JP2007335315A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前面基板と背面基板相互の位置ずれを防止し、高品位表示が可能な優れた平面型画像表示装置を提供する。
【解決手段】前面基板２と背面基板１間に枠体３を介挿し、これらを封着部材５を介して気密封着してなる画像表示装置で、前記枠体３の内側に近接して支持体１３を配置し、前記気密封着時の基板外部からの加圧を前記枠体３に代わって前記支持体１３が支える。
【選択図】図２

Description

本発明は、自発光型フラットパネル型画像表示装置に係り、特に薄膜型電子源をマトリクス状に配列した平面型の画像表示装置に関するものである。

マトリクス状に配置した電子源を有する自発光型フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する電界放出型画像表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）や電子放出型画像表示装置が知られている。
これらの冷陰極には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）型、あるいは金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源などがある。

一般的な自発光型ＦＰＤは、上記のような電子源をガラス板からなる背面基板上に備えた背面パネルと、蛍光体層及びこの蛍光体層に前記電子源から放出される電子を射突させるための電界を形成する陽極とをガラス板からなる前面基板上に備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の間隔に保持する枠体とを備え、前記両パネルと枠体で形成される表示空間を真空状態に保持する構成とし、この表示パネルに駆動回路を組み合わせて構成される。

又、前記背面パネルの前記背面基板上には、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線を有し、更にこの背面基板上には、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線を備えている。加えて前記走査信号配線と画像信号配線の各交差部付近に上記の電子源がそれぞれ設けられ、走査信号配線と電子源とは給電電極で接続され、走査信号配線から電子源に電流が供給される構成が一般的である。

更に、前記個々の電子源は対応する蛍光体層と対になって単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。

上述の構成に加え、前述したような画像表示装置では、背面パネルと前面パネル間の前記枠体で囲繞された表示領域内に複数の間隔保持部材（スペーサ）が配置固定され、前記両パネル間の間隔を前記枠体と協働して所定間隔に保持している。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。

又、封止枠となる枠体は背面基板と前面基板との内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部が気密封着され封止領域となっている。両基板と枠体とで形成される表示領域内部の真空度は、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度である。

枠体と両基板との封止領域には、背面基板に形成された走査信号配線につながる走査信号配線引出端子や画像信号配線につながる画像信号配線引出端子がそれぞれ貫通する。この封止領域を貫通した走査信号配線引出端子及び画像信号配線引出端子の少なくとも一方はその先端が背面基板の端面に近接する位置まで延長して配置されている。
特開２００２−２５５５９２号公報 特開２００５−１１６８７８号公報 特開２０００−３１１６３０号公報 特開２００５−５６６１０号公報 特開２００４−３６３０７５号公報

上述のような自発光型の画像表示装置では、前面基板と背面基板及び枠体とを封着部材を介して熱封着する構成が特許文献１乃至４等で開示されている。
先ず、前記特許文献１、２では、封着時の熱膨張を考慮して重ね合わせた基板の各端面を規制するように位置決めピンを固定し、この状態で封着炉に投入して封着を行う方法及び装置が開示されている。
又、前記特許文献３では複数個の外枠部材を用い、全外枠部材のそれぞれの両端をフリットガラスで気密接着する構成が開示されている。

このような特許文献１乃至３等に開示された熱封着の構成では、各基板と枠体の封着部材としてフリットガラスが用いられている。
このフリットガラスは気密封着工程で融解し再凝固する迄は接着性を発現しない。
従って、気密封着前の諸工程中にフリットガラスが流動性を発現することから、気密封着中に前面基板と背面基板の相対位置にずれが発生し、これにより所望の高品位表示が得られ難いという問題が有り、その解決が課題となっていた。
又、部材相互の熱膨張の差に起因する両基板間の位置ずれの問題もある。

前面基板と背面基板の相対位置のずれの許容範囲は、例えば蛍光体パタ−ンの幅、配置ピッチ等から必然的に決定され、一般には数十μｍ以下、例えば２０μｍ以下の如く高精度が要求される。しかしながら、現状ではこれらを満足することが困難で、その解決策が求められている。

