(57)【要約】【課題】スペーサの影を目立ち難くし、画像品位向上を図ることが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、蛍光面が形成された第１基板１１および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、第１および第２基板の間に立設され、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スペーサ１４と、を備えている。第１基板には複数の部材３０が設けられ、これらの部材は、第１基板とスペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置面積が小さく形成されている。【選択図】  図４
2008084775.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、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基板の間に立設され、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スペーサと、
それぞれ前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置面積が小さく形成された複数の部材と、
を備えた画像表示装置。
【請求項２】
前記蛍光面は、複数の蛍光体層と、蛍光体層間に形成された遮光層とを有し、
前記スペーサは、前記遮光層に対向して設けられ、
前記複数の部材は、前記遮光層上に設けられ、第１方向および第１方向と直交する第１方向に並んで配置され、互いに同一の厚さを有している請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
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基板の間に立設され、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スペーサと、
それぞれ前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、厚さが薄く形成された複数の部材と、
を備えた画像表示装置。
【請求項４】
前記蛍光面は、複数の蛍光体層と、蛍光体層間に形成された遮光層とを有し、
前記スペーサは、前記遮光層に対向して設けられ、
前記複数の部材は、前記遮光層上に設けられ、第１方向および第１方向と直交する第１方向に並んで配置され、互いに同一の設置面積を有している請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
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基板の間に立設され、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スペーサと、
それぞれ前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、互いに異なる材料で形成された複数の部材と、
を備えた画像表示装置。
【請求項６】
前記蛍光面は、複数の蛍光体層と、蛍光体層間に形成された遮光層とを有し、
前記スペーサは、前記遮光層に対向して設けられ、
前記複数の部材は、前記遮光層上に設けられ、第１方向および第１方向と直交する第１方向に並んで配置され、互いに同一の厚さおよび同一の設置面積を有している請求項４５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記複数の部材は、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置間隔が広くなるように設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
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基板の間に立設され、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スペーサと、
それぞれ前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置間隔が広くなるように設けられた複数の部材と、
を備えた画像表示装置。
【請求項９】
前記蛍光面は、複数の蛍光体層と、蛍光体層間に形成された遮光層とを有し、
前記スペーサは、前記遮光層に対向して設けられ、
前記複数の部材は、前記遮光層上に設けられ、第１方向および第１方向と直交する第１方向に並んで配置され、互いに同一の設置面積および同一の厚さを有している請求項８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放出素子として、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。第１基板と第２基板の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（例えば、特許文献１）。
【０００５】
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２００１−２７２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＥＤにおいて、電子放出素子からのエミッション電流の変動はパネル内のガス分圧に影響される。パネル内の大きなガス発生源の一つとして、エネルギー照射された第１基板から放出される脱ガスが考えられる。そのため、第１基板を構成する部材が外囲器内の圧力を決定する大きな要因となっている。また、スペーサは発生したガスの進行方向の障害になる。そのため、スペーサに隣接した電子放出素子とスペーサから離れた電子放出素子とではガスの衝突の仕方が異なってしまう。その結果、スペーサに隣接した電子放出素子とスペーサから離れた電子放出素子とでは、エミッション電流の経時変動が異なってしまう。従って、スペーサに隣接した画素とスペーサから離れた画素とで輝度差が生じ、スペーサの影として画像に表示されてしまう。
