(57)【要約】  【課題】スペーサを設置する際、スペーサを精度よくかつ容易にアセンブリすることができながら、メタルバックを傷める恐れを低減できる平面型表示装置を提供する。  【解決手段】透光性基板１１１に、蛍光体１１１を内在する複数の微細孔１２２が形成され、かつ透光性基板１１１側の面に黒色酸化膜を形成して光吸収層１２１とされた金属シート１２０を設ける。この金属シート１２０の背面基板１側の面に複数の凹部１２３を設け、この各凹部１２３を含む所定領域に対応して開口部１３１が形成されたメタルバック１３０をこの金属シート１２０上に積層して２層積層構造の加速電極を構成する。このメタルバック１３０の開口部１３１内に露呈した金属シート１２０上の凹部１２３に、スペーサ３０を挿入して配設する。【選択図】  図１
2005122949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子が設けられた第１基板と、該第１基板と対向して配置された透光性基板を含む第２基板と、前記第１基板及び第２基板をそれぞれ支持するための支持部材とを備え、
前記第２基板は、前記透光性基板の第１基板側の面に設けられ、前記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体を保持するための複数の保持孔がマトリクス状に形成された導電性シートと、
前記導電性シートの前記第２基板側の面に、該導電性シートと電気的に接触するように設けられ、前記電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電極が印加されるメタルバックとを含み、
前記メタルバックの、前記導電性シートの複数の保持孔間と対向する領域に開口部が形成され、前記支持部材は、該メタルバックの開口部から露出された前記導電性シートと当接されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
複数の電子放出素子が設けられた第１基板と、該第１基板と対向して配置された透光性基板を含む第２基板と、前記第１基板及び第２基板をそれぞれ支持するための支持部材とを備え、
前記第２基板は、前記透光性基板の第１基板側の面に設けられ、前記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体を保持するための複数の微細孔がマトリクス状に形成された導電性シートと、
前記導電性シートの前記第１基板側の面に設けられ、前記電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電極が印加されるメタルバックとを含み、
前記導電性シートは、前記複数の微細孔間の所定位置に前記支持部材を保持するための凹部が形成され、前記メタルバックの、少なくとも前記導電性シートの凹部に対向する領域が開口部とされ、
前記支持部材は、前記メタルバックの開口部から露出された前記導電性シートの凹部に挿入されることにより、前記メタルバックと非接触で前記第１基板及び第２基板を各々支持することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記導電性シートと前記メタルバックとが電気的に接触されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記導電性シートは、金属で構成された金属シートであり、かつその前記光透性基板側の面に略黒色の光吸収層が形成されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
表示装置において、
電子を放出する多数の冷陰極素子が形成された絶縁性基板を含む背面基板と、
該背面基板に対向して配置された透光性基板と、前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光する複数の蛍光体を各々内在する複数の微細孔がマトリクス状に形成された金属シートと、該金属シートの背面基板側に配置され、前記冷陰極素子からの電子線を加速するための加速電圧が印加されるメタルバックとを含む表示基板と、
前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備え、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされ、
前記金属シートは、その前記透光性基板側の面に、外光を吸収するための光吸収層が設けられ、かつ前記背面基板側の面に前記支持体を保持する凹部が複数設けられ、前記メタルバックは、前記金属シートの少なくとも前記凹部を囲む所定領域が露呈する開口部が形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記メタルバックは、前記金属シートの微細孔の少なくとも一つを包含する領域上にのみ、それぞれ分離して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記各微細孔は、光の３原色に対応する３色光のうち、一つの色光を発光し、該３色光を発光する３つの前記微細孔で一画素を形成しており、少なくとも該一画素を包含する領域上にのみ、前記メタルバックがそれぞれ分離して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記表示基板は、前記金属シートを前記透光性基板に固着する固着層を有する請求項５に記載の表示装置。
【請求項９】
