【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放出源として複数の電子放出素子が設けられている。
【０００４】
また、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に、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。そして、この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】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
このようなスペーサによる電子ビームの吸引を低減するため、スペーサ表面の全部または一部に導電処理を施して帯電を逃がすことが考えられる。例えば、特許文献１には、絶縁スペーサの第２基板側の端部に導電性処理を施し、スペーサの帯電を逃がす構造が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５，７２６，５２９号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スペーサに導電性処理を施した場合、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。また、スペーサを介して第１基板から第２基板に流れる無効電流が増加し、温度の上昇や消費電力の増加を引き起こす恐れがある。更に、微細なスペーサに導電処理を施すことは非常に困難であり、製造効率が低下する。
【００１１】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出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を提供することにある。
【００１２】
【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放出源が設けられた第２基板と、上記第１基板と第２基板との間に設けられ、第１および第２基板に作用する大気圧を支持する複数のスペーサと、を備え、各スペーサは、上記第１基板と第２基板との間の途中から複数に分割され、隙間を置いて並んでいるとともに上記第２基板に当接した複数の分割部を有している。
【００１３】
上記のように構成された画像表示装置によれば、各スペーサの第２基板側の部分は、隙間を置いて並んだ複数の分割部に分割され、各分割部が第２基板に当接している。各分割部は、スペーサの非分割部分に対して、細く形成され帯電量も充分に小さくなる。そのため、この細い分割部が第２基板に当接して電子放出素子の近傍に位置した場合でも、電子放出素子から放出された電子ビームに与える影響、すなわち、スペーサの分割部から電子ビームに作用する吸引力を充分に小さくすることが可能となる。これにより、スペーサの帯電に起因する電子ビームの軌道ずれを低減し、画像品位の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
同時に、スペーサに導電処理を施す必要がなく、製造効率の向上を図ることが可能となる。また、スペーサから第２基板側へ放電を防止し、電子放出素子の損傷あるいは劣化を抑制することができる。更に、スペーサを介して第１基板から第２基板に流れる無効電流を無くし、温度の上昇や消費電力の増加を抑制することが可能となる。スペーサの第２基板側の部分のみを分割した構成とすることにより、スペーサ全体を細く形成する場合に比較して、スペーサを容易にかつ確実に形成することができ、スペーサの形成率が向上する。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１ないし図４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。
【００１７】
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、および図示しないゲッタ膜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。
【００１８】
図６に示すように、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ矩形状に形成されている。第１基板１０および第２基板１２の長手方向をＸ、幅方向をＹとした場合、赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、Ｘ方向に沿って所定のピッチで交互に配列されている。また、Ｙ方向については、同一色の蛍光体層が所定のピッチで配列されている。そして、これらの蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ蛍光体画素を形成している。遮光層１１は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ間の隙間を埋めるようにマトリクス状に形成されている。なお、図６においては、メタルバックを省略して示している。
【００１９】
図１ないし図４および図７に示すように、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放出源として、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。すなわち、電子放出素子１８は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列され、それぞれ蛍光体層と対向している。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。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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２ないし図５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スペーサと、を備えている。
【００２２】
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、Ｘ方向およびＹ方向に電子放出素子１８と同一のピッチで配列されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して位置し、電子放出素子１８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。
【００２３】
