(57)【要約】【課題】放電特性に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】蛍光体層１６及び遮光層１７を含む蛍光面１５と、この蛍光面１５に重ねて設けられたストライプ状のメタルバック層２０と、このメタルバック層２０間に配置されたゲッタカット層２１と、を有した前面基板１１と、前記前面基板１１に対向して配置されているとともに、前記蛍光面１５に向けて電子を放出する電子放出素子１８が配置された背面基板１２と、前記背面基板１２と前記ゲッタカット層２０間に位置する複数のスペーサ１４と、を備え、前記スペーサ１４のゲッタカット層側に位置する端面を凹凸形状にするとともに、前記ゲッタカット層２１の材料としてスペーサの圧接により凹むまたは分断される材料を用いることを特徴とする画像表示装置。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられたストライプ状のメタルバック層と、このメタルバック層間に配置されたゲッタカット層と、を有した前面基板と、
前記前面基板に対向して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電子放出素子が配置された背面基板と、
前記背面基板と前記ゲッタカット層間に位置する複数のスペーサと、を備え、
前記スペーサのゲッタカット層側に位置する端面を凹凸形状にするとともに、前記ゲッタカット層の材料としてスペーサの圧接により凹むまたは分断される材料を用いることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記ゲッタカット層に圧接する側の端面に酸化促進剤を予め塗布し、ゲッタカッタ層への加圧、加熱によりゲッタカッタ層を部分的に酸化させる機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記スペーサの端面はブラスト処理により凹凸形状にされることを特徴とする請求項１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、画像表示装置に係り、特に、耐放電特性に優れた.構造を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。このようなＦＥＤの内、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、ＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
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及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及び前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【０００４】
前面基板の内面には、赤、青、緑にそれぞれ発光する蛍光体層を含む蛍光面が形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光面上にメタルバック層と呼ばれるアルミ薄膜がストライプ状に形成されている。さらに、真空外囲器の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着するために、ゲッタ層と呼ばれるガス吸着特性を持ったＢａ（バリウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）などの金属薄膜がメタルバック層上に蒸着されている。
【０００５】
背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させるための電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線及び信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。また、背面基板及び前面基板の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサが配置されている。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、蛍光体層及びメタルバック層を含む画像表示面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、アノード電圧は、最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。
【０００７】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を１〜２ｍｍ程度に設定することができ、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）と比較して、大幅な軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００８】
具体的な従来の画像表示装置としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の画像表示装置においては、前面基板の耐放電性を保持するためにメタルバック層を分断する手法が採用されている。その一例として、例えば図６に示すように、前面基板１上に蛍光体層２及び遮光層３を含む蛍光面４を形成し、更にメタルバック層５を形成した後、隣接するメタルバック層５間にゲッタカット層６を設けることが行われている。しかし、メタルバック層５上にゲッタ層を形成するために図６の矢印Ｘのようにメタル蒸着を行う際、金属膜７がゲッタカット層６上にも形成されるので、隣接するメタルバック層５同士が電気的に接続されてしまうという問題が生じていた。
