JP2007128852A - 真空容器および電子放出表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気過程でスペーサに加えられる衝撃によるスペーサの割れを抑制できる真空容器およびこれを用いた電子放出表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による真空容器１００は、互いに対向配置され、発光または画像表示が行われる領域である有効領域３０と、有効領域３０の外郭に沿って設定される非有効領域３２とを有する第１基板２および第２基板４と、第１基板２と第２基板４との対向領域周縁に配置される密封部材６と、第１基板２と第２基板との間で有効領域３０を横切るように設けられる壁体型のスペーサ３４と、第１基板２と第２基板４の間の非有効領域３２に設けられ、各スペーサ３４の端部が嵌め込まれる溝部３８を有し、スペーサ３４の高さ以上の高さを有するスペーサ支持体３６とを備える。これにより、排気過程でスペーサ３４に加わる衝撃によるスペーサ３４の割れを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空容器にかかり、より詳しくは、基板間隔を一定に維持させるスペーサを備える真空容器およびこれを用いた電子放出表示装置に関する。

一般に電子放出素子は、電子源の種類によって熱陰極を用いる方式と冷陰極を用いる方式に分類できる。

ここで、冷陰極を用いる方式の電子放出素子としては、電界放出アレイ型、表面伝導エミッション型、金属−絶縁層−金属型および金属−絶縁層−半導体型などが知られている。

電子放出素子は、その種類によって細部構造は相違しているが、基本的には、基板上に設置される電子放出部と、電子放出のオン／オフおよび電子放出量を制御する駆動電極とを備えている。このような電子放出素子は、バックライトのような光源または画像表示装置の電子放出構造物に適用することができる。

電子放出素子を用いた電子放出表示装置の典型的な構造は、互いに対向する一対の基板のうち第１基板上に電子放出部と駆動電極とが配置され、第１基板に対向する第２基板の一面に蛍光層と共に蛍光層を高電位状態に維持させるアノード電極が配置された構造となっている。

第１基板と第２基板とは、密封部材によって周縁が一体に接合させた後、電子の放出と移動が円滑に行われるように内部を排気させて、真空容器を構成する。このような真空容器には、内部と外部の圧力差によって強い圧縮力が印加されるので、圧縮力を受け止めて破損を防止するために、真空容器内部に多数のスペーサが設置されている。

スペーサは、主に接着剤を用いて第１基板と第２基板とのうちいずれか一方の基板に付着し、電子放出部と蛍光層が位置する有効領域内に配置される。

ところで、従来の真空容器は、第１基板と第２基板とのうちいずれか一方の基板のみにスペーサを固定している。このため、内部空間を排気して真空化するとき、接着されていないために相互離隔していたスペーサと他の基板とが、内外圧力差によって相互密着する瞬間にスペーサに衝撃が加わる。この衝撃によって、スペーサが割れて不良となることがある。

また電子放出表示装置は、画像を表示する有効領域と基板周縁の密封部材との間の空間で実際表示に寄与しない非有効領域を備える。内部空間の排気後、基板に生じる応力分布を調べると、第１基板と第２基板とは、有効領域より非有効領域の方が大きい応力を生じるようになる。これは、非有効領域では両基板の圧力を支持する構造物がないためである。したがって、非有効領域での大きい応力によって、真空容器にクラックが発生する恐れがある。

また、従来のスペーサは、接着剤を用いて基板に付着するため、基板に対する固定力が弱い。したがって、内部空間を排気する過程で、一部スペーサが傾いたり、あるいは脱落する現象が発生して、真空容器に加えられる圧力を均一に支持しにくくなり、傾いたスペーサが電子ビーム経路を遮断して、表示特性を低下させる恐れがある。

さらに、スペーサの一種である壁体型スペーサは、断面の縦横比が大きく、長さが長いという形状的特性によって、曲がり易い性質を有する。このため、壁体型スペーサを備えた真空容器は、排気後、スペーサが簡単に曲がったり、あるいは傾くという問題が発生してしまう。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、排気過程でスペーサに加えられる衝撃によるスペーサの割れを抑制できる、新規かつ改良された真空容器およびこれを用いた電子放出表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに対向配置され、発光または画像表示が行われる領域である有効領域と、有効領域の外郭に沿って設定される非有効領域とを有する第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板との対向領域周縁に配置される密封部材と、第１基板と第２基板との間で前記有効領域を横切るように設けられる壁体型のスペーサと、第１基板と第２基板の間の非有効領域に設けられ、各スペーサの端部が嵌め込まれる溝部を有し、スペーサの高さ以上の高さを有するスペーサ支持体と、を備える真空容器が提供される。

