JP3898555B2 - Display device - Google Patents

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は表示装置に係り、特に、多数の電子放出素子を用いた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高品位放送用あるいはこれに伴う高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリーン表示性能については一段と厳しい性能が要望されている。これら要望を達成するためにはスクリーン面の平坦化、高解像度化が必須であり、同時に軽量、薄型化も図らねばならない。
【0003】
そこで、上記のような要望を満たす次世代の表示装置として、電子放出素子(以下、エミッタと称する)を多数並べ、蛍光面と対向配置させた表示装置の開発が進められている。エミッタとしては、電界放出型あるいは表面伝導型の素子が想定される。通常、エミッタとして電界放出型電子放出素子を用いた表示装置は、フィールドエミッションディスプレイ(以下、FEDと称する)、また、エミッタとして表面導電型電子放出素子を用いた表示装置は、表面導電電子放出ディスプレイ(以下、SEDと称する)と呼ばれている。
【0004】
例えば、FEDは、一般に、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し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子放出源として多数のエミッタが設けられている。
【0005】
また、両基板間には板状のグリッドが配設され、このグリッドには、エミッタと整列して位置した多数の開孔が形成されている。更に、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板間には複数の支持部材が配設されている。これらのグリッド、および支持部材の少なくとも一部は、背面基板および前面基板のいずれかに接合されている。
【0006】
そして、上記構成のFEDにおいて、各エミッタから放出された電子ビームは、グリッドの対応する開孔を通って所望の蛍光体層に照射され、それにより、蛍光体を発光させて画像を表示する。
【0007】
このようなFEDでは、エミッタの大きさがマイクロメートルオーダーであり、前面基板と背面基板との隙間をミリメートルオーダーに設定することができる。このため、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管(CRT)などと比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成することが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された表示装置の製造工程においては、グリッド、支持部材等の構造体が予め接合された背面基板、および前面基板を300℃以上でベーキングしてガス出しを行うとともに、側壁を介して背面基板と前面基板とを接合する際、ヒータによって背面基板および前面基板を外側から加熱する。従って、このような製造工程において、グリッド等の構造体が固定された背面基板、および前面基板は、これらの構造体よりも高温となる。
【0009】
また、前述したように、表示装置の動作時、背面基板上に設けられた多数のエミッタは蛍光体層に向けて電子を放出するが、その際、エミッタが発熱するため、背面基板の温度が上昇し、グリッドよりも高温となり易い。
【0010】
このように表示装置の製造時あるいは動作時、背面基板および前面基板はこれらの基板に固定された構造体よりも高温となり、例えば、背面基板と構造体との間に数十度の温度差が生じる場合も考えられる。そして、このような温度差に起因して、背面基板とこの基板に固定された構造体と間に熱膨張量の差が生じた場合、特に、背面基板の方が構造体よりも熱膨張量が多くなった場合、構造体に張力が作用し、これらの構造部と背面基板との接合が外れてしまう恐れがある。
【0011】
従って、この場合、表示装置の製造不良が発生し製造歩留まりが低下するとともに、動作時における信頼性が低下する。
【0012】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、温度差に起因する接合部の剥離、損傷を防止し、製造不良の低減および信頼性の向上を図ることが可能な表示装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、隙間を置いて対向配置された第1基板および第2基板を有した真空外囲器と、上記第1基板と第2基板との間でこれら第1基板および第2基板に対向して前記真空外囲器内に配設されているとともに、第1および第2基板の少なくとも一方に接合された板状のグリッドと、上記第1および第2基板の一方の基板内面に設けられた蛍光面と、上記第1および第2基板の他方の基板内面に設けられ、上記蛍光面に電子を放出する複数の電子放出素子と、を備え、上記グリッドは、このグリッドが接合された上記少なくとも一方の基板の熱膨張率に対し、1.02ないし1.2倍の熱膨張率を有していることを特徴としている。
【0015】
上記のように構成された表示装置によれば、上記構造体は、この構造体が接合された上記一方の基板よりも大きな熱膨張率を有しているため、製造時あるいは動作時に、上記一方の基板の温度が上記構造体よりも高くなった場合でも、上記一方の基板の熱膨張量が上記構造体の熱膨張量よりも大きくなることがない。従って、上記構造体に引張力が生じることがなく、基板に対する上記構造体の接合部の剥離、損傷を防止することができる。
【0016】
この発明によれば、上記構造体は、いずれの温度においても、上記一方の基板より伸び率が高くなる熱膨張特性を有していることが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の表示装置をSEDに適用した実施の形態について詳細に説明する。