【００１０】
また、従来の画像表示装置では、上述したように、背面基板と前面基板間にスペーサが配置される。このスペーサは、レイアウトの関係から例えば図７に示すように、図示しない背面基板と前面基板１上のゲッタカット層６間に配置することが考えられていた。しかし、この場合、スペーサ８の端面がゲッタカット層６に当接する部分でゲッタカット層６の一部が脱落してパーティクル９が生じ、これに起因して放電を引き起こす。従って、スペーサを形成すべきラインにはゲッタカット層６を配置することができないという問題があった。
【００１１】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、従来と比べ前面基板における放電特性に優れ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】
【００１２】
この発明の第１の様態による画像表示装置は、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられたストライプ状のメタルバック層と、このメタルバック層間に配置されたゲッタカット層と、を有した前面基板と、前記前面基板に対向して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電子放出素子が配置された背面基板と、前記背面基板と前記ゲッタカット層間に位置する複数のスペーサと、を備え、前記スペーサのゲッタカット層側に位置する端面を凹凸形状にするとともに、前記ゲッタカット層の材料としてスペーサの圧接により凹むまたは分断される材料を用いることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る前記画像表示装置によれば、スペーサのゲッタカット層側に位置する端面を凹凸形状にするとともに、前記ゲッタカット層の材料としてスペーサの圧接により凹むまたは分断される材料を用いることにより、隣接するメタルバック層間を電気的に完全に遮断するか、あるいは略遮断状態にし、もって従来の装置と比べ放電特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、従来と比べて放電特性に優れ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】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置について図１〜図４を参照して説明する。なお、ここでは、この発明に係る画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１６】
まず、ＦＥＤの全体図について図１及び図２を参照して説明する。  
図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２は、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−４Ｐａ程度の高真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１７】
真空外囲器１０は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１４を備えている。ここで、このスペーサ１４は板状であるが、柱状等の形状も利用可能である。前記スペーサ１４の詳細は後述する通りである。
【００１８】
前面基板１１の内面には、蛍光面１５が形成されている。この蛍光面１５は、赤、緑、青に夫々発光する蛍光体層１６と、マトリック状に配置された光吸収層（遮光層）１７とを備えている。前記蛍光面１５上には、アノード電極として機能するメタルバック層２０、図示しないゲッタ層が形成されている。前記蛍光体層１６は、例えばドット上に形成されている。メタルバック層２０は、アルミニウム合金膜等で形成されている。ゲッタ層は、ガス吸着特性を持った金属膜（例えばチタン膜）によって形成され、真空外囲器１０の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着する。前記メタルバック層２０間の蛍光面１５上には、ゲッタカッタ層２１が形成されている。
【００１９】
背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子１８を備えている。この電子放出素子１８は、蛍光面１５の蛍光体層１６を励起する電子源として機能する。即ち、複数の電子放出素子１８は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、夫々蛍光体層１６に向けて電子ビームを放出する。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、電子放出素子１８に電位を供給するための多数本の配線２２は、背面基板１２の内面にマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００２０】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光面１５及びメタルバック層２０を含む画像表示面にアノード電圧を印加する。そして、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光面１５へ衝突させる。これにより、蛍光面１５の蛍光体層１６が励起され、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。
【００２１】
次に、前記スペーサ１４の配置構成及びその形成方法について詳述する。  
