JP4787109B2

JP4787109B2 - 平面ディスプレイ

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Publication number: JP4787109B2
Application number: JP2006232514A
Authority: JP
Inventors: 純子余谷; 佐四郎上村
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP2008059799A

Description

本発明は、平面ディスプレイに関するものであり、特に、電界電子放出型の平面ディスプレイに関するものである。

近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイ（平面型表示素子）の開発が盛んに行われている。このような平面ディスプレイの中に電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）があり、原理的にＣＲＴと同じ特性をもつために液晶ディスプレイやプラズマディスプレイよりも表示特性が良く、より薄くすることができるなどの特徴を備えている。ＦＥＤは、２次元マトリクス状に配置した電子源から放出された電子を、対向電極に形成された蛍光体からなる発光部に衝突させて発光させるディスプレイである。

ＦＥＤは、サブミクロン〜ミクロンサイズの微小な電界放出型冷陰極電子源を用いた真空マイクロデバイスの一種であり、基本構成は、従来の真空管と同じ３極管であるが、熱陰極を用いず、先鋭な構造を持つエミッタに高電界を集中して量子力学的なトンネル効果により電子を引き出すようにしている。この引き出した電子を、アノード（陽極）／カソード（陰極）間の電圧で加速し、アノード側に形成した蛍光体膜に衝突・励起させて発光させる。陰極線による蛍光体の励起発光という点で、ＣＲＴと同じ原理である。

このような特徴を備えたＦＥＤのエミッタ（電子放出源）にカーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube)やカーボンナノファイバー(Carbon NanoFiber)などのナノチューブ状繊維を用いたものが各種提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。図５は、カーボンナノチューブを電子放出源に用いた従来のＦＥＤの一部を示す斜視図である。

図５に構成を示すＦＥＤは、先ず、ガラスなどからなる基板５１１上に、複数のカソード電極５１３を有するカソード基板５１０を備える。また、少なくとも一部が透過性を有するフロントガラス５２１上に、蛍光体膜５２３Ｒ，５２３Ｇ，５２３Ｂ及びアノード電極として作用するメタルバック膜５２４を有するアノード基板５２０を備える。また、基板５１１及びフロントガラス５２１の各々対して略平行に配設され、平面電極（電界制御電極）５３２及び帯状の複数のゲート電極５３３を有するゲート基板５３０を備える。基板５１１とフロントガラス５２１とは、これらの周端部に設けられた枠状のスペーサガラス（図示せず）を介して対向配置され、低融点のフリットガラスで各々スペーサガラスに接着されて外囲器を構成している。この外囲器の内部は、１０^-5Ｐａ台の真空度に保持されている。

ここで、カソード基板５１０は、基板５１１のゲート基板５３０と対向する面（外囲器の内側）に、互いに平行に所定間隔で垂設された複数の基板リブ５１２を有する。また、基板５１１の上の基板リブ５１２に挟まれた領域にカソード電極５１３が配置されている。また、カソード電極５１３は、４２−６合金などの金属部材の表面にカーボンナノチューブからなる電子放出源が固着され、平面視略格子状に形成されている。

一方、アノード基板５２０は、フロントガラス５２１のゲート基板５３０と対向する面に、基板リブ５１２と平行な方向に延在して所定間隔で形成された矩形断面を有する黒色の複数のブラックマトリクス５２２を備える。ブラックマトリクス５２２に挟まれた領域に、赤色発光用の蛍光体膜５２３Ｒ、緑色発光用の蛍光体膜５２３Ｇ，及び青色発光用の蛍光体膜５２３Ｂが配置される。また、蛍光体膜５２３Ｒ，５２３Ｇ，５２３Ｂの上に、メタルバック膜５２４が設けられ、また、ブラックマトリクス５２２の上には、矩形断面を有する複数のフロントリブ５２５が設けられている。

また、外囲器内部に配設されるゲート基板５３０において、平面電極５３２とゲート電共５３３とが、これらの間に設けられたガラス板５３１に絶縁分離されている。先ず、ガラス基板５３１のアノード基板５２０側の面に、平面電極５３２が形成されている。一方、ガラス板５３１上のカソード基板５１０側の面に、カソード電極５１３の延在方向と直交し、かつ蛍光体膜５２３Ｒ，５２３Ｇ，５２３Ｂに対応してゲート電極５３３が形成されている。また、複数のゲート電極５３３のカソード基板５１０側には、絶縁層５３４が形成されている。絶縁層５３４のゲート電極５３３側には、隣り合うゲート電極５３３の間を絶縁分離するための凸部が設けられている。
また、帯状のゲート電極５３３と格子状のカソード電極５１３とが重なる領域のゲート基板５３０には、平面電極５３２，ガラス板５３１，ゲート電極５３３，及び絶縁層５３４を貫通する平面視略円形の電子通過孔５３５が形成されている。電子通過孔５３５の単位で平面ディスプレイの画素が構成される。ゲート基板５３０は、カソード基板５１０の基板リブ５１２又はカソード電極５１３とアノード基板５２０のフロントリブ５２５とに挟持される。

