JP2004273253A - Image display device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設された複数のスペーサと、を備えた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】
上記のような要望を満たす画像表示装置として、例えば、フィールドエミッションディスプレイ(以下FEDと称する)等の平面表示装置が注目されている。このFEDは、所定の隙間を置いて対向配置された第1基板および第2基板を有し、これらの基板は、その周縁部同士が直接あるいは矩形枠状の側壁を介して互いに接合され真空外囲器を構成している。第1基板の内面には蛍光体層が形成され、第2基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させる電子源として複数の電子放出素子が設けられている。
【0004】
上記FEDにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。
【0005】
このような構成のFED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であり、第1基板と第2基板との間隔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)と比較して、画像表示装置の高解像度化、軽量化、薄型化を達成することが可能となる。
【0006】
一方、上記構成の画像表示装置では、第1基板および第2基板に加わる大気圧荷重を支えるため、これら基板の間には支持部材として複数のスペーサが配設されている。例えば、特許文献1には、第1および第2基板間に板状のグリッドを設け、このグリッドにスペーサを設けた構成が開示されている。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−272926号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような画像表示装置において、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数kV以上望ましくは10kV以上に設定することが必要となる。第1基板と第2基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性、製造性などの観点からあまり大きくすることはできず、1〜2mm程度に設定する必要がある。また、高い加速電圧を持った電子が蛍光面に衝突した際、蛍光面で2次電子および反射電子が発生する。
【0009】
上記のように第1基板と第2基板との間の空間が狭い場合、蛍光面で発生した2次電子および反射電子が、基板間に配設されたスペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電する。FEDにおける加速電圧では、一般にスペーサは正に帯電する。この場合、電子放出素子から放出された電子ビームはスペーサに引き付けられ、本来の軌道からずれてしまう。その結果、蛍光体層に対して電子ビームのミスランディングが発生し、表示画像の色純度が劣化するという問題がある。また、帯電されたスペーサの電荷が第2基板へ放電し、第2基板上に設けられた電子放出素子が損傷あるいは劣化し表示品位が低下する恐れがある。
【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、電子源側への放電を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置、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】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光面を有した第1基板と、上記第1基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第2基板と、それぞれ絶縁膜により被覆された金属板を複数枚積層して形成されているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有し、上記第1および第2基板に対向して第1および第2基板間に設けられた板状のグリッドと、上記グリッド上に設けられ第1および第2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、を備えたことを特徴としている。
【0012】
また、発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、蛍光面を有した第1基板と、上記第1基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第2基板と、それぞれ絶縁膜により被覆された金属板を複数枚積層して形成されているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有し、上記第1および第2基板に対向して第1および第2基板間に設けられた板状のグリッドと、上記グリッド上に設けられ第1および第2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、を備えた画像表示装置の製造方法において、
複数の電子ビーム通過孔が形成された複数枚の金属板を用意し、上記各金属板にガラスを主成分とする高抵抗物質を塗布して金属板を被覆し、上記高抵抗物質が塗布された複数枚の金属板を積層した後、焼成して高抵抗物質をガラス化し、高抵抗膜で被覆されたグリッドを形成し、上記グリッドの表面上にスペーサを形成し、上記スペーサの形成されたグリッドを上記第1基板および第2基板間の所定位置に配置した状態で、上記第1基板および第2基板を互いに接合することを特徴としている。
