JP2006093036A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化および高精細化が可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】 蛍光面が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板１２との間に、複数のスペーサ構体２２が設けられている。各スペーサ構体は、第１基板に対向した第１表面２４ａおよび第２基板に対向した第２表面２４ｂを有した帯状の支持基板２４と、支持基板の第２表面上に立設され支持基板の長手方向に沿って一列に並んで設けられているとともにそれぞれ第２基板に当接した複数のスペーサ３０と、支持基板の第１表面に形成されスペーサと対向して位置した凹所２６と、を有している。複数のスペーサ構体は、互いに間隔を置いて互いに平行に配設されている。
【選択図】 図６

Description

この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設されたスペーサとを備えた画像表示装置に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、平面表示装置を構成するフィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

このＳＥＤは、所定の間隔をおいて対向配置された第１基板および第２基板を備え、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部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。第１基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子放出源として、多数の電子放出素子が配列されている。第１基板および第２基板間に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、複数のスペーサが配置されている。第１基板と第２基板との間には支持基板が設けられ、複数のスペーサはこの支持基板上に立設されている。また、支持基板には、それぞれ電子放出素子から放出された電子ビームが通過する複数の電子ビーム通過孔が形成されている（特許文献１）。

上記ＳＥＤ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。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５ｋＶ以上に設定することが必要となる。
特開２００２−０８２８５０号公報

上記構成のＳＥＤにおいて、第１基板および第２基板に対するスペーサおよび電子ビーム通過孔の位置合わせが重要な課題となる。例えば、支持基板に形成された電子ビーム通過孔およびスペーサは、電子放出素子から放出された電子を遮らない形で設けられねばならない。特に、電子放出素子から蛍光体へ向かう電子ビームの軌道を、支持基板によって遮らないように、支持基板を第１基板および第２基板に対して高い精度で位置合わせする必要がある。この問題は大型で高精細の表示装置になるほど深刻となる。

また、表示装置が大型化した場合、スペーサおよび支持基板からなるスペーサ構体自体も大型化することが必要となるが、既存の製造方法ではスペーサ構体の大型化が困難となる可能性が有る。あるいは、部材製造コストが高価になることが予想される。板状の支持基板において、電子ビーム通過孔の形成位置座標精度は、支持基板のサイズが大きくなるほど低下する。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大型化および高精細化が可能な画像表示装置を提供することにある。

前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、蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前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基板を有した外囲器と、それぞれ前記第１および第２基板の間に設けられ前記第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構体とを備え、
前記各スペーサ構体は、前記第１基板に対向した第１表面および前記第２基板に対向した第２表面を有した帯状の支持基板と、前記支持基板の第２表面上に立設され前記支持基板の長手方向に沿って一列に並んで設けられているとともにそれぞれ前記第２基板に当接した複数のスペーサと、前記支持基板の第１表面に形成され前記スペーサと対向して位置した凹所と、を有し、前記複数のスペーサ構体は、互いに間隔を置いて互いに平行に配設されている。

この発明によれば、スペーサ構体を複数に分割して小型化することにより、各スペーサ構体の位置決め精度および加工精度の向上、並びに製造コストの低減を図ることができる。これにより、大型で高精細な画像表示装置を得ることができる。

以下図面を参照しながら、この発明を、平面型画像表示装置としてのＳＥＤに適用した第１の実施形態について詳細に説明する。
図１、図２および図４に示すように、ＳＥＤは、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の隙間をおいて対向配置されている。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を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器１５を構成している。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、これらの基板同士を接合している。第１基板１０および第２基板１２は、矩形状の有効表示領域Ｅおよび有効表示領域の外側に位置した非表示領域を有している。

有効表示領域Ｅにおいて、第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ（蛍光体層Ｇのみ図示する）、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。本実施形態において、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはほぼ矩形のドット状に形成されている。第１基板１０および第２基板１２の長手方向を第１方向Ｘ、幅方向を第２方向Ｙとした場合、蛍光体層は、第１方向ＸにＲ、Ｇ、Ｂが交互に並んで設けられ、第２方向Ｙに同一色の蛍光体層が並んで設けられている。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およびゲッター膜１９が順に形成されている。

有効表示領域Ｅにおいて、第２基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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、画素に対応して複数列および複数行に配列され、それぞれ対応する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。

図２ないし図６に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設され同一構造を有した複数、例えば、２０個のスペーサ構体２２を備えている。各スペーサ構体２２は、第１および第２基板１０、１２間に配設された細長い帯状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサ３０と、を有している。

