WO2004105076A1 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

画像-表示装蘆

技術分野

こ の発明は、 対向配置された基板と、 基板間に配設された スぺ一サと を備えた画像表示装置に関する。

明

背景技術

細

近年ヽ 陰極線管 （以下、 C R T と称する） に代わる次世代 の軽量 、 薄型の表示装置と して様々 な平面型の画像表示装置 が注目 されている。 例えば 平面表示装置と して機能するフ イ ー レ ド • ェ ミ ッ シ ョ ン . デバイ ス （以下、 F E D と称す る） の一種と して、 表面伝導型電子放出装置 （以下 、 S E D と称する ) の開発が進められて 、る。

この S E Dは、 所定の間隔をおいて対向配置された第 1 基 板および第 2基板を備え、 れらの基板は矩形状の側壁を介 して周辺部を互いに接合する こ と によ り真空外囲器を構成し て ヽる 第 1 基板の内面には 3 色の蛍光体層およびメ タルバ ックが形成され、 第 2基板の内面には、 蛍光体を励起する電 子源と して、 各画素に対応する多数の電子放出素子が配列さ れている 。 各電子放出素子は 、 電子放出部、 この電子放出部 に電圧を印加する一対の電極等で構成されている。

上記 S E Dにおいて、 第 1 基板および第 2基板間の空間、 すなわち真空外囲器内は、 高い真空度に維持される こ と が重 要と なる 。 真空度が低い場合 、 電子放出素子の 、 ひいて は、 装置の寿命が低下して しよ つ よノ ヽ 1 基板と第 2基 板間は真空であるため、 第 1 基板、 第 2基板に対し大気圧が 作用する。 そこで、 これらの基板に作用する大 ' , )±荷重を支 持し基板—間の隙間を維持するためヽ 両基板間には、 多数の板 状あるいは柱状のスぺーサが配置されている

ス 一サを第 1 板および第 2基板の全面に渡つて配置す るためには、 第 1 基板の蛍光体 第 2基板の電子放出素子に 接触しないよ う に 、 極めて薄い板状ヽ あるいは極めて細い柱 状のスぺーサが必要と なる。 これらのスぺ一サは、 電子放出 素子の極めて近 < に設置せざるを得ないため 、 スぺーサと し て絶縁体材料を使用 しなければな らなレ、。 同時に、 第 1 基板 よぴ第 2基板の薄板化を検討した場 ^ aヽ 一層多く のスぺー サが必要と なる

第 1 基板の蛍光体間、 および 2基板の電子放出素子間に 対するスぺーサの位置合わせについては、 蛍光体間ある ヽは

、

電子放出素子間を狙つて直接ス 一サを取り 付ける '方法が提 案されている。 また 、 特開 2 0 0 1 一 2 7 2 9 2 7号公報に は、 子の通過する孔が予め形成された金属板の表裏に多数 のスぺ一サを高い位置精度で形成し こ の金属板上に形成さ れたスぺーサを第 1 基板または第 2基板に 1 置合わせする方 法が提案されている

上記のよ う なスぺーサを備えた S E Dにおいて、 各スぺー サの ―端はメ タルノ ックおよび蛍光面を介して第 1基板の内 面に当接している しかしなが らヽ れらのスぺ一サは極め て薄い板状、 あるいは極めて細い柱状に形成されているため、 第 1 板と の当接部において、 スぺ サ先端によ り メ タ /レバ シク あるいは蛍光面を傷つけて しま う恐れがめる。 第 1 基板 内面に形成されたメ タノレノ ック力 s部分的に剥がれ客ちる恐れ もある.。—剥 れ落ちたメ タ ノレ ノ ッ ク のー部は、 S Ε D内でゴ ミ と な り 、 放電の発生要因 と な り 得る。

発明の開示

この発明は、 以上の点に鑑みなされた ので、 その 目的は、 スぺーサによ るメ タルバック、 蛍光面の 傷を防止でき る と と もに、 放電に対する耐圧性が向上した画膨 装置を提供 する こ と にある。

