(57)【要約】【課題】スペーサ配置部分における、スペーサ当接部材と配線の電気ショートを抑制する。【解決手段】リアプレート１１上の信号線５の真上ではない領域にスペーサ電極３が配置されている。そして、信号線５と直交する方向に設けられた矩形のスペーサ４が、スペーサ電極３の上に配置されている。【選択図】図１
2009176431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を備えるリアプレートと、前記リアプレートに対向するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に設けられるスペーサと、を有する画像表示装置であって、
前記リアプレートの上に設けられる第１配線と、
前記第１配線の上に、該第１配線と交差する方向に設けられる第２配線と、
前記第２配線の上に設けられる絶縁層と、
前記第２配線の真上ではない前記絶縁層の上に設けられ、前記絶縁層に前記スペーサを当接させる部材と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記スペーサを当接させる部材は金属であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記金属はＡｇまたはＮｉであることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記スペーサは前記第１配線の上に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記絶縁層はペーストを焼成して形成した絶縁層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、平面型外囲器に加わる大気圧を平面型外囲器内部より支持する為に外囲器内部にスペーサを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば、表面伝導型放出素子（以下ＳＥＤと記す）や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００３】
上記のような電子放出素子を用いた画像表示装置は、リアプレートと、これと対向して配置されるフェースプレートと、これらのプレートを支持する支持枠とから構成される平面形の外囲器を備える。リアプレートには、複数の電子放出素子がマトリクス状に多数配置されており、これら表面伝導型放出素子の一対の素子電極が列方向配線、行方向配線にそれぞれ接続されている。
【０００４】
フェースプレートは、ガラス基板より構成されており、その内面に蛍光体とメタルバック等が形成される。フェースプレートとリアプレートの間は高真空であるため、大気圧から内部真空領域を保持するために、ガラス材のスペーサが配されている。
【０００５】
また特許文献１には、上記平面型の画像表示装置において、走査線（行方向配線）の上に、信号線（列方向配線）が走査線と交差する方向に設けられ、その信号線に交差する方向に上記のスペーサが配置された構成が開示されている。
【特許文献１】特開2000-173510号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記スペーサが、信号線上を覆った絶縁層上に立設される場合、この絶縁層へのスペーサの当接状態を向上するために、スペーサと絶縁層の間に金属をスペーサ当接部材として設けることが検討されている。
【０００７】
このような形態において、本発明は、スペーサの当接精度を保ちつつ、スペーサ配置部分における、スペーサ当接部材と配線の電気ショートを抑制できる画像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】
【０００８】
本発明は、電子放出素子を備えるリアプレートと、前記リアプレートに対向するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に設けられるスペーサと、を有する画像表示装置に係るものである。このような装置において、上記課題を解決するために以下の構成を備えることを特徴とする。すなわち本発明は、リアプレートの上に設けられた第１配線と、この上に、該第１配線と交差する方向に設けられる第２配線と、この上に設けられる絶縁層と、第２配線の真上ではない絶縁層の上に設けられ、スペーサを該絶縁層に当接させる部材と、を有する。
【０００９】
