(57)【要約】【課題】外部からの衝撃に強く壊れにくい画像表示装置を提供する。【解決手段】多数の電子放出素子が配列された矩形の背面基板1と、背面基板に対向配置され、電子放出素子から放出される電子が衝突する蛍光面を有する矩形の前面基板2と、前面基板の周縁部および前記背面基板の周縁部に封着され、両基板とともに真空外囲器を形成する側壁3と、前記真空外囲器を構成する前面基板と背面基板との相互間隔を一定に保持するために、両基板間に二次元平面視野において所定のピッチ間隔に配置された複数のスペーサ10と、前面基板および背面基板のそれぞれに板厚直交方向の圧縮力を印加する押圧手段20〜24,30とを有する。【選択図】    図３
2006100175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の電子放出素子が配列された矩形の背面基板と、
前記背面基板に対向配置され、前記電子放出素子から放出される電子が衝突する蛍光面を有する矩形の前面基板と、
前記前面基板の周縁部および前記背面基板の周縁部に封着され、両基板とともに真空外囲器を形成する側壁と、
前記真空外囲器を構成する前面基板と背面基板との相互間隔を一定に保持するために、両基板間に二次元平面視野において所定のピッチ間隔に配置された複数のスペーサと、
前記前面基板および前記背面基板のそれぞれに板厚直交方向の圧縮力を印加する押圧手段と、
を具備することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、前記真空外囲器の外周を取り囲む額縁状フレームと、前記真空外囲器の外周端面に当接する当て板と、前記額縁状フレームに取付けられ、前記当て板を前記真空外囲器に対して進退移動させるネジ機構と、を具備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】
前記押圧手段は、前記真空外囲器の外周端面に当接する湾曲周縁部を備えた焼嵌め部材であ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４】
前記スペーサは、前記矩形基板の長辺と平行な方向に延び出し、
前記押圧手段は、前記スペーサの長手と直交する方向に圧縮力を前記基板に対して印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子および蛍光面を有する平面型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を並べて、蛍光面と対向配置させた平面型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放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、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。ＦＥＤのうち表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置は、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、本明細書中においてはＳＥＤも包含する総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、特許文献１に記載されているように、解像度や支持部材の特性などの観点から前面側のガラス基板と背面側のガラス基板との間隙を１〜２ｍｍと狭くしている。ＦＥＤにおいては、図６に示すように、前面基板２と背面基板１とを向き合わせて周縁を封着して真空外囲器４を形成し、この真空外囲器４の内部を１０-4Ｐａ超える高真空に維持するため、両基板１，２間に複数のスペーサ１０を設けて補強するようにしている。
【０００４】
内部がされた偏平な矩形状の真空外囲器を構成する。
【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】
【０００５】