ここで、スペーサ支持体は、スペーサの位置にそれぞれに対応して、各スペーサ両端において対になるように設けられる。また、スペーサ支持体を非有効領域全体において一対のみ備えてもよい。このとき、スペーサ支持体には複数の溝部が形成される。

さらに、スペーサを間において配置される一対の溝部間の離隔距離は、スペーサの長さより長く形成してもよい。また、スペーサとスペーサ支持体との高低差は、スペーサの高さの約０．１倍以下であることが好ましい。スペーサ支持体は、例えば接着剤により、第１基板または第２基板のうちいずれか一方の基板に接合させることができる。

また、本発明の別の観点によれば、互いに対向配置され、発光または画像表示が行われる領域である有効領域と、有効領域の外郭に沿って設定される非有効領域を有する第１基板および第２基板と、第１基板の有効領域に設けられる電子放出ユニットと、第２基板の有効領域に設けられる発光ユニットと、第１基板と第２基板との間で有効領域を横切るように設けられる壁体型のスペーサと、第１基板と第２基板との間の非有効領域に設けられ、各スペーサの端部が嵌め込まれる溝部を有し、スペーサの高さ以上の高さを有するスペーサ支持体と備える電子放出表示装置が提供される。

ここで、スペーサ支持体は、スペーサの位置にそれぞれに対応して、各スペーサ両端において対になるように設けられる。また、スペーサ支持体を非有効領域全体において一対のみ備えてもよい。このとき、スペーサ支持体には複数の溝部が形成される。

さらに、スペーサを間において配置される一対の溝部間の離隔距離は、スペーサの長さより長く形成してもよい。また、スペーサとスペーサ支持体との高低差は、スペーサの高さの約０．１倍以下であることが好ましい。スペーサ支持体は、例えば接着剤により、第１基板または第２基板のうちいずれか一方の基板に接合させることができる。

また、電子放出ユニットは、冷陰極電子源からなる電子放出部と、電子放出部の電子放出を制御する駆動電極を備え、発光ユニットは、蛍光層と、蛍光層を高電位状態に維持させるアノード電極を更に備えてもよい。

本発明によれば、排気過程でスペーサに加わる衝撃によってスペーサが割れることを防止し、第１基板と第２基板とのうち非有効領域に加わる応力を低減させて、真空容器のクラック発生を抑制することができる。また、第１基板または第２基板に対するスペーサの固定力を高めることにより、スペーサの傾きや脱落現象を防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、排気過程でスペーサに加えられる衝撃によるスペーサの割れを抑制できる、真空容器およびこれを用いた電子放出表示装置を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１および図２に基づいて、本発明の第１の実施形態にかかる電子放出表示装置について説明する。なお、図１は、本実施形態にかかる電子放出表示装置の分解斜視図である。図２は、図１に示した電子放出表示装置のうち第２基板を除いた部材の平面図である。

図１および図２に示すように、電子放出表示装置は、所定の間隔をおいて対向配置される第１基板２および第２基板４と、第１基板２と第２基板４の対向領域の周縁に設けられ、両基板を相互に接合させる密封部材６とからなる真空容器１００を含む。真空容器１００内部は、約１０^−６ｔｏｒｒの真空度に維持される。なお、第１基板２と第２基板４との対向領域は、第１基板２と第２基板４との形状寸法や組み立て誤差によって決定されるが、通常は、第１基板２および第２基板４と対向領域の形状寸法が一致しているため、密封部材６は基板周縁に配置される。

第１基板２のうち第２基板４との対向面には、電子放出ユニットが設けられ、第２基板４に向かって電子を放出する。一方、第２基板４のうち第１基板２との対向面には、この電子によって可視光を放出して、所定の発光または表示を行う発光ユニットが設けられる。

図３は、本実施形態にかかる電子放出表示装置の部分分解斜視図である。図３には、例えば電界放出アレイ型電子放出表示装置に適用される電子放出ユニットおよび発光ユニットの構成を示した。

図３に示すように、電界放出アレイ型電子放出表示装置は、第１基板２の上に設けられる、第１電極であるカソード電極８と、第２電極であるゲート電極１０とが、第１絶縁層１２を間において互いに交差するように延設されて形成される。

