(57)【要約】【課題】  放電の発生を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置を提供する。【解決手段】  蛍光面が形成された第１基板１１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、スペーサ３０およびグリッドユニット４０が設けられている。グリッドユニットは、それぞれ電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔４４を有し、第２基板と対向配置されているとともに、所定の電圧が印加される板状のグリッド４２と、グリッドの外面を覆った第１絶縁層４６と、を有している。グリッドユニットは、第１絶縁層と第２基板との間に設けられ接地電位に接続された導電層４８と、導電層に重ねて形成され、導電層と第２基板との間に位置した第２絶縁層５０と、を有している。【選択図】      図３
2006024515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面が形成された第１基板と、
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を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、
前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、
前記スペーサと第２基板との間に設けられたグリッドユニットと、を備え、
前記グリッドユニットは、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有し、前記第２基板と対向配置されているとともに、所定の電圧が印加される板状のグリッドと、
前記グリッドの外面を覆った第１絶縁層と、
前記第１絶縁層と第２基板との間に設けられ、接地電位に接続された導電層と、
前記導電層に重ねて形成され、前記導電層と第２基板との間に位置した第２絶縁層と、
を有している画像表示装置。
【請求項２】
前記グリッドユニットは、前記第２絶縁層が前記第２基板に当接して設けられている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記グリッドユニットは前記第２基板と隙間を置いて対向し、前記グリッドユニットと第２基板との間に隙間規定部材が設けられている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記グリッドユニットと前記第２基板との隙間は、前記電子ビーム通過孔の孔径の５０％以下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】
前記グリッドユニットは、前記第１絶縁層に重ねて形成され前記第１基板と対向しているとともに所定の電圧が印加される他の導電層と、前記他の導電層に重ねて形成された第３絶縁層と、を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１基板とグリッドユニットとの間に配設されたスペーサ構体を備え、
前記スペーサ構体は、前記第１基板に対向しているとともにそれぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した板状の支持基板と、前記支持基板の表面上に立設された前記複数のスペーサと、を有している請求項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】
前記支持基板は、前記第１基板に当接した第１表面と、前記グリッドユニットと隙間を置いて対向した第２表面と、を有し、前記スペーサは、前記第２表面上に立設されているとともに前記グリッドユニットに当接した先端部を有している請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記スペーサは、柱状のスペーサである請求項１ないし７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、およびその製造方法に関する。
【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、平面表示装置として機能するフィールド・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色の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子放出源として、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。第１基板および第２基板間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、複数のスペーサが配置されている。第１基板と第２基板との間には支持基板が設けられ、複数のスペーサはこの支持基板上に立設されている。また、支持基板には、それぞれ電子放出素子から放出された電子ビームが通過する複数の電子ビーム通過孔が形成されている（特許文献１）。
【０００４】
上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層に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をアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数ｋＶ以上望ましくは５ｋＶ以上に設定することが必要となる。
【特許文献１】特開２００２−０８２８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のＳＥＤにおいて、表示画像の輝度はアノード電圧に依存するため、このアノード電圧は高電圧であることが望ましい。しかしながら、第１基板と第２基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性、製造性などの観点から、１〜２ｍｍ程度と比較的小さく設定される。そのため、高電圧を印加した場合、第１基板と第２基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が起き易くなる。放電が起こると、電子放出素子や蛍光面、第１基板上の配線の破壊あるいは劣化が引き起こされる可能性がある。このような不良発生につながる放電は製品として望ましくない。
【０００６】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、放電の発生を抑制し、信頼性および表示品位の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】
【０００７】
前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基板と、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を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、前記スペーサと第２基板との間に設けられたグリッドユニットと、を備え、  
前記グリッドユニットは、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有し、前記第２基板と対向配置されているとともに、所定の電圧が印加される板状のグリッドと、前記グリッドの外面を覆った第１絶縁層と、前記第１絶縁層と第２基板との間に設けられ、接地電位に接続された導電層と、前記導電層に重ねて形成され、前記導電層と第２基板との間に位置した第２絶縁層と、を有している。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、グリッドユニットにより第２基板表面の電界を低減して放電の発生を抑制し、信頼性および表示品位の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】
