JP2007026697A - 電界放出型表示装置、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に真空計測用の開口を設けることなく、真空領域の真空度を適切に検査可能な電界放出型表示装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 真空領域７を挟んで対向する１対の基板１Ａ，１Ｂと、基板１Ａに形成された電子放出源２と、基板１Ｂに形成されたアノード電極３および蛍光体層４と、を備えている、電界放出型表示装置Ａであって、真空領域７の気圧と大気圧との気圧差により、１対の基板１Ａ，１Ｂの少なくとも一部どうしが接近したことを検出する接近検出手段５を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電界放出型表示装置、およびその製造方法に関する。

携帯型電子機器の表示部には、比較的薄型とされた表示装置が用いられている。また、最近では、家庭用テレビの分野においても、薄型表示装置を用いたものが主流となりつつある。この薄型表示装置には、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電界放出型表示装置などが含まれる。このうち、電界放出型表示装置には、視野角が広い、発色が豊かである、反応速度が速いなどの長所がある。

図８は、従来の電界放出型表示装置の一例を示している。この電界放出型表示装置Ｘは、１対の基板９１Ａ，９１Ｂを備えている。基板９１Ａには、複数の電子放出源（図示略）がマトリクス状に形成されている。基板９１Ｂには、アノード電極（図示略）および複数の蛍光体層（図示略）が積層されている。１対の基板９１Ａ，９１Ｂに挟まれた領域は、１対の基板９１Ａ，９１Ｂとシール部材９２とにより気密された真空領域（図示略）とされている。このような構成により、上記電子放出源から上記真空領域を介して上記アノード電極へと電子を放出可能となっている。この電子が上記蛍光体層に衝突すると、上記蛍光体層に応じた色の光が放たれる。これにより、基板９１Ｂの図中上面に画像が表示される。

電界放出型表示装置Ｘにおいては、上記真空領域をたとえば１０^-5Ｐａ程度の真空に保つ必要がある。真空度が低下すると上記電子放出源から電子を放出できなくなるからである。電界放出型表示装置Ｘは、真空度測定用の圧力計９３を備えている。電界放出型表示装置Ｘの製造工程においては、圧力計９３によって上記真空領域の真空度を測定する。この結果、真空度が規定値以上であるものを製品として扱い、真空度が十分でないものは、たとえば不良品として廃棄する。

しかしながら、圧力計９３を取り付けるためには、基板９１Ｂに開口を設ける必要がある。この開口と圧力計９３との接続箇所についても、適切に気密する必要がある。気密が適切になされないと、この接続箇所から外気が侵入し、上記真空領域の真空度が低下するおそれがある。また、圧力計９３は、基板９１Ｂから突出している。このため、電界放出型表示装置Ｘの薄型化が阻害される場合があった。

特開２０００−８２４２８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、基板に真空計測用の開口を設けることなく、真空領域の真空度を適切に検査可能な電界放出型表示装置およびその製造方法を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される電界放出型表示装置は、真空領域を挟んで対向する１対の基板と、上記１対の基板の一方に形成された電子放出源と、上記１対に基板の他方に形成されたアノード電極および蛍光体層または光電変換膜と、を備えている、電界放出型表示装置であって、上記真空領域の気圧と大気圧との気圧差により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する接近検出手段を備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記真空領域の真空度を計測するために、専用の圧力センサを設ける必要がない。したがって、上記電界放出型表示装置の薄型化に適している。また、上記圧力センサを設けるための開口などを上記基板に形成する必要がない。このため、上記圧力センサと上記開口との接合部から上記真空領域に外気が不当に侵入してしまうといったおそれがない。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段は、上記１対の基板の少なくとも一方に形成された一以上の突起を含む。このような構成によれば、上記１対の基板が接近したことを、上記突起とこれに対向する基板の一部とが接触したことをもって検出することができる。また、上記接近検出手段を比較的簡便な構成とすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段は、各々が上記１対の基板に形成されており、かつ互いに対向する部分を有する１対の突起を含む。このような構成によれば、上記１対の基板が接近したことを、上記１対の突起が互いに接触したことをもって検出することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段は、対向配置された１対の電極を含む。このような構成によれば、上記１対の電極が導通したことをもって上記１対の基板が接近したことを検出することができる。また、上記１対の電極間の静電容量を計測することによっても、上記１対の基板が接近したことを検出することが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段は、圧電素子を含む。このような構成によっても、上記１対の基板が接近したことを適切に検出することができる。

