JP2006185702A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの帯電を抑制し、耐電圧特性を向上することができるとともに、耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供する。
【解決手段】 蛍光面１６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、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサ３０が設けられている。各スペーサは、ほぼ円盤状に形成され、第１および第２基板とほぼ平行に延びた中心軸を有している。
【選択図】図４

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、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色の蛍光体層およびメタルバックが形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子源として、各画素に対応する多数の電子放出素子が配列されている。

前記ＳＥＤにおいて、第１基板および第２基板間の空間、すなわち真空外囲器内は、高い真空度に維持されることが重要となる。真空度が低い場合、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。また、第１基板と第２基板間は真空であるため、第１基板、第２基板に対し大気圧が作用する。そこで、これらの基板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、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている。

スペーサを第１基板および第２基板の全面に渡って配置するためには、第１基板の蛍光体、第２基板の電子放出素子に接触しないように、極めて薄い板状、あるいは極めて細い柱状のスペーサが用いられている。第１基板および第２基板の薄板化を検討した場合、一層多くのスペーサが必要となる。例えば、特許文献１には、支持基板上に多数の柱状スペーサを立設してスペーサ構体を構成し、このスペーサ構体を第１および第２基板間に配置した装置が開示されている。

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２００１−２７２９２７号公報

上記のように多数のスペーサを備えたＳＥＤにおいて、それぞれ柱状に形成されたスペーサの両端はほぼ平坦に形成され、基板に当接している。そのため、スペーサの各端はほぼ直角のエッジ部を有した構成となっている。このようなエッジ部を有している場合、製造工程等においてスペーサの端部が基板等に当たった際、エッジ部に欠け、クラックが形成され易い。スペーサに欠け、クラックが生じた場合、スペーサの強度が低下し基板を安定して支持することが困難となる。その結果、外囲器の大気圧強度が低下してしまう。

また、ＳＥＤにおいて、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。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。ＳＥＤにおける加速電圧では、通常、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。更に、スペーサが帯電すると、スペーサ付近では放電が発生し易くなり、ＳＥＤの耐電圧特性が劣化する虞がある。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スペーサの帯電を抑制し、耐電圧特性を向上することができるとともに、耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供することにある。

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、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、前記第１および第２基板間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備え、前記各スペーサは、ほぼ円盤状に形成され、前記第１および第２基板とほぼ平行に延びた中心軸を有している。

本発明によれば、スペーサをほぼ円盤状としてエッジ部を無くすことにより、スペーサの欠け、クラック発生を低減することができる。同時に、スペーサの周縁部は曲面で構成されていることから、帯電し難いスペーサとすることができる。これにより、スペーサの帯電を抑制し、耐電圧特性を向上することができるとともに、耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置として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ないし図３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の隙間をおいて対応配置されている。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矩形状の真空外囲器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がほぼ全面に渡って形成されている。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、および蛍光体層間に位置した遮光層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。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層１７およびゲッター膜１９が順に形成されている。

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。電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数行、複数列に配列されている。真空外囲器１５の長手方向を第１方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２方向Ｙとした場合、電子放出素子１８は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにそれぞれ所定のピッチで配列されている。

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がマトリックス状に設けられ、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の間に配設された複数のスペーサ３０を備えている。複数のスペーサ３０は、第２方向Ｙに所定ピッチで並んで設けられているとともに、第１方向Ｘに上記所定ピッチよりも大きなピッチで並んで設けられている。各スペーサ３０は、それぞれ第２方向Ｙに並んだ電子放出素子１８間に位置している。

各スペーサ３０はほぼ円盤状に形成され、その中心軸Ｃが第１基板１０および第２基板１２とほぼ平行に延びた状態、特に、その中心軸Ｃが第２方向Ｙと平行に延びた状態で配設されている。各スペーサ３０は、互いに対向したほぼ円形の第１表面３０ａおよび第２表面３０ｂを有している。これら第１および第２表面３０ａ、３０ｂは、中心軸Ｃと直交して延びているとともに、第１方向Ｘに沿って延びている。更に、第１および第２表面３０ａ、３０ｂは、第１および第２基板１０、１２の内面に対して垂直に延びている。

各スペーサ３０の外周縁部は中心軸Ｃと同軸の円形に形成されているとともに、この外周縁部は、スペーサの中心軸Ｃと平行な方向について円弧状に丸めて形成されている。スペーサ３０の直径方向の一端部は、第１基板１０の内面に当接しているとともに曲面からなる第１当接部３２ａを構成している。本実施形態において、第１当接部３２ａは、遮光層１１と対向する位置で第１基板１０の内面に当接している。スペーサ３０の直径方向の他端部は、第２基板１２の内面に当接しているとともに曲面からなる第２当接部３２ｂを構成している。本実施形態において、第２当接部３２ｂは、第２基板１２上に設けられた配線２１上に当接しているとともに、低融点ガラス等からなる接着剤３４により第２基板に固定されている。

各スペーサ３０の第１表面３０ａおよび第２表面３０ｂにはそれぞれ複数の直線状の溝３６が形成されている。これらの溝３６は、第１および第２基板１０、１２と平行な方向、ここでは、第１方向Ｘに沿ってスペーサの外周縁まで延びているとともに、第１および第２基板と直交する方向に所定のピッチで並んで形成されている。