グリッド２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍに形成されている。グリッド２４の表面には、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４からなる酸化膜が形成されている。更に、グリッド２４の少なくとも第２基板側の表面には、ガラス、セラミックからなる高抵抗物質を塗布、焼成した高抵抗膜が形成され、高抵抗膜の抵抗は、Ｅ＋８Ω／□以上に設定されている。放電電流制限効果を有する高抵抗膜は、グリッド２４に設けられた電子ビーム通過孔２６の壁面にも形成されている。
【００２４】
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、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。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はグリッド２４を間に挟んで互いに整列して延びて、グリッド２４と一体に形成されている。
【００２５】
第１スペーサ３０ａは、細長い板状に形成され、Ｘ方向に沿って延びている。一例として、第１スペーサ３０ａは、グリッド２４側に位置した底面が０．３×２０ｍｍ、第１基板１０側の先端が０．２×２０ｍｍ、高さＨ１が０．６ｍｍに形成されている。そして、第１スペーサ３０ａは、電子ビーム通過孔２６の間でグリッド２４の第１表面２４ａ上に立設され、その延出端は、図６に示すように、蛍光体層の間で第１基板１０に当接している。
【００２６】
図３ないし図７に示すように、第２スペーサ３０ｂは細長い板状に形成された基端部４０と、基端部から複数に分割され第２基板１２まで延びた複数の分割部４２と、を有している。すなわち、第２スペーサ３０ｂは、第１基板１０と第２基板１２との間の途中から、ここでは、グリッド２４と第２基板との間の途中から複数に分割されている。基端部４０は、電子ビーム通過孔２６の間でグリッド２４の第２表面２４ｂ上に立設され、Ｘ方向に沿って延びている。一例として、基端部４０のグリッド２４側に位置した底面は０．３×２０ｍｍの寸法に形成されている。
【００２７】
複数の分割部４２はＸ方向に隙間を置いて並んで設けられ、櫛歯状に形成されている。各分割部４２は寸法が０．２×０．２ｍｍ、高さｈが０．２ｍｍに形成され、Ｘ方向に沿った分割部４２のピッチｐは２ｍｍに設定されている。第２スペーサ３０ｂ全体の高さＨ２は０．８ｍｍに形成され、第１スペーサ３０ａの高さＨ１よりも高く形成されている。各分割部４２の高さｈは、スペーサ全体の高さ、ここでは、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの合計の高さ（Ｈ１＋Ｈ２）に対して２０ないし９０％に形成されていることが望ましい。
【００２８】
図７および図８に示すように、第２スペーサ３０ｂの分割部４２の延出端は、隣合う電子放出素子１８に対し等間隔を置いた位置で第２基板１２に当接している。各分割部４２の中心をＳＣ、電子放出素子１８の中心ＥＣを通りＹ方向と平行に延びた直線ＣＹ、Ｘ方向に互いに隣合う２つの電子放出素子１８の中心ＥＣを通る中心線をＣＸとした場合、分割部４２は、Ｘ方向に隣合う２本の中心線ＣＹ間のほぼ中間に位置し、かつ、Ｙ方向に隣合う２本の直線ＣＸ間のほぼ中間に位置するように配置されている。
【００２９】
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。
【００３０】
ＳＥＤは、グリッド２４および第１基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、グリッド２４およびメタルバック１７にそれぞれ接続され、例えば、グリッド２４に１２ｋＶ、メタルバック１７に１０ｋＶ程度の電圧を印加する。すなわち、グリッド２４に印加する電圧は、第１基板１０に印加する電圧と同一か、より高く設定されている。あるいは、場合により、グリッド２４に印加する電圧は、第１基板１０に印加する電圧より低く設定される。
【００３１】
上記ＳＥＤにおいて、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にアノード電圧が印加され、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。
【００３２】
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を製造する場合、図９に示すように、まず、所定寸法のグリッド２４、グリッドとほぼ同一の寸法を有した矩形板状の第１および第２成形型３６ａ、３６ｂを用意する。この場合、Ｆｅ−４５〜５５％Ｎｉからなる板厚０．１ｍｍの薄板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６を形成しグリッド２４とする。その後、グリッド２４全体を酸化処理により酸化させ、電子ビーム通過孔２６の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液をスプレー被覆し、乾燥、焼成して高抵抗膜を形成する。
【００３３】
第１および第２成形型３６ａ、３６ｂは、スペーサ形成用の凹所３８ａ、３８ｂを有している。そして、第１および第２成形型３６ａ、３６ｂの凹所２８ａ、３８ｂにガラスを主成分としたスペーサ形成材料４４を充填する。続いて、図１０に示すように、第１成形型３６ａを、グリッド２４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成形型３６ｂをグリッド２４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成形型３６ａ、グリッド２４、および第２成形型３６ｂを図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【００３４】
次いで、充填されたスペーサ形成材料４４に対し、第１および第２成形型３６ａ、３６ｂの外面側から放射線として紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料を硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行ってもよい。続いて、第１および第２成形型３６ａ、３６ｂをグリッド２４から離型する。更に、スペーサ形成材料４４により第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが成形されたグリッド２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成する。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が得られる。
