(57)【要約】【課題】  電極板を容易に所定位置に固定することが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】  電極板８がスペーサ１０の肩部１３へ当接する方向へクーロン引力が作用するように、電極板８の電位、電極板８と第一の基板１との距離、および、電極板８と第二の基板２との距離が設定される。【選択図】      図１
2006086115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電位に規定された第一の導体を有する第一の基板と、
第一の電位と異なる第二の電位に規定された第二の導体を有する第二の基板と、
前記第一の基板と第二の基板との間に配置され、第三の電位に規定された電極板と、
狭幅部と広幅部を有し、該狭幅部で前記電極板を貫通し且つ広幅部で前記電極板を係止して前記第一の基板と第二の基板との間隔を規定するスペーサとを有する画像表示装置であって、
前記スペーサの広幅部が、前記第一の基板と前記電極板との間に位置すると共に、下記関係を満たすことを特徴とする画像表示装置。
V1/ｄ1＞V2/d2
ここで、
V1：第一の電位と第三の電位との電位差
V2:第二の電位と第三の電位との電位差
ｄ1：第一の基板と電極板との距離
ｄ2：第二の基板と電極板との距離
【請求項２】
前記第一の基板は、電子放出素子を有し、前記第二の基板は前記電子放出素子から放出された電子の照射を受けて発光する発光部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第二の導体は、前記発光部材を覆う、薄膜導体であることを特徴とする請求項２に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、対向配置された２つの基板間に電極板が介在する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子を利用した画像形成装置の研究が進められている。
【０００３】
例えば、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源基板と、電子放出素子から放出された電子を加速するアノード電極、および蛍光体を具備した陽極基板とを平行に対向させ、真空に排気された平面型の電子線表示パネルが知られている。
【０００４】
平面型の電子線表示パネルは、現在広く用いられている陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）表示装置に比べ、軽量化、大画面化を図ることができる。
【０００５】
また、平面型の電子線表示パネルは、液晶を利用した平面型表示パネルやプラズマ・ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス・ディスプレイ等の他の平面型表示パネルに比べて、より高輝度、高品質な画像を提供することができる。
【０００６】
特開２００２−６３８５９号公報（特許文献１）には、対向配置された２つの基板間に電極板が介在する画像表示装置として、電子放出素子から出射された電子を制御する電極板が所定位置に固定されている画像表示装置が記載されている。具体的には、段差部分を有するスペーサの段差部に、電子補正用の電極板が接着剤で固定されている画像表示装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−６３８５９号公報（段落００４４、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の画像表示装置では、接着剤による接着が不完全な場合、電極板の位置ずれが生じてしまう。また、スペーサと電極板とを、接着剤で強固に固定すると、表示装置の製造中の加熱工程時において、スペーサと電極板との接着部分に応力が生じ、スペーサまたは電極板が破損するという不具合があった。これは、スペーサと電極板との熱膨張率に違いに起因すると考えられる。
【０００８】
本発明は、上述の不具合を解消するとともに、表示装置内において、電極板を容易に所定位置に固定することが可能な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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、第一の電位に規定された第一の導体を有する第一の基板と、第一の電位と異なる第二の電位に規定された第二の導体を有する第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板との間に配置され、第三の電位に規定された電極板と、狭幅部と広幅部を有し、該狭幅部で前記電極板を貫通し且つ広幅部で前記電極板を係止して前記第一の基板と第二の基板との間隔を規定するスペーサとを有する画像表示装置であって、前記スペーサの広幅部が、前記第一の基板と前記電極板との間に位置すると共に、下記関係を満たすことを特徴とする。
