(57)【要約】【課題】大気圧に抗してアノード基板とカソード基板の間隔を維持するためにスペーサを安定してアノード基板およびカソード基板に固着する。【解決手段】結晶性のフリットガラス４１の接着幅は非晶質のフリットガラス４２の接着幅よりも大きい。このとき、フリットガラス４１のほうがフリットガラス４２よりも量が多く、フリットガラス４１のアノード基板２との接触角度がフリットガラス４２のカソード基板１との接触角度より小さい。この構成は、フリットガラス４１でアノード基板２を接着するときにフリットガラス４２もスペーサに塗布された状態でベーキングされることに起因している。これによって、スペーサ４を安定して設置できるとともに、フリットガラスからの溶媒がＦＥＤ内に残ることを防止できる。【選択図】図６
2009129738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、
前記スペーサは第１のフリットガラスによって一方の基板に固着し、前記スペーサは第２のフリットガラスによって他の基板に固着し、
前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスと前記一方の基板との接着幅は、前記第２のフリットガラスと前記他方の基板走査線との接着幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１のフリットガラスの量は前記第２のフリットガラスの量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１のフリットガラスの前記一方の基板との接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記他方の基板との接触角は鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１のフリットガラスと前記第２のフリットガラスはＶ２Ｏ５を４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５を２０重量％以上含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２のフリットガラスの体積抵抗率は前記第１のフリットガラスの体積抵抗率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１のフリットガラスの体積抵抗率と前記第２のフリットガラスの体積抵抗率は前記スペーサの体積低効率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１のフリットガラスと前記第２のフリットガラスはＶ２Ｏ５を４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５を２０重量％以上含み、Ｖ２Ｏ５の前記第２のフリットガラスにおける成分割合は、前記第１のフリットガラスにおけるＶ２Ｏ５の成分割合よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１のフリットガラスによって前記スペーサを前記一方の基板側に固着するベーキング温度は、前記第２のフリットガラスによって前記スペーサを前記他方の基板側に固着する温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、
前記スペーサは第１のフリットガラスによって前記アノード基板に形成されたメタルバックに固着し、前記スペーサは第２のフリットガラスによって前記カソード基板に形成された走査線に固着し、
前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスの前記メタルバックとの接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記走査線との接触角は鈍角であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
前記第１のフリットガラスによって前記スペーサを前記アノード基板側に固着するベーキング温度は、前記第２のフリットガラスによって前記スペーサを前記カソード基板側に固着する温度よりも高いことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、
前記封着部は封止枠と、前記封止枠と前記アノード基板とを封着する第１のフリットガラスと、前記封止枠と前記カソード基板とを封着する第２のフリットガラスとによって構成され、
前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスの前記アノード基板との接着幅は前記第２のフリットガラスの前記カソード基板との接着幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