支持基板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。支持基板２４は、その長手方向が第２基板１２の第１方向Ｘと平行に延びて配設され、ほぼ全体が有効表示領域Ｅと対向しているとともに、長手方向両端部はそれぞれ有効表示領域Ｅの外側と対向している。支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．３ｍｍに形成されている。支持基板２４の幅は、第２方向Ｙに隣合う電子放出素子１８間の間隔よりも小さく形成されている。支持基板２４の第１表面２４ａには、例えばハーフエッチングにより溝２６が形成され、支持基板２４のほぼ全長に渡って延びている。支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂは、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁層により被覆され、更に、絶縁層に重ねてコート層が形成されている。コート層は、二次電子放出係数が０．４〜２．０と低い材料、例えば、酸化クロムを含有している。

支持基板２４の第２表面２４ｂ上において、有効表示領域Ｅと対向する領域には、複数の柱状のスペーサ３０が一体的に立設され、第１方向Ｘに所定のピッチで一列に並んでいる。各スペーサ３０は、支持基板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。また、各スペーサ３０は、例えば、ほぼ楕円状の横断面形状を有している。スペーサ３０は、例えばガラスを主成分とするスペーサ形成材料を所定の形状に成形した後、焼成してガラス化することにより形成されている。

上記のように構成された複数のスペーサ構体２２は、それぞれ第１方向Ｘに延びているとともに、第２方向Ｙに所定のピッチで配列されている。各支持基板２４の両端部２５は、有効表示領域Ｅの外側で第２基板１２上に立設された台座２８に例えば溶接により固定されている。各支持基板２４の第１表面２４ａは、ゲッター膜１９、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触している。また、各支持基板２４は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと重なることなく、遮光層１１と対向する位置で第１基板１０に接触している。各スペーサ３０の延出端は、第２方向Ｙに隣合う電子放出素子１８間で第２基板１２の内面に当接している。ここでは、スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。

これにより、複数のスペーサ構体２２は、第２方向Ｙに隣合う電子放出素子１８間の領域のみと対向して設けられ、電子放出素子１８から放出された電子ビームを遮らない位置に配設されている。そして、複数のスペーサ構体２２は、第１および第２基板１０、１２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。なお、各スペーサ構体２２の支持基板２４は、接着剤等により第１基板１０に固定してもよい。

ＳＥＤは、支持基板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、メタルバック１７に、例えば、１０ｋＶのアノード電圧を印加する。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。

以上のように構成されたＳＥＤによれば、複数のスペーサ構体２２は、それぞれ帯状の支持基板２４とこの支持基板上に一列に配設された複数のスペーサ３０とを有し、互いに独立して構成されている。そのため、第１および第２基板１０、１２に対し、各スペーサ構体２２を独立して位置合わせすることができ、有効表示領域Ｅ全体を覆う単一のスペーサ構体を用いた場合に比較して、スペーサ構体の位置合わせ精度を向上することができる。

同時に、スペーサ構体２２を複数に分割して小型化することにより、エッチング加工、レーザー加工等、各スペーサ構体の加工精度自体を上げることができる。各スペーサ構体を既存の製造方法により安価に製造することができる。各支持基板２４に電子ビーム通過用の開孔を形成する必要が無く、スペーサ構体２２を容易に、かつ、安価に製造することが可能となる。従って、ＳＥＤの画素ピッチを小さくし高精細化を図った場合でも、また、ＳＥＤを大型化した場合でも、電子放出素子等に対してスペーサ構体を高い精度で位置合わせすることができる。これにより、大型で高精細化なＳＥＤを得ることができる。

各スペーサ構体２２の支持基板２４において、第１表面２４ａには凹所として機能する溝２６が形成され、各スペーサ３０の反対側に位置している。そのため、各支持基板２４は、第１基板１０の表面と直交する方向に弾性変形可能なばね性を有している。複数のスペーサ３０間で高さのバラツキがある場合、高さの高いスペーサ３０と対向する位置で、支持基板２４がスペーサの高さ方向に弾性変形し、バラツキを吸収する。これにより、複数のスペーサ３０は、隙間を生じることなく確実に第２基板１２に当接する。従って、スペーサ構体２２により第１および第２基板１０、１２を安定して支持することができるとともに、スペーサと第２基板との隙間に起因した強電界の発生を抑制することができる。

次に、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。図７ないし図１０に示すように、第２の実施形態によれば、各スペーサ構体２２は、支持基板２４に重ねて設けられたベース基板４０を有している。すなわち、ベース基板４０は細長い帯状の金属板により形成されている。ベース基板４０は支持基板２４よりも僅かに短く、かつ、支持基板の幅と同じか僅かに大きい幅に形成されている。ベース基板４０は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．３ｍｍに形成され、その表面は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁層により被覆され、更に、絶縁層に重ねてコート層が形成されている。

ベース基板４０は、支持基板２４の第１表面２４ａに重ねて配置され、両端部２５を除いて、第１表面２４ａを覆っている。ベース基板４０は、例えば、アロンセラミック等の接着剤４２により複数箇所で支持基板２４に固定され、支持基板に密着している。

