(57)【要約】【課題】スペーサによるメタルバック、蛍光面の損傷を防止できるとともに、放電に対する耐圧性が向上した画像表示装置を提供することにある。【解決手段】表示面を有する第１基板１０と、第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板と、を備え、これら第１および第２基板間には、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサアッセンブリ２２が設けられている。スペーサアッセンブリは、第１および第２基板間に設けられているとともに、電子放出源にそれぞれ対向した複数の電子ビーム通過孔２６を有した板状のグリッド２４と、グリッドの第２基板側のみに立設されそれぞれ第２基板に当接した複数のスペーサ３０と、を有している。【選択図】    図３
2004349008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面を有した第１基板と、
上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上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、
上記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサアッセンブリと、を備え、
上記スペーサアッセンブリは、上記第１基板に接触した状態で上記第１および第２基板間に設けられ第１基板および第２基板に対向しているとともに、上記電子放出源にそれぞれ対向した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のグリッドと、
上記グリッドの第２基板側のみに立設されそれぞれ上記第２基板に当接した複数のスペーサと、を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記グリッドは、上記第１基板に当接した第１表面と、上記第２基板と対向しているとともに上記スペーサが立設された第２表面とを有してい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】
上記第１基板は、上記蛍光面に重ねて第１基板の内面に形成されたメタルバックを有し、上記グリッドは上記メタルバックに当接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記グリッドは金属板により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記グリッドの少なくとも一方の表面は絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項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】
上記グリッドの両面は絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項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７】
上記第１基板に電圧を印加するとともに、第１基板に印加する電圧以上の電圧を上記グリッドに印加する電圧供給部を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。各電子放出素子は、電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の電極等で構成されている。
【０００４】
上記のような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。また、第１基板と第２基板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。
【０００５】
スペーサを第１基板および第２基板の全面に渡って配置するためには、第１基板の蛍光体、第２基板の電子放出素子に接触しないように、極めて薄い板状、あるいは極めて細い柱状のスペーサが必要となる。また、これらのスペーサは、電子放出素子の極めて近くに設置せざるを得ないため、スペーサとして絶縁体材料を使用しなければならない。同時に、第１基板および第２基板の薄板化を検討した場合、一層多くのスペーサが必要となる。
【０００６】
第１基板の蛍光体間、および第２基板の電子放出素子間に対するスペーサの位置合わせについては、蛍光体間あるいは電子放出素子間を狙って直接スペーサを取り付ける方法、あるいは、電子の通過する孔が予め形成された金属板の表裏に多数のスペーサを高い位置精度で形成し、この金属板上に形成されたスペーサを第１基板または第２基板に位置合わせする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７２９２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなスペーサを備えたＳＥＤにおいて、各スペーサの一端はメタルバックおよび蛍光面を介して第１基板の内面に当接している。しかしながら、これらのスペーサは極めて薄い板状、あるいは極めて細い柱状に形成されているため、第１基板との当接部において、スペーサ先端によりメタルバックあるいは蛍光面を傷つけてしまう恐れがある。また、第１基板内面に形成されたメタルバックが部分的に剥がれ落ちる恐れもある。剥がれ落ちたメタルバックの一部は、ＳＥＤ内でゴミとなり、放電の発生要因となり得る。
【０００９】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スペーサによるメタルバック、蛍光面の損傷を防止できるとともに、放電に対する耐圧性が向上した画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、蛍光面を有した第１基板と、上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上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、上記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサアッセンブリと、を備え、上記スペーサアッセンブリは、上記第１基板に接触した状態で上記第１および第２基板間に設けられ第１基板および第２基板に対向しているとともに、上記電子放出源にそれぞれ対向した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のグリッドと、上記グリッドの第２基板側のみに立設されそれぞれ上記第２基板に当接した複数のスペーサと、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された画像表示装置によれば、グリッドの第２基板側のみにスペーサを設けることにより、各スペーサの長さが長くなり、グリッドと第２基板との距離を離すことができる。これにより、グリッドと第２基板との間の耐圧性が向上しこれらの間における放電の発生を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、グリッドを第１基板の内面に当接して設けた場合、グリッドは第１基板の内面のメタルバックに面接触し、このメタルバックおよび蛍光面を面で押圧する。従って、メタルバックの剥がれ、並びに、メタルバックおよび蛍光面の損傷を防止することができる。これにより、良好な画像品位を長期間に渡って維持可能となる。同時に、剥がれたメタルバックに起因する放電の発生を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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ＦＥＤの一種である表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）に適用した実施の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１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対応配置されている。そして、第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形状の側壁１４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真空外囲器１５を構成している。
【００１４】
第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６がほぼ前面に渡って形成されている。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１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、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および図示しないゲッタ膜が順に形成されている。
【００１５】
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。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、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。
【００１６】
接合部材として機能する側壁１４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１０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。
【００１７】
図２ないし図４に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されたスペーサアッセンブリ２２を備えている。本実施の形態において、スペーサアッセンブリ２２は、矩形状の金属板からなるグリッド２４と、グリッドの一方の表面のみ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。