【0013】
上記のように構成された画像表示装置およびその製造方法によれば、高抵抗膜で被覆された金属板を複数枚積層してグリッドを構成することにより、グリッドを厚く形成し、その分、スペーサの高さを低くしてスペーサの小型化を図ることが可能となる。スペーサの小型化に伴い各スペーサの電荷量、すなわち帯電量を低減し、電子源への放電および電子ビームの吸引を抑制することができる。
また、スペーサには、第1および第2基板から大気圧の圧縮応力がかかる他、取り扱い時の様々な力が作用するため、充分な強度を有していることが求められる。上記構成によれば、スペーサの高さが小さくなる為、スペーサの倒れあるいは折れが起きに難く、各スペーサの破壊を防止することができる。更に、第1および第2基板間の空間に対するグリッドの高抵抗膜の体積率を、絶縁破壊を起こさない値に増加させることが可能となる。
これにより、電子源の放電破壊が低減し、放電に対する耐電圧性および画像品位の向上した画像表示装置およびその製造方法が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてFEDの一種である表面伝導型電子放出装置(以下、SEDと称する)に適用した実施の形態について詳細に説明する。
図1ないし図3に示すように、このSEDは、透明な絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる第1基板10および第2基板12を備え、これらの基板は約1.0〜2.0mmの隙間を置いて対向配置されている。第2基板12は、第1基板10よりも僅かに大きな寸法に形成されている。そして、第1基板10および第2基板12は、ガラスからなる矩形枠状の側壁14を介して周縁部同志が接合され、内部が高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器15を構成している。
【0015】
第1基板10の内面には蛍光面として蛍光体スクリーン16が形成されている。この蛍光体スクリーン16は、電子の衝突で赤、青、緑に発光する蛍光体層R、G、B、および遮光層11を並べて構成されている。これらの蛍光体層R、G、Bはストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン16上には、アルミニウム等からなるメタルバック17、およびゲッタ膜19が順に形成されている。なお、第1基板10と蛍光体スクリーン16との間に、例えばITOからなる透明導電膜あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。
【0016】
第2基板12の内面には、蛍光体スクリーン16の蛍光体層を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子18が設けられている。これらの電子放出素子18は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子18は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、第2基板12の内面には、電子放出素子18に電位を供給する多数本の配線21がマトリクス状に設けられ、その端部は真空外囲器15の周縁部に引出されている。
【0017】
接合部材として機能する側壁14は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材20により、第1基板10の周縁部および第2基板12の周縁部に封着され、第1基板および第2基板同志を接合している。
【0018】
図2および図3に示すように、SEDは、第1基板10および第2基板12間に配設されたスペーサアッセンブリ22を備えている。本実施の形態において、スペーサアッセンブリ22は、板状のグリッド24と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサと、を備えている。
【0019】
詳細に述べると、グリッド24は第1基板10の内面と対向した第1表面24aおよび第2基板12の内面と対向した第2表面24bを有し、これらの基板と平行に配置されている。そして、グリッド24には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔26が形成されている。電子ビーム通過孔26は、それぞれ電子放出素子18と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。電子ビーム通過孔26は、例えば、0.15〜0.25mm×0.15〜0.25mmの矩形状に形成されている。
【0020】
グリッド24は、それぞれ高抵抗膜により被覆された複数枚の金属板を積層して構成されている。本実施の形態では、グリッド24は、2枚の金属板28a、28bを有し、各金属板は、例えば、Fe−Ni系の金属で板厚0.12mmに形成されている。金属板28a、28bには、それぞれエッチングにより多数の電子ビーム通過孔26が形成されている。また、各金属板28a、28bの表面、および各電子ビーム通過孔26の壁面は、放電電流制限効果を有する高抵抗膜40により被覆されている。この高抵抗膜40は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成され、1×1012〜1×1015Ω/□の抵抗値を有している。そして、高抵抗膜40により被覆された第1および第2金属板28a、28bは電子ビーム通過孔26が整列した状態で積層され一体化されている。グリッド24の第1金属板28aは第1基板10側、また、第2金属板28bは第2基板12側に位置している。
【0021】
