(57)【要約】【課題】製造時におけるグリッドの損傷を抑制することができ、製造歩留まりおよび信頼性の向上した平面型表示装置を提供することにある。【解決手段】内面に蛍光体層が形成された第１基板と、蛍光体層に向けて電子ビームを放出する多数の電子源が設けられた第２基板との間には、グリッド２４が設けられている。グリッドは、電子源に対応した多数の電子ビーム通過孔２６が形成された有効部４０と、有効部の周囲に位置した非有孔部４２とを備えている。非有効部には、複数の凹所あるいは貫通孔４６を含み有効部と非有効部との間の熱変形差を緩和する熱変形緩和部４４が形成されている。【選択図】　　図５
2004111164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に蛍光体層が形成された第１基板と、
上記第１基板と対向配置されているとともに、上記蛍光体層に向けて電子ビームを放出する多数の電子源が設けられた第２基板と、
第１基板と第２基板との間に配置され、上記電子源に対応した多数の電子ビーム通過孔が設けられ板状のグリッドと、を備え、
上記グリッドは、上記多数の電子ビーム通過孔が形成された有効部と、この有効部の周囲に位置し電子ビーム通過孔を持たない非有効部と、上記非有効部に形成された複数の凹所あるいは貫通孔を含み上記有効部と非有効部との間の熱変形差を緩和する熱変形緩和部と、を備えていることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
上記有効部は、長辺および短辺を有した矩形状に形成され、上記非有効部の熱変形緩和部は、少なくとも上記有効部の各長辺の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記有効部は、長辺および短辺を有した矩形状に形成され、上記非有効部の熱変形緩和部は、上記有効部の各長辺の外側で各長辺のほぼ全長に渡って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
上記有効部は、長辺および短辺を有した矩形状に形成され、上記非有効部の熱変形緩和部は、上記有効部の各長辺および各短辺の外側で、各長辺および各短辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項５】
上記熱変形緩和部は、それぞれ隙間を置いて並んだ複数の凹所あるいは貫通孔を含む列を複数列有し、これらの列は、有効部の外縁に沿ってそれぞれ延びているとともに、有効部の外縁から外側に向かって隙間を置いて配列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項に記載の平面型表示装置。
【請求項６】
上記熱変形緩和部の各列を構成する凹所あるいは貫通孔は、上記有効部の外縁から外側に位置した列の凹所あるいは貫通孔ほど寸法が小さく形成されていることを特徴とする請求項５に記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記有効部の電子ビーム通過孔は、所定の間隔で複数列並んで形成され、電子ビーム通過孔の最外列と上記熱変形緩和部の列との間隔は、上記所定の間隔以下に形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の平面型表示装置。
【請求項８】
上記グリッドは、少なくとも第２基板側の表面が絶縁層で被覆された金属板で構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項９】
第１基板と第２基板との間隔を保持した複数のスペーサを備え、
上記スペーサは、上記グリッド上に一体的に設けられたスペーサを含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面型表示装置に係わり、特に多数の電子ビーム通過孔を有する板状構造体を備えた平面型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省スペースの大型ディスプレイを目指して、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）やＰＤＰ（プラスマ・ディスプレイ・パネル）等、平面型表示装置の開発が進められている。例えば、大型化が容易なＦＥＤとして、表面伝導型の電子源を用いた表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【０００３】
ＳＥＤは、所定の間隙を持って対向配置された第１基板および第２基板を有し、これら第１および第２基板は枠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、赤、青、緑の３色に発光する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表面伝導型の電子源が配列されている。各電子源は電子放出部、電子放出部に電圧を印加する一対の電極等から構成されている。
【０００４】