カソード電極８とゲート電極１０の交差領域ごとに、カソード電極８上に電子放出部１４が形成される。また、第１絶縁層１２とゲート電極１０とには、各電子放出部１４に対応する形状の開口部が形成されて、電子放出部１４を露出させることができる。

電子放出部１４は、真空中で電界が加えられると電子を放出する物質、例えば炭素系物質またはナノメートルサイズ物質から形成することができる。電子放出部１４は、例えば炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボン、Ｃ_６０、シリコンナノワイヤーおよびこれらの組合せ物質を含むことができる。

一方、上記では、ゲート電極１０が第１絶縁層１２を間においてカソード電極８上部に位置する構造に対して説明したが、ゲート電極１０が第１絶縁層１２を間においてカソード電極８下部に位置する構造も可能である。この場合、電子放出部は、第１絶縁層１２の上でカソード電極８の側面と接触しながら位置できる。

そして、ゲート電極１０と第１絶縁層１２との上には、第２絶縁層１８を挟んで第３電極である集束電極１６が設けられる。第２絶縁層１８は、ゲート電極１０と集束電極１６とを絶縁させる役割をする。また、第２絶縁層１８と集束電極１６とにも、電子ビーム通過のための開口部が形成される。第２絶縁層１８と集束電極１６に形成される開口部は、例えば、図３に示すように、第１絶縁層１２およびゲート電極１０に形成された開口部のうち３つを囲む、略四角形状とすることができる。

第１基板２に対向する第２基板４の一面には、蛍光層２０と黒色層２２が形成され、蛍光層２０と黒色層２２の、第１基板２と対向する側（ｚ軸負方向側）の面上には、例えばアルミニウム等の金属膜からなるアノード電極２４が形成される。アノード電極２４には、電子ビームの加速に必要な高電圧が印加され、蛍光層２０で放射した可視光のうち第１基板２に向かって放射した可視光を第２基板４側に反射させることにより、アノード電極２４は画面の輝度を高める役割を果たす。

一方、アノード電極２４は、金属膜でない例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなることができる。この場合、アノード電極２４は、第２基板４に向かった蛍光層２０と黒色層２２の一面に位置し、所定のパターンに区分されて、複数に形成できる。またアノード電極２４として上述した透明導電膜および金属膜を同時に形成する構造も可能である。

なお、電子放出ユニット２６および発光ユニット２８の構成は、かかる例に限定されない。また本実施形態の電子放出表示装置は、上述した電界放出アレイ型に限定されず、表面伝導エミッション型と金属−絶縁層−金属型および金属−絶縁層−半導体型など多様に適用可能である。

上記においては、第１基板２と第２基板４とには、それぞれ電子放出ユニット２６と発光ユニット２８とが備えられており、図２に示すように、実際に発光または画像表示が行われる領域である有効領域３０と、有効領域３０の外郭に沿って有効領域３０と密封部材６の間の領域である非有効領域３２とがある。非有効領域３２には、図示しない排気口、電極配線およびゲッターなどが設けられている。

また、上記構造の第１基板２と第２基板４の間には、図２に示すように、多数の壁体型のスペーサ３４が有効領域３０を横切るように設けられる。このスペーサ３４を支持するために、スペーサ３４の両端部が各々嵌め込まれる溝部を有する２個のスペーサ支持体３６が非有効領域３２に設けられている。

図４は、図１に示す壁体型のスペーサ３４とスペーサ支持体３６の拡大斜視図である。

図４に示すように、スペーサ３４は、有効領域３０の長軸方向または短軸方向長さより長い長さを有するように形成され、有効領域３０の長軸方向または短軸方向に沿って有効領域３０を横切るように配置される。

図１および図２では、例えばスペーサ３４が有効領域３０の長軸方向（図１および図２のｘ軸方向）に沿って有効領域３０を横切るように位置する場合を示した。このときスペーサ３４は、その幅（ｙ軸方向の厚さ）を十分に狭くすることにより、画面上に現れないようにされ、電子ビームの移動と蛍光層２０の発光を妨げないようにゲート電極１０の間部位と黒色層２２に対応して配置される。

スペーサ支持体３６は、各スペーサ３４に対応して、その両端部を固定するために対で備えられ、有効領域３０に対向する面側にスペーサ３４の端部が嵌め込まれる溝部３８を備える。この溝部３８は、スペーサ３４の両端部を固定するホルダーとしての役割を果たす。スペーサ支持体３６は、接着剤を用いて第１基板２と第２基板４のうちいずれか一基板に接着され、スペーサ３４は、両端がスペーサ支持体３６に嵌め込まれることによりスペーサ支持体３６に支持される。