高抵抗膜40は、形成条件を調整することにより、各電子ビーム通過孔26の周縁部における膜厚が他の領域における膜厚よりも薄くなるように形成され、平均膜厚は20〜40μmとなっている。ここで、電子ビーム通過孔26の周縁部とは、電子ビーム通過孔の内、グリッド24の第1表面24a側の開孔周縁部および第2表面24b側の開孔周縁部を示している。そして、高抵抗膜40を上記の厚さ分布とすることにより、各電子ビーム通過孔26の各周縁部27において、高抵抗膜に丸みを持たせることができ、帯電が生じ易い角部を無くすことができる。
【0022】
グリッド24の第1表面24a上には、複数の第1スペーサ30aが一体的に立設され、その延出端は、ゲッタ膜19、メタルバック17および蛍光体スクリーン16の遮光層11を介して第1基板10に当接している。本実施の形態において、グリッド24の第2表面24b上には、複数の第2スペーサ30bが一体的に立設され、その延出端は、第2基板12の内面上に設けられた配線21に当接している。第1および第2スペーサ30a、30bはそれぞれ隣合う2つの電子ビーム通過孔26間に設けられ互いに整列して延びている。これにより、第1および第2スペーサ30a、30bは、グリッド24を両面から挟み込んだ状態でグリッド24と一体に形成されている。
【0023】
グリッド24に固定された第1および第2スペーサ30a、30bの各々は、グリッド24側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。第1スペーサ30aの高さは、第2スペーサ30bの高さよりも低く形成されている。例えば、第1スペーサ30aの高さは0.4mm、第2スペーサ30bの高さは0.6mmに形成されている。また、第1および第2スペーサ30a、30bは、ガラスを主成分とするスペーサ材料により形成され、このガラスの軟化点は、上述した高抵抗膜40を構成するガラスの軟化点以下に設定されている。また、第1および第2スペーサ30a、30bの表面抵抗は5×1013Ω以上となっている。
【0024】
上記のように構成されたスペーサアッセンブリ22は第1基板10および第2基板12間に配設されている。そして、第1および第2スペーサ30a、30bは、第1基板10および第2基板12の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
【0025】
SEDは、グリッド24の第1および第2金属板28a、28bに電位を印加する第1電位印加部42、および第1基板10のメタルバック17に電圧を印加する第2電位印加部43を備えている。第1電位印加部42は、第2金属板28bよりも高い電位を第1金属板28aに印加する。例えば、第1電位印加部42は、第1金属板28aに7kV、第2金属板28bに5kVの電位を印加し、第2電位印加部43はメタルバック17に10kVの電圧を印加する。
【0026】
上記構成のSEDでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン16およびメタルバック17にアノード電圧を印加し、電子放出素子18から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン16へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン16の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【0027】
次に、以上のように構成されたSEDの製造方法について説明する。スペーサアッセンブリ22を製造する際、まず、所定寸法のグリッド24を形成する。この場合、図4(a)に示すように、例えば、Fe−50%Niからなる板厚0.12mmの金属板28a、28bを2枚用意し、これらの金属板を脱脂、洗浄、乾燥する。その後、各金属板の両面にレジスト膜を形成し、露光、現像、乾燥してレジストパターンを形成する。この金属板をエッチングすることによって多数の電子ビーム通過孔26を形成する。続いて、金属板28a、28bの全面に低融点ガラスを主成分としたコート液41を塗布し、約90℃で15分程度乾燥する。なお、コート液41の塗布にはスプレーを用いてもよい。
【0028】
次いで、図4(b)に示すように、塗布されたコート液41を介して2枚の金属板28a、28bを位置合わせして貼り合わせた後、コート液を約550℃で焼成してガラス化する。これにより、図4(c)に示すように、2枚の金属板28a、28bの表面および各電子ビーム通過孔26の壁面をそれぞれ被覆した高抵抗膜40が形成されるとともに、高抵抗膜を介して2枚の金属板が一体化しグリッド24が形成される。
【0029】
続いて、グリッド24の表面上に多数のスペーサを一体的に形成する。この場合、以下のように、例えば、金型を用いてスペーサを形成することができる。まず、グリッド24とほぼ同一の寸法を有した図示しない矩形板状の第1および第2金型を用意する。これら第1および第2金型は、それぞれスペーサ成形用の多数の透孔を有している。そして、第1金型および第2金型の少なくとも透孔の内面に、熱処理によって熱分解する離型材剤を塗布する。続いて、第1金型を、各透孔がグリッド24の所定位置と対向するように位置決めした状態でグリッドの第1表面24aに密着させる。同様に、第2金型を、各透孔がグリッド24の所定位置と対向するように位置決めした状態でグリッドの第2表面24bに密着させる。そして、これら第1金型、グリッド24、および第2金型を図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【0030】
その後、第1金型の透孔および第2金型の透孔にペースト状のスペーサ形成材料を充填する。スペーサ形成材料としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ(有機成分)およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。
【0031】