前記第１のフリットガラスの前記アノード基板との接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記カソード基板との接触角は鈍角であることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を真空にし、背面基板に電子放出源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置に係り、この表示装置の内部に安定してスペーサを設置する技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）は２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、一方の基板上に電子放出源をマトリクス状に配置し、対向基板に蛍光体を配置した表示装置である。ＦＥＤは電子放出源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
しかし、ＦＥＤは陽極に約１０ＫＶ程度の高電圧を印加することによって、電子を加速して蛍光体を光らせる必要がある。蛍光面が形成されるアノード基板と電子源が形成されるカソード基板との間に約１０ＫＶ程度の高電圧が印加されるため、表示装置の内部にはかなりの高電界が形成される。したがって、アノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。
【０００４】
アノード基板とカソード基板の間には大気圧に耐えるためのスペーサが設置されている。このスペーサが絶縁物であると表面に電子が帯電し、電子源からの電子ビームの軌道に影響を与える。また、スペーサが帯電するとアノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。これを防止するために、スペーサ自体にある程度の導電性を持たせる、あるいはスペーサに表面に導電物質を塗布する等の技術が知られている。
【０００５】
スペーサはアノード基板あるいはカソード基板にフリットガラス等によって固着される。この固着方法を記載したものとして「特許文献１」があげられる。また、導電性のスペーサと基板に形成された導電膜との導通をとる方法として、導電性のフィラーを混入させたフリットを用い、導電性のフィラーとして、ガラス粒子等の絶縁物に導電物質をコートする技術が「特許文献２」に記載されている。「特許文献３」には、フリットガラスによってスペーサを固着させた後の熱履歴によって、スペーサの固着の安定性が損なわれないように、ヒステリシス特性を有するフリットガラスを固着材として用いる技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２４１８６号公報
【特許文献２】特開平８−２４１０４９号公報
【特許文献３】特開２００５−５１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スペーサはアノード基板側のメタルバックおよびカソード基板側の走査線と導通をとる必要がある。この場合は、従来から、アノード基板側では導電性フリットガラスを用いてメタルバックにスペーサを固着させるとともに、メタルバックと導通をとる技術が知られている。一方、カソード基板側では走査線と導通をとる必要があるが、「特許文献３」に記載のように、導電性のフリットガラスを用いた場合は、アノード側のフリットの軟化点とカソード側のフリットの固着条件等で問題を生ずることがある。
【０００８】
すなわち、フリットでスペーサを固着する場合は４００℃前後の高温にベーキングする必要がある。アノード基板側でスペーサをベーキングして固着した後、カソード基板側でスペーサをベーキングして固着する場合、カソード側のフリットガラスをベーキングする時にアノード側でのフリットガラスが軟化してスペーサの固着が不安定になるという問題を生ずる。この問題を対策するために、「特許文献１」では、ヒステリシスを有するフリットガラスを用いることが記載されている。しかし、この技術は、通常のフリットガラスとヒステリシスを有するフリットガラスを併用するために、量産性の問題がある。
【０００９】
一方、スペーサのカソード側のフリットガラスをベーキングする際、フリットガラスからガスが発生して電子源を汚染し、電子放出効率が低下するという問題も生ずる。
【００１０】
このような問題を避けるために、スペーサのフリットガラスによる接着はアノード基板側だけとし、カソード基板側にはフリットガラスを使用しない技術がある。カソード基板側でフリットガラスを使用しない代わりに、スペーサのカソード基板側の端面にＭｏ等の金属をスパッタリングによって付着させ、カソード基板側に形成された走査線と導通を取る技術がある。
【００１１】
すなわち、スペーサをアノード基板側でフリットガラスによって固着したあと、カソード基板の走査線にはスペーサを上から押し付けるだけにしてＦＥＤ全体を封止する。ＦＥＤを封止したあと、ＦＥＤの内部は真空に排気される。そうすると、アノード基板およびカソード基板は大気圧によって押し付けられる。その結果、スペーサはアノード基板とカソード基板によって押し付けられることになるので、カソード基板側では導電性接着材等で固定されていなくとも、スペーサと走査線の導通をとることが出来る。
【００１２】