図1および図3に示すように、SEDは、アスペクト比4:3、対角寸法36インチの有効表示領域3を備えて構成されている。このSEDは、所定の隙間を置いて対向配置された矩形状の前面基板10および背面基板20を備え、これら前面基板10および背面基板20は、ガラス材からなる枠状の側壁8を介して周縁部同士が接合され、真空外囲器4を構成している。側壁8は、前面基板10および背面基板20に対し、フリットガラスあるいはインジウム等の低融点金属あるいは合金により接合されている。そして、真空外囲器4の内部空間は、例えば約10−8Torrの高真空に維持されている。
【0018】
前面基板10と背面基板12との間には、これら基板間での異常放電を防止するために所定の電位に接続された矩形板状のグリッド18が配設され、有効表示領域3と対向して位置している。また、前面基板10および背面基板12は、これらの基板間に配設された複数のスペーサ30により大気圧に対して支持され、例えば1.5〜2.0mmの間隔に維持されている。
【0019】
図3に示すように、第1基板として機能する前面基板10は、無アルカリガラスから成る絶縁基板11と、この絶縁基板の内面上に形成された蛍光体スクリーン12と、を備えている。画像表示面および蛍光面として機能する蛍光体スクリーン12は、それぞれ赤(R)、青(B)、および緑(G)の発光特性を有し所定のピッチで配置されたストライプ状の蛍光体層13と、蛍光体層13間に配置されコントラスト比を向上させるための帯状の遮光層14とを有している。
【0020】
また、蛍光体スクリーン12上には、アルミニウムまたはその合金からなる導電薄膜15が形成され、更に、この導電薄膜15上には、バリウム(Ba)からなる蒸着ゲッタ層16が形成されている。導電薄膜15はアノード電極として機能する。また、蒸着ゲッタ層16は、SEDの製造時、真空チャンバ内で前面基板10と背面基板20とを貼り合わせるに先立ち、真空チャンバ内でゲッタ材を蒸着することにより形成される。ゲッタ材の蒸着から封着までの一連の工程を大気に晒すことなく真空雰囲気中で行うことにより、高性能な蒸着ゲッタ層16を得ることができる。
【0021】
図3および図4に示すように、第2基板として機能する背面基板20は、無アルカリガラスから成る絶縁基板22を備えている。絶縁基板22の内面上には、マトリクス状に配置された複数本の走査電極23および信号電極24が設けられている。各走査電極23と信号電極24との交差部近傍には、それぞれ走査電極および信号電極から延出したゲート電極25およびエミッタ電極26が設けられている。ゲート電極25とエミッタ電極26とは所定の間隔を置いて対向配置されている。更に、これらの電極25、26間には、図示しないが、例えばグラファイト膜が5mmの間隔を持って対向配置され、これにより表面伝導型の電子放出素子27を構成している。なお、各走査電極23上には保護膜28が形成されている。
【0022】
上記構成の前面基板10と背面基板20との間に配設されたグリッド18は、有効表示領域3にほぼ対応した大きさの矩形状に形成され、前面基板10および背面基板20と対向している。そして、図1および図3に示すように、グリッド18の4つの角部は、それぞれ台座60を介して背面基板20に固定されている。
【0023】
図2および図3に示すように、各台座60は、円板状に形成され、導電性を有したフリットガラス62および銀ペースト64を介して背面基板20の絶縁基板22上に固定されている。そして、グリッド18は、例えば、角部側縁が2つの溶接点61で台座60の上面に溶接されている。なお、絶縁基板22において、1つの台座60と対向する位置にはスルーホール66が形成され、この台座60は、スルーホール66を介して、絶縁基板22の外面に形成された給電端子67に電気的に接続されている。従って、給電端子67からスルーホール66および台座60を通して、グリッド18に所定のグリッド電位を供給することができる。
【0024】
また、グリッド18は、このグリッドが固定されている背面基板20の絶縁基板22よりも熱膨張率の大きな材料によって形成されている。例えば、グリッド18は、0.1mm厚の鉄−ニッケル合金で形成され、その表面が酸化処理されている。そして、絶縁基板22を構成するガラスの熱膨張率は84×10-7/Kであるのに対して、グリッド18の熱膨張率は94×10-7/Kとなっている。
【0025】
図5はグリッド18の熱膨張特性Bおよび絶縁基板22を構成するガラスの熱膨張特性Aを比較して示したもので、グリッド18は、いずれの温度においても、絶縁基板22より伸び率が高くなる熱膨張特性を有している。
【0026】
図3および図4に示すように、グリッド18には、それぞれ電子放出素子27から放出された電子線を透過させるための矩形の開孔44が形成され、電子放出素子27と対向している。また、グリッド18には、後述する第1および第2スペーサを連結するための複数の円形の開口46が形成されている。
【0027】
支持部材として機能する各スペーサ30はグリッド18と一体に作り込まれている。すなわち、グリッド18は、背面基板20と対向した第1主面、および前面基板10に対向した第2主面を有している。第1主面側には複数の第1スペーサ48がグリッド18と一体的に形成され、また、第2主面側には複数の第2スペーサ50がグリッド18と一体的に形成されている。そして、これら第1スペーサ48と第2スペーサ50とは、グリッド18の開口46内に配置された連結部52により連結されている。本実施の形態においては、1つの第1スペーサ48に対して2つの第2スペーサ50がそれぞれ連結部52を介して連結され、スペーサ30を構成している。
【0028】
第1スペーサ48は、走査電極23上に保護膜28を介して配置され、走査電極の延出方向に沿って延びている。各第1スペーサ48は断面が長楕円形に形成され、高さh1が0.5mmに形成されている。
【0029】
また、1つの第1スペーサ48に対して2つずつ設けられた第2スペーサ50は、若干のテーパーを有する円柱状に形成され、その高さh2はそれぞれ1.0mmに形成されている。これにより、第2スペーサ50は、第1スペーサ48に対してアスペクト比(第2スペーサのグリッド18側端における断面の長軸方向の長さと、第2スペーサの高さとの比)が十分に大きく形成されている。そして、隣り合う2つの第2スペーサ50は、それぞれグリッド18の開口46を介して、すなわち、連結部52を介して1つの第1スペーサ48に連結され、この第1スペーサ48およびグリッド18と一体となっている。
【0030】