【０００９】
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の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１１および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。第１基板１１および第２基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器１０を構成している。
【００１０】
第１基板１１の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１５を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状、ドット状あるいは矩形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１７およびゲッタ膜１９が順に形成されている。
【００１１】
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。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。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。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８を駆動する多数本の配線２１が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。
【００１２】
接合部材として機能する側壁１３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１１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。
【００１３】
図２および図３に示すように、ＳＥＤは、第１基板１１および第２基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２、およびスペーサ構体と第２基板との間に配設されたグリッドユニット４０を備えている。本実施形態において、スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、を有している。
【００１４】
詳細に述べると、支持基板２４は蛍光体スクリーン１６とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。支持基板２４は第１基板１１の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８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。
【００１５】
支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍに形成され、電子ビーム通過孔２６は、例えば、０．１５〜０．２５ｍｍ×０．１５〜０．２５ｍｍの矩形状に形成されている。支持基板２４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３２が形成されている。本実施形態によれば、支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂおよび各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約１０μｍの高抵抗膜３２により被覆されている。支持基板２４は、第１表面２４ａが、ゲッタ膜、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１１の内面に面接触した状態で設けられている。
【００１６】
第１基板１１および第２基板１２の長手方向をＸ、幅方向をＹとした場合、支持基板２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、Ｘ方向に沿って所定のピッチで配列され、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１１に形成された蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８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２６と同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１８は、電子ビーム通過孔２６を通して、対応する蛍光体層と対向している。
【００１７】
支持基板２４の第２表面２４ｂ上にはスペーサ３０が一体的に立設され、それぞれＹ方向に並んだ電子ビーム通過孔２６間に位置している。スペーサ３０の延出端は、後述するグリッドユニット４０に当接している。スペーサ３０の各々は、支持基板２４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。グリッド表面と平行な方向に沿ったスペーサ３０の断面は、ほぼ楕円形に形成されている。
【００１８】
上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１１および第２基板１２間に配設されている。そして、スペーサ構体２２は、支持基板２４が第１基板１１に面接触し、スペーサ３０の延出端がグリッドユニット４０を介して第２基板１２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。
【００１９】
図２ないし図４に示すように、グリッドユニット４０は、スペーサ３０と第２基板１２との間に設けられている。グリッドユニット４０は、蛍光体スクリーン１６とほぼ等しい大きさの矩形板状に形成されたグリッド４２を備えている。グリッド４２は第１基板１１の内面および第２基板１２の内面と対向した両表面を有し、これらの基板と平行に配置されている。グリッド４２には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔４４が形成されている。電子ビーム通過孔４４は、Ｘ方向に沿って所定のピッチで配列され、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。電子ビーム通過孔４４は、それぞれ電子放出素子１８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。
【００２０】
グリッド４２は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍに形成され、電子ビーム通過孔４４は矩形状に形成されている。電子ビーム通過孔４４の内面を含むグリッド４２の表面は、厚さ約１０μｍの第１絶縁層４６により被覆されている。第１絶縁層４６は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えばＬｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されている。
【００２１】
グリッド４２の第２基板１２側の表面には、アルミ、銅、銀等の金属からなる導電層４８が第１絶縁層４６に重ねて形成されている。導電層４８は、電子ビーム通過孔４４を除いて、グリッド４２表面全体に形成されている。本実施形態において、導電層４８は、それぞれＸ方向に延びたストライプ状の導電層に形成され、Ｙ方向に並んだ電子ビーム通過孔間に位置している。
【００２２】
グリッド４２の第２基板１２側の表面には、導電層４８に重ねて第２絶縁層５０が形成されている。第２絶縁層５０は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えばＬｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されている
