けられている。

【０００５】また、両基板間には板状のグリッドが配設
され、このグリッドには、エミッタと整列して位置した
多数の開孔が形成されている。更に、背面基板および前
面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基
板間には複数のスペーサが配設されている。

【０００６】そして、上記構成のＦＥＤにおいて、各エ
ミッタから放出された電子ビームは、グリッドの対応す
る開孔を通って所望の蛍光体層に照射され、それによ
り、蛍光体を発光させて画像を表示する。

【０００７】このようなＦＥＤでは、エミッタの大きさ
がマイクロメートルオーダーであり、前面基板と背面基
板との隙間をミリメートルオーダーに設定することがで
きる。このため、現在のテレビやコンピュータのディス
プレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）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
が可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た表示装置において、複数のスペーサは前面基板および
背面基板間に挟持された状態で保持され、グリッドはこ
れらのスペーサによって所定位置に保持されている。す
なわち、グリッドは、背面基板あるいは前面基板に直接
的に取り付けられることなく、スペーサを介して支持さ
れている。

【０００９】そのため、このような表示装置の製造工程
において、前面基板と背面基板とを接合するまでの間、
グリッドをこれらの基板に対して正確な位置に保持して
おくことが困難となり、グリッドの位置ずれが生じる恐
れもある。

【００１０】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、基板に対してグリッドを正確に配置す
ることが可能な表示装置およびその製造方法を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る表示装置は、内面に蛍光面が形成され
た前面基板と、上記蛍光面と所定の隙間を置いて対向配
置されているとともに、上記蛍光面に向けて電子を放出
する複数の電子放出素子が配置された背面基板と、上記
前面基板および背面基板のいずかの内面に固定された台
座と、上記前面基板と背面基板との間にこれら前面基板
および背面基板と対向して配設された板状のグリッド
と、を備え、上記グリッドは、その周縁部の少なくとも
一部が上記台座に固定されて位置決めされていることを
特徴としている。

【００１２】また、この発明に係る表示装置によれば、
上記台座は複数設けられ、上記グリッドは、周縁部の
内、少なくとも対向する２箇所でそれぞれ上記台座に固
定されていることを特徴としている。

【００１３】更に、この発明に係る表示装置によれば、
上記前面基板、背面基板、およびグリッドは、それぞれ
矩形状を有し、上記グリッドは、対向する２つの角部の
周縁部で、あるいは、対向する２側縁のそれぞれほぼ中
央部で、それぞれ上記台座に固定されていることを特徴
としている。

【００１４】一方、この発明に係る表示装置の製造方法
は、内面に蛍光面が形成された前面基板と、上記蛍光面
と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに、上
記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が
配置された背面基板と、上記前面基板と背面基板との間
にこれら前面基板および背面基板と対向して配設された
板状のグリッドと、を備えた表示装置の製造方法におい
て、上記電子放出素子が設けられた背面基板上および蛍
光面が形成された前面基板上のいずれか一方に複数の台
座を固定し、上記台座が固定された上記一方の基板に対
して上記グリッドを位置決めした後、このグリッドの周
縁部を上記台座に固定して上記一方の基板に取付け、上
記グリッドが取付けられた上記一方の基板を他方の基板
に接合することを特徴としている。

【００１５】上記のように構成された表示装置によれ
ば、前面基板あるいは背面基板に固定された台座にグリ
ッドの周縁部を固定することにより、このグリッドを背
面基板および前面基板に対して所定の位置に精度良く配
置することができる。

【００１６】同様に、上記のように構成された表示装置
の製造方法によれば、前面基板あるいは背面基板に固定
された台座に予めグリッドの周縁部を位置決めして固定
した状態で、前面基板と背面基板とを接合することによ
り、グリッドを前面基板および背面基板に対して位置ず
れを生じることなく所定位置に精度良く配置することが
できる。同時に、グリッドを一方の基板に取り付けた状
態で前面基板および背面基板の接合作業を行うことがで
き、製造性の向上を図ることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の表示装置をＳＥＤに適用した実施の形態について
詳細に説明する。図１および図３に示すように、ＳＥＤ
は、アスペクト比４：３、対角寸法３６インチの有効表
示領域３を備えて構成されている。このＳＥＤは、所定
の隙間を置いて対向配置された矩形状の前面基板１０お
よび背面基板２０を備え、これら前面基板１０および背
面基板２０は、ガラス材からなる枠状の側壁８を介して
周縁部同士が接合され、真空外囲器４を構成している。
この側壁８は、フリットガラスあるいはインジウム等の
低融点金属あるいは合金により貼り付けられている。そ
して、真空外囲器４の内部空間は、例えば約１０^−８Ｔ
ｏｒｒの高真空に維持されている。