上記構成のスペーサ30を一体に備えたグリッド18を真空外囲器4内に配設した状態において、各第1スペーサ48は保護膜28および走査電極23を介して背面基板10に当接し、各第2スペーサ50は、蒸着ゲッタ層16、導電薄膜層15、および蛍光体スクリーン12を介して前面基板10に当接している。それにより、スペーサ30は、大気圧に対して前面基板10および背面基板20を支持している。
【0031】
上記のように構成されたSEDによれば、製造工程において、グリッド18およびスペーサ30等の構造体を予め背面基板20に固定および接合した後、この背面基板20および前面基板10を300℃以上でベーキングしてガス出しを行う。また、ベーキング後、側壁8を介して背面基板20と前面基板10とを接合し真空外囲器4を形成する際、ヒータによって背面基板20および前面基板10を外側から加熱する。従って、このような製造工程において、グリッド18等の構造体が固定された背面基板20、および前面基板10は、これらの構造体よりも高温となる。
【0032】
また、SEDの動作時、背面基板20上に設けられた多数の電子放出素子27は蛍光体層に向けて電子を放出するが、その際、発熱する。そのため、背面基板20の温度が上昇し、グリッド18、スペーサ30等の構造体よりも高温となる。
【0033】
このようにSEDの製造時あるいは動作時、背面基板20は、この背面基板に固定された構造体、例えば、グリッド18よりも高温となり、これらの間に数十度の温度差が生じる場合も考えられる。しかしながら、本実施の形態に係るSEDによれば、グリッド18は、このグリッドが接合されている背面基板20の絶縁基板22よりも大きな熱膨張率を有している。そのため、製造時あるいは動作時、絶縁基板22の温度がグリッド18より高くなった場合でも、絶縁基板22の熱膨張量がグリッドの熱膨張量よりも大きくなることがない。従って、グリッド18に引張力が生じることがなく、絶縁基板22に対するグリッド18の接合部、つまり、グリッド18と台座60との溶接部、あるいは、台座60と絶縁基板22との接合部、の剥離や損傷を確実に防止することができる。これにより、製造不良の発生を防止し製造歩留まりの向上を図ることができるとともに、信頼性の向上したSEDを得ることができる。
【0034】
なお、上述した実施の形態では、前面基板10と背面基板20との間に配設されこれら基板の少なくとも一方に接合された構造体の内、グリッド18を中心に説明したが、本発明において、上記構造体は、グリッド18に限らず、走査電極、信号電極等の配線やスペーサをも含む概念である。
【0035】
すなわち、上述した実施の形態において、走査電極23および信号電極24は背面基板20の絶縁基板22上に形成され、つまり、絶縁基板22上に接合されている。そのため、上述したグリッド18と同様に、これらの走査電極23および信号電極24を、絶縁基板22の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有した材料で形成するとともに、いずれの温度においても、絶縁基板22より伸び率が高くなる熱膨張特性を持たせることにより、製造時および動作時、走査電極および信号電極に引張力が作用することがなく、これら走査電極および信号電極の剥離、断線等を防止することができる。
【0036】
同様に、スペーサについても、前面基板10あるいは背面基板20の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有した材料で形成するとともに、上記と同様の熱膨張特性を持たせることにより、スペーサと背面基板との間の接合部、スペーサと前面基板との間の接合部の剥離、損傷を防止することができる。特に、スペーサとして、例えば、真空外囲器の対向する2辺間に亘って延びるような長尺なスペーサを用いた場合に顕著な作用効果を得ることができる。
【0037】
ここで、熱膨張率差の好適な範囲について述べる。いま、構造体と基板の温度が等しいときに、接合部に引っ張り力が発生しない温度をTfとする。構造体を引っ張り力を印加しないで固定すれば、Tfは固定時の温度となる。構造体の熱膨張率と温度をそれぞれαs、Ts、構造体が取り付けられている基板の熱膨張率と温度をそれぞれαp、Tpとすると、構造体の接合部に引っ張り力が発生する条件は、
αs(Ts−Tf)≦αp(Tp−Tf)
より、
αs/αp≦(Tp−Tf)/(Ts−Tf)
となる。この式の左辺、右辺をそれぞれ、k、Qとすると、
k≦Q
となる。
【0038】
Qがいくつになるかは、製造条件や動作条件により異なる。また、実際には、構造体や基板の温度は一様ではなく、内部に分布がある。さらに、接合部がはずれるかどうかは、接合部の固定強度も関係してくる。
【0039】
一方、kが大きすぎると、引っ張り力は発生しなくなるが、熱膨張差による構造体のたわみなどが問題となってくる。したがって、kの許容量がいくつになるかは、単純には求めることができず、実用性を考慮して設計された表示装置で、量産を想定した製造装置において検討することで決定される。
【0040】
このような検討をしたところ、グリッドについては、
1.07≦k≦1.15
とすることが望ましいという結果が得られた。kが1.05より小さい場合は、製造の段階でどうしても発生する温度差により接合部がはずれるという問題を避けることが困難であった。また、kが1.15より大きい場合は、グリッドと背面基板の温度が高くなった場合のグリッドのたわみ、位置精度が問題となることを避けることが困難であった。
【0041】
さらに、上記検討の固有の条件を離れて、また、構造体一般に関して、許容されうるkの範囲を推定してみたところ、
1.02≦k≦1.2
という結果が得られた。
【0042】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明はSEDに限らず、電界放出型電子放出素子を用いたFED、その他の平面表示装置にも適用可能である。また、グリッドは背面基板に限らず、前面基板に接合されていても良い。更に、各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、温度差に起因する接合部の剥離、損傷を防止し、製造不良の低減および信頼性の向上を図ることが可能な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るSEDを示す斜視図。