本発明の第２の側面によって提供される電界放出型表示装置の製造方法は、１対の基板を対向配置させる工程と、上記１対の基板間に真空領域を形成する工程と、を有する、電界放出型表示装置の製造方法であって、上記真空領域を形成する工程において、または上記真空領域を形成する工程の後に、上記真空領域の気圧と大気圧との気圧差により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する接近検出手段を用いて、上記真空領域が形成されたことを判断することを特徴としている。

このような構成によれば、上記真空領域の真空度を計測するために、専用の圧力センサを設ける必要がなく、製造効率を高めるのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段としては、上記１対の基板の少なくとも一方に形成された突起を含むものを用い、上記突起が上記１対の基板の他方の一部に接触したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する。このような構成によれば、上記接近検出手段を容易に形成することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段としては、各々が上記１対の基板に形成されており、かつ互いに対向する部分を有する１対の突起を含むものを用い、上記１対の突起が互いに接触したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する。このような構成によっても、上記接近検出手段を容易に形成することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段としては、対向配置された１対の電極を含むものを用い、上記１対の電極が互いに導通したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する。このような構成によれば、上記１対の電極が導通したことをもって上記１対の基板が接近したことを検出することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接近検出手段としては、圧電素子を含むものを用い、上記圧電素子からの出力信号により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する。このような構成によっても、上記１対の基板が接近したことを適切に検出することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る電界放出型表示装置の一例を示している。同図に示す電界放出型表示装置Ａは、１対の基板１Ａ，１Ｂ、複数の電子放出源２、アノード電極３、複数の蛍光体層４、接近検出手段５、シール部材６を備えている。電界放出型表示装置Ａは、図１における図中上方に向けて画像を表示し得る比較的薄型の表示装置として構成されており、たとえば携帯型電子機器の表示部や家庭用ＴＶなどに用いられる。

１対の基板１Ａ，１Ｂは、たとえばガラス製の矩形状板であり、互いに対向している。１対の基板１Ａ，１Ｂは、その厚さが１．１ｍｍ程度とされる。基板１Ａは、その対向面に複数の電子放出源２が設けられており、カソード基板と呼ばれる。基板１Ｂは、その対向面にアノード電極３および複数の蛍光体層４が積層されており、アノード基板と呼ばれる。

１対の基板１Ａ，１Ｂの間には、シール部材６が介在している。シール部材６は、たとえば樹脂製であり、１対の基板１Ａ，１Ｂの縁部に沿う矩形環状である。シール部材６は、その厚さが１ｍｍ程度とされる。１対の基板１Ａ，１Ｂ間の領域は、シール部材６により気密されている。この領域が、真空領域７となっている。真空領域７は、その気圧が１０^-5Ｐａ程度とされている。

複数の電子放出源２は、アノード電極３に向けて電子を放出するためのものであり、基板１Ａの対向面にマトリクス状に配置されている。図２に示すように、電子放出源２は、カソード電極２１、ゲート電極２２、複数のエミッタコーン２３、および絶縁体層２４からなる。

カソード電極２１は、基板１Ａ上に形成されており、たとえばＡｕの薄膜に対してパターニングを施すことにより形成されている。エミッタコーン２３は、カソード電極２１上に形成された円錐形状の突起であり、たとえばＭｏからなる。絶縁体層２４は、たとえばＳｉＯ₂酸化膜であり、その厚さがエミッタコーン２３の高さ程度とされる。ゲート電極２２は、たとえばＭｏ、Ｎｂなどの薄膜からなり、絶縁体層２４上に形成されている。ゲート電極２２および絶縁体層２４には、複数のエミッタコーン２３を収容可能な複数の貫通孔が形成されている。