【００３５】
一方、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１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。
【００３６】
続いて、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上に配置され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。
【００３７】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、各第２スペーサ３０ｂの第２基板１２側の部分は、隙間を置いて並んだ複数の分割部４２に分割され、各分割部が第２基板に当接している。分割部４２は、スペーサの非分割部分、つまり、基端部４０に対して、細く形成され帯電量も充分に小さくなる。そのため、この細い分割部４２が第２基板１２に当接して電子放出素子１８の近傍に位置している場合でも、電子放出素子から放出された電子ビームに与える影響、すなわち、スペーサの分割部４２から電子ビームに作用する吸引力を充分に小さくすることが可能となる。これにより、スペーサの帯電に起因する電子ビームの軌道ずれを低減し、電子放出素子１８から放出された電子ビームを蛍光体スクリーンの目標とする蛍光体層に到達させることができる。従って、電子ビームのミスランディングを低減して色純度の劣化を防止し、画像品位の向上を図ることができる。
【００３８】
同時に、スペーサに特別な導電処理を施す必要がなく、製造効率の向上を図ることが可能となる。また、スペーサから第２基板１２側へ放電を防止し、電子放出素子の損傷あるいは劣化を抑制することができる。更に、スペーサを介して第１基板１０から第２基板１２に流れる無効電流を無くし、温度の上昇や消費電力の増加を抑制することが可能となる。スペーサの第２基板１２側の部分のみを分割した構成とすることにより、スペーサ全体を細く形成する場合に比較して、スペーサを容易にかつ確実に形成することができ、スペーサの形成率が向上する。これにより、スペーサの形成率が良好で、かつ、電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出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ＳＥＤが得られる。
【００３９】
本発明者等は、上述した実施の形態に係る構成を有した実施例１および実施例２、および他の構成を有した種々の比較例１ないし４を用意し、評価試験を行った。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
実施例１および２において、第２スペーサは複数の分割部を有し、スペーサのＸ方向長さを２０ｍｍ、分割部の高さをスペーサ全体の高さに対してそれぞれ２０％、９０％とした。実施例１では、分割部の形成率が１００％、スペーサ付近を通る電子ビームのミスランディング面積比率は８％であった。また、実施例２では、第２スペーサの形成率が１００％、スペーサ付近を通る電子ビームのミスランディング面積比率は５％であった。このことから、分割部を設けることにより高い形成率が得られるとともに、電子ビームのミスランディングを低減できることが分かる。また、電子ビームのミスランディングの面積比率は、分割部の高さが高くなるにつれて低下することが分かる。
【００４２】
一方、比較例１において、第２スペーサは長さ２０ｍｍ、分割部なしとした。この場合、第２スペーサの形成率は１００％であるが、電子ビームのミスランディング面積比率は１００％であり、電子ビームの軌道はスペーサによって大きくずれていることが分かる。
【００４３】
比較例２および３において、第２スペーサは複数の分割部を有し、スペーサのＸ方向長さを２０ｍｍ、分割部の高さをスペーサ全体の高さに対してそれぞれ１０％、９５％とした。比較例２では、分割部の形成率が１００％、スペーサ付近を通る電子ビームのミスランディング面積比率は１５％であった。また、比較例３では、第２スペーサの形成率が９０％、スペーサ付近を通る電子ビームのミスランディング面積比率は５％であった。このことから、分割部の高さが低すぎると、形成率が高い反面、電子ビームの軌道ずれが生じることが分かる。また、分割部の高さが高すぎると、電子ビームの軌道ずれは低い反面、形成率が低下することが分かる。
【００４４】
比較例４のように、スペーサ全体の全長を０．２ｍｍとし細く形成した場合、電子ビームのミスランディングを低減することができる反面、スペーサの形成率が大幅に低下した。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明において、スペーサ全体および分割部の長さや高さ、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。また、各スペーサにおいて分割部の数、形状は必要に応じて変更可能である。電子放出源は、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。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出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提供するができる。
【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のＹ方向に沿った断面図。
【図４】上記ＳＥＤのＸ方向に沿った断面図。
【図５】上記ＳＥＤのスペーサを拡大して示す斜視図。
【図６】上記ＳＥＤの蛍光体スクリーンとスペーサとの位置関係を示す平面図。
【図７】上記ＳＥＤにスペーサの分割部と電子放出素子との関係を示す平面図。
【図８】上記分割部と電子放出素子との位置関係を拡大して示す平面図。
【図９】上記ＳＥＤにおけるスペーサアッセンブリの製造工程を示す断面図。
【図１０】上記スペーサアッセンブリの製造工程を示す断面図。
【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、 ３０ａ…第１スペーサ、
３０ｂ…第２スペーサ、 ４０…基端部、 ４２…分割部
４４…スペーサ形成材料[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 emission sources that excite the phosphor layer to emit light.
