JP3843911B2 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２枚のパネル基板を貼り合わせて構成される表示パネルを有する平面型の表示装とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空中におかれた金属等の導体あるいは半導体の表面に、ある閾値以上の電界を与えると、トンネル効果によって電子が障壁を通過し、常温時においても真空中に電子が放出される。この現象は電界放出(Field Emission)と呼ばれ、これによって電子を放出するカソードは電界放出型カソード(Field Emission Cathode)と呼ばれている。近年では、ミクロンサイズの電界放出型カソードを、半導体加工技術を駆使して基板上に多数形成したフラットディスプレイ装置（平面型の表示装置）としてＦＥＤ(Field Emission Display)が注目されている。ＦＥＤは、電気的に選択（アドレッシング）されたエミッタから電界の集中によって電子を放出させるとともに、この電子をアノード基板側の蛍光体に衝突させて、蛍光体の励起・発光により画像を表示するものである。
【０００３】
ＦＥＤの表示パネルは、その構造上、カソード基板とアノード基板とを微小なギャップを介して対向状態に配置し、その間のギャップ空間部を真空状態に封止している。そのため、カソード基板やアノード基板が大気圧に耐えられるよう、それらの基板の間にスペーサを介装し、このスペーサで両基板を支持している。また、ＦＥＤは、蛍光体励起のためにアノード電極に印加する電圧（アノード電圧）の高低により、低電圧型と高電圧型の２つの大別される。高電圧型のＦＥＤに用いられるスペーサは、その高さが１〜２ｍｍで幅や厚みが０．０５〜０．１ｍｍといった具合に非常にアスペクト比が大きな形状となっている。したがって、基板上でスペーサを自立させることはできず、このスペーサを支持する何らかの手段が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＦＥＤにおいては、その製造工程で表示パネルのサイズ（画面サイズ）に対応した数十個のスペーサを基板上に取り付ける必要があるため、この取り付けに際して一つずつスペーサを支持するとなると工程が複雑化するという問題があった。また、従来のＦＥＤの製造方法では、基板上で接着剤を用いてスペーサを固定したり、基板上にスペーサの厚みに対応したグリッパ対を形成し、このグリッパ対でスペーサをサンドイッチ状に挟み込んで支持するなどの方法が採用されているものの、このような方法ではスペーサのチャッキングや位置決めを含めた一連の製造工程が非常に面倒（煩雑）なものとなる。また、グリッパ対を用いたものでは、グリッパ対の隙間部分にスペーサを差し込んで挟持するため、適度な挟持力（グリップ力）を得るには、グリッパ対の隙間寸法やスペーサの厚み寸法を厳密に管理する必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に表示装置は、第１のパネル基板と第２のパネル基板との間に介装されるもので、弾性変形可能に形成されたスペーサと、第１のパネル基板上のスペーサ取付位置に形成された複数の突起部とを有し、スペーサを弾性変形させた際に得られる戻り力でスペーサを複数の突起部に係止した構成となっている。
【０００６】
上記構成の表示装置においては、スペーサを弾性変形させた際に得られる戻り力でスペーサを複数の突起部に係止することにより、アノード基板上でスペーサが起立状態に支持される。これにより、突起部の外形寸法や位置精度、スペーサの厚み寸法などを厳密に管理しなくても、複数の突起部によってスペーサを簡単かつ確実に支持することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明が適用される平面型表示装置（ＦＥＤ）の表示パネルの構造例を示す概略断面図である。図１において、平板状をなすアノード基板１の一面にはブラックストライプ２と蛍光体３が形成されている。アノード基板１は、表示パネルの前面基板となるもので、例えば透明なガラス基板によって構成される。ブラックストライプ２は、表示パネルを前面側（図１の上側）から見たときにマトリクス状に配置されることから、ブラックマトリクスとも呼ばれる。ブラックストライプ２の幅は、表示パネルの画面サイズや表示解像度にもよるが、概ね１００〜２００μｍの範囲内で設定される。蛍光体３は、各々のブラックストライプ２の間（隙間）を埋めるようにアノード基板１の一面に所定のピッチで形成されている。なお、ブラックストライプ２と蛍光体３は、アノード基板１の一面に積層された図示しないアノード電極上に形成されている。アノード電極は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明電極によって構成されるものである。以上のアノード基板１は、本発明における第１のパネル基板に相当するものである。