【００１８】前面基板１０と背面基板１２との間には、
これら基板間での異常放電を防止するために所定の電位
に接続された矩形板状のグリッド１８が配設され、有効
表示領域３と対向して位置している。また、前面基板１
０および背面基板１２は、これらの基板間に配設された
複数のスペーサ３０により大気圧に対して支持され、例
えば１．５〜２．０ｍｍの間隔に維持されている。

【００１９】図３に示すように、前面基板１０は、無ア
ルカリガラスから成る絶縁基板１１と、この絶縁基板の
内面上に形成された蛍光体スクリーン１２と、を備えて
いる。蛍光体スクリーン１２は、それぞれ赤（Ｒ）、青
（Ｂ）、および緑（Ｇ）の発光特性を有し所定のピッチ
で配置されたストライプ状の蛍光体層１３と、蛍光体層
１３間に配置されコントラスト比を向上させるための帯
状の遮光層１４とを有している。

【００２０】また、蛍光体スクリーン１２上には、アル
ミニウムまたはその合金からなる導電薄膜層１５が形成
され、更に、この導電薄膜層１５上には、バリウム（Ｂ
ａ）からなる蒸着ゲッタ層１６が形成されている。この
ような前面基板１０の導電薄膜層１５はアノード電極と
して機能する。また、蒸着ゲッタ層１６は、ＳＥＤの製
造時、真空チャンバ内で前面基板１０と背面基板２０と
を貼り合わせるに先立ち、真空チャンバ内でゲッタ材を
蒸着することにより形成されるもので、ゲッタ材の蒸着
から封着までの一連の工程を大気に晒すことなく真空を
維持した状態で行うことにより高性能な蒸着ゲッタ層１
６を得ることができる。

【００２１】図３および図４に示すように、背面基板２
０は、無アルカリガラスから成る絶縁基板２２を備え、
この絶縁基板２２の内面上には、マトリクス状に配置さ
れた複数本の走査電極２３および信号電極２４が設けら
れているとともに、各走査電極２３と信号電極２４との
交差部近傍には、それぞれ走査電極および信号電極から
延在したゲート電極２５およびエミッタ電極２６が設け
られている。

【００２２】ゲート電極２５とエミッタ電極２６とは所
定の間隔を置いて対向配置され、更に、これらの電極２
５、２６間には、図示しないが、例えばグラファイト膜
が５ｍｍの間隔を持って対向配置され、これにより表面
伝導型電子放出素子２７を構成している。なお、各走査
電極２３上には保護膜２８が形成されている。

【００２３】上記構成の前面基板１０と背面基板２０と
の間に配設されたグリッド１８は、有効表示領域３にほ
ぼ対応した大きさの矩形状に形成され、前面基板１０お
よび背面基板２０と対向している。そして、図１および
図３に示すように、グリッド１８の４つの角部は、それ
ぞれ台座６０を介して背面基板２０に固定されている。

【００２４】図２および図３に示すように、各台座６０
は、円板状に形成され、導電性を有したフリットガラス
６２および銀ペースト６４を介して背面基板２０の絶縁
基板２２上に固定されている。そして、グリッド１８
は、例えば、各角部の周縁部が２つの溶接点６１で台座
６０の上面に溶接されている。これにより、グリッド１
８は、背面基板２０に対して、特に、表面伝導型電子放
出素子２７に対して正確に位置決めされた状態で配置さ
れている。

【００２５】なお、絶縁基板２２において、１つの台座
６０と対向する位置にはスルーホール６６が形成され、
この台座６０は、スルーホール６６を介して、絶縁基板
２２の外面に形成された給電端子６７に電気的に接続さ
れている。従って、給電端子６７からスルーホール６６
および台座６０を通して、グリッド１８に所定のグリッ
ド電位を供給することができる。