グリッド４２の第１基板１１側の表面には、アルミ、銅、銀等の金属からなる他の導電層５２が第１絶縁層４６に重ねて形成されている。導電層５２は、電子ビーム通過孔４４を除いてグリッド４２の一方の表面全体に形成されている。本実施形態において、導電層５２は、それぞれＸ方向に延びたストライプ状の導電層に形成され、Ｙ方向に並んだ電子ビーム通過孔間に位置している。導電層５２および導電層４８はスクリーン印刷、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等により形成する。
【００２３】
グリッド４２の第１基板１１側の表面には、導電層５２に重ねて第３絶縁層５４が形成されている。第３絶縁層５４は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えばＬｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されている
このように構成されたグリッドユニット４０は、第２絶縁層５０が第２基板１２の内面に当接した状態で第２基板上に設けられ、電子ビーム通過孔４４はそれぞれ対応する電子放出素子１８と対向している。本実施形態において、グリッドユニット４０は第２基板上に形成されている配線２１上に重ねて配設されている。これにより、絶縁層５０と第２基板１２内面との間には僅かな隙間、例えば、約２０μｍの隙間が形成されている。この隙間は、電子ビーム通過孔４４の孔径に対して、５０％以下に形成されている。また、配線２１は、グリッドユニット４０と第２基板との間に隙間を規定した隙間規定部材として機能している。
【００２４】
スペーサ構体２２を構成した複数のスペーサ３０は、それぞれ電子ビーム通過孔４４の間でグリッドユニット４０の第３絶縁層５４に当接している。これにより、グリッドユニット４０は、スペーサ３０と第２基板１２との間に挟持されている。
【００２５】
ＳＥＤは、グリッドユニット４０および第１基板１１のメタルバック１７に電圧を印加する電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、メタルバック１７に例えば８ｋＶ程度の高電圧を印加する第１電源６０ａと、グリッドユニット４０のグリッド４２および導電層５２に例えば、１ｋＶ程度の電圧を印加する第２電源６０ｂと、を有している。グリッド４２と第２基板１２との間に位置した導電層４８、および第２基板１２は接地電位に接続されている。
【００２６】
上記構成のＳＥＤにおいて画像を表示する場合、電子放出素子１８から放出された電子ビームを蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７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１６へ衝突させる。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。この際、電圧が印加されたグリッド４２は、電子放出素子１８から電子ビームを引き出す引出し電極として機能する。また、電圧が印加された第１基板１１側の導電層５２は、電子ビーム通過孔４４を通過する電子ビームを蛍光体層に向けて収束する機能を有している。
【００２７】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、第２基板１２の内面上にグリッド４２および導電層４８を有したグリッドユニット４０を設け、グリッド４２に所定の電圧を印加するとともに、このグリッドと第２基板との間に位置した導電層４８を接地電位に接続している。そのため、グリッドユニット４０により第２基板１２内面に生じる電界をほぼゼロ、つまり、０Ｖ／ｍに低減し、放電（沿面放電）の発生を抑制することができる。これにより、信頼性および表示品位の向上したＳＥＤを提供することができる。
【００２８】
グリッド４２は電子放出素子１８の近傍に設けられ、引出し電極としても機能する。そのため、電子ビームを効率良く放出することができる。また、グリッドユニット４０は、第１基板１１側に設けられた他の導電層５２を有し、この導電層に電圧を印加することにより、蛍光体層に対する電子ビームの収束性を向上することが可能となる。以上のことから、一層表示品位の向上したＳＥＤが得られる。
【００２９】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図５に示すように、第２の実施形態によれば、グリッドユニット４０は、グリッド４２、第１絶縁層４６、導電層４８、および第２絶縁層５０を有し、第１基板１側の導電層および第３絶縁層は省略されている。グリッド４２は、第１絶縁層４６、導電層４８および第２絶縁層５０挟んで第２基板１２上に設けられている。グリッド４２は第２電源６０ｂに接続され、導電層４８は接地電位に接続されている。
【００３０】
グリッドユニット４０と第１基板１１との間には、前述したスペーサ構体に代えて、複数のスペーサ３０が設けられている。これらのスペーサ３０は柱状あるいは板状に形成されている。各スペーサの一端は、隣接する電子ビーム通過孔４４間でグリッドユニット４０の第１絶縁層４６に当接し、他端はゲッタ膜１９、メタルバック１７、遮光層１５を介して第１基板１１の内面に当接している。これにより、スペーサ３０は、第１基板１１および第２基板１２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、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。  
以上のように構成されたＳＥＤによれば、第２基板１２の内面上にグリッド４２および導電層４８を有したグリッドユニット４０を設け、グリッド４２に所定の電圧を印加するとともに、このグリッドと第２基板との間に位置した導電層４８を接地電位に接続している。そのため、グリッドユニット４０により第２基板１２内面に生じる電界を低減し、放電の発生を抑制することができる。グリッド４２は電子放出素子１８の近傍に設けられ、引出し電極としても機能する。これにより、信頼性および表示品位の向上したＳＥＤを提供することができる。
【００３１】
なお、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。
【００３２】
上述した実施形態において、第２基板とグリッドユニットとの隙間を規定した隙間規定部材は、第２基板上の配線により構成されたが、これに限らず、独立した複数のスペーサによって構成してもよい。
【００３３】
スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質、グリッドに印加する電圧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】
【００３４】
【図１】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１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。
【図３】前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】前記ＳＥＤのグリッドユニットを示す平面図。
【図５】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】
【００３５】
１０…真空外囲器、  １１…第１基板、  １２…第２基板、  １３…側壁、
１６…蛍光体スクリーン、  １７…メタルバック、  １８…電子放出素子、
２２…スペーサ構体、  ２４…支持基板、  ２６、４４…電子ビーム通過孔、
３０…スペーサ、  ４０…グリッドユニット、  ４２…グリッド、
４６…第１絶縁層、  ４８、５２…導電層、  ５０…第２絶縁層、
５４…第３絶縁層、  ３０…スペーサ
【図１】
2006024515.tif 000003
【図２】
2006024515.tif 000004
【図３】
2006024515.tif 000005
【図４】
2006024515.tif 000006
【図５】
2006024515.tif 000007