なお、本発明において「上」とは、リアプレートからフェースプレートに向かう方向を意味する。さらに具体的に言うと、図１（ａ）や図２〜４等に図示したＸＹ座標面に相当する紙面に対し、紙面上方（Ｚ方向成分）を意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スペーサ配置部分における、スペーサ当接部材と配線の電気ショートを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
本発明は、耐大気圧構造を有する表示パネルに関する。特に、配線が絶縁層の下層に形成されている電子源基板において、スペーサを立設させるために絶縁層上に形成された導電性のスペーサ当接部材を形成する構成の表示パネルに適用される。
【００１２】
また本発明は、電界放出型素子や表面伝導型放出素子等を用いた、要求される真空度が高く、耐大気圧構造が重要である画像表示装置に適用される。
【００１３】
本発明の実施の形態について、まず、冷陰極素子を用いた画像表示装置を例に挙げ、図１を用いて以下に具体的に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、電子源基板としてのリアプレートの平面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。ただし、図１（ａ）では、図１（ｂ）に示される厚膜絶縁層２とフェースプレート１２は描かれていない。
【００１５】
図１（ａ）に示されるように、リアプレートには複数の冷陰極素子１がマトリックス状に配置されている。そして、各冷陰極素子１の部分は厚膜絶縁層２の開口によって露出されている。
【００１６】
厚膜絶縁層２は、材料としてガラス成分が含まれており、５００℃程度の高温で焼成することで溶融し、室温への冷却の過程で再度固化することで絶縁層を形成する。ガラス成分としては、Ｂｉ系フリットガラスを用いるのが好ましい。
【００１７】
冷陰極素子１を形成する一対の電極（不図示）は、それぞれ、信号線５と走査線７に接続されている。第１配線である走査線７はＸ方向（行方向）に延在し、第２配線である信号線５は走査線７の上に、走査線７と直交するＹ方向（列方向）に延在する。
【００１８】
フェースプレート１２とリアプレート１１の間に設けられるスペーサ４（図中に点線で図示。）は、リアプレート１１側に、導電性材料で形成されたスペーサ電極３を備えている。
【００１９】
また図１（ｂ）に示されるように、走査線７は、あらかじめリアプレート１１の基板上に配線溝を形成し、その内部に金属を埋め込むことで構成されている。これにより、リアプレート１１の、フェースプレート１２側の表面に凹凸の無い平坦な形状を実現している。
【００２０】
信号線５は、導電材料で形成されており、走査線７の上に薄膜絶縁層６を介して形成されている。薄膜絶縁層６は信号線５と走査線を絶縁するために、ＣＶＤ法やスパッタ法で形成したＳｉＯ2やＳｉＮに代表される薄膜である。走査線７と信号線５は、冷陰極素子１（図１）と接続されており、複数の冷陰極素子１をマトリックス駆動する。
【００２１】
信号線５の上に厚膜絶縁層３が設けられており、厚膜絶縁層２は、前述したように各冷陰極素子１の部分には開口を有し、その他は覆うように形成されている。
【００２２】
厚膜絶縁層２の上にスペーサ電極３が、スクリーン印刷法によりＡｇやＮｉのペーストをパターン印刷し焼成することで形成されている。このとき、スペーサ電極３の真下に信号線５が配置されていると、厚膜絶縁層２内の気泡による空隙部にスペーサ電極３の導電性材料が入り込む。その結果、スペーサ電極３と信号線５との間で電気ショートを引き起こす。そこで、本発明では、信号線５の真上ではない領域にスペーサ電極３を配置している。
【００２３】
尚、スペーサ電極３は、ガラス材のスペーサ４を、前述のようなガラス成分を含む厚膜絶縁層２に精度良く当接させる部材（スペーサ当接部材）としての役割を持つ。
【００２４】
上記のようにスペーサ電極３を形成した場合、スペーサ電極３と信号線５との間で発生する電気ショートは極めて高い信頼度で防止することが可能となる。
【００２５】
特に、厚膜絶縁層２をペーストを焼成して形成する場合、厚膜のペースト材料は、焼成時の気泡によりピンホールが生じやすい。しかし、かかる場合であっても本発明の構成によれば、スペーサ電極３と信号線５との間で発生する電気ショートを高い信頼度で防止することができる。
【００２６】
本実施形態では、信号線５と直交する方向に設けられた矩形のスペーサ４を走査線７の真上に位置するように、スペーサ電極３の上に配置した（図１（ａ）参照）。
【００２７】
このような構成とすることにより、リアプレート１１上の、走査線７と信号線５以外のスペースを十分に確保することができ、このスペースに冷陰極素子１を形成することが可能となる。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、矩形のスペーサ４を走査線７の真上に位置するようにスペーサ電極３の上に配置したが、本発明はかかる構成に限定されるものではない。
