(57)【要約】【課題】  簡易なプロセスにより高圧印加型の電界放出表示装置の製造を可能にすると共に、根本的に長期真空特性並びに導通特性を維持できる電界放出表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の電界放出表示装置は、基板面上に画像表示領域を有する第１の基板と、この第１の基板に対向して配置され、基板面上に電子放出部及び電子放出部から放出される電子を制御するための電子制御部が形成された第２の基板とを有し、画像表示領域に高圧を供給するための高圧端子が、第１及び第２の基板間のスペーサに埋め込まれて導出されて成ることを特徴とする。【選択図】        図１
2005085581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面上に画像表示領域を有する第１の基板と、該第１の基板に対向して配置され、基板面上に電子放出部及び前記電子放出部から放出される電子を制御するための電子制御部が形成された第２の基板とを有し、
前記画像表示領域に高圧を供給するための高圧端子が、前記第１及び第２の基板間のスペーサに埋め込まれて導出されて成る
ことを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項２】
前記高圧端子が、前記スペーサと気密的に接着する表面酸化膜を形成する金属材料で形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項３】
前記スペーサがガラスで形成され、前記高圧端子が前記ガラスに近い熱膨張係数を有する金属材料で形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項４】
前記高圧端子が、排気処理での熱によっても前記スペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項５】
前記高圧端子が、動作時の前記高圧端子に生じるジュール熱によっても前記スペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項６】
前記高圧端子が、金属線または金属箔を芯金として形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項７】
前記高圧端子が芯金として５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ−６Ｃｒ、４７Ｎｉ−６Ｃｒのうちの少なくとも１種を用いて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項８】
前記高圧端子に前記画像表示領域に接触する弾性接触片が一体に設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項９】
前記弾性接触片が、前記画像表示領域の面との接触傷を防ぐような接触部形状を有し、熱プロセスに耐える耐熱導電材料で形成されて成る
ことを特徴とする請求項８記載の電界放出表示装置。
【請求項１０】
前記高圧端子が周縁形状の前記スペーサとプレス成形により一体に形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【請求項１１】
前記高圧端子が前記周縁形状のスペーサの一部を構成する部材とプレス成形により一体に形成されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出表示装置、いわゆるフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面型表示装置（フラットパネルディスプレイ：ＦＰＤ）の１つとして電界放出表示装置が知られている。図１３及び図１４は、従来の電界放出表示装置の模式的な断面構造を示す。この電界放出表示装置１は、蛍光面２を内面に形成したアノード基板３と、電界放出素子４を形成したカソード基板５とを相対向して配置し、周囲部分に気密封止して構成される。
【０００３】
アノード基板３は、板ガラスまたはガラスパネル上に、電子照射により発光する蛍光体層１１と高圧印加の全面電極さらにコントラスト向上の遮光として働くブラックマトリックス層８、並びに表示面への発光効率を高めるためのメタルバック層１２が形成される。蛍光体層１１及びブラックマトリックス層８は、例えば一方向（紙面と直交する方向）に帯状に形成されて成る。カソード基板５は、板ガラスまたはガラスパネル上に、他方向（紙面に沿う方向）形成されたカソード電極１３と、絶縁層１５を介してこのカソード電極１３と直交する方向（上記一方向）に帯状に形成されたゲート電極１４と、さらに両電極１３及び１４の交叉領域に形成された電子放出部１６とが形成され、電界放出素子４が形成される。
【０００４】
電子放出部１６は、絶縁層１５及びゲート電極１４の開口１７内に臨みカソード電極１３上に形成されている。電子放出部の例としては、材料にＭｏ等を用いたスピントがた、カーボンナノチューブを用いたＣＮＴ型が知られている。アノード基板３及びカソード基板５を対向させた空間は、電界放出による電子を蛍光面２に照射する必要があり、真空に維持される。従来の筐体構造においては、対向する両基板３及び５の空間内部に支柱構造（支柱部分１０）を設けることで大気圧による変形、破壊を防いでいる。
【０００５】
電界放出表示装置として低圧駆動型の場合は、アノード基板とカソード基板の間隔が例えば２００μｍ程度と非常に狭い。この駆動型の電界放出表示装置では、シール部とは別に設けた高精度に間隔を確保するスペーサにより、アノード基板とカソード基板間の間隔を維持し、外縁部にフリットガラスを溶接して真空維持筐体を形成している。この場合、アノード基板への電気的な接続は、アノード基板に形成された蛍光体層を覆うメタルバック層と電気的に接続され、且つアノード基板にパターニングされた薄膜導電膜（例えば、クロム膜、カーボン膜）による高圧引き出し電極部を介して行われる。