上記目的を達成するため、 こ の発明の態様に係る画像表示 装置は、 蛍光面を有した第 1基板と、 上記第 1 基板と隙間を 置いて対向配置されている と と もに上記蛍光面を励起する複 数の電子放出源が設け られた第 2基板と 、 Jt し 1 および第

2基板に作用する大気圧荷重を支持するスぺーサァ ッセ ンプ リ と、 を備え、

上記ス ぺーサァッセンブリ は、 上記第 1 基板に接触した状 態で上記第 1 および第 2基板間に設け られ第 1 基板および第

2基板に対向 している と と もに、 -b L ¾子放出源にそれぞれ 対向 した複数の 子ビーム通過孔を有した板状のスぺーサ支 持部材と 、 上記スぺ - ~サ支持部材の第 2 板側のみに立設さ れそれぞれ上記第 2基板に当接した複数のス ぺーサと 、 備 えている。

上記のよ う に構成された画像表示装置によればヽ スぺーサ 支持部材の第 2 基板側のみにスぺーサを設ける こ と によ り 、 各スぺーサの長さが長く な り 、 スぺ一サ支持部材と第 2基板 との距離を離す とができ る れによ り 、 スぺ一サ支持部 材と第 2 基板と の間の耐圧性が向上し れらの間における放 電の楽—生を抑.制する こ とが可能と なる

また、 スぺーサ支持部材を第 1 基板の内面に当接して設け た場 O ヽ ス ぺ サ支持部材は第 1 基板の内面のメ タルバック に面接触 し、 こ のメ タノレパック •Joよぴ蛍光面を面で押圧する。

つて、 メ タノレバッ ク の剥がれ 並ぴに 、 メ タルバック およ び蛍光面の損傷を防止する こ とができ る れによ り 、 良好 な画像品位を長期間に渡って維持可能となる 。 同時に、 剥が れたメ タルバ ッ ク に起因する放電の発生を抑制する こ とがで き る

図面の簡単な説明

図 1 は 、 この発明の実施形態に係る S E Dを示す斜視図。 図 2 は 、 上記 S E Dを図 1 の線 II一 II に沿つて破断して示 す上記 S E Dの斜視図。

図 3 は 、 上記 S E Dを拡大して示す断面図

図 4 は 、 上記 S E Dにおけるスぺ一サァ ッ セ ンプリ を示す 平面図。

発明を実施するための最良の形態

以下図面を参照 しながら、 、 の発明を S E Dに適用 した実 施形態について詳細に説明する

図 1 ない し図 3 に示すよ う にヽ S E Dは、 それぞれ矩形状 のガラス板からなる第 1 基板 1 0 およぴ第 2基板 1 2 を備え、 これらの基板は約 1 . 0〜 2 0 m mの隙間をおいて対応配 置されている。 第 1 基板 1 0 およぴ第 2基板 1 2 は、 ガラス からなる矩形状の側壁 1 4 を介 して周縁部同士が接合され、 内部が真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器 1 5 を構 成し一て—い ¾。.

第 1 基板 1 0 の内面には蛍光面と して機能する蛍光体スク リ ーン 1 6 がほぼ全面に渡って形成されている。 この蛍光体 スク リ ーン 1 6 は、 赤、 青、 緑に発光する蛍光体層 R、 G、 B、 および遮光層 1 1 を並べて構成され、 これらの蛍光体層 はス ト ライ プ状あるいは ドッ ト状に形成されている。 蛍光体 ス ク リ ーン 1 6 上には、 アルミ ニ ウム等力 ら なる メ タノレバッ ク 1 7 およぴ図示しないゲッタ膜が順に形成されている。 第 2基板 1 2 の内面には、 蛍光体ス ク リ ーン 1 6 の蛍光体 層 R、 G、 B を励起する電子放出源と して、 それぞれ電子ビ ームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子 1 8 が設け られている。 これらの電子放出素子 1 8 は、 画素毎に対応し て複数列おょぴ複数行に配列されている。 各電子放出素子 1 8 は、 図示 しない電子放出部、 こ の電子放出部に電圧を印加 する一対の素子電極等で構成されている。 第 2基板 1 2 の内 面上には、 電子放出素子 1 8 に電位を供給する多数本の配線 2 1 がマ ト リ ッ ク ス状に設け られ、 その端部は真空外囲器 1 5 の外部に引出されている。