前記金属シートは、前記透光性基板に固着層で固着された後に前記微細孔が形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記固着層が低融点なガラス層であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記固着層は、光透過性を所定に制限されたガラス層であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記金属シートと前記透光性基板と前記ガラス層は、略同じ熱膨張率であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記金属シートが２０μｍ乃至２５０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記金属シートの組成が、Ｆｅ−Ｎｉを主とする合金からなることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記金属シートの前記透光性基板側の面を、略黒色としたことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記金属シートに形成された微細孔の壁面が、電気伝導性を有することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記金属シートの微細孔に内在する蛍光体の形成断面が、略Ｕ字形状であ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１８】
複数の電子放出素子が設けられた第１基板と、該第１基板と対向して配置された透光性基板を含む第２基板と、前記第１基板及び第２基板をそれぞれ支持するための支持部材とを備え、
前記透光性基板の第１基板側の面に、前記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体と導電性を有する光吸収層とが設けられ、該蛍光体と前記第１基板側に、前記光吸収層と電気的に接触される加速電極が形成され、
前記支持部材は、前記加速電極と非接触で前記光吸収層と当接され、前記第１及び第２の基板を支持することを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
映像信号が入力される入力部と、該入力された映像信号を処理して駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段と、
前記駆動電圧が印加される複数の電子放出素子が設けられた第１基板と、該第１基板と対向して配置された透光性基板を含む第２基板と、前記第１基板及び第２基板をそれぞれ支持するための支持部材と、を備え、
前記透光性基板の第１基板側の面に、前記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体と導電性を有する光吸収層とが設けられ、該蛍光体と前記第１基板側に、前記光吸収層と電気的に接触される加速電極が形成され、
前記支持部材は、前記加速電極と非接触で前記光吸収層と当接され、前記第１及び第２の基板を支持することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子放出素子をマトリクス状に配設した電子源を気密容器内に収容したフィールドエミッションディスプレイ（以下ＦＥＤと省略する）等の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤは、電子放出素子をマトリクス状に配設した背面基板と、電子放出素子からの電子の衝突により発光する３原色(Ｒ，Ｇ，Ｂ)の蛍光体を設けた光透性基板を含む表示基板とを対向配置させて気密容器を構成している。この気密容器の内部は真空雰囲気とされるため、この真空容器が内外の気圧差によって破壊されないように、表示基板と背面基板との間に複数の支持部材（以下スペーサと称する）が配置される。一方、光透性基板に形成された蛍光体の背面基板側には、電子放出素子からの電子を加速するための加速電圧(アノード電圧)が印加される、メタルバックと呼ばれる導電性の薄膜がその一面に形成される。このようなＦＥＤの構成は、下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
上記構成のＦＥＤにおいて、スペーサを配置する際に、スペーサとメタルバックとの干渉(物理的な接触)によってメタルバックが剥離する恐れがある。これを防止するための従来技術としては、例えば特許文献２の図４等に記載されたものが知られている。これは、スペーサが配置される領域はメタルバックを除去して蛍光体間に配置されたブラックストライプ(黒色の光吸収層)を露出させ、この露出されたブラックストライプ上にスペーサを固定するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０１９６５号公報（図２１）
【０００５】
【特許文献２】特開平７−２８２７４３号公報（図４、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スペーサとメタルバックとの干渉(スペーサの位置合わせずれやスペーサの変形)により剥離されたメタルバックは、背面基板に形成された電子放出素子や配線回路等に散乱し、これらを短絡させる恐れがある。上記特許文献２は、スペーサとメタルバックとを直接的に接触させないようにしているため、スペーサとメタルバックとの干渉を回避して上記短絡を防止できる。
【０００７】
ところで、スペーサが帯電すると、電子放出素子からの電子の軌道が変化し蛍光体に良好に衝突されないため、スペーサをメタルバックと電気的に接触させることによりスペーサの帯電を防止もしくは軽減させる必要がある。特許文献１においては、スペーサが固定される光吸収層は黒鉛、黒色ガラス等の絶縁体で構成されている(特許文献１の段落番号００３０参照)。このため、スペーサの帯電を防止するために、スペーサとメタルバックとを導電層や導電性フリットガラスで電気的に接続して両者の電気伝導を確保している。
【０００８】
すなわち、特許文献２に記載のものは、スペーサとメタルバックとの干渉を防止できるものの、スペーサを光吸収層に固定する工程とは別に、スペーサをメタルバックに接続する工程が新たに必要となる。つまり、光吸収層にスペーサを固定する工程と、スペーサをメタルバックに電気的に接続する工程とが独立した工程となり、製造が複雑となる。