【０００６】
また、高圧駆動型の電界放出表示装置では、真空筐体の排気孔を利用してアノード基板の導電電極に垂直に接続される引き出しセンサ部を導出する構成が行われている（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−５０２４１号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の真空筐体を有する電界放出表示装置では、次のような問題が生じることがあった。アノード基板にパターニングされた高圧引き出し電極部を有する構造においては、フリットガラスからなるガラスシールウォールが溶融固着される際に、引き出し電極部も加熱され、ガラスシールウォール中への拡散を起こし、引き出し電極部に部分的な遮断を生じたり、導通特性の低下を引き起こす。さらに、ガラスシールウォールが変質し、その封止性能をも低下させてしまうなどの問題を引き起こす。この対策として、電極拡散防止層を付加する構造により導通不良を回避する手法も提案されているが、反面プロセスが煩雑化する。さらには根本的な対策とは云えないといった問題が残る。
【０００８】
一方、排気孔或いはカソード基板に電極取り出し孔を加工して封着する構造においては、アノード基板の導電部と引き出し線との接触圧不安定化による導通性能劣化、またシール／排気プロセスでの工程の煩雑化に伴う大型化への支障となる。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑み、簡易なプロセスにより高圧印加型の電界放出表示装置の製造を可能にすると共に、根本的に長期真空特性並びに導通特性を維持できる電界放出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】
【００１０】
本発明の電界放出表示装置は、基板面上に画像表示領域を有する第１の基板と、この第１の基板に対向して配置され、基板面上に電子放出部及び前記電子放出部から放出される電子を制御するための電子制御部が形成された第２の基板とを有し、画像表示領域に高圧を供給するための高圧端子が、第１及び第２の基板間のスペーサに埋め込まれて導出されて成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電界放出表示装置では、高圧端子が第１及び第２の基板間の間隔を規制するスペーサに埋め込まれて導出されるので、高圧端子とガラスフリットと反応することがなく、断線、リーク電流等が発生しない。また、第１及び第２の基板間の間隔が広く設定できる。高圧端子の形成プロセスが簡単化される。高圧印加の安定性が確保できる。
【００１２】
高圧端子としては、スペーサと気密的に接着される表面酸化膜を形成する金属材料で形成することが好ましい。
この場合、スペーサをガラスで形成し、高圧端子をガラスに近い熱膨張係数を有する金属材料で形成することができる。
高圧端子としては、排気処理での熱によってもスペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成することが好ましい。
高圧端子としては、動作時の高圧端子に生じるジュール熱によってもスペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成することが好ましい。
【００１３】
高圧端子は、金属線または金属箔を芯金として形成することができる。
高圧端子は、芯金として５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ−６Ｃｒ、４７Ｎｉ−６Ｃｒのうちの少なくとも１種を用いることが好ましい。
【００１４】
高圧端子には、画像表示装置に接触する弾性接触片を一体に形成することが好ましい。
弾性接触片は、画像表示領域の面との接触傷を防ぐような接触部形状を有し、熱プロセスに耐える耐熱導電材料で形成することできる。
【００１５】
高圧端子は、周縁形状のスペーサとプレス成形により一体に形成することができる。高圧端子は、周縁形状のスペーサの一部を構成する部材とプレス成形により一体に形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電界放出表示装置によれば、高圧端子が画像表示領域を有する第１の基板と、電子放出部及び電子制御部が形成された第２の基板との間に封止されたスペーサに埋め込まれて導出されるので、長期的に高真空を維持し、導通性能を高くすることができる。低圧印加型の電界放出表示装置に比べて第１の基板及び第２の基板間の間隔を広く設定できる高圧印加型の電界放出表示装置に対して、長期真空特性ならびに導通性能を高い信頼性で維持することができる。しかも、簡易な製造プロセスで高圧印加型の電界放出表示装置を製造することができる。高圧印加の安全性確保により、陰極線管で利用されている高圧高輝度蛍光体を利用することができ、電界放出表示装置の発光量を一層増加させることができる。
【００１７】
高圧端子、スペーサと気密的に接着させる表面酸化膜を形成する金属材料で形成することにより、電界放出表示装置において長期的な真空維持と導通性能を確保することができる。
スペーサをガラスで形成し、高圧端子をガラスに近い熱膨張係数を有する金属材料で形成することにより、長期的な真空維持と導通性能を確保することができる。
高圧端子を、排気処理での熱によってもスペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成することにより、排気処理時の加熱によりスペーサが破損することなく、真空筐体への気体リークを防止することができる。
高圧端子を、動作時の高圧端子に生じるジュール熱によってもスペーサとの間の気密を維持する金属材料で形成することにより、高圧端子に流れる高電流に基づくジュール熱によりスペーサが破損することがなく、真空筐体への気体リークを防止することができる。
【００１８】