【００２９】
そこで本実施形態では、図２に示すように、信号線５の真上ではなく、かつ、走査線７の真上でもない位置にスペーサ電極３を配置した。そして、走査線７と平行な方向ではあるが走査線７の真上ではない位置に、矩形のスペーサ４を、スペーサ当接部材としてのスペーサ電極３と当接するように配置した。尚、図２はリアプレートの一部平面図であるが、厚膜絶縁層とフェースプレートは図示していない。
【００３０】
かかる構成の場合、リアプレート１１上の、走査線７と信号線５とスペーサ４以外のスペースに冷陰極素子１を形成する必要があるため、冷陰極素子１を形成できるスペースは第１の実施形態に比べて狭くなる。しかし、冷陰極素子１を限られたスペースで形成できるのであれば、本実施形態の構成であっても、スペーサ電極３と信号線５との間で発生する電気ショートを高い信頼度で防止することができる。
【００３１】
＜第３の実施形態＞
上述した実施形態においては、矩形のスペーサ４を、走査線７と平行な方向（信号線５と直交する方向）に配置したが、本発明はかかる構成に限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態では、図３に示すように、信号線５の真上ではない位置にスペーサ電極３を配置し、信号線５と平行な方向ではあるが信号線５の真上ではない位置に、矩形のスペーサ４を、スペーサ当接部材としてのスペーサ電極３と当接するように配置した。尚、図３はリアプレートの一部平面図であるが、厚膜絶縁層とフェースプレートは図示していない。
【００３３】
かかる構成の場合も第２の実施形態と同様、リアプレート１１上の、走査線７と信号線５とスペーサ４以外のスペースに冷陰極素子１を形成する必要があるため、冷陰極素子１を形成できるスペースは第１の実施形態に比べて狭くなる。しかし、冷陰極素子１を限られたスペースで形成できるのであれば、本実施形態の構成であっても、スペーサ電極３と信号線５との間で発生する電気ショートを高い信頼度で防止することができる。
【００３４】
＜第４の実施形態＞
上述した実施形態においては、矩形のスペーサ４を用いたが、本発明はかかる形状のスペーサ４に限定されるものではない。
【００３５】
本実施形態では、図４に示すように、信号線５の真上ではない位置にスペーサ電極３を配置し、そのスペーサ電極３の上に、円柱形状のスペーサ４を配置した。尚、図４はリアプレートの一部平面図であるが、厚膜絶縁層とフェースプレートは図示していない。
【００３６】
本実施形態の構成であっても、スペーサ電極３と信号線５との間で発生する電気ショートを高い信頼度で防止することができる。
【００３７】
なお、スペーサ電極３を配置する位置は、図２や図３に示したような位置でもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、走査線７よりも信号線５が上になるように形成する例を用いて説明したが、信号線５よりも走査線７が上になるように形成される場合でも本発明を適用することができる。その場合は、スペーサ電極３を、上の配線である走査線７の真上の領域には設けないように構成すればよい。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。
【００４０】
はじめに、本発明が適用される表示パネルの全体の構成について説明する。
【００４１】
図５は、平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。図中、符号Ａはリアプレート、符号Ｂはフェースプレート、符号Ｃは配線、符号Ｄは厚膜絶縁層、符号Ｅはスペーサ、符号Ｆは支持枠、符号Ｉは蛍光膜、符号Ｊはメタルバック、符号Ｚは冷陰極素子、を示している。
【００４２】
本例の画像表示装置では、スペーサＥを構造支持体として、リアプレートＡ、フュースプレートＢ、スペーサＥおよび支持枠Ｆを封着材を用いて接合することで、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成している。
【００４３】
リアプレートＡ上には冷陰極素子Ｚが、Ｎ×Ｍ個マトリックス状に形成されている。ここで、Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。
【００４４】