【０００９】
一方、平板状をなすカソード基板４の一面（すなわちアノード基板１と対向する面）にはエミッタ５が形成されている。カソード基板４は、表示パネルの背面基板となるもので、例えばガラス等の絶縁基板によって構成される。エミッタ５は、電界放出によって電子を放出するもので、アノード基板１側の蛍光体３に対応してカソード基板４の一面に所定のピッチで形成されている。このエミッタ５は、カソード基板４の一面に積層された図示しないカソード電極上に形成されている。また、エミッタ５は、カソード基板４の一面において、図示しないカソード電極とこのカソード電極上に絶縁層を介して積層されたゲート電極との交差部に形成されている。以上のカソード基板４は、本発明における第２のパネル基板に相当するものである。
【００１０】
アノード基板１とカソード基板４の間には複数（図１では２つだけ表示）のスペーサ６が介装されている。また、アノード基板１とカソード基板４からなる表示パネルの外周部はフリットシール７によって封止されている。スペーサ６は、表示パネルの内部を真空状態にしたときにアノード基板１とカソード基板４が大気圧に耐えられるように耐圧用として設けられるものである。このスペーサ６を介装することにより、アノード基板１とカソード基板４との間に一定のギャップが形成（確保）される。また、スペーサ６は、表示画像に悪影響を与えないよう、ブラックストライプ２上に配置されている。フリットシール７はアノード基板１とカソード基板４の外形に沿って枠状に形成されている。このフリットシール７により、アノード基板１とカソード基板４間のギャップ空間（表示パネルの内部）が真空状態に維持されている。
【００１１】
図２は本発明の実施形態で採用したスペーサ６の外観を示す斜視図である。図示のように、スペーサ６は、全体的に長尺状の薄板構造をなしている。スペーサ６の寸法は表示パネルのサイズなどにもよるが、高電圧型のＦＥＤでは、例えば、高さ寸法がＨ＝２ｍｍ、厚み寸法がＴ＝１００μｍ、長さ寸法がＬ＝１００ｍｍのものが用いられる。スペーサ６の材料としては、例えばセラミックスやガラスなどの絶縁材料が用いられる。
【００１２】
スペーサ６は、もともと直線状に形成されているものの、図３（Ａ）に示すように矢印方向の外力Ｆを加えると、この外力Ｆにしたがって厚み方向に弾性変形（撓み変形）する特性を有している。この特性はスペーサ６の厚みを薄くすることによって得られるものである。また、上述のようにスペーサ６に外力Ｆを加えた状態で、この外力Ｆを解放（除去）すると、スペーサ６は図３（Ｂ）に示すように元の形状（直線状）に戻る特性を有している。つまり、スペーサ６を弾性変形させると、この弾性変形による反力が、スペーサ６を元の形状に戻そうとする力（以下、戻り力）となって作用する。
【００１３】
一方、アノード基板１上でスペーサ取付位置となるブラックストライプ２上には図４（Ａ）に示すように複数（図例では合計８つ）の突起部８Ａ，８Ｂが形成されている。各々の突起部８Ａ，８Ｂは、スペーサ６を起立状態（直立状態）に支持するためにアノード基板１の一面（ブラックストライプ２上）から突出する状態で設けられたもので、ブラックストライプ２の長手方向に千鳥状に配置されている。
【００１４】
すなわち、ブラックストライプ２上では、このブラックストライプ２の長手方向に沿って４つの突起部８Ａと４つの突起部８Ｂが互いに隣り合う位置関係で配置されている。このうち、４つの突起部８Ａは、ブラックストライプ２の長手方向に沿う直線軸Ｋ１上に配置され、４つの突起部８Ｂは、直線軸Ｋ１と平行でかつ直線軸Ｋ１からブラックストライプ２の短手方向に位置をずらした（シフトした）直線軸Ｋ２上に配置されている。また、各々の突起部８Ａ，８Ｂは、図４（Ｂ）に示すように円柱状に形成されるとともに、ブラックストライプ２の長手方向に等ピッチで配置されている。
【００１５】
突起部８Ａ，８Ｂの寸法は、スペーサ６の高さ寸法Ｈや厚み寸法Ｔ、ブラックストライプ２の幅にもよるが、例えば、直径がφ＝３０〜１００μｍ、高さ寸法がＨｓ＝３０〜１００μｍに設定される。突起部８Ａ，８Ｂは、例えば、樹脂、金属、セラミックスなど種々の材料で形成することができる。なお、ここではブラックストライプ２をスペーサ取付位置に設定しているが、表示画像に悪影響を与えない位置があれば、アノード基板１上のいずれの位置をスペーサ取付位置に設定してもよい。またカソード基板上に取り付けを設けても構わない。
【００１６】
