JP2006100176A - Flat surface display device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることにより画像を表示する平面型表示装置に関する。 The present invention relates to a flat display device that displays an image by, for example, emitting electrons from an electron-emitting device provided on a back substrate and exciting and emitting a phosphor layer provided on the front substrate.
近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する平面型表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ(FED)や、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置(SED)等が知られている。 In recent years, a field emission display (FED), a display device (SED) having a surface conduction electron-emitting device, and the like are known as a flat display device having a flat envelope having a flat panel structure.
FEDやSEDでは、スペーサを介して所定の間隔を置いて対向配置された前面基板および背面基板を矩形枠状の側壁で周縁部を互いに接合し、内部を真空にした真空外囲器を有している。 The FED and SED have a vacuum envelope in which the front and back substrates, which are opposed to each other with a predetermined interval through a spacer, are joined to each other by a rectangular frame-shaped side wall, and the inside is evacuated. ing.
前面基板の内面には3色の蛍光体層とこれを覆うメタルバックが形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子放出源として蛍光体層の画素毎に対応した多数の電子放出素子が配置されている。また、真空外囲器内部の高真空を維持するため、前面基板の内面にゲッタ膜が形成される。 A phosphor layer of three colors and a metal back covering the phosphor layer are formed on the inner surface of the front substrate, and a large number of phosphor layers corresponding to each pixel of the phosphor layer as an electron emission source for exciting and emitting the phosphor layer on the inner surface of the rear substrate. An electron-emitting device is disposed. Further, in order to maintain a high vacuum inside the vacuum envelope, a getter film is formed on the inner surface of the front substrate.
蛍光体層には、電子放出素子より数kV高い電圧が印加されており、個々の電子放出素子から放出された電子ビームはこの電界によって加速される。そして、この加速された電子ビームが対応する蛍光体層に照射され、蛍光体を励起発光させてカラー画像を表示する。 A voltage several kV higher than the electron-emitting device is applied to the phosphor layer, and the electron beam emitted from each electron-emitting device is accelerated by this electric field. Then, the accelerated electron beam is applied to the corresponding phosphor layer, and the phosphor is excited to emit light to display a color image.
このように、電子ビームを加速するための高電圧を近接した前面基板と背面基板の間に印加すると、しばしば放電の問題を生じる。放電を生じると、放電箇所を通じて多大な電流が流れるため、同箇所での電子放出素子にダメージが発生する問題があった。 Thus, when a high voltage for accelerating the electron beam is applied between the front substrate and the rear substrate that are close to each other, a discharge problem often occurs. When a discharge occurs, a large amount of current flows through the discharge location, causing damage to the electron-emitting device at that location.
これに対して、前面基板の蛍光体層を覆うメタルバックを電気的に小さい領域に分断して、分断領域間を高抵抗とすることで放電発生時に流れる電流を制限し、放電ダメージを緩和する技術が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。メタルバックを分断する方法として、化学的にメタルバックを変質させたり、レーザでメタルバックを部分的に蒸発させたりする方法が考えられる。 On the other hand, the metal back covering the phosphor layer of the front substrate is electrically divided into small regions, and the current flowing when the discharge occurs is limited by reducing the resistance between the divided regions by reducing the discharge damage. Techniques are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). As a method of dividing the metal back, a method of chemically modifying the metal back or a method of partially evaporating the metal back with a laser can be considered.
しかし、このような従来の方法でメタルバックを複数の小さな領域に分断した場合、隣接する領域間の抵抗値が不安定となり、輝度ムラの原因となったり、領域間における放電を誘発したりする問題があった。また、上述した分断方法では、領域間の抵抗値を所望する値にコントロールすることは極めて困難であり、メタルバックの電気的特性が不安定であった。
この発明の目的は、メタルバックの分断された領域間における抵抗値を所望する値に安定させることができる平面型表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a flat display device capable of stabilizing a resistance value between divided regions of a metal back to a desired value.