[0004]
Further, in order to support an atmospheric pressure load applied to the first substrate and the second substrate, a plurality of spacers are provided between the substrates as a support member. In the 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, whereby the phosphor is formed. It emits light and displays an 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]
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.
[0007]
When the space between the first substrate and the second substrate is narrow, secondary electrons and reflected electrons generated on the phosphor screen collide with the spacers provided between the substrates, and as a result, the spacers are 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.
[0008]
In order to reduce the attraction of the electron beam by the spacer, it is conceivable to release the charge by performing a conductive treatment on all or a part of the surface of the spacer. For example, Patent Literature 1 discloses a structure in which an end portion of an insulating spacer on a second substrate side is subjected to a conductive process to release the charge of the spacer.
[0009]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,726,529
[Problems to be solved by the invention]
However, when the spacers are subjected to the conductive treatment, the charged charges of the spacers 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. . Also, the reactive current flowing from the first substrate to the second substrate via the spacer increases, which may cause a rise in temperature and an increase in power consumption. Further, it is very difficult to perform a conductive treatment on the fine spacer, and the manufacturing efficiency is reduced.
[0011]
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 that can easily control the trajectory of an electron beam, suppresses discharge to the electron emission source side, and improves reliability and display quality. To provide.
[0012]
[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 emission sources for exciting the phosphor screen, and a plurality of substrates provided between the first and second substrates and supporting an atmospheric pressure acting on the first and second substrates. And a spacer, wherein each spacer is divided into a plurality of parts from the middle between the first substrate and the second substrate, and is divided into a plurality of divided portions which are arranged with a gap and abut on the second substrate. Have.
[0013]
According to the image display device configured as described above, the portion of each spacer on the second substrate side is divided into a plurality of divided portions arranged with a gap, and each divided portion comes into contact with the second substrate. I have. Each divided portion is formed thinner than the non-divided portion of the spacer, and the charge amount is sufficiently small. For this reason, even when the narrow divided portion is in contact with the second substrate and located near the electron-emitting device, it has an effect on the electron beam emitted from the electron-emitting device, that is, acts on the electron beam from the divided portion of the spacer. The suction force can be made sufficiently small. Thereby, it is possible to reduce the deviation of the trajectory of the electron beam due to the charging of the spacer, and to improve the image quality.
[0014]
At the same time, it is not necessary to perform a conductive treatment on the spacer, and it is possible to improve the manufacturing efficiency. Further, discharge from the spacer to the second substrate side can be prevented, and damage or deterioration of the electron-emitting device can be suppressed. Further, it is possible to eliminate a reactive current flowing from the first substrate to the second substrate via the spacer, thereby suppressing an increase in temperature and an increase in power consumption. By adopting a configuration in which only the portion of the spacer on the second substrate side is divided, the spacer can be formed more easily and more reliably than in a case where the entire spacer is formed thinner, and the formation rate of the spacer is improved. .
[0015]
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.
