JP2006244918A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、製造工程を簡略化でき、枠部材の歩留まりを向上でき、製造コストを低減できる表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】前面基板と背面基板の周辺部同士を封着する封着部材は、断面が偏平な矩形の帯状の金属板を組み合わせた枠部材を有し、この枠部材を封着材に埋設して設けられる。金属板の切断形状は、切断した一方の金属板に対して他方の金属板を反転させて９０度回転して接続したとき、互いにかぎ状に嵌合する形状を有する。
【選択図】 図１０

Description

この発明は、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カラー画像を表示する表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

ＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な表示パネルを構成している。側壁は、一般に、前面基板および背面基板と熱膨張係数が同じ帯状のガラス板を加工して形成される。

前面基板の内面には３色の蛍光体層に重ねてメタルバックを有する蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。

前面基板と背面基板の間には板状或いは柱状の複数のスペーサが設けられている。これらスペーサは、前面基板および背面基板の内面に当接することで、大気圧荷重を支えて基板間の隙間を維持するよう機能する。

このＳＥＤを動作させる場合、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。

上記表示パネルを製造する場合、まず、蛍光体スクリーンを形成した前面基板、および複数の電子放出素子を形成し複数のスペーサおよび側壁を接合した背面基板を用意する。側壁は、例えばフリットガラスを介して背面基板の周縁部に予め接合しておく。また、側壁の上面および前面基板の対向する周縁部には、封着材としてインジウムなどの低融点金属を予め塗布しておく。そして、これらの基板を真空チャンバ内で対向させて配置し、封着材を溶融して側壁上面と前面基板の周縁部を封着する（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、偏平な帯状のガラス板を加工して矩形枠状の側壁を製造する場合、例えば、ガラス板を適当な長さに切断し、切断したガラス板の端辺を適当な形状に加工し、端辺同士を９０度の角度で対向させて溶融して接合し、矩形枠状の側壁を製造する。このように、側壁の製造には多くの工程を必要とし、製造工程が複雑であり、ガラス板の無駄も多く、結果的に、表示パネルの製造コストが高くなる問題があった。
特開２００３−０６８２３８号公報

この発明の目的は、製造工程を簡略化でき、枠部材の歩留まりを向上でき、製造コストを低減できる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、この発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した封着部材と、を有し、上記封着部材は、偏平な帯状部材を枠状に組み合わせた枠部材と、この枠部材を介して上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着する封着材と、を有する。

上記発明によると、前面基板と背面基板の周縁部同士を封着する封着部材として、偏平な帯状部材を切断して組み合わせた枠部材を用いた。特に、帯状部材を４５度の角度で切断することで、帯状部材に無駄を生じることがなく、枠部材の歩留まりを向上できる。また、従来のように、帯状部材を切断した後、端辺を形状加工する必要がないため、製造工程を簡略化できる。

この発明の表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、製造工程を簡略化でき、枠部材の歩留まりを向上でき、製造コストを低減できる。

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、図１乃至図３を参照して、この発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線II-IIに沿って切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。図１乃至図３において、表示パネル１０の内部構造は、説明を分かり易くするため、適宜、構成を拡大し且つ概略的に示してある。

図１乃至図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形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、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、後述する封着部材６を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１０を構成している。

前面基板２の内面には画像表示面として機能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を並べて構成され、重ねてアルミニウム等からなるメタルバック１４を有する。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ている。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層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、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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１６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、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。

封着部材６は、前面基板２および背面基板４の周縁部に沿って設けられる枠部材６ａ、およびこの枠部材６ａを埋設するとともに枠部材６ａと各基板２、４の内面を密閉状態で封止する封着材６ｂを有する。本実施の形態では、枠部材６ａは、断面略円形の金属ワイヤをその長手方向に対して４５度の角度で切断し切断端面同士を面接させることにより形成され、封着材６ｂは、インジウムなどの低融点金属により構成されている。枠部材６ａについては後に詳述する。なお、前面基板２および背面基板４の内面には、それぞれ、封着材６ｂに対する濡れを確保するため、銀ペーストなどの下地材１９が予め塗布される。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、多数の柱状のスペーサでも良い。各スペーサ８は、上述した蛍光体スクリーン１２のメタルバック１４および遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から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。

さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、メタルバック１４に１０［ｋＶ］程度の高電圧を印加することにより、蛍光体スクリーン１２の電位を高くする。これにより、接地された背面基板４と前面基板２との間に１０［ｋＶ］程度の電位差が形成される。

そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路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、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部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、蛍光体スクリーン１２に照射される。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともにスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、これら前面基板２、および背面基板４の周縁部間に上述した構成の封着部材６を配置し、図示しない真空チャンバ内で２枚の基板２、４を対向配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、前面基板２と背面基板４の周縁部同士を封着する。

以下、図４乃至図６を参照して、上述した封着部材６についてより詳細に説明する。
図４に示すように、上述した実施の形態の封着部材６は、断面略円形の金属ワイヤを斜め４５度に切断して組み合わせた枠部材６ａを有し、この枠部材６ａをインジウムからなる封着材６ｂに埋設して構成され、前面基板２および背面基板４の周縁部間に矩形枠状に配置される。

枠部材６ａは、断面略円形の金属ワイヤをその長手方向に対して図５に示すように斜め４５度の角度で切断し、図６に示すうようにその切断端面同士を面接させて組み合わされる。つまり、斜め４５度で切断した楕円形の切断端面はすべて相似形となり、図６のように互いに９０度角度を付けて端面同士を面接させた場合、端面同士が丁度一致することになる。なお、枠部材６ａの寸法に合わせて金属ワイヤを適当な長さに切断することは言うまでもない。また、本実施の形態では、４本の金属ワイヤを組み合わせて矩形枠状の枠部材６ａを構成した。

そして、このように組み合わせた枠部材６ａを封着材６ｂで埋設するように基板２、４の周縁部間に封着部材６を配置し、封着材６ｂを加熱溶融して基板２、４の周縁部同士を封着する。このとき、枠部材６ａが前面基板２および背面基板４のいずれにも接触しないように各金属ワイヤを支持し、枠部材６ａを埋設した封着材６ｂを溶融する。これにより、枠部材６ａと前面基板２の内面を密閉状態で封止でき、同時に、枠部材６ａと背面基板４の内面を密閉状態で封止できる。言い換えると、１回の封着工程で２枚の基板２、４の周縁部に対して枠部材６ａを同時に接合できる。

また、このとき、複数本に切断した金属ワイヤの端面の接合部分は、封着後に悪影響を及ぼすことのない接着剤などを用いて予め接着しておいても良いが、必ずしも端面同士を接着しておく必要はない。つまり、斜め４５度に切断した端面同士を図６のように面接させるだけで、各金属ワイヤが不所望に転がることを防止でき、各金属ワイヤ同士を接着しなくても位置決めを容易にできる。

さらに、このとき、溶融された封着材６ｂが金属ワイヤの端面間に流入し、両者を密閉状態で封止できる。つまり、金属ワイヤの端面同士を予め接着しないで配置した場合、金属ワイヤの端面間のシール性が問題となるが、端面間に封着材６ｂが流入してシールするため問題はない。

以上のように、金属ワイヤを４５度に切断して組み合わせることで枠部材６ａを構成すると、金属ワイヤに全く無駄を生じることなく歩留まりを向上できる。また、切断した端面を形状加工する必要がなく工程を簡略化できる。つまり、本実施の形態によると、枠部材６ａの製造コストを低減でき、表示パネル１０の製造コストを低減できる。

また、上述した実施の形態のように、枠部材６ａを金属ワイヤにより形成することで、従来のようにガラス板により形成する場合と比較して、枠部材６ａの剛性を高めることができ、枠部材６ａのハンドリングを容易にできる。さらに、金属ワイヤとして、前面基板２および背面基板４と近似した熱膨張係数を有する金属材料を選択することで、熱サイクルによる熱膨張の違いにより不所望な応力が生じることを抑制でき、疲労寿命をも延長できる。なお、特許請求の範囲における近似した熱膨張係数とは、前面基板と背面基板の膨張を許容できる範囲の熱膨張係数である。

次に、図７乃至図９を参照して、他の実施の形態に係る枠部材２１について説明する。
図７に示すように、枠部材２１は、４本の帯状の金属板（帯状部材）を組み合わせて構成されている。この実施の形態の金属板は、図８に示すように、偏平な矩形断面を有し、前面基板２および背面基板４と近似した熱膨張係数を有する金属材料により形成されている。この枠部材２１を製造する場合、図９に示すように１本の細長い偏平な帯状の金属板を適当な長さに斜め４５度で切断し、切断した一方の金属板に対して他方の金属板を表裏反転させて９０度回転し、切断した端面同士を面接させる。