しかし、真空外囲器４が大気圧を受けると、図７に仮想線で示すように薄いガラス基板１，２がそれぞれ内側に撓み、図８中に矢印で示すように基板１，２の内部に曲げの引張応力と圧縮応力がそれぞれ発生する。すなわち、スペーサ１０で補強された基板の外面１ｓ，２ｓとスペーサ１０で補強されていない基板の内面１ｃ，２ｃとに引張応力が発生し、これらの部位の反対側の部位にはそれぞれ圧縮応力が発生する。このうちスペーサ１０で補強されていない基板の内面１ｃ，２ｃに生じる引張応力は、ガラス基板１，２の見掛け上の強度を低下させるため、異物３０が衝突したときの衝撃力によってガラス基板１，２の内面に割れ１３を生じるおそれがある。
【０００６】
国際電気協会（ＩＥＣ）の安全基準や国内法の電気用品安全法では電気製品が外部から衝撃力を受けたときに割れたり傷付いたりしない一定の基準を定めている。例えば、電気用品安全法においては樹脂コーティングした鉄球を０．５Ｊのエネルギで製品に衝突させる衝撃試験を行い、製品が損傷しないことを合格の判定基準としている。ＦＥＤにおいてもこの基準をクリアする必要がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、外部からの衝撃に強く壊れにくい画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像表示装置は、多数の電子放出素子が配列された矩形の背面基板と、前記背面基板に対向配置され、前記電子放出素子から放出される電子が衝突する蛍光面を有する矩形の前面基板と、前記前面基板の周縁部および前記背面基板の周縁部に封着され、両基板とともに真空外囲器を形成する側壁と、前記真空外囲器を構成する前面基板と背面基板との相互間隔を一定に保持するために、両基板間に二次元平面視野において所定のピッチ間隔に配置された複数のスペーサと、前記前面基板および前記背面基板のそれぞれに板厚直交方向の圧縮力を印加する押圧手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
押圧手段は、図３に示すように、前記真空外囲器の外周を取り囲む額縁状フレームと、前記真空外囲器の外周端面に当接する当て板と、前記額縁状フレームに取付けられ、前記当て板を前記真空外囲器に対して進退移動させるネジ機構と、を備えたものとすることができる。
【００１０】
ネジ機構は、当て板の送り量を目視で確認できるダイヤル目盛りを備えていることが好ましい。ネジ機構のダイヤル目盛りを目視で確認しながら、真空外囲器の基板に印加される圧縮力を微調整することができるので、基板表面における応力の分布状態を高精度に制御することができるようになる。すなわち、真空外囲器の内部を真空引きすると基板表面の特定部位に引張応力が発生するが、応力測定機器を用いて基板の応力分布を測定しながらダイヤル目盛りを調整して印加押圧力を制御することで、引張応力を相殺してゼロにするか又は圧縮応力に転換することができる。
【００１１】
また、押圧手段を、図５に示すように、真空外囲器の外周端面に当接する湾曲周縁部を備えた焼嵌め部材としてもよい。この場合は、モジュール実証試験によって加熱前後の焼嵌め部材のサイズと加熱温度とを高精度に制御することが肝要である。
【００１２】
スペーサは前記矩形基板の長辺と平行な方向に延び出し、押圧手段はスペーサの長手と直交する方向に圧縮力を基板に対して印加する。このような方向に圧縮力を印加することによって、大気圧の作用で生じた基板表面の引張応力を圧縮応力に有効に転換することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、押圧手段を用いて真空外囲器のガラス基板に板厚直交方向の圧縮力を印加するので、大気圧の作用によりガラス基板の中央内面に生じていた引張応力が、この圧縮力と相殺されて実質的に応力ゼロの状態になるか、または圧縮応力に転換される。このため、ガラス基板の表面が強化された状態になり、スペーサで補強されない部位に衝撃力を受けた場合であってもガラス基板に割れを生じたり損傷を受けたりするおそれがなくなり、画像表示装置を安全に取り扱うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
先ず図１および図２を参照して本実施形態に共通のＦＥＤの構造を説明する。ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板２と背面基板１を有し、両基板１，２はおよそ１．６ｍｍの間隔をおいて対向配置されている。これら前面基板２と背面基板１は、矩形枠状の側壁３を介して周縁部同士が接合させ、内部が１０-4Ｐａ程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器４を構成している。