【０００９】
また、幅１００μｍ程度の光吸収層領域に精度良くスペーサを設けることは困難である。図８は、表示範囲３０インチ、画素数１２８０×７２０（１画素は１組のＲ，Ｇ，Ｂ色画素からなる）、アスペクト比１６：９の平面型表示装置における蛍光体の配置例（一部）を示すものである。図８に示すように、幅０．０５ｍｍの黒色光吸収層であるブラックストライプ１５０ａを間に挟んで、各蛍光体１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１ＢがＹ方向に０．１７３ｍｍピッチで配列されている。また、各蛍光体１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、Ｘ方向に約０．１ｍｍの黒色光吸収層であるブラックストライプ１５０ｂで分離されている。スペーサが画像に影響を与えないようにするためには、スペーサを配置する位置を光吸収層内とし、ブラックストライプ１５０ｂの幅の１００μｍ以下とする必要がある。さらに、スペーサの取り付け誤差やスペーサの厚さ方向の製作誤差等を考慮すると、スペーサの厚さを略９０μｍ程度以下とする必要がある。このような幅１００μｍ程度の狭い光吸収層の領域に沿って、例えば厚さ略９０μｍ程度以下の平板スペーサを配設、位置決めすることは、厚さ方向のクリアランスを考慮すると困難であり、加えて、スペーサ側壁でメタルバックを擦る恐れもある。
【００１０】
従って、ＦＥＤにおいては、スペーサを表示基板に設置する際、スペーサの帯電を防止し、かつスペーサを精度よくかつ容易に一度の工程でアセンブリすることができながら、メタルバックを傷める恐れを低減できることが重要である。これを達成することにより、ＦＥＤ等の平面型表示装置において、その信頼性を向上させることが可能となる。更には、表示装置の生産性をも向上させることが可能となる。
【００１１】
本発明は上記した課題を鑑みて為されたものである。そしてその目的は、信頼性を向上せしめた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】
【００１２】
上記目的を達成するための、本発明に係る表示装置は、光透性基板の背面基板側の面に、複数の蛍光体を各々内包して保持するための複数の保持孔(以下、微細孔と呼ぶ)がマトリクス状に形成された導電性シート(以下、金属シートと呼ぶ)設け、更に、その金属シートの背面基板側の面に、この導電性シートと電気的に接触されるメタルバックを設けたものである。そして、本発明は、このメタルバックの、前記導電性シートの複数の微細孔間と対向する領域に開口部を形成し、この開口部から露出された金属シートにスペーサを取り付けることを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成すれば、スペーサは、メタルバックが除かれた開口部内の金属シートに取り付けられるため、メタルバックと干渉することなく(直接的に接触することなく)スペーサを取り付けることができ、メタルバックの剥離が防止される。更にスペーサが取り付けられるのは、メタルバックと電気的に接触している金属シートであるため、スペーサに金属シートを介してメタルバックから微小電流を流すことができる。従って、スペーサとメタルバックとを電気的に接続することなく、(もしくはそのような作業を新たに行うことなく)スペーサの帯電を防止できる。
【００１４】
また、本発明は、請求項２に記載されているように、上記金属シートに予めスペーサを嵌め込むための凹部を設け、上記メタルバックの開口部から露出された凹部にスペーサを挿入する。これにより、メタルバックとの干渉を防止しつつ、凹部を用いてスペーサを精度よくかつ容易に一度の接続でアセンブリすることが可能となり、生産性が向上される。
【００１５】
また、本発明では、上記金属シートの光透性基板側の面に略黒色として光吸収層を形成している。本発明においては、スペーサは、金属シートの複数の微細孔間、すなわち光吸収層の領域に設けられるため、スペーサが画像に影響を及ぼさない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、表示装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る平面型表示装置の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明に係る平面型表示装置は、電子放出素子として冷陰極素子が複数設けられた背面基板(第１基板)と、前記背面基板と対向して配置された透光性基板を含む表示基板(第２基板)と、前記背面基板及び表示基板をそれぞれ支持するためのスペーサとを備えている。更に、本発明に係る表示基板は、前記透光性基板の背面基板側の面に設けられた、前記複数の冷陰極素子に対応する複数の蛍光体を各々保持するための複数の保持孔がマトリクス状に形成された導電性シート、及び前記導電性シート(金属シート)の背面基板側の面に、該金属シートと電気的に接触するように設けられ、前記冷陰極素子から放出された電子を加速するための加速電極が印加されるメタルバックとを含んでいる。そして、前記メタルバックの、前記金属シートの複数の保持孔間と対向する領域に開口部が形成され、前記スペーサは、該メタルバックの開口部から露出された前記導電性シートと当接されることにより、メタルバックとの干渉を防止しつつ表示基板及び背面基板を支持することを特徴とするものである。また、本発明は、上記金属シートの、前記複数の微細孔間の所定位置に前記スペーサを保持するための凹部を形成し、この凹部にスペーサを挿入して背面基板及び表示基板を各々支持することを更なる特徴としている。以下、この特徴について詳細に説明する。
【００１８】