図３に示すように、隣接するメタルバック層２０間の蛍光面１５には、ゲッタカット層２１が形成されている。このゲッタカット層２１に当接するスペーサ１４の端面は凹凸面１４ａになっており、この凹凸面１４ａに接するゲッタカット層２１は酸化物２３になっている。
【００２２】
前記スペーサ１４をゲッタカット層２１に圧接するには、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように行う。即ち、まず、図４（Ａ）に示すように、先端面（下端面）に酸化促進剤２４が塗布されたスペーサ１４を、ゲッタカット層２１の真上に位置させる。次に、前記スペーサ２１を、酸化促進剤２４を下に向けてゲッタカット層２１に加熱しながら加圧する。これにより、スペーサ１４の先端面の酸化促進剤２４がゲッタカット層２１に加圧された時点で機能し、スペーサ１４の先端面が接触したゲッタカット層２１が部分的に酸化され、酸化物２３となる。
【００２３】
本発明において、前記スペーサの端面を凹凸形状にする手段としては、例えばブラスト処理が挙げられるが、これに限らない。また、その端面の形状も種々挙げられ、例えば図３、図４のように規則的な凹凸形状（前者）でもよいし、図５に示すように湾曲面１４ｂを有した凹凸形状（後者）でもよく、特に限定されない。ここで、前者及び後者の場合ともに、酸化促進剤はゲッタカット層を分断する作用があるので、酸化促進剤をスペーサの先端に塗布することが好ましい。
【００２４】
本発明において、ゲッタカット層はスペーサにより圧接された際、凹んだりあるいは切断される必要があることから、特に酸化マンガン、フリット等の遮光層材料に蛍光体を混ぜたものが好ましい。
【００２５】
次に、上述したような構成のＦＥＤの具体的な構造について、図３を参照してより詳細に説明する。  
（第１実施形態）  
即ち、第１実施形態に係るＦＥＤでは、図３に示すように、前面基板（ガラス基板）１１の下面側に、黒色顔料からなる遮光層１７を介して幅２００ｍｍ、厚み１０μｍ程度のゲッタカット層２１が形成されている。ここで、ゲッタカット層２１は、酸化マンガンにフリットを混ぜた材料からなる。前記ゲッタカット層２１と背面基板１２間には、上端面がブラスト処理により凹凸形状に形成された幅２００μｍのガラス製の板状のスペーサ１４が配置されている。ここで、スペーサ１４は、その上端面がゲッタカット層２１に食い込むように圧接されており、その接触部分は酸化物２３になっている。
【００２６】
こうした構成のＦＥＤにおいて、前記スペーサ１４をゲッタカット層２１に圧接するには、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように行う。即ち、まず、図４（Ａ）に示すように、先端面（下端面）に酸化促進剤２４が塗布されたスペーサ１４を、ゲッタカット層２１の真上に位置させる。次に、前記スペーサ２１を、酸化促進剤２４を下に向けてゲッタカット層２１に加熱しながら加圧する。ここで、加熱は当接される側のガラス基板全体を加熱し、このときのスペーサ１４への圧力は大気圧とする。これにより、スペーサ１４の先端面の酸化促進剤２４がゲッタカット層２１に加圧された時点で機能し、スペーサ１４の先端面が接触したゲッタカット層２１が部分的に酸化され、酸化物２３となる。
【００２７】
このように、上記第１実施形態では、スペーサ１４のゲッタカット層側に位置する端面を凹凸形状にするとともに、スペーサ１４の凹凸形状側の端面に酸化促進剤２４を塗布し、さらに前記ゲッタカット層１４の材料としてスペーサ１４の圧接により凹む材料,即ち（酸化マンガン＋フリット＋蛍光体）を用い、スペーサ１４の凹凸形状側の端面をゲッタカット層１４に加熱、加圧して圧接させるため、酸化促進剤２４が当接するゲッタカット層１４が酸化されて酸化物２３となり、隣接するメタルバック層２０同士を電気的に遮断することができる。従って、前面基板側における放電特性を従来の装置と比べて向上することができる。
【００２８】
なお、第1実施形態では、スペーサやゲッタカット層や酸化促進剤の材料として上述したものを用いたが、これに限定されない。また、スペーサの幅やゲッタカット層の厚みも上述した内容に限定されない。更に、スペーサの端面の形状は、図３や図４に示したようなブラスト処理による凹凸形状ではなく、図５に示すように湾曲面１４ｂを有した凹凸形状にしてゲッタカット層が切断されやすいような形状にしてもよい。
【００２９】
また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の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せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る製造方法及び製造装置により製造されるＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２の要部の拡大図である。
【図４】図４は、図２に示したＦＥＤにおけるスペーサの形成方法を工程順に示す断面図である。
【図５】図５は、図２に示したＦＥＤに用いたスペーサとは異なる他のスペーサの説明図である。
【図６】図６は、従来のＦＥＤにおいて、前面基板側にゲッタ層を形成する際の課題を説明するための説明図である。
【図７】図７は、従来のＦＥＤにおいて、前面基板側のゲッタカッタ層上にスペーサを形成する際の課題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光面、１６…蛍光体層、１７…光吸収層（遮光層）、１８…電子放出素子、２０…メタルバック層、２１…ゲッタカット層、２２…配線、２３…酸化物、２４…酸化促進剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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