このようなスペーサ支持体３６は、スペーサ３４の高さと同じか、あるいは大きい高さを有し、上述したホルダー機能と共に非有効領域３２で第１基板２および第２基板４に加わる圧力を支持する役割を果たす。スペーサ支持体３６がスペーサ３４と同じ高さに形成される場合を図４に示し、スペーサ支持体３６’がスペーサ３４より高く形成される場合を図５に示した。

このように、スペーサ支持体３６、３６’がスペーサ３４以上の高さに形成されることによって、有効領域３０においては、スペーサ３４が第１基板２と第２基板４に加わる圧力を支持するようになり、非有効領域３２においては、スペーサ支持体３６、３６’が第１基板２と第２基板４に加わる圧力を支持して、非有効領域３２での応力増加を抑制する。したがって、第１基板２および第２基板４は、排気後にも安定した状態を維持し、有効領域３０と非有効領域３２での応力差を最少化できる。

また、図５に示すように、スペーサ支持体３６’がスペーサ３４より大きい高さを有する場合には、スペーサ支持体３６’が排気過程でスペーサ３４に加わる衝撃を緩和させる役割を果たす。以下、図６および図７に基づいて、排気によりスペーサ３４およびスペーサ支持体３６’に加わる衝撃について説明する。なお、図６および図７に示す矢印は、圧力が加えられる位置と方向を示す。

図６に示すように、第１基板２と第２基板４のうちいずれか一基板、例えば第１基板２の上にスペーサ３４とスペーサ支持体３６’を配置して、第１基板２と第２基板４および密封部材６を一体に封着させる。その後、排気口（図示せず）を通じて内部空間を排気させると、最初に、第２基板４がスペーサ支持体３６’に密着して、スペーサ支持体３６’に一次衝撃が加わる。排気が進むと、図７に示すように、真空容器１００内部と外部の圧力差によって、第２基板４がスペーサ３４とも密着して、スペーサ３４に二次衝撃が加わる。

このように、真空容器１００の排気過程でスペーサ３４ではなくスペーサ支持体３６’に一次衝撃が加わるので、スペーサ支持体３６’がスペーサ３４に加えられる衝撃を緩和し、その結果、排気過程で加わる衝撃によるスペーサ３４の割れや傾きなどを効果的に抑制できる。このとき、スペーサ支持体３６’とスペーサ３４との急激な高低差による第２基板４のクラック発生を抑制できるように、スペーサ支持体３６’とスペーサ３４の高低差はスペーサ３４高さの約０．１倍を越えないことが好ましい。

一方、スペーサ支持体３６は、スペーサ３４とは違って、非有効領域３２に位置するので、その幅を拡大させる際、大きな制約を受けることはない。これにより、スペーサ支持体３６は、真空容器１００および電子放出表示装置の重量増加を大きくせずに最大の幅を有するように形成できる。

上記の観点で、図８に示すように、２個のスペーサ支持体３６”は、各々１または２以上の溝部３８を有して、あるいは形成されて、有効領域３０の長軸方向または短軸方向に沿って長く形成される一体として形成することができる。非有効領域３２に加わる圧力を支持する場合、この構造のスペーサ支持体３６”が最も効果的である。

スペーサ３６”を短軸方向延設して配置した例を、図９に示す。図９は、有効領域３０の短軸方向（図９のｙ軸方向）と並んで配置される一体構成のスペーサ支持体３６”と、スペーサ支持体３６”に嵌め込まれるスペーサ３４の群を示す平面図である。

また、本実施形態において、スペーサ支持体３６、３６’、３６”の一対の溝部３８は、図４、図５および図８に示すように、略コの字形状の溝部３８を構成する３つの面のうち、スペーサ３６、３６’、３６”の長手方向に対して直交する面間の距離が、スペーサ３４の長さより長く形成される。これにより、スペーサ３４が長手方向に沿って移動可能な余裕を有するようにする。かかる構成とすることにより、スペーサ３４が高温で膨張しても、スペーサ３４が移動可能な、溝部３８の余裕部分の空間で膨張するため、スペーサ３４の曲がりや破損を防止できる。

スペーサ３４は、例えばセラミック、ガラス、ガラス−セラミック混合物、セラミックテープ、セラミックシートまたはセラミック強化ガラスなどから形成することができる。スペーサ支持体３６、３６’、３６”は、スペーサ３４と熱膨張係数が類似、または同一な物質、例えばスペーサ３４と同一の物質から形成することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、真空容器に適用可能であり、特に基板間隔を一定に維持させるスペーサを備える真空容器およびこれを用いた電子放出表示装置に適用可能である。