接合部材と して機能する側壁 1 4は、 例えば、 低融点ガラ ス、 低融点金属等の封着材 2 0 によ り 、 第 1 基板 1 0 の周縁 部おょぴ第 2基板 1 2 の周縁部に封着され、 これらの基板同 士を接合している。

図 2 ない し図 4 に示すよ う に、 S E Dは、 第 1 基板 1 0お ょぴ第 2 基板 1 2 の間に配設されたスぺーサア ッセンプリ 2 2 を備えている。 本実施形態において、 スぺーサア ッ セ ンブ —リー 2 2 は-、.矩形状の金属板からなるスぺーサ支持部材 2 4 と、 スぺーサ支持部材の一方の表面のみに一体的に立設された多 数の柱状のスぺーサ 3 0 と、 を有している。

詳細に述べる と、 スぺーサ支持部材 2 4 は第 1 基板 1 0 の 内面と対向 した第 1 表面 2 4 a および第 2基板 1 2の內面と 対向 した第 2表面 2 4 b を有し、 これらの基板と平行に配置 されている。 スぺーサ支持部材 2 4 には、 エッチング等によ り 多数の電子ビーム通過孔 2 6 が形成されている。 電子ビー ム通過孔 2 6 は、 それぞれ電子放出素子 1 8 と対向 して配列 され、 電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。 スぺーサ支持部材 2 4 は、 例えば鉄一ニッケル系の金属板 によ り厚さ 0 . 1 〜 0 . 2 5 m mに形成され、 電子ビーム通 過孔 2 6 は、 例えば、 0 . 1 5 〜 0 . 2 5 m m X 0 . 1 5 〜 0 . 2 5 m mの矩形状に形成されている。 スぺーサ支持部材 2 4 の表面には、 絶縁層と して、 ガラス、 セラ ミ ック等を主 成分と した絶縁性物質を塗布、 焼成した高抵抗膜 4 0 が形成 されている。 本実施形態によれば、 スぺーサ支持部材 2 4 の 第 1 および第 2表面 2 4 a 、 2 4 bおよび各電子ビー ム通過 孔 2 6 の内壁面が、 L i 系のアルカ リ ホウ珪酸ガラスからな る厚さ約 1 O / mの高抵抗膜 4 0 によ り被覆されている。 ス ぺーサ支持部材 2 4 は、 その第 1 表面 2 4 a が、 ゲッ タ膜、 メ タルバ ック 1 7、 蛍光体スク リ ーン 1 6 を介して、 第 1 基 板 1 0 の內面に面接触した状態で設け られている。

図 3 およぴ図 4 に示すよ う に、 第 1 基板 1 0および第 2基 扳 1 2 の長手方向を X、 幅方向を Y と した場合、 スぺーサ支 持部材 2 4 に Pスけられた電子ビーム通過孔 2 6 は、 X方向に 沿つ て所定の ピ クチで配列され、 また、 Y方向については、

X方向のピッチよ り も大きなピッチで配列されている。 第 1 基板 1 0 に形成された蛍光体ス ク リ ー ン 1 6 の蛍光体層 R、

G、 Bは、 X方向 よび Y方向についてそれぞれ電子ビーム 通過孔 2 6 と 一の ピ ツ チで配列され、 それぞれ電子ビーム. 通過孑しと対向 している。 同様に、 第 2 基板 1 2 上の電子放出 素子 1 8 は X方向および Y方向についてそれぞれ電子ビー ム通過孔 2 6 と 一のピッチで配列され、 それぞれ電子ビー ム通過孔と対向 している。 これによ り 、 各電子放出素子 1 8 、 ¾子 ビ一ム is過孔 2 6 を通 して、 対応する蛍光体層 と対 向 している

