(57)【要約】【課題】  表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間の真空保持を向上させた平面型表示装置を提供する。【解決手段】  電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された平面状の背面基板１と、背面基板１と対向する面上に蛍光体を有する金属シート１２０を設けた平面状の前面基板１０１と、スペーサ２と、両基板１、１０１の周縁で支持する枠部材３とからなり、枠部材３と２つの平面状の基板１、１０１とで囲われた内部が真空雰囲気とされ、枠部材３と前面基板１０１との間に金属シート１２０の一部を挟持して真空雰囲気外の所定領域まで引き出した表示パネルを備える平面型表示装置において、金属１２０シートとほぼ同一の厚さで、かつ、ほぼ同一の熱膨張率の材料からなり、枠部材３と前面基板１との間に金属シート１２０と電気的に絶縁されて挟持されたシート部材１２３を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された平面状の背面基板と、該背面基板と対向する面上に蛍光体を有する金属シートを設けた平面状の前面基板と、両基板間に配置されるスペーサと、両基板の周縁で支持する枠部材とからなり、該枠部材と２つの平面状の基板とで囲われた内部が真空雰囲気とされ、前記枠部材と前記前面基板との間に前記金属シートの一部を挟持して前記真空雰囲気外の所定領域まで引き出した表示パネルを備える平面型表示装置において、
前記金属シートとほぼ同一の厚さで、かつ、ほぼ同一の熱膨張率の材料からなり、前記枠部材と前記前面基板との間に前記金属シートと電気的に絶縁されて挟持されたシート部材を有することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
上記シート部材は、上記金属シートと同一材料からなる請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記シート部材は、上記真空雰囲気内と外の所定領域に渡って配置される請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された平面状の背面基板と、該背面基板と対向する面上に蛍光体を有する平面状の前面基板と、両基板間に配置されるスペーサと、両基板の周縁で支持する枠部材とからなり、該枠部材と２つの平面状の基板とで囲われた内部が真空雰囲気とされ、前記枠部材と前記前面基板との間に、一端を前記真空雰囲気内のゲッタに電気的接続させるとともに他端を該真空雰囲気外の所定領域まで引き出した引出部材を挟持させた表示パネルを備える平面型表示装置において、
前記引出部材とほぼ同一の厚さで、かつ、ほぼ同一の熱膨張率の材料からなり、前記枠部材と前記前面基板との間に前記引出部材と電気的に絶縁されて挟持された挟持部材を有することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項５】
電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された平面状の背面基板と、該背面基板と対向する面上に蛍光体を有する金属シートを設けた平面状の前面基板と、両基板間に配置されるスペーサと、両基板の周縁で支持する枠部材とからなり、該枠部材と２つの平面状の基板とで囲われた内部が真空雰囲気とされた表示パネルを備える平面型表示装置において、
前記金属シートと同一材料からなり、前記真空雰囲気外の所定領域に設られた金属シート部材を有することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項６】
上記金属シート部材は、穴を有する請求項５に記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記金属シート部材は、一部が上記枠部材と上記前面基板との間に挟持された請求項５又は６に記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型表示装置であり、特に、例えば冷陰極素子の電子放出素子がマトリクス状に配設され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」と記す）等の平面型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＦＥＤの構成は、例えば下記特許文献１の段落番号０００７や図２１等に開示されているものが知られている。すなわち、ＦＥＤは、電子を放出するための電子放出素子をマトリクス状に配置した基板（以下、「背面基板」と呼ぶ）と、印加した高電圧で加速した電子により発光する蛍光体が塗布された基板（以下、「表示基板」と呼ぶ）とをスペーサ及び枠部材を介して貼り合わせて構成される。上記表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間は、真空とされる。