また、第１基板と第２基板との間には矩形板状のグリッドが設置されている。このグリッドは、多数の電子ビーム通過孔が形成された有効部と、有孔部の周囲に位置し電子ビーム通過孔を持たない非有効部とを備えている。有効部の電子ビーム通過孔は、各画素および各電子源に対応して位置し、細長いブリッジ部を介して配列されている。また、第１および第２基板間には、これら基板間の間隙を維持するための多数の柱状スペーサが配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
各電子源から放出された電子ビームは、グリッドの対応する電子ビーム通過孔を通過し、第１基板に印加された電圧により加速されて所望の蛍光体上に衝突する。これにより、蛍光体が励起されて発光し、所望の画像が表示される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２７２９２７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＳＥＤにおいて、グリッドの電子ビーム通過孔間に位置したブリッジ部は幅が非常に細く、また、グリッドの板厚も非常に薄く形成されている。そのため、グリッドは、電子ビーム通過孔の配列方向に対しては機械的強度が弱い構造となっている。そのため、ブリッジ部の折れや裂けといった現象が発生し易い。
【０００８】
特に、ＳＥＤの製造工程には、第１基板、第２基板、およびグリッドを３００℃以上の高温で加熱する熱処理工程が含まれている。そして、多数の電子ビーム通過孔が形成されたグリッドの有効部と、電子ビーム通過孔を持たない非有効部とでは体積の差が大きい。そのため、加熱処理工程において、グリッドの有孔部と非有効部との間に熱膨張や熱収縮等の熱変形の挙動に差が生じる。このような熱変形の挙動差により、有孔部の最外周部に応力が作用し、ブリッジ部の破断や折れ、亀裂発生等の損傷が生じ易い。
【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、製造時におけるグリッドの損傷を抑制することができ、製造歩留まりおよび信頼性の向上した平面型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、この発明の一態様に係る平面型表示装置は、内面に蛍光体層が形成された第１基板と、上記第１基板と対向配置されているとともに、上記蛍光体層に向けて電子ビームを放出する多数の電子源が設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に配置され、上記電子源に対応した多数の電子ビーム通過孔が設けられ板状のグリッドと、を備えている。
【００１１】
上記グリッドは、上記多数の電子ビーム通過孔が形成された有効部と、この有効部の周囲に位置し電子ビーム通過孔を持たない非有効部と、上記非有効部に形成された複数の凹所あるいは貫通孔を含み上記有効部と非有効部との間の熱変形差を緩和する熱変形緩和部と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成の平面型表示装置においては、グリッドに熱変形差を緩和する熱変形緩和部を設けることにより、製造工程中の加熱処理時、グリッドの有効部と非有効部との間の熱変形の挙動差を緩和し、グリッドの損傷を抑制することが可能となる。これにより、製造歩留まりの向上および信頼性の向上した平面型表示装置を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、平面型表示装置としてＳＥＤに適用した実施の形態について説明する。
【００１４】
図１および図２に示すように、ＳＥＤは絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラスからなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これら第１および第２基板は１．０〜３．０ｍｍ程度の隙間を置いて対向配置されている。第２基板１２は第１基板１０よりも僅かに大きな寸法に形成される。また、第１基板１０および第２基板は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して、その周縁部同士が接合され、フラットな矩形状の真空外囲器１５を構成している。側壁１４は、例えば、低融点ガラスからなるフリットガラス２０、あるいはインジウム等により第１基板１０および第２基板１２の周縁部に封着されている。
【００１５】
第１基板１０の内面には蛍光体スクリーン１６がスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ等既存の形成法を用いて形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、電子線の衝突により赤、緑、青に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および蛍光体層の間に形成された黒色遮光層を配列して構成されている。各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、ストライプ状あるいは矩形のドット状に形成されている。
【００１６】
