(57)【要約】【課題】放電の発生を抑制するとともに耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供することにある。【解決手段】  蛍光面１６が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板１２との間に、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサ３０が設けられている。各スペーサは、第１基板の蛍光面上に立設された第１スペーサ３０ａと、第１スペーサと整列して第２基板上に立設され第２スペーサ３０ｂと、を有し、第１スペーサおよび第２スペーサはスペーサの高さ方向に変形可能な高さ緩和層３２を介して互いに接合されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、
前記第１および第２基板間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備え、
前記各スペーサは、前記第１基板の内面上に立設された第１スペーサと、前記第１スペーサと整列して前記第２基板上に立設され第２スペーサと、を有し、前記第１スペーサおよび第２スペーサはスペーサの高さ方向に変形可能な高さ緩和層を介して互いに接合されている画像表示装置。
【請求項２】
前記各スペーサの第１スペーサは、前記高さ緩和層を介して前記第２スペーサの延出端に接合された延出端を有している請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記各スペーサは、前記第１スペーサと第２スペーサとの間に配置された第３スペーサを有し、第３スペーサは、高さ緩和層を介して前記第１スペーサの延出端に接合された第１接合面と、高さ緩和層を介して前記第２スペーサの延出端に接合された第２接合面と、を有していている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第３スペーサの第１接合面および第２接合面は曲面に形成されている請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第３スペーサはほぼ球状に形成されている請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記高さ緩和層は接着剤により形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記蛍光面は、複数の蛍光体層と、前記蛍光体層の間に設けられた遮光層と、を有し、前記第１スペーサは、前記遮光層に重ねて立設されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ペーサとを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴ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、フィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【０００３】
このＳＥＤ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、こ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いる。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。
【０００４】
前記ＳＥＤ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、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。また、第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気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている。
【０００５】
スペーサを第１基板および第２基板の全面に渡っ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、あるいは極めて細い柱状のスペーサが用いられている。第１基板および第２基板の薄板化を検討した場合、一層多くのスペーサが必要となる。例えば、特許文献１には、支持基板上に多数の柱状スペーサを立設してスペーサ構体を構成し、このスペーサ構体を第１および第２基板間に配置した装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７２９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように多数のスペーサを備えたＳＥＤにおいて、全てのスペーサを不良なく、かつ、同一の高さで形成することは難しい。そのため、スペーサの形成不良、あるいはスペーサの高さにバラツキが生じる可能性がある。スペーサの形成不良が発生した場合、あるいは、スペーサの高さにバラツキがある場合、第１基板および第２基板に作用する大気圧荷重をスペーサにより安定して支持することが困難となり、外囲器の耐大気圧強度が低下する。
【０００７】
スペーサの形成不良が生じた場合、その周囲のスペーサに大きな負荷が作用し、他のスペーサが損傷する虞がある。また、高さの高いスペーサには大きな負荷が作用し、このスペーサが損傷する虞もあり、この場合、外囲器自体の強度が低下する。逆に、高さの低いスペーサが存在する場合、このスペーサ先端と基板との間に隙間が形成され、放電発生の要因となりえる。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、放電の発生を抑制するとともに耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、前記第１および第２基板間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備え、  