【００１６】
前面基板２の内面には蛍光面６が形成されている。この蛍光面６は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に発光する蛍光体層６ａとマトリックス状の遮光層とで構成されている。蛍光面６上には、アノード電極として機能するとともに蛍光体層６ａの光を反射する光反射膜として機能するメタルバック層７が形成されている。表示動作時、メタルバック層７には図示しない回路により所定のアノード電圧が印加されるようになっている。
【００１７】
背面基板１の内面上には、蛍光体層６ａを励起するための電子ビームを放出する多数の電子放出素子８が設けられている。これらの電子放出素子８は、画素ごとに対応して複数列および複数行に配列されている。電子放出素子８マトリックス状に配設された図示しない配線により駆動されるようになっている。蛍光面６にはメタルバック層７を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子８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て蛍光面６に衝突する。これにより対応する蛍光体層６ａが発光し、画像が表示される。
【００１８】
背面基板１と前面基板２との間には、これら両基板１，２が大気圧に耐えられるようにするために、補強として板状または柱状のガラスからなる複数本のスペーサ１０が挿入されている。
【００１９】
スペーサ１０は、矩形基板１，２の長辺と平行に、かつ等ピッチ間隔Ｐに並ぶように配置されている。スペーサ１０のピッチ間隔Ｐは、両基板１，２のサイズ（広さと板厚）に応じて電気用品安全法の基準を満たすようにモジュール実証試験によって経験的に把握されるものである。ちなみに、３６インチ画面において、基板１，２の板厚を２．８ｍｍ、スペーサ１０の幅を１．６±０．０１ｍｍ、スペーサ１０の厚みを０．２±０．００２ｍｍとした場合に、スペーサ１０のピッチ間隔Ｐは２４ｍｍとしている。なお、スペーサ１０の長さは真空外囲器を構成する側壁３の短辺側内のりまでの長さにほぼ対応する。
【００２０】
（第１の実施形態）  
次に、図３を参照して本発明の第１実施形態の押圧手段を説明する。  
第１実施形態の押圧手段は、額縁状のフレーム２０、当て板２４およびネジ機構２１を備えている。額縁状フレーム２０はその中央に矩形の開口部２０ａを有し、この開口部２０ａのなかに真空外囲器４が設けられる。すなわち、額縁状フレーム２０は真空外囲器４の四辺を取り囲むように配置される。この額縁状フレーム２０の長辺の適所に上下二対のネジ機構２１が取付けられている。
【００２１】
ネジ機構２１は、押しボルト２２、ナット２３、当て板２４およびダイヤル目盛り（図示せず）を備えている。押しボルト２２は、額縁状フレーム２０に取り付けられたナット２３に螺合し、額縁状フレーム２０の長辺を外周側から内周側（開口部２０ａの側）に貫通している。押しボルト２２の先端部には当て板２４が取り付けられている。この当て板２４は真空外囲器４の外周端面に当接している。図示しないダイヤル目盛りが押しボルト２３の近傍に取り付けられ、ダイヤル目盛りを目視で確認しながら押しボルト２３の回転数をカウントできるようになっている。押しボルト２２を回して当て板２４を図中の矢印方向へ送り出すと、真空外囲器４を構成する両基板１，２に対して圧縮力が印加される。この圧縮力は、ダイヤル目盛りを調整することにより高精度に微調整される。
【００２２】
図４は、押圧手段から圧縮力が印加されたときのガラス基板の応力分布状態を模式的に示した図である。従来装置では、図８に示すように、大気圧のみが基板１，２に負荷されるので、基板表面の部位１ｓ，２ｓ，１ｃ，２ｃに引張応力が発生していたが、本発明では、矩形基板１，２の短辺方向に圧縮力を印加するので、図４に示すように基板表面の部位１ｓ，２ｓ，１ｃ，２ｃに発生していた引張応力が圧縮応力に転換される。このように本実施形態の装置では基板１，２のどの部位においても圧縮応力状態となるので、見掛け上では表面が強化されたと同様の効果が得られ、衝撃力に対する抵抗力が向上し、割れや損傷を受け難くなる。
【００２３】
（実施例１）  