図５に構成を示すＦＥＤでは、ゲート基板５３０とカソード電極５１３との間にゲート基板５３０側が正の電位となるように所定の電位差を設けることにより、カソード電極５１３のゲート電極５３３と交差した領域から引き出された電子が電子通過孔５３５から放出される。

具体的には、先ず、平面電極５３２にカソード電極５１３よりも正の電位となる電圧を印加し、平面電極５３２からカソード電極５１３表面に向かう電界をあらかじめ発生させる。次に、ゲート電極５３３に電圧を印加して、ゲート電極５３３をカソード電極５１３に対してより大きな正の電位とすると、電子通過孔５３５を構成するゲート電極５３３の周面とカソード電極５１３との間に強い電界が形成され、カソード電極５１３の表面に配設された電子放出源から電子が引き出される。引き出された電子は、ゲート電極５３３に対して正の電位となるよう電圧が印加された平面電極５３２により加速され、電子通過孔５３５からフロントガラス５２１側に放出される。

メタルバック膜５２４に、平面電極５３２よりも正の電位（加速電圧）が印加されていると、電子通過孔５３５から放出された電子は、メタルバック膜５２４に向かって加速され、さらにメタルバック膜５２４を貫通して蛍光体膜５２３Ｇ，５２３Ｂ，５２３Ｒに衝突する。これらのことにより、蛍光体膜が発光する。

以上のような図５に構成を示すＦＥＤでは、ゲート基板５３０を一体に構成し、これらを貫通させて電子通過孔５３５を形成しているため、ゲート基板５３０を構成する各層における電子通過孔の位置合わせをする必要がないなど、製造が容易である。しかしながら、ゲート電極５３３と平面電極５３２との間には、ガラス板５３１が存在する。このため、カソード電極５１３より放出されて電子通過孔５３５を通過する電子が、ガラス板５３１の部分の電子通過孔５３５の側壁に衝突する可能性が高く、この結果、上記側壁の表面より二次電子が放出され、漏れ発光が発生するという問題が生じる。この漏れ発光の発生は、ゲート基板５３０より同径に形成された電子通過孔５３５の上記側壁に対する電子の衝突により発生するため、画素がより微細化されて電子通過孔５３５が小さくなると、より顕著となる。

上記問題を解消するために、図６に一部構成を示すようなゲート基板６３０を備えたＦＥＤが提案されている。なお、このＦＥＤは、図５に示したアノード基板５２０を備えているが、図６では省略して一部を示している。図６に一部構成を示すＦＥＤは、先ず、ガラスなどからなる基板６１１の上に、複数のカソード電極６１３を有するカソード基板６１０を備える。また、基板６１１及び図示しないフロントガラス各々に対して略平行に配設され、電界制御電極として作用する平面電極６３１及び帯（短冊）状の複数のゲート電極６３５を有するゲート基板６３０を備える。

また、図６に示すＦＥＤも、基板６１１と図示しないフロントガラスとは、これらの周端部に設けられた枠状のスペーサガラス（図示せず）を介して対向配置され、低融点のフリットガラスで各々スペーサガラスに接着されて外囲器を構成している。この外囲器の内部も、１０^-5Ｐａ台の真空度に保持されている。なお、以下にする説明において、図６を正面視した際に、上下の方向を高さ方向、奥行きの方向を縦方向、左右の方向を横方向とする。また、上記高さ方向において、カソード基板６１０の側を下方とする。

カソード基板６１０においては、基板６１１の上に、ゲート基板６３０と対向する面上に、複数の基板リブ６１２が互いに平行に所定間隔で垂設され、ゲート基板６３０を支持している。また、カソード電極６１３が、基板６１１の上の基板リブ６１２に挟まれた領域に配置されている。また、カソード電極６１３は、金属部材の表面にカーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどのナノチューブ状繊維からなる電子放出源が固着されている。なお、カソード電極６１３の上面は、基板リブ６１２の上面よりも低く形成されている。

外囲器内部に配設されるゲート基板６３０は、先ず、カソード基板６１０の基板リブ６１２と直交する方向に延在し、基板リブ６１２によって支持された棒状のゲート電極間絶縁部材６３３ａを備える。また、ゲート電極６３５が、ゲート電極間絶縁部材６３３ａに挟まれた領域に配置され、かつ基板リブ６１２により支持されている。ゲート電極６３３は、ゲート電極間絶縁部材６３３ａとともに、基板リブ６１２と直交する方向に延在している。また、ゲート電極間絶縁部材６３３ａ及びゲート電極６３５の上に、平面視略格子状の中間リブ６３３を備えている。格子状の中間リブ６３３の基板リブ６１２の延在方向に直交する部分は、ゲート電極間絶縁部材６３３ａに一致している。