高圧端子を、金属線または金属箔を芯金として形成することにより、スペーサと一体に形成することができる。
高圧端子を芯金として５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ―６Ｃｒ、４７Ｎｉ―６Ｃｒのうちの少なくとも１種を用いることにより、電界放出表示装置において長期的に高真空を維持し、導通性能を高くすることができる。
【００１９】
高圧端子に画像表示領域に接触する弾性接触片を一体に形成することにより、高圧端子と画像表示領域との電気的接続を確保することができる。この弾性接触片を画像表示領域の面との接触傷を防ぐような接触部形状を有し、熱プロセスに耐える耐熱導電材料で形成することにより、高圧端子と画像表示領域との電気的接続を安定にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本実施の形態においては、簡易なプロセスにより高圧印加型の電界放出表示装置を製造できるようにすると共に、根本的に長期真空特性並びに導通特性を維持できる真空筐体を構成する。真空筐体は、蛍光面を形成した第１の基板、いわゆるアノード基板と、電子放出部及び電子制御部からなる電子放出冷陰極構造を形成した第２の基板、いわゆるカソード基板とを所定間隔を保持して相対向させ、両周縁部をスペーサ、本例ではガラスコア部を有するシールウォールを介してフリットガラスにて貼り合せて構成する。または、真空筐体は、蛍光面を形成した第１の基板、いわゆるアノード基板と、電子放出部及び電子制御部からなる電子放出冷陰極構造を形成した第２の基板、いわゆるカソード基板とを所要間隔を保持して相対向させ、両周縁部をスペーサ、本例ではガラスコア部を有するシールウォールを介してフリットガラスにて貼り合せると共に、カソード基板の背面側に第３の基板、いわゆる背面基板とカソード基板とを所要間隔を保持して相対向させ、両周縁部をスペーサ、本例ではガラスコア部を有するシールウォールを介してフリットガラスにて貼り合せて構成する。本実施の形態では、特にこの真空筐体において、高圧端子を、アノード基板とカソード基板を封止するスペーサに封入されて芯金によって導出し、アノード電極面に対しては芯金に溶接した弾性接触片すなわちスプリングを介して接触させ、アノード電圧の印加とアノード電流の取り出しを安定化するように構成する。
【００２１】
アノード電圧／アノード電流取り出し用の高圧端子としては、封着相手のスペーサ、例えばガラススペーサとの熱膨張マッチング、ならびに強固な封着を得るための健全な酸化膜を構成する金属材料にて構成し、且つ真空筐体のシール熱プロセス、ならびに電気伝導時のジュール熱に対して真空を維持できる金属材料にて構成する。金属材料の形態としては、金属線、または金属箔を芯金とする。芯金の材質としては、例えば５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ―６Ｃｒ、４７Ｎｉ―６Ｃｒとすることができる。アノード電極層と接触するスプリング先端形状は、接触傷ならびに電極膜剥れを防ぐような接触部形状を有し、筐体の熱プロセスによる変形を抑える耐熱導電材料、例えばインコネル材等にて構成する。
【００２２】
本実施の形態では、周縁形状のガラス材に高圧端子となる芯金をプレス成型処理し、スペーサと芯金が一体化したものを用いる。または周縁形状スペーサの一部を構成する形状ガラスに予め高圧端子となる芯金をプレス成型にて封入加工処理ガラスピースを筐体貼り合わせ時に組み込んでも良い。
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１、図２及び図３（要部の拡大図）は、本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態を示す。本例は３枚パネル構成の電界放出表示装置に適用した場合である。本実施の形態に係る電界放出表示装置２１は、基板表面に画像表示領域である蛍光面２２を有する第１の基板、即ちアノード基板２３と、基板表面に電子放出部２４及び電子放出部２４から放出される電子を制御するための電子制御部、いわゆるゲート電極２５が形成された第２の基板、即ちカソード基板２６と、カソード基板２６の電子放出部２４を有する面と反対の面に対向して配置された第３の基板、即ち背面基板２７とから真空筐体３３が形成され、アノード基板とカソード基板間を封止するガラスシールウォール３５Ａ内を通して高圧を供給する高圧端子、即ちアノード端子１００を導出して構成される。アノード基板２３、カソード基板２６及び背面基板２７は、例えば平面ガラスパネルで形成される。アノード基板２３とカソード基板２６は、所要の間隔を置いて周縁部でシール（封止）され、内部を真空状態とした閉空間、いわゆる発光作用を行う前面空間３１が形成される。カソード基板２６と背面基板２７は、所要の間隔を置いて周縁部でシール（封止）され、内部を真空状態とした閉空間、いわゆる背面空間３２が形成される。
【００２５】
これらアノード基板２３とカソード基板２６と背面基板２７とにより、前面空間３１及び背面空間３２が形成され、且つ前面空間３１内に支柱を有しない真空筐体３３が構成される。アノード基板２３とカソード基板２６は、周縁部において所要間隔を保持するように、第１のスペーサ、本例ではガラスコア部を有する周縁形状の第１のガラスシールウォール３５Ａを挟んでフリットガラス３６にて接合され気密シールされる。カソード基板２６と背面基板２７は、両基板２６及び２７の周縁間に所要間隔を保持するように、第２のスペーサ、本例ではガラスコア部を有する周縁形状（枠状）の第２のガラスシールウォール３５Ｂを挟んでフリットガラス３６にて接合して気密シールされる。
【００２６】