上記のように構成された複数のスペーサ構体２２は、それぞれ第１方向Ｘに延びているとともに、第２方向Ｙに所定のピッチで配列されている。各支持基板２４の両端部２５は、有効表示領域Ｅの外側で第２基板１２上に立設された台座２８に例えば溶接により固定されている。各ベース基板４０は、ゲッター膜１９、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触している。また、各支持基板２４は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと重なることなく、遮光層１１と対向する位置で第１基板１０に接触している。各スペーサ３０の延出端は、第２方向Ｙに隣合う電子放出素子１８間で第２基板１２の内面に当接している。ここでは、スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。これにより、複数のスペーサ構体２２は、電子放出素子１８から放出された電子ビームを遮らない位置に配設されているとともに、第１および第２基板１０、１２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。

第２の実施形態において、ＳＥＤの他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、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。第２の実施形態に係るＳＥＤによれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、各スペーサ構体２２において、支持基板２４はベース基板４０に固定されているため、弾性変形してスペーサ３０の高さバラツキを吸収する際、第１基板１０に対する支持基板２４の位置ずれを規制することができる。これにより、スペーサ構体２２全体の位置ずれを防止し、スペーサ構体を高い精度で所望の位置に配置することができる。

図１１に示す第３の実施形態のように、ベース基板４０は、接着に限らず、レーザー溶接等により複数箇所を支持基板２４に溶接してもよい。

また、図１２に示す第４の実施形態のように、ベース基板４０の裏面側を接着剤４４により第１基板１０の内面に接着してもよい。溝２６が形成されている支持基板２４の第１表面２４ａを第１基板１０に接着する場合に比較して、ベース基板４０の接着面積を広く取ることができ、第１基板に対するスペーサ構体２２の接着強度を上げることができる。

第３および第４の実施形態において、ＳＥＤの他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、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。第３および第４の実施形態に係るＳＥＤにおいても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

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。

前述した実施形態において、各スペーサ構体の支持基板２４の凹所は、連続した溝２６により形成したが、これに限らず、スペーサ３０と対向する部分のみに形成してもよい。スペーサの形状や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。

この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 前記ＳＥＤの一部を破断して示す斜視図。 前記ＳＥＤを複数のスペーサ構体および第２基板を示す平面図。 図１の線Ａ−Ａに沿った前記ＳＥＤの断面図。 前記スペーサ構体の端部を拡大して示す断面図。 図１の線Ｂ−Ｂに沿った前記ＳＥＤの断面図。 この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤのスペーサ構体を示す分解斜視図。 前記第２の実施形態に係るＳＥＤのスペーサ構体を示す斜視図。 前記第２の実施形態に係るＳＥＤの第１方向に沿った断面図。 前記第２の実施形態に係るＳＥＤの第２の方向に沿った断面図。 前記第３の実施形態に係るＳＥＤの第２の方向に沿った断面図。 前記第４の実施形態に係るＳＥＤの第２の方向に沿った断面図。

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…スペーサ構体、
２４…支持基板、 ２５…溝、 ２８…台座、 ３０…スペーサ、
４０…ベース基板

Claims (8)

1. 蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前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基板を有した外囲器と、
   それぞれ前記第１および第２基板の間に設けられ前記第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構体とを備え、
   前記各スペーサ構体は、前記第１基板に対向した第１表面および前記第２基板に対向した第２表面を有した帯状の支持基板と、前記支持基板の第２表面上に立設され前記支持基板の長手方向に沿って一列に並んで設けられているとともにそれぞれ前記第２基板に当接した複数のスペーサと、前記支持基板の第１表面に形成され前記スペーサと対向して位置した凹所と、を有し、
   前記複数のスペーサ構体は、互いに間隔を置いて互いに平行に配設されている画像表示装置。
2. 前記第１および第２基板の一辺と平行な方向を第１方向、この第１方向と直交する方向を第２方向とした場合、各スペーサ構体の支持基板は前記第１方向に沿って延びているとともに、第１および第２基板の有効表示領域の外側で、前記第２基板に固定された両端部を有している請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記電子放出素子は、前記第１方向および第２方向にそれぞれ隙間をおいて配列され、
   前記各スペーサ構体の支持基板は、前記第２方向に隣合う電子放出素子間の間隔よりも小さな幅を有し、前記電子放出素子間の領域のみと対向して設けられている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記支持基板の第１表面は前記第１基板に当接している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記各スペーサ支持構体は、前記支持基板の第１表面に重ねて設けられた細長い帯状のベース基板を有し、前記ベース基板は前記支持基板に固定されているとともに、前記第１基板の内面に当接している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記ベース基板は接着剤により前記支持基板に固定されている請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記ベース基板は前記支持基板に溶接されている請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記ベース基板は、前記第１基板の内面に固定されている請求項５に記載の画像表示装置。

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