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が真空蒸着やラミネート法等公知の技術を用いて形成されている。なお、第１基板１０と蛍光体スクリーン１６との間に、例えばＩＴＯ、ＡＴＯ、ネサ（ＳｎＯ２）からなる透明導電膜、あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。
【００１７】
第２基板１２の内面には、蛍光体層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が形成されている。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上には、電子放出素子１８に電圧を印加するための多数本の配線１１がマトリック状に設けられ、真空外囲器１５の外部に引き出されている。
【００１８】
第１基板１０と第２基板１２との間には、板状構造体として矩形状のグリッド２４が設置されている。グリッド２４には、複数の柱状の第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが一体的に設けられ、グリッドの両面から突出している。そして、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、第１基板１０および第２基板１２の内面にそれぞれ当接し、真空外囲器１５に作用する大気圧荷重を支持している。
【００１９】
図２ないし図４に示すように、グリッド２４はガラスとほぼ等しい熱膨張係数を有した金属材料によってほぼ矩形板状に形成されている。また、グリッド２４は、多数の電子ビーム通過孔２６が形成された矩形状の有効部４０と、有効部の周囲に位置した矩形枠状の非有効部４２と、を有している。
【００２０】
詳細に述べると、グリッド２４は第１基板１０の内面に対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面に対向した第２表面２４ｂを有している。そして、グリッド２４は、例えば、４隅の固定部５１が第１基板１０および第２基板１２の少なくとも一方に固定され、これらの基板と平行に配置されている。
【００２１】
また、グリッド２４は、蛍光体スクリーン１６に対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔２６が形成された矩形状の有効部４０と、有効部の周囲に位置した矩形枠状の非有効部４２と、を有している。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ細長いブリッジ部を挟んで所定のピッチで配列され、電子放出素子１８に対向している。各電子ビーム通過孔２６は、例えば、径が約１６０〜２００μｍの矩形状に形成されている。更に、グリッド２４には、複数のスペーサ開孔２８が形成されている。これらのスペーサ開孔２８は、有効部４０および非有効部４２の両方に所定のピッチで配列されている。
【００２２】
グリッド２４は、例えばＦｅ−４５〜５５％Ｎｉ合金により厚さ約０．１〜０．５ｍｍに形成されているとともに、その少なくとも第２基板１２側の表面には、例えば、低融点ガラスを塗布、焼成することにより形成した絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、金属板を酸化処理することによって得られた酸化膜で構成してもよい。また、必要に応じて、これら絶縁膜上に高抵抗膜を形成してもよい。
【００２３】
グリッド２４の第１表面２４ａ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、その延出端は、メタルバック１７および蛍光体スクリーン１６の黒色遮光層を介して第１基板１０の内面に当接している。グリッド２４の第２表面２４ｂ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、その延出端は、第２基板１２の内面に当接している。そして、各スペーサ開孔２８、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、第１および第２スペーサはこのスペーサ開孔２８を介して互いに一体的に連結されている。
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂ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。
【００２４】
各スペーサ開孔２８の径は、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂのグリッド側端の径よりも十分に小さく設定されている。そして、第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂをスペーサ開孔２８と同軸的に整列して一体的に設けることにより、第１および第２スペーサはスペーサ開孔を通して互いに連結され、グリッド２４を両面から挟み込んだ状態でグリッド２４と一体に形成されている。
【００２５】
図４および図５に示すように、グリッド２４の有効部４０は矩形状に形成され、一対の長辺４０ａおよび一対の短辺４０ｂを有している。また、グリッド２４の非有効部４２には、それぞれ有効部２４の各長辺４０ａおよび短辺４０ｂに沿って設けられた熱変形緩和部４４が形成されている。