アノード基板２３の蛍光面２２は、カラー蛍光面の場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色蛍光体層４１［４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ］と、各蛍光体層４１間にあってコントラスト向上の遮光層として働くブラックマトリックス層４３とからなり、この蛍光面２２上に電子ビーム照射による蛍光体層４１からの発光線を観察者側に効率良く反射させるための反射層としてのメタルバック層４２が形成される。このメタルバック層４２に外部からアノード電極が印加されるように成される。
各色蛍光体層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、例えば紙面と直交する方向に延びるストライプ状に形成される。ブラックマトリックス層４３は、例えばカーボンストライプで形成される。
【００２７】
カソード基板２６においては、基板面上に一方向（即ち、紙面に沿う方向）に延びる帯状のカソード電極２８が複数平行に配列される。このカソード電極２８を含む面上に絶縁層２９が形成され、絶縁層２９上にカソード電極２８と直交するように他方向（即ち、紙面と直交する方向）に延びる帯状のゲート電極２５が複数平行うに配列される。さらに、カソード電極２８とゲート電極２５との交叉領域において、カソード電極２８に接続された電子放出部２４が形成される。本例ではカソード電極２８上に電子放出部２４が形成され、上記交叉領域のゲート電極２５及び絶縁層２９に電子放出用の開口３０が形成され、開口３０の底面に電子放出部２４が臨むように形成される。これらカソード電極２８、電子放出部２４及びゲート電極２５により電界放出素子が構成される。電子放出部２４が形成される交叉領域は、アノード基板２３側の一画素の蛍光体層４１に対応する。
【００２８】
電子放出部２４は、図１及び図２では平面型の電界放出素子が例示されているが、他の形式の電界放出素子であっても構わない。例えば、カソード電極２８上に導電材料からなる円錐形の電子放出部が形成されていれば、いわゆるスピント型の電界放出素子である。また、導電材料からなる電子放出層もゲート電極２５ならびに絶縁層２９と共に通じる開口３０が形成され、開口３０内に露出した電子放出層の端部が電子放出部とされていれば、エッジ型の電界放出素子である。また、ゲート電極２５及び絶縁層２９に形成された開口３０内部のカソード電極２８上にカーボンナノチューブのような針状の導電材料を一定の間隔で離間させて電子放出部が形成されている電界放出素子でも構わない。なお、一画素の領域内の電子放出用の開口３０は、１つあるいは複数であっても構わない。また、開口３０の形状並びに配列に関しても任意であり、スリット状あるいはメッシュ状の開口であっても構わない。
【００２９】
カソード基板２６には、排気用の１つ以上の貫通孔、本例では有効画面から外れた無効領域の四隅に対応して４つの貫通孔４５が形成される。また、背面基板２７には、１つ以上の排気口、本例では基板中央に１つの排気口４６が形成され、この排気口に排気管（即ち、チップオフ管）４７が接続される。排気管４７は背面基板２７にフリットガラスにて接合される。真空筐体３３は、排気管４７を通して空間３１及び３２内が真空排気され、真空排気後に排気管４７が封止される。
【００３０】
ガラスコア部を有する周縁形状のガラスシールウォール３５［３５Ａ、３５Ｂ］は、アノード基板２３及びカソード基板２６と同一のガラス素材にて形成することが望ましい。周縁形状は、アノード基板２３の蛍光面２２が形成されている領域、いわゆる有効画面領域を最低限の開口領域とし、アノード基板２３及び背面基板２７の外形を最大外形とする。周縁形状のガラスシールウォール３５の形状は、開口部を有した枠形状でもよく、または短冊状のガラスシールウォール３５の組み合わせにより形成しても良い。
【００３１】
そして、アノード基板２３及びカソード基板２５間を所要間隔を保持して封止する第１のガラスシールウォール３５Ａには、この第１のガラスシールウォール３５Ａに埋め込まれるようにして高圧端子、いわゆるアノード端子１００が貫通導出される。このアノード端子１００は、アノード導電膜、例えばアノード基板２３の有効画面より外れた無効領域にまで延長したブラックマトリックス層４３、またはメタルバック層４２にアノード電圧を印加し且つアノード電流を取り出すための端子となる。本例では、アノード端子１００がメタルバック層４２に電気的に接続されるようになされる。図２は、アノード基板２３とカソード基板２６と高圧端子１００の部分の要部を示す。
【００３２】
アノード端子１００は、例えば図４に示すように、周縁形状のガラスシールウォール３５Ａの一部を構成するガラスピース１０１にプレス成型にて埋め込むように形成することができる。その他、アノード端子１００は、図６に示すように、周縁形状のガラスシールウォール３５Ａにプレス成型にて一体の埋め込むように形成することができる。このアノード端子１００の真空筐体３３内側の一端には、図５に示すように、アノード導電膜のメタルバック層４２との電気的導通を確保するための弾性接触片（いわゆる接触用アノードスプリング）１０４が一体に溶接される。この弾性接触片１０４は、例えばリボン状をなしその中央部がアノード端子１００となる金属線の一端に溶接されると共に、金属線を中心に左右対称にＶ字状に延長されて形成される。
【００３３】
アノード端子１００は、金属線または金属箔を芯金として形成される。本例では金属線を芯金としてアノード端子１００が形成される。アノード端子１００の芯金材料としては、表１に示すような金属材料を用いることができる。好ましくは、５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ−６Ｃｒ、４７Ｎｉ―６Ｃｒ等のように、封着相手のガラスとの熱膨張特性に近く、且つ強固な封着を得るための健全な表面酸化膜を形成する金属材料にて構成される。
【００３４】
【表１】
2005085581.tif 000003
【００３５】