【図2】上記FEDにおけるグリッドと背面基板との接合部を拡大して示す平面図。
【図3】図1の線A−Aに沿った断面図。
【図4】上記SEDの要部を拡大して示す斜視図。
【図5】上記SEDにおけるグリッドと背面基板との熱膨張特性を比較して示す図。
【符号の説明】
4…真空外囲器
8…側壁
10…前面基板
12…蛍光体スクリーン
18…グリッド
20…背面基板
23…走査電極
24…信号電極
27…表面伝導型電子放出素子
30…スペーサ
46…開孔
48…第1スペーサ
50…第2スペーサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device, and more particularly to a display device using a large number of electron-emitting devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an image display device for high-definition broadcasting or a high-resolution image accompanying this has been desired, and the screen display performance is required to be more severe. In order to achieve these demands, it is essential to flatten the screen surface and increase the resolution, and at the same time, it is necessary to reduce the weight and thickness.
[0003]
Therefore, as a next-generation display device that satisfies the above demands, development of a display device in which a large number of electron-emitting devices (hereinafter referred to as emitters) are arranged and opposed to a phosphor screen is being promoted. As the emitter, a field emission type or surface conduction type element is assumed. In general, a display device using a field emission electron emission element as an emitter is a field emission display (hereinafter referred to as FED), and a display device using a surface conduction electron emission element as an emitter is a surface conduction electron emission display. (Hereinafter referred to as SED).
[0004]
For example, an FED generally has a front substrate and a rear substrate that are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are connected to each other through a rectangular frame-shaped side wall so that their peripheral portions are bonded to each other. It constitutes an envelope. A phosphor screen is formed on the inner surface of the front substrate, and a number of emitters are provided on the inner surface of the rear substrate as electron emission sources that excite the phosphor to emit light.
[0005]
In addition, a plate-like grid is disposed between the two substrates, and a number of apertures positioned in alignment with the emitter are formed in this grid. Further, in order to support an atmospheric pressure load applied to the rear substrate and the front substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates. These grids and at least a part of the support member are bonded to either the back substrate or the front substrate.
[0006]
In the FED configured as described above, the electron beam emitted from each emitter is irradiated to the desired phosphor layer through the corresponding aperture of the grid, thereby causing the phosphor to emit light and displaying an image.