ガラス基板として型抜き後に特別な処理をしない状態の無色透明のソーダ石灰ガラス（旭ガラス社製ＰＤ２００；強度５０００〜１００００Ｐａ（５〜１０ｋｇ／ｍｍ2））を用い、真空外囲器４の内圧を１０-4Ｐａ、衝撃エネルギを電気用品安全法で定める０．５Ｊとする条件で試験を行った。ガラス基板は、３６インチサイズ、板厚を２．８ｍｍ、スペーサのピッチ間隔Ｐを２４ｍｍ、スペーサの幅を１．６±０．０１ｍｍ、スペーサの厚みを０．２±０．００２ｍｍとした。
【００２４】
上記の押圧手段を用いてガラス基板に対して所望の圧縮力を印加して、基板表面の部位１ｓ，２ｓ，１ｃ，２ｃに生じていた引張応力を圧縮応力に転換した。これにより電気用品安全法の衝撃試験に規定する基準を満たしたＦＥＤが提供された。
【００２５】
（第２の実施形態）  
次に、図５を参照して本発明の第２実施形態の押圧手段を説明する。  
本実施形態では、押圧手段として、真空外囲器４の外周端面に当接する湾曲周縁部を備えた焼嵌めフレーム３０を用いた。焼嵌めフレーム３０の材料には、熱膨張係数が大きいオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いた。フレーム３０の厚みは高い剛性を発揮できるように５〜２０ｍｍとした。湾曲周縁部の曲げ長さを４０〜８０ｍｍとした。
【００２６】
図５の（ａ）に示すフレーム３０を１００℃〜３００℃の範囲の所定温度に加熱して熱膨張させ、図５の（ｂ）に示すようにフレーム３０を真空外囲器４に焼き嵌めした。本実施形態の装置においても基板１，２のどの部位においても圧縮応力状態となるので、見掛け上では表面が強化されたと同様の効果が得られ、衝撃力に対する抵抗力が向上し、割れや損傷を受け難くなる。
【００２７】
（実施例２）  
ガラス基板として型抜き後に特別な処理をしない状態の無色透明のソーダ石灰ガラス（旭ガラス社製ＰＤ２００；強度５０００〜１００００Ｐａ（５〜１０ｋｇ／ｍｍ2））を用い、真空外囲器４の内圧を１０-4Ｐａ、衝撃エネルギを電気用品安全法で定める０．５Ｊとする条件で試験を行った。ガラス基板は、３６インチサイズ、板厚を２．８ｍｍ、スペーサのピッチ間隔Ｐを２４ｍｍ、スペーサの幅を１．６±０．０１ｍｍ、スペーサの厚みを０．２±０．００２ｍｍとした。
【００２８】
上記の押圧手段を用いてガラス基板に対して所望の圧縮力を印加して、基板表面の部位１ｓ，２ｓ，１ｃ，２ｃに生じていた引張応力を圧縮応力に転換した。これにより電気用品安全法の衝撃試験に規定する基準を満たしたＦＥＤが提供された。
【００２９】
なお、上記の実施形態ではソーダ石灰ガラス（普通板ガラス）を用いた場合について説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、普通板ガラス強度の２〜３倍程度の強度を有する物理強化ガラスまたは化学強化ガラスを用いる場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画像表示装置（ＦＥＤ）の概要を示す斜視図。
【図２】図７のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。
【図３】本発明の画像表示装置を示す斜視図。
【図４】圧縮力が印加されたときの両基板の応力分布状態を模式的に示す図。
【図５】（ａ）は焼き嵌め前のフレームと真空外囲器を示す図、（ｂ）は焼き嵌め後のフレームと真空外囲器を示す図。
【図６】画像表示装置の概要を示す分解斜視図。
【図７】画像表示装置のガラス基板とスペーサを示す部分断面図。
【図８】従来装置のガラス基板に生じる応力状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１…背面基板、２…前面基板、
３…側壁、４…真空外囲器、
６…蛍光面、７…メタルバック層、
８…電子放出素子、１０…スペーサ、
２０…フレーム、
２０ａ…開口部、
２１…ネジ機構、
２２…押しボルト、
２３…ナット、
２４…当て板、
３０…焼き嵌めフレーム（押圧手段）。
【図１】
2006100175.tif 000003
【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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【図８】
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