【０００７】
この発明は、以上のことを鑑みなされたもので、その目的は、スペーサの影を目立ち難くし、画像品位向上を図ることが可能な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】
【０００８】
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基板の間に立設され、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スペーサと、それぞれ前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記スペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置面積が小さく形成された複数の部材と、を備えている。
【０００９】
この発明の他の態様に係る画像表示装置によれば、第１基板上に設けられた複数の部材は、前記第１基板とスペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、厚さが薄く形成され、あるいは、異なる材料により形成されている。
【００１０】
この発明の他の態様に係る画像表示装置によれば、第１基板上に設けられた複数の部材は、前記第１基板とスペーサが接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置間隔が広くなるように設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、スペーサに隣接した電子放出素子とスペーサから離れた電子放出素子に衝突するガスの数を均一化することができる。その結果、スペーサに隣接した電子放出素子とスペーサから離れた電子放出素子のエミッション電流の経時変動が均一化され、スペーサに隣接した画素とスペーサから離れた画素の輝度差を軽減することができる。これにより、スペーサの影が目立ち難くなり、画像品位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】
【００１２】
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に適用した実施形態について詳細に説明する。  
図１および図２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矩形状の外囲器１０を構成している。接合部材として機能する側壁３は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１５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】
外囲器１０の内部には、第１基板１１および第２基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の細長い板状のスペーサ１４が設けられている。これらのスペーサ１４は、外囲器１０の一辺、例えば、長辺と平行な第１方向Ｘにそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する第２方向Ｙに沿って所定の間隔を置いて配置されている。各スペーサ１４の長手方向両端部は、それぞれ側壁１３と隙間を置いて対向している。なお、スペーサは、板状に限らず、柱状のスペーサを用いても良い。
【００１４】
図２および図３に示すように、第１基板１１の内面には、画像表示面および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、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色の遮光層２０を並べて構成されている。赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向Ｘに隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第２方向Ｙに隙間を置いて配列されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、３色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。
【００１５】
蛍光体スクリーン１６に重ねて、アルミニウム膜等からなるメタルバック層１７およびゲッタ膜２３が順に形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層１７は、第１方向および第２方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層１７は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに夫々重なって位置している。
【００１６】
図２に示すように、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。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、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂとそれぞれ対向して位置している。
【００１７】
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、その端部は外囲器１０の外部に引出されている。
【００１８】
図３および図４に示すように、各スペーサ１４は第１方向Ｘに沿って延び、蛍光体スクリーン１６の遮光層２０と重なる位置に設けられている。また、スペーサ１４は、それぞれ第２方向Ｙに並んだ電子放出素子１８間に位置している。
【００１９】