また、ゲート基板６３０は、中間リブ６３３に支持された導体よりなる板状の平面電極６３１を備え、この上に、平面視略格子状のアノード側リブ６３２を備えている。加えて、ゲート電極間絶縁部材６３３ａのカソード基板６１０側には、ゲート電極間絶縁部材６３３ａの長手方向に所定間隔離間して配置された複数のカソード側リブ６３４が形成されている。カソード側リブ６３４は、カソード電極６１３の上にゲート電極間絶縁部材６３３ａを支持している。従って、ゲート電極間絶縁部材６３３ａは、基板リブ６１２とカソード側リブ６３４とにより支持されている。

また、ゲート電極６３５は、延在する長手方向に所定間隔離間して複数の貫通孔６３５ａを備えている。また、平面電極６３１は、この平面上の縦方向及び横方向に所定間隔離間して複数の貫通孔６３１ａを備えている。加えて、貫通孔６３１ａと貫通孔６３５ａとは、平面視、重なるように配設される。また、中間リブ６３３とアノード側リブ６３２とは、平面視重なるように配置され、これらの格子の隙間（格子間）に、貫通孔６３１ａ及び貫通孔６３５ａが配置される。これら各格子間に対応して配置された貫通孔の単位で、平面ディスプレイの画素が構成される。なお、隣り合う基板リブ６１２の間のカソード電極６１３の上においては、カソード側リブ６３４によって画素の分離が行われている。

上述したように構成されたゲート基板６３０によれば、中間リブ６３３が、平面電極６３１とゲート電極６３５とを所定間隔に離間させ、かつ、ゲート電極６３５とともにゲート電極間絶縁部材６３３ａを、基板６１１の方向に押さえている。また、貫通孔６３５ａと貫通孔６３１ａとの間には、中間リブ６３３の格子により区画されて平面方向に貫通孔６３５ａより広くされた電子通過空間を備えるようになる。このため、図５に示すＦＥＤの場合に比較し、貫通孔６３５ａを通過した電子が、電子通過空間の側壁（中間リブ６３３の側面）に衝突する確率が低下し、漏れ発光の発生が抑制できるようになる。

特開２００２−３４３２８１号公報特開２００４−１９３０３８号公報

ところで、今日では、より高精細な表示が要求され、画素の微細化がより進行しており、平面電極６３１の貫通孔６３１ａやゲート電極６３５の貫通孔６３５ａもより微細化が進み、中間リブ６３３の格子間隔が短くなり、中間リブ６３３による電子通過空間もより小さくなってきている。このため、図６に示すゲート基板６３０の構成においても、電子通過空間における側壁への電子衝突による漏れ光の発生が、無視できない状況となっている。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ゲート電極と電界制御電極との間の空間において発生する電子衝突による漏れ発光を軽減することを目的とする。

本発明に係る平面ディスプレイは、少なくとも一部が透光性を有するフロントガラス及びこのフロントガラスと対向配置された基板を有する真空外囲器と、基板の上に第１方向に沿って延在して互いに平行に配列された複数の支持部材と、これら支持部材の間の基板の上に第１方向に沿って延在して互いに平行に配列されて電子放出源を備えた短冊状の複数のカソード電極と、各々のカソード電極の上に、第１方向と略直交する第２方向に延在し、第１方向に所定の間隔で配置された複数のカソード側リブと、各々が複数の第１電子通過孔を備え、支持部材により基板の上に基板と平行に支持され、第１方向に隣り合うカソード側リブの間に配置され、第２方向に配列された短冊状の複数のゲート電極部材と、隣り合う２つのゲート電極部材間の間隙よりも幅が広く形成され、カソード側リブの上に第２方向に沿って延在し、少なくとも隣り合うゲート電極の間に跨る複数の中間リブと、中間リブによってゲート電極部材の上にゲート電極と平行に支持されて、第１電子通過孔に対応する複数の第２電子通過孔を備えた板状の電界制御電極と、電界制御電極と対向するフロントガラスの面上に積層された蛍光体膜及びアノード電極とを少なくとも備え、隣り合う２つの中間リブに挟まれた一連の空間に対して複数の第１及び第２電子通過口が形成され、カソード側リブは、カソード電極と中間リブとに挟まれ、ゲート電極は、支持部材と中間リブとに挟まれているようにしたものである。従って、ゲート電極と電界制御電極との間において、第１電子通過孔と第２電子通過孔との間の電子通過空間の側方には、対向して配置される中間リブの側面が存在し、これらに隣り合う側方は開放された状態となっている。

上記平面ディスプレイにおいて、電界制御電極と陽極とに挟まれて配列されて第２電子通過孔の間の領域に配置された第１方向に沿って延在し、互いに平行に配列された複数のアノード側リブを備えるようにしてもよい。また、フロントガラスの面上に形成され、第２方向に沿って延在して互いに平行に配列された複数のフロントガラスリブを設けるようにしても良い。