アノード電極３は、図１に示すように基板１Ｂの対向面に形成されており、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極である。複数の蛍光体層４は、アノード電極３上に形成されており、電子放出源２に正対している。複数の蛍光体層４には、ＳｒＴｉＯ₃：Ｐｒなどからなる赤色発光用、Ｚｎ（Ｇａ，Ａｌ）₂Ｏ₄：Ｍｎなどからなる緑色発光用、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅなどからなる青色発光用が含まれている。本実施形態においては、これら３色用の３つの蛍光体層４により１つの画素が形成されている。なお、蛍光体層４に代えて、光電変換膜を備える構成としてもよい。

接近検出手段５は、真空領域７の気圧と大気圧との気圧差により１対の基板１Ａ，１Ｂが弾性変形し互いに接近したことを検出するためのものである。接近検出手段５は、１対の突起５１Ａ，５１Ｂ、１対の電極５２Ａ，５２Ｂ、スルーホール５３Ａ，５３Ｂ、および配線５４Ａ，５４Ｂからなる。

１対の突起５１Ａ、５１Ｂは、たとえばガラス製の角柱状であり、それぞれ１対の基板１Ａ，１Ｂのほぼ中央に形成されている。これらの１対の突起５１Ａ，５１Ｂは、１対の基板１Ａ，１Ｂと一体的に形成されていてもよい。１対の電極５２Ａ，５２Ｂは、たとえばＡｕからなる矩形状の薄膜であり、それぞれ１対の突起５１Ａ，５１Ｂの先端に形成されている。スルーホール５３Ａ，５３Ｂは、それぞれ１対の突起５１Ａ，５１Ｂと１対の基板１Ａ，１Ｂとを貫通しており、１対の電極５２Ａ，５２Ｂと配線５４Ａ，５４Ｂとを繋いでいる。配線５４Ａ，５４Ｂは、１対の基板１Ａ，１Ｂそれぞれの非対向面に形成されている。基板１Ｂに形成された配線５４Ｂは、たとえばＩＴＯからなる透明配線とされている。

電界放出型表示装置Ａを用いた画像表示は、以下のようにして行う。所望の画像を表示構成するのに発光させるべき画素に対応する電子放出源２において、カソード電極２１とゲート電極２２との間に電圧を印加する。この電位差により、エミッタコーン２３から電子が放出され、アノード電極３へと向かう。この電子が正対する蛍光体層４に衝突すると、蛍光体層４に含まれる蛍光物質に応じた色の光が放たれる。これにより、基板１Ｂの図中上方に向けて、カラー画像を表示することができる。

次に、電界放出型表示装置Ａの製造方法について、図３〜図５を参照しつつ説明する。

まず、図３に示すように、カソード基板としての基板１Ａ，アノード基板としての基板１Ｂを用意する。基板１Ａには、複数の電子放出源２、突起５１Ａ、電極５２Ａ、スルーホール５３Ａ、および配線５４Ａを形成しておく。基板１Ｂには、アノード電極３、複数の蛍光体層４、突起５１Ｂ、電極５２Ｂ、スルーホール５３Ｂ、および配線５４Ｂを形成しておく。これらの基板１Ａ，１Ｂをシール部材６を挟んで貼り合わせる。

１対の基板１Ａ，１Ｂをシール部材６を挟んで貼り合わせることにより、図４に示すように気密領域７’を形成する。気密領域７’は、１対の基板１Ａ，１Ｂおよびシール部材６により十分に気密しておく。この状態においては、１対の電極５２Ａ，５２Ｂの間には、隙間が存在している。また、気密領域７’に通じる真空排気口（図示略）を形成しておき、この真空排気口に真空ポンプＰを接続する。配線５４Ａ，５４Ｂには、電源Ｂを接続する。

次いで、真空ポンプＰにより真空排気を行う。この真空排気により、気密領域７’の気圧を徐々に低下させる。気密領域７’の気圧が１０^-5Ｐａ程度になるまで真空排気を継続し、気密領域７’を図５に示す真空領域７とする。本図においては、真空領域７は真空度が高いため、真空領域７の気圧と大気圧との気圧差により、１対の基板１Ａ，１Ｂには、図中矢印で示す圧力が負荷されることとなる。この圧力により、１対の基板１Ａ，１Ｂは弾性変形し、互いに接近する。そして、真空領域７の気圧が１０^-5Ｐａ程度になると、１対の電極５２Ａ，５２Ｂが接触することとなる。１対の電極５２Ａ，５２Ｂが接触すると、電源Ｂからの電流が流れる。この通電の有無により、接近検出手段５を用いて１対の基板１Ａ，１Ｂが互いに接近したことを検出することができる。