【００２６】また、グリッド１８は、このグリッドが固
定されている背面基板２０の絶縁基板２２よりも熱膨張
率の大きな材料によって形成されている。例えば、グリ
ッド１８は、０．１ｍｍ厚の鉄−ニッケル合金で形成さ
れ、その表面が酸化処理されている。そして、絶縁基板
２２を構成するガラスの熱膨張率は８４×１０^-7／Ｋで
あるのに対して、グリッド１８の熱膨張率は９４×１０
^-7／Ｋとなっている。

【００２７】図３および図４に示すように、グリッド１
８には、それぞれ表面伝導型電子放出素子２７から放出
された電子線を透過させるための矩形の開孔４４が形成
され、表面伝導型電子放出素子２７と対向している。ま
た、グリッド１８には、後述する第１および第２スペー
サを連結するための複数の円形の開口４６が形成されて
いる。

【００２８】支持部材として機能する各スペーサ３０は
グリッド１８と一体に作り込まれている。すなわち、グ
リッド１８は、背面基板２０と対向した第１主面、およ
び前面基板１０に対向した第２主面を有している。第１
主面側には複数の第１スペーサ４８がグリッド１８と一
体的に形成され、また、第２主面側には複数の第２スペ
ーサ５０がグリッド１８と一体的に形成されている。そ
して、これら第１スペーサ４８と第２スペーサ５０と
は、グリッド１８に形成された開口４６内に配置された
連結部５２により連結されている。本実施の形態におい
ては、１つの第１スペーサ４８に対して２つの第２スペ
ーサ５０がそれぞれ連結部５２を介して連結され、スペ
ーサ３０を構成している。

【００２９】第１スペーサ４８は、それぞれの表面伝導
型電子放出素子２７に対応して、走査電極２３上に保護
膜２８を介して配置され、配線方向に沿って延びてい
る。各第１スペーサ４８は断面が長楕円形に形成され、
高さｈ１が０．５ｍｍに形成されている。

【００３０】また、１つの第１スペーサ４８に対して２
つずつ設けられた第２スペーサ５０は、若干のテーパー
を有する円柱状に形成され、その高さｈ２はそれぞれ
１．０ｍｍに形成されている。これにより、第２スペー
サ５０は、第１スペーサ４８に対してアスペクト比（高
さとグリッド１８側の端の断面長軸方向の長さとの比）
が十分に大きく形成されている。そして、隣り合う２つ
の第２スペーサ５０は、それぞれグリッド１８の開口４
６を介して、すなわち、連結部５２を介して１つの第１
スペーサ４８に連結され、この第１スペーサ４８および
グリッド１８と一体となっている。

【００３１】上記構成のスペーサ３０を一体に備えたグ
リッド１８を真空外囲器４内に配設した状態において、
各第１スペーサ４８は保護膜２８および走査電極２３を
介して背面基板１０の当接し、各第２スペーサ５０は、
蒸着ゲッタ層１６、導電薄膜層１５、および蛍光体スク
リーン１２を介して前面基板１０に当接している。それ
により、スペーサ３０は、大気圧に対して前面基板１０
および背面基板２０を支持している。

【００３２】次に、上記のように構成されたＳＥＤの製
造工程について概略的に説明する。まず、走査電極、信
号電極、表面伝導型電子放出素子等の形成された背面基
板と、蛍光体スクリーンの形成された前面基板と、スペ
ーサ３０が一体的に形成されたグリッド１８を用意す
る。

【００３３】次に、図５（ａ）に示すように、背面基板
２０に側壁８を接合するとともに、複数の台座６０を固
定する。続いて、図５（ｂ）に示すように、スペーサ３
０を一体に備えたグリッド１８を、背面基板２０に対し
て位置決めした後、グリッドの周縁部を台座６０の固定
する。これにより、グリッド１８は背面基板２０に対し
て所定位置に保持される。

【００３４】その後、図５（ｃ）に示すように、グリッ
ド１８が取付けられた背面基板２０の外面に多数の磁石
７０を配置し、これらの磁石によりグリッド１８を背面
基板の内面側に吸引する。これにより、グリッド１８に
設けられたスペーサ３０が背面基板２０の内面に当接
し、グリッド１８はたるみなの無い状態で、背面基板２
０上に保持される。