まず、実施形態１を説明する。図１は本発明の一実施形態を示す平面型表示装置の概略構成図である。図１において、表示基板１０１は、光が透過するガラス等の透光性基板１１０と、マトリクス状（２次元状）に配列された多数の微細孔１２２を有する薄い金属シート１２０と、透光性基板１１０に金属シート１２０を固着する低融点の固着層１１２と、金属シート１２０の微細孔１２２内に塗布されて内在する蛍光体１１１と、金属シート１２０上に形成された金属製（例えばアルミニウム（Ａｌ））のメタルバック１３０とを備えている。
【００１９】
金属シート１２０は、ブラウン管（ＣＲＴ）に用いられるシャドウマスクと同様に構成される。すなわち、金属シート１２０は、微細孔１２２がマトリクス状に多数形成されており、この微細孔１２２の各々には蛍光体１１１が塗布される。すなわち、微細孔１２２を、蛍光体１１１を保持するための孔として用いている。また、金属シート１２０の透光性基板１１０側の面を、外光の反射を防止してコントラストの低下を防止するために略黒色にして光吸収層１２１としている。さらに、金属シート１２０の背面基板１側には、複数の微細孔１２２間の所定位置に、凹部１２３が形成されている。この凹部１２３は、スペーサ３０を挿入するためのもので、窪みや溝で構成される。スペーサ３０は、前述したように背面基板１と表示基板１０１との間に垂直に配設され、その間隔を維持するために、背面基板１と表示基板１０１とを支持する支持部材である。そして、スペーサ３０はこの凹部１２３に例えば図示しない導電性フリットガラスを介して挿入固定される。
【００２０】
メタルバック１３０は、冷陰極素子からの電子を蛍光体１１１に向けて加速するための加速電圧(アノード電圧)が印加されるものである。メタルバック１３０は、スペーサ３０が挿入される凹部１２３とその近傍の所定領域を除いて、金属シート１２０の背面基板１側に形成されている。即ち、メタルバック１３０はその内部に凹部１２３を含む開口部１３１を複数有している。スペーサ３０が挿入される凹部１２３とその近傍の所定領域を開口部１３１として、メタルバックを設けてない理由を説明する。凹部１２３の上にメタルバックが形成されていると、スペーサ３０を凹部１２３に挿入する際、スペーサ３０とメタルバックが互いに干渉し、スペーサ３０がメタルバックを擦ってしまう。そうすると、メタルバックが剥離してその微粉が飛散し、背面基板１上の電子放出素子を短絡させる懸念がある。これを避けるために、スペーサ３０が配設される凹部１２３を含む所定領域は、メタルバックを設けていない。また、メタルバック３０は、金属シート１２０と電気的に接続されており、スペーサ３０は金属シート１２０を介してメタルバック１３０と電気的に接続される。更にまた、メタルバック１３０は、電子線照射による蛍光体の劣化を保護する機能、蛍光体の発光光のうち背面基板１側に向かう光を透光性基板１１０側に反射させて発光輝度を向上させる機能、更に、蛍光体の電荷を伝導させ蛍光体の帯電を防止する機能も併せ持っている。
【００２１】
メタルバック１３０を形成する方法としては、例えば特開平５−３６３５５号公報に詳しいのでここでは詳細に説明しないが、以下に概要を述べる。まず蛍光体１１１上に例えばエマルジョン方式やラッカー方式等により有機被膜のフィルミング膜を形成する。そのフィルミング膜上にアルミニウムを約８０〜１００ｎｍ程度に蒸着する。その後、４５０℃以上の温度でベーキングして有機被膜のフィルミング膜を分解除去して完成する。
【００２２】
背面基板１は、例えばガラス等で構成された絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０上に電子放出素子を多数形成して電子源とした冷陰極の電子放出素子形成層１９とからなる。この電子放出素子としては、例えば上部電極と下部電極との間に絶縁体をサンドウィッチした、いわゆるＭＩＭ型と呼ばれるものを用いる。そして電子放出素子を構成する下部電極には走査(選択)電圧が印加され、上部電極には、図示しない駆動信号発生回路からの駆動信号が印加される。この駆動信号は、図示しない入力部に入力された映像信号に各種処理を施して生成されるものであり、映像信号の大きさに応じてそのレベルが変化される。下部電極に走査が印加されると同時に上部電極に駆動電圧が印加されると、その電位差に応じた電子が出現する。この電子がメタルバック１３０に印加された加速電極に引っ張れら、蛍光体１１１に衝突される。
【００２３】
平面型表示装置は、表示基板１０１と背面基板１とをスペーサ３０で支持し、表示基板１０１と背面基板１の周辺を枠１１６でフリットガラス１１５を用いて封着して、内部を１０−５〜１０−７ｔｏｒｒ程度の気密状態としている。
【００２４】
上記したように、金属シート１２０は、カラーテレビ用のブラウン管（ＣＲＴ）において、所定の蛍光体へ電子ビームを照射するため色選別用マスクとして用いられるシャドウマスクと同様に構成される。まず、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の極低炭素鋼薄板に、多数の微細孔１２２をエッチングでマトリクス状に形成する。そして、鋼の再結晶温度以下の４５０〜４７０℃において、酸化性雰囲気で、１０〜２０分間の熱処理が施されて表面の黒化処理がなされる。これにより、金属シートを製造する上で従来のシャドウマスクを製造する設備がそのまま利用できる。
【００２５】
金属シート１２０の板厚は２０〜２５０μｍのものを用いる。板厚の下限は、これ以下の鋼板の商業的な需要が少ないこと、また、後述するように蛍光体１１１の層の厚さは略１０〜２０μｍ程度とされるので、これ以上とするためである。また、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の極低炭素鋼薄板は高価であり、これ以上の鋼板の商業的な需要が少ないことや価格の点から２５０μｍ以下とするのが好ましい。
【００２６】