続いて、充填されたスペーサ材料に対し、第1および第2金型の外面側から放射線として紫外線(UV)を照射し、スペーサ材料をUV硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行なってもよい。次に、熱処理により第1および第2金型の各透孔に塗布された離型剤を約280℃で熱分解し、スペーサ形成材料と金型の間にすき間を作り、第1および第2金型をグリッド24から剥離する。これにより、グリッド24の第1および第2表面24a、24b上には、所定形状に成形されたスペーサ形成材料が立設される。
【0032】
続いて、スペーサ形成材料が設けられたグリッド24を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料からバインダを飛ばした後、高抵抗膜40を構成するガラスの軟化点よりも低い約520〜530℃の温度で30分〜1時間、スペーサ形成材料を本焼成しガラス化する。この際、スペーサ材料を構成するガラスの軟化点を、高抵抗膜40を構成するガラスの軟化点以下に設定することにより、高抵抗膜の膜質を変化させることなくスペーサ形成材料をガラス化することができる。また、第1および第2スペーサ30a、30bの基端部は、グリッド24表面上の高抵抗膜40と融合し、高抵抗膜と一体となってグリッド24に接合される。これにより、グリッド24上に第1および第2スペーサ30a、30bが作り込まれたスペーサアッセンブリ22が完成する。蛍光面側の第1スペーサ30aの高さは0.4mm、背面側の第2スペーサ30bの高さは0.6mmとした。
【0033】
一方、予め、蛍光体スクリーン16およびメタルバック17が形成された第1基板10と、電子放出素子18および配線21等が設けられているとともに側壁14が接合された第2基板12と、を用意しておく。
【0034】
次に、上記のように構成されたスペーサアッセンブリ22を第2基板12上に位置決め配置する。この際、第2スペーサ30bの延出端がそれぞれ配線21上に位置するようにスペーサアッセンブリ22を位置決めする。この状態で、第1基板10、第2基板12、およびスペーサアッセンブリ22を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁14を介して第1基板を第2基板に接合する。これにより、スペーサアッセンブリ22を備えたSEDが製造される。
【0035】
以上のように構成されたSEDおよびその製造方法によれば、第1および第2基板10、12間にグリッド24を設け、このグリッドに印加する電圧を第1基板に印加する電圧よりも高くすることにより、放電が生じた場合でも、この放電はグリッド24と第2基板12との間で発生し、第1基板10と第2基板12との間で直接放電する事はない。しかも、グリッド24の表面は高抵抗膜40で被覆されているため、放電が生じたとしても、発生する放電電流を大幅に低減することができる。更に、本実施の形態によれば、グリッド24を構成する金属板の内、第1基板10に近い第1金属板28aの電位を第2基板12に近い第2金属板28bの電位よりも高くすることにより、グリッドから第2基板への放電を一層確実に抑制することが可能となる。
【0036】
また、上記SEDおよびその製造方法によれば、高抵抗膜で被覆された金属板を複数枚用意し、これらを積層してグリッドを構成している。そのため、従来に比較してグリッドを厚く形成し、その分、スペーサの高さを低くしてスペーサの小型化を図ることが可能となる。そして、スペーサの小型化に伴い各スペーサの電荷量すなわち帯電量を低減し、電子源への放電および電子ビームの吸引を抑制することができる。従来、電子ビームがスペーサ側に吸引され120μm変位されたのに対し、本実施の形態によれば、20μm以下の変位とすることができた。帯電したスペーサによる電子ビームの変位量は、スペーサの高さの低減にほぼ比例して低下する。
【0037】
また、スペーサには、第1および第2基板から大気圧の圧縮応力がかかる他、取り扱い時の様々な力が作用するため、充分な強度を有していることが求められる。本実施の形態によれば、スペーサの高さを低くできるため、スペーサの倒れあるいは折れが起きに難く、各スペーサの破壊を防止することができる。更に、第1および第2基板間の空間に対するグリッド24の高抵抗膜40の体積率を絶縁破壊を起こさない量へ増加させることが可能となる。
これにより、電子放出素子18の放電破壊が低減し、放電に対する耐電圧性および画像品位の向上したSEDおよびその製造方法が得られる。同時に、電子放出素子に対する耐電圧構造または放電電流低減構造を不要又は簡略化することができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【0038】
また、本実施の形態によれば、それぞれガラスを主成分とする高抵抗物質が塗布された複数枚の金属板を重ね合わせた後、これらを所定の温度で焼成して高抵抗物質をガラス化することにより、それぞれ高抵抗膜で被覆された金属板を形成することができると同時に、複数枚の金属板同士を互いに接合し一体化することができる。従って、グリッド24を構成する金属板の枚数を増加させた場合でも、製造工程が増加することなく、スペーサアッセンブリを容易に製造することが可能となる。
【0039】
更に、本実施の形態によれば、第1および第2スペーサ30a、30bは、グリッド24表面上の高抵抗膜40と融合し、高抵抗膜と一体となってグリッド24に接合されている。そのため、第1および第2スペーサの水平方向および垂直方向の強度が増加し、その結果、真空外囲器15全体の加圧強度を向上することができる。グリッドの高抵抗膜とスペーサとが一体となっていないSEDと比較したところ、本実施の形態に係るSEDは加圧強度が80%向上した。