ただし、このためにはスペーサのカソード側端面がＭｏ等によってメタライズされている必要がある。メラライズはスパッタリングによって行なわれるが、このスパッタリングの工程は作業時間等で、コスト上昇の要因となる。また、この方法では、スペーサの導通をとることは出来ても、スペーサはカソード基板側では固着されていないために、スペーサ固定の信頼性はフリットガラス等でスペーサを固着する場合に比較して劣る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたもので、スペーサのカソード側においても導電性のフリットガラスを使用し、フリットガラスの特性および、スペーサに塗布されたフリットガラスのベーキング方法によって、スペーサを安定してアノード基板とカソード基板の間に設置するものである。また、本発明では、スペーサのカソード側端面はメタライズを施す必要は無い。具体的な構成は以下のとおりである。
【００１４】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、前記スペーサは第１のフリットガラスによって一方の基板に固着し、前記スペーサは第２のフリットガラスによって他の基板に固着し、前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスと前記一方の基板との接着幅は、前記第２のフリットガラスと前記他方の基板走査線との接着幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【００１５】
（２）前記第１のフリットガラスの量は前記第２のフリットガラスの量よりも多いことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１６】
（３）前記第１のフリットガラスの前記一方の基板との接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記他方の基板との接触角は鈍角であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１７】
（４）前記第１のフリットガラスと前記第２のフリットガラスはＶ２Ｏ５を４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５を２０重量％以上含むことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１８】
（５）前記第２のフリットガラスの体積抵抗率は前記第１のフリットガラスの体積抵抗率よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１９】
（６）前記第１のフリットガラスの体積抵抗率と前記第２のフリットガラスの体積抵抗率は前記スペーサの体積低効率よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００２０】
（７）前記第１のフリットガラスと前記第２のフリットガラスはＶ２Ｏ５を４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５を２０重量％以上含み、Ｖ２Ｏ５の前記第２のフリットガラスにおける成分割合は、前記第１のフリットガラスにおけるＶ２Ｏ５の成分割合よりも大きいことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００２１】
（８）前記第１のフリットガラスによって前記スペーサを前記一方の基板側に固着するベーキング温度は、前記第２のフリットガラスによって前記スペーサを前記他方の基板側に固着する温度よりも高いことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００２２】
（９）電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、前記スペーサは第１のフリットガラスによって前記アノード基板に形成されたメタルバックに固着し、前記スペーサは第２のフリットガラスによって前記カソード基板に形成された走査線に固着し、前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスの前記メタルバックとの接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記走査線との接触角は鈍角であることを特徴とする表示装置。
【００２３】
（１０）前記第１のフリットガラスによって前記スペーサを前記アノード基板側に固着するベーキング温度は、前記第２のフリットガラスによって前記スペーサを前記カソード基板側に固着する温度よりも高いことを特徴とする（９）に記載の表示装置。
【００２４】
（１１）電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されるアノード端子を有し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、前記封着部は封止枠と、前記封止枠と前記アノード基板とを封着する第１のフリットガラスと、前記封止枠と前記カソード基板とを封着する第２のフリットガラスとによって構成され、前記第１のフリットガラスは結晶性のフリットガラスであり、前記第２のフリットガラスは非晶質のフリットガラスであり、前記第１のフリットガラスの前記アノード基板との接着幅は前記第２のフリットガラスの前記カソード基板との接着幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【００２５】