本発明の実施形態にかかる電子放出表示装置の分解斜視図である。 図１に示した電子放出表示装置のうち第２基板を除いた部材の平面図である。 本発明の実施形態による電子放出表示装置の部分分解斜視図である。 図１に示すスペーサとスペーサ支持体の拡大斜視図である。 スペーサ支持体の変形例を示す、スペーサとスペーサ支持体の斜視図である。 本発明の実施形態にかかる電子放出表示装置で真空容器の排気過程を説明するための部分断面図である。 本発明の実施形態にかかる電子放出表示装置で真空容器の排気過程を説明するための部分断面図である。 スペーサ支持体の変形例を示す、スペーサとスペーサ支持体の斜視図である。 図８のスペーサ支持体を適用した電子放出表示装置のうち第２基板を除いた部材の平面図である。

符号の説明

２ 第１基板
４ 第２基板
６ 密封部材
３０ 有効領域
３２ 非有効領域
３４ スペーサ
３６、３６’、３６” スペーサ支持体
３８ 溝部
１００ 真空容器

Claims (13)

1. 互いに対向配置され、発光または画像表示が行われる領域である有効領域と、前記有効領域の外郭に沿って設定される非有効領域とを有する第１基板および第２基板と；
   前記第１基板と前記第２基板との対向領域周縁に配置される密封部材と；
   前記第１基板と前記第２基板との間で前記有効領域を横切るように設けられる壁体型のスペーサと；
   前記第１基板と前記第２基板の間の非有効領域に設けられ、前記各スペーサの端部が嵌め込まれる溝部を有し、前記スペーサの高さ以上の高さを有するスペーサ支持体と；
   を備えることを特徴とする、真空容器。
2. 前記スペーサ支持体は、前記スペーサの位置に対応して、前記スペーサの両端に、対となるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載の真空容器。
3. 前記スペーサ支持体を一対のみ備え、
   前記スペーサ支持体には、複数の前記溝部が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の真空容器。
4. 前記スペーサを間において配置される一対の溝部間の離隔距離は、前記スペーサの長さより長いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の真空容器。
5. 前記スペーサと前記スペーサ支持体との高低差は、前記スペーサの高さの０．１倍以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の真空容器。
6. 前記スペーサ支持体は、接着剤により、前記第１基板または前記第２基板のうちいずれか一方の基板に接合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の真空容器。
7. 互いに対向配置され、発光または画像表示が行われる領域である有効領域と、前記有効領域の外郭に沿って設定される非有効領域を有する第１基板および第２基板と；
   前記第１基板の前記有効領域に設けられる電子放出ユニットと；
   前記第２基板の前記有効領域に設けられる発光ユニットと；
   前記第１基板と前記第２基板との間で前記有効領域を横切るように設けられる壁体型のスペーサと；
   前記第１基板と前記第２基板との間の前記非有効領域に設けられ、前記各スペーサの端部が嵌め込まれる溝部を有し、前記スペーサの高さ以上の高さを有するスペーサ支持体と；
   を含むことを特徴とする、電子放出表示装置。
8. 前記スペーサ支持体は、前記スペーサの位置に対応して、前記スペーサ両端に、対となるように設けられることを特徴とする、請求項７に記載の電子放出表示装置。
9. 前記スペーサ支持体を一対のみ備え、
   前記スペーサ支持体には、複数の前記溝部が形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電子放出表示装置。
10. 前記スペーサを間において配置される一対の溝部間の離隔距離は、前記スペーサの長さより長いことを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の電子放出表示装置。
11. 前記スペーサと前記スペーサ支持体との高低差は、前記スペーサの高さの０．１倍以下であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の電子放出表示装置。
12. 前記スペーサ支持体は、接着剤により、前記第１基板または前記第２基板のうちいずれか一方の基板に接合されることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の電子放出表示装置。
13. 前記電子放出ユニットは、
    冷陰極電子源からなる電子放出部と、
    前記電子放出部の電子放出を制御する駆動前極と、
    を含み、
    前記発光ユニットは、
    蛍光層と、
    蛍光層を高電位状態で維持させるアノード電極と、
    を含むことを特徴とする、請求項７〜１２のいずれかに記載の電子放出表示装置。
    
    
    

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