【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、図5に示すように、グリッド24に複数のスペーサ開孔32を設け、このスペーサ開孔に重ねて第1および第2スペーサ30a、30bを設ける構成としてもよい。より詳細に述べると、スペーサ開孔32は、それぞれ電子ビーム通過孔26間に位置し所定のピッチで配列されている。そして、高抵抗膜40は、グリッド24の表面、電子ビーム通過孔26の壁面、およびスペーサ開孔32の壁面に形成されている。
【0041】
第1スペーサ30aは、スペーサ開孔32に重ねてグリッド24の第1表面24a上に一体的に立設され、また、第2スペーサ30bは、スペーサ開孔32に重ねてグリッド24の第2表面24b上に一体的に立設されている。これにより、各スペーサ開孔32、第1および第2スペーサ30a、30bは互いに整列して位置し、第1および第2スペーサはこのスペーサ開孔32を介して互いに連結されている。従って、第1および第2スペーサ30a、30bは、グリッド24を両面から挟み込んだ状態でグリッド24と一体に形成されている。
【0042】
他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、図5に示す実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、スペーサおよび真空外囲器全体の耐気圧強度を一層向上することが可能となる。
【0043】
上述した実施の形態において、グリッドは2枚の金属板を積層した構成としたが、これに限らず、3枚以上の金属板を積層して構成してもよい。また、第2スペーサは、グリッド上に限らず、第2基板上に形成する構成としてもよい。この発明において、スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は必要に応じて適宜選択可能である。電子源は、表面導電型の電子放出素子に限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等、種々選択可能であり、また、この発明は、SEDに限定されることなく、他のFEDにも適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、電子源側への放電を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置、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】図1の線A−Aに沿って破断した上記SEDの斜視図。
【図3】上記SEDを示す断面図。
【図4】上記SEDにおけるグリッドの製造工程を示す断面図。
【図5】この発明の他の実施の形態に係るSEDの要部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
10…第1基板、 12…第2基板、 14…側壁、
15…真空外囲器、 16…蛍光体スクリーン、 18…電子放出素子、
22…スペーサアッセンブリ、 24…グリッド、
26…電子ビーム通過孔、 28a…第1金属板、 28b…第2金属板、
30a…第1スペーサ、 30b…第2スペーサ、 40…高抵抗膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device including a substrate disposed to face and a plurality of spacers disposed between the substrates, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a high-definition image display device for high-definition broadcasting or a high-resolution image display device associated therewith. In order to achieve these demands, it is necessary to flatten the screen surface and increase the resolution, and at the same time, reduce the weight and thickness.
[0003]
As an image display device that satisfies the above demands, for example, a flat display device such as a field emission display (hereinafter, referred to as FED) has attracted attention. This FED has a first substrate and a second substrate which are opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and these substrates are joined to each other at their peripheral edges directly or via a rectangular frame-shaped side wall, and are connected to a vacuum chamber. Constructs an enclosure. A phosphor layer is formed on the inner surface of the first substrate, and a plurality of electron-emitting devices are provided on the inner surface of the second substrate as electron sources that excite the phosphor layer to emit light.