【００３５】そして、背面基板２０および前面基板１０
を、背面基板を上にした状態で、かつ、所定の隙間をお
いた状態で対向させ、図示しない真空処理室内に配置す
る。続いて、この真空処理室内で、背面基板２０および
前面基板１０に対し、プリベーキング、電子線洗浄等の
種々の処理を施した後、図５（ｄ）に示すように、側壁
８を介して、背面基板２０と前面基板１０とを接合す
る。これにより、ＳＥＤの真空外囲器４が完成する。

【００３６】以上のように構成されたＳＥＤによれば、
背面基板２０に固定された台座６０にグリッド１８の周
縁部を固定することにより、このグリッドを背面基板お
よび前面基板に対して所定の位置に精度良く配置するこ
とができる。したがって、信頼性および表示品位の向上
したＳＥＤを得ることが可能となる。

【００３７】また、背面基板２０はスルーホール６６を
有し、台座６０の内の１つは、このスルーホール６６を
介して、背面基板２０の外面に形成された給電端子６７
に電気的に接続されている。そのため、グリッド１８に
対し、この給電端子６７から比較的容易に所望のグリッ
ド電位を供給することができる。

【００３８】一方、上述したＳＥＤの製造方法によれ
ば、背面基板２０に固定された台座６０に予めグリッド
１８の周縁部を位置決めして固定した状態で、前面基板
１０と背面基板２０とを接合することにより、グリッド
１８を前面基板１０および背面基板２０に対して位置ず
れを生じることなく所定位置に精度良く配置することが
できる。同時に、グリッド１８を背面基板２０に取り付
けた状態で前面基板１０および背面基板２０の接合作業
を行うことができ、製造性の向上を図ることが可能とな
る。

【００３９】また、本実施の形態のように、複数の磁石
７０を利用してグリッド１８を保持することにより、背
面基板２０を上面基板１０の上方に配置した状態でこれ
らの基板を接合する場合でもグリッド１８をたるみ無く
正確な位置に保持することができる。

【００４０】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、この発明はＳＥＤに限らず、電界放出型
電子放出素子を用いたＦＥＤ、その他の平面表示装置に
も適用可能である。また、各構成要素の寸法、材料等
は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定される
ことなく、必要に応じて種々選択可能である。

【００４１】更に、台座６０は背面基板に限らず、前面
基板１０に固定されていても良い。また、上述した実施
の形態において、台座６０を４つ設け、グリッド１８の
４つの角部の周縁部をそれぞれ台座に固定する構成とし
たが、台座６０は少なくとも２つ設けられていればよ
い。すなわち、台座６０を少なくとも２つ設け、グリッ
ド１６の周縁部の内、少なくとも対向する２箇所を台座
６０に固定することにより、背面基板あるいは前面基板
に対し、グリッド１８を直交する２方向について位置決
めすることができる。

【００４２】例えば、図６（ａ）に示すように、グリッ
ド１８の対向する２つの角部の周縁部をそれぞれ台座６
０を介して背面基板２０に固定する構成としても良い。
また、図６（ｂ）に示すように、グリッド１８の各短辺
の中央部、あるいは、グリッド１８の各長辺の中央部、
更には、その両方を、それぞれ台座６０を介して背面基
板２０に固定する構成としても良い。

【００４３】また、上述したＳＥＤの製造工程におい
て、背面基板２０を下に、前面基板１０を上に配置した
状態でこれらを接合しても良く、この場合、グリッド１
８を保持するための磁石７０を省略することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
台座を介してグリッドを一方の基板に固定することによ
り、基板に対してグリッドを正確に配置することがで
き、信頼性および表示品位に優れた表示装置およびその
製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す斜視
図。

【図２】上記ＦＥＤにおけるグリッドと背面基板との接
合部を拡大して示す平面図。

【図３】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図４】上記ＳＥＤの要部を拡大して示す斜視図。

【図５】上記ＳＥＤの製造工程をそれぞれ概略的に示す
断面図。

【図６】この発明の変形例に係るＳＥＤにおけるグリッ
ドの固定位置をそれぞれ概略的に示す平面図。

【符号の説明】

４…真空外囲器８…側壁１０…前面基板１２…蛍光体スクリーン１８…グリッド２０…背面基板２３…走査電極２４…信号電極２７…表面伝導型電子放出素子３０…スペーサ４６…開孔６０…台座６６…スルーホール６７…給電端子７０…磁石