[0007]
In such an FED, the size of the emitter is on the order of micrometers, and the gap between the front substrate and the rear substrate can be set on the order of millimeters. For this reason, it is possible to achieve higher resolution, lighter weight, and thinner thickness as compared with a cathode ray tube (CRT) or the like currently used as a television or computer display.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing process of the display device configured as described above, the rear substrate to which structures such as a grid and a supporting member are bonded in advance and the front substrate are baked at 300 ° C. or more to perform gas out, and the side wall is formed. When the back substrate and the front substrate are bonded to each other, the back substrate and the front substrate are heated from the outside by the heater. Therefore, in such a manufacturing process, the back substrate and the front substrate to which the structure such as the grid is fixed are at a higher temperature than these structures.
[0009]
Further, as described above, during operation of the display device, a number of emitters provided on the back substrate emit electrons toward the phosphor layer. At this time, the emitter generates heat, so that the temperature of the back substrate is reduced. It rises and tends to be hotter than the grid.
[0010]
As described above, during the manufacturing or operation of the display device, the back substrate and the front substrate have a higher temperature than the structures fixed to these substrates. For example, there is a temperature difference of several tens of degrees between the back substrate and the structure. It may also occur. When the difference in thermal expansion occurs between the back substrate and the structure fixed to the substrate due to such a temperature difference, in particular, the back substrate has a greater thermal expansion than the structure. In the case where the number increases, a tension acts on the structure, and there is a possibility that the connection between the structure and the rear substrate is released.
[0011]
Therefore, in this case, a manufacturing failure of the display device occurs, the manufacturing yield decreases, and the reliability during operation decreases.
[0012]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent a peeling and damage of a joint due to a temperature difference, and to reduce manufacturing defects and improve reliability. Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a display device according to the present invention includes a vacuum envelope having a first substrate and a second substrate that are opposed to each other with a gap between the first substrate and the second substrate. A plate-like grid disposed in the vacuum envelope so as to face the first substrate and the second substrate, and joined to at least one of the first and second substrates; And a fluorescent screen provided on the inner surface of one of the second substrates, and a plurality of electron-emitting devices provided on the inner surface of the other of the first and second substrates and emitting electrons to the fluorescent screen. The grid has a thermal expansion coefficient of 1.02 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of the at least one substrate to which the grid is bonded.
[0015]
According to the display device configured as described above, the structure has a larger coefficient of thermal expansion than the one substrate to which the structure is bonded. Even when the temperature of the substrate becomes higher than that of the structure, the thermal expansion amount of the one substrate does not become larger than the thermal expansion amount of the structure. Therefore, no tensile force is generated in the structure body, and peeling and damage of the joint portion of the structure body to the substrate can be prevented.
[0016]
According to the present invention, it is desirable that the structure has a thermal expansion characteristic in which the elongation rate is higher than that of the one substrate at any temperature.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the display device of the present invention is applied to an SED will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 3, the SED includes an effective display area 3 having an aspect ratio of 4: 3 and a diagonal dimension of 36 inches. The SED includes a rectangular front substrate 10 and a rear substrate 20 which are arranged to face each other with a predetermined gap, and the front substrate 10 and the rear substrate 20 have a peripheral edge via a frame-shaped side wall 8 made of a glass material. The parts are joined together to form a vacuum envelope 4. The side wall 8 is joined to the front substrate 10 and the back substrate 20 by frit glass or a low melting point metal such as indium or an alloy. The internal space of the vacuum envelope 4 is maintained at a high vacuum of about 10 −8 Torr, for example.
[0018]
A rectangular plate-like grid 18 connected to a predetermined potential is disposed between the front substrate 10 and the rear substrate 12 to prevent abnormal discharge between the substrates, and faces the effective display region 3. Is located. The front substrate 10 and the rear substrate 12 are supported against atmospheric pressure by a plurality of spacers 30 disposed between these substrates, and are maintained at a distance of 1.5 to 2.0 mm, for example.
[0019]
As shown in FIG. 3, the front substrate 10 functioning as the first substrate includes an insulating substrate 11 made of non-alkali glass and a phosphor screen 12 formed on the inner surface of the insulating substrate. The phosphor screen 12 functioning as an image display surface and a phosphor screen has stripe-shaped phosphor layers each having red (R), blue (B), and green (G) emission characteristics and arranged at a predetermined pitch. 13 and a band-shaped light shielding layer 14 disposed between the phosphor layers 13 for improving the contrast ratio.