[0004]
In the above FED, when displaying an image, an anode voltage is applied to the phosphor layer, and the electron beam emitted from the electron-emitting device is accelerated by the anode voltage to collide with the phosphor layer, so that the phosphor emits light. To display the image.
[0005]
In the FED having such a configuration, the size of the electron-emitting device is on the order of micrometers, and the distance between the first substrate and the second substrate can be set on the order of millimeters. Therefore, it is possible to achieve higher resolution, lighter weight, and thinner image display device as compared with a cathode ray tube (CRT) currently used as a display of a television or a computer.
[0006]
On the other hand, in the image display device having the above-described configuration, a plurality of spacers are provided as a support member between these substrates in order to support the atmospheric pressure load applied to the first substrate and the second substrate. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a plate-like grid is provided between a first and a second substrate, and a spacer is provided on the grid.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-272926 A
[Problems to be solved by the invention]
In the image display device as described above, in order to obtain practical display characteristics, it is necessary to use a phosphor similar to a normal cathode ray tube and set the anode voltage to several kV or more, preferably 10 kV or more. . The gap between the first substrate and the second substrate cannot be made so large from the viewpoint of resolution, characteristics of the support member, manufacturability, and the like, and needs to be set to about 1 to 2 mm. Further, when electrons having a high accelerating voltage collide with the phosphor screen, secondary electrons and reflected electrons are generated on the phosphor screen.
[0009]
When the space between the first substrate and the second substrate is narrow as described above, the secondary electrons and reflected electrons generated on the phosphor screen collide with the spacer provided between the substrates, and as a result, the spacer is Be charged. At the accelerating voltage in the FED, the spacer is generally positively charged. In this case, the electron beam emitted from the electron-emitting device is attracted to the spacer and deviates from the original orbit. As a result, there is a problem that mislanding of the electron beam occurs with respect to the phosphor layer, and the color purity of the displayed image is degraded. In addition, the charged charges of the spacer are discharged to the second substrate, and the electron-emitting devices provided on the second substrate may be damaged or deteriorated, and the display quality may be degraded.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image display device which suppresses discharge to the electron source side and has improved reliability and display quality, and a method of manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image display device according to an aspect of the present invention is arranged such that a first substrate having a phosphor screen is opposed to the first substrate with a gap therebetween, and emits electrons to form the first substrate. A second substrate provided with a plurality of electron sources for exciting the phosphor screen, a plurality of metal plates each covered with an insulating film, and a plurality of electron beams respectively corresponding to the electron sources; A plate-like grid having a through hole and provided between the first and second substrates facing the first and second substrates, and a large grid provided on the grid and acting on the first and second substrates; And a plurality of spacers for supporting an atmospheric pressure load.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an image display device, comprising: a first substrate having a phosphor screen; a first substrate having a gap between the first substrate and a first substrate; A second substrate provided with a plurality of electron sources for exciting the surface, a plurality of metal plates each covered with an insulating film are formed by lamination, and a plurality of electron beam passages corresponding to the respective electron sources are formed. A plate-like grid having holes and provided between the first and second substrates facing the first and second substrates, and an atmospheric pressure acting on the first and second substrates provided on the grid A plurality of spacers for supporting a load, and a method for manufacturing an image display device comprising:
A plurality of metal plates on which a plurality of electron beam passage holes are formed are prepared, and a high-resistance material mainly composed of glass is applied to each of the metal plates to cover the metal plate, and the high-resistance material is applied. After laminating a plurality of metal plates, firing was performed to vitrify the high-resistance substance, form a grid covered with a high-resistance film, form a spacer on the surface of the grid, and form the spacer. The first substrate and the second substrate are joined to each other in a state where the grid is arranged at a predetermined position between the first substrate and the second substrate.