（１２）前記第１のフリットガラスの前記アノード基板との接触角は鋭角であり、前記第２のフリットガラスの前記カソード基板との接触角は鈍角であることを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、スペーサをアノード基板側に固着するフリットガラスの形状、特性と、スペーサをカソード基板側に固着するフリットガラスの形状、特性等に特別な関係を持たせることによって、スペーサを安定して設置することが出来る。
【００２７】
また、スペーサのカソード基板側のフリットガラスをスペーサのアノード基板側のフリットガラスのベーキング前に塗布することによって、カソード基板側から放出するガスをＦＥＤの内部に残留させず、大気中に放出させることが出来る。したがって、フリットガラスからの放出ガスによって電子源が汚染されることを防止することが出来る。
【００２８】
さらに、本発明ではスペーサのカソード基板側の端面にはメタライズを施す必要は無いのでメタライズのプロセスは省略でき、製造コストの低減になる。なお、本発明のスペーサのカソード側に行なう導電性フリットガラスの塗布はメタライズに比べて簡易であり、メタライズよりも製造コストを低減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線が、縦方向にはデータ信号が延在している。走査線、データ信号線には端子５を介して外部から信号が供給される。走査線と信号線の交差部付近には電子放出源が配置されている。したがって、多数の電子放出源がマトリクス状に配列されている。電子放出源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＥＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式、カーボンナノチューブ等種々のもが開発されているが、いずれの電子放出源の場合も本発明に適用可能である。
【００３１】
カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１あるいはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
【００３２】
スペーサ４はこの有効画面領域の走査線上に設置される。アノード基板２上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体２１が電子放出源に対応して形成されている。蛍光体２１の周囲にはブラックマトリクス（ＢＭ２２）が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビームを加速して蛍光体２１に射突させる。
【００３３】
電子ビームによって蛍光体２１から光を発生させるためには電子ビームはある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバック２３には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では外部から高電圧を供給する高電圧導入端子６０はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置の裏側に排気孔８１および排気管８が設けられている。
【００３４】
図２は図１をＤ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８及び高電圧導入端子等を取り付けるための排気基板６が取り付けられている。排気基板６は排気基板封着部を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では排気基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。
【００３５】
図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子放出源１４が形成されている。絶縁膜１３を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４はアノード基板２側ではフリットガラス４１によってメタルバック２３に、カソード基板１側ではフリットガラス４２によって走査線上に固着されている。このスペーサ４には１０７から１０１１Ω・ｃｍ、好ましくは１０８から１０９Ω・ｃｍ程度の導電性が与えられ、カソード基板１側の走査線とアノード基板２側のメタルバック２３との間にわずかに電流を流すことによってスペーサ４の帯電を防止している。
【００３６】
表示装置の内部を真空に保つために、封着材３２によってアノード基板２と封止枠３１が、また、封着材３３によってカソード基板１と封止枠３１がシールされている。本実施例では封着材３２と封着材３３とは異なる種類、異なる接着温度のフリットガラスが使用されている。
【００３７】