アノード端子１００における芯金のガラスシールウォール３５Ａへの封入形態としては、前述したように、ガラスピース１０１に金属線をプレス成型で封入するか（図４参照）、或いは枠形状のガラスシールウォール３５Ａに金属線をプレス成型で封入することができ、少なくとも１本以上のアノード端子１００をガラスシールウォール３５Ａに組み込むことが必要である。但し、アノード基板２３及びカソード基板２６の貼り合わせ時に、その間隔精度をガラスシールウォール３５Ａの寸法精度にて規定する必要がある場合には、要求精度に対して面平坦性ならびに規定板厚が得られるようにガラスシールウォール３５Ａのガラス両表面を研磨等による追加工を行う必要がある。
【００３６】
アノード端子１００金属線に溶接される弾性接触片１０４は、筐体３３の貼り合わせの熱プロセス等による熱変形によるスプリング圧の劣化が抑えられるインコネル材のような耐熱性金属材料が好適である。さらに、弾性接触片１０４のメタルバック層４２と接触する先端部は、メタルバック層４２の接触面に対する接触傷、ならびにメタルバック層剥れを防ぐ形状、例えば半球面状に成型することが望ましい。図５Ａ，Ｂは、アノード端子１００への弾性接触片１０４の取り付け形態の例を示す。弾性接触片１０４は、図５Ａに示すように１つ設けてもよく、図５Ｂに示すように複数設けてもよい。
【００３７】
カソード基板２６は、アノード基板２３及び背面基板２７より大きく形成し、少なくともアノード基板２３より大きく形成し、３枚の基板２３、２６及び２７をフリットシールした状態でカソード電極２８、ゲート電極２５が外部に導出されるように構成することができる。
【００３８】
真空筐体３３は、従来の真空筐体に対してウォール及びスペンサーに相当する支柱構造をなくし、アノード電極とカソード電極間が構造的、物理的につながることがないように構成される。真空筐体３３では、支柱構造に相当する真空強度を、アノード基板２３及び背面基板２７、並びに両基板２３、２７の貼り合せに使っているカソード基板２６を挟む形で形成された周縁形状のガラスギャップで作るガラス筐体にて得ている。さらに、発光に作用する前面空間３１の空間距離の維持もこのガラス筐体にて兼ねる。
【００３９】
アノード基板２３と背面基板２７は、前面空間３１の真空時に変形が起こらず且つ真空応力に耐え得る板厚で形成される。両基板２３及び２７は、互いに同じ板厚のガラス基板で形成される。
カソード基板２６は、アノード基板２３及び背面基板２７より薄いガラス基板で形成され、アノード基板２３及び背面基板２７に対して駆動電極（カソード電極、ゲート電極）の引き出し分だけ大きく形成される。本例では、カソード基板の厚みが１．３ｍｍ〜３．０ｍｍの汎用な板ガラスで形成され、３枚の基板２３、２６、２７を貼り合せた状態でアノード基板２３及び背面基板２７より５ｍｍ以上大きく、例えば左右両側に５ｍｍ以上延長して、あるいは全周に５ｍｍ以上延長するように大きく形成することができる。
【００４０】
本実施の形態では、アノード基板２３及び背面基板２７の板ガラスに強化処理を施している。この真空筐体３３では、風冷物理強化処理を施しガラス表層に圧縮応力を入れることでガラス強度として未処理ガラスの３倍以上を確保している。なお、強化処理に関しては必要な強度を確保できれば、イオン置換による化学強化法、レーザビームによるレーザ強化法等の手段を用いることもできる。
【００４１】
本実施の形態では、支柱レス構造とするため、従来の支柱構造に相当する強度を各アノード基板２３及び背面基板２７のガラスの厚みで得る。しかし、このガラスの厚みが厚すぎると、重量増、高コストにつながる商品性を損ねる。一方、ガラスの厚みが薄すぎると大気圧による真空筐体３３が変形、破壊するなど製品性能ならびに安全上の問題が生じる。ゆえに、ガラスの厚みは筐体３３の大きさに応じて望ましい範囲がある。
【００４２】
アノード基板２３及び背面基板２７のガラス厚みの上限は、商品性の観点から決められる。すなわち、同じ画面サイズの通常の陰極線管の重量を越えない厚さに決められる。電界放出表示装置は、平面カソードを用いるため陰極線管より薄く、軽く構成できる。陰極線管の短所の１つに重量が大きい点があるため、電界放出表示装置が少なくとも同じ画面サイズの陰極線管より重い場合、商品性を損ねることになる。このような理由からアノード基板２３及び背面基板２７のガラス厚みの上限が設定される。
【００４３】
アノード基板２３及び背面基板２７のガラス厚みの下限は、一般の陰極線管の安全基準を電界放出表示装置に置き換えて、筐体３３に許容できる最大真空応力から決められる。図８は、アノード基板２３及び背面基板２７において、各画面サイズで望ましいガラス板圧範囲Ｑを計算した結果を示す。図８において、縦軸はガラス板厚（ｍｍ）、横軸は筐体の有効画面サイズ（対角線のインチサイズ）を示す。直線ａは基板ガラスの最大厚みであり、ｙ＝０．５１ｘ＋６．１の関係式で得られる。直線ｂは基板ガラスの最小厚みであり、ｙ＝０．３２ｘ＋３．９の関係式で得られる。
基板ガラスの厚みをｔ１（ｍｍ）、筐体３３の有効画面サイズをＡとすると、基板ガラスの厚みｔ１は、式１に示す関係にある。
【００４４】
（式１）
０．３２×Ａ＋３．９≦ｔ１≦０．５１×Ａ＋６．１
【００４５】
例えば３２インチにおいて、陰極線管の重量は４８ｋｇ程度であり、電界放出表示装置でこの４８ｋｇ以下にするためには、ＦＥＭシミュレーションで計算すると、ガラス板厚は２２２．５ｍｍ以下でなければならない。
一方、表２は板ガラスを用いた真空筐体の実用強度を示す。表１に示すように、各基板２３，２７にフロート法で作製した板ガラスを用いた場合、筐体３３の最大真空応力として３．７５ｋｇｆ／ｍｍ２まで許容できる。実際に筐体を作製し、防爆試験を実施した結果、ガラス基板の表面にガラス飛散防止用のフィルム及びガラス基板の周囲にガラス飛散用のテープを貼れば、上記許容応力まで安全上問題ないことを確認できた。例えば３２インチにおいて、筐体の最大真空応力を上記許容応力以下にするためには、ＦＥＭシミュレーションで計算すると、ガラス板厚は１４ｍｍ以上となる。
【００４６】
【表２】
2005085581.tif 000004
【００４７】