[0013]
According to the image display device and the manufacturing method thereof configured as described above, a grid is formed by laminating a plurality of metal plates covered with a high-resistance film, thereby forming a thick grid, and, correspondingly, a spacer. The height of the spacer can be reduced, and the size of the spacer can be reduced. As the spacers are reduced in size, the charge amount of each spacer, that is, the charge amount, can be reduced, and discharge to the electron source and suction of the electron beam can be suppressed.
In addition, the spacer is required to have sufficient strength because it receives compressive stress of atmospheric pressure from the first and second substrates and various forces are applied during handling. According to the above configuration, since the height of the spacer is reduced, it is difficult for the spacer to fall down or be broken, and the destruction of each spacer can be prevented. Furthermore, it is possible to increase the volume ratio of the high resistance film of the grid to the space between the first and second substrates to a value that does not cause dielectric breakdown.
As a result, it is possible to obtain an image display device in which the discharge breakdown of the electron source is reduced, the withstand voltage against discharge and the image quality are improved, and a method of manufacturing the same.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a surface conduction electron-emitting device (hereinafter, referred to as an SED), which is a type of FED, as a flat image display device will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the SED includes a
[0015]
On the inner surface of the
[0016]
On the inner surface of the
[0017]
The
[0018]
As shown in FIGS. 2 and 3, the SED includes a
[0019]
More specifically, the
[0020]
The
[0021]
The high-
[0022]
A plurality of
[0023]
Each of the first and
[0024]
The
[0025]
The SED includes a first
[0026]
In the SED having the above configuration, when displaying an image, an anode voltage is applied to the
[0027]
Next, a method of manufacturing the SED configured as described above will be described. When manufacturing the
[0028]
Next, as shown in FIG. 4B, after the two
[0029]
Subsequently, a number of spacers are integrally formed on the surface of the
[0030]
Thereafter, the through hole of the first mold and the through hole of the second mold are filled with a paste-like spacer forming material. As a spacer forming material, a glass paste containing at least a UV-curable binder (organic component) and a glass filler is used.
[0031]
Subsequently, the filled spacer material is irradiated with ultraviolet rays (UV) as radiation from the outer surfaces of the first and second molds, and the spacer material is cured by UV. Thereafter, heat curing may be performed as necessary. Next, the release agent applied to each of the through holes of the first and second molds is thermally decomposed at about 280 ° C. by heat treatment to create a gap between the spacer forming material and the mold, and the first and second molds are formed. The mold is separated from the
[0032]
Subsequently, the
[0033]
On the other hand, a
[0034]
Next, the
[0035]
According to the SED and the manufacturing method thereof configured as described above, the
[0036]
According to the SED and the method for manufacturing the same, a plurality of metal plates coated with a high-resistance film are prepared and stacked to form a grid. For this reason, it is possible to form the grid thicker than in the related art, and to reduce the height of the spacer by that amount, thereby reducing the size of the spacer. Then, with the downsizing of the spacers, the amount of charge of each spacer, that is, the amount of charge of each spacer can be reduced, and discharge to the electron source and suction of the electron beam can be suppressed. Conventionally, while the electron beam was attracted to the spacer side and displaced by 120 μm, according to the present embodiment, the displacement could be reduced to 20 μm or less. The amount of displacement of the electron beam by the charged spacer decreases almost in proportion to the reduction in the height of the spacer.
[0037]
Further, the spacer is required to have sufficient strength because it is subjected to compressive stress of atmospheric pressure from the first and second substrates and various forces are applied during handling. According to the present embodiment, since the height of the spacer can be reduced, it is difficult for the spacer to fall down or break, and breakage of each spacer can be prevented. Further, the volume ratio of the
As a result, a discharge breakdown of the electron-emitting
[0038]
Further, according to the present embodiment, after laminating a plurality of metal plates each coated with a high-resistance substance mainly composed of glass, they are fired at a predetermined temperature to vitrify the high-resistance substance. By doing so, it is possible to form metal plates each covered with a high-resistance film, and at the same time, it is possible to join and integrate a plurality of metal plates with each other. Therefore, even when the number of metal plates constituting the
[0039]
Further, according to the present embodiment, the first and
[0040]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of
[0041]
The
[0042]
Other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. According to the embodiment shown in FIG. 5, it is possible to obtain the same operation and effect as in the above-described embodiment, and it is possible to further improve the pressure resistance of the spacer and the entire vacuum envelope. .