続いて、本発明に係る表示装置（ＦＥＤ）の製造方法として、上記複数の突起部８Ａ，８Ｂを用いてスペーサ６を支持する構成を採用した場合の製造手順について説明する。先ず、アノード基板１の製造工程では、アノード基板１のベースとなる透明基板の一面にアノード電極を形成（積層）した後、アノード電極上にブラックストライプ２を形成する。次に、ブラックストライプ２上に上述した複数の突起部８Ａ，８Ｂを形成する。突起部８Ａ，８Ｂの具体的な形成手法としては、ポリイミド等の樹脂をスクリーン印刷法でブラックストライプ２上に塗布し、これによって得られた樹脂膜をフォトリソグラフィによって所望の形状にパターニングすることにより突起部８Ａ，８Ｂを得る方法、あるいは金属材料をメッキプロセスによって形成することにより突起部８Ａ，８Ｂを得る方法などが一例として考えられる。
【００１７】
その後、アノード基板１の一面に蛍光体３を塗布した後、必要に応じてアルミニウム膜からなるメタルバックを形成する。続いて、上述のように直線状に形成されたスペーサ６を図示しない保持具でチャックする。スペーサ６をチャックする際のチャック方式としては、例えば真空吸着等を採用することができる。このとき、ブラックストライプ２上に形成された複数の突起部８Ａ，８Ｂに対してスペーサ６が位置的に干渉しないように、上記保持具でスペーサ６に外力を加えることにより、図５の破線で示すように、スペーサ６を平面的に見て曲線状、より詳しくは波形に弾性変形させ、この状態でブラックストライプ２上にスペーサ６を組み付ける。スペーサ６の組み付けは、上記保持具で波形に弾性変形させたスペーサ６の下端部をアノード基板１のブラックストライプ２形成面に当接させることにより行う。これにより、ブラックストライプ２上では各々の突起部８Ａ，８Ｂとの接触を避けるようにスペーサ６が波形に蛇行した状態となる。
【００１８】
このようにスペーサ６を組み付けたら、上記保持具によってスペーサ６に加えていた外力を徐々にあるいは瞬時に解放（除去）する。外力の解放は、例えば保持具によるスペーサ６のチャック方式として真空吸着を採用した場合に、この真空吸着力（真空引き）を解除（オフ）することにより行う。そうすると、スペーサ６は外力の解放によって元の形状に戻ろうとするため、そのときの戻り力でスペーサ６が図５の実線で示すように各々の突起部８Ａ，８Ｂの側面に圧接した状態となる。このとき、直線軸Ｋ１上の各突起部８Ａに作用する圧接力（スペーサ６の戻り力）の向きと直線軸Ｋ２上の各突起部８Ｂに作用する圧接力（スペーサ６の戻り力）の向きは互いに逆向きになる。
【００１９】
すなわち、図５において、スペーサーには直線軸Ｋ１上の各突起部８Ａでは上向きの圧接力が作用し、直線軸Ｋ２上の各突起部８Ｂでは下向きの圧接力が作用する。そのため、スペーサ６は、自身の戻り力により複数の突起部８Ａ，８Ｂに係止された状態となる。これにより、アノード基板１のブラックストライプ２上では、図６に示すように、複数の突起部８Ａ，８Ｂによりスペーサ６が起立状態（直立状態）に支持される。以上のような手順でアノード基板１上に複数のスペーサ６を取り付けることにより、スペーサ付きのアノード基板１が得られる。
【００２０】
一方、カソード基板４の製造工程では、カソード基板４のベースとなる絶縁基板の一面にカソード電極、絶縁層及びゲート電極を順に積層した後、ゲート電極を開口させて絶縁層にゲートホールを形成する。次いで、ゲートホール内にエミッタ５を形成する。これにより、カソード基板４が得られる。
【００２１】
その後、各々の基板製造工程で得られたアノード基板（スペーサ付き基板）１とカソード基板４とを互いに対向させて組み合わせる。これにより、アノード基板１とカソード基板４との間にスペーサ６が介装された状態となるため、この状態で真空引きやフリットシール７による気密封止を行うことにより、先の図１に示すようにアノード基板１とカソード基板４とを貼り合わせた構造の表示パネルが得られる。
【００２２】
このような表示パネル構造を採用した表示装置（ＦＥＤ）においては、スペーサ６を弾性変形させた際に得られる戻り力を利用してスペーサ６を複数の突起部８Ａ，８Ｂに係止させることにより、アノード基板１上でスペーサ６を起立状態に支持するため、各々の突起部８Ａ，８Ｂの外形寸法や位置精度、スペーサ６の厚み寸法（精度）などを厳密に管理したりしなくても、複数の突起部８Ａ，８Ｂを用いてスペーサ６を簡単かつ確実に支持することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態においては、一つのスペーサ６を支持するにあたってブラックストライプ２上に合計８つの突起部８Ａ，８Ｂを形成するものとしたが、本発明はこれに限らず、図７（Ａ）に示すように３つのスペーサ３を最小個数として一つのスペーサ６を支持することも可能である。この場合、各々の突起部８は、スペーサ６の長手方向の両端部と中間部に位置するように形成される。さらに、突起部８の配置についても、例えば図７（Ｂ）に示すように、スペーサ６の長手方向の中間部に３つの突起部８を第１の配列ピッチで配置する一方、スペーサ６の長手方向の両端部にそれぞれ上記第１の配列ピッチよりも広い第２の配列ピッチで１つの突起部８を配置するなど種々の変更が可能である。