アノード基板２側では、電子放出源１４に対応する場所には、赤、緑、青等の蛍光体２１が配置され、この蛍光体２１は電子ビームに射突されることによって発光し、画像が形成される。蛍光体２１の間はＢＭ２２で充填され、画像のコントラストの向上に寄与する。ＢＭ２２は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビームを加速する。加速された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突し、蛍光体２１を発光させる。
【００３８】
図３において、アノード基板２とカソード基板１が封止枠３１とフリットガラスを介してシールされた後、排気管を通してＦＥＤ内部が真空に排気される。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度である。この狭い間隔に８ＫＶから１０ＫＶの高電圧を印加するために、表示装置の内部には高電界が形成されており、スパークの危険が存在する。スパークを防止するために、スペーサ４およびスペーサ４を固着するフリットガラスには導電性が与えられ、スペーサ４が帯電することを防止している。
【００３９】
図４は図１のＣ−Ｃ断面を示す模式図である。図４において、カソード基板１上には横方向にデータ信号線１２が延在している。データ信号線１２と直角に走査線１１が紙面の法線方向に延在している。走査線と走査線の間のデータ信号線１２の上には電子源１４が配置されている。電子源１４はデータ信号線１２が下部電極となり、トンネル絶縁膜を介して走査線１１と電気的に接続する上部電極によって構成される。本実施例では電子源１４としてＭＩＭ電子源を使用しているが、本発明はＭＩＭ電子源に限らず、他の電子源についても適用できる。
【００４０】
アノード基板２には蛍光体２１が形成され、蛍光体と蛍光体の間はＢＭ２２によって覆われている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌをスパッタリングすることによって、メタルバック２３が形成される。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶの高電圧であるアノード電圧が印加されている。このアノード電圧によって電子源１４から放出された電子ビームは加速される。電子源１４から放出された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突することによって蛍光体２１を光らせ、カラー画像が形成される。電子ビームは電子源１４から放出されると広がるが、蛍光面上では、各蛍光体よりも若干大きくなるように設計されている。
【００４１】
アノード基板２とカソード基板１の距離を保つために、図３で説明したように、スペーサ４が設置される。スペーサ４はカソード基板１上の走査線１１とアノード基板２上のメタルバック２３の間に設置される。この位置であれば、スペーサ４が画像形成の妨げにならない。
【００４２】
図５は図１のＢ‐Ｂ断面図である。図５において、カソード基板１には通孔１０が形成されており、この通孔１０を通して表示装置の排気あるいは高電圧の供給が行なわれる。カソード基板１の通孔１０を覆って排気基板６が排気基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。排気基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、排気基板用枠体７１がフリットガラス３２を介して封着され、排気基板用枠体７１はフリットガラス３３を介してカソード基板１と封着されている。本実施例においては、フリットガラス３２のほうが、フリットガラス３３よりも接着温度が高い。本実施例ではアノード基板２とカソード基板１を封着する枠体３１とカソード基板１と排気基板６を封着する枠体とは同じ厚さとしているが、必要に応じて枠体の厚さは自由に設定可能である。
【００４３】
高電圧導入端子６０が外部との気密を保ちながら排気基板６を貫通している。高電圧導入端子６０はフリットガラス３２によって排気基板６と封着される。
高電圧導入端子６０にはＦｅ−Ｎｉ合金が使用されるが、ＦｅとＮｉの比率は排気基板６の熱膨張を考慮して決める。本実施例ではＮｉが４８％である。排気基板６には排気孔８１が形成され、この排気孔８１には排気管８がフリットガラス３２を介して封着されている。排気管８を通して表示装置の内部が真空排気され、その後、排気管８はチップオフされて表示装置の内部は真空に保持される。図５は排気管８がチップオフされた状態を示している。
【００４４】
フリットガラス３２はフリットガラス３３よりも接着温度が高く、その分、排気管および高電圧導入端子の封着の信頼性を上げている。すなわち、排気管および高電圧導入端子の封着は、電子源が形成されたカソード端子のベーキングとは関係なく行われるので、接着温度の高いフリットガラスを使用することによって封着の信頼性を上げている。
【００４５】
アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２４が形成されている。アノード端子２４には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２４付近の構造は次のようになっている。アノード基板２上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２２が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。これは画面の有効画面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２３の上に、アノード端子２４としての導電膜が厚さ１０μｍ程度で形成される。