各スペーサ３０は、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。各スペーサ３０の外面は、二次電子放出係数の低い材料、例えば、クロム酸化物を含有したコート層により被覆されていてもよい。
上記のように構成された複数のスペーサ３０は、第１および第２基板１０、１２の間に配置され、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。
ＳＥＤは、第１基板１０のメタルバック層１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備え、例えば、メタルバック層に１０ｋＶの電圧が印加される。ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、電子放出素子１８を駆動し、任意の電子放出素子から電子ビームを放出するとともに、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック層１７にアノード電圧を印加する。電子放出素子１８から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、支持基板２４の電子ビーム通過孔２６を通った後、蛍光体スクリーン１６に衝突する。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。

次に、以上のように構成されたＳＥＤによれば、複数のスペーサ３０はそれぞれ円盤状に形成されている。スペーサ３０の外周縁部は円形に形成され、かつ、中心軸方向についても円弧状に丸めて形成され、角張ったエッチ部を持たない構成となっている。そのため、柱状、矩形板状のスペーサ等を用いた場合に比較して、製造工程中等におけるスペーサ周縁部の欠け、クラックの発生を防止することができる。また、スペーサ３０の第１および第２当接部３２ａ、３２ｂはそれぞれ曲面により形成され、第１および第２基板１０、１２に対してほぼ点接触している。従って、スペーサ３０にクラック源が入った場合でも、スペーサの傾きが全体的に発生しない場合、スペーサが飛散せずクラックのみとなる。

スペーサ３０に過度の力が作用した場合、スペーサ自信が応力に対応して変異可能であり、第１および第２基板１０、１２間の間隔を維持しようとする。そのため、スペーサ３０の破壊率を低減することが可能となる。従って、真空外囲器１５に作用する大気圧荷重をスペーサ３０により安定して支持することができ、耐大気圧強度が向上したＳＥＤが得られる。

ほぼ円盤状に形成されたスペーサ３０はその中心軸が第２方向Ｙと平行に延びた状態で配設され、外周縁部は円弧状あるは湾曲して形成されている。この場合、カソード側からアノード側方向への電子の散乱が抑制されるため、スペーサ３０が帯電しにくく、特に、第１方向Ｘに沿ったスペーサの帯電を抑制することができる。更に、スペーサ３０の第１および第２表面３０ａ、３０ｂには複数の溝３６が形成されている。この場合、第１および第２基板１０、１２と直交する方向に沿った第１および第２表面３０ａ、３０ｂの沿面距離を長くすることができ、その結果、放電の発生を抑制することが可能となる。以上のことから、スペーサ３０の帯電を抑制し、耐電圧特性の向上したＳＥＤが得られる。

本発明において、円盤状のスペーサとは、完全な円形に限らず、楕円形等の曲面からなる外周縁部を有した形状のスペーサを含むものである。図５に示すように、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤによれば、各スペーサ３０はほぼ楕円形の円盤状に形成されている。各スペーサ３０において、例えば、その短軸方向の両端部が第１および第２当接部３２ａ、３２ｂを構成し、第１基板１０および第２基板１２にそれぞれ当接している。また、スペーサ３０の外周縁部は、スペーサの中心軸Ｃと平行な方向について円弧状に丸めて形成されている。

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。上記のように構成された第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は前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、前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。

例えば、スペーサや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。各スペーサの表面に形成された溝は、直線状に限らず、他の形状としてもよい。また、溝の延出方向は第１方向Ｘに限らず、他の方向とすることも可能である。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。

図１は、この発明の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 図２は、図１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。 図３は、前記ＳＥＤを拡大して示す第２方向に沿った断面図。 図４は、前記ＳＥＤを拡大して示す第１方向に沿った断面図。 図５は、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤ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、 １７…メタルバック、 １９…ゲッター膜、
１８…電子放出素子、 ３０…スペーサ、 ３０ａ…第１表面、 ３０ｂ…第２表面、
３２ａ…第１当接部、 ３２ｂ…第２当接部、 ３６…溝

Claims (6)

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、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、
   前記第１および第２基板間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備え、
   前記各スペーサは、ほぼ円盤状に形成され、前記第１および第２基板とほぼ平行に延びた中心軸を有している画像表示装置。
2. 前記各スペーサは、前記第１基板に当接しているとともに曲面からなる第１当接部と、前記第２基板に当接しているとともに曲面からなる第２当接部とを有している請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記各スペーサの外周縁部は、前記スペーサの中心軸と平行な方向について円弧状に丸めて形成されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記各スペーサは、前記中心軸と直交して延びた第１表面および第２表面と、前記第１および第２表面にそれぞれ形成され複数の溝と、を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記各スペーサの溝は、前記第１基板および第２基板と平行な方向に延びている請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記複数の電子放出素子は、前記第２基板上において、第１方向およびこの第１方向と直交する第２方向にそれぞれ所定のピッチで並んで設けられ、前記複数のスペーサは、それぞれ第２方向に隣合う電子放出素子間に配設されているとともに、その中心軸が前記第２方向と平行に延びた状態で配列されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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