以上説明したように、本発明によれば、ゲート電極の間隙よりも幅の広い中間リブを１方向のみに延在させることにより、中間リブを格子状とすることなく、中間リブによりゲート電極とともにカソード側リブを基板の側に支持可能としたので、ゲート電極と電界制御電極との間において、中間部によって仕切られた１つの空間に複数の画素、すなわちゲート電極に形成された複数の第１電子通過孔を対応させることより、その空間において発生する電子衝突による漏れ発光が、より抑制できるようになるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における平面ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成例の一部を示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂｂ線における断面である。図１に構成を示す本実施の形態の平面ディスプレイは、ガラスなどからなる基板１１上に、短冊状の複数のカソード電極１３を有するカソード基板１０を備える。また、少なくとも一部が透光性を有するフロントガラス１０１の上に、蛍光体膜１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ及びアノード電極として作用するメタルバック膜１０４を有するアノード基板１００を備える。また、基板１１及びフロントガラス１０１各々に対して略平行に配設され、電界制御電極３１及び短冊状の複数のゲート電極３５を有するゲート基板３０を備えている。

カソード基板１０の基板１１とアノード基板１００のフロントガラス１０１とは、枠状のスペーサガラス（図示せず）を介して対向配置され、低融点のフリットガラスで各々スペーサガラスに接着されて真空外囲器を構成している。この真空外囲器の内部は１０^-5Ｐａ台の圧力（真空度）に保持されている。なお、以下にする説明において、図１を正面視した際に、上下の方向を高さ方向、奥行きの方向を縦方向、左右の方向を横方向とする。また、上記高さ方向において、アノード基板１００側を上方、カソード基板１０側を下方とする。

先ず、カソード基板１０について説明する。カソード基板１０においては、基板１１の上（真空外囲器内部側）に、ゲート基板３０と対向する面に、所定の方向（第１方向）に沿って延在する複数の基板リブ（支持部材）１２が、所定の間隔で互いに平行に垂設されている。また、基板リブ１２に挟まれた領域には、基板リブ１２と同じ方向に沿って延在する短冊状のカソード電極１３が配設されている。

カソード電極１３は、棒状，板状，又は格子状に形成された４２−６合金などの金属部材の表面にカーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどのナノチューブ状繊維からなる電子放出源を固着したものである。また、カソード電極１３の上面は、基板リブ１２の上面よりも低く形成されている。

次に、アノード基板１００について説明する。アノード基板１００は、先ず、フロントガラス１０１のゲート基板３０と対向する面に、赤色発光用の蛍光体膜１０３Ｒ，緑色発光用の蛍光体膜１０３Ｇ，及び青色発光用の蛍光体膜１０３Ｂを備えている。これらは、基板リブ１２と並行な方向（第１方向）に延在する短冊状に形成されている。また、これら蛍光体膜１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂは、断面矩形の黒色のブラックマトリクス１０２により色分離されている。また、蛍光体膜１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂの上には、アノード電極となるメタルバック膜１０４が形成されている。

加えて、ブラックマトリクス１０２の上には、これに重なるように断面矩形のフロントリブ１０５が各々形成されている。フロントリブ１０５により、メタルバック膜１０４で反射した反射電子が隣の蛍光体膜に入射することによる混色を防ぐことができる。例えば、フロントリブ１０５のメタルバック膜１０４の上面（外囲器の内側）からの高さが、２０〜５０μｍに形成されていれば、上述した混色を防げる。

なお、図２の斜視図に示すように、フロントガラス１０１の上に、ブラックマトリクス１０２及びフロントリブ１０５と直交する方向に延在する複数のフロントガラスリブ２０５を備えるようにしてもよい。なお、図２では、アノード基板１００を部分的に示し、他は省略している。フロントガラスリブ２０５は、フロントガラス１０１の側からみた場合、フロントリブ１０５と同じ高さに形成すればよい。また、上記フロントガラスリブ２０５とフロントリブ１０５とにより形成される格子により、後述する画素が分離されるように上記リブを形成する。

フロントガラスリブ２０５は、例えば、フロントガラス１０１の側より、蛍光膜及びメタルバック膜１０４を貫通して設けるようにすればよい。このようにフロントガラスリブ２０５を設けると、蛍光体膜１０３Ｒ，蛍光体膜１０３Ｇ，及び蛍光体膜１０３Ｂが、設けられたフロントガラスリブ２０５によりフロントリブ１０５の延在方向に分割されることになるが、各蛍光膜とフロントガラス１０１との間にＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）などの透明電極層２０４を設け、各々が同電位となるようにすれば良い。

フロントガラスりブ２０５を設けることで、アノード基板１００とゲート基板３０とを組み立てるときに、フロントリブ１０５と以下に説明するアノード側リブ３２との位置がずれても、フロントガラスリブ２０５の存在により、アノード側リブ３２がメタルバック膜１０４に当接することがなくなり、メタルバック膜１０４（蛍光面）の損傷を抑制できるようになる。また、フロントガラスリブ２０５を設けて画素分離をすることで、コントラストの向上も見込める。