V1/ｄ1＞V2/d2
ここで、
V1：第一の電位と第三の電位との電位差
V2:第二の電位と第三の電位との電位差
ｄ1：第一の基板と電極板との距離
ｄ2：第二の基板と電極板との距離
上記の発明によれば、電極板の広幅部側の面と対向する基板（第一の基板）と電極板との間で作用するクーロン引力が、電極板の狭幅部側の面と対向する基板（第二の基板）と電極板との間で作用するクーロン引力より大きい。
【００１０】
このため、電極板は、電極板の広幅部側の面と対向する基板と電極板との間で作用するクーロン引力によって、スペーサの段差部（広幅部と狭幅部との境の部分）に当接して保持され、所定の位置を維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造工程時、具体的には加熱、冷却等の熱工程時においては、スペーサと電極板が固定されていないので、スペーサと電極板との熱膨張率の違いに起因する、応力の発生を防止できる。従って、スペーサ、電極板を製造工程中で破損する危険が低減できる。
【００１２】
また、表示装置の動作時においては、電界の力によって、電極板がスペーサの広幅部に押し付けられて固定されるので、スペーサの形状精度と同等の極めて高い精度で、電極板を容易に所定位置に固定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の画像表示装置は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、電子線表示装置（例えば、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ））などの画像表示装置を包含している。なお、電子線表示装置は、電子放出素子から電子線励起蛍光体層に向けて放出された電子を制御する電子補正用電極を有するという点で、本発明が適用されるのに好ましい形態である。
【００１４】
本発明の実施形態について、以下に図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、画像表示装置として電子線表示装置（ＦＥＤ）を用いる。
【００１５】
図１（ａ）は、本実施形態の画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
図１において、画像表示装置は、第一の基板１と、第二の基板２と、電極板８と、スペーサ１０とを含む。
【００１７】
第一の基板１は、所定の電位に規定された第一の導体を有する。第一の基板１は、例えば第二の基板２と対向する面に複数の電子放出素子３がマトリックス状に形成された基板（リアプレート）である。この場合、第一の導体は電子放出素子を意味する。
【００１８】
第二の基板２は、画像表示面を構成する発光部材４と、第一の導体と異なる特定の電位に規定された第二の導体５とを有する。なお、画像表示装置として電子線表示装置を用いる場合、特定の電位は所定の電位より高い電位であることが望ましい。
【００１９】
第二の基板２は、例えば電子線表示装置用のフェースプレートである。第二の基板２は、電子放出素子３と対向するように配置されている。発光部材４は、例えば電子線励起蛍光体層であり、電子放出素子３から放出された電子によって励起して発光し、画像を表示する。第二の導体５は、発光部材４を覆う薄膜導体であり、例えばAlからなるメタルバックである。
【００２０】
電極板８は、例えばグリッドであり、第一の基板１と第二の基板２との間に配置されている。電極板８は、電子放出素子３から発光部材４に向けて放出された電子線を制御する。電極板８は、開口部９と位置決め用穴１１とを有する。電極板８は、開口部９を備えることによって、電子放出素子３から発光部材４に向けて放出された電子を集束またはその軌道を補正する。
【００２１】
スペーサ１０は、第一の基板１と第二の基板２との間に介在し、第一の基板１と第二の基板２との間隔を規定する。スペーサ１０は、狭幅部１０ａと、広幅部１０ｂと、狭幅部１０ａと広幅部１０ｂとの境に設けられた肩部（段差部）１３とを有する。狭幅部１０ａは、位置決め用穴１１を貫通する。広幅部１０ｂの幅は位置決め用穴１１より広い。肩部１３は電極板８と係合する。
【００２２】
スペーサ１０は、図１に示すように肩部１３が第二の基板２と対向するように配置されてもよいし、図２に示すように肩部１３が第一の基板１と対向するように配置されてもよい。なお、図２は、画像表示装置の他の実施形態の断面図であり、図２において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
【００２３】