背面基板１の電子放出素子からの電子線によって微細孔１２２に内在する蛍光体１１１が励起され、蛍光体１１１から発生した２次電子が隣接する微細孔１２２に漏れこみ、これに内在する蛍光体１１１を励起して発光させる恐れがある。これを防ぐため、本実施形態では、微細孔１２２の高さ、即ち金属シートの厚さを蛍光体１１１の層の厚さより大きくしている。これにより、発生された２次電子は微細孔１２２の内壁（内壁の黒色酸化膜は除去され、内壁面は電気を伝導させる。詳細は後述）やメタルバック１３０に吸収されて、隣接する微細孔１２２に漏れこまないようにすることができる。従って、蛍光体の電荷を減少させることができる。
【００２７】
金属シート１２０は、表面が黒化処理されて絶縁性の黒色酸化膜が形成されるため、透光性基板１１０側の面は光吸収層１２１として用いることができる。一方、微細孔１２２の内面と背面基板１側の面の黒色酸化膜は、蛍光体のチャージ電荷を除去するため、また、メタルバック１３０と導電性を持たせるために、例えばサンドブラストで除去される。これにより、微細孔１２２の内面と背面基板１側の面は電気を伝導する。
【００２８】
従って、金属シート１２０は、その上に形成されたメタルバック１３０とは電気的に導通しており、メタルバックに印加される加速電圧は、必然的に金属シート１２０にも加わることになる。即ち、背面基板１から放出される電子を加速させるための加速電極（図示せず）は、金属シート１２０とその上に積層されたメタルバック１３０の２層積層構造からなる。
【００２９】
一方、スペ−サ３０は、電子放出素子からの電子の作用により帯電し、スペ−サ３０近傍では、背面基板１から放出される電子は軌道が曲げられ画像が歪む現象が生じる。これを防ぐために、例えば特開昭５７−１１８３５５号公報や特開昭６１−１２４０３１号公報で開示されているように、スペーサ表面に高抵抗膜の酸化スズ、或いは酸化スズと酸化インジウム混晶薄膜や金属膜である導電性膜を設け、スペーサ表面に微小電流を流す必要がある。
【００３０】
本発明では、金属シート１２０のメタルバックが形成されてない凹部１２３にスペーサ３０を配設するが、金属シート１２０には上記した加速電圧が加わっている。このため、メタルバック１３０から、金属シート１２０を介してスペーサ３０に微小電流を流すことができる。
【００３１】
このように処理された金属シート１２０を透光性基板１１０に低融点（５００℃以下）の固着層１１２で固着する。固着層１１２の固着部材としては、例えば低融点のガラスであるフリットガラスを用い、透光性基板１１０に塗布して、金属シート１２０を接着し、４５０〜４７０℃で熱処理して焼結する。固着部材としては、その他に、液状のガラス前駆体であるポリシラザンがある。これを用いて、１２０℃以上の温度で焼結して固着してもよい。
【００３２】
なお、固着層の光学特性は、光透過率が１００％に近いものに限定されない。たとえば、ＣＲＴなどでは従来からフロントパネル材に光の透過性を所定に制限したガラスを用いてコントラスト向上を図っている。従って、本発明においても、透光性基板は透明(光透過率が１００％に近い)であっても、固着層を、光透過性を所定に制限したガラス層で構成することでＣＲＴと同様にコントラスト性能向上の効果がある。このような、透過性が制限されたガラスは、従来からＣＲＴで用いられているものと同様な方法で容易に製造できる。
【００３３】
金属シート１２０は、透光性基板１１０に固着層１１２を介して固着される。このため、金属シート１２０は、透光性基板１１０との熱膨張率の差に起因する熱歪を軽減するために、透光性基板１１０と同程度の熱膨張率を有することが望ましい。透光性基板１１０としてガラスを用いる場合、ガラスの熱膨張率は３８〜９０×１０−７／℃（３０〜３００℃）程度であり、Ｆｅ−Ｎｉを主とする合金である金属シート１２０の熱膨張率は、ニッケル（Ｎｉ）の含有量を変えて略同程度にすることが可能である。例えば、透光性基板１１０として熱膨張率が４８×１０−７／℃のホウケイ酸ガラス基板を用いる場合には、金属シート１２０を例えばＦｅ−４２％Ｎｉ合金とすれば、その熱膨張率を略同程度とすることができる。
【００３４】
同様の観点から、固着層１１２も透光性基板１１０と同程度の熱膨張率を有することが望ましい。そこで、上記したように、固着部材として、ガラス材の透光性基板と同程度の熱膨張率を有する例えばフリットガラスを用いる。
【００３５】
なお、金属シート１２０は熱歪を軽減するために透光性基板１１０と同程度の熱膨張率を有することが望ましいが、ガラス材の透光性基板および固着層は引張応力に弱い。このため、金属シート１２０の熱膨張率を透光性基板１１０，固着層１１２の熱膨張率より少し大きくし、実使用時では透光性基板，固着層に圧縮応力がかかるようにしてもよい。
【００３６】
ここで、上記した実施形態によれば、金属シート１２０は、多数の微細孔を予め設けて表面の黒化処理を施して後固着層１１２で透光性基板１１０に固着していたが、このプロセスに限るものではない。たとえば、予め酸化性雰囲気で熱処理して表面を黒化処理した金属シートを、固着層で透光性基板に固着した後、エッチングにより多数の微細孔を形成してもよい。このようなプロセスによれば、先の実施形態の場合と同様の機能をえられるばかりか、透光性基板に金属シー１２０トを固着するとき微細孔がないため、取り扱いが容易になって固着効率が良くなる効果がある。
【００３７】
さて、上記のように、金属シート１２０をガラス層である固着層１１２で透光性基板１１０に固着した後、微細孔１２２に赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の蛍光体１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂをそれぞれ略１０〜２０μｍ程度塗布する。そして、その上にフィルミングした後、メタルバック１３０を例えばメタルマスクを用いてアルミニウムを真空蒸着で３０〜２００ｎｍ程度形成する。また、蛍光体１１１に電子を衝突させるために、メタルバック１３０は電子放出素子からの電子を十分に透過させる必要がある。この点からメタルバックの厚さが上記範囲内に設定されるが、この厚さとしては、略１００ｎｍ程度が好適である。