図 2 なレ、 し図 4 に示すよ う に、 スぺーサ支持部材 2 4 の第

2表面 2 4 b上にはスぺーサ 3 0 がー体的に立設されている。 スぺ一サ 3 0 の延出端は、 2基板 1 2 の内面に当接して ヽ

、 スぺーサ 3 0 の延出端は、 第 2 板 1 2 の内面

ヽ

上に設け られた配線 2 1 上に位置 している。 ス サ 3 0 の 各々 は 、 ス サ支持部材 2 4側から延出端に向かつ て徐々 に径が小さ く なつた先細テ ―パ状に形成されている o 例えば、 スぺーサ 3 0 は高さ約 1 . 4 m mに形成されている o スぺ一 サ支持部材表面と平行な方向に沿つたスぺーサ 3 0 の断面は、 ほぼ楕円形に形成されている

上 P のよ う に構成されたスぺーサア ッセ ンブリ 2 2 は第 1 基板 1 0 および第 2基板 1 2 間に配設されている。 スぺーサ ア ッセンブリ 2 2 は、 スぺーサ支持部材 2 4が第 1 基板 1 0 に面接触 し、 スぺーサ 3 0 の延出端が第 2基板 1 2 の内面に 当接する こ と によ り 、 これらの基板に作用する大気圧荷重を 支持し、 基板間の間隔を所定値に維持している。

S E Dは、 スぺーサ支持部材 2 4および第 1 基板 1 0 のメ タルバック 1 7 に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備 えている。 この電圧供給部は、 スぺーサ支持部材 2 4および メ タルバック 1 7 にそれぞれ接続され、 例えば、 スぺーサ支 持部材およびメ タルパック に同一の電圧、 あるいは、 メ タル バッ ク よ り も僅かに高い電圧をスぺーサ支持部材に印加する。

S E Dにおいて画像を表示する場合、 電子放出素子 1 8 から 放出 された電子ビームを蛍光体ス ク リ ーン 1 6およびメ タル バッ ク 1 7 に印加されたアノ ー ド電圧によ り 加速して蛍光体 ス ク リ ーン 1 6 へ衝突させる。 これによ り 、 蛍光体ス ク リ ー ン 1 6 の蛍光体層が励起されて発光し、 画像を表示する。

次に、 以上のよ う に構成された S E Dの製造方法について 説明する。

まず、 スぺーサア ッセンプリ 2 2 を製造する場合、 例えば、 F e — 5 0 % N i 力 らな る板厚 0 . 1 2 m mの金属板を脱 脂 . 洗浄 . 乾燥する。 続いて、 エツチングによ り 、 この金属 板に電子ビーム通過孔 2 6 を形成しスぺーサ支持部材 2 4 と する。 その後、 スぺーサ支持部材 2 4全体を酸化処理によ り 酸化させ、 電子ビーム通過孔 2 6 の内面を含めスぺーサ支持 部材表面に絶縁膜を形成する。 更に、 絶縁膜の上に、 ガラス を主成分と したコ ー ト液をスプレ ^" して被覆し、 9 0 °Cで 1 5分乾燥後、 5 5 0 °Cで焼成して高抵抗膜 4 0 を形成する。

_続-いて、 スぺーサ支持部材 2 4 と ほぼ同一の寸法を有した 図示 しない矩形板状の成形型を用意する。 成形型は、 ス ぺー サ成形用の多数の透孔を有している。 成形型を、 各透孔が電 子ビーム通過孔 2 6 間でスぺーサ支持部材 2 4 と対向する よ う に位置決め した状態でスぺーサ支持部材の第 2表面 2 4 b に密着させる。 そ してヽ 成形型およびスぺーサ支持部材 2 4 を図示しないク ラ ンノヽ。等を用いて互いに密着状態に固定する。 なお 、 成形型には予め剥離剤を塗布しておく 。