第１基板１１上には、多数の部材が設けられている。本実施形態において、多数の部材として、第１基板１１上には、多数の凸部３０が形成されている。これらの凸部３０は、例えば、断面楕円形の凸部であり、蛍光体スクリーン１６の遮光層２０上に設けられている。凸部３０は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙについて、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列されている。
【００２０】
凸部３０は、第１基板１１とスペーサ１４との接触位置から離れるに従い、その設置面積、ここでは、第１基板１１の面方向に沿った面積、が徐々に小さくなるように形成されている。本実施形態では、多数の凸部３０の内、第２方向Ｙに沿って並んだ列を構成する複数の凸部は、スペーサ１４に隣接した凸部の面積が最も大きく、スペーサから第２方向Ｙに沿って離れた凸部ほど、その面積が小さくなっている。スペーサ１４と平行な第１方向Ｘに沿って並んだ列を構成する複数の凸部３０は、互いに等しい面積に形成されている。また、多数の凸部３０は、同一の突出高さ、つまり、厚さに形成されている。
【００２１】
凸部３０の面積は、以下の方法により決定する。モンテカルロ法などの数値計算によりガスの動きを解析し、電子放出素子１８に衝突するガスの数を算出する。計算結果の一例を図５に示す。スペーサ１４からの距離が近い電子放出素子１８では衝突ガス数が少なく、スペーサ１４からの距離が離れた電子放出素子１８では衝突ガス数が多い。複数の部材、すなわち、複数の凸部３０の面積は衝突ガス数に反比例させる。すなわち、スペーサ１４に近い位置に設けられた凸部３０では面積を大きくし、スペーサから離れるに従い、凸部の面積を小さくしていく。また、実際に試作品を作り、実際に電子放出素子１８のエミッション電流の変動を測定して、凸部の面積を決めてもよい。
【００２２】
多数の凸部３０は、各凸部の大きさに対応した多数の開口を有するスクリーン版を用いて、低融点フリットガラスと酸化チタンの混合ペーストを蛍光体スクリーン１６上にスクリーン印刷することにより形成される。あるいは、多数の凸部３０は、フォトリソグラフィー法や転写法などを用いて形成してもよい。
【００２３】
このようなＳＥＤでは、画像を表示する場合、電子放出素子１８を駆動して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に例えば、１０ＫＶの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をアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００２４】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、第１基板１１に多数の凸部３０を設け、その面積をスペーサから離れるに従って小さくすることにより、第１基板１１側から発生したガスの移動方向、進行方向を均一にすることができる。そのため、スペーサ１４に隣接した電子放出素子１８とスペーサから離れた電子放出素子１８とに衝突するガス分子数を均一化することができる。その結果、スペーサ１４に隣接した電子放出素子１８とスペーサから離れた電子放出素子１８のエミッション電流の変動が均一となり、スペーサに隣接した画素とスペーサから離れた画素の輝度差を軽減することができる。このことから、スペーサ１４の影が目立ち難く、画像品位の向上したＳＥＤが得られる。
【００２５】
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６に示すように、外囲器を構成する第１基板１１上には、多数の部材が設けられている。本実施形態において、多数の部材として、第１基板１１上には、多数の凸部３０が形成されている。これらの凸部３０は、蛍光体スクリーン１６の遮光層２０上に設けられている。凸部３０は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙについて、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列されている。
【００２６】
凸部３０は、同一の大きさ、つまり、同一の面積に形成されている。また、凸部３０の突出高さ、つまり、第１基板１１の表面と直交する方向の高さ、つまり、厚さは、第１基板１１とスペーサ１４との接触位置から離れるに従い、徐々に小さくなるように形成されている。本実施形態では、多数の凸部３０の内、第２方向Ｙに沿って並んだ列を構成する複数の凸部は、スペーサ１４に隣接した凸部の突出高さが最も大きく、スペーサから第２方向Ｙに沿って離れた凸部ほど、その突出高さが小さくなっている。スペーサ１４と平行な第１方向Ｘに沿って並んだ列を構成する複数の凸部３０は、互いに等しい突出高さに形成されている。
【００２７】
これら凸部３０の突出高さは、前述した第１の実施形態と同様の方法によって決められる。また、凸部３０は、高さ、あるいは、厚さ（膜厚）の種類に対応した複数のスクリーン版を用意し、これらのスクリーン版を繰り返し用いて低融点フリットガラスと酸化チタンの混合ペーストを蛍光体スクリーン１６上にスクリーン印刷することにより形成される。あるいは、多数の凸部３０は、フォトリソグラフィー法や転写法などを用いて形成してもよい。
【００２８】
次に、この発明の第３の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。  
図７に示すように、外囲器を構成する第１基板１１上には、多数の部材が設けられている。本実施形態において、多数の部材として、第１基板１１上には、多数の凸部３０が形成されている。これらの凸部３０は、蛍光体スクリーン１６の遮光層２０上に設けられている。凸部３０は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙについて、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列されている。
【００２９】