【００４６】
本実施例ではアノード端子２４は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。このアノード端子２４の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
【００４７】
銀ペーストは直径1ミクロンから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。
【００４８】
図６は本発明におけるスペーサ４のフリットガラスによる固着状況を示すＦＥＤの断面模式図である。図６において、スペーサ４はアノード基板２側ではメタルバック２３とフリットガラス４１を介して固着され、カソード基板１側では走査線とフリットガラス４２を介して固着されている。なお、図６では図を単純化するために、カソード基板１上に形成されたデータ信号線、電子源等は省略している。
【００４９】
図６において、アノード側のフリットガラス４１は結晶化フリットガラスが使用されている。カソード側のフリットガラス４２は非結晶のフリットガラスが用いられている。いずれのフリットガラスも導電性であり、体積抵抗率は１０２から１０９Ωｃｍである。フリットガラスの体積抵抗率はスペーサ４の体積抵抗率よりも小さい。また、後に述べるように、カソード側のフリットガラス４２の体積抵抗率は、アノード側のフリットガラス４２の体積抵抗率よりも小さい。
【００５０】
導電性フリットガラスはバナジウム系(以後Ｖ系という)の導電性フリットガラスの場合、Ｖ２Ｏ５を重量比で４０％以上、Ｐ２Ｏ５を重量比で２０％以上含む。一方、導電性フリットガラスはＰｂ系あるいはＢｉ系のフリットガラスで構成することも出来、この場合はＡｇあるいはＡｕ等の金属粒子を含むものである。
【００５１】
図６において、アノード側に使用されているフリットガラス４１はベーキングによって結晶化し、結晶化したあとは、再加熱によって軟化しがたいという性質をもっている。アノード基板２は、スペーサ４と接着した後も、カソード基板１等の接着のためのベーキング等の熱履歴を受けるので、この点、結晶化ガラスが有利である。なお、非晶質フリットガラスをアノード側に用いる場合は、軟化温度がカソード基板１のベーキング温度よりも高いフリットガラスを用いるのが良い。
【００５２】
図６において、フリットガラス４１はスペーサ４とアノード基板２に形成されたメタルバック２３と接着する際に、溶融してメタルバック２３と濡れるような、すなわち、メタルバック２３との接触角が鋭角となるようなベーキング温度とする。また、フリットガラス４１の量は、カソード基板１側のフリットガラス４２の量よりも多くしている。このようにすることによって、スペーサ４とアノード基板２との接着強度を上げている。
【００５３】
一方、スペーサ４とカソード基板１とを接着するフリットガラス４２は非晶質のフリットガラスを用いる。非晶質のフリットガラスは一度接着した後も再び高温にさらすことによって軟化するという性質を持つ。フリットガラス４２は後で述べるプロセスによって、走査線との接触角は鈍角となっている。
【００５４】
図７はフリットガラスをスペーサ４に塗布する塗布方法を示す。塗布台１１０にはアノード基板２と接着するためのフリットガラス４１が載置されている。塗布台１１０に載置されたフリットガラス４１にスペーサ４の端面を接触するとフリットガラス４１が塗布される。フリットガラス４１は例えば、Ｖ系フリットガラスにＺｎＯを混合した導電性フリットガラスである。Ｖ系フリットガラスはＶ２Ｏ５が導電成分、Ｐ２Ｏ５がガラス成分として構成され、これにＢａＯが添加されている。フリットガラス４１の成分はＶ２Ｏ５が４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５が２０重量％以上である。フリットガラス４１に添加されているＺｎＯはガラス成分であるＰ２Ｏ５と反応してＺｎ３（ＰＯ４）２を形成し、結晶化する。
【００５５】
アノード側と接着するスペーサ４にフリットガラス４１を塗布した後、スペーサ４を反転して、カソード側と接触する他の端面を塗布台１１０に載置されたフリットガラス４２に接触させてフリットガラス４２をスペーサ４に塗布する。カソード側のフリットガラスもアノード側フリットガラスと同様に、Ｖ２Ｏ５が導電成分、Ｐ２Ｏ５がガラス成分として構成され、これにＢａＯが添加されている、Ｖ系フリットガラスを用いる。フリットガラス４２の成分はＶ２Ｏ５が４０重量％以上、Ｐ２Ｏ５が２０重量％以上である。但し、フリットガラス４２には結晶化のためのＺｎＯは添加されていない。フリットガラス４２は非晶質として使用するからである。
【００５６】
カソード側のフリットガラス４２はＶ系の導電性のフリットガラスを用いるが、Ｖ２Ｏ５の含有量がアノード側のフリットガラス４１よりも多く含まれ、その分、体積抵抗率が小さくなっている。カソード側では、スペーサ４部で抵抗が大きいと、この部分の電位差によって電子ビームが偏向される。これを防止するために、カソード側でのフリットガラス４２の抵抗をアノード側でのフリットガラス４１の抵抗よりも小さくしている。以上のように、フリットガラスのスペーサ４への塗布は、スペーサ４の端面に金属をスパッタリングする工程に比較すると工程は単純であり、それだけ、製造コストを節減することが出来る。