上記目的を達成するため、この発明の平面型表示装置は、内側に多数の蛍光体層およびメタルバックあるいはゲッタを有する前面基板と内側に多数の電子放出素子を有する背面基板を所定の間隔で向かい合わせて内部を真空雰囲気にし、上記蛍光体層およびメタルバックを上記電子放出素子より高い電位にした平面型表示装置において、上記メタルバックあるいはゲッタは前面基板の厚さ方向に突出した第1リブと第2リブの壁面により複数の島状の領域に電気的に分断されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a flat display device according to the present invention has a front substrate having a large number of phosphor layers and metal backs or getters on the inside and a back substrate having a large number of electron-emitting devices on the inner side at a predetermined interval. In addition, in a flat display device in which the inside is in a vacuum atmosphere and the phosphor layer and the metal back are at a higher potential than the electron-emitting device, the metal back or getter has a first rib protruding in the thickness direction of the front substrate, The second rib is electrically divided into a plurality of island-shaped regions by the wall surface of the second rib.
上記発明によると、メタルバックを複数の島状の領域に電気的に分断するための複数本の第1および第2リブを前面基板の内側に設けたため、これら第1および第2リブを介してメタルバックを形成することで、メタルバックを複数の島状の領域に確実に分断できる。また、これら第1および第2リブを介してゲッタ膜を形成することで、ゲッタ膜も複数の島状の領域に電気的に分断することができる。 According to the above invention, since the plurality of first and second ribs for electrically dividing the metal back into the plurality of island-shaped regions are provided inside the front substrate, the first and second ribs are interposed through the first and second ribs. By forming the metal back, the metal back can be reliably divided into a plurality of island-shaped regions. In addition, by forming the getter film via the first and second ribs, the getter film can also be electrically divided into a plurality of island-shaped regions.
この発明の平面型表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、メタルバックの分断された領域間における抵抗値を所望する値に安定させることができる。 Since the flat display device of the present invention has the above-described configuration and action, the resistance value between the divided regions of the metal back can be stabilized at a desired value.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。始めに、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、SEDについて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an SED will be described as an example of a display device according to an embodiment of the present invention.
図1ないし図3に示すように、SED1は、それぞれ矩形状の1〜2mmのガラス板からなる前面基板2および背面基板4を備え、これらの基板はスペーサ8を介して約1.0〜2.0mmの隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板2および背面基板4は、周囲を矩形枠状の側壁6を介して接合され、内部が真空の真空外囲器10を構成している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the SED 1 includes a
前面基板2の内面には画像を表示する蛍光体スクリーン12が形成されている。この蛍光体スクリーン12は、赤、青、緑の蛍光体層R、G、B、および遮光層11を並べ、蛍光体層をメタルバック14で覆う構成としている。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、メタルバック14はアルミニウム等の金属薄膜から形成されている。