[0020]
A conductive thin film 15 made of aluminum or an alloy thereof is formed on the phosphor screen 12, and a vapor deposition getter layer 16 made of barium (Ba) is formed on the conductive thin film 15. The conductive thin film 15 functions as an anode electrode. The vapor deposition getter layer 16 is formed by vapor-depositing a getter material in the vacuum chamber prior to bonding the front substrate 10 and the rear substrate 20 in the vacuum chamber when the SED is manufactured. By performing a series of processes from vapor deposition to sealing of the getter material in a vacuum atmosphere without exposure to the air, a high-performance vapor deposition getter layer 16 can be obtained.
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, the back substrate 20 functioning as the second substrate includes an insulating substrate 22 made of non-alkali glass. A plurality of scanning electrodes 23 and signal electrodes 24 arranged in a matrix are provided on the inner surface of the insulating substrate 22. In the vicinity of the intersection between each scanning electrode 23 and signal electrode 24, a gate electrode 25 and an emitter electrode 26 extending from the scanning electrode and the signal electrode are provided. The gate electrode 25 and the emitter electrode 26 are opposed to each other with a predetermined interval. Further, although not shown, for example, a graphite film is disposed between these electrodes 25 and 26 with an interval of 5 mm, thereby constituting a surface conduction electron-emitting device 27. A protective film 28 is formed on each scanning electrode 23.
[0022]
The grid 18 disposed between the front substrate 10 and the rear substrate 20 having the above-described configuration is formed in a rectangular shape having a size substantially corresponding to the effective display area 3, and faces the front substrate 10 and the rear substrate 20. Yes. As shown in FIGS. 1 and 3, the four corners of the grid 18 are fixed to the back substrate 20 via pedestals 60, respectively.
[0023]
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, each pedestal 60 is formed in a disc shape and is fixed on the insulating substrate 22 of the back substrate 20 via a conductive frit glass 62 and a silver paste 64. . The grid 18 is welded to the upper surface of the pedestal 60 at the corner side edges at two welding points 61, for example. In the insulating substrate 22, a through hole 66 is formed at a position facing one pedestal 60, and this pedestal 60 is electrically connected to a power supply terminal 67 formed on the outer surface of the insulating substrate 22 through the through hole 66. Connected. Therefore, a predetermined grid potential can be supplied to the grid 18 from the power supply terminal 67 through the through hole 66 and the pedestal 60.
[0024]
The grid 18 is made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than the insulating substrate 22 of the back substrate 20 to which the grid is fixed. For example, the grid 18 is formed of an iron-nickel alloy having a thickness of 0.1 mm, and the surface thereof is oxidized. The thermal expansion coefficient of the glass constituting the insulating substrate 22 is 84 × 10 −7 / K, whereas the thermal expansion coefficient of the grid 18 is 94 × 10 −7 / K.
[0025]
FIG. 5 shows a comparison between the thermal expansion characteristic B of the grid 18 and the thermal expansion characteristic A of the glass constituting the insulating substrate 22, and the grid 18 has a higher elongation rate than the insulating substrate 22 at any temperature. It has the following thermal expansion characteristics.
[0026]
As shown in FIGS. 3 and 4, each grid 18 is formed with a rectangular opening 44 for transmitting an electron beam emitted from the electron emission element 27, and faces the electron emission element 27. The grid 18 is formed with a plurality of circular openings 46 for connecting first and second spacers described later.
[0027]
Each spacer 30 functioning as a support member is formed integrally with the grid 18. That is, the grid 18 has a first main surface facing the back substrate 20 and a second main surface facing the front substrate 10. A plurality of first spacers 48 are formed integrally with the grid 18 on the first main surface side, and a plurality of second spacers 50 are formed integrally with the grid 18 on the second main surface side. The first spacer 48 and the second spacer 50 are connected by a connecting portion 52 disposed in the opening 46 of the grid 18. In the present embodiment, two second spacers 50 are connected to one first spacer 48 via a connecting portion 52 to constitute the spacer 30.
[0028]
The first spacer 48 is disposed on the scanning electrode 23 via the protective film 28 and extends along the extending direction of the scanning electrode. Each of the first spacers 48 has an oval cross section and a height h1 of 0.5 mm.
[0029]
Two second spacers 50 provided for each first spacer 48 are formed in a columnar shape having a slight taper, and their heights h2 are each 1.0 mm. As a result, the second spacer 50 has a sufficiently large aspect ratio (ratio of the length in the major axis direction of the cross section at the grid 18 side end of the second spacer to the height of the second spacer) relative to the first spacer 48. Is formed. Two adjacent second spacers 50 are connected to one first spacer 48 via the opening 46 of the grid 18, that is, via the connecting portion 52, and are integrated with the first spacer 48 and the grid 18. It has become.