その後、 成形型の外面側からペース ト状のスぺーサ形成材 料を供給し、 成形型の 孔にスぺ一サ形成材料を充填する スぺーサ形成材料と しては、 少な く と も紫外線硬化型のパィ ンダ (有機成分） およぴガラスフィ ラーを含有したガラスぺ 一ス トを用いる。 eいて 、 充填された ス ぺーサ形成材料に対 し、 成形型の外面側から紫外線 （ U V ) を照射し 、 ス ぺ一サ 形成材料を U V硬化させる。 この後、 必要に応じて熱硬化を 行なつて も よレヽ。 次いで 、 2 8 0 °Cの熱処理によ り成形型の 各透孔に塗布された剥離剤を熱分解し、 スぺーサ形成材料と 金型の間にすき間を作り 、 成形型をスぺーサ支持部材 2 4か ら離型する

更にヽ スぺーサ形成材料が充填されたスぺーサ支持部材 2

4 を加熱炉内で熱処理し、 ス ぺーサ形成材料内力 ら ノ ィ ンダ を飛ばした後 、 約 5 2 5 °Cで 3 0分〜 1 時間 、 スぺーサ形成 材料を本焼成する。 これによ り 、 ス ぺ一サ形成材料がガラス 化し、 ス ぺ一サ支持部材 2 4 と一体のスぺ一サ 3 0 を有した スぺーサア ッセ ンブリ 2 2 が得られる。 スぺーサの焼成温度 は、 スぺーサ支持部材 2 4 に形成された高抵抗膜の軟化点温 度以下であるため、 高抵抗膜の膜質を変質させる こ と な く ス ぺーサを焼成する こ とができ る

一方、 予め、 蛍光体ス ク リ ン 1 6 およぴメ タルノ ック 1

7 の設け られた第 1 基板 1 0 と 、 ¾子放出素子 1 8 およぴ配 線 2 1 が設け られている と と に側壁 1 4 が接合された第 2 基板 1 2 と 、 を用意しておく 次いで、 上記のよ う に して得 られたスぺーサア ツセ ンブリ 2 2 を第 2基板 1 2上に位置決 め配置する 。 この状態で、 第 1 基板 1 0 、 第 2基板 1 2 、 お よびスぺーサア ツセンブリ 2 2 を真空チャンバ内に配置し、 真空チャ ンバ内を真空排気する 。 そ して 第 1 基板 1 0 、 第

2基板 1 2 、 およびス ぺーサァ ッセ ンプ V 2 2 を所定位置に 位置合わせした状態で、 側壁 1 4 を介 して第 1 基板を第 2基 板に接合する。 ^れによ り 、 スぺ ' ~サァ ク セ ンプリ 2 2 を備 えた S E Dが製造される。

上記のよ う に構成された S Ε Dによれば 、 スぺーサ支持部 材 2 4 の第 2基板 1 2側のみにスぺーサ 3 0 を設ける こ と に よ り 、 各スぺーサの長さ を長 < し、 スぺ一サ支持部材 2 4 と 第 2基板 1 2 との距離を離す と ができ る 。 それによ り 、 ス ぺーサ支持部材と第 2 基板との間の耐圧性が向上し、 これら の間における放電の発生を抑制するこ とが可能と なる。

スぺーサ支持部材 2 4 は第 1 基板 1 0.の内面に接触 して設 けられている。 そのため、 スぺーサ支持部材 2 4 は、 第 1 基 板 1 0 の内面に設け られたメ タノレ ッ ク 1 7 に面接触 し、 こ 1 のメ タノレバックおよび蛍光体スク リ ーン 1 6 を面で押圧して いる 従 T、 メ タノレノ ック 1 7 の剥がれ、 並ぴに、 メ タル ノ ックおよび蛍光面の損傷を防止する こ と ができ る。 れに よ り 、 長期間に渡つて良好な画像品位を維持する こ と ができ

|FlJ時に、 剥がれたメ タルバック に起因する放電の発生を 抑制 し 、 信頼性の向上した S E Dが得られる。

スぺーサ支持部材 2 4 に印加する電圧は、 第 1 基板 1 0 に 印加する電圧と 同 か 、 僅かに小さ く 設定される。 あるいは、 こ の電圧は、 第 1 基板 1 0 に印加する電圧よ り も僅かに大き く 設定しても よい 例えば 、 スぺーサ支持部材 2 4 に印加す る電圧を第 1 基板 1 0 への印加電圧よ り も 0 . 2 〜 ： L k Vだ け高く した場合、 笛 1 基板で発生した反射電子、 二次電子を スぺーサ支持部材 2 4 によつて吸収する こ と ができ、 表示画 像のコ ン ト ラス ト向上を図る こ とが可能と なる。 スぺーサ支 持部材 2 4 および第 1 基板 1 0 に同一の電圧を印加する場合、 スぺーサ支持部材の 1表面 2 4 a側に設け られた絶縁層を 省略しても よい。