このような熱封着の問題を解決する一つの手段として、前記特許文献４では気密封着部の外側で封着部材とは異なる接合部剤を用いて両基板を固着する構成が開示されている。
この特許文献４に開示された構成は所期の目的は達成されるが、封着部材とは異なる接合部剤を用いる点で更なる改善が求められている。

本発明の目的は、前述した問題を解決して所望の高品位表示が可能で、しかも長寿命の優れ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に、本発明は両基板と枠体との気密封着部より内側に支持体を配置し、この支持体の少なくとも一端側が対向する基板と接着されない構成を特徴とし、この構成の下で前記両基板と枠体とを封着部材を介して気密封着する工程で前記支持体の両端に対応する基板の外側から加圧し、前記封着部材の流動を制御して前記両基板の相互位置ずれを防止したことを特徴とする。

両基板と枠体との気密封着部より内側に支持体を配置し、この支持体の少なくとも一端側が対向する基板と接着されない構成とし、封着部材を介して両基板と枠体とを気密封着する工程で前記支持体の両端に対応する基板の外側から加圧して気密封着することで、前記枠体と基板間に配置された前記封着部材には押圧力が掛かり難いためにその流動を制御でき、両基板間の高精度な位置関係の確保が図れ、表示品位の優れた平面型画像表示装置を可能にした。

又、枠体の内側に支持体を配置したことにより、前記流動した封着部材が表示領域を汚染することがなく、表示品位の優れた平面型画像表示装置を可能にした。

以下、本発明を実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図４は、本発明の平面型画像表示装置の第1の実施例を説明する模式図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った平面図、図３は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の断面図である。

図１乃至図４において、参照符号１は背面基板、２は前面基板で、これら両基板１、２は厚さ数ｍｍ、例えば１〜１０ｍｍ程度のガラス板から構成されている。
これら両基板１、２は略矩形状を呈し、かつ前面基板２が背面基板１より小形の構成となっている。
３は枠状を呈する枠体で、この枠体３は例えばフリットガラスの燒結体或いはガラス板等から構成され、単体で若しくは複数部材の組み合わせで略矩形状とされ、前記両基板１、２間に介挿されている。
この枠体３は、前記両基板１、２間の周縁部に介挿され、両端面を両基板１、２と気密接合されている。この枠体３の厚さは数ｍｍ〜数十ｍｍ、その高さＨ１は両基板１、２間の前記間隔よりやや低い寸法に設定されている。
４は排気管で、この排気管４は前記背面基板１に固着されている。
５は封着部材で、この封着部材５は例えば低融点フリットガラス、例えばＰｂＯ：７５〜８０ｗｔ％、Ｂ２ Ｏ３ ：約１０ｗｔ％、その他：１０〜１５ｗｔ％等の組成からなり、かつ非晶質タイプのフリットガラスを含むガラス材料からなるもの等が知られており、前記枠体３と両基板１、２間を接合して気密封着している。この封着部材５の厚さをＴ１とすれば、（２Ｔ１＋Ｈ１）が両基板１、２間の前記間隔に略等しい。

前記枠体３と両基板１、２及び封着部材５で囲まれた空間の表示領域６は前記排気管４を介して排気され例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を保持している。又、前記排気管４は前述のように前記背面基板１の外表面に取り付けられ、この背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通しており、排気完了後前記排気管４は封止される。

参照符号８は映像信号配線で、この映像信号配線８は後述するような金属材料を用い、前記背面基板１の内面に一方向（Ｙ方向）に延在し他方向（Ｘ方向）に並設されている。この映像信号配線８の端部は表示領域６から枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、背面基板１の長辺側端面近傍まで延長している。この映像信号配線８は前記封止領域より外側先端部分を映像信号配線引出端子８１としている。