【特許文献１】特開２００１−１０１９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＦＥＤにおいて、表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間を真空に保持することは重要である。ＦＥＤの組立は、表示基板と背面基板の間に固体のフリットガラスで挟まれた枠部材を設け位置合わせをした後、高温雰囲気でフリットガラスを溶かして薄膜状態にして封着している。また、ＦＥＤは、高電圧の供給や、信号の供給、あるいは、真空保持のためのゲッタへの通電のための電極を必要とし、該電極は、表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた真空空間と該真空空間外と電気的に繋いでいる。そのため、枠部材と表示基板及び背面基板間に電極材を挟み、フリットガラスなどで埋設する。しかし、該電極の板厚が厚い場合には、枠部材が傾くため、フリットガラスなどで封着するときに、表示基板と背面基板が平行する必要があって、平坦に押さえつけるため応力が加わったまま固着することになる。そのため、表示装置に衝撃が加わったときにひびを発生させて真空を保持できなくなる大きな課題がある。特に、電極が、０．０１ｍｍより厚い場合この傾向は顕著である。なお、熱膨張率が相違する材料を使用すると、加熱処理により膨張して加熱処理時と常温時の長さが異なり、枠部材が傾くことが発生する。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間の真空保持を向上させた平面型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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る平面型表示装置は、互いに対向して配置された少なくとも２つの平面状の基板の一方の平面状の基板は電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された背面基板であり、他方の平面状の基板は前記背面基板と対向する面上に蛍光体を内在して発光領域を形成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を設けた前面基板であり、該基板間に配置される複数のスペーサを含み、周縁で支持する枠部材で２つの平面状の基板を囲い、該枠部材と該前面基板との間に該金属シートの一部を挟持されて、該真空雰囲気外の所定領域まで引き出し、２つの平面状の基板と枠部材で囲われた内部が真空雰囲気とされた表示パネルを備える平面型表示装置において、該金属シートと同一材料、あるいはほぼ同一の厚さでほぼ同一の熱膨張率の材料よりなり、前記枠部材と該前面基板との間に前記金属シートと電気的に絶縁されたシート部材を挟持させたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明は、互いに対向して配置された少なくとも２つの平面状の基板の一方の平面状の基板は電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された背面基板であり、他方の平面状の基板は前記背面基板と対向する面上に蛍光体を内在して発光領域を形成する複数の微細孔がマトリクス状に配置された前面基板であり、該基板間に配置される複数のスペーサを含み、周縁で支持する枠部材で２つの平面状の基板を囲い、該枠部材と該前面基板との間に複数の引出部材を挟持させ、該引出部材の前記真空雰囲気内の一端にゲッタを電気的に接続させ、別の一端を該真空雰囲気外の所定領域まで引き出し、２つの平面状の基板と枠部材で囲われた内部が真空雰囲気とされた表示パネルを備える平面型表示装置において、該引出部材と同一材料よりなり、前記枠部材と該前面基板との間に前記引出部材と電気的に絶縁された挟持部材を挟持させことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、互いに対向して配置された少なくとも２つの平面状の基板の一方の平面状の基板は電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された背面基板であり、他方の平面状の基板は前記背面基板と対向する面上に蛍光体を内在して発光領域を形成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を設けた前面基板であり、該基板間に配置される複数のスペーサを含み、周縁で支持する枠部材で２つの平面状の基板を囲い、内部が真空雰囲気とされた表示パネルを有する平面型表示装置において、該金属シートと同一材料よりなり、前記真空雰囲気外の所定領域に金属シート部材を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、枠部材と表示基板及び背面基板間に電極材を挟み、フリットガラスなどで埋設する場合にも、枠部材が傾くことがなくなるため、フリットガラスなどで封着するときに、表示基板と背面基板が平行に設けられるため、表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間の真空保持が向上する平面型表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の平面型表示装置の実施例について、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一な部分には同一符号を付して、一度説明したものについては、その説明を省略する。
【００１０】
実施例１を説明する。図１は、本発明による第１の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、平面型表示装置は、表示基板１０１を構成するガラス等の透光性基板１１０と、背面基板１を構成する絶縁性基板１０と、枠部材３とで密閉されて真空容器とされている。なお、大気圧に耐えるよう表示基板１０１と背面基板１との間にスペーサ２を設けている。
【００１１】