前記各スペーサは、前記第１基板の内面上に立設された第１スペーサと、前記第１スペーサと整列して前記第２基板上に立設され第２スペーサと、を有し、前記第１スペーサおよび第２スペーサはスペーサの高さ方向に変形可能な高さ緩和層を介して互いに接合されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スペーサをその高さ方向に分割された第１および第２スペーサで構成することにより、第１および第２スペーサの各々を高さの低いスペーサとして形成することができ、スペーサの形成不良を低減することが可能となる。高さ緩和層を介して第１および第２スペーサを接合することにより、製造誤差によるスペーサの高さバラツキを吸収することができる。そのため、基板とスペーサとの隙間に起因する放電を抑制することができるとともに、耐大気圧強度が向上した画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてＳＥＤに適用した第１の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、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対応配置されている。第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形状の側壁１４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１５を構成している。接合部材として機能する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、第１基板１０の周縁部および第２基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。
【００１２】
第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６がほぼ全面に渡って形成されている。蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および蛍光体層間に位置した遮光層１１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１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック層１７およびゲッター膜１９が順に形成されている。
【００１３】
第２基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６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１８が設けられている。電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数行、複数列に配列されている。真空外囲器１５の長手方向を第１方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２方向Ｙとした場合、電子放出素子１８は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにそれぞれ所定のピッチで配列されている。
【００１４】
各電子放出素子１８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。また、第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。
【００１５】
図２および図３に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設された複数の柱状のスペーサ３０を備えている。複数のスペーサ３０は、第２方向Ｙに所定ピッチで並んで設けられているとともに、第１方向Ｘに上記所定ピッチよりも大きなピッチで並んで設けられている。各スペーサ３０は、それぞれ第２方向Ｙに並んだ電子放出素子１８に位置している。
【００１６】
各スペーサ３０は、その高さ方向に沿って複数に分割して構成されている。第１の実施形態において、各スペーサ３０は、第１基板１０の内面上に立設された第１スペーサ３０ａと、第２基板１２の内面上に立設された第２スペーサ３０ｂと、を有している。第１スペーサ３０ａは遮光層１１と重なる位置で第１基板１０内面に直接あるいは接着剤層３１を介して立設されている。第２スペーサ３０ｂは、第２基板１２の配線２１上に直接あるいは接着剤層３１を介して立設され、第１スペーサ３０ａと整列している。
【００１７】
第１スペーサ３０ａの延出端と第２スペーサ３０ｂの延出端とは低融点ガラス、低融点ガラスと金属粒子との混合体等からなる接着剤層３２によって互いに接合されている。接着剤層３２は、少なくとも製造過程において、スペーサ３０の高さ方向に変形可能であり、スペーサの高さバラツキを吸収する高さ緩和層として機能する。例えば、接着剤をペースト状にして厚さ３０μｍの接着剤層３２に形成すると、この接着剤層により約１０〜２０μｍの高さ誤差を吸収することができる。
【００１８】
第１スペーサ３０ａは、第１基板１０側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。同様に、第２スペーサ３０ｂは、第２基板１２側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。本実施形態において、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、ほぼ等しい高さ、例えば、０．９ｍｍに形成されている。また、第１基板１０の内面と平行な方向に沿った第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの断面は、ほぼ楕円形に形成されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。
【００１９】
上記のように構成された複数のスペーサ３０は、第１および第２基板１０、１２の間に配置され、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。  
ＳＥＤは、第１基板１０のメタルバック層１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備え、例えば、メタルバック層に１０ｋＶの電圧が印加される。ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、電子放出素子１８を駆動し、任意の電子放出素子から電子ビームを放出するとともに、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック層１７にアノード電圧を印加する。電子放出素子１８から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、支持基板２４の電子ビーム通過孔２６を通った後、蛍光体スクリーン１６に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【００２０】