この後は、上記通電があった場合には、所定の真空度を有する真空領域７が形成されたと判断する。そして、追加の工程を経ることにより、図１に示す電界放出型表示装置Ａを完成させる。一方、上記通電がない場合には、気密領域７’の気密状態が不十分であったため真空領域７の真空度が不足していると判断し、廃棄処分とする。

なお、本実施形態とは異なり、真空チャンバを用いた製造方法により電界放出型表示装置Ａを製造してもよい。この場合、図３に示す基板１Ａ，１Ｂおよびシール部材６を真空チャンバ内におく。そして、上記真空チャンバ内の気圧を１０^-5Ｐａ程度とした状態で、基板１Ａ，１Ｂおよびシール部材６を貼り合わせる。これにより、真空領域７を有する電界放出型表示装置Ａを製造できる。接近検出手段５を用いた真空領域７の真空度の判定は、上述した手順と同様である。

次に、電界放出型表示装置Ａの作用について説明する。

本実施形態によれば、１対の基板１Ａ，１Ｂが接近したことを接近検出手段５を用いて検出することにより、真空領域７の真空度の適否を判断する。このため、真空領域７の真空度の適否を判断するために、たとえば真空度判定用の圧力センサを設ける必要がなく、製造工程を簡便化することができる。また、上記圧力センサを設けるための開口を１対の基板１Ａ，１Ｂに形成する必要がない。したがって、上記圧力センサと上記開口との接合部に微細な孔が生じるなど真空領域７に外気が不当に侵入してしまうといった不具合もない。さらに、電界放出型表示装置Ａからは、上記圧力センサが厚さ方向に大きく突出することがない。これは、電界放出型表示装置Ａの薄型化に適している。

接近検出手段５は、突起５１Ａ，５１Ｂと１対の電極５２Ａ，５２Ｂという比較的単純な部材により構成されている。したがって、製造工程が不当に複雑化することがなく、製造効率を低下させるおそれがない。また、検出原理が比較的簡便であるため、誤検出の可能性が小さい。

なお、上述した実施形態においては、１対の電極５２Ａ，５２Ｂが接触することにより通電したことをもって、１対の基板１Ａ，１Ｂが接近したことを検出する構成としている。しかし、これと異なり、１対の電極５２Ａ，５２Ｂ間における静電容量を測定することにより、１対の基板１Ａ，１Ｂが接近したことを検出する構成としてもよい。１対の電極５２Ａ，５２Ｂ間における静電容量は、これらの距離に反比例する。１対の電極５２Ａ，５２Ｂ間における静電容量が、ある閾値以上となれば１対の基板１Ａ，１Ｂが所定距離以内に接近したと判断し、真空領域７の真空度が適切であると判定できる。

図６および図７は、電界放出型表示装置Ａについて、接近検出手段５の構成が異なる変形例を示している。なお、これらの図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

図６に示された接近検出手段５は、１つの突起５１Ｂのみを含む点が、図１に示した構成と異なっている。本図に示す変形例において、１対の電極５２Ａ，５２Ｂ間の距離は図１に示した構成と略同一である。このような構成によっても、１対の基板１Ａ，１Ｂが接近したことを、１対の電極５２Ａ，５２Ｂの導通の有無により検出することができる。基板１Ａには突起を設けなくて済むため、製造工程の簡便化に好ましい。また、このような構成においても、一対の電極５２Ａ，５２Ｂ間の静電容量を計測することにより、１対の基板１Ａ，１Ｂの接近を検出できることはもちろんである。