[0016]
As shown in FIGS. 1 to 4, the SED includes a first substrate 10 and a second substrate 12 each formed of a rectangular glass plate as a transparent insulating substrate. They are arranged facing each other with a gap of 0 mm. The second substrate 12 is formed to have a slightly larger dimension than the first substrate 10. Then, the first substrate 10 and the second substrate 12 are joined to each other via a rectangular frame-shaped side wall 14 made of glass, and a flat rectangular vacuum envelope 15 whose inside is maintained at a high vacuum. Is composed.
[0017]
On the inner surface of the first substrate 10, a phosphor screen 16 is formed as a phosphor screen. The phosphor screen 16 is configured by arranging phosphor layers R, G, B that emit red, blue, and green light by collision of electrons, and the light-shielding layer 11. These phosphor layers R, G, and B are formed in stripes or dots. On the phosphor screen 16, a metal back 17 made of aluminum or the like and a getter film (not shown) are sequentially formed. Note that a transparent conductive film or a color filter film made of, for example, ITO may be provided between the first substrate 10 and the phosphor screen 16.
[0018]
As shown in FIG. 6, the phosphor layers R, G, and B of the phosphor screen 16 are each formed in a rectangular shape. When the longitudinal direction of the first substrate 10 and the second substrate 12 is X, and the width direction is Y, the phosphor layers R, G, and B of three colors of red, green, and blue are arranged at a predetermined pitch along the X direction. Are alternately arranged. In the Y direction, phosphor layers of the same color are arranged at a predetermined pitch. These phosphor layers R, G, and B form phosphor pixels, respectively. The light-shielding layer 11 is formed in a matrix so as to fill gaps between the phosphor layers R, G, and B. In FIG. 6, the metal back is omitted.
[0019]
As shown in FIGS. 1 to 4 and 7, on the inner surface of the second substrate 12, a large number of surface conduction type emitting electron beams are provided as electron emission sources for exciting the phosphor layer of the phosphor screen 16. An electron-emitting device 18 is provided. These electron-emitting devices 18 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. That is, the electron-emitting devices 18 are arranged at the same pitch as the phosphor layers R, G, and B in the X direction and the Y direction, respectively, and face the phosphor layers, respectively. Each of the electron-emitting devices 18 includes an electron-emitting portion (not shown), a pair of device electrodes for applying a voltage to the electron-emitting portion, and the like. A large number of wirings 21 for supplying a potential to the electron-emitting devices 18 are provided in a matrix on the inner surface of the second substrate 12, and the ends of the wirings 21 are extended to the peripheral portion of the vacuum envelope 15.
[0020]
The side wall 14 functioning as a bonding member is sealed to the peripheral portion of the first substrate 10 and the peripheral portion of the second substrate 12 by a sealing material 20 such as low-melting glass, low-melting metal, or the like. The second substrates are joined together.
[0021]
As shown in FIGS. 2 to 5, the SED includes a spacer assembly 22 disposed between the first substrate 10 and the second substrate 12. In the present embodiment, the spacer assembly 22 includes a plate-shaped grid 24 and a plurality of spacers integrally provided on both sides of the grid.
[0022]
More specifically, the grid 24 has a first surface 24a facing the inner surface of the first substrate 10 and a second surface 24b facing the inner surface of the second substrate 12, and is arranged in parallel with these substrates. A large number of electron beam passage holes 26 are formed in the grid 24 by etching or the like, and are arranged at the same pitch as the electron-emitting devices 18 in the X direction and the Y direction. The electron beam passage holes 26 are respectively located opposite to the electron-emitting devices 18, and transmit the electron beams emitted from the electron-emitting devices 18. The electron beam passage hole 26 is formed in a rectangular shape of, for example, 0.15 to 0.25 mm × 0.15 to 0.25 mm.
[0023]
The grid 24 is formed of, for example, an iron-nickel-based metal plate to a thickness of 0.1 to 0.25 mm. On the surface of the grid 24, an oxide film made of an element constituting the metal plate, for example, an oxide film made of Fe 3 O 4 or NiFe 2 O 4 is formed. Further, a high-resistance film formed by applying and firing a high-resistance material made of glass or ceramic is formed on at least the surface of the grid 24 on the second substrate side, and the resistance of the high-resistance film is set to E + 8 Ω / □ or more. I have. The high resistance film having the discharge current limiting effect is also formed on the wall surface of the electron beam passage hole 26 provided in the grid 24.