また、本実施の形態の真空筐体３３において、最大真空応力を低減するためには、図９Ａに示すように、筐体周囲の角を丸めること、即ちアール形状にすることが望ましい。また、図９Ｂに示すように、背面基板２７側の巨体形状をファンネル形状にすることが望ましい。筐体をこのような形状にすることにより、式１を満たす中でよりガラス板厚を薄くすることができる。
【００４８】
しかし、ガラスの厚みが厚すぎると、重量増、高コストにつながり商品性を損ねる。一方、ガラスの厚みが薄すぎると大気圧による真空筐体３３の変形、破壊するなど製品性能ならびに安全上の問題が生じる。本実施の形態では、このアノード基板２３及び背面基板２７に強化処理を施している。この真空筐体３３では、風冷物理強化処理を施しガラス表層に圧縮応力を入れることでガラス強度として未処理ガラスの３倍以上を確保している。なお、強化処理に関して必要な強度を確保できれば、イオン置換による化学強化法等の手段を用いることもできる。
【００４９】
ここで、真空筐体３３においては、真空変形と真空応力に耐え得る構造理想形は筐体を球形にすることである。本例の真空筐体は３枚の基板からなり、中央のカソード基板２６を挟んで、略対称形にアノード基板２３と背面基板２７は配置された構成になっている。真空変形を嫌うカソード基板２６は大気圧を受けないので、アノード基板２３及び背面基板２７より薄いガラス基板で構成することができる。一方、アノード基板２３及び背面基板２７では、図９に示すように、周縁部分を出来るだけ球形に近づけるために、アール形状にし、且つ接合幅Ｄをその対応する基板、この場合、アノード基板、背面基板の板厚ｔ（背面基板がファンネル形状の場合が背面規範の板厚はｔ´）以上（Ｄ≧ｔ、ｔ´）に設定することができる。この条件設定により、真空筐体３３の支柱レス構造をより安定化することができる。接合幅は、応力の分散、基板変形の抑制に効く。
図９Ａは、アノード基板２３と背面基板２６の周縁部分をアールに形成し、ガラスシールウォール３５［３５Ａ、３５Ｂ］を介してフリットシールした構造である。図９Ｂは、アノード基板２３の周縁部分をアールに形成し、背面基板の周縁部分をアールとなるように湾曲して形成し、ガラスシールウォール３５［３５Ａ、３５Ｂ］を介してフリットシールした構成である。
【００５０】
真空筐体３３の背面空間３２には、前面空間３１及び背面空間３２内を高真空に維持するためのゲッター装置５１が配置される。ゲッター装置５１は、図１０に示すように、環状の金属からなるゲッター容器５２内にゲッター材５３を収容して構成される。このゲッター装置５１には、支持部材の一端、例えばワイヤ状の支持スプリング５４の一端が接合され、支持スプリング５４の他端に排気管４７内に挿入されるＣ型スプリング５６が接合されている。Ｃ型スプリング５６は、筒状体５７に縦方向の割り溝５８を形成して横断面形状がＣ型をなすスプリングとして構成される。ゲッター容器５１には、支持スプリング５４側に背面空間３２内に配置したときにカソード基板２６と背面基板２７に夫々接触する一対の接触片６１、６２が接合され、これと反対側にもカソード基板２６と背面基板２７に接触する接触片６３、６４が接合されている。一方の接触片６１、６２は支持スプリング５４を上下から挟むようなリボン状をなしている。他方の接触片のうち、接触片６３はリボン状であり、接触片６４はゲッター装置５１の配置の安定化を図るために、接触片６３を中心に左右に跨ぐように且つ平行に延長するＵ字型をなしている。
【００５１】
ゲッター装置５１の配置に際しては、図１１に示すように、Ｃ型スプリング５６をその径を細めて排気管４７内に挿入し、挿入後スプリング力により排気管４７内壁に圧着保持させて、このＣ型スプリング５６、支持スプリング５４を介してゲッター装置５１を背面空間３２内に配置するようになされる。ゲッター装置５１は、背面空間３２内に配置された状態で、接触片６１、６３及び接触片６２、６４が夫々カソード基板２６と背面基板２７に接触して中空支持される。排気管４７が封止された後、外部からの高周波加熱によりゲッター材５３が蒸発し、カソード基板２６の裏面にゲッター蒸着膜５３Ａが形成される。
【００５２】
次に、上述の電界放出表示装置２１の構成要素に対する製造方法を説明する。先ず、ガラスシールウォール３５Ａの両面にシール部材を形成する。本例ではスラリー状フリットガラスを片面づつ塗布並びに自然乾燥をおこなう。次に、図７に示すように、アノード基板２３に対してその周縁部に第１のガラスシールウォール３５Ａを載置する。ガラスシールウォール３５Ａは、図示の例では高圧端子１００を一体化したガラスピース１０２と他部を構成するガラス部材１０２とにより構成される。この上にカソード基板２６をアノード基板２３に対向した位置に合わせる。このとき背面基板２７には、ゲッター装置５１がこれと一体のＣ型スプリング５６を排気管４７内に挿入して配置される。
【００５３】
次に、この位置合わせを行った基板構成を、シール部材が融合して３枚の基板が強固に接着されるように約４３０℃の焼成電気炉にて本焼成を行う。この場合、フリットガラスの溶融に伴うアノード基板２３、カソード基板２６及び背面基板２７の位置ずれを防ぎ、且つフリットガラスの接着強度をより強固に確保することを目的として、耐熱性材料にて加工したクリックバネにより基板貼り合わせ構造を保持して熱炉へ投入することが望ましい。続いて、シール部材により接着された筐体の排気管４７より真空ポンプにより１０−６Ｐａオーダーの真空度となるまで排気を行う。
【００５４】
さらに、基板２３、２６、２７やシール部材の脱ガスを促進させる目的で、全体を例えば３５０℃の加熱雰囲気中で排気を継続させる。あるいは、排気を継続したままカソード電極、ゲート電極、アノード電極に電圧を印加して、電界放出による電子線照射による脱ガスを実施してもよい。また、この組み合わせの脱ガスプロセスを実施してもよい。脱ガスプロセス後、排気管４７を封止して真空筐体３３内の背面空間３２に配置されたゲッター装置５１のゲッター材をフラッシュさせることで、長期的に安定して真空維持を図ることができる電界放出表示装置２１を製造することができる。
【００５５】