A
背面基板4の内面には、蛍光体層R、G、Bを励起発光させるための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16が設けられている。これらの電子放出素子16は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、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、背面基板4の内面上には、各電子放出素子16に駆動電圧を与えるための多数本の配線18がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器10の外部に引き出されている。
On the inner surface of the
なお、これら前面基板2と背面基板4は、真空雰囲気中で脱ガス焼成後に周縁部同士を封着されて真空外囲器10を形成するが、封着に先立ち真空雰囲気中で前面基板2の内面全域にゲッタ成膜し、パネル化後の高真空を維持できるようにしている。
The
上記SED1において、画像を表示する場合、配線18を介して電子放出素子16の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子16の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、蛍光体スクリーン12に印加したアノード電圧により電子ビームを加速して蛍光体スクリーン12に照射する。これにより、所望の蛍光体層R、G、Bが励起発光し、画像を表示する。
In the SED 1, when an image is displayed, a voltage is applied between the element electrodes of the electron-
ここで、上述したメタルバック14のソフトフラッシュ構造について、図4を参照して説明する。図4には、メタルバック14を蛍光体層R、G、B(画素)毎に複数の島状の領域14aに分断した構造を示してある。なお、ここでは、図示を明瞭化するため、各領域14aや画素R、G、Bの基板2に対する大きさは実際の比率とは異なる。また、図4では各画素をそれぞれ覆う島状の領域14aにメタルバック14を分断した例を示したが、複数個の画素を覆う複数の領域にメタルバック14を分断しても良い。いずれにしても、本実施の形態では、メタルバック14が複数の小さい領域14aに分断され、これら複数の領域14aが高抵抗部材14bで接続された構成となっている。
Here, the soft flash structure of the
各領域14a間の高抵抗部材14bの抵抗は高いほうが放電電流を抑制できるが、一方で画像表示用の電子ビーム電流によるアノード電圧降下を生じてしまう。高抵抗部材14bの最適抵抗値については、放電電流抑制効果が分断の構成や分断間の耐圧特性にもよるため一律に言及することはできないが、概ね1kΩ〜10MΩの値である。メタルバック14をこのようなソフトフラッシュ構造とすることにより、放電が生じてもメタルバック14が小さな領域14aに分断されているため、放電電流を制限して放電によるダメージを抑制することができる。
The higher the resistance of the
次に、本発明の第1の実施の形態に係る上述したメタルバック14の製造方法について、図5乃至図9を参照して説明する。なお、各図において、(a)は前面基板2の内面を部分的に拡大した概略平面図を示してあり、(b)は前面基板2の部分的な斜視図を示してある。ここでは、XY2方向に延びた複数本のリブ21、22(後述する)によって、メタルバック14を色画素毎に複数の島状の領域14aに分断する方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、図5に示すように、前面基板2の内面に遮光層11を形成し、遮光層11に重ねて高抵抗層23を形成する。この高抵抗層23は、後述するようにメタルバック14を複数の島状の領域14aに分断した後、各領域14a間の抵抗を制御するために設けられる。
First, as shown in FIG. 5, the
遮光層11は、厚さ約2[μm]であり、蛍光体層の各色画素領域R、G、Bをそれぞれ規定する複数の矩形の開口11aを有する。複数の開口11aは、例えば、フォトリソグラフィ法により、所定のマスクパターンを用いて形成される。遮光層11は、抵抗率が、高抵抗層23の抵抗率よりも1ケタ以上高い材料により形成されている。
The
高抵抗層23は、厚さ約10[μm]であり、抵抗率10[Ωm](分断メタルバック間抵抗0.05〜0.5[MΩ])の遮光層11と略同じマスクパターンを用いたフォトリソグラフィ法により形成されている。つまり、高抵抗層23も、遮光層22の開口11aと重なる複数の開口23aを有する。
The
次に、図6に示すように、上述した複数の開口11a、23aそれぞれに蛍光体層R、G、Bを形成する。蛍光体層R、G、Bは、印刷法によりそれぞれ約10[μm]の厚さで対応する開口11a、23aに形成される。つまり、各蛍光体層R、G、Bは、高抵抗層23と概ね同じ高さに形成される。
Next, as shown in FIG. 6, phosphor layers R, G, and B are formed in the plurality of
そして、図7に示すように、隣接する蛍光体層R、G、Bの間の高抵抗層23上に、図中X方向に延び且つ前面基板2から離れる方向に厚さを有する複数本の第1リブ21を形成する。第1リブ21は、厚さ約20[μm]で、抵抗率が高抵抗層23の抵抗率よりも1ケタ以上高い材料により形成されている。本実施の形態では、第1リブ21の幅は、約50[μm]に設定され、側面の基板2に対する立ち上りはオーバーハングした形状(図示せず)であり、後述するメタルバックあるいはゲッタ成膜時に側面で分断できるようになっている。
Then, as shown in FIG. 7, on the