[0024]
A plurality of first spacers 30a are erected integrally on the first surface 24a of the grid 24, and the extending ends of the first spacers 30a are interposed via the getter film, the metal back 17, and the light shielding layer 11 of the phosphor screen 16. It is in contact with one substrate 10. A plurality of second spacers 30 b are integrally provided on the second surface 24 b of the grid 24, and the extending ends thereof are in contact with the wirings 21 provided on the inner surface of the second substrate 12. The first and second spacers 30a and 30b extend in alignment with each other with the grid 24 interposed therebetween, and are formed integrally with the grid 24.
[0025]
The first spacer 30a is formed in an elongated plate shape, and extends along the X direction. As an example, the first spacer 30a is formed such that the bottom surface located on the grid 24 side is 0.3 × 20 mm, the tip on the first substrate 10 side is 0.2 × 20 mm, and the height H1 is 0.6 mm. The first spacer 30a is erected on the first surface 24a of the grid 24 between the electron beam passage holes 26, and its extending end is located between the phosphor layers as shown in FIG. It is in contact with the substrate 10.
[0026]
As shown in FIGS. 3 to 7, the second spacer 30 b includes a base end portion 40 formed in an elongated plate shape, a plurality of divided portions 42 divided from the base end portion and extending to the second substrate 12, have. That is, the second spacer 30b is divided into a plurality of parts from the middle between the first substrate 10 and the second substrate 12, here, the middle between the grid 24 and the second substrate. The base end portion 40 is erected on the second surface 24b of the grid 24 between the electron beam passage holes 26 and extends along the X direction. As an example, the bottom surface located on the grid 24 side of the base end portion 40 is formed to have a size of 0.3 × 20 mm.
[0027]
The plurality of divisions 42 are provided side by side with a gap in the X direction, and are formed in a comb shape. Each of the divided portions 42 has a size of 0.2 × 0.2 mm and a height h of 0.2 mm, and the pitch p of the divided portions 42 along the X direction is set to 2 mm. The height H2 of the entire second spacer 30b is 0.8 mm, and is higher than the height H1 of the first spacer 30a. The height h of each divided portion 42 may be formed to be 20 to 90% of the height of the entire spacer, here, the total height (H1 + H2) of the first and second spacers 30a and 30b. desirable.
[0028]
As shown in FIGS. 7 and 8, the extending end of the divided portion 42 of the second spacer 30b is in contact with the second substrate 12 at a position equidistant from the adjacent electron-emitting devices 18. The center of each divided portion 42 is SC, the straight line CY extends in parallel with the Y direction through the center EC of the electron-emitting device 18, and the center line passing through the center EC of two electron-emitting devices 18 adjacent to each other in the X direction is CX. In this case, the dividing portion 42 is disposed so as to be located substantially in the middle between two center lines CY adjacent to each other in the X direction and to be located almost in the middle between two straight lines CX adjacent in the Y direction. ing.
[0029]
The spacer assembly 22 configured as described above is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 12. The first and second spacers 30a and 30b contact the inner surfaces of the first substrate 10 and the second substrate 12 to support the atmospheric load acting on these substrates, and to set the distance between the substrates to a predetermined value. Has been maintained.
[0030]
The SED includes a voltage supply unit (not shown) that applies a voltage to the grid 24 and the metal back 17 of the first substrate 10. The voltage supply unit is connected to the grid 24 and the metal back 17, respectively, and applies, for example, a voltage of about 12 kV to the grid 24 and about 10 kV to the metal back 17. That is, the voltage applied to the grid 24 is set equal to or higher than the voltage applied to the first substrate 10. Alternatively, in some cases, the voltage applied to the grid 24 is set lower than the voltage applied to the first substrate 10.