【００２６】
各熱変形緩和部４４は、それぞれ隙間を置いて並んだ多数の貫通孔４６からなる貫通孔列４８を複数列、例えば、２列有している。これらの貫通孔列４８は、有効部４０の外縁に沿って、すなわち、有孔部の長辺４０ａあるいは４０ｂに沿ってそれぞれ延びているとともに、有効部の外縁から外側に向かって隙間を置いて配列されている。
【００２７】
有効部４０に隣接した第１列目の貫通孔列４８において、各貫通孔４６の孔径は約１５０μｍに形成されている。第２列目の貫通孔列４８を構成する貫通孔４６の孔径は、第１列目の貫通孔列４８を構成する貫通孔４６よりも小さな径、例えば、１２０μｍに形成されている。すなわち、熱変形緩和部４４の各列を構成する貫通孔４６は、有効部４０の外縁から外側に位置した貫通孔ほど寸法が小さく形成されている。第１列目の貫通孔列４８を構成する貫通孔４６のピッチと第２列目の貫通孔列４８を構成する貫通孔４６のピッチとは同一に設定されている。
【００２８】
なお、熱変形緩和部４４を構成する貫通孔４６は、有効部４０の外縁から外側に向かって、貫通孔の形成密度が低下するように形成されていればよい。例えば、第１列目および第２列目の貫通孔列４８における貫通孔４６の寸法を同一とし、ピッチを第１列目よりも第２列目を大きく設定するようにしてもよい。あるいは、貫通孔４６を列に並べることなく、ランダムに形成してもよい。
【００２９】
また、有孔部４０の最外周に形成された電子ビーム通過孔２６の列と熱変形緩和部４４を構成する第１列目の貫通孔列４８との間隔ｄは、電子ビーム通過孔２６間の間隔Ｄ、ここでは、有効部４０の短辺と平行な方向に沿った電子ビーム通過孔間の間隔Ｄ、と同一かあるいは小さく設定されている。
【００３０】
本実施の形態において、電子ビーム通過孔２６間の間隔Ｄを６００〜６５０μｍとした場合、間隔ｄは、６００〜６５０μｍに設定されている。
そして、貫通孔４６によって構成された各熱変形緩和部４４は、有効部４０の各長辺４０ａおよび各短辺４０ｂの外側で、各長辺および各短辺のほぼ全長に沿って設けられている。
【００３１】
次に、上記のように構成されたグリッド２４、スペーサ３０ａ、３０ｂ、およびこれを備えたＳＥＤの製造方法について説明する。
まず、グリッド２４の素材として、板厚０．１２ｍｍのＦｅ−５０％Ｎｉの合金からなる基材を用意する。この基材に付着している圧延油や防錆油などを高温のアルカリ系溶液で脱脂し、水洗後、この基材の両面にカゼイン系レジストを塗布、乾燥する。続いて、基材の表面に厚さ数μｍの感光膜を形成する。次に、基材の両面に一対のフォトマスクを真空密着した後、露光し、これらフォトマスクのパタ−ンを感光膜に焼き付ける。
【００３２】
その後、パタ−ンが焼き付けられた感光膜を、工水を用いて現像し、未感光部を除去し、更に、無水クロム酸による硬膜処理、水洗い、乾燥およびベ−キングを行ない、上記一対のフォトマスクのパタ−ンに対応するエッチングレジストパタ−ンを得る。続いて、エッチングレジストパタ−ンに従って基材を塩化第二鉄エッチング液で両面からスプレ−エッチングし、多数の電子ビーム通過孔２６を形成する。そして、基材を水洗し、最後に、レジストパタ−ンをアルカリ系溶液で剥離することにより、多数の電子ビーム通過孔を有したグリッド２４が作成される。
【００３３】
また、電子ビーム通過孔２６を形成する際、同時に、熱変形緩和部４４となる貫通孔４６をエッチングにより形成する。この際、電子ビーム通過孔２６の孔径は約１８０μｍであり、有効部４０の外側に約１５０μｍの貫通孔４６を電子ビーム通過孔と同じ配列で開け、更にその外側に約１２０μｍの貫通孔４６を形成する。各貫通孔の孔径は、基材の表面で測定した径としている。なお、貫通孔４６は、電子ビーム通過孔２６を形成後、レーザ光、放電加工等を用いて形成することも出来る。
【００３４】
次に、錆防止、およびスペーサ形成用のガラスペーストに対する密着力向上を図るため、グリッド２４を約５８０℃で黒化処理する。更に、黒化処理したグリッド２４にガラスコート処理を施し絶縁層を形成する。この際も、グリッド２４に約５５０℃の熱処理を実施する。
【００３５】
続いて、金型を用いてグリッド２４の両面に柱状スペーサを形成する。金型は、グリッド２４の第１表面２４ａ上に形成するスペーサ用の第１金型と、第２表面２４ｂ上に形成するスペーサ用の第２金型との２個を用意する。各金型は、形成するスペーサの形状に対応した貫通孔を有した板状をなし、これらの貫通孔はグリッド２４のスペーサ開孔２８と対応する位置に設けられている。
【００３６】
まず、第１および第２金型間にグリッド２４を挟み込み密着させる。この状態で、紫外線硬化型の樹脂およびガラスフィラーを含むガラスペーストを、第１金型の貫通孔側から供給し、第１金型の貫通孔、グリッド２４のスペーサ開孔２８、および第２金型の貫通孔に充填する。
【００３７】