[0030]
In a state where the grid 18 integrally provided with the spacer 30 having the above-described configuration is disposed in the vacuum envelope 4, each first spacer 48 contacts the back substrate 10 through the protective film 28 and the scanning electrode 23, and The second spacer 50 is in contact with the front substrate 10 via the vapor deposition getter layer 16, the conductive thin film layer 15, and the phosphor screen 12. Thereby, the spacer 30 supports the front substrate 10 and the rear substrate 20 with respect to atmospheric pressure.
[0031]
According to the SED configured as described above, in the manufacturing process, after the structures such as the grid 18 and the spacer 30 are fixed and bonded to the back substrate 20 in advance, the back substrate 20 and the front substrate 10 are heated at 300 ° C. or higher. Bake out gas. In addition, after baking, when the back substrate 20 and the front substrate 10 are joined via the side wall 8 to form the vacuum envelope 4, the back substrate 20 and the front substrate 10 are heated from the outside by a heater. Therefore, in such a manufacturing process, the back substrate 20 and the front substrate 10 to which the structures such as the grid 18 are fixed are at a higher temperature than these structures.
[0032]
Further, during the operation of the SED, a large number of electron-emitting devices 27 provided on the back substrate 20 emit electrons toward the phosphor layer, but generate heat at that time. Therefore, the temperature of the back substrate 20 rises and becomes higher than the structures such as the grid 18 and the spacer 30.
[0033]
As described above, when the SED is manufactured or operated, the back substrate 20 is heated to a temperature higher than the structure fixed to the back substrate, for example, the grid 18, and a temperature difference of several tens of degrees may be generated between them. It is done. However, according to the SED according to the present embodiment, the grid 18 has a larger coefficient of thermal expansion than the insulating substrate 22 of the back substrate 20 to which the grid is bonded. Therefore, even when the temperature of the insulating substrate 22 becomes higher than that of the grid 18 during manufacturing or operation, the thermal expansion amount of the insulating substrate 22 does not become larger than the thermal expansion amount of the grid. Accordingly, no tensile force is generated in the grid 18, and peeling of the joint portion of the grid 18 to the insulating substrate 22, that is, the welded portion between the grid 18 and the pedestal 60, or the joint portion between the pedestal 60 and the insulating substrate 22. And damage can be reliably prevented. As a result, it is possible to prevent the occurrence of manufacturing defects and improve the manufacturing yield, and to obtain an SED with improved reliability.
[0034]
In the above-described embodiment, the description has been made centering on the grid 18 among the structures disposed between the front substrate 10 and the rear substrate 20 and bonded to at least one of these substrates. The structure is a concept including not only the grid 18 but also wirings and spacers such as scanning electrodes and signal electrodes.
[0035]
That is, in the above-described embodiment, the scanning electrode 23 and the signal electrode 24 are formed on the insulating substrate 22 of the back substrate 20, that is, bonded to the insulating substrate 22. Therefore, similarly to the grid 18 described above, the scan electrodes 23 and the signal electrodes 24 are formed of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the insulating substrate 22 and are insulated at any temperature. By providing a thermal expansion characteristic in which the elongation rate is higher than that of the substrate 22, there is no tensile force acting on the scan electrode and the signal electrode during manufacturing and operation, and the scan electrode and the signal electrode are peeled off and disconnected. Can be prevented.
[0036]
Similarly, the spacer is also formed of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the front substrate 10 or the rear substrate 20 and has the same thermal expansion characteristics as described above, whereby the spacer and the rear substrate are formed. Can be prevented from peeling off or damaging the joint between the spacer and the front substrate. In particular, for example, when a long spacer extending between two opposing sides of the vacuum envelope is used as the spacer, a remarkable effect can be obtained.
[0037]
Here, a preferable range of the difference in thermal expansion coefficient will be described. Now, let Tf be the temperature at which no tensile force is generated at the joint when the temperature of the structure and the substrate are equal. If the structure is fixed without applying a pulling force, Tf becomes the temperature at the time of fixing. Assuming that the thermal expansion coefficient and temperature of the structure are αs and Ts, respectively, and the thermal expansion coefficient and temperature of the substrate to which the structure is attached are αp and Tp, respectively, the conditions under which a tensile force is generated at the joint of the structure are as follows:
αs (Ts−Tf) ≦ αp (Tp−Tf)
Than,
αs / αp ≦ (Tp−Tf) / (Ts−Tf)
It becomes. If the left and right sides of this equation are k and Q, respectively,
k ≦ Q
It becomes.
[0038]
The number of Qs varies depending on manufacturing conditions and operating conditions. In practice, the temperature of the structure and the substrate is not uniform and has a distribution inside. Furthermore, whether or not the joint part is detached also relates to the fixing strength of the joint part.