【００１８】
詳細に述べると、グリッド２４は第１基板１０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。グリッド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。
【００１９】
グリッド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。また、グリッド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４０が形成されている。本実施の形態によれば、グリッド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の内壁面が、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４０により被覆されている。そして、グリッド２４は、その第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１０の内面に面接触した状態で設けられている。
【００２０】
図３および図４に示すように、第１基板１０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、グリッド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１０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。
【００２１】
図２ないし図４に示すように、グリッド２４の第２表面２４ｂ上にはスペーサ３０が一体的に立設されている。スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面に当接している。ここで、スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。スペーサ３０の各々は、グリッド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。例えば、スペーサ３０は高さ約１．４ｍｍ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。
【００２２】
上記のように構成されたスペーサアッセンブリ２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。そして、スペーサアッセンブリ２２は、グリッド２４が第１基板１０に面接触し、スペーサ３０の延出端が第２基板１２の内面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。
【００２３】
ＳＥＤは、グリッド２４および第１基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、グリッド２４およびメタルバック１７にそれぞれ接続され、例えば、グリッドおよびメタルバックに同一の電圧、あるいは、メタルバックよりも僅かに高い電圧をグリッドに印加する。そして、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。
【００２４】
次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。
まず、スペーサアッセンブリ２２を製造する場合、例えば、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍの金属板を脱脂・洗浄・乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６を形成しグリッド２４とする。その後、グリッド２４全体を酸化処理により酸化させ、電子ビーム通過孔２６の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液をスプレー被覆し、９０℃で１５分乾燥後、５５０℃で焼成して高抵抗膜４０を形成する。
【００２５】
続いて、グリッド２４とほぼ同一の寸法を有した図示しない矩形板状の成形型を用意する。成形型は、スペーサ成形用の多数の透孔を有している。そして、成形型を、各透孔が電子ビーム通過孔２６間でグリッド２４と対向するように位置決めした状態でグリッドの第２表面２４ｂに密着させる。そして、成形型およびグリッド２４を図示しないクランパ等を用いて互いに密着状態に固定する。なお、成形型には予め剥離剤を塗布しておく。
【００２６】
その後、成形型の外面側からペースト状のスペーサ形成材料を供給し、成形型の透孔にスペーサ形成材料を充填する。スペーサ形成材料としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。続いて、充填されたスペーサ形成材料に対し、成形型の外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行なってもよい。次いで、２８０℃の熱処理により成形型の各透孔に塗布された剥離剤を熱分解し、スペーサ形成材料と金型の間にすき間を作り、成形型をグリッド２４から離型する。
【００２７】
更に、スペーサ形成材料が充填されたグリッド２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５２５℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成する。これにより、スペーサ形成材料がガラス化し、グリッド２４と一体のスペーサ３０を有したスペーサアッセンブリ２２が得られる。なお。スペーサの焼成温度は、グリッド２４に形成された高抵抗膜の軟化点温度以下であるため、高抵抗膜の膜質を変質させることなくスペーサを焼成することができる。
【００２８】
一方、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１が設けられているとともに側壁１４が接合された第２基板１２と、を用意しておく。次いで、上記のようにして得られたスペーサアッセンブリ２２を第２基板１２上に位置決め配置する。この状態で、第１基板１０、第２基板１２、およびスペーサアッセンブリ２２を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気する。そして、第１基板１０、第２基板１２、およびスペーサアッセンブリ２２を所定位置に位置合わせした状態で、側壁１４を介して第１基板を第２基板に接合する。これにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００２９】
上記のように構成されたＳＥＤによれば、グリッド２４の第２基板１２側のみにスペーサ３０を設けることにより、各スペーサの長さを長くし、グリッド２４と第２基板１２との距離を離すことができる。それにより、グリッドと第２基板との間の耐圧性が向上し、これらの間における放電の発生を抑制することが可能となる。
【００３０】
また、グリッド２４は第１基板１０の内面に接触して設けられている。そのため、グリッド２４は、第１基板１０の内面に設けられたメタルバック１７に面接触し、このメタルバックおよび蛍光体スクリーン１６を面で押圧している。従って、メタルバック１７の剥がれ、並びに、メタルバックおよび蛍光面の損傷を防止することができる。これにより、長期間に渡って良好な画像品位を維持することができる。同時に、剥がれたメタルバックに起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上したＳＥＤが得られる。
【００３１】
一方、グリッド２４に印加する電圧は、第１基板１０に印加する電圧と同一か、僅かに大きく設定されている。例えば、グリッド２４に印加する電圧を第１基板１０への印加電圧よりも０．２〜１ｋＶだけ高くした場合、第１基板で発生した反射電子、二次電子をグリッド２４によって吸収することができ、表示画像のコントラスト向上を図ることが可能となる。グリッド２４および第１基板１０に同一の電圧を印加する場合、グリッドの第１表面２４ａ側に設けられた絶縁層を省略してもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば、上述した実施の形態において、グリッドは第１基板の内面に直接、接触する構成としたが、スペーサに比較して接触面積の大きな帯状あるいは板状の介在部材を、グリッドと第１基板との間に挟んで設けてもよい。この場合においても、介在部材によりメタルバックを面で押圧し、メタルバックの剥がれ、並び、メタルバックおよび蛍光体スクリーンの損傷を防止することができる。
【００３４】
その他、スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施の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。また、スペーサは柱状に限らず、板状に形成してもよい。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。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、メタルバック、蛍光面の損傷を防止できるとともに、放電に対する耐圧性が向上した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＳＥＤの斜視図。
【図３】上記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】上記ＳＥＤにおけるスペーサアッセンブリを示す平面図。
【符号の説明】
１０…第１基板、  １２…第２基板、  １４…側壁、
１５…真空外囲器、  １６…蛍光体スクリーン、  １８…電子放出素子、
２２…スペーサアッセンブリ、  ２４…グリッド、
２６…電子ビーム通過孔、  ３０…スペーサ
【図１】
2004349008.tif 000003
【図２】
2004349008.tif 000004
【図３】
2004349008.tif 000005
【図４】
2004349008.tif 000006