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１２１を有する薄い金属シート１２０と、金属シート１２０とほぼ同一の厚さ、ほぼ同一の膨張率の材料からなるシート部材である金属シート部材１２３とを透光性基板１１０に金属シート１２０、金属シート部材１２３を固着する低融点の固着層（図示せず）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（図示せず）と、金属シート１２０上に例えば蒸着で形成されたアルミニウム（Ａｌ）のメタルバック（図示せず）からなる。金属シート部材１２３は、金属シート１２０と同一材料からなるとすると、一度に製造することができる。、
【００１２】
金属シート１２０には、ブラウン管（ＣＲＴ）に用いられるシャドウマスクと同様に、真空容器内で微細孔１２１がマトリクス状に多数形成されており、この微細孔１２１を、蛍光体を塗布する孔として用い、また、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ブラックマトリクスとしている。また、金属シート１２０には真空容器外の所定領域まで高電圧端子に接続するため引き出し配線用の引出導電部１２２を設ける。
【００１３】
背面基板１は、例えばガラス等の絶縁性基板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１１とからなる。
【００１４】
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２で支持し、表示基板１０１と背面基板１の周辺を枠部材３でフリットガラス４を用いて封着して密閉し、内部を１０−５〜１０−７ｔｏｒｒ程度の気密状態とした真空容器としている。
【００１５】
金属シート１２０、金属シート部材１２３は、カラーテレビ用のブラウン管（ＣＲＴ）で所定の蛍光体へ電子ビームが照射されるように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、Ｆｅ−Ｎｉ系合金薄板に多数の微細孔１２１がエッチングでマトリクス状に形成され、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たものである。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。
【００１６】
金属シート１２０、金属シート部材１２３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系合金薄板は高価であり、これ以上の薄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。
【００１７】
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であるため、透光性基板１１０側の面はブラックマトリクスとして用いることができるが、微細孔１２１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、メタルバックと導電性を持たせるために、絶縁性の黒色酸化膜は例えばサンドブラストで除去されており、微細孔１２１の内面と背面基板１側の面は電気を伝導する。金属シート１２０の引出導電部１２２も同様に背面基板１側の面はサンドブラストで除去されて電気を伝導するのはいうまでもない。
【００１８】
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）の固着層で固着する。固着層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。
【００１９】
なお、固着層の光学特性は、透明に限るものではない。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おり、本実施例においても、透光性基板１１０は透明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。ガラスは、従来からＣＲＴで実施されている手段などで容易に達成できる。
【００２０】
ここで、上記実施例において、金属シート１２０は、多数の微細孔１２１を予め設けて表面の黒化処理を施して後固着層で透光性基板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１２０を、固着層で透光性基板１１０に固着した後、エッチングにより多数の微細孔１２１を形成してもよい。このようなプロセスによれば、先の実施例の場合と同様の機能をえられるばかりか、透光性基板１１０に金属シート１２０を固着するとき微細孔１２１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。また、金属シート部材１２３も同時に設けることができる効果もある。
【００２１】
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で透光性基板１１０に固着した後、微細孔１２１に赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の蛍光体をそれぞれ略１０〜２０μｍ程度塗布する。そして、その上にフィルミングした後、例えばアルミニウムのメタルバックを３０〜２００ｎｍ程度真空蒸着する。なお、メタルバックは、蛍光体の帯電を除去し、また、蛍光体が発光する光を前面に反射させるとともに、電子放出素子形成層１１からの電子線を加速させる加速電圧を印加する加速電極として作用させるものである。勿論、電子放出素子形成層１１からの電子線を十分に透過させる必要があり、この点からメタルバック１１４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７０ｎｍ程度が好適である。