さらに、図8に示すように、複数本の第1リブ21と交差して部分的に重なるように、複数本の第2リブ22を形成する。第2リブ22は、隣接する2本の第1リブ21を連絡するように、その長さ方向に分割されており、図中Y方向に延び且つ隣接する蛍光体層の間にある高抵抗層23の上に複数本ずつ(本実施の形態では2本ずつ)設けられている。より詳細には、1行目の第2リブ22と2行目の第2リブ22が隣接する第1リブ21を交互に連絡するように形成されている。
Further, as shown in FIG. 8, a plurality of
なお、各第2リブ22は、厚さ約20[μm]で、抵抗率が高抵抗層23の抵抗率よりも1ケタ以上高い材料により形成されている。また、本実施の形態では、第2リブ22の幅は、約80[μm]に設定され、1行目の第2リブ22と2行目の第2リブ22との間の幅も80[μm]に設定されている。さらに、第2リブ22の側面の基板2に対する立ち上りはオーバーハングした形状(図示せず)であり、後述するメタルバックあるいはゲッタ成膜時に側面で分断できるようになっている。
Each of the
以上のリブ構造を前面基板2の内面に形成した後、前面基板2を焼成して余分な成分を飛ばすとともに硬化させる。このとき、各構造において、1〜2割程度の収縮があるが、上述の数値は焼成後の形状寸法を記載している。
After the above rib structure is formed on the inner surface of the
そして、最後に、図9に示すように、上述したリブ構造21、22を介して、前面基板2の内面にメタルバック14を成膜する。メタルバック14は、前面基板2全体に図示しない平滑樹脂膜を塗布した後、ALを蒸着し、焼成して余分な成分を飛ばして成膜する。なお、この後、ゲッタは、パネル化工程の真空雰囲気内でメタルバック14の上に直接成膜する。両者をあせた厚さは概ね100[nm]程度である。
Finally, as shown in FIG. 9, a metal back 14 is formed on the inner surface of the
このようにメタルバック14(またはゲッタ)を成膜すると、第1、2リブ21、22側面でメタルバック(あるいはゲッタ)が分断されるため、結果的にメタルバック14は島状の複数の領域14aに分断された構成となる。参考のため、リブ側面によってメタルバック14を分断した分断線25を図中破線で示した。これにより、リブ21、22の上面、底面のいずれにおいてもメタルバック14は島状に分断され、従来のような線状の分断構造に対して放電電流を1ケタ程度抑制改善することができた。
When the metal back 14 (or getter) is formed in this manner, the metal back (or getter) is divided at the side surfaces of the first and
リブ側面は分断のためにオーバーハング形状としたが、オーバーハング形状でなくても傾斜角度が大きければリブ表面の凸凹形態も利用すればメタルバックやゲッタを分断することができる。この場合、前面基板に対する側面の立ち上がり角度は45度以上が望ましい。 Although the rib side surface is formed in an overhang shape for division, the metal back and getter can be divided if the uneven shape on the rib surface is also used if the inclination angle is large even if it is not overhang shape. In this case, the rising angle of the side surface with respect to the front substrate is preferably 45 degrees or more.
以上のように、本実施の形態によると、メタルバック14を複数の島状の領域14aに確実且つ容易に分断でき、各領域14a間の抵抗値を略設計値通りにできる。このため、メタルバック14の電気的特性を安定させることができ、放電によるダメージを抑制でき、輝度ムラを防止でき、信頼性の高い表示装置を提供できる。
As described above, according to the present embodiment, the metal back 14 can be reliably and easily divided into a plurality of island-
次に、この発明の第2の実施の形態に係るメタルバック14の分断構造について、図10を参照して説明する。図10(a)には本実施の形態のリブ構造を形成した後の基板内面の状態を示してあり、図10(b)には上記リブ構造を介してメタルバック14を形成した後の状態を図示してある。なお、ここでは、上述した第1の実施の形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。 Next, a dividing structure of the metal back 14 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a state of the inner surface of the substrate after the rib structure of the present embodiment is formed, and FIG. 10B shows a state after the metal back 14 is formed through the rib structure. Is shown. Here, the same reference numerals are given to components that function in the same manner as in the first embodiment described above, and a detailed description thereof will be omitted.