図１の形態では、第一の導体（電子放出素子３）の電位（第一の電位）、第二の導体５の電位（第二の電位）、電極板８の電位（第三の電位）、電極板８と第一の基板１との距離（ｄ1）、および、電極板８と第二の基板２との距離（ｄ2）が、電極板８の広幅部１０ｂ側の面と対向する基板（第一の基板１）と電極板８との間の電界をＥ１、電極板８の狭幅部１０ａ側の面と対向する基板（第二の基板２）と電極板８との間の電界をＥ２、とした際に、Ｅ１＞Ｅ２の関係が成り立つように設定されている。
【００２４】
なお、ここで、電界Ｅ１は第一の電位と第三の電位との差分（V1）を距離ｄ1で割った値であり、電界Ｅ２は第二の電位と第三の電位の差分（V2）を距離ｄ2で割った値である。
【００２５】
上記設定により、電極板８の広幅部１０ｂ側の面と対向する基板（第一の基板）と電極板８との間で作用するクーロン引力が、電極板８の狭幅部１０ａ側の面と対向する基板（第二の基板）と電極板８との間で作用するクーロン引力より大きくなる。このため、電極板８は、電極板８の広幅部側の面と対向する基板と電極板８との間で作用するクーロン引力によって、スペーサ１０の段差部１３に当接して保持され、所定の位置を維持する。
【００２６】
なお、図１の場合は、電極板８と第二の導体５との間の電界のほうが、電極板８と第一の導体である電子放出素子との間の電界よりも小さい。よって、図１のＦ２のほうがＦ１より小さい。したがって、薄膜からなる第二の導体（メタルバック）にかかる力は小さく、第二の導体（メタルバック）の剥がれが防止できる。
【００２７】
また一般に、低電位となる陰極側に突起物等の電界集中構造が存在すると、電界放出が生じ、放電等を誘発することが知られている。このような突起物は製造工程中に不慮に生じる場合がある。
【００２８】
しかし、本発明を適用した図２の構成の場合は、このような不具合を解消することができる。つまり、図２の場合、図１とは反対に、電極板８と第一の導体である電子放出素子との間の電界のほうが、電極板８と第二の導体５との間の電界よりも小さい。よって、製造工程において、電子放出素子３と電極板８との間に意図しない突起物等が生じた場合でも、不要な電子放出や、放電等の問題が生じることもなく、電子放出素子を保護することができる。
【００２９】
なお、いずれの構成においても、電界によって生じる力によって、スペーサの広幅部に電極板８が押し付けられるため、スペーサの広幅部と狭幅部との境の部分の位置で、電極板８の設置位置が正確に決まる。
【００３０】
以下、具体的な例をあげて、電極板８の電位、電極板８と第一の基板１との距離、および、電極板８と第二の基板２との距離について詳しく説明する。
【００３１】
第一の基板１および第二の基板２の材料としてPD-200を使用した場合、電極板８の材料は、PD-200に線膨張係数が近い材料として、４２６合金、４８合金（ともにＦｅ-Ｎｉ系）が使用可能である。
【００３２】
図１、図２において、第一の基板１と電極板８とで形成される空間１４で作用するクーロン引力Ｆ１と、第二の基板２と電極板８で形成される空間で作用するクーロン引力Ｆ２は、
Ｆ１＝（1/2）・（Q11・E11）＝（1/2）・εS1・（Vg／d1）2
Ｆ２＝（1/2）・（Q12・E12）＝（1/2）・εS2・｛（Va-Vg）／d2｝2となる。
【００３３】
なお、Q11は第一の基板１と電極板８との間の電気量、E11は第一の基板１と電極板８との間の電界、Q12は第二の基板２と電極板８との間の電気量、E12は第二の基板２と電極板８との間の電界、εは真空の誘電率、Vaは電子放出素子３と第二の導体５との電位差、Vｇは電子放出素子３と電極板８との電位差、ｄ1は第一の基板１と電極板８間の距離、S1は電極板８の面積、ｄ2は第二の基板２と電極板８間の距離、S2は第二の基板２の電圧印加部面積である。
【００３４】
なお、電子放出素子３の電位は０Vとした（以下においては、Vaを第二の導体の印加電圧、Vgを電極板の印加電圧という場合もある）。
【００３５】
本実施形態では、図１に示すように、電極板８の広幅部１０ｂ側の面が第一の基板１と対向している場合、Ｆ１＞Ｆ２、すなわち、Q11・E11＞Q12・E12が成り立つように、電極板８の電位Vｇ、電極板８と第一の基板１との距離ｄ１、および、電極板８と第二の基板２との距離ｄ２を設定する。
【００３６】
また、図２に示すように、電極板８の広幅部１０ｂ側の面が第二の基板２と対向している場合、Ｆ２＞Ｆ１、すなわち、Q12・E12＞Q11・E11が成り立つように、電極板８の電位Vｇ、電極板８と第一の基板１との距離ｄ１、および、電極板８と第二の基板２との距離ｄ２を設定する。
【００３７】
なお、図１、図２いずれの場合においても、Q11とQ12は電極板８の表裏の電荷で、Q11とQ12は等しいので、F1とF2の相対関係（大小関係）においては、無視しても構わない。
【００３８】