また、上記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子Ｚは、図５に示すとおり、Ｍ本の行方向配線（走査線）Ｃ−１）とＮ本の列方向配線（信号線）Ｃ−２により配線されている。これらリアプレートＡ、冷陰極素子Ｚ、行方向配線Ｃ−１および列方向配線Ｃ−２によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線Ｃ−１と列方向配線Ｃ−２の少なくとも交差する部分には、両配線間に薄膜絶縁層(図１（ｂ）の符号６参照)が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００４５】
フェースプレートＢの下面には、蛍光体からなる蛍光膜Ｉが形成されており、赤、緑、青のＲＧＢ３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光膜Ｉをなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜ＩのリアプレートＡ側の面には、Ａｌ等からなるメタルバックＪが形成されている。
【００４６】
行方向端子Ｃ−１−ａ、列方向端子Ｃ−２−ａは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた電気接続用端子である。行方向端子Ｃ−１−ａはマルチ電子ビーム源の行方向配線Ｃ−１と、列方向端子Ｃ−１−ｂはマルチ電子ビーム源の列方向配線Ｃ−２とそれぞれ電気的に接続されている。
【００４７】
上記気密容器の内部は１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空に保持される。支持枠Ｆは、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレートＡおよびフェースプレートＢの変形あるいは破壊を防止するためのもので、比較的薄いガラス板からなる。
【００４８】
上述のように構成された表示パネルでは、マルチビーム電子源が形成されたリアプレートＡと、蛍光膜Ｉが形成されたフェースプレートＢの間は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持される。
【００４９】
次に、実際の表示装置では電子放出部の形成プロセスについて説明するが、特に、以下では本発明の特徴に関わるプロセスについてのみ説明する。
【００５０】
(行方向配線形成)
リアプレートＡ上に行方向配線Ｃ−１を形成する方法について説明する。まず、母材となるガラス基板の段階でリアプレートＡにレジストを塗布し、露光／現像プロセスを経て、行方向配線を形成する箇所のみレジストを開口させる。
【００５１】
次にＨＦあるいはその混合液中をリアプレートにスプレー法で塗布し、ガラスをエッチングさせることで配線溝を形成する。必要な溝深さ（具体的には２０μｍ）が得られた段階でリンス処理を行いエッチング液を洗浄した後、レジストを剥離する。
【００５２】
続いて無電解めっき法、電解めっき法で基板全面にＣｕを積層させる。積層させるＣｕ膜厚としては、あらかじめ形成した溝深さ以上の膜厚が必要となるため、２５μｍとした。
【００５３】
続いて、積層したＣｕをＣＭＰ法により段階的に研磨を進める。前述のガラスエッチングの際に溝を形成しなかった面まで研磨が進んだ時点でＣＭＰを終了する。結果として溝部分のみにＣｕが埋め込まれた形状となる。表面に凹凸の無い平坦な形状を実現した。
【００５４】
（薄膜絶縁層形成）
次にリアプレートＡ上に薄膜の絶縁層（不図示）を形成する。体積抵抗率が高く、またガス放出の少ない材料として、ＳｉＯ2を選択した。形成方法としては成膜レートの大きいプラズマＣＶＤ法を採用し、１〜２μｍの膜厚とした。
【００５５】
（コンタクトホール形成）
リアプレートＡにレジストを塗布し、露光／現像プロセスを経て、行方向配線とのコンタクト形成する箇所のみレジストを開口させる。
【００５６】
次にＨＦあるいはその混合液中をリアプレートにスプレー法で塗布し、ガラスをエッチングさせることで配線溝を形成する。必要な溝深さ（具体的には２０μｍ）が得られた段階でリンス処理を行いエッチング液を洗浄した後、レジストを剥離する。
【００５７】
（冷陰極素子形成）
交差する行方向配線Ｃ−１と列方向配線Ｃ−２にそれぞれ各冷陰極素子Ｚの一対の電極が電気的に接続されるように、冷陰極素子Ｚを形成する。
【００５８】
（列方向配線形成)
薄膜絶縁層（不図示）上に、ＡｇやＮｉのペーストをスクリーン印刷法により、べた印刷し、露光／現像プロセスを経て、焼成することにより形成する。その厚さは数μｍである。
【００５９】
（厚膜絶縁層形成)
厚膜絶縁層Ｄは、前述したように冷陰極素子Ｚの部分には開口を有し、その他は覆うように形成されている。厚膜絶縁層Ｄは、フリットガラスを含む絶縁性ペーストをスクリーン印刷法により印刷する。その厚さは数μｍ〜数十μｍである。ここでは、Ｂｉ系フリットガラスからなるペーストを採用した。
【００６０】