【００２４】
また、上記実施形態においては、スペーサ６を予め直線状（平面視）に形成しておき、この直線状のスペーサ６を波形に弾性変形させて複数の突起部８Ａ，８Ｂに係止させることにより、最終的にスペーサ６を曲線状（平面視）に支持するものとしたが、これと反対に、例えば図８（Ａ）に示すようにスペーサ６を予め曲線状（図例では円弧状）に形成しておいて、この曲線状のスペーサ６を図８（Ｂ）に示すように３つの突起部８で直線状に支持するものとしてもよい。さらに、スペーサ６を曲線状に形成または支持する場合の具体的な形状としては、円弧状、波形、Ｓ字形など種々の形状を採用することができる。また、図示はしないが、スペーサ６を予め曲線状に形成しておき、この曲線状のスペーサ６をスペーサ形成時と異なる曲線形状で支持するもの（例えば、Ｓ字形の曲線状に形成したスペーサ６を逆Ｓ字形の曲線形状で支持したり、波形の曲線状に形成したスペーサ６をその山と谷の部分を反転した波形の曲線形状で支持するもの）としてもよい。また、突起部８の形状としても、上述した円柱状の他に、例えば図９（Ａ）に示すような四角柱や、図９（Ｂ）に示すように上部（頭部）を下部よりも大径とした段付きの円柱状など種々の変更が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサを弾性変形させた際に得られる戻り力でスペーサを複数の突起部に係止することにより、アノード基板上でスペーサを起立状態に支持する構成としたので、突起部の外形寸法や位置精度、スペーサの厚み寸法などを厳密に管理しなくても、複数の突起部によってスペーサを簡単かつ確実に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される平面型表示装置（ＦＥＤ）の表示パネルの構造例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態で採用したスペーサの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態で採用したスペーサの弾性変形特性を示す図である。
【図４】アノード基板上における突起部の形成例を説明する図である。
【図５】スペーサの組み付け時の状態を説明する図である。
【図６】複数の突起部によるスペーサの支持状態を示す斜視図である。
【図７】突起部の他の配置例を説明する図である。
【図８】スペーサの他の支持状態の具体例を説明する図である。
【図９】突起部の他の形状例を説明する図である。
【符号の説明】
１…アノード基板、２…ブラックストライプ、３…蛍光体、４…カソード基板、５…エミッタ、６…スペーサ、７…フリットシール、８，８Ａ，８Ｂ…突起部

Claims (4)

1. 第１のパネル基板と第２のパネル基板との間に介装されるもので、弾性変形可能に形成されたスペーサと、
   前記第１のパネル基板上のスペーサ取付位置に形成された複数の突起部とを有し、
   前記スペーサを弾性変形させた際に得られる戻り力で前記スペーサを前記複数の突起部に係止してなる
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記スペーサを直線状に形成するとともに、前記直線状のスペーサを弾性変形させた際に得られる戻り力で前記スペーサを前記複数の突起部に係止することにより、前記スペーサを曲線状に支持してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記スペーサを曲線状に形成するとともに、前記曲線状のスペーサを弾性変形させた際の戻り力で前記スペーサを前記複数の突起部に係止することにより、前記スペーサを直線状に支持してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 第１のパネル基板と第２のパネル基板との間にスペーサを介装するにあたって、
   前記第１のパネル基板上のスペーサ取付位置に複数の突起部を形成する工程と、
   前記複数の突起部と位置的に干渉しないように前記スペーサを外力により弾性変形させた状態で、前記第１のパネル基板上のスペーサ取付位置に前記スペーサを組み付けるとともに、この組み付け状態で前記外力を解放することにより、前記スペーサを前記複数の突起部に係止させる工程と
   を有することを特徴とする表示装置の製造方法。

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