凸部３０は、同一の大きさ、つまり、同一の突出高さ（厚さ）に形成されている。また、多数の凸部３０は、第１基板１１とスペーサ１４との接触位置から離れるに従い、互いに異なる材料で形成されている。本実施形態では、多数の凸部３０の内、第２方向Ｙに沿って並んだ列を構成する複数の凸部は、スペーサ１４に隣接した凸部から順次、異なる材料で形成されている。これらの凸部３０は、例えば、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化ケイ素等の金属酸化物と低融点フリットとの混合物によってそれぞれ形成されている。スペーサ１４と平行な第１方向Ｘに沿って並んだ列を構成する複数の凸部３０は、互いに等しい材料で形成されている。
【００３０】
これら凸部３０の各材料は、前述した第１の実施形態と同様の方法によって決められる。また、凸部３０は、材料の種類に対応した複数のスクリーン版を用意し、これらのスクリーン版を繰り返し用いて各材料を蛍光体スクリーン１６上にスクリーン印刷することにより形成される。多数の凸部３０は、材料毎に、フォトリソグラフィー法や転写法などを用いて形成してもよい。
【００３１】
次に、この発明の第４の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。  
図８に示すように、外囲器を構成する第１基板１１上には、多数の部材が設けられている。本実施形態において、多数の部材として、第１基板１１上には、多数の凸部３０が形成されている。凸部３０は、同一の大きさ、つまり、同一の突出高さ（厚さ）に形成されている。凸部３０は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに並んで、蛍光体スクリーン１６の遮光層２０上に設けられている。
【００３２】
本実施形態によれば、凸部３０は、スペーサ１４が第１基板１１に接触する位置からの距離が離れるにしたがい、設置間隔が広がるように配置されている。すなわち、凸部３０は、Ｙ方向について、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列され、第１方向Ｘについては、第１基板１１とスペーサ１４との接触位置から離れるに伴ない、配列ピッチが大きくなっている。ここでは、第１方向Ｘに並んだ凸部３０の列において、スペーサ１４に隣接した列の凸部は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列され、スペーサ１４から離れた列ほど、凸部のピッチが大きくなっている。
【００３３】
これら凸部３０の設置間隔、つまり、配列ピッチは、前述した第１の実施形態と同様の方法によって決められる。また、凸部３０は、凸部の間隔に対応した多数の開口を有するスクリーン版を用いて、低融点フリットガラスと酸化チタンの混合ペーストを蛍光体スクリーン１６上にスクリーン印刷することにより形成される。あるいは、多数の凸部３０は、フォトリソグラフィー法や転写法などを用いて形成してもよい。
【００３４】
上述した第２、第３、第４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、その詳細な説明を省略する。第２、第３、第４の実施形態においも、第１の実施形態と同様に、スペーサ１４に隣接した電子放出素子１８とスペーサから離れた電子放出素子１８のエミッション電流の変動が均一となり、スペーサに隣接した画素とスペーサから離れた画素の輝度差を軽減することができる。このことから、スペーサ１４の影が目立ち難く、画像品位の向上した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、第１、第２、第３の実施形態において、第４の実施形態の構成を組合せ、凸部３０の設置間隔を、スペーサから離れるに従って広くしてもよい。第１基板に形成された部材や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、電子放出素子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放出素子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を一部破断して示す斜視図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿ったＳＥＤの断面図。
【図３】図３は、前記ＳＥＤの第１基板および蛍光体スクリーンを示す平面図。
【図４】図４は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った第１基板および蛍光体スクリーンの断面図。
【図５】図５は、モンテカルロ法により算出した、各電子放出素子に衝突するガス数分布を示す図。
【図６】図６は、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤの第１基板および蛍光体スクリーンを示す断面図。
【図７】図７は、この発明の第３の実施形態に係るＳＥＤの第１基板および蛍光体スクリーンを示す断面図。
【図８】図８は、この発明の第４の実施形態に係るＳＥＤの第１基板および蛍光体スクリーンを示す平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…外囲器、  １１…第１基板、  １２…第２基板、  １３…側壁、
１４…スペーサ、  １６…蛍光体スクリーン、  １７…メタルバック層、
１８…電子放出素子、  Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層、  ２０…遮光層、  ３０…凸部
【図１】
2008084775.tif 000003
【図２】
2008084775.tif 000004
【図３】
2008084775.tif 000005
【図４】
2008084775.tif 000006
【図５】
2008084775.tif 000007
【図６】
2008084775.tif 000008
【図７】
2008084775.tif 000009
【図８】
2008084775.tif 000010