次に、ゲート基板３０について説明する。外囲器内部に配設されるゲート基板３０は、カソード電極１３の上に配置された複数のカソード側リブ３４と、基板リブ１２に支持されて配置され、基板リブ１２と直交する方向（第２方向）に延在する短冊状の複数のゲート電極３５と、カソード側リブ３４の上にこれを挟む２つのゲート電極３５に跨って配置され、基板リブ１２と直交する方向に延在する複数の中間リブ３３と、中間リブ３３に支持されて配置された板状の電界制御電極３１と、電界制御電極３１の上面に所定間隔で基板リブ１２と同一方向に延在して形成された複数のアノード側リブ３２とから構成されている。電界制御電極３１には、この平面上の縦方向及び横方向に所定間隔離間して複数の貫通孔３１ａが形成されている。また、ゲート電極３５にも、複数の貫通孔３５ａが形成されている。

ここで、カソード側リブ３４は、絶縁性材料から構成され、板状又は棒状に形成され、基板リブ１２と直交する方向（第２方向）に沿って、基板リブ１２の間に延在している。また、図３の断面図に示すように、カソード電極１３の上において、カソード側リブ３４は、各々のカソード電極１３の上に基板リブ１２が延在する方向に所定の間隔で配置されている。この間隔は、基板リブ１２と直交する方向の配置間隔と一致している。なお、図３は、図１のｂｂ線の断面を示している。

また、各カソード側リブ３４の長さは、隣り合う基板リブ１２間の距離と同じ又はこの距離よりも短く形成されている。また、隣り合うカソード側リブ３４の間隔は、基板リブ１２の幅と同じ又はこの幅よりも長く設定される。図３では、カソード側リブ３４の上記延在（長手）方向の長さは、カソード電極１３の幅と同一にされている。さらに、カソード側リブ３４は、平面視、アノード側リブ３２と中間リブ３３とが交差する上に配置されないように形成されている。このように構成されるカソード側リブ３４は、隣り合うゲート電極３５を絶縁分離するとともに、カソード電極１３の延在方向（第１方向）において、後述する画素の分離を行っている。

ゲート電極３５は、導体から構成され、短冊状に平面視略矩形の板の形状を有し、基板リブ１２によって支持されて、中間リブ３３の下面におけるカソード側リブ３４に挟まれた領域にカソード電極１３と直交する方向（第２方向）に配設される。また、ゲート電極３５には、この延在方向（中間リブ３３の延在方向）に所定間隔離間して複数の貫通孔３５ａが形成されている。貫通孔３５ａは、電界制御電極３１の貫通孔３１ａと同じ間隔で、平面視同じ位置に重なって配置され、これらの貫通孔の単位で平面ディスプレイの画素が構成される。また、貫通孔３５ａは、基板リブ１２（カソード電極１３）と同じ間隔で配置されている。なお、貫通孔３５ａの外径は、電子の収束などを考慮すると、貫通孔３１ａの外径よりも大きい方が望ましい。

また、中間リブ３３は、絶縁材料から構成され、平面視、基板リブ１２と直交する方向に延在して配置されている。また、隣り合う２つの中間リブ３３の間には、正方配列された貫通孔３１ａの所定の１行が配列されるように構成されている。ここで、隣り合う２つの中間リブ３３に挟まれた領域には、複数の（本実施の形態においては１行（１列）分の）画素が対応し、これら２つの中間リブ３３は、ゲート電極３５及び電界制御電極３１により囲まれた１つの空間を形成している。

さらに、中間リブ３３は、隣り合う２つのゲート電極３５の間隙より幅が広く形成され、ゲート電極３５とともにこれらの間に配置されるカソード側リブ３４を、カソード電極１３（基板１１）の方向に押さえつけるようにしている。例えば、中間リブ３３は、幅０．５ｍｍ高さ１ｍｍに形成され、カソード側リブ３４は、幅０．１５ｍｍ高さ０．２５ｍｍに形成され、隣り合うゲート電極３５の間隔は、０．２ｍｍ程度に形成されている。

基板１１の法線方向では、ゲート電極３５は、中間リブ３３と基板リブ１２との間に挟持される。カソード側リブ３４は、カソード電極１３とともに中間リブ３３を基板１１の側に押さえつける機能を有する。なお、中間リブ３３は、ゲート電極３５に形成されている貫通孔３５ａに懸からない程度、言い換えると貫通孔３５ａを隠さない程度の幅とする。

電界制御電極３１は、導体から構成され平面視矩形の板状に形成されている。電界制御電極３１は、アノード電極（メタルバック膜１０４）により発生する電界の影響からカソード電極１３及びゲート電極３５を保護するものである。これにより、アノード電極として作用するメタルバック膜１０４とゲート電極３５との電位差により電界が発生するのを防ぎ、カソード電極１３とメタルバック膜１０４との間の異常な放電を防止している。