上述の本実施の形態に係る電界放出表示装置２１によれば、アノード端子１００がアノード基板２３と、カソード基板２６との間に封止された第１のガラスシールウォール３５Ａに埋め込まれて導出されるので、真空筐体３３内の高真空を長期的に維持し、且つアノード端子１００の導通性能を高くすることができる。アノード端子１００として表１に示す例えば５０Ｎｉ−Ｆｅ、ジュメット線、４２Ｎｉ−６Ｃｒ、４７Ｎｉ−６Ｃｒ等のような金属材料を用いることにより、フリットガラスによる封止時の熱プロセスでアノード端子１００の表面に酸化膜が形成され、且つガラスに近い熱膨張係数を有するので、封着相手となるガラスシールウォール３５Ａに対して強固に接着する。従って、排気処理時の熱によってもガラスシールウォール３５Ａが破損することなく、真空筐体３３への気体リークを防止することができる。また、動作時のアノード端子１００に流れるアノード電流によるジュール熱によってもガラスシールウォール３５Ａが破損することがなく、真空筐体３３への気体リークを防止することができる。
【００５６】
アノード端子１００の一端に弾性接触片１０４を一体に形成することにより、アノード端子１００とアノード基板２３のメタルバック層（アノード電極）４２ｔの電気的接続が確実になる。この弾性接触片１０４の先端を半球状１０５に形成することにより、これに接触するメタルバック層４２に接触傷が付くことを防ぐことができる。また、この弾性接触片１０４が熱プロセスに耐える耐熱導電材料の例えばインコネル材等で形成することにより、アノード端子１００とメタルバック層４２との電気的接続を安定にすることができる。
【００５７】
低圧印加型の電界放出表示装置に比べてアノード基板２３及びカソード基板２６間の間隔を広く設定できる高圧印加型の電界放出表示装置に対して、本実施の形態のアノード端子導出形態を取ることにより、長期真空特性ならびに導通性能を高い信頼性で維持することができる。しかも、簡易な製造プロセスで高圧印加型の電界放出表示装置を製造することができる。高圧印加の安全性確保により、陰極線管で利用されている高圧高輝度蛍光体を利用することができ、電界放出表示装置の発光量を一層増加させることができる。
【００５８】
カソード基板２６に対して一方に前面空間（発光空間）３１を挟んでアノード基板２３を配置し、他方に背面空間３２を挟んで背面基板２７を配置した構成とするので、カソード基板２６には大気圧が直接作用せず、アノード基板２３及び背面基板２７の板厚の選定で前面空間３１を支柱レス構造にすることができる。少なくとも、有効画面領域を支柱レス構造にすることができる。支柱が不要になることによって、支柱による表示画像の乱れ、放電、画像阻害等を起こすことが無くなり、高品質の画像表示装置が得られる。
【００５９】
支柱を設ける必要がないので、第１のガラスシールウォール３５Ａによるアノード基板２３とカソード基板２６間の間隔（いわゆる高さ）の自由度が上がり、間隔を大きく設定することができる。即ち、従来の低圧印加型の電界放出表示装置に比べて、アノード基板とカソード基板間の間隔を広く設定することができる。従って、高圧印加型の電界放出表示装置を提供することができる。
【００６０】
因みに、従来の低圧印加型の電界放出表示装置のアノード基板とカソード基板間の間隔は、１．１〜１．２ｍｍ程度が限度であるが、本実施の形態ではアノード基板２３とカソード基板２６間の間隔を従来の間隔以上、例えば４．０ｍｍ程度にすることが可能になる。
【００６１】
本実施の形態では、電圧特性が安定し、１５ｋＶを超える高圧印加が可能になる。蛍光体塗布領域に支柱を隠すためのブラックマトリックスも不要となり、蛍光体塗布面積を広く取ることができる。高圧印加が可能になるので、汎用蛍光体を利用することができ、また支柱挿入プロセスが不要になり、製造プロセスの簡素化を図ることができ、この種の大型画像表示装置を低コストで達成することが可能になる。
高圧印加の安定性を確保できるので、陰極線管で用いられている高圧高輝度の汎用蛍光体を利用することができ、且つ放電特性が改善でき、支柱による発光画像の陰の問題も改善され、電界放出表示装置の発光量を一層増加させることができる。
【００６２】
背面空間３２内にゲッター装置５１を配置することにより、ゲッターフラッシュさせたときにゲッター材をカソード基板の電子放出部２４及びゲート電極２５上、あるいはアノード基板２３の蛍光面２２上に被着させず、カソード基板２６の背面に広い領域にのみ被着させることができる。広い領域に被着されたゲッター蒸着膜５３Ａは、カソード基板２６に設けた貫通孔４５を通じて前面空間３１の残留ガス、発生ガスを十分に吸着することができ、高真空を維持することができる。これによって、電界放出型のカソードの汚染や損傷をなくし、電界放出表示装置の寿命を長期に維持することができる。
【００６３】
ゲッター装置５１が背面空間３２内に配置されるので、ゲッター材を加熱して蒸発させるための高周波コイル、いわゆる高周波誘導加熱手段は、背面基板２７の裏面側に配置すればよく、高周波誘導加熱手段の配置に特別な考慮を必要としない。
【００６４】
ゲッター装置５１の設置に際しては、ゲッター装置５１に接続されたＣ型スプリング５６を排気管４７内に挿入するだけで簡単に且つ正確な位置に設置することができる。支持手段として、Ｃ型スプリング５６を用いるので、排気管４７内に挿入しても排気工程で支障をきたすことがない。
【００６５】
図１２は、本発明に係る電界放出表示装置の他の実施の形態を示す。本例では２枚パネル構造の電界放出表示装置に適用した場合である。