参照符号９は走査信号配線で、この走査信号配線９は後述するような金属材料を用い、前記映像信号配線８上でこれと交差する前記他方向（Ｘ方向）に延在し前記一方向（Ｙ方向）に並設されている。この走査信号配線９の端部は表示領域６から枠体３と背面基板１との短辺側封止領域５ｂを気密に貫通し、背面基板１の短辺側端面近傍まで延長している。この走査信号配線９はその前記封止領域より外側先端部分を走査信号配線引出端子９１としている。

参照符号１０は例えば特許文献５に開示された電子源の一種のＭＩＭ型の電子源で、この電子源１０は前記走査信号配線９と映像信号配線８の各交差部近傍に設けられている。又、この電子源１０は前記走査信号配線９と接続線１１で接続されている。又、前記映像信号配線８と、電子源１０の上部電極及び前記走査信号配線９間には層間絶縁膜ＩＮＳが配置されている。

ここで、前記映像信号配線８は例えばＡｌ（アルミニウム）膜、走査信号配線９は例えばＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ膜等が用いられる。

次に、参照符号１２はスペーサで、このスペーサ１２はガラスやセラミックスなどの絶縁材あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。
このスペーサ１２は１０⁸〜１０⁹Ω・ｃｍ程度の比抵抗で、全体として抵抗値の偏在の少ない構成となっている。
このスペーサ１２は前記枠体３と略平行で走査信号配線９上に１本おきに直立配置され、接着部材１２１で両基板１、２と接着固定している。
このスペーサ１２の基板との接着固定は一端側のみでも良く、更にその配置は通常、複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に設置される。

このスペーサ１２の寸法は基板寸法、枠体３の高さ、基板素材、スペーサの配置間隔、スペーサ素材等により設定されるが、一般的には高さは前述した枠体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下、長さは２０ｍｍ乃至１０００ｍｍ程度、更にはそれ以上の長尺も可能であるが、好ましくは８０ｍｍ乃至３００ｍｍ程度が実用的な値となる。

次に、参照符号１３は支持体で、この支持体１３は前記枠体３と同一材料から構成され、枠体３と一体化されて枠体３の内側に配置されている。この支持体１３の高さＨ２は枠体３の高さＨ１より高く、両者はＨ２＞Ｈ１の関係にあり、この高さＨ２は前述した（２Ｔ１＋Ｈ１）で説明した両基板１、２の前記間隔に略等しい寸法となっている。
この支持体３は、その両端面１３１、１３２は共に基板１、２とは非接着で、単に接触しているのみである。
ここで、枠体３と両基板１、２とが気密封着された後は、前記支持体１３は枠体３で保持されるため、前記両端面１３１、１３２は両基板１，２と非接触状態でも良い。

この高さＨ２の支持体３と基板とが非接着で、単に接触している構成は、両基板１、２を外部から加圧、加熱して枠体３と前記封着部材５を介して気密封着する際、前記支持体３と基板１、２間には接着剤のような介在物は全く存在せず、従って支持体３の配置位置の前記両基板１、２の間隔は支持体１３の高さＨ２に保持される。
一方、枠体３と両基板１，２間に介挿された封着部材５は前記加熱によって溶解されるが、枠体３の高さＨ１がＨ２＞Ｈ１の関係にあるので、この封着部材５は前記加圧を受けず、従って封着部材５のはみ出しや厚さの変動を抑制でき、両基板の相互位置ずれの防止と、気密封着の確保の両立を可能としている。

次に、前記スペーサ１２の一端側が固定された前面基板２の内面には、図４に示すように赤色、緑色、青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画された窓部に配置され、これらを覆うように金属薄膜からなるメタルバック（陽極電極）１７が例えば蒸着方法で設けられて蛍光面を形成している。
このメタルバック１７は前面基板２と反対側、つまり背面基板１側への発光を前面基板２側へ向け反射させ、発光の取り出し効率を上げる為の光反射膜であると共に蛍光体粒子の表面の帯電を防ぐ機能も合わせ持っている。
又、このメタルバック１７は面電極として示してあるが、走査信号配線９と交差して画素列ごとに分割されたストライプ状電極とすることもできる。