（スペーサ電極形成)
スクリーン印刷法によりＡｇやＮｉのペーストをパターン印刷し、焼成して形成する。その際、スペーサ電極（不図示）の下に列方向配線Ｃ−２が配置されていると、絶縁層内の気泡による空隙部に導電性材料が入り込み、列方向配線Ｃ−２と電気ショートを引き起こす。そこで、本発明では、列方向配線Ｃ−２上ではない領域にスペーサ電極(図１（ｂ）の符号３参照)を配置している。
【００６１】
（枠下地形成）
封着材を塗布する領域にパターン印刷法で形成した。使用した材料はＡｇのペーストで、これを４８０℃で焼成した。これでリアプレートＡは完成となる。
【００６２】
（封着材料塗布）
続いて、封着材をリアプレートＡ上に形成した密着層上に塗布する。塗布方法としては超音波はんだ法が有効であることが既に知られている。
【００６３】
封着材料として、Ｓｎ系の金属材料を採用した。融点は２５０℃程度であり、３００℃に加熱し溶融した状態で超音波はんだ法で塗布した。
【００６４】
（パネル組立て（スペーサの固定））
上記の工程を経て完成したリアプレートＡのスペーサ電極上に、スペーサＥを固定する。材料としてはリアプレートのガラス母材と膨張係数を合わせたガラスを採用した。スペーサの厚みは数十から数百ｕｍと薄く、画質に影響が無いように考慮されている。
【００６５】
（パネル組立て（支持枠の固定））
封着部には側壁（支持枠）を固定した。支持枠の形状は平型のものを採用し、材料としては成型が容易で安価な金属製のものを使用した。
【００６６】
（パネル組立て（フェースプレートの準備））
フェースプレートＢの封着部にも、リアプレートＡと同様に、密着層をパターン印刷法で形成し、さらに封着材を塗布する。封着材料としても同様のＳｎ系の金属材料を採用した。３００℃に加熱し溶融した状態で超音波はんだ法で塗布した。本実施例ではフェースプレート側に配線は無いため、絶縁層も不要である。
【００６７】
（パネル組立て（パネル化））
最後にパネル化工程として、リアプレートＡとフェースプレートＢを封着する。封着の手段として、排気時間短縮などの点で有利な、真空チャンバ中での封着を採用した。リアプレートＡとフェースプレートＢを対向させて、両者に予めマーキングしていたアライメントマークで、冷陰極素子Ｚと蛍光体が正しく正対する位置に合わせてから封着工程を開始した。封着材を溶融させるために、支持枠Ｆに通電し抵抗加熱法で封着部のみを３００℃に過熱した。その後冷却し、再度固化させた後パネルを取り出した。
【００６８】
（パネル評価）
上記の方法で作成したパネルをドライバに実装し、画質評価を行った。本発明での構造を採用したため、スペーサ電極での配線ショートは一切無く、パネル内の真空度も極めて良好であり、封着部での真空リークも無いことが確認された。その後の長期の信頼性試験でも不具合は発生しなかった。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、スペーサ電極における引き出し配線の電気ショートは回避できることができるので、従来にない、パネル内部が高真空に保持された信頼性の高い表示パネルを提供することができる。
【００７０】
また、上記した各実施の形態および実施例は本発明の一例であり、特許請求の範囲を限定するものではなく、他のデバイス、構成であっても適用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像表示装置のスペーサと配線とスペーサ電極の配置・構造を示す平面図と断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるリアプレート上のスペーサ電極を示す一部平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態におけるリアプレート上のスペーサ電極を示す一部平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態におけるリアプレート上のスペーサ電極を示す一部平面図である。
【図５】本発明の実施例である表示パネルの構造を示す一部破断の斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  冷陰極素子
２  厚膜絶縁層
３  スペーサ電極
４  スペーサ
５  信号線（第２配線）
６  薄膜絶縁層
７  走査線（第１配線）
１１  リアプレート
１２  フェースプレート
【図１】
2009176431.tif 000003
【図２】
2009176431.tif 000004
【図３】
2009176431.tif 000005
【図４】
2009176431.tif 000006
【図５】
2009176431.tif 000007