本実施の形態に係る電界放出表示装置７１は、前述と同様に蛍光面２２及びメタルバック層４２を形成したアノード基板３２と、前述と同様にカソード電極２８、絶縁層２９、ゲート電極２５及び開口３０に臨む電子放出部２４を形成したカソード基板２６を有し、両基板２３及び２６が、周縁部においてガラスシールウォール３５を介してフリットガラスにて封着されて成る。カソード基板２６には排気管４７が接合され、排気管４７により両基板２３及び２６間の閉空間が高真空に排気され、アノード基板２３及びカソード基板２６により真空筐体７２が構成される。このガラスシールウォール３５には、前述と同様のアノード端子１００が埋め込まれるように導出され、アノード端子１００に溶接された弾性接触片１０４がアノード電極となる例えばメタルバック層４２に電気的に接触して構成される。アノード基板２３、カソード基板２６、アノード端子１００の構成は、前述の構成と同様であるので、重複説明を省略する。また、ガラスシールウォール３５は前述のガラスシールウォール３５Ａと同様に構成される。なお、図示せざるもゲッター装置は塀空間内に配置される。
【００６６】
本実施の形態に係る電界放出表示装置７１によれば、アノード端子１００がガラスシールウォール３５を貫通して導出されるので、真空筐体７２内の高真空を長期的に維持し、且つアノード端子１００の導通性能を高くすることができる。低圧印加型の電界放出表示装置に比べてアノード基板２３及びカソード基板２６間の間隔を広く設定できる高圧印加型の電界放出表示装置に対して、本実施の形態のアノード端子導出形態を取ることにより、長期真空特性ならびに導通性能を高い信頼性で維持することができる。しかも、簡易な製造プロセスで高圧印加型の電界放出表示装置を製造することができる。高圧印加の安全性確保により、陰極線管で利用される高圧高輝度蛍光体を利用することができ、電界放出表示装置の発光量を一層増加させることができる。
その他、前述と同様のアノード端子１００による効果を奏する。
【００６７】
この電界放出表示装置７１においても、アノード基板２３及びカソード基板２６の貼り合わせ時に、その間隔精度をガラスシールウォール３５の寸法精度にて規定する必要がある場合には、要求精度に対して面平坦性並びに規定板厚が得られるようにガラスシールウォール３５のガラス両表面を研磨等による追加工を行う必要がある。なお、両基板２３及び２６間にたとえばタックポストと称している凹部と凸部の組み合わせ部材による間隔維持部材等を導入した場合は、実質的にこの間隔維持部材の精度によるためガラスシールウォール３５Ａの寸法精度や形状制御の負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の断面図を示す。
【図２】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の斜視図を示す。
【図３】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の分解図を示す。
【図４】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の要部の斜視図を示す。
【図５】Ａ  本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の要部の斜視図を示す。            Ｂ  本発明に係る電界放出表示装置の他の実施の形態の要部の斜視図を示す。
【図６】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態の要部の斜視図を示す。
【図７】本発明に係る電界放出表示装置の他の実施の形態の要部の斜視図を示す。
【図８】本発明に係る電界放出表示装置のガラス板厚と有効画面サイズの関係のグラフを示す。
【図９】Ａ  本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態のパネル基板の要部の断面図を示す。            Ｂ  本発明に係る電界放出表示装置の他の実施の形態のパネル基板の要部の断面図を示す。
【図１０】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態のゲッター部の要部の斜視図を示す。
【図１１】本発明に係る電界放出表示装置の一実施の形態のゲッター部の要部の斜視図を示す。
【図１２】本発明に係る電界放出表示装置の他の実施の形態の斜視図を示す。
【図１３】従来の電界放出表示装置の断面図を示す。
【図１４】従来の電界放出表示装置の斜視図を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１、２１、７１・・電界放出表示装置、２、２２・・蛍光面、３、２３・・アノード基板、４・・電界放出素子、５、２６・・カソード基板、８、４３・・ブラックマトリックス層、１０・・支柱部分、１１・・蛍光体層、１２、４２・・メタルバック層、１３、２８・・カソード電極、１４、２５・・ゲート電極、１５、２９・・絶縁層、１６、２４・・電子放出部、１７・・開口、２７・・背面基板、３０・・開口、３１・・前面空間、３２・・背面空間、３３・・真空筐体、３５、３５Ａ・・ガラスシールウォール、４１［４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ］・・各色蛍光体層、４５・・貫通孔、４６・排気口、４７・・排気管、１００・・アノード端子、５１・・ゲッター装置、５２・・ゲッター容器、５３・・ゲッター材、５４・・支持スプリング、５６・・Ｃ型スプリング、５７・・筒状体、６３、６４・・接触片、１０１・・ガラスピース、１０４・・弾性接触片
【図１】
2005085581.tif 000005
【図２】
2005085581.tif 000006
【図３】
2005085581.tif 000007
【図４】
2005085581.tif 000008
【図５】
2005085581.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2005085581.tif 000012
【図９】
2005085581.tif 000013
【図１０】
2005085581.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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