【００５７】
このようにしてフリットガラスをスペーサ４の両面に塗布した後、図８に示すように、先ずアノード基板２側にスペーサ４をフリットガラス４１によって接着する。フリットガラス４１が塗布されたスペーサ４をアノード基板２のメタルバック２３に設置し、ベーキングする。このときのベーキング温度は４００℃から４４０℃である。図８はスペーサ４がアノード基板２に接着された状態を示す。フリットガラス４１のメタルバック２３との接触角は鋭角となっている。すなわち、フリットガラス４１はベーキング温度である４００℃から４４０℃で十分に流動化する性質を持っている。
【００５８】
図１１は結晶化フリットガラス４１の示差熱反応を示すグラフである。図１１において、横軸は温度で、縦軸は発熱または吸熱を示す。すなわち、縦軸において、基線より上に凸の場合が発熱反応であり、基線より下に凸の場合が吸熱反応である。歪点であるｔｓ点で発熱反応が起こり、転移点ｔｇで発熱のピークとなり、さらに温度を上げると吸熱反応となる。
【００５９】
図１１のＭｇ点は熱膨張係数測定の場合の屈服点に相当し、吸熱が最大となる。さらに温度を上げると再び発熱反応がおこり、発熱反応のピークを経て軟化点であるｔｓｏｆｔにいたる。軟化点を過ぎると結晶化がおこり、発熱反応となる。実際は軟化点に達すると同時に結晶化が進行する。図１１に示すＢが結晶化のピークである。結晶化が終了すると不可逆現象となり、再び軟化温度にまで加熱しても結晶化したフリットガラスが軟化することは無い。これが結晶化フリットガラスの特徴である。
【００６０】
スペーサ４をアノード基板２に接着するときは、スペーサ４の他の端面にもカソード側と接着するためのフリットガラス４２が塗布されており、同時にベーキングされる。フリットガラス４２は非晶質フリットガラスである。フリットガラス４２はカソード基板１側に接着される前にベーキングされるので、ベーキング後は図８に示すような丸い形状になる。フリットガラスは塗布されたときは種々の有機溶媒を含んでいる。有機溶媒はＦＥＤ内に残ると、電子源の電子放出特性に対して悪影響を与える。本発明においては、フリットガラス４１もフリットガラス４２もカソード基板１を封着する前にベーキングされるのでフリットガラスに含まれる溶媒はＦＥＤ内部に残りにくいという利点を有する。
【００６１】
図９はアノード基板２にスペーサ４を取り付けた後、カソード基板１を封止枠３１あるいはスペーサ４に接着する図である。カソード基板１とスペーサ４を接着するためのベーキング温度は３７０℃から４３０℃である。フリットガラス４２は非晶質のフリットガラスであるが、このフリットガラスの変形温度は３７０℃から４３０℃である。
【００６２】
図１２はガラスの熱膨張係数の温度変化を示す図である。図１２において、横軸は温度、縦軸は熱膨張を示す。転移温度Ｔｇを過ぎるとガラスの膨張は急激に大きくなり、変形温度Ａｔにおいて、伸びは最大となる。カソード側のフリットガラス４２は変形温度Ａｔにおいてカソード基板１側の走査線と接着する。
【００６３】
図１１に示すガラスの示差熱反応において、図１１のＡ領域、すなわち、ｔｓｏｆｔまでは、結晶化フリットガラスも非晶質フリットガラスと同様な挙動を示す。しかし、非晶質フリットガラス４２は結晶化しないために、温度を上げると再び軟化する。非晶質フリットガラス４２は変形温度において接着するが、変形温度は図１１のＭｇとｔｓｏｆｔの間のピークに相当する。この温度は先に述べたとおり、３７０℃から４３０℃であり、結晶化フリットガラス４１の軟化点４００℃から４４０℃よりも若干低い温度である。
【００６４】
カソード側のフリットガラス４２はアノード基板２とスペーサ４を接着する時にベーキングされて固化されているが、再び３７０℃から４３０℃でベーキングすることによって変形し、スペーサ４とカソード基板１とを接着することができるようになる。これが、カソード側のフリットガラス４２に対して非晶質のフリットガラスを用いる理由である。カソード基板１を封着した後、ＦＥＤの内部を真空に排気する。
【００６５】
このようにしてアノード基板２とカソード基板１との間にスペーサ４が設置された状態を図１０に示す。図１０において、アノード基板２側のフリットガラス４１の幅ｗ１はカソード側のフリットガラス４２の幅ｗ２よりも大きい。これは、フリットガラス４１の量がフリットガラス４２の量よりも大きいことに加えて、フリットガラス４２は一度固化したものを再び軟化させてカソード基板１と接着するために、接着時のフリットガラス４２は流動化しないで接着するからである。
【００６６】
また、図１０におけるアノード側のフリットガラス４１の接触角Ａ１は鋭角であるのに対し、カソード側の接触角Ａ２は鈍角になっているのも、同じ理由である。すなわち、アノード側を接着するときは、フリットガラス４１は十分流動しているのに対し、カソード側を接着するときは、フリットガラス４２はすでに固化しており、十分流動しないで接着するからである。しかし、封止硬化は十分に上げることが出来る。
【実施例２】
【００６７】