フロントページの続きＦターム(参考） 5C012 AA05 BB07 BC03 5C036 EE14 EF01 EF08 EG02 EG15 EG31 EH10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に蛍光面が形成された前面基板と、上記蛍光面と所定の隙間を置いて対向配置されていると
ともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子
放出素子が配置された背面基板と、上記前面基板および背面基板のいずかの内面に固定され
た台座と、上記前面基板と背面基板との間にこれら前面基板および
背面基板と対向して配設されているとともに、周縁部の
少なくとも一部が上記台座に固定されて位置決めされた
板状のグリッドと、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】上記台座は複数設けられ、上記グリッド
は、周縁部の内、少なくとも対向する２箇所でそれぞれ
上記台座に固定されていることを特徴とする請求項１に
記載の表示装置。
【請求項３】上記前面基板、背面基板、およびグリッド
は、それぞれ矩形状を有し、上記グリッドは、対向する２つの角部の周縁部で、それ
ぞれ上記台座に固定されていることを特徴とする請求項
２に記載の表示装置。
【請求項４】上記前面基板、背面基板、およびグリッド
は、それぞれ矩形状を有し、上記グリッドは、対向する２側縁のそれぞれほぼ中央部
で、上記台座に固定されていることを特徴とする請求項
２に記載の表示装置。
【請求項５】上記グリッドの周縁部は、上記台座に溶接
されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１項に表示装置。
【請求項６】上記台座は、上記背面基板の内面上に固定
されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
か１項に記載の表示装置。
【請求項７】上記台座は導電体によって形成され、上記背面基板は、上記台座に重ねて形成されたスルーホ
ールと、上記背面基板の外面に設けられているとともに
上記スルーホールを介して上記台座に電気的に接続され
た給電端子と、を備えていることを特徴とする請求項６
に記載の表示装置。
【請求項８】上記前面基板と背面基板との間に配設され
上記前面基板および背面基板を大気圧に対して支持した
複数のスペーサを備えていることを特徴とする請求項１
ないし７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】内面に蛍光面が形成された前面基板と、上
記蛍光面と所定の隙間を置いて対向配置されているとと
もに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放
出素子が配置された背面基板と、上記前面基板と背面基
板との間にこれら前面基板および背面基板と対向して配
設された板状のグリッドと、を備えた表示装置の製造方
法において、上記電子放出素子が設けられた背面基板上および蛍光面
が形成された前面基板上のいずれか一方に複数の台座を
固定し、上記台座が固定された上記一方の基板に対して上記グリ
ッドを位置決めした後、このグリッドの周縁部を上記台
座に固定して上記一方の基板に取付け、上記グリッドが取付けられた上記一方の基板を他方の基
板に接合することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１０】内面に蛍光面が形成された前面基板と、
上記蛍光面と所定の隙間を置いて対向配置されていると
ともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子
放出素子が配置された背面基板と、上記前面基板と背面
基板との間にこれら前面基板および背面基板と対向して
配設された板状のグリッドと、上記前面基板と背面基板
との間に配設され上記前面基板および背面基板を大気圧
に対して支持した複数のスペーサと、を備えた表示装置
の製造方法において、上記電子放出素子が設けられた背面基板上に複数の台座
を固定し、上記背面基板に対して上記グリッドを位置決めした後、
このグリッドの周縁部を上記台座に固定して上記背面基
板に取付け、上記グリッドが取付けられた背面基板を上記前面基板に
接合することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１１】上記スペーサを上記グリッドに一体的に
設けた後、このグリッドの周縁部を上記台座に固定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方
法。
【請求項１２】上記グリッドの周縁部を上記台座に固定
した後、上記背面基板の外面に配置した複数の磁石によ
り上記グリッドを上記背面基板側に吸引して、上記グリ
ッドを背面基板に対して位置決めし、その後、上記背面
基板と前面基板とを接合することを特徴とする請求項１
１に記載の表示装置の製造方法。