アノード側リブ３２は、絶縁性材料から構成され、平面視、基板リブ１２に重なるように配置されている。また、隣り合う２つのアノード側リブ３２の間には、正方配列された貫通孔３１ａの所定の１列が配置されるように構成されている。従って、アノード側リブ３２と中間リブ３３とにより、格子が構成され、この格子の間に、貫通孔３１ａ及び貫通孔３５ａが配置される。なお、貫通孔３１ａ及び貫通孔３５ａの形状は、平面視略円形に限定されず、例えば楕円形や矩形など適宜自由に設定することができる。

以上のように、本実施の形態に係る平面ディスプレイでは、ゲート基板３０とカソード電極１３との間にゲート基板３０側が正の電位となるように所定の電位差を設けることにより、カソード電極１３のゲート電極３５と交差した領域から引き出された電子が、貫通孔３５ａ及び貫通孔３１ａを通過してアノード基板１００の側へ放出される。

具体的には、先ず、電界制御電極３１にカソード電極１３よりも正の電位となる電圧を印加して、電界制御電極３１からカソード電極１３の表面に向かう電界を予め発生させる。次に、ゲート電極３５に電圧を印加し、ゲート電極３５をカソード電極１３に対してより大きな正の電位とする。これらのことにより、ゲート電極３５及び貫通孔３５ａの表面（側面）とカソード電極１３との間に強い電界が形成され、カソード電極１３の表面に配設された電子放出源から電子が引き出される。

引き出された電子は、ゲート電極３５に対して正の電位となるよう電圧が印加された電界制御電極３１により加速され、貫通孔３１ａからフロントガラス１０１側に放出される。ここで、メタルバック膜１０４に電界制御電極３１よりも正の電位（加速電圧）が印加されていると、貫通孔３１ａから放出された電子は、メタルバック膜１０４に向かって加速され、さらにメタルバック膜１０４を貫通して蛍光体膜１０３Ｇ，１０３Ｂ，１０３Ｒに衝突する。これにより、蛍光体膜が発光する。

上述したように、電子放出源より引き出された電子がゲート基板３０を通過する中で、電子は、貫通孔３５ａ，中間リブ３３で挟まれた電子通過空間，及び貫通孔３１ａを経ていく。この中で、図１に示す平面ディスプレイによれば、上記電子通過空間は、ゲート電極３５が延在する方向には壁が存在していない。このため、図１に示す平面ディスプレイによれば、電子通過空間を通過する電子が衝突する可能性のある側壁が、図６に示した従来の構成に比較して、半分に減少したことになる。従って、図１に示す平面ディスプレイによれば、従来に比較して、ゲート基板３０における電子通過空間の側壁に通過電子が衝突することにより発生する二次電子放出による漏れ発光が、抑制できるようになり、コントラストの向上が図れ、視認性の高い表示が得られるようになる。

また、本実施の形態に係る平面ディスプレイによれば、前述したように、ゲート電極３５の延在方向（第２方向）に直交する壁面を備えることなしに、中間リブ３３により、電界制御電極３１とゲート電極３５とを所定間隔に離間させ、かつ、ゲート電極３５及びカソード側リブ３４を、所定の位置に固定可能としている。このように、本実施の形態に係る平面ディスプレイによれば、中間リブとして格子状のリブを用いていないので、例えば、中間リブを格子状に形成する場合に比較して部品の数が減少し、より高精細とするために画素間をより小さくすることが容易となる。また、中間リブ３３は、一方向にのみ延在するので、格子状に形成する場合に比較して製造することが容易となる。

次に、カソード基板１０の製造方法について説明する。先ず、ガラスからなる基板１１の上に、例えばよく知られたスクリーン印刷によりガラス質などの絶縁ペーストのパターンを印刷する。絶縁ペーストとしては、例えば、ＮＰ−７８３３，ＮＰ−７８３４Ｅ（ノリタケ機材株式会社製）を用いればよい。この印刷を、パターンが所定の高さとなるまで繰り返す。所定の高さにパターンが形成された後、このパターンを焼成することで、基板リブ１２が形成された状態とする。次いで、焼成された基板リブ１２の上面を、砥石もしくはサンドペーパーなどにより研磨し、全ての基板リブ１２の高さが均一とされた状態にする。

次に、ＣＶＤ法などにより電子放出源が表面に配設されたカソード電極１３を、基板１１の上の基板リブ１２に挟まれた領域に配設する。なお、カソード電極の幅は、基板リブ１２の間隔と同等又はこの間隔よりも短い状態とする。これらのことにより、図１に示すように、カソード基板１０が形成された状態が得られる。

次に、ゲート基板３０の製造方法について、簡単に説明する。先ず、電界制御電極３１を用意する。電界制御電極３１には、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング又は電界エッチングなどの公知のエッチング法により、予め複数の貫通孔３１ａが、所定の間隔に正方配列されて形成されている。

次いで、用意した電界制御電極３１の一方の面上に、スクリーン印刷などの公知の印刷法により、前述同様に絶縁ペーストを所定の高さまで繰り返し印刷して焼成することで、電界制御電極３１の上にアノード側リブ３２が形成された状態が得られる。なお、アノード側リブ３２は、上述した印刷法に限らず、サンドブラストやエッチング法により形成するようにしてもよい。