【００３８】
また、先に述べたが、金属シート１２０の微細孔１２２の内面と金属シート１２０の背面基板側は、例えばサンドブラストによって絶縁性の黒色酸化膜が除去されている。このため、蛍光体１１１にチャージした電荷や蛍光体１１１で発生した２次電子は金属シート１２０とメタルバック１１４に移動するので、蛍光体１１１の帯電を防止できる。
【００３９】
さらに、金属シート１２０の厚さは蛍光体１１１の層の厚さよりも厚く２０μｍ以上であり、また、微細孔１２２の内面はサンドブラストにより、細かい凹凸が形成されている。このため、蛍光体１１１を塗布する際、細かい凹凸により濡れ性がよくなり、蛍光体１１１は透光性基板１１０側から見て滑らかな曲面である略Ｕ字形状（底部約１００μｍ、側部約２０μｍ程度）となる。従って、メタルバック１３０が微細孔１２２内部でも良好に形成でき、剥離しにくく、密着性が向上する効果がある。
【００４０】
図２は金属シートを背面基板側から見た上面図である。ここでは、図示を簡略化するために、画面が４ライン×５画素（１画素はＲ光，Ｇ光，Ｂ光を発光する３色画素で構成）で構成され、スペーサ用の凹部１２３が４箇所設けられているものとする。しかし、実際には、金属シート全体に、大気圧に耐えるに十分な多数のスペーサを配置する凹部１２３が多数設けられていることはいうまでもない。
【００４１】
図２において、金属シート１２０はマトリクス（２次元）状に設けられた多数の微細孔１２２を備えている。そして、微細孔１２２に塗布されて内在する蛍光体が発光することにより画素を形成する。図２では微細孔１２２が四角形である場合を示す。微細孔１２２内部に蛍光体が塗布されるので、画素形状は微細孔１２２の孔形状と一致するが、ブラウン管の場合と同様に、画素形状、即ち微細孔１２２の形状はこれに限定されるものではない。例えば、円形，長円形または丸くして角をなくした(即ち略Ｒを取った)四角形等であってもよい。各微細孔１２２内には、それぞれＲ蛍光体１１１Ｒ，Ｇ蛍光体１１１Ｇ，Ｂ蛍光体１１１Ｂが内在しており、蛍光体１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの３個の色画素でカラー表示を行う一組の画素を形成している。そして、光吸収層１２１が設けられた面とは逆側の面で画素間の所定の場所に複数の凹部１２３が設けられている。
【００４２】
図１からも明らかなように、凹部１２３は透光性基板１１０側から見て、光吸収層１２１の領域内にあり、この凹部にスペーサ３０を挿入配置しても、背面基板１から蛍光体１１１に到る電子線の軌道に影響を与える懸念はない。本発明では、凹部１２３の深さは、金属シートの厚さの略１／２の１０〜１２５μｍとする。
【００４３】
図３は金属シート上に形成された第１の実施形態であるメタルバックを背面基板側からみた上面図である。図３において、メタルバック１３０Ａは、金属シート１２０上に設けられているが、凹部１２３周りの所定領域を囲む開口部１３１Ａ内にはメタルバックが形成されておらず、開口部１３１Ａ内には凹部１２３と金属シート１２０が露呈している。即ち、本実施形態に係る加速電極は、凹部１２３を有する金属シート１２０とその上に積層された開口部１３１Ａを有するメタルバック１３０Ａの２層積層構造からなる。そして、この開口部１３１Ａ内の凹部１２３にスペーサ３０を挿入できるようにして、アセンブリを容易としている。即ち、スペーサ３０を凹部１２３に挿入するので、スペーサ３０に微小電流を流すことができスペーサの帯電を防止することができるとともに、スペーサの位置合わが簡単でスペーサ配設が容易であり、また配置精度を良好にできる。スペーサ３０を配置する精度は凹部１２３の形成精度によって定まるが、凹部は微細孔と同様、エッチングによって形成されるので、精度よく形成でき、スペーサ３０を表示基板１０１に対して精度よく容易に所定の位置に配置することができる。本発明では凹部１２３は直接的にはメタルバック１３０Ａに接続されてないが、電気的には間接的に接続されているので、前記特許文献４とは異なり、スペーサ３０の表示基板への接続は一度でよい。勿論、凹部１２３の形状は、挿入されるスペーサ３０の端面形状に相似であることはいうまでもない。
【００４４】
本図では、平板形状のスペーサ３０を配置するために細長い四角形（長方形）の凹部１２３が図紙面左右方向に設けられている。平面型表示装置にかかる大気圧に耐えるために、スペーサは複数必要であり、そのため、スペーサを挿入する凹部１２３も複数設けてある。それに対応して開口部１３１Ａも同数設けられている。勿論、図紙面上下方向に開口部と凹部を設けてもよいことはいうまでもない。なお、凹部１２３の深さは、金属シートの厚さの略１／２の以上とし、スペーサとの嵌合を考慮して深さを定める。
【００４５】
以上の通り、本実施形態によれば、表示基板においてスペーサ３０と当接する部分（すなわち金属シート１２０に形成された凹部１２３）を含む領域にはメタルバックが形成されないようにしている。すなわち、本実施形態に係るメタルバック１３０は、上記領域と対応する部分が開口部１３１とされている。このため、スペーサを接地する際、スペーサ３０がメタルバック１３０と干渉しないため、スペーサ３０がメタルバックを擦ってその微粉が飛散されることを防止できる。また、スペーサ３０が金属シート１２０を擦っても、金属シート１２０がＦｅ−Ｎｉ系合金の極低炭素鋼薄板で構成されているので、金属微粉が生じる恐れはない。
【００４６】
また、本実施形態に係る金属シート１２０はＦｅ−Ｎｉ系合金であるため、気密容器であるＦＥＤ内に含まれる表示基板や背面基板などから放出される不純物ガス中の酸素や水蒸気などと反応して酸化物の形で取り込むゲッター作用を有している（詳細は後述する）。本実施形態では、上記したようにメタルバック１３０Ａの開口部１３１Ａ内では、金属シート１２０が露呈しているので、金属シート１２０の表面が露呈した部分で不純物ガスである酸素や水蒸気などを取り込み、ＦＥＤ内部の気密状態を良好に保つことができる効果も有する。この効果は、金属シート１２０の表面が露呈している面積が大きい程大きくなる。したがって、上述した実施形態より後述する図５や図６に示す実施形態のほうが、その効果が大きい。