次に、紫外線によりガラスペーストを露光した後、グリッドに第１および第２金型を密着させた状態で、これらを３００℃程度で焼成する。これにより、第１および第２金型の貫通孔の内面に塗布された樹脂が分解除去され、貫通孔とスペーサとの間に間隙が形成される。その後、第１および第２金型をグリッド２４から取り外し、５００℃以上に加熱してガラスペーストから樹脂分を焼き飛ばすとともにガラスフィラーをガラス化する。これにより、グリッド２４の両面に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが形成される。
【００３８】
上記のように製造されたスペーサ付きのグリッド２４を用いてＳＥＤを製造する場合、予め、電子放出素子１８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、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とを用意しておく。
【００３９】
そして、グリッド２４を第１あるいは第２基板１０、１２に位置決めした後、第１あるいは第２基板に固定する。この状態で、第１、第２基板１０、１２、およびグリッド２４を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁１４を介して第１基板１０を第２基板１２に接合する。これにより、グリッド２４を備えたＳＥＤが製造される。
【００４０】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、製造工程において、グリッド２４は黒化処理あるいは絶縁層形成等の加熱処理を受け、５００℃以上に加熱される。そして、加熱処理時、グリッド２４は熱膨張する。この際、グリッド２４は非有効部４２に設けられた熱変形緩和部４４を備えていることから、グリッドの有効部４０と非有効部４２との界面付近において両者の体積差が低減されている。そのため、有効部４０と非有効部４２との熱膨張による挙動の差を緩和することができる。これにより、機械的強度の低い有孔部４０のブリッジ部等に作用する応力を低減し、ブリッジ部の裂け、亀裂、折れ等、グリッドの損傷を抑制することができる。従って、製造歩留まりの向上および信頼性の向上したＳＥＤを得ることができる。また、製造時の熱処理工程における昇温、降温の勾配を急することができ、生産性の向上を図ることが可能となる。
【００４１】
なお、上述した実施の形態において、各熱変形緩和部４４は複数の貫通孔４６により形成したが、これに限らず、図６に示すように、グリッド２４を例えば、板厚の５０％程度ハーフエッチングすることによりパターン形成された複数の凹所５０によって構成しても良い。この場合、複数の凹所５０は、前述した貫通孔４６と同様のパターンに形成することができる。そして、各熱変形緩和部４４を複数の凹所５０で構成した場合にでも、上記と同様の熱変形緩和効果を得ることができる。
【００４２】
その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、グリッドの熱変形緩和部は、有孔部の長辺および短辺に沿って設ける構成としたが、少なくとも有孔部の長辺の外側に設けられていれば、グリッドの熱変形緩和効果を得ることができる。同時に、熱変形緩和部は、長辺あるいは短辺の全長に渡って設ける場合に限らず、長辺の少なくとも一部の外側に設ける構成としてもよい。
【００４３】
グリッドの熱変形緩和部を構成する貫通孔あるいは凹所は矩形状に限らず、任意の形状とすることができる。また、貫通孔あるいは凹所を設ける数、密度、列数等は必要に応じて増減可能である。
【００４４】
更に、電子源は、表面導電型の電子放出素子に限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等、種々選択可能である。また、この発明は、上述したＳＥＤに限定されることなく、他方式の平面型表示装置にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、グリッドの非有効部に、このグリッドの有効部と非有効部との間の熱変形の差を低減し、有効部に作用する応力を緩和する熱変形緩和部を設けることにより、製造時におけるグリッドの損傷を抑制することができ、製造歩留まりおよび信頼性の向上した平面型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に沿って破断した上記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におけるグリッドの平面図。
【図５】上記グリッドの一部を拡大して示す平面図。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係るＳＥＤのグリッドの熱変形緩和部を示す断面図。
【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
２４…グリッド
２６…電子ビーム通過孔
２８…スペーサ開孔
３０ａ…第１スペーサ
３０ｂ…第２スペーサ
４４…熱変形緩和部
４６…貫通孔
５０…凹所
【図１】
2004111164.tif 000003
【図２】
2004111164.tif 000004
【図３】
2004111164.tif 000005
【図４】
2004111164.tif 000006
【図５】
2004111164.tif 000007
【図６】
2004111164.tif 000008