実施例１は本発明をスペーサ４に適用した場合であるが、本発明はスペーサ４のみでなく、封止枠３１をアノード基板２あるいはカソード基板１と封着する場合にも適用することが出来る。封止枠３１とアノード基板２あるいはカソード基板１との封着もフリットガラスを用いるからである。
【００６８】
図１３は実施例２を示す断面図である。図１３は封止枠３１の部分を除いては実施例１における図６と同様である。図１３において、封止枠３１とアノード基板２を接着するフリットガラス３２はスペーサ４とアノード基板２を接着するフリットガラス４１と同様、結晶性のフリットガラスである。但し、フリットガラス３２はフリットガラス４２とは異なり、導電性は有していない。フリットガラス３２は鉛系フリットガラス、ビスマス系フリットガラス、スズ系フリットガラス、絶縁性のバナジウム系フリットガラス等が用いられるが添加材を用いてベーキング時に結晶化する。
【００６９】
アノード基板２と封止枠３１の接着はアノード基板２とスペーサ４の接着のためのベーキングプロセスで同時に行なう。フリットガラス３２はアノード基板２と接着する際には、十分に流動化して接着するので、アノード基板２との濡れ性は良く、フリットガラス３２とアノード基板２との接触角は鋭角となっている。
【００７０】
封止枠３１とアノード基板２をベーキングによって接着するときには、封止枠３１とカソード基板１を接着するためのフリットガラス３３が封止枠３１に塗布されている。したがって、封止枠３１をアノード基板２と接着するためのベーキング時に封止枠３１の反対側に塗布されたフリットガラス３３も固化する。このときにフリットガラス３３に含まれていた有機溶剤等が蒸発する。したがって、フリットガラス３３からの蒸発物によって電子源が汚染されることは無い。
【００７１】
フリットガラス３３は非晶質のフリットガラスを用いているために、カソード基板１を封止枠３１に接着するときのベーキングによって軟化し、封止枠３１とカソード基板１を接着することが出来る。フリットガラス３３はフリットガラス３２と同様、鉛系フリットガラス、ビスマス系フリットガラス、スズ系フリットガラス、バナジウム系フリットガラス等を用いることが出来るが、ＺｎＯは添加されない。フリットガラス３３は非晶質で用いられるからである。
【００７２】
封止枠３１とカソード基板１を接着するときは、フリットガラス３３はすでに固化しているために、カソード基板１と封止枠３１を接着するときは十分に流動化していない。したがって、フリットガラス３３とカソード基板１との接触角は鈍角となる。しかし、封止効果は変わらない。封止枠３１とアノード基板２を接着するフリットガラス３２の幅ｗ３は封止枠３１とカソード基板１を接着するフリットガラス３３の幅ｗ４よりも大きい。フリットガラス３２の量がフリットガラス３３の量よりも多いことと、フリットガラス３２はフリットガラス３３に比して接触角が小さいからである。
【００７３】
以上のように、本発明によれば、スペーサ４を安定にアノード基板２およびカソード基板１に固着することが出来る。また、スペーサ４に塗布されたフリットガラスからの有機溶媒をＦＥＤ内部に封止する前に外部に飛散させ、除去することが出来るで、電子源の汚染、あるいは、真空度の劣化を防止することが出来る。
また、カソード基板１とアノード基板２の間に適切な導電性を持たせることが出来、スペーサ４の帯電による電子ビームの偏向を防ぎ、かつ、スパークを防止することができる。さらに、本発明をアノード基板２とカソード基板１を封止する封止枠３１に用いることによって信頼性の高い封止を行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のＦＥＤの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】実施例１の断面模式図である。
【図７】フリットガラスの塗布プロセスである。
【図８】アノード基板とスペーサの接着を示す断面図である。
【図９】カソード基板とスペーサの接着を示す断面図である。
【図１０】フリットガラスの接着状態を示す拡大図である。
【図１１】結晶性フリットガラスの示差熱反応を示す図である。
【図１２】ガラスの熱膨張係数を示す図である。
【図１３】実施例２の模式断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・排気基板、８・・・排気管、１０・・・通孔、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・絶縁膜、１４・・・電子源、２１・・・蛍光体、２２・・・ブラックマトリクス、２３・・・メタルバック、２３・・・アノード端子、３１・・・封止枠、３２、３３、４１、４２・・・フリットガラス、５０・・・コンタクトスプリング、１１０・・・塗布台。
【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】
2009129738.tif 000009
【図８】
2009129738.tif 000010
【図９】
2009129738.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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