前記蛍光体としては、例えば赤色用としてＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを、又、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂ、更に、青色用としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ等を用いることができる。この蛍光体層１５は蛍光体粒子の平均粒径は例えば４μｍ〜９μｍ、膜厚は例えば１０μｍ〜２０μｍ程度となっている。

図５は本発明の平面型画像表示装置の第２の実施例を説明する模式断面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。

図５に示す実施例２では、支持体２３が枠体３と別体で、枠体３の内側の略全周に亘って配置されている。
この支持体２３は高さＨ３で略環状を呈しており、その一方の端面２３１は対向する背面基板１と非接着で接触している。一方、他方の端面２３２は対向する前面基板２と固着材１４を介して接着されている。
この固着材１４は、前記封着部材５とは特性、特に溶解温度の異なる材料、例えば結晶化フリットガラス等を用いる。又、ガス放出の少ない耐熱性の優れた紫外線硬化型の接着剤の使用も可能である。
固着材１４で前面基板２に接着された高さＨ３の支持体２３は、この高さＨ３に前記固着材１４の厚さＴ２を加えて前記両基板間の間隔に略等しい高さＨ２と略同一となる寸法に設定されている。
ここで、この実施例２では枠体３と両基板１、２とが気密封着された後は、前記支持体２３は前面基板２で保持されており、前記一方の端面２３１は背面基板１と非接触状態でも良い。

次に、図６乃至図９は本発明の第１の実施例の画像表示装置の製造工程を説明する図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。
先ず、図６に示すように前面基板２側ではスペーサ１２の一端側を接着部材１２１で接着固定して前面基板組立体２０１を構成する。
又、背面基板１側では、前記前面基板２に固定されたスペーサ１２の他端側に対応する位置に接着部材１２１が塗布され背面基板組立体１０１を構成する。
一方、枠体３は支持体１３と一体に整形され、両者の高さは前述したＨ１、Ｈ２の関係を備えており、更に枠体３は上下端に封着部材５を塗布して枠体組立体３０１を構成する。
次に、図７に示すように、これら前面基板組立体２０１、背面基板組立体１０１及び枠体組立体３０１を前記支持体３の上下端が両基板１、２にそれぞれ接触するよう所定の配置で組み合わせ、仮パネル組立体ＳＰＭを形成する。この組み合わせの際、前記両基板組立体２０１、１０１はそれぞれが有する図示しないアライメントマークを利用して位置合わせを行う。
次に、図８及び図９に示すように仮パネル組立体ＳＰＭの両基板１、２の外側を、複数個の耐熱性の加圧クリップＰＣＲで挟持する。
この挟持の際、加圧クリップＰＣＲの両基板１、２との接触部位は、前記支持体３の上下端に対応する両基板１、２の外側とし、前記封着部材５配置部分に対応する位置から外れた部位を挟持する。
又、この加圧クリップＰＣＲの配置個数は、基板寸法等を基に決めればよい。
次に、図示しないが加圧クリップＰＣＲで挟持した状態で仮パネル組立体ＳＰＭを例えば炉内で加熱し、前記封着部材５を溶解して枠体３と両基板１、２を気密封着する。スペーサ１２の他端もこの工程で接着固定する。
この気密封着と同時或いは気密封着後に排気を行い、排気管を封止して画像表示装置を製造する。