[0031]
In the SED, when displaying an image, an anode voltage is applied to the phosphor screen 16 and the metal back 17, and the electron beam emitted from the electron-emitting device 18 is accelerated by the anode voltage to collide with the phosphor screen 16. Thereby, the phosphor layer of the phosphor screen 16 is excited to emit light, and an image is displayed.
[0032]
Next, a method of manufacturing the SED configured as described above will be described. When manufacturing the spacer assembly 22, as shown in FIG. 9, first, a grid 24 having a predetermined size and first and second forming dies 36a and 36b each having a rectangular plate shape having substantially the same size as the grid are prepared. In this case, a thin plate made of Fe-45 to 55% Ni having a thickness of 0.1 mm is degreased, washed, and dried, and then the electron beam passage holes 26 are formed by etching to form the grid 24. Thereafter, the entire grid 24 is oxidized by an oxidation process, and an insulating film is formed on the grid surface including the inner surface of the electron beam passage hole 26. Further, a coating liquid containing glass as a main component is spray-coated on the insulating film, dried and fired to form a high-resistance film.
[0033]
The first and second molds 36a, 36b have recesses 38a, 38b for spacer formation. Then, the recesses 28a and 38b of the first and second molds 36a and 36b are filled with a spacer forming material 44 mainly composed of glass. Subsequently, as shown in FIG. 10, the first mold 36 a is brought into close contact with the first surface 24 a of the grid while being positioned on the grid 24. Similarly, with the second mold 36b positioned on the grid 24, it is brought into close contact with the second surface 24b of the grid. Then, the first molding die 36a, the grid 24, and the second molding die 36b are fixed to each other using a clamper (not shown) or the like.
[0034]
Next, the filled spacer forming material 44 is irradiated with ultraviolet rays (UV) as radiation from the outer surfaces of the first and second molds 36a and 36b to cure the spacer forming material. Thereafter, heat curing may be performed as necessary. Subsequently, the first and second molds 36a and 36b are released from the grid 24. Further, the grid 24 on which the first and second spacers 30a and 30b are formed by the spacer forming material 44 is heat-treated in a heating furnace, and after the binder is blown out of the spacer forming material, the grid 24 is heated at about 500 to 550 ° C. for 30 minutes. The spacer forming material is fully baked for one hour. Thereby, the spacer assembly 22 in which the first and second spacers 30a and 30b are formed on the grid 24 is obtained.
[0035]
On the other hand, the first substrate 10 provided with the phosphor screen 16 and the metal back 17 and the second substrate 12 provided with the electron-emitting devices 18 and the wirings 21 and joined to the side wall 14 are prepared in advance. Keep it.
[0036]
Subsequently, the spacer assembly 22 configured as described above is positioned and arranged on the second substrate 12. At this time, the spacer assembly 22 is positioned so that the extending ends of the second spacers 30b are respectively arranged on the wirings 21. In this state, the first substrate 10, the second substrate 12, and the spacer assembly 22 are arranged in a vacuum chamber, and after evacuating the vacuum chamber, the first substrate is joined to the second substrate via the side wall 14. . Thus, an SED including the spacer assembly 22 is manufactured.
[0037]
According to the SED configured as described above, the portion of each second spacer 30b on the second substrate 12 side is divided into a plurality of divided portions 42 arranged with a gap, and each divided portion is formed on the second substrate. Abut. The divided portion 42 is formed thinner than the non-divided portion of the spacer, that is, the base end portion 40, and the charge amount is sufficiently small. Therefore, even when the narrow dividing portion 42 is in contact with the second substrate 12 and is located near the electron-emitting device 18, the influence on the electron beam emitted from the electron-emitting device, that is, the spacer dividing portion 42 Thus, it is possible to sufficiently reduce the attraction force acting on the electron beam. Thereby, the orbital deviation of the electron beam due to the charging of the spacer can be reduced, and the electron beam emitted from the electron-emitting device 18 can reach the target phosphor layer of the phosphor screen. Therefore, it is possible to reduce mislanding of the electron beam, prevent color purity from deteriorating, and improve image quality.