本発明は上記実施形態そのままに限定される も のではなく 、 実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形し て具体化でき る。 また、 上記実施形態に開示されている複数 の構成要素の適宜な組み合わせによ り 、 種々 の発明を形成で きる。 例えば、 実施の形態に示される全構成要素から幾つか の構成要素を削除してもよい。 さ らに、 異なる実施形態にわ たる構成要素を適宜組み合わせても よい。

例えば、 上述 した実施の形態において、 スぺーサ支持部材 は第 1基板の内面に直接、 接触する構成と したが、 ス サ に比較_して接雕面積の大きな帯状あるいは板状の介在部材を スぺーサ支持部材と 1 基板との間に挟んで けても よい この場合においても 、 介在部材によ り メ タルパック を面で押 圧し 、 メ タ ノレ ノ ック の剥がれ、 並ぴ 、 メ タルノ Vクおよぴ蛍 光体ス ク リ ー ンの損傷を防止する こ とができ る

その他、 スぺーサの径ゃ高さ、 その他の構成要 の寸法 、 材質等は上述した実施の形態に限定される こ と な < ヽ 必要に toして適宜選択可能である。 スぺ ―サは柱状に限らず 、 板状 に形成しても よい。 · - の発明は、 子源と して表面伝導型電 子放出素子を用いた の に限らず 、 電界放出型 、 力 ボンナ ノチユ ーブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可 能である。

産業上の利用可能性

以上詳述 したよ う に 、 本発明によれば、 メ タル Vク、 蛍 光面の損傷を防止でさ る と と もに 、 放電に対する耐圧性が向 上した画像表示装置を提供する こ とができ る

Claims

3 請 求 の 範 囲

1 . 蛍光面を有した第 1 基板と、

上記第 1 基板と隙間を置いて対向配置されていると と もに 上記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第 2基 板と、

-t 5し および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する スぺーサァ ッセ ンブ y と、 を備え、

上記スぺーサア ツセンプリ は、 上記第 1 基板に接触した状 態で上記第 1 および第 2基板間に設け られ第 1 基板およぴ第

2基板に対向 している と と もに、 上記電子放出源にそれぞれ 対向 した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のスぺーサ支 持部材と、

上記スぺーサ支持部材の第 2基板側に立設されそれぞれ上 記第 2基板に当接した複数のスぺーサ と、 を備えている こ と を特徴とする画像表示装置。

2 . 上記スぺ一サ支持部材は、 上記第 1 基板に当接し た第 1表面と、 上 pL第 2基板と対向 している と と もに上記ス ぺーサが立設された第 2表面と を有している請求項 1 に記載 の画像表示装置。

3 . _t口 ^7 1 基板は、 上記蛍光面に重ねて第 1 基板の 内面に形成されたメ タルバック を有し、 上記スぺーサ支持部 材は上記メ タルパック に当接している請求項 1 に記載の画像 表示装置。

4 . 上記スぺ一サ支持部材は金属板によ り形成されて いる請求項 1 ないし 3 のいずれか 1項に記載の画像表示装置 4

5 . 上記スぺ一サ支持部材の少なく と も一方の表面は 絶 J彖層によ り被覆されている請求項 1 ないし 3 のいずれか 1 項に記載の画像表示装置

6 . 上記スぺ一サ支持部材の両面は絶縁層によ り 被覆 されている請求項 1 ない し 3 のレヽずれか 1 項に記載の画像表 示装置。

7 . 上記第 1 基板に電圧を印加する と と あに、 第 1 基 板に印加する電圧以上の電圧を上記スぺーサ支持部材に印加 する電圧供給部を備えている 青求項 5 に記載の画像表示