ここで、電極板８に作用するクーロン力の大きさ｜Ｆ１−Ｆ２｜は、各パラメータに代表的な値、具体的には、真空の誘電率：ε＝８．８５E-１２ [F/m]、第二の導体５の印加電圧：Va＝１０ [kV]、電極板８の印加電圧：Vｇ＝６ [kV]、基板と電極板との間の距離：ｄ1＝ｄ2＝２ [mm]、基板と電極板の面積：S1＝S2＝８００００ [mm2]を採用して計算する。この場合、｜F1−F2｜＝１７．７ [N]となる。
【００３９】
ここで、電極板８の自重は、電極板８の材質を４２６合金または４８合金、厚さを0．15 [mm]とした場合、約10 [N]と見積もられる。したがって、クーロン力（｜F1−F2｜）は、電極板８の自重よりも十分に大きくなる。このため、例えば、スペーサ１０の広幅部から狭幅部に向かう向き、電極板８の電位、電極板８と第一の基板１との距離、および、電極板８と第二の基板２との距離等を適宜設定するにより、電極板８は、肩部１３に当接した状態で保持されることが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態では、第二の基板２に蛍光体層４が設けてあり、第一の基板１が第二の基板２との対向面に設けられた電子放出素子３を有し、第二の導体５の電位が電子放出素子３の電位より高い電位である。
【００４１】
そして、電極板８が電子放出素子３から蛍光体層４に向けて放出された電子を制御（例えば、電子放出素子３から出射された電子を集束またはその軌道を補正）する所望の電位に規定されているので、クーロン力によって、電子制御用の電極板８の位置がスペーサの肩部（段差部）１３で固定される。
【００４２】
したがって、電極板８の位置ずれに伴う、電子線のずれ、耐放電性の低下を防止することが可能となる。よって、画像表示性能の悪化を防止することが可能となる。
【００４３】
なお、スペーサ１０の形状は、図１および図２に示すような幅の異なる２つの角柱を組み合わせた形状に限るものではなく適宜変更可能である。
【００４４】
図３および図４は、スペーサ１０の他の例を示した斜視図である。なお、図３および４において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
【００４５】
スペーサ１０の形状は、例えば、図３に示すような直径の異なる２つの円柱を組み合わせた形状でもよく、また、図４に示すような、幅の異なる２つの角柱の組み合わせであるがその長さが図１および図２に示したスペーサ１０より短い形状などでもよい。なお、電極８に設けられている位置決め用穴１１の形状は、スペーサ１０の形状に合わせて適宜変更されることが望ましい。
【００４６】
また、図１または図２に示した画像表示装置は、例えば、以下に述べる二つの方法のうち、いずれかで製造することができる。
【００４７】
図５および図６は、第１の製造方法を説明するための説明図であり、図７および図８は、第２の製造方法を説明するための説明図である。
【００４８】
なお、図５ないし図８において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
【００４９】
まず、第一の製造方法を説明する。
【００５０】
図５、図６に示すように、位置決め用穴１１の内側面と狭幅部１０ａとの間にクリアランス１２が存在する状態で、狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に嵌合させ、電極板８をスペーサ１０の肩部１３に当接させる（図５（ａ）、図６（ａ）参照）。
【００５１】
スペーサ１０が載置された電極板８を、第一の基板１または第二の基板２に対して位置決めし固定した後、第二の基板２または第一の基板１を、第一の基板１または第二の基板２に対して位置決めし固定する（図５（ｂ）、図６（ｂ）参照）。
【００５２】
次に、第二の製造方法を説明する。
【００５３】
図７、図８に示すように、電極板８を、第一の基板１または第二の基板２に対して位置決めし固定したのち（図７（ａ）、図８（ａ）参照）、狭幅部１０aを位置決め用穴１１に嵌合させて、肩部１３を電極板８に当接させ、その後、第二の基板２または第一の基板１を、電極板８およびスペーサ１０に対して位置決めし、第一の基板１または第二の基板２に固定する（図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）。
【００５４】
また、図９に示すように、組立作業の自動化を考慮して、電極板８上に、スペーサ１０の把持部１７の逃げ穴（逃げ部）１８が設けられることは、作業の効率化の点から望ましい。
【００５５】
図９（ａ）は、電極板８とスペーサ１０と把持部１７と逃げ穴１８とを説明するための斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図９（ｂ）において、２点破線で示したものは、スペーサ１０と把持部１７とが矢印ａ方向に移動した際の状態を示している。また、図９において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