【００２２】
図２は表示基板を背面基板側からみた上面図である。図３は表示基板に枠部材とゲッタを取り付けた状態を背面基板側からみた上面図である。図２、３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１２１を備えている。そして、微細孔１２１内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。また、金属シート１２０は真空容器領域外の所定領域まで高電圧端子に接続するための引き出し配線用の引出導電部１２２を備えており、枠部材３を配置する位置に金属シート１２０と電気的に絶縁された金属からなる金属シート部材１２３ａ〜１２３ｉを有している。金属シート部材１２３の内うち金属シート部材１２３ｂ、ｄは、真空容器領域内と外の所定領域とを電気的に接続する引出部材であり、必要に応じてはゲッタ５を設ける端子として使用できる。金属シート部材１２３ｂ、ｄの真空容器領域内にゲッタ５を設け、金属シート部材１２３ｂ、ｄの真空容器領域外の端子に電源を供給してゲッタ効果を得るように機能するためのものである。また、金属シート部材１２３ａ、ｉには、ＦＥＤ組立てを容易にするための基準穴１２４ａ，ｂが設けられている。この基準穴１２４ａ，ｂは、スペーサの位置合わせを精密に行いながら、組み立て性を向上させるためのものである。透光性基板１１０は、該基準穴１２４ａ，ｂ位置に予め穴をあけておいても良く、より組立て性が良くなる。なお、該基準穴１２４ａ，ｂを設ける場合、先に説明した金属シート１２０の微細孔１２１を設ける方法と同じに形成できる。例えば、金属シートを固着層で透光性基板１１０に固着した後、エッチングにより多数の微細孔１２１と同時に基準穴１２４ａ，ｂを形成するとよい。このようなプロセスによれば、基準穴位置は、精度良く形成できるため、組立精度が向上し、固着効率が良くなる効果がある。
【００２３】
図４は、フリットガラスにより、表示基板、背面基板および枠部材を固着する様子を説明する図である。ＦＥＤの組立は、表示基板１０１と背面基板１の間に固体のフリットガラス４で挟まれた枠部材３を設け位置合わせをした後、高温雰囲気でフリットガラス４を溶かして薄膜状態にして封着している。ここで、フリットガラス４は固体では１ｍｍ、封着時には０．１ｍｍ程度であるため、フリットガラス４が固体から溶けるまでの温度の分布で溶ける時間に差が生じるので基板位置がずれる。そのため、同時に固定するスペーサ２の固着位置にずれを生じる。従って、スペーサ２の位置合わせを精密に行いながら、組み立て性を向上させることが好ましい。
【００２４】
はじめに、表示基板１０１のスペーサ２固定位置に接着剤によりスペーサ２を固着する。このとき、固着した部分が後の熱履歴により軟化や劣化してスペーサ２の位置ズレを生じさせない配慮が必要で、たとえば、固着温度で結晶化させて耐熱温度を高くした結晶性接着剤を選ぶ。
【００２５】
こののち、平坦なベース板６の上に、背面基板１を設け、固定部７で所定の位置に固定する。固定部７に設けた位置決めピン８に表示基板１０１の基準穴１２４ａ，ｂを合わせ加熱する。予めスペーサ２の固定位置に接着剤を設け、また、枠材にフリットガラス４を設けておくので、所定の加熱の後、表示基板１０１、背面基板１および枠部材３は固着される。
【００２６】
以上により、スペーサ２の位置合わせを精密に行いながら、組み立て性を向上させることができる。なお、基準穴は、表示基板上にある必要はなく、基板からはみ出して金属シートを設けてから穴を形成してもよい。このような構成の場合には、表示基板に穴を空けておく必要がないので生産性が良い。また、基準穴に位置決めピンで位置決めしたが、これに限らず、表示基板上に設けた位置を決める基準を用いれば組立精度が上がることはいうまでもなく、その手段は数限なくある。
【００２７】
以上実施例を説明したが、本発明による平面型表示装置には、ブラックマトリクスの役目をする金属シートを有していたが、これに限るものではなく、例えば印刷やマスク蒸着あるいは蒸着後ホトレジスト処理などでエッチングする等でブラックマトリクスを形成しても、本発明による枠部材と表示基板及び背面基板間に電極材を挟む構成の場合に生じる枠部材の傾きを防止できるため、フリットガラスなどで封着するときに、表示基板と背面基板が平行に設けられ、表示基板及び背面基板、並びに枠部材で囲まれた空間の真空保持が向上できる効果があることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１における表示パネルの概略構成図。
【図２】実施例１における表示基板の背面基板側から見た上面図。
【図３】実施例１における表示基板に枠材とゲッタを設ける状態を説明する上面図。
【図４】実施例１における表示パネルを組立てる状態を説明する要部断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１…背面基板
１０…絶縁性基板
１１…電子放出素子形成層
２…スペーサ
３…枠部材
４…フリットガラス
５…ゲッタ
６…ベース板
７…固定部
８…位置決めピン
１０１…表示基板
１１０…透光性基板
１２０…金属シート
１２１…微細孔
１２２…引出電極部
１２３…金属シート部材
１２３ｂ、ｄ…引出部材
１２４…基準穴
【図１】
2005235475.tif 000003
【図２】
2005235475.tif 000004
【図３】
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【図４】
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