次に、電界制御電極３１の他方の面に、スクリーン印刷などの公知の印刷法により、前述同様に絶縁ペーストを所定の高さまで繰り返し印刷して焼成することで、電界制御電極３１の下面（他方の面）に、図４（ａ）に示すように、リブパターン４３３が形成された状態とする。なお、この場合、絶縁ペーストとしては、二次電子放出を抑制するために、若干の導電性を有するものを用いると良い。

また、スクリーン印刷法ではなく、所望とする間隔に配列された複数のノズルから絶縁ペーストを吐出させることによるノズル吐出法で、高さ１ｍｍ程度のリブパターン４３３を一度に形成するようにしても良い（特許第３３６６６３０号公報、特許第３４２５９４６号公報参照）。ところで、ノズル吐出法では、各ノズルより吐出されて基板上に形成されたペーストのパターンに、ノズルの直後に配置された紫外線照射部より紫外線を照射し、形成されたパターンを光硬化させ、形成されたパターンの形状を保持するようにしている。このため、用いるガラスペーストには、紫外線の照射により硬化する機能が要求される。従ってこの場合、絶縁ペーストとしては、例えば、若干の導電性を有し、かつ紫外線硬化樹脂をバインダーとしたガラスペーストを用いればよい。

次いで、焼成されたリブパターン４３３の上面を、砥石もしくはサンドペーパーなどにより研磨し、リブパターン４３３の上面を平坦化し、かつ全てのリブパターン４３３の高さが均一とされた状態とすることで、図４（ｂ）に示すように、電界制御電極３１の他方の面に中間リブ３３が形成された状態とする。次に、例えばスクリーン印刷法により、平坦化された各中間リブ３３の上面に、所定の寸法の絶縁ペーストのパターンを所定の間隔で形成し、これを焼成することで、図４（ｃ）に示すように、各々の中間リブ３３の上面にカソード側リブ３４が形成された状態とする。

次いで、図４（ｄ）に示すように、中間リブ３３の上のカソード側リブ３４に挟まれた領域に、予め所定の形状に形成されたゲート電極３５を配設する。なお、ゲート電極３５は、カソード側リブ３４側の端部をフリットガラスなどにより中間リブ３３の上に接着することで固定しても良いが、接着させない状態で配置することが好ましい。接着させずに配置することで、電界制御電極３１の状態にゲート電極３５の配置状態を対応させることができる。

次に、上述したように製造した各部分の組み立て方法について説明する。先ず、カソード基板１０の基板リブ１２が形成された面と、ゲート基板３０のカソード側リブ３４が形成された面とを対向させる。このとき、平面視、基板リブ１２の延在方向とカソード側リブ３４の配列方向（中間リブの延在方向）とが直交し、カソード側リブ３４が設けられていない箇所に基板リブ１２を対向させる。

次に、上述した状態より、ゲート基板３０を、カソード基板１０の基板リブ１２とフロントリブ１０５とで挟持し、基板１１の縁部とフロントガラス１０１の縁部とを、枠状のスペーサガラスに低融点のフリットガラスで接着し、外囲器を形成する。この外囲器内を真空排気することにより、図１に部分を示す平面ディスプレイが完成する。

上述したように組み立てられた状態において、カソード基板１０とアノード基板１００とが大気圧により真空外囲器の内部方向に押圧され、カソード基板１０とゲート基板３０においては、少なくとも基板リブ１２がゲート電極３５に当接又は圧接した状態となる。また、カソード側リブ３４が、中間リブ３３及びカソード電極１３に当接又は圧接した状態となる。これらの状態において、基板リブ１２及びカソード側リブ３４は、カソード基板１０とゲート基板３０とに挟持される状態で、各々の距離を所定の間隔に保持する。従って、カソード電極１３とゲート電極３５との距離は、基板リブ１２及びカソード側リブ３４の高さに依存することとなる。基板リブ１２及びカソード側リブ３４は、高さを５〜３００μｍ程度に十分低く形成でき、本実施の形態に係る平面ディスプレイを、低電圧駆動させることが可能となる。

また、基板リブ１２は、表面を研磨することより高さを均一にすることが可能であるので、カソード電極１３とゲート電極３５との距離が何れの場所であっても均一に保たれ、輝度の均一化を実現できるとともに、大面積化をも実現可能である。さらに、カソード側リブ３４は、カソード基板１０に当接又は圧接することにより、基板リブ１２とともにカソード基板１０とゲート基板３０とを均等に押圧し、カソード電極１３とゲート電極３５との距離を均一に保つ。このように、カソード側リブ３４を設けることにより、基板リブ１２に加わる圧力が分散され、大気圧の影響に対する耐性がさらに向上するので、輝度の均一化のみならず、さらなる大面積化をも実現することができる。