【００５６】
図９について補足すると、従来、スペーサ１０の狭幅部１０ａを電極板８の位置決め用穴１１に貫通させる作業は、その作業量と緻密さから、人的な負荷が大きいという問題があった。このため、この作業負荷を軽減して作業の効率化を図ることが望まれていた。
【００５７】
そこで、把持部１７が、スペーサ１０を把持した状態で、狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に自動的に貫通させるようにすることが考えられる。しかしながら、把持部１７が狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に自動的に貫通させようとする場合、把持部１７が電極板８と接触すると、把持部１７は狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に貫通させることが困難になる可能性が生じる。
【００５８】
図９に示した実施形態では、電極板８上に把持部１７の逃げ穴１８が設けられているため、把持部１７が狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に自動的に貫通させる作業を行う際に、把持部１７が電極板８と接触してしまうことを防止できる。よって、狭幅部１０ａを位置決め用穴１１に貫通させる作業の自動化および効率化を図ることが可能となる。
【００５９】
また、図１０に示すように、スペーサ１０が載置された状態で電極板８を取り扱うときの作業性を考慮して、スペーサ１０の長手方向に沿って数ポイント、スペーサ１０と電極板８とを仮固定するための仮固定部１９を設けることも、作業の効率化の点から望ましい。
【００６０】
仮固定方法の例としては、脱ガスの少なさを考慮して、無機系の接着剤を仮固定部１９として使用し、その接着剤の少量をディスペンサなどによってポッティングするのが望ましい。なお、図１０（ａ）は、電極板８とスペーサ１０と仮固定部１９とを説明するための斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。また、図１０において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。
【００６１】
以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。例えば、本発明は、電子線表示装置（ＦＥＤ）に限らず、他の画像表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態の画像表示装置の概略構造を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施形態の画像表示装置の概略構造を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の画像表示装置の一部の概略構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態の画像表示装置の一部の概略構造を示す斜視図である。
【図５】図１に示した画像表示装置の一製造工程を説明するための断面図である。
【図６】図２に示した画像表示装置の一製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図１に示した画像表示装置の他の製造工程を説明するための断面図である。
【図８】図２に示した画像表示装置の他の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態の画像表示装置の一部の概略構造を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態の画像表示装置の一部の概略構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１      第一の基板（第一の導体）
２      第二の基板
４      発光部材
５      第二の導体
８      電極板
１０      スペーサ
１０ａ    狭幅部
１０ｂ    広幅部
１１      位置決め用穴
１３      肩部（段差部）
【図１】
2006086115.tif 000003
【図２】
2006086115.tif 000004
【図３】
2006086115.tif 000005
【図４】
2006086115.tif 000006
【図５】
2006086115.tif 000007
【図６】
2006086115.tif 000008
【図７】
2006086115.tif 000009
【図８】
2006086115.tif 000010
【図９】
2006086115.tif 000011
【図１０】
2006086115.tif 000012