このように、偏平な金属板により枠部材２１を形成した場合、上述した断面略円形の金属ワイヤにより形成した枠部材６ａを用いた場合と同様の効果を奏することができる。その上、偏平な金属板により形成した枠部材２１の方が、断面略円形の金属ワイヤにより形成した枠部材６ａより、枠部材の位置決めを容易にできる。しかし、枠部材２１のハンドリングをより容易にするためには、金属板の端辺同士を機械的に接合することが望ましい。

図１０には、枠部材２１のハンドリングをより容易にするため、帯状の金属板の切断形状を工夫した例を示してある。これによると、図１０（ａ）の金属板の切断形状は、図１０（ｂ）のように、切断した一方の金属板に対して他方の金属板を表裏反転させて９０度回転して切断端辺同士を接続する際、互いに嵌合するかぎ状の凹凸が形成されるように工夫されている。つまり、この例のように金属板を切断することで、切断した複数の金属板を端部の形状を加工することなく互いに９０度の角度で接続でき、且つ接続部分を機械的に連結できる。

このように、金属板の端辺を機械的に連結して枠部材２１を構成することで、枠部材２１を基板周縁部に位置決めする際、枠部材２１のハンドリングを容易にでき、枠部材２１自体の剛性も高めることができる。また、金属板の切断端辺を図１０に示すようなほぞ構造とすることにより、金属板を全く無駄にすることがなく、金属板の歩留まりを高めることができる。

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。

例えば、上述した実施の形態では、封着部材６の枠部材として、断面形状が円形の金属ワイヤや断面が偏平な矩形のリボン状の金属板を加工した場合について説明したが、これに限らず、枠部材の断面形状はいかなる形状であっても良く、枠部材の材料も任意に選択できる。また、枠部材を製造する際に隣接する金属片同士を必ずしも機械的に接続する必要はなく、端辺同士を対向して配置するだけでも良い。さらに、上述した実施の形態では、４本の金属板を組み合わせて矩形枠状の枠部材２１を形成した場合について説明したが、より短い複数本の一定長さの金属板を用意して枠部材の角部のみならず辺部においてもかぎ状の凹凸によって連結するようにしても良い。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。 図１の真空外囲器を線II−IIに沿って切断した断面斜視図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 前面基板と背面基板の周縁部間を封着する封着部材の構造を示す断面図。 図４の封着部材の枠部材の切断端面を示す斜視図。 図５の切断端面を面接させた状態を示す概略図。 この発明の他の実施の形態に係る枠部材を背面基板の周縁部に配置した状態を示す概略図。 図７の線IIX-IIXに沿って切断した断面図。 図７の枠部材を構成する金属板の切断方法を説明するための図。 金属板の別の接続方法を説明するための図。

符号の説明

２…前面基板、４…背面基板、６…封着部材、６ａ、２１…枠部材、６ｂ…封着材、８…スペーサ、１０…真空外囲器（表示パネル）、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１６…電子放出素子、１８…配線、１９…下地材。

Claims (6)

1. 複数の蛍光体層を有する前面基板と、
   上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、
   上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した封着部材と、を有し、
   上記封着部材は、偏平な帯状部材を枠状に組み合わせた枠部材と、この枠部材を介して上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着する封着材と、を有することを特徴とする表示装置。
2. 上記帯状部材は、その長手方向に対して４５度の角度で切断されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記枠部材は、帯状の金属板をその長手方向に対して４５度の角度で切断して枠状に組み合わせることにより形成されており、上記封着材は、インジウムなどの低融点金属で構成されており、該封着材は、前記前面基板と前記背面基板とを封着することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 上記金属板は、上記前面基板および背面基板と近似した熱膨張係数を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 上記金属板を切断した端辺には、切断した一方の金属板に対して他方の金属板を反転させて９０度回転して当該端辺同士を接続するとき、互いに嵌合するかぎ状の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の表示装置。
6. 上記枠部材は、上記前面基板および背面基板に非接触状態で周縁部間に配置され、上記封着材中に埋設されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。

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