次に、図１０乃至図１２は本発明の第２の実施例の画像表示装置の製造工程を説明する図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。
先ず、図１０に示すように前面基板２側ではスペーサ１２の一端側を接着部材１２１で、又支持体２３は一方の端面２３２を固着部材１４でそれぞれ前面基板２に接着固定して前面基板組立体２０２を構成する。
この前面基板組立体２０２では、支持体２３を固着部材１４で予め接着固定した後、前記スペーサ１２を接着部材１２１で接着固定する方法が採用できる。
又、背面基板１側では、前記前面基板２に固定されたスペーサ１２の他端側に対応する位置に接着部材１２１が塗布され背面基板組立体１０１を構成する。
一方、枠体３は支持体１３と別体で、その高さは前述したＨ１で、その上下端に封着部材５を塗布して枠体組立体３０２を構成する。
次に、図１１に示すように、これら前面基板組立体２０２、背面基板組立体１０１及び枠体組立体３０２を前記支持体２３の開放された端面２３１が背面両基板１に接触するよう所定の配置で組み合わせ、仮パネル組立体ＳＰＭを形成する。この組み合わせの際、前記両基板組立体２０２、１０１はそれぞれが有する図示しないアライメントマークを利用して位置合わせを行う。
次に、図１２に示すように仮パネル組立体ＳＰＭの両基板１、２の外側を、複数個の耐熱性の加圧クリップＰＣＲで挟持する。
この挟持の際、加圧クリップＰＣＲの両基板１、２との接触部位は、前記支持体２３の上下端に対応する両基板１、２の外側とし、前記封着部材５配置部分に対応する位置から外れた部位を挟持する。
又、この加圧クリップＰＣＲの配置個数は、基板寸法等を基に決めればよい。
次に、図示しないが加圧クリップＰＣＲで挟持した状態で仮パネル組立体ＳＰＭを例えば炉内で加熱し、前記封着部材５を溶解して枠体３と両基板１、２を気密封着する。スペーサ１２の他端もこの工程で接着固定する。
この気密封着と同時或いは気密封着後に排気を行い、排気管を封止して画像表示装置を製造する。
ここで、上述では支持体２３を前面基板２に接着固定したが、これは背面基板１側でもよいことは勿論である。

本発明の表示装置の一実施例の模式図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。 図１（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図である。本発明の表示装置の他の実施例の模式平面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿った模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第２の実施例を説明する模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第１の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第１の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第１の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第１の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第２の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第２の実施例の製造工程を示す模式断面図である。 本発明の画像表示装置の第２の実施例の製造工程を示す模式断面図である。

符号の説明

１・・・背面基板、２・・・前面基板、３・・・枠体、４・・・排気管、５・・・封着部材、６・・・表示領域、７・・・貫通孔、８・・・画像信号配線、８１・・・画像信号配線引出端子、９・・・走査信号配線、９１・・・走査信号配線引出端子、１０・・・電子源、１１，１１Ａ・・・接続配線、１２・・・スペーサ、１２１・・・接着部材、１３、２３・・・支持体、１４・・・固着部材、１５・・・蛍光体層、１６・・・ＢＭ膜、１７・・・メタルバック（陽極電極）、ＩＮＳ・・・絶縁膜（層間絶縁膜）、ＳＰＭ・・・仮パネル組立体、ＰＣＲ・・・加圧クリップ。

Claims (5)

1. 一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設された複数の第１の信号配線と、前記他方向に延在し前記第１の信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の第２の信号配線と、この第２の信号配線と前記第１の信号配線間に配置された層間絶縁膜と、前記第１の信号配線と前記第２の信号配線の各交差部近傍に設けられ、前記信号配線と接続された電子源とを備えた背面基板と、
   前記電子源に対応して設けられた蛍光体層及び前記電子源から放出される電子を前記蛍光体層に指向する如く加速するための加速電極とを有し前記背面基板と所定の間隔をもって対向する前面基板と、
   前記背面基板と前記前面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   前記前面基板と前記背面基板間で前記枠体に囲まれた表示領域に前記枠体と略平行に配置された複数のスペーサと、
   前記枠体と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封止領域で気密封着する封着部材とを備えた画像表示装置であって、
   前記画像表示装置は、前記複数のスペーサを取り囲んで前記枠体の内側に近接配置された支持体を更に備え、この支持体の少なくとも一方の端面は対向する基板と非接着であることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記支持体は略環状で、他方の端面は対向する基板と接着固定されてなることを特徴とする前記請求項１に項記載の画像表示装置。
3. 前記支持体は前記基板に接着固定された高さが前記枠体の高さ以上であることを特徴とする前記請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記支持体は前記枠体以上の高さを有して前記枠体と一体化されてなることを特徴とする前記請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記支持体は対向する基板と非接着であることを特徴とする前記請求項４に記載の画像表示装置。
   
   

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