次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。  
まず、蛍光体スクリーン１６、メタルバック層１７、ゲッター膜１９が形成された第１基板１０、並びに、配線２１および電子放出素子等が形成された第２基板１２を用意する。なお、ゲッター膜１９は真空雰囲気中で形成する。
【００２１】
続いて、第１基板１０の内面上に複数の第１スペーサ３０ａを形成するとともに、第２基板１２の内面上に複数の第２スペーサ３０ｂを形成する。この場合、まず、第１基板１０に対応した寸法を有した矩形板状の成形型を用意する。成形型は、紫外線を透過する透明な材料、例えば、透明ポリエチレンテレフタレートを主体とした透明シリコン等により平坦な板状に形成されている。成形型は、第１基板１０に当接する平坦な当接面と、スペーサを成形するための多数の有底のスペーサ形成孔と、を有している。スペーサ形成孔はそれぞれ成形型の当接面に開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。各スペーサ形成孔は、スペーサに対応した寸法に形成されている。その後、成形型のスペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填する。スペーサ形成材料としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。
【００２２】
次いで、スペーサ形成材料の充填されたスペーサ形成孔が遮光層１１と重なって位置するように、成形型を位置決めし当接面を第１基板１０の内面に密着させる。充填されたスペーサ形成材料に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて成形型の外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。その際、成形型は、紫外線透過材料としての透明なシリコンで形成されている。そのため、紫外線は、スペーサ形成材料に直接、および成形型を透過して照射される。従って、充填されたスペーサ形成材料をその内部まで確実に硬化させることができる。
【００２３】
その後、硬化したスペーサ形成材料を第１基板１０上に残すように、成形型を第１基板から剥離する。この際、第１基板１０内面のスペーサを立設する位置に予め接着剤層３１を形成しておいてもよい。次に、スペーサ形成材料が設けられた支持基板２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成しガラス化する。これにより、第１基板１０上にスペーサ３０が一体的に作り込まれる。  
また、上記と同様の工程により、第２基板１２の配線２１上に複数の第２スペーサ３０ｂを形成する。
【００２４】
その後、第１スペーサ３０ａの延出端、および第２スペーサ３０ｂの延出端の少なくとも一方に接着剤を塗布して接着剤層３２を形成する。第１スペーサ３０ａが立設された第１基板１０、および第２スペーサ３０ｂが立設された第２基板１２を真空チャンバ内に配置する。続いて、側壁１４を介して第１基板１０を第２基板１２の周縁部同士を接合する。同時に、第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂの延出端同士を接着剤層３２により互いに接合し、第１および第２基板１０、１２間に複数のスペーサ３０を挟み込む。これにより、スペーサ３０を備えたＳＥＤの真空外囲器１５が製造される。
【００２５】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、各スペーサ３０をその高さ方向に分割された第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂで構成することにより、第１および第２スペーサの各々を高さの低いスペーサとして形成することができる。これにより、スペーサの形成不良を低減することが可能となる。また、高さ緩和層として機能する接着剤層３２を介して第１および第２スペーサを接合することにより、製造誤差によるスペーサの高さバラツキがある場合でも、接着剤層３２の変形により、高さのバラツキを吸収することができる。これにより、全てのスペーサ３０は、第１および第２基板１０、１２に当接することができる。従って、第１基板１０および第２基板１２に作用する大気圧荷重をスペーサ３０により安定して支持することができ、真空外囲器１５の耐大気圧強度を向上することができる。同時に、高さのバラツキに起因したスペーサの損傷を防止することが可能となる。
【００２６】
また、スペーサ３０の高さにバラツキがある場合でも、スペーサの先端と第１あるいは第２基板１２との間における隙間の発生を防止でき、この隙間に起因する放電を抑制することが可能となる。従って、放電の発生を抑制するとともに耐大気圧強度が向上したＳＥＤが得られる。
【００２７】
次に、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。図４に示すように、第２の実施形態によれば、第１基板１０と第２基板１２との間に立設された各スペーサ３０は、第１スペーサ３０ａ、第２スペーサ３０ｂおよび第３スペーサ３０ｃを備えている。第１スペーサ３０ａは遮光層１１と重なる位置で第１基板１０内面に直接あるいは接着剤層３１を介して立設されている。第２スペーサ３０ｂは、第２基板１２の配線２１上に直接あるいは接着剤層３１を介して立設され、第１スペーサ３０ａと整列している。
【００２８】
第３スペーサ３０ｃは、第１スペーサ３０ａの延出端と第２スペーサ３０ｂの延出端との間に挟持されている。第３スペーサ３０ｃは、高さ緩和層として機能する接着剤層３２を介して第１スペーサ３０ａの延出端に接合された第１接合面３４ａと、高さ緩和層として機能する接着剤層３２を介して第２スペーサ３０ｂの延出端に接合された第２接合面３４ｂと、を有していている。第３スペーサ３０ｃは、例えば、ほぼ球状に形成され、第１および第２接合面３４ａ、３４ｂはそれぞれ曲面に形成されている。本実施形態において、曲面とは、球面、楕円状の曲面等を含むものとする。
【００２９】