[0038]
At the same time, it is not necessary to perform a special conductive treatment on the spacer, and it is possible to improve the manufacturing efficiency. Further, discharge from the spacer to the second substrate 12 side can be prevented, and damage or deterioration of the electron-emitting device can be suppressed. Further, it is possible to eliminate a reactive current flowing from the first substrate 10 to the second substrate 12 via the spacer, thereby suppressing an increase in temperature and an increase in power consumption. By adopting a configuration in which only the portion of the spacer on the side of the second substrate 12 is divided, the spacer can be formed more easily and more reliably than in the case where the entire spacer is formed thinner, and the formation rate of the spacer is improved. I do. As a result, an SED having a good spacer formation rate, easily controlling the trajectory of the electron beam, suppressing discharge to the electron emission source side, and improving reliability and display quality can be obtained.
[0039]
The present inventors prepared Examples 1 and 2 having the configuration according to the above-described embodiment and various Comparative Examples 1 to 4 having other configurations, and performed evaluation tests. Table 1 shows the results.
[0040]
[Table 1]
[0041]
In Examples 1 and 2, the second spacer had a plurality of divided portions, the length in the X direction of the spacer was 20 mm, and the height of the divided portions was 20% and 90%, respectively, with respect to the height of the entire spacer. . In Example 1, the formation ratio of the divided portion was 100%, and the mislanding area ratio of the electron beam passing near the spacer was 8%. In Example 2, the formation rate of the second spacer was 100%, and the mislanding area ratio of the electron beam passing near the spacer was 5%. From this fact, it can be seen that the provision of the divided portions can provide a high formation rate and can reduce the mislanding of the electron beam. Also, it can be seen that the area ratio of the mislanding of the electron beam decreases as the height of the divided portion increases.
[0042]
On the other hand, in Comparative Example 1, the second spacer had a length of 20 mm and no division. In this case, although the formation rate of the second spacer is 100%, the mislanding area ratio of the electron beam is 100%, and it can be seen that the trajectory of the electron beam is largely shifted by the spacer.
[0043]
In Comparative Examples 2 and 3, the second spacer had a plurality of divisions, the length of the spacer in the X direction was 20 mm, and the height of the divisions was 10% and 95%, respectively, of the height of the entire spacer. . In Comparative Example 2, the formation ratio of the divided portions was 100%, and the mislanding area ratio of the electron beam passing near the spacer was 15%. In Comparative Example 3, the formation rate of the second spacer was 90%, and the mislanding area ratio of the electron beam passing near the spacer was 5%. From this, it can be seen that if the height of the divided portion is too low, the formation rate is high, but the orbital deviation of the electron beam occurs. Also, if the height of the divided portion is too high, the orbital deviation of the electron beam is low, but the formation rate is reduced.
[0044]
As in Comparative Example 4, when the entire spacer was formed to be as thin as 0.2 mm, the mislanding of the electron beam could be reduced, but the formation rate of the spacer was significantly reduced.
[0045]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments. Further, components of different embodiments may be appropriately combined. In the present invention, the length and height of the entire spacer and the divided portion, and the dimensions and materials of other components can be appropriately selected as needed. Further, the number and shape of the divided portions in each spacer can be changed as needed. The electron emission source is not limited to the surface conduction type electron emission element, 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 is applicable to other FEDs. It is possible.
[0046]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an image display device that can easily control the trajectory of an electron beam, suppresses discharge to the electron emission source side, and improves reliability and display quality.
[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 cross-sectional view of the SED along a Y direction.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the SED along the X direction.
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a spacer of the SED.
FIG. 6 is a plan view showing a positional relationship between a phosphor screen and a spacer of the SED.
FIG. 7 is a plan view showing a relationship between a divided portion of a spacer and an electron-emitting device in the SED.
FIG. 8 is an enlarged plan view showing the positional relationship between the division section and the electron-emitting device.
FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process of the spacer assembly in the SED.
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing process of the spacer assembly.
[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, 30a: first spacer,
30b: second spacer, 40: base end portion, 42: divided portion 44: spacer forming material