【００４７】
以下、Ｆｅ−Ｎｉ系合金のゲッター作用について述べる。Ｆｅ、Ｎｉ及びＦｅ−Ｎｉ合金、その他一般の金属は、雰囲気に酸素が存在することにより酸化される、換言すれば、酸素ゲッタ−として作用する。これは、例えば数１の反応が密閉系で平衡を保つ時、系の平衡酸素分圧は数２で与えられ、これより過剰の酸素が系に存在すればＦｅと反応し、Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅ酸化物となる。
【００４８】
4/3Fe+O2=2/3Fe2O3    …（数１）
logPO2=ΔＧ0/RTln10  …（数２）
（ただし、ΔＧ0は反応のギブス自由エネルギー変化）
平衡酸素分圧は温度の関数であり、ＦｅとＦｅ酸化物が平衡状態にある時の平衡酸素分圧（単位：気圧）は、例えば室温で数３に示すように非常に低くなる。
【００４９】
logPO2=-80〜-85  …（数３）
Ｎｉに関しても全く同じ理由で系の酸素を吸収する。従って密閉系内部の酸素総量が十分に少ない場合、金属スペーサであるＦｅ−Ｎｉ系合金の全てが酸化されることはなく、Ｆｅ−Ｎｉ系合金は酸素ゲッターとして作用する。これは系に水蒸気を含む場合も全く同様であり、数４に示す反応において、水蒸気と平衡を保つ酸素の絶対量が少なくなるため、水蒸気の分圧も低下する。
【００５０】
2H2+O2=2H2O  …（数４）
図７には、ＦｅおよびＮｉとそれぞれの酸化物が密閉系内で平衡状態を保つときの、平衡酸素分圧を示す。平衡酸素分圧は温度の上昇に伴い高くなるが、ＦＥＤの真空部分の酸素量に比べれば十分に低い値となる。
【００５１】
上記したように、凹部１２３上にメタルバックがないと、スペーサ３０を凹部１２３に挿入しても、スペーサ３０とメタルバックとが干渉しないが、凹部１２３とその周辺にメタルバックを形成しない方法としては、本実施形態以外にも種々考えられる。図４〜図６を用いて、他の実施形態について以下述べる。
【００５２】
図４はメタルバックの第２の実施形態を示す上面図である。図４において、メタルバック１３０Ｂは凹部１２３ごとに開口部が形成されておらず、凹部１２３のある行方向全体に開口部１３１Ｂが形成されている。図３と同様、凹部１２３上にはメタルバックがないので、スペーサ３０を凹部１２３に挿入しても、メタルバックと干渉することはない。
【００５３】
図５はメタルバックの別の実施形態を示す上面図である。図５では、メタルバックは金属シートの蛍光体が内在する領域上に形成されている。図５（ａ）図は第３の実施形態であり、メタルバック１３０Ｃは金属シート１２０の蛍光体が内在する領域上に櫛の歯状で形成されている。
【００５４】
ところで、前述したように、加速電極は金属シート１２０とメタルバック１３０の２層積層構造であり、その抵抗は次のとおりである。銅の導電率を１００とした場合の、メタルバック１３０の部材であるアルミニウムの％導電率は６２であるのに対して、金属シート１２０の部材Ｆｅ−Ｎｉ系合金の％導電率は３と低い（電気・電子材料ハンドブック，５９７〜６０２頁，１９８７年初版，朝倉書店）。しかしながら、メタルバック１３０の厚さ略１００ｎｍに比べ金属シート１２０の厚さは２０μｍと１００倍以上厚いので、金属シート１２０の面積抵抗はメタルバック１３０のそれより１／約４．８倍（＝３００／６２）以下となる。このため、メタルバックと金属シートの並列接続により加速電圧の抵抗損失をより小さくすることができる。これは直流や低周波電流に対しては成立する。
【００５５】
しかし、何らかの原因で異常放電が生じた場合には、放電電流は瞬時に流れるので、高周波成分を含むことになり、表皮効果を考慮する必要がある。高周波電流は導体表面近傍を流れ、導体中心を流れないので、この場合には％導電率の大きいメタルバック側を流れることになる。したがって、高周波電流である放電電流は、２０μｍ以上の厚さを有するが高周波抵抗の大きい金属シート１２０より、厚さ略１００ｎｍ程度の抵抗の小さいメタルバック１３０を流れることになる。
【００５６】
ここで、メタルバックを図３、図４のように金属シート上のほぼ全領域に設けた場合に比べ、図５（ａ）のように金属シートの蛍光体が内在する領域上に設けると、電流の流れる幅（導電路の幅）が狭くなるので抵抗が大きくなり、インダクタンスも大きくなる。この結果、異常放電時にメタルバック１３０に流れる放電電流を小さくすることができる。このことにより、異常放電時に流れる過大電流による電子放出素子等の破壊を低減することができる。
【００５７】
なお、開口部１３１Ｃ２はなくてもよい。しかし、異常放電時の電子放出素子等の破壊低減を考慮すると、開口部１３１Ｃ２はあるのが好ましい。
【００５８】
図５（ｂ）は第４の実施形態である。図５（ｂ）では、メタルバック１３０Ｄは金属シート１２０の蛍光体が内在する領域上のみに形成されている。なお、開口部１３１Ｄ２はなくてもよい。しかし、異常放電時の電子放出素子等の破壊低減を考慮すると、開口部１３１Ｄ２はあるのが好ましい。
【００５９】
図５（ｃ）は第５の実施形態である。図５（ｃ）では、メタルバック１３０Ｅが金属シート１２０の蛍光体が内在する領域上のみに連続する一筆書き形状に形成されているので、図５（ａ）及び（ｂ）に比べて、抵抗やインダクタンスが大きくなり、異常放電時の電子放出素子等の破壊を更に低減することができる。なお、開口部１３１Ｅ２はなくてもよいが、異常放電時の電子放出素子等の破壊低減を考慮すると、開口部１３１Ｅ２はあるのが好ましい。
【００６０】
また、図５でも、図３と同様、凹部１２３上にはメタルバックがないので、スペーサ３０を凹部１２３に挿入しても、スペーサ３０とメタルバックが干渉せず、メタルバックの微粉が飛散することはない。
【００６１】