第１スペーサ３０ａは、第１基板１０側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。同様に、第２スペーサ３０ｂは、第２基板１２側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。本実施形態において、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂはほぼ等しい高さ、例えば、０．５ｍｍに形成されている。第１基板１０の内面と平行な方向に沿った第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの断面は、ほぼ楕円形に形成されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。
【００３０】
第３スペーサ３０ｃは、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により、例えば、直径０．４ｍｍに形成されている。各接着剤層３１は、低融点ガラス、低融点ガラスと金属粒子との混合体等により形成されている。接着剤層３２は、少なくとも製造過程において、スペーサ３０の高さ方向に変形可能であり、スペーサの高さバラツキを吸収する高さ緩和層として機能する。接着剤層３２の厚さは、例えば、３０μｍに形成され、約１０〜２０μｍの高さ誤差を吸収することができる。
【００３１】
上記のように構成された複数のスペーサ３０は、第１および第２基板１０、１２の間に配置され、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。  
第２の実施形態において、ＳＥＤの他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。上記のように構成されたＳＥＤを製造する場合、第１の実施形態と同様の構成により、第１基板１０上に複数の第１スペーサ３０ａを形成し、また、第２基板１２上に複数の第２スペーサ３０ｂを形成する。次いで、第１スペーサ３０ａの延出端、および第２スペーサ３０ｂの延出端に接着剤を塗布して接着剤層３２を形成する。更に、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂのいずれか一方、例えば、第２スペーサの延出端に接着剤層３２を介して第３スペーサ３０ｃを接合する。
【００３２】
続いて、第１スペーサ３０ａが立設された第１基板１０、並びに、第２スペーサ３０ｂおよび第３スペーサ３０ｃが立設された第２基板１２を真空チャンバ内に配置する。その後、側壁１４を介して第１基板１０を第２基板１２の周縁部同士を接合する。同時に、第１スペーサ３０ａの延出端および第３スペーサ３０ｃを接着剤層３２により互いに接合し、第１および第２基板１０、１２間に複数のスペーサ３０を挟み込む。これにより、スペーサ３０を備えたＳＥＤの真空外囲器１５が製造される。
【００３３】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、各スペーサ３０を高さ方向に分割された第１、第２、および第３スペーサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃで構成することにより、第１および第２スペーサの各々を高さの低いスペーサとして形成することができる。これにより、スペーサの形成不良を低減することが可能となる。また、高さ緩和層として機能する接着剤層３２を介して第１、第２、第３スペーサを接合することにより、製造誤差によるスペーサの高さバラツキがある場合でも、接着剤層３２の変形により、高さのバラツキを吸収することができる。更に、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂ間に位置した第３スペーサ３０ｃは、曲面からなる第１および第２接合面３４ａ、３４ｂを介して第１および第２スペーサに接合されている。そのため、第１、第２、第３スペーサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃが第１基板１０の面方向に沿って多少位置ずれしていた場合でも、第１および第２スペーサに対して第３スペーサ３０ｃを均一に当接させることができる。これにより、全てのスペーサ３０は、第１および第２基板１０、１２に当接することができる。従って、第１基板１０および第２基板１２に作用する大気圧荷重をスペーサ３０により安定して支持することができ、真空外囲器１５の耐大気圧強度を向上することができる。同時に、高さのバラツキに起因したスペーサの損傷を防止することが可能となる。
【００３４】
また、スペーサ３０の高さにバラツキがある場合でも、スペーサの先端と第１あるいは第２基板１２との間における隙間の発生を防止でき、この隙間に起因する放電を抑制することが可能となる。従って、放電の発生を抑制するとともに耐大気圧強度が向上したＳＥＤが得られる。
【００３５】
本発明は前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、前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。
【００３６】
例えば、各スペーサの分割数は２つ、あるいは、３つに限らず、必要に応じて増加可能である。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの高さは同一に限らず、互いに異なる高さとしてもよい。スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチュ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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。
【図３】図３は、前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】図４は、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…第１基板、    １２…第２基板、  １４…側壁、    １５…真空外囲器、
１６…蛍光体スクリーン、  １７…メタルバック、  １９…ゲッター膜、
１８…電子放出素子、  ３０…スペーサ、  ３０ａ…第１スペーサ、
３０ｂ…第２スペーサ、  ３０ｃ…第３スペーサ、  ３１、３２…接着剤層、
３４ａ…第１接合面、  ３４ｂ…第２接合面
【図１】
2006185612.tif 000003
【図２】
2006185612.tif 000004
【図３】
2006185612.tif 000005
【図４】
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