[0043]
In the above-described embodiment, the grid has a configuration in which two metal plates are stacked. However, the configuration is not limited thereto, and a grid may be configured by stacking three or more metal plates. The second spacer is not limited to being formed on the grid, but may be formed on the second substrate. In the present invention, the diameter and height of the spacer, the dimensions and materials of other components, and the like can be appropriately selected as needed. The electron source is not limited to the surface conduction type electron-emitting device, but can be variously selected from a field emission type, a carbon nanotube, and the like. The present invention is not limited to the SED but can be applied to other FEDs. It is.
[0044]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an image display device that suppresses discharge to the electron source side, improves reliability and display quality, and a method of manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an SED according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the SED taken along a line AA in FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view showing the SED.
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the grid in the SED.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of an SED according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: first substrate, 12: second substrate, 14: side wall,
15: vacuum envelope, 16: phosphor screen, 18: electron-emitting device,
22: spacer assembly, 24: grid,
26: electron beam passage hole, 28a: first metal plate, 28b: second metal plate,
30a: first spacer, 30b: second spacer, 40: high resistance film
Claims (8)
上記第1基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第2基板と、
それぞれ高抵抗膜により被覆された金属板を複数枚積層して形成されているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有し、上記第1および第2基板に対向して第1および第2基板間に設けられた板状のグリッドと、
上記グリッド上に設けられ第1および第2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、を備えた画像表示装置。A first substrate having a phosphor screen,
A second substrate provided with a plurality of electron sources that are opposed to the first substrate with a gap therebetween and emit electrons to excite the phosphor screen;
It is formed by laminating a plurality of metal plates each covered with a high resistance film, and has a plurality of electron beam passage holes respectively corresponding to the electron sources, and is opposed to the first and second substrates. A plate-like grid provided between the first and second substrates;
An image display device comprising: a plurality of spacers provided on the grid to support an atmospheric load acting on the first and second substrates.
上記第2金属板に電位を印加するとともに第1金属板に第2金属板よりも高い電位を印加する電位印加部を更に備え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。The grid has a first metal plate located on the first substrate side, and a second metal plate located on the second substrate side,
2. The image display device according to claim 1, further comprising a potential applying unit that applies a potential to the second metal plate and applies a higher potential to the first metal plate than the second metal plate.
複数の電子ビーム通過孔が形成された複数枚の金属板を用意し、
上記各金属板にガラスを主成分とする高抵抗物質を塗布して金属板を被覆し、
上記高抵抗物質が塗布された複数枚の金属板を積層した後、焼成して高抵抗物質をガラス化し、高抵抗膜で被覆されたグリッドを形成し、
上記グリッドの表面上にスペーサを形成し、
上記スペーサの形成されたグリッドを上記第1基板および第2基板間の所定位置に配置した状態で、上記第1基板および第2基板を互いに接合することを特徴とする画像表示装置の製造方法。A first substrate having a phosphor screen, a second substrate provided with a plurality of electron sources that are opposed to the first substrate with a gap therebetween and emit electrons to excite the phosphor screen, It is formed by laminating a plurality of metal plates each covered with an insulating film, has a plurality of electron beam passage holes respectively corresponding to the electron sources, and has a plurality of electron beam passage holes corresponding to the first and second substrates. Manufacturing of an image display device comprising: a plate-shaped grid provided between first and second substrates; and a plurality of spacers provided on the grid and supporting an atmospheric pressure load acting on the first and second substrates. In the method,
Prepare a plurality of metal plates with a plurality of electron beam passage holes formed,
Each metal plate is coated with a high-resistance substance mainly composed of glass to cover the metal plate,
After laminating a plurality of metal plates coated with the high-resistance substance, firing to vitrify the high-resistance substance, forming a grid coated with a high-resistance film,
Forming a spacer on the surface of the grid,
A method for manufacturing an image display device, wherein the first substrate and the second substrate are joined to each other with the grid on which the spacers are formed being arranged at predetermined positions between the first substrate and the second substrate.
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