図６はメタルバックの更に別の実施形態を示す上面図である。図６では、メタルバックが色画素単位または画素単位に分離されて形成されている。図６（ａ）は第６の実施形態であり、メタルバック１３０Ｆは色画素ごとに分離されている。図６（ｂ）は第７の実施形態であり、メタルバック１３０Ｇは蛍光体１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂの３個の色画素でカラー表示を行う一組の一画素ごとに分離されている。このように、メタルバックを色画素単位または画素単位に分離して形成することにより、各メタルバック間に高周波抵抗値の高い金属シートが複数介在することになる。この結果、異常放電時の放電電流を図３〜図５の実施形態の場合より小さくできるので、電子放出素子等の破壊をさらに低減することができる。また、図６でも、図３と同様、凹部１２３上にはメタルバックがないので、スペーサ３０を凹部１２３に挿入しても、メタルバックの微粉が飛散することはない。なお、１３１Ｆ，１３１Ｇは金属シート１２０が露呈している複数の分離したメタルバック１３０Ｆ，１３０Ｇで囲まれた開口部である。
【００６２】
図３〜図６で述べたメタルバック１３０は、メタルマスクを用いてアルミニウム（Ａｌ）を従来と同様に真空蒸着（公知技術）して容易に形成することができる。また、金属ペースト（例えば銀ペースト）を用いて印刷法で形成することもできる。なお、蛍光体を塗布後、フィルミング工程を経てアルミニウム真空蒸着または銀ペースト印刷でメタルバックを形成することはいうまでもない。
【００６３】
以上述べたように、本実施形態によれば、蛍光体１１１を内在する複数の微細孔１２２が形成され、かつ透光性基板１１１側の面に黒色酸化膜を形成して光吸収層１２１とされた金属シート１２０を用いている。そしてこの金属シート１２０の背面基板１側の面に複数の凹部１２３を設け、この各凹部１２３を囲う所定領域に対応して開口部１３１が形成されたメタルバック１３０をこの金属シート１２０上に積層して２層積層構造の加速電極を構成している。このメタルバック１３０の開口部１３１内に露呈した金属シート１２０上の凹部１２３にスペーサ３０を挿入して配設することにより、コントラストを低下させることなく、スペーサ３０の帯電を防止できる。更に、スペーサ３０を精度よくかつ位置合わせずれを抑えて、一回の作業で容易に表示基板１０１にアセンブリできる。しかも、金属シート１２０の凹部１２３を囲む領域にメタルバックが形成されてないので、スペーサ３０を凹部１２３に挿入してもメタルバックを擦ることがない。従って、この摩擦に伴うメタルバック微粉の飛散を防止でき、背面基板１の電子放出素子や配線回路等を短絡させる恐れをなくすことができる。なお、スペーサ３０が金属シート１２０を擦っても、金属シート１２０がＦｅ−Ｎｉ系合金の極低炭素鋼薄板で構成されているので、金属微粉が生じる恐れはない。
【００６４】
以上述べた本発明の実施形態では、Ｆｅ−Ｎｉ系合金の極低炭素鋼薄板を黒化処理した金属シート１２０を透光性基板１１０に固着する際、透光性基板１１０に固着部材を塗布するようにした。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、黒化処理が施されていない金属シート１２０に、黒色顔料を混ぜて黒色とされた固着部材を塗布して透光性基板１１０を固着するようにしてもよい。即ち、黒化処理を施さない金属シート１２０´にガラスペーストと黒色顔料を含んだ黒色顔料ペーストとを、微細孔１２２を避けて印刷し、透光性基板１１０を固着する。このとき、光吸収層１２１も同時に形成される。このようにすれば、金属シート１２０に黒化処理を施さないので、金属シート１２０の微細孔１２２の内壁、及びメタルバックが形成される面から黒色酸化膜を取り除く工程（例えばサンドブラスト）を省くことができる。勿論、微細孔１２２の内壁に濡れ性をよくするために細かい凹凸を設ける作業は必要である。
【００６５】
このように、本発明によれば、スペーサとメタルバックとの干渉(摩擦)を防止してスペーサを表示基板に取り付けることができる。従って、上記干渉に伴って発生するメタルバック微粉によって、背面基板上の電子放出素子や配線回路等が短絡することを防止できる。また、スペーサとメタルバックとを直接接触させることなくスペーサの帯電を抑制することが出来る。更に、本発明によれば、精度よく、かつ位置合わせずれを抑えてスペーサを取り付けることができ、そのスペーサの取り付けを、容易にかつ一度の作業で行うことができる。その結果、本発明によれば、ＦＥＤ等の平面型表示装置において、その信頼性及び／または生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態を示す平面型表示装置の概略構成図。
【図２】金属シートを背面基板側から見た上面図。
【図３】第１の実施形態であるメタルバックを背面基板側からみた上面図。
【図４】メタルバックの第２の実施形態を示す上面図。
【図５】メタルバックの第３，第４，第５の実施形態を示す上面図。
【図６】メタルバックの第６，第７の実施形態を示す上面図。
【図７】Ｆｅ、Ｎｉとそれぞれの酸化物が密閉系内で平衡状態を保つときの平衡酸素分圧を示す図。
【図８】平面型表示装置における蛍光体の一配置例を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１…背面基板、１０…絶縁性基板、１９…電子放出素子形成層、３０…スペーサ、
１０１…表示基板、１１０…透光性基板、１１１…蛍光体、１１２…固着層、
１１５…フリットガラス、１１６…枠、１２０…金属シート、１２１…光吸収層、
１２２…微細孔、１２３…凹部、１３０…メタルバック、１３１…開口部、
１５０…ブラックストライプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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