図７に示された接近検出手段５は、図１および図６に示した１対の電極５２Ａ，５２Ｂに代えて、圧電素子５５を備えている。圧電素子５５は、圧電体の結晶を含んでおり、外圧が加わるとその大きさに比例した電圧を発生させるという性質を有する。圧電素子５５の電圧を出力信号として測定すれば、突起５１Ａ，５１Ｂの接触の有無を検出することができる。また、突起５１Ａ，５１Ｂが接触した後に、さらに真空領域７の真空度が上がると、上記電圧はさらに大きくなる。これを利用して、突起５１Ａ，５１Ｂが接触した後に圧電素子５５の電圧がある閾値以上になったことをもって、真空領域７の真空度が適切であることを判断してもよい。

本発明に係る電界放出型表示装置およびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電界放出型表示装置およびその製造方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係る電界放出型表示装置の一例を示す断面図である。 本発明に係る電界放出型表示装置の一例を示す要部拡大断面図である。 図１に示す電界放出型表示装置の製造方法の一例において、気密領域を形成する工程を示す断面図である。 図１に示す電界放出型表示装置の製造方法の一例において、気密領域からの真空排気を開始する状態を示す断面図である。 図１に示す電界放出型表示装置の製造方法の一例において、１対の基板どうしが接近した状態を示す断面図である。 本発明に係る電界放出型表示装置の接近検出手段の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る電界放出型表示装置の接近検出手段の他の変形例を示す要部拡大断面図である。 従来の電界放出型表示装置の一例を示す全体斜視図である。

符号の説明

Ａ 電界放出型表示装置
Ｂ 電源
Ｐ 真空ポンプ
１Ａ，１Ｂ １対の基板
２ 電子放出源
３ アノード電極
４ 蛍光体層（または光電変換膜）
５ 接近検出手段
６ シール部材
７ 真空領域
７’ 気密領域
２１ カソード電極
２２ ゲート電極
２３ エミッタコーン
２４ 絶縁体層
５１Ａ，５１Ｂ 突起
５２Ａ、５２Ｂ １対の電極
５３ スルーホール
５４ 配線
５５ 圧電素子

Claims (10)

1. 真空領域を挟んで対向する１対の基板と、
   上記１対の基板の一方に形成された電子放出源と、
   上記１対に基板の他方に形成されたアノード電極および蛍光体層または光電変換膜と、
   を備えている、電界放出型表示装置であって、
   上記真空領域の気圧と大気圧との気圧差により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する接近検出手段を備えていることを特徴とする、電界放出型表示装置。
2. 上記接近検出手段は、上記１対の基板の少なくとも一方に形成された一以上の突起を含む、請求項１に記載の電界放出型表示装置。
3. 上記接近検出手段は、各々が上記１対の基板に形成されており、かつ互いに対向する部分を有する１対の突起を含む、請求項２に記載の電界放出型表示装置。
4. 上記接近検出手段は、対向配置された１対の電極を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電界放出型表示装置。
5. 上記接近検出手段は、圧電素子を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電界放出型表示装置。
6. １対の基板を対向配置させる工程と、
   上記１対の基板間に真空領域を形成する工程と、
   を有する、電界放出型表示装置の製造方法であって、
   上記真空領域を形成する工程において、または上記真空領域を形成する工程の後に、上記真空領域の気圧と大気圧との気圧差により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する接近検出手段を用いて、上記真空領域が形成されたことを判断することを特徴とする、電界放出型表示装置の製造方法。
7. 上記接近検出手段としては、上記１対の基板の少なくとも一方に形成された突起を含むものを用い、
   上記突起が上記１対の基板の他方の一部に接触したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する、請求項６に記載の電界放出型表示装置の製造方法。
8. 上記接近検出手段としては、各々が上記１対の基板に形成されており、かつ互いに対向する部分を有する１対の突起を含むものを用い、
   上記１対の突起が互いに接触したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する、請求項７に記載の電界放出型表示装置の製造方法。
9. 上記接近検出手段としては、対向配置された１対の電極を含むものを用い、上記１対の電極が互いに導通したことを検出することにより、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する、請求項６ないし８のいずれかに記載の電界放出型表示装置の製造方法。
10. 上記接近検出手段としては、圧電素子を含むものを用い、上記圧電素子からの出力信号により、上記１対の基板の少なくとも一部どうしが接近したことを検出する、請求項６ないし８のいずれかに記載の電界放出型表示装置の製造方法。

Images