本実施の形態では、高抵抗層23をY方向に並んだ蛍光体層R、G、Bを繋げるように形成し、X方向に隣接する蛍光体層の間には高抵抗層23を形成せずに遮光層11を露出したパターンとした。そして、第1リブ層21を抵抗材料で形成し、蛍光体層をX方向に電気的に繋げた。なお、各蛍光体層R、G、Bの周りには、概ねI形の第2リブ22が設けられ、各画素をX方向に繋ぐ第1リブ21の途中にもY方向に延びた第2リブ22が設けられている。
In the present embodiment, the
この構成では、メタルバック14の分断された領域14aをY方向に接続する抵抗は高抵抗層23で制御し、各分断領域14aをX方向に接続する抵抗は第1リブ21で制御するようにしている。このような構成により、余分な層を形成することなく高抵抗の縦横異方性を変えることが出来る。
In this configuration, the resistance connecting the divided
以上のように、本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態と同様に、第1、2リブ21、22を部分的に重ねることにより、分断線25で示す通り、メタルバック14を複数の島状の領域14aに確実に分断でき、放電電流も十分に抑制できる。
As described above, in the present embodiment as well, as in the first embodiment described above, the first and
次に、この発明の第3の実施の形態に係るメタルバック14の分断構造について、図11を参照して説明する。図11(a)には本実施の形態のリブ構造を形成した後の基板内面の状態を示してあり、図11(b)には上記リブ構造を介してメタルバック14を形成した後の状態を図示してある。なお、ここでも、上述した第1の実施の形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。 Next, a dividing structure of the metal back 14 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11A shows the state of the inner surface of the substrate after the rib structure of the present embodiment is formed, and FIG. 11B shows the state after the metal back 14 is formed via the rib structure. Is shown. In this case as well, components that function in the same manner as in the first embodiment described above are assigned the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
本実施の形態のリブ構造は、概ね、上述した第1および第2の実施の形態のリブ構造を組み合わせた構造を有する。つまり、上述した第2の実施の形態の第2リブ22のうちX方向に隣接した蛍光体層を繋ぐ第1リブ21の途中に設けた比較的短い第2リブ22を2本に増やし、第1の実施の形態と同様に隣接する第1リブ21同士を交互にずらした第2リブ22によって接続する構造とした。
The rib structure of the present embodiment generally has a structure in which the rib structures of the first and second embodiments described above are combined. That is, among the
これより、第1の実施の形態と同様に、メタルバック14のX方向に隣接した分断領域14a間の遮蔽リブ22の数を倍に増やすことで、X方向に沿った沿面耐圧を向上させることができる。なお、このリブ構成を応用すれば、X方向に隣接した領域14a間のスペースが許す限り、このスペースに多くの第2リブ22を形成でき、かつ、1つの第2リブ22を複数の第1リブ21に交互に積層させることで、メタルバック14を分断した領域14a間の遮蔽リブ22の数を増やして沿面耐圧特性をさらに向上させていくことが出来る。
Thus, as in the first embodiment, the creeping breakdown voltage along the X direction is improved by doubling the number of shielding
なお、この発明は、上述した実施の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、上述した実施の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、上述した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良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment mentioned above. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
例えば、上述した実施の形態では、Y方向に延びた第2リブ22を領域14aに複数本も受けた場合について説明したが、これに限らず、X方向に延びた第1リブ21を隣接する領域14a間に複数本ずつ設けても良い。
For example, in the above-described embodiment, the case where a plurality of the
1…SED、2…前面基板、4…背面基板、6…側壁、8…スペーサ、10…真空外囲器、12…蛍光体スクリーン、14…メタルバック、14a…領域、14b…高抵抗部材、16…電子放出素子、18…配線、21…第1リブ、22…第2リブ、23…高抵抗層、25…分断線、R、G、B…蛍光体層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SED, 2 ... Front substrate, 4 ... Back substrate, 6 ... Side wall, 8 ... Spacer, 10 ... Vacuum envelope, 12 ... Phosphor screen, 14 ... Metal back, 14a ... Area | region, 14b ... High resistance member, DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記メタルバックあるいはゲッタは前面基板の厚さ方向に突出した第1リブと第2リブの壁面により複数の島状の領域に電気的に分断されていることを特徴とする平面型表示装置。 A front substrate having a large number of phosphor layers and metal backs or getters on the inside and a back substrate having a large number of electron-emitting devices on the inside face each other at a predetermined interval to form a vacuum atmosphere. In the flat display device having a higher potential than the electron-emitting device,
The flat display device, wherein the metal back or getter is electrically divided into a plurality of island-like regions by the wall surfaces of the first rib and the second rib protruding in the thickness direction of the front substrate.
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