また、カソード基板１０とゲート基板３０とは、基板リブ１２を隣り合うカソード側リブ３４で挟み込むような状態で組み合わされる。これにより、カソード基板１０とゲート基板３０との位置合わせを容易に行うことが可能となり、作業の簡便化のみならず、高精細化も実現することができる。

なお、本実施の形態では、カソード側リブ３４は、棒又は板のような角柱状の形状としたが、配列方向の側面の形状を、カソード基板１０の側にいくほど狭くなる台形としても良い。この場合、カソード側リブ３４の基板リブ１２を向く側面が斜面となっているため、カソード基板１０とゲート基板３０とを位置合わせする際に、基板リブ１２がカソード側リブ３４の側面に接触したとしても、この側面が斜面となっているので、斜面に沿って基板リブ１２が正しい位置に移動する。従って、カソード基板１０とゲート基板３０の位置合わせをより容易に行うことが可能となる。

また、基板リブ１２は、所定の方向に延在する棒又は板の形状を有するようにしたが、基板リブ１２の形状はこれに限定されず、例えば、柱状の形状など高さが均一であるならば適宜自由に設定することができる。さらに、基板リブ１２を柱状とした場合、基板リブ１２をドットマトリクス状など所望する位置に自由に配設するようにしてもよい。これにより、平面ディスプレイの構造上補強が必要な場所などに重点的に基板リブ１２を設けることが可能となるので、平面ディスプレイの大面積化が容易となる。

また、カソード側リブ３４を所定間隔で設けるようにしたが、カソード側リブ３４を設ける位置は適宜自由に設定することができる。これにより、平面ディスプレイの構造上補強が必要な場所などに重点的にカソード側リブ３４を設けることが可能となるので、平面ディスプレイの大面積化が容易となる。

本発明の実施の形態における平面ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成例の一部を示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。本発明の実施の形態における平面ディスプレイの構成例の一部を示す斜視図である。本発明の実施の形態における平面ディスプレイの構成例の一部を示す断面図である。中間リブ３３及びカソード側リブ３４の部分の製造方法例を説明するための工程図である。カーボンナノチューブを電子放出源に用いた従来のＦＥＤの一部を示す斜視図である。カーボンナノチューブを電子放出源に用いた従来の他のＦＥＤの一部を示す斜視図である。

符号の説明

１０…カソード基板、１１…基板、１２…基板リブ、１３…カソード電極、３０…ゲート基板、３１…電界制御電極、３１ａ…貫通孔、３２…アノード側リブ、３３…中間リブ、３４…カソード側リブ、３５…ゲート電極、３５ａ…貫通孔、１００…アノード基板、１０１…フロントガラス、１０２…ブラックマトリクス、１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ…蛍光体膜、１０４…メタルバック膜、１０５…フロントリブ。

Claims

少なくとも一部が透光性を有するフロントガラス及びこのフロントガラスと対向配置された基板を有する真空外囲器と、
前記基板の上に第１方向に沿って延在して互いに平行に配列された複数の支持部材と、
これら支持部材の間の前記基板の上に前記第１方向に沿って延在して互いに平行に配列されて電子放出源を備えた短冊状の複数のカソード電極と、
各々の前記カソード電極の上に、前記第１方向と略直交する第２方向に延在し、前記第１方向に所定の間隔で配置された複数のカソード側リブと、
各々が複数の第１電子通過孔を備え、前記支持部材により前記基板の上に前記基板と平行に支持され、前記第１方向に隣り合う前記カソード側リブの間に配置され、前記第２方向に配列された短冊状の複数のゲート電極部材と、
隣り合う２つの前記ゲート電極部材間の間隙よりも幅が広く形成され、前記カソード側リブの上に前記第２方向に沿って延在し、少なくとも隣り合う前記ゲート電極の間に跨る複数の中間リブと、
前記中間リブによって前記ゲート電極部材の上に前記ゲート電極と平行に支持されて、前記第１電子通過孔に対応する複数の第２電子通過孔を備えた板状の電界制御電極と、
前記電界制御電極と対向する前記フロントガラスの面上に積層された蛍光体膜及びアノード電極と
を少なくとも備え、
隣り合う２つの前記中間リブに挟まれた一連の空間に対して複数の第１及び第２電子通過口が形成され、
前記カソード側リブは、前記カソード電極と前記中間リブとに挟まれ、
前記ゲート電極は、前記支持部材と前記中間リブとに挟まれている
こと特徴とする平面ディスプレイ。
請求項１記載の平面ディスプレイにおいて、
前記電界制御電極と前記アノード電極とに挟まれて配列されて前記第２電子通過孔の間の領域に配置された前記第１方向に沿って延在し、互いに平行に配列された複数のアノード側リブ
を備えることを特徴とする平面ディスプレイ。
請求項２記載の平面ディスプレイにおいて、
前記フロントガラスの面上に形成され、前記第２方向に沿って延在して互いに平行に配列された複数のフロントガラスリブ
を備えることを特徴とする平面ディスプレイ。