[0039]
On the other hand, if k is too large, no tensile force will be generated, but there will be a problem such as deflection of the structure due to a difference in thermal expansion. Therefore, the allowable amount of k cannot be simply determined, but is determined by examining the display device designed in consideration of practicality in a manufacturing device that assumes mass production.
[0040]
After such an examination, about the grid,
1.07 ≦ k ≦ 1.15
The result that it was desirable to be obtained. When k is smaller than 1.05, it has been difficult to avoid the problem that the joint is disconnected due to a temperature difference that occurs at the manufacturing stage. Further, when k is larger than 1.15, it is difficult to avoid problems of the deflection and position accuracy of the grid when the temperature of the grid and the back substrate becomes high.
[0041]
Furthermore, when the range of k that can be tolerated is estimated with respect to the structure in general, apart from the inherent conditions of the above examination,
1.02 ≦ k ≦ 1.2
The result was obtained.
[0042]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the present invention is not limited to the SED, but can also be applied to an FED using a field emission type electron-emitting device and other flat display devices. Further, the grid is not limited to the rear substrate, and may be bonded to the front substrate. Furthermore, the dimensions, materials, and the like of each component are not limited to the numerical values and materials shown in the above-described embodiments, and can be variously selected as necessary.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a display device that can prevent peeling and damage of a joint due to a temperature difference, reduce manufacturing defects, and improve reliability. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an SED according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a joint portion between a grid and a back substrate in the FED.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a main part of the SED.
FIG. 5 is a diagram showing a comparison of thermal expansion characteristics between a grid and a back substrate in the SED.
[Explanation of symbols]
4 ... Vacuum envelope 8 ... Side wall 10 ... Front substrate 12 ... Phosphor screen 18 ... Grid 20 ... Back substrate 23 ... Scan electrode 24 ... Signal electrode 27 ... Surface conduction electron-emitting device 30 ... Spacer 46 ... Opening 48 ... 1st spacer 50 ... 2nd spacer

Claims (6)

隙間を置いて対向配置された第1基板および第2基板を有した真空外囲器と、
上記第1基板と第2基板との間でこれら第1基板および第2基板に対向して前記真空外囲器内に配設されているとともに、第1および第2基板の少なくとも一方に接合された板状のグリッドと、
上記第1および第2基板の一方の基板内面に設けられた蛍光面と、
上記第1および第2基板の他方の基板内面に設けられ、上記蛍光面に電子を放出する複数の電子放出素子と、を備え、
上記グリッドは、このグリッドが接合された上記少なくとも一方の基板の熱膨張率に対し、1.02ないし1.2倍の熱膨張率を有していることを特徴とする表示装置。
A vacuum envelope having a first substrate and a second substrate disposed opposite each other with a gap between them;
The first substrate and the second substrate are disposed in the vacuum envelope so as to face the first substrate and the second substrate, and are bonded to at least one of the first and second substrates. Plate-like grid ,
A fluorescent screen provided on the inner surface of one of the first and second substrates;
A plurality of electron-emitting devices provided on the other substrate inner surface of the first and second substrates and emitting electrons to the phosphor screen;
The grid, the thermal expansion coefficient of this grid are joined above at least one of the substrates with respect to the display device, characterized in that it has a 1.02 to 1.2 times the thermal expansion coefficient of the.
上記グリッドは、上記一方の基板の熱膨張率に対し、1.07ないし1.15倍の熱膨張率を有していることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。2. The display device according to claim 1, wherein the grid has a coefficient of thermal expansion of 1.07 to 1.15 times that of the one substrate. 上記グリッドは、いずれの温度においても、上記少なくとも一方の基板より伸び率が高くなる熱膨張特性を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。The grid, at any temperature, the display device according to claim 1 or 2, characterized in that it has a thermal expansion characteristic that elongation from the at least one substrate is increased. 上記グリッドは、前記複数の電子放出素子が設けられる第2基板に接合された複数の接合部を有していることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。2. The display device according to claim 1, wherein the grid includes a plurality of bonding portions bonded to a second substrate on which the plurality of electron-emitting devices are provided. 前記複数の電子放出素子は前記第2基板に設けられ、上記グリッドは、それぞれ台座を介して上記第2基板に接合された複数の接合部を備えていることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。  5. The plurality of electron-emitting devices are provided on the second substrate, and the grid includes a plurality of joint portions joined to the second substrate via pedestals, respectively. Display device. 上記第2基板の外面に設けられた給電端子を備え、上記グリッドは導電性を有しているとともに少なくとも1つの台座、および上記第2基板に形成された貫通孔を介して上記給電端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項に記載の表示装置。A power supply terminal provided on an outer surface of the second substrate; the grid is electrically conductive and electrically connected to the power supply terminal via at least one pedestal and a through hole formed in the second substrate. The display